JP2014224679A - マイクロ流路デバイス及びマイクロ流路分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数層からなる可撓性の帯状体によりマイクロ流路が形成されたマイクロ流路デバイスにおいて、ロール状に巻回可能にしつつ、分析使用時の形状保持性の高いマイクロ流路を構成する。【解決手段】複数層からなる可撓性の帯状体２によりマイクロ流路ｍが形成されたマイクロ流路デバイスにおいて、マイクロ流路の側壁を形成する側壁形成層２０と、マイクロ流路の積層方向の開口を蓋う蓋層２０（２１）と、を備える。側壁形成層が蓋層より高い曲げ弾性率を有する。蓋層の曲げ弾性率が低いことで、帯状体全体の曲げ易さを実現し帯状体を所望の巻き径でロール状に巻回することを可能にする一方で、帯状体が巻き出されて分析使用に供され、巻回時の曲げ応力が開放されて応力が小さくなったときには、比較的曲げ弾性率の高い側壁形成層がより小さい歪にまで弾性回復し、分析使用時の形状保持性の高いマイクロ流路を構成する。【選択図】図４

Description

本発明は、生体化学分析等を行うマイクロＴＡＳ（Micro-Total Analysis Systems）分析装置に適用できるマイクロ流路デバイスに関する。

近年、マイクロ流路を用いた試料分析が行われるようになってきており、マイクロ流路に試料を流し込んで（充填して）光を照射することにより、少量の試料でも十分にその特性を分析することができるようになっている。
特許文献１，２には、ガラス基板等の基板上にマイクロ流路が形成されたマイクロ流路チップが記載されている。
一方、特許文献３，４には、複数層からなる可撓性の帯状体（テープ）によりマイクロ流路が形成されたマイクロ流路デバイスが記載されている。さらに特許文献４にあっては、マイクロ流路を形成した可撓性の帯状体（テープ）をロール状に巻回し、これを巻き出し、巻き取ることでマイクロ流路分析装置の検査部に順次送る装置構成が記載されている。

特開２００６−１５３８２３号公報 特開２００７−５１９６４号公報 特開２００４−１６３４２７号公報 国際公開２００１−０３６９５８号公報

特許文献１，２に記載されるようなマイクロ流路チップにあっては、基板その他のマイクロ流路を形成する層の剛性によって、マイクロ流路の形状を所望の寸法精度で保つことができる。その反面、検査毎にマイクロ流路チップを交換しなければならず、検査作業効率が良好でない。このため、コストも高くなる。
これに対し、特許文献４に記載のマイクロ流路デバイスにあっては、独立した流路を多数連続して形成しておき、巻き出し、巻き取ることで検査対象部分の交替を容易に進めることができ、高い検査作業効率が望める。その反面、ロール状に巻回できるほどの可撓性を有するために、マイクロ流路の形状保持精度が低下し、分析使用時に所望の形状から逸脱した形状に変形しているおそれがある。マイクロ流路の形状保持精度は、例えば、試料と試薬の混合比に影響するなど、分析精度の低下要因ともなり得るため、重要である。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、複数層からなる可撓性の帯状体によりマイクロ流路が形成されたマイクロ流路デバイスにおいて、ロール状に巻回可能にしつつ、分析使用時の形状保持性の高いマイクロ流路を構成することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、複数層からなる可撓性の帯状体によりマイクロ流路が形成されたマイクロ流路デバイスにおいて、
前記マイクロ流路の側壁を形成する側壁形成層と、前記マイクロ流路の積層方向の開口を蓋う蓋層と、を備え、
前記側壁形成層が前記蓋層より高い曲げ弾性率を有するマイクロ流路デバイスである。

請求項２記載の発明は、前記帯状体が巻回保持され、
前記側壁形成層及び前記蓋層が弾性限度内の変形により巻回保持された請求項１に記載のマイクロ流路デバイスである。

請求項３記載の発明は、前記帯状体の巻回保持状態の最小巻き径が３０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下であり、前記側壁形成層の厚みが１μｍ以上、３００μｍ以下であり、前記側壁形成層の曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下である請求項２に記載のマイクロ流路デバイスである。

請求項４記載の発明は、前記帯状体の巻回保持状態の最小巻き径が１０ｍｍ以上、３０ｍｍ未満であり、前記側壁形成層の厚みが１μｍ以上、２００μｍ以下であり、前記側壁形成層の曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下である請求項２に記載のマイクロ流路デバイスである。

請求項５記載の発明は、前記側壁形成層の引張り弾性率が１０００ＭＰａ以上である請求項３又は請求項４に記載のマイクロ流路デバイスである。

請求項６記載の発明は、前記蓋層が前記マイクロ流路に対して外側に配されて巻回保持された請求項２から請求項５のうちいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイスである。

請求項７記載の発明は、前記蓋層が前記マイクロ流路に対して内側に配されて巻回保持された請求項２から請求項５のうちいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイスである。

請求項８記載の発明は、前記側壁形成層は、互いに独立した前記マイクロ流路の間の領域に、前記帯状体の巻き方向に交わる方向に延在するスリット、長孔又は長溝を有する請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイスである。

請求項９記載の発明は、前記帯状体を巻回保持する巻回保持器を備える請求項２から請求項８のうちいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイスである。

請求項１０記載の発明は、前記巻回保持器は、前記帯状体を巻回保持する巻き軸と、前記帯状体を巻き出し又は巻き取るために前記巻き軸を回転させる回転力を前記巻き軸に伝達可能に接続させる回転駆動力接続部とを有する請求項９に記載のマイクロ流路デバイスである。

請求項１１記載の発明は、前記巻回保持器が一対設けられ、一方の前記巻回保持器は前記帯状体を一端から巻回保持し、他方の前記巻回保持器は前記帯状体を他端から巻回保持し、
少なくとも一方の前記巻回保持器から前記帯状体を巻き出し可能で、他方の前記巻回保持器に前記帯状体を巻き取り可能に構成された請求項９又は請求項１０に記載のマイクロ流路デバイスである。

請求項１２記載の発明は、前記帯状体の一対の前記巻回保持器間を渡る部分を保護し、一対の前記巻回保持器を互いに連結する渡り連結部を備え、
前記渡り連結部に、前記マイクロ流路に対する作用・観察を可能とする窓を有する請求項１１に記載のマイクロ流路デバイスである。

請求項１３記載の発明は、一対の前記巻回保持器間の距離が可変に構成された請求項１１又は請求項１２に記載のマイクロ流路デバイスである。

請求項１４記載の発明は、前記巻回保持器は前記帯状体の巻回部を内部に納めるケース体を有する請求項９から請求項１３のうちいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイスである。

請求項１５記載の発明は、請求項１から請求項１４のうちいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイスを着脱自在にされ、当該マイクロ流路デバイスに形成されたマイクロ流路中に物質を注入し物質の分析を行うマイクロ流路分析装置である。

請求項１６記載の発明は、前記マイクロ流路デバイスの前記帯状体を送り駆動する駆動装置を備える請求項１５に記載のマイクロ流路分析装置である。

請求項１７記載の発明は、前記帯状体の前記駆動装置により巻き出された部分には、前記駆動装置により１Ｎ〜１０Ｎの張力が付与される請求項１６に記載のマイクロ流路分析装置である。

本発明によれば、複数層からなる可撓性の帯状体によりマイクロ流路が形成されたマイクロ流路デバイスを構成し、マイクロ流路の側壁を形成する側壁形成層が蓋層より高い曲げ弾性率を有する。マイクロ流路より外側の表層等に配置されて曲げ応力を受け易い蓋層の曲げ弾性率が低いことで、帯状体全体の曲げ易さを実現し帯状体を所望の巻き径でロール状に巻回することを可能にする一方で、帯状体が巻き出されて分析使用に供され、巻回時の曲げ応力が開放されて応力が小さくなったときには、比較的曲げ弾性率の高い側壁形成層がより小さい歪にまで弾性回復し、無負荷状態における理想形状に対し誤差の小さい一定の精度にマイクロ流路を回復させるので、分析使用時の形状保持性の高いマイクロ流路を構成することができる。

本発明の一実施形態に係るマイクロ流路デバイスの上面図(a)、正面図(b)、下面図(c)及びＡ部詳細図(d)である。 本発明の一実施形態に係るマイクロ流路分析装置の正面図であり、図(a)はマイクロ流路デバイスが未装着の状態を、図(b)はマイクロ流路デバイスが装着された状態を、図(c)はマイクロ流路デバイスが装着されアクチュエータがマイクロ流路に接近した状態を示す。 マイクロ流路分析における注入や測定の様子が示される主な要素の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るマイクロ流路が形成された帯状体の平面図(a)、断面図(b)及び(c)で、図(b)と図(c)とでは異なる形態を示す。 本発明の一実施形態に係るマイクロ流路が形成された帯状体の巻回保持時の断面図(a)及び(b)で、図(b)と図(c)とでは表裏が逆である点で異なる。 本発明の他の実施形態に係り、マイクロ流路及びスリットが形成された帯状体の平面図(a)及び巻回保持時の断面図(b)である。 本発明の他の実施形態に係り、マイクロ流路及び長孔が形成された帯状体の平面図(a)及び巻回保持時の断面図(b)である。 本発明の他の実施形態に係り、巻回保持器を片側だけ有したカートリッジの模式図(a)、及び一対の巻回保持器が分離可能なカートリッジの模式図である。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

図１に、本実施形態のマイクロ流路デバイス１が示される。本実施形態のマイクロ流路デバイス１は、マイクロ流路が形成された帯状体２と、帯状体２を巻回保持する巻回保持器３，４と、巻回保持器３，４を互いに連結する渡り連結部５とを備えるカートリッジ式のものである。巻回保持器３，４及び渡り連結部５に帯状体２が収められ、マイクロ流路分析装置に容易に着脱できる交換用カードリッジが構成される。

一方の巻回保持器３は、帯状体２の巻回部２ａを内部に納めるケース体３ａを有する。巻回部２ａは未使用部分であり、使用時の巻き出しに伴い厚みが減少する。他方の巻回保持器４は、帯状体２の巻回部２ｂを内部に納めるケース体４ａを有する。巻回部２ｂは使用済み部分であり、使用時の巻き取りに伴い厚みが増加する。未使用時には少なくとも帯状体２の一端が巻き軸４ｂに連結されていればよく、巻回部２ｂが形成されていなくてもよい。

巻回保持器３，４はそれぞれ、帯状体２を巻回保持する巻き軸３ｂ，４ｂと、帯状体２を巻き出し又は巻き取るために巻き軸３ｂ，４ｂを回転させる回転力を巻き軸３ｂ，４ｂに伝達可能に接続させる回転駆動力接続部３ｃ、４ｃとを有する。一方向に限定する場合は、巻き軸３ｂが巻き出し方向のみに回転するように、巻き軸４ｂが巻き取り方向のみに回転するように限定する。この場合は、未使用部を収めるケース体３ａから一旦出した部分を元に戻すことはできない。巻き軸３ｂ及び巻き軸４ｂをそれぞれ巻き出し及び巻き取り方向の双方向に回転するように構成してもよい。この場合、帯状体２の巻き戻しも可能である。
このように、一対の巻回保持器３，４が設けられる。一方の巻回保持器３は帯状体２を一端から巻回保持し、他方の巻回保持器４は帯状体２を他端から巻回保持する。少なくとも一方の巻回保持器３から帯状体２を巻き出し可能で、他方の巻回保持器４に帯状体２を巻き取り可能に構成される。なお、ガイドローラー３ｄ、４ｄは、帯状体２の巻回保持器３，４間を渡る部分２ｃの走行位置を固定するためのものである。

図２及び図３に、本実施形態のマイクロ流路分析装置の概要が示される。マイクロ流路分析装置１０は、マイクロ流路ｍに検体、試薬などを注入するピペット１１、マイクロ流路ｍ中に注入された物質の移動、混合等の処理を行うマイクロポンプ１２、光照射装置１３、光学読取装置１４、ヒーター１５等を備える。
図１に示すように渡り連結部５は、帯状体２の巻回保持器３，４間を渡る部分２ｃを保護する。そのために渡り連結部５は、部分２ｃを囲んで覆う形態をとる。但し、渡り連結部５には、マイクロ流路ｍに対する作用・観察を可能とする窓が形成されている。この窓としては、ピペット接続口５ａ、マイクロポンプ接続口５ｂ、光入射窓５ｃ、光学読取用窓５ｄが設けられている。なお、図１(a)において一点鎖線で示す領域Ａ全体が開口して形成されているようなものでもよい。

マイクロ流路分析装置１０は、帯状体２を送り駆動する送り駆動装置を備え、図２(a)にその出力端１６，１７が示される。出力端１６，１７は、不図示の例えばモータ等の駆動により回転駆動制御される。
使用するには、まず図２(b)に示すようにマイクロ流路デバイス（カートリッジ）１をマイクロ流路分析装置１０に装着する。このとき、出力端１６、１７と回転駆動力接続部３ｃ、４ｃとが接続される。
ピペット１１、マイクロポンプ１２、ヒーター１５は、マイクロ流路ｍに接近するために、上下動する機構に支持されている。図２(b)に示すように、帯状体２の部分２ｃに対して上方にピペット１１、マイクロポンプ１２及び光照射装置１３が配置され、下方に光学読取装置１４及びヒーター１５が配置される。帯状体２の送り制御によりマイクロ流路ｍの位置制御が逐次実行される一方、図２(c)に示すようにピペット１１が下降し、ピペット１１の注入部先端がピペット接続口５ａを通ってマイクロ流路ｍに接続し、ピペット１１により検体、試薬などがマイクロ流路ｍに注入される。なお、マイクロ流路ｍの注入室を構成する蓋層には注入用の孔が設けられている。さらに図２(c)に示すようにマイクロポンプ１２が下降し、マイクロポンプ１２の作用端がマイクロポンプ接続口５ｂを通ってマイクロ流路ｍに接続し、マイクロポンプ１２により試薬の移動、検体と試薬の混合などが処理される。また、検体と試薬の反応のために必要であればヒーター１５が発熱駆動され、図２(c)に示すようにヒーター１５が上昇してマイクロ流路ｍに近接配置される。その後、光照射装置１３から出射した光が光入射窓５ｃを介してマイクロ流路ｍの反応室にある分析対象物質に照射され、分析対象物質から放射される光を光学読取用窓５ｄを介して光学読取装置１４が読み取り、マイクロ流路分析装置１０は当該物質の分析を行う。例えば、光照射装置１３から出射する光は蛍光を励起する励起光で、光学読取装置１４が分析対象物質から放射される光の中から蛍光を読み取るが、測定原理は特に限定されるものではない。

以上説明した構成を有し、物質の分析に使用されるマイクロ流路デバイス１のマイクロ流路ｍが形成される帯状体２の構成につき、さらに説明する。
図４(a)に示すように、帯状体２には互いに独立した複数のマイクロ流路が連続して帯状体２の長手方向（＝巻き方向）に並んで構成されている。
図４(b)又は(c)に示すように、帯状体２は複数層からなり、上述したように巻回保持器３，４に弾性変形しつつ巻回されるだけの可撓性を有する。
帯状体２は、側壁形成層２０と、蓋層２１（２２）とを備える。側壁形成層２０は、マイクロ流路ｍの側壁を形成する。側壁形成層２０は、図４(b)に示すように溝状に形成されるか、図４(c)に示すように層厚方向に貫通して構成され、マイクロ流路ｍの相対する両側壁を形成する。
図４(b)の場合、側壁形成層２０はマイクロ流路ｍの積層方向の一端面（図４(b)において底面）をも形成し、マイクロ流路ｍの積層方向の開口（図４(b)において上端開口）を蓋層２１が蓋う。ここで、積層方向とは、側壁形成層２０と蓋層２１の積層方向である（以下同じ）。側壁形成層２０が蓋層２１より高い曲げ弾性率を有する。
図４(c)の場合、マイクロ流路ｍの積層方向の一方の開口（図４(c)において上端開口）を蓋層２１が蓋い、他方の開口（図４(c)において下端開口）を蓋層２２が蓋う。側壁形成層２０が蓋層２１，２２より高い曲げ弾性率を有する。蓋層２１と蓋層２２とは、同じ曲げ弾性率とすれば足りる。
側壁形成層２０及び蓋層２１は、巻回保持器３に弾性限度内の変形により巻回保持される機械的特性を有する。
巻き方は、図５(a)に示すように、蓋層２１がマイクロ流路ｍに対して外側に配されて巻回保持器３，４に巻回保持される形態であってもよいし、図５(b)に示すように蓋層２１がマイクロ流路に対して内側に配されて巻回保持器３，４に巻回保持される形態であってもよい。なお、表裏に蓋層２１、２２を有する図４(c)に示した構成にあっては、巻回時にマイクロ流路ｍの外側及び内側に蓋層２１（２２）が配置されることは当然である。

帯状体２の巻回保持には、帯状体２が曲げ変形する。帯状体２の曲げ変形時において歪及び応力がゼロとなる中立面から離れた外側又は内側に曲げ弾性率の低い蓋層２１（２２）が配置されることで、帯状体２全体の曲げ剛性が低くなり、帯状体２は容易に曲げ変形しやすくなる。これにより、帯状体２をその弾性限度内で容易に所望の巻き径でロール状に巻回することができる。
その一方で、帯状体２が巻き出されて部分２ｃで分析使用に供され、巻回時の曲げ応力が開放されて応力が小さくなったときには、比較的曲げ弾性率の高い側壁形成層２０がより小さい歪にまで弾性回復し、無負荷状態における理想形状に対し誤差の小さい一定の精度にマイクロ流路ｍを回復させるので、分析使用時の形状保持性の高いマイクロ流路ｍを部分２ｃで構成することができる。

また、帯状体の総厚が同じで、蓋層と側壁形成層の曲げ弾性率が同じもので構成した帯状体Ａと、蓋層の曲げ弾性率よりも高い曲げ弾性率の側壁形成層で構成された帯状体Ｂとを比較した場合、帯状体Ａと帯状体Ｂが同じ曲げ弾性率と仮定した場合には、帯状体Ｂの側壁形成層の曲げ弾性率を高く設定できる。また、帯状体Ａと帯状体Ｂの側壁形成層の曲げ弾性率が同じもので構成されている場合には、帯状体Ｂのトータルの曲げ弾性率を低くできる。

すなわち、本願発明者は、蓋層の曲げ弾性率よりも高い曲げ弾性率の側壁形成層で帯状体を構成することにより、巻回の容易性と、巻かれた状態から平坦な状態に回復した際の側壁形成層の形状保持性の両立がより容易になるということに想到し、本発明を構成したものである。

また、側壁形成層の形状保持性を良好に保つには、帯状体２の巻回保持状態の最小巻き径が３０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下の場合には、側壁形成層の厚みが１μｍ以上、３００μｍ以下で曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下であることが好ましい。
また、帯状体の巻回保持状態の最小巻き径が１０ｍｍ以上、３０ｍｍ未満の場合には、側壁形成層の厚みが１μｍ以上、２００μｍ以下で曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下であることが好ましい。

更に、側壁形成層の引張り弾性率は、１０００ＭＰａ以上であることが好ましく、２０００ＭＰａ以上であればより好ましい。
帯状体２の送り駆動装置により巻き出された部分には、送り駆動装置により１Ｎ〜１０Ｎの張力が付与される。張力が１Ｎ以上あることによって、部分２ｃを平面的に保持しつつ迅速に送りながら検査動作を遂行できる。張力を１０Ｎ以下とすることで、マイクロ流路の形状保持性を確保できる。

以上のように側壁形成層２０は、マイクロ流路の分析使用時の形状保持性を良好にするために蓋層２１（２２）に対して高い曲げ弾性率を有する。マイクロ流路の分析使用時の形状保持性を損なうことなく、側壁形成層２０の曲げ変形を容易にし、帯状体２全体の巻回容易性を向上させるために、図６に示すスリットＳや、図７に示す長孔Ｈを側壁形成層２０に形成することも有効である。

図６(a)に示すようにスリットＳは、互いに独立した複数のマイクロ流路ｍ，ｍの間の領域に形成される。スリットＳは帯状体２の巻き方向に直交する方向に延在する。仮にスリットＳを斜めにしても、帯状体２の巻き方向に交わる方向に延在させれば効果はある。なお、図６(a)では、幅方向の一部にスリットＳが形成された状態を示しているが、幅方向端面から端面までスリットＳが形成されていてもよい。スリットＳを設ける場合は、図６(b)に示すように側壁形成層２０を外側にして巻回する。これにより図６(b)に示すようにスリットＳが開くことで、側壁形成層２０が曲がり易くなり、帯状体２全体の巻回容易性が向上する。また、巻回された帯状体２の内周と外周の寸法差（帯状体２の厚みをｔとするとπｔ）をスリットＳが開くことで吸収でき、帯状体２に不要な応力がかかることを抑えることができる。

図７(a)に示すように長孔Ｈは、互いに独立した複数のマイクロ流路ｍ，ｍの間の領域に形成される。長孔Ｈは帯状体２の巻き方向に直交する方向に延在する。仮に長孔Ｈを斜めにしても、帯状体２の巻き方向に交わる方向に延在させれば効果はある。なお、図７(a)では、幅方向の一部に長孔Ｈが形成された状態を示しているが、幅方向端面から端面まで長孔Ｈが形成されていてもよい。長孔Ｈを設ける場合は、図７(b)に示すように側壁形成層２０を内側にして巻回しても、長孔Ｈの側面同士が近づくことで、側壁形成層２０が曲がり易くなり、帯状体２全体の巻回容易性が向上する。もちろん、側壁形成層２０を外側にして巻回しても、長孔Ｈの側面同士が離れることで、側壁形成層２０が曲がり易くなり、帯状体２全体の巻回容易性が向上する。したがって、長孔Ｈを設ける場合は、表裏の配置に拘わらず、帯状体２の巻回容易性が向上する効果がある。なお、長孔Ｈに代えて長溝としても効果がある。長孔Ｈは側壁形成層２０を貫通する構成である。側壁形成層２０を貫通せず、底を残した長溝としてもよい。この場合、長溝の底を蓋層２１に接合することが好ましい。このようにしても、巻回された帯状体２の内周と外周の寸法差（帯状体２の厚みをｔとするとπｔ）を長孔Ｈ又は長溝がその幅を広げたり狭めたりすることで吸収でき、帯状体２に不要な応力がかかることを抑えることができる。

以上説明したマイクロ流路デバイス（カートリッジ）１にあっては、帯状体２を巻回保持する巻回保持器３，４を一対設けたが、図８(a)に示すように帯状体２を一端から巻回し、使用時に巻き出す巻回保持器３０を一つだけカートリッジに構成して装置本体への着脱を行ってもよい。この場合、例えば、マイクロ流路分析装置に巻き軸を有した巻取装置を設ける、すなわち、図１の巻き軸４ｂに相当する構成等を装置本体側に常設して、これにより巻回保持器３０から帯状体２を巻き出し、カートリッジの使用後に帯状体２を巻回保持器３０に巻き戻して交換することで、交換部分の材料を節減できる。また、帯状体２を巻き出し、分析に使用した後は、使用部分を切断して廃棄する構成も可能である。

また、図８(b)に示すように、帯状体２を巻回保持する一対の巻回保持器３１，３２同士を常時固定せずに、一対の巻回保持器３１，３２間の距離を可変に構成することも有効である。この構成であれば、未使用時には巻回保持器３１，３２の対向面３１ａ，３２ａ同士を合わせて閉じておく（このときは巻回保持器３１，３２同士を固定してもよい）ことで帯状体２を露出させることなく保護することができ、使用時には、巻回保持器３１，３２を分離して対向面３１ａ，３２ａ間の距離を自由に変化させて、巻き軸間距離等が異なる複数種のマイクロ流路分析装置に適用することができ、マイクロ流路デバイス（カートリッジ）の汎用性が向上する。対向面３１ａ及び対向面３２ａにはそれぞれ帯状体２の出入口が設けられる。

なお、一対の巻回保持器間の距離を可変に構成することは、上述の渡り連結部５を有した構成でも可能である。渡り連結部５に、スライド式、蛇腹式等の伸縮機構を設けて、渡り連結部５により一対の巻回保持器３，４同士を連結しながらも、渡り連結部５が伸縮することにより一対の巻回保持器３，４間の距離を変化させることができる。

以上の実施形態においてはマイクロ流路デバイスを、巻回保持器やケース体を有したカートリッジ式としたが、これに拘わらず帯状体２に付属する構成を可及的に簡素化して実施しても良い。その場合、未使用の帯状体２を円筒状の巻き芯に巻き付けた状態で提供し、これを分析装置本体に装着する形態が考えられる。このとき、円筒状の巻き芯は、最も簡単な巻回保持器に相当する。また、巻き芯無しで所定の内径で帯状体２をロール状に巻いた状態で提供し、これを分析装置本体に装着する形態を実施してもよい。

本マイクロ流路デバイスに必要とされる側壁形成層の特性（分析使用時の形状保持性）を実験により求めた。

実験条件は、以下のとおりである。
側壁形成層の幅：２００（ｍｍ）
側壁形成層の厚み：１、１０、１００、２００、３００、４００、５００（μｍ）
側壁形成層の材料：ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ（曲げ弾性率５００ＭＰａ））、メチルペンテン（ＴＰＸ（曲げ弾性率１３００ＭＰａ））、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ（曲げ弾性率２１００ＭＰａ、３０００ＭＰａ））、ポリアミドイミド（ＰＡＩ（曲げ弾性率４９００ＭＰａ））、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ（曲げ弾性率８０００ＭＰａ））のシート材
側壁形成層に形成した流路幅（巻き方向）×長さ（幅方向）：７０（μｍ）×３０（ｍｍ）
流路の深さ：側壁形成層の厚み×０．７の断面が矩形の溝
として、
巻き径を、１０、３０、５０、１００、１５０、２００（ｍｍ）として、それぞれ巻いた後、解放し、流路形状の巻き方向の流路断面積を測定した。

評価基準は、側壁形成層に形成された巻く前の流路断面積に対して、巻き方向の流路断面積の変化量が、５％未満を○とし、５％〜１０％を△、１０％を超えるものを×とした。表１にその結果を示す。

表１より、帯状体２の巻回保持状態の最小巻き径が３０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下の場合、側壁形成層２０の厚みが１μｍ以上、３００μｍ以下、曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下が好ましいことがわかる。また、帯状体２の巻回保持状態の最小巻き径が１０ｍｍ以上、３０ｍｍ未満の場合、側壁形成層２０の厚みが１μｍ以上、２００μｍ以下、曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下が好ましいことがわかる。

次いで、
側壁形成層の幅：２００（ｍｍ）
側壁形成層の厚み：１０、１００、４００（μｍ）
側壁形成層の材料：ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ（曲げ弾性率５００ＭＰａ））、メチルペンテン（ＴＰＸ（曲げ弾性率１３００ＭＰａ））、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ（曲げ弾性率２１００ＭＰａ、３０００ＭＰａ））、ポリアミドイミド（ＰＡＩ（曲げ弾性率４９００ＭＰａ））のシート材
側壁形成層に形成した流路幅（巻き方向）×長さ（幅方向）：７０（μｍ）×３０（ｍｍ）
流路の深さ：側壁形成層の厚み×０．７の断面が矩形の溝
として、
巻き径を、１０、３０、５０、１５０（ｍｍ）として、それぞれに巻いた後、解放し、巻き方向に１Ｎ、１０Ｎ、３０Ｎの張力を与えて、流路形状の巻き方向の流路断面積を測定した。

評価基準は、側壁形成層に形成された流路断面積に対して、巻き方向の流路断面積の変化量が、５％未満を○とし、５％〜１０％を△、１０％を超えるものを×とした。表２に結果を示す。

表２より、いずれの側壁形成層の厚みであっても、側壁形成層の引張り弾性率を１０００ＭＰａ以上のものとすることで、張力を１Ｎ〜１０Ｎの範囲内で付与しても、良好な形状保存性を有することがわかる。なお、表２より、側壁形成層の引張り弾性率は、２０００ＭＰａ以上であれば、より好ましいことがわかる。

１ マイクロ流路デバイス
２ 帯状体
３ 巻回保持器
３ａ ケース体
３ｂ 巻き軸
３ｃ 回転駆動力接続部
３ｄ ガイドローラー
４ 巻回保持器
４ａ ケース体
４ｂ 巻き軸
４ｃ 回転駆動力接続部
４ｄ ガイドローラー
５ 渡り連結部
５ａ ピペット接続口
５ｂ マイクロポンプ接続口
５ｃ 光入射窓
５ｄ 光学読取用窓
１０ マイクロ流路分析装置
１１ ピペット
１２ マイクロポンプ
１３ 光照射装置
１４ 光学読取装置
１５ ヒーター
１６，１７ 送り駆動装置の出力端
２０ 側壁形成層
２１，２２ 蓋層
３０ 巻回保持器
３１，３２ 巻回保持器
Ｈ 長孔
ｍ マイクロ流路
Ｓ スリット

Claims (17)

1. 複数層からなる可撓性の帯状体によりマイクロ流路が形成されたマイクロ流路デバイスにおいて、
   前記マイクロ流路の側壁を形成する側壁形成層と、前記マイクロ流路の積層方向の開口を蓋う蓋層と、を備え、
   前記側壁形成層が前記蓋層より高い曲げ弾性率を有するマイクロ流路デバイス。
2. 前記帯状体が巻回保持され、
   前記側壁形成層及び前記蓋層が弾性限度内の変形により巻回保持された請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
3. 前記帯状体の巻回保持状態の最小巻き径が３０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下であり、前記側壁形成層の厚みが１μｍ以上、３００μｍ以下であり、前記側壁形成層の曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下である請求項２に記載のマイクロ流路デバイス。
4. 前記帯状体の巻回保持状態の最小巻き径が１０ｍｍ以上、３０ｍｍ未満であり、前記側壁形成層の厚みが１μｍ以上、２００μｍ以下であり、前記側壁形成層の曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下である請求項２に記載のマイクロ流路デバイス。
5. 前記側壁形成層の引張り弾性率が、１０００ＭＰａ以上である請求項３又は請求項４に記載のマイクロ流路デバイス。
6. 前記蓋層が前記マイクロ流路に対して外側に配されて巻回保持された請求項２から請求項５のうちいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイス。
7. 前記蓋層が前記マイクロ流路に対して内側に配されて巻回保持された請求項２から請求項５のうちいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイス。
8. 前記側壁形成層は、互いに独立した前記マイクロ流路の間の領域に、前記帯状体の巻き方向に交わる方向に延在するスリット、長孔又は長溝を有する請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイス。
9. 前記帯状体を巻回保持する巻回保持器を備える請求項２から請求項８のうちいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイス。
10. 前記巻回保持器は、前記帯状体を巻回保持する巻き軸と、前記帯状体を巻き出し又は巻き取るために前記巻き軸を回転させる回転力を前記巻き軸に伝達可能に接続させる回転駆動力接続部とを有する請求項９に記載のマイクロ流路デバイス。
11. 前記巻回保持器が一対設けられ、一方の前記巻回保持器は前記帯状体を一端から巻回保持し、他方の前記巻回保持器は前記帯状体を他端から巻回保持し、
    少なくとも一方の前記巻回保持器から前記帯状体を巻き出し可能で、他方の前記巻回保持器に前記帯状体を巻き取り可能に構成された請求項９又は請求項１０に記載のマイクロ流路デバイス。
12. 前記帯状体の一対の前記巻回保持器間を渡る部分を保護し、一対の前記巻回保持器を互いに連結する渡り連結部を備え、
    前記渡り連結部に、前記マイクロ流路に対する作用・観察を可能とする窓を有する請求項１１に記載のマイクロ流路デバイス。
13. 一対の前記巻回保持器間の距離が可変に構成された請求項１１又は請求項１２に記載のマイクロ流路デバイス。
14. 前記巻回保持器は前記帯状体の巻回部を内部に納めるケース体を有する請求項９から請求項１３のうちいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイス。
15. 請求項１から請求項１４のうちいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイスを着脱自在にされ、当該マイクロ流路デバイスに形成されたマイクロ流路中に物質を注入し物質の分析を行うマイクロ流路分析装置。
16. 前記マイクロ流路デバイスの前記帯状体を送り駆動する駆動装置を備える請求項１５に記載のマイクロ流路分析装置。
17. 前記帯状体の前記駆動装置により巻き出された部分には、前記駆動装置により１Ｎ〜１０Ｎの張力が付与される請求項１６に記載のマイクロ流路分析装置。

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