JP2005270729A

JP2005270729A - マイクロ化学システム用チップホルダ

Info

Publication number: JP2005270729A
Application number: JP2004084887A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fukuzawa; 隆福澤; Atsushi Yamaguchi; 山口　　淳; Masahito Boya; 将人棒谷; Akihiko Hattori; 明彦服部
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】マイクロ化学システム用チップの取付操作性がよく、且つマイクロ化学システム用チップの端に欠け・割れが生じるのを防止することができるマイクロ化学システム用チップホルダを提供する。
【解決手段】マイクロ化学システム用チップホルダ４は、流路２を内部に備えるマイクロ化学システム用チップ（マイクロチップ）３を載置・固定するものであって、マイクロチップ３を載置する載置部４０と、マイクロチップ３の両脇をトグル機構を用いて上から一定の圧力で押圧する２つの押圧部４２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ化学システム用チップホルダに関し、特に、マイクロ化学システム用チップの注入口及び排出口にチューブを接続することにより試料溶液をマイクロ化学システム用チップ内に送液するマイクロ化学システム用チップホルダに関する。

従来から、化学反応を微小空間で行うための集積化技術が、化学反応の高速性や微少量での反応、オンサイト分析等の観点から注目されており、そのための研究が、世界的に精力的に進められている。

化学反応の集積化技術の１つとして微細な流路の中で試料溶液の混合、反応、分離、抽出、検出等を行う所謂マイクロ化学システムがある。このマイクロ化学システムで行われるものとしては反応の例として、ジアゾ化反応、ニトロ化反応、抗原抗体反応などがあり、抽出、分離の例として溶媒抽出、電気泳動分離、カラム分離などがある。マイクロ化学システムは、分離だけを目的としたような単一の機能のみで用いられてもよく、また複合的に用いられてもよい。

上記の機能のうち、分離のみを目的としたものとして、極微量のタンパクや核酸等を分析する電気泳動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、互いに接合された２つのガラス基板から成るマイクロ化学システム用チップ（以下単に「マイクロチップ」という）を備えており、これらのガラス基板は板状であるので、断面が円形又は角形のガラスキャピラリーチューブに比べて破損しにくく、取り扱いが容易である。

また、マイクロ化学システムにおけるマイクロチップは、種々のマイクロ化学システム用チップホルダ（以下単に「チップホルダ」という）により保持される。

例えば、図４に示すように、チップホルダ１０は、２枚のガラス基板１０ａ，１０ｂから成り、これらの２枚のガラス基板１０ａ，１０ｂをそれらの間にマイクロチップ１１を設置した上でネジ止めすることによりマイクロチップ１１を固定する（例えば、特許文献２参照）。
特開平８−１７８８９７号公報特開２００２−１１０２号公報

しかしながら、従来のチップホルダ１０は、マイクロチップ１１をネジ止めするものであるため、チップホルダ１０へのマイクロチップ１１の取付操作性が悪い上にネジ１２を締付ける力によってはマイクロチップ１１の形状が湾曲したり、欠けや割れが生じるという問題がある。

本発明の目的は、マイクロ化学システム用チップの取付操作性がよく、且つマイクロ化学システム用チップの端に欠け・割れが生じるのを防止することができるマイクロ化学システム用チップホルダを提供することにある。

請求項１記載のマイクロ化学システム用チップホルダは、マイクロ化学システム用チップの注入口及び排出口にチューブを接続する接続部と、前記マイクロ化学システム用チップを載置する載置部と、前記載置部に載置されたマイクロ化学システム用チップを押圧することによりその載置された位置に前記マイクロ化学システム用チップを固定する押圧部とを備えるマイクロ化学システム用チップホルダにおいて、前記押圧部は、トグルクランプを用いて前記載置されたマイクロ化学システム用チップを押圧することを特徴とする。

請求項２記載のマイクロ化学システム用チップホルダは、請求項１記載のマイクロ化学システム用チップホルダにおいて、前記接続部は、前記押圧部と一体で構成されることを特徴とする。

請求項３記載のマイクロ化学システム用チップホルダは、請求項１又は２記載のマイクロ化学システム用チップホルダにおいて、前記チューブはその先端に前記接続部に接続するためのジョイント部を有し、当該ジョイント部の底部に有する軟質部材を介して前記押圧部は前記マイクロ化学システム用チップへの押圧を行うことを特徴とする。

請求項４記載のマイクロ化学システム用チップホルダは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ化学システム用チップホルダにおいて、前記載置部に載置されたマイクロ化学システム用チップが前記押圧部により押圧されているときに、前記注入口及び前記排出口の位置と前記接続部に接続されたチューブの先端位置が一致するように構成されていることを特徴とする。

請求項５記載のマイクロ化学システム用チップホルダは、請求項４記載のマイクロ化学システム用チップホルダにおいて、前記載置部は、前記載置されたマイクロ化学システム用チップの縁と接触する３つのチップ位置決め部を備えることを特徴とする。

請求項６記載のマイクロ化学システム用チップホルダは、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマイクロ化学システム用チップホルダにおいて、前記載置されたマイクロ化学システム用チップは、複数の独立したチップから構成され、前記押圧部は、前記載置されたマイクロ化学システム用チップを構成する複数のチップの１つを押圧する第１の押圧部と、前記載置されたマイクロ化学システム用チップを構成する複数のチップの他の１つを押圧する第２の押圧部とを備えることを特徴とする。

請求項１記載のマイクロ化学システム用チップホルダによれば、マイクロ化学システム用チップホルダが備える押圧部は、トグルクランプを用いて載置部に載置されたマイクロ化学システム用チップを押圧するので、レバー操作のみで一定の押圧でマイクロ化学システム用チップを固定することができ、マイクロ化学システム用チップホルダへのマイクロ化学システム用チップの取付操作性がよく、且つマイクロ化学システム用チップの端に欠け・割れが生じるのを防止することができる。

請求項２記載のマイクロ化学システム用チップホルダによれば、接続部は、押圧部と一体で構成されるので、同一の試料溶液を異なるマイクロ化学システム用チップに送液する場合に、接続部からチューブを外す必要が無く、操作を簡易なものとすることができる。

請求項３記載のマイクロ化学システム用チップホルダによれば、チューブはその先端に接続部に接続するためのジョイント部を有し、このジョイント部の底部に有する軟質部材を介して押圧部はマイクロ化学システム用チップへの押圧を行うので、押圧部をマイクロ化学システム用チップの表面に密着させることができ、押圧部から試料溶液が漏れてしまうことを防止できる。

請求項４記載のマイクロ化学システム用チップホルダによれば、接続部は、載置部に載置されたマイクロ化学システム用チップが押圧部により押圧されているときに、注入口及び排出口の位置とこの接続部に接続されたチューブの先端位置が一致するように構成されているので、マイクロ化学システム用チップ内に試料溶液を確実に送液することができる。また、送液中にマイクロ化学システム用チップがマイクロ化学システム用チップホルダ上で移動することを防止することができる。

請求項５記載のマイクロ化学システム用チップホルダによれば、載置部は、載置されたマイクロ化学システム用チップの縁と接触する３つのチップ位置決め部を備えるので、接続部の位置と注入口又は排出口の位置をより精度よく合わせることができる。

請求項６記載のマイクロ化学システム用チップホルダによれば、押圧部は、載置されたマイクロ化学システム用チップを構成する複数のチップの１つを押圧により固定する第１の押圧部と、載置されたマイクロ化学システム用チップを構成する複数のチップの他の１つを押圧により固定する第２の押圧部とを備えるので、マイクロ化学システム用チップが２つのチップに分離できる構成となっている場合に、一方のチップで試料溶液の送液を維持しつつ、他方のチップを外したり、交換したりすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るマイクロ化学システム用チップホルダ（以下「チップホルダ」という）の構造を示す概略図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は部分断面図を示す。

図１において、マイクロ化学システム用チップホルダ（以下単に「チップホルダ」という）４は、内部に幅１００μｍ、深さ５０μｍの流路２を備えるマイクロ化学システム用チップ（以下単に「マイクロチップ」という）３を載置し、マイクロチップ３を載置・固定するものであって、マイクロチップ３を載置する載置部４０と、マイクロチップ３の両脇をトグル機構を用いて上から一定の圧力で押圧する２つの押圧部４２とを備える。

また、載置部４０は、マイクロチップ３を位置決めする３つの突起部４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、位置決めされたマイクロチップ３の位置を固定するチップ固定ネジ４０ｄと押付持具４０ｅとを備える。

図２は、図１における押圧部の構成を示す概略図であり、（ａ）はチューブを押圧部に設置する方法を示し、（ｂ）は、押圧部に設置されたチューブから試料溶液をマイクロチップの流路に送液する方法を示す。

図２において、押圧部４２は、マイクロチップ３を押圧するステンレス、アルミニウムなどの金属部材あるいは硬質樹脂部材から成る押圧部材２０と、揺動操作によって押圧部材２０の押圧動作と押圧解除動作とを行なう操作レバー２１と、押圧部材２０及び操作レバー２１に接続するトグルクランプ２２とを備える。

押圧部材２０には、ネジ孔２３が複数形成されており、このネジ孔の内壁に形成されたネジ溝のピッチは、チューブ５の先端にある上記押圧部材２０と同様の材質から成るジョイント５０の外壁に形成されたネジ溝のピッチに合わせて作られている（図２（ａ））。これにより、押圧部４２にチューブ５を簡単に接続することができる。

さらに、このジョイント５０の底部には軟質部材であるＯリングゴム５１が填め込まれており（図２（ａ））、このＯリングゴム５１のみがチップ３の表面に接触するようにしてマイクロチップ３の押圧が行われる。これにより、ジョイント５０をマイクロチップ３の表面に密着させることができ、ジョイント５０から試料溶液が漏れてしまうことを防止できる。また、押圧部材２０のマイクロチップ３への押圧は、Ｏリングゴム５１と押圧部材２０との両者を同時にマイクロチップ３の表面に接触させて押圧を行ってもよい。この場合、押圧部材２０の底面に樹脂フィルム、ゴムシートなどの軟質部材を貼り付けると、押圧時のマイクロチップ３の割れ発生などの不具合が防止される。

また、このネジ孔２３の位置は、押圧部４２により押圧されたマイクロチップ３の貫通孔３１（注入口、排出口）の位置と一致するように形成されている（図２（ｂ））。これにより、所定のネジ孔２３に差込まれたチューブ５の先から、貫通孔３１を介して流路２に試料溶液を確実に送液することができる。また、送液中にマイクロチップ３がチップホルダ４上で移動することを防止することができる。

図３は、図１におけるチップホルダによるマイクロチップの固定方法及び固定解除方法を説明するのに用いられる図である。

図３は、図１のチップホルダ４の図面に向かって右側の構造についてのみ図示するが、図面に向かって左側においても、以下に説明する同様の手順でマイクロチップ３がチップホルダ４に固定される。

図３において、先ず、図１のマイクロチップ３をチップホルダ４の載置部４０に載置し、その一の壁面を突起部４０ａ，４０ｂ，４０ｃに当接させて、マイクロチップ３を位置決めする。その後、チップ固定用ネジ４０ｄ及び押付持具４０ｅを締めて位置決めされたマイクロチップ３を固定する。これにより、ネジ孔２３の位置とマイクロチップ３の貫通孔３１の位置をより精度よく合わせることができる。

次に、押圧部材２０に形成されているネジ孔２３のうち、マイクロチップ３に形成されている貫通孔３１（図２（ｂ））と対応する位置にあるネジ孔２３に試料溶液を送液するためのチューブ５を接続後、押圧部４２の操作レバー２１を下に下ろしてマイクロチップ３を押圧部材２０で押圧する。

その後、チューブ５に接続する不図示のバルブを開けて、チューブ５からマイクロチップ３内の流路２に試料溶液の送液を開始する。

尚、本実施の形態では、押圧の前に予めチューブ５を所定のネジ孔２３に接続したが、マイクロチップ３を押圧部材２０で押圧した後にチューブ５を所望のネジ孔２３に接続するようにしてもよい。

また、マイクロチップ３から試料溶液が送液されているマイクロチップ３の固定を解除するには、先ず、上述の不図示のバルブを閉じてその送液を中止した後に、押圧部４２の操作レバー２１を上に上げて、押圧部材２０によるマイクロチップ３への押圧を解除する。

その後、チップ位置決め部４０ｃの位置決め用ネジ４０ｄ及び押付持具４０ｅを緩めてマイクロチップ３の位置決めを解除した後、マイクロチップ３をチップホルダ４から外す。

以上、上記マイクロチップ３の固定方法によれば、押圧部材２０は、トグルクランプ２２を用いて載置部４０に載置されたマイクロチップ３を押圧するので、操作レバー２１を下に下ろすのみで一定の押圧でマイクロチップ３を固定することができ、チップホルダ４へのマイクロチップ３の取付操作性がよく、且つマイクロチップ３の端に欠け・割れが生じるのを防止することができる。また、本願発明に係るマイクロシステムに係るマイクロチップ３の固定解除方法によれば、ネジ孔２３は押圧部材２０に形成され、押圧部４２と一体で構成されるので、同一の試料溶液を異なるマイクロチップ３に送液する場合に、ネジ孔２３からチューブ５を外す必要が無く、簡易に操作することができる。

また、本実施の形態では、マイクロチップ３をその両端にある一対の押圧部４２で押圧するように構成されていたが、マイクロチップ３の両脇に２つずつ、２対の押圧部４２でマイクロチップ３を押圧するように構成してもよい。

これにより、マイクロチップ３が２つのチップに分離できる構成となっている場合に、一方のチップで試料溶液の送液を維持しつつ、他方のチップを外したり、交換したりすることができる。

本発明の実施の形態に係るマイクロ化学システム用チップホルダの構造を示す概略図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は部分断面図を示す。図１における押圧部の構成を示す概略図であり、（ａ）はチューブを押圧部に設置する方法を示し、（ｂ）は押圧部に設置されたチューブから試料溶液をマイクロチップの流路に送液する方法を示す。図１におけるチップホルダによるマイクロチップの固定方法及び固定解除方法を説明するのに用いられる図である。従来のチップホルダの断面図である。

符号の説明

２流路
３マイクロチップ
４チップホルダ
２０押圧部材
２１操作レバー
２２トグルクランプ
４２押圧部

Claims

マイクロ化学システム用チップの注入口及び排出口にチューブを接続する接続部と、前記マイクロ化学システム用チップを載置する載置部と、前記載置部に載置されたマイクロ化学システム用チップを押圧することによりその載置された位置に前記マイクロ化学システム用チップを固定する押圧部とを備えるマイクロ化学システム用チップホルダにおいて、前記押圧部は、トグルクランプを用いて前記載置されたマイクロ化学システム用チップを押圧することを特徴とするマイクロ化学システム用チップホルダ。
前記接続部は、前記押圧部と一体で構成されることを特徴とする請求項１記載のマイクロ化学システム用チップホルダ。
前記チューブはその先端に前記接続部に接続するためのジョイント部を有し、当該ジョイント部の底部に有する軟質部材を介して前記押圧部は前記マイクロ化学システム用チップへの押圧を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロ化学システム用チップホルダ。
前記載置部に載置されたマイクロ化学システム用チップは、前記押圧部により押圧されているときに、前記注入口及び前記排出口の位置と前記接続部に接続されたチューブの先端位置が一致するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ化学システム用チップホルダ。
前記載置部は、前記載置されたマイクロ化学システム用チップの縁と接触する３つのチップ位置決め部を備えることを特徴とする請求項４記載のマイクロ化学システム用チップホルダ。
前記載置されたマイクロ化学システム用チップは、複数の独立したチップから構成され、
前記押圧部は、前記載置されたマイクロ化学システム用チップを構成する複数のチップの１つを押圧する第１の押圧部と、前記載置されたマイクロ化学システム用チップを構成する複数のチップの他の１つを押圧する第２の押圧部とを備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマイクロ化学システム用チップホルダ。