(57)【要約】【課題】従来の技術では、簡便に、マイクロ流路を、閉止状態から開通状態にすることが、できなかった。【解決手段】検体液が滞留する検体液収容部と、前記検体液収容部からの前記検体液が送液されるマイクロ流路と、前記マイクロ流路を閉止状態とするように設けられた封止栓と、を備え、前記封止栓は、前記検体液に接触することで溶解し、前記封止栓が溶解することで、前記マイクロ流路が開通状態になるマイクロ流路デバイスである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体液が滞留する検体液収容部と、
前記検体液収容部からの前記検体液が送液されるマイクロ流路と、
前記マイクロ流路を閉止状態とするように設けられた封止栓と、
を備え、
前記封止栓は、前記検体液に接触することで溶解し、
前記封止栓が溶解することで、前記マイクロ流路が開通状態になる、
ことを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【請求項２】
前記検体液収容部に、前記検体液と反応する試薬が配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項３】
前記検体液が前記封止栓に接触した時点から所定時間で、前記封止栓は溶解し前記マイクロ流路が開通状態になり、
前記所定時間は、前記検体液と前記試薬とが反応する時間よりも、長い、
ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項４】
前記試薬が、溶菌試薬を含む
ことを特徴とする請求項２または３に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項５】
前記封止栓は、水溶性高分子である
ことを特徴とする請求項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】
検出部を備え、
前記検出部には、開通状態となった前記マイクロ流路を通して、前記検体液が送液される、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、血液や大気捕集液などの検体液中に含まれる目的物質の検出、分析などに好適に用いられるマイクロ流路デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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）（またＬａｂ−ｏｎ−ｃｈｉｐと呼ばれる）が注目されている。μＴＡＳや、Ｌａｂ−ｏｎ−ｃｈｉｐは基板内に、マイクロメートルオーダーの微細構造で構成されたマイクロ流路を設け、その構造内で核酸、タンパク質、糖鎖などの微量化学物質の混合、抽出、精製、化学反応、または分析など、各種操作を行うことができ、一部実用化されている。
【０００３】
このようなシステムのマイクロ化の利点としては、（１）サンプル、及び試薬の使用量、廃棄量の低減、（２）プロセスに必要な動力源の低減、（３）分析時間の短縮、（４）現場へ携帯したその場分析、（５）安価などの特徴を有する。このような目的のために作製された基板内にマイクロ流路等の微細構造を有する構造物は総称してマイクロ流路デバイス、またはマイクロ流体チップと呼ばれる。
【０００４】
特許文献１には、開通手段を有するマイクロ流路デバイスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−４７７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術では、簡便にマイクロ流路を閉止状態から開通状態にすることができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
検体液が滞留する検体液収容部と、前記検体液収容部からの前記検体液が送液されるマイクロ流路と、前記マイクロ流路を閉止状態とするように設けられた封止栓と、を備え、前記封止栓は、前記検体液に接触することで溶解し、前記封止栓が溶解することで、前記マイクロ流路が開通状態になるマイクロ流路デバイス。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡便にマイクロ流路を閉止状態から開通状態にすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態におけるマイクロ流路デバイスの平板図
【図２】本発明の実施の形態におけるマイクロ流路デバイスの断面図
【図３】図２のマイクロ流路デバイスの一部を拡大した図であって、マイクロ流路が開通状態になる様子を説明した図、（ａ）検体液を導入した直後の図、（ｂ）検体液により封止栓が消失しマイクロ流路が開通状態になった図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を見ながら説明する。
【００１１】
なお、図面に記された構成要素は、必ずしも縮尺どおりに記したものではなく、本発明の原理を明確に例示するために誇張したものとなっている。
【００１２】
まず、本発明の発明者の着眼点について説明する。
【００１３】
マイクロ流路デバイスを用いて短時間で検体液中の目的成分（検体）を検出、分析するためには、多くの場合、検体液を試薬などにより事前に混合し、処理または反応させる必要がある。そのため、検体液が流通するマイクロ流路の一部を一時的に閉止状態に保った後、開通状態にする必要があった。
【００１４】
そこで、特許文献１には、マイクロ流路内に押圧により組成変形する不溶出性の高分子材料を用いて封止栓を設け、蓋板の外側から押圧する操作により液体流路を閉止状態から、開通状態にできる液体流路装置が開示されている。
【００１５】
しかしながら、特許文献１のような従来の液体流路装置では、押圧手段を別途に付設する必要が有あるため、装置サイズの制約を受ける。また、従来の液体流路装置では、蓋板やマイクロ流路の底部は、押圧に対して撓み、荷重が取り去られた場合には復元する素材を使用する必要があり、使用する材料や形態からの制約を受けやすいという課題を有していた。
【００１６】
実施の形態のある一様態は、前記従来の課題を解決するもので、マイクロ流路デバイスに外部から押圧などの刺激を与えることなく簡便に液体流路を閉止状態から開通状態に出来る液体流路装置を提供する。
【００１７】
すなわち、実施の形態のある一様態のマイクロ流路デバイスによれば、外部からの刺激を必要とせず、簡便にマイクロ流路を閉止状態から開通状態にすることが出来る。
【００１８】
例えば、検体液収容部内で検体液と試薬を事前に処理または反応させることができる。これにより、マイクロ流路デバイス上に、別途試薬と反応させる反応槽やミキシング領域を設ける必要がない、もしくはこれらの領域を低減できる。
【００１９】
つまり、検体液収容部から検出部までのマイクロ流路の全長を短くすることができる。さらに、マイクロ流路の全長の短縮は、流体を流通させるために必要な圧力の低減効果にも繋がるため、マイクロ流路デバイス内部に配置される内部ポンプに求められる能力も小さくすることが可能となり、内部ポンプサイズの微小化にも繋がる。結果的にマイクロ流路デバイス全体の微小化に繋がる。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は本発明のマイクロ流路デバイスの一実施形態例を概略的に示す平板図であり、図２は図１のＸ１−Ｘ２線に沿う断面図である。また図３は図２のマイクロ流路デバイスの一部を拡大した図であって、マイクロ流路が開通状態になる様子を説明した図である。
【００２１】
マイクロ流路デバイス１０は、平板からなる基板１７の片面に、検体液３１が流通する溝状のマイクロ流路１２と、マイクロ流路１２の端部において検体液が溜まる検体液収容部１１と、目的検体を捕捉し、検出するための検出部１３、マイクロ流路デバイスに導入された検体液などの流体を上記デバイス内部に引き込むための内部ポンプ１４、さらに大気連通口１５とが形成される。
【００２２】
基板１７のマイクロ流路１２が形成された側の流路形成面にカバープレート２０が積層して構成される。
【００２３】
このマイクロ流路デバイス１０において、検体液３１は検体液インレット部２１から大気連通口１５に向かって流通し、その途中で各種の処理や試薬２２との混合がなされ、各種検出、分析に供される測定液３２が調製される。
【００２４】
マイクロ流路デバイスに使用する基板１７は、デバイスの構造、用途、検出方法などを考慮して、選択することが求められる。その材料としては従来公知の様々なものが使用可能であり、例えば加工性、非吸水性、耐薬品性、耐熱性、廉価製などに優れるシリコンが好ましく用いられる。
【００２５】
マイクロ流路１２は、基板上に目的に応じて予め設計された流路配置に従って形成される。流体が流れる流路幅は、例えば数〜数百μｍ、好ましくは１０〜１００μｍ、深さ２５〜２００μｍ程度、好ましくは５０〜１００μｍに形成されるマイクロメーターオーダー幅の微細流路である。流路幅が１０μｍ未満であると、流路抵抗が増大し、流体の送液および検出上不都合である。幅５００μｍを超える流路ではマイクロスケール空間の利点が薄まる。微細流路の形成方法は、従来の微細加工技術を用いることができるが、典型的にはフォトリソグラフィ技術が好適である。この技術により、微細流路が形成される。
【００２６】
検体液インレット部２１は、マイクロ流路デバイス１０の外部より検体液３１を導入するための開口部である。検体液インレット部の直径は、用途に応じてまた、導入される検体液量により選択できるが、例えば直径数百μｍ〜数ｍｍ程度であることが好ましい。
【００２７】
検体液収容部１１は、検体液インレット部２１と連通しており、検体液収容部１１に通じるマイクロ流路１２には、封止栓１６が設けられている。検体液収容部１１の内部には、検体液インレット部２１から導入される検体液３１を処理、反応しうる試薬２２が配置されている。したがって使用時に都度試薬を必要量充填する必要はなく、即使用可能の状態になっている。検体液収容部１１は、検体液３１の一時収容および試薬混合を行う。
【００２８】
検体液３１は、水分を含み、例えば、全血、血漿、血清、尿、唾液、喀痰などの生体由来の試料、さらに、大気捕集液に含まれるウイルス、細菌、花粉、カビ、酵母、動植物の細胞などが挙げられる。必要とされる検体の量は、従来の装置を使用して行う手作業の場合に比べて極めて少なく、例えば、０．５〜１０μＬ程度の血液検体や、大気捕集液を注入するだけでよい。
【００２９】
マイクロ流路デバイス１０の検体液収容部１１には、検体液３１中に含まれる目的検体の検出方法に応じ、必要な試薬類が予め所定の量だけ封入されている。検体中の生体物質を分析する場合に必要な試薬類は、従来と同じものである。例えば、検体液３１中に存在する細菌やウイルスに含まれる抗原を分析する場合、検体液３１中から抗原を抽出するためのＳＤＳなどの溶菌試薬である。溶菌試薬とは、細菌やウイルスの細胞壁、細胞膜やエンベロープを破壊してタンパク質やＤＮＡ、ＲＮＡなどの核酸を溶出されるための試薬である。さらに、抽出された抗原に対する抗体（好ましくはモノクローナル抗体）を含有する試薬や、抗原抗体反応が最も効率よく行えるため検体液のｐＨ調整剤などである。更に抗体は、好ましくは蛍光色素で標識されている。遺伝子検査用の試薬類としては、遺伝子増幅に用いられる各種試薬、検出に使用されるプローブ類、発色試薬などが挙げられる。
【００３０】
マイクロ流路１２の一部、または検体液収容部１１の端部に配置される封止栓１６は水溶性高分子により形成される。封止栓１６は検体液収容部１１に導入された検体液３１に含まれる水分により徐々に溶解する。これにより、閉止状態のマイクロ流路が、所定の時間経過後に開通状態となる。
【００３１】
したがって、検体液収容部１１に導入された検体液３１は、検体液収容部１１に滞留し、あらかじめ配置された試薬２２により、所定の時間、反応または処理される。またその間、水溶性高分子で形成された封止栓１６は、検体液３１で徐々に溶解され、最終的にマイクロ流路１２が開通状態となる。つまり、検体液３１は試薬２２で処理または反応され、また封止栓形成物質である水溶性高分子を含む測定液３２となって、マイクロ流路を流通する。
【００３２】
このようにマイクロ流路１２の一部に水溶性高分子による封止栓を設けることで、検体液収容部１１内で検体液３１と試薬２２を事前に処理または反応させることができるため、マイクロ流路デバイス上に、別途試薬と反応させる反応槽やミキシング領域を設ける必要がない、もしくはこれらの領域を低減できる。
【００３３】
つまり、検体液収容部１１から検出部１３までのマイクロ流路１２の全長を短くすることができる。さらに、マイクロ流路１２の全長の短縮は、流体を流通させるために必要な圧力の低減効果にも繋がるため、マイクロ流路デバイス１０内部に配置される内部ポンプに求められる能力も小さくすることが可能となり、内部ポンプサイズの微小化にも繋がる。結果的にマイクロ流路デバイス１０全体の微小化に繋がる。
【００３４】
封止栓１６に使用される水溶性高分子は、目的検体の検出に影響しないものであり、また溶解後、増粘により測定液３２のマイクロ流路への流通を阻害しないものであれば、以下に限定されないが、デンプン、マンナン、アルギン酸ソーダ、ガラクタン、トラガントガム、アラビアガム、ブルラン、デキストラン、キサンタンガム、ニカワ、ゼラチン、コラーゲン、カゼインなどの天然高分子化合物、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ピドロキシプロピルメチルセルロース、ピドロキシメチルデンプン、カルボキシメチルデンプン、ジアルデヒドデンプンなどの半合成高分子化合物、アクリル酸樹脂及び、ポリアクリル酸ナトリウムなどの中和物、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピロリドンとポリアクリル酸のコポリマー、ポリアクリルアミド、ポリＮ−アルキル置換アクリルアミド、ポリエチレンオキシド、ポリビニルメチルエーテルなどの合成高分子化合物などが挙げられる。
【００３５】
尚、水溶性高分子の検体液３１中に含まれる水分による溶解時間は、その分子量や、マイクロ流路１２に配置する量によって制御することが出来る。
【００３６】
検出部１３において、測定液３２中に含まれる目的検体が定性的、また定量的に検出される。必要に応じて目的検体のみが検出部１３で捕捉される。検出分析手段としては、従来公知の光学的手段、電気的手段など適宜採用することが出来る。その際、必要に応じて、マイクロ流路デバイスを加熱、冷却しても良い。
【００３７】
測定液３２をマイクロ流路１２、また検出部１３に引き込むための内部ポンプ１４は、例えばフォトリソグラフィ技術などにより形成されたマイクロピラーポンプや、キャピラリーポンプなどをデバイス上に組み込まれていても良い。
【００３８】
マイクロ流路デバイス１０には、特定の検体を検出するための検出部１３が設けられている。少なくともその検出部１３は、光学的測定を可能とするためにカバープレート２０は透明なガラス、または樹脂などの透明材料を使用することが可能である。
【００３９】
マイクロ流路デバイスの最下流には、大気連通口１５が形成されている。大気連通口１５は、マイクロ流路デバイス１０中の気体を逃がす役目を果たす開口部である。
【００４０】
以上のように、実施の形態のある一様態のマイクロ流路デバイスは、下記の構成を有する。
【００４１】
実施の形態のある一様態のマイクロ流路デバイスは、検体液が滞留する検体液収容部と、検体液収容部からの検体液が送液されるマイクロ流路と、マイクロ流路を閉止状態とするように設けられた封止栓と、を備える。このとき、封止栓は、検体液に接触することで溶解する。さらに、封止栓が溶解することで、マイクロ流路が開通状態になる。
【００４２】
すなわち、封止栓は、検体液に接触することで溶解する物質を含む。そして、検体液は、封止栓を溶解する物質を含む。
【００４３】
以上の構成によれば、簡便に、マイクロ流路を閉止状態から開通状態にすることが出来る。すなわち、例えば、特許文献１のような、外部からの押圧に耐える構造などを不要とすることができる。
【００４４】
なお、実施の形態のある一様態のマイクロ流路デバイスにおいては、検体液収容部に、検体液と反応する試薬が配置されていても良い。
【００４５】
以上の構成によれば、検体液と試薬を、事前に、処理または反応させることができる。
【００４６】
また、実施の形態のある一様態のマイクロ流路デバイスにおいては、検体液が封止栓に接触した時点から所定時間で、封止栓は溶解しマイクロ流路が開通状態になっても良い。このとき、当該所定時間は、検体液と試薬とが反応する時間よりも、長くても良い。
【００４７】
以上の構成によれば、検体液と試薬を、事前に、検体液収容部内において、十分に、処理または反応させることができる。
【００４８】
また、実施の形態のある一様態のマイクロ流路デバイスにおいては、試薬が、溶菌試薬を含んでいても良い。
【００４９】
また、実施の形態のある一様態のマイクロ流路デバイスにおいては、封止栓は、水溶性高分子であっても良い。
【００５０】
また、実施の形態のある一様態のマイクロ流路デバイスは、検出部を備えていても良い。このとき、検出部には、開通状態となったマイクロ流路を通して、検体液が送液されても良い。
【００５１】
以上の構成によれば、検体液収容部内で、検体液と試薬を、事前に、処理または反応させた後、検出部による検出を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明にかかるマイクロ流路デバイスは、例えば、検体試料の導入後、所定の時間経過後に閉止状態のマイクロ流路を開通状態にすることができるため、事前処理が必要な目的検体の検出、分析デバイスとして用いられ得る。
【符号の説明】
【００５３】
１０    マイクロ流路デバイス
１１    検体液収容部
１２    マイクロ流路
１３    検出部
１４    内部ポンプ
１５    大気連通口
１６    封止栓
１７    基板
２０    カバープレート
２１    検体液インレット部
２２    試薬
３１    検体液
３２    測定液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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