(57)【要約】    【課題】  ウェルへの液の注入と取出しを容易にする。    【解決手段】  ウェル４は誘電体層１０で覆われた電極６とウェル表面に露出した電極８を備えている。試料注入時は電極６，８間に電圧を印加して誘電体層１０表面を試料１８に対して親水性にして濡れ性をよくし、試料排出時は電極６，８間の電圧を遮断し、誘電体層１０の疎水性により濡れ性を悪くする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基材に微小なウェルを複数形成したマイクロウェルプレートであって、
前記各ウェルは互いに絶縁された一対の電極を備え、それらの電極のうちの少なくとも一方はウェル内では誘電体層により覆われていてウェルに収容される試料はその誘電体層と接触するように配置されており、
前記両電極間の電圧印加のオン、オフの切替えによりウェルに注入される試料に対する前記誘電体層表面の濡れ性を変化させるものであることを特徴とするマイクロウェルプレート。
【請求項２】
ウェル内で前記誘電体層により覆われている電極はウェル近傍の基材に埋め込まれている請求項１に記載のマイクロウェルプレート。
【請求項３】
前記一対の電極のうちの他方はウェル表面に露出している請求項１又は２に記載のマイクロウェルプレート。
【請求項４】
ウェル内で電極を覆っている誘電体層は疎水性であり、前記両電極への電圧印加によりウェル表面の濡れ性をよくする請求項１から３のいずれかに記載のマイクロウェルプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基材表面に試料を収容して処理に供される複数のウェルが形成されたマイクロウェルプレートに関し、特に細胞のアッセイや培養などの生物学分野で用いるのに適したマイクロウェルプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロウェルプレートとしては、ポリプロピレンなどの樹脂を用いた基材の表面に容量が１μＬ〜１ｍＬ程度のマイクロウェルが複数個形成されたものが市販され利用されている。
【０００３】
誘電体基材に電解質の液滴が接触しているときに、基材と液滴間に電圧を印加すると基材の液滴に対する濡れ性が変化することが知られている。これは電気的濡れ性（Electro Wetting on Dielectric：ＥＷＯＤ）制御とよばれている（非特許文献１参照。）。すなわち、誘電体基材の表面に電解質の液滴が接触すると、液滴と基材との界面に電気二重層（Electric double layer：ＥＤＬ）が５〜１００Åの厚さに形成される。そこで、基材と液滴間に電圧を印加すると、その電気二重層の電荷密度が変化することによって液滴の基材に対する接触角が変化し、濡れ性がするというものである。
【０００４】
同文献ではまた、この現象の応用としてポンプが提案されている。そこでは、マイクロチャンネルの壁面の一方に流路方向に沿って連続した電極をグラウンド電極として配置し、それに対向する他方の壁面に互いに独立した複数の電極を制御電極として流路に沿って配列して、両電極上を誘電体樹脂層で覆っている。そして、制御電極に順次電圧を印加していくことによって流路の進行方向に沿って濡れ性を変化させていき、液滴を流路に沿って移動させるように駆動するポンプ作用をさせる。
【非特許文献１】Hyejin Moon and Sung Kwon Cho, Journal of Applied Physics, Vol.92, No.7, P.4080-4087 (2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば生体試料についてみると、今後ますます要求される生体試料量の低減と多項目検査のためにはウェル容量の微小化が求められる。ウェルが微小容量になった場合、ウェル表面の濡れ性が総容量に与える影響が相対的に大きくなる。すなわち、濡れ性の悪いウェル表面であれば、注液の際に「入りにくい」状態になり、逆に濡れ性の良いウェル表面の場合は、注液は問題ないが、取出しの際にウェル内に試料が残存するという問題が生じる。
本発明は、微小なウェル容量をもつマイクロウェルプレートにおいて、ウェルへの液の注入と取出しを容易にすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ウェル表面の濡れ性を動的に制御するものであり、電気的方法による濡れ性制御を行い、必要な時に親水性と疎水性を切り替えられるようにする。
本発明のマイクロウェルプレートは、誘電体基材に微小なウェルを複数形成したものであって、各ウェルは互いに絶縁された一対の電極を備え、それらの電極のうちの少なくとも一方はウェル内では誘電体層により覆われていてウェルに収容される試料はその誘電体層と接触するように配置されており、両電極間の電圧印加のオン、オフの切替えによりウェルに注入される試料に対する前記誘電体層表面の濡れ性を変化させるものである。
【０００７】
ウェル内で誘電体層により覆われている電極はウェル近傍の基材に埋め込まれていることにより誘電体層により覆われているようにすることができる。
一対の電極のうちの他方も誘電体層により覆われているように配置してもよく、又はウェル表面に露出するように配置することもできる。
【０００８】
ウェル内で電極を覆っている誘電体層として疎水性のものを使用し、電極への電圧印加によりその誘電体層表面の濡れ性をよくするように使用することができる。
基材又は電極を覆う誘電体層を構成する材質として、疎水性のものとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ四フッ化エチレンなどのフッ素樹脂、ポリスチレン、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ポリカーボネートを初めとする種々の有機ポリマーを使用することができる。
【０００９】
図１は濡れ性制御を概略的に示したものである。１はウェル表面の誘電体層であり、その下層には電極が配置されている。誘電体層１には液滴３が接触している。誘電体層１と液滴３との接触角θは電極を介して誘電体層１と液滴３との間に電圧を印加することにより変化させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のマイクロウェルプレートでは、ウェルごとに配置された一対の電極間の電圧印加のオン、オフの切替えにより濡れ性を切り替えることができるようにしたので、ウェルへの注液の際には濡れ性が良くなって（水系の試料の場合は親水性になる。）ピペットからの液滴の全量がウェル内に入るようにし、一方、ウェルからの排出の際には濡れ性が悪くなって（水系の試料の場合は疎水性になる。）ウェル内の全量が排出されるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図２は、一実施例のマイクロウェルプレートにおける１個のウェルの断面図である。
基材２として疎水性樹脂、例えばポリプロピレンが使用されている。ウェル４はウェル近傍の基材２中に埋め込まれた電極６及びウェル表面に形成された電極８を備えている。
【００１２】
基材２中に埋め込まれた電極６は基材２中でウェル４の表面から浅いところに埋め込まれていることにより、電極６は基材２と同じ材質のポリプロピレンからなる誘電体層１０により覆われている。ウェル４に試料が注入されたとき、その試料は電極６と直接接触することはなく、試料はその誘電体層１０と接触する。基材２中では電極６はウェル４の周りの殆どを囲む形状に形成されおり、ウェル４の壁面の殆どの領域での濡れ性を変化させることができる。電極６は基材２中から基材２の表面に延在してコネクタに接続されている。誘電体層１０の肉厚は、０.１〜１μｍである。
【００１３】
ウェル４内にはウェル４内に露出した他方の電極８が配置されている。電極８はウェル４内から基材２の表面に延在してコネクタに接続されている。
ウェル４では互いに絶縁された電極６と電極８が配置されていることにより、ウェル４内に注入された試料に電圧を印加することができる。
【００１４】
電極６はウェル４をインサート成型により形成するときに、金型内に予め設けておき、基材２を構成する樹脂を金型に注入することにより基材２中に埋め込むことができる。他方の電極８は基材２の表面からウェル４内にわたるように蒸着やスパッタリング法により成膜することにより形成することができる。ウェル４内に露出する電極８としてはウェルに注入される試料との接触により化学変化を起こすことを避けるために白金又は金が好ましい。電極６としては、ウェル内の光学観察を可能にするために、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide
）などの透明電極を用いてもよい。
マイクロウェルプレートではこのウェル４が基材２の表面に複数個が配置されて形成されている。
【００１５】
このウェル４に電解質の試料を入れ、電極６がマイナスに、電極８がプラスになるように電圧を印加すると、液体−固体表面の接触角θは次式（１）のように変化する（非特許文献１参照。）。
cosθv＝cosθ0＋εε0Ｖ2／γLTｔ      （１）
ここで、
θv：電圧印加時の接触角、
θ0：電圧印加なしの場合の接触角、
ε ：基材２の誘電率、
ε0：空気の誘電率、
t  ：電極６表面の誘電体（基材２）の厚さ、
γLT：液体−気体の表面張力、
Ｖ：印加電圧
である。
【００１６】
図３はこの実施例のウェルに液を注入し、取り出す際の動作を示したものである。電極６と８の間にはコネクタを介して直流電源１２とスイッチ１４の直列回路が接続される。試料１８はピペット１６によりウェルに注入され、処理が施された後、ピペット１６により吸引されて取り出される。試料１８はＤＮＡ溶液のように水系試料とする。
【００１７】
試料注入時は、（Ａ）に示されるように、スイッチ１４を閉じて電極６，８間に電圧を印加する。電圧印加により誘電体層１０表面は試料１８に対して親水性になって濡れ性がよくなり、ピペット１６からの液滴の全量注入が容易になる。
【００１８】
一方、試料１８をウェルから排出する際には、（Ｂ）に示されるように、スイッチ１４を開いて電極６，８間の電圧を遮断する。印加電圧がなくなることにより、誘電体層１０の疎水性が現れ、濡れ性が悪くなってウェル内の試料の全量がピペット１６により容易に排出されるようになる。
【００１９】
この実施例では、一方の電極８が基材２に埋め込まれ、他方の電極８がウェル内に露出しているが、両方の電極６，８をともに基材２に埋め込んで試料と両電極６，８との接触を避けるようにしてもよい。
また、ウェル内で電極を誘電体層で覆うために、基材に電極を埋め込むのに替えて、電極をウェル内に露出するように形成した後、その電極上に誘電体層を形成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明のマイクロウェルプレートは、生物試料など、微量の試料を処理するのに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】濡れ性制御を説明する概略断面図である。
【図２】一実施例のマイクロウェルプレートにおける１個のウェルを示す断面図である。
【図３】同実施例の動作を示す断面図であり、（Ａ）は電圧印加時、（Ｂ）は電圧非印加時である。
【符号の説明】
【００２２】
２      基材
４      ウェル
６，８      電極
１０      誘電体層
１２      電源
１４      スイッチ
１６      ピペット
１８      試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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