(57)【要約】【課題】流路へ導入される液体の体積が特定の範囲に規定され、正確な測定を行うことができるチップを提供する。【解決手段】チップ（１ａ）は、流路（１３）の内部または開放路（１２）の内部に配置されているとともに液体を吸収する吸収体（２１）を備えており、吸収体（２１）は、空気穴（１５）に近い表面に、疎水性が高い疎水性領域（１１０）を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を移動させるための流路と、
上記流路の一端側に一端が連結されている導入路であって、当該導入路の他端に上記液体を上記流路の内部へ導入するための導入口が備えられている導入路と、
上記流路の他端側に一端が連結されている開放路であって、当該開放路の他端に大気開放されている空気穴を有する開放路と、
上記流路の内部または上記開放路の内部に配置されているとともに、上記液体を吸収する吸収体と、を備えており、
上記吸収体は、上記導入口から上記空気穴までを結ぶ経路において上記空気穴に近い表面に、上記吸収体の他の領域と比較して疎水性が高い疎水性領域を有していることを特徴とするチップ。
【請求項２】
上記疎水性領域は、上記導入口から上記空気穴までを結ぶ経路において上記空気穴側から見た場合に、上記液体の移動経路の全体を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のチップ。
【請求項３】
上記吸収体は、親水性の繊維によって形成されており、
上記親水性の繊維の表面に対してフッ素系材料を塗布または化学蒸着することによって、上記疎水性領域が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のチップ。
【請求項４】
上記導入路と上記吸収体との間に、上記液体中に含まれる物質を検出するための検出部が備えられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のチップ。
【請求項５】
上記吸収体は、上記液体中に含まれる物質を検出するための検出部を備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のチップ。
【請求項６】
上記導入口から上記空気穴までを結ぶ経路において、上記導入口と上記検出部との間に、上記液体中に含まれる物質に所定の反応を行わせるための反応部を備えていることを特徴とする請求項４または５に記載のチップ。
【請求項７】
請求項４〜６の何れか１項に記載のチップを分析するための分析装置であって、
上記チップが備える検出部が発する信号を受信する受信部と、
上記信号に基づいて、上記チップに導入された液体中に含まれる物質を分析する分析部と、を備えていることを特徴とする分析装置。
【請求項８】
請求項４〜６の何れか１項に記載のチップと、請求項７に記載の分析装置とを含むことを特徴とする分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はチップ、分析装置および分析システムに関し、より詳細には液体を吸収する吸収体を備えたチップ、該チップを分析する分析装置、該チップと該分析装置とを含んでいる分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、病院のベッドサイドや家庭内などの患者に近いところで実施される臨床検査ＰＯＣＴ（Ｐｏｉｎｔ  Ｏｆ  Ｃａｒｅ  Ｔｅｓｔｉｎｇ）に対する関心が高まっている。ＰＯＣＴであれば、検査結果を迅速に患者の治療に活かすことができるとともに、質の高い治療を患者に提供することができる。ＰＯＣＴを実施するためには、簡便な操作によって迅速な分析を行うことが可能な小型の分析装置が必要となる。
【０００３】
このような分析を行うために、例えば特許文献１に記載されているような試験紙が用いられる。特許文献１に記載されている試験紙では、該試験紙に血液または尿等の検体を供給し、試験紙に含まれる試薬と検体とを反応させて呈色させる。さらに上記呈色した領域に光を照射し、反射光を測定することによって、検体に含まれる物質を定量することができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されているような試験紙では、検体を試験紙上に供給および展開して反応させ、さらに別の測定機械によって測定を行うため、測定に時間を要するという問題があった。
【０００５】
そこで、より迅速な測定を行うために、試験紙等の吸収体を備えたチップが使用されている。しかし、上記のようなチップでは、試験紙への検体の供給量を一定にすることが難しく、測定結果が不正確となり、測定精度が低下するという問題があった。
【０００６】
そこで、特許文献２に記載のチップでは、上記問題を解決するために、試験紙の周りに検体溜りが備えられている。図２１の（ａ）および（ｂ）は特許文献２に記載のチップ２００を示す断面図である。図２１の（ａ）に示すように、チップ２００は、検体導入流路２１３と、血液等の検体３２１を吸収可能な試験紙２２１とを備えている。チップ２００では、検体３２１は、検体流入口２１１から検体導入流路２１３へ導入され、検体導入流路２１３を通って試験紙２２１に供給される。検体３２１中の成分と試験紙２２１に担持された試薬とが反応し、試験紙２２１は呈色する。発光素子２５１から発せられた光は試験紙２２１に照射され、その反射光は受光素子２５２によって受光される。チップ２００では、余分な検体は検体溜り２１６に流入するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２７５７１６号公報（２００６年１０月１２日公開）
【特許文献２】特開２００５−１０１６７号公報（２００５年１月１３日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のような従来技術は、流路（流路構造）に導入される液体の量を一定とすることができず、結果として正確な分析を行うことができないという問題がある。
【０００９】
具体的には、特許文献２に記載のチップ２００では、図２１の（ｂ）に示すように、検体溜り２１６の容量を上回る量の余分な検体が導入された場合には、試験紙２２１に検体が過剰に流れ込み、検体を吸収した試験紙２２２の表面に余分な検体３２３が染み出す。従って、検体導入流路２１３に流れ込む検体量を一定とすることができず、チップ２００によって正確な測定を行うことができない。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、流路（流路構造）に導入される液体の量を一定とし、正確な分析を行うことができるチップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るチップは、液体を移動させるための流路と、上記流路の一端側に一端が連結されている導入路であって、当該導入路の他端に上記液体を上記流路の内部へ導入するための導入口が備えられている導入路と、上記流路の他端側に一端が連結されている開放路であって、当該開放路の他端に大気開放されている空気穴を有する開放路と、上記流路の内部または上記開放路の内部に配置されているとともに、上記液体を吸収する吸収体と、を備えており、上記吸収体は、上記導入口から上記空気穴までを結ぶ経路において上記空気穴に近い表面に、上記吸収体の他の領域と比較して疎水性が高い疎水性領域を有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のチップは、吸収体を備え、上記吸収体は、空気穴に近い表面に、上記吸収体の他の領域と比較して疎水性が高い疎水性領域を有している構成である。
【００１３】
そのため、吸収体に吸収された液体の空気穴側への染み出しが抑制される。よって、液体の水頭圧に関わらず、流路構造内に導入される液体の体積が特定の範囲に規定され、正確な分析を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１に係るチップを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るチップに備えられた吸収体による液体の吸収を説明する概略図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るチップにおける液体の流れを説明する概略図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るチップにおける液体の流れを説明する概略図である。
【図５】疎水性領域を有していない吸収体を備えたチップを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。
【図６】疎水性領域を有していない吸収体による液体の吸収を説明する概略図である。
【図７】疎水性領域を有していない吸収体を備えたチップにおける液体の流れを説明する概略図である。
【図８】疎水性領域を有していない吸収体を備えたチップにおける液体の流れを説明する概略図である。
【図９】本発明の実施形態２に係るチップを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係るチップを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。
【図１１】本発明の実施形態３に係るチップに備えられた吸収体による液体の吸収を説明する概略図である。
【図１２】本発明の実施形態３に係るチップにおける液体の流れを説明する概略図である。
【図１３】本発明の実施形態３に係るチップにおける液体の流れを説明する概略図である。
【図１４】疎水性領域を有していない吸収体を備えたチップを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。
【図１５】疎水性領域を有していない吸収体による液体の吸収を説明する概略図である。
【図１６】疎水性領域を有していない吸収体を備えたチップにおける液体の流れを説明する概略図である。
【図１７】疎水性領域を有していない吸収体を備えたチップにおける液体の流れを説明する概略図である。
【図１８】本発明の実施形態４に係る、チップおよび分析装置を含む分析システムの変形例を示す概略図である。
【図１９】本発明の実施形態４に係る、チップおよび分析装置を含む分析システムの変形例を示す概略図である。
【図２０】本発明実施形態４に係る、チップおよび分析装置を含む分析システムの変形例を示す概略図である。
【図２１】従来のチップを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されない。なお、説明の便宜上、同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００１６】
〔実施形態１〕
本発明の実施形態１について図１〜４に基づいて説明する。
【００１７】
＜チップ１ａ＞
図１は、本実施の形態に係るチップ１ａの概略構成の一例を示す図であり、図１の（ａ）は、チップ１ａの概略構成の一例を示す上面図であり、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。本実施形態に係るチップ１ａは、液体を移動させるための流路１３、流路１３の一端側に連結されている導入路１１、流路１３の他端側に連結されている開放路１２、および、液体を吸収する吸収体２１を備えた構成である。本実施形態に係るチップ１ａは、チップ１ａ内に導入された液体の分析、および該液体に含まれる物質の分析を行うことを可能とするものである。なお、本明細書では、流路１３、導入路１１および開放路１２を合わせて「流路構造」とも称する。
【００１８】
例えば、これらの分析は、チップ１ａが後述する分析装置５０に挿入されることにより行われる。チップ１ａは、その分析を実現するために、例えば図１に示すように、導入路１１と、流路１３と、開放路１２と、吸収体２１と、第１の基板４１と、第２の基板４２とを備えている。
【００１９】
本明細書において、「液体」とは分析の対象となる液体、または分析の対象となる物質を含んでいる液体を示す。上記液体としては、特に限定されないが、例えば血液、尿、唾液、涙、鼻水等が挙げられる。
【００２０】
＜導入路１１＞
導入路１１は、一端が流路１３の一端側に連結されており、分析対象となる液体を流路１３の内部へ導入するものである。また、導入路１１は他端に導入口１４が備えられており、導入口１４は大気に開放された構造となっている。導入口１４は分析対象となる液体を導入路１１の内部に導入するためのものである。すなわち、分析対象となる液体は導入口１４から導入され、導入路１１を介して流路１３へと流入する。
【００２１】
例えば、導入路１１は、その形状が円柱であり、その内径Ｒ（図１の（ａ）に示す平面での断面における直径）が０．５〜１０ｍｍ程度、その高さ（厚み、すなわち図１の（ｂ）に示す紙面上下方向の長さ）Ｈが０．１〜１０ｍｍ程度である。
【００２２】
＜開放路１２＞
開放路１２は、一端が流路１３の他端側に連結されており、当該開放路１２の他端には空気穴１５が備えられている。すなわち、開放路１２は、流路１３の、導入路１１が連結している一端とは反対側の一端に連結している。空気穴１５は、導入口１４と同様、大気に開放されており、導入口１４から導入された液体の空気穴１５側への送液を促進する構造となっている。
【００２３】
例えば、開放路１２は、その形状が円柱であり、その内径Ｒ（図１の（ａ）に示す平面での断面における直径）が０．５〜１０ｍｍ程度、その高さ（厚み、すなわち図１の（ｂ）に示す紙面上下方向の長さ）Ｈが０．１〜１０ｍｍ程度である。
【００２４】
＜流路１３＞
流路１３は、導入口１４から導入された液体の分析、および該液体に含まれる物質の分析を可能とするものであり、一端が導入路１１に、他端が開放路１２に連結されている。流路１３の幅ｗ（図１の（ａ）において紙面上下方向の長さ）は、１〜５０００μｍ、好ましくは１００〜２０００μｍであり、その深さ（図１の（ｂ）において紙面上下方向の長さ）は１〜１０００μｍ、好ましくは１０〜３００μｍである。このように、流路１３は、上記のような大きさ（マイクロメートルオーダー）で形成されることにより、当該流路１３に導入された液体を送液する動力として毛細管力を生じさせる構造を有しているといえる。上記構成によれば、流路１３以外の機構によって発生させた動力を必要とせずに、該流路１３内に導入された液体を一方向に流すことができる。
【００２５】
なお、本明細書では、導入口１４から空気穴１５を結ぶ経路において、導入口１４側を「上流」と称し、空気穴１５側を「下流」と称する場合もある。
【００２６】
＜第１の基板４１および第２の基板４２＞
第１の基板４１は、チップ１ａの台座として、また、導入路１１、流路１３および開放路１２の底部として機能するものであり、ガラスや樹脂などからなるものであり得る。また、第２の基板４２は、チップ１ａに形成される各部材の形状を規定するものであり、具体的には、導入路１１の側面および導入口１４、開放路１２の側面および空気穴１５、ならびに流路１３の側面および上部（底部に対向する領域）を形成する。第２の基板４２も、第１の基板４１と同様、ガラスや樹脂などからなるものであり得る。
【００２７】
第１の基板４１および第２の基板４２の加工、位置関係は一例であり、第１の基板４１および第２の基板４２への部分的な加工、上下方向の配置の変更、左右方向の配置の変更、その他既知の方法を用いた変更を加えることができる。例えば、複数の部材を組み合わせて第１の基板４１および／または第２の基板４２を形成してもよい。また、第１の基板４１と第２の基板４２とを貼り合せる構成ではなく、１つの基板を掘削することによって導入路１１および導入口１４、開放路１２および空気穴１５、ならびに流路１３を形成してもよい。
【００２８】
チップ１ａにおける導入路１１、導入口１４、開放路１２、空気穴１５および流路１３等の各構成は、ウェットエッチング、ドライエッチング、金型を用いた成形、機械加工によって形成することができる。
【００２９】
＜吸収体２１＞
吸収体２１は、流路１３に導入された液体を吸収するものであり、例えば、図１の（ｂ）に示すように流路１３に接続された開放路１２内に配置されている。なお本発明に係るチップでは、液体またはその成分の分析を行うことを可能とする領域まで当該液体を流すことができるように、吸収体２１を配置すればよい。
【００３０】
そのため、吸収体２１は、開放路１２の底部に設けられている必要は必ずしもなく、例えば液体またはその成分の分析を行う領域が流路１３の途中に存在する場合には、流路１３内において、送液する方向に対して、液体の分析を行う領域よりも下流側に設けられていてもよい。すなわち、吸収体２１の位置は、流路１３の内部または開放路１２の内部であり得る。
【００３１】
これにより、吸収体２１は空気穴１５と同様、導入口１４から導入された液体の空気穴１５側への送液を促進する効果を奏する。吸収体２１のサイズ、ポア（穴）径、材料の種類等を調整することにより、少なくとも流路構造内に導入される液体の量を調節できるため、分析のために必要となる液体量（サンプル量）を設定することが可能となる。
【００３２】
さらに、吸収体２１は、導入口１４から空気穴１５までを結ぶ経路において空気穴１５に近い表面に、吸収体２１の他の領域よりも親水性を低下させた疎水性領域１１０を有している。すなわち、吸収体２１が流路１３の内部に配置されている場合は、流路１３と開放路１２との連結面に近い表面に疎水性領域１１０を有しているとも言える。また、疎水性領域１１０では吸収体２１の他の領域と比較して疎水性が高められているとも言える。
【００３３】
図２は本実施形態に係るチップに備えられた吸収体による液体の吸収を説明する概略図である。図２の（ａ）は液体を吸収する前の吸収体２１の断面図、図２の（ｂ）は液体を吸収した吸収体２２の断面図を示している。図２の（ａ）に示すように、疎水性領域１１０を有している吸収体２１に対して、吸収体２１の飽和吸収量を超える液体１２１が供給されても、吸収体２１の表面の親水性低下（換言すれば、疎水性向上）により、液体の染み出しが抑制される。すなわち、図２の（ｂ）に示すように、液体を吸収した吸収体２２の疎水性領域１１０を越えて、吸収体２２の表面に液体が染み出すことはない。吸収体の「飽和吸収量」とは吸収体が吸収し得る液体の最大量を意味する。
【００３４】
図３は本実施形態に係るチップ１ａにおいて、比較的少ない量の液体が流路構造内に導入された場合の液体の流れを説明する概略図である。「比較的少ない量」とは、例えば、液体の体積が（吸収体の飽和吸収量＋吸収体から導入路側の流路の容積＋導入路の容積）に満たない場合を意味する。
【００３５】
図３の（ａ）は吸収体が液体を吸収する前のチップ１ａの断面図、図３の（ｂ）は吸収体が液体を吸収した後のチップ１ａの断面図である。図３の（ａ）に示すように液体１２１が比較的少ない量で流路構造内に導入された場合は、当然のことながら、図３の（ｂ）に示すように、液体を吸収した吸収体２２の疎水性領域１１０を越えて液体１２１が染み出すことはない。
【００３６】
図４は本実施形態に係るチップ１ａにおいて、比較的多い量の液体が流路構造内に導入された場合の液体の流れを説明する概略図である。「比較的多い量」とは、例えば、液体の体積が、（吸収体の飽和吸収量＋吸収体から導入路側の流路の容積＋導入路の容積）を上回る場合を示す。
【００３７】
図４の（ａ）は吸収体が液体を吸収する前のチップ１ａの断面図、図４の（ｂ）は吸収体が液体を吸収した後のチップ１ａの断面図である。図４の（ａ）に示すように液体１２１が比較的多い量で流路構造内に導入される場合、吸収体２１が疎水性領域を有していなければ吸収体２１の表面を越えて液体が染み出す程の水頭圧が導入口１４を介して液体１２１に加わる。しかし、チップ１ａには疎水性領域１１０を有している吸収体が備えられているので、図４の（ｂ）に示すように、液体を吸収した吸収体２２の疎水性領域１１０を越えて液体１２１が染み出すことはない。従って、吸収体２１で吸収される液体の量が水頭圧に関わらず精密に定量化される。よって、流路構造内に導入される液体１２１の量が定量化される。すなわち、流路構造内に導入される液体の体積の上限が、液体の水頭圧に関わらず、（吸収体の飽和吸収量＋吸収体から導入路側の流路の容積＋導入路の容積）に規定される。
【００３８】
図５は疎水性領域を有していない吸収体３１を備えたチップ２ａを示し、図５の（ａ）は上面図、図５の（ｂ）は図５の（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。また、図６は疎水性領域を有していない吸収体による液体の吸収を説明する概略図である。図６の（ａ）は液体を吸収する前の吸収体３１の断面図、図６の（ｂ）は液体を吸収した吸収体３２の断面図を示している。
【００３９】
図６の（ａ）に示すように疎水性領域を有していない吸収体３１に対して、吸収体３１の飽和吸収量を超える液体１２１が供給された場合、図６の（ｂ）に示すように、液体を吸収した吸収体３２の表面に余分な液体１２２が染み出す。
【００４０】
図７は、疎水性領域を有していない吸収体を備えたチップ２ａにおいて、比較的少ない量の液体が流路構造内に導入された場合の液体の流れを説明する概略図である。図７の（ａ）は吸収体が液体を吸収する前のチップ２ａの断面図、図７の（ｂ）は吸収体が液体を吸収した後のチップ２ａの断面図である。図７の（ａ）に示すように液体１２１が比較的少ない量で流路構造内に導入された場合は、図７の（ｂ）に示すように、液体を吸収した吸収体３２の表面に液体１２１が染み出すことはない。
【００４１】
一方、図８は、疎水性領域を有していない吸収体を備えたチップ２ａにおいて、比較的多い量の液体が流路構造内に導入された場合の液体の流れを説明する概略図である。図８の（ａ）は吸収体が液体を吸収する前のチップ２ａの断面図、図８の（ｂ）は吸収体が液体を吸収した後のチップ２ａの断面図である。図８の（ａ）に示すように液体１２１が比較的多い量で流路構造内に導入される場合、吸収体３１の表面を越えて液体が染み出す程の水頭圧が導入口１４を介して液体１２１に加わる。従って、図８の（ｂ）に示すように、液体を吸収した吸収体３２の表面を越えて余分な液体１２２が染み出す。
【００４２】
図７および８にて説明したように、疎水性領域を有していない吸収体を備えたチップ２ａの場合、導入口１４から導入された液体の量に差異があると、液体の水頭圧が変わり、水頭圧の大小によって、吸収体に吸収される（吸収体に流れこむ）液体の量が変化してしまう。
【００４３】
疎水性領域１１０は、導入口１４から空気穴１５までを結ぶ経路において空気穴１５側から見た場合に、液体１２１の移動経路の全体を覆うように形成されていることが好ましい。上記構成によれば、液体の移動経路を完全に疎水性領域によって塞ぐことによって、吸収体に吸収された液体の空気穴側への染み出しを完全に防ぐことができる。すなわち、例えば吸収体２１が開放路１５の内部に配置されている場合、図１の（ａ）に示すように、上面から見て疎水性領域１１０が開放路１５の内部を覆うように形成されていることが好ましい。
【００４４】
吸収体２１が吸水性（親水性）の材料である場合、疎水性領域１１０の形成方法としては、吸収体２１の表面（導入口１４から空気穴１５までを結ぶ経路において空気穴１５に近い表面）に疎水性を高める処理を行うと良い。
【００４５】
親水性の吸収体２１の材料としては、例えば、高分子性膜、コラーゲン膜、セルロース系繊維、ガラス繊維、高分子系繊維、多孔質体などの吸収性を有するものが用いられる。上記材料の中でも、セルロース系繊維、ガラス繊維、高分子系繊維等の親水性の繊維を用いることが好ましい。
【００４６】
疎水性を高める処理としては、疎水性樹脂材料の塗布、フッ素系の疎水剤の塗布、フッ素系ガスによる表面処理等を用いることができる。本明細書では、フッ素系の疎水剤およびフッ素系ガスを「フッ素系材料」と称する場合もある。疎水性樹脂材料としては例えばフッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイミド、シロキサン、シリコーン、シラン等が挙げられる。フッ素系の疎水剤としては例えばペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）等を成分に含む溶剤が挙げられる。フッ素系ガスとしては例えば四フッ化メタン（ＣＦ４）、六フッ化エタン（Ｃ２Ｆ６）、八フッ化プロパン（Ｃ３Ｆ８）、ヘキサフルオロ１，３ブタジエン（Ｃ４Ｆ６）、パーフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｆ８）、オクタフルオロシクロペンテン（Ｃ５Ｆ８）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）等のパーフルオロカーボン（ＰＦＣ）ガスが挙げられる。
【００４７】
特に、吸収体２１は、セルロース系繊維、ガラス繊維、高分子系繊維等の親水性の繊維によって形成されており、上記親水性の繊維の表面に対してフッ素系材料を塗布または化学蒸着することによって、上記疎水性領域が形成されていることが好ましい。上記構成によれば、吸収体に吸収された液体の空気穴側への染み出しを、より効果的に防ぐことができる。
【００４８】
また、吸収体２１自体が疎水性の材料である場合は、吸収体２１の表面（導入口１４から空気穴１５までを結ぶ経路において空気穴１５に近い表面）以外の領域に親水性を高める処理を行うと良い。疎水性の吸収体２１の材料としては、例えば、フッ素系樹脂膜、シロキサン系樹脂膜、撥水性のガス透過膜等を用いることができる。親水性を高める処理には、界面活性剤を含む材料の塗布、プラズマによる処理、ＵＶ照射による処理、光触媒材料の塗布による処理等を用いることができる。
【００４９】
〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について図９に基づいて説明する。図９は本実施形態に係るチップ１ｂを示し、図９の（ａ）は上面図、図９の（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。本実施形態に係るチップ１ｂは、反応部１３５および検出部１３６を備えている。上記構成によれば、チップ１ｂでは流路構造内に流れ込む液体の量が正確に定量化されるため、反応部１３５および検出部１３６を通過する液体の量が一定となり、反応部１３５における一定量の液体を用いた反応、および、検出部１３６における一定量の液体に関する測定が可能となる。その他の構成については、実施形態１に係るチップ１ａと同様であって、これらの構成に関する説明は省略する。
【００５０】
＜反応部１３５＞
反応部１３５は、上記液体中に含まれる物質に所定の反応を行わせるためのものであって、上記導入口から上記空気穴までを結ぶ経路において、上記導入口と上記検出部との間に配置されている。上記構成によれば、検出部での検出の前に、液体中に含まれる特定の物質を用いた反応を行い、反応後の物質を検出部にて検出することができる。すなわち、反応部１３５は、上記液体中に含まれる物質を検出部１３６にて検出するための前処理を行うものである。
【００５１】
反応部１３５の構成は特に限定されず、検出方法に応じた構成とすればよい。例えば、反応部１３５は、上記液体中に含まれる物質の抗原抗体反応または酵素基質反応等に用いられる試薬が流路内に直接固定化されている構成であってもよい。また、反応部１３５を吸収体２１と同様の材料によって形成し、上記試薬を反応部１３５に担持させる構成であってもよい。
【００５２】
上記試薬は、液体中に含まれる物質と反応する物質が含まれているものであり得、例えば抗原、抗体、酵素または基質が含まれているものであり得る。上記試薬としては、例えば、上記液体が血液であり、検出部１３６にて血液中のコレステロールの測定を行う場合には、コレステロールエステラーゼ、コレステロールオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、３,５−ジメトキシ−Ｎ−エチル−Ｎ−（２−ハイドロキシ−３−スルホプロピル）−アニリンナトリウム、４−アミノアンチピリン、アスコルビン酸オキシダーゼを主成分とする発色剤などが挙げられる。また、尿酸値の測定を行う場合には、ウリカーゼ、ペルオキシダーゼ、４−アミノアンチピリンリポプロテインリパーゼ、アスコルビン酸オキシダーゼを主成分とする発色剤などが挙げられる。
【００５３】
＜検出部１３６＞
検出部１３６は、上記液体中に含まれる物質を検出するためのものであって、導入路１１と吸収体２１との間に配置されている。本発明に係るチップでは、液体の水頭圧に関わらず、流路構造内に導入される液体の体積が特定の範囲に規定されるため、上記構成によれば、検出部１３６では、特定の体積の液体中に含まれる物質を検出することができる。
【００５４】
検出部１３６の構成は特に限定されず、検出方法に応じた構成とすればよい。例えば、上記液体中に含まれる物質を電気的に検出する場合は、作用電極、参照電極および対向電極が検出部１３６に設けられていることが好ましい。また、上記物質を光学的に検出する場合は、基板４１または４２が透明な材料で形成されていることが好ましい。上記構成によれば、上記物質による発色、呈色、発光、蛍光等を検出することができる。また、後述する発光素子から検出部１３６に対して光を照射し、反射光、散乱光または透過光を後述する受光素子によって測定することもできる。
【００５５】
図９に示されているチップ１ｂでは、上流側に備えられた反応部１３５における反応によって生じた物質を、下流側に備えられた検出部１３６によって検出する構成となっているが、反応部１３５を備えずに検出部１３６のみを備える構成であってもよい。例えば、前処理を必要とせずに、液体中に含まれる物質を検出部１３６にて検出することが可能である場合は、反応部１３５が備えられていなくてもよい。また、検出に必要な前処理を事前に施した液体を流路に導入する場合も、反応部１３５が備えられていなくてもよい。
【００５６】
また、検出部１３６にて反応および検出の両方が行われてもよい。すなわち、検出部１３６に上記試薬が固定化されており、検出部１３６において反応が行われ、該反応によって生じた電流、電圧もしくはインピーダンス、または発色、呈色、発光、蛍光等が検出されてもよい。上記試薬は、流路に直接固定化されていてもよいし、吸収体２１と同様の材料に固定化されていてもよい。
【００５７】
〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について図１０〜１３に基づいて説明する。
【００５８】
図１０は、本実施形態に係るチップ１ｃを示し、図１０の（ａ）は上面図、図１０の（ｂ）は図１０の（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。本実施形態では、吸収体２３が、上記液体中に含まれる物質を検出するための検出部を備えている。すなわち、吸収体２３は図９における吸収体２１、反応部１３５および検出部１３６の機能を兼ね備えている。上記構成によれば、液体の水頭圧に関わらず、流路構造内に導入される液体の体積が特定の範囲に規定される。従って、検出部では、特定の体積の液体中に含まれる特定の物質を検出することができる。さらに、吸収体に吸収された液体の空気穴側への染み出しが抑制されるために、染み出した液体による液面の変動が発生せず、検出部での検出を正確に行うことができる。
【００５９】
吸収体２３は上述した吸収体２１と同様の材料および方法によって形成することができる。吸収体２３が「検出部を備えている」とは、吸収体２３に例えば上述した試薬が固定化されていることを意味する。よって、液体が吸収体２３に吸収されると、液体中に含まれる物質と試薬とが反応し、発色、呈色、発光、蛍光等を示す。例えば、後述する分析装置に備えられた発光素子５１から検出部に対して光を照射し、反射光、散乱光または透過光を後述する受光素子５２によって受光することによって、上記発色または呈色を検出すればよい。
【００６０】
図１１は本実施形態に係るチップ１ｃに備えられた吸収体による液体の吸収を説明する概略図である。図１１の（ａ）は液体を吸収する前の吸収体２３の断面図、図１１の（ｂ）は液体を吸収した後の吸収体２４の断面図を示している。図１１の（ａ）に示すように疎水性領域１１０を有している吸収体２３に対して、吸収体２３の飽和吸収量を超える液体１２１が供給されても、吸収体２３の表面の親水性低下（換言すれば、疎水性向上）により、液体の染み出しが抑制される。すなわち、図１１の（ｂ）に示すように、液体を吸収した吸収体２４の疎水性領域１１０を越えて表面に液体が染み出すことはない。従って、染み出した液体による液面の変動が発生せず、例えば発光素子５１および受光素子５２を用いて反射光、散乱光または透過光等を正確に検出することができる。
【００６１】
図１２は本実施形態に係るチップ１ｃにおいて、比較的少ない量の液体が流路構造内に導入された場合の液体の流れを説明する概略図である。図１２の（ａ）は吸収体が液体を吸収する前のチップ１ｃの断面図、図１２の（ｂ）は吸収体が液体を吸収した後のチップ１ｃの断面図である。図１２の（ａ）に示すように液体１２１が比較的少ない量で流路構造内に導入された場合は、当然のことながら、図１２の（ｂ）に示すように、液体を吸収した吸収体２４の疎水性領域１１０を越えて液体１２１が染み出すことはない。
【００６２】
図１３は本実施形態に係るチップ１ｃにおいて、比較的多い量の液体が流路構造内に導入された場合の液体の流れを説明する概略図である。図１３の（ａ）は吸収体が液体を吸収する前のチップ１ｃの断面図、図１３の（ｂ）は吸収体が液体を吸収した後のチップ１ｃの断面図である。図１３の（ａ）に示すように液体１２１が比較的多い量で流路構造内に導入される場合、吸収体２３が疎水性領域を有していなければ吸収体２３の表面を越えて液体が染み出す程の水頭圧が導入口１４を介して液体１２１に加わる。しかし、チップ１ａは疎水性領域１１０を有している吸収体を備えているので、図１３の（ｂ）に示すように、液体を吸収した吸収体２４の疎水性領域１１０を越えて液体１２１が染み出すことはない。従って、吸収体２３で吸収される液体の量が水頭圧に関わらず精密に定量化される。よって、流路１３内に流れ込む液体１２１の量が定量化される。すなわち、流路構造内に導入される液体の体積の上限が、液体の水頭圧に関わらず、（吸収体の飽和吸収量＋吸収体から導入路側の流路の容積＋導入路の容積）に規定される。さらに、染み出した液体による液面の変動が発生しないため、例えば発光素子５１および受光素子５２を用いて反射光、散乱光または透過光等を正確に検出することができる。
【００６３】
図１４は疎水性領域を有していない吸収体３３を備えたチップ２ｂを示し、図１４の（ａ）は上面図、図１４の（ｂ）は図１４の（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。吸収体３３は、図１０における吸収体２３と同様に検出部を備えている。また、図１５は疎水性領域を有していない吸収体による液体の吸収を説明する概略図である。図１５の（ａ）は液体を吸収する前の吸収体３３の断面図、図１５の（ｂ）は液体を吸収した吸収体３４の断面図を示している。
【００６４】
図１５の（ａ）に示すように疎水性領域を有していない吸収体３３に対して、吸収体３３の飽和吸収量を超える液体１２１が供給された場合、図１５の（ｂ）に示すように、液体を吸収した吸収体３４の表面に余分な液体１２３が染み出す。吸収体３４に吸収された液体中に含まれる物質および／または余分な液体１２３に含まれる物質が発色または呈色等を示している場合、例えば発光素子５１および受光素子５２を用いても、余分な液体１２３の液面の変動によって正確な検出を行うことができない。
【００６５】
図１６は、疎水性領域を有していない吸収体を備えたチップ２ｂにおいて、比較的少ない量の液体が流路構造内に導入された場合の液体の流れを説明する概略図である。図１６の（ａ）は吸収体が液体を吸収する前のチップ２ｂの断面図、図１６の（ｂ）は吸収体が液体を吸収した場合のチップ２ｂの断面図である。図１６の（ａ）に示すように液体１２１が比較的少ない量で流路構造内に導入された場合は、図１６の（ｂ）に示すように、液体を吸収した吸収体３４の表面に液体１２１が染み出すことはない。
【００６６】
図１７は、疎水性領域を有していない吸収体を備えたチップ２ｂにおいて、比較的多い量の液体が流路構造内に導入された場合の液体の流れを説明する概略図である。図１７の（ａ）は吸収体が液体を吸収する前のチップ２ｂの断面図、図１７の（ｂ）は吸収体が液体を吸収した後のチップ２ｂの断面図である。図１７の（ａ）に示すように液体１２１が比較的多い量で流路構造内に導入される場合、吸収体３３の表面を越えて液体が染み出す程の水頭圧が導入口１４を介して液体１２１に加わる。従って、図１７の（ｂ）に示すように、液体を吸収した吸収体３４の表面を越えて余分な液体１２３が染み出す。よって、導入口１４から導入された液体の量に差異があると、液体の水頭圧が変わり、水頭圧の大小によって、吸収体に吸収される（吸収体に流れこむ）液体の量が変化してしまう。さらに、余分な液体１２３の液面の変動によって、正確な検出を行うことができない。
【００６７】
〔実施形態４〕
本発明の実施形態４について図１８〜２０に基づいて説明する。図１８〜１９は、本発明の実施形態４に係るチップ１ｂもしくは１ｃ、並びに分析装置５０を含む分析システム５００の概略図である。
【００６８】
＜分析装置５０および分析システム５００＞
本発明に係る分析装置５０は、本発明に係るチップを分析するための分析装置であって、上記チップが備える検出部が発する信号を受信する受信部と、上記信号に基づいて、上記チップに導入された液体中に含まれる物質を分析する分析部５３と、を備えている。
【００６９】
上記構成によれば、チップが備える検出部が発する信号を受信部によって受信することができる。上記チップでは、吸収体が空気穴側に疎水性領域を有しているために、吸収体に吸収された液体の空気穴側への染み出しが抑制されており、流路構造内に導入される液体の体積が特定の範囲に規定される。よって、特定の体積の液体中に含まれる物質を検出することができる。その結果、分析部において特定の体積の液体中に含まれる物質について分析することができる。
【００７０】
また、上記チップの吸収体が検出部を備える場合、吸収体表面において、染み出した液体による液面の変動が発生しないため、検出を正確に行うことができる。
【００７１】
分析システム５００は、本発明に係るチップと、本発明に係る分析装置５０とを含むことを特徴としている。
【００７２】
上記構成によれば、上記チップと上記分析装置を含むため、特定の体積の液体中に含まれる特定の物質を検出し、分析することが可能なシステムを実現できる。
【００７３】
また、上記チップの吸収体が検出部を備える場合、上記チップに備えられた吸収体表面において、染み出した液体による液面の変動がないために、より正確に分析することが可能なシステムを実現できる。
【００７４】
受信部および分析部の構成は、検出方法に応じて適宜決定すればよい。図１８は、本発明の実施形態２に係るチップ１ｂを用いて、液体中に含まれる物質を光学的に検出する分析装置５０および分析システム５００の概略図を示している。なお、チップ１ｂは反応部１３５を備えていてもよいし、備えていなくてもよい。液体中に含まれる物質を光学的に検出する場合には、分析装置５０は例えば発光素子５１を備えるとともに、受信部として受光素子５２を備えていてもよい。発光素子５１は、例えばＬＥＤ等で構成され、検出部１３６に光を照射するものである。受光素子５２は、検出部１３６に光が照射された結果、検出部１３６が発する反射光、散乱光または透過光等の信号を受信する。
【００７５】
発光素子５１および受光素子５２の位置関係は適宜決定されればよく、例えば図１８の（ａ）に示すように発光素子５１からチップ１ｂの上面に対して光を照射し、検出部１３６から発せられる反射光または散乱光を受光素子５２によって受光してもよい。また、図１８の（ｂ）に示すように発光素子５１からチップ１ｂの底面に対して光を照射し、検出部１３６から発せられる反射光または散乱光を受光素子５２によって受光してもよい。さらに、図１８の（ｃ）に示すように発光素子５１からチップ１ｂの底面に対して光を照射し、検出部１３６から発せられる透過光を、チップ１ｂを挟んで発光素子５１とは反対側に備えられた受光素子５２によって受光してもよい。
【００７６】
液体中に含まれる物質を光学的に検出する場合、分析部５３は、例えば受光素子５２から送信された信号に基づいて、液体中に含まれる物質について分析を行う。例えば、分析部５３は検出部１３６における発色状態を解析することにより、液体中の物質の濃度を求める。
【００７７】
図１９は、本発明の実施形態２に係るチップ１ｂを用いて、液体中に含まれる物質を電気的に検出する分析装置５０および分析システム５００の概略図を示している。液体中に含まれる物質を電気的に検出する場合には、分析装置５０は例えば、図１９の（ａ）に示すように、受信部として電流計測部５４を備えていてもよい。電流計測部５４では、検出部１３６において検出された電流値を計測し、当該電流値を分析部５３へ送信する。また、図１９の（ｂ）に示すように、分析装置５０は受信部として電圧計測部５５を備えていてもよい。電圧計測部５５では、検出部１３６において検出された電圧値を計測し、当該電圧値を分析部５３へ送信する。さらに、図１９の（ｃ）に示すように、分析装置５０は受信部としてインピーダンス計測部５６を備えていてもよい。インピーダンス計測部５６では、検出部１３６において検出されたインピーダンス値を計測し、当該インピーダンス値を分析部５３へ送信する。分析部５３は、電流値、電圧値、またはインピーダンス値に基づいて、液体中に含まれる物質の濃度等を求める。
【００７８】
図２０は、本発明の実施形態３に係るチップ１ｃを用いて、液体中に含まれる物質を光学的に検出する分析装置５０および分析システム５００の概略図を示している。チップ１ｂを用いて分析する場合と同様に、例えば図２０の（ａ）に示すように発光素子５１からチップ１ｃの上面に対して光を照射し、吸収体２３に備えられた検出部から発せられる反射光または散乱光を受光素子５２によって受光してもよい。また、図２０の（ｂ）に示すように発光素子５１からチップ１ｂの底面に対して光を照射し、吸収体２３に備えられた検出部から発せられる反射光または散乱光を受光素子５２によって受光してもよい。さらに、図２０の（ｃ）に示すように発光素子５１からチップ１ｃの底面に対して光を照射し、吸収体２３に備えられた検出部から発せられる透過光を、チップ１ｃを挟んで発光素子５１とは反対側に備えられた受光素子５２によって受光してもよい。分析部５３は、例えば受光素子５２から送信された信号に基づいて、吸収体２３に備えられた検出部における発色状態を解析することにより、液体中の物質の濃度を求める。
【００７９】
〔まとめ〕
本発明の一態様に係るチップは、液体を移動させるための流路と、上記流路の一端側に一端が連結されている導入路であって、当該導入路の他端に上記液体を上記流路の内部へ導入するための導入口が備えられている導入路と、上記流路の他端側に一端が連結されている開放路であって、当該開放路の他端に大気開放されている空気穴を有する開放路と、上記流路の内部または上記開放路の内部に配置されているとともに、上記液体を吸収する吸収体と、を備えており、上記吸収体は、上記導入口から上記空気穴までを結ぶ経路において上記空気穴に近い表面に、上記吸収体の他の領域と比較して疎水性が高い疎水性領域を有していることを特徴としている。
【００８０】
上記の構成によれば、吸収体が空気穴に近い表面に疎水性領域を有しているために、導入路から液体を導入した場合に、吸収体に吸収された液体の空気穴側への染み出しが抑制される。よって、水頭圧に関わらず、導入される液体の体積が特定の範囲に規定される。すなわち、導入される液体の体積の上限が、（吸収体の飽和吸収量＋吸収体から導入路側の流路の容積＋導入路の容積）に規定される。
【００８１】
さらに、本発明の一態様に係るチップでは、上記疎水性領域は、上記導入口から上記空気穴までを結ぶ経路において上記空気穴側から見た場合に、上記液体の移動経路の全体を覆うように形成されていてもよい。
【００８２】
上記の構成によれば、液体の移動経路を完全に疎水性領域によって塞ぐことによって、吸収体に吸収された液体の空気穴側への染み出しを完全に防ぐことができる。
【００８３】
さらに、本発明の一態様に係るチップでは、上記吸収体は、親水性の繊維によって形成されており、上記親水性の繊維の表面に対してフッ素系材料を塗布または化学蒸着することによって、上記疎水性領域が形成されていてもよい。
【００８４】
上記構成によれば、吸収体に吸収された液体の空気穴側への染み出しを、より効果的に防ぐことができる。
【００８５】
さらに、本発明の一態様に係るチップでは、上記導入路と上記吸収体との間に、上記液体中に含まれる物質を検出するための検出部が備えられていてもよい。
【００８６】
上記構成によれば、水頭圧に関わらず、導入される液体の体積が特定の範囲に規定される。従って、検出部では、特定の体積の液体中に含まれる物質を検出することができる。
【００８７】
さらに、本発明の一態様に係るチップでは、上記吸収体は、上記液体中に含まれる物質を検出するための検出部を備えていてもよい。
【００８８】
上記構成によれば、水頭圧に関わらず、導入される液体の体積が特定の範囲に規定される。従って、検出部では、特定の体積の液体中に含まれる特定の物質を検出することができる。さらに、吸収体に吸収された液体の空気穴側への染み出しが抑制されるために、染み出した液体による液面の変動が発生せず、検出部での検出を正確に行うことができる。
【００８９】
さらに、本発明の一態様に係るチップでは、上記導入口から上記空気穴までを結ぶ経路において、上記導入口と上記検出部との間に、上記液体中に含まれる物質に所定の反応を行わせるための反応部を備えていてもよい。
【００９０】
上記構成によれば、検出部での検出の前に、液体中に含まれる特定の物質と反応を行い、反応後の物質を検出部にて検出することができる。
【００９１】
本発明の一態様に係る分析装置は、本発明に係るチップを分析するための分析装置であって、上記チップが備える検出部が発する信号を受信する受信部（受光素子５２、電流計測部５４、電圧計測部５５またはインピーダンス計測部５６）と、上記信号に基づいて、上記チップに導入された液体中に含まれる物質を分析する分析部と、を備えていることを特徴としている。
【００９２】
上記構成によれば、チップが備える検出部が発する信号を受信部によって受信することができる。上記チップでは、吸収体が空気穴側に疎水性領域を有しているために、吸収体に吸収された液体の空気穴側への染み出しが抑制されており、導入される液体の体積が特定の範囲に規定される。よって、特定の体積の液体中に含まれる物質を検出することができる。その結果、分析部において特定の体積の液体中に含まれる物質について分析することができる。
【００９３】
また、上記チップの吸収体が検出部を備える場合、吸収体表面において、染み出した液体による液面の変動が発生しないため、検出を正確に行うことができる。
【００９４】
本発明の一態様に係る分析システムは、本発明に係るチップと、本発明に係る分析装置とを含むことを特徴としている。
【００９５】
上記構成によれば、上記チップと上記分析装置を含むため、特定の体積の液体中に含まれる特定の物質を検出し、分析することが可能なシステムを実現できる。
【００９６】
また、上記チップの吸収体が検出部を備える場合、上記チップに備えられた吸収体表面において、染み出した液体による液面の変動がないために、より正確に分析することが可能なシステムを実現できる。
【００９７】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、液体を正確に定量および分析することが可能なチップ等を提供する。本発明は、例えば血液、尿等を定量および分析するチップに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１ａ、１ｂ、１ｃ  ・・・チップ
１１  ・・・導入路
１２  ・・・開放路
１３  ・・・流路
１４  ・・・導入口
１５  ・・・空気穴
２１、２２、２３、２４  ・・・吸収体
４１  ・・・第１の基板
４２  ・・・第２の基板
５０  ・・・分析装置
５１  ・・・発光素子
５２  ・・・受光素子
５３  ・・・分析部
５４  ・・・電流計測部
５５  ・・・電圧計測部
５６  ・・・インピーダンス計測部
１１０  ・・・疎水性領域
１２１  ・・・液体
１２２、１２３  ・・・余分な液体
１３５  ・・・反応部
１３６  ・・・検出部
５００  ・・・分析システム
【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】
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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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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