JP2014235065A - チップおよびその利用 - Google Patents

Abstract

【課題】液体試料の移動速度を調整するチップを提供する。【解決手段】液体格納部（１）と、液体送達部（２）と、第１の流路（３）と、上記第１の流路（３）に備えられている減速部（５）と、上記液体格納部（１）と上記減速部（５）との間の上記第１の流路（３）に接続されている第２の流路（４）と、を備え、上記第１の流路（３）に接続されていない、上記第２の流路（４）の端部は、封止されているチップ。【選択図】図１

Description

本発明は、チップおよびその利用に関し、より詳細には、遠心力を駆動力として液体試料を移動させるチップおよび当該チップを利用した分析装置、並びに、分析方法に関するものである。

近年、液体試料の濃度等の分析において、遠心力を駆動力とするチップが利用されている。遠心力を駆動力とするチップを分析手段に用いることで、液体試料の移動および液体試料の前処理を並列して行うことができる。遠心力を駆動力とするチップを分析手段に用いる利点として、上記チップを用いることにより、液体試料に含まれる複数の成分を一度に分析することができることが挙げられる。

液体試料に含まれる複数の成分を一度に分析するためには、液体試料の移動速度を調節することが重要となる。そのため、遠心力が作用している液体試料の移動速度を調整するために特許文献１〜４に記載のデバイスが開発された。

特許文献１には、マイクロチャネル構造を有する平面基板を含むマイクロ流体デバイスが記載されており、当該マイクロ流体デバイスは、疎水性の効果により、液体を停止させるバルブを備えている。

特許文献２には、遠心力を駆動力とする分析チップが記載されており、特許文献３および４には、遠心力を駆動力とするマイクロ流体装置が記載されている。

特開２０１０−２７６６１０号公報（２０１０年１２月９日公開） 特開２００９−３００４３３号公報（２００９年１２月２４日公開） 特許０４９２７８１７号公報（２０１２年２月１７日登録） 特許０５１３９２６３号公報（２０１２年１１月２２日登録）

しかしながら、上述のような従来技術は、以下の問題を生じる。

特許文献１に記載されているチップ５００（図１５）は、液体用の引入れポート５０１、引出しポート５０２、上記引入れポート５０１と上記引出しポート５０２との間のフロー導管５０３を備える。上記チップ５００は、疎水性の効果により、液体を停止させるバルブ５０４を用いており、液体の容量または種類（例えば、液体の比重、界面張力）が変化した場合の考慮がされていない。そのため、液体の容量または種類を変更するたびにバルブ５０４自体の停止力を変更する必要があるという問題がある。

このため、液体の容量または種類が変化した場合であっても、液体試料の移動速度を調整するための新たな技術の開発が強く求められている。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るチップは、液体試料を格納する液体格納部と、上記液体試料に遠心力を作用させることにより、当該液体試料が送達される液体送達部と、上記液体格納部の内部空間と上記液体送達部の内部空間とを接続し、かつ、上記液体試料を上記液体格納部の内部空間から上記液体送達部の内部空間へと移動させるための第１の流路と、上記第１の流路に備えられている、上記液体試料の移動速度を減じる減速部と、上記液体格納部と上記減速部との間の上記第１の流路に接続されている、少なくとも１つの第２の流路と、を備え、上記第１の流路に接続されていない、上記第２の流路の端部は、封止されており、上記液体格納部および上記液体送達部の各々には、開口が形成されている。

本発明の一態様によれば、対象となる液体試料の種類および液体試料の容量が異なる場合においても、減速部の停止力を変更することなく、液体試料の移動速度を下げることができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係るチップの一例を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るチップおよび当該チップを備えた遠心部を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るチップを模式的に示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るチップに液体試料を導入する過程を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るチップに作用する力の関係を表す図である。 本発明の第２の実施形態に係るチップを模式的に示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るチップに液体試料を導入する過程を模式的に示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るチップを模式的に示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るチップに液体試料を導入する過程を模式的に示す図である。 本発明の第４の実施形態に係るチップを模式的に示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る分析装置を模式的に示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る他の分析装置を模式的に示す図である。 本発明におけるチップおよび液体試料の移動順序の変形例を模式的に示す図である。 本発明におけるチップおよび液体試料の移動順序の変形例を模式的に示す図である。 従来技術のチップを模式的に示す図である。 従来技術のチップを用いたチップの変形例を模式的に示す図である。

以下、本発明に係るチップ、分析装置および分析方法について詳しく説明するが、本発明の範囲は、これらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更、実施することができる。具体的には、本発明は、下記の各実施形態に限定されるものでなく、請求項に示した範囲において種々の変更が可能であり。異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。

なお、本明細書中に記載された特許文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。なお、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「Ａ〜Ｂ」は、「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。

〔実施形態１〕
本発明の実施の一形態について、図１〜図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。

（チップ１００の構成）
図１は、本実施形態のチップ１００の構成を示す模式図である。図２は、チップ１００が、遠心力を作用させる遠心部に備えられている状態を示す模式図である。

チップ１００は、液体試料８を格納する液体格納部１と、上記液体試料８に遠心力を作用させることにより、当該液体試料８が送達される液体送達部２と、上記液体格納部１の内部空間と上記液体送達部２の内部空間とを接続し、かつ、上記液体試料８を上記液体格納部１の内部空間から上記液体送達部２の内部空間へと移動させるための第１の流路３と、上記第１の流路３に備えられている、上記液体試料８の移動速度を減じる減速部５と、上記液体格納部１と上記減速部５との間の上記第１の流路３に接続されている、少なくとも１つの第２の流路４と、を備え、上記第１の流路３に接続されていない、上記第２の流路４の端部は、封止されており、上記液体格納部１および上記液体送達部２の各々には、開口部６、開口部７が形成されているものであればよい。

チップ１００は、図２に示す円板状の遠心部１１０上に備えられ得る。遠心部１１０が回転することにより、チップ１００に遠心力が作用する。液体試料８の重量をｍ、遠心部１１０の中心から液体試料８の重心までの距離をｒ、遠心部の回転角速度をωとした場合、遠心力（Ｆ）は、Ｆ＝ｍｒω^２と表すことができる。また、ここで液体試料８は、チップ１００の内部に格納されているものを意図する。

図２に示すように、遠心部が回転すると、遠心力は、遠心部の中心から遠心部の外周部に向かう方向に向かって作用する。すなわち、遠心部の中心から遠心部の外周部に向かう方向と平行になるように、チップ１００の液体格納部１が遠心部の中心側、チップ１００の液体送達部２が遠心部の外側となるように、チップ１００を遠心部１１０に備えると、図１の液体格納部１の中心を通るように示す矢印の方向に遠心力が作用する。

以下に上記各部材について詳細に説明する。

液体格納部１は、液体試料８を格納するための構成である。液体格納部１には、開口部６が形成されている。開口部６は、液体試料８を液体格納部１内に導入するため、および／または、外部の大気と液体格納部１の内部の液体試料８が接するため（換言すれば、液体格納部１の内部空間を外部の大気に対して開放するため）に備えられている。なお、液体格納部１は、液体試料８を格納できる構成であればよく、具体的な大きさ、形状等は特に限定されるものではない。また、開口部６は、液体試料８を液体格納部１内に導入するため、および／または、外部の大気と液体格納部１の内部の液体試料８が接するために備えられていればよく、具体的な大きさ、形状、液体格納部１に備えられる位置等は特に限定されるものではない。

液体送達部２は、液体格納部１に格納された液体試料８に遠心力を作用させることにより、移動した液体試料８を受け入れるための構成である。液体送達部２には、開口部７が形成されている。開口部７は、液体送達部２の内部空間に封止された空気層を形成させないため、および／または、液体試料８を液体送達部２から排出するために備えられている。なお、液体送達部２は、移動した液体試料８を受け入れる得る構成であればよく、具体的な大きさ、形状等は特に限定されるものではない。また、開口部７は、液体試料８が移動する際に液体送達部２から溢れないように、液体送達部２の内部空間に封止された空気層を形成させないため、および／または、液体試料８を液体送達部２から排出するために備えられていればよく、具体的な大きさ、形状、液体送達部２に備えられる位置等は特に限定されない。

液体格納部１と液体送達部２とは、第１の流路３によって接続されている。この第１の流路３により液体格納部１内の液体試料８が、液体送達部２内に移動する。第１の流路３の途中には、減速部５が備えられている。

減速部５は、液体試料８が第１の流路３を介して、液体格納部１から液体送達部２に移動するときの速度を減じるための構成である。減速部５は、親水性または疎水性の表面を有した流路であり得、液体試料８の液面、減速部５および第１の流路３の表面張力の作用の大小関係により、液体試料８の移動速度を減じるものであり得る。上記表面張力に大小関係を発生させるために、第１の流路３および減速部５の表面と液体試料８との接触角度を変化させてもよいし、減速部５の面積を変更してもよく、またこれらを組み合わせてもよい。

本実施形態では、減速部５として、第１の流路３の内部に疎水性の表面（疎水性領域）を設けるとよい。なお、本明細書中において、「疎水性」とは、減速部５と液体試料８との親和性が小さい程度に、第１の流路３の内部の表面（疎水性領域）が疎水性であることを意図する。疎水性の表面を設ける方法としては、特に限定されないが、疎水性の官能基（例えば、アルキル基、フェニル基等）を有する膜を形成する方法、フッ素系の膜（例えば、テトラフルオロエチレン等によって形成された膜等）を形成する方法、または、水との親和性が小さい膜（例えば、金属膜）を形成する方法等が挙げられる。液体試料８の溶媒が極性溶媒（例えば、水等）である場合、上記疎水性の表面を形成することにより、容易に液体試料８の移動速度を減じることができる。

本実施形態では、減速部５として、第１の流路３の内部に親水性の表面（親水性領域）を設けるとよい。なお、本明細書中において、「親水性」とは、減速部５と液体試料８との親和性が小さい程度に、第１の流路３の内部の表面（親水性領域）が親水性であることを意図する。親水性の表面を設ける方法としては、特に限定されないが、親水性の官能基（例えば、ヒドロキシル基等）を有する膜を形成する方法、減速部５の表面に対してプラズマ処理またはＵＶ処理を行う方法等が挙げられる。液体試料８の溶媒が無極性溶媒（例えば、ヘキサン等）である場合、上記親水性の表面を形成することにより、容易に液体試料８の移動速度を減じることができる。

また、減速部５は、液体試料８の移動速度を減じるものであれば特に限定されず、上述した手段の他に、第１の流路３の横断面の面積を小さくする方法、第１の流路３の内部に液体試料８の移動を遮る障害物（例えば、柱状または凹凸状の突起等）を設ける方法等が挙げられる。

第１の流路３において、液体格納部１と減速部５との間に、第２の流路４が接続されている。第２の流路４の、第１の流路３と接続していない端部は封止されている。ここで「端部が封止されている」とは、第２の流路４の、第１の流路３と接続していない端部において、第２の流路４の内部空間と外部の大気とが接することのないように塞がれていることを意図している。更に具体的に「端部が封止されている」とは、第２の流路４が、第１の流路３と接続している端部以外で塞がれていることを意図している。

また、チップ１００は、封止されている端部を有する第２の流路４を少なくとも１つ備えていればよく、封止されている端部を有する第２の流路を複数備えていてもよい。封止されている端部を有する第２の流路を複数備えていれば、液体試料８の移動速度をより精密に調整することが可能となる。

液体試料８が、第２の流路４に導入されると、第２の流路４の封止されている端部に空気層９が形成される。空気層９は、液体試料８と第２の流路４の封止されている端部との間に挟まれた気体の層であるため、圧縮性の気体としてバネの特性を有する。空気層９のバネの特性については後述する。

また、本明細書中で「接続されている」とは、固定的に接続されていてもよいし、稼働的に接続されていてもよい。

第１の流路３および第２の流路４の横断面の面積は、好ましくは１×１０^−１２ｍ^２〜５×１０^−５ｍ^２であり、より好ましくは、１×１０^−１０ｍ^２〜２．５×１０^−６ｍ^２である。

例えば、第１の流路３および第２の流路４の横断面が四角形の場合、好ましくは、上記四角形の幅が１×１０^−６ｍ〜１×１０^−２ｍ、高さが１×１０^−６ｍ〜５×１０^−３ｍであり、より好ましくは、上記四角形の幅が１×１０^−５ｍ〜５×１０^−３ｍ、高さが１×１０^−５ｍ〜５×１０^−４ｍである。

第１の流路３および第２の流路４の横断面の面積が上記の範囲であることにより、第１の流路３および第２の流路４は毛細管力を生じることができる。

液体格納部１に導入された液体試料８の容量が、液体格納部１の容積よりも多い場合は、第１の流路３に生じる毛細管力の効果により、第１の流路３に備えられている減速部５の手前まで液体試料８を移動させることができる。

一方、液体格納部１に導入された液体試料８の容量が、液体格納部１の容積よりも少ない場合は、液体試料８の液面と第１の流路３との表面張力が釣り合う、第１の流路３の位置まで液体試料８を移動させることができる。

また、第１の流路３および第２の流路４が、毛細管力を生じない構造の場合であっても、液体試料８へ外部から力を加えることにより、液体試料８を第１の流路３へ導入させ、遠心力により、当該液体試料８を減速部５の手前まで移動させることができる。

図１におけるαは、液体試料８に作用する遠心力の方向と第２の流路４が伸長する方向とがなす角度を表す。また、図１におけるβは、液体試料８に作用する遠心力の方向と第１の流路３が伸長する方向とがなす角度を表す。

上記αおよびβは特に限定されないが、αは０°〜９０°、好ましくは０°〜４５°、より好ましくは０°〜２０°であり、βは、０°〜９０°、好ましくは４５°〜９０°、より好ましくは７０°〜９０°である。上記αおよびβを調整することにより、減速部５の停止力を増加させることなく、液体試料８の移動速度を低減することができる。また、上記αおよびβを調整することにより、減速部５の停止力を減少させることなく、液体試料８の移動速度を上昇させることができる。

図３は、液体試料８を導入したチップを表す模式図である。図４は、液体試料８をチップに導入する過程を表す図である。

液体試料８は、開口部６から液体格納部１内に導入される（図４（ａ））。液体格納部１内に導入された液体試料８は、第１の流路３の内部を通過し、第２の流路４の第１の流路３との接続部および減速部５の手前まで移動する（図４（ｂ））。このときに第２の流路４の封止された端部に、空気層９が形成される。次にチップを備えた遠心部１１０が回転して、チップ１００に遠心力が作用することにより、減速部５の方向および第２の流路４の方向に分散して、液体試料８に遠心力が伝わり、液体試料８が第２の流路４内に移動する（図４（ｃ））。図４（ｃ）に示すチップ１００にさらに遠心力を作用させることにより、液体試料８は、減速部５を通過し、液体送達部２に移動する。

図５は、液体試料８が導入されたチップ（図３に示すチップ）に作用する力の関係を模式的に示す図である。図４および図５を用いて空気層９が有するバネの特性について説明する。上述したように、液体試料８をチップ１００に導入すると、第２の流路４の封止されている端部に空気層９が形成される。空気層９は、液体試料８と第２の流路４の封止されている端部との間に挟まれた気体であり、圧縮性の気体である。そのため、空気層９は、バネの特性を有する。

図５（ａ）は、チップ１００に作用する力の関係を示した模式図である。図５（ｂ）は、従来技術のチップに作用する力の関係を示した模式図である。図５（ａ）および図５（ｂ）において、空気層９を３０１、減速部５を３０２、チップに作用する遠心力Ｆを３０３、減速部５における液体試料８の停止力ｆ_１を３０４、減速部５を通過した後の液体試料８に作用する遠心力Ｆ_１を３０５、第２の流路４の延伸方向に向かって、液体試料８に作用する遠心力Ｆ_２を３０６とし、空気層９から液体試料８に作用する反力（空気層９の圧縮力）ｆ_２を３０７としたとき、ｆ_２＝Ｆ_２となる。

Ｆ_１が０以下の場合、液体試料８は、減速部５にて停止する。Ｆ_１が０よりも大きい場合、液体試料８は、減速部５を通過する。従来の技術では、空気層９が形成されないため、Ｆ_１＝Ｆ−ｆ_１（図５（ｂ））となり、ｆ_１≧Ｆの場合に液体試料８が停止する。一方、本実施形態におけるチップ１００では、Ｆ_１＝Ｆ−ｆ_２−ｆ_１であり、ｆ_１≧Ｆ−ｆ_２の場合に液体試料８が停止する。ｆ_２＝Ｆ_２であることから、空気層９が生じ、液体試料８に作用する力がＦ_２の分だけ軽減される。

従来の技術では、液体試料８の停止力を増加させるためには、減速部５の停止力を増加させる必要があった。一方、本発明に係るチップ１００は、空気層９が形成されるため、減速部５の停止力を増加させることなく、液体試料８の停止力を増加させることができる。また、空気層９は、圧縮性の気体であるため、Ｆ_２は、自動的に調整される。

（分析方法）
本実施形態におけるチップ１００を用いた分析方法を説明する。ただし、本実施形態におけるチップ１００を用いた分析方法は、以下の方法に限定されない。

液体試料８を呈色させる分析方法の一例を説明する。まず、液体試料８に含まれる成分と反応する試薬を液体送達部２の内部に保存する。上記試薬の状態は特に限定されないが、乾燥した状態であることが好ましい。上記構成によれば、長時間にわたって試薬を安定的に保存することができる。上記試薬が液状の場合、液体試料８と上記試薬とを混合する工程を加えることで反応を行うことが可能である。

本発明におけるチップを用いた分析としては、例えば、コレステロール値の測定が挙げられる。コレステロール値の測定では、液体試料８は血液であり、試薬は、主成分が、コレステロールエステラーゼ、コレステロールオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、３，５−ジメトキシ−Ｎ−エチル−Ｎ−（２−ハイドロキシ−３−スルホプロピル）−アニリンナトリウム、４−アミノアンチピリンおよびアスコルビン酸オキシダーゼからなる群から選択される化合物が挙げられる。

また、本発明におけるチップを用いた分析として、尿酸値の測定が挙げられる。尿酸値の測定では、液体試料８が血液であり、試薬は、主成分がウリカーゼ、ペルオキシダーゼ、４−アミノアンチピリンリポプロテインリパーゼおよびアスコルビン酸オキシダーゼからなる群より選択される化合物が挙げられる。液体試料８と試薬とが混合および反応することにより発色または呈色する。分析装置を用いて、反応後の液体試料８に含まれる成分の色の変化を検出し、当該色の変化を解析することにより、当該成分の濃度を測定することができる。すなわち、液体試料８に含まれる成分と反応する試薬をチップ１００の内部に保存することにより、容易に当該成分の濃度を測定することができる。

（チップの製造方法）
各実施形態におけるチップの製造方法は、特に限定されないが、例えば、チップは、液体試料８が移動する空間が形成された基板と、当該基板とは別の蓋基板とを貼り合わせて作製することができる。「液体試料８が移動する空間」とは、液体格納部１、液体送達部２、第１の流路３および第２の流路４のことを意図する。「蓋基板」とは、例えば開口部６、７が形成された基板を意図する。液体試料８が移動する空間が形成された基板と蓋基板とを貼り合わせる手段は、特に限定されないが、熱、薬剤等によって樹脂表面を融解し、接着を行う接着方、樹脂自体が有する自己吸着性を利用した接着法等が挙げられる。また、各基板に形成される、液体試料８が移動する空間および開口部６、７を形成する手段は、特に限定されないが、ウエットエッチング、ドライエッチング、金型による成形、機械加工等により形成される。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図６、図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図６は、本実施形態におけるチップ１０１を示す模式図である。図７は、液体試料８をチップ１０１に導入する過程を示す図である。本実施形態におけるチップ１０１は、図６に示すように、第２の流路４が、液体試料８へ作用する遠心力の方向と平行な方向へ伸長しているものである。すなわち、図１におけるαが０°のチップである。

液体試料８は、開口部６から液体格納部１内に導入される（図７（ａ））。液体格納部１内に導入された液体試料８は、第１の流路３の内部を通過し、第２の流路４の第１の流路３との接続部および減速部５の手前まで移動する（図７（ｂ））。このときに第２の流路４の封止された端部に、空気層９が形成される。次にチップを備えた遠心部１１０が回転して、チップ１０１に遠心力が作用することにより、減速部５の方向および第２の流路４の方向に分散して、液体試料８に遠心力が伝わり、液体試料８が第２の流路４内に移動する（図７（ｃ））。

チップ１０１では、液体試料８に作用する遠心力の方向と第２の流路４の伸長している方向とが同じであるため、第２の流路４に作用する遠心力（図５のＦ_２）が増加する。このため、減速部５の停止力を増加させることなく、液体試料８の移動速度を軽減させることができる。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図８、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図８は、本実施形態におけるチップ１０２を示す模式図である。図９は、液体試料８をチップ１０２に導入する過程を示す図である。本実施形態におけるチップ１０２は、図８に示すように、上記第２の流路４が、液体試料８へ作用する遠心力の方向と交わる方向へ伸長しているものである。特に、図８では、図１におけるαがβよりも大きいチップを示す。

液体試料８は、開口部６から液体格納部１内に導入される（図９（ａ））。液体格納部１内に導入された液体試料８は、第１の流路３の内部を通過し、第２の流路４の第１の流路３との接続部および減速部５の手前まで移動する（図９（ｂ））。このときに第２の流路４の封止された端部に、空気層９が形成される。次にチップを備えた遠心部１１０が回転して、チップ１０２に遠心力が作用することにより、減速部５の方向および第２の流路４の方向に分散して、液体試料８に遠心力が伝わり、液体試料８が第２の流路４内に移動する（図９（ｃ））。

チップ１０２では、液体試料８に作用する遠心力の方向と第２の流路４の伸長している方向とがなす角度αが、液体試料８に作用する遠心力の方向と第１の流路３の伸長している方向とがなす角度βよりも大きいため、第２の流路４に作用する遠心力（図５のＦ_２）が減少する。このため、減速部５の停止力を減少させることなく、液体試料８の移動速度を上昇させることができる。

〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図１０は、本実施形態におけるチップ１０３を示す模式図である。本実施形態におけるチップ１０３は、第１の流路３が、減速部５よりも液体格納部１の側に、液体試料８へ作用する遠心力の方向と交わる方向へ伸長する流路を含んでいるものである。すなわち、図１におけるβが９０°のチップである。

チップ１０３では、液体試料８に作用する遠心力の方向と第１の流路３の伸長している方向とがなす角度βが９０°であるため、第１の流路３の伸長方向に向かって液体試料８に作用する遠心力が低減し、減速部５にかかる液体試料８の移動する力が低減される。このため、減速部５の停止力を増加させることなく、液体試料８の移動速度を低減させることができる。

〔実施形態５〕
本発明におけるチップを用いた分析装置の一実施形態、図１１および図１２に基づいて説明する。

本実施形態における分析装置２０１および２０２は、本発明のチップ、上記チップを備えるとともに、上記チップに格納された液体試料８に遠心力を作用させる遠心部と、上記チップの液体送達部２へ移動した液体試料８を分析する分析部とを備える。

上記構成により、本発明におけるチップの液体送達部２に移動した液体試料８の成分を分析することができる。例えば、液体送達部２に保存した試薬と反応し、呈色した液体試料８の光学的な変化量を分析することで、当該液体試料８の成分を分析することができる。

ここで、「分析部」とは、液体試料８を分析することができる構成であればよく、特に限定されないが、本実施形態では、発光部１２０および受光部１３０を含んでなる構成を例として挙げる。

図１１は、本実施形態における分析装置２０１の模式図であり、図１２は、本実施形態における分析装置２０２の模式図である。

図１１に示す分析装置２０１は、発光部１２０から光を出射し、チップ１００の液体送達部２にて反射または散乱した光を、受光部１３０で受ける分析装置である。図１２に示す分析装置２０２は、発光部１２０から光を出射し、チップ１００の液体送達部２を透過した光を、受光部１３０で受ける分析装置である。すなわち、本発明における分析装置の発光部１２０および受光部１３０は、遠心部に対してチップと同じ側に設けられていても、遠心部を挟む位置に設けられてもよい。

本実施形態における分析装置は、上述した構成を有することにより、遠心部上にチップを備えた状態で、液体送達部２に移動した液体試料８を分析（例えば、発色など）することができる。

なお、発光部１２０および受光部１３０の具体的な構成としては特に限定されず、適宜、周知の発光装置および受光装置を用いることが可能である。

〔変形例〕
本発明におけるチップの構造を有する部位と本発明におけるチップの第２流路を有さない構造を有する部位とを組み合わせたチップの実施の一形態について図１３および図１４に基づいて説明する。

従来の技術のチップを２つ組み合わせ、重量が異なる液体試料を用いる場合（図１６、チップ５１０）、液体試料に作用する遠心力は、遠心力：Ｆ＝ｍｒω^２となり、液体試料の重量が大きくなれば、液体試料に作用する遠心力は大きくなる。

すなわち、従来の技術では重量の大きい液体試料５１４と重量の小さい液体試料５１５に同時に遠心力を作用させると、重量の大きい液体試料５１４の方に大きな遠心力が作用し、重量の大きい液体試料５１４、重量の小さい液体試料５１５の順序でチップの内部を移動する。

重量の小さい液体試料５１５に作用する遠心力は、重量の大きい液体試料５１４に作用する遠心力よりも小さいため、重量の小さい液体試料５１５、重量の大きい液体試料５１４の順序で液体試料を移動させることはできない。また、重量の小さい液体試料５１５と重量の大きい液体試料５１４とを同時に移動させることもできない。

図１３および図１４は、本発明におけるチップの構造を有する部位と本発明におけるチップの第２流路を有さない構造を有する部位とを組み合わせたチップ１１０の模式図である。

液体試料１８は液体格納部１に導入され、液体試料２８は液体格納部４０１に導入される（図１３（ａ）および図１４（ａ））。なお、液体試料１８は、液体試料２８よりも重量が大きいものとする。

チップ１１０において、液体試料１８に作用する遠心力は、液体試料２８に作用する遠心力よりも大きいが、液体試料１８を導入した部位に第２の流路４を備えるため、液体試料１８の移動速度を低減することができる。そのため、液体試料１８の移動速度を重量の小さい液体試料２８の移動速度と同じに調整することができる（図１３（ｂ））、あるいは、液体試料１８の移動速度を液体試料２８の移動速度よりも遅く調整することができる（図１４（ｂ））。

チップ１１０は、上述した構成を有することにより、重量の異なる液体試料を混合する順序を調整することができる。また、チップ１１０は、上述した構成を有することにより、１つのチップ内で、チップ１１０に備えられている液体送達部４０２を、少量の液体試料を用いて洗浄した後に、多量の液体試料を用いて洗浄することもできる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係るチップは、液体試料を格納する液体格納部と、上記液体試料に遠心力を作用させることにより、当該液体試料が送達される液体送達部と、上記液体格納部の内部空間と上記液体送達部の内部空間とを接続し、かつ、上記液体試料を上記液体格納部の内部空間から上記液体送達部の内部空間へと移動させるための第１の流路と、上記第１の流路に備えられている、上記液体試料の移動速度を減じる減速部と、上記液体格納部と上記減速部との間の上記第１の流路に接続されている、少なくとも１つの第２の流路と、を備え、上記第１の流路に接続されていない、上記第２の流路の端部は、封止されており、上記液体格納部および上記液体送達部の各々には、開口が形成されている。

上記の構成によれば、液体試料が第１の流路と第２の流路とに分かれて移動する。このため、第１の流路に移動する液体試料に作用する遠心力を減じることができ、第１の流路に備えられている減速部によって、液体試料の移動速度を確実に減少または停止させることができる。

本発明の態様２に係るチップは、上記態様１において、上記減速部が、上記第１の流路の内部表面に設けられている、疎水性領域または親水性領域によって形成されていてもよい。

上記の構成によれば、簡単な減速部の構成によって、液体試料の移動速度を調節することができる。

本発明の態様３に係るチップは、上記態様１または２において、上記第１の流路が、上記減速部よりも上記液体格納部の側に、上記液体試料へ作用する遠心力の方向と交わる方向へ伸長する流路を含んでいてもよい。

上記の構成によれば、第１の流路へ作用する遠心力の方向成分を小さくすることができる。

本発明の態様４に係るチップは、上記態様１〜３において、上記第２の流路が、上記液体試料へ作用する遠心力の方向と交わる方向へ伸長しているものであってもよい。

上記の構成によれば、第２の流路へ作用する遠心力の方向成分を小さくすることができる。

本発明の態様５に係るチップは、上記態様１〜３において、上記第２の流路は、上記液体試料へ作用する遠心力の方向と平行な方向へ伸長しているものであってもよい。

上記の構成によれば、第２の流路へ作用する遠心力の方向成分を大きくすることができる。

本発明の態様６に係るチップは、上記態様１〜５において、上記第１の流路および上記第２の流路の横断面の面積は、１×１０^−１２ｍ^２以上、１×１０^−５ｍ^２以下であることが好ましい。

上記構成によれば、第１の流路および第２の流路に毛細管力を発生させることができる。これにより、液体試料を減速部の手前まで移動させることができる。さらに、第１の流路および第２の流路に毛細管力を発生させることにより、液体格納部の容積よりも多い容量の液体試料を導入することができる。

本発明の態様７に係るチップは、上記態様１〜６において、上記液体送達部の内部に、上記液体試料と反応する試薬が備えられていてもよい。

上記構成によれば、液体送達部に移動した液体試料が、試薬と反応することができる。

本発明の態様８に係るチップは、上記態様７において、上記液体試料が血液であって、上記試薬がコレステロールエステラーゼ、コレステロールオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、３，５−ジメトキシ−Ｎ−エチル−Ｎ−（２−ハイドロキシ−３−スルホプロピル）−アニリンナトリウム、４−アミノアンチピリンおよびアスコルビン酸オキシダーゼからなる群より選択される少なくとも１つであってもよい。

上記構成によれば、コレステロールの測定のための呈色反応を容易に行うことができる。

本発明の態様９に係るチップは、上記態様７において、上記液体試料が血液であって、上記試薬が、ウリカーゼ、ペルオキシダーゼ、４−アミノアンチピリンリポプロテインリパーゼおよびアスコルビン酸オキシダーゼからなる群より選択される少なくとも１つであってもよい。

上記構成によれば、尿酸値の測定のための呈色反応を容易に行うことができる。

本発明の態様１０に係る分析装置は、上記態様１〜９のいずれかに記載のチップと、上記チップを備えるとともに、上記液体試料へ遠心力を作用させる遠心部と、上記液体送達部へ移動した上記液体試料を分析する分析部と、を備える。

上記構成によれば、遠心部上にチップを備えた状態で、液体送達部に移動した液体試料を分析（例えば、発色など）することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、チップ及び分析装置に利用することができる。

１ 液体格納部
２ 液体送達部
３ 第１の流路
４ 第２の流路
５ 減速部
６、７ 開口部
８ 液体試料
９ 空気層
１００〜１０３ チップ
１１０ 遠心部
１２０ 発光部
１３０ 受光部
２００〜２０２ 分析装置
３０１ 空気層
３０２ 減速部
３０３ 遠心力
３０４ 減速部による停止力
３０５ 減速部を通過した後の液体試料に作用する遠心力
３０６ 第２の流路の延伸方向に向かって、液体試料に作用する遠心力
３０７ 空気層から液体試料に作用する反力（空気層の圧縮力）
４０１ 液体格納部
４０２ 液体送達部

Claims (5)

1. 液体試料を格納する液体格納部と、
   上記液体試料に遠心力を作用させることにより、当該液体試料が送達される液体送達部と、
   上記液体格納部の内部空間と上記液体送達部の内部空間とを接続し、かつ、上記液体試料を上記液体格納部の内部空間から上記液体送達部の内部空間へと移動させるための第１の流路と、
   上記第１の流路に備えられている、上記液体試料の移動速度を減じる減速部と、
   上記液体格納部と上記減速部との間の上記第１の流路に接続されている、少なくとも１つの第２の流路と、を備え、
   上記第１の流路に接続されていない、上記第２の流路の端部は、封止されており、
   上記液体格納部および上記液体送達部の各々には、開口が形成されている、チップ。
2. 上記減速部は、上記第１の流路の内部表面に設けられている、疎水性領域または親水性領域によって形成されている、請求項１に記載のチップ。
3. 上記第１の流路は、上記減速部よりも上記液体格納部の側に、上記液体試料へ作用する遠心力の方向と交わる方向へ伸長する流路を含んでいる、請求項１または２に記載のチップ。
4. 上記第２の流路は、上記液体試料へ作用する遠心力の方向と交わる方向へ伸長しているものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のチップ。
5. 上記第２の流路は、上記液体試料へ作用する遠心力の方向と平行な方向へ伸長しているものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のチップ。

Images