JP2017058243A - マイクロチップ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、試薬を正確な位置に容易に配置することができ、かつ失活が生じ難い、マイクロチップを提供する。
【解決手段】マイクロチップ１は、マイクロ流体が送液されるマイクロ流路２（流路）を有するマイクロチップ本体１ａと、マイクロ流路２内に配置されている固体の担持部材７と、担持部材７に担持されている試薬とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ流体が送液される流路が設けられているマイクロチップに関する。

マイクロチップには、マイクロ流体が送液される流路が設けられている。このようなマイクロチップが、生化学分析などに用いられることがあった。この場合、マイクロチップ内に、試薬が予め内包されていることがある。液状の試薬を内包するために、例えば、流路内において試薬が流動することを防ぐための障害物が設けられていた。あるいは、流路内に、親水性処理などの表面処理が施されていた。

下記の特許文献１では、液状の試薬を熱溶融性のオイルにより包むことによって、試薬を流路内に固定する技術が開示されている。

実用新案登録第３１４２１２５号公報

流路内に障害物が設けられている場合や流路内に表面処理が施されている場合においても、液状の試薬の移動を抑制できないことがあった。そのため、試薬を正確な位置に固定することは困難であった。加えて、流路の構造や形式が煩雑であった。

また、特許文献１のマイクロチップでは、試薬を解放させるに際し、熱溶融性のオイルを加熱する必要があった。そのため、熱により、試薬が失活することがあった。

本発明は、試薬を正確な位置に容易に配置することができ、かつ失活が生じ難い、マイクロチップを提供することを目的とする。

本発明に係るマイクロチップは、マイクロ流体が送液される流路を有するマイクロチップ本体と、前記流路内に配置されている固体の担持部材と、前記担持部材に担持されている試薬とを備える。

本発明に係るマイクロチップのある特定の局面では、前記マイクロ流体が送液される方向である流路方向と、前記流路方向に垂直な横断方向とを有し、前記流路において、前記担持部材が配置されている部分の横断面積の方が、前記流路内における前記担持部材が配置されている部分の下流側の横断面積よりも大きく、かつ前記流路方向から見た前記担持部材の面積の方が、前記流路内における前記担持部材が配置されている部分の下流側の横断面積よりも大きい。

本発明に係るマイクロチップの他の特定の局面では、前記マイクロ流体が送液される方向である流路方向と、前記流路方向に垂直な横断方向とを有し、前記流路方向から見た前記担持部材の面積と、前記流路における前記担持部材が配置されている部分の横断面積とが等しい。

本発明に係るマイクロチップのさらに他の特定の局面では、前記流路が反応部を有し、該反応部に前記担持部材が配置されている。

本発明に係るマイクロチップの別の特定の局面では、前記担持部材が多孔質体である。

本発明に係るマイクロチップのさらに別の特定の局面では、前記試薬がヌクレオチド及びオリゴヌクレオチドの内の少なくとも一方を含む。

本発明によれば、試薬を正確な位置に容易に配置することができ、かつ失活が生じ難い、マイクロチップを提供し得る。

本発明の第１の実施形態に係るマイクロチップの平面断面図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係るマイクロチップの平面断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロチップの平面断面図である。

図１に示されているマイクロチップ１は、生化学分析などを行うためのマイクロデバイスとして用いることができる。なお、マイクロチップ１の用途は特に限定されない。

マイクロチップ１は、マイクロチップ本体１ａを有する。マイクロチップ本体１ａは、特に限定されないが、矩形板状の形状を有する。マイクロチップ本体１ａは、例えば、樹脂、ガラス、セラミックスなどにより構成することができる。マイクロチップ本体１ａを構成する樹脂としては、例えば、有機シロキサン化合物、ポリメタクリレート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。有機シロキサン化合物の具体例としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチル水素シロキサンなどが挙げられる。

なお、マイクロチップ本体１ａは複数の層を有していてもよく、あるいは、単層であってもよい。

マイクロチップ本体１ａは、マイクロ流体が送液される流路としてのマイクロ流路２を有する。マイクロ流路２は、マイクロ流体が送液される方向である流路方向を有する。マイクロ流路２は、流路方向に垂直な方向である横断方向も有する。

ここで、「マイクロ流路」とは、マイクロ流路を流れるマイクロ流体としての液体に所謂マイクロ効果が発現する形状寸法に形成されている流路をいう。具体的には、「マイクロ流路」とは、マイクロ流路を流れる液体が、表面張力と毛細管現象との影響を強く受け、通常の寸法の流路を流れる液体とは異なる挙動を示す形状寸法に形成されている流路をいう。

ただし、どのような形状寸法の流路においてマイクロ効果が発現するかは、流路に導入される液体の物性によって異なる。例えば、マイクロ流路の横断面が矩形状である場合には、一般的には、マイクロ流路の横断面における高さ及び幅のうちの小さい方が５ｍｍ以下、好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは２００μｍ以下に設定される。マイクロ流路の横断面が円形状である場合は、一般的には、マイクロ流路の直径は、５ｍｍ以下、好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは２００μｍ以下に設定される。

なお、本実施形態では、上述したマイクロ流路の好ましい寸法は、後述する流路部４における好ましい寸法である。

マイクロ流路２は、供給部３、流路部４、複数の反応部５及び排出部６を有する。流路部４は、上流流路部４ａと下流流路部４ｂとを有する。上流流路部４ａは、供給部３と複数の反応部５とを接続している。下流流路部４ｂは、複数の反応部５と排出部６とを接続している。各反応部５のいずれの横断面積よりも、流路部４における各反応部５に接続されている部分の横断面積の方が小さい。

なお、マイクロ流路２の構成は特に限定されない。排出部６は設けられていなくともよく、反応部５は少なくとも１個設けられていればよい。

本実施形態では、少なくとも１個の反応部５に、固体の担持部材７が配置されている。担持部材７の大きさは、例えば、５０μｍ〜５ｍｍ程度である。

担持部材７には試薬が担持されている。試薬としては、例えば、ヌクレオチド及びオリゴヌクレオチドの内の少なくとも一方を含むものを挙げることができる。

マイクロ流体は、供給部３から上流流路部４ａを介して各反応部５に送液される。それによって、各反応部５において反応が行われる。例えば、マイクロ流体に含まれている検体と上述した試薬との生化学反応が行われる。なお、反応の種類は特に限定されず、ＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）などであってもよい。マイクロ流体は、各反応部５から下流流路部４ｂを介して排出部６に送液される。

本実施形態の特徴は、マイクロ流路２に固体の担持部材７が配置されていることにある。それによって、試薬を正確な位置に容易に配置することができ、かつ失活が生じ難い。これを、以下において説明する。

本実施形態の担持部材７は多孔質体である。担持部材７は、担持部材７の孔内において試薬を担持している。担持部材７には、例えば、多数の貫通孔を有するメンブレンや濾紙などを用いることができる。担持部材７は、シート状の形状には限定されず、例えば、繊維が絡み合った綿状の多孔質体であってもよい。

担持部材７の材料としては、例えば、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリメタクリレート樹脂、ポリヒドロキシメタクリレート樹脂、ポリビニルアルコール、シリカ、アルミナなどの担体材料、ポリエチレン、ポリプロピレン及びエチレン−プロピレン共重合体等に代表されるポリオレフィン、または、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体に代表されるオレフィン−ハロゲン化オレフィン共重合体、または、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等に代表されるハロゲン化ポリオレフィン及びポリスルホン等、あるいは、セルロース系の多孔膜等の多孔質膜材料、綿や麻などの植物性繊維、または、絹や羊毛などの動物性繊維に代表される各種の天然繊維あるいは再生繊維、または、ポリエステル繊維やポリアミド繊維等の各種合成繊維等の繊維状材料、多孔質セラミック、多孔質ガラス等のモノリス型多孔質無機材料、または、ポリアクリルアミドゲル、スチレンジビニルベンゼン共重合体等を多孔質化したモノリス型多孔質有機材料などを挙げることができる。

担持部材７に試薬を担持させる方法としては、担持部材７に液状の試薬を染みこませ、次に、試薬が染みこんだ担持部材７を乾燥させる方法が好ましく用いられる。

担持部材７をマイクロ流路２内に配置することにより、目的とする位置に試薬を正確に配置することができる。このように、複雑な構成を必要とせず、試薬を容易に配置することができる。さらに、試薬は固体の担持部材７に担持されているため、マイクロ流体が担持部材７に至るまでは、試薬は移動し難い。よって、試薬を目的とする位置に確実に固定することができる。

マイクロ流体が担持部材７に至ると、試薬がマイクロ流体中に分散される。このように、容易にかつ確実に試薬を解放することができる。試薬の解放には加熱などの工程を要しないため、試薬の失活が生じ難い。

さらに、上述のように、マイクロ流路２において複雑な構成を必要としないため、マイクロチップ１の製造を容易に行うことができる。

担持部材７を配置する位置は、マイクロ流路２において特に限定されないが、好ましくは、本実施形態のように、担持部材７を反応部５に配置することが好ましい。それによって、例えば、検体などが含まれたマイクロ流体が担持部材７に至ったときに、直ちに反応を開始させることができる。

上記流路方向から見た担持部材７の面積は、マイクロ流路２における担持部材７が配置されている部分の下流側の横断面積よりも大きいことが好ましい。それによって、マイクロ流体の送液により担持部材７が下流に流され難い。

好ましくは、流路方向から見た担持部材７の面積は、マイクロ流路２における担持部材７が配置されている部分の横断面積と同程度であることが望ましい。それによって、マイクロ流体と接触する面積を確実に大きくすることができる。よって、試薬をより一層確実に解放することができる。

より好ましくは、流路方向から見た担持部材７の面積は、マイクロ流路２における担持部材７が配置されている部分の横断面積と等しいことが望ましい。この場合には、担持部材７とマイクロ流路２の壁面との間に摩擦力が生じる。そのため、接着剤などを用いることなく、担持部材７を固定することができる。従って、試薬をより一層正確な位置に固定することができる。加えて、反応部５に担持部材７を配置する場合には、反応部５内において確実に試薬を解放することができる。

図２に示す変形例のように、担持部材１７が反応部５内の全域に設けられていてもよい。この場合においても、反応部５内において確実に試薬を解放することができる。加えて、担持部材１７はより一層下流に流され難い。第１の実施形態と同様に、試薬を正確な位置に容易に固定することもでき、かつ失活が生じ難い。

１…マイクロチップ
１ａ…マイクロチップ本体
２…マイクロ流路
３…供給部
４…流路部
４ａ…上流流路部
４ｂ…下流流路部
５…反応部
６…排出部
７…担持部材
１７…担持部材

Claims (6)

1. マイクロ流体が送液される流路を有するマイクロチップ本体と、
   前記流路内に配置されている固体の担持部材と、
   前記担持部材に担持されている試薬とを備える、マイクロチップ。
2. 前記マイクロ流体が送液される方向である流路方向と、前記流路方向に垂直な横断方向とを有し、
   前記流路において、前記担持部材が配置されている部分の横断面積の方が、前記流路内における前記担持部材が配置されている部分の下流側の横断面積よりも大きく、かつ前記流路方向から見た前記担持部材の面積の方が、前記流路内における前記担持部材が配置されている部分の下流側の横断面積よりも大きい、請求項１に記載のマイクロチップ。
3. 前記マイクロ流体が送液される方向である流路方向と、前記流路方向に垂直な横断方向とを有し、
   前記流路方向から見た前記担持部材の面積と、前記流路における前記担持部材が配置されている部分の横断面積とが等しい、請求項１または２に記載のマイクロチップ。
4. 前記流路が反応部を有し、該反応部に前記担持部材が配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロチップ。
5. 前記担持部材が多孔質体である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロチップ。
6. 前記試薬がヌクレオチド及びオリゴヌクレオチドの内の少なくとも一方を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロチップ。

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