JP7524866B2 - 試験装置、圧入方法および、マイクロ流路デバイス - Google Patents

Description

本開示は、試験液をマイクロ流路に圧入して測定する試験装置、圧入方法および、マイクロ流路デバイスに関する。

抗菌薬に対する細菌の感受性などを試験するため、特許文献１等のようにマイクロ流路デバイスを用いて試験する方法が知られている。例えば、特許文献１では、外部に連通する導入口および排出口と、導入口から供給された試験液が排出口側に流れる流路と、を備えるマイクロ流路デバイスに、導入口から流路の内部に空気を圧入して先に導入した試験液を微細な流路に押し込む。流路には、導入口から供給された試験液が貯留される反応部が設けられ、当該反応部に配置された薬剤が細菌に作用する。

特開２０１７－６７６２０号公報

マイクロ流路に試験液を満たす場合、毛細管現象や圧力を用いる方法が知られているが、特許文献１のように空気を圧入する方法がマイクロ流路に確実かつ迅速に試験液を充填できる有効な方法である。しかし、１つの導入口から複数の流路に分岐するマイクロ流路デバイスに試験液を圧入した場合、各流路間もしくは導入口から各流路に至る部分において液面の高さ（液頭）に差が生じる場合があり、当該差により各流路内で試験液に流れが発生することがある。反応部内で試験液に流れが発生すると、正しい結果を観察することができなくなる可能性がある。

本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、流路内で発生する試験液の流れを抑え、正しい結果を観察することができる試験装置、圧入方法および、マイクロ流路デバイスを提供することである。

本開示の試験装置は、マイクロ流路デバイスを用いて、検体を含む試験液を用いる試験を行う試験装置であって、マイクロ流路デバイスは、試験液を受ける第１開口と、第１開口と連通する複数の分岐流路と、各々の分岐流路に連通する複数のマイクロ流路と、第１開口と連通する側の反対にある各々の分岐流路の端部に設けられ、試験液の一部を回収する回収部と、回収部に設けられる第２開口と、を有し、第１開口に接続され、空気圧を付与してマイクロ流路に試験液を圧入する加圧部と、第２開口の開閉の状態を切り替える開閉部と、加圧部および開閉部を制御する制御部と、を備え、制御部は、開閉部で第２開口を閉じた状態に制御し、加圧部でマイクロ流路に試験液を圧入し、マイクロ流路に試験液を圧入した後、開閉部で第２開口を開いた状態に制御し、加圧部で空気圧を付与して分岐流路の試験液を回収部に回収させる。

本開示の圧入方法は、検体を含む試験液をマイクロ流路デバイスに圧入する圧入方法であって、マイクロ流路デバイスは、試験液を受ける第１開口と、第１開口と連通する複数の分岐流路と、各々の分岐流路に連通する複数のマイクロ流路と、第１開口と連通する側の反対にある各々の分岐流路の端部に設けられ、試験液の一部を回収する回収部と、回収部に設けられる第２開口と、を有し、第２開口を閉じるステップと、試験液を吸引したピペットを第１開口に接続するステップと、吸引した試験液を第１開口に排出することでマイクロ流路に試験液を圧入するステップと、第２開口を開くステップと、ピペットで空気圧を付与して分岐流路の試験液を回収部に回収させるステップとを含む。

本開示のマイクロ流路デバイスは、検体を含む試験液を使用する試験に用いるマイクロ流路デバイスであって、試験液を受ける第１開口と、第１開口と連通する複数の分岐流路と、各々の分岐流路に連通する複数のマイクロ流路と、第１開口と連通する側の反対にある各々の分岐流路の端部に設けられ、試験液の一部を回収する回収部と、回収部に設けられる第２開口と、を備える。

上記の試験装置、圧入方法および、マイクロ流路デバイスによれば、流路内で発生する試験液の流れを抑え、正しい結果を観察することができる。

本実施の形態に従う試験装置の全体構成例を示す図である。 本実施の形態に従う試験装置におけるピペットノズルの周辺構成例を示す図である。 本実施の形態に従う試験装置の制御を説明するためのブロック図である。 本実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの構成例を示す図である。 本実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの流路に試験液を圧入した構成例を示す図である。 本実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの流路に試験液を圧入した後の状態を示す図である。 本実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの分岐流路から試験液を排出した後の状態を示す図である。 本実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの分岐流路から試験液を排出する方法を説明するための図である。 本実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの開口に封止材を塗布した状態を示す図である。 本実施の形態に従う試験装置の圧入方法を説明するためのフローチャートである。 変形例に従う回収部および開口の構成を示す図である。

以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［装置構成］
図１は、本実施の形態に従う試験装置の全体構成例を示す図である。図２は、本実施の形態に従う試験装置におけるピペットノズルの周辺構成例を示す図である。図３は、本実施の形態に従う試験装置の制御を説明するためのブロック図である。なお、本開示の試験装置は、マイクロ流路デバイスのマイクロ流路に検体を含む試験液を圧入して試験液を測定する装置であり、抗菌薬（薬剤）に対する細菌の感受性を測定するために試験液をマイクロ流路に圧入する例を一例として以下説明する。試験液は、検体を含む。検体は、菌（具体例では病原菌）であってもよい。具体例では、試験液は、細菌の懸濁液であってもよい。もちろん、本開示の試験装置は、マイクロ流路デバイスのマイクロ流路に圧入する試験液であれば、上述の試験液に限定されない。

図１～図３を参照して、試験装置１００は、試験液設置部１０、ピペットノズル駆動部１２、テーブル駆動部１３、ポンプ１４、ピペットノズル１５、テーブル１６、開閉部３０、開閉駆動部３１、塗布部３２、ポンプ３３、塗布駆動部３４および制御部５０を含む。

試験液設置部１０は、試験液を収容した試験液容器５を複数並べることができるラックである。試験液設置部１０は、試験装置１００に対してラック単位で複数の試験液容器５をセットすることができる。

ピペットノズル１５は、着脱可能なピペットチップ１を取り付け、ピペットチップ１の先端部を通じて試験液容器５から試験液を吸引または排出する。ピペットノズル駆動部１２は、ピペットノズル１５に接続されたポンプ１４と、ピペットノズル１５を水平移動、および昇降移動させる。ピペットノズル駆動部１２は、例えば、ソレノイドアクチュエータやステッピングモータによってピペットノズル１５を自在に移動させることができる。

テーブル１６は、マイクロ流路デバイスを載置するための支持部材である。テーブル１６は、平板状に形成され、マイクロ流路デバイスを上面に固定する。テーブル駆動部１３は、テーブル１６を水平方向に移動させることができる。テーブル駆動部１３は、例えば、ソレノイドアクチュエータやステッピングモータによってテーブル１６を自在に移動させることができる。もちろん、テーブル駆動部１３は、テーブル１６を昇降移動させるようにして、ピペットノズル１５を昇降移動させないようにしてもよい。なお、少なくともピペットノズル駆動部１２およびテーブル駆動部１３は、ピペットノズル１５とマイクロ流路デバイスとの相対位置を変更するための移動機構である。

ポンプ１４は、図示していないが、例えばシリンジと、シリンジ内を往復動作可能なプランジャと、プランジャを駆動する駆動モータとを含む。ポンプ１４は、配管を介してピペットノズル１５に接続した状態で、プランジャを往復運動させることによって、ピペットチップ１内の空気圧を調整して試験液をピペットチップ１内に吸入させたり、ピペットチップ１内の試験液を外部に排出させたりすることができる。また、ポンプ１４は、ピペットチップ１内の試験液を外部に排出した状態で、さらにプランジャをシリンジ内に押し込む方向に移動させることで、ピペットチップ１外に空気を送り出すことができる。

開閉部３０は、後述するマイクロ流路デバイスの開口（第２開口）を開閉する機構である。具体的に、開閉部３０は、弾性部材で開口を塞ぐことで閉じた状態に制御する機構であって、例えば、棒状の支持部の先にシリコーン樹脂３０ａが設けてある。開閉部３０は、ピペットノズル１５に対して予め定められた位置に取り付けてあるので、ピペットノズル１５をマイクロ流路デバイスの開口（第１開口）に移動させることで第２開口の位置に移動する。開閉駆動部３１は、第２開口の位置に移動した開閉部３０を駆動し、シリコーン樹脂３０ａを昇降移動させ第２開口にシリコーン樹脂３０ａを押し当てて塞ぎ、第２開口を閉じた状態に制御する。なお、図１および図２では、図示を簡略化する目的で開閉部３０を１つのみ図示しているが、開閉の必要がある第２開口の数に合わせて複数の開閉部３０を設ける。また、開閉駆動部３１は、シリコーン樹脂３０ａを昇降移動させるだけでなく、ピペットノズル１５に対して開閉部３０を相対的に移動させてもよい。

塗布部３２は、マイクロ流路デバイスの開口などから圧入した試験液が揮発することを抑える目的で、当該開口などに封止材を塗布する。具体的に、塗布部３２は、例えばシリコーンオイルなどの封止材を開口などに排出するノズルであり、ポンプ３３によって当該ノズルで封止材を開口などに塗布する。塗布部３２の構成はこれに限定されず、ブラシなどで封止材を開口などに塗布する機構でもよい。塗布駆動部３４は、封止材を塗布するマイクロ流路デバイスの開口などの位置に塗布部３２を移動させ、ポンプ３３を駆動する。図１および図２では、塗布部３２がピペットノズル１５と同じ移動機構に設けられる構成で図示されているが、塗布部３２をピペットノズル１５と異なる移動機構に設け、塗布駆動部３４で塗布部３２を移動させてもよい。なお、試験液の揮発が問題にならなければ、試験装置１００に塗布部３２を設けなくてもよい。

制御部５０は、試験装置１００の動作を制御する。制御部５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のようなプロセッサーと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）のようなメモリーを備える。メモリーは、制御プログラムを記憶する。プロセッサーが、制御プログラムを実行することによって、試験装置１００の動作を制御する。なお、制御部５０のメモリーが、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）を備えてもよい。

制御部５０は、マイクロ流路デバイスを所定の位置となるように、テーブル駆動部１３のモータを制御してテーブル１６を移動させる。また、制御部５０は、マイクロ流路デバイスを所定の位置まで移動した後、マイクロ流路デバイスのマイクロ流路の開口に試験液を排出させるため、ピペットノズル駆動部１２のモータを制御してピペットノズル１５を移動させる。さらに、制御部５０は、開閉駆動部３１を制御してマイクロ流路デバイスの開口（第２開口）の開閉の状態を切り替える。また、制御部５０は、塗布駆動部３４を制御してマイクロ流路デバイスの開口などに封止材を塗布する。

具体的には、制御部５０は、ピペットノズル駆動部１２のモータを制御して、所定の試験液容器５の位置にピペットノズル１５を移動させ、ポンプ１４を制御して試験液容器５内の試験液をピペットチップ１の先端部から吸引する。その後、制御部５０は、ピペットノズル駆動部１２のモータを制御して、マイクロ流路デバイスの開口の位置にピペットノズル１５を移動させ、ポンプ１４を制御して試験液をピペットチップ１の先端部から排出する。

制御部５０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や専用のコンピュータによって実現される演算処理装置２００と接続することができる。使用者が、演算処理装置２００を介して、試験装置１００を管理することができる。例えば、演算処理装置２００では、テーブル駆動部１３によるテーブル１６の移動量、ピペットノズル駆動部１２によるピペットノズル１５の移動量、ポンプ１４によるピペットチップ１の先端部から吸引または排出する試験液の量などを設定することができる。演算処理装置２００は、試験装置１００に隣接して配置された他の装置と電気的に接続され試験システムを構成してもよい。

［マイクロ流路デバイスの構成］
図４は、本実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの構成例を示す図である。図４では、マイクロ流路デバイス２の平面図を示している。マイクロ流路デバイス２は、試験装置１００のテーブル１６に載置される。

図４に示すように、マイクロ流路デバイス２は、板状部材２０と、流路構造とを備える。流路構造は、開口部２１、開口２２（第１開口）、分岐流路２３ａ、マイクロ流路２３ｂ、貯留部２４、開口２６（第３開口）、ガス透過膜２７、回収部２８、および開口２９（第２開口）を備える。なお、マイクロ流路デバイス２は、開口２６（第３開口）を有していない構成であってもよい。

開口２２は、開口部２１内に設けられ、開口部２１と分岐流路２３ａとを連通させる部分である。つまり、開口２２は、分岐流路２３ａの一方の端部に接続される。開口２２からは、流体圧を用いて試験液が分岐流路２３ａへと圧入される。分岐流路２３ａに圧入された試験液は、さらにマイクロ流路２３ｂへと圧入される。本実施形態では、流体圧として空気圧が用いられる。開口２２は、例えば、断面が円形状に形成される。開口２２の直径は、例えば５μｍ～５ｍｍである。本実施形態では、開口２２には、４本の分岐流路２３ａが接続される。４本の分岐流路２３ａは、開口２２を中心として放射状に配置される。

本実施形態では、開口２２に、４本の分岐流路２３ａが接続されるが、本発明の実施形態の内容はこれに限定されない。開口２２に、少なくとも１本の分岐流路２３ａが接続されればよい。また、開口２２に、２本の分岐流路２３ａが接続されてもよいし、開口２２に、３本の分岐流路２３ａが接続されてもよい。更に、開口２２に、５本以上の分岐流路２３ａが接続されてもよい。

開口２２から延びた分岐流路２３ａは、さらに複数のマイクロ流路２３ｂに分岐する。分岐流路２３ａは、複数のマイクロ流路２３ｂに対して試験液が流動可能に接続されている。開口２２から流入した試験液は、分岐流路２３ａを経て分岐した複数のマイクロ流路２３ｂに流動する。分岐流路２３ａおよびマイクロ流路２３ｂの断面は矩形状であり、分岐流路２３ａおよびマイクロ流路２３ｂの幅は、例えば１μｍ～１ｍｍである。しかし、分岐流路２３ａとマイクロ流路２３ｂとで深さ（高さ）が異なる。例えば、分岐流路２３ａの深さが０．５ｍｍであるのに対して、マイクロ流路２３ｂの深さが０．０２５ｍｍと小さい。そのため、分岐流路２３ａに比べマイクロ流路２３ｂの流路抵抗が大きくなっている。分岐流路２３ａに比べマイクロ流路２３ｂの流路抵抗を大きくすることで、後述するように開口２２から流入した試験液が、一旦分岐流路２３ａを満たした後に、複数のマイクロ流路２３ｂに対してほぼ一斉に流入することができる。なお、本実施形態では、１本の分岐流路２３ａから、１４本のマイクロ流路２３ｂに分岐している。

分岐流路２３ａは、複数のマイクロ流路２３ｂに分岐するまでＸ軸方向に沿って配置され、分岐後、各々のマイクロ流路２３ｂはＹ軸方向に沿って配置される。分岐後の各々のマイクロ流路２３ｂの途中には貯留部２４が設けられている。各々のマイクロ流路２３ｂは、開口２２から流入した試験液を貯留部２４に流動させる。

貯留部２４は、薬剤が配置され、分岐流路２３ａおよびマイクロ流路２３ｂを介して開口２２と接続され、開口２２から流入した試験液を貯留する。貯留部２４において、試験液は薬剤と反応する。薬剤は、例えば、抗菌薬である。薬剤は、固体であってもよいし、液体であってもよい。薬剤は、貯留部２４に、予め載置される。すなわち、貯留部２４に試験液が流入する前に、薬剤は貯留部２４に載置される。本実施形態では、薬剤は貯留部２４の全体に塗布されている。

貯留部２４は、直方体状に形成される。貯留部２４の一辺の長さは、例えば１０μｍ～１０ｍｍである。

図４では、板状部材２０に５６個（＝１４個×４）の貯留部２４が形成されている。５６個の貯留部２４に貯留される試験液の容量は互いに同一である。一方、５６個の貯留部２４に載置される薬剤の種類および薬剤の量は、互いに同一であってもよいし、互いに相違してもよい。

貯留部２４から開口２６までの間にあるマイクロ流路２３ｂは、試験液が流動可能に構成される。このマイクロ流路２３ｂは、Ｙ軸方向に沿って配置される。マイクロ流路２３ｂの一方の端部は貯留部２４に接続され、マイクロ流路２３ｂの他方の端部は開口２６に接続される。マイクロ流路２３ｂは、貯留部２４から流入した試験液を開口２６に流動させる。

開口２６は、マイクロ流路２３ｂの他方の端部に接続される。開口２６は、例えば、断面が円形状に形成される。開口２６の直径は、例えば５μｍ～５ｍｍである。

開口２６は、ガス透過膜２７で被われる。具体的に、図４では、板状部材２０に５６個（＝１４個×４）の開口２６が形成される。５６個の開口２６のうち、板状部材２０においてＹ軸の正方向端に形成された２８個の開口２６が１枚のガス透過膜２７で被われ、板状部材２０においてＹ軸の負方向端に形成された２８個の開口２６が１枚のガス透過膜２７で被われる。２枚のガス透過膜２７の各々は、Ｘ軸方向に沿って配置される。

ガス透過膜２７は、気体を透過させ、且つ液体を透過させない機能を有する。ガス透過膜２７の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。ガス透過膜２７は、撥水性を有することが好ましい。ガス透過膜２７の厚みは、１ｍｍ以下である。

ガス透過膜２７は、板状部材２０に、接着剤による接着、超音波融着等で固定される。接着剤としては、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、感圧性樹脂等が挙げられる。

回収部２８は、開口２２が接続される端と反対側の分岐流路２３ａの端に接続され、試験液の一部を回収する部分である。回収部２８は、直方体状に形成される。回収部２８の一辺の長さは、例えば１０μｍ～１０ｍｍである。回収部２８にスポンジなどの水分を吸収する部材（吸水部材）を設けてもよい。これにより、回収部２８から分岐流路２３ａへの逆流を防止できるとともに、分岐流路２３ａからの試験液の揮発を防止できる。

開口２９は、分岐流路２３ａが接続される端と反対側の回収部２８の端に接続されている。開口２２から開口２９までは、分岐流路２３ａおよび回収部２８により試験液が流動可能に構成される。また、開口２９は、開閉部３０のシリコーン樹脂３０ａにより塞ぐことで閉じた状態になる。開口２９を閉じることで、分岐流路２３ａに流入した試験液が回収部２８および開口２９に排出されないように制御し、開口２９を開けることで分岐流路２３ａに残った試験液を回収部２８に排出させて回収することができる。

図５は、本実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの流路に試験液を圧入した構成例を示す図である。板状部材２０は、図５の上側の第１板状部材２０ａと下側の第２板状部材２０ｂとを備える。第２板状部材２０ｂは、第１板状部材２０ａに積層される。第２板状部材２０ｂは、第１板状部材２０ａに対して図４に示すＺ軸の負方向（下方向）に配置される。

第１板状部材２０ａおよび第２板状部材２０ｂは、透明な材料で矩形板状に形成される。第１板状部材２０ａおよび第２板状部材２０ｂの材料としては、ポリメタクリル酸メチル樹脂のようなアクリル樹脂、ガラスなどが挙げられる。第１板状部材２０ａには、流路構造が形成される。具体的に、第１板状部材２０ａには、開口２２、分岐流路２３ａ、マイクロ流路２３ｂ、貯留部２４、開口２６、および回収部２８（図４参照）が形成される。第２板状部材２０ｂは、開口２２、分岐流路２３ａ、マイクロ流路２３ｂ、貯留部２４、開口２６、および回収部２８の下面として機能する。第１板状部材２０ａおよび第２板状部材２０ｂの厚みは、特に限定されないが、例えば、０．５ｍｍ～３ｍｍに設定される。なお、第２板状部材２０ｂは、超音波溶融により第１板状部材２０ａに直接固定されるが、接着剤を介して固定されてもよい。

本実施の形態では、ピペットチップ１で吸入した試験液を、マイクロ流路デバイス２の開口部２１に排出し、排出した試験液を空気圧で加圧して開口２２からマイクロ流路２３ｂに圧入する。試験液を加圧してマイクロ流路２３ｂに圧入するため、マイクロ流路２３ｂに連通する開口部２１を覆う圧入パッド（図示せず）を設けてもよい。しかし、圧入パッドを設けた場合、開口部２１に圧入パッドを押し当てて、試験液に空気圧を加えてマイクロ流路２３ｂに圧入すると、試験液が圧入パッドに付着して汚染される可能性がある。圧入パッドは、別のマイクロ流路デバイスに対しても繰り返し使用されるため、別の試験液を測定する際に、以前に測定した試験液が混入（コンタミネーション）して試験結果に影響を与える可能性がある。

そこで、ピペットチップ１に取り付け可能な圧入パッドを用意し、試験液を加圧してマイクロ流路２３ｂに圧入する際、圧入パッドで開口部２１を覆いつつ、ピペットチップ１から空気圧を送り込む。その後、ピペットチップ１とともに圧入パッドを廃棄してもよい。そのため、試験液のコンタミネーションを防止し、精度の高い試験結果が得られる。

図５に示すように、ピペットチップ１から流入された試験液は、開口２２、分岐流路２３ａを経てマイクロ流路２３ｂ、貯留部２４、および開口２６を満たす。しかし、マイクロ流路デバイス２は、複数のマイクロ流路２３ｂが分岐流路２３ａを介して連通している。そのため、１つの開口２２から分岐流路２３ａを経て複数のマイクロ流路２３ｂに分岐するマイクロ流路デバイス２に試験液を圧入した場合、各流路間もしくは開口２２から各流路に至る部分において液面の高さ（液頭）に差が生じると、当該差により各流路内で試験液に流れが発生する。

図６は、本実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの流路に試験液を圧入した後の状態を示す図である。図６に示す上側の経路を経路Ａ、下側の経路を経路Ｂとする。開口２２から流入した試験液は、分岐流路２３ａを経て経路Ａのマイクロ流路２３ｂ、経路Ｂのマイクロ流路２３ｂに分かれ、各々の開口２６に至る。図６に示すように経路Ｂの方が経路Ａより開口２２からの距離が長いため、経路Ａの開口２６の液頭の方が、経路Ｂの開口２６の液頭より高くなっている。経路Ａと経路Ｂとで液頭に差が生じているので、当該差を解消するために経路Ａと経路Ｂとの間で試験液に流れが発生する。経路Ａおよび経路Ｂの貯留部２４内で試験液に流れが発生すると、正しい結果を観察することができなくなる可能性がある。

そこで、本実施の形態では、複数のマイクロ流路２３ｂに試験液を圧入した後に分岐流路２３ａに残った試験液を回収部２８に排出する。分岐流路２３ａに残った試験液を排出することで、分岐流路２３ａを介して複数のマイクロ流路２３ｂおよび開口２６が繋がり全体として１つの流路とみなせないように各流路を独立させ、液頭差による流れを防止する。

図７は、本実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの分岐流路から試験液を排出した後の状態を示す図である。図７に示す上側の経路を経路Ａ、下側の経路を経路Ｂとする。分岐流路２３ａから試験液を排出することで、経路Ａのマイクロ流路２３ｂと、経路Ｂのマイクロ流路２３ｂとは分岐流路２３ａを介して１つの流路とみなせなくなる。そのため、経路Ａの開口２６の液頭の方が、経路Ｂの開口２６の液頭より高くなっていても、当該差を解消するために経路Ａと経路Ｂとの間で試験液の流れは発生しない。

図８は、本実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの分岐流路から試験液を排出する方法を説明するための図である。図８では、分岐流路２３ａに複数のマイクロ流路２３ｂが接続され、分岐流路２３ａの一方の端に回収部２８が接続され、分岐流路２３ａが接続される端と反対側の回収部２８の端に開口２９が設けられている。図示していないが、分岐流路２３ａは、回収部２８が接続される端と反対側の端で開口２２と接続している。

分岐流路２３ａに試験液が流入されると、分岐流路２３ａに比べ各々のマイクロ流路２３ｂの流路抵抗が大きいので、分岐流路２３ａをすべて試験液で満たした後でないと、各々のマイクロ流路２３ｂに試験液が流入しない。分岐流路２３ａに比べ各々のマイクロ流路２３ｂの流路抵抗を大きくするには、分岐流路２３ａの断面積を各々のマイクロ流路２３ｂの断面積より大きくすればよい。分岐流路２３ａの幅と各々のマイクロ流路２３ｂの幅とが同じであれば、分岐流路２３ａの深さを各々のマイクロ流路２３ｂの深さより深くする。例えば、分岐流路２３ａの深さを０．５ｍｍとすると、各々のマイクロ流路２３ｂの深さを０．００１ｍｍとすれば、分岐流路２３ａの断面積を各々のマイクロ流路２３ｂの断面積の５００倍とすることができる。

分岐流路２３ａに試験液を流入する場合、開口２９は開閉部３０のシリコーン樹脂３０ａで塞がれ閉じられた状態である。そのため、分岐流路２３ａに流入した試験液は、この段階では回収部２８へ排出されない。分岐流路２３ａをすべて試験液で満たした後、図８に示すように、試験液は、各々のマイクロ流路２３ｂにほぼ一斉に流入する。これにより、各々のマイクロ流路２３ｂおよび各々の貯留部２４に試験液が流入する。

その後、開口２９を塞いでいる開閉部３０のシリコーン樹脂３０ａを取り除き、開口２９を開いた状態で開口２２から空気を送り込むことで、図８に示すように分岐流路２３ａ内に残った試験液を回収部２８に排出する。なお、開口２２から送り込む空気は、試験液を圧入するためにピペットチップ１から排出する空気を利用することができる。回収部２８は、排出される分岐流路２３ａ内の試験液を保持する空間（バッファ空間）があり、当該空間は分岐流路２３ａの体積よりも大きい。

回収部２８に分岐流路２３ａ内の試験液を排出するか否かは、開口２９の開閉により制御することができる。分岐流路２３ａ内に残った試験液は、開口２２から空気によって回収部２８へ排出される。

本実施の形態では、各々のマイクロ流路２３ｂに試験液を圧入し、分岐流路２３ａ内に残った試験液を回収部２８に排出した後、開口２２、開口２６、開口２９などにシリコーンオイルなどの封止材を塗布する。図９は、本実施の形態に従うマイクロ流路デバイスの開口に封止材を塗布した状態を示す図である。図９に示すように、塗布部３２で開口２２、開口２６、開口２９（図８参照）などにシリコーンオイル３３ａを塗布する。開口２２、開口２６、開口２９などにシリコーンオイル３３ａを塗布することで、各々のマイクロ流路２３ｂの試験液が開口２２、開口２６、開口２９などから揮発するのを抑制できる。なお、開口２６にはガス透過膜２７が設けられているので、少なくとも開口２２および開口２９にシリコーンオイル３３ａを塗布する。

開口２２、開口２６、開口２９などに塗布する封止材は、シリコーンオイル３３ａに限定されず、開口２２、開口２６、開口２９などに留まり試験液の揮発を抑える材料であれば何れの材料でもよい。

次に、本実施の形態に従う試験装置の圧入方法を、フローチャートを用いて説明する。図１０は、本実施の形態に従う試験装置の圧入方法を説明するためのフローチャートである。まず、試験装置１００の制御部５０は、ピペットノズル駆動部１２のモータを制御して、所定の試験液容器５の位置にピペットノズル１５を移動させ、ポンプ１４を制御して試験液容器５内の試験液をピペットチップ１の先端部から吸引する（ステップＳ１１）。制御部５０は、ピペットノズル駆動部１２のモータを制御して、マイクロ流路デバイス２の開口２２の位置にピペットノズル１５を移動させる（ステップＳ１２）。

なお、ピペットノズル１５に対する開閉部３０の位置は、マイクロ流路デバイス２の開口２２に対する開口２９の位置に応じて予め定められている。そのため、ステップＳ１２でピペットノズル１５をマイクロ流路デバイス２の開口２２の位置に合わせると、開閉部３０は、開口２９の真上の位置まで移動している。制御部５０は、開閉駆動部３１で弾性部材（シリコーン樹脂３０ａ）を、開口２９を塞ぐ位置まで移動させる（ステップＳ１３）。制御部５０は、すべての開口２９を塞ぐ位置まで弾性部材（シリコーン樹脂３０ａ）を移動させたか否かで、開口２９を閉じたか否かを判断する（ステップＳ１４）。すべての開口２９を閉じていないと判断した場合（ステップＳ１４でＮＯ）、制御部５０は、処理をステップＳ１３に戻す。

すべての開口２９を閉じたと判断した場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、制御部５０は、ポンプ１４を制御して試験液をピペットチップ１の先端部から排出して、マイクロ流路デバイス２の流路（分岐流路２３ａ、マイクロ流路２３ｂ）へ試験液を圧入する（ステップＳ１５）。

制御部５０は、すべてのマイクロ流路デバイス２の流路に試験液を圧入したか否かを判断する（ステップＳ１６）。なお、制御部５０は、例えば、マイクロ流路デバイス２の流路に試験液を圧入する時間、ピペットチップ１内の試験液の残量に基づきすべてのマイクロ流路デバイス２の流路に試験液を圧入したか否かを判断する。すべてのマイクロ流路デバイス２の流路に試験液を圧入していない場合（ステップＳ１６でＮＯ）、制御部５０は、処理をステップＳ１５に戻す。

すべてのマイクロ流路デバイス２の流路に試験液を圧入した場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、制御部５０は、開閉駆動部３１で弾性部材（シリコーン樹脂３０ａ）を、開口２９を塞ぐ位置から移動させて、開口２９を開く（ステップＳ１７）。制御部５０は、ポンプ１４を制御してピペットチップ１の先端部から空気を排出して、分岐流路２３ａ内に残った試験液を回収部２８に排出する（ステップＳ１８）。

制御部５０は、ピペットノズル駆動部１２のモータを制御して、開口２２，２６，２９の位置に塗布部３２を移動させ、開口２２，２６，２９に封止材を塗布する（ステップＳ１９）。

［変形例］
（１）本実施の形態に係る試験装置１００では、開口２９を開閉部３０のシリコーン樹脂３０ａで塞いで開口２９を閉じた状態としたが、これに限定されず、開口２９の開閉の状態を切り替える構成であればいずれの構成でもよい。例えば、マイクロ流路デバイス２の開口２９に予め開閉機構（シャッターなど）が設けられている場合、開閉部３０は、当該開閉機構の状態を切り替える構成でもよい。

（２）本実施の形態に係る試験装置１００では、開口２２，２６，２９に封止材を塗布すると説明したが、これに限定されず、試験液の揮発を抑えることができればいずれの構成でもよい。例えば、開口２２，２６，２９にあらかじめ用意したカバーを付けることで、試験液の揮発を抑えてもよい。

（３）本実施の形態に係る試験装置１００では、例えば、開口２９の断面が円形状に形成され、回収部２８と連通している。そのため、開口２９を開いた状態で開口２２から空気を送り込み分岐流路２３ａ内に残った試験液を回収部２８に排出する場合、送り込む空気の圧力によっては、試験液が回収部２８に排出されるだけでなく、開口２９から溢れ出る可能性がある。そこで、開口２９をガス透過膜で被う。図１１は、変形例に従う回収部および開口の構成を示す図である。図１１（ａ）は、複数のマイクロ流路２３ｂが接続された分岐流路２３ａの端に回収部２８が設けられた部分の平面図がある。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す回収部２８の切断線Ｉでの断面図である。

図１１（ｂ）には、開口２９を被うガス透過膜２７ａが図示されている。ガス透過膜２７ａは、開口２６を被うガス透過膜２７と同じ材料でも、異なる材料でもよく、気体を透過させ、且つ液体を透過させない機能を有していればよい。ガス透過膜２７ａの材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。ガス透過膜２７ａは、撥水性を有することが好ましい。ガス透過膜２７ａの厚みは、１ｍｍ以下である。

開口２９をガス透過膜２７ａで被うことにより、分岐流路２３ａ内に残った試験液を回収部２８に排出する際に、開口２９から試験液が溢れ出ることを防止することができる。なお、開口２９を閉じた状態とするためには、ガス透過膜２７ａの上から開口２９を開閉部３０のシリコーン樹脂３０ａで塞ぐ必要がある。

このように、開口２９（第２開口）を被うガス透過膜２７ａをさらに備えることで、分岐流路２３ａ内に残った試験液を回収部２８に排出する際に、試験液が回収部２８に留まらず開口２９から排出されてしまうリスクを低減することができる。

図１１（ｂ）では、分岐流路２３ａが接続される端と反対側の回収部２８の端に開口２９が設けられているが、回収部２８自体に開口部を設けることで開口２９を設けない構成を実現できる。開口２９を設けない構成であっても、回収部２８に設けた開口部を開いた状態で開口２２から空気を送り込み分岐流路２３ａ内に残った試験液を回収部２８に排出する必要がある。そのため、送り込む空気の圧力によっては、試験液が回収部２８に排出されるだけでなく、回収部２８に設けた開口部から溢れ出る可能性がある。

図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）に示す回収部２８の変形例である。図１１（ｃ）には、回収部２８の上面にある第１板状部材２０ａの全てが取り除いて設けた開口部２８ａが図示されている。さらに、回収部２８に設けた開口部２８ａは、ガス透過膜２７ｂに被われている。回収部２８の上面の全面に開口部２８ａを設けることで、ガス透過膜２７ｂの全面が試験液に触れる可能性がなく、常にガス透過膜２７ｂから空気が抜ける状態となり、分岐流路２３ａ内に残った全ての試験液を排出しやすくなる。なお、開口部２８ａは、回収部２８の上面の全面に設ける必要はなく、回収部２８へ排出される試験液の量に対して十分な大きさを持っていれば回収部２８の上面の少なくとも一部に設けるだけでもよい。

ガス透過膜２７ｂは、開口２６を被うガス透過膜２７と同じ材料でも、異なる材料でもよく、気体を透過させ、且つ液体を透過させない機能を有していればよい。ガス透過膜２７ｂの材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。ガス透過膜２７ｂは、撥水性を有することが好ましい。ガス透過膜２７ｂの厚みは、１ｍｍ以下である。

回収部２８に設けた開口部２８ａをガス透過膜２７ｂで被うことにより、分岐流路２３ａ内に残った試験液を回収部２８に排出する際に、開口部２８ａから試験液が溢れ出ることを防止することができる。なお、開口部２８ａを閉じた状態とするためには、ガス透過膜２７ｂの上から開口部２８ａの全体を開閉部３０のシリコーン樹脂３０ａで塞ぐ必要がある。

このように、回収部２８は、少なくとも一部に開口部２８ａを有し、開口部２８ａを被うガス透過膜２７ｂをさらに備えることで、分岐流路２３ａ内に残った全ての試験液を排出しやすくできるとともに、試験液が回収部２８に留まらず開口部２８ａから排出されてしまうリスクを低減することができる。

［態様］
上述した実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（第１項）
一態様に係る試験装置は、マイクロ流路デバイスを用いて、検体を含む試験液を用いる試験を行う試験装置であって、マイクロ流路デバイスは、試験液を受ける第１開口と、第１開口と連通する複数の分岐流路と、各々の分岐流路に連通する複数のマイクロ流路と、第１開口と連通する側の反対にある各々の分岐流路の端部に設けられ、試験液の一部を回収する回収部と、回収部に設けられる第２開口と、を有し、第１開口に接続され、空気圧を付与してマイクロ流路に試験液を圧入する加圧部と、第２開口の開閉の状態を切り替える開閉部と、加圧部および開閉部を制御する制御部と、を備え、制御部は、開閉部で第２開口を閉じた状態に制御し、加圧部でマイクロ流路に試験液を圧入し、マイクロ流路に試験液を圧入した後、開閉部で第２開口を開いた状態に制御し、加圧部で空気圧を付与して分岐流路の試験液を回収部に回収させる。

第１項に記載の試験装置によれば、分岐流路の試験液を回収部に排出して回収させることができるので、流路内で発生する試験液の流れを抑え、正しい結果を観察することができる。

（第２項）
第２項に記載の試験装置であって、開閉部は、弾性部材で第２開口を塞ぐことで閉じた状態に制御する機構を有する。

第２項に記載の試験装置によれば、弾性部材で第２開口を塞ぐので、装置構成が簡略化でき、簡単に第２開口を閉じた状態にすることができる。

（第３項）
第３項に記載の試験装置であって、加圧部は、試験液を吸引または排出するピペットと、ピペットとマイクロ流路デバイスとの相対位置を変更するための移動機構と、を有し、移動機構でピペットを第１開口に接続し、吸引した試験液を第１開口に排出することでマイクロ流路に試験液を圧入する。

第３項に記載の試験装置によれば、マイクロ流路デバイスの各々のマイクロ流路に対して試験液を容易に圧入することができる。

（第４項）
第４項に記載の試験装置であって、試験液の揮発を抑える封止材を塗布する塗布部をさらに備え、マイクロ流路デバイスは、分岐流路と連通する側から見て下流側に設けられる第３開口を、さらに有し、塗布部は、試験液を圧入したマイクロ流路の少なくとも第１開口および第３開口に封止材を塗布する。

第４項に記載の試験装置によれば、第１開口および第３開口に封止材を塗布するので、開口から試験液の揮発を防ぐことができる。

（第５項）
第５項に記載の試験装置であって、封止材は、シリコーンオイルである。

第５項に記載の試験装置によれば、封止材がシリコーンオイルであるので、開口に対して封止材を塗布するのが容易である。

（第６項）
一態様に係る圧入方法は、検体を含む試験液をマイクロ流路デバイスに圧入する圧入方法であって、マイクロ流路デバイスは、試験液を受ける第１開口と、第１開口と連通する複数の分岐流路と、各々の分岐流路に連通する複数のマイクロ流路と、第１開口と連通する側の反対にある各々の分岐流路の端部に設けられ、試験液の一部を回収する回収部と、回収部に設けられる第２開口と、を有し、第２開口を閉じるステップと、試験液を吸引したピペットを第１開口に接続するステップと、吸引した試験液を第１開口に排出することでマイクロ流路に試験液を圧入するステップと、第２開口を開くステップと、ピペットで空気圧を付与して分岐流路の試験液を回収部に回収させるステップとを含む。

第６項に記載の圧入方法によれば、分岐流路の試験液を回収部に排出して回収させることができるので、流路内で発生する試験液の流れを抑え、正しい結果を観察することができる。

（第７項）
第７項に記載の圧入方法であって、マイクロ流路デバイスは、分岐流路と連通する側から見て下流側に設けられる第３開口を、さらに有し、試験液を圧入したマイクロ流路の少なくとも第１開口および第３開口に試験液の揮発を抑える封止材を塗布するステップをさらに含む。

第７項に記載の圧入方法によれば、第１開口および第３開口に封止材を塗布するので、開口から試験液の揮発を防ぐことができる。

（第８項）
第８項に記載の圧入方法であって、封止材は、シリコーンオイルである。

第８項に記載の圧入方法によれば、封止材がシリコーンオイルであるので、開口に対して封止材を塗布するのが容易である。

（第９項）
一態様に係るマイクロ流路デバイスは、検体を含む試験液を使用する試験に用いるマイクロ流路デバイスであって、試験液を受ける第１開口と、第１開口と連通する複数の分岐流路と、各々の分岐流路に連通する複数のマイクロ流路と、第１開口と連通する側の反対にある各々の分岐流路の端部に設けられ、試験液の一部を回収する回収部と、回収部に設けられる第２開口と、を備える。

第９項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、分岐流路の試験液を回収部に排出して回収させることができるので、流路内で発生する試験液の流れを抑え、正しい結果を観察することができる。

（第１０項）
第１０項に記載のマイクロ流路デバイスであって、回収部は、分岐流路の端部に連通し、分岐流路の体積より大きいバッファ空間である。

第１０項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、回収部が、分岐流路の体積より大きいバッファ空間であるので、分岐流路内に残った試験液をすべて回収することができる。

（第１１項）
第１１項に記載のマイクロ流路デバイスであって、バッファ空間に吸水部材を設ける。

第１１項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、回収部から分岐流路への逆流を防止できるとともに、分岐流路からの試験液の揮発を防止できる。

（第１２項）
第１２項に記載のマイクロ流路デバイスであって、マイクロ流路の流路抵抗は、分岐流路の流路抵抗より大きい。

第１２項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、マイクロ流路の流路抵抗が、分岐流路の流路抵抗より大きいので、分岐流路の試験液を各々のマイクロ流路にほぼ一斉に流入させることができる。

（第１３項）
第１３項に記載のマイクロ流路デバイスであって、第２開口を被うガス透過膜をさらに備える。

第１３項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、分岐流路内に残った試験液を回収部に排出する際に、試験液が回収部に留まらず開口から排出されてしまうリスクを低減することができる。

（第１４項）
第１４項に記載のマイクロ流路デバイスであって、回収部は、少なくとも一部に開口部を有し、開口部を被うガス透過膜をさらに備える。

第１４項に記載のマイクロ流路デバイスによれば、分岐流路内に残った全ての試験液を排出しやすくできるとともに、試験液が回収部に留まらず開口部から排出されてしまうリスクを低減することができる。

今回開示された実施の形態は、全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、上記した実施の形態の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全ての変更が含まれることが意図される。

１ ピペットチップ、２ マイクロ流路デバイス、５ 試験液容器、１０ 試験液設置部、１２ ピペットノズル駆動部、１３ テーブル駆動部、１４，３３ ポンプ、１５ ピペットノズル、１６ テーブル、２１，２８ａ 開口部、２２，２６，２９ 開口、２３ 分岐流路、２３ｂ マイクロ流路、２４ 貯留部、２７，２７ａ，２７ｂ ガス透過膜、２８ 回収部、３０ 開閉部、３１ 開閉駆動部、３２ 塗布部、３４ 塗布駆動部、５０ 制御部、１００ 試験装置、２００ 演算処理装置。

Claims (14)

1. マイクロ流路デバイスを用いて、検体を含む試験液を用いる試験を行う試験装置であって、
   前記マイクロ流路デバイスは、
   前記試験液を受ける第１開口と、
   前記第１開口と連通する複数の分岐流路と、
   各々の前記分岐流路に連通する複数のマイクロ流路と、
   前記第１開口と連通する側の反対にある各々の前記分岐流路の端部に設けられ、前記試験液の一部を回収する回収部と、
   前記回収部に設けられる第２開口と、を有し、
   前記第１開口に接続され、空気圧を付与して前記マイクロ流路に前記試験液を圧入する加圧部と、
   前記第２開口の開閉の状態を切り替える開閉部と、
   前記加圧部および前記開閉部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記開閉部で前記第２開口を閉じた状態に制御し、前記加圧部で前記マイクロ流路に前記試験液を圧入し、
   前記マイクロ流路に前記試験液を圧入した後、前記開閉部で前記第２開口を開いた状態に制御し、前記加圧部で空気圧を付与して前記分岐流路の前記試験液を前記回収部に回収させる、試験装置。
2. 前記開閉部は、弾性部材で前記第２開口を塞ぐことで閉じた状態に制御する機構を有する、請求項１に記載の試験装置。
3. 前記加圧部は、
   前記試験液を吸引または排出するピペットと、
   前記ピペットと前記マイクロ流路デバイスとの相対位置を変更するための移動機構と、を有し、
   前記移動機構で前記ピペットを前記第１開口に接続し、吸引した前記試験液を前記第１開口に排出することで前記マイクロ流路に前記試験液を圧入する、請求項１または請求項２に記載の試験装置。
4. 前記試験液の揮発を抑える封止材を塗布する塗布部をさらに備え、
   前記マイクロ流路デバイスは、前記分岐流路と連通する側から見て下流側に設けられる第３開口を、さらに有し、
   前記塗布部は、前記試験液を圧入した前記マイクロ流路の少なくとも前記第１開口および前記第３開口に前記封止材を塗布する、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の試験装置。
5. 前記封止材は、シリコーンオイルである、請求項４に記載の試験装置。
6. 検体を含む試験液をマイクロ流路デバイスに圧入する圧入方法であって、
   前記マイクロ流路デバイスは、前記試験液を受ける第１開口と、前記第１開口と連通する複数の分岐流路と、各々の前記分岐流路に連通する複数のマイクロ流路と、前記第１開口と連通する側の反対にある各々の前記分岐流路の端部に設けられ、前記試験液の一部を回収する回収部と、前記回収部に設けられる第２開口と、を有し、
   前記第２開口を閉じるステップと、
   前記試験液を吸引したピペットを前記第１開口に接続するステップと、
   吸引した前記試験液を前記第１開口に排出することで前記マイクロ流路に前記試験液を圧入するステップと、
   前記第２開口を開くステップと、
   前記ピペットで空気圧を付与して前記分岐流路の前記試験液を前記回収部に回収させるステップとを含む、圧入方法。
7. 前記マイクロ流路デバイスは、前記分岐流路と連通する側から見て下流側に設けられる第３開口を、さらに有し、
   前記試験液を圧入した前記マイクロ流路の少なくとも前記第１開口および前記第３開口に前記試験液の揮発を抑える封止材を塗布するステップをさらに含む、請求項６に記載の圧入方法。
8. 前記封止材は、シリコーンオイルである、請求項７に記載の圧入方法。
9. 検体を含む試験液を使用する試験に用いるマイクロ流路デバイスであって、
   前記試験液を受ける第１開口と、
   前記第１開口と連通する複数の分岐流路と、
   各々の前記分岐流路に連通する複数のマイクロ流路と、
   前記第１開口と連通する側の反対にある各々の前記分岐流路の端部に設けられ、前記試験液の一部を回収する回収部と、
   前記回収部に設けられる第２開口と、を備える、マイクロ流路デバイス。
10. 前記回収部は、前記分岐流路の端部に連通し、前記分岐流路の体積より大きいバッファ空間である、請求項９に記載のマイクロ流路デバイス。
11. 前記バッファ空間に吸水部材を設ける、請求項１０に記載のマイクロ流路デバイス。
12. 前記マイクロ流路の流路抵抗は、前記分岐流路の流路抵抗より大きい、請求項９～請求項１１のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
13. 前記第２開口を被うガス透過膜をさらに備える、請求項９～請求項１２のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
14. 前記回収部は、少なくとも一部に開口部を有し、
    前記開口部を被うガス透過膜をさらに備える、請求項９～請求項１２のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
    

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