(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の微細な流路を有する基板からなり、
前記流路の内部表面が、少なくとも底面および２つの側面を有し、
前記流路の前記底面および２つの側面は、前記液体に非親和性を示す領域と前記液体に親和性を示す領域とを有し、
流路の内部表面全域における前記液体に親和性を示す領域の割合（面積％）は、０．１〜１％の範囲であり、
前記液体の進行方向における前記流路の一端から他端に、前記液体に親和性を示す領域が連続して形成されており、
前記液体に非親和性を示す領域は、前記液体に非親和性の単分子膜からなる層で形成されており、
前記単分子膜は、前記基板と共有結合により固定されていることを特徴とするマイクロチップ用基板。
【請求項２】
前記内部表面における前記液体の進行方向に沿って、前記液体に非親和性を示す領域と、前記液体に親和性を示す領域とを有する請求項１記載のマイクロチップ用基板。
【請求項３】
前記液体に親和性を示す領域が、基板の露出領域である請求項１または２記載のマイクロチップ用基板。
【請求項４】
前記流路の内部表面に、前記液体に親和性を示す領域が、液体の進行方向に沿って２つ以上形成されている請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロチップ用基板。
【請求項５】
前記流路の内部表面が、少なくとも底面および２つの側面を有し、
前記底面および２つの側面のそれぞれに、前記液体に親和性を示す領域が形成されている請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロチップ用基板。
【請求項６】
前記単分子膜と前記基板との間で形成される共有結合が、Ｍ−Ｏ結合、Ｍ−Ｎ結合及びＭ−Ｓ結合（Ｍは、Ｓｉ，Ｔｉ、ＡｌまたはＳｎ）からなる群より選ばれる少なくとも一つの結合である請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロチップ用基板。
【請求項７】
前記単分子膜は、
前記単分子膜と前記基板との間で、Ｍ−Ｏ結合、Ｍ−Ｎ結合及びＭ−Ｓ結合（Ｍは、Ｓｉ，Ｔｉ、ＡｌまたはＳｎ）からなる群より選ばれる少なくとも一つの共有結合を形成して固定されており、
基板と結合していない側の末端基が、メチル基、ハロゲン置換メチル基、ビニル基、炭素数が２〜４の環状エーテル基、フェニル基、ハロゲン置換フェニル基、シアノ基もしくはこれらの置換体からなる群より選択される少なくとも１つの特性基であり、
前記共有結合と、前記基板と結合していない側の末端基との間に、一般式（Ｓ１）
−ＣｂＥ２ｂ−    （Ｓ１）
（式中、ＥはＨ及びＦからなる群より選択される少なくとも１種の原子を示し、ｂは２〜２２の整数を示す）で表される２価の特性基を有する、
有機基からなる請求項１〜６のいずれかに記載のマイクロチップ用基板。
【請求項８】
前記単分子膜は、
前記単分子膜と前記基板との間の共有結合が、Ｓｉ−Ｏ結合、Ｓｉ−Ｎ結合及びＳｉ−Ｓ結合からなる群より選ばれる少なくとも一つの共有結合であり、
前記一般式（Ｓ１）で表される２価の特性基の炭素骨格を構成する炭素間に、下記一般式（Ｓ２）で表される特性基、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−Ｃ6Ｈ4−もしくはこれらの置換体からなる群より選択される少なくとも１種の２価の特性基が更に結合された構造を有する有機基からなる請求項７に記載のマイクロチップ用基板。
【化１】
0004606818.tif 000009
［式（Ｓ２）中、ｇ及びｈはそれぞれ独立であり、１〜３の整数を示す。］
【請求項９】
前記単分子膜は、
前記単分子膜と前記基板との間で、Ｍ−Ｏ結合、Ｍ−Ｎ結合及びＭ−Ｓ結合（Ｍは、Ｓｉ，Ｔｉ、ＡｌまたはＳｎ）からなる群より選ばれる少なくとも一つの共有結合を形成して固定されており、
前記基板と結合していない側の末端基が、メチル基、ハロゲン置換メチル基、ビニル基、炭素数が２〜４の環状エーテル基、フェニル基、ハロゲン置換フェニル基、シアノ基もしくはこれらの置換体からなる群より選択される少なくとも１つの特性基であり、
前記共有結合と、前記基板と結合していない側の末端基の間に、下記一般式（Ｓ３）で表される３価の特性基を有する、
有機基からなる請求項１〜６のいずれかに記載のマイクロチップ用基板。
【化２】
0004606818.tif 000010
［式（Ｓ３）中、ＣjＬ2jは前記Ｍで表される原子に結合する特性基であり、ＣmＧ2m及びＣnＪ2nは前記基板と結合していない側の末端基に結合する特性基であり、Ｇ、Ｊ及びＬはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、Ｈ及びＦからなる群より選択される少なくとも１種の原子を示し、ｊは１〜１８の整数を示し、ｍ及びｎはそれぞれ独立に０〜７の整数を示す。］
【請求項１０】
前記一般式（Ｓ１）の２価の特性基または前記一般式（Ｓ３）の３価の特性基の主鎖中の炭素数が、８以上１８以下である請求項７〜９のいずれかに記載のマイクロチップ用基板。
【請求項１１】
前記単分子膜は、一方の末端に前記基板表面の活性水素と共有結合を形成可能な末端結合官能基を含み、他方の末端に前記液体に非親和性を示す末端基を有する有機分子を前記基板に接触させ、共有結合を形成することにより前記基板に固定されてなる請求項１〜１０のいずれかに記載のマイクロチップ用基板。
【請求項１２】
前記流路の内部表面の前記液体に非親和性の単分子膜からなる層が形成されていない基板の露出領域が、活性水素を有する請求項１〜１１のいずれかに記載のマイクロチップ用基板。
【請求項１３】
請求項１に記載のマイクロチップ用基板の製造方法であって、
前記流路内の基板表面に活性水素を有する基板を準備し、
前記流路内の基板表面に、一方の末端に前記基板表面と共有結合を形成可能な末端結合官能基を含み、他方の末端に、前記液体に非親和性を示す末端基を含む有機分子を接触させ、
前記有機分子の末端結合官能基と前記基板表面の活性水素とを反応させて共有結合を形成することにより、前記液体に非親和性を示す単分子膜からなる層を形成して、前記流路の内部表面を前記液体に非親和性を示す領域とする工程を含むマイクロチップ用基板の製造方法。
【請求項１４】
前記流路内の基板表面に、前記有機分子を接触させ、前記有機分子の末端結合官能基と前記活性水素とを反応させて共有結合を形成し、前記基板表面に選択的に前記液体に非親和性を示す単分子膜からなる層を形成して、前記流路の内部表面の一部を前記液体に非親和性を示す領域とする工程を含む請求項１３記載のマイクロチップ用基板の製造方法。
【請求項１５】
前記流路内の基板表面の一部にレジストパターンを形成し、前記レジストパターンが形成された前記基板表面に前記有機分子を接触させ、前記レジストパターンを除去することによって、前記基板表面に前記液体に非親和性を示す単分子膜からなる層を選択的に形成する工程を含む請求項１４に記載のマイクロチップ用基板の製造方法。
【請求項１６】
前記流路内の基板表面に前記液体に非親和性を示す単分子膜からなる層を形成した後、前記形成された単分子膜からなる層上に、フォトマスクを配置し、前記単分子膜にエネルギーを照射し、前記フォトマスクで被覆されていない領域の単分子膜のみを除去することにより、前記流路の内部表面に前記単分子膜を選択的に形成する工程を含む請求項１４記載のマイクロチップ用基板の製造方法。
【請求項１７】
前記単分子膜の形成が、化学吸着法により実施される請求項１３〜１６のいずれかに記載のマイクロチップ用基板の製造方法。
【請求項１８】
前記有機分子は、
前記流路内の基板表面と共有結合を形成可能な末端結合官能基として、下記一般式（Ｓ４）で表される特性基を有し、
【化３】
0004606818.tif 000011
［式（Ｓ４）中、Ｍは、Ｓｉ，Ｔｉ、ＡｌまたはＳｎであり、Ｚ1はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、−ＯＨ、−ＳＣＮ、−ＮＣＯ、及び、炭素数が１〜５のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも１種の原子又は原子団を示し、Ｚ2は、Ｈ、及び、炭素数が１〜５のアルキル基からなる群より選択される少なくとも１種の原子又は原子団を示し、ａは１〜３の整数を示す］、
前記基板表面と結合しない側の末端基が、メチル基、ハロゲン置換メチル基、ビニル基、炭素数が２〜４の環状エーテル基、フェニル基、ハロゲン置換フェニル基、シアノ基もしくはこれらの置換体からなる群より選択される少なくとも１つの特性基であり、
前記両特性基との間に、下記一般式（Ｓ５）
−ＣｂＥ２ｂ−    （Ｓ５）
［式（Ｓ５）中、ＥはＨ及びＦからなる群より選択される少なくとも１種の原子を示し、ｂは２〜２２の整数を示す］で表される２価の特性基、
を有する請求項１３〜１７のいずれかに記載のマイクロチップ用基板の製造方法。
【請求項１９】
前記有機分子は、前記一般式（Ｓ４）で表されるＭが、Ｓｉであり、
前記一般式（Ｓ５）で表される２価の特性基の炭素骨格を構成する炭素間に、下記一般式（Ｓ６）で表される特性基、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、及び−Ｃ6Ｈ4−もしくはこれらの置換体からなる群より選択される少なくとも１種の２価の特性基が更に結合された構造を有している請求項１８に記載のマイクロチップ用基板の製造方法。
【化４】
0004606818.tif 000012
［式（Ｓ６）中、ｇ及びｈはそれぞれ独立であり、１〜３の整数を示す。］
【請求項２０】
前記有機分子は、
前記流路内の基板表面と共有結合を形成可能な末端結合官能基として、下記一般式（Ｓ７）で表される特性基を有し、
【化５】
0004606818.tif 000013
［式（Ｓ７）中、Ｍは、Ｓｉ，Ｔｉ、ＡｌまたはＳｎであり、Ｚ1はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、−ＯＨ、−ＳＣＮ、−ＮＣＯ、及び、炭素数が１〜５のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも１種の原子又は原子団を示し、Ｚ2は、Ｈ、及び、炭素数が１〜５のアルキル基からなる群より選択される少なくとも１種の原子又は原子団を示し、ａは１〜３の整数を示す］、
前記基板表面と結合しない側の末端基が、メチル基、ハロゲン置換メチル基、ビニル基、炭素数が２〜４の環状エーテル基、フェニル基、ハロゲン置換フェニル基、シアノ基もしくはこれらの置換体からなる群より選択される少なくとも１つの特性基であり、
前記両特性基との間に、下記一般式（Ｓ８）で表される３価の特性基が結合した構造を有している請求項１３〜１７のいずれかに記載のマイクロチップ用基板の製造方法。
【化６】
0004606818.tif 000014
［式（Ｓ８）中、ＣjＬ2jは前記Ｍに結合する特性基であり、ＣmＧ2m及びＣnＪ2nは前記基板表面と結合しない側の末端基に結合する特性基であり、Ｇ、Ｊ及びＬはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、Ｈ及びＦからなる群より選択される少なくとも１種の原子を示し、ｊは１〜１８の整数を示し、ｍ及びｎはそれぞれ独立に０〜７の整数を示す。］
【請求項２１】
前記有機分子の前記流路内の基板表面と共有結合する末端結合官能基が、ハロゲン化シリル基、アルコキシシリル基またはイソシアネートシリル基であり、前記末端結合官能基と前記活性水素との反応が、脱ハロゲン化水素反応、脱アルコール反応または脱イソシアネート反応である請求項１３〜２０のいずれかに記載のマイクロチップ用基板の製造方法。
【請求項２２】
前記有機分子が、下記一般式（Ｓ２０）〜（Ｓ２９）またはこれらの誘導体の群から選ばれる少なくとも１種で表される有機分子である請求項１３〜１７のいずれかに記載のマイクロチップ用基板の製造方法。
【化７】
0004606818.tif 000015
［式（Ｓ２０）〜（Ｓ２９）中、Ｍは、Ｓｉ，Ｔｉ、ＡｌまたはＳｎであり、Ｚ1はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、−ＯＨ、−ＳＣＮ、−ＮＣＯ、及び、炭素数が１〜５のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも１種の原子又は原子団を示し、Ｚ2は、Ｈ、及び、炭素数が１〜５のアルキル基からなる群より選択される少なくとも１種の原子又は原子団を示し、ａは１〜３の整数を示し、
ｑは２〜２２の整数を示し、ｍ及びｎはそれぞれ下記式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）で表される条件；
０≦ｍ≦１４…（Ｉ）
０≦ｎ≦１５…（ＩＩ）
２≦（ｍ＋ｎ）≦２２…（ＩＩＩ）
を同時に満たす整数を示す。］
【請求項２３】
前記有機分子が、下記一般式（Ｓ３０）〜（Ｓ３９）またはこれらの誘導体の群から選ばれる少なくとも１種で表される有機分子である請求項１３〜１７のいずれかに記載のマイクロチップ用基板の製造方法。
【化８】
0004606818.tif 000016
［式（Ｓ３０）〜（Ｓ３９）中、Ｚ1はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、−ＯＨ、−ＳＣＮ、−ＮＣＯ、及び、炭素数が１〜５のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも１種の原子又は原子団を示し、Ｚ2は、Ｈ、及び、炭素数が１〜５のアルキル基からなる群より選択される少なくとも１種の原子又は原子団を示し、ａは１〜３の整数を示し、
Ａは下記一般式（Ｓ９）
【化９】
0004606818.tif 000017
［式（Ｓ９）中、ｇ及びｈはそれぞれ独立であり、１〜３の整数を示す。］
で表される特性基、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、及び、−Ｃ6Ｈ4−もしくはこれらの置換体からなる群より選択される少なくとも１種の２価の特性基を示し、ｔは１〜１０の整数を示し、ｐは１〜１８の整数を示し、ｒ及びｓはそれぞれ下記式（ＩＶ）〜（ＶＩ）で表される条件；
０≦ｒ≦１４…（ＩＶ）
０≦ｓ≦１５…（Ｖ）
２≦（ｒ＋ｓ）≦２２…（ＶＩ）
を同時に満たす整数を示す。]
【請求項２４】
前記有機分子が、下記一般式（Ｓ４０）〜（Ｓ４９）またはこれらの誘導体の群から選ばれる少なくとも１種で表される有機分子である請求項１３〜１７のいずれかに記載のマイクロチップ用基板の製造方法。
【化１０】
0004606818.tif 000018
［式（Ｓ４０）〜（Ｓ４９）中、Ｍは、Ｓｉ，Ｔｉ、ＡｌまたはＳｎであり、Ｚ1はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、−ＯＨ、−ＳＣＮ、−ＮＣＯ、及び、炭素数が１〜５のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも１種の原子又は原子団を示し、Ｚ2は、Ｈ、及び、炭素数が１〜５のアルキル基からなる群より選択される少なくとも１種の原子又は原子団を示し、ａは１〜３の整数を示し、
ｔは１〜１０の整数を示し、ｐは１〜１８の整数を示し、ｒ及びｓはそれぞれ下記式（ＩＶ）〜（ＶＩ）で表される条件；０≦ｒ≦１４…（ＩＶ）
０≦ｓ≦１５…（Ｖ）
２≦（ｒ＋ｓ）≦２２…（ＶＩ）
を同時に満たす整数を示す。]
【請求項２５】
前記有機分子が、下記有機分子からなる群から選択された少なくとも一つである請求項１３〜１７のいずれかに記載のマイクロチップ用基板の製造方法。
CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3
F(CF2)4(CH2)2O(CH2)15SiCl3
CF3COO(CH2)15SiCl3
F(CF2)4(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9SiCl3
F(CF2)8Si(CH3)2(CH2)9SiCl3
CF3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15SiCl3
CF3CH2O(CH2)15SiCl3
CH3(CH2)7(CH2)2SiCl3
H(CH2)4(CH2)2O(CH2)15SiCl3
CH3COO(CH2)15SiCl3
H(CH2)4(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9SiCl3
H(CH2)8Si(CH3)2(CH2)9SiCl3
CH3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15SiCl3
CH3CH2O(CH2)15SiCl3    CF3(CF2)7(CH2)2TiCl(CH3)2
CF3(CF2)7(CH2)2TiCl(C3H7)2
CH3(CH2)7AlCl(OC2H5)2
CF3(CF2)2(CH2)2Al(OC2H5)3
CF3(CF2)7(CH2)2Al(OCH3)3
CF3(CH2)4SnCl(C3H7)2
【請求項２６】
前記単分子膜形成前に、前記流路内の基板表面を表面処理することによって活性水素を付与する請求項１３〜２５のいずれかに記載のマイクロチップ用基板の製造方法。
【請求項２７】
前記活性水素を付与する表面処理が、エネルギー照射による請求項２６に記載のマイクロチップ用基板の製造方法。
【請求項２８】
請求項１〜１２のいずれかに記載のマイクロチップ用基板からなるマイクロチップ。
【請求項２９】
請求項１〜１２のいずれかに記載のマイクロチップ用基板の流路が形成されている面に、他の基板を接合してなるマイクロチップ。
【請求項３０】
請求項２９記載のマイクロチップにおいて、接合する他の基板の接合面に、前記液体に非親和性を示す単分子膜からなる層がさらに形成されているマイクロチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路を有するマイクロチップ用基板およびその製造方法に関し、特にＤＮＡやタンパク質等の解析に使用されるマイクロチップ用基板及びそのマイクロチップ用基板からなるマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
病気の診断や予防、創薬等を目的とした遺伝子解析・タンパク質解析の新たなツールとして、ＤＮＡチップやタンパク質チップが広く実用化されている。そして、近年では、さらに、より複雑な反応を一枚のチップで行うことを目的として、いわゆる集積型マイクロチップの開発が行われており、例えば、「ラボチップ（LabchipTM）」等が知られている。
【０００３】
この集積型マイクロチップは、一般に、基板に、試料の添加部、試薬や溶媒の配置部、試料やその反応液等の流路、分析後の反応液の廃液だめ等が回路状に形成されている。そして、試料や試薬等は、毛管現象や電圧・圧力の制御により、流路を通じてチップ内を移動する。
【０００４】
具体的には、例えば、試料、溶媒および試薬がそれぞれ流路を通じて混合され、反応し、その反応液を所定の箇所で分析した後に、さらに前記反応液が流路を通じて廃液だめに導入される、という一連の流れを全て一つのチップ上で実現する。すなわち、チップ上に、注入、分離、分注、反応、ポンプ、バルブ等の機能が集積されたものである。
【０００５】
このような集積型マイクロチップチップによれば、試料について多段階の反応を行うことが可能であるため、少量の試料を用いて、非常に小さな領域で、例えば、ＤＮＡの抽出や増幅を行い、かつ、ＤＮＡ分析を行うことが可能になるのである（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５参照）。
【特許文献１】特表２００１-５１３８８２号公報
【特許文献２】特開平１０-１４８６２８号公報
【特許文献３】特開２００２-２３６１３１号公報
【特許文献４】特開２００２-２１４１７５号公報
【特許文献５】特開２００２-２１８９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような集積型マイクロチップは形成されている流路が非常に微細な構造であるため、各種液体の流れに乱流が発生し、効率良く且つ均一な混合が困難となるという問題がある。
【０００７】
また、流路を流れる液体の表面張力等により基板内に設けた溝の壁面に液体が付着するという問題や、前記液体中の試薬や試料が壁面の凹凸に付着するという問題がある。
【０００８】
このため、マイクロチップ上で均一な反応が行われず、分析精度に影響を及ぼすおそれがある。また、微細構造であるため、マイクロチップの末端、すなわち、分析部や廃液だめ等の領域に、完全に全液体を移動させることが困難である。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、微細な流路内を液体が円滑に流動し得るマイクロチップに使用されるマイクロチップ用基板及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明のマイクロチップ用基板は、液体の流路を有する基板であって、前記基板の流路の内部表面に、前記液体に非親和性を示す領域（以下、「非親和性領域」という）を有し、前記非親和性領域が、前記流路の内部表面に、前記液体に非親和性を示す単分子膜からなる層で形成されており、前記単分子膜は、前記内部表面と共有結合により固定されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のマイクロチップ用基板の製造方法は、流路内の基板表面に活性水素を有する基板を準備し、前記流路内の基板表面に、一方の末端に前記基板表面と共有結合を形成可能な末端結合官能基を含み、他方の末端に、前記液体に非親和性の特性を示す特性基を含む有機分子を接触させ、前記有機分子の末端結合官能基と前記基板表面の活性水素とを反応させて共有結合を形成することにより、前記液体に非親和性を示す単分子膜からなる層を形成して、前記液体に非親和性を示す領域とする工程を含むことを特徴とする。
【００１２】
ここで、本発明において上記「単分子膜」とは、基板と共有結合により固定されている膜をいう。本発明の単分子膜は、上記液体に非親和性を示す領域を形成可能であれば単一の膜（１層）から構成されているものであってもよく、単一の膜が複数積層された積層体からなる膜であってもよい。また、単分子膜は１種のみからなる場合だけでなく、構造、形状、寸法、非親和性などの観点において異なる単分子膜を形成することも可能である。なお、試料、試薬はそれ自体が液体である場合がある。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明のマイクロチップ用基板は、その流路の内部表面に、前記非親和性の単分子膜からなる層を形成することによって、その非親和性により前記液体の濡れ性が変わり、前記流路内における液体の移動を速やかに行うことができる。
【００１４】
つまり、流路の内部表面が前記非親和性領域を有するため、例えば、表面張力等によって液体が内部表面に付着して残存することが防止され、速やかな液体の移動を実現できるのである。特に、前述のような残存を防止することによって、微量の試料の有効活用が実現できる。
【００１５】
また、試料や試薬等を、流路内を移動しながら均一に混合することも可能になる。これは、従来のマイクロチップ等によれば、流路内における液体の流れには乱流が発生していたが、この形態によれば、乱流を層流に変化することができるためと推察される。
【００１６】
また、流路内の基板表面上に積層しているのは単分子膜であり、ナノオーダーの厚みであることから、目視や光学分析における支障もない。さらに、基板と単分子膜とが共有結合によって結合しているため、極めて強固な結合であり、取り扱い時において剥離の問題もない。
【００１７】
また、本発明の製造方法によれば、前述のような有機分子を活性水素を有する基板と接触させることによって、基板と単分子膜との共有結合を形成できる。
【００１８】
従って、煩雑な操作を行うことなく、微細な非親和性の領域を選択的に形成可能である。
【００１９】
また、本発明のマイクロチップ用基板を用いれば、例えば、流路の微細化を実現し、微量検体を効率良く使用できるため、前述のような各種マイクロチップ、特に集積型マイクロチップの基板として、医療や創薬、分析等の各種分野に有用であるといえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明において、前記流路の構造は、液体が流れることが可能な構造であれば特に制限されず、例えば、溝、凹部、空孔、中空等であってもよい。また、流路を有する基板がパイプ状であって、マイクロチップ自体が、流路となる複数のパイプが連結された形状であってもよい。
【００２１】
本発明において、前記液体に非親和性を示す単分子膜とは、例えば、液体が水性の場合には「疎水性」であることが好ましく、前記液体が油性溶媒の場合には「非親油性」であることが好ましい。また、前記流路を通過する液体が、単分子膜を形成する有機分子と同様に、後述する末端結合官能基を有する化合物を含む場合にも本発明を適用できる。例えば、予め流路内の基板表面に単分子膜を形成しておき、前記化合物に対して非親和性になるように設計しておけば、前記有機分子含有溶液が流路を通過しても、後述するような基板の活性水素と前記化合物との間で共有結合することを防止できる。
【００２２】
本発明のマイクロチップ用基板としては、前記流路の内部表面の全域が前記非親和性領域としてもよい。また、流路内に部分的に液体に親和性を示す領域（以下、「親和性領域」という）を有するようにしてもよい。またさらに、流路の一部は流路を形成する内部表面全面を非親和性の領域とし、他の部分は親和性の領域とすることも可能である。
【００２３】
前記流路の内部表面の全域を非親和性領域とする形態は、その一部のみを非親和性領域とする形態を全域に適用した形態として理解できるため、非親和性領域を内部表面の一部にのみ形成した形態について、説明する。
【００２４】
流路の内部表面の一部のみ非親和性領域を有する基板とは、流路の一端から他端において、非親和性の領域が点在する形態の他、液体の進行方向に沿って、連続的に流路の一部に非親和性領域が形成されている形態がある。
【００２５】
例えば、前記流路内の基板表面が前記液体に親和性を示す基板であり、前記流路の基板表面の一部に、前記液体の進行方向に沿って、前記非親和性領域を連続的に形成する構成が挙げられる。この親和性領域は、基板表面自体であっても良いし、あるいは流路内の基板表面を処理して親和性領域を形成することもできる。
【００２６】
そして、前記非親和性領域は、前記流路内の基板表面に、前記液体に非親和性を示す単分子膜が前記基板表面に共有結合により固定されることによって形成された領域とする構成が挙げられる。
【００２７】
このように部分的に親和性領域を有する形態のマイクロチップ用基板であれば、前記流路内における液体の移動を速やかにし、さらに、流路内における試料や試薬の混合を均一にすることができる。
【００２８】
すなわち、流路の内部の大部分を非親和性領域とし、部分的に親和性領域とすれば、流路内の液体は、前記親和性領域のみと接触する。このため、前記親和性領域が液体移動のガイドの役目を果たすこととなる。例えば、流路の内壁に液体が付着して残存することを防止し、速やかな移動を実現できるのである。また、積層しているのは単分子膜であり、ナノオーダーの厚みであることから、単分子膜を形成した非親和性領域と、単分子膜を形成していない親和性領域との間に実質的な段差が生じることもない。
【００２９】
前記形態のマイクロチップ用基板の一例について、図１に基づいて説明する。図１（Ａ）は、マイクロチップ用基板の概略を示す平面図であり、図１（Ｂ）は、前記図１（Ａ）のＩ-Ｉ方向における断面図である。なお、このマイクロチップを表す図面は、本発明を分かりやすく説明するためにいずれも模式的に表したものであり、その大きさ、形状などは実際のものを反映するものでない。
【００３０】
前記マイクロチップ用基板は、液体に親和性を示す基板１０を含み、基板１０には、試料の添加部３１、溶媒部３２、試薬部３３ａ、３３ｂおよび廃液だめ３４となる凹部、前記各凹部に連通する、流路４０となる溝が形成されている。そして、図１（Ｂ）に示すように、前記流路４０には、液体の流れに沿って、液体に非親和性を示す単分子膜２０が積層されている。具体的には、溝の内部表面における底面および側面のそれぞれの一部を残して前記単分子膜２０が形成されており、単分子膜２０が形成されていない領域が、液体に親和性を示す領域となっている。前記親和性を示す基板としては、例えば、後述するような流路内の基板表面に活性水素を有する基板が好ましい。なお、図１（Ｂ）において、基板の溝で単分子膜２０が形成された部分と形成されていない部分との間には段差が見られるが、単分子膜の厚みはナノオーダーであるため、実際には液体の移動に影響するような段差は発生していない。
【００３１】
前記親和性の領域の幅は、流動する液体の種類にもよるが、０．５μｍ以上であることが好ましく、１μｍ以上がより好ましい。一方、非親和性領域との割合を考慮すると、１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。
【００３２】
このように溝の内部表面の大部分を非親和性の領域とし、液体の進行方向に沿って、一部分のみを親和性領域とすれば、溝の内部を液体が進む際に、前記液体は、前記親和性領域のみと接することとなる。このため、前記親和性領域が、液体進路のガイドの役目を果たし、速やかに流路内を移動することができるのである。また、前記非親和性の単分子膜の存在によって、溝の内部表面に液体が残存することも防止できるのである。さらに、単分子膜と基板表面とは、後述するような共有結合によって強固に結合しているため、単分子膜が剥離するという問題もない。
【００３３】
また、上記形態とは異なる形態として、流路の一端から他端において、非親和性領域を点在形成することにより、親和性領域においては液体の流動が遅く、非親和性領域では液体の流動性が速い流路とすることもできる。
【００３４】
すなわち、流路内の液体の流動は、試薬供給部、反応部、分析部などでそれぞれ工程が異なるため、異なる流速とすることが好ましいが、ワンチップでこれらを全て行う集積型マイクロチップでは、その流速の制御が極めて難しい。
【００３５】
このため、連続した流路の一部分に非親和性領域を形成し、他の部分は親和性領域を形成することにより、非親和性の領域では流路を流れる液体への濡れ性が低下し、親和性領域よりも流速が速くなるため、部位によって流路内の液体の流動性を異ならせることも可能である。
【００３６】
さらに、単分子膜を形成するために用いられる有機分子の種類を変更することにより、非親和性の程度も種々変更できるため、非親和性領域同士においても、異なる流動性を付与することが可能となる。
【００３７】
このように、本発明によれば、上記のようなマイクロチップ用基板において、液体の流動状態が異なる種々の流路を形成可能なマイクロチップ用基板を提供できるという点でも有利である。
【００３８】
またさらに、両者の形態を組み合わせた流路を形成することにより、さらに精度の高い制御も可能とすることができる。
【００３９】
このようなマイクロチップ用基板の全体の大きさは、特に制限されず、通常、縦５〜１００ｍｍ、横５〜１００ｍｍ、厚み５００〜５０００μｍである。流路の大きさは特に制限されるものではないが、幅が１０μｍ以上である基板が好ましく用いられ、より好ましくは、５０μｍ以上である。一方、基板の微細化のためには、３００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましい。また、流路の深さとしては、同様に、１０μｍ以上、１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは、３０μｍ以上、５０μｍ以下である。また、流路の内部表面全域における親和性領域の割合（面積％）は、例えば、０．１〜１％程度の範囲である。
【００４０】
本発明のマイクロチップ用基板において、前記単分子膜は一層であってもよいし、単分子膜が積層された単分子累積体であっても良い。前記単分子膜の膜厚は、例えば、０．５ｎｍ〜２ｎｍの範囲であり、また、単分子累積膜の膜厚は、その累積数に依存するが、例えば、１〜１００ｎｍの範囲であり、好ましくは１〜１０ｎｍの範囲、より好ましくは１〜６ｎｍの範囲であり、その累積数は、例えば、２〜１００の範囲であり、好ましくは２〜５０の範囲、特に好ましくは２〜６の範囲である。
【００４１】
本発明に用いられる基板は、例えば、ガラス基板、石英基板、合成石英基板、シリコン基板、アクリル製基板、ポリスチレン製基板、塩化ビニル製基板、エポキシ樹脂製基板、シリコーン樹脂（ポリジメチルシリコーン）製基板、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）製基板、ポリカーボネート製基板等の各種ポリマー製基板、セラミック製基板、金属製基板等、従来公知の基板が使用できる。中でも、ガラス基板や石英基板は、その表面に水酸基を多く有する構造を有しているため好ましい。なお、マイクロチップ用の基板では、上記のような基板の下部に他の基板を接着あるいは固定する場合もある。
【００４２】
そして、前記流路の内部表面において、流路を流動する液体に非親和性の領域を有する基板は、所定の溝部が形成された上記のような基板を液体に非親和性を示す単分子膜からなる層で基板表面を被覆することにより形成される。
【００４３】
次に本発明の単分子膜について説明する。
【００４４】
本発明においては、単分子膜形成のため、基板として、有機分子と結合する−ＯＨ、−ＮＨ2、＝Ｎ−Ｈ、４級アンモニウムイオン、−ＰＯ3Ｈ、−ＳＯ3Ｈ、−ＳＨなどの構造からなる活性水素を有する特性基をもつ基板が使用される。なお、いうまでもなく、前記活性水素を有する箇所は、単分子膜を形成しようとする流路内の基板表面だけでもよい。そして、有機分子として、この基板表面の活性水素と反応して共有結合可能な特性基を分子鎖の一端に有し、かつ、他端に液体に非親和性の特性基に有する有機分子を使用し、前記有機分子を前記基板に接触させ、縮合反応を進行させる単分子膜形成工程を経て形成されていることが好ましい。
【００４５】
上記において、活性水素以外の部分が基板の内部に含まれている状態であってもよい。例えば、活性水素以外の部分が基板の内部に含まれていて、活性水素以外の部分が基板の構成元素と結合していてもよい。より具体的には、例えば、基板が金属酸化物を構成材料として構成されている場合であって、活性水素を有する基が−ＰＯ3Ｈの場合、−ＰＯ3Ｈ全体が露出していてもよく、−ＰＯ3Ｈのうちの−ＯＨのみ露出していてもよい。基板内部に含まれる−ＰＯ2−の部分は−ＰＯ2−の状態のままでもよく、Ｐに結合した酸素が金属酸化物バルク中の金属原子（金属イオン）Ｍ１と結合して、例えば、−Ｐ−Ｏ−Ｍ１−のような構造を有した状態となっていてもよい。
【００４６】
基板は、単分子膜の形成時において活性水素を有していれば足り、予め単分子膜形成に十分な前記活性水素を有しているものでなくてもよく、単分子膜形成工程の前において、流路内の基板表面に活性水素を付与した基板であってもよい。
【００４７】
上記活性水素と後述する有機分子の末端官能基との縮合反応により形成される共有結合は、基板に存在する活性水素を有する特性基の構造と、単分子膜の原料となる有機分子の種類によるが、Ｍ−Ｏ、Ｍ−Ｎ及びＭ−Ｓ結合（Ｍは、Ｓｉ，Ｔｉ、ＡｌまたはＳｎ）からなる群から選ばれる少なくとも一つの共有結合が挙げられる。製造の容易さの観点から、Ｓｉ−Ｏ、Ｓｉ−Ｎ、及び、Ｓｉ−Ｓ結合からなる群より選択される少なくとも１種の構造が含まれている結合であることが好ましく、より好ましくは、Ｓｉ−Ｏ、Ｓｉ−Ｎ結合であり、最も好ましくはＳｉ−Ｏ結合である。
【００４８】
本発明において、前記単分子膜を形成する有機分子は、前述のように、一方の末端に前記基板表面と共有結合を形成可能な末端結合官能基を含み、他方の末端に、前記液体に非親和性の特性を示す特性基を含んでいればよい。「前記液体に非親和性の特性」とは、液体の種類に応じて適宜決定できるが、例えば、集積型マイクロチップなどに用いられる場合のように溶液が水性の場合には疎水性であることが好ましい。前記末端とは、有機分子が分岐を有し、３以上の末端を有する場合には少なくとも１つの末端を意味する。
【００４９】
なお、上記疎水性の程度は、液体との関係において相対的に定まるものである。例えば、液体が水を主体とする溶液の場合には、２０℃での臨界表面エネルギーが２５ｍＮ／ｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは８ｍＮ／ｍ以上である。
【００５０】
上記臨界表面エネルギーは、静的接触角計を用いて、臨界表面エネルギー測定用標準液による接触角を測定して求められるものであり、接触角の余弦値に対する標準液のエネルギーをプロットし、余弦値を０に外挿した時のエネルギー値をいう。 
【００５１】
また、液体が水性溶液である場合の上記臨界表面エネルギーにおける親水性と疎水性の差としては、単分子膜が形成される領域及び使用される水性溶液の種類などに応じて適宜選択され、２０ｍＮ／ｍ以上が好ましく、４０ｍＮ／ｍ以上がより好ましい。一方、上記のような有機分子を用いて単分子膜を形成する場合、前記の差は、７５ｍＮ／ｍ以下であり、より好ましくは、６５ｍＮ／ｍ以下である。
【００５２】
また、疎水性の程度は、２０℃で、５．３μＬの水滴を単分子膜からなる層の表面に滴下した際、当該表面に対する水滴の接触角が、８０〜１８０°であることが好ましく、９０〜１８０°であることがより好ましく、１００〜１６０°であることが更に好ましい。上記接触角は、例えば、ＪＩＳ  Ｒ３２５７：１９９９に規定の測定方法により測定することができる。
【００５３】
本発明の上記疎水性の単分子膜を形成するために用いられる有機分子としては、以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）のうちの何れかの構造を有するものであることが好ましい。
【００５４】
有機分子（ｉ）：
流路内の基板表面と共有結合を形成可能な末端結合官能基として、下記一般式（１）で表される特性基を有し、
【００５５】
【化１１】
0004606818.tif 000002
【００５６】
[式（１）中、Ｍは、Ｓｉ，Ｔｉ、ＡｌまたはＳｎであり、Ｚ1はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、−ＯＨ、−ＳＣＮ、−ＮＣＯ、及び、炭素数が１〜５のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも１種の原子又は原子団を示し、Ｚ2は、Ｈ、及び、炭素数が１〜５のアルキル基からなる群より選択される少なくとも１種の原子又は原子団を示し、ａは１〜３の整数を示す]、
前記基板表面と結合しない側の末端基が、メチル基、ハロゲン置換メチル基、ビニル基、炭素数が２〜４の環状エーテル基、フェニル基、ハロゲン置換フェニル基、シアノ基もしくはこれらの置換体からなる群より選択される少なくとも１つの特性基であり、
前記両特性基との間に、下記一般式（２）
−ＣｂＥ２ｂ−    （２）
[式（２）中、ＥはＨ及びＦからなる群より選択される少なくとも１種の原子を示し、ｂは２〜２２の整数を示す]
からなる特性基を有する有機化合物を挙げることができる。
【００５７】
有機分子（ｉｉ）：
前記一般式（１）で表されるＭが、Ｓｉであり、
上記一般式（２）で表される２価の特性基の炭素骨格を構成する炭素間に、下記一般式（３）で表される特性基、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、及び、−Ｃ6Ｈ4−もしくはこれらの置換体からなる群より選択される少なくとも１種の２価の特性基が更に結合された構造を有する有機分子が好ましい。ここで、下記一般式（３）中、ｇ及びｈはそれぞれ独立に１〜３の整数を示す。
【００５８】
【化１２】
0004606818.tif 000003
【００５９】
有機分子（ｉｉｉ）：
流路内の基板表面と共有結合する末端官能基として、下記一般式（４）で表される特性基を有しており、共有結合しない側の末端の特性基として、メチル基、ハロゲン置換メチル基、ビニル基、炭素数が２〜４の環状エーテル基、フェニル基、ハロゲン置換フェニル基、シアノ基もしくはこれらの置換体からなる群より選択される１価の基を２つ有しており、かつ、両特性基の間に、下記一般式（５）で表される３価の特性基が結合した構造を有する有機分子が好ましい。
【００６０】
【化１３】
0004606818.tif 000004
【００６１】
[式（４）は先の有機分子（ｉ）の式（１）と同じである。また、式（５）中、ＣjＬ2jは共有結合する末端官能基に結合する特性基である。ＣmＧ2m及びＣnＪ2nは共有結合しない側の末端基に結合する特性基である。Ｇ、Ｊ及びＬはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、それぞれ、Ｈ及びＦからなる群より選択される少なくとも１種の原子を示す。ｊは１〜１８の整数を示す。ｍ及びｎはそれぞれ独立に０〜７の整数を示す。]
上記の各構造を有する有機分子において、（１）で表現される共有結合する末端官能基としては、例えば、ハロゲン化シリル基、アルコキシシリル基、イソシアネートシリル基、アルコキシアルミニウム基、ハロゲン化チタン基、ハロゲン化スズ基等の各種基があげられる。特にａ＝３のものが好ましく、トリハロゲン化シリル基、トリアルコキシシリル基、トリイソシアネートシリル基が好ましい例としてあげられる。
【００６２】
上記トリハロゲンシリル基中に含まれるハロゲンとしては、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉがあげられる。トリハロゲンシリル基の中でもクロロシリル基が好ましい。また、上記トリアルコキシシリル基におけるアルコキシ基は、その炭素数が、特に１〜３のものが好ましい。具体的には、メトキシシリル基、エトキシシリル基、ブトキシシリル基があげられる。
【００６３】
このような各種置換シリル基を末端に有する有機シラン化合物であれば、前述のように基板表面と共有結合を形成でき、形成された単分子膜は基板に強固に固定されることとなる。具体的には、ハロゲン化シリル基の場合には、脱ハロゲン化水素反応を、アルコキシシリル基の場合には、脱アルコール反応を、イソシアネートシリル基の場合には、脱イソシアネート反応が生じ、それぞれ有機分子と基板との間がシロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−）により共有結合する。なお、前記有機分子と基板との共有結合は、前記基板表面の活性水素を有する基の種類によって異なり、例えば、活性水素を有する基が−ＮＨ基の場合には、共有結合として−ＳｉＮ結合が形成される。
【００６４】
また、上記末端結合官能基が複数置換のシリル基である場合、１つの置換基で基板表面上の活性水素と縮合反応し、１つの共有結合を形成するだけでなく、下記式（６）に示すように、他の置換基も結合可能な基板表面上の活性水素と縮合反応し、２箇所以上で共有結合しうる。また、基板表面に結合可能な活性水素が十分な数存在しない場合には、隣接する有機分子同士が結合することもできる。
【００６５】
【化１４】
0004606818.tif 000005
【００６６】
[式中、Ｑは、Ｏ，Ｎ及びＳから選ばれる少なくとも１種を示し、上記Ｓｉは各元素を介して基板または隣接する有機シラン基と共有結合している。]
【００６７】
また、上記有機分子において、前記一般式（２）の２価の特性基または前記一般式（５）の３価の特性基は、主鎖の総炭素数が８以上、２２以下が好ましく、特に、生体高分子の検査装置として用いる場合には、炭素数８以上、１８以下が好ましい。
【００６８】
このような総炭素数の特性基を中間に有することにより、単分子膜が基板上で直立し、疎水性を示す共有結合していない末端の特性基が最表面に存在しやすくなり、親水性の差を高くすることができる。なお、主鎖とは通常の有機化合物と同様に、分岐の側鎖がある場合には、炭素数の多い長鎖側を意味する。
【００６９】
上記中間に介在する特性基としてあげたもののうち、炭素数が２〜４の環状エーテル基としてはＣ2Ｈ4Ｏ基が好ましい。Ｃ2Ｈ4Ｏ基である場合には、そのエポキシ基の開環（付加）反応を利用して、単分子膜の厚さを増大させることが容易にできる。その際、膜厚の均一性も十分に確保することが容易にできる。
【００７０】
例えば、Ｃ2Ｈ4Ｏ基を有する場合、一端形成した単分子膜に対してアルコールを更に接触させることによりエポキシ基の開環（付加）反応を進行させ、末端のアルコールの−ＯＨ以外の部位（炭化水素基）を結合させ、単分子膜の厚さを増大させることができる。
【００７１】
上記有機シラン化合物における共有結合しない末端の特性基としてあげたもののうち、ハロゲン置換メチル基としては、十分な疎水性を有する単分子膜をより確実に得る観点から、ＣＦ3−、ＣＨ2Ｂｒ−、ＣＨ2Ｃｌ−が好ましく、ＣＦ3−がより好ましい。末端の特性基がＣＦ3−である有機分子は配向性が高く、単分子膜の形成時において基板上に配列される際の有機分子の分子密度が高くなる傾向にある。そのため、疎水性を有する単分子膜をより確実に得ることができる。
【００７２】
本発明において、（ｉ）の構造を有する有機分子としては、下記一般式（２０）〜（２９）またはこれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１つの有機分子であることが好ましい。
【００７３】
【化１５】
0004606818.tif 000006
【００７４】
ここで、  式（２０）〜（２９）中、Ｍ、Ｚ１，Ｚ２及びａは、先の有機分子（ｉ）の式（１）と同じである。ｑは２〜２２の整数を示す。ｍ及びｎはそれぞれ下記式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）で表される条件；０≦ｍ≦１４…（Ｉ）、０≦ｎ≦１５…（ＩＩ）、２≦（ｍ＋ｎ）≦２２…（ＩＩＩ）を同時に満たす整数を示す。
【００７５】
（ｉｉ）の構造を有する有機分子としては、下記一般式（３０）〜（３９）またはこれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１つの有機分子であることが好ましい。
【００７６】
【化１６】
0004606818.tif 000007
【００７７】
ここで、式（３０）〜（３９）中、Ｚ１，Ｚ２及びａは、先の有機分子（ｉ）の式（１）と同じである。Ａは一般式（３）で表される特性基、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、及び、−Ｃ6Ｈ4−もしくはこれらの置換体からなる群より選択される少なくとも１種の２価の特性基を示す。ｔは１〜１０の整数を示す。ｐは１〜１８の整数を示す。ｒ及びｓはそれぞれ下記式（ＩＶ）〜（ＶＩ）で表される条件；０≦ｒ≦１４…（ＩＶ）、０≦ｓ≦１５…（Ｖ）、２≦（ｒ＋ｓ）≦２２…（ＶＩ）を同時に満たす整数を示す。
【００７８】
（ｉｉｉ）の構造を有する有機分子としては、下記一般式（４０）〜（４９）またはこれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１つの有機分子であることが好ましい。
【００７９】
【化１７】
0004606818.tif 000008
【００８０】
ここで、式（４０）〜（４９）中、Ｍ、Ｚ１，Ｚ２及びａは、先の有機分子（ｉ）の式（１）と同じである。ｔは１〜１０の整数を示す。ｐは１〜１８の整数を示す。ｒ及びｓはそれぞれ下記式（ＩＶ）〜（ＶＩ）で表される条件；０≦ｒ≦１４…（ＩＶ）、０≦ｓ≦１５…（Ｖ）、２≦（ｒ＋ｓ）≦２２…（ＶＩ）を同時に満たす整数を示す。
【００８１】
一般式（２０）〜（２９）で表される有機分子の中では、単分子膜の均一性を十分に確保する観点及び単分子膜を形成する際に所定の領域上に配列される有機分子の分子密度を十分に確保する観点から、一般式（２０）及び一般式（２１）で表される有機分子が好ましい。
【００８２】
ここで、一般式（２０）で表される有機分子の中では、上記と同様の観点から、下記（２０１）〜（２０３）で表される有機分子が好ましい。
ＣＦ3（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2ＳｉＣｌ3  ・・・（２０１）
ＣＦ3（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2Ａｌ（ＯＣＨ3）3・・・（２０２）
ＣＦ3（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2ＴｉＣｌ（ＣＨ3）2・・・（２０３）
また、一般式（２１）で表される有機分子の中では、上記と同様の観点から、下記（２１１）〜（２１４）で表される有機分子が好ましい。
ＣＨ3（ＣＨ2）7（ＣＨ2）2ＳｉＣｌ3  ・・・（２１１）
ＣＨ3（ＣＨ2）7ＡｌＣｌ（ＯＣ2Ｈ5）2  ・・・（２１２）
ＣＨ3（ＣＨ2）7ＴｉＣｌ（Ｃ３Ｈ７）２  ・・・（２１３）
ＣＨ3（ＣＨ2）4ＳｎＣｌ（Ｃ３Ｈ７）２  ・・・（２１４）
【００８３】
更に、一般式（３０）〜（３９）で表される有機分子の中では、単分子膜の均一性を十分に確保する観点及び単分子膜を形成する際に、有機分子の分子密度を十分に確保する観点から、一般式（３０）及び一般式（３１）で表される有機分子が好ましい。
【００８４】
ここで、一般式（３０）で表される有機分子の中では、上記と同様の観点から、下記（３０１）〜（３０６）で表される有機分子が好ましい。
ＣＦ3（ＣＦ2）3（ＣＨ2）2Ｏ（ＣＨ2）15ＳｉＣｌ3  ・・・（３０１）
ＣＦ3ＣＯＯ（ＣＨ2）15ＳｉＣｌ3                  ・・・（３０２）
ＣＦ3（ＣＦ2）3（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）9ＳｉＣｌ3
・・・（３０３）
ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）9ＳｉＣｌ3  ・・・（３０４）
ＣＦ3（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）15ＳｉＣｌ3・・・（３０５）
ＣＦ3ＣＨ2Ｏ（ＣＨ2）15ＳｉＣｌ3                  ・・・（３０６）
【００８５】
また、一般式（３１）で表される有機分子の中では、上記と同様の観点から、下記（３０７）〜（３１２）で表される有機分子が好ましい。
ＣＨ3（ＣＨ2）3（ＣＨ2）2Ｏ（ＣＨ2）15ＳｉＣｌ3  ・・・（３０７）
ＣＨ3ＣＯＯ（ＣＨ2）15ＳｉＣｌ3  ・・・（３０８）
ＣＨ3（ＣＨ2）3（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）9ＳｉＣｌ3
・・・（３０９）
ＣＨ3（ＣＨ2）7Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）9ＳｉＣｌ3  ・・・（３１０）
ＣＨ3（ＣＨ2）2Ｓｉ（ＣＨ3）2（ＣＨ2）15ＳｉＣｌ3  ・・・（３１１）
ＣＨ3ＣＨ2Ｏ（ＣＨ2）15ＳｉＣｌ3  ・・・（３１２）
なお、上記の（２０１）〜（２０３）、（２１１）〜（２１４）、（３０１）〜（３１２）で表される有機分子の中では、（２０１）で表される有機分子が最も好ましい。
【００８６】
上述した有機分子の他の有機分子としては、本発明の効果を得ることが可能な範囲で、特開平４−１３２６７号公報、特開平４−２３６４６６号公報、特開平１０−１８０１７９号公報、及び、特開平４−３５９０３１号公報に記載の有機分子を使用することができる。
【００８７】
これらは基本的に市販の試薬を使用してもよいし、以下のような方法によっても容易に合成することができる。
【００８８】
入手可能な市販の試薬としては、例えば、アルドリッチ社製のデシルトリクロロシランなどを挙げることができる。
【００８９】
代表的な合成法としては、特開平２−１３８２８６号や、特開平４−１２００８２号に記載されている方法が挙げられる。
【００９０】
具体的には、一般式（２０）で表される有機シラン化合物としては、
一般式Ｆ（ＣＦ２）α（ＣＨ２）βＸ１……（２０ａ）
（ただし式中、α＝１〜８、β＝０〜２の各整数、Ｘ１はＩ、Br又はClのハロゲン原子）で表わされる末端パーフルオロアルキルハロゲン化合物と、
一般式Ｘ２（ＣＨ２）γＣＨ＝ＣＨ２……（２０ｂ）
（ただし式中、γ＝８〜17の整数、Ｘ２はＩ、Br又はClのハロゲン原子）で表わされる末端アルケニルハロゲン化物より合成されたグリニヤール試薬
Ｘ２Ｍｇ（ＣＨ２）γＣＨ＝ＣＨ２……（２０ｃ）
とを反応させ、
一般式Ｆ（ＣＦ２）α（ＣＨ２）β＋γＣＨ＝ＣＨ２……（２０ｄ）
で表わされる末端パーフルオロアルケン化合物を合成する工程、および一般式（２０ｄ）に示された末端パーフルオロアルケン化合物と、
一般式ＨＳｉ（ＣＨ３）δＸ33-δ ……（２０ｅ）
（ただし式中、δ＝０〜２の整数、Ｘ3はＩ、Br又はClのハロゲン原子、若しくはアルコキシ基）で表わされるハイドロジェンシランとをハイドロシリレーション反応させる工程により得られる。
【００９１】
上記ハイドロシリレーション反応は白金触媒の存在下で行なうことが好ましい。
【００９２】
また、一般式（２１）のトリフルオロアルキルシラン化合物は、
一般式CF3（CH2）εCH＝CH2 ……（２１ａ）
（式中、ε＝７〜16の整数）で表わされるω−トリフルオロアルケン化合物と、前記の一般式ＨＳｉ（ＣＨ３）δＸ33-δ……（２１ｅ）
で表わされるハイドロジェンシランとをハイドロシリレーション反応させる工程で得られる。
【００９３】
上記一般式（２０ａ）に示される末端パーフルオロアルキルハロゲン化合物は入手可能な短鎖な化合物であり、例えばＦ（CF2）2CH2Cl、F（CF2）2CH2I、F（CF2）3I、F（CF2）3CH2Brがある。
【００９４】
上記一般式（２０ｂ）式に示される末端アルケニルハロゲン化物は、例えばCl（CH2）10CH＝CH2、Cl（CH2）14CH＝CH2、Br（CH2）17CH＝CH2がある。上記一般式（２０ｅ）に示されるハイドロジェンシランには、例えばHSiCl3、HSi（CH3）Cl2、HSi（CH3）2Cl、HSi（OCH3）３、HSiCH3（OC2H5）２がある。
【００９５】
上記一般式（２０ｃ）に示されるグリニヤール試薬は、例えば反応溶媒としてジエチルエーテルまたはテトラヒドロフラン等を用意したなかに金属マグネシウムを投入しておく。そこに一般式（２０ｂ）の末端アルケニルハロゲン化物を、例えば５０〜６０℃で供給してゆくと合成される。なお金属マグネシウムの量は、末端アルケニルハロゲン化物と同モルかまたは僅かに過剰であることが好ましい。
【００９６】
合成された一般式（２０ｃ）のグリニヤール試薬は、室温下で一般式（２０ａ）の末端パーフルオロアルキルハロゲン化合物とのグリニヤール反応により一般式（２０ｄ）の末端パーフルオロアルケン化合物が合成される。上記と同じように、反応溶媒であるジエチルエーテルまたはテトラヒドロフラン等に一般式（２０ａ）の末端パーフルオロアルキルハロゲン化合物を入れておき、そこに前記のグリニヤール試薬をゆっくりと添加してゆく。逆に反応溶媒にグリニヤール試薬を入れておき、そこに末端パーフルオロアルキルハロゲン化合物を添加することも可能である。なお触媒としてCuを入れておいてもよい。反応終了後、反応系に水を添加して、生成しているマグネシウム塩を溶解させた後、有機層と水層を分離する。その有機層から反応溶媒等の低沸物を除去することにより一般式（２０ｄ）の末端パーフルオロアルケン化合物が合成される。なお蒸留可能なものであれば、蒸留精製をしてもよい。
【００９７】
一般式（２０ｄ）の末端パーフルオロアルケン化合物と一般式（２０ｅ）のハイドロジェンシランとを、例えば１００℃付近でハイドロシリレーション反応させて、目的物である末端パーフルオロアルキルシラン化合物が得られる。
【００９８】
また、一般式（３０）で表される有機シラン化合物を得るための具体例としては、以下の工程が挙げられる。
【００９９】
例えば、工業的に比較的安価な下記一般式（３０ａ）、
Ｌ-ＣｂＥ２ｂ−Ｓｉ（ＣｇＨ２ｇ＋１）（ＣｈＨ２ｈ＋１）−Ｚ３・・・（３０ａ）
［Ｌは末端基で、メチル基、ハロゲン置換メチル基、ビニル基、炭素数が２〜４の環状エーテル基、フェニル基、ハロゲン置換フェニル基、シアノ基もしくはこれらの置換体からなる群より選択される少なくとも１つの特性基であり、ＣｂＥ２ｂは一般式（２）と同じである。ＣｇＨ２ｇ＋１、ＣｈＨ２ｈ＋１は一般式（３）と同じである。Ｚ３はＣｌもしくはＯＣＨ３である。］
と、一般式（３０ｂ）
ＣＨ２＝ＣＨ（ＣＨ２）θＸ４・・・（３０ｂ）
［θは１〜１６の整数であり、Ｘ４はハロゲンである。］
のグリニャール試薬を反応させ、一般式（３０ｃ）
Ｌ-ＣｂＥ２ｂ−Ｓｉ（ＣｇＨ２ｇ＋１）（ＣｈＨ２ｈ＋１）−（ＣＨ２）θＣＨ＝ＣＨ２・・・（３０ｃ）
を合成する。
【０１００】
これに一般式（３０ｄ）
ＨＳｉ（Ｚ１）ａ（Ｚ２）３−ａ・・・（３０ｄ）
［Ｚ１、Ｚ２及びａは、一般式（１）と同じである。］
で表わされるハイドロジェンシランとをハイドロシリレーション反応させる工程で得られる。
【０１０１】
一般式（３０ａ）で表されるシラン化合物としては、例えば、ＣＦ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｃｌ、ＣＦ３（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＣＨ３）２ＯＣＨ３がある。
【０１０２】
上記のハイドロシリレーション反応は、反応温度５０〜１５０℃において、末端パーフルオロアルケン化合物とケイ素化合物とを、等モルあるいは必要に応じ、末端パーフルオロアルケン化合物は一般に高価であるのでこれを完全に反応させる為にも、ケイ素化合物を過剰の条件で、触媒の存在下で、常圧反応においては還流下、又は、加圧反応においてはオートクレーブ中、密閉下で反応させてもよい。
【０１０３】
また、本反応においては、必要に応じて反応に不活性なｎ−ヘキサン、イソオクタン、トルエンもしくはキシレン等の炭化水素系溶媒を使用してもかまわない。
【０１０４】
反応終了後、未反応物あるいは反応溶媒等の低沸物をストリップしたのみで、十分純度があり使用可能であるが、蒸留可能なものであれば蒸留精製を行なってもよい。
【０１０５】
次に、本発明のマイクロチップ用基板の製造方法について説明する。
【０１０６】
基板には、予め流路内の基板表面に活性水素を有する特性基が存在する基板を用いてもよく、あるいは活性水素が十分に存在しない基板であれば、その表面を表面処理することにより活性水素を付与してもよい。特に緻密な単分子膜からなる層を被覆する場合には、以下のような表面処理を施すことが好ましい。
【０１０７】
活性水素を付与する方法については、例えば、表面を化学的に酸化処理する方法、酸素存在下においてプラズマ処理する方法、オゾン処理する方法があげられる。また、基板を、例えば、ＳｉＣｌ4、ＨＳｉＣｌ3、ＳｉＣｌ3Ｏ−（ＳｉＣｌ2−Ｏ）η−ＳｉＣｌ3(但し、ηは０〜６の整数)、Ｓｉ（ＯＨ）4、ＨＳｉ（ＯＨ）3、Ｓｉ（ＯＨ）3Ｏ−（Ｓｉ（ＯＨ）2−Ｏ）η−Ｓｉ（ＯＨ）3(但し、ηは０〜６の整数)等によって親水化処理する方法もあげられる。
【０１０８】
表面の酸化処理についてより具体的に説明する。例えば、酸化処理は、酸素及び水素原子供給物質の存在下で表面にエネルギー照射することにより行うことができる。例えば、紫外線照射により気相中の酸素が分解されてオゾンが生成し、このオゾンが水素原子供給物質と反応して、活性水素を有する活性種が生成する。また、表面に紫外線が照射されると、表面近傍を構成する材料の原子間の共有結合が切断され、未結合手が形成される。この未結合手に活性水素を含む活性種が作用することにより、活性水素を有する基板が得られることになる。
【０１０９】
水素原子供給物質としては、例えば、入手容易性、取り扱い容易性の観点から、水、アンモニアなどを好ましく使用することができる。例えば、水素原子供給物質として水を用いた場合、−ＯＨで表される構造を少なくとも含む特性基として存在させることができる。また、アンモニアを用いた場合は、−ＮＨで表される構造を少なくとも含む特性基として存在させることができる。なお、紫外線照射処理に代えて、コロナ処理、プラズマ処理等を採用することもできる。
【０１１０】
上記のようにして得られる基板を準備し、単分子膜形成工程において、前記流路内における基板表面の所定の領域を被覆することにより、流路内の基板表面に液体に非親和性を示す単分子膜からなる層が形成される。
【０１１１】
このような本発明の製造方法によってマイクロチップ用基板を製造する場合に、例えば、前述の１つの形態として挙げた、基板の流路の内部表面全体に非親和性の単分子膜を形成すればよい。
【０１１２】
なお、単分子膜の形成方法は、以下の方法には制限されず、例えば、特開平４−１３２６７号公報、特開平４−２３６４６６号公報、特開平１０−１８０１７９号公報等に従って形成することもできる。
【０１１３】
単分子膜は、前記有機分子を上記のように活性水素を有する基板に接触させることにより形成することができる。この場合、気相、液相いずれによる接触処理でもよいが、製造の容易さからは液相処理が好ましい。
【０１１４】
液相処理による場合には、有機分子を溶媒に溶解あるいは懸濁し、この有機分子含有液と流路内の基板表面を接触させればよい。上記溶媒としては、非プロトン性溶媒を用いることが好ましく、また、有機分子含有液に接触している気相中の水分量を、２２℃における相対湿度値に換算して表現した場合、該相対湿度値が３５％以下となるように調節することが好ましい。
【０１１５】
また、極めて薄くかつ均一な厚さを有する単分子膜を更に確実に得る観点から、気相中の水分量は、２２℃における相対湿度値に換算して表現した場合に２５％以下であることがより好ましく、５％以下であることが更に好ましい。
【０１１６】
更に、上記工程で使用する反応容器としてはグローブボックスなどの密閉系が好ましい。水分量を上記の範囲に調節した気相を構成する構成成分ガスとしては、希ガス及び窒素ガスからなる群より選択される少なくとも１種のガスであることが好ましい。ただし、有機分子又は非プロトン性溶媒の酸化反応の進行、単分子膜の酸化による劣化の進行を十分に抑制することが可能な条件の下であれば、空気を使用してもよい。例えば、単分子膜作成工程を行う際の気相の温度、有機分子含有液の温度、有機分子の濃度、有機分子と基板の接触時間等を調整することにより空気を使用することもできる。
【０１１７】
液相処理の場合、まず、有機分子を溶剤に溶解して有機分子含有液を調製する。有機分子含有液の調製に使用する非プロトン性溶媒は、有機分子の種類に応じて適宜決定できるが、膜厚が薄く（０．５ｎｍ〜５０ｎｍ）かつ膜厚の均性に優れた単分子膜を容易かつ確実に得る観点から、当該有機分子を十分に溶解できる溶媒であることが好ましい。例えば、ヘキサデカン、クロロホルム、四塩化炭素、シリコーンオイル、ヘキサン、トルエン等の有機溶剤が使用できる。これらの溶剤は、いずれか一種類を使用してもよいし、二種類以上を混合して使用してもよい。
【０１１８】
この中でも、ヘキサデカン、クロロホルム及び四塩化炭素を含む混合溶剤が非プロトン性溶媒として好ましい。このように有機溶剤を使用すれば、例えば、水分が介在することによる有機分子の重合（ポリマー化）を十分に防止できる。そのため、有機分子の末端結合官能基と、基板の活性水素との縮合反応を効率よく行うことができる。
【０１１９】
前記有機分子含有液の濃度は、１０−４ｍｏｌ／Ｌ 以上とすることが好ましく、１０−3ｍｏｌ／Ｌ以上がより好ましく、１０−1ｍｏｌ／Ｌ以下が最も好ましい。
【０１２０】
基板と有機分子含有液との接触時間は、特に制限されないが、例えば、数秒〜１０時間、好ましくは１分〜１時間である。また、有機分子含有液の温度は、例えば、１０〜８０℃であり、好ましくは２０〜３０℃の範囲である。
【０１２１】
これにより、基板に有機分子が共有結合｛例えば、シロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−）｝により結合され、単分子膜が形成される。
【０１２２】
このようにして形成された単分子膜は、その表面に前述のような液体に非親和性を示す特性基を有するため、本発明のマイクロチップ用基板において、前記単分子膜が形成されている領域、すなわち流路内部全域が、前記液体に対して非親和性の特性を示すものとなる。
【０１２３】
上記形態とは異なり、流路の一部のみ選択的に液体に非親和性を示す領域を形成する方法について説明する。
【０１２４】
前記流路内の基板表面に選択的に単分子膜を形成する方法としては、特に制限されないが、例えば、以下に示す方法があげられる。なお、使用する化学吸着液や、処理の条件等は、特に示さない限り前述と同様である。  
【０１２５】
まず、第１の方法としては、予め、流路内の基板表面の全面に単分子膜を形成した後、単分子膜が不要な領域、すなわち親和性領域となる部分に形成された単分子膜のみを除去する方法があげられる。前記基板表面に単分子膜を形成した後、親和性領域となる部分（つまり単分子膜が不要な領域）に形成された単分子膜上に、これを被覆するフォトマスクをさらに形成して、エネルギー、例えば紫外線を照射し、前記フォトマスクで被覆されていない領域の単分子膜のみを除去すればよい。前記紫外線照射の手段として、例えば、エキシマレーザー等のレーザーを用いる場合は、単分子膜の特定領域に紫外線をスポット照射する方法を採用することもできる。
【０１２６】
前記紫外線照射処理の他に、コロナ処理、プラズマ処理などの方法を採用することも可能である。これらの処理を酸素の存在下で実施することにより、基板表面の単分子膜を酸化により除去できるのである。
【０１２７】
また、パルスレーザ−を用いれば、フォトマスクを形成することなく、直接単分子膜を除去することもできる。パルスレーザーによる有機分子からなる膜の除去については、R.Srinivasan and W.J.Leigh, J. Amer. Chem. Soc., 104, 6784(1982) に基本理念が紹介されている。
【０１２８】
第２の方法としては、予め、前記流路内の基板表面に、前記親和性領域となる部分のみを被覆するレジストパターンを形成し、前記レジストパターンが形成された前記基板表面に前記有機分子を接触させた後、前記レジストパターンを除去することにより、前記基板表面に前記単分子膜を選択的に形成することができる。
【０１２９】
先ず、親和性を示す領域となる範囲を被覆するためのレジストパターンを形成する。このレジストパターン形成は、半導体薄膜製造技術により容易に行うことができる。次に、レジストパターンを形成した後の基板に有機分子を接触させることにより、レジストのない領域にのみ単分子膜を選択的に被覆し、次いで、レジストパターンを除去することにより、非親和性の領域を形成する。ここで、レジストパターンは、ポジ型のレジストパターンであってもよく、ネガ型のレジストパターンであってもよい。
【０１３０】
また、上記工程において基板に有機分子を接触させる方法としては、以下の方法が好ましい。即ち、先ず、有機分子を非プロトン性溶媒中に添加し有機分子含有液を調製する。次に、有機分子含有液とレジストパターンを形成した後の基板とを、グローブボックスなどの内部の気相中の水分量を先に述べた範囲に容易に制御することのできる容器中に入れ、縮合反応を進行させる。
【０１３１】
ここで、有機分子含有液の調製に使用する非プロトン性溶媒は、レジストパターンを溶解させない溶媒であれば有機分子の種類に応じて適宜決定できるが、膜厚が薄く（０．５ｎｍ〜５０ｎｍ）かつ膜厚の均性に優れた単分子膜を容易かつ確実に得る観点から、フッ素系溶剤であることが好ましい。フッ素系溶剤としては、住友スリーエム社製のパーフルオロカーボン性液体、ハイドロフルオロエーテル性液体が好ましい。具体的には、工程を実施する温度条件に見合う沸点を有している等の諸物性の観点から、住友スリーエム株式会社製の、商品名：「ＨＦＥ−７２００」、商品名：「ＰＦ−５０８０」、及び、「ＦＣ−７７」が好ましい。なお、有機分子の濃度、反応時間などは、前述と同様の条件を利用することができる。
【０１３２】
次に、単分子膜を形成した後のレジストパターンの除去は、例えば、アセトンを使用することにより行うことができる。
【０１３３】
第３の方法としては、非親和性領域となる部分のみに、インクジェット法やスタンプ法等によって有機分子を接触させ、選択的に単分子膜を形成することもできる。
【０１３４】
また、単分子膜は１層だけから形成されている場合だけでなく、複数層を積層することもできる。例えば、前述のようにして基板表面上に１層目の単分子膜を形成した後、２層目の単分子膜を形成してもよい。この場合、当該単分子膜の表面に結合可能な特性基がない場合には、上述の表面処理により活性水素を付与すればよい。
【０１３５】
より具体的に説明すると、基板上に形成した１層目の単分子膜の表面にビニル基等の不飽和結合を有する基を含む特性基が結合されている場合には、水分が存在する雰囲気中で、電子線やＸ線などのエネルギー線を当該単分子膜の表面に照射することにより、不飽和結合を有する基の部分を変化させ、−ＯＨの構造を少なくとも有する特性基を導入することができる。また、ビニル基等の不飽和結合を有する基を含む特性基が結合されている場合、例えば、過マンガン酸カリウム水溶液に浸漬することにより、不飽和結合を有する基の部分を変化させ−ＣＯＯＨの構造を少なくとも有する特性基を導入することができる。
【０１３６】
単分子膜の厚さは、有機分子の種類（長さ）の選択、上述の積層体とすることなどで適宜設定できるが、例えば、単分子膜を構成する有機分子の末端の特性基の先端に、更に非親和性を示す分子を結合させる方法によっても調整できる。
【０１３７】
また、単分子膜を構成する有機分子が、式（２４）で示したように、末端の特性基の先端に２重結合又は３重結合を有する場合、単分子膜を形成した後、例えば、単分子膜にグリニャール試薬（ＲＭｇＸ）を更に接触させればよい。この接触によって末端の特性基とＲＭｇＸとの付加反応を進行させ末端の特性基の先端にＲＭｇＸの炭化水素基（Ｒ−）を結合させることができる。なお、ＲＭｇＸは、Ｒが、炭素数１〜２３のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、ハロゲン化アルケニル基のいずれでもよく、Ｘは、ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩ）である。
【０１３８】
また、単分子膜を構成する有機分子が、式（２６）に示すように、末端の特性基にエポキシ基を有する場合、単分子膜を形成した後、単分子膜にアルコール（ＲＯＨ）を更に接触させればよい。この接触によってエポキシ基の開環（付加）反応が進行し、第３特性基にアルコール（ＲＯＨ）の「Ｒ基」を結合させることができる。なお、ＲＯＨは、Ｒが、炭素数１〜２３のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、ハロゲン化アルケニル基のいずれでもよく、Ｘは、ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩ）である。
【０１３９】
上記のようにして単分子膜を形成した後、マイクロチップ用基板が完成する。また、液体が水性溶液で、先に述べたような親水性が十分でない場合、あるいは親水性をさらに向上させたい場合には、例えば、表面処理を流路内に選択的に施すことにより、親水性を付与することができる。
【０１４０】
ここで、親水性の表面処理を行うために流路の内部に親水性の単分子膜を形成することも本発明の好ましい態様である。
【０１４１】
すなわち、前述の疎水性の単分子膜形成工程と同様にして、流路内に、親水性の単分子膜を形成することができる。この親水性の単分子膜により、親水性の領域と、その周囲に形成される疎水性の単分子膜との親水性の差がさらに大きくなるため、好ましい。
【０１４２】
本形態においては、活性水素と共有結合した際に、他方の末端に、親水性基を有するか、あるいは単分子膜を形成した後に、親水性基を付与し得る有機分子が用いられる。
【０１４３】
上記のような親水性の末端基を有する第１の態様の有機分子としては、下記一般式（５０）で表される末端基に親水性基を有する有機分子を挙げることができる。
【０１４４】
Ｔ１−（ＣλＨ２λ）−Ｓｉ−（Ｚ４）φ（Ｚ５）３−φ・・・（５０）
［Ｔ１は、ＣＨＯ基，ＣＯＯＨ基，ＯＨ基，ＮＨ２基，ＣＯＯＲ基，ＰＯ（ＯＨ）２基，ＰＯ（ＯＨ）基，ＳＯ３Ｈ基，ＳＯ２Ｈ基またはＳＨ基を表す。λは疎水性の単分子膜を形成する有機基の分子長よりも上記官能基の長さを加えても短くなるもしくは同じになるために必要な数である。Ｚ４は、炭素数が１〜５のアルコキシ基を示し、Ｚ５は、Ｈ、及び、炭素数が１〜５のアルキル基からなる群より選択される少なくとも１種の原子又は原子団を示し、φは１〜３の整数を示す。］
【０１４５】
上記有機分子の共有結合しない側の末端基には、水酸基、アミノ基などのように活性水素を有する基で置換されているものが挙げられる。このような有機分子は、基板と接触させることにより、共有結合を形成し、基板に強固に固定される。また、共有結合と反対側の末端基が親水性基であるため、流路を液体が流動する時に、親水性の単分子膜からなる層が形成された領域のみに接触するようになる。
【０１４６】
そして、その周囲が疎水性の単分子膜からなる層で被覆されているため、その領域には液体が停滞することがない。
【０１４７】
上記の親水性の単分子膜形成工程は、前述の疎水性単分子膜形成工程と同様の方法を用いることができる。  
【０１４８】
上記の親水性の末端基を有する有機分子としては、以下の（５０１）〜（５０８）の化合物が挙げられる。
Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３・・・（５０１）
ＯＨＣ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３・・・（５０２）
ＨＯＯＣ（ＣＨ２）５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３・・・（５０３）
ＨＯ（ＣＨ２）５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３・・・（５０４）
Ｈ３ＣＯＯＣ（ＣＨ２）５Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３・・・（５０５）
（ＯＨ）２ＯＰ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３・・・（５０６）
ＨＯ２Ｓ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３・・・（５０７）
ＨＳ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３・・・（５０８）
【０１４９】
また、親水性を付与する単分子膜を形成するための第２の態様としては、前述の単分子膜形成工程では疎水性であるが、その末端基を親水性基に変える方法が挙げられる。例えば、末端に二重結合を有する有機分子であれば、水分が存在する雰囲気中で、電子線やＸ線などのエネルギー線を照射することによって、水酸基（−ＯＨ）を導入できる。また、例えば、過マンガン酸カリウム水溶液に浸漬すれば、カルボニル基（−ＣＯＯＨ）を導入できる。また、例えばシアノ基（−ＣＮ基）を有していれば、リチウムアルミニウムハイドライド溶液によって還元すれば、アミノ基に変換することが可能である。また、エポキシ基の開環反応を利用することもできる。
【０１５０】
このような有機分子としては、下記一般式（６０）で表される有機分子を挙げることができる。
Ｔ２−（ＣνＨ２ν）−Ｓｉ−（Ｚ６）ρ（Ｚ７）３−ρ・・・（６０）
［Ｔ２は、ビニル基，メチル基、ハロゲン化メチル基、エポキシ基またはシアノ基を表す。νは疎水性の単分子膜を形成する有機基の分子長よりも上記官能基の長さを加えても短くなるもしくは同じになるために必要な数である。Ｚ６はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、−ＯＨ、−ＳＣＮ、−ＮＣＯ、及び、炭素数が１〜５のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも１種の原子又は原子団を示し、Ｚ７は、Ｈ、及び、炭素数が１〜５のアルキル基からなる群より選択される少なくとも１種の原子又は原子団を示し、ρは１〜３の整数を示す。］
【０１５１】
上記のような末端基を有する有機分子を、基板と接触させることにより、共有結合を形成して、単分子膜を形成する。そして、例えば、末端基が二重結合である場合には、過マンガン酸カリウム水溶液と接触させることにより、末端の二重結合を親水性のカルボキシル基に変換することができる。
【０１５２】
上記の末端に親水性基を付与しうる有機分子としては、下記（６０１）〜（６０３）のような有機分子を挙げることができる。
ＣＨ２＝ＣＨ（ＣＨ２）６Ｓｉ（ＯＣＨ３）３・・・（６０１）
ＣＨ３Ｃ６Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３・・・（６０２）
ＣｌＣＨ２Ｃ６Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３・・・（６０３）
【０１５３】
上記の有機分子の共有結合可能な末端結合官能基と、親水性の末端基の中間に介在する特性基の炭素数としては、当該有機分子が単分子膜として形成される部分の周囲の非親和性の単分子膜の分子長よりも短くなるような数とすることが好ましい。
【０１５４】
また、上記のような親水性の単分子膜を形成した場合、その親水性の程度は周囲の疎水性の単分子膜との相対的な関係で定まるものであり、疎水性の単分子膜より大きな臨界表面エネルギーを有するものであればよい。例えば、水を含有する液体を用いる場合には、その臨界表面エネルギーは、好ましくは、２０ｍＮ／ｍより大きく、６０ｍＮ／ｍ以上であり、より好ましくは、７５ｍＮ／ｍ以下である。
【０１５５】
上記のような有機分子を用いて、表面処理する場合、疎水性の単分子膜を形成後に親水性の単分子膜を形成してもよいし、疎水性の単分子膜形成前に、予め親水性の単分子膜を形成し、その上に疎水性の単分子膜を形成することもできる。
【０１５６】
このことは換言すると、本発明の単分子膜は液体の性質に応じて、適宜その流路の特定の領域を、その液体に非親和性の単分子膜からなる層で被覆できることを意味する。従って、液体が水性溶液以外の場合でも、同様にその液体に対する親和性の差を利用して、液体を一定の領域に固定するために本発明を使用することができる。
【０１５７】
次に、本発明のマイクロチップ用基板を使用して、集積型のマイクロチップに利用する形態について説明する。なお、本形態は一例であり、これ以外のマイクロチップに利用されるマイクロチップ用基板としても利用可能である。
【０１５８】
まず、本発明のマイクロチップ用基板のみからなる基板単体をマイクロチップに供することもできる。流路内に、親和性の領域を有する形態の基板においては、このような形態での使用も可能である。
【０１５９】
また、外部との接触を低下した環境での分析が望まれる場合、本発明の基板を他の基板と接合する形態をとることも可能である。
【０１６０】
例えば、下基板として、本発明の流路を有するマイクロチップ用基板を用い、これに上基板を接合して、マイクロチップを作製する。この上基板にも非親和性の単分子膜を形成したものが好適に用いられる。また、スペーサー等を介して、前記基板と対向するように他の基板を上方に配置してもよい。この場合、上方に位置する他の基板には、例えば、試料や試薬等を添加したり、空気孔となるための貫通孔を適宜設けることが好ましい。
【０１６１】
下基板には、試薬配置部、反応部、計測部などを有するものであり、前記各配置部からは、それぞれ前記流路が導出されている。そして、基質溶液、酵素溶液、反応停止液などを、上基板に予め設けた貫通孔からそれぞれの配置部へ、注入される。なお、前記各配置部の内部も収容される液体に非親和性の単分子膜からなる層で被覆することも好ましい態様である。
【０１６２】
各溶液や反応液の移動は、マイクロポンプなどによって制御され、所定の反応部に導出された試薬が反応部で反応する。この反応部での反応時間は適宜設定され、所定時間後に反応停止液を注入することにより、反応が停止される。そして、反応液を流路を通じて計測部に導出し、分光法などにより計測される。
【０１６３】
また、上記形態において、本発明のマイクロチップ用基板を用いて、前記単分子膜により前記液体の流速を変更して試料の検査を行う試料を検出する方法にも供することが可能であり、前記流路の内部表面の前記単分子膜からなる層を形成する面積、形状、単分子膜の種類によって、前記液体の流速を変更することが考えられる。さらに、前記流路の内部表面を被覆する単分子膜が、前記液体に対する非親和性が異なる２種以上の単分子膜で形成すれば、前記非親和性の違いを利用して、前記液体の流速を変更することも可能となる。その他の本発明の実施の形態としては、上記のようなマイクロチップを従来公知の検知手段と組み合わせることにより、マイクロチップモジュールとすることもできる。
【０１６４】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は構造、製造工程、及び材料を適宜変えられるので、ここに開示された特定の構造、製造工程、及び材料に制限されるものでないことを理解するべきである。また、ここで使用された用語は、単に特定の実施態様を説明する目的で使用されており、本発明の範囲は添付された特許請求の範囲およびその均等物に制限されるため、制限的なものと意図してはならない。
【実施例】
【０１６５】
［マイクロチップ用基板及びマイクロチップの製造］
実施例１
以下に示すようにしてマイクロチップを製造した。
【０１６６】
まず、下基板として、基質溶液、酵素溶液、反応停止溶液の配置部、反応部、計測部を備えるガラス基板（長さ７６ｍｍ、幅２６ｍｍ、厚み２ｍｍ）を準備した。前記各配置部（基質配置部、酵素配置部、反応停止溶液配置部）からは、それぞれ流路が導出され、各流路が交わる部分に反応部が設けられており、前記反応部からさらに流路が導出されている。前記反応部から導出している流路の先端はさらに計測部と連結し、この計測部からはさらに別の流路が導出され、この流路が廃棄用の引出し口に連結している。そして、この引出し口は外部の廃棄用チューブと連結されている。前記流路は溝の形状であって、幅１００μｍ、深さ３０μｍ、各配置部および反応部は直径３ｍｍ、深さ３０μｍの円柱型凹部から形成されている。
【０１６７】
このガラス基板を、純水による洗浄と空気乾燥を行い、次に、エタノールによる有機洗浄と空気乾燥をし、さらに紫外線オゾンによる洗浄を行なって、露点５５℃の窒素ガスを供給したグローブボックス内において十分に乾燥した、
前記ガラス基板を、室温の１．０重量％Ｆ(ＣＦ２)８(ＣＨ２)２ＳｉＣｌ３非水溶液（ハイドロフルオロエーテル；商品名HFE7100、スリーエム社製）に浸漬することによって、前記ガラス基板と前記トリクロロシラン化合物を接触させた。
【０１６８】
その後、前記ガラス基板を洗浄して物理的に吸着した前記トリクロロシラン化合物を除去することによって、前記流路となる溝ならびに前記凹部を含むガラス基板の表面に共有結合により単分子膜を形成した。
【０１６９】
つぎに、前記下基板のカバー（上基板）となるガラス基板（長さ７６ｍｍ、幅２６ｍｍ、厚み１ｍｍ）を準備し、その表面に前記下基板と同様に単分子膜を形成した。そして、この上基板を、単分子膜が形成された表面が対向するように、前記下基板と接着剤によって張り合わせ、マイクロチップを作製した。  
【０１７０】
実施例２
二本の溝が十字に形成されている基板（長さ７６ｍｍ、幅２６ｍｍ、厚み２ｍｍ）を準備して、この基板表面（前記溝の内部表面を含む）に前記実施例１と同様の条件によって、単分子膜を形成した。なお、前記溝の幅および深さは共に１２０μｍであり、各溝の端部から十字の交差点までの距離は１０ｍｍである。この基板上に前記実施例１と同様の単分子膜を形成した上基板を配置することによってマイクロチップを作製した。
【０１７１】
実施例３
実施例１と同様に、下基板として、基質溶液、酵素溶液、反応停止溶液の配置部、反応部、計測部を備えるガラス基板（長さ１００ｍｍ、幅３５ｍｍ、厚み２ｍｍ）を準備した。前記各配置部（基質配置部、酵素配置部、反応停止溶液配置部）からは、それぞれ流路（幅１００μｍ、深さ３０μｍ）が導出されている基板を用いた。
【０１７２】
上記とは別に、濃度１．０重量％のＣＨ３（ＣＨ２）１７ＳｉＣｌ３のｎ−ヘキサンとクロロホルム混合溶液（体積比４：１）を用意した。
【０１７３】
上記のガラス基板と、有機分子含有溶液を用いた以外は、実施例１と同様にして、単分子膜を形成した。
【０１７４】
次に、親水性領域を流路底面に形成するため、上記単分子膜を形成したガラス基板の上にフォトマスクを置いた。フォトマスク上から、紫外線（セン特殊光源株式会社製）の光源：１１０Ｗランプ）を８秒間照射した。照射幅は、１μｍとなるようにし、流路内で基板が露出したデバイス用基板を作製できることを確認した。
【０１７５】
なお、紫外線照射により照射位置の単分子膜が除去されたことはモニタリングによってＣＨ２結合を示す赤外吸収スペクトルの有無と、水に対する濡れ性で確認した。
【０１７６】
実施例４
実施例３で使用したガラス基板を用い、まず基板の流路にポジレジストを塗布し、実施例３で用いたフォトマスクと同じフォトマスクを基板上に配置し、レジスト露光工程、現像工程、クリーニング工程を経て、レジストパターンを形成した。
【０１７７】
次に、実施例１と同様にして、単分子膜を形成し、その後レジストパターンを現像液を用いて除去し、流路内に基板が露出したデバイス用基板を作製することができた。
【０１７８】
実施例５
実施例３の単分子膜の形成までは同様にして、疎水性の単分子膜を基板の流路の全面に形成した。
【０１７９】
この基板に、パルスレーザー（５４０ｎｍ、フェトム秒パルス、出力１３ｍＷ、レーザー光径：１．５μｍ）を用いて、レーザーを走引した。レーザーの照射によって、液体の進行方向に沿って、流路底面に親水性領域を有するデバイス用基板を作製することができた。
【０１８０】
実施例６
実施例５で作製したマイクロチップ用基板を用いて、以下の親水化処理を行った。
【０１８１】
実施例５で作製したマイクロチップ用基板に、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３の水−アルコール水溶液（濃度０．５重量％、ｐＨ１０に調整）を塗布した。
【０１８２】
溶液は、基板の前記単分子膜上でははじかれ、単分子膜を除去した部分にのみ付着した。同溶液が乾燥した後に、１２０℃の温風で処理した。この処理により、前記ガラス基板の前記単分子膜が除去された箇所に親水性の単分子膜を被覆した。同箇所はアミノ基により親水性となった。なお、所定の親水性の単分子膜が形成されたことはモニタリングによってＣＨ２結合及びＮＨ２結合を示す赤外吸収スペクトルの有無で確認した。
【０１８３】
実施例７
実施例３で流路底面に親和性領域を形成したマイクロチップ用基板を準備した。
【０１８４】
この基板を前記単分子膜が形成されたガラス基板の流路部分の内壁面に進行方向に沿って親水性領域を形成するため、単分子膜の一部除去を行った。除去は実施例５と同じ条件により行なった。レーザーの照射によって、液体の進行方向に沿って、流路壁面に親水性領域が形成することができ、底面の親水性領域と合わせて、流路のそれぞれの面に親水性領域を有するマイクロチップ用基板を作製することができた。
【０１８５】
次に、実施例１及び２で作製したマイクロチップの特性を評価するため、それぞれ単分子膜を形成していないマイクロチップと対比して、以下の評価実験を行った。
【０１８６】
［評価実験］
実験例１
実施例１及び単分子膜を形成せずに作製した各マイクロチップを用いて、以下の評価を行なった。
【０１８７】
各マイクロチップに、以下の基質溶液、酵素溶液、反応停止液を、上基板に予め設けた貫通孔からそれぞれの配置部へ、従来と同様にして注入した。なお、各溶液や反応液の移動は、従来と同様にマイクロポンプによって制御した。
【０１８８】
（緩衝液）
リン酸水素２ナトリウム水和物３．２５ｇを水１００ｍＬに溶解した溶液（ｐＨ４．５）と、クエン酸１．１５ｇを水１００ｍＬに溶解した溶液（ｐＨ４．５）とを体積比１：１で混合することによって緩衝液を調製した（ｐＨ４．５）。
【０１８９】
（酵素溶液）
β-ガラクトシダーゼを前記緩衝液に溶解して、０．１ｍｇ／ｍＬおよび０．５ｍｇ／ｍＬの酵素溶液を調製した。
【０１９０】
（基質溶液）
オルト-ニトロフェニルガラクトシダーゼを前記緩衝液に溶解して０．１ｍｇ／ｍｌの基質溶液を調製した。
【０１９１】
まず、基質溶液と酵素溶液を反応部に送り反応を開始した。なお、この反応部において、酵素と基質とが反応してオルト−ニトロフェノールが形成される。この反応部での反応時間を所定の時間（１分、２分、３分、５分、１０分）に設定し、各反応時間後にただちに反応停止液配置部から前記反応停止溶液を流路を通じて注入し、反応を停止させた。そして、反応停止した反応液を、さらに流路を通じて計測部に移動させ、前記計測部において波長４２０ｎｍにおける吸収強度を紫外線可視分光光度計によって計測した。なお、４２０ｎｍは、オルト−ニトロフェノールの吸収波長である。
【０１９２】
一方、比較として、下基板および上基板共に単分子膜を形成しなかった以外は、前記実施例１と同様にして作製したマイクロチップを用いて吸光度の測定を行った。
【０１９３】
この結果、実施例１のマイクロチップにおいては、０．５ｍｇ/ｍＬ酵素液を使用した場合、各反応時間において複数回（５回）測定した際の吸光度平均値は０．９８であり、それらの誤差は０．０２以内であった。
【０１９４】
また、０．１ｍｇ／ｍＬ酵素液を使用した場合、吸光度は、０、０、０．１０、０．２２と経時的に増加した。一方、比較のマイクロチップでは、０．５ｍｇ/ｍＬ酵素液を使用した場合、各反応時間において複数回（５回）測定した際の吸光度の平均値は０．６７であり、それらの誤差は０．１程度であった。このように単分子膜を形成した実施例１のマイクロチップによれば、同じ濃度である酵素を使用しても、比較例１に比べて測定感度ならびに測定精度に優れることがわかる。つまり、液体の移動や混合が速やかに行われ、かつ、流路への酵素や基質の付着等が防止されているためと考えられる。
【０１９５】
実験例２
実施例２及び実施例２の基板で、単分子膜を形成せずに作製した各マイクロチップを用いて、以下の評価を行なった。
【０１９６】
一本の溝の一端に、様々なＤＮＡ断片を含むＤＮＡ混合試料を注入し、前記溝の他端に電圧を印加（１００Ｖ/ｃｍ）して、電気泳動を行った。この結果、実施例２および比較のマイクロチップともに、前記ＤＮＡ混合液からのＤＮＡの分離が確認された。しかしながら、その分離精度を分光法により確認したところ、実施例２によれば比較のマイクロチップの場合に比べて精度を約４倍程度向上できることがわかった。このため、例えば、従来検討されていた長時間処理や分離操作回数の増加等を行うことなく、単分子膜を形成するのみで分離精度ならびに処理時間を短縮できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１９７】
【図１】本発明のマイクロチップの一例を示す概略図であって、（Ａ）はマイクロチップの平面図であって、（Ｂ）はその断面図である。
【符号の説明】
【０１９８】
１０            基板
２０            単分子膜
３１            試料添加部
３２            溶媒部
３３ａ、３３ｂ  試薬部
３４            廃液だめ
４０            流路
【図１】
0004606818.tif 000019