(57)【要約】【課題】廃液を保持するためだけに設けられたデッドスペース等をより小さくしたマイクロチップを提供する。【解決手段】少なくとも、基板表面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなり、溝と第２の基板の第１の基板側表面とからなる流体回路を有するマイクロチップであって、第１の基板および／または第２の基板は、マイクロチップの動作時において重力方向と逆の方向に流体および／または空気を移動させるための凸部が設けられ、凸部は、貫通穴および／または空気穴の端部の近傍に設けられたマイクロチップに関する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなり、前記溝と前記第２の基板の前記第１の基板側表面とからなる流体回路を有するマイクロチップであって、
前記第１の基板および／または前記第２の基板は、前記マイクロチップの動作時において重力方向と逆の方向に流体および／または空気を移動させるための凸部が設けられ、
前記凸部は、前記貫通穴および／または空気穴の端部の近傍に設けられたマイクロチップ。
【請求項２】
第２の基板と第１の基板と第３の基板とを、順に張り合わせてなり、
前記第１の基板は、両表面に設けられた溝を備え、
前記溝と前記第２の基板の前記第１の基板側表面とからなる第１の流体回路と、
前記溝と前記第３の基板の前記第１の基板側表面とからなる第２の流体回路と、を有するマイクロチップであって、
前記第１の基板は、第１の流体回路と第２の流体回路とを接続する貫通穴を有し、
前記第２の流体回路における前記第１の基板側表面上であって、前記貫通穴近傍に凸部を有するマイクロチップ。
【請求項３】
前記第１の流体回路を形成する前記第２の基板の表面と、前記貫通穴を形成する内壁とをむすび、かつ、前記第１の流体回路を遮断する第１の壁面をさらに備え、
前記第１の壁面と、前記貫通穴を形成する内壁と、は、前記第３の基板の方向に勾配している請求項２に記載のマイクロチップ。
【請求項４】
前記凸部は、少なくとも２つ以上形成された請求項２または３に記載のマイクロチップ。
【請求項５】
前記凸部を形成する面は、前記第３の基板の方向に勾配している請求項２〜４のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項６】
基板表面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなり、前記溝と前記第２の基板の前記第１の基板側表面とからなる流体回路を有するマイクロチップであって、
前記第２の基板は、前記流体回路と前記マイクロチップの外部とを接続する空気穴を有し、
前記流体回路における前記第２の基板側表面上であって、前記空気穴近傍に凸部を有するマイクロチップ。
【請求項７】
前記凸部を形成する面は、前記第１の基板の方向に勾配している請求項６に記載のマイクロチップ。
【請求項８】
基板表面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなり、前記溝と前記第２の基板の前記第１の基板側表面とからなる流体回路を有するマイクロチップであって、
前記第１の基板は、前記流体回路と前記マイクロチップの外部とを接続する空気穴を有し、
前記流体回路における第１の基板側表面上であって、前記空気穴近傍に凸部を有するマイクロチップ。
【請求項９】
前記凸部を形成する面は、前記第２の基板の方向に勾配している請求項８に記載のマイ
クロチップ。
【請求項１０】
第２の基板と第１の基板と第３の基板とを、順に張り合わせてなり、
前記第１の基板は、両表面に設けられた溝を備え、
前記溝と前記第２の基板の前記第１の基板側表面とからなる第１の流体回路と、
前記溝と前記第３の基板の前記第１の基板側表面とからなる第２の流体回路と、を有するマイクロチップであって、
前記第１の基板は、第１の流体回路と第２の流体回路とを接続する貫通穴を有し、
前記第２の流体回路における前記第１の基板側表面上にせり出し、内壁が貫通穴を形成する凸部を有し、
前記マイクロチップの動作時において、前記第２の流体回路から前記第１の流体回路に流体が移動し、かつ、前記第２の流体回路に移動した流体が前記第１の流体回路に移動せず、
前記マイクロチップに平行方向の貫通穴の断面は、前記マイクロチップに平行方向の第１の流体回路の断面より小さいマイクロチップ。
【請求項１１】
第３の基板と、基板両表面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とを順に貼り合わせてなり、前記溝と前記第２の基板の前記第１の基板側表面とからなる流体回路、および、前記溝と前記第３の基板の前記第１の基板側表面とからなる流体回路、を有するマイクロチップであって、
前記流体回路は、前記第１の基板の内部に設けられた廃液溜めと、前記廃液溜めに流体を導入するための第１の流路と、前記廃液溜めと前記第１の流路とを連結する結合流路と、を有し、
前記結合流路の両端部は、それぞれ前記第１の流路の端部と、前記廃液溜めを形成する１面と連結しており、
前記第１の流路の端部と前記廃液溜めを形成する１面とのマイクロチップ厚み方向における位置が異なる、マイクロチップ。
【請求項１２】
前記結合流路は、前記廃液溜めを形成する１面の略中心に形成された請求項１１に記載のマイクロチップ。
【請求項１３】
前記第１の基板の厚み方向に略平行方向に前記結合流路が形成された請求項１１または１２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、ＤＮＡ、タンパク質、細胞、免疫および血液等の生化学検査、化学合成ならびに、環境分析などに好適に使用されるμ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）などとして有用なマイクロチップに関し、より詳しくは、光学測定により検査および分析を行なうマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療や健康、食品、創薬などの分野で、ＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ）や酵素、抗原、抗体、タンパク質、ウィルスおよび細胞などの生体物質、ならびに化学物質を検知、検出あるいは定量する重要性が増してきており、それらを簡便に測定できる様々なバイオチップおよびマイクロ化学チップ（以下、これらを総称してマイクロチップと称する。）が提案されている。マイクロチップは、実験室で行なっている一連の実験および分析操作を、数ｃｍ〜１０ｃｍ角で厚さ数ｍｍ〜数ｃｍ程度のチップ内で行なえることから、検体および試薬が微量で済み、コストが安く、反応速度が速く、ハイスループットな検査ができ、検体を採取した現場で直ちに検査結果を得ることができるなど多くの利点を有している。
【０００３】
マイクロチップはその内部に流体回路を有しており、該流体回路は、たとえば検体（その一例として血液が挙げられる）と混合あるいは反応、または該検体を処理するための液体試薬を保持する液体試薬保持部、該検体や液体試薬を計量する計量部、検体と液体試薬とを混合する混合部、混合液について分析および／または検査するための検出部などの各部と、これら各部を適切に接続する微細な流体回路（たとえば、数百μｍ程度の幅）とから主に構成される。マイクロチップは、典型的には、これに遠心力を印加可能な装置（遠心装置）に載置して使用される。マイクロチップに適切な方向の遠心力を印加することにより、検体および液体試薬の計量、混合、ならびに該混合液の検出部への導入等を行なうことができる。検出部に導入された混合液の検査および分析（たとえば、混合液中の特定成分の検出）は、たとえば、混合液が収容された検出部へ検出光を照射し、その透過率を測定することなどの光学測定により行なうことができる（たとえば特開２００６−３００７４１号公報（特許文献１）および特開２００７−２９８４７４号公報（特許文献２）参照）。
【０００４】
ここで、マイクロチップには、形状の面から大きく分けて二つの形態がある。まず一つは、片表面に溝を設けた基板に別の基板を張り合わせて流体回路を形成する形態（以下、第１形態ともいう）である。もう一つは、両表面に溝を設けた基板の両表面に別の基板をそれぞれ張り合わせて流体回路を形成する形態（以下、第２形態ともいう）である。
【０００５】
前者および後者いずれの形態のマイクロチップにおいても、微細な流体回路をスムーズに液体が移動できるための空気穴が設けられている。該空気穴は、該流体回路と外部とを接続するものであって、マイクロチップの設計においては、該空気穴から液体が漏れ出すことがないような箇所に設けられる必要がある。
【０００６】
図２６は、従来のマイクロチップにおける計量部と廃液溜めとの一実施形態を表した模式的な斜視図である。図２７は、従来のマイクロチップにおける計量部と廃液溜めとの別の一実施形態を表した模式的な斜視図である。なお、図２６および図２７は、上記の第１形態のマイクロチップを示す。
【０００７】
以下、図２６および図２７に基づいて説明する。まず、図２６に示すマイクロチップについて説明する。該マイクロチップは、計量部８０と廃液溜め７４とを備え、位置７２に
空気穴を備えている。該マイクロチップにおいて、検体、液体試薬または混合液（以下、これらを単に「流体」ともいう）は、遠心力の印加によって、流路７１から導入され、計量部８０で所定の量が計量される。そして、計量部８０からあふれた流体は、廃液として、廃液溜め７４の方向に流出する。次に図２６における左方向に遠心力を印加した後に、図２６における上方向に遠心力を印加することによって、計量部８０における流体は、図２６における上方向に移動し、廃液は、廃液溜め７４に収容される。これらの一連の流体の動作をスムーズに行なうことができるように、空気穴が位置７２付近に設けられている。これは、該流体の動作における直上に位置するものではなく、かつ、流体回路と接続された位置に設けられていることとなる。しかし、言い換えると、たとえば、四方向の遠心印加の際に廃液が空気穴から流出しないように迷路のような廃液溜め７４に廃液を閉じ込め、かつ、空気穴を流体と接触可能性のないところに離して設ける必要がある。図２６に示す構造は、マイクロチップの小型化を妨げる可能性がある。
【０００８】
次に図２７に示すマイクロチップについて説明する。該マイクロチップは、計量部９０と廃液溜め８４とを備え、位置８２に空気穴を備えている。該マイクロチップにおいて、流体は、遠心力の印加によって、流路８１から導入され、計量部９０で所定の量が計量される。そして、計量部９０からあふれた流体は、廃液として、廃液溜め８４の方向に流出する。次に図２７における左方向に遠心力を印加することで、計量部９０の流体は次の機能部へ移動し、廃液は、図２７における廃液溜め８４の左側へ移動する。次に、図２７における上方向に遠心力を印加することによって、廃液は、図２７における上方向に移動し、廃液は、廃液溜め８４に収容される。これらの一連の流体の動作をスムーズに行なうことができるように、空気穴が位置８２付近に設けられている。これは、該流体の動作における直上に位置するものではなく、かつ、流体回路と接続された位置に設けられていることとなる。しかし、言い換えると、たとえば、四方向の遠心でも空気穴の直上を流体が通らないように廃液溜め８４の中心付近に空気穴を設ける必要がある。したがって、空気穴周辺に四方向それぞれの遠心時に廃液を保持するためだけのいわゆるスペースデッドスペースが生じ、図２７に示す構造は、マイクロチップの小型化を妨げる可能性がある。
【０００９】
また、上記の第２形態のマイクロチップにおいても、廃液溜め等のデッドスペースをより小さくするための構造の開発が進められている。
【００１０】
また、マイクロチップには、検体および液体試薬の計量における余分な検体および液体試薬であって測定に不要な廃液を収容するための廃液溜めが備えられている。該廃液は、上述の測定に影響を与えないように、一度廃液溜めに収容された後は、その後も廃液溜めにとどめる必要がある。そこで、これまでにある一定面積を占める廃液溜めを備えるマイクロチップなどが開示されている（たとえば、米国特許第４８８３７６３号明細書（特許文献３）参照）。
【００１１】
図２８は、マイクロチップにおける従来の廃液溜めの一実施形態を示す模式的な斜視図である。図２９は、マイクロチップにおける従来の廃液溜めの一実施形態を示す模式的な平面図である。図面における長さ、大きさ、幅などの寸法関係は、図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法を表してはいない。
【００１２】
以下、図２８および図２９に基づいて従来の廃液溜めの構造および動作について説明する。図２８に示すマイクロチップは、第１の基板２５１と第２の基板２５２とを貼り合わせてなり、第１の基板２５１表面には溝が設けられている。該溝と第２の基板２５２の第１の基板２５１側表面とから流体回路が形成されている。流体回路は、流路２５３および流路２５３と連結する廃液溜め２５５とを有する。つまり、第１の基板２５１の表面に形成された溝と第２の基板２５２とによって、流路２５３および廃液溜め２５５は形成されている。また、マイクロチップには、空気穴２５６が形成されている場合とされていない場合がある。
【００１３】
図２８および図２９に示すマイクロチップにおいて、たとえば流路２５３における流体である廃液を矢印２６３の方向に遠心力をかけて移動させ、次に矢印２６２の方向に遠心力をかけ、その次に矢印２６１の方向に遠心力をかけ、その次に矢印２６４の方向に遠心力をかけることで廃液溜め２５５に廃液を収容することができる。その後にはマイクロチップの動作において、たとえば矢印２６１の方向、矢印２６２の方向、矢印２６３の方向、矢印２６４の方向という順番で遠心力をかけない限りは、廃液が逆流することはなく、廃液だめ２５５に廃液は収容されたままとなる。
【００１４】
しかし、言い換えると、このような従来の廃液溜めの構造の場合には、該マイクロチップの動作における遠心力をかける順番に制限をもたせなければ、廃液溜め２５５に収容された廃液は逆流することとなる。また、図２９のような平面図で見た場合の渦巻き状の廃液溜め２５５は、マイクロチップにおけるある程度の面積を占有することになり、マイクロチップの小型化に制限をかけることとなっていた。
【特許文献１】特開２００６−３００７４１号公報
【特許文献２】特開２００７−２９８４７４号公報
【特許文献３】米国特許第４８８３７６３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、たとえば、廃液を保持するためだけに設けられたデッドスペースをより小さくしたマイクロチップを提供することである。
【００１６】
また、別の目的は、廃液が、該廃液溜めに収容された後に、マイクロチップにどのような順序で遠心力を印加した場合においても、逆流することが無いマイクロチップを提供することである。そして、廃液溜めが占有する面積を従来よりも小さく設定されたマイクロチップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、少なくとも基板表面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなり、溝と第２の基板の第１の基板側表面とからなる流体回路を有するマイクロチップであって、第１の基板および／または第２の基板は、マイクロチップの動作時において重力方向と逆の方向に流体および／または空気を移動させるための凸部が設けられ、凸部は、貫通穴および／または空気穴の端部の近傍に設けられたマイクロチップに関する。
【００１８】
また、本発明は、少なくとも第２の基板と第１の基板と第３の基板とを、順に張り合わせてなり、第１の基板は、両表面に設けられた溝を備え、溝と第２の基板の第１の基板側表面とからなる第１の流体回路と、溝と第３の基板の第１の基板側表面とからなる第２の流体回路と、を有するマイクロチップであって、第１の基板は、第１の流体回路と第２の流体回路とを接続する貫通穴を有し、第２の流体回路における第１の基板側表面上であって、貫通穴近傍に凸部を有するマイクロチップに関する。
【００１９】
また、該マイクロチップにおいて、第１の流体回路を形成する第１の基板の表面と、貫通穴を形成する内壁とをむすび、かつ、第１の流体回路を遮断する第１の壁面をさらに備え、第１の壁面と、貫通穴を形成する内壁と、は、第３の基板の方向に勾配していることが好ましい。
【００２０】
また、該マイクロチップにおいて、凸部は、少なくとも２つ以上形成されていることが好ましい。
【００２１】
また、該マイクロチップにおいて、凸部を形成する面は、第３の基板の方向に勾配していることが好ましい。
【００２２】
また、本発明は、少なくとも、基板表面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなり、溝と第２の基板の第１の基板側表面とからなる流体回路を有するマイクロチップであって、第２の基板は、流体回路とマイクロチップの外部とを接続する空気穴を有し、流体回路における第２の基板側表面上であって、空気穴近傍に凸部を有するマイクロチップに関する。
【００２３】
また、該マイクロチップにおいて、凸部を形成する面は、第１の基板の方向に勾配していることが好ましい。
【００２４】
また、本発明は、少なくとも、基板表面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなり、溝と第２の基板の第１の基板側表面とからなる流体回路を有するマイクロチップであって、第１の基板は、流体回路とマイクロチップの外部とを接続する空気穴を有し、流体回路における第１の基板側表面上であって、空気穴近傍に凸部を有するマイクロチップに関する。
【００２５】
また、該マイクロチップにおいて、凸部を形成する面は、第２の基板の方向に勾配していることが好ましい。
【００２６】
また、本発明は、第２の基板と第１の基板と第３の基板とを、順に張り合わせてなり、第１の基板は、両表面に設けられた溝を備え、溝と第２の基板の第１の基板側表面とからなる第１の流体回路と、溝と第３の基板の第１の基板側表面とからなる第２の流体回路と、を有するマイクロチップであって、第１の基板は、第１の流体回路と第２の流体回路とを接続する貫通穴を有し、第２の流体回路における第１の基板側表面上にせり出し、内壁が貫通穴を形成する凸部を有し、マイクロチップの動作時において、第２の流体回路から第１の流体回路に流体が移動し、かつ、第２の流体回路に移動した流体が第１の流体回路に移動せず、マイクロチップに平行方向の貫通穴の断面は、マイクロチップに平行方向の第１の流体回路の断面より小さいマイクロチップに関する。
【００２７】
また、本発明は、少なくとも、第３の基板と、基板両表面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とを順に貼り合わせてなり、溝と第２の基板の第１の基板側表面とからなる流体回路、および、溝と第３の基板の第１の基板側表面とからなる流体回路、を有するマイクロチップであって、流体回路は、第１の基板の内部に設けられた廃液溜めと、廃液溜めに流体を導入するための第１の流路と、廃液溜めと第１の流路とを連結する結合流路と、を少なくとも有し、結合流路の両端部は、それぞれ第１の流路の端部と、廃液溜めを形成する１面と連結しており、第１の流路の端部と廃液溜めを形成する１面とのマイクロチップ厚み方向における位置が異なる、マイクロチップに関する。
【００２８】
また、本発明のマイクロチップにおいて、第３の基板をさらに備え、第１の基板は両表面に溝が設けられ、第３の基板とを張り合わせて溝と第３の基板の第１の基板側表面とからなる流体回路を有することが好ましい。
【００２９】
また、本発明のマイクロチップにおいて、結合流路は、廃液溜めを形成する１面の略中心に形成されていることが好ましい。
【００３０】
また、本発明のマイクロチップにおいて、第１の基板の厚み方向に略平行方向に結合流路が形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
マイクロチップの外に流体が流出すること等を防止しつつ、デッドスペースをより小さくした空気穴および／または貫通穴を備えるマイクロチップを提供することができる。
【００３２】
また、本発明におけるマイクロチップは、廃液が廃液溜めに収容された後に、どのような順序で遠心力を印加された場合においても、該廃液が逆流することがなく、かつ、廃液溜めが占有する面積が小さく設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明は、その内部に流体回路を有するマイクロチップに関するものである。本発明のマイクロチップは、少なくとも基板表面に溝が形成された第１の基板の溝形成側表面上に、第２の基板を貼り合わせてなり、第１の基板表面に形成された溝と第２の基板の貼り合わせ面とによって流体回路が構成されている。マイクロチップの大きさは、特に限定されないが、たとえば縦横数ｃｍ程度、厚さ数ｍｍ〜１ｃｍ程度とすることができる。また、本発明におけるマイクロチップは、第３の基板をさらに備え、第１の基板は両表面に溝が設けられ、第３の基板とを張り合わせて溝と第３の基板の第１の基板側表面とからなる流体回路を有する形態であっても差し支えない。また、本発明のマイクロチップにおいては、公知のマイクロチップにおける検出部等の形状については、特に制限はない。
【００３４】
上記流体回路は、検出部の他に、他の部位を有していてもよい。他の部位としては、特に限定されるものではないが、公知のマイクロチップにおける液体試薬を保持するための液体試薬保持部、該液体試薬および流体回路内に注入された検体（または、該検体中の特定成分。以下、単に検体とも称する。）を計量するための各計量部、計量された液体試薬と検体とを混合するための混合部などを挙げることができる。必要に応じてさらに別の部位が設けられてもよい。流体回路内に、このような部位を備えるマイクロチップを用いた検査および分析の対象（被検体）は、典型的には、検体と液体試薬とが混合された混合液である。ここで、液体試薬とは、マイクロチップを用いて行なわれる検査および分析の対象となる検体を処理する、または該検体と混合あるいは反応される試薬であり、通常、マイクロチップ使用前にあらかじめ流体回路の液体試薬保持部に内蔵されている。
【００３５】
上記流体回路内の各部は、外部からの遠心力の印加により、検体や液体試薬の計量、検体と液体試薬との混合、得られた混合液（被検体）の検出部への導入および該混合液（被検体）の検査および分析等を順次行なうことができるように、適切な位置に配置され、かつ微細な流体回路（以下、単に流体回路と称することがある。）を介して接続されている。マイクロチップへの遠心力の印加は、典型的には、マイクロチップを、これに遠心力を印加可能な装置（遠心装置）に載置して行なわれる。
【００３６】
上記流体回路は、検体および液体試薬の計量における余分な検体および液体試薬であって測定に不要な廃液を収容するための第１の基板の内部に設けられた廃液溜めを有する。そして、流体回路はさらに該廃液溜めに流体を導入するための第１の流路と、廃液溜めと第１の流路とを連結する結合流路とをさらに有し、該廃液溜めに収容された廃液は、マイクロチップの動作において該第１の流路に逆流することはない。
【００３７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。また、図面における長さ、大きさ、幅などの寸法関係は、図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法を表してはいない。
【００３８】
本発明のマイクロチップは、少なくとも第１の基板と該第１の基板と張り合わせる第２の基板を備える。また、第１の基板における第２の基板を張り合わせる面と反対の面に張り合わせる第３の基板を備えても良い。そして、第１の基板は、基板表面に溝が設けられている。本発明において、第１の基板は、その両表面に溝を設けているものであっても、片表面にのみ溝を設けたものであってもよい。そして、該溝と該第２の基板の該第１の基板側表面とからなる流体回路を少なくとも有する。つまり、本発明において、上述した第１形態および第２形態のいずれのマイクロチップの形状であってもよい。
【００３９】
そして、本発明において、該第１の基板および／または該第２の基板は、マイクロチップの動作時において重力方向と逆の方向に流体および／または空気を移動させるための貫通穴および／または空気穴を備え、該貫通穴および／または該空気穴の端部の近傍には、凸部が設けられている。
【００４０】
図１は、本発明に係るマイクロチップの第１の基板の一例を示す模式的な平面図である。図２は、図１に示す第１の基板の一部１１０の拡大図である。
【００４１】
以下、図１および図２に基づいて、説明する。図１および図２は、具体的に両表面に溝を設けた第１の基板に、マイクロチップの厚み方向に貫通する該貫通穴５２と、凸部５１と、第１廃液溜め５４と、第２廃液溜め５５とを備えている一例を示す。つまり、第１の基板には、その両表面に形成された溝および厚み方向に貫通する貫通穴５２が形成されており、これに第２の基板および第３の基板を貼り合わせることによって、マイクロチップ内部に２層の流体回路が形成されていることとなり、該２層の流体回路の１層、つまり、後述する第２の流路が上述した第１廃液溜め５４と、第２廃液溜め５５とを形成していることとなる。ここで、２層とは、マイクロチップの厚み方向に関して異なる２つの位置に流体回路が設けられていることを意味する。図１および図２に示す「貫通穴」については、第２の実施の形態で詳述する。以下、第１の基板の表面に形成された流体回路の構成、貫通穴、および空気穴の形態について詳細に説明する。
【００４２】
＜第１の実施形態＞
図３は、本実施形態のマイクロチップにおける一部の斜視図である。図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図５〜図７は、本実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。
【００４３】
以下、図３〜図７に基づいて説明する。また、以下、本実施形態において「厚み方向に上」とは、厚み方向に第２の基板６ａ側の方向をいい、「厚み方向に下」とは、厚み方向に第１の基板１００ａ側の方向をいうものとする。
【００４４】
まず、図３および図４に基づいてマイクロチップの簡単な動作について説明する。該マイクロチップにおいて、流体は、遠心力の印加によって、流路１１ａから導入され、計量部１０ａで所定の量が計量される。また、流体であって、該マイクロチップによる検出に不要ないわゆる廃液は、第２の流体回路４ａに導入される。
【００４５】
次に、該マイクロチップの構造について説明する。本実施形態のマイクロチップは、第２の基板６ａと第１の基板１００ａとを、順に張り合わせてなる。図３においては、第２の基板６ａは、便宜上省略している。そして、第１の基板１００ａは、表面に設けられた溝を備えている。そして、該マイクロチップは、溝と第２の基板６ａの第１の基板１００側表面とからなる流体回路４ａ、流体回路５ａが形成されている。そして、第１の基板１００ａは、流体回路４ａおよび５ａとマイクロチップの外部とを接続する空気穴２ａを有し、流体回路４ａおよび５ａにおける第１の基板１００ａ側表面上であって、空気穴２ａ近傍に凸部１ａおよび凸部３ａを有する。空気穴２ａの近傍とは、適宜設定することができ、後述する動作を導くものであれば、特に距離等は限定されない。そして、凸部１ａおよび３ａは、第２の基板６ａと接触するものではなく、凸部１ａおよび３ａを形成する平面における厚み方向に一番上の部分と、第２の基板６ａとの間は、流体が移動できるものであることが必要である。ここで、本実施形態において、流体回路４ａおよび５ａは、本実施形態においては廃液溜めとしての役割を果たす。
【００４６】
ただし、本実施形態においては、凸部３ａの厚み方向に上の面と第２の基板６ａとの間の距離Ｄ３は、凸部１ａの厚み方向に上の面と第２の基板６ａとの間の距離Ｄ４よりも大きい。そして、空気穴２ａから凸部１ａまでの距離Ｌ２を有する。これらの構造は、後述する流体の動作を導くことができるためである。
【００４７】
また、本実施形態においては、凸部１ａおよび３ａを形成する面は、第２の基板６ａの方向に勾配している。上述のとおり、該「第２の基板６ａの方向の勾配」とは、たとえば、角θ１ａが９０度未満であることをいうものとする。なお、本実施形態において角θ１ａは３０〜８９度であることが好ましく、４５〜８７度であることが、特に好ましい。該角θ１ａの範囲は、以下の理由から選択される。射出成形で第１の基板１００を製作する場合、金型からの離型性の問題からθ１＜８９度の必要がある。また、θ１＜３０度となると、凸部自体の体積が大きくなるため、該凸部そのものがデッドスペースとなる虞がある。
【００４８】
また、本実施形態においては、図４における凸部１ａおよび３ａは、いわゆる図４の右側を形成する表面および左側を形成する表面の双方が勾配を有するが、該右側または該左側どちらかの表面のみが勾配を有するものであっても良いし、凸部１ａおよび３ａのいずれかが勾配を有するものであっても良い。また、凸部１ａおよび３ａの形状も特に限定されず、図４に示すものの他、たとえば、円錐状のもの、角錐状のものであっても良い。
【００４９】
次に、本実施形態における流体の動作について図５〜図７に基づいて説明する。まず、図５ＡおよびＢに示すように、図面における右側の方向に遠心力を印加することで、流体２０ａは流体回路５ａから、凸部３ａを形成する表面、そして凸部１ａを形成する表面とを順に移動する。このとき、第１の壁面８、貫通穴を形成する内壁、そして凸部１を形成する表面は、第２の基板６ａの方向に勾配を有しているために、図５ＡおよびＢに示すようにスムーズに該右側の方向に移動することができる。そして、流体２０ａは、流体回路４ａに導入される。流体回路４ａに導入された流体２０ａは、後述する左側の方向に遠心力を印加しない限りにおいては、凸部１ａによって移動が妨げられ、流体回路４ａに留まることとなる。また、本実施形態においては、Ｄ３＞Ｄ４なので、凸部１ａの厚み方向に上の面と第２の基板６ａとの間で流体２０ａの流れが妨げられても、空気穴２ａから凸部１ａまでの距離Ｌ２を有するため、流体回路における該Ｌ２の箇所に流体２０ａが一時的に蓄積されるため、流体２０ａは空気穴２ａからマイクロチップの外部に漏れ出すことはない。
【００５０】
次に、図６ＡおよびＢに示すように、図６における左側の方向に遠心力を印加されたときには、流体２０ａは、流体回路４ａから流体回路５ａに移動する。このとき、流体２０ａは、凸部１ａの厚み方向に上の面と第２の基板６ａとの間を通過し、凸部３ａの厚み方向に上の面と第２の基板６ａとの間を通過して、流体回路５ａに移動する。凸部３ａは、上述のように勾配を有するため、流体２０ａがスムーズに流体回路５ａに移動できるよう設計されている。そして、流体回路５ａに導入された流体２０ａは、図面における右側の方向に遠心力を印加しない限りにおいては、凸部３ａによって移動が妨げられ、流体回路５ａに留まることとなる。また、本実施形態においては、Ｄ３＞Ｄ４なので、凸部３ａの厚み方向に上の面と第２の基板６ａとの間で流体２０ａの流れが妨げられにくい。したがって、凸部３ａの近傍には、空気穴２ａから凸部１ａまでの距離Ｌ２を有する必要は無く、省スペース化を図ることができる。
【００５１】
次に、図７ＡおよびＢに示すように、図面の右側の方向に遠心力が印加されたときには、流体２０ａは、流体回路５ａから流体回路４ａに移動する。このとき、流体２０ａは、凸部３ａの厚み方向に上の面と第２の基板６ａとの間を通過し、凸部１ａの厚み方向に上の面と第２の基板６ａとの間を通過して、流体回路４ａに移動する。凸部１ａは、上述のように勾配を有するため、流体２０ａがスムーズに流体回路４ａに移動できるよう設計されている。そして、第２の流体回路４に導入された流体２０は、上述した矢印２２の方向に遠心力を印加しない限りにおいては、凸部１ａによって移動が妨げられ、流体回路４ａに留まることとなる。
【００５２】
以上のような動作を繰り返すことで、廃液溜めにおいて、厚み方向に下に空気穴を設けることができるため、結果として、マイクロチップの小型化に寄与することができる。
【００５３】
＜第２の実施形態＞
図８は、本実施形態のマイクロチップにおける一部の斜視図である。図９は、図８におけるＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。図１０〜図１２は、本実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。
【００５４】
以下、図８〜図１２に基づいて説明する。また、以下、本実施形態において「厚み方向に上」とは、厚み方向に第３の基板６側の方向をいい、「厚み方向に下」とは、厚み方向に第２の基板７側の方向をいうものとする。
【００５５】
まず、図８および図９に基づいてマイクロチップの簡単な動作について説明する。該マイクロチップにおいて、流体は、遠心力の印加によって、流路１１から導入され、計量部１０で所定の量が計量される。また、流体であって、該マイクロチップによる検出に不要ないわゆる廃液は、第２の流体回路４に導入される。
【００５６】
次に、該マイクロチップの構造について説明する。本実施形態のマイクロチップは、第２の基板７と第１の基板１００と第３の基板６とを、順に張り合わせてなる。図８においては、第２の基板７および第３の基板６は、便宜上省略している。そして、第１の基板１００は、両表面に設けられた溝を備えている。そして、該マイクロチップは、該溝と第２の基板７の第１の基板１００側表面とからなる第１の流体回路９、および、溝と第３の基板６の第１の基板１００側表面とからなる第２の流体回路４、第２の流体回路５が形成されている。そして、第１の基板１００は、第１の流体回路９と第２の流体回路４および５とを接続する貫通穴２を有し、第２の流体回路４および５における第１の基板側表面上であって、貫通穴２近傍に凸部１および凸部３を有する。貫通穴２の近傍とは、適宜設定することができ、後述する動作を導くものであれば、特に距離等は限定されない。そして、凸部１および３は、第３の基板６と接触するものではなく、凸部１および３を形成する平面における厚み方向に一番上の部分と、第３の基板６との間は、流体が移動できるものであることが必要である。また、本実施形態においては、凸部３を形成する平面における厚み方向に一番上の部分と第３の基板６との間の距離Ｄ１は、凸部１を形成する平面における厚み方向に一番上の部分と第３の基板６との間の距離Ｄ２よりも大きいことが好ましい。ここで、本実施形態において、第２の流体回路４および５は、本実施形態においては廃液溜めとしての役割を果たす。なお、第１の基板１００は黒色基板または不透明基板とすることができ、第２の基板７および第３の基板６は、たとえば透明基板、とすることができる。
【００５７】
そして、本実施形態においては、第１の流体回路９を形成する第２の基板７の表面と、貫通穴２を形成する内壁とをむすび、かつ、第１の流体回路９を遮断する第１の壁面８をさらに備えている。第１の流体回路９を遮断する第１の壁面８は、第１の流体回路９における流体が移動できる空間を遮断し、第１の壁面８を通過する液体は、実質的に貫通穴２を形成する壁面の方向に進む。そして、該第１の壁面８と、貫通穴２を形成する内壁とは第３の基板６の方向に勾配している。ここで、該「第３の基板６の方向の勾配」とは、具体的には、第１の壁面８と第２の基板７とが形成する角θ１が９０度未満であることをいうものとする。なお、本実施形態において角θ１は３０〜８９度であることが好ましく、４５〜８７度であることが、特に好ましい。この角θ１の範囲は、後述する動作がスムーズに行なわれるとの観点から導かれる。射出成形で第１の基板１００を製作する場合、金型からの離型性の問題からθ１＜８９度の必要がある。また、θ１＜３０度となると、凸部自体の体積が大きくなるため、該凸部そのものがデッドスペースとなる虞がある。
【００５８】
また、本実施形態においては、凸部１および３を形成する面は、第３の基板６の方向に勾配している。上述のとおり、該「第３の基板６の方向の勾配」とは、たとえば、角θ２が９０度未満であることをいうものとする。なお、本実施形態において角θ２は３０〜８９度であることが好ましく、４５〜８７度であることが、特に好ましい。該角θ２の範囲は、上述のθ１における理由と同様の見地から選択される。この角θ２の範囲は、後述する動作がスムーズに行なわれるとの観点から導かれる。また、本実施形態においては、図９における凸部１および３は、いわゆる図９の右側を形成する表面および左側を形成する表面の双方が勾配を有するが、該右側または該左側どちらかの表面のみが勾配を有するものであっても良いし、凸部１および３のいずれかが勾配を有するものであっても良い。また、凸部１および３の形状も特に限定されず、図９に示すものの他、たとえば、円錐状のもの、角錐状のものであっても良い。そして、本実施形態においては、第１の壁面８と、貫通穴２を形成する内壁と、凸部１を形成する表面とが一つの直線で結ばれるような関係となっているが、第１の壁面８と、貫通穴２を形成する内壁と、凸部１を形成する表面とが第３の基板６の方向に勾配を有していれば、特にその形状は限定されない。したがって、たとえば、第１の壁面８と、貫通穴２を形成する内壁と、凸部１を形成する表面とが一つの直線で結ばれる関係にない、階段状に形成されていてもよいし、第１の壁面８と、貫通穴２を形成する内壁と、凸部１を形成する表面の少なくとも一部が第３の基板６の方向の勾配しているような形状であってもよい。
【００５９】
次に、本実施形態における流体の動作について図１０〜図１２に基づいて説明する。まず、図１０ＡおよびＢに示すように、矢印２１の方向に遠心力を印加することで、流体２０は第１の流体回路９および第２の流体回路５から、第１の壁面８、貫通穴を形成する内壁、そして凸部１を形成する表面とを順に移動する。このとき、第１の壁面８、貫通穴を形成する内壁、そして凸部１を形成する表面は、第３の基板６の方向に勾配を有しているために、図１０ＡおよびＢに示すようにスムーズに矢印２１の方向に移動することができる。そして、流体２０は、第２の流体回路４に導入される。第２の流体回路４に導入された流体２０は、後述する矢印２２に遠心力を印加しない限りにおいては、凸部１によって移動が妨げられ、第２の流体回路４に留まることとなる。
【００６０】
次に、図１１ＡおよびＢに示すように、矢印２２の方向に遠心力を印加されたときには、流体２０は、第２の流体回路４から第２の流体回路５に移動する。このとき、流体２０は、凸部１の厚み方向に上の面と第３の基板６との間を通過し、凸部３の厚み方向に上の面と第３の基板６との間を通過して、第２の流体回路５に移動する。凸部３は、上述のように勾配を有し、Ｄ１＞Ｄ２であるため矢印２２の方向に遠心力を印加したときは、流体２０がスムーズに第２の流体回路５に移動でき、流体回路９へ流体が流れるのを防止できるよう設計されている。そして、第２の流体回路５に導入された流体２０は、後述する矢印２３の方向に遠心力を印加しない限りにおいては、凸部３によって移動が妨げられ、第２の流体回路５に留まることとなる。
【００６１】
次に、図１２ＡおよびＢに示すように、矢印２３の方向に遠心力が印加されたときには、流体２０は、第２の流体回路５から第２の流体回路４に移動する。このとき、流体２０は、凸部３の厚み方向に上の面と第３の基板６との間を通過し、凸部１の厚み方向に上の面と第３の基板６との間を通過して、第２の流体回路４に移動する。このとき、Ｄ１＞Ｄ２であるために、凸部１を形成する左側の壁面に一時的に流体２０がたまるが、該壁面は上述のように勾配を有するため、矢印２３の方向に遠心力を印加したときは、流体２０がスムーズに第２の流体回路４に移動できるよう設計されている。そして、第２の流体回路４に導入された流体２０は、上述した矢印２２の方向に遠心力を印加しない限りにおいては、凸部１によって移動が妨げられ、第２の流体回路４に留まることとなる。
【００６２】
以上のような動作を繰り返すことで、一度第２の流体回路４に導入された廃液としての流体２０は、第１の流体回路９に戻ることはない。したがって、第１の流体回路９の厚み方向に上である第２の流体回路４および５に廃液としての流体を留めることができるため、結果として、マイクロチップの小型化に寄与することができる。
【００６３】
＜第３の実施形態＞
図１３は、本実施形態のマイクロチップにおける一部の模式的な断面図である。また、以下、本実施形態において「厚み方向に上」とは、厚み方向に第３の基板３６側の方向をいい、「厚み方向に下」とは、厚み方向に該厚み方向に第２の基板３７側の方向をいうものとする。
【００６４】
以下、図１３に基づいて説明する。本実施形態においては、凸部３１が一つだけ形成されていることを除いて、第１の実施形態と同じである。つまり、本実施形態のマイクロチップは、第２の基板３７と第１の基板１０１と第３の基板３６とを、順に張り合わせてなる。そして、第１の基板１０１は、両表面に設けられた溝を備えている。そして、該マイクロチップは、該溝と第２の基板３７の第１の基板１０１側表面とからなる第１の流体回路３９、および、溝と第３の基板３６の第１の基板１０１側表面とからなる第２の流体回路３４、第２の流体回路３５が形成されている。そして、第１の基板１０１は、第１の流体回路３９と第２の流体回路３４および３５とを接続する貫通穴３２を有し、第２の流体回路３４および３５における第１の基板側表面上であって、貫通穴３２近傍に凸部３１を有する。貫通穴３２の近傍とは、適宜設定することができ、後述する動作を導くものであれば、特に距離等は限定されない。そして、凸部３１は、第３の基板６と接触するものではなく、凸部３１を形成する平面における厚み方向に一番上の部分と、第３の基板３６との間は、流体が移動できるものであることが必要である。つまり、マイクロチップの厚み方向の長さは、第２の流体回路３４および３５の厚み方向の長さより小さいものとなる。ここで、本実施形態において、第２の流体回路３４および３５は、本実施形態においては廃液溜めとしての役割を果たす。
【００６５】
本実施形態における流体の動作としては、上述した図１０ＡおよびＢに示した動作と同様である。そして、図１３における左方向に遠心力を印加したときは、本実施形態においては、凸部３１が一つであるため、流体が第２の流体回路３５に移動した後も、図１３における左方向に遠心力が印加し続けることが好ましい。そして、次に図１３における右方向の遠心力を印加したときは、流体２０は、第２の流体回路３５から第２の流体回路３４に移動する。このとき、流体２０は、凸部３１の厚み方向に上の面と第３の基板３６との間を通過して、第２の流体回路３４に移動する。凸部３１は、上述のように勾配を有するため、流体２０がスムーズに第２の流体回路３４に移動できるよう設計されている。そして、第２の流体回路３４に導入された流体２０は、凸部３１によって移動が妨げられ、第２の流体回路３４に留まることとなる。
【００６６】
以上のような動作を繰り返すことで、一度第２の流体回路３４に導入された廃液としての流体２０は、第１の流体回路３９に戻らない。したがって、第１の流体回路３９の厚み方向に上である第２の流体回路３４および３５に廃液としての流体を留めることができるため、結果として、マイクロチップの小型化に寄与することができる。
【００６７】
＜第４の実施形態＞
図１４は、本実施形態のマイクロチップにおける一部の模式的な断面図である。また、以下、本実施形態において「厚み方向に上」とは、厚み方向に第２の基板４２側の方向をいい、「厚み方向に下」とは、厚み方向に該厚み方向に第１の基板４１側の方向をいうものとする。
【００６８】
以下、図１４に基づいて説明する。まず、本実施形態におけるマイクロチップの構造について説明する。本実施形態におけるマイクロチップは、基板表面に設けられた溝を備える第１の基板４１と、第２の基板４２とを貼り合わせてなる。そして、該マイクロチップは、該溝と第２の基板４２の第１の基板４１側表面とからなる流体回路を有する。また、第２の基板４２は、該流体回路とマイクロチップの外部とを接続する空気穴４６を有し、該流体回路における第２の基板４２側表面上であって、空気穴４６近傍に凸部４３を有する。空気穴４６の近傍とは、適宜設定することができ、後述する動作を導くものであれば、特に距離等は限定されず、たとえば、点線状に記載された凸部４５を備えても良い。また、本実施形態においては、凸部４３は、後述するように矢印５０の方向に流体の移動する場合において、該流体の動作の上流側に形成されている。そして、凸部４３は、第１の基板４１と接触するものではなく、凸部４３を形成する平面における厚み方向に一番下の部分と、第１の基板４１との間は、流体が移動できるものであることが必要である。つまり、凸部４３のマイクロチップの厚み方向の長さは、流体回路の厚み方向の長さより小さいものとなる。
【００６９】
そして、本実施形態において凸部４３を形成する面は、第１の基板４１の方向に勾配している。特に、凸部４３を形成する面であって、上述の流体の動作の上流側である図１４における右側の面４４が勾配していることが好ましい。ここで、該「第１の基板４１の方向の勾配」とは、具体的には、面４４と第２の基板４２の流体回路側の面とが形成する角
θ３が９０度未満であることをいうものとする。なお、本実施形態において角θ３は３０〜８９度であることが好ましく、４５〜８７度であることが、特に好ましい。この角θ３の範囲は、後述する動作がスムーズに行なわれるとの観点から導かれる。また、面４４に流体が残らないように、十分勾配があり、図１４におけるｌが長くなることによって、凸部４３体積増による、流体上流の流路の体積減少を防止することができる。
【００７０】
次に、本実施形態における流体の動作について説明する。本実施形態において、流体は、流体回路を矢印５０の方向に移動する。そして、流体回路内であって、流体で満たされていない空間における空気が同時に、矢印５０の方向に移動している。そして、流体は、凸部４３の厚み方向に下の面と第１の基板４１との間を通過して移動することとなる。たとえば矢印５０の方向に遠心力を印加して、流体を矢印５０の方向に移動させたときは、流体は、面４４に沿ってスムーズに凸部４３の厚み方向に下の面と第１の基板４１との間に移動する。そして、凸部４３の厚み方向に下の面と第１の基板４１との間は、他の流体回路に比べて流体が移動しにくく、凸部４３の厚み方向に下の面と第１の基板４１との間には、圧力がかかる。また、凸部４３によって、流体は空気穴４６の方向に移動することはない。そして、凸部４３の厚み方向に下の面と第１の基板４１との間を脱出した流体は、勢いよく、矢印５０の方向に進み、動作としては、空気穴４６からマイクロチップの外部に漏れ出すことがないよう設計されている。
【００７１】
このような形態をとることで、該流体の動作における厚み方向に直上に位置する箇所に空気穴４６を設けることができる。当該箇所は、従来、空気穴と流体とが接触する可能性があるものとして、空気穴の設置を避けていた箇所である。このように、該流体の動作における厚み方向に直上に位置する箇所に空気穴４６を設けることで、従来にないようなマイクロチップの空気穴の位置の設定ができ、結果として、マイクロチップの小型化に貢献することができる。
【００７２】
なお、本実施形態においては、たとえば、第１の基板４１の第２の基板４２と張り合わせる反対の面にも溝を設けて、該面に第３の基板を張り合わせてもよい。
【００７３】
＜第５の実施形態＞
図１５は、本実施形態のマイクロチップにおける別形態の断面図である。図１６〜図１７は、本実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。つまり、本実施形態は、第１の実施形態の変形例である。
【００７４】
以下、図１５〜図１７に基づいて説明する。また、以下、本実施形態において「厚み方向に上」とは、厚み方向に第２の基板６ｂ側の方向をいい、「厚み方向に下」とは、厚み方向に第１の基板１００ｂ側の方向をいうものとする。
【００７５】
第２の基板６ｂ、第１の基板１００ｂ、流体回路４ｂ、流体回路５ｂ、空気穴２ｂ、凸部１ｂおよび凸部３ｂについては、第１の実施形態と同様の形態である。
【００７６】
ただし、本実施形態においては、凸部３ｂの厚み方向に上の面と第２の基板６ｂとの間の距離Ｄ１１は、凸部１ｂの厚み方向に上の面と第２の基板６ｂとの間の距離Ｄ１２よりも小さい。そして、空気穴２ｂから凸部３ｂまでの距離を有する。また、図１５中の第１の基板１００ｂの厚み方向に上の面と第１の基板６ｂとの間の距離Ｄ１３は、Ｄ１３＞Ｄ１２＞Ｄ１１の関係である。これらの構造は、後述する流体の動作を導くことができるためである。
【００７７】
また、凸部１ｂおよび３ｂの勾配角度や形状などは、第１の実施形態と同様適宜選択することができる。
【００７８】
次に、本実施形態における流体の動作について図１６〜図１７に基づいて説明する。まず、図１６ＡおよびＢに示すように、図面における右側の方向に遠心力を印加することで、流体２０ｂは流体回路５ｂから、凸部３ｂを形成する表面、そして凸部１ｂを形成する表面とを順に移動する。そして、図１６ＡおよびＢに示すようにスムーズに該右側の方向に移動することができる。そして、流体２０ｂは、流体回路４ｂに導入される。流体回路４ｂに導入された流体２０ａは、後述する左側の方向に遠心力を印加しない限りにおいては、凸部１ｂによって移動が妨げられ、流体回路４ｂに留まることとなる。
【００７９】
次に、図１７ＡおよびＢに示すように、図１７における左側の方向に遠心力を印加されたときには、流体２０ｂは、流体回路４ｂから流体回路５ｂに移動する。このとき、流体２０ｂは、凸部１ｂの厚み方向に上の面と第２の基板６ｂとの間を通過し、凸部３ｂの厚み方向に上の面と第２の基板６ｂとの間を通過して、流体回路５ｂに移動する。凸部３ｂは、上述のように勾配を有するため、流体２０ｂがスムーズに流体回路５ｂに移動できるよう設計されている。そして、流体回路５ｂに導入された流体２０ｂは、図面における右側の方向に遠心力を印加しない限りにおいては、凸部３ｂによって移動が妨げられ、流体回路５ａに留まることとなる。以上から、凸部３ｂの近傍には、空気穴２ｂから凸部１ｂまでの距離Ｌ２を有する必要は無く、省スペース化を図ることができる。
【００８０】
以上のような動作を繰り返すことで、廃液溜めにおいて、厚み方向に下に空気穴を設けることができるため、結果として、マイクロチップの小型化に寄与することができる。
【００８１】
＜第６の実施形態＞
図１８は、本実施形態のマイクロチップにおける別形態の断面図である。図１９〜図２０は、本実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。つまり、本実施形態は、第２の実施形態の変形例である。
【００８２】
以下、図１８〜図２０に基づいて説明する。また、以下、本実施形態において「厚み方向に上」とは、厚み方向に第３の基板４０６側の方向をいい、「厚み方向に下」とは、厚み方向に第２の基板４０７側の方向をいうものとする。
【００８３】
第２の基板４０７、第１の基板４１０、第３の基板４０６、第１の流体回路４０９、第２の流体回路４０４、第２の流体回路４０５、貫通穴４０２、凸部４０１および凸部４０３については、第２の実施形態と同様の形態である。
【００８４】
ただし、本実施形態においては、凸部４０３を形成する平面における厚み方向に一番上の部分と第３の基板４０６との間の距離Ｄ２１は、凸部４０１を形成する平面における厚み方向に一番上の部分と第３の基板４０６との間の距離Ｄ２２よりも小さい。また、図１８中の第３の基板４０６の厚み方向に上の面と第１の基板４１０との間の距離Ｄ２３は、Ｄ２３＞Ｄ２２＞Ｄ２１の関係である。これらの構造は、後述する流体の動作を導くことができるためである。
【００８５】
ここで、本実施形態において、第２の流体回路４０４および４０５は、本実施形態においては廃液溜めとしての役割を果たす。なお、第１の基板４１０は黒色基板または不透明基板とすることができ、第２の基板４０７および第３の基板４０６は、たとえば透明基板とすることができる。
【００８６】
また、凸部４０１および４０３の勾配角度や形状などは、第２の実施形態と同様適宜選択することができる。
【００８７】
次に、本実施形態における流体の動作について図１９〜図２０に基づいて説明する。まず、図１９ＡおよびＢに示すように、矢印２１の方向に遠心力を印加することで、流体２０は第１の流体回路４０９から、第１の壁面４０８、貫通穴を形成する内壁、そして凸部１を形成する表面とを順に移動する。このとき、第１の壁面８、貫通穴を形成する内壁、そして凸部４０１を形成する表面は、第３の基板４０６の方向に勾配を有しているために、図１９ＡおよびＢに示すようにスムーズに矢印２１の方向に移動することができる。そして、流体４２０は、第２の流体回路４０４に導入される。第２の流体回路４０４に導入された流体４２０は、後述する矢印２２に遠心力を印加しない限りにおいては、凸部４０１によって移動が妨げられ、第２の流体回路４に留まることとなる。
【００８８】
次に、図２０ＡおよびＢに示すように、矢印２２の方向に遠心力を印加されたときには、流体４２０は、第２の流体回路４０４から第２の流体回路４０５に移動する。このとき、流体２０は、凸部４０１の厚み方向に上の面と第３の基板４０６との間を通過し、凸部４０３の厚み方向に上の面と第３の基板４０６との間を通過して、第２の流体回路４０５に移動する。凸部４０３は、上述のように勾配と距離Ｌ１０の平坦部とを有するため、矢印２２の方向に遠心力を印加したときは、流体４２０が距離Ｌ１０の平坦部に一時的に蓄積され、スムーズに第２の流体回路４０５に移動できるよう設計されている。そして、第２の流体回路４０５に導入された流体４２０は、上述した矢印２１の方向に遠心力を印加しない限りにおいては、凸部４０３によって移動が妨げられ、第２の流体回路４０５に留まることとなる。
【００８９】
以上のような動作を繰り返すことで、一度第２の流体回路４０４に導入された廃液としての流体４２０は、第１の流体回路４０９に戻ることはない。したがって、第１の流体回路４０９の厚み方向に上である第２の流体回路４０４および４０５に廃液としての流体を留めることができるため、結果として、マイクロチップの小型化に寄与することができる。
【００９０】
＜第７の実施形態＞
図２１は、本実施形態のマイクロチップにおける別形態の断面図である。図２２は図２１におけるＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿った断面図である。以下、図２１および図２２に基づいて説明する。
【００９１】
以下、本実施形態において「厚み方向に上」とは、厚み方向に第３の基板８０１側の方向をいい、「厚み方向に下」とは、厚み方向に第２の基板８０２側の方向をいうものとする。
【００９２】
第２の基板８０２、第１の基板８０９、第３の基板８０１、第１の流体回路８０７、第２の流体回路８０８、貫通穴８０５、凸部８０３および凸部８０４を有する点については、第２の実施形態と類似している。
【００９３】
ただし、本実施形態においては、凸部８０３が、第２の流体回路８０８における第１の基板８０９側表面上にせり出し、かつ凸部８０３の内壁が貫通穴８０５を形成する。そして、流体は、図２１に向かって左方向に遠心力を印加した際に、第２の流体回路８０８から第１の流体回路８０７に流体が移動し、かつ、第２の流体回路８０８に移動した流体は、図２２に向かっていずれの方向に遠心力を印加しても、流体５００は第１の流体回路から移動しないよう設計されている。
【００９４】
そして、このような動作を実現するために、マイクロチップに平行方向の貫通穴８０５の断面は、マイクロチップに平行方向の第１の流体回路８０７の断面より小さくなるよう設計されている。また、本実施形態においては、凸部８０３および８０４がマイクロチップの平行方向にせり出していることによって、実質的に第１の流体回路８０７を形成している。また、流体５００が第２の流体回路８０８から第１の流体回路８０７方向にスムーズに移動するために空気穴８０６が形成されている。
【００９５】
以上より、マイクロチップに対する、該マイクロチップを上面から見た際における面積を従来のものと比較して、小さくすることができる。これによって、マイクロチップの小型化に寄与することができる。
【００９６】
＜第８の実施形態＞
図２３は、本発明における一実施形態のマイクロチップにおける従来の廃液溜めの一実施形態を示す模式的な斜視図である。図２４は、図２３における第１の基板のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った断面図である。
【００９７】
以下、図２３および図２４に基づいて説明する。また、以下、本実施形態および実施形態２において「上面」とは、第２の基板２０２と貼りあわされた側の第１の基板２０１表面を意味することとし、「下面」とは、第３の基板２０６と貼りあわされた側の第１の基板２０１表面を意味することとする。そして、「厚み方向に上」とは、厚み方向に該上面の方向をいい、「厚み方向に下」とは、厚み方向に該下面の方向をいうものとする。なお、第２の基板２０２、第３の基板２０６は透明基板とすることができ、第１の基板１は、たとえば不透明基板、好ましくは黒色基板とすることができる。
【００９８】
本実施形態におけるマイクロチップは、第３の基板２０６と、基板両表面に設けられた溝を備える第１の基板２０１と、第２の基板２とを順に貼り合わせてなり、溝と第２の基板２０２の第１の基板２０１側表面とからなる流体回路、および、溝と第３の基板２０６の第１の基板２０１側表面とからなる流体回路を有する。そして、該流体回路は、第１の基板２０１の内部に設けられた廃液溜め２０５と、廃液溜め２０５に流体を導入するための第１の基板の上面に形成された第１の流路２０３と、廃液溜め２０５と第１の流路２０３とを連結する結合流路４とを有する。ここで、結合流路２０４の両端部は、それぞれ第１の流路２０３の端部と、廃液溜め２０５を形成する１面、つまり、本実施形態においては厚み方向に上を形成する面と連結しており、第１の流路２０３の端部と廃液溜め２０５を形成する１面とのマイクロチップ厚み方向における位置が異なる。また、廃液溜め２０５の厚み方向に下を形成する面は、第３の基板２０６表面となる。また、本実施形態においては、第３の基板２０６に空気穴２１０を設けている。該空気穴２１０は、適当な箇所に適宜設けることができる。
【００９９】
第１の流路２０３は、上述したマイクロチップにおける流路の一部とつながっており、第１の流路２０３は、検体および液体試薬の計量における余分な検体および液体試薬や遠心分離後における非対象成分を含む検体であって測定に不要な廃液を収容するための廃液溜め２０５に廃液を導入するための流路である。そして、該廃液溜めは、本実施の形態において直方体の形状であり、マイクロチップの厚みの方向に上の面であって、結合流路２０４と接続されている面は、第１の流路２０３における結合流路と結合する端部の厚み方向に一番下の面よりもさらに厚み方向に下に形成されている。また、本実施形態において、廃液溜め２０５の形状は、直方体であるが、これは特に限定されるものではなく、たとえば、球体型や略球体型であってもよい。また、廃液溜め２０５および結合流路２０４は、該マイクロチップにおける流路の設計を妨げることがない程度の深さに設計されることが好ましい。
【０１００】
また、廃液溜め２０５は、直方体の形状である場合には、長手方向および短手方向の長さをたとえば２〜１０ｍｍに設定することができる。また、廃液溜め２０５の深さ方向の長さは、たとえば１〜１０ｍｍに設定することができる。
【０１０１】
また、本実施形態において、結合流路４は、マイクロチップの厚み方向に平行に形成されている。ただし、該結合流路２０４は、マイクロチップの厚み方向に対して斜め方向であってもよく、結合流路２０４の端部がマイクロチップの厚み方向に対して異なる高さにあればよい。
【０１０２】
結合流路２０４は、廃液溜め２０５を形成する壁面であって上面の略中心に形成されていることが好ましい。すべての方向に遠心力を印加できるからである。ただし、遠心力の印加方向によっては、特に結合流路２０４の位置は限定されない。
【０１０３】
次に、本実施形態のマイクロチップの動作方法の一例について説明する。なお、以下に説明する動作方法は一例を示したものであり、この方法に限定されるものではない。まず、該マイクロチップにおいて流体である検体や液体試薬は、計量および混合等が流体回路によって行われ、最終的に不要な流体は、第１の基板１における第１の流路２０３に運ばれる。次に、マイクロチップに対して、図２４における左向き方向（以下、単に左向きという。他の方向についても以下同様。）に遠心力を印加し、廃液溜め２０５に収容される。
【０１０４】
該廃液溜め２０５に収容された廃液は、その後、図２４における左向き、右向き、手前、手後、いずれの方向に遠心力を印加したとしても第１の流路２０３に逆流することはない。したがって、遠心力をかける方向の順番について制限を設ける必要がない。
【０１０５】
以上より、マイクロチップに対する、該マイクロチップを上面から見た際における面積を従来のものと比較して、１／３程度にまで小さくすることができる。これによって、マイクロチップにの小型化に寄与することができる。また、廃液を廃液溜めに収容してから遠心力を印加方向の順番に制限を加える必要がなくなることから、マイクロチップの遠心力の印加方向の順番の設計に幅をもたせることができる。
【０１０６】
本発明のマイクロチップを構成する各基板の材質は、特に制限されず、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、アクリロニトリルおよびブタジエンおよびスチレン樹脂（ＡＢＳ）、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリメチルペンテン樹脂（ＰＭＰ）、ポリブタジエン樹脂（ＰＢＤ）、生分解性ポリマー（ＢＰ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの有機材料；シリコン、ガラス、石英などの無機材料等を用いることができる。
【０１０７】
本実施形態におけるマイクロチップの廃液溜め２０５の製造方法については、特に制限されず、転写構造を有する金型を用いた射出成形法、インプリント法などを挙げることができる。無機材料を用いて基板を形成する場合には、エッチング法などを用いることができる。
【０１０８】
＜第９の実施形態＞
図２５は、本発明における別の一実施形態のマイクロチップにおける廃液溜めの一実施形態を示す模式的な断面図である。
【０１０９】
以下、図２５に基づいて説明する。本実施形態においては、実施形態１で説明したように、流体回路は、第１の基板２０１の内部に設けられた廃液溜め２０５と、廃液溜め２０５に流体を導入するための第１の基板の上面に形成された第１の流路２０３と、廃液溜め２０５と第１の流路２０３とを連結する結合流路２０４とを有する。結合流路２０４の両端部は、それぞれ第１の流路２０３の端部と、廃液溜め２０５を形成する１面、つまり、本実施形態においては厚み方向に上を形成する面と連結している。そして、第１の流路２０３の端部と廃液溜め２０５を形成する１面とのマイクロチップ厚み方向における位置が異なる。なお、廃液溜め２０５の厚み方向に下を形成する面は、第３の基板２０６表面となる。
【０１１０】
ここで、本実施形態においては、廃液溜め２０５の厚み方向に上を形成する面が、傾斜している。たとえば、図２５に示すような形状であっても、第１の流路２０３の端部と廃液溜め２０５を形成する１面（本実施形態においては、廃液溜め２０５における厚み方向に上を形成する面）とのマイクロチップ厚み方向における位置が異なる場合には、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明に係るマイクロチップの第１の基板の一例を示す模式的な平面図である。
【図２】図１に示す第１の基板の一部の拡大図である。
【図３】第１の実施形態のマイクロチップにおける一部の斜視図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】第１の実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。
【図６】第１の実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。
【図７】第１の実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。
【図８】第２の実施形態のマイクロチップにおける一部の斜視図である。
【図９】図８におけるＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【図１０】第２の実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。
【図１１】第２の実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。
【図１２】第２の実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。
【図１３】第３の実施形態のマイクロチップにおける一部の模式的な断面図である。
【図１４】第４の実施形態のマイクロチップにおける一部の模式的な断面図である。
【図１５】第５の実施形態のマイクロチップの断面図である。
【図１６】第５の実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。
【図１７】第５の実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。
【図１８】第６の実施形態のマイクロチップの断面図である。
【図１９】第６の実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。
【図２０】第６の実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。
【図２１】第７の実施形態のマイクロチップの断面図である。
【図２２】図２１におけるＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿った断面図である。
【図２３】本発明における第８の実施形態のマイクロチップの廃液溜めを示す模式的な斜視図である。
【図２４】図２３における第１の基板のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った断面図である。
【図２５】本発明における第９の実施形態のマイクロチップの廃液溜めを示す模式的な断面図である。
【図２６】従来のマイクロチップにおける計量部および廃液溜めの一実施形態を表した模式的な斜視図である。
【図２７】従来のマイクロチップにおける計量部および廃液溜めの別の一実施形態を表した模式的な斜視図である。
【図２８】マイクロチップにおける従来の廃液溜めの一実施形態を示す模式的な斜視図である。
【図２９】マイクロチップにおける従来の廃液溜めの一実施形態を示す模式的な平面図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１，３，３１，４３，４５，５１，４０１，４０３，８０３，８０４，１ａ，３ａ，１ｂ，３ｂ  凸部、２，３２，５２，４０２，８０５  貫通穴、４，５，３４，３５，４０４，４０５，８０８  第２の流体回路、６，３６，２０６，４０６  第３の基板、７，３７，４２，２０２，２５２，４０７，６ａ，６ｂ  第２の基板、８，３８，４０８  第１の壁面、９，３９，２０３，４０９，８０７  第１の流体回路、１０，８０，９０，１０ａ  計量部、１１，７１，８１，２５３，１１ａ  流路、２０，２０ａ，２０ｂ，５００  流体、２１，２２，２３，５０，２６１，２６２，２６３，２６４  矢印、４１，１００，１０１，１００ａ，１００ｂ，２０１，２５１，４１０，８０９  第１の基板、４４  面、４６，２１０，２５６，８０６，２ａ，２ｂ  空気穴、５４  第１廃液溜め、５５  第２廃液溜め、７２，８２  位置、７４，８４，２０５，２５５  廃液溜め、１１０  第１の基板の一部、４ａ，５ａ，４ｂ，５ｂ  流体回路、２０４  結合流路。
【図１】
2009175138.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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2009175138.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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