(57)【要約】【課題】幅がミリ〜ミクロンサイズの微小流路における反応生成物をデッドボリュームやコンタミネーションがない状態で秤量分取可能なマイクロ化学チップを提供する。【解決手段】微小流路後段部を正確に容量が判明している円管部材を連接した構造とし、ここに導入される反応生成物をこの円管と共に移動し利用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流すための流路が設けられたチップ基板と、
内部に前記流路に連通する貫通孔が設けられ、前記チップ基板に取り出し可能に設けられた容器と、
を有することを特徴とするマイクロ化学チップ。
【請求項２】
前記チップ基板は切断可能な材料にて形成され、前記容器が前記チップ基板の一部を切断することにより取り出し可能に設けられた請求項１に記載のマイクロ化学チップ。
【請求項３】
前記チップ基板は弾性体にて形成され、前記容器が前記チップ基板の弾性力により保持されるように設けられた請求項１に記載のマイクロ化学チップ。
【請求項４】
前記容器は前記チップ基板に前記貫通孔がそれぞれ連通する様に複数設けられた請求項１乃至３のいずれか1項に記載のマイクロ化学チップ。
【請求項５】
前記容器は、相互に嵌合又はねじ込み可能な構造であることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ化学チップ。
【請求項６】
前記容器は、剛性体で構成した容器本体を前記チップ基板に埋設して形成されていることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ化学チップ。
【請求項７】
前記チップ基板には、前記流路に連通する空洞が設けられ、
前記空洞は、その幅または深さが前記流路の幅または深さより大きいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のマイクロ化学チップ。
【請求項８】
前記チップ基板の少なくとも２箇所に設けられ、前記流路に連通する注入口をさらに有することを特徴とする請求項５に記載のマイクロ化学チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微小流路で反応生成物を簡便に秤量分取可能なマイクロ化学チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ガラスや樹脂平面上に形成された百ミクロンオーダの微小流路内で高効率な反応を実現する所謂マイクロ化学チップが注目されている。これは、試薬類あるいは試料の導入や反応生成物を排出する際に、チップ表面上に配設された連接用の孔部にコネクタを挿入し、ここに細径チューブを装着するものである。この反応生成物を正確に秤量分取するにはピペッタを使用するのが一般的である。
【０００３】
また、微量の液体を計量するための微量流体装置として、１または複数の計量された第１の液体量を計量し、この第１の液体量を第２の液体量から分離するための微量流体装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一般的に、マイクロ化学チップにあっては単位時間の生成量が少なく、また流路やチューブがピペッタの採取口よりも大きいため、反応生成物はピペッタが適用できるサイズの別置き容器に一旦相当が貯留され、ここにピペッタを差し込んで秤量分取されることが多い。このとき、排出孔と細径チューブの締結の他に、チューブ内のデッドボリューム、ピペッタの最小分取量の制限、容器貯留時やピペッタ使用時におけるコンタミネーション発生、ピペッタよりも小さな容器への分注の困難性など、様々な問題が発現する。
【特許文献１】特開２００４−２２６４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、マイクロ化学チップにあっては単位時間の生成量が少なく、また流路やチューブがピペッタの採取口よりも大きいため、反応生成物はピペッタが適用できるサイズの別置き容器に一旦相当が貯留され、ここにピペッタを差し込んで秤量分取されることが多い。このとき、排出孔と細径チューブの締結の他に、チューブ内のデッドボリューム、ピペッタの最小分取量の制限、容器貯留時やピペッタ使用時におけるコンタミネーション発生、ピペッタよりも小さな容器への分注の困難性など、様々な問題が発現する。
【０００６】
これらの事実はマイクロ化学チップを高効率な反応容器と位置づけ、最終的には大きな収量を獲得する場合には問題とはならないが、収量ではなく反応結果に応じて更に別のプロセスに繋げようとする場合には、上述した点が大きな問題となっていた。
【０００７】
そこで本発明は，上記の課題に鑑み，微小流路で反応生成物を簡便に秤量分取可能なマイクロ化学チップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、流体を流すための流路が設けられたチップ基板と、内部に前記流路に連通する貫通孔が設けられ、前記チップ基板に取り出し可能に設けられた容器と、を有することを特徴とするマイクロ化学チップが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、微細流路で反応生成物を簡便に秤量分取可能なマイクロ化学チップを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係るマイクロ化学チップについて、図面を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。
【００１１】
図1に本発明の実施形態に係るマイクロ化学チップ１００を示す。このマイクロ化学チップ１００は、例えば金属、ガラス、樹脂などで形成され、基本的な構成として、流体を流すための流路が設けられたチップ基板と、内部に前記流路に連通する貫通孔が設けられ、前記チップ基板に取り出し可能に設けられた容器とを有している。試薬類の注入口が２ケ所に分離して形成されているマイクロ化学チップとして標準的なY字混合型を用い、幅がミリ〜ミクロンサイズの所望の幅で形成された微小流路の最終部分で反応生成物の分取を行うことができるようになっている。この微小流路部分にあっては予め容積が計測された、すなわち秤量された微小容器が、微小流路に連通する貫通孔を介して形成されている。したがって、以下では、説明の都合上、微小流路の一部を微小容器と称し、また微小流路と称することもある。微小容器は、図１に示されるように、複数個、連接的に形成してもよい。微小容器は、例えば樹脂等で成形されて、取り出しや切り出しによってマイクロ化学チップから脱落させることが可能となっている。微小容器は、反応生成物を貯留するので、正確に秤量された反応生成物を効率良く、分取することができる。
【００１２】
微小容器の取り出しや切り出しには、ピペット等の流体接触的な器具を必ずしも使用する必要はなく、微小容器を機械接触的に把持して良く、内容物のコンタミネーションネーションを極少に抑えることができる。また、分取／分注した微小容器は、即、分析器等の所望のアプリケーションにアタッチすることができる。
【００１３】
図２に本発明に係るマイクロ化学チップ１００の微小容器付近の実施形態の一つを示す。図２（ａ）に示すように、チップ基板１０に形成された微小流路１１の最終部分には、微小流路１１に連通する貫通孔１１ａを有する複数の微小容器１２がそれぞれ取り出し可能に連接して形成されている。チップ基板１０は、例えば樹脂等により形成し、微小容器１２は、例えば金属で形成することができる。図２（ｂ）に示すように、チップ基板１０から取り出した微小容器１２は、一端側をシリンジ１３と接続させ、他端側は、別のマイクロ化学チップ１４に封止部材を介して接続させている。封止部材としては、例えばＯリング１５が好適である。このような構造を採ることにより、微小容器１２内の貫通孔１１ａがマイクロ化学チップ本来の微小流路と直結しているので、反応生成物をデッドボリュームなくこの部分に導入できる。また微小容器１２は複数個が連接しているので、これらにも全く同一の反応生成物が収容される。
【００１４】
微小容器１２の取り出しには、例えばピンセット等の器具（図示しない）を用いることができる。複数連なって形成された微小容器１２を個別に取り出すときには微小流路１１が切断されるが、微小流路１１自体が数百ミクロンオーダの細径であるので、表面張力により内容物の漏滴は防止できる。
【００１５】
微小容器１２がマイクロ化学チップ同士や分析に際して使用される補器同士の間で標準化されていれば、図示する様に別のマイクロ化学チップにシリンジを介して、この反応生成物を容易に導入することができる。また、直接内容物に触れることがないのでコンタミネーションネーションも最小限に抑制することができる。
【００１６】
なお、微小容器１２は複数個が連接している例について説明したが、微小容器１２が相互に嵌合又はねじ込み可能な形で連続して設けることもできる。
【００１７】
図３に本発明に係るマイクロ化学チップの微小容器付近の他の実施形態の一つを示す。
【００１８】
本実施形態では、チップ基板１０は弾性部材によって弾性体として形成されている。反応生成物が導かれる微小流路１１は変形可能であり、微小流路１１の最終領域には剛体性の円筒部材１６が連接的に埋設され、微小容器と成っている。この実施形態では、微小容器、すなわち円筒部材１６はチップ基板１０の弾性力により保持されている。反応生成物の移動時にはこの円筒部材１６のみを取り出しても良いが、円筒部材１６の周囲のチップ基板１０を切断し、チップ基板１０の一部と共に取り出し、微小容器１６ａとしても良い（図３（ｂ）参照）。
【００１９】
図３（ｃ）に示すように、取り出した微小容器１６ａは、シリンジ１３や他の微小流路に連結させることができる。この場合、弾性体であるチップ基板１０に、素材としての力学的特性が異なる剛体製の円筒部材１６を埋設させた構造なので、剛体である円筒部材１６は嵌合あるいはねじ込んで、弾性体は変形させるという連結構造を採ることにより、別途Ｏリング等の封止部材を使用することなく内容物の別の微小流路への導入が可能となる。
【００２０】
次に、図４に本発明に係るマイクロ化学チップの微小容器付近の他の実施形態の一つを示す。
【００２１】
本実施形態では、図４（ａ）に示すように、チップ基板１０に複数の剛体製の円筒部材１６が離間して埋設されている。円筒部材１６と円筒部材１６の間には、これらを連接する微小流路１１が形成されている。
【００２２】
剛体製の円筒部材１６を周囲のチップ基板１０と共に切り出して微小容器１７とする。切り出した微小容器１７の断端面を、例えば図４（ｂ）に示すようにスナップリング１８により結搾している。具体的には、切断された弾性体であるチップ基板１０をスナップリング１８の締め付け力により変形させ、微小流路１１の開口部を閉じる様に結搾する。このような構成を採ることにより、図３に示した実施形態では表面張力により液漏が抑止されていた状況が、スナップリングにより、さらに確実に封止できることになる。したがって、厳密にコンタミネーションを防止する、あるいは有害性生物の飛散防止の観点から有効となる。
【００２３】
本実施形態を次のプロセスのために開栓する手段として活用することができる。図４（ｃ）に示すように、微小容器１７の弾性体部分を変形させる連結領域をテーパ形状とし、ここへの押圧力によりスナップリング部材を破断あるいは変形させる手段を設け、水密構造としている。テーパ部材上に破断を助ける尖鋭構造を併設させても良いことは勿論である。
【００２４】
次に、図５に微小容器付近の他の実施形態の一つを示す。
【００２５】
本実施形態では、図５（ａ）に示すように、円管状の微小容器１６を多数積層する。積層された微小容器１６は、弾性部材又は剛性部材から成る保持具１９によって周囲を取り囲まれ、図５（ｂ）に示すように連接状態となる。連接状態となった円管状の微小容器１６の一端側に吸口状部材（図示しない）を、他端側には廃棄用容器２０を配設した構造を採っている。ここで、廃棄用容器２０は、特段の容器を準備するのではなく、弾性部材又は剛性部材１９内に空洞を形成することでよい。すなわち、廃棄用容器２０の幅または深さが微小流路１１の幅または深さより大きい空洞を形成することでよい。
【００２６】
吸口状部材が微小容器内の試料に接した際、毛管現象や図示しない吸引装置により試料を吸い上げ、その後、遠心分離などに処理することにより、不純物が廃棄用容器２０に沈殿し、上澄み液のみが微小容器１６の内部に残存する。
【００２７】
この状態で、上述した手段により微小容器１６を取り出す。すなわち、
図５（ｃ）に示すように弾性部材の保持具１９は切断し、剛性部材の保持具１９は引抜分離して所定の大きさとする。
【００２８】
取り出した微小容器１６は、例えばアンプル２１に装填することができる。図５（ｄ）では、剛性部材を取り除いた微小容器１６がアンプル２１に装填されている様子を示している。図５（ｅ）では、保持具１９が付いた微小容器１６がアンプル２１に装填されている様子を示している。このように、アンプル２１に装填した状態で、シリンジ端や別の微小流路端に取着すれば、採取した試料に対して別の反応プロセスを施すことが可能である。
【００２９】
本実施の形態に係るマイクロ化学チップでは、予め秤量された取り出し可能な領域が、微小流路の一部を成している。そのため、チューブやコネクタ等を使用した場合に、これらに起因して生じるような大きなデッドボリュームもなく、並列的な一括秤量が実現できる。また秤量された領域は微小容器として取り出し可能な構造としているので、マイクロ化学チップによる反応生成物を他のプロセスや器具に適用するのも容易となる。しかも、取り出しの際、マイクロ化学チップの内容物にはピペット等が接触することがないので、コンタミネーション防止も実現される。マイクロ化学チップの素材として、例えばシリコーン樹脂など弾力性を備えた素材とすることにより、上述の器具に装着される際の封止材と機能し、コンタミネーション防止の機能の信頼性が更に向上する。
【００３０】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係るマイクロ化学チップの構成を示す図である。
【図２】本発明に係るマイクロ化学チップの微小容器付近の実施形態の一つを示す図である。
【図３】本発明に係るマイクロ化学チップの微小容器付近の実施形態の一つを示す図である。
【図４】本発明に係るマイクロ化学チップの微小容器付近の実施形態の一つを示す図である。
【図５】本発明に係るマイクロ化学チップの微小容器付近の実施形態の一つを示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００…マイクロ化学チップ、１０・・・チップ基板、１１…微小流路、１２…微小容器、１３…シリンジ、１４・・・他のマイクロ化学チップ、１５…Ｏリング、１６・・・円筒部材、１７・・・微小容器、１８・・・スナップリング、１９・・・保持具、２０・・・廃棄用容器、２１・・・アンプル。
【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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