(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】2022-11-08
(45)【発行日】2022-11-16
(54)【発明の名称】マイクロ流路チップ
(51)【国際特許分類】
G01N 35/08 20060101AFI20221109BHJP
G01N 37/00 20060101ALI20221109BHJP
B01J 19/00 20060101ALI20221109BHJP
B81B 1/00 20060101ALI20221109BHJP
【ＦＩ】
G01N35/08 A
G01N37/00 101
B01J19/00 321
B81B1/00
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2018102010
(22)【出願日】2018-05-29
(65)【公開番号】P2019207132
(43)【公開日】2019-12-05
【審査請求日】2021-05-06
(73)【特許権者】
【識別番号】000136354
【氏名又は名称】株式会社フコク
(74)【代理人】
【識別番号】110001508
【氏名又は名称】弁理士法人 津国
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 文章
【審査官】松岡 智也
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－３１７４２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０４７６２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０１７８９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】実用新案登録第２５８７１９８（ＪＰ，Ｙ２）
【文献】実用新案登録第２５０３７１７（ＪＰ，Ｙ２）
【文献】特開２０１２－９３２８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３２０２８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－６７６２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－６７６２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１７８９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】藤井 輝夫，”マイクロ流体デバイスのバイオ分野への応用”，生産研究，2003年，５５巻２号，１２１－１２６頁
【文献】ゴム成形．ＣＯＭ，”マイクロ流路チップのインジェクション成形による量産技術｜私たちの提案・技術のご紹介｜ゴム成形．ＣＯ，[online]，2019年05月13日，http://gomuseikei.com/suggestion/microfruid.html
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ３５／００ー３７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一基板及び第二基板が接着剤を介さずに接合され、前記第一基板はシリコーンゴムからなり、
前記第一基板と前記第二基板との界面には試験液導入口と薬剤導入口および当該試験液導入口と当該薬剤導入口とを連通させる少なくとも複数の連通流路を有するマイクロ流路からなる開放凹溝と閉鎖空隙とが設けられ、
前記開放凹溝は前記第一基板と前記第二基板を積層させた時に前記試験液導入口および／または前記薬剤導入口で外気と連通し、
前記閉鎖空隙は前記第一基板と前記第二基板を積層させた時に外気から遮断されるとともに、
前記開放凹溝とは連通せず独立して存在し、さらに、
前記第一基板と前記第二基板との積層時に挟み込まれた空気を受け入れるために前記第一基板の界面の一部である平面部の前記開放凹溝が形成されていない領域に形成された空隙である
チップ本体を有する、マイクロ流路チップ。
【請求項2】
前記閉鎖空隙が、情報を表示する機能を有し、該情報は、製品情報、試験液注入口の位置、試験液注入量情報、試験液観察領域情報、あるいは薬剤情報の少なくともいずれかであり、かつ、
前記第一基板が透明で気体透過性のポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）である、
請求項１に記載のマイクロ流路チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は複数の基板を積層して作成されるマイクロ流路チップに関する。
【背景技術】
【0002】
混合、反応、検出等の化学操作を集積したマイクロ流路チップは、通常は２枚の基板を積層することにより作製されている。この積層の際にしばしば基板間に意図しない空気が気泡となって挟み込まれるため、この気泡の除去に関して更なる技術の改良が求められていた。
【0003】
特許文献１には複数の基板の接合方法が開示されている。その方法によれば、少なくとも一方の基板にチャンネル流路が配設されて積層されているマイクロチップのための基板において、積層界面側に空気排出用に大気と連通する副チャンネルを別に設ける。これにより、基板間に存在する微少量の空気が副チャンネルから外部へ排出され、基板間の気泡の存在がほとんど認められない歩留まりの良いマイクロチップを作製することができる、とされている。
【0004】
特許文献２には、複数枚のガラス基板を重ね合わせて、該複数枚のガラス基板の厚さ方向に圧力を加えながら加熱を行い前記複数枚のガラス基板を接合する接合方法において、ガラス基板を接合するに先立って、少なくとも一方のガラス基板の接合面に流体を流す流路溝とは別にダミー溝を形成するとともに、該ダミー溝と連結し、かつ大気中に通ずる貫通穴を形成することを特徴とするガラス基板の接合方法が開示されている。その方法によれば、加圧、加熱工程において基板接合面に生じる泡（気体）はダミー溝とダミー貫通穴とを介して基板外に排出されるので、基板接合面での泡残りを防止することができる、とされている。
【0005】
しかしながら、上記方法には、以下のような問題点がある。
（１） 湿潤環境で使用した場合に基板が界面剥離を起こす危険性がある。例えば、孵卵器中などの湿潤環境にマイクロ流路チップを置いて使用する場合、外気に通ずる副流路内に水分が浸入し、界面剥離を起こし、接着強度が低下する危険性が高くなる。
（２） 有害物質を含む液体が外部へ漏洩する危険性がある。例えば、流路内で有害物質を含む液体の反応等を行うマイクロ流路チップの場合、外部に通ずる副流路を設けると、人体に有害な液体が副流路を通じてマイクロ流路チップ外部に漏れ出す危険性がある。
（３） また、特許文献２の方法の場合、ダミー溝と連結し、かつ大気中に通ずる貫通穴を形成するための孔加工による生産コストが増加する不利益もある。
（４） 副流路の変形により気泡排出機能が損なわれる。例えば、基板の接合時に副流路が変形し、閉塞してしまった場合などには、目的とする気泡の排出が達成できなくなる可能性がある。
（５） 基板の接合界面内の使用可能面積が減少することにより機能が低下する。すなわち、基板の接合界面に、製品の主機能を担う流路のほかに、気泡の除去のみを目的とした副流路を設けると、本来別の目的で使用可能だったはずの領域が浪費されてしまう。例えば、基板の接合界面内の表示を行う事が可能な面積が減る事で、表示できる情報量が減り、有用な機能を付与することが妨げられる。
（１） 湿潤環境で使用した場合に基板が界面剥離を起こす危険性がある。例えば、孵卵器中などの湿潤環境にマイクロ流路チップを置いて使用する場合、外気に通ずる副流路内に水分が浸入し、界面剥離を起こし、接着強度が低下する危険性が高くなる。
（２） 有害物質を含む液体が外部へ漏洩する危険性がある。例えば、流路内で有害物質を含む液体の反応等を行うマイクロ流路チップの場合、外部に通ずる副流路を設けると、人体に有害な液体が副流路を通じてマイクロ流路チップ外部に漏れ出す危険性がある。
（３） また、特許文献２の方法の場合、ダミー溝と連結し、かつ大気中に通ずる貫通穴を形成するための孔加工による生産コストが増加する不利益もある。
（４） 副流路の変形により気泡排出機能が損なわれる。例えば、基板の接合時に副流路が変形し、閉塞してしまった場合などには、目的とする気泡の排出が達成できなくなる可能性がある。
（５） 基板の接合界面内の使用可能面積が減少することにより機能が低下する。すなわち、基板の接合界面に、製品の主機能を担う流路のほかに、気泡の除去のみを目的とした副流路を設けると、本来別の目的で使用可能だったはずの領域が浪費されてしまう。例えば、基板の接合界面内の表示を行う事が可能な面積が減る事で、表示できる情報量が減り、有用な機能を付与することが妨げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２００３－１７５３３０号公報
【文献】特開２００４－２５６３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、上記のような問題点を解決したマイクロ流路チップを提供すること
にある。
にある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、マイクロ流路チップにおいて、本来の機能を担う流路からも外気からも遮断された閉鎖空隙（気泡溜り）を設けることにより、基板の積層の際に意図せずに基板界面に挟み込まれた気泡を自発的に除去することが可能なマイクロ流路チップを提供するものである。
【0009】
本発明は以下を包含する。
［１］ 第一基板及び第二基板が接着剤を介さずに積層され、
第一基板はゴム弾性を有し、
第一基板と第二基板との界面には開放凹溝と閉鎖空隙とが設けられ、
開放凹溝は少なくとも一か所において外気と連通し、
閉鎖空隙は外気からも開放凹溝からも遮断されている
チップ本体を有する、マイクロ流路チップ。
［２］ 前記閉鎖空隙が、第一基板と第二基板との積層時に両基板の間に挟み込まれた空気を受け入れるように設計された空隙である、［１］に記載のマイクロ流路チップ。
［３］ 前記閉鎖空隙は、第一基板あるいは第二基板の少なくともいずれか一方に存在する、［１］または［２］に記載のマイクロ流路チップ。
［４］ 前記閉鎖空隙が、情報を表示する機能を更に有する、［１］乃至［３］のいずれか一項に記載のマイクロ流路チップ。
［５］ 前記情報が文字情報あるいは図形情報である、［４］に記載のマイクロ流路チップ。
［６］前記情報は、製品情報、試験液注入口の位置、試験液注入量、試験液観察領域、あるいは薬剤情報の少なくともいずれかである、［４］または［５］に記載のマイクロ流路チップ。
［７］ 前記第一基板が気体透過性のゴムのフィルムであるシリコーンゴムからなり、前記第二基板がガラス基板である、［１］乃至［３］のいずれか一項に記載のマイクロ流路チップ。
［８］ 前記気体透過性のゴムがポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）である、［７］に記載のマイクロ流路チップ。
［９］ 前記開放凹溝が、試験液導入口、薬剤保持部が設けられた少なくとも１つの薬剤導入口、および前記試験液導入口と前記薬剤導入口とを連通させる少なくとも１つの連通流路を有するマイクロ流路であり、
前記試験液導入口は外気と連通する、
［１］に記載のマイクロ流路チップ。
［１０］ 前記薬剤保持部に薬剤が配置されている、［９］に記載のマイクロ流路チップ。
［１］ 第一基板及び第二基板が接着剤を介さずに積層され、
第一基板はゴム弾性を有し、
第一基板と第二基板との界面には開放凹溝と閉鎖空隙とが設けられ、
開放凹溝は少なくとも一か所において外気と連通し、
閉鎖空隙は外気からも開放凹溝からも遮断されている
チップ本体を有する、マイクロ流路チップ。
［２］ 前記閉鎖空隙が、第一基板と第二基板との積層時に両基板の間に挟み込まれた空気を受け入れるように設計された空隙である、［１］に記載のマイクロ流路チップ。
［３］ 前記閉鎖空隙は、第一基板あるいは第二基板の少なくともいずれか一方に存在する、［１］または［２］に記載のマイクロ流路チップ。
［４］ 前記閉鎖空隙が、情報を表示する機能を更に有する、［１］乃至［３］のいずれか一項に記載のマイクロ流路チップ。
［５］ 前記情報が文字情報あるいは図形情報である、［４］に記載のマイクロ流路チップ。
［６］前記情報は、製品情報、試験液注入口の位置、試験液注入量、試験液観察領域、あるいは薬剤情報の少なくともいずれかである、［４］または［５］に記載のマイクロ流路チップ。
［７］ 前記第一基板が気体透過性のゴムのフィルムであるシリコーンゴムからなり、前記第二基板がガラス基板である、［１］乃至［３］のいずれか一項に記載のマイクロ流路チップ。
［８］ 前記気体透過性のゴムがポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）である、［７］に記載のマイクロ流路チップ。
［９］ 前記開放凹溝が、試験液導入口、薬剤保持部が設けられた少なくとも１つの薬剤導入口、および前記試験液導入口と前記薬剤導入口とを連通させる少なくとも１つの連通流路を有するマイクロ流路であり、
前記試験液導入口は外気と連通する、
［１］に記載のマイクロ流路チップ。
［１０］ 前記薬剤保持部に薬剤が配置されている、［９］に記載のマイクロ流路チップ。
【発明の効果】
【0010】
一般にマイクロ流路チップの製造時、２枚の基板を貼り合わせる際に界面に気泡が発生するが、本発明においては、製品の主機能を有する流路とは別に、基板の接合界面に滞留した気泡を自発的に吸収する気泡溜りを設け、基板の一方にゴムのような変形性に富む材料を用いることとしたため、時間経過とともに気泡を自発的に基板の接合界面から除去することができる。しかも、気泡溜りを、本来の機能を担う流路からも外気からも遮断された構造（閉鎖空隙）としたので、マイクロ流路チップを湿潤環境で使用しても、接着強度の低下などの悪影響を受けることがない。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】（Ａ）は一実施の形態であるマイクロ流路チップの基板を示す斜視図であり、（Ｂ）は封止フィルムが貼り付けられたマイクロ流路チップの基板を示す斜視図である。
【図5】図５（Ａ）は基板の接合界面に滞留した空気が時間変化とともに気泡溜りに吸収されていく様子を示した光学顕微鏡写真であり、図５（Ｂ）は基板の接合界面に滞留した空気が時間変化とともに気泡溜りに吸収されていく様子を示した断面模式図である。
【図7】（Ａ）～（Ｄ）は、マイクロ流路チップを用いて薬剤の感受性評価試験を行う際の手順を示す説明図である。
【図8】本発明に係るマイクロ流路チップの他の実施態様を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
マイクロ流路チップはマイクロ流体デバイスとも呼ばれ、ＭＥＭＳ技術などの微細加工技術を利用して微小流路や反応容器を作成し、バイオ研究や化学工学へ応用するためのデバイスの総称である。本発明に係るマイクロ流路チップは、第一基板及び第二基板が接着剤を介さずに積層され、第一基板と第二基板との界面には開放凹溝と閉鎖空隙とが設けられているものである。
【0013】
以下、細菌に対する薬剤の感受性評価や試薬の分析、反応度評価等を短時間で行うために設計されたマイクロ流路チップを例に取り、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0014】
［マイクロ流路チップの構成］
以下、図１～図４を用いて詳細に説明する。
まず、図１に示されるマイクロ流路チップＭＦは、矩形状の基板１０を有している。基板１０は、表面側の第一基板１１と、背面側の第二基板１２とを貼り合わせることにより形成される。
以下、図１～図４を用いて詳細に説明する。
まず、図１に示されるマイクロ流路チップＭＦは、矩形状の基板１０を有している。基板１０は、表面側の第一基板１１と、背面側の第二基板１２とを貼り合わせることにより形成される。
【0015】
図１および図３～図４に示されるように、第一基板１１の一方の長辺側には、表面１１ａと背面１１ｂとを貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔は、試験液導入口１３としての機能を有する。また、第一基板１１の他方の長辺側にも同様に貫通孔が形成されており、この貫通孔は、薬剤導入口１４としての機能を有する。第一基板１１については、試験液導入口１３と薬剤導入口１４が外部に開口した面を表面１１ａとし、第二基板１２が貼り付けられる接合面を背面１１ｂとする。表面１１ａは基板１０の表面である。
【0016】
図４に示されるように、第二基板１２のうち薬剤導入口１４に対向する部分、つまり薬剤導入口１４の底面は、薬剤保持部１５を構成しており、薬剤導入口１４には薬剤保持部１５が設けられている。
【0017】
図２、図３、図４に示すように、第一基板１１の背面１１ｂつまり接合面には試験液導入口１３と、試験液導入口１３と４つの薬剤導入口１４とをそれぞれ連通させる４つの連通流路１６を形成するための凹溝が形成されている。第一基板１１の接合面に第二基板１２を接合すると、第一基板１１の凹溝と第二基板１２とにより、両基板の界面（基板１０の内部）には連通流路１６が形成される。
【0018】
このように、各々の試験液導入口１３と、４つの薬剤導入口１４と、試験液導入口１３を薬剤導入口１４に連通するための４本の連通流路１６とにより、１対のマイクロ流路１７が構成される。
【0019】
なお、それぞれのマイクロ流路１７は、同一形状であり、基板１０の幅方向に延在し、相互に平行となって基板１０の長手方向に沿って所定の間隔を隔てて基板１０に設けられている。このように、マイクロ流路１７は少なくとも試験液導入口１３を（好ましくは薬剤導入口１４も）介して外気と連通しており、本発明においては開放凹溝と称する。
【0020】
一方、基板１０には外気からもマイクロ流路１７からも遮断されている閉鎖空隙も設けられている。なお、図２には、閉鎖空隙として、製品を表示する文字情報を表示する１８ａ、試験液導入口１３から投入される試験液の量を示す図形情報を表示する１８ｂなどを示してある。これらは、第一基板と第二基板との積層時に両基板の間に挟み込まれた空気を受け入れるように人為的に設計された空隙である。閉鎖空隙の形状は特に限定されないが、図５（Ｂ）に示すような矩形断面又はこれに近似する形状とすると、情報が明確に表示されやすくなるので好ましい。
【0021】
ところで、第一基板１１はゴム弾性を有する。ゴム弾性は、基板の接合界面に挟み込まれた空気を数秒から数分以内に気泡溜り（閉鎖空隙）に移動させる後述のメカニズムを推進するのに必要と考えられるためである。また、第一基板１１が透明であることは、試験液の変化の観察、薬剤保持部の薬剤量、薬剤と菌に反応状態（後述する薬剤感受性評価）の確認等のために有利であり、好ましい。第一基板１１が気体透過性を有することも好ましい。更に、少なくとも天然ゴム以上の気体透過性を有することが好ましい。これは、理論に拘束されることは望まないが、気泡溜り（閉鎖空隙）に吸収された空気を大気中に放出し、加熱による気体の膨張によるマイクロ流路チップの破損を防止することが期待されるからである。ここで、ゴム弾性を有する好ましい素材は、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０に従って測定された引張強さが４０－１００ｋｇ／ｃｍ２であり、伸びが５０－５００％のものである。上記のような物性を備えたゴムとしてはシリコーンゴムが挙げられ、特にポリジメチルシロキサンが推奨される。なお、ポリジメチルシロキサンのＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０に従って測定された引張強さは７０－１００ｋｇ／ｃｍ２であり、伸びが１００－５００％であり、特にこの範囲であることが好ましい。
【0022】
また、第二基板１２はマイクロ流路チップに慣用されている基板を用いればよい。素材としては、例えば、ガラス、シリコン、有機ポリマー、ガラス・有機ポリマー複合体等が挙げられる。特にガラスは好適である。
【0023】
なお、例示のマイクロ流路チップは、薬剤導入口と試験液導入口とが表面に開口して形成された基板を有し、薬剤導入口の底面に設けられた薬剤保持部と試験液導入口との間を連通させるためのマイクロメートル（μｍ）レベルの微細な連通流路（開放凹溝）が基板の内部に形成されている。薬剤保持部に配置された薬剤に、試験液導入口から導入された試験液を、連通流路を介して送液することにより、薬剤と試験液とを接触させる。これにより、薬剤と試験液とを反応させて薬剤の感受性評価等を行うことができる。第一基板と第二基板との積層時に両基板の間に挟み込まれた空気は上記閉鎖空隙に収容され、両基板の接合を妨げることが無い。
【0024】
［マイクロ流路チップの製造方法］
次に、試薬内蔵型のマイクロ流路チップＭＦを作製する手順について説明する。
次に、試薬内蔵型のマイクロ流路チップＭＦを作製する手順について説明する。
【0025】
［第一基板の準備］
図２に示されるように、試験液導入口１３と薬剤導入口１４とを形成する貫通孔、連通流路１６を形成する凹溝、及び閉鎖空隙１８、製品の文字情報を表示する閉鎖空隙１８ａや投入される試験液の量を示す図形情報を表示する閉鎖空隙１８ｂ等が第一基板１１の背面１１ｂに形成され、その背面１１ｂには第二基板１２が貼りあわされ、基板１０が作製される。第一基板１１を作製するには、まず、連通流路１６を構成する凹溝、及び文字情報や図形情報などを表示する閉鎖空隙に対応した凸パターンが設けられた鋳型を用意し、基板１１の原材料となる液状の未架橋シリコーンゴムをこの鋳型に流し込んで硬化させる。（図示せず。）これにより、第一基板１１の背面１１ｂに連通流路１６を構成する凹溝、及び文字情報や図形情報などを表示する閉鎖空隙が形成された矩形状のシリコーンゴム製の基板１１が得られる。
図２に示されるように、試験液導入口１３と薬剤導入口１４とを形成する貫通孔、連通流路１６を形成する凹溝、及び閉鎖空隙１８、製品の文字情報を表示する閉鎖空隙１８ａや投入される試験液の量を示す図形情報を表示する閉鎖空隙１８ｂ等が第一基板１１の背面１１ｂに形成され、その背面１１ｂには第二基板１２が貼りあわされ、基板１０が作製される。第一基板１１を作製するには、まず、連通流路１６を構成する凹溝、及び文字情報や図形情報などを表示する閉鎖空隙に対応した凸パターンが設けられた鋳型を用意し、基板１１の原材料となる液状の未架橋シリコーンゴムをこの鋳型に流し込んで硬化させる。（図示せず。）これにより、第一基板１１の背面１１ｂに連通流路１６を構成する凹溝、及び文字情報や図形情報などを表示する閉鎖空隙が形成された矩形状のシリコーンゴム製の基板１１が得られる。
【0026】
続いて、このシリコーンゴム製の基板１１を鋳型から脱型した後、連通流路１６の一端側に対応する部分の基板１１を加工することにより試験液導入口１３が形成される。なお、試験液導入口１３は、鋳型による基板１１成型時に同時に形成しても良い。また、連通流路１６の他端側に対応する部分の基板を加工することにより薬剤導入口１４が形成される。連通流路１６を構成する凹溝の深さは全体的に一定となっている。
【0027】
なお、第一基板１１は、例えば、長辺が４０ｍｍ、短辺が２５ｍｍであり、厚さは２ｍｍである。また、連通流路１６を構成する凹溝の深さは約５０μｍであり、文字情報や図形情報などを表示する閉鎖空隙の深さも約５０μｍであり、試験液導入口１３の内径は約１ｍｍであり、薬剤導入口１４の内径は約１．５ｍｍである。このように、連通路１６と閉塞空隙は、フォトマスクを用いた微細加工により一括形成している。
【0028】
本実施形態のマイクロ流路チップＭＦは、基板１０に複数対のマイクロ流路１７、及び複数の閉鎖空隙１８、１８ａ、１８ｂが設けられた形態であるが、任意の数のマイクロ流路１７、及び複数の閉鎖空隙１８、１８ａ、１８ｂを基板１０に設けることができる。このように、基板１０には少なくとも１つのマイクロ流路１７が設けられる。また、それぞれのマイクロ流路１７は、４つの薬剤導入口１４と、１つの試験液導入口１３とからなるが、試験液導入口１３に連通される薬剤導入口１４の数は、任意の数とすることができる。試験液導入口１３に１つの薬剤導入口１４を１本の連通流路１６により連通させるようにしたマイクロ流路１７を基板１０に設けるようにしても良く、マイクロ流路１７は少なくとも１つの薬剤導入口１４を備えていれば良い。
【0029】
［第二基板の準備］
第二基板１２はマイクロ流路チップに慣用されている基板を用いればよいが、以下ガラス基板を例として説明する。なお、上述の説明では、閉鎖空隙は第一基板上に形成したが、閉鎖空隙は第二基板に形成してもよい。閉鎖空隙は、第一基板と第二基板との積層時に両基板の間に挟み込まれた空気を受け入れるように設計された空隙であれば足り、第一基板あるいは第二基板の少なくともいずれか一方に存在すればよい。
第二基板１２はマイクロ流路チップに慣用されている基板を用いればよいが、以下ガラス基板を例として説明する。なお、上述の説明では、閉鎖空隙は第一基板上に形成したが、閉鎖空隙は第二基板に形成してもよい。閉鎖空隙は、第一基板と第二基板との積層時に両基板の間に挟み込まれた空気を受け入れるように設計された空隙であれば足り、第一基板あるいは第二基板の少なくともいずれか一方に存在すればよい。
【0030】
［第一基板と第二基板の積層］
このようにして作製された第一基板１１の背面１１ｂに第二基板１２を接合することにより、図１（Ａ）に示されるように、基板１０が作製される。
このようにして作製された第一基板１１の背面１１ｂに第二基板１２を接合することにより、図１（Ａ）に示されるように、基板１０が作製される。
【0031】
第一基板１１はゴム弾性を有する素材であれば特に限定されないが、シリコーンゴムが好ましく、ポリジメチルシロキサンが特に好ましい。第一基板１１としてゴム弾性を有する素材を使用すると、第一基板１１を第二基板１２上に載置するだけで密着し、接着剤等を使用することなく、第一基板１１と第二基板１２の積層を行うことができる。
【0032】
また、第一基板１１と第二基板１２は透明な材料により形成されており、基板１０の内部に形成された連通流路１６は外部から目視観察されることが好ましいが、図１（Ａ）においては、連通流路１６は図示省略されている。同様に、封止フィルム２１も第一基板１１と同種の材料により形成されており、透明であることが好ましいが、図１（Ｂ）においては、薬剤導入口１４は図示省略されている。
【0033】
本発明において、第一基板と第二基板との積層時に両基板の間に挟み込まれた空気が閉鎖空隙に導かれ、収容される機構について以下に説明する。
図５（Ａ）は、各基板接合界面に滞留した空気が時間とともに三角形状の気泡溜り（閉鎖空隙）に吸い込まれていく様子の写真である。ここで、連通流路１６を構成する凹溝の深さおよび文字情報や図形情報などを表示する閉鎖空隙１８、１８ａ、８ｂの深さも共に５０μｍであり、試験液導入口１３の内径は１ｍｍ、薬剤導入口１４の内径は１．５ｍｍである。図５（Ａ）の最上段の写真に示されるように、第一基板を第二基板上に載置した直後には両基板の間に空気１９が滞留した状態となる。しかし、図５（Ａ）の下段の写真に示されるように、ゴム弾性を有する第一基板１１が滞留した空気１９を圧するため、時間の経過と共に滞留した空気１９は近傍の閉鎖空隙１８に導かれ、収容されていく。これは第一基板を第二基板上に載置してから数秒から数分の間に完了する。
図６（Ｂ）は、第一基板１１と第二基板１２との接合界面に滞留した空気１９が時間とともに気泡溜り（閉鎖空隙）１８に吸収されていく様子を示した断面模式図である。理解しやすいように、滞留した空気１９の体積を誇張して大きく示しているが、実際には滞留した空気の体積は気泡溜り１８（閉鎖空隙）の容量に比較すれば極めて小さく、わけなく気泡溜りの中に収容される。
また、第一基板として気体透過性の高いシリコーンゴムを用いた場合には、いったん気泡溜り（閉鎖空隙）に吸収された空気が大気中に放出されていくことが期待される。このため、本発明によれば、空気排出用に大気と連通する副チャンネルやダミー貫通孔を別に設けなければならない従来技術の不利を克服することができる。
図５（Ａ）は、各基板接合界面に滞留した空気が時間とともに三角形状の気泡溜り（閉鎖空隙）に吸い込まれていく様子の写真である。ここで、連通流路１６を構成する凹溝の深さおよび文字情報や図形情報などを表示する閉鎖空隙１８、１８ａ、８ｂの深さも共に５０μｍであり、試験液導入口１３の内径は１ｍｍ、薬剤導入口１４の内径は１．５ｍｍである。図５（Ａ）の最上段の写真に示されるように、第一基板を第二基板上に載置した直後には両基板の間に空気１９が滞留した状態となる。しかし、図５（Ａ）の下段の写真に示されるように、ゴム弾性を有する第一基板１１が滞留した空気１９を圧するため、時間の経過と共に滞留した空気１９は近傍の閉鎖空隙１８に導かれ、収容されていく。これは第一基板を第二基板上に載置してから数秒から数分の間に完了する。
図６（Ｂ）は、第一基板１１と第二基板１２との接合界面に滞留した空気１９が時間とともに気泡溜り（閉鎖空隙）１８に吸収されていく様子を示した断面模式図である。理解しやすいように、滞留した空気１９の体積を誇張して大きく示しているが、実際には滞留した空気の体積は気泡溜り１８（閉鎖空隙）の容量に比較すれば極めて小さく、わけなく気泡溜りの中に収容される。
また、第一基板として気体透過性の高いシリコーンゴムを用いた場合には、いったん気泡溜り（閉鎖空隙）に吸収された空気が大気中に放出されていくことが期待される。このため、本発明によれば、空気排出用に大気と連通する副チャンネルやダミー貫通孔を別に設けなければならない従来技術の不利を克服することができる。
【0034】
［薬液の導入］
次いで、薬剤の感受性評価試験にマイクロ流路チップＭＦが使用されるときには、図４に示す薬剤保持部１５、つまり薬剤導入口１４の底部に露出した第二基板１２の内面に、感受性評価試験により比較評価が行われる反応物である薬剤が供給される。
次いで、薬剤の感受性評価試験にマイクロ流路チップＭＦが使用されるときには、図４に示す薬剤保持部１５、つまり薬剤導入口１４の底部に露出した第二基板１２の内面に、感受性評価試験により比較評価が行われる反応物である薬剤が供給される。
【0035】
所定の薬剤保持部１５に薬剤を配置するには、予め薬剤は水などの溶媒に溶かされて調製された後、マイクロシリンジなどを使用して液状の薬剤が薬剤導入口１４から内部に滴下される。その後、薬剤導入口１４の内部に貯留された薬剤の溶媒を蒸発させることにより、薬剤導入口１４の底部１５に固形の薬剤が固定される。このとき、殆どの薬剤が薬剤導入口１４の底部に凝集されるので、固形化した薬剤が薬剤保持部１５から剥がれても、連通流路１６を閉鎖することがない。特に、図６に示すように、薬剤導入口１４に連通させて下流側に向けて幅の広い拡大接続部３５を連通流路１６に設けると、拡大接続部３５の付近に薬剤が析出しても連通流路１６を閉鎖することがない。
【0036】
例えば、図７に示した１対のマイクロ流路１７を構成する４つの薬剤保持部１５のうち３つの薬剤保持部１５に、抗菌成分の濃度が異なる同一種類の薬剤Ｍ、あるいは抗菌成分が異なる異種の薬剤等のように、薬効が相互に異なる薬剤Ｍを固定し、残りの１つの薬剤保持部１５には薬剤Ｍを保持しないようにすると、１対のマイクロ流路１７において、３種類の薬剤Ｍについての感受性評価試験を行うことができる。残りの１つの薬剤保持部１５に薬剤を供給しないことにより、薬剤が使用されない場合と、薬剤を使用した場合との比較評価を行うことができる。
【0037】
さらに、基板１０には、図２に示すように、６対のマイクロ流路１７が設けられているので、各マイクロ流路１７における３つの薬剤保持部１５に相互に薬効が相違する薬剤を固定すれば、同時に１８種類の薬剤の感受性評価試験を行うことができ、合計２４箇所の薬剤保持部１５のうち、１つの薬剤保持部１５に薬剤を供給せずに、他の２３箇所の薬剤保持部１５に相互に薬効が相違する薬剤を固定すれば、２３種類の感受性評価試験を行うことができる。また、合計２４箇所の薬剤保持部１５の全てに、相互に薬効が相違する薬剤を供給すれば、２４種類の感受性評価試験を行うことができる。さらに、６対のマイクロ流路１７の３つの薬剤保持部１５に、それぞれ同じ薬効の３種類の薬剤を固定して感受性評価試験を行うと、各々のマイクロ流路１７において、試験液に対する３種類の薬剤の薬効のバラツキを評価することができる。
【0038】
［封止フイルムの貼り付け］
このように、所定の薬剤保持部１５に薬剤が供給された基板１０の表面には、図１（Ｂ）に示されるように、薬剤が供給された薬剤導入口１４を閉じるための封止フィルム２１を第一基板表面１１ａに貼り付けてもよい。これにより、薬剤保持部１５に薬剤が配置された薬剤導入口１４は封止フィルム２１により閉じられ、図１（Ｂ）に示されるように、基板１０と封止フィルム２１とからなるチップ本体２０が作製される。薬剤導入口１４が封止フィルム２１により閉じられるので、薬剤保持部１５に固定された薬剤が薬剤保持部１５から剥離しても、薬剤が薬剤導入口１４から外部に飛散することが防止される。なお、封止フィルム２１は、図１（Ｂ）に示される全てのマイクロ流路１７を構成する全ての薬剤導入口１４を覆うように基板１１の表面に貼り付けられているが、薬剤が配置される薬剤導入口１４のみを覆うようにしても良い。さらには、試験液導入口１３を含めて基板１１の全体を封止フィルム２１により覆うようにしても良い。なお、薬剤は、空気中の水分や酸素に触れると、劣化する場合がある。封止フィルム２１として気体透過性を有する材料を使用すると、薬剤導入口１４の内部の水分や酸素が、封止フィルム２１を透過して、チップ本体２０を包装する包装体中に配置された乾燥剤（図示せず）により吸着されるので、薬剤の劣化を防止することができる。
このように、所定の薬剤保持部１５に薬剤が供給された基板１０の表面には、図１（Ｂ）に示されるように、薬剤が供給された薬剤導入口１４を閉じるための封止フィルム２１を第一基板表面１１ａに貼り付けてもよい。これにより、薬剤保持部１５に薬剤が配置された薬剤導入口１４は封止フィルム２１により閉じられ、図１（Ｂ）に示されるように、基板１０と封止フィルム２１とからなるチップ本体２０が作製される。薬剤導入口１４が封止フィルム２１により閉じられるので、薬剤保持部１５に固定された薬剤が薬剤保持部１５から剥離しても、薬剤が薬剤導入口１４から外部に飛散することが防止される。なお、封止フィルム２１は、図１（Ｂ）に示される全てのマイクロ流路１７を構成する全ての薬剤導入口１４を覆うように基板１１の表面に貼り付けられているが、薬剤が配置される薬剤導入口１４のみを覆うようにしても良い。さらには、試験液導入口１３を含めて基板１１の全体を封止フィルム２１により覆うようにしても良い。なお、薬剤は、空気中の水分や酸素に触れると、劣化する場合がある。封止フィルム２１として気体透過性を有する材料を使用すると、薬剤導入口１４の内部の水分や酸素が、封止フィルム２１を透過して、チップ本体２０を包装する包装体中に配置された乾燥剤（図示せず）により吸着されるので、薬剤の劣化を防止することができる。
【0039】
［マイクロ流路チップの使用方法］
［マイクロ流路の機能］
図６は、図２に示された６対のマイクロ流路１７のいずれか１つのマイクロ流路１７を拡大して示す平面図である。第一基板１１の背面１１ｂには、試験液導入口１３に連通する分岐部３１が設けられ、分岐部３１の内周面は試験液導入口１３の内径よりも大径の円弧面を有している。それぞれの連通流路１６の上流端は分岐部３１を介して試験液導入口１３に連通しており、それぞれの連通流路１６は、上流側から下流側に向けて、導入部３２と、反応部３３と、観察部３４と、拡大接続部３５とを有している。分岐部３１から拡大接続部３５は、基板１１の背面１１ｂに形成される凹溝と、基板１１に接合される基板１２とにより形成される。
［マイクロ流路の機能］
図６は、図２に示された６対のマイクロ流路１７のいずれか１つのマイクロ流路１７を拡大して示す平面図である。第一基板１１の背面１１ｂには、試験液導入口１３に連通する分岐部３１が設けられ、分岐部３１の内周面は試験液導入口１３の内径よりも大径の円弧面を有している。それぞれの連通流路１６の上流端は分岐部３１を介して試験液導入口１３に連通しており、それぞれの連通流路１６は、上流側から下流側に向けて、導入部３２と、反応部３３と、観察部３４と、拡大接続部３５とを有している。分岐部３１から拡大接続部３５は、基板１１の背面１１ｂに形成される凹溝と、基板１１に接合される基板１２とにより形成される。
【0040】
導入部３２は、分岐部３１に連通し上流端から下流側に向けて幅が狭くなったテーパ状の狭窄導入部３２ａと、この狭窄導入部３２ａに連通するほぼ一定幅の最狭窄部３２ｂとを有しており、最狭窄部３２ｂは狭窄拡形部３２ｃに連なっている。狭窄拡形部３２ｃは、最狭窄部３２ｂの幅よりも下流側に向けて連続的に広くなったテーパ状である。反応部３３の上流側部分は、狭窄拡形部３２ｃの下流端の幅とほぼ同一となった一定幅の部分を有している。
【0041】
試験液導入口１３から導入部３２に流入した試験液は、狭窄導入部３２ａを経て最狭窄部３２ｂに送液され、狭窄拡形部３２ｃにおいて流路が徐々に広げられることで、最狭窄部３２ｂ内に液残りすることなく、薬剤導入口１４に向けて案内される。また、図６に示されるように、狭窄導入部３２ａのテーパ角度に比べて、狭窄拡形部３２ｃのテーパ角度（逆テーパ角度）を大きくすることで、試験液が試験液導入口１３に向けて逆流、つまり液戻りの発生が防止される。
【0042】
反応部３３の下流側部分は、反応部３３の上流側の部分よりも流路幅が狭くなるとともに、幅の狭い観察部３４に連通している。１組のマイクロ流路１７を構成する４本の観察部３４は集合されており、集合された４本の観察部３４内を位相差顕微鏡などで同時に観察することにより、薬剤に対する細菌の感受性を比較評価する。連通流路１６の最下流部は拡大接続部３５であり、拡大接続部３５は薬剤導入口１４に向けて幅が連続的に大きくなったテーパ状である。
【0043】
［感受性評価試験手順］
薬剤Ｍの感受性評価試験を行うときには、マイクロ流路チップＭＦを包装体から取り出し、チップ本体２０から封止フィルム２１を剥離する。
薬剤Ｍの感受性評価試験を行うときには、マイクロ流路チップＭＦを包装体から取り出し、チップ本体２０から封止フィルム２１を剥離する。
【0044】
マイクロ流路チップＭＦが薬剤の感受性評価試験に使用される場合には、予め薬剤が薬剤導入口１４から薬剤導入口１４の底面、つまり薬剤保持部１５に供給される。薬剤保持部１５に薬剤が供給された状態のもとで、試験液導入口１３から試験液を供給する。試験液は、所定の細菌を含んだ培養液からなり、連通流路１６を介して薬剤保持部１５に案内される。試験液が連通流路１６を流れると、連通流路１６内の空気は、薬剤導入口１４から外部に排出され、薬剤導入口１４は排気口としての機能を有している。
【0045】
【0046】
図７（Ａ）はそれぞれのマイクロ流路１７を構成する４つの薬剤保持部１５のうちの３つに薬剤Ｍが固定された状態を示す。薬剤Ｍは、上述したように、基板１０が作製された後に、薬剤保持部１５に固定されている。図７（Ｂ）に示されるように、試験液導入口１３から試験液Ｌが注入される。試験液Ｌは、例えば、所定の細菌を含んだ培養液からなり、試験液導入口１３に挿入されるマイクロシリンジ等により連通流路１６内に供給される。
【0047】
次に、図７（Ｃ）に示されるように、試験液導入口１３にエアーを供給する。これにより、既に試験液導入口１３から連通流路１６内に導入された試験液Ｌは、４本の微細な連通流路１６に分岐してそれぞれの連通流路１６内を流れて、薬剤導入口１４の底部に案内される。試験液導入口１３のサイズに比して連通流路１６は、相当に微細な部分を有しており、マイクロ流路チップＭＦの基板１０を傾斜させて試験液Ｌを自重で連通流路１６内に流動させることは難しいが、エアーによって、試験液Ｌを連通流路１６内に押し込むことにより、確実に試験液Ｌを薬剤Ｍに送液することができる。また、複数の連通流路１６を有するマイクロ流路チップＭＦの場合には、それぞれの連通流路１６に試験液Ｌが均等に分岐されるので、この点においても、エアー供給による送液は有用である。
【0048】
図７（Ｃ）に示されるように、薬剤導入口１４の底部に固定された薬剤Ｍに試験液Ｌが接触すると、薬剤Ｍが試験液Ｌに溶解し、薬剤Ｍに含まれる薬効成分と試験液Ｌに含まれる細菌との反応が開始される。この状態を所定時間、例えば、数時間維持することによって、薬剤Ｍに対する細菌の感受性が評価される。感受性の評価は、観察部３４内の４本の流路を位相差顕微鏡などで同時に観察することにより行われる。
【0049】
連通流路１６内に長時間に亘って試験液Ｌが貯留されると、一般に第二基板１２を構成するガラス材は親水性が高いことから、連通流路１６の反応部３３に貯留された試験液Ｌが毛細管現象によって経時的に上流側、つまり試験液導入口１３に向けて逆流することがある。逆流すると、複数の連通流路１６内の試験液Ｌが試験液導入口１３を介して混じり合ってしまい、細菌の感受性を正しく評価することができなくなる。
しかしながら、本実施の形態のマイクロ流路チップＭＦのように、それぞれの連通流路１６の導入部３２には最狭窄部３２ｂが設けられており、最狭窄部３２ｂの最小の開口面積は、反応部３３に比べて小さいため、反応部３３内の試験液Ｌが試験液導入口１３側に濡れ広がろうとする力よりも、導入部３２における高撥水性（低濡れ性）の素材（シリコーンゴム）と試験液Ｌとの間に働く表面張力が上回るようになる。これにより、図７（Ｄ）に示されるように、連通流路１６の内部の試験液Ｌが試験液導入口１３側に逆流することを抑制できるので、上述したような試験液Ｌの混じり合いを防ぐことができ、細菌の感受性を正しく評価することが可能となる。
しかしながら、本実施の形態のマイクロ流路チップＭＦのように、それぞれの連通流路１６の導入部３２には最狭窄部３２ｂが設けられており、最狭窄部３２ｂの最小の開口面積は、反応部３３に比べて小さいため、反応部３３内の試験液Ｌが試験液導入口１３側に濡れ広がろうとする力よりも、導入部３２における高撥水性（低濡れ性）の素材（シリコーンゴム）と試験液Ｌとの間に働く表面張力が上回るようになる。これにより、図７（Ｄ）に示されるように、連通流路１６の内部の試験液Ｌが試験液導入口１３側に逆流することを抑制できるので、上述したような試験液Ｌの混じり合いを防ぐことができ、細菌の感受性を正しく評価することが可能となる。
【0050】
［閉鎖空隙の表示機能］
図２に示したように、本発明における閉鎖空隙の第一義的な機能は、第一基板と第二基板との積層時に両基板の間に挟み込まれた空気を収容する点にある。更に、本発明によれば、閉鎖空隙に文字情報、図形情報その他の情報を表示させることが可能であり、基板上に表示できる情報量を豊富にすることができるという追加の利点もある。このことは、マイクロ流路チップの使い勝手をより良くすることにつながり、本発明の産業上の利用価値を一層高めるものである。なお、図２において閉鎖空隙１８として３種類の閉鎖空隙を図示する。すなわち、純粋に閉鎖空隙として機能する閉鎖空隙１８、製品情報を示す文字情報である閉鎖空隙１８ａ、試験液注入量を示す図形情報である閉鎖空隙１８ｂである。なお、閉鎖空隙としては、図形や文字あるいはそれらの組み合わせ等、２つの基板を積層した際生じる気泡を収容できるものであれば、その大きさ、数、位置、組合せについてはいかなるものであっても良いことは勿論である。
図２に示したように、本発明における閉鎖空隙の第一義的な機能は、第一基板と第二基板との積層時に両基板の間に挟み込まれた空気を収容する点にある。更に、本発明によれば、閉鎖空隙に文字情報、図形情報その他の情報を表示させることが可能であり、基板上に表示できる情報量を豊富にすることができるという追加の利点もある。このことは、マイクロ流路チップの使い勝手をより良くすることにつながり、本発明の産業上の利用価値を一層高めるものである。なお、図２において閉鎖空隙１８として３種類の閉鎖空隙を図示する。すなわち、純粋に閉鎖空隙として機能する閉鎖空隙１８、製品情報を示す文字情報である閉鎖空隙１８ａ、試験液注入量を示す図形情報である閉鎖空隙１８ｂである。なお、閉鎖空隙としては、図形や文字あるいはそれらの組み合わせ等、２つの基板を積層した際生じる気泡を収容できるものであれば、その大きさ、数、位置、組合せについてはいかなるものであっても良いことは勿論である。
【0051】
［変形例］
図８（Ａ）は、本発明に係るマイクロ流路チップの他の一実施態様を示した平面図（製品のロゴを気泡の滞留が起きやすい場所に配置したもの）である。
図８（Ａ）は、本発明に係るマイクロ流路チップの他の一実施態様を示した平面図（製品のロゴを気泡の滞留が起きやすい場所に配置したもの）である。
【0052】
図８（Ｂ）は、本発明に係るマイクロ流路チップの他の一実施態様を示した平面図（気泡を除去可能な形状であって、他の機能をも併せ持った気泡溜りを気泡の滞留が起きやすい場所に配置したもの）であり、試験液注入口の位置の図形情報としての表示形態を示す閉鎖空隙１８ｂ、試験液注入量の図形情報としての表示形態を示す閉塞空隙１８ｂ、観察領域を指示するために複数の図形情報の組み合わせの表示形態である閉鎖空隙１８ｃを有する。
【0053】
図８（Ｃ）は、本発明に係るマイクロ流路チップのさらに他の一実施態様を示した平面図（気泡を除去可能な形状であって、他の機能をも併せ持った気泡溜りを気泡の滞留が起きやすい場所に配置したもの）であり、試験液注入量の文字情報としての表示形態を示す閉塞空隙１８ａ、試験液注入量の図形情報としての表示形態を示す閉塞空隙１８ｂ、試験液観察領域を示す図形情報としての閉塞空隙１８ｂ、薬剤情報（薬剤種類等）である文字情報を示す閉鎖空隙１８ａを有する。
【0054】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。このマイクロ流路チップＭＦを、細菌に対する薬剤の感受性評価に適用する場合について説明したが、このマイクロ流路チップＭＦは、試薬の分析、反応度評価等、種々の対象物の分析、評価に適用することができる。
【符号の説明】
【0055】
１０ 基板
１１ 第一基板
１１ａ 表面
１１ｂ 背面
１２ 第二基板
１３ 試験液導入口
１４ 薬剤導入口
１５ 薬剤保持部
１６ 連通流路
１７ マイクロ流路
１８ 気泡溜り（閉鎖空隙）
１８ａ 文字情報を表示する閉鎖空隙
１８ｂ 図形情報を表示する閉鎖空隙
１８ｃ 図形情報の組み合わせで表示される閉鎖空隙
１９ 基板接合界面に滞留した空気
２０ チップ本体
２１ 封止フィルム
１１ 第一基板
１１ａ 表面
１１ｂ 背面
１２ 第二基板
１３ 試験液導入口
１４ 薬剤導入口
１５ 薬剤保持部
１６ 連通流路
１７ マイクロ流路
１８ 気泡溜り（閉鎖空隙）
１８ａ 文字情報を表示する閉鎖空隙
１８ｂ 図形情報を表示する閉鎖空隙
１８ｃ 図形情報の組み合わせで表示される閉鎖空隙
１９ 基板接合界面に滞留した空気
２０ チップ本体
２１ 封止フィルム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
