(57)【要約】【課題】気泡による悪影響を確実に防止する。【解決手段】マイクロチップ２０の流入口２６に液体試料を流入させるフローセル１０は、マイクロチップ２０に対する対向面１１０が形成されたフローセル本体１１を備える。フローセル本体１１は、当該フローセル本体１１の内部に設けられ、対向面における流入口２６との対向位置から開口する送液路１２と、対向面における送液路１２の開口部分を環状に囲うよう当該対向面から突設されてマイクロチップ２０に当接する環状突出部１４と、を有する。送液路１２と、環状突出部１４とは、流入口２６と内部形状が同一である。【選択図】図３
2013104865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロチップの流入口に液体試料を流入させる流体供給器具において、
前記マイクロチップに対する対向面が形成された器具本体を備え、
前記器具本体は、
当該器具本体の内部に設けられ、前記対向面における前記流入口との対向位置から開口する送液路と、
前記対向面における前記送液路の開口部分を環状に囲うよう当該対向面から突設されて前記マイクロチップに当接する環状突出部と、
を有し、
前記送液路と、前記環状突出部とは、
前記流入口と内部形状が同一であることを特徴とする流体供給器具。
【請求項２】
請求項１記載の流体供給器具において、
前記環状突出部における前記マイクロチップとの当接部は、平坦面をなすことを特徴とする流体供給器具。
【請求項３】
請求項１または２記載の流体供給器具において、
前記マイクロチップは、
貼り合わされた２枚の基板の間に液体試料の流路を有するとともに、これら２枚の基板のうち一方の基板に前記流入口を有しており、
当該流体供給器具は、
前記マイクロチップに液体試料を流入させるときに、当該マイクロチップに対して押圧されるものであり、
前記マイクロチップに対して当該流体供給器具が押圧されたときの前記一方の基板における撓み量を「δ」とし、
当該流体供給器具から前記マイクロチップに対して加えられる荷重を「Ｗ」とし、
前記一方の基板の見かけヤング率を「Eap」とし、
前記環状突出部における前記マイクロチップとの当接部の面積を「ＡＬ」とし、
前記マイクロチップに対して当該流体供給器具が押圧されていないときの、前記２枚の基板のうち他方の基板における前記対向面側の面から、前記一方の基板における前記対向面側の面までの距離を「ｈ１」、前記流路の高さを「ｈ２」、前記環状突出部の高さを「ｈ３」とした場合に、
δ＝（ｈ１／（ＡＬ×Ｅａｐ））×Ｗ、
５＜１００−｛（ｈ１−δ)／ｈ１×１００｝＜１５、かつ、
２×ｈ２＜ｈ３＜３×ｈ２
を満たすことを特徴とする流体供給器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体供給器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微小空間内で核酸、タンパク質、血液などの液体試料の分析を行う技術分野においては、図５に示すように、内部に微細な流路や回路を形成したマイクロチップ１００と、当該マイクロチップ１００に液体試料を供給するフローセル２００等とが組み合わせられて使用されている。
【０００３】
マイクロチップ１００は、樹脂などで形成された２つの基板１０１，１０２を有しており、少なくとも一方の基板１０１に微細加工を施した後、これら２つの基板を貼り合わせることによって製造されている。ここで、微細加工によって基板１０１に形成された溝１０３は液体試料の微細流路１０５を形成し、貫通口１０４は液体試料の流入口１０６、流出口（図示せず）を形成するようになっている。
【０００４】
一方、フローセル２００は、板状に形成された器具本体２０１を有している。この器具本体２０１の内部には、当該器具本体２０１におけるマイクロチップ１００との対向面２０５から開口する送液路２０３が設けられている。また、対向面２０５における送液路２０３の開口部分の周囲には、対向面２０５から環状に突出して当該開口部分を囲う環状突出部２０６が設けられている。この環状突出部２０６は、マイクロチップ１００に当接することで、液体試料の漏れを防止するようになっている。なお、環状突出部２０６の径「ｃ」は、送液路２０３の径「ａ」及び流入口１０６の径「ｂ」よりも大きくなっている。
【０００５】
ところで、以上のようなフローセル２００を用いてマイクロチップ１００に液体試料を供給する場合には、流入口１０６付近の隅部分（例えば図中の領域Ｒなど）に濡れ残りが生じてしまうと、当該濡れ残り部分に存在する気体が気泡として微細流路１０５に流れ込んでしまい、液体試料の化学反応や分析に悪影響を及ぼしてしまうという問題がある。
【０００６】
そのため、近年、このような問題を解決する技術として、例えば以下の２つの様な技術が提案されている。
即ち、１つ目の技術は、流路内に気泡が発生しない程度の送液速度を求めた後、液体試料の流出口側から圧力を加えつつ必要最低量の液体試料を予め送液することで気泡の発生を防止する技術である（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
また、２つ目の技術は、液体試料の流路近傍に気泡のトラップを設けることで、気泡による悪影響を防止する技術である（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４２７３２５２号公報
【特許文献２】特許第４４０７２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、表面張力の影響などによって依然として濡れ残りが生じてしまうため、気泡による悪影響を確実に防止することはできない。また、この技術では、液体試料の化学反応や分析に先立って流速を制御しつつ液体試料を流さなくてはならず、手間が掛かってしまう。
【００１０】
また、特許文献２の技術では、気泡が多量に生じてトラップ内に捕らえられたり、トラップ内に捕らえられた気泡が温度上昇などによって膨張したりすると、トラップ内に気泡が留まりきれずに微細流路に流れ込んでしまうため、気泡による悪影響を確実に防止することはできない。また、トラップ自体が塗れ残り部分となって気泡を生じさせてしまい、かえって気泡による悪影響を生じさせてしまう場合もあり得る。
【００１１】
本発明の課題は、気泡による悪影響を確実に防止することのできる流体供給器具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、マイクロチップの流入口に液体試料を流入させる流体供給器具において、
前記マイクロチップに対する対向面が形成された器具本体を備え、
前記器具本体は、
当該器具本体の内部に設けられ、前記対向面における前記流入口との対向位置から開口する送液路と、
前記対向面における前記送液路の開口部分を環状に囲うよう当該対向面から突設されて前記マイクロチップに当接する環状突出部と、
を有し、
前記送液路と、前記環状突出部とは、
前記流入口と内部形状が同一であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、気泡による悪影響を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る液体試料分析装置の全体構成を示す概念図である。
【図２】マイクロチップ及びフローセルを示す分解斜視図である。
【図３】マイクロチップ及びフローセルを示す断面図である。
【図４】気泡、液漏れの発生と、基板高さの変動率との関係を示す図である。
【図５】従来のマイクロチップ及びフローセルを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
図１は、本実施の形態における液体試料分析装置１の概略構成図である。
【００１６】
この図に示すように、液体試料分析装置１は、内部に液体試料を流すためのマイクロチップ２０と、マイクロチップ２０に連通して液体試料の供給排出を行うフローセル１０と、フローセル１０に液体試料を送液する送液部３０と、フローセル１０から排出された液体試料を保管する廃液容器５０と、マイクロチップ２０内の分析対象物を光学的に検出する検出部４０と、フローセル１０からマイクロチップ２０へ液体試料を流入させる際にフローセル１０をマイクロチップ２０に対して押圧する押圧装置６０と、液体試料分析装置１の各部を制御するとともに検出部４０による検出結果を解析する制御装置２と、液体資料分析装置１における作業内容を出力するモニタ３等とを備えている。なお、これら液体試料分析装置１における各部のうち、送液部３０、廃液容器５０、検出部４０、制御装置２及びモニタ３としては、例えば上記特許文献２に記載のもの等、従来より公知のものを用いることができる。また、押圧装置６０としては、フローセル１０をマイクロチップ２０に対して垂直に押圧してこれらの間での液体試料の漏れを防ぐことが可能な限りにおいて、従来より公知のものを用いることができる。
【００１７】
マイクロチップ２０は、図２に示すように、樹脂などで形成された２つの基板２１，２２を有しており、少なくとも一方の基板（本実施の形態においては基板２１）に微細加工を施した後、これら２つの基板２１，２２を貼り合わせることによって製造されている。ここで、微細加工によって基板２１に形成された溝２３は液体試料の微細流路２５を形成し、貫通口２４は液体試料の流入口２６、流出口２７を形成するようになっている。微細流路２５における検出部４０（図１参照）との対向領域には、液体試料中の分析対象物を検出部４０に検出させるための検出領域（図示せず）が形成されている。この検出領域には、分析対象物と特異的に結合するプローブ分子が予め固定されていても良い。なお、本実施の形態においては、流入口２６の断面形状（液体試料の流れ方向に直交する断面の形状）は円形となっている。また、図２では、溝２３，微細流路２５を簡略化して図示している。
【００１８】
以上のマイクロチップ２０は、液体試料の分析を行う度に交換可能となっている。このようなマイクロチップ２０としては、例えば上記特許文献２に記載のもの等、従来より公知のマイクロチップを用いることができる。
【００１９】
フローセル１０は、本発明における流体供給器具であり、マイクロチップ２０の上面に載置されて当該マイクロチップ２０の流入口２６に液体試料を流入させるとともに、マイクロチップ２０の流出口２７から液体試料を流出させるようになっている。このフローセル１０は、板状に形成されてマイクロチップ２０に下面１１０で対向するフローセル本体１１を有している。
【００２０】
フローセル本体１１は、図２，図３（ａ）に示すように、送液路１２，１３と、環状突出部１４とを有している。
【００２１】
送液路１２，１３は、液体試料の流路であり、フローセル本体１１の内部に設けられるとともに、下面１１０における流入口２６，流出口２７との対向位置からそれぞれ開口している。なお、本実施の形態においては、送液路１２は、流入口２６に供給するための液体試料を送液するようになっており、上流側の端部において送液部３０に連通している。また、送液路１３は、流出口２７から排出された液体試料を送液するようになっており、下流側の端部（図２中、右上の部分）において廃液容器５０に連通している。
【００２２】
環状突出部１４は、下面１１０における送液路１２，１３の開口部分をそれぞれ環状に囲うよう当該下面１１０から突設されている。この環状突出部１４におけるマイクロチップ２０との当接部、つまり下端部は平坦面となっている。これにより、環状突出部１４がマイクロチップ２０に当接した場合には、液体試料の漏れが防止される。以下、送液路１２の開口部分に設けられた環状突出部１４と、送液路１３の開口部分に設けられた環状突出部１４とを区別し、前者を環状突出部１４Ａ、後者を環状突出部１４Ｂとして説明する。
【００２３】
ここで、図３に示すように、以上の送液路１２と、環状突出部１４Ａとは、流入口２６との間で内部形状が同一であり、流れ方向に沿って内面が段差を有さずに平坦となっている。より具体的には、本実施の形態における送液路１２の内径「Ａ」と、環状突出部１４Ａの内径「Ｃ」とは流入口２６の内径「Ｂ」と等しく、かつ、送液路１２及び環状突出部１４Ａは液体試料の流れ方向に直交する断面の形状が流入口２６と同じく円形となっている。但し、送液路１２及び環状突出部１４Ａの断面形状は、流入口２６の断面形状と同じである限りにおいて、円形に限らず、例えば矩形状など、他の形状であっても良い。
【００２４】
なお、本実施の形態におけるフローセル１０はマイクロチップ２０と検出部４０との間に介在しており、検出部４０はフローセル１０を通して分析対象物の光学検出を行うようになっている。そのため、フローセル１０は、検出部４０との対向位置に、当該検出部４０に分析対象物の光学検出を行わせるための観測孔（図示せず）を有している。このような観測孔としては、例えば上記特許文献２に記載のものを用いることができる。但し、フローセル１０を透明な材料で形成する場合等には、フローセル１０に観測孔を設けないこととしても良い。
【００２５】
以上のフローセル１０は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、マイクロチップ２０に液体試料を流入させるときに、押圧装置６０によって当該マイクロチップ２０に対し押圧されるようになっており、以下の式（１）〜（３）を満たすようになっている。
【００２６】
δ＝（ｈ１／（ＡＬ×Ｅａｐ））×Ｗ  …（１）
５＜１００−｛（ｈ１−δ）／ｈ１×１００｝＜１５  …（２）
２×ｈ２＜ｈ３＜３×ｈ２  …（３）
【００２７】
但し、式中の「δ」は、マイクロチップ２０に対してフローセル１０が押圧されたときの基板２１の撓み量である。また、「Ｗ」は、フローセル１０からマイクロチップ２０に対して加えられる荷重である。また、「Eap」は、基板２１の見かけヤング率である。また、「ＡＬ」は、環状突出部１４におけるマイクロチップ２０との当接部、つまり環状突出部１４の下端面の面積である。また、「ｈ１」は、マイクロチップ２０に対してフローセル１０が押圧されていないときの基板２２の上面から、基板２１の上面までの距離である。また、「ｈ２」は、マイクロチップ２０に対してフローセル１０が押圧されていないときの、微細流路２５の高さである。また、「ｈ３」は、環状突出部の高さである。
【００２８】
ここで、上述の式（２）に関して本発明者等が実験を行って検討したところ、「１００−｛（ｈ１−δ）／ｈ１×１００｝」（以下、基板高さの変動率とする）の値を「０」，「５」，「１０」，「１５」，「２０」に調整してフローセル１０からマイクロチップ２０に液体試料を送液した場合には、図４に示すような結果が得られている。この結果によれば、基板高さの変動率の値が「０」の場合には液漏れが生じ、値が「２０」の場合にはマイクロチップ２０の流路内に気泡が生じ、値が「５」，「１０」，「１５」，「２０」の場合には液漏れも気泡も生じないことが分かる。但し、この実験においては、基板２１としてシリコンゴム製のものを用いている。
【００２９】
続いて、液体試料の分析を行うときの液体資料分析装置１の動作について説明する。
【００３０】
まず、押圧装置６０がフローセル１０をマイクロチップ２０に対して押圧する。これにより、送液路１２の開口部分に設けられた環状突出部１４Ａが流入口２６の周囲に当接するとともに、送液路１３の開口部分に設けられた環状突出部１４Ｂが流出口２７の周囲に当接し、マイクロチップ２０の流入口２６，流出口２７に対してフローセル１０の送液路１２，１３が連通する。
【００３１】
次に、送液部３０がフローセル１０に液体試料を送液する。これにより、液体試料はフローセル１０の送液路１２から環状突出部１４Ａ及び流入口２６を介してマイクロチップ２０内に流入した後、当該マイクロチップ２０から流出口２７及び環状突出部１４Ｂを介してフローセル１０に排出される。さらに、フローセル１０に排出された液体試料は送液路１３から廃液容器５０に排出される。
【００３２】
このとき、上述したように送液路１２と環状突出部１４Ａとは、マイクロチップ２０の流入口２６と内部形状が同一であるので、濡れ残り、ひいては気泡の発生が防止されることとなる。また、環状突出部１４Ａにおけるマイクロチップ２０との当接部は平坦面をなすので、マイクロチップ２０に対して液体試料を流入させる際の液漏れの発生が防止されることとなる。更に、環状突出部１４Ａの高さ「ｈ３」等が上述の式（１）〜（３）を満たすので、図４に示したように、液漏れや気泡の発生がより確実に防止される。
【００３３】
そして、制御装置２が検出部４０によってマイクロチップ２０内の分析対象物を検出するとともに、検出結果を解析してモニタ３に出力する。
【００３４】
以上のように、本実施の形態における液体試料分析装置１によれば、送液路１２と環状突出部１４Ａとは、マイクロチップ２０の流入口２６と内部形状が同一であるので、濡れ残りの発生を防止することができる。従って、濡れ残りによって気泡が発生してしまうのを防止することができるため、気泡による悪影響を確実に防止することができる。また、特許文献１記載の技術と異なり、予め流速を制御しつつ液体試料を流す必要がないため、手間を軽減することができる。
【００３５】
また、環状突出部１４Ａにおけるマイクロチップ２０との当接部は平坦面をなすので、マイクロチップ２０に対して液体試料を流入させる際に液漏れが生じるのを防止することができる。
【００３６】
また、環状突出部１４Ａの高さ「ｈ３」等が式（１）〜（３）を満たすので、液漏れや気泡の発生をより確実に防止することができる。
【００３７】
なお、上記実施の形態においては、液体試料分析装置１が液体試料の分析を行うこととして説明したが、液体試料に化学反応を行わせたり、液体試料の成分を分離させたりすることとしても良い。
【００３８】
また、その他の点についても、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更可能であるのは勿論である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  フローセル（流体供給器具）
１１  フローセル本体（器具本体）
１２  送液路
１４  環状突出部
２０  マイクロチップ
２６  流入口
【図１】
2013104865.tif 000003
【図２】
2013104865.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013104865.tif 000006
【図５】
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