(57)【要約】【課題】安価で簡単な操作により微量な血液成分を含む血液試料から血球成分を分離濾過ができる血液濾過機能付きマイクロ流路デバイスを提供すること。【解決手段】血液試料を導入するための開口部、開口部の下部側に設置される傾斜型メンブレンフィルター、傾斜型メンブレンフィルターを保持するための支持体フィルム、濾過した血液成分を溜めるための空間、空間と連結される流路、及び流路と連絡される出口部から構成され、傾斜型メンブレンフィルターは、フィルターの濾過径が開口部側から空間側にかけて次第に小さくなる分布を有しており、支持体フィルムは直径１μｍ以上５００μｍ以下の貫通孔を開口率５％以上６０％以下の割合で有する血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。【選択図】図１３
2008076306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血球成分を含む血液試料（Ａ）を濾過する機構を具備するマイクロ流路デバイスであって、血液試料（Ａ）を導入するための開口部（Ｂ）、開口部（Ｂ）の下部側に設置される傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）、傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の下部側に設置され傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）を保持するための支持体フィルム（Ｄ）、支持体フィルム（Ｄ）の下部側に設置され濾過した血液成分を溜めるための空間（Ｅ）、空間（Ｅ）と連結される流路（Ｆ）、及び空間（Ｅ）と反対側に配置され流路（Ｆ）と連絡される出口部（Ｇ）から構成され、傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）は、フィルターの濾過径が開口部（Ｂ）側から空間（Ｅ）側にかけて次第に小さくなる分布を有しており、支持体フィルム（Ｄ）は、直径１μｍ以上５００μｍ以下の貫通孔を開口率５％以上６０％以下の割合で有することを特徴とする血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
【請求項２】
傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の開口部（Ｂ）側の濾過径が５μｍ以上２０μｍ以下であり、かつ空間（Ｅ）側の濾過径が０．０１μｍ以上２μｍ以下である請求項１記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
【請求項３】
傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の厚みが５０μｍ以上４００μｍ以下である請求項１又は２記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
【請求項４】
傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の水に対する接触角が６０度以下である請求項１〜３いずれか記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
【請求項５】
流路（Ｆ）の断面形状の流路幅および流路深さが１μｍ以上１ｍｍ以下である請求項１〜４いずれか記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
【請求項６】
流路（Ｆ）の水に対する接触角が６０度以下である請求項１〜５いずれか記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
【請求項７】
流路（Ｆ）がプラズマ処理、コロナ放電処理、及び親水性ポリマーによる表面コート処理から選ばれる少なくとも一つの処理を行ったものである請求項６記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
【請求項８】
流路（Ｆ）が、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、エバール（ＥＶＯＨ）、ポバール（ＰＶＯＨ）、及びホスホリルコリン基を有するポリマーを成分とする親水性ポリマーから選ばれる少なくとも一つのポリマーを表面コート処理されたものである請求項６記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
【請求項９】
流路（Ｆ）に、更に血液試料（Ａ）を分離した後の液体を反応、検出するための部位を設けてある請求項１〜８いずれか記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれか記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイスの使用方法であって、血液成分（Ａ）を開口部（Ｂ）に導入後に５．０ｋＰａ以上２００ｋＰａ以下の圧力を開口部（Ｂ）にかけることにより血液試料（Ａ）を濾過し空間（Ｅ）に濾過した液体を送るマイクロ流路デバイスの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液濾過機能を有したマイクロ流路デバイスに関し、より具体的には化学、生化学、医学などの分野における臨床試験、特にポイントオブケア検査、または家庭などで使用する血液分離が必要とされる測定に利用されるマイクロ流路デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
血液中の成分を測定する生化学検査は各種の診断、観察に広く利用され、臨床検査として重要な検査法となっている。各種の生化学検査装置が開発され多数の検体や多数の検査項目が分析されている。従来の健康診断や疾病状態の診断は、患者から数ｃｃの多量の血液を採取し、その分析に大規模な自動血液分析装置で得た測定値より行われてきた。通常、このような自動分析装置は、病院などの医療機関に設置されており、規模が大きく、また、その操作は専門を有する者に限られるものであった。
【０００３】
しかし、近年、極度に進歩した半導体装置作製に用いられる微細加工技術を応用し、数ｍｍから数ｃｍ四方の基板上に種々のセンサなどの分析装置を配置して、そこに被験者の血液などの体液を導き、被験者の健康状態を瞬時に把握することができる新しいデバイスの開発とその実用化の気運高まってきている。このような安価なデバイスの出現により来たるべき高齢化社会において高齢者の日々の健康管理を在宅で可能にすることなどで増加の一途を辿る健康保険給付金の圧縮を図れる。また救急医療の現場においては被験者の感染症（肝炎、後天性免疫不全症など）の有無などを、本デバイスを用いて迅速に判断できれば適切な対応ができるなど、種々の社会的な効果が期待されるために非常に注目されつつある技術分野である。このように従来の自動分析装置に代わって、血液分析を各家庭で自らの手で実施することを目指した小型で簡便な血液分析方法ならびに血液分析装置が開発されている。このような検査において、血液中の特定の成分、特に血球成分は、測定値に高いバックグランドを生じるか、または測定装置の性能を妨害するためサンプル中の血球成分の除去が望まれる。また、検査装置は多くの場合少量サンプル量での測定が可能であることが望ましい。
【０００４】
従来の健康診断や疾病状態の診断においては、サンプル中の血液成分の除去をするために遠心分離による方法が用いられてきたが血液が数ｃｃ必要であること、遠心分離した後に上澄みを作業者が吸い取るといった熟練を要する作業が必要であった。
【０００５】
特許文献１に開示される血球成分分離構造物では、遠心力で血液を分離するチップが開示されているが、検体である血液を導入し遠心力により分離したのち、チップを９０°回転させ分離した血液を秤量送液し、さらに９０°回転させ試薬と混合するといった複雑な手順を踏むものであり、マイクロチップを取り外しすることで作業に時間を要し、人為的ミスによりマイクロチップを落下させたり、ぶつけたりするおそれがあった。
【０００６】
特許文献２に開示される血球成分分離構造物では、遠心力で血液を分離し回転の中心を機械側で操作することにより分離と送液を可能にしているが装置が煩雑となり高価になってしまう問題がある。
【０００７】
特許文献３に開示される血球成分分離構造物では、毛細管現象によりサンプルを経路内に導入し、経路内部に配置した多数の欠けた月または弾丸の形をした障害物を利用して血球成分を分離している。しかしながら、このような毛細管現象と経路内部の障害物とを利用した血球成分分離構造物でも、必要な血液量に関しては未だ改善の余地がある。現在チップタイプの血糖値センサに使用されるサンプル容量は約０．３〜４μＬであるが特許文献３の血液成分分離構造物は血液の濾過を行うために、２０〜５０μＬのサンプル容量を必要とする。したがって、血球を分離せずに血糖値センサでの検査を行う場合に比べていまだに多量のサンプルが必要とされる。
【０００８】
特許文献４開示される血球成分分離構造物では、マイクロ流路中に隙間が約０．１μｍ〜２μｍと微小なスリットを設け、スリットが血球成分で目詰まりしないように約２μｍ〜１０μｍのキャビティを設けることを特徴としており、微量な血液試料から血球成分を濾過することが出来る。しかしながら、マイクロ流路中に隙間が０．１μｍ〜２μｍの微小なスリットを設ける加工は簡単ではなく、工業的に難しく、この構造を有したチップは高価となってしまう問題がある。
【０００９】
上記のように、安価で簡単な操作により微量な血球成分を含む血液試料から血球成分によるフィルターの目詰まりがない状態で血球成分を分離濾過ができる血液濾過機能付きマイクロ流路デバイスおよびこの血液濾過機能付きマイクロ流路デバイスおよびそれを用いたバイオセンサーチップはなかった。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１０９０９９号公報
【特許文献２】特開２００６−１１０４９１号公報
【特許文献３】米国特許第６３１９７１９号明細書
【特許文献４】国際公開ＷＯ２００４−０９７３９３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、安価で簡単な操作により微量な血液成分を含む血液試料から血球成分によるフィルターの目詰まりがない状態で血球成分を分離濾過ができる血液濾過機能付きマイクロ流路デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以下の通りである。
（１）血球成分を含む血液試料（Ａ）を濾過する機構を具備するマイクロ流路デバイスであって、血液試料（Ａ）を導入するための開口部（Ｂ）、開口部（Ｂ）の下部側に設置される傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）、傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の下部側に設置され傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）を保持するための支持体フィルム（Ｄ）、支持体フィルム（Ｄ）の下部側に設置され濾過した血液成分を溜めるための空間（Ｅ）、空間（Ｅ）と連結される流路（Ｆ）、及び空間（Ｅ）と反対側に配置され流路（Ｆ）と連絡される出口部（Ｇ）から構成され、傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）は、フィルターの濾過径が開口部（Ｂ）側から空間（Ｅ）側にかけて次第に小さくなる分布を有しており、支持体フィルム（Ｄ）は、直径１μｍ以上５００μｍ以下の貫通孔を開口率５％以上６０％以下の割合で有することを特徴とする血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
（２）傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の開口部（Ｂ）側の濾過径が５μｍ以上２０μｍ以下であり、かつ空間（Ｅ）側の濾過径が０．０１μｍ以上２μｍ以下である（１）記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
（３）傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の厚みが５０μｍ以上４００μｍ以下である（１）又は（２）記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
（４）傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の水に対する接触角が６０度以下である（１）〜（３）いずれか記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
（５）流路（Ｆ）の断面形状の流路幅および流路深さが１μｍ以上１ｍｍ以下である（１）〜（４）いずれか記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
（６）流路（Ｆ）の水に対する接触角が６０度以下である（１）〜（５）いずれか記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
（７）流路（Ｆ）がプラズマ処理、コロナ放電処理、及び親水性ポリマーによる表面コート処理から選ばれる少なくとも一つの処理を行ったものである（６）記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
（８）流路（Ｆ）が、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、エバール（ＥＶＯＨ）、ポバール（ＰＶＯＨ）、及びホスホリルコリン基を有するポリマーを成分とする親水性ポリマーから選ばれる少なくとも一つのポリマーを表面コート処理されたものである（６）記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
（９）流路（Ｆ）に、更に血液試料（Ａ）を分離した後の液体を反応、検出するための部位を設けてある（１）〜（８）いずれか記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイス。
（１０）（１）〜（９）いずれか記載の血液濾過機能付きマイクロ流路デバイスの使用方法であって、血液成分（Ａ）を開口部（Ｂ）に導入後に５．０ｋＰａ以上２００ｋＰａ以下の圧力を開口部（Ｂ）にかけることにより血液試料（Ａ）を濾過し空間（Ｅ）に濾過した液体を送るマイクロ流路デバイスの使用方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、安価で簡単な操作により微量な血液成分を含む血液試料から血球成分によるフィルターの目詰まりがない状態で血球成分を分離濾過ができるマイクロ流路デバイスを得ることが可能である。又、この血液濾過機能付きマイクロ流路デバイスを用いた各種のバイオセンサーチップへの適用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態の例を図面を用いて説明する。
図１に本発明の血液分離チップの一例の概要平面図、図２に図１のＩ−II方向断面図を示す。図１、２に示すマイクロ流体デバイスは、母材１に形成された血球成分を含む血液試料（A）を導入する開口部（B）２、血液試料から血球成分を濾過する開口部（Ｂ）からフィルターの濾過径が次第に小さくなる傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）５、傾斜型メンブレンフィルターを支持し血球成分が濾過された血液成分を通す直径１μｍ以上５００μｍ以下の貫通孔を開口率５％以上６０％以下の割合で有する支持体フィルム（Ｄ）６、メンブレンフィルター（Ｃ）にて血球成分が濾過された血液成分を溜める空間（Ｅ）７、空間（Ｅ）と連結される流路（Ｆ）３、空間（Ｅ）と反対側に配置され流路（Ｆ）と連絡される出口（Ｇ）４から構成されている。
【００１５】
血球成分を含む血液試料（A）は、血球成分を含む血液試料Aを導入する開口部（B）２から開口部（Ｂ）からフィルターの濾過径が次第に小さくなる傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）５上に導入される。導入後に開口部（Ｂ）を密閉した状態で圧縮エアなどにより一定の圧力を血球成分を含む血液試料（Ａ）が導入された傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）にかける。圧力をかけられた血球成分を含む血液試料（Ａ）は傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）で血球成分を濾過され通過する。通過した血球成分を除去された血液成分は、支持体フィルム（Ｄ）６を通り、メンブレンフィルター（Ｃ）にて血球成分が濾過された血液成分を溜める空間（Ｅ）７に溜められる。その後、空間（Ｅ）に溜められた血球成分が濾過された血液成分は流路表面との親和性、キャピラリー効果もしくはポンプなどによる外部からの動力によって流路（Ｆ）３に流れ、空間（Ｅ）と反対側に配置され流路（Ｆ）と連絡される出口（Ｇ）４まで到達することで血球成分を含む血液試料（A）を濾過することができる。
【００１６】
図３に本発明の血液分離チップの一例の概要平面図、図４に図３のＩ−II方向断面図を示す。図３、４に示すマイクロ流体デバイスは、母材１に形成された血球成分を含む血液試料（A）を導入する開口部（B）２、血液試料から血球成分を濾過する開口部（Ｂ）からフィルターの濾過径が次第に小さくなる傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）５、傾斜型メンブレンフィルターを支持し血球成分が濾過された血液成分を通す直径１μｍ以上５００μｍ以下の貫通孔を開口率５％以上６０％以下の割合で有する支持体フィルム（Ｄ）６、メンブレンフィルター（Ｃ）にて血球成分が濾過された血液成分を溜める外周から空間（Ｅ）７、空間（Ｅ）と連結される流路（Ｆ）３、空間（Ｅ）と反対側に配置され流路（Ｆ）と連絡される出口（Ｇ）４、空間Ｅから濾過された血液成分を流路（Ｆ）に流れ易くするために設けられたエア抜き流路８、エア抜き流路と外部を連絡するエア抜き穴９から構成されている。
【００１７】
血球成分を含む血液試料（A）は、血球成分を含む血液試料Aを導入する開口部（B）２から開口部（Ｂ）からフィルターの濾過径が次第に小さくなる傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）５上に導入される。導入後に開口部（Ｂ）を密閉した状態で圧縮エアなどにより一定の圧力を血球成分を含む血液試料（Ａ）が導入された傾斜型メンブレンフィルターにかける。圧力をかけられた血球成分を含む血液試料（Ａ）は傾斜型メンブレンフィルターで血球成分を濾過され通過する。通過した血球成分を除去された血液成分は、支持体フィルム（Ｄ）６を通り、メンブレンフィルター（Ｃ）にて血球成分が濾過された血液成分を溜める空間（Ｅ）７に溜められる。その後、空間（Ｅ）に溜められた血球成分が濾過された血液成分は流路表面との親和性、キャピラリー効果もしくはポンプなどによる外部からの動力によって流路（Ｆ）３に流れ、空間（Ｅ）と反対側に配置され流路（Ｆ）と連絡される出口（Ｇ）４まで到達する、この際に空間（Ｅ）から濾過された血液成分を流路（Ｆ）に流れ易くするために設けられたエア抜き流路８、エア抜き流路と外部を連絡するエア抜き穴９を設けていることでスムーズに濾過された血液成分が流路（Ｆ）に流れ、血球成分を含む血液試料（A）を濾過することができる。
【００１８】
図５に本発明の血液分離チップの一例の平面模式図、図６に図５のＩ−II方向断面図を示す。図５、６に示すマイクロ流体デバイスは、母材１に形成された血球成分を含む血液試料（A）を導入する開口部（B）２、血液試料から血球成分を濾過する開口部（Ｂ）からフィルターの濾過径が次第に小さくなる傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）５、傾斜型メンブレンフィルターを支持し血球成分が濾過された血液成分を通す直径１μｍ以上５００μｍ以下の貫通孔を開口率５％以上６０％以下の割合で有する支持体フィルム（Ｄ）６、メンブレンフィルター（Ｃ）にて血球成分が濾過された血液成分を溜める外周から空間（Ｅ）７、空間（Ｅ）と連結される流路（Ｆ）３、空間（Ｅ）と反対側に配置され流路（Ｆ）と連絡される反応チャンバーおよび検出部１０、反応チャンバ及び検出部１０と連結される流路１１、反応チャンバーおよび検出部１０と反対側に設置され流路１１と連絡する出口（Ｇ）４、空間Ｅから濾過された血液成分を流路（Ｆ）に流れ易くするために設けられたエア抜き流路８、エア抜き流路と外部を連絡するエア抜き穴９から構成されている。
【００１９】
血球成分を含む血液試料（A）は、血球成分を含む血液試料Aを導入する開口部（B）２から開口部（Ｂ）からフィルターの濾過径が次第に小さくなる傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）５上に導入される。導入後に開口部（Ｂ）を密閉した状態で圧縮エアなどにより一定の圧力を血球成分を含む血液試料（Ａ）が導入された傾斜型メンブレンフィルターにかける。圧力をかけられた血球成分を含む血液試料（Ａ）は傾斜型メンブレンフィルターで血球成分を濾過され通過する。通過した血球成分を除去された血液成分は、支持体フィルム（Ｄ）６を通り、メンブレンフィルター（Ｃ）にて血球成分が濾過された血液成分を溜める空間（Ｅ）７に溜められる。その後、空間（Ｅ）に溜められた血球成分が濾過された血液成分は流路表面との親和性、キャピラリー効果もしくはポンプなどによる外部からの動力によって流路（Ｆ）３に流れ、更に空間（Ｅ）と反対側に配置され流路（Ｆ）と連絡される反応チャンバーおよび検出部１０に流れ、反応チャンバ及び検出部１０と連結される流路１１、反応チャンバーおよび検出部１０と反対側に設置され流路１１と連絡する出口（Ｇ）４へと流れていく。この際に空間（Ｅ）から濾過された血液成分を流路（Ｆ）に流れ易くするために設けられたエア抜き流路８、エア抜き流路と外部を連絡するエア抜き穴９を設けていることでスムーズに濾過された血液成分が流路（Ｆ）に流れ、血球成分を含む血液試料（A）を濾過することができる。
反応チャンバーおよび検出部１０には血球成分が濾過された血液成分と反応する試薬や検出したいたんぱく質に対する抗体等を固定化することによって流れ込んできた血球成分が濾過された血液成分と反応させ、反応によって得られる出力を検出することが出来る。反応によって得られる出力とは、呈色反応であれば吸光度、蛍光標識を使用するのであれば蛍光度、電気化学反応であれば電流等であり一般に使用されている方法を使用することができる。
【００２０】
本発明のマイクロ流路デバイスは平板状の母材を加工することが好ましい。母材の材質は、Ｓｉ、ガラス、プラスチック等が挙げられる。この中でプラスチックであることが特に好ましい。プラスチックの材質としては、加工性、経済性も含め、現在最も用いられている検出法が蛍光検出であるため自己蛍光の少なく、ＦＤＡから生体適応材料（血液に接触しても問題が無い）材料として認知されている環状ポリオレフィン樹脂（ＣＯＣ）が最も好ましいが、種々のプラスチック材料を選択することが可能であり、作製される装置の用途、処理、使用する溶液、生理活性物質、検出方法の特性に合わせて、成形性、耐熱性、耐薬品性、吸着性等を考慮し適宜に選択される。
【００２１】
プラスチック材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアセテート、ビニル−アセテート共重合体、スチレン−メチルメタアクリレート共重合体、アクリルニトリル−スチレン共重合体、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ナイロン、ポリメチルペンテン、シリコン樹脂、アミノ樹脂、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、ポリイミド等が挙げられる。また、これらのプラスチック材料に、顔料、染料、酸化防止剤、難燃剤等の添加物を適宜混合してもよい。
【００２２】
本発明において、導入口、流路等を母材に加工する加工方法としては任意であり、切削加工、射出成形、溶剤キャスト法、フォトリソグラフィー、レーザーアブレーション、ホットエンボス法などの方法を利用できる。
【００２３】
血液試料（Ａ）を導入するための開口部（Ｂ）の形状と大きさ、深さは、濾過する血球成分を含む血液試料（Ａ）の量やフィルターの厚み、傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の濾過径によって適宜決定される。
【００２４】
メンブレンフィルター（Ｃ）は開口部（Ｂ）側から空間（Ｅ）側にかけてフィルターの濾過径が次第に小さくなる傾斜型がよく、濾過径が次第に小さくならない均一のメンブレンフィルターを血液試料から血球成分を濾過するフィルターの使用すると目詰まりを発生させたり、血液成分をフィルターを通し通過させるために高い圧力が必要となり血球成分を濾過する圧力で破壊してしまう問題（溶血）が発生する。
【００２５】
傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の開口部側の濾過径は５μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、更に好ましくは８μｍ以上１５μｍ以下である。傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の開口部側の濾過径が下限値未満では血球成分がフィルターに詰まり、血液試料を濾過する際に必要となる圧力が高くなる問題や圧力を高くすることにより血球成分が破壊する（溶血）の問題が発生する。上限値を超えると血液試料中に含まれる血球成分を十分に濾過する機能を発揮しない。                  
【００２６】
傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の空間（Ｅ）側の濾過径は０．０１μｍ以上２μｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは、０．０５μｍ以上１．５μｍ以下である。傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の空間（Ｅ）側の濾過径が下限値未満では血球成分がフィルターに詰まり、血液試料を濾過する際に必要となる圧力が高くなる問題や圧力を高くすることにより血球成分が破壊する（溶血）の問題が発生する。濾過径が上限値を超えると血液試料中に含まれる血球成分を十分に濾過する機能を発揮しない。
【００２７】
傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の厚みは５０μｍ以上４００μｍ以下が好ましく、更に好ましくは１００μｍ以上３００μｍ以下である。傾斜型メンブレンフィルターの厚みが下限値未満では血液試料を濾過する濾過精度が悪くなることや濾過精度を保持しつつ血球成分を壊さずに濾過するために必要とする圧力の調整が難しくなる。傾斜型メンブレンフィルターの厚みが上限値を超えると傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）中に多くの血液成分が残ってしまい効率よく血液成分を回収することが難しくなる。
【００２８】
傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の水に対する接触角が６０度以下であることが好ましく、さらに好ましくは４０度以下である。傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）の水に対する接触角が上限値を超えると微細な濾過径の中に血液試料が流れにくく、濾過に必要な圧力が大きくなることや濾過するために時間を要するといった不具合が発生し易くなる。
【００２９】
フィルターを保持するための支持体フィルム（Ｄ）は、直径１μｍ以上５００μｍ以下の貫通孔を開口率５％以上６０％以下の割合で有することが必要であり好ましくは直径１０μｍ以上３００μｍ以下の貫通孔を開口率１０％以上５０％以下の割合で有することである。
【００３０】
貫通孔の直径が下限値未満又は開口率が下限値未満の支持体フィルム（Ｄ）を使用すると、傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）で濾過された血液成分を開口部（Ｅ）に流すために高い圧力が必要となり、高い圧力を使用することにより血液試料（Ａ）が傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）で濾過され通過する際に血球成分が破壊してしまう問題が発生し、実質血液分離チップとして機能しなくなる。
【００３１】
貫通孔の直径が上限値を超える又は開口率が上限値を超える支持体フィルム（Ｄ）を使用すると、支持体フィルム（Ｄ）が傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）を支えきれず、血液試料（Ａ）を導入後傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）に圧力をかけると傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）が破け、血球成分を濾過する機能が発揮できない状態となってしまう。
【００３２】
血液成分（Ａ）を開口部（Ｂ）に導入後、かける一定の圧力は、５．０ｋＰａ以上２００ｋＰａ以下であることが好ましく、更に好ましくは１０ｋＰａ以上１５０ｋＰａ以下である。下限値未満の圧力をかけると血液成分が傾斜型メンブレンフィルターおよびフィルターを保持するための支持体フィルム（Ｄ）を通って濾過され流れにくく、上限値を超える圧力をかけると血球成分が破壊し血液試料を血球成分と血液成分にうまく分離できなくなる問題が発生するため良くない。
【００３３】
流路（Ｆ）の断面形状の流路幅および流路深さが１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは５μｍ以上８００μｍ以下である。流路（Ｆ）の流路幅および流路深さが下限値未満では流路を作製する際に技術を要し工業的に生産することが出来なくなり効率的ではない。流路（Ｆ）の流路幅および流路深さが上限値を超えると表面張力やキャピラリー効果による流体の移動効果が薄くなり液体が流路を流れる際に時間を要するため良くない。
【００３４】
流路（Ｆ）の水に対する接触角は６０度以下であることが好ましく、更に好ましくは４０度以下である。流路（Ｆ）の水に対する接触角が上限値を超えると表面張力やキャピラリー効果による流体の移動効果が薄くなり液体が流路を流れる際に時間を要するため良くない。
【００３５】
流路（Ｆ）にの水に対する接触角を６０度以下にする手法として、プラズマ処理またはコロナ放電処理、親水性ポリマーを表面コート処理、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）もしくは、エバール（ＥＶＯＨ）、ポバール（ＰＶＯＨ）、ホスホリルコリン基を有するポリマーを成分とする親水性ポリマーを表面コート処理することが好ましいが、血液成分の組成物や組成比を変化させるような悪い影響を与えない方法であれば特に限定しない。
【００３６】
流路（Ｆ）に、血液試料（Ａ）を分離した後の血液成分と反応する反応試薬や電極を配置した空間を設け、血液成分の分析をすることができる。
【００３７】
これらの血液分離チップの流路設計は検出対象物、利便性を考慮に適宜設計される。血液分離チップとして、膜、ポンプ、バルブ、センサー、モーター、ミキサー、ギア、クラッチ、マイクロレンズ、電気回路等を装備したり、複数本のマイクロチャネルを同一基板上に加工することにより複合化したりすることも可能である。
【実施例】
【００３８】
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
（実施例１）
母材としてサイクリックポリオレフィン樹脂（ＣＯＣ）からなるスライド状平板（１ｍｍ厚×３０ｍｍ×７０ｍｍ）を使用し、図７、図７のI−II方向断面図である図８に示した形状に切削法を用いて加工を実施して上部材１１を作製した。同様に図９、図９のI−II方向断面図である図１０に示した形状に切削法を用いて加工を実施して中部材１２を作製した。血球成分を含む血液試料（Ａ）を導入するための開口部（Ｂ）２および濾過した液体を溜める空間（Ｅ）７の直径は４ｍｍφの貫通穴として加工し、出口（Ｇ）４の直径を１ｍｍφの貫通穴として加工した。濾過した液体を溜める空間（Ｅ）と出口（Ｇ）を連絡する流路（Ｆ）３は、断面形状は長方形で流路幅０．５ｍｍ、流路深さ０．１ｍｍ、流路長さ２０ｍｍとした。加工したＣＯＣ樹脂基板の流路に酸素プラズマ処理による親水性処理を実施し、得られたＣＯＣ基板と水との接触角は４０度となった。傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）５として、２００μｍ厚みで直径が５ｍｍφのナイロン製のメンブレンフィルターで、開口部（Ｂ）側のフィルター径が１０μｍ、空間（Ｅ）側のフィルター径が０．２μｍのものを使用した。このフィルターと水との接触角を測定したところ２０度であった。フィルターを保持する支持体フィルム（Ｄ）６として、１００μｍ径の貫通孔が開口率２０％で開いている１００μｍ厚みで直径が５ｍｍφのフッ素フィルムを使用した。
【００３９】
これらの部材を図１１に示すような配置で、一番下には流路等の加工を実施していないサイクリックポリオレフィン樹脂（ＣＯＣ）からなるスライド状平板（０．７ｍｍ厚×３０ｍｍ×７０ｍｍ）である下部材１３を配置し、１００℃の熱板で２００ｋｇの荷重をかけながら２０分の間、熱圧着して基板を接着し図１２に示すマイクロ流路デバイス１４を作製した。
【００４０】
上記のマイクロ流路デバイス１４の開口部（Ｂ）に血液を５μＬ導入し、導入後開口部（Ｂ）を密閉する図１３に示した形状でエアにて２０ｋＰａの圧力をかけた。圧力をかけた数秒後に血球成分が濾過された血液成分が流路に流れた。
【００４１】
（実施例２）
母材としてポリスチレン樹脂（ＰＳ）からなるスライド状平板（１ｍｍ厚×３０ｍｍ×７０ｍｍ）を使用し、図７、図７のＩ−ＩＩ方向断面図である図８に示した形状に切削法を用いて加工を実施して上部材１１を作製した。同様に図９、図９のＩ−ＩＩ方向断面図である図１０に示した形状に切削法を用いて加工を実施して中部材１２を作製した。血球成分を含む血液試料（Ａ）を導入するための開口部（Ｂ）２および濾過した液体を溜める空間（Ｅ）７の直径は４ｍｍφの貫通穴として加工し、出口（Ｇ）４の直径を１ｍｍφの貫通穴として加工した。濾過した液体を溜める空間（Ｅ）と出口（Ｇ）を連絡する流路（Ｆ）３は、断面形状は長方形で流路幅０．３ｍｍ、流路深さ０．１ｍｍ、流路長さ２０ｍｍとした。加工したＰＳ樹脂基板の流路にＭＰＣポリマー（日本油脂製）をコートすることによる親水性処理を実施した。得られたＰＳ基板と水との接触角は５０度となった。傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）５として、３００μｍ厚みで直径が５ｍｍφのナイロン製のメンブレンフィルターであり、開口部（Ｂ）側のフィルター径が８μｍ、空間（Ｅ）側のフィルター径が０．０５μｍのものを使用した。このフィルターと水との接触角を測定したところ２０度であった。フィルターを保持する支持体フィルム（Ｄ）６として、直径５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の糸を編んだ約５０μｍの孔が開口率２５％で開いている５０μｍ厚みで直径が５ｍｍφのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）メッシュを使用した。
【００４２】
これらの部材を図１１に示すような配置で、一番下には流路等の加工を実施していないＰＳからなるスライド状平板（０．７ｍｍ厚×３０ｍｍ×７０ｍｍ）である下部材１３を配置し、９５℃の熱板で１５０ｋｇの荷重をかけながら２０分の間、熱圧着して基板を接着し図１２に示すマイクロ流路デバイス１４を作製した。
【００４３】
上記のマイクロ流路デバイス１４の開口部（Ｂ）に血液を５μＬ導入し、導入後開口部（Ｂ）を密閉する図１３に示した形状でエアにて３０ｋＰａの圧力をかけた。圧力をかけた数秒後に血球成分が濾過された血液成分が流路に流れた。
【００４４】
（比較例１）
実施例１と比較し、傾斜型フィルター（Ｃ）に代えてフィルター濾過径が３μｍの均一分布である１００μｍ厚みのナイロン製メンブレンフィルターを用いた以外は実施例１と同様の方法でマイクロ流路デバイスを作製した。
上記のマイクロ流路デバイスの開口部（Ｂ）に血液を５μＬ導入し、導入後開口部（Ｂ）を密閉する図１３に示した形状でエアにて１〜１００ｋＰａの圧力をかけたが血球成分が濾過された血液成分が流路に流れなかった。また、エアにて１００ｋＰａ以上の圧力をかけたところ血球成分が破壊され赤く色のついた血液成分が流路に流れ、うまく血液分離ができなかった。
【００４５】
（比較例２）
実施例１と比較し、傾斜型フィルター（Ｃ）に代えてフィルター濾過径が６μｍの均一分布である１５０μｍ厚みのナイロン製メンブレンフィルターを用いた以外は実施例１と同様の方法でマイクロ流路デバイスを作製した。
上記のマイクロ流路デバイスの血球成分を含む血液試料（Ａ）を導入するための開口部（Ｂ）に血液を５μＬ導入し、導入後開口部（Ｂ）を密閉する図１３に示した形状でエアにて２０ｋＰａの圧力をかけたところ赤く色のついた血液成分が流路に流れた。流路に流れ出た血液成分を顕微鏡で調べた結果、赤血球が多く含まれており、赤血球性分がうまく分離できていないことが判明した。
【００４６】
（比較例３）
実施例１と比較し、フィルターを保持する支持体フィルム（Ｄ）を使用しなかった以外は実施例１と同様の方法でマイクロ流路デバイスを作製した。
上記のマイクロ流路デバイスの開口部（Ｂ）に血液を５μＬ導入し、導入後開口部（Ｂ）を密閉する図１３に示した形状でエアにて２０ｋＰａの圧力をかけたところ傾斜型メンブレンフィルター破れ血液分離チップとして機能しなかった。
【００４７】
（比較例４）
実施例１と比較し、フィルターを保持する支持体フィルム（Ｄ）として、１０μｍ径の貫通孔が開口率３％で開いている５０μｍ厚みで直径が５ｍｍφのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを使用した以外は実施例１と同様の方法でマイクロ流路デバイスを作製した。
上記のマイクロ流路デバイスの開口部（Ｂ）に血液を５μＬ導入し、導入後開口部（Ｂ）を密閉する図１３に示した形状でエアにて５００ｋＰａの圧力をかけたが濾過した血液成分を溜める開口部（Ｅ）に血液成分が出てこなく、血液分離チップとして機能しなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明を用いることにより、安価で簡単な操作により微量な血球成分を含む血液試料から血球成分によるフィルターの目詰まりがない状態で血球成分を分離濾過ができる血液濾過機能付きマイクロ流路デバイスおよびこの血液濾過機能付きマイクロ流路デバイスを用いたバイオセンサーチップを提供でき、化学、生化学、医学などの分野における臨床試験、特にポイントオブケア検査、または家庭などで使用する血液分離が必要とされる測定に利用されるバイオチップに利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のマイクロ流路デバイスの一例の概要平面図
【図２】図１のI−II方向断面図
【図３】本発明のマイクロ流路デバイスの一例の概要平面図
【図４】図３のI−II方向断面図
【図５】本発明のマイクロ流路デバイスの一例の概要平面図
【図６】図５のI−II方向断面図
【図７】実施例に使用したマイクロ流路デバイスの上部材の加工平面図
【図８】図７のI−II方向断面図
【図９】実施例に使用したマイクロ流路デバイスの中部材の加工平面図
【図１０】図９のI−II方向断面図
【図１１】実施例に使用したマイクロ流路デバイスの一例の貼り合せ配置図
【図１２】図１１の貼り合せ後のマイクロ流路デバイスの断面図
【図１３】本発明のマイクロ流路デバイスの使用方法の一例を示す断面図
【符号の説明】
【００５０】
１  マイクロ流路デバイスの母材
２  血球成分を含む血液試料（A）を導入する開口部（B）
３  開口部（Ｂ）から連絡する流路（Ｆ）
４  出口（Ｇ）
５  傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）
６  フィルターを保持するための支持体フィルム（Ｄ）
７  濾過された血液成分を溜める開口部（Ｅ）
８  空間（Ｅ）とエア抜き穴を連絡するエア抜き流路
９  エア抜き流路と外部を連絡するエア抜き穴
１０  濾過された血液成分が反応および検出されるチャンバー
１１  上部材
１２  中部材
１３  下部材
１４  マイクロ流路デバイス
２１  圧力をかけるためにエアを送り込む管
２２  血液試料（Ａ）を濾過するために圧力をかけるための治具
２３  気密性を保持するためのパッキン
２４  血液試料（Ａ）
【図１】
2008076306.tif 000003
【図２】
2008076306.tif 000004
【図３】
2008076306.tif 000005
【図４】
2008076306.tif 000006
【図５】
2008076306.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008076306.tif 000009
【図８】
2008076306.tif 000010
【図９】
2008076306.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2008076306.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2008076306.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月25日(2006.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
図５に本発明の血液分離チップの一例の平面模式図、図６に図５のＩ−II方向断面図を示す。図５、６に示すマイクロ流体デバイスは、母材１に形成された血球成分を含む血液試料（A）を導入する開口部（B）２、血液試料から血球成分を濾過する開口部（Ｂ）からフィルターの濾過径が次第に小さくなる傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）５、傾斜型メンブレンフィルターを支持し血球成分が濾過された血液成分を通す直径１μｍ以上５００μｍ以下の貫通孔を開口率５％以上６０％以下の割合で有する支持体フィルム（Ｄ）６、メンブレンフィルター（Ｃ）にて血球成分が濾過された血液成分を溜める外周から空間（Ｅ）７、空間（Ｅ）と連結される流路（Ｆ）３、空間（Ｅ）と反対側に配置され流路（Ｆ）と連絡される反応チャンバーおよび検出部１０、反応チャンバ及び検出部１０と連結される流路３１、反応チャンバーおよび検出部１０と反対側に設置され流路３１と連絡する出口（Ｇ）４、空間Ｅから濾過された血液成分を流路（Ｆ）に流れ易くするために設けられたエア抜き流路８、エア抜き流路と外部を連絡するエア抜き穴９から構成されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
血球成分を含む血液試料（A）は、血球成分を含む血液試料Aを導入する開口部（B）２から開口部（Ｂ）からフィルターの濾過径が次第に小さくなる傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）５上に導入される。導入後に開口部（Ｂ）を密閉した状態で圧縮エアなどにより一定の圧力を血球成分を含む血液試料（Ａ）が導入された傾斜型メンブレンフィルターにかける。圧力をかけられた血球成分を含む血液試料（Ａ）は傾斜型メンブレンフィルターで血球成分を濾過され通過する。通過した血球成分を除去された血液成分は、支持体フィルム（Ｄ）６を通り、メンブレンフィルター（Ｃ）にて血球成分が濾過された血液成分を溜める空間（Ｅ）７に溜められる。その後、空間（Ｅ）に溜められた血球成分が濾過された血液成分は流路表面との親和性、キャピラリー効果もしくはポンプなどによる外部からの動力によって流路（Ｆ）３に流れ、更に空間（Ｅ）と反対側に配置され流路（Ｆ）と連絡される反応チャンバーおよび検出部１０に流れ、反応チャンバ及び検出部１０と連結される流路３１、反応チャンバーおよび検出部１０と反対側に設置され流路３１と連絡する出口（Ｇ）４へと流れていく。この際に空間（Ｅ）から濾過された血液成分を流路（Ｆ）に流れ易くするために設けられたエア抜き流路８、エア抜き流路と外部を連絡するエア抜き穴９を設けていることでスムーズに濾過された血液成分が流路（Ｆ）に流れ、血球成分を含む血液試料（A）を濾過することができる。
反応チャンバーおよび検出部１０には血球成分が濾過された血液成分と反応する試薬や検出したいたんぱく質に対する抗体等を固定化することによって流れ込んできた血球成分が濾過された血液成分と反応させ、反応によって得られる出力を検出することが出来る。反応によって得られる出力とは、呈色反応であれば吸光度、蛍光標識を使用するのであれば蛍光度、電気化学反応であれば電流等であり一般に使用されている方法を使用することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
１  マイクロ流路デバイスの母材
２  血球成分を含む血液試料（A）を導入する開口部（B）
３  開口部（Ｂ）から連絡する流路（Ｆ）
４  出口（Ｇ）
５  傾斜型メンブレンフィルター（Ｃ）
６  フィルターを保持するための支持体フィルム（Ｄ）
７  濾過された血液成分を溜める開口部（Ｅ）
８  空間（Ｅ）とエア抜き穴を連絡するエア抜き流路
９  エア抜き流路と外部を連絡するエア抜き穴
１０  濾過された血液成分が反応および検出されるチャンバー
１１  上部材
１２  中部材
１３  下部材
１４  マイクロ流路デバイス
２１  圧力をかけるためにエアを送り込む管
２２  血液試料（Ａ）を濾過するために圧力をかけるための治具
２３  気密性を保持するためのパッキン
２４  血液試料（Ａ）
３１  反応チャンバ及び検出部と連結される流路
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2008076306.tif 000016
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2008076306.tif 000017