JP2017166989A - マイクロ流路チップ - Google Patents
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Abstract
【課題】チューブの接続作業性が向上し、シール性が確保できるマイクロ流路チップを提供する。【解決手段】液体が流通する微細流路を有するマイクロ流路チップ１００であって、液体を注入又は抜取るためのチューブが挿入される挿入穴１２０と、挿入穴１２０に連通し、液体が流通する微細流路と、が設けられ、挿入穴１２０は、チューブの外周面と密着して保持するシール領域１２２と、チューブを挿入側からシール領域１２２に案内する案内領域１２１と、が形成されている。【選択図】図４
Description
本発明は、微細流路と液体注入出部とを有するマイクロ流路チップに関する。
細胞組織など生体試料の分析を行うために、基板に数１０〜１００μｍ程度の幅の微細流路を形成したマイクロ流路チップを利用した分析が行われている。マイクロ流路チップは、これまで実験室で行われていた一連の作業を、数ｃｍ角程度のチップに形成された微細流路内で行うことができるため、分析に必要な試料や試薬が微量で済む、分析結果が試料を採取した現場で直ちに得られる、マイクロ流路チップを使い切りにすることで汚染の影響が避けられる、など多くの利点がある。
マイクロ流路チップとチューブとの接続は、マイクロ流路チップにチューブを直接接続することが困難であったため、チューブの先端にＰＰ（ポリプロピレン）製の円錐形状ピペットを取り付け、さらに、液漏れを防ぐための固定冶具をチューブに外装し、ピペット先端をマイクロ流路チップに固定することが一般的に行われていた。
特許文献１には、マイクロ流路チップに一体形成されたチューブ挿入部の穴に、保持部を外装したチューブを、挿入し接続するマイクロ流路システムが記載されている。
図１１に示すように、特許文献２には、マイクロ流路チップ１０に設けられた雌ねじ部に、チューブ２０を挿通した接続冶具２１の雄ねじ部を、螺合し接続するマイクロ流路システム３０が記載されている。
図１１に示すように、特許文献２には、マイクロ流路チップ１０に設けられた雌ねじ部に、チューブ２０を挿通した接続冶具２１の雄ねじ部を、螺合し接続するマイクロ流路システム３０が記載されている。
マイクロ流路チップを用いるマイクロ流路システムを設置する環境において、マイクロ流路チップ又はチューブを交換する作業性の改善が求められている。
しかしながら、従来の接続構造では、接続の作業性が悪く、また、接続冶具を用いるため、汚染（コンタミ）の発生源となる可能性が高まる。
しかしながら、従来の接続構造では、接続の作業性が悪く、また、接続冶具を用いるため、汚染（コンタミ）の発生源となる可能性が高まる。
マイクロ流路チップを用いる分析は、必要な液体が微量であるため、マイクロ流路チップへの液体の注入の際、チューブとの接続部から液漏れが、わずかであっても発生すると、分析結果に大きな影響を与えることになる。そのため、マイクロ流路チップとチューブとの接続部は、高いシール性も求められている。
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、マイクロ流路チップとチューブとを接続する作業性の向上を図った、マイクロ流路チップを提供することを目的とする。
（１）本発明に係る一つの態様は、液体を注入又は抜取るためのチューブが挿入される挿入穴と、挿入穴に連通し、液体が流通する微細流路と、が設けられ、挿入穴は、チューブの外周面と密着して保持するシール領域と、チューブを挿入側からシール領域に案内する案内領域と、が形成されるマイクロ流路チップを提供する。
（２）シール領域の傾斜角度は、上記（１）において、チューブの傾斜角度より鋭角に形成されてもよい。
（３）シール領域の傾斜角度は、上記（１）において、挿入されるチューブの傾斜角度と同一に形成されてもよい。
（４）シール領域の長さは、上記（１）―（３）において、挿入されるチューブの先端の外径の２〜３倍の範囲であってもよい。
（３）シール領域の傾斜角度は、上記（１）において、挿入されるチューブの傾斜角度と同一に形成されてもよい。
（４）シール領域の長さは、上記（１）―（３）において、挿入されるチューブの先端の外径の２〜３倍の範囲であってもよい。
（５）案内領域の形状は、上記（１）―（４）において、すり鉢形状に形成されてもよい。さらに、すり鉢形状の傾斜角度は、１５〜４５°の範囲であってもよい。
（６）案内領域の挿入側開口面積は、上記（１）―（５）において、挿入されるチューブの先端の外径断面積の４倍以上であってもよい。
（６）案内領域の挿入側開口面積は、上記（１）―（５）において、挿入されるチューブの先端の外径断面積の４倍以上であってもよい。
本発明によれば、マイクロ流路チップとチューブとを接続する作業性の向上を図った、マイクロ流路チップを提供することができる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るマイクロ流路チップの平面図である。図２は、本発明の実施形態に係るマイクロ流路チップの裏面図である。図３は、図２中のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
図１−３に示されたマイクロ流路チップ１００は、液体が流通する微細流路１０１と、液体を注入又は抜取るための注入出部１０２と、が設けられている。
図１−３に示されたマイクロ流路チップ１００は、液体が流通する微細流路１０１と、液体を注入又は抜取るための注入出部１０２と、が設けられている。
マイクロ流路チップ１００内の微細流路１０１は、種々の形状・寸法、配列で形成できるが、一般的なマイクロ流路チップの微細流路１０１の寸法は、深さが４０〜１００μｍ 、幅が５０〜５００μｍ程度である。微細流路１０１の配列は、分析用途に応じて任意のものが採用できる。
図４は、図２中のＢ部の拡大図であり、本発明の実施形態に係るマイクロ流路チップの注入出部１０２の拡大断面図である。
図４に示されたマイクロ流路チップ１００は、注入出部１０２に、チューブ２００が接続される挿入穴１２０が形成されている。挿入穴１２０は、微細流路１０１に連通している。
図４に示されたマイクロ流路チップ１００は、注入出部１０２に、チューブ２００が接続される挿入穴１２０が形成されている。挿入穴１２０は、微細流路１０１に連通している。
挿入穴１２０が形成される注入出部１０２の部位は、ポリカーボネート、アクリル系、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、シクロオレフィン系、シリコーン系などから選択される透明性を有する樹脂材料を用いて製作されている。注入出部１０２の厚さは、特に限定されないが、例えば、厚さ１０〜４０ｍｍ程度である。
挿入穴１２０は、チューブ２００を挿入側からシール領域１２２に案内する案内領域１２１と、チューブ２００の外周面と密着して保持するシール領域１２２と、で形成されている。
挿入穴１２０のシール領域１２２は、挿入されたチューブ２００の外周面と密着し、チューブ２００を挿入穴１２０に保持するものである。
実施形態では、シール領域１２２の形状は、微細流路１０１側に向かって先細り形状とされている。
シール領域１２２の表面は、円滑な面に限らず、シール性が確保できれば、チューブ２００に食い込むことで摩擦力を大きくさせる程度の微細な凹凸な面とされてもよい。
実施形態では、シール領域１２２の形状は、微細流路１０１側に向かって先細り形状とされている。
シール領域１２２の表面は、円滑な面に限らず、シール性が確保できれば、チューブ２００に食い込むことで摩擦力を大きくさせる程度の微細な凹凸な面とされてもよい。
挿入穴１２０の案内領域１２１は、接続するチューブ２００を挿入側からシール領域１２２に円滑に案内し、位置決めを行うものである。
実施形態では、案内領域１２１の形状は、母線（稜線）を直線とした、すり鉢形状とされている。なお、母線の傾斜角度θＧは、３０°である。
案内領域１２１の表面は、チューブ２００の先端に引っ掛かりが生じない程度の円滑な面であればよい。
実施形態では、案内領域１２１の形状は、母線（稜線）を直線とした、すり鉢形状とされている。なお、母線の傾斜角度θＧは、３０°である。
案内領域１２１の表面は、チューブ２００の先端に引っ掛かりが生じない程度の円滑な面であればよい。
図５は、本発明の実施形態に係るマイクロ流路チップに、チューブを接続した状態のマイクロ流路システムの断面図である。図６は、本発明の実施形態に係るマイクロ流路チップに、チューブを接続する準備状態のマイクロ流路システムの断面図である。
図５−６に示されたマイクロ流路システム３００は、マイクロ流路チップ１００と、マイクロ流路チップ１００に接続されたチューブ２００とを含むものである。
図５−６に示されたマイクロ流路システム３００は、マイクロ流路チップ１００と、マイクロ流路チップ１００に接続されたチューブ２００とを含むものである。
チューブ２００は、マイクロ流路チップ１００に、試料や薬品などの液体を注入又は抜取るためのものである。チューブ２００は、外径が５００〜１０００μｍ、内径が１００〜５００μｍ程度のものが用いられ、材質は、ＰＰ、フッ素系、シリコーン系などの樹脂である。チューブ２００の先端は、図６に示されるように、傾斜角度θＴの先細り形状とされている。
図７は、シール領域の傾斜角度と、チューブの傾斜角度との関係を説明する断面図である。
実施形態では、シール領域１２２の先細り形状の傾斜角度θＳは、チューブ２００先端の先細り形状の傾斜角度θＴよりも鋭角とされている。これにより、チューブ２００の外周面とシール領域１２２の内周面との間の摩擦力を大きくし、チューブ２００を確実に保持することができ、また、シール性を高めることができる。
また、接続するチューブ２００の寸法（特に、外径）・材質によるが、シール領域１２２の先細り形状の傾斜角度θＳは、チューブ２００先端の先細り形状の傾斜角度θＴと同一とされてもよい。両者が同一の傾斜角度であっても、チューブ２００の挿入量を適宜変更することにより、シール領域１２２でチューブ２００が押し潰されて変形し、シール性を高めることができる。
実施形態では、シール領域１２２の先細り形状の傾斜角度θＳは、チューブ２００先端の先細り形状の傾斜角度θＴよりも鋭角とされている。これにより、チューブ２００の外周面とシール領域１２２の内周面との間の摩擦力を大きくし、チューブ２００を確実に保持することができ、また、シール性を高めることができる。
また、接続するチューブ２００の寸法（特に、外径）・材質によるが、シール領域１２２の先細り形状の傾斜角度θＳは、チューブ２００先端の先細り形状の傾斜角度θＴと同一とされてもよい。両者が同一の傾斜角度であっても、チューブ２００の挿入量を適宜変更することにより、シール領域１２２でチューブ２００が押し潰されて変形し、シール性を高めることができる。
図８は、シール領域の長さと、チューブの直径との関係を説明する断面図である。
シール領域１２２の長さは、流通させる液体の粘度により、変更されることもあるが、挿入されるチューブ２００先端の外径ＤＴの２〜３倍の範囲とされている。これにより、シール性を確保することができる。
あるいは、シール領域１２２の長さは、シール領域１２２における穴の最小直径ＤＳの２〜３倍の範囲とされてもよい。
シール領域１２２の長さは、流通させる液体の粘度により、変更されることもあるが、挿入されるチューブ２００先端の外径ＤＴの２〜３倍の範囲とされている。これにより、シール性を確保することができる。
あるいは、シール領域１２２の長さは、シール領域１２２における穴の最小直径ＤＳの２〜３倍の範囲とされてもよい。
図９は、案内領域の形状を説明する断面図である。
案内領域１２１の形状は、接続するチューブ２００の寸法（特に、外径）により、種々のものを採用することができるが、すり鉢形状とする場合は、母線の傾斜角度θＧは、１５〜４５°程度の鋭角な範囲とされればよい。
案内領域１２１の形状は、接続するチューブ２００の寸法（特に、外径）により、種々のものを採用することができるが、すり鉢形状とする場合は、母線の傾斜角度θＧは、１５〜４５°程度の鋭角な範囲とされればよい。
図１０は、挿入領域の挿入側開口面積とチューブの直径との関係を説明する断面図である。
案内領域１２１の挿入側開口面積ＳＧは、挿入されるチューブ２００先端の外径断面積の４倍以上とされている。
上記のような案内領域の形状や挿入側開口面積により、チューブ２００の先端側が多少屈曲していても、チューブ２００を挿入側からシール領域１２２に円滑に案内し、位置決めを行うことができる。
あるいは、案内領域１２１の挿入側開口面積は、シール領域１２２における穴の最小断面積の４倍以上とされてもよい。
案内領域１２１の挿入側開口面積ＳＧは、挿入されるチューブ２００先端の外径断面積の４倍以上とされている。
上記のような案内領域の形状や挿入側開口面積により、チューブ２００の先端側が多少屈曲していても、チューブ２００を挿入側からシール領域１２２に円滑に案内し、位置決めを行うことができる。
あるいは、案内領域１２１の挿入側開口面積は、シール領域１２２における穴の最小断面積の４倍以上とされてもよい。
最後に、チューブ２００をマイクロ流路チップ１００に接続する作業手順を説明する。
図６に示されるように、チューブ２００の先端を、マイクロ流路チップ１００の挿入穴１２０のほぼ中心上方に位置させる。その後、チューブ２００を下降させていくと、チューブ２００の先端は、案内領域１２１に案内されながら、シール領域１２２に到達する。さらに、チューブ２００を下降させると、チューブ２００の先端は、シール領域１２２のほぼ先端まで到達し、チューブ２００の外周面は、シール領域１２２の内周面と密着する。
これにより、チューブ２００は、マイクロ流路チップ１００の挿入穴１２０の中心に案内され、マイクロ流路チップ１００に保持される。
図６に示されるように、チューブ２００の先端を、マイクロ流路チップ１００の挿入穴１２０のほぼ中心上方に位置させる。その後、チューブ２００を下降させていくと、チューブ２００の先端は、案内領域１２１に案内されながら、シール領域１２２に到達する。さらに、チューブ２００を下降させると、チューブ２００の先端は、シール領域１２２のほぼ先端まで到達し、チューブ２００の外周面は、シール領域１２２の内周面と密着する。
これにより、チューブ２００は、マイクロ流路チップ１００の挿入穴１２０の中心に案内され、マイクロ流路チップ１００に保持される。
本発明の実施形態では、挿入穴に案内領域とシール領域とを設けたことにより、マイクロ流路チップとチューブとの接続作業性が向上し、シール性が確保できるマイクロ流路チップを提供することができる。
また、マイクロ流路チップとチューブとを直接接続することにより、接続治具が不要となり、汚染の発生源を少なくすることができる。
さらに、マイクロ流路チップとチューブとの接続作業を、ロボットによって自動化することにより、汚染の発生源である人手作業を排除した、マイクロ流路システムを提供することができる。
また、マイクロ流路チップとチューブとを直接接続することにより、接続治具が不要となり、汚染の発生源を少なくすることができる。
さらに、マイクロ流路チップとチューブとの接続作業を、ロボットによって自動化することにより、汚染の発生源である人手作業を排除した、マイクロ流路システムを提供することができる。
（変形例）
上記実施形態では、挿入穴は、一つの部材からなる注入出部に設けられたが、挿入穴の軸心方向に複数の部材からなる注入出部に設けられてもよい。
上記実施形態では、案内領域の形状は、母線を直線のすり鉢形状とされたが、母線は、内側に凸の円弧又は内側に凹の円弧であってもよく、また、複数の直線同士、複数の円弧同士、又は複数の直線と円弧のいずれの組み合わせであってよく、チューブをシール領域へと円滑に案内できる形状であればよい。
上記実施形態では、シール領域の形状は、先細り形状とされたが、円筒形状であってもよく、円筒形状と先細り形状と組み合わせでもよく、挿入されたチューブの外周面と密着できる形状・寸法であればよい。
上記実施形態では、接続するチューブの形状は、先細り形状とされたが、円筒形状であってもよく、円筒形状と先細り形状と組み合わせでもよく、シール領域の内面と密着できる形状・寸法であればよい。また、チューブの先端は、チューブ軸心方向と直角をなす平面で切断されていてもよく、軸心方向に交差する任意の平面で切断されていてもよい。
上記実施形態では、チューブを挿入穴に挿入するものとしたが、ピペットを挿入穴に直接挿入する形態であってもよい。
上記実施形態では、挿入穴は、一つの部材からなる注入出部に設けられたが、挿入穴の軸心方向に複数の部材からなる注入出部に設けられてもよい。
上記実施形態では、案内領域の形状は、母線を直線のすり鉢形状とされたが、母線は、内側に凸の円弧又は内側に凹の円弧であってもよく、また、複数の直線同士、複数の円弧同士、又は複数の直線と円弧のいずれの組み合わせであってよく、チューブをシール領域へと円滑に案内できる形状であればよい。
上記実施形態では、シール領域の形状は、先細り形状とされたが、円筒形状であってもよく、円筒形状と先細り形状と組み合わせでもよく、挿入されたチューブの外周面と密着できる形状・寸法であればよい。
上記実施形態では、接続するチューブの形状は、先細り形状とされたが、円筒形状であってもよく、円筒形状と先細り形状と組み合わせでもよく、シール領域の内面と密着できる形状・寸法であればよい。また、チューブの先端は、チューブ軸心方向と直角をなす平面で切断されていてもよく、軸心方向に交差する任意の平面で切断されていてもよい。
上記実施形態では、チューブを挿入穴に挿入するものとしたが、ピペットを挿入穴に直接挿入する形態であってもよい。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
１０ マイクロ流路チップ
２０ チューブ
２１ 接続冶具
３０ マイクロ流路システム
１００ マイクロ流路チップ
１０１ 微細流路
１０２ 注入出部
１２０ 挿入穴
１２１ 案内領域
１２２ シール領域
２００ チューブ
３００ マイクロ流路システム
θＧ 案内領域の傾斜角度
θＳ シール領域の傾斜角度
θＴ チューブの傾斜角度
ＤＳ シール領域における穴の最小直径
ＤＴ チューブ先端における外径
ＳＧ 案内領域における挿入側開口面積
２０ チューブ
２１ 接続冶具
３０ マイクロ流路システム
１００ マイクロ流路チップ
１０１ 微細流路
１０２ 注入出部
１２０ 挿入穴
１２１ 案内領域
１２２ シール領域
２００ チューブ
３００ マイクロ流路システム
θＧ 案内領域の傾斜角度
θＳ シール領域の傾斜角度
θＴ チューブの傾斜角度
ＤＳ シール領域における穴の最小直径
ＤＴ チューブ先端における外径
ＳＧ 案内領域における挿入側開口面積
Claims (6)
- 液体が流通する微細流路を有するマイクロ流路チップであって、
液体を注入又は抜取るためのチューブが挿入される挿入穴と、前記挿入穴に連通し、液体が流通する微細流路と、が設けられ、
前記挿入穴は、前記チューブの外周面と密着して保持するシール領域と、前記チューブを挿入側から前記シール領域に案内する案内領域と、が形成される
ことを特徴とするマイクロ流路チップ。 - 前記シール領域の形状は、前記微細流路の側に向かって先細り形状に形成され、
先細り形状の傾斜角度は、前記チューブの傾斜角度より鋭角に形成される
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流路チップ。 - 前記シール領域の形状は、前記微細流路の側に向かって先細り形状に形成され、
先細り形状の傾斜角度は、前記チューブの傾斜角度と同一に形成される
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流路チップ。 - 前記シール領域の長さは、挿入される前記チューブの先端の外径の２〜３倍の範囲である
ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のマイクロ流路チップ。 - 前記案内領域の形状は、すり鉢形状に形成され、
すり鉢形状の傾斜角度は、１５〜４５°の範囲である
ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のマイクロ流路チップ。 - 前記案内領域の挿入側開口面積は、挿入される前記チューブの先端の外径断面積の４倍以上である
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のマイクロ流路チップ。
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- 2016-03-16 JP JP2016052692A patent/JP2017166989A/ja active Pending
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