(57)【要約】【課題】微細流路を送液される液体の到達位置を、１回のキャリブレーションを済ませておくことで正確に検出することのできるマイクロチップを得る。【解決手段】ベース材に形成した微細流路２１〜２９を流れる液体の流量を検出する流量測定手段４０を各流路２１，２２，２６，２８に設けたマイクロチップ。各マイクロチップにおいては、予め、所定量の送液を行い、各流量測定手段４０からの出力信号と該出力信号に対応して液体が各流路のＡ〜Ｋ点に到達したデータがデータ記憶部５０に格納される。マイクロチップが実際に使用される際には、各流量測定手段４０での出力を、記憶部５０に格納されているデータを参照することで流路を流れる液体の到達位置を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を流すための微細流路と、
前記微細流路を流れる液体の流量を測定する流量測定手段と、
前記流量測定手段からの出力信号と該出力信号に対応して液体が前記微細流路のどの位置に到達しているかのデータを保持するデータ記憶部と、
を備えたことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２】
前記流量測定手段は前記微細流路を覆うフィルム上に形成された感熱抵抗体により流量を検出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３】
前記流量測定手段は前記微細流路を覆うフィルム上に形成された白金抵抗体により流量を検出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】
前記データ記憶部はＩＣチップであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項５】
前記データ記憶部はバーコードであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか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、マイクロチップ、特に、遺伝子検査システムや微小量での化学分析・合成システムなどで使用されるマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、遺伝子検査システムや微小量での化学分析・合成システムにおいて、検体と試薬などを混合して遺伝子や分析・合成物を検出するために、微細な流路が形成されたマイクロチップが用いられている。この種のマイクロチップは、試料の量が少なく、反応時間が短く、廃棄物が少ないなどの利点を有している。また、医療分野に使用すれば、検体（血液など）の量が少ないので患者への負担を軽減でき、試薬の量も少ないので検査コストを下げることができる。また、反応時間の短縮化で検査の効率が向上する。
【０００３】
ところで、この種のマイクロチップでは、駆動液を用いて微量な検体と試薬とを微細流路を送液するため、微細流路を流れる液体の到達位置を厳密に管理する必要がある。特許文献１には、流路の断面積を全流路長にわたって一定であるとして、光センサで精度よく流量を測定する方法が記載されている。
【０００４】
確かに、ポンプなどの送液手段による液体の到達位置は、熱や光を用いるセンサにて測定した流速（流量）と、流路の断面積から求めることが可能である。しかし、実際には、センサごとに出力値に個体差があり、さらに、流路にも断面積などの個体差があるため、流量やそれに基づく液体の流路での到達位置を正確に検出することはできない。
【特許文献１】特開２００４−２７１５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、微細流路を送液される液体の到達位置を、１回のキャリブレーションを済ませておくことで正確に検出することのできるマイクロチップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の目的を達成するため、本発明に係るマイクロチップは、
液体を流すための微細流路と、
前記微細流路を流れる液体の流量を測定する流量測定手段と、
前記流量測定手段からの出力信号と該出力信号に対応して液体が前記微細流路のどの位置に到達しているかのデータを保持するデータ記憶部と、
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るマイクロチップは、例えば、製造の最終段階で、それぞれのマイクロチップごとに送液を行って流量測定手段の出力特性と微細流路での液体の流れの特性をキャリブレートし、得られたデータをデータ記憶部に格納しておく。即ち、予め決められた所定量の送液を行い、微細流路の所定位置に到達した液体を検出することで、各マイクロチップにおける流量測定手段の個体差と微細流路の断面積などの個体差がキャリブレートされることになる。マイクロチップがユーザーで使用される際には、流量測定手段での出力を、格納されているデータを参照することで、微細流路を流れる液体の到達位置を正確に検出することができる。
【０００８】
本発明に係るマイクロチップにおいて、流量測定手段は微細流路を覆うフィルム上に形成された感熱抵抗体により流量を検出するものであってもよく、特に、微細流路を覆うフィルム上に形成された白金抵抗体により流量を検出するものであることが好ましい。
【０００９】
また、データ記憶部はＩＣチップやバーコードであってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係るマイクロチップの実施例について、添付図面を参照して説明する。
【００１１】
（マイクロチップの全体構成）
図１は、本発明の一実施例であるマイクロチップ１０の平面図であり、ポリプロピレンなどからなるベース材１１の表面には、複数の微細流路２１〜２９が形成されている。これらの微細流路は幅が約５００μｍ、深さが約２００μｍであり、実際の流量は５０〜２０００００ナノリットル毎秒である。微細流路２１，２２，２６，２８の入口２１ａ，２２ａ，２６ａ，２８ａには、それぞれ、図示しない送液ポンプの吐出口が接続され、例えば、流路２１には検体が供給され、流路２２には試薬Ａが供給され、流路２６には試薬Ｂが供給され、流路２８には試薬Ｃが供給される。なお、送液ポンプとしては、特許第３６２９４０５号公報に記載のマイクロポンプを好適に使用することができる。
【００１２】
前記流路２１と流路２２とは合流して流路２３となり、該流路２３の蛇行部分には加熱用のヒータ３０が設けられている。流路２３の終端にはバルブ３１が設けられ流路２４と流路２５に分岐されている。流路２４の終端には検出部３２が形成されている。流路２５は流路２６に合流して流路２７となり、該流路２７の蛇行部分には加熱用のヒータ３３が設けられている。流路２７と流路２８とは合流して流路２９となり、該流路２９の終端には検出部３４が形成されている。また、ベース材１１はポリイミドなどからなるカバー材１２（図２（Ａ），（Ｂ）参照）にて全体的に覆われている。
【００１３】
流路２１に供給された検体及び流路２２に供給された試薬Ａは、流路２３で合流して混合し、流路２３の蛇行部分でヒータ３０にて加熱され、流路２５を流れる。流路２６に供給された試薬Ｂは流路２５を流れてきた液体と流路２７で合流して混合し、流路２７の蛇行部分でヒータ３３にて加熱される。流路２８に供給された試薬Ｃは流路２７を流れてきた液体と流路２９で合流して混合し、検出部３４に至る。この検出部３４にて反応物質が検出されることになる。また、検体と試薬Ａのみの反応を検出するのであれば、バルブ３１を操作することによって液体を流路２４から検出部３２に導く。
【００１４】
（流量測定手段）
本マイクロチップ１０においては、流路２１，２２，２６，２８のそれぞれの入口２１ａ，２２ａ，２６ａ，２８ａに近接した位置に流量測定手段４０が設けられている。流量測定手段４０は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、各流路を覆うポリイミドなどからなるフィルム１３上に液温参照抵抗４１、流量検出抵抗４２を形成したものである。
【００１５】
詳しくは、図３に示すように、ポリイミドフィルム１３上に、液温参照抵抗４１として白金抵抗体からなる電極パターン及び流量検出抵抗４２として白金抵抗体からなる電極パターンが、それぞれ、スパッタ法などでミアンダ状に微細に形成され、かつ、接続用電極４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂを備えている。なお、前記加熱用のヒータ３０，３３も白金抵抗体にて形成されている。
【００１６】
図４に示すように、液温参照抵抗４１と流量検出抵抗４２とはコンパレータ４５の入力部に接続され、流量検出回路を構成している。この流量検出回路は、さらに、接地された抵抗４３，４４を備え、コンパレータ４５の出力は抵抗４１，４２に帰還されている。液温参照抵抗４１は約１０〜２０ｋΩ、流量検出抵抗４２は約１００〜２００Ωである。コンパレータ４５は各流路２１，２２，２６，２８を流れる液体の流速に応じた電圧を出力し、この出力信号は図示しない制御部に転送される。
【００１７】
コンパレータ４５の出力信号に基づいて流速が求められ、この流速と微細流路の断面積とに基づいて送液時間を参照すれば、各微細流路における液体の到達位置を検出することができる。しかし、各流量測定手段４０ごとに個体差があり、出力信号にばらつきを生じている。また、各微細流路においても断面積などに個体差があり、同じ流速であっても液体の到達位置にばらつきを生じる。
【００１８】
（キャリブレーション）
そこで、本実施例では、マイクロチップ１０に対して専用の液体検出装置を用い、工場から出荷する前に、流量測定手段４０と液体到達位置とのキャリブレーションを行い、その結果をデータ記憶部５０（図１参照）に保持させておく。データ記憶部５０はＩＣチップでもよく、あるいは、バーコードであってもよい。
【００１９】
詳しくは、液体検出装置は、図示しないが、マイクロチップ１０の各微細流路２１〜２８において図１に示すＡ〜Ｋの各ポイントで液体の到達を熱あるいは光で検出するように構成されている。キャリブレーションは、微細流路２１，２２，２６，２８に液体を正確な所定流速で送り込み、その流速を流量測定手段４０で検出するとともに各ポイントＡ〜Ｋで流れてきた液体を検出する。検体は流路２１に入口２１ａから送り込まれ、試薬Ａは流路２２に入口２２ａから送り込まれ、試薬Ｂは流路２６に入口２６ａから送り込まれ、試薬Ｃは流路２８に入口２８ａから送り込まれる。このときの液体の到達位置と送液ポンプの駆動時間とを、例えば、以下の表１に示すテーブルデータとしてデータ記憶部５０に格納しておく。これにて、各マイクロチップ１０における流量測定手段４０の個体差と微細流路の断面積などの個体差がキャリブレートされたことになる。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
本マイクロチップ１０をユーザーが実際に使用する場合、送液ポンプから供給された検体や試薬の流速を各流量測定手段４０で測定し、その出力値をキャリブレーション時の出力値に合わせるように、送液ポンプにフィードバックをかけながら送液を行う。こうすることで、正確な所定流量の送液が可能となる。正確な所定流量を送液することができれば、検体や試薬の液体先頭位置がどのタイミングでどの到達位置に達するかは表１のデータを参照することで正確に知ることができる。これにより、混合部直前での二つの液体の先頭位置を一旦停止させ、先頭位置を揃えたうえで同時に混合部に到達させることができる。このことにより、二つの液を混合部で混合させる際に、混合部より下流で、混合する液体のどちらか一方のみが存在する領域をなくすことができ、検体や試薬の有効的な利用が可能となる。
【００２２】
（他の実施例）
なお、本発明に係るマイクロチップは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
【００２３】
特に、ベース材１１に形成された微細流路２１〜２９、検出部３４などの位置、形状は任意であり、また、送液手段としてのポンプは種々のものを用いることができる。また、流量測定手段は白金抵抗体以外の感熱抵抗体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るマイクロチップの一実施例を示す平面図である。
【図２】図１に記載のマイクロチップの要部を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図３】液温参照抵抗及び流量検出抵抗の電極パターンを示す平面図である。
【図４】流量検出回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０…マイクロチップ
２１〜２９…微細流路
４０…流量測定手段
４１…液温参照抵抗
４２…流量検出抵抗
５０…データ記憶部
Ａ〜Ｋ…液体到達検出点
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009229206.tif 000006
【図４】
2009229206.tif 000007