以下、図面に基づき本発明の実施形態を� ��明する。

 図1は、本発明の実施形態におけるマイク ロチップ検査システム80の外観図である。

 本発明のマイクロチップ検査システム80� �、反応検出装置82とマイクロチップ1と検体� �入部材350から構成される。反応検出装置82は 、マイクロチップ1に検体注入部材350を用い� �予め注入された図示せぬ検体7と、試薬との� ��応を自動的に検出し、表示部84に結果を表� �する装置である。反応検出装置82には挿入口 83があり、マイクロチップ1を挿入口83に差し� ��んで反応検出装置82の内部にセットするよ� �になっている。

 なお、挿入口83はマイクロチップ1を挿入� ��に接触しないように、マイクロチップ1の厚 みより十分高さがある。85はメモリカードス� ��ット、86はプリント出力口、87は操作パネル 、88は入出力端子である。検体注入部材350は� ��例えばスポイトやピペットなどである。

 検査担当者は、検体注入部材350を用いて� ��体7を注入したマイクロチップ1を、図1の矢� ��方向にマイクロチップ1を挿入し、操作パネ ル87を操作して検査を開始させる。反応検出� ��置82の内部では、制御手段の指令により図� �せぬマイクロポンプユニットがマイクロチ� �プ1に駆動液等の液体を注入し、マイクロチ� ��プ1内の反応の検査が自動的に行われる。検 査が終了すると液晶パネルなどで構成される 表示部84に結果が表示される。検査結果は操� ��パネル87の操作により、プリント出力口86よ りプリントを出力したり、メモリカードスロ ット85に挿入されたメモリカードに記憶する� ��とができる。また、外部入出力端子88から� �えばLANケーブルを使って、パソコンなどに� �ータを保存することができる。

 検査担当者は、検査終了後、マイクロチ� ��プ1を挿入口83から取り出す。

 次に、図2を用いて本発明の実施形態に係 わるマイクロチップ1の一例について説明す� �。以下、同一機能の機能要素には同番号を� �し、説明を省略する。

 図2(a)、図2(b)はマイクロチップ1の外観図� ��ある。図2(a)において矢印は、反応検出装置 82にマイクロチップ1を挿入する挿入方向であ り、図2(a)は挿入時にマイクロチップ1の上面� ��なる面を図示している。図2(b)はマイクロチ ップ1の側面図である。

 図2(a)の検出部の窓111aと検出部の流路111b� ��図示せぬ検体7と試薬の反応を光学的に検出 するために設けられており、ガラスや樹脂な どの透明な部材で構成されている。110a、110b� ��110c、110d、110eは内部の微細流路に連通する� ��動液注入部であり、各駆動液注入部110から� ��動液を注入し内部の試薬等を駆動する。213� ��マイクロチップ1に図示せぬ検体7を注入す� �本発明の検体注入口、301は本発明の蓋、400� �本発明の蓋保持部である。検査担当者は、� �体注入部材350を用いて検体注入口213から検� �7を注入した後、蓋301を蓋保持部400に保持さ� ��て検体注入口213を密閉する。検体注入口213� ��蓋301、蓋保持部400については後に詳しく説� ��する。

 図2(b)に示すように、マイクロチップ1は� �形成基板108と、溝形成基板108を覆う被覆基� �109から構成されている。次に、マイクロチ� �プ1を構成する溝形成基板108と被覆基板109に� ��いる材料について説明する。

 マイクロチップ1は、加工成形性、非吸水 性、耐薬品性、耐候性、コストなどに優れて いることが望まれており、マイクロチップ1� �構造、用途、検出方法などを考慮して、マ� �クロチップ1の材料を選択する。その材料と� ��ては従来公知の様々なものが使用可能であ� ��、個々の材料特性に応じて通常は1以上の材 料を適宜組み合わせて、基板および流路エレ メントが成形される。

 特に、多数の測定検体、とりわけ汚染、� ��染のリスクのある臨床検体を対象とするチ� ��プは、ディスポーサブルタイプであること� ��望ましい。そのため、量産可能であり、軽� ��で衝撃に強く、焼却廃棄が容易なプラスチ� ��ク樹脂、例えば、透明性、機械的特性およ� ��成型性に優れて微細加工がしやすいポリス� ��レンが好ましい。また、例えば分析におい� ��チップを100℃近くまで加熱する必要がある� ��合には、耐熱性に優れる樹脂(例えばポリカ ーボネートなど)を用いることが好ましい。� �た、タンパク質の吸着が問題となる場合に� �ポリプロピレンを用いることが好ましい。� �脂やガラスなどは熱伝導率が小さく、マイ� �ロチップの局所的に加熱される領域に、こ� �らの材料を用いることにより、面方向への� �伝導が抑制され、加熱領域のみ選択的に加� �することができる。

 検出部111において、呈色反応の生成物や� ��光物質などの検出を光学的に行う場合は、� ��なくともこの部位の基板は光透過性の材料( 例えばアルカリガラス、石英ガラス、透明プ ラスチック類)を用い、光が透過するように� �る必要がある。本実施形態においては、検� �部の窓111aと、少なくとも検出部の流路111bを 形成する溝形成基板108は、光透過性の材料が 用いられていて、検出部111を光が透過するよ うになっている。

 本発明の実施形態に係わるマイクロチッ� ��1には、検査、試料の処理などを行うための 、微小な溝状の流路(微細流路)および機能部� ��(流路エレメント)が、用途に応じた適当な� �様で配設されている。本実施形態では、こ� �らの微細流路および流路エレメントによっ� �マイクロチップ1内で行われる特定の遺伝子� ��増幅およびその検出を行う処理の一例を図2 (c)を用いて説明する。なお、本発明の適用は 図2(c)で説明するマイクロチップ1の例に限定� ��れるものでは無く、様々な用途のマイクロ� ��ップ1に適用できる。

 図2(c)はマイクロチップ1内部の微細流路� �よび流路エレメントの機能を説明するため� �説明図である。

 微細流路には、例えば検体液を収容する� ��体収容部221、試薬類を収容する試薬収容部2 20などが設けられており、場所や時間を問わ� ��迅速に検査ができるよう、試薬収容部220に� ��必要とされる試薬類、洗浄液、変性処理液� ��どがあらかじめ収容されている。図2(c)にお いて、試薬収容部220、検体収容部221および流 路エレメントは四角形で表し、その間の微細 流路は実線と矢印で表す。

 マイクロチップ1は、微細流路を形成した 溝形成基板108と溝状の流路を覆う被覆基板109 から構成されている。微細流路はマイクロメ ーターオーダーで形成されており、例えば幅 は数μm~数百μm、好ましくは10~200μmで、深さ� �25~500μm程度、好ましくは25~250μmである。

 少なくともマイクロチップ1の溝形成基板 108には、上記の微細流路が形成されている。 被覆基板109は、少なくとも溝形成基板の微細 流路を密着して覆う必要があり、溝形成基板 の全面を覆っていても良い。なお、マイクロ チップ1の微細流路には、例えば、図示せぬ� �液制御部、逆流防止部(逆止弁、能動弁など) などの送液を制御するための部位が設けられ 、逆流を防止し、所定の手順で送液が行われ るようになっている。

 検体注入口213はマイクロチップ1に検体を 注入するための注入部、駆動液注入部110はマ イクロチップ1に駆動液を注入するための注� �部である。マイクロチップ1による検査を行� ��に先立って、検査担当者は検体を検体注入� ��213から検体注入部材350を用いて注入する。� ��2(c)に示すように、検体注入口213から注入さ れた検体7は、連通する微細流路を通って検� �収容部221に収容される。

 次に、駆動液注入部110aから駆動液を注入 すると、駆動液は連通する微細流路を通って 検体収容部221に収容されている検体7を押し� �し、増幅部222に検体7を送り込む。

 一方、駆動液注入部110bから注入された駆 動液は、連通する微細流路を通って試薬収容 部220aに収容されている試薬aを押し出す。試� ��収容部220aから押し出された試薬aは増幅部22 2に駆動液によって送り込まれる。このとき� �反応条件によっては、増幅部222の部分を所� �の温度にする必要があり、後で説明するよ� �に反応検出装置82の内部で加熱または吸熱し て所定の温度で反応させる。

 所定の反応時間の後、さらに駆動液によ� ��増幅部222から送り出された反応後の検体7を 含む溶液は、検出部111に注入される。注入さ れた溶液は検出部111の流路壁に担持されてい る反応物質と反応し流路壁に固定化する。

 次に、駆動液注入部110cから駆動液を注入 すると、駆動液は連通する微細流路を通って 試薬収容部220bに収容されている試薬bを押し� ��し、微細流路から検出部111に注入する。

 同様に、駆動液注入部110dから駆動液を注 入すると、駆動液は連通する微細流路を通っ て試薬収容部220cに収容されている試薬を押� �出し、微細流路から検出部111に注入する。

 最後に、駆動液注入部110eから駆動液を注 入して、洗浄液収容部223から洗浄液を押しだ し、検出部111に注入する。洗浄液によって検 出部111内に残留している未反応の溶液を洗浄 する。

 洗浄後、検出部111の流路壁に吸着した反� ��物の濃度を光学的に測定することによって� ��増幅した遺伝子など被検出物を検出する。� ��のように、駆動液注入部110から駆動液を順� ��注入することにより、マイクロチップ1の内 部で所定の処理が行われる。

 図3は、本発明の第1の実施形態のマイク� �チップ1における検体注入口213、蓋301、蓋保� ��部400の構成の一例を示す断面図、図4は蓋301 に設けられた突起部306の外観図である。

 図3(a)は、検体7を注入する前におけるマ� �クロチップ1の検体注入口213周辺の断面図、� ��3(b)は検体注入部材350から検体注入口213に検 体7を滴下している状態の断面図である。図3( c)は検体注入口213から検体7があふれている状 態の断面図、図3(d)は蓋301によって検体注入� �213を密閉した状態の断面図である。

 図3(a)のように、マイクロチップ1は、溝� �成基板108と溝状の流路280を覆う被覆基板109� �ら構成され、溝形成基板108に検体注入口213� �設けられている。溝形成基板108の上には検� �注入口213と連通する穴を有する蓋保持部400� �接着等により設けられている。蓋301は蓋留� �302により蓋保持部400と連結され外れないよ� �になっている。蓋301には凸部304が、蓋保持� �400には凹部405が互いにかみ合うように設け� �れている。また、蓋301の突起部306は先端が� �体注入口213の直径より小さく、蓋306によっ� �検体注入口213を密閉するとき、図3(d)のよう� ��突起部306が検体注入口213に挿入されるよう� ��301に配設されている。蓋保持部400の検体溜� ��部406は、検体注入口213からあふれた検体7を マイクロチップ1から流出しないように溜め� �機能を持っている。突起部306は本発明の突� �部、検体溜め部406は本発明の検体溜め部で� �る。

 また、図4のように突起部306には検体注入 口213に突起部306を挿入したとき、検体注入口 213に注入されている検体7aを検体溜め部406に� ��出するために検体抜き部307の溝が設けられ� ��いる。検体抜き部307は本発明の検体抜き部� ��ある。

 蓋301に設けられた空気抜き口303は、図3(d)の ように蓋301を蓋保持部400に押し込んで、検体 注入口213を密閉したとき、蓋306と蓋保持部400 が形成する空間と外気を連通する。空気抜き 口303は、本発明の空気抜き口303である。
図3(d)のように蓋301を蓋保持部400に押し込ん� �、検体注入口213を密閉すると、空気抜き口30 3は、蓋保持部材400の面により穴がふさがれ� �。そのため、検体7b、7cが空気抜き口303から� ��に漏れ出すことが無くなる。

 図3(b)のように、検体注入部材350から検体 注入口213に検体7を滴下すると、流路280bに検� ��7aが徐々に溜まっていく。検体注入部材350� �検体排出口351は、検体注入口213の直径より� �さいことが望ましい。このようにすると、� �体排出口351から滴下される液滴の直径が検� �注入口213より小さくなり、検体7を容易に検� ��注入口213に滴下できる。

 滴下した検体7aは、流路280bと隣接する流� ��280a、流路280cとの間には壁260a、260bがあるの で、流路280a、流路280cには流れず、図3(c)のよ うに検体注入口213に溜まり、ついには検体注 入口213からあふれる。あふれた検体7b、検体7 cは図3(c)のように検体溜め部406に溜まる。こ� ��ように検体注入部材350から検体注入口213に� ��体7を滴下すると、検体注入口213の内部の検 体7aに気泡8が残ることがある。気泡8がある� �後の工程で駆動液によって検体7aを駆動でき ないことがあるので、除去することが望まし い。

 また、図3(d)のように蓋301を蓋保持部400に 押し込んだとき、空気抜き口303を設けない場 合は気圧の変化により検体7aが所定の流路280b 以外に流出することがある。そのため、後の 工程で反応検査に必要な所定量の検体7aを駆� ��できないことがある。

 本発明では、図3(d)のように、蓋301によっ て検体注入口213を密閉すると、突起部306が検 体注入口213に挿入され、あふれた検体7b、7c� �検体溜め部406に溜まるように構成されてい� �。このように検体注入口213から検体7aをあふ れさせると、突起部306の検体抜き部307から余 分な検体7b、7cとともに気泡8を除去すること� ��できる。

 また、本発明では、空気抜き口303から空� ��が逃げるので、蓋306と蓋保持部400が形成す� ��空間の気圧の変化が少なく、蓋301を閉める� ��に流路280bと隣接する流路280a、流路280cに検� ��7aが流出することはない。このように、検� �7aを検体溜め部406にあふれるまで検体注入口 213に滴下した後、蓋301を閉じて検体注入口213 を密閉することにより、毎回一定量の検体7a� ��気泡8を残さずにマイクロチップ1に注入す� �ことができる。

 なお、検体抜き部307は図11のように蓋保� �部400の検体注入口213に設けても良い。

 図5は、本発明の第2の実施形態のマイク� �チップ1における検体注入口213、蓋301、蓋保� ��部400の構成の一例を示す断面図である。

 図5(a)は、第1の実施形態と同様に、検体� �入部材350から検体注入口213に検体7を検体溜� ��部406にあふれるまで滴下し、蓋保持部400に� ��301を取り付けた状態である。第2の実施形態 の蓋301は、ゴムなどの弾性部材で形成されて おり、蓋保持部400に蓋301を取り付けた状態で は図5(a)のように検体注入口213は密閉されて� �ない。検査担当者はこの状態で反応検出装� �82の挿入口83にマイクロチップ1を挿入し検査 を行う。500は反応検出装置82内に設けられた� ��圧部材であり、図示せぬ制御部の指示によ� ��図5の矢印の方向に一定の速度で蓋301を押圧 する。

 図5(b)は、押圧部材500が矢印の方向に下降 して蓋301を押圧し、蓋301が検体注入口213を密 閉した状態である。蓋301には空気抜き口303が 設けられており、蓋301と蓋保持部400の形成す る空間の気圧変化が少なくなるようにしてい る。

 このように一定の速度で下降する押圧部� ��500によって、蓋301が検体注入口213を密閉す� ��ので、蓋306と蓋保持部400が形成する空間の� ��圧の変化が少なく、流路280bと隣接する流路 280a、流路280cに検体7aが流出することがない� �また、低速度で蓋301を下降させることによ� �、検体7aから気泡8を逃すことができる。な� �、本実施形態では突起部306を設けていない� �、第1の実施形態と同様に蓋301に突起部306を� ��けても良い。

 図6は、本発明の第3の実施形態のマイク� �チップ1における検体注入口213、蓋301の構成� ��一例を示す断面図である。第3の実施形態の マイクロチップ1は、マイクロチップ1の端面4 08が蓋保持部400の機能を持ち、蓋301はマイク� ��チップ1の端面408に係合して保持される。

 図6(a)は、蓋301をマイクロチップ1に取り� �けた状態を示す平面図、図6(b)は図6(a)の矢印 A-Aの断面図である。

 図6(b)は検体注入口213の周辺の断面図であ り、検体注入部材350から検体注入口213に検体 7を検体溜め部406にあふれるまで滴下した後� �マイクロチップ1に蓋301を取り付けた状態で� ��る。

 このようにすると、マイクロチップ1の端 面が蓋保持部400の機能を持つので、部品点数 を削減することができる。なお、本実施形態 では突起部306を設けていないが、第1の実施� �態と同様に蓋301に突起部306を設けても良い� �

 図7は、本発明の第4の実施形態のマイク� �チップ1における検体注入口213、蓋301、蓋保� ��部400の構成の一例を示す断面図である。図7 (a)は、蓋301と蓋保持部400をマイクロチップ1� �取り付けた状態を示す平面図、図7(b)は図7(a) の矢印B-Bの断面図である。

 第4の実施形態のマイクロチップ1は、蓋� �持部400がマイクロチップ1を囲むように取り� ��けられており、蓋保持部400の検体注入口213� ��対応する部分にネジ穴310が設けられている� ��蓋301はネジ穴310と螺合するネジ部309を有し� ��蓋301を回すことにより蓋301が検体注入口213� ��密閉するように構成されている。

 図7(b)は検体注入部材350から検体注入口213 に検体7を滴下した後、蓋301をネジ穴310に取� �付けた状態である。このようにすると、蓋30 1を回すことにより蓋301が検体注入口213を密� �する方向に下降するので、蓋301が下降する� �度は遅く、蓋301と蓋保持部400が形成する空� �の気圧変化が少ない。また、蓋301が検体注� �口213を密閉するまでに、流路280bから気泡8を 逃すことができる。なお、本実施形態では突 起部306を設けていないが、第1の実施形態と� �様に蓋301に突起部306を設けても良い。

 図8は、本発明の第5の実施形態のマイク� �チップ1における検体注入口213、検体溜めチ� ��プ600の構成の一例を示す断面図である。

 図8(a)は、検体溜めチップ600の断面図、図 8(b)は図示せぬ検体注入部材350から検体溜め� �ップ600に検体7aを滴下した状態の断面図であ る。

 第5の実施形態では、今までの実施形態と は異なり、検体注入部材350から検体溜めチッ プ600の検体貯留部602に検体7aを滴下して図8(b) のように検体7aをあふれるまで溜める。あふ� ��た検体7b、7cは検体溜め部601に溜まる。その 後、検体溜めチップ600をマイクロチップ1の� �体溜めチップ取り付け部630に挿入してマイ� �ロチップ1と検体溜めチップ600を一体化し、� ��イクロチップ1に検体を注入する。検体溜め チップ600は本発明の検体溜めチップ、検体貯 留部602は本発明の検体貯留部である。

 図8(c)は、マイクロチップ1に設けられた� �体溜めチップ取り付け部630に検体溜めチッ� �600を挿入する状態を説明する断面図である� �

 マイクロチップ1の検体注入口213の外周に 設けられた検体溜めチップ取り付け部630は、 検体溜めチップ取り付け部630の内側に検体溜 めチップ600が嵌合するように形成されている 。マイクロチップ1と検体溜めチップ600が形� �する空間は、検体溜めチップ600に設けられ� �空気抜き口303によって外気と連通している� �で、検体溜めチップ600を挿入しても気圧の� �化が少ない。検体溜めチップ600の凸部632と� �検体溜めチップ取り付け部630の凹部631は、� �体溜めチップ600を検体注入口213を密閉する� �置まで挿入すると嵌合するようにそれぞれ� �けられている。

 図8(d)は、マイクロチップ1に設けられた� �体溜めチップ取り付け部630に検体溜めチッ� �600を挿入し、一体となった状態を説明する� �面図である。

 検体溜めチップ600を挿入すると図8(d)のよ うに凸部632と凹部631が嵌合し、検体注入口213 は検体溜めチップ600によって密閉される。検 体貯留部602の検体7aは、検体注入口213からマ� ��クロチップ1内に流入し、流路280b内を満た� �。検体貯留部602は、マイクロチップ1の溝形� ��基板108と被覆基板109との間で流路280bの一部 を形成する。

 このように、検体7を滴下した検体溜めチ ップ600をマイクロチップ1に挿入して検体7を� ��入すると、検体貯留部602が大きいので検体7 の滴下が容易であり、作業性が良い。また、 検体溜めチップ600によって検体注入口213を密 閉すると、検体注入口213からあふれた検体7a� ��検体溜め部601に溜まる。このときあふれた� ��体7aとともに気泡8を除去することができる� ��このように、検体7aを検体貯留部602からあ� �れるまで滴下した後、検体溜めチップ600を� �イクロチップ1に挿入して検体注入口213を密� ��することにより、毎回一定量の検体7aを気� �8を残さずにマイクロチップ1に注入すること ができる。

 図9は、本発明の第6の実施形態のマイク� �チップ1における検体注入口213、流路空気抜� ��口250の構成の一例を示す断面図、図10は第6� ��実施形態のマイクロチップ1の平面図である 。

 図10に示すように、マイクロチップ1の検� ��注入口213の近傍には流路空気抜き口250が設� ��られており、検体注入口213と流路空気抜き� ��250を囲むように検体溜め壁251が設けられて� ��る。図9(a)は図10に示すマイクロチップ1の矢 印C-Cで示す部分の断面図である。図9(a)に示� �ように検体注入口213と連通する流路280bには� ��流路280bと連通し外気と連通する流路空気抜 き口250が設けられている。

 図9(b)は検体注入口213に検体注入部材350の 検体排出部352を挿入し、検体排出口351から検 体7の滴下を開始した状態である。検体排出� �352は例えば錐体形状であり、先端に検体を� �出する検体排出口351を備えている。検体排� �口351は検体注入口213に挿入可能な大きさで� �る。

 流路空気抜き口250は本発明の流路空気抜� ��口、検体排出部352は本発明の検体排出部、� ��体排出口351は本発明の検体排出口である。

 図9(c)は検体注入部材350から滴下した検体 7aによって流路280b内が充填され、検体7aの一� ��が気泡8とともに流路空気抜き口250から排出 された状態を示している。流路空気抜き口250 から排出された検体7b、検体7cは、図9(c)のよ� ��に検体溜め壁251の内側に溜まり外部に流出� ��ることは無い。

 このように、検体注入部材350の検体排出� ��352を検体注入口213に挿入して検体7aを注入� �ると、注入作業が容易であり簡単な操作で� �泡8を残さずに検体7aをマイクロチップ1に注� ��できる。

 以上このように、本発明によれば、簡単� ��操作で検体に気泡を残さずに一定量の検体� ��マイクロチップに注入することができるマ� ��クロチップ、およびマイクロチップ検査シ� ��テムを提供することができる。