(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料液体が送液されるマイクロ流路を備えるマイクロ流路デバイスにおいて、
前記マイクロ流路に導入するための試料液体を保持しておく入口リザーバーと、
前記マイクロ流路の試料を導入する側に設けられ、前記入口リザーバーと連通するインレットと、
前記マイクロ流路の試料を排出する側に設けられるアウトレットと、
前記アウトレットに連通して配設され、前記アウトレットから流れ出た前記試料液体を重力方向に導いて前記試料液体を前記アウトレットから取り去り、その側面が、外部の大気中に対し開放されたオープン流路と、
前記オープン流路に連通して配置され、前記オープン流路から排出された試料液体を保持する出口リザーバーと、
を備え、
前記アウトレットから排出された試料液体は、前記オープン流路を伝って前記出口リザーバーに溜められ、
前記インレットが前記アウトレットに対して重力方向に高い位置に配設されることを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【請求項２】
前記インレットと前記オープン流路との間に流体の流速を調整するための圧力損失調整流路を有する請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項３】
前記マイクロ流路が複数設けられ、前記複数のマイクロ流路が並列で設置されている請求項１または２に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項４】
前記マイクロ流路が複数設けられ、前記インレット、前記アウトレット、前記入口リザーバー、前記出口リザーバー、および前記圧力損失調整流路が、前記マイクロ流路の数に応じて複数設けられた請求項２に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項５】
前記マイクロ流路の断面形状の幅が１μｍ以上１ｍｍ以下で奥行きが１μｍ以上１ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項６】
前記マイクロ流路の表面の水に対する接触角が６０度以下である請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項７】
前記マイクロ流路の表面が、プラズマ処理、コロナ放電処理、又は親水性ポリマーを表面コート処理のいずれかの処理がされている請求項１〜６のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項８】
前記マイクロ流路の表面が、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、エバール（ＥＶＯＨ）、ポバール（ＰＶＯＨ）、又はホスホリルコリン基を有するポリマーを成分とする親水性ポリマーのいずれかでコート処理されている請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項９】
前記オープン流路の終点が前記出口リザーバーの最下点まで達している請求項１〜８のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１０】
マイクロ流路デバイスの母材がプラスチックから構成される請求項１〜９のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１１】
前記インレット、前記アウトレット、前記マイクロ流路、前記入口リザーバー、前記出口リザーバー、および前記圧力損失調整流路が、複数の母材により多層構造で形成されている請求項２に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１２】
前記マイクロ流路の一部に核酸、タンパク質、糖鎖、及び糖タンパクのうち少なくとも一つを含む生理活性物質を固定化もしくは封入した請求項１〜１１のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載のマイクロ流路デバイスを使用して、２種類以上の流体を接触させることにより反応、検出、抽出、分離、濃縮、又は選別を行うマイクロ流路デバイスの使用方法であって、
前記マイクロ流路デバイスの前記入り口リザーバーおよび前記インレットを前記流体の種類の数設け、複数の前記インレットから導入した前記流体を前記マイクロ流路で合流させる工程を含む、使用方法。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれかに記載のマイクロ流路デバイスを水平方向に対して傾斜角を有するように傾けて設置し使用するマイクロ流路デバイスの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な流路、反応槽、電気泳動カラム、膜分離機構などの構造が形成されたマイクロ流体制御機構付マイクロ流路デバイスに関する。詳しくは、化学、生化学などに広く利用される微小反応デバイス（マイクロリアクター）；集積型ＤＮＡ分析デバイス、微小電気泳動デバイス、微小クロマトグラフィーデバイスなどの微小分析デバイス、質量スペクトルや液体クロマトグラフィーなどの分析試料調製用微小デバイス、抽出、膜分離、透析などの物理化学的処理デバイスなどとして有用なマイクロ流路デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近はマイクロリアクターやマイクロトータルアナリシスシステム（μＴＡＳ）と呼ばれる微細加工技術を利用した化学反応や分離システムの微小化の研究が盛んになっており、マイクロチャネル（微細流路）を持つマイクロチップ上で行う核酸、タンパク質、糖鎖などの分析や合成、微量化学物質の迅速分析、医薬品・薬物のハイスループットスクリーニングへの応用が期待されている。
このようなシステムのマイクロ化の利点としては、（１）化学反応や抗原抗体反応で使用するサンプルや試薬の使用量、廃棄量を低減できる、（２）プロセスに必要な動力源の低減ができる、（３）体積に対する表面積の比率が向上することにより、熱移動・物質移動の高速化が実現でき、その結果、反応や分離の精密な制御、高速・高効率化、副反応の抑制が期待される、（４）同一基板上で多くのサンプルを同時に取り扱うことができる、（５）サンプリングから検出までを同一基板上で実施できる、等のことが挙げられ省スペースで持ち運び可能な安価なシステムの実現が考えられている。【０００３】
一方、デメリットとしては（１）検出面積が小さくなるが故に検出感度が低下するケースが多い、（２）マイクロスケールの流体流れでは乱流を発生させることが難しく、試薬等を混合させる場合に拡散混合となり時間を要する、（３）微細な流路に試薬等を送液するため微量で精度の高い送液方法が必要とされる、（４）気泡等が発生した場合に表面張力の影響が大きく除去することは難しく測定系に大きな影響を及ぼすことが多い、ことが挙げられる。このようなメリット、デメリットがある中でマイクロフルイディクス技術が検討され、自動車産業分野では加速センサーや圧力センサー、位置センサー（ジャイロスコープ）等、電気通信業界分野では光導波路、光スイッチ、ミラー、レンズ等、ライフサイエンス産業分野では血液分析、ＤＮＡ分析、化学犯罪捜査用途等として我々の日常生活で見られる形となっている。その他、食品分野、環境試験分野、軍需分野にもその用途を展開している。【０００４】
現在開発されているマイクロフルイディクス技術としては、センサー用途が多く、酵素もしくは抗原抗体反応、イオン感応電界効果（ＩＳＦＥＴ）、マイクロ電極、マイクロカンチレバー、音響波、共鳴を利用したマイクロセンサーが報告されている。用途としてはマイクロ電気泳動チップ、マイクロＰＣＲ（Ｐｌｙｍｅｒａｓｅ  Ｃｈａｉｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ）チップ、マイクロガスクロマトグラフィチップ、マイクロ液クロマトグラフィチップ、ＤＮＡ分離チップ等が多く報告されている。また、サンプリングから分析までを同一チップ上で実施するＬａｂ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐの開発も報告されており、炭疽菌や大腸菌に特異な核酸や抗体を用いた多機能バイオチップやグルコースやラクトース等をモニタリングする携帯可能な測定器、抗原抗体反応を用いた臨床検査チップ等が挙げられる。【０００５】
上記のようなマイクロ流路デバイスにおいて、送液機構として背圧型ポンプが用いられることが多く、プランジャーポンプやペリスタルティックポンプ、シリンジポンプなどが用いられる。また、キャピラリー電気泳動を行う方式においては電気浸透流が主に用いられている。また、微細加工を駆使して、圧電素子とダイアフラムを組み合わせたポンプ、さらに流路の非対称性を利用したディフューザー型のポンプが開発・発表されている。さらに遠心力を利用した送液法やインクジェット方式の送液方法等がある。但し、微細な流路に試薬等を送液するため微量で精度の高い送液方法が必要とされるため、送液機構がマイクロ流路チップと比較し大型となったり価格が高価となったりすることが課題としてある。ポータブル性が要求されるポイントオブケア用途や環境、食品分析の用途、およびコンタミネーションを避けるため試料が触れた部分を再利用しない生物・生化学分野でよく見られているディスポーザブル用途では、送液機構にも簡素で安価な機構が求められるため毛細管現象や表面張力を利用した送液法や重力を利用した落差法による送液法が好んで使用されている。【０００６】
毛細管現象を用いた送液法としては、ペーパーイムノクロマトグラフィやイムノクロマトグラフィーが既に多くの分野で利用されている。但し、メンブレンを利用した方法であるため送液速度の制御や送液した液体の取り出し等の使用分野に制限がある。表面張力を利用した送液法としては、親水面と疎水面とで構成された流路を備え親水面に対して疎水面を除した値を上流から下流に向けて連続的に増加させることにより液体を一方向に送液するマイクロ液滴輸送デバイスが考案されている（特許文献１参照）。マイクロ液滴輸送デバイスによれば、上流から下流に向けて親水性の割合が徐々に増加するので液体が流路に沿って送液される。
また、同様に親水領域と疎水領域とで流路を形成して、該流路に沿って液体を送液する微細流路システムや液体輸送デバイス（特許文献２及び３参照）も考案されている。表面張力を利用した送液方法は、親水性領域と疎水性領域を微小に精度よく加工を実施する必要があり工業的には課題がある。重力を利用した落差法として、流路で接続された入口リザーバー、出口リザーバーの液面の重力方向に対する高さの差に起因する圧力を利用した方法（特許文献４及び５参照）が考案されている。しかし、表面張力の影響を受けるため安定した流速の制御が難しく、ポンプや吸引機等の外部ソースを使用せずとも安定的に流体をマイクロ流路に流すことができるマイクロ流路デバイスが課題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−７４４公報
【特許文献２】特開２００５−２７０９２５公報
【特許文献３】特開２０００−４２４０２公報
【特許文献４】特開２００１−１６５９３９公報
【特許文献５】国際公開第０３／００８１０２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ポンプや吸引機等の外部ソースを使用せずとも安定的に流体をマイクロ流路に流体を流すことができるマイクロ流路デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以下の通りである。
（１）試料液体が送液されるマイクロ流路を備えるマイクロ流路デバイスにおいて、
前記マイクロ流路に導入するための試料液体を保持しておく入口リザーバーと、
前記マイクロ流路の試料を導入する側に設けられ、前記入口リザーバーと連通するインレットと、
前記マイクロ流路の試料を排出する側に設けられるアウトレットと、
前記アウトレットに連通して配設され、少なくとも一つの面の一部が、外部の大気中に対し開放されたオープン流路と、
を備え、
前記インレットが前記アウトレットに対して重力方向に高い位置に配設されることを特徴とするマイクロ流路デバイス。
（２）前記インレットと前記オープン流路との間に流体の流速を調整するための圧力損失調整流路を有する（１）に記載のマイクロ流路デバイス。
（３）複数のマイクロ流路が並列で設置されている（１）または（２）に記載のマイクロ流路デバイス。
（４）前記アウトレットと連通して配設され、前記アウトレットから排出される試料液体を保持する出口リザーバーをさらに設けることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（５）前記インレット、前記アウトレット、前記マイクロ流路、前記入口リザーバー、及び必要に応じて、前記出口リザーバー、および前記圧力損失調整流路を２つ以上有する（１）〜（４）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（６）前記マイクロ流路の断面形状の幅が１μｍ以上１ｍｍ以下で奥行きが１μｍ以上１ｍｍ以下である（１）〜（５）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（７）前記マイクロ流路の表面の水に対する接触角が６０度以下である（１）〜（６）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（８）前記マイクロ流路の表面が、プラズマ処理、コロナ放電処理、又は親水性ポリマーを表面コート処理のいずれかの処理がされている（１）〜（７）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（９）前記マイクロ流路の表面が、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、エバール（ＥＶＯＨ）、ポバール（ＰＶＯＨ）、又はホスホリルコリン基を有するポリマーを成分とする親水性ポリマーのいずれかでコート処理されている（１）〜（８）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（１０）前記オープン流路の終点が前記出口リザーバーの最下点まで達している（４）〜（９）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（１１）マイクロ流路デバイスの母材がプラスチックから構成される（１）〜（１０）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（１２）前記インレット、前記アウトレット、前記マイクロ流路、前記入口リザーバー、及び必要に応じて、前記出口リザーバー、および前記圧力損失調整流路が、複数の母材により多層構造で形成されている（１）〜（１１）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（１３）前記マイクロ流路の一部に核酸、タンパク質、糖鎖、及び糖タンパクのうち少なくとも一つを含む生理活性物質を固定化もしくは封入した（１）〜（１２）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（１４）（１）〜（１３）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイスを使用して、２種類以上の流体を接触させることにより反応、検出、抽出、分離、濃縮、又は選別を行うマイクロ流路デバイスの使用方法。
（１５）（１）〜（１３）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイスを水平方向に対して傾斜角を有するように傾けて設置し使用するマイクロ流路デバイスの使用方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、ポンプや吸引機等の外部ソースを使用せずとも簡便な構成にて安定的に流体をマイクロ流路に流すことができるマイクロ流路デバイスが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明のマイクロ流路デバイスの第一の実施形態の概要正面図及びＩ−ＩＩ方向断面図である。
【図２】図２は、本発明のマイクロ流路デバイスの第二の実施形態の概要正面図及びＩ−ＩＩ方向断面図である。
【図３】図３は、本発明のマイクロ流路デバイスの第三の実施形態の概要正面図及びＩ−ＩＩ方向断面図である。
【図４】図４は、本発明のマイクロ流路デバイスの第四の実施形態の概要正面図及びＩ−ＩＩ方向断面図である。
【図５】図５は、本発明のマイクロ流路デバイスの第五の実施形態の概要正面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明のマイクロ流路デバイスの第五の実施形態の層構成図である。
【図７】図７は、実施例２で作製した図２のデザインのマイクロ流路デバイスを示す模式図である。
【図８】図８は、実施例２で作製したマイクロ流路デバイスの分岐部における流体観察の結果を示す模式図である。
【図９】図９は、実施例５で作製した図５のデザインのマイクロ流路デバイスを示す模式図である。
【図１０】図１０は、マイクロ流路デバイスの傾斜させて用いる形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図を用いて説明する。
図１に本発明のマイクロ流路デバイスの一例（第一の実施形態）の概要正面図、及びＩ−ＩＩ方向の断面図を示す。図１に示すマイクロ流路デバイスは、第１の母材１及び第２の母材１０により形成された試料を導入するための試料導入口２、試料を溜めておく入口リザーバー３、試料がマイクロ流路に導入されるインレット４、試料が流れるマイクロ流路５、試料がマイクロ流路より流れ出るアウトレット６、アウトレットから流れ出た試料が重力方向に導かれる流路側面が大気中に開放されたオープン流路７、および必要に応じて流路を通過した試料を溜めておく出口リザーバー８、ならびに出口リザーバーから試料を回収する試料回収口９から構成されている。
【００１３】
図１に示すマイクロ流路デバイスを用いることで試料導入口２から導入された試料が入口リザーバー３に溜められ重力を推進力として試料がマイクロ流路５を流れ、オープン流路７を伝って出口リザーバー８に溜められる。例えば、マイクロ流路に試料中の成分と特異的に反応するＤＮＡや抗体、糖鎖等を固定化することにより試料中の成分を捕捉することができる。捕捉した成分を蛍光標識や化学発光等によりラベル化することで試料中の成分を評価することができる。また、試料中の不必要な成分をマイクロ流路内で捕捉することにより出口リザーバーには精製された試料が溜まり試料回収口９から回収できる。また、図１に示すマイクロ流路デバイスを、図１０に示すように水平方向に対して傾斜角を有するように傾けて設置することで水頭圧差を調整し、試料流体の流速を調整し使用することも可能である。
【００１４】
図２に本発明のマイクロ流路デバイスの一例（第二の実施形態）の概要正面図、及びＩ−ＩＩ方向断面図を示す。図２に示すマイクロ流路デバイスは、第１の母材１、第３の母材１３により形成された試料を導入するための２つの試料導入口２、試料を溜めておく２つの入口リザーバー３、および必要に応じて流路を通過した試料を溜めておく２つの出口リザーバー８、ならびに出口リザーバーから試料を回収する２つの試料回収口９、および第２の母材１０、第３の母材１３により形成された試料がマイクロ流路に導入される２つのインレット４、２つのインレットから試料が流れ、合流したのちに分岐するマイクロ流路５、試料がマイクロ流路より流れ出る２つのアウトレット６、アウトレットから流れ出た試料が重力方向に導かれる流路側面が大気中に開放された２つのオープン流路７、から構成されている。
【００１５】
図２に示すマイクロ流路デバイスを用いることで２つの試料導入口２から導入された２つの試料が２つの入口リザーバー３に溜められ重力を推進力として試料が２つのインレット４からマイクロ流路５を流れ合流する、合流した試料はマイクロ流路内で層流となり流れる、層流状態で流れた試料が分岐された流路で分岐され２つのアウトレット６から排出され、オープン流路７を伝って出口リザーバー８に溜められる。接触する２つの試料の層流を利用することで抽出、分離、選別を行うことができる。また、図２に示すマイクロ流路デバイスを、図１０に示すように水平方向に対して傾斜角を有するように傾けて設置することで水頭圧差を調整し、試料流体の流速を調整し使用することも可能である。
【００１６】
図３に本発明のマイクロ流路デバイスの一例（第三の実施形態）の概要正面図、及びＩ−ＩＩ方向断面図を示す。図３に示すマイクロ流路デバイスは、第１の母材１、第３の母材１３により形成された試料を導入するための２つの試料導入口２、試料を溜めておく２つの入口リザーバー３、および必要に応じて流路を通過した試料を溜めておく３つの出口リザーバー８、ならびに出口リザーバーから試料を回収する３つの試料回収口９、および第２の母材１０、第３の母材１３により形成された試料がマイクロ流路に導入される２つのインレット４、２つのインレットから試料が流れ、合流したのちに３つに分岐するマイクロ流路５、試料がマイクロ流路より流れ出る３つのアウトレット６、アウトレットから流れ出た試料が重力方向に導かれる流路側面が大気中に開放された３つのオープン流路７、から構成されている。
【００１７】
図３に示すマイクロ流路デバイスを用いることで２つの試料導入口２から導入された２つの試料が２つの入口リザーバー３に溜められ重力を推進力として試料が２つのインレット４からマイクロ流路５を流れ合流する、合流した試料はマイクロ流路内で層流となり流れる、層流状態で流れた試料が３つに分岐された流路で分岐され３つのアウトレット６から排出され、オープン流路７を伝って出口リザーバー８に溜められる。接触する２つの試料の層流の界面で２つの試料を反応させ反応部分を中央の出口リザーバー８に回収することができる。また、図３に示すマイクロ流路デバイスを、図１０に示すように水平方向に対して傾斜角を有するように傾けて設置することで水頭圧差を調整し、試料流体の流速を調整し使用することも可能である。
【００１８】
図４に本発明のマイクロ流路デバイスの一例（第四の実施形態）の概要正面図、及びＩ−ＩＩ方向断面図を示す。図４に示すマイクロ流路デバイスは、第１の母材１、第３の母材１３により形成された試料を導入するための２つの試料導入口２、試料を溜めておく２つの入口リザーバー３、および必要に応じて流路を通過した試料を溜めておく２つの出口リザーバー８、ならびに出口リザーバーから試料を回収する２つの試料回収口９、および第２の母材１０、第３の母材１３により形成された試料がマイクロ流路に導入される２つのインレット４、２つのインレットから試料が流れ、合流したのちに２つに分岐するマイクロ流路５、試料がマイクロ流路より流れ出る２つのアウトレット６、アウトレットから流れ出た試料が重力方向に導かれる流路側面が大気中に開放された６つのオープン流路７、第２の母材１０、第４の母材１４により形成された試料がマイクロ流路に導入される２つのインレット４、２つのインレットから試料が流れ、合流したのちに６つに分岐するマイクロ流路５、試料がマイクロ流路より流れ出る６つのアウトレット６、アウトレットから流れ出た試料が重力方向に導かれる流路側面が大気中に開放された６つのオープン流路７、第４の母材１４、第５の母材１５により形成された試料がマイクロ流路に導入される２つのインレット４、２つのインレットから試料が流れ、合流したのちに２つに分岐するマイクロ流路５、試料がマイクロ流路より流れ出る２つのアウトレット６、アウトレットから流れ出た試料が重力方向に導かれる流路側面が大気中に開放された２つのオープン流路７、から構成されている。
【００１９】
図４に示すマイクロ流路デバイスは図２のマイクロ流路デバイスのマイクロ流路５を多層化した例であり、マイクロ流路５を多層化することで処理能力が向上する。このマイクロ流路の多層化方法は図４のマイクロ流路デバイスに限った方法ではない。また、図４に示すマイクロ流路デバイスを、図１０に示すように水平方向に対して傾斜角を有するように傾けて設置することで水頭圧差を調整し、試料流体の流速を調整し使用することも可能である。
【００２０】
図５に本発明のマイクロ流路デバイスの一例（第五の実施形態）の概要正面図を示し、図６に図５に示すマイクロ流路デバイスの４層の構成部品を示す。図５に示すマイクロ流路デバイスは、第１の母材１、第３の母材１３により形成された試料を導入するための２つの試料導入口２、試料を溜めておく２つの入口リザーバー３、および必要に応じて流路を通過した試料を溜めておく２つの出口リザーバー８、ならびに出口リザーバーから試料を回収する２つの試料回収口９、および第２の母材１０、第３の母材１３、第４の母材１４により形成された試料がマイクロ流路に導入される５つのインレット４、５つのインレットから試料が流れ、分岐、合流したのちにそれぞれ２つに分岐する４本のマイクロ流路５、マイクロ流路内の試料の流速を調整する８本の圧力損失調整流路１６、試料がマイクロ流路より流れ出る８つのアウトレット６、アウトレットから流れ出た試料が重力方向に導かれる流路側面が大気中に開放された８つのオープン流路７から構成されている。
【００２１】
図６（ａ）に示す１層目には、試料を導入するための２つの試料導入口２、試料を溜めておく２つの入口リザーバー３、流路を通過した試料を溜めておく２つの出口リザーバー８、出口リザーバーから試料を回収する２つの試料回収口９が形成され、図６（ｂ）に示す２層目には、マイクロ流路に導入される５つのインレット４、アウトレットから流れ出た試料が重力方向に導かれる流路側面が大気中に開放された８つのオープン流路７が形成され、図６（ｃ）に示す３層目には、５つのインレットから試料が流れ、分岐、合流したのちに２つに分岐する４本のマイクロ流路５、マイクロ流路内の試料の流速を調整する８本の圧力損失調整流路１６が形成され、図６（ｄ）に示す４層目には、２つのうち一つの試料をインレットから導入しマイクロ流路に分配する１本の分配流路１７、マイクロ流路で分岐された２つのうち１つの流体をアウトレット方向に流すバイパス流路１８が形成され、これら４層を接合することで図５に示すマイクロ流路デバイスが構成されている。
【００２２】
図５に示すマイクロ流路デバイスは図２のマイクロ流路デバイスのマイクロ流路５を４本並列に配置した例であり、マイクロ流路５を並列化することで処理能力が向上する。このマイクロ流路の並列化方法は図５のマイクロ流路デバイスに限った方法ではない。また、図５に示すマイクロ流路デバイスにはマイクロ流路内の試料の流速を調整するための圧力損失調整流路１６が設置されており、試料流体の流速が調整されている。さらに図５に示すマイクロ流路デバイスを、図１０に示すように水平方向に対して傾斜角を有するように傾けて設置することで水頭圧差を調整し、試料流体の流速を調整し使用することも可能である。
【００２３】
なお、図２から図５に示したマイクロ流路デバイスでは、二つのインレット４のそれぞれから導入される試料が、流路合流部１１にて合流し、図８に示したように、マイクロ流路５の中ではそれぞれのインレットからの液流同士が合わさって層を形成しながら、界面が乱れることなく、流路分岐部１２まで流れて、液流は分岐する。このようなマイクロ流路５での層状の液流を「層流」という。これは、各液流がほぼ同じ速度で生じているときに可能な現象であり、毛細管現象を用いた送液システムでは、各液流の速度が変わらないように制御することが困難であったため、実現が困難であった。また、ポンプ、吸引機などの外部ソースを用いた送液システムでは、装置構成が煩雑になり高価となるため、現実的ではなかった。
本願のこれら実施形態では、重力を利用した落差法による送液システムを採用しているため、簡便な構成であっても、各液流の速度は自ずからほぼ等しくなり、流路合流部１１から流路分岐部１２まで層流を形成することができる。また、この層流の界面にて、それぞれのインレット４から流れる試料同士が接触し、この試料間で各試料中の物質を移動させることができる。これにより、試料中の物質の反応、検出、抽出、分離、濃縮、選別を行うことが可能になる。
また、ここでは２種類の流体を接触させた例を示したが、３種類以上の流体を接触させる場合には、入口リザーバー３を流体の種類の数だけ設けて、それぞれにインレット４を設けて、さらにインレット４からの流路をマイクロ流路５に合流させることによって可能である。
【００２４】
流路分岐部１２に到達した層流は、図２に示したマイクロ流路デバイスでは、界面を境にして二つの液流に分岐し、分岐後それぞれの液流は各対応するアウトレット６まで到達する。この態様では、処理後の各試料をそれぞれ独立して回収することが可能になる。
【００２５】
また、図３に示したマイクロ流路デバイスでは、界面部分、および界面の両側の部分のそれぞれの三つの液流に分岐し、分岐後それぞれの液流は各対応するアウトレット６まで到達する。この態様では、処理後の各試料をそれぞれ独立して回収することに加えて、界面部分の試料を独立して採取することが可能になる。
【００２６】
また、図４に示したマイクロ流路デバイスでは、界面を境にした両側についてそれぞれ三つの液流、合計六つの液流に分岐し、分岐後それぞれの液流は各対応するアウトレット６まで到達する。なお、分岐後、各試料はそれぞれ三つの液流に分かれるが、この本数は三つに限らず、アウトレット６を設けた数だけ分けることができ、前述したような試料の処理を、より迅速に行うことができる。
【００２７】
また、図５に示したマイクロ流路デバイスでは、複数のマイクロ流路５の中で層流が形成され、各マイクロ流路５において、層流が流路分岐部１２に到達し、界面を境にして二つの液流に分岐し、分岐後それぞれの液流は各対応するアウトレット６まで到達する。図１から図４の態様のようにマイクロ流路５を迂回させるようにして、試料同士を接触させる距離を大きくとることにより層流を形成する時間を長くし、試料の接触時間を長くとって物質の移動効率を高くすることを可能にしているが、図５に示した態様では、インレット４とアウトレット６の間の空間にマイクロ流路５が複数設けられていて、マイクロ流路５の長さを大きくすることは空間設計上困難であるため、流路分岐部１２の下流側の各流路に圧力損失調整流路１６を設けることにより、後述するように液流の速度を低減させて、結果として層流を形成する時間を長くして、試料の接触時間を長くとることにより図２から図４の態様と同様の効果を可能にしている。なお、図５において、圧力損失調整流路１６は、流路分岐部１２の下流側の流路でアウトレット６に到達するまでの空間に設けたが、その他の場所、例えばインレット４から流路合流部１１までの間の空間に設けてもよい。
【００２８】
本発明のマイクロ流路デバイスの母材として、ガラス、シリコン、プラスチック、ゴム等の材質を使用することができる。母材は加工性、経済性を考慮してプラスチックであることが好ましい。プラスチックの材質としては、加工性、経済性も含め、現在最も用いられている検出法が蛍光検出であるため自己蛍光が少なく、ＦＤＡから生体適応材料（血液に接触しても問題が無い）材料として認知されている環状ポリオレフィン（ＣＯＣ）が最も好ましいが、種々のプラスチック材料を選択することが可能であり、作製されるマクロチップの用途、処理、使用する溶媒、生理活性物質、検出方法の特性に合わせて、成形性、耐熱性、耐薬品性、吸着性等を考慮し適宜に選択される。
【００２９】
プラスチック材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアセテート、ビニル−アセテート共重合体、スチレン−メチルメタアクリレート共重合体、アクリルニトリル−スチレン共重合体、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ナイロン、ポリメチルペンテン、シリコン樹脂、アミノ樹脂、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、ポリイミド等が挙げられる。
また、これらのプラスチック材料に、顔料、染料、酸化防止剤、難燃剤等の添加物を適宜混合してもよい。
【００３０】
本発明において導入口、流路等を母材に加工する加工方法としては、特に制限はなく、切削加工、射出成形、溶剤キャスト法、フォトリソグラフィー、レーザーアブレーション、ホットエンボス法などの方法を利用できる。
【００３１】
本発明においてマイクロ流路デバイスのデザインは、流す試料の処理量、処理時間、反応時間、拡散時間、流体特性等から考慮して、マイクロ流路５の中で層流の界面が乱れないように、マイクロ流路の幅、高さ、長さやインレットとアウトレットの高低差、入口リザーバー、出口リザーバーの形状、サイズ、オープン流路の幅、高さ、長さ等が設計される。
マイクロ流路の断面形状の幅および奥行きは、１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは５μｍ以上８００μｍ以下である。マイクロ流路の幅および奥行きが下限値未満では、マイクロ流路を作製する際に技術を要し工業的に生産することが出来なくなり効率的ではなく、重力の推進力に対してマイクロ流路の圧力損失が大きくなるため流速が極端に遅くなるため実用的ではない。マイクロ流路の幅および奥行きが上限値を超えると、マイクロ流路内に気泡が残りやすくなったり、流体の流速が速くなり流速を制御することができなくなるため好ましくない。マイクロ流路の長さは、反応時間、拡散時間、流体の流速等から設計されマイクロ流路の長さが短すぎるとマイクロ流路の圧力損失が小さすぎて流速が速くなり反応時間や拡散時間が十分に取れなくなる、また、長すぎるとマイクロ流路の圧力損失が大きくなるため流速が遅くなり期待しない試料同士の拡散が発生したり、処理時間を要するため効率的ではない。
【００３２】
本発明における圧力損失調整流路の役割は試料流体の圧力損失を調整することによりマイクロ流路内の流体速度を調整することである。流体速度を調整することで反応時間、拡散時間等を制御する。圧力損失調整流路の設計は試料流体の特性およびマイクロ流路のデザインを考慮し目的の流速となるよう適宜設計される。全ての圧力損失調整流路が同じ設計である必要はなく試料流体の特性およびマイクロ流路デバイスの目的によって適宜設計することもできる。
また、試料流体の速度を適切に調整することにより、マイクロ流路５の中で形成される層流を界面が乱れることがなく、かつ、界面の位置が変化しないように安定させることができる。
【００３３】
本発明におけるオープン流路の役割は、重力を推進力とした流体がマイクロ流路を流れアウトレットから排出されたとき、その流体をアウトレットから安定して流し去ることである。重力を推進力とした流体がマイクロ流路から排出されたとき、その流体がアウトレットで滞留したり、流れたりすることでマイクロ流路内の流れに影響を及ぼすため、流体をアウトレットから安定して取り去ることがマイクロ流路内の流体が安定して流れる必須条件となる。アウトレットに連通して外部の大気中に開放されたオープン流路を設けることにより、アウトレットで滞留する流体を重力と表面張力によりオープン流路に沿って安定して取り去ることができる。また、アウトレットから重力方向に流れた流体はアウトレットから距離が離れることによりその粘性の影響力が小さくなりアウトレット、マイクロ流路内の流体に影響を与えにくくなる。
【００３４】
オープン流路の幅、奥行きは、その流体の特性によって随時設計されるが、１０μｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは２０μｍ以上２ｍｍ以下である。オープン流路の幅および奥行きが下限値未満ではオープン流路を作製する際に技術を要し工業的に生産することが出来なくなり効率的ではなく、重力の推進力に対して表面張力の影響と流体の粘性の影響が大きくなるためアウトレットの流体を取り除く能力が小さくなるため実用的ではない。オープン流路の幅および奥行きが上限値を超えると、オープン流路内に表面張力の影響が少なくなりオープン流路に安定して流体が流れなくなり安定してアウトレットから流体を取り除くことができなくなるため好ましくない。
【００３５】
オープン流路の長さ（デバイスを自立させた場合の高さ）は、流体の粘性等を考慮し、オープン流路を流れる流体のマイクロ流路への影響を少なくするように設計される。オープン流路の長さ（デバイスを自立させた場合の高さ）は、マイクロ流路に及ぼす影響を少なくするために長いほうが好ましく、更に好ましくは出口リザーバーの最下点に達することが好ましい。出口リザーバーの最下点にオープン流路が達することによりオープン流路の長さ（デバイスを自立させた場合の高さ）を設計されたマイクロ流路デバイスの制限の中で最も長くすることができ、更に出口リザーバーの最下点に達することにより出口リザーバーの底面の表面張力も利用することができ、よりスムーズな流体の流れが促進できる。
【００３６】
本発明において、マイクロ流路の水に対する接触角は６０度以下であることが好ましく、更に好ましくは４０度以下である。マイクロ流路の水に対する接触角が高い場合、流路に気泡が残りやすくなったり、重力による推進力が低下するため流体が流路を流れる際に時間を要するため好ましくない。マイクロ流路の水に対する接触角を６０度以下にする手法として、プラズマ処理またはコロナ放電処理、親水性ポリマーを表面コート処理、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）もしくは、エバール（ＥＶＯＨ）、ポバール（ＰＶＯＨ）、ホスホリルコリン基を有するポリマーを成分とする親水性ポリマーを表面コート処理することが好ましいが、流体の組成物や組成比を変化させるような悪い影響を与えない方法であれば特に限定しない。
【００３７】
マイクロ流路に、試料である流体と反応する反応試薬や電極を配置した空間を設け、流体の操作、分析をすることができる。
【００３８】
これらのマイクロ流路を用いたマイクロ流路デバイスの流路設計は検出対象物、利便性を考慮して適宜設計される。マイクロ流路デバイスとして、膜、バルブ、センサー、モーター、ミキサー、ギア、クラッチ、マイクロレンズ、電気回路等を装備したり、複数本のマイクロチャネルを同一基板上に加工することにより複合化することが可能である。
【００３９】
本発明のマイクロ流路デバイスのマイクロ流路の一部に生理活性物質を固定化することができる。生理活性物質としては、核酸、タンパク質、糖鎖、糖タンパク等が挙げられるが検出対象物の特性により適宜、最適な生理活性物質を選択することができる。また、同一チャネル上に複数の生理活性物質を固定化してもよく、同じマイクロ流路デバイスに違うマイクロチャネルを作製し別々に生理活性物質を固定しても良い。生理活性物質をマイクロ流路デバイスのマイクロチャネル表面に固定化するためにプラスチック表面に表面改質、例えば官能基の導入、機能材料の固定化、親水性の付与、および疎水性の付与等を実施したりすることも可能である。
【実施例】
【００４０】
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。【００４１】
（実施例１）
第１の母材１としてサイクリックオレフィン（日本ゼオン製ＺＥＯＮＯＲ    １０６０Ｒ）製のプラスチック基板（３０ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×３ｍｍ厚み）を用い、試料導入口２を幅２７ｍｍ、高さ１０ｍｍ、入口リザーバー３を幅２７ｍｍ、高さ２０ｍｍ、奥行き３ｍｍ、試料回収口９を幅２７ｍｍ、高さ１０ｍｍ、出口リザーバー８を幅２７ｍｍ、高さ２０ｍｍ、奥行き３ｍｍとして切削加工で製作した。また、第２の母材１０としてサイクリックオレフィン（日本ゼオン製ＺＥＯＮＯＲ    １０６０Ｒ）製のプラスチック基板（３０ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×１ｍｍ厚み）を用い、マイクロ流路５、及びオープン流路７を幅４００μｍ、奥行き２００μｍ、高さ５０ｍｍとして切削加工にて作製した。上記の切削基板を熱圧着により貼り合せて図１に示す流路デザインのマイクロ流路デバイスを作製した。表面処理として酸素プラズマ処理を実施したところ基板の水に対する接触角は６０度であった。
上記マイクロ流路デバイスに試料導入口からＰＢＳ（日水製薬（株）製）を入口リザーバーに１ｍｌ導入したところ、約１０分で流体は出口リザーバーに安定して流れた。【００４２】
（実施例２）
第１の母材１としてサイクリックオレフィン（日本ゼオン製ＺＥＯＮＥＸ    ４８０）製のプラスチック基板（５５ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×６ｍｍ厚み）を用い、試料導入口２を幅２５ｍｍ、高さ１０ｍｍ、入口リザーバー３を幅２５ｍｍ、高さ２０ｍｍ、奥行き６ｍｍ、試料回収口９を幅２５ｍｍ、高さ１０ｍｍ、出口リザーバー８を幅２５ｍｍ、高さ２０ｍｍ、奥行き６ｍｍとして切削加工で製作した。また、第２の母材１０としてサイクリックオレフィン（日本ゼオン製ＺＥＯＮＥＸ    ４８０）製のプラスチック基板（５５ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×１ｍｍ厚み）を用い、合流前、分岐後のマイクロ流路を幅２００μｍ、奥行き４００μｍ、長さ１０ｍｍ、合流後のマイクロ流路５を幅４００μｍ、奥行き４００μｍ、長さ８０ｍｍとして切削加工にて作製した。第３の母材１３としてサイクリックオレフィン（日本ゼオン製ＺＥＯＮＥＸ    ４８０）製のプラスチック基板（５５ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×１ｍｍ厚み）を用いて、インレット４およびアウトレット６用の貫通穴およびオープン流路７として幅１ｍｍ、奥行き１ｍｍの基板を貫通させた形で出口リザーバーの底面に到達する長さ（高さ）を切削加工にて作製した。上記の切削基板を熱圧着により貼り合せて図２に示す流路デザインのマイクロ流路デバイスを作製した。製作したマイクロ流路デバイスを図７に示す。
表面処理として酸素プラズマ処理を実施したところ基板の水に対する接触角は６０度であった。
上記マイクロ流路デバイスの右側の試料導入口から純水に水性の黒インクを混ぜた試料を導入し、左側の試料導入口から純水を試料として導入し、入口リザーバーに各２ｍｌ導入した。約２０分で流体は出口リザーバーに安定して流れ、マイクロ流路の分岐部１２で流体を観察したところ黒インクを混ぜた純水試料と純水が層流状態となって流れて分岐されていることが観察された（観察結果を図８に示す）。また、左側の出口リザーバーには透明な液体が回収され黒インクは混じっていなかった。【００４３】
（実施例３）
第１の母材１としてアクリル基板（５５ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×８ｍｍ厚み）を用い、試料導入口２を幅２５ｍｍ、高さ１０ｍｍ、入口リザーバー３を幅２５ｍｍ、高さ２０ｍｍ、奥行き８ｍｍ、試料回収口９を幅２５ｍｍ、高さ１０ｍｍ、出口リザーバー８を幅２５ｍｍ、高さ２０ｍｍ、奥行き８ｍｍとして切削加工で製作した。また、第２の母材１０としてＰＭＭＡ基板（５５ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×１ｍｍ厚み）を用い、合流前のマイクロ流路を幅３００μｍ、奥行き２００μｍ、長さ５ｍｍ、合流後のマイクロ流路５を幅６００μｍ、奥行き２００μｍ、長さ８０ｍｍ、３つに分岐した後の各マイクロ流路を幅２００μｍ、奥行き２００μｍ、長さ５ｍｍとして切削加工にて作製した。第３の母材１３としてＰＭＭＡ基板（５５ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×１ｍｍ厚み）を用いて、インレット４およびアウトレット６用の貫通穴およびオープン流路７として幅２ｍｍ、奥行き１ｍｍの基板を貫通させた形で出口リザーバーの底面に到達する長さ（高さ）を切削加工にて作製した。上記の切削基板を熱圧着により貼り合せて図３に示す流路デザインのマイクロ流路デバイスを作製した。
上記マイクロ流路デバイスの右側の試料導入口から純水に水性の赤インクを混ぜた試料を導入し、左側の試料導入口から純水に青インクを混ぜた試料として導入し、入口リザーバーに各２ｍｌ導入した。約３０分で流体は出口リザーバーに安定して流れた。マイクロ流路の分岐部１２で流体を観察したところ右側マイクロ流路には赤インクを混ぜた試料が左側のマイクロ流路には青インクを混ぜた試料が中央のマイクロ流路には赤インクを混ぜた試料と青インクを混ぜた試料が層流状態となり流れていることが観察された。【００４４】
（実施例４）
第１の母材１としてサイクリックオレフィン（日本ゼオン製ＺＥＯＮＥＸ    ４８０）製のプラスチック基板（５５ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×６ｍｍ厚み）を用い、試料導入口２を幅２５ｍｍ、高さ１０ｍｍ、入口リザーバー３を幅２５ｍｍ、高さ２０ｍｍ、奥行き６ｍｍ、試料回収口９を幅２５ｍｍ、高さ１０ｍｍ、出口リザーバー８を幅２５ｍｍ、高さ２０ｍｍ、奥行き６ｍｍとして切削加工で製作した。また、第２の母材１０としてサイクリックオレフィン（日本ゼオン製ＺＥＯＮＥＸ    ４８０）製のプラスチック基板（５５ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×１ｍｍ厚み）を用い、合流前、分岐後のマイクロ流路を幅２００μｍ、奥行き４００μｍ、長さ１０ｍｍ、合流後のマイクロ流路を幅４００μｍ、奥行き４００μｍ、長さ８０ｍｍとして切削加工にて作製した。
第３の母材１３としてサイクリックオレフィン（日本ゼオン製ＺＥＯＮＥＸ    ４８０）製のプラスチック基板（５５ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×１ｍｍ厚み）を用い、インレット４およびアウトレット６用の貫通穴およびオープン流路７として幅１ｍｍ、奥行き１ｍｍの基板を貫通させた形で出口リザーバーの底面に到達する長さ（高さ）を切削加工にて作製した。
第４の母材１４としてサイクリックオレフィン（日本ゼオン製ＺＥＯＮＥＸ    ４８０）製のプラスチック基板（５５ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×１ｍｍ厚み）を用い、合流前、分岐後のマイクロ流路を幅２００μｍ、奥行き４００μｍ、長さ１５ｍｍ、合流後のマイクロ流路を幅４００μｍ、奥行き４００μｍ、長さ８０ｍｍとして切削加工にて作製した。
第５の母材１５としてサイクリックオレフィン（日本ゼオン製ＺＥＯＮＥＸ    ４８０）製のプラスチック基板（５５ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×１ｍｍ厚み）を用い、合流前、分岐後のマイクロ流路を幅２００μｍ、奥行き４００μｍ、長さ２０ｍｍ、合流後のマイクロ流路を幅４００μｍ、奥行き４００μｍ、長さ８０ｍｍとして切削加工にて作製した。上記の切削基板を熱圧着により貼り合せて図４に示す流路デザインのマイクロ流路デバイスを作製した。
表面処理として酸素プラズマ処理を実施したところ基板の水に対する接触角は６０度であった。
上記マイクロ流路デバイスの右側の試料導入口から純水に水性の黒インクを混ぜた試料を導入し、左側の試料導入口から純水を試料として導入し、入口リザーバーに各２ｍｌ導入した。約８分で流体は出口リザーバーに安定して流れ、マイクロ流路の分岐部１２で流体を観察したところ黒インクを混ぜた純水試料と純水が層流状態となって流れて分岐されていることが観察された。また、左側の出口リザーバーには透明な液体が回収され黒インクは混じっていなかった。【００４５】
（実施例５）
第１の母材１としてサイクリックオレフィン（日本ゼオン製ＺＥＯＮＥＸ  ４８０）製のプラスチック基板（５５ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×６ｍｍ厚み）を用い、試料導入口２を幅２５ｍｍ、高さ１０ｍｍ、入口リザーバー３を幅２５ｍｍ、高さ２０ｍｍ、奥行き６ｍｍ、試料回収口９を幅２５ｍｍ、高さ１０ｍｍ、出口リザーバー８を幅２５ｍｍ、高さ２０ｍｍ、奥行き６ｍｍとして切削加工で製作した。また、第２の母材１０としてサイクリックオレフィン（日本ゼオン製ＺＥＯＮＥＸ  ４８０）製のプラスチック基板（５５ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×１ｍｍ厚み）を用い、インレット４として１ｍｍφの貫通穴を５つ、オープン流路として幅１ｍｍ、奥行き１ｍｍの基板を貫通させた形で出口リザーバーの底面に到達する長さ（高さ）を８本、切削加工にて作製した。
第３の母材１３としてサイクリックオレフィン（日本ゼオン製ＺＥＯＮＥＸ  ４８０）製のプラスチック基板（５５ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×１ｍｍ厚み）を用い、分配流路１７へ試料流体を導入するためのインレット４として１ｍｍφの貫通穴を１つ、分配流路１７からマイクロ流路５に分配するための貫通穴として０．５ｍｍφの貫通穴を４つ、マイクロ流路５からバイパス流路へ試料流体を導入するための貫通穴として０．５ｍｍφ貫通穴を４つ、バイパス流路１８から圧力損失調整流路１６へ試料流体を導入するための貫通穴として０．５ｍｍφ貫通穴を４つ、マイクロ流路５として合流前のマイクロ流路を幅３００μｍ、奥行き２００μｍ、長さ４ｍｍ、分岐後のマイクロ流路を幅３００μｍ、奥行き２００μｍ、長さ１ｍｍ、合流後のマイクロ流路を幅６００μｍ、奥行き２００μｍ、長さ８ｍｍとして４本、圧力損失調整流路１６を幅０．１ｍｍ、奥行き０．２ｍｍ、長さ２２．５ｍｍとして８本、切削加工にて作製した。
第４の母材１４としてサイクリックオレフィン（日本ゼオン製ＺＥＯＮＥＸ  ４８０）製のプラスチック基板（５５ｍｍ幅×８０ｍｍ高さ×１ｍｍ厚み）を用い、分配流路１７を幅５００μｍ、奥行き５００μｍ、長さ２１．５ｍｍ、バイパス流路１８を幅５００μｍ、奥行き５００μｍ、長さ２３ｍｍとして切削加工にて作製した。
上記の切削基板を熱圧着により貼り合せて図５に示す流路デザインのマイクロ流路デバイスを作製した。製作したマイクロ流路デバイスを図９に示す。
表面処理としてアルゴンプラズマ処理を実施したところ基板の水に対する接触角は５５度であった。
上記マイクロ流路デバイスの右側の試料導入口から純水に水性の黒インクを混ぜた試料を導入し、左側の試料導入口から純水を試料として導入し、入口リザーバーに各２ｍｌ導入した。約３０分で流体は出口リザーバーに安定して流れ、マイクロ流路の分岐部１２で流体を観察したところ黒インクを混ぜた純水試料と純水が層流状態となって流れて分岐されていることが観察された。また、左側の出口リザーバーには透明な液体が回収され黒インクは混じっていなかった。【００４６】
（実施例６）
実施例５で作製したマイクロ流路デバイスを用いて、試料流体として５μｍのポリスチレン粒子を混ぜた流体を流し、マイクロ流路デバイスを図１０のように傾斜させてマイクロ流路５内のポリスチレンビーズをビデオ撮影し移動速度を計算した。傾斜の角度が１０、３０、６０、９０度に対してポリスチレンビーズの移動速度は各々、１、３、５、６ｍｍ／秒となりマイクロ流路デバイスを傾斜させることにより流体の流速が調整できた。【００４７】
（比較例１）
実施例２に記載のマイクロ流路デバイスと比較してオープン流路を設けないで貫通穴にした以外は変更しない形でマイクロ流路デバイスを作製した。
上記マイクロ流路デバイスの右側の試料導入口から純水に水性の黒インクを混ぜた試料を導入し、左側の試料導入口から純水を試料として導入し、入口リザーバーに各２ｍｌ導入した。アウトレットの貫通穴付近で流体が溜まりを形成し、ある大きさになると流れ落ちる現象が見られ、安定して流体は出口リザーバーに流れていなかった。また、マイクロ流路の分岐点で流体を観察したところ黒インクを混ぜた純水試料と純水が脈動しながら流れていることが観察され、左側の出口リザーバーには黒インクが混じった流体が混じっていることが観察された。【００４８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限られず、種々の態様をとることができる。以下、そうした態様を列挙する。
（１）互いに連通してなるインレット、アウトレット、マイクロ流路、入口リザーバー、及び出口リザーバーを具備し、前記インレットを前記アウトレットに対して重力方向に高い位置に配置して、重力による水頭圧差を推進力として流体を流す際に用いるマイクロ流路デバイスであって、前記アウトレットに連通して側面部の一部が外部の大気中に対し開放されたオープン流路を有することを特徴とするマイクロ流路デバイス。
（２）前記オープン流路の終点が前記出口リザーバーの最下点まで達している（１）記載のマイクロ流路デバイス。
（３）前記インレットと前記オープン流路の間に流体の流速を調整するための圧力損失調整流路を有する（１）又は（２）記載のマイクロ流路デバイス。
（４）前記マイクロ流路の表面の水に対する接触角が６０度以下である（１）〜（３）いずれか記載のマイクロ流路デバイス。
（５）前記マイクロ流路の表面が、プラズマ処理、コロナ放電処理、又は親水性ポリマーを表面コート処理のいずれかの処理がされている（１）〜（４）いずれか記載のマイクロ流路デバイス。
（６）前記マイクロ流路の表面が、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、エバール（ＥＶＯＨ）、ポバール（ＰＶＯＨ）、又はホスホリルコリン基を有するポリマーを成分とする親水性ポリマーをコート処理されている（１）〜（５）いずれか記載のマイクロ流路デバイス。
（７）前記マイクロ流路の断面形状の幅が１μｍ以上１ｍｍ以下で深さが１μｍ以上１ｍｍ以下である（１）〜（６）いずれか記載のマイクロ流路デバイス。
（８）マイクロ流路デバイスの母材がプラスチックから構成される（１）〜（７）いずれか記載のマイクロ流路デバイス。
（９）複数のマイクロ流路が多層構造で設置されている（１）〜（８）いずれか記載のマイクロ流路デバイス。
（１０）複数のマイクロ流路が並列で設置されている（１）〜（８）いずれか記載のマイクロ流路デバイス。
（１１）前記インレット、前記アウトレット、前記マイクロ流路、前記入口リザーバー、及び前記出口リザーバーを２つ以上有する（１）〜（１０）いずれか記載のマイクロ流路デバイス。
（１２）前記マイクロ流路の一部に核酸、タンパク質、糖鎖、及び糖タンパクのうち少なくとも一つを含む生理活性物質を固定化もしくは封入した（１）〜（１１）いずれか記載のマイクロ流路デバイス。
（１３）（１）〜（１２）いずれか記載のマイクロ流路デバイスを使用して、２種類以上の流体を接触させることにより反応、検出、抽出、分離、濃縮、又は選別を行うマイクロ流路デバイスの使用方法。
（１４）（１）〜（１２）いずれか記載のマイクロ流路デバイスを水平方向に対して傾斜角を有するように傾けて設置し使用するマイクロ流路デバイスの使用方法。
以下、さらに参考形態の例を付記する。
（１５）試料液体が送液されるマイクロ流路を備えるマイクロ流路デバイスにおいて、
前記マイクロ流路に導入するための試料液体を保持しておく入口リザーバーと、
前記マイクロ流路の試料を導入する側に設けられ、前記入口リザーバーと連通するインレットと、
前記マイクロ流路の試料を排出する側に設けられるアウトレットと、
前記アウトレットに連通して配設され、少なくとも一つの面の一部が、外部の大気中に対し開放されたオープン流路と、
を備え、
前記インレットが前記アウトレットに対して重力方向に高い位置に配設されることを特徴とするマイクロ流路デバイス。
（１６）前記インレットと前記オープン流路との間に流体の流速を調整するための圧力損失調整流路を有する（１５）に記載のマイクロ流路デバイス。
（１７）複数のマイクロ流路が並列で設置されている（１５）または（１６）に記載のマイクロ流路デバイス。
（１８）前記アウトレットと連通して配設され、前記アウトレットから排出される試料液体を保持する出口リザーバーをさらに設けることを特徴とする（１５）〜（１７）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（１９）前記インレット、前記アウトレット、前記マイクロ流路、前記入口リザーバー、及び必要に応じて、前記出口リザーバー、および前記圧力損失調整流路を２つ以上有する（１５）〜（１８）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（２０）前記マイクロ流路の断面形状の幅が１μｍ以上１ｍｍ以下で奥行きが１μｍ以上１ｍｍ以下である（１５）〜（１９）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（２１）前記マイクロ流路の表面の水に対する接触角が６０度以下である（１５）〜（２０）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（２２）前記マイクロ流路の表面が、プラズマ処理、コロナ放電処理、又は親水性ポリマーを表面コート処理のいずれかの処理がされている（１５）〜（２１）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（２３）前記マイクロ流路の表面が、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、エバール（ＥＶＯＨ）、ポバール（ＰＶＯＨ）、又はホスホリルコリン基を有するポリマーを成分とする親水性ポリマーのいずれかでコート処理されている（１５）〜（２２）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（２４）前記オープン流路の終点が前記出口リザーバーの最下点まで達している請求項（１８）〜（２３）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（２５）マイクロ流路デバイスの母材がプラスチックから構成される（１５）〜（２４）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（２６）前記インレット、前記アウトレット、前記マイクロ流路、前記入口リザーバー、及び必要に応じて、前記出口リザーバー、および前記圧力損失調整流路が、複数の母材により多層構造で形成されている（１５）〜（２５）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（２７）前記マイクロ流路の一部に核酸、タンパク質、糖鎖、及び糖タンパクのうち少なくとも一つを含む生理活性物質を固定化もしくは封入した（１５）〜（２６）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（２８）（１５）〜（２７）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイスを使用して、２種類以上の流体を接触させることにより反応、検出、抽出、分離、濃縮、又は選別を行うマイクロ流路デバイスの使用方法。
（２９）（１５）〜（２７）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイスを水平方向に対して傾斜角を有するように傾けて設置し使用するマイクロ流路デバイスの使用方法。
【符号の説明】
【００４９】
１    マイクロ流路デバイスの第１の母材
２    試料導入口
３    入口リザーバー
４    インレット
５    マイクロ流路
６    アウトレット
７    流路側面が大気中に開放されたオープン流路
８    出口リザーバー
９    試料回収口
１０    マイクロ流路デバイスの第２の母材
１１    流路合流部
１２    流路分岐部
１３    マイクロ流路デバイスの第３の母材
１４    マイクロ流路デバイスの第４の母材
１５    マイクロ流路デバイスの第５の母材
１６    圧力損失調整流路
１７    分配流路
１８    バイパス流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１０】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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