JP7689432B2

JP7689432B2 - マイクロ流路チップ用アダプタ

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Publication number: JP7689432B2
Application number: JP2021040447A
Authority: JP
Inventors: 幸雄小沢; 高史山田
Original assignee: FUKOKU BUSSAN CO. LTD.
Current assignee: FUKOKU BUSSAN CO. LTD.
Priority date: 2021-03-12
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2025-06-06
Anticipated expiration: 2041-03-12
Also published as: JP2022139882A

Description

本発明は、マイクロ流路チップの表面のマイクロ流路に連通する貫通孔が開口する周囲に密着し、ピペットからマイクロ流路に試料を注入する為に用いられるマイクロ流路チップ用アダプタに関し、更に詳しくは、ピペットからマイクロ流路へ試料を注入するまで、マイクロ流路を減菌状態とすることが可能なマイクロ流路チップ用アダプタに関する。

マイクロ流路チップは、２枚の積層する基板に、幅５００ｎｍ乃至１ｍｍ程度の微細なマイクロ流路とマイクロ流路を外部に開口させる貫通孔が形成されたデバイスであり、貫通孔から有機化合物、生体試料などの微量の試料をマイクロ流路に注入し、試料を混合、反応、合成、抽出、分析する等の用途で用いられている。

ピペットやチューブの先端を貫通孔内に直接挿入して試料をマイクロ流路へ注入しようとすると、ピペットやチューブの先端がマイクロ流路の底面に当接して、マイクロ流路の底面を破損させたり、試料がマイクロ流路内に注入されない場合がある、そこで、従来、図９に示すように、チューブ１１０の先端を支持する連結孔１０１が貫通する筒状本体１０２で構成され、連結孔１０１がマイクロ流路チップ１２０のマイクロ流路１２１に連通する貫通孔１２２に連通する位置で、貫通孔１２２の開口の周囲のマイクロ流路チップ１２０の表面に、底面を密着させたマイクロ流路チップ用アダプタ１００が知られている（特許文献１）。

このマイクロ流路チップ用アダプタ１００によれば、チューブ１１０の先端がマイクロ流路１２１に達する前に、その先端を筒状本体１０２を貫通する連結孔１０１内に位置決めできるので、マイクロ流路１２０が破損する恐れがない。また、マイクロ流路チップ用アダプタ１００の底面が、貫通孔１２２が開口する周囲でマイクロ流路チップ１２０の表面に密着するので、マイクロ流路チップ用アダプタ１００とマイクロ流路チップ１２０の表面との隙間から試料が漏れ出ることなく、チューブから連通孔１０１と貫通孔１２２を介してマイクロ流路１２１に試料が注入される。

一方、マイクロ流路チップのマイクロ流路が貫通孔から外部に連通した状態では、空中雑菌などのさまざまな微生物、水分、酸素が混入し、そのままピペットやチューブからこれらの微生物、水分、酸素により分解又は侵襲されやすい試料を注入すると、反応が阻害されて正確な試験結果が得られない。このため、従来は、ピペットやチューブから試料を注入する直前に、マイクロ流路チップに対して、紫外線照射、放射線照射、電子線照射、コロナ放電照射、プラズマ照射、蒸気加圧滅菌（オートクレーブ）等の減菌処理を行っている。しかしながら、これらの減菌処理を実行した後、ピペットやチューブでマイクロ流路チップ用アダプタの連通孔を塞ぐまで、マイクロ流路は外気にふれるので、その間に減菌処理した状態を維持できず、また、試料を注入する毎にその直前に減菌処理を行うので煩雑であった。

そこで、図９に示すマイクロ流路チップ１２０は、貫通孔１２２が穿設された上面基板１２３と下面基板１２４を積層させてマイクロ流路チップ１２０とする際に、図８に示すように、下面基板１２４上のマイクロ流路１２１が形成される部位に非接着薄膜層１２５を形成しておき、非接着薄膜層１２５を残して、上面基板１２３と下面基板１２４の対向する全面を接合し、一体化している。これによって、マイクロ流路チップ１２０のマイクロ流路１２１が形成される部位では、下面基板１２４上の非接着薄膜層１２５が上面基板１２３の下面に密着し、その間の隙間は外部から遮断される。

チューブ１１０の先端からマイクロ流路１２１に試料を注入する際には、その直前若しくは試料の注入とともに、マイクロ流路チップ用アダプタ１００の連通孔１０１に挿入されるチューブ１１０からマイクロ流路チップ１２０の貫通孔１２２へ陽圧を加え、図９に示すように、下面基板１２４上の非接着薄膜層１２５と上面基板１２３との間に試料を注入するマイクロ流路１２１の空間を形成する。このマイクロ流路チップ１２０によれば、マイクロ流路チップ１２０を製造した図８の状態で減菌処理を行っておけば、試料をマイクロ流路１２１へ注入する直前までマイクロ流路１２１内を減菌した状態とすることができる。

また、マイクロ流路１３１内への液状試料の注入量を制御する為の特許文献２に記載の図１０、図１１に示すマイクロバルブ１４０を用いて、マイクロ流路チップ１３０のマイクロ流路１３１を開閉し、試料を注入するまでマイクロ流路１３１を外気と遮断し、減菌状態とすることもできる。

このマイクロ流路チップ１３０の上面基板１３２に取り付けられマイクロバルブ１４０は、第１シート部材１４１と第１シート部材１４１より相対的に薄い第２シート部材１４２とを重ねて形成され、第１シート部材１４１と第２シート部材１４２の間に空気流路１４３に連通する凹部１４４が形成されている。図１０に示すように、重ねられた２枚の第１シート部材１４１と第２シート部材１４２とが外力を受けない自由状態では、２枚の積層された第１シート部材１４１と第２シート部材１４２とが、マイクロ流路１３１を横断するように上面基板１３２から挿入され、マイクロ流路１３１はマイクロバルブ１４０によって遮断される。

マイクロ流路１３１に試料を注入する際には、空気流路１４３から凹部１４４へ加圧空気を送り込み、第１シート部材１４１と第２シート部材１４２との間の凹部１４４を膨隆させる。その結果、図１１に示すように、凹部１４４の部分で相対的に薄い第２シート部材１４２が第１シート部材１４１に比べて大きく湾曲し、重ねられた第１シート部材１４１と第２シート部材１４２の全体が湾曲して、マイクロ流路１３１に試料を注入する隙間が形成される。

従って、このマイクロ流路チップ１３０によれば、マイクロバルブ１４０を閉じ制御し、マイクロ流路１３１を遮断した図１０の状態で減菌処理を行い、試料を注入する際に、マイクロバルブ１４０を開制御すれば、マイクロ流路１３１へ試料を注入する直前までマイクロ流路１３１内を減菌した状態とすることができる。

国際公開ＷＯ２００７／０９４２５４号公報特開２００７－２４８２１８号公報

従来のマイクロ流路チップ１２０は、上面基板１２３と下面基板１２４を積層させてマイクロ流路チップ１２０とする際に、マイクロ流路１２１の微小幅に一致する非接着薄膜層１２５を形成しなければならず、汎用の製造工程でマイクロ流路チップ１２０を製造することができない。

また、チューブ１１０の先端からマイクロ流路１２１に試料を注入する毎に、チューブ１１０からマイクロ流路チップ１２０の貫通孔１２２へ陽圧を加えてマイクロ流路１２１の空間を形成する必要があり、更に、一体化した下面基板１２４と上面基板１２３との間に加圧した空気を加えるので、非接着薄膜層１２５の縁で下面基板１２４から上面基板１２３が剥離し、その間の隙間から試料が漏れ出したり、下面基板１２４と上面基板１２３を接着する接着剤の溶剤がマイクロ流路１２１内に侵入する恐れがある。

更に、試料をマイクロ流路１２１内に注入する際に、マイクロ流路１２１もが加圧されるので、大気圧下での試料の反応や変化を観察することができない。

特許文献２に記載のマイクロ流路チップ１３０によってマイクロ流路１３１を減菌状態とするには、複雑な構造のマイクロバルブ１４０を上面基板１３２を貫通させてその一部をマイクロ流路１３１を遮断するように配置しなければならず、マイクロ流路チップ１３０全体の構造が複雑となり、微小幅や長さのマイクロ流路１３１を備えたマイクロ流路チップ１３０の製造は極めて困難であった。

また、空気流路１４３から凹部１４４へ加圧空気を送り込む加圧手段を要するとともに、マイクロ流路チップ１２０と同様に、マイクロ流路１３１へ試料を注入する毎に、加圧手段によって凹部１４４へ加圧空気を送り込む必要があり繁雑となっていた。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、ありふれた構造のマイクロ流路チップに減菌処理を行って、マイクロ流路を減菌した状態に維持することができるマイクロ流路チップ用アダプタを提供することを目的とする。

また、ピペットの先端から試料を連結孔へ差し込むだけで、ピペットから減菌状体のマイクロ流路へ試料を注入すること可能なマイクロ流路チップ用アダプタを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、請求項１に記載のマイクロ流路チップ用アダプタは、ピペットの先端を支持する連結孔が貫通する筒状本体を備え、
マイクロ流路チップのマイクロ流路に連通する貫通孔に連結孔が連通する位置で、マイクロ流路チップの表面の貫通孔が開口する周囲に密着し、ピペットからマイクロ流路に試料が注入されるマイクロ流路チップ用アダプタであって、
筒状本体は、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）を成形材料として、連結孔が貫通する筒状に成形され、ピペットの先端を貫通自在とする０．１ｍｍ以下の厚さで、連結孔を遮蔽し、マイクロ流路を外部と遮断して密封する薄膜が、筒状本体の連結孔の内壁面に一体に形成されていることを特徴とする。

連結孔が薄膜で遮蔽されたアダプタを、マイクロ流路チップの表面の貫通孔が開口する周囲に密着させるだけで、マイクロ流路は、外部と遮断され密封される。従って、アダプタが密着するマイクロ流路チップ毎、減菌処理を行えば、マイクロ流路は減菌状態で維持される。

連結孔を遮蔽する薄膜は、連結孔に挿入するピペットの先端を容易に貫通させることが可能な０．１ｍｍ以下の厚さなので、連結孔にピペットを挿入させるだけで、その先端から減菌状態のマイクロ流路へ試料を注入できる。

ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）からなる筒状本体と一体に形成される薄膜は、弾性変形するので、ピペットの先端を貫通させた薄膜がピペットの外周面に密着し、ピペットから注入圧をかけて試料を注入しても、ピペットと連結孔の隙間から試料が漏れ出ない。

弾性材料の熱硬化性樹脂であるＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）で成形する筒状本体は、マイクロ流路チップとともに加熱、加圧する減菌処理の際に耐性を有する。

請求項２に記載のマイクロ流路チップ用アダプタは、連結孔内に、筒状本体の底面に開口する小径孔と平面に開口する大径孔を区切る段部が形成され、薄膜は、段部に沿って連結孔の内壁面に一体に形成されていることを特徴とする。

連結孔に挿入するピペットの外周面に段部を当接させて、先細りのピペットの先端がマイクロ流路の底面に達する前に、ピペットの挿入位置を位置決めできる。

小径孔と大径孔を区切る段部の形成位置で、金型のコアとキャビティを対向させれば、その間に段部に沿った薄膜を一体に形成できる。

請求項３に記載のマイクロ流路チップ用アダプタは、連結孔の内壁面に、ピペットの先端が挿入される開口から薄膜に向かって、連結孔を先細りとするテーパー面が形成されていることを特徴とする。

連結孔へのピペットの挿入方向が薄膜の鉛直線方向と一致しない場合であっても、ピペットの先端は、テーパー面に沿って薄膜に向かって案内される。

請求項４に記載のマイクロ流路チップ用アダプタは、筒状本体の底面に沿った外側に一体に成形されたフランジ板を更に備え、フランジ板の底面は、連結孔の底面側の開口に向かって緩やかに湾曲する吸盤状に形成されていることを特徴とする。

ＰＤＭＳの弾性で、フランジ板は、貫通孔の開口周囲の表面にアダプタを密着して取り付ける吸着板として作用する。

マイクロ流路チップの表面に吸着するフランジ板と筒状本体とは、弾性材料からなるＰＤＭＳで一体に連結されるので、ピペットの挿入方向と筒状本体の連結孔の中心軸方向が一致しない場合であっても、筒状本体がピペットの挿入方向に追従して傾斜し、筒状本体を破損させることなく、ピペットを容易に連結孔へ挿入できる。

また、マイクロ流路チップの表面に吸着するフランジ板に対して筒状本体が傾斜しても、筒状本体への外力が解かれるとマイクロ流路チップの表面に起立する姿勢に復帰し、連結孔に挿入されたピペットは、マイクロ流路チップの表面に対して起立する状態で支持される。

請求項１の発明によれば、アダプタを、マイクロ流路チップの表面の貫通孔が開口する周囲に密着させるだけで、マイクロ流路は、外部と遮断され密封され、アダプタが密着するマイクロ流路チップごと減菌処理を行うことにより、試料を注入する直前までマイクロ流路を減菌状態に維持される。

アダプタは、熱硬化性樹脂であるＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）で成形されるので、マイクロ流路チップとともに加熱、加圧しても、アダプタが変形したり、変色することがない。

また、マイクロ流路へ試料を注入する際には、ピペットの先端をアダプタの連結孔へ挿入し、その先端を薄膜に貫通させるだけで、減菌状態のマイクロ流路へ試料を注入できる。

ピペットの先端から試料を注入する際には、ピペットの先端が貫通する薄膜がピペットの外周面に密着するので、注入圧をかけて試料を注入しても、ピペットと連結孔の隙間から試料が漏れ出ない。

また、筒状本体がＰＤＭＳを成形材料として成形されるので、ピペットやからマイクロ流路へ試料を送液する送液の状態を半透明なマイクロ流路チップ用アダプタを通して観察できる。

ピペットを支持する連結孔の内壁面に薄膜が一体に形成されたマイクロ流路チップ用アダプタを金型を用いて成形することによって量産できる。

請求項２の発明によれば、先細りのピペットの先端がマイクロ流路の底面に当接してマイクロ流路を破損したり、ピペットの先端がマイクロ流路の底面で覆われて、試料がマイクロ流路に注入できないといった問題が生じない。

また、小径孔と大径孔を区切る段部と薄膜が同一平面に沿って成形されるので、段部と薄膜を成形する金型の成形面が凹凸のない平坦面となり、金型の形状を単純化できる。

請求項３の発明によれば、連結孔へのピペットの挿入方向が薄膜の鉛直線方向と一致しない場合であっても、ピペットの先端は、テーパー面に沿って薄膜に向かって案内され、確実に薄膜を貫通する。

請求項４の発明によれば、フランジ板が吸着板として作用し、貫通孔の開口周囲に密着するので、貫通孔の開口の周囲から試料が漏れ出ない。

また、接着剤を用いずに、マイクロ流路チップ用アダプタをマイクロ流路チップの表面に密着させるので、接着剤に含まれる溶剤、接着成分などが連結孔や貫通孔を通過する試料に混じることがない。

また、マイクロ流路に連通する貫通孔が開口するマイクロ流路チップの表面にアダプタを押しつけて密着させるだけで、マイクロ流路を外部と遮断した密封状態とすることができる。

また、マイクロ流路チップの貫通孔が開口する表面の開口周囲に、フランジ板を吸着してマイクロ流路チップ用アダプタを密着して取り付けることができるので、マイクロ流路の位置、数や、貫通孔の位置、数が異なる種々の形状のマイクロ流路チップに対して、汎用の形状としたマイクロ流路チップ用アダプタを密着させて、マイクロ流路を外部から遮断できる。

本発明の第１実施の形態に係るマイクロ流路チップ用アダプタ１と、マイクロ流路チップ２０を示す縦断面図である。マイクロ流路チップ２０の注入孔２２ａと排出孔２２ｂの周囲にそれぞれマイクロ流路チップ用アダプタ１、１を密着させた状態を示す縦断面図である。マイクロ流路チップ用アダプタ１の薄膜２にピペット２５の先端２５ａを貫通させて挿入した状態を示す縦断面図である。マイクロ流路チップ用アダプタ１を底面側からみた斜視図である。マイクロ流路チップ用アダプタ１を成形する金型３０のコア３１とキャビティ３２を示す要部縦断面図である。マイクロ流路チップ２０に取り付けられた本発明の第２実施の形態に係るマイクロ流路チップ用アダプタ１０を示す縦断面図である。マイクロ流路チップ用アダプタ１０の薄膜１１にピペット２５の先端２５ａを貫通させて挿入した状態を示す縦断面図である。従来のマイクロ流路チップ用アダプタ１００の縦断面図である。マイクロ流路１２１が形成されたマイクロ流路チップ用アダプタ１００の縦断面図である。マイクロバルブ１４０が閉じ制御された従来のマイクロ流路チップ１３０の縦断面図である。マイクロバルブ１４０が開制御されたマイクロ流路チップ１３０の縦断面図である。

以下、本発明の第１実施の形態に係るマイクロ流路チップ用アダプタ１を、図１乃至図５を用いて説明する。以下の本明細書中の説明では、図１に図示する方向を上下方向として説明する。このマイクロ流路チップ用アダプタ１は、有機化合物、生体試料などの微量試料を先端２５ａから排出若しくは吸引するピペット２５と、幅及び深さが５００ｎｍ乃至１ｍｍのマイクロ流路２１内に注入される試料を混合、反応、合成、抽出、分離、分析するマイクロ流路チップ２０とを連結する用途で用いられる。

マイクロ流路チップ２０は、下面側のマイクロ流路２１を構成する凹溝と上面から凹溝に貫通する複数の貫通孔２２、２２が形成されたＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）からなる上層基板２３のマイクロ流路２１が露出する上層基板２３の一面側に、上層基板２３と同一の輪郭のＰＤＭＳからなる下層基板２４を貼り付けて形成され、上下に一体に積層される上層基板２３と下層基板２４との間に、幅及び深さが５００ｎｍ乃至１ｍｍのマイクロ流路２１が形成され、外部から遮断されたマイクロ流路２１に、上層基板２３の表面２３ａに開口する複数の貫通孔２２、２２がそれぞれ連通している。

マイクロ流路チップ用アダプタ１は、先細りのピペット２５を挿入する連結孔３が鉛直方向に形成された円筒状の筒状本体４と、筒状本体４の底面４ａに沿った外側に一体に形成され、円形の輪郭のフランジ板５とが、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）を成形材料として、後述する金型３０を用いたインジェクション成形で一体に成形されている。

筒状本体４を上下方向の中心軸に沿って貫通する円筒孔である連結孔３は、図１に示すように、筒状本体４の上方に開口し、上方からピペット２５を挿入自在とする大きさの大径部３ａと、底面に開口し、大径部３ａより細幅で、先細りのピペット２５の中間外周面が当接する内径の小径孔３ｂとが、同一鉛直軸線に沿って形成され、大径部３ａと小径孔３ｂは、その間の段部３ｃにより区切られている。

本実施の形態では、段部３ｃに沿って小径孔３ｂの内壁面と一体に薄膜２が形成され、薄膜２によって、大径部３ａと小径孔３ｂの間が遮断されている。薄膜２の厚さは、連結孔３に挿入するピペット２５の先端２５ａによって容易に破られる厚さにとなっていて、ＰＤＭＳで形成される薄膜２は、０．１ｍｍ以下の厚さとなっている。

フランジ板５は、筒状本体４の連結孔３の中心軸周りの円環状に形成され、その底面５ａは、連結孔３の中心軸に向かって上方に緩やかに湾曲する吸盤状に形成されている。フランジ板５の底面５ａを吸盤状とすることにより、筒状本体４が起立する姿勢のマイクロ流路チップ用アダプタ１の中心を、マイクロ流路チップ２０の貫通孔２２が開口に向けて押し付けると、筒状本体４の連結孔３とマイクロ流路チップ２０の貫通孔２２が連通する位置で、フランジ板５が吸着板として作用し、マイクロ流路チップ用アダプタ１が貫通孔２２の開口周囲の表面２３ａに密着して取り付けられる。

このマイクロ流路チップ用アダプタ１は、ＰＤＭＳを成形材料として、図５に示す金型３０を用いたインジェクション成形で、連結孔３ａ、３ｂが鉛直方向に形成された円筒状の筒状本体４と、連結孔３の一部を遮断する薄膜２と、フランジ板５とが一体に成形される。すなわち、図５に示すように、キャビテイ３２側の突部３２ａで連結孔３の大径孔３ａを、コア３１側の突部３１ａで小径孔３ｂを成形し、突部３２ａ、３１ａ間の隙間で０．１ｍｍ以下の厚みの薄膜２を成形する。これにより、スライド金型等の複雑な金型構造を用いずに、コア３１とキャビテイ３２からなる簡単な構造の金型３０によって連結孔３の一部を遮断する薄膜２を形成できる。金型を用いたマイクロ流路チップ用アダプタ１の成形は、インジェクション成形の他、トランスファー成形、コンプレッション成形等の種々の他の成形法で成形してもよい。

本実施の形態では、図２に示すように、同一の形状に成形されたマイクロ流路チップ用アダプタ１、１が、それぞれマイクロ流路２１の両側で連通する一組の貫通孔２２、２２である注入孔２２ａと排出孔２２ｂの開口周囲の表面２３ａに密着して取り付けられている。これにより、マイクロ流路２１が外部に連通する注入孔２２ａと排出孔２２ｂの開口は、その周囲の表面２３ａに密着するマイクロ流路チップ用アダプタ１、１に覆われる。マイクロ流路チップ用アダプタ１、１の連通孔１２は、薄膜２で遮断されているので、マイクロ流路２１の内部は、外部と完全に遮断された密封状態となる。

このマイクロ流路チップ用アダプタ１、１が取り付けられたマイクロ流路チップ２０に対して、紫外線照射、放射線照射、電子線照射、コロナ放電照射、プラズマ照射、蒸気加圧滅菌（オートクレーブ）等の減菌処理を行えば、マイクロ流路チップ２０のマイクロ流路２１へ試料を注入する直前まで、マイクロ流路２１内を減菌した状態に維持することができる。

本実施の形態にかかるマイクロ流路チップ用アダプタ１によれば、同一形状に量産したマイクロ流路チップ用アダプタ１のフランジ板５を吸着板として作用させ、注入孔２２ａや排出孔２２ｂの数、開口位置が異なる種々のマイクロ流路チップ２０に対して、注入孔２２ａや排出孔２２ｂの各開口にマイクロ流路チップ用アダプタ１を押し付けて密着させるだけで、マイクロ流路２１を密封状態として減菌処理を行うことができる。

ピペット２５からマイクロ流路チップ２０のマイクロ流路２１へ試料を注入する際には、図３に示すように、ピペット２５の先端２５ａを、注入孔２２ａの周囲に取り付けられたマイクロ流路チップ用アダプタ１の大径孔３ａに挿入し、先細りのピペット２５の中間の外周面が大径孔３ａと小径孔３ｂを区切る段部３ｃに当接するまでピペット２５を押し込む。この状態で、ピペット２５の先端２５ａは、薄膜２を貫通して小径孔３ｂ内に挿入される。小径孔３ｂは、注入孔２２ａを介してマイクロ流路２１に連通しているので、ピペット２５の先端２５ａから試料を吐出することによって、減菌状態のマイクロ流路２１内に試料を注入できる。

マイクロ流路チップ用アダプタ１の円筒状の筒状本体４とフランジ板５は、ＰＤＭＳからなる弾性材料で成形されているので、ピペット２５をマイクロ流路チップ用アダプタ１の連結孔３の軸方向に対して傾斜する姿勢で挿入しても、筒状本体４は、ピペット２５の挿入方向に追従して屈曲し、ピペット２５の先端２５ａを薄膜２に貫通させることができ、また、ピペット２５への外力を解けば、筒状本体４は、マイクロ流路チップ２０の表面２３ａに対して鉛直方向に起立する姿勢に復帰し、連結孔３に挿入されたピペット２５を鉛直方向に沿って支持できる。従って、マイクロ流路２１へ試料を注入する際に、複数のピペット２５を手で持たずに、マイクロ流路チップ用アダプタ１の連結孔３に挿入させた状態で保持することができる。

また、ピペット２５の先端２５ａからマイクロ流路２１へ注入される試料は、ピペット２５を貫通させたＰＤＭＳの弾性材料からなる薄膜２がピペット２５の中間の外周面にリング状に弾性接触するので、連結孔３の大径孔３ａ側に漏れ出ることがなく、ピペット２５から所定の注入圧を加えてマイクロ流路２１へ試料を注入しても、連結孔３の開口から試料が漏れ出ることがない。

尚、ピペット２５から試料を注入する際には、ピペット２５等の細長の治具を用いて排出孔２２ｂの周囲に取り付けられたマイクロ流路チップ用アダプタ１の薄膜２を破り、排出孔２２ｂを外部に連通させてもよい。

次に、本発明の第２実施の形態に係るマイクロ流路チップ用アダプタ１０を、図６と図７を用いて説明する。第２実施の形態の説明において、第１実施の形態にかかる構成と同一若しくは同様に作用する構成については、同一番号を付してその詳細な説明を省略する。

マイクロ流路チップ用アダプタ１０は、先細りのピペット２５を挿入する連結孔１２が鉛直方向の中心軸に沿って形成された円筒形の筒状本体１３からなり、筒状本体１３は、ＰＤＭＳを成形材料として、図中の薄膜１１の部分をパーティングラインとするコアとキャビティからなる金型でインジェクション成形される。この筒状本体１３についても、インジェクション成形の他、トランスファー成形、コンプレッション成形等の種々の他の成形法で成形してもよい。

筒状本体１３を成形する際に、筒状本体１３の底面１３ａを成形するコア金型の成形面は、算術平均荒さＲａが、５００ｎｍ以下で好ましくは３００ｎｍ以下の鏡面としている。筒状本体１３の底面１３ａを形成する成形材料は、金型内で流動性の高いＰＤＭＳであるので、鏡面加工された金型の成形面への転写性にすぐれ、筒状本体１３の底面１３ａも成形面の算術平均荒さＲａにほぼ等しい鏡面とすることができる。また、後述するように、マイクロ流路チップ用アダプタ１０をマイクロ流路チップ２０の表面２３ａに強固に一体化するため、マイクロ流路チップ用アダプタ１０を固着する上層基板２３の表面２３ａも同様に鏡面加工した金型の成形面で成形する。

連結孔１２は、図６に示すように、内壁面が上方に向かって拡径するテーパー面１２ａ１となった逆裁頭円錐形の大径孔１２ａと、大径孔１２ａの下方で、筒状本体１３の底面１３ａに開口する円柱形の小径孔１２ｂとからなっている。大径孔１２ａの下端と小径孔１２ｂは、同一の内径となっていて、同一鉛直軸線上に形成された大径孔１２ａと小径孔１２ｂとの間は、小径孔１２ｂの上端の内壁面に一体に形成され、連結孔１２に挿入するピペット２５の先端２５ａを容易に貫通させることが可能な０．１ｍｍ以下の厚さの薄膜１１によって区切られている。

このように構成されたマイクロ流路チップ用アダプタ１０は、鉛直方向に沿って起立する姿勢の筒状本体１３の底面１３ａを、貫通孔２２の開口を中心とするマイクロ流路チップ２０の表面２３ａに密着させ、マイクロ流路チップ用アダプタ１を、貫通孔２２の開口周囲の表面２３ａに一体に接合する。

この実施の形態では、接合する筒状本体１３の底面１３ａと、マイクロ流路チップ２０の貫通孔２２が開口する周囲の表面２３ａとに、予めプラズマを照射するプラズマ処理を行う表面改質処理を行った後、起立姿勢の筒状本体１３の底面１３ａを、貫通孔２２が開口する周囲の表面２３ａに密着し、両者を一体に接合する。接合工程で、接合面となる筒状本体１３の底面１３ａとマイクロ流路チップ２０の表面２３ａは、上述の通り、算術平均荒さＲａが３００ｎｍ以下に鏡面加工されているので、対向して接する全ての表面改質されたこれらの接合面が隙間なく密着し、その結果、筒状本体１３の底面１３ａと、マイクロ流路チップ２０の表面２３ａとは、むらなく強固に一体化される。

尚、プラズマを照射するプラズマ処理は、真空プラズマ処理と大気圧プラズマ処理のいずれであってもよく、また、接合面を表面改質する処理としては、プラズマ処理の他に、エキシマランプから接合面に真空紫外線（ＶＵＶ）を照射する真空紫外線（ＶＵＶ）処理、コロナー放電処理等であってもよい。

図６に示すように、マイクロ流路チップ２０の貫通孔２２が開口する周囲の表面２３ａに、マイクロ流路チップ用アダプタ１０が起立姿勢で取り付けられると、マイクロ流路チップ２０の連結孔１２の小径孔１２ｂがマイクロ流路チップ２０の貫通孔２２を介してマイクロ流路２１に連通するが、連結孔１２は薄膜１１によって遮断されているので、マイクロ流路２１の内部は、外部と完全に遮断された密封状態となる。

従って、マイクロ流路チップ用アダプタ１０が取り付けられたマイクロ流路チップ２０に対して、紫外線照射、放射線照射、電子線照射、コロナ放電照射、プラズマ照射、蒸気加圧滅菌（オートクレーブ）等の減菌処理を行えば、マイクロ流路チップ２０のマイクロ流路２１に試料を注入する直前まで、マイクロ流路２１内を減菌した状態で維持することができる。

マイクロ流路チップ２０のマイクロ流路２１へピペット２５から試料を注入する際には、図７に示すように、ピペット２５の先端２５ａを、マイクロ流路チップ用アダプタ１０の大径孔１２ａに挿入する。大径孔１２ａの内面は、薄膜１１に向かって傾斜するテーパー面１２ａ１となっているので、ピペット２５を大径孔１２ａ内で更に下方に押しすすめると、その先端２５ａは、テーパー面１２ａ１に案内され、薄膜１１を貫通して小径孔１２ｂ内に挿入される。

この状態で、小径孔１２ｂの内径は、下方に向かって先細りの形状に形成されたピペット２５の中間部の外径にほぼ等しい内径となっているので、ピペット２５の先端２５ａは、マイクロ流路チップ２０に達する前に、連結孔１２の小径孔３ｂ内に位置決めされる。

ピペット２５の先端２５ａが挿入された小径孔１２ｂは、貫通孔２２（注入孔２２ａ）を介してマイクロ流路２１に連通しているので、ピペット２５の先端２５ａから試料を吐出することによって、減菌状態のマイクロ流路２１内に試料を注入できる。

ピペット２５の先端２５ａが挿入された筒状本体１３の連結孔１２と連結孔が連通する貫通孔２２の周囲は、表面改質された筒状本体１３の底面１３ａとマイクロ流路チップ２０の表面２３ａとが隙間なく密着して一体化されているので、ピペット２５から所定の注入圧をかけて、試料をマイクロ流路２１へ注入しても、マイクロ流路チップ用アダプタ１０とマイクロ流路チップ２０の表面２３ａとの隙間から試料が漏れ出ることがない。

また、ピペット２５の先端２５ａからマイクロ流路２１へ注入される試料は、ピペット２５を貫通させたＰＤＭＳの弾性材料からなる薄膜１１がピペット２５の中間の外周面にリング状に弾性接触するので、連結孔１２の大径孔１２ａ側に漏れ出ることがなく、ピペット２５から所定の注入圧を加えてマイクロ流路２１へ試料を注入しても、連結孔１２の開口から試料が漏れ出ることがない。

本実施の形態においても、マイクロ流路チップ２０がマイクロ流路２１に連通する排出孔２２ｂを備えている場合には、排出口２２ｂの開口周囲に、マイクロ流路チップ用アダプタ１０を取り付けてもよく、ピペット２５から試料を注入する際に、ピペット２５等の細長の治具を用いてマイクロ流路チップ用アダプタ１０の薄膜１１を破り、排出孔２２ｂを外部に連通させてもよい。

上述の第１、第２実施の形態では、ピペット２５の先端２５ａからマイクロ流路２１へ試料を注入する際に、注入孔２２ａの開口周囲に取り付けられるマイクロ流路チップ用アダプタ１，１０の薄膜２，１１にピペット２５の先端２５ａを貫通させて、薄膜２，１１を破いたが、予め細長の治具で薄膜２，１１に開口を形成した後、ピペット２５を連結孔１２に挿入し、その先端２５ａから試料を注入してもよい。

また、薄膜２，１１は、連結孔３、１２を遮断するものであれば、連結孔３，１２のいずれの位置に設けてもよい。

また、上述の各実施の形態では、マイクロ流路チップ用アダプタ１、１０を、フランジ板５や表面改質工程を用いて、マイクロ流路チップ２０の表面２３ａに密着する状態で取り付けているが、両面に粘着層を有する両面テープや接着剤を用いて、マイクロ流路チップ用アダプタ１、１０を、マイクロ流路チップ２０の貫通孔２２が開口する開口周囲の表面２３ａに密着させて取り付けてもよい。

本発明は、減菌状態としたマイクロ流路チップのマイクロ流路へ、ピペットから試料を注入するために、マイクロ流路チップに取り付けられるマイクロ流路チップ用アダプタに適している。

１、１０マイクロ流路チップ用アダプタ
２、１１薄膜
３、１２連結孔
２０マイクロ流路チップ
２１マイクロ流路
２２貫通孔
２５ピペット

Claims

ピペットの先端を支持する連結孔が貫通する筒状本体を備え、
マイクロ流路チップのマイクロ流路に連通する貫通孔に前記連結孔が連通する位置で、マイクロ流路チップの表面の前記貫通孔が開口する周囲に密着し、前記ピペットから前記マイクロ流路に試料が注入されるマイクロ流路チップ用アダプタであって、
前記筒状本体は、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）を成形材料として、前記連結孔が貫通する筒状に成形され、
前記ピペットの先端を貫通自在とする０．１ｍｍ以下の厚さで、前記連結孔を遮蔽し、前記マイクロ流路を外部と遮断して密封する薄膜が、前記筒状本体の前記連結孔の内壁面に一体に形成されていることを特徴とするマイクロ流路チップ用アダプタ。
前記連結孔内に、前記筒状本体の底面に開口する小径孔と平面に開口する大径孔を区切る段部が形成され、
前記薄膜は、前記段部に沿って前記連結孔の内壁面に一体に形成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用アダプタ。
前記連結孔の内壁面に、前記ピペットの先端が挿入される開口から前記薄膜に向かって、前記連結孔を先細りとするテーパー面が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマイクロ流路チップ用アダプタ。
前記筒状本体の底面に沿った外側に一体に成形されたフランジ板を更に備え、
前記フランジ板の底面は、前記連結孔の底面側の開口に向かって緩やかに湾曲する吸盤状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップ用アダプタ。