マイクロチップ
【課題】マイクロチップが有する複数の光学測定用キュベットに収容された検査・分析対象について、簡便かつ迅速に検査・分析を行なうことができるマイクロチップを提供する。
【解決手段】基板表面上に設けられた溝および厚み方向に貫通する複数の貫通穴を備える第１の基板と、１または２以上の第２の基板とを貼り合わせてなる、内部に流体回路を有するマイクロチップであって、該マイクロチップは、該複数の貫通穴のうちいずれか２以上の貫通穴と該第２の基板の基板表面とから構成される２以上の光学測定用キュベットを有し、該２以上の光学測定用キュベットを構成する２以上の貫通穴は、第１の基板表面において、同一円の円周上に配置されるマイクロチップである。
【解決手段】基板表面上に設けられた溝および厚み方向に貫通する複数の貫通穴を備える第１の基板と、１または２以上の第２の基板とを貼り合わせてなる、内部に流体回路を有するマイクロチップであって、該マイクロチップは、該複数の貫通穴のうちいずれか２以上の貫通穴と該第２の基板の基板表面とから構成される２以上の光学測定用キュベットを有し、該２以上の光学測定用キュベットを構成する２以上の貫通穴は、第１の基板表面において、同一円の円周上に配置されるマイクロチップである。
【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、検査・分析等を光学的測定により行なうための光学測定用キュベットを備える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・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光学測定用のキュベット（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光学測定用キュベットへの導入等を行なうことができる。光学測定用キュベットに導入された混合液の検査・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光学測定用キュベットへ検出光を照射し、その透過率等を測定することなどにより行なうことができる。
【０００４】
ここで、マイクロチップ、特には、マイクロチップに導入される１種の検体について、複数項目の検査・分析を行なうことができるマイクロチップ（この場合、マイクロチップは、複数の光学測定用キュベットを有する）を用いた検査・分析においては、マイクロチップが有する上記メリットを最大限に生かすために、簡便かつ迅速な検出操作が求められる。
【０００５】
なお、以上本発明についての従来の技術を、出願人の知得した一般技術情報に基づいて説明したが、出願人の記憶する範囲において、出願前までに先行技術文献情報として開示すべき情報を出願人は有していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、マイクロチップが有する複数の光学測定用キュベットに収容された検査・分析対象（たとえば、上記した検体と液体試薬との混合液）について、簡便かつ迅速に検査・分析を行なうことができる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】
【０００７】
すなわち本発明によれば、基板表面上に設けられた溝および厚み方向に貫通する複数の貫通穴を備える第１の基板と、１または２以上の第２の基板とを貼り合わせてなる、内部に流体回路を有するマイクロチップであって、該マイクロチップは、該複数の貫通穴のうちいずれか２以上の貫通穴と該第２の基板の基板表面とから構成される２以上の光学測定用キュベットを有し、該２以上の光学測定用キュベットを構成する２以上の貫通穴は、第１の基板表面において、同一円の円周上に配置されるマイクロチップが提供される。
【０００８】
本発明のマイクロチップにおいて流体回路は、液体試薬を収容する液体試薬保持部と、液体試薬または検体を計量するための１以上の計量部と、該計量部に接続され、計量時において該計量部から溢れる液体試薬または検体を収容するための１以上の溢出液収容部と、を備えていてもよい。この場合、当該溢出液収容部は、第１の基板表面において、上記２以上の貫通穴が配置される円周上に配置されることが好ましい。
【０００９】
また、上記流体回路は、液体試薬を計量するための１以上の液体試薬計量部および検体を計量するための１以上の検体計量部を有し、かつ計量時において該計量部から溢れる液体試薬または検体を収容するための複数の溢出液収容部を有していてもよい。
【００１０】
また、本発明のマイクロチップは、基板の両面に設けられた溝および厚み方向に貫通する複数の貫通穴を備える第１の基板の両面に第２の基板を貼り合わせてなる、内部に２層の流体回路を有するマイクロチップであることが好ましい。
【００１１】
ここで、上記第２の基板は、透明基板であることが好ましい。また、上記第１の基板は、不透明基板であることが好ましく、黒色基板であることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の光学測定用キュベットを有する、１種の検体について多項目の検査・分析を行なうことができるマイクロチップにおいて、当該複数の光学測定を簡便かつ迅速に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、実施の形態を示して、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係るマイクロチップの一例を示す外形図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は下面図である。図１に示されるマイクロチップ１００は、黒色基板である第１の基板１０１の両面に、透明基板である２枚の第２の基板１０２、１０３を貼り合わせてなる（図１（ｂ）参照）。これら基板の縦横の長さは、特に限定されないが、本実施形態においては、横（図１におけるＡ）およそ６２ｍｍ×縦（図１におけるＢ）およそ３０ｍｍとしている。また、本実施形態において、第２の基板１０２、第１の基板１０１、第２の基板１０３の厚み（それぞれ図１のＣ、ＤおよびＥ）は、それぞれ約１．６ｍｍ、約９ｍｍ、約１．６ｍｍとしている。ただし、基板の縦横の長さおよび厚みは、これらに限定されるものではない。
【００１４】
第２の基板１０２には、その厚み方向に貫通する液体試薬導入口１１０（本実施形態において合計１１個）および検体（たとえば、全血等）をマイクロチップ流体回路内に導入するための検体導入口１２０が形成されている。液体試薬は、マイクロチップ実使用（検体の検査・分析等）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おり、検体と混合あるいは反応、または該検体を処理するための試薬である。マイクロチップは、通常、液体試薬を液体試薬導入口１１０から注入した後、当該液体試薬導入口１１０を封止用ラベル等により封止して、実使用に供される。
【００１５】
第１の基板１０１には、その両面に形成された溝および厚み方向に貫通する貫通孔が形成されており、これに第２の基板１０２、１０３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。これら２つの流体回路は、第１の基板１０１に形成された貫通孔によって連通されている。
【００１６】
第１の基板１０１に形成された複数の貫通孔のうち、図１（ｂ）に示される貫通孔３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６（合計６個）はそれぞれ、該貫通穴の開口を封止する第２の基板１０２、１０３基板表面とともに、光学測定用キュベット（本明細書において検出部とも称することがある。）１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６を構成する。なお、本実施形態においては、貫通穴１４１〜１４６の第２の基板１０２側開口部の直径は１．５ｍｍ程度とし、第２の基板１０３側開口部の直径は１ｍｍ程度としているが特に限定されるものではない。当該光学測定用キュベットに対して、たとえばマイクロチップ下側（または上側）からマイクロチップ表面に対して略垂直方向の検出光を照射し、その透過率などを測定することにより、当該光学測定用キュベット内に収容された検査・分析対象（たとえば検体と液体試薬との混合液等）の検査・分析（たとえば、該混合液中の特定成分の検出）が行なわれる。なお、液体試薬と混合される検体は、検体それ自体であってもよく、またはマイクロチップ内または外で当該検体から分離された特定成分であってもよい。本明細書において、検体とは、これら両方の意味を含むものとする。
【００１７】
ここで、本実施形態のマイクロチップは、光学測定用キュベットを構成する貫通穴３１１〜３１６が、第１の基板１０１表面において、同一円の円周１５０上に配置されることを特徴とする（図１（ａ）参照）。かかる構成により、これら６個の光学測定用キュベット（検出部）内に導入された各検査・分析対象の検査・分析を簡便にかつ迅速に行なうことが可能となる。
【００１８】
上記したように、本発明のマイクロチップのような内部に流体回路を有するマイクロチップにおいては、流体回路内での、検体および液体試薬の計量、検体と液体試薬との混合、ならびに検体、液体試薬および混合液の各部位への移動などの一連の操作は、マイクロチップに対して適切な方向の遠心力を印加することにより行なうことができる。マイクロチップへの遠心力の印加は、たとえば、マイクロチップを載置するためのマイクロチップ搭載部を有する遠心装置を用いて行なわれる。
【００１９】
マイクロチップに遠心力を印加する遠心装置は、たとえば、遠心中心を軸に回転（マイクロチップを公転させるための回転）自在な円形状ステージを有し、該ステージ表面上または該ステージ上に設けられたマイクロチップを自転させるための円形状ステージ表面上に、上記マイクロチップ搭載部が設けられた構成とすることができる。マイクロチップ搭載部の構成は、特に制限されず、たとえば、マイクロチップ外形と略同一の形状を有するマイクロチップを嵌め込むための溝とすることもできるし、あるいは搭載したマイクロチップを支持する固定壁から構成することもできる。図２は、マイクロチップ支持用の固定壁から構成されるマイクロチップ搭載部を備える遠心装置に、マイクロチップを搭載した状態を示す概略斜視図である。図２に示されるように、マイクロチップ搭載部２００には、搭載したマイクロチップの位置を固定するための、たとえば板バネやスプリング等を用いた固定具２０３を付設することができる。遠心装置の円形状ステージ２０１上に設けられた、マイクロチップ支持用の固定壁２０２ａおよび２０２ｂに沿うように載置されたマイクロチップは、固定具２０３で押さえられ、かかる状態で円形状ステージ２０１を回転させることにより遠心力が印加される。
【００２０】
所定の遠心操作が施された後、円形状ステージ２０１下部に位置する光源（図示せず）より、マイクロチップの光学測定用キュベットに向けて検出光２０４が照射され、その透過率等を測定することにより、光学測定用キュベット内の検査・分析対象についての検査・分析が行なわれる。この際、複数の光学測定用キュベットを有する本実施形態のマイクロチップにおいては、各光学測定用キュベットに対して、それぞれ検出光を照射する必要があるが、本実施形態においては、これら光学測定用キュベットは、同一円の円周上に配置されているため、固定された光源から検出光２０４を照射するとともに、円形状ステージ２０１を回転させて、各光学測定用キュベットを、検出光２０４の光軸上に順に配置していくことにより、簡便かつ迅速に検査・分析を行なうことができる。なお、検出光は、マイクロチップ上面側から照射されてもよい。
【００２１】
ここで、上記「同一円」における円は、マイクロチップに遠心力を付与するための遠心中心を中心とする円であることが好ましい。より具体的には、マイクロチップは、通常、上記したように、回転自在な円形状ステージを有する遠心装置の該円形状ステージ上に載置されて遠心力が印加されることから、マイクロチップに遠心力を付与するための遠心中心を中心とする円とは、当該円形状ステージの回転中心を中心とする円ともいうことができる。
【００２２】
次に、本実施形態のマイクロチップが有する流体回路の構成について、さらに具体的に説明する。
【００２３】
図３は、第１の基板１０１に形成された流体回路を示す斜視図であり、図３（ａ）は、第２の基板１０２側（以下、単に「上側」と称することがある。）表面に形成された流体回路を示す斜視図、図３（ｂ）は、第２の基板１０３側（以下、単に「下側」と称することがある）表面に形成された流体回路を示す斜視図である。図３に示されるように、第１の基板１０１には、その表面に形成された溝および厚み方向に貫通する貫通孔によって、検体、液体試薬またはそれらの混合液の流体処理が行なわれる各部位とこれら部位を適切に接続する微細な流路とが形成されている。
【００２４】
図４および図５に、それぞれ第１の基板１０１の上面図および下面図を示す。図４は、第１の基板１０１の上側流体回路を示しており、図５は、下側流体回路を示している。なお、図５では、図４に示される上側流体回路との対応関係が明確に把握できるよう、左右反転させた状態で第１の基板の下側流体回路を示している。本実施形態のマイクロチップ１００は、１つの検体について６項目の検査・分析を行なうことができる多項目チップであり、その流体回路は、６項目の検査・分析を行なうことができるよう、６つのセクション（図４におけるセクション１〜６）に分けられている（ただし、検体計量部設置領域（下側流体回路上部領域）においてこれらは互いに接続されている）。各セクションには、液体試薬が内蔵された液体試薬保持部が１つまたは２つ設けられている（図４における液体試薬保持部３０１ａ、３０１ｂ、３０２ａ、３０２ｂ、３０３ａ、３０３ｂ、３０４ａ、３０４ｂ、３０５ａ、３０５ｂおよび３０６ａの合計１１個）。図１における検体導入口１２０から導入された検体は、血球成分が分離除去された後、各セクションに分配されるとともに計量されると、別途計量された各セクション内の１種または２種の液体試薬と混合されて、それぞれ光学測定用キュベットを構成する貫通穴３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６に導入される。各光学測定用キュベット（検出部）に導入された混合液は、上記したように、たとえばマイクロチップ表面と略垂直な方向から光学測定用キュベットに光を照射し、その透過光を測定する等の光学的測定に供され、該混合液中の特定成分の検出等がなされる。これら一連の処理は、マイクロチップに対して適切な方向の遠心力を印加することにより、液体試薬、検体またはこれらの混合液を、各セクションに設けられた２層の流体回路内の各部位へ適切な順序で移動させていくことにより行なわれる。
【００２５】
上記各セクションには、その下側流体回路内に、検体を計量する検体計量部（図５における４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６の合計６個）および液体試薬を計量する液体試薬計量部（図５における液体試薬計量部４１１ａ、４１１ｂ、４１２ａ、４１２ｂ、４１３ａ、４１３ｂ、４１４ａ、４１４ｂ、４１５ａ、４１５ｂおよび４１６ａの合計１１個）が設けられている。各検体計量部は、流路によって直列的に接続されている。
【００２６】
ここで、本実施形態のマイクロチップにおいては、図４に示されるように、計量時において検体計量部から溢れ出た検体を収容するための溢出検体収容部３３０および計量時において液体試薬計量部から溢れ出た液体試薬を収容するための溢出試薬収容部３３１ａ、３３１ｂ、３３２ａ、３３２ｂ、３３３ａ、３３３ｂ、３３４ａ、３３４ｂ、３３５ａ、３３５ｂおよび３３６ａが設けられている。溢出検体収容部３３０は、流路１６ａ（図５参照）、厚み方向に貫通する貫通穴２６ａおよび流路１６ｂ（図４参照）を介して検体計量部４０６に接続されている。また、各溢出試薬収容部は、対応する各液体試薬計量部に、流路および貫通穴を介して接続されている。たとえば、セクション１において、液体試薬保持部３０１ａ内に収容される液体試薬を計量するための液体試薬計量部４１１ａと、溢れ出た液体試薬を収容する溢出試薬収容部３３１ａとは、流路１１ａ（図５参照）、厚み方向に貫通する貫通穴２１ａおよび流路１１ｂ（図４参照）を介して接続されている。他の溢出試薬収容部についても同様である。
【００２７】
このように、マイクロチップが、溢出検体収容部および溢出試薬収容部（以下、まとめて溢出液収容部と称する。）を備えることにより、当該溢出液収容部における溢出液の有無を検出することによって、検体または液体試薬が遠心操作により確実に検体計量部または液体試薬計量部に移送され、かつ当該検体計量部または液体試薬計量部が、検体または液体試薬で満たされたどうかを容易に確認することができる。すなわち、溢出液収容部に溢出液が存在することが検知されれば、検体計量部または液体試薬計量部において検体または液体試薬が正確に計量されたことが保証される。これにより、検体についての検査・分析の信頼性が向上するとともに、計量異常が確認されれば、得られた検査・分析データについては採用しないという判断を下すことが可能となる。計量異常としては、たとえば、装置誤動作により検体または液体試薬が検体計量部または液体試薬計量部に導入されていない；液体試薬の蒸発、ユーザーの誤使用による検体導入量不足、マイクロチップ製造時における基板貼り合わせ不良などにより、計量されるべき量の検体または液体試薬が計量されていない、などの場合を挙げることができる。
【００２８】
ここで、溢出液収容部内に、溢れ出た検体または液体試薬が存在するか否かを検知する方法としては、特に制限されないが、たとえば、当該溢出液収容部に対して、透明基板である第２の基板１０２側から光を照射し、その反射光の強度を測定する方法を好ましく用いることができる。用いる光は、特に制限されず、たとえば波長４００〜１０００ｎｍ程度の単色光（たとえばレーザ光）であってもよいし、白色光等の混合光であってもよい。反射光の強度の測定は、たとえば市販の反射センサなどを用いて行なうことができる。
【００２９】
上記反射光強度の測定を行なうことにより溢出液の有無を検知する方法においては、基本的には、溢出液収容部内に溢出液が導入される前に、溢出液収容部に対して、第２の基板１０２側から光を照射することにより得られる反射光強度と、検体計量部または液体試薬計量部に検体または液体試薬が導入された後に、溢出液収容部に対して、第２の基板１０２側から光を照射することにより得られる反射光強度との比を求め、当該強度比から溢出液の有無を検知する。すなわち、当該比（導入後の反射光強度／導入前の反射光強度）が１より小さい場合（導入後の反射光強度がより小さい場合）には、溢出液収容部内に、溢出液が存在すると判断される。ただし、マイクロチップ間の製造振れが小さく、溢出液導入前の反射光強度が、マイクロチップ間でほぼ一定とみなすことができる場合には、溢出液導入前における反射光強度の測定は省略することが可能である。
【００３０】
なお、上記反射光強度の測定による液体が存在するかどうかを検知する手法は、溢出液収容部に限らず、マイクロチップの他の部位にも適用することができる。たとえば、マイクロチップ実使用前に液体試薬保持部に対して光を照射し、その反射光強度を測定することにより、液体試薬が液体試薬保持部内に存在するかどうかを確認することができるため、輸送時の衝撃等による流出や蒸発などにより液体試薬が液体試薬保持部に収容されていないという異常を検知することができる。また、検体計量部、液体試薬計量部および検体と液体試薬とが混合される混合部等に対して光を照射し、その反射光強度を測定することにより、計量部および混合部に確実に検体、液体試薬またはその混合液が存在することを確認できるため、遠心力印加により、確実に所定の処理が行なわれていることを保証することができる。
【００３１】
本実施形態のマイクロチップ１００は、上記したように、各液体試薬に対応する合計１１個の溢出試薬収容部と１個の溢出検体収容部を有しているが、これらはすべて第２の基板１０２側の流体回路（上側流体回路）内に形成されていることが好ましい（図４参照）。すべての溢出液収容部を一方の流体回路に形成することにより、反射光強度測定の際、マイクロチップを裏返す必要がなく、簡便かつ迅速にすべての収容部における溢出液の有無を検知することができる。また、これらの溢出液収容部は、第１の基板１０１表面に形成された一方の流体回路内において、同一円の円周上に配置されることがより好ましく、上記光学測定用キュベットを構成する貫通孔３１１〜３１６が配置される円周上に配置されることが特に好ましい（図４参照）。光学測定用キュベットおよび溢出液収容部を同一円の円周上に配置することにより、固定された透過光測定用光源および反射光測定用光源（これらは同一光源であってもよい）から検出光を照射するとともに、円形状ステージを回転させて、各光学測定用キュベットおよび各溢出液収容部を、検出光の光軸上に順に配置していくことにより、簡便かつ迅速に検査・分析および溢出液の有無の検知を行なうことができる。
【００３２】
次に、本実施形態のマイクロチップ１００を用いた流体処理の一例を、図６〜１２を参照して説明する。図６〜１２は、流体処理の各工程における第１の基板１０１の上面（第２の基板１０２側表面）の液体（検体、液体試薬およびその混合液）の状態および下面（第２の基板１０３側表面）の液体の状態を示す図である。各図における（ａ）が第１の基板１０１上面の液体の状態を示す図であり、（ｂ）が第１の基板１０１下面の液体の状態を示す図である。なお、図６（ｂ）〜１２（ｂ）においては、図５と同様に、図６（ａ）〜１２（ａ）に示される上側流体回路との対応関係が明確に把握できるよう、左右反転させた状態で第１の基板の下側流体回路を示している。また、以下の説明においては、主にセクション１の流体回路における流体処理についてのみ説明するが、他のセクションについても同様の処理がなされており、このことは、図面を参照することにより明確に理解することができる。さらに、以下では、検体が全血（以下では、全血から分離された血漿成分をも検体と称することがある。）である場合を例に説明するが、検体の種類はこれに限定されるものではない。
【００３３】
（１）血球分離、液体試薬計量工程
まず、本工程において、図４および５に示される状態にあるマイクロチップに対して、図６における下向き（以下、単に下向きという。図７〜１２についても同様であり、また、他の方向についても同様である。）に遠心力を印加する。これにより、第２の基板１０２の検体導入口から導入された全血は、貫通穴２０ａを通って下側流体回路に移動し、血球分離部４２０に導入される（図６（ｂ）参照）。血球分離部４２０に導入された全血６００は、下向きの遠心力により血球分離部４２０にて遠心分離され、血漿成分（上層）と血球成分（下層）とに分離される。血球分離部４２０から溢れた全血は、貫通穴２０ｂを通って上側流体回路に移動し、廃液溜め４３０に収容される（図６（ａ）参照）。また、下向きの遠心力印加により、液体試薬保持部３０１ａ、３０１ｂ内の液体試薬は、それぞれ貫通穴２１ｂ、２１ｃを通って液体試薬計量部４１１ａ、４１１ｂに至り、計量される（図６（ｂ）参照）。計量部から溢れた液体試薬は、それぞれ貫通穴２１ａ、２１ｄを通って、上面側流体回路内の溢出試薬収容部３３１ａ、３３１ｂに収容される（図６（ａ）参照）。
【００３４】
（２）検体計量工程
次に、左向きの遠心力を印加する。これにより、血球分離部４２０において分離された血漿成分は、検体計量部４０１に導入され（同時に検体計量部４０２、４０３、４０４および４０５，４０６にも導入される）、計量される（図７（ｂ）参照）。計量部から溢れた血漿成分は、貫通穴２６ａを通って上側流体回路内に移動される（図７（ａ）参照）。下側流体回路の混合部４４１ａには、液体試薬が残存している。
【００３５】
（３）第１混合工程
次に、下向きの遠心力を印加する。これにより、計量された液体試薬（液体試薬保持部３０１ａに保持されていた液体試薬）と、検体計量部４０１にて計量された血漿成分とが、液体試薬計量部４１１ａにおいて混合される（第１混合工程第１ステップ、図８（ｂ）参照）。次に、左向きの遠心力を印加することにより、混合液は、混合部４４１ａに残存していた液体試薬とさらに混合される（第１混合工程第２ステップ、図９（ｂ）参照）。これら第１ステップおよび第２ステップを必要に応じて複数回行ない、確実に混合を行なう。最終的に、図９に示される状態と同様の状態を得る。
【００３６】
（４）第２混合工程
次に、上向きの遠心力を印加する。これにより、混合部４４１ａ内の混合液は、貫通穴２１ｅを通って混合部４４１ｂに至り、計量されたもう一方の液体試薬（液体試薬保持部３０１ｂ内に保持されていた液体試薬）もまた、貫通穴２１ｅを通って混合部４４１ｂに至り、これらは混合される（第２混合工程第１ステップ、図１０（ａ）参照）。次に、右向きの遠心力を印加することにより、図１１（ａ）に示されるように、混合液は混合部４４１ｂ内を移動し、混合が促進される（第２混合工程第２ステップ、図１１（ａ）参照）。また、この右向きの遠心力により、溢出試薬収容部３３２ｂに液体試薬が収容されることとなる（図１１（ａ）参照）。これら第１ステップおよび第２ステップを必要に応じて複数回行ない、確実に混合を行なう。最終的に、図１１に示される状態と同様の状態を得る。
【００３７】
（５）検出部導入工程
最後に、下向きの遠心力を印加する。これにより、混合液は光学測定用キュベット（検出部）を構成する貫通穴３１１に導入される（他の混合液についても同様、図１２（ａ）および（ｂ）参照）。また、溢出試薬収容部３３１ａ、３３１ｂおよび溢出検体収容部３３０には、液体試薬または検体（血漿成分）が収容された状態となる。他の溢出試薬収容部についても同様である。以上のような工程を経て、各光学測定用キュベットに検査・分析対象である混合液が充填され、かつ、各溢出試薬収容部および溢出検体収容部に溢出液が充填された状態となる。かかる状態において、上記したような方法により、透過光測定用光源および反射光測定用光源（これらは同一光源であってもよい）から検出光を照射するとともに、円形状ステージを回転させて、各光学測定用キュベットおよび各溢出液収容部を、検出光の光軸上に順に配置していくことにより、検査・分析および溢出液の有無の検知を行なう。なお、検体または液体試薬の有無の確認は、必ずしもこの段階で行なわれる必要はないが、検体または液体試薬が、すべての溢出検体収容部および溢出試薬収容部に収容され得る状態となるのはこの段階であるため、操作の簡略化のためには、光学測定用キュベット導入工程後に検体または液体試薬の有無の確認を行なうことが好ましい。
【００３８】
以上、本発明のマイクロチップおよびその使用方法を２層の流体回路を有するマイクロチップを例に挙げて説明したが、本発明のマイクロチップは、１層の流体回路を有するもの、すなわち、片面に流体回路を構成する溝および貫通穴が形成された第１の基板と、透明基板である１枚の第２の基板とを貼り合わせてなるマイクロチップであってもよい。
【００３９】
また、本発明のマイクロチップが有する光学測定用キュベットの数は特に限定されるものではなく、少なくとも２以上の光学測定用キュベットを有していればよい。また、本発明においては、流体回路の構造は、上記実施形態に示されるものに限定されず、検体に対してなされるべき処理に応じて種々の構造を採り得る。流体回路は必ずしも溢出液収容部を有している必要はなく、少なくとも複数の光学測定用キュベットを有していればよい。
【００４０】
本発明のマイクロチップが２層の流体回路を有する場合において、上記実施形態を参照して、第２の基板１０２、１０３は、必ずしも透明基板である必要はないが、少なくとも光学測定用キュベットを構成する表面領域については、入射した光の透過光が測定できるよう、透明であることが必要である。また、第１の基板１０１および第２の基板１０２、１０３を貼り合わせる方法として、基板の貼り合わせ面に光を照射し該面を融解させることによって貼合する溶着法を用いる場合には、入射した光をより効率的に吸収できるよう、第１の基板１０１を不透明基板（好ましくは黒色基板）とし、第２の基板１０２、１０３を透明基板とすることが好ましい。これにより、第２の基板１０２、１０３側から光を照射して、第１の基板１０１の貼り合わせ面を融解させることによって、第１の基板１０１と第２の基板１０２、１０３との貼合を容易に行なうことができる。
【００４１】
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】
【００４２】
【図１】本発明に係るマイクロチップの一例を示す外形図である。
【図２】マイクロチップ搭載部を備える遠心装置にマイクロチップを搭載した状態を示す概略斜視図である。
【図３】本発明に係るマイクロチップの第１の基板に形成された流体回路の一例を示す斜視図である。
【図４】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上面図である。
【図５】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下面図である。
【図６】血球分離、液体試薬計量工程における第１の基板の上面の液体の状態および下面の液体の状態を示す図である。
【図７】検体計量工程における第１の基板の上面の液体の状態および下面の液体の状態を示す図である。
【図８】第１混合工程第１ステップにおける第１の基板の上面の液体の状態および下面の液体の状態を示す図である。
【図９】第１混合工程第２ステップにおける第１の基板の上面の液体の状態および下面の液体の状態を示す図である。
【図１０】第２混合工程第１ステップにおける第１の基板の上面の液体の状態および下面の液体の状態を示す図である。
【図１１】第２混合工程第２ステップにおける第１の基板の上面の液体の状態および下面の液体の状態を示す図である。
【図１２】検出部導入工程における第１の基板の上面の液体の状態および下面の液体の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１００ マイクロチップ、１０１ 第１の基板、１０２，１０３ 第２の基板、１１０ 液体試薬導入口、１２０ 検体導入口、１５０ 円周、１６１，１６２，１６３，１６４，１６５，１６６ 光学測定用キュベット、２００ マイクロチップ搭載部、２０１ 円形状ステージ、２０２ａ，２０２ｂ 固定壁、２０３ 固定具、２０４ 検出光、３０１ａ，３０１ｂ，３０２ａ，３０２ｂ，３０３ａ，３０３ｂ，３０４ａ，３０４ｂ，３０５ａ，３０５ｂ，３０６ａ 液体試薬保持部、３１１，３１２，３１３，３１４，３１５，３１６ 光学測定用キュベットを構成する貫通穴、３３０ 溢出検体収容部、３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂ，３３３ａ，３３３ｂ，３３４ａ，３３４ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３３６ａ 溢出試薬収容部、４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，４０６ 検体計量部、４１１ａ，４１１ｂ，４１２ａ，４１２ｂ，４１３ａ，４１３ｂ，４１４ａ，４１４ｂ，４１５ａ，４１５ｂ，４１６ａ 液体試薬計量部、４２０ 血球分離部、４３０ 廃液溜め、４４１ａ，４４１ｂ 混合部、１１ａ，１１ｂ，１６ａ，１６ｂ 流路、２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２６ａ 貫通穴、６００ 全血。
【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、検査・分析等を光学的測定により行なうための光学測定用キュベットを備える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・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光学測定用のキュベット（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光学測定用キュベットへの導入等を行なうことができる。光学測定用キュベットに導入された混合液の検査・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光学測定用キュベットへ検出光を照射し、その透過率等を測定することなどにより行なうことができる。
【０００４】
ここで、マイクロチップ、特には、マイクロチップに導入される１種の検体について、複数項目の検査・分析を行なうことができるマイクロチップ（この場合、マイクロチップは、複数の光学測定用キュベットを有する）を用いた検査・分析においては、マイクロチップが有する上記メリットを最大限に生かすために、簡便かつ迅速な検出操作が求められる。
【０００５】
なお、以上本発明についての従来の技術を、出願人の知得した一般技術情報に基づいて説明したが、出願人の記憶する範囲において、出願前までに先行技術文献情報として開示すべき情報を出願人は有していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、マイクロチップが有する複数の光学測定用キュベットに収容された検査・分析対象（たとえば、上記した検体と液体試薬との混合液）について、簡便かつ迅速に検査・分析を行なうことができる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】
【０００７】
すなわち本発明によれば、基板表面上に設けられた溝および厚み方向に貫通する複数の貫通穴を備える第１の基板と、１または２以上の第２の基板とを貼り合わせてなる、内部に流体回路を有するマイクロチップであって、該マイクロチップは、該複数の貫通穴のうちいずれか２以上の貫通穴と該第２の基板の基板表面とから構成される２以上の光学測定用キュベットを有し、該２以上の光学測定用キュベットを構成する２以上の貫通穴は、第１の基板表面において、同一円の円周上に配置されるマイクロチップが提供される。
【０００８】
本発明のマイクロチップにおいて流体回路は、液体試薬を収容する液体試薬保持部と、液体試薬または検体を計量するための１以上の計量部と、該計量部に接続され、計量時において該計量部から溢れる液体試薬または検体を収容するための１以上の溢出液収容部と、を備えていてもよい。この場合、当該溢出液収容部は、第１の基板表面において、上記２以上の貫通穴が配置される円周上に配置されることが好ましい。
【０００９】
また、上記流体回路は、液体試薬を計量するための１以上の液体試薬計量部および検体を計量するための１以上の検体計量部を有し、かつ計量時において該計量部から溢れる液体試薬または検体を収容するための複数の溢出液収容部を有していてもよい。
【００１０】
また、本発明のマイクロチップは、基板の両面に設けられた溝および厚み方向に貫通する複数の貫通穴を備える第１の基板の両面に第２の基板を貼り合わせてなる、内部に２層の流体回路を有するマイクロチップであることが好ましい。
【００１１】
ここで、上記第２の基板は、透明基板であることが好ましい。また、上記第１の基板は、不透明基板であることが好ましく、黒色基板であることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の光学測定用キュベットを有する、１種の検体について多項目の検査・分析を行なうことができるマイクロチップにおいて、当該複数の光学測定を簡便かつ迅速に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、実施の形態を示して、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係るマイクロチップの一例を示す外形図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は下面図である。図１に示されるマイクロチップ１００は、黒色基板である第１の基板１０１の両面に、透明基板である２枚の第２の基板１０２、１０３を貼り合わせてなる（図１（ｂ）参照）。これら基板の縦横の長さは、特に限定されないが、本実施形態においては、横（図１におけるＡ）およそ６２ｍｍ×縦（図１におけるＢ）およそ３０ｍｍとしている。また、本実施形態において、第２の基板１０２、第１の基板１０１、第２の基板１０３の厚み（それぞれ図１のＣ、ＤおよびＥ）は、それぞれ約１．６ｍｍ、約９ｍｍ、約１．６ｍｍとしている。ただし、基板の縦横の長さおよび厚みは、これらに限定されるものではない。
【００１４】
第２の基板１０２には、その厚み方向に貫通する液体試薬導入口１１０（本実施形態において合計１１個）および検体（たとえば、全血等）をマイクロチップ流体回路内に導入するための検体導入口１２０が形成されている。液体試薬は、マイクロチップ実使用（検体の検査・分析等）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おり、検体と混合あるいは反応、または該検体を処理するための試薬である。マイクロチップは、通常、液体試薬を液体試薬導入口１１０から注入した後、当該液体試薬導入口１１０を封止用ラベル等により封止して、実使用に供される。
【００１５】
第１の基板１０１には、その両面に形成された溝および厚み方向に貫通する貫通孔が形成されており、これに第２の基板１０２、１０３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。これら２つの流体回路は、第１の基板１０１に形成された貫通孔によって連通されている。
【００１６】
第１の基板１０１に形成された複数の貫通孔のうち、図１（ｂ）に示される貫通孔３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６（合計６個）はそれぞれ、該貫通穴の開口を封止する第２の基板１０２、１０３基板表面とともに、光学測定用キュベット（本明細書において検出部とも称することがある。）１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６を構成する。なお、本実施形態においては、貫通穴１４１〜１４６の第２の基板１０２側開口部の直径は１．５ｍｍ程度とし、第２の基板１０３側開口部の直径は１ｍｍ程度としているが特に限定されるものではない。当該光学測定用キュベットに対して、たとえばマイクロチップ下側（または上側）からマイクロチップ表面に対して略垂直方向の検出光を照射し、その透過率などを測定することにより、当該光学測定用キュベット内に収容された検査・分析対象（たとえば検体と液体試薬との混合液等）の検査・分析（たとえば、該混合液中の特定成分の検出）が行なわれる。なお、液体試薬と混合される検体は、検体それ自体であってもよく、またはマイクロチップ内または外で当該検体から分離された特定成分であってもよい。本明細書において、検体とは、これら両方の意味を含むものとする。
【００１７】
ここで、本実施形態のマイクロチップは、光学測定用キュベットを構成する貫通穴３１１〜３１６が、第１の基板１０１表面において、同一円の円周１５０上に配置されることを特徴とする（図１（ａ）参照）。かかる構成により、これら６個の光学測定用キュベット（検出部）内に導入された各検査・分析対象の検査・分析を簡便にかつ迅速に行なうことが可能となる。
【００１８】
上記したように、本発明のマイクロチップのような内部に流体回路を有するマイクロチップにおいては、流体回路内での、検体および液体試薬の計量、検体と液体試薬との混合、ならびに検体、液体試薬および混合液の各部位への移動などの一連の操作は、マイクロチップに対して適切な方向の遠心力を印加することにより行なうことができる。マイクロチップへの遠心力の印加は、たとえば、マイクロチップを載置するためのマイクロチップ搭載部を有する遠心装置を用いて行なわれる。
【００１９】
マイクロチップに遠心力を印加する遠心装置は、たとえば、遠心中心を軸に回転（マイクロチップを公転させるための回転）自在な円形状ステージを有し、該ステージ表面上または該ステージ上に設けられたマイクロチップを自転させるための円形状ステージ表面上に、上記マイクロチップ搭載部が設けられた構成とすることができる。マイクロチップ搭載部の構成は、特に制限されず、たとえば、マイクロチップ外形と略同一の形状を有するマイクロチップを嵌め込むための溝とすることもできるし、あるいは搭載したマイクロチップを支持する固定壁から構成することもできる。図２は、マイクロチップ支持用の固定壁から構成されるマイクロチップ搭載部を備える遠心装置に、マイクロチップを搭載した状態を示す概略斜視図である。図２に示されるように、マイクロチップ搭載部２００には、搭載したマイクロチップの位置を固定するための、たとえば板バネやスプリング等を用いた固定具２０３を付設することができる。遠心装置の円形状ステージ２０１上に設けられた、マイクロチップ支持用の固定壁２０２ａおよび２０２ｂに沿うように載置されたマイクロチップは、固定具２０３で押さえられ、かかる状態で円形状ステージ２０１を回転させることにより遠心力が印加される。
【００２０】
所定の遠心操作が施された後、円形状ステージ２０１下部に位置する光源（図示せず）より、マイクロチップの光学測定用キュベットに向けて検出光２０４が照射され、その透過率等を測定することにより、光学測定用キュベット内の検査・分析対象についての検査・分析が行なわれる。この際、複数の光学測定用キュベットを有する本実施形態のマイクロチップにおいては、各光学測定用キュベットに対して、それぞれ検出光を照射する必要があるが、本実施形態においては、これら光学測定用キュベットは、同一円の円周上に配置されているため、固定された光源から検出光２０４を照射するとともに、円形状ステージ２０１を回転させて、各光学測定用キュベットを、検出光２０４の光軸上に順に配置していくことにより、簡便かつ迅速に検査・分析を行なうことができる。なお、検出光は、マイクロチップ上面側から照射されてもよい。
【００２１】
ここで、上記「同一円」における円は、マイクロチップに遠心力を付与するための遠心中心を中心とする円であることが好ましい。より具体的には、マイクロチップは、通常、上記したように、回転自在な円形状ステージを有する遠心装置の該円形状ステージ上に載置されて遠心力が印加されることから、マイクロチップに遠心力を付与するための遠心中心を中心とする円とは、当該円形状ステージの回転中心を中心とする円ともいうことができる。
【００２２】
次に、本実施形態のマイクロチップが有する流体回路の構成について、さらに具体的に説明する。
【００２３】
図３は、第１の基板１０１に形成された流体回路を示す斜視図であり、図３（ａ）は、第２の基板１０２側（以下、単に「上側」と称することがある。）表面に形成された流体回路を示す斜視図、図３（ｂ）は、第２の基板１０３側（以下、単に「下側」と称することがある）表面に形成された流体回路を示す斜視図である。図３に示されるように、第１の基板１０１には、その表面に形成された溝および厚み方向に貫通する貫通孔によって、検体、液体試薬またはそれらの混合液の流体処理が行なわれる各部位とこれら部位を適切に接続する微細な流路とが形成されている。
【００２４】
図４および図５に、それぞれ第１の基板１０１の上面図および下面図を示す。図４は、第１の基板１０１の上側流体回路を示しており、図５は、下側流体回路を示している。なお、図５では、図４に示される上側流体回路との対応関係が明確に把握できるよう、左右反転させた状態で第１の基板の下側流体回路を示している。本実施形態のマイクロチップ１００は、１つの検体について６項目の検査・分析を行なうことができる多項目チップであり、その流体回路は、６項目の検査・分析を行なうことができるよう、６つのセクション（図４におけるセクション１〜６）に分けられている（ただし、検体計量部設置領域（下側流体回路上部領域）においてこれらは互いに接続されている）。各セクションには、液体試薬が内蔵された液体試薬保持部が１つまたは２つ設けられている（図４における液体試薬保持部３０１ａ、３０１ｂ、３０２ａ、３０２ｂ、３０３ａ、３０３ｂ、３０４ａ、３０４ｂ、３０５ａ、３０５ｂおよび３０６ａの合計１１個）。図１における検体導入口１２０から導入された検体は、血球成分が分離除去された後、各セクションに分配されるとともに計量されると、別途計量された各セクション内の１種または２種の液体試薬と混合されて、それぞれ光学測定用キュベットを構成する貫通穴３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６に導入される。各光学測定用キュベット（検出部）に導入された混合液は、上記したように、たとえばマイクロチップ表面と略垂直な方向から光学測定用キュベットに光を照射し、その透過光を測定する等の光学的測定に供され、該混合液中の特定成分の検出等がなされる。これら一連の処理は、マイクロチップに対して適切な方向の遠心力を印加することにより、液体試薬、検体またはこれらの混合液を、各セクションに設けられた２層の流体回路内の各部位へ適切な順序で移動させていくことにより行なわれる。
【００２５】
上記各セクションには、その下側流体回路内に、検体を計量する検体計量部（図５における４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６の合計６個）および液体試薬を計量する液体試薬計量部（図５における液体試薬計量部４１１ａ、４１１ｂ、４１２ａ、４１２ｂ、４１３ａ、４１３ｂ、４１４ａ、４１４ｂ、４１５ａ、４１５ｂおよび４１６ａの合計１１個）が設けられている。各検体計量部は、流路によって直列的に接続されている。
【００２６】
ここで、本実施形態のマイクロチップにおいては、図４に示されるように、計量時において検体計量部から溢れ出た検体を収容するための溢出検体収容部３３０および計量時において液体試薬計量部から溢れ出た液体試薬を収容するための溢出試薬収容部３３１ａ、３３１ｂ、３３２ａ、３３２ｂ、３３３ａ、３３３ｂ、３３４ａ、３３４ｂ、３３５ａ、３３５ｂおよび３３６ａが設けられている。溢出検体収容部３３０は、流路１６ａ（図５参照）、厚み方向に貫通する貫通穴２６ａおよび流路１６ｂ（図４参照）を介して検体計量部４０６に接続されている。また、各溢出試薬収容部は、対応する各液体試薬計量部に、流路および貫通穴を介して接続されている。たとえば、セクション１において、液体試薬保持部３０１ａ内に収容される液体試薬を計量するための液体試薬計量部４１１ａと、溢れ出た液体試薬を収容する溢出試薬収容部３３１ａとは、流路１１ａ（図５参照）、厚み方向に貫通する貫通穴２１ａおよび流路１１ｂ（図４参照）を介して接続されている。他の溢出試薬収容部についても同様である。
【００２７】
このように、マイクロチップが、溢出検体収容部および溢出試薬収容部（以下、まとめて溢出液収容部と称する。）を備えることにより、当該溢出液収容部における溢出液の有無を検出することによって、検体または液体試薬が遠心操作により確実に検体計量部または液体試薬計量部に移送され、かつ当該検体計量部または液体試薬計量部が、検体または液体試薬で満たされたどうかを容易に確認することができる。すなわち、溢出液収容部に溢出液が存在することが検知されれば、検体計量部または液体試薬計量部において検体または液体試薬が正確に計量されたことが保証される。これにより、検体についての検査・分析の信頼性が向上するとともに、計量異常が確認されれば、得られた検査・分析データについては採用しないという判断を下すことが可能となる。計量異常としては、たとえば、装置誤動作により検体または液体試薬が検体計量部または液体試薬計量部に導入されていない；液体試薬の蒸発、ユーザーの誤使用による検体導入量不足、マイクロチップ製造時における基板貼り合わせ不良などにより、計量されるべき量の検体または液体試薬が計量されていない、などの場合を挙げることができる。
【００２８】
ここで、溢出液収容部内に、溢れ出た検体または液体試薬が存在するか否かを検知する方法としては、特に制限されないが、たとえば、当該溢出液収容部に対して、透明基板である第２の基板１０２側から光を照射し、その反射光の強度を測定する方法を好ましく用いることができる。用いる光は、特に制限されず、たとえば波長４００〜１０００ｎｍ程度の単色光（たとえばレーザ光）であってもよいし、白色光等の混合光であってもよい。反射光の強度の測定は、たとえば市販の反射センサなどを用いて行なうことができる。
【００２９】
上記反射光強度の測定を行なうことにより溢出液の有無を検知する方法においては、基本的には、溢出液収容部内に溢出液が導入される前に、溢出液収容部に対して、第２の基板１０２側から光を照射することにより得られる反射光強度と、検体計量部または液体試薬計量部に検体または液体試薬が導入された後に、溢出液収容部に対して、第２の基板１０２側から光を照射することにより得られる反射光強度との比を求め、当該強度比から溢出液の有無を検知する。すなわち、当該比（導入後の反射光強度／導入前の反射光強度）が１より小さい場合（導入後の反射光強度がより小さい場合）には、溢出液収容部内に、溢出液が存在すると判断される。ただし、マイクロチップ間の製造振れが小さく、溢出液導入前の反射光強度が、マイクロチップ間でほぼ一定とみなすことができる場合には、溢出液導入前における反射光強度の測定は省略することが可能である。
【００３０】
なお、上記反射光強度の測定による液体が存在するかどうかを検知する手法は、溢出液収容部に限らず、マイクロチップの他の部位にも適用することができる。たとえば、マイクロチップ実使用前に液体試薬保持部に対して光を照射し、その反射光強度を測定することにより、液体試薬が液体試薬保持部内に存在するかどうかを確認することができるため、輸送時の衝撃等による流出や蒸発などにより液体試薬が液体試薬保持部に収容されていないという異常を検知することができる。また、検体計量部、液体試薬計量部および検体と液体試薬とが混合される混合部等に対して光を照射し、その反射光強度を測定することにより、計量部および混合部に確実に検体、液体試薬またはその混合液が存在することを確認できるため、遠心力印加により、確実に所定の処理が行なわれていることを保証することができる。
【００３１】
本実施形態のマイクロチップ１００は、上記したように、各液体試薬に対応する合計１１個の溢出試薬収容部と１個の溢出検体収容部を有しているが、これらはすべて第２の基板１０２側の流体回路（上側流体回路）内に形成されていることが好ましい（図４参照）。すべての溢出液収容部を一方の流体回路に形成することにより、反射光強度測定の際、マイクロチップを裏返す必要がなく、簡便かつ迅速にすべての収容部における溢出液の有無を検知することができる。また、これらの溢出液収容部は、第１の基板１０１表面に形成された一方の流体回路内において、同一円の円周上に配置されることがより好ましく、上記光学測定用キュベットを構成する貫通孔３１１〜３１６が配置される円周上に配置されることが特に好ましい（図４参照）。光学測定用キュベットおよび溢出液収容部を同一円の円周上に配置することにより、固定された透過光測定用光源および反射光測定用光源（これらは同一光源であってもよい）から検出光を照射するとともに、円形状ステージを回転させて、各光学測定用キュベットおよび各溢出液収容部を、検出光の光軸上に順に配置していくことにより、簡便かつ迅速に検査・分析および溢出液の有無の検知を行なうことができる。
【００３２】
次に、本実施形態のマイクロチップ１００を用いた流体処理の一例を、図６〜１２を参照して説明する。図６〜１２は、流体処理の各工程における第１の基板１０１の上面（第２の基板１０２側表面）の液体（検体、液体試薬およびその混合液）の状態および下面（第２の基板１０３側表面）の液体の状態を示す図である。各図における（ａ）が第１の基板１０１上面の液体の状態を示す図であり、（ｂ）が第１の基板１０１下面の液体の状態を示す図である。なお、図６（ｂ）〜１２（ｂ）においては、図５と同様に、図６（ａ）〜１２（ａ）に示される上側流体回路との対応関係が明確に把握できるよう、左右反転させた状態で第１の基板の下側流体回路を示している。また、以下の説明においては、主にセクション１の流体回路における流体処理についてのみ説明するが、他のセクションについても同様の処理がなされており、このことは、図面を参照することにより明確に理解することができる。さらに、以下では、検体が全血（以下では、全血から分離された血漿成分をも検体と称することがある。）である場合を例に説明するが、検体の種類はこれに限定されるものではない。
【００３３】
（１）血球分離、液体試薬計量工程
まず、本工程において、図４および５に示される状態にあるマイクロチップに対して、図６における下向き（以下、単に下向きという。図７〜１２についても同様であり、また、他の方向についても同様である。）に遠心力を印加する。これにより、第２の基板１０２の検体導入口から導入された全血は、貫通穴２０ａを通って下側流体回路に移動し、血球分離部４２０に導入される（図６（ｂ）参照）。血球分離部４２０に導入された全血６００は、下向きの遠心力により血球分離部４２０にて遠心分離され、血漿成分（上層）と血球成分（下層）とに分離される。血球分離部４２０から溢れた全血は、貫通穴２０ｂを通って上側流体回路に移動し、廃液溜め４３０に収容される（図６（ａ）参照）。また、下向きの遠心力印加により、液体試薬保持部３０１ａ、３０１ｂ内の液体試薬は、それぞれ貫通穴２１ｂ、２１ｃを通って液体試薬計量部４１１ａ、４１１ｂに至り、計量される（図６（ｂ）参照）。計量部から溢れた液体試薬は、それぞれ貫通穴２１ａ、２１ｄを通って、上面側流体回路内の溢出試薬収容部３３１ａ、３３１ｂに収容される（図６（ａ）参照）。
【００３４】
（２）検体計量工程
次に、左向きの遠心力を印加する。これにより、血球分離部４２０において分離された血漿成分は、検体計量部４０１に導入され（同時に検体計量部４０２、４０３、４０４および４０５，４０６にも導入される）、計量される（図７（ｂ）参照）。計量部から溢れた血漿成分は、貫通穴２６ａを通って上側流体回路内に移動される（図７（ａ）参照）。下側流体回路の混合部４４１ａには、液体試薬が残存している。
【００３５】
（３）第１混合工程
次に、下向きの遠心力を印加する。これにより、計量された液体試薬（液体試薬保持部３０１ａに保持されていた液体試薬）と、検体計量部４０１にて計量された血漿成分とが、液体試薬計量部４１１ａにおいて混合される（第１混合工程第１ステップ、図８（ｂ）参照）。次に、左向きの遠心力を印加することにより、混合液は、混合部４４１ａに残存していた液体試薬とさらに混合される（第１混合工程第２ステップ、図９（ｂ）参照）。これら第１ステップおよび第２ステップを必要に応じて複数回行ない、確実に混合を行なう。最終的に、図９に示される状態と同様の状態を得る。
【００３６】
（４）第２混合工程
次に、上向きの遠心力を印加する。これにより、混合部４４１ａ内の混合液は、貫通穴２１ｅを通って混合部４４１ｂに至り、計量されたもう一方の液体試薬（液体試薬保持部３０１ｂ内に保持されていた液体試薬）もまた、貫通穴２１ｅを通って混合部４４１ｂに至り、これらは混合される（第２混合工程第１ステップ、図１０（ａ）参照）。次に、右向きの遠心力を印加することにより、図１１（ａ）に示されるように、混合液は混合部４４１ｂ内を移動し、混合が促進される（第２混合工程第２ステップ、図１１（ａ）参照）。また、この右向きの遠心力により、溢出試薬収容部３３２ｂに液体試薬が収容されることとなる（図１１（ａ）参照）。これら第１ステップおよび第２ステップを必要に応じて複数回行ない、確実に混合を行なう。最終的に、図１１に示される状態と同様の状態を得る。
【００３７】
（５）検出部導入工程
最後に、下向きの遠心力を印加する。これにより、混合液は光学測定用キュベット（検出部）を構成する貫通穴３１１に導入される（他の混合液についても同様、図１２（ａ）および（ｂ）参照）。また、溢出試薬収容部３３１ａ、３３１ｂおよび溢出検体収容部３３０には、液体試薬または検体（血漿成分）が収容された状態となる。他の溢出試薬収容部についても同様である。以上のような工程を経て、各光学測定用キュベットに検査・分析対象である混合液が充填され、かつ、各溢出試薬収容部および溢出検体収容部に溢出液が充填された状態となる。かかる状態において、上記したような方法により、透過光測定用光源および反射光測定用光源（これらは同一光源であってもよい）から検出光を照射するとともに、円形状ステージを回転させて、各光学測定用キュベットおよび各溢出液収容部を、検出光の光軸上に順に配置していくことにより、検査・分析および溢出液の有無の検知を行なう。なお、検体または液体試薬の有無の確認は、必ずしもこの段階で行なわれる必要はないが、検体または液体試薬が、すべての溢出検体収容部および溢出試薬収容部に収容され得る状態となるのはこの段階であるため、操作の簡略化のためには、光学測定用キュベット導入工程後に検体または液体試薬の有無の確認を行なうことが好ましい。
【００３８】
以上、本発明のマイクロチップおよびその使用方法を２層の流体回路を有するマイクロチップを例に挙げて説明したが、本発明のマイクロチップは、１層の流体回路を有するもの、すなわち、片面に流体回路を構成する溝および貫通穴が形成された第１の基板と、透明基板である１枚の第２の基板とを貼り合わせてなるマイクロチップであってもよい。
【００３９】
また、本発明のマイクロチップが有する光学測定用キュベットの数は特に限定されるものではなく、少なくとも２以上の光学測定用キュベットを有していればよい。また、本発明においては、流体回路の構造は、上記実施形態に示されるものに限定されず、検体に対してなされるべき処理に応じて種々の構造を採り得る。流体回路は必ずしも溢出液収容部を有している必要はなく、少なくとも複数の光学測定用キュベットを有していればよい。
【００４０】
本発明のマイクロチップが２層の流体回路を有する場合において、上記実施形態を参照して、第２の基板１０２、１０３は、必ずしも透明基板である必要はないが、少なくとも光学測定用キュベットを構成する表面領域については、入射した光の透過光が測定できるよう、透明であることが必要である。また、第１の基板１０１および第２の基板１０２、１０３を貼り合わせる方法として、基板の貼り合わせ面に光を照射し該面を融解させることによって貼合する溶着法を用いる場合には、入射した光をより効率的に吸収できるよう、第１の基板１０１を不透明基板（好ましくは黒色基板）とし、第２の基板１０２、１０３を透明基板とすることが好ましい。これにより、第２の基板１０２、１０３側から光を照射して、第１の基板１０１の貼り合わせ面を融解させることによって、第１の基板１０１と第２の基板１０２、１０３との貼合を容易に行なうことができる。
【００４１】
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】
【００４２】
【図１】本発明に係るマイクロチップの一例を示す外形図である。
【図２】マイクロチップ搭載部を備える遠心装置にマイクロチップを搭載した状態を示す概略斜視図である。
【図３】本発明に係るマイクロチップの第１の基板に形成された流体回路の一例を示す斜視図である。
【図４】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上面図である。
【図５】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下面図である。
【図６】血球分離、液体試薬計量工程における第１の基板の上面の液体の状態および下面の液体の状態を示す図である。
【図７】検体計量工程における第１の基板の上面の液体の状態および下面の液体の状態を示す図である。
【図８】第１混合工程第１ステップにおける第１の基板の上面の液体の状態および下面の液体の状態を示す図である。
【図９】第１混合工程第２ステップにおける第１の基板の上面の液体の状態および下面の液体の状態を示す図である。
【図１０】第２混合工程第１ステップにおける第１の基板の上面の液体の状態および下面の液体の状態を示す図である。
【図１１】第２混合工程第２ステップにおける第１の基板の上面の液体の状態および下面の液体の状態を示す図である。
【図１２】検出部導入工程における第１の基板の上面の液体の状態および下面の液体の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１００ マイクロチップ、１０１ 第１の基板、１０２，１０３ 第２の基板、１１０ 液体試薬導入口、１２０ 検体導入口、１５０ 円周、１６１，１６２，１６３，１６４，１６５，１６６ 光学測定用キュベット、２００ マイクロチップ搭載部、２０１ 円形状ステージ、２０２ａ，２０２ｂ 固定壁、２０３ 固定具、２０４ 検出光、３０１ａ，３０１ｂ，３０２ａ，３０２ｂ，３０３ａ，３０３ｂ，３０４ａ，３０４ｂ，３０５ａ，３０５ｂ，３０６ａ 液体試薬保持部、３１１，３１２，３１３，３１４，３１５，３１６ 光学測定用キュベットを構成する貫通穴、３３０ 溢出検体収容部、３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂ，３３３ａ，３３３ｂ，３３４ａ，３３４ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３３６ａ 溢出試薬収容部、４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，４０６ 検体計量部、４１１ａ，４１１ｂ，４１２ａ，４１２ｂ，４１３ａ，４１３ｂ，４１４ａ，４１４ｂ，４１５ａ，４１５ｂ，４１６ａ 液体試薬計量部、４２０ 血球分離部、４３０ 廃液溜め、４４１ａ，４４１ｂ 混合部、１１ａ，１１ｂ，１６ａ，１６ｂ 流路、２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２６ａ 貫通穴、６００ 全血。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面上に設けられた溝および厚み方向に貫通する複数の貫通穴を備える第１の基板と、１または２以上の第２の基板とを貼り合わせてなる、内部に流体回路を有するマイクロチップであって、
前記マイクロチップは、前記複数の貫通穴のうちいずれか２以上の貫通穴と前記第２の基板の基板表面とから構成される２以上の光学測定用キュベットを有し、
前記２以上の光学測定用キュベットを構成する前記２以上の貫通穴は、前記第１の基板表面において、同一円の円周上に配置されるマイクロチップ。
【請求項２】
前記流体回路は、
液体試薬を収容する液体試薬保持部と、
前記液体試薬または検体を計量するための１以上の計量部と、
前記計量部に接続され、計量時において前記計量部から溢れる前記液体試薬または前記検体を収容するための１以上の溢出液収容部と、を備え、
前記溢出液収容部は、前記第１の基板表面において、前記２以上の貫通穴が配置される円周上に配置される請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項３】
前記流体回路は、前記液体試薬を計量するための１以上の液体試薬計量部および検体を計量するための１以上の検体計量部を有し、かつ計量時において前記計量部から溢れる前記液体試薬または前記検体を収容するための複数の溢出液収容部を有する請求項２に記載のマイクロチップ。
【請求項４】
基板の両面に設けられた溝および厚み方向に貫通する複数の貫通穴を備える第１の基板の両面に第２の基板を貼り合わせてなる、内部に２層の流体回路を有する請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項５】
前記第２の基板は、透明基板である請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項６】
前記第１の基板は、不透明基板である請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項７】
前記第１の基板は、黒色基板である請求項６に記載のマイクロチップ。
【請求項１】
基板表面上に設けられた溝および厚み方向に貫通する複数の貫通穴を備える第１の基板と、１または２以上の第２の基板とを貼り合わせてなる、内部に流体回路を有するマイクロチップであって、
前記マイクロチップは、前記複数の貫通穴のうちいずれか２以上の貫通穴と前記第２の基板の基板表面とから構成される２以上の光学測定用キュベットを有し、
前記２以上の光学測定用キュベットを構成する前記２以上の貫通穴は、前記第１の基板表面において、同一円の円周上に配置されるマイクロチップ。
【請求項２】
前記流体回路は、
液体試薬を収容する液体試薬保持部と、
前記液体試薬または検体を計量するための１以上の計量部と、
前記計量部に接続され、計量時において前記計量部から溢れる前記液体試薬または前記検体を収容するための１以上の溢出液収容部と、を備え、
前記溢出液収容部は、前記第１の基板表面において、前記２以上の貫通穴が配置される円周上に配置される請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項３】
前記流体回路は、前記液体試薬を計量するための１以上の液体試薬計量部および検体を計量するための１以上の検体計量部を有し、かつ計量時において前記計量部から溢れる前記液体試薬または前記検体を収容するための複数の溢出液収容部を有する請求項２に記載のマイクロチップ。
【請求項４】
基板の両面に設けられた溝および厚み方向に貫通する複数の貫通穴を備える第１の基板の両面に第２の基板を貼り合わせてなる、内部に２層の流体回路を有する請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項５】
前記第２の基板は、透明基板である請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項６】
前記第１の基板は、不透明基板である請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項７】
前記第１の基板は、黒色基板である請求項６に記載のマイクロチップ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１０９４６７（Ｐ２００９−１０９４６７Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８５０４０（Ｐ２００７−２８５０４０）
【出願日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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