(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、基板表面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなり、前記溝と前記第２の基板の前記第１の基板側表面とからなる流体回路を内部に有するマイクロチップであって、
前記流体回路は、少なくとも第１成分と第２成分とを含む流体から前記第１成分を分離するための分離部と、
前記分離部にて分離された前記第１成分を計量するための計量部と、
を少なくとも有し、
前記分離部を構成する溝は、前記第１の基板の厚み方向からみたとき、時計回りに配置された点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５およびＰ６によって囲まれる略Ｖ字形状の領域を含み、
前記略Ｖ字形状の領域は、点Ｐ２および点Ｐ３を通る壁面を有する流路壁Ｗ２、点Ｐ３および点Ｐ４を通る壁面を有する流路壁Ｗ３、点Ｐ４および点Ｐ５を通る壁面を有する流路壁Ｗ４、点Ｐ５および点Ｐ６を通る壁面を有する流路壁Ｗ５、ならびに、点Ｐ６および点Ｐ１を通る壁面を有する流路壁Ｗ６によって形成された領域であり、
前記流路壁Ｗ２における点Ｐ２および点Ｐ３を通る壁面と、流路壁Ｗ３における点Ｐ３および点Ｐ４を通る壁面とが前記略Ｖ字形状の領域においてなす角度は１８０度以上であり、前記流路壁Ｗ５における点Ｐ５および点Ｐ６を通る壁面と、流路壁Ｗ６における点Ｐ６および点Ｐ１を通る壁面とが前記略Ｖ字形状の領域においてなす角度は、１８０度未満であり、
前記点Ｐ１から前記点Ｐ２に至る流路壁を有しない部分は、前記流体を導入するための開口部であり、
前記計量部は、前記分離部を基準とするとき、前記分離部を形成する前記流路壁Ｗ５および流路壁Ｗ６の側に配置されているマイクロチップ。
【請求項２】
前記開口部における溝の深さは、前記点Ｐ３、点Ｐ４、点Ｐ５および点Ｐ６によって囲まれる領域Ｂにおける溝の深さより浅く、かつ、
前記点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３および点Ｐ６によって囲まれる領域Ａの一部であって、前記点Ｐ３および点Ｐ６を通る直線を含む領域における溝底面は、前記開口部における溝の深さから前記領域Ｂにおける溝の深さまで変化する傾斜構造を有する請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項３】
前記流体回路は、前記第１の基板の厚み方向からみたとき、前記開口部の上部に、前記分離部に導入される前記流体の流量を制限するための流量制限部をさらに有し、
前記流量制限部を構成する溝は、直線状に延びる流路壁Ｗ７と、前記流路壁Ｗ７と対向するように形成された流路壁Ｗ８とによって構成される請求項１または２に記載のマイクロチップ。
【請求項４】
前記流量制限部を構成する溝は、前記流路壁Ｗ７が有する直線状の壁面と、前記流路壁Ｗ８が有する直線状の壁面によって形成されており、
前記流路壁Ｗ７が有する直線状の壁面と、前記流路壁Ｗ８が有する直線状の壁面とは略平行である請求項３に記載のマイクロチップ。
【請求項５】
前記流路壁Ｗ７は、前記点Ｐ２まで延びている請求項３または４に記載のマイクロチップ。
【請求項６】
前記流路壁Ｗ７が有する直線状の壁面と、前記流路壁Ｗ２における点Ｐ２および点Ｐ３を通る壁面とがなす角度は、１８０度より大きく、２４０度より小さい請求項５に記載のマイクロチップ。
【請求項７】
前記点Ｐ１から前記点Ｐ２までの距離は、前記流路壁Ｗ７が有する直線状の壁面と、前記流路壁Ｗ８が有する直線状の壁面との間の距離の３〜１０倍である請求項４〜６のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項８】
前記第１成分の比重は、前記第２成分の比重より小さい請求項１〜７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】
本発明は、ＤＮＡ、タンパク質、細胞、免疫および血液等の生化学検査、化学合成ならびに、環境分析などに好適に使用されるμ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）などとして有用なマイクロチップに関し、特には、血液から血球成分を分離除去して、血漿成分を抽出するための血漿分離部を有する血液検査用マイクロチップなどとして好適に用いることができるマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療や健康、食品、創薬などの分野で、ＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ）や酵素、抗原、抗体、タンパク質、ウィルスおよび細胞などの生体物質、ならびに化学物質を検知、検出あるいは定量する重要性が増してきており、それらを簡便に測定できる様々なバイオチップおよびマイクロ化学チップ（以下、これらを総称してマイクロチップと称する。）が提案されている。マイクロチップは、実験室で行なっている一連の実験・分析操作を、数ｃｍ〜１０ｃｍ角で厚さ数ｍｍ〜数ｃｍ程度のチップ内で行なえることから、検体および試薬が微量で済み、コストが安く、反応速度が速く、ハイスループットな検査ができ、検体を採取した現場で直ちに検査結果を得ることができるなど多くの利点を有している。
【０００３】
マイクロチップはその内部に流体回路を有しており、該流体回路は、たとえば検体（その一例として血液が挙げられる）と混合あるいは反応、または該検体を処理するための液体試薬を保持する液体試薬保持部、該検体や液体試薬を計量する計量部、検体と液体試薬とを混合する混合部、該混合液について分析および／または検査するための検出部などの各部と、これら各部を適切に接続する微細な流路（たとえば、数百μｍ程度の幅）とから主に構成される。マイクロチップは、典型的には、これに遠心力を印加可能な装置（遠心装置）に載置して使用される。マイクロチップに適切な方向の遠心力を印加することにより、検体および液体試薬の計量、混合、ならびに該混合液の検出部への導入等の流体処理を行なうことができる（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１７３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、たとえば血液検査等に用いられるマイクロチップにおいては、血液中の血漿成分が検査・分析の対象となることが多いことから、流体回路内に導入された血液から血球成分を分離除去し、血漿成分のみを抽出する血漿分離部を備えることが好ましい。しかし、従来の血液検査用マイクロチップにおいては、遠心分離により、血漿成分の層と血球成分の層とに分離できた場合であっても、血漿成分を血漿分離部から取り出す際に、血漿成分中に血球成分が一部混入する場合があった。このような血球成分の混入は、血漿成分と液体試薬との混合液についての正確な検査・分析を妨げ得る。
【０００５】
また、従来の血液検査用マイクロチップにおいては、血液を血漿分離部に導入する際、血液の液幅が広いために、血液が血漿分離部の底部に達する前に、血漿分離部内の流路を満たし、血漿分離部内部の空気の排出を阻害して、血漿分離部に血液が充填されなくなる現象（詰まり現象）が生じやすいという問題もあった。かかる詰まり現象が生じると、必要量の血漿成分を抽出することができなくなるため、血漿成分と液体試薬との混合液についての正確な検査・分析を妨げ得る。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、第１成分（たとえば血漿成分）と第２成分（たとえば血球成分）とを含む流体（たとえば血液）から、第２成分が混入することなく、純粋な第１成分を取り出すことが可能であり、もって、取り出された第１成分について、正確かつ信頼性の高い検査・分析を行なうことができるマイクロチップ（たとえば血液検査用マイクロチップ）を提供することである。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、流体を、第１成分と第２成分とを分離するための分離部（たとえば血漿分離部）に導入する際における、流体の液幅を十分に狭くすることにより、当該分離部内を確実に流体で満たすことが可能な構造を有するマイクロチップ（たとえば血液検査用マイクロチップ）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明は、少なくとも、基板表面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなり、該溝と該第２の基板の前記第１の基板側表面とからなる流体回路を内部に有するマイクロチップであって、該流体回路は、少なくとも第１成分と第２成分とを含む流体から該第１成分を分離するための分離部を少なくとも有し、該分離部を構成する溝は、第１の基板の厚み方向からみたとき、時計回りに配置された点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５およびＰ６によって囲まれる略Ｖ字形状の領域を含み、該略Ｖ字形状の領域は、点Ｐ２および点Ｐ３を通る壁面を有する流路壁Ｗ２、点Ｐ３および点Ｐ４を通る壁面を有する流路壁Ｗ３、点Ｐ４および点Ｐ５を通る壁面を有する流路壁Ｗ４、点Ｐ５および点Ｐ６を通る壁面を有する流路壁Ｗ５、ならびに、点Ｐ６および点Ｐ１を通る壁面を有する流路壁Ｗ６によって形成された領域であり、流路壁Ｗ２における点Ｐ２および点Ｐ３を通る壁面と、流路壁Ｗ３における点Ｐ３および点Ｐ４を通る壁面とがなす角度、および、前記流路壁Ｗ５における点Ｐ５および点Ｐ６を通る壁面と、流路壁Ｗ６における点Ｐ６および点Ｐ１を通る壁面とがなす角度は、それぞれ１８０度未満であるマイクロチップを提供する。ここで、上記点Ｐ１から上記点Ｐ２に至る流路壁を有しない部分は、該流体を導入するための開口部となっている。
【０００９】
上記開口部における溝の深さは、点Ｐ３、点Ｐ４、点Ｐ５および点Ｐ６によって囲まれる領域Ｂにおける溝の深さより浅く、かつ、点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３および点Ｐ６によって囲まれる領域Ａの一部であって、点Ｐ３および点Ｐ６を通る直線を含む領域における溝底面は、開口部における溝の深さから領域Ｂにおける溝の深さまで変化する傾斜構造を有していることが好ましい。
【００１０】
本発明のマイクロチップにおいて、流体回路は、第１の基板の厚み方向からみたとき、上記開口部の上部に、分離部に導入される流体の流量を制限するための流量制限部をさらに有していることが好ましい。この場合、該流量制限部を構成する溝は、直線状に延びる流路壁Ｗ７と、該流路壁Ｗ７と対向するように形成された流路壁Ｗ８とによって構成される。流量制限部を構成する溝は、流路壁Ｗ７が有する直線状の壁面と、流路壁Ｗ８が有する直線状の壁面によって形成されることが好ましく、該流路壁Ｗ７が有する直線状の壁面と、該流路壁Ｗ８が有する直線状の壁面とは略平行であることがより好ましい。また、流路壁Ｗ７は、上記分離部の開口部に位置する点Ｐ２まで延びていることが好ましい。
【００１１】
上記流路壁Ｗ７が有する直線状の壁面と、上記流路壁Ｗ２における点Ｐ２および点Ｐ３を通る壁面とがなす角度は、１８０度より大きく、２４０度より小さいことが好ましい。
【００１２】
また、上記点Ｐ１から前記点Ｐ２までの距離は、上記流路壁Ｗ７が有する直線状の壁面と、上記流路壁Ｗ８が有する直線状の壁面との間の距離の３〜１０倍であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、少なくとも、基板表面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなり、該溝と該第２の基板の第１の基板側表面とからなる流体回路を内部に有するマイクロチップであって、該流体回路は、少なくとも第１成分と第２成分とを含む流体を導入するための開口部を有し、該流体から該第１成分を分離するための分離部と、該開口部の上部に配置され、分離部に導入される該流体の流量を制限するための流量制限部とを少なくとも有し、第１の基板における流量制限部を構成する溝は、直線状に延びる壁面ａを有する流路壁Ｗ７と、該壁面ａと略平行である直線状に延びる壁面ｂを有する流路壁Ｗ８とによって形成され、流路壁Ｗ８が有する上記開口部側の壁面ｃと壁面ａとがなす角度θ４は、９０度＜θ４＜１８０度を満たし、かつ、壁面ａと壁面ｂとの間の距離をＬ１、開口部の幅をＬ２、壁面ｂと壁面ｃによって形成される流路壁Ｗ８の角部の曲率半径をＲとしたとき、下記式（１）を満たすマイクロチップを提供する。
２×（Ｌ１＋Ｒ）＜Ｌ２          （１）
曲率半径Ｒは、０＜Ｒ≦０．２５ｍｍを満たすことが好ましい。また、角度θ４は、１３０度≦θ４＜１８０度を満たすことが好ましい。
【００１４】
流量制限部は、分離部の開口部の直上に配置されることが好ましく、開口部の一方端は、上記流路壁Ｗ７が有する壁面ａ上に配置されることがより好ましい。
【００１５】
第１の基板において、流量制限部を構成する溝の深さは、流量制限部の下部を構成する溝の深さより浅いことが好ましい。
【００１６】
また、第１成分の比重は、第２成分の比重より小さいことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第１成分（たとえば血漿成分）と第２成分（たとえば血球成分）とを含む流体（たとえば血液）から、第２成分が混入することなく、純粋な第１成分を取り出すことが可能であり、もって、取り出された第１成分について、正確かつ信頼性の高い検査・分析を行なうことができるマイクロチップ（たとえば血液検査用マイクロチップ）が提供される。
【００１８】
また、本発明によれば、流体を、第１成分と第２成分とを分離するための分離部（たとえば血漿分離部）に導入する際における、流体の液幅を十分に狭くすることが可能となる。これにより、当該分離部内を確実に流体で満たすことができるようになるため、正確かつ信頼性の高い検査・分析を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のマイクロチップは、少なくとも、基板表面に溝を備える第１の基板の溝形成側表面上に、第２の基板を貼り合わせてなる内部に流体回路を有するマイクロチップに関するものである。該流体回路は、第１の基板表面に形成された溝と第２の基板の貼り合わせ面とによって構成されており、より具体的には、第１の基板表面に形成された溝と第２の基板の貼り合わせ面とによって構成される空洞部からなる。マイクロチップの大きさは、特に限定されないが、たとえば縦横数ｃｍ程度、厚さ数ｍｍ〜１ｃｍ程度とすることができる。
【００２０】
本発明においては、第１の基板の両面に溝を設けてもよく、この場合、第１の基板を挟持するように第２の基板、第３の基板を貼り合わせることにより、マイクロチップを作製する。このような３枚の基板を用いたマイクロチップは、第１の基板における第２の基板側に形成された溝と第２の基板の貼り合わせ面とにより構成される流体回路と、第１の基板における第３の基板側に形成された溝と第３の基板の貼り合わせ面とにより構成される流体回路との２層の流体回路を有する。かかる２層の流体回路は、第１の基板を厚み方向に貫通する貫通穴によって接続することができる。
【００２１】
本発明のマイクロチップにおいて流体回路は、少なくとも分離部を備えている。分離部は、第１成分とこれとは異なる第２成分とを含む流体（たとえば液体）から、第２成分を分離除去し、第１成分を取り出すための部位である。本発明のマイクロチップにより分離される第１成分および第２成分の種類は特に制限されず、本発明のマイクロチップによれば、種々の成分を効率的に分離することが可能であるが、取り出したい第１成分の比重は、除去される第２成分の比重より小さいことが好ましい。
【００２２】
このような本発明のマイクロチップは、たとえば血液検査用マイクロチップとして好適に用いることができ、この場合、上記分離部を、流体回路内に導入された血液から、血球成分（第２成分）を分離除去し、血漿成分（第１成分）を抽出するための血漿分離部として利用することができる。取り出された血漿成分は、流体回路内で必要な処理が施され、検査・分析に供される。
【００２３】
また、本発明のマイクロチップにおいて流体回路は、好ましくは、分離部の開口部の上部に配置され、分離部に導入される流体（たとえば血液）の流量および液幅を制限するための流量制限部を備える。かかる流量制限部を設けることにより、分離部に導入される流体の液幅を十分狭くすることができるようになるため、上記したような詰まり現象を解消することができ、分離部内を確実に流体で満たすことができるようになる。
【００２４】
上記流体回路は、分離部（たとえば血漿分離部）および流量制限部の他に、他の部位を有していてもよい。他の部位としては、特に限定されるものではないが、液体試薬を保持するための液体試薬保持部、取り出された第１成分（たとえば血漿成分）を計量するための検体計量部、液体試薬を計量するための液体試薬計量部、計量された液体試薬と第１成分とを混合するための混合部、該混合液についての検査・分析（たとえば、混合液中の特定成分の検出）を行なうための検出部などを挙げることができる。必要に応じてさらに別の部位が設けられてもよい。当該検査・分析は、特に限定されないが、たとえば検出部に光を照射して透過する光の強度（透過率）を検出する方法；検出部に保持された混合液についての吸収スペクトルを測定する方法等の光学測定により行なうことができる。なお、液体試薬とは、マイクロチップを用いて行なわれる検査・分析の対象となる検体（第１成分）を処理する、または該検体と混合あるいは反応される試薬であり、通常、マイクロチップ使用前にあらかじめ流体回路の液体試薬保持部に内蔵されている。
【００２５】
上記流体回路内の各部位は、外部からの遠心力の印加により、たとえば、第１成分や液体試薬の計量、第１成分と液体試薬との混合、得られた混合液の検出部への導入および該混合液の検査・分析等を順次行なうことができるように、適切な位置に配置され、かつ微細な流路を介して接続されている。マイクロチップへの遠心力の印加は、典型的には、マイクロチップを、これに遠心力を印加可能な装置（遠心装置）に載置して行なわれる。以下、本発明をより詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明のマイクロチップの一例であるマイクロチップ１００を構成する第１の基板１０１の上面図である。ここでいう「上面」とは、流体回路を形成する溝が刻まれている側の面を意味している。また、「下面」とは、流体回路を形成する溝が刻まれていない側の面を意味するものとする。マイクロチップ１００は、図１に示されるような、基板表面に形成された溝および基板の厚み方向に貫通する貫通穴を有する、透明基板である第１の基板１０１の溝形成側表面（上面）上に、第２の基板（図示せず）を貼り合わせてなる。第１の基板１０１表面（上面）に形成された溝と第２の基板の貼り合わせ面とによって流体回路が構成されている。マイクロチップ１００は、血液から血球成分を除去して血漿成分を取り出し、該血漿成分について検査・分析を行なうマイクロチップとして好適に適用され得る流体回路構造を有している。
【００２７】
図１を参照して、マイクロチップ１００が有する流体回路は、被験者から採取された血液を含むキャピラリー等のサンプル管を組み込むためのサンプル管載置部１０２、サンプル管より導出された血液の流量および液幅を調整する流量制限部２０２、血液から血球成分を除去して血漿成分を抽出するための血漿分離部１０３、分離された血漿成分を計量するための検体計量部１０４、液体試薬を保持するための２つの液体試薬保持部１０５ａおよび１０５ｂ、液体試薬を計量するための液体試薬計量部１０６ａおよび１０６ｂ、血漿成分と液体試薬とを混合するための混合部１０７ａ〜１０７ｄ、ならびに、得られた混合液についての検査・分析が行なわれる検出部１０８から主に構成される。マイクロチップ１００は、あらかじめ流体回路内に液体試薬が内蔵された「液体試薬内蔵型マイクロチップ」であり、該液体試薬は、液体試薬保持部１０５ａおよび１０５ｂに形成された、第１の基板１０１の厚み方向に貫通する貫通穴である液体試薬導入口１７０ａ、１７０ｂを介して、第１の基板１０１の下面（マイクロチップ１００における第１の基板１０１側表面）側から注入される。これら液体試薬導入口の開口部は、第１の基板１０１の下面（マイクロチップ１００における第１の基板１０１側表面）に封止用ラベルなどを貼合することによって封止される。
【００２８】
＜分離部＞
本発明に係る分離部である血漿分離部１０３について詳細に説明する。図２は、図１に示される血漿分離部１０３周辺領域を示す拡大図であり、第１の基板１０１の下面（マイクロチップ１００における第１の基板１０１側表面）側からみた図である。マイクロチップ１００は、流体回路内に導入された血液から血球成分を除去し、血漿成分を抽出するための血漿分離部１０３を有している。本発明においては、血漿分離部１０３が、第１の基板１０１の厚み方向からみたときに、図２に示されるように、時計回りに配置された点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５およびＰ６によって囲まれる略Ｖ字形状の領域を含むことを特徴としている。点Ｐ１〜Ｐ６によって形成される当該略Ｖ字形状の領域は、点Ｐ２および点Ｐ３を通る壁面を有する流路壁Ｗ２、点Ｐ３および点Ｐ４を通る壁面を有する流路壁Ｗ３、点Ｐ４および点Ｐ５を通る壁面を有する流路壁Ｗ４、点Ｐ５および点Ｐ６を通る壁面を有する流路壁Ｗ５、ならびに、点Ｐ６および点Ｐ１を通る壁面を有する流路壁Ｗ６によって囲まれた領域であり、流路壁が形成されていない点Ｐ１から点Ｐ２に至る領域は、血漿分離部１０３の開口部２０１となっている。
【００２９】
図３は、血漿分離部１０３に血液が導入され、遠心分離により血漿成分の層と血球成分の層とに分離された状態を示す概略図である。図３においては、点Ｐ３と点Ｐ６を結ぶ直線上に血漿成分の層と血球成分の層との界面が位置する例を示している。なお、当該界面は、点Ｐ３と点Ｐ６を結ぶ直線より下にあってもよい。比重がより大きい血球成分は、遠心分離により、点Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５およびＰ６によって形成される領域Ｂ（すなわち、血漿分離部１０３の下部領域）を占めることとなる。また、血漿成分は、血漿分離部１０３の上部領域を占め、その液面は、図３に示される液面Ｚである。
【００３０】
このように、血漿成分の層と血球成分の層とに層分離した血液から、血漿成分のみを取り出すために、たとえば、図３における遠心中心Ｍを中心としてマイクロチップ１００を回転させ、図３における左向きの遠心力を印加する。ここで、マイクロチップ１００においては、血漿分離部１０３の形状が略Ｖ字状となっているために、層分離された血漿成分のうち、図３における領域Ｉの血漿成分のみが、血漿分離部１０３から排出され、領域ＩＩおよびＩＩＩの血漿成分は、血漿分離部１０３内に残存する。このとき、残存した血漿成分の下部に位置する領域Ｂの血球成分は、当該左向きの遠心力の印加によっても排出されることはない。すなわち、血漿分離部の形状を略Ｖ字状の形状にすることによって、層分離された血漿成分を取り出す際、分離された血球成分が混入することがなく、したがって純粋な血漿成分を取り出すことが可能となる。
【００３１】
図４は、血漿分離部１０３に血液を導入する工程から、血漿成分を取り出す工程までの流れを示す概略フロー図である。まず、図４（ａ）および図４（ｂ）を参照して、マイクロチップに対し、図示される方向に遠心力Ｇを印加することにより、血液を、流量制限部２０２（これについては後述する。）を通して、血漿分離部１０３内に導入する。血漿分離部１０３から溢れ出た過剰の血液は、血漿分離部１０３に接続された流路を通って廃液溜め部（図４において図示せず。図１における廃液溜め部１０９ａ。）に収容される。次に、図４（ｃ）を参照して、マイクロチップに対し、図示される方向に遠心力Ｇをさらに印加することにより、遠心分離を行ない、血漿成分と血球成分とに分離する。最後に、図４（ｄ）を参照して、マイクロチップに対し、図示される方向に遠心力Ｇを印加することにより、層分離された血漿成分の一部を血漿分離部１０３から排出させ、血球成分が混入していない純粋な血漿成分を取り出す。なお、図４（ａ）〜（ｃ）に図示される方向の遠心力は、たとえば、図１における遠心中心Ｎを中心としてマイクロチップを回転させることにより得ることができる。
【００３２】
次に、血漿分離部の好ましい構成について、図２を参照しながら、さらに詳細に説明する。本発明において血漿分離部は、上記したように、略Ｖ字状の形状を有しており、より具体的には、流路壁Ｗ２における点Ｐ２および点Ｐ３を通る壁面と、流路壁Ｗ３における点Ｐ３および点Ｐ４を通る壁面とがなす角度θ１、および、流路壁Ｗ５における点Ｐ５および点Ｐ６を通る壁面と、流路壁Ｗ６における点Ｐ６および点Ｐ１を通る壁面とがなす角度θ２が、それぞれ１８０度未満である。θ１は、空気の押し出しを阻害しないよう、流路壁Ｗ３を伝って血液を導入させることが好ましいことから、好ましくは、１２０度程度＜θ１を満たす。また、θ２は、領域Ｂの幅が点Ｐ３−点Ｐ６間の距離よりも狭くなると詰まりが生じやすくなることから、θ２≧θ１を満たすことが好ましい。なお、下記する円弧Ｃ２の半径をＲ’とすると、θ１と下記するθ３とは、次式の関係を満たすことが好ましい。
ｃｏｓθ１＝（Ｒ’−Ｌ２）×ｃｏｓθ３／Ｒ
ここで、図２における円弧Ｃ２は、血漿成分の一部を血漿分離部１０３から排出する際に印加する遠心力（図２における左向き方向の遠心力）を付与するための遠心中心（第２遠心中心）を中心とし、点Ｐ１を通る円の円弧であるが、上記点Ｐ３は、当該円弧Ｃ２上もしくはその近傍、または円弧Ｃ２よりも遠心中心から遠い側に（図２に示されるｘ座標を用いた場合、円弧Ｃ２上のいずれかの点のｘ座標よりも小さいｘ座標を有するように）位置することが好ましい。点Ｐ３が円弧Ｃ２よりも、第２遠心中心に大幅により近い側に位置する場合、層分離された血球成分が、血漿成分取り出し時に混入する可能性がある。
【００３３】
点Ｐ２の位置は特に制限されるものではないが、点Ｐ１のｙ座標と同じか、またはそれより小さいｙ座標を有することが好ましい。
【００３４】
血漿分離部１０３には、図２に示されるように、点Ｐ９を先端とする流路壁Ｗ９が設けられてもよい。流路壁Ｗ９を設けることにより、点Ｐ９の位置に応じて取り出す血漿成分の量を調整することができる。点Ｐ９の位置は、好ましくは、点Ｐ１のｘ座標とおなじか、またはこれよりも小さくなるように設定される。点Ｐ９のｘ座標が点Ｐ１のｘ座標より大きいと、血漿成分取り出し時に、血漿分離部１０３に残存する血漿成分が多くなることとなる。
【００３５】
点Ｐ６の位置は、特に制限されるものではなく、たとえば、点Ｐ３と点Ｐ６を結ぶ直線が血漿分離部１０３に導入された血液が形成する液面と略平行となるように配置することができる。血漿分離部１０３に導入された血液が形成する液面とは、血液を血漿分離部１０３に導入する際に印加する遠心力を付与するための遠心中心（第１遠心中心）を中心とし、点Ｐ９を通る円の円弧Ｃ１上にあり、具体的には、図２における点Ｐ９から点Ｐ１０に至る円弧である。
【００３６】
流路壁Ｗ３は、空気の押し出しを阻害しないよう、流路壁Ｗ３を伝って血液を導入させることが好ましいことから、点Ｐ３および点Ｐ４を通る壁面がおよそ円弧Ｃ２上もしくは円弧Ｃ２よりも左側（−ｘ側）に位置するように配置されることが好ましいが、これに限定されるものではない。また、流路壁Ｗ５は、点Ｐ３および点Ｐ４を通る壁面と、点Ｐ５および点Ｐ６を通る壁面との距離が、点Ｐ３−点Ｐ６間の距離と同じか、またはそれより長くなるように配置されることが好ましい。また、流路壁Ｗ３、Ｗ４およびＷ５の位置は、血漿分離部１０３に収容される血球成分の量（すなわち、血漿分離部１０３に導入される血液のヘマトクリット値）を考慮して決定されることが好ましい。たとえば、ヘマトクリット値が６０％以下まで対応可能な血漿分離部を構成する場合には、流路壁Ｗ３、Ｗ４およびＷ５によって形成される空間の容積が、血漿分離部１０３に導入される血液量の６０％となるように、流路壁Ｗ３、Ｗ４およびＷ５が配置される。
【００３７】
また、開口部２０１における溝の深さ（たとえば、点Ｐ２、Ｐ７、Ｐ８およびＰ１によって囲まれる領域における溝の深さ）は、点Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５およびＰ６によって囲まれる領域Ｂにおける溝の深さより浅くすることが好ましく、この場合、点Ｐ７、Ｐ３、Ｐ６およびＰ８によって囲まれる領域における溝底面は、上記開口部における溝の深さから上記領域Ｂにおける溝の深さまで変化する傾斜構造を有していることが好ましい。このように、血漿分離部１０３の溝底面を傾斜構造によって連結された段差構造とし、血球成分が収容される領域である領域Ｂにおける溝をより深くすることにより、層分離された一部の血漿成分を取り出す際、血球成分が混入するのをより効果的に防止することが可能となる。なお、点Ｐ７およびＰ８の位置、すなわち、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ６によって囲まれる領域Ａに占める傾斜構造を有する領域（点Ｐ７、Ｐ３、Ｐ６およびＰ８によって囲まれる領域）の面積は特に限定されるものではなく、点Ｐ３および点Ｐ６を通る直線を含む、領域Ａの一部が傾斜構造を有していればよい。
【００３８】
＜流量制限部＞
本発明のマイクロチップにおいては、図２に示されるように、血漿分離部１０３の上部に（好ましくは血漿分離部の直上に）、血漿分離部１０３に導入される血液の流量を制限するための流量制限部を設けることが好ましい。流量制限部の構造は、たとえば図２に示される流量制限部２０２のような構造とすることができる。すなわち、流量制限部２０２を構成する溝は、直線状に延びる壁面を有する流路壁Ｗ７と、流路壁Ｗ７と対向するように形成された、直線状に延びる壁面を有する流路壁Ｗ８とによって構成することができる。流路壁Ｗ７が有する直線状の壁面と、流路壁Ｗ８が有する直線状の壁面とは略平行であることが好ましい。
【００３９】
流路壁Ｗ７が有する直線状の壁面と、流路壁Ｗ８が有する直線状の壁面との間の距離（流路制限部２０２の幅）Ｌ１は、特に制限されるものではないが、たとえば、０．１〜０．４ｍｍ程度とすることができ、より具体的には、たとえば０．２ｍｍ程度である。流路制限部２０２の幅Ｌ１は、血漿分離部１０３の開口部２０１の幅（点Ｐ１と点Ｐ２との距離）Ｌ２の約１／１０〜約１／３とすることが好ましく、約１／８〜約１／３とすることがより好ましく、さらに好ましくは、約１／８あるいは約１／５である。開口部の幅Ｌ２が流路制限部２０２の幅Ｌ１の約３倍未満であると、血液が血漿分離部１０３の底部に達する前に、血漿分離部１０３内の溝を満たし、血漿分離部１０３内部の空気の排出を阻害して、血漿分離部１０３に血液が充填されなくなる現象（詰まり現象）が生じやすい。また、開口部の幅Ｌ２が流路制限部２０２の幅Ｌ１の約１０倍を超えると、血漿分離部１０３の容積が増えるため、血漿分離部１０３を満たすために、より多くの血液量が必要となる。
【００４０】
流路制限部２０２の長さＬ３も特に制限されるものではなく、たとえば、０．８〜２．０ｍｍ程度とすることができる。
【００４１】
ここで、流路壁Ｗ７は、血漿分離部１０３の開口部２０１の右端である点Ｐ２まで延びていることが好ましい。すなわち、この場合、流路壁Ｗ７は、点Ｐ２において流路壁Ｗ２と連結しており、流路壁Ｗ７が有する直線状の壁面と、流路壁Ｗ８が有する直線状の壁面とによって形成された流量制限部２０２の直下に、血漿分離部１０３の右端が位置することとなる。かかる構成により、流量制限部２０２を通過した血液は、その流量および液幅が低減されるため、効率よく、かつ上記した詰まり現象を生じさせることなく、血液を血漿分離部１０３に導入することが可能となる。
【００４２】
流路壁Ｗ７が、血漿分離部１０３の開口部２０１の右端である点Ｐ２まで延びている場合において、流路壁Ｗ７が有する直線状の壁面と、流路壁Ｗ２における点Ｐ２および点Ｐ３を通る壁面とがなす角度θ３（図２参照）は、１８０度より大きく、２４０度より小さいことが好ましい。より好ましくは、１９０度以上、２１０度以下である。θ３が２４０度以上であると、点Ｐ２および点Ｐ３を通る壁面に衝突した血液の速度が急激に低下し、これにより液先端が膨らんで、詰まり現象が生じやすくなる。また、１８０度以下であると、血漿成分を取り出す際、血球成分が混入する可能性がある。
【００４３】
血漿分離部１０３および流量制限部２０２を構成する溝の第１の基板１０１における位置は、特に限定されないが、図１に示されるように、第１の基板１０１周縁部の側壁に沿うように配置することが好ましい。これにより、血液を流量制限部２０２を通過させて血漿分離部１０３に導入させるための方向（図１における下向き）に遠心力を印加した場合、血液には図１における下向きの力とともに、側壁に押し付けられる方向の力が働くため、血液を当該側壁に伝わせながら流すことができ、したがって、血液の液幅が過度に広がることなく、流体回路内に導入された血液の全量を確実に血漿分離部１０３の開口部２０１内に誘導させることができる。なお、上記のように、血漿分離部１０３および流量制限部２０２を配置する場合、流量制限部２０２を構成する流路壁Ｗ７、血漿分離部１０３を構成する流路壁Ｗ２およびＷ３は、側壁自体となる。
【００４４】
次に、流量制限部のより好ましい構成について、図２を参照して説明する。図２に示される流量制限部２０２は、第１の基板１０１周縁部の側壁である流路壁Ｗ７が有する直線状に延びる壁面ａと、流路壁Ｗ７と対向するように配置された流路壁Ｗ８における直線状に延びる壁面ｂとによって形成される流路である。すなわち、第１の基板１０１における流量制限部２０２を構成する溝は、直線状に延びる壁面ａを有する流路壁Ｗ７と、壁面ａと平行である直線状に延びる壁面ｂを有する流路壁Ｗ８とによって形成されている。図２に示される流量制限部２０２において壁面ｂは、流路壁Ｗ７の壁面ａと平行に配置されているが、これに限定されるものではない。流路壁Ｗ８は、血漿分離部１０３の開口部２０１側壁面である壁面ｃを有している。
【００４５】
本発明において、流路壁Ｗ８が有する開口部２０１側の壁面ｃと壁面ａとがなす角度θ４は、好ましくは９０度＜θ４＜１８０度を満たす。壁面ｃと壁面ａとがなす角度θ４をこの範囲内に設定することは、流量制限部２０２を通過した血液の液幅を狭くすることに寄与する。図５は、壁面ｃと壁面ａとがなす角度θ４と、流量制限部を通過した血液の液幅との関係を示す模式図である。図５に示されるように、θ４が９０度であるか（図５（ｂ））、または０度＜θ４＜９０度（図５（ｃ））である場合には、流量制限部を通過した血液は、流路壁Ｗ８の壁面ｃに沿って流れ出すため、血液の液幅が広がってしまう。一方、θ４を９０度＜θ４＜１８０度とすることにより（図５（ａ））、図５（ｂ）および（ｃ）の場合と比較して液幅を小さくすることが可能となる。血液の流れ方向と壁面ｃとをより平行に近づけた方が、血液が壁面ｃを伝うのをより効果的に抑制することができることから、θ４は、１３０度≦θ４＜１８０度を満たすことが好ましい。ただし、θ４を９０度＜θ４＜１８０度とした場合においても、壁面ｂと壁面ｃによって形成される流路壁Ｗ８の角部の曲率半径Ｒに依存して、壁面ａと壁面ｂとの間の距離（流量制限部の幅）Ｌ１と比較して液幅の広がりが生じ得る。
【００４６】
図６は、壁面ｂと壁面ｃによって形成される流路壁Ｗ８の角部の曲率半径Ｒと流量制限部を通過した血液の液幅との関係を示す模式図である。図６（ａ）は、曲率半径Ｒを５００μｍ、流量制限部の幅Ｌ１を３００μｍとしたときの計算結果を示す図であり、図６（ｂ）は、曲率半径Ｒを２５０μｍ、流量制限部の幅Ｌ１を３００μｍとしたときの計算結果を示す図である。図６（ａ）および（ｂ）において、壁面ｃと壁面ａとがなす角度θ４は、ともに１３０度としている。当該計算結果から、曲率半径Ｒを小さくすることにより、流量制限部を通過した血液の液幅Ｌ’（壁面ａから剥離点までの距離。ここで、剥離点とは、血液が流路壁Ｗ８の壁面を伝って壁面ａから離れる方向に広がる場合において、該血液の、流路壁Ｗ８の壁面上における壁面ａから最も遠い点を意味する。）をより狭くできることがわかる。
【００４７】
本発明者らは、血漿分離部における上記詰まり現象を解消すべく、流量制限部を通過した血液の液幅Ｌ’と血漿分離部の開口部の幅Ｌ２との関係について鋭意研究したところ、下記式（１）を満足するように流量制限部および血漿分離部を設計することにより、上記詰まり現象が解消されることがわかった。
２×（Ｌ１＋Ｒ）＜Ｌ２          （１）
ここで、Ｌ１は壁面ａと壁面ｂとの間の距離（流量制限部の幅）、Ｌ２は血漿分離部の開口部の幅、Ｒは壁面ｂと壁面ｃによって形成される流路壁Ｗ８の角部の曲率半径である。
【００４８】
上記式（１）の左辺における（Ｌ１＋Ｒ）は、流量制限部を通過した血液の液幅Ｌ’によく相関する数値である。たとえば、図６（ａ）および（ｂ）において、（Ｌ１＋Ｒ）はそれぞれ、８００μｍ、５５０μｍと算出され、一方、液幅Ｌ’の計算結果はそれぞれ、６６０μｍ、４８０μｍである。このように、液幅Ｌ’は、（Ｌ１＋Ｒ）より若干小さい値をとるが、（Ｌ１＋Ｒ）は、液幅Ｌ’をよく反映しているといえる。
【００４９】
したがって、上記式（１）は、血漿分離部の開口部の幅Ｌ２を、液幅Ｌ’のおよそ２倍より大きい値とすべきことを意味する。上記式（１）の条件を満たすことにより、詰まり現象を解消することができるため、血漿分離部内を確実に血液で満たすことができるようになる。なお、開口部の幅Ｌ２を（Ｌ１＋Ｒ）に対して極端に大きくした場合、詰まり現象は解消することはできるが、流体回路における血漿分離部が占める面積が大きくなってしまうため、開口部の幅Ｌ２は、Ｌ２＜５×（Ｌ１＋Ｒ）を満足することが好ましい。
【００５０】
また、上記式（１）は、Ｌ１および／またはＲをより小さくすることにより、Ｌ２をより小さくできることを示しており、したがって、Ｌ１およびＲはできるだけ小さいことが好ましい。具体的には、流量制限部の幅Ｌ１は０．１〜０．４ｍｍ程度とすることができ、好ましくは０．１〜０．２ｍｍ程度である。曲率半径Ｒは、好ましくは０．２５ｍｍ以下である。壁面ｂと壁面ｃによって形成される流路壁Ｗ８の角部は、尖った形状（曲率半径が０である形状）が理想的であるが、金型を用いて第１基板の溝を形成する場合には、このような尖った形状を形成することは困難である。したがって、現実的には、曲率半径Ｒは０より大きくなる。なお、流量制限部２０２の長さＬ３は、特に制限されるものではなく、たとえば、０．８〜２．０ｍｍ程度とすることができる。
【００５１】
流量制限部２０２は、血漿分離部１０３の上部に配置され、好ましくは、図２に示されるように、血漿分離部の直上に配置される。流路壁Ｗ７は、血漿分離部１０３の開口部２０１の右端である点Ｐ２まで延び、血漿分離部の開口部の一方端（点Ｐ２）が、流路壁Ｗ７が有する壁面ａ上に配置されるように、流量制限部と血漿分離部とを配置することがより好ましい。かかる構成によれば、流量制限部２０２を通過した血液を、壁面ａに沿わせながら血漿分離部１０３に導入することが可能となる。
【００５２】
図２を参照して、流量制限部２０２（領域Ｓ１）を構成する溝の深さは、流量制限部２０２の下部領域（領域Ｓ２）構成する溝、特には、流量制限部２０２の出口近傍の溝の深さより浅くすることが好ましい。このような段差構造を設けることにより、流量制限部２０２を通過した直後から、血漿分離部に至るまでの間に起こり得る血液の液幅の広がりを基板の深さ方向に吸収させることができるため、液幅の広がりをより効果的に抑制することが可能となる。
【００５３】
本発明のマイクロチップを構成する第１の基板および第２の基板の材質は特に制限されないが、加工性を考慮すると、樹脂を用いることが好ましい。樹脂のなかでも、ポリスチレン系樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、アクリル樹脂などが好ましく用いられ、なかでも、耐湿性、加工性（射出成形のし易さなど）が良好であることから、ポリスチレン系樹脂がより好ましい。
【００５４】
第１の基板は、上記したように、表面に流体回路を構成する溝が形成される基板である。このような第１の基板は、光学測定の際、検出光が照射される部位を含んでいることから、透明基板とすることが好ましく、少なくとも検出部における検出光が通過する領域は透明樹脂等の透明材料から構成する必要がある。また、第２の基板は、透明基板であっても不透明基板であってもよい。第１の基板と第２の基板との貼合は、たとえばレーザ溶着、熱溶着、超音波溶着等の溶着法；接着剤による接着などにより行なうことができ、溶着法が好ましく用いられる。たとえばレーザ溶着法においては、第１の基板、第２の基板の少なくとも一方の貼り合わせ面にレーザを照射し、該貼り合わせ面を融解させることにより接着を行なうが、この際、基板に不透明基板（好ましくは黒色基板）を用いることにより、光吸収率が増大し、効率的にレーザ溶着を行なうことができる。したがって、第１の基板を透明基板とする場合には、第２の基板を不透明基板とすることが好ましく、黒色基板とすることがより好ましい。一方、第１の基板の両面に溝を設け、第１の基板を挟持するように第２の基板、第３の基板を貼り合わせることによりマイクロチップを作製する場合には、第１の基板を不透明基板（好ましくは黒色基板）とし、第２および第３の基板を透明基板とすることができる。
【００５５】
最後に、マイクロチップ１００の動作方法の一例について、図１を参照して説明する。なお、以下に説明する動作方法は一例を示したものであり、この方法に限定されるものではない。まず、被験者から採取された血液を含むサンプル管をサンプル管載置部１０２に搭載する。次に、マイクロチップ１００に対して、図１における左向き方向（以下、単に左向きという。他の方向についても以下同様。）に遠心力を印加し、サンプル管内の血液を取り出した後、下向きの遠心力（たとえば、遠心中心Ｎを中心としてマイクロチップ１００を回転させる。）により、血液を、流量制限部２０２を通して、血漿分離部１０３に導入し、引き続き下向きの遠心力を印加して遠心分離を行ない、血漿成分（上層）と血球成分（下層）とに分離する。この際、過剰の血液は、廃液溜め１０９ａに収容される。また、この下向き遠心力により、液体試薬保持部１０５ａ内の液体試薬Ｘは、液体試薬計量部１０６ａに導入され計量される。液体試薬計量部１０６ａから溢れ出た液体試薬Ｘは、液体試薬計量部１０６ａの出口側端部に接続された流路１８１を通って、廃液溜め１０９ａに収容される。
【００５６】
ついで、分離された、血漿分離部１０３内の血漿成分を、右向き遠心力により検体計量部１０４に導入し、計量する。検体計量部１０４から溢れ出た血漿成分は、検体計量部１０４の出口側端部に接続された流路１８０を通って、廃液溜め１０９ｂに収容される。また、計量された液体試薬Ｘは、混合部１０７ｂに移動するとともに、液体試薬保持部１０５ｂ内の液体試薬Ｙは、液体試薬保持部１０５ｂから排出される。
【００５７】
次に、下向き遠心力により、計量された血漿成分および計量された液体試薬Ｘは、混合部１０７ａに移動するとともに、混合される。また、液体試薬Ｙは、液体試薬計量部１０６ｂに導入され、計量される。液体試薬計量部１０６ｂから溢れ出た液体試薬Ｙは、液体試薬計量部１０６ｂの出口側端部に接続された流路１８２を通って、廃液溜め１０９ｃに収容される。ついで、右向き、下向き、右向き遠心力を順次印加して、血漿成分と液体試薬Ｘとの混合液を混合部１０７ａおよび１０７ｂ間で行き来させることにより、混合液の十分な混合を行なう。次に、上向き遠心力により、血漿成分と液体試薬Ｘとの混合液と計量された液体試薬Ｙとを混合部１０７ｃにて混合させる。ついで、左向き、上向き、左向き、上向き遠心力を順次印加して、混合液を混合部１０７ｃおよび１０７ｄ間で行き来させることにより、混合液の十分な混合を行なう。最後に、右向き遠心力により、混合部１０７ｃ内の混合液を検出部１０８に導入する。検出部１０８内に収容された混合液は、たとえば上記したような光学測定に供され、検査・分析が行なわれる。
【００５８】
以上、本発明に係る分離部および流量制限部を、図１および図２に示されるマイクロチップを例に挙げて説明したが、本発明のマイクロチップは、本発明に係る分離部または流量制限部の一方のみを有するものであってもよい。本発明のマイクロチップが本発明に係る分離部のみを有する場合、流量制限部はなくてもよいし、本発明によらない流量制限部を有していてもよい。また、本発明のマイクロチップが本発明に係る流量制限部のみを有する場合、分離部の形状は、図２に示されるような形状に限定されない。ただし、分離部に導入される流体の液幅を十分に狭くすることにより、詰まり現象を効果的に解消するとともに、多成分を含む流体から、ある特定成分を高純度に抽出できるようにするためには、本発明に係る分離部および流量制限部の両方（たとえば図２に示される血漿分離部および流量制限部）を有していることが好ましい。
【００５９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明のマイクロチップを構成する第１の基板の一例を示す上面図である。
【図２】図１に示される血漿分離部の周辺領域を示す拡大図である。
【図３】図１に示される血漿分離部に血液が導入され、遠心分離により血漿成分の層と血球成分の層とに分離された状態を示す概略図である。
【図４】血漿分離部に血液を導入する工程から、血漿成分を取り出す工程までの流れを示す概略フロー図である。
【図５】壁面ｃと壁面ａとがなす角度θ４と、流量制限部を通過した血液の液幅との関係を示す模式図である。
【図６】壁面ｂと壁面ｃによって形成される流路壁Ｗ８の角部の曲率半径Ｒと流量制限部を通過した血液の液幅との関係を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００  マイクロチップ、１０１  第１の基板、１０２  サンプル管載置部、１０３  血漿分離部、１０４  検体計量部、１０５ａ，１０５ｂ  液体試薬保持部、１０６ａ，３０６，１０６ｂ  液体試薬計量部、１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ  混合部、１０８  検出部、１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ  廃液溜め部、１７０ａ，１７０ｂ  液体試薬導入口、１８０，１８１，１８２  流路、２０１  開口部、２０２  流量制限部、Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６，Ｗ７，Ｗ８，Ｗ９  流路壁、Ｍ，Ｎ  遠心中心、Ｚ  液面、Ｃ１，Ｃ２  円弧、ａ，ｂ，ｃ  壁面。
【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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