WO2006092959A1 - マイクロ流路及びマイクロ流体チップ - Google Patents

マイクロ流路及びマイクロ流体チップ Download PDF

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WO2006092959A1
WO2006092959A1 PCT/JP2006/302688 JP2006302688W WO2006092959A1 WO 2006092959 A1 WO2006092959 A1 WO 2006092959A1 JP 2006302688 W JP2006302688 W JP 2006302688W WO 2006092959 A1 WO2006092959 A1 WO 2006092959A1
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microchannel
bubble
sample
bubbles
liquid
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PCT/JP2006/302688
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Inventor
Takaaki Shimasaki
Shun Momose
Original Assignee
Rohm Co., Ltd
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502723—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by venting arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01L2400/08—Regulating or influencing the flow resistance
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/05—Flow-through cuvettes
    • G01N2021/054—Bubble trap; Debubbling
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1009—Characterised by arrangements for controlling the aspiration or dispense of liquids
    • G01N35/1016—Control of the volume dispensed or introduced
    • G01N2035/1018—Detecting inhomogeneities, e.g. foam, bubbles, clots

Definitions

  • the present invention relates to a microchannel and a microfluidic chip, and to a microchannel used for separating, mixing, and detecting a biological substance and a microfluidic chip including the microchannel.
  • this chip is provided with a flow path of several nanometers and several millimeters, and a minute amount of fluid (including gas, liquid, fine particles, gel-like substance, etc.) is moved in the flow path to react. Measurement and so on.
  • a chip is generally called a microchip, and a channel on the chip is called a microchannel.
  • samples, reagents, and the like used for the microchip are stored in advance at a low temperature, and the temperature is increased when the measurement is performed using the microchip.
  • the saturation solubility of gas components such as oxygen and nitrogen dissolved in the sample decreases, and the gas components dissolved above the saturation solubility are, for example, in the microchip.
  • the air bubbles partially block the micro flow path, particularly the entire flow path, impeding fluid flow and impairing fluid controllability.
  • a microchip is used to measure the volume of the sample, it is difficult to accurately measure the volume of the sample due to the generation of bubbles.
  • the width of the microchannel (width: 700 ⁇ m, depth: 500 m) included in the microchip is 300 / width in parallel to the liquid flow direction in the microchannel.
  • a method has been proposed in which a groove of ⁇ ⁇ and a depth force S 100 / zm is formed, bubbles generated in the sample are collected in the groove, and moved by a liquid flow to be discharged (for example, non-patent literature). 1).
  • Non-patent document 1 Technology and application of microchemical chip, Maruzen, 2004, pl59-pl61 Disclosure of invention
  • the present invention provides a microchannel and a microchannel capable of realizing accurate analysis with a small amount of sample that is not affected by bubbles generated by the gas contained in the sample.
  • the purpose is to provide a black chip.
  • the present invention is a microchannel for flowing a liquid, and is provided with a bubble capturing means for capturing bubbles present in the liquid stream on at least a part of the inner surface of the microchannel. It is characterized by
  • the temperature of the sample of the liquid flowing in the microchannel It is possible to reliably capture bubbles generated as a result of the rise in the inner surface of the microchannel. As a result, it is possible to prevent the disturbance of the measurement due to the bubble without disturbing the flow of the liquid flow by the bubble.
  • the bubble trapping means can be a plurality of independent recesses.
  • the arrangement of the concave portion is advantageous as a countermeasure against stray light that can prevent unnecessary incident and irregular reflection of light from the outside entering the micro flow channel, diffuse reflection of light passing through the micro flow channel, and the like.
  • the bubble trapping means can be formed on the entire inner peripheral surface of the microchannel or a part of the inner peripheral surface at a predetermined position in the longitudinal direction of the microchannel.
  • the bubble trapping means When the bubble trapping means is formed on the entire inner surface of the microchannel, the gas can be efficiently absorbed on the entire surface of the microchannel with which the liquid comes into contact, regardless of the position of the bubbles generated in the liquid flow. Bubbles can be trapped and it is possible to ensure prevention of measurement interference by bubbles.
  • the optical system when formed on a part of the inner surface of the flow path, even if the bubbles are efficiently captured by the bubble capturing means and attached to the inner surface of the flow path, the optical system It is possible to prevent the light path used in the measurement from being obstructed by bubbles, which is useful for more accurate sample detection and measurement.
  • a microfluidic chip of the present invention is characterized by including the above-described microchannel.
  • the present invention is a micro flow channel for flowing a liquid, and bubble nuclei are introduced into the liquid flow from a gas existing in the flow channel on at least a part of the inner surface of the micro flow channel. It is characterized by comprising bubble introduction means for introducing bubbles.
  • bubble nucleus introduction means for introducing bubble nuclei from the gas existing in the channel into the liquid flow.
  • the bubble nuclei can be introduced easily, simply and reliably.
  • the excess gas is absorbed by the bubble nuclei. It is possible to prevent the generation of bubbles at other positions. As a result, the flow of the liquid flow is not disturbed by the bubbles, and the measurement can be prevented from being disturbed by the bubbles.
  • the force and the Z or bubble nucleus introduction means are configured by a plurality of independent recesses, in which the bubble nucleus introduction means includes a surface inclined with respect to the liquid flow direction. I prefer to be.
  • the bubble nucleus introducing means may be formed on the entire inner peripheral surface of the microphone channel at a predetermined position in the longitudinal direction of the microchannel, and the inner periphery of the microchannel It may be formed on a part of the surface.
  • the bubble nucleus introducing means When the bubble nucleus introducing means is formed on the entire inner surface of the microchannel, the bubble nucleus can be appropriately introduced into the liquid flow, so that the liquid nucleus can be used regardless of the position in the liquid flow.
  • the gas melts excessively on the entire surface of the micro-channel where it comes into contact with, and efficiently absorbs and removes the gas from the bubble nuclei. This prevents interference with measurement due to the generation of bubbles other than the bubble nucleus introduction means. It can be surely prevented.
  • it when it is formed on a part of the inner surface of the flow path, it is excessively dissolved in the liquid by appropriate bubble nuclei and efficiently absorbs the gas, and from the bubble nuclei introducing means to the inside of the flow path. Even when bubbles are grown on the surface, the path of light used in the measurement of the optical system can be made unobstructed by the bubbles, which is useful for more accurate sample detection and measurement.
  • a microchip of the present invention includes the above-described microchannel.
  • a gas that is excessively dissolved in a sample in a liquid state is used as a bubble nucleus introducing means even if the amount of the sample is small, regardless of the size of the microchannel. It is possible to efficiently absorb the introduced bubble nuclei and prevent generation of bubbles other than the means for introducing the bubble nuclei. As a result, accurate and quick measurement and detection can be realized without obstructing the measurement system without disturbing the fluid flow.
  • FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view showing an embodiment of a microchannel according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a microfluidic chip including the microchannel of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view and a cross-sectional view showing another embodiment of the microchannel according to the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view and a cross-sectional view showing still another embodiment of the microchannel according to the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view showing still another embodiment of the microchannel according to the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view and a cross-sectional view showing still another embodiment of the microchannel according to the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view and a cross-sectional view showing an embodiment of a microchannel according to the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view of a microchip having the microchannel of FIG.
  • FIG. 9 is a plan view and a cross-sectional view showing another embodiment of the microchannel according to the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view showing still another embodiment of the microchannel according to the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view and a cross-sectional view showing still another embodiment of the microchannel according to the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining conditions for introducing bubble nuclei into the bubble nucleus introducing means in the microchannel of the present invention.
  • the microchannel is formed in the microfluidic chip in a desired shape two-dimensionally and in Z or three-dimensionally so that a sample (such as liquid or gas, preferably liquid) can pass therethrough.
  • a sample such as liquid or gas, preferably liquid
  • the planar shape of the microchannel can be arbitrarily set in consideration of applications, sizes, and the like that are not particularly limited.
  • the cross-section of the microchannel (cross section perpendicular to the fluid flow direction) is, for example, a polygon such as a quadrangle or trapezoid, and a shape with rounded corners, a circle, an ellipse, a dome, or left and right. Any shape such as an asymmetrical non-uniform shape may be used.
  • the microchannel is for flowing a small amount of sample, preferably a liquid sample, and its size and length are not particularly limited as long as its purpose is appropriately fulfilled.
  • the microchannels may have the same cross-sectional shape and size over the entire length, but may have partially different shapes and sizes.
  • the part where the sample is introduced and Z or discharged may be partially open at the top of the part where the microchannel is completely sealed, or the part where the volume is measured or optical Test using the system It is only necessary to maintain a certain cross-sectional area at the projecting part, etc., and there may be a part that gradually or gradually becomes thinner or thicker.
  • a bubble capturing means is provided for capturing bubbles present in the liquid sample introduced into the microchannel! / Speak.
  • the bubble capture means captures fine bubbles generated in a liquid sample from the liquid flow, and does not release the captured bubbles into the liquid flow despite the pressure applied by the liquid flow. Means that can maintain the held state.
  • the bubble capturing means may be of any form as long as such a function can be ensured. Specifically, the unevenness formed on the inner surface of the microchannel, strictly speaking, a recess is mentioned.
  • a bubble nucleus that introduces a bubble nucleus into the liquid flow from the gas existing in the channel in addition to the bubble capturing means or also as the bubble capturing means, An introduction means may be provided.
  • This bubble nucleus introduction means not only captures the fine bubbles present in the liquid flow described above from the liquid flow, but also introduces the gas present in the micro flow channel when the liquid is introduced into the micro flow channel. This means a part that is not pushed out by the liquid but remains as bubbles on a part of the inner surface of the microphone channel, so that bubble nuclei can be introduced into the inner surface of the micro channel.
  • the wettability of the material constituting the bubble nucleus to the sample greatly influences.
  • the liquid is allowed to flow into the microchannel due to appropriate wettability.
  • a part of the gas present in the microchannel can be introduced as a bubble nucleus. That is, it means a means capable of intentionally introducing bubble nuclei in advance at the time of liquid introduction.
  • the bubble nucleus introducing means may be of any form as long as such a function can be ensured. Specifically, there is a recess formed on the inner surface of the microchannel. I can get lost.
  • the position where the bubble capturing means is provided may be a portion between a predetermined length in the longitudinal direction, or a plurality of the positions may be provided, or the entire length may be provided.
  • the flow path may be a part of the predetermined length, only a part of its inner periphery, or the entire inner peripheral surface.
  • the cross-sectional shape of the flow path is a square, it is arranged on the entire upper and lower surfaces and left and right side surfaces, and on the entire surface including the curved surface extending from the upper side to the lower side if it is circular or dome-shaped. Is preferred.
  • the part is arranged only in a part of the inner periphery.
  • the cross-sectional shape of the channel is a quadrangle
  • an optical path or the like can be secured if the cross-sectional shape is circular or dome-shaped over the entire left and right side surfaces, only above both sides or from the center to the top.
  • Bubble nuclei The same force for the introduction means
  • the number of bubble nucleus introduction means is small, for example, in the case of several to several tens, only the vicinity of the central part of the side surface of the detection part and the flow path in the vicinity thereof, or It is preferred to be placed only near the top of the side.
  • the material of the bubble capturing means is usually the same as the material constituting the microchannel, and the same material as the material constituting the microfluidic chip can be used, or a different material is used. Also good.
  • PET polyethylene terephthalate, PDMS (polydimethylsiloxane), PMMA (polymethylmethacrylate), PC (polypolycarbonate), PP (polypropylene), PS (polystyrene)
  • PVC polyvinyl chloride
  • polysiloxane polysiloxane
  • aryl ester resin cycloolefin polymer
  • Si rubber or inorganic compounds such as Si, Si oxide film, quartz, glass, ceramic, etc.
  • inorganic compounds such as Si, Si oxide film, quartz, glass, ceramic, etc. The same applies to the bubble nucleus introduction means.
  • the width, Z, or depth of the recess is 0.1 l- lOOO ⁇ m, preferably 0.4 ⁇ m or more, several ⁇ m or more, several tens of ⁇ m or more, several hundred ⁇ m or less, and ⁇ or several tens ⁇ m or less.
  • the width of the concave portion is about 0.4 to 50 111 (more preferably about 0.4 to 30 / ⁇ ⁇ ), it is possible to capture bubbles without disturbing the flow of the sample by the bubbles trapped there.
  • the width and ridge or depth of the recess may be about 0.001 to 10%, preferably about 0.1 to 1% of the width and ridge or depth of the microchannel. .
  • the size of the bubble nucleus introducing means but in particular, l ⁇ lOOOO ⁇ m, about 30-300 / ⁇ ⁇ , 40-300 Power about m ⁇ Preferable.
  • the density of the recesses is presumed to be contained in the volume of all samples introduced into the microchannel. Taking into account the total amount of gas to be virtual, it is preferable to set such that the entire volume of the recess is 3 X 10- 6 ⁇ 3 X 10- 3 cm 3 less than approximately.
  • the density (number) of the recesses should be 2 or more, 4 or more, 50 or less, and Z or 30 or less. For example, about 6, 10, or 20 may be used.
  • the shape of the recess is not particularly limited; hemispherical; semi-elliptical; rectangular parallelepiped, cubic or polygonal prism; dome shape; cone, triangular pyramid, quadrangular pyramid, etc .; A frustum shape; a non-symmetrical non-uniform shape; a shape having a taper in the width direction, the height direction, and the Z or depth direction; any shape such as a combination thereof.
  • the recessed portion is formed with an independent recessed portion (see, for example, FIGS. 5A to 5E). That is, some of the recesses may be formed to be continuous with each other, but most of the recesses are preferably formed independently and individually. This is because if the number of the concave portions is excessively large, the trapped bubbles come into contact with each other and become easy to grow into large bubbles, and the bubbles are likely to be re-released into the fluid.
  • the bubble nucleus introducing means it is preferable to include a surface inclined with respect to the liquid flow direction (arrow in Fig. 5).
  • the inclination angle (see ⁇ in Fig. 5 (b)) is the property of the material that makes up the microchannel, the depth, width, density, shape of the recess itself, the type of sample applied to the microchannel, The concentration, viscosity, wettability and the like can be adjusted as appropriate. For example, a range of about several degrees to 160 degrees can be given.
  • the bubble nucleus introducing means includes two surfaces (which may be rounded surfaces corresponding to the two surfaces) having an acute angle in cross section.
  • the inclined surface of the bubble nucleus introducing means is a curved surface or the like, the surface including the tangent of the curved surface may be inclined by a predetermined angle.
  • the recesses may have the same width and Z or depth, density, shape, etc. throughout the microchannel, but may be partially different in the microchannel or non-uniform. A little.
  • the microchannel can be easily produced by using a method known in the art.
  • a mold having a shape corresponding to a desired microfluidic chip, microchannel, and bubble capturing means is prepared.
  • This mold can be formed by mechanical processing.
  • the mold portion in the region intended to form the micro-channel and forming the bubble capturing means is finely mechanically processed. What was processed so that it may have the shape corresponding to a bubble capture means by means, such as a blast process and a grinding
  • the mold is molded with PET to obtain a substrate on which the pattern corresponding to the microchannel and the bubble capturing means are transferred.
  • a microfluidic chip having a microchannel having a bubble capturing means formed at a desired position can be formed by laminating two substrates so that the patterns face each other. . Note that only one substrate has a pattern corresponding to the microchannel, and the other is a flat substrate.
  • an injection molding method or an imprint method may be used for IJ.
  • one or both of the flat substrates may be directly subjected to a photolithography process, mechanical processing, or the like to obtain a substrate on which a pattern corresponding to the microchannel is transferred.
  • a recess is formed directly on the portion forming the bubble capturing means by a physical method such as blasting, polishing, or glow discharge.
  • the recess may be formed by applying an alkali-dissolved salt, etching with a fluorine chemical, coating a film, or the like.
  • the microfluidic chip is mainly configured by bonding a first substrate and a second substrate having patterns of various shapes due to concave portions on one or both sides, for example, with an adhesive.
  • microfluidic chips analyze various biological materials (mainly in liquid state) such as DNA, enzymes, proteins, viruses, cells, etc. in various fields such as medicine, food, and drug discovery. Used as a substrate for detection, reaction, measurement, etc., for example, clinical Available in various names such as analysis chip, environmental analysis chip, gene analysis chip (DNA chip), protein analysis chip (proteome chip), sugar chain chip, chromatograph chip, cell analysis chip, pharmaceutical screening chip, etc. Includes all chips.
  • Such a microfluidic chip has a micro-mouth channel having linear, bent, or curved patterns of various two-dimensional and Z- or three-dimensional shapes as described above depending on the application. I have.
  • a sample introduction port, a discharge port, a Z or a liquid reservoir, and the like are formed at the end or in the middle of the microchannel, and a centrifuge unit, a weighing unit, an optical or electrical measurement unit, a reaction unit
  • the mixing part, the branching part, etc. are formed in a series of structures as themselves or as microchannels connecting them.
  • the microchannel and the microfluidic chip of the present invention have microchannels 114, It is formed by substrates 111 and 112 having a pattern corresponding to 124.
  • the substrates 111 and 112 can be formed by molding using a mold. In this way, the substrates 111 and 112 having the pattern of the microchannels 114 and 124 are bonded to each other with the adhesives 113 facing each other through the adhesive 113, for example, so that the microchannels 114 and 124 are formed inside.
  • the formed microfluidic chip 110 is obtained.
  • a sample is introduced from the sample introduction port 120.
  • the introduced sample passes through the centrifugal separator 121 and moves to the liquid reservoir 122 by a centrifugal force or the like obtained by rotating the microfluidic chip 110.
  • the sample passes from the liquid reservoir 122 through the micro flow path 114 to the measurement unit 126 of the optical system.
  • light irradiation is performed, the number of cells is counted, and the absorbance is measured.
  • a part of the sample moves from the centrifuge part 121 directly to the weighing part 123 through the microchannel 124, where the volume is measured, and further reaches the outlet 125 through the microchannel 114.
  • the microchannel 124 has a quadrangular cross-sectional shape with a width of 100 / ⁇ ⁇ and a depth of 100 m at the narrowest portion.
  • fine concave portions having a width and a depth of about L m are partially formed as bubble trapping means 115 at a density of 8 ⁇ 10 5 pieces Z mm 2.
  • Reagents and samples stored at 4 ° C were injected into the microfluidic chip from the inlet 120. The entire microfluidic chip was heated to 40 ° C to facilitate the reaction between the reagent and the sample.
  • the gas component corresponding to the amount of change in the saturation solubility with respect to the temperature change is vaporized to form bubbles, but when passing through the microchannel 124, most of the bubbles 116 are formed by the bubble capturing means 115.
  • the fine bubbles 116 having a large surface tension are captured in the recesses that are the bubble capturing means 115 of the microchannel 124 so as to reduce the surface tension, and the trapped bubbles 116 become bubble types.
  • the bubbles can be stably captured in the bubble capturing means 115. Retained.
  • the microfluidic chip of this example has an optical path to the microfluidic channel 114 at a position corresponding to the measurement unit as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
  • the width force is set to 00 ⁇ m
  • the depth is set to 100 ⁇ m
  • the length is set to 10 mm so that the component concentration in the sample can be detected by the transmittance.
  • the gas component corresponding to the amount of change in the saturation solubility with respect to the temperature change is vaporized to form bubbles, but when passing through the microchannel 114, most of the bubbles 116 are formed by the bubble capturing means 115. By being captured and attached to the inner surface of the microchannel 114, it was removed from the flowing sample.
  • the microchannel 114 is trapped in the concave portion, which is the bubble trapping means 115, and the trapped bubble 116 becomes a bubble type, and further absorbs the fine bubble 116 present in the sample,
  • the bubble trapping means 115 was stably held by forming a bubble having a certain degree of surface tension and a certain size.
  • the microfluidic chip of this example has an optical path to the microfluidic channel 134 at a position corresponding to the measurement section as shown in FIGS. 4 (a) and (b).
  • the width is set to lmm
  • the depth is lmm
  • the length is 10mm so that the component concentration in the sample can be detected by the transmittance.
  • X height X depth force 00 m X 300 m X 700 m of fine concave force of triangular pyramid Eight pieces are formed on one side with an interval of 1.1 mm.
  • the microchannel of this example is different from the bubble nucleus introducing means 135a to 135e formed in the microchannel 134 in various shapes. It was formed in the same way as the third example.
  • the microfluidic chip shown in FIG. 2 is optically coupled to the microchannel 144 at a position corresponding to the measurement section as shown in FIGS. 6 (a) and (b).
  • the width is set to lmm
  • the depth is lmm
  • the length is 10mm so that the component concentration in the sample can be detected by the transmittance.
  • a minute concave portion of a rectangular parallelepiped having a width X height X depth of about 700 m X 300 / zm X m is provided on one side. 6 pieces are formed at intervals of 1.4 mm.
  • recesses smaller than the bubble nucleus introducing means 145 are formed as the bubble capturing means 146 with a density of about 7 ⁇ 10 7 Zmm 2 .
  • the microchannel is formed in the microchip in a desired shape two-dimensionally and in Z or three-dimensionally so that a sample (such as liquid or gas, preferably liquid) can pass therethrough.
  • a sample such as liquid or gas, preferably liquid
  • the planar shape of the microchannel can be arbitrarily set in consideration of applications, sizes, and the like that are not particularly limited.
  • the cross-section of the microchannel (cross section perpendicular to the fluid flow direction) is, for example, a polygon such as a quadrangle or trapezoid, and a shape with rounded corners, a circle, an ellipse, a dome, or left and right. Any shape such as an asymmetrical non-uniform shape may be used.
  • Microchannels flow a small amount of sample, preferably a liquid sample
  • the size and length are not particularly limited as long as the purpose is appropriately fulfilled.For example, the cross-sectional area is about 0.0001 to lmm 2 and the length is about 10 to 100 mm. Things.
  • the cross-sectional area of the micro-channel is set to 0.0001-0.25mm 2
  • the present invention is advantageous to the extent.
  • the microchannels may have the same cross-sectional shape and size over the entire length, but may have partially different shapes and sizes.
  • the part where the sample is introduced and Z or discharged, etc. may be partly open in the state where the microchannel is completely sealed, or the part or optical system for measuring the volume.
  • a detection unit or the like that performs measurement using the measurement may have a constant cross-sectional area, or may have a portion that gradually or gradually becomes thinner or thicker.
  • bubble nucleus introduction means for introducing bubble nuclei from the gas existing in the channel into the liquid flow.
  • the bubble nucleus introducing means does not extrude a part of the gas present in the microchannel, but forms bubbles on a part of the inner surface of the microchannel.
  • the force that the wettability of the material constituting the bubble core to the sample can be considered to have a great influence.
  • the liquid flows into the microchannel by appropriate wettability.
  • a part of the gas present in the microchannel can be introduced as a bubble nucleus.
  • it means a means that can intentionally introduce bubble nuclei in advance when the liquid is introduced.
  • This bubble nucleus introduction means not only introduces bubble nuclei, but also efficiently absorbs the gas dissolved in the liquid flow into the bubble nuclei introduced into the bubble nucleus introduction means. It also has the function of holding gas together with bubble nuclei.
  • the bubble nucleus introducing means may have any form as long as such a function can be ensured. Specifically, a recess formed on the inner surface of the microchannel can be mentioned.
  • the introduced bubble nuclei can remove the excessively dissolved gas in the liquid. It is possible to reduce the gas that dissolves in the liquid while absorbing and growing, thereby preventing generation of bubbles other than the means for introducing bubble nuclei. In particular, even if the introduced liquid has no flow or the flow is small, the gas dissolved in the liquid is absorbed by the gas nuclei due to concentration diffusion, and the dissolved gas concentration decreases. It will be attracted to the periphery of the bubble nucleus, and it will be possible to control the generation and remaining position of the bubble efficiently. Furthermore, normally, when introducing a sample into a microchip, a deaeration process is performed. However, when such a bubble nucleus introducing means is formed, such a process can be omitted. Therefore, it can be used more quickly and easily.
  • the material constituting the bubble nucleus introduction means the size (width), depth, density, shape, etc. of the recesses constituting the bubble nucleus introduction means, the size of the microchannel itself, Consider ensuring the above functions by length, material constituting it, type of sample applied to microchannel, concentration, viscosity and volume, position of microchannel on microchip and intended action, etc. And can be selected as appropriate.
  • the position where the bubble nucleus introducing means is provided may be a part between a predetermined length in the longitudinal direction, or a plurality of the positions may be provided over the entire length.
  • a predetermined length in the case of a flow path that simply moves the sample, it may be a part of a predetermined length, only a part of its inner periphery, or the entire inner peripheral surface.
  • the cross-sectional shape of the channel is a quadrangle, it is disposed on the entire upper and lower surfaces and the left and right side surfaces, and on the entire surface including the curved surface extending from the top to the bottom if it is circular or dome-shaped. It is preferable.
  • the part is arranged only in a part of the inner circumference. It is preferable that Specifically, when the cross-sectional shape of the channel is a square, the entire left and right side surfaces, If the cross-sectional shape is circular or dome shape only from the upper side or from the center to the upper side, only the side surface, only the upper shoulder portion, or the central force It is preferable that it is arranged only over the shoulder.
  • the material of the bubble nucleus introducing means is usually the same as the material constituting the microchannel, or the same material as that constituting the microchip may be used, or a different material may be used.
  • PET polyethylene terephthalate, PDMS (polydimethylsiloxane), PMMA (polymethylmethacrylate), PC (polypolycarbonate), PP (polypropylene), PS (polystyrene)
  • PVC polyvinyl chloride
  • polysiloxane polysiloxane
  • aryl ester resin cycloolefin polymer
  • Si rubber or inorganic compounds such as Si, Si oxide film, quartz, glass, ceramic, etc. Is mentioned.
  • the width and Z or the depth of the recess is 0.1.
  • ⁇ : LOOO / zm Preferably several tens of ⁇ m or more, 50 ⁇ m or more, 100 ⁇ m or more, several tens of ⁇ m or less, and ⁇ or several hundred ⁇ m or less.
  • the width of the recess is preferably about 1 to: ⁇ 000 / ⁇ ⁇ , and more preferably about 30 to 500 / ⁇ ⁇ .
  • the depth (depth) of the recess is about 30 to 500 ⁇ m (more preferably about 50 to 300 ⁇ m), the flow of the sample is not disturbed by the bubbles trapped there. Despite the pressure load, trapped air bubbles can remain attached. In addition, the trapped bubbles do not scatter the light irradiated to the microchannel, and do not adversely affect the measurement.
  • the density (number) of the recesses can be determined in consideration of the volume of bubble nuclei formed at the time of liquid introduction and the total amount of gas contained in the liquid introduced into the microchannel. .
  • the bubble nuclei generated in the recess occupy 5 to 90% of the volume of the recess.
  • the amount of gas generated when the liquid is heated from 0 ° C to 40 ° C is about 1.7% (volume ratio) of the liquid amount. Therefore, all the excess gas when the liquid temperature rises is held in the recess.
  • the total volume of the recesses is set to be about 1.8 to 17% of the liquid volume.
  • the total volume of the recesses should be about 0.088 to 0.83 mm 3 for a flow path with a volume of 4.9 mm 3 (width 700 m X height 700 m X length 10000 / zm).
  • U preferred to set to. If the size of one recess (cross-sectional area X depth) force is about 100 m 2 X 100 ⁇ m, the density (number) of recesses is about 9 to 90, and the size of one recess (cross-sectional area X Depth) If the force is about 00 ⁇ m 2 X 400 ⁇ m, about 1 to 5 pieces are required. For example, about 4 pieces, about 6 pieces, about 10 pieces, or about 20 pieces may be used.
  • the shape of the recess is not particularly limited; hemispherical shape; semi-elliptical shape; rectangular parallelepiped shape such as rectangular parallelepiped, cube, cylinder or polygonal column shape; dome shape; conical shape such as cone, triangular pyramid, quadrangular pyramid; A frustum shape; a non-symmetrical non-uniform shape; a shape having a taper in the width direction, the height direction, and the Z or depth direction; any shape such as a combination thereof.
  • the recessed portion is formed with an independent recessed portion (see, for example, FIGS. 9A to 9E).
  • some of the recesses may be formed to be continuous with each other, but most of the recesses are preferably formed independently and individually. This is because if the number of the concave portions is excessively large, the trapped bubbles come into contact with each other and become easy to grow into large bubbles, and the bubbles are likely to be re-released into the fluid.
  • the bubble nucleus introducing means is preferably configured to include a surface inclined with respect to the liquid flow direction (arrow in FIG. 9).
  • the angle of inclination indicates the nature of the material composing the microchannel, the depth, width, density, shape of the recess itself, the type of sample applied to the microchannel, The concentration, viscosity, wettability, etc. can be taken into account for appropriate adjustment. For example, a range of several degrees to 160 degrees can be mentioned, and it is preferable to exceed 90 degrees.
  • the bubble nucleus introduction means includes two surfaces (which may be rounded surfaces corresponding to the two surfaces) having an acute angle in cross section. This ensures introduction of bubble nuclei regardless of the viscosity of the sample to be applied.
  • the inclined surface of the bubble nucleus introducing means is a curved surface or the like, the surface including the tangent of the curved surface may be inclined at an angle.
  • the recesses may have the same width and Z or depth, density, shape, etc. throughout the microchannel, but may be partially different in the microchannel or non-uniform. A little.
  • the microchannel can be easily produced by using a method known in the art.
  • a mold having a shape corresponding to a desired microchip, microchannel, and bubble nucleus introducing means is prepared.
  • This mold can be formed by mechanical processing.
  • the mold portion that forms the bubble nucleus introducing means is in a region intended to form a micro-channel, and is finely processed by mechanical processing. It is preferable to use a blasting process, a polishing process, or the like so as to have a shape corresponding to the cell nucleus introducing unit.
  • the mold is molded with PET to obtain a substrate onto which the pattern corresponding to the microchannel and the cell nucleus introduction means are transferred.
  • an injection molding method or an imprint method may be used for IJ.
  • one or both of the flat substrates may be directly subjected to a photolithography process, mechanical processing, or the like to obtain a substrate on which a pattern corresponding to the microchannel is transferred.
  • a substrate having a pattern corresponding to the microchannel is directly applied to a portion where the bubble nucleus introducing means is formed by a physical method such as blasting, polishing, or glow discharge.
  • a concave portion may be formed, or the concave portion may be formed by applying an alkali-dissolved salt, etching with a fluorine chemical, coating a film, or the like.
  • a microchip is mainly configured by bonding a first substrate and a second substrate having patterns of various shapes due to recesses on one or both sides, for example, by thermocompression bonding, an adhesive, or the like.
  • microchips analyze and detect various biological materials (mainly in a liquid state) such as DNA, enzymes, proteins, viruses, and cells in various fields such as medicine, food, and drug discovery.
  • biological materials mainly in a liquid state
  • used as a substrate for reaction, measurement, etc. for example, clinical analysis Chip, environmental analysis chip, gene analysis chip (DNA chip), protein analysis chip (proteome chip), sugar chain chip, chromatograph chip, cell analysis chip, pharmaceutical script All chips are included.
  • microchip is provided with microchannels having linear, bent or curved patterns of various two-dimensional and Z- or three-dimensional shapes, as described above, depending on the application. .
  • sample introduction ports, discharge ports, Z or liquid reservoirs, etc. are formed at the end or in the middle of the microchannel, and the centrifuge, metering unit, mixing reaction unit, optical or electrical measurement, etc.
  • the parts and the like are formed in a series of structures as themselves or as microchannels connecting them.
  • the microchannels and microchips of the present invention have microchannels 214, 234 on the surface of a substrate composed of two lmm-thick PETs.
  • the substrates 211 and 212 can be formed by molding using a mold. In this way, the substrates 211 and 212 having the pattern of the microchannels 214 and 234 are bonded to each other with the patterns facing each other, for example, with an adhesive 213.
  • a 234 force S formed microchip 210 is obtained.
  • a sample is introduced from the sample introduction port 220.
  • the introduced sample passes through the centrifugal separator 221 and moves to the liquid reservoir 222 by centrifugal force or the like obtained by rotating the microchip 210.
  • the sample passes from the liquid reservoir 222 through the microchannel 214 to the measuring unit 226 of the optical system.
  • light irradiation is performed, the number of cells is counted, and the absorbance is measured.
  • the microchannel 234 transmits light through the microchannel 234 at a position corresponding to the measurement unit, and the transmittance is used in the sample.
  • the width is set to 700 / ⁇ ⁇
  • the depth is 700 / ⁇ ⁇
  • the length is 10mm so that the concentration can be detected.
  • the reagent and the sample were stored at 4 ° C on this microchip, and the reagent and the sample were injected from the inlet port 220 to promote the reaction between the reagent and the sample.
  • the temperature was raised and the sample was moved.
  • the sample passes through the part of the bubble nucleus introducing means 235, the gas existing in the microchannel 234 remains, and the bubble nucleus is introduced into the corner part of the bubble nucleus introducing means 235.
  • the excess gas was absorbed by the introduced bubble nuclei, and it was confirmed that no bubbles were generated in portions other than the bubble nuclei introducing means 235. It was also confirmed that the bubble nuclei grown in the bubble nuclei introducing means 235 surely stayed in the recesses.
  • the microchannel of this embodiment is the same as that of the microchip shown in FIG. 23 5e was formed in the same manner as in the tenth example except that various shapes were used.
  • the microchannel of this example is a quadrilateral sectional shape having a width of 100 / zm and a depth of 100 m, as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b). .
  • the reagent and the sample were injected into the microchip at 220 inlets.
  • the entire microchip was heated to 40 ° C.
  • the gas component corresponding to the amount of change in saturation solubility with respect to the temperature change elutes to form bubbles, but when the liquid flows through the microchannel 224, the bubble channel introduction means 215 causes the microchannel to The gas present in 224 was confined in the recess by the liquid and became bubble nuclei.
  • the introduced bubble nucleus absorbs the gas dissolved excessively in the liquid, dissolves excessively in the liquid while growing, reduces the amount of gas, and generates bubbles other than the bubble nucleus introducing means. Prevent occurrence. As a result, bubbles were generated only in the bubble nucleus introducing means, and the generated bubbles were stably held in the bubble nucleus introducing means.
  • the gas in which the liquid is dissolved absorbs the dissolved gas by the bubble nuclei due to concentration diffusion, and moves to the periphery of the bubble nuclei where the dissolved gas concentration is lowered, thus efficiently controlling the generation and residual position of bubbles. I was able to.
  • the microchannel of this embodiment transmits light to the microchannel 214 in the microchip shown in FIG. 8 at a position corresponding to the measurement unit as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b). Therefore, the width is set to 300 ⁇ m, the depth is set to 100 ⁇ m, and the length is set to 10 mm so that the component concentration in the sample can be detected by the transmittance.
  • the gas component corresponding to the amount of change in the saturation solubility with respect to the temperature change is vaporized to form bubbles, but when the liquid flows through the microchannel 224, the bubble nucleus introducing means 215
  • the gas present in the microchannel 224 was trapped in the recess by the liquid and became a bubble nucleus.
  • This introduced cell nucleus absorbs the gas that is excessively dissolved in the liquid, and dissolves excessively in the liquid as it grows! / Smoke gas is reduced to prevent generation of bubbles outside the bubble nucleus introduction means.
  • the generated bubbles were stably held in the bubble nucleus introducing means.
  • the liquid is dissolved! /
  • the gas that moves is moved to the periphery of the bubble core where the dissolved gas concentration is lowered by the absorption of the dissolved gas by the bubble nucleus due to concentration diffusion. I was able to control it.
  • the microchannel of this example in the microchip shown in FIG. 8, light is transmitted through the microchannel at a position corresponding to the measurement unit, and the component concentration in the sample is detected by the transmittance.
  • the width is set to 300 / ⁇ ⁇
  • the depth is 100 / ⁇ ⁇
  • the length is 10 mm.
  • cell nuclei introducing means is part fraction formed at a density of 2,000 ZMM 2.
  • Figure 12 shows one of these bubble nucleus introduction means.
  • the bubble nucleus introducing means 245 has a curved surface that is widened and approximated by a sine wave having a depth of 2a on the side surface of the microchannel 244 formed of PET.
  • the liquid sample 40 to be introduced is composed of a mixture of a reagent and plasma, and the contact angle ⁇ is about 100 with respect to the microchannel 244.
  • the condition for introducing bubble nuclei is expressed as a> X-(absolute value of tan ⁇ ) ⁇ 2 ⁇ (
  • the width of the bubble nucleus introduction means is 1 m, 10 m, 100 m, and 1000 m, respectively, the depth is greater than 1.82 m, greater than 18., greater than 182 m, By setting it to be larger than 1820 m, it is possible to reliably introduce bubble nuclei into the means for introducing bubble nuclei.
  • the temperature of the liquid sample is raised by about 40 ° C, the microchannel is irradiated with light having a width of 50 m from the outside, and the component concentration in the sample is detected by the transmittance. Even in this case, as described above, the diffuse reflection of light caused by bubbles entering the optical path is effectively prevented. And accurate detection can be performed.
  • thermoplastic resin substrate bonded using the present invention can prevent the substrate from being deformed or deformed by heat. Therefore, in order to measure biological materials and chemical substances such as DNA, enzymes, proteins, antigens, retreats, viruses and cells, biochips and microchemical chips etc. in which flow passages and reagent storage parts are formed inside the substrate Applicable.
  • the present invention also relates to clinical analysis chips, environmental analysis chips, gene analysis chips (DNA chips), protein analysis chips (proteome chips), sugar chain chips used in the fields of medicine, food, drug discovery, etc. It can be used for various substrates that can be applied to gases and liquids called chromatographic chips, cell analysis chips, pharmaceutical screening chips, and the like.

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Abstract

　本発明は、試料中に含有される気泡の影響を受けることなく、微量サンプルで、正確な分析を実現することができるマイクロ流路及びマイクロ流体チップを提供することを目的とする。液体を流すためのマイクロ流路１４であって、マイクロ流路１４の内表面の少なくとも一部に、液体流中に存在する気泡１６を捕獲する気泡捕獲手段１５を備えてなるマイクロ流路。これにより、マイクロ流路の大きさにかかわらず、微量のサンプル量であっても、液体状態の試料中に存在する気泡を効率よく捕獲することができる。その結果、流体の流れを乱されることなく、測定系に対して妨害とならずに正確かつ迅速な測定及び検出等を実現することができる。

Description

明 細 書
マイクロ流路及びマイクロ流体チップ
技術分野
[0001] 本発明は、マイクロ流路及びマイクロ流体チップに関し、生体物質を分離、混合、 検出するために利用されるマイクロ流路及びこれを備えたマイクロ流体チップに関す る。
背景技術
[0002] 近年、医療、食品、創薬等の分野で、 DNA (Deoxyribo Nucleic Acid)、酵素、タン パク質、ウィルス、細胞などの生体物質を、臨床分析チップ、環境分析チップ、遺伝 子分析チップ (DNAチップ）、たんぱく質分析チップ (プロテオームチップ）、糖鎖チ ップ、クロマトグラフチップ、細胞解析チップ、製薬スクリーニングチップなどと称される 数センチの大きさの基板上で分離、反応、混合、測定及び検出等する Lab on Chipと 呼ばれる技術が近年注目されて 、る。
[0003] また、このチップには数 nm力 数 mmの流路が設けられ、その流路内で、微量の流 体 (気体、液体、微粒子、ゲル状物質などを含む)を移動させ、反応させ、測定するな どが実現される。このようなチップは一般にマイクロチップと呼ばれ、チップ上の流路 はマイクロ流路と呼ばれて 、る。
[0004] このようなマイクロチップに、微量の試料、例えば、血液サンプル等を流し込むこと によって、短時間で簡便に、種々の測定、検出等を行うことができる。
[0005] しかし、通常、マイクロチップに用いるサンプル、試薬等は、予め低温で保存され、 マイクロチップを用いて測定する際に昇温される。そして、この温度上昇に伴って、サ ンプル中に溶解して ヽる酸素及び窒素等の気体成分の飽和溶解度が低下し、飽和 溶解度以上に溶解している気体成分が、マイクロチップ内の、例えばマイクロ流路で 気泡として発生する。その結果、気泡がマイクロ流路を部分的、特には全体的に閉塞 し、流体の流れを阻害し、流体の制御性を損なう。また、試料の容積を測定するため にマイクロチップを用いる場合には、気泡の発生により、正確な試料の容積の測定が 困難となる。さらに、光学系を利用して試料を定量又は定性する場合には、気泡によ つて光の散乱を招き、正確な測定を行うことができない。また、電極を用いて試料を 定量又は定性する場合においても、電極上に気泡が発生すると、正確な測定を行う ことができない。
[0006] 通常、分光測定の分野では、溶液からの気泡の発生を防止するために、サンプル の加熱攪拌、超音波攪拌等、溶液から溶存気体を除去して気泡の発生を抑えるため の前処理が行われている。
[0007] しかし、マイクロチップを用いる場合には、サンプル自体が微量であり、簡便かつ迅 速な測定を目的とするために、これらの前処理を行うことが困難であり、溶液からの気 泡の発生を十分に防止することができな 、。
[0008] これに対して、マイクロチップに含まれるマイクロ流路（幅： 700 μ m、深さ： 500 m )の底部に、マイクロ流路における液体流方向に対して平行に、幅が 300 /ζ πι、深さ 力 S 100 /z mの溝を形成し、サンプル中で発生した気泡をこの溝に集め、それを液体 流で移動させて排出させる方法が提案されている (例えば、非特許文献 1)。
非特許文献 1 :マイクロ化学チップの技術と応用、丸善、 2004、 pl59〜pl61 発明の開示
[0009] しかし、マイクロ流路の大きさによっては、このような溝をその底部に形成することが できない場合があり、サンプルの微量ィ匕及びマイクロチップの微細化により、溝の適 用はますます困難になる。また、マイクロ流路の中央部に配置する溝によって、サン プルの流れを乱すという問題がある。さらに、溝に集められた気泡を最終的に流路外 に排出するため、溝はマイクロ流路の延長方向の大部分にわたって形成されるが、こ のために、溝に集められた気泡が互いに結合し、大きくなりすぎ、溝力 脱離してサ ンプル中を浮遊する。その結果、気泡が、サンプルの流れを乱すとともに、測定系に 対して妨害となり、正確な測定をすることができないという事態を招くことになる。
[0010] つまり、マイクロ流路における液体流方向に平行な溝の形成によっては、気泡によ る測定系に対する妨害を免れ得ず、微量の試料で正確な分析結果を迅速に得ると いうマイクロチップの本来の目的を達成し得ることが要求されている。
[0011] そこで、本発明は、試料中に含有される気体によって発生する気泡の影響を受ける ことなぐ微量サンプルで、正確な分析を実現することができるマイクロ流路及びマイ クロチップを提供することを目的とする。
[0012] 本発明は、液体を流すためのマイクロ流路であって、該マイクロ流路の内表面の少 なくとも一部に、液体流中に存在する気泡を捕獲する気泡捕獲手段を備えてなること を特徴とする。
[0013] このように、マイクロ流路の内表面の少なくとも一部に、液体流中に存在する気泡を 捕獲する気泡捕獲手段を備えているために、マイクロ流路内を流れる液体の試料の 温度の上昇等に伴って生じる気泡を、マイクロ流路の内表面で、確実に捕らえること ができる。これにより、気泡によって液体流の流れを乱すことなぐし力も気泡による測 定の妨害を防止することができる。
[0014] 上述したマイクロ流路は、気泡捕獲手段が、複数の独立した凹部とすることができる
[0015] これにより、マイクロ流路内表面に気泡捕獲手段を簡便にかつ有効に配置すること ができ、気泡の捕獲をより確実にすることができる。また、この凹部が配置されることに より、マイクロ流路内に入る外部からの光の不要な入射及び乱反射、マイクロ流路内 を通る光の乱反射等を防止し得る迷光対策に有利となる。
[0016] また、気泡捕獲手段は、マイクロ流路の長手方向の所定位置において、該マイクロ 流路の全内周表面に又は内周表面の一部に形成することができる。
[0017] 気泡捕獲手段がマイクロ流路の全内表面に形成される場合には、液体流中で発生 する気泡の位置にかかわらず、液体が接触するマイクロ流路の全表面で効率的に気 泡を捕らえることができ、気泡による測定の妨害の防止を確実にすることができる。ま た、流路の一部の内表面に形成される場合には、気泡が気泡捕獲手段によって効 率的に捕らえられ、流路の内表面に付着された状態であっても、光学系の測定で用 いられる光の進路を、気泡にさえぎられないようにすることが可能となり、より正確な試 料の検出及び測定に有用である。
[0018] また、本発明のマイクロ流体チップは、上述したマイクロ流路を備えることを特徴と する。
[0019] これにより、医療、食品、創薬等の種々の分野において、 DNA、酵素、タンパク質、 ウィルス、細胞などの種々の生体物質を液体の状態で、臨床分析チップ、環境分析 チップ、遺伝子分析チップ (DNAチップ）、たんぱく質分析チップ (プロテオームチッ プ）、糖鎖チップ、クロマトグラフチップ、細胞解析チップ、製薬スクリーニングチップ 等の種々の呼び名で提供されているマイクロ流体チップに適用する場合であっても、 気泡による妨害を受けることなぐより迅速かつ正確に、測定及び検出等することが可 能となる。
[0020] 本発明は、液体を流すためのマイクロ流路であって、該マイクロ流路の内表面の少 なくとも一部に、流路内に存在する気体から前記液体流中に気泡核を導入する気泡 核導入手段を備えてなることを特徴とする。
[0021] このように、マイクロ流路の内表面の少なくとも一部に、流路内に存在する気体から 前記液体流中に気泡核を導入する気泡核導入手段を備えているために、マイクロ流 路内に試料を導入する際に気泡核を容易、簡便かつ確実に導入することができる。 これにより、マイクロ流路内を流れる液体試料の温度が上昇し、気体の液体への溶解 度が減少しても、過剰となった気体はこの気泡核に吸収されるので、気泡核導入手 段以外の位置での気泡の発生を防止することができる。その結果、気泡によって液 体流の流れを乱すことなく、しかも気泡による測定の妨害を防止することができる。
[0022] このマイクロ流路においては、気泡核導入手段が、液体流方向に対して傾斜した 面を含んで構成される力及び Z又は気泡核導入手段が、複数の独立した凹部により 構成されてなることが好まし 、。
[0023] これにより、マイクロ流路内表面に気泡核導入手段を簡便にかつ有効に配置するこ とができ、気泡核の導入、過剰に溶解している気体の気泡核導入手段以外での気泡 の発生の抑止をより確実に行うことができる。
[0024] また、気泡核導入手段が、マイクロ流路の長手方向の所定位置において、該マイク 口流路の全内周表面に形成されて 、てもよ 、し、該マイクロ流路の内周表面の一部 に形成されていてもよい。
[0025] 気泡核導入手段がマイクロ流路の全内表面に形成される場合には、液体流内に気 泡核を適当に導入することができるため、液体流中の位置にかかわらず、液体が接 触するマイクロ流路の全表面で、過剰に溶け込んで 、る気体を気泡核で効率的に吸 収 '除去する。これにより、気泡核導入手段以外での気泡の発生による測定の妨害を 確実に防止することができる。また、流路の一部の内表面に形成される場合には、適 度な気泡核によって液体中に過剰に溶け込んで 、る気体を効率的に吸収し、気泡 核導入手段から流路の内表面にわたって気泡が成長した状態であっても、光学系の 測定で用いられる光の進路を、気泡にさえぎられないようにすることが可能となり、より 正確な試料の検出及び測定に有用である。
[0026] また、本発明のマイクロチップは、上述したマイクロ流路を備えることを特徴とする。
[0027] これにより、医療、食品、創薬等の種々の分野において、 DNA、酵素、タンパク質、 ウィルス、細胞などの種々の生体物質を液体の状態で、臨床分析チップ、環境分析 チップ、遺伝子分析チップ (DNAチップ）、たんぱく質分析チップ (プロテオームチッ プ）、糖鎖チップ、クロマトグラフチップ、細胞解析チップ、製薬スクリーニングチップ 等の種々の呼び名で提供されているマイクロチップに適用する場合であっても、気泡 による妨害を受けることなぐより迅速かつ正確に、測定及び検出等することが可能と なる。
[0028] 本発明によれば、マイクロ流路の大きさにかかわらず、微量のサンプル量であって も、液体状態の試料中に存在する気泡を効率よく捕獲することができる。その結果、 流体の流れを乱されることなく、測定系に対して妨害とならずに正確かつ迅速な測定 及び検出等を実現することができる。
[0029] また、本発明によれば、マイクロ流路の大きさにかかわらず、微量のサンプル量であ つても、液体状態の試料中に過剰に溶解している気体を、気泡核導入手段に導入し た気泡核に効率よく吸収させて、気泡核導入手段以外での気泡の発生を防止するこ とができる。その結果、流体の流れを乱されることなぐ測定系に対して妨害とならず に正確かつ迅速な測定及び検出等を実現することができる。
図面の簡単な説明
[0030] [図 1]本発明のマイクロ流路の一実施形態を示す平面図及び断面図。
[図 2]図 1のマイクロ流路を備えるマイクロ流体チップの平面図。
[図 3]本発明のマイクロ流路の別の実施形態を示す平面図及び断面図。
[図 4]本発明のマイクロ流路のさらに別の実施形態を示す平面図及び断面図。
[図 5]本発明のマイクロ流路のさらに別の実施形態を示す平面図。 [図 6]本発明のマイクロ流路のさらに別の実施形態を示す平面図及び断面図。
[図 7]本発明のマイクロ流路の一実施形態を示す平面図及び断面図。
[図 8]図 1のマイクロ流路を備えるマイクロチップの平面図。
[図 9]本発明のマイクロ流路の別の実施形態を示す平面図及び断面図。
[図 10]本発明のマイクロ流路のさらに別の実施形態を示す平面図。
[図 11]本発明のマイクロ流路のさらに別の実施形態を示す平面図及び断面図。
[図 12]本発明のマイクロ流路にお 、て気泡核導入手段に気泡核を導入するための 条件を説明するための断面図。
発明を実施するための最良の形態
[0031] <第 1実施形態例 >
(1)マイクロ流路の構成
マイクロ流路は、試料 (液体又は気体等、好ましくは液体)の通過が可能であるよう に、二次元及び Z又は三次元的に所望の形状で、マイクロ流体チップの内部に形成 されている。
[0032] マイクロ流路の平面形状は、特に限定されるものではなぐ用途、サイズ等を考慮し て、任意に設定することができる。マイクロ流路の断面 (流体の流れ方向に垂直に交 わる断面)形状は、例えば、四角形、台形等の多角形及びこれらの角部分が丸みを 帯びた形状、円形、だ円形、ドーム形状あるいは左右非対称の不均一形等どのよう な形状であってもよい。マイクロ流路は微量の試料、好ましくは液体状の試料を流す ものであり、その目的を適切に果たすのであれば、その大きさ及び長さは特に限定さ れるものではなぐ例えば、断面積が 0. 01 μ m2〜： LOOmm2程度、長さが 10 μ m〜l OOmm程度のものが挙げられる。特に、流路の断面積が小さくなるほど、マイクロ流 路内での流体の流れ、さらに流体に発生する気泡の影響が大きくなるため、マイクロ 流路の断面積として、 0. 01mm2〜10mm2程度のものに対して本発明は有利である 。マイクロ流路は、全長にわたって同じ断面形状及び大きさであってもよいが、部分 的に異なる形状及び大きさであってもよい。例えば、試料を導入及び Z又は排出す る部分等は、完全にマイクロ流路が密閉された状態ではなぐ上部の一部が開放状 態になっていてもよいし、容積を測定する部分又は光学系を利用して測定を行う検 出部等では、一定の断面積が維持されていればよいし、徐々に又は段階的に細く又 は太くなる部分があってもょ 、。
[0033] マイクロ流路の内表面には、このマイクロ流路内に導入する液体状態の試料中に 存在する気泡を捕獲するための気泡捕獲手段が設けられて！/ヽる。気泡捕獲手段とは 、液体の試料中で発生した微細な気泡を、液体流から捕獲し、液体流による圧力が 負荷されるにもかかわらず、捕獲した気泡を液体流中に放出せずに、保持した状態 を維持できる手段を意味する。気泡捕獲手段は、このような機能を確保することがで きるものであればどのような形態のものであってもよい。具体的には、マイクロ流路内 表面に形成された凹凸、厳密には凹部が挙げられる。
[0034] なお、マイクロ流路の内表面には、任意に、気泡捕獲手段に加えて又は気泡捕獲 手段を兼ねて、流路内に存在する気体から液体流中に気泡核を導入する気泡核導 入手段を備えていてもよい。この気泡核導入手段は、上述した液体流中に存在する 微細な気泡を液体流から捕獲するのみならず、液体がマイクロ流路内に導入される 際に、マイクロ流路内に存在する気体の一部が液体によって押し出されずに、マイク 口流路の内表面の一部において気泡として留まり、その結果、マイクロ流路の内表面 に気泡核を導入し得る手段を意味する。気泡核導入手段は、その機能を果たすため に、それを構成する材料の試料に対するぬれ性が大きく影響することが考えられるが 、本発明においては、適切なぬれ性によって、液体がマイクロ流路内に導入される際 に、マイクロ流路内に存在する気体の一部を気泡核として導入し得るものである。つ まり、液体の導入時に予め意図的に気泡核を導入し得る手段を意味する。
[0035] 通常、液体力 気泡を発生させるためには一定のエネルギー障壁を越える程度の 大きなエネルギーが必要である力 すでに気泡が存在している場合には、その気泡 に新たな気泡が吸収されやす 、ため、エネルギー障壁を越える程大きなエネルギー が必要とならない。また、流路に液体を流す際には、その角や凹部に気泡が発生し やすい。従って、気泡核導入手段は、一見、別個の気泡についての現象、機能を互 いに結びつけ、それによつて気泡の除去を実現する。
[0036] 気泡核導入手段は、このような機能を確保することができるものであればどのような 形態のものであってもよい。具体的には、マイクロ流路内表面に形成された凹部が挙 げられる。
[0037] このように、気泡の捕獲、保持の機能のみならず、気泡核導入の機能を有して 、る ことにより、気泡核が、液体中に存在する気泡を容易に吸収して成長させることがで きるため、より確実に液体中の気泡を捕獲し、保持することが可能となる。特に、一旦 導入した液体に流れがな 、又は流れが小さ!/、場合であっても、微細な気泡は表面張 力をより小さくしょうとして、気泡核に引き寄せられることとなり、効率よく気泡の発生、 残留位置を制御することが可能になる。さらに、通常、マイクロ流体チップに試料を導 入する場合には、脱気処理が施されるが、このような気泡核導入手段が形成されて いる場合には、そのような処理を省略することができるため、より迅速かつ簡便に使用 することが可能となる。
[0038] 気泡捕獲手段を設ける位置、これを構成する材質、気泡捕獲手段を構成する凹部 の大きさ（幅）、深さ、密度、形状などについては、マイクロ流路自体の大きさ、長さ、 これを構成する材質、マイクロ流路に適用する試料の種類、濃度、粘度及び容量な らびにマイクロ流路のマイクロ流体チップでの位置及び意図する作用等によって、上 述した機能を確保することを考慮して、適宜選択することができる。気泡核導入手段 についても同様である。
[0039] 気泡捕獲手段を設ける位置は、長手方向の所定長さの間の一部であってもよいし 、これが複数あってもよいし、全長にわたるものでもよい。例えば、単に試料を移動さ せるのみの流路であれば、所定長さの間の一部で、その内周の一部のみであっても よいし、全内周面であってもよい。具体的には、流路の断面形状が四角形の場合に は、上下面及び左右側面の全面に、円形、ドーム形状であれば、その上方から下方 に至る曲面を含む全面に配置されていることが好ましい。また、光学系の光路を確保 する必要がある部分又はこれらの部分に直結する上流側、いわゆる検出部及びその 近傍の流路であれば、その部分において、内周の一部のみに配置されていることが 好ましい。具体的には、流路の断面形状が四角形の場合には、左右側面の全面、両 側面の上方のみ又は中央から上方にかけて、断面形状が円形、ドーム形状であれば 、光路等を確保できるように、その側方に位置する面のみ、上方の肩部分のみ又は 中央から上方の肩部にかけてのみ等に配置されていることが好ましい。なお、気泡核 導入手段についても同様である力 気泡核導入手段の数が少ない場合、例えば、数 個から数十個程度の場合には、検出部及びその近傍の流路の側面の中央部付近に のみ、あるいは側面の上部付近にのみ配置されることが好ま 、。
[0040] 気泡捕獲手段の材質は、通常、マイクロ流路を構成する材料と同じもの、さら〖こは、 マイクロ流体チップを構成する材料と同じものを用いることができるし、異なるものを用 いてもよい。例えば、これらを製造する方法に応じて、 PET (ポリエチレンテレフタレー ト、 PDMS (ポリジメチルシロキサン）、 PMMA (ポリメチルメタタリレート）、 PC (ポリ力 ーボネイト）、 PP (ポリプロピレン）、 PS (ポリスチレン）、 PVC (ポリ塩化ビニル）、ポリシ ロキサン、ァリルエステル榭脂、シクロォレフインポリマー、 Siゴムなどの有機化合物あ るいは、 Si、 Si酸化膜、石英、ガラス、セラミック等の無機化合物等のいずれもが挙げ られる。気泡核導入手段についても同様である。
[0041] また、気泡捕獲手段が適用されるマイクロ流路の断面積が、例えば、 0. 01〜： LOm m2程度の場合には、凹部の幅及び Z又は深さは、 0. l-lOOO ^ m,好ましくは、 0 . 4 μ m以上、数 μ m以上、数十 μ m以上、数百 μ m以下及び Ζ又は数十 μ m以下 が挙げられる。特に、凹部の幅が 0. 4〜50 111程度（さらに好ましくは0. 4〜30 /ζ πι 程度)であれば、そこに捕獲された気泡により試料の流れを乱すことなぐ気泡の捕 獲を確実に行うことができるとともに、液体流による圧力負荷にかかわらず、その気泡 を過大に成長させることなぐ付着させておくことができる。し力も、マイクロ流路に照 射される光 (特に、可視光)を散乱させて、反応、測定等に悪影響を及ぼし得る気泡 を確実に捕らえることができる。なお、別の観点から、凹部の幅及び Ζ又は深さは、 マイクロ流路の幅及び Ζ又は深さの 0. 001〜10%程度、好ましくは 0. 1〜1%程度 であってもよい。
[0042] 気泡核導入手段の大きさについても同様であるが、特に、気泡捕獲手段よりも大き ヽ、 ί列えば、、 l^lOOO ^ m,さらに 30〜300 /ζ πι程度、 40〜300 m程度力 ^好まし い。このような大きさに設定することにより、気泡核導入手段の材質に対する試料の ぬれ性を考慮して、確実に気泡核を導入することができるとともに、気泡核に試料中 の気体を捕獲し、かつ気泡核導入手段中に気泡を保持することができる。
[0043] また、凹部の密度は、マイクロ流路内に導入する全試料の容量中に含有されると予 想される気体の総量を考慮して、凹部の全容積が 3 X 10—6〜3 X 10—3cm3程度以上と なるように設定することが好ましい。具体的には、 1つの凹部の大きさ（断面積 X深さ） 力 O. 16 ^ πι2 Χ 0. 4 πι〜2500 ;ζ πι2 Χ 50 ;ζ πι程度であれば、 2000個 Zmm2〜l X 107個 Zmm2程度が挙げられる。なお、気泡核導入手段について、特に、凹部の 大きさが上述したように大きめであれば、凹部の密度 (数）は 2個以上、 4個以上、 50 個以下及び Z又は 30個以下であればよぐ例えば 6個程度、 10個程度、 20個程度 であってもよい。
[0044] 凹部の形状は、特に限定されるものではなぐ半球状;半楕円状;直方体、立方等 の四角柱、円柱又は多角柱状;ドーム状；円錐、三角錐、四角錐等の錐形状;錐台形 状;左右対称ではない不均一形状;幅方向、高さ方向及び Z又は深さ方向にテーパ 一を有した形状;これらの組み合わせ等いずれの形状であってもよい。ただし、凹部 は、独立した凹部が優勢に形成されていることが好ましい (例えば、図 5 (a)〜(e)参 照)。つまり、一部の凹部同士が連なるように形成されていてもよいが、凹部の大部分 は、独立して、個々に形成されていることが好ましい。凹部同士の連なる数が多くなり すぎると、捕獲された気泡が互いに接触し、大きな気泡に成長しやくすなり、気泡が 流体中に再放出されやすくなることを考慮したものである。
[0045] 特に、気泡核導入手段の場合には、液体流方向（図 5中、矢印）に対して傾斜した 面を含んで構成されることが好ましい。この場合の傾斜角度（図 5 (b)等の Θ参照）は 、マイクロ流路を構成する材料の性質、凹部自体の深さ、幅、密度、形状、マイクロ流 路に適用する試料の種類、濃度、粘度、ぬれ性等を考慮して、適宜調整することが できる。例えば、数 ° 〜160° 程度の範囲が挙げられる。また、別の観点から、気泡 核導入手段には、断面形状で、鋭角を構成する 2つの面 (これに対応する丸みを帯 びた面でもよい）が含まれていることが好ましい。これにより、適用する試料の粘度等 にかかわらず、気泡核の導入を確実に行うことができる。なお、気泡核導入手段の傾 斜面が曲面等である場合には、その曲面の接線を含む面が所定角度傾斜していれ ばよい。
[0046] 凹部は、マイクロ流路の全体にわたって同じ幅及び Z又は深さ、密度、形状等であ つてもよいが、マイクロ流路において部分的に異なっていてもよいし、不均一であって ちょい。
[0047] (2)マイクロ流路の製造方法
マイクロ流路は、当該分野で公知の方法を利用することにより、簡便に製造すること ができる。例えば、所望のマイクロ流体チップ、マイクロ流路、気泡捕獲手段に対応 する形状を有する金型を準備する。この金型は、機械的加工により形成することがで き、特にマイクロ流路の形成を意図する領域内であって、気泡捕獲手段を形成する 部分の金型部分は、微細な機械的加工、ブラスト処理、研磨処理等の手段により、気 泡捕獲手段に対応する形状を有するように処理したものが好ましい。次に、この金型 に、 PETをモールドしてマイクロ流路に対応するパターン及び気泡捕獲手段が転写 された基板を得る。最後に、この基板を、このパターン同士が対向するように、 2枚張 り合わせることにより、所望の位置に気泡捕獲手段が形成されたマイクロ流路を備え るマイクロ流体チップを形成することができる。なお、マイクロ流路に対応するパター ンを有する基板を一方のみとし、他方を平板基板としてもょ 、。
[0048] また、金型を用いたモールディングに代えて、射出成型法あるいはインプリント法等 を禾 IJ用してもよ ヽ。
[0049] さらに、平板基板の一方又は双方に、フォトリソグラフィー工程、機械的加工等を直 接施して、マイクロ流路に対応するパターンが転写された基板を得てもよい。
[0050] また、マイクロ流路に対応するパターンを有する基板において、気泡捕獲手段を形 成する部分に対して直接、ブラスト処理、研磨処理、グロ一放電処理等の物理的方 法により凹部を形成してもよいし、アルカリ溶解塩、フッ素系薬品によるエッチング、 皮膜のコーティング等を施して、凹部を形成してもよい。
[0051] (3)マイクロ流路を備えたマイクロ流体チップの構成
マイクロ流体チップは、例えば、主として、一方又は双方に凹部による種々の形状 のパターンを有する第 1基板と第 2基板とが、例えば、接着剤等によって、貼り合わせ られて構成される。
[0052] このようなマイクロ流体チップは、医療、食品、創薬等の種々の分野において、 DN A、酵素、タンパク質、ウィルス、細胞などの種々の生体物質 (主に液体の状態）を、 分析、検出、反応、測定等するための基板として利用されるものであり、例えば、臨床 分析チップ、環境分析チップ、遺伝子分析チップ (DNAチップ)、たんぱく質分析チ ップ (プロテオームチップ）、糖鎖チップ、クロマトグラフチップ、細胞解析チップ、製薬 スクリーニングチップ等と種々の呼び名で提供されている全てのチップを包含する。
[0053] このようなマイクロ流体チップは、その用途に応じて、上述したような、種々の二次元 及び Z又は三次元形状の直線的なあるいは屈曲又は湾曲したパターンを有するマ イク口流路を備えている。また、このマイクロ流路の端部又は途中には、試料の導入 口、排出口及び Z又は液溜等が形成されており、遠心分離部、秤量部、光学的又は 電気的測定部、反応部、混合部、分岐部等が、それら自体又はそれらを連結させる マイクロ流路として一連構造で形成されて!ヽる。
[0054] <第 1実施例 >
本発明のマイクロ流路及びマイクロ流体チップは、図 1 (a)及び (b)ならびに図 2に 示したように、厚さ lmmの 2枚の PETからなる基板の表面に、マイクロ流路 114、 12 4に対応するパターンを有した基板 111、 112により形成されている。この基板 111、 112は、金型を用いたモールディングにより形成することができる。このようにマイクロ 流路 114、 124のパターンを有した基板 111、 112を、例えば、接着剤 113を介して ノターン同士を対向させた状態で張り合わせることにより、内部にマイクロ流路 114、 124が形成されたマイクロ流体チップ 110が得られる。
[0055] このマイクロ流体チップ 110では、例えば、まず、試料を、試料導入口 120から導入 する。導入された試料は、マイクロ流体チップ 110を回転させて得られる遠心力等に よって、遠心分離部 121を通過し、液溜 122に移動する。試料は、液溜 122からマイ クロ流路 114を通って、光学系の測定部 126に至る。ここで、例えば、光の照射が行 われ、細胞数が計数されたり、吸光度が測定されたりされる。一方、試料の一部は、 遠心分離部 121から、マイクロ流路 124を通って直接秤量部 123に移動し、ここで、 容積が測定され、さらにマイクロ流路 114を通って排出口 125に至る。
[0056] マイクロ流路 124は、図 1に示すように、最も狭いところで、幅 100 /ζ πι、深さ 100 mの断面形状四角形とした。このマイクロ流路 124の内面の上下面及び両側面には 、気泡捕獲手段 115として、幅及び深さが: L m程度の微細な凹部が、 8 X 105個 Z mm2の密度で部分的に形成されて!ヽる。 [0057] このマイクロ流体チップに、 4°Cで保存してぉ ヽた試薬と試料とを、導入口 120から 注入した。試薬と試料と反応を促進するため、マイクロ流体チップ全体を 40°Cに昇温 した。
[0058] このとき、温度変化に対する飽和溶解度の変化量に相当する気体成分が気化して 気泡となるが、マイクロ流路 124を通した際に、気泡捕獲手段 115によって、気泡 11 6のほとんどが捕獲され、マイクロ流路 124の内面に付着することによって、流れる試 料中から除去された。つまり、表面張力の大きい微細な気泡 116は、その表面張力 を小さくするように、マイクロ流路 124の気泡捕獲手段 115である凹部に捕獲され、そ の捕獲された気泡 116が泡種となって、さらに試料中に存在する微細な気泡 116を 吸収し、凹部の形状に対応するように、ある程度表面張力の小さい、ある程度の大き さの気泡になることにより、安定して、気泡捕獲手段 115に保持された。
[0059] これにより、試料の流れを乱すことなぐスムーズに試料の移動を可能にし、例えば 、秤量部 123で測定された試料について、気泡が混入していないために、精密な容 積を測定することができた。
[0060] <第 2実施例 >
この実施例のマイクロ流路は、図 2に示したマイクロ流体チップにおいて、図 3 (a)及 び (b)に示したように、その測定部に対応する位置において、マイクロ流路 114に光 を透過させて、その透過率によって試料中の成分濃度を検出することができるように 、幅力 00 μ m、深さ 100 μ m、長さ 10mmに設定されて!、る。
[0061] マイクロ流路 114の内側の両側面には、幅及び深さが 0. 5 μ m程度の微細な凹部 力 9 X 106個 Zmm2の密度で部分的に形成されている。
[0062] このマイクロ流体チップに、 4°Cで保存してぉ ヽた試薬と試料とを、導入口 120から 注入し、試薬と試料と反応を促進するため、マイクロ流体チップ全体を 40°Cに昇温し た。
[0063] このとき、温度変化に対する飽和溶解度の変化量に相当する気体成分が気化して 気泡となるが、マイクロ流路 114を通した際に、気泡捕獲手段 115によって、気泡 11 6のほとんどが捕獲され、マイクロ流路 114の内側面に付着することによって、流れる 試料中から除去された。つまり、表面張力の大きい微細な気泡 116は、その表面張 力を小さくするように、マイクロ流路 114の気泡捕獲手段 115である凹部に捕獲され、 その捕獲された気泡 116が泡種となって、さらに試料中に存在する微細な気泡 116 を吸収し、凹部の形状に対応するように、ある程度表面張力の小さい、ある程度の大 きさの気泡になることにより、安定して、気泡捕獲手段 115に保持された。
[0064] これにより、このマイクロ流路 114に、外部から幅 100 mの光を照射し、その透過 率によって試料中の成分濃度を検出した際、気泡 116が光路 117に入ることによる 光の乱反射を有効に防止することができ、正確な検出を行うことができた。
[0065] <第 3実施例 >
この実施例のマイクロ流路は、図 2に示したマイクロ流体チップにおいて、図 4 (a)及 び (b)に示したように、その測定部に対応する位置において、マイクロ流路 134に光 を透過させて、その透過率によって試料中の成分濃度を検出することができるように 、幅が lmm、深さ lmm、長さ 10mmに設定されている。
[0066] マイクロ流路 134の内側の両側面の最上部には、気泡核導入手段 135として、幅
X高さ X深さ力 00 m X 300 m X 700 m程度の三角錐の微細な凹部力 片 側に 8個ずつ、 1. 1mmの間隔で形成されている。なお、この気泡核導入手段 135を 構成する一面は、試料の流れる方向に対して、 0 =約 60° 及び 0 ， = 120° 程度 の傾斜面を有している。
[0067] このマイクロ流体チップに、 4°Cで保存してぉ ヽた試薬と試料とを、導入口 120から 注入し、試薬と試料と反応を促進するため、マイクロ流体チップ全体を 37°Cに昇温し 、試料を移動させた。気泡核導入手段 135の部分を試料が通過する際、マイクロ流 路 134内に存在して ヽた気体が残存し、気泡核導入手段 135の角部分に気泡核が 導入され、試料の連続的な通過に伴って、試料中に存在する気泡が、気泡核に引き 寄せられ、互いに結合し、気泡核導入手段 135を構成する凹部に確実にとどまること が確認された。
[0068] これにより、このマイクロ流路 134に、外部から幅 100 mの光を照射し、その透過 率によって試料中の成分濃度を検出した際、気泡 116が光路 117に入ることによる 光の乱反射を有効に防止することができ、正確な検出を行うことができた。
[0069] <第 4〜第 8実施例 > この実施例のマイクロ流路は、図 5 (a)〜（e)の平面図に示したように、マイクロ流路 134に形成された気泡核導入手段 135a〜 135eを種々の形状とした以外、第 3実 施例と同様に形成した。
[0070] このマイクロ流体チップにおいても、第 3実施例と同様の効果が得られた。
[0071] <第 9実施例 >
この実施例のマイクロ流路は、図 2に示したマイクロ流体チップにおいて、図 6 (a)及 び (b)に示したように、その測定部に対応する位置において、マイクロ流路 144に光 を透過させて、その透過率によって試料中の成分濃度を検出することができるように 、幅が lmm、深さ lmm、長さ 10mmに設定されている。
[0072] マイクロ流路 144の内側の両側面の上部には、気泡核導入手段 145として、幅 X 高さ X深さが 700 m X 300 /z m X m程度の直方体の微細な凹部が、片側 に 6個ずつ、 1. 4mmの間隔で形成されている。また、マイクロ流路 144の内側の両 側面には、気泡捕獲手段 146として気泡核導入手段 145よりも小さな凹が、密度 7 X 107個 Zmm2程度で形成されて 、る。
[0073] このマイクロ流体チップを、第 2実施例と同様に評価したところ、試料の連続的な通 過に伴って、試料中に存在する気泡が、気泡核に引き寄せられ、互いに結合し、気 泡核導入手段 135を構成する凹部に確実にとどまるとともに、気泡捕獲手段 146に 気泡が付着して ヽることが確認された。
[0074] <第 2実施形態例 >
(1)マイクロ流路の構成
マイクロ流路は、試料 (液体又は気体等、好ましくは液体)の通過が可能であるよう に、二次元及び Z又は三次元的に所望の形状で、マイクロチップの内部に形成され ている。
[0075] マイクロ流路の平面形状は、特に限定されるものではなぐ用途、サイズ等を考慮し て、任意に設定することができる。マイクロ流路の断面 (流体の流れ方向に垂直に交 わる断面)形状は、例えば、四角形、台形等の多角形及びこれらの角部分が丸みを 帯びた形状、円形、だ円形、ドーム形状あるいは左右非対称の不均一形等どのよう な形状であってもよい。マイクロ流路は微量の試料、好ましくは液体状の試料を流す ものであり、その目的を適切に果たすのであれば、その大きさ及び長さは特に限定さ れるものではなぐ例えば、断面積が 0. 0001〜lmm2程度、長さが 10〜100mm程 度のものが挙げられる。特に、流路の断面積が小さくなるほど、マイクロ流路内での 流体の流れ、さらに流体に発生する気泡の影響が大きくなるため、マイクロ流路の断 面積として、 0. 0001-0. 25mm2程度のものに対して本発明は有利である。マイク ロ流路は、全長にわたって同じ断面形状及び大きさであってもよいが、部分的に異な る形状及び大きさであってもよい。例えば、試料を導入及び Z又は排出する部分等 は、完全にマイクロ流路が密閉された状態ではなぐ上部の一部が開放状態になつ ていてもよいし、容積を測定する部分又は光学系を利用して測定を行う検出部等で は、一定の断面積が維持されていればよいし、徐々に又は段階的に細く又は太くな る部分があってもよい。
[0076] マイクロ流路の内表面には、流路内に存在する気体から液体流中に気泡核を導入 する気泡核導入手段を備えている。この気泡核導入手段は、液体がマイクロ流路内 に導入される際に、マイクロ流路内に存在する気体の一部が液体によって押し出さ れずに、マイクロ流路の内表面の一部において気泡として留まり、その結果、マイクロ 流路の内表面に気泡核を導入し得る手段を意味する。気泡核導入手段は、その機 能を果たすために、それを構成する材料の試料に対するぬれ性が大きく影響するこ とが考えられる力 本発明においては、適切なぬれ性によって、液体がマイクロ流路 内に導入される際に、マイクロ流路内に存在する気体の一部を気泡核として導入し 得るものである。つまり、液体の導入時に予め意図的に気泡核を導入し得る手段を 意味する。なお、この気泡核導入手段は、気泡核を導入するのみならず、液体流中 に過剰に溶解している気体を、気泡核導入手段に導入した気泡核に効率よく吸収さ せ、その吸収した気体を気泡核とともに保持する機能をも有する。
[0077] 通常、液体力 気泡を発生させるためには一定のエネルギー障壁を越える程度の 大きなエネルギーが必要であるが、すでに存在して 、る気泡が周りの液体中に溶解 している気体を吸収して膨張する場合には、エネルギーを必要としない。また、流路 に液体を流す際には、その角や凹部に気泡が発生しやすい。従って、気泡核導入 手段は、一見、別個の気泡についての現象、機能を互いに結びつけ、それによつて 気泡の除去を実現する。
[0078] 気泡核導入手段は、このような機能を確保することができるものであればどのような 形態のものであってもよい。具体的には、マイクロ流路内表面に形成された凹部が挙 げられる。
[0079] このように、気泡核導入の機能のみならず、溶存気体の吸収、保持の機能を有して いること〖こより、導入した気泡核は、液体中に過剰に溶解している気体を吸収して成 長しながら液体中に溶解して ヽる気体を減少させて、気泡核導入手段以外における 気泡の発生を防止することが可能となる。特に、ー且導入した液体に流れがない又 は流れが小さい場合であっても、液体に溶解している気体は濃度拡散によって気泡 核による溶存気体の吸収で、溶存気体濃度が低下している気泡核周辺に引き寄せら れることとなり、効率よく気泡の発生、残留位置を制御することが可能になる。さらに、 通常、マイクロチップに試料を導入する場合には、脱気処理が施されるが、このような 気泡核導入手段が形成されている場合には、そのような処理を省略することができる ため、より迅速かつ簡便に使用することが可能となる。
[0080] 気泡核導入手段を設ける位置、これを構成する材質、気泡核導入手段を構成する 凹部の大きさ（幅）、深さ、密度、形状などについては、マイクロ流路自体の大きさ、長 さ、これを構成する材質、マイクロ流路に適用する試料の種類、濃度、粘度及び容量 ならびにマイクロ流路のマイクロチップでの位置及び意図する作用等によって、上述 した機能を確保することを考慮して、適宜選択することができる。
[0081] 気泡核導入手段を設ける位置は、長手方向の所定長さの間の一部であってもよい し、これが複数あってもよいし、全長にわたるものでもよい。例えば、単に試料を移動 させるのみの流路であれば、所定長さの間の一部で、その内周の一部のみであって もよいし、全内周面であってもよい。具体的には、流路の断面形状が四角形の場合 には、上下面及び左右側面の全面に、円形、ドーム形状であれば、その上方から下 方に至る曲面を含む全面に配置されていることが好ましい。また、光学系の光路を確 保する必要がある部分又はこれらの部分に直結する上流側、いわゆる検出部及びそ の近傍の流路であれば、その部分において、内周の一部のみに配置されていること が好ましい。具体的には、流路の断面形状が四角形の場合には、左右側面の全面、 両側面の上方のみ又は中央から上方にかけて、断面形状が円形、ドーム形状であれ ば、光路等を確保できるように、その側方に位置する面のみ、上方の肩部分のみ又 は中央力 上方の肩部にかけてのみ等に配置されていることが好ましい。
[0082] 気泡核導入手段の材質は、通常、マイクロ流路を構成する材料と同じもの、さらに は、マイクロチップを構成する材料と同じものを用いることができるし、異なるものを用 いてもよい。例えば、これらを製造する方法に応じて、 PET (ポリエチレンテレフタレー ト、 PDMS (ポリジメチルシロキサン）、 PMMA (ポリメチルメタタリレート）、 PC (ポリ力 ーボネイト）、 PP (ポリプロピレン）、 PS (ポリスチレン）、 PVC (ポリ塩化ビニル）、ポリシ ロキサン、ァリルエステル榭脂、シクロォレフインポリマー、 Siゴムなどの有機化合物あ るいは、 Si、 Si酸化膜、石英、ガラス、セラミック等の無機化合物等のいずれもが挙げ られる。
[0083] また、気泡核導入手段が適用されるマイクロ流路の断面積が、例えば、 0. 01〜： LO mm2程度の場合には、凹部の幅及び Z又は深さは、 0. 1〜： LOOO /z m 好ましくは 数十 μ m以上、 50 μ m以上、 100 μ m以上、数十 μ m以下及び Ζ又は数百 μ m以 下が挙げられる。特に、凹部の幅が 1〜： ί000 /ζ πι、さらに 30〜500 /ζ πι程度が好ま しい。このような大きさに設定することにより、気泡核導入手段の材質に対する試料の ぬれ性を考慮して、確実に気泡核を導入することができるとともに、気泡核に試料中 の気体を捕獲し、かつ気泡核導入手段中に気泡を保持することができる。なお、凹部 の深さ（奥行き）が 30〜500 μ m程度（さらに好ましくは 50〜300 μ m程度）であれば 、そこに捕獲された気泡により試料の流れを乱すことなぐまた、液体流による圧力負 荷にもかかわらず、捕集した気泡を付着させておくことができる。し力も、捕集した気 泡が、マイクロ流路に照射される光を散乱させて、測定等に悪影響を及ぼすこともな い。
[0084] また、凹部の密度 (数）は、液体導入時に形成される気泡核の体積とマイクロ流路 内に導入される液体中に含有される気体の総量を考慮して決定することができる。液 体導入時、凹部内に発生する気泡核は、凹部内容積の 5〜90%を占める。また、液 体を 0°Cから 40°Cに加熱した際に発生する気体量は、液体量の 1. 7% (体積比)程 度である。したがって、液体温度上昇時に過剰となった気体を全て凹部内で保持す るためには、凹部の全容積は、液体体積の 1. 8〜17%程度となるように設定すること が好ましい。具体的には、体積 4. 9mm3 (幅 700 m X高さ 700 m X長さ 10000 /z m)の流路に対して、凹部の全容積は 0. 088〜0. 83mm3程度となるように設定 することが好ま U、。 1つの凹部の大きさ（断面積 X深さ）力 100 m2 X 100 μ m程度 であれば、凹部の密度 (数）は 9個〜 90個程度、 1つの凹部の大きさ（断面積 X深さ） 力 00 μ m2 X 400 μ m程度であれば、 1〜5個程度が必要であり、例えば、 4個程度 、 6個程度、 10個程度、 20個程度であってもよい。
[0085] 凹部の形状は、特に限定されるものではなぐ半球状;半楕円状;直方体、立方等 の四角柱、円柱又は多角柱状;ドーム状；円錐、三角錐、四角錐等の錐形状;錐台形 状;左右対称ではない不均一形状;幅方向、高さ方向及び Z又は深さ方向にテーパ 一を有した形状;これらの組み合わせ等いずれの形状であってもよい。ただし、凹部 は、独立した凹部が優勢に形成されていることが好ましい (例えば、図 9 (a)〜(e)参 照)。つまり、一部の凹部同士が連なるように形成されていてもよいが、凹部の大部分 は、独立して、個々に形成されていることが好ましい。凹部同士の連なる数が多くなり すぎると、捕獲された気泡が互いに接触し、大きな気泡に成長しやくすなり、気泡が 流体中に再放出されやすくなることを考慮したものである。
[0086] 特に、気泡核導入手段は、液体流方向（図 9中、矢印）に対して傾斜した面を含ん で構成されることが好ましい。この場合の傾斜角度（図 9 (b)等の Θ参照）は、マイクロ 流路を構成する材料の性質、凹部自体の深さ、幅、密度、形状、マイクロ流路に適用 する試料の種類、濃度、粘度、ぬれ性等を考慮して、適宜調整することができる。例 えば、数 ° 〜160° 程度の範囲が挙げられ、 90° を超えることが好ましい。また、別 の観点から、気泡核導入手段には、断面形状で、鋭角を構成する 2つの面 (これに対 応する丸みを帯びた面でもよい）が含まれていることが好ましい。これにより、適用す る試料の粘度等にかかわらず、気泡核の導入を確実に行うことができる。なお、気泡 核導入手段の傾斜面が曲面等である場合には、その曲面の接線を含む面が角度傾 斜していればよい。
[0087] 凹部は、マイクロ流路の全体にわたって同じ幅及び Z又は深さ、密度、形状等であ つてもよいが、マイクロ流路において部分的に異なっていてもよいし、不均一であって ちょい。
[0088] (2)マイクロ流路の製造方法
マイクロ流路は、当該分野で公知の方法を利用することにより、簡便に製造すること ができる。例えば、所望のマイクロチップ、マイクロ流路、気泡核導入手段に対応する 形状を有する金型を準備する。この金型は、機械的加工により形成することができ、 特にマイクロ流路の形成を意図する領域内であって、気泡核導入手段を形成する部 分の金型部分は、微細な機械的加工、ブラスト処理、研磨処理等の手段により、気泡 核導入手段に対応する形状を有するように処理したものが好ましい。次に、この金型 に、 PETをモールドしてマイクロ流路に対応するパターン及び気泡核導入手段が転 写された基板を得る。最後に、この基板を、このパターン同士が対向するように、 2枚 張り合わせることにより、所望の位置に気泡核導入手段が形成されたマイクロ流路を 備えるマイクロチップを形成することができる。なお、マイクロ流路に対応するパター ンを有する基板を一方のみとし、他方を平板基板としてもょ 、。
[0089] また、金型を用いたモールディングに代えて、射出成型法あるいはインプリント法等 を禾 IJ用してもよ ヽ。
[0090] さらに、平板基板の一方又は双方に、フォトリソグラフィー工程、機械的加工等を直 接施して、マイクロ流路に対応するパターンが転写された基板を得てもよい。
[0091] また、マイクロ流路に対応するパターンを有する基板にお!ヽて、気泡核導入手段を 形成する部分に対して直接、ブラスト処理、研磨処理、グロ一放電処理等の物理的 方法により凹部を形成してもよいし、アルカリ溶解塩、フッ素系薬品によるエッチング 、皮膜のコーティング等を施して、凹部を形成してもよい。
[0092] (3)マイクロ流路を備えたマイクロチップの構成
マイクロチップは、例えば、主として、一方又は双方に凹部による種々の形状のパタ ーンを有する第 1基板と第 2基板とが、例えば、熱圧着、接着剤等によって、貼り合わ せられて構成される。
[0093] このようなマイクロチップは、医療、食品、創薬等の種々の分野において、 DNA、 酵素、タンパク質、ウィルス、細胞などの種々の生体物質 (主に液体の状態)を、分析 、検出、反応、測定等するための基板として利用されるものであり、例えば、臨床分析 チップ、環境分析チップ、遺伝子分析チップ (DNAチップ)、たんぱく質分析チップ（ プロテオームチップ）、糖鎖チップ、クロマトグラフチップ、細胞解析チップ、製薬スクリ
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、る全てのチップを包含する。
[0094] このようなマイクロチップは、その用途に応じて、上述したような、種々の二次元及び Z又は三次元形状の直線的なあるいは屈曲又は湾曲したパターンを有するマイクロ 流路を備えている。また、このマイクロ流路の端部又は途中には、試料の導入口、排 出口及び Z又は液溜等が形成されており、遠心分離部、計量部、混合反応部、光学 的または電気的測定部等が、それら自体又はそれらを連結させるマイクロ流路として 一連構造で形成されて ヽる。
[0095] <第 10実施例 >
本発明のマイクロ流路及びマイクロチップは、図 7 (a)及び (b)ならびに図 8に示した ように、厚さ lmmの 2枚の PETからなる基板の表面に、マイクロ流路 214、 234に対 応するパターンを有した基板 211、 212により形成されている。この基板 211、 212は 、金型を用いたモールディングにより形成することができる。このようにマイクロ流路 2 14、 234のパターンを有した基板 211、 212を、例えば、接着剤 213を介してパター ン同士を対向させた状態で張り合わせることにより、内部にマイクロ流路 214、 234力 S 形成されたマイクロチップ 210が得られる。
[0096] このマイクロチップ 210では、例えば、まず、試料を、試料導入口 220から導入する 。導入された試料は、マイクロチップ 210を回転させて得られる遠心力等によって、遠 心分離部 221を通過し、液溜 222に移動する。試料は、液溜 222からマイクロ流路 2 14を通って、光学系の測定部 226に至る。ここで、例えば、光の照射が行われ、細胞 数が計数されたり、吸光度が測定されたりされる。
[0097] マイクロ流路 234は、図 7 (a)及び (b)に示したように、その測定部に対応する位置 において、マイクロ流路 234に光を透過させて、その透過率によって試料中の成分 濃度を検出することができるように、幅が 700 /ζ πι、深さ 700 /ζ πι、長さ 10mmに設定 されている。
[0098] マイクロ流路 234の内側の両側面の最上部には、気泡核導入手段 235として、幅
X高さ X深さ力 00 m X 300 m X 700 m程度の三角錐の微細な凹部力 片 側に 8個ずつ、 1000 /z mの間隔で形成されている。なお、この気泡核導入手段 235 を構成する一面は、試料の流れる方向に対して、 0 =約 60° 及び θ ' = 120° 程度 の傾斜面を有している。
[0099] このマイクロチップに、 4°Cで保存してぉ 、た試薬と試料とを、導入口 220力ら注入 し、試薬と試料と反応を促進するため、マイクロチップ全体を 37°Cに昇温し、試料を 移動させた。気泡核導入手段 235の部分を試料が通過する際、マイクロ流路 234内 に存在していた気体が残存し、気泡核導入手段 235の角部分に気泡核が導入され 、昇温による溶解度減少によって過剰となった気体はこの導入された気泡核によって 吸収されて気泡核導入手段 235以外の部分には気泡が発生しないことが確認され た。また、気泡核導入手段 235内で成長した気泡核はこの凹部内に確実に留まるこ とが確認された。
[0100] これにより、このマイクロ流路 234に、外部から幅 300 μ mの光を照射し、その透過 率によって試料中の成分濃度を検出した際、気泡はすべて気泡核導入手段 235内 で発生し、検出光 217が通過する部分に気泡は発生しないので、気泡による光の乱 反射をうけることなぐ正確な検出を行うことができた。
[0101] く第 11〜第 15実施例〉
この実施例のマイクロ流路は、図 8で示したマイクロチップにおいて、図 9 (a)〜（e) の平面図に示したように、マイクロ流路 234に形成された気泡核導入手段 235a〜23 5eを種々の形状とした以外、第 10実施例と同様に形成した。
[0102] このマイクロチップにおいても、第 10実施例と同様の効果が得られた。
[0103] く第 16実施例〉
この実施例のマイクロ流路は、図 8のマイクロチップにおいて、図 10 (a)及び (b)に 示したように、最も狭いところで、幅 100 /z m、深さ 100 mの断面形状四角形とした 。このマイクロ流路 224の内面の上下面及び両側面には、気泡核導入手段 215とし て、幅及び深さが 1 m程度の微細な凹部力 10000個 Zmm2の密度で部分的に 形成されている。
[0104] このマイクロチップに、 4°Cで保存してぉ 、た試薬と試料とを、導入口 220力ら注入 した。試薬と試料との反応を促進するため、マイクロチップ全体を 40°Cに昇温した。 [0105] このとき、温度変化に対する飽和溶解度の変化量に相当する気体成分が溶出して 気泡となるが、液体をマイクロ流路 224に流した際に、気泡核導入手段 215によって 、マイクロ流路 224に存在する気体が液体によって凹部内に閉じ込められて気泡核 となった。この導入された気泡核は、液体中に過剰に溶解している気体を吸収し、成 長しながら液体中に過剰に溶解して 、る気体を減少させて気泡核導入手段以外に おける気泡の発生を防止する。これにより、気泡核導入手段にのみ気泡が発生する とともに、発生した気泡は気泡核導入手段において安定に保持された。液体が溶解 している気体は濃度拡散によって気泡核による溶存気体の吸収で、溶存気体濃度が 低下している気泡核周辺に移動することになり、効率よく気泡の発生、残留位置を制 御することができた。
[0106] これにより、試料の流れを乱すことなぐスムーズに試料の移動を可能にし、例えば 、計量部 223で測定された試料について、気泡が混入していないために、精密な容 積を測定することができた。
[0107] <第 17実施例 >
この実施例のマイクロ流路は、図 8に示したマイクロチップにおいて、図 11 (a)及び (b)に示したように、その測定部に対応する位置において、マイクロ流路 214に光を 透過させて、その透過率によって試料中の成分濃度を検出することができるように、 幅が 300 μ m、深さ 100 μ m、長さ 10mmに設定されている。
[0108] マイクロ流路 214の内側の両側面には、気泡核導入手段 215として、幅及び深さが 1 μ m程度の微細な凹部が、 60000個 Zmm2の密度で部分的に形成されている。
[0109] このマイクロチップに、 4°Cで保存してぉ 、た試薬と試料とを、導入口 220力ら注入 し、試薬と試料と反応を促進するため、マイクロチップ全体を 40°Cに昇温した。
[0110] このとき、温度変化に対する飽和溶解度の変化量に相当する気体成分が気化して 気泡と なるが、液体をマイクロ流路 224に流した際に、気泡核導入手段 215によつ て、マイクロ流路 224に存在する気体が液体によって凹部内に閉じ込められて気泡 核となった。この導入された気泡核は、液体中に過剰に溶解している気体を吸収し、 成長しながら液体中に過剰に溶解して！/ヽる気体を減少させて気泡核導入手段以外 における気泡の発生を防止するので、気泡核導入手段にのみ気泡が発生し、また発 生した気泡は気泡核導入手段に安定に保持された。液体が溶解して!/ヽる気体は濃 度拡散によって気泡核による溶存気体の吸収で溶存気体濃度が低下している気泡 核周辺に移動することになり、効率よく気泡の発生、残留位置を制御することができ た。
[0111] これにより、このマイクロ流路 214に、外部から幅 50 mの光を照射し、その透過率 によって試料中の成分濃度を検出した際、気泡 216が光路 17に入ることによる光の 乱反射を有効に防止することができ、正確な検出を行うことができた。
[0112] く第 18実施例〉
この実施例のマイクロ流路は、図 8に示したマイクロチップにおいて、その測定部に 対応する位置において、マイクロ流路に光を透過させて、その透過率によって試料 中の成分濃度を検出することができるように、幅が 300 /ζ πι、深さ 100 /ζ πι、長さ 10m mに設定されている。
[0113] マイクロ流路の内側の両側面には、気泡核導入手段が 2000個 Zmm2の密度で部 分的に形成されている。この気泡核導入手段の 1つを図 12に示す。この気泡核導入 手段 245は、 PETにより形成されたマイクロ流路 244の側面において、幅え、深さ 2a の正弦波で近似される曲面を有している。また、導入する液体試料 40は、試薬と血 漿との混合液により構成されており、マイクロ流路 244に対して、接触角 Θ が約 100
a
° で導入される。
[0114] この場合、気泡核が導入される条件は、 a > X - (tan Θ の絶対値) Ζ2 πで表され（
a
吉岡書店「表面張力の物理学」 2003、 p221〜p222参照）、気泡核導入手段の幅と 深さとの関係は、 a > 0. 91えで表されることとなる。
[0115] 従って、気泡核導入手段の幅を、それぞれ 1 m、 10 m、 100 m、 1000 mと した時、その深さを 1. 82 mより大、 18. より大、 182 mより大、 1820 m り大と設定することにより、気泡核導入手段への気泡核の導入を確実に行うことがで きる。
[0116] これにより、液体試料の温度を 40°C程度昇温させて、このマイクロ流路に、外部か ら幅 50 mの光を照射し、その透過率によって試料中の成分濃度を検出する場合 においても、上述したように、気泡が光路に入ることによる光の乱反射を有効に防止 することができ、正確な検出を行うことができる。
産業上の利用可能性
[0117] 本発明を用いて貼り合わせが行われた熱可塑性榭脂基板は、熱による基板の崩れ や変形を防止することができる。よって、 DNA、酵素、蛋白質、抗原、後退、ウィルス 及び細胞等の生体物資及び化学物質を測定するために基板内部に流路ゃ試薬貯 蔵部などが形成されるバイオチップ及びマイクロ化学チップなどに適用可能である。
[0118] また、本発明は、医療、食品、創薬等の分野で使用される、臨床分析チップ、環境 分析チップ、遺伝子分析チップ (DNAチップ）、たんぱく質分析チップ (プロテオーム チップ）、糖鎖チップ、クロマトグラフチップ、細胞解析チップ、製薬スクリーニングチッ プなどと称される気体及び液体等に適用することができる種々の基板に利用すること ができる。

Claims

請求の範囲
[I] 液体を流すためのマイクロ流路であって、該マイクロ流路の内表面の少なくとも一部 に、液体流中に存在する気泡を捕獲する気泡捕獲手段を備えてなることを特徴とす るマイクロ流路。
[2] 気泡捕獲手段が、複数の独立した凹部である請求項 1に記載のマイクロ流路。
[3] 気泡捕獲手段が、マイクロ流路の長手方向の所定位置において、該マイクロ流路 の全内周表面に形成されてなる請求項 1に記載のマイクロ流路。
[4] 気泡捕獲手段が、マイクロ流路の長手方向の所定位置において、該マイクロ流路 の内周表面の一部に形成されてなる請求項 1に記載のマイクロ流路。
[5] 前記請求項 1に記載のマイクロ流路を備えることを特徴とするマイクロチップ。
[6] 液体を流すためのマイクロ流路であって、該マイクロ流路の内表面の少なくとも一部 に、流路内に存在する気体から前記液体流中に気泡核を導入する気泡核導入手段 を備えてなることを特徴とするマイクロ流路。
[7] 気泡核導入手段が、液体流方向に対して傾斜した面を含んで構成される請求項 6 に記載のマイクロ流路。
[8] 気泡核導入手段が、複数の独立した凹部により構成されてなる請求項 6に記載の マイクロ流路。
[9] 気泡核導入手段が、マイクロ流路の長手方向の所定位置において、該マイクロ流 路の全内周表面に形成されてなる請求項 6に記載のマイクロ流路。
[10] 気泡核導入手段が、マイクロ流路の長手方向の所定位置において、該マイクロ流 路の内周表面の一部に形成されてなる請求項 6に記載のマイクロ流路。
[I I] 前記請求項 6に記載のマイクロ流路を備えることを特徴とするマイクロチップ。
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