(57)【要約】【課題】  ２種以上の液体の混合や反応を効率的に行わせることができるように改良されたマイクロ分析チップを提供することを主要な目的とする。【解決手段】  少なくとも２つの注入孔１１０，１１１から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔１１２から排出するマイクロ分析チップにかかる。２つの注入側流路１２０，１２１の一方端が各別に２つの注入孔１１０，１１１に接続され、それらの他方端が合流する。排出側流路１２２は、２つの注入側流路１２０，１２１の合流部分から延び、排出孔１１２に接続される。２つの注入側流路１２０，１２１の合流する流路上に混合部１３０が設けられる。混合部１３０に、液体の混合攪拌効果を高めるための少なくとも１つの柱状の突起物が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの注入孔から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔から排出するマイクロ分析チップであって、
それらの一方端が各別に前記２つの注入孔に接続され、それらの他方端が合流する少なくとも２つの注入側流路と、
前記２つの注入側流路の合流部分から延び、前記排出孔に接続される排出側流路と、
前記２つの注入側流路の合流する流路上に設けられた混合部と、
前記混合部に設けられ、液体の混合攪拌効果を高めるための少なくとも１つの柱状の突起物とを備えたマイクロ分析チップ。
【請求項２】
前記柱状の突起物が設けられた流路部分の幅は、他の流路部分の幅よりも広くされている請求項１に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項３】
前記柱状の突起物の高さは、流路の深さ以下の高さであることを特徴とした請求項１または２に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項４】
前記混合部内に反応部を設けることを特徴とした請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項５】
前記柱状の突起物と天井部との隙間にスペーサーを設けることによって隙間を無くしたことを特徴とした請求項３に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項６】
前記スペーサーは、天井部分を熱または圧力によって変形させることによって形成されていることを特徴とする請求項５に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項７】
前記柱状の突起物表面に凹凸が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項８】
前記突起物表面の凹凸は、前記突起物の表面であって、液体の流れ方向に向う側の面に樹脂を付着させ、これを、硬化させることによって得られることを特徴とする請求項７に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項９】
少なくとも２つの注入孔から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔から排出するマイクロ分析チップであって、
それらの一方端が各別に前記２つの注入孔に接続され、それらの他方端が合流する少なくとも２つの注入側流路と、
前記２つの注入側流路の合流部分から延び、前記排出孔に接続される排出側流路と、
前記２つの注入側流路が合流する流路上に設けられた混合部とを備え、
前記混合部に、液体の混合攪拌効果を高めるための繊維状物質が固定されているマイクロ分析チップ。
【請求項１０】
前記繊維状物質の固定化は、前記混合部に柱状突起物を形成し、該柱状突起物に繊維状物質を絡ませることによって得られることを特徴とする請求項９に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１１】
前記繊維状物質の代わりに、微小ビーズ、微小球形物質、微粒子、微細チップを用いることを特徴とした請求項９に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１２】
少なくとも２つの注入孔から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔から排出するマイクロ分析チップであって、
それらの一方端が各別に前記２つの注入孔に接続され、それらの他方端が合流する少なくとも２つの注入側流路と、
前記２つの注入側流路の合流部分から延び、前記排出孔に接続される排出側流路と、
前記２つの注入側流路が合流する流路上に設けられた混合部とを備え、
前記混合部にポーラス状物質を固定化していることを特徴とするマイクロ分析チップ。
【請求項１３】
前記ポーラス状の物質の固定化は、前記混合部に柱状突起物を形成し、流路内に流したポーラス状物質を前記柱状突起物で塞き止めることによって得られることを特徴とする請求項１２に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１４】
前記ポーラス状物質の固定化は、前記混合部に柱状突起物を形成し、該柱状突起物で粘性のある発泡性の樹脂を塞き止めた後、発泡させることによって得られることを特徴とする請求項１２に記載のマイクロ分析チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、生体物質や、自然環境における物質等の微量化学分析に用いられるマイクロ分析チップに関するものであり、より特定的には、２種以上の液体の混合や反応を効率的に行わせることができるように改良されたマイクロ分析チップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ分析チップにおいて、２つ以上の注入孔が存在し、これらの注入孔から２つ以上のサンプル液、試薬を注入して、反応させ、反応液および反応物を得る場合、これらのサンプル液、試薬を混合攪拌する必要がある。
【０００３】
従来のマイクロ分析チップにおける、溶液等の混合は、図１７に示すように、２つの注入孔２１０，２１１と曲がりくねった流路２０１と、液の排出孔２１２から構成された装置を用いて行っていた。この構造では、２つの注入孔２１０，２１１から入った２種の液体の混合は、流路２０１を流れる際の拡散によるしかないので、拡散効果を高めるため流路距離を長くした構造が用いられてきたが、十分な溶液の混合攪拌を行うには非常に長い流路構造が必要となり、チップ上に広い面積が必要となる。マイクロ分析チップにおいては限られた面積のチップ内において効率的な混合攪拌機構が必要となるため、このような流路２０１を折り曲げた構造には限界がある。
【０００４】
また、マイクロ分析チップにおける混合攪拌のための構造には他に以下のような手法が提案されている。例えば、特許文献１には、混合部が、複数の孔が形成された隔壁により上下二段に分割されており、サンプル液が上段に、試薬液が下段に流入して、これらの反応液が上段から流出する構成が提案されている。
【０００５】
また、例えば、特許文献２には、圧電素子ＰＺＴにパルス電圧を印可して振動を発生させ、該振動をダイアフラムを介してサンプル液及び試薬液に伝導することにより、サンプル液と試薬液との混合を促進する手法が提案されている。
【０００６】
また、例えば、特許文献３には、光照射により生ずる光圧を駆動力として回転する光圧ミキサが、マイクロ分析チップの基板上に積層され、混合部においてサンプル液と試薬液との混合を促進する手法が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−５０２９号公報
【特許文献２】特開平６−２１３１３９号公報
【特許文献３】特開２００２−３３４５６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、マイクロ分析チップにおいて、溶液の混合攪拌を行う場合、一般に流路の距離を長くし、溶液の拡散効果を促進される手法が用いられており、流路の距離を長くするための構造として、図１７のような流路２０１を折り曲げた構造が用いられている。しかし、管内摩擦の高いマイクロ分析チップにおいて流体の送液制御の上で流路幅には限界がある。このため、これら流路距離を長くする方法は小型化が必要となるマイクロ分析チップにおいてチップ面積の増加につながるため課題が残る。
【０００８】
流路内に攪拌混合機構を設ける手法において、溶液を上下に移動する機構（例えば特許文献１）は流路作成以外に複雑な微細加工が必要となり、加工の工程等が増えるためコスト的に高くなる。また、圧電素子（例えば特許文献２）、光圧ミキサによる攪拌機構（例えば特許文献３）はいずれも複雑な微細加工を必要とする上、外部からの動力源が必要である。
【０００９】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、小型化が可能となるように改良されたマイクロ分析チップを提供することを目的とする。
【００１０】
この発明の他の目的は、２種以上の液体の混合や効率的な反応を、簡単な構成により実現することができるように改良されたマイクロ分析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】
発明者らは上記の課題を解決するために、流路内に流れを変化させる構造物を形成することにより上記の課題を解決した。
【００１２】
そのために、請求項１記載の発明は、少なくとも２つの注入孔から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔から排出するマイクロ分析チップであって、それらの一方端が各別に上記２つの注入孔に接続され、それらの他方端が合流する少なくとも２つの注入側流路と、上記２つの注入側流路の合流部分から延び、上記排出孔に接続される排出側流路と、上記２つの注入側流路が合流する流路上に設けられた混合部とを備える。上記混合部に、液体の混合攪拌効果を高めるための少なくとも１つの柱状の突起物が設けられている。
【００１３】
本発明によれば、流路内に柱状の突起物を形成し、柱状の突起物の背後に渦のある領域を発生させる。これによって、従来の複雑な微細加工を必要とする攪拌部に比べ簡便な方法で、液体の混合攪拌を行うことができる。
【００１４】
請求項２に記載のマイクロ分析チップは、請求項１のマイクロ分析チップにおいて、上記柱状の突起物が設けられた流路部分の幅は、他の流路部分の幅よりも広くされている。
【００１５】
この実施態様によれば、上記柱状の突起物の形成部において流路幅を広げているので、障害物による流路内の圧力増加を抑えた状態で、柱状の突起物の背後に渦のある領域を発生させることができる。これにより、液体の混合攪拌をより効率的に行うことができる。
【００１６】
請求項３に記載のマイクロ分析チップにおいては、上記柱状の突起物の高さは、流路の深さ以下の高さにされている。
【００１７】
請求項４に記載のマイクロ分析チップは、渦発生効果のある攪拌部を反応部に用いたことを特徴とする構成であり、本構成により送液物質表面への反応、固定化の分布を小さくすることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載のマイクロ分析チップは、請求項３のマイクロ分析チップにおいて、柱状の突起物と天井部との隙間にスペーサーを設け、隙間を無くすことにより攪拌混合機構の効果を高めることを特徴とする。その作成手法として、請求項６に記載のように、天井部分を熱または圧力によって変形させるのが好ましい。
【００１９】
請求項７に記載のマイクロ分析チップは、請求項１のマイクロ分析チップにおいて、柱状の突起物の表面に凹凸をつけ攪拌混合機構の効果を高めることを特徴とする構成であり、その形成方法としては、請求項８に記載のように、上記突起物の表面であって、液体の流れ方向に向う側の面に樹脂、例えば感光性または熱硬化性の樹脂を付着させ、これを、硬化させるのが好ましい。
【００２０】
請求項９に記載のマイクロ分析チップは、少なくとも２つの注入孔から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔から排出するマイクロ分析チップであって、それらの一方端が各別に上記２つの注入孔に接続され、それらの他方端が合流する少なくとも２つの注入側流路と、上記２つの注入側流路の合流部分から延び、上記排出孔に接続される排出側流路と、上記２つの注入側流路が合流する流路上に設けられた混合部とを備える。上記混合部に、液体の混合攪拌効果を高めるための繊維状物質が固定されている。
【００２１】
請求項１０に記載のように、上記繊維状物質の固定化は、上記混合部に柱状突起物を形成し、繊維状物質を該柱状物質に絡ませることによって得られるのが好ましい。
【００２２】
請求項１１に記載のマイクロ分析チップにおいては、上記繊維状物質の代わりに、微小ビーズ、微小球形物質、微粒子、微細チップを用いる。
【００２３】
請求項１２に記載のマイクロ分析チップは、少なくとも２つの注入孔から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔から排出するマイクロ分析チップであって、それらの一方端が各別に上記２つの注入孔に接続され、それらの他方端が合流する少なくとも２つの注入側流路と、上記２つの注入側流路の合流部分から延び、上記排出孔に接続される排出側流路と、上記２つの注入側流路が合流する流路上に設けられた混合部とを備える。上記混合部にポーラス状物質を固定化している。
【００２４】
請求項１３に記載のように、上記ポーラス状の物質の固定化は、上記混合部に柱状突起物を形成し、流路内に流したポーラス状物質を上記突起物で塞き止めることによって得るのが好ましい。
【００２５】
また、請求項１４に記載のように、上記ポーラス状物質の固定化は、上記混合部に柱状突起物を形成し、該柱状突起物で粘性のある発泡性の樹脂を塞き止めた後、発泡させることによって得てもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、流路内に柱状の突起物を形成し、柱状の突起物の背後に渦のある領域を発生させる。これによって、従来の複雑な微細加工を必要とする攪拌部に比べ簡便な方法で、混合攪拌を行うことができる。また、柱状の突起物を複数個流路に配列することにより、流路内における渦発生領域が増加し、より効率の高い混合攪拌が行える。この場合、柱状の突起物形成部において流路幅を広げるように構成することにより、障害物による流路内の圧力増加を抑えることができる。
【００２７】
２液が混合するマイクロチップにおいて一方の溶液に微小ビーズ等の物質を含ませ、この微小ビーズにもう一方の溶液に含まれる反応物質を反応または固定化する場合、従来の、攪拌混合機構を設けていない一般的な流路では、反応部において流路に平行な一方方向のみの流れとなる。このような一方方向の流れのみのマイクロチップでは、微小ビーズの表面の、液体の進行方向に向う側の表面と背面において、反応物質の反応または固定化の偏りが生じる。本発明にかかる混合攪拌機構を反応部に用いることにより、反応部において渦流れ効果によるビーズ自体の回転が起こり、ビーズ表面における反応の偏りを減少させることができる。
【００２８】
また、柱状の突起物と基板との間に隙間がある場合、圧力が小さくなる隙間部への流体の流れが生じ、流路の高さ方向で攪拌混合効果に偏りができるため、隙間を無くすか又は、小さくすることにより深さ方向に生じる攪拌混合効果の偏りを無くす。流路の溝の深さが深く、柱状の突起物の幅が小さくなる場合、アスペクト比の大きな柱状の構造物を得る必要があるが、樹脂等の型成型においてこのようなアスペクト比の大きな微細部分を加工する場合、微細部分への樹脂の流れが十分には起こりにくくなるため、溝の深さと同じ高さの柱を得ることは困難となる。上記柱状の突起物と天井部との隙間にスペーサーを設けることによって、流路の深さよりも低い柱状の突起物を得た場合においても、柱状の突起物と天井との隙間を小さくすることが可能となる。
【００２９】
流路内の柱状の突起物の表面に突起部を設けると、突起部の影響により突起部後方で回転方向の流れが発生し、柱状の突起物で得られた渦効果と同様の攪拌機能をさらに向上させることができる。流路の幅方向への突起物の加工は、機械加工や金型による成型では難しく、一般的な手法では不可能であるが、突起物の表面に樹脂を付着させ硬化させる手法によって可能となる。このような加工は、金型による成型で得られた形状に簡便に追加することができる。
【００３０】
請求項９に記載のような、攪拌部に繊維状物質等を固定化する構成によれば、流路内に柱状の突起物を配置し、流路内に流した繊維状物質を固定することによって、固定箇所に繊維状物質をランダムに交差させた構造を得ることができる。ランダムに配置された繊維同士の隙間間を流体が流れることにより、流体同士の衝突が起こり溶液の混合攪拌効果を高めることができる。
【００３１】
請求項１２に記載のように、攪拌部にポーラス状の樹脂を固定化した構成は、流路内に柱状の突起物を配置し、流路内に流したポーラス状物質を上記突起物で塞き止めることによって得られる。ポーラス状物質の隙間間を流体が流れることにより、流体同士の衝突が起こり溶液の混合攪拌効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
効率的な２種以上の液体の混合や反応を、簡単な構成により実現することができるように改良されたマイクロ分析チップを得るという目的を、流路内に流れを変化させる構造物を設けることによって実現した。以下この発明の実施の形態を図を用いて説明する。図中、同一または相当する部分には同一の参照番号を付す。
（実施の形態１）
【００３３】
図１は、実施の形態１にかかるマイクロ分析チップの斜視図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【００３４】
これらの図に示すように、マイクロ分析チップは、少なくとも２つの注入孔１１０，１１１から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔１１２から排出する。２つの注入側流路１２０，１２１の一方端が各別に２つの注入孔１１０，１１１に接続され、それらの他方端は合流している。２つの注入側流路１２０，１２１の合流部分から排出側流路１２２が延び、排出孔１１２に接続されている。２つの注入側流路１２０，１２１が合流する流路上に混合部１３０が設けられている。混合部１３０には後述する柱状の突起物が設けられている。
【００３５】
マイクロ分析チップ本体１００は、凹面の流路１２２が形成されている基板１１および流路１２０，１２１，１２２をシールするための基板１０からなる。基板１１および基板１０に用いられる材料は、例えば、特許文献４（特開２００３−１４９２５２号公報）に提案されるような、透明または半透明なものが望ましい。なぜなら、マイクロチップの流路１２２部分を検出部として、チップ内を流れる被写体に励起光を照射し、被写体の蛍光を検出するチップシステムなどへ応用する場合では、反応部で透過した蛍光やＵＶの検出を行う必要があるからである。透明または半透明なものとして、生産性、再現性の観点から型成型が可能な熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、フィルム、型成型可能なガラス等が好ましい。なかでも透明性、蛍光特性を考えた場合、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂が好ましい。
【００３６】
また、例えば、マイクロ分析チップ流路内で、電気化学測定を行うために、基板１０表面に作用極と電極をパターンし、電気化学測定器により電気化学測定を行うことにより、試料液体中の目的物質の濃度感知に用いる場合（例えば、特許文献５(特開２００３−２８５２９８号公報)参照）では、基板１１および基板１０の一方または両方が電極形成可能な材料であることが好ましい。電極が形成可能な材料として、生産性、再現性の観点からガラス、シリコン等の基板が好ましい。
【００３７】
基板１１の厚みは０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度であり、基板１０の厚みは０．０１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。注入孔１１０、１１１、排出孔１１２は、直径が１０μｍ以上の貫通穴で良く、基板１１または基板１０に形成される。注入孔１１０、１１１、排出孔１１２には、ＦＥＰ、ＰＶＣ、シリコンなどの軟質ゴム系のチューブ１０３，１０４，１０５やガラス細管、金属微細管などのパイプと接合されるための、直径１０μｍ以上、深さまたは高さが１μｍから５ｍｍの突起または孔が形成されている。チューブ１０３，１０４には、それぞれポンプ１０１，１０２が接続されている。
【００３８】
基板１１への凹凸の形成には、例えば、基板１１への直接加工を行う、機械加工による方法、レーザー加工による方法、金型を用いた射出成型、プレス成型、鋳造による方法などがある。なかでも金型を用いる手法は、形状寸法の再現性が高く好ましい。
【００３９】
シリコンまたはガラス等の基板上の流路パターンは、従来一般的に提案されているフォトリソグラフィの手法とエッチング法により形成することができる。
【００４０】
図３は、混合部の液体の流れの様子を示す図である。図３に示すように、混合部１３０には、流路内に柱状の突起物５が設けられており、柱状の突起物５の背面において、圧力が減少し、圧力差が生じることにより、流体の流れ２が生じ、柱状の突起物５の背面への流れが発生するため、柱状の突起物５の背面において渦流れ５０のある領域が発生する。図中、１は中心線を表している。
【００４１】
図４は、図１の攪拌混合部付近の拡大概略図である。図４に示すように、溶液６０、溶液６１の２液が混合するマイクロチップに利用する場合、柱状の突起物５を配置した後方で渦流れが発生し、この効果により流体の混合攪拌を行うことが可能となる。
【００４２】
図１に示すマイクロ分析チップ内に作成された流路１２０、１２１、１２２の幅は０．１μｍ〜５ｍｍの範囲に設定されており、好ましくは１０μｍ〜５００μｍに設定される。
また、図４に示す流路内に形成された柱状の突起物５の幅は流路１２０，１２１、１２２の幅に対し１００分の１から２分の１の範囲に設定されており、好ましくは流路１２０，１２１、１２２の幅に対し２０分の１から５分の１に設定される。
【００４３】
柱状の突起物５は、流路内に１つ形成されていても良く、図５に示すように柱状の突起物５の幅、数を変化させてもよい。このように、複数の柱状の突起物５を形成することで、攪拌混合効果が相乗的に働くようになり、より効果的な混合が可能となる利点が生じる。図中、２は、液体の流れ方向を示す。
【００４４】
複数の柱状の突起物５を形成する構成は、上記のように攪拌混合の点では効果的であるが、柱状の突起物５間および柱状の突起物５と流路１２２の隙間が小さくなるため、流路内の抵抗が大きくなり一定の流量を流すための圧力が大きくなり、結果としてチップが破壊する懸念が生じる。これを防ぐため、図６に示すように柱状の突起物５が形成される流路１２２において、流路幅４１を一時的に流路幅４２のように広げることによって流路１２２内の圧力を低くすることが可能である。このような構成により、複数の柱状の突起物５の形成による効果的な攪拌混合と所定の流量を流すための圧力を低下させるという効果を両立させることができる。
【００４５】
図４に示すような溶液６０、溶液６１のように２液が混合するマイクロチップにおいて一方の溶液６０に、図７に示すように、微小ビーズ７０等を含ませ、この微小ビーズ７０にもう一方の溶液６１に含まれる反応物質７１等を反応または固定化する場合、従来の、攪拌混合機構を設けていない一般的な流路では、液体の流れ方向２は、反応部において流路に平行な一方方向のみの流れとなる。このような一方方向の流れのみのマイクロチップでは、微小ビーズ７０の表面において、液体の進行方向に向う側の表面と背面において、反応または固定化の偏りが生じる。混合攪拌機構を反応部に用いることにより、反応部において図７に示すような液体は流れ方向２に流れ、渦流れ効果によるビーズ７０自体の回転が起こり、ビーズ表面における反応の偏りを小さくすることができる。図中、７２は、反応物質固定後のビーズを表している。
【００４６】
金型またはフォトリソグラフィによって流路内に柱状の突起物５を作成する際、コストを軽減するために、金型、マスクの枚数が少なくなるような工程で作成することが望ましいが、微小流路のパターンと柱状の突起物５構造の寸法が大きく異なる場合は２段階以上の工程を行うことにより寸法精度の良い構造が得られる。
【００４７】
図８に示すように、柱状の突起物５の上端と基板１０との間に隙間がある場合、障害物がなく圧力が小さくなる隙間部への流体の流れ２が生じ、流路の高さ方向で攪拌混合効果に偏りができるため、隙間を無くすか又は、小さくすることにより深さ方向に生じる攪拌混合効果の偏りを無くすことができる。流路の溝の深さが深く、柱状の突起物の幅が小さくなる場合、アスペクト比の大きな柱状の突起物５を得る必要があるが、樹脂等の型成型においてこのようなアスペクト比の大きな微細部分を加工する場合、微細部分への樹脂の流れが十分には起こりにくくなるため、溝の深さと同じ高さの柱状の突起物を得ることは困難となる。
【００４８】
このような場合、柱状の突起物と天井との隙間を小さくすることが好ましい。図８に示すように、柱状の突起物５の高さが低く、基板１０との間に隙間１２が発生している場合、隙間１２を小さくする手法として、基板１０と基板１１を熱融着によって接着行う際に、接着時の温度、圧力を高く設定することにより、図９に示すように基板１０の表面の一部を基板１１の流路側に突出させることができる。この効果により生じるスペーサ１５は、柱状の突起物５と基板１０との隙間１２を小さくすることが可能となる。
【００４９】
図３における柱状の突起物５の表面形状は特に限定しないが、柱状の突起物５の表面に突起部を設けると、突起部の影響により突起物５の後方で、液体の流れに回転方向の流れが発生し、それぞれの突起部で渦効果による攪拌効果が得られる。柱状の突起物５の表面に突起を作成する手法には、例えば図１０に示すように、柱状の突起物５の表面に感光性または熱硬化性の樹脂２０等を付着させ、硬化する方法が好ましい。付着後の柱状の突起物５および樹脂２０の幅は、流路１２０、１２１、１２２の幅に対し１００分の１から２分の１の範囲に設定され、好ましくは流路１２０、１２１、１２２の幅に対し２０分の１から５分の１に設定される。
（実施の形態２）
【００５０】
本発明の別の実施の形態は、図１における攪拌混合部１３０に別の形態を取ったものである。マイクロ分析チップに用いられる攪拌混合部以外のチップ形状、材料、加工方法は実施の形態１と同様の形態を取っている。
【００５１】
図１１に示すように、柱状の突起物５を、流路１２２に１つ以上形成し、柱状の突起物５によって止められることのできる繊維状物質３０などを流路１２２に流し、柱状の突起物５で塞き止めることにより、流路１２２内で繊維状物質３０をランダムに交差させる。ランダムに配置された繊維状物質３０間を流体が流れることにより、後方で渦流れの発生を生じさせる領域ができ、攪拌混合が可能となる。柱状の突起物５で止めるものは、特に限定しないが、繊維状の材料以外に、ビーズ等の球形物質や微粒子、微細チップといったものでも可能である。この際これらのサイズは、柱状の突起物５間の隙間間隔および柱状の突起物５と流路１２２の壁面との隙間よりも大きくする必要がある。
【００５２】
図１２に示すように、粘性のある感光性または熱硬化性の樹脂等を柱状の突起物５で塞き止めた後、発泡させることによっても、柱状の突起物５がある箇所に、隙間のある樹脂層４０を形成することができる。樹脂層４０に形成されたポーラス状の隙間間を流体が流れることにより、流体同士の衝突が起こり溶液の混合攪拌効果を高めることができる。
【実施例】
【００５３】
次に、実施例により本発明の説明を行うが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５４】
（実施例１）
【００５５】
基板としてアクリル系透明樹脂であるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂（三菱レーヨン社製アクリライト（登録商標）ＥＸ）を準備し、これを外形寸法７５ｍｍ×３５ｍｍ×２ｍｍに成型する。次に、金型を用いた加熱プレス成型を行い、図１３に示すように、ＰＭＭＡ樹脂片面に流路となる幅３００μｍ、深さ５０μｍの溝と、溝内に流体の攪拌混合のための幅３０μｍ、長さ３０μｍの柱状の突起物５を形成し、マイクロ分析チップ流路系を得た。また、このときの幅４１は３００μｍ、幅４２は３９０μｍ、柱状の突起物５の左右の間隔４４は７５μｍ、柱状の突起物５と壁面との距離４５は７５μｍ、流れ方向の柱状の突起物５同士の間隔４６は５０μｍである。次に機械加工により、基板１１側に内径１ｍｍの注入孔および排出孔を形成した。次に、基板１１と同様のＰＭＭＡ樹脂であり、外形寸法７５ｍｍ×３０ｍｍ×０．２ｍｍの基板１０を準備し、基板１１と基板１０を熱圧着により接合し、注入孔および排出孔に、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）軟質ゴムチューブをシアノアクリレート系の接着剤を用いて接合した。
【００５６】
このマイクロ分析チップを用いて図１４に示すマイクロ分析チップ分析装置系を構成し、シリンジポンプ１０２、１０１を用いて、一方側のチューブ１０４から純水を３０μｌ／ｍｉｎで注入孔１１０に注入し、他方側のチューブ１０３から水溶性のインクを３０μｌ／ｍｉｎで注入孔１１１に注入した。同様のチップ系において流速を１μｌ／ｍｉｎ、１０μｌ／ｍｉｎに変化させて行った。柱状の突起物５を配置したマイクロ分析チップ系ではいずれの流速条件においても、純水層とインク層の分離は見られず、攪拌効果による溶液の混合が確認された。
【００５７】
（実施例２）
【００５８】
実施例１で用いた図１４の流路系において、ガラス繊維（日本ガラス社製ガラスフレーク）を純水と混合した後注入し、図１５で示すように柱状の突起物５でガラス繊維３０を固定化した流路系を得た。作成したマイクロ分析チップを用い、図１４に示すように、シリンジポンプ１０２、１０１を用いて、一方側のチューブ１０４から純水を３０μｌ／ｍｉｎで注入孔１１０に注入し、他方側のチューブ１０３から水溶性のインクを３０μｌ／ｍｉｎで注入孔１１１に注入した。同様のチップ系において流速を１μｌ／ｍｉｎ、１０μｌ／ｍｉｎに変化させて行った。柱状の突起物５を配置したマイクロ分析チップ系ではいずれの流速条件においても、純水層とインク層の分離は見られず、攪拌効果による溶液の混合が確認された。
（比較例）
【００５９】
実施例１に用いたマイクロチップ分析装置系において、柱状の突起物を設けず、図１６に示すような直線の流路に対し約３倍の長さになるように流路を折り曲げた構造２０２を作成し、一方側のチューブ１０４から純水を３０μｌ／ｍｉｎで注入孔１１０に注入し、他方側のチューブ１０３から水溶性のインクを３０μｌ／ｍｉｎで注入孔１１１に注入した。同様のチップ系において流速を１μｌ／ｍｉｎ、１０μｌ／ｍｉｎに変化させて行った。流速条件１０μｌ／ｍｉｎ、３０μｌ／ｍｉｎでは、排出孔１１２までの流路において、拡散に必要な十分な流路距離が得られておらず、純水層とインク層の分離が確認された。流速１μｌ／ｍｉｎにおいては、純水とインクの混合層であるグレーゾーンが流路中心付近で観察できたが、拡散に必要な十分な距離が得られず、純水層壁面までのインクの拡散は観察されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
実施例に示したようなマイクロ分析チップでは、流路形成と同時に攪拌混合機構部を形成でき、チップ面積が限られたマイクロ分析チップ設計においても、突起部を形成することにより、混合攪拌を効率よく行うことが可能となり、簡便な混合攪拌機構として、バイオセンサ、アレルゲンセンサー、核酸チップ、μＴＡＳ等のチップ利用分野に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施の形態１にかかるマイクロ分析チップの斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】実施形態１にかかるマイクロ分析チップの混合部の原理を説明するための図である。
【図４】実施形態１のマイクロ分析チップの攪拌混合部付近の拡大概略図である。
【図５】実施形態１にかかるマイクロ分析チップの混合部の変形例を示す図である。
【図６】実施形態１にかかるマイクロ分析チップの混合部の他の変形例を示す図である。
【図７】実施形態１のマイクロ分析チップ混合部において微小ビーズ等を含む液体を流した時の動作を説明する図である。
【図８】柱状の突起物の上端と基板との間に隙間がある場合の、液体の流れを示す図である。
【図９】柱状の突起物の上端と基板との隙間にスペーサを設けた場合の断面図である。
【図１０】柱状の突起物の表面の表面に、突起部を形成したマイクロ分析チップ混合部の概念図である。
【図１１】実施の形態２にかかるマイクロ分析チップ混合部の概念図である。
【図１２】実施の形態２にかかるマイクロ分析チップ混合部の変形例を示す概念図である。
【図１３】実施例１にかかるマイクロ分析チップ混合部の概念図である。
【図１４】実施例１にかかるマイクロ分析チップ分析装置系の概念図である。
【図１５】実施例２にかかるマイクロ分析チップ分析装置系の概念図である。
【図１６】比較例にかかる従来のマイクロ分析チップ分析装置の概略図である。
【図１７】従来の攪拌部の概略図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  中心線
２  流体の流れ方向
５  柱状の突起物
１０  基板
１１  基板
１５  スペーサー
２０  樹脂
３０  繊維
４０  樹脂層
４１、４２  流路の幅
４３  柱状の突起物５と基板１０との隙間
４４、４５、４６  流路と柱状の突起物５の隙間の幅
５０  渦流れ
６０  溶液１
６１  溶液２
７０  ビーズ
７１  反応物質
７２  反応物質固定後のビーズ
１００  マイクロ分析チップ本体
１０１、１０２  ポンプ
１０３、１０４，１０５  チューブ
１１０、１１１、２１０、２１１  注入孔
１１２、２１２  排出孔
１２０、１２１、１２２  流路
１３０  攪拌混合部
２０１、２０２  流路の折れ曲がり部
【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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