マイクロチップ
【課題】比重が異なる第１および第２対象物質が混合している検体を分離し、双方を同時に検出・分析等できるマイクロチップを提供する。
【解決手段】検体導入口側に設けられた開口部を有しＵ字型に形成された壁面で構成される収容部と、開口部の検体導入口側方向に設けられ収容部と開口部に連通した計量部と、計量部と収容部の内壁に沿って収容部の開口部より内部にまで配置され、かつ、端部が収容部の内壁とは接触しない第１の壁面と、収容部の内壁と第１の壁面とによって形成された第１の流路と、計量部の別側の内壁に沿って収容部における開口部にまで配置された第２の壁面と、計量部の内壁と第２の壁面とによって形成された第２の流路と、第２の壁面と第１の壁面とによって形成された検体導入部と、第２の壁面の端部と第１の壁面との間に形成され、かつ、検体導入口と収容部の内部とを接続する第３の流路とを備えるマイクロチップに関する。
【解決手段】検体導入口側に設けられた開口部を有しＵ字型に形成された壁面で構成される収容部と、開口部の検体導入口側方向に設けられ収容部と開口部に連通した計量部と、計量部と収容部の内壁に沿って収容部の開口部より内部にまで配置され、かつ、端部が収容部の内壁とは接触しない第１の壁面と、収容部の内壁と第１の壁面とによって形成された第１の流路と、計量部の別側の内壁に沿って収容部における開口部にまで配置された第２の壁面と、計量部の内壁と第２の壁面とによって形成された第２の流路と、第２の壁面と第１の壁面とによって形成された検体導入部と、第２の壁面の端部と第１の壁面との間に形成され、かつ、検体導入口と収容部の内部とを接続する第３の流路とを備えるマイクロチップに関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
【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、液体試薬を保持する液体試薬保持部、検査・分析の対象となる検体（血液など）あるいは検体中の特定成分や液体試薬を計量するための計量部、検体（あるいは検体中の特定成分）と液体試薬とを混合する混合部、混合液について検査・分析を行なう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路とから構成することができる。
【０００４】
このような流体回路を有す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角で厚さ数ｍｍ〜１ｃｍ程度のチップ内で行なえることから、検体および液体試薬が微量で済み、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、たとえば血液検査などの生化学検査用として好適に用いられている。
【０００５】
ここで、たとえば血液検査用マイクロチップなどにおいては、血液中の血漿成分を用いて各種検査が行なわれることが多いことから、通常、マイクロチップの流体回路は、流体回路内に導入された血液から、遠心分離により血球成分を取り除き、血漿成分を分離、抽出するための血漿分離部（遠心分離部）を備える。たとえば、血液から血漿と血球とを分離させるには、血球分離フィルターや遠心分離後に抽出するなどの方法がある。
【０００６】
特許文献１には、流体回路内に導入された試料から対象成分を取り出すための遠心分離管を備えるマイクロチップが開示されている。図４〜９は、特許文献１に記載のマイクロチップの動作方法を示す概略工程図である。図４〜９に示されるマイクロチップの流体回路は、試料を流体回路内に導入するための取込口１０５、取込口１０５に接続された遠心分離管２０１、調整管接続部２４１ａおよび溜部２４１ｂからなる調整管２４１、取り出された対象成分を計量するための第１秤量部２０５、試薬５５０が内蔵された試薬溜２１９ａ、２１９ｂ、対象成分と試薬５５０との混合が行なわれる１次混合部２１７および２次混合部２２０、ならびに、得られた混合液について検査・分析を行なうための光検出路２３０から主に構成されており、遠心分離管２０１は、対象成分以外の成分（非対象成分）を主に収容するための第１保持部２０３を有している（図４参照）。以下、図４〜９を参照して、このマイクロチップの動作方法の概略を示す。
【０００７】
まず、取込口１０５から、遠心分離管２０１と調整管接続部２４１ａとが満たされるように試料５００を導入する（図４参照）。次に、第１回転軸３１０を中心としてマイクロチップを回転させることにより、境界Ｂ−Ｂ’より遠心分離管２０１側の試料５００を遠心分離管２０１内で遠心分離する（図５参照）。この際、試料５００中の対象成分５１０以外の非対象成分５２０は、第１保持部２０３内に収容される。境界Ｂ−Ｂ’より調整管２４１側の試料５００は、溜部２４１ｂに導入される。また、この第１回転軸３１０を中心とする回転により、試薬溜２１９ａおよび２１９ｂに収容されていた試薬５５０は、１次混合部２１７に導入される。
【０００８】
次に、第２回転軸３１１を中心としてマイクロチップを回転させることにより、遠心分離された対象成分５１０を遠心分離管２０１から第１秤量部２０５に導入する（図６参照）。第１秤量部２０５から溢れた対象成分５１０は、第１秤量部２０５に接続された廃液溜２０７に導入される。ついで、再度、第１回転軸３１０を中心としてマイクロチップを回転させることにより、第１秤量部２０５内の対象成分５１０を１次混合部２１７に導入し、試薬５５０と混合させる（図７参照）。
【０００９】
次に、さらに第１回転軸３１０を中心としてマイクロチップを回転させることにより、得られた混合物質５６０を２次混合部２２０に導入し、さらに混合する（図８参照）。最後に、第２回転軸３１１を中心としてマイクロチップを回転させることにより、混合物質５６０を光検出路２３０に導入する（図９参照）。光検出路２３０に導入された混合物質５６０は、光導入口２３３から光を導入し、光導出口２３５から取り出された透過光の透過量を測定するなどの光学測定に供されて、検査・分析が行なわれる。
【００１０】
以上のように、特許文献１に記載のマイクロチップによれば、第１回転軸３１０および第２回転軸３１１の２つの回転軸を用いてマイクロチップを回転させ、適切な方向の遠心力を印加することにより、試料中の対象成分の抽出、対象成分の計量、試薬との混合などの処理を行なうことが可能である。
【００１１】
しかし、特許文献１に記載のマイクロチップでは、対象成分５１０を計量するために第２回転軸３１１を中心としてマイクロチップを回転させた場合や、混合物質５６０を光検出路２３０に導入するために第２回転軸３１１を中心としてマイクロチップを回転させた場合に、第１保持部２０３内に保持されていた非対象成分５２０や対象成分５１０が流出する可能性があった。また、第１回転軸３１０を中心としてマイクロチップを回転させて、流体回路内に導入された試料５００を第１保持部２０３に導入する際、第１保持部２０３内に気体（空気）が入り込み、該気体が排出されることなく、残存してしまう可能性があった。
【００１２】
そして、特許文献１に記載のマイクロチップでは、対象成分５１０のみではなく、非対象成分５２０も同時に検査、分析を行なうことができなかった。具体的に、たとえば、マイクロチップを用いて全血を検査、分析を行なう際に、血漿と血球とを同時に取り出すことは困難であった。
【特許文献１】国際公開第０５／０３３６６６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、比重が異なる第１対象物質および第２対象物質が混合している検体、たとえば血漿と血球とが混合している血液において、該第１対象物質および第２対象物質を分離し、双方を同時に検出・分析等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】
【００１４】
本発明者は、上記課題を解決するためには、検体中の該第１対象成分と該第２対象成分とを遠心分離により分離するための遠心分離部を、第２対象成分を収容するための収容部および、第１対象成分を主に収容するための計量部の２つの部位を含む構成とし、かつ、遠心分離部に２つ以上の開口を付与すればよいことを見出した。また、該遠心分離部について、当該収容部を形成する壁面の形状と、当該計量部を形成する壁面の形状とを調製することで、たとえば、第１対象成分と第２対象成分とを同時に取り出すことができることを見出した。すなわち、本発明は以下のとおりである。
【００１５】
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内部に有するマイクロチップであって、マイクロチップは、その一表面から流体回路まで貫通する、検体を流体回路内に導入するための検体導入口を有し、流体回路は、検体を遠心分離により第１対象成分と第２対象成分とに分離するための遠心分離部を備え、遠心分離部は、検体導入口側に設けられすぼまった開口部を有する、Ｕ字型に形成された壁面で構成される収容部と、開口部の検体導入口側方向に設けられ、収容部と開口部で接続している計量部と、計量部と収容部とを形成する内壁に沿って収容部における開口部より内部にまで配置され、かつ、端部が収容部の内壁とは接触しない第１の壁面と、収容部を形成する内壁と第１の壁面とによって形成された第１の流路と、計量部を形成する別側の内壁に沿って収容部における開口部にまで配置された第２の壁面と、計量部を形成する内壁と第２の壁面とによって形成された第２の流路と、第２の壁面と第１の壁面とによって形成された検体導入部と、第２の壁面の端部と第１の壁面との間に形成され、かつ、検体導入口と収容部の内部とを接続する第３の流路とを備えるマイクロチップに関する。
【００１６】
また、本発明のマイクロチップにおいて、第１対象成分を検定する第１検定部と、第２対象成分を検定する第２検定部とをさらに備え、検体導入部と第１の流路とは、第１検定部に接続されており、第２の流路は、第２検定部に接続されていることが好ましい。
【００１７】
また、本発明のマイクロチップにおいて、第２の流路の幅は、第１の流路の幅より小さいことが好ましい。
【００１８】
また、本発明のマイクロチップにおいて、第１の流路は、マイクロチップの外部と流体回路とを連結する空気穴に、接続されていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明のマイクロチップにおいて、第１対象成分と第２対象成分とが分離される界面は、収容部における開口部に生じるよう設定されることが好ましい。
【００２０】
第１の壁面が沿って配置されている収容部の内壁は、くの字型に屈折していることが好ましい。
【００２１】
本発明において、検体としては血液を挙げることができ、対象成分としては血漿成分を挙げることができる。この場合、本発明のマイクロチップは、血液検査用として好適に用いることができる。ただし、本発明に係るマイクロチップは、血液だけにとどまらず、比重が異なる物質が混合している検体についても、同様に検出・分析等できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のマイクロチップによると、比重が異なる第１対象物質および第２対象物質が混合している検体、たとえば血漿と血球とが混合している血液において、該第１対象物質および第２対象物質を分離し、双方を同時に検出・分析等できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明のマイクロチップは、１つの好ましい態様において、基板表面に溝を備える第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなる。かかるマイクロチップは、その内部に、第１の基板表面に設けられた溝と第２の基板における第１の基板側表面（第２の基板の貼り合わせ面）とから構成される空洞部からなる流体回路を備える。
【００２４】
また、本発明のマイクロチップは、別の好ましい態様において、第３の基板と、基板の両面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とをこの順で貼り合わせてなる。かかる３枚の基板からなるマイクロチップは、第３の基板における第１の基板側表面（第３の基板の貼り合わせ面）および第１の基板における第３の基板側表面に設けられた溝から構成される第１の流体回路と、第２の基板における第１の基板側表面（第２の基板の貼り合わせ面）および第１の基板における第２の基板側表面に設けられた溝から構成される第２の流体回路と、の２層の流体回路を備えている。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。第１の流体回路と第２の流体回路とは、第１の基板に形成された厚み方向に貫通する１または２以上の貫通穴によって連結されていてもよい。
【００２５】
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・ブタジエン・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。
【００２６】
第１の基板表面に、流体回路を構成する溝を形成する方法としては、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。
【００２７】
本発明のマイクロチップにおいて、流体回路（２層の流体回路を備える場合には、第１の流体回路および第２の流体回路）は、流体回路内の流体（特には、液体）に対して適切な様々な処理を行なうことができるよう、流体回路内の適切な位置に配置された種々の部位を備えており、これらの部位は、微細な流路を介して適切に接続されている。
【００２８】
本発明のマイクロチップにおいて、流体回路は、上記部位の１つとして、マイクロチップ内に導入された検体を、遠心分離により対象成分と非対象成分とに分離するための遠心分離部を備える。ここで、本明細書中において「検体」とは、流体回路内に導入される検査・分析の対象となる物質（たとえば血液）を意味する。また、本明細書中において「対象成分」とは、マイクロチップ内で調製される、検査・分析に供される試料を構成する検体中の特定成分を意味し、典型的には、マイクロチップ内にあらかじめ保持されていた液体試薬と混合または反応される検体中の特定成分である。検体が血液である場合、第１対象成分としては、血漿成分を挙げることができ、第２対象成分としては、血球成分を挙げることができる。
【００２９】
本発明のマイクロチップは、検体導入口を有しており、当該検体導入口を通して流体回路内に検体が導入される。検体導入口は、マイクロチップ一表面から流体回路まで貫通する貫通口として構成することができる。具体的には、マイクロチップが上記基板表面に溝を備える第１の基板と第２の基板とから構成される場合、検体導入口は、当該第１の基板を厚み方向に貫通する貫通する貫通口とすることができる。また、マイクロチップが第３の基板と、基板の両面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とをこの順で貼り合わせてなる場合、検体導入口は、当該第３の基板（または第１の基板）を厚み方向に貫通する貫通する貫通口とすることができる。上記遠心分離部は、当該検体導入口と流路を介して接続されており、検体導入口から注入された検体を遠心分離部に導入可能となっている。
【００３０】
本発明において流体回路は、遠心分離部以外の部位を備えていてもよく、かかる部位としては、たとえば液体試薬を保持するための液体試薬保持部、対象成分を計量するための対象成分計量部、液体試薬を計量するための液体試薬計量部、対象成分と液体試薬とを混合するための混合部、得られた混合液（上記した検査・分析に供される試料）についての検査・分析（たとえば、混合液中の特定成分の検出または定量）を行なうための検出部などを挙げることができる。本発明のマイクロチップは、これら例示された部位のすべてを有していてもよく、いずれか１以上を有していなくてもよい。また、これら例示された部位以外の部位を有していてもよい。
【００３１】
なお、「液体試薬」とは、上記対象成分と混合または反応させるための物質（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。対象成分と液体試薬とを混合させることによって最終的に得られた混合液は、特に限定されないが、たとえば、該混合液が収容された部位（たとえば検出部）に光を照射して透過する光の強度（透過率）を検出する方法等の光学測定などに供され、検査・分析が行なわれる。
【００３２】
検体からの対象成分の抽出（第１対象成分と第２対象成分との分離）、対象成分および／または液体試薬の計量、対象成分と液体試薬との混合、得られた混合液の検出部への導入などのような流体回路内における流体処理は、マイクロチップに対して、適切な方向の遠心力を順次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、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。以下、本発明のマイクロチップを実施の形態を示してより詳細に説明する。
【００３３】
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。
【００３４】
図１は、本発明のマイクロチップの好ましい一例を示す概略上面図である。図２は、図１における一部を拡大した模式的な上面図である。
【００３５】
以下、図１および図２に基づいて説明する。まず、本実施形態の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、表面上に流体回路を構成する溝および厚み方向に貫通する貫通穴を備えた第１の基板の溝形成側表面に第２の基板を貼り合わせて作製されている。図１は、かかるマイクロチップの第１の基板側表面を示す上面図となっている。実際には、流体回路を構成する溝は、第１の基板における図１に示される表面とは反対側表面（第２の基板との貼り合わせ面）に形成されているが、流体回路構造を明確に把握できるよう、溝のパターンを実線で示している。
【００３６】
そして、本実施形態のマイクロチップは、その一表面から流体回路まで貫通する、検体を流体回路内に導入するための検体導入口２を有する。そして、該流体回路は、検体を遠心分離により第１対象成分と第２対象成分とに分離するための遠心分離部１を備える。図２は、図１における遠心分離部１を拡大した上面図である。図２に示すように、遠心分離部１は、検体導入口２側に設けられ、すぼまった開口部１０を有するＵ字型に形成された壁面で構成される収容部１４と、開口部１０の検体導入口２側方向に設けられ、収容部１４と開口部１０で接続している計量部１３とを含む。ここで、本実施形態のマイクロチップにおいて、Ｕ字型の収容部１４とは、略Ｕ字型であればよく、図１に示すマイクロチップの短手方向における一定の長さを有し、かつ、開口部１０の方向に向かって、該収容部１０を形成する壁面がすぼまっている形状であればよい。収容部１４は、矢印９４の方向に遠心力を印加した際に検体を収容するための部位である。そして、該開口部１０で計量部１３は、収容部１０と接続されている。計量部１３を形成する壁面は、該開口部１０から、検体導入口２側方向に向かって広がっていることが好ましい。また、該計量部１３を形成する壁面と、該収容部１４を形成する壁面とは、一続きの壁面となっていることが好ましい。
【００３７】
そして、遠心分離部１には、計量部１３と収容部１４とを形成する内壁に沿って収容部１４における開口部１０より内部にまで配置された第１の壁面１６が備えられている。また、収容部１４を形成する内壁と第１の壁面１６とによって形成された第１の流路１５が形成されており、第１の壁面１６における収容部１４の内部の端部は、収容部１４の内壁とは接触しない。そして、遠心分離部１には、第１の壁面１６が配置された別端における計量部１３を形成する内壁に沿って開口部１０にまで配置された第２の壁面１７が備えられている。また、計量部１３を形成する内壁と第２の壁面１７とによって形成された第２の流路１２が形成されており、第２の流路１２と収容部１４とは、接続されている。また、図２に示すように、第２の壁面１７は、略Ｌ字型に形成されており、開口部１０から検体導入口２側方向に向かう第１の壁面１６と、略平行であることが好ましい。
【００３８】
そして、本実施形態のマイクロチップは、第２の壁面１７と第１の壁面１６とで形成された検体導入部１１と、第２の壁面１７の端部と第１の壁面１６との間に形成されかつ検体導入口２と収容部１６の内部とを接続する第３の流路１８とを備える。
【００３９】
また、第１の流路１５は、マイクロチップの外部と第１の流路は、マイクロチップの外部と流体回路とを連結する空気穴３０に、接続されている。第１の流路１５と該空気穴３０とが接続されることによって、遠心分離部１全体に空気がたまることはなく、流路における液切れの劣化も起こりにくい。また、検体導入口もマイクロチップの外部と接続されている。
【００４０】
また、本実施形態のマイクロチップにおいて、第３の流路１８の幅Ｗ３は、第２の流路１２の幅Ｗ２より小さいことが好ましい。また、第３の流路１８の幅Ｗ３は、第１の流路１５の幅Ｗ１より小さいことが好ましい。これは、後述する遠心分離部１における流体の動作において、遠心力を印加後に、検体を第１対象成分と第２対象成分とに別々に回収する際に影響するためである。具体的には、Ｗ１は０．２μｍ以下、Ｗ２は０．３μｍ以下、Ｗ３は０．１５μｍ以下に設定することができる。
【００４１】
そして、計量部１３と、収容部１６とは、本実施形態のマイクロチップにおける検体によって適宜その体積が設定される。具体的には、図１のマイクロチップにおける計量部１３の短手方向の幅Ｗ４と、収容部１６の短手方向の幅Ｗ５とを調整し、第１対象成分と第２対象成分とが分離される界面がすぼまった開口部１０に生じるようにする。また、第１の流路１５と第２の流路１２は、図２における位置関係において、収容部１４よりも上に形成されていることが好ましい。
【００４２】
また、第１の壁面１６が沿って配置されている収容部１６の内壁は、くの字型に屈折していることが好ましく、具体的には、図２においてθ１は９０〜１２０度であることが好ましい。これは、後述するように、遠心力を印加後、第１対象成分のみを計量部１３から取り出すときに第１対象成分が、流体回路内で、引きずられを起こすことを防止できるためである。
【００４３】
また、図１に示すマイクロチップにおいて、第１対象成分を検定する第１検定部と、第２対象成分を検定する第２検定部と、をさらに備え、第１の流路１５と第２の流路１２とは、第１検定部に接続されており、検体導入部は、第２検定部に接続されている。第１検定部および第２検定部を備えることによって、第１対象成分および第２対象成分のいずれの検査結果をも同時に得ることができる。第１検定部および第２検定部の形状等は適宜設定することができる。
【００４４】
本実施形態においては、矢印９４の方向に遠心力を印加した後に、第１対象成分のみが検体導入部１１と第１の流路１５とから取り出され、第２対象成分は、第２の流路１２から取り出される。
【００４５】
そして、本実施形態のマイクロチップの内部に形成された流体回路は、検体を流体回路内に導入するための検体導入口２に接続された、検体を第１対象成分と第２対象成分とに分離するための遠心分離部１、遠心分離部１の検体導入部１１に接続された、検体を計量するための計量部１３、計量時に計量部１３から溢れた検体を収容するための廃液溜め（図１中位置を示さず）、液体試薬Ａ（図示せず）、および、第１対象成分と第２対象成分について検査・分析を行なうための第１検出部および第２検出部（図１中位置を示さず）から主に構成される。検体導入口１は、第１の基板を厚み方向に貫通する貫通口となっている。
【００４６】
上記遠心分離部１のような構成によれば、遠心分離により分離され、収容部１４に収容された第２対象成分（たとえば血球成分。ただし、収容部１４に収容される液体は、第２対象成分とともに、一部の第１対象成分を含み得る。）が、分離された第１対象成分（たとえば血漿）を検体導入部１１から取り出すための遠心力などの、その後の遠心力の印加により検体導入部１１方向へ流出することを防ぐことができる。すなわち、遠心分離より分離され、計量部１３内に収容された第１対象成分のみを検体導入部１１から取り出すための遠心力（図１における右向きの遠心力）を印加すると、収容部１４内に収容された第２対象成分は、検体導入部１１方向ではなく、第１の流路１５でせき止められることとなるため、当該第２対象成分が検体導入部１１の方向へ流出してしまうことを防止できる。
【００４７】
また、検体を導入するための検体導入部１１とは別に、第２の流路１２を備えることから、検体を遠心分離部１に導入する際、遠心分離部１内の気体（空気）を、第１の流路１５の方向へ逃がすことが可能となるため、気体（空気）が遠心分離部１に残存するのを防止することができる。これにより、検体、第１対象成分および第２対象成分の流れがスムーズとなり、各流路における液切れがよくなる。
【００４８】
さらに、第３の流路１８と収容部１４との接続位置に第２の流路１２を接続することにより、気体（空気）を当該接続位置に気体（空気）が導入可能となるため、図１における右向きの遠心力を印加して第１対象成分を検体導入部１１から取り出す際、計量部１３内の第１対象成分が収容部１４の方へ流出してしまうことを防止することが可能となる。
【００４９】
ここで、第２の流路１２および第１の流路１５は、収容部１４の開口部１０から、図１における上方向に延びていることが好ましく、該第２の流路１２と該第１の流路１５とが略Ｖ字型を形成することがさらに好ましい。このような形状とすることにより、図３（ｄ）において第２の流路１２内部の溶液が抜け易くなり、第１の流路１５内の溶液は流出に制限が加わるという効果を得ることができる。
【００５０】
上記のように、本実施形態かかる構成によれば、遠心分離された計量部１３内の第１対象成分を検体導入部１１から取り出すの遠心力（図１における右向きの遠心力）を印加した際、分離された収容部１４内の第２対象成分が検体導入部１１から同時に取り出されることを防止できる。
【００５１】
収容部１４の形状は、特に制限されるものではないが、収容部１４を構成する溝底面（したがって流体回路の深さ）に傾斜を設けて当該傾斜領域より底部側の領域における溝の深さをより深くすることが好ましい。これにより、小さい面積で多くの量の第２対象成分を収容することができる。第１の流路１５の位置も、特に制限されないが、その上部（検体導入口２側）に設けられることが必要である。これは、過剰の血液が入ってきた場合の廃液処理が容易であることと、全血計量の見積もりが容易になるためである。
【００５２】
ここで、図３は、本実施形態におけるマイクロチップの遠心分離について示す模式的な工程図である。以下、図３を参照して該マイクロチップにおける検体の動作について説明する。
【００５３】
まず、図３（ａ）のように何も検体が導入されていない遠心分離部に対して、矢印９０の方向に遠心力を印加することで、図３（ｂ）のように検体（血液）を検体導入部１１から導入する。このとき、計量部１３によって検査に不必要な量の検体は、第１の流路１５から排出される。該第１の流路は、廃液溜め（図示せず）にも接続されている。そして、図３（ｃ）のように、さらに矢印９０の方向に遠心力を印加することで、検体２０を第１対象成分２１と、第２対象成分２２と、中間層２３とに分離する。
【００５４】
ここで、検体を検体導入部１１から開口部１０を通して収容部１４および計量部１３内に導入する際、遠心分離部１内に存在していた気体（空気）は、第１の流路１５を通って、空気穴方向へ移動するか、もしくは検体導入口から排出されるため、気体（空気）が遠心分離部１内に残存することはない。
【００５５】
次に、図３（ｄ）のように、矢印９１の方向に遠心力を印加することで、第１対象成分２１のみが検体導入部１１および第１の流路１５から取り出される。取り出された第１対象成分は、上述した通り第１検定部に導入される。このとき、図３（ｅ）のような状態で矢印９１の方向に遠心力を印加することで、開口部１０のあたりで第１対象成分と第２対象成分とが分離されて第２対象成分のみが収容部１４に残るよう設定されている。
【００５６】
そして、最後に、図３（ｆ）のように、本実施形態のマイクロチップに矢印９２の方向に遠心力を印加することで、第２対象成分２２のみを取り出すことができる。取り出された第１対象成分は、上述した通り第２検定部に導入される。
【００５７】
本実施形態のマイクロチップによると、血漿を使用するＧｌｕ、ＡＳＴ、ＡＬＴ、ＵＡ、Ｃｒｅと、血球を使用するＨｂＡｌＣなどを同時に検査することができる。
【００５８】
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】
【００５９】
【図１】本発明のマイクロチップの好ましい一例を示す概略上面図である。
【図２】図１における一部を拡大した模式的な上面図である。
【図３】本実施形態におけるマイクロチップの遠心分離について示す模式的な工程図である。
【図４】特許文献１に記載のマイクロチップの動作方法を示す概略工程図である。
【図５】特許文献１に記載のマイクロチップの動作方法を示す概略工程図である。
【図６】特許文献１に記載のマイクロチップの動作方法を示す概略工程図である。
【図７】特許文献１に記載のマイクロチップの動作方法を示す概略工程図である。
【図８】特許文献１に記載のマイクロチップの動作方法を示す概略工程図である。
【図９】特許文献１に記載のマイクロチップの動作方法を示す概略工程図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 遠心分離部、２ 検体導入口、１０ 開口部、１１ 検体導入部、１２ 第２の流路、１３ 計量部、１４ 収容部、１５ 第１の流路、１６ 第１の壁面、１７ 第２の壁面、１８ 第３の流路、２０ 検体、２１ 血漿、２２ 血球、２３ 中間層、３０ 空気穴、９０，９１，９２，９４ 矢印。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
【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、液体試薬を保持する液体試薬保持部、検査・分析の対象となる検体（血液など）あるいは検体中の特定成分や液体試薬を計量するための計量部、検体（あるいは検体中の特定成分）と液体試薬とを混合する混合部、混合液について検査・分析を行なう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路とから構成することができる。
【０００４】
このような流体回路を有す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角で厚さ数ｍｍ〜１ｃｍ程度のチップ内で行なえることから、検体および液体試薬が微量で済み、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、たとえば血液検査などの生化学検査用として好適に用いられている。
【０００５】
ここで、たとえば血液検査用マイクロチップなどにおいては、血液中の血漿成分を用いて各種検査が行なわれることが多いことから、通常、マイクロチップの流体回路は、流体回路内に導入された血液から、遠心分離により血球成分を取り除き、血漿成分を分離、抽出するための血漿分離部（遠心分離部）を備える。たとえば、血液から血漿と血球とを分離させるには、血球分離フィルターや遠心分離後に抽出するなどの方法がある。
【０００６】
特許文献１には、流体回路内に導入された試料から対象成分を取り出すための遠心分離管を備えるマイクロチップが開示されている。図４〜９は、特許文献１に記載のマイクロチップの動作方法を示す概略工程図である。図４〜９に示されるマイクロチップの流体回路は、試料を流体回路内に導入するための取込口１０５、取込口１０５に接続された遠心分離管２０１、調整管接続部２４１ａおよび溜部２４１ｂからなる調整管２４１、取り出された対象成分を計量するための第１秤量部２０５、試薬５５０が内蔵された試薬溜２１９ａ、２１９ｂ、対象成分と試薬５５０との混合が行なわれる１次混合部２１７および２次混合部２２０、ならびに、得られた混合液について検査・分析を行なうための光検出路２３０から主に構成されており、遠心分離管２０１は、対象成分以外の成分（非対象成分）を主に収容するための第１保持部２０３を有している（図４参照）。以下、図４〜９を参照して、このマイクロチップの動作方法の概略を示す。
【０００７】
まず、取込口１０５から、遠心分離管２０１と調整管接続部２４１ａとが満たされるように試料５００を導入する（図４参照）。次に、第１回転軸３１０を中心としてマイクロチップを回転させることにより、境界Ｂ−Ｂ’より遠心分離管２０１側の試料５００を遠心分離管２０１内で遠心分離する（図５参照）。この際、試料５００中の対象成分５１０以外の非対象成分５２０は、第１保持部２０３内に収容される。境界Ｂ−Ｂ’より調整管２４１側の試料５００は、溜部２４１ｂに導入される。また、この第１回転軸３１０を中心とする回転により、試薬溜２１９ａおよび２１９ｂに収容されていた試薬５５０は、１次混合部２１７に導入される。
【０００８】
次に、第２回転軸３１１を中心としてマイクロチップを回転させることにより、遠心分離された対象成分５１０を遠心分離管２０１から第１秤量部２０５に導入する（図６参照）。第１秤量部２０５から溢れた対象成分５１０は、第１秤量部２０５に接続された廃液溜２０７に導入される。ついで、再度、第１回転軸３１０を中心としてマイクロチップを回転させることにより、第１秤量部２０５内の対象成分５１０を１次混合部２１７に導入し、試薬５５０と混合させる（図７参照）。
【０００９】
次に、さらに第１回転軸３１０を中心としてマイクロチップを回転させることにより、得られた混合物質５６０を２次混合部２２０に導入し、さらに混合する（図８参照）。最後に、第２回転軸３１１を中心としてマイクロチップを回転させることにより、混合物質５６０を光検出路２３０に導入する（図９参照）。光検出路２３０に導入された混合物質５６０は、光導入口２３３から光を導入し、光導出口２３５から取り出された透過光の透過量を測定するなどの光学測定に供されて、検査・分析が行なわれる。
【００１０】
以上のように、特許文献１に記載のマイクロチップによれば、第１回転軸３１０および第２回転軸３１１の２つの回転軸を用いてマイクロチップを回転させ、適切な方向の遠心力を印加することにより、試料中の対象成分の抽出、対象成分の計量、試薬との混合などの処理を行なうことが可能である。
【００１１】
しかし、特許文献１に記載のマイクロチップでは、対象成分５１０を計量するために第２回転軸３１１を中心としてマイクロチップを回転させた場合や、混合物質５６０を光検出路２３０に導入するために第２回転軸３１１を中心としてマイクロチップを回転させた場合に、第１保持部２０３内に保持されていた非対象成分５２０や対象成分５１０が流出する可能性があった。また、第１回転軸３１０を中心としてマイクロチップを回転させて、流体回路内に導入された試料５００を第１保持部２０３に導入する際、第１保持部２０３内に気体（空気）が入り込み、該気体が排出されることなく、残存してしまう可能性があった。
【００１２】
そして、特許文献１に記載のマイクロチップでは、対象成分５１０のみではなく、非対象成分５２０も同時に検査、分析を行なうことができなかった。具体的に、たとえば、マイクロチップを用いて全血を検査、分析を行なう際に、血漿と血球とを同時に取り出すことは困難であった。
【特許文献１】国際公開第０５／０３３６６６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、比重が異なる第１対象物質および第２対象物質が混合している検体、たとえば血漿と血球とが混合している血液において、該第１対象物質および第２対象物質を分離し、双方を同時に検出・分析等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】
【００１４】
本発明者は、上記課題を解決するためには、検体中の該第１対象成分と該第２対象成分とを遠心分離により分離するための遠心分離部を、第２対象成分を収容するための収容部および、第１対象成分を主に収容するための計量部の２つの部位を含む構成とし、かつ、遠心分離部に２つ以上の開口を付与すればよいことを見出した。また、該遠心分離部について、当該収容部を形成する壁面の形状と、当該計量部を形成する壁面の形状とを調製することで、たとえば、第１対象成分と第２対象成分とを同時に取り出すことができることを見出した。すなわち、本発明は以下のとおりである。
【００１５】
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内部に有するマイクロチップであって、マイクロチップは、その一表面から流体回路まで貫通する、検体を流体回路内に導入するための検体導入口を有し、流体回路は、検体を遠心分離により第１対象成分と第２対象成分とに分離するための遠心分離部を備え、遠心分離部は、検体導入口側に設けられすぼまった開口部を有する、Ｕ字型に形成された壁面で構成される収容部と、開口部の検体導入口側方向に設けられ、収容部と開口部で接続している計量部と、計量部と収容部とを形成する内壁に沿って収容部における開口部より内部にまで配置され、かつ、端部が収容部の内壁とは接触しない第１の壁面と、収容部を形成する内壁と第１の壁面とによって形成された第１の流路と、計量部を形成する別側の内壁に沿って収容部における開口部にまで配置された第２の壁面と、計量部を形成する内壁と第２の壁面とによって形成された第２の流路と、第２の壁面と第１の壁面とによって形成された検体導入部と、第２の壁面の端部と第１の壁面との間に形成され、かつ、検体導入口と収容部の内部とを接続する第３の流路とを備えるマイクロチップに関する。
【００１６】
また、本発明のマイクロチップにおいて、第１対象成分を検定する第１検定部と、第２対象成分を検定する第２検定部とをさらに備え、検体導入部と第１の流路とは、第１検定部に接続されており、第２の流路は、第２検定部に接続されていることが好ましい。
【００１７】
また、本発明のマイクロチップにおいて、第２の流路の幅は、第１の流路の幅より小さいことが好ましい。
【００１８】
また、本発明のマイクロチップにおいて、第１の流路は、マイクロチップの外部と流体回路とを連結する空気穴に、接続されていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明のマイクロチップにおいて、第１対象成分と第２対象成分とが分離される界面は、収容部における開口部に生じるよう設定されることが好ましい。
【００２０】
第１の壁面が沿って配置されている収容部の内壁は、くの字型に屈折していることが好ましい。
【００２１】
本発明において、検体としては血液を挙げることができ、対象成分としては血漿成分を挙げることができる。この場合、本発明のマイクロチップは、血液検査用として好適に用いることができる。ただし、本発明に係るマイクロチップは、血液だけにとどまらず、比重が異なる物質が混合している検体についても、同様に検出・分析等できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のマイクロチップによると、比重が異なる第１対象物質および第２対象物質が混合している検体、たとえば血漿と血球とが混合している血液において、該第１対象物質および第２対象物質を分離し、双方を同時に検出・分析等できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明のマイクロチップは、１つの好ましい態様において、基板表面に溝を備える第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなる。かかるマイクロチップは、その内部に、第１の基板表面に設けられた溝と第２の基板における第１の基板側表面（第２の基板の貼り合わせ面）とから構成される空洞部からなる流体回路を備える。
【００２４】
また、本発明のマイクロチップは、別の好ましい態様において、第３の基板と、基板の両面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とをこの順で貼り合わせてなる。かかる３枚の基板からなるマイクロチップは、第３の基板における第１の基板側表面（第３の基板の貼り合わせ面）および第１の基板における第３の基板側表面に設けられた溝から構成される第１の流体回路と、第２の基板における第１の基板側表面（第２の基板の貼り合わせ面）および第１の基板における第２の基板側表面に設けられた溝から構成される第２の流体回路と、の２層の流体回路を備えている。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。第１の流体回路と第２の流体回路とは、第１の基板に形成された厚み方向に貫通する１または２以上の貫通穴によって連結されていてもよい。
【００２５】
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・ブタジエン・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。
【００２６】
第１の基板表面に、流体回路を構成する溝を形成する方法としては、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。
【００２７】
本発明のマイクロチップにおいて、流体回路（２層の流体回路を備える場合には、第１の流体回路および第２の流体回路）は、流体回路内の流体（特には、液体）に対して適切な様々な処理を行なうことができるよう、流体回路内の適切な位置に配置された種々の部位を備えており、これらの部位は、微細な流路を介して適切に接続されている。
【００２８】
本発明のマイクロチップにおいて、流体回路は、上記部位の１つとして、マイクロチップ内に導入された検体を、遠心分離により対象成分と非対象成分とに分離するための遠心分離部を備える。ここで、本明細書中において「検体」とは、流体回路内に導入される検査・分析の対象となる物質（たとえば血液）を意味する。また、本明細書中において「対象成分」とは、マイクロチップ内で調製される、検査・分析に供される試料を構成する検体中の特定成分を意味し、典型的には、マイクロチップ内にあらかじめ保持されていた液体試薬と混合または反応される検体中の特定成分である。検体が血液である場合、第１対象成分としては、血漿成分を挙げることができ、第２対象成分としては、血球成分を挙げることができる。
【００２９】
本発明のマイクロチップは、検体導入口を有しており、当該検体導入口を通して流体回路内に検体が導入される。検体導入口は、マイクロチップ一表面から流体回路まで貫通する貫通口として構成することができる。具体的には、マイクロチップが上記基板表面に溝を備える第１の基板と第２の基板とから構成される場合、検体導入口は、当該第１の基板を厚み方向に貫通する貫通する貫通口とすることができる。また、マイクロチップが第３の基板と、基板の両面に設けられた溝を備える第１の基板と、第２の基板とをこの順で貼り合わせてなる場合、検体導入口は、当該第３の基板（または第１の基板）を厚み方向に貫通する貫通する貫通口とすることができる。上記遠心分離部は、当該検体導入口と流路を介して接続されており、検体導入口から注入された検体を遠心分離部に導入可能となっている。
【００３０】
本発明において流体回路は、遠心分離部以外の部位を備えていてもよく、かかる部位としては、たとえば液体試薬を保持するための液体試薬保持部、対象成分を計量するための対象成分計量部、液体試薬を計量するための液体試薬計量部、対象成分と液体試薬とを混合するための混合部、得られた混合液（上記した検査・分析に供される試料）についての検査・分析（たとえば、混合液中の特定成分の検出または定量）を行なうための検出部などを挙げることができる。本発明のマイクロチップは、これら例示された部位のすべてを有していてもよく、いずれか１以上を有していなくてもよい。また、これら例示された部位以外の部位を有していてもよい。
【００３１】
なお、「液体試薬」とは、上記対象成分と混合または反応させるための物質（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。対象成分と液体試薬とを混合させることによって最終的に得られた混合液は、特に限定されないが、たとえば、該混合液が収容された部位（たとえば検出部）に光を照射して透過する光の強度（透過率）を検出する方法等の光学測定などに供され、検査・分析が行なわれる。
【００３２】
検体からの対象成分の抽出（第１対象成分と第２対象成分との分離）、対象成分および／または液体試薬の計量、対象成分と液体試薬との混合、得られた混合液の検出部への導入などのような流体回路内における流体処理は、マイクロチップに対して、適切な方向の遠心力を順次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、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。以下、本発明のマイクロチップを実施の形態を示してより詳細に説明する。
【００３３】
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。
【００３４】
図１は、本発明のマイクロチップの好ましい一例を示す概略上面図である。図２は、図１における一部を拡大した模式的な上面図である。
【００３５】
以下、図１および図２に基づいて説明する。まず、本実施形態の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、表面上に流体回路を構成する溝および厚み方向に貫通する貫通穴を備えた第１の基板の溝形成側表面に第２の基板を貼り合わせて作製されている。図１は、かかるマイクロチップの第１の基板側表面を示す上面図となっている。実際には、流体回路を構成する溝は、第１の基板における図１に示される表面とは反対側表面（第２の基板との貼り合わせ面）に形成されているが、流体回路構造を明確に把握できるよう、溝のパターンを実線で示している。
【００３６】
そして、本実施形態のマイクロチップは、その一表面から流体回路まで貫通する、検体を流体回路内に導入するための検体導入口２を有する。そして、該流体回路は、検体を遠心分離により第１対象成分と第２対象成分とに分離するための遠心分離部１を備える。図２は、図１における遠心分離部１を拡大した上面図である。図２に示すように、遠心分離部１は、検体導入口２側に設けられ、すぼまった開口部１０を有するＵ字型に形成された壁面で構成される収容部１４と、開口部１０の検体導入口２側方向に設けられ、収容部１４と開口部１０で接続している計量部１３とを含む。ここで、本実施形態のマイクロチップにおいて、Ｕ字型の収容部１４とは、略Ｕ字型であればよく、図１に示すマイクロチップの短手方向における一定の長さを有し、かつ、開口部１０の方向に向かって、該収容部１０を形成する壁面がすぼまっている形状であればよい。収容部１４は、矢印９４の方向に遠心力を印加した際に検体を収容するための部位である。そして、該開口部１０で計量部１３は、収容部１０と接続されている。計量部１３を形成する壁面は、該開口部１０から、検体導入口２側方向に向かって広がっていることが好ましい。また、該計量部１３を形成する壁面と、該収容部１４を形成する壁面とは、一続きの壁面となっていることが好ましい。
【００３７】
そして、遠心分離部１には、計量部１３と収容部１４とを形成する内壁に沿って収容部１４における開口部１０より内部にまで配置された第１の壁面１６が備えられている。また、収容部１４を形成する内壁と第１の壁面１６とによって形成された第１の流路１５が形成されており、第１の壁面１６における収容部１４の内部の端部は、収容部１４の内壁とは接触しない。そして、遠心分離部１には、第１の壁面１６が配置された別端における計量部１３を形成する内壁に沿って開口部１０にまで配置された第２の壁面１７が備えられている。また、計量部１３を形成する内壁と第２の壁面１７とによって形成された第２の流路１２が形成されており、第２の流路１２と収容部１４とは、接続されている。また、図２に示すように、第２の壁面１７は、略Ｌ字型に形成されており、開口部１０から検体導入口２側方向に向かう第１の壁面１６と、略平行であることが好ましい。
【００３８】
そして、本実施形態のマイクロチップは、第２の壁面１７と第１の壁面１６とで形成された検体導入部１１と、第２の壁面１７の端部と第１の壁面１６との間に形成されかつ検体導入口２と収容部１６の内部とを接続する第３の流路１８とを備える。
【００３９】
また、第１の流路１５は、マイクロチップの外部と第１の流路は、マイクロチップの外部と流体回路とを連結する空気穴３０に、接続されている。第１の流路１５と該空気穴３０とが接続されることによって、遠心分離部１全体に空気がたまることはなく、流路における液切れの劣化も起こりにくい。また、検体導入口もマイクロチップの外部と接続されている。
【００４０】
また、本実施形態のマイクロチップにおいて、第３の流路１８の幅Ｗ３は、第２の流路１２の幅Ｗ２より小さいことが好ましい。また、第３の流路１８の幅Ｗ３は、第１の流路１５の幅Ｗ１より小さいことが好ましい。これは、後述する遠心分離部１における流体の動作において、遠心力を印加後に、検体を第１対象成分と第２対象成分とに別々に回収する際に影響するためである。具体的には、Ｗ１は０．２μｍ以下、Ｗ２は０．３μｍ以下、Ｗ３は０．１５μｍ以下に設定することができる。
【００４１】
そして、計量部１３と、収容部１６とは、本実施形態のマイクロチップにおける検体によって適宜その体積が設定される。具体的には、図１のマイクロチップにおける計量部１３の短手方向の幅Ｗ４と、収容部１６の短手方向の幅Ｗ５とを調整し、第１対象成分と第２対象成分とが分離される界面がすぼまった開口部１０に生じるようにする。また、第１の流路１５と第２の流路１２は、図２における位置関係において、収容部１４よりも上に形成されていることが好ましい。
【００４２】
また、第１の壁面１６が沿って配置されている収容部１６の内壁は、くの字型に屈折していることが好ましく、具体的には、図２においてθ１は９０〜１２０度であることが好ましい。これは、後述するように、遠心力を印加後、第１対象成分のみを計量部１３から取り出すときに第１対象成分が、流体回路内で、引きずられを起こすことを防止できるためである。
【００４３】
また、図１に示すマイクロチップにおいて、第１対象成分を検定する第１検定部と、第２対象成分を検定する第２検定部と、をさらに備え、第１の流路１５と第２の流路１２とは、第１検定部に接続されており、検体導入部は、第２検定部に接続されている。第１検定部および第２検定部を備えることによって、第１対象成分および第２対象成分のいずれの検査結果をも同時に得ることができる。第１検定部および第２検定部の形状等は適宜設定することができる。
【００４４】
本実施形態においては、矢印９４の方向に遠心力を印加した後に、第１対象成分のみが検体導入部１１と第１の流路１５とから取り出され、第２対象成分は、第２の流路１２から取り出される。
【００４５】
そして、本実施形態のマイクロチップの内部に形成された流体回路は、検体を流体回路内に導入するための検体導入口２に接続された、検体を第１対象成分と第２対象成分とに分離するための遠心分離部１、遠心分離部１の検体導入部１１に接続された、検体を計量するための計量部１３、計量時に計量部１３から溢れた検体を収容するための廃液溜め（図１中位置を示さず）、液体試薬Ａ（図示せず）、および、第１対象成分と第２対象成分について検査・分析を行なうための第１検出部および第２検出部（図１中位置を示さず）から主に構成される。検体導入口１は、第１の基板を厚み方向に貫通する貫通口となっている。
【００４６】
上記遠心分離部１のような構成によれば、遠心分離により分離され、収容部１４に収容された第２対象成分（たとえば血球成分。ただし、収容部１４に収容される液体は、第２対象成分とともに、一部の第１対象成分を含み得る。）が、分離された第１対象成分（たとえば血漿）を検体導入部１１から取り出すための遠心力などの、その後の遠心力の印加により検体導入部１１方向へ流出することを防ぐことができる。すなわち、遠心分離より分離され、計量部１３内に収容された第１対象成分のみを検体導入部１１から取り出すための遠心力（図１における右向きの遠心力）を印加すると、収容部１４内に収容された第２対象成分は、検体導入部１１方向ではなく、第１の流路１５でせき止められることとなるため、当該第２対象成分が検体導入部１１の方向へ流出してしまうことを防止できる。
【００４７】
また、検体を導入するための検体導入部１１とは別に、第２の流路１２を備えることから、検体を遠心分離部１に導入する際、遠心分離部１内の気体（空気）を、第１の流路１５の方向へ逃がすことが可能となるため、気体（空気）が遠心分離部１に残存するのを防止することができる。これにより、検体、第１対象成分および第２対象成分の流れがスムーズとなり、各流路における液切れがよくなる。
【００４８】
さらに、第３の流路１８と収容部１４との接続位置に第２の流路１２を接続することにより、気体（空気）を当該接続位置に気体（空気）が導入可能となるため、図１における右向きの遠心力を印加して第１対象成分を検体導入部１１から取り出す際、計量部１３内の第１対象成分が収容部１４の方へ流出してしまうことを防止することが可能となる。
【００４９】
ここで、第２の流路１２および第１の流路１５は、収容部１４の開口部１０から、図１における上方向に延びていることが好ましく、該第２の流路１２と該第１の流路１５とが略Ｖ字型を形成することがさらに好ましい。このような形状とすることにより、図３（ｄ）において第２の流路１２内部の溶液が抜け易くなり、第１の流路１５内の溶液は流出に制限が加わるという効果を得ることができる。
【００５０】
上記のように、本実施形態かかる構成によれば、遠心分離された計量部１３内の第１対象成分を検体導入部１１から取り出すの遠心力（図１における右向きの遠心力）を印加した際、分離された収容部１４内の第２対象成分が検体導入部１１から同時に取り出されることを防止できる。
【００５１】
収容部１４の形状は、特に制限されるものではないが、収容部１４を構成する溝底面（したがって流体回路の深さ）に傾斜を設けて当該傾斜領域より底部側の領域における溝の深さをより深くすることが好ましい。これにより、小さい面積で多くの量の第２対象成分を収容することができる。第１の流路１５の位置も、特に制限されないが、その上部（検体導入口２側）に設けられることが必要である。これは、過剰の血液が入ってきた場合の廃液処理が容易であることと、全血計量の見積もりが容易になるためである。
【００５２】
ここで、図３は、本実施形態におけるマイクロチップの遠心分離について示す模式的な工程図である。以下、図３を参照して該マイクロチップにおける検体の動作について説明する。
【００５３】
まず、図３（ａ）のように何も検体が導入されていない遠心分離部に対して、矢印９０の方向に遠心力を印加することで、図３（ｂ）のように検体（血液）を検体導入部１１から導入する。このとき、計量部１３によって検査に不必要な量の検体は、第１の流路１５から排出される。該第１の流路は、廃液溜め（図示せず）にも接続されている。そして、図３（ｃ）のように、さらに矢印９０の方向に遠心力を印加することで、検体２０を第１対象成分２１と、第２対象成分２２と、中間層２３とに分離する。
【００５４】
ここで、検体を検体導入部１１から開口部１０を通して収容部１４および計量部１３内に導入する際、遠心分離部１内に存在していた気体（空気）は、第１の流路１５を通って、空気穴方向へ移動するか、もしくは検体導入口から排出されるため、気体（空気）が遠心分離部１内に残存することはない。
【００５５】
次に、図３（ｄ）のように、矢印９１の方向に遠心力を印加することで、第１対象成分２１のみが検体導入部１１および第１の流路１５から取り出される。取り出された第１対象成分は、上述した通り第１検定部に導入される。このとき、図３（ｅ）のような状態で矢印９１の方向に遠心力を印加することで、開口部１０のあたりで第１対象成分と第２対象成分とが分離されて第２対象成分のみが収容部１４に残るよう設定されている。
【００５６】
そして、最後に、図３（ｆ）のように、本実施形態のマイクロチップに矢印９２の方向に遠心力を印加することで、第２対象成分２２のみを取り出すことができる。取り出された第１対象成分は、上述した通り第２検定部に導入される。
【００５７】
本実施形態のマイクロチップによると、血漿を使用するＧｌｕ、ＡＳＴ、ＡＬＴ、ＵＡ、Ｃｒｅと、血球を使用するＨｂＡｌＣなどを同時に検査することができる。
【００５８】
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】
【００５９】
【図１】本発明のマイクロチップの好ましい一例を示す概略上面図である。
【図２】図１における一部を拡大した模式的な上面図である。
【図３】本実施形態におけるマイクロチップの遠心分離について示す模式的な工程図である。
【図４】特許文献１に記載のマイクロチップの動作方法を示す概略工程図である。
【図５】特許文献１に記載のマイクロチップの動作方法を示す概略工程図である。
【図６】特許文献１に記載のマイクロチップの動作方法を示す概略工程図である。
【図７】特許文献１に記載のマイクロチップの動作方法を示す概略工程図である。
【図８】特許文献１に記載のマイクロチップの動作方法を示す概略工程図である。
【図９】特許文献１に記載のマイクロチップの動作方法を示す概略工程図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 遠心分離部、２ 検体導入口、１０ 開口部、１１ 検体導入部、１２ 第２の流路、１３ 計量部、１４ 収容部、１５ 第１の流路、１６ 第１の壁面、１７ 第２の壁面、１８ 第３の流路、２０ 検体、２１ 血漿、２２ 血球、２３ 中間層、３０ 空気穴、９０，９１，９２，９４ 矢印。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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内部に有するマイクロチップであって、
前記マイクロチップは、その一表面から前記流体回路まで貫通する、検体を前記流体回路内に導入するための検体導入口を有し、
前記流体回路は、前記検体を遠心分離により第１対象成分と第２対象成分とに分離するための遠心分離部を備え、
前記遠心分離部は、
前記検体導入口側に設けられすぼまった開口部を有する、Ｕ字型に形成された壁面で構成される収容部と、
前記開口部の前記検体導入口側方向に設けられ、前記収容部と前記開口部で接続している計量部と、
前記計量部と前記収容部とを形成する内壁に沿って前記収容部における前記開口部より内部にまで配置され、かつ、端部が前記収容部の内壁とは接触しない第１の壁面と、
前記収容部を形成する内壁と第１の壁面とによって形成された第１の流路と、
前記計量部を形成する別側の内壁に沿って前記収容部における前記開口部にまで配置された第２の壁面と、
前記計量部を形成する内壁と第２の壁面とによって形成された第２の流路と、
前記第２の壁面と前記第１の壁面とによって形成された検体導入部と、
前記第２の壁面の端部と前記第１の壁面との間に形成され、かつ、前記検体導入口と前記収容部の内部とを接続する第３の流路と、を備えるマイクロチップ。
【請求項２】
前記第１対象成分を検定する第１検定部と、前記第２対象成分を検定する第２検定部と、をさらに備え、
前記検体導入部と前記第１の流路とは、前記第１検定部に接続されており、
前記第２の流路は、前記第２検定部に接続されている請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項３】
前記第３の流路の幅は、前記第２の流路の幅より小さい請求項１または２に記載のマイクロチップ。
【請求項４】
前記第１の流路は、前記マイクロチップの外部と前記流体回路とを連結する空気穴に、接続されている請求項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１対象成分と前記第２対象成分とが分離される界面は、前記収容部における開口部に生じる請求項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の壁面が沿って配置されている前記収容部の内壁は、くの字型に屈折している請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項１】
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、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内部に有するマイクロチップであって、
前記マイクロチップは、その一表面から前記流体回路まで貫通する、検体を前記流体回路内に導入するための検体導入口を有し、
前記流体回路は、前記検体を遠心分離により第１対象成分と第２対象成分とに分離するための遠心分離部を備え、
前記遠心分離部は、
前記検体導入口側に設けられすぼまった開口部を有する、Ｕ字型に形成された壁面で構成される収容部と、
前記開口部の前記検体導入口側方向に設けられ、前記収容部と前記開口部で接続している計量部と、
前記計量部と前記収容部とを形成する内壁に沿って前記収容部における前記開口部より内部にまで配置され、かつ、端部が前記収容部の内壁とは接触しない第１の壁面と、
前記収容部を形成する内壁と第１の壁面とによって形成された第１の流路と、
前記計量部を形成する別側の内壁に沿って前記収容部における前記開口部にまで配置された第２の壁面と、
前記計量部を形成する内壁と第２の壁面とによって形成された第２の流路と、
前記第２の壁面と前記第１の壁面とによって形成された検体導入部と、
前記第２の壁面の端部と前記第１の壁面との間に形成され、かつ、前記検体導入口と前記収容部の内部とを接続する第３の流路と、を備えるマイクロチップ。
【請求項２】
前記第１対象成分を検定する第１検定部と、前記第２対象成分を検定する第２検定部と、をさらに備え、
前記検体導入部と前記第１の流路とは、前記第１検定部に接続されており、
前記第２の流路は、前記第２検定部に接続されている請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項３】
前記第３の流路の幅は、前記第２の流路の幅より小さい請求項１または２に記載のマイクロチップ。
【請求項４】
前記第１の流路は、前記マイクロチップの外部と前記流体回路とを連結する空気穴に、接続されている請求項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１対象成分と前記第２対象成分とが分離される界面は、前記収容部における開口部に生じる請求項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の壁面が沿って配置されている前記収容部の内壁は、くの字型に屈折している請求項１〜５のいずれか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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１６２５１７（Ｐ２００９−１６２５１７Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３９５７０（Ｐ２００７−３３９５７０）
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【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７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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