JP2017067595A - マイクロチップ - Google Patents

Abstract

【課題】熱分布が不均一になるのを抑制しつつ、ニードルの穿刺により空気が流入するのを抑制することができるマイクロチップを提供する。
【解決手段】大気圧に対して減圧された反応空間３が形成されたチップ本体２を備えるマイクロチップ１であって、チップ本体２は、ガス不透過性を有する第一板状部と、第一板状部の一方の面に積層されて自己封止性を有する第二板状部８と、の二層構造であり、反応空間３は、第一板状部と第二板状部８との間に形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、注入された試料溶液を試薬と反応させるマイクロチップに関する。

近年、遺伝子検査として、ＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）法やＬＡＭＰ（Ｌｏｏｐ−ｍｅｄｉａｔｅｄ Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法などを利用した核酸増幅装置が利用されている。そして、この核酸増幅装置を用いた遺伝子検査において、マイクロチップ内で核酸を増幅させる技術が開発された（例えば、特許文献１参照）。

このマイクロチップは、第一板状部、第二板状部及び第三板状部の三層構造となっている。第一板状部及び第三板状部はガス不透過性を有し、第二板状部は自己封止性を有する。そして、第二板状部の両面に第一板状部及び第三板状部が積層されており、第一板状部と第二板状部との間に、大気圧に対して減圧された反応空間が形成されている。反応空間は、ニードルにより試料溶液が穿刺注入される注入空間と、核酸を増幅させる試薬が封入された複数の試薬封入空間と、注入空間と各反応空間とを連通する流路と、に分けられる。

そして、試料溶液を注入するニードル（中空針）を第二板状部に穿刺すると、試料溶液は、反応空間の陰圧により、ニードルから注入空間に導入され、更に流路を通って各反応空間に導入される。そして、試料溶液に含まれる核酸は、各反応空間において試薬と混合し、昇温された所定の温度でインキュベーションすることにより増幅する。

特許第５２１８４４３号

このようなマイクロチップでは、第二板状部に穿刺したニードルがぶれると、ニードルと第二板状部との間に隙間が生じ、この隙間から空気が注入空間に流れ込む可能性がある。また、ニードルの穿刺により形成される穿刺穴からクラックが伸長し、この伸長したクラックから空気が注入空間に流れ込む可能性もある。試料溶液は、陰圧により流路を通じて反応空間に導入される。このため、このような隙間やクラックから注入空間に空気が流入すると、試料溶液が反応空間に行き渡らず、核酸増幅反応に支障が生じる。このような問題は、第二板状部が薄くなるほど発生しやすくなるため、第二板状部はできるだけ厚い方が好ましい。

一方、マイクロチップが厚くなるほど、加熱又は冷却した際の応答性が悪くなるとともに、全体的に均一な熱分布が得られ難くなる。また、各試薬封入空間の昇温速度が異なると、各試薬封入空間における核酸の増幅速度も異なる。このため、マイクロチップが厚すぎると、高精度の検査を行うことが難しくなる。

そこで、マイクロチップ全体の厚さを抑制しつつ、第二板状部を厚くすることで、熱分布が不均一になるのを抑制し、空気が流入するのを抑制することが考えられる。しかしながら、従来のマイクロチップでは、第二板状部の両面に第一板状部及び第三板状部が積層された三層構造であるため、マイクロチップ全体の厚さを抑制しつつ、第二板状部を厚くするのには限界がある。

そこで、本発明は、熱分布が不均一になるのを抑制しつつ、ニードルの穿刺により空気が流入するのを抑制することができる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、大気圧に対して減圧された反応空間が形成されたチップ本体を備えるマイクロチップであって、チップ本体は、ガス不透過性を有する第一板状部と、第一板状部の一方の面に積層されて自己封止性を有する第二板状部と、の二層構造であり、反応空間は、第一板状部と第二板状部との間に形成される。

本発明に係るマイクロチップでは、チップ本体が第一板状部と第二板状部との二層構造であるため、チップ本体が三層構造である従来のマイクロチップに比べて、マイクロチップ全体の厚さを抑制しつつ、第二板状部を厚くすることができる。これにより、第二板状部によるニードルの押え付け力が大きくなるため、第二板状部に穿刺したニードルのぶれが抑制される。このため、熱分布が不均一になるのを抑制しつつ、ニードルの穿刺により空気が流入するのを抑制することができる。

本発明に係るマイクロチップにおいて、第二板状部の第一板状部とは反対側の面に貼り付けられる補強フィルムと、を備えてもよい。このマイクロチップでは、第二板状部の第一板状部とは反対側の面に補強フィルムが貼り付けられるため、補強フィルムが貼り付けられた位置では、第二板状部の変形が抑制される。これにより、第二板状部に穿刺されたニードルのぶれを抑制することができ、また、穿刺穴からクラックが伸長するのを抑制することができる。これにより、ニードルの穿刺により空気が流入するのを更に抑制することができる。

本発明に係るマイクロチップにおいて、反応空間は、試料溶液が穿刺注入される注入空間を有しており、補強フィルムは、注入空間と対向する位置に貼り付けられてもよい。このマイクロチップでは、補強フィルムが注入空間と対向する位置に貼り付けられるため、ニードルを穿刺する際に、反応空間に空気が流入するのを効率的に抑制することができる。

本発明に係るマイクロチップにおいて、第一板状部と第二板状部との間には、反応空間から独立した確認空間が形成されており、補強フィルムは、確認空間と対向する位置に貼り付けられていてもよい。このマイクロチップでは、補強フィルムが確認空間と対向する位置に貼り付けられるため、確認空間にニードルの挿入する際に、確認空間に空気が流入するのを効率的に抑制することができる。

本発明に係るマイクロチップにおいて、補強フィルムは、注入空間と対向する位置と確認空間と対向する位置とに一体的に貼り付けられていてもよい。このマイクロチップでは、補強フィルムが注入空間と対向する位置と確認空間と対向する位置とに一体的に貼り付けられるため、両位置に補強フィルムを貼り付ける際の作業性が向上する。

本発明に係るマイクロチップにおいて、補強フィルムは、第二板状部の第一板状部とは反対側の面の全面に貼り付けられていてもよい。このマイクロチップでは、補強フィルムが第二板状部の第一板状部とは反対側の面の全面に貼り付けられるため、第二板状部側から反応空間及び確認空間に空気が透過するのを抑制することができる。しかも、補強フィルムは、第二板状部の反応空間及び確認空間とは対向しない余剰位置にも貼り付けられるため、補強フィルムのうち、当該余剰位置に貼り付けられる部分に、マイクロチップの識別情報等を示す文字や符号を印字することができる。これにより、別途マイクロチップにラベルを貼り付ける作業を削減することができる。

本発明に係るマイクロチップにおいて、補強フィルムは、第二板状部の第一板状部とは反対側の面の５０％以上に貼り付けられていてもよい。このマイクロチップでは、補強フィルムが第二板状部の第一板状部とは反対側の面の５０％以上に貼り付けられるため、第二板状部側から反応空間に空気が透過するのを効果的に抑制することができる。しかも、補強フィルムは、第二板状部の反応空間及び確認空間とは対向しない余剰位置にも貼り付けられるため、補強フィルムのうち、当該余剰位置に貼り付けられる部分に、マイクロチップの識別情報等を示す文字や符号を印字することができる。これにより、別途マイクロチップにラベルを貼り付ける作業を削減することができる。

本発明に係るマイクロチップにおいて、補強フィルムは、基材と、基材を第二板状部に貼り付ける粘着部と、を備え、基材の素材は、ポリウレタン又はポリエステルであり、基材の厚さは、１０μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。このマイクロチップでは、補強フィルムを構成する基材の素材及び厚さを上記とすることで、高い伸縮性が得られる。このため、第二板状部に生じた穿刺穴が広がるのを抑制することができるとともに、穿刺穴からクラックが伸長するのを抑制することができる。

本発明に係るマイクロチップにおいて、補強フィルムは、基材と、基材を第二板状部に貼り付ける粘着部と、を備え、基材の素材は、ポリプロピレン又はポリエステルであり、基材の厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。このマイクロチップでは、補強フィルムを構成する基材の素材及び厚さを上記とすることで、適切な剛性が得られる。これにより、第二板状部に貼り付ける作業性が向上する。更には、第二板状部に生じた穿刺穴が広がるのを抑制することができるとともに、穿刺穴からクラックが伸長するのを抑制することができる。

本発明に係るマイクロチップにおいて、補強フィルムは、第二板状部側が暗色に着色された着色層を有してもよい。このマイクロチップでは、補強フィルムに着色層が形成されることで、核酸の増幅を検出する際の迷光を抑制することができる。

本発明によれば、熱分布が不均一になるのを抑制しつつ、ニードルの穿刺により空気が流入するのを抑制することができる。

第１実施形態のマイクロチップを示す平面図である。 図１に示すＩＩ−ＩＩ線における概略断面図である。 図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における概略断面図である。 確認空間に試料溶液を穿刺注入している状態を示す概略断面図である。 反応空間に試料溶液を穿刺注入している状態を示す概略断面図である。 比較例のマイクロチップにおいてニードルを穿刺している状態を示す概略断面図である。 第１実施形態のマイクロチップにおいてニードルを穿刺している状態を示す概略断面図である。 第２実施形態のマイクロチップを示す平面図である。 図８に示すＩＸ−ＩＸ線における概略断面図である。 補強フィルムの概略断面図である。 反応空間に試料溶液を穿刺注入している状態を示す概略断面図である。 第２実施形態のマイクロチップにおいてニードルを穿刺している状態を示す概略断面図である。 第３実施形態のマイクロチップを示す平面図である。 第４実施形態のマイクロチップを示す平面図である。 補強フィルムの構成を示す概略断面図である。 補強フィルムの第二板状部側を示す底面図である。 補強フィルムの第二板状部側を示す底面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るマイクロチップの実施形態を説明する。実施形態に係るマイクロチップは、核酸を増幅して遺伝子検査を行うために、ニードル（中空針）により核酸を含む試料溶液が穿刺注入されるマイクロチップである。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のマイクロチップを示す平面図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線における概略断面図である。図３は、図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における概略断面図である。図１〜図３に示すように、本実施形態のマイクロチップ１は、透明なチップ本体２に、互いに独立した反応空間３及び確認空間４が形成されている。本実施形態において透明とは、完全な透明の他に、光透過性を有する程度の半透明も含む意味である。

反応空間３は、マイクロチップ１の内部に形成された密閉空間である。反応空間３は、大気圧に対して減圧されており、例えば、１／１００気圧以下とすることができる。反応空間３には、注入される試料溶液と反応させるための試薬５が封入されている。本実施形態では、試薬５として、試料溶液に含まれる核酸に対応する試薬を用いる。

反応空間３は、注入空間３ａと、複数の試薬封入空間３ｂと、流路３ｃと、を有する。

注入空間３ａは、試料溶液が穿刺注入される空間であり、セル、またはウェルとも呼ばれる。注入空間３ａの空間形状は、特に限定されないが、例えば、略円柱状の空間とすることができる。

試薬封入空間３ｂは、試薬５が封入された空間であり、セル、またはウェルとも呼ばれる。試薬封入空間３ｂの数及び配置は、特に限定されないが、例えば、縦方向（図１における上下方向）に５列、横方向（図１における左右方向）に５列の、合計２５個とすることができる。試薬封入空間３ｂが複数である場合、各試薬封入空間３ｂに、それぞれ異なる核酸を増幅反応させる試薬を封入することが好ましい。これにより、注入空間３ａに穿刺注入した試料溶液に含まれる核酸に対応する試薬５が封入された試薬封入空間３ｂにおいてのみ、核酸を増幅反応させることができる。試薬封入空間３ｂの空間形状は、特に限定されないが、例えば、略円柱状の空間とすることができる。

流路３ｃは、注入空間３ａと各試薬封入空間３ｂとを連通する流路であり、ルート、またはチャンネルとも呼ばれる。具体的に説明すると、注入空間３ａから一本の流路３ｃが延び、注入空間３ａから試薬封入空間３ｂに至る途中で流路３ｃが試薬封入空間３ｂの個数に分岐し、分岐した各流路３ｃが各試薬封入空間３ｂに接続される。流路３ｃの断面形状は、特に限定されないが、例えば、半円形とすることができる。

確認空間４は、マイクロチップ１の内部に形成された密閉空間である。確認空間４は、大気圧に対して減圧されており、例えば、１／１００気圧以下とすることができる。確認空間４には、試料溶液が混ざると変色する変色剤６が封入されている。確認空間４は、変色剤６が封入された空間であり、セル、またはウェルとも呼ばれる。確認空間４の空間形状は、特に限定されないが、例えば、略円柱状の空間とすることができる。

チップ本体２は、薄い略矩形板状に形成されている。チップ本体２は、第一板状部７と、第一板状部７の一方の面に積層された第二板状部８と、の二層構造である。第一板状部７と第二板状部８とは、互いに重ね合わされた状態で接合されている。

第一板状部７は、薄い略矩形板状に形成されている。第一板状部７の第二板状部８側の面には、反応空間用凹部７ａと、確認空間用凹部７ｂと、が形成されている。反応空間用凹部７ａは、反応空間３を形成するための凹部である。反応空間用凹部７ａの形状は、注入空間３ａ、複数の試薬封入空間３ｂ及び流路３ｃのそれぞれの形状に対応する。確認空間用凹部７ｂは、確認空間４を形成するための凹部である。確認空間用凹部７ｂの形状は、確認空間４の形状に対応する。

第一板状部７は、ガス不透過性を有する。第一板状部７の素材としては、特に限定されないが、ガス不透過性を有するガラス、合成樹脂などを用いることができる。合成樹脂としては、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート：アクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＣＯＰもしくはＣＯＣ（環状ポリオレフィン）等が挙げられる。

第二板状部８は、薄い略矩形板状に形成されている。第二板状部８は、少なくとも反応空間用凹部７ａ及び確認空間用凹部７ｂを覆っている。この場合、第二板状部８は、第一板状部７の全面を覆うことが好ましい。第二板状部８は、反応空間用凹部７ａを覆うことで、第一板状部７との間に反応空間３の注入空間３ａ、複数の試薬封入空間３ｂ及び流路３ｃを形成する。また、第二板状部８は、確認空間用凹部７ｂを覆うことで、第一板状部７との間に確認空間４を形成する。

第二板状部８は、自己封止性を有する。自己封止性とは、穿刺等により穴が開けられても、自己の弾性変形による復元力により、この穴が自然に封止される性質をいう。第二板状部８に用いる弾性素材としては、シリコーン系エラストマー、アクリル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、フッ素系エラストマー等を挙げることができる。第二板状部は、更に、ガス透過性を有することが好ましく、自己封止性及びガス透過性を有する弾性素材であるＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）を採用することができる。

このように構成されるマイクロチップ１は、次のように製造できる。まず、第一板状部７の第二板状部８と接合される側の面にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯなどの透明誘電体膜をコーティングする。透明誘電体膜のコーティングは、例えば、スパッタリング又は真空蒸着により行うことができる。次に、反応空間用凹部７ａの試薬封入空間３ｂに対応する凹部に試薬５を滴下するとともに、確認空間用凹部７ｂに変色剤６を滴下し、試薬５及び変色剤６を真空凍結乾燥する。次に、第一板状部７の第二板状部８と接合される側の面と、第二板状部８の第一板状部７と接合される側の面とを、プラズマ洗浄する。次に、減圧雰囲気下（大気圧に対して減圧された状態）において、第一板状部７と第二板状部８とを重ね合せる。これにより、第一板状部７と第二板状部８とが接合されるとともに、第一板状部７と第二板状部８との間に、大気圧に対して減圧された反応空間３及び確認空間４が形成される。なお、反応空間３及び確認空間４は、略同じ気圧となる。

次に、マイクロチップ１を用いた遺伝子検査の方法について説明する。

この遺伝子検査では、確認空間４に試料溶液を穿刺注入する確認工程（Ｓ１）を経た後に、反応空間３に試料溶液を穿刺注入する反応工程（Ｓ２）を行う。

図４は、確認空間に試料溶液を穿刺注入している状態を示す概略断面図である。図４に示すように、確認工程（Ｓ１）では、試料溶液が充填された容器（不図示）に接続されたニードルＮを用いて、試料溶液を確認空間４に穿刺注入する。具体的に説明すると、ニードルＮを、第二板状部８に穿刺し、ニードルＮの先端部分を確認空間４に挿入する。

すると、確認空間４の減圧状態が十分に保持されている場合、試料溶液は、確認空間４の陰圧により、ニードルＮから確認空間４に吸引されて、確認空間４全体に行き渡る。そして、変色剤６は、試料溶液と混合されて、変色する。このため、使用済みのマイクロチップ１では、確認空間４における変色剤６が変色した状態となっている。一方、確認空間４の減圧状態が十分に保持されていない場合、確認空間４の陰圧が弱くなっているため、試料溶液を確認空間４に吸引する力が弱くなる。このため、試料溶液が確認空間４に吸入されないで変色剤６が変色しないか、吸入されたとしても変色剤６と十分混合されず変色むらが生じる。また、ニードルＮの管内に空気が残っていた場合、ニードルＮの先端部を確認空間４に挿入することで、この空気も試料溶液と一緒に確認空間４に吸引される。これにより、ニードルＮから空気が排出される。

図５は、反応空間に試料溶液を穿刺注入している状態を示す概略断面図である。図５に示すように、反応工程（Ｓ２）では、確認工程（Ｓ１）と同じニードルＮを用いて、試料溶液を注入空間３ａに穿刺注入する。具体的に説明すると、ニードルＮを、第二板状部８に穿刺し、ニードルＮの先端部分を注入空間３ａに挿入する。

すると、反応空間３の減圧状態が十分に保持されている場合、試料溶液は、反応空間３の陰圧により、ニードルＮから注入空間３ａに吸引されて、注入空間３ａから流路３ｃを伝って全ての試薬封入空間３ｂに行き渡る。そして、試薬５は、各試薬封入空間３ｂにおいて、試料溶液と混合される。その後所定の温度でインキュベーションすることにより核酸が増幅する。

その後、各試薬封入空間３ｂで増幅生成物の有無を検出する。例えば、予め試薬に増幅生成物と特異的に結合する蛍光標識プローブを含有させておき、反射法又は透過法等により各試薬封入空間３ｂに励起光を照射することで増幅生成物を検出する。反射法は、各試薬封入空間３ｂに励起光を照射するとともに、マイクロチップ１に対して光源と同じ側に位置する検出部で蛍光を検出することにより、増幅生成物を検出する方法である。透過法は、各試薬封入空間３ｂに励起光を照射するとともに、マイクロチップ１に対して光源と反対側に位置する検出部で蛍光を検出することにより、増幅生成物を検出する方法である。

また、増幅反応後だけではなく、増幅反応を経時的に観察して増幅生成物を検出することも可能である。さらに各試薬封入空間３ｂに封入するプライマーセットを異なったものにすることで、多項目の核酸増幅反応を実施することも可能である。

ここで、チップ本体が三層構造となる比較例のマイクロチップとの比較において、本実施形態のマイクロチップ１の作用を説明する。図６は、比較例のマイクロチップにおいてニードルを穿刺している状態を示す概略断面図である。図７は、実施形態のマイクロチップにおいてニードルを穿刺している状態を示す概略断面図である。なお、図６及び図７では、ニードルＮを第二板状部８に穿刺して、ニードルＮの先端部分を反応空間３の注入空間３ａに挿入する状態を示している。

図６に示すように、比較例のマイクロチップ１００は、チップ本体が三層構造であることを除き、本実施形態のマイクロチップ１と同様である。詳しく説明すると、比較例のマイクロチップ１００では、チップ本体１０２が、第一板状部７、第二板状部８及び第三板状部１０９と、の三層構造である。

第三板状部１０９は、薄い略矩形板状に形成されている。第三板状部１０９は、第二板状部８の第一板状部７とは反対側に重ね合わされて、第一板状部７と対向している。第三板状部１０９は、第一板状部７と同様に、ガス不透過性を有する。第三板状部１０９の素材は、第一板状部７と同じ素材を用いることができる。第三板状部１０９には、注入空間３ａ及び確認空間４のそれぞれに対応する位置に、ニードルＮを貫通させる貫通穴１０９ａが形成されている。

このように構成されるマイクロチップ１００では、チップ本体１０２が第一板状部７、第二板状部８及び第三板状部１０９と、の三層構造であるため、全体の厚さが一定である場合、第三板状部１０９の厚さの分だけ、第二板状部８を薄くする必要がある。例えば、マイクロチップ１００全体の厚さを４．０ｍｍとすると、第一板状部７の厚さが２．１ｍｍ、第二板状部８の厚さが１．４ｍｍ、第三板状部１０９の厚さが０．５ｍｍとなる。

第二板状部８が薄くなると、第二板状部８がニードルＮを押え付ける力が弱くなるため、第二板状部８に穿刺したニードルＮがぶれやすくなる。これにより、ニードルＮと第二板状部８との間に隙間Ｇが生じ、この隙間Ｇから空気が反応空間に流れ込む可能性がある。また、ニードルＮの穿刺により形成される穿刺穴Ｈからクラックが伸長し、この伸長したクラックから空気が反応空間に流れ込む可能性もある。

これに対し、本実施形態のマイクロチップ１では、チップ本体２が第一板状部７及び第二板状部８の二層構造である。このため、全体の厚さが一定である場合、比較例のマイクロチップ１００に比べて、第二板状部８を厚くすることができる。例えば、マイクロチップ１全体の厚さを４．０ｍｍとすると、第一板状部７の厚さが２．１ｍｍ、第二板状部８の厚さが１．９ｍｍとなり、比較例のマイクロチップ１００に比べて、第二板状部８の厚さを０．５ｍｍ大きくすることができる。

このため、図７に示すように、比較例のマイクロチップ１００に比べて、第二板状部８がニードルＮを押え付ける力が強くなるため、第二板状部に穿刺したニードルのぶれが抑制される。これにより、ニードルＮと第二板状部８との間に隙間が生じるのを抑制することができるとともに、ニードルＮの穿刺により形成される穿刺穴Ｈからクラックが伸長するのも抑制することができる。

このように、本実施形態のマイクロチップ１では、チップ本体２が第一板状部７と第二板状部８との二層構造であるため、チップ本体２が三層構造である比較例のマイクロチップ１００に比べて、マイクロチップ１全体の厚さを抑制しつつ、第二板状部８を厚くすることができる。これにより、第二板状部８によるニードルＮの押え付け力が大きくなるため、第二板状部８に穿刺したニードルＮのぶれが抑制される。このため、熱分布が不均一になるのを抑制しつつ、ニードルＮの穿刺により空気が流入するのを抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、基本的に第１実施形態と同様であり、チップ本体に補強フィルムが貼り付けられる点のみ第１実施形態と相違する。このため、以下では、第１実施形態と相違する事項のみを説明し、第１実施形態と同様の事項の説明を省略する。

図８は、第２実施形態のマイクロチップを示す平面図である。図９は、図８に示すＩＸ−ＩＸ線における概略断面図である。図８及び図９に示すように、第２実施形態のマイクロチップ１Ａは、チップ本体２と、補強フィルム１０Ａと、を備える。

補強フィルム１０Ａは、第二板状部８の第一板状部７とは反対側の面８ａに貼り付けられる。補強フィルム１０Ａは、薄いフィルム状又はテープ状に形成された、透明性を有する樹脂部材である。

補強フィルム１０Ａは、第二板状部８の面８ａを補強して、第二板状部８の面８ａの変形を抑制する（形状維持を図る）。具体的に説明すると、第二板状部８において、第二板状部８に穿刺されたニードルＮのぶれは、面８ａが最も大きくなる。そこで、補強フィルム１０Ａは、第二板状部８に穿刺されたニードルＮのぶれが最も大きくなる面８ａにおいて、ニードルＮを半径方向内側に向けて押え付けることで、ニードルＮのぶれを抑制する。このため、補強フィルム１０Ａは、伸縮性に優れたフィルムや、形状保持性に優れたフィルムであることが好ましい。

図１０は、補強フィルムの概略断面図である。図８〜図１０に示すように、補強フィルム１０Ａは、補強フィルム１０Ａの本体を成す基材１０ａと、第二板状部８に貼り付けられる粘着部１０ｂと、を備える。基材１０ａ及び粘着部１０ｂの素材及び厚さは、例えば、以下の第一条件及び第二条件とすることができる。但し、基材１０ａ及び粘着部１０ｂの素材及び厚さは、以下の条件に限定されるものではない。

第一条件は、基材１０ａの素材を、ポリウレタン又はポリエステル（ＰＥＴ）とし、粘着部１０ｂの素材を、アクリル系粘着剤又はシリコーン系粘着剤とする。また、基材１０ａの厚さを、１０μｍ以上３０μｍ以下とし、粘着部１０ｂの厚さを、２０μｍ以上１２０μｍ以下とする。基材１０ａ及び粘着部１０ｂの素材及び厚さを第一条件とすることで、伸縮性に優れた補強フィルム１０Ａが得られる。

第二条件は、基材１０ａの素材を、ポリプロピレン又はポリエステル（ＰＥＴ）とし、粘着部１０ｂの素材を、シリコーン系粘着剤とする。また、基材１０ａの厚さを、２０μｍ以上１００μｍ以下とし、粘着部１０ｂの厚さを、２０μｍ以上１００μｍ以下とする。基材１０ａ及び粘着部１０ｂの素材及び厚さを第二条件とすることで、形状保持性に優れた補強フィルム１０Ａが得られる。

補強フィルム１０Ａは、第二板状部８の面８ａのうち、注入空間３ａと対向する位置と、確認空間４と対向する位置と、にそれぞれに貼り付けられる。つまり、補強フィルム１０Ａは、ニードルＮが穿刺される位置に貼り付けられる。補強フィルム１０Ａは、それぞれ注入空間３ａ及び確認空間４と対向する位置を囲む円形に形成されることが好ましいが、その形状は特に限定されるものではない。

次に、図１１及び図１２を参照して、マイクロチップ１Ａを用いた遺伝子検査の方法について説明する。図１１は、反応空間に試料溶液を穿刺注入している状態を示す概略断面図である。図１２は、第２実施形態のマイクロチップにおいてニードルを穿刺している状態を示す概略断面図である。なお、図１１及び図１２では、ニードルＮを第二板状部８に穿刺して、ニードルＮの先端部分を反応空間３の注入空間３ａに挿入する状態を示している。

本実施形態では、第１実施形態と同様に、確認工程（Ｓ１）及び反応工程（Ｓ２）を行う。これらの各工程では、図１１に示すように、ニードルＮを第二板状部８の補強フィルム１０Ａが貼り付けられた位置に穿刺して、ニードルＮの先端部分を注入空間３ａ又は確認空間４に挿入する。

このとき、図１２に示すように、ニードルＮは、第二板状部８により押え付けられ、更に、補強フィルム１０Ａによっても押え付けられる。しかも、穿刺穴Ｈの周囲は、第二板状部８の面８ａに補強フィルム１０Ａが貼り付けられているため、穿刺穴Ｈからクラックが伸長するのも抑制される。

そして、注入空間３ａから吸引された試料溶液が各試薬封入空間３ｂにおいて試薬５と混合され、所定の温度でインキュベーションすることにより核酸が増幅する。

このように、本実施形態のマイクロチップ１Ａでは、第二板状部８の面８ａに補強フィルム１０Ａが貼り付けられるため、補強フィルム１０Ａが貼り付けられた位置では、第二板状部８の変形が抑制される。これにより、第二板状部８に穿刺されたニードルＮのぶれを抑制することができ、また、穿刺穴Ｈからクラックが伸長するのを抑制することができる。これにより、ニードルＮの穿刺により空気が流入するのを更に抑制することができる。

また、このマイクロチップ１Ａでは、補強フィルム１０Ａが注入空間３ａと対向する位置及び確認空間４と対向する位置のそれぞれに貼り付けられるため、ニードルを穿刺する際に、反応空間３及び確認空間４に空気が流入するのを効率的に抑制することができる。

また、このマイクロチップ１Ａでは、補強フィルム１０Ａの素材及び厚さを第一条件とすることで、高い伸縮性が得られる。このため、第二板状部８に生じた穿刺穴が広がるのを抑制することができるとともに、穿刺穴からクラックが伸長するのを抑制することができる。

また、このマイクロチップ１Ａでは、補強フィルム１０Ａの素材及び厚さを第二条件とすることで、適切な剛性が得られる。このため、第二板状部に貼り付ける作業性が向上する。更には、第二板状部に生じた穿刺穴が広がるのを抑制することができるとともに、穿刺穴からクラックが伸長するのを抑制することができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、基本的に第２実施形態と同様であり、補強フィルムの形状のみ第２実施形態と相違する。このため、以下では、第２実施形態と相違する事項のみを説明し、第２実施形態と同様の事項の説明を省略する。

図１３は、第３実施形態のマイクロチップを示す平面図である。図１３に示すように、第３実施形態のマイクロチップ１Ｂは、チップ本体２と、補強フィルム１０Ｂと、を備える。

補強フィルム１０Ｂは、第二板状部８の面８ａのうち、注入空間３ａと対向する位置と確認空間４と対向する位置とに一体的に貼り付けられる。つまり、マイクロチップ１Ｂでは、一枚の補強フィルム１０Ｂが、注入空間３ａと対向する位置と確認空間４と対向する位置とを覆うように、第二板状部８の面８ａに貼り付けられている。補強フィルム１０Ｂは、注入空間３ａ及び確認空間４と対向する位置を囲む矩形又は楕円形に形成されることが好ましいが、その形状は特に限定されるものではない。補強フィルム１０Ｂの構成、素材及び厚さは、第２実施形態の補強フィルム１０Ａと同様である。

このように、第３実施形態のマイクロチップ１Ｂでは、補強フィルム１０Ｂが注入空間３ａと対向する位置と確認空間４と対向する位置とに一体的に貼り付けられるため、両位置に補強フィルム１０Ｂを貼り付ける際の作業性が向上する。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態は、基本的に第２実施形態と同様であり、補強フィルムの形状のみ第２実施形態と相違する。このため、以下では、第２実施形態と相違する事項のみを説明し、第２実施形態と同様の事項の説明を省略する。

図１４は、第４実施形態のマイクロチップを示す平面図である。図１４に示すように、第４実施形態のマイクロチップ１Ｃは、チップ本体２と、補強フィルム１０Ｃと、を備える。

補強フィルム１０Ｃは、第二板状部８の面８ａの全面に貼り付けられる。つまり、補強フィルム１０Ｃは、第二板状部８の面８ａのうち、反応空間３（注入空間３ａ、試薬封入空間３ｂ、流路３ｃ）及び確認空間４と対向する位置の他に、反応空間３及び確認空間４とは対向しない余剰位置にも貼り付けられる。なお、補強フィルム１０Ｃは、第二板状部８の面８ａの全面に貼り付けられていなくてもよく、第二板状部８の面８ａの５０％以上、更には７５％以上の領域に貼り付けられていればよい。補強フィルム１０Ｃの構成、素材及び厚さは、第２実施形態の補強フィルム１０Ａと同様である。

補強フィルム１０Ｃには、マイクロチップ１Ｃの識別情報等を示す文字や符号Ｌを印字することができる。文字や符号Ｌは、反応空間３及び確認空間４とは対向しない余剰位置に印字されることが好ましいが、反応空間３及び確認空間４と対向する位置に印字されていてもよい。また、文字や符号Ｌは、補強フィルム１０Ｃの何れの位置に印字されていてもよく、補強フィルム１０Ｃの全体に印字されていてもよい。

また、増幅生成物を検出する際の迷光を抑制する観点から、図１５に示すように、補強フィルム１０Ｃは、第二板状部８側が黒色等の暗色に着色された着色層１１を有することが好ましい。

そして、核酸の増幅の検出に反射法を用いる場合、図１６に示すように、着色層は、第二板状部８側の全面において黒色等の暗色に着色されていることが好ましい。これにより、各試薬封入空間３ｂに照射する光の迷光を抑制することができるため、検出精度を高めることができる。この場合、補強フィルム１０Ｃの第二板状部８とは反対側の面の全面又は一部に、文字や符号Ｌを印字してもよい。

一方、核酸の増幅の検出に透過法用いる場合、図１７に示すように、塗りつぶす着色層は、第二板状部８側の面のうち、試薬封入空間３ｂと対向しない位置のみ黒色等の暗色に着色されていることが好ましい。なお、試薬封入空間３ｂと対向する位置は透明である。これにより、各試薬封入空間３ｂに照射した光を透過させることができるとともに、各試薬封入空間３ｂに照射する光の迷光を抑制することができるため、検出精度を高めることができる。この場合、補強フィルム１０Ｃにおける、黒色等の暗色に着色した部分の第二板状部８とは反対側の面の全面又は一部に、文字や符号Ｌを印字してもよい。

このように、本実施形態のマイクロチップ１Ｃでは、補強フィルム１０Ｃが第二板状部８の面８ａの全面、又は面８ａの５０％以上に貼り付けられるため、第二板状部８側から反応空間３及び確認空間４に空気が透過するのを抑制することができる。しかも、補強フィルム１０Ｃは、第二板状部８の反応空間３及び確認空間４とは対向しない余剰位置にも貼り付けられるため、補強フィルム１０Ｃのうち、当該余剰位置に貼り付けられる部分に、文字や符号Ｌを印字することができる。これにより、別途マイクロチップ１Ｃにラベルを貼り付ける作業を削減することができる。

また、このマイクロチップ１Ｃでは、補強フィルム１０Ｃに着色層１１が形成されることで、核酸の増幅を検出する際の迷光を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。例えば、核酸を増幅させる遺伝子検査以外の検査に用いるマイクロチップに適用してもよく、また、チップ本体も適宜構成を変更してもよい。また、チップ本体に確認空間が形成されていなくてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…マイクロチップ、２…チップ本体、３…反応空間、３ａ…注入空間、３ｂ…試薬封入空間、３ｃ…流路、４…確認空間、５…試薬、６…変色剤、７…第一板状部、７ａ…反応空間用凹部、７ｂ…確認空間用凹部、８…第二板状部、８ａ…面、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…補強フィルム、１０ａ…基材、１０ｂ…粘着部、１００…マイクロチップ、１０２…チップ本体、１０９…第三板状部、１０９ａ…貫通穴、Ｇ…隙間、Ｈ…穿刺穴、Ｌ…文字や符号、Ｎ…ニードル。

Claims (10)

1. 大気圧に対して減圧された反応空間が形成されたチップ本体を備えるマイクロチップであって、
   前記チップ本体は、ガス不透過性を有する第一板状部と、前記第一板状部の一方の面に積層されて自己封止性を有する第二板状部と、の二層構造であり、
   前記反応空間は、前記第一板状部と前記第二板状部との間に形成される、
   マイクロチップ。
2. 前記第二板状部の前記第一板状部とは反対側の面に貼り付けられる補強フィルムと、を備える、
   請求項１に記載のマイクロチップ。
3. 前記反応空間は、試料溶液が穿刺注入される注入空間を有しており、
   前記補強フィルムは、前記注入空間と対向する位置に貼り付けられる、
   請求項２に記載のマイクロチップ。
4. 前記第一板状部と前記第二板状部との間には、前記反応空間から独立した確認空間が形成されており、
   前記補強フィルムは、前記確認空間と対向する位置に貼り付けられる、
   請求項３に記載のマイクロチップ。
5. 前記補強フィルムは、前記注入空間と対向する位置と前記確認空間と対向する位置とに一体的に貼り付けられる、
   請求項４に記載のマイクロチップ。
6. 前記補強フィルムは、前記第二板状部の前記第一板状部とは反対側の面の全面に貼り付けられる、
   請求項２〜５の何れか一項に記載のマイクロチップ。
7. 前記補強フィルムは、前記第二板状部の前記第一板状部とは反対側の面の５０％以上に貼り付けられる、
   請求項２〜５の何れか一項に記載のマイクロチップ。
8. 前記補強フィルムは、基材と、前記基材を前記第二板状部に貼り付ける粘着部と、を備え、
   前記基材の素材は、ポリウレタン又はポリエステルであり、
   前記基材の厚さは、１０μｍ以上３０μｍ以下である、
   請求項２〜７の何れか一項に記載のマイクロチップ。
9. 前記補強フィルムは、基材と、前記基材を前記第二板状部に貼り付ける粘着部と、を備え、
   前記基材の素材は、ポリプロピレン又はポリエステルであり、
   前記基材の厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下である、
   請求項２〜７の何れか一項に記載のマイクロチップ。
10. 前記補強フィルムは、前記第二板状部側が暗色に着色された着色層を有する、
    請求項２〜９の何れか一項に記載のマイクロチップ。