(57)【要約】【課題】液体の充填が完了する時間のばらつきを抑制可能なマイクロチップの提供。【解決手段】液体が注入される導入部と、前記液体が供給される複数の分析領域と、前記液体が前記導入部から前記複数の分析領域のそれぞれに同じタイミングで供給されるように形成された流路と、を備えるマイクロチップを提供する。このマイクロチップでは、導入部に液体が注入されると、その液体が流路を通流し、複数の分析領域のそれぞれに同じタイミングで到達する。【選択図】図１
2014199206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が注入される導入部と、
前記液体が供給される複数の分析領域と、
前記液体が前記導入部から前記複数の分析領域のそれぞれに同じタイミングで供給されるように形成された流路と、
を備えるマイクロチップ。
【請求項２】
前記流路は、前記導入部から各分析領域までの流路抵抗が略同一となるように形成されている請求項１記載のマイクロチップ。
【請求項３】
前記流路は、
前記導入部に接続された主流路と、
該主流路から分岐されて各分析領域に接続する複数の分岐流路と、
を有する請求項２記載のマイクロチップ。
【請求項４】
前記主流路の前記液体の流れ方向に対する垂直断面の面積が、前記複数の分岐流路の前記液体の流れ方向に対する垂直断面の面積の合計よりも大きい請求項３記載のマイクロチップ。
【請求項５】
前記流路は、
前記複数の分析領域のうち前記導入部に最も近い位置の第１分析領域に接続する第１分岐流路の流路抵抗と、前記主流路における前記第１分岐流路の接続点から前記第１分析領域以外の他の分析領域までの流路抵抗とが、略同一となるように形成されている請求項４記載のマイクロチップ。
【請求項６】
前記主流路を複数備え、
前記導入部から、該導入部に最も近い位置の分析領域までの各主流路の流路抵抗が略同一に形成されている請求項５記載のマイクロチップ。
【請求項７】
前記分析領域から前記液体が流出する第二の流路と、
該第二の流路を介して各分析領域に接続された、各分析領域への液体の供給状況を提示する表示領域と、
を備える請求項６記載のマイクロチップ。
【請求項８】
前記第二の流路は、
前記各分析領域に接続する複数の第二の分岐流路と、
該複数の第二の分岐流路のそれぞれが接続する第二の主流路と、
を有する請求項７記載のマイクロチップ。
【請求項９】
前記第二の主流路は、該第二の主流路における前記液体の流れ方向に対する垂直断面の幅及び／又は深さの寸法が前記表示領域側に向かって漸次又は段階的に大きくなるように形成されている請求項８記載のマイクロチップ。
【請求項１０】
前記第二の流路の所定箇所に前記液体の逆流防止用の収容部を有する請求項９記載のマイクロチップ。
【請求項１１】
前記導入部と前記分析領域との間に、前記分析領域とは別に試薬収容領域を備える請求項１記載のマイクロチップ。
【請求項１２】
前記流路抵抗は、前記液体の粘度、前記流路の長さ、及び前記流路の前記液体の流れ方向に対する垂直断面のサイズ、を含む抵抗要素から導かれる請求項２記載のマイクロチップ。
【請求項１３】
前記流路の前記液体の流れ方向に対する垂直断面の形状が長方形状であり、
前記流路の流路抵抗は、下記式（I）より算出される請求項１２記載のマイクロチップ。
【数１】
2014199206.tif 000012
【請求項１４】
前記分岐流路に狭窄部を有し、
該狭窄部により、前記導入部から各分析領域までの流路抵抗が略同一となるように形成された請求項３記載のマイクロチップ。
【請求項１５】
前記分岐流路内に、前記液体の流れに対する抵抗部を有し、
該抵抗部により、前記導入部から各分析領域までの流路抵抗が略同一となるように形成された請求項３記載のマイクロチップ。
【請求項１６】
液体が注入される導入部から、複数の分析領域のそれぞれに、同じタイミングで前記液体を供給可能な流路を基板に形成するマイクロチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、マイクロチップ及びマイクロチップの製造方法に関する。より詳しくは、複数の分析領域へ同じタイミングで液体が供給されるように形成された流路を備えるマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体産業における微細加工技術を応用し、シリコンやガラス製の基板上に化学的及び生物学的分析を行うためのウェルや流路を設けたマイクロチップが開発されている。
このようなマイクロチップを用いた分析システムは、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｔｏｔａｌ−Ａｎａｌｙｓｉｓ−Ｓｙｓｔｅｍ）やラボ・オン・チップ、バイオチップ等と称され、化学的及び生物学的分析の高速化や高効率化、集積化又は分析装置の小型化を可能にする技術として注目されている。
【０００３】
μ−ＴＡＳは、少量の試料で分析が可能であることや、マイクロチップのディスポーザブルユーズ（使い捨て）が可能であることから、貴重な微量試料や多数の検体を扱う生物学的分析への応用が期待されている。
【０００４】
μ−ＴＡＳの応用例として、マイクロチップ上に配設された複数の領域内に物質を導入し、該物質を光学的に検出する光学検出装置がある。このような光学検出装置としては、マイクロチップ上の流路内で複数の物質を電気泳動により分離し、分離された核物質を光学的に検出する電気泳動装置や、マイクロチップ上のウェル内で複数の物質間の反応を進行させ、生成する物質を光学的に検出する反応装置（例えば、リアルタイムＰＣＲ装置）等がある。
【０００５】
例えば、特許文献１には、試料を導入する試料導入部と、その試料を収容する複数の収容部と、それぞれの収容部に接続された複数の排気部とを備えるマイクロ基板が開示されている。具体的には、このマイクロ基板は、試料導入部と各収容部とが、主流路と、その主流路から分岐した複数の支流路とを介して連通されている流路構造を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２８４７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マイクロチップにおいて、試料溶液の導入部に流路を介して接続された、試料の収容領域（分析領域）が複数存在する場合、一般的に、その流路構造によって、導入部に近い側の分析領域から順に試料溶液が充填される。そのため、各分析領域間において溶液の充填完了時間にばらつきが生じる可能性がある。これにより、分析領域において反応を生じさせて分析対象物が生成される場合、分析領域間で反応のばらつきが生じる可能性がある。
【０００８】
そこで、本技術は、複数の分析領域において、液体の充填が完了する時間のばらつきを抑制することが可能なマイクロチップを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本技術は、液体が注入される導入部と、前記液体が供給される複数の分析領域と、前記液体が前記導入部から前記複数の分析領域のそれぞれに同じタイミングで供給されるように形成された流路と、を備えるマイクロチップを提供する。
本技術に係るマイクロチップは、液体が導入部から複数の分析領域のそれぞれに同じタイミングで供給されるように形成された流路を備えるため、導入部に液体が注入されると、その液体が各分析領域に同じタイミングで到達する。
前記流路は、前記導入部から各分析領域までの流路抵抗が略同一となるように形成されていることで、前記液体を各分析領域に同じタイミングで供給することができる。
前記流路は、前記導入部に接続された主流路と、該主流路から分岐されて各分析領域に接続する複数の分岐流路と、を有する構成とすることができる。
前記主流路の前記液体の流れ方向に対する垂直断面の面積が、前記複数の分岐流路の前記液体の流れ方向に対する垂直断面の面積の合計よりも大きいことが好ましい。
前記流路は、前記複数の分析領域のうち前記導入部に最も近い位置の第１分析領域に接続する第１分岐流路の流路抵抗と、前記主流路における前記第１分岐流路の接続点から前記第１分析領域以外の他の分析領域までの流路抵抗とが、略同一となるように形成されていることが好ましい。
前記主流路を複数備え、前記導入部から、該導入部に最も近い位置の分析領域までの各主流路の流路抵抗が略同一に形成されている、マイクロチップとすることもできる。
前記分析領域から前記液体が流出する第二の流路と、該第二の流路を介して各分析領域に接続された、各分析領域への液体の供給状況を提示する表示領域と、を備える、マイクロチップであってもよい。
前記第二の流路は、前記各分析領域に接続する複数の第二の分岐流路と、該複数の第二の分岐流路のそれぞれが接続する第二の主流路と、を有していてもよい。
前記第二の主流路は、該第二の主流路における前記液体の流れ方向に対する垂直断面の幅及び／又は深さの寸法が前記表示領域側に向かって漸次又は段階的に大きくなるように形成されていてもよい。
前記第二の流路の所定箇所に前記液体の逆流防止用の収容部を有していてもよい。
前記導入部と前記分析領域との間に、前記分析領域とは別に試薬収容領域を備えるマイクロチップであってもよい。
導入部から各分析領域までの流路抵抗が略同一となるように形成された構成について、前記流路抵抗は、前記液体の粘度、前記流路の長さ、及び前記流路の前記液体の流れ方向に対する垂直断面のサイズ、を含む抵抗要素から導くことかできる。
例えば、前記流路の前記液体の流れ方向に対する垂直断面の形状が長方形状である場合、この流路の流路抵抗は、下記式（I）より算出されることとしてもよい。
【００１０】
【数１】
2014199206.tif 000003
【００１１】
前記分岐流路を備える構成について、前記分岐流路に狭窄部を有し、該狭窄部により、前記導入部から各分析領域までの流路抵抗が略同一となるように形成された、マイクロチップであってもよい。
前記分岐流路内に、前記液体の流れに対する抵抗部を有し、該抵抗部により、前記導入部から各分析領域までの流路抵抗が略同一となるように形成された、マイクロチップであってもよい。
【００１２】
本技術はまた、液体が注入される導入部から、複数の分析領域のそれぞれに、同じタイミングで前記液体を供給可能な流路を基板に形成するマイクロチップの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本技術により、複数の分析領域における液体の充填が完了する時間のばらつきを抑制することが可能なマイクロチップが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本技術に係る第１実施形態のマイクロチップの上面模式図である。
【図２】第１実施形態のマイクロチップの断面模式図であり、図２Ａは、図１のＡ−Ａ断面、図２Ｂは、図１のＢ−Ｂ断面の模式図である。
【図３】図３Ａは図２Ｂにおける領域Ｓの拡大図であり、図３Ｂ〜Ｆは、流路の断面形状の変形例を説明するための図３Ａに対応する図である。
【図４】本技術に係る第２実施形態のマイクロチップの上面模式図である。
【図５】本技術に係る第２実施形態の第１変形例のマイクロチップの上面模式図である。
【図６】本技術に係る第２実施形態の第２変形例のマイクロチップの上面模式図である。
【図７】本技術に係る第３実施形態のマイクロチップの上面模式図である。
【図８】本技術に係る第４実施形態のマイクロチップの上面模式図である。
【図９】本技術に係る第４実施形態の第１変形例のマイクロチップの上面模式図である。
【図１０】本技術に係る第４実施形態の第２変形例のマイクロチップの上面模式図である。
【図１１】本技術に係る第５実施形態によるマイクロチップを説明するための図であり、そのマイクロチップの上面を部分的に表した模式図である。
【図１２】本技術に係る第５実施形態の変形例によるマイクロチップを説明するための図であり、そのマイクロチップの上面を部分的に表した模式図である。
【図１３】第５実施形態の変形例によるマイクロチップにおける分岐流路の製造例を説明するための図である。
【図１４】第５実施形態の変形例によるマイクロチップにおける分岐流路の別の製造例を説明するための図である。
【図１５】本技術に係る第６実施形態によるマイクロチップを説明するための図である。
【図１６】実施例で用いたマイクロチップを説明するための図である。
【図１７】実施例及び比較例による試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本技術を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。また、以下に説明する各実施形態で共通する構成については、同一の符号を付して説明を省略することがある。
説明は以下の順序で行う。
１．第１実施形態
（導入部から各分析領域までの流路抵抗が略同一とされた構成例）
２．第２実施形態
（導入部から各分析領域までの流路の長さ等が略同一とされた構成例）
３．第３実施形態
（複数の分岐流路を有する主流路を複数備える構成例）
４．第４実施形態
（分析領域から液体が流出する第二の流路を備える構成例）
５．第５実施形態
（流路に狭窄部や抵抗部を備える構成例）
６．第６実施形態
（導入部と分析領域との間に試薬収容領域を備える構成例）
【００１６】
＜第１実施形態＞
図１は、本技術に係る第１実施形態のマイクロチップ１１の上面模式図である。図２は、マイクロチップ１１の断面模式図であり、図２Ａは図１におけるＡ−Ａ断面の模式図、図２Ｂは図１におけるＢ−Ｂ断面の模式図である。また、図３Ａは図２Ｂにおける領域Ｓの拡大図であり、図３Ｂ〜Ｆは、後述する流路の断面形状の変形例を説明するための、図３Ａ相当の図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態のマイクロチップ１１は、液体が注入される導入部１２と、複数の分析領域１３と、導入部１２及び各分析領域１３に接続して導入部１２から各分析領域１３に液体を供給する流路１４と、を備えている。そして、この流路１４は、液体が導入部１２から複数の分析領域１３のそれぞれに同じタイミングで供給されるように形成されている。
【００１８】
［基板］
導入部１２、分析領域１３、及び流路１４は、マイクロチップ１１を構成する基板１１０内に空間として形成されている。マイクロチップ１１をなす基板１１０の構成は、特に限定されるものではない。例えば、基板は複数の基板層から構成することができ、図２においては２つの基板層１１１、１１２が例示されているが、三層以上であってもよい。また、図２においては、基板層１１２に導入部１２等が形成されている構成が例示されている。
【００１９】
基板１１０の材質としては、ガラス、樹脂材（ポリプロピレン、ポリカーボネート、及びポリメチルメタクリレート等）、並びに各種エラストマー材（天然ゴム、ポリジメチルシロキサン等の合成ゴム、及び熱可塑性エラストマー等）が用いられる。例えば、導入部１２、分析領域１３及び流路１４を樹脂製基板層にて形成し、その上に導入部１２等を閉塞するエラストマー製基板層を重ねて、マイクロチップ１１を構成することができる。
分析領域１３内の分析対象物を光学的に分析する場合においては、基板１１０の材質は、光透過性を有し、自家蛍光が少なく波長分散が小さいことで光学誤差の少ない材料を選択することが好ましい。
【００２０】
基板１１０への導入部１２、分析領域１３及び流路１４等の成形は、例えばガラス製基板層のウェットエッチング若しくはドライエッチングによって、又は樹脂製基板層のナノインプリント、射出成形若しくは切削加工等の方法にて行うことができる。基板１１０の貼り合わせには、例えば、接着剤、粘着剤、熱融着、陽極接合、又は超音波融着等の方法を用いることができる。また、基板１１０の表面を酸素プラズマ処理や真空紫外光処理により活性化して貼り合わせることも可能である。
【００２１】
［導入部］
導入部１２は、マイクロチップ１１による解析に用いる液体が注入される部分である。導入部は液体が注入される部分であるという点で、流路の一部（例えば流路における流路長の端付近）であってもよい。
導入部１２に注入された液体は、導入部１２からマイクロチップ１１内に流入される。
導入部１２への液体の注入方式は特に限定されず、例えば、注入部（不図示）を外部と連通するように開口させ、そこからシリンジで注入することができる。また例えば、導入部１２を一つの基板層１１１で閉塞しておき、その基板層１１１にシリンジを接続した針等の穿刺部材を穿刺して、導入部１２へ液体を注入してもよい。導入部１２を閉塞する基板層１１１から穿刺注入する場合、穿刺される基板層１１１としては、ポリウレタン系エラストマー、及びポリジメチルシロキサンなどの自己封止性を備える基板層が好適に用いられる。
【００２２】
本技術に係るマイクロチップに導入される液体としては、典型的には、分析対象物、又は他の物質と反応して分析対象物を生成する物質を含む溶液が挙げられる。分析対象物としては、ＤＮＡ及びＲＮＡ等の核酸、並びにペプチド及び抗体等を含めたタンパク質などを挙げることができる。また、血液等の前記分析対象物を含んだ生体試料自体又はその希釈溶液を本技術に係るマイクロチップに導入する液体としてもよい。
【００２３】
［分析領域］
分析領域１３は、導入部１２に注入された液体が、後述する流路１４を介して供給される領域である。分析領域１３では、分析対象物として、液体に含まれる物質、又はその物質が他の物質として反応して生成される反応生成物の検出、分析が行われる。このように、分析領域１３において、分析対象物が反応により生成される場合があることから、分析領域１３は反応領域１３とも称されることがある。
【００２４】
マイクロチップを用いる分析手法には、例えば、温度サイクルを実施する従来のＰＣＲ法、及び温度サイクルを伴わない各種等温増幅法等の核酸増幅反応を利用した分析手法が含まれる。等温増幅法としては、例えば、ＬＡＭＰ法、ＳＭＡＰ法、及びＮＡＳＢＡ法等の公知の種々の手法が挙げられる。また、核酸増幅反応には、リアルタイムＰＣＲ（ＲＴ−ＰＣＲ）法やＲＴ−ＲＡＭＰ法などの増幅核酸鎖の定量を伴う反応も含まれる。本技術に係るマイクロチップは、核酸増幅反応を利用した分析装置に好適に用いられ、核酸増幅反応用マイクロチップとして好適である。
【００２５】
分析領域１３には、分析に必要な物質の一部が予め収容されていてもよい。例えば、核酸増幅反応の場合、分析領域１３には、増幅産物を得るために必要な試薬を収容しておくことができる。この試薬としては、例えば、オリゴヌクレオチドプライマー、酵素、核酸モノマー（ｄＮＴＰ）、及び反応緩衝液溶質からなる群から選択される１種又は２種以上を用いることができる。分析領域にオリゴヌクレオチドプライマー等の試薬を収容しておくことで、マイクロチップの導入部に、上記液体として核酸を含むサンプル液を注入するのみで、簡単に核酸増幅反応を開始することができる。
【００２６】
本実施形態では、各分析領域１３は、一列に平行に配置されており、また、各分析領域１３間の距離が同一となるように均等に配置されている。このように各分析領域１３が均等間隔で配置されていることで、マイクロチップ１１の平面面積に対して、分析領域１３をより多く設けることが可能となる。
【００２７】
［流路］
流路１４は、導入部１２及び各分析領域１３に接続し、導入部１２に注入された液体を各分析領域１３に供給するものである。
本実施形態では、流路１４は、導入部１２に接続された主流路１５と、その主流路１５から分岐して各分析領域１３に接続する複数の分岐流路１６とを有する。主流路１５は、導入部１２から第５分岐流路１６５との接続点Ｐ１５までの長さを有している。各分岐流路１６は、主流路１５から、主流路１５における液体の流れ方向（図１の矢印Ｆｍ参照）に対して所定の角度（図１のθ参照）を有して斜めに分岐されて、各分析領域１３に接続されている。
【００２８】
そして、流路１４は、液体が導入部１２から複数の分析領域１３のそれぞれに同じタイミングで供給されるように形成されている。具体的には、導入部１２から各分析領域１３までの流路抵抗が略同一となるように形成されている。この構成により、導入部１２に液体が注入されると、その液体が、複数の分析領域１３のそれぞれに同じタイミングで供給されることとなる。
【００２９】
ここで、「同じタイミング」とは、液体が各分析領域に同時に供給される場合のほか、一の分析領域で液体の充填が完了するときに、他の分析領域においてすでに５０％以上の充填状態、好適にはその充填が完了しつつある状態にある場合を含むものである。
また、「流路抵抗」とは、流路における液体の流れ難さ（流れ易さ）を示すものである。流路抵抗は、例えば、流路の長さ、幅、深さ、形状、及び流路内壁面の性質、並びに流路内を流れる液体の粘度等を含む抵抗要素に基づいている。
【００３０】
前述のとおり、本実施形態のマイクロチップ１１における流路１４は、導入部１２から各分析領域１３までの主流路１５及び分岐流路１６における流路抵抗が、各分析領域１３間で略同一となるように形成されている。例えば、分岐流路１６の幅及び深さや、分岐流路１６の主流路１５との角度θを調整することによる分岐流路１６の長さ等を分岐流路１６毎に変えることで、各流路抵抗を略同一となるように形成することが可能である。
以下、この流路構造についてより具体的に説明する。
【００３１】
本実施形態では、導入部１２から、導入部１２に最も近い位置にある分析領域（第１分析領域）１３１に接続する分岐流路（第１分岐流路）１６１の接続点（第１接続点）Ｐ１１までの主流路１５は、各分析領域１３で共通している。このことから、導入部１２から第１接続点Ｐ１１までの流路抵抗は、各分析領域１３間で等しい。
そのため、第１分岐流路１６１の流路抵抗と、主流路１５における第１接続点Ｐ１１から第１分析領域１３１以外の他の分析領域１３２、１３３、１３４、１３５までのそれぞれの流路１４における流路抵抗とが、略同一とされている。
【００３２】
より具体的には、第１分岐流路１６１の流路抵抗と、第１接続点Ｐ１１から第２接続点Ｐ１２までの主流路１５、及び第２分析領域１３２に接続する第２分岐流路１６２の合計の流路抵抗と、が略同一とされている。
同様に、第１分岐流路１６１の流路抵抗と、第１接続点Ｐ１１から第３接続点Ｐ１３までの主流路１５及び第３分岐流路１６３の合計の流路抵抗とは、略同一とされている。
第１接続点Ｐ１１から第４接続点Ｐ１４までの主流路１５及び第４分岐流路１６４の合計の流路抵抗、並びに第１接続点Ｐ１１から第５接続点Ｐ１５までの主流路１５及び第５分岐流路１６５の合計の流路抵抗についても同様である。
このように、マイクロチップ１１は、導入部１２から各分析領域１３までの流路抵抗が略同一となるように形成された流路１４を備えるため、導入部１２に注入された液体を複数の分析領域１３のそれぞれに同じタイミングで供給することができる。
【００３３】
前述の流路抵抗は、流路１４を流れる液体の粘度、導入部１２から各分析領域１３までの流路１４の長さ、並びに流路１４の液体の流れ方向（図１のＦｍ参照）に対する垂直断面（以下、単に「垂直断面」という。）の形状及び寸法を含む抵抗要素から導かれる。
具体的には、図３Ａの主流路１５の垂直断面の模式図で示すように、流路１４（主流路１５及び分岐流路１６）は、垂直断面の形状が長方形状とされており、その流路抵抗は、下記式（I）により算出することができる。
【００３４】
【数２】
2014199206.tif 000004
【００３５】
ここで、上記式（I）において、Ｒは流路の流路抵抗［Ｐａ・ｓ／ｍｍ３］、ηは液体の動的粘度［Ｐａ・ｓ］、Ｌは流路の長さ［ｍｍ］、ｈは流路の深さ［ｍｍ］、ｗは流路の幅［ｍｍ］を表す。
【００３６】
上記流路抵抗は、寸法の異なる流路１４ごとに、主流路１５及び各分岐流路１６のそれぞれにおいて計算される。主流路１５の流路抵抗を算出する場合は、上記式（I）において、Ｒはその主流路１５の流路抵抗、Ｌは主流路１５の長さであり、また、ｈ及びｗはそれぞれ主流路１５の深さ及び幅である（図３Ａ参照）。また、分岐流路１６の流路抵抗を算出する場合は、上記式（I）において、Ｒはその分岐流路１６の流路抵抗であり、Ｌ、ｈ及びｗはそれぞれ、算出しようとする分岐流路の長さ、深さ及び幅である。
【００３７】
より具体的には、例えば、導入部１２から第１分析領域１３１までの流路抵抗は、導入部１２から第１接続点Ｐ１１までの主流路１５の流路抵抗と、第１分岐流路１６１の流路抵抗との合計によって求められる。
このように、導入部１２から各分析領域１３までの流路抵抗は、導入部１２から各分析領域１３に接続する分岐流路１６の接続点（Ｐ１１〜Ｐ１５）までの各主流路１５における流路抵抗と、各分岐流路１６の流路抵抗とを合計して求められる。
【００３８】
上述のとおり、本実施形態のマイクロチップにおける流路構造は、導入部１２から各分析領域１３までの流路抵抗が、各分析領域１３間（導入部１２から各分析領域１３までの各流路１４間）において、略同一となるように形成されている。
ここで、本技術において、流路抵抗が「略同一」であるとは、算出される各流路抵抗の値が、実質的に同じ範囲内にあることをいう。例えば、導入部１２から各分析領域１３までの各流路抵抗のうちの最大値と最小値との差が、各流路抵抗の平均値に対して５％以内、好適には２％以内、より好適には１％以内にある場合、各流路抵抗は略同一である。
【００３９】
また、本実施形態のマイクロチップ１１では、主流路１５の垂直断面の面積が、各分岐流路１６の垂直断面の面積の合計よりも大きく形成されている。これにより、主流路１５から分岐する複数の分岐流路１６のそれぞれに十分な流量で液体を供給することが可能となる。
【００４０】
流路１４の垂直断面については、導入部１２から各分析領域１３までの流路抵抗を揃える上で、分岐流路１６の垂直断面における幅及び／又は深さの寸法を分岐流路毎に変えることができる。
例えば、複数の分岐流路１６の垂直断面における幅及び／又は深さの寸法を、下流側の分岐流路１６ほど（導入部１２から遠い位置にある分岐流路１６ほど）、大きくすることができる。具体的には、下流側に位置する分岐流路１６（例えば第５分岐流路１６５）の垂直断面の幅及び／又は深さを、上流側に位置する分岐流路１６（例えば第１分岐流路１６１）の垂直断面の幅及び／又は深さよりも大きくすることができる。
このように、導入部１２から遠い位置ほど、液体が流れ易い（抵抗を受け難い）分岐流路１６とすることで、導入部１２から各分析領域１３までの各流路抵抗を揃えることが可能となる。この場合、上流側から下流側にいくにつれて、分岐流路１６の流路抵抗を小さくすることが好適である。
【００４１】
なお、流路１４の垂直断面の形状は、長方形状のほか、正方形状、円形状、楕円形状、三角形状、及び放物線形状（放物線を有する形状）等であってもよい（図３Ａ〜Ｆ参照）。流路１４の垂直断面の形状が長方形状以外であっても、前述の抵抗要素から、流路形状に合った流路抵抗を算出することが可能である。
【００４２】
流路の垂直断面の形状が、正方形状である場合、その流路抵抗は下記式（II）により算出することが可能である（図３Ｂ参照）。
【００４３】
【数３】
2014199206.tif 000005
【００４４】
上記式（II）において、Ｒは垂直断面が正方形状である場合の流路の流路抵抗［Ｐａ・ｓ／ｍｍ３］、ηは液体の動的粘度［Ｐａ・ｓ］、Ｌはその流路の長さ［ｍｍ］、ｈは垂直断面における流路の深さ及び幅［ｍｍ］を表す。
【００４５】
流路の垂直断面の形状が、円形状である場合、その流路抵抗は下記式（III）により算出することが可能である（図３Ｃ参照）。
【００４６】
【数４】
2014199206.tif 000006
【００４７】
上記式（III）において、Ｒは垂直断面が円形状である場合の流路の流路抵抗［Ｐａ・ｓ／ｍｍ３］、ηは液体の動的粘度［Ｐａ・ｓ］、Ｌはその流路の長さ［ｍｍ］、ａは垂直断面における流路の半径［ｍｍ］を表す。
【００４８】
流路の垂直断面の形状が、楕円形状である場合、その流路抵抗は下記式（IV）により算出することが可能である（図３Ｄ参照）。
【００４９】
【数５】
2014199206.tif 000007
【００５０】
上記式（IV）において、Ｒは垂直断面が楕円形状である場合の流路の流路抵抗［Ｐａ・ｓ／ｍｍ３］、ηは液体の動的粘度［Ｐａ・ｓ］、Ｌはその流路の長さ［ｍｍ］を示す。また、ａ及びｂは、それぞれ垂直断面における流路の長半径（長軸半径）［ｍｍ］及び短半径（短軸半径）［ｍｍ］を表す。
【００５１】
流路の垂直断面の形状が、正三角形状である場合、その流路抵抗は下記式（V）により算出することが可能である（図３Ｅ参照）。
【００５２】
【数６】
2014199206.tif 000008
【００５３】
上記式（V）において、Ｒは垂直断面が正三角形状である場合の流路の流路抵抗［Ｐａ・ｓ／ｍｍ３］、ηは液体の動的粘度［Ｐａ・ｓ］、Ｌはその流路の長さ［ｍｍ］、ａは流路の垂直断面における一辺の長さ［ｍｍ］を表す。
【００５４】
流路の垂直断面の形状が、放物線形状である場合、その流路抵抗は下記式（VI）により算出することが可能である（図３Ｆ参照）。
【００５５】
【数７】
2014199206.tif 000009
【００５６】
上記式（VI）において、Ｒは垂直断面が放物線形状である場合の流路の流路抵抗［Ｐａ・ｓ／ｍｍ３］、ηは液体の動的粘度［Ｐａ・ｓ］、Ｌはその流路の長さ［ｍｍ］を表す。また、ｈは垂直断面における放物線の長さ［ｍｍ］、ｗは垂直断面における直線部分の長さ［ｍｍ］を表す。
【００５７】
以上詳述した第１実施形態のマイクロチップ１１では、導入部１２から各分析領域１３までの流路抵抗が略同一に形成されていることで、導入部１２に注入される液体を複数の分析領域１３のそれぞれに同じタイミングで供給することができる。よって、分析領域１３間で液体の充填完了時間のばらつきを抑制することができる。
これにより、分析領域１３における分析対象物が、液体の供給により化学反応を伴い生成される物質である場合、各分析領域１３において、その反応開始条件を揃えることが可能となり、反応のばらつきを低減することができる。例えば、分析領域１３に予め試薬が収容されており、分析領域１３に供給される液体によりその試薬を溶解させて反応を生じさせる場合に、その溶解時間を揃えることが可能となり、反応のばらつきを低減することができる。
【００５８】
ところで、各分析領域に同じタイミングで液体が供給される流路構造を有さない、従来のマイクロチップでは、各分析領域間で液体の充填完了時間がばらつくことがあり、分析領域間でのコンタミネーションや液量のばらつきを生じることがある。また、分析領域に予め試薬が収容され、液体によりその試薬を溶解させて反応を生じさせる場合では、先に試薬が溶解した分析領域において、試薬同士が非特異反応（プライマーダイマー等）を起こす可能性がある。
このような問題を、本技術に係るマイクロチップは、導入部から各分析領域までの流路抵抗が略同一に形成されている流路構造を有することで、解消することが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態のマイクロチップ１１では、主流路１５の垂直断面の面積が、複数の分岐流路１６の垂直断面の面積の合計よりも大きく形成されていることで、複数の分岐流路１６のそれぞれに十分な流量で液体を供給することができる。これにより、複数の分析領域１３のそれぞれに対する液体の同時供給をより実現し易いマイクロチップ１１が得られる。
【００６０】
さらに、マイクロチップ１１では、導入部１２から各分析領域１３までの各流路長が異なるが、各流路抵抗が略同一とされた流路構造を有することで、導入部から各分析領域までの距離が等距離とされた構成に比べて、流路群が省スペースに納められる。そのため、本実施形態のマイクロチップ１１は、高密度、多数の分析領域の配置が可能となる。
【００６１】
＜第２実施形態＞
図４は、本技術に係る第２実施形態のマイクロチップ２１の上面模式図である。
第２実施形態のマイクロチップ２１は、第１実施形態と同様、導入部２２と、複数の分析領域２３と、導入部２２及び分析領域２３に接続する流路２４とを備える。
なお、導入部２２及び分析領域２３については、配置位置及び配置数以外は、第１実施形態で述べた説明と同様であるため、以下の実施形態及び変形例において重複説明を省略する。
【００６２】
本実施形態のマイクロチップ２１は、第１実施形態のマイクロチップ１１と同様、導入部２２から複数の分析領域２３のそれぞれに同じタイミングで供給されるように形成された流路２４を有する。また、このマイクロチップ２１における流路２４は、マイクロチップ１１の流路１４と同様、導入部２２から各分析領域２３までの流路抵抗が略同一となるように形成されている。
しかしながら、本実施形態のマイクロチップ２１では、導入部２２から各分析領域２３までの流路２４の長さが、分析領域２３間で略同一となるように形成されている点が、第１実施形態のマイクロチップ１１における流路構造とは異なる。
【００６３】
図４に示すように、マイクロチップ２１は、主流路２５と、その主流路２５から分岐された複数の分岐流路２６とを有し、この主流路２５を複数備えている。
そして、各主流路２５から分岐され、導入部２２に最も近い列の各第１分析領域２３１に接続する各第１分岐流路２６１は、平面視蛇腹状に形成されている。また、各主流路２５から分岐され、中間列に位置する各第２分析領域２３２に接続する各第２分岐流路２６２は、第１分岐流路２６１より折り返し回数が少ない平面視蛇腹状に形成されている。さらに、各主流路２５から、導入部２２に最も遠い列の各第３分析領域２３３に接続する各第３分岐流路２６３は、各主流路２５から斜めに直線状に形成されている。
【００６４】
各主流路２５１、２５２、２５３は、導入部２２から各第１分岐流路２６１までの長さが略同一となるような形状にて形成されている。ここで、各主流路２５は、それぞれ導入部２２から第３分岐流路２６３が分岐される位置までの長さを有する流路である。
そして、各第１分岐流路２６１の長さはそれぞれ略同一に形成されている。また、各第２分岐流路２６２の長さもそれぞれ略同一に、各第３分岐流路２６３の長さもそれぞれ略同一に形成されている。
【００６５】
上述のとおり、本実施形態のマイクロチップ２１は、各主流路２５及び各分岐流路２６の平面視形状の相違によって、導入部２２から各分析領域２３までの流路２４の長さが略同一となるように形成されている。
また、このマイクロチップ２１は、導入部２２から各分析領域２３までの流路２４の長さのほか、流路２４の垂直断面の幅及び深さも同一に形成されている。このようにして、マイクロチップ２１における流路２４は、導入部２２から各分析領域２３までの流路抵抗が略同一となるように形成されている。
【００６６】
なお、図４では、図面の明瞭さのために、主流路２５１に連通する分析領域２３（２３１、２３２、２３３）のみに符号を付したが、主流路２５２、２５３に連通する分析領域も同様の符号が付されるものである。また、図４では、図面の明瞭さのために、主流路２５３から分岐する分岐流路２６（２６１、２６２、２６３）のみに符号を付したが、主流路２５１、２５２のそれぞれから分岐する分岐流路も同様の符号が付されるものである。
【００６７】
以上詳述した本実施形態のマイクロチップ２１では、導入部２２から各分析領域２３までの流路２４の長さ、幅、及び深さが略同一に形成されていることで、導入部２２から各分析領域までの流路抵抗が略同一とされている。これにより、導入部２２に注入される液体を複数の分析領域２３のそれぞれに同じタイミングで供給することが可能となる。
【００６８】
本実施形態のマイクロチップ２１では、導入部２２から各分析領域２３に繋がる流路２４の長さ、幅、及び深さ等の流路に基づく抵抗要素が、各分析領域２３間において同一となるように形成される。そのため、このマイクロチップ２１によれば、複数の主流路２５及び分岐流路２６のそれぞれの抵抗要素を精密にコントロールすることなく、各分析領域２３間における液体の充填完了時間のばらつきを抑制することができる。また、分析領域２３で化学反応を生じさせる場合においては、各分析領域２３間における反応のばらつきを低減することが可能となる。
【００６９】
［第２実施形態の変形例］
図５及び図６は、第２実施形態の変形例として、導入部から各分析領域までの流路の長さが、分析領域間で略同一となるように形成されているマイクロチップの構成例を説明するための図である。
【００７０】
図５に示す第１変形例のマイクロチップ２１Ａでは、導入部２２ａから放射状に設けられた複数の流路２４ａを介して、複数の分析領域２３ａが設けられている。そして、各流路２４ａの長さ、幅及び深さが、略同一に形成されている。
【００７１】
また、図６に示す第２変形例のマイクロチップ２１Ｂでは、導入部２２ｂに接続された主流路２５ｂにおいて、導入部２２ｂから所定の距離を置いた接続点Ｐ２１から放射状に各分析領域２３ｂに繋がる分岐流路２６ｂが形成されている。そして、このマイクロチップ２１Ｂでは、接続点Ｐ２１から各分析領域２３ｂまでの長さが同一に形成されていることで、導入部２２ｂから各分析領域２３ｂまでの流路２４ｂの長さが同一に形成されている。
【００７２】
以上のように図５及び図６に示すマイクロチップ２１Ａ、２１Ｂによっても、第２実施形態のマイクロチップ２１と同様の効果が奏される。
【００７３】
＜第３実施形態＞
図７は、本技術に係る第３実施形態のマイクロチップ３１の上面模式図である。
第３実施形態のマイクロチップ３１は、第１実施形態における流路構造と、第２実施形態における流路構造とを組み合わせたような構成をとる。
【００７４】
第３実施形態のマイクロチップ３１は、第１実施形態のマイクロチップ１１と同様に、導入部３２に接続された主流路３５と、主流路３５から分岐して各分析領域３３に接続する複数の分岐流路３６とを有する。そして、本実施形態のマイクロチップ３１は、複数の分岐流路３６を備える主流路３５が複数設けられている。なお、図７では、５つの主流路３５１、３５２、３５３、３５４、３５５と、各主流路３５から分岐された、それぞれ５つずつの分岐流路３６１、３６２、３６３、３６４、３６５とを有する流路構造例が示されている。
【００７５】
導入部３２から、一の主流路３５において導入部３２に最も近い位置の第１分岐流路３６１の第１接続点Ｐ３１までの主流路３５の流路抵抗は、各主流路３５１、３５２、３５３、３５４、３５５において、略同一に形成されている。具体的には、導入部３２から第１接続点Ｐ３１までの主流路３５の長さ、並びに当該主流路３５の垂直断面の幅及び深さが、各主流路３５１、３５２、３５３、３５４、３５５で、略同一に形成されている。
【００７６】
また、第１実施形態と同様に、一の主流路３５において導入部３２に最も近い位置にある第１分岐流路３６１の流路抵抗と、第１接続点Ｐ３１から第１分析領域３３１以外の他の分析領域３３までの各流路抵抗とが略同一となるように流路３４が形成されている。第１分岐流路３６１の流路抵抗、及び第１接続点Ｐ３１から第２〜第５分析領域３３２、３３３、３３４、３３５までの各流路抵抗は、流路の垂直断面の形状に応じて、上記式（I）〜（VI）の何れかによって算出することが可能である。
【００７７】
以上のように、本実施形態のマイクロチップ３１では、導入部３２から第１接続点Ｐ３１までの主流路３５については、当該部分の各主流路３５の長さ、幅及び深さが略同一に形成されている。なおかつ、その第１接続点Ｐ３１から第２〜第５分析領域３３２〜３３５までの各流路３４は、流路３４の形状及び流路を通流する際の液体の動的粘度に基づく抵抗要素から算出される流路抵抗が略同一となるように形成されている。この構成により、本実施形態のマイクロチップ３１は、同じ平面面積においても、第２実施形態のマイクロチップ２１に比べて、導入部３２から液体が同じタイミングで供給される分析領域３３を高密度かつ多数配置することが可能となる。そのため、本実施形態のマイクロチップ３１は、一回の液体の供給による分析数を多くとることが可能となり、分析効率を高めることが可能となる。なお、本実施形態のマイクロチップ３１は、第１実施形態のマイクロチップ１１が奏する効果と同様の効果も奏する。
【００７８】
＜第４実施形態＞
本技術に係るマイクロチップは、導入部から分析領域へ液体を供給する流路とは別に、分析領域から液体が流出する第二の流路を備えていてもよい。当該第二の流路を備える構成例として、本技術に係る第４実施形態のマイクロチップの上面模式図を図８に示す。
【００７９】
図８に示すように、本実施形態のマイクロチップ４１は、第１実施形態のマイクロチップ１１に、表示領域４３及び第二の流路４４の構成を付加している点が、第１実施形態と異なる。なお、本実施形態において、第１実施形態と共通する構成は、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８０】
本実施形態のマイクロチップ４１は、第二の流路４４と、この第二の流路４４を介して各分析領域１３に接続された表示領域４３とを備え、各分析領域１３を経た液体が第二の流路４４を通流して表示領域４３に流れ込む構成とされている。
また、第二の流路４４は、第二の主流路４５と、複数の第二の分岐流路４６（４６１、４６２、４６３、４６４、４６５）とを有する。第二の流路４４は、各分析領域１３から液体が流出する第二の分岐流路４６を分析領域１３ごとに有しており、複数の第二の分岐流路４６のそれぞれが第二の主流路４５に接続して合流し、第二の主流路４５を介して表示領域４３に接続されている。
【００８１】
［表示領域］
表示領域４３は、各分析領域１３（１３１、１３２、１３３、１３４、１３５）への液体の供給状況を提示するものであり、分析領域１３等と同様に、マイクロチップを構成する基板内に空間として形成されるものである。
表示領域４３は、表示領域４３に液体が到達したことをユーザが視認可能となるように構成されている。表示領域４３への液体の到達は、第二の流路４４と接続する分析領域１３への液体の充填が完了した後となる。そのため、表示領域４３に液体が到達すれば、分析領域１３への液体の充填の完了が提示されることとなる。逆に、表示領域４３に液体が到達していなければ、分析領域１３への液体の充填の未完了が提示されていることとなる。
【００８２】
表示領域４３による分析領域１３への液体の供給状況の提示は、表示領域４３に予め設けられる、色素材料又は凹凸構造によって実現可能である。なお、ユーザがマイクロチップ４１の外面から、表示領域４３による液体の供給状況を視認するためには、マイクロチップ４１を構成する基板層に、光透過性を有する材料を選択することが好ましい。
なお、表示領域４３に液体が到達したことの確認は、ユーザが目視する代わりに、受光器等の検出器を用いて検出してもよい。
【００８３】
表示領域４３に予め収容される上記色素材料は、導入部１２に注入される液体と接触することで、発色又は変色等を起こし、ユーザに視認され易くなる色素を含む材料である。これにより、表示領域４３は、液体が表示領域４３に到達したことを、液体と接触したことで起こる色素材料の発色又は変色等の変化によって提示する。
表示領域４３内に予め設けられる上記凹凸構造は、その凹凸構造に反射する光を利用して、表示領域４３への液体の到達を提示するものである。
【００８４】
なお、本実施形態のマイクロチップ４１では、上記表示領域４３に替えて、液体を導入部から加圧注入する場合における液体の排出口や、分析領域１３中に液体を完全に満たすためのオーバーフロー用収容領域に変更することも可能である。排出口を設けることで、コンタミネーションを生じ難くすることが可能であり、また、オーバーフロー用収容領域を設けることで、各分析領域１３中に液体を満たし易くすることが可能である。
【００８５】
第４実施形態のマイクロチップ４１では、分析領域１３よりも下流側に第二の流路４４と表示領域４３とが設けられていることで、分析領域１３が液体の流れ込む末端部分とならない。この構成は、液体が複数の分析領域１３に同じタイミングで供給される流路構造を有する本技術において意義を有する。すなわち、各分析領域１３１〜１３５に液体が略同じタイミングで供給された際に、同時に液体が逆流することを防止できる。
上記逆流を防止する観点からは、第二の主流路４５は、その垂直断面の幅及び／又は深さの寸法が前記表示領域４３側に向かって、漸次又は段階的に大きくなるように形成されていることが好ましい。なお、図８では、分析領域１３４に接続された第二の分岐流路４６４が接続している箇所で第二の主流路４５の幅が大きく形成されており、その幅で第二の主流路４５が表示領域４３まで続いている構成が示されている。また、図示しないが、逆流防止の観点から、第二の流路４４内の一部に逆流防止弁となる空間を配置してもよい。
【００８６】
本実施形態のマイクロチップ４１では、「第二（第二群）の分岐流路４６の流路抵抗≧第一（第一群）の分岐流路１６の流路抵抗」の関係を満たす流路構造とすることが好ましい。この関係を満たす流路構造により、「分析領域１３に流入する液量＞分析領域１３から流出する液量」とすることが可能である。そのため、導入部１２から各分析領域１３への液体の供給タイミングに万が一乱れが生じた場合にも、各分析領域１３間の液体のコンタミネーション又は流出による不均一化を防止することが可能となる。よって、より高品質なマイクロチップの提供が可能となる。
【００８７】
［第４実施形態の変形例］
本実施形態のマイクロチップ４１は、上記の表示領域４３及び第二の流路４４等を有する構成について、次のように変更することもできる。
図９及び図１０は、それぞれ、第４実施形態の第１変形例及び第２変形例のマイクロチップの上面模式図である。
【００８８】
第１変形例のマイクロチップ４１Ａは、各分析領域１３から液体が流出する第二の流路４４ａを分析領域１３毎に備えると共に、その第二の分岐流路４４ａ毎に表示領域４３ａを備える。このように、分析領域１３毎に表示領域４３ａを設けることで、導入部１２から各分析領域１３への液体の供給タイミングの乱れによる異常をいち早く検知することが可能となる。
【００８９】
第２変形例のマイクロチップ４１Ｂは、第二の主流路４５ｂと、複数の第二の分岐流路４６ｂを有する第二の流路４４ｂ、及び第二の主流路４５ｂに接続された表示領域４３を備える。また、各第二の分岐流路４６ｂには、分析領域１３と第二の主流路４５ｂとの間に、逆流防止用の収容領域４３ｂを備えている。第２変形例のマイクロチップ４１Ｂによっても、液体の逆流を防止することが可能となる。
【００９０】
＜第５実施形態＞
図１１は、本技術に係る第５実施形態によるマイクロチップを説明するための図であり、そのマイクロチップの上面を部分的に表した模式図である。
第５実施形態によるマイクロチップは、第１実施形態と同様に、液体が注入される導入部と、複数の分析領域１３と、導入部から複数の分析領域１３に液体を供給する流路とを有する。また、第１実施形態と同様に、この流路は、導入部に接続された主流路５５と、その主流路５５から分岐されて各分析領域１３に接続された複数の分岐流路５６１、５６２とを有する。しかし、分岐流路５６１、５６２の構成が第１実施形態における分岐流路１６の構成とは異なる。
【００９１】
本実施形態では、各分岐流路５６１、５６２に、その流路が部分的に狭く形成された狭窄部５６１ａ、５６２ａを有する。また、本実施形態では、狭窄部５６１ａ、５６２ｂにより、導入部から各分析領域１３までの流路抵抗が調整され、その各流路抵抗が略同一となるように形成された流路を有する。
この構成により、本実施形態によるマイクロチップは、液体を導入部から複数の分析領域１３のそれぞれに同じタイミングで供給することが可能である。なお、狭窄部５６１ａ、５６２ｂは、分岐流路５６１、５６２のそれぞれの液体の流れ方向（図１１の矢印Ｆｂ１、Ｆｂ２参照）に対する垂直断面の幅及び／又は深さの寸法を小さくすることで形成される。
【００９２】
各分岐流路５６１、５６２における狭窄部５６１ａ、５６２ａの位置は、特に限定されないが、上記流路抵抗をコントロールし易いことから、主流路５５側よりも、分析領域１３側の方が好ましい。狭窄部５６１ａ、５６２ａは、分析領域１３に隣接する位置に設けられていることがより好ましい。
【００９３】
本実施形態によるマイクロチップでは、複数の分岐流路５６１、５６２の長さは略同一としておき、導入部に近い上流側に位置する分析領域１３ほど、狭窄部５６１ａを長くとり、導入部から遠い下流側に位置する分析領域１３ほど狭窄部５６２ａを短くとることができる。この構成により、各分析領域１３への液体の略同時供給を可能としながら、各分析領域１３を均等かつ高密度に設け易いものとなっている。
【００９４】
上述のとおり、分岐流路５６１、５６２に狭窄部５６１ａ、５６２ａを設ける場合、導入部から分析領域１３までの流路の距離が短い分析領域１３ほど、狭窄部５６１ａを狭くする、及び／又は狭窄部５６１ａを長くすることで、液体の体積流量を制限する。
【００９５】
体積流量は、流路を通流する液体の流速と流路の断面積との積で求められる。流速は一定であることから、流路の断面積を変えることで、体積流量をコントロールすることができる。体積流量のコントロールに関して、分析領域までの流路の長さが異なる２つの簡単な系を考える。
その２つの系における流路の断面積をそれぞれＳ１及びＳ２、長さをそれぞれＬ１及びＬ２（ここで、Ｌ２＝α×Ｌ１である）とし、それらの流路を流れる液体の流速をそれぞれＶ１及びＶ２とする。ある一定時間後に、各系における分析領域に液体が同時に充填されたと仮定すると、Ｑ１＝Ｖ１×Ｓ１×Ｌ１、Ｑ２＝Ｖ２×Ｓ２×Ｌ２となり、Ｖ１＝Ｖ２、Ｌ２＝α×Ｌ１、及びＱ１＝Ｑ２より、Ｓ１＝α×Ｓ２が導かれる。
よって、流路の長さに応じて、流路の断面積を変えることで、液体の分析領域への供給タイミングを揃えることが可能である。
【００９６】
［第５実施形態の変形例］
第５実施形態の変形例によるマイクロチップでは、図１２に示すように、分岐流路５６３、５６４内に、液体の流れに対して抵抗する作用を有する抵抗部５６３ａ、５６４ａを設けてもよい。この抵抗部５６３ａ、５６４ａにより、導入部から各分析領域１３までの流路抵抗を略同一とすることが可能である。なお、抵抗部５６３ａ、５６４ａは、それぞれの分岐流路５６３、５６４に単独で用いてもよく、図１２に示すように狭窄部５６３ｂ、５６４ｂと併用してもよい。
【００９７】
上記抵抗部５６３ａ、５６４ａとしては、分岐流路５６３、５６４内に設けられる、マイクロ（μｍ）オーダー又はナノ（ｎｍ）オーダーのピラー、及びマイクロオーダー又はナノオーダーの粒子を用いることができる。また、上記抵抗部５６３ａ、５６４ａとしては、分岐流路５６３、５６４内の表面の性質を疎水性に処理したものも含まれる。流路内を疎水性とすると体積流量は減少し、逆に流路内を親水性にすると体積流量は増加する。このように分岐流路５６３、５６４の内側表面を親水性又は疎水性に処理して、導入部から各分析領域１３への液体の供給タイミングを揃えることも可能である。
【００９８】
分岐流路５６３、５６４内に、抵抗部５６３ａ、５６４ａとしてピラーを設ける場合、当該ピラーの分岐流路５６３、５６４内への配置は、例えば図１３に示すような、紫外線（ＵＶ）フォトリソグラフィーの工程にて行うことが可能である。この工程を以下に簡単に説明する。
【００９９】
まず、ピラーを形成する基材Ｂ１に、スパッタリング等の手法にて、Ｔｉ／Ａｕ等の導電性金属薄膜Ｍ１を形成し（工程Ｓ５１）、その金属薄膜Ｍ１の上にフォトレジストｒを塗工する（工程Ｓ５２）。フォトレジストｒとしては、マイクロチップを構成する基板にピラーパターンを直接作り込む場合は、露光された部分の現像液に対する溶解性が低下するネガレジストを用いるのが好適である。この場合、ピラーの凸パターンが形成される。また、ピラーパターンを形成したものを鋳型として基板を成形する場合は、露光された部分の現像液に対する溶解性が増大するポジレジストを用いる。図１３は、このポジレジストを用いた工程例を示している。
次に、フォトレジストｒの上に、流路及びピラーパターンが設けられたマスクｍを配置し、その上からＵＶを照射することで（工程Ｓ５３）、露光されたレジストｒ部分が除去される（工程Ｓ５４）。そして、導電性金属薄膜Ｍ１に電解メッキ等によりＮｉメッキＭ２を設けた後（工程Ｓ５５）、残りのレジストｒを除去し（工程Ｓ５６）、異方性ドライエッチングを行う（工程Ｓ５７）。このとき、ＮｉメッキＭ２部分は、ＮｉメッキＭ２によりエッチングされ難いことから残留し、ＮｉメッキＭ２部分以外の部分がエッチングされる。その後、ＮｉメッキＭ２及び導電性金属薄膜Ｍ１を除去し、微細な凸パターンが形成された基材Ｂ１が得られる（工程Ｓ５８）。最後にこの基材Ｂ１を鋳型にして、ピラー構造を有する基板Ｂ２を成形することが可能となる（工程Ｓ５９）。
なお、上述の工程では、ピラーパターンを形成したものを鋳型として用いて、基板Ｂ２を成形する例を示したが、基板Ｂ２に直接ピラーを形成することも可能である。
【０１００】
流路内にピラーを形成することは、ピラー間隔等によって空隙率をコントロールできるため、流路抵抗を制御し易いと考えられる。
マイクロチップの流路内に形成したピラーは、その表面を化学修飾することで疎水性表面を作ることも可能であり、この場合、逆相クロマトグラフィーの機能を持たせることが可能となる。また、ピラーには、ナノオーダーの微小孔を設けておくこともできる。マイクロチップに導入される液体が、分岐流路における当該微小孔を有するピラーを通流する際に、相互作用により、液体中の不要物を取り除く機能を付与することも可能である。
【０１０１】
分岐流路５６３、５６４内に、抵抗部５６３ａ、５６４ａとして粒子を設ける場合、当該粒子の分岐流路５６３、５６４内への配置は、例えば図１４に示すような工程にて行うことが可能である。この工程を以下に簡単に説明する。
【０１０２】
まず、マイクロチップを構成する基板層Ｂ３において、凹設された分析領域Ｗ３の前（上流側）にリブ部Ｂ３１を形成しておく。このリブ部Ｂ３１を粒子Ｐのたまり場として、リブ部Ｂ３１の前（上流側）に所定量の粒子Ｐを含む溶液Ｄを滴下する（図１４Ａ参照）。この際、粒子Ｐを水又は水／アルコール混合液に分散させれば、滴下後は蒸発し、粒子Ｐのみが流路に残るようになる（図１４Ｂ参照）。その後、リブ部Ｂ４１を有する基板層Ｂ４で蓋をすることにより、所望の箇所に所定量の粒子Ｐを設けることが可能となる（図１４Ｃ）。このとき、粒子Ｐは流路Ｃ３の上流側及び下流側で両リブ部Ｂ３１、Ｂ４１に挟まれることから、両リブ部Ｂ３１、Ｂ４１の幅よりも大きい粒径の粒子Ｐを用いることで、粒子Ｐが他の場所に流れ込むことを防止できる。
なお、粒子Ｐを分散させた溶液Ｄを流路Ｃ３の所定位置に滴下する場合、その所定位置を表面処理し、周囲よりも親水性にすることが好適である。この場合の表面処理としては、例えば、酸素又は不活性ガス（Ａｒ等）の雰囲気中でプラズマ照射することが挙げられる。目的の場所のみを親水処理する場合は、パターンが形成されたマスク等を用いてプラズマ照射すればよい。
【０１０３】
分岐流路５６３、５６４内に設けられる抵抗部５６３ａ、５６４ａとして、粒子を設ける場合、流路抵抗を大きくしたい箇所には、粒子の充填量を多くし、流路抵抗を小さくしたい箇所には粒子の充填量を少なくする。これによって、導入部から各分析領域１３への液体の供給タイミングの制御が可能となる。
また、抵抗部５６３ａ、５６４ａに用いる粒子として、適切な化学修飾を有する粒子を用いることで、マイクロチップに導入される液体が当該粒子を有する分岐流路５６３、５６４を通流する際に、不純物の捕捉や反応液の調整などを行うことも可能である。
【０１０４】
＜第６実施形態＞
本技術では、本技術に係る上記各実施形態のマイクロチップについて、導入部と、分析領域との間に、分析領域とは別の試薬収容領域を備えることもできる。
図１５Ａは、主流路６５ａと分岐流路６６ａとを有し、導入部（図示せず）と分析領域６３ａとの間の分岐流路６６ａに、試薬が収容される試薬収容領域６７ａを備える構成を表す模式図である。また、図１５Ｂは、主流路６５ｂと分岐流路６６ｂとを有し、導入部（図示せず）と分析領域６３ｂとの間の分岐流路６６ｂに２つの試薬収容領域６７ｂ、６７ｃを備える構成を表す模式図である。
【０１０５】
試薬収容領域６７ａ〜ｃは、図１５に示すように分析領域６３ａ、６３ｂに隣接せず、かつ分析領域６３ａ、６３ｂよりも上流側に配置されていてもよいし、分析領域６３ａ、６３ｂに隣接する位置に配置されていてもよい。試薬収容領域６７ａ〜ｃの形状としては、液体の流れに滞りが生じないような円弧形状等が好ましい。
【０１０６】
分析領域６３ａにおいて、反応に必要な試薬が２種以上ある場合、例えば、１種（例えばプライマー等）の試薬Ｒ１を試薬収容領域６７ａに収容しておき、もう１種（例えば酵素等）の試薬Ｒ２を分析領域６３ａに収容しておくことができる（図１５Ａ参照）。
また、分析領域６３ｂよりも上流側に２か所、試薬収容領域６７ｂ、６７ｃを設けることもできる（図１５Ｂ参照）。この場合、１種（例えばプライマー等）の試薬Ｒ１を上流側（主流路６５ｂ側）の試薬収容領域６７ｂに収容しておき、もう１種（例えば酵素等）の試薬Ｒ２を下流側（分析領域６３ｂ側）の試薬収容領域６７ｃに収容しておくことができる（図１５Ｂ参照）。
【０１０７】
上述のとおり、分析領域６３ａ〜ｂや試薬収容領域６７ａ〜ｃに予め反応に必要な試薬を収容しておくことで、マイクロチップに液体が導入されるまでは、試薬同士の混合を防止することが可能となる。そのため、分析領域における非特異反応（プライマーダイマー、オリゴマー等）を抑制することが可能となる。この非特異反応の抑制効果は、本実施形態によるマイクロチップが、導入部から各分析領域に同じタイミングで液体を供給可能な流路構造を有することで、より高められると考えられる。
【０１０８】
また、本実施形態によるマイクロチップでは、分析領域６３ａ〜ｂや試薬収容領域６７ａ〜ｃへの試薬の収容は、それらの領域へ試薬を含む溶液を滴下して乾燥させ、固着化する手法により行われるのが好適である。異なる試薬を異なる場所に固着化させることで、固着化時に試薬の混合が生じず、非特異反応が抑制される。
【０１０９】
試薬を含む溶液を試薬収容領域６７ａ〜ｃ等に滴下して乾燥させ、固着化させる場合、試薬収容領域６７ａ〜ｃに滴下した溶液が流路（６５ａ、６６ａ、６５ａ、６６ｂ）に流れ込まないようにする必要がある。その方法の一つとして、表面特性の制御が挙げられる。例えばこれらの流路内を疎水性にしておくことで、試薬を含む溶液を試薬収容領域６７ａ〜ｃに滴下するときに、当該溶液がそれらの流路に流入することを防止できると考えられる。この観点から、マイクロチップを構成する基板の材質としては、疎水性を示すプラスチック、及びポリジメチルシロキサン等を用いるのが好適である。
マイクロチップ６１Ａ、６１Ｂを構成する基板の材質として、表面が親水性を示す材料を用いる場合、疎水処理を施すことが好ましく、例えば、ガラス等の無機材料の疎水処理としては、シランカップリング及びフッ素コート等が挙げられる。
【０１１０】
また、凍結乾燥等で固化した試薬を試薬収容領域６７ａ〜ｃに収容する場合、固化した試薬の大きさが試薬収容領域６７ａ〜ｃの直径よりも小さいことが望ましい。凍結乾燥法を用いる場合、固化試薬の大きさは凍結時の大きさに依存する。そのため、試薬を凍結させる際の容器の直径が試薬収容領域６７ａ〜ｃの直径よりも小さいことが望ましい。造粒等によって粉体化した試薬を打錠等で圧縮固化する場合も、固化した試薬の直径は、試薬収容領域６７ａ〜ｃの直径よりも小さいことが望ましい。
【０１１１】
試薬収容領域６７ａ〜ｃが分析領域６３ａ〜ｂの上流側にある場合、液体が試薬収容領域６７ａ〜ｃに供給された際に流れが生じることで溶解性が向上することが考えられる。また、溶解した試薬が分析領域６３ａ〜ｂに流れ込むことで試薬が均一に混合すると考えられる。
分析領域６３ａ〜ｂの容量が大きい場合、その分析領域６３ａ〜ｂ内で試薬を溶解させても拡散し難いため、試薬濃度が均一に分布しない場合がある。しかし、試薬収容領域６７ａ〜ｃで予め溶解した試薬溶液が、分析領域６３ａ〜ｂに流れ込むことで試薬濃度は均一になると考えられる。
【０１１２】
また、本実施形態では、次のように構成することも可能である。
すなわち、分析領域の上流側に複数の試薬収容領域を設け、その試薬収容領域に上流側から番号を付ける。どの試薬をどの番号の試薬収容領域に入れるかを決めておけば、試薬が収容されている場所から、どのような試薬が封入されているかを確認することができる。これは、マイクロチップの製造時の確認にも繋がる。
例えば、各分析領域の上流側に５つの試薬収容領域を設ける構成の場合、各分析領域には全反応に共通の酵素が含まれた試薬を封入すると共に、１番目〜５番目の試薬収容領域には、それぞれ順にＡ〜Ｅを検出するプライマーを含む試薬を封入する。このようにマイクロチップを製造する際には、画像等での自動認識も可能であり、製造時における試薬投入ミスの防止に繋がる。
【０１１３】
＜実施形態の組み合わせ等＞
本技術では、上記各実施形態で述べた構成は、本技術の目的を損なわない範囲で、他の実施形態で述べた構成と適宜組み合わせて、本技術に係るマイクロチップを構成することが可能である。例えば第１、第３及び第４実施形態のマイクロチップにおける一部の分岐流路を、第５実施形態で述べた狭窄部や抵抗部を備える分岐流路としてもよい。また、例えば、第２及び第３実施形態のマイクロチップの一部又は全部の分析領域に、第４実施形態で述べた第二の流路や表示領域等を設けてもよい。さらに例えば、第３実施形態のマイクロチップにおける複数の主流路のうちの一部の主流路について、第２実施形態で述べたように、導入部から、その一部の主流路に接続された複数の分析領域までの各流路の長さ、幅及び深さ等を略同一に形成してもよい。
また、上述の実施形態では、一つの導入部を備える構成を例示したが、マイクロチップにおける導入部の数は、２以上であってもよい。この場合、一の導入部に流路を介して接続された複数の分析領域について、一の導入部からそれに接続する複数の分析領域のそれぞれに液体が同じタイミングで供給される。
【０１１４】
＜マイクロチップの製造方法＞
上記各実施形態で述べたような本技術に係るマイクロチップは、導入部から複数の分析領域のそれぞれに同じタイミングで液体を供給可能な流路を基板に形成することで製造される。この場合、基板への流路の形成は、流路の長さ、幅、及び深さ等の流路に基づく抵抗要素を考慮して設計された上で行うのが好適である。基板への流路の形成方法は、第１実施形態における基板の説明で述べたように、例えば、エッチング、ナノインプリント、射出成形、又は切削加工等の手法にて行うことが可能である。
【０１１５】
本技術は、以下のような構成もとることができる。
（１）液体が注入される導入部と、前記液体が供給される複数の分析領域と、前記液体が前記導入部から前記複数の分析領域のそれぞれに同じタイミングで供給されるように形成された流路と、を備えるマイクロチップ。
（２）前記流路は、前記導入部から各分析領域までの流路抵抗が略同一となるように形成されている上記（１）に記載のマイクロチップ。
（３）前記流路は、前記導入部に接続された主流路と、該主流路から分岐されて各分析領域に接続する複数の分岐流路と、を有する上記（１）又は（２）に記載のマイクロチップ。
（４）前記主流路の前記液体の流れ方向に対する垂直断面の面積が、前記複数の分岐流路の前記液体の流れ方向に対する垂直断面の面積の合計よりも大きい上記（３）に記載のマイクロチップ。
（５）前記流路は、前記複数の分析領域のうち前記導入部に最も近い位置の第１分析領域に接続する第１分岐流路の流路抵抗と、前記主流路における前記第１分岐流路の接続点から前記第１分析領域以外の他の分析領域までの流路抵抗とが、略同一となるように形成されている上記（３）又は（４）に記載のマイクロチップ。
（６）前記主流路を複数備え、前記導入部から、該導入部に最も近い位置の分析領域までの各主流路の流路抵抗が略同一に形成されている上記（３）〜（５）の何れかに記載のマイクロチップ。
（７）前記分析領域から前記液体が流出する第二の流路と、該第二の流路を介して各分析領域に接続された、各分析領域への液体の供給状況を提示する表示領域と、を備える上記（１）〜（６）の何れかに記載のマイクロチップ。
（８）前記第二の流路は、前記各分析領域に接続する複数の第二の分岐流路と、該複数の第二の分岐流路のそれぞれが接続する第二の主流路と、を有する上記（７）に記載のマイクロチップ。
（９）前記第二の主流路は、該第二の主流路における前記液体の流れ方向に対する垂直断面の幅及び／又は深さの寸法が前記表示領域側に向かって漸次又は段階的に大きくなるように形成されている上記（７）又は（８）に記載のマイクロチップ。
（１０）前記第二の流路の所定箇所に前記液体の逆流防止用の収容部を有する上記（７）〜（９）の何れかに記載のマイクロチップ。
（１１）前記導入部と前記分析領域との間に、前記分析領域とは別に試薬収容領域を備える上記（１）〜（１０）の何れかに記載のマイクロチップ。
（１２）前記流路は、前記導入部から各分析領域までの流路抵抗が略同一となるように形成され、その流路抵抗は、前記液体の粘度、前記流路の長さ、及び前記流路の前記液体の流れ方向に対する垂直断面のサイズ、を含む抵抗要素から導かれる上記（１）〜（１１）の何れかに記載のマイクロチップ。
（１３）前記流路の前記液体の流れ方向に対する垂直断面の形状が長方形状であり、前記流路の流路抵抗は、下記式（I）より算出される上記（１２）記載のマイクロチップ。
【０１１６】
【数８】
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【０１１７】
（１４）前記分岐流路に狭窄部を有し、該狭窄部により、前記導入部から各分析領域までの流路抵抗が略同一となるように形成された上記（３）〜（６）の何れかに記載のマイクロチップ。
（１５）前記分岐流路内に、前記液体の流れに対する抵抗部を有し、該抵抗部により、前記導入部から各分析領域までの流路抵抗が略同一となるように形成された上記（３）〜（６）の何れかに記載のマイクロチップ。
（１６）液体が注入される導入部から、複数の分析領域のそれぞれに、同じタイミングで前記液体を供給可能な流路を基板に形成するマイクロチップの製造方法。
【実施例】
【０１１８】
以下に実施例を挙げて、本技術に係るマイクロチップの効果について具体的に説明する。
【０１１９】
本実施例では、ガラスカバーを支持体として、インレット（導入部）、複数のウェル（分析領域）、及び流路パターンをポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）製の基板層に形成した、ガラスカバー−ＰＤＭＳ−ガラスカバーの三層構造の基板を用いた。基板層へのインレット、ウェル及び流路パターンの形成は、フォトリソグラフィーにより流路パターン等を形成したＳＵ−８モールドを作製し、そのモールド（鋳型）を用いてＰＤＭＳを成形することで行った。これにより、流路パターン等が転写されたＰＤＭＳ製基板層を得た。
このようにして作成したマイクロチップ７１の上面模式図を図１６に示す。
このマイクロチップ７１は、サンプル溶液（液体）が注入されるインレット７２と、５つのウェル７３（７３１、７３２、７３３、７３４、７３５）と、インレット７２から各ウェル７３に接続する流路７４とを備える。そして、流路７４は、主流路７５と、その主流路７５から分岐して各ウェル７３に接続する５つの分岐流路７６（７６１、７６２、７６３、７６４、７６５）とを有する。
マイクロチップ７１を製造する際に、インレット７２から各ウェル７３までの流路抵抗が略同一となるように、主流路７５及び分岐流路７６の長さ、垂直断面の形状に係る寸法（幅及び深さ）を表１に示すとおりとした。なお、流路抵抗は、第１実施形態で述べた上記式（I）により算出したものである。また、インレット７２から、インレット７２に最も近い位置にあるウェル７３１までの主流路７５については、各分析領域において共通するため、表１においては、この共通する主流路７５部分を省略した寸法で示した。
【０１２０】
【表１】
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【０１２１】
このマイクロチップ７１のインレット７２に、サンプル溶液として、Ｃｙ３−ＤＮＡ水溶液１００μＭ（配列：［Ｃｙ３］ＣＧＣＧＡＴＧＴＧＧＧＡＡＡＧＡＴＴＣＴ）を真空注入した。そして、各ウェル７３へのサンプル溶液の注入の様子を８．８ｓｈｏｔ／秒で撮影し、撮影した連結画像ファイルを画像解析ソフトにより、各ウェル内の蛍光強度平均値を時間に対してプロットした。その結果を、各ウェル７３へのサンプル溶液の供給タイミングを表すのに適した画像とあわせて、図１７Ａに示す。
なお、上記試験と同様に行った比較例の結果もあわせて図１７Ｂに示す。この比較例では、インレット及びウェルの位置及び寸法等は実施例と同じであるが、インレットから各ウェルまでの流路抵抗が略同一となるように形成されていないマイクロチップを用いた。
【０１２２】
図１７Ｂに示すとおり、比較例のマイクロチップでは、サンプル溶液がインレットに近い側から順にウェルへ供給されていることがわかった。そして、インレットに最も近いウェルでサンプル溶液の充填が完了した際に、第３〜第５列にあるウェルはまだ５０％未満の充填量であった。また、各ウェルにおいて、蛍光強度にばらつきが生じていることが確認された。
【０１２３】
これに対して、実施例のマイクロチップ７１では、図１７Ａに示すとおり、サンプル溶液が各ウェル７３で概ね同じタイミングで供給されていることが確認された。また、各ウェル７３での蛍光強度も一致する傾向にあることが確認された。よって、本実施例のマイクロチップ７１によれば、サンプル溶液のウェル７３への充填完了時間のずれによるウェル７３での反応のばらつきを低減することが可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１１、２１、３１、４１：マイクロチップ、１２、２２、３２：導入部、１３、２３、３３：分析領域、１４、２４、３４：流路、１５、２５、３５：主流路、１６、２６、３６：分岐流路、４３：表示領域、４４：第二の流路、４５：第二の主流路、４６：第二の分岐流路
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2014199206.tif 000022
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2014199206.tif 000027
【図１６】
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【図１７】
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