(57)【要約】【課題】本発明は、マイクロ流体の固定及び送液を容易にかつ確実に制御することができる、マイクロチップを提供する。【解決手段】マイクロチップ１は、マイクロ流体が送液される第１の流路４ａが設けられている供給部２と、第１の流路４ａに接続されている第２の流路４ｂが設けられており、かつ屈曲可能な屈曲部と、第２の流路４ｂに接続されている第３の流路４ｃが設けられており、供給部２からマイクロ流体を供給される本体部１ａとを備える。屈曲部３が屈曲されることにより、第２の流路４ｂにおいてマイクロ流体の送液が停止され得るように、屈曲部３が構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体が送液される第１の流路が設けられている供給部と、
前記第１の流路に接続されている第２の流路が設けられており、かつ屈曲可能な屈曲部と、
前記第２の流路に接続されている第３の流路が設けられており、前記供給部から前記マイクロ流体を供給される本体部とを備え、
前記屈曲部が屈曲されることにより、前記第２の流路において前記マイクロ流体の送液が停止され得るように、前記屈曲部が構成されている、マイクロチップ。
【請求項２】
前記屈曲部がねじれ方向に屈曲可能であり、前記屈曲部がねじれ方向に屈曲されることにより、前記第２の流路において前記マイクロ流体の送液が停止され得るように、前記屈曲部が構成されている、請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項３】
前記供給部に設けられており、前記第１の流路に接続されており、かつ前記マイクロ流体を収容する収容部をさらに備える、請求項１または２に記載のマイクロチップ。
【請求項４】
前記供給部に設けられており、前記収容部に接続されており、かつガスを発生させるガス発生部をさらに備える、請求項３に記載のマイクロチップ。
【請求項５】
前記供給部と前記屈曲部とが同じ材料により一体として設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流体が送液される流路が設けられているマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ流体が送液される流路が設けられたマイクロチップが、生化学反応などに用いられることがあった。この場合、マイクロチップ内に、試薬を含むマイクロ流体が予め内包されていることが多い。内包されたマイクロ流体は、マイクロチップが使用されるまでは固定されている必要がある。マイクロ流体の固定化には、例えば、凍結乾燥法が用いられることが多かった。
【０００３】
下記の特許文献１では、ラプラス圧によりマイクロ流体の送液を制御するバルブを有するマイクロチップが開示されている。
【０００４】
下記の特許文献２に記載のマイクロチップでは、マイクロ流体の収容部の開口を覆うように、外部から引き剥がし可能な封止フィルムが設けられている。
【０００５】
下記の特許文献３に記載のマイクロチップでは、ヒスチジンタグを有する酵素が、ニッケル錯体を介して固定化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４７５４３９４号公報
【特許文献２】特開２００９−１６８６６７号公報
【特許文献３】特許第４１３４３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
凍結乾燥法は、試薬及びマイクロ流体の組成により適用できないことがあった。加えて、試薬及びマイクロ流体に応じた凍結乾燥条件及び安定化剤の選定が必要でもあった。
【０００８】
特許文献１のマイクロチップでは、ラプラス圧により、マイクロ流体をバルブ内に留め得るとしている。しかしながら、このマイクロチップには微細な流路構造が必要とされるため、マイクロチップの製造は困難であった。さらに、圧力抵抗を考慮した流路設計とする必要もあり、設計の自由度が低かった。
【０００９】
特許文献２のマイクロチップでは、封止フィルムを剥がす工程が必要であり、外部から封止フィルムを剥がすための開口部が設けられていた。そのため、マイクロ流体が開口部から外部に漏洩することがあった。
【００１０】
特許文献３のマイクロチップでは、流路にニッケル錯体を化学修飾するための表面処理工程が必要であった。また、固定化し得る試薬が限られていた。
【００１１】
本発明は、マイクロ流体の固定及び送液を容易にかつ確実に制御することができる、マイクロ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】
【００１２】
本発明に係るマイクロチップは、マイクロ流体が送液される第１の流路が設けられている供給部と、前記第１の流路に接続されている第２の流路が設けられており、かつ屈曲可能な屈曲部と、前記第２の流路に接続されている第３の流路が設けられており、前記供給部から前記マイクロ流体を供給される本体部とを備え、前記屈曲部が屈曲されることにより、前記第２の流路において前記マイクロ流体の送液が停止され得るように、前記屈曲部が構成されている。
【００１３】
本発明に係るマイクロチップのある特定の局面では、前記屈曲部がねじれ方向に屈曲可能であり、前記屈曲部がねじれ方向に屈曲されることにより、前記第２の流路において前記マイクロ流体の送液が停止され得るように、前記屈曲部が構成されている。
【００１４】
本発明の他の特定の局面では、前記供給部に設けられており、前記第１の流路に接続されており、かつ前記マイクロ流体を収容する収容部をさらに備える、マイクロチップが提供される。
【００１５】
本発明のさらに他の特定の局面では、前記供給部に設けられており、前記収容部に接続されており、かつガスを発生させるガス発生部をさらに備える、マイクロチップが提供される。
【００１６】
本発明に係るマイクロチップの別の特定の局面では、前記供給部と前記屈曲部とが同じ材料により一体として設けられている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、マイクロ流体の固定及び送液を容易にかつ確実に制御することができる、マイクロチップを提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロチップの部分切り欠き平面断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における屈曲部が屈曲している状態を示す、マイクロチップの正面図である
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例に係るマイクロチップの部分切り欠き平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロチップの部分切り欠き平面断面図である。
【００２１】
図１に示されているマイクロチップ１は、生化学反応などを行うためのマイクロデバイスとして用いることができる。なお、マイクロチップ１の用途は特に限定されない。
【００２２】
マイクロチップ１は、本体部１ａを有する。マイクロチップ１は、本体部１ａに接続されている屈曲部３及び供給部２を有する。より具体的には、屈曲部３は、接続部８を介して本体部１ａに接続されている。屈曲部３に供給部２が接続されている。供給部２は、マイクロ流体を本体部１ａに供給する。なお、接続部は必ずしも設けられていなくともよく、屈曲部が本体部に直接接続されていてもよい。
【００２３】
供給部２には、第１の流路としての第１のマイクロ流路４ａが設けられている。屈曲部３には、第１のマイクロ流路４ａに接続されている第２の流路としての第２のマイクロ流路４ｂが設けられている。他方、本体部１ａには、第３のマイクロ流路４ｃが設けられている。接続部８には、第２のマイクロ流路４ｂと第３のマイクロ流路４ｃとを接続している接続流路９が設けられている。なお、本体部１ａの詳細については後述する。
【００２４】
ここで、「マイクロ流路」とは、マイクロ流路を流れるマイクロ流体としての液体に所謂マイクロ効果が発現する形状寸法に形成されている流路をいう。具体的には、「マイクロ流路」とは、マイクロ流路を流れる液体が、表面張力と毛細管現象との影響を強く受け、通常の寸法の流路を流れる液体とは異なる挙動を示す形状寸法に形成されている流路をいう。
【００２５】
ただし、どのような形状寸法の流路においてマイクロ効果が発現するかは、流路に導入される液体の物性によって異なる。例えば、マイクロ流路の横断面が矩形状である場合には、一般的には、マイクロ流路の横断面における高さ及び幅のうちの小さい方が５ｍｍ以下、好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは２００μｍ以下に設定される。マイクロ流路の横断面が円形状である場合は、一般的には、マイクロ流路の直径は、５ｍｍ以下、好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは２００μｍ以下に設定される。
【００２６】
本実施形態では、供給部２、屈曲部３及び接続部８は同一部材により一体として設けられている。図１中の破線Ａが供給部２と屈曲部３との境界部分であり、破線Ｂが屈曲部３と接続部８との境界部分である。破線Ｃが、接続流路９と第３のマイクロ流路４ｃとの境界部分である。供給部２、屈曲部３及び接続部８は、屈曲可能な材料からなる。屈曲可能な材料としては、例えば、シリコーンゴム、天然ゴム、あるいはブチルゴムなどが挙げられる。なお、供給部２、屈曲部３及び接続部８は、ゴム以外の屈曲可能な樹脂などからなっていてもよい。供給部２、屈曲部３及び接続部８は、フィルム状の材料からなることが好ましい。それによって、屈曲部３は容易に屈曲され得る。
【００２７】
なお、供給部、屈曲部及び接続部は、一体として設けられていなくともよい。供給部、屈曲部及び接続部は異なる材料からなっていてもよく、少なくとも屈曲部が屈曲可能な材料からなっていればよい。
【００２８】
図２は、第１の実施形態における屈曲部が屈曲している状態を示す、マイクロチップの正面図である。このように、屈曲部３は屈曲可能とされている。
【００２９】
図１に戻り、供給部２には、第１のマイクロ流路４ａに接続されている収容部５が設けられている。収容部５には、マイクロ流体が収容される。本実施形態では、供給部２には、ガス発生部６も設けられている。収容部５とガス発生部６とは、第４のマイクロ流路４ｄにより接続されている。
【００３０】
ガス発生部６は、ガスを発生させるガス発生剤を有する。ガス発生剤の種類は特に限定されない。ガス発生剤は、例えば、加熱されることによってガスを発生させるものであってもよく、あるいは、光が照射されることによってガスを発生させるものであってもよい。なお、収容部及びガス発生部は、必ずしも設けられていなくともよい。
【００３１】
上述したように、マイクロチップ１は、生化学反応などに用いることができる。この場合、反応の試薬の溶液としてのマイクロ流体が、収容部５に予め収容されている。これにより、試薬の種類によらず、マイクロチップ１の構成やマイクロチップ１の製造条件を一定のものとすることができる。マイクロチップ１の使用に際し、ガス発生部６から発生したガスにより、マイクロ流体が、第１のマイクロ流路４ａ、第２のマイクロ流路４ｂ及び接続流路９を介して本体部１ａに送液される。本体部１ａにおいて、生化学反応が行われる。
【００３２】
本実施形態の特徴は、屈曲部３が屈曲されることにより、第２のマイクロ流路４ｂにおいてマイクロ流体の送液が停止され得るように、屈曲部３が構成されていることにある。それによって、マイクロ流体の固定及び送液を容易にかつ確実に制御することができる。これを、以下において説明する。
【００３３】
本実施形態では、屈曲部３が屈曲されることにより、第２のマイクロ流路４ｂの横断面積が小さくなる。それによって、マイクロ流体に加わる、収容部５に向かう方向のラプラス圧が大きくなる。よって、マイクロ流体に加わる上記方向の抵抗が大きくなる。これにより、マイクロ流体が含む試薬などの種類によらず、マイクロ流体を収容部５に固定することができる。
【００３４】
マイクロチップ１を使用するに際し、屈曲部３の屈曲を緩和させることにより、マイクロ流体を本体部１ａに送液することができる。より具体的には、屈曲部３の屈曲が緩和されることにより、第２のマイクロ流路４ｂの横断面積が大きくなる。それによって、マイクロ流体に加わる、収容部５に向かう方向のラプラス圧が小さくなる。そのため、マイクロ流体に加わる上記方向の抵抗が小さくなる。マイクロ流体に加わる抵抗が、マイクロ流体が送液され得るまで小さくなったとき、マイクロ流体が収容部５から本体部１ａに送液される。このように、マイクロ流体の固定及び送液を容易に制御することができる。
【００３５】
なお、第２のマイクロ流路４ｂが屈曲により完全に閉鎖されていなくとも、マイクロ流体の送液はラプラス圧により停止され得る。すなわち、第２のマイクロ流路４ｂの横断面積が０よりも大きい状態でマイクロ流体を収容部５に固定することができる。もっとも、第２のマイクロ流路４ｂが屈曲により完全に閉鎖され、横断面積が０となっていても、マイクロ流体を固定することができる。
【００３６】
上述したように、マイクロ流体を本体部１ａに送液するに際しては、屈曲部３の屈曲を緩和すればよい。そのため、マイクロ流体の送液において、第１〜第４のマイクロ流路４ａ〜４ｄ及び接続流路９は外部に開放されない。よって、マイクロ流体は外部に漏洩し難い。従って、マイクロ流体の固定及び送液を確実に制御することができる。加えて、本実施形態では、ガス発生部６からガスを発生させることにより、マイクロ流体を確実に送液することができる。
【００３７】
以下において、本体部１ａの詳細を説明する。
【００３８】
本体部１ａは、基板７を有する。基板７は、例えば、樹脂、ガラス、セラミックスなどにより構成することができる。基板７を構成する樹脂としては、例えば、有機シロキサン化合物、ポリメタクリレート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。有機シロキサン化合物の具体例としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチル水素シロキサンなどが挙げられる。
【００３９】
なお、基板７は複数の層を有していてもよく、あるいは、単層であってもよい。
【００４０】
基板７中には、マイクロ流体が送液される上記第３のマイクロ流路４ｃが設けられている。供給部２から送液されたマイクロ流体が、第３のマイクロ流路４ｃにおいて送液される。ここで、第３のマイクロ流路４ｃに接続されており、生化学反応などを行う反応領域を本体部１ａが有することが好ましい。それによって、マイクロチップ１を生化学反応などに用いることができる。もっとも、マイクロチップ１は、生化学反応以外に用いることもできる。なお、第３のマイクロ流路の構成は特に限定されない。
【００４１】
ところで、図３に示す変形例のように、屈曲部１３は、ねじれ方向に屈曲可能であってもよい。この場合においても、第２のマイクロ流路の横断面積を小さくすることができる。よって、第１の実施形態と同様に、マイクロ流体の固定及び送液を容易にかつ確実に制御することができる。
【００４２】
なお、屈曲部１３は、フィルム状の材料からなることが好ましい。それによって、屈曲部１３は、ねじれ方向に容易に屈曲され得る。従って、マイクロ流体の固定及び送液をより一層容易に制御することができる。
【００４３】
マイクロチップ１においては、供給部２及び屈曲部３は、基板７の側面に接続されている。なお、供給部及び屈曲部は、例えば、基板の主面に接続されていてもよい。この場合には、マイクロチップの製造に際し、基板と屈曲部とを容易に接続することができる。マイクロチップを小型にすることもできる。
【００４４】
例えば、本体部の第３のマイクロ流路が分岐している場合は、収容部及び第１，第２の流路は、複数設けられていてもよい。このとき、第３のマイクロ流路が分岐しているそれぞれの部分に、それぞれの第２のマイクロ流路が接続されていることが好ましい。この場合には、複数の試薬を収容し、各試薬の溶液としての各マイクロ流体を固定することができる。よって、マイクロチップの使用に際し、各マイクロ流体をそれぞれ本体部に送液することができる。
【００４５】
あるいは、第１の実施形態における屈曲部及び供給部が、本体部に複数接続されていてもよい。この場合においても、上記と同様に、複数の試薬の溶液としてのマイクロ流体をそれぞれ本体部に送液することができる。どの試薬を反応させるかの選択をすることもできる。
【符号の説明】
【００４６】
１…マイクロチップ
１ａ…本体部
２…供給部
３…屈曲部
４ａ〜４ｄ…第１〜第４のマイクロ流路
５…収容部
６…ガス発生部
７…基板
８…接続部
９…接続流路
１２…供給部
１３…屈曲部
【図１】
2017040504.tif 000003
【図２】
2017040504.tif 000004
【図３】
2017040504.tif 000005