JP2019032233A - マイクロ流路チップ - Google Patents

Abstract

【課題】 流路への液体の導入において、気泡の発生を抑制できるマイクロ流路チップを提供する。
【解決手段】 本発明のマイクロ流路チップは、本体を有し、前記本体が、開口部と、筒状領域と、前記筒状領域の底面の外周を囲む外周領域と、流路とを有し、前記開口部は、外部と連通し、前記筒状領域は、前記開口部と連通し、前記外周領域は、毛管現象により液体を移動させる空隙であり、前記流路および筒状領域と連通し、前記筒状領域は、下記条件１および条件２の少なくとも一方を満たすことを特徴とする。
条件１：前記筒状領域が、毛管現象を発生しない領域である
条件２：前記筒状領域の高さが、前記流路の高さよりも高い
【選択図】 図２

Description

本発明は、マイクロ流路チップに関する。

近年、使用する液体試料が微量であっても分析を可能とするため、微細な流路が形成されたマイクロ流路チップの使用が知られている。前記マイクロ流路チップは、一般的に、基板に、液体を導入する導入口と、前記導入口と連通するリザーバ、前記リザーバと連通する流路、前記流路と連通するアウトレットが設けられている。前記導入口を介して、外部から前記リザーバに液体が導入されると、前記リザーバに連通した前記流路の毛管現象により、前記流路を液体が流れ、前記流路に連通した前記アウトレットに液体が導入される。そして、前記マイクロ流路チップを流れる試料は、例えば、前記流路や、前記アウトレットにおいて、分析が行われる。

前記マイクロ流路チップとしては、例えば、溝を有する基板と、フィルムとを有し、前記フィルムが、前記基板の溝の開口部を覆うように接合されることで、前記溝が、液体が移動可能な流路となる液体取扱装置が報告されている。具体的に、前記液体取扱装置において、前記基板は、主溝と、前記主溝のフィルム側の側面に形成された誘導溝とを含み、前記主溝と前記誘導溝とが、前記流路となった形態である（例えば、特許文献１参照）。

前記液体取扱装置は、前記主溝の側面に、前記主溝の深さより浅い前記誘導溝が形成されているため、前記主溝を移動する液体は、前記両側面（前記主溝の幅方向の両端）に位置する誘導溝を移動する液体に引っ張られるように移動する。このため、前記主溝内において、前記幅方向の中央部と両端部とでは、液体は、ほぼ均一に移動する。その結果、前記液体取扱装置によれば、例えば、液体の移動が不均一であることに起因した前記流路内での気泡の残留を抑制できる。しかしながら、前記液体取扱装置は、前記液体が前記流路を流れる前、すなわち、前記液体が前記液体取扱装置に導入される際に、前記液体が空気を巻き込み、気泡が発生する場合がある。そして、この気泡が、前記液体とともに前記流路に流れ込むと、前記液体試料の分析に影響を与えるおそれがある。

特開２０１４−９７４８５号公報

そこで、本発明は、流路への液体の導入において、気泡の発生を抑制できるマイクロ流路チップの提供を目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のマイクロ流路チップは、
本体を有し、
前記本体が、開口部と、筒状領域と、前記筒状領域の底面の外周を囲む外周領域と、流路とを有し、
前記開口部は、外部と連通し、
前記筒状領域は、前記開口部と連通し、
前記外周領域は、
毛管現象により液体を移動させる空隙であり、
前記流路および筒状領域と連通し、
前記筒状領域は、下記条件１および条件２の少なくとも一方を満たすことを特徴とする。
条件１：前記筒状領域が、毛管現象を発生しない領域である
条件２：前記筒状領域の高さが、前記流路の高さよりも高い

本発明のマイクロ流路チップによれば、液体の導入時に空気を巻き込むことによる気泡の発生を抑制できる。このため、本発明のマイクロ流路チップによれば、例えば、気泡による分析への影響を回避でき、より良い精度の分析が可能になる。

図１は、本発明のマイクロ流路チップの一例を示す上面図である。 図２は、本発明のマイクロ流路チップの一例を示す概略図であり、（Ａ）は、図１のＩ−Ｉ方向からみた断面図、（Ｂ）は、前記液体導入路における筒状領域と外周領域との概略を示す平面図である。 図３は、本発明のマイクロ流路チップにおける液体の広がりを示す概略図である。 図４は、本発明のマイクロ流路チップの断面図である。

本発明のマイクロ流路チップは、例えば、前記筒状領域が、前記条件１および前記条件２を満たす。

本発明のマイクロ流路チップは、例えば、前記筒状領域の高さ（Ａ）と前記流路の高さ（Ｂ）との比が、２：１〜２０：１である。

本発明のマイクロ流路チップにおいて、例えば、前記本体は、基板とカバーとを有する積層体である。

本発明のマイクロ流路チップは、例えば、少なくとも、前記筒状領域の底面、外周領域の底面、および前記流路の底面が、前記カバーにより構成されている。

本発明のマイクロ流路チップは、例えば、前記基板が、樹脂成形体であり、前記カバーが、樹脂フィルムである。

本発明のマイクロ流路チップは、例えば、前記本体が、さらに液体導入路を有し、前記筒状領域が、前記液体導入路を介して前記開口部と連通する。

本発明のマイクロ流路チップは、例えば、前記液体導入路が、前記本体の上方向から下方向に向かって狭まるテーパー形状である。

本発明のマイクロ流路チップは、例えば、前記液体導入路が、液体導入用の外部デバイスの先端を挿入するガイド室である。

本発明のマイクロ流路チップでは、例えば、前記液体導入路と前記筒状領域とが、前記液体導入路の下端と前記筒状領域の上端とで連通し、前記筒状領域の上端の外径は、前記液体導入路の下端の開口よりも、大きい。

本発明のマイクロ流路チップは、前記筒状領域が前述の条件であることがポイントであり、その他の構造および条件は、特に制限されない。

以下、本発明のマイクロ流路チップについて、図面を用いて、例をあげて説明する。本発明のマイクロ流路チップは、下記の実施形態によって何ら限定および制限されない。

（実施形態１）
本実施形態のマイクロ流路チップを、図１および図２に示す。図１は、マイクロ流路チップ１を上から見た平面図であり、図２（Ａ）は、図１のマイクロ流路チップ１の領域ＸをＩ−Ｉ方向から見た断面図であり、図２（Ｂ）は、マイクロ流路チップ１の筒状領域１２１および外周領域１２２の形状を示す概略図である。図１において、矢印Ｆ方向は、例えば、マイクロ流路チップ１において液体が流れる方向を示す。

図１および図２に示すように、マイクロ流路チップ１は、本体１００を有し、本体１００は、外部と連通する開口部１１１、筒状領域１２１、筒状領域１２１の底面の外周を囲む外周領域１２２、および、外周領域１２２と連通する流路１３０を有する。マイクロチップ１は、さらに、液体導入路１１２を有し、液体導入路１１２の上端開口が、前記外部と連通する開口部１１１であり、液体導入路１１２を介して、筒状領域１２１は、開口部１１１と連通している。本実施形態のマイクロ流路チップ１において、開口部１１１に連通する液体導入路１１２を含む領域を、第１室１１０ともいい、筒状領域１２１および外周領域１２２を含む領域を、第２室１２０ともいう。そして、本実施形態において、第１室１１０と第２室１２０とで形成される空間を、以下、凹部ともいう。

本体１００は、例えば、図２に示すように、基板１００Ａとカバー１００Ｂとを含む積層体でもよいし、一層の単体でもよい。本体１００が、前記積層体の場合、例えば、図２に示すように、以下の形態があげられる。すなわち、基板１００Ａは、その上表面に、開口部１１１を有し、その下表面に向かって、第１室１１０（液体導入路１１２）になる空隙と、第２室１２０（筒状領域１２１および外周領域１２２）になる空隙と、流路１３０になる空隙とを有する。前記流路１３０になる空隙は、例えば、溝領域ともいう。そして、カバー１１０Ｂは、基板１００Ａの下面側に配置され、前記積層体を形成している。カバー１１０Ｂは、少なくとも、第２室１２０の底面（筒状領域１２１の底面および外周領域１２２の底面）および流路１３０の底面を構成するように配置されており、言い換えると、基板１００Ａの下表面に対して、筒状領域１２１となる空隙、外周領域１２２となる空隙、および流路１３０となる空隙を覆う状態で、配置されている。前記積層体において、基板１００Ａの開口部１１１は、第１室１１０の開口部１１１となり、基板１００Ａの前記各空隙とカバー１００Ｂの上表面とにより形成される空間が、第１室１１０、第２室１２０、および流路１３０を含む。

基板１００Ａは、例えば、樹脂成形体であり、カバー１００Ｂは、例えば、樹脂フィルムである。基板１００Ａは、例えば、樹脂の金型成形等により作製できる。前記樹脂成形体および前記樹脂フィルムの材料は、特に制限されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリエチレン、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等があげられる。

本発明のマイクロ流路チップは、互いに連通する開口部、筒状領域および外周領域のセットを少なくとも一つと、それに連通する少なくとも一つの前記流路とを有していればよく、前記セットの数および前記流路の数は、特に制限されない。本実施形態のマイクロ流路チップは、例えば、図１に示すように、第１室１１０Ａと第２室１２０Ａとから構成される凹部（図において左側）と、同様に第１室１１０Ｂと第２室１２０Ｂとから構成される凹部（図において右側）とを有し、両者が、流路１３０によって連通している。この場合、例えば、一方の凹部が、インレット、他方の凹部が、アウトレットとなり、前記インレットである凹部に外部から液体が導入され、導入された液体が、流路１３０を通過して、さらに、前記アウトレットである凹部に導入される。

マイクロ流路チップ１において、第１室１１０の大きさおよび形状は、特に制限されない。第１室１１０は、前述のように、インレットとして使用する場合、その開口１１１は、例えば、外部から液体の導入する際の導入口として使用でき、第１室１１０は、例えば、液体導入用の外部デバイスの先端を挿入するガイド室として使用できる。この場合、第１室１１０の大きさおよび形状は、例えば、前記外部デバイスの先端の形状および大きさに応じて、適宜設定できる。前記外部デバイスとしては、例えば、ピペットチップがあげられる。第１室１１０の内部形状は、例えば、前記外部デバイスの先端を、より簡便にガイドできることから、例えば、本体１００の上方向から下方向に向かって狭まるテーパー形状が好ましく、上側の開口１１１および第２室１２０側の開口は、例えば、それぞれ、円形が好ましい。他方、マイクロ流路チップ１において、第１室１１０をアウトレットとして使用する場合、その開口は、例えば、空気口として使用でき、第１室の大きさおよび形状は、特に制限されない。

マイクロ流路チップ１において、第２室１２０は、前述のように、その内部空間が、筒状領域１２１と、外周領域１２２とを有する。図２（Ａ）に示すように、第１室１１０と第２室１２０とは、第１室１１０の下端と第２室１２０の上端とで連通している。図２（Ａ）において、第２室１２０の上端の外径は、第１室１１０の下端の開口よりも大きい。図２は、一例であり、本発明は、これには制限されず、例えば、第２室１２０の上端の外径は、第１室１１０の下端の開口よりも、小さくてもよい。

第２室１２０において、筒状領域１２１は、毛管現象を発生しない領域であり（条件１）、外周領域１２２は、毛管現象により液体を移動させる空間である。図２（Ｂ）に、筒状領域１２１と外周領域１２２の概略を示す。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の平面図における領域Ｙについて、上から見た平面図である。第２室１２０について、毛管現象の発生をこのように設定することで、例えば、以下のように液体の移動を制御し、気泡の発生を抑制することができる。図３に、第２室１２０における液体の移動の概略を示す。図３は、図２（Ｂ）の平面図と同様であり、さらに、液体の動きの概略を示す。

第２室１２０は、前述のように、インレットとして使用する場合、例えば、外部から第１室１１０に導入された液体は、第１室１１０から第２室１２０の内部に導入される（図３（Ａ））。この際、第２室１２０に導入された液体は、第２室１２０内に拡散されるが、筒状領域１２１には、毛管現象は発生しない。このため、筒状領域１２１の底面の全域に液体が拡散するよりも前に、外周領域１２２の一部に液体が到達する（図３（Ｂ））。一方、外周領域１２２は、毛管現象を発生する領域である。このため、液体の一部が外周領域１２２に到達すると、前記液体は、毛管現象により、外周領域１２２を進み（図３（Ｃ））、外周領域１２２を一周して外周領域１２２を満たし（図３（Ｄ））、それから、筒状領域１２１の底面の全域に液体が拡散される（図３（Ｅ）、（Ｆ））。このため、マイクロ流路チップに液体が導入された際に、インレットの底部である第２室１２０において、液体の導入に伴う空気の巻き込みによる気泡の発生を、抑制することができる。

このように、第２室１２０は、筒状領域１２１が、毛管現象を発生しない領域であり、その周りの外周領域１２２が、毛管現象を発生する領域であればよい。毛管現象を発生する領域および発生しない領域の大きさは、特に制限されず、例えば、マイクロ流路チップ１に導入する液体の種類、マイクロ流路チップ１の大きさ等に応じて、適宜設定することができる。

第２室１２０において、筒状領域１２１の内部形状は、特に制限されず、例えば、本体１００の上方向から下方向に向かって広がるテーパー形状が好ましく、第１室１１０側の開口１１１および第２室の底面は、例えば、それぞれ、円形が好ましい。第２室１２０において、外周領域１２２の形状は、特に制限されず、例えば、筒状領域１２１を囲む、円環状である。

また、第２室１２０の筒状領域１２１は、例えば、その高さを、流路１３０の高さよりも高い条件（条件２）としてもよい。このような条件に設定することで、例えば、第２室の筒状領域１２１を、毛管現象を発生しない領域とすることもできる。

前述のように、本発明のマイクロ流路チップにおいて、第２室１２０における筒状領域１２１と外周領域１２２との毛管現象の発生の有無は、適宜決定できる。一例として、以下に、図４を用いて、各領域の大きさを例示するが、本発明は、これには制限されない。図４は、各領域を矢印で規定している以外は、図２（Ａ）の断面図と同様である。

マイクロ流路チップ１の角領域の大きさは、例えば、以下の通りである。
（第１室１１０）
上側開口の直径１１０ａ（開口部１１１直径）：１〜３ｍｍ
下側開口の直径１１０ｂ：０．５〜２．５ｍｍ
高さ１１０ｃ：１〜２ｍｍ
（第２室１２０）
筒状領域１２１の上側開口の外径１２１ａ：０．５〜２．５ｍｍ
筒状領域１２１の下側開口の直径１２１ｂ：０．５〜３ｍｍ
筒状領域１２１の高さ１２１ｃ：０．１〜０．２ｍｍ
外周領域１２２の直径１２２ａ：１〜３ｍｍ
外周領域１２２の高さ１２２ｃ：０．０１〜０．１ｍｍ
外周領域１２２の幅１２２ｄ：０．０５〜０．２ｍｍ
（流路１３０）
高さ１３０ｃ：０．０１〜０．１ｍｍ
幅：０．０１〜０．１ｍｍ
（比率）
第２室１２０の筒状領域１２１の高さ１２１ｃ（Ａ）と流路１３０の高さ１３０ｃ（Ｂ）との比：２：１〜２０：１

以上、実施形態および実施例を参照して、本発明を説明したが、本発明は、上記発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、本明細書で引用する特許文献および学術文献等の文献に記載の内容は、全て引用により本明細書に取り込むものとする。

以上のように、本発明のマイクロ流路チップによれば、液体の導入時に空気を巻き込むことによる気泡の発生を抑制できる。このため、本発明のマイクロ流路チップによれば、例えば、気泡による分析への影響を回避でき、より良い精度の分析が可能になる。

Claims (10)

1. 本体を有し、
   前記本体が、開口部と、筒状領域と、前記筒状領域の底面の外周を囲む外周領域と、流路とを有し、
   前記開口部は、外部と連通し、
   前記筒状領域は、前記開口部と連通し、
   前記外周領域は、
   毛管現象により液体を移動させる空隙であり、
   前記流路および筒状領域と連通し、
   前記筒状領域は、下記条件１および条件２の少なくとも一方を満たすことを特徴とするマイクロ流路チップ。
   条件１：前記筒状領域が、毛管現象を発生しない領域である
   条件２：前記筒状領域の高さが、前記流路の高さよりも高い
2. 前記筒状領域が、前記条件１および前記条件２を満たす、請求項１記載のマイクロ流路チップ。
3. 前記筒状領域の高さ（Ａ）と前記流路の高さ（Ｂ）との比が、２：１〜２０：１である、請求項１または２記載のマイクロ流路チップ。
4. 前記本体が、基板とカバーとを有する積層体である、請求項１から３のいずれか一項に記載のマイクロ流路チップ。
5. 少なくとも、前記筒状領域の底面、外周領域の底面、および前記流路の底面が、前記カバーにより構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロ流路チップ。
6. 前記基板が、樹脂成形体であり、
   前記カバーが、樹脂フィルムである、請求項５記載のマイクロ流路チップ。
7. 前記本体が、さらに液体導入路を有し、
   前記筒状領域は、前記液体導入路を介して前記開口部と連通する、請求項１から６のいずれか一項に記載のマイクロ流路チップ。
8. 前記液体導入路は、前記本体の上方向から下方向に向かって狭まるテーパー形状である、請求項７記載のマイクロ流路チップ。
9. 前記液体導入路は、液体導入用の外部デバイスの先端を挿入するガイド室である、請求項７または８記載のマイクロ流路チップ。
10. 前記液体導入路と前記筒状領域とは、前記液体導入路の下端と前記筒状領域の上端とで連通し、
    前記筒状領域の上端の外径は、前記液体導入路の下端の開口よりも、大きい、請求項７〜９のいずれか一項に記載のマイクロ流路チップ。
    
    
    
    
    

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