(57)【要約】【課題】試料を簡便かつ正確に流路やウェルなどの領域内に導入でき、高い分析精度が得られるマイクロチップの提供。【解決手段】外部から溶液が導入される気密な領域として穿刺部１４、流路１５３、ウェル１６３などが配設されたマイクロチップであって、これらの領域を形成する基板層ａ１を穿通して該領域内に前記溶液を注入するチャネル４を、穿刺部１４に対して位置決めする位置決め手段を備えたマイクロチップを提供する。【選択図】図３
2012118039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から溶液が導入される気密な領域が配設され、
該領域を形成する基板層を穿通して該領域内に前記溶液を注入するチャネルを、前記領域の穿刺部に対して位置決めする位置決め手段を備えるマイクロチップ。
【請求項２】
前記領域および前記穿刺部が設けられた本体と、中央に向かって延設された２以上のアームにより該本体を保持する枠体と、を有し、
前記アームのうち前記穿刺部上に延設されたアームに、前記チャネルを前記穿刺部へ挿通させる位置決め孔が開孔されることにより、前記位置決め手段が構成されている請求項１記載のマイクロチップ。
【請求項３】
前記枠体の前記アームのうち少なくとも一以上は可撓性を有し、該可撓性に基づいてマイクロチップの設置面に対して前記本体を付勢して保持する請求項２記載のマイクロチップ。
【請求項４】
前記アームが板ばねとして構成されている請求項３記載のマイクロチップ。
【請求項５】
前記領域および前記穿刺部が設けられた本体と、該本体を保持する第一部材と、前記チャネルを前記穿通部に対向させて保持する第二部材と、を有し、
前記第一部材の一端と前記第二部材の一端とがヒンジによって結合され、該ヒンジが閉じた状態において第二部材に保持されたチャネルが第一部材に保持された本体の前記穿刺部に対して位置決めされるように構成された請求項１記載のマイクロチップ。
【請求項６】
前記領域内が大気圧に対して負圧とされた請求項１〜５のいずれか一項に記載のマイクロチップ。
【請求項７】
前記基板層は弾性変形による自己封止性を備える請求項１〜６のいずれか一項に記載のマイクロチップ。
【請求項８】
請求項２〜４記載のいずれか一項に記載のマイクロチップを構成する前記枠体。
【請求項９】
請求項５記載のマイクロチップを構成する前記第一部材と前記第二部材とが一端においてヒンジにより結合されてなる治具。
【請求項１０】
外部から溶液が導入される気密な領域が配設されたマイクロチップと、該マイクロチップを内部に収容する容器と、を有し、
前記容器には、前記領域を形成する基板層を穿通して該領域内に前記溶液を注入するチャネルを、該容器外部から、収容された前記マイクロチップの穿刺部へと挿通させる位置決め孔が開孔されている容器付マイクロチップ。
【請求項１１】
前記領域内が大気圧に対して負圧とされ、
前記マイクロチップを収容した前記容器を減圧密封してなる請求項１０記載の容器付マイクロチップの梱包体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロチップに関する。より詳しくは、基板に配設された領域内に物質を導入し、化学的分析あるいは生物学的分析を行うためのマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体産業における微細加工技術を応用して、シリコン製基板またはガラス製基板などの基板上に、化学的分析あるいは生物学的分析を行うためのウェルまたは流路などの領域を設けたマイクロチップが開発されている（例えば、特許文献１参照）。これらのマイクロチップは、例えば、液体クロマトグラフィーの電気化学検出器や医療現場における小型の電気化学センサなどに利用され始めている。
【０００３】
このようなマイクロチップを用いた分析システムは、μ−ＴＡＳ（micro-Total-Analysis System）やラボ・オン・チップ、バイオチップなどと称され、分析の高速化、高効率化あるいは集積化、および分析装置の小型化などを可能にする技術として注目されている。
【０００４】
μ−ＴＡＳは、少量の試料で分析が可能であり、マイクロチップのディスポーザブルユーズ（使い捨て）が可能であることから、特に貴重な微量試料や多数の検体を扱う生物学的分析への応用が期待されている。
【０００５】
μ−ＴＡＳの応用例として、マイクロチップ上に配設された複数の領域内に物質を導入し、該物質を光学的に検出する光学検出装置がある。このような光学検出装置としては、マイクロチップ上の流路内で複数の物質を電気泳動により分離し、分離された各物質を光学的に検出する電気泳動装置や、マイクロチップ上のウェル内で複数の物質間の反応を進行させ、生成する物質を光学的に検出する反応装置（例えば、リアルタイムＰＣＲ装置）などがある。
【０００６】
μ−ＴＡＳでは、試料が微量で、ウェルや流路などの領域も微小であるために、試料を正確に領域内に導入することが難しく、領域内に存在する空気によって試料の導入が阻害されたり、導入に時間がかかったりする場合があった。また、試料の導入の際に、領域内に気泡が生じる場合があった。その結果、各流路または各ウェルなどに導入される試料の量にばらつきが生じて分析精度が低下したり、分析効率が低下したりするという問題があった。また、ＰＣＲのように試料の加熱を行う場合には、領域内に残存した気泡が膨脹し、反応を阻害したり、分析精度を低下させたりするという問題があった。
【０００７】
μ−ＴＡＳにおける試料の導入を容易にするため、例えば、特許文献２には、「試料を導入する試料導入部と、前記試料を収容する複数の収容部と、夫々の前記収容部に接続された複数の排気部と、を少なくとも備え、少なくとも二以上の前記排気部は、一端が開放された一の開放路に連通された基板」が開示されている。この基板では、各収容部に排気部を接続することにより、試料導入部から収容部に試料が導入される際に、収容部中に存在する空気が排気部から排出されるため、収容部にスムーズに試料を充填することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２１９１９９号公報
【特許文献２】特開２００９−２８４７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、μ−ＴＡＳでは、試料が微量で、ウェルや流路などの領域も微小であるために、試料を正確に領域内に導入することが難しい場合があった。そこで、本発明は、試料を簡便かつ正確に領域内に導入でき、高い分析精度が得られるマイクロチップを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題解決のため、本発明は、外部から溶液が導入される気密な領域が配設され、該領域を形成する基板層を穿通して該領域内に前記溶液を注入するチャネルを、前記領域の穿刺部に対して位置決めする位置決め手段を備えるマイクロチップを提供する。
このマイクロチップは、前記領域および前記穿刺部が設けられた本体と、中央に向かって延設された２以上のアームにより該本体を保持する枠体と、からなるものとできる。この場合、前記位置決め手段は、前記アームのうち前記穿刺部上に延設されたアームに、前記チャネルを前記穿刺部へ挿通させる位置決め孔を開孔することにより構成できる。この構成によれば、サンプル液を導入する際に、枠体のアームに設けられた位置決め孔にチャネルを挿通させて本体に穿刺することで、正確に穿刺部に穿刺できる。
前記枠体の前記アームのうち少なくとも一以上は可撓性を有し、該可撓性に基づいてマイクロチップの設置面に対して前記本体を付勢して保持することが好ましい。この場合、前記アームは、板ばねとして構成できる。
また、このマイクチップは、前記領域および前記穿刺部が設けられた本体と、該本体を保持する第一部材と、前記チャネルを前記穿通部に対向させて保持する第二部材と、からなるものとしてもよい。この場合、前記第一部材の一端と前記第二部材の一端とをヒンジによって結合し、該ヒンジが閉じた状態において第二部材に保持されたチャネルが第一部材に保持された本体の前記穿刺部に対して位置決めされるように構成できる。この構成によれば、サンプル液を導入する際に、本体を第一部材に、チャネルを第二部材にそれぞれ保持した状態でヒンジを閉じることによって、チャネルを正確に穿刺部に穿刺できる。
また、本発明は、外部から溶液が導入される気密な領域が配設されたマイクロチップと、該マイクロチップを内部に収容する容器と、を有し、前記容器には、前記領域を形成する基板層を穿通して該領域内に前記溶液を注入するチャネルを、該容器外部から、収容された前記マイクロチップの穿刺部へと挿通させる位置決め孔が開孔されている容器付マイクロチップをも提供する。この構成によれば、サンプル液を導入する際に、容器に設けられた位置決め孔にチャネルを挿通させてマイクロチップに穿刺することで、正確に穿刺部に穿刺できる。
これらのマイクロチップにおいて、前記基板層は弾性変形による自己封止性を備えることが好ましく、前記領域内は大気圧に対して負圧とされることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、試料を簡便かつ正確に領域内に導入でき、高い分析精度が得られるマイクロチップが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態に係るマイクロチップＡの構成を説明するための模式図である。（Ａ）は上面図を示す。（Ｂ）は（Ａ）中Ｐ−Ｐ断面に対応する断面図を示し、（Ｃ）は（Ａ）中Ｑ−Ｑ断面に対応する断面図を示す。
【図２】マイクロチップＡの本体１２の構成を説明するための模式図である。（Ａ）は上面図を示し、（Ｂ）は（Ａ）中Ｐ−Ｐ断面に対応する断面図を示す。
【図３】マイクロチップＡへのサンプル液の導入方法を説明するための断面模式図である。
【図４】マイクロチップＡの変形例の構成とサンプル液の導入方法を説明するための模式図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係るマイクロチップＢの構成を説明するための模式図である。（Ａ）は上面図を示す。（Ｂ）は（Ａ）中Ｐ−Ｐ断面に対応する断面図を示す。
【図６】マイクロチップＢの設置面への設置状態を説明するための断面模式図である。
【図７】本発明の第三実施形態に係るマイクロチップＣの構成とサンプル液の導入方法を説明するための模式図である。
【図８】本発明の第四実施形態に係る容器付マイクロチップＤの構成を説明するための断面模式図である。
【図９】容器付マイクロチップＤにおけるサンプル液の導入方法を説明するための断面模式図である。
【図１０】容器付マイクロチップＤにおけるサンプル液の導入方法を説明するための断面模式図である。
【図１１】容器付マイクロチップＤにおけるサンプル液の導入方法を説明するための断面模式図である。
【図１２】容器付マイクロチップＤの変形例の構成とサンプル液の導入方法を説明するための模式図である。
【図１３】容器付マイクロチップＤの変形例へのサンプル液の導入方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序により行う。
１．第一実施形態に係るマイクロチップ
２．第一実施形態に係るマイクロチップの変形例
３．第二実施形態に係るマイクロチップ
４．第三実施形態に係るマイクロチップ
５．第四実施形態に係るマイクロチップ
６．第四実施形態に係るマイクロチップの変形例
【００１４】
１．第一実施形態に係るマイクロチップ
本発明の第一実施形態に係るマイクロチップの模式図を図１に示す。（Ａ）は上面図を示す。また、（Ｂ）は（Ａ）中Ｐ−Ｐ断面に対応する断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）中Ｑ−Ｑ断面に対応する断面図である。
【００１５】
図中、符号Ａで示すマイクロチップは、物質が導入され、該物質の化学的分析あるいは生物学的分析が行われる領域が配設された本体１２と、この本体１２を保持する枠体１１とを含んで構成されている。枠体１１は、中央に向かって延設されたアーム１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６により本体１２を保持している。このうち、アーム１１１，１１２，１１５，１１６は本体１２の下面に接触し、下方から本体１２を保持している。また、アーム１１３，１１４は本体１２の上面に接触し、上方から本体１２を保持している。これにより、本体１２は、下方のアーム１１１，１１２，１１５，１１６と、上方のアーム１１３，１１４とによって挟持されて保持されている。本体１２と枠体１１は、これらのアームによって着脱可能に保持されていてもよい。また、本体１２と枠体１１は、これらの接する面において接着されて結合されていてもよく、あるいは一体に成形されて結合されていてもよい。
【００１６】
図中、符号１３は、外部から本体１２に配設された領域内に溶液（以下、「サンプル液」ともいう）を注入する際に、サンプル液を注入するチャネルを本体１２の適切な部位（具体的には後述する「穿刺部１４」）に位置決めするために機能する位置決め孔を示す。位置決め孔１３は、本体１２の上方に延設されたアーム１１３に開孔されている。
【００１７】
図２に、マイクロチップＡの本体１２の模式図を示す。（Ａ）は上面図を示し、（Ｂ）は（Ａ）中Ｐ−Ｐ断面に対応する断面図を示す。
【００１８】
本体１２には、外部からサンプル液が導入される気密な領域として以下の領域が形成されている。まず、穿刺部１４は、外部からサンプル液が穿刺注入される領域である。図１で説明した位置決め孔１３は、アーム１１３において、この穿刺部１４の上方に位置して開孔されている。
【００１９】
次に、ウェル１６１，１６２，１６３，１６４，１６５は、サンプル液に含まれる物質あるいは該物質の反応生成物の分析場となる領域である。さらに、流路１５１，１５２，１５３，１５４，１５５は、穿刺部１４に注入されたサンプル液をそれぞれウェル１６１，１６２，１６３，１６４，１６５に送液するための領域である。
【００２０】
ウェル１６１は５つ配設されており、互いに隣接するウェルは流路１５１によって連通されている。また、ウェル１６１の一つは、流路１５１によって穿刺部１４に接続されている。これにより、穿刺部１４に注入され、流路１５１を送液されるサンプル液が、５つのウェル１６１内に順に導入されるように構成されている。この構成は、ウェル１６２〜１６５および流路１５２〜１５５についても同様である。
【００２１】
穿刺部１４に注入されたサンプル液のウェル１６１内およびウェル１６２内への導入が同時に開始されるように、穿刺部１４から最初にサンプル液が導入されるウェル１６１までの流路１５１の流路長と、穿刺部１４から最初にサンプル液が導入されるウェル１６２までの流路１５２の流路長と、は等しく形成されることが好ましい。この点、穿刺部１４から最初にサンプル液が導入されるウェル１６３，１６４あるいは１６５までの流路１５３，１５４あるいは１５５の流路長についても同様である。
【００２２】
また、穿刺部１４に注入されたサンプル液のウェル１６１内およびウェル１６２内への導入が同時に完了するように、各ウェル１６１および各ウェル１６２は等間隔で配設されていることが好ましく、これよって流路１５１の全長と流路１５２の全長とが等しく形成されていることが好ましい。この点、ウェル１６３〜１６５の配設間隔および流路１５３〜１５５の全長についても同様である。
【００２３】
マイクロチップＡは、穿刺部１４、流路１５１〜１５５およびウェル１６１〜１６５を形成した基板層ａ１に基板層ａ２を貼り合わせて構成されている。マイクロチップＡでは、基板層ａ１と基板層ａ２の貼り合わせを大気圧に対して負圧下で行うことにより、穿刺部１４、流路１５１〜１５５およびウェル１６１〜１６５の各領域の内部が、大気圧に対して負圧（例えば１／１００気圧）となるように気密に封止されている。さらに、基板層ａ１と基板層ａ２の貼り合わせは真空下で行い、各領域の内部が真空となるように気密に封止することがより好ましい。
【００２４】
基板層ａ１，ａ２の材質は、ガラスや各種プラスチック（ポリプロピレン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリジメチルシロキサン）とすることができる。また、枠体１１についても同様の材質を採用できる。基板層ａ１，ａ２の少なくとも一方は、弾性を有する材質とすることが好ましい。弾性を有する材料としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のシリコーン系エラストマーの他、アクリル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、フッ素系エラストマー、スチレン系エラストマー、エポキシ系エラストマー、天然ゴムなどが挙げられる。基板層ａ１，ａ２の少なくとも一方をこれらの弾性を有する材料により形成することで、マイクロチップＡに、次に説明する自己封止性を付与することができる。
【００２５】
ウェル１６１〜１６５内に導入された物質の分析を光学的に行う場合には、基板層ａ１，ａ２の材質は、光透過性を有し、自家蛍光が少なく、波長分散が小さいために光学誤差の少ない材料を選択することが好ましい。
【００２６】
基板層ａ１への穿刺部１４、流路１５１〜１５５およびウェル１６１〜１６５の成形は、例えば、ガラス製基板層のウェットエッチングやドライエッチングによって、あるいはプラスチック製基板層のナノインプリントや射出成型、切削加工によって行うことができる。各領域は、基板層ａ２に成形されてもよく、あるいは基板層ａ１に一部を基板層ａ２に残りの部分を成形されてもよい。基板層ａ１と基板層ａ２の貼り合わせは、例えば、熱融着、接着剤、陽極接合、粘着シートを用いた接合、プラズマ活性化結合、超音波接合等の公知の手法により行うことができる。
【００２７】
次に、図３を参照して、マイクロチップＡへのサンプル液の導入方法を説明する。図３は、マイクロチップＡの断面模式図であり、図１中Ｑ−Ｑ断面に対応する。
【００２８】
マイクロチップＡへのサンプル液の導入は、図３（Ａ）に示すように、チャネル４を基板層ａ１に穿通させ、穿刺部１４にサンプル液を注入することによって行う。図中、矢印Ｆ１は、チャネル４の穿刺方向を示す。チャネル４は、基板層ａ１の表面から、先端部が基板層ａ１を貫通して穿刺部１４内空に到達するように穿刺される。
【００２９】
この際、チャネル４は、穿刺部１４の上方に位置して枠体１１のアーム１１３に開孔された位置決め孔１３に挿通されて基板層ａ１に穿刺される。このように、チャネル４を予め穿刺部１４の上方に位置して設けられている位置決め孔１３を目標とし、これを挿通させて基板層ａ１に穿刺することで、穿刺部１４に対してチャネル４を位置決めしてチャネル４の先端部が確実に穿刺部１４内空に到達するようにできる。
【００３０】
外部から穿刺部１４に注入されたサンプル液は、流路１５１〜１５５を送液され（図中、矢印ｆ参照）、ウェル１６１〜１５５内に導入される。マイクロチップＡでは、穿刺部１４、流路１５１〜１５５およびウェル１６１〜１６５の各領域の内部が、大気圧に対して負圧とされている。このため、チャネル４の先端部が穿刺部１４内空に到達した状態で一定時間保持すると、サンプル液が陰圧によって吸引されて各領域内にスムーズに短時間で導入される。さらに、各領域の内部を真空とした場合には、各領域の内部に空気が存在しないため、空気によってサンプル液の導入が阻害されたり、気泡が発生したりすることがない。
【００３１】
サンプル液の導入後は、図３（Ｂ）に示すように、チャネル４を引き抜き、基板層ａ１の穿刺箇所を封止する。図中、矢印Ｆ２は、チャネル４の抜去方向を示す。このとき、基板層ａ１をＰＤＭＳ等の弾性を有する材料により形成しておくことにより、チャネル４の引き抜き後に、基板層ａ１の弾性変形による復元力で穿刺箇所が自然に封止されるようにできる。本発明においては、この基板層の弾性変形による穿刺箇所の自然封止を、基板層の「自己封止性」と定義するものとする。
【００３２】
基板層ａ１の自己封止性を確保するため、穿刺箇所における基板層表面から穿刺部１４内空までの基板層の厚さ（図中、符号ｄ参照）は、基板層ａ１の材質やチャネル４の径に応じて適切な範囲に設定される必要がある。また、分析時にマイクロチップＡを加熱する場合には、加温に伴う内圧の上昇によって自己封止性が失われないように、厚さｄを設定する。
【００３３】
基板層ａ１の弾性変形による自己封止を確実とするため、チャネル４には、可能な限り径の細いものを使用することが望ましい。具体的には、インスリン用注射針として用いられる、先端外径が０．２ｍｍ程度の無痛針が好適に使用される。サンプル液の注入を容易にするため、無痛針の基部には、汎用のマイクロピペット用チップの先端部を切断したものを接続してもよい。これにより、チップ先端部にサンプル液を充填した状態で無痛針を穿刺部１４に穿刺すると、マイクロチップＡ内の陰圧によって、無痛針に接続されたチップ先端部内のサンプル液が穿刺部１４内に吸引されて注入されるようにできる。
【００３４】
チャネル４として、先端外径０．２ｍｍの無痛針を用いる場合、ＰＤＭＳにより形成された基板層ａ１の厚みｄは０．５ｍｍ以上、加熱が行われる場合には０．７ｍｍ以上が好適となる。
【００３５】
以上のように、本実施形態に係るマイクロチップでは、サンプル液を導入する際に、チャネル４を枠体１１のアーム１１３に設けられた位置決め孔１３に挿通させて本体１２に穿刺することで、チャネル４を本体１２の穿刺部１４に正確に穿刺できる。従って、本実施形態に係るマイクロチップでは、微小な領域内にも正確かつ簡便にサンプル液を導入できる。また、チャネル４を本体１２の不適切な部位に穿刺してしまうことにより、領域内に外気が漏れ込んで、負圧によるサンプル液の吸引が不能あるいは不良となるのを防止できる。さらに、チャネル４を人体等に誤って刺してしまうことを防止して、操作の安全性を高めることもできる。
【００３６】
本実施形態では、マイクロチップに、１本の流路で連通された５つのウェルを計５組、合計２５個のウェルを配設する例を説明した。しかし、本発明に係るマイクロチップにおいて、配設されるウェルの数や位置は任意とでき、ウェルの形状も図に示した円柱形状に限定されない。また、穿刺部１４に注入されたサンプル液を各ウェルに送液するための流路の構成も図に示した態様に限定されないものとする。さらに、ここでは、基板層ａ１を弾性材料により形成し、チャネル４を基板層ａ１の表面から穿刺する場合を説明した。しかし、チャネル４は基板層ａ２の表面から穿刺してもよく、この場合には、基板層ａ２を弾性材料により形成し、自己封止性を付与すればよい。
【００３７】
２．第一実施形態に係るマイクロチップの変形例
マイクロチップＡの変形例の構成とサンプル液の導入方法を図４に示す。
【００３８】
この変形例に係るマイクロチップは、穿刺部１４、流路１５１〜１５５およびウェル１６１〜１６５を形成した基板層ａ１に基板層ａ２、ａ３を貼り合わせて構成され、３層構造とされている点でマイクロチップＡと異なっている。
【００３９】
基板層ａ１と基板層ａ２の貼り合わせは、マイクロチップＡと同様に、大気圧に対して負圧下で行われ、穿刺部１４、流路１５１〜１５５およびウェル１６１〜１６５の各領域の内部は大気圧に対して負圧となるように気密に封止されている。さらに、基板層ａ１と基板層ａ２の貼り合わせは真空下で行い、各領域の内部が真空となるように気密に封止することがより好ましい。
【００４０】
基板層ａ１の材質は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のシリコーン系エラストマーの他、アクリル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、フッ素系エラストマー、スチレン系エラストマー、エポキシ系エラストマー、天然ゴムなどの弾性を有し、自己封止性を備える材質とされる。
【００４１】
これらの材質は、柔軟性を有し、弾性変形が可能である一方で、ガス透過性を有している。そのため、ＰＤＭＳ製の基板層では、ウェル内に導入したサンプル液を加熱すると、気化したサンプル液が基板層を透過してしまう場合がある。このようなサンプル液の気化による消失（液抜け）は、分析精度を低下させ、ウェル内への新たな気泡混入の原因ともなる。
【００４２】
これを防止するため、この変形例に係るマイクロチップは、自己封止性を備える基板層ａ１に、ガス不透過性を備える基板層ａ２、ａ３を貼り合わせて３層構造としている。
【００４３】
基板層ａ２、ａ３の材質は、ガラス、ラスチック類、金属類およびセラミック類などが採用できる。プラスチック類としては、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート：アクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、ＳＡＮ樹脂（スチレン−アクリロニトリル共重合体）、ＭＳ樹脂（ＭＭＡ−スチレン共重合体）、ＴＰＸ（ポリ（４−メチルペンテン−１））、ポリオレフィン、ＳｉＭＡ（シロキサニルメタクリレートモノマー）−ＭＭＡ共重合体、ＳｉＭＡ−フッ素含有モノマー共重合体、シリコーンマクロマー（Ａ）−ＨＦＢｕＭＡ（ヘプタフルオロブチルメタクリレート）−ＭＭＡ３元共重合体、ジ置換ポリアセチレン系ポリマー等が挙げられる。金属類としては、アルミニウム、銅、ステンレス（ＳＵＳ）、ケイ素、チタン、タングステン等が挙げられる。セラミック類としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコニア（ＺｒＯ２）、石英等があげられる。
【００４４】
サンプル液の導入は、図４（Ａ）に示すように、チャネル４を基板層ａ１に穿通させ、穿刺部１４にサンプル液を注入することによって行う。図中、矢印Ｆ１は、チャネル４の穿刺方向を示す。チャネル４は、基板層ａ１の表面から、先端部が基板層ａ１を貫通して穿刺部１４内空に到達するように穿刺される。
【００４５】
チャネル４は、穿刺部１４の上方に位置して枠体１１のアーム１１３に開孔された位置決め孔１３に挿通されて基板層ａ１に穿刺されることで、穿刺部１４に対して位置決めされる。この際、位置決め孔１３に挿通されたチャネル４が基板層ａ１表面に到達できるように、基板層ａ３にも位置決め孔１３に対応する位置に貫通孔が設けられている。
【００４６】
３．第二実施形態に係るマイクロチップ
本発明の第二実施形態に係るマイクロチップの模式図を図５に示す。（Ａ）は上面図を示し、（Ｂ）は（Ａ）中Ｐ−Ｐ断面に対応する断面図を示す。
【００４７】
図中、符号Ｂで示すマイクロチップは、物質が導入され、該物質の化学的分析あるいは生物学的分析が行われる領域が配設された本体１２と、この本体１２を保持する枠体１１とを含んで構成されている。マイクロチップＢの本体１２は、上述したマイクロチップＡあるいはその変形例の本体１２と同一であるので、以下では説明を省略する。
【００４８】
枠体１１は、中央に向かって延設されたアーム１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６により本体１２を保持している。これらのアームはいずれも本体１２の上面に接触し、本体１２を上方から保持している。本体１２と枠体１１は、これらの接する面において接着されて結合されていてもよく、あるいは一体に成形されて結合されていてもよい。
【００４９】
マイクロチップＢの各アームは、可撓性を有し、この可撓性に基づいてマイクロチップＢが設置される設置面に対して本体１２を付勢して保持する機能を有する。設置面に設置された状態のマイクロチップＢを図６に示す。図中、ブロック矢印は、各アームによる本体１２の付勢方向を示す。
【００５０】
図中、符号Ｈは、マイクロチップＢが設置される設置面を示す。設置面Ｈは、例えばマイクロチップＢに配設された領域内に導入された物質の分析を光学的に行う場合、面光源、面レンズあるいは面フィルターなどの光学部材の表面であってよい。また、例えば分析時にマイクロチップＢを加熱する場合には、設置面Ｈは、面ヒーターなどの温度制御部材の表面であってもよい。
【００５１】
図５（Ｂ）に示したように、各アームは枠体１１から斜め方向に突設されて本体１２を保持している。これにより、枠体１１に保持された状態において、本体１２の設置面への接触面は、枠体１１の設置面への接触面よりも、設置面側に突出した状態となっている。従って、図６に示すように、マイクロチップＢを設置面Ｈ上に載置して、本体１２および枠体１１を設置面Ｈに接触させた状態では、各アームがその可撓性に基づいて本体１２を設置面Ｈに対して押圧することで、本体１２と設置面Ｈが密着されることとなる。なお、この際、マイクロチップＢを設置面Ｈ上の所定位置に正確に載置するため、設置面Ｈ側に位置決めピンを設け、枠体１１側に該ピンの嵌合孔（図４中符合１１７参照）を設けてもよい。
【００５２】
このように設置面Ｈに対して本体１２を付勢して密着させて保持することにより、設置面Ｈが温度制御部材表面である場合には、熱伝達効率を高めて、高精度な温度制御が可能となる。また、設置面Ｈが光学部材表面である場合には、本体１２に配設された領域内への光の照射あるいは領域内から発生する光の検出を効率良く行うことができる。
【００５３】
アーム１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６は少なくとも一以上が可撓性を有していればよい。可撓性を有するアームには、例えば弾性を有する各種プラスチックにより形成された板ばねを採用できる。また、設置面Ｈに対して本体１２を付勢して密着させて保持するための手段として、可撓性を有するアームに替えて、本体１２とこれを保持する枠体１１との間に弾性変形する部材（ばねや緩衝ゴム）を設置してもよい。また、この弾性変形する部材は、本体１２あるいは枠体１１と別体の部材であっても、本体１２あるいは枠体１１と一体に成形された部材であってもよい。
【００５４】
図中、符号１３は、外部から本体１２に配設された領域内にサンプル液を注入する際に、サンプル液を注入するチャネルを本体１２の穿刺部１４に位置決めするために機能する位置決め孔である。位置決め孔１３は、マイクロチップＡと同様に、本体１２の上方に延設されたアーム１１３に開孔されている。マイクロチップＢへのサンプル液の導入は、マイクロチップＡと同様の方法で行うことができる。
【００５５】
４．第三実施形態に係るマイクロチップ
本発明の第三実施形態に係るマイクロチップの構成とサンプル液の導入方法を図７に示す。
【００５６】
図中、符号Ｃで示すマイクロチップは、物質が導入され、該物質の化学的分析あるいは生物学的分析が行われる領域が配設された本体１２を含んでなる。マイクロチップＣの本体１２は、上述したマイクロチップＡあるいはその変形例の本体１２と同一であるので、以下では説明を省略する。マイクロチップＣは、本体１２に加えて、図中符号３１で示される第一部材と、符号３２で示される第二部材と、を含んでいる。
【００５７】
第一部材３１には、その上面に本体１２が載置され保持される。この際、マイクロチップＣを第一部材３１の上面の所定位置に正確に載置するため、第一部材３１側に位置決めピンを設け、本体１２側に該ピンの嵌合孔を設けてもよい。あるいは、本体１２の外形状に利用して第一部材３１の上面の所定位置に本体１２を突き当てる方式も採用できる。
【００５８】
また、第二部材３２は、本体１２に配設された領域内に外部からサンプル液を注入するチャネル４を、第一部材３１に保持された本体１２に対向させて保持する。第一部材３１の一端と第二部材３２の一端はヒンジ３３によって結合され、第一部材３１と第二部材３２はヒンジ３３を支点とした開閉動作が可能とされている（（Ａ）中点線矢印参照）。第一部材３１における本体１２の保持位置および第二部材３２におけるチャネル４の保持位置は、ヒンジ３３が閉じられた状態（（Ｂ）参照）において、チャネル４が本体１２の穿刺部１４（図３参照）に位置決めされるように構成されている。
【００５９】
第一部材３１および第二部材３２の材質は、ガラス、各種金属あるいは各種プラスチックとすることができる。本体１２と第一部材３１あるいは第二部材３２は、別体の部材であっても、一体に成形された部材であってもよい。
【００６０】
第一部材３１および第二部材３２を開閉可能に結合する手段としては、ヒンジ３３に替えて、ロータリーダンパーを用いてもよい。ロータリーダンパーを用いることで、第一部材３１および第二部材３２の開閉動作が安定する。また、ヒンジ３３によって一端を結合された第一部材３１および第二部材３２との間に、開閉方向に弾性を発揮するスプリングばねを接続したり、開閉動作を所定範囲内に制限するストッパー機構を設けたりしてもよい。これらによっても、第一部材３１および第二部材３２の開閉動作を安定させ、操作性を向上させられる。なお、図中符号３２１は、第一部材３１に対して第二部材３２を開閉動作させる際に把持されるハンドルを示す。
【００６１】
本実施形態に係るマイクロチップでは、サンプル液を導入する際に、本体１２を第一部材３１に、チャネル４を第二部材３２にそれぞれ保持した状態でヒンジ３３を閉じることによって、チャネル４を本体１２の穿刺部１４に正確に穿刺できる。従って、本実施形態に係るマイクロチップでは、微小な領域内にも正確かつ簡便にサンプル液を導入できる。また、チャネル４を本体１２の不適切な部位に穿刺してしまうことにより、領域内に外気が漏れ込んで、負圧によるサンプル液の吸引が不能あるいは不良となるのを防止できる。さらに、チャネル４を人体等に誤って刺してしまうことを防止して、操作の安全性を高めることもできる。
【００６２】
５．第四実施形態に係るマイクロチップ
本発明の第四実施形態に係るマイクロチップの構成を図８に示す。
【００６３】
図中、符号Ｄで示す容器付マイクロチップの本体１２は、上述したマイクロチップＡの変形例の本体１２と同一であるので、以下では説明を省略する。容器付マイクロチップＤは、マイクロチップである本体１２に加えて、本体１２を内部に収容する容器を含んでいる。
【００６４】
容器は、容器筐体を構成するカセット５１およびインサート５２，５３と、本体１２を容器内において中空保持するリブ５４と、を含んでなる。インサート５２，５３はカセット５１に出し入れ可能に挿入されている。また、リブ５４は本体１２を着脱可能に保持しており、リブ５４自体もインサート５２，５３によって着脱可能に保持されている。リブ５４は、本体１２を容器内に中空保持することにより、容器外部からの衝撃が本体１２に加わるのを防止し、マイクロチップの保管時あるいは輸送時における本体１２の破損を防止する。
【００６５】
カセット５１には、収容された本体１２の穿刺部１４（図４参照）にチャネル４を挿通させる位置決め孔１３が開孔されている。図中、符号５５は、使用時に取り外される、位置決め孔１３の蓋を示す。
【００６６】
カセット５１およびインサート５２，５３の材質は、ガラスや各種プラスチック（ポリプロピレン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリジメチルシロキサン）とすることができる。カセット５１は、容器外部からの本体１２の視認性を確保するため、透明な材質を用いて形成することが好ましい。また、リブ５４の材質もガラスや各種プラスチックとできるが、外部からの衝撃を緩和するため、弾性を有する材料を用いて形成することが好ましい。
【００６７】
容器は、図示しない梱包材によって減圧密封されている。上述のように、本発明に係るマイクロチップは、基板層の貼り合わせを大気圧に対して負圧下で行うことにより、マイクロチップに形成された各領域の内部が大気圧に対して負圧（あるいは真空）となるように気密に封止されている。しかしながら、マイクロチップの保管あるいは輸送の期間が長くなると、基板層を透過する僅かな空気によって、領域内の負圧や真空状態が消失してしまうおそれがある。マイクロチップを梱包材によって減圧密封することにより、このような保管期間あるいは輸送期間中における領域内の負圧や真空状態の消失を防止できる。梱包材には、ヒートシールが可能な合成樹脂フィルムや、ガスバリア性に優れたアルミフィルムなどの従来公知の材料を用いればよい。
【００６８】
次に、図９〜図１１を参照しながら、容器付マイクロチップＤにおけるサンプル液の導入方法を説明する。
【００６９】
容器付マイクロチップＤにおけるサンプル液の導入は、チャネル４をカセット５１に開孔された位置決め孔１３に挿通し、本体１２の基板層に穿通させることにより行い得る。位置決め孔１３は、収容された本体１２の穿刺部１４に対応する位置に設けられているため、位置決め孔１３から基板層に穿通されたチャネル４は、その先端部が穿刺部１４内空に到達するように本体１２の基板層に穿刺される。
【００７０】
本実施形態では、サンプル液が収容されるサンプルチューブ４１と、サンプルチューブ４１内のサンプル液がチャネル４に供給されるように両者を接続する円筒状のアダプタ４２と、を用いてサンプル液の導入を行う例を説明する。アダプタ４２の内周面にはねじ面が形成されており、チャネル４はこのねじ面にねじ込まれてアダプタ４２内に保持されている。
【００７１】
まず、図９に示すように、サンプル液を充填したサンプルチューブ４１を、チャネル４が保持されたアダプタ４２に接続する。サンプルチューブ４１の接続は、アダプタ４２の内周面に形成されたねじ面に接続口をねじ込むことにより行うことができる。この状態では、チャネル４の先端部はアダプタ４２の内部に収容され、外部に露出していない。
【００７２】
図示しない梱包材によって減圧密封された容器付マイクロチップＤを、梱包材を開封して取り出し、蓋５５を取り外した後、サンプルチューブ４１が接続されたアダプタ４２を、カセット５１に開孔された位置決め孔１３に挿入する（図１０参照）。アダプタ４２が位置決め孔１３に嵌合した状態で、サンプルチューブ４１の接続口をアダプタ４２内にさらにねじ込むと、チャネル４も同時にねじ込まれる。サンプルチューブ４１の接続口をさらにねじ込むと、チャネル４が押し出されてアダプタ４２の内部からチャネル４の先端部が露出する。露出されたチャネル４の先端部は、位置決め孔１３に対応する位置に配されている本体１２の穿刺部１４に穿刺され、その内空に到達する。チャネル４の先端部が穿刺部１４内空に到達した状態で一定時間保持すると、サンプルチューブ４１内のサンプル液が陰圧によって吸引されて各領域内に導入される。
【００７３】
アダプタ４２が位置決め孔１３に嵌合すると、アダプタ４２の外周面に設けられたフリンジ４２１がカセット５１の内側面に係止する。これにより、アダプタ４２は一度位置決め孔１３に嵌合させた後は、容易に取り外しができないようにされている。
【００７４】
サンプル液の導入が完了した後、サンプルチューブ４１の接続口をアダプタ４２内からねじ上げて引き出すと、チャネル４も同時にねじ上げられる。サンプルチューブ４１の接続口を所定量ねじ上げると、チャネル４の先端部はアダプタ４２の内部に再度収容され、外部に露出しない状態となる（図１１参照）。
【００７５】
続いて、本体１２を収容する容器を分解して、本体１２を取り出す。容器の分解は、カセット５１からインサート５２，５３を引き抜いて行う。この際、インサート５２またはインサート５３のどちらか一方とともに、リブ５４に保持された本体１２が引き出されるようにすることが好ましい。なお、インサート５２およびインサート５３の一方は、カセット５１と一体に成形されていてよく、この場合にはもう一方のインサートをリブ５４および本体１２と共に取り外せるようにする。リブ５４は、分析に供する前に本体１２から取り外せばよい。
【００７６】
以上のように、本実施形態に係る容器付マイクロチップでは、サンプル液を導入する際に、チャネル４をカセット５１に設けられた位置決め孔１３に挿通させて本体１２に穿刺することで、チャネル４を本体１２の穿刺部１４に正確に穿刺できる。従って、本実施形態に係る容器付マイクロチップでは、マイクロチップの微小な領域内にも正確かつ簡便にサンプル液を導入できる。また、チャネル４を本体１２の不適切な部位に穿刺してしまうことにより、領域内に外気が漏れ込んで、負圧によるサンプル液の吸引が不能あるいは不良となるのを防止できる。さらに、サンプル液の導入後、チャネル４の先端部はアダプタ４２の内部に収容されて外部に露出せず、アダプタ４２自体も一度位置決め孔１３に嵌合させた後は容易に取り外しができないため、廃棄時にチャネル４を人体等に誤って刺したり、サンプル液が拡散して環境を汚染したりするおそれがない。
【００７７】
６．第四実施形態に係るマイクロチップの変形例
容器付マイクロチップＤの変形例の構成とサンプル液の導入方法を図１２および図１３に示す。
【００７８】
この変形例に係る容器付マイクロチップは、容器を構成するインサート５２，５３の形状において容器付マイクロチップＤと異なっている。すなわち、本変形例に係る容器付マイクロチップＥでは、カセット５１からインサート５３を引き抜くと、カセット５１の位置決め孔１３が開孔された部分の内側面と、リブ５４により容器内に中空保持された本体１２の表面との間に、引き抜かれたインサート５３に由来する空隙が形成されるように構成されている。
【００７９】
本変形例におけるサンプル液の導入手順は、まず、サンプルチューブ４１が接続されたアダプタ４２を、カセット５１に開孔された位置決め孔１３に挿入する。そして、インサート５３を引き抜き、カセット５１と本体１２との間に空隙を形成させる。次に、アダプタ４２が位置決め孔１３に嵌合した状態で、サンプルチューブ４１の接続口をアダプタ４２内にさらにねじ込むと、チャネル４が押し出され、チャネル４の先端部がアダプタ４２の内部から上記空隙に露出する。
【００８０】
この状態で、図１３に示すように、インサート５３が挿入されていた側のカセット５１表面を指などで押圧すると、カセット５１が下方に撓んで、チャネル４の先端部が、位置決め孔１３に対応する位置に配されている本体１２の穿刺部１４に穿刺される。カセット５１表面の押圧を続け、チャネル４の先端部が穿刺部１４内空に到達した状態で一定時間保持すると、サンプルチューブ４１内のサンプル液が陰圧によって吸引されて各領域内に導入される。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明に係るマイクロチップによれば、試料を簡便かつ正確に領域内に導入でき、高い分析精度を得ることができる。そのため、本発明に係るマイクロチップ等は、マイクロチップ上の流路内で複数の物質を電気泳動により分離し、分離された各物質を光学的に検出する電気泳動装置や、マイクロチップ上のウェル内で複数の物質間の反応を進行させ、生成する物質を光学的に検出する反応装置（例えば、リアルタイムＰＣＲ装置）などに好適に用いられ得る。
【符号の説明】
【００８２】
Ａ，Ｂ，Ｃ：マイクロチップ、Ｄ，Ｅ：容器付マイクロチップ、１１：枠体、１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６：アーム、１２：本体、１２１：基板層ａ１、１２２：基板層ａ２、１３：位置決め孔、１４：穿刺部、１５１，１５２，１５３，１５４，１５５：流路、１６１，１６２，１６３，１６４，１６５：ウェル、３１：第一部材、３２：第二部材、３３：ヒンジ、４：チャネル、４１：サンプルチューブ、４２：アダプタ、５１：カセット、５２，５３：インサート、５４：リブ、５５：蓋
【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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