JP7168074B2 - マイクロ流体システム - Google Patents

Description

本発明は、マイクロ流体システムに関する。

マイクロチップに形成された微細な流路内に試料を充填して電気泳動等を行なうことにより、試料を分析するマイクロ流体システムが開発されている。当該マイクロ流体システムにおいて、マイクロチップを繰り返し使用するために、分析終了後の流路内およびリザーバ内を洗浄することが行われる。

試料由来成分または蛍光色素が流路内に吸着する場合には、分析結果のピーク形状が変化したり、電気泳動の時間が遅延したり、流路内での分離能が低下したり、ベースラインが上昇したりする場合がある。

水系の洗浄液のみを用いてマイクロチップを洗浄する場合には、試料由来成分または蛍光色素の流路への吸着力が強いと、洗浄が不十分となる。このため、特許第５６４０５５７号公報（特許文献１）に記載のように、アルコール等の有機溶媒を含む洗浄液が用いる場合がある。

特許第５６４０５５７号公報

特許文献１に記載のようなアルコール等の有機溶媒を含む洗浄液は、低い表面張力を有する。このため、リザーバ容量に近い量の洗浄液を流路に注入した場合には、洗浄液がマイクロチップ表面上で広がってしまい、機械的に自動で洗浄することが困難となることが起こり得る。

作業者が手作業でマイクロチップに所定量の洗浄液を注入すれば、マイクロチップを確実に洗浄することができるが、このような作業は煩雑である。

このような煩雑を回避するために、マイクロチップに注入する液量を減らして、毛細管現象を利用して流路内に有機溶媒系の洗浄液を充填し、その後に、水系の洗浄液を流路内に流すことも可能である。しかしながら、このような場合では、有機溶媒系の量が少なく、洗浄効果も限定的であり十分に洗浄されているとは言えなかった。

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、本発明の目的は、マイクロチップを効率よく洗浄可能なマイクロ流体システムを提供することにある。

本開示に基づくマイクロ流体システムは、内部に試料を分離するための分離流路を含む少なくとも１つの流路を有し、上記流路の各端部に開口した複数のリザーバを有するマイクロチップを保持するチップ保持部と、上記チップ保持部に保持された上記マイクロチップに対向して配置され、上記複数のリザーバの各々に対応する位置に複数のプローブ挿入部が設けられたチップカバーと、上記複数のプローブ挿入部と上記複数のリザーバとが連通可能に、上記複数のプローブ挿入部と上記複数のリザーバとの間を封止する複数のシール部材と、上記複数のリザーバのいずれかに液体を排出可能に設けられた分注プローブと、上記複数のリザーバの各々から液体を吸引可能に設けられた複数の吸引ノズルを含む吸引機構と、上記流路を洗浄するための第１洗浄液を貯留する第１貯留部と、上記流路を洗浄するための第２洗浄液を貯留する第２貯留部と、液体の吸込と液体の吐出を繰り返し可能に設けられたポンプと、上記第１洗浄液を上記第１貯留部から吸引する経路と上記第２洗浄液を上記第２貯留部から吸引する経路とを切替可能に構成された経路切替部と、上記経路切替部および上記ポンプの動作を少なくとも制御する制御部と、を備える。

本発明によれば、マイクロチップを効率よく洗浄可能なマイクロ流体システムを提供することができる。

実施の形態１に係るマイクロ流体システムの概略図である。 実施の形態１に係るマイクロ流体システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るマイクロ流体システムに用いられるマイクロチップの平面図である。 図３に示すマイクロチップに形成される流路を示す図である。 図３に示すマイクロチップの断面図である。 実施の形態１に係るマイクロ流体システムの具備されるチップ保持部に、チップカバーが取り付けられたマイクロチップが保持された状態を示す断面図である。 実施の形態１に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に第１洗浄液を第１貯留部から吸引する工程を示す図である。 実施の形態１に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に第１洗浄液をリザーバに注入する工程を示す図である。 実施の形態１に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に、第１洗浄液をマイクロチップから吸引する工程および分注プローブを洗浄する工程を示す図である。 実施の形態１に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に、第２洗浄液を第２貯留部から吸引する工程および第２洗浄液をリザーバに注入する工程を示す図である。 実施の形態１に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に、第２洗浄液をマイクロチップから吸引する工程および分注プローブを洗浄する工程を示す図である。 実施の形態２に係るマイクロ流体システムを示す概略図であり、マイクロチップを洗浄する際に、第１洗浄液を第１貯留部から吸引する工程を示す図である。 実施の形態２に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に、第１洗浄液をリザーバに注入する工程を示す図である。 実施の形態２に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に、第２洗浄液を第２貯留部から吸引する工程を示す図である。 実施の形態２に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に、第２洗浄液をリザーバに注入する工程を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合は、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組み合わせることは、当初から予定されている。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るマイクロ流体システムの概略図である。図２は、実施の形態１に係るマイクロ流体システムの構成を示すブロック図である。図１および図２を参照して、実施の形態１に係るマイクロ流体システム１００について説明する。

図１に示すように、実施の形態１に係るマイクロ流体システム１００は、チップ保持部１０、分注プローブ３０、吸引機構４０、第１貯留部５１、第２貯留部５２、経路切替部６０、ポンプ７０、第１経路８１、第２経路８２、第３経路８３、第４経路８４、および洗浄部９０を備える。

チップ保持部１０は、後述するマイクロチップ２００を保持する。マイクロチップ２００は、後述する複数のプローブ挿入部２５０を介して液体が供給可能となっている。

分注プローブ３０は、複数のプローブ挿入部２５０のいずれかに液体を注入可能に設けられている。分注プローブ３０は、移動可能に設けられている。分注プローブ３０は、不図示のプローブ移動機構によって移動させられる。分注プローブ３０は、先端に向かうにつれて細くなるテーパ部３０ａを有する。

吸引機構４０は、複数のプローブ挿入部２５０の各々から液体を吸引可能に設けられている。吸引機構４０は、複数の吸引ノズル４１、４２、４３、４４、ノズル保持部４５、弁切替部４６、吸引ポンプ４７を含む。

複数の吸引ノズル４１、４２、４３、４４は、複数のプローブ挿入部２５０の各々から液体を吸引するためのノズルである。複数の吸引ノズル４１、４２、４３、４４は、ノズル保持部４５によって保持されている。

ノズル保持部４５は、上下方向および水平方向に移動可能に設けられている。ノズル保持部４５は、ノズル移動機構によって移動させられる。ノズル保持部４５を移動させることにより、複数の吸引ノズル４１、４２、４３、４４を複数のプローブ挿入部２５０内に挿入することができる。

複数の吸引ノズル４１，４２，４３，４４は、弁切替部４６を介して吸引ポンプ４７に接続されている。弁切替部４６は、複数の弁４６１，４６２，４６３，４６４を有し、こられ複数の弁４６１，４６２，４６３，４６４の開閉を切り替える。複数の弁４６１，４６２，４６３，４６４の開閉を切り替えることにより、所望の吸引ノズルから液体を吸引することができる。吸引ポンプ４７は、液体を吸引するための負圧を発生させ、吸引した液体を廃液タンク９４に送る。

第１貯留部５１は、マイクロチップ２００が有する流路（導入流路２２１、分離流路２２２：図４参照）を洗浄するための第１洗浄液を貯留する。第１洗浄液としては、純水等の水系の洗浄液を用いることができる。

第２貯留部５２は、マイクロチップ２００が有する流路（導入流路２２１、分離流路２２２）を洗浄するための第２洗浄液を貯留する。第２洗浄液としては、たとえば、有機溶媒系の洗浄液を用いることができる。有機溶媒としては、たとえば、アルコールおよび／またはアセトニトリルが挙げられる。アルコールとしては、特に、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどが用いられる。なお、第２洗浄液は、有機溶媒系の洗浄液に限定されず、水系の洗浄液であってもよい。

第２貯留部５２は、たとえば、複数の試料を貯留可能なウェルプレート５３と一体に設けられている。第２貯留部５２は、上記ウェルプレート５３と別体で設けられていてもよい。

経路切替部６０は、上記第１洗浄液を第１貯留部５１から吸引する経路と、第２洗浄液を上記第２貯留部５２から吸引する経路とを切替可能に構成されている。

経路切替部６０は、第１ポート６１、第２ポート６２、第３ポート６３、第４ポート６４、プライミングポート６６、可動経路６７、および可動経路６８を有する。

第１ポート６１、第２ポート６２、第３ポート６３、第４ポート６４、およびプラインミングポート６６は、周方向に沿って並んで配置されている。可動経路６７、および可動経路６８は、互いに隣り合うポートを接続可能に設けられている。

第１ポート６１は、第１経路８１を介して分注プローブ３０に接続されている。第２ポート６２は、第２経路８２を介して、ポンプ７０が液体を吐出する吐出方向においてポンプ７０の下流側（より特定的には、後述する貯留室７１の下流側）に接続されている。

第３ポート６３は、第３経路８３を介して、上記吐出方向においてポンプ７０の上流側（より特定的には、貯留室７１の上流側）に接続されている。第４ポート６４は、第４経路８４を介して、第１貯留部５１に接続されている。プラインミングポート６６は、経路８７を介してプライミング装置５４に接続されている。プライミング装置５４は、経路内に液体を充填させるために用いられる。

可動経路６７および可動経路６８は、同じ方向に回動可能に構成されており、可動経路６７および可動経路６８が、移動することにより、第１ポート６１、第２ポート６２、第３ポート６３、第４ポート６４、およびプライミングポート６６のうち互いに隣り合うポートの少なくとも１組が接続される。

ポンプ７０は、液体の吸込と液体の吐出を繰り返し可能に設けられている。ポンプ７０は、たとえば計量ポンプであり、所定量の液体を吸引することができる。ポンプ７０は、内部に液体を貯留可能な貯留室７１を有する。

洗浄部９０は、分注プローブ３０を洗浄するためのポートである。洗浄部９０は、２つの洗浄槽９１、９２を有する。

２つの洗浄槽のうち一方の洗浄槽９１は、第１洗浄液を貯留可能に設けられている。洗浄槽９１に貯留された第１洗浄液に分注プローブの先端を浸漬することにより、分注プローブ３０の先端側の外周部を洗浄することができる。また、洗浄槽９１に向けて分注プローブ３０内の第１洗浄液を吐出することにより、分注プローブ３０の内周部も洗浄することができる。

２つの洗浄槽のうち他方の洗浄槽９２は、第２洗浄液を貯留可能に設けられている。洗浄槽９２に貯留された第２洗浄液に分注プローブの先端を浸漬することにより、分注プローブ３０の先端側の外周部を洗浄することができる。また、洗浄槽９２に向けて分注プローブ３０内の第２洗浄液を吐出することにより、分注プローブ３０の内周部も洗浄することができる。

図２に示すように、マイクロ流体システム１００は、制御部９５、検出部９６、および電圧印加部９７をさらに備える。制御部９５は、分注プローブ３０、吸引機構４０、経路切替部６０、ポンプ７０、検出部９６、および電圧印加部９７の動作を制御する。

制御部９５は、上述のプローブ移動機構の動作を制御することにより、分注プローブ３０の移動を制御する。制御部９５は、上述のノズル移動機構の動作を制御することにより、複数の吸引ノズル４１、４２、４３、４４の移動を制御する。また、制御部９５は、吸引機構４０における弁切替部４６および吸引ポンプ４７の動作を制御することにより、複数の吸引ノズル４１、４２、４３、４４の吸引動作を制御する。

制御部９５は、経路切替部６０およびポンプ７０の動作を制御することにより、分注プローブ３０の吸引動作または排出動作を制御する。

制御部９５は、電圧印加部９７の動作を制御する。電圧印加部９７は、マイクロチップ２００に設けられた後述する導入流路２２１（図４参照）および分離流路２２２（図４参照）のそれぞれの両端部に電圧を印加する。マイクロチップ２００が複数保持されている場合には、電圧印加部９７は、マイクロチップ２００ごとに、導入流路２２１および分離流路２２２のそれぞれの両端部に電圧を印加する。これにより、分離流路２２２において試料を電気泳動させることができる。

制御部９５は、検出部９６の動作を制御する。検出部９６は、分離流路２２２で分離された試料成分をたとえば蛍光検出する。検出部９６は、たとえば、照射部と受光部とを備える。照射部は、分離流路の一部に励起光を照射する。受光部は、分離流路２２２を移動する試料成分が励起光によって励起されて発生する蛍光を受光する。

図３は、実施の形態１に係るマイクロ流体システムに用いられるマイクロチップの平面図である。図４は、図３に示すマイクロチップに形成される流路を示す図である。図５は、図３に示すマイクロチップの断面図である。図３から図５を参照して、マイクロチップ２００の構成について説明する。

図３から図５に示すように、マイクロチップ２００は、内部に試料を分離するための分離流路２２２を含む少なくとも１つの流路を有し、当該少なくとも１つの流路の各端部に開口した複数のリザーバ２１１、２１２、２１３，２１４を有する。

具体的には、マイクロチップ２００は、第１基板２１０および第２基板２２０を含む。第１基板２１０は、第２基板２２０上に設けられている。第１基板２１０および第２基板２２０は、光を透過可能に構成されている。第１基板２１０および第２基板２２０は、たとえば、ガラス基板によって形成されている。なお、第１基板２１０および第２基板２２０は、透明な樹脂基板によって形成されていてもよい。

第２基板２２０の一方の主面には、互いに交差するように導入流路２２１および分離流路２２２が設けられている。導入流路２２１および分離流路２２２は、上記表面上に形成された溝部である。導入流路２２１は、試料を導入するための流路である。分離流路２２２は、導入された試料を電気泳動させる流路である。

第１基板２１０には、導入流路２２１の両端部、および分離流路２２２の両端部に対応する位置に、複数のリザーバ２１１、２１２、２１３，２１４が設けられている。複数のリザーバ２１１、２１２、２１３，２１４は、第１基板２１０を貫通する複数の貫通孔によって構成されている。

複数のリザーバ２１１、２１２、２１３、２１４のそれぞれは、電圧を印加するためのポートを形成する。複数のリザーバ２１１、２１２、２１３、２１４のそれぞれの内壁面から第１基板２１０の表面にかけて電極パターン（不図示）が形成されている。各電極パターンは、上記電圧印加部９７に電気的に接続される。

図６は、実施の形態１に係るマイクロ流体システムの具備されるチップ保持部に、チップカバーが取り付けられたマイクロチップが保持された状態を示す断面図である。

図６に示すように、マイクロ流体システム１００は、チップカバー２３０と、複数のシール部材２４０とをさらに備える。

チップカバー２３０は、チップ保持部１０に保持されたマイクロチップ２００に対向して配置されている。チップカバー２３０は、複数のリザーバ２１１、２１２、２１３，２１４に対応する位置に設けられた複数のプローブ挿入部２５０を含む。

複数のプローブ挿入部２５０は、複数のリザーバ２１１、２１２、２１３、２１４に対応する位置にチップカバー２３０に形成された複数の貫通孔２３２と、当該複数の貫通孔２３２のそれぞれに挿入された筒状部材２５１とのよって構成されている。

複数の筒状部材２５１は、マイクロチップ２００に対向するチップカバー２３０の主面２３０ａからマイクロチップ２００側に向けて突出するように貫通孔２３２に挿入されている。

複数のリザーバ２１１、２１２、２１３に挿入される筒状部材２５１は、内径が略均一な円筒状部材によって構成されている。

リザーバ２１４に対応する位置に設けられた貫通孔２３２に挿入される筒状部材２５１は、マイクロチップ２００側に向かうにつれて内径が小さくなるテーパ部２５１ａを有する。

リザーバ２１４に液体を注入する際には、上記テーパ部２５１ａに分注プローブ３０のテーパ部３０ａが押しつけられることにより、リザーバ２１４に対応する位置に設けられたプローブ挿入部２５０と分注プローブ３０とが液密に維持される。

複数のシール部材２４０は、複数のプローブ挿入部２５０と複数のリザーバ２１１、２１２、２１３，２１４とが連通可能に、複数のプローブ挿入部２５０と複数のリザーバ２１１、２１２、２１３，２１４との間を封止する。複数のシール部材２４０は、マイクロチップ２００と筒状部材２５１との間に挟み込まれるように設けられている。

複数のシール部材２４０は、環状形状を有する。複数のシール部材２４０は、弾性部材によって構成されている。

マイクロ流体システム１００においては、マイクロチップ２００は、チップ保持部１０に保持された状態で繰り返し使用される。試料分析後には、導入流路２２１、および分離流路２２２、複数のリザーバ２１１、２１２、２１３、２１４内に、分離ポリマーや試料が残存している。このため、マイクロチップ２００を繰り返し使用するために、分析後には、残存する分離ポリマーおよび試料を吸引機構４０にて吸引した後、マイクロチップ２００が洗浄される。

図７から図１１は、実施の形態１に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際の各工程を示す図である。図７から図１１を参照して、マイクロチップ２００を洗浄する際のマイクロ流体システム１００の動作について説明する。

図７は、実施の形態１に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に第１洗浄液を第１貯留部から吸引する工程を示す図である。

図７に示すように、第１洗浄液を第１貯留部５１から吸引する工程においては、まず、制御部９５は、第３ポート６３および第４ポート６４が接続され、ポンプ７０の上流側と第１貯留部５１とが連通した第２状態となるように、経路切替部６０の動作を制御する。

具体的には、可動経路６８によって第３ポート６３および第４ポート６４を接続し、第３経路８３、可動経路６８および第４経路８４を介して、ポンプ７０の上流側と第１貯留部５１とを接続する。

続いて、制御部９５は、ポンプ７０の動作を制御して、上記第２状態において、第１貯留部５１から第１洗浄液をポンプ７０に吸い込ませる。この際、所定量の第１洗浄液を貯留室７１に吸引する。

図８は、実施の形態１に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に第１洗浄液をリザーバに注入する工程を示す図である。

続いて、図８に示すように、第１洗浄液をリザーバに注入する工程においては、制御部９５は、図８に示すように、第１ポート６１および第２ポート６２が接続され、ポンプ７０の下流側と分注プローブ３０とが連通した第１状態に、上記第２状態から切り替えて、分注プローブ３０から加圧ポートとなるリザーバ２１４に第１洗浄液を注入するように、経路切替部６０およびポンプ７０の動作を制御する。

具体的には、制御部９５は、可動経路６７、可動経路６８を移動させ、可動経路６８によって第３ポート６３と第４ポート６４とが接続された第２状態を解除し、可動経路６７によって第１ポート６１と第２ポート６２とが接続された第１状態とする。

第１ポート６１と第２ポート６２とが接続されることにより、ポンプ７０の下流側と分注プローブ３０とが連通し、分注プローブ３０から第１洗浄液を吐出可能となる。

続いて、制御部９５は、リザーバ２１４に対応する位置に設けられたプローブ挿入部２５０内に分注プローブ３０を移動させる。そして、制御部９５は、プローブ挿入部２５０の一部を構成するテーパ部２５１ａに分注プローブ３０先端の外周面を密着させる。これにより、分注プローブ３０とプローブ挿入部２５０とが液密に維持され、分注プローブ３０からリザーバ２１４に注入された液体が、リザーバ外部に漏れ出ることを抑制することができる。

なお、分注プローブ３０の移動は、第２状態から第１状態への切り替えの後に行なってもよいし、当該切り替えの前に行なってもよい。

続いて、制御部９５は、分注プローブ３０から第１洗浄液を排出させるように、ポンプ７０の動作を制御する。具体的には、ポンプ７０に陽圧を発生させて、分注プローブ３０から第１洗浄液を排出させる。

この際、複数のリザーバ２１１、２１２、２１３、２１４の各々の容量を超える量の第１洗浄液を注入する。これにより、分離流路２２２および導入流路２２１を通って複数のリザーバ２１１、２１２、２１３に第１洗浄液を送液し、複数のリザーバ２１１、２１２、２１３、２１４内に第１洗浄液を充填させる。

図９は、実施の形態１に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に、第１洗浄液をマイクロチップから吸引する工程および分注プローブを洗浄する工程を示す図である。

続いて、図９に示すように、第１洗浄液をマイクロチップから吸引する工程において、制御部９５は、複数の吸引ノズル４１、４２、４３、４４によって複数のリザーバ２１１、２１２、２１３、２１４から第１洗浄液を吸引するように吸引機構４０を制御する。

具体的には、複数の吸引ノズル４１、４２、４３、４４を複数のリザーバ２１１、２１２、２１３、２１４内に挿入し、吸引ポンプ４７を駆動する。この際、弁切替部４６は、適宜複数の弁４６１，４６２，４６３，４６４の開閉を切り替えてもよい。

また、分注プローブ３０の洗浄も実施する。具体的には、分注プローブを洗浄する工程において、制御部９５は、上記洗浄部９０の洗浄槽９１に分注プローブ３０を挿入し、分注プローブ３０から第１洗浄液を排出させる。これにより、分注プローブ３０の内部が洗浄される。また、分注プローブ３０の先端側を洗浄槽９１に貯留された第１洗浄液に浸漬することにより、分注プローブ３０の先端側の外周部を洗浄する。余剰の第１洗浄液は、廃液タンク９４に回収される。

洗浄槽９１での分注プローブ３０の洗浄は、上記第１洗浄液の吸引動作中に行われてもよいし、上記第１洗浄液の吸引動作の前後に行われてもよい。

図１０は、実施の形態１に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に、第２洗浄液を第２貯留部から吸引する工程および第２洗浄液をリザーバに注入する工程を示す図である。

続いて、図１０に示すように、第２洗浄液を第２貯留部から吸引する工程および第２洗浄液をリザーバに注入する工程において、制御部９５は、第２貯留部５２から第２洗浄液をポンプ７０に吸い込ませ、リザーバ２１４に第２洗浄液を注入するように、経路切替部６０およびポンプ７０の動作を制御する。

具体的には、制御部９５は、分注プローブ３０を第２貯留部５２に挿入し、ポンプ７０を駆動させて、第２洗浄液を第２貯留部５２から分注プローブ３０内に吸引させる。次に、制御部９５は、リザーバ２１４に対応する位置に設けられたプローブ挿入部２５０内に分注プローブ３０を移動させる。そして、制御部９５は、プローブ挿入部２５０の一部を構成するテーパ部２５１ａに分注プローブ３０先端の外周面を密着させる。

続いて、制御部９５は、分注プローブ３０から第２洗浄液を排出させるように、ポンプ７０の動作を制御する。具体的には、ポンプ７０に陽圧を発生させて、分注プローブ３０から第２洗浄液を排出させる。これにより、リザーバ２１４に第２洗浄液が注入され、分離流路２２２および導入流路２２１を通って複数のリザーバ２１１、２１２、２１３内にも第２洗浄液を充填させる。マイクロチップ２００内に第２洗浄液を充填させた状態で、所定の時間放置する。所定の時間とは、たとえば１分から３分程度である。なお、複数の洗浄を繰り返す場合において、最後の洗浄時には、たとえば６０分程度放置してもよい。このように、所定の時間、複数のリザーバ２１１、２１２、２１３、２１４内、ならびに、導入流路２２１内および分離流路２２２内に第２洗浄液を充填しておくことにより、流路表面およびリザーバ表面に吸着した成分を効果的に除去することができる。

図１１は、実施の形態１に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に、第２洗浄液をマイクロチップから吸引する工程および分注プローブを洗浄する工程を示す図である。

続いて、図１１に示すように、第２洗浄液をマイクロチップから吸引する工程において、制御部９５は、複数の吸引ノズル４１、４２、４３、４４によって複数のリザーバ２１１、２１２、２１３、２１４から第２洗浄液を吸引するように吸引機構４０を制御する。

なお、制御部９５は、上述の図８に示す工程から図１１に示す工程に亘って上記第１状態が維持されるように経路切替部６０の動作を制御する。

また、分注プローブ３０の洗浄も実施する。具体的には、分注プローブを洗浄する工程において、制御部９５は、上記洗浄部９０の洗浄槽９２に分注プローブ３０を挿入し、分注プローブ３０から第２洗浄液を排出させる。これにより、分注プローブ３０の内部が洗浄される。また、分注プローブ３０の先端側を洗浄槽９２に貯留された第２洗浄液に浸漬することにより、分注プローブ３０の先端側の外周部を洗浄する。余剰の第２洗浄液は、廃液タンク９４に回収される。

なお、洗浄槽９２での分注プローブ３０の洗浄は、上記第２洗浄液の吸引動作中に行われてもよいし、上記第１洗浄液の吸引動作の前後に行われてもよい。

以上のような工程を単数または複数回実施することで、マイクロチップ２００を洗浄することができる。

上述のように、実施の形態１に係るマイクロ流体システム１００にあっては、弾性部材によってプローブ挿入部とリザーバとの間が液密に維持された状態で洗浄液をプローブ挿入部およびリザーバを介して流路内に注入することができる。このため、毛細管現象を利用してわずかな量の洗浄液をリザーバに注入する場合と比較して、洗浄で用いる洗浄液の量を多くすることができる。また、洗浄液の量を多くした場合であっても、弾性部材によってプローブ挿入部とリザーバとの間が液密に維持されているため、マイクロチップ表面に洗浄液が漏れ出ることを防止することができる。

さらに、実施の形態１に係るマイクロ流体システム１００にあっては、経路切替部６０が、第１ポート６１および第２ポート６２が接続され、ポンプ７０の下流側と分注プローブ３０とが連通した第１状態と、第３ポート６３および第４ポート６４が接続され、ポンプ７０の上流側と第１貯留部５１とが連通した第２状態とを切り替え可能に構成されている。そして、制御部９５は、少なくとも１つの流路を洗浄する際に、第２状態にて第１貯留部５１から第１洗浄液をポンプ７０に吸込ませた後に、第１状態に切り替えて、分注プローブからリザーバ２１４に第１洗浄液を注入するように、経路切替部６０およびポンプの動作を制御する。また、制御部９５は、第１洗浄液を注入させた後に、第２貯留部５２から第２洗浄液を吸引して、分注プローブ３０からリザーバ２１４に第２洗浄液を注入するように、経路切替部６０およびポンプ７０の動作を制御する。

このように、経路切替部６０およびポンプ７０の動作を制御することにより、リザーバへの第１洗浄液の注入と、リザーバへの第２洗浄液の注入とを自動的に切り替えることができる。これにより、全自動で連続運転が可能となる。

以上のように、マイクロチップ表面への洗浄液の漏洩を防止しつつ、洗浄液の量を多くし、第１洗浄液の注入と第２洗浄液の注入を自動的に切り替えることにより、マイクロチップを効率よく洗浄することが可能となる。

（実施の形態２）
図１２は、実施の形態２に係るマイクロ流体システムを示す概略図である。図１２を参照して、実施の形態２に係るマイクロ流体システム１００Ａについて説明する。

図１２に示すように、実施の形態２に係るマイクロ流体システム１００Ａは、実施の形態１に係るマイクロ流体システム１００と比較した場合に、経路切替部６０は、第５経路８５を介して第２貯留部５２に接続された第５ポート６５をさらに含み、経路切替部６０による経路の切り替え方が主として相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。

経路切替部６０は、第１ポート６１、第２ポート６２、第３ポート６３、第４ポート６４、第５ポート６５、プライミングポート６６１、６６２、可動経路６７、可動経路６８、および可動経路６９を有する。

第２ポート６２、第３ポート６３、第４ポート６４、第５ポート６５、およびプライミングポート６６１、６６２は、第１ポート６１を取り囲むように、周方向に並んで配置されている。

第１ポート６１は、第１経路８１を介して分注プローブ３０に接続されている。第２ポート６２は、第２経路８２を介して、ポンプ７０の下流側（より特定的には、後述する貯留室７１の下流側）に接続されている。

第３ポート６３は、第３経路８３を介して、ポンプ７０の上流側（より特定的には、貯留室７１の上流側）に接続されている。第４ポート６４は、第４経路８４を介して、第１貯留部５１に接続されている。第５ポート６５は、第５経路８５を介して、第２貯留部５２に接続されている。

プラインミングポート６６１は、経路８７を介してプライミング装置５４に接続されている。プライミングポート６６２は、経路８８を介してプライミング装置５５に接続されている。プライミング装置５４、５５は、経路内に液体を充填させるために用いられる。

可動経路６７、可動経路６８、および可動経路６９は、移動可能に設けられている。可動経路６７および可動経路６８が、移動することにより、第２ポート６２、第３ポート６３、第４ポート６４、第５ポート６５、およびプライミングポート６６１、６６２のうち互いに隣り合うポートの少なくとも１組が接続される。

可動経路６９は、第２ポート６２、第３ポート６３、第４ポート６４、第５ポート６５およびプライミングポート６６１、６６２のいずれかに接続される状態およびこれらのいずれにも接続されない状態を選択可能に設けられている。

経路切替部６０においては、可動経路６７、６８、６９を移動させることにより、第１状態と、第２状態と、第３状態との少なくともいずれかを取り得るように構成されている。

第１状態は、第１ポート６１および第２ポート６２が接続されてポンプ７０の下流側と分注プローブ３０とが連通した状態である。第２状態は、第３ポート６３および第４ポート６４が接続されてポンプ７０の上流側と第１貯留部５１とが連通した状態である。第３状態は、第３ポート６３および第５ポート６５が接続され、ポンプ７０の上流側と第２貯留部５２とが連通した状態である。

実施の形態２においても、マイクロチップ２００は、チップ保持部１０に保持された状態で繰り返し使用される。試料分析後には、導入流路２２１、および分離流路２２２、複数のリザーバ２１１、２１２、２１３、２１４内に、分離ポリマーや試料が残存している。このため、マイクロチップ２００を繰り返し使用するために、分析後には、残存する分離ポリマーおよび試料を吸引機構４０にて吸引した後、マイクロチップ２００が洗浄される。

図１２から図１５を参照して、マイクロチップ２００を洗浄する際のマイクロ流体システム１００の動作について説明する。

図１２は、マイクロチップを洗浄する際に、第１洗浄液を第１貯留部から吸引する工程を示す図である。

図１２に示すように、第１洗浄液を第１貯留部５１から吸引する工程においては、まず、制御部９５は、第３ポート６３および第４ポート６４が接続され、ポンプ７０の上流側と第１貯留部５１とが連通した第２状態となるように、経路切替部６０の動作を制御する。

具体的には、可動経路６８によって第３ポート６３および第４ポート６４を接続し、第３経路８３、可動経路６８および第４経路８４を介して、ポンプ７０の上流側と第１貯留部５１とを接続する。

続いて、制御部９５は、ポンプ７０の動作を制御して、上記第２状態において、第１貯留部５１から第１洗浄液をポンプ７０に吸い込ませる。この際、所定量の第１洗浄液を貯留室７１に吸引する。

なお、可動経路６７は、第５ポート６５およびプライミングポート６６２を接続しており、第５経路８５内に第２洗浄液が充填された状態となっている。

図１３は、実施の形態２に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に、第１洗浄液をリザーバに注入する工程を示す図である。

図１３に示すように、第１洗浄液をリザーバに注入する工程においては、上記第１状態にして、分注プローブ３０からリザーバ２１４に第１洗浄液を注入するように、経路切替部６０およびポンプ７０の動作を制御する。

具体的には、制御部９５は、可動経路６９によって第１ポート６１と第２ポート６２とが接続されるように経路切替部６０の動作を制御する。続いて、制御部９５は、リザーバ２１４に対応する位置に設けられたプローブ挿入部２５０内に分注プローブ３０を移動させる。そして、制御部９５は、プローブ挿入部２５０を介してリザーバ２１４に第１洗浄液を注入するように、ポンプ７０の動作を制御する。

これにより、リザーバ２１４に第１洗浄液が注入され、分離流路２２２および導入流路２２１を通って複数のリザーバ２１１、２１２、２１３内にも第１洗浄液を充填させる。

続いて、実施の形態１と同様に、第１洗浄液をマイクロチップから吸引する工程において、制御部９５は、複数の吸引ノズル４１、４２、４３、４４によって複数のリザーバ２１１、２１２、２１３、２１４から第１洗浄液を吸引するように吸引機構４０を制御する。また、実施の形態１と同様に、分注プローブを洗浄する工程において、第１洗浄液を用いて洗浄槽９１にて分注プローブ３０を洗浄する。

図１４は、実施の形態２に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に、第２洗浄液を第２貯留部から吸引する工程を示す図である。

図１４に示すように、第２洗浄液を第２貯留部５２から吸引する工程においては、制御部９５は、第３状態に切り替えて、第２貯留部５２から第２洗浄液をポンプ７０に吸込ませるように、経路切替部６０およびポンプ７０の動作を制御する。

具体的には、制御部９５は、第１ポート６１と第２ポート６２との接続を解除するように可動経路６９を移動させ、第３ポート６３と第５ポート６５とが接続されるように可動経路６７を移動させる。この際、制御部９５は、第４ポート６４とプライミングポート６６１とが接続されるように可動経路６８を移動させる。

この状態でポンプ７０を駆動させて、第５経路８５、可動経路６７、および第３経路８３を介して所定量の第２洗浄液をポンプ７０に吸い込ませる。

図１５は、実施の形態２に係るマイクロ流体システムにおいてマイクロチップを洗浄する際に、第２洗浄液をリザーバに注入する工程を示す図である。

図１５に示すように、第２洗浄液をリザーバに注入する工程においては、上記第１状態にして、分注プローブ３０からリザーバ２１４に第２洗浄液を注入するように、経路切替部６０およびポンプ７０の動作を制御する。

具体的には、制御部９５は、可動経路６９によって第１ポート６１と第２ポート６２とが接続されるように経路切替部６０の動作を制御する。続いて、制御部９５は、リザーバ２１４に対応する位置に設けられたプローブ挿入部２５０内に分注プローブ３０を移動させる。そして、制御部９５は、プローブ挿入部２５０を介してリザーバ２１４に第２洗浄液を注入するように、ポンプ７０の動作を制御する。

これにより、リザーバ２１４に第２洗浄液が注入され、分離流路２２２および導入流路２２１を通って複数のリザーバ２１１、２１２、２１３内にも第２洗浄液を充填させる。

続いて、実施の形態１と同様に、第２洗浄液をマイクロチップから吸引する工程において、制御部９５は、複数の吸引ノズル４１、４２、４３、４４によって複数のリザーバ２１１、２１２、２１３、２１４から第２洗浄液を吸引するように吸引機構４０を制御する。また、実施の形態１と同様に、分注プローブを洗浄する工程において、第２洗浄液を用いて洗浄槽９２にて分注プローブ３０を洗浄する。

以上のように構成される場合であっても、実施の形態２に係るマイクロ流体システム１００Ａは、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。また、第１貯留部５１および第２貯留部５２を経路切替部６０に接続し、可動経路の移動によって第１貯留部５１から第１洗浄液を吸引して注入する動作と、第２貯留部５２から第２洗浄液を吸引して注入する動作を切り替えることができるため、全自動で連続運転が可能となる。

［付記］
以上のように、本実施形態は以下のような開示を含む。

［構成１］
内部に試料を分離するための分離流路を含む少なくとも１つの流路を有し、上記すくなくとも１つの流路の各端部に開口した複数のリザーバを有するマイクロチップを保持するチップ保持部と、
上記チップ保持部に保持された上記マイクロチップに対向して配置され、上記複数のリザーバの各々に対応する位置に設けられた複数の筒状部を含むチップカバーと、
上記チップ保持部に保持された上記マイクロチップに対向して配置され、上記複数のリザーバの各々に対応する位置に複数のプローブ挿入部が設けられたチップカバーと、
上記複数のプローブ挿入部と上記複数のリザーバとが連通可能に、上記複数のプローブ挿入部と上記複数のリザーバとの間を封止する複数のシール部材と、
上記複数のリザーバのいずれかに液体を排出可能に設けられた分注プローブと、
上記複数のリザーバの各々から液体を吸引可能に設けられた複数の吸引ノズルを含む吸引機構と、
上記少なくとも１つの流路を洗浄するための第１洗浄液を貯留する第１貯留部と、
上記少なくとも１つの流路を洗浄するための第２洗浄液を貯留する第２貯留部と、
液体の吸込と液体の吐出を繰り返し可能に設けられたポンプと、
上記第１洗浄液を上記分注プローブから排出可能とする経路と上記第２洗浄液を排出可能とする経路とを切替可能に構成された経路切替部と、
上記経路切替部および上記ポンプの動作を少なくとも制御する制御部と、を備えるマイクロ流体システム。

［構成２］
上記経路切替部は、上記分注プローブに第１経路を介して接続された第１ポート、上記ポンプから液体を吐出する際の吐出方向における上記ポンプの下流側に第２経路を介して接続された第２ポート、上記吐出方向における上記ポンプの上流側に第３経路を介して接続された第３ポート、および上記第１貯留部に第４経路を介して接続された第４ポートを含み、
上記経路切替部は、上記１ポートおよび上記第２ポートが接続され、上記ポンプの上記下流側と上記分注プローブとが連通した第１状態と、上記第３ポートおよび上記第４ポートが接続され、上記ポンプの上記上流側と上記第１貯留部とが連通した第２状態との少なくともいずれかを取り得るように構成され、
上記制御部は、上記流路を洗浄する際に、上記第２状態にて上記第１貯留部から上記第１洗浄液を上記ポンプに吸込ませた後に、上記第１状態にして、上記分注プローブから上記複数のリザーバのいずれかに上記第１洗浄液を排出させるように、上記経路切替部および上記ポンプの動作を制御し、
上記制御部は、上記第１洗浄液を排出させた後に、上記第２貯留部から上記第２洗浄液を吸引して、上記分注プローブから上記複数のリザーバのいずれかに上記第２洗浄液を排出させるように、上記経路切替部および上記ポンプの動作を制御する、構成１に記載のマイクロ流体システム。

［構成３］
上記経路切替部は、上記第２貯留部に接続された第５ポートをさらに含み、
上記経路切替部は、上記第１状態と、上記第２状態と、上記第３ポートおよび上記第５ポートが接続され、上記ポンプの上記上流側と上記第２貯留部とが連通した第３状態との少なくともいずれかを取り得るように構成され、
上記制御部は、上記第３状態にて上記第２貯留部から上記第２洗浄液を上記ポンプに吸込ませた後に上記第１状態にして、上記分注プローブから上記複数のリザーバのいずれかに上記第２洗浄液を吐出させるように、上記経路切替部および上記ポンプの動作を制御する、構成２に記載のマイクロ流体システム。

［構成４］
上記制御部は、上記複数のプローブ挿入部のいずれかに上記複数のリザーバの容量を超える量の第１洗浄液を注入して所定の時間放置した後に、上記複数の吸引ノズルによって上記複数のリザーバから上記第１洗浄液を吸引するように、上記吸引機構を制御する、構成１から３のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。

［構成５］
上記分注プローブは、先端に向かうにつれて細くなるテーパ部を有し、
上記複数のリザーバのいずれかに上記第１洗浄液を注入する際に、上記テーパ部が上記複数のプローブ挿入部のいずれかの内壁に押しつけられることにより、上記複数のプローブ挿入部のいずれかと上記分注プローブとの間が液密に維持される、構成１から４のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。

［構成６］
上記分注プローブを洗浄するための洗浄部をさらに備え、
上記洗浄部は、２つの洗浄槽を含み、
上記２つの洗浄槽のうち一方の洗浄槽は、上記第１洗浄液を貯留可能に設けられ、
上記一方の洗浄槽に貯留された上記第１洗浄液に上記分注プローブを浸漬することにより、上記分注プローブの先端側の外周部を洗浄する、構成１から５のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。

以上、今回発明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。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、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。

１０ チップ保持部、３０ プローブ、３０ａ テーパ部、４０ 吸引機構、４１，４２，４３，４４ 吸引ノズル、４５ ノズル保持部、４６ 弁切替部、４７ 吸引ポンプ、５１ 第１貯留部、５２ 第２貯留部、５３ ウェルプレート、５４，５５ プライミング装置、６０ 経路切替部、６１ 第１ポート、６２ 第２ポート、６３ 第３ポート、６４ 第４ポート、６５ 第５ポート、６６ プラインミングポート、６７，６８，６９ 可動経路、７０ ポンプ、７１ 貯留室、８１ 第１経路、８２ 第２経路、８３ 第３経路、８４ 第４経路、８５ 第５経路、８７，８８ 経路、９０ 洗浄部、９１，９２ 洗浄槽、９４ 廃液タンク、９５ 制御部、９６ 検出部、９７ 電圧印加部、１００，１００Ａ マイクロ流体システム、２００ マイクロチップ、２１０ 第１基板、２１１，２１２，２１３，２１４ リザーバ、２２０ 第２基板、２２１ 導入流路、２２２ 分離流路、２３０ チップカバー、２３０ａ 主面、２３２ 貫通孔、２４０ シール部材、２５０ プローブ挿入部、２５１ 筒状部材、２５１ａ テーパ部、４６１，４６２，４６３，４６４ 弁、６６１，６６２ プライミングポート。

Claims (5)

1. 内部に試料を分離するための分離流路を含む少なくとも１つの流路を有し、前記少なくとも１つの流路の各端部に開口した複数のリザーバを有するマイクロチップを保持するチップ保持部と、
   前記チップ保持部に保持された前記マイクロチップに対向して配置され、前記複数のリザーバの各々に対応する位置に複数のプローブ挿入部が設けられたチップカバーと、
   前記複数のプローブ挿入部と前記複数のリザーバとが連通可能に、前記複数のプローブ挿入部と前記複数のリザーバとの間を封止する複数のシール部材と、
   前記複数のリザーバのいずれかに液体を注入可能に設けられた分注プローブと、
   前記複数のリザーバの各々から液体を吸引可能に設けられた複数の吸引ノズルを含む吸引機構と、
   前記少なくとも１つの流路を洗浄するための第１洗浄液を貯留する第１貯留部と、
   前記少なくとも１つの流路を洗浄するための第２洗浄液を貯留する第２貯留部と、
   液体の吸込と液体の吐出を繰り返し可能に設けられたポンプと、
   前記第１洗浄液を前記第１貯留部から吸引する経路と前記第２洗浄液を前記第２貯留部から吸引する経路とを切替可能に構成された経路切替部と、
   前記経路切替部および前記ポンプの動作を少なくとも制御する制御部と、を備え、
   前記経路切替部は、前記分注プローブに第１経路を介して接続された第１ポート、前記ポンプから液体を吐出する際の吐出方向における前記ポンプの下流側に第２経路を介して接続された第２ポート、前記吐出方向における前記ポンプの上流側に第３経路を介して接続された第３ポート、および前記第１貯留部に第４経路を介して接続された第４ポートを含み、
   前記経路切替部は、前記第１ポートおよび前記第２ポートが接続され、前記ポンプの前記下流側と前記分注プローブとが連通した第１状態と、前記第３ポートおよび前記第４ポートが接続され、前記ポンプの前記上流側と前記第１貯留部とが連通した第２状態との少なくともいずれかを取り得るように構成され、
   前記制御部は、前記少なくとも１つの流路を洗浄する際に、前記第２状態にて前記第１貯留部から前記第１洗浄液を前記ポンプに吸込ませた後に、前記第１状態にして、前記分注プローブから前記複数のリザーバのいずれかに前記第１洗浄液を注入するように、前記経路切替部および前記ポンプの動作を制御し、
   前記制御部は、前記第１洗浄液を注入させた後に、前記第２貯留部から前記第２洗浄液を吸引して、前記分注プローブから前記複数のリザーバのいずれかに前記第２洗浄液を注入するように、前記経路切替部および前記ポンプの動作を制御する、マイクロ流体システム。
2. 前記経路切替部は、第５経路を介して前記第２貯留部に接続された第５ポートをさらに含み、
   前記経路切替部は、前記第１状態と、前記第２状態と、前記第３ポートおよび前記第５ポートが接続され、前記ポンプの前記上流側と前記第２貯留部とが連通した第３状態との少なくともいずれかを取り得るように構成され、
   前記制御部は、前記第３状態にて前記第２貯留部から前記第２洗浄液を前記ポンプに吸込ませた後に、前記第１状態にして、前記分注プローブから前記複数のリザーバのいずれかに前記第２洗浄液を注入するように、前記経路切替部および前記ポンプの動作を制御する、請求項１に記載のマイクロ流体システム。
3. 前記制御部は、前記複数のプローブ挿入部のいずれかに前記複数のリザーバの容量を超える量の前記第１洗浄液を注入して所定の時間放置した後に、前記複数の吸引ノズルによって前記複数のリザーバから前記第１洗浄液を吸引するように、前記吸引機構を制御する、請求項１に記載のマイクロ流体システム。
4. 前記分注プローブは、先端に向かうにつれて細くなるテーパ部を有し、
   前記複数のリザーバのいずれかに前記第１洗浄液を注入する際に、前記テーパ部が前記複数のプローブ挿入部のいずれかの内壁に押しつけられることにより、前記複数のプローブ挿入部のいずれかと前記分注プローブとの間が液密に維持される、請求項１に記載のマイクロ流体システム。
5. 前記分注プローブを洗浄するための洗浄部をさらに備え、
   前記洗浄部は、２つの洗浄槽を含み、
   前記２つの洗浄槽のうち一方の洗浄槽は、前記第１洗浄液を貯留可能に設けられ、
   前記一方の洗浄槽に貯留された前記第１洗浄液に前記分注プローブを浸漬することにより、前記分注プローブの先端側の外周部を洗浄する、請求項１に記載のマイクロ流体システム。

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