JP6446146B2 - マイクロチップ - Google Patents

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Description

本発明は、液体試薬が内包されており、流体が送液される流路が設けられているマイクロチップに関する。
流体が送液される流路が設けられたマイクロチップが、生化学分析などに用いられている。この場合、マイクロチップ内に、試薬が予め内包されていることがある。例えば、下記の特許文献1では、液体試薬を内包したブリスターパックが内蔵されたマイクロチップが提案されている。このマイクロチップは、液体試薬が検体や他試薬と混合される空間を有する。マイクロチップの使用に際し、ブリスターパックを押圧することによりブリスターパックが破れ、液体試薬が放出される。上記押圧の圧力により、放出された液体試薬がマイクロ流路に送液され、上記空間に流入する。
特許第5466745号公報
特許文献1に記載のマイクロチップでは、ブリスターパックを押圧する圧力が、液体試薬を送液する駆動力となっている。しかしながら、ブリスターパックを押圧する位置、圧力やブリスターパックが破れる位置などのばらつきにより、マイクロ流路に送液される液体試薬の液量を十分に制御することができなかった。
本発明は、送液される流体の液量を高い精度で制御することができる、マイクロチップを提供することを目的とする。
本発明に係るマイクロチップは、流体が密封された容器と、前記容器が配置されている収容部を有する基材とを備え、前記基材が上面及び下面を有し、前記収容部が、前記基材の前記上面に開口しており、前記収容部の前記開口を封止するように、前記基材の前記上面に設けられているシート部材をさらに備え、前記基材が、前記収容部に直接的または間接的に接続されており、かつ前記流体を送液する媒体が流入する流入路と、前記収容部に直接的または間接的に接続されており、かつ前記流体が流出する流出路とを有する。
本発明に係るマイクロチップのある特定の局面では、前記流入路に接続されており、かつ前記媒体を前記流入路に流入させることにより前記流体を送液する駆動部をさらに備える。
本発明に係るマイクロチップの他の特定の局面では、前記媒体がガスであり、前記駆動部が前記ガスを前記流入路に流入させる。
本発明に係るマイクロチップのさらに他の特定の局面では、前記流入路及び前記流出路が、前記収容部に直接的に接続されている。
本発明に係るマイクロチップの別の特定の局面では、前記流入路及び前記流出路のうち少なくとも一方の一部が前記基材の前記上面側に設けられており、かつ前記上面側の壁面が前記シート部材により覆われている。
本発明に係るマイクロチップのさらに別の特定の局面では、前記流入路の一部及び前記流出路の一部が前記基材の前記上面側に設けられており、かつ前記流入路及び前記流出路の前記上面側の壁面が前記シート部材により覆われている。
本発明に係るマイクロチップのさらに別の特定の局面では、前記流入路及び前記流出路が前記基材の内部に設けられている。
本発明に係るマイクロチップのさらに別の特定の局面では、前記流出路が前記基材の内部に設けられており、前記収容部が、前記基材の内部に設けられている滞留部を含み、該滞留部が前記流出部に接続されており、前記流体が送液される方向を送液方向としたときに、前記滞留部の前記送液方向に垂直な方向に沿う断面積が、前記流出部の前記送液方向に垂直な方向に沿う断面積より広い。
本発明に係るマイクロチップのさらに別の特定の局面では、前記流入路が複数設けられている。
本発明に係るマイクロチップのさらに別の特定の局面では、前記収容部に接続されている接続流路がさらに備えられており、前記流入路及び前記流出路が、前記接続流路を介して前記収容部に間接的に接続されている。
本発明に係るマイクロチップのさらに別の特定の局面では、前記基材が、ベースシートと、前記ベースシート上に設けられた貫通孔を有する基材本体とを備える。
本発明によれば、送液される流体の液量を高い精度で制御することができる、マイクロチップを提供し得る。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。 図2は、本発明の第1の実施形態に係るマイクロチップの平面図である。 図3は、本発明の第1の実施形態に係るマイクロチップの模式図である。 図4は、本発明の第1の実施形態の変形例に係るマイクロチップの側面断面図である。 図5は、本発明の第2の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。 図6は、本発明の第3の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。 図7は、本発明の第4の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。 図8は、本発明の第5の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。 図9は、本発明の第6の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。 図10は、本発明の第6の実施形態の変形例に係るマイクロチップの平面図である。 図11は、本発明の第7の実施形態に係るマイクロチップの平面図である。 図12は、本発明の第8の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。 図13は、本発明の第9の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。 図14は、本発明の第10の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。 図15は、本発明の第11の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。 図16は、本発明の第12の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。図2は、第1の実施形態に係るマイクロチップの平面図である。なお、図1及び図2は、マイクロチップの一部を拡大して示している。後述する図3〜図12においても同様である。
図1に示されているマイクロチップ1は、生化学分析などを行うためのマイクロデバイスとして用いることができる。なお、マイクロチップ1の用途は特に限定されない。
マイクロチップ1は基材2を有する。基材2は、流体が送液される流路としてのマイクロ流路を有する。ここで、「マイクロ流路」とは、マイクロ流路を流れるマイクロ流体としての液体に所謂マイクロ効果が発現する形状寸法に形成されている流路をいう。具体的には、「マイクロ流路」とは、マイクロ流路を流れる液体が、表面張力と毛細管現象との影響を強く受け、通常の寸法の流路を流れる液体とは異なる挙動を示す形状寸法に形成されている流路をいう。
ただし、どのような形状寸法の流路においてマイクロ効果が発現するかは、流路に導入される液体の物性によって異なる。例えば、マイクロ流路の横断面が矩形状である場合には、一般的には、マイクロ流路の横断面における高さ及び幅のうちの小さい方が5mm以下、好ましくは1mm以下、より好ましくは500μm以下、さらに好ましくは200μm以下に設定される。この場合、マイクロチップ1のより一層の小型化を図ることができる。
マイクロ流路の横断面が円形状である場合は、一般的には、マイクロ流路の直径は、5mm以下、好ましくは1mm以下、より好ましくは500μm以下、さらに好ましくは200μm以下に設定される。この場合、マイクロチップ1のより一層の小型化を図ることができる。なお、楕円の場合、直径は短径のことをいうものとする。
また、例えば、マイクロ流路に流体を流す際、ポンプや重力を用いる場合には、マイクロ流路の横断面が矩形状である場合には、一般的には、マイクロ流路の横断面における高さ及び幅のうちの小さい方が、20μm以上が好ましく、50μm以上がより好ましく、100μm以上がさらに好ましい。この場合、流路抵抗をより一層低下させることができる。
また、マイクロ流路の横断面が円形状である場合は、直径(楕円の場合には、短径)は、20μm以上が好ましく、50μm以上がより好ましく、100μm以上がさらに好ましい。
一方、例えば、マイクロ流路に流体を流す際、毛細管現象を有効に活用する場合には、マイクロ流路の横断面形状がおおむね長方形(正方形を含む)の場合には、小さい方の辺の寸法で、5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、20μm以上であることがさらに好ましい。また、小さい方の辺の寸法で、200μm以下であることが好ましく、100μm以下であることがより好ましい。
基材2は、上面2a及び下面2bを有し、矩形板状の形状を有する。なお、基材2の形状は特に限定されない。基材2は複数の層を有していてもよく、あるいは、単層であってもよい。
基材2は、例えば、樹脂、ガラス、セラミックスなどにより構成することができる。基材2を構成する樹脂としては、例えば、有機シロキサン化合物、ポリメタクリレート樹脂、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、シクロオレフィンポリマーなどの環状ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。有機シロキサン化合物の具体例としては、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリメチル水素シロキサンなどが挙げられる。
図2に示すように、基材2は、上面2aに開口している開口部4aを含む収容部4を有する。収容部4は、上面2aに設けられた、直方体状の凹部である。図1に示すように、収容部4は、側面部4b及び底部4cを有する。なお、収容部4の形状は上記に限定されない。
収容部4の底部4cには、流体としての液体試薬Xが充填及び密封された、容器3が配置されている。容器3は、開口部を有する壁部3aと、壁部3aの開口部を封止している蓋部3bとを有するブリスターパックである。なお、容器3は上記に限定されず、例えば、カプセルや袋状の容器などであってもよく、流体を密封できるものであればよい。
図3は、第1の実施形態に係るマイクロチップの模式図である。
本実施形態では、流体を送液する媒体として、ガスを用いる。マイクロチップ1は、上記ガスをマイクロ流路に流入させる駆動部8を有する。マイクロチップ1においては、駆動部8は基材に設けられている。駆動部8は、ガスを発生させるガス発生剤を有する。ガス発生剤の種類は特に限定されない。ガス発生剤は、例えば、加熱されることによりガスを発生させるものであってもよく、あるいは、光が照射されることによりガスを発生させるものであってもよい。
マイクロチップ1は、駆動部8に接続されている流入路5を有する。図3中の破線の矢印Aで示すように、流入路5に上記ガスが流入する。流入路5は、収容部4に接続されている。破線の矢印Bで示すように、ガスは流入路5から収容部4に流入する。さらに、マイクロチップ1は、収容部4に接続されている流出路6を有する。詳細は後述するが、マイクロチップ1の使用時には、上記容器から液体試薬を収容部4に流出させる。この液体試薬がガスにより送液され、実線の矢印Cで示すように、流出路6に流出する。
なお、本実施形態では、流入路5及び流出路6は収容部4に直接的に接続されているが、後述する第7,第8の実施形態のように、間接的に接続されていてもよい。
図2に戻り、収容部4の開口部4aを封止するように、基材2の上面2aにシート部材7が設けられている。これにより、マイクロ流路に異物が混入し難い。本実施形態では、流入路5の一部及び流出路6の一部は、基材2の上面2aに設けられている。流入路5及び流出路6の上面2a側の壁面はシート部材7の一部をそれぞれ含む。
シート部材7は、特に限定されないが、例えば、シリコーンゴム、天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM)等のオレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、またはウレタンフォームもしくはアクリルフォーム等からなる。
このように、シート部材7が弾性変形する材料からなる場合、シート部材7を繰り返し押圧により変形させることができる。従って、後述する第11の実施形態のように2以上の容器3に充填された液体試薬X,Yを用いる場合、繰り返しの押圧により、異なる容器3に充填された液体試薬X,Y同士をより一層確実に混合することができる。
もっとも、シート部材7は、塑性変形する材料からなっていてもよい。シート部材7が塑性変形する材料からなる場合、シート部材7の変形をより一層確実に維持させることができ、液体試薬Xをガスによってより一層確実に送液することができる。
塑性変形する材料としては、例えば、樹脂フィルムが挙げられる。塑性変形する樹脂フィルムとしては、例えば、ポリウレタンフィルム、ポリオレフィンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルムなどが挙げられる。
本実施形態の特徴は、基材2が流入路5及び流出路6を有することにある。それによって、送液される流体としての液体試薬の液量を高い精度で制御することができる。これを以下において説明する。
図1に示すマイクロチップ1の使用に際し、シート部材7を押圧し、シート部材7を変形させ、シート部材7を介して容器3を押圧する。これにより、液体試薬Xを容器3から収容部4に放出させる。次に、シート部材7の変形を維持しつつ、駆動部からガスを流入路5に流入させる。このとき、収容部4と変形したシート部材7とにより流路が形成されており、該流路内に液体試薬Xが位置している。ガスは流入路5から収容部4に至り、上記流路内の液体試薬Xを送液する。液体試薬Xは、ガスにより送液され、流出路6から流出する。
このように、液体試薬Xは、容器3から放出されたときは収容部4に滞留し、流出路6から流出し難い。これにより、容器3を押圧する位置や圧力などのばらつきによる、送液される液体試薬Xの液量のばらつきが生じ難い。液体試薬Xが流出路6から流出する液量は、流入させるガスの量により調整することができる。従って、送液される液体試薬Xの液量を高い精度で制御することができる。
本実施形態では、マイクロチップ1は、図3に示した駆動部8を有する。なお、マイクロチップ1は、駆動部8を必ずしも有しなくともよい。例えば、マイクロチップ1の使用時に、ガスを供給するポンプやシリンジなどにマイクロチップ1が接続されてもよい。流体を送液する媒体はガスには限られず、例えば、液体であってもよい。もっとも、上記媒体はガスであることが好ましい。それによって、流体と上記媒体とが混合し難い。
上記シート部材7は、可塑性の部材からなることが好ましい。それによって、マイクロチップ1の使用に際し、シート部材7の変形を好適に維持することができる。
上述したように、マイクロチップ1の収容部4は直方体状の凹部だが、収容部4の形状は上記に限定されない。例えば、図4に示す第1の実施形態の変形例のように、収容部84はすり鉢状の形状を有していてもよい。
図5は、第2の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。
第2の実施形態に係るマイクロチップは、流入路15が基材2の内部に設けられている点で、第1の実施形態と異なる。上記の点以外においては、第2の実施形態のマイクロチップは第1の実施形態のマイクロチップ1と同様の構成を有する。
流入路15は、収容部4の側面部4bに接続されている。側面部4bに流入路15が開口している部分は、収容部4の底部4cに至っている。なお、流入路15が側面部4bに開口している位置は上記に限定されない。あるいは、流入路15は、収容部4の底部4cに接続されていてもよい。
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、送液される液体試薬Xの液量を高い精度で制御することができる。
図6は、第3の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。
第3の実施形態に係るマイクロチップは、流出路26が基材2の内部に設けられている点で、第1の実施形態と異なる。上記の点以外においては、第3の実施形態のマイクロチップは第1の実施形態のマイクロチップ1と同様の構成を有する。
流出路26は、収容部4の側面部4bに接続されている。側面部4bに流出路26が開口している部分は、収容部4の底部4cに至っている。それによって、液体試薬Xが容器3から放出されたときに、液体試薬Xを流出路26が開口している部分またはその付近に好適に位置させることができる。従って、液体試薬Xを流出させるための媒体の量を少なくすることができる。さらに、本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、送液される液体試薬Xの液量を高い精度で制御することができる。
なお、流出路26が側面部4bに開口している位置は上記に限定されない。あるいは、流出路26は、収容部4の底部4cに接続されていてもよい。
図7は、第4の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。
第4の実施形態に係るマイクロチップは、収容部34が基材2の内部に設けられている滞留部34dを含み、該滞留部34dが流出路26に接続されている点で、第3の実施形態と異なる。上記の点以外においては、第4の実施形態のマイクロチップは第3の実施形態のマイクロチップと同様の構成を有する。
ここで、液体試薬Xがガスなどの媒体により送液される方向を送液方向とする。このとき、滞留部34dの送液方向に垂直な方向に沿う断面積は、流出路26の送液方向に垂直な方向に沿う断面積より広い。それによって、液体試薬Xが容器3から放出されたときに、液体試薬Xを滞留部34dに好適に滞留させることができる。これにより、液体試薬Xを送液するための媒体を収容部34に流入させる前において、液体試薬Xをより一層確実に収容部34に滞留させることができる。従って、送液される液体試薬Xの液量をより一層確実に、かつ高い精度で制御することができる。加えて、本実施形態においても、第3の実施形態と同様に、液体試薬Xを流出させるための媒体の量を少なくすることができる。
第1〜第4の実施形態では、流入路及び流出路のうち少なくとも一方の一部が基材2の上面2aに設けられていたが、流入路及び流出路の双方が基材2の内部に設けられていてもよい。この例を以下において説明する。
図8は、第5の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。
第5の実施形態に係るマイクロチップでは、流入路45及び流出路46が基材2の内部に設けられている。流入路45及び流出路46は、収容部4の底部4cに接続されている。このように、流入路45及び流出路46の壁面は、いずれもシート部材7の一部を含まない。それによって、マイクロチップの使用に際しシート部材7を押圧するとき、流入路45及び流出路46が変形し難く、塞がり難い。よって、液体試薬Xをより一層確実に送液することができる。さらに、本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、送液される液体試薬Xの液量を高い精度で制御することができる。
図9は、第6の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。
第6の実施形態に係るマイクロチップは、複数の流入路55a,55bを有する。流入路55aは基材2の上面2aに設けられている。流入路55bは、基材2の内部に設けられている。流入路55a,55bは、収容部4の側面部4bに接続されている。他方、流出路46は、基材2の内部に設けられており、かつ収容部4の底部4cに接続されている。
本実施形態のマイクロチップは複数の流入路55a,55bを有するため、ガスなどの媒体により、液体試薬Xを流出路46からより一層確実に流出させることができる。これにより、収容部4における液体試薬Xの残液量を低減させることができる。従って、容器3中に充填する液体試薬Xの量を少量にすることができる。さらに、本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、送液される液体試薬Xの液量を高い精度で制御することができる。
複数の流入路55a,55bの配置は特に限定されない。例えば、図10に示す第6の実施形態の変形例のように、複数の流入路95a,95bは、平面視において重なっていなくともよい。複数の流入路95a,95bの全てが基材2の内部に設けられていてもよい。あるいは、マイクロチップは、流入路を3つ以上有していてもよい。収容部4の形状などに応じて流入路を複数配置することにより、液体試薬Xを流出路46からより一層確実に流出させることができる。従って、容器3中に充填する液体試薬Xの量をより一層少量にすることができる。
図11は、第7の実施形態に係るマイクロチップの平面図である。
第7の実施形態に係るマイクロチップは、収容部4に接続されている接続流路69を有する。流入路15及び流出路26は、接続流路69を介して収容部4に間接的に接続されている。接続流路69、流入路15及び流出路26は、基材2の内部に設けられている。
なお、接続流路69が収容部4に接続されている部分は、特に限定されず、収容部4の側面部であってもよく、底部であってもよい。
本実施形態においても、マイクロチップは流入路15及び流出路26を有するため、液体試薬を送液する媒体を流入させる量によって、送液される液体試薬の液量を高い精度で制御することができる。
図12は、第8の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。
第8の実施形態に係るマイクロチップでは、接続流路79は収容部4の底部4cに接続されており、かつ滞留部79dを有する。この滞留部79dに、流入路15及び流出路26が接続されている。滞留部79dの送液方向に垂直な方向に沿う断面積は、流出路26の送液方向に垂直な方向に沿う断面積より広い。それによって、液体試薬Xが容器3から放出されたときに、液体試薬Xを滞留部79dに好適に滞留させることができる。従って、第4の実施形態と同様に、送液される液体試薬Xの液量をより一層確実に、かつ高い精度で制御することができる。液体試薬Xを流出させるための媒体の量を少なくすることもできる。
図13は、第9の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。
第9の実施形態に係るマイクロチップでは、基材2が、ベースシート9と、基材本体10とを備える。ベースシート9上に、基材本体10が設けられている。基材本体10は、貫通孔11を有する。
ベースシート9としては、例えば、粘着テープや接着テープなどを用いることができる。粘着テープとしては、基材フィルム上に粘着剤が設けられたものを用いることができる。接着テープとしては、基材フィルム上に接着剤が設けられたものを用いることができる。基材フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)を用いることができる。接着剤としては、例えば、シアノアクリレート系接着剤、エラストマー系接着剤、熱可塑性樹脂を使用したホットメルト系接着剤などが挙げられる。粘着剤としては、シリコーン系粘着剤、アクリル系粘着剤などの感圧粘着剤を用いることができる。
基材本体10としては、例えば、樹脂、ガラス、セラミックスなどにより構成することができる。基材本体10を構成する樹脂としては、例えば、有機シロキサン化合物、ポリメタクリレート樹脂、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、シクロオレフィンポリマーなどの環状ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。有機シロキサン化合物の具体例としては、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリメチル水素シロキサンなどが挙げられる。
第9の実施形態に係るマイクロチップのように、基材2は、ベースシート9と、基材本体10とにより構成されていてもよい。この場合、シート部材7と基材本体10とを接合した後に、液体試薬Xが密封された容器3を配置し、さらにその後にベースシート9を貼り合わせることができる。この場合、例えば、シート部材7と基材本体10の接合方法が熱融着など熱や圧力を加える方法であったとしても、接合後に液体試薬Xが充填された容器3を配置するので、接合時の熱や圧力により容器3が破壊されることを防止することができる。この場合、容器3を配置した後に、粘着テープや接着テープ等からなるベースシート9を熱や高い圧力を加えない手段で接合すればよい。
なお、本発明においては、第1の実施形態に係るマイクロチップ等のように、基材本体10とベースシート9とが一体化された基材2を用いてもよい。
本実施形態においても、マイクロチップは流入路5及び流出路6を有するため、液体試薬を送液する媒体を流入させる量によって、送液される液体試薬の液量を高い精度で制御することができる。
図14は、第10の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。
第10の実施形態に係るマイクロチップでは、液体試薬Xが密封された容器3が、基材2と接するように設けられていない。液体試薬Xが密封された容器3は、シート部材7の基材2側の主面7a上に設けられている。その他の点は、第1の実施形態と同様である。
本実施形態のように、液体試薬Xが密封された容器3は、シート部材7の基材2側の主面7a上に設けられていてもよい。また、本実施形態においても、マイクロチップは流入路5及び流出路6を有するため、液体試薬Xを送液する媒体を流入させる量によって、送液される液体試薬Xの液量を高い精度で制御することができる。
図15は、第11の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。
第11の実施形態に係るマイクロチップでは、収容部4の底部4cに、2つの容器3が設けられている。2つの容器3には、それぞれ、液体試薬Xと液体試薬Yが充填及び密封されている。その他の点は、第1の実施形態と同様である。
本実施形態のように、容器3は複数設けられていてもよい。また、本実施形態においても、マイクロチップは流入路5及び流出路6を有するため、液体試薬X,Yを送液する媒体を流入させる量によって、送液される液体試薬X,Yの液量を高い精度で制御することができる。
また、この場合、上述したように、シート部材7が、弾性変形する材料からなることが好ましい。シート部材7が弾性変形する材料からなる場合、シート部材7を繰り返しの押圧により変形させることにより、異なる容器3に充填された液体試薬Xと液体試薬Yとをより一層高い精度で混合することができる。
図16は、第12の実施形態に係るマイクロチップの側面断面図である。
第12の実施形態に係るマイクロチップでは、容器3が、袋状のフィルムパックからなる。第12の実施形態でも、容器3である袋状のフィルムパックを押圧することにより、袋状のフィルムパックが破れる。それによって、液体試薬Xが放出する。その他の点は、第1の実施形態と同様である。
本実施形態においても、マイクロチップは流入路5及び流出路6を有するため、液体試薬Xを送液する媒体を流入させる量によって、送液される液体試薬Xの液量を高い精度で制御することができる。
1…マイクロチップ
2…基材
2a,2b…上面,下面
3…容器
3a…壁部
3b…蓋部
4…収容部
4a…開口部
4b…側面部
4c…底部
5…流入路
6…流出路
7…シート部材
7a…主面
8…駆動部
9…ベースシート
10…基材本体
11…貫通孔
15…流入路
26…流出路
34…収容部
34d…滞留部
45…流入路
46…流出路
55a,55b…流入路
69,79…接続流路
79d…滞留部
84…収容部
95a,95b…流入路

Claims (11)

  1. 流体が密封された容器と、前記容器が配置されている収容部を有する基材とを備え、前記基材が上面及び下面を有し、前記収容部が、前記基材の前記上面に開口しており、前記収容部の前記開口を封止するように、前記基材の前記上面に設けられているシート部材をさらに備え、前記基材が、前記収容部に直接的または間接的に接続されており、かつ前記流体を送液する媒体が流入する流入路と、前記収容部に直接的または間接的に接続されており、かつ前記流体が流出する流出路とを有する、マイクロチップを用いた流体の送液方法であって、
    前記シート部材を押圧することにより、前記シート部材を変形させ、前記シート部材を介して前記容器を押圧することによって、前記容器から前記収容部に前記流体を放出させる工程と、
    前記シート部材の変形を維持しつつ、前記媒体を前記流入路に流入させ、前記媒体により前記流体を前記流出路側に送液する工程と、
    を備える、流体の送液方法。
  2. 前記流入路に接続されており、かつ前記媒体を前記流入路に流入させることにより前記流体を送液する駆動部をさらに備える、請求項1に記載の流体の送液方法
  3. 前記媒体がガスであり、前記駆動部が前記ガスを前記流入路に流入させる、請求項2に記載の流体の送液方法
  4. 前記流入路及び前記流出路が、前記収容部に直接的に接続されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の流体の送液方法
  5. 前記流入路及び前記流出路のうち少なくとも一方の一部が前記基材の前記上面側に設けられており、かつ前記上面側の壁面が前記シート部材により覆われている、請求項4に記載の流体の送液方法
  6. 前記流入路の一部及び前記流出路の一部が前記基材の前記上面側に設けられており、かつ前記流入路及び前記流出路の前記上面側の壁面が前記シート部材により覆われている、請求項5に記載の流体の送液方法
  7. 前記流入路及び前記流出路が前記基材の内部に設けられている、請求項4に記載の流体の送液方法
  8. 前記流出路が前記基材の内部に設けられており、
    前記収容部が、前記基材の内部に設けられている滞留部を含み、該滞留部が前記流出に接続されており、前記流体が送液される方向を送液方向としたときに、前記滞留部の前記送液方向に垂直な方向に沿う断面積が、前記流出の前記送液方向に垂直な方向に沿う断面積より広い、請求項5または7に記載の流体の送液方法
  9. 前記流入路が複数設けられている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の流体の送液方法
  10. 前記収容部に接続されている接続流路をさらに備え、
    前記流入路及び前記流出路が、前記接続流路を介して前記収容部に間接的に接続されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の流体の送液方法
  11. 前記基材が、ベースシートと、前記ベースシート上に設けられた貫通孔を有する基材本体とを備える、請求項1〜10のいずれか1項に記載の流体の送液方法
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Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60035199T2 (de) * 1999-08-11 2008-02-14 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Analysenkassette und flüssigkeitsförderkontroller
US7435381B2 (en) * 2003-05-29 2008-10-14 Siemens Healthcare Diagnostics Inc. Packaging of microfluidic devices
DE10344229A1 (de) * 2003-09-24 2005-05-19 Steag Microparts Gmbh Mikrostruktuierte Vorrichtung zum entnehmbaren Speichern von kleinen Flüssigkeitsmengen und Verfahren zum Entnehmen der in dieser Vorrichtung gespeicherten Flüssigkeit
US7691328B2 (en) * 2003-10-03 2010-04-06 National Institute For Materials Science Chip using method and test chip
JP2006308366A (ja) * 2005-04-27 2006-11-09 Hitachi High-Technologies Corp 化学分析装置及び化学分析カートリッジ
JP2006313122A (ja) * 2005-05-09 2006-11-16 Hitachi High-Technologies Corp 化学分析装置及び化学分析カートリッジ
JP2009019891A (ja) * 2007-07-10 2009-01-29 Konica Minolta Medical & Graphic Inc マイクロ検査チップおよび検査装置
JP2010008145A (ja) * 2008-06-25 2010-01-14 Konica Minolta Medical & Graphic Inc マイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置
JP2011149801A (ja) * 2010-01-21 2011-08-04 Yokogawa Electric Corp 化学反応用カートリッジ
WO2013046417A1 (ja) * 2011-09-30 2013-04-04 ミライアル株式会社 マイクロ流路チップ

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