(57)【要約】【課題】高い分析精度及び操作時の安全性を確保したサンプル液供給治具を提供するための技術の提供。【解決手段】  液体が注入される収容胴部２と、当該収容胴部２に穿刺された中空針３と、前記収容胴部２における前記液体が注入される部位を覆い、弾性変形による自己封止性を有する封止部４と、が設けられたサンプル液供給治具を提供する。このサンプル液供給治具により、高い分析精度及び操作時の安全性を確保することが可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が注入される収容胴部と、
当該収容胴部の一端に設けられ、中空部分が前記収容胴部の内部に連通した中空針と、
前記収容胴部における前記液体が注入される部位を覆い、弾性変形による自己封止性を有する封止部と、
が設けられたサンプル液供給治具。
【請求項２】
前記中空針を被包しており、弾性変形による自己封止性を有し、前記中空針により穿刺される被包部が設けられた、請求項１記載のサンプル液供給治具。
【請求項３】
前記封止部は、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、及びポリプロピレンからなる群より選択される一の材料を含んでなる薄膜で形成された、請求項１記載のサンプル液供給治具。
【請求項４】
前記被包部は、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、及びポリプロピレンからなる群より選択される一の材料を含んでなる薄膜で形成された、請求項２記載のサンプル液供給治具。
【請求項５】
前記収容胴部には、液体が収容された収容器と嵌合可能な嵌合部が形成された、請求項１〜４のいずれか１項に記載のサンプル液供給治具。
【請求項６】
液体が収容された収容器と、
当該収容器に嵌合可能であり、当該嵌合時に前記収容器に収容された液体が導入される収容胴部と、
当該収容胴部の一端に設けられ、中空部分が前記収容胴部の内部に連通した中空針と、
前記収容胴部における前記液体が注入される部位を覆い、弾性変形による自己封止性を有する封止部と、
が設けられたサンプル液供給治具セット。
【請求項７】
液体の注入対象となる気密に封止された注入領域が形成されたマイクロチップと、
液体が注入される収容胴部と、当該収容胴部の一端に設けられ、中空部分が前記収容胴部の内部に連通した中空針と、前記収容胴部における前記液体が注入される部位を覆い、弾性変形による自己封止性を有する封止部と、が設けられたサンプル液供給治具と、
を備えるマイクロチップセット。
【請求項８】
前記サンプル液供給治具には、前記中空針を被包しており、弾性変形による自己封止性を有し、前記中空針により穿刺される被包部が設けられた請求項７記載のマイクロチップセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプル液供給治具、サンプル液供給治具セット及びマイクロチップセットに関する。より詳しくは、マイクロチップに形成された領域内への液体の注入を簡便に行うためのサンプル液供給治具に関する。
【０００２】
近年、半導体産業における微細加工技術を応用し、シリコンやガラス製の基板上に化学的及び生物学的分析を行うためのウェルや流路を設けたマイクロチップが開発されてきている（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、バイオチップ等と称され、化学的及び生物学的分析の高速化や高効率化、集積化あるいは分析装置の小型化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なことや、マイクロチップのディスポーザブルユーズ（使い捨て）が可能なことから、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、試料が微量であるがゆえに、ウェルや流路内への試料溶液の導入が難しく、ウェル等の内部に存在する空気によって試料溶液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、試料溶液の導入の際に、ウェル等の内部に気泡が生じる場合があった。その結果、各ウェル等に導入される試料溶液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った際に、ウェル等の内部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における試料溶液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溶液が導入される際に、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溶液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】
このように、上述したμ−ＴＡＳでは、例えば、ウェルや流路内への試料溶液の導入が難しく、ウェル等の内部に存在する空気によって試料溶液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る。また、試料溶液の導入の際に、ウェル等の内部に気泡が生じる場合もある。このような懸念点に鑑み、試料溶液を短時間で容易に導入でき、高い分析精度が得られるマイクロチップの提供を目的にマイクロチップの改良等がなされてきている。
【００１０】
μ−ＴＡＳでは、このような高い分析精度を確保するための改良の一つとして、供給容器へのゴミ等の異物の混入を防止することが希求されていた。また、μ−ＴＡＳでは、試料を圧送してウェルや流路内に導入する際、流路の断面積やチップ形状等によっては試料に大きな抵抗が生じるために、大きな送液圧力を必要とされる場合がある。この場合、μ−ＴＡＳでは、安全性の確保のために供給容器からの試料の飛散や漏れを防止することが希求されていた。
【００１１】
そこで、本発明は、上記点を鑑み、高い分析精度及び操作時の安全性を確保したサンプル液供給治具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】
【００１２】
上記課題解決のため、本発明は、液体が注入される収容胴部と、当該収容胴部の一端に設けられ、中空部分が前記収容胴部の内部に連通した中空針と、前記収容胴部における前記液体が注入される部位を覆い、弾性変形による自己封止性を有する封止部と、が設けられたサンプル液供給治具を提供する。このサンプル液供給治具では、前記中空針を被包しており、弾性変形による自己封止性を有し、前記中空針により穿刺される被包部が設けられていてもよい。このサンプル液供給治具では、前記封止部が、例えば、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、及びポリプロピレンからなる群より選択される一の材料を含んでなる薄膜で形成されていてもよい。このサンプル液供給治具では、前記被包部が、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、及びポリプロピレンからなる群より選択される一の材料を含んでなる薄膜で形成されていてもよい。このサンプル液供給治具の収容胴部には、液体が収容された収容器と嵌合可能な嵌合部が形成されていてもよい。
また、本発明は、液体が収容された収容器と、当該収容器に嵌合可能であり、当該嵌合時に前記収容器に収容された液体が注入される収容胴部と、当該収容胴部の一端に設けられ、中空部分が前記収容胴部の内部に連通した中空針と、前記収容胴部における前記液体が注入される部位を覆い、弾性変形による自己封止性を有する封止部と、が設けられたサンプル液供給治具セットを提供する。
また、本発明は、液体の注入対象となる気密に封止された注入領域が形成されたマイクロチップと、液体が注入される収容胴部と、当該収容胴部の一端に設けられ、中空部分が前記収容胴部の内部に連通した中空針と、前記収容胴部における前記液体が注入される部位を覆い、弾性変形による自己封止性を有する封止部と、が設けられたサンプル液供給治具と、を含むマイクロチップセットを提供する。このマイクロチップセットでは、前記サンプル液供給治具に、前記中空針を被包しており、弾性変形による自己封止性を有し、前記中空針により穿刺される被包部が設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、高い分析精度及び操作時の安全性を確保したサンプル液供給治具が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一実施形態に係るサンプル液供給治具を説明する断面模式図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係るサンプル液供給治具を説明する断面模式図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係るサンプル液供給治具を説明する断面模式図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係るサンプル液供給治具の変形例を説明する断面模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係るサンプル液供給治具セットを説明する断面模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係るマイクロチップセットに用いられるマイクロチップの一例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７】本発明の実施形態に係るマイクロチップセットに用いられるマイクロチップの本体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８】本発明の実施形態に係るマイクロチップセットによるマイクロチップ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９】本発明の実施形態に係るマイクロチップセットに用いられるマイクロチップの他の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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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．サンプル液供給治具及びサンプル液供給治具セット
（１−１）サンプル液供給治具の第一実施形態
（１−２）サンプル液供給治具の第二実施形態
（１−３）サンプル液供給治具セット
２．マイクロチップセット
（２−１）マイクロチップセットの第一実施形態
（２−２）マイクロチップセットの第二実施形態
【００１６】
１．サンプル液供給治具及びサンプル液供給治具セット
（１−１）サンプル液供給治具の第一実施形態
図１は、本発明の第一実施形態に係るサンプル液供給治具を説明する断面模式図である。
【００１７】
本実施形態に係るサンプル液供給治具１は、マイクロピペット用のピペットチップを用いて構成されていることを特徴とする。すなわち、このサンプル液供給治具１は、図１（Ａ）に示すように、サンプル液が注入されるピペットチップ（収容胴部）２と、ピペットチップ２の一端に設けられ、中空部分が前記収容胴部の内部に連通した中空針３とによって構成されている。更に、サンプル液供給治具１では、ピペットチップ２におけるサンプル液が注入される部位を覆う封止部４と、サンプル液供給治具１を保持するための保持部５とが形成されている。中空針３については、例えば、インスリン用注射針として用いられる、先端外径が０．２ｍｍ程度の無痛針を用いることが可能である。
【００１８】
封止部４は、気密性に加えて、後述するピペットチップ５１が穿通可能な弾性も有するものである。また、封止部４は、後述するようにピペットチップ５１の引き抜き後に、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、この封止部４の弾性変形による穿刺箇所の自然封止を、封止部４の「自己封止性」と定義するものとする。封止部４の材質は、シリコンゴムのような各種ゴムや熱可塑性エラストマーといった樹脂等のように、特に限定されるものではないが、自己封止性を鑑み、好適には、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、切れ込みなどを入れて柔軟性を持たせたポリプロピレンからなる群より選択される一の材料を含んでなる。また、封止部４の形状も、特に限定されるものではないが、ピペットチップ５１による穿通を容易に実行可能なものとするために薄膜で形成されていることが好ましい。
【００１９】
本実施形態に係るサンプル液供給治具１は、例えば、保持部５が取り付けられたピペットチップ２の先端側に中空針３を穿刺し、サンプル液供給治具１のサンプル液が注入される部位に、封止部４を覆うことにより得られる。また、収容胴部２、中空針３、保持部５については、予め成形されているものを用いてもよい。
【００２０】
サンプル液供給治具１にサンプル液を注入する場合、まず、ピペット５０のピペットチップ５１にサンプル液を充填させた状態で、ピペットチップ５１を封止部４のｘの位置に穿通させる。（図１（Ｂ）参照）。なお、ｘは封止部４における任意の位置である。次に、ピペットチップ５１に充填されたサンプル液をピペットチップ２の内部に注入する（図１（Ｂ）矢印参照）。
【００２１】
そして、サンプル液がピペットチップ２の内部に全て充填された後に、ピペットチップ５１は、封止部４のｘの位置から引き抜かれる（図１（Ｃ）参照）。この際、封止部４は、ｘの位置でピペットチップ５１により穿刺されることで、孔を開けられたものの、封止部４が上述した自己封止性を有するために、ピペットチップ５１の引き抜き後には、穿刺箇所が自然に封止される（図１（Ｄ）参照）。
【００２２】
このように、サンプル液供給治具１では、サンプル液の内部への注入の際、外部に存在する異物がサンプル液の混入してしまうことを防止できる。従って、本実施形態に係るサンプル液供給治具１を用いることで、上記サンプル液に関する分析において高い精度を確保することができる。
【００２３】
また、サンプル液供給治具１では、自己封止性を有する封止部４がピペットチップ２のサンプル液の注入部位を覆われているために、サンプル液の内部への注入の際及び当該注入後において、サンプル液の外部への飛散や漏れ等を防止できる。従って、本実施形態に係るサンプル液供給治具１を用いた分析において、安全性を確保することができる。また、上記の飛散を防止することで、定量したサンプル液の量と分析時のサンプル液の量との間に誤差が生じることを抑制可能なため、上記サンプル液に関する分析において高い精度を確保することもできる。
【００２４】
（１−２）サンプル液供給治具の第二実施形態
図２、図３は、本発明の第二実施形態に係るサンプル液供給治具を説明する断面模式図である。また、図４は、本発明の第二実施形態の変形例に係るサンプル液供給治具を説明する断面模式図である。
【００２５】
本実施形態に係るサンプル液供給治具１は、マイクロピペット用のピペットチップを用いて構成されていることを特徴とする。すなわち、このサンプル液供給治具１は、図２（Ａ）に示すように、サンプル液が注入されるピペットチップ（収容胴部）２と、ピペットチップ２の一端に設けられ、中空部分が前記収容胴部の内部に連通した中空針３とによって構成されている。更に、サンプル液供給治具１では、ピペットチップ２におけるサンプル液が注入される部位を覆う封止部４と、サンプル液供給治具１を保持するための保持部５とが形成されている。また、サンプル液供給治具１では、中空針３を被包した被包部６が設けられている。本実施形態に係るサンプル液供給治具１では、被包部６が設けられている点以外は、上述した第一の実施形態に係るサンプル液供給治具と実質的に同一である（図２（Ａ）参照）。そのため、本実施形態では、被包部６に関する機能構成について主に説明する。
【００２６】
被包部６は、気密性に加えて、サンプル液を所定の注入領域に注入する際に、中空針３が穿通可能な弾性も有するものである。また、被包部６は、後述するように中空針３の上記注入領域からの引き抜き後に、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、この被包部６の弾性変形による穿刺箇所の自然封止についても、封止部４と同様に、被包部６の「自己封止性」と定義するものとする。被包部６の材質も、シリコンゴムのような各種ゴムや熱可塑性エラストマーといった樹脂等のように、特に限定されるものではないが、自己封止性を鑑み、好適には、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、切れ込みなどを入れて柔軟性を持たせたポリプロピレンからなる群より選択される一の材料を含んでなる。また、被包部６の形状も、特に限定されるものではないが、中空針３による穿通を容易に実行可能なものとするために薄膜で形成されていることが好ましい。また、被包部６の中空針３を覆う方法については、特に限定されるものではなく、例えば、被包部６は、略柱状で中空針３を覆っていてもよい（図２（Ａ）参照）。また、図４に示すように、被包部６は、中空針３の先端側に向かうに従い、中空針３に近接していく形状であってもよい。
【００２７】
本実施形態に係るサンプル液供給治具１は、第一実施形態に係るサンプル液供給治具に、中空針３を被包するように被包部６を設けることにより得られる。
【００２８】
本実施形態において、サンプル液供給治具１にサンプル液を注入する方法については、第一実施形態に係るサンプル液供給治具と実質的に同一である。すなわち、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示したサンプル液の注入方法については、図１（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら説明したサンプル液の注入方法と実質的に同一である。そのため、ここでは、サンプル液が注入されたサンプル液供給治具１から中空針３を介してサンプル液を注入領域３１に注入する方法について、図３（Ｅ）〜（Ｈ）を参照しながら説明する。
【００２９】
まず、サンプル液供給治具１が収容したサンプル液を注入領域３１に注入する場合、まず、中空針３の一端を注入領域３１に穿刺する（図３（Ｅ）、（Ｆ）参照）。この際、被包部６は、ｙの位置で中空針３により穿通される（図３（Ｆ）参照）。なお、ｙは被包部６における任意の位置である。そして、サンプル液供給治具１に収容されたサンプル液が注入領域３１に注入される。この際、注入領域３１の内部が減圧されている場合には、上記サンプル液を短時間かつスムーズに注入領域３１内に注入できる。
【００３０】
次に、サンプル液が注入領域３１内に全て注入された後に、中空針３は、被包部６のｙの位置から引き抜かれる（図３（Ｇ）参照）。この際、封止部４はｙの位置で、中空針３により穿刺され、孔を開けられたものの、被包部６が上述した自己封止性を有するために、中空針３の引き抜き後には、穿刺箇所が自然に封止される（図３（Ｈ）参照）。
【００３１】
このように、サンプル液供給治具１では、サンプル液に関する高い分析精度の確保のみならず、サンプル液の注入領域３１への注入前後において、被包部６が中空針３を被包することになるので、誤動作により中空針３を人に刺してしまうことを防止できる。また、中空針３が折れたりした際にも、中空針３の破片がサンプル液供給治具１の周囲に散らばってしまうことを防止できる。更に、また、中空針３の先端部分等に付着したサンプル液が人等に接触してしまうことも防止できる。
【００３２】
（１−３）サンプル液供給治具セット
図５は、本発明に係るサンプル液供給治具セットの好適な実施形態を説明する模式図である。
【００３３】
本実施形態に係るサンプル液供給治具セット１０は、サンプル液が収容され、嵌合部８が設けられた収容器７を有する（図５（Ａ）参照）。また、サンプル液供給治具１０は、収容器に嵌合可能な嵌合部９が設けられており、当該嵌合時に収容器７に収容されたサンプル液が導入されるピペットチップ（収容胴部）２が設けられたサンプル液供給治具を有する（図５（Ｃ）参照）。当該サンプル液供給治具は、更に、ピペットチップ２の一端に設けられ、中空部分が前記収容胴部の内部に連通した中空針３と、収容胴部２における液体を注入する部位を覆い、弾性変形による自己封止性を有する封止部４とが設けられている。すなわち、本実施形態におけるサンプル液供給治具は、嵌合部９が設けられている点以外は、上述した第二実施形態に係るサンプル液供給治具１と実質的に同一である。そのため、本実施形態では、サンプル液供給治具１０について、嵌合部８が設けられた収容器７と、サンプル液供給治具の嵌合部９とに関する機能構成について主に説明する。なお、サンプル液供給治具セット１０のサンプル液供給治具としては、上述した本発明の第二実施形態に係るサンプル液供給治具１と同様に、被包部６が設けられたものを例に説明するが、かかる例に限定はされない。すなわち、サンプル液供給治具セット１０のサンプル液供給治具は、例えば、本発明の第一実施形態に係るサンプル液供給治具１と同様に、被包部６が設けられていないものであってもよい。
【００３４】
収容器７は、サンプル５３を収容するためのものであり、例えば、サンプル管である。そして、収容器７には、後述するように、サンプル液供給治具１の嵌合部９と嵌合可能な嵌合部８が設けられている。収容器７内では、スパチュラー等のサンプルの採取用治具５２で採取したサンプル５３を液体に溶解させたり、精製したりすることで、サンプル液供給治具に注入された後に分析等を行う前段階の処理を行い、サンプル液を調整することが可能である（図５（Ａ）、（Ｂ）参照）。また、図示しないが、収容器７には、気密性を確保するために、嵌合部８と嵌合可能なキャップが設けられていてもよい。
【００３５】
嵌合部８及び嵌合部９は、夫々が嵌合可能であれば、どのような形状のものであってもよい。例えば、嵌合部８がスクリューキャップとして、嵌合部９に嵌合することが可能である（図５（Ａ）〜（Ｅ）参照）。
【００３６】
本実施形態に係るサンプル液供給治具セット１０のサンプル液供給治具における嵌合部８と、収容器７における嵌合部９とは、一般的に知られているスクリューキャップの製造方法により成形することができる。
【００３７】
本実施形態に係るサンプル液供給治具セット１０において、サンプル液供給治具１にサンプル液を注入する場合、まず、収容器７においてサンプル液を調製する（図５（Ａ）、（Ｂ）参照）。すなわち、収容器７内で、スパチュラー等のサンプルの採取用治具５２で採取したサンプル５３を液体に溶解させることが可能である。また、収容器７内でサンプル液を精製することも可能である。そして、サンプル液供給治具１の嵌合部８に、収容器７の嵌合部８を嵌合させる（図５（Ｃ）、（Ｄ）参照）。この際、封止部４は、収容器７により破断され、収容器７の内部とピペットチップ２の内部とが連通することで、収容器７内部のサンプル液が収容胴部２の内部に導入される（図５（Ｄ）参照）。そして、本発明の第二実施形態におけるサンプル液供給治具１と同様に、注入領域３１にサンプル液が注入される（図５（Ｅ）参照）。
【００３８】
このように、サンプル液供給治具セット１０では、本発明の第一実施形態及び第二実施形態に係るサンプル液供給治具１と同様に、ピペットチップ２内の気密性が確保される。そのため、サンプル液供給治具セット１０では、収容器７内でサンプル液を調整しつつ、当該サンプル液の分析において高い精度を確保できる。更に、本発明の第二実施形態に係るサンプル液供給治具１と同様に被包部６が設けられているので、サンプル液の注入領域３１への注入前後において、被包部６が中空針３を被包することになるので、誤動作により中空針３を人に刺してしまうことを防止できる。また、中空針３が破損したりした際にも、中空針３の破片がサンプル液供給治具１の周囲に散らばってしまうことを防止できる。更に、中空針３の先端部分等に付着したサンプル液が人等に接触してしまうことも防止できる。
【００３９】
２．マイクロチップセット
（２−１）第一実施形態
本発明の第一実施形態に係るマイクロチップセットに用いられるマイクロチップの模式図を図６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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
図７に、本発明の第一実施形態に係るマイクロチップセット１００に用いられるマイクロチップ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。
【００４３】
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、外部からサンプル溶液が穿刺注入される領域である。図６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。
【００４４】
次に、ウェル１６１，１６２，１６３，１６４，１６５は、サンプル溶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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。流路１５１の全長と流路１５２の全長とを等しくするためには、例えば、図７に示すように、穿刺部１４から最初にサンプル液が導入されるウェル１６２までの流路１５２において湾曲等している部分が存在していることが好ましい。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。
【００４７】
また、図７に示すように、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、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
次に、図８を参照して、本発明の第一実施形態に係るマイクロチップにおける、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８は、マイクロチップＡの断面模式図であり、図６中Ｑ−Ｑ断面に対応する。
【００５３】
図８に示すマイクロチップセットでは、サンプル液供給治具１として、本発明の第二実施形態に係るサンプル液供給治具を例に説明するが、サンプル液供給治具１はかかる例に限定されるものではない。すなわち、サンプル液供給治具１として、本発明の第一実施形態に係るサンプル液供給治具を用いてもよい。また、サンプル液供給治具１の代わりに、図５を参照しながら説明した本発明に係るサンプル液供給治具セット１０を用いてもよい。
【００５４】
マイクロチップＡへのサンプル液の導入は、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、サンプル液供給治具１の中空針３を被包部６及び基板層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。なお、穿刺部１４に注入されるサンプル溶液は、図２、図３を参照しながら説明したように、ピペットチップ５１を封止部４に穿通させ、収容胴部２に注入されたものである。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。
【００５５】
この際、中空針３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、中空針３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に対して中空針３を位置決めして中空針３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。
【００５６】
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、中空針３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、サンプル溶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溶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。
【００５７】
サンプル液の導入後は、図８（Ｃ）に示すように、中空針３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。
【００５８】
また、サンプル液の導入後、被包部６は中空針３により穿刺され、孔を開けられたものの、被包部６が自己封止性を有するために、中空針３の引き抜き後には、穿刺箇所が自然に封止される。
【００５９】
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。
【００６０】
基板層ａ１の弾性変形による自己封止を確実とするため、中空針３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。サンプル溶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溶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溶液が穿刺部１４内に吸引されて注入されるようにできる。
【００６１】
中空針３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。
【００６２】
以上のように、本実施形態に係るマイクロチップセットでは、封止部４を有するサンプル液供給治具１を用いるために、サンプル液の内部への注入の際及び当該注入後において、サンプル液の外部への飛散や漏れ等を防止できる。従って、本実施形態に係るマイクロチップセットを用いた分析において、安全性を確保することができる。また、上記の飛散を防止することで、定量したサンプル液の量と分析時のサンプル液の量との間に誤差が生じることを抑制可能なため、上記サンプル液に関する分析において高い精度を確保することもできる。更に、上記サンプル液供給治具１は、被包部６も有するために、サンプル液の導入前後において、被包部６が中空針３を被包することになるので、誤動作により中空針３を人に刺してしまうことを防止できる。また、中空針３が折れたりした際にも、中空針３の破片がサンプル液供給治具１の周囲に散らばってしまうことを防止できる。更に、また、中空針３の先端部分等に付着したサンプル液が人等に接触してしまうことも防止できる。
【００６３】
更に、本実施形態に係るマイクロチップＡでは、サンプル液を導入する際に、中空針３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、中空針３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、中空針３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、中空針３は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。
【００６４】
本実施形態では、マイクロチップＡ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溶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、中空針３を基板層ａ１の表面から穿刺する場合を説明した。しかし、中空針３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。
【００６５】
（２−２）第二実施形態
本発明の第二実施形態に係るマイクロチップセットの構成とサンプル液の導入方法を図９に示す。
【００６６】
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を含んでなる。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Ｂ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。
【００６７】
また、図中、サンプル液供給治具１として、本発明の第二実施形態に係るサンプル液供給治具を例に説明するが、サンプル液供給治具１はかかる例に限定されるものではない。すなわち、サンプル液供給治具１として、本発明の第一実施形態に係るサンプル液供給治具を用いてもよい。また、サンプル液供給治具１の代わりに、図５を参照しながら説明した本発明に係るサンプル液供給治具セット１０を用いてもよい。
【００６８】
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Ｂ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。
【００６９】
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サンプル液供給治具１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、中空針３が本体１２の穿刺部１４（図８参照）に位置決めされるように構成されている。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
本実施形態に係るマイクロチップセットでは、封止部４を有するサンプル液供給治具１を用いるために、サンプル液の内部への注入の際及び当該注入後において、サンプル液の外部への飛散や漏れ等を防止できる。従って、本実施形態に係るマイクロチップセットを用いた分析において、安全性を確保することができる。また、上記の飛散を防止することで、定量したサンプル液の量と分析時のサンプル液の量との間に誤差が生じることを抑制可能なため、上記サンプル液に関する分析において高い精度を確保することもできる。更に、上記サンプル液供給治具１は、被包部６も有するために、サンプル液の導入前後において、被包部６が中空針３を被包することになるので、誤動作により中空針３を人に刺してしまうことを防止できる。また、中空針３が折れたりした際にも、中空針３の破片がサンプル液供給治具１の周囲に散らばってしまうことを防止できる。更に、また、中空針３の先端部分等に付着したサンプル液が人等に接触してしまうことも防止できる。
【００７４】
上述してきた各実施形態におけるサンプル液は、特に限定されるものではないが、例えば、インフルエンザ感染の疑いのある患者由来の鼻腔拭い液等、核酸を含有する多様な試料が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明に係るマイクロチップセットによれば、高い分析精度及び操作時の安全性を確保することができる。そのため、本発明に係るマイクロチップは、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】
【００７６】
１：サンプル液供給治具、２：収容胴部、３：中空針、４：封止部、５：保持部、６：被包部、７：収容器、８：嵌合部、９：嵌合部、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、ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｂ３：基板層、Ａ、Ｂ：マイクロチップ、
【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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