JP7219093B2 - マイクロ流路チップ - Google Patents
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Description
上述したように、同一試験液に対する複数の薬剤の中で、どの薬剤が最も効果的であるかを分析するためには、1つのマイクロ流路チップに異なる薬剤が保持された複数の反応部を設ける必要がある。しかし、特許文献1の図5に示されたマイクロ流路では、反応部が導入口を起点として放射状に広がっているために、マイクロ流路チップの基板面積が大きくなってしまい、小型化できない難点がある。
また、特許文献1の図4に示すように、マイクロ流路チップを小型化するため反応部を集約した場合には、導入口から反応部に向かうマイクロ流路の出射角度が不均一になるため、各々のマイクロ流路内の試験液量がばらつく原因となる。
加えて、特許文献1の図5では、複数の薬剤と試験液との反応状態を同時に観察することが難しく、観察装置自体が大型化してしまう。
以下、図1~図6を用いて詳細に説明する。
図1は、複数のマイクロ流路2を第一基板101に形成した後、第二基板102を貼り付けて形成されたマイクロ流路チップ100の平面模式図である。図中、マイクロ流路2は、第一基板101に形成される凹溝(図示せず)と、基板101に接合される第二基板102とにより形成される。
これにより、薬剤と試験液とを反応させて反応液を得る。特に、反応部と連通する第二流路141D~144Dの流路断面積を小さく、密集させることで第二流路141D~144Dの領域の一部を後述する試験液の感受性評価等の観察領域60として使用することができる。
以降、マイクロ流路チップを作製する手順を説明する。
図1および図2に示すように、第一基板101の背面(第二基板102と接する面;図示せず)に貫通孔である試験液導口10を含む導入部20、反応部51~54(薬剤保持部を兼ねる)を形成する貫通孔、導入部20の一部である分配部31~34、分岐流路141A~144A、逆流防止流路141B~144B、第一流路141~144、第二流路141D~144D等が形成され、その背面に第二基板102が貼り合わされ、マイクロ流路チップ100が作製される。
前述したとおり、第一基板101の素材は特に限定されないが、透明素材であることが好ましく、ゴム弾性を有することが好ましく、気体透過性を有するシリコーンゴムが好ましく、ポリジメチルシロキサンが特に好ましい。第一基板101としてゴム弾性を有する素材を使用すると、第一基板101を第二基板102上に載置するだけで密着し、接着剤等を使用することなく、第一基板101と第二基板102の積層を行うことができる。
同様に、第二流路141D~144D末端に対応する部分の基板を加工することにより反応部51~54がそれぞれ形成される。なお、これらは、鋳型による基板101成型時に同時に形成しても良い。
第二基板102はマイクロ流路チップに慣用されている基板を用いればよいが、以下ガラス基板を例として説明する。
上述したように作製された第一基板101の背面に第二基板102を接合することにより、図1に示されるように、マイクロ流路チップ100が作製される。
試験液の感受性評価試験にマイクロ流路チップが使用される場合には、反応部(薬剤保持部を兼ねる)51~54には、感受性評価試験により比較評価が行われる反応物である薬剤が供給される。
以下、マイクロ流路チップの使用方法を、感受性評価試験を例に説明する。
この説明の中で本件発明のポイントである分配部31~34の機能を詳細に説明する。
[感受性評価試験手順]
本発明に係るマルチ分析用のマイクロ流路チップにおいては、試験液が複数の薬剤と個別に反応し、それらを比較評価することができる。図2は、導入部20の一部である分配部31~34を介して、試験液を4つに分岐させ、4つの反応部51~54に4種類の薬剤を配置可能な流路形状例である。この時、試験液の導入口10を1つにし、その液体の流路を分岐させることで、異なる薬剤に対する試験液の感受性評価を同時に行うことができる。
(Step1)
予め薬剤を反応部(薬剤保持部を兼ねる)51~54に供給、配置する。
(Step2)
反応部51~54に薬剤が配置された状態で、試験液導入口10から試験液は、例えば、所定の細菌を含んだ培養液からなり、試験液導入口10に挿入される
マイクロシリンジ等により導入部20内に供給される。
(Step3)
導入された試験液は、分配部31~34にて均等量分配され、複数の分岐流路141A~144Aに送液され、逆流防止流路141B~144B、第一流路141~144、第二流路141D~144Dを介して各々の反応部51~54に蓄積される。試験液が分岐流路141A~144A、逆流防止流路141B~144B、第一流路141~144、第二流路141D~144D等を流れると、各流路内の空気は、反応部51~54に設けられた薬剤導入口(図示せず)から外部に排出され、反応部の薬剤導入口は排気口としての機能を有している。
(Step4)
所望量の試験液導入を行った後に、試験液と混合を起こさないバッファ液又は空気を導入口10から後追いで導入する。
(Step5)
これにより、既に試験液導入口10から導入部20内に導入された試験液は、分配部31~34にて均等量に分岐された後、4本の微細な分岐流路141A~144Aに導入され、逆流防止流路141B~144B、第一流路141~144、第二流路141D~144D等を流れて、反応部51~54の各々に蓄積される。
試験液導入口10のサイズに比して分岐流路141A~144Aは、相当に微細な部分を有しており、マイクロ流路チップ10を傾斜させて試験液を自重で第一流路141~144内に流動させることは難しいが、バッファ液又は空気によって、試験液を第一流路141~144内に押し込むことにより、均等量の試験液を確実に同じタイミングで試験液を反応部51~54に配置された薬剤に接触させることができる。このように、複数の流路を有するマルチ分析用のマイクロ流路チップでは、それぞれの分岐流路141A~144Aに試験液を均等に分配する事を促進させるためにバッファ液又は空気供給による送液は有用である。
(Step6)
反応部51~54の底部に固定された薬剤に試験液が接触すると、薬剤が試験液に溶解し、薬剤に含まれる薬効成分と試験液に含まれる細菌との反応が開始される。
(Step7)
反応部51~54での反応開始と同時に、反応液は流路断面積が小さい(流路幅が狭い)第二流路141D~144Dにも満たされるため、第二流路の一部に設けた観察領域60にて、反応液の観察、分析を行う。
具体的には、試験液として細胞や細菌を分散させた培養液を用い、これを反応部内で添加剤や薬剤と反応させ、培養のために数時間保持した後、細胞や細菌の形態変化や増殖を、観察領域60を位相差顕微鏡等で観察することで、添加剤や薬剤の効果を迅速、かつ高精度に評価することができる。特に、図2に示すように、複数の第二流路141D~144Dに観察領域60を設けることで、異なる反応液の状態を同時に観察でき、効率的な分析が可能となる。
感受性評価において重要な複数流路に均等量の試験液を同じタイミングで分配する分配部の機能について、図4~図6を用いて詳細に説明する。なお、図中グレー部分が試験液を示す。
[分岐点形状の変形例]
[分配部の変形例]
10 試験液導入口
20 導入部
31~34 分配部
31A~34A 分配部入口
31B~34B 分配部出口
35、36 分岐点
40 逆流防止機構
51~54 反応部
60 観察領域
100 マイクロ流路チップ
101 第1基板
102 第2基板
141~144 第一流路
141A~144A 分岐流路
141B~144B 逆流防止流路
141D~144D 第二流路
160 マーク
O 中心軸
P1、P2 中心点
Q 仮想半円
S 空気
Claims (7)
- 1つの試験液導入口と当該試験液を等量に分配する複数の分配部を備えた導入部と、
前記複数の分配部の各々に対応して連通する複数の分岐流路と、
前記複数の分岐流路の各々に対応して連通する複数の第一流路と、
前記複数の第一流路の各々に対応して連通し、かつ前記試験液と反応する薬剤が配置される複数の反応部の各々とも対応して連通し、かつ前記試験液と薬剤が反応した反応液を同時に観察できる領域内に配置された複数の第二流路を備え、
前記試験液が流入する前記複数の分配部の入口は、前記導入部を2次元平面で見たとき、前記導入部内に存在する円弧の中心を起点にして前記導入部の一端と他端を結ぶ仮想半円弧上に等間隔で配置されるとともに、当該複数の分配部の入口の一端は、他の分配部の入口の他端と重なる、
ことを特徴とするマイクロ流路チップ。 - 前記複数の分配部の各々の出口の一端及び他端は、当該複数の分配部の各々に対応して連通する前記複数の分岐流路の各々の入口の一端および他端に連結されている
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。 - 等間隔で存在する前記複数の分配部の各々の入口の一端と他端を結ぶ線分の長さは、前記複数の分岐流路の各々の入口に連通する前記分配部の各々の出口の一端及び他端を結ぶ線分の長さより長い
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。 - 前記複数の分配部のうち一つの分配部の入口の一端と他の分配部の入口の他端とが重なる部分は、前記導入部内に存在する円弧の中心方向に向かって所定曲率を有する凸状である
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。 - 前記複数の分配部の各々の入口の一端および他端は、当該複数の分配部の各々の出口の一端及び他端に曲線で連結されている
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。 - 前記複数の分配部の各々の入口の一端および他端は、当該複数の分配部の各々の出口の一端及び他端に直線で連結されている
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。 - 前記複数の分配部の各々の入口の一端および他端は、当該複数の分配部の各々の出口の一端及び他端に直線で連結され、
さらに当該直線の一部に少なくとも1つの屈曲点を有する
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。
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