JP6854206B2 - 流路チップ及び流路チップの位置決め方法 - Google Patents

Description

本発明は、流路チップ及び流路チップの位置決め方法に関する。

血液中に含まれるタンパク質や核酸などの血液成分や工場などから排出される排水中に含まれる化学物質などの微量な物質を分析する際、測定対象である液体（流体）を流路チップ（流路プレートともいう）を用いて分析する方法がある。

流路チップは、分析に必要な試料や試薬の量が少量で済み、高精度かつ短時間で分析することが可能である。そのため、流路プレートは、臨床検査、食物検査、または環境検査など様々な用途での使用が期待されている。特に、近年では、診療や看護などの医療現場において、簡易かつ迅速に検査するポイント・オブ・ケア検査（Ｐｏｉｎｔ−ｏｆ−Ｃａｒｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ（ＰＯＣＴ））での使用が期待されている。

流路チップとして、例えば、特許文献１には、液体クロマトグラフ用のカラムと、カラムを支持する支持体とを備えた流路ユニットが開示されている。この流路ユニットは、支持体を第１プレートおよび第２プレートで構成し、第１プレートと第２プレートとを貼り合わせることで、カラム保持部と流体流路とを形成し、第１プレートの表面に液体の流入口および流出口を設けている。

流路ユニットを用いて、測定対象である液体を分析する際、流路ユニットが分析装置に挿入されると、分析装置の供給管および排出管が自動で流入口および流出口に差し込まれる。そして、供給管から流路ユニットに液体が注入されると、液体は、流入口から流体流路を通って分離カラムに送られ、分離カラムで液体中の成分が分離される。その後、分離カラムを通過した流体は、流体流路を通って、流出口から排出され、分析装置内で分析される。

特許文献２には、平面形状が四角形に形成された板状の本体プレートを複数積層して形成された本体部の平面の４つの角部に位置決め穴を板厚方向に貫通して設けたマイクロ流路装置が開示されている。このマイクロ流路装置では、本体部を形成する際に、三枚の本体プレートのそれぞれの位置決め穴に４本の位置決めピンを挿入して、それぞれの本体プレートを位置決めした状態で本体プレート同士を接合することで、本体部を形成している。

特開２０１７−３５６２号公報 国際公開第２０１３−１２１８８９号

ここで、従来の流路ユニットやマイクロ流路装置の流入口および流出口の開口径は、非常に小さい（例えば、１ｍｍ以下）。そのため、従来の流路ユニットやマイクロ流路装置を用いて、試薬や試料などの液体を自動で安定して分析するためには、流路ユニットやマイクロ流路装置の流入口および流出口に自動で挿入される分析装置の供給管および排出管の位置精度が高いことが重要である。

従来の特許文献１のような流路ユニットの場合、分析装置に自動挿入される流路ユニットごとに流路ユニットの位置に多少の差が生じる可能性がある。そのため、流入口および流出口の両方に分析装置の供給管および排出管をいずれも正確に挿入するためには、供給管および排出管の位置精度をより高める必要がある。

また、特許文献２には、流入口、流出口、および位置決め穴のそれぞれの関係について記載されていない。そのため、従来のマイクロ流路装置の流入口および流出口の両方に分析装置の供給管および排出管をいずれも高い精度で自動挿入できるように、供給管および排出管の位置精度をより高める必要がある。

本発明の一態様は、流入口および流出口に分析装置の供給管および排出管を自動で高精度で差し込むことができる流路チップを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る流路チップは、液体中の成分を分離する分離素子を収容する、平面視において矩形状の流路チップであって、前記流路チップの同一の主面側であり、かつ、前記流路チップの平面視において、前記流路チップの四つの辺のうちのいずれかの一つの辺側に設けられる流入口および流出口を備え、前記流路チップの平面視においてＵ字状に形成された、液体が通る流路と、前記流路の一部に設けられ、前記分離素子を収容する分離素子収容部と、前記流路チップの平面視において、前記流入口と、前記流入口に最も近い前記流路チップの角部との間に設けられ、分析装置内に備えられる２つの位置決め棒のうちの一方の位置決め棒が挿入される第１の位置決め孔と、前記流路チップの平面視において、前記流出口と、前記流出口に最も近い前記流路チップの角部との間に設けられ、前記２つの位置決め棒のうちの他方の位置決め棒が挿入される第２の位置決め孔、を有し、前記第１の位置決め孔と前記第２の位置決め孔は、前記一つの辺側に設けられ、前記一の辺側の反対の辺側には位置決め孔が設けられていない。

本発明の一態様に係る流路チップは、流入口および流出口に分析装置の供給管および排出管を自動で高精度に差し込むことができる。

一実施形態に係る流路チップの斜視図である。 流路チップの分解斜視図である。 流路チップの平面図である。 図３のI−I断面であって、第１液体流路および第５液体流路の拡大断面図である。 分離カラムの一例を示す斜視図である。 図３のII−II断面であって、分離カラムの拡大断面図である。 図３のIII−III断面図である。 第１の位置決め孔および第２の位置決め孔に位置決め棒が挿入された時の状態を示す図３のIII−III断面図である。 流入口および流出口に供給管および排出管が挿入された時の状態を示す図３のII−II断面図である。 第１液体流路および第５液体流路の断面形状の他の構成を示す断面図である。 第１液体流路および第５液体流路の断面形状の他の構成を示す断面図である。 流路チップの他の構成の一例を示す平面図である。 流路チップの他の構成の一例を示す平面図である。 流路チップの他の構成の一例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。なお、理解の容易のため、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。また、以下の説明において、流路チップの高さ方向の一方の主面側を上または上方といい、流路チップの高さ方向の他方の主面側を下または下方という場合がある。また、本明細書では、３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）の３次元直交座標系を用い、流路チップの幅方向をＸ軸方向とし、奥行き方向をＹ軸方向とし、高さ（厚さ）方向をＺ軸方向とする。

＜流路チップ＞
図１は、一実施形態に係る流路チップの斜視図であり、図２は、流路チップの分解斜視図であり、図３は、流路チップの平面図である。図１〜図３に示すように、一実施形態に係る流路チップ１０Ａは、流路チップ１０Ａの平面視において、矩形状に形成され、検査対象の液体（試料）の成分を分離するものである。なお、液体としては、例えば、血液、工場などから排出される排水、または地下水などが挙げられる。

流路チップ１０Ａは、第１プレート１０１および第２プレート１０２からなる２つの板状のプレートを有し、第１プレート１０１と第２プレート１０２とを板厚方向に積層して構成されている。

第１プレート１０１および第２プレート１０２は、光透過性を有する材料を用いて形成される。前記材料としては、例えば、アクリル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂などが挙げられる。中でも、製造のし易さおよび光が透過可能な波長の範囲の広さなどの観点から、シクロオレフィン系樹脂を用いることが好ましい。

第１プレート１０１と第２プレート１０２とは、例えば、熱圧着などして貼り合わせることによって接合される。また、第１プレート１０１と第２プレート１０２とは、紫外線硬化樹脂などの接着剤を用いて接合してもよい。

流路チップ１０Ａは、液体流路（流路）２１、分離素子収容部２２Ａ、２２Ｂ、第１の位置決め孔（第１の位置決め部）２３、および第２の位置決め孔（第２の位置決め部）２４を有する。液体流路２１、および分離素子収容部２２Ａ、２２Ｂは、流路チップ１０Ａの内部に設けられており、分離素子収容部２２Ａ、２２Ｂは、液体流路２１の途中（一部）に設けられている。

液体流路２１および分離素子収容部２２Ａ、２２Ｂを構成する第１プレート１０１および第２プレート１０２には、液体流路２１、および分離素子収容部２２Ａ、２２Ｂに対応した形状の凹部や孔が形成されている。第１プレート１０１および第２プレート１０２の凹部は、凹部の中心線から見て、上下方向および左右方向に対称に形成されている。そのため、液体流路２１、および分離素子収容部２２Ａ、２２Ｂは、第１プレート１０１と第２プレート１０２とを接合することで形成される。また、流路チップ１０Ａの第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４を構成する第１プレート１０１の貫通孔の中心軸と、第２プレート１０２の貫通孔の中心軸とは、それぞれ一致するように形成されている。このように、液体流路２１、分離素子収容部２２Ａ、２２Ｂ、第１の位置決め孔２３、および第２の位置決め孔２４は、第１プレート１０１および第２プレート１０２により形成されている。

液体流路２１は、流路チップ１０Ａ内を液体が通るための通路である。液体流路２１の流入口２５および流出口２６は、第１プレート１０１の＋Ｚ軸方向の同一の主面側に設けられている。流入口２５および流出口２６は、流路チップ１０Ａの平面視において、第１プレート１０１の主面の＋Ｙ軸方向の辺側に対向するように設けられている。流入口２５および流出口２６は、流路チップ１０Ａの平面視において、それぞれ、略円形に形成されている。

液体流路２１は、第１液体流路２１１、第２液体流路２１２、第３液体流路２１３、第４液体流路２１４、および第５液体流路２１５を有する。液体流路２１は、流路チップ１０Ａの平面視において、略Ｕ字状に形成されている。すなわち、液体流路２１は、流入口２５から流出口２６にかけて、流路チップ１０Ａの平面視において、分離素子収容部２２Ａと分離素子収容部２２Ｂとを間に介して、折り返し構造となっている。なお、本実施形態では、液体流路２１の口径の大きさは、口径が円形の場合には、その口径の直径の長さであり、口径が四角形の場合には、その対角線の長さである。

第１液体流路２１１は、流入口２５から流路チップ１０Ａの厚さ方向に垂直に形成されている。第１液体流路２１１は、流入口２５から−Ｚ軸方向に沿って、第１プレート１０１と第２プレート１０２との境界部分まで伸びている。

図４は、図３のI−I断面であって、第１液体流路２１１および第５液体流路２１５の拡大断面図である。図４に示すように、第１液体流路２１１は、第１プレート１０１の厚さ方向から見た時、主面にある流入口２５から厚さ方向に縮径しているテーパー状に形成されている。

第２液体流路２１２は、第１液体流路２１１と分離素子収容部２２Ａとを連結している。本実施形態では、第２液体流路２１２は、第１液体流路２１１から、第１プレート１０１と第２プレート１０２との境界部分に沿って流路チップ１０Ａの−Ｙ軸方向に伸び、分離素子収容部２２Ａに連結されている。

第３液体流路２１３は、隣接する分離素子収容部２２Ａと分離素子収容部２２Ｂとの間を連結している。本実施形態では、第３液体流路２１３は、分離素子収容部２２Ａから第１プレート１０１と第２プレート１０２との境界部分に沿って流路チップ１０Ａの−Ｙ軸方向に伸び、途中で屈曲して、流路チップ１０Ａの＋Ｘ軸方向に伸びる。そして、第３液体流路２１３は、さらに屈曲して、＋Ｙ軸方向に伸び、分離素子収容部２２Ｂに連通している。

第４液体流路２１４は、最も後流側に位置する分離素子収容部と第５液体流路２１５とを連結している。流路チップ１０Ａ内に設けられる分離素子収容部が１つの場合には、前記分離素子収容部と第５液体流路２１５とを連結する流路が、第４液体流路２１４となる。本実施形態では、第４液体流路２１４は、分離素子収容部２２Ｂから第１プレート１０１と第２プレート１０２との境界部分に沿って流路チップ１０Ａの＋Ｙ軸方向に伸び、第５液体流路２１５に連結されている。

第５液体流路２１５は、流出口２６から流路チップ１０Ａの厚さ方向に垂直に形成されている。第５液体流路２１５は、第４液体流路２１４から＋Ｚ軸方向に沿って、流出口２６まで延びている。

第５液体流路２１５も、図４に示すように、第１液体流路２１１と同様、第１プレート１０１の厚さ方向から見た時、主面にある流出口２６から流路チップ１０Ａの厚さ方向に縮径しているテーパー状に形成されている。

第１液体流路２１１、第２液体流路２１２、第３液体流路２１３、第４液体流路２１４、および第５液体流路２１５の断面は、液体の流れに直交する方向に対して、いずれも、略円形に形成されている。

流入口２５および流出口２６は、流路チップ１０Ａの平面視において、流路チップ１０Ａの＋Ｙ軸方向の辺側に設けられている。また、流入口２５および流出口２６は、流路チップ１０ＡのＸ軸方向の辺の中間を通り、かつ流路チップ１０ＡのＹ軸方向の辺（Ｘ軸方向の辺に直交する辺）に平行な中心線に対して略対称となるように設けられている。

分離素子収容部２２Ａ、２２Ｂは、液体クロマトグラフィー用の分離カラム（分離素子）２７Ａ、２７Ｂを収容する空間である。

分離カラム２７Ａ、２７Ｂは、液体中の成分を分離するものである。分離カラム２７Ａ、２７Ｂは、それぞれ、分離素子収容部２２Ａ、２２Ｂ内に配置され、第１プレート１０１と第２プレート１０２との間で挟持された状態で配置されている。分離カラム２７Ａ、２７Ｂの構成の一例について説明する。ここで、分離カラム２７Ａ、２７Ｂは、いずれも同様の形態であるので、ここでは、分離カラム２７Ａの構成についてのみ説明する。分離カラム２７Ａの一例を図５に示す。図５は、分離カラム２７Ａの一例を示す斜視図であり、図６は、図３のII−II断面の分離カラム２７Ａの拡大断面図である。なお、図５では、説明の便宜上、被覆部２７３を二点鎖線で示している。図５および図６に示すように、分離カラム２７Ａは、多孔質の固定相２７１と、固定相２７１の流入端２７１ａおよび流出端２７１ｂの両方に設けられた圧力調整部２７２と、固定相２７１および圧力調整部２７２を被覆する被覆部２７３とを有する。

固定相２７１は、柱状に形成されている。固定相２７１は、固定相２７１を通過する液体の各成分に対する相互作用（例えば、疎水性相互作用、イオン交換など）により、成分同士を分離させる機能を有する。固定相２７１は、多孔質体や微粒子の集合体で形成される。固定相２７１の材料は、液体の種類や分離させる成分の種類に応じて、各種セラミックスや高分子などから選択される。本実施形態では、固定相２７１としては、モノリス構造の焼結セラミックスを含む。焼結セラミックスとしては、例えば、多孔質シリカを含む。特に、全体が一体のシリカゲルで形成されたシリカモノリスが用いられる。

圧力調整部２７２は、柱状に形成されている。圧力調整部２７２の外径は、固定相２７１の外径よりも大きく形成されている。圧力調整部２７２は、液体の流れを調整する機能を有する。圧力調整部２７２は、例えば、多孔質体で形成することができる。圧力調整部２７２を形成する材料としては、公知のセラミックスや高分子などを用いることができる。圧力調整部２７２は、固定相２７１の両端に設けられているので、固定相２７１に流入する液体および分離カラム２７Ａから流出する液体の流れが調整され、固定相２７１を通過する液体および分離カラム２７Ａから流出する液体の乱れが抑制される。

被覆部２７３は、チューブ状に形成されている。被覆部２７３は、例えば、加熱によって収縮する熱収縮性樹脂を用いて製造することができる。熱収縮性樹脂の種類は、特に限定されない。熱収縮性樹脂としては、例えば、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などが挙げられる。中でも、固定相２７１と被覆部２７３との間に隙間が生じ難くして、固定相２７１を安定して被覆する点から、ＰＥＥＫを用いることが好ましい。

このように、チューブ状の被覆部２７３内に固定相２７１および圧力調整部２７２を収納して加熱することで、柱状の分離カラム２７Ａが形成される。

分離カラム２７Ａは、分離素子収容部２２Ａを構成する第１プレート１０１および第２プレート１０２に挟持された状態で分離素子収容部２２Ａ内に収容されている。特に、圧力調整部２７２の外径は固定相２７１の外径よりも大きいため、圧力調整部２７２は、固定相２７１よりも第１プレート１０１および第２プレート１０２から大きな圧力を受けている。そのため、第１プレート１０１および第２プレート１０２と圧力調整部２７２との密着性はより高めることができるので、液体を供給する際の耐圧性を向上させることができる。また、固定相２７１に、第１プレート１０１および第２プレート１０２から必要以上に大きな圧力が受けるのを軽減することができる。そのため、固定相２７１の多孔質の孔が潰れるのを抑えることができるので、固定相２７１を通過する液体の流れが妨げられることを抑制することができる。

次に、図１〜図３を参照して、第１の位置決め孔２３、および第２の位置決め孔２４の構成について説明する。

第１の位置決め孔２３は、流路チップ１０Ａの平面視において、流入口２５に最も近い流路チップ１０Ａの角部１１０ａと流入口２５との間に設けられている。第２の位置決め孔２４は、流出口２６に最も近い流路チップ１０Ａの角部１１０ｂと流出口２６との間に設けられている。

第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４は、流路チップ１０Ａの厚さ方向に貫通している。第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４の開口径は、流路チップ１０Ａの流入口２５および流出口２６が形成されている主面側が前記主面とは反対側の主面よりも広くなるように形成されている。図７は、図３のIII−III断面図である。図７に示すように、第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４は、流路チップ１０Ａの厚さ方向から見た時、流入口２５および流出口２６が形成されている主面側から流路チップ１０Ａの厚さ方向に縮径しているテーパー状に形成されている。なお、第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４の開口径の大きさは、開口径が円形の場合には、その開口径の直径の長さであり、開口径が四角形の場合には、その開口径の対角線の長さである。

第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４は、流路チップ１０Ａの平面視において、流路チップ１０ＡのＸ軸方向の辺の中間を通りかつ流路チップ１０ＡのＹ軸方向の辺に平行な中心線に略対称となるように設けられている。

第１液体流路２１１、第５液体流路２１５、第１の位置決め孔２３、および第２の位置決め孔２４は、それぞれ、流路チップ１０Ａの主面に対して略垂直となるように形成されている。

また、流路チップ１０Ａは、主面の＋Ｘ軸方向の辺側に、Ｙ軸方向に沿って面取りされた面取り部２９を有する。

一実施形態に係る流路チップ１０Ａの製造方法の一例について説明する。まず、矩形状の二つのプレートのそれぞれの接合面側に、流路チップ１０Ａの液体流路２１、分離素子収容部２２Ａ、２２Ｂ、第１の位置決め孔２３、第２の位置決め孔２４、流入口２５、および流出口２６を構成する凹部や孔を形成する。これにより、第１プレート１０１および第２プレート１０２を作製する。第１プレート１０１および第２プレート１０２の凹部や孔は、射出成型やプレス加工などで形成してもよいし、レーザーなどで加工して形成してもよい。

次に、第１プレート１０１と第２プレート１０２とを重ねる。その後、第１の位置決め孔２３を構成する第１プレート１０１および第２プレート１０２の貫通孔と、第２の位置決め孔２４を構成する第１プレート１０１および第２プレート１０２の貫通孔とに、位置決めピンなどを挿入する。これにより、第１プレート１０１と第２プレート１０２との位置がずれないようにする。その後、第１プレート１０１と第２プレート１０２とを、例えば、熱圧着などして接合する。これにより、一実施形態に係る流路チップ１０Ａが得られる。

一実施形態に係る流路チップ１０Ａを用いて分析装置で液体を分析する場合の一例について説明する。流路チップ１０Ａが分析装置内に＋Ｙ軸方向に自動で挿入されると、前記分析装置内で、図８に示すように、第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４に位置決め棒３１、３２がそれぞれ自動で挿入され、流路チップ１０Ａが固定される。その後、図９に示すように、流入口２５に液体を供給する供給管３３と、流出口２６に液体を排出する排出管３４とが自動挿入される。その後、供給管３３から流入口２５に液体が注入される。

液体は、流入口２５から第１液体流路２１１を通って流路チップ１０Ａの厚さ方向に流れる。その後、液体は、第１液体流路２１１から第２液体流路２１２を通って、分離素子収容部２２Ａに供給されると、分離素子収容部２２Ａ内の分離カラム２７Ａで液体中の成分が分離される。その後、分離カラム２７Ａで成分が分離された液体は、第３液体流路２１３を通って、分離素子収容部２２Ｂに供給される。液体が分離カラム２７Ｂに供給されると、分離素子収容部２２Ｂ内の分離カラム２７Ｂで液体中の成分がさらに分離される。流路チップ１０Ａでは、２つの分離カラム２７Ａ、２７Ｂを直列に配置した状態で液体中の成分の分離が行われる。

分離カラム２７Ｂで成分が分離された液体は、分離カラム２７Ｂから第４液体流路２１４および第５液体流路２１５を通って、流路チップ１０Ａの厚さ方向（＋Ｚ軸方向）に沿って、流出口２６に流れ、流出口２６から排出される。その後、流出口２６から排出された液体は、分析装置内で分析（観察）される。

なお、流路チップ１０Ａが、例えば、少なくとも分析時に使用される波長の光を通す透明な材料で製造される場合、第４液体流路２１４または第５液体流路２１５中の液体を用いて分析することができる。但し、第４液体流路２１４で分析する場合、第１プレート１０１と第２プレート１０２の接合面が分析に悪影響を与える可能性がある。そのため、分析装置の光源（図示せず）と、受光部（図示せず）とを結ぶ光軸が前記接合面を通らないようにすることが好ましい。また、第５液体流路２１５で分析する場合には、前記光源と前記受光部とを結ぶ光軸が、排出管３４（図９参照）を通らないようにする必要がある。また、第４液体流路２１４または第５液体流路２１５中の液体を用いて分析する場合、流路チップ１０Ａの位置精度が重要である。本実施形態によれば、流路チップ１０Ａの位置精度を高めることができる。

このように、一実施形態に係る流路チップ１０Ａは、流路チップ１０Ａの同一主面側であり、かつ流路チップ１０Ａの＋Ｙ軸方向の辺側に液体流路２１の流入口２５および流出口２６を有する。また、流路チップ１０Ａは、流入口２５と流路チップ１０Ａの角部１１０ａとの間に第１の位置決め孔２３を有し、流出口２６と、流路チップ１０Ａの角部１１０ｂとの間に第２の位置決め孔２４を有する。流路チップ１０Ａを分析装置に設置する際、第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４に位置決め棒３１、３２（図８参照）を挿入して、第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４で流路チップ１０Ａの位置を予め固定する。第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４は、流路チップ１０Ａの＋Ｙ軸方向の辺側に位置しているので、第１の位置決め孔２３と第２の位置決め孔２４との間隔は短い。第１の位置決め孔２３と流入口２５とは近くに位置し、第２の位置決め孔２４と流出口２６とは近くに位置している。第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４の位置を基準にすると、第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４の近くにある流入口２５および流出口２６の位置精度は高めやすい。そのため、位置決め棒３１、３２（図８参照）で固定された第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４の位置を基準にして、供給管３３（図９参照）および排出管３４（図９参照）を下降させることで、供給管３３（図９参照）および排出管３４（図９参照）を流入口２５および流出口２６に自動で高精度に差し込むことができる。よって、分析装置内で流路チップ１０Ａの位置精度を高めることができるので、流路チップ１０Ａの交換を簡易に自動化できる。

また、一実施形態に係る流路チップ１０Ａの位置精度が低い場合、液体流路２１内の液体の液漏れ、または供給管３３（図９参照）、排出管３４（図９参照）、もしくは流路チップ１０Ａが破損する可能性がある。一実施形態に係る流路チップ１０Ａは、こうした問題が生じるのを低減することができる。

本実施形態では、第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４は、流路チップ１０Ａの１つの短辺（＋Ｙ軸方向側の辺）側にＸ軸方向に沿って対向するように設けられている。すなわち、第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４は、流路チップ１０Ａの辺のうち、距離が短い辺（＋Ｙ軸方向側の辺）側に対向するように設けられている。例えば、供給管３３および排出管３４を支持する器具など分析装置側の機器は主に金属製であり、流路チップ１０Ａは樹脂などを用いて形成されるので、分析装置側の機器と流路チップ１０Ａとは熱膨張係数の差がある。そのため、第１の位置決め孔２３と第２の位置決め孔２４との間隔が長いほど、前記熱膨張係数の差に起因して、位置決め棒３１、３２（図８参照）の挿入位置が第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４の位置と合わなくなる可能性がある。

これに対し、本実施形態では、第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４が、流路チップ１０Ａの平面視において、流路チップ１０Ａの辺の中でも、距離が短い辺（＋Ｙ軸方向側の辺）側に設けられているので、第１の位置決め孔２３と第２の位置決め孔２４との間隔が短い。そのため、前記熱膨張係数の差により、位置決め棒３１、３２（図８参照）と、第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４との位置にずれが生じるのを小さく抑えることができる。よって、位置決め棒３１、３２（図８参照）を第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４に安定して挿入することができる。

また、第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４は、上記のように、流路チップ１０Ａの１つの短辺（＋Ｙ軸方向側の辺）側に設けられている。そのため、例えば、流路チップ１０Ａを分析装置に−Ｙ軸方向（流路チップ１０Ａの正しい挿入方向とは逆向き）で挿入しても、分析装置の位置決め棒３１、３２（図８参照）は流路チップ１０Ａに挿入されない。そのため、供給管３３（図９参照）および排出管３４（図９参照）が流路チップ１０Ａ側に下降するのを防ぐことができる。これにより、供給管３３（図９参照）および排出管３４（図９参照）が流路チップ１０Ａの主面に衝突して破損することを防ぐことができる。

また、本実施形態によれば、第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４は、主面側から流路チップ１０Ａの厚さ方向に縮径しているテーパー状に形成されている。これらの孔の開口径は、流路チップ１０Ａの流入口２５および流出口２６のある主面側が前記主面とは反対側の主面よりも広くなるように形成されている。そのため、例えば、流路チップ１０Ａが裏返し（−Ｚ軸方向を上方）にして分析装置に挿入されても、分析装置内で位置決め棒３１、３２（図８参照）が第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４に挿入されることを防ぐことができる。そのため、供給管３３（図９参照）および排出管３４（図９参照）が流路チップ１０Ａ側に下降して流路チップ１０Ａの主面に衝突して破損することを防ぐことができる。

また、本実施形態によれば、第１液体流路２１１、第５液体流路２１５、第１の位置決め孔２３、および第２の位置決め孔２４は、それぞれ、流路チップ１０Ａの主面に対して略垂直に形成されている。第１の位置決め孔２３、および第２の位置決め孔２４を、供給管３３（図９参照）および排出管３４（図９参照）の位置合わせ用として用いることに加え、流路チップ１０Ａの製造時に第１プレート１０１と第２プレート１０２とを張り合わせる際の位置決め用としても使用することができる。そのため、第１プレート１０１と第２プレート１０２とを接合する際に、高い精度で位置を合わせた状態で接合することができる。

また、本実施形態によれば、流路チップ１０Ａは、主面の＋Ｘ軸方向の辺側に、Ｙ軸方向に沿って面取りされた面取り部２９を有するので、流路チップ１０Ａの分析装置１０への挿入方向を容易に判断することができる。

また、本実施形態によれば、第１液体流路２１１、第２液体流路２１２、第３液体流路２１３、第４液体流路２１４、および第５液体流路２１５の断面は、液体の流れに直交する方向に対して、いずれも略円形としている。そのため、液体流路２１内を液体は安定して流れることができるので、液体流路２１内の液体の流れに乱流が生じるのを抑制することができる。そのため、流出口２６から排出される液体を分析装置内で分析（観察）する際、流出口２６から排出される液体の測定精度の低下を抑制することができる。

特に、第３液体流路２１３の断面を、液体の流れに直交する方向に対して、略円形とすることで、分離素子収容部２２Ａと分離素子収容部２２Ｂとの間の液体の流れの乱れを抑えることができる。そのため、流路チップ１０Ａ内に、二つの分離素子収容部２２Ａ、２２Ｂを設けても、流出口２６から排出される液体の測定精度の低下を抑制することができる。

このように、一実施形態に係る流路チップ１０Ａは、血液中に含まれるタンパク質や核酸などの血液成分や工場などから排出される排水中に含まれる化学物質、地下水に含まれる成分などの微量な物質の分析を簡易かつ高精度に行うことができる。そのため、分析装置１０は、臨床検査、食物検査、環境検査、診療や看護現場などの医療現場において好適に用いることができる。特に、ＰＯＣＴ用として有効に用いることができる。

なお、本実施形態では、流路チップ１０Ａは、平面視において、矩形状に形成されているが、これに限定されず、円形など他の形状でもよい。

本実施形態では、第１液体流路２１１および第５液体流路２１５は、主面側から流路チップ１０Ａの厚さ方向に縮径しているテーパー状に形成されているが、これに限定されない。例えば、図１０に示すように、第１プレート１０１の厚さ方向から見た時、第１液体流路２１１は、第１プレート１０１と第２プレート１０２との境界部分から主面側である流入口２５側に向かって末広がり状に形成されていてもよい。第５液体流路２１５も、第１プレート１０１と第２プレート１０２との境界部分から主面側である流出口２６側に向かって末広がり状に形成されていてもよい。

また、図１１に示すように、第１プレート１０１の厚さ方向から見た時、第１液体流路２１１および第５液体流路２１５は、第１プレート１０１の厚さ方向に向かって、第１液体流路２１１および第５液体流路２１５の開口径の中心軸に対して傾斜角度が二段階で小さくなるように形成したテーパー状でもよい。具体的には、第１液体流路２１１は、流入口２５から流路チップ１０Ａの厚さ方向にかけて、第１液体流路２１１の開口径の中心軸に対して傾斜角度が大きい第１傾斜部４１と、第１傾斜部４１よりも傾斜角度が小さい第２傾斜部４２とで構成する。第３液体流路２１３も、流出口２６から流路チップ１０Ａの厚さ方向にかけて、第５液体流路２１５の開口径の中心軸に対して傾斜角度の大きい第１傾斜部４１と、第１傾斜部４１よりも傾斜角度が小さい第２傾斜部４２とで構成する。これにより、例えば、より口径の広い供給管４３および排出管４４の口径を用いた場合でも、供給管４３および排出管４４を流入口２５および流出口２６に挿入することができる。

さらに、第１液体流路２１１および第５液体流路２１５は、第１プレート１０１の厚さ方向から見た時、テーパー状に形成されているが、主面側から流路チップ１０Ａの厚さ方向に同じ開口径で形成されていてもよい。

本実施形態では、流路チップ１０Ａには分離素子収容部２２Ａ、２２Ｂを設け、二つの分離カラム２７Ａ、２７Ｂを分離素子収容部２２Ａ、２２Ｂ内にそれぞれ収容しているが、これに限定されず、何れか一つだけでもよい。図１２は、本実施形態に係る流路チップの他の構成の一例を示す平面図である。図１２に示すように、流路チップ１０Ｂは分離素子収容部２２Ａのみを有し、分離素子収容部２２Ａに分離カラム２７Ａを収容するようにしてもよい。このとき、液体流路２１は、第１液体流路２１１と、第４液体流路２１４とで構成し、流出口２６の位置は図１〜図３に示す位置と同じ位置とする。これにより、分離カラムの数が変動しても、流路チップ１０Ｂの外形は、図１〜図３に示す流路チップ１０Ａと同一形状のままとすることができる。そのため、流路チップ１０Ｂは、分析装置に設置される位置、分析装置の位置決め棒３１、３２（図８参照）や供給管３３（図９参照）および排出管３４（図９参照）の位置を、図１〜図３に示す流路チップ１０Ａと共通の状態で使用することができる。

また、流路チップ１０Ａ内の分離素子収容部は、流入口２５および流出口２６の位置を図１〜図３に示す位置と同じ位置で維持できれば、流路チップ１０Ａ内に直列または並列に複数設けてもよい。このとき、流路チップ１０Ａ内に設けられる分離カラムの数も、分離素子収容部の数に応じて一つでもよいし、複数でもよい。

本実施形態では、分離カラム２７Ａ、２７Ｂの長さは、特に限定されず、任意の長さとしてもよい。図１３は、一実施形態に係る流路チップの他の構成の一例を示す平面図である。図１３に示すように、流路チップ１０Ｃでは、分離カラム２７Ａ、２７Ｂの長さを流路チップ１０ＣのＹ軸方向の長さの半分程度としてもよい。流路チップ１０Ｃは、流入口２５および流出口２６の位置を変えずに、分離カラム２７Ａ、２７Ｂを任意の位置に設けることができると共に、分離カラム２７Ａ、２７Ｂの長さを自由に設計することができる。これにより、分離カラム２７Ａ、２７Ｂが、図１〜図３に示す流路チップ１０Ａの分離カラム２７Ａ、２７Ｂより短くしても、流路チップ１０Ｃの外形は、図１〜図３に示す流路チップ１０Ａと同一形状のままとすることができる。そのため、流路チップ１０Ｃは、分析装置に設置される位置、分析装置の位置決め棒３１、３２（図８参照）や供給管３３（図９参照）および排出管３４（図９参照）の位置を、図１〜図３に示す流路チップ１０Ａと共通の状態で使用することができる。

また、図１４に示すように、流路チップ１０Ｄは、第２液体流路２１２の長さを、分離カラム２７Ａ、２７Ｂの長さに応じて短くしてもよい。これにより、分離カラム２７Ａ、２７Ｂの長さに応じて、第２流体流路の長さを適切な長さに設計することができる。なお、図１３および図１４では、二つの分離素子収容部２２Ａ、２２Ｂが流路チップ１０Ｂ、１０Ｃ内に設けられているが、何れか一つだけでもよい。

本実施形態では、第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４は、流路チップ１０Ａの厚さ方向に貫通しているが、これに限定されない。例えば、第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４は、流路チップ１０Ａの主面に凹状に形成されていてもよい。この場合、第１プレート１０１の第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４に対応する穴は貫通し、第２プレート１０２の第１の位置決め孔２３および第２の位置決め孔２４に対応する穴は貫通させないように形成する。

本実施形態では、流入口２５および流出口２６は、流路チップ１０Ａの＋Ｙ軸方向の辺側に設けられているが、これに限定されるものではなく、流路チップ１０Ａの他の三つの辺のうちのいずれか一つの辺側に設けられていてもよい。

本実施形態では、第１液体流路２１１、第５液体流路２１５、第１の位置決め孔２３、および第２の位置決め孔２４は、それぞれ、流路チップ１０Ａの主面に対して略垂直に形成されているが、同一方向であれば、特に限定されない。

本実施形態では、第１液体流路２１１、第２液体流路２１２、第３液体流路２１３、第４液体流路２１４、および第５液体流路２１５の断面は、いずれも略円形としているが、これに限定されず、これらの流路の何れかの流路の断面を略円形としてもよい。

本実施形態では、流路チップ１０Ａは、＋Ｘ軸方向の辺側に面取り部２９を備えているが、流路チップ１０Ａの分析装置への挿入方向が確認できればよいため、流路チップ１０Ａの四つの辺のうちの何れか一つの辺に形成されていればよい。また、流路チップ１０Ａの分析装置への挿入方向を間違えることがないような場合には、流路チップ１０Ａは面取り部２９を備えていなくてもよい。

本実施形態では、分離カラム２７Ａ、２７Ｂの圧力調整部２７２は、固定相２７１の流入端２７１ａおよび流出端２７１ｂの両方に設けられているが、何れか一方のみでもよいし、両方に設けなくてもよい。

本実施形態では、分離カラム２７Ａ、２７Ｂは被覆部２７３を備えているが、これに限定されず、固定相２７１のみで分離素子収容部２２Ａ、２２Ｂに挟持した状態で配置することができる場合などには、被覆部２７３は設けなくてもよい。

以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０Ａ〜１０Ｄ 流路チップ
１０１ 第１プレート
１０２ 第２プレート
１１０ａ、１１０ｂ 角部
２１ 液体流路（流路）
２１１ 第１液体流路
２１２ 第２液体流路
２１３ 第３液体流路
２１４ 第４液体流路
２１５ 第５液体流路
２２Ａ、２２Ｂ 分離素子収容部
２３ 第１の位置決め孔（第１の位置決め部）
２４ 第２の位置決め孔（第２の位置決め部）
２５ 流入口
２６ 流出口
２７Ａ、２７Ｂ 分離カラム（分離素子）
２７１ 固定相
２７１ａ 流入端
２７１ｂ 流出端
２７２ 圧力調整部
２７３ 被覆部
２９ 面取り部

Claims (10)

1. 液体中の成分を分離する分離素子を収容する、平面視において矩形状の流路チップであって、
   前記流路チップの同一の主面側であり、かつ、前記流路チップの平面視において、前記流路チップの四つの辺のうちのいずれかの一つの辺側に設けられる流入口および流出口を備え、前記流路チップの平面視においてＵ字状に形成された、液体が通る流路と、
   前記流路の一部に設けられ、前記分離素子を収容する分離素子収容部と、
   前記流路チップの平面視において、前記流入口と、前記流入口に最も近い前記流路チップの角部との間に設けられ、分析装置内に備えられる２つの位置決め棒のうちの一方の位置決め棒が挿入される第１の位置決め孔と、
   前記流路チップの平面視において、前記流出口と、前記流出口に最も近い前記流路チップの角部との間に設けられ、前記２つの位置決め棒のうちの他方の位置決め棒が挿入される第２の位置決め孔、を有し、
   前記第１の位置決め孔と前記第２の位置決め孔は、前記一つの辺側に設けられ、前記一の辺側の反対の辺側には位置決め孔が設けられていないことを特徴とする流路チップ。
2. 前記第１の位置決め孔および第２の位置決め孔は、前記流路チップを貫通した貫通孔であり、
   前記第１の位置決め孔および第２の位置決め孔の開口径は、前記流路チップの前記主面側が前記主面とは反対側の主面よりも広い、請求項１に記載の流路チップ。
3. 前記流路チップの平面視において、前記流路チップの四つの辺のうちの何れか一つの辺が面取りされている請求項１または２に記載の流路チップ。
4. 前記流入口から前記流路チップの厚さ方向に垂直に形成された流路、前記流出口から前記流路チップの厚さ方向に垂直に形成された流路、前記第１の位置決め孔、および前記第２の位置決め孔は、それぞれ、前記主面に対して同一方向に設けられている請求項１〜３の何れか一項に記載の流路チップ。
5. 前記流入口および流出口は、前記流路チップの平面視において、前記流路チップの四つの辺のうちの何れか一つの辺の中間を通り、かつ前記一つの辺と、前記流路チップの平面視において、直交する他の辺に平行な中心線に対して対称となるように設けられると共に、
   前記第１の位置決め孔および第２の位置決め孔は、前記流路チップの平面視において、前記中心線に対称となるように設けられる請求項１〜４の何れか一項に記載の流路チップ。
6. 前記流路チップが、第１プレートおよび第２プレートの２つの板状のプレートで構成され、
   前記第１の位置決め孔および第２の位置決め孔は、前記第１プレートおよび第２プレートをそれぞれ貫通した貫通孔であり、
   前記第１プレートの貫通孔の中心軸と、前記第２プレートの貫通孔の中心軸とが、それぞれ一致している請求項１〜５の何れか一項に記載の流路チップ。
7. 前記流路の断面が、前記液体の流れに直交する方向に対して、円形に形成されている請求項１〜６の何れか一項に記載の流路チップ。
8. 前記分離素子収容部が前記流路チップ内に複数設けられ、
   前記流路のうち、隣接する前記分離素子収容部の間を連結する流路の断面が、前記液体の流れに直交する方向に対して、円形に形成されている請求項１〜７の何れか一項に記載の流路チップ。
9. 前記流路のうち、前記流入口から前記流路チップの厚さ方向に垂直に形成された流路、および前記流出口から前記流路チップの厚さ方向に垂直に形成された流路は、前記流路チップの厚さ方向から見た時、前記流入口および流出口から前記流路チップの厚さ方向に縮径しているテーパー状に形成されている請求項１〜８の何れか一項に記載の流路チップ。
10. 液体中の成分を分離する分離素子を収容する、平面視において矩形状の流路チップであって、
    前記流路チップの同一の主面側であり、かつ、前記流路チップの平面視において、前記流路チップの四つの辺のうちのいずれかの一つの辺側に設けられる流入口および流出口を備え、前記流路チップの平面視においてＵ字状に形成された、液体が通る流路と、
    前記流路の一部に設けられ、前記分離素子を収容する分離素子収容部と、
    前記流路チップの平面視において、前記流入口と、前記流入口に最も近い前記流路チップの角部との間に設けられた第１の位置決め孔と、
    前記流路チップの平面視において、前記流出口と、前記流出口に最も近い前記流路チップの角部との間に設けられた第２の位置決め孔、を有し、
    前記第１の位置決め孔と前記第２の位置決め孔は、前記一つの辺側に設けられた流路チップの位置決め方法であって、
    分析装置の第１の位置決め棒と第２の位置決め棒は、それぞれ、前記第１の位置決め孔と前記第２の位置決め孔に挿入され、前記一の辺側の反対の辺側には前記第１の位置決め棒及び第２の位置決め棒が挿入されないことを特徴とする流路チップの位置決め方法。

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