(57)【要約】【課題】微小流路壁面に薬剤を塗布する手間を省くことができる。【解決手段】図２(a)に示すように、マイクロ化学チップ装置中の微小流路２０には２つの層流（つまり、微粒子を含有する微粒子含有溶液Ａ１と、緩衝液Ａ３）が供給されており、該緩衝液Ａ３と接する位置には薬剤入りゲルＡ２が供給されている。微粒子含有溶液Ａ１中の微粒子は該薬剤入りゲルＡ２に接触することにより反応が開始されるが、図２(a)に示す状態では緩衝液Ａ３によって分離されているので、反応は開始されていない。この状態で緩衝液Ａ３の供給を停止すると、同図(c)に示すように微粒子含有溶液Ａ１と薬剤入りゲルＡ２とが接触することとなり、微粒子と薬剤との反応を定点観察できることとなる。この装置の場合、薬剤は微小流路２０の壁面に塗布しておく必要はなく、薬剤入りゲルＡ２を供給路２２から供給すれば足りるので、薬剤塗布の手間を省くことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された溶液が層流状態で流下されるように構成された微小流路と、
該微小流路に接続されると共に、微粒子を含有する微粒子含有溶液を前記微小流路に層流状態で供給する第１供給部と、
該微小流路に接続されると共に、前記微粒子を反応させるための薬剤が混入されてなる薬剤入りゲルを該微小流路に面するように供給する第２供給部と、
該微小流路に接続されると共に、前記微粒子含有溶液と前記薬剤入りゲルとの間に層流状態の緩衝液を供給する第３供給部と、
前記第３供給部から前記微小流路への緩衝液の供給量を調整する緩衝液調整手段と、
を備えたことを特徴とするマイクロ化学チップ装置。
【請求項２】
前記微粒子含有溶液は、血小板を含有する溶液であり、
前記薬剤入りゲルは、コラーゲンが混入されたゲルである、
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ化学チップ装置。
【請求項３】
前記薬剤入りゲル中のコラーゲンの濃度は１μｇ／ｍｌ乃至２０μｇ／ｍｌである、
ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロ化学チップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の微粒子が特定の薬剤に反応していく過程を観察することができるマイクロ化学チップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ある特定の微粒子を特定の薬剤に反応させて、その微粒子の反応の過程を観察することが行われており、その反応を誘起するデバイスとしてマイクロ化学チップ装置が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、微粒子を反応させるためのマイクロ化学チップ装置の従来構成の一例を示す模式図であり、図４は、その作用を説明するための模式図である。図中の符号Ｂ１は、そのような微粒子を含有せずに上述の薬剤とも反応しない溶液（以下、“緩衝液”とする）Ｄ１の流入路を示し、符号Ｐ１は、該緩衝液Ｄ１を供給するポンプを示す。また、符号Ｂ２は、微粒子を含有する溶液（以下、“微粒子含有溶液”とする）Ｄ２の流入路を示し、符号Ｐ２は、該溶液Ｄ２を供給するポンプを示す。これらの流入路Ｂ１，Ｂ２は下流側で合流するように配置されており、その合流部Ｃには微小流路Ｂ３が連通されていて、各流入路Ｂ１，Ｂ２からの溶液（つまり、上述の緩衝液Ｄ１と微粒子含有溶液Ｄ２）が混ざり合うこと無く２層の層流状態のままで流下されるように構成されている。さらに、この微小流路Ｂ３の壁面（符号Ｈで示す部分であって、２層の層流の界面が接してなる壁面）には、前記微粒子含有溶液Ｄ２とのみ反応し前記緩衝液Ｄ１とは反応しない反応部（薬剤を塗布した部分。図４(a) (b) の符号Ｇ参照）が配置されている。そして、微小流路Ｂ３における各溶液Ｄ１，Ｄ２の層流幅Ｗ１，Ｗ２を上述のポンプＰ１，Ｐ２によって調整して図４(a)
から同図(b) に示すように界面Ｅを移動し、反応部Ｇを微粒子含有溶液Ｄ２に接触させて、微粒子の反応を誘起するようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１５７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術の場合、微小流路の壁面に薬剤を塗布して反応部を形成することが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述のような問題を解決するマイクロ化学チップ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、図１及び図２に例示するものであって、供給された溶液が層流状態で流下されるように構成された微小流路（２０）と、
該微小流路（２０）に接続されると共に、微粒子を含有する微粒子含有溶液（Ａ１）を前記微小流路（２０）に層流状態で供給する第１供給部（２１）と、
該微小流路（２０）に接続されると共に、前記微粒子を反応させるための薬剤が混入されてなる薬剤入りゲル（Ａ２）を該微小流路（２０）に面するように供給する第２供給部（２２）と、
該微小流路（２０）に接続されると共に、前記微粒子含有溶液（Ａ１）と前記薬剤入りゲル（Ａ２）との間に層流状態の緩衝液（Ａ３）を供給する第３供給部（２３）と、
前記第３供給部（２３）から前記微小流路（２０）への緩衝液（Ａ３）の供給量を調整する緩衝液調整手段（Ｐ３）と、を備えたことを特徴とするマイクロ化学チップ装置（１）に関する。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記微粒子含有溶液（Ａ１）が、血小板を含有する溶液であり、
前記薬剤入りゲル（Ａ２）が、コラーゲンが混入されたゲルであることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記薬剤入りゲル（Ａ２）中のコラーゲンの濃度が１μｇ／ｍｌ乃至２０μｇ／ｍｌであることを特徴とする。
【００１０】
なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、薬剤を微小流路の壁面に塗布しておく必要が無いので、その手間を省くことができる。
【００１２】
請求項２及び３に係る発明によれば、血小板とコラーゲンが接触して発生した凝集塊がコラーゲン入りゲルの保持作用により下流に流されることなく反応が進むので、血小板の凝集反応を定点で観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明に係るマイクロ化学チップ装置の全体構成の一例を説明するための模式図である。
【図２】図２は、本発明に係るマイクロ化学チップ装置の作用の一例を説明するための模式図である。
【図３】図３は、微粒子を反応させるためのマイクロ化学チップ装置の従来構成の一例を示す模式図である。
【図４】図４は、図３に示す装置の作用を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１及び図２に沿って、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１５】
本発明に係るマイクロ化学チップ装置は、図１に符号１で例示するものであって、微小断面の流路（以下、“微小流路”とする）２０を備えており、該微小流路２０は、レイノルズ数が非常に低くなるように形成されていて、供給された溶液が層流状態で流下されるようになっている。
【００１６】
この微小流路２０の上流側（図１では右側）には、微粒子含有溶液（つまり、ある特定の微粒子を含有する溶液）Ａ１を供給する第１供給部２１が接続されており、該第１供給部２１から供給された微粒子含有溶液Ａ１は微小流路２０中を層流状態のままで流下されるようになっている。また、この微小流路２０（詳しくは、前記第１供給部２１が接続されている箇所よりも下流側）には、前記微粒子を反応させるための薬剤を含むゲル（以下、“薬剤入りゲル”とする）Ａ２を該微小流路２０に面するように供給する第２供給部２２が接続されている。さらに、この微小流路２０（詳しくは、前記第２供給部２２が接続されている箇所よりも上流側）には緩衝液（微粒子含有溶液Ａ１や薬剤入りゲルＡ２と反応しない液）Ａ３を供給するための第３供給部２３が接続されており、層流状態の緩衝液Ａ３を前記微粒子含有溶液Ａ１と前記薬剤入りゲルＡ２とを遮るようにその間に流下させることができるようになっている（図２(a) 参照）。
【００１７】
上述の第１供給部２１としては、微粒子含有溶液Ａ１が層流状態で流れるように構成された微小断面の供給路（流入路）を挙げることができ、上述の第３供給部２３としては、緩衝液Ａ３が層流状態で流れるように構成された微小断面の供給路（流入路）を挙げることができる。このように第１供給部２１及び第３供給部２３を共に供給路とする場合には、第１供給部２１、第３供給部２３及び微小流路２０を図示のように略Ｙ字状に配置すると良い。なお、これらの第１乃至第３供給部２１，２２，２３や微小流路２０はマイクロ化学チップ本体２に形成しておくと良い。ここで、図１及び図２に示す装置では、薬剤入りゲルの供給路（第２供給部）２２は、微小流路２０に対してほぼ直角に配置されているが、もちろんこれに限られるものではなく、傾斜させても良い。
【００１８】
また、前記第３供給部２３から前記微小流路２０への緩衝液Ａ３の供給量を調整する緩衝液調整手段Ｐ３を設けておくと良い。この緩衝液調整手段Ｐ３としては、圧力で制御するタイプのポンプではなく、電圧で制御するタイプのポンプ（例えば、電気浸透流ポンプ）を用いると良く、該ポンプは上述の第３供給部２３に接続すると良い。前者（つまり、圧力で制御するタイプのポンプ）だと、電圧を僅かに変化させただけでもポンプアクチュエータは大きく変位してしまい流量の細かな制御が困難であるのに対し、後者（つまり、電圧で制御するタイプのポンプ）だと細かな流量制御ができるので緩衝液の供給量調整には適している。
【００１９】
また、前記第１供給部２１から前記微小流路２０への微粒子含有溶液Ａ１の供給量を調整する微粒子含有溶液調整手段Ｐ１を設けておくと良い。この微粒子含有溶液調整手段Ｐ１としては、圧力で制御するタイプのポンプ（例えば、シリンジポンプ等）を挙げることができる。このような圧力で制御するタイプのポンプの場合、流速の分布はポアソン分布となるので、ナビエ・ストークス方程式によって微粒子の移動位置を算出することができ、精度の良い解析が可能となる。
【００２０】
ところで、上述の第２供給部２２は微小断面の供給路（流入路）にすると良い。また、薬剤調整手段Ｐ２を設けておいて、前記第２供給部２２から前記微小流路２０への薬剤入りゲルＡ２の突出量Ｗ３（詳細は後述する）を調整できるようにすると良い。この薬剤調整手段Ｐ２としては、緩衝液調整手段Ｐ３と同様、電圧で制御するタイプのポンプ（例えば、電気浸透流ポンプ）を挙げることができる。
【００２１】
なお、上述の微粒子含有溶液として、血小板を含有する溶液（多血小板血漿）を用い、薬剤入りゲルＡ２として、コラーゲンなどの凝集惹起剤を含んだゲルを用いることができ、その場合には、血小板の凝集反応を定点で観察することができる。また、ゲル中のコラーゲンの濃度は１μｇ／ｍｌ乃至２０μｇ／ｍｌにすると良い。
【００２２】
次に、本発明の作用について説明する。
【００２３】
微粒子の反応を誘起するには、まず、上述の微粒子含有溶液調整手段Ｐ１と薬剤調整手段Ｐ２と緩衝液調整手段Ｐ３とを適正に調整して、微粒子含有溶液Ａ１と緩衝液Ａ３が層流状態で微小流路２０中を流下し、薬剤入りゲルＡ２が前記微小流路２０に面するようにする（図２(a) 参照）。この“面する”とは、薬剤入りゲルＡ２が“前記微小流路２０の内部（つまり、微粒子含有溶液Ａ１や緩衝液Ａ３で満たされている流路内部）に対する（向く）状態”を意味し、具体的には、
・  図２(a) に符号Ｗ３で示すように、薬剤入りゲルＡ２が前記微小流路２０の内部に所定量だけ突出した状態
・  薬剤入りゲルＡ２が前記微小流路２０の内部に突出しない状態（つまり、突出量Ｗ３≒０となる状態）
の両方を含む概念である。この状態で、緩衝液調整手段Ｐ３等を調整して、緩衝液Ａ３の供給を停止すると共に微粒子含有溶液Ａ１の層厚を増加させる（図２(b) (c) 参照）。その結果、微粒子含有溶液Ａ１は薬剤入りゲルＡ２に接触し、微粒子は薬剤と反応することとなる。ここで、微粒子含有溶液として、血小板を含有する溶液を用い、薬剤入りゲルＡ２として、コラーゲン入りのものを用いた場合には、血小板がゲル中のコラーゲンと反応し、凝集塊が発生する。出来た凝集塊はコラーゲン入りゲルの保持作用によりその場にとどまり、その位置から下流に流されることなく凝集反応が進む（図２(c) の符号Ｊ参照）。この場合、微粒子含有溶液調整手段Ｐ１や薬剤調整手段Ｐ２は操作せずに、緩衝液調整手段Ｐ３による緩衝液Ａ３の供給の停止だけを行っても良い。そのようにしても、微粒子含有溶液Ａ１の層厚が増加して図２(c) の状態になることを本発明者らは確認している。
【００２４】
本発明によれば、薬剤はゲルＡ２に混入されているので、微小流路２０を前記緩衝液Ａ３や微粒子含有溶液Ａ１が流れてもその形状を保持でき、定点観察することができる。また、図４に示すように、薬剤（反応部Ｇ）を微小流路Ｂ３の壁面に塗布しておく必要が無いので、その手間を省くことができる。さらに、上述の微粒子含有溶液として、血小板を含有する溶液を用い、薬剤入りゲルＡ２として、コラーゲン入りゲルを用いた場合には、血小板とコラーゲンが接触して発生した凝集塊がコラーゲン入りゲルの保持作用により下流に流されることなく反応が進むので、血小板の凝集反応を定点で観察することができる。
【符号の説明】
【００２５】
２０          微小流路
２１          第１供給部
２２          第２供給部
２３          第３供給部
Ａ１          微粒子含有溶液
Ａ２          薬剤入りゲル
Ａ３          緩衝液
Ｐ１          微粒子含有溶液調整手段
Ｐ２          薬剤調整手段
Ｐ３          緩衝液調整手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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