JP6406973B2 - マイクロ流路チップ、その製造方法および分析用デバイス - Google Patents

マイクロ流路チップ、その製造方法および分析用デバイス Download PDF

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Description

本発明は、マイクロ流路チップ、その製造方法および分析用デバイスに関するものである。
近年、リソプロセスや厚膜プロセス技術を応用して、微細な反応場を形成し、数μＬ〜ｎＬ単位での検査を可能とする技術が提案されている。このような微細な反応場を利用した技術をμ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｙｓｔｅｍ）という。
μ−ＴＡＳは、人の遺伝子検査、染色体検査、細胞検査などの領域や、バイオ技術、環境中の微量な物質検査、農作物等の飼育環境の調査、農作物の遺伝子検査などに応用される。μ−ＴＡＳでは、多くの場合、基板上に形成されたマイクロサイズの流路（マイクロ流路、マイクロチャンネル）が利用され、このような基板はチップ、マイクロチップ、マイクロ流路チップなどと呼ばれる。
特許文献１においては、複数の検体導入部を有するマイクロ流路チップ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｈｉｐ）と、前記マイクロ流路チップより受け渡された検体の分析を行う第２のマイクロ流路チップ（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｈｉｐ）とが、開示されている。そしてこれらのマイクロ流路チップを組み合わせたデバイスが開示されている。このデバイスにおいては、複数の微量な検体を切り替えながら、第１のマイクロ流路チップに検体を導入し分析を行う。ここで切り替えるとは、２種類以上の検体を繰り返し連続的にマイクロチップに導入することを指す。
米国特許出願公開２０１２／００５８５１９号明細書
特許文献１に記載の、微量な検体を切り替えながら分析を行うデバイスにおいては、流路と流路、あるいは流路と導入口等の接続部で、流路断面積が大きくなり、検体が溜まる場所が生じる。この検体が溜まる場所において、連続的な検体送液の際に、検体が前検体と混合してしまうという問題があった。したがって、本発明の第１の課題は検体切り替え時に前検体が残存しにくいマイクロ流路チップの提供である。
本発明の第２の課題は鋳型成形により作製可能なマイクロ流路チップの提供である。特に、マイクロ流路デバイス全体のうち、マイクロ流路チップ部分は使い捨てとされることが多く、チップの作製コストの低減は重要である。コストを下げるためには、マイクロ流路チップは鋳型成形で作製されることが望ましい。
本発明は、２以上のパーツからなるマイクロ流路チップであって、第１のパーツは流路接続部を形成する貫通穴を有し、第２のパーツは突起部を有し、第１のパーツの貫通穴に、第２のパーツの突起部が挿入されていることを特徴とするマイクロ流路チップを提供する。
本発明のマイクロ流路チップは、流路接続部５１を形成する第１のパーツの貫通穴に第２のパーツが有する突起部が挿入されることで、流路接続部５１の体積が減じ、すなわち、流路接続部５１における断面積が減じ、検体切り替え時に検体同士が混合しにくい構成となった。よって解析の精度が増し、また、次に導入する検体で、残存する前検体を流し出すことが不要となり、効率的な分析が行える。また、好ましくは、本発明のマイクロ流路チップの第１のパーツ及び第２のパーツは鋳型成形により作製され、作製のコストが抑えられる。
本発明の実施形態及び実施例に係るマイクロ流路チップを示す図（ａ）マイクロ流路チップを示す図（ｂ）第１のパーツの一例を示す図（ｃ）第２のパーツの一例を示す図（ｄ）第１のパーツの貫通穴の拡大図である。第１のパーツの貫通穴はマイクロ流路チップの流路接続部を形成している。（ｅ）第２のパーツの突起部の拡大図（ｆ）突起部により、貫通穴部により形成される流路接続部の体積が減じられていることを示す図。 発明の実施形態に関わる分析用デバイスを示す図（ａ）分析用デバイスの上面図（ｂ）分析用デバイス内の検体の流れを示す図（ｃ）第２のマイクロ流路チップの拡大図。 分析用デバイスの使用方法を示す図（ａ）第１の検体をマイクロ流路チップに導く第１の形態を示す図（ｂ）第１の検体をマイクロ流路チップから第２のマイクロ流路チップに導く第２の形態を示す図（ｃ）第２の検体をマイクロ流路チップに導く第３の形態を示す図（ｄ）第２の検体をマイクロ流路チップから第２のマイクロ流路チップに導く第４の形態を示す図（ｅ）数種類の検体を分析用デバイスに導いた状態を示す図。 （ａ）従来のマイクロ流路チップの流路接続部（ｂ）本発明のマイクロ流路チップの流路接続部（ｃ）従来のマイクロ流路チップの流路接続部（ｄ）本発明のマイクロ流路チップの流路接続部。
本発明の第一の実施形態は、２以上のパーツからなるマイクロ流路チップであって、第１のパーツは流路接続部を形成する貫通穴を有し、第２のパーツは突起部を有し、第１のパーツの貫通穴に、第２のパーツの突起部が挿入されていることを特徴とするマイクロ流路チップである。第１のパーツと第２のパーツは、好ましくは、共に鋳型成形されている。また、流路接続部はマイクロ流路に連結されることを特徴とすることができる。第１のパーツは、シクロオレフィンポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、メチルメタクリレート・スチレン共重合またはポリスチレンを含むことを特徴とすることができ、第２のパーツは、シクロオレフィンポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、メチルメタクリレート・スチレン共重合またはポリスチレンを含むことを特徴とすることができる。突起部の形状は、円錐台形状、円錐形状、多角錐形状、または多角錐台形状であることを特徴とすることができる。
本発明の第二の実施形態は、前記マイクロ流路チップを有することを特徴とする分析用デバイスあるいは、マイクロ流路チップと、ガラス製のマイクロ流路チップからなるマイクロ流路デバイスである。
本発明の第三の実施形態は、２以上のパーツからなるマイクロ流路チップの製造方法であって、第１の鋳型を用い、鋳型成形により貫通穴を有する第１のパーツを作製する工程と、第２の鋳型を用い、鋳型成形により突起部を有する第２のパーツを作製する工程と、前記第１のパーツと前記第２のパーツを接合する工程と、を有し、前記貫通穴に前記突起部を挿入し、流路接続部を形成することを特徴とするマイクロ流路チップの製造方法である。前記接合は、好ましくは、熱圧着、接着剤による貼り合わせ、ネジ留め、または挟みこみにより行なうことができる。また、第１のパーツ及び第２のパーツは、好ましくは、樹脂を第１の鋳型あるいは第２の鋳型を用い、鋳型成形することによって作製され、前記樹脂は、好ましくは、シクロオレフィンポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、メチルメタクリレート・スチレン共重合またはポリスチレンである。
マイクロ流路チップとは、マイクロ流路、すなわち、径のサイズが１ｍｍ以下の流路を有する基板であり、例えばＤＮＡチップ、Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ、マイクロアレイ、プロテインチップなど挙げることができる。
パーツとは、マイクロ流路を形成する部品を指す。マイクロ流路チップは、２あるいはそれ以上のパーツからなり、第１のパーツ及び、第２のパーツは、鋳型成形により作製される。その他のパーツが存在する場合はその他のパーツは、鋳型成形されてもよいし、その他の方法によって作製されてもよい。
流路接続部とは、試料をマイクロ流路に導入あるいは、マイクロ流路からマイクロ流路に導入するための、導入部分あるいは接続部分を言い、従来のマイクロ流路の流路接続部５１５を図４（ａ）、（ｃ）の斜線で示す。流路接続部５１５は、第１のパーツに形成される、貫通穴によって形成されている。本発明の流路接続部５１は図４（ｂ）、（ｄ）に示すように、第２のパーツに形成される突起部により、流路接続部５１の体積が減じられている。なお、（ａ）、（ｂ）は、流路６１が第２のパーツ３の形状により形成されており、（ｃ）、（ｄ）は、流路６１が第１のパーツ２の形状により形成されている例を示す。
鋳型成形とは、樹脂、プラスチック、金属などの加工方法であり、鋳型に充填して成形する製造方法を指す。本発明のマイクロ流路チップの素材は、鋳型成形されるものであれば、特に制限はない。第１のパーツは、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＭＳ（メチルメタクリレート・スチレン共重合）、ＰＳ（ポリスチレン）等の樹脂を含む材料が好ましくは使用される。第２のパーツは、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＭＳ（メチルメタクリレート・スチレン共重合）、ＰＳ（ポリスチレン）等の樹脂を含む材料が好ましくは使用される。第１のパーツと第２のパーツは同じ材料であることが好ましいが、これに限るものではない。
図１に本発明におけるマイクロ流路チップを示す。図１（ａ）は、本発明におけるマイクロ流路チップ１（第２のマイクロ流路チップと区別するために、この先、本発明のマイクロ流路チップの一例を「第１のマイクロ流路チップ」あるいは「第１のチップ」と呼ぶことがある）を示す図である。図１（ｂ）はマイクロ流路チップを形成する第１のパーツ２の一例を示す図であり、貫通穴４を有している。本図の例においては、貫通穴４は、図示されていない第２のマイクロ流路チップのマイクロ流路と接続される。図１（ｃ）マイクロ流路チップを形成する第２のパーツ３の一例を示す図である。突起部５と、流路６１を形成するための溝６１１を有している。図１（ｄ）は、第１のパーツ２の貫通穴の拡大図である。図１（ｅ）は、第２のパーツ３の突起部５の拡大図である。図１（ｆ）は第１のパーツ２と、第２のパーツ３とを貼り合わせた断面図を示す。貫通穴４に突起部５が挿入されたところの断面図を示す。図中φは、第２のマイクロ流路チップ（例えばガラス製チップ）と接続されている部位の穴径を示し、ｈは穴の高さを示す。また、図中ａは溝６１１の幅を示し、ｂは流路６１の深さを示す。
第１のパーツ２を作製するに当たっては、パーツの形状を反転させた形状の金型を作製し、鋳型成形により作製する。また第１のパーツ２を作製する鋳型成形時、離型時に変形しないように、貫通穴４には抜き勾配を持たせることが好ましい。つまり、貫通穴４を形成する内壁が傾斜していることが好ましい。抜き勾配（内壁の傾斜角度）αは、１°以上５°以下が好ましく、例えば２°に設定することができる。１°より小さいと離型時に変形を起こしてしまう場合がある。また、５°より大きいと、貫通穴による、第１のパーツの第１の面における穴の直径φ１と、第１のパーツの第２の面における穴の直径φ２との差が大きくなってしまい、検体の流れに淀みが生じてしまう場合がある。貫通穴４は、その断面積（穴の長手方向に対して垂直な断面積）が、流路６１の断面積（流路の長手方向に対して垂直な断面積）とできるだけ等しいことが好ましい。断面積の差が大きいと、流れに淀みが生じてしまう場合がある。また、貫通穴４および流路６１の断面積は、できるだけ小さいことが好ましい。断面積が大きいとそれだけ流路６１と貫通穴４に流す検体の量が多く必要となる。
貫通穴４は、第１のパーツの第１の面における穴の直径φ１がφ０．３５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下であることが好ましい。
貫通穴４が形成された第１のパーツ２は、例えば金型にピンを形成しておくことで成形により作製することができる。よって、貫通穴４を成形するためのピンの根元部分の直径は、φ０．３５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下であることが好ましい。φ０．３５ｍｍより小さい穴は、φ０．３５ｍｍより小さい直径を有するピンで成形することになる。φ０．３５ｍｍより小さい直径のピンは非常に脆く、鋳型で成形する際に、成形時の樹脂圧や離型時の抵抗により、ピンが破損してしまう場合がある。
流路６１は、第２のパーツ３の表面に溝６１１を形成することによって作製することができる。流路６１の形状は、その断面形状（流路の長手方向に対して垂直な断面の形状）が、半円であっても、三角形や四角形の多角形であってもよい。四角形の流路６１は、例えば幅ａが０．１０ｍｍ、深さｂが０．０５ｍｍである四角形状の溝６１１によって形成することができる。また第２のパーツには、第１のパーツと貼り合わせ後に、貫通穴４の内部に収まる突起部５が形成される。突起部５の形状は貫通穴４の内部に収まればどのような形状であっても本発明の効果は発揮される。
本実施形態においては根元部分の直径が、φ０．１ｍｍ以上φ０．３５ｍｍ以下の円錐台形状である例を示す。突起部５には、抜き勾配を持たせることが好ましい。つまり突起部５の側面は根元に行くほど太くなるように傾斜している斜面からなることが好ましい。抜き勾配（円錐台形状の斜面の傾斜角度）βは、１°以上５°以下が好ましく、例えば２°に設定することができる。１°より小さいと離型時に変形を起こしてしまう場合がある。また、５°より大きいと、貫通穴による、第１のパーツの第１の面における穴の直径φ１と、第１のパーツの第２の面における穴の直径φ２との差が大きくなってしまい、検体の流れに淀みが生じてしまう場合がある。また突起部５の高さは貫通穴４の高さｈとの差が少ない方が好ましい。本実施形態において、突起部５は円錐台形状の場合を示したが、他の形状でも構わない。例えば、円錐形状、多角錐形状、多角錐台形状等であっても同様な効果を得ることができる。ただし、円柱形状、多角柱形状の突起部は、鋳型成形では製造が難しい。
第２のパーツを作製するに当たっては、パーツの形状を反転させた形状の金型を作製し、鋳型成形により作製することが好ましい。具体的には、流路６１を形成する溝６１１の形状を反転させた凸形状を金型に作製するとともに、突起部５の形状を反転させた穴形状を金型に作製する。そして、金型に樹脂を充填して、溝６１１および突起部５が形成された第２のパーツを成形により製造する。
その後、第１のパーツ２と第２のパーツ３を、例えば紫外線硬化型の接着剤で貼り合わせることで本発明におけるマイクロ流路チップ１を得る。得られたマイクロ流路チップ１は、貫通穴４の内部に突起部５を設けることで、流路接続部５１の体積を減少させることができ、流路６１とほぼ断面積が等しい流路接続部５１を作成することができる。また、流路６１は、第１のパーツ２の底面と、第２のパーツ３の溝６１１との間に貼り合わせ後に生じる空間で形成される。これにより、検体の流れの淀みを少なくすることができ、検体切り替え時に前検体が残存しにくい構成にできるうえ、使用する検体の量を減らすことができ、効率的な分析を行なうことができる。
パーツの接合の方法は限定されることなく、たとえば、熱圧着、接着剤などによる貼り合わせ、ネジ留め、挟みこみなど、あらゆる方法をとることができる。
本発明においては、第１のパーツ２に存在する貫通穴４の内部に突起部５を設けることで、マイクロ流路チップ上のマイクロ流路の流路接続部５１の容積が減り、検体切り替え時に前検体が残存しにくい構成にできるうえ、使用する検体の量を減らすことができる。よって次に導入する検体で、残存する前検体を流し出すまでの時間を短縮でき、効率的な分析を行うことができる。
以下、本発明を実施するための形態では、第１のパーツ２と、第２のパーツ３の２種類のパーツを接合して、マイクロ流路チップ１を得る構成について説明するが、本発明は必ずしもこれに限定されない。例えば、鋳型成形の成形難易度を下げるために、第１のパーツ、第２のパーツを、それぞれ、さらに分割して、３種類以上のパーツからマイクロ流路チップ１を得てもよいし、第１のパーツ、第２のパーツ以外のパーツとして、その他のパーツを含めてもよい。その他のパーツとしては、あらゆるものを含むことができるが、例として第２の流路チップ、パッキン、導入部のためのパーツ、検出のためのパーツ、ポンプなどを挙げることができる。
また、図１の例では、流路６１を形成する溝６１１は、第２のパーツに形成されている。しかし、流路６１を形成する溝６１１は、図４（ｄ）の例に示されるように、第１のパーツに形成されていてもよい（図４（ｃ）、（ｄ））。
本発明のマイクロ流路チップは、検体の分析を行う第２のマイクロ流路チップへの検体の送液のために使用することができる。以下、実施例では第２のマイクロ流路チップとして、ガラス製マイクロ流路チップが設けられている例を示す。なお、第２のマイクロ流路チップは鋳型成形されるものであっても、そうでなくともよいが、ガラス製チップとすれば、耐熱性にすぐれるため、導入した検体をＰＣＲにより増幅する場合などには望ましい。
図２に本発明におけるマイクロ流路チップ（第１のチップ）と第２のマイクロ流路チップ１１であるガラス製チップ（第２のチップ）を組み合わせた分析用デバイス１０を示す。図２（ａ）は、本発明におけるマイクロ流路チップ（第１のチップ）と第２のマイクロ流路チップであるガラス製チップ（第２のチップ）を組み合わせた分析用デバイスの上面図である。図２（ｂ）は、分析用デバイス１０内の検体の流れを示す図である。図２（ｃ）は、第２のマイクロ流路チップ（第２のチップ）１１の拡大図である。図２（ｂ）においては、説明を簡便にするために、複数ある独立したマイクロ流路内を流れる検体のうちの、１つの流れを示した。図中７は、第１のマイクロ流路チップ（第１のチップ）１に検体を導入するための、検体導入部を示す。図中８は第１のチップ１の第１の検体排出部、９は、第１のチップ１の第２の検体排出部を示す。６１は、第１のチップ１の第１の流路、６２は、第１のチップ１の第２の流路、６３は、第１のチップ１の第３の流路を示す。５１は、第１のチップ１の第１の流路接続部、５２は、第１のチップ１の第２の流路接続部、５３は、第１のチップ１の第３の流路接続部を示す。１２１は第２のチップの第１の流路、１２２は第２のチップの第２の流路である。１３は第１のチップと接続する部位、１４は加熱手段（加熱用ヒーター）、１５は加熱用ヒーター配線部、１６は測定部を示す。また、図中２１は、第１の検体排出部に設置された第１のマイクロポンプ、２２は第２の検体排出部に設置された第２のマイクロポンプを示す。これらのマイクロポンプで、検体の送液をコントロールする。
検体導入部７は、第１のチップの第１の流路６１に接続されている。第１のチップの第１の流路６１は第１の流路接続部５１に接続されている。流路接続部５１は第２のチップの第１の流路１２１に接続されている。第２のチップの第１の流路１２１は第１のチップの第２の流路接続部５２に接続されている。第１のチップの第２の流路接続部５２は第１のチップの第２の流路６２に接続されている。そして、第２の流路６２には第１のマイクロポンプ２１が接続され、第１の検体排出部８に検体が排出されるように構成されている。本実施形態においては、第１のチップの第１の流路６１、流路接続部５１、第２のチップの第１の流路１２１、第１のチップの第２の流路接続部５２、第２の流路６２からなる流路を検体導入準備流路と称する。
また、第２のチップの第１の流路１２１は第２のチップの第２の流路１２２と接続されている。本実施形態においては第２のチップの第２の流路１２２を検体分析流路と称する。
さらに、第２のチップの第２の流路１２２は、第３の流路接続部５３と接続されている。第３の流路接続部５３は第１のチップ１の第３の流路６３と接続されている。第１のチップ１の第３の流路６３には、第２のマイクロポンプ２２が接続され、第１のチップの第２の検体排出部９から検査済みの検体が排出されように構成されている。本実施形態においては、第１のチップ１の第３の流路接続部５３から第１のチップ１の第３の流路６３からなる流路を検体排出流路と称する。
検体は図示していないシリンジ等により、検体導入部７から導入される。そして第１の検体排出部８から第１のマイクロポンプ２１によって、検体導入準備流路を検体で満たす。その後、第１のチップの第２の検体排出部９から第２のマイクロポンプ２２によって、第２のチップの第１の流路１２１から第２のチップの第２の流路１２２（検体分析流路）に検体は導かれる。そして、第２のチップの第２の流路１２２に近接して配置された加熱手段（ヒーター）１４により流路１２２内の検体は加熱される。発熱するヒーターに白金を用いて、その抵抗値から温度を検出することもできる。その後検体の蛍光量をＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等を用いて測定部１６で計測する。そして、計測後の検体は、第１のチップ１の第３の流路接続部５３から第１のチップ１の第３の流路６３を通って第１のチップの第２の検体排出部９から排出される。
なお、検体導入部７は、マイクロ流路チップ１と一体形状として鋳型成形で作製してもよいし、別部品としマイクロ流路チップ１に接着して用いてもよい。
次に検体の導入について、図３を用いて説明する。図３は図２で説明した分析用デバイスに基づいて、複数種類の検体を連続的に検体分析流路（第２のチップの流路１２２）に導入する例を示す。図２と同じ機能を有する部分には同じ符号を付し説明を省略する。図３（ａ）は第１の検体を、検体導入準備流路に導く第１の形態を示す図である。図３（ｂ）は第１の検体を検体導入準備流路から検体分析流路へ導く第２の形態を示す図である。図３（ｃ）は第２の検体を、検体導入準備流路に導く第３の形態を示す図である。図３（ｄ）は第２の検体を検体導入準備流路から検体分析流路に導く第４の形態を示す図である。図３の（ｅ）は数種類の検体を分析用デバイス（検体分析流路）に導いた状態を示す図である。図中の、３１は第１の検体、３２は第２の検体、３３は第３の検体、３４は第４の検体、３５は第５の検体、３６は第６の検体を示す。
まず、第１のマイクロポンプ２１をＯＮにし、第２のマイクロポンプ２２をＯＦＦにする。第１の検体３１を図示されていないシリンジ等で液滴として検体導入部７から滴下しながら、第１のマイクロポンプ２１で第１の検体３１を吸引し、第１の検体３１で検体導入準備流路を満たす（ａ）。
次に、第１のマイクロポンプ２１をＯＦＦにし、第２のマイクロポンプ２２をＯＮにする。そして、続けて検体導入部７に、流路を満たすだけの充分な第１の検体３１を滴下しつつ、検体排出部９から、第１の検体３１を第２のマイクロポンプ２２で吸引する。これにより検体導入準備流路内を満たしている第１の検体３１は検体分析流路１２２に導かれる（ｂ）。検体分析流路（第２のチップの流路１２２）が、第１の検体３１で満たされた後も、検体導入部は入り口あるいは入り口付近まで第１検体で満たされているため気泡等は混入しない。
次に、第１のマイクロポンプ２１をＯＮにし、第２のマイクロポンプ２２をＯＦＦにする。そして第２の検体３２を検体導入部に導入する。その際、検体導入部は第１の検体３１で満たされているので、表面張力により第１の検体と導入された第２の検体３２は一体化する。この際、もし、気泡が発生しても、表面張力により、検体導入部の上面開口より脱気される（ｃ）。そして、第２の検体３２を滴下しつつ第１のマイクロポンプ２１で第２の検体３２を吸引することで第１の検体３１を全て検体排出部８に排出するとともに、第２の検体３２で検体導入準備流路を満たす（ａ）。
次に、第１のマイクロポンプ２１をＯＦＦにし、第２のマイクロポンプ２２をＯＮにする。そして、続けて検体導入部７に、第２の検体３２を滴下しつつ、第２の検体３２を第２のマイクロポンプ２２で所定の量だけ吸引する。これにより検体導入準備流路を満たしている第２の検体３２は検体分析流路（第２のチップの流路１２２）に所定の量、導入される（ｄ）。この操作を繰り返すことで複数の検体（３２〜３６）を順番に所定量ずつ、検体分析流路（第２のチップの流路１２２）に導入する（ｅ）。
ここで、上記ステップの第１の検体３１で検体導入準備流路が満たされている状態から、第２の検体３２を導入し、第２の検体３２で再び検体導入準備流路を満たすまでには一定の時間を要する。第２の検体に切り替え後に、第１の検体３１が残存していると、検体分析流路（第２のチップの流路１２２）に第１の検体３１、第２の検体３２が混在した検体が導入されてしまい、分析不良が生じる。この不良を無くすため、検体切り替え時には検体導入準備流路から完全に第１の検体を排出しなければならない。
この切り替え時間を短縮し、第１の検体を検体導入準備流路に残存しにくくさせ、効率的に分析を行うためには、検体導入準備流路における断面積（流路の長手方向に対して垂直な断面積）または容積（断面積×流路の長さ）の差を小さくすることが有効である。これにより検体が滞留するのを防ぐことができる。特に、流路接続部５１、５２では滞留が起こりやすい。第１の流路６１および第２の流路６２の断面積と、第１の流路接続部５１および第２の流路接続部５２の穴の断面積との差を小さくすることが、検体の滞留抑制には効果的である。また、検体導入準備流路の容積を小さくすることで、より少量の検体で検査が可能になり、効率的に分析が行える。
ここでは、第１の検体３１を導入した後、続けて第２の検体３２を導入する例について説明したが、第１の検体３１と第２検体３２との間に、第１の検体３１と第２の検体３２との混合を防止する、スペーサとなる緩衝液を導入してもよい。緩衝液は、第２の検体３２と同じ方法で導入することができる。また、同じように、複数の検体のそれぞれの検体の間（第２の検体３２と第３の検体の間、第３の検体３４と第４の検体３５の間、等）にスペーサとなる緩衝液を導入してもよい。
本発明におけるマイクロ流路チップは、該マイクロ流路チップを構成するパーツの少なくとも一つのパーツに有る貫通穴の内部に突起部を設けることで、流路の容積が減り、使用する検体の量を減らすことができる。よって次に導入する検体で、残存する前検体を流し出すまでの時間を短縮でき、効率的な分析が行える。
図１は本発明におけるマイクロ流路チップの実施例の構成を示す。
図中φは、マイクロ流路チップにおける第２のマイクロ流路チップであるガラス製チップの第１の流路１２１と接続されている部位の穴径を示し、ｈは穴の高さを示す。また、図中ａは流路６１を構成する溝６１１の幅を示し、ｂは流路６１の深さを示す。
本実施例において、貫通穴４はφ０．３５ｍｍ、高さｈは１ｍｍとした。第１のパーツ２を作製するに当たっては、パーツの形状を反転させた形状の金型を作製し、鋳型成形により作製した。また第１のパーツ２を作製する鋳型成形時、離型時に変形しないように、貫通穴４には抜き勾配を２°持たせた。φ０．３５ｍｍの貫通穴４に対応する金型上の部位は、φ０．３５ｍｍの金型上のピンで形成した。
第２のパーツ３における流路６１の形状は、溝６１１の幅ａは０．１０ｍｍ、深さｂは０．０５ｍｍとした。また第１のパーツと貼り合わせ後に、穴形状パーツの設けてある貫通穴４の内部に収まる突起部５はφ０．２５ｍｍの勾配２°の円錐台形状とした。また突起部５の高さは穴の高さｈと同一で１ｍｍとした。第２のパーツを作製するに当たっては、パーツの形状を反転させた形状の金型を作製し、鋳型成形により作製した。その後、第１のパーツ２と第２のパーツ３を紫外線硬化型の接着剤で貼り合わせることで本発明におけるマイクロ流路チップ１を得た。得られたマイクロ流路チップ１は、貫通穴の内部に突起部を設けることで、流路接続部５１の体積が減少しており、検体切り替え時に前検体が残存しにくい構成にできるうえ、使用する検体の量を減らすことができ、効率的な分析が行えた。
ここで、第１のパーツ２の第２のマイクロ流路チップと接続する貫通穴の穴径φを、φ０．１８ｍｍで形成すれば、突起形状無しで本発明における上記構成と同等の容積の流路が得られる。しかし、鋳型成形でφ０．１８ｍｍの貫通穴を作製する場合、第１のパーツの貫通穴を形成するための金型上のピンもφ０．１８ｍｍとしなければならない。その結果、鋳型成形時の樹脂圧や離型時の抵抗により、ピンの破損が生じ、鋳型成形では安定した成形が困難である。
本発明のマイクロ流路チップは、流路接続部５１を形成する第１のパーツの貫通穴に第２のパーツが有する突起部が挿入されることで、流路接続部５１の体積が減じ、すなわち、流路接続部５１における断面積が減じ、検体切り替え時に検体同士が混合しにくい構成となった。よって解析の精度が増し、また、次に導入する検体で、残存する前検体を流し出すことが不要となり、効率的な分析が行える。また、好ましくは、本発明のマイクロ流路チップの第１のパーツ及び第２のパーツは鋳型成形により作製され、作製のコストが抑えられる。
１．マイクロ流路チップ
２．第１のパーツ
３．第２のパーツ
４．貫通穴
５．突起部
６．流路
７．検体導入部
８．検体排出部（第１のチップの第１の検体排出部）
９．検体排出部（第１のチップの第２の検体排出部）
１０．分析用デバイス
１１．第２のマイクロ流路チップ
１２．第２のマイクロ流路チップのマイクロ流路
１３．第１のマイクロ流路チップと接続する部位
１４．加熱用ヒーター
１５．加熱用ヒーター配線部
１６．測定部分
２１．第１のマイクロポンプ
２２．第２のマイクロポンプ
３１．第１の検体
３２．第２の検体
３３．第３の検体
３４．第４の検体
３５．第５の検体
３６．第６の検体
５１．流路接続部（第１のチップの第１の流路接続部）
５２．流路接続部（第１のチップの第２の流路接続部）
５３．流路接続部（第１のチップの第３の流路接続部）
６１．流路（第１のチップの第１の流路）
６２．流路（第１のチップの第２の流路）
６３．流路（第１のチップの第３の流路）
１２１．流路（第２のチップの第１の流路）
１２２．流路（第２のチップの第２の流路）
６１１．溝

ａ．流路の幅
ｂ．流路の深さ
ｈ．貫通穴の高さ
α．貫通穴内壁の傾斜角度
β．突起部の傾斜角度

φ１．第１のパーツの第１の面における穴の直径
φ２．第１のパーツの第２の面における穴の直径

Claims (16)

  1. ２以上のパーツからなるマイクロ流路チップであって、第１のパーツは流路接続部を形成する貫通穴を有し、第２のパーツは突起部を有し、第１のパーツの貫通穴に、第２のパーツの突起部が挿入されていることを特徴とするマイクロ流路チップ。
  2. 流路接続部はマイクロ流路に連結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。
  3. 前記第１のパーツは、シクロオレフィンポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、メチルメタクリレート・スチレン共重合またはポリスチレンを含むことを特徴とする請求項１または２いずれか１項に記載のマイクロ流路チップ。
  4. 前記第２のパーツは、シクロオレフィンポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、メチルメタクリレート・スチレン共重合またはポリスチレンを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップ。
  5. 前記貫通穴は、前記貫通穴の内壁が傾斜しており、前記内壁の傾斜角度は、１°以上５°以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップ。
  6. 前記突起部の形状は、円錐台形状、円錐形状、多角錐形状、または多角錐台形状であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップ。
  7. 前記突起部の形状は円錐台形状であって、前記円錐台形状の斜面の傾斜角度は１°以上５°以下であることを特徴とする請求項６に記載のマイクロ流路チップ。
  8. 第１のパーツと第２のパーツが共に鋳型成形されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップ。
  9. 請求項１に記載のマイクロ流路チップを有するマイクロ流路デバイス。
  10. ２以上のパーツからなり、第１のパーツは流路接続部を形成する貫通穴を有し、第２のパーツは突起部を有し、第１のパーツの貫通穴に、第２のパーツの突起部が挿入されている第１のマイクロ流路チップと、
    前記流路接続部に接続されたマイクロ流路が形成されている第２のマイクロ流路チップを有する分析用デバイス。
  11. 前記第２のマイクロ流路チップは、前記マイクロ流路に接続されている検体分析流路を有することを特徴とする請求項１０に記載の分析用デバイス。
  12. 前記第２のマイクロ流路チップは、ガラス製のマイクロ流路チップであることを特徴とする請求項１０または１１のいずれか１項に記載の分析用デバイス。
  13. 前記第２のマイクロ流路チップは、加熱手段および測定部を有することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の分析用デバイス。
  14. ２以上のパーツからなるマイクロ流路チップの製造方法であって、
    第１の鋳型を用い、鋳型成形により貫通穴を有する第１のパーツを作製する工程と、
    第２の鋳型を用い、鋳型成形により突起部を有する第２のパーツを作製する工程と、
    前記第１のパーツと前記第２のパーツを接合する工程と、を有し、
    前記貫通穴に前記突起部を挿入し、流路接続部を形成することを特徴とするマイクロ流路チップの製造方法。
  15. 前記接合は、熱圧着、接着剤による貼り合わせ、ネジ留め、または挟みこみにより行なうことを特徴とする請求項１４に記載のマイクロ流路チップの製造方法。
  16. 第一のパーツまたは第２のパーツの少なくともいずれかは、シクロオレフィンポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、メチルメタクリレート・スチレン共重合またはポリスチレンを含むことを特徴とする請求項１４または１５のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップの製造方法。
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