JPWO2008087828A1 - マイクロチップ - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、主流路に複数の副流路から試薬を順次送液して、目的物質を正確に検出できるマイクロチップを提供することである。本発明に係るマイクロチップは、試薬と試料の混合液が流れる主流路と、試薬が流れる副流路と、副流路の下流側端部に設けられた撥水バルブ部と、撥水バルブ部の下流側端部に設けられるとともに主流路の途中に接続される、撥水バルブ部よりも幅及び深さの大きい接続部と、を有することを特徴とする。

Description

本発明は、マイクロチップに関する。

近年、マイクロマシン技術および超微細加工技術を駆使することにより、従来の試料調製、化学分析、化学合成などを行うための装置、手段（例えばポンプ、バルブ、流路、センサーなど）を微細化して１チップ上に集積化したシステムが注目されている。これは、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）とも呼ばれ、マイクロチップといわれる部材に、試料（例えば、検査を受ける被験者の尿、唾液、血液を処理して抽出したＤＮＡ処理した抽出溶液など）と試薬を混合させ、その反応を検出することにより試料の特性を調べるシステムである。

マイクロチップは、樹脂材料やガラス材料からなる基体に、フォトリソプロセス（パターン像を薬品によってエッチングして溝を作成する方法）や、レーザ光を利用して溝加工を行い、試薬や試料を流すことができる微細な流路と試薬を蓄える液溜部を設けており、さまざまなパターンのマイクロチップが提案されている。

そして、これらマイクロチップを用いて試料の特性を調べる際は、マイクロポンプなどでマイクロチップ内に収容されている試薬や試料を送液することにより、試薬と試料とを反応させて被検出部に導き、検出を行う。被検出部では、例えば光学的な検出方法などによって目的物質の検出が行われる。

例えば、特許文献１には、マイクロチップの被検出部に目的物質をトラップするための物質を予め固定化しておき、当該被検出部に試料の増幅に用いる試薬と試料とを反応させて得られた増幅産物及び検出に用いる複数の試薬を定められた順番に供給して検出のための反応を行わせた後、検出を行うことが記載されている。

被検出部に試料及び試薬を定められた順番に供給して、被検出部で検出を行う場合、例えば、被検出部に向かう第１の試薬の流路の途中から第２の試薬の流路を合流させる構成が考えられる。この場合、第１の試薬を送液する際に、第２の試薬が第１の試薬の流れによる負圧の影響により引っ張り込まれ、第２の試薬が第１の試薬の中に混入した状態で、第１の試薬が被検出部に送液されてしまうことが考えられる。

その結果、試薬と試薬、または、試薬と試料とが事前にお互いに反応してしまい、目的物質の検出を正確に行うことができないという問題が生じる。

上記問題を解決するために、特許文献２には、複数の試薬を順番に送液するために、撥水バルブを用いて待機させた２液をタイミング良く合流させ、かつ層流で混合させることができる検査装置について記載されている。なお撥水バルブとは、疎水性の基材からなる微細流路に親水性の液が充填され、静圧状態のときは表面張力により流路出口から液が漏れないように保持し、加圧状態のときに送液するようにしたものである。通常、複数の試薬を送液するには、試薬を保管する副流路と撥水バルブと送液するためのマイクロポンプなどが試薬の数だけ必要となる。
国際公開第２００５／１０８５７１号パンフレット 特開２００３−１９０７５１号公報

しかしながら特許文献２に記載の検査装置では、一度撥水バルブから試薬が送液されると、撥水バルブの微細流路の液出口部は試薬によって濡れてしまう。一度濡れると液を保持している表面張力が機能しなくなり、再度液を保持することができなくなる。さらに複数の試薬を順に主流路（試液を送液する流路）へ合流させようとする場合、第２、第３の撥水バルブの表面張力が機能しなくなり、第２の試薬または第３の試薬が主流路の中に混入した状態で、反応物質に送液されてしまうことが考えられ、目的物質の検出を正確に行うことができないという問題が生じる。

本発明の目的は、主流路に複数の副流路から試薬を順次送液して、目的物質を正確に検出できるマイクロチップを提供することである。

上記目的は、下記構成により達成できる。

１．内部に疎水性の微細流路を有するマイクロチップにおいて、試薬と試料の混合液が流れる主流路と、試薬が流れる副流路と、前記副流路の下流側端部に接続され、試薬を前記副流路内に保持させる撥水バルブ部と、前記撥水バルブ部の下流側端部に接続されるとともに前記主流路の途中に接続される、前記撥水バルブ部よりも幅及び深さの大きい接続部と、を有することを特徴とするマイクロチップ。

２．前記接続部の流路長さは、前記接続部の幅及び深さよりも大きいことを特徴とする前記１に記載のマイクロチップ。

本発明によれば、接続部に存在する空気により撥水バルブの出口側端部が濡れることがなく、撥水バルブの出口側端部において試薬を堰き止めるための表面張力が正常に機能する。この結果、被検出部への試料又は試薬の送液順に従って被検出部の遠くから流路を合流させるような流路構成であって、副流路の試薬を主流路に引っ張り込もうとする負圧が試薬に作用しても、副流路の試薬が撥水バルブを通過し主流路に流れ込むことがなく目的物質の検出を正確に行うことができる。

本実施形態に係るマイクロチップを用いる検査装置の外観図である。 本実施形態に係るマイクロチップを用いる検査装置の構成図である。 図３（ａ）は本実施形態に係るマイクロチップの構成図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ部を拡大した図である。 主流路と接続部と撥水バルブの拡大図である。 接続部がないときの液体の流れを示した図である。 マイクロチップ１と中間流路部材７０とマイクロポンプ５の構成を上から見たブロック図である。

符号の説明

１ マイクロチップ
４ 光検出部
５ マイクロポンプ
６０ 廃液部
７０ 中間流路部材
８０ 検査装置
１３２ａ〜１３２ｅ 開口
１３３ 試薬収容部
１３７ 試料収容部
１３９ 反応部
１４４ａ〜１４４ｄ 試薬入口部
１４７ 試料入口部
１４８ 被検出部
１４９ 主流路
１５０ａ〜１５０ｃ 副流路
１５１ａ〜１５１ｃ 撥水バルブ
１５２ａ〜１５２ｃ 接続部

本発明の実施形態を説明する。なお、本発明を図示の実施形態に基づいて説明するが、本発明は該実施形態に限らない。また、以下の、本発明の実施形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
（装置構成）
図１は、本実施形態に係るマイクロチップを用いる検査装置８０の外観図である。検査装置８０は、マイクロチップ１に予め注入された検体と試薬とを自動的に反応させ、反応結果を自動的に出力する装置である。

検査装置８０の筐体８２には、マイクロチップ１を装置内部に挿入するための挿入口８３、表示部８４、メモリカードスロット８５、プリント出力口８６、操作パネル８７、外部入出力端子８８が設けられている。

検査担当者は、図１の矢印方向にマイクロチップ１を挿入し、操作パネル８７を操作して検査を開始させる。検査装置８０の内部では、マイクロチップ１内の反応の検査が自動的に行われ、検査が終了すると表示部８４に結果が表示される。検査結果は操作パネル８７の操作により、プリント出力口８６よりプリントを出力したり、メモリカードスロット８５に挿入されたメモリカードに記憶することができる。また、外部入出力端子８８から例えばＬＡＮケーブルを使って、パソコンなどにデータを保存することができる。検査終了後、検査担当者はマイクロチップ１を挿入口８３から取り出す。

図２は、本実施形態に係るマイクロチップを用いる検査装置８０の構成図である。図２においては、マイクロチップが図１に示す挿入口８３から挿入され、セットが完了している状態を示している。

検査装置８０は、マイクロチップ１に予め注入された検体及び試薬を送液するための駆動液１１を貯留する駆動液タンク１０、マイクロチップ１に駆動液１１を供給するためのマイクロポンプ５、マイクロポンプ５とマイクロチップ１とを駆動液１１が漏れないように接続するポンプ接続部６、マイクロチップ１の必要部分を温調する温度調節ユニット３、マイクロチップ１をずれないように温度調節ユニット３及びポンプ接続部６に密着させるためのチップ押圧板２、チップ押圧板２を昇降させるための押圧板駆動部２１、マイクロチップ１をマイクロポンプ５に対して精度良く位置決めする規制部材２２、マイクロチップ１内の検体と試薬との反応状態等を検出する光検出部等を備えている。

チップ押圧板２は、初期状態においては、図２に示す位置より上方に退避している。これにより、マイクロチップ１は矢印Ｘ方向に挿抜可能であり、検査担当者は挿入口８３（図１参照）から規制部材２２に当接するまでマイクロチップ１を挿入する。その後、チップ押圧板２は、押圧板駆動部２１により下降してマイクロチップ１に当接し、マイクロチップ１の下面が温度調節ユニット３及びポンプ接続部６に密着される。

温度調節ユニット３は、マイクロチップ１と対向する面にペルチェ素子３１及びヒータ３２を備え、マイクロチップ１が検査装置８０にセットされたときに、ペルチェ素子３１及びヒータ３２がマイクロチップ１に密着するようになっている。試薬が収容されている部分をペルチェ素子３１で冷却して試薬が変性しないようにしたり、検体と試薬とが反応する部分をヒータ３２で加熱して反応を促進させたりする。

光検出部は、発光部４ａ及び受光部４ｂから構成され、発光部４ａからの光をマイクロチップ１に照射し、マイクロチップ１を透過した光を受光部４ｂにより検出する。受光部４ｂはチップ押圧板２の内部に一体的に設けられている。発光部４ａ及び受光部４ｂは、後述のマイクロチップ１の被検出部１４８に対向するように設けられている。

マイクロポンプ５は、ポンプ室５２、ポンプ室５２の容積を変化させる圧電素子５１、ポンプ室５２のマイクロチップ１側に位置する第１絞り流路５３、ポンプ室の駆動液タンク１０側に位置する第２絞り流路５４、等から構成されている。第１絞り流路５３及び第２絞り流路５４は絞られた狭い流路となっており、また、第１絞り流路５３は第２絞り流路５４よりも長い流路となっている。

駆動液１１を順方向（マイクロチップ１に向かう方向）に送液する場合には、まず、ポンプ室５２の容積を急激に減少させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、短い絞り流路である第２絞り流路５４において乱流が発生し、第２絞り流路５４における流路抵抗が長い絞り流路である第１絞り流路５３に比べて相対的に大きくなる。これにより、ポンプ室５２内の駆動液１１は、第１絞り流路５３の方に支配的に押し出され送液される。次に、ポンプ室５２の容積を緩やかに増加させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、ポンプ室５２内の容積増加に伴って駆動液１１が第１絞り流路５３及び第２絞り流路５４から流れ込む。このとき、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて長さが短いので、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて流路抵抗が小さくなり、ポンプ室５２内には第２絞り流路５４の方から支配的に駆動液１１が流入する。以上の動作を圧電素子５１が繰り返すことにより、駆動液１１が順方向に送液されることになる。

一方、駆動液１１を逆方向（駆動液タンク１０に向かう方向）に送液する場合には、まず、ポンプ室５２の容積を緩やかに減少させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて長さが短いので、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて流路抵抗が小さくなる。これにより、ポンプ室５２内の駆動液１１は、第２絞り流路５４の方に支配的に押し出され送液される。次に、ポンプ室５２の容積を急激に増加させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、ポンプ室５２内の容積増加に伴って駆動液１１が第１絞り流路５３及び第２絞り流路５４から流れ込む。このとき、短い絞り流路である第２絞り流路５４において乱流が発生し、第２絞り流路５４における流路抵抗が長い絞り流路である第１絞り流路５３に比べて相対的に大きくなる。これにより、ポンプ室５２内には第１絞り流路５３の方から支配的に駆動液１１が流入する。以上の動作を圧電素子５１が繰り返すことにより、駆動液１１が逆方向に送液されることになる。

ポンプ接続部６は、必要なシール性を確保して駆動液の漏出を防止するために、ポリテトラフルオロエチレン、シリコーン樹脂などの柔軟性（弾性、形状追随性）をもつ樹脂によって密着面が形成されることが好ましい。このような柔軟性を有する密着面は、例えばマイクロチップの基材自体によるものであってもよく、また、ポンプ接続部６における流路開口の周囲に貼着された柔軟性を有する別途の部材によるものであってもよい。
（マイクロチップの構成）
図３（ａ）は本実施形態に係るマイクロチップ１の一例を示すものである。マイクロチップ１は、溝形成基板と溝形成基板を覆う被覆基板とから構成されている。図３（ａ）では被覆基板が取り外された状態での微細流路及び流路エレメントの配置を模式的に示しており、図３（ａ）において矢印Ｘは、検査装置８０に対するマイクロチップ１の挿入方向を示している。

マイクロチップ１は疎水性の基材を用いており、また液状の試薬と同じく液状の試料（検体）を混合・反応させるための微細流路及び流路エレメントが配設されている。微細流路はマイクロメーターオーダーで形成されており、微細流路の幅は、例えぱ数十〜数百μｍ（好ましくは５０〜１００μｍ）、微細流路の深さは、例えば２５〜２００μｍ程度（好ましくは５０〜１００μｍ）である。

これらの微細流路および流路エレメントによってマイクロチップ１内で行われる処理の一例について説明する。

図３（ａ）に示す１３２ａ〜１３２ｅは、マイクロチップ１の一方の面から外部へ解放された開口である。これらの開口１３２ａ〜１３２ｅは、ポンプ接続部６を介してマイクロチップ１をマイクロポンプ５に重ね合わせて接続した際に、マイクロポンプ５の接続面に設けられた流路開口と位置合わせされてマイクロポンプ５に連通される。１４４ａ〜１４４ｄは、試薬を注入する試薬入口部であり、マイクロチップ１の一方の面から外部へ解放された開口となっている。また、１４７は、試料を注入する試料入口部であり、試薬入口部と同様にマイクロチップ１の一方の面から外部へ解放された開口となっている。１３３は試薬を収容する試薬収容部であり、１３７は試料を収容する試料収容部である。なお、１４６は駆動液と試薬または試液との間の空気を抜く空気抜き用流路である。

試薬収容部１３３及び試料収容部１３７の下流には、試薬収容部１３３からの試薬と試料収容部１３７からの試料とが混合され反応する反応部１３９が設けられている。

試薬収容部１３３に収容された試薬は、開口１３２ａに連通するマイクロポンプ５から送り込まれる駆動液１１により、反応部１３９へ流れ込む。一方、試料収容部１３７に収容された試料は、開口１３２ｂに連通する別途のマイクロポンプ５から送り込まれる駆動液１１により、反応部１３９へ流れ込む。これにより、反応部１３９において、試薬収容部１３３から送り込まれた試薬と試料収容部１３７から送り込まれた試料とが混合される。
また、マイクロチップ１に駆動液１１を注入しない構成として、例えばマイクロチップ１から空気抜きを取り除き、開口１３２ａ〜１３２ｅからマイクロポンプ５により空気を吹き込む構成や、開口１３２ａ〜１３２ｅに接続する配管にそれぞれ弁を設け、例えば副流路１５０ｃの試薬を送る場合には、開口１３２ｃ以外の弁を閉じ、廃液部６０の排気口から吸引ポンプで吸引する構成などが考えられる。

反応部１３９で混合された試薬と試料は、検査装置８０に設けられたヒータ３２からの加熱によって反応が促進される。反応後の混合液は、被検出部１４８へ送液される。また、被検出部１４８には副流路からの試薬が送液される。これにより、被検出部１４８において、固定化されている反応物質に目的物質が捕捉されるとともに、副流路からの試薬により検出のための反応が行われる。光検出部４により当該反応の検出が行われる。

（本発明の構成）
次に主流路と副流路の接続について図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ部を拡大した図である。図３（ｂ）において、１４９は反応部１３９から送液された混合液が流れる主流路、１５０ａ〜１５０ｃは試薬が流れる副流路、１５１ａ〜１５１ｃは試薬を副流路内に保持させるための撥水バルブ部、１５２ａ〜１５２ｃは撥水バルブ部１５１ａ〜１５１ｃと主流路１４９とを接続する接続部を示す。

図４は、主流路１４９と接続部１５２ａと撥水バルブ１５１ａの拡大図である。撥水バルブ１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃは同様の構成であるため、撥水バルブ１５１ａを用いて図４における説明を行う。同様に、接続部１５２ａを用いて図４における説明を行う。接続部１５２ａの断面形状（幅ａ×深さｂ）は、主流路の断面形状（幅ａ’×深さｂ’）と同等であり、接続部１５２ａの幅ａは撥水バルブ１５１ａの幅ａ“より大きく、接続部１５２ａの深さｂは撥水バルブ１５１ａの深さｂ”より大きい。また、接続部１５２ａの流路長さｃは、接続部１５２ａの断面の幅ａ及び深さｂより長い。

すなわち
ａ≒ａ’、ｂ≒ｂ’
ａ＞ａ“、ｂ＞ｂ”
ｃ＞ａ、ｃ＞ｂ
である。

なお、接続部１５２ｂと撥水バルブ１５１ｂとの幅、深さの関係、接続部１５２ｃと撥水バルブ１５１ｃとの幅、深さの関係は、接続部１５２ａと撥水バルブ１５１ａとの幅、深さの関係と同様である。

本実施形態では、接続部１５２ａの幅ａは約３００μｍ、接続部１５２ａの深さｂは約２００μｍ、接続部１５２ａの流路長さｃは約３ｍｍである。また撥水バルブ１５１ａの幅ａ“は５０〜１００μｍ、撥水バルブ１５１ａの深さｂ”は５０〜１００μｍである。このような寸法の撥水バルブ１５１ａ及び接続部１５２ａでは、副流路１５０ａ内に保管されている試薬は、マイクロチップの基材が疎水性であるため、撥水バルブ１５１ａの出口で試薬の表面張力ｆ１により、試薬は接続部１５２ａ側に流出しないように保持されている。この表面張力ｆ１は、試薬の粘性や、撥水バルブ１５１ａの寸法などにより左右される。

試薬を撥水バルブ１５１ａから接続部１５２ａに送液するためには、開口１３２ｅと連通しているマイクロポンプ５から送液される駆動液１１の送液力ｆ２を、表面張力ｆ１より大きくする。

上記のような構成において、主流路１４９に反応部１３９からの混合液が流れる場合について考える。

主流路１４９に反応部１３９からの混合液が流れると、副流路１５０ａ〜１５０ｃにおける主流路１４９と接続される箇所が混合液により濡れることになる。また、混合液が主流路１４９を流れると、副流路１５０ａ〜１５０ｃの試薬を主流路１４９に引っ張り込もうとする負圧が副流路１５０ａ〜１５０ｃの試薬に作用する。

このとき、図５に示すように、もし図３（ｂ）で示すような接続部１５２ａ〜１５２ｃを設けていなければ、撥水バルブ１５１‘の出口側端部が主流路１４９’を流れる混合液により濡れることになる。撥水バルブ１５１‘の出口側端部が濡れてしまうと、試薬の表面張力ｆ１は機能しなくなる。

そして、この状態において、副流路１５０‘の試薬を主流路１４９’に引っ張り込もうとする負圧が副流路１５０‘の試薬に作用すると、試薬は撥水バルブ１５１‘を通過し主流路１４９’に流れ込むことになる。

一方、本実施形態では、主流路１４９と撥水バルブ１５１ａ〜１５１ｃとの間に撥水バルブ１５１ａ〜１５１ｃより幅及び深さの大きい接続部１５２ａ〜１５２ｃが設けられているので接続部１５２ａ〜１５２ｃには空気が介在することとなる。このため、主流路１４９に混合液が流れたとしても、撥水バルブ１５１ａ〜１５１ｃの出口側端部は濡れることがない。つまり、撥水バルブ１５１ａ〜１５１ｃの出口側端部において試薬の表面張力ｆ１は維持された状態である。

従って、混合液が主流路１４９を流れるときに発生する負圧が副流路１５０ａ〜１５０ｃの試薬に影響せず、主流路１４９を流れる混合液に副流路１５０ａ〜１５０ｃの試薬が混合することはない。

さらに、接続部１５２ａ〜１５２ｃの流路長さｃを接続部１５２ａ〜１５２ｃの幅ａ、及び接続部１５２ａ〜１５２ｃの高さｂよりも長くすれば、副流路１５０ａ〜１５０ｃの先頭に十分な量の空気を保持することができ好ましい。このようにすれば、副流路１５０ａ〜１５０ｃから試薬を押し出した際に、十分な量の空気がまず主流路１４９に押し出されることになるので、主流路１４９を流れる先行する混合液と副流路１５０ａ〜１５０ｃからの試薬とが完全に隔離される。これにより、主流路１４９を流れる混合液に対して副流路１５０ａ〜１５０ｃの試薬が混ざり込むことが無くなる。
（検出手段）
次に複数の副流路１５０ａ〜１５０ｃが有するそれぞれの試薬を、被検出部１４８の上流で遠い順に送液することについて説明する。

被検出部１４８では混合液をそのまま光検出することはできず、一般には、まず、混合液と、被検出部１４８の流路壁に固定化されている目的物質をトラップするための反応物質１５３とを反応させ、目的物質を被検出部１４８の流路壁にトラップする。さらに、目的物質とハイブリダイゼーション反応する蛍光標識したプローブを結合させて光学的に検出できるようにしている。被検出部１４８の少なくともその検出部分は、光学的測定を可能とするために透明な材質、好ましくは透明なプラスチックとなっている。

ここで具体的に遺伝子検査を例にして説明する。

１：反応部１３９において検体の遺伝子増幅を行う試薬は、ビオチン修飾したプライマーであり、増幅された遺伝子を変性処理により一本鎖にした反応後の検体が被検出部１４８に送られる。被検出部１４８の流路壁には予めストレプトアビジン等のビオチン親和性タンパク質（アビジン、ストレプトアビジン、エクストラアビジン（Ｒ）、好ましくはストレプトアビジン）が反応物質１５３として担持されて固定化されている。反応部１３９で反応後の検体（混合液）が被検出部１４８に流入すると、ビオチン親和性タンパク質と、プローブ物質に標識されたビオチンと、の結合反応によって検体の遺伝子が被検出部１４８の流路壁に固定化（トラップ）される。前述したビオチン親和性タンパク質とビオチンとの結合反応は、公知のアビチン−ビオチン反応である。

さらに、混合液（この例では増幅遺伝子）をトラップする工程を経て、増幅遺伝子をトラップした被検出部１４８に、末端にＦＩＴＣ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ ｉｓｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ）で蛍光標識したプローブＤＮＡを流し、これを固定化した遺伝子にハイブリダイズさせる。（予め増幅遺伝子と蛍光標識したプローブＤＮＡとをハイブリダイズさせたものを被検出部でトラップしてもよい。）この状態で、蛍光計測を行っても良いがさらに、
２：微細流路内にＦＩＴＣに特異的に結合する抗ＦＩＴＣ抗体で表面を修飾した金コロイド液を流し、これにより遺伝子にハイブリダイズしたＦＩＴＣ修飾プローブに、その金コロイドを吸着させる。

３：上記微細流路の金コロイドの濃度を光学的に測定する。

以上のように、被検出部１４８では、微細流路に収容される各試薬（試薬）が順に送液され被検出部１４８に固定化されている反応物質と反応を行うが、この順序は予め決まっている。

反応部１３９から送液され主流路１４９を通過した混合液は、被検出部１４８に送液され、被検出部１４８に固定化されている反応物質との反応が行われる（例えばアビチン−ビオチン反応）。

次に、副流路１５０ａに収容される試薬（試薬ａ：例えばＦＩＴＣ標準プローブＤＮＡ）が、被検出部１４８に送液され、被検出部１４８にてハイブリダイゼーション反応が行われる。

次に、副流路１５０ｂに収容される試薬（試薬ｂ：例えば抗ＦＩＴＣ抗体修飾ＰＥＧ化金コロイドなどの色素）が被検出部１４８に送液され、被検出部１４８にて抗原抗体反応が行われる。

次に、副流路１５０ｃに収容される試薬（試薬ｃ：洗浄液）が被検出部１４８に送液され、被検出部１４８に付着した余分な試薬が被検出部１４８から排出される。

その後、光検出部４により、被検出部１４８の測定が行われる。検出後の増幅産物は、廃液部６０に送液される。

このように本実施形態では、複数の副流路１５０ａ〜１５０ｃが有するそれぞれの試薬を、反応物質１５３の上流で遠い順に送液するようにしている。つまり、副流路１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃの順に収容されている試薬ａ、ｂ、ｃを送液する。このため、当該順番に送液してもよいように各副流路１５０ａ〜１５０ｃに保管しておく試薬を決定して保管しておく。

当該順番に送液する手段は、それぞれの副流路１５０ａ〜１５０ｃに駆動液を送液するマイクロポンプを駆動することより行うことができる。

図６は、マイクロチップ１と中間流路部材７０とマイクロポンプ５の構成を上から見たブロック図であり、内容を解かり易くするために蓋などは省略してある。また駆動液の不純物をフィルタリングするフィルター部７１の上流側についても省略してある。

マイクロチップ１は、試薬と試液の種類とその数により流路パターンがそれぞれ異なるが、駆動液を取り入れる開口部１３２は一定のピッチｐ１で設けられている。一方マイクロポンプ５は、ピッチｐ２の間隔で複数個基材上に形成されている。この時、ピッチｐ２は必ずしもピッチｐ１と一致するとは限らない。そのため、中間流路部材７０を設けてピッチを合わせている。

中間流路部材７０とマイクロチップ１との接続部Ｃ１、及びマイクロポンプ５と中間流路部材７０との接続部Ｃ２は、必要なシール性を確保して駆動液の漏出を防止するために、ポリテトラフルオロエチレン、シリコーン樹脂などの柔軟性（弾性、形状追随性）をもつ樹脂によって密着面が形成されることが好ましい。このような柔軟性を有する密着面は、例えばマイクロチップ１の構成基材自体によるものであってもよく、また、接続部Ｃ１、Ｃ２における流路開口の周囲に貼着された柔軟性を有する別途の部材によるものであってもよい。またＧ１はマイクロチップ１を中間流路部材７０に対して精度良く位置決めする規制部材であり、同じく中間流路部材７０をマイクロポンプ５に対して精度良く位置決めする規制部材Ｇ２を備えている。

このように、複数のマイクロポンプ５を所定の順序で駆動させるように不図示の制御部から制御することにより、順番に副流路から主流路に試薬を送液することができる。

以上のように、本実施形態によれば、主流路１４９に合流する複数の副流路１５０ａ〜１５０ｃのそれぞれに、撥水バルブ１５１ａ〜１５１ｃ及び撥水バルブ１５１ａ〜１５１ｃより幅及び深さの大きい接続部１５２ａ〜１５２ｃを設けた。これにより、接続部１５２ａ〜１５２ｃに存在する空気により撥水バルブ１５１ａ〜１５１ｃの出口側端部が濡れることがなく、撥水バルブ１５１ａ〜１５１ｃの出口側端部において試薬を堰き止めるための表面張力が正常に機能する。この結果、被検出部１４８への試料又は試薬の送液順に従って被検出部１４８の遠くから流路を合流させるような構成であって、副流路１５０ａ〜１５０ｃの試薬を主流路１４９に引っ張り込もうとする負圧が当該試薬に作用しても、副流路１５０ａ〜１５０ｃの試薬が撥水バルブ１５１ａ〜１５１ｃを通過し主流路１４９に流れ込むことがない。

また、本実施形態のように接続部１５２ａ〜１５２ｃの長さを、接続部１５２ａ〜１５２ｃの幅及び深さよりも長くすれば、副流路１５０ａ〜１５０ｃの先頭に十分な量の空気を保持することができる。このようにすれば、副流路１５０ａ〜１５０ｃから試薬を押し出した際に、十分な量の空気がまず主流路１４９に押し出されることになるので、主流路１４９を流れる先行する混合液と副流路１５０ａ〜１５０ｃからの試薬とが完全に隔離される。これにより、主流路１４９を流れる混合液に対して副流路１５０ａ〜１５０ｃの試薬が混ざり込むことが無くなる。その結果、目的物質の検出を正確に行うことができる。

本実施形態では、一例として被検出部１４８を例として説明したが、これに限らず、ある箇所への流路の途中に別の流路が接続されている流路構成において、順に送液を行う場合に本発明を適用することができる。

Claims (2)

1. 内部に疎水性の微細流路を有するマイクロチップにおいて、
   試薬と試料の混合液が流れる主流路と、
   試薬が流れる副流路と、
   前記副流路の下流側端部に接続され、試薬を前記副流路内に保持させる撥水バルブ部と、
   前記撥水バルブ部の下流側端部に接続されるとともに前記主流路の途中に接続される、前記撥水バルブ部よりも幅及び深さの大きい接続部と、
   を有することを特徴とするマイクロチップ。
2. 前記接続部の流路長さは、前記接続部の幅及び深さよりも大きいことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のマイクロチップ。