特許 7128492 マイクロ流体チップおよびマイクロ流体デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-23

(45)【発行日】2022-08-31

(54)【発明の名称】マイクロ流体チップおよびマイクロ流体デバイス

(51)【国際特許分類】

   C12M 3/00 20060101AFI20220824BHJP

【ＦＩ】

C12M3/00 Z

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020553768

(86)(22)【出願日】2019-10-16

(86)【国際出願番号】 JP2019040737

(87)【国際公開番号】W WO2020090481

(87)【国際公開日】2020-05-07

【審査請求日】2021-02-26

(31)【優先権主張番号】P 2018202991

(32)【優先日】2018-10-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004385

【氏名又は名称】ＮＯＫ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(74)【代理人】

【識別番号】100109036

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 重幸

(74)【代理人】

【識別番号】100125335

【弁理士】

【氏名又は名称】矢代 仁

(72)【発明者】

【氏名】吉富 匠

(72)【発明者】

【氏名】金 秀▲弦▼

(72)【発明者】

【氏名】藤井 輝夫

(72)【発明者】

【氏名】孫 明▲げつ▼

【審査官】中野 あい

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０８７０４６８１（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０６９９００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１２／０６０１８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】ROGAL J., et al., "Integration concepts for multi-organ chips: how to maintain flexibility?!"，Future science OA, 2017 Mar 13, vol. 3, no. 2, p. FSO180

【文献】孫明げつ他, "3Dプリンタで製作したマイクロ流体デバイスを用いる生体機能性チップのモジュール化"，化学とマイクロ・ナノシステム学会 第３８会研究会講演要旨集, 2018.10.30, p. 79 (3P17)

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１２Ｍ １／００－ ３／１０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＥＭＢＡＳＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水平方向に延びるスロットに挿入されるマイクロ流体チップであって、
上面と、
前記上面の反対側にある下面と、
前記上面と前記下面との間に配置された流体の流路と、
前記流路に通じており、前記上面で開口する２つの連通孔とを備え、
前記２つの連通孔を結ぶ線分は、マイクロ流体チップが前記スロットに挿入される挿入方向に対して傾斜している
ことを特徴とするマイクロ流体チップ。

【請求項2】

前記２つの連通孔は、前記流路の両端に配置され、
前記流路は、前記２つの連通孔を結ぶ線分に沿って直線状に延びている
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項3】

前記上面に固定されるか前記上面に形成され、前記連通孔をそれぞれ囲む、エラストマーから形成された２つの環状シールをさらに備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項4】

水平方向に延びるスロットに挿入されるマイクロ流体チップであって、
上面と、
前記上面の反対側にある下面と、
前記上面と前記下面との間に配置された流体の流路と、
前記流路に通じており、前記上面で開口する２つの連通孔と、
前記上面に固定されるか前記上面に形成され、前記連通孔をそれぞれ囲む、エラストマーから形成された２つの環状シールとをさらに備える
ことを特徴とするマイクロ流体チップ。

【請求項5】

前記流路の内部における前記環状シールに重なる位置に固定されて、前記流路が閉塞されないよう前記流路の高さを確保する少なくとも２つの支持構造物をさらに備える
ことを特徴とする請求項３または４に記載のマイクロ流体チップ。

【請求項6】

請求項１または２に記載の少なくとも１つの前記マイクロ流体チップと、
前記マイクロ流体チップが保持されるホルダーとを備え、
前記ホルダーは、
前記マイクロ流体チップが挿入される、水平方向に延びる少なくとも１つのスロットと、
前記スロットに前記マイクロ流体チップが挿入されると、前記マイクロ流体チップの前記上面に対面する上壁構造と、
前記スロットに前記マイクロ流体チップが挿入されると、前記マイクロ流体チップの前記下面に面接触する下壁と、
前記上壁構造に形成され、前記スロットに前記マイクロ流体チップが挿入されると、前記マイクロ流体チップの前記２つの連通孔にそれぞれ通ずる２つの孔とを有し、
前記マイクロ流体チップの前記２つの連通孔に通ずる２つの前記孔を結ぶ線分は、前記マイクロ流体チップが前記スロットに挿入される挿入方向に対して傾斜している
ことを特徴とするマイクロ流体デバイス。

【請求項7】

請求項４または５に記載の少なくとも１つの前記マイクロ流体チップと、
前記マイクロ流体チップが保持されるホルダーとを備え、
前記ホルダーは、
前記マイクロ流体チップが挿入される、水平方向に延びる少なくとも１つのスロットと、
前記スロットに前記マイクロ流体チップが挿入されると、前記マイクロ流体チップの前記上面に対面し、前記環状シールを前記上面に向けて圧縮する上壁構造と、
前記スロットに前記マイクロ流体チップが挿入されると、前記マイクロ流体チップの前記下面に面接触する下壁と、
前記上壁構造に形成され、前記スロットに前記マイクロ流体チップが挿入されると、前記マイクロ流体チップの前記２つの連通孔にそれぞれ通ずる２つの孔とを有する、
ことを特徴とするマイクロ流体デバイス。

【請求項8】

前記ホルダーの前記上壁構造の下面には、前記マイクロ流体チップが前記スロットに挿入される挿入方向に沿って直線状に延びる少なくとも２つの溝が形成されており、前記溝の延長線上には、前記２つの孔がそれぞれ存在する
ことを特徴とする請求項６または７に記載のマイクロ流体デバイス。

【請求項9】

前記ホルダーの前記上壁構造には、前記上壁構造を貫通する少なくとも１つの観察窓が形成されており、
前記スロットの深部側に配置された前記孔が延長線上に存在する前記溝は、前記観察窓を跨って延びる
ことを特徴とする請求項８に記載のマイクロ流体デバイス。

【請求項10】

複数の前記マイクロ流体チップを備え、
前記ホルダーは、
複数の前記マイクロ流体チップが挿入される、水平方向に延びる複数のスロットと、
複数の前記マイクロ流体チップの複数の連通孔に通ずる複数の孔と、
前記上壁構造に形成され、前記スロットの深部側に配置された複数の前記孔を接続する接続流路とを有する
ことを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。

【請求項11】

前記上壁構造は、前記ホルダーに固定される接続流路チップを備えており、前記接続流路は、前記接続流路チップに形成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のマイクロ流体デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロ流体チップおよびマイクロ流体デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

マイクロ流体デバイスは、流体の分析または合成を行うために、液体が流れる微小な流路を有するデバイスである。マイクロ流体デバイスを構成するマイクロ流体チップの一種として、動物の臓器または組織を模倣して、流路で細胞を培養する、organ-on-a-chipが開発されている（非特許文献１）。

【0003】

Organ-on-a-chipは、例えば創薬分野において、動物実験の代替実験に使用される。動物実験は、薬物の作用および副作用を評価する上で有用であるが、動物愛護の観点から望ましくない。また、たとえ動物実験を行って、ある種の動物に対する薬物の影響を評価できても、他の種の動物にその評価が当てはまるとは限らない。例えば、マウスに薬物を投与する実験では、ヒトへの薬物の作用および副作用を十分に把握することはできない。ある動物のための薬物の影響を調べるためには、その動物由来の細胞を培養するorgan-on-a-chipを使用することが望ましい。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】Julia Rogal, et al., "Integration concepts for multi-organ chips: how to maintain flexibility?!", Future Science OA, 2017, [online]、[平成30年9月10日検索]、インターネット（URL:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5481865/）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

Organ-on-a-chipを含むマイクロ流体チップは、他の部材（例えば、マイクロ流体チップが挿入されるホルダー、マイクロ流体チップに重ねられる板、または別の種類の細胞が培養されたマイクロ流体チップ）と結合されて、マイクロ流体デバイスとして使用される。このようなマイクロ流体デバイスは、簡単に製造できることが望ましい。

【0006】

そこで、本発明は、マイクロ流体デバイスを簡単に製造可能なマイクロ流体チップおよびこれを有するマイクロ流体デバイスを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様に係るマイクロ流体チップは、水平方向に延びるスロットに挿入されるマイクロ流体チップであって、上面と、前記上面の反対側にある下面と、前記上面と前記下面との間に配置された流体の流路と、前記流路に通じており、前記上面で開口する２つの連通孔とを備える。

【0008】

この態様においては、水平方向に沿ってマイクロ流体チップをスロットに挿入することができ、スロットを有する部材とマイクロ流体チップによって簡単にマイクロ流体デバイスを製造することができる。例えば、organ-on-a-chipを用いてヒトの薬物代謝を評価するためには、複数の異なる種類の細胞を培養するのが好ましい。１枚のチップに複数種類の細胞を培養する場合、１種類の細胞でも培養に失敗するとデバイス全体の機能が失われることになる。本発明の１つの例によれば、種類の異なる細胞をそれぞれ別のマイクロ流体チップ上で培養し、培養に成功したマイクロ流体チップのみを選択して、複数のスロットを有する部材に、これらのマイクロ流体チップを装着することによって、簡単にこれらのマイクロ流体チップを互いに連結することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係るマイクロ流体デバイスを示す平面図である。

【図2】図１のマイクロ流体デバイスを分解した各要素を示す平面図である。

【図3】図１のマイクロ流体デバイスの接続流路チップを示す平面図である。

【図4】図３の接続流路チップのIV-IV線矢視断面図である。

【図5】図１のマイクロ流体デバイスのマイクロ流体チップを示す平面図である。

【図6】図１のマイクロ流体デバイスのVI-VI線矢視断面図である。

【図7】図５のマイクロ流体チップの流路板を示す裏面図である。

【図8】実施形態と異なるマイクロ流体デバイスを示す側面断面図である。

【図9】図７のマイクロ流体チップのIX-IX線矢視拡大断面図である。

【図10】マイクロ流体チップの流路板の一部を示す拡大裏面図である。

【図11】マイクロ流体チップの要素の配置を示す斜視図である。

【図12】実施形態の変形例に係るマイクロ流体デバイスを示す側面断面図である。

【図13】実施形態の他の変形例に係るマイクロ流体デバイスを示す側面断面図である。

【図14】実施形態の他の変形例に係るマイクロ流体チップの流路板の一部を示す拡大裏面図である。

【図15】実施形態の他の変形例に係るマイクロ流体チップの流路板の一部を示す拡大裏面図である。

【図16】実施形態の他の変形例に係るマイクロ流体デバイスを示す側面断面図である。

【図17】実施形態の他の変形例に係るマイクロ流体デバイスを示す側面断面図である。

【図18】実施形態におけるマイクロ流体チップがホルダーのスロットに挿入される直前の段階を示す側面断面図である。

【図19】実施形態におけるマイクロ流体チップがホルダーのスロットに挿入される最初の段階を示す側面断面図である。

【図20】図１９の次の段階を示す側面断面図である。

【図21】図２０の次の段階を示す側面断面図である。

【図22】図２１の次の段階を示す側面断面図である。

【図23】図２２の次の段階を示す側面断面図である。

【図24】比較例におけるマイクロ流体チップがホルダーのスロットに挿入される最初の段階を示す側面断面図である。

【図25】図２４の後の段階を示す側面断面図である。

【図26】実施形態の他の変形例に係るマイクロ流体デバイスを示す側面断面図である。

【図27】実施形態の他の変形例に係るマイクロ流体デバイスを示す側面断面図である。

【図28】実施形態の他の変形例に係るマイクロ流体デバイスを示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施形態を説明する。図面において縮尺は、必ずしも実施形態の製品を正確に表してはおらず、一部の寸法を誇張して表現している場合もある。

【0011】

実施形態に係るマイクロ流体デバイスは、organ-on-a-chipデバイスである。図１に示すように、マイクロ流体デバイスは、ホルダー１と、ホルダー１に保持される複数の（この実施形態では２つの）マイクロ流体チップ２と、ホルダー１に保持されてマイクロ流体チップ２を接続する接続流路チップ３を備える。

【0012】

各マイクロ流体チップ２は、矩形の板である。図１および図２に示すように、ホルダー１は、ほぼ矩形の板であり、複数のマイクロ流体チップ２が水平方向に沿ってそれぞれ挿入される、水平方向に延びる複数のスロット４を有する。また、ホルダー１の上部には、矩形の長尺な接続流路チップ３が嵌め込まれる矩形の長尺な開口部５が形成されている。

【0013】

図３および図４に示すように、接続流路チップ３の両端部には、２つの孔２８が形成され、接続流路チップ３の中央部には、孔２８を接続する接続流路３０が形成されている。接続流路３０は、接続流路チップ３の長手方向に沿って延びている。２つの孔２８は、接続流路チップ３を貫通せず、接続流路チップ３の一面で開口する。

【0014】

接続流路チップ３は、透明なエラストマー、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を主成分とするシリコーンゴムまたはアクリルゴムから形成されている。接続流路チップ３を製造する方法は限定されないが、例えば３Ｄプリンターによって、接続流路チップ３を製造することができる。具体的には、孔２８と接続流路３０を形成するサポート材（中子）の周囲に、例えば、光造形法を用いて、紫外線硬化型のＰＤＭＳで接続流路チップ３の外形を形成し、この後、アルカリ溶液でサポート材を溶解して除去することによって、孔２８と接続流路３０を開通させることができる。但し、フォトリソグラフィまたは３Ｄプリンターで形成したモールドを用いて成形した部品を接合することにより、接続流路チップ３を製造してもよい。

【0015】

図５および図６に示すように、各マイクロ流体チップ２は、矩形の一様な厚さを有する平板６と、平板６に重ねられた矩形の一様な厚さを有する平板である流路板８を有する。平板６は、平坦な上面６ａと、平坦で上面６ａに平行な下面６ｂを有する。流路板８は、平坦な上面８ａと、平坦で上面８ａに平行な下面８ｂを有する。平板６および流路板８は水平に配置され、流路板８は平板６の上方に配置されている。平板６の上面６ａは流路板８の下面８ｂに接合されている。したがって、流路板８の上面８ａはマイクロ流体チップ２の上面であり、平板６の下面６ｂはマイクロ流体チップ２の下面である。

【0016】

平板６は、例えばガラスまたはアクリル樹脂のような透明材料から形成されている。流路板８は、透明なエラストマー、例えばＰＤＭＳを主成分とするシリコーンゴムまたはアクリルゴムから形成されている。平板６の厚さは、例えば１ｍｍであり、流路板８の厚さは、例えば２ｍｍであり、マイクロ流体チップ２全体の厚さは、例えば３ｍｍである。

【0017】

平板６は、流路板８よりも大きな長さを有し、図１に示すように、マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入された場合、流路板８の全体および平板６の一部はスロット４の内部に配置されるが、平板６の端部は露出する。

【0018】

図５および図７に示すように、流路板８の下面８ｂには、液体の流路となる凹部が形成されている。凹部は、培養チャンバー凹部１４ｈと、培養チャンバー凹部１４ｈの両端にそれぞれ通ずる通路凹部１６ｈ，１８ｈを有する。流路板８には、通路凹部１６ｈに通ずる連通孔１０と、通路凹部１８ｈに通ずる連通孔１２が形成されており、連通孔１０，１２は上面８ａで開口する。

【0019】

平板６は、流路板８に接合され、凹部を覆って、流路板８と協働して流路を画定する。この実施形態では、流路は、動物（ヒトを含む）の細胞が培養される培養チャンバー１４と、連通孔１０と培養チャンバー１４の間に介在する通路１６と、連通孔１２と培養チャンバー１４の間に介在する通路１８とを有する。通路１６と通路１８は、培養チャンバー１４よりも小さい幅を有する。通路１６と通路１８は、互いに同じ幅と長さを有する。

【0020】

培養チャンバー１４は、直線に沿って延びる長尺の空間であり、通路１６，１８は、同じ直線に沿って延びている。培養チャンバー１４と通路１６，１８を有する流路は、１つの連通孔から他の１つの連通孔に向けて直線状に延びる（曲折または湾曲しない）ので、流路の構造が単純である。但し、培養チャンバー１４および通路１６，１８は、曲折または湾曲していてもよい。この実施形態では、各マイクロ流体チップ２において、流路の両端に配置された２つの連通孔１０，１２を結ぶ線分は、マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される挿入方向に対して傾斜しており、培養チャンバー１４および通路１６，１８は、この線分に沿って直線状に延びている。但し、２つの連通孔１０，１２を結ぶ線分は、挿入方向に沿って延びていてもよい。

【0021】

このように、マイクロ流体チップ２は、上面８ａと下面６ｂとの間に配置された流体の流路と、流路に通じており上面８ａで開口する２つの連通孔１０，１２を有する。

【0022】

図６に示すように、ホルダー１は、積層された上壁２０、中壁２２、および下壁２４を有する。スロット４の天井面は上壁２０の下面であり、スロット４の底面は下壁２４の上面である。スロット４にマイクロ流体チップ２が挿入されると、上壁２０は、複数のマイクロ流体チップ２の流路板８の上面８ａに対面し、下壁２４は、複数のマイクロ流体チップ２の平板６の下面６ｂに対面する。中壁２２は、上壁２０と下壁２４の間に配置され、スロット４の側部を画定する。

【0023】

上壁２０、中壁２２および下壁２４は、互いに固定されている。これらの固定には、例えば、図１に示すように、複数の留め具２５を使用してよい。各留め具２５は、例えば、上壁２０、中壁２２および下壁２４を貫通する貫通孔２５Ａ（図２参照）に挿入されるネジと、ネジに螺合されるナットを備えてよい。あるいは、各留め具２５は、クランプ機構であってもよい。あるいは、上壁２０、中壁２２および下壁２４は、一体成形されていてもよい。あるいは、上壁２０、中壁２２および下壁２４は、接着剤、化学的反応、または熱的反応を用いて、接合されていてもよい。

【0024】

上壁２０、中壁２２および下壁２４は、例えば不透明な樹脂材料によって形成されているが、透明な材料によって形成されてもよい。

【0025】

図１、図２および図６に示すように、上壁２０には、複数の孔２６が形成されている。複数の孔２６は、上壁２０を貫通し、液体の入口もしくは出口、または液体に押されて流れる空気の出口として使用される。

【0026】

また、上壁２０には開口部５が形成されている。開口部５は上壁２０を貫通し、開口部５には接続流路チップ３が嵌め込まれて固定されている。開口部５に嵌め込まれた接続流路チップ３に形成された複数の孔２８は、スロット４内で開口する。図示しないが、接続流路チップ３を開口部５に固定する留め具が使用されてもよい。

【0027】

接続流路チップ３は、ホルダー１の一部であると考えることもできる。すなわち、ホルダー１は、上壁２０と接続流路チップ３を有する上壁構造１９、中壁２２および下壁２４を備えると考えることもできる。スロット４の天井面は上壁構造１９の下面であり、スロット４の底面は下壁２４の上面である。

【0028】

さらに、上壁２０には、複数の観察窓２９が形成されている。観察窓２９は上壁２０を貫通する。スロット４にマイクロ流体チップ２が挿入された後、各観察窓２９は、マイクロ流体チップ２の培養チャンバー１４に重なる。観察窓２９を通じて、培養チャンバー１４内の細胞を観察することが可能である。細胞の観察には、例えば顕微鏡を使用することができる。細胞の観察のための明るさを高めるために、下壁２４に下壁２４を貫通する採光窓を形成してもよい。この実施形態では、上壁２０は不透明な材料から形成されているが、上壁２０が透明な材料から形成されている場合であっても、顕微鏡による細胞の観察を良好に行うため、上壁２０を貫通する観察窓２９が形成されていることが好ましい。

【0029】

上壁２０の下面には、複数の溝３２，３４が形成されている。溝３２，３４は、スロット４の長手方向（マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される挿入方向）に沿って直線状に延びる。図１および図２に示すように、溝３２の延長線上には、孔２６が存在し、溝３４の延長線上には、孔２８が存在する。スロット４にマイクロ流体チップ２が挿入される際、各マイクロ流体チップ２の連通孔１０は、溝３２に重なりながら、スロット４内を移動し、各マイクロ流体チップ２の連通孔１２は、溝３４に重なりながら、スロット４内を移動する。スロット４の深部側に配置された孔２８が延長線上に存在する溝３４は、観察窓２９を跨って延びる。

【0030】

スロット４にマイクロ流体チップ２が挿入された後、上壁構造１９の上壁２０に形成された複数の孔２６は、複数のマイクロ流体チップ２の流路板８の連通孔１０にそれぞれほぼ同軸に配置されて、連通孔１０にそれぞれ通じ、上壁構造１９の接続流路チップ３に形成された複数の孔２８は、複数のマイクロ流体チップ２の流路板８の連通孔１２にそれぞれほぼ同軸に配置されて、連通孔１２にそれぞれ通ずる。

【0031】

図１に示すように、２つの孔２８は接続流路３０で接続されている。接続流路３０は、水平に延びて２つのスロット４を跨る。接続流路３０を介して、１つのマイクロ流体チップ２の流路から他のマイクロ流体チップ２の流路に液体を移送することができる。

【0032】

連通孔１０，１２が開口する流路板８の上面８ａには、エラストマーから形成された複数の環状シール３６，３８が配置されている。この実施形態では、環状シール３６，３８は、Ｏリングであるが、例えばＤリングのような他の断面形状を有するリングであってもよい。環状シール３６，３８の材料は、例えばシリコーンゴムであるが、他のエラストマーであってもよい。この実施形態では、環状シール３６，３８は、同じ大きさを有するが、異なる大きさを有してもよい。

【0033】

この実施形態では、図６に示すように、流路板８の上面８ａに環状シール３６，３８が嵌め込まれる凹溝が形成されており、各凹溝に環状シール３６または３８が嵌め込まれることによって、環状シール３６，３８が上面８ａに固定されている。環状シール３６，３８は、上面８ａに接合されてもよい。接合の手法としては、例えば接着剤による接着でもよいし、酸素プラズマを照射するか、真空下で紫外線を照射することによって、部材表面を活性化して、2つの部材を化学的に結合してもよい。

【0034】

環状シール３６は、流路板８に形成された連通孔１０にほぼ同軸に配置されて連通孔１０を囲み、環状シール３８は、流路板８に形成された連通孔１２にほぼ同軸に配置されて連通孔１２を囲む。環状シール３６の一部は通路１６に重なり、環状シール３８の一部は通路１８に重なっている。

【0035】

マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入された後、環状シール３６は、上壁２０に形成された孔２６にほぼ同軸に配置されて孔２６を囲み、環状シール３８は、接続流路チップ３に形成された孔２８にほぼ同軸に配置されて孔２８を囲む。したがって、環状シール３６は、上壁２０に形成された孔２６および流路板８に形成された連通孔１０を囲み、環状シール３８は、接続流路チップ３に形成された孔２８および流路板８に形成された連通孔１２を囲む。

【0036】

マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される際には、マイクロ流体チップ２の平板６の下面６ｂはホルダー１の下壁２４を摺動し、流路板８の上面８ａに固定された環状シール３６，３８はホルダー１の上壁２０を摺動する。スロット４にマイクロ流体チップ２が挿入された後、下壁２４は、複数のマイクロ流体チップ２の平板６に面接触し続ける。スロット４にマイクロ流体チップ２が挿入された後、ホルダー１の上壁２０および接続流路チップ３は、複数のマイクロ流体チップ２の流路板８の上面８ａに対面し、環状シール３６，３８を流路板８に向けて圧縮し続ける。

【0037】

このように、環状シール３６または３８は、上壁２０または接続流路チップ３に形成された孔２６または２８と、流路板８に形成された連通孔１０または１２を囲むように使用され、圧縮されることにより、孔２６もしくは２８から連通孔１０もしくは１２に流れる液体、または連通孔１０もしくは１２から孔２６もしくは２８に流れる液体を密封することができる。

【0038】

環状シール３６，３８が圧縮されることに伴い、流路板８は環状シール３６，３８から反力を受ける。このため、図８に示すように、通路１６，１８内に何もない場合には、流路板８が弾性変形して、通路１６，１８が閉塞されるおそれがある。図８は、環状シール３６から受けた力による流路板８の弾性変形に伴って、通路１６に閉塞部１６Ａが生じた状態を示す。図示しないが、通路１８にも同様に、環状シール３８から受けた力による流路板８の弾性変形に伴って、閉塞部が生じうる。

【0039】

そこで、この実施形態では、図９～図１１に示すように、通路１６の内部における環状シール３６に重なる位置に、通路１６が閉塞されないよう通路１６の高さを確保する支持構造物４０が固定されている。また、通路１８の内部における環状シール３８に重なる位置に、通路１８が閉塞されないよう通路１８の高さを確保する支持構造物４２が固定されている。図９～図１１は、通路１６内に設けられる支持構造物４０を示すが、図９～図１１において、通路１６、通路凹部１６ｈ、支持構造物４０、連通孔１０および孔２６を、通路１８、通路凹部１８ｈ、支持構造物４２、連通孔１２および孔２８と読み替えてよい。

【0040】

支持構造物４０，４２は、長尺なほぼ直方体の突起であり、流路板８に形成されている。支持構造物４０は、通路１６を構成する長尺な通路凹部１６ｈの幅方向の中央に配置され、通路凹部１６ｈの長手方向に沿って延びている。支持構造物４２も、通路１８を構成する長尺な通路凹部１８ｈの幅方向の中央に配置され、通路凹部１８ｈの長手方向に沿って延びている。

【0041】

通路凹部１６ｈ，１８ｈの深さＤ（培養チャンバー凹部１４ｈの深さ）は、例えば０．１ｍｍであり、支持構造物４０，４２の高さは深さＤと同じでよい。

【0042】

通路凹部１６ｈ，１８ｈの幅Ｗに対する支持構造物４０，４２の幅ｗの比ｗ／Ｗは、限定されないが、例えば０．２～０．５であることが望ましい。ｗ／Ｗが大きすぎると、通路１６，１８での液体の流れが阻害され、圧力損失が大きい。例えば、通路凹部１６ｈ，１８ｈの幅Ｗは１ｍｍであってよく、支持構造物４０，４２の幅ｗは０．４ｍｍであってよい。この場合、比ｗ／Ｗは０．４である。

【0043】

環状シール３６，３８が圧縮されることに伴い、流路板８は環状シール３６，３８から反力を受けるが、通路１６，１８の内部における環状シール３６，３８に重なる位置に固定された支持構造物４０，４２が、通路１６，１８が閉塞されないよう通路１６，１８の高さを確保する。この実施形態では、２つの環状シール３６，３８により２箇所で密封が行われ、２つの支持構造物４０，４２により当該２箇所での流路の閉塞が防止される。

【0044】

支持構造物４０，４２を通路凹部１６ｈ，１８ｈに有する流路板８は、例えばソフトリソグラフィによって製造することができる。例えば、流路板８を成形するモールドを、基板上に突起を形成することにより、製造してもよい。あるいは、流路板８を成形するモールドを３Ｄプリンターで製造してもよい。あるいは、流路板８自体を３Ｄプリンターで製造してもよい。これらの場合、通路凹部１６ｈ，１８ｈ内の支持構造物４０，４２は流路板８の部分として、流路板８と一体に製造される。但し、通路凹部１６ｈ，１８ｈが形成された流路板８に、支持構造物４０，４２を接着剤、化学的反応、または熱的反応を用いて、接合してもよい。

【0045】

流路板８は、平板６に接着剤、化学的反応、または熱的反応を用いて、接合してよい。例えば、流路板８がＰＤＭＳを主成分とするシリコーンゴムから形成され、平板６がガラスから形成される場合には、シロキサン結合によって、流路板８を平板６に接合してよい。

【0046】

実施形態において、支持構造物４０，４２の高さは、通路凹部１６ｈ，１８ｈの深さと同じでよい。但し、図１２に示すように、支持構造物４０の高さは、通路凹部１６ｈの深さより小さくてもよく、支持構造物４２の高さも、通路凹部１８ｈの深さより小さくてもよい。

【0047】

実施形態において、支持構造物４０，４２は、流路板８に形成されている。但し、図１３に示すように、通路凹部１６ｈに向けて突出する支持構造物４３を平板６に形成または固定してもよく、通路凹部１８ｈに向けて突出する支持構造物を平板６に形成または固定してもよい。図示しないが、流路板８と平板６の両方に、支持構造物を形成または固定してもよい。

【0048】

実施形態において、通路１６には１つの支持構造物４０が配置され、通路１８にも１つの支持構造物４２が配置されている。但し、図１４に示すように、通路１６には複数の支持構造物４０が配置されてもよく、通路１８にも複数の支持構造物４２が配置されてもよい。通路凹部１６ｈ，１８ｈに複数の直線状の支持構造物４０，４２が配置される場合、通路凹部１６ｈ，１８ｈの幅Ｗに対する支持構造物４０，４２の幅ｗの比ｗ／Ｗは、限定されないが、通路１６，１８での液体の流れを円滑にするため、例えば０．２／ｎ～０．５／ｎであることが望ましい。ｎは、１つの通路凹部に配置される直線状の支持構造物の数である。例えば、通路凹部１６ｈ，１８ｈの幅Ｗは１ｍｍであってよく、支持構造物４０，４２の幅ｗは０．２ｍｍであってよい。この場合、ｎ・ｗ／Ｗは０．４である。

【0049】

また、支持構造物４０，４２の形状は、実施形態のものに限定されない。例えば、図１５に示すように、円柱状の支持構造物４４を通路１６，１８に配置してもよい。図１５において、支持構造物４４は、３列に配列されており、２列は通路の長手方向に揃えられ、中央の1列は、他の2列とずれている。通路凹部１６ｈ，１８ｈに複数の円柱状の支持構造物４４が配置される場合、通路凹部１６ｈ，１８ｈの幅Ｗに対する支持構造物４４の直径Dの比D／Ｗは、限定されないが、通路１６，１８での液体の流れを円滑にするため、例えば０．２／ｎ～０．５／ｎであることが望ましい。ｎは、１つの通路凹部に配置される支持構造物４４の長手方向に揃えられた列の数であり、図１５の例では２である。例えば、通路凹部１６ｈ，１８ｈの幅Ｗは１ｍｍであってよく、支持構造物４０，４２の直径Dは０．２ｍｍであってよい。この場合、ｎ・D／Ｗは０．４である。

【0050】

実施形態において、環状シール３６，３８は、流路板８と別個のリングであって、流路板８の外面（上面）に固定されている。但し、図１６に示すように、連通孔１０を囲むように、流路板８の一部として流路板８と同じ材料から環状シール４６を形成してもよく、連通孔１２を囲むように、流路板８の一部として流路板８と同じ材料から環状シールを形成してもよい。つまり、環状シール４６は、流路板８から突出するバンプまたはリップであってもよい。この場合、好ましくは、例えばソフトリソグラフィによって、環状シールは、流路板８の部分として、流路板８と一体に製造される。

【0051】

あるいは、図１７に示すように、連通孔１０を囲むように、流路板８と異なる材料から環状シール４８を形成してもよく、連通孔１２を囲むように、流路板８と異なる材料から環状シールを形成してもよい。この場合、流路板８の外面（上面）に環状シールを接着剤、化学的反応、または熱的反応を用いて、接合してもよい。

【0052】

次に、実施形態に係るorgan-on-a-chipデバイスであるマイクロ流体デバイスの使用例を説明する。organ-on-a-chipデバイスにおいて、１つのマイクロ流体チップ２は動物の１つの臓器（例えば肝臓）を模倣し、他の１つのマイクロ流体チップ２は当該動物の他の１つの臓器（例えば肺）を模倣する。例えば、１つのマイクロ流体チップ２の培養チャンバー１４には、肝臓由来の細胞と薬剤（例えば抗がん剤）を含む培養液が配備され、他の１つのマイクロ流体チップ２の培養チャンバー１４には、肺由来の細胞を含む培養液が配備される。前者の培養チャンバー１４において、薬剤の反応として肝臓由来の細胞がなんらかの物質を生成する。十分な時間の経過後、前者の培養チャンバー１４で生成された物質を後者の培養チャンバー１４に移送し、当該物質が肺由来の細胞に及ぼす作用または副作用を、上記の観察窓２９を用いて観察することができる。

【0053】

この実施形態では、マイクロ流体チップ２の流路（培養チャンバー１４および通路１６，１８）と連通孔１０，１２に、培養液（細胞または細胞と薬剤を含む）を満たした後に、培養液に気泡が混入することを抑制しながら、マイクロ流体チップ２をスロット４に水平方向に沿って挿入することが容易である。図１８は、マイクロ流体チップ２がホルダーのスロット４に挿入される直前の段階を示す側面断面図である。図１８に示すように、マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される前に、流路と連通孔１０，１２だけでなく連通孔１０，１２を囲む環状シール３６，３８に培養液５０を貯留する。培養液５０の上面は、表面張力により盛り上がる。図１８は、連通孔１２を囲む環状シール３８内の培養液５０の上面が盛り上がった状態を示すが、連通孔１０を囲む環状シール３６内の培養液５０の上面も同様に盛り上がる。マイクロ流体チップ２に貯留される培養液５０の量が少ない場合には、マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される際に、培養液５０内に気泡が混入するおそれがある。動物の細胞は、空気にさらされると、成長が阻害されたり死滅したりするので、培養液５０内の細胞は気泡に触れないことが好ましい。この実施形態では、環状シール３６，３８を用いて多量の培養液５０を貯留することにより、マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される際に、培養液５０に気泡が混入することを抑制することができる。

【0054】

マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される前に、接続流路チップ３はホルダー１の開口部５に固定される。したがって、ホルダー１は、各マイクロ流体チップ２について、２つの連通孔１０，１２とそれぞれ通ずる２つの孔２６，２８を有する。この後、図２の矢印に示すように、マイクロ流体チップ２はスロット４の深部に向けて水平方向に沿って移動させられる。マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入された後、各連通孔１０または１２はホルダー１の１つの所望の孔２６または２８に通ずる。マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される際、スロット４の深部側に配置される連通孔１２が移動しながら、所望でない孔２６を通過すると、培養液５０に気泡が混入するおそれがある。仮に、連通孔１０，１２を結ぶ線分、ひいては孔２６，２８を結ぶ線分がマイクロ流体チップ２の挿入方向に沿って延びている場合には、この事態が生じる。

【0055】

しかし、この実施形態では、２つの連通孔１０，１２を結ぶ線分は、挿入方向に対して傾斜しており、ホルダー１の２つの孔２６，２８を結ぶ線分も同様に挿入方向に対して傾斜しているため、マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される際、スロット４の深部側に配置される連通孔１２は所望でない孔を通過することがなく、培養液５０に気泡が混入することを抑制することができる。挿入方向に対する連通孔１０，１２を結ぶ線分の傾斜角度は、限定されないが、例えば１５°～３５°である。

【0056】

また、ホルダー１の上壁２０の下面には、スロット４の挿入方向に沿って延びる複数の溝３２，３４が形成されている。スロット４にマイクロ流体チップ２が挿入される際、各マイクロ流体チップ２の連通孔１０は、溝３２に重なりながら、スロット４内を移動し、最終的に所望の孔２６に到達し、各マイクロ流体チップ２の連通孔１２は、溝３４に重なりながら、スロット４内を移動し、最終的に所望の孔２８に到達する（図１９参照）。マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される際、連通孔１０，１２および環状シール３６，３８に満たされて盛り上がった培養液５０が上壁構造１９の下面に接触する場合には、下面から培養液５０が剪断力を受け続けながらスロット４内を移動するので、培養液５０の一部が環状シール３６，３８から溢れ続け、連通孔１０，１２が所望の孔２６，２８に到達した時、連通孔１０，１２内の培養液５０の量が大幅に減少し、培養液５０内に気泡が混入するおそれがある。この実施形態では、連通孔１０，１２が、上壁構造１９の下面に形成された溝３２，３４に重なりながら、スロット４内を移動することにより、培養液５０が上壁構造１９の下面に接触する時間を最小限にし、培養液５０に気泡が混入することを抑制することができる。

【0057】

溝３２の幅は、環状シール３６で貯留される培養液５０の直径より大きいことが好ましい。また、マイクロ流体チップ２の移動の間、上壁構造１９の下面から環状シール３６に衝撃が与えられないように、溝３２の幅は、環状シール３６の外径より大きいことが好ましい。溝３４の幅は、環状シール３８で貯留される培養液５０の直径より大きいことが好ましい。また、マイクロ流体チップ２の移動の間、上壁構造１９の下面から環状シール３８に衝撃が与えられないように、溝３４の幅は、環状シール３８の外径より大きいことが好ましい。

【0058】

図１に示すように、溝３２は孔２６から離間しており、溝３４は孔２８から離間している。これは、孔２６，２８の周囲に配置される環状シール３６，３８に上壁構造１９の下面が周方向にわたって均一な力を与えるためである。

【0059】

図１９～図２３を参照し、マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される間のスロット４の深部側に配置される連通孔１２と環状シール３８に貯留された培養液５０の状態を説明する。図１９に示すように、マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される最初の段階では、盛り上がった培養液５０の上面は、溝３４のために、上壁２０の下面に接触しない。次に、図２０に示すように、連通孔１２と環状シール３８は、観察窓２９に到達する。観察窓２９は上壁２０を貫通するので、連通孔１２と環状シール３８が観察窓２９を通過する時、連通孔１２と環状シール３８に満たされた培養液５０が観察窓２９にて上壁２０の下面に対面しなくなる。次に、図２１に示すように、連通孔１２と環状シール３８は、観察窓２９の縁部を通過して、再び上壁２０の下面に対面するが、溝３４は観察窓２９を跨って延びるため、盛り上がった培養液５０の上面は、やはり上壁２０の下面に接触しない。このように、図１９～図２１に示す段階では、培養液５０の上面は、上壁構造１９の下面から離間し続ける。

【0060】

次に、図２２に示すように、連通孔１２と環状シール３８は、接続流路チップ３に到達する。この時、接続流路チップ３の下端縁により、連通孔１２と環状シール３８に貯留された培養液５０は、剪断力を受けて、培養液５０の一部が環状シール３８から溢れるが、この直後に、接続流路チップ３の下面に覆われ、気泡が混入するおそれは少ない。次に、図２３に示すように、連通孔１２と環状シール３８は、所望の孔２８に到達する。

【0061】

ホルダー１の上壁構造１９は、ホルダー１に固定される接続流路チップ３を備えており、接続流路３０および孔２８は、接続流路３０に形成されている。図２３から明らかなように、接続流路３０および孔２８に培養液５０（例えば細胞も薬剤も含まない培養液）を充填した後、ホルダー１に接続流路チップ３を固定することが可能である。好ましくは、マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される前に、接続流路３０および孔２８に培養液５０が充填された接続流路チップ３をホルダー１に固定する。界面張力により培養液５０は接続流路チップ３から流れ落ちない。この後、マイクロ流体チップ２を水平に移動しながら、図２３に示すように、連通孔１２と環状シール３８に満たされた培養液５０を、接続流路チップ３の接続流路３０および孔２８に満たされた培養液５０と接続させる。逆に、マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入された後で、接続流路チップ３をホルダー１に固定する場合には、接続流路チップ３を下方に移動させる際に、培養液５０内に気泡が混入するおそれがある。

【0062】

仮に、上壁２０の下面に溝３４が形成されていない場合には、図２４（図１９に対応する）に示すように、マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される最初の段階で、連通孔１２と環状シール３８に貯留された培養液５０の上面は、上壁２０の下端縁により剪断力を受けて、培養液５０の一部が環状シール３８から溢れる。この後、下面から培養液５０が剪断力を受け続けながらスロット４内を移動するので、培養液５０の一部が環状シール３８から溢れ続ける。さらに、図２５（図２１に対応する）に示すように、連通孔１２と環状シール３８が観察窓２９を通過する時、連通孔１２と環状シール３８に満たされた培養液５０が観察窓２９にて一旦空気に触れ、再び上壁２０の下端縁により、連通孔１２と環状シール３８に貯留された培養液５０は、剪断力を受けて、培養液５０の一部が環状シール３８から溢れる。このように、上壁２０の下面に溝３４が形成されていない場合には、培養液５０は大幅に減少し、培養液５０に気泡が混入するおそれがある。

【0063】

これに対して、実施形態では、溝３４が観察窓２９を跨って延びることにより、連通孔１２と環状シール３８に貯留された培養液５０が観察窓２９を通過する時に、培養液５０の量が減少して気泡が混入することを抑制することができる。

【0064】

このorgan-on-a-chipデバイスの使用において、１つのマイクロ流体チップ２（例えば肝臓を模倣するマイクロ流体チップ）の培養チャンバー１４で生成された物質を他の１つのマイクロ流体チップ２（例えば肺を模倣するマイクロ流体チップ）の培養チャンバー１４に移送する場合には、前者のマイクロ流体チップ２の連通孔１０に通ずる貫通孔２６に新たな培養液を注入する。新たな培養液の注入には、シリンジ（例えばシリンジポンプ）を利用してよい。この貫通孔２６および連通孔１０に新たな培養液が注入されることにより、肝臓を模倣する培養チャンバー１４で生成された物質を含む培養液５０が新たな培養液に押されて連通孔１２および孔２８に流れ、さらに接続流路３０を通過して、他の孔２８および連通孔１２を経て、肺を模倣する培養チャンバー１４に流入する。肺を模倣する培養チャンバー１４にあった培養液５０のうち余分な量は、この培養チャンバー１４に通ずる連通孔１０および貫通孔２６から排出される。上記の圧縮された環状シール３６，３８は、液体を密封することができる。また、接続流路３０および孔２８に培養液５０を充填した後、１つのマイクロ流体チップ２の流路から他のマイクロ流体チップ２の流路に培養液５０を移送することによって、培養液５０内に空気が混入することを抑制することができる。

【0065】

他の変形例
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記の説明は本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲において、構成要素の削除、追加、置換を含む様々な変形例が考えられる。

【0066】

例えば、実施形態において、ホルダー１の上壁構造１９は、上壁２０に加えて、ホルダー１に固定される接続流路チップ３を備えており、接続流路３０および孔２８は、接続流路３０に形成されている。但し、接続流路チップ３を排除してもよい。図２６に示す変形例では、上壁構造１９は上壁２０のみを有し、上壁２０に接続流路３０および孔２８が形成されている。この変形例で、孔２８は貫通孔であり、マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される前に、上壁２０の上方から貫通孔２８を通じて、接続流路３０と孔２８に培養液５０が充填される。界面張力により孔２８から培養液５０は流れ落ちない。この後、マイクロ流体チップ２を水平に移動しながら、連通孔１２と環状シール３８に満たされた培養液５０を、接続流路３０および孔２８に満たされた培養液５０と接続させる。マイクロ流体チップ２から他のマイクロ流体チップ２に培養液５０を移送する際に、上方に開口した孔２８から培養液５０が流出しないように、孔２８の上部はプラグまたは閉塞板（図示せず）によって閉塞される。

【0067】

図２７に示す変形例では、上壁構造１９は上壁２０のみを有し、上壁２０に接続流路３０および孔２８が形成されている。この変形例で、孔２８は上壁２０の下面で開口する。下壁２４には貫通孔２４ａが形成されており、貫通孔２４ａにはシリンジ５２が挿入される。マイクロ流体チップ２がスロット４に挿入される前に、シリンジ５２によって、接続流路３０と孔２８に培養液５０が充填される。シリンジ５２による圧力が解除されても、界面張力により孔２８から培養液５０は流れ落ちない。この後、シリンジ５２をマイクロ流体デバイスから取り外し、マイクロ流体チップ２を水平に移動しながら、連通孔１２と環状シール３８に満たされた培養液５０を、接続流路３０および孔２８に満たされた培養液５０と接続させる。

【0068】

実施形態および変形例では、接続流路３０および孔２８は、同じ部材（接続流路チップ３または上壁２０）に形成されている。但し、孔２８が形成された部材と異なる部材に接続流路３０を形成して、これらの部材を接合してもよい。

【0069】

実施形態において、ホルダー１には２つのマイクロ流体チップ２が挿入される。但し、ホルダー１には３つ以上のマイクロ流体チップ２が挿入されてもよい。図２８は、３つのマイクロ流体チップ２を有するマイクロ流体デバイスを示す。この変形例では、ホルダー１の上部に、長尺な開口部５５が形成され、開口部５５には３つのマイクロ流体チップ２に跨る接続流路チップ５３が嵌め込まれている。接続流路チップ５３は、３つのマイクロ流体チップ２の連通孔１２にそれぞれ通ずる３つの孔２８と、３つの孔２８に通ずる接続流路３０を有する。したがって、この変形例では、例えば中央のマイクロ流体チップ２（１つの臓器を模倣する）から他の２つのマイクロ流体チップ２（他の２つの臓器を模倣する）に培養液を移送することができる。

【0070】

実施形態に係るマイクロ流体デバイスは、organ-on-a-chipデバイスである。但し、本発明は、他のマイクロ流体デバイス、例えば動物の体液またはその他の液体を分析するための他のデバイスに適用してもよい。

【0071】

実施形態においては、複数のマイクロ流体チップ２がホルダー１の複数のスロット４に水平方向に沿って挿入されて、マイクロ流体デバイスが構成されている。しかし、１つのマイクロ流体チップ２がホルダー１の１つのスロット４に水平方向に沿って挿入されて、マイクロ流体デバイスが構成されてもよい。

【0072】

実施形態においては、ホルダー１の上壁構造１９に溝３２，３４が形成されている。但し、溝３２，３４は必ずしも不可欠ではない。

【0073】

実施形態においては、各マイクロ流体チップ２の上部に環状シールが設けられ、流路内に支持構造物が配置されている。但し、支持構造物は必ずしも不可欠ではない。また、環状シールも必ずしも不可欠ではない。特に、ホルダー１の上壁構造１９に溝３２，３４が形成されている場合には、環状シールがなくても、マイクロ流体チップ２をスロット４に挿入する際に、連通孔１０，１２に満たされた液体の減少量は少ないと考えられる。

【0074】

上記の変形例は、矛盾しない限り、組み合わせてもよい。

【0075】

本発明の態様は、下記の番号付けされた条項にも記載される。

【0076】

条項１．水平方向に延びるスロットに挿入されるマイクロ流体チップであって、
上面と、
前記上面の反対側にある下面と、
前記上面と前記下面との間に配置された流体の流路と、
前記流路に通じており、前記上面で開口する２つの連通孔とを備える
ことを特徴とするマイクロ流体チップ。

【0077】

この態様においては、水平方向に沿ってマイクロ流体チップをスロットに挿入することができ、スロットを有する部材とマイクロ流体チップによって簡単にマイクロ流体デバイスを製造することができる。

【0078】

条項２．前記２つの連通孔を結ぶ線分は、マイクロ流体チップが前記スロットに挿入される挿入方向に対して傾斜している
ことを特徴とする条項１に記載のマイクロ流体チップ。

【0079】

この場合、流路と連通孔に液体を満たした後に、液体に気泡が混入することを抑制しながら、マイクロ流体チップをスロットに挿入することが容易である。スロットを有する部材は、２つの連通孔とそれぞれ通ずる２つの孔を有する。マイクロ流体チップがスロットに挿入された後、各連通孔はスロットを有する部材の１つの所望の孔に通ずる。例えば、流路に配備される液体が動物の細胞の培養液である場合には、液体は空気になるべく接触しないことが望ましい。空気に接触すべきでない液体が流路と連通孔に満たされた場合、マイクロ流体チップがスロットに挿入される際、スロットの深部側に配置される連通孔が移動しながら、所望でない孔を通過すると、液体に気泡が混入するおそれがある。しかし、２つの連通孔を結ぶ線分は、挿入方向に対して傾斜しており、スロットを有する部材の２つの孔を結ぶ線分も挿入方向に対して傾斜しているため、マイクロ流体チップがスロットに挿入される際、スロットの深部側に配置される連通孔は所望でない孔を通過することがなく、液体に気泡が混入することを抑制することができる。

【0080】

条項３．前記２つの連通孔は、前記流路の両端に配置され、
前記流路は、前記２つの連通孔を結ぶ線分に沿って直線状に延びている
ことを特徴とする条項２に記載のマイクロ流体チップ。

【0081】

この場合、流路は１つの連通孔から他の１つの連通孔に向けて延びるので、流路の構造が単純である。

【0082】

条項４．前記上面に固定されるか前記上面に形成され、前記連通孔をそれぞれ囲む、エラストマーから形成された２つの環状シールをさらに備える
ことを特徴とする条項１から３のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。

【0083】

この場合、マイクロ流体チップがスロットに挿入された後、環状シールは、スロットを有する部材と上面の間で圧縮されながら、連通孔とスロットを有する部材の孔を接続する。マイクロ流体チップがスロットに挿入される前に、流路と連通孔だけでなく連通孔を囲む環状シールにも液体を貯留することによって、マイクロ流体チップがスロットに挿入される際、液体に気泡が混入することを抑制することができる。また、環状シールは、圧縮されることにより、孔から連通孔に流れる液体、または連通孔から孔に流れる液体を密封することができる。

【0084】

条項５．前記流路の内部における前記環状シールに重なる位置に固定されて、前記流路が閉塞されないよう前記流路の高さを確保する少なくとも２つの支持構造物をさらに備える
ことを特徴とする条項４に記載のマイクロ流体チップ。

【0085】

この場合には、環状シールが圧縮されることに伴い、マイクロ流体チップは環状シールから反力を受けるが、流路の内部における環状シールに重なる位置に固定された支持構造物が、流路が閉塞されないよう流路の高さを確保する。

【0086】

条項６．条項１に記載の少なくとも１つの前記マイクロ流体チップと、
前記マイクロ流体チップが保持されるホルダーとを備え、
前記ホルダーは、
前記マイクロ流体チップが挿入される、水平方向に延びる少なくとも１つのスロットと、
前記スロットに前記マイクロ流体チップが挿入されると、前記マイクロ流体チップの前記上面に対面する上壁構造と、
前記スロットに前記マイクロ流体チップが挿入されると、前記マイクロ流体チップの前記下面に面接触する下壁と、
前記上壁構造に形成され、前記スロットに前記マイクロ流体チップが挿入されると、前記マイクロ流体チップの前記２つの連通孔にそれぞれ通ずる２つの孔とを有する
ことを特徴とするマイクロ流体デバイス。

【0087】

この場合、水平方向に沿ってマイクロ流体チップをスロットに挿入することができ、ホルダーとマイクロ流体チップによって簡単にマイクロ流体デバイスを製造することができる。

【0088】

条項７．条項２または３に記載の少なくとも１つの前記マイクロ流体チップと、
前記マイクロ流体チップが保持されるホルダーとを備え、
前記ホルダーは、
前記マイクロ流体チップが挿入される、水平方向に延びる少なくとも１つのスロットと、
前記スロットに前記マイクロ流体チップが挿入されると、前記マイクロ流体チップの前記上面に対面する上壁構造と、
前記スロットに前記マイクロ流体チップが挿入されると、前記マイクロ流体チップの前記下面に面接触する下壁と、
前記上壁構造に形成され、前記スロットに前記マイクロ流体チップが挿入されると、前記マイクロ流体チップの前記２つの連通孔にそれぞれ通ずる２つの孔とを有し、
前記マイクロ流体チップの前記２つの連通孔に通ずる２つの前記孔を結ぶ線分は、前記マイクロ流体チップが前記スロットに挿入される挿入方向に対して傾斜している
ことを特徴とするマイクロ流体デバイス。

【0089】

この場合、水平方向に沿ってマイクロ流体チップをスロットに挿入することができ、ホルダーとマイクロ流体チップによって簡単にマイクロ流体デバイスを製造することができる。マイクロ流体チップの２つの連通孔を結ぶ線分は、挿入方向に対して傾斜しており、ホルダーの２つの孔を結ぶ線分も挿入方向に対して傾斜しているため、マイクロ流体チップがスロットに挿入される際、スロットの深部側に配置される連通孔は所望でない孔を通過することがなく、液体に気泡が混入することを抑制することができる。

【0090】

条項８．条項４または５に記載の少なくとも１つの前記マイクロ流体チップと、
前記マイクロ流体チップが保持されるホルダーとを備え、
前記ホルダーは、
前記マイクロ流体チップが挿入される、水平方向に延びる少なくとも１つのスロットと、
前記スロットに前記マイクロ流体チップが挿入されると、前記マイクロ流体チップの前記上面に対面し、前記環状シールを前記上面に向けて圧縮する上壁構造と、
前記スロットに前記マイクロ流体チップが挿入されると、前記マイクロ流体チップの前記下面に面接触する下壁と、
前記上壁構造に形成され、前記スロットに前記マイクロ流体チップが挿入されると、前記マイクロ流体チップの前記２つの連通孔にそれぞれ通ずる２つの孔とを有する、
ことを特徴とするマイクロ流体デバイス。

【0091】

この場合、上部に環状シールが設けられたマイクロ流体チップを水平方向に沿ってスロットに挿入することができ、ホルダーとマイクロ流体チップによって簡単にマイクロ流体デバイスを製造することができる。マイクロ流体チップがスロットに挿入された後、環状シールは、ホルダーの上壁構造とマイクロ流体チップの上面の間で圧縮されながら、連通孔とホルダーの孔を接続する。マイクロ流体チップがスロットに挿入される前に、流路と連通孔だけでなく連通孔を囲む環状シールにも液体を貯留することによって、マイクロ流体チップがスロットに挿入される際、液体に気泡が混入することを抑制することができる。また、環状シールは、圧縮されることにより、孔から連通孔に流れる液体、または連通孔から孔に流れる液体を密封することができる。

【0092】

条項９．前記ホルダーの前記上壁構造の下面には、前記マイクロ流体チップが前記スロットに挿入される挿入方向に沿って直線状に延びる少なくとも２つの溝が形成されており、前記溝の延長線上には、前記２つの孔がそれぞれ存在する
ことを特徴とする条項６から８のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。

【0093】

この場合には、マイクロ流体チップがスロットに挿入される際、マイクロ流体チップの２つの連通孔は、上壁構造の下面に形成された２つの溝にそれぞれ重なりながら、スロット内を移動し、最終的に所望の孔に到達する。したがって、流路と連通孔に液体を満たした後に、液体に気泡が混入することを抑制しながら、マイクロ流体チップをスロットに挿入することが容易である。マイクロ流体チップがスロットに挿入される際、連通孔に満たされた液体が上壁構造の下面に接触する場合には、下面から液体が剪断力を受け続けながらスロット内を移動するので、連通孔が所望の孔に到達した時、連通孔内の液体の量が減少し、液体内に気泡が混入するおそれがある。連通孔が、上壁構造の下面に形成された溝に重なりながら、スロット内を移動することにより、液体が上壁構造の下面に接触する時間を最小限にし、液体に気泡が混入することを抑制することができる。

【0094】

条項１０．前記ホルダーの前記上壁構造には、前記上壁構造を貫通する少なくとも１つの観察窓が形成されており、
前記スロットの深部側に配置された前記孔が延長線上に存在する前記溝は、前記観察窓を跨って延びる
ことを特徴とする条項９に記載のマイクロ流体デバイス。

【0095】

この場合には、上壁構造を貫通する観察窓を通じて、マイクロ流体チップの流路内の液体を観察することができる。観察窓は上壁構造を貫通するため、マイクロ流体チップがスロットに挿入されることに伴ってマイクロ流体チップの連通孔が観察窓を通過する時、スロットの深部側に配置される連通孔に満たされた液体が一旦上壁構造の下面に対面しなくなり、その後、上壁構造の下面に再び対面する。上壁構造の下面に溝がない場合には、連通孔に満たされた液体が上壁構造の下面に再び対面する時に、上壁構造の下面から液体が大きな剪断力を受けて、連通孔内の液体の量が大幅に減少し、液体内に気泡が混入するおそれがある。溝が観察窓を跨って延びることにより、連通孔に満たされた液体が観察窓を通過する時に、連通孔内の液体の量が減少して気泡が混入することを抑制することができる。

【0096】

条項１１．複数の前記マイクロ流体チップを備え、
前記ホルダーは、
複数の前記マイクロ流体チップが挿入される、水平方向に延びる複数のスロットと、
複数の前記マイクロ流体チップの複数の連通孔に通ずる複数の孔と、
前記上壁構造に形成され、前記スロットの深部側に配置された複数の前記孔を接続する接続流路とを有する
ことを特徴とする条項６から１０のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。

【0097】

この場合には、ホルダーの上壁構造に設けられた接続流路を介して、１つのマイクロ流体チップの流路から他のマイクロ流体チップの流路に液体を移送することができる。

【0098】

条項１２．前記上壁構造は、前記ホルダーに固定される接続流路チップを備えており、前記接続流路は、前記接続流路チップに形成されている
ことを特徴とする条項１１に記載のマイクロ流体デバイス。

【0099】

この場合には、接続流路に液体を充填した後、ホルダーに接続流路チップを固定することが可能である。マイクロ流体デバイスの使用において、接続流路に液体を充填した後、１つのマイクロ流体チップの流路から他のマイクロ流体チップの流路に液体を移送することによって、液体内に空気が混入することを抑制することができる。

【符号の説明】

【0100】

１ ホルダー
２ マイクロ流体チップ
３ 接続流路チップ
４ スロット
５ 開口部
６ 平板
６ａ 上面
６ｂ 下面
８ 流路板
８ａ 上面
８ｂ 下面
１０，１２ 連通孔
１４ 培養チャンバー
１６，１８ 通路
１９ 上壁構造
２０ 上壁
２２ 中壁
２４ 下壁
２６，２８ 孔
２９ 観察窓
３０ 接続流路
３２，３４ 溝
３６，３８，４６，４８， 環状シール
４０，４２ 支持構造物
５０ 培養液

【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13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】