(57)【要約】【課題】プレートの表面に試料を保持させる保持部が多数形成された化学マイクロデバイスの製造が簡単に行えて、一定した品質の化学マイクロデバイスを安価に量産できるようにすると共に、保持部に保持させた試料に励起光を照射させて蛍光を検出する場合に、試料からの蛍光を適切に検出できるようにする。【解決手段】基板１０の上に射出成形により試料を保持する保持部２１が多数形成された樹脂層２０が設けられてなる化学マイクロデバイスにおいて、基板と樹脂層とを異なる材料で構成すると共に、上記の保持部として、樹脂層を貫通して基板の表面に至る凹所２１ａを設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板１０の上に射出成形により試料を保持する保持部２１が多数形成された樹脂層２０が設けられてなる化学マイクロデバイスにおいて、上記の基板１０と樹脂層２０とが異なる材料で構成されると共に、上記の保持部２１が樹脂層２０を貫通して基板１０の表面に至る凹所２１ａからなることを特徴とする化学マイクロデバイス。
【請求項２】
基板１０の上に射出成形により試料を保持する保持部２１が多数形成された樹脂層２０が設けられてなる化学マイクロデバイスにおいて、上記の基板１０と樹脂層２０とが異なる材料で構成されると共に、上記の樹脂層２０に凹部２１ｂ又は凸部２１ｃからなる保持部２１が設けられてなることを特徴とする化学マイクロデバイス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載した化学マイクロデバイスにおいて、上記の基板１０が透明なガラス板で構成されていることを特徴とする化学マイクロデバイス。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載した化学マイクロデバイスにおいて、上記の基板１０がプラスチック材料で構成されていることを特徴とする化学マイクロデバイス。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載した化学マイクロデバイスにおいて、上記の樹脂層２０に吸光性材料２２が含有されていることを特徴とする化学マイクロデバイス。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載した化学マイクロデバイスにおいて、上記の樹脂層２０が液状シリコーン樹脂を用いた射出成形によって形成されていることを特徴とする化学マイクロデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、試料の量を非常に少なくして多くの分析や反応等を行うのに用いるマイクロチップ，マイクロリアクター等の化学マイクロデバイスに係り、特に、プレートの表面に試料を保持させる保持部が多数形成された化学マイクロデバイスにおいて、その製造が容易に行えるようにすると共に、保持部に保持させた試料に励起光を照射させて蛍光を検出する場合に、試料からの蛍光を適切に検出できるようにした点に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＮＡ分析，電気泳動分析，ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ），細胞反応，細胞ソーティングあるいは微量化学反応等の各種の反応や分析を数多く行うため、微少な量で反応や分析を行うマイクロチップ，マイクロリアクター等の化学マイクロデバイスが使用されるようになった。
【０００３】
そして、このような化学マイクロデバイスの一つとして、数多くの分析等を行うために、プレートの表面に、試料を保持させる微細パターンの保持部を多数形成したものが用いられている。
【０００４】
ここで、このような化学マイクロデバイスとして、従来においては、一般にガラス板に対して、エッチング等により微細な加工を施して多数の保持部を形成したものが使用されていた。
【０００５】
しかし、このようにガラス板にエッチング等により微細な加工を施して微小な凹部や凸部からなる保持部を多数形成することは非常に面倒かつ困難であり、一定した品質の化学マイクロデバイスを量産することは困難であり、また製造コストが高くつくという問題があった。
【０００６】
また、上記のような化学マイクロデバイスを用いて試料の分析等を行う一つの方法として、従来より保持部に保持させた試料に励起光を照射させて蛍光を検出する方法が用いられている。
【０００７】
しかし、このように試料に励起光を照射させて蛍光を検出するにあたり、化学マイクロデバイスに用いる材料によっては、上記の励起光により化学マイクロデバイスからも蛍光が生じて、試料の分析等が適切に行われなくなるという問題もあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、試料の量を非常に少なくして多くの分析や反応等を行うのに用いるマイクロチップ，マイクロリアクター等の化学マイクロデバイスにおける上記のような問題を解決することを課題とするものであり、特に、上記のようにプレートの表面に試料を保持させる保持部が多数形成された化学マイクロデバイスの製造が簡単に行えて、一定した品質の化学マイクロデバイスを安価に量産できるようにすると共に、保持部に保持させた試料に励起光を照射させて蛍光を検出する場合に、試料からの蛍光を適切に検出できるようにすることを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明における第１の化学マイクロデバイスにおいては、上記のような課題を解決するため、基板１０の上に射出成形により試料を保持する保持部２１が多数形成された樹脂層２０が設けられてなる化学マイクロデバイスにおいて、上記の基板１０と樹脂層２０とを異なる材料で構成すると共に、上記の保持部２１として樹脂層２０を貫通して基板１０の表面に至る凹所２１ａを設けるようにしたのである。
【００１０】
また、この発明における第２の化学マイクロデバイスにおいては、上記のような課題を解決するため、基板１０の上に射出成形により試料を保持する保持部２１が多数形成された樹脂層２０が設けられてなる化学マイクロデバイスにおいて、上記の基板１０と樹脂層２０とを異なる材料で構成すると共に、上記の樹脂層２０に凹部２１ｂ又は凸部２１ｃからなる保持部２１を設けるようにしたのである。
【００１１】
ここで、上記の第１及び第２の化学マイクロデバイスのように、基板１０の上に試料を保持する保持部２１が多数形成された樹脂層２０を射出成形によって設けるようにすると、ガラス板にエッチング等により微細な加工を施して多数の保持部を設ける場合に比べて、その製造が簡単に行えると共に、試料を保持する多数の保持部２１を精度よく成形できるようになり、一定した品質の化学マイクロデバイスを安価に量産できるようになる。特に、上記の樹脂層２０に液状シリコーン樹脂を硬化させて得られるゴム状の樹脂を用いた場合においても、この樹脂層２０が上記の基板１０に密着されて適切に保持されるようになる。
【００１２】
さらに、上記の第１の化学マイクロデバイスのように、保持部２１として樹脂層２０を貫通して基板１０の表面に至る凹所２１ａを設けた場合にも、上記のように射出成形により樹脂層２０が基板１０上に密着して形成されるため、樹脂層２０を貫通した凹所２１ａから試料が漏れるということもなくなる。
【００１３】
また、上記の第１の化学マイクロデバイスにおいて、上記のように基板１０と樹脂層２０とを親水性等が異なる材料で構成すると、樹脂層２０を貫通して基板１０の表面に至る凹所２１ａ内に試料を適切に収容させることができるようになる。例えば、親水性の試料として各種細胞を上記の凹所２１ａ内に収容させる場合において、上記の基板１０を樹脂層２０より親水性の高い材料で構成すると、上記の細胞表面の親水性基が作用して、基板１０が露出した凹所２１ａの底面部分にうまく試料が収容されるようになる。
【００１４】
また、上記の第１の化学マイクロデバイスにおいて、上記の基板１０を透明材料で構成すると、上記の凹所２１ａ内に収容させた試料に励起光を照射させて蛍光を検出する場合に、試料からの蛍光をこの基板１０を通して適切に検出できるようになり、特に、この基板１０にガラス板を使用すると、このガラス板における親水性が樹脂に比べて高いため、上記のように親水性の試料を用いた場合、ガラス板が露出した凹所２１ａの底面部分に試料がうまく収容されるようになる。
【００１５】
また、上記の第１及び第２の化学マイクロデバイスにおいて、上記の基板１０にプラスチック板を用いると、この化学マイクロデバイスを使用した後、基板１０と樹脂層２０とを分別して回収する必要がなくなる。
【００１６】
また、上記の第１及び第２の化学マイクロデバイスにおいて、上記の樹脂層２０にカーボンブラックやグラファイト等の吸光性材料２２を含有させると、樹脂層２０に設けられた上記の凹所２１ａや凹部２１ｂに収容させた試料に励起光を照射させて蛍光を検出する場合に、隣り合う凹所２１ａや凹部２１ｂに収容させた試料からの蛍光をブロックできるようになると共に、この樹脂層２０が蛍光を発するのも抑制され、試料からの蛍光を正確に検出できるようになる。なお、吸光性材料２２は、上記のカーボンブラックやグラファイトに限定されるものではなく、気相成長カーボン繊維やＰＡＮ系又はＰＩＴＣＨ系のカーボン繊維等を用いることができ、またこれらを混合させて使用することもできる。
【００１７】
ここで、上記のように樹脂層２０にカーボンブラックやグラファイト等の吸光性材料２２を含有させるにあたり、吸光性材料２２の量が少ないと、隣り合う凹所２１ａや凹部２１ｂに収容させた試料からの蛍光を十分にブロックすることができなくなると共に、樹脂層２０が蛍光を発するのを十分に抑制することができなくなる一方、吸光性材料２２の量が多くなりすぎると、樹脂の溶融粘度が高くなって射出成形が適切に行なえなくなると共に、得られた樹脂層２０が脆くなるため、樹脂層２０中における吸光性材料２２の量を０．００１〜３０ｗｔ％の範囲にすることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係る化学マイクロデバイスを添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００１９】
この実施形態の化学マイクロデバイスにおいては、基板１０を金型（図示せず）内にセットして、射出成形によりこの基板１０の表面に試料を保持する保持部２１を多数形成された樹脂層２０を設けるようにしている。なお、このように基板１０の表面に樹脂層２０を設けるにあたり、基板１０に対する樹脂層２０の接着性を高めるため、基板１０の表面にプラズマを照射させたり、接着成分を塗布させるようにすることも可能である。
【００２０】
ここで、この実施形態の化学マイクロデバイスにおいて、上記の基板１０としては、ガラス板やプラスチック板を用いるようにする。なお、プラスチック板を用いる場合には、射出成形時の熱によって変形、溶融しない材料を用いるようにし、例えば、ポリエーテルサルフォン，ポリサルフォン，ポリエーテルイミド等の耐熱性の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂，ポリイミド等の熱硬化性樹脂を用いるようにする。
【００２１】
また、上記の基板１０の厚さが薄くなりすぎると、十分な強度が得られなくなって変形や破損が生じやすくなる一方、その厚さが厚くなりすぎると、コストが高くつくため、ガラス板の場合には、その厚みを０．０５〜５ｍｍ、好ましくは０．０８〜２ｍｍ、より好ましくは０．１〜１．５ｍｍの範囲になるようにし、またプラスチック板の場合には、その厚みを０．０５〜５ｍｍ、好ましくは０．５〜３ｍｍ、より好ましくは０．８〜２ｍｍの範囲になるようにする。
【００２２】
そして、この実施形態の化学マイクロデバイスにおいては、上記の基板１０の表面に試料を保持する保持部２１が多数形成された樹脂層２０を設けるにあたって、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、保持部２１として樹脂層２０を貫通して基板１０の表面に至る平面四角形状の凹所２１ａが多数形成された樹脂層２０を設けるようにしている。
【００２３】
ここで、上記の凹所２１ａの平面形状は、特に上記のような四角形状に限定されず、図２に示すように、円形状になった凹所２１ａを設けることも当然可能である。また、このような凹所２１ａの平面の大きさについては、使用する目的に応じて適宜変更することができ、通常は一辺の長さ或いは直径が０．００５〜５ｍｍ、好ましくは０．０１〜２ｍｍの範囲になった正方形状や円形状になるようにする。
【００２４】
また、上記の凹所２１ａの断面形状も図１に示すような四角形状に限られず、例えば逆台形状や円弧状にすることも可能であり、このように開口部分が底部より広くなった形状にすると、射出成形後における金型からの抜けが容易に行えるようになる。
【００２５】
また、上記の樹脂層２０を構成する材料は、上記の基板１０がガラス板である場合、射出成形できる樹脂であれば特に限定されず、また上記の基板１０がプラスチック板である場合、基板１０の材料と親水性等の特性が異なった材料を用いるようにする。
【００２６】
ここで、上記の樹脂層２０の材料にシリコーン樹脂を用いると、上記の凹所２１ａに収容させた試料に励起光を照射させて蛍光を検出する場合に、この樹脂層２０から蛍光が生じるのが抑制され、試料からの蛍光を精度よく検出できるようになる。
【００２７】
また、このように樹脂層２０の材料にシリコーン樹脂を用いると共に、上記の基板１０にガラス板を用いると、シリコーン樹脂及びガラス板の耐薬品性が高いため、アルコール類、弱酸性或いは強アルカリ性の溶媒等を使用することも可能になる。
【００２８】
また、上記の樹脂層２０を設けるにあたり、図３に示すように、樹脂層２０中にカーボンブラックやグラファイト等の吸光性材料２２を含有させると、樹脂層２０に設けられた上記の凹所２１ａに収容させた試料に励起光を照射させて蛍光を検出する場合に、隣り合う凹所２１ａに収容させた試料からの蛍光をブロックできるようになると共に、この樹脂層２０が蛍光を発するのも抑制され、試料からの蛍光をより正確に検出できるようになる。
【００２９】
また、上記の樹脂層２０の厚みについては特に限定されないが、一般的にはその厚みを０．０１〜５ｍｍ、好ましくは０．０５〜４ｍｍ、より好ましくは０．１〜２ｍｍの範囲になるようにする。
【００３０】
なお、この実施形態の化学マイクロデバイスにおいては、基板１０の表面に、上記のように樹脂層２０を貫通して基板１０の表面に至る凹所２１ａが多数形成された樹脂層２０を設けるようにしたが、図４に示すように、保持部２１として樹脂層２０を貫通していない凹部２１ｂが多数形成された樹脂層２０を設けることも可能である。さらに、図５に示すように、保持部２１として凸部２１ｃが多数形成された樹脂層２０を設け、この凸部２１ｃ上に試料を保持させるようにすることも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における化学マイクロデバイスにおいては、基板の上に、試料を保持する保持部が多数形成された樹脂層を射出成形によって設けるようにしたため、ガラス板にエッチング等により微細な加工を施して多数の保持部を設ける場合に比べて、その製造が簡単に行えると共に、試料を保持する多数の保持部を精度よく成形できるようになり、一定した品質の化学マイクロデバイスを安価に量産できるようになった。
【００３２】
また、上記のように基板の上に、試料を保持する保持部が多数形成された樹脂層を射出成形によって設けるようにしたため、この樹脂層に液状シリコーン樹脂を硬化させて得られるゴム状の樹脂を用いた場合においても、この樹脂層が基板に密着されて適切に保持されるようになった。
【００３３】
また、この発明における化学マイクロデバイスにおいて、上記の保持部として樹脂層を貫通して基板の表面に至る凹所を設けた場合においても、射出成形によって樹脂層が基板上に密着されるようになり、樹脂層を貫通した凹所から試料が漏れるということもなかった。
【００３４】
また、このように樹脂層を貫通して基板の表面に至る凹所を設けた場合において、上記の基板と樹脂層とを親水性等が異なる材料で構成すると、両者の親水性の差を利用して上記の凹所内に試料を適切に収容させることができるようになり、特に、親水性が高い試料を用いた場合において、上記の基板にガラス板を使用すると、ガラス板が露出した凹所の底面部分に試料がうまく収容されるようになり、試料の分析等が適切に行えるようになった。
【００３５】
さらに、この発明における化学マイクロデバイスにおいて、上記の樹脂層にカーボンブラックやグラファイト等の吸光性材料を含有させると、樹脂層に設けた凹所や凹部に収容させた試料に励起光を照射させて蛍光を検出する場合に、隣り合う凹所や凹部に収容させた試料からの蛍光をブロックできるようになると共に、この樹脂層が蛍光を発するのも抑制され、試料からの蛍光を正確に検出できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る化学マイクロデバイスにおいて、基板の表面に、樹脂層を貫通して基板の表面に至る平面四角形状の凹所からなる保持部が多数形成された樹脂層を設けた状態を示した概略断面図及び概略平面図である。
【図２】上記の実施形態に係る化学マイクロデバイスにおいて、樹脂層に設ける凹所の平面形状を円形状に変更させた変更例の概略平面図である。
【図３】上記の実施形態に係る化学マイクロデバイスにおいて、樹脂層に吸光性材料を含有させた変更例の概略平面図である。
【図４】上記の実施形態に係る化学マイクロデバイスにおいて、基板の表面に、樹脂層を貫通していない凹部からなる保持部が多数形成された樹脂層を設けた変更例の概略断面図である。
【図５】上記の実施形態に係る化学マイクロデバイスにおいて、基板の表面に、凸部からなる保持部が多数形成された樹脂層を設けた変更例の概略断面図である。
【符号の説明】
１０  基板
２０  樹脂層
２１  保持部
２１ａ  凹所
２１ｂ  凹部
２１ｃ  凸部
２２  吸光性材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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