(57)【要約】      （修正有）【課題】ＮＭＲ測定用混合マイクロチップにおいて、複数の試料溶液を効率的に均一化する。【解決手段】マイクロチップ１８の観測部２２は、静磁場発生装置の磁場中心部に配置される。観測部２２には観測流路４８が形成されており、観測流路４８に、複数の試料溶液が混合された混合済み溶液が流れる。混合部２０は、観測部２２の上流側にて観測部２２に隣接して接続された部分である。混合部２０には三次元流路４６が形成されている。三次元流路４６は、複数の試料溶液の流れを三次元的に操作して複数の溶液の混合を促進する構造を有する。三次元流路４６内にて複数の試料溶液が混合されて均一化される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場発生器の磁場中心部に配置され、混合済み溶液が流れる流路を有する観測部と、
前記観測部の上流側にて前記観測部に隣接して接続された部分であって、複数の溶液が流される三次元流路を有する混合部と、
を含むことを特徴とするＮＭＲ測定用混合マイクロチップ。
【請求項２】
請求項１に記載のＮＭＲ測定用混合マイクロチップにおいて、
前記三次元流路は、複数の溶液の流れを三次元に操作して複数の溶液の混合を促進する構造を有する、
ことを特徴とするＮＭＲ測定用混合マイクロチップ。
【請求項３】
請求項２に記載のＮＭＲ測定用混合マイクロチップにおいて、
前記三次元流路は、複数の溶液の流れを三次元に操作して少なくとも拡散による複数の溶液の混合を促進する構造を有する、
ことを特徴とするＮＭＲ測定用混合マイクロチップ。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のＮＭＲ測定用混合マイクロチップにおいて、
前記三次元流路は、複数の溶液の流れを三次元に操作して乱流を引き起こす構造を有する、
ことを特徴とするＮＭＲ測定用混合マイクロチップ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＮＭＲ測定用混合マイクロチップにおいて、
互いに貼り合わされた第１プレートと第２プレートとを含むプレート積層体を含み、
前記第１プレートには第１溝パターンが形成されており、
前記第２プレートには第２溝パターンが形成されており、
前記第１プレートと前記第２プレートとが貼り合わされた状態で、前記第１プレートと前記第２プレートとに跨って前記三次元流路が形成されている、
ことを特徴とするＮＭＲ測定用混合マイクロチップ。
【請求項６】
請求項５に記載のＮＭＲ測定用混合マイクロチップにおいて、
前記三次元流路は、互いに連鎖した複数のユニットを含み、
各ユニットは、分岐部と交差部と合流部とを含み、
前記分岐部では、溶液が分岐して複数の方向に分かれ、
前記交差部では、複数の溶液が互いに交差し、
前記合流部では、複数の溶液が合流する、
ことを特徴とするＮＭＲ測定用混合マイクロチップ。
【請求項７】
請求項６に記載のＮＭＲ測定用混合マイクロチップにおいて、
前記交差部は、前記第１プレートに形成された傾斜した第１溝パターンと、前記第２プレートに形成された逆傾斜した第２溝パターンと、の交点において形成される、
ことを特徴とするＮＭＲ測定用混合マイクロチップ。
【請求項８】
請求項７に記載のＮＭＲ測定用混合マイクロチップにおいて、
前記第１溝パターンは、前記第１プレートにおいて第１方向へ傾斜した複数の傾斜溝を含み、
前記第２溝パターンは、前記第２プレートにおいて前記第１方向とは逆の第２方向へ傾斜した複数の傾斜溝を含む、
ことを特徴とするＮＭＲ測定用混合マイクロチップ。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれか一項に記載のＮＭＲ測定用混合マイクロチップにおいて、
前記交差部において、前記プレート積層体の厚さ方向に複数の溶液が接触又は作用し合う、
ことを特徴とするＮＭＲ測定用混合マイクロチップ。
【請求項１０】
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のＮＭＲ測定用混合マイクロチップにおいて、
前記三次元流路は、当該ＮＭＲ測定用混合マイクロチップの平面方向と厚さ方向との両方向に、直角又は鋭角に屈折した構造を有する流路である、
ことを特徴とするＮＭＲ測定用混合マイクロチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＭＲ測定用混合マイクロチップに関し、特に、複数の試料溶液を混合する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴測定装置として、核磁気共鳴（NMR：Nuclear Magnetic Resonance）測定装置、及び、電子スピン共鳴（ESR：Electron Spin Resonance）測定装置が知られている。ＮＭＲ測定装置に類する装置として、磁気共鳴画像（MRI：Magnetic Resonance Imaging）装置も知られている。以下、ＮＭＲ測定装置について説明する。
【０００３】
ＮＭＲは、静磁場中におかれた原子核が固有の周波数をもった電磁波と相互作用する現象である。その現象を利用して原子レベルで試料の測定を行う装置がＮＭＲ測定装置である。ＮＭＲ測定装置は、有機化合物（例えば薬品、農薬）、高分子材料（例えばビニール、ポリエチレン）、生体物質（例えば、核酸、たんぱく質）、等の分析において活用されている。ＮＭＲ測定装置を利用すれば例えば試料の分子構造を解明することが可能である。
【０００４】
ＮＭＲ装置においては、静磁場を生じさせる超伝導磁石内に試料とともにＮＭＲプローブ（ＮＭＲ信号検出用プローブ）が配置される。ＮＭＲプローブは、送信用及び受信用の検出コイルを備えている。検出コイルは、送信時には試料に対して変動磁場を与え、受信時には試料のＮＭＲ信号を検出する機能を有する。観測対象となる核種によって共振周波数が異なるので、試料測定の際には、観測対象となった核種に適合する特定周波数をもった高周波信号がコイルに与えられる。
【０００５】
ところで、ＮＭＲ装置の試料管内に、流路が形成されたマイクロチップを設置し、複数の試料溶液をマイクロチップ内に注入して混合し、それによって誘起される反応を、ＮＭＲ測定によって観測する場合がある（特許文献１、非特許文献１参照）。例えば、この観察手法は、分子反応のリアルタイム観測や、たんぱく質や化合物等の相互作用の検出に利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４９３３３５２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Takahashi et al. (2007) Anal. Sci. 23, 395-400. Development of an NMR Interface Microchip “MICCS” for Direct Detection of Reaction Products and Intermediates of Micro-syntheses Using a “MICCS-NMR”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特許文献１に記載のマイクロチップでは、複数の試料溶液が、５０〜５００μｍの幅及び深さを有する流路を移動し、Ｙ字ジャンクションによって合流した後、５ｃｍ程度の反応部を経て、観測部に到達する。観測部は、静磁場発生器の静磁場中心部に配置され、その観測部に到達した混合溶液からのＮＭＲ信号が検出される。また、上記の非特許文献１に記載の装置では、最大５．０μＬ／ｍｉｎの流速が設定されている。
【０００９】
複数の試料溶液の均一化のためには、複数の試料溶液がマイクロチップ内の流路を通過中に、乱流が発生することが極めて有利であるが、上記の特許文献１や非特許文献１に記載の技術においては、複数の試料溶液が合流してから観測部に流れるまでの間に、乱流は発生せず、複数の試料溶液は層流の状態で流れる。すなわち、１００μｍの幅及び深さを有する流路に対して、上記の流速で水を流すとした場合、レイノルズ数は約０．９となり、乱流の発生の基準となる値（例えば２３００）を大幅に下回る。従って、試料溶液の均一化は、流路通過中の拡散によって行われる。例えば、低分子であるショ糖の水中での拡散係数は約０．５×１０−９ｍ２／ｓであるが、流路の幅を１００μｍとした場合（複数の試料溶液同士の距離は５０μｍとなる）、均一化に要する時間は約５秒となる。約５ｃｍの反応部を通過する時間は、上記の流速では約６秒程度であるから、拡散に依存した溶液の均一化を期待できる。
【００１０】
ところが、たんぱく質等の高分子は拡散係数が１．０×１０−１０ｍ２／ｓ程度であり、上記のショ糖の１／５となる。従って、均一化に要する時間も５倍となるため、従来のマイクロチップでは試料溶液の均一化は困難となる。また、生体分子の反応においては、秒スケール又はそれ以下の速い反応も極めて多いため、このような反応をＮＭＲ測定によって観測するためには、混合後の試料溶液の均一化を効率的に行う必要がある。
【００１１】
本発明の目的は、ＮＭＲ測定用混合マイクロチップにおいて、複数の試料溶液を効率的に均一化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るＮＭＲ測定用混合マイクロチップは、静磁場発生器の磁場中心部に配置され、混合済み溶液が流れる流路を有する観測部と、前記観測部の上流側にて前記観測部に隣接して接続された部分であって、複数の溶液が流される三次元流路構造を有する混合部と、を含む。
【００１３】
上記の構成によると、三次元流路構造によって、複数の溶液が効率的に混合されて均一化される。また、観測部の近傍に混合部が配置されているため、複数の溶液の混合によって誘起された反応を、できる限り早い段階で観測することが可能となる。
【００１４】
前記三次元流路は、複数の溶液の流れを三次元に操作して複数の溶液の混合を促進する構造を有する。
【００１５】
前記三次元流路は、複数の溶液の流れを三次元に操作して少なくとも拡散による複数の溶液の混合を促進する構造を有する。
【００１６】
上記の構成では、複数の溶液の距離が徐々に近くなり、これにより、例えば拡散による複数の溶液の混合が促進される。
【００１７】
前記三次元流路構造は、複数の溶液の流れを三次元に操作して乱流を引き起こす構造を有する。
【００１８】
上記の構成によると、三次元流路構造によって、複数の溶液が三次元的に流れ、これにより、乱流が発生する。それ故、拡散のみによって複数の溶液を混合する場合と比べて、効率的に複数の溶液が混合されて均一化される。
【００１９】
本発明に係るＮＭＲ測定用混合マイクロチップは、互いに貼り合わされた第１プレートと第２プレートとを含むプレート積層体を含み、前記第１プレートには第１溝パターンが形成されており、前記第２プレートには第２溝パターンが形成されており、前記第１プレートと前記第２プレートとが貼り合わされた状態で、前記第１プレートと前記第２プレートとに跨って前記三次元流路が形成されている。
【００２０】
前記三次元流路は、互いに連鎖した複数のユニットを含み、各ユニットは、分岐部と交差部と合流部とを含み、前記分岐部では、溶液が分岐して複数の方向に分かれ、前記交差部では、複数の溶液が互いに交差し、前記合流部では、複数の溶液が合流する。
【００２１】
上記の構成によると、複数のユニットによって、複数の溶液の分岐（分離）、交差及び合流が繰り返される。これにより、複数の溶液の混合が促され、単純な直線状流路において拡散のみによって複数の溶液を混合する場合と比べて、効率的に複数の溶液が混合されて均一化される。例えば、複数の溶液が、分岐、交差及び合流を繰り返すことにより、複数の溶液間の平均距離が近くなり、あるいは、一部の屈曲部における乱流の発生により、複数の溶液が効率的に混合されて均一化される。
【００２２】
前記交差部は、前記第１プレートに形成された傾斜した第１溝パターンと、前記第２プレートに形成された逆傾斜した第２溝パターンと、の交点において形成される。
【００２３】
前記第１溝パターンは、前記第１プレートにおいて第１方向へ傾斜した複数の傾斜溝を含み、前記第２溝パターンは、前記第２プレートにおいて前記第１方向とは逆の第２方向へ傾斜した複数の傾斜溝を含む。
【００２４】
前記交差部において、前記プレート積層体の厚さ方向に複数の溶液が接触又は作用し合う。
【００２５】
前記三次元流路は、当該ＮＭＲ測定用混合マイクロチップの平面方向と厚さ方向との両方向に、直角又は鋭角に屈折した構造を有する流路である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、ＮＭＲ測定用混合マイクロチップにおいて、複数の溶液を効率的に均一化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＮＭＲ装置を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るマイクロチップの全体の構成を上面側から見た図である。
【図３】第１実施形態に係るマイクロチップの全体の構成を下面側から見た図である。
【図４】第１実施形態に係る三次元流路の全体の構成を上面側から見た図である。
【図５】第１実施形態に係る三次元流路の一部の構成を示す斜視図である。
【図６】第１実施形態に係る上側プレートの全体の構成を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る中側プレートの全体の構成を示す図である。
【図８】第１実施形態に係る下側プレートの全体の構成を示す図である。
【図９】ＮＭＲ測定のシーケンスを示す図である。
【図１０】スペクトルを示す図である。
【図１１】解析結果を示す図である。
【図１２】解析結果を示す図である。
【図１３】変形例に係るＮＭＲ装置を示す図である。
【図１４】第２実施形態に係るマイクロチップの全体の構成を上面側から見た図である。
【図１５】第２実施形態に係るマイクロチップの全体の構成を下面側から見た図である。
【図１６】第２実施形態に係る三次元流路の一部の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［第１実施形態］
以下、第１実施形態に係るＮＭＲ装置について説明する。図１には、第１実施形態に係るＮＭＲ装置の一例が示されている。ＮＭＲ装置１０は、試料中の観測核によって生じたＮＭＲ信号を測定する装置である。
【００２９】
静磁場発生装置１２は静磁場を発生する装置であり、その中央部には、垂直方向に延びる空洞部としてのボアが形成されている。ＮＭＲプローブ１４は、大別して、挿入部と基部によって構成されている。ＮＭＲプローブ１４の挿入部は、それ全体として垂直方向に伸長した円筒形状を有し、静磁場発生装置１２のボア内に挿入される。
【００３０】
ＮＭＲプローブ１４の挿入部内には、試料管１６が配置されており、その試料管１６内に、流路が形成されたマイクロチップ１８が配置されている。このマイクロチップ１８が、ＮＭＲ測定用混合マイクロチップの一例に相当する。マイクロチップ１８は、混合部２０と観測部２２を含む。混合部２０にて複数の試料溶液が混合され、混合済み溶液が観測部２２に送られる。観測部２２は、静磁場発生装置１２の磁場中心部に配置され、観測部２２に到達した混合済み溶液からのＮＭＲ信号が検出される。試料管１６内には、静磁場のロックをかけるための重水素化溶媒２４が満たされている。
【００３１】
シリンジポンプ２６によって、複数の試料溶液がマイクロチップ１８に供給される。マイクロチップ１８とシリンジポンプ２６は、例えば、注入用チューブ２８，３０（例えばキャピラリーチューブ）によって接続されている。例えば、試料溶液Ａが、シリンジポンプ２６によって、注入用チューブ２８を通して、マイクロチップ１８に注入される。同様に、試料溶液Ｂが、シリンジポンプ２６によって、注入用チューブ３０を通して、マイクロチップ１８に注入される。マイクロチップ１８に注入された複数の試料溶液（例えば試料溶液Ａ，Ｂ）は、混合部２０にて混合して均一化され、観測部２２に到達したときに、ＮＭＲ測定対象の試料となる。例えば、複数の試料溶液の反応の様子がリアルタイムで観測される。複数の試料溶液をマイクロチップ１８に継続的に注入しつつ、ＮＭＲ測定が行われてもよいし、マイクロチップ１８への複数の試料溶液の注入を停止した状態で、ＮＭＲ測定が行われてもよい。マイクロチップ１８には排出用チューブ３２が接続されており、混合部２０から排出された試料溶液（複数の試料溶液が混合した溶液）は、排出用チューブ３２を通ってマイクロチップ１８の外部に排出される。マイクロチップ１８については後で詳しく説明する。
【００３２】
分光計３４の制御ユニット３６とシリンジポンプ２６が、ケーブル３８によって接続されている。制御ユニット３６による制御によって、シリンジポンプ２６のＯＮ／ＯＦＦ（試料溶液の供給とその停止）のタイミングと、ＮＭＲ測定におけるパルスの出力及びデータ取得のタイミングが制御される。
【００３３】
ＮＭＲプローブ１４のプローブヘッド内には検出回路が設けられている。検出回路はＮＭＲ信号に同調された共振回路であり、ＮＭＲ信号を検出するための検出コイル、同調用可変コンデンサ、及び、整合用可変コンデンサ等の電子部品を含む。同調用可変コンデンサ及び整合用可変コンデンサの各設定値（容量）を変えることにより、検出回路の特性が最適化される。検出コイルによって検出されたＮＭＲ信号（受信信号）は、分光計３４に送られる。分光計３４は、受信信号に対して所定の処理を適用することで、例えば分光スペクトルを生成し、また、それに対して必要な解析等を実行する。その処理結果は、図示しない表示部に表示される。
【００３４】
以下、マイクロチップ１８について詳しく説明する。
【００３５】
図２，３を参照して、マイクロチップ１８の全体の構成について説明する。図２は、マイクロチップ１８の全体の構成を上面側（Ｚ方向）から見た図であり、図３は、マイクロチップ１８の全体の構成を下面側（Ｚ方向とは反対の方向）から見た図である。なお、図中のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する軸である。Ｘ軸の方向はマイクロチップ１８の短手方向であり、Ｙ軸の方向はマイクロチップ１８の長手方向であり、Ｚ軸の方向はマイクロチップ１８の厚さ方向である。
【００３６】
マイクロチップ１８は、複数のプレートを含むプレート積層体である。各プレートは、例えば長方形の形状を有するガラス製の板状部材である。図２に示すように、マイクロチップ１８は、上流側から下流側にかけて、導入部４０と混合部２０と観測部２２とを含む。
【００３７】
導入部４０は、複数の試料溶液を混合部２０に導入するための部分であり、複数の導入流路（例えば導入流路４２，４４）を含む。導入流路４２は、例えば試料溶液Ａを混合部２０に導入するための流路であり、導入流路４４は、例えば試料溶液Ｂを混合部２０に導入するための流路である。図２に示す例では、導入流路４２，４４は、直線状の流路である。もちろん、導入流路４２，４４は、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。なお、導入流路４２，４４は、他の部分の流路よりも太くてもよい。例えば、導入流路４２には注入用チューブ２８の先端が挿入され、導入流路４４には注入用チューブ３０の先端が挿入される。導入流路４２，４４の太さは、注入用チューブ２８，３０の外径の大きさに対応している。
【００３８】
導入流路４２の一方端部４２ａ（上流側の端部）には、例えば注入用チューブ２８が接続され、注入用チューブ２８を介して試料溶液Ａが導入流路４２に注入される。より詳しく説明すると、注入用チューブ２８の先端は、例えば、導入流路４２において他方端部４２ｂまで挿入される。同様に、導入流路４４の一方端部４４ａ（上流側の端部）には、例えば注入用チューブ３０が接続され、注入用チューブ３０を介して試料溶液Ｂが導入流路４４に注入される。より詳しく説明すると、注入用チューブ３０の先端は、例えば、導入流路４４において他方端部４４ｂまで挿入される。導入流路４２の他方端部４２ｂ（下流側の端部）は、後述する三次元流路４６の一方端部４６ａ（上流側の端部）に繋がっており、これにより、導入流路４２と三次元流路４６が連通している。同様に、導入流路４４の他方端部４４ｂ（下流側の端部）は、三次元流路４６の一方端部４６ｂ（上流側の端部）に繋がっており、これにより、導入流路４４と三次元流路４６が連通している。
【００３９】
混合部２０は、導入部４０の下流側、かつ、観測部２２の上流側にて、観測部２２に隣接して接続された部分であり、複数の試料溶液（例えば試料溶液Ａ，Ｂ）が流される三次元流路４６を含む。三次元流路４６は、複数の試料溶液の流れを三次元的に操作して乱流を引き起こす構造を有する。三次元流路４６は、複数の分岐部、交差部及び合流部を有しており、複数の試料溶液（例えば試料溶液Ａ，Ｂ）は、三次元流路４６内において、分岐、交差及び合流を繰り返す。これにより、複数の試料溶液は、三次元流路４６内で混合され、混合された試料溶液の均一化が図られる。その際、乱流が発生して、試料溶液の混合及び均一化が促進される。三次元流路４６の構成については後で詳しく説明する。
【００４０】
三次元流路４６の一方端部４６ａ（上流側の端部）は、導入流路４２の他方端部４２ｂ（下流側の端部）に繋がっており、三次元流路４６の一方端部４６ｂ（上流側の端部）は、導入流路４４の他方端部４４ｂ（下流側の端部）に繋がっている。導入流路４２内を流れてきた試料溶液Ａは、一方端部４６ａから三次元流路４６内に流入する。同様に、導入流路４４内を流れてきた試料溶液Ｂは、一方端部４６ｂから三次元流路４６内に流入する。三次元流路４６の他方端部４６ｃ（下流側の端部）は、後述する観測流路４８の一方端部４８ａ（上流側の端部）に繋がっており、これにより、三次元流路４６と観測流路４８が連通している。
【００４１】
観測部２２は、静磁場発生装置１２の磁場中心部に配置される部分であり、混合部２０によって混合された試料溶液（混合済み試料溶液）が流れる観測流路４８を含む。観測流路４８内の混合済み溶液からのＮＭＲ信号が検出される。観測流路４８は、例えば、直線状の２つの流路が曲線状流路によって繋げられた構造を有している。もちろん、観測流路４８の形状は、これ以外の形状であってもよい。
【００４２】
観測流路４８の一方端部４８ａ（上流側の端部）は、三次元流路４６の他方端部４６ｃ（下流側の端部）に繋がっている。三次元流路４６内を流れることで複数の試料溶液は混合され、混合済みの試料溶液が、一方端部４８ａから観測流路４８内に流入する。観測流路４８の他方端部４８ｂ（下流側の端部）は、後述する排出流路５０（図３参照）の一方端部５０ａに繋がっており、これにより、観測流路４８と排出流路５０が連通している。
【００４３】
図３に示すように、マイクロチップ１８は、上述した導入部４０、混合部２０及び観測部２２の他、排出流路５０を含む。図３に示す例では、排出流路５０は、直線状の流路である。もちろん、排出流路５０は、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。排出流路５０には排出用チューブ３２の先端が挿入される。排出流路５０において、排出用チューブ３２の先端が挿入される部分の太さは、排出用チューブ３２の外径の大きさに対応しており、他の部分の流路よりも太くてもよい。
【００４４】
排出流路５０の一方端部５０ａ（上流側の端部）は、観測流路４８の他方端部４８ｂ（下流側の端部）（図２参照）に繋がっている。観測流路４８内を流れてきた混合済みの試料溶液は、一方端部５０ａから排出流路５０内に流入する。排出流路５０の他方端部５０ｂ（下流側の端部）は、排出用チューブ３２に接続されている。より詳しく説明すると、排出用チューブ３２の先端は、例えば、排出流路５０において、太い部分と細い部分との境界の位置まで挿入される。排出流路５０内を流れてきた混合済みの試料溶液は、他方端部５０ｂから排出用チューブ３２に排出される。これにより、混合済みの試料溶液が、マイクロチップ１８の外部に排出される。
【００４５】
以下、三次元流路４６の構成について詳しく説明する。
【００４６】
図４を参照して、三次元流路４６の全体の構成について説明する。図４は、三次元流路４６を上面側（Ｚ方向）から見た図である。三次元流路４６は、互いに連鎖した複数のユニット（例えば、ユニット５２ａ〜５２ｅ）を含む。図４に示す例では、上流側から下流側にかけて、ユニット５２ａ〜５２ｅが配置されている。各ユニットは、三次元流路４６の一部を構成する三次元流路であり、互いに隣り合うユニットに繋がっている（連通している）。複数の試料溶液（例えば試料溶液Ａ，Ｂ）が、三次元流路４６の一方端部４６ａ，４６ｂから上流側のユニット５２ａ内に流入し、上流側のユニット５２ａから下流側のユニット５２ｅにかけて流れる。その流れの最中に、複数の試料溶液が混合される。混合済みの試料溶液は、ユニット５２ｅから観測流路４８に流入する。
【００４７】
図５を参照して、三次元流路４６を構成する各ユニットについて詳しく説明する。図５は、三次元流路４６の一部の斜視図である。
【００４８】
各ユニットは、分岐部と交差部と合流部とを含む。分岐部では、試料溶液が分岐して複数の方向に分かれる。交差部では、複数の試料溶液が互いに交差する。合流部では、複数の試料溶液が合流する。
【００４９】
例えば、三次元流路４６の一方端部４６ａから三次元流路４６内に流入した試料溶液Ａは、上側流路５４内を流れてユニット５２ａに流入する。同様に、三次元流路４６の一方端部４６ｂから三次元流路４６内に流入した試料溶液Ｂは、下側流路５６内を流れてユニット５２ａに流入する。三次元流路４６内においては、上側流路５４と下側流路５６とは互いに高さの異なる位置に配置されている。つまり、上側流路５４と下側流路５６は、マイクロチップ１８の厚さ方向（Ｚ方向）において、互いに異なる位置に配置されている。
【００５０】
ユニット５２ａは、上流側から下流側にかけて、分岐部５８と、交差部６０と、合流部６２と、を含む。分岐部５８は、上側流路５４の下流側の端部に形成された上側分岐点５８ａと、下側流路５６の下流側の端部に形成された下側分岐点５８ｂと、を含む。上側分岐点５８ａでは、上側流路５４内を流れてきた試料溶液Ａが分岐して下流側の複数の方向に分かれる。下側分岐点５８ｂでは、下側流路５６内を流れてきた試料溶液Ｂが分岐して下流側の複数の方向に分かれる。
【００５１】
交差部６０は、分岐部５８にて下流側に向けて分岐した複数の交差流路を含む。例えば、上側流路５４が、上側分岐点５８ａにて下流側に向けて複数の上側交差流路６０ａ（例えば３つの上側交差流路６０ａ）に分岐している。同様に、下側流路５６が、下側分岐点５８ｂにて下流側に向けて複数の下側交差流路６０ｂ（例えば３つの下側交差流路６０ｂ）に分岐している。なお、上側交差流路６０ａと下側交差流路６０ｂの数は一例であり、交差部６０は、複数の上側交差流路６０ａと複数の下側交差流路６０ｂを含んでいればよい。図５に示す例では、上側交差流路６０ａと下側交差流路６０ｂは、直線状の流路である。もちろん、上側交差流路６０ａと下側交差流路６０ｂは、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。
【００５２】
上側交差流路６０ａは、三次元流路４６内において、上側流路５４と同じ高さに形成された流路、つまり、マイクロチップ１８の厚さ方向（Ｚ方向）において、上側流路５４と同じ高さに形成された流路である。同様に、下側交差流路６０ｂは、三次元流路４６内において、下側流路５６と同じ高さに形成された流路、つまり、マイクロチップ１８の厚さ方向（Ｚ方向）において、下側流路５６と同じ高さに形成された流路である。
【００５３】
上側交差流路６０ａ群の中の少なくとも１つの流路（図５に示す例では２つの上側交差流路６０ａ）が、マイクロチップ１８の長手方向（Ｙ方向）に対して、斜めに形成されている。下側交差流路６０ｂ群の中の少なくとも１つの流路（図５に示す例では２つの下側交差流路６０ｂ）が、上側交差流路６０ａの傾斜方向とは逆の方向に、斜めに形成されている。そのため、１又は複数の上側交差流路６０ａと１又は複数の下側交差流路６０ｂとが交差し、これにより、１又は複数の交点６０ｃ（図５に示す例では３つの交点６０ｃ）が形成される。上側交差流路６０ａ群と下側交差流路６０ｂ群は、マイクロチップ１８内において、互いに異なる高さの位置（Ｚ方向の位置）に形成されており、交点６０ｃにおいては、上側交差流路６０ａの下側部分（下側交差流路６０ｂに対向する部分）と、下側交差流路６０ｂの上側部分（上側交差流路６０ａに対向する部分）と、が繋がった状態で（連通した状態で）、上側交差流路６０ａと下側交差流路６０ｂとが交差する。交点６０ｃにおいては、上側交差流路６０ａ内の試料溶液と下側交差流路６０ｂ内の試料溶液とが互いに接触する。例えば、上側交差流路６０ａ内の試料溶液の下側界面（下側交差流路６０ｂに対向する部分）と、下側交差流路６０ｂ内の試料溶液の上側界面（上側交差流路６０ａに対向する部分）と、が互いに接触する。互いに流れる方向が異なる複数の試料溶液の表面同士が接触することで、複数の試料溶液はあたかもこすれるように流れる。これにより、複数の試料溶液の混合が促進される。例えば、交点６０ｃにて乱流が発生し易くなる場合がある。その場合、乱流によって、複数の試料溶液の混合が促進され、均一化が図れる。また、上側交差流路６０ａ内を流れてきた試料溶液の一部が下側交差流路６０ｂ内に流入し、下側交差流路６０ｂ内を流れてきた試料溶液の一部が上側交差流路６０ａ内に流入する。これによっても、複数の試料溶液の混合が促進される。
【００５４】
合流部６２は、上側交差流路６０ａと下側交差流路６０ｂとが合流する複数の合流流路を含む。図５に示す例では、合流部６２は、３つの合流流路（合流流路６２ａ，６２ｂ，６２ｃ）を含む。合流流路６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、マイクロチップ１８の短手方向（Ｘ方向）に並んで配置されている。各合流流路の断面の大きさは、例えば、上側交差流路６０ａの断面の大きさと下側交差流路６０ｂの断面の大きさとの合計の大きさである。もちろん、各合流流路の断面の大きさは、その合計以外の大きさであってもよい。各合流流路は、マイクロチップ１８の長手方向（Ｙ方向）に沿った直線状の流路である。もちろん、各合流流路は、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。各合流流路においては、上側交差流路６０ａ内を流れてきた試料溶液と、下側交差流路６０ｂを流れてきた試料溶液と、が合流する。合流流路においては、例えば、拡散や乱流が発生し、これにより、複数の試料溶液が混合される。
【００５５】
ユニット５２ａの下流側には別のユニット５２ｂが形成されている。ユニット５２ｂも、ユニット５２ａと同様に、上流側から下流側にかけて、分岐部６４と、交差部６６と、合流部６８と、を含む。
【００５６】
ユニット５２ｂの分岐部６４は、ユニット５２ａの合流部６２の下流側の端部に相当する部分である。分岐部６４では、合流部６２に含まれる合流流路６２ａ，６２ｂ，６２ｃ内を流れてきた試料溶液が分岐して下流側の複数の方向に分かれる。
【００５７】
交差部６６は、分岐部６４にて下流側に向けて分岐した複数の交差流路（複数の上側交差流路６６ａと複数の下側交差流路６６ｂ）を含む。例えば、合流流路６２ａが、下流側に向けて２つの上側交差流路６６ａに分岐しており、合流流路６２ｂが、下流側に向けて１つの上側交差流路６６ａと１つの下側交差流路６６ｂとに分岐しており、合流流路６２ｃが、下流側に向けて２つの下側交差流路６６ｂに分岐している。なお、上側交差流路６６ａと下側交差流路６６ｂの数は一例であり、交差部６６は、複数の上側交差流路６６ａと複数の下側交差流路６６ｂを含んでいればよい。図５に示す例では、上側交差流路６６ａと下側交差流路６６ｂは、直線状の流路である。もちろん、上側交差流路６６ａと下側交差流路６６ｂは、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。
【００５８】
上側交差流路６６ａは、三次元流路４６内において、上側流路５４及び上側交差流路６０ａと同じ高さに形成された流路であり、下側交差流路６６ｂは、下側流路５６及び下側交差流路６０ｂと同じ高さに形成された流路である。
【００５９】
各上側交差流路６６ａは、マイクロチップ１８の長手方向（Ｙ方向）に対して、斜めに形成されている。各下側交差流路６６ｂは、上側交差流路６６ａの傾斜方向とは逆の方向に、斜めに形成されている。そのため、１又は複数の上側交差流路６６ａと１又は複数の下側交差流路６６ｂとが交差し、これにより、１又は複数の交点６６ｃが形成される。上側交差流路６６ａ群と下側交差流路６６ｂ群は、マイクロチップ１８内において、互いに異なる高さの位置（Ｚ方向の位置）に形成されており、交点６６ｃにおいては、上側交差流路６６ａの下側部分（下側交差流路６６ｂに対向する部分）と、下側交差流路６６ｂの上側部分（上側交差流路６６ａに対向する部分）と、が繋がった状態で（連通した状態で）、上側交差流路６６ａと下側交差流路６６ｂとが交差する。交点６６ｃにおいては、上側交差流路６６ａ内の試料溶液と下側交差流路６６ｂ内の試料溶液とが互いに接触する。例えば、上側交差流路６６ａ内の試料溶液の下側界面（下側交差流路６６ｂに対向する部分）と、下側交差流路６６ｂ内の試料溶液の上側界面（上側交差流路６６ａに対向する部分）と、が互いに接触する。互いに流れる方向が異なる複数の試料溶液の表面同士が接触することで、複数の試料溶液はあたかもこすれるように流れる。これにより、複数の試料溶液の混合が促進される。例えば、交点６６ｃにて乱流が発生し易くなる場合がある。その場合、その乱流によって、複数の試料溶液の混合及び均一化が促進される。また、上側交差流路６６ａ内を流れてきた試料溶液の一部が下側交差流路６６ｂ内に流入し、下側交差流路６６ｂ内を流れてきた試料溶液の一部が上側交差流路６６ａ内に流入する。これによっても、複数の試料溶液の混合が促進される。
【００６０】
合流部６８は、上側交差流路６６ａと下側交差流路６６ｂとが合流する複数の合流流路を含む。図５に示す例では、合流部６８は、３つの合流流路（合流流路６８ａ，６８ｂ，６８ｃ）を含む。合流流路６８ａ，６８ｂ，６８ｃは、マイクロチップ１８の短手方向（Ｘ方向）に並んで配置されている。各合流流路の断面の大きさは、例えば、上側交差流路６６ａの断面の大きさと下側交差流路６６ｂの断面の大きさとの合計の大きさである。もちろん、各合流流路の断面の大きさは、その合計以外の大きさであってもよい。各合流流路は、マイクロチップ１８の長手方向（Ｙ方向）に沿った直線状の流路である。もちろん、各合流流路は、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。
【００６１】
各合流流路においては、複数の試料溶液が合流する。例えば、合流流路６８ａは、２つの下側交差流路６６ｂに繋がっており（連通しており）、合流流路６８ａにおいて、２つの下側交差流路６６ｂ内を流れてきた試料溶液が合流する。合流流路６８ｂは、１つの上側交差流路６６ａと１つの下側交差流路６６ｂに繋がっており（連通しており）、合流流路６８ｂにおいて、上側交差流路６６ａ内を流れてきた試料溶液と、下側交差流路６６ｂ内を流れてきた試料溶液と、が合流する。合流流路６８ｃは、２つの上側交差流路６６ａに接続されており、合流流路６８ｃにおいて、２つの上側交差流路６６ａ内を流れてきた試料溶液が合流する。合流流路においては、例えば、拡散や乱流が発生し、これによって、複数の試料溶液が混合される。
【００６２】
ユニット５２ｂの下流側には、ユニット５２ｃ，５２ｄ，５２ｅがその順番で形成されている。ユニット５２ｃ，５２ｄ，５２ｅは、ユニット５２ｂと同じ構造を有する。
【００６３】
上記の構成を有するマイクロチップ１８によると、上側流路５４内を流れてきた試料溶液Ａは、上側分岐点５８ａにて３分割され、上側交差流路６０ａ内を下流側に向けて流れる。下側流路５６内を流れてきた試料溶液Ｂは、下側分岐点５８ｂにて３分割され、下側交差流路６０ｂ内を下流側に向けて流れる。交点６０ｃでは、例えば乱流によって、上側交差流路６０ａ内を流れる試料溶液Ａと下側交差流路６０ｂ内を流れる試料溶液Ｂとの混合が促進される。その下流の合流部６２では、上側交差流路６０ａ内を流れてきた試料溶液と、下側交差流路６０ｂ内を流れてきた試料溶液と、が合流し、例えば拡散によって、試料溶液Ａ，Ｂが混合される。合流部６２で一度合流した試料溶液（試料溶液Ａ，Ｂが混合した状態の溶液）は、分岐部６４によって再び複数に分割され、分割後の複数の試料溶液が交差部６６において交差し、その下流の合流部６８にて再び合流する。１つのユニットによって、分岐、交差及び合流という１つのプロセスが実行される。図４に示す例では、マイクロチップ１８は、５つのユニット（ユニット５２ａ〜５２ｅ）を含んでいるため、上記の分岐、交差及び合流というプロセスが５回行われることになる。
【００６４】
上記の分岐、交差及び合流というプロセスを繰り返すことにより、複数の試料溶液間の平均距離がプロセス毎に徐々に近くなるので、複数の試料溶液の混合が促され、その結果、複数の試料溶液の均一化が図れる。例えば、拡散によって、複数の試料溶液の混合が促される。あるいは、各プロセスの過程で乱流が発生することにより、複数の試料溶液の混合が促され、その結果、複数の試料溶液の均一化が図れる。本実施形態によると、単純な直線状流路において拡散のみによって複数の試料溶液を混合する場合と比べて、より迅速に均一化を行うことが可能となる。例えば、たんぱく質等のように拡散係数の小さい高分子試料を効率的に混合できるため、このような試料の反応をＮＭＲ装置で解析することが可能となる。
【００６５】
また、第１実施形態に係るマイクロチップ１８によると、観測部２２の近傍に混合部２０が配置されているため、複数の試料溶液の混合によって誘起された反応を、できる限り早い段階で観測することが可能となる。
【００６６】
以下、マイクロチップ１８を構成する複数のプレートについて詳しく説明する。マイクロチップ１８は、例えば、３つのプレート（上側プレート、中側プレート、下側プレート）を積層することで構成されたプレート積層体である。もちろん、マイクロチップ１８は、２つ又は４つ以上のプレートを積層することで積層されたプレート積層体であってもよい。以下では、マイクロチップ１８は、３つのプレートを積層することで構成された物として説明する。
【００６７】
図６には、３つのプレートの中の上側プレートの一例が示されている。図６は、上側プレート７０の全体の構成を示す図であり、Ｚ方向とは逆の方向から見た図である。
【００６８】
上側プレート７０は板状の部材であり、その表面に溝パターン（第１溝パターンの一例に相当する）が形成されている。具体的には、上側プレート７０の表面には、第１溝パターンの一例として、上流側から下流側にかけて、導入部用溝７２と、混合部用溝７４と、観測部用溝７６と、が形成されている。導入部用溝７２は、図２に示されている導入部４０を形成するための溝である。混合部用溝７４は、図２に示されている混合部２０を形成するための溝である。観測部用溝７６は、図２に示されている観測部２２を形成するための溝である。
【００６９】
導入部用溝７２は、複数の試料溶液を混合部２０（図２参照）に導入するための溝であり、複数の導入流路用溝（例えば導入流路用溝７８，８０）を含む。導入流路用溝７８，８０は、上側プレート７０の一方端部から内側に向かって形成されている。導入流路用溝７８は、導入流路４２（図２参照）を形成するための溝であり、導入流路用溝８０は、導入流路４４（図２参照）を形成するための溝である。図６に示す例では、導入流路用溝７８，８０は、直線状の溝である。もちろん、導入流路用溝７８，８０は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。
【００７０】
導入流路用溝７８の一方端部７８ａ（上流側の端部）は、導入流路４２の一方端部４２ａ（図２参照）に対応しており、導入流路用溝７８の他方端部７８ｂ（下流側の端部）は、導入流路４２の他方端部４２ｂ（図２参照）に対応している。同様に、導入流路用溝８０の一方端部８０ａ（上流側の端部）は、導入流路４４の一方端部４４ａ（図２参照）に対応しており、導入流路用溝８０の他方端部８０ｂ（下流側の端部）は、導入流路４４の他方端部４４ｂ（図２参照）に対応している。
【００７１】
導入流路用溝７８の他方端部７８ｂは、後述する三次元流路用溝８２の一方端部８２ａ（上流側の端部）に繋がっている。
【００７２】
混合部用溝７４は、導入部用溝７２の下流側、かつ、観測部用溝７６の上流側において、観測部用溝７６に隣接して形成された溝であり、三次元流路４６（図２参照）を形成するための三次元流路用溝８２を含む。
【００７３】
三次元流路用溝８２の一方端部８２ａ（上流側の端部）は、導入流路用溝７８の他方端部７８ｂ（下流側の端部）に繋がっており、三次元流路用溝８２の他方端部８２ｂ（下流側の端部）は、後述する観測流路用溝８４の一方端部８４ａ（上流側の端部）に繋がっている。
【００７４】
観測部用溝７６は、観測流路４８（図２参照）を形成するための観測流路用溝８４を含む。観測流路用溝８４は、例えば、直線状の２つの溝が曲線状溝によって繋げられた形状を有している。もちろん、観測流路用溝８４の形状は、これ以外の形状であってもよい。
【００７５】
観測流路用溝８４の一方端部８４ａ（上流側の端部）は、三次元流路用溝８２の他方端部８２ｂ（下流側の端部）に繋がっている。観測流路用溝８４の他方端部８４ｂ（下流側の端部）は、３つのプレート（上側プレート７０、中側プレート１００（図７参照）、下側プレート１３０（図８参照））を貼り合わせたときに、中側プレート１００の観測流路用溝１１４の他方端部１１４ｂ（貫通孔）（図７参照）と、下側プレート１３０の排出流路用溝１３２の一方端部１３２ａ（図８参照）に繋がる。
【００７６】
以下、三次元流路用溝８２について詳しく説明する。
【００７７】
三次元流路用溝８２は、互いに連鎖した複数のユニット用溝（例えば、ユニット用溝８６ａ〜８６ｅ）を含む。図６に示す例では、上流側から下流側にかけて、ユニット用溝８６ａ〜８６ｅが形成されている。各ユニット用溝は、三次元流路４６（図２参照）の各ユニットを形成するための溝であり、互いに隣り合うユニット用溝に繋がっている。また、導入流路用溝７８の他方端部７８ｂからユニット用溝８６ａにかけて、導入流路用溝７８とユニット用溝８６ａとを繋ぐための上側流路用溝８８が形成されている。上側流路用溝８８は、上側流路５４（図５参照）を形成するための溝である。
【００７８】
ユニット用溝８６ａは、三次元流路４６のユニット５２ａ（図５参照）を形成するための溝である。ユニット用溝８６ａは、上流側から下流側にかけて、上側分岐溝９０と、複数の上側交差流路用溝９２と、複数の合流流路用溝（合流流路用溝９４ａ，９４ｂ，９４ｃ）と、を含む。
【００７９】
上側分岐溝９０は、上側分岐点５８ａ（図５参照）に相当する部分の溝であって、上側流路用溝８８の下流側の端部に相当する溝である。
【００８０】
上側流路用溝８８は、上側分岐溝９０にて下流側に向けて複数の上側交差流路用溝９２（例えば３つの上側交差流路用溝９２）に分岐している。上側交差流路用溝９２は、上側交差流路６０ａ（図５参照）を形成するための溝である。なお、上側交差流路用溝９２の数は一例であり、複数の上側交差流路用溝９２が形成されていればよい。図６に示す例では、上側交差流路用溝９２は、直線状の溝である。もちろん、上側交差流路用溝９２は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。
【００８１】
上側交差流路用溝９２群の中の少なくとも１つの溝（図６に示す例では２つの上側交差流路用溝９２）が、上側プレート７０の長手方向（Ｙ方向）に対して、斜めに形成されている。斜めに形成された複数の上側交差流路用溝９２が、第１方向へ傾斜した複数の傾斜溝の一例に相当する。
【００８２】
合流流路用溝９４ａ，９４ｂ，９４ｃは、それぞれ合流流路６２ａ，６２ｂ，６２ｃ（図５参照）を形成するための溝である。各合流流路用溝には、１つの上側交差流路用溝９２が繋がっている。合流流路用溝９４ａ，９４ｂ，９４ｃは、上側プレート７０の短手方向（Ｘ方向）に並んで形成されている。各合流流路用溝は、上側プレート７０の長手方向（Ｙ方向）に沿った直線状の溝である。もちろん、各合流流路用溝は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。
【００８３】
ユニット用溝８６ａの下流側には別のユニット用溝８６ｂが形成されている。ユニット用溝８６ｂは、三次元流路４６のユニット５２ｂ（図５参照）を形成するための溝である。ユニット用溝８６ｂも、ユニット用溝８６ａと同様に、上流側から下流側にかけて、上側分岐溝と、複数の上側交差流路用溝９６と、複数の合流流路用溝（合流流路用溝９８ａ，９８ｂ，９８ｃ）と、を含む。
【００８４】
ユニット用溝８６ｂの上側分岐溝は、分岐部６４（図５参照）に相当する部分の溝であって、ユニット用溝８６ａの合流流路用溝９４ａ，９４ｂの下流側の端部に相当する溝である。
【００８５】
合流流路用溝９４ａは、下流側に向けて２つの上側交差流路用溝９６に分岐しており、合流流路用溝９４ｂから１つの上側交差流路用溝９６が下流側に向けて形成されている。上側交差流路用溝９６は、上側交差流路６６ａ（図５参照）を形成するための溝である。なお、上側交差流路用溝９６の数は一例であり、複数の上側交差流路用溝９６が形成されていればよい。上側交差流路用溝９６は、上側プレート７０の長手方向（Ｙ方向）に対して、斜めに形成されている。斜めに形成された複数の上側交差流路用溝９６が、第１方向へ傾斜した複数の傾斜溝の一例に相当する。上側交差流路用溝９６は、直線状の溝である。もちろん、上側交差流路用溝９６は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。
【００８６】
合流流路用溝９８ａ，９８ｂ，９８ｃは、それぞれ合流流路６８ａ，６８ｂ，６８ｃ（図５参照）を形成するための溝である。合流流路用溝９８ａ，９８ｂ，９８ｃは、上側プレート７０の短手方向（Ｘ方向）に並んで形成されている。合流流路用溝９４ａの下流側の端部から、合流流路用溝９８ｂにかけて１つの上側交差流路用溝９６が形成されている。また、合流流路用溝９４ａの下流側の端部から、合流流路用溝９８ｃにかけて１つの上側交差流路用溝９６が形成されており、合流流路用溝９４ｂの下流側の端部から、合流流路用溝９８ｃにかけて１つの上側交差流路用溝９６が形成されている。
【００８７】
ユニット用溝８６ｂの下流側には、ユニット用溝８６ｃ，８６ｄ，８６ｅがその順番で形成されている。ユニット用溝８６ｃ，８６ｄ，８６ｅは、ユニット用溝８６ｂと同じ形状を有する。
【００８８】
図７には、３つのプレートの中の中側プレートの一例が示されている。図７は、中側プレート１００の全体の構成を示す図であり、Ｚ方向から見た図である。
【００８９】
中側プレート１００は板状の部材であり、その表面に溝パターン（第２溝パターンの一例に相当する）が形成されている。具体的には、中側プレート１００の表面には、第２溝パターンの一例として、上流側から下流側にかけて、導入部用溝１０２と、混合部用溝１０４と、観測部用溝１０６と、が形成されている。
【００９０】
上述したように、図６は、Ｚ方向とは逆の方向から上側プレート７０を見たときの図であり、図７は、Ｚ方向から中側プレート１００を見たときの図である。同一の方向（例えばＺ方向）から上側プレート７０と中側プレート１００を見た場合、中側プレート１００に形成されている第２溝パターンは、上側プレート７０に形成されている第１溝パターンを、Ｙ軸を回転軸として１８０度回転させた形状（反転させた形状）を有している。
【００９１】
導入部用溝１０２は、図２に示されている導入部４０を形成するための溝である。混合部用溝１０４は、図２に示されている混合部２０を形成するための溝である。観測部用溝１０６は、図２に示されている観測部２２を形成するための溝である。上側プレート７０において第１溝パターンが形成されている面と、中側プレート１００において第２溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレート７０と中側プレート１００とを貼り合わせることで、上側プレート７０と中側プレート１００とに跨って流路が形成される。つまり、上側プレート７０の導入部用溝７２と中側プレート１００の導入部用溝１０２とによって、導入部４０が形成される。上側プレート７０の混合部用溝７４と中側プレート１００の混合部用溝１０４とによって、混合部２０が形成される。上側プレート７０の観測部用溝７６と中側プレート１００の観測部用溝１０６とによって、観測部２２が形成される。
【００９２】
導入部用溝１０２は、複数の試料溶液を混合部２０（図２参照）に導入するための溝であり、複数の導入流路用溝（例えば導入流路用溝１０８，１１０）を含む。導入流路用溝１０８，１１０は、中側プレート１００の一方端部から内側に向かって形成されている。導入流路用溝１０８は、導入流路４２（図２参照）を形成するための溝であり、導入流路用溝１１０は、導入流路４４（図２参照）を形成するための溝である。図７に示す例では、導入流路用溝１０８，１１０は、直線状の溝である。もちろん、導入流路用溝１０８，１１０は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。
【００９３】
導入流路用溝１０８の一方端部１０８ａ（上流側の端部）は、導入流路４２の一方端部４２ａ（図２参照）に対応しており、導入流路用溝１０８の他方端部１０８ｂ（下流側の端部）は、導入流路４２の他方端部４２ｂ（図２参照）に対応している。同様に、導入流路用溝１１０の一方端部１１０ａ（上流側の端部）は、導入流路４４の一方端部４４ａ（図２参照）に対応しており、導入流路用溝１１０の他方端部１１０ｂ（下流側の端部）は、導入流路４４の他方端部４４ｂ（図２参照）に対応している。
【００９４】
導入流路用溝１１０の他方端部１１０ｂは、後述する三次元流路用溝１１２の一方端部１１２ａ（上流側の端部）に繋がっている。
【００９５】
上側プレート７０の導入流路用溝７８と中側プレート１００の導入流路用溝１０８とによって、導入流路４２（図２参照）が形成される。上側プレート７０の導入流路用溝８０と中側プレート１００の導入流路用溝１１０とによって、導入流路４４（図２参照）が形成される。
【００９６】
混合部用溝１０４は、導入部用溝１０２の下流側、かつ、観測部用溝１０６の上流側において、観測部用溝１０６に隣接して形成された溝であり、三次元流路４６（図２参照）を形成するための三次元流路用溝１１２を含む。上側プレート７０において第１溝パターンが形成されている面と、中側プレート１００において第２溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレート７０と中側プレート１００とを貼り合わせることで、上側プレート７０に形成された三次元流路用溝８２と中側プレート１００に形成された三次元流路用溝１１２とによって、上側プレート７０と中側プレート１００とに跨って三次元流路４６が形成される。
【００９７】
三次元流路用溝１１２の一方端部１１２ａ（上流側の端部）は、導入流路用溝１１０の他方端部１１０ｂ（下流側の端部）に繋がっており、三次元流路用溝１１２の他方端部１１２ｂ（下流側の端部）は、後述する観測流路用溝１１４の一方端部１１４ａ（上流側の端部）に繋がっている。
【００９８】
観測部用溝１０６は、観測流路４８（図２参照）を形成するための観測流路用溝１１４を含む。観測流路用溝１１４は、例えば、直線状の２つの溝が曲線状溝によって繋げられた形状を有している。もちろん、観測流路用溝１１４の形状は、これ以外の形状であってもよい。
【００９９】
観測流路用溝１１４の一方端部１１４ａ（上流側の端部）は、三次元流路用溝１１２の他方端部１１２ｂ（下流側の端部）に繋がっている。観測流路用溝１１４の他方端部１１４ｂ（下流側の端部）には、中側プレート１００を厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されている。他方端部１１４ｂに形成された貫通孔は、３つのプレート（上側プレート７０、中側プレート１００、下側プレート１３０）を貼り合わせたときに、上側プレート７０の観測流路用溝８４の他方端部８４ｂ（図６参照）と、下側プレート１３０の排出流路用溝１３２の一方端部１３２ａ（図８参照）に繋がる。
【０１００】
以下、三次元流路用溝１１２について詳しく説明する。
【０１０１】
三次元流路用溝１１２は、互いに連鎖した複数のユニット用溝（例えば、ユニット用溝１１６ａ〜１１６ｅ）を含む。図７に示す例では、上流側から下流側にかけて、ユニット用溝１１６ａ〜１１６ｅが形成されている。中側プレート１００に形成された各ユニット用溝は、上側プレート７０に形成された各ユニット用溝とともに、三次元流路４６の各ユニット（図５参照）を形成するための溝であり、互いに隣り合うユニット用溝に繋がっている。また、導入流路用溝１１０の他方端部１１０ｂからユニット用溝１１６ａにかけて、導入流路用溝１１０とユニット用溝１１６ａとを繋ぐための下側流路用溝１１８が形成されている。下側流路用溝１１８は、下側流路５６（図５参照）を形成するための溝である。
【０１０２】
ユニット用溝１１６ａは、上側プレート７０に形成されたユニット用溝８６ａとともに三次元流路４６のユニット５２ａ（図５参照）を形成するための溝である。ユニット用溝１１６ａは、上流側から下流側にかけて、下側分岐溝１２０と、複数の下側交差流路用溝１２２と、複数の合流流路用溝（合流流路用溝１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ）と、を含む。
【０１０３】
下側分岐溝１２０は、下側分岐点５８ｂ（図５参照）に相当する部分の溝であり、下側流路用溝１１８の下流側の端部に相当する溝である。
【０１０４】
下側流路用溝１１８は、下側分岐溝１２０にて下流側に向けて複数の下側交差流路用溝１２２（例えば３つの下側交差流路用溝１２２）に分岐している。下側交差流路用溝１２２は、下側交差流路６０ｂ（図５参照）を形成するための溝である。なお、下側交差流路用溝１２２の数は一例であり、複数の下側交差流路用溝１２２が形成されていればよい。図７に示す例では、下側交差流路用溝１２２は、直線状の溝である。もちろん、下側交差流路用溝１２２は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。
【０１０５】
下側交差流路用溝１２２群の中の少なくとも１つの溝（図７に示す例では２つの下側交差流路用溝１２２）が、中側プレート１００の長手方向（Ｙ方向）に対して、斜めに形成されている。斜めに形成された複数の下側交差流路用溝１２２が、第２方向（第１方向とは逆の方向）へ傾斜した複数の傾斜溝の一例に相当する。上側プレート７０において第１溝パターンが形成されている面と、中側プレート１００において第２溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレート７０と中側プレート１００とを貼り合わせることで、上側交差流路用溝９２群と下側交差流路用溝１２２群との交点において、交点６０ｃ（図５参照）が形成される。
【０１０６】
合流流路用溝１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃは、それぞれ合流流路６２ａ，６２ｂ，６２ｃ（図５参照）を形成するための溝である。各合流流路用溝には、１つの下側交差流路用溝１２２が繋がっている。合流流路用溝１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃは、中側プレート１００の短手方向（Ｘ方向）に並んで形成されている。各合流流路用溝は、中側プレート１００の長手方向（Ｙ方向）に沿った直線状の溝である。もちろん、各合流流路用溝は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。
【０１０７】
上側プレート７０において第１溝パターンが形成されている面と、中側プレート１００において第２溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレート７０と中側プレート１００とを貼り合わせることで、上側プレート７０の合流流路用溝９４ａ，９４ｂ，９４ｃと中側プレート１００の合流流路用溝１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃとによって合流流路６２ａ，６２ｂ，６２ｃが形成される。
【０１０８】
ユニット用溝１１６ａの下流側には別のユニット用溝１１６ｂが形成されている。ユニット用溝１１６ｂは、三次元流路４６のユニット５２ｂ（図５参照）を形成するための溝である。ユニット用溝１１６ｂも、ユニット用溝１１６ａと同様に、上流側から下流側にかけて、下側分岐溝と、複数の下側交差流路用溝１２６と、複数の合流流路用溝（合流流路用溝１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃ）と、を含む。
【０１０９】
ユニット用溝１１６ｂの下側分岐溝は、分岐部６４（図５参照）に相当する部分の溝であって、ユニット用溝１１６ａの合流流路用溝１２４ｂ，１２４ｃの下流側の端部に相当する溝である。
【０１１０】
合流流路用溝１２４ｃは、下流側に向けて２つの下側交差流路用溝１２６に分岐しており、合流流路用溝１２４ｂから１つの下側交差流路用溝１２６が下流側に向けて形成されている。下側交差流路用溝１２６は、下側交差流路６６ｂ（図５参照）を形成するための溝である。なお、下側交差流路用溝１２６の数は一例であり、複数の下側交差流路用溝１２６が形成されていればよい。下側交差流路用溝１２６は、中側プレート１００の長手方向（Ｙ方向）に対して、斜めに形成されている。斜めに形成された複数の下側交差流路用溝１２６が、第２方向へ傾斜した複数の傾斜溝の一例に相当する。下側交差流路用溝１２６は、直線状の溝である。もちろん、下側交差流路用溝１２６は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。
【０１１１】
上側プレート７０において第１溝パターンが形成されている面と、中側プレート１００において第２溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレート７０と中側プレート１００とを貼り合わせることで、上側交差流路用溝９６群と下側交差流路用溝１２６群との交点において、交点６６ｃ（図５参照）が形成される。
【０１１２】
合流流路用溝１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃは、それぞれ合流流路６８ａ，６８ｂ，６８ｃ（図５参照）を形成するための溝である。合流流路用溝１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃは、中側プレート１００の短手方向（Ｘ方向）に並んで形成されている。合流流路用溝１２４ｃの下流側の端部から、合流流路用溝１２８ｂにかけて１つの下側交差流路用溝１２６が形成されている。また、合流流路用溝１２４ｃの下流側の端部から、合流流路用溝１２８ａにかけて１つの下側交差流路用溝１２６が形成されており、合流流路用溝１２４ｂの下流側の端部から、合流流路用溝１２８ａにかけて１つの下側交差流路用溝１２６が形成されている。
【０１１３】
上側プレート７０において第１溝パターンが形成されている面と、中側プレート１００において第２溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレート７０と中側プレート１００とを貼り合わせることで、上側プレート７０の合流流路用溝９８ａ，９８ｂ，９８ｃと中側プレート１００の合流流路用溝１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃとによって合流流路６８ａ，６８ｂ，６８ｃが形成される。
【０１１４】
ユニット用溝１１６ｂの下流側には、ユニット用溝１１６ｃ，１１６ｄ，１１６ｅがその順番で形成されている。ユニット用溝１１６ｃ，１１６ｄ，１１６ｅは、ユニット用溝１１６ｂと同じ形状を有する。
【０１１５】
図８には、３つのプレートの中の下側プレートの一例が示されている。図８は、下側プレート１３０の全体の構成を示す図であり、Ｚ方向から見た図である。
【０１１６】
下側プレート１３０の表面には、下側プレート１３０の端部から内側にかけて排出流路用溝１３２が形成されている。排出流路用溝１３２の一方端部１３２ａ（上流側の端部）は、排出流路５０の一方端部５０ａ（図３参照）に対応する部分であり、排出流路用溝１３２の他方端部１３２ｂ（下流側の端部）は、排出流路５０の他方端部５０ｂ（図３参照）に対応する部分である。また、排出流路用溝１３２の一方端部１３２ａは、上側プレート７０の観測流路用溝８４の他方端部８４ｂ（図６参照）と、中側プレート１００の観測流路用溝１１４の他方端部１１４ｂ（図７参照）と、に対応する位置に形成されている。
【０１１７】
本実施形態に係るマイクロチップ１８は、上記の上側プレート７０、中側プレート１００及び下側プレート１３０を貼り合わせることにより作製される。具体的には、上側プレート７０において第１溝パターンが形成されている面と、中側プレート１００において第２溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレート７０と中側プレート１００とを貼り合わせる。なお、図６には、展開された状態の上側プレート７０が示されている。上側プレート７０と中側プレート１００とを貼り合わせるときには、図６に示されている状態の上側プレート７０を、Ｙ軸を回転軸として１８０度回転させ（反転させ）、その状態で、図７に示されている中側プレート１００に貼り合わせる。また、中側プレート１００において第２溝パターンが形成されている面とは反対側の面（裏面）と、下側プレート１３０において排出流路用溝１３２が形成されている面と、を向かい合わせた状態で、中側プレート１００と下側プレート１３０とを貼り合わせる。例えば、ホットエンボス装置を用いて、レーザ加工したグラッシーカーボンを型として、マイクロチップ１８を作製することができる（例えば、高橋正春ら。２００５年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集  Ｐ８５−８６。フェムト秒レーザ加工型による耐熱性ガラスの大面積微細ホットエンボス成形参照）。もちろん、別の手法によってマイクロチップ１８を作製してもよい。
【０１１８】
上記の貼り合わせにより、上側プレート７０に形成された第１溝パターンと中側プレート１００に形成された第２溝パターンとによって、導入部４０（導入流路４２，４４）、混合部２０（三次元流路４６を含む流路）、及び、観測部２２（観測流路４８）が形成される。また、排出流路用溝１３２によって排出流路５０が形成される。また、排出流路用溝１３２の一方端部１３２ａ（上流側の端部）と、中側プレート１００の観測流路用溝１１４の他方端部１１４ｂ（貫通孔）（図７参照）と、上側プレート７０の観測流路用溝８４の他方端部８４ｂと、が繋がる（連通する）。中側プレート１００に形成された貫通孔（他方端部１１４ｂに形成された貫通孔）を介して、観測流路用溝８４，１１４と排出流路用溝１３２が繋がるため、観測流路４８と排出流路５０が繋がる（連通する）。これにより、観測流路４８から排出流路５０に混合済み試料溶液が流入する。
【０１１９】
なお、マイクロチップ１８内の各流路は、直線状の流路であってもよいし、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。各流路の断面は、矩形状の形状を有していてもよいし、曲線状の形状を有していてもよいし、直線部分と曲線部分とを有していてもよい。各流路の断面の大きさは一定であってもよいし、部分的に異なっていてもよい。各プレートに形成されている溝についても同様である。観測部２２内の流路は、観測の観点から、例えば、Ｙ方向に対して斜めに形成されている場合、直線的ではない場合、断面積が一定ではない場合と比べて、Ｙ方向に直線的であったり、一定の断面積を有していたりした方が、試料が受ける磁場の均一性を達成する上で、より好ましい。
【０１２０】
なお、上側プレート７０、中側プレート１００及び下側プレート１３０のそれぞれの厚さは、例えば１ｍｍ程度であり、各プレートに形成された溝の深さは、例えば０．１〜０．５ｍｍ程度である。中側プレート１００に形成された貫通孔（他方端部１１４ｂに形成された貫通孔）は、例えば、直径が０．５ｍｍ程度の孔である。
【０１２１】
第１実施形態に係るマイクロチップ１８を用いて、たんぱく質（Ribonuclease A、13.7kDa）の構造形成反応（変性状態からの巻き戻り反応）の観測を行った。４Ｍ（モル濃度）のグアニジン塩酸（変性剤）を含む緩衝液（１０ｍＭ重水素化酢酸緩衝液、ｐＤread３．１）にたんぱく質を１ｍＭの濃度で溶解した溶液（この状態でタンパク質は変性している）と、グアニジン塩酸を含まない緩衝液を等量混合する実験を行った。測定温度は２５℃であり、ＮＭＲ試料管のマイクロチップ以外には重水が満たされている。試料溶液を混合後、グアニジン塩酸は２Ｍになるが、この条件では、構造を形成している状態が安定であるため、巻き戻り反応が観測できる。
【０１２２】
図９には、ＮＭＲ測定のシーケンスが示されている。図９に示すように、シリンジポンプの動作とパルスの発生とＮＭＲ信号の取り込みとを同期したシーケンスを繰り返し行った。シリンジポンプのＯＮ／ＯＦＦ後、間隔２秒の連続測定を１００回以上行うことを１６回繰り返した。それぞれの測定毎に１６回積算したものとして扱い、スペクトルを重ねると、図１０に示すように、時間に依存した変化を観測することができた。これに、因子分析法（例えば、Yamasaki et al. (2013) Anal. Chem 85, 9439-9443. Real-time NMR monitoring of protein-folding kinetics by a recycle flow system for temperature jump）を適用し、時間依存性に相当するスコアベクター（図１１参照）と、スペクトルに依存するローディングベクター（図１２参照）に分解して解析した結果、０．０１ｓ−１の反応速度を得た。２Ｍの変性剤濃度という条件下では巻き戻り反応が遅いが、より低い変性剤濃度であれば、より速い反応となると考えられる（混合比率を変えれば実現できる）。第１実施形態に係るマイクロチップ１８を用いることにより、間隔１ｓにも対応可能であり、今回の測定の数十倍速い反応も十分に解析可能である。
【０１２３】
（変形例）
以下、第１実施形態の変形例について説明する。図１３には、変形例に係るＮＭＲ装置１０Ａが示されている。変形例では、シリンジポンプ２６の替わりにオートサンプラー１３４が用いられている。オートサンプラー１３４以外の構成は、上述したＮＭＲ装置１０の構成と同じである。変形例に係るＮＭＲ装置１０Ａは、例えば、Fragment-based Drug Discovery等の創薬スクリーニングにおいて、多種の試料を連続して測定を行うために用いられる。例えば、化合物試料と標的たんぱく質の溶液を送り、マイクロチップ１８内で混合してＮＭＲ測定を行うことで、結合を評価する。ＮＭＲ制御系におけるマクロプログラムにより、多数の試料を自動処理することが可能である。
【０１２４】
［第２実施形態］
以下、図１４，１５を参照して、第２実施形態に係るマイクロチップについて説明する。図１４は、第２実施形態に係るマイクロチップ１３６の全体の構成を上面側（Ｚ方向）から見た図であり、図１５は、マイクロチップ１３６の全体の構成を下面側（Ｚ方向とは反対の方向）から見た図である。
【０１２５】
マイクロチップ１３６は、複数のプレートを含むプレート積層体である。各プレートは、例えば長方形の形状を有するガラス製の板状部材である。図１４に示すように、マイクロチップ１３６は、上流側から下流側にかけて、導入部１３８と混合部１４０と観測部１４１とを含む。
【０１２６】
導入部１３８は、複数の試料溶液を混合部１４０に導入するための部分であり、複数の導入流路（例えば導入流路１４２，１４３）を含む。導入流路１４２は、例えば試料溶液Ａを混合部１４０に導入するための流路であり、導入流路１４３は、例えば試料溶液Ｂを混合部１４０に導入するための流路である。
【０１２７】
導入流路１４２の一方端部１４２ａ（上流側の端部）には、例えば注入用チューブ３０（図１参照）が接続され、注入用チューブ３０を介して試料溶液Ａが導入流路１４２に注入される。同様に、導入流路１４３の一方端部１４３ａ（上流側の端部）には、例えば注入用チューブ２８（図１参照）が接続され、注入用チューブ２８を介して試料溶液Ｂが導入流路１４３に注入される。導入流路１４２の他方端部１４２ｂ（下流側の端部）は、後述する三次元流路１４４の一方端部１４４ａ（上流側の端部）に繋がっており、これにより、導入流路１４２と三次元流路１４４とが連通している。同様に、導入流路１４３の他方端部１４３ｂ（下流側の端部）は、三次元流路１４４の一方端部１４４ｂ（上流側の端部）に繋がっており、これにより、導入流路１４３と三次元流路１４４とが連通している。
【０１２８】
混合部１４０は、導入部１３８の下流側、かつ、観測部１４１の上流側にて、観測部１４１に隣接して接続された部分であり、複数の試料溶液（例えば試料溶液Ａ，Ｂ）が流される三次元流路１４４を含む。三次元流路１４４は、複数の試料溶液の流れを三次元的に操作して乱流を引き起こす構造を有する。複数の試料溶液は、三次元流路１４４内で混合され、混合された試料溶液の均一化が図られる。その際、乱流が発生して、試料溶液の混合が促進される。三次元流路１４４の構成については後で詳しく説明する。
【０１２９】
三次元流路１４４の一方端部１４４ａ（上流側の端部）は、導入流路１４２の他方端部１４２ｂ（下流側の端部）に繋がっており、三次元流路１４４の一方端部１４４ｂ（上流側の端部）は、導入流路１４３の他方端部１４３ｂ（下流側の端部）に繋がっている。導入流路１４２内を流れてきた試料溶液Ａは、一方端部１４４ａから三次元流路１４４内に流入する。同様に、導入流路１４３内を流れてきた試料溶液Ｂは、一方端部１４４ｂから三次元流路１４４内に流入する。三次元流路１４４の他方端部１４４ｃ（下流側の端部）は、後述する観測流路１４６の一方端部１４６ａ（上流側の端部）に繋がっており、これにより、三次元流路１４４と観測流路１４６とが連通している。
【０１３０】
観測部１４１は、静磁場発生装置１２の磁場中心部に配置される部分であり、混合部１４０によって混合された試料溶液（混合済み試料溶液）が流れる観測流路１４６を含む。観測流路１４６内の混合済み溶液からのＮＭＲ信号が検出される。観測流路１４６は、例えば、直線状の２つの流路が曲線状流路によって繋げられた構造を有している。もちろん、観測流路１４６の形状は、これ以外の形状であってもよい。
【０１３１】
観測流路１４６の一方端部１４６ａ（上流側の端部）は、三次元流路１４４の他方端部１４４ｃ（下流側の端部）に繋がっている。三次元流路１４４内を流れることで複数の試料溶液は混合され、混合済みの試料溶液が、一方端部１４６ａから観測流路１４６内に流入する。観測流路１４６の他方端部１４６ｂ（下流側の端部）は、後述する排出流路１４８（図１５参照）の一方端部１４８ａに繋がっており、これにより、観測流路１４６と排出流路１４８とが連通している。
【０１３２】
図１５に示すように、マイクロチップ１３６は、上述した導入部１３８、混合部１４０及び観測部１４１の他、排出流路１４８を含む。図１５に示す例では、排出流路１４８は、直線状の流路である。もちろん、排出流路１４８は、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。
【０１３３】
排出流路１４８の一方端部１４８ａ（上流側の端部）は、観測流路１４６の他方端部１４６ｂ（下流側の端部）（図１４参照）に繋がっている。観測流路１４６内を流れてきた混合済みの試料溶液は、一方端部１４８ａから排出流路１４８内に流入する。排出流路１４８の他方端部１４８ｂ（下流側の端部）は、排出用チューブ３２（図１参照）に接続されている。排出流路１４８内を流れてきた混合済みの試料溶液は、他方端部１４８ｂから排出用チューブ３２に排出される。これにより、混合済みの試料溶液が、マイクロチップ１３６の外部に排出される。
【０１３４】
以下、図１６を参照して、三次元流路１４４について詳しく説明する。この三次元流路１４４は、いわゆるサーペンタイン（serpentine）型の形状を有する流路であり、具体的には、平面方向（Ｘ，Ｙ方向）と高さ方向（Ｚ方向）との両方向に、直角又は鋭角に屈折した構造を有する流路である。三次元流路１４４は、互いに連鎖した複数のユニット１５０を含む。各ユニット１５０は、上流側から下流側に配置されている。各ユニット１５０は、三次元流路１４４の一部を構成する三次元流路であり、互いに隣り合うユニットに繋がっている（連通している）。複数の試料溶液（例えば試料溶液Ａ，Ｂ）が、三次元流路１４４の一方端部１４４ａ，１４４ｂから上流側のユニット１５０内に流入し、上流側のユニット１５０から下流側のユニット１５０にかけて流れる。その流れの最中に、複数の試料溶液が混合される。
【０１３５】
各ユニット１５０は、第１縦流路１５２と、第２縦流路１５４と、第１横流路１５６と、第２横流路１５８と、を含む。第１縦流路１５２と第２縦流路１５４は、マイクロチップ１３６の長手方向（Ｙ方向）に沿って形成された流路である。第１縦流路１５２と第２縦流路１５４は、マイクロチップ１３６内において、互いに異なる高さの位置（Ｚ方向の位置）に形成されている。第１横流路１５６と第２横流路１５８は、マイクロチップ１３６の短手方向（Ｘ方向）に沿って形成された流路である。第１横流路１５６は、第１縦流路１５２の上流側の端部と第２縦流路１５４の下流側の端部とを繋ぐ流路である。これにより、第１縦流路１５２と第２縦流路１５４が連通する。第２横流路１５８は、第２縦流路１５４の上流側の端部と第１縦流路１５２の下流側の端部とを繋ぐ流路である。これにより、第１縦流路１５２と第２縦流路１５４が連通する。
【０１３６】
図１６に示す例では、第１縦流路１５２と第１横流路１５６と、及び、第１縦流路１５２と第２横流路１５８とによって、平面方向に（ＸＹ平面内で）直角に屈折した構造を有する流路が形成される。また、第１横流路１５６と第２縦流路１５４と、及び、第２横流路１５８と第２縦流路１５４とによって、高さ方向に（ＹＺ平面内で）直角に屈折した構造を有する流路が形成される。つまり、マイクロチップ１３６の厚さ方向に向かう流路が形成される。もちろん、各流路の屈折角度は鋭角であってもよい。
【０１３７】
上記の構成を有するマイクロチップ１３６によると、平面方向と高さ方向の両方に直角又は鋭角に屈折した構造を有する流路によって、乱流が発生し易くなるため、複数の試料溶液の混合が促進され、試料溶液の均一化が図れる。例えば、拡散のみによって複数の試料溶液を混合する場合と比べて、より迅速に均一化が図れる。
【０１３８】
例えば、上側プレートに、第１縦流路１５２群を形成するための第１縦溝パターン（複数の縦溝）と、第１横流路１５６群を形成するための第１横溝パターン（複数の横溝）と、第２横流路１５８群を形成するための第２横溝パターン（複数の横溝）と、が形成されている。また、中側プレートに、第２縦流路１５４群を形成するための第２縦溝パターン（複数の縦溝）が形成されている。下側プレートは、第１実施形態に係る下側プレートと同じ溝パターンを有する。上側プレートにおいて溝パターンが形成されている面と、中側プレートにおいて溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレートと中側プレートとを貼り合わせる。これにより、上側プレートと中側プレートのそれぞれに形成された溝パターンによって、三次元流路１４４が形成される。
【０１３９】
第２実施形態に係るマイクロチップ１３６によると、第１実施形態に係るマイクロチップ１８と同様に、拡散のみならず乱流によっても複数の試料溶液が混合され、これにより、試料溶液の均一化を効率的に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【０１４０】
１８  マイクロチップ、２０  混合部、２２  観測部、４６  三次元流路、５８  分岐部、６０  交差部、６２  合流部。
【図１】
2018105837.tif 000003
【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】
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【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】
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【図１６】
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