WO2012081583A1 - マイクロチップ - Google Patents

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WO2012081583A1
WO2012081583A1 PCT/JP2011/078814 JP2011078814W WO2012081583A1 WO 2012081583 A1 WO2012081583 A1 WO 2012081583A1 JP 2011078814 W JP2011078814 W JP 2011078814W WO 2012081583 A1 WO2012081583 A1 WO 2012081583A1
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fluid circuit
microchip
component
sample
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俊 百瀬
弘樹 竹内
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ローム株式会社
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    • G01N2035/00099—Characterised by type of test elements
    • G01N2035/00158—Elements containing microarrays, i.e. "biochip"

Definitions

  • the present invention relates to a microchip useful as a ⁇ -TAS (Micro Total Analysis System) that is suitably used for biochemical tests such as DNA, proteins, cells, immunity and blood, chemical synthesis and environmental analysis.
  • ⁇ -TAS Micro Total Analysis System
  • microchips biochips and microchemical chips (hereinafter collectively referred to as microchips) that can easily measure them have been proposed.
  • a microchip can perform a series of experiments or analysis operations performed in a laboratory within a chip of several centimeters to 10 centimeters square and a thickness of several millimeters to several centimeters. There are many advantages such as low cost, high reaction rate, high throughput testing or analysis, and the ability to obtain test results immediately at the sample collection site.
  • the microchip has a fluid circuit therein, and the fluid circuit mixes or reacts with a specimen (for example, blood or the like) to be tested or analyzed, or processes the specimen.
  • a specimen for example, blood or the like
  • a liquid reagent holding unit for holding the reagent; a measuring unit for measuring the sample or the liquid reagent; a mixing unit for mixing the sample and the liquid reagent; a detecting unit for performing inspection or analysis on the mixed solution And the like, and fine flow paths that appropriately connect these parts.
  • the microchip is typically used by being mounted on a device capable of applying centrifugal force thereto.
  • a centrifugal force in the appropriate direction to the microchip, the sample (or a specific component in the sample) and / or liquid reagent can be weighed, the sample (or a specific component in the sample) mixed with the liquid reagent, and obtained.
  • Processing such as introduction of the mixed liquid into the detection unit can be performed.
  • transfer and measurement from various parts (specimens, specific components in the specimen, liquid reagents, or a mixture or reaction of two or more of these) made in the microchip to other parts
  • the processing such as mixing may be referred to as “fluid processing”.
  • Patent Document 1 discloses a microchip that is suitably used as a blood test chip.
  • the microchip disclosed in this document includes a blood cell separation unit for separating a blood cell component from whole blood introduced into the microchip and taking out the plasma component as a part of the fluid circuit. The used inspection is possible.
  • FIG. 28 is an enlarged top view and bottom view showing a part of a second substrate constituting a microchip having a two-layer fluid circuit described in Patent Document 1 (FIGS. 3 to 4 and 6 to 12). It is.
  • FIG. 28A is a diagram when the second substrate is viewed from above, and shows the position of the first fluid circuit (upper fluid circuit) of the microchip and the liquid (analyte, etc.) present there.
  • FIG. 28B is a view of the second substrate as viewed from below, and shows the position of the second fluid circuit (lower fluid circuit) of the microchip and the liquid (analyte, etc.) present there. Yes.
  • FIG. 28 (b) the second fluid circuit is shown in a horizontally inverted state so that the correspondence with the first fluid circuit shown in FIG. 28 (a) can be clearly understood.
  • FIGS. 28A and 28B show a state when the above fluid treatment is performed (corresponding to FIG. 6 of Patent Document 1).
  • the microchip of Patent Document 1 having the fluid circuit having the above configuration has room for improvement in the following points. That is, in the microchip of Patent Document 1, the flow restricting unit 700 ′ is provided above the blood cell separating unit 420 ′, the flow path width is narrowed, and the whole blood 600 ′ is introduced into the blood cell separating unit 420 ′. The whole blood 600 ′ is surely guided into the blood cell separation unit 420 ′ and the blood cell separation unit 420 ′ is filled with the whole blood 600 ′. Since the flow path width of the flow restriction unit 700 ′ is narrow, the whole blood 600 ′ is centrifuged by the flow restriction unit 700 ′ until the whole amount of the whole blood 600 ′ passes through the flow restriction unit 700 ′.
  • pre-separation occurs in which a layer having a high plasma component ratio and a layer having a high blood cell component ratio are separated.
  • whole blood 600 ′ in a state where pre-separation has occurred is introduced into the blood cell separation unit 420 ′, whole blood having a blood cell concentration higher than the actual blood cell concentration (the blood cell concentration of the collected whole blood to be examined) is separated.
  • Whole blood having a blood cell concentration lower than the actual blood cell concentration overflows from the blood cell separation unit 420 ′ and is stored in the waste liquid reservoir 430 ′.
  • a plasma component in an amount necessary for the fluid processing performed in the microchip cannot be obtained (in the sample measuring units 401, 402, 403, 404, 405, 406 in Patent Document 1).
  • the blood cell component is mixed in the plasma component to be pumped), which may cause a poor test.
  • the whole blood 600 ′ may reach the bottom of the blood cell separating unit 420 ′ before the sandwiching part 423 ′ of the blood cell separating unit 420 ′ is moved. Filling and hindering the discharge of air inside the blood cell separation unit 420 ′, the “clogging phenomenon” is likely to occur, which prevents the blood cell separation unit 420 ′ from being filled with the whole blood 600 ′. Even when such a clogging phenomenon occurs, a necessary amount of plasma components cannot be obtained, which may cause a test failure.
  • the present invention separates the first component and the second component in a specimen (for example, whole blood) containing a first component (for example, a plasma component) and a second component (for example, a blood cell component) having different specific gravities by centrifugation.
  • a specimen for example, whole blood
  • a first component for example, a plasma component
  • a second component for example, a blood cell component
  • the first component in an amount necessary for fluid processing in the microchip can be reliably separated and extracted, and thus the extracted first component is accurate and reliable.
  • An object of the present invention is to provide a microchip (for example, a microchip for blood test) capable of performing high testing or analysis.
  • the present invention includes a first substrate and a second substrate that is stacked on the first substrate and includes a groove on the substrate surface, and is configured from the groove and the second substrate side surface of the first substrate.
  • a microchip including a separation part for separating the first component and the second component in the contained specimen is provided.
  • the separation unit includes an opening for receiving the weighed specimen, a first component storage unit for storing the separated first component, and a second component storage unit for storing the separated second component. Can be included in this order.
  • the volume of the first component storage unit is preferably larger than the measured volume of the specimen.
  • the microchip of the present invention includes a first substrate, a second substrate that is stacked on the first substrate and has grooves on both surfaces of the substrate, and a third substrate that is stacked on the second substrate. And a substrate.
  • the fluid circuit includes a first fluid circuit including a space formed by a groove provided on a second substrate side surface of the first substrate and a first substrate side surface of the second substrate; And a second fluid circuit comprising a space formed by grooves provided on the second substrate side surface of the third substrate and the third substrate side surface of the second substrate.
  • the first fluid circuit may have a sample measuring unit and the second fluid circuit may have a separation unit.
  • the predetermined amount of the sample is measured before the separation unit for separating the first component and the second component in the sample (that is, upstream in the sample moving direction in the fluid circuit). Since the sample measuring unit is provided with a capacity that can accommodate the entire amount of the measured sample, even if the above-described pre-separation occurs, the sample is stored in the separation unit. There is no fluctuation in the component content of the specimen, and the amount of the first component necessary for fluid processing in the microchip can be reliably separated and taken out, so that the taken out first component is accurate and reliable. High inspection or analysis can be performed.
  • FIGS. Liquid state and lower surface (third substrate side) of the upper surface (first substrate side surface) of the second substrate in the second step of the second mixing step of the fluid processing using the microchip shown in FIGS. It is a figure which shows the state of the liquid of (surface). The state of the liquid on the upper surface (first substrate side surface) of the second substrate and the lower surface (third substrate side surface) in the fluid processing detection unit introduction step using the microchip shown in FIGS. It is a figure which shows the state of a liquid. It is a top view which shows another example of the microchip of this invention. It is a figure which shows the state of the liquid in the sample tube accommodation process of the fluid processing using the microchip shown by FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged top view and bottom view of a part of a microchip including a two-layer fluid circuit disclosed in Patent Document 1.
  • the microchip of the present invention is a chip that can perform various chemical synthesis, inspection, analysis, and the like using a fluid circuit included in the microchip, and is stacked on at least a first substrate and the first substrate. And a second substrate having grooves on the substrate surface.
  • the fluid circuit of the microchip includes a space constituted by the groove and the second substrate side surface of the first substrate.
  • the size of the microchip is not particularly limited, and can be, for example, about several cm to 10 cm in length and width and about several mm to several cm in thickness.
  • the microchip of the present invention includes a first substrate, a second substrate stacked on the first substrate, and provided with grooves on both surfaces of the substrate, and a second substrate stacked on the second substrate.
  • 3 substrate may be included.
  • the fluid circuit includes a first fluid circuit including a space formed by a groove provided on a second substrate side surface of the first substrate and a first substrate side surface of the second substrate; 3 has a two-layer structure including a second fluid circuit including a space formed by a groove provided on a second substrate side surface of the third substrate and a third substrate side surface of the second substrate.
  • “two layers” means that fluid circuits are provided at two different positions in the thickness direction of the microchip. Such a two-layer fluid circuit can be connected by a through hole penetrating the second substrate in the thickness direction.
  • the fluid circuit By making the fluid circuit into a two-layer structure, it is possible to integrate and increase the density of the fluid circuit, thereby obtaining a microchip capable of more complicated fluid processing. Further, the substrate area (microchip area) can be reduced. Thereby, it becomes easy to ensure the flatness of each substrate at the time of substrate bonding, and it becomes easy to obtain the pressure uniformity over the whole substrate at the time of substrate bonding, so that adhesion failure between the substrates can be prevented.
  • the method for bonding the substrates together is not particularly limited.
  • the substrates to be bonded at least one of the bonded surfaces of the substrates is melted and welded (welding method), and bonded using an adhesive.
  • the welding method include a method of welding by heating the substrate; a method of irradiating light such as a laser and welding by heat generated during light absorption (laser welding); and a method of welding using ultrasonic waves.
  • the laser welding method is preferably used.
  • each substrate constituting the microchip of the present invention is not particularly limited.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene
  • a resin and more preferably a styrene resin such as a styrene-butadiene copolymer.
  • Styrene-butadiene resin has both good transparency due to styrene and good viscosity due to butadiene, so that the contact area between the resin and the mold becomes very large in order to form a fine pattern. Even if it exists, resin can be easily released from the mold while maintaining its shape without cracking.
  • the second substrate includes a portion irradiated with detection light during optical measurement.
  • a transparent substrate is preferable.
  • the first substrate may be a transparent substrate or an opaque substrate.
  • the microchip When the microchip includes a first substrate, a second substrate having grooves on both surfaces of the substrate, and a third substrate, the second substrate is made an opaque substrate from the viewpoint of the efficiency of laser welding. It is preferable to use a black substrate.
  • the first and third substrates are preferably transparent substrates in order to construct the detection unit.
  • a detection unit optical measurement cuvette
  • Optical measurement such as detecting the intensity (transmittance) of transmitted light by irradiating the detection unit with light from a direction substantially perpendicular to the surface can be performed.
  • the method for forming grooves (pattern grooves) constituting the fluid circuit on the surface of the second substrate is not particularly limited, and examples thereof include an injection molding method using a mold having a transfer structure, an imprint method, and the like. it can. In the case of forming a substrate using an inorganic material, an etching method or the like can be used. The shape of the groove is determined so as to obtain an appropriate fluid circuit structure.
  • the fluid circuit is a fluid process suitable for the liquid in the fluid circuit (specimen, specific component in the specimen, liquid reagent, and a mixture or a reaction product of two or more of these). It is provided with various parts arranged at appropriate positions in the fluid circuit, and these parts are appropriately connected through fine flow paths.
  • the fluid circuit includes at least a sample measuring unit having a predetermined volume for measuring the sample and a separation unit for separating the components in the sample.
  • the “specimen” is a substance that is introduced into the fluid circuit and is a target of a test or analysis performed by the microchip, for example, whole blood.
  • the specimen includes a first component and a second component having different specific gravities, and the first component to be taken out of the specimen and used for fluid processing for examination or analysis is usually the second component.
  • the specific gravity is smaller.
  • the specimen is introduced into the fluid circuit from the specimen introduction port formed of a through hole that penetrates the first substrate (or the third substrate) in the thickness direction and is connected to the fluid circuit.
  • the sample measurement unit is connected to the sample introduction port and is a part for measuring the sample introduced from the sample introduction port.
  • the separation unit is connected to the sample measurement unit, and stores the entire amount of the measured sample, and is a part for separating the first component and the second component in the stored sample. That is, these parts are connected in series in the order of the sample introduction port ⁇ the sample measuring part ⁇ the separation part, and the sample is applied to each part in this order by applying centrifugal force in an appropriate direction to the microchip. To move.
  • the fluid processing in the microchip can be performed.
  • the required amount of the first component can be reliably separated and removed. That is, in the microchip of the present invention having the sample introduction port, the sample measurement unit, and the separation unit in this order, the sample introduced from the sample introduction port is applied to the sample measurement unit having a predetermined volume by applying centrifugal force.
  • the predetermined amount of specimen is stored and weighed (the excess specimen overflows and is stored in the overflow liquid storage section (waste liquid reservoir)).
  • the “predetermined amount” is an amount containing the first component in an amount necessary for fluid processing in the microchip or more.
  • the separation unit has a capacity capable of accommodating the entire amount of the weighed sample, the entire amount of the weighed sample is accommodated in the separation unit. Therefore, even if the above-mentioned “pre-separation” occurs in the flow restriction unit, the component composition of the sample stored in the separation unit is the same as that of the sample introduced from the sample introduction port and contains the component. There is no change in quantity. Therefore, since the specimen is accommodated in the separation unit in an amount containing the first component in an amount necessary for fluid processing in the microchip or more, the microchip is obtained by centrifuging the sample. It is possible to reliably separate and take out the first component in an amount necessary for fluid treatment in the inside.
  • FIG. 1 is a partially enlarged plan view showing an example of a second substrate constituting a microchip of the present invention, and a second substrate constituting a microchip 100 according to a first embodiment to be described later. It shows a part of. As will be described later, the microchip 100 has two layers of fluid circuits, and FIG. 1 shows a part of the lower fluid circuit (second fluid circuit).
  • microchip 100 includes a flow restriction unit 700 and a separation unit 420 as a part of the lower fluid circuit. As shown in the drawing, the separation unit 420 is provided immediately below the end of the flow restricting unit 700, and receives an analyte 421, and a first component housing for housing a first component separated by centrifugation.
  • the structure preferably includes the portion 422 and the second component storage portion 424 for storing the separated second component in this order.
  • the first component housing portion 422 and the second component housing portion 424 are connected by a sandwiching portion 423 formed of a space having a relatively small capacity (narrow width).
  • the separation unit 420 is designed so that the interface between the first component and the second component is located in the narrow portion 423.
  • the first component accommodated in the first component accommodating portion 422 by centrifugation is applied with the centrifugal force in the right direction in FIG. 1 to the microchip in the next step, whereby the narrow portion 423 and the second component accommodating portion. It is separated from the liquid (mainly composed of the second component) contained in 424 and taken out.
  • the flow restriction unit 700 and the sample measuring unit (arranged in the upper fluid circuit) not shown in FIG.
  • the volume of the first component storage unit 422 in the separation unit 420 is set to be the volume of the measured sample (that is, the sample measurement unit) so that the necessary amount of the first component can be reliably obtained even when the clogging phenomenon occurs. It is preferable to make it larger than (volume).
  • the volume of the first component storage portion 422 can be easily adjusted by adjusting the depth of the groove in the region or the length of the wall K that defines the first component storage portion 422.
  • the microchip of the present invention can be suitably used, for example, as a microchip for blood tests.
  • the separation unit separates and removes the blood cell component (second component) from the whole blood introduced into the fluid circuit. It can be used as a blood cell separation unit for extracting a plasma component (first component). The extracted plasma component is subjected to necessary fluid processing in the fluid circuit and is subjected to examination or analysis.
  • the fluid circuit may have a part other than the sample measurement part and the separation part.
  • maintaining a liquid reagent for example, The 1st component measurement part for measuring the taken-out 1st component (for example, plasma component); Liquid reagent A reagent metering unit for metering; a mixing unit for mixing the weighed liquid reagent and the metered first component; an inspection or analysis of the resulting mixture (for example, for a particular component in the mixture) And a detection unit for performing (detection).
  • Each of these parts may be only one, or two or more.
  • the microchip of the present invention may have all of these exemplified portions, or may not have any one or more.
  • the “liquid reagent” is a reagent that processes a sample (first component) to be tested or analyzed by the microchip, or is mixed or reacted with the sample. It is built in the reagent holding part of the fluid circuit in advance.
  • each of the above portions may be arranged in either the first fluid circuit or the second fluid circuit.
  • the fluid circuit is highly integrated and densified. From the viewpoint, when the specimen measuring unit is arranged in the first fluid circuit, the separating unit is preferably arranged in the second fluid circuit.
  • a reagent introduction port which is a through hole penetrating to the internal reagent holding part is provided on the microchip surface (first or third substrate surface). Is normal.
  • a microchip is usually used after a liquid reagent is injected from the reagent introduction port, and then a label or seal for sealing the reagent introduction port is attached to the surface of the microchip.
  • centrifugal force in an appropriate direction to the microchip.
  • Application of centrifugal force to the microchip can be performed by placing the microchip on a device (centrifuge) that can apply centrifugal force.
  • the centrifuge device can include a rotatable rotor (rotor) and a rotatable stage disposed on the rotor.
  • a centrifugal force in an arbitrary direction can be applied to the microchip by placing the microchip on the stage and rotating the stage to arbitrarily set the angle of the microchip with respect to the rotor.
  • the liquid mixture finally obtained by mixing the first component and the liquid reagent is not particularly limited.
  • the detection unit containing the liquid mixture is irradiated with light, and the intensity of the transmitted light (transmittance) ) Is detected; optical measurement such as a method of measuring an absorption spectrum of the mixed liquid held in the detection unit is used, and inspection or analysis is performed.
  • FIG. 2A and 2B are outline views showing an example of the microchip of the present invention.
  • FIG. 2A is a top view
  • FIG. 2B is a side view
  • FIG. 2C is a bottom view.
  • a microchip 100 shown in FIG. 2 is formed by laminating a first substrate 101 which is a transparent substrate, a second substrate 102 which is a black substrate, and a third substrate 103 which is a transparent substrate in this order [FIG. (See (b)).
  • the vertical and horizontal lengths of these substrates are not particularly limited, but in the present embodiment, the horizontal (A in FIG. 2) is approximately 62 mm ⁇ vertical (B in FIG.
  • the thicknesses of the first substrate 101, the second substrate 102, and the third substrate 103 are about 1.6 mm, about 9 mm, and about 1 respectively. .6 mm. However, it is not limited to these.
  • the first substrate 101 has a reagent inlet 110 (total 11 in this embodiment) penetrating in the thickness direction and a specimen inlet 120 for introducing specimens (for example, whole blood) into the fluid circuit of the microchip. Is formed.
  • the microchip 100 of the present embodiment is usually put into actual use after injecting a liquid reagent from the reagent inlet 110 and then sealing the reagent inlet 110 with a sealing label or the like.
  • the second substrate 102 is formed with grooves formed on both surfaces thereof and a plurality of through holes penetrating in the thickness direction, and by bonding the first substrate 101 and the third substrate 103 thereto, A two-layer fluid circuit is formed inside the microchip.
  • a fluid circuit including a groove provided on the surface of the first substrate 101 on the second substrate 102 side and a groove on the surface of the second substrate 102 on the first substrate 101 side is referred to as “first fluid circuit”.
  • a fluid circuit including a groove provided on the second substrate 102 side surface of the third substrate 103 and a third substrate 103 side surface of the second substrate 102 is referred to as a“ second fluid circuit ”.
  • These two fluid circuits are connected by a through hole formed in the second substrate 102 that penetrates in the thickness direction.
  • the configuration of fluid circuits (grooves) formed on both surfaces of the second substrate 102 will be described in detail.
  • FIG. 3 and 4 show a top view and a bottom view of the second substrate 102, respectively.
  • FIG. 3 shows an upper fluid circuit (first fluid circuit) of the second substrate 102
  • FIG. 4 shows a lower fluid circuit (second fluid circuit).
  • the lower fluid circuit of the second substrate 102 is shown in a horizontally inverted state so that the correspondence relationship with the upper fluid circuit shown in FIG. 3 can be clearly understood.
  • the microchip 100 of the present embodiment is a multi-item chip that can perform six items of inspection or analysis on one specimen, and its fluid circuit has six types so that six items of inspection or analysis can be performed.
  • the sections are divided into sections (sections 1 to 6 in FIG.
  • the fluid circuit since the fluid circuit has two layers, the fluid circuit can be integrated and densified, and it has a relatively small area. A microchip that can be inspected or analyzed can be provided.
  • one or two reagent holding units each containing a liquid reagent are provided in the first fluid circuit (upper fluid circuit) (reagent holding units 301a, 301b, and 302a in FIG. 3). , 302b, 303a, 303b, 304a, 304b, 305a, 305b and 306a in total 11).
  • the sample introduced from the sample introduction port 120 in FIG. 2 is weighed, and after the blood cell component is separated and removed, it is distributed to each section and weighed. It is mixed with two types of liquid reagents and introduced into the detection units 311, 312, 313, 314, 315, and 316, respectively.
  • the mixed liquid introduced into each detection unit of each section is used for optical measurement such as irradiating light to the detection unit from a direction substantially perpendicular to the microchip surface and measuring the transmittance of the transmitted light.
  • the specific component in the mixed solution is detected.
  • a liquid reagent, a specimen, a first component or a mixed solution of the first component and the liquid reagent is provided in each section. Further, it is carried out by moving to each part in the two-layer fluid circuit in an appropriate order.
  • the application of the centrifugal force to the microchip can be performed, for example, by placing it on the above-described centrifuge.
  • Each reagent holding part is connected to the reagent measuring part through a through hole penetrating the second substrate 102.
  • the reagent holding unit 301a (see FIG. 3) and the reagent measuring unit 411a (see FIG. 4) in section 1 are connected by a through hole 21b.
  • the fluid circuit can be used efficiently, and complicated liquid movement and the like can be controlled.
  • Each section includes a first component metering unit (sample metering units 401 and 402 in FIG. 4) that measures the first component separated from the sample in the second fluid circuit (lower fluid circuit).
  • a first component metering unit sample metering units 401 and 402 in FIG. 4 that measures the first component separated from the sample in the second fluid circuit (lower fluid circuit).
  • 403, 404, 405, and 406 in total and reagent metering units for metering liquid reagents (reagent metering units 411a, 411b, 412a, 412b, 413a, 413b, 414a, 414b, 415a, 415b and 416a in FIG. 4) 11 pieces in total) are provided.
  • Each 1st component measurement part is connected in series by the flow path (refer FIG. 4).
  • the microchip 100 includes a sample measuring unit 500 (see FIG. 3) for measuring a sample introduced into the microchip, a flow rate limiting unit 700 (see FIG. 4), and a first sample from the measured sample.
  • a separation unit 420 is provided for separating the two components and taking out the first component (component mixed with the liquid reagent) (see FIG. 4). The first component and the second component are separated by centrifugation.
  • the sample measuring unit 500 and the flow rate limiting unit 700 are connected by the through hole 30.
  • the microchip 100 includes overflow liquid storage units 330a and 330b for storing the sample or the first component overflowing from the sample measurement unit and the first component measurement unit during measurement, and
  • overflow reagent storage units 331a, 331b, 332a, 332b, 333a, 333b, 334a, 334b, 335a, 335b, and 336a are provided for storing the liquid reagent overflowing from the reagent measurement unit.
  • the overflow liquid storage unit 330b is connected to the first component measuring unit 406 via the flow channel 16a (see FIG. 4), the through hole 26a penetrating in the thickness direction, and the flow channel 16b (see FIG. 3).
  • Each overflow reagent storage unit is connected to a corresponding reagent metering unit via a flow path and a through hole.
  • the reagent measuring unit 411a for measuring the liquid reagent stored in the reagent holding unit 301a and the overflow reagent storage unit 331a (see FIG. 3) for storing the overflowing liquid reagent are They are connected via a path 11a (see FIG. 4), a through hole 21a penetrating in the thickness direction, and a flow path 11b (see FIG. 3).
  • the microchip includes the overflow liquid storage unit and the overflow reagent storage unit (hereinafter sometimes collectively referred to as the overflow storage unit), thereby detecting the presence or absence of overflow in the overflow storage unit.
  • the overflow storage unit the overflow reagent storage unit
  • the overflow storage unit it can be easily confirmed whether the specimen, the first component, or the liquid reagent is reliably transferred to the weighing unit by the centrifugal operation, and whether the weighing unit is filled with the object to be weighed. That is, if it is detected that the overflowing material is present in the overflow container, it is guaranteed that the sample, the first component, or the liquid reagent is accurately measured in the measuring unit. Thereby, the reliability of inspection or analysis can be improved.
  • the overflow container is irradiated with light from the first substrate 101 side which is a transparent substrate, and the reflected light
  • a method for measuring the strength can be preferably used.
  • the light to be used is not particularly limited, and may be monochromatic light (for example, laser light) having a wavelength of about 400 to 1000 nm, or may be mixed light such as white light.
  • the intensity of reflected light can be measured using, for example, a commercially available reflection sensor.
  • the first substrate is placed on the overflow container.
  • Reflected light intensity obtained by irradiating light from the 101 side, and reflection obtained by irradiating light from the first substrate side to the overflow housing part after an object to be weighed is introduced into the weighing part.
  • the ratio with the light intensity is obtained, and the presence or absence of overflow is detected from the intensity ratio. That is, if the ratio (reflected light intensity after introduction / reflected light intensity before introduction) is smaller than 1 (if the reflected light intensity after introduction is smaller), it is determined that there is an overflow in the overflow container. Is done. However, if the manufacturing fluctuation between microchips is small and the reflected light intensity before introducing the overflow can be regarded as almost constant between the microchips, the measurement of the reflected light intensity before introducing the overflow should be omitted. Is possible.
  • the microchip 100 of the present embodiment has a total of 11 overflow reagent storage portions and two overflow liquid storage portions corresponding to each liquid reagent, and these include the first fluid circuit (See FIG. 3).
  • the first fluid circuit See FIG. 3
  • these overflow accommodating portions in particular, the overflow reagent accommodating portion and the overflow liquid accommodating portion 330b are preferably arranged on the circumference of the same circle in one fluid circuit formed on the surface of the second substrate. (See FIG. 3.
  • the circle is preferably a circle centered on the center of revolution when the microchip is revolved to impart centrifugal force to the microchip. More specifically, since the microchip is usually placed on the circular stage of the centrifuge having a rotatable circular stage and a centrifugal force is applied, the microchip has a circle centered on the center of revolution. Can also be referred to as a circle centered on the rotational center of the circular stage.
  • the overflow accommodating portion on the circumference of the same circle, light is emitted from a fixed light source (or an apparatus in which the light source and the reflected light intensity measuring means are integrated), and the microchip.
  • the reflected light intensity can be measured by rotating the circular stage on which the laser beam is placed and sequentially arranging each overflow accommodating portion on the optical axis of the irradiation light. It can be carried out simply and quickly.
  • FIGS. 5 to 13 show liquids on the upper surface (first substrate side surface) of the second substrate 102 in each step of fluid processing (specimen, first component, liquid reagent, and mixed liquid of the first component and the liquid reagent). It is a figure which shows the state of this, and the state of the liquid of a lower surface (3rd board
  • (A) in each figure is a figure which shows the state of the liquid of the 2nd board
  • (b) is the state of the liquid of the 2nd board
  • the liquid reagents in the liquid reagent holding portions 301a and 301b pass through the through holes 21b and 21c to the reagent measuring portions 411a and 411b, respectively, and are measured [FIG. 5 (b). reference ⁇ .
  • the liquid reagent overflowing from each liquid reagent metering section is stored in the overflow reagent storage sections 331a and 331b in the upper surface side fluid circuit through the through holes 21a and 21d, respectively (see FIG. 5A).
  • the liquid reagent is present in all the overflow reagent storage portions except the overflow reagent storage portion 332b.
  • the presence of the liquid reagent may be confirmed by irradiating the reagent holding part with light and measuring the reflected light intensity. Also, before the whole blood measurement and liquid reagent measurement process, the reagent measurement unit, mixing unit, and detection unit are irradiated with light, and the reflected light intensity is measured, so that liquid reagents and specimens exist in these parts. You may check whether or not.
  • Plasma component measurement step Next, a rightward centrifugal force is applied. As a result, the plasma component in the first component storage unit separated by the separation unit 420 is introduced into the first component measurement unit 401 (at the same time, also introduced into the first component measurement units 402, 403, 404 and 405, 406). ) Is measured [see FIG. 8B]. The plasma component overflowing from the measuring section moves into the upper fluid circuit through the through hole 26a [see FIG. 8 (a)]. At this stage, the presence of the plasma component in the first component measuring unit may be confirmed by irradiating each first component measuring unit with light and measuring the intensity of the reflected light.
  • the mixed solution is further mixed with the liquid reagent remaining in the mixing unit 441a [refer to the first mixing step second step, see FIG. 10 (b)].
  • These first step and second step are performed a plurality of times as necessary to ensure mixing.
  • a state similar to the state shown in FIG. 10 is obtained.
  • the liquid mixture is introduced into the detection unit 311 [refer to FIGS. 13A and 13B for other liquid mixtures as well].
  • the overflow reagent storage units 331a and 331b and the overflow liquid storage unit 330b are in a state in which liquid reagents or plasma components are stored. The same applies to other overflow reagent storage units.
  • the mixed liquid filled in the detection unit is subjected to optical measurement, and inspection / analysis is performed. For example, a specific component in the mixed liquid can be detected by irradiating light from a direction substantially perpendicular to the surface of the microchip and measuring the transmitted light.
  • the presence or absence of a plasma component or a liquid reagent is confirmed by irradiating light to the overflow liquid storage portion 330b and each overflow reagent storage portion and measuring the intensity of the reflected light. Confirmation of the presence or absence of the plasma component or liquid reagent is not necessarily performed at this stage, but it is at this stage that the plasma component or liquid reagent can be accommodated in all the overflow reagent storage part and the overflow reagent storage part. Therefore, in order to simplify the operation, it is preferable to confirm the presence or absence of plasma components or liquid reagents after the detection unit introduction step.
  • FIG. 14 is a top view showing another example of the microchip of the present invention.
  • a microchip 800 shown in FIG. 14 includes a laminated body of a first substrate which is a black substrate and a transparent second substrate having a groove on the substrate surface.
  • FIG. 14 is viewed from the second substrate side.
  • the microchip 800 has a “one layer” fluid circuit composed of a space formed by a groove of the second substrate and a surface of the first substrate on the second substrate side.
  • the fluid circuit included in the microchip 800 of the present embodiment includes a sample tube storage unit 801 for storing a sample tube (capillary or the like) that stores a sample (whole blood or the like); Sample measuring unit 802; separating unit 803 for separating the second component from the measured sample and taking out the first component (component mixed with the liquid reagent); liquid reagents R1 and R2 mixed with the first component Reagent holding units 804 and 805 (see also FIG.
  • reagent measuring units 806 and 807 for measuring the liquid reagents R1 and R2, respectively; first component for measuring the separated first component Metering unit 808; mixing units 809 and 810 for mixing the first component and the liquid reagent; detecting unit 811 for storing the mixed liquid of the first component and the liquid reagents R1 and R2 and performing optical measurement Mainly it consists of.
  • the microchip 800 of the present embodiment does not have a flow rate limiting unit.
  • FIGS. 15 to 27 show the state (position, etc.) of the liquid in the microchip in each step of fluid processing.
  • a case where the sample is whole blood will be described as an example, but the type of the sample is not limited to this.
  • sample tube accommodating portion 801 sample tube accommodating step, FIG. 15
  • Liquid reagents R1 and R2 are held in advance in the reagent holding units 804 and 805 of the microchip 800, respectively.
  • the microchip in the state shown in FIG. 15 is directed leftward in FIG. 15 (hereinafter simply referred to as leftward; the same applies to FIGS. 16 to 27 and the same applies to other directions).
  • a centrifugal force is applied to the reagent (reagent weighing step, FIG. 16).
  • the whole blood in the sample tube 900 is discharged to the region A.
  • the liquid reagent R1 is introduced into the reagent measuring unit 806 and weighed.
  • the liquid reagent R1 overflowed from the reagent measuring unit 806 is accommodated in the region B.
  • a downward centrifugal force is applied (whole blood measurement step, FIG. 17).
  • the whole blood 600 is introduced into the sample measuring unit 802 and measured.
  • Whole blood 600 overflowed from the sample measuring unit 802 is stored in the region B.
  • a part of the weighed liquid reagent R1 moves to the region C.
  • the whole amount of the weighed whole blood 600 is introduced into the separation unit 803.
  • the whole blood 600 introduced into the separation unit 803 is centrifuged at the separation unit 803 and separated into a plasma component (upper layer) and a blood cell component (lower layer).
  • the liquid reagent R2 is introduced into the reagent measuring unit 807 and measured by this rightward centrifugal force.
  • the liquid reagent R2 that has overflowed from the reagent measuring unit 807 is stored in the region D.
  • plasma component measurement step FIG. 19
  • the plasma component separated in the separation unit 803 is introduced into the first component measurement unit 808 and measured.
  • the plasma component overflowing from the first component measuring unit 808 is accommodated in the region E.
  • second step of the second mixing step FIG. 23
  • a downward centrifugal force is applied (second step of the second mixing step, FIG. 23).
  • the liquid mixture of the liquid reagent R1 and the plasma component and the measured liquid reagent R2 are mixed in the mixing unit 810.
  • a leftward centrifugal force is applied (second mixing step, second step, FIG. 24), and further downward centrifugal force is applied (second mixing step, third step, FIG. 25). Promote mixing.
  • the microchip of the present invention has been described with reference to a preferred embodiment, but the microchip of the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the microchip of the present invention is not necessarily a multi-item chip, and may be a single-item chip that performs only one type of inspection or analysis.
  • the number of each part included in the microchip is not particularly limited.
  • the fluid circuit included in the microchip of the present invention is not limited to the structure of the above-described embodiment, and can adopt various structures.

Abstract

　内部に流体回路を有するマイクロチップであって、互いに比重の異なる第１成分と第２成分とを含有する検体を流体回路内に導入するための検体導入口を有し、流体回路は、検体導入口に接続され、検体導入口から導入された検体の計量を行なうための所定の容積を有する検体計量部と、検体計量部に接続され、計量された検体の全量を収容できる容量を有する部位であって、計量された検体の全量を収容するとともに、収容された検体中の第１成分と第２成分とを分離するための分離部とを含むマイクロチップが提供される。

Description

マイクロチップ
　本発明は、ＤＮＡ、タンパク質、細胞、免疫および血液等の生化学検査、化学合成ならびに環境分析などに好適に使用されるμ－ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｔｏｔａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｓｙｓｔｅｍ）などとして有用なマイクロチップに関する。
　近年、医療、健康、食品、創薬などの分野で、ＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏ　Ｎｕｃｌｅｉｃ　Ａｃｉｄ）、酵素、抗原、抗体、タンパク質、ウィルスおよび細胞などの生体物質、ならびに化学物質を検出あるいは定量する重要性が増してきており、それらを簡便に測定できる様々なバイオチップおよびマイクロ化学チップ（以下、これらを総称してマイクロチップと称する。）が提案されている。
　マイクロチップは、実験室で行なっている一連の実験または分析操作を、数ｃｍ～１０ｃｍ角で、厚さ数ｍｍ～数ｃｍ程度のチップ内で行なえることから、検体および試薬が微量で済み、コストが安く、反応速度が速く、ハイスループットな検査または分析ができ、検体を採取した現場で直ちに検査結果を得ることができるなど多くの利点を有している。
　マイクロチップは、その内部に流体回路を有しており、該流体回路は、たとえば検査または分析の対象である検体（たとえば、血液等）と混合あるいは反応させる、または該検体を処理するための液体試薬を保持するための液体試薬保持部；該検体または液体試薬を計量するための計量部；検体と液体試薬とを混合するための混合部；該混合液について検査または分析を行なうための検出部などの各部位と、これら各部位を適切に接続する微細な流路とから主に構成される。
　マイクロチップは、典型的には、これに遠心力を印加可能な装置に載置して使用される。マイクロチップに適切な方向の遠心力を印加することにより、検体（または検体中の特定成分）および／または液体試薬の計量、検体（または検体中の特定成分）と液体試薬との混合、ならびに得られた混合液の検出部への導入等の処理を行なうことができる。なお、マイクロチップ内でなされる、各種液体（検体、検体中の特定成分、液体試薬、またはこれらのうちの２種以上の混合物もしくは反応物など）のある部位から他の部位への移送、計量、混合などの処理を以下では「流体処理」ということがある。
　たとえば特開２００９－１３３８０５号公報（特許文献１）には、血液検査用チップとして好適に用いられるマイクロチップが開示されている。当該文献に開示されるマイクロチップは、マイクロチップ内に導入された全血から血球成分を分離し、血漿成分を取り出すための血球分離部を流体回路の一部として備えており、血漿成分のみを用いた検査を可能としている。
特開２００９－１３３８０５号公報
　図２８は、特許文献１（図３～４、６～１２）に記載される２層の流体回路を備えるマイクロチップを構成する第２の基板の一部を拡大して示す上面図および下面図である。図２８（ａ）は第２の基板を上から見たときの図であり、マイクロチップの第１の流体回路（上側流体回路）およびそこに存在する液体（検体など）の位置を示している。図２８（ｂ）は第２の基板を下から見たときの図であり、マイクロチップの第２の流体回路（下側流体回路）およびそこに存在する液体（検体など）の位置を示している。なお、図２８（ｂ）では、図２８（ａ）に示される第１の流体回路との対応関係が明確に把握できるよう、左右反転させた状態で第２の流体回路を示している。
　図２８を参照して、検体として全血を用いた場合を例に挙げて、特許文献１に記載のマイクロチップを用いた流体処理の例を説明する。まず、検体導入口１２０’から全血６００’を導入した後、マイクロチップに対して、図２８における下向きに遠心力を印加する。これにより、全血６００’は、貫通穴２０ａ’を通って第２の流体回路に移動し、ついで、流量制限部７００’を通って血球分離部４２０’に導入される〔図２８（ｂ）参照〕。血球分離部４２０’に導入された全血は、上記下向きの遠心力によって遠心分離され、血漿成分（上層）と血球成分（下層）とに分離される。一方、血球分離部４２０’から溢れた全血は、貫通穴２０ｂ’を通って第１の流体回路に移動し、廃液溜め４３０’に収容される〔図２８（ａ）参照〕。図２８（ａ）および（ｂ）は、以上の流体処理を行なったときの状態を示したものである（特許文献１の図６に相当）。
　上記のような構成の流体回路を有する特許文献１のマイクロチップには以下に示す点において改善の余地があった。すなわち、特許文献１のマイクロチップにおいては、血球分離部４２０’の上方に流量制限部７００’を設け、その流路幅を狭くして、血球分離部４２０’に導入する際の全血６００’の流量および液幅を制限することにより、全血６００’が血球分離部４２０’内に確実に誘導され、かつ血球分離部４２０’が全血６００’で充填されるように設計しているが、流量制限部７００’の流路幅が狭いことによって、全血６００’の全量が流量制限部７００’を通過するまでの間に、全血６００’が流量制限部７００’にて遠心分離され、血漿成分の比率が高くなった層と血球成分の比率が高くなった層とに分離する、いわゆる「前分離」が生じることがあった。前分離が生じた状態の全血６００’を血球分離部４２０’に導入すると、実際の血球濃度（採取した検査対象である全血の血球濃度）よりも高い血球濃度を有する全血が血球分離部４２０’内に収容され、実際の血球濃度よりも低い血球濃度を有する全血が血球分離部４２０’からオーバーフローして廃液溜め４３０’に収容されることになる。このような成分含有量の変動が生じると、マイクロチップ内で行なう流体処理に必要な量の血漿成分が得られず（特許文献１における検体計量部４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，４０６に送液される血漿成分中に血球成分が混入する。）、検査不良の原因となり得る。
　一方、前分離を防止するために、流量制限部７００’の流路幅を広くすると、全血６００’が血球分離部４２０’の底部に達する前に血球分離部４２０’の挟部４２３’を満たし、血球分離部４２０’内部の空気の排出を阻害して、血球分離部４２０’に全血６００’が充填されなくなる「詰まり現象」が生じやすくなる。かかる詰まり現象が生じた場合にも、必要量の血漿成分を得ることができなくなるため、検査不良の原因となり得る。
　そこで本発明は、互いに比重の異なる第１成分（たとえば血漿成分）と第２成分（たとえば血球成分）とを含む検体（たとえば全血）中の第１成分と第２成分とを遠心分離により分離するための分離部を備えるマイクロチップにおいて、マイクロチップ内における流体処理に必要な量の第１成分を確実に分離して取り出すことができ、もって、取り出された第１成分について正確かつ信頼性の高い検査または分析を行なうことができるマイクロチップ（たとえば血液検査用マイクロチップ）を提供することを目的とする。
　本発明は、第１の基板と、該第１の基板上に積層され、基板表面に溝を備える第２の基板とを含み、該溝および第１の基板における第２の基板側表面から構成される空間を含む流体回路を有するマイクロチップであって、流体回路内に、互いに比重の異なる第１成分と第２成分とを含有する検体を導入するための検体導入口を有し、流体回路が、検体導入口に接続され、検体導入口から導入された検体の計量を行なうための所定の容積を有する検体計量部と、検体計量部に接続され、計量された検体の全量を収容できる容量を有する部位であって、計量された検体の全量を収容するとともに、収容された検体中の第１成分と第２成分とを分離するための分離部とを含むマイクロチップを提供する。
　分離部は、計量された検体を受け入れるための開口と、分離された第１成分を収容するための第１成分収容部と、分離された第２成分を収容するための第２成分収容部とをこの順で含む構造であることができる。第１成分収容部の容積は、計量された検体の体積より大きいことが好ましい。
　本発明のマイクロチップは、第１の基板と、該第１の基板上に積層され、基板の両表面に溝を備える第２の基板と、該第２の基板上に積層される第３の基板とを含むものであってもよい。この場合、流体回路は、第１の基板における第２の基板側表面および第２の基板における第１の基板側表面に設けられた溝から構成される空間からなる第１の流体回路と、第３の基板における第２の基板側表面および第２の基板における第３の基板側表面に設けられた溝から構成される空間からなる第２の流体回路とを含む。このような２層の流体回路を有するマイクロチップにおいては、たとえば、第１の流体回路が検体計量部を有し、第２の流体回路が分離部を有する構成とすることができる。
　本発明のマイクロチップによれば、検体中の第１成分と第２成分とを分離するための分離部の前（すなわち、流体回路における検体移動方向の上流側）に検体の所定量を計量するための検体計量部を設け、かつ分離部を、計量された検体の全量を収容できる容量にしているため、仮に上述のような前分離が生じた場合であっても、分離部に収容された検体の成分含有量の変動は生じず、マイクロチップ内における流体処理に必要な量の第１成分を確実に分離して取り出すことができ、もって、取り出された第１成分について正確かつ信頼性の高い検査または分析を行なうことができる。
本発明のマイクロチップを構成する第２の基板の一例を一部拡大して示す平面図である。 本発明のマイクロチップの一例を示す外形図である。 本発明のマイクロチップを構成する第２の基板の一例を示す上面図である。 本発明のマイクロチップを構成する第２の基板の一例を示す下面図である。 図２～図４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の全血計量、試薬計量工程における第２の基板の上面（第１の基板側表面）の液体の状態および下面（第３の基板側表面）の液体の状態を示す図である。 図２～図４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の全血移動工程における第２の基板の上面（第１の基板側表面）の液体の状態および下面（第３の基板側表面）の液体の状態を示す図である。 図２～図４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の血球分離工程における第２の基板の上面（第１の基板側表面）の液体の状態および下面（第３の基板側表面）の液体の状態を示す図である。 図２～図４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の血漿成分計量工程における第２の基板の上面（第１の基板側表面）の液体の状態および下面（第３の基板側表面）の液体の状態を示す図である。 図２～図４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の第１混合工程第１ステップにおける第２の基板の上面（第１の基板側表面）の液体の状態および下面（第３の基板側表面）の液体の状態を示す図である。 図２～図４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の第１混合工程第２ステップにおける第２の基板の上面（第１の基板側表面）の液体の状態および下面（第３の基板側表面）の液体の状態を示す図である。 図２～図４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の第２混合工程第１ステップにおける第２の基板の上面（第１の基板側表面）の液体の状態および下面（第３の基板側表面）の液体の状態を示す図である。 図２～図４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の第２混合工程第２ステップにおける第２の基板の上面（第１の基板側表面）の液体の状態および下面（第３の基板側表面）の液体の状態を示す図である。 図２～図４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の検出部導入工程における第２の基板の上面（第１の基板側表面）の液体の状態および下面（第３の基板側表面）の液体の状態を示す図である。 本発明のマイクロチップの他の一例を示す上面図である。 図１４に示されるマイクロチップを用いた流体処理のサンプル管収容工程における液体の状態を示す図である。 図１４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の試薬計量工程における液体の状態を示す図である。 図１４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の全血計量工程における液体の状態を示す図である。 図１４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の血漿分離工程における液体の状態を示す図である。 図１４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の血漿成分計量工程における液体の状態を示す図である。 図１４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の第１混合工程第１ステップにおける液体の状態を示す図である。 図１４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の第１混合工程第２ステップにおける液体の状態を示す図である。 図１４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の第１混合工程第３ステップにおける液体の状態を示す図である。 図１４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の第２混合工程第１ステップにおける液体の状態を示す図である。 図１４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の第２混合工程第２ステップにおける液体の状態を示す図である。 図１４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の第２混合工程第３ステップにおける液体の状態を示す図である。 図１４に示されるマイクロチップを用いた流体処理の検出部導入工程における液体の状態を示す図である。 図２６に示されるマイクロチップの検出部に光を照射し、光学測定を行なう様子を示す図である。 特許文献１に開示される２層の流体回路を備えるマイクロチップの一部を拡大して示す上面図および下面図である。
　本発明のマイクロチップは、各種化学合成、検査または分析等を、それが有する流体回路を用いて行なうことができるチップであり、少なくとも、第１の基板と、該第１の基板上に積層され、基板表面に溝を備える第２の基板とを含んで構成される。マイクロチップの流体回路は、上記溝および第１の基板における第２の基板側表面から構成される空間を含む。マイクロチップの大きさは、特に限定されず、たとえば縦横数ｃｍ～１０ｃｍ程度、厚さ数ｍｍ～数ｃｍ程度とすることができる。
　また、本発明のマイクロチップは、第１の基板と、該第１の基板上に積層され、基板の両表面に溝を備える第２の基板と、該第２の基板上に積層される第３の基板とを含むものであってもよい。この場合、流体回路は、第１の基板における第２の基板側表面および第２の基板における第１の基板側表面に設けられた溝から構成される空間からなる第１の流体回路と、第３の基板における第２の基板側表面および第２の基板における第３の基板側表面に設けられた溝から構成される空間からなる第２の流体回路との２層構造を有する。ここで、「２層」とは、マイクロチップの厚み方向に関して異なる２つの位置に流体回路が設けられていることを意味する。かかる２層の流体回路は、第２の基板を厚み方向に貫通する貫通穴によって接続することができる。
　流体回路を２層構造とすることにより、流体回路の集積化および高密度化が可能となり、これにより、より複雑な流体処理が可能なマイクロチップを得ることができる。また、基板面積（マイクロチップ面積）を小さくすることができる。これにより、基板貼り合わせ時における各基板の平面性を確保しやすくなり、基板貼り合わせ時における基板全体にわたっての圧力均一性が得られやすくなるため、基板間の接着不良を防止することができる。
　基板同士を貼り合わせる方法としては、特に限定されるものではなく、たとえば貼り合わせる基板のうち、少なくとも一方の基板の貼り合わせ面を融解させて溶着させる方法（溶着法）、接着剤を用いて接着させる方法などを挙げることができる。溶着法としては、基板を加熱して溶着させる方法；レーザー等の光を照射して、光吸収時に発生する熱により溶着する方法（レーザー溶着）；超音波を用いて溶着する方法などを挙げることができる。なかでもレーザー溶着法が好ましく用いられる。
　本発明のマイクロチップを構成する上記各基板の材質は、特に制限されず、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、スチレン－ブタジエン樹脂（スチレン－ブタジエン共重合体）、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリメチルペンテン樹脂（ＰＭＰ）、ポリブタジエン樹脂（ＰＢＤ）、生分解性ポリマー（ＢＰ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）などの有機材料；シリコン、ガラス、石英などの無機材料等を用いることができる。なかでも、流体回路の形成のし易さ等を考慮すると、樹脂を用いることが好ましく、より好ましくは、スチレン－ブタジエン共重合体等のスチレン系樹脂である。スチレン－ブタジエン樹脂は、スチレンに起因する良好な透明性と、ブタジエンに起因する良好な粘性とを併せ持つため、微細パターンを形成するために、樹脂と金型の接触面積が非常に大きくなる場合であっても、割れることなく、形状を維持したまま、樹脂を金型から容易に離型することができる。
　マイクロチップが第１の基板と、基板表面に溝を備える第２の基板とから構成される場合、第２の基板は、光学測定の際、検出光が照射される部位を含んでいることから、透明基板とすることが好ましい。第１の基板は、透明基板であっても不透明基板であってもよいが、レーザー溶着を行なう場合には、光吸収率を増大できることから、不透明基板とすることが好ましく、基板を樹脂から構成し、該樹脂中にカーボンブラック等の黒色顔料を添加することにより黒色基板とすることがより好ましい。
　マイクロチップが第１の基板と、基板の両表面に溝を備える第２の基板と、第３の基板とから構成される場合、レーザー溶着の効率性の観点から、第２の基板を不透明基板とすることが好ましく、黒色基板とすることがより好ましい。一方、第１および第３の基板は、検出部を構築するために、透明基板とすることが好ましい。第１および第３の基板を透明基板とすると、第２の基板に設けられた貫通穴と、透明な第１および第３の基板とから検出部（光学測定用キュベット）を形成でき、マイクロチップ表面と略垂直な方向から該検出部に光を照射して、透過する光の強度（透過率）を検出するなどの光学測定を行なうことが可能となる。
　第２の基板表面に、流体回路を構成する溝（パターン溝）を形成する方法としては、特に制限されず、転写構造を有する金型を用いた射出成形法、インプリント法などを挙げることができる。無機材料を用いて基板を形成する場合には、エッチング法などを用いることができる。溝の形状は適切な流体回路構造となるように決定される。
　本発明のマイクロチップにおいて流体回路は、流体回路内の液体（検体、検体中の特定成分、液体試薬、および、これらのうちの２種以上の混合物または反応物など）に対して適切な流体処理を行なうことができるよう、流体回路内の適切な位置に配置された種々の部位を備えており、これらの部位は、微細な流路を介して適切に接続されている。
　本発明のマイクロチップにおいて流体回路は、検体の計量を行なうための所定の容積を有する検体計量部と、検体中の成分の分離を行なう分離部とを少なくとも備える。ここで、「検体」とは、流体回路内に導入される、マイクロチップが行なう検査または分析等の対象となる物質であり、たとえば全血である。検体は、互いに比重の異なる第１成分と第２成分とを含んでおり、検体から取り出されて、検査または分析等のための流体処理に供されるべき第１成分は、通常、第２成分より比重が小さい。検体は、第１の基板（または第３の基板）を厚み方向に貫通し、流体回路に接続された貫通穴からなる検体導入口から流体回路内に導入される。
　上記検体計量部は、検体導入口に接続され、検体導入口から導入された検体の計量を行なうための部位である。また、上記分離部は、検体計量部に接続され、計量された検体の全量を収容するとともに、収容された検体中の第１成分と第２成分とを分離するための部位である。すなわち、これらの部位は、検体導入口→検体計量部→分離部の順で直列的に接続されており、検体は、マイクロチップへの適切な方向の遠心力の印加により、この順で各部位を移動する。
　上記のような配置で検体計量部および分離部を設けることにより、検体計量部と分離部との間に上述のような流量制限部を設けた場合であっても、マイクロチップ内における流体処理に必要な量の第１成分を確実に分離して取り出すことが可能となる。すなわち、検体導入口、検体計量部、分離部をこの順で有する本発明のマイクロチップにおいては、検体導入口から導入された検体は、遠心力の印加により、所定の容積を有する検体計量部に収容され、当該所定の量の検体が計量される〔過剰分の検体はオーバーフローし、溢出液収容部（廃液溜め）に収容される〕。「所定の量」とは、マイクロチップ内における流体処理に必要な量の第１成分を含有している量またはそれ以上の量である。
　ついで、検体計量部と分離部との間に流量制限部が存在する場合には、計量された検体は、この流量制限部を通って分離部に導入される。この際、分離部は、計量された検体の全量を収容できる容量を有しているため、計量された検体の全量が分離部に収容されることとなる。したがって、仮に流量制限部において、上述のような「前分離」が生じた場合であっても、分離部に収容された検体の成分組成は、検体導入口から導入される検体と等しく、成分含有量の変動は生じない。よって、分離部には、マイクロチップ内における流体処理に必要な量の第１成分を含有している量またはそれ以上の量で検体が収容されるので、これを遠心分離することにより、マイクロチップ内における流体処理に必要な量の第１成分を確実に分離して取り出すことができる。
　なお、流量制限部はなくてもよいが、計量された検体を確実に分離部へ誘導するために流量制限部を設ける方が好ましい。
　図１は、本発明のマイクロチップを構成する第２の基板の一例を一部拡大して示す平面図であり、後述する第１の実施の形態に係るマイクロチップ１００を構成する第２の基板の一部を示したものである。後述するように、このマイクロチップ１００は、２層の流体回路を有しており、図１は下側流体回路（第２の流体回路）の一部を示している。図１を参照して、マイクロチップ１００は、その下側流体回路の一部として、流量制限部７００と分離部４２０とを備える。図示されるように、分離部４２０は、流量制限部７００の端部直下に設けられる、検体を受け入れるための開口４２１と、遠心分離により分離された第１成分を収容するための第１成分収容部４２２と、分離された第２成分を収容するための第２成分収容部４２４とをこの順で含む構造であることが好ましい。第１成分収容部４２２と第２成分収容部４２４とは、比較的容量の小さい（幅の狭い）空間からなる挟部４２３によって接続されている。分離部４２０は、この狭部４２３内に第１成分と第２成分との界面が位置するように設計される。遠心分離により第１成分収容部４２２に収容された第１成分は、次工程にて、マイクロチップに対して図１における右向きの遠心力を印加することにより、狭部４２３および第２成分収容部４２４に収容された液体（主に第２成分からなる）から分離されて取り出される。なお、流量制限部７００と、図１に示されていない検体計量部（上側流体回路内に配置されている）とは、貫通穴３０によって接続されている。
　流量制限部７００の流路幅などの影響により、上記構成のマイクロチップにおいても、上述のような「詰まり現象」が生じることを完全には否定できない。したがって、詰まり現象が生じても必要量の第１成分を確実に得ることができるよう、分離部４２０における第１成分収容部４２２の容積を、計量された検体の体積（すなわち、検体計量部の容積）より大きくしておくことが好ましい。これにより、詰まり現象が生じた場合であっても、第１成分収容部４２２のみで、計量された検体の全量を収容することができるため、詰まり現象により検体が分離部４２０からオーバーフローして、分離部４２０に収容される検体量が不足するという不具合を防止することができる。第１成分収容部４２２の容積は、当該領域の溝の深さや第１成分収容部４２２を画する壁Ｋの長さの調整により容易に調整することができる。
　本発明のマイクロチップは、たとえば血液検査用マイクロチップとして好適に用いることができ、この場合、上記分離部を、流体回路内に導入された全血から、血球成分（第２成分）を分離除去し、血漿成分（第１成分）を抽出するための血球分離部として利用することができる。取り出された血漿成分は、流体回路内で必要な流体処理が施され、検査または分析に供される。
　流体回路は、上記検体計量部および分離部以外の他の部位を有していてもよい。他の部位としては、特に限定されるものではないが、液体試薬を保持するための試薬保持部；取り出された第１成分（たとえば血漿成分）を計量するための第１成分計量部；液体試薬を計量するための試薬計量部；計量された液体試薬と計量された第１成分とを混合するための混合部；得られた混合液についての検査または分析（たとえば、混合液中の特定成分の検出）を行なうための検出部などを挙げることができる。これらの各部位は、それぞれ１つのみであってもよいし、２以上あってもよい。また、本発明のマイクロチップは、これら例示された部位のすべてを有していてもよく、いずれか１以上を有していなくてもよい。また、これら例示された部位以外の部位を有していてもよい。
　なお、「液体試薬」とは、マイクロチップが行なう検査または分析の対象となる検体（第１成分）を処理する、または該検体と混合あるいは反応される試薬であり、通常、マイクロチップ使用前にあらかじめ流体回路の試薬保持部に内蔵されている。
　流体回路が２層構造である場合、上記各部位は、第１の流体回路内、第２の流体回路内のいずれに配置されていてもよいが、流体回路の高集積化および高密度化の観点から、検体計量部を第１の流体回路内に配置した場合には、分離部は第２の流体回路内に配置することが好ましい。
　本発明のマイクロチップが試薬保持部を有する場合においては、マイクロチップ表面（第１または第３の基板表面）には、内部の試薬保持部まで貫通する貫通穴である試薬導入口が設けられるのが通常である。このようなマイクロチップは、通常、試薬導入口から液体試薬が注入された後、マイクロチップ表面に当該試薬導入口を封止するためのラベルまたはシールが貼着されて、使用に供される。
　検体の計量；検体からの第１成分の抽出；第１成分および液体試薬の計量；第１成分と液体試薬との混合；得られた混合液の検出部への導入などのような流体回路内における種々の流体処理は、マイクロチップに対して、適切な方向の遠心力を順次印加することにより行なうことができる。マイクロチップへの遠心力の印加は、マイクロチップを、遠心力を印加可能な装置（遠心装置）に載置して行なうことができる。遠心装置は、回転自在なローター（回転子）と、該ローター上に配置された回転自在なステージとを備えることができる。該ステージ上にマイクロチップを載置し、該ステージを回転させてローターに対するマイクロチップの角度を任意に設定することにより、マイクロチップに対して任意の方向の遠心力を印加することができる。
　第１成分と液体試薬とを混合させることによって最終的に得られた混合液は、特に限定されないが、たとえば、混合液を収容した検出部に光を照射し、透過する光の強度（透過率）を検出する方法；検出部に保持された混合液についての吸収スペクトルを測定する方法等の光学測定などの供され、検査または分析が行なわれる。
　以下、実施の形態を示して、本発明を詳細に説明する。
　＜第１の実施形態＞
　図２は、本発明のマイクロチップの一例を示す外形図であり、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は下面図である。図２に示されるマイクロチップ１００は、透明基板である第１の基板１０１、黒色基板である第２の基板１０２および透明基板である第３の基板１０３をこの順で貼り合わせてなる〔図２（ｂ）参照〕。これら基板の縦横の長さは、特に限定されないが、本実施形態においては、横（図２におけるＡ）およそ６２ｍｍ×縦（図２におけるＢ）およそ３０ｍｍとしている。また、本実施形態において、第１の基板１０１、第２の基板１０２および第３の基板１０３の厚み（それぞれ図２のＣ、ＤおよびＥ）は、それぞれ約１．６ｍｍ、約９ｍｍ、約１．６ｍｍとしている。ただし、これらに限定されるものではない。
　第１の基板１０１には、その厚み方向に貫通する試薬導入口１１０（本実施形態において合計１１個）および検体（たとえば全血）をマイクロチップの流体回路内に導入するための検体導入口１２０が形成されている。本実施形態のマイクロチップ１００は、通常、液体試薬を試薬導入口１１０から注入した後、試薬導入口１１０を封止用ラベル等により封止して、実使用に供される。
　第２の基板１０２には、その両面に形成された溝および厚み方向に貫通する複数の貫通穴が形成されており、これに第１の基板１０１および第３の基板１０３を貼り合わせることによって、マイクロチップ内部に２層の流体回路が形成されている。なお、以下では、第１の基板１０１における第２の基板１０２側表面および第２の基板１０２における第１の基板１０１側表面に設けられた溝から構成される流体回路を「第１の流体回路」、第３の基板１０３における第２の基板１０２側表面および第２の基板１０２における第３の基板１０３側表面に設けられた溝から構成される流体回路を「第２の流体回路」と称する。これら２つの流体回路は、第２の基板１０２に形成された厚み方向に貫通する貫通穴によって連結している。以下、第２の基板１０２の両面に形成された流体回路（溝）の構成について詳細に説明する。
　図３および図４に、それぞれ第２の基板１０２の上面図および下面図を示す。図３は、第２の基板１０２の上側流体回路（第１の流体回路）を示しており、図４は、下側流体回路（第２の流体回路）を示している。なお、図４では、図３に示される上側流体回路との対応関係が明確に把握できるよう、左右反転させた状態で第２の基板１０２の下側流体回路を示している。本実施形態のマイクロチップ１００は、１つの検体について６項目の検査または分析を行なうことができる多項目チップであり、その流体回路は、６項目の検査または分析を行なうことができるよう、６つのセクション（図３におけるセクション１～６）に分けられている〔ただし、第１成分計量部設置領域（下側流体回路上部領域）においてこれらのセクションは互いに接続されている〕。このように、本実施形態によれば、２層の流体回路を有するため、流体回路の集積化・高密度化が可能であり、比較的小さな面積を有しているにもかかわらず、多項目の検査または分析が可能なマイクロチップを提供できる。
　上記各セクションには、第１の流体回路（上側流体回路）内に、液体試薬が内蔵された試薬保持部が１つまたは２つ設けられている（図３における試薬保持部３０１ａ、３０１ｂ、３０２ａ、３０２ｂ、３０３ａ、３０３ｂ、３０４ａ、３０４ｂ、３０５ａ、３０５ｂおよび３０６ａの合計１１個）。図２における検体導入口１２０から導入された検体は、計量され、ついで血球成分が分離除去された後、各セクションに分配されるとともに計量されると、別途計量された各セクション内の１種または２種の液体試薬と混合されて、それぞれ検出部３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６に導入される。各セクションの各検出部に導入された混合液は、たとえば、マイクロチップ表面と略垂直な方向から検出部に光を照射し、その透過光の透過率を測定する等の光学的測定に供され、該混合液中の特定成分の検出等がなされる。これら一連の流体処理は、マイクロチップに対して適切な方向の遠心力を印加することにより、液体試薬、検体、第１成分または第１成分と液体試薬との混合液を、各セクションに設けられた２層の流体回路内の各部位へ適切な順序で移動させていくことにより行なわれる。マイクロチップへの遠心力の印加は、たとえば上記した遠心装置に載置して行なうことができる。
　各試薬保持部は、第２の基板１０２を貫通する貫通穴を介して試薬計量部と接続されている。たとえば、セクション１の試薬保持部３０１ａ（図３参照）と試薬計量部４１１ａ（図４参照）とは、貫通穴２１ｂによって接続されている。他の試薬保持部および試薬計量部についても同様である。このように、２層の流体回路を設け、これらを貫通穴によって連結させることにより、比較的面積の小さなマイクロチップであっても、第１の流体回路－第２の流体回路相互間を移動させることにより流体回路を効率的に利用することができ、複雑な液体移動等も制御可能となる。
　また、上記各セクションには、その第２の流体回路（下側流体回路）内に、検体から分離された第１成分を計量する第１成分計量部（図４における検体計量部４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６の合計６個）および液体試薬を計量する試薬計量部（図４における試薬計量部４１１ａ、４１１ｂ、４１２ａ、４１２ｂ、４１３ａ、４１３ｂ、４１４ａ、４１４ｂ、４１５ａ、４１５ｂおよび４１６ａの合計１１個）が設けられている。各第１成分計量部は、流路によって直列的に接続されている（図４参照）。
　また、本実施形態のマイクロチップ１００は、マイクロチップ内に導入された検体を計量する検体計量部５００（図３参照）、流量制限部７００（図４参照）、および、計量された検体から第２成分を分離し、第１成分（液体試薬と混合される成分）を取り出すための分離部４２０を備えている（図４参照）。第１成分と第２成分との分離は、遠心分離によりなされる。検体計量部５００と流量制限部７００とは、貫通穴３０によって接続されている。
　また、マイクロチップ１００は、図３に示されるように、計量時において検体計量部および第１成分計量部から溢れ出た検体または第１成分を収容するための溢出液収容部３３０ａ，３３０ｂ、ならびに、計量時において試薬計量部から溢れ出た液体試薬を収容するための溢出試薬収容部３３１ａ、３３１ｂ、３３２ａ、３３２ｂ、３３３ａ、３３３ｂ、３３４ａ、３３４ｂ、３３５ａ、３３５ｂおよび３３６ａが設けられている。溢出液収容部３３０ｂは、流路１６ａ（図４参照）、厚み方向に貫通する貫通穴２６ａおよび流路１６ｂ（図３参照）を介して第１成分計量部４０６に接続されている。また、各溢出試薬収容部は、対応する試薬計量部に、流路および貫通穴を介して接続されている。たとえば、セクション１において、試薬保持部３０１ａ内に収容される液体試薬を計量するための試薬計量部４１１ａと、溢れ出た液体試薬を収容する溢出試薬収容部３３１ａ（図３参照）とは、流路１１ａ（図４参照）、厚み方向に貫通する貫通穴２１ａおよび流路１１ｂ（図３参照）を介して接続されている。他の溢出試薬収容部についても同様である。
　このように、マイクロチップが、溢出液収容部および溢出試薬収容部（以下、まとめて溢出収容部と称することがある。）を備えることにより、当該溢出収容部における溢出物の有無を検出することによって、検体、第１成分または液体試薬が遠心操作により確実に計量部に移送され、かつ当該計量部が、被計量物で満たされたかどうかを容易に確認することができる。すなわち、溢出収容部に溢出物が存在することが検知されれば、計量部において検体、第１成分または液体試薬が正確に計量されたことが保証される。これにより、検査または分析の信頼性を向上させることができる。
　溢出収容部内に、溢出物が存在するか否かを検知する方法としては、たとえば、当該溢出収容部に対して、透明基板である第１の基板１０１側から光を照射し、その反射光の強度を測定する方法を好ましく用いることができる。用いる光は、特に制限されず、たとえば波長４００～１０００ｎｍ程度の単色光（たとえばレーザー光）であってもよいし、白色光等の混合光であってもよい。反射光の強度の測定は、たとえば市販の反射センサなどを用いて行なうことができる。
　上記反射光強度の測定を行なうことにより溢出物の有無を検知する方法においては、基本的には、溢出収容部内に溢出物が導入される前に、溢出収容部に対して、第１の基板１０１側から光を照射することにより得られる反射光強度と、計量部に被計量物が導入された後に、溢出収容部に対して、第１の基板側から光を照射することにより得られる反射光強度との比を求め、当該強度比から溢出物の有無を検知する。すなわち、当該比（導入後の反射光強度／導入前の反射光強度）が１より小さい場合（導入後の反射光強度がより小さい場合）には、溢出収容部内に、溢出物が存在すると判断される。ただし、マイクロチップ間の製造振れが小さく、溢出物導入前の反射光強度が、マイクロチップ間でほぼ一定とみなすことができる場合には、溢出物導入前における反射光強度の測定は省略することが可能である。
　このように、本実施形態のマイクロチップ１００は、各液体試薬に対応する合計１１個の溢出試薬収容部と２個の溢出液収容部を有しており、これらは、第１の流体回路（上側流体回路）内に配置されている（図３参照）。すべての溢出収容部を一方の流体回路に配置することにより、反射光強度測定の際、マイクロチップを裏返す必要がなく、簡便かつ迅速にすべての溢出収容部における溢出物の有無を検知することができる。また、これらの溢出収容部、とりわけ溢出試薬収容部および溢出液収容部３３０ｂは、第２の基板表面に形成された一方の流体回路内において、同一円の円周上に配置されることが好ましい（図３参照。マイクロチップ１００では、合計１１個の溢出試薬収容部と１個の溢出液収容部３３０ｂがこのような配置となっている。）。当該円は、マイクロチップに遠心力を付与するためにマイクロチップを公転させる際の公転中心を中心とする円であることが好ましい。より具体的には、マイクロチップは、通常、回転自在な円形状ステージを有する遠心装置の該円形状ステージ上に載置されて遠心力が印加されることから、公転中心を中心とする円とは、当該円形状ステージの回転中心を中心とする円ともいうことができる。このように、同一円の円周上に溢出収容部を配置することにより、固定された光源（または光源と反射光強度測定手段とが一体化された装置）から光を照射するとともに、マイクロチップを載置した円形状ステージを回転させて、各溢出収容部を、当該照射光の光軸上に順に配置していくことにより反射光強度を測定することができるため、反射光強度の測定を簡便かつ迅速に行なうことができる。
　次に、本実施形態のマイクロチップ１００を用いた流体処理の一例を、図５～１３を参照して説明する。図５～１３は、流体処理の各工程における第２の基板１０２の上面（第１の基板側表面）の液体（検体、第１成分、液体試薬および第１成分と液体試薬との混合液）の状態および下面（第３の基板側表面）の液体の状態を示す図である。各図における（ａ）が第２の基板上面（第１の流体回路）の液体の状態を示す図であり、（ｂ）が第２の基板下面（第２の流体回路）の液体の状態を示す図である。なお、図５～１３の（ｂ）においては、図４と同様に、図５～１３の（ａ）に示される上側流体回路との対応関係が明確に把握できるよう、左右反転させた状態で第２の基板１０２の下側流体回路を示している。また、以下の説明においては、セクション１の流体回路における流体処理についてのみ説明するが、他のセクションについても同様の処理がなされており、このことは、図面を参照することにより明確に理解することができる。さらに、以下では、検体が全血である場合を例に説明するが、検体の種類はこれに限定されるものではない。
　（１）全血計量、液体試薬計量工程
　まず、本工程において、図３および４に示される状態にあるマイクロチップ１００に対して、図５における下向き（以下、単に下向きという。図６～１３についても同様であり、また、他の方向についても同様である。）に遠心力を印加する。これにより、第１の基板１０１の検体導入口１２０（図２参照）から導入された全血６００は、検体計量部５００に導入され、計量される。検体計量部５００からオーバーフローした全血６００は、溢出液収容部３３０ａに収容される〔図５（ａ）参照〕。また、この下向きの遠心力印加により、液体試薬保持部３０１ａ、３０１ｂ内の液体試薬は、それぞれ貫通穴２１ｂ、２１ｃを通って試薬計量部４１１ａ、４１１ｂに至り、計量される〔図５（ｂ）参照〕。各液体試薬計量部から溢れた液体試薬は、それぞれ貫通穴２１ａ、２１ｄを通って、上面側流体回路内の溢出試薬収容部３３１ａ、３３１ｂに収容される〔図５（ａ）参照〕。この段階で、液体試薬に関し液量異常がない場合、溢出試薬収容部３３２ｂを除いてすべての溢出試薬収容部内に液体試薬が存在することとなる。なお、本工程に先立ち、試薬保持部に光を照射して、その反射光強度を測定することにより、液体試薬の存在を確認してもよい。また、全血計量、液体試薬計量工程以前の段階で、試薬計量部、混合部、検出部に光を照射し、その反射光強度を測定することにより、これらの部位に液体試薬や検体が存在しないかどうかを確認してもよい。
　（２）全血移動工程
　次に、右向きの遠心力を印加する。これにより、検体計量部５００内の計量された全血６００は、貫通穴３０を通って、下側流体回路の待機部７０１に移動する〔図６（ｂ）参照〕。
　（３）血球分離工程
　次に、下向きの遠心力を印加する。これにより、待機部７０１の計量された全血６００の全量が、流量制限部７００を通って、分離部４２０に導入される〔図７（ｂ）参照〕。分離部４２０に導入された全血６００は、分離部４２０にて遠心分離され、血漿成分（上層）と血球成分（下層）とに分離される。各液体試薬は再度、試薬計量部に収容される。
　（４）血漿成分計量工程
　次に、右向きの遠心力を印加する。これにより、分離部４２０において分離された第１成分収容部内の血漿成分は、第１成分計量部４０１に導入され（同時に第１成分計量部４０２、４０３、４０４および４０５，４０６にも導入される）、計量される〔図８（ｂ）参照〕。計量部から溢れた血漿成分は、貫通穴２６ａを通って上側流体回路内に移動する〔図８（ａ）参照〕。なお、この段階で、各第１成分計量部に光を照射して、その反射光強度を測定することにより、第１成分計量部における血漿成分の存在を確認してもよい。
　（５）第１混合工程
　次に、下向きの遠心力を印加する。これにより、計量された液体試薬（試薬保持部３０１ａに保持されていた液体試薬）と、第１成分計量部４０１にて計量された血漿成分とが、試薬計量部４１１ａにおいて混合される〔第１混合工程第１ステップ、図９（ｂ）参照〕。この際、下側流体回路の混合部４４１ａには、液体試薬が残存している。なお、この段階で、各試薬計量部に光を照射して、その反射光強度を測定することにより、試薬計量部における混合液の存在を確認してもよい。また、この段階で溢出液収容部３３０ｂの反射光強度を測定することにより、検体導入不足等の不具合をいち早く検知することができる。
　次に、右向きの遠心力を印加することにより、混合液は、混合部４４１ａに残存していた液体試薬とさらに混合される〔第１混合工程第２ステップ、図１０（ｂ）参照〕。これら第１ステップおよび第２ステップを必要に応じて複数回行ない、確実に混合を行なう。最終的に、図１０に示される状態と同様の状態を得る。
　（６）第２混合工程
　次に、上向きの遠心力を印加する。これにより、混合部４４１ａ内の混合液は、貫通穴２１ｅを通って上側流体回路の混合部４４１ｂに至り、計量されたもう一方の液体試薬（試薬保持部３０１ｂ内に保持されていた液体試薬）もまた、貫通穴２１ｅを通って混合部４４１ｂに至り、これらは混合される〔第２混合工程第１ステップ、図１１（ａ）参照〕。なお、この段階で、各混合部に光を照射して、その反射光強度を測定することにより、混合部における混合液の存在を確認してもよい。
　次に、左向きの遠心力を印加することにより、図１２（ａ）に示されるように、混合液が移動し、混合が促進される〔第２混合工程第２ステップ、図１２（ａ）参照〕。また、この左向きの遠心力により、溢出試薬収容部３３２ｂに液体試薬が収容されることとなる〔図１２（ａ）参照〕。これら第１ステップおよび第２ステップを必要に応じて複数回行ない、確実に混合を行なう。最終的に、図１２に示される状態と同様の状態を得る。
　（７）検出部導入工程
　最後に、下向きの遠心力を印加する。これにより、混合液は検出部３１１に導入される〔他の混合液についても同様、図１３（ａ）および（ｂ）参照〕。また、溢出試薬収容部３３１ａ、３３１ｂおよび溢出液収容部３３０ｂには、液体試薬または血漿成分が収容された状態となる。他の溢出試薬収容部についても同様である。検出部に充填された混合液は、光学測定に供され、検査・分析が行なわれる。たとえば、マイクロチップ表面に対して略垂直な方向から光を照射し、その透過光を測定することにより、混合液中の特定成分の検出等がなされる。また、この際、溢出液収容部３３０ｂおよび各溢出試薬収容部に光を照射し、その反射光の強度を測定することにより、血漿成分または液体試薬の有無を確認する。血漿成分または液体試薬の有無の確認は必ずしもこの段階で行なわれる必要はないが、血漿成分または液体試薬が、すべての溢出液収容部および溢出試薬収容部に収容され得る状態となるのはこの段階であるため、操作の簡略化のためには、検出部導入工程後に血漿成分または液体試薬の有無の確認を行なうことが好ましい。
　＜第２の実施形態＞
　図１４は、本発明のマイクロチップの他の一例を示す上面図である。図１４に示されるマイクロチップ８００は、黒色基板である第１の基板と、基板表面に溝を備える透明な第２の基板との積層体からなり、図１４は、第２の基板側から見たときの上面図である。マイクロチップ８００は、第２の基板が有する溝および第１の基板における第２の基板側表面から構成される空間からなる「１層」の流体回路を有する。
　図１４を参照して、本実施形態のマイクロチップ８００が有する流体回路は、検体（全血等）を収容したサンプル管（キャピラリー等）を収容するためのサンプル管収容部８０１；検体を計量する検体計量部８０２；計量された検体から第２成分を分離し、第１成分（液体試薬と混合される成分）を取り出すための分離部８０３；第１成分と混合される液体試薬Ｒ１、Ｒ２をそれぞれ保持する試薬保持部８０４，８０５（図１５を併せて参照）；液体試薬Ｒ１、Ｒ２をそれぞれ計量するための試薬計量部８０６，８０７；分離された第１成分を計量するための第１成分計量部８０８；第１成分と液体試薬との混合を行なう混合部８０９，８１０；第１成分、液体試薬Ｒ１およびＲ２の混合液を収容し、光学測定を行なうための検出部８１１；から主に構成される。なお、本実施形態のマイクロチップ８００は流量制限部を有しない。
　本実施形態のマイクロチップ８００を用いた流体処理の一例を、図１５～２７を参照して説明する。図１５～２７は、流体処理の各工程におけるマイクロチップ内の液体の状態（位置等）を示したものである。以下では、検体が全血である場合を例に説明するが、検体の種類はこれに限定されるものではない。
　まず、サンプル管収容部８０１内に、全血６００を含んだサンプル管９００（キャピラリー等）を収容する（サンプル管収容工程、図１５）。なお、マイクロチップ８００の試薬保持部８０４，８０５には、それぞれ液体試薬Ｒ１、Ｒ２が予め保持されている。次に、図１５に示される状態にあるマイクロチップに対して、図１５における左向き（以下、単に左向きという。図１６～２７についても同様であり、また、他の方向についても同様である。）に遠心力を印加する（試薬計量工程、図１６）。これにより、サンプル管９００内の全血は、領域Ａに排出される。また、液体試薬Ｒ１が、試薬計量部８０６に導入され、計量される。試薬計量部８０６からオーバーフローした液体試薬Ｒ１は、領域Ｂに収容される。
　次に、下向きの遠心力を印加する（全血計量工程、図１７）。これにより、全血６００は、検体計量部８０２に導入され、計量される。検体計量部８０２からオーバーフローした全血６００は、領域Ｂに収容される。また、計量された一部の液体試薬Ｒ１は、領域Ｃに移動する。
　次に、右向きの遠心力を印加する（血漿分離工程、図１８）。これにより、計量された全血６００の全量が、分離部８０３に導入される。分離部８０３に導入された全血６００は、分離部８０３にて遠心分離され、血漿成分（上層）と血球成分（下層）とに分離される。また、この右向きの遠心力により、液体試薬Ｒ２が、試薬計量部８０７に導入され、計量される。試薬計量部８０７からオーバーフローした液体試薬Ｒ２は、領域Ｄに収容される。
　次に、上向きの遠心力を印加する（血漿成分計量工程、図１９）。これにより、分離部８０３において分離された血漿成分は、第１成分計量部８０８に導入され、計量される。第１成分計量部８０８から溢れた血漿成分は、領域Ｅに収容される。
　次に、右向きの遠心力を印加する（第１混合工程第１ステップ、図２０）。これにより、計量された液体試薬Ｒ１と、第１成分計量部８０８にて計量された血漿成分とが、混合部８０９において混合される。ついで、上向きの遠心力を印加し（第１混合工程第２ステップ、図２１）、さらに右向きの遠心力を印加することにより（第１混合工程第３ステップ、図２２）、液体試薬Ｒ１と血漿成分との混合を促進させる。
　次に、下向きの遠心力を印加する（第２混合工程第１ステップ、図２３）。これにより、液体試薬Ｒ１と血漿成分との混合液と、計量された液体試薬Ｒ２とが、混合部８１０において混合される。ついで、左向きの遠心力を印加し（第２混合工程第２ステップ、図２４）、さらに下向きの遠心力を印加することにより（第２混合工程第３ステップ、図２５）、液体試薬Ｒ２との混合を促進させる。
　最後に、右向きの遠心力を印加することにより、血漿成分と液体試薬Ｒ１と液体試薬Ｒ２との混合液を検出部８１１に導入し（検出部導入工程、図２６）、検出部８１１に光を照射して光学測定を行なう（図２７）。
　以上、本発明のマイクロチップを、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明のマイクロチップは、上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、本発明のマイクロチップは、必ずしも多項目チップである必要はなく、１種類の検査または分析のみを行なう単項目チップであってもよい。また、本発明においては、上記した各部位のすべてを有している必要はなく、いずれか１種以上の部位を有していなくてもよい。あるいは、上記されていない他の部位を有していてもよい。また、マイクロチップが備える各部位の数も特に限定されるものではない。
　さらに、本発明のマイクロチップが有する流体回路は、上記実施形態の構造に限定されるものではなく、種々の構造を採り得る。
　１１ａ，１１ｂ，１６ａ，１６ｂ　流路、２０ａ’，２０ｂ’，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２６ａ，３０　貫通穴、１００，８００　マイクロチップ、１０１　第１の基板、１０２　第２の基板、１０３　第３の基板、１１０　試薬導入口、１２０，１２０’　検体導入口、３０１ａ，３０１ｂ，３０２ａ，３０２ｂ，３０３ａ，３０３ｂ，３０４ａ，３０４ｂ，３０５ａ，３０５ｂ，３０６ａ，８０４，８０５　試薬保持部、３１１，３１２，３１３，３１４，３１５，３１６，８１１　検出部、３３０ａ，３３０ｂ　溢出液収容部、３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂ，３３３ａ，３３３ｂ，３３４ａ，３３４ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３３６ａ　溢出試薬収容部、４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，４０６，８０８　第１成分計量部、４１１ａ，４１１ｂ，４１２ａ，４１２ｂ，４１３ａ，４１３ｂ，４１４ａ，４１４ｂ，４１５ａ，４１５ｂ，４１６ａ，８０６，８０７　試薬計量部、４２０，８０３　分離部、４２０’　血球分離部、４２１　分離部の開口、４２２　第１成分収容部、４２３，４２３’　狭部、４２４　第２成分収容部、４３０’　廃液溜め、４４１ａ，４４１ｂ，８０９，８１０　混合部、５００，８０２　検体計量部、６００，６００’　全血、７００，７００’　流量制限部、７０１　待機部、８０１　サンプル管収容部、９００　サンプル管。

Claims (6)

  1. 　第１の基板と、前記第１の基板上に積層され、基板表面に溝を備える第２の基板とを含み、前記溝および前記第１の基板における前記第２の基板側表面から構成される空間を含む流体回路を有するマイクロチップであって、
    　互いに比重の異なる第１成分と第２成分とを含有する検体を前記流体回路内に導入するための検体導入口を有し、
    　前記流体回路は、
    　前記検体導入口に接続され、前記検体導入口から導入された検体の計量を行なうための所定の容積を有する検体計量部と、
    　前記検体計量部に接続され、計量された検体の全量を収容できる容量を有する部位であって、計量された検体の全量を収容するとともに、収容された検体中の前記第１成分と前記第２成分とを分離するための分離部と、
    を含むマイクロチップ。
  2. 　前記分離部は、計量された検体を受け入れるための開口と、分離された第１成分を収容するための第１成分収容部と、分離された第２成分を収容するための第２成分収容部と、をこの順で含み、
    　前記第１成分収容部の容積は、計量された検体の体積より大きい請求項１に記載のマイクロチップ。
  3. 　第１の基板と、前記第１の基板上に積層され、基板の両表面に溝を備える第２の基板と、前記第２の基板上に積層される第３の基板とを含み、
    　前記流体回路は、
    　前記第１の基板における前記第２の基板側表面および前記第２の基板における前記第１の基板側表面に設けられた溝から構成される空間からなる第１の流体回路と、
    　前記第３の基板における前記第２の基板側表面および前記第２の基板における前記第３の基板側表面に設けられた溝から構成される空間からなる第２の流体回路と、
    を含む請求項１に記載のマイクロチップ。
  4. 　前記第１の流体回路が前記検体計量部を有し、前記第２の流体回路が前記分離部を有する請求項３に記載のマイクロチップ。
  5. 　第１の基板と、前記第１の基板上に積層され、基板の両表面に溝を備える第２の基板と、前記第２の基板上に積層される第３の基板とを含み、
    　前記流体回路は、
    　前記第１の基板における前記第２の基板側表面および前記第２の基板における前記第１の基板側表面に設けられた溝から構成される空間からなる第１の流体回路と、
    　前記第３の基板における前記第２の基板側表面および前記第２の基板における前記第３の基板側表面に設けられた溝から構成される空間からなる第２の流体回路と、
    を含む請求項２に記載のマイクロチップ。
  6. 　前記第１の流体回路が前記検体計量部を有し、前記第２の流体回路が前記分離部を有する請求項５に記載のマイクロチップ。
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