JP6166938B2 - マイクロチップ - Google Patents

Description

本発明は、生化学検査、化学合成又は環境分析等に好適に用いることができる、ユーザー利便性の向上されたマイクロチップに関する。

近年、医療や健康、食品、創薬等の分野で、ＤＮＡ、酵素、抗原、抗体、タンパク質、ウィルス若しくは細胞等の生体物質又は化学物質を検知、検出若しく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及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、実験室で従来行ってきた一連の検査・分析操作を、小さなチップ内で行えることから、検体及び液体試薬が微量で済み、コストが低く、反応速度が速く、ハイスループットな検査・分析ができ、検体を採取した現場で直ちに検査・分析結果を得ることができるなど多くの利点を有している。

マイクロチップとしては、「流体回路（又はマイクロ流体回路）」と呼ばれる、該回路内に存在する検体や液体試薬等の液体に対して特定の処理を行うための複数種類の部位（室）と、これらの部位を接続する流路とから構成される流路網をその内部に備えたものが従来公知である（例えば特許文献１）。

特開２００７−２８５７９２号公報

上記のような流体回路を内部に備えるマイクロチップを用いた検体の検査又は分析等においては、その流体回路を利用して、流体回路内に導入された検体（又は検体中の特定成分）と混合される液体試薬を収容する液体試薬保持部からの液体試薬の排出、検体（又は検体中の特定成分）及び／又は液体試薬の計量（すなわち、計量を行うための部位である計量部への移動）、検体（又は検体中の特定成分）と液体試薬との混合（すなわち、これらを混合するための部位である混合部への移動）、その他、ある部位から他の部位への移動等の種々の処理が行われる。

なお、マイクロチップ内において各種液体（検体、検体中の特定成分、液体試薬、又はこれらのうちの２種以上の混合物など）に対してなされる上記のような種々の処理を、以下では総称して「流体処理」ともいう。これら種々の流体処理は、マイクロチップに対して適切な方向の遠心力を印加することにより行うことができる。

流体回路を内部に備えるマイクロチップを用いた検体の検査又は分析は、マイクロチップの検体導入部から、検体（又は検体中の特定成分）を導入することから始まる。検体を取り込んだキャピラリーをマイクロチップの所定の収容部（上記検体導入部に相当する。）にキャピラリーごと装填することにより検体導入を行うマイクロチップが従来知られており、特許文献１に記載のマイクロチップがその一例である。

キャピラリーを用いて検体導入を行うマイクロチップにおいては、検体が例えば血液である場合、まずランセット（血液採取用器具）を用いて指先上に少量の血液を流出させた後、これをガラス製等のキャピラリーで採取し、次いで、血液を取り込んだこのキャピラリーをマイクロチップの収容部にキャピラリーごと装填する。

しかしながら、上記従来のマイクロチップは、
１）キャピラリーが小さくて持ちにくいため、検体の採取（キャピラリーへの取り込み）が容易とはいえない、
２）キャピラリーをマイクロチップに装填する工程が必須となり、手間がかかる、
３）マイクロチップを市場に提供する場合、マイクロチップに加えてキャピラリーを梱包する必要があり、コストと手間がかかる、
といった課題があり、とりわけユーザー利便性に関して改善の余地があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、マイクロチップとは別途にキャピラリーを用意することなく、マイクロチップへの検体導入を簡便に行うことができる、ユーザー利便性の向上されたマイクロチップを提供することにある。

本発明は、下記のマイクロチップを含む。
［１］ 内部に形成された空間からなる流体回路を備えており、遠心力の印加により流体回路内に存在する液体を流体回路内において移動させるマイクロチップであって、
マイクロチップの表面に設けられ、かつ、前記流体回路に接続される開口部と、
前記開口部の開閉を行う蓋部と、
検体を取り込むための検体取込部と、
を含み、
前記検体取込部は、前記蓋部により前記開口部を閉じたときに、前記検体取込部が前記開口部内に収容されるように前記蓋部に設置されている、マイクロチップ。

［２］ 前記蓋部は、マイクロチップにおける前記蓋部以外のいずれかの部分を構成する部材と一体成形されている、［１］に記載のマイクロチップ。

［３］ 前記蓋部と前記部材とがヒンジにより結合されている、［２］に記載のマイクロチップ。

［４］ 前記蓋部は、マイクロチップにおける前記蓋部以外の部分とは別の部材からなる、［１］に記載のマイクロチップ。

［５］ 前記検体取込部は、毛細管力によって前記検体を保持する構造体を含む、［１］〜［４］のいずれかに記載のマイクロチップ。

［６］ 内部に形成された空間からなる流体回路を備えており、遠心力の印加により流体回路内に存在する液体を流体回路内において移動させるマイクロチップであって、
マイクロチップの表面に設けられ、かつ、前記流体回路に接続される開口部と、
前記開口部の開閉を行う蓋部と、
検体を取り込むための検体取込部と、
を含み、
前記検体取込部は、前記開口部内に設置されている、マイクロチップ。

［７］ 前記蓋部は、マイクロチップにおける前記蓋部以外のいずれかの部分を構成する部材と一体成形されている、［６］に記載のマイクロチップ。

［８］ 前記蓋部と前記部材とがヒンジにより結合されている、［７］に記載のマイクロチップ。

［９］ 前記蓋部は、マイクロチップにおける前記蓋部以外の部分とは別の部材からなる、［６］に記載のマイクロチップ。

［１０］ 前記検体取込部は、毛細管力によって前記検体を保持する構造体を含む、［６］〜［９］のいずれかに記載のマイクロチップ。

本発明によれば、小さくて持ちにくいキャピラリーを用いて検体を採取するという操作上の不便・手間を解消することができるとともに、検体を取り込んだキャピラリーをマイクロチップに装填する手間を省くことができる、ユーザー利便性の向上されたマイクロチップを提供することができる。

また、従来ではマイクロチップ本体とは別に用意する必要のあったキャピラリーが不要となるため、本発明は、コスト（製造コストや梱包コスト等）の面でも有利となり得る。

第１の実施形態に係るマイクロチップの一例を示す概略斜視図である。 図１に示されるマイクロチップの使用方法を示す概略斜視図である。 第１の実施形態に係るマイクロチップの他の一例を示す概略斜視図である。 第１の実施形態に係るマイクロチップのさらに他の一例における開口部及び蓋部を示す概略斜視図である。 第２の実施形態に係るマイクロチップの一例を示す概略斜視図である。 第３の実施形態に係るマイクロチップの一例における開口部及び蓋部を示す概略斜視図である。 第４の実施形態に係るマイクロチップの一例を示す概略図である。 第５の実施形態に係るマイクロチップの一例を示す概略図である。 マイクロチップの変形例を示す概略斜視図である。 マイクロチップの他の変形例を示す概略斜視図である。 マイクロチップの他の変形例を示す概略斜視図である。 マイクロチップの他の変形例を示す概略斜視図である。 マイクロチップの他の変形例を示す概略上面図及び概略側面図である。

＜マイクロチップの概要＞
本発明のマイクロチップは、各種化学合成、検査又は分析等を、それが内部に有する流体回路（内部に形成された空間）を用いて行うチップであり、流体回路内の液体（検体、検体中の特定成分、液体試薬等の試薬、及び、これらのうちの２種以上の混合物など）を遠心力の印加により流体回路内の所定の部位（室）に移動させることにより、該液体に対して適切な流体処理を行うことができるものである。このために流体回路は、適切な位置に配置された種々の部位（室）を備えており、これらの部位は流路を介して適切に接続されている。上記検査又は分析において上記流体処理は、典型的には、検査又は分析のための前処理である。

「検体」とは、流体回路内に導入される検査・分析の対象となる試料又はそこから取り出された特定成分をいい、典型的には液状である。また、「液体試薬」とは、検体と混合若しくは反応、又は該検体を処理するための試薬である。液体試薬は、通常、マイクロチップによる検体の検査・分析前に、予め流体回路の液体試薬保持部に内蔵されている。

流体回路が有する上記部位（室）としては、液体試薬を収容する液体試薬保持部；流体回路内に導入された検体から特定成分を取り出すための分離部；検体（上述のように、検体中の特定成分である場合を含む。以下同じ。）を計量するための検体計量部；液体試薬を計量するための液体試薬計量部；検体と液体試薬とを混合する（又は反応させる）ための混合部；得られた混合液についての検査又は分析等（例えば、混合液中の特定成分の検出又は定量）を行うための検出部；特定の液体を一時的に収容しておくための収容部；不要な液体を収容するための廃液収容部等を挙げることができる。

マイクロチップは通常、その一方の表面に、液体試薬保持部内に液体試薬を注入するための、液体試薬保持部まで貫通する貫通穴である試薬注入口を有する。試薬注入口は、液体試薬が注入された後、封止層（例えば、一方の面に粘着剤層を有するプラスチックフィルム、ラベル、シール等）をマイクロチップ表面に貼着することにより封止される。

後述するように本発明のマイクロチップには、その表面に、検体の導入口となる開口部が形成されており、この開口部は、流体回路に接続されている。

検出部に導入された混合液について検査又は分析等を行うための方法は特に制限されず、例えば、上記混合液を収容している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、検出部に保持された混合液についての吸収スペクトルを測定する方法等の光学測定を挙げることができる。

本発明のマイクロチップは、上述の例示された部位（室）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。各部位の数についても特に制限はなく、１又は２以上であることができる。

検体からの特定成分の抽出（不要成分の分離）、検体及び液体試薬の計量、検体と液体試薬との混合、得られた混合液の検出部への導入等のような流体回路内における種々の流体処理は、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して、対象の液体を所定位置に配置された所定の部位に順次移動させることにより行うことができる。例えば、計量部による検体及び液体試薬の計量はそれぞれ、所定の容量（計量すべき量と同じ量）を有する検体計量部又は液体試薬計量部へ、遠心力の印加により計量されるべき検体又は液体試薬を導入し、過剰分の検体又は液体試薬を検体計量部又は液体試薬計量部からオーバーフローさせることにより実施することができる。オーバーフローした検体又は液体試薬は、流路を介して検体計量部又は液体試薬計量部に接続された廃液収容部等に収容させることができる。

マイクロチップへの遠心力の印加は、遠心力を印加可能な装置（遠心装置）にマイクロチップを載置して行うことができる。遠心装置は、第１軸を中心に回転自在な第１ステージと、第１ステージ上に配置され、第１ステージ上の第２軸を中心に回転自在な第２ステージとを備えるものであることができる。第２ステージ上にマイクロチップを載置し、第２ステージを回転させて第１ステージに対するマイクロチップの角度を任意に設定したうえで第１ステージを回転させることにより、マイクロチップに対して任意の方向の遠心力を印加することができる。

本発明のマイクロチップは、典型的には、第１基板とその上に積層及び貼合される第２基板とを含んで構成することができ、例えば、第１基板とその上に積層及び貼合される第２基板とからなることができる（以下、このような２枚の基板からなるマイクロチップを「形態Ａ」ともいう。）。この場合、第１基板の表面（第２基板に対向する側の表面）には、流体回路を形成する溝（パターン溝）が設けられ、この溝を内側にして両基板を貼合することにより、内部空間としての流体回路が構築される。第２基板の表面（第１基板に対向する側の表面）に流体回路を形成する溝がさらに設けられてもよい。

形態Ａのマイクロチップ（２枚の基板から構成されるマイクロチップ）は、例えば特開２００９−２５８０１３号公報等に記載されている。本発明のマイクロチップが有する流体回路構造自体は、特に制限されるものではないが、例えばこの文献で開示されているような構造であることができる。

本発明のマイクロチップは、第１基板と第２基板と第３基板とをこの順で積層及び貼合したものであってもよい（以下、このような３枚の基板からなるマイクロチップを「形態Ｂ」ともいう。）。この場合、第１基板と第３基板との間に配置される第２基板の両面に流体回路を形成する溝が設けられ、マイクロチップは、第１基板と第２基板とによって構築される第１流体回路と、第２基板と第３基板とによって構築される第２流体回路と、の２層の流体回路を備える。「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。かかる２層の流体回路は、第２基板を厚み方向に貫通する１又は２以上の貫通穴によって接続することができる。第１及び第３基板の表面（第２基板に対向する側の表面）に流体回路を形成する溝がさらに設けられてもよい。

形態Ｂのマイクロチップ（３枚の基板から構成されるマイクロチップ）は、例えば特開２００９−１３３８０５号公報等に記載されている。本発明のマイクロチップが有する流体回路構造自体は、特に制限されるものではないが、例えばこの文献で開示されているような構造であることもできる。４枚以上の基板を用いてマイクロチップを構成することもできる。

基板同士を貼合する方法は特に限定されず、例えば、貼合する基板のうち、少なくとも一方の基板の貼合面を融解させて溶着する方法（溶着法）、接着剤を用いて接着する方法等を挙げることができる。溶着法としては、基板を加熱して溶着する方法；レーザー等の光を照射して、光吸収により発生する熱によって溶着する方法（レーザー溶着）；超音波を用いて溶着する方法等を挙げることができる。なかでもレーザー溶着法が好ましく用いられる。

本発明のマイクロチップの大きさは特に限定されず、例えば縦横数ｃｍ〜十ｃｍ程度、厚さ数ｍｍ〜数ｃｍ程度とすることができる。

本発明のマイクロチップを構成する上記各基板の材質は特に制限されず、例えば、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）等の熱可塑性樹脂を用いることができる。

形態Ａのマイクロチップにおいて、検出光を利用する光学測定のための検出部を構築するために、少なくともいずれか一方の基板は透明基板とすることが好ましい。他方の基板は、透明基板であっても不透明基板であってもよいが、レーザー溶着を行う場合には、光吸収率を増大できることから、不透明基板とすることが好ましく、基板を上記熱可塑性樹脂から構成し、該熱可塑性樹脂中にカーボンブラック等の黒色顔料を添加することにより黒色基板とすることがより好ましい。

形態Ｂのマイクロチップにおいて、レーザー溶着の効率性の観点から、第１基板と第３基板との間に配置される第２基板は、不透明基板とすることが好ましく、黒色基板とすることがより好ましい。一方、第１及び第３基板は、上記と同じ理由から透明基板とすることが好ましい。

流体回路を構成する溝（パターン溝）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、切削加工法等を挙げることができる。溝の形状及びパターンは、内部空間の構造が、所望される適切な流体回路構造となるように決定される。

本発明のマイクロチップは、以上のような構成を有するマイクロチップにおいて、マイクロチップの表面に設けられる、流体回路への検体の導入口となる開口部と、この開口部の開閉を行う蓋部とを有し、蓋部又は開口部内に検体を取り込むための検体取込部を設けたものである。本発明のマイクロチップによれば、検体を接触させることにより検体を取り込むことができる検体取込部をマイクロチップ自身が有しているため、小さくて持ちにくいキャピラリーを用いて検体を採取するという従来の操作上の不便・手間を解消することができるとともに、検体を取り込んだキャピラリーをマイクロチップに装填するといった従来の手間を省くことができる。

また、蓋部を有しているため、マイクロチップに遠心力を印加したときにも、検体の飛散を確実に防止することができる。

以下、実施の形態を示して、本発明をより詳細に説明する。なお、以下の実施の形態での説明においては、形態Ａ又はＢのいずれか一方を採り上げて説明を行っていることがあるが、他方の形態にもその特徴を適用できることはいうまでもない。以下の実施の形態に係るマイクロチップは、いずれも血液検査用として好適に用いることができるものである。

＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態に係るマイクロチップの一例を示す概略斜視図である。図１（ａ）はマイクロチップが有する蓋部を開けた状態を示し、図１（ｂ）は蓋部を閉めた状態を示している。

図１に示されるマイクロチップ１００は形態Ｂのマイクロチップであり、第１基板１０１と第２基板１０２と第３基板１０３とをこの順で積層及び貼合したものである。第２基板１０２は黒色基板、第１及び第３基板１０１，１０３は透明基板であることができる。マイクロチップ１００の表面の一部である第１基板１０１の表面（第１基板１０１の表面の周縁部）には開口部１１０が設けられている。この開口部１１０は、第１基板１０１を厚み方向に貫通する貫通口であり、その下には流体回路の一部が存在している。流体回路の一部とは、特に制限されないが、例えば、検体から特定成分（血液検査用マイクロチップであれば、血漿成分又は血球成分等）を取り出すための分離部へ検体を誘導する、該分離部に連結された流路等である（以下の実施の形態においても同様）。

マイクロチップ１００は、開口部１１０の開閉を自在に行うことができる平板状の蓋部１２０を含む。蓋部１２０は、開口部１１０を有する部材と同じ部材、すなわち第１基板１０１にヒンジ１２５を介して結合されている。蓋部１２０の裏面（閉じたときに第１基板１０１に対向する側の表面）には、検体を取り込むための検体取込部１２１と、突起１２２とが設けられている。第１基板１０１上の差込部１３０は、蓋部１２０を閉じたときに突起１２２が差し込まれる穴であり、突起１２２及び差込部１３０は、蓋部１２０を閉じた状態で固定できるようにするために、必要に応じて設けられるものである。

蓋部１２０の裏面に設けられた検体取込部１２１は、蓋部１２０を閉じたときに、検体取込部１２１が開口部１１０内に収容されるような位置に設置される〔図１（ｂ）参照〕。

検体取込部１２１は、例えば、毛細管力によって検体を保持する構造体を含むことが好ましく、このような構造体として本実施形態のマイクロチップ１００の検体取込部１２１は、間隔を置いて一対の板状体を対向して配置してなる構造体１２１ａを有している。一対の板状体の間隔を例えば２００〜２０００μｍ程度、好ましくは５００〜１０００μｍとすることにより、検体に対する毛細管力を発現させることができる。ただし、毛細管力によって検体を保持する構造体の例は、図１に示されるものに限定されず、例えば後述する図９に示されるような筒状の構造体等を含む。この場合においては、構造体の内径を例えば２００〜２０００μｍ程度、好ましくは５００〜１０００μｍとすることにより、検体に対する毛細管力を発現させることができる。毛細管力をより効果的に発現させるために、毛細管力によって検体を保持する構造体における検体との接触面には、親水処理を施しておくことが好ましい。

また、毛細管力によって検体を保持する構造体の他の例として、毛細管力が発現するような間隔で多数の突起が配列された構造（ブラシのような構造）を挙げることができ、また、綿などを蓋部１２０の裏面に固定してもよい。以上のなかでも、一対の板状体からなる構造体及び筒状の構造体は、確実に検体が取り込まれたかどうか、さらには所定量の又は十分な量の検体が取り込まれたかどうかを目視しやすい点で有利である。一対の板状体からなる構造体、筒状の構造体においては、板状体間の溝又は筒状構造が検体によって完全に充填されていること、又は、予め標線を引いておき、この標線に達するまで検体が収容されているかどうかを判断基準として、所定量の又は十分な量の検体が取り込まれたかどうかを判断することができる。

マイクロチップ１００において蓋部１２０は、第１基板１０１にヒンジ１２５を介して結合されている。蓋部１２０は、ヒンジ１２５とともに第１基板１０１と一体成形されており、いずれも上で例示したような熱可塑性樹脂で構成することができる。ヒンジ１２５の部分は薄く形成されており、これにより折り曲げ容易となっている。このような蓋部１２０（及びヒンジ１２５）とマイクロチップ本体〔マイクロチップにおける蓋部１２０（及びヒンジ１２５）以外の部分〕との一体成形は、マイクロチップを構成する部品点数の削減及び部品の組み立てに係るコストの削減に極めて有利である。ただし、蓋部１２０をマイクロチップ本体とは別の部材とし、これをヒンジ１２５を用いてマイクロチップ本体に接合することも可能である。

なお、マイクロチップ１００において蓋部１２０は、第１基板１０１と一体成形されているが、第２基板１０２又は第３基板１０３と一体成形するようにしてもよい。

次に、図２を参照して、マイクロチップ１００の使用方法について説明する。まず、蓋部１２０を開けることによって検体取込部１２１を開口部１１０から出す〔図２（ａ）〕。次いで、検体が例えば血液であれば、血液の液滴が載った指先などを検体取込部１２１の構造体１２１ａに接触させる〔図２（ｂ）〕。これによって構造体１２１ａは、血液をその毛細管力によって吸収し、保持する。

この工程において、マイクロチップ１００の検体取込部１２１は蓋部１２０に設置されているので、マイクロチップ本体が障害となることなく、容易に指先などを検体取込部１２１上に接触させることができる。すなわち、本実施形態のマイクロチップ１００によれば、蓋部１２０を開けることによってマイクロチップ本体よりも外側に配置されることになった検体取込部１２１上に指先などを接触させることができるので、当該接触を極めて容易に行うことができる。

最後に、差込部１３０に突起１２２を嵌め込んで蓋部１２０を閉じた後〔図２（ｃ）及び（ｄ）〕、検査・分析等（流体処理）を実施する。検体取込部１２１が毛細管力によって検体を保持する構造体で構成される場合、蓋部１２０を閉じても、基本的には検体は当該構造体に保持されたままであるが、マイクロチップへの遠心力の印加によって、検体は当該構造体から排出され、流体回路内に導入される。

検体取込部１２１を構成する毛細管力によって検体を保持する構造体が、図１に示されるような一対の板状体を間隔を置いて配置した構造体１２１ａである場合、遠心力の印加によって構造体１２１ａから検体を排出できるよう、一対の板状体が延びる方向（一対の板状体の間の溝が延びる方向）は、流体回路内に検体を導入する際に印加される遠心力の方向ベクトルを含む方向であることが好ましい。

図３及び図４は、本実施形態の変形例を示す概略斜視図である。図３に示されるマイクロチップ２００は、開口部１１０を有するマイクロチップ表面（第１基板１０１表面）のうち、開口部１１０が形成されるマイクロチップ表面部分の高さ位置が、他の表面部分よりも低く、この高さ位置が低いマイクロチップ表面部分（第１基板１０１表面部分）に蓋部１２０が一体成形により結合されていること以外は、図１のマイクロチップと同様の構造を有している。

このような構造は、何らかの事情により、蓋部１２０を閉じたときのマイクロチップ表面の蓋部１２０部分が、他のマイクロチップ表面部分よりも突出することが望ましくない場合に有効である。図３の変形例に限らず、蓋部１２０を閉じたときのマイクロチップ表面の蓋部１２０部分の高さ位置を他の表面部分の高さ位置と同じにしてもよい。

図４に示されるマイクロチップは、検体取込部１２１が毛細管力によって検体を保持する構造体ではなく、毛細管力を示さない筒状の構造体からなること以外は、図１と同様の構造を有している。このような構造体は、その内径を、毛細管力によって検体を保持する上述の筒状構造体の内径よりも大きくすることにより構築できる。

＜第２の実施形態＞
図５は、本実施形態に係るマイクロチップの一例を示す概略斜視図である。図２に示されるマイクロチップ３００は形態Ｂのマイクロチップであり、第１基板１０１と第２基板１０２と第３基板１０３とをこの順で積層及び貼合したものである。第２基板１０２は黒色基板、第１及び第３基板１０１，１０３は透明基板であることができる。マイクロチップ３００の表面の一部である第１基板１０１の表面には開口部が設けられており、この開口部は、第１基板１０１の表面に設けられた第１凹部３１０と、第１凹部３１０の底面に設けられた第２凹部３２０とを含む。

この開口部内には検体取込部３３０が設置されている。より具体的には、この検体取込部３３０は細い中空管であり、その一端が第２凹部３２０内に突き出るように、そしてその他端がマイクロチップ３００内部の流体回路に接続されるように、第１基板１０１を貫通して斜めに配置されている。第２凹部３２０内には、検体取込部３３０の第２凹部３２０内に突き出た一端を支持する支持体３５０を設けてもよい。

マイクロチップ３００は、開口部の開閉を自在に行うことができる平板状の蓋部３４０を含む。マイクロチップ３００において蓋部３４０は、第１凹部３１０と略同じ形状を有しており、蓋部３４０を閉じると第１凹部３１０に嵌合して、第２凹部３２０の開口が閉じられる。

蓋部３４０は、図１に示されるマイクロチップ１００と同様、ヒンジを介して開口部を有する部材と同じ部材、すなわち第１基板１０１に結合させることができる。蓋部３４０は、ヒンジとともに第１基板１０１と一体成形されており、いずれも上で例示したような熱可塑性樹脂で構成することができる。図３において蓋部３４０は、第１基板１０１と一体成形されているが、第２基板１０２又は第３基板１０３と一体成形するようにしてもよい。蓋部３４０をマイクロチップ本体とは別の部材とし、これをヒンジを用いてマイクロチップ本体に接合することも可能である。

検体取込部３３０に用いる細い中空管としては、第２凹部３２０内に突き出た検体取込部３３０の一端に検体を接触させたとき、例えば血液の液滴が載った指先などを接触させたときに、毛細管力によって検体を引き込み、保持することのできる中空管であることが好ましく、例えば、熱可塑性樹脂からなる毛細管の内壁に親水処理を施したものの他、市販のキャピラリー（ガラス製）やその内壁に抗凝固処理を施したもの等を用いることもできる。検体取込部３３０は、マイクロチップ作製時（基板同士の貼合時）に組み込むことができる。あるいは、検体取込部３３０は、マイクロチップ３００を構成する基板と一体成形されてもよい。検体取込部３３０がマイクロチップ３００を構成する基板と一体成形される場合とは、例えば、分離部へ検体を誘導するための該分離部に連結された流路自体が、毛細管力によって検体を引き込み、保持することのできる検体取込部３３０である場合等を含む。

以上のとおり、本実施形態のマイクロチップ３００は、蓋部３４０ではなく、マイクロチップ本体側（より具体的には、マイクロチップ本体の開口部内）に検体取込部３３０を設けたものであるが、第１の実施形態と同様、小さくて持ちにくいキャピラリーを用いて検体を採取するという従来の操作上の不便・手間を解消することができるとともに、検体を取り込んだキャピラリーをマイクロチップに装填するといった従来の手間を省くことができる。

また、比較的広い面積で第１凹部３１０及び第２凹部３２０を形成しておけば、マイクロチップ本体の他の部分が障害となることなく、容易に指先などを検体取込部３３０の先端に接触させることができる。

＜第３の実施形態＞
図６は、本実施形態に係るマイクロチップの一例における開口部及び蓋部を示す概略斜視図である。図６に示されるマイクロチップ４００もまた形態Ｂのマイクロチップであり、第１基板１０１と第２基板１０２と第３基板１０３とをこの順で積層及び貼合したものである。第２基板１０２は黒色基板、第１及び第３基板１０１，１０３は透明基板であることができる。マイクロチップ４００の表面の一部である第１基板１０１の表面には開口部が設けられており、この開口部は、第１基板１０１の表面に設けられた第１凹部４１０を含む。

この開口部（第１凹部４１０）内には検体取込部４３０が設置されている。より具体的には、この検体取込部４３０は、第１凹部４１０に形成された、複数のライン状の溝を平行に配列した領域からなる。この領域（検体取込部４３０）は、流路（溝）４６０を介して第１基板１０１を厚み方向に貫通する貫通穴４５０に連結されており、検体取込部４３０に取り込まれた検体は、流路４６０、次いで貫通穴４５０を通って、流体回路内に導入される。貫通穴４５０の直下には流体回路の一部が存在している。

マイクロチップ４００は、開口部（第１凹部４１０）の開閉を自在に行うことができる平板状の蓋部４４０を含む。マイクロチップ４００において蓋部４４０は、第１凹部４１０と略同じ形状を有しており、蓋部４４０を閉じると第１凹部４１０に嵌合する。

蓋部４４０は、図１に示されるマイクロチップ１００と同様、ヒンジを介して開口部を有する部材と同じ部材、すなわち第１基板１０１に結合させることができる。蓋部４４０は、ヒンジとともに第１基板１０１と一体成形されており、いずれも上で例示したような熱可塑性樹脂で構成することができる。図４において蓋部４４０は、第１基板１０１と一体成形されているが、第２基板１０２又は第３基板１０３と一体成形するようにしてもよい。蓋部４４０をマイクロチップ本体とは別の部材とし、これをヒンジを用いてマイクロチップ本体に接合することも可能である。

複数のライン状の溝を平行に配列した領域からなる検体取込部４３０は、そこに検体を接触させたとき、例えば血液の液滴が載った指先などを接触させたときに、毛細管力によって検体を引き込み、保持することのできる親水性の構造体である。このような機能を付与するためにライン状の溝の間隔は、例えば２００〜２０００μｍ程度とすることが好ましく、５００〜１０００μｍとすることがより好ましい。毛細管力をより効果的に発現させるために、複数のライン状の溝を平行に配列した領域に、さらに親水処理を施してもよい。

また、毛細管力によって検体を引き込み、保持することのできる親水性構造体の他の例として、複数の突起を上と同様の間隔で配置した構造体を挙げることができる。検体取込部４３０は、基板作製時に同時に形成することができる。また、親水性構造体である検体取込部４３０として、第１凹部４１０に綿などを固定してもよい。検体取込部４３０は、親水処理された面（常圧プラズマで処理された面や帯電コート剤を塗布した面等）であってもよい。

本実施形態のマイクロチップ４００もまた、マイクロチップ本体側（より具体的には、マイクロチップ本体の開口部内）に検体取込部を設けたものであるが、第１の実施形態と同様、小さくて持ちにくいキャピラリーを用いて検体を採取するという従来の操作上の不便・手間を解消することができるとともに、検体を取り込んだキャピラリーをマイクロチップに装填するといった従来の手間を省くことができる。また、比較的広い面積で第１凹部４１０及び検体取込部４３０を形成しておけば、容易に指先などを検体取込部４３０に接触させることができる。

＜第４の実施形態＞
図７は、本実施形態に係るマイクロチップの一例を示す概略図であり、図７（ａ）はその概略斜視図、図７（ｂ）はその開口部における概略断面図である。図７に示されるマイクロチップ５００は、第１基板−ｂ １０１ｂ、第１基板−ａ １０１ａ、第２基板１０２、第３基板１０３をこの順で積層及び貼合した４枚の基板からなるマイクロチップである。第２基板１０２は黒色基板、第１基板−ａ及びｂ １０１ａ，１０１ｂ並びに第３基板１０３は透明基板であることができる。

マイクロチップ５００の表面の一部である第１基板−ａ及びｂ １０１ａ，１０１ｂの表面には開口部が設けられており、この開口部は、第１基板−ｂ １０１ｂの表面に設けられた第１凹部５１０及び第１凹部５１０内に設けられた第２凹部５２０と、第２凹部５２０内に設けられた貫通口５２５を含む。第１基板−ａ １０１ａの第１基板−ｂ側表面が貫通口５２５において露出している。

この開口部（第１〜第２凹部５１０，５２０及び貫通口５２５）内には検体取込部５３０が設置されている。より具体的には、この検体取込部５３０は、第１基板−ａ １０１ａの第１基板−ｂ側表面に形成された、複数のライン状の溝を平行に配列した領域からなる。第１基板−ｂ １０１ｂと第１基板−ａ １０１ａとの間には隙間が形成されており、この領域（検体取込部５３０）は、この隙間を介して流体回路と接続されている〔図７（ｂ）参照〕。

マイクロチップ５００は、開口部の開閉を自在に行うことができる平板状の蓋部５４０を含む。マイクロチップ５００において蓋部５４０は、第１凹部５１０と略同じ形状を有しており、蓋部５４０を閉じると第１凹部５１０に嵌合する。

蓋部５４０は、図１に示されるマイクロチップ１００と同様、ヒンジを介して開口部を有する部材と同じ部材、すなわち第１基板−ｂ １０１ｂに結合させることができる。蓋部５４０は、ヒンジとともに第１基板−ｂ １０１ｂと一体成形されており、いずれも上で例示したような熱可塑性樹脂で構成することができる。図７において蓋部５４０は、第１基板−ｂ １０１ｂと一体成形されているが、第１基板−ａ １０１ａ、第２基板１０２又は第３基板１０３と一体成形するようにしてもよい。蓋部５４０をマイクロチップ本体とは別の部材とし、これをヒンジを用いてマイクロチップ本体に接合することも可能である。

複数のライン状の溝を平行に配列した領域からなる検体取込部５３０の具体的構造や、他の親水性構造体の例については、第３の実施形態の検体取込部４３０と同様であることができ、検体取込部４３０についての記載を引用することができる。

このように、本実施形態のマイクロチップ５００は、第１基板−ａ １０１ａにおける第１基板−ｂ側表面に、検体取込部５３０としての親水性構造体を有するか、又は、親水処理された領域を有することを特徴の１つとしている。親水性構造体が形成される領域又は親水処理された領域は、第１基板−ａ １０１ａにおける第１基板−ｂ側表面の全体であってもよいし、一部であってもよい。

概してマイクロチップの流体回路の内壁面は、流体回路内での液体の移動がスムーズに行えるように、撥水性を有していることが好ましい（本実施形態に限らず、他の実施形態においても同様）。内壁面に撥水性を付与する方法としては、マイクロチップを構成する基板に撥水性の高い熱可塑性樹脂を用いることの他、図７（ｂ）に示される例のように、内壁面に撥水剤からなる撥水層５５０を形成する方法を挙げることができる。この場合、本実施形態で用いる第１基板−ａ １０１ａは、一方の面（第１基板−ｂ側の面）が親水性であり、他方の面（流体回路を構成する面）が撥水性となる。

本実施形態のマイクロチップ５００もまた、マイクロチップ本体側（より具体的には、マイクロチップ本体の開口部内）に検体取込部を設けたものであるが、第１の実施形態と同様、小さくて持ちにくいキャピラリーを用いて検体を採取するという従来の操作上の不便・手間を解消することができるとともに、検体を取り込んだキャピラリーをマイクロチップに装填するといった従来の手間を省くことができる。また、比較的広い面積で開口部（第１〜第２凹部５１０，５２０及び貫通口５２５）を形成しておけば、容易に指先などを検体取込部４３０に接触させることができる。

＜第５の実施形態＞
図８は、本実施形態に係るマイクロチップの一例を示す概略図であり、図８（ａ）はその概略断面図、図８（ｂ）はマイクロチップが有する蓋部の概略上面図である。図８に示されるマイクロチップ８００は、形態Ａ又は形態Ｂのマイクロチップ等であることができる。

マイクロチップ８００は、その角部の１つに、マイクロチップ８００の表面に設けられた開口部である切り欠き部８４０を有する。そして、この切り欠き部８４０にはさらに検体取込部８３０を挿入するための挿入穴があり、そこに細い中空管である検体取込部８３０が挿入、固定されている。検体取込部８３０は、その一端が切り欠き部８４０内に突き出るように、そしてその他端がマイクロチップ８００内部の流体回路に接続されるように挿入される。

マイクロチップ８００は、開口部（切り欠き部８４０）の開閉（封止／解放）を自在に行うことができる蓋部８６０を含む。マイクロチップ８００において蓋部８６０は、マイクロチップ本体への装着／マイクロチップ本体からの脱離が自在である。また、蓋部８６０は、切り欠き部８４０側に突き出た検体取込部８３０の端部に対応する差込穴８６１を側面に有している。蓋部８６０で開口部を閉じるとき、差込穴８６１に検体取込部８３０の端部が差し込まれる。なお、蓋部８６０は、脱着自在ではなく、その少なくとも一部が、開口部の開閉が可能なようにマイクロチップ本体に結合されていてもよい。蓋部８６０の外形形状は、例えば、切り欠き部８４０の形状と同じか又は略同じ形状とすることができる。

検体取込部８３０に用いる細い中空管としては、切り欠き部８４０内に突き出た検体取込部８３０の一端に検体を接触させたとき、例えば血液の液滴が載った指先などを接触させたときに、毛細管力によって検体を引き込み、保持することのできる中空管であることが好ましく、例えば、熱可塑性樹脂からなる毛細管の内壁に親水処理を施したものの他、市販のキャピラリー（ガラス製）やその内壁に抗凝固処理を施したもの、帯状の綿等を用いることもできる。検体取込部８３０は、マイクロチップ作製時（基板同士の貼合時）に組み込むことができる。あるいは、検体取込部８３０は、マイクロチップ８００を構成する基板と一体成形されてもよい。

図８に示されるように、検体取込部８３０を挿入するための挿入穴の周囲であって、切り欠き部８４０に接する領域に、マイクロチップ８００への遠心力印加時に検体取込部８３０内から流出し得る検体を溜め置くための検体溜め部８５０を設けてもよい。

本実施形態のマイクロチップ８００もまた、マイクロチップ本体側（より具体的には、マイクロチップ本体の開口部内）に検体取込部を設けたものであるが、第１の実施形態と同様、小さくて持ちにくいキャピラリーを用いて検体を採取するという従来の操作上の不便・手間を解消することができるとともに、検体を取り込んだキャピラリーをマイクロチップに装填するといった従来の手間を省くことができる。また、比較的広い面積で開口部（切り欠き部８４０）を形成しておけば、容易に指先などを検体取込部８３０に接触させることができる。

＜変形例＞
本発明に係るマイクロチップの変形例を図９〜図１３に示す。いずれのマイクロチップも形態Ａ又は形態Ｂのマイクロチップ等であることができる。

図９に示されるマイクロチップ９００は、そのマイクロチップ本体９０１の角部の１つに、マイクロチップ９００の表面に設けられ、流体回路に接続される開口部を有しており、閉じた状態〔図９（ａ）〕でその開口部内に収容される蓋部９０２を備える。蓋部９０２は、マイクロチップ本体９０１とは別の部材であるが、固定軸９１０によってマイクロチップ本体９０１と結合されているとともに、この固定軸９１０を中心に回転自在であり、開口部の開閉を行うことができる。蓋部９０２が開けられた状態を図９（ｂ）に示している。

蓋部９０２は、毛細管力によって検体を保持する構造体で構成される検体取込部９０３を備える。検体取込部９０３は、蓋部９０２を閉じたとき、開口部内に収容される。毛細管力によって検体を保持する構造体の例は上述のとおりであるが、図９に示されるマイクロチップ９００では、筒状の構造体を採用している〔図９（ｃ）〕。筒状の構造体には、遠心力の印加によって検体取込部９０３から検体を排出できるよう、切れ込み（筒状壁を有しない部分）が設けられている。

マイクロチップ９００においては、蓋部９０２の検体取込部９０３に検体を収容した後（例えば血液の液滴が載った指先などを接触させることにより収容させることができる）、蓋部９０２を閉じて、流体処理を行う。

図１０に示されるマイクロチップ１０００は、そのマイクロチップ本体１００１の側面の１つに、流体回路に接続される開口部１００４を有しているとともに、この開口部１００４の開閉を行うスライド式の蓋部１００２を有している。蓋部１００２におけるマイクロチップ本体１００１側の表面には、検体取込部１００３としての凹部が設けられている。検体取込部１００３は、スライドさせることによって蓋部１００２で開口部１００４を閉じたときに、検体取込部１００３と開口部１００４とが接する、好ましくは検体取込部１００３と開口部１００４とが一致するような位置に配置される。マイクロチップ１０００においては、蓋部１００２の検体取込部１００３に検体を収容した後、蓋部１００２を閉じて、流体処理を行う。

なお、スライド式の蓋部を用いる代わりに、例えば蓋部の回転によって開口部１００４の開閉を行う蓋部を用いることもできる。

図１１に示されるマイクロチップ１１００は、脱着自在な蓋部１１０２を備えるマイクロチップである。図１１（ａ）は蓋部１１０２で開口部を閉じた状態を示す概略斜視図であり、図１１（ｂ）は蓋部１１０２を取り外し、開口部を開けた状態を示す概略斜視図である。

マイクロチップ１１００は、そのマイクロチップ本体１１０１の角部の１つに、マイクロチップ１１０１の表面に設けられ、流体回路に接続される開口部（切り欠き部）を有しており、その開口部内に、毛細管力によって検体を保持する構造体で構成される検体取込部１１０３の一例としての、筒状の構造体が設置されている。筒状の構造体には、遠心力の印加によって検体取込部１１０３から検体を排出できるよう、切れ込み（筒状壁を有しない部分）が設けられている。

マイクロチップ１１００は、開口部（切り欠き部）の開閉（封止／解放）を自在に行うことができる蓋部１１０２を含む。マイクロチップ１１００において蓋部１１０２は、マイクロチップ本体への装着／マイクロチップ本体からの脱離が自在である。マイクロチップ１１００においては、開口部内の検体取込部１１０３に検体を収容した後、蓋部１１０２を閉じて、流体処理を行う。

図１２に示されるマイクロチップ１２００は、そのマイクロチップ本体１２０１の側面の１つに、流体回路に接続される開口部１２０５を有しているとともに、この開口部１２０５の開閉を行う蓋部１２０３を有している。開口部１２０５内には、出し入れ自在な検体取込部１２０４が配置されている。検体取込部１２０４には、そのマイクロチップ本体１２０１の他の側面に露出したスイッチ１２０２が付設されており、このスイッチ１２０２を手で左右にスライドさせることにより検体取込部１２０４を開口部１２０５から出したり、開口部１２０５内に収容させたりすることができる。蓋部１２０３は、検体取込部１２０４を開口部１２０５から出すことに連動して開く。

検体取込部１２０４としては、毛細管力によって検体を引き込み、保持することのできる中空管であることが好ましく、例えば、熱可塑性樹脂からなる毛細管の内壁に親水処理を施したものの他、市販のキャピラリー（ガラス製）やその内壁に抗凝固処理を施したもの等を用いることもできる。マイクロチップ１２００においては、スイッチを操作して開口部１２０５から検体取込部１２０４を出し（これとともに蓋部１２０３が開く）、検体取込部１２０４に検体を収容した後、蓋部１２０３を閉じて、流体処理を行う。

図１３は、蓋部の変形例を示したものである。上述のとおり、マイクロチップは通常、その一方の表面に、流体回路の液体試薬保持部まで貫通する貫通穴である試薬注入口を有しており、試薬注入口は、液体試薬が注入された後、封止層（例えば、一方の面に粘着剤層を有するプラスチックフィルム、ラベル、シール等）をマイクロチップ表面に貼着することにより封止される。図１３に示されるマイクロチップ１３００は、この封止層を蓋部として利用したものである。

図１３（ａ）はマイクロチップ１３００の開口部１３０３を上述の封止層である蓋部１３０２で封止した状態を示す概略上面図であり、図１３（ｂ）は封止する前の状態を示す概略断面図である。マイクロチップ１３００は、その一方の表面（試薬注入口を有する側の表面）に開口部１３０３が形成されたマイクロチップ本体１３０１と、上記一方の表面に貼着され、試薬注入口及び開口部１３０３を封止できる程度の大きさを有する封止層である蓋部１３０２とを含む。図示しないが、開口部１３０３内には、上で例示したような検体取込部が設置されている。

マイクロチップ１３００は、例えば、図１３（ｂ）に示されるような状態でユーザーに提供される。図１３（ｂ）に示される状態は、試薬注入口は蓋部１３０２によって封止されているが、開口部１３０３は封止されていない状態であり、蓋部１３０２のマイクロチップ本体１３０１側表面における開口部１３０３を封止する領域に形成されている粘着剤層上には剥離シール１３０４が貼着されている。ユーザーは、このように開口部１３０３が開いた状態で検体取込部に検体を収容した後、剥離シール１３０４を剥がし、蓋部１３０２で開口部１３０３を封止して流体処理を行う。

剥離シール１３０４を貼着しておく代わりに、開口部１３０３を封止する領域に形成される粘着剤層を、剥離がより容易な弱粘着剤で構成するようにしてもよい。この場合、マイクロチップ１３００は、図１３（ａ）の状態（開口部１３０３が封止された状態）でユーザーに提供され、ユーザーは、開口部１３０３上の蓋部１３０２を剥離して検体取込部に検体を収容した後、再び蓋部１３０２で開口部１３０３を封止して流体処理を行う。

１００，２００，３００，４００，５００，８００，９００，１０００，１１００，１２００，１３００ マイクロチップ、１０１ 第１基板、１０１ａ 第１基板−ａ、１０１ｂ 第１基板−ｂ、１０２ 第２基板、１０３ 第３基板、１１０，１００４，１２０５，１３０３ 開口部、１２０，３４０，４４０，５４０，８６０，９０２，１００２，１１０２，１２０３，１３０２ 蓋部、１２１，３３０，４３０，５３０，８３０，９０３，１００３，１１０３，１２０４ 検体取込部、１２１ａ 構造体、１２２ 突起、１２５ ヒンジ、１３０ 差込部、３１０，４１０，５１０ 第１凹部、３２０，５２０ 第２凹部、３５０ 支持体、４５０ 貫通穴、４６０ 流路、５２５ 貫通口、５５０ 撥水層、８４０ 切り欠き部、８５０ 検体溜め部、８６１ 差込穴、９０１，１００１，１１０１，１２０１，１３０１ マイクロチップ本体、９１０ 固定軸、１２０２ スイッチ、１３０４ 剥離シール。

Claims (4)

1. 内部に形成された空間からなる流体回路を備えており、遠心力の印加により流体回路内に存在する液体を流体回路内において移動させるマイクロチップであって、
   マイクロチップの１つの表面に設けられ、かつ、前記流体回路に接続される開口部と、
   マイクロチップの前記表面に一体成形され、かつ、前記開口部の開閉を行う蓋部と、
   検体を取り込むための検体取込部と、
   を含み、
   前記検体取込部は、前記蓋部により前記開口部を閉じたときに、前記検体取込部が前記開口部内に収容されるように前記蓋部に設置されており、
   前記表面に対して垂直な方向からマイクロチップを見たとき、前記蓋部が開の状態において、前記蓋部が前記表面の領域内に収まっており、
   前記検体取込部は、毛細管力によって前記検体を保持する構造体を含み、
   前記構造体は、間隔を置いて一対の板状体を対向して配置してなる構造体である、マイクロチップ。
2. 前記蓋部と前記表面とがヒンジにより結合されている、請求項１に記載のマイクロチップ。
3. 内部に形成された空間からなる流体回路を備えており、遠心力の印加により流体回路内に存在する液体を流体回路内において移動させるマイクロチップであって、
   マイクロチップの１つの表面に設けられ、かつ、前記流体回路に接続される開口部と、
   マイクロチップの前記表面に一体成形され、かつ、前記開口部の開閉を行う蓋部と、
   検体を取り込むための検体取込部と、
   を含み、
   前記検体取込部は、前記開口部内に設置されており、
   前記表面に対して垂直な方向からマイクロチップを見たとき、前記蓋部が開の状態において、前記蓋部が前記表面の領域内に収まっており、
   前記検体取込部は、毛細管力によって前記検体を保持する構造体を含み、
   前記構造体は、間隔を置いて一対の板状体を対向して配置してなる構造体である、マイクロチップ。
4. 前記蓋部と前記表面とがヒンジにより結合されている、請求項３に記載のマイクロチップ。

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