JP2017215288A - マイクロ流路チップ - Google Patents

Abstract

【課題】組立作業性を高めることができるとともに、薬剤の混入あるいは飛散を防止することができるマイクロ流路チップを提供する。
【解決手段】マイクロ流路チップＭＦは、試験液導入口１３と少なくとも１つの薬剤導入口１４とを連通させる連通流路からなるマイクロ流路が形成された基板１０と、基板１０の表面に押圧されて貼り付けられる可撓性の封止フィルム２１とを備え、封止フィルム２１により薬剤が供給された薬剤導入口１４が閉じられる。封止フィルム２１は、粘着剤を使用することなく、表面に押圧により貼り付けられるので、基板１０と封止フィルム２１とからなるチップ本体２０を備えたマイクロ流路チップＭＦの組立作業性が高められる。
【選択図】図１

Description

本発明は、薬剤保持部に配置された薬剤と、微細な連通流路を介して試験液導入口から試験液を導入するマイクロ流路チップに関する。

細菌に対する薬剤の感受性評価や試薬の分析、反応度評価等を短時間で行うためにマイクロ流路チップが開発されている。マイクロ流路チップは、マイクロ流路デバイスとも言われ、薬剤導入口と試験液導入口とが表面に開口して形成された基板を有し、薬剤導入口の底面に設けられた薬剤保持部と試験液導入口との間を連通させるためのマイクロメートル（μｍ）レベルの微細な連通流路が基板の内部に形成されている。薬剤保持部に配置された薬剤に、試験液導入口から導入された試験液を、連通流路を介して送液することにより、薬剤と試験液とを接触させる。これにより、薬剤と試験液とを反応させて薬剤の感受性評価等を行うことができる。

特許文献１は送液構造体を有するマイクロ分析チップを開示している。この送液構造体は、一端が外部に開放された開放孔に接続され、他端が吸液体に接続された微細な流路を有しており、流路の溝幅を局所的に変えることによって、送液用の駆動源を必要とせずに、毛細管力のみを利用して送液を行うようにしている。

特許文献２は、検査対象となるサンプルと混合するための試薬を、あらかじめマイクロチップ内に内蔵する試薬内蔵型マイクロチップを開示している。このマイクロチップは、試薬を保持する試薬保持部、検体と試薬とを混合する混合部、および混合液について分析、検査のための検出部等の各部位を接続するための微細な流路を有している。試薬を試薬保持部に注入する貫通口がマイクロチップ本体に設けられ、貫通口を封止するためにマイクロチップ本体の表面には、粘着剤層が設けられた封止用フィルムが貼り付けられる。

特許第５４２９７７４号公報 特開２００９−１５６６８２号公報

特許文献２に記載されるように、あらかじめ試薬を内蔵する形態のマイクロチップにおいては、粉粒体等の固形物である試薬を試薬保持部に配置すると、マイクロチップの運搬時等に試薬が封止用フィルムに向けて飛散することが避けられない。飛散した試薬が粘着剤層に付着することを避けるために、特許文献２に記載されたマイクロチップにおいては、封止用フィルムのうち貫通口に対向する領域には粘着剤層を設けないようにしている。

このように、貫通口に対応させて部分的に粘着剤層が設けられていない部分を有する封止用フィルムを、マイクロチップ本体の表面に貼り付けるようにすると、粘着剤層が設けられた部位と設けられていない部位とを有する特殊な構造の封止用フィルムを使用しなければならない。さらに、封止用フィルムをマイクロチップ本体の表面に貼り付けるために、貼り付け精度の高いフィルム貼り付け装置を使用する必要があり、マイクロチップの組立作業性を高めることができない。

本発明の目的は、組立作業性を高めることができるマイクロ流路チップを提供することにある。

本発明のマイクロ流路チップは、試験液導入口、薬剤保持部が設けられた少なくとも１つの薬剤導入口、および前記試験液導入口と前記薬剤導入口とを連通させる少なくとも１つの連通流路からなるマイクロ流路が少なくとも１つ形成された基板と、前記基板に粘着剤を用いずに貼り付けられ、前記薬剤保持部に供給された前記薬剤導入口を閉じる可撓性の封止フィルムと、を備えたチップ本体を有する。

薬剤導入口から薬剤保持部に薬剤が供給され、薬剤保持部に薬剤が供給された薬剤導入口は封止フィルムにより閉じられる。封止フィルムは可撓性を有し、基板の表面に封止フィルムを押圧すると、封止フィルムは基板の表面に密着した状態となり、粘着剤を使用することなく、表面に貼り付けられて固定される。封止フィルムは、これを基板の表面に押圧することにより、基板に貼り付けられるので、封止フィルムと基板とからなるチップ本体を備えたマイクロ流路チップを容易に組み立てることができ、その組立作業性を高めることができる。

さらに、薬剤導入口は封止フィルムにより閉じられるので、チップ本体を包装体に梱包した状態で保管したり、搬送したりしても、微細な薬剤が薬剤導入口から飛散することが防止される。封止フィルムとしてガス透過性の材料を使用すると、包装体に乾燥剤を収容することにより、薬剤導入口の内部の水分や酸素を乾燥剤が吸着し、薬剤の劣化を防止することができる。封止フィルムの外面に凹凸部を設けると、封止フィルムが包装体の内面に接触しても、封止フィルムが基板から剥離することが防止される。

（Ａ）は一実施の形態であるマイクロ流路チップの基板を示す斜視図であり、（Ｂ）は封止フィルムが貼り付けられたマイクロ流路チップの基板を示す斜視図である。 図１の基板の表面を示す拡大平面図であり、基板に形成された連通流路が破線で示されている。 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。 連通流路を形成する凹溝が形成された第１の基板の背面を示す平面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は封止フィルムを基板の表面に押圧して貼り付ける手順を示す概念図である。 包装体とチップ本体とを示す分解斜視図である。 チップ本体が包装体に収容されたマイクロ流路チップを示す斜視図である。 図８のＣ−Ｃ線拡大断面図である。 封止フィルムの一部を拡大して示す断面図である。 図５に示された複数対のマイクロ流路のうちの１つを拡大して示す平面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、マイクロ流路チップを用いて薬剤の感受性評価試験を行う際の手順を示す説明図である。 変形例であるマイクロ流路チップの第１の基板の接合面を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図３に示されるマイクロ流路チップＭＦは、四辺形の基板１０を有している。基板１０は、それぞれ透明な材料からなる表面側の第１の基板１１と、背面側の第２の基板１２とを貼り合わせることにより形成される。第１の基板１１はシロキサン結合を主骨格とするシリコーンゴムからなり、第２の基板１２はガラス材からなる。

図３〜図５に示されるように、第１の基板１１の一方の長辺側には、表面１１ａと背面１１ｂとを貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔により試験液導入口１３が形成される。第１の基板１１の他方の長辺側には、貫通孔が形成されており、この貫通孔により薬剤導入口１４が形成される。図２においては、基板１０の表面１１ａの右側端部に開口して設けられた４つの薬剤導入口１４に、符号（ａ）〜（ｄ）が付されている。図４においては、薬剤導入口１４（ｂ）、１４（ｃ）の部分の第１の基板１１が第２の基板１２の上側となって示されている。第１の基板１１については、試験液導入口１３と薬剤導入口１４が外部に開口した面を表面１１ａとし、第２の基板１２が貼り付けられる接合面を背面１１ｂとする。表面１１ａは基板１０の表面である。

図４に示されるように、第２の基板１２のうち薬剤導入口１４に対向する部分、つまり薬剤導入口１４の底面は、薬剤保持部１５を構成しており、薬剤導入口１４には薬剤保持部１５が設けられている。薬剤導入口１４から導入された薬剤は薬剤保持部１５に供給される。

図５は、第１の基板１１の背面１１ｂつまり接合面を示す平面図であり、主面である接合面には試験液導入口１３と、試験液導入口１３と４つの薬剤導入口１４とをそれぞれ連通させる４つの連通流路１６を形成するための凹溝が形成されている。接合面に第２の基板１２を接合すると、第１の基板１１の凹溝と第２の基板１２とにより、基板１０の内部には連通流路１６が形成される。図５においては、背面１１ｂの左側端部に開口して設けられた４つの薬剤導入口１４に、符号（ａ）〜（ｄ）が付されている。

各々の試験液導入口１３と、４つの薬剤導入口１４と、試験液導入口１３を薬剤導入口１４に連通するための４本の連通流路１６とにより、１対のマイクロ流路１７が構成される。

基板１０には５対のマイクロ流路１７が設けられている。それぞれのマイクロ流路１７は、同一形状であり、基板１０の幅方向に延在し、相互に平行となって基板１０の長手方向に沿って所定の間隔を隔てて基板１０に設けられている。図５においては、それぞれのマイクロ流路１７には、符号（ａ）〜（ｅ）が付され、マイクロ流路１７（ａ）を構成する４本の連通流路１６には符号（ａ）〜（ｄ）が付されている。

第１の基板１１は、例えば、長辺が４０ｍｍ、短辺が２５ｍｍであり、厚さは２ｍｍである。また、連通流路１６を構成する凹溝の深さは、５０μｍであり、試験液導入口１３の内径は１ｍｍであり、薬剤導入口１４の内径は１．５ｍｍである。

実施の形態のマイクロ流路チップＭＦは、基板１０に複数対のマイクロ流路１７が設けられた複数形態であるが、任意の数のマイクロ流路１７を基板１０に設けることができる。基板１０に１対のマイクロ流路１７を形成すると、単体形態の基板１０となる。このように、基板１０には少なくとも１つのマイクロ流路１７が設けられる。また、それぞれのマイクロ流路１７は、４つの薬剤導入口１４と、１つの試験液導入口１３とからなるが、試験液導入口１３に連通される薬剤導入口１４の数は、任意の数とすることができる。試験液導入口１３に１つの薬剤導入口１４を１本の連通流路１６により連通させるようにしたマイクロ流路１７を基板１０に設けるようにしても良く、マイクロ流路１７は少なくとも１つの薬剤導入口１４を備えている。

マイクロ流路チップＭＦが薬剤の感受性評価試験に使用される場合には、予め薬剤が薬剤導入口１４から薬剤導入口１４の底面、つまり薬剤保持部１５に供給される。薬剤保持部１５に薬剤が供給された状態のもとで、試験液導入口１３から試験液を供給する。試験液は、所定の細菌を含んだ培養液からなり、連通流路１６を介して薬剤保持部１５に案内される。試験液が連通流路１６を流れると、連通流路１６内の空気は、薬剤導入口１４から外部に排出され、薬剤導入口１４は排気口としての機能を有している。

例えば、図面に示した１対のマイクロ流路１７を構成する４つの薬剤保持部１５のうち３つの薬剤保持部１５に、抗菌成分の濃度が異なる同一種類の薬剤、あるいは抗菌成分が異なる異種の薬剤等のように、薬効が相互に異なる薬剤を固定し、残りの１つの薬剤保持部１５には薬剤を保持しないようにすると、１対のマイクロ流路１７において、３種類の薬剤についての感受性評価試験を行うことができる。残りの１つの薬剤保持部１５に薬剤を供給しないことにより、薬剤が使用されない場合と、薬剤を使用した場合との比較評価を行うことができる。

基板１０には、５対のマイクロ流路１７が設けられているので、各マイクロ流路１７における３つの薬剤保持部１５に相互に薬効が相違する薬剤を固定すれば、同時に１５種類の薬剤の感受性評価試験を行うことができ、合計２０箇所の薬剤保持部１５のうち、１つの薬剤保持部１５に薬剤を供給せずに、他の１９箇所の薬剤保持部１５に相互に薬効が相違する薬剤を固定すれば、１９種類の感受性評価試験を行うことができる。また、合計２０箇所の薬剤保持部１５の全てに、相互に薬効が相違する薬剤を供給すれば、２０種類の感受性評価試験を行うことができる。さらに、５対のマイクロ流路１７の３つの薬剤保持部１５に、それぞれ同じ薬効の３種類の薬剤を固定して感受性評価試験を行うと、各々のマイクロ流路１７において、試験液に対する３種類の薬剤の薬効のバラツキを評価することができる。

上述のように、何れかの薬剤保持部１５には、予め薬剤が供給される。薬剤導入口１４からその底面である薬剤保持部１５に薬剤を供給するには、予め薬剤を溶媒に溶かした液状の薬剤を調製した後に、マイクロシリンジ等を使用して液状の薬剤を薬剤導入口１４から薬剤保持部１５に滴下する。滴下された薬剤の溶媒を蒸発させることにより、薬剤保持部１５には薬剤が配置される。

薬剤が供給された薬剤導入口１４を閉じるために、図１（Ｂ）に示されるように、基板１０の表面には可撓性の封止フィルム２１が貼り付けられる。基板１０と封止フィルム２１とによりチップ本体２０が構成される。封止フィルム２１は、感受性評価試験を行うときに、剥離されるので、剥離操作性のために、基板１０の外周面よりも外方に迫り出した舌部２２を有しており、作業者が舌部２２を手に持って操作することにより、封止フィルム２１が剥離される。

可撓性の封止フィルム２１は、第１の基板１１と同種のシリコーンゴムからなる。例えば、ＰＤＭＳなどに代表されるシリコーンゴムであればいかなるゴムでもよい。封止フィルム２１として可撓性の材料を使用すると、封止フィルム２１を基板１１の表面１１ａに押圧することにより、粘着剤を使用することなく、封止フィルム２１は表面１１ａに貼り付けられて固定される。図６は、封止フィルム２１を表面１１ａに貼り付けている状態を示す概念図である。図６（Ａ）に示されるように、封止フィルム２１を表面１１ａに乗せた状態では表面１１ａと封止フィルム２１との間に気泡や空気層Ａが存在した状態となる。これに対し、封止フィルム２１を表面１１ａに押圧すると、図６（Ｂ）に示されるように、可撓性の封止フィルム２１は厚みが薄くなるように弾性変形するとともに、気泡や空気層Ａは外部に排出される。封止フィルム２１に対する押圧力を解除すると、図６（Ｂ）に二点鎖線で示されるように、封止フィルム２１は弾性力により元の厚みに復帰する。このように、封止フィルム２１の厚みが復帰すると、封止フィルム２１と表面１１ａの間は負圧状態となって、封止フィルム２１は表面１１ａに強く密着される。これにより、封止フィルム２１は粘着剤を使用することなく、基板１１の表面１１ａに貼り付けられる。図６においては、封止フィルム２１の厚みや弾性変形量が誇張して示されている。

このように、封止フィルム２１の可撓性を利用することにより、封止フィルムに粘着剤を設けることなく、基板１０の表面１１ａに封止フィルム２１を押圧操作することにより封止フィルム２１は表面１１ａに貼り付けられる。第１の基板１１は、封止フィルム２１と同種のシリコーンゴムにより形成されており、封止フィルム２１を押圧すると、第１の基板１１も弾性変形し、封止フィルム２１と第１の基板１１が同種、例えば、ＰＤＭＳからなるシリコーンゴムであるため、シリコーンゴムの未架橋部分である高分子鎖間の絡みによりさらに密着力を高めることができる。

したがって、薬剤導入口１４に対応する部位に粘着剤層を設けないようにした特殊な封止フィルムを使用することなく、封止フィルム２１を弾性変形する可撓性の材料とすることにより、容易に基板１０に貼り付けることができる。簡単な貼り付け操作により容易に封止フィルムを貼り付けることができるので、基板１０と封止フィルム２１とからなるチップ本体２０を備えたマイクロ流路チップＭＦの組立作業性を高めることができる。

なお、封止フィルム２１を押圧操作するとは、封止フィルム２１を直接加圧せず、封止フィルム２１自体の自重のみで加圧する場合も押圧に相当する。要は可撓性の封止フィルム２１と基板１１の間の気泡や空気層Ａが消失できればよい。

所定の薬剤保持部１５に薬剤が固定された基板１０と、表面１１ａに貼り付けられた封止フィルム２１とにより図１（Ｂ）に示されるようにチップ本体２０が構成される。チップ本体２０は、図７〜図９に示されるように、包装体２３に収容される。包装体２３は、矩形の２枚の遮光性材料からなる包装シート２４，２５を有し、図８に示されるように、包装シート２４，２５の外周部を接着することにより、包装体２３の内部に収容スペース２６が形成される。収容スペース２６の内部には、チップ本体２０とともに脱気剤つまり乾燥剤２７が梱包される。図８は包装体２３により包装されたマイクロ流路チップＭＦを示し、図１（Ｂ）は未包装のマイクロ流路チップＭＦを示す。

第１の基板１１と第２の基板１２は、透明な材料により形成されており、基板１０の内部に形成された連通流路１６は外部から目視観察されるが、図１（Ａ）においては、連通流路１６は図示省略されている。同様に、封止フィルム２１も第１の基板１１と同種の材料により形成されており、透明であるが、図１（Ｂ）においては、薬剤導入口１４は図示省略されている。

包装体２３内の空気中に含まれる水分や気体は、乾燥剤２７により吸収される。封止フィルム２１はガス透過性を有するシリコーンゴムにより形成されている。薬剤は、空気中の水分や酸素に触れると、劣化する場合がある。封止フィルム２１としてガス透過性を有する材料を使用すると、薬剤導入口１４の内部の水分や酸素が、封止フィルム２１を透過して乾燥剤２７により吸着されるので、薬剤の劣化を防止することができる。

チップ本体２０が包装体２３に包装されて搬送される過程において、微量の薬剤が薬剤保持部１５から離脱しても、薬剤導入口１４は封止フィルム２１により覆われているので、薬剤がチップ本体２０の外部に飛散することが防止される。このように、封止フィルム２１は薬剤の飛散防止の機能を有するとともに、薬剤導入口１４内における水分や酸素を透過させて薬剤の劣化を防止する機能を有している。ガス透過性を有する材料からなる封止フィルム２１を用いると、薬剤導入口１４のみならず、試験液導入口１３の内部の水分や酸素が乾燥剤２７により封止フィルム２１を透過して吸収されるので、封止フィルム２１を、試験液導入口１３を含めて基板１０の表面全体に貼り付けるようにしても良い。

感受性評価試験を行うときに、封止フィルム２１を表面１１ａから剥離すると、帯電剥離現象により、封止フィルム２１に静電気が発生することがある。封止フィルム２１が帯電すると、薬剤保持部１５に固定された薬剤の微量部分が封止フィルム２１に、静電気により吸引されて付着することが想定される。微量であっても薬剤が封止フィルム２１に付着すると、封止フィルム２１の剥離操作によって、微量の薬剤が飛散したり、薬効が異なる他の薬剤に混入したりするおそれがある。

上述のように、封止フィルム２１を基板１１と同種の材料により形成すると、封止フィルム２１を基板１０から剥離しても、剥離によって封止フィルム２１に発生する静電気を大幅に低減することができる。したがって、感受性評価試験を行うときに、包装体２３からチップ本体２０を取り出して、封止フィルム２１を表面１１ａから剥離しても、薬剤が封止フィルム２１に付着することがなく、高精度の評価試験を行うことができる。

図１０は封止フィルム２１の一部を拡大して示す断面図である。封止フィルム２１の外面全体には、多数の微細な凹凸部２８が設けられている。包装シート２４，２５からなる包装体２３にチップ本体２０を梱包すると、チップ本体２０が包装体２３に収容された状態のマイクロ流路チップＭＦを保管したり、搬送したりするときに、封止フィルム２１の外面が包装体２３の内面に接触することがある。しかしながら、封止フィルム２１の外面に、多数の凹凸部２８を設けると、封止フィルム２１の外面が包装体２３の内面に接触しても、凹凸部２８により形成される微細な凹部内には空気が入り込んでおり、凸部のみが包装体２３の内面に接触し、封止フィルム２１の外面が全体的に包装体２３の内面に接触することがない。したがって、封止フィルム２１が包装体２３の内面に密着することが防止され、封止フィルム２１が基板１０から剥離されることを防止できる。つまり、封止フィルム２１と基板１１の表面１１ａとの密着力よりも、封止フィルム２１と包装体２３との密着力が大きくなることはなく、封止フィルム２１が表面１１ａから剥離することが防止される。

図１１は、図５に示された５対のマイクロ流路１７のいずれか１つのマイクロ流路１７を拡大して示す平面図である。

第１の基板１１の背面１１ｂには、試験液導入口１３に連通する分岐部３１が設けられ、分岐部３１の内周面は試験液導入口１３の内径よりも大径の円弧面を有している。それぞれの連通流路１６の上流端は分岐部３１を介して試験液導入口１３に連通しており、それぞれの連通流路１６は、上流側から下流側に向けて、導入部３２と、反応部３３と、観察部３４と、拡大接続部３５とを有している。分岐部３１から拡大接続部３５は、基板１１の背面１１ｂに形成される凹溝と、基板１１に接合される基板１２とにより形成される。

導入部３２は、分岐部３１に連通し上流端から下流側に向けて幅が狭くなったテーパ状の狭窄導入部３２ａと、この狭窄導入部３２ａに連通するほぼ一定幅の最狭窄部３２ｂとを有しており、最狭窄部３２ｂは狭窄拡形部３２ｃに連なっている。狭窄拡形部３２ｃは、最狭窄部３２ｂの幅よりも下流側に向けて連続的に広くなったテーパ状である。反応部３３の上流側部分は、狭窄拡形部３２ｃの下流端の幅とほぼ同一となった一定幅の部分を有している。

反応部３３の下流側部分は、反応部３３の上流側の部分よりも流路幅が狭くなるとともに、幅の狭い観察部３４に連通している。１組のマイクロ流路１７を構成する４本の観察部３４は集合されており、集合された４本の観察部３４内を位相差顕微鏡などで同時に観察することにより、薬剤に対する細菌の感受性を比較評価する。連通流路１６の最下流部は拡大接続部３５であり、拡大接続部３５は薬剤導入口１４に向けて幅が連続的に大きくなったテーパ状である。

試験液導入口１３から導入部３２に流入した試験液は、狭窄導入部３２ａを経て最狭窄部３２ｂに送液され、狭窄拡形部３２ｃにおいて流路が徐々に広げられることで、最狭窄部３２ｂ内に液残りすることなく、薬剤導入口１４に向けて案内される。また、図１１に示されるように、狭窄導入部３２ａのテーパ角度に比べて、狭窄拡形部３２ｃのテーパ角度（逆テーパ角度）を大きくすることで、試験液が試験液導入口１３に向けて逆流、つまり液戻りの発生が防止される。

次に、図８に示されるように、包装体２３により基板１０が梱包された試薬内蔵型のマイクロ流路チップＭＦを作製する手順について説明する。

図５に示されるように、試験液導入口１３と薬剤導入口１４とを形成する貫通孔と、連通流路１６を形成する凹溝とが形成された第１の基板１１と、その背面１１ｂに貼り合わされる第２の基板１２とからなる基板１０が作製される。第１の基板１１を作製するには、まず、連通流路１６を構成する凹溝に対応した凸パターンが設けられた鋳型を用意し、基板１１の原材料となる液状の未架橋シリコーンゴムをこの鋳型に流し込んで硬化させる。これにより、背面１１ｂに連通流路１６を構成する凹溝が形成された四辺形のシリコーンゴム製の基板１１が得られる。

続いて、このシリコーンゴム製の基板１１を鋳型から脱型した後、連通流路１６の一端側に対応する部分の基板１１を加工することにより試験液導入口１３が形成される。また、連通流路１６の他端側に対応する部分の基板を加工することにより薬剤導入口１４が形成される。連通流路１６を構成する凹溝の深さは全体的に一定となっている。このようにして作製された第１の基板１１の主面つまり背面１１ｂに第２の基板１２を接合することにより、図１（Ａ）に示されるように、基板１０が作製される。

次いで、薬剤の感受性評価試験にマイクロ流路チップＭＦが使用されるときには、薬剤保持部１５、つまり薬剤導入口１４の底部に露出した第２の基板１２の内面に、感受性評価試験により比較評価が行われる反応物である薬剤が供給される。薬剤を使用しない場合を比較基準とした評価試験を行うときには、例えば、１組のマイクロ流路１７を構成する４つの薬剤保持部１５のうちの３つの薬剤保持部１５に互いに異なる量（容積）の薬剤を供給し、他の１つの薬剤保持部１５には薬剤を供給しない。

所定の薬剤保持部１５に薬剤を配置するには、予め薬剤は水などの溶媒に溶かされて調製された後、マイクロシリンジなどを使用して液状の薬剤が薬剤導入口１４から内部に滴下される。その後、薬剤導入口１４の内部に貯留された薬剤の溶媒を蒸発させることにより、薬剤導入口１４の底部に固形の薬剤が固定される。このとき、殆どの薬剤が薬剤導入口１４の底部に凝集されるので、固形化した薬剤が薬剤保持部１５から剥がれても、連通流路１６を閉鎖することがない。特に、薬剤導入口１４に連通させて下流側に向けて幅の広い拡大接続部３５を連通流路１６に設けると、拡大接続部３５の付近に薬剤が析出しても連通流路１６を閉鎖することがない。

このように、所定の薬剤保持部１５に薬剤が供給された基板１０の表面には、図１（Ｂ）および図６に示されるように、封止フィルム２１が表面１１ａに押圧されて貼り付けられる。これにより、薬剤保持部１５に薬剤が配置された薬剤導入口１４は封止フィルム２１により閉じられ、図１（Ｂ）に示されるように、基板１０と封止フィルム２１とからなるチップ本体２０が作製される。薬剤導入口１４が封止フィルム２１により閉じられるので、薬剤保持部１５に固定された薬剤が薬剤保持部１５から剥離しても、薬剤が薬剤導入口１４から外部に飛散することが防止される。チップ本体２０は、図９に示されるように、乾燥剤２７とともに包装体２３の内部に収容され、試料つまり薬液が内蔵された形態のマイクロ流路チップＭＦが作製される。なお、封止フィルム２１は、図２に示されるように、全てのマイクロ流路１７を構成する全ての薬剤導入口１４を覆うように基板１１の表面に貼り付けられているが、薬剤が配置される薬剤導入口１４のみを覆うようにしても良い。さらには、図２において二点鎖線で示されるように、試験液導入口１３を含めて基板１１の全体を封止フィルム２１により覆うようにしても良い。また、包装体２３としては、包装シート２４，２５からなるものに限られることなく、遮光性を有する部材により形成される包装体２３であれば、箱型の本体部とこれに取り付けられる蓋部材とからなる箱体内にチップ本体２０と乾燥剤２７とを収容するようにしても良い。

チップ本体２０と乾燥剤２７とが梱包されたマイクロ流路チップＭＦは、包装体２３により包装された状態で保管され搬送される。この状態のもとでは、包装体２３の収容スペース２６の内部の水分や酸素が乾燥剤２７により吸収される。封止フィルム２１がガス透過性を有していると、薬剤導入口１４の内部の水分や酸素が封止フィルム２１を透過して乾燥剤２７により脱気され、薬剤Ｍの劣化が防止される。また、保管時等において、封止フィルム２１の外面が包装体２３に接触しても、図１０に示されるように、封止フィルム２１の外面に微細な凹凸部２８を設けると、封止フィルム２１が包装体２３に密着することが防止され、封止フィルム２１が基板１０の表面から剥離されることが防止される。

薬剤Ｍの感受性評価試験を行うときには、封止フィルム２１がチップ本体２０から剥離される。封止フィルム２１と第１の基板１１とを同種の材料により形成すると、封止フィルム２１を剥離しても、剥離動作によって封止フィルム２１に静電気が発生することを低減することができる。したがって、包装体２３からチップ本体２０を取り出して、封止フィルム２１を表面１１ａから剥離しても、薬剤Ｍが封止フィルム２１に付着することがなくなる。これにより、封止フィルム２１の剥離操作によって、微量の薬剤Ｍが飛散したり、いずれかの薬剤が、薬効が異なる他の薬剤に混入したりすることが防止され、感受性評価試験の分析精度を高めることができる。

図１（Ａ）に示されるように、図１（Ｂ）に示された封止フィルム２１が基板１０から剥離された状態のもとで、マイクロ流路チップＭＦを用いて、薬剤の感受性評価試験が行われる。

図１２は感受性評価試験を行う際の手順を示す図であり、図１２においては、基板１０を表面側から見た状態として、第２の基板１２により形成される薬剤導入口１４の薬剤保持部１５と連通流路１６とが実線で示されている。

図１２（Ａ）はそれぞれのマイクロ流路１７を構成する４つの薬剤保持部１５のうちの３つに薬剤Ｍが固定された状態を示す。薬剤Ｍは、上述したように、基板１０が作製された後に、薬剤保持部１５に固定されている。図１２（Ｂ）に示されるように、試験液導入口１３から試験液Ｌが注入される。試験液Ｌは、例えば、所定の細菌を含んだ培養液からなり、試験液導入口１３に挿入されるマイクロシリンジ等により連通流路１６内に供給される。

次に、図１２（Ｃ）に示されるように、試験液導入口１３にエアーを供給する。これにより、既に試験液導入口１３から連通流路１６内に導入された試験液Ｌは、４本の微細な連通流路１６に分岐してそれぞれの連通流路１６内を流れて、薬剤導入口１４の底部に案内される。試験液導入口１３のサイズに比して連通流路１６は、相当に微細な部分を有しており、マイクロ流路チップＭＦの基板１０を傾斜させて試験液Ｌを自重で連通流路１６内に流動させることは難しいが、エアーによって、試験液Ｌを連通流路１６内に押し込むことにより、確実に試験液Ｌを薬剤Ｍに送液することができる。また、複数の連通流路１６を有するマイクロ流路チップＭＦの場合には、それぞれの連通流路１６に試験液Ｌが均等に分岐されるので、この点においても、エアー供給による送液は有用である。

図１２（Ｃ）に示されるように、薬剤導入口１４の底部に固定された薬剤Ｍに試験液Ｌが接触すると、薬剤Ｍが試験液Ｌに溶解し、薬剤Ｍに含まれる薬効成分と試験液Ｌに含まれる細菌との反応が開始される。この状態を所定時間、例えば、数時間維持することによって、薬剤Ｍに対する細菌の感受性が評価される。感受性の評価は、観察部３４内の４本の流路を位相差顕微鏡などで同時に観察することにより行われる。

連通流路１６内に長時間に亘って試験液Ｌが貯留されると、一般に第２の基板１２を構成するガラス材は親水性が高いことから、連通流路１６の反応部３３に貯留された試験液Ｌが毛細管現象によって経時的に上流側、つまり試験液導入口１３に向けて逆流することがある。逆流すると、複数の連通流路１６内の試験液Ｌが試験液導入口１３を介して混じり合ってしまい、細菌の感受性を正しく評価することができなくなる。

しかしながら、本実施の形態のマイクロ流路チップＭＦのように、それぞれの連通流路１６の導入部３２には最狭窄部３２ｂが設けられており、最狭窄部３２ｂの最小の開口面積は、反応部３３に比べて小さいため、反応部３３内の試験液Ｌが試験液導入口１３側に濡れ広がろうとする力よりも、導入部３２における高撥水性（低濡れ性）の素材（シリコーンゴム）と試験液Ｌとの間に働く表面張力が上回るようになる。これにより、図１２（Ｄ）に示されるように、連通流路１６の内部の試験液Ｌが試験液導入口１３側に逆流することを抑制できるので、上述したような試験液Ｌの混じり合いを防ぐことができ、細菌の感受性を正しく評価することが可能となる。

図１３は、変形例であるマイクロ流路チップの第１の基板１１の接合面を示す平面図である。このマイクロ流路チップＭＦは円形の基板１０を有しており、マイクロ流路１７を構成する連通流路１６が１つの試験液導入口１３に分岐部３１を介して連通して基板１０に設けられている。それぞれのマイクロ流路１７は試験液導入口１３の中心線に対して径方向に延在し、放射状に基板１０に形成されている。このマイクロ流路チップＭＦにおいても、基板１０の平面形状を除いて、上述したものと同様であり、基板１０はシリコーンゴムからなる第１の基板１１と、ガラス材からなる第２の基板１２とを貼り合わせることにより形成される。図１３は、図５と同様に、第１の基板１１の接合面である背面１１ｂを示し、背面１１ｂには連通流路１６を形成する凹溝が設けられている。

このマイクロ流路チップＭＦにおいても、薬剤が薬剤保持部に薬剤導入口１４から供給された後に、薬剤導入口１４は基板１０の表面１１ａに貼り付けられる封止フィルムにより閉じられる。このように、基板１０の平面形状は、図１に示されるように、四辺形でも円形でも良く、さらには多角形でも良い。

本実施形態では、基板１０に４本の連通流路１６により１組のマイクロ流路１７を形成した例を説明したが、連通流路１６の数は５本以上であってもよい。さらに、本発明は、連通流路１６の数が１本のマイクロ流路１７とすることもできる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。このマイクロ流路チップＭＦを、細菌に対する薬剤の感受性評価に適用する場合について説明したが、このマイクロ流路チップＭＦは、試薬の分析、反応度評価等、種々の対象物の分析、評価に適用することができる。

１０ 基板
１１ 第１の基板
１１ａ 表面
１１ｂ 背面
１２ 第２の基板
１３ 試験液導入口
１４ 薬剤導入口
１５ 薬剤保持部
１６ 連通流路
１７ マイクロ流路
２０ チップ本体
２１ 封止フィルム
２３ 包装体
２７ 乾燥剤
２８ 凹凸部

Claims (13)

1. 試験液導入口、薬剤保持部が設けられた少なくとも１つの薬剤導入口、および前記試験液導入口と前記薬剤導入口とを連通させる少なくとも１つの連通流路からなるマイクロ流路が少なくとも１つ形成された基板と、
   前記基板に粘着剤を用いずに貼り付けられ、前記薬剤保持部に供給された前記薬剤導入口を閉じる可撓性の封止フィルムと、
   を備えたチップ本体を有するマイクロ流路チップ。
2. 請求項１記載のマイクロ流路チップにおいて、前記封止フィルムはガス透過性を有する、マイクロ流路チップ。
3. 請求項１または２記載のマイクロ流路チップにおいて、前記封止フィルムは前記基板の表面と同種の素材により形成される、マイクロ流路チップ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップにおいて、前記封止フィルムの外面に凹凸部を形成した、マイクロ流路チップ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップにおいて、前記基板は、前記試験液導入口を形成する貫通孔および前記薬剤導入口を形成する貫通孔が形成され、前記連通流路を形成する凹溝が接合面に形成された第１の基板と、前記接合面に接合される第２の基板とを有する、マイクロ流路チップ。
6. 請求項５記載のマイクロ流路チップにおいて、前記封止フィルムと前記第１の基板はシリコーンからなり、前記第２の基板はガラスからなる、マイクロ流路チップ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップにおいて、前記チップ本体を収容する包装体と、前記チップ本体とともに前記包装体内に収容される乾燥剤とを有する、マイクロ流路チップ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップにおいて、前記マイクロ流路は、複数の薬剤導入口と、前記試験液導入口から導入された試験液をそれぞれの前記薬剤導入口に案内する複数の連通流路とを有する、マイクロ流路チップ。
9. 請求項８記載のマイクロ流路チップにおいて、少なくとも１つの前記薬剤導入口を除いて他の前記薬剤導入口の前記薬剤保持部に薬剤が配置される、マイクロ流路チップ。
10. 請求項８記載のマイクロ流路チップにおいて、前記薬剤導入口の前記薬剤保持部の全てに薬剤が配置される、マイクロ流路チップ。
11. 請求項８または９記載のマイクロ流路チップにおいて、少なくとも１つの前記薬剤導入口を除いて他の前記薬剤保持部に、相互に薬効が相違する薬剤が配置される、マイクロ流路チップ。
12. 請求項８または１０記載のマイクロ流路チップにおいて、前記薬剤導入口の前記薬剤保持部全てに、相互に薬効が相違する薬剤が配置される、マイクロ流路チップ。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップにおいて、前記基板は、複数の前記マイクロ流路を有する、マイクロ流路チップ。

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