(57)【要約】【課題】混合流路の長さが短い場合であっても、複数種類の液体を合流させた後に所定の混合比率で分岐させことが可能なマイクロチップを得る。【解決手段】第１液体を合流部ＪＣに流入させる第１流入路１０１と、第１液体とは異なる第２液体を前記合流部において前記第１流入路の同一平面内の両側から合流させる第２流入路１０２及び第３流入路１０３、合流部ＪＣから分岐部ＳＰまで第１液体及び第２液体を層流をなした状態で送液させる中間流路１１０と、第２流入路１０２から送液された第２液体と第１液体との合流液体を合流部ＪＣから層流をなした状態で分岐部ＳＰから分流させる第１流出路１１１と、第３流入路１０３から送液された第２液体と第１液体との合流液体を層流をなした状態で分岐部ＳＰから分流させる第２流出路１１２と、を有することを特徴とするマイクロチップとする。【選択図】図６
2009145256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続された外部のマイクロポンプからの駆動液が注入される上流開口部と、
該上流開口部に連通して設けられ、液体を貯留する複数の貯留部と、
前記貯留部からの液体を送液する微細流路と、
該微細流路内に設けられ複数の微細流路を送液された液体を合流させる合流部と、
該合流部で合流させた液体を分流させる分岐部と、
を有するマイクロチップであって、
第１液体を前記合流部に流入させる第１流入路と、
第１液体とは異なる第２液体を前記合流部において前記第１流入路の同一平面内の両側から合流させる第２流入路及び第３流入路と、
前記合流部から前記分岐部まで第１液体及び第２液体を層流をなした状態で送液させる中間流路と、
前記第２流入路から送液された第２液体と前記第１液体との合流液体を前記合流部から層流をなした状態で前記分岐部から分流させる第１流出路と、
前記第３流入路から送液された第２液体と前記第１液体との合流液体を層流をなした状態で前記分岐部から分流させる第２流出路と、
を有することを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２】
前記第２液体は異なる２つの貯留部から送液させ、かつ、該２つの貯留部及び第１液体を貯留させる貯留部とは、それぞれ異なる前記上流開口部に連通されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項３】
前記第２液体は１つの貯留部から送液させ、前記合流部の上流側で第２流入路と第３流路に分流させる第２分岐部を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項４】
前記第１液体と前記第２液体の、前記第１流出路における混合比と、前記第２流出路における混合比は同一であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項５】
前記合流部において、前記第２流入路及び第３流入路は、前記第１流入路を中心として対称の関係にあり、かつ
前記分岐部において、第１流出路と第２流出路は、分岐部を中心として対称の関係にあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項６】
前記第１流出路と前記第２流出路との流量比率に応じて、前記第２流入路と前記第３流入路との流量比率が設定されていることを特徴とする請求項４に記載のマイクロチップ。
【請求項７】
前記第１流出路及び前記第２流出路における前記第１液体と前記第２液体との混合比に応じて、
前記第２流入路と前記第３流入路の合計の流量と、前記１流入路の流量との流量比率が設定されていることを特徴とする請求項４に記載のマイクロチップ。
【請求項８】
第１液体及び第２液体とは異なる第３液体を前記合流部において、前記第１流入路の同一平面内の両側から合流させる第４流入路及び第５流入路と、
を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項９】
前記第１液体と前記第２液体と第３液体の、前記第１流出路における混合比と、前記第２流出路における混合比は同一であることを特徴とする請求項８に記載のマイクロチップ。
【請求項１０】
前記第１流出路及び前記第２流出路における前記第１液体と前記第２液体と第３液体の混合比に応じて、
前記第４流入路と前記第５流入路との合計の流量と、前記第２流入路と前記第３流入路の合計の流量と、前記１流入路の流量との流量比率が設定されていることを特徴とする請求項９に記載のマイクロチップ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載のマイクロチップを収容可能で、
収容したマイクロチップの上流開口部に駆動液を送液するマイクロポンプと、
を有することを特徴とするマイクロチップ分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロチップ及びマイクロチップ分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細流路が集積加工されたマイクロチップ内において、複数の液体を混合して反応させ、当該反応の状態を検出して分析を行うマイクロ総合分析システム（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ；μＴＡＳ）が注目されている。
【０００３】
μＴＡＳでは、試料の量が少ない、反応時間が短い、廃棄物が少ない等のメリットがある。医療分野に使用した場合、検体（血液、尿、拭い液等）の量を少なくすることで患者への負担を軽減でき、試薬の量を少なくすることで検査のコストを下げることができる。また、検体、試薬の量が少ないことから、反応時間が大幅に短縮され、検査の効率化が図れる。さらに、装置が小型であるため小さな医療機関にも設置することができ、場所を選ばず迅速に検査を行うことができる。
【０００４】
マイクロチップを用いる検査では、例えば特許文献１に示すように、マイクロチップをマイクロポンプに接続し、マイクロポンプから駆動液を供給することでマイクロチップ内の流路に収容されている検体や試薬を送液している。検体と試薬、又は試薬同士を混合する場合には、複数の流路が合流する合流部を設け、当該合流部で混合を行っている。
【０００５】
また特許文献２に開示されているマイクロチップでは、２種類の試料ＲＧ１、ＲＧ２を合流部ＪＣＴで合流させている。そして合流した２種類の試料は相分離した相流となって経路Ａ３を流れ、下流側の分岐部ＢＦＲで再び試料ＲＧ１、ＲＧ２のそれぞれに分かれて排出口から排出させるマイクロチップが開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２６６９２３号公報
【特許文献２】特開２００６−１１６４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたマイクロチップでは、２種類の液を十分に混合させるためには長い混合流路１５を送液させている。このような場合に所定の混合比で混合させた混合液を分割させるような場合には、当該混合流路１５で十分混合させた後に分岐部を設ける必要があり、設計の自由度に制限を受けていた。
【０００７】
また、特許文献２に開示されたマイクロチップは、試料を送る際に、乱流を生じさせずに送るものであり、２種類の試料の混合をさせるためのものではない。
【０００８】
本願発明は上記問題に鑑み、混合流路の長さが短い場合であっても、複数種類の液体を合流させた後に所定の混合比率で分岐させことが可能なマイクロチップを得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。
【００１０】
（１）接続された外部のマイクロポンプからの駆動液が注入される上流開口部と、
該上流開口部に連通して設けられ、液体を貯留する複数の貯留部と、
前記貯留部からの液体を送液する微細流路と、
該微細流路内に設けられ複数の微細流路を送液された液体を合流させる合流部と、
該合流部で合流させた液体を分流させる分岐部と、
を有するマイクロチップであって、
第１液体を前記合流部に流入させる第１流入路と、
第１液体とは異なる第２液体を前記合流部において前記第１流入路の同一平面内の両側から合流させる第２流入路及び第３流入路と、
前記合流部から前記分岐部まで第１液体及び第２液体を層流をなした状態で送液させる中間流路と、
前記第２流入路から送液された第２液体と前記第１液体との合流液体を前記合流部から層流をなした状態で前記分岐部から分流させる第１流出路と、
前記第３流入路から送液された第２液体と前記第１液体との合流液体を層流をなした状態で前記分岐部から分流させる第２流出路と、
を有することを特徴とするマイクロチップ。
【００１１】
（２）上記（１）に記載のマイクロチップを収容可能で、
収容したマイクロチップの上流開口部に駆動液を送液するマイクロポンプと、
を有することを特徴とするマイクロチップ分析システム。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、混合流路の長さが短い場合であっても、複数種類の液体を合流させた後に所定の混合比率で分岐させことが可能なマイクロチップを得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
【００１４】
［分析システムの装置構成］
図１は、本実施形態に係るマイクロチップを用いるマイクロチップ分析システム８の外観図である。マイクロチップ分析システム８は、マイクロチップ１に予め注入された検体と試薬とを自動的に反応させ、反応結果を自動的に出力する装置である。
【００１５】
マイクロチップ分析システム８の筐体８２には、マイクロチップ１を装置内部に挿入するための挿入口８３、表示部８４、メモリカードスロット８５、プリント出力口８６、操作パネル８７、外部入出力端子８８が設けられている。
【００１６】
検査担当者は、図１の矢印方向にマイクロチップ１を挿入し、操作パネル８７を操作して検査を開始させる。マイクロチップ分析システム８の内部では、マイクロチップ１内の反応の検査が自動的に行われ、検査が終了すると表示部８４に結果が表示される。検査結果は操作パネル８７の操作により、プリント出力口８６よりプリントを出力したり、メモリカードスロット８５に挿入されたメモリカードに記憶したりすることができる。また、外部入出力端子８８から例えばＬＡＮケーブルを使って、パソコンなどにデータを保存することができる。検査終了後、検査担当者はマイクロチップ１を挿入口８３から取り出す。
【００１７】
図２は、本実施形態に係るマイクロチップを用いるマイクロチップ分析システム８の概略斜視図であり、図３は構成図である。図２及び図３においては、マイクロチップが図１に示す挿入口８３から挿入され、セットが完了している状態を示している。
【００１８】
マイクロチップ分析システム８は、マイクロチップ１に予め注入された検体及び試薬を送液するための駆動液Ｌ０を貯留する駆動液タンク７０、マイクロチップ１に駆動液Ｌ０を供給するためのマイクロポンプ５、マイクロポンプ５とマイクロチップ１とを駆動液Ｌ０が漏れないように接続するポンプ接続部６、マイクロチップ１の必要部分を温調する温度調節ユニット３、マイクロチップ１をずれないように温度調節ユニット３及びポンプ接続部６に密着させるためのチップ押圧板２、チップ押圧板２を昇降させるための押圧板駆動部２１、マイクロチップ１をマイクロポンプ５に対して精度良く位置決めする規制部材２２、マイクロチップ１内の検体と試薬との反応状態等を検出する光検出部４（４ａ及び４ｂ）、等を備えている。
【００１９】
チップ押圧板２は、初期状態においては、図３に示す位置より上方に退避している。これにより、マイクロチップ１は矢印Ｘ方向に挿抜可能であり、検査担当者は挿入口８３（図１参照）から規制部材２２に当接するまでマイクロチップ１を挿入する。その後、チップ押圧板２は、押圧板駆動部２１により下降してマイクロチップ１に当接し、マイクロチップ１の下面が温度調節ユニット３及びポンプ接続部６に密着される。
【００２０】
温度調節ユニット３は、マイクロチップ１と対向する面にペルチェ素子３１及びヒータ３２を備え、マイクロチップ１がマイクロチップ分析システム８にセットされたときに、ペルチェ素子３１及びヒータ３２がマイクロチップ１に密着するようになっている。試薬が収容されている部分をペルチェ素子３１で冷却して試薬が変性しないようにしたり、検体と試薬とが反応する反応部１３９をヒータ３２で加熱して反応を促進させたりする。
【００２１】
発光部４ａ及び受光部４ｂから構成される光検出部４では、発光部４ａからの光をマイクロチップ１に照射し、マイクロチップ１を透過した光を受光部４ｂにより検出する。受光部４ｂはチップ押圧板２の内部に一体的に設けられている。発光部４ａ及び受光部４ｂは、図３に示すマイクロチップ１の被検出部１４８に対向するように設けられている。
【００２２】
マイクロポンプ５は、ポンプ室５２、ポンプ室５２の容積を変化させる圧電素子５１、ポンプ室５２のマイクロチップ１側に位置する第１絞り流路５３、ポンプ室の駆動液タンク７０側に位置する第２絞り流路５４、等から構成されている。第１絞り流路５３及び第２絞り流路５４は絞られた狭い流路となっており、また、第１絞り流路５３は第２絞り流路５４よりも長い流路となっている。
【００２３】
駆動液Ｌ０を順方向（マイクロチップ１に向かう方向）に送液する場合には、まず、ポンプ室５２の容積を急激に減少させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、短い絞り流路である第２絞り流路５４において乱流が発生し、第２絞り流路５４における流路抵抗が長い絞り流路である第１絞り流路５３に比べて相対的に大きくなる。これにより、ポンプ室５２内の駆動液Ｌ０は、第１絞り流路５３の方に支配的に押し出され送液される。次に、ポンプ室５２の容積を緩やかに増加させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、ポンプ室５２内の容積増加に伴って駆動液Ｌ０が第１絞り流路５３及び第２絞り流路５４から流れ込む。このとき、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて長さが短いので、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて流路抵抗が小さくなり、ポンプ室５２内には第２絞り流路５４の方から支配的に駆動液Ｌ０が流入する。以上の動作を圧電素子５１が繰り返すことにより、駆動液Ｌ０が順方向に送液されることになる。
【００２４】
一方、駆動液Ｌ０を逆方向（駆動液タンク７０に向かう方向）に送液する場合には、まず、ポンプ室５２の容積を緩やかに減少させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて長さが短いので、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて流路抵抗が小さくなる。これにより、ポンプ室５２内の駆動液Ｌ０は、第２絞り流路５４の方に支配的に押し出され送液される。次に、ポンプ室５２の容積を急激に増加させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、ポンプ室５２内の容積増加に伴って駆動液Ｌ０が第１絞り流路５３及び第２絞り流路５４から流れ込む。このとき、短い絞り流路である第２絞り流路５４において乱流が発生し、第２絞り流路５４における流路抵抗が長い絞り流路である第１絞り流路５３に比べて相対的に大きくなる。これにより、ポンプ室５２内には第１絞り流路５３の方から支配的に駆動液Ｌ０が流入する。以上の動作を圧電素子５１が繰り返すことにより、駆動液Ｌ０が逆方向に送液されることになる。
【００２５】
ポンプ接続部６は、必要なシール性を確保して駆動液の漏出を防止するために、ポリテトラフルオロエチレン、シリコーン樹脂などの柔軟性（弾性、形状追随性）をもつ樹脂によって密着面が形成されることが好ましい。このような柔軟性を有する密着面は、例えばマイクロチップの構成基材自体によるものであってもよく、また、ポンプ接続部６における流路開口の周囲に貼着された柔軟性を有する別途の部材によるものであってもよい。
【００２６】
［マイクロチップ１の構成］
図４は、本実施形態に係るマイクロチップ１の一例を示すものである。同図においては被覆基板が取り外された状態での微細流路及び流路エレメントの配置を模式的に示している。
【００２７】
マイクロチップ１には、疎水性の基材を用いて、液状の試薬と同じく液状の検体（試料）をマイクロチップ１上で混合・反応させるための微細流路及び流路エレメントが配設されている。微細流路はマイクロメーターオーダーで形成されており、例えぱ幅ｗは数十〜数百μｍ、好ましくは５０〜３００μｍで、高さｈは２５〜１０００μｍ程度、好ましくは５０〜３００μｍである。
【００２８】
以下、マイクロチップにおける反応及び検出の工程について説明する。図４に示すマイクロチップ１は、２つの反応検出流路が対称的（図中、左半分と右半分）に配置されている。例えば、左半分の反応検出流路は検体と試薬との反応検出に用いられ、右半分は反応検出が正常に行われているかをモニタリングするためのインターナルコントロールと試薬との反応検出に用いられる。２つの反応検出流路は対称的に配置され基本的に同様の流路構成であるので、以下では、左半分の検体と試薬との反応検出流路のみについて説明する。
【００２９】
ｇ（又はｇ１乃至ｇ８）は、マイクロチップ１の一方の面から外部へ解放された上流開口部である。これらの複数の上流開口部ｇはポンプ接続部６を介してマイクロチップ１をマイクロポンプ５に重ね合わせて接続した際に、マイクロポンプ５の接続面に設けられた流路開口と位置合わせされてマイクロポンプ５に連通される。そして当該上流開口部から送液を行うための駆動液Ｌ０が注入される。
【００３０】
ｉｊ（又はｉｊ１乃至ｉｊ３）は試薬或いは検体等の液体（以下、単に試薬液ともいう）を注入する注入孔であり、マイクロチップ１の上方の面から外部へ解放された開口となっている。各注入孔ｉｊそれぞれの近傍の上流開口部ｇを開口した状態で試薬液を注入する。注入された液体は、近傍の上流開口部ｇに向かって微細流路を送られることになる。本実施形態においては当該液体を蓄えておく微細流路の一部を貯留部ｓｔ（或いはｓｔ１乃至８）として用いている。試薬液注入時には、上流開口部ｇ及び注入孔ｉｊが開いており、試薬注入後に注入孔ｉｊのみを封止する。そして貯留部ｓｔ、上流開口部ｇに連通するマイクロポンプ５から送り込まれる駆動液Ｌ０により、空気を間に介して試薬或いは検体等の液体は送液される。
【００３１】
貯留部ｓｔ１、ｓｔ２、ｓｔ３には、遺伝子増幅反応に用いられる試薬液が予め収容されている。そして貯留部ｓｔ２、ｓｔ３に貯留されている試薬液は、貯留部ｓｔ１に貯留されている第１の試薬液Ｌ１（第１液体）とは異なる種類の第２の試薬液Ｌ２（第２液体）が貯留されている。
【００３２】
ＪＣは合流部であり、ＳＰは分岐部である。上流側の貯留部ｓｔ１乃至ｓｔ３に貯留していた試薬液は、当該合流部ＪＣで合流して、再び分岐部ＳＰで分流する。２種類の液体の合流、分流に関しては、詳しくは後述する。
【００３３】
１３０は試薬液収容部であり、上流側で合流した試薬液が混合される。貯留部ｓｔ４には検体が貯留され、貯留部ｓｔ５には試薬を貯留する。試薬液収容部１３０、貯留部ｓｔ５の試薬液と、貯留部ｓｔ４の検体とは、合流路１３１で合流する。
【００３４】
合流路１３１の下流には、上記検体と試薬とを十分に分子拡散させて混合するための混合流路１３８が設けられている。混合流路１３８の下流には、反応部１３９が設けられている。
【００３５】
反応部１３９は、混合流路１３８で十分混合された検体と試薬との混合液を加熱反応させる部位で、マイクロチップ１をマイクロチップ分析システム８にセットした際に、反応部１３９にマイクロチップ分析システム８のヒータ３２が対向するようになっている。反応部１３９をヒータ３２により加熱することにより、遺伝子増幅反応が行われる。当該遺伝子増幅反応により反応部１３９で増幅された増幅産物は、被検出部１４８へ送液され、光検出部４により検出が行われる。
【００３６】
被検出部１４８において、増幅産物を検出する手段について説明する。被検出部１４８では増幅産物をそのまま光検出することはできず、一般には、増幅産物を被検出部１４８の流路壁に担持されている反応物質と反応させることにより増幅産物を被検出部１４８にトラップさせ、さらに増幅産物に蛍光標識したプローブを結合させて光学的に検出できるようにしている。被検出部１４８の少なくともその検出部分は、光学的測定を可能とするために透明な材質、好ましくは透明なプラスチックとなっている。
【００３７】
ここで具体的に遺伝子検査を例にして説明する。
【００３８】
（１）試薬はビオチン修飾したプライマーであり、反応部１３９において検体の遺伝子増幅を行い、増幅された遺伝子を変性処理により一本鎖にした反応後の検体を被検出部１４８に送る。被検出部１４８の流路壁には予めストレプトアビジン等のビオチン親和性タンパク質（アビジン、ストレプトアビジン、エクストラアビジン、好ましくはストレプトアビジン）が反応物質として担持されて固定化されている。反応部１３９で反応後の検体が被検出部１４８に流入すると、ビオチン親和性タンパク質と、プローブ物質に標識されたビオチンと、の結合反応によって検体の遺伝子が被検出部１４８の流路壁に固定化（トラップ）される。前述したビオチン親和性タンパク質とビオチンとの結合反応は、公知のアビチン−ビオチン反応である。
【００３９】
さらに、増幅産物（この例では増幅遺伝子）をトラップする工程を経て、増幅遺伝子をトラップした被検出部１４８に、末端にＦＩＴＣ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ  ｉｓｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ）で蛍光標識したプローブＤＮＡを流し、これを固定化した遺伝子にハイブリダイズさせる。（予め増幅遺伝子と蛍光標識したプローブＤＮＡとをハイブリダイズさせたものを被検出部でトラップしもよい。）
（２）微細流路内にＦＩＴＣに特異的に結合する抗ＦＩＴＣ抗体で表面を修飾した金コロイド液を流し、これにより遺伝子にハイブリダイズしたＦＩＴＣ修飾プローブに、その金コロイドを吸着させる。
【００４０】
（３）上記微細流路の金コロイドの濃度を光学的に測定する。
【００４１】
以上のように、被検出部１４８では、微細流路に収容される各試薬が順に送液され被検出部１４８に固定化されている反応物質と反応を行うが、この順序は予め決まっている。
【００４２】
反応部１３９から被検出部１４８に送液された増幅産物は、当該被検出部１４８にて反応物質と反応を開始する（例えばアビチン−ビオチン反応）。
【００４３】
次に、上流開口部ｇ６から駆動液Ｌ０の送り込みを開始し、貯留部ｓｔ６の試料（例えばプローブＤＮＡ）を下流側の被検出部１４８に送液することにより被検出部１４８の反応物質とハイブリダイゼーション反応が行われる。
【００４４】
その後、上流開口部ｇ７から駆動液Ｌ０の送り込みを開始し、貯留部ｓｔ７の色素液（例えばＰＥＧ化金コロイド）を被検出部１４８に送液することにより被検出部１４８にて抗原抗体反応が開始される。金コロイドが増幅産物と反応した後、被検出部１４８にて検出する際、余分な金コロイドが存在する。この余剰な金コロイドを洗い流すため、上流開口部ｇ８から駆動液Ｌ０の送り込みを開始することにより貯留部ｓｔ８の洗浄液が、被検出部１４８に送液される。
【００４５】
被検出部１４８に送液され検出のための反応が行われた増幅産物は、光検出部４により検出が行われる。そして検出後の増幅産物は、廃液部１６０に送液される。
【００４６】
［本実施形態に係る要部の流路構成］
図５及び図６は、本実施形態に係る要部の流路構成を模式的に示したものである。図４の破線領域に相当する。
【００４７】
同図において１０１は第１の流入路、１０２は第２の流入路、１０３は第３の流入路、ＪＣは合流部、１１０は中間流路、ＳＰは分岐部、１１１は第１の流出路、１１２は第２の流出路である。そして流出路１１１及び流出路１１２はそれぞれ下流側の別個の試薬液収容部１３０に連通されている。また注入孔ｉｊ、上流開口部ｇを除いた各流路は同一平面上に形成されている。
【００４８】
図５は初期状態を示す図である。同図においては注入孔ｉｊ１から注入された第１の試薬液Ｌ１（以下単に試薬液Ｌ１という）は、貯留部ｓｔ１に、注入孔ｉｊ２、ｉｊ３から注入された第１の試薬液とは異なる第２の試薬液Ｌ２（以下単に試薬液Ｌ２という）は貯留部ｓｔ２、ｓｔ３に貯留されている。また貯留部ｓｔ１、ｓｔ２、ｓｔ３はそれぞれ異なる上流開口部ｇ１、ｇ２、ｇ３に連通されている。
【００４９】
上流開口部ｇ１、ｇ２、ｇ３からそれぞれマイクロポンプ５により駆動液Ｌ０を送り込むことにより試薬液Ｌ１、Ｌ２は下流側の合流部ＪＣに送液される。なお、上流開口部ｇ１、ｇ２、ｇ３からの送液される駆動液Ｌ０の注入圧力は略同一に設定されている。
【００５０】
図６は、試薬液Ｌ１、Ｌ２が合流部で合流している状態を示している。試薬液Ｌ１、Ｌ２は、マイクロポンプ５により流路内に駆動液Ｌ０が注入されることにより空気ａｉｒを介して送液される。また同図に示すように中間流路１１０において試薬液Ｌ１、Ｌ２は、その流れる方向が流路の軸方向に平行な、層流状態で送液されている。
【００５１】
ここで、中間流路１１０において、試薬液Ｌ１、Ｌ２の合流液体は、乱流とならないようにレイノルズ数Ｒ（＝Ｕ×ｌ×ρ／μ）が臨界レイノルズ数Ｒｅ（概ね２０００）を超えないように流速条件を設定している。
Ｕ：流速（ｍ／ｓ）
ｌ：チャネルの直径（ｍ）
ρ：合流液体の密度（ｋｇ／ｍ）
μ：合流液体の粘度（ｋｇ／ｍｓ）
そして合流液体は層流状態のまま中間流路１１０を送液され分岐部ＳＰで下流側の流出路１１１、１１２に、層流状態のまま分流されて、下流側の試薬液収容部１３０に送液される。
【００５２】
層流状態のまま分流していることから、第２流入路１０２から送液された第２試薬液Ｌ２は全て第１の流出路１１１に送られ、第３流入路１０３から送液された第２試薬液Ｌ２は全て第２の流出路１１２に送液されることになる。
【００５３】
また、同図に示す流入路１０１、１０２、１０３及び流出路１１１、１１２は第１の流入路１０１と分岐部ＳＰを延長する線を中心として、左右対称に形成されている。このように構成していることから第１の流入路１０１から送液された第１試薬液Ｌ１は等分されて第１の流出路１１１及び第２の流出路に送液される。つまり流出路１１１、１１２にそれぞれ送液される混合液は、第１の試薬液Ｌ１と第２の試薬液Ｌ２の混合比率は同一であり、それらの混合液は下流側の左右の試薬液収容部１３０へ送液する間に完全に混合された状態になる。つまり中間流路１１０の長さが短くても左右の試薬液収容部１３０に対してそれぞれ同一の混合液を送液することができる。
【００５４】
本実施形態によれば、２種類の異なる液体を合流させて、層流状態のまま分岐部で分流させていることから、中間流路の長さが短くても分流後の混合液の混合比率を所定の比率に設定でき、ひいてはマイクロチップの流路設計の自由度を高めることが可能となる。
【００５５】
［第２実施形態］
第２の実施形態について、図７に基づいて説明する。図７はマイクロチップの要部の流路構成を模式的に示したものである。図４の破線領域に相当する。第２の実施形態においては第２の試薬液Ｌ２は貯留部ｓｔ１２に貯留させており、第１の試薬液Ｌ１は貯留部Ｌ１１に貯留させている。
【００５６】
ＳＰ２は第２分岐部である。第２分岐部ＳＰ２では合流部ＪＣの上流側において貯留部ｓｔ１２から送液された試薬液Ｌ２を第２流入路１０２ａと第３流入路１０３ａに分流させる。
【００５７】
同図に示す実施形態においても、同様に上流開口部ｇ１２、ｇ１１から駆動液Ｌ０を所定のタイミングで送液することにより、試薬液Ｌ１、Ｌ２を合流部ＪＣで合流させ、層流状態のまま中間流路１１０、第１の流出路１１１、第２の流出路１１２を送液する。
【００５８】
本実施形態によれば、２種類の異なる液体を合流させて合流液体を形成し、層流状態のまま分岐部で分流させていることから、中間流路の長さが短くても分流後の合流液体の混合比率を所定の比率に設定できる。また第２の試薬液Ｌ２を複数カ所に貯留させる必要がなくなるために試薬の管理が容易になる。
【００５９】
［流量比率］
次に流量比率について説明する。なお以下に説明する実施形態においては基本的には第１、第２の実施形態におけるマイクロチップと同等に構成をとるが、非対称のマイクロチップも含まれるものとする。ここでいう非対称のマイクロチップとは「流入路１０１、１０２、１０３及び流出路１１１、１１２は第１の流入路１０１と分岐部ＳＰを延長する線を中心として、左右対称に形成されていない」ものをいう。
【００６０】
ここで各流路での流量を定義する。中間流路１１０に対する、
第１流入路１０１からの第１液の流量はａ、
（ただし、第１液のうち第１流出路への流量をａ１、第２流出路への流量をａ２とする）
第２流入路１０２からの第２液の流量はｂ１、
第３流入路１０３からの第２液の流量はｂ２、
第１流出路１１１からの流量はｐ（＝ａ１＋ｂ１）、
第２流出路１１２からの流量はｑ（＝ａ２＋ｂ２）、
としたときに、
第１流出路１１１と第２流出路１１２での第１液と第２液との混合比ｒ１はともに同一である（ｒ１＝ａ１／ｂ１＝ａ２／ｂ２）。
【００６１】
このような場合、流量ｐ、ｑの流量比率ｒ２１（ｐ／ｑ）に応じて流量ｂ１、ｂ２の流量比率ｒ２２（ｂ１／ｂ２）が設定されている。具体的にはｒ２１＝ｒ２２としている。このようにすることにより、第１流出路１１１と第２流出路１１２の流量比率ｒ２１を任意の値に設定することが可能となる。
【００６２】
また混合比ｒ１に応じて、第２流入路１０２、第３流入路１０３から合計の流量ｂ（＝ｂ１＋ｂ２）と第１流入路１０１からの流量ａとの流量比ｒ２３（ａ／ｂ）が設定されている。具体手には、ｒ１＝ｒ２３としている。このようにすることにより、２種類の液体の混合比ｒ１を所定の比率にすることが可能となる。
【００６３】
［第３実施形態］
第３の実施形態について、図８に基づいて説明する。同図はマイクロチップの要部の流路構成を模式的に示したものである。図４の破線領域に相当する。第３の実施形態においては第１の試薬液Ｌ１を貯留部ｓｔ２１に、第２の試薬液Ｌ２を貯留部ｓｔ２２、ｓｔ２３に、そして試薬液Ｌ１、Ｌ２とは異なる第３の試薬液Ｌ３を貯留部ｓｔ２４、２５にそれぞれ貯留しておく。
【００６４】
第３の試薬液Ｌ３は第４の流入路１０４及び第５の流入路１０５を送液される。そして流入路１０４、１０５は、流入路１０１乃至１０３に対して同一平面の両側から合流部ＪＣで合流する。試薬液Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は合流部ＪＣ及び中間流路１１０では、層流状態のまま送液されて、分岐部ＳＰで第１の流出路１１１と第２の流出路１１２とに分流される。
【００６５】
層流状態のまま分流していることから、（１）流入路１０２及び流入路１０４から送液された試薬液Ｌ２及び試薬液Ｌ３は全て第１の流出路１１１へ送液される。また（２）流入路１０３及び流入路１０５から送液された試薬液Ｌ２及び試薬液Ｌ３は全て第２の流出路１１２へ送液される。
【００６６】
また、同図に示す流入路１０１乃至１０５及び流出路１１１、１１２は第１の流入路１０１と分岐部ＳＰを延長する線を中心として、左右対称に形成されている。このように構成していることから第１の流入路１０１から送液された第１の試薬液Ｌ１は等分されて第１の流出路１１１及び第２の流出路に送液される。つまり流出路１１１、１１２にそれぞれ送液される混合液は、試薬液Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の混合比率は同一であり、それらの混合液は下流側の左右の試薬液収容部１３０へ送液する間に完全に混合された状態になる。つまり左右の試薬収容部ではそれぞれ同一の混合液を送液することができる。
【００６７】
［流量比率］
ここで第３の実施形態における流量比率について説明する。なお以下に説明する実施形態においては基本的には第３の実施形態におけるマイクロチップと同等に構成をとるが、非対称のマイクロチップも含まれるものとする。
中間流路１１０に対する、
第１流入路１０１からの第１液の流量はａ、
（ただし、第１液のうち第１流出路への流量をａ１、第２流出路への流量をａ２とする）
第２流入路１０２からの第２液の流量はｂ１、
第３流入路１０３からの第２液の流量はｂ２、
第４流入路１０４からの第３液の流量はｃ１、
第５流入路１０５からの第３液の流量はｃ２、
第１流出路１１１からの流量はｐｐ（＝ａ１＋ｂ１＋ｃ１）、
第２流出路１１２からの流量はｑｑ（＝ａ２＋ｂ２＋ｃ２）、
としたときに、
第１流出路１１１での第１液、第２液、第３液の混合比ｒ２（ａ１：ｂ１：ｃ１）は第２流出路１１２での混合比ｒ２（ａ２、ｂ２、ｃ２）はともに同一であり。
【００６８】
当該混合比ｒ２に応じて、第４流入路１０４、第５流入路１０５から合計の流量ｃ（＝ｃ１＋ｃ２）と、第２流入路１０２、第３流入路１０３から合計の流量ｂ（＝ｂ１＋ｂ２）、第１流入路１０１からの流量ａとの流量比ｒ３１（ａ：ｂ：ｃ）が設定されている。具体的には流量比ｒ３１と混合比ｒ２は同一である。このようにすることにより、３種類の液体の混合比ｒ２を所定の比率にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本実施形態に係るマイクロチップを用いるマイクロチップ分析システム８の外観図である。
【図２】本実施形態に係るマイクロチップを用いるマイクロチップ分析システム８の概略斜視図である。
【図３】本実施形態に係るマイクロチップを用いるマイクロチップ分析システム８の概略斜視図である。
【図４】本実施形態に係るマイクロチップ１の一例を示すものである。
【図５】本実施形態に係るマイクロチップの要部の流路構成を模式的に示したものである。
【図６】本実施形態に係るマイクロチップの要部の流路構成を模式的に示したものである。
【図７】第２の実施形態に係るマイクロチップの要部の流路構成を模式的に示したものである。
【図８】第３の実施形態に係るマイクロチップの要部の流路構成を模式的に示したものである。
【符号の説明】
【００７０】
８  マイクロチップ分析システム
１  マイクロチップ
６  ポンプ接続部
ｇ  上流開口部
ｓｔ  貯留部
ｉｊ  注入孔
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５  流入路
ＪＣ  合流部
１１０  中間流路
ＳＰ  分岐部
１１１、１１２  流出路
１３９  反応部
１４８  検出部
１６０  廃液部
７０  駆動液タンク
Ｌ０  駆動液
【図１】
2009145256.tif 000003
【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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