(57)【要約】  長期に渡って保管可能な、内部に試薬液体を貯留したマイクロチップを提供することを目的とする。  そのためには微細流路ｒ１と、微細流路ｒ１を送液させて検体と混合させるための試薬液体が貯留された試薬液体貯留部１３３と、蒸発用のダミー液体が貯留されたダミー液体貯留部１５０とを備えたマイクロチップを、水分バリア性又はガスバリア性のある包装袋に収納する。
2009131043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分バリア性又はガスバリア性のある包装袋に収納されたマイクロチップであって、
微細流路と、前記微細流路を送液させて検体と混合させるための試薬液体が貯留された試薬液体貯留部と、蒸発用のダミー液体が貯留されたダミー液体貯留部と、前記ダミー液体貯留部と接続する開口部とを備え、
前記ダミー液体からの蒸発成分は、前記試薬液体からの蒸発成分の少なくとも一部と共通することを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２】
前記試薬液体を前記試薬液体貯留部に注入するための注入口を備えたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項３】
前記ダミー液体貯留部と前記開口部とは微細流路で連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロチップ。
【請求項４】
前記試薬液体は水溶液であり、前記蒸発用のダミー液体は水溶液又は水であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項５】
前記試薬液体はアルコール溶液であり、前記蒸発用のダミー液体はアルコール溶液又はアルコールであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項６】
前記包装袋に収納されているマイクロチップは、前記注入口を封止部材により塞がれており、前記開口部は塞がれていないことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマイクロチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は内部に試薬液体を貯留したマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシン技術および超微細加工技術を駆使することにより、従来の試料調製、化学分析、化学合成などを行うための装置、手段（例えばポンプ、バルブ、流路、センサーなど）を微細化して１チップ上に集積化したシステムが開発されている（例えば特許文献１）。これは、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）とも呼ばれ、マイクロチップといわれる部材中で、検体（例えば、検査を受ける被験者の尿、唾液、血液をＤＮＡ処理した抽出溶液など）と試薬液体を混合させ、その反応を検出することにより検体の特性を調べる方法である。【０００３】
マイクロチップは、樹脂材料やガラス材料からなる基体に、フォトリソプロセス（パターン像を薬品によってエッチングして溝を作成する方法）や、レーザ光を利用して溝加工を行い、試薬液体や検体を流すことができる微細な流路と試薬液体を蓄える貯留部を設けており、さまざまなパターンが提案されている（例えば特許文献１）。【０００４】
マイクロチップにおいては、微細流路内の微量の試薬液体と検体と所定の混合比で混合させて反応等を行う。反応の際には両者の混合比を精度良くコントロールすることが必要であり、そのためには試薬液体の量を管理することが重要である。【０００５】
また検査を円滑に行うためにはマイクロチップ内にはあらかじめ試薬液体を貯留させておいて、検査を行う際に検体のみをあらたに注入することが好ましい。しかし、このような場合には、試薬液体をマイクロチップ内に貯留させた状態で、すぐに検査を行わず、長期に渡って保管すると、試薬液体が蒸発してしまうために混合比のコントロールが困難となる虞がある。【０００６】
このような問題に対して特許文献２においては、流路内の試薬液体の外側を不活性の液体でシールすることにより試薬液体の蒸発を防ぐマイクロチップが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２８５８９号公報
【特許文献２】特開２００５−２７４１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献２に開示されたマイクロチップでは、マイクロチップの外気と触れている液体は蒸発し続けるため、シール液体は最終的には消失してしまうことになり、長期間の保管には適さない。またシール液体と試薬液体とは相互に不活性な液体としなくてはならず、シール液体と試薬液体との組み合わせに制約が生じるおそれがある。【０００９】
本願発明は上記問題に鑑み、長期に渡って保管可能な、内部に試薬液体を貯留したマイクロチップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
１．水分バリア性又はガスバリア性のある包装袋に収納されたマイクロチップであって、
微細流路と、前記微細流路を送液させて検体と混合させるための試薬液体が貯留された試薬液体貯留部と、蒸発用のダミー液体が貯留されたダミー液体貯留部と、前記ダミー液体貯留部と接続する開口部とを備え、
前記ダミー液体からの蒸発成分は、前記試薬液体からの蒸発成分の少なくとも一部と共通することを特徴とするマイクロチップ。【００１１】
２．前記試薬液体を前記試薬液体貯留部に注入するための注入口を備えたことを特徴とする前記１に記載のマイクロチップ。【００１２】
３．前記ダミー液体貯留部と前記開口部とは微細流路で連結されていることを特徴とする前記１又は２に記載のマイクロチップ。【００１３】
４．前記試薬液体は水溶液であり、前記蒸発用のダミー液体は水溶液又は水であることを特徴とする前記１から３のいずれかに記載のマイクロチップ。【００１４】
５．前記試薬液体はアルコール溶液であり、前記蒸発用のダミー液体はアルコール溶液又はアルコールであることを特徴とする前記１から３のいずれかに記載のマイクロチップ。【００１５】
６．前記包装袋に収納されているマイクロチップは、前記注入口を封止部材により塞がれており、前記開口部は塞がれていないことを特徴とする前記１から５のいずれかに記載のマイクロチップ。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明によれば、長期に渡って保管可能な、内部に試薬液体を貯留したマイクロチップを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】マイクロ分析システムの一例を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）はマイクロチップ１００の上面図、図２（ｂ）はマイクロチップ１００の側面図を示す図である。
【図３】マイクロチップ１００の内部構造を示す模式図である。
【図４】本実施形態における包装袋５に収納されたマイクロチップ１００の斜視図である。
【図５】図５（ａ）は第２の実施形態におけるマイクロチップ１００の上面図、図５（ｂ）は同マイクロチップ１００の内部構造を示す模式図である。
【図６】実施例と比較例における、経過日数にともなう試薬液体の蒸発量の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
【００１９】
本明細書において、「マイクロチップ」は、合成や検査などさまざまな用途に用いられるマイクロ総合分析システムにおけるチップのことであるが、特に生体物質を対象とした検査に用いられるものについて「マイクロチップ」と呼ぶこともある。「微細流路」は、狭義には、広幅に形成されることもある構造部を除いた幅の狭い流路部位のみを指すこともあるが、広義には、そのような構造部を含めた一連の流路を指す。連通する微細流路内を流れる流体は、実際は液体であることが多く、具体的には、各種の試薬液、試料液、変性剤液、洗浄液、駆動液などが該当する。
【００２０】
本発明は、マイクロチップの用途にかかわらず、マイクロチップを用いた反応検出装置に適用できる。以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
【００２１】
まず、本実施形態におけるマイクロ総合分析システムについて、図１を用いて説明する。図１は、マイクロ分析システムの一例を示す模式図である。
【００２２】
図１においては、本実施形態におけるマイクロ分析システムである検査装置２０に、本実施形態におけるマイクロチップ１００を装填した状態を示している。図１において検査装置２０は、マイクロチップ内の送液を行うマイクロポンプユニット２１０、マイクロチップ内の反応を促進および抑制するための加熱冷却ユニット２３０、マイクロチップ内の反応によって得られる生成液に含まれる標的物質を検出する検出部２５０、および検査装置内の各部の駆動、制御、検出等を行う駆動制御部２７０等で構成される。
【００２３】
マイクロポンプユニット２１０は、送液を行うマイクロポンプ２１１、マイクロポンプ２１１とマイクロチップ１００とを接続するチップ接続部２１３、送液のための駆動液が充填された駆動液タンク２１５および駆動液タンク２１５からマイクロポンプ２１１に駆動液を供給するための駆動液供給部２１７等で構成される。駆動液タンク２１５は、駆動液の補充のために駆動液供給部２１７から取り外して交換可能である。マイクロポンプ２１１は１個又は複数のポンプで形成されており、複数の場合は、各々独立にあるいは連動して駆動可能に構成されている。
【００２４】
加熱冷却ユニット２３０は、ペルチエ素子等で構成される冷却部２３１およびヒータ等で構成される加熱部２３３等で構成される。もちろん、加熱部もペルチエ素子で構成してもよい。検出部２５０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）２５１および受光素子（ＰＤ）２５３等で構成され、マイクロチップ内の反応によって得られる生成液に含まれる標的物質を光学的に検出する。
【００２５】
マイクロチップ１００とマイクロポンプ２１１とはチップ接続部２１３で接続されて連通され、マイクロポンプ２１１が駆動されることにより、マイクロチップ１００内の複数の収容部に収容されている各種試薬液体や検体が、マイクロポンプ２１１からチップ接続部２１３を介してマイクロチップ１００に流入する駆動液により空気を介して送液される。
【００２６】
図２（ａ）はマイクロチップ１００の上面図、図２（ｂ）はマイクロチップ１００の側面図を示す図である。図２（ｂ）に示すようにマイクロチップ１００は溝形成基板１０８と、溝形成基板１０８を覆う被覆基板１０９から構成されている。溝形成基板１０８には、後述の試薬液体貯留部等の各構造部と、これらの構造部を連通させる微細流路ｒ１、ｒ２（図３参照）が形成されている。微細流路ｒ１、ｒ２の幅および高さとしては数μｍ〜数百μｍ程度である。またマイクロチップ１００のサイズは、通常、縦横が数十ｍｍ、高さが数ｍｍ程度である。
【００２７】
溝形成基板１０８に被覆基板１０９を密着させてこれらの構造部および微細流路を覆うことによりマイクロチップ１００が構成される。なお、マイクロチップ１００内における反応を光学的に検出する構成とした場合には上記の構造部のうち少なくとも被検出部は検出光に対して光透過性の材料を用いる必要がある。
【００２８】
また、マイクロチップ１００は、通常は１以上の成形材料を適宜に組み合わせて作製される。マイクロチップ１００の成形材料としては、例えば、プラスチック樹脂、各種の無機ガラス、シリコン、セラミックス、金属などが挙げられる。中でも、多数の測定検体、とりわけ汚染、感染のリスクのある臨床検体を対象とするチップに対しては、ディスポーサブルであることが望まれ、更に多用途対応性、量産性などを具えることが望ましい点から、マイクロチップ１００の成形材料としてプラスチック樹脂を用いることが好ましい。溝形成基板１０８など流路を形成加工する基板では、吸水による流路の変形などが起こりにくく、微量の検体液が途中でロスすることなく送液されるように疎水性、撥水性のプラスチックが好ましい。このような材質には、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、フルオロカーボン、飽和環状ポリオレフィンなどの樹脂が例示される。中でもポリスチレンは、透明性、機械的特性および成型性に優れて微細加工がしやすく、溝形成基板１０８の形成材料として好ましい。
【００２９】
被覆基板１０９は、ポリオレフィン類等の可撓性材料から構成されており、内部の各構造部と外気、或いは微細流路と外気とを結ぶ開口（孔）が設けられている。開口には、例えば試薬液体や検体試料を注入する注入口、チップ接続部を介してマイクロポンプに接続する接続口、その他に外気へ開放される各種の孔等を挙げることができる。ポリオレフィン類としては例えば、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、シクロオレフィンポリマーがある。
【００３０】
次に、第１の実施形態におけるマイクロチップ１００の内部構成について、図３を用いて説明する。図３は、マイクロチップ１００の内部構造を示す模式図であり、被覆基板１０９を取り外した状態を示している。１３３ａ、１３３ｂは試薬液体を収容する試薬液体貯留部であり、１３７は検体試料を収容する検体貯留部である。
【００３１】
なお本願明細書においては構成要素を総称する場合にはアルファベットの添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成要素を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００３２】
またそれぞれの貯留部の脇には、試薬液体を注入する注入口ｉ１、検体試料を注入する注入口ｉ３が設けられている。また貯留部の送液方向上流側には、マイクロチップ１００の一方の面から外部へ開放された接続口１３２ａ、１３２ｂが設けられている。マイクロチップ１００はこれらの接続口１３２ａ、１３２ｂとチップ接続部２１３とを介してマイクロポンプ２１１に重ね合わせて接続してマイクロポンプ２１１に連通される。
【００３３】
試薬液体貯留部１３３および検体貯留部１３７の下流には、試薬液体貯留部１３３からの試薬液体と検体貯留部１３７からの液体とが混合され反応する反応部１３９が設けられている。
【００３４】
反応部１３９の下流には、被検出部１４８が設けられ、更に下流には廃液部６０が設けられている。前述の検出部２５０により被検出部１４８の反応を検出する。
【００３５】
試薬液体貯留部１３３に収容された試薬液体は、接続口１３２ａに連通するマイクロポンプ２１１から送り込まれる駆動液により、空気を介して駆動され（送液され）反応部１３９へ流れ込む。一方、検体貯留部１３７に収容された試料は、接続口１３２ｂに連通する別途のマイクロポンプ２１１から送り込まれる駆動液により、駆動され反応部１３９へ流れ込む。これにより、反応部１３９において、試薬液体貯留部１３３から送り込まれた試薬液体と検体貯留部１３７から送り込まれた試料とが混合される。
【００３６】
反応部１３９で混合された試薬液体と試料とは、検査装置２０に設けられた加熱部２３３により加熱され反応が開始される。反応後の液は、被検出部１４８へ送液される。被検出部１４８では、例えば光学的な検出方法などによって目的物質の検出が行われる。被検出部１４８にて検出された液体は、廃液部６０に送られる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、マイクロポンプ２１１により送られた駆動液により空気を介して試薬液体等を送液させる例について説明したが、これに限られずシリンジポンプにより直接、加圧した空気を接続口１３２に送り込むようにして試薬液体等を送液させるようにしてもよい。
【００３８】
［ダミー液体貯留部１５０］
ダミー液体貯留部１５０では、ダミー液体を貯留する。ダミー液体は検査には使用しない。また試薬液体が水溶液であれば、ダミー液体は水溶液又は純水を用い、試薬液体がアルコール溶液であれば、ダミー液体もアルコール溶液又はアルコールを用いる。このようにすることによりダミー液体あるいはその溶媒が、試薬液体の溶媒と共通することになる。つまりダミー液体からの蒸発成分は、試薬液体からの蒸発成分の少なくとも一部と共通することになるので、より積極的に蒸発するダミー液体（あるいはその溶媒）からの蒸発成分により包装袋５の内部を蒸発ガスの飽和状態にすることにより、同じ溶媒を用いる試薬液体からの当該溶媒の蒸発を抑止することができる。
【００３９】
またダミー液体は１種類だけでなく、複数のダミー液体貯留部１５０に互いに異なる種類のダミー液体を貯留しておいてもよい。特に、試薬液体貯留部１３３ａ、１３３ｂにそれぞれ異なる種類の溶媒を用いた試薬液体が貯留されているような場合に、その複数種類の溶媒に対応したダミー液体を用いることが好ましい。
【００４０】
またダミー液体は開口部ｉ２からダミー液体貯留部１５０に注入され、開口部ｉ２とダミー液体貯留部１５０とは微細流路ｒ１で連結されている。ここで、ダミー液体貯留部１５０は、試薬液体が貯留している試薬液体貯留部１３３が連結する微細流路ｒ１とは異なる経路の微細流路ｒ２に連結させている。
【００４１】
［包装袋５］
図４は、本実施形態における包装袋に収納されたマイクロチップ１００の斜視図である。５は包装袋で、接着剤５１により密閉された内部にマイクロチップ１００を収納している。この包装袋５には、ガスバリア性あるいは水分バリア性を有する可撓性の包装材を用いている。
【００４２】
ここで本発明の「水分バリア性又はガスバリア性のある包装袋」とは、透湿度１０．０ｇ／ｍ２／ｄａｙよりも性能の高い包装材で形成された包装袋をいう。
【００４３】
包装材としては、例えばポリエステル、ポリプロピレンを基体としてその表面にアルミを蒸着させたシートを用いることができる。透湿度としては０．５ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが好ましく、０．０５ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることがさらに好ましい。なお透湿度とはＪＩＳ−Ｚ−０２０８に記載の方法に従い、条件４０℃９０％ＲＨで測定したものである。透湿度の数値が低いほど、内部の液体が蒸発したガスが包装袋の外部に漏れないので、好ましい。
【００４４】
本実施形態によれば、試薬液体と同系統のダミー液体を貯留させたマイクロチップ１００を、透湿度０．０５ｇ／ｍ２／ｄａｙである透湿度の数値の低い包装袋５に収容させている。これにより試薬液体の蒸発とともにダミー液体も蒸発するので、包装袋５の内部を迅速に蒸発ガスの飽和状態（水であれば飽和水蒸気状態）にすることができる。このことにより試薬液体由来の蒸発を抑制することができる。
【００４５】
また図３等に示すように、ダミー液体を貯留するダミー液体貯留部１５０を複数設けていることからダミー液体を試薬液体に比べて多量に貯留させることが可能なこと、および当該ダミー液体貯留部１５０が連通する流路は複数の開口部ｉ２を備えているので、ダミー液体の蒸発の方が試薬液体の蒸発に比べてより支配的となるので、試薬液体の蒸発を更に抑制できる。
【００４６】
またダミー液体のダミー液体貯留部１５０と開口部ｉ２は微細流路ｒ２で連結されているので、過剰な蒸発を防止することができ、ひいては包装袋５内部での結露の発生を抑制することができる。また微細流路ｒ２を介して外部と連結されていることから液体状態のダミー液体はその表面張力により微細流路ｒ２を移動しづらい。その結果、搬送時等においてマイクロチップ１００が傾いた場合であっても、液体状態のダミー液体がマイクロチップ１００の外部へ漏れることを防止することができる。
【００４７】
また、包装袋５に収容するに先だって、マイクロチップ１００の注入口ｉ１を熱可塑性の樹脂等の封止部材で塞がれている状態とし、開口部ｉ２は塞がれていない状態にしている。このような状態のマイクロチップ１００を包装袋５に収納させている。このようにすることにより試薬液体貯留部１３３内の試薬液体は外気とは直接触れないため、当該試薬液体のマイクロチップ１００の外（包装袋５の内部）への蒸発は、溝形成基板１０８の基材を透過して蒸発する分のみになる。一方ダミー液体は、微細流路ｒ２等を介して直接外気（包装袋５の内部）と触れるために試薬液体に比べて蒸発量は多くなる。そして包装袋５は、水分バリア性又はガスバリア性のある材料により構成しているため飽和状態となった以降は、試薬液体は蒸発しづらくなるので、試薬液体の蒸発を更に抑制できる。これにより、長期にわたり試薬液体の量を精度よく保持することができ、内部に試薬液体を貯留したマイクロチップの長期間の保管を実現できる。
【００４８】
［第２の実施形態におけるマイクロチップ１００］
図５に基づいて第２の実施形態におけるマイクロチップ１００について説明する。図５（ａ）は第２の実施形態におけるマイクロチップ１００の上面図、図５（ｂ）は同マイクロチップ１００の内部構造を示す模式図である。それぞれ図２（ａ）、図３に対応するものであり、図２、図３等に示した実施形態おけるマイクロチップ１００と同機能の構成部に関しては同符号を付すことにより説明に代える。
【００４９】
第２の実施形態におけるマイクロチップ１００は、図２乃至図４に示したマイクロチップ１００と異なり注入口ｉ１、ｉ３を設けていない。なおダミー液体を蒸発させるための開口部ｉ２に代わりに、一列状の開口部ｇをあらたに設けている。
【００５０】
図５に示すマイクロチップ１００では、溝形成基板１０８に被覆基板１０９を取り付ける前に、ダミー液体貯留部１５０にダミー液体を、試薬液体貯留部１３３には試薬液体を注入している。この状態で被覆基板１０９を取り付けることにより注入口を省略することができ封止部材により封止をする必要がないというメリットがある。なお、検査時において検体試料の検体貯留部１３７への注入は、例えば、検体貯留部１３７の上方位置の被覆基板１０９に注射針を突き刺すことにより行う。
【００５１】
また開口部ｇは、ダミー液体貯留部１５０に隣接する微細流路ｒ２の上方に設けられており、微細流路ｒ１を介して、開口部ｇとダミー液体貯留部１５０は連通されている。当該開口部ｇからダミー液体の蒸発が行われる。
【実施例】
【００５２】
次に、本願発明の実施例について説明する。実施例においては図１乃至図４に示したマイクロチップを用いた。その他の詳細な条件は以下のとおりである。【００５３】
［実施例の実験条件］
包装袋の内部の体積（容積）  ２０ｍｌ
試薬液体の体積              １０μｌ
ダミー液体の体積            １０μｌ
体積比                      包装袋内部：試薬液体：ダミー液体＝２０００：１：１
試薬液体                    水溶液
ダミー液体                  純水
包装袋                      透湿度  ０．０５ｇ／ｍ２／ｄａｙのアルミ蒸着シート
保管環境：                  ２〜８℃
試薬液体の注入孔            封止状態
マイクロチップ材質          ポリプロピレン（透湿度  約６．５ｇ／ｍ２／ｄａｙ）
［比較例の実験条件］
比較例では、上記実施例と同一のマイクロチップを用いているが以下の条件で異なっている。
ダミー液体の体積            無し（貯留させず）
［測定方法］
所定断面積の微細流路内に配置された試薬液体の端面位置の変動を測定することにより蒸発量の測定を行った。【００５４】
［実験結果］
図６は、実施例と比較例における、経過日数にともなう試薬液体の蒸発量の推移を示すグラフである。図６に示すように実施例においては初期的には蒸発が発生しているが飽和傾向にあることがわかる。飽和時の蒸発による試薬液体の減少はおよそ１％である。一方比較例では、試薬液体の蒸発速度が速く、かつ飽和傾向はみられず一定の速度で蒸発し続けることがわかる。同図に示す例では１２０日経過時点では蒸発による試薬液体の減少はおよそ６％である。保管期間を１２０日よりも長くした場合には実施例では飽和傾向を示さないのでその差は更に拡大することになる。
【符号の説明】
【００５５】
２０  検査装置
５  包装袋
１００  マイクロチップ
１０８  溝形成基板
１０９  被覆基板
１３３、１３３ａ、１３３ｂ  試薬液体貯留部
１３７  検体貯留部
１３９  反応部
１５０  ダミー液体貯留部
ｒ１、ｒ２  微細流路
ｉ１、ｉ３  注入口
ｉ２、ｇ  開口部
２１１  マイクロポンプ
【図１】
2009131043.tif 000003
【図３】
2009131043.tif 000004
【図５】
2009131043.tif 000005
【図２】
2009131043.tif 000006
【図４】
2009131043.tif 000007
【図６】
2009131043.tif 000008
【国際調査報告】
2009131043.tif 000009
2009131043.tif 000010