(57)【要約】  微細流路内における液体試料の流速差が小さく、低コストで製造可能なマイクロチップ、及びそのマイクロチップの製造方法を提供する。樹脂製のマイクロチップ基板１０には溝状の微細流路１１が形成されている。その微細流路１１の内面にはＳｉＯ２膜１２が形成されている。樹脂製のマイクロチップ基板１３は平板状の基板であり、その表面は活性化処理が施されている。マイクロチップ基板１０は微細流路１１が形成されている面を内側にし、マイクロチップ基板１３は活性化処理が施されている面を内側にして、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板１３を接合する。樹脂表面を活性化することで基板同士を良好に接合することができ、ＳｉＯ２膜とのゼータ電位の差が小さくなるため、流路内における液体試料の流速差を小さくすることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの樹脂製基板の一方の樹脂製基板の表面には、内面にＳｉＯ２膜が形成された流路用溝が形成され、他方の樹脂製基板の表面は活性化処理が施され、前記一方の樹脂製基板は前記流路用溝が形成されている面を内側にし、前記他方の樹脂製基板は前記活性化処理が施された面を内側にして、前記２つの樹脂製基板が接合されたことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２】
前記流路用溝の内面のゼータ電位と、前記他方の樹脂製基板の前記活性化処理が施された面のゼータ電位のそれぞれが、−８０ｍＶ〜−４０ｍＶであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のマイクロチップ。
【請求項３】
前記流路用溝の内面のゼータ電位と、前記他方の樹脂製基板の前記活性化処理が施された面のゼータ電位との差の絶対値が、３０ｍＶ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項又は請求の範囲第２項のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項４】
前記流路用溝の内面のゼータ電位と、前記他方の樹脂製基板の前記活性化処理が施された面のゼータ電位との差の絶対値が、１０ｍＶ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項又は請求の範囲第２項のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項５】
前記２つの樹脂製基板の厚さがそれぞれ、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第４項のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項６】
前記２つの樹脂製基板のうち、一方の樹脂製基板は、厚さが０．５ｍｍ〜２．０ｍｍで、表面に前記流路用溝が形成され、他方の樹脂製基板は、厚さが３０μｍ〜３００μｍであることを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第４項のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項７】
前記流路用溝の深さＤと幅Ｌとの比（Ｄ／Ｌ）が１〜５であることを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第６項のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項８】
前記流路用溝の深さＤと幅Ｌとの比（Ｄ／Ｌ）が１〜３であることを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第６項のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項９】
前記２つの樹脂製基板は、樹脂材料が異なることを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第８項のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項１０】
前記他方の樹脂製基板の熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第９項のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項１１】
２つの樹脂製基板の一方の樹脂製基板の表面には流路用溝が形成され、前記流路用溝が形成されている面を内側にして前記２つの樹脂製基板を接合するマイクロチップの製造方法であって、
前記一方の樹脂製基板の前記流路用溝が形成された面にＳｉＯ２膜を形成し、他方の樹脂製基板の表面に対して活性化処理を施し、前記一方の樹脂製基板は前記流路用溝が形成されている面を内側にし、前記他方の樹脂製基板は前記活性化処理が施された面を内側にして、前記２つの樹脂製基板を接合することを特徴とするマイクロチップの製造方法。
【請求項１２】
ＣＶＤ、スパッタリング、又は塗布によって前記ＳｉＯ２膜を形成することを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のマイクロチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流路用溝が形成されたマイクロチップ、及び、そのマイクロチップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細加工技術を利用してシリコンやガラス基板上に微細な流路や回路を形成し、微小空間上で核酸、タンパク質、血液などの液体試料の化学反応や、分離、分析などを行うマイクロ分析チップ、あるいはμＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）と称される装置が実用化されている。このようなマイクロチップの利点としては、サンプルや試薬の使用量又は廃液の排出量が軽減され、省スペースで持ち運び可能な安価なシステムの実現が考えられる。【０００３】
マイクロチップは、少なくとも一方の部材に微細加工が施された部材２つをはり合わせることにより製造される。従来においては、マイクロチップにはガラス基板が用いられ、様々な微細加工方法が提案されている。しかしながら、ガラス基板は大量生産には向かず、非常に高コストであるため、廉価で使い捨て可能な樹脂製マクロチップの開発が望まれている。【０００４】
また、このようなマイクロチップのように微細流路中に通液して検査を行うような素子においては、流路にタンパク質などの液体試料が付着しないように、流路表面に親水性の性質を付与する処理が行われている。【０００５】
流路表面に親水性の性質を付与する処理としては、有機物／無機物のコーティング、プラズマ処理、流路内に溶液を流すことによる表面修飾などの手法がある。そのなかでも、ＳｉＯ２膜のコーティングは親水性も十分にあり、無機物であるため材料として安定、高透明度を有するなどの特長がある。【０００６】
また、マイクロチップ基板を接合する方法として、接着剤を用いて接合する方法、有機溶剤で樹脂基板の表面を溶かして接合する方法（例えば特許文献１）、超音波融着を利用して接合する方法（例えば特許文献２）、熱融着を利用して接合する方法（例えば特許文献３）、レーザ融着を利用する方法などがある（例えば特許文献４）。【０００７】
ここで、従来技術に係るマイクロチップの構成について図３及び図４を参照して説明する。図３は、従来技術に係るマイクロチップの上面図である。図４は、従来技術に係るマイクロチップの断面図であり、図３のIV−IV断面図である。マイクロチップ１００は、表面に微細流路１１１が形成されたマイクロチップ基板１１０と、微細流路１１１をカバーするための平板状のマイクロチップ基板１２０とを備えて構成されている。マイクロチップ基板１１０には、微細流路１１１が形成されている面にＳｉＯ２膜１１２を形成する。また、マイクロチップ基板１２０にも表面にＳｉＯ２膜１２１を形成する。そして、微細流路１１１を内側にして、マイクロチップ基板１１０とマイクロチップ基板１２０を、接着剤１３０によって接合することで、マイクロチップ１００を製造する。また、マイクロチップ１００には、ゲルや液体状の試薬を微細流路１１１に導入したり、微細流路１１１から排出したりするための開口部１１３が形成されている。この開口部１１３から微細流路１１１に試薬などを導入し、又は、微細流路１１１の試薬などを開口部１１３から排出する。
【特許文献１】特開２００５−８０５６９号公報
【特許文献２】特開２００５−７７２３９号公報
【特許文献３】特開２００５−７７１２１８号公報
【特許文献４】特開２００５−７４７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
親水性の膜として無機物のＳｉＯ２膜を利用する場合、通常はマイクロチップ基板同士の接合面にもＳｉＯ２膜を形成するため、上述したように、マイクロチップ基板同士の接合には接着剤を用いるのが一般的である。しかしながら、接着剤を用いてマイクロチップ基板同士を接合する場合、微細流路内に接着剤が染み出して微細流路を塞いでしまうおそれがある。また、接着剤は硬化後の主成分が樹脂であり、疎水性を有するため、ＳｉＯ２膜による親水性機能が妨げられるおそれがある。【０００９】
また、有機溶剤、超音波融着、熱融着、レーザ融着では、樹脂基板の表面を溶解させるため、微細流路の形状の維持が困難であり、また、マイクロチップの接合面が変形して平坦性が失われる場合がある。このように接合面の平坦性が失われると、マイクロチップ基板の接合不足が生じ、マイクロチップ基板を強度に接合することが困難になる。以上のように、ＳｉＯ２膜を形成した面同士を接合することは困難である。【００１０】
また、マイクロチップ基板の表面にプラズマを照射することで、微細流路内を親水化し、その後、上述した接合方法によってマイクロチップ基板同士を接合することは可能である。しかしながら、親水化が経時変化によって弱まる、安定しないなどの問題があった。【００１１】
さらに、マイクロチップ基板の表面に極性高分子モノマーを修飾した後、上述した接合方法によってマイクロチップ基板同士を接合することが可能である。しかしながら、樹脂製のマイクロチップ基板との相性、表面修飾にムラが生じるなどの問題があった。【００１２】
この発明は上記の問題を解決するものであり、微細流路内における液体試料の流速差が小さく、低コストで製造可能なマイクロチップ、及びそのマイクロチップの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の第１の形態は、２つの樹脂製基板の一方の樹脂製基板の表面には、内面にＳｉＯ２膜が形成された流路用溝が形成され、他方の樹脂製基板の表面は活性化処理が施され、前記一方の樹脂製基板は前記流路用溝が形成されている面を内側にし、前記他方の樹脂製基板は前記活性化処理が施された面を内側にして、前記２つの樹脂製基板が接合されたことを特徴とするマイクロチップである。【００１４】
また、この発明の第２の形態は、第１の形態に係るマイクロチップであって、前記流路用溝の内面のゼータ電位と、前記他方の樹脂製基板の前記活性化処理が施された面のゼータ電位のそれぞれが、−８０ｍＶ〜−４０ｍＶであることを特徴とする。【００１５】
また、この発明の第３の形態は、第１の形態又は第２の形態のいずれかのマイクロチップであって、前記流路用溝の内面のゼータ電位と、前記他方の樹脂製基板の前記活性化処理が施された面のゼータ電位との差の絶対値が、３０ｍＶ以下であることを特徴とする。【００１６】
また、この発明の第４の形態は、第１の形態又は第２の形態のいずれかのマイクロチップであって、前記流路用溝の内面のゼータ電位と、前記他方の樹脂製基板の前記活性化処理が施された面のゼータ電位との差の絶対値が、１０ｍＶ以下であることを特徴とする。【００１７】
また、この発明の第５の形態は、第１の形態から第４の形態のいずれかのマイクロチップであって、前記２つの樹脂製基板の厚さがそれぞれ、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであることを特徴とする。【００１８】
また、この発明の第６の形態は、第１の形態から第４の形態のいずれかのマイクロチッ
プであって、前記２つの樹脂製基板のうち、一方の樹脂製基板は、厚さが０．５ｍｍ〜２．０ｍｍで、表面に前記流路用溝が形成され、他方の樹脂製基板は、厚さが３０μｍ〜３００μｍであることを特徴とする。【００１９】
また、この発明の第７の形態は、第１の形態から第６の形態のいずれかのマイクロチップであって、前記流路用溝の深さＤと幅Ｌとの比（Ｄ／Ｌ）が１〜５であることを特徴とする。【００２０】
また、この発明の第８の形態は、第１の形態から第６の形態のいずれかのマイクロチップであって、前記流路用溝の深さＤと幅Ｌとの比（Ｄ／Ｌ）が１〜３であることを特徴とする。【００２１】
また、この発明の第９の形態は、第１の形態から第８の形態のいずれかのマイクロチップであって、前記２つの樹脂製基板は、樹脂材料が異なることを特徴とする。【００２２】
また、この発明の第１０の形態は、第１の形態から第９の形態のいずれかのマイクロチップであって、前記他方の樹脂製基板の熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする。【００２３】
また、この発明の第１１の形態は、２つの樹脂製基板の一方の樹脂製基板の表面には流路用溝が形成され、前記流路用溝が形成されている面を内側にして前記２つの樹脂製基板を接合するマイクロチップの製造方法であって、前記一方の樹脂製基板の前記流路用溝が形成された面にＳｉＯ２膜を形成し、他方の樹脂製基板の表面に対して活性化処理を施し、前記一方の樹脂製基板は前記流路用溝が形成されている面を内側にし、前記他方の樹脂製基板は前記活性化処理が施された面を内側にして、前記２つの樹脂製基板を接合することを特徴とするマイクロチップの製造方法である。【００２４】
また、この発明の第１２の形態は、第１１の形態に係るマイクロチップの製造方法であって、ＣＶＤ、スパッタリング、又は塗布によって前記ＳｉＯ２膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によると、流路用溝の内面にＳｉＯ２膜を形成することで、流路の内面を親水化することができる。また、他方の樹脂製基板の表面を活性化することで、基板同士の接合面において接触面積を確保することができ、樹脂製基板同士を良好に接合することが可能となる。また、活性化によって他方の樹脂製基板の表面は親水化されるため、樹脂製基板同士を接合するとともに、流路の内面を親水化させることが可能となる。これにより、流路の内面が親水化されたマイクロチップを低コストで製造することが可能となる。さらに、他方の樹脂製基板の表面を活性化することで、流路用溝に形成されたＳｉＯ２膜とのゼータ電位の差を小さくすることができ、そのことにより、流路内における液体試料の流速差を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施形態に係るマイクロチップの断面図である。
【図２】この発明の実施例に関する条件を示す表である。
【図３】従来技術に係るマイクロチップの上面図である。
【図４】従来技術に係るマイクロチップの断面図であり、図３のIV−IV断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０、１３  マイクロチップ基板
１１  微細流路
１２  ＳｉＯ２膜
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
この発明の実施形態に係るマイクロチップ、及びマイクロチップの製造方法について図１を参照して説明する。
（マイクロチップの構成）
この実施形態に係るマイクロチップは、樹脂製のマイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板１３を備えて構成されている。マイクロチップ基板１０には溝状の微細流路１１が形成されている。その微細流路１１の内面にはＳｉＯ２膜１２が形成されている。また、マイクロチップ基板１０の接合の相手方となるマイクロチップ基板１３は平板状の基板であり、その表面は活性化処理が施されている。そして、マイクロチップ基板１０は微細流路１１が形成されている面を内側にし、マイクロチップ基板１３は活性化処理が施されている面を内側にして、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板１３を接合する。これにより、マイクロチップ基板１３が微細流路１１の蓋（カバー）として機能する。なお、マイクロチップ基板１０、１３が、この発明の「樹脂製基板」の１例に相当する。【００２９】
また、マイクロチップ基板１０には、基板を貫通して形成された貫通孔が形成されている。この貫通孔は微細流路１１に接して形成されており、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板１３を接合することで、微細流路１１を外部と接続する開口部になる。この開口部は、ゲル、試料、緩衝液の導入、保存、排出を行うための孔である。開口部の形状は、円形状や矩形状の他、様々な形状であっても良い。この開口部に、分析装置に設けられたチューブやノズルを接続し、そのチューブやノズルを介して、ゲル、試料、又は緩衝液などを微細流路１１に導入し、又は、微細流路１１から排出する。
（マイクロチップ基板の材料）
マイクロチップ基板１０、１３には樹脂が用いられる。その樹脂としては、成形性（転写性、離型性）が良いこと、透明性が高いこと、紫外線や可視光に対する自己蛍光性が低いことなどが条件として挙げられるが、特に限定されるものではない。例えば、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン、環状ポリオレフィンなどが好ましい。特に、ポリメタクリル酸メチル、環状ポリオレフィンなどが好ましい。マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板１３とで、同じ材料を用いても良く、異なる材料を用いても良い。
（マイクロチップ基板の形状）
マイクロチップ基板１０、１３の形状は、ハンドリング、分析しやすい形状であればどのような形状であっても良い。例えば、１０ｍｍ角〜２００ｍｍ角程度の大きさが好ましく、１０ｍｍ角〜１００ｍｍ角がより好ましい。マイクロチップ基板１０、１３の形状は、分析手法、分析装置に合わせれば良く、正方形、長方形、円形などの形状が好ましい。
（微細流路の形状）
微細流路１１の形状は、分析試料、試薬の使用量を少なくできること、成形金型の作製精度、転写性、離型性などを考慮して、幅、深さともに、１０μｍ〜２００μｍの範囲内の値であることが好ましいが、特に限定されるものではない。また、アスペクト比（溝の深さＤ／溝の幅Ｌ）が大きくなれば、微細流路１１の内側面の割合が大きくなるため、ＳｉＯ２膜を形成していないマイクロチップ基板１３の影響を少なくすることができる。ただし、アスペクト比が大きすぎると、成形やナノインプリントなどでの微細流路１１の形成が困難になるため、適宜決めれば良い。実用上は、アスペクト比は、１〜５が好ましく、さらに１〜３がより好ましい。なお、説明を簡便にするために、図１に示す微細流路１１の断面の形状は矩形状となっているが、この形状は微細流路１１の１例であり、曲面状となっていても良い。
（マイクロチップ基板の厚さ）
また、微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０の厚さと、蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板１３の厚さは、ともに０．５ｍｍ以上であることが好ましい。マイクロチップ基板１０、１３の厚さが、ともに０．５ｍｍ以上であれば、接合後のマイクロチップの厚さが１．０ｍｍ以上となるため、取扱いや分析機器へのセッティングの際にたわむことが少ないからである。たわみが少なければ、接合面を剥離する力となる剪断力を面全体で分散して受けることができ、接合面が剥離しにくくなる。特に、マイクロチップ基板の接合力が弱くなる微細流路１１付近や開口部付近の強度を維持するために有効である。マイクロチップ基板１０、１３のそれぞれの厚さを２ｍｍより厚くすると、材料のロス、重量の増加、透明度の減少、熱伝導性の低下の原因となる。そのため、マイクロチップ基板１０、１３の厚さは、０．５ｍｍ〜２ｍｍがより好ましい。【００３０】
また、蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板１３に微細流路を形成しない場
合、板状の部材ではなく、フィルム（シート状の部材）を用いても良い。この場合、フィルムの厚さは、３０μｍ〜３００μｍでることが好ましく、５０μｍ〜１５０μｍであることがより好ましい。このように、蓋（カバー）とするマイクロチップ基板１３の厚さを３０μｍ〜３００μｍとすることで、フィルムの柔軟性を利用して、接合しにくい微細流路１１付近や開口部付近において基板同士を十分に密着させることができ、良好な接合状態を実現できる。さらに、マイクロチップ基板１３をフィルム状とするとことで、低コスト化、重量の減少、透明度の増加、熱伝導率の向上などの効果がある。なお、マイクロチップ基板１３の厚さを３０μｍより薄くすると、フィルム自体の強度が不足し、取扱いや分析機器へのセッティングの際に破断してしまうおそれがある。また、マイクロチップ基板１３の厚さを３００μｍより厚くするとフィルムの柔軟性が失われてしまい、接合しにくい微細流路や開口部付近を十分に密着させることができず、基板間に気泡が混入してしまうおそれがある。マイクロチップ基板１３の厚さを０．５ｍｍ以上とすることで、板材として扱うことができるため、成形で平面精度を確保することが可能となる。【００３１】
また、マイクロチップを用いて電気泳動を行うとジュール熱が発生する。ジュール熱は印加電圧と電流の積で表される。電気泳動中にジュール熱が発生すると溶液内で対流が起こり、分離能の低下につながる場合がある。また、ジュール熱によって温度が上昇すると、タンパク質やＤＮＡ、ＲＮＡなどの生体高分子自体の構造が変化して本来の分離とは異なる結果となることがある。ジュール熱を小さく一定に抑えたり、分析機器側にヒートシンクを取り付けたり、熱伝導率の高い樹脂材料をマイクロチップ基板に用いたりする工夫が必要となる。【００３２】
例えば、微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０には、成形性が良く、ＳｉＯ２膜１２の密着性が良い樹脂材料を用い、蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板１３には、活性化が容易な樹脂材料や、透明性、熱伝導性の良い樹脂材料を用いることが好ましい。例えば、マイクロチップ基板１３には、熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上の樹脂材料を用いることが好ましい。熱伝導率が高い樹脂材料として、例えば、出光興産製の高熱伝導ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）（熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ）、東レの高熱伝導ＰＰＳ樹脂（熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上）、松下電子部品製のパワーソリューションボード（熱伝導率が３Ｗ／ｍ・Ｋ）などが挙げられる。
（ゼータ電位）
また、マイクロチップ基板１０に形成された微細流路１１の内面のゼータ電位と、蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板１３の表面のゼータ電位が、−８０ｍＶ〜−４０ｍＶであることが好ましい。この実施形態では、ゼータ電位が−６０ｍＶであるＳｉＯ２膜１２を形成することで、微細流路１１の内面のゼータ電位を−６０ｍＶにすることができる。また、基板表面に対して活性化処理を施すことにより、マイクロチップ基板１３の表面のゼータ電位を−８０ｍＶ〜−４０ｍＶにすることができる。【００３３】
さらに、微細流路１１の内面のゼータ電位と、蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板１３の表面のゼータ電位の差の絶対値が、３０ｍＶ以下であることが好ましく、差の絶対値が１０ｍＶ以下であることがより好ましい。この実施形態では、マイクロチップ基板１３の表面を活性化することで、微細流路１１の内面に形成されたＳｉＯ２膜１２とのゼータ電位の差の絶対値を３０ｍＶ以下にすることができる。また、微細流路１１の内面に形成されたＳｉＯ２膜１２とのゼータ電位の差の絶対値が３０ｍＶ以下になるような樹脂材料をマイクロチップ基板１３に用いても良い。
（ゼータ電位について）
ここで、ゼータ電位について説明する。固体表面に液体が接している場合の界面の電気的性質を考える。固体表面ではカルボキシル基やアミノ基のような解離基の電離が起こったり、固体表面が液中からプラス又はマイナスのイオンを吸着して電荷を持ったり、溶媒分子の双極子の配向が起きたりするため、固体／液体界面（以下、固液界面と称する場合がある）では電位差が発生している。固体表面と溶液を含む系全体では電気的中性が保たれているため、界面付近では電荷の不均一な分布が発生する。これを界面電気二重層と称し、それに基づく電位差を実験で求めたものがゼータ電位である。マイクロチップにおいては、従来の分析システムと比較して、体積に対する微細流路の表面積の割合が著しく増加するため、表面の与える影響が大きくなる。微細流路の固液界面を制御するために、ゼータ電位は重要な指標となる。
（ゼータ電位の測定方法）
この実施形態では、大塚電子（株）製のゼータ電位計（ＥＬＳ−Ｚ２）を用いてゼータ電位を測定した。微細流路の内面は表面積が小さいため、内面のゼータ電位の測定は困難である。そこで、マイクロチップ基板１０と同じ樹脂で平板の試料を作製し、その平板にＳｉＯ２膜を形成することで、微細流路１１の内面と仮定して測定を行った。また、マイクロチップ基板１３と同じ樹脂で平板の試料を作製し、その平板に活性化処理を施して測定を行った。なお、測定には、平板試料と相互作用を持たない（吸着しない）ラテックスモニター粒子を使用した。【００３４】
上述したように、微細流路の内面には電気二重層があり、微細流路に平行に外部から電場を働かせると、電気二重層中の電荷が移動するため、微細流路内の溶媒もそれに伴って移動する。この現象を電気浸透と称し、その流れを電気浸透流と称する。例えば、石英ガラスの微細流路を考えた場合、石英ガラスの表面はマイナスに帯電しているため、微細流路の内面付近にはプラスのイオンや粒子が集まる。そして、電場がかけられるとこれらのイオンや粒子により内面付近でマイナス電極側への流れが生じ、その流れを補償するために、微細流路中央付近では逆方向への流れが生じる。電気泳動を行う場合には、電気泳動の流速の他に、電気浸透流やその反作用で生じる逆向きの流れを考慮する必要がある。【００３５】
電気浸透流の流速は電界強度とゼータ電位に比例するため、ゼータ電位が微細流路内部の各面で異なる場合、電気浸透流の流速に差が生じてしまい、電気泳動を行う場合に、液体試料の流速の均一性を妨げる原因になってしまう。【００３６】
そこで、この実施形態に係るマイクロチップでは、微細流路１１の蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板１３の表面に対して活性化処理を施すことで、微細流路１１に形成されたＳｉＯ２膜１２とのゼータ電位の差の絶対値を３０ｍＶ以下にすることができる。そのことにより、電気泳動を行う場合に、液体試料の流速差を小さくして、流速の均一性を保つことが可能となる。【００３７】
また、生体高分子であるＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質を分子の大きさによって篩い分けする場合を考える。分子の篩い分け手法としては、透析、ゲル濾過、キャピラリー電気泳動、ゲル電気泳動、超遠心分離などがあり、いずれの方法もマイクロチップに応用、適用可能である。ここでは、電気泳動を例に説明する。【００３８】
ＤＮＡ、ＲＮＡの電気泳動を考えた場合、ＤＮＡ、ＲＮＡは溶液中でマイナスに帯電している。そのため、微細流路の表面のゼータ電位がプラスであれば、微細流路の内面がプラスに帯電しているため、ＤＮＡ、ＲＮＡと電気的に引き合い、ＤＮＡ、ＲＮＡが微細流路の表面に付着しやすくなる。一方、微細流路の表面のゼータ電位がマイナスであれば、微細流路の内面がマイナスに帯電しているため、ＤＮＡ、ＲＮＡと電気的に反発しあい、ＤＮＡ、ＲＮＡが微細流路の表面に付着しにくくなる。従って、微細流路の表面のゼータ電位はマイナスであることが望ましい。【００３９】
また、タンパク質は溶液中でプラス、又はマイナスに帯電しているものが存在する。タンパク質の代表的な分析手法であるＳＤＳ−ポリアクリルアミド電気泳動法を行う場合、タンパク質にＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）を結合させて全体をマイナスに帯電させる。そのため、微細流路の内面がプラスに帯電していると（ゼータ電位がプラスであると）、タンパク質と電気的に引き合い、微細流路の内面にタンパク質が付着しやすくなる。一方、微細流路の表面のゼータ電位がマイナスであれば、微細流路の内面がマイナスに帯電しているため、たんぱく質と電気的に反発しあい、タンパク質が微細流路の表面に付着しにくくなる。従って、微細流路の表面のゼータ電位はマイナスであることが望ましい。【００４０】
また、マイクロチップを用いた分析では、様々なｐＨの溶液を利用することが考えられるため、各ｐＨでのゼータ電位を測定することも有用である。なお、この実施形態でのゼータ電位は中性（ｐＨ＝７）での値とする。【００４１】
この実施形態では、微細流路１１の内面にＳｉＯ２膜１２を形成している。ＳｉＯ２膜のゼータ電位は−６０ｍＶであり、マイナスの値である。さらに、微細流路１１の蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板１３の表面を活性化処理することで、表面のゼータ電位を−８０ｍＶ〜−４０ｍＶにすることができる。これにより、微細流路の内面と、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などが電気的に反発し、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などが微細流路の内面に付着しにくくなる。また、ＳｉＯ２膜は親水性を有するため、微細流路への溶液の導入が容易となる。さらに、ＳｉＯ２膜は化学的に安定であるため、親水性機能を安定的に持続させることができる。【００４２】
ところで、流速の均一性を高めるためには、微細流路１１の内面のみならず、微細流路１１の蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板１３の表面にＳｉＯ２膜を形成し、流路の内面を全てＳｉＯ２膜で覆うことが好ましいが、ＳｉＯ２膜を形成した樹脂製のマイクロチップ基板同士を接合することは技術的に困難である。例えば、ＳｉＯ２膜の表面を活性化させることで、マイクロチップ基板同士を接合する方法が考えられるが、基板同士の接触面積を確保する必要がある。しなしながら、ＳｉＯ２膜はガラスと同様に硬く、圧力を加えてもマイクロメータオーダー以下の表面での変形は少ない。そのため、ＳｉＯ２膜同士を接合しようとした場合、表面粗さＲａが問題となり、Ｒａ≦２ｎｍとする必要がある。成形でＲａ≦２ｎｍとするには技術的に難しく、成形サイクルタイムの増加で改善したり、成形でＲａ≦２ｎｍが達成できない場合は、ＳｉＯ２膜を形成した後、ＳｉＯ２膜を研磨したりする必要がある。このような場合、コストや工程が増えてしまう問題がある。【００４３】
そこで、この実施形態では、微細流路１１の内面にＳｉＯ２膜を形成し、蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板１３にはＳｉＯ２膜を形成せずに、柔らかい樹脂表面を活性化することで、接合で圧力を加えたときにマイクロチップ基板１３は柔軟に変形する。これにより、マイクロチップ基板１０、１３の接合面において接触面積を確保でき、良好な接合が得られる。また、活性化によってマイクロチップ基板１３の表面は親水化されるため、接合と親水処理を同時に行うことができ、低コストでマイクロチップを製造することが可能となる。これにより、流路の内面全てをＳｉＯ２膜で覆う場合と、ほぼ同じ効果を奏することが可能となる。
（製造方法）
次に、上述した実施形態に係るマイクロチップの製造方法について説明する。この実施形態においては、マイクロチップ基板１０の微細流路１１が形成されている面にＳｉＯ２膜１２を形成し、マイクロチップ基板１３の表面に対しては活性化処理を施す。そして、マイクロチップ基板１０は、微細流路１１が形成されている面を内側にし、マイクロチップ基板１３は、活性化処理が施された面を内側にして、マイクロチップ基板１０、１３を
接合する。以下、ＳｉＯ２膜１２の形成方法と、活性化処理について説明する。【００４４】
まず、マイクロチップ基板１０の微細流路１１が形成されている面にＳｉＯ２膜１２を形成する。このとき、微細流路１１の内面にＳｉＯ２膜１２を形成する。ＳｉＯ２膜１２は、ＳｉＯ２を主成分とする膜であり、ＳｉＯ２膜の親水性機能が保たれる程度であれば、ＳｉＯ２以外の不純物を含んでいても構わない。【００４５】
また、微細流路１１の内面のみならず、図１に示すように、マイクロチップ基板１３と接合する面（接合面）にもＳｉＯ２膜を形成しても良い。微細流路１１の内面のみにＳｉＯ２膜を形成する場合は、内面のみにＳｉＯ２膜が形成されるようにマイクロチップ基板１０の表面をマスクキングしてＳｉＯ２膜１２を形成する。一方、マイクロチップ基板１３と接合する面（接合面）にもＳｉＯ２膜を形成する場合は、表面にマスキングをせずにＳｉＯ２膜を形成する。
（ＳｉＯ２膜の形成方法）
ＳｉＯ２膜１２は、例えば、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、又は塗布によって形成することができ、その成膜方法は特に限定されない。塗布、スパッタリング、又はＣＶＤによる成膜方法が、微細流路１１の内面、特に微細流路１１の垂直壁面に密着性の良好なＳｉＯ２膜を形成できるため、より好ましい方法である。
（塗布によるＳｉＯ２膜の形成例）
例えば、塗布によってＳｉＯ２膜１２を形成する場合、硬化後にＳｉＯ２の膜となる塗布溶液をマイクロチップ基板１０の表面に塗布し、その後、塗布溶液を硬化させることで、マイクロチップ基板１０の表面にＳｉＯ２膜１２を形成することができる。【００４６】
塗布溶液としては、例えば、アルコキシシランを加水分解、縮重合して得られるポリシロキサンオリゴマーをアルコール溶媒に溶かしたものを用いる。この場合、塗布溶液を加熱してアルコール溶媒を揮発させ、ＳｉＯ２膜を形成する。具体的には、ＪＳＲ社製のグラスカ７００３や、コルコート社製のメチルシリケート５１などが挙げられる。【００４７】
また、パーヒドロポリシラザンをキシレン、ジブチルエーテル溶媒に溶かしたものを塗布溶液に用いる。この場合、塗布溶液を加熱して溶媒を揮発させると同時に水と反応させて、ＳｉＯ２膜を形成する。具体的には、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製のアクアミカなどが挙げられる。【００４８】
また、アルコキシシリル基含有ポリマーとアルコキシシランを加水分解・共縮合して得られる無機−有機ハイブリッドポリマーをアルコール溶媒に溶かしたものを塗布溶液に用いる。この場合、加熱してアルコール溶媒を揮発させ、ＳｉＯ２が主成分となるハイブリッド膜を形成する。具体的には、ＪＳＲ社製のグラスカ７５０６などが挙げられる。
（塗布溶液の塗布方法）
塗布溶液をマイクロチップ基板１０に均一に塗布することが重要である。塗布溶液の物性（粘度、揮発性）を考慮し、塗布方法を適宜選択する。例えば、ディッピング、スプレーコーティング、スピンコーティング、スリットコーティング、スクリーン印刷、パッド印刷、インクジェット印刷などが挙げられる。【００４９】
そして、塗布溶液を硬化させることで、ＳｉＯ２膜１２を形成する。例えば、熱硬化性の塗布溶液を用いた場合は、熱処理を施すことにより塗布溶液を硬化させて、ＳｉＯ２膜１２を形成する。
（塗布溶液の硬化方法）
塗布溶液を硬化させてＳｉＯ２膜を形成する際には、塗布溶液の溶媒を十分に揮発させ、ＳｉＯ２の強固なネットワークを形成できることが望ましい。塗布溶液の物性（粘度、揮発性、触媒）を考慮し、硬化方法を適宜選択する。例えば、常温で塗布溶液を放置して硬化させたり、塗布溶液を６０℃〜１００℃の温度で加熱することで硬化させたり、塗布溶液を高温高湿下（温度６０℃で湿度９０％、温度８０℃で湿度９０％など）で硬化させたりする。また、紫外線硬化や、可視光硬化などを利用して塗布溶液を硬化させても良い。
（スパッタリングによるＳｉＯ２膜の形成例）
また、スパッタリングによってＳｉＯ２膜１２を形成する場合、例えば、シンクロン製スパッタリング装置（装置名：ＲＡＳ−１１００Ｃ）を使用してＳｉＯ２膜１２を形成した。シリコンのメタル成膜室と酸化室に分かれており、基材を貼り付けたドラムを回転させてＳｉＯ２膜１２を形成する。例えば、アルゴンガス流量が２５０ｓｃｃｍ、酸素ガス流量が１２０ｓｃｃｍ、ＲＦ出力が４．５ｋＷ、成膜レートが４Å／ｓｅｃの条件で、ＳｉＯ２膜１２を２００ｎｍ成膜した。
（ＣＶＤによるＳｉＯ２膜の形成例）
また、ＣＶＤによってＳｉＯ２膜１２を形成する場合、例えば、サムコ社製ＣＶＤ装置（装置名：ＰＤ−２７０ＳＴ）を使用してＳｉＯ２膜１２を形成した。ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｏｘｙ  Ｓｉｌａｎｅ）、ＴＭＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｍｔｈｏｘｙ  Ｓｉｌａｎｅ）など、シリコンを含む液体ソースを気化させ、プラズマ空間中で分解、酸化させることでＳｉＯ２膜１２を形成する。例えば、ＴＥＯＳ流量が１２ｓｃｃｍ、酸素ガス流量が４００ｓｃｃｍ、ＲＦ出力が３００Ｗ、圧力が５０Ｐａ、成膜レートが３０Å／ｓｅｃの条件で、ＳｉＯ２膜１２を２００ｎｍ成膜した。
（ＳｉＯ２膜の膜厚）
ＳｉＯ２膜１２の膜厚は、微細流路１１の内面がすべてＳｉＯ２で覆われること、微細流路１１への密着性が確保できること、微細流路１１を塞いでしまわないことなどを考慮して決定する。塗布によってＳｉＯ２膜を形成する場合は、塗布溶液の特性、種類に応じて膜厚を調整する。例えば、１０ｎｍ〜３μｍの範囲内の値であることが好ましく、１０ｎｍ〜２μｍの範囲内の値であることがより好ましい。また、スパッタリングやＣＶＤによってＳｉＯ２膜を形成する場合であって、緻密なＳｉＯ２膜を形成する場合、ＳｉＯ２膜の内部応力が増加する傾向にあるため、１０ｎｍ〜１μｍの範囲内の値であることが好ましく、１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内の値であることがより好ましい。【００５０】
一方、マイクロチップ基板１３に対しては、基板表面に対して活性化処理を施す。その後、マイクロチップ基板１０は、微細流路１１が形成された面を内側にし、マイクロチップ基板１３は、活性化処理が施された表面を内側にして両基板を接合する。
（活性化の方法）
活性化とは、原子や分子が光・熱などのエネルギーを得て高いエネルギー状態になることをいう。この実施形態においてマイクロチップ基板１３の表面が活性化されるとは、マイクロチップ基板１３の表面に付着している有機物などを光・熱などの高いエネルギーを照射することで分解、除去し、そのことによって、表面にＯＨ基の結合手が生成され、化学反応を起こし易い状態になることをいう。活性化の手法としては、紫外線照射、プラズマ照射、イオンビーム照射、超音波洗浄、酸アルカリ洗浄、加熱などが挙げられるが、特にそれらの手法に限定されるものではない。ここでは、活性化の１例として、紫外線照射、イオン照射、及びプラズマ照射について詳しく説明する。
（紫外線照射の例）
紫外線照射によってマイクロチップ基板１３の表面を活性化させる場合、波長が１７０ｎｍ〜１８０ｎｍの紫外線を基板表面に照射して活性化させることが好ましい。例えば、ウシオ電機株式会社製のエキシマ光照射ユニット（形式ＵＥＲ２０−１７２Ｃ）を使用し、波長が１７２ｎｍ、放射強度が１０ｍＷ／ｃｍ２の条件で、エキシマ光照射を行い、マイクロチップ基板１３の表面を活性化する。マイクロチップ基板１３の表面にエキシマ光を照射することで、微量の有機物を分解除去する。また、エキシマ光が空間に存在する酸素に直接作用することで、励起酸素原子、オゾンなどの活性酸素種を高濃度に発生させ、微量の有機物を分解除去し、ＯＨ基の結合手を生成してマイクロチップ基板１３の表面を活性化させる。【００５１】
例えば、波長が１７２ｎｍのエキシマ光の光エネルギーは１６６．６ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、ほとんどの分子結合エネルギーよりも高いため、マイクロチップ基板１３の表面の活性化には有効である。
（イオンビーム照射の例）
また、イオンビーム照射によってマイクロチップ基板１３を活性化させる場合、例えば、株式会社オプトラン製のＲＦイオンソース（形式ＯＩＳ−ｔｗｏ）を使用し、酸素ガス流量が５０ｓｃｃｍ、アルゴンガス流量が８ｓｃｃｍ、ビーム電圧が５００Ｖ、ビーム電流が４００ｍＡ、真空度が１．５×１０−２Ｐａの条件で、イオンビーム照射を行い、マイクロチップ基板１３の表面を活性化する。マイクロチップ基板１３の表面に酸素イオン、アルゴンイオンを照射することで、微量の有機物を分解除去し、ＯＨ基の結合手を生成してマイクロチップ基板１３の表面を活性化させる。
（プラズマ照射の例）
また、プラズマ照射によってマイクロチップ基板１３を活性化させる場合、例えば、サムコ株式会社製のプラズマドライクリーナー（形式ＰＣ−１０００）を使用し、酸素ガス流量が２００ｓｃｃｍ、ＲＦ出力が４００Ｗ、真空度が５０Ｐａの条件で、プラズマ照射を行い、マイクロチップ基板１３の表面を活性化する。マイクロチップ基板１３の表面にプラズマを照射することで、微量の有機物を分解除去し、ＯＨ基の結合手を生成してマイクロチップ基板１３の表面を活性化させる。プラズマ中にはガス、電子、励起種、イオン、ラジカルが存在し、それらがマイクロチップ基板１３の表面に作用して活性化させる。【００５２】
以上のように、微細流路１１の内面にＳｉＯ２膜を形成することで、微細流路１１の内面を親水化することができる。ＳｉＯ２膜はゼータ電位がマイナスであるため、タンパク質、ＤＮＡなどの微細流路１１の内面への付着を抑制することが可能となる。【００５３】
また、マイクロチップ基板１３の表面に対して活性化処理を施すことにより、接合面積を確保して、マイクロチップ基板１０、１３を良好に接合することが可能となる。さらに、活性化処理によって、マイクロチップ基板１３の表面は親水化されるため、マイクロチップ基板１０、１３を接合するとともに、流路の内面を親水化させることが可能となる。これにより、流路の内面が親水化されたマイクロチップを低コストで製造することが可能となる。さらに、活性化処理を施すことで、微細流路１１に形成されたＳｉＯ２膜とのゼータ電位の差を小さくすることができる。そのことにより、流路内における液体試料の流速差を小さくして、液体試料の流速の均一性を保つことが可能となる。
【実施例】
【００５４】
次に、具体的な実施例について図２を参照して説明する。図２は、実施例に関する条件を示す表である。
（実施例１）
（マイクロチップ基板）
射出成形機で透明樹脂材料の環状ポリオレフィン樹脂（日本ゼオン社製、ゼオノア）を成形し、外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの板状部材に幅５０μｍ、深さ５０μｍの複数の微細流路（アスペクト比が１）と、内径２ｍｍの複数の貫通孔で構成される流路側マイクロチップ基板を作製した。この流路側マイクロチップ基板が、上記実施形態における微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０に相当する。また、同様に外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍのカバー側マイクロチップ基板を作製した。このカバー側マイクロチップ基板が、上記実施形態における蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板１３に相当する。
（ＳｉＯ２膜の形成）
そして、流路側マイクロチップ基板の微細流路が形成された面（接合面）に、ＣＶＤ装置（サムコ社製、ＰＤ−２７０ＳＴ）を使用してＳｉＯ２膜を形成した。ＣＶＤの原料は、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｏｘｙ  Ｓｉｌａｎｅ）を使用した。流量を１２ｓｃｃｍ、酸素ガス流量を４００ｓｃｃｍ、ＲＦ出力を３００Ｗ、圧力を５０Ｐａ、成膜レートを３０Å／ｓｅｃにて、ＳｉＯ２膜を２００ｎｍ形成した。ＣＶＤ装置を使用することで、幅５０μｍ、深さ５０μｍの微細流路内部にもＳｉＯ２膜を均一に形成することができた。微細流路内部のＳｉＯ２膜の厚さは１３０ｎｍであった。
（活性化処理）
サムコ（株）製のプラズマドライクリーナー（形式ＰＣ−１０００）を使用し、酸素ガス流量２００ｓｃｃｍ、ＲＦ出力４００Ｗ、真空度５０Ｐａの条件にて、流路側マイクロチップ基板のＳｉＯ２膜とカバー側マイクロチップ基板の表面にプラズマを５分間照射した。流路側マイクロチップ基板に対しては、微細流路が形成されている面（ＳｉＯ２膜が形成されている面）にプラズマを照射した。これにより、流路側マイクロチップ基板のＳｉＯ２膜の表面と、カバー側マイクロチップ基板の表面を活性化した。カバー側マイクロチップ基板の表面の接触角は、１０°程度であった。【００５５】
カバー側マイクロチップ基板の表面電位を測定したところ、プラズマ照射前は−２０ｍＶであったが、照射後には−５５ｍＶに変化していることを確認した。また、流路側マイクロチップ基板の表面電位は−６０ｍＶであった。
（接合）
そして、基板表面の活性状態が失われないよう、プラズマ照射後５分以内に大気開放してから、微細流路が形成された面を内側にして、流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板を合わせ、１ｋｇｆ／ｃｍ２の力で圧着させ、基板同士を接合した。なお、実施例１においては、大気に開放した状態で基板同士を接合したが、プラズマ照射後に大気開放せずに真空中で基板同士を圧着させれば、より強固に接合できる。この接合によって、微細流路に繋がる内径２ｍｍ、深さ１ｍｍの開口部が形成された。
（評価）
上記マイクロチップに形成された開口部から、微細流路内部にポリマーを含む粘稠な緩衝液を加圧注入し、つづいて蛍光標識したＤＮＡサンプルを注入した。さらにマイクロチップの開口部の２箇所に電極を差し込み、２０００Ｖの高電圧をかけて電気泳動を行い、蛍光検出器によりＤＮＡサンプルを検出した。電気泳動では標識されたＤＮＡサンプルが微細流路内を均一な流速で流れる様子が観測された。またＤＮＡサンプルが通過した後の微細流路内を観察したところ、蛍光は検出されず、したがってＤＮＡサンプルが流路壁面に付着していないことが確認できた。
（実施例２）
（マイクロチップ基板）
射出成形機で透明樹脂材料の環状ポリオレフィン樹脂（日本ゼオン社製、ゼオノア）を成形し、外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの板状部材に幅５０μｍ、深さ５０μｍの複数の微細流路（アスペクト比が１）と、内径２ｍｍの複数の貫通孔で構成される流路側マイクロチップ基板を作製した。この流路側マイクロチップ基板が、上記実施形態における微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０に相当する。また、同様に外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍのカバー側マイクロチップ基板を作製した。このカバー側マイクロチップ基板が、上記実施形態における蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板１３に相当する。
（ＳｉＯ２膜の形成）
そして、流路側マイクロチップ基板の微細流路が形成された面（接合面）に、ＣＶＤ装置（サムコ社製、ＰＤ−２７０ＳＴ）を使用してＳｉＯ２膜を形成した。ＣＶＤの原料は、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｏｘｙ  Ｓｉｌａｎｅ）を使用した。流量を１２ｓｃｃｍ、酸素ガス流量を４００ｓｃｃｍ、ＲＦ出力を３００Ｗ、圧力を５０Ｐａ、成膜レートを３０Å／ｓｅｃにて、ＳｉＯ２膜を２００ｎｍ形成した。ＣＶＤ装置を使用することで、幅５０μｍ、深さ５０μｍの微細流路内部にもＳｉＯ２膜を均一に形成することができた。微細流路内部のＳｉＯ２膜の厚さは１３０ｎｍであった。
（活性化処理）
ウシオ電機製のエキシマ光照射ユニット（形式ＵＥＲ２０−１７２Ｃ）を使用し、波長１７２ｎｍ、放射強度１０ｍＷ／ｃｍ２の条件にて、流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板の表面にエキシマ光を３０秒間照射した。流路側マイクロチップ基板に対しては、微細流路が形成されている面（ＳｉＯ２膜が形成されている面）にエキシマ光を照射した。これにより、流路側マイクロチップ基板のＳｉＯ２膜の表面と、カバー側マイクロチップ基板の表面を活性化した。カバー側マイクロチップ基板の表面の接触角は、１０°程度であった。【００５６】
カバー側マイクロチップ基板の表面電位を測定したところ、エキシマ光照射前は−２０ｍＶであったが、照射後には−５０ｍＶに変化していることを確認した。また、流路側マイクロチップ基板の表面電位は−６０ｍＶであった。
（接合）
そして、基板表面の活性状態が失われないよう、エキシマ光照射後１分以内に、微細流路が形成された面を内側にして、流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板を合わせ、１ｋｇｆ／ｃｍ２の力で圧着させ、基板同士を接合した。この接合によって、微細流路に繋がる内径２ｍｍ、深さ１ｍｍの開口部が形成された。
（評価）
上記マイクロチップに形成された開口部から、微細流路内部にポリマーを含む粘稠な緩衝液を加圧注入し、つづいて蛍光標識したＤＮＡサンプルを注入した。さらにマイクロチップの開口部の２箇所に電極を差し込み、２０００Ｖの高電圧をかけて電気泳動を行い、蛍光検出器によりＤＮＡサンプルを検出した。電気泳動では標識されたＤＮＡサンプルが微細流路内を均一な流速で流れる様子が観測された。またＤＮＡサンプルが通過した後の微細流路内を観察したところ、蛍光は検出されず、したがってＤＮＡサンプルが流路壁面に付着していないことが確認できた。
（実施例３）
（マイクロチップ基板）
射出成形機で透明樹脂材料の環状ポリオレフィン樹脂（日本ゼオン社製、ゼオノア）を成形し、外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの板状部材に幅５０μｍ、深さ５０μｍの複数の微細流路（アスペクト比が１）と、内径２ｍｍの複数の貫通孔で構成される流路側マイクロチップ基板を作製した。この流路側マイクロチップ基板が、上記実施形態における微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０に相当する。また、同様に外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍのカバー側マイクロチップ基板を作製した。このカバー側マイクロチップ基板が、上記実施形態における蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板１３に相当する。
（ＳｉＯ２膜の形成）
そして、流路側マイクロチップ基板の微細流路が形成された面（接合面）に、ＣＶＤ装置（サムコ社製、ＰＤ−２７０ＳＴ）を使用してＳｉＯ２膜を２００ｎｍ形成した。ＣＶＤの原料は、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｏｘｙ  Ｓｉｌａｎｅ）を使用した。流量を１２ｓｃｃｍ、酸素ガス流量を４００ｓｃｃｍ、ＲＦ出力を３００Ｗ、圧力を５０Ｐａ、成膜レートを３０Å／ｓｅｃにて、ＳｉＯ２膜を２００ｎｍ形成した。ＣＶＤ装置を使用することで、幅５０μｍ、深さ５０μｍの微細流路内部にもＳｉＯ２膜を均一に形成することができた。微細流路内部のＳｉＯ２膜の厚さは１３０ｎｍであった。
（活性化処理）
（株）オプトラン製のＲＦイオンソース（形式ＯＩＳ−ｔｗｏ）を使用し、酸素ガス流量５０ｓｃｃｍ、アルゴンガス流量８ｓｃｃｍ、ビーム電圧５００Ｖ、ビーム電流４００ｍＡ、真空度１．５Ｅ−２Ｐａの条件にて、流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板の表面にアルゴンイオンビームを３０秒間照射した。流路側マイクロチップ基板に対しては、微細流路が形成されている面（ＳｉＯ２膜が形成されている面）にアルゴンイオンビームを照射した。これにより、流路側マイクロチップ基板のＳｉＯ２膜の表面と、カバー側マイクロチップ基板の表面を活性化した。カバー側マイクロチップ基板の表面の接触角は、１５°程度であった。【００５７】
カバー側マイクロチップ基板の表面電位を測定したところ、アルゴンイオンビーム照射前は−２０ｍＶであったが、照射後には−４８ｍＶに変化していることを確認した。また、流路側マイクロチップ基板の表面電位は−６０ｍＶであった。
（接合）
そして、基板表面の活性状態が失われないよう、アルゴンイオンビーム照射後５分以内に大気開放してから、微細流路が形成された面を内側にして、流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板を合わせ、１ｋｇｆ／ｃｍ２の力で圧着させ、基板同士を接合した。なお、実施例３においては、大気に開放した状態で基板同士を接合したが、アルゴンイオンビーム照射後に大気開放せずに真空中で基板同士を圧着させれば、より強固に接合できる。この接合によって、微細流路に繋がる内径２ｍｍ、深さ１ｍｍの開口部が形成された。
（評価）
上記マイクロチップに形成された開口部から、微細流路内部にポリマーを含む粘稠な緩衝液を加圧注入し、つづいて蛍光標識したＤＮＡサンプルを注入した。さらにマイクロチップの開口部の２箇所に電極を差し込み、２０００Ｖの高電圧をかけて電気泳動を行い、蛍光検出器によりＤＮＡサンプルを検出した。電気泳動では標識されたＤＮＡサンプルが微細流路内を均一な流速で流れる様子が観測された。またＤＮＡサンプルが通過した後の微細流路内を観察したところ、蛍光は検出されず、したがってＤＮＡサンプルが流路壁面に付着していないことが確認できた。
（実施例４）
（マイクロチップ基板）
射出成形機で透明樹脂材料の環状ポリオレフィン樹脂（日本ゼオン社製、ゼオノア）を成形し、外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの板状部材に幅５０μｍ、深さ５０μｍの複数の微細流路（アスペクト比が１）と、内径２ｍｍの複数の貫通孔で構成される流路側マイクロチップ基板を作製した。この流路側マイクロチップ基板が、上記実施形態における微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０に相当する。また、環状ポリオレフィン樹脂で厚さ０．１ｍｍのフィルムを成形し、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさに切断してカバー側マイクロチップ基板を作製した。このフィルム状のカバー側マイクロチップ基板が、上記実施形態における蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板１３に相当する。
（ＳｉＯ２膜の形成）
そして、流路側マイクロチップ基板の微細流路が形成された面（接合面）に、ＣＶＤ装置（サムコ社製、ＰＤ−２７０ＳＴ）を使用してＳｉＯ２膜を形成した。ＣＶＤの原料は、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｏｘｙ  Ｓｉｌａｎｅ）を使用した。流量を１２ｓｃｃｍ、酸素ガス流量を４００ｓｃｃｍ、ＲＦ出力を３００Ｗ、圧力を５０Ｐａ、成膜レートを３０Å／ｓｅｃにて、ＳｉＯ２膜を２００ｎｍ形成した。ＣＶＤ装置を使用することで、幅５０μｍ、深さ５０μｍの微細流路内部にもＳｉＯ２膜を均一に形成することができた。微細流路内部のＳｉＯ２膜の厚さは１３０ｎｍであった。
（活性化処理）
サムコ（株）製のプラズマドライクリーナー（形式ＰＣ−１０００）を使用し、酸素ガス流量２００ｓｃｃｍ、ＲＦ出力４００Ｗ、真空度５０Ｐａの条件にて、流路側マイクロチップ基板のＳｉＯ２膜とカバー側マイクロチップ基板の表面にプラズマを５分間照射した。流路側マイクロチップ基板に対しては、微細流路が形成されている面（ＳｉＯ２膜が形成されている面）にプラズマを照射した。これにより、流路側マイクロチップ基板のＳｉＯ２膜の表面と、カバー側マイクロチップ基板の表面を活性化した。カバー側マイクロチップ基板の表面の接触角は、１０°程度であった。【００５８】
カバー側マイクロチップ基板の表面電位を測定したところ、プラズマ照射前は−２０ｍＶであったが、照射後には−５５ｍＶに変化していることを確認した。また、流路側マイクロチップ基板の表面電位は−６０ｍＶであった。
（接合）
そして、基板表面の活性状態が失われないよう、プラズマ照射後５分以内に大気開放してから、微細流路が形成された面を内側にして、流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板を合わせ、１ｋｇｆ／ｃｍ２の力で圧着させ、基板同士を接合した。なお、実施例４においては、大気に開放した状態で基板同士を接合したが、プラズマ照射後に大気開放せずに真空中で基板同士を圧着させれば、より強固に接合できる。この接合によって、微細流路に繋がる内径２ｍｍ、深さ１ｍｍの開口部が形成された。
（評価）
上記マイクロチップに形成された開口部から、微細流路内部にポリマーを含む粘稠な緩衝液を加圧注入し、つづいて蛍光標識したＤＮＡサンプルを注入した。さらにマイクロチップの開口部の２箇所に電極を差し込み、２０００Ｖの高電圧をかけて電気泳動を行い、蛍光検出器によりＤＮＡサンプルを検出した。電気泳動では標識されたＤＮＡサンプルが微細流路内を均一な流速で流れる様子が観測された。またＤＮＡサンプルが通過した後の微細流路内を観察したところ、蛍光は検出されず、したがってＤＮＡサンプルが流路壁面
に付着していないことが確認できた。
（実施例５）
（マイクロチップ基板）
射出成形機で透明樹脂材料の環状ポリオレフィン樹脂（日本ゼオン社製、ゼオノア）を成形し、外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの板状部材に幅５０μｍ、深さ１００μｍの複数の微細流路（アスペクト比が２）と、内径２ｍｍの複数の貫通孔で構成される流路側マイクロチップ基板を作製した。この流路側マイクロチップ基板が、上記実施形態における微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０に相当する。また、同様に外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍのカバー側マイクロチップ基板を作製した。このカバー側マイクロチップ基板が、上記実施形態における蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板１３に相当する。
（ＳｉＯ２膜の形成）
そして、流路側マイクロチップ基板の微細流路が形成された面（接合面）に、ＣＶＤ装置（サムコ社製、ＰＤ−２７０ＳＴ）を使用してＳｉＯ２膜を形成した。ＣＶＤの原料は、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｏｘｙ  Ｓｉｌａｎｅ）を使用した。流量を１２ｓｃｃｍ、酸素ガス流量を４００ｓｃｃｍ、ＲＦ出力を３００Ｗ、圧力を５０Ｐａ、成膜レートを３０Å／ｓｅｃにて、ＳｉＯ２膜を２００ｎｍ形成した。ＣＶＤ装置を使用することで、幅５０μｍ、深さ１００μｍの微細流路内部にもＳｉＯ２膜を均一に形成することができた。微細流路内部のＳｉＯ２膜の厚さは１３０ｎｍであった。
（活性化処理）
サムコ（株）製のプラズマドライクリーナー（形式ＰＣ−１０００）を使用し、酸素ガス流量２００ｓｃｃｍ、ＲＦ出力４００Ｗ、真空度５０Ｐａの条件にて、流路側マイクロチップ基板のＳｉＯ２膜とカバー側マイクロチップ基板の表面にプラズマを５分間照射した。流路側マイクロチップ基板に対しては、微細流路が形成されている面（ＳｉＯ２膜が形成されている面）にプラズマを照射した。これにより、流路側マイクロチップ基板のＳｉＯ２膜の表面と、カバー側マイクロチップ基板の表面を活性化した。カバー側マイクロチップ基板の表面の接触角は、１０°程度であった。【００５９】
カバー側マイクロチップ基板の表面電位を測定したところ、プラズマ照射前は−２０ｍＶであったが、照射後には−５５ｍＶに変化していることを確認した。また、流路側マイクロチップ基板の表面電位は−６０ｍＶであった。
（接合）
そして、基板表面の活性状態が失われないよう、プラズマ照射後５分以内に大気開放してから、微細流路が形成された面を内側にして、流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板を合わせ、１ｋｇｆ／ｃｍ２の力で圧着させ、基板同士を接合した。なお、実施例５においては、大気に開放した状態で基板同士を接合したが、プラズマ照射後に大気開放せずに真空中で基板同士を圧着させれば、より強固に接合できる。この接合によって、微細流路に繋がる内径２ｍｍ、深さ１ｍｍの開口部が形成された。
（評価）
上記マイクロチップに形成された開口部から、微細流路内部にポリマーを含む粘稠な緩衝液を加圧注入し、つづいて蛍光標識したＤＮＡサンプルを注入した。さらにマイクロチップの開口部の２箇所に電極を差し込み、２０００Ｖの高電圧をかけて電気泳動を行い、蛍光検出器によりＤＮＡサンプルを検出した。電気泳動では標識されたＤＮＡサンプルが微細流路内を均一な流速で流れる様子が観測された。またＤＮＡサンプルが通過した後の微細流路内を観察したところ、蛍光は検出されず、したがってＤＮＡサンプルが流路壁面
に付着していないことが確認できた。【００６０】
以上のように、この発明の実施例によると、微細流路の内面にＳｉＯ２膜を形成することで、微細流路の内面を親水化することができ、そのことにより、タンパク質やＤＮＡなどの微細流路の内面への付着を抑制することが可能となる。また、カバー側マイクロチップ基板の表面に対して活性化処理を施すことにより、接合面積を確保して、基板同士を良好に接合することが可能となる。さらに、活性化処理によって、微細流路に形成されたＳｉＯ２膜とのゼータ電位の差を小さくすることができ、そのことにより、流路内における液体試料の流速の差を小さくして、液体試料の流速の均一性を保つことが可能となる。なお、実施例１から実施例５に示したマイクロチップ基板の材料、ＳｉＯ２膜の形成方法、活性化の方法などは１例であり、この発明がこれらに限定されるものではない。
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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