JP6323274B2 - 試料分析チップ - Google Patents

Description

本発明は、試料分析チップに関する。例えば、生化学反応の検出や分析等に用いられ、複数の処理が可能な試料分析チップに関する。

従来、例えばＤＮＡ反応、たんぱく質反応等の生化学反応の分野において、微量のサンプル溶液を処理する反応装置として、μ−ＴＡＳ（Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）やＬａｂ−ｏｎ−Ｃｈｉｐと呼ばれる技術が知られている。これは、１個のチップやカートリッジに複数の反応室（以下、ウェル）や流路を供えたものであり、複数の検体の解析、あるいは複数の反応を行うことができる。これらの技術はチップ及びカートリッジを小型化することで扱う薬品を少量にすることが出来、様々なメリットがあるとされてきた。

そのメリットとは例えば従来使用していた強酸や強アルカリ薬品の分量が微量化することで人体への影響や環境への影響が格段に低くなること、また、生化学反応等に用いられる高額な試薬類の消費量が微量化することで分析、反応に費やすコストを低減できること、などが挙げられる。

チップやカートリッジを用いて生化学反応を最も効率よく行うためには、複数のウェルにそれぞれ異なる種類の薬品や検体、酵素等の反応試薬を配置し、これら薬品や検体、酵素と反応を起こす試薬を一本ないし数本の主導管からまとめてウェルに流し入れ、異なった複数の反応を生じさせる必要がある。
上記のような反応装置を用いれば、複数種の検体を同じ試薬で同時に処理をしたり、また逆に一種類の検体に同時に複数の処理を施したりすることが出来、従来かかっていた時間や手間を大幅に減らすことが可能である。

しかし、この際に流し入れるサンプルには高価、貴重なサンプルが多く、まず幾つかの生化学反応処理を行う事が多く、１度事前に処理をしたサンプルを使用してウェル内で反応を行う使用方法が少なくない。

つまりこの種の反応装置を用いる際、最初にサンプル全体に処理を行う技術と、その後複数の反応場に等量のサンプルを送液する技術と、送液後に各ウェルの中身を混ざり合わないようにする３つの技術が重要となる。このようなウェルへの送液を行うチップについての先行技術としては以下のものが挙げられる。

特許文献１には、液溜めから遠心力を用いてウェルへの送液を行うチップにおいて、ウェルを独立させるために流路を変形、密封する技術が記載されている。
特許文献２には、遠心力を作用させる際、自転と公転とを織り交ぜることで各ウェルへの送液量にばらつきを低減する技術が記載されている。
特許文献３には、液体貯留部と遠心方向に伸びる流路を有するウェルを複数連結させた分析用媒体が記載されているが、液の配液性などには注視しておらず、逆にウェルに詰まった空気との押し合いで流体を制御している。
特許文献４には、マイクロチャネル内に予め充填しておいた熱溶融性物質を、ヒーターで粘度制御しつつ、入り口からの空圧により移動させて、マイクロチャネル内での流体制御を行なう、という方法が記載されている。

特表２００４−５０２１６４号公報 特許第３６９９７２１号公報 特開２００８−８３０１７号公報 米国特許第７１９５０３６号明細書

しかしながら、上記のような従来技術には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、流路を押しつぶす機構が必要であり、自動化が困難である。また、従来の遠心送液チップのように中央の液溜りから周囲のウェルに遠心送液を行うと、各ウェルへの送液量にばらつきが生じてしまう。
特許文献２に記載の技術では、チップが自転と公転とを行うための複雑な機構とスペースが必要となり、またサンプル液に複数の処理を加えようとした場合、図２の様に分配を行った後に複数の処理を行ってしまうと、反応ウェル毎のバラつきが重なっていって安定した処理が行えない。
特許文献３に記載の技術では、液体貯留部と液体貯留部の間流路の液体は送液されない上、各ウェルに送液される液量は大きくバラつき、反応のたびに結果に差異が生じてしまう。
特許文献４に記載の技術では、空圧制御機構が必要であり、一度に多くの反応を行なう溶液処理チップにおいては、熱溶融性物質の移動を制御するための形状や機構が複雑になってしまう。

また、一般的に酵素反応を行なう際、反応開始温度になる前に酵素と基質が接触すると、望んでいない副反応や反応阻害が起こり、反応効率が低下するという問題が発生する場合がある。チップ上での酵素反応においても、例えば酵素を各反応チャンバに充填しておき、試料溶液として基質を送液する場合、送液が完了した時点で酵素と基質が接触し、副反応や反応阻害が起きてしまう可能性がある。
さらに、生化学反応をチップ上で行う際、試料溶液分配後、反応チャンバ内を加熱して反応を行なう場合が多く、試料溶液の蒸発を防ぐために、さらにミネラルオイルなどの蒸発防止材を注入したり、チップの物理的な封止を行なったりしなければならないことがあり、作業工程が多くなるという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、分析対象のサンプル液の送液、計量が容易であり、コンパクトな構成であっても複数種類の生化学反応を行うことができる試料分析チップを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の態様の試料分析チップは、生化学分析の分析対象のサンプル液を注入し、該サンプル液に対して第１反応および第２反応を行うために用いる試料分析チップであって、第１表面と第２表面とに挟まれた板状部を有する基材と、前記サンプル液を貯留し、該サンプル液の全体に対して前記第１反応を生じさせるため前記板状部に形成された第１反応室と、該第１反応室と連通され、前記第１反応が生じた前記サンプル液を量り取るため複数の分岐路を有し、前記板状部に形成された計量室と、前記分岐路に連通され、該分岐路を通して移動された前記サンプル液に対して個別に前記第２反応を生じさせるために前記板状部に形成された複数の第２反応室と、を備え、前記第１反応室、前記計量室、および前記第２反応室のうち、いずれか一つが前記第１表面に、その他が前記第２表面に、形成されている構成とする。

上記試料分析チップでは、前記第１反応室、前記計量室、および前記第２反応室のうち、前記第１表面に形成されたものと、前記第２表面に形成されたものとは、少なくとも一部が前記板状部の板厚方向において重なり合うように配置されていることが好ましい。

上記試料分析チップでは、前記計量室は、前記第１表面に形成され、前記第１反応室は、前記第２表面に形成されていることが好ましい。

上記試料分析チップでは、前記複数の第２反応室は、前記第２表面に形成されていることが好ましい。

上記試料分析チップでは、前記計量室の前記複数の分岐路は、前記板状部の板厚方向に延びる複数の縦孔によって、前記複数の第２反応室とそれぞれ一対一に連通されていることが好ましい。

上記試料分析チップでは、前記第１反応室は、円環状の領域内でその周方向に対して蛇行する細長い溝部を備えることが好ましい。

上記試料分析チップでは、前記第１反応室および前記計量室と連通され、前記第１反応室から送液された前記サンプル液を前記計量室に送液する前に貯留して、該サンプル液の成分のムラを低減するための試料混合室を備えることが好ましい。

上記試料分析チップでは、前記第１反応室、前記計量室、および前記第２反応室に取り囲まれた中心領域を有し、該中心領域に、前記サンプル液を前記第１反応室に送液するためのサンプル注入口と、前記第１反応室、前記計量室、および前記第２反応室のうちのいずれかから溢れた余剰の液体を収容する余剰液体収容室と、が設けられたことが好ましい。

上記試料分析チップでは、前記中心領域において前記板状部から突出して形成され、突出方向に沿って縮径する円錐台状の外形を有する凸部を備え、該凸部の中心部に、前記凸部の突出方向と反対側に縮径し、分注器具が支持可能とされたテーパ孔部を有する前記サンプル注入口が設けられ、前記凸部の突出方向と反対側の前記凸部内に形成された凹所によって、前記余剰液体収容室が形成されていることが好ましい。

上記試料分析チップでは、前記余剰液体収容室は、外部に開口する通気路を備えることが好ましい。

上記試料分析チップでは、前記第１反応室、前記計量室、および前記第２反応室をそれぞれ覆うように、前記板状部の表面に貼り付けられた複数の蓋材を備えることが好ましい。

上記試料分析チップでは、前記複数の蓋材は、金属製のシート状部材からなる金属蓋材を含むことが好ましい。

上記試料分析チップでは、前記複数の蓋材は、金属と樹脂フィルムとの複合材料からなる複合蓋材を含むことが好ましい。

上記試料分析チップでは、金属シートと樹脂フィルムとの間に光吸収性材料を挟んだ状態で、前記金属シートと前記樹脂フィルムとを接合して形成されたことが好ましい。

上記試料分析チップでは、前記板状部は、樹脂材料によって形成されていることが好ましい。

本発明の試料分析チップによれば、板状部の第１表面と第２表面とに分けて、第１反応室、計量室、および第２反応室を備えるため、分析対象のサンプル液の送液、計量が容易であり、コンパクトな構成であっても複数種類の生化学反応を行うことができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態の試料分析チップの構成を示す模式的な正面図である。 図１におけるＡ視図およびＢ視図である。 本発明の第１の実施形態の試料分析チップに用いる基材の模式的な裏面図である。 本発明の第１の実施形態の試料分析チップに用いる基材の模式的な平面図である。 本発明の第１の実施形態の試料分析チップの注入口近傍の模式的な断面図である。 本発明の第１の実施形態の試料分析チップの第１反応室と計量室との接続部における模式的な断面図である。 本発明の第１の実施形態の試料分析チップに用いる基材の裏面図の部分拡大図である。 図７におけるＣ−Ｃ断面図である。 本発明の第１の実施形態の試料分析チップの通気孔近傍の模式的な断面図である。 本発明の第１の実施形態の試料分析チップに用いる基材の平面図の部分拡大図である。 本発明の第１の実施形態の試料分析チップの計量室と第２反応室との接続部における模式的な断面図である。 本発明の第２の実施形態の試料分析チップの構成を示す模式的な平面図および正面図である。 図１２におけるＤ視図である。 本発明の第２の実施形態の試料分析チップに用いる基材の模式的な裏面図である。 本発明の第２の実施形態の試料分析チップに用いる基材の模式的な平面図である。 本発明の第２の実施形態の試料分析チップの通気孔における模式的な断面図である。 図１２におけるＥ−Ｅ断面図である。 本発明の第３の実施形態の試料分析チップの構成を示す模式的な正面図である。 図１８におけるＦ視図である。 本発明の第３の実施形態の試料分析チップの模式的な分解斜視図である。 本発明の第３の実施形態の試料分析チップに用いる基材の模式的な平面図および裏面図である。 図２１におけるＧ−Ｇ断面図である。

以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の試料分析チップについて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の試料分析チップの構成を示す模式的な正面図である。図２（ａ）、（ｂ）は、図１におけるＡ視図およびＢ視図である。図３は、本発明の第１の実施形態の試料分析チップに用いる基材の模式的な裏面図である。図４は、本発明の第１の実施形態の試料分析チップに用いる基材の模式的な平面図である。図５は、本発明の第１の実施形態の試料分析チップの注入口近傍の模式的な断面図である。図６は、本発明の第１の実施形態の試料分析チップの第１反応室と計量室との接続部における模式的な断面図である。図７は、本発明の第１の実施形態の試料分析チップに用いる基材の裏面図の部分拡大図である。図８は、図７におけるＣ−Ｃ断面図である。図９は、本発明の第１の実施形態の試料分析チップの通気孔近傍の模式的な断面図である。図１０は、本発明の第１の実施形態の試料分析チップに用いる基材の平面図の部分拡大図である。図１１は、本発明の第１の実施形態の試料分析チップの計量室と第２反応室との接続部における模式的な断面図である。

図１〜３に示すように、本実施形態の試料分析チップ１は、生化学分析の分析対象のサンプル液（図示略）を注入し、このサンプル液に対して、内部で第１反応および第２反応を行うために用いる略円板状の装置である。サンプル液、第１反応、および第２反応の例は、まとめて後述する。
試料分析チップ１を用いた分析では、サンプル液の移動に関して、圧送と遠心力を利用した移動とを用いることが可能である。このため、試料分析チップ１は、図示略の分析装置において、外形の中心と分析装置の回転中心とが一致するように配置される。
図１に示すように、試料分析チップ１は、チップ本体２（基材、板状部）、上蓋３（蓋材）、および下蓋４（蓋材）からなる。

チップ本体２は、第１表面２ｆと第２表面２ｇとに挟まれた板状部材からなり、平面視の外形は円形である。
チップ本体２の表面および内部には、サンプル液を導入したり、移動したりするため、互いに連通する溝、凹部、孔部などによる流路構造が形成されている。

チップ本体２の材質としては、後述する流路構造を形成することができ、サンプル液等の試料に影響を与えないものであれば特に制限はない。
チップ本体２の材質としては、例えば、樹脂材料や金属材料を採用することができる。
チップ本体２の製造方法としては、樹脂材料の場合には、射出成形、真空成形等の各種樹脂成形法や、機械切削などを用いることができる。安価に製造するには、成形型を用いた樹脂成形品を用いることが好ましい。また、流路構造の断面寸法が、サブミリオーダー程度以上の大きさであれば、押し出し成形なども採用することができる。
金属材料の場合には、厚手の基材を用いた研削加工やエッチング、薄手の金属シートにプレス加工や絞り加工を施すことで形成することができる。

チップ本体２に用いることができる樹脂材料の例としては、製造し易さ、量産性等を考慮すると、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂等の合成樹脂を挙げることができる。

特にポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂のいずれかを含む樹脂材料を用いれば、良好な可視光透過性を確保することができる。このため、第１反応や第２反応における反応の検出に光学的な検出方法を用いることが可能である。
なお、本明細書では、「透明」及び「光透過性」とは、検出光の波長領域での平均透過率が７０％以上であることを意味する。
検出光の波長範囲は、可視光領域（波長３５０〜７８０ｎｍ）には限定されない。チップ本体２として、可視光領域で光透過性を有する材料を用いれば、チップ内の試料状態の視認が容易となるが、検出器として、可視光領域以外の検出光に感度を有する検知器を用いる場合には、その検出光の波長領域のみの透過率が良好であればよい。

ポリプロピレン樹脂としては、例えば、ホモポリプロピレンやポリプロピレンとポリエチレンとのランダム共重合体を使用することができる。
また、アクリル樹脂としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル、または、メタクリル酸メチルとその他のメタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、スチレンなどのモノマーとの共重合体を使用することができる。
また、これらの樹脂材料を使用する場合、チップの耐熱性や強度を確保することもできる。

チップ本体２に用いることができる金属材料の例としては、例えば、アルミニウム、銅、銀、ニッケル、真鍮等の金属材料を挙げることができる。
チップ本体２の材質として、金属材料を用いる場合、熱伝導率が良好となり、封止性能もより向上することができる。

本実施形態では、一例として、チップ本体２は、付加製造法を用いた紫外線硬化樹脂製の基材を採用している。

上蓋３は、チップ本体２の第１表面２ｆに貼り付けられ、第１表面２ｆ上に形成された流路構造を封止するための円板状の蓋材である。
ただし、図２（ａ）に示すように、上蓋３の中心部には、チップ本体２にサンプル液を注入するための円孔からなる注入口３ａ（サンプル注入口）と、チップ本体２内の流路構造に導入された空気などの流体を排出するための円孔からなる通気孔３ｂと、が厚さ方向に貫通して設けられている。

下蓋４は、チップ本体２の第２表面２ｇに貼り付けられ、第２表面２ｇ上に形成された流路構造を封止するための円板状の蓋材であり、チップ本体２の外形よりも小径の円板状の部材からなる。

上蓋３、下蓋４の材質は、チップ本体２の表面に密着して貼り付け可能であって、チップ本体２の流路構造に導入されるサンプル液等の流体を封止できる材質であれば、適宜の材質を採用することができる。
例えば、上蓋３、下蓋４として、例えば、アルミニウム、ステンレスなどの金属シートを採用することができる。チップ本体２への貼り付け方法は、例えば、接着、溶着などを採用することができる。
この場合、上蓋３、下蓋４の樹脂材料などに比べて熱伝導性が良好になるため、流路構造内のサンプル液の反応を制御するため、加熱や冷却を行う場合に、迅速かつ高精度の加熱、冷却を行うことができる。

また、上蓋３、下蓋４として、金属と樹脂フィルムとの複合材料からなる複合蓋材を採用することも可能である。例えば、チップ本体２が樹脂製の場合に、上蓋３、下蓋４を金属シートと樹脂フィルムとの積層体で構成したり、樹脂フィルムの表面に金属層を蒸着したり、金属シートに樹脂層を塗布したりすることが可能である。
この場合、樹脂フィルムの材料として、チップ本体２の材料の融点が近い樹脂材料を選択することにより、樹脂フィルムをチップ本体２に密着させて熱伝導性の良い金属の側から熱を加えて熱溶着するなどして、上蓋３、下蓋４を簡単に貼り付けることができる。
また、金属シートと樹脂フィルムの間に、カーボンの粉や、赤外線吸収剤の様な任意の光波長を吸収する材料（光吸収性材料）を塗布して貼り付けてから、レーザ照射を行うレーザ溶着によって固定することも可能である。
この場合、光吸収性材料の波長を適宜選択することにより、生化学反応の分析時に観察すべき波長光以外の波長光を吸収させることができる。このようにすれば、分析時の測定感度を向上させることができる。

上蓋３、下蓋４の材質は、同一でもよいし、必要に応じて異なる材質を採用することも可能である。
例えば、本実施形態では、後述するように、下蓋４が覆う部分において、加熱が必要な反応が行われる。このため、下蓋４は、金属シートまたは金属を含む材質を採用することが好ましい。この場合、金属シートまたは金属を含む材質は、下蓋４の全面に設けることは必須ではなく、加熱を行う部分のみに設けることが可能である。
一方、上蓋３で覆う部分では、加熱は必要とされないため、より安価な樹脂フィルムのみからなる構成を採用することができる。

また、上蓋３、下蓋４の材質や形状は、試料分析チップ１の熱変形を考慮して選択することも可能である。
生化学反応を促進するため、試料分析チップ１の一部が加熱されると、試料分析チップ１に反りや歪みが発生する可能性がある。しかし、本実施形態では、チップ本体２の第１表面２ｆ、第２表面２ｇにそれぞれ上蓋３、下蓋４を貼り付けるため、それぞれの剛性や熱変形特性を適宜設定することで、試料分析チップ１としての反りや歪みを低減することができる。

本実施形態では、一例として、上蓋３、下蓋４ともに、アルミニウムとポリプロピレンとの貼り合わせ材（厚さ１５０μｍ）を採用している。
また、本実施形態では、下蓋４を介して加熱を行うため、下蓋４からの熱が必要な範囲のみに伝わるように、下蓋４の外径は上蓋３よりも小径としている。

次に、チップ本体２の流路構造について説明する。
図３〜５に示すように、チップ本体２の外形の中心には、上蓋３の注入口３ａと連通するように、注入孔２ａが板厚方向に貫通されている。注入孔２ａの内径は、注入口３ａの内径と異なっていてもよいが、本実施形態では、一例として、注入口３ａの内径と同一である。
図２に示すように、第２表面２ｇ上には、第１反応室１０、第２反応室１２、および通気路１１が形成されている。
図３に示すように、第１表面２ｆ上には、計量室１３が形成されている。

図２に示すように、第１反応室１０は、サンプル液を貯留し、このサンプル液の全体に対して第１反応を生じさせるために第２表面２ｇ上に形成された細長い溝部からなる。
第１反応室１０の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、単位面積当たりの貯留量を大きくすることができるように、注入孔２ａを中心とする仮想的な同心円である円Ｃ１と、円Ｃ１よりも大径の円Ｃ２とで挟まれた円環状の領域でその周方向に対して蛇行する形状を採用している。以下では、円Ｃ１は、第１反応室１０が形成された領域の内接円になっており、円Ｃ２は、第１反応室１０が形成された領域の外接円になっているものとする。

以下では、形状および配置の説明において、説明する形状や配置に関連する円が特定される場合、この円が実体からなるか仮想円からなるかを問わず、その直径の沿う方向を径方向と称し、径方向の相対位置に関して、円の中心寄りの位置を径方向内側、円の外周寄りの位置を径方向外側と称する。また、径方向に直交して周回する方向を周方向と称する。
なお、説明を簡素化するため、誤解のおそれがない場合には径方向を規定する円の記載を省略する場合がある。

第１反応室１０の始端部１０ａは、円Ｃ１からその径方向に沿って円Ｃ２まで延びる直線状の溝部であり、注入孔２ａから径方向に沿って、径方向外側（円Ｃ１、Ｃ２の中心から外周に向かう方）に延びる導入路２ｈと連通している。
図５に示すように、始端部１０ａおよび導入路２ｈの深さは、深さｈ１０で共通である。深さｈ１０は、例えば、チップ本体２の板厚をｈ２とすると、ｈ１０＜ｈ２である。
図３に示すように、第１反応室１０の終端部１０ｂは、始端部１０ａと周方向に隣り合う位置に形成され、円Ｃ１の内側においてチップ本体２の板厚方向に貫通された縦孔２ｃから円Ｃ２までの間で、縦孔２ｃの中心を通る円Ｃ２の直径に対して傾斜して延ばされた直線状の溝部である。
図６に示すように、終端部１０ｂは、縦孔２ｃに連通しており、第２表面２ｇからの深さは、始端部１０ａと同様、深さｈ１０である。

始端部１０ａおよび終端部１０ｂの間に挟まれた第１反応室１０の中間部は、図７に示すように、注入孔２ａを中心とする図示時計回りに、折り返し流路１０Ａ、第１直線流路１０Ｂ、折り返し流路１０Ｃ、および第２直線流路１０Ｄがこの順に繰り返す蛇行形状を有している。
なお、これら、折り返し流路１０Ａ、第１直線流路１０Ｂ、折り返し流路１０Ｃ、および第２直線流路１０Ｄの溝深さは、いずれも深さｈ１０である。

折り返し流路１０Ａは、径方向内側（円Ｃ１寄りの位置）から径方向外側（円Ｃ２寄りの位置）に向かう流路を略１８０度（１８０度の場合を含む）折り返して径方向内側に折り返すＵ字状の流路である。
第１直線流路１０Ｂは、折り返し流路１０Ａと接続され、円Ｃ２の径方向に対して傾斜する方向（円Ｃ２の中心からずれた位置に向かう方向）に沿って径方向内側に向かう流路である。第１直線流路１０Ｂの溝幅は、径方向内側に向かうにつれて縮幅されている。
第１直線流路１０Ｂの傾斜方向は、一定の方向に傾斜していれば、傾斜方向は特に限定されない。本実施形態では一例として、径方向外側から径方向内側に向かうにつれて、図３における図示時計回りに進むように傾斜している。

折り返し流路１０Ｃは、第１直線流路１０Ｂを略１８０度（１８０度の場合を含む）折り返して円Ｃ２側に折り返すＵ字状の流路である。
折り返し流路１０Ｃの溝幅は、第１直線流路１０Ｂとの接続部における溝幅と略同じであり、折り返し流路１０Ａの溝幅よりも細い。
第２直線流路１０Ｄは、折り返し流路１０Ｃで折り返される第１直線流路１０Ｂと略同方向に傾斜して並行し、円Ｃ２に向かう直線状の流路である。第２直線流路１０Ｄの溝幅は、径方向外側に向かうにつれて拡幅されている。
第２直線流路１０Ｄの径方向外側の端部は、隣り合う他の折り返し流路１０Ａに接続されている。

第１反応室１０の中間部は、このような蛇行パターンが繰り返されることで、第１直線流路１０Ｂと第２直線流路１０Ｄとは、それぞれの間に、略等幅（等幅の場合を含む）隙間をあけて並列されている。すなわち、第１直線流路１０Ｂと第２直線流路１０Ｄとの間には、略一定の壁厚を有する高さｈ１０の凸部２ｊ、２ｉで仕切られている。
凸部２ｊ、２ｉの壁厚は、第１反応室１０内で、サンプル液を圧送する際に必要な強度、凸部２ｊ、２ｉ上における下蓋４の貼り付け強度、第１反応室１０の加工性を考慮して、適宜の寸法に設定することができる。
これらの条件の範囲内で、凸部２ｊ、２ｉの壁厚を薄くしていけば、円Ｃ１、Ｃ２の領域における第１反応室１０の面積を極大化することができる。
本実施形態では、凸部２ｊ、２ｉを径方向に対して斜め方向に延ばしている。これにより、第１直線流路１０Ｂと第２直線流路１０Ｄの面積を大きくしつつ、流路幅の変化を抑制することができる。流路幅の変化が抑制されることで、蛇行する第１反応室１０におけるサンプル液の流れが良好になる。
凸部２ｊ、２ｉを径方向に沿って延ばして、第１直線流路１０Ｂと第２直線流路１０Ｄの面積を同様の大きさにすると、それぞれの流路における径方向内側の流路幅と外側の流路幅の差がより大きくなる。このため、蛇行する第１反応室１０におけるサンプル液の流れが悪くなり、サンプル液を良好に充填できなくなるおそれがある。

図３に示すように、第２反応室１２は、後述する計量室１３によって量り取られたサンプル液を導入して、量り取られたサンプル液に対して個別に第２反応を生じさせるための溝部である。
第２反応室１２は、第１反応室１０が設けられた領域の外側（円Ｃ２よりも外側）の第２表面２ｇ上において、円Ｃ２の周方向に沿って複数個が等ピッチで設けられている。
各第２反応室１２の構造はいずれも共通であり、図７に示すように、平面視の形状が、円Ｃ２の径方向に沿って長手軸を有する延びる長円状の溝部である。

各第２反応室１２の径方向内側の端部には、計量室１３からサンプル液を移送するため、第２反応室１２よりも浅く、幅も狭い溝部である移送路２ｋが接続されている。
図８に示すように、第２反応室１２の深さはｈ１２（ただし、ｈ１２＜ｈ２）であり、移送路２ｋの深さはｈ２ｋ（ただし、ｈ２ｋ＜ｈ１２）である。
第２反応室１２の平面視の面積および深さｈ１２は、第２反応を行うために必要なサンプル液の体積に基づいて適宜設定する。

移送路２ｋは、図７に示すように、第２反応室１２の径方向内側の端部から径方向に沿って延ばされた後、径方向に交差する斜め方向に延ばされて、径方向内側の端部がチップ本体２の板厚方向に貫通する縦孔２ｅと連通されている。

移送路２ｋの中間部における屈曲部から、移送路２ｋの径方向内側の延在方向と反対側に、移送路２ｋと溝深さが共通の分岐路２ｍが形成されている。
分岐路２ｍは、円Ｃ２の周方向に略沿って延ばされ、第２反応室１２と周方向に隣り合って配置された余剰液体収容室１４と連通されている。

余剰液体収容室１４は、第２反応室１２から溢れた余剰の液体を収容するため、第２表面２ｇに形成された溝部である。
余剰の液体としては、例えば、サンプル液と、後述する蓋溶液等のサンプル液以外に第２反応室１２に導入される液体とを挙げることができる。
余剰液体収容室１４の形状は、計量室１３から移送されるサンプル液等の液体の量のバラツキを考慮して、余剰の液体をすべて収容できる容積が得られる形状とする。
本実施形態では、一例として、平面視の形状が、円Ｃ２の径方向に沿って延ばされ、周方向の幅が径方向内側から外側に向かって拡径する扇状あるいは洋梨状とされた溝部からなる。余剰液体収容室１４の深さは、一例として、ｈ１２である。

図３に示すように、通気路１１は、後述する計量室１３の内部の空気などの流体を外部に排出する流路を構成するため、円Ｃ１の内側の第２表面２ｇ上に形成された溝部である。
通気路１１において、円Ｃ１の近傍に設けられた端部は、チップ本体２の板厚方向に貫通する縦孔２ｄと連通されている。
通気路１１の他端部は、上蓋３の通気孔３ｂと重なる位置に開口し、チップ本体２の板厚方向に貫通する縦孔２ｂと連通されている。
通気路１１の平面視の形状は、縦孔２ｄ、２ｂの間に独立した流路を形成できれば、特に限定されない。本実施形態では、通気路１１は、導入路２ｈの側方において平面視Ｓ字状に形成されている。
図９に示すように、通気路１１の深さは、ｈ１１（ただし、ｈ１１＜ｈ２）である。通気路１１の深さｈ１１は、計量室１３内の流体を円滑に排出できる深さを有していればよい。

なお、通気路１１は、余剰な空気のみならず、例えば、サンプル液、後述する蓋溶液等のように、計量室１３に導入され計量室１３から溢れる余剰な液体も導入することが可能である。このため、通気路１１は、計量室１３から溢れた余剰の液体を収容する余剰液体収容室であって、第１反応室１０、計量室１３、および第２反応室１２に取り囲まれた中心領域（円Ｃ１、Ｃ３のうち小径の円の内側）に設けられた余剰液体収容室を構成している。

図４に示すように、計量室１３は、第１反応が生じたサンプル液を量り取り、量り取られたサンプル液を、遠心力を利用して、それぞれ第２反応室１２に移動するため、第１表面２ｆ上に形成された溝部である。
計量室１３は、サンプル液を貯留して計量を行うための計量流路１３ｂと、計量流路１３ｂに貯留されたサンプル液を遠心力によって径方向外側に取り出すための複数の分岐路１３Ｆとを備える。
計量室１３の溝深さは、いずれも深さｈ１３（ただし、ｈ１３＜ｈ２）で一定である。

計量流路１３ｂは、注入孔２ａを中心とする仮想的な同心円である円Ｃ３と、円Ｃ３よりも大径の円Ｃ４とで挟まれた円環状の領域にその周方向に対して蛇行する細長い流路からなる。以下では、円Ｃ３は、計量流路１３ｂが形成された領域の内接円になっており、円Ｃ４は、計量流路１３ｂが形成された領域の外接円になっているものとする。
本実施形態では、円Ｃ３の直径は、円Ｃ１の直径よりも小さく、円Ｃ４の直径は、円Ｃ３の直径より大きく円Ｃ２の直径よりも小さい。
計量流路１３ｂの始端部１３ａは、縦孔２ｃと連通している。
計量流路１３ｂの終端部１３ｃは、始端部１３ａと周方向に隣り合う位置に配置され、縦孔２ｄと連通している。
このため、図４に示すように、計量流路１３ｂは、円Ｃ３、Ｃ４で挟まれた円環状の領域にて、始端部１３ａから図示反時計回りに略一周して終端部１３ｃに到る流路を形成している。
このような配置により計量流路１３ｂは、その一部が第１反応室１０と、チップ本体２の板厚方向において重なる領域に位置する。

図１０に示すように、計量流路１３ｂは、注入孔２ａを中心とする図示反時計回りに、第１直線流路１３Ａ、外周側屈曲流路１３Ｂ、第２直線流路１３Ｃ、および内周側屈曲流路１３Ｄがこの順に繰り返す蛇行形状を有している。
なお、計量流路１３ｂの始端部１３ａは、第１直線流路１３Ａであり、終端部１３ｃは内周側屈曲流路１３Ｄである。

第１直線流路１３Ａ、外周側屈曲流路１３Ｂ、および第２直線流路１３Ｃは、全体としてＵ字状の流路を構成しており、Ｕ字形の開口部が円Ｃ３に向くとともに、Ｕ字形の屈曲部をなす外周側屈曲流路１３Ｂが円Ｃ４に内接して配置されている。
後述するように、第１直線流路１３Ａ、外周側屈曲流路１３Ｂ、および第２直線流路１３Ｃに貯留されたサンプル液は、まとまって一つの第２反応室１２に移動される。このため、これらの容積は、サンプル液の計量量に応じて適宜設定する。
第１直線流路１３Ａと第２直線流路１３Ｃとは、外周側屈曲流路１３Ｂの屈曲中心を通る円Ｃ４の直径Ｌと、それぞれ角度θ１、θ２（ただし、θ１、θ２は鋭角）をなして交差している。角度θ１、θ２は、互いの大きさおよび傾斜方向は異なっていてもよい。
角度θ１、θ２はそれぞれ、０°以上６０°以下であることが好ましい。
また、円Ｃ３、Ｃ４で挟まれる円環状の領域の面積に対する計量量の比率を大きくして、計量室１３をコンパクトな大きさに収めるには、角度θ１、θ２の大きさを互いに一致させるとともに、傾斜方向をそろえることが好ましい。この場合、角度θ１、θ２は、上記の好ましい範囲内で大きくするほど、円環状の領域を狭くすることができる。
本実施形態では、一例として、θ１＝θ２＝２５（°）としている。傾斜方向は、第１直線流路１３Ａに沿って、径方向内側から径方向外側に向かうにつれて、注入孔２ａを中心として、図示反時計回りに移動する方向である。

第１直線流路１３Ａの溝幅は、径方向内側から径方向外側に向かうにつれて拡径されている。
第２直線流路１３Ｃの溝幅は、一定とされ、例えば、第１直線流路１３Ａの最小の溝幅と同程度である。
外周側屈曲流路１３Ｂは、このように、径方向外側で溝幅が異なる第１直線流路１３Ａと第２直線流路１３Ｃとを滑らかにつなぐ円弧状の流路である。
外周側屈曲流路１３Ｂは、径方向の最外周部において、溝幅が最大になっている。

内周側屈曲流路１３Ｄは、このようなＵ字状の第１直線流路１３Ａ、外周側屈曲流路１３Ｂ、および第２直線流路１３Ｃのうち、隣り合うもの同士の第２直線流路１３Ｃと第１直線流路１３Ａとの径方向内側の端部を円弧状に連通させる溝部である。
内周側屈曲流路１３Ｄの溝幅は、第２直線流路１３Ｃと同程度としている。

分岐路１３Ｆは、計量流路１３ｂの最外周部を構成する外周側屈曲流路１３Ｂの部位から径方向外方に延出された細長い溝部からなる。
分岐路１３Ｆの溝幅は、例えば、移送路２ｋと同程度の溝幅とすることが好ましい。
本実施形態では、外周側屈曲流路１３Ｂから略径方向に沿って延出されてから、第１直線流路１３Ａの傾斜方向と反対方向に傾斜して延ばされている。
図１１に示すように、各分岐路１３Ｆの延出方向の端部は、それぞれ一つの移送路２ｋが接続された縦孔２ｅと連通されている。このため、分岐路１３Ｆは、移送路２ｋおよび縦孔２ｅを介して、第２反応室１２と一対一に連通されている。
縦孔２ｅを介して連通された分岐路１３Ｆと移送路２ｋとは、互いの延在方向が異なっていてもよいが、本実施形態では、一例として、同一の延在方向を採用している。このため、分岐路１３Ｆと移送路２ｋとは、平面視で同一直線状に整列している。

このような構成により、試料分析チップ１の内部には、複数系統の流路構造が形成されている。
例えば、注入口３ａから流体を注入していくと、流体は、注入孔２ａを通って第２表面２ｇ側に下降し、導入路２ｈを経由して、第１反応室１０の始端部１０ａに入り、第１反応室１０の中間部を経て、終端部１０ｂに達する。
終端部１０ｂに達した流体は、縦孔２ｃを通って第１表面２ｆ側に上昇し、計量室１３の始端部１３ａに達する。

計量室１３の中では、計量流路１３ｂの側方に分岐路１３Ｆが形成され、計量室１３の終端部１３ｃには、縦孔２ｄを通って第２表面２ｇ側に下降し通気路１１に向かう流路（以下、「排出用流路」と称する）が形成されている。
各分岐路１３Ｆに続く流路は、縦孔２ｅを通って第２表面２ｇ側に下降し、移送路２ｋを通って第２反応室１２に向かう流路と、移送路２ｋの途中から分岐路２ｍに分岐して余剰液体収容室１４に向かう流路とに分かれる。
第２反応室１２および余剰液体収容室１４には、いずれも外部に連通する流路が接続されていないため、未使用の状態では、空気が閉じ込められている。このため、流体を分岐路１３Ｆから移送路２ｋに移動するには、少なくともこの空気圧に抵抗する相応の外力を流体に作用させる必要がある。

通気路１１は、排気用流路を通して通気孔３ｂと連通しているため、計量流路１３ｂ内の流体は、分岐路１３Ｆを通じて第２反応室１２に向かうよりも、排出用流路を通して通気路１１に流れる方が、格段に容易である。
通気路１１に達した流体は、空気等の気体の場合、順次、通気孔３ｂを通して上方に排出される。また、通気路１１に達した流体が、液体の場合には、通気孔３ｂから通気路１１内の空気を排出しつつ、通気路１１の内部に侵入し、通気路１１の容積の範囲を限度として、通気路１１内に貯留される。
このように、通気孔３ｂが試料分析チップ１の上部に設けられていることにより、液体の進入による通気孔３ｂの詰まりを防ぎ、かつ液体が外部に漏れ出しにくい構成になっている。

このような試料分析チップ１は、チップ本体２、上蓋３、下蓋４をそれぞれ製造して、貼り合わせることにより製造できる。
この貼り合わせを行う前には、各第２反応室１２に第２反応を行うための反応用の試薬を固定する。
各第２反応室１２では、同一の試薬を用いてもよいが、分析の目的によっては、複数種類の第２反応を行うため、異なる試薬を用いることもできる。
各第２反応室１２に異なる試薬を固定する場合、１種類の検体（試料）に対して複数の処理を施すことができる。
また、反応を行うための試薬の一部を各第２反応室１２に固定し、残りの試薬はサンプル液と一緒に導入するようにしてもよい。
同様に、第１反応室１０において第１反応を起こすために使用する試薬は第１反応室１０に固定してもよいし、サンプル液と一緒に導入してもよい。

試薬の固定方法の例としては、例えば、チップ本体２の第１反応室１０、第２反応室１２に液体試薬をピペット等で滴下し、チップ本体２を遠心装置で２０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍ、５分程度回転させてから乾燥させる方法を採用することができる。
この場合、回転による遠心力の作用により適量の液体試薬が液面を平坦な状態で残存するようにして、これを乾燥させることで、第１反応室１０、第２反応室１２に層厚が一定の試薬を固定することができる。

また、試薬の他の固定方法としては、熱溶融性物質を使用する方法も可能である。
例えば、チップ本体２の第１反応室１０、第２反応室１２に配置した試薬上に、溶融した熱溶融性物質を滴下することで、試薬を覆うように熱溶融性物質を配置する。熱溶融製物質が固化すると、試薬が固定される。

この固定方法に用いる熱溶融性物質としては、分析に使用する温度で固化−液化を起こすこと、反応や送液に悪影響を与えないこと、熱溶融性物質がサンプル液と入れ替わりを起こすことができること等の条件を満たす適宜の材料を採用することができる。
例えば、ＰＣＲ（polymerase chain reaction、ポリメラーゼ連鎖反応）などの生化学反応を行う場合、生化学反応専用のワックスを利用することができる。
また、例えば、パラフィンワックスを使用することができる。この場合、溶融温度を変えるため、融点の異なる複数のワックスを混合して使用することもできる。

チップ本体２に上蓋３、下蓋４を貼り合わせる方法としては、接着剤等を使用する方法の他、互いに接着する部材の一方の表面に接着層として樹脂コーティング層を設け、これを溶融させることで、部材同士を接着する方法が挙げられる。
樹脂コーティング層を設ける場合は、熱伝導率の高い部材の方に樹脂コーティング層を設けて溶融接着することが好ましい。例えば、貼り合わせる部材が金属材料を含む部材と樹脂材料からなる部材であれば、金属材料を含む部材に樹脂コーティング層を設けることが好ましい。
樹脂コーティング層の材料としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂等の合成樹脂の例を挙げることができる。

また、樹脂コーティング層を形成する際、樹脂コーティング層の下地としてアンカー層を形成することによりレーザを用いた溶着が可能である。
アンカー層には、例えば、レーザ波長光を吸収するカーボンブラック（光吸収性材料）が練り込まれており、レーザ光を照射することにより発熱して樹脂コーティング層を溶融接着することができる。
あるいは、アンカー層にカーボンブラックを添加することに代えて、樹脂コーティング層にカーボンブラックを添加したり、樹脂コーティング層の表面を黒色に塗装したりしてもよい。例えば波長９００ｎｍ程度の赤外レーザ光を照射することによっても樹脂コーティング層を効率良く溶融することができる。
レーザ溶着は、熱溶着と異なり、チップ本体２を広範囲に加熱する必要がないことから、チップ本体２や、チップ本体２に固定されている試薬に、加熱による影響を与えずに基材の貼り合わせることができる。

次に、生化学分析における試料分析チップ１の作用について、試料分析チップ１を用いた試料分析方法を中心として説明する。
本実施形態の試料分析チップ１は、例えば、ＤＮＡ、たんぱく質等の試料において生化学物質の検出や分析に用いることができる。
試料分析チップ１によって、これらの検出や分析を行うには、サンプル液の蒸発やコンタミネーション（以下、コンタミ）を防止するために注入口３ａから蓋溶液を流し込む。このとき、蓋溶液としては、例えば、ミネラルオイル、シリコンオイルの様な安定した物質であり、後述する第１反応を阻害せず、かつ比重がサンプル液よりも小さい溶液が好ましい。

試料分析チップ１によって分析を行う試料分析装置は、試料分析のための機構として、例えば、注入口３ａに、後述する試薬、サンプル液、空気等の流体を注入する分注機構、試料分析チップ１を加熱する加熱機構と、試料分析チップ１を回転する回転機構と、試料分析チップ１における生化学反応を検出する検出機構あるいは生化学反応の測定を行う測定機構とを含むことが可能である。
検出機構あるいは測定機構は、生化学反応の検出、測定を行うことができれば、試料分析チップ１の周囲または表面のどこに配置されていてもよい。例えば、試料分析チップ１の下蓋４を介して各第２反応室１２と対向する位置や、チップ本体２の側面などに配置することができる。
また検出機構あるいは測定機構を用いる際は、回転機構によって、試料分析チップ１の位置を回転させることにより、検出機構あるいは測定機構に対して、検出、測定を行う対象部位を移動して検出、測定を行うことが可能である。
これらの試料分析のための機構は、１つの装置にすべてが含まれていてもよいし、１以上の機構が、別の装置や別の器具で構成されていてもよい。

次に、分析を行うサンプル液を、分注機構または分注器具を用いて、注入口３ａから注入する。サンプル液は、注入孔２ａ、導入路２ｈを経由して、第１反応室１０に注入される。
第１反応室１０に、分析に必要な量のサンプル液が注入されたら、再度サンプル液の蒸発やコンタミを防止するための蓋溶液を、注入口３ａから流し込む。

次に、第１反応室１０にて、サンプル液と第１反応室１０に配置された試薬が混ざり合い第１反応を起こすが、混合するだけでは、第１反応は生じない。例えば、第１反応として、ＰＣＲ反応の様な生化学反応を実施する場合、熱処理などを第１反応室１０内のサンプル液に対して実施する必要がある。
この熱処理を行うための加熱機構、加熱器具としては、例えば、カートリッジヒーター、電熱線、ペルチェ素子等を用いた機構、器具が挙げられる。
例えば、カートリッジヒーターによって、下蓋４を加熱することで、下蓋４が覆っている第１反応室１０のサンプル液が熱処理される。これにより、第１反応室１０内で、例えば、ＰＣＲ反応のような熱処理を必要とする第１反応が起こる。
例えば、ＰＣＲ反応では、試料のＤＮＡが充分に増加したら、加熱を停止し、第１反応を終了させる。
このように、本実施形態における第１反応は、サンプル液の全体に対して行う生化学反応である。

次に、第１反応を行ったサンプル液を計量室１３に移動する。
本実施形態では、第１反応室１０のサンプル液を、縦孔２ｃを経由して、第１表面２ｆ側に上昇させ、計量室１３の計量流路１３ｂ内に移動する。
この移動は、例えば、ピペットやシリンジ等を用いて、注入口３ａから、空気、もしくはオイル等を注入することで、第１反応室１０内のサンプル液を縦孔２ｃから押し上げることによって行う。
すなわち、注入口３ａから、第１反応室１０の容積に対応する空気、もしくはオイル等を注入していくことで、第１反応室１０内のサンプル液を計量室１３内に順次移動させることができる。
このとき、空気、もしくはオイル等を注入する圧力は、サンプル液が分岐路１３Ｆに流入しない圧力で行う。すなわち、分岐路１３Ｆ、移送路２ｋ、第２反応室１２、分岐路２ｍ、および余剰液体収容室１４の空間（以下、「計量流路側方空間」と称する）に保持された空気圧とサンプル液の表面張力とに由来する抵抗圧力を上回る圧力にならないようにする。
このため、例えば、通気孔３ｂの大きさを適宜の大きさに設定するなどして、計量室１３の排出用流路における排出流体の抵抗が、上記抵抗圧力より充分に低くなるようにしておく。

このようにして、縦孔２ｃを通して、計量室１３に移動されるサンプル液は、計量流路側方空間に進入することなく、計量流路１３ｂを進んで行く。
サンプル液の導入前に計量流路１３ｂ内に存在した流体は、サンプル液によって、順次計量流路１３ｂ側に押し出され、排出用流路を通じて、通気路１１に移動し、通気孔３ｂから外部に排出される。
このようにして、第１反応室１０のサンプル液を必要量だけ計量室１３に移動したら、空気、もしくはオイル等の注入を終了する。

次に、試料分析チップ１を、計量室１３が配置された円Ｃ３、Ｃ４の中心を通り、チップ本体２の法線方向に延びる回転軸線回りに回転させて、サンプル液の計量を行う。本実施形態では、円Ｃ３、Ｃ４の中心と、チップ本体２の外形の中心と、注入口３ａの中心軸線とは、いずれも同軸である。
試料分析チップ１の回転は、試料分析チップ１を保持して、注入口３ａの中心軸線回りに、試料分析チップ１を回転する回転機構を有する遠心装置等を用いて行うことができる。
回転機構の回転速度としては、計量流路１３ｂにおけるサンプル液に作用する遠心力が、計量流路側方空間の空気圧とサンプル液自身の表面張力とを上回って、少なくとも第２反応室１２に流入する回転速度が必要である。
このような回転速度は、流路構造の形状や寸法にもよるが、例えば、計量流路１３ｂの平均半径が、１５ｍｍの場合には、１０００ｒｐｍ程度以上であれば、充分な遠心力が得られる。

このような回転速度で、試料分析チップ１を回転すると、計量流路１３ｂにおいて、第１直線流路１３Ａ、外周側屈曲流路１３Ｂ、および第２直線流路１３Ｃに位置するサンプル液が、遠心力の作用により、径方向外方の分岐路１３Ｆに移動する。
各内周側屈曲流路１３Ｄを満たすサンプル液は、円Ｃ３に接する内周側屈曲流路１３Ｄの屈曲の頂部を境として、隣接する第１直線流路１３Ａおよび内周側屈曲流路１３Ｄのいずれかに分かれて径方向外側に移動する。
このため、分岐路１３Ｆには、分岐路１３Ｆと連通された第１直線流路１３Ａ、外周側屈曲流路１３Ｂ、および第２直線流路１３ＣからなるＵ字状の空間の範囲のサンプル液が流れ込む。これにより、サンプル液がこのＵ字状の空間の容積に応じて量り取られた状態で、第２反応室１２に向かう。

分岐路１３Ｆに移動したサンプル液は、縦孔２ｅを下降して移送路２ｋに移動する。
移送路２ｋは、分岐路２ｍに分岐しているが、遠心力は、径方向に沿って作用するため、サンプル液は、周方向に沿う分岐路２ｍに流入することなく、移送路２ｋ内を進んで第２反応室１２に移動する。
第２反応室１２の容積を上回るサンプル液が流入しようとすると、第２反応室１２から溢れたサンプル液が、分岐路２ｍに分岐して、余剰液体収容室１４に移動する。
このため、第２反応室１２の容積に等しいサンプル液が第２反応室１２に残る。
これにより、本実施形態では、計量流路１３ｂの各Ｕ字状の空間で量り取られたサンプル液の体積にバラツキが生じたとしても、余剰のサンプル液を余剰液体収容室１４に排出することで、第２反応室１２の容積に応じてより正確に計量を行うことができる。
このようにして、計量流路１３ｂのサンプル液がすべて計量流路側方空間に移動したら、試料分析チップ１の回転を停止する。

次に、第２反応室１２に送液されたサンプル液によって、第２反応としての生化学反応を行う。
すなわち、各第２反応室１２に配置された試薬と送液されたサンプル液とが混合することでそれぞれの試薬に応じた第２反応が行われる。
第２反応の反応状態は、第２反応の種類に応じた検出機構あるいは測定機構によって、反応を検出、測定することができる。例えば、蛍光検出等の手法によって反応を検出することができる。
これにより、検出あるいは測定された反応状態に基づいてサンプルを分析することができる。

このように、本実施形態の試料分析チップ１によれば、内部に、第１反応室１０と複数の第２反応室１２とを備えるため、それぞれに移動したサンプル液によって、複数種類の生化学反応を行うことができる。
その際、第１反応室１０と第２反応室１２との間に計量室１３を有し、計量室１３に移動されたサンプル液を、遠心力を利用して計量することができる。このため、計量されたサンプル液をただちに第２反応室１２に移動して第２反応を行うことができるため、反応を行うサンプル液量のムラを低減され、高精度かつ迅速な試料分析を行うことができる。
また、本実施形態では、第１反応室１０、第２反応室１２は第２表面２ｇ側に、計量室１３は第１表面２ｆ側にそれぞれチップ本体２の厚さ方向に離間して配置されており、第１反応室１０と計量室１３とは、チップ本体２の板厚方向において一部が重なっている。
このため、省スペースが可能となり、サンプル液の収容量に比べて、試料分析チップ１の外径を低減したコンパクトな構成が可能である。

計量室１３と第１反応室１０とは、板厚方向に離間されているため、熱反応の必要ない計量室１３と第１反応室１０とを、熱的にも離間することが可能となる。このため、第１反応室１０を加熱しても、計量室１３には不要な熱が伝わりにくい構造が可能である。

計量室１３と第２反応室１２とは、計量室１３が上方、第２反応室１２が下方に配置され、縦孔２ｅを介して板厚方向に連通されている。
このため、第２反応室１２において加熱反応時や化学反応時に生じる気泡を第２反応室１２から上方に向けて逃がし易くしたり、蒸発、コンタミ防止用に送液されるオイル等の蓋溶液と反応液とを、板厚方向において分離し易くしたりすることが可能である。

第１反応室１０と第２反応室１２とは、径方向に近接して隣り合う同心状の円環領域に形成され、下蓋４によって覆われている。このため、第１反応のために、下蓋４による加熱を行うと、第２反応室１２も同時に加熱することができるため、第２反応室１２の予熱が可能である。これにより、サンプル液が第２反応室１２に移動してから短時間で第２反応を行うことができる。

試料分析チップ１では、注入口３ａ、注入孔２ａ、通気路１１、および通気孔３ｂが、第１反応室１０、計量室１３、および第２反応室１２に取り囲まれた中心領域に設けられている。
すなわち、第１反応室１０、計量室１３、および第２反応室１２の流路よりも遠心軸の中心点に近い位置に外気との開放口である注入口３a、通気孔３bが存在する。このため、試料分析チップ１が遠心回転された場合に、オイルやサンプル液の流路内から注入口３a、通気孔３ｂへの逆流を防ぎ、また余剰空気や気泡を基材から抜け易くすることができる。

以上説明したように、試料分析チップ１によれば、板状部の第１表面と第２表面と分けて、第１反応室、計量室、および第２反応室を備えるため、分析対象のサンプル液の送液、計量が容易であり、コンパクトな構成であっても複数種類の生化学反応を行うことができる。
例えば、１種類の検体に対して全体への処理と分割した状態への処理を段階的に施すことが出来るため、サンプル液に含まれる貴重なＤＮＡ試料の増幅・保存・測定等を最初に行って後に計量室によって分配したサンプル液に異なる処理を行うこともできる。
また、試料分析チップ１によれば、サンプル液に対して第１段階目の処理（第１反応）を行う際に、蒸発やコンタミを防止する事が出来る蓋代わりとなる溶液を入れることができる。この場合、蓋溶液の比重をサンプル液の比重より軽くなるように溶液を調整すれば、第１反応を実施した後、遠心力を作用させると、比重差により、下層にサンプル液、上層に蓋溶液が分離する。この結果、第２反応以降でも蓋溶液が蓋の役割をし続け、サンプル液同士のコンタミや蒸発を防ぐことができる。

次に、本実施形態の試料分析チップ１が使用できる試料分析の例を説明する。
遺伝子解析における試料分析の一例としては、例えば体細胞変異の検出や、生殖細胞変異の検出が挙げられる。遺伝子型の違いによって、発現するタンパク質の種類等が異なるため、例えば薬の代謝酵素の働きの違いを生み、結果として薬の最適投与量や副作用の出やすさ等に個人差が生じる。この事を医療現場で利用し、各患者の「遺伝子型」を調べる事で、オーダーメイド医療を行うことが出来る。

・ＳＮＰｓの検出
ヒトゲノムの中には、その約０．１％に個人特有の塩基配列の違いが存在し、ＳＮＰ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ Ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ）と呼ばれおり、生殖細胞変異のひとつである。ＳＮＰの特定方法の一つとして、例えば蛍光を用いたＰＣＲ‐ＰＨＦＡ（ＰＣＲ−Ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｈｏｍｏｄｕｐｌｅｘ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ａｓｓａｙ）法が利用されている。ＰＣＲ‐ＰＨＦＡ法は検出変異部位を増幅するＰＣＲ工程と、増幅断片と対応プローブによる競合的鎖置換反応工程から成り立っている。
当該方法によれば、第２反応においては、蛍光試薬の発光差によって変異を検出するが、本実施形態の試料分析チップ１を用いることで、各第２反応室１２の配液バラツキが少ないため、正確なＳＮＰｓ検出を行うことが出来る。
また上記以外のＳＮＰ検出方法としてインベーダー（登録商標）法、Ｔａｑｍａｎ ＰＣＲ法等についても同様に本実施形態の試料分析チップ１を用いることが可能である。

他の試料分析の例として、以下に、本実施形態の試料分析チップ１を用いてワルファリン（抗血液凝固剤。心臓病や高血圧用の薬として用いられる）に対する副作用に関与するＳＮＰについてのＰＣＲ‐ＰＨＦＡ法を使った解析例を説明する。

血液などから得られる検体核酸を精製して、溶液試料とする。この溶液試料をサンプル液として、試料分析チップ１に注入後、第１反応室１０にて、ＰＣＲにより検体核酸の増幅（第１反応）を行う。
なお、ワルファリンに関与するＳＮＰの検出にはＶＫＯＲＣ１やＣＹＰ２Ｃ９内のＳＮＰが議論されることが多く、ＣＹＰ２Ｃ９＊２やＣＹＰ２Ｃ９＊３などが有名である。検体からこれらのＳＮＰを含む遺伝子断片をマルチプレックスＰＣＲにて増幅する。

上記の検出方法では、一つのＳＮＰを判定するために２つの検出用のウェルが必要となるので１検体試料につき、１０個以上の第２反応室１２が形成された試料分析チップ１を使用することが好ましい。それぞれの第２反応室１２には競合的鎖置換反応を行うためのＳＮＰ検出用の試薬を固定する。

上記ＰＣＲにより核酸が増幅された試料（サンプル液）を、計量室１３による計量後、各第２反応室１２に配液充填する。各第２反応室１２を温調し、各第２反応室１２に固定された試薬に混入された蛍光試薬の発光差によって変異を検出する。
一つのＳＮＰに対し２つの第２反応室１２のうち一つのみ陽性反応ならばホモ、二つ陽性ならヘテロと判定することができる。

・Ｋ‐ｒａｓ遺伝子変異の検出
上がん細胞に特徴的な変異、また分子標的薬に抵抗性を示す変異はそのほとんどが体細胞変異である。生殖細胞変異（ＳＮＰなど）の場合、どの細胞でも共通の変異が見られるのに対し、体細胞変異では変異を起こした細胞でのみ変異がみられ、変異を起こしていない細胞（通常は正常細胞）では変異は見られない。

つまり、サンプル液のうちの多くは正常細胞で一部変異細胞が含まれる場合、多くの正常な遺伝子中に存在するわずかな変異遺伝子を検出しなければならず、この点が生殖細胞における変異検出と異なる点で、体細胞の遺伝子変異検出をより困難にしている点である。

Ｋ‐ｒａｓ遺伝子は変異ががん細胞に存在すると分子標的薬がほとんどの患者群で効を奏しないことが示された遺伝子であり、この遺伝子を簡便、迅速、安価、高精度に検出することが希望されつつある。

以下に、試料分析の他例として、Ｋ‐ｒａｓ遺伝子のＰＣＲ‐ＰＨＦＡ法での解析例を説明する。

試料分析チップ１において、上記遺伝子変異の検出用の第２反応室１２にはプローブ核酸を含む試薬が固定される。Ｋ‐ｒａｓ遺伝子の検出は野生型と１３種類の変異があるので少なくとも１４の第２反応室１２が形成された試料分析チップ１を使用し、各第２反応室１２には、Ｋ‐ｒａｓ遺伝子の検出に対応した試薬が固定されていることが好ましい。

大腸癌などのがん細胞を採取し、検体核酸を精製して、サンプル溶液試料（サンプル液）とする。このサンプル液を、試料分析チップ１に注入後、まず、第１反応室１０にて、ＰＣＲにより検体核酸の増幅（第１反応）を行う。

上記ＰＣＲにより核酸が増幅された試料（サンプル液）を、計量室１３による計量後、各第２反応室１２に配液充填する。第２反応室１２を温調し、第２反応室１２に固定された試薬に混入された蛍光試薬の発光差によって変異を検出することができる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態の試料分析チップについて説明する。
図１２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の試料分析チップの構成を示す模式的な平面図および正面図である。図１３は、図１２におけるＤ視図である。図１４は、本発明の第２の実施形態の試料分析チップに用いる基材の模式的な裏面図である。図１５は、本発明の第２の実施形態の試料分析チップに用いる基材の模式的な平面図である。図１６は、本発明の第２の実施形態の試料分析チップの通気孔における模式的な断面図である。図１７は、図１２（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図である。

図１２（ａ）、（ｂ）、図１３に示すように、本実施形態の試料分析チップ２１は、上記第１の実施形態の試料分析チップ１のチップ本体２、下蓋４に代えて、チップ本体２２（基材、板状部）、下蓋２４（蓋材）を備える。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

チップ本体２２は、上記第１の実施形態のチップ本体２と同様、第１表面２ｆと第２表面２ｇとに挟まれた板状部材からなり、平面視の外形は円形である。
チップ本体２２は、その表面および内部に形成された流路構造のみがチップ本体２と異なる。

下蓋２４は、チップ本体２２の第２表面２ｇの全体を覆う円板状部材である点のみが上記第１の実施形態の下蓋４と異なる。

次に、チップ本体２２の流路構造について説明する。
図１４に示すように、チップ本体２２の第２表面２ｇにおける流路構造は、上記第１の実施形態の通気路１１、余剰液体収容室１４が削除され、上記第１の実施形態の第１反応室１０、第２反応室１２に代えて、第１反応室３０、第２反応室３２を備える。
図１５に示すように、チップ本体２２の第１表面２ｆ上には、上記第１の実施形態の計量室１３に代えて、計量室３３を備える。
また、チップ本体２２の板厚方向に貫通する流路としては、上記第１の実施形態の縦孔２ｂが削除され、試料混合室３４が追加されている。

第１反応室３０は、細長い溝部が、円環状の領域でその周方向に対して蛇行していることは、上記第１の実施形態の第１反応室１０と同様であるが、円環状の領域の配置と、蛇行のパターンとが異なる。
第１反応室３０が配置される円環状の領域は、注入孔２ａを中心とする仮想的な同心円である円Ｃ１１と、円Ｃ１１よりも大径の円Ｃ１２とで挟まれた領域である。円Ｃ１１は、上記第１の実施形態の円Ｃ１と略同様であるが、円Ｃ１２は、上記第１の実施形態の円Ｃ２よりは大径である。
以下では、円Ｃ１１は、第１反応室３０が形成された領域の内接円になっており、円Ｃ１２は、第１反応室３０が形成された領域の外接円になっているものとする。

蛇行パターンとしては、円Ｃ１２の近傍に屈曲部を有し、径方向内側に向かって漸次拡幅するＶ字状の屈曲流路３０Ａが、周方向に隣り合って配置され、各屈曲流路３０Ａの円Ｃ１１の近傍の端部が円弧状の内周側屈曲流路３０Ｂによって接続された繰り返しパターンを有する。
屈曲流路３０Ａは、その中心軸線が、円Ｃ１１、Ｃ１２の直径上に整列する線対称な形状を有する。このため、各屈曲流路３０Ａの２つの直線状の流路は、中心軸線Ｏ３０に対して異なる方向に傾斜している。

第１反応室３０の始端部３０ａの径方向内側の端部は、円Ｃ１１まで延びた導入路２ｈと連通されている。
第１反応室３０の終端部３０ｂの径方向内側の端部は、始端部３０ａと終端部３０ｂとの間に配置された試料混合室３４の端部３４ａと、円Ｃ１１の近傍で連通されている。
第１反応室３０の溝深さは、図５に示すように、上記第１の実施形態と同様のｈ１０である。
また、第１反応室３０の溝幅は、部位によって異なる溝幅も可能であるが、本実施形態では、一例として、すべて同一の溝幅にしている。

第２反応室３２は、第１反応室３０が設けられた領域の外側（円Ｃ１２よりも外側）の第２表面２ｇ上において、円Ｃ１２の周方向に沿って複数個が、等ピッチで設けられている。
各第２反応室３２の構造はいずれも共通であり、平面視の形状が円形の溝部である。

第２反応室３２の径方向内側の端部には、計量室３３からサンプル液を移送するため、第２反応室３２よりも浅く、幅も狭い溝部である移送路２２ｋが接続されている。
本実施形態では、移送路２２ｋは、第２反応室３２と円Ｃ１２との間に形成された縦孔２ｅから円１２の径方向に沿って延ばされている。
第２反応室３２、移送路２２ｋの溝深さは、それぞれ適宜設定することができるが、本実施形態では、一例として、上記第１の実施形態における第２反応室１２、移送路２ｋと同様の深さｈ１２、ｈ２ｋとしている。

図１５に示すように、計量室３３は、上記第１の実施形態の計量室１３の計量流路１３ｂ、分岐路１３Ｆに代えて、計量流路３３ｂ、分岐路３３Ｆを備える。
計量室３３の溝深さは、上記第１の実施形態の計量室１３と同様、いずれも深さｈ１３で一定である。

計量流路３３ｂは、細長い溝部が、円環状の領域でその周方向に対して蛇行していることは、上記第１の実施形態の計量流路１３ｂと同様であるが、円環状の領域の配置と、蛇行のパターンとが異なる。
計量流路３３ｂが配置される円環状の領域は、注入孔２ａを中心とする仮想的な同心円である円Ｃ１３と、円Ｃ１３よりも大径の円Ｃ１４とで挟まれた領域である。円Ｃ１３、Ｃ１４は、それぞれ円Ｃ１１、Ｃ１２と同径である。
以下では、円Ｃ１３は、計量流路３３ｂが形成された領域の内接円になっており、円Ｃ１４は、計量流路３３ｂが形成された領域の外接円になっているものとする。

計量流路３３ｂの始端部３３ａは、試料混合室３４の端部３４ｂと、円Ｃ１１の近傍で連通されている。
計量流路３３ｂの終端部３３ｃは、図１６に示すように、第１表面２ｆ上で上蓋３の通気孔３ｂの直下の位置まで延ばされた通気路３５と連通されている。
このため、図１５に示すように、計量流路３３ｂは、円Ｃ１３、Ｃ１４で挟まれた円環状の領域にて、始端部３３ａから図示時計回りに略一周して、終端部３３ｃに到る流路を形成している。
このような配置により計量流路３３ｂは、その一部が第１反応室３０と、チップ本体２２の板厚方向において重なる領域に位置する。

計量流路３３ｂは、始端部３３ａから終端部３３ｃに向かって（図１５の図示時計回り）、第１直線流路３３Ａ、外周側屈曲流路３３Ｂ、第２直線流路３３Ｃ、および内周側屈曲流路３３Ｄがこの順に繰り返す蛇行形状を有している。
なお、計量流路３３ｂの始端部１３ａは、第１直線流路３３Ａであり、終端部３３ｃは内周側屈曲流路３３Ｄである。

第１直線流路３３Ａ、外周側屈曲流路３３Ｂ、および第２直線流路３３Ｃは、全体としてＵ字状の流路を構成しており、Ｕ字形の開口部が円Ｃ１３に向くとともに、Ｕ字形の屈曲部をなす外周側屈曲流路３３Ｂが円Ｃ１４に内接して配置されている。
第１直線流路３３Ａ、外周側屈曲流路３３Ｂ、および第２直線流路３３Ｃに貯留されたサンプル液は、まとまって一つの第２反応室３２に移動されるため、これらの容積は、サンプル液の計量量に応じて適宜設定する。
第１直線流路３３Ａと第２直線流路３３Ｃとは、外周側屈曲流路３３Ｂの屈曲中心と注入孔２ａの中心とを通る中心軸線Ｏ３３に関して線対称であり、中心軸線Ｏ３３とのなす角度は、それぞれφである。角度φは、０°以上６０°以下であることが好ましい。

第１直線流路３３Ａ、第２直線流路３３Ｃの溝幅は、径方向内側から径方向外側に向かうにつれて拡径されている。
外周側屈曲流路３３Ｂは、第１直線流路３３Ａと第２直線流路３３Ｃとを滑らかにつなぐ円弧状の流路である。
外周側屈曲流路１３Ｂは、径方向の最外周部において、溝幅が最大になっている。

内周側屈曲流路３３Ｄは、このようなＵ字状の第１直線流路３３Ａ、外周側屈曲流路３３Ｂ、および第２直線流路３３Ｃのうち、隣り合うもの同士の第２直線流路３３Ｃと第１直線流路３３Ａとの径方向内側の端部を、同様の溝幅で円弧状に連通させる溝部である。

分岐路３３Ｆは、計量流路３３ｂの最外周部を構成する外周側屈曲流路３３Ｂの部位から径方向に沿って、径方向外方に延出された細長い溝部からなる。
分岐路３３Ｆの溝幅は、例えば、移送路２２ｋと同程度の溝幅とすることが好ましい。
図１１に示すように、各分岐路３３Ｆの延出方向の端部は、移送路２２ｋが接続された縦孔２ｅと連通されている。
縦孔２ｅを介して連通された分岐路３３Ｆと移送路２２ｋとは、互いの延在方向が異なっていてもよいが、本実施形態では、一例として、径方向に沿う同一の延在方向を採用している。このため、分岐路３３Ｆと移送路２２ｋとは、平面視で径方向に沿う同一直線状に整列している。

試料混合室３４は、図１４、１５に示すように、平面視Ｕ字状とされ、チップ本体２２の厚さ方向に貫通された孔部からなる。試料混合室３４のＵ字形の開口部は円Ｃ１１（Ｃ１３）に向かって開口し、Ｕ字形の屈曲部は円Ｃ１２（Ｃ１４）の近傍に位置している。
図１７に示すように、試料混合室３４の端部３４ａには、第２表面２ｇにおいて第１反応室３０の終端部３０ｂが接続されている。試料混合室３４の端部３４ｂには、第１表面２ｆにおいて計量室３３の始端部３３ａが接続されている。
試料混合室３４は、第１反応室３０と計量室３３との間のバッファ空間として設けられている。このため、試料混合室３４の容積は、少なくとも、第１反応室３０に貯留されたサンプル液をすべて貯留できる大きさとする。
このような試料混合室３４を設けることにより、第１反応室３０から送液されたサンプル液を計量室３３に送液する前に、試料混合室３４に導入されると、終端部３０ｂよりも格段に広い試料混合室３４内の空間で、順次送液されるサンプル液が混ざり合う。
これにより、第１反応室３０内の第１反応にムラが生じていたとしても、試料混合室３４にサンプル液を貯留することでサンプル液の混合が促進されるため、サンプル液の均一化が可能である。

このような構成により、試料分析チップ２１の内部には、上記第１の実施形態の試料分析チップ１と略同様な複数系統の流路構造が形成されている。
例えば、注入口３ａから流体を注入していくと、流体は、注入孔２ａを通って第２表面２ｇ側に下降し、導入路２ｈを経由して、第１反応室３０の始端部３０ａに入り、第１反応室３０の中間部を経て、終端部３０ｂに達する。
終端部３０ｂに達した流体は、試料混合室３４に導入され、流体の量が試料混合室３４を超えると、試料混合室３４から溢れて、計量室３３の始端部１３ａに達する。

計量室３３の中では、計量流路３３ｂの側方に分岐路３３Ｆが形成され、計量室３３の終端部３３ｃには通気路３５が連通されている。
各分岐路３３Ｆに続く流路は、縦孔２ｅを通って第２表面２ｇ側に下降し、移送路２２ｋを通って第２反応室３２に向かう流路である。
第２反応室３２には、外部に連通する流路が接続されていないため、未使用の状態では、空気が閉じ込められている。このため、流体を分岐路３３Ｆから移送路２２ｋに移動するには、少なくともこの空気圧に抵抗する相応の外力を流体に作用させる必要がある。

通気路３５は、通気孔３ｂを通して外部に開放されているため、計量流路３３ｂ内の流体は、分岐路３３Ｆを通じて第２反応室３２に向かうよりも、通気路３５に流れる方が、格段に容易である。通気路３５に達した流体は、通気路３５および通気孔３ｂを通して外部に排出される。

このような試料分析チップ２１は、上記第１の実施形態と同様にして、チップ本体２２、上蓋３、下蓋２４をそれぞれ製造して、反応や分析に必要な試薬を適宜固定して、貼り合わせることにより製造できる。

このような試料分析チップ２１によれば、計量室３３で計量されたサンプル液が、分岐路３３Ｆおよび移送路２２ｋに連通された第２反応室３２に、それぞれすべて移動される点を除けば、上記第１の実施形態の試料分析チップ１と同様にして、サンプル液を用いた試料分析を行うことができる。
すなわち、試料分析チップ２１によれば、板状部の第１表面と第２表面と分けて、第１反応室、計量室、および第２反応室を備えるため、分析対象のサンプル液の送液、計量が容易であり、コンパクトな構成であっても複数種類の生化学反応を行うことができる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態の試料分析チップについて説明する。
図１８は、本発明の第３の実施形態の試料分析チップの構成を示す模式的な正面図である。図１９は、図１８におけるＦ視図である。図２０は、本発明の第３の実施形態の試料分析チップの模式的な分解斜視図である。図２１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態の試料分析チップに用いる基材の模式的な平面図および裏面図である。図２２は、図２１（ａ）におけるＧ−Ｇ断面図である。

図１８、１９、２０に示すように、本実施形態の試料分析チップ４１は、上記第１の実施形態の試料分析チップ１が円板状の外形を有していたのに対して、立体的な外形を備える点が異なる。
また、流路構造に関しては、外形の変更に応じて流路構造の一部が変更されている点と、同様の流路構造に関しても平面視の形状が、上記第１の実施形態の形状と、鏡像の関係にある点とが異なる。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。特に、上記第１の実施形態の流路構造と鏡像の関係にある点のみが異なる流路構造は、上記第１の実施形態の符号に、「’」をつけて表し、詳細の形状の説明を省略する。また、このような鏡像の関係にある流路構造に連通する上記第１の実施形態と同様の形状を有する流路構造は、上記第１の実施形態と同様の符号を付して説明を省略する。

試料分析チップ４１は、上記第１の実施形態の試料分析チップ１のチップ本体２、上蓋３、下蓋４に代えて、チップ本体４２（基材）、上蓋４３（蓋材）、下蓋４４（蓋材）を備える。

図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、チップ本体４２は、上記第１の実施形態のチップ本体２と同様な外形が円形とされ、板厚方向の表面に第１表面２ｆと第２表面２ｇとを有する平板部５２（板状部）を備える。
平板部５２の第１表面２ｆにおいては、外周部に、第１表面２ｆから突出された円筒状の側壁部５１が形成され、中心部に、第１表面２ｆから突出された円錐台状の凸部である分注器具保持台部５４が形成されている。
分注器具保持台部５４の円錐台状の外形の中心軸線Ｏ５４は、側壁部５１の内周面５１ａの中心軸線と同軸になっている。
また、平板部５２の第１表面２ｆにおいて、内周面５１ａと分注器具保持台部５４との間には、中心軸線Ｏ５４を中心とする円環状の領域に、上記第１の実施形態の計量室１３と鏡像の関係にある計量室１３’およびこれに連通する上記第１の実施形態と同様の流路構造が形成されている。

図２２に示すように、側壁部５１の突出方向の先端部には、径方向外側に平板部５２と平行に延ばされたフランジであるつば部５３が形成されている。
つば部５３には、チップ本体４２の保持、位置決め、位置検出などに用いることが可能であり、このために、適宜の切り欠き、貫通孔、凹部、凸部、着色面、粗面などを形成することが可能である。
本実施形態では、図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、一例として、つば部５３の周方向を３等分する位置に外周側から半円状に切り欠かれた円弧状切り欠き部５３ａが形成されている。また、２箇所の円弧状切り欠き部５３ａの間に、チップ本体４２の周方向の位置を検知するための外周側から矩形状に切り欠かれた矩形状切り欠き部５３ｂが形成されている。
また、つば部５３と側壁部５１の外周面との間には、周方向を三等分する三箇所にリブ５３ｃが設けられている。

図２２に示すように、分注器具保持台部５４は、外周部にテーパ面５４ａを有し、突出方向の先端部に平板部５２と平行な平板状の上面部５４ｂが形成されている。
分注器具保持台部５４の中心部には、上記第１の実施形態の注入孔２ａと同様にサンプル液を注入するための注入孔５４Ａ（サンプル注入口）が貫通して設けられている。
注入孔５４Ａは、上面部５４ｂ側から第２表面２ｇに向って、第１テーパ部５４ｄ（テーパ孔部）と、第２テーパ部５４ｅ（テーパ孔部）とがこの順に形成されている。

第１テーパ部５４ｄは、上面部５４ｂの表面に開口し、第２表面２ｇ側に向かうにつれて縮径するテーパ状の孔部である。
第２テーパ部５４ｅは、第１テーパ部５４ｄの第２表面２ｇ側の端部に接続され、第２表面２ｇ側に向かうにつれて、第１テーパ部５４ｄよりも小さいテーパ角で縮径するテーパ状の孔部である。

上面部５４ｂの第１表面２ｆからの高さ、第１テーパ部５４ｄ、第２テーパ部５４ｅの長さの割合、およびそれぞれのテーパ角などの分注器具保持台部５４の詳細形状は、必要に応じて適宜設定することができる。
例えば、試料分析チップ４１へのサンプル液またはその他の流体の注入に用いる図示略の分注器具の先端部を安定して保持しやすい適宜形状を採用することができる。
また、分注器具の挿入量も必要に応じて設定する。注入孔５４Ａにおいて、分注器具の挿入位置よりも移送路２ｋ側は、注入される流体の流路を構成する。
本実施形態では、上面部５４ｂの第１表面２ｆからの高さは、注入孔５４Ａの長さを充分に確保できるように、つば部５３の高さを上回る高さとしている。
第２テーパ部５４ｅは、少なくとも第１テーパ部５４ｄ側の一部については、分注器具の側面に密着して保持できるように、分注器具の先端部の外形状に合わせることが好ましい。
第１テーパ部５４ｄは、分注器具を挿入しやすいように、分注器具の先端部の外形よりも充分大きく開口する形状としたり、分注器具の側面が係止、あるいは密着できる形状としたりすることが可能である。
第２テーパ部５４ｅおよび第１テーパ部５４ｄのいずれかの形状を、分注器具の側面に密着する形状とする場合、分注器具によって注入する流体の外部への漏れを防止することができる。

第２テーパ部５４ｅの先端部（図２２の下端部）は、本実施形態では、図２１（ｂ）に示すように、中心軸線Ｏ５４と同軸に形成されている。
また、第２テーパ部５４ｅは、チップ本体４２の第２表面２ｇにおいて、中心軸線Ｏ５４から径方向に沿って形成された上記第１の実施形態と同様の導入路２ｈと連通されている。

図２１（ｂ）に示すように、第２表面２ｇの中心部には、肉盗みすることにより第２表面２ｇに対する凹所として形成された余剰液体収容室５４ｆが設けられている。
余剰液体収容室５４ｆは、注入孔５４Ａを囲う範囲および導入路２ｈの裏側に、上面部５４ｂの裏面から延びる壁状部５４ｇが形成されている点を除けば、第２表面２ｇから略円錐台状にくりぬかれた形状を有する凹所になっている。
図２２に示すように、注入孔５４Ａの近傍には、上面部５４ｂを貫通して余剰液体収容室５４ｆと連通する孔部からなる通気孔５４ｃが形成されている。

チップ本体４２の第２表面２ｇの最外周部には、第２表面２ｇから突出され、側壁部５１の外周面に沿って延ばされた突条部５５が形成されている。
突条部５５は、後述する下蓋４４の外周部を位置決めできる適宜形状を採用することができる。例えば、平面視形状が円形でもよいし、円弧状のものが複数設けられていてもよい。本実施形態では、一例として、径方向に対向する２箇所で離間された、略半円状のものが一対設けられている。

余剰液体収容室５４ｆと突条部５５との間には、中心軸線Ｏ５４を中心とする円環状の領域に、上記第１の実施形態の第１反応室１０、第２反応室１２、余剰液体収容室１４、移送路２ｋ、分岐路２ｍと鏡像の関係にある、第１反応室１０’、第２反応室１２’、余剰液体収容室１４’、移送路２ｋ’、分岐路２ｍ’と、これらに連通する上記第１の実施形態と同様の流路構造が形成されている。
また、導入路２ｈの側方には、上記第１の実施形態の通気路１１と鏡像の関係にある通気路１１’が形成されている。通気路１１’において、第２表面２ｇにおける外周寄りの端部は、平板部５２に貫通して終端部１３ｃ’に連通する縦孔２ｄと連通している。
通気路１１’の第２表面２ｇにおける内周寄りの端部は、上記第１の実施形態とは異なり、余剰液体収容室５４ｆに連通している。

このような構成のチップ本体４２は、上記第１の実施形態のチップ本体２と同様の材質を採用し、チップ本体２と同様の製造方法によって製造することができる。

図２０に示すように、上蓋４３は、チップ本体４２の第１表面２ｆ上に形成された流路構造を封止するための円環状の蓋材であり、上記第１の実施形態の上蓋３と同様の材質で構成される。
上蓋４３の外周部４３ｂの外径は、側壁部５１の内周面５１ａよりも小径とされている。上蓋４３の中心に貫通された孔部４３ａは、分注器具保持台部５４よりも大径の円孔である。
上蓋４３は、上記第１の実施形態の上蓋３と同様にして第１表面２ｆに貼り付けられている。
このように、上蓋４３を円環状に形成して、分注器具保持台部５４が孔部４３ａを貫通する構造とすることにより、上蓋４３に上記第１の実施形態のような注入孔２ａ、縦孔２ｂを省略できるため、各孔位置を合わせることなく容易に第１表面２ｆに貼り付けることができる。

下蓋４４は、チップ本体４２の第２表面２ｇに貼り付けられ、第２表面２ｇ上に形成された流路構造を封止するための円板状の蓋材であり、上記第１の実施形態の下蓋４と同様の材質で構成される。
下蓋４４の外周部４４ｂの外径は、突条部５５の内側に挿入可能な内径を有する。
下蓋４４は、上記第１の実施形態の下蓋４と同様にして第１表面２ｆに貼り付けられている。

このような構成の試料分析チップ４１によれば、注入孔５４Ａに適宜の分注器具を挿入して、サンプル液等の流体を、試料分析チップ４１の流路構造に導入することができる。
このため、第１テーパ部５４ｄおよび第２テーパ部５４ｅの形状を、分注器具が安定して保持できる形状に形成しておくことで、分注が容易となり、流体の漏れ、空気漏れなどを抑制することができる。
特に、本実施形態では、分注器具保持台部５４が、上面部５４ｂの外周部を径方向外方に向かって傾斜するテーパ面５４ａによって支持された円錐台状の形状を有するため、頑強な支持構造が得られる。

次に、試料分析チップ４１に形成された流路構造について、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
例えば、注入孔５４Ａに挿入された図示略の分注器具から流体を注入すると、流体は、導入路２ｈを経由して、第１反応室１０’の始端部１０ａ’に入り、第１反応室１０の中間部を経て、終端部１０ｂ’に達する。その際、第１反応室１０’は上記第１の実施形態の第１反応室１０と鏡像の関係にあるため、流体の移動方向が鏡像になっている点のみが上記第１の実施形態と異なる。
終端部１０ｂ’に達した流体は、縦孔２ｃを上昇して、計量室１３’の始端部１３ａ’に達する。
計量室１３’の内部では、計量室１３’が上記第１の実施形態の計量室１３と鏡像の関係にあるため、流体の移動方向が鏡像になっている点のみが上記第１の実施形態と異なる。

通気路１１’は、縦孔２ｄを介して、計量室１３’の終端部１３ｃ’と連通するとともに、通気孔５４ｃによって外気と連通する余剰液体収容室５４ｆとも連通している。
このため、終端部１３ｃ’に達した流体は、さらに圧力が加わると、通気路１１’を通して、余剰液体収容室５４ｆに排出される。
余剰液体収容室５４ｆに排出された空気は、通気孔５４ｃを通して、分注器具保持台部５４の上方に排出される。
また、余剰液体収容室５４ｆには、余剰のサンプル液等の液体を排出することも可能である。この場合、余剰液体収容室５４ｆ内に排出されたサンプル液等の液体は、余剰液体収容室５４ｆの容積を限度として、余剰液体収容室５４ｆ内に貯留される。
このため、予め、余剰液体収容室５４ｆの容積を排出すべき液体の体積以上にしておくことで、余剰の液体をすべて貯留することが可能である。
このように、余剰液体収容室５４ｆには、計量室１３’から排出される液体が下方から貯留されていくため、通気孔５４ｃの詰まりを防ぎ、かつ液体が外部に漏れ出しにくい構成になっている。

また、余剰液体収容室５４ｆを流路断面に対して十分に大きな空間としておくことで、比重の違いにより蓋溶液とサンプル液の上下関係の入れ替わりが生じ、サンプル液の表面を蓋溶液が覆うこととなる。このため、蓋溶液等によるサンプル液の蓋性能を向上させる事が可能となり、サンプル液が通気孔５４ｃから溢れる現象を抑えることができる。蓋溶液とサンプル液の入れ替わりが生じる容積は、溶液によって異なるが、サンプル液がほぼ水の比重、蓋溶液がオイルのような比重０．８〜０．９の溶液であった場合、例えば、１０μＬ〜５００μＬ程度の幅のある空間であっても入れ替わりが生じる。

余剰液体収容室５４ｆは、第１表面２ｆから突出する分注器具保持台部５４の裏面側の凹所として形成されるとともに、第１反応室１０’および計量室１３’よりも内側の中心領域のスペースに形成されている。
このため、分注器具保持台部５４の突出量や外径を適宜の大きさに設定することで、試料分析チップ４１の外径を拡張することなく、余剰液体収容室５４ｆの容積を種々の大きさに形成することができる。
これにより、試料分析装置への取り付け形状を試料分析チップ４１の外周部に設けることで、分析に用いるサンプル液や薬液が異なり、排出量も異なる場合であっても、試料分析チップ４１の外径を共通化することが容易となる。

このように、試料分析チップ４１では、サンプル注入口である注入孔５４Ａと、余剰液体収容室５４ｆとが、第１反応室１０’、計量室１３’、および第２反応室１２’に取り囲まれた中心領域に設けられている。
このため、上記第１の実施形態と同様に、第１反応室１０’、計量室１３’、および第２反応室１２’の流路よりも遠心軸の中心点に近しい位置に外気との開放口である注入口３a、通気孔３bが存在する。このため、試料分析チップ４１が遠心回転された場合に、オイルやサンプル液の流路内から注入口３a、通気孔３ｂへの逆流を防ぎ、また余剰空気や気泡を基材から抜け易くすることができる。

このような試料分析チップ４１は、上記第１の実施形態と同様にして、チップ本体４２、上蓋４３、下蓋４４をそれぞれ製造して、反応や分析に必要な試薬を適宜固定して、貼り合わせることにより製造できる。

このような試料分析チップ４１は、平板部５２に形成された流路構造が平板部５２の中心領域で異なる点と、第１反応室１０’、計量室１３’等の流路構造における流体の移動方向が、上記第１の実施形態の流路構造と鏡像の関係にある点とを除けば、上記第１の実施形態の試料分析チップ１と同様にして、サンプル液を用いた試料分析を行うことができる。
すなわち、試料分析チップ４１によれば、板状部の第１表面と第２表面と分けて、第１反応室、計量室、および第２反応室を備えるため、分析対象のサンプル液の送液、計量が容易であり、コンパクトな構成であっても複数種類の生化学反応を行うことができる。

なお、上記各実施形態の説明では、板状部の第１表面に計量室が、第２表面に第１反応室および第２反応室が形成されている場合の例で説明したが、第１表面には、第１反応室、計量室、および第２反応室のいずれか一つが形成され、第２表面には、その他が形成されていればよい。
例えば、第１表面に第１反応室を、第２表面に計量室および第２反応室を形成することが可能である。また、第１表面に第２反応室を、第２表面に第１反応室および計量室を形成することが可能である。

上記各実施形態では、試料分析チップの板状部が水平に配置された状態で試料分析を行い、かつ第１表面が上向き、第２表面が下向きに配置されている場合の例で説明した。しかし、試料分析チップの配置姿勢は、板状部が水平面に対して傾斜した配置も可能である。また、第１表面、第２表面の向きも、上記各実施形態の向きには限定されない。

上記各実施形態の説明では、第１表面に設けられた流路構造と、第２表面に設けられた流路構造とが、縦穴によって連通されている場合の例で説明した。しかし、第１表面に設けられた流路構造と、第２表面に設けられた流路構造とを連通する流路は縦孔には限定されない。例えば、板状部の板厚方向に対して傾斜する孔によって連通していてもよいし、板状部の板厚方向に対して折れ曲がった流路で連通していてもよい。

上記各実施形態の説明では、板状部の平面視形状が、円形または円環形（ドーナツ型）の場合の例で説明したが、板状部の形状が円形または円環形であることは必須ではない。例えば、矩形状、楕円状、多角形状、不定形などの適宜の形状を採用することができる。
また、蓋材に関しても、平面視形状が、円形または円環形であることは必須ではない。例えば、板状部の形状と同一あるいは相似の形状が可能である。
また、蓋材は、第１表面または第２表面に形成された溝部や孔部などからなる流路構造を覆うことができる形状であれば、板状部の形状とは無関係な形状も可能である。

上記各実施形態の説明では、基材が、単一の部材からなる場合の例で説明したが、基材は、複数の部材を接合したり、貼り合わせたりして形成することが可能である。また、ベース基材に、材料を付加して、基材の形状を形成してもよい。

上記第１、第３の実施形態の説明では、試料分析チップが、第２反応室から溢れた流体を貯留する余剰液体収容室を有する場合、計量室から溢れた流体を貯留する余剰液体収容室を有する場合の例を説明した。
しかし、余剰液体収容室は、第１反応室から溢れた余剰の流体を貯留するようにしてもよい。

上記各実施形態の説明では、一例として、基材が、同一材質で構成される場合の例で説明したが、基材は、複数種類の材質を複合した構成が可能である。
例えば、基材を樹脂材料と金属材料との複合材料で構成すれば、金属材料からなる部位と樹脂材料からなる部位との熱伝導率が異なるため、基材の部位ごとに温度特性を変えることが可能である。例えば、放熱や加熱を行う部位には、金属材料を採用し、温度変化を低減したり、断熱したりすることが好ましい部位に樹脂材料を採用することが可能である。
材質が異なる部位は、板状部内に設けてもよいし、板状部と板状部以外の部位とで材質を変えてもよい。
例えば、上記第３の実施形態のチップ本体４２において、側壁部５１、つば部５３、および分注器具保持台部５４のうちの１以上の部位と、平板部５２の部位との材質を変えた構成が可能である。
また、材質の選択は、強度や剛性などの相違に基づいて行うことも可能である。

上記各実施形態に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせを代えたり、削除したりして実施することができる。
例えば、第１の実施形態に例示したすべての試料分析においては、上記第２、第３の実施形態の試料分析チップを使用することが可能である。
例えば、上記第１および第３の実施形態において、上記第２の実施形態同様、余剰液体収容室１４、分岐路２ｍを削除した構成が可能である。

本発明の試料分析チップは、例えば核酸等の試料において生化学物質の検出や分析に用いることができる。特にＳＮＰの変異の検出から、がんなどの遺伝子、生殖細胞や体細胞遺伝子の変異を検出する手法まで幅広く利用することができる。また、複数の溶液を混合する容器、反応容器として利用することも可能である。

１、２１、４１ 試料分析チップ
２、２２ チップ本体（板状部、基材）
２ａ 注入孔
２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ 縦孔
２ｆ 第１表面
２ｇ 第２表面
２ｋ、２ｋ’、２２ｋ 移送路
３、４３ 上蓋（蓋材）
３ａ 注入口（サンプル注入口）
３ｂ、５４ｃ 通気孔
４、２４、４４ 下蓋（蓋材）
１０、１０’、３０ 第１反応室
１０ａ、１０ａ’、３０ａ 始端部
１０ｂ、１０ｂ’、３０ｂ 終端部
１１、１１’、３５ 通気路
１２、１２’、３２ 第２反応室
１３、１３’、３３ 計量室
１３Ｆ、３３Ｆ 分岐路
１３ａ、１３ａ’、３３ａ 始端部
１３ｂ、３３ｂ 計量流路
１３ｃ、１３ｃ’、３３ｃ 終端部
１４、１４’ 余剰液体収容室
３４ 試料混合室
４２ チップ本体（基材）
５２ 平板部（板状部）
５４ 分注器具保持台部（凸部）
５４ａ テーパ面
５４Ａ 注入孔（サンプル注入口）
５４ｄ 第１テーパ部（テーパ孔部）
５４ｅ 第２テーパ部（テーパ孔部）
５４ｆ 余剰液体収容室

Claims (15)

1. 生化学分析の分析対象のサンプル液を注入し、該サンプル液に対して第１反応および第２反応を行うために用いる試料分析チップであって、
   第１表面と第２表面とに挟まれた板状部を有する基材と、
   前記サンプル液を貯留し、該サンプル液の全体に対して前記第１反応を生じさせるため前記板状部に形成された第１反応室と、
   該第１反応室と連通され、前記第１反応が生じた前記サンプル液を量り取るため複数の分岐路を有し、前記板状部に形成された計量室と、
   前記分岐路に連通され、該分岐路を通して移動された前記サンプル液に対して個別に前記第２反応を生じさせるために前記板状部に形成された複数の第２反応室と、
   を備え、
   前記第１反応室、前記計量室、および前記第２反応室のうち、いずれか一つが前記第１表面に、その他が前記第２表面に、形成されている、
   試料分析チップ。
2. 前記第１反応室、前記計量室、および前記第２反応室のうち、前記第１表面に形成されたものと、前記第２表面に形成されたものとは、少なくとも一部が前記板状部の板厚方向において重なり合うように配置されている
   ことを特徴とする、請求項１に記載の試料分析チップ。
3. 前記計量室は、前記第１表面に形成され、
   前記第１反応室は、前記第２表面に形成されている
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の試料分析チップ。
4. 前記複数の第２反応室は、前記第２表面に形成されている
   ことを特徴とする、請求項３に記載の試料分析チップ。
5. 前記計量室の前記複数の分岐路は、前記板状部の板厚方向に延びる複数の縦孔によって、前記複数の第２反応室とそれぞれ一対一に連通されている
   ことを特徴とする、請求項４に記載の試料分析チップ。
6. 前記第１反応室は、
   円環状の領域内でその周方向に対して蛇行する細長い溝部を備える
   ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の試料分析チップ。
7. 前記第１反応室および前記計量室と連通され、前記第１反応室から送液された前記サンプル液を前記計量室に送液する前に貯留して、該サンプル液の成分のムラを低減するための試料混合室を備える
   ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の試料分析チップ。
8. 前記第１反応室、前記計量室、および前記第２反応室に取り囲まれた中心領域を有し、
   該中心領域に、前記サンプル液を前記第１反応室に送液するためのサンプル注入口と、
   前記第１反応室、前記計量室、および前記第２反応室のうちのいずれかから溢れた余剰の液体を収容する余剰液体収容室と、
   が設けられた
   ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の試料分析チップ。
9. 前記中心領域において前記板状部から突出して形成され、突出方向に沿って縮径する円錐台状の外形を有する凸部を備え、
   該凸部の中心部に、前記凸部の突出方向と反対側に縮径し、分注器具が支持可能とされたテーパ孔部を有する前記サンプル注入口が設けられ、
   前記凸部の突出方向と反対側の前記凸部内に形成された凹所によって、前記余剰液体収容室が形成されている
   ことを特徴とする、請求項８に記載の試料分析チップ。
10. 前記余剰液体収容室は、外部に開口する通気路を備える
    ことを特徴とする、請求項８または９に記載の試料分析チップ。
11. 前記第１反応室、前記計量室、および前記第２反応室をそれぞれ覆うように、前記板状部の表面に貼り付けられた複数の蓋材を備える
    ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の試料分析チップ。
12. 前記複数の蓋材は、
    金属製のシート状部材からなる金属蓋材を含む
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の試料分析チップ。
13. 前記複数の蓋材は、
    金属と樹脂フィルムとの複合材料からなる複合蓋材を含む
    ことを特徴とする、請求項１１または１２に記載の試料分析チップ。
14. 金属シートと樹脂フィルムとの間に光吸収性材料を挟んだ状態で、前記金属シートと前記樹脂フィルムとを接合して形成された
    ことを特徴とする、請求項１３に記載の試料分析チップ。
15. 前記板状部は、樹脂材料によって形成されている
    ことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の試料分析チップ。

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