JP2023054876A - マイクロ流路デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロ流路間で発生する試験液の流れを抑えることができるマイクロ流路デバイスを提供する。【解決手段】マイクロ流路デバイス２は、試験液が圧入される開口２２と、本流路２３と、複数のマイクロ流路２４と、貯留部２５と、開口２６と、ガス透過膜２７と、を備える。複数のマイクロ流路２４は、第１グループおよび第２グループの各々に含まれるマイクロ流路２４は、マイクロ流路デバイス２を平面視した場合のＸ軸方向に並んで配置され、第１グループおよび第２グループは、Ｘ軸方向に対して直交するＹ軸方向に並んで配置される。【選択図】図１

Description

本開示は、検体を含む試験液と薬剤と作用させる試験に用いる板状のマイクロ流路デバイスに関する。

抗菌薬に対する細菌の感受性などを試験するため、特許文献１等のようにマイクロ流路デバイスを用いて試験する方法が知られている。例えば、特許文献１では、外部に連通する導入口および排出口と、導入口から供給された試験液が排出口側に流れる流路と、を備えるマイクロ流路デバイスに、導入口から流路の内部に空気を圧入して先に導入した試験液を微細な流路に押し込む。流路には、導入口から供給された試験液が貯留される反応部が設けられ、当該反応部に配置された薬剤が細菌に作用する。

特開２０１７－６７６２０号公報

マイクロ流路に試験液を満たす場合、毛細管現象や圧力を用いる方法が知られているが、特許文献１のように空気を圧入する方法がマイクロ流路に確実かつ迅速に試験液を充填できる有効な方法である。しかし、１つの導入口から複数の流路に分岐するマイクロ流路デバイスに試験液を圧入した場合、導入口から各流路に至る距離などの差により、各流路間で液面の高さ（液頭）に差が生じる場合がある。各流路間で液面の高さに差が生じると、一の流路に圧入された試験液が他の流路に流れることがある。他の流路に設けられた反応部に、一の流路の試験液が流れ込むと、正しい結果を観察することができなくなる可能性がある。

本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、マイクロ流路間で発生する試験液の流れを抑えることができるマイクロ流路デバイスを提供することである。

本開示のマイクロ流路デバイスは、検体を含む試験液と薬剤と作用させる試験に用いる板状のマイクロ流路デバイスである。マイクロ流路デバイスは、試験液が圧入される第１開口と、第１開口と連通する入口側端部と、入口側端部と反対側に位置する出口側端部とを有し、圧入した試験液が流動可能な本流路と、それぞれ、本流路に連通する第１側端部、および、第１側端部と反対側に位置する第２側端部を有する複数のマイクロ流路と、各マイクロ流路の第２側端部と連通する第２開口と、各マイクロ流路に設けられ、薬剤が貯留される貯留部と、複数の第２開口のうち少なくとも１つを被うガス透過膜と、を備える。複数のマイクロ流路は、第１グループおよび第２グループを含み、第１グループおよび第２グループの各々に含まれるマイクロ流路は、マイクロ流路デバイスを平面視した場合の第１方向に並んで配置され、第１グループおよび第２グループは、第１方向に対して直交する第２方向に並んで配置される。

上記のマイクロ流路デバイスによれば、マイクロ流路間で発生する試験液の流れを抑えることができる。

実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの構成例を示す図である。 実施の形態に従う試験装置の全体構成例を示す図である。 実施の形態に従う試験装置におけるピペットノズルの周辺構成例を示す図である。 実施の形態に従う試験装置の制御を説明するためのブロック図である。 実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの流路に試験液を圧入した構成例を示す図である。 実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの流路に試験液を圧入した後の状態を示す図である。 実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの本流路から試験液を排出した後の状態を示す図である。 実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの本流路から試験液を排出する方法を説明するための図である。 マイクロ流路デバイスの構成の変形例を示す図である。 マイクロ流路デバイスの構成の別の変形例を示す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［マイクロ流路デバイスの構成］
図１は、実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの構成例を示す図である。図１では、マイクロ流路デバイス２の平面図を示している。マイクロ流路デバイス２は、後述する試験装置のテーブルに載置され、複数のマイクロ流路のそれぞれに検体を含む試験液が圧入される。

図１に示すように、マイクロ流路デバイス２は、板状部材２０と、流路構造とを備える。流路構造は、開口２２（第１開口）、本流路２３、マイクロ流路２４、貯留部２５、開口２６（第２開口）、ガス透過膜２７、回収部２８、および開口２９（第３開口）を備える。なお、マイクロ流路デバイス２は、開口２６（第２開口）を有していない構成であってもよい。

開口２２は、本流路２３の一方の端部に接続され、本流路２３と連通している。流体圧を用いて試験液が開口２２から本流路２３へと圧入される。本流路２３に圧入された試験液は、さらにマイクロ流路２４へと圧入される。本実施の形態では、流体圧として空気圧が用いられる。開口２２は、例えば、断面が円形状に形成される。開口２２の直径は、例えば５μｍ～５ｍｍである。本実施の形態では、開口２２に１本の本流路２３が接続される。１本の本流路２３は、複数のマイクロ流路２４の外側を囲む位置に配置されている。

本流路２３は、開口２２と連通する入口側端部２３ａと、入口側端部２３ａと反対側に位置する出口側端部２３ｂとを有する。開口２２から延びた本流路２３は、さらに複数のマイクロ流路２４に分岐する。本流路２３は、複数のマイクロ流路２４に対して試験液が流動可能に接続されている。開口２２から流入した試験液は、本流路２３を経て分岐した複数のマイクロ流路２４に流動する。本流路２３およびマイクロ流路２４の断面は矩形状であり、本流路２３およびマイクロ流路２４の幅は、例えば１μｍ～１ｍｍである。しかし、本流路２３とマイクロ流路２４とで深さ（高さ）が異なる。例えば、本流路２３の深さが０．５ｍｍであるのに対して、マイクロ流路２４の深さが０．０２５ｍｍと小さい。そのため、本流路２３に比べマイクロ流路２４の流路抵抗が大きくなっている。本流路２３に比べマイクロ流路２４の流路抵抗を大きくすることで、後述するように開口２２から流入した試験液が、一旦本流路２３を満たした後に、複数のマイクロ流路２４に対してほぼ一斉に流入することができる。

なお、マイクロ流路デバイス２を図１に示すように平面視した場合、図面の横方向をＸ軸方向、図面の縦方向をＹ軸方向、図面に対して奥行き方向をＺ軸方向としている。本実施の形態では、Ｘ軸方向に並んで配置され３２本のマイクロ流路２４を１つのグループとし、Ｙ軸方向に２つのグループが並んで配置されている。つまり、マイクロ流路デバイス２は、上段のグループ（第１グループ）と、下段のグループ（第１グループ）とを有している。なお、Ｙ軸の矢印方向を上側とする。複数のマイクロ流路２４は、それぞれ、本流路２３に連通する第１側端部２４ａ、および、第１側端部２４ａと反対側に位置する第２側端部２４ｂを有する。

上段のグループに含まれる複数のマイクロ流路２４は、マイクロ流路デバイス２の上側に配置された本流路２３にそれぞれ接続されている。そのため、上段のグループに含まれる複数のマイクロ流路２４は、Ｙ軸の下側方向に配置されており、本流路２３から分岐した試験液がＹ軸の下側方向に流入する。一方、下段のグループに含まれる複数のマイクロ流路２４は、マイクロ流路デバイス２の下側に配置された本流路２３にそれぞれ接続されている。そのため、下段のグループに含まれる複数のマイクロ流路２４は、Ｙ軸の上側方向に配置されており、本流路２３から分岐した試験液がＹ軸の上側方向に流入する。

本流路２３から複数のマイクロ流路２４に分岐した後、マイクロ流路２４の途中に貯留部２５がそれぞれ設けられている。そのため、開口２２から流入した試験液は、本流路２３、マイクロ流路２４を経て、各々の貯留部２５に流動することになる。

貯留部２５は、薬剤が配置され、本流路２３およびマイクロ流路２４を介して開口２２と接続され、開口２２から流入した試験液を貯留する。貯留部２５において、試験液は薬剤と反応する。薬剤は、例えば、抗菌薬である。薬剤は、固体であってもよいし、液体であってもよい。薬剤は、貯留部２５に、予め載置される。すなわち、貯留部２５に試験液が流入する前に、薬剤は貯留部２５に載置される。本実施の形態では、薬剤は貯留部２５の全体に塗布されている。

貯留部２５は、直方体状に形成される。貯留部２５の一辺の長さは、例えば１０μｍ～１０ｍｍである。

図１では、板状部材２０に６４個（＝３２個×２）の貯留部２５が形成されている。５６個の貯留部２５に貯留される試験液の容量は互いに同一である。一方、６４個の貯留部２５に載置される薬剤の種類および薬剤の量は、互いに同一であってもよいし、互いに相違してもよい。

貯留部２５から、さらに開口２６までの間にマイクロ流路２４が配置されている。このマイクロ流路２４は、Ｙ軸方向に沿って配置され、一方の端部が貯留部２５に接続され、他方の端部（第２側端部２４ｂ）が開口２６に接続されている。このマイクロ流路２４は、貯留部２５に流入した試験液をさらに開口２６まで流動させる。

開口２６は、マイクロ流路２４の他方の端部（第２側端部２４ｂ）に接続される。開口２６は、例えば、断面が円形状に形成される。開口２６の直径は、例えば５μｍ～５ｍｍである。

開口２６は、ガス透過膜２７で被われる。具体的に、図１では、上段のグループに含まれる複数のマイクロ流路２４に接続された３２個の開口２６と、下段のグループに含まれる複数のマイクロ流路２４に接続された３２個の開口２６とが各々向かい合うように配置されている。そのため、６４個（＝３２個×２）の開口２６がマイクロ流路デバイス２の中央部分でＸ軸方向に沿って配置される。この６４個の開口２６が１枚のガス透過膜２７で被われている。なお、ガス透過膜２７は、６４個の開口２６を１枚で被うのではなく、上段のグループに含まれる３２個の開口２６と、下段のグループに含まれる３２個の開口２６とに分けて２枚で被ってもよい。また、ガス透過膜２７は、６４個の開口２６のうち少なくとも１つを被ってもよい。

ガス透過膜２７は、気体を透過させ、且つ液体を透過させない機能を有する。ガス透過膜２７の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。ガス透過膜２７は、撥水性を有することが好ましい。ガス透過膜２７の厚みは、１ｍｍ以下である。

ガス透過膜２７は、板状部材２０に、接着剤による接着、超音波融着等で固定される。接着剤としては、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、感圧性樹脂等が挙げられる。

開口２２に接続された１本の本流路２３が、マイクロ流路２４の外側を囲むように配置され回収部２８に接続されている。回収部２８は、本流路２３の出口側端部２３ｂに設けられている。回収部２８は、開口２２から本流路２３に流入した試験液の一部を回収する。回収部２８は、直方体状に形成される。回収部２８の一辺の長さは、例えば１０μｍ～１０ｍｍである。回収部２８にスポンジなどの水分を吸収する部材（吸水部材）が設けられてもよい。これにより、回収部２８から本流路２３への逆流を防止できるとともに、本流路２３からの試験液の揮発を防止できる。

開口２９は、本流路２３が接続される端と反対側の回収部２８の端に接続されている。開口２２から開口２９までは、本流路２３および回収部２８により試験液が流動可能に構成される。また、開口２９は、後述する試験装置の開閉部により塞ぐことができる。開口２９を閉じることで、本流路２３に流入した試験液が回収部２８および開口２９に排出されないように制御し、開口２９を開けることで本流路２３に残った試験液を回収部２８に排出させて回収することができる。

［装置構成］
次に、マイクロ流路デバイス２を用いて、検体を含む試験液と薬剤と作用させる試験を行う試験装置について説明する。図２は、実施の形態に従う試験装置の全体構成例を示す図である。図３は、実施の形態に従う試験装置におけるピペットノズルの周辺構成例を示す図である。図４は、実施の形態に従う試験装置の制御を説明するためのブロック図である。なお、本開示の試験装置は、マイクロ流路デバイス２のマイクロ流路に検体を含む試験液を圧入して試験液を測定する装置であり、抗菌薬（薬剤）に対する細菌の感受性を測定するために試験液がマイクロ流路に圧入される例を一例として以下説明する。試験液は、検体を含む。検体は、菌（具体例では病原菌）であってもよい。具体例では、試験液は、細菌の懸濁液であってもよい。もちろん、本開示の試験装置は、マイクロ流路デバイス２のマイクロ流路に圧入される試験液であれば、上述の試験液に限定されない。

図２～図４を参照して、試験装置１００は、試験液設置部１０、ピペットノズル駆動部１２、テーブル駆動部１３、ポンプ１４、ピペットノズル１５、テーブル１６、開閉部３０、開閉駆動部３１、塗布部３２、ポンプ３３、塗布駆動部３４および制御部５０を含む。

試験液設置部１０は、試験液を収容した試験液容器５を複数並べることができるラックである。試験液設置部１０は、試験装置１００に対してラック単位で複数の試験液容器５をセットすることができる。

ピペットノズル１５は、着脱可能なピペットチップ１を取り付け、ピペットチップ１の先端部を通じて試験液容器５から試験液を吸引または排出する。ピペットノズル駆動部１２は、ピペットノズル１５に接続されたポンプ１４と、ピペットノズル１５を水平移動、および昇降移動させる。ピペットノズル駆動部１２は、例えば、ソレノイドアクチュエータやステッピングモータによってピペットノズル１５を自在に移動させることができる。

テーブル１６は、マイクロ流路デバイス２を載置するための支持部材である。テーブル１６は、平板状に形成され、マイクロ流路デバイス２を上面に固定する。テーブル駆動部１３は、テーブル１６を水平方向に移動させることができる。テーブル駆動部１３は、例えば、ソレノイドアクチュエータやステッピングモータによってテーブル１６を自在に移動させることができる。もちろん、テーブル駆動部１３は、テーブル１６を昇降移動させるようにして、ピペットノズル１５を昇降移動させないようにしてもよい。なお、少なくともピペットノズル駆動部１２およびテーブル駆動部１３は、ピペットノズル１５とマイクロ流路デバイス２との相対位置を変更するための移動機構である。

ポンプ１４は、図示していないが、例えばシリンジと、シリンジ内を往復動作可能なプランジャと、プランジャを駆動する駆動モータとを含む。ポンプ１４は、配管を介してピペットノズル１５に接続した状態で、プランジャを往復運動させることによって、ピペットチップ１内の空気圧を調整して試験液をピペットチップ１内に吸入させたり、ピペットチップ１内の試験液を外部に排出させたりすることができる。また、ポンプ１４は、ピペットチップ１内の試験液を外部に排出した状態で、さらにプランジャをシリンジ内に押し込む方向に移動させることで、ピペットチップ１外に空気を送り出すことができる。

開閉部３０は、マイクロ流路デバイス２の開口２９（第３開口）を開閉する機構である。具体的に、開閉部３０は、弾性部材で開口を塞ぐことで閉じた状態に制御する機構であって、例えば、棒状の支持部の先にシリコーン樹脂３０ａが設けてある。開閉部３０は、ピペットノズル１５に対して予め定められた位置に取り付けてあるので、ピペットノズル１５をマイクロ流路デバイス２の開口２２（第１開口）に移動させることで開口２９の位置に移動する。開閉駆動部３１は、開口２９の位置に移動した開閉部３０を駆動し、シリコーン樹脂３０ａを昇降移動させ開口２９にシリコーン樹脂３０ａを押し当てて塞ぎ、開口２９を閉じた状態に制御する。なお、図２および図３に示す試験装置１００では、マイクロ流路デバイス２の構成に合わせて開閉部３０を１つのみ設けているが、開閉の必要がある開口２９の数に合わせて複数の開閉部３０を設けてもよい。また、開閉駆動部３１は、シリコーン樹脂３０ａを昇降移動させるだけでなく、ピペットノズル１５に対して開閉部３０を相対的に移動させてもよい。

塗布部３２は、マイクロ流路デバイス２の開口２２，２９などから圧入した試験液が揮発することを抑える目的で、当該開口などに封止材を塗布する。具体的に、塗布部３２は、例えばシリコーンオイルなどの封止材を開口などに排出するノズルであり、ポンプ３３によって当該ノズルで封止材を開口などに塗布する。塗布部３２の構成はこれに限定されず、ブラシなどで封止材を開口などに塗布する機構でもよい。塗布駆動部３４は、封止材を塗布するマイクロ流路デバイス２の開口２２，２９などの位置に塗布部３２を移動させ、ポンプ３３を駆動する。図２および図３では、塗布部３２がピペットノズル１５と同じ移動機構に設けられる構成で図示されているが、塗布部３２をピペットノズル１５と異なる移動機構に設け、塗布駆動部３４で塗布部３２を移動させてもよい。なお、試験液の揮発が問題にならなければ、試験装置１００に塗布部３２を設けなくてもよい。

制御部５０は、試験装置１００の動作を制御する。制御部５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のようなプロセッサーと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）のようなメモリーを備える。メモリーは、制御プログラムを記憶する。プロセッサーが、制御プログラムを実行することによって、試験装置１００の動作を制御する。なお、制御部５０のメモリーが、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）を備えてもよい。

制御部５０は、マイクロ流路デバイス２を所定の位置となるように、テーブル駆動部１３のモータを制御してテーブル１６を移動させる。また、制御部５０は、マイクロ流路デバイス２を所定の位置まで移動した後、マイクロ流路デバイス２のマイクロ流路２４の開口２２に試験液を圧入させるため、ピペットノズル駆動部１２のモータを制御してピペットノズル１５を移動させる。さらに、制御部５０は、開閉駆動部３１を制御してマイクロ流路デバイス２の開口２９の開閉の状態を切り替える。また、制御部５０は、塗布駆動部３４を制御してマイクロ流路デバイス２の開口２２，２９などに封止材を塗布する。

具体的には、制御部５０は、ピペットノズル駆動部１２のモータを制御して、所定の試験液容器５の位置にピペットノズル１５を移動させ、ポンプ１４を制御して試験液容器５内の試験液をピペットチップ１の先端部から吸引する。その後、制御部５０は、ピペットノズル駆動部１２のモータを制御して、マイクロ流路デバイス２の開口２２の位置にピペットノズル１５を移動させ、ポンプ１４を制御して試験液がピペットチップ１の先端部から開口２２に圧入される。

制御部５０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や専用のコンピュータによって実現される演算処理装置２００と接続することができる。使用者が、演算処理装置２００を介して、試験装置１００を管理することができる。例えば、演算処理装置２００では、テーブル駆動部１３によるテーブル１６の移動量、ピペットノズル駆動部１２によるピペットノズル１５の移動量、ポンプ１４によるピペットチップ１の先端部から吸引または排出する試験液の量などを設定することができる。演算処理装置２００は、試験装置１００に隣接して配置された他の装置と電気的に接続され試験システムを構成してもよい。

［マイクロ流路デバイスへの試験液の圧入］
次に、試験装置１００を用いてマイクロ流路デバイス２に試験液が圧入される方法について説明する。図５は、実施の形態に従うマイクロ流路デバイス２の流路に試験液を圧入した構成例を示す図である。マイクロ流路デバイス２の板状部材２０は、図５の上側の第１板状部材２０ａと下側の第２板状部材２０ｂとを備える。第２板状部材２０ｂは、第１板状部材２０ａに積層される。第２板状部材２０ｂは、第１板状部材２０ａに対して図１に示すＺ軸の負方向（下方向）に配置される。

第１板状部材２０ａおよび第２板状部材２０ｂは、透明な材料で矩形板状に形成される。第１板状部材２０ａおよび第２板状部材２０ｂの材料としては、ポリメタクリル酸メチル樹脂のようなアクリル樹脂、ガラスなどが挙げられる。第１板状部材２０ａには、流路構造が形成される。具体的に、第１板状部材２０ａには、開口２２、本流路２３、マイクロ流路２４、貯留部２５、開口２６、および回収部２８（図１参照）が形成される。第２板状部材２０ｂは、開口２２、本流路２３、マイクロ流路２４、貯留部２５、開口２６、および回収部２８の下面として機能する。第１板状部材２０ａおよび第２板状部材２０ｂの厚みは、特に限定されないが、例えば、０．５ｍｍ～３ｍｍに設定される。なお、第２板状部材２０ｂは、超音波溶融により第１板状部材２０ａに直接固定されるが、接着剤を介して固定されてもよい。

本実施の形態では、ピペットチップ１で吸入した試験液が、空気圧で加圧して開口２２からマイクロ流路２４に圧入される。図５に示すように、ピペットチップ１から流入された試験液は、開口２２、本流路２３を経てマイクロ流路２４、貯留部２５、および開口２６を満たす。しかし、マイクロ流路デバイス２は、複数のマイクロ流路２４が本流路２３を介して連通している。そのため、１つの開口２２から本流路２３を経て複数のマイクロ流路２４に分岐するマイクロ流路デバイス２に試験液を圧入した場合、各流路間で液面の高さ（液頭）に差が生じ、当該差により流路間で試験液に流れが発生する。

図６は、実施の形態に従うマイクロ流路デバイス２の流路に試験液を圧入した後の状態を示す図である。図６に示す上側の経路を経路Ａ、下側の経路を経路Ｂとする。開口２２から流入した試験液は、本流路２３を経て経路Ａのマイクロ流路２４、経路Ｂのマイクロ流路２４に分かれ、各々の開口２６に至る。図６に示すように経路Ｂの方が経路Ａより開口２２からの距離が長いため、経路Ａの開口２６の液頭の方が、経路Ｂの開口２６の液頭より高くなっている。経路Ａと経路Ｂとで液頭に差が生じているので、当該差を解消するために経路Ａと経路Ｂとの間で試験液に流れが発生する。経路Ａおよび経路Ｂの貯留部２５内で試験液に流れが発生すると、正しい結果を観察することができなくなる可能性がある。

そこで、本実施の形態では、複数のマイクロ流路２４に試験液を圧入した後に本流路２３に残った試験液を回収部２８に排出する。本流路２３に残った試験液を排出することで各流路を独立させ、本流路２３を介して複数のマイクロ流路２４が１つの流路とならないようにして液頭差による流れを防止する。

図７は、実施の形態に従うマイクロ流路デバイス２の本流路２３から試験液を排出した後の状態を示す図である。図７に示す上側の経路を経路Ａ、下側の経路を経路Ｂとする。本流路２３から試験液を排出することで、経路Ａのマイクロ流路２４と、経路Ｂのマイクロ流路２４とは本流路２３を介して１つの流路とならない。そのため、経路Ａの開口２６の液頭の方が、経路Ｂの開口２６の液頭より高くなっていても、当該差を解消するために経路Ａと経路Ｂとの間で試験液の流れは発生しない。

図８は、実施の形態に従うマイクロ流路デバイス２の本流路２３から試験液を排出する方法を説明するための図である。図８では、本流路２３に複数のマイクロ流路２４が接続され、本流路２３の一方の端（出口側端部２３ｂ）に回収部２８が設けられている。回収部２８には、本流路２３と接続される端と反対側の端に開口２９が設けられている。図示していないが、本流路２３は、回収部２８が接続される端と反対側の端で開口２２と接続している。

本流路２３に試験液が流入されると、本流路２３に比べ各々のマイクロ流路２４の流路抵抗が大きいので、本流路２３をすべて試験液で満たした後でないと、各々のマイクロ流路２４に試験液が流入しない。本流路２３に比べ各々のマイクロ流路２４の流路抵抗を大きくするには、本流路２３の断面積を各々のマイクロ流路２４の断面積より大きくすればよい。本流路２３の幅と各々のマイクロ流路２４の幅とが同じであれば、本流路２３の深さを各々のマイクロ流路２４の深さより深くする。例えば、本流路２３の深さを０．５ｍｍとすると、各々のマイクロ流路２４の深さを０．００１ｍｍとすれば、本流路２３の断面積を各々のマイクロ流路２４の断面積の５００倍とすることができる。

本流路２３に試験液を流入する場合、開口２９は開閉部３０のシリコーン樹脂３０ａで塞がれ閉じられた状態にする。そのため、本流路２３に流入した試験液は、この段階では回収部２８へ排出されない。本流路２３をすべて試験液で満たした後、図８に示すように、試験液は、各々のマイクロ流路２４にほぼ一斉に流入する。これにより、各々のマイクロ流路２４および各々の貯留部２５に試験液が流入する。

その後、開口２９を塞いでいる開閉部３０のシリコーン樹脂３０ａを取り除き、開口２９を開いた状態で開口２２から空気を送り込むことで、図８に示すように本流路２３内に残った試験液を回収部２８に排出する。なお、開口２２から送り込む空気は、試験液を圧入するためにピペットチップ１から排出する空気を利用することができる。回収部２８は、排出される本流路２３内の試験液を保持する空間（バッファ空間）があり、当該空間は本流路２３の体積よりも大きい。

回収部２８に本流路２３内の試験液を排出するか否かは、開口２９の開閉により制御することができる。本流路２３内に残った試験液は、開口２２から空気によって回収部２８へ排出される。

なお、本実施の形態では、各々のマイクロ流路２４に試験液を圧入し、本流路２３内に残った試験液を回収部２８に排出した後、開口２２、開口２６、開口２９などにシリコーンオイルなどの封止材を塗布する。開口２２、開口２６、開口２９などに塗布する封止材は、シリコーンオイル３３ａに限定されず、開口２２、開口２６、開口２９などに留まり試験液の揮発を抑える材料であれば何れの材料でもよい。

マイクロ流路デバイス２は、図１で示したように、１本の本流路２３にすべてのマイクロ流路２４が連通する構成である。そのため、回収部２８に回収する試験液は、１本の本流路２３内に残った試験液のみである。しかし、マイクロ流路デバイスの構成によっては、複数の本流路を設け、複数のマイクロ流路２４を各々の本流路に分けて連通させる場合がある。例えば、試験液が圧入される開口（第１開口）に４つの本流路が連通している場合、たとえ同形状の本流路であったとしても微妙な流路抵抗に差が生じる。流路抵抗に差がある４つの本流路に対して試験液を排出するために開口（第１開口）から空気が圧入されると、圧入される空気の条件によっては試験液を排出できない本流路が１本残る可能性がある。

４つの本流路のうち１本の本流路に試験液が残った場合、その後、開口（第１開口）から空気を圧入しても、試験液を排出できた本流路から空気が抜けてしまい、試験液が残った本流路から排出することができなくなる。試験液が残った本流路に連通する複数のマイクロ流路２４は、上述したように、流路間の液頭の差を解消するために経路間で試験液の流れが発生する。

そこで、本実施の形態では、試験液が圧入される開口２２（第１開口）の数と本流路２３の本数とを一致させ、複数のグループの各々に含まれるマイクロ流路２４を１本の本流路２３にすべて連通させるように配置している。つまり、直線に延びた流路を１本設けて、すべてのマイクロ流路をその流路に連通させるのではなく、板状部材２０上に複数のグループに分けて配置された複数のマイクロ流路２４を１本の流路で繋ぐように本流路２３を配置してある。直線に延びた流路にすべてのマイクロ流路を連通させると、マイクロ流路デバイスの１辺の長さが図１に示したマイクロ流路デバイス２の１辺の長さの約２倍となり、試験する試験装置や保管する冷蔵庫を大型化する必要がある。一方、マイクロ流路デバイス２のように１本の本流路２３を配置することで、外形寸法を変更することなく、本流路２３の試験液をすべての回収部２８に排出することができる。

また、図１に示したマイクロ流路デバイス２では、上段のグループに含まれる複数の開口２６と、下段のグループに含まれる複数の開口２６とが各々向かい合うように配置されている。そのため、すべての開口２６がマイクロ流路デバイス２の中央部分でＸ軸方向に沿って配置されるので、１枚のガス透過膜２７ですべての開口２６を被うことができ、ガス透過膜２７の数を減らすことも可能である。

［マイクロ流路デバイスの変形例］
なお、マイクロ流路デバイスの構成は、図１に示した構成に限定されない。図９は、マイクロ流路デバイスの構成の変形例を示す図である。図９に示すマイクロ流路デバイス２Ａは、板状部材２０と、流路構造とを備える。流路構造は、開口２２（第１開口）、本流路２３Ａ、マイクロ流路２４、貯留部２５、開口２６（第２開口）、ガス透過膜２７、回収部２８、および開口２９（第３開口）を備える。なお、マイクロ流路デバイス２Ａは、図１に示すマイクロ流路デバイス２と同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

マイクロ流路デバイス２Ａでは、１本の本流路２３Ａがマイクロ流路デバイス２Ａの中央部分でＸ軸方向に沿って配置される。本流路２３Ａの一端に開口２２が接続され、本流路２３Ａの他端に回収部２８が接続されている。複数のマイクロ流路２４は、中央部分に配置された本流路２３Ａにそれぞれ連通している。具体的に、上段のグループに含まれる複数のマイクロ流路２４は、本流路２３Ａと連通している部分からＹ軸の上側方向に配置されており、本流路２３Ａから分岐した試験液がＹ軸の上側方向に流入する。一方、下段のグループに含まれる複数のマイクロ流路２４は、本流路２３Ａと連通している部分からＹ軸の下側方向に配置されており、本流路２３Ａから分岐した試験液がＹ軸の下側方向に流入する。なお、マイクロ流路デバイス２Ａの本流路２３Ａの長さは、マイクロ流路デバイス２の本流路２３の長さよりも短くできる。

図９では、上段のグループに含まれる複数のマイクロ流路２４に接続された３２個の開口２６と、下段のグループに含まれる複数のマイクロ流路２４に接続された３２個の開口２６とがマイクロ流路デバイス２Ａの対向する辺側にそれぞれ配置されている。そのため、ガス透過膜２７は、上段のグループに含まれる３２個の開口２６を被う１枚と、下段のグループに含まれる３２個の開口２６を被う１枚との計２枚必要である。

次に、図１０は、マイクロ流路デバイスの構成の別の変形例を示す図である。図１０に示すマイクロ流路デバイス２Ｂは、板状部材２０と、流路構造とを備える。流路構造は、開口２２（第１開口）、本流路２３Ｂ、マイクロ流路２４、貯留部２５、開口２６（第２開口）、ガス透過膜２７、回収部２８、および開口２９（第３開口）を備える。なお、マイクロ流路デバイス２Ｂは、図１に示すマイクロ流路デバイス２と同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

マイクロ流路デバイス２Ｂでは、１本の本流路２３Ｂが上段のグループの外側を通り、マイクロ流路デバイス２Ｂの中央部分を通る位置に配置される。本流路２３Ｂの一端に開口２２が接続され、本流路２３Ｂの他端に回収部２８が接続されている。複数のマイクロ流路２４は、上段のグループが外側に配置された本流路２３Ｂに、下段のグループが中央部分に配置された本流路２３Ｂにそれぞれ連通している。具体的に、上段のグループに含まれる複数のマイクロ流路２４は、外側の本流路２３Ｂと連通している部分からＹ軸の下側方向に配置されており、本流路２３Ｂから分岐した試験液がＹ軸の下側方向に流入する。一方、下段のグループに含まれる複数のマイクロ流路２４は、中央部分の本流路２３Ｂと連通している部分からＹ軸の下側方向に配置されており、本流路２３Ｂから分岐した試験液がＹ軸の下側方向に流入する。なお、マイクロ流路デバイス２Ｂの本流路２３Ｂの長さは、マイクロ流路デバイス２の本流路２３の長さよりも短くできる。

図１０では、上段のグループに含まれる複数のマイクロ流路２４に接続された３２個の開口２６がマイクロ流路デバイス２Ｂの中央部分に配置され、下段のグループに含まれる複数のマイクロ流路２４に接続された３２個の開口２６がマイクロ流路デバイス２Ｂの一方の辺側に配置されている。そのため、ガス透過膜２７は、上段のグループに含まれる３２個の開口２６を被う１枚と、下段のグループに含まれる３２個の開口２６を被う１枚との計２枚必要である。

［その他の変形例］
（１）実施の形態に係る試験装置１００では、開口２９を開閉部３０のシリコーン樹脂３０ａで塞いで開口２９を閉じた状態としたが、これに限定されず、開口２９の開閉の状態を切り替える構成であればいずれの構成でもよい。例えば、マイクロ流路デバイス２の開口２９に予め開閉機構（シャッターなど）が設けられている場合、開閉部３０は、当該開閉機構の状態を切り替える構成でもよい。

（２）実施の形態に係る試験装置１００では、開口２２，２６，２９に封止材を塗布すると説明したが、これに限定されず、試験液の揮発を抑えることができればいずれの構成でもよい。例えば、開口２２，２６，２９にあらかじめ用意したカバーを付けることで、試験液の揮発を抑えてもよい。

（３）開口２９の断面が円形状に形成され、回収部２８と連通している。そのため、開口２９を開いた状態で開口２２から空気を送り込み本流路２３内に残った試験液を回収部２８に排出する場合、送り込む空気の圧力によっては、試験液が回収部２８に排出されるだけでなく、開口２９から溢れ出る可能性がある。そこで、開口２９をガス透過膜で被ってもよい。

図１では、本流路２３が接続される端と反対側の回収部２８の端に開口２９が設けられているが、回収部２８自体に開口部を設けることで開口２９を設けない構成でもよい。さらに、回収部２８に設けた開口部を、ガス透過膜で被ってもよい。また、本流路２３の出口側端部２３ｂに回収部２８自体を設けなくてもよい。

［態様］
上述した実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（第１項）
一態様に係るマイクロ流路デバイスは、検体を含む試験液と薬剤と作用させる試験に用いる板状のマイクロ流路デバイスであって、試験液が圧入される第１開口と、第１開口と連通する入口側端部と、入口側端部と反対側に位置する出口側端部とを有し、圧入した試験液が流動可能な本流路と、それぞれ、本流路に連通する第１側端部、および、第１側端部と反対側に位置する第２側端部を有する複数のマイクロ流路と、各マイクロ流路の第２側端部と連通する第２開口と、各マイクロ流路に設けられ、薬剤が貯留される貯留部と、複数の第２開口のうち少なくとも１つを被うガス透過膜と、を備え、複数のマイクロ流路は、第１グループおよび第２グループを含み、第１グループおよび第２グループの各々に含まれるマイクロ流路は、マイクロ流路デバイスを平面視した場合の第１方向に並んで配置され、第１グループおよび第２グループは、第１方向に対して直交する第２方向に並んで配置される。

第１項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、本流路の試験液をすべて排出することができるので、マイクロ流路間で発生する試験液の流れを抑えることができる。

（第２項）
第１項に記載のマイクロ流路デバイスであって、出口側端部に設けられ、試験液の一部を回収する回収部と、回収部に設けられる第３開口と、をさらに備える。

第２項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、本流路から排出された試験液をすべて回収部に回収することができる。

（第３項）
第１項または第２項に記載のマイクロ流路デバイスであって、マイクロ流路デバイスを平面視した場合に、第１グループに含まれる第２開口と、第２グループに含まれる第２開口とが各々向かい合うように配置され、１本の本流路が複数のマイクロ流路の外側を囲む位置に配置される。

第３項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、第１グループに含まれる第２開口と、第２グループに含まれる第２開口とが各々向かい合うように配置されるので、ガス透過膜２７の数を減らすことができる。

（第４項）
第３項に記載のマイクロ流路デバイスであって、ガス透過膜は、第１グループに含まれる第２開口と、第２グループに含まれる第２開口とを１枚の膜で被う。

第４項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、第２開口を被うガス透過膜の枚数を１枚にすることができる。

（第５項）
第１項に記載のマイクロ流路デバイスであって、マイクロ流路デバイスを平面視した場合に、第１グループに含まれる第２開口と、第２グループに含まれる第２開口とがマイクロ流路デバイスの対向する辺側にそれぞれ配置され、１本の本流路がマイクロ流路デバイスの中央部分に配置される。

第５項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、１本の本流路の長さを短くすることができる。

（第６項）
第１項に記載のマイクロ流路デバイスであって、マイクロ流路デバイスを平面視した場合に、第１グループに含まれる第２開口がマイクロ流路デバイスの中央部分に配置され、第２グループに含まれる第２開口がマイクロ流路デバイスの一方の辺側に配置され、１本の本流路が第１グループの外側を通り、マイクロ流路デバイスの中央部分を通る位置に配置される。

第６項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、１本の本流路の長さを短くすることができる。

（第７項）
第２項に記載のマイクロ流路デバイスであって、回収部は、本流路の体積より大きいバッファ空間である。

第７項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、回収部が、本流路の体積より大きいバッファ空間であるので、本流路内に残った試験液をすべて回収することができる。

（第８項）
第７項に記載のマイクロ流路デバイスであって、バッファ空間に吸水部材が設けられる。

第８項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、回収部から本流路への逆流を防止できるとともに、本流路からの試験液の揮発を防止できる。

（第９項）
第１項～第８項のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイスであって、マイクロ流路の流路抵抗は、本流路の流路抵抗より大きい。

第９項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、マイクロ流路の流路抵抗が、本流路の流路抵抗より大きいので、本流路の試験液を各々のマイクロ流路にほぼ一斉に流入させることができる。

（第１０項）
第２項、第７項、および第８項のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイスであって、ガス透過膜は、第３開口をさらに被う。

第１０項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、本流路内に残った試験液を回収部に排出する際に、試験液が回収部に留まらず第３開口から排出されてしまうリスクを低減することができる。

（第１１項）
第１項～第１０項のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイスであって、複数のマイクロ流路は、第３グループをさらに含む。

第１１項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、さらに多くのマイクロ流路を設けることができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ピペットチップ、２，２Ａ，２Ｂ マイクロ流路デバイス、５ 試験液容器、１０ 試験液設置部、１２ ピペットノズル駆動部、１３ テーブル駆動部、１４，３３ ポンプ、１５ ピペットノズル、１６ テーブル、２２，２６，２９ 開口、２３ 本流路、２４ マイクロ流路、２５ 貯留部、２７ ガス透過膜、２８ 回収部、３０ 開閉部、３１ 開閉駆動部、３２ 塗布部、３４ 塗布駆動部、５０ 制御部、１００ 試験装置、２００ 演算処理装置。

Claims (11)

1. 検体を含む試験液と薬剤と作用させる試験に用いる板状のマイクロ流路デバイスであって、
   前記試験液が圧入される第１開口と、
   前記第１開口と連通する入口側端部と、前記入口側端部と反対側に位置する出口側端部とを有し、圧入した前記試験液が流動可能な本流路と、
   それぞれ、前記本流路に連通する第１側端部、および、前記第１側端部と反対側に位置する第２側端部を有する複数のマイクロ流路と、
   各マイクロ流路の前記第２側端部と連通する第２開口と、
   各マイクロ流路に設けられ、前記薬剤が貯留される貯留部と、
   複数の前記第２開口のうち少なくとも１つを被うガス透過膜と、を備え、
   前記複数のマイクロ流路は、第１グループおよび第２グループを含み、
   前記第１グループおよび前記第２グループの各々に含まれるマイクロ流路は、前記マイクロ流路デバイスを平面視した場合の第１方向に並んで配置され、
   前記第１グループおよび前記第２グループは、前記第１方向に対して直交する第２方向に並んで配置される、マイクロ流路デバイス。
2. 前記出口側端部に設けられ、前記試験液の一部を回収する回収部と、
   前記回収部に設けられる第３開口と、をさらに備える、請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
3. 前記マイクロ流路デバイスを平面視した場合に、前記第１グループに含まれる前記第２開口と、前記第２グループに含まれる前記第２開口とが各々向かい合うように配置され、
   １本の前記本流路が前記複数のマイクロ流路の外側を囲む位置に配置される、請求項１または請求項２に記載のマイクロ流路デバイス。
4. 前記ガス透過膜は、前記第１グループに含まれる前記第２開口と、前記第２グループに含まれる前記第２開口とを１枚の膜で被う、請求項３に記載のマイクロ流路デバイス。
5. 前記マイクロ流路デバイスを平面視した場合に、前記第１グループに含まれる前記第２開口と、前記第２グループに含まれる前記第２開口とが前記マイクロ流路デバイスの対向する辺側にそれぞれ配置され、
   １本の前記本流路が前記マイクロ流路デバイスの中央部分に配置される、請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
6. 前記マイクロ流路デバイスを平面視した場合に、前記第１グループに含まれる前記第２開口が前記マイクロ流路デバイスの中央部分に配置され、前記第２グループに含まれる前記第２開口が前記マイクロ流路デバイスの一方の辺側に配置され、
   １本の前記本流路が前記第１グループの外側を通り、前記マイクロ流路デバイスの中央部分を通る位置に配置される、請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
7. 前記回収部は、前記本流路の体積より大きいバッファ空間である、請求項２に記載のマイクロ流路デバイス。
8. 前記バッファ空間に吸水部材が設けられる、請求項７に記載のマイクロ流路デバイス。
9. 前記マイクロ流路の流路抵抗は、前記本流路の流路抵抗より大きい、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
10. 前記ガス透過膜は、前記第３開口をさらに被う、請求項２、請求項７、および請求項８のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
11. 前記複数のマイクロ流路は、第３グループをさらに含む、請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
    

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