WO2020166228A1 - マイクロ流路チップ - Google Patents

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WO2020166228A1
WO2020166228A1 PCT/JP2020/000012 JP2020000012W WO2020166228A1 WO 2020166228 A1 WO2020166228 A1 WO 2020166228A1 JP 2020000012 W JP2020000012 W JP 2020000012W WO 2020166228 A1 WO2020166228 A1 WO 2020166228A1
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channel
flow path
main
flow
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文章 渡邉
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株式会社フコク
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    • 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
    • G01N35/08—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N37/00—Details not covered by any other group of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a microchannel chip that accelerates the reaction between a test solution and a reagent and enables safe and highly accurate analysis.
  • microflow channel chip is also called a micro flow channel device and includes a substrate provided with a drug introduction port and a test liquid introduction port. Further, inside the substrate, a micro communication channel of a micrometer ( ⁇ m) level is formed, which communicates between the drug holding portion provided on the bottom surface of the drug introducing port and the test solution introducing port.
  • test solution introduced from the test solution introduction port is sent to the drug held in the drug holding section through the communication channel to bring the drug and the test solution into contact with each other. This allows the drug and the test solution to react with each other to perform sensitivity evaluation and the like.
  • Patent Document 1 discloses a micro test chip that introduces air into a flow path and uses the air to deliver a desired amount of a test liquid to a desired location. Then, when quantifying the liquid, the air in the flow path is discharged to the outside through the valve opened through the exhaust flow path.
  • the micro inspection chip described in Patent Document 1 requires at least a pump mechanism for sending a liquid or gas to the outside of the chip and a valve that can be opened and closed inside or outside the chip.
  • the micro test chip described in Patent Document 1 was configured to measure the amount of liquid and then open the valve to deliver the liquid. Therefore, although the chip can prevent the liquid from overflowing from the reaction part to which the liquid is finally sent, the entire structure is complicated.
  • the present invention has an object to provide a microchannel chip capable of preventing a test solution from overflowing with a simple structure.
  • an introduction part having a test solution introduction port and a drug that reacts with the test solution are arranged in one test solution introduction port.
  • the flow path cross-sectional area of the exhaust flow path is smaller than the flow path cross-sectional area of the main flow path.
  • the exhaust channel is inclined toward the test solution inlet side with respect to the flow direction of the test solution flowing in the main channel. Communicate with.
  • the exhaust channel has a branched exhaust channel communicating with the exhaust channel in the middle thereof.
  • At least one exhaust channel communicating with each of the plurality of main channels is provided.
  • the microchannel chip of (1), (2), (3) or (4) above further includes a bypass channel for communicating the adjacent main channels.
  • a reverse flow is present in the vicinity of the connection point between the exhaust channel and the main channel. Preventive projections are formed.
  • the micro-channel chip of the present invention can discharge the air in the channel through the exhaust channel with such a simple structure, so that the overflow of the test solution can be prevented.
  • microchannel chip schematic diagram concerning the present invention. It is a principal part cross-sectional schematic diagram of the microchannel chip which concerns on this invention. It is a top view of the micro channel unit concerning the present invention. It is sectional drawing which shows one form of use of the microchannel chip which concerns on this invention. It is an A section enlarged view of FIG. It is a figure which shows the effect
  • the microchannel chip MF is composed of a quadrangular substrate 10 as a whole.
  • the substrate 10 is configured by bonding a first substrate 11 on the front surface side and a second substrate 12 on the back surface side.
  • the microchannel chip MF shown in FIG. 1 is configured to have four microchannel units U.
  • the first substrate 11 is preferably transparent. It is preferable that the first substrate 11 is transparent, because it is advantageous for observing changes in the test liquid, checking the amount of the drug in the drug holding portion, the reaction state of the drug with the bacteria (sensitivity evaluation described below), and the like.
  • the first substrate 11 preferably has rubber elasticity.
  • the first substrate 11 has gas permeability. Specifically, it preferably has gas permeability of at least that of natural rubber.
  • a preferable material having rubber elasticity is one having a tensile strength of 40-100 kg/cm 2 and an elongation of 50-500% measured according to JIS K6251:2010.
  • rubber having the above physical properties include silicone rubber, and polydimethylsiloxane is particularly recommended.
  • the tensile strength of polydimethylsiloxane measured according to JIS K6251:2010 is 70-100 kg/cm 2 and the elongation is 100-500%, and it is particularly preferable to be in this range.
  • polydimethylsiloxane since polydimethylsiloxane has water repellency, the reaction solution used in the sensitivity evaluation described later works to minimize the surface energy, and at the same time, the test solution inlet and the reaction part are exposed to the atmosphere. Therefore, the reaction liquid has a feature that it is difficult to flow backward in the flow channel.
  • the second substrate 12 may be a substrate commonly used for microchannel chips.
  • the material include glass, silicon, organic polymers, glass/organic polymer composites, and the like. Glass is particularly suitable.
  • one through hole penetrating from the front surface 11a to the back surface 11b is formed near one of the long sides (on the left side in FIG. 1) of the first substrate 11, and the test liquid introducing port is formed by this through hole. 13 is formed. That is, as shown in FIG. 2A, the second substrate 12 is bonded to the rear surface 11b side of the through hole of the first substrate 11 to form the test liquid inlet 13 having the front surface 11a side opened.
  • the through hole is in communication with the main flow channels 161 and 162 on the back surface 11b side where the test liquid introducing port 13 is formed. Therefore, the test solution introduced from the test solution introduction port 13 flows into the main channels 161 and 162. Note that FIG.
  • the branch channel is a channel section that communicates with a distributor (not shown) connected to the test solution inlet 13, and is a micrometer ( ⁇ m) level minute channel. The branch channel will be described later.
  • each one micro flow path unit U near the other long side of the first substrate 11 (on the right side in FIG. 1), and the drug introduction port 14 is formed by these through holes. Is formed. That is, as shown in FIG. 2B, the second substrate 12 is attached to the back surface 11 b side of the through hole of the first substrate 11, so that the back surface 11 b of the first substrate 11 serves as the medicine holding portion 15. A reaction part 15 which also functions is formed.
  • the concave groove of the first substrate 11 and the second substrate 12 cause an interface between the two substrates (of the microchannel chip 10).
  • a flow path is formed in (inside).
  • the dimensions of the first substrate 11 may be arbitrary, but for example, the long side can be 40 mm, the short side can be 25 mm, and the thickness can be 2 mm. Further, the depth of the groove forming the main flow path 16 can be, for example, 50 ⁇ m, the inner diameter of the test liquid introduction port 13 can be, for example, 1 mm, and the inner diameter of the drug introduction port 14 can be, for example, 1.5 mm. Can be
  • test liquid introduction port 13 and the introduction section 13A including the distribution section 32a, the branch flow channel 32b communicating with the distribution section 32a, the branch flow channel 32b and the main flow channels 161-164 are communicated with each other.
  • a backflow prevention flow channel 32c, a main flow channels 161 to 164, second flow channels 161A to 164A, an enlarged connection portion 35, and a reaction portion 15 are formed to prevent the backflow.
  • the reaction unit 15 also serves as the drug holding unit 15.
  • the test liquid introduced from the test liquid introduction port 13 is divided into equal amounts by the distribution unit 32a and communicates with the distribution unit 32a.
  • Micrometer ( ⁇ m) level minute branch flow channels 32b, backflow prevention flow channels 32c, main flow Liquid is sent to the reaction section 15 via the channels 161 to 164, the second channels 161A to 164A, and the expansion connection section 35.
  • the test liquid and the drug come into contact with each other to generate a reaction liquid.
  • the flow passage cross-sectional areas of the second flow passages 161A to 164A communicating with the reaction section 15 small and making them dense, a part of the region of the second flow passages 161A to 164A can be used for the sensitivity evaluation of the test solution described later. It can be used as the observation area 34.
  • the flow channels formed in the micro flow channel unit U include a plurality of flow channels including a branch flow channel, a backflow prevention flow channel, a main flow channel, and a second flow channel. Can also be referred to as the main flow path.
  • the exhaust flow passage 172 has a flow passage cross-sectional area smaller than that of the main flow passages 161 to 164, and is a test liquid introduction upstream of the test liquid flow with respect to the flow direction of the test liquid in the main flow passages 161 and 164. It is formed so as to communicate with the main channels 161 and 164 so as to be inclined toward the mouth 13 side. That is, the exhaust flow path 172 is formed to communicate with the main flow paths 161 and 164 in a direction that opposes the flow of the test liquid to be sent. It should be noted that the angle formed by the exhaust passage 172 and the main passages 161, 164, that is, the inclination angle ( ⁇ ) may be any angle as long as it is less than 90 degrees.
  • the angle ( ⁇ ) formed by the exhaust passage 172 and the main passages 161 and 164 is the angle formed by the central axis of the exhaust passage 172 and the central axes of the main passages 161 and 164.
  • the exhaust flow path 172 is connected in the middle of the main flow paths 161, 164, and after the test solution introduced from the test solution introduction port 13 is pushed by the air introduced subsequently and reaches the reaction section 15, Further, excess introduced air can be diverted from the main flow path to escape, the test liquid can be stopped at a predetermined position in the main flow path, and the test liquid can be prevented from overflowing from the opening of the reaction section 15.
  • the exhaust channel 172 is formed at the interface between the two substrates (inside the microchannel chip 10) by the concave groove of the first substrate 11 and the second substrate 12.
  • the exhaust passage 172 of the present invention is designed so that the passage cross-sectional area (recessed groove depth ⁇ flow passage width) has a smaller passage cross-sectional area than the main passages 161 and 164. There is.
  • the test liquid flowing through the main flow paths 161 and 164 does not flow into the exhaust flow path 172, but only the air is discharged.
  • it is more effective to form the exhaust passage formed in the first substrate with a silicone rubber material represented by polydimethylsiloxane having water repellency.
  • the term "flow passage cross-sectional area” here means the flow passage cross-sectional areas of both the exhaust flow passage and the main flow passage in the vicinity of the portions where the respective flow passages are connected, that is, at their connecting portions.
  • the test liquid flowing through the main flow paths 161 and 164 is difficult to flow into the exhaust flow path 172.
  • no valve or the like is installed on the route. A gas containing air or the like can freely communicate with the outside through the exhaust port 171 at the end of the exhaust flow path 172.
  • the bypass channel 18 that connects the adjacent main channels 161 to 164 is formed.
  • the function of the bypass passage 18 will be described with reference to FIG.
  • FIGS. 6A to 6F when air is continuously introduced using a pipette or the like after introducing the test solution, the air behind the test solution comes and goes through the bypass flow path 18.
  • FIG.6(d) when air is continuously introduced using a pipette or the like after introducing the test solution, the air behind the test solution comes and goes through the bypass flow path 18.
  • FIG.6(d) the air in the main flow paths 162, 163 to which the exhaust flow path 172 is not directly connected also flows into the exhaust flow path 172 via the main flow path 161 or 164 and is finally discharged from the exhaust port 171 to the outside.
  • a backflow preventing projection 19 for preventing backflow of the reaction liquid is provided at the end of the backflow preventing channel 32c (a region communicating with the main channels 161-164) (FIG. 5).
  • the backflow prevention projections 19 are formed so that the flow width of the backflow prevention flow path 32c gradually decreases in the direction in which the test liquid flows (in FIG. 3 and FIG. 5, the test liquid flows from the top to the bottom of the paper). Has been done. This makes it possible to prevent the backflow of the reaction solution.
  • the backflow prevention projection 19 is provided at the connection portion between the backflow prevention flow path 32c and the main flow paths 161-164, but the backflow prevention flow path 32c is not formed and the branch flow path 32b and the main flow path are formed.
  • the backflow prevention projections 19 may be provided at the connecting portions with 161-164.
  • test liquid (hatched portion in the figure) introduced from the test liquid inlet 13 is sent to the distributor (not shown), the backflow prevention flow channel 32c, and the main flow channels 161-164. (FIGS. 6(a) and 6(b)). Finally, when the test solution and the drug come into contact with each other in the reaction section 15, a reaction solution is obtained (not shown).
  • FIG. 7 is a photograph of a part of one flow path of the micro flow path unit U.
  • the reaction liquid was intentionally caused to flow backward after the air was introduced from the test liquid introduction port. From FIG. 7, the reaction liquid was caused to flow backward from the portion of the backflow prevention protrusion 19 to the upper region (upper in the drawing). You know that you haven't. In particular, when different drugs are placed in each reaction part (drug holding part) and the effect of each drug is evaluated, if the reaction liquids existing in each flow channel cause contamination, the sensitivity evaluation test described later. Therefore, the backflow preventing projection 19 capable of suppressing the contamination between the reaction liquids has a very remarkable effect.
  • the microchannel chip MF including four channel units U each including one test solution inlet 13 and four reaction sections 15 has been described, but the present invention is as described above.
  • the number of reaction units 15 included in the flow path unit U and the number of flow path units U included in the micro flow path chip MF are not limited to the embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the microchannel chip 10 showing the procedure for performing the sensitivity evaluation test.
  • the drug is previously supplied from the drug introduction port 14 to its bottom surface part, that is, the reaction part (drug holding part) 15.
  • the test liquid is supplied from the test liquid inlet 13 while the chemical is supplied to the reaction section 15.
  • the test solution is generally composed of a culture solution containing a predetermined bacterium, and is sent to the reaction section (drug holding section) 15 via the main flow channels 161 to 164.
  • the test solution flows through the main channels 161-164, the air on the test solution inlet 13 side (upstream side) of the test solution end is discharged to the outside from the exhaust port 171 via the exhaust channel 172.
  • a test solution (dotted pattern portion in the figure) is introduced from the test solution inlet 13 using a pipette 80 or the like (see FIG. )), by pressing the pipetter 80 as it is, the test liquid reaches the drug holding portion where the drug 90 is held, that is, the reaction part 15 (FIG. 4B).
  • An exhaust passage 172 having an exhaust port 171 is connected in the middle of the main passage 161. Since the exhaust passage 172 has a smaller passage cross-sectional area than the main passage 161, the test liquid does not flow back into the exhaust passage.
  • the first substrate is made of a silicone rubber material typified by water-repellent polydimethylsiloxane, the backflow prevention effect is further enhanced.
  • the test liquid 91 is pressed to the downstream side (reaction part 15 side) by additionally introducing air from the pipettor 80 (FIG. 4C).
  • the air passes through the exhaust port 171 formed at the end of the exhaust passage 172. It is discharged to the outside (FIG. 4(d)).
  • the test liquid 91 is not pressed more than necessary by the air behind, and the test liquid 91 remains at an appropriate position in the main flow channel 161, and at the same time is a part of the reaction section 15.
  • the test solution 91 does not overflow from the drug introducing port 14 by staying at an appropriate height inside the drug introducing port 14. Then, the test liquid 91 and the drug 90 react to form a reaction liquid.
  • the substrate 10 of the microchannel chip MF is provided with four channel units U, so that the four drug holding portions in each channel unit U mutually exert a drug effect.
  • the four drug holding portions in each channel unit U mutually exert a drug effect.
  • 16 kinds of susceptibility evaluation tests can be carried out by supplying drugs having mutually different drug effects to all 16 drug holding parts in total. Furthermore, when three types of drugs having the same drug effect are fixed to the three drug holding portions of the four flow path units U and a sensitivity evaluation test is performed, in each flow path unit U, three types of test liquids for the test liquid are tested. The variation in drug effect can be evaluated.
  • the drug is previously supplied to one of the drug holding parts, but in order to supply the drug from the drug introducing port 14 to the drug holding part 15 which is the bottom surface thereof, a liquid drug in which the drug is dissolved in advance is used. After the preparation, the liquid medicine is dripped from the medicine introducing port 14 to the medicine holding portion using a microsyringe or the like. The drug is placed in the drug holding unit by evaporating the dropped solvent of the drug.
  • each exhaust flow path 172 (three in FIG. 8) communicating with each main flow path 161 of the plurality of flow path units U is integrated to finally form one exhaust flow path 172.
  • the microchannel chip MF itself composed of U can be miniaturized.
  • the exhaust passage 172 communicating with the main passage 161 is illustrated in FIG. 8, the exhaust passage 172 communicating with the main passage 162 is formed, and these are integrated to form another exhaust passage. Of course, it is okay.
  • the modification shown in FIG. 9 is a schematic diagram in the case of having a branched exhaust flow path 172A branched from the middle of one exhaust flow path 172.
  • the branch exhaust flow passage 172A is inclined with respect to the flow direction of the air flowing through the exhaust flow passage 172 by a predetermined angle and communicates with the exhaust flow passage 172.
  • the number of branch exhaust flow paths 172A for one exhaust flow path 172 is not limited to one and may be two or more.
  • having one exhaust port for each of one exhaust flow path and one branch exhaust flow path is similar to the embodiment.
  • the angle at which the branch flow passage 172A and the exhaust flow passage 172 intersect may be any angle.
  • the introduction part having the test solution introduction port and the drug that reacts with the test solution are arranged in one of the test solution introduction ports.
  • the micro channel chip has a flow channel cross-sectional area of the exhaust flow channel smaller than a flow channel cross-sectional area of the main flow channel at a connection portion between the main flow channel and the exhaust flow channel.
  • the exhaust flow path has a branched exhaust flow path communicating with the exhaust flow path, even if the test liquid flows backward and flows into the exhaust flow path, the flow path is more than the exhaust flow path. Due to the branch exhaust passage having a small cross-sectional area, the test liquid does not flow into the branch passage, and only the air introduced later can be satisfactorily discharged from the outlet.
  • the micro-channel chip MF itself including a plurality of channel units U can be downsized.

Abstract

試験液導入口と、１つの前記試験液導入口に対し、試験液と反応する薬剤が配置される複数の反応部と、前記導入部と前記複数の反応部の各々とを連通する複数の主流路と、前記主流路に接続される排気流路と、前記排気流路の末端の排気口とを備えるとともに、前記主流路と前記排気流路との接続部において、前記排気流路の流路断面積は、前記主流路の流路断面積よりも小さいマイクロ流路チップは、簡易な構成によって試験液のオーバーフローを防止することができる。

Description

マイクロ流路チップ
　本発明は、試験液と試薬との反応を迅速化して、分析を安全かつ高精度に行うことを可能にするマイクロ流路チップに関するものである。
　近年、薬剤に対する細菌の感受性評価や試薬の分析、反応度評価等を短時間で行うためにマイクロ流路チップが開発されている。このマイクロ流路チップは、マイクロ流路デバイスとも称されており、薬剤導入口と試験液導入口とが設けられた基板を備えている。さらに、基板の内部には、薬剤導入口の底面に設けられた薬剤保持部と試験液導入口との間を連通するマイクロメートル（μｍ）レベルの微細な連通流路が形成されている。
　そして、薬剤保持部に保持された薬剤に、試験液導入口から導入された試験液を、連通流路を介して送液して、薬剤と試験液とを接触させる。これにより、薬剤と試験液とを反応させて感受性評価等を行うことができるようになっている。
　例えば特許文献１には、流路内に空気を導入し、その空気を用いて、目的の場所へ目的の量の試験液を送液するマイクロ検査チップが開示されている。そして、液体を定量する際には、流路内の空気が、排気流路を経て開放されたバルブを通じて外部に排出されるようになっている。
特開２０１０－８１４５号公報
　しかしながら、特許文献１に記載されたマイクロ検査チップには、少なくともチップ外部に液体や気体を送るためのポンプ機構と、チップ内部又は外部に開閉可能なバルブと、が必要となっている。
　さらに、特許文献１に記載されたマイクロ検査チップは、液体を定量した後にバルブを開放して送液するように構成されていた。そのため、当該チップは、最終的に送液される反応部から液体がオーバーフローすることは防止できるものの、全体の構成が複雑なものとなっていた。
　本発明は、簡易な構成によって試験液のオーバーフローを防止することのできる、マイクロ流路チップを提供することを目的としている。
（１）上記目的を達成するために、本発明のマイクロ流路チップは、試験液導入口を有する導入部と、１つの前記試験液導入口に対し、試験液と反応する薬剤が配置される複数の反応部と、前記導入部と前記複数の反応部の各々とを連通する複数の主流路と、前記主流路に接続される排気流路と、前記排気流路の末端の排気口とを備え、前記主流路と前記排気流路との接続部において、前記排気流路の流路断面積は、前記主流路の流路断面積よりも小さい。
（２）好ましくは、上記（１）のマイクロ流路チップにおいて、前記排気流路は、前記主流路内を流れる試験液の流れ方向に対して前記試験液導入口側に傾斜して前記主流路と連通する。
（３）好ましくは、上記（１）または（２）のマイクロ流路チップにおいて、前記排気流路は、当該排気流路の途中に連通する分岐排気流路を有する。
（４）好ましくは、上記（１）、（２）または（３）のマイクロ流路チップにおいて、前記複数の主流路の各々と連通する少なくとも１つの前記排気流路を有する。
（５）好ましくは、上記（１）、（２）、（３）または（４）のマイクロ流路チップにおいて、隣接する前記主流路を連通するバイパス流路をさらに備える。
（６）好ましくは、上記（１）、（２）、（３）、（４）または（５）のマイクロ流路チップにおいて、前記排気流路と前記主流路との接続箇所近傍には、逆流防止突起が形成されている。
　本発明のマイクロ流路チップは、このような簡易な構成により、排気流路を通じて流路内の空気を排出できるため、試験液のオーバーフローを防止することができる。
本発明に係るマイクロ流路チップ全体模式図である。 本発明に係るマイクロ流路チップの要部断面模式図である。 本発明に係るマイクロ流路ユニットの平面図である。 本発明に係るマイクロ流路チップの使用の一形態を示す断面図である。 図３のＡ部拡大図である。 本発明に係るマイクロ流路チップのバイパス流路機構の作用を示す図である。 本発明に係るマイクロ流路チップの逆流防止突起機構の作用を示す写真である。 本発明に係るマイクロ流路チップの第一変形例を示す模式図である。 本発明に係るマイクロ流路チップの第二変形例を示す模式図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
　（マイクロ流路チップの構成）
　はじめに、図１及び図２を用いて、マイクロ流路チップＭＦの基本的な構成について説明する。マイクロ流路チップＭＦは、図１に示すように、全体として四角形の基板１０から構成されている。基板１０は、表面側の第１基板１１と、背面側の第２基板１２とを貼り合わせることによって構成される。さらに、図１に示すマイクロ流路チップＭＦは、４つのマイクロ流路ユニットＵを有して構成されている。
　ところで、第１基板１１は透明であることが好ましい。第１基板１１が透明であることは、試験液の変化の観察、薬剤保持部の薬剤量、薬剤と菌の反応状態（後述する感受性評価）の確認等に有利であり、好ましい。また、第１基板１１はゴム弾性を有することが好ましい。更に、第１基板１１が気体透過性を有することも好ましい。具体的には、少なくとも天然ゴム以上の気体透過性を有することが好ましい。第１基板と第２基板の貼り合せの際、両者に挟まれて不可避的に残存する空気を大気中に放出し、加熱による気体の膨張によるマイクロ流路チップの破損を防止することが期待されるからである。ここで、ゴム弾性を有する好ましい素材は、ＪＩＳ　Ｋ６２５１：２０１０に従って測定された引張強さが４０－１００ｋｇ／ｃｍ２であり、伸びが５０－５００％のものである。上記のような物性を備えたゴムとしてはシリコーンゴムが挙げられ、特にポリジメチルシロキサンが推奨される。なお、ポリジメチルシロキサンのＪＩＳ　Ｋ６２５１：２０１０に従って測定された引張強さは７０－１００ｋｇ／ｃｍ２であり、伸びが１００－５００％であり、特にこの範囲であることが好ましい。さらに、ポリジメチルシロキサンは撥水性を有するために、後述する感受性評価の際に使用する反応液が表面エネルギを最小にするように働くと同時に、試験液導入口および反応部が大気解放されているため、反応液が流路内で逆流しづらいという特徴を有する。
　また、第２基板１２はマイクロ流路チップに慣用されている基板を用いればよい。素材としては、例えば、ガラス、シリコン、有機ポリマー、ガラス・有機ポリマー複合体等が挙げられる。特にガラスは好適である。
　ここで、第１基板１１の一方の（図１では左側）長辺寄りには、表面１１ａから背面１１ｂへと貫通する１つの貫通孔が形成されており、この貫通孔によって、試験液導入口１３が形成される。すなわち、図２（ａ）に示すように、第１基板１１の貫通孔の背面１１ｂ側に第２基板１２が貼り合わされることで、表面１１ａ側が開口した試験液導入口１３となる。貫通孔は、試験液導入口１３が形成されている背面１１ｂ側で、主流路１６１、１６２と連通している。したがって、試験液導入口１３から導入された試験液は、主流路１６１，１６２へと流れるようになっている。なお、図２は模式図であり、主流路１６１、１６２は、図示しない分岐流路、逆流防止路を少なくとも含む。分岐流路は試験液導入口１３につながる分配部（図示せず）に連通する流路部分であり、マイクロメートル（μｍ）レベルの微細な流路である。なお、分岐流路については後述する。
　さらに、第１基板１１の他方の（図１では右側）長辺寄りには、一つのマイクロ流路ユニットＵ毎に、４つの貫通孔が形成されており、これらの貫通孔によって薬剤導入口１４が形成される。すなわち、図２（ｂ）に示すように、第１基板１１の貫通孔の背面１１ｂ側に第２基板１２が貼り合わされることで、第１基板１１の背面１１ｂには、薬剤保持部１５としても機能する反応部１５が形成される。
　また、第１基板１１の貼り合わせ面、つまり背面１１ｂに第２基板１２を貼り合わせると、第１基板１１の凹溝と第２基板１２とにより、両基板の界面（マイクロ流路チップ１０の内部）に流路が形成される。
　第１基板１１の寸法は、任意のものであってよいが、例えば、長辺が４０ｍｍ、短辺が２５ｍｍとすることができ、厚さは２ｍｍとすることができる。また、主流路１６を構成する凹溝の深さは、例えば５０μｍとすることができ、試験液導入口１３の内径は例えば１ｍｍとすることができ、薬剤導入口１４の内径は例えば１．５ｍｍとすることができる。
　図３に示すマイクロ流路ユニットＵには、試験液導入口１３および分配部３２ａを含む導入部１３Ａ、分配部３２ａに連通する分岐流路３２ｂ、分岐流路３２ｂと主流路１６１～１６４を連通させるための逆流防止流路３２ｃ、主流路１６１～１６４、第二流路１６１Ａ～１６４Ａ、拡大接続部３５、反応部１５が形成されている。ここで、反応部１５は、薬剤保持部１５も兼ねている。試験液導入口１３から導入された試験液は、分配部３２ａにより等量分割されて、分配部３２ａに連通するマイクロメートル（μｍ）レベルの微細な分岐流路３２ｂ、逆流防止流路３２ｃ、主流路１６１～１６４、第二流路１６１Ａ～１６４Ａ、拡大接続部３５を介して、反応部１５に送液される。これにより、反応部１５では、試験液と薬剤が接触して反応液が生じる。特に、反応部１５と連通する第二流路１６１Ａ～１６４Ａの流路断面積を小さく、密集させることで第二流路１６１Ａ～１６４Ａの領域の一部を、後述する試験液の感受性評価等の観察領域３４として使用することができる。なお、本実施例では、マイクロ流路ユニットＵに形成される流路として、分岐流路、逆流防止流路、主流路、第二流路の複数の流路があるが、これら全てあるいは一部を含み主流路と称することもできる。
　ここで、排気流路１７２は、主流路１６１～１６４よりも流路断面積が小さく、かつ、主流路１６１、１６４の試験液の流れ方向に対し、試験液流れの上流側である試験液導入口１３側に傾斜するように主流路１６１、１６４と連通して形成されている。つまり、排気流路１７２は、送液される試験液の流れに逆らうような方向に主流路１６１、１６４と連通して形成されている。なお、排気流路１７２と主流路１６１、１６４がなす角度、すなわち傾斜する角度（θ）は、９０度未満であればどのような角度であってもよい。このような構造を採ることで、逆流した試験液が排気流路に流れ込むことを防止できる。なお、排気流路１７２と主流路１６１，１６４がなす角度（θ）とは、排気流路１７２の中心軸線と主流路１６１，１６４の中心軸線とがなす角度である。
　さらに、排気流路１７２は、主流路１６１、１６４の途中に接続され、試験液導入口１３から導入された試験液が後続して導入される空気に押されて反応部１５まで到達した後に、更に過剰に導入された空気を主流路からそらして逃がし、試験液を主流路内の所定の位置に停止させると共に、試験液が反応部１５の開口部からオーバーフローすることを防止することができる。なお、排気流路１７２は、第１基板１１の凹溝と第２基板１２とにより、両基板の界面（マイクロ流路チップ１０の内部）に形成される。
　また、本発明の排気流路１７２の流路断面積（凹溝深さ×流路幅）は、主流路１６１、１６４の流路断面積よりも小さい流路断面積を有するように設計されている。このような構造を有する事により、主流路１６１、１６４を流れる試験液が排気流路１７２に流入せず、空気のみが排出されるようになっている。既述したように、第１基板に形成される排気流路を、撥水性を有するポリジメチルシロキサンに代表されるシリコーンゴム材料で形成すると、更に効果的である。なお、ここでいう流路断面積とは、排気流路および主流路ともに、お互いの流路が接続する部分近傍、つまり、それらの接続部における、それぞれの流路断面積である。
　このように、主流路１６１、１６４を流れる試験液は、排気流路１７２に流入しにくくされている。一方で、排気流路１７２には、経路上にバルブ等はまったく設置されていない。空気等を含む気体であれば、排気流路１７２の末端の排気口１７１を通じて外部と自由に連通できるようになっている。
　次に、図５に示すように、本発明のマイクロ流路ユニットでは、隣接する主流路１６１～１６４の間を接続するバイパス流路１８が形成されている。このバイパス流路１８の機能を図６に基づいて説明する。図６（ａ）～（ｆ）に示すように、試験液導入後に、連続してピペット等を用いて空気が導入されると、試験液後方の空気はバイパス流路１８を通じて行き来するようになる（図６（ｄ））。したがって、排気流路１７２が直接接続されていない主流路１６２、１６３内の空気も、主流路１６１または１６４を経由して排気流路１７２に流れ、最終的に排気口１７１から外部に排出される（図６（ｅ））。
　さらに、逆流防止流路３２ｃの末端（主流路１６１～１６４との連通する領域）には反応液の逆流を防止する逆流防止突起１９が設けられている（図５）。この逆流防止突起１９は、試験液が流れる方向（図３及び図５では紙面の上から下に試験液が流れる。）に向かって逆流防止流路３２ｃの流路幅が漸減するように、形成されている。これにより、反応液の逆流防止を実現することができる。なお、図５では、逆流防止流路３２ｃと主流路１６１～１６４との接続部分に逆流防止突起１９が設けられているが、逆流防止流路３２ｃを形成せず、分岐流路３２ｂと主流路１６１～１６４との接続部に逆流防止突起１９を設けることもできる。
　以下、逆流防止突起１９のもう一つの効果であるコンタミネーション抑制のメカニズムを図６に基づいて説明する。
（ｉ）ピペット等を用いて、試験液導入口１３から導入された試験液（図中斜線部）は、分配部（図示せず）、逆流防止流路３２ｃ、主流路１６１～１６４に送られる（図６（ａ）～図６（ｂ））。最終的に反応部１５にて、試験液と薬剤とが接触すると反応液が得られる（図示せず）。
（ｉｉ）その後、ピペット等を用い連続して空気を試験液導入口１３に余分に注入してしまっても、余分な空気は、バイパス流路１８、排気流路１７２を経由して、排気口（図示せず）から外部に排出され、主流路１６１～１６４および反応部（図示せず）に存在していた試験液は解放状態にある反応部からオーバーフローせず、かつ主流路１６１～１６４の所定位置に留まる（図６（ｃ）～図６（ｅ））。
（ｉｉｉ）一方で、反応液をマイクロ流路ユニットＵ内に一定時間保持し続けることで、生成された反応液が所定位置から徐々に逆流し、バイパス流路１８を通して、隣接する主流路間（たとえば、１６１と１６２等）に存在する反応液と混じりコンタミネーションを起こす潜在的危険性がある。しかしながら、逆流防止突起１９が存在することで、隣接する主流路間（たとえば、１６１と１６２等）に存在する反応液のコンタミネーションを抑制できることが実験により判明した（図６（ｆ）及び図７）。図７は、マイクロ流路ユニットＵのうちの１つの流路の一部の写真である。このとき、試験液導入口からの空気導入後に、反応液を意図的に逆流させたのであるが、図７からは逆流防止突起１９の部分から上の領域（紙面では上）に反応液が逆流していないことがわかる。特に、各反応部（薬剤保持部）に異なる薬剤を配置して、薬剤毎の効果を評価する場合には、各流路に存在する反応液同士がコンタミネーションを起こすと、後述する感受性評価試験の信頼性を損なうことになるため、反応液同士のコンタミネーションを抑制できる逆流防止突起１９は極めて顕著な効果を奏する。
　なお、図１、図３では、それぞれ１つの試験液導入口１３と４つの反応部１５とを備える流路ユニットＵを４つ備えるマイクロ流路チップＭＦについて説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、流路ユニットＵに含まれる反応部１５の数や、マイクロ流路チップＭＦに含まれる流路ユニットＵの数はいくつであってもよい。
　次に、マイクロ流路チップＭＦの使用方法を、感受性評価試験を例に説明する。なお、図４は感受性評価試験を行う際の手順を示すマイクロ流路チップ１０の断面図である。
（感受性評価試験）
　マイクロ流路チップＭＦが薬剤に対する試験液の感受性評価試験に使用される場合には、あらかじめ薬剤が薬剤導入口１４からその底面部、すなわち反応部（薬剤保持部）１５に供給される。反応部１５に薬剤が供給された状態のもとで、試験液導入口１３から試験液が供給される。試験液は、一般に、所定の細菌を含んだ培養液からなり、主流路１６１～１６４を介して反応部（薬剤保持部）１５に送液される。試験液が主流路１６１～１６４を流れると、試験液末端よりも試験液導入口１３側（上流側）にある空気は、排気流路１７２を経由して排気口１７１から外部に排出される。
　詳細には、図４（ａ）～（ｄ）に示すように、ピペッタ８０等を使用して、試験液導入口１３から試験液（図中点状模様部）を導入し（図４（ａ））、ピペッタ８０をそのまま押圧することで、試験液を薬剤９０が保持された薬剤保持部つまり反応部１５まで到達させるようになっている（図４（ｂ））。主流路１６１途中に、排気口１７１を有する排気流路１７２が接続されている。排気流路１７２は主流路１６１よりも流路断面積が小さいため、試験液は排気流路に逆流しない。第１基板が撥水性を有するポリジメチルシロキサンに代表されるシリコーンゴム材料で形成されている場合には、逆流防止効果は更に強化される。
　その後、ピペッタ８０から空気が追加で導入されることで、試験液９１が下流側（反応部１５側）に押圧される（図４（ｃ））。この際、ピペッタ８０で押圧する強さを誤ったとしても、試験液９１の末端（最後尾）が排気流路１７２まで達すると、空気は排気流路１７２の末端に形成された排気口１７１を通じて外部に排出される（図４（ｄ））。このような作用機構により、背後の空気によって試験液９１が必要以上に押圧されることがなく、試験液９１は主流路１６１内の適切な位置に留まると同時に、反応部１５の一部である薬剤導入口１４内の適切な高さに留まり、薬剤導入口１４から試験液９１が溢れてしまうことはない。その後、試験液９１と薬剤９０が反応して反応液となる。
　ところで、図３に示すように、１つの流路ユニットＵの４つの薬剤保持部つまり反応部１５において、抗菌成分の濃度が異なる同一種類の薬剤、あるいは抗菌成分が異なる異種の薬剤等のように、薬剤効果が相互に異なる薬剤を３つの薬剤保持部に固定し、残りの１つの薬剤保持部には薬剤を保持しないようにすると、１つの流路ユニットＵにおいて、３種類の薬剤についての感受性評価試験を行うことができる。残りの１つの薬剤保持部に薬剤を供給しないことにより、薬剤が使用されない場合と、薬剤を使用した場合との比較評価を行うことができる。
　さらに、図１に示すように、マイクロ流路チップＭＦの基板１０には、４つの流路ユニットＵが設けられているので、各流路ユニットＵにおける４つの薬剤保持部に相互に薬剤効果が相違する薬剤を固定すれば、同時に１６種類の薬剤に対する感受性評価試験を行うことができ、合計１６箇所の薬剤保持部のうち、１つの薬剤保持部に薬剤を供給せずに、他の１５箇所の薬剤保持部に相互に薬剤効果が相違する薬剤を固定すれば、１５種類の感受性評価試験を行うことができる。
　また、合計１６箇所の薬剤保持部の全てに、相互に薬剤効果が相違する薬剤を供給すれば、１６種類の感受性評価試験を行うことができる。さらに、４つの流路ユニットＵの３つの薬剤保持部に、それぞれ同じ薬剤効果の３種類の薬剤を固定して感受性評価試験を行うと、各々の流路ユニットＵにおいて、試験液に対する３種類の薬剤効果のバラツキを評価することができる。
　なお、何れかの薬剤保持部には、予め薬剤が供給されるが、薬剤導入口１４からその底面である薬剤保持部１５に薬剤を供給するには、予め薬剤を溶媒に溶かした液状の薬剤を調製した後に、マイクロシリンジ等を使用して液状の薬剤を薬剤導入口１４から薬剤保持部に滴下する。滴下された薬剤の溶媒を蒸発させることにより、薬剤保持部に薬剤が配置される。
　（排気流路の変形例）
　図８および図９を用いて、排気流路１７２の変形例について説明する。
　図８に示す変形例は、複数の流路ユニットＵの各々の主流路１６１に連通する各々の排気流路１７２（図８では３つ）が統合されて最終的に１つの排気流路１７２を形成し、統合された１つの排気流路の末端にのみ排気口１７１を有する場合の模式図である。このような構造を採ることで、追加導入された空気のみを排気流路１７２を経由して排気流路末端に形成された排気口１７１から外部に排出することができるため、複数の流路ユニットＵから構成されるマイクロ流路チップＭＦ自体の小型化が可能となる。なお、図８では主流路１６１に連通する排気流路１７２のみを例示したが、主流路１６２に連通する排気流路１７２を形成し、これらを統合して他の１つの排気流路を形成してもよいことは勿論である。
　図９に示す変形例は、１つの排気流路１７２の途中から分岐された分岐排気流路１７２Ａを有する場合の模式図である。この構造では、排気流路１７２を流れる空気の流れ方向に対して、分岐排気流路１７２Ａが所定角度傾斜して、排気流路１７２に連通している。このような構造を採ることで、万が一、試験液が逆流して排気流路１７２に流れ込んだとしても、排気流路１７２よりも流路断面積が小さな分岐排気流路１７２Ａにより、試験液が分岐流路１７２Ａに流れず、後から導入する空気のみを良好に排出口１７１から排出することができる。なお、１つの排気流路１７２に対する分岐排気流路１７２Ａの数は１つに限定されるものではなく、２つ以上あってもよい。なお、１つの排気流路および１つの分岐排気流路のそれぞれに対して、１つの排気口を有することは、実施例と同様である。また、分岐流路１７２Ａと排気流路１７２とが交差する角度は、いかなる角度でもよい。
（作用・効果）
　本実施の形態のマイクロ流路チップＭＦによる作用・効果を列挙して詳細に説明する。
（１）上述してきたように、本実施例のマイクロ流路チップＭＦは、試験液導入口を有する導入部と、１つの前記試験液導入口に対し、試験液と反応する薬剤が配置される複数の反応部と、前記導入部と前記複数の反応部の各々とを連通する複数の主流路と、前記主流路に接続される排気流路と、前記排気流路の末端の排気口とを備え、前記主流路と前記排気流路との接続部において、前記排気流路の流路断面積は、前記主流路の流路断面積よりも小さい、マイクロ流路チップである。このような簡易な構成により、排気流路を通じて流路内の空気のみを排気口から排出できるため、試験液のオーバーフローを防止することができる。さらに、排気流路の流路断面積を、主流路の流路断面積よりも小さくすることによって、排気流路に試験液が逆流により流入することを防止できる。
（２）また、排気流路は、主流路内を流れる試験液の流れ方向に対して試験液導入口側に傾斜して主流路と連通する場合、排気流路の流路方向は、主流路内を流れる試験液の向きと逆方向になるため、排気流路に試験液が流入しにくくなる。
（３）さらに、排気流路は、排気流路の途中に連通する分岐排気流路を有する場合、万が一、試験液が逆流して排気流路に流れ込んだとしても、排気流路よりも流路断面積が小さい分岐排気流路により、試験液が分岐流路に流れず、後から導入する空気のみを良好に排出口から排出することができる。
（４）また、複数の主流路の各々と連通する少なくとも１つの排気流路を有する場合、追加導入された空気のみを排気流路を経由して排気流路末端に形成された排気口から外部に排出することができるため、複数の流路ユニットＵから構成されるマイクロ流路チップＭＦ自体の小型化が可能となる。
（５）加えて、隣接する主流路間を連通するバイパス流路をさらに備えることで、バイパス流路を通じて主流路間を空気が行き来するようになるため、排気流路が直接連通されていない主流路内の空気もバイパス流路により排気流路に集まり、外部に排気される。したがって、排気流路の本数を低減することができるため、マイクロ流路チップの小型化が可能となる。
（６）さらに、排気流路と主流路との接続箇所近傍に逆流防止突起を形成することにより、各主流路間の反応液のコンタミネーションを抑制することが可能となる。
　以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
ＭＦ：マイクロ流路チップ
Ｕ：流路ユニット
１０：基板
１１：第１基板
１１ａ：表面
１１ｂ：背面
１２：第２基板
１３Ａ：導入部
１３：試験液導入口
１４：薬剤導入口
１５：反応部（薬剤保持部）
３２ａ：分配部
３２ｂ：分岐流路
３２ｃ：逆流防止流路
３４：観察領域
３５：拡大接続部
１６１～１６４：主流路
１６１Ａ～１６４Ａ：第二流路
１７１：排気口
１７２：排気流路
１７２Ａ：分岐排気流路
１８：バイパス流路
１９：逆流防止突起
８０：ピペッタ
９０：薬剤
９１：試験液

Claims (6)

  1. 　試験液導入口を有する導入部と、
    　１つの前記試験液導入口に対し、試験液と反応する薬剤が配置される複数の反応部と、
    　前記導入部と前記複数の反応部の各々とを連通する複数の主流路と、
    　前記主流路に接続される排気流路と、
    　前記排気流路の末端の排気口と
    を備え、
    　前記主流路と前記排気流路との接続部において、前記排気流路の流路断面積は、前記主流路の流路断面積よりも小さい、
    マイクロ流路チップ。
  2. 　前記排気流路は、前記主流路内を流れる試験液の流れ方向に対して前記試験液導入口側に傾斜して前記主流路と連通する、請求項１に記載された、マイクロ流路チップ。
  3. 　前記排気流路は、当該排気流路の途中に連通する分岐排気流路を有する、請求項１又は請求項２に記載された、マイクロ流路チップ。
  4. 　前記複数の主流路の各々と連通する少なくとも１つの前記排気流路を有する、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された、マイクロ流路チップ。
  5. 　隣接する前記主流路を連通するバイパス流路をさらに備える、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された、マイクロ流路チップ。
  6. 　前記排気流路と前記主流路との接続箇所近傍には、逆流防止突起が形成されている、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載された、マイクロ流路チップ。
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