(57)【要約】  本発明により、マイクロ流路チップの基板上部から物理的又は機械的な扱き手段を使用しなくても、流体を移送できる構造を有する新規なマイクロ流路チップが提供される。本発明のマイクロ流路チップは、少なくとも第１の基板と第２の基板と、該第１の基板と第２の基板との間に間挿された中間基板とからなり、第１の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、第１の非接着薄膜層が形成されており、該第１の非接着薄膜層上の任意の位置に、該第１の非接着薄膜層に接し、かつ第１の基板外表面に開口する少なくとも一つの流体用ポートが配設されており、第２の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記第１の非接着薄膜層の長さと同一又は異なる長さの第２の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記中間基板を介して前記第１の非接着薄膜層と上下で重畳するように形成されており、該第２の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第２の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、加圧口が配設されていることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の基板と第２の基板と、該第１の基板と第２の基板との間に間挿された中間基板とからなり、
第１の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、第１の非接着薄膜層が形成されており、該第１の非接着薄膜層上の任意の位置に、該第１の非接着薄膜層に接し、かつ第１の基板外表面に開口する少なくとも一つの流体用ポートが配設されており、
第２の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記第１の非接着薄膜層の長さと同一又は異なる長さの第２の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記中間基板を介して前記第１の非接着薄膜層と上下で重畳するように形成されており、該第２の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第２の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、加圧口が配設されていることを特徴とするマイクロ流路。
【請求項２】
前記第１の基板と中間基板との界面の前記第１の非接着薄膜層が形成されている箇所には第１の非接着部分が存在し、
前記第２の基板と中間基板との界面の前記第２の非接着薄膜層が形成されている箇所には第２の非接着部分が存在し、
前記第１の非接着部分は流体の流路となるものであり、
前記第２の非接着部分は流体を移送するための扱き手段となるものであることを特徴とする請求項１記載のマイクロ流路チップ。
【請求項３】
前記第１の非接着薄膜層が、その途中に、円形、楕円形、矩形及び多角形状からなる群から選択される少なくとも一種類の平面形状をした拡大領域層を一個以上更に有することを特徴とする請求項１記載のマイクロ流路チップ。
【請求項４】
前記第１の非接着薄膜層及び第２の非接着薄膜層の膜厚は１０ｎｍ〜３００μｍの範囲内であり、幅は１０μｍ〜３０００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロ流路チップ。
【請求項５】
少なくとも第１の基板と第２の基板と、該第１の基板と第２の基板との間に間挿された中間基板とからなり、
第１の基板の、中間基板との接着面側に、流体を通すため中空状の凹型チャネルが形成されており、該凹型チャネルの任意の位置に、該凹型チャネルに連通し、かつ第１の基板外表面に開口する少なくとも一つの流体用ポートが配設されており、
第２の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記凹型チャネルの長さと同一又は異なる長さの第２の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記中間基板を介して前記凹型チャネルと上下で重畳するように形成されており、該第２の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第２の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、加圧口が配設されていることを特徴とするマイクロ流路チップ。
【請求項６】
前記第２の基板と中間基板との界面の前記第２の非接着薄膜層が形成されている箇所には第２の非接着部分が存在し、
前記第２の非接着部分は流体を移送するための扱き手段となるものであることを特徴とする請求項５記載のマイクロ流路チップ。
【請求項７】
前記第２の非接着薄膜層の膜厚は１０ｎｍ〜３００μｍの範囲内であり、幅は１０μｍ〜３０００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項５又は６に記載のマイクロ流路チップ。
【請求項８】
少なくとも第１の基板と第２の基板と、該第１の基板と第２の基板との間に間挿された第１の中間基板と第２の中間基板からなり、
第１の中間基板と第２の中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、第１の非接着薄膜層が形成されており、該第１の非接着薄膜層上の任意の位置に、該第１の非接着薄膜層に接し、かつ第１の基板外表面に開口する少なくとも一つの流体用ポートが配設されており、
第２の基板と第２の中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記第１の非接着薄膜層の長さと同一又は異なる長さの第２の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記第２の中間基板を介して前記第１の非接着薄膜層と上下で重畳するように形成されており、該第２の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第２の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、第１の加圧口が配設されており、
第１の基板と第１の中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記第１の非接着薄膜層の長さと同一又は異なる長さの第３の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記第１の中間基板を介して前記第１の非接着薄膜層と上下で重畳するように形成されており、該第３の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第３の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、第２の加圧口が配設されていることを特徴とするマイクロ流路チップ。
【請求項９】
前記第１の中間基板と第２の中間基板との界面の前記第１の非接着薄膜層が形成されている箇所には第１の非接着部分が存在し、
前記第２の基板と第２の中間基板との界面の前記第２の非接着薄膜層が形成されている箇所には第２の非接着部分が存在し、
前記第１の基板と第１の中間基板との界面の前記第３の非接着薄膜層が形成されている箇所には第３の非接着部分が存在し、
前記第１の非接着部分は流体の流路となるものであり、
前記第２の非接着部分及び第３の非接着部分は流体を移送するための扱き手段となるものであることを特徴とする請求項８記載のマイクロ流路チップ。
【請求項１０】
前記第１の非接着薄膜層が、その途中に、円形、楕円形、矩形及び多角形状からなる群から選択される少なくとも一種類の平面形状をした拡大領域層を一個以上更に有することを特徴とする請求項８記載のマイクロ流路チップ。
【請求項１１】
前記第１の非接着薄膜層、第２の非接着薄膜層及び第３の非接着薄膜層の膜厚は１０ｎｍ〜３００μｍの範囲内であり、幅は１０μｍ〜３０００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のマイクロ流路チップ。
【請求項１２】
前記第１の基板がポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなり、第２の基板がポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）又はガラスからなり、前記中間基板がポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のマイクロ流路チップ。
【請求項１３】
少なくとも第１の基板と第２の基板と、該第１の基板と第２の基板との間に間挿された中間基板とからなり、
第１の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、第１の非接着薄膜層が形成されており、該第１の非接着薄膜層上の任意の位置に、該第１の非接着薄膜層に接し、かつ第１の基板外表面に開口する少なくとも一つの流体用ポートが配設されており、
第２の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記第１の非接着薄膜層の長さと同一又は異なる長さの第２の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記中間基板を介して前記第１の非接着薄膜層と上下で重畳するように形成されており、該第２の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第２の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、加圧口が配設されており、
前記第１の基板と中間基板との界面の前記第１の非接着薄膜層が形成されている箇所には第１の非接着部分が存在し、
前記第２の基板と中間基板との界面の前記第２の非接着薄膜層が形成されている箇所には第２の非接着部分が存在するマイクロ流路チップにおける流体移送方法であって、
(a)前記ポートから目的の流体を加圧注入して、前記第１の非接着薄膜層に対応する第１の非接着部分の第１の基板を膨隆させて空隙を発生させ、該空隙内に流体を導入させるステップと、
(b)前記加圧口から加圧しながら、前記第２の非接着薄膜層に対応する第２の非接着部分の中間基板を膨隆させるステップと、
(c)前記第２の非接着部分に発生された空隙を更に加圧して更に成長させることにより、前記第１の非接着部分に発生した空隙内の流体を、前記第２の非接着部分に発生された空隙で扱いて目的の箇所に移送するステップとからなることを特徴とする流体移送方法。
【請求項１４】
少なくとも第１の基板と第２の基板と、該第１の基板と第２の基板との間に間挿された中間基板とからなり、
第１の基板の、中間基板との接着面側に、流体を通すため中空状の凹型チャネルが形成されており、該凹型チャネルの任意の位置に、該凹型チャネルに連通し、かつ第１の基板外表面に開口する少なくとも一つの流体用ポートが配設されており、
第２の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記凹型チャネルの長さと同一又は異なる長さの第２の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記中間基板を介して前記凹型チャネルと上下で重畳するように形成されており、該第２の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第２の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、加圧口が配設されており、
前記第２の基板と中間基板との界面の前記第２の非接着薄膜層が形成されている箇所には第２の非接着部分が存在するマイクロ流路チップにおける流体移送方法であって、
(a)前記凹型チャネルに連通するポートから目的の流体を注入して、前記凹型チャネル内に導入させるステップと、
(b)前記第２の非接着薄膜層に接する加圧口から加圧しながら、前記第２の非接着薄膜層に対応する第２の非接着部分の中間基板を膨隆させるステップと、
(c)前記第２の非接着薄膜層に対応する第２の非接着部分の中間基板を更に膨隆させて、前記凹型チャネルの溝内に食い込ませることにより、前記凹型チャネル内の流体を、所定の方向に移送するステップとからなることを特徴とする流体移送方法。
【請求項１５】
少なくとも第１の基板と第２の基板と、該第１の基板と第２の基板との間に間挿された第１の中間基板と第２の中間基板からなり、
第１の中間基板と第２の中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、第１の非接着薄膜層が形成されており、該第１の非接着薄膜層上の任意の位置に、該第１の非接着薄膜層に接し、かつ第１の基板外表面に開口する少なくとも一つの流体用ポートが配設されており、
第２の基板と第２の中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記第１の非接着薄膜層の長さと同一又は異なる長さの第２の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記第２の中間基板を介して前記第１の非接着薄膜層と上下で重畳するように形成されており、該第２の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第２の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、第１の加圧口が配設されており、
第１の基板と第１の中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記第１の非接着薄膜層の長さと同一又は異なる長さの第３の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記第１の中間基板を介して前記第１の非接着薄膜層と上下で重畳するように形成されており、該第３の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第３の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、第２の加圧口が配設されており、
前記第１の中間基板と第２の中間基板との界面の前記第１の非接着薄膜層が形成されている箇所には第１の非接着部分が存在し、
前記第２の基板と第２の中間基板との界面の前記第２の非接着薄膜層が形成されている箇所には第２の非接着部分が存在し、
前記第１の基板と第１の中間基板との界面の前記第３の非接着薄膜層が形成されている箇所には第３の非接着部分が存在するマイクロ流路チップにおける流体移送方法であって、
(a)前記ポートから目的の流体を加圧注入して、前記第１の非接着薄膜層に対応する第１の非接着部分の第１の基板を膨隆させて空隙を発生させ、該空隙内に流体を導入させるステップと、
(b)前記第１の加圧口から加圧しながら、前記第２の非接着薄膜層に対応する第２の非接着部分の第２の中間基板を膨隆させる、及び／又は、前記第２の加圧口から加圧しながら、前記第３の非接着薄膜層に対応する第３の非接着部分の第１の中間基板を膨隆させるステップと、
(c)前記第２の非接着部分に発生された空隙を更に成長させる、及び／又は、前記第３の非接着部分に発生された空隙を更に成長させることにより、前記第１の非接着部分に発生した空隙内の流体を、前記第２の非接着部分に発生された空隙、及び／又は、前記第３の非接着部分に発生された空隙で扱いて目的の箇所に移送するステップとからなることを特徴とする流体移送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は遺伝子解析などの化学／生化学分析などに広く使用されるマイクロ流路チップに関する。更に詳細には、本発明は液体又は気体などの流体試料を移送するための簡易な流体移送機構を有するマイクロ流路チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、マイクロ・トータル・アナリシス・システムズ（μＴＡＳ）又はラブ・オン・チップ(Lab-on-Chip)などの名称で知られるように、基板内に所定の形状の流路を構成するマイクロチャネル（流路）及びポートなどの微細構造を設け、該微細構造内で物質の化学反応、合成、精製、抽出、生成及び／又は分析など各種の操作を行うことが提案され、一部実用化されている。このような目的のために製作された、基板内にマイクロチャネル（流路）及びポートなどの微細構造を有する構造物は総称して「マイクロ流体デバイス」又は「マイクロ流路チップ」などと呼ばれる。【０００３】
マイクロ流路チップは遺伝子解析、臨床診断、薬物スクリーニングなどの化学、生化学、薬学、医学、獣医学分野のみならず、化学工業、環境モニタリングなどの幅広い用途に使用できる。常用サイズの同種の装置に比べて、マイクロ流路チップは(1)サンプル及び試薬の使用量が著しく少ない、(2)分析時間が短い、(3)感度が高い、(4)現場に携帯し、その場で分析できる、及び(5)使い捨てできるなどの利点を有する。【０００４】
従来のマイクロ流路チップ１００は、例えば、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、合成樹脂などの材料からなる上面基板１０２に少なくとも１本のマイクロチャネル１０４が形成されており、このマイクロチャネル１０４の少なくとも一端には入出力ポートとなるべきポート１０５，１０６が形成されており、基板１０２の下面側に透明又は不透明な素材（例えば、ガラス又は合成樹脂フィルム）からなる下面基板１０８が接着されている。この下面基板１０８の存在により、ポート１０５，１０６及びマイクロチャネル１０４の底部が封止される。図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるようなマイクロ流路チップの材質や構造及び製造方法は例えば、特許文献１及び特許文献２などに開示されている。【０００５】
マイクロ流路チップ内のマイクロチャネルでは、流体（主に薬液やサンプル等の液体又は気体）を或る箇所から別の箇所に移送するために、基板の外面から物理的又は機械的な扱き手段が使用されることがある。例えば、特許文献３には、(a)内部に微細チャネルが形成された弾性高分子材料からなる基板を固定するための基板固定台と、(b)外部から前記基板の表面に圧力を加える加圧手段としての固体構造物と、(c)前記固体構造物又は基板固定台に連結され、それら固体構造物又は基板固定台を前記微細チャネルの長さ方向に移動させる移動手段としての線形移動装置と、(d)前記基板に圧力を加えるための前記固体構造物を前記基板に対して垂直に下降させる部分とを備える流体処理装置が記載されている。【０００６】
また、特許文献４には、(a)弾性体の材料で形成された平板状の基板部材と、(b)この基板部材より硬い材質を有し、この基板部材の上下の表面に密着して取り付けられた可撓性のカバーを備え、前記基板部材は、生体高分子を溜めておく採取部と、前記生体高分子に対して前処理を行う前処理部を有するバイオチップ用カートリッジが記載されており、また、前記採取部側から前処理部へ順次生体高分子を移動させるためにローラ状剛体でカバーを押し下げることが記載されている。【０００７】
更に、特許文献５には、(a)複数枚の可撓性シートが密着して積層された積層体の内部に検体が保持される第１の空隙部、(b)該第１の空隙部に連通した複数の第２の空隙部、及び(c)該第２の空隙部に連通し試薬を保持し前記検体との化学反応を行う第３の空隙部を有し、該第３の空隙部が設けられている側の表面に前記シート面に沿って回転させる軸となる固定部材が設けられているシート型マイクロリアクタが記載されている。【０００８】
また、特許文献６には、少なくとも一部が弾性体で形成された容器から構成され、前記容器内には、流路で連結又は連結可能に配置された複数の室が形成され、前記容器外から前記弾性体に外力を加えることにより前記流路又は前記室あるいは両者にある物体を移動させて化学反応を行う化学反応用カートリッジであって、前記流路及び前記室の少なくとも何れか一方は、前記流体状物質が流入される前において容積がゼロである化学反応用カートリッジが記載されている。このカートリッジの場合、流路及び室に流体状物質が流入されると、カートリッジ外面をローラで押しつぶしながらローラを回転移動させて、流体状物質を所定方向に移動させる。【０００９】
しかし、特許文献３の装置の場合、凹型チャネルに機械的な圧力を加える際の位置精度を維持するのが極めて困難であり、位置がずれてしまうと流体移送はできないという欠点がある。また、特許文献４〜６の装置の場合、大きい空間或いは単純な方向性の或るチャネル構造に対しては有効であるが、複雑な扱き、たとえば隣り合う４つのポートから同じ反応槽に時間差で薬液を導入したり、撹拌のためにミリ秒時間で往復させたり、数ミリしか離れていない隣のチャネルを移送することなどは不可能である。また、機械的な加圧手段や遠心力を用いた移送手段であり、装置的に可動部分が必要となり、装置の小型化（可搬性）には不向きである。更に、基板外表面上に物理的又は機械的扱き手段を押圧して滑動させるため、基板を損傷することが度々あり、その都度、分析をやり直さなければならなかった。
【特許文献１】特開２０００−２７８１３号公報
【特許文献２】特開２００１−１５７８５５号公報
【特許文献３】特許第３７３２１５９号明細書
【特許文献４】特許第３８６５１３４号明細書
【特許文献５】特許第３７４６２０７号明細書
【特許文献６】特開２００５−３１３０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の目的は、マイクロ流路チップの基板上部から物理的又は機械的な扱き手段を使用しなくても、流体を移送できる構造を有する新規なマイクロ流路チップを提供することである。【００１１】
本発明の別の目的は、前記マイクロ流路チップを用いた新規な流体移送方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するための手段として、請求項１における発明は、少なくとも第１の基板と第２の基板と、該第１の基板と第２の基板との間に間挿された中間基板とからなり、
第１の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、第１の非接着薄膜層が形成されており、該第１の非接着薄膜層上の任意の位置に、該第１の非接着薄膜層に接し、かつ第１の基板外表面に開口する少なくとも一つの流体用ポートが配設されており、
第２の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記第１の非接着薄膜層の長さと同一又は異なる長さの第２の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記中間基板を介して前記第１の非接着薄膜層と上下で重畳するように形成されており、該第２の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第２の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、加圧口が配設されていることを特徴とするマイクロ流路である。【００１３】
この発明によれば、先ず、第１の非接着薄膜層に対応する非接着部分の第１の基板を加圧膨隆させて空隙を発生させ、該空隙内に流体を導入し、次いで、第２の非接着薄膜層に対応する非接着部分の中間基板を膨隆させ、その中間基板膨隆部で前記第１の基板空隙内の流体を扱いて移送することができる。すなわち、簡単な３層構造を形成することにより、チップの内部から扱き操作を行うことができる。従って、第１の基板の外表面に物理的又は機械的な扱き手段を当接させ、押圧しながら移動させる必要がないので、第１の基板を破損することなく、流体を移送することができる。更に、物理的又は機械的な扱き手段を使用しないため、マイクロ流路チップ装置全体を小型化し、可搬性にすることができる。【００１４】
前記課題を解決するための手段として、請求項２における発明は、前記第１の基板と中間基板との界面の前記第１の非接着薄膜層が形成されている箇所には第１の非接着部分が存在し、
前記第２の基板と中間基板との界面の前記第２の非接着薄膜層が形成されている箇所には第２の非接着部分が存在し、
前記第１の非接着部分は流体の流路となるものであり、
前記第２の非接着部分は流体を移送するための扱き手段となるものであることを特徴とする請求項１記載のマイクロ流路チップである。【００１５】
この発明によれば、各非接着薄膜層が形成されている箇所に非接着部分が存在することにより加圧膨隆が可能となり、その結果、流体注入や扱き移送が実施できる。【００１６】
前記課題を解決するための手段として、請求項３における発明は、前記第１の非接着薄膜層が、その途中に、円形、楕円形、矩形及び多角形状からなる群から選択される少なくとも一種類の平面形状をした拡大領域層を一個以上更に有することを特徴とする請求項１記載のマイクロ流路チップである。  【００１７】
この発明によれば、第１の非接着薄膜層の拡大領域層は膨隆時に液溜め又は反応室として機能することができ、この液溜め又は反応室を利用してＰＣＲ増幅や様々な化学的、生化学的又は生理学的な反応を行うことができる。従って、第１の非接着薄膜層に拡大領域層を一個以上設けることにより、マイクロ流路チップの活用範囲を拡大させることができる。【００１８】
前記課題を解決するための手段として、請求項４における発明は、前記第１の非接着薄膜層及び第２の非接着薄膜層の膜厚は１０ｎｍ〜３００μｍの範囲内であり、幅は１０μｍ〜３０００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロ流路チップである。【００１９】
この発明によれば、本発明のマイクロ流路チップにおける扱き移送に適した各非接着薄膜層の膜厚及び幅が特定される。【００２０】
前記課題を解決するための手段として、請求項５における発明は、少なくとも第１の基板と第２の基板と、該第１の基板と第２の基板との間に間挿された中間基板とからなり、
第１の基板の、中間基板との接着面側に、流体を通すため中空状の凹型チャネルが形成されており、該凹型チャネルの任意の位置に、該凹型チャネルに連通し、かつ第１の基板外表面に開口する少なくとも一つの流体用ポートが配設されており、
第２の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記凹型チャネルの長さと同一又は異なる長さの第２の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記中間基板を介して前記凹型チャネルと上下で重畳するように形成されており、該第２の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第２の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、加圧口が配設されていることを特徴とするマイクロ流路チップである。【００２１】
この発明によれば、従来技術により形成される流体の流路となるべき凹型チャネルを有する基板に本発明の扱き移送手段を組み合わせたマイクロ流路チップが得られる。また、第１の基板外面から物理的又は機械的な扱き手段を適用しなくても、凹型チャネル内の流体を確実に移送でき、しかも、第１の基板を破損する危険性を解消できる。【００２２】
前記課題を解決するための手段として、請求項６における発明は、前記第２の基板と中間基板との界面の前記第２の非接着薄膜層が形成されている箇所には第２の非接着部分が存在し、
前記第２の非接着部分は流体を移送するための扱き手段となるものであることを特徴とする請求項５記載のマイクロ流路チップである。【００２３】
この発明によれば、第２の非接着薄膜層が形成されている箇所に第２の非接着部分が存在するので、この第２の非接着部分の中間基板を膨隆させることにより上部の凹型チャネル内の流体を扱き移送することができる。【００２４】
前記課題を解決するための手段として、請求項７における発明は、前記第２の非接着薄膜層の膜厚は１０ｎｍ〜３００μｍの範囲内であり、幅は１０μｍ〜３０００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項５又は６に記載のマイクロ流路チップ。【００２５】
この発明によれば、凹型チャネルを有するマイクロ流路チップにおける扱き移送に適した第２の非接着薄膜層の膜厚及び幅が特定される。【００２６】
前記課題を解決するための手段として、請求項８における発明は、少なくとも第１の基板と第２の基板と、該第１の基板と第２の基板との間に間挿された第１の中間基板と第２の中間基板からなり、
第１の中間基板と第２の中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、第１の非接着薄膜層が形成されており、該第１の非接着薄膜層上の任意の位置に、該第１の非接着薄膜層に接し、かつ第１の基板外表面に開口する少なくとも一つの流体用ポートが配設されており、
第２の基板と第２の中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記第１の非接着薄膜層の長さと同一又は異なる長さの第２の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記第２の中間基板を介して前記第１の非接着薄膜層と上下で重畳するように形成されており、該第２の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第２の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、第１の加圧口が配設されており、
第１の基板と第１の中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記第１の非接着薄膜層の長さと同一又は異なる長さの第３の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記第１の中間基板を介して前記第１の非接着薄膜層と上下で重畳するように形成されており、該第３の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第３の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、第２の加圧口が配設されていることを特徴とするマイクロ流路チップである。【００２７】
この発明によれば、中間基板を複数枚間挿させたことにより、流体を前進させたり、後退させたり、又は停止させたりなどの複雑な扱き移送が可能となる。【００２８】
前記課題を解決するための手段として、請求項９における発明は、前記第１の中間基板と第２の中間基板との界面の前記第１の非接着薄膜層が形成されている箇所には第１の非接着部分が存在し、
前記第２の基板と第２の中間基板との界面の前記第２の非接着薄膜層が形成されている箇所には第２の非接着部分が存在し、
前記第１の基板と第１の中間基板との界面の前記第３の非接着薄膜層が形成されている箇所には第３の非接着部分が存在し、
前記第１の非接着部分は流体の流路となるものであり、
前記第２の非接着部分及び第３の非接着部分は流体を移送するための扱き手段となるものであることを特徴とする請求項８記載のマイクロ流路チップである。【００２９】
この発明によれば、各非接着薄膜層が形成されている箇所に、それぞれ非接着部分が存在することにより複雑なレパートリーの加圧膨隆が可能となり、その結果、様々なパターンの扱き移送が実施できる。【００３０】
前記課題を解決するための手段として、請求項１０における発明は、前記第１の非接着薄膜層が、その途中に、円形、楕円形、矩形及び多角形状からなる群から選択される少なくとも一種類の平面形状をした拡大領域層を一個以上更に有することを特徴とする請求項８記載のマイクロ流路チップである。【００３１】
この発明によれば、第１の非接着薄膜層の拡大領域層は膨隆時に液溜め又は反応室として機能することができ、この液溜め又は反応室を利用してＰＣＲ増幅や様々な化学的、生化学的又は生理学的な反応を行うことができる。従って、第１の非接着薄膜層に拡大領域層を一個以上設けることにより、マイクロ流路チップの活用範囲を拡大させることができる。【００３２】
前記課題を解決するための手段として、請求項１１における発明は、前記第１の非接着薄膜層、第２の非接着薄膜層及び第３の非接着薄膜層の膜厚は１０ｎｍ〜３００μｍの範囲内であり、幅は１０μｍ〜３０００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のマイクロ流路チップである。【００３３】
この発明によれば、本発明のマイクロ流路チップにおける扱き移送に適した各非接着薄膜層の膜厚及び幅が特定される。【００３４】
前記課題を解決するための手段として、請求項１２における発明は、前記第１の基板がポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなり、第２の基板がポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）又はガラスからなり、前記中間基板がポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のマイクロ流路チップである。【００３５】
この発明によれば、ＰＤＭＳ同士又はＰＤＭＳとガラスは相互に恒久接着するので、非接着薄膜層形成部分に対応する箇所だけを非接着部分として残して、他の部分を恒久接着させることができる。【００３６】
前記課題を解決するための手段として、請求項１３における発明は、少なくとも第１の基板と第２の基板と、該第１の基板と第２の基板との間に間挿された中間基板とからなり、
第１の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、第１の非接着薄膜層が形成されており、該第１の非接着薄膜層上の任意の位置に、該第１の非接着薄膜層に接し、かつ第１の基板外表面に開口する少なくとも一つの流体用ポートが配設されており、
第２の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記第１の非接着薄膜層の長さと同一又は異なる長さの第２の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記中間基板を介して前記第１の非接着薄膜層と上下で重畳するように形成されており、該第２の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第２の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、加圧口が配設されており、
前記第１の基板と中間基板との界面の前記第１の非接着薄膜層が形成されている箇所には第１の非接着部分が存在し、
前記第２の基板と中間基板との界面の前記第２の非接着薄膜層が形成されている箇所には第２の非接着部分が存在するマイクロ流路チップにおける流体移送方法であって、
(a)前記ポートから目的の流体を加圧注入して、前記第１の非接着薄膜層に対応する第１の非接着部分の第１の基板を膨隆させて空隙を発生させ、該空隙内に流体を導入させるステップと、
(b)前記加圧口から加圧しながら、前記第２の非接着薄膜層に対応する第２の非接着部分の中間基板を膨隆させるステップと、
(c)前記第２の非接着部分に発生された空隙を更に加圧して更に成長させることにより、前記第１の非接着部分に発生した空隙内の流体を、前記第２の非接着部分に発生された空隙で扱いて目的の箇所に移送するステップとからなることを特徴とする流体移送方法である。【００３７】
この発明によれば、チップの内部から扱き操作を行うことができる。従って、第１の基板の外表面に物理的又は機械的な扱き手段を当接させ、押圧しながら移動させる必要がないので、第１の基板を破損することなく、流体を移送することができる。【００３８】
前記課題を解決するための手段として、請求項１４における発明は、少なくとも第１の基板と第２の基板と、該第１の基板と第２の基板との間に間挿された中間基板とからなり、
第１の基板の、中間基板との接着面側に、流体を通すため中空状の凹型チャネルが形成されており、該凹型チャネルの任意の位置に、該凹型チャネルに連通し、かつ第１の基板外表面に開口する少なくとも一つの流体用ポートが配設されており、
第２の基板と中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記凹型チャネルの長さと同一又は異なる長さの第２の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記中間基板を介して前記凹型チャネルと上下で重畳するように形成されており、該第２の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第２の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、加圧口が配設されており、
前記第２の基板と中間基板との界面の前記第２の非接着薄膜層が形成されている箇所には第２の非接着部分が存在するマイクロ流路チップにおける流体移送方法であって、
(a)前記凹型チャネルに連通するポートから目的の流体を注入して、前記凹型チャネル内に導入させるステップと、
(b)前記第２の非接着薄膜層に接する加圧口から加圧しながら、前記第２の非接着薄膜層に対応する第２の非接着部分の中間基板を膨隆させるステップと、
(c)前記第２の非接着薄膜層に対応する第２の非接着部分の中間基板を更に膨隆させて、前記凹型チャネルの溝内に食い込ませることにより、前記凹型チャネル内の流体を、所定の方向に移送するステップとからなることを特徴とする流体移送方法である。【００３９】
この発明によれば、従来技術により形成される流体の流路となるべき凹型チャネルを有する基板であっても、本発明の扱き移送手段を組み合わせれば、流体の移送が可能となる。【００４０】
前記課題を解決するための手段として、請求項１５における発明は、少なくとも第１の基板と第２の基板と、該第１の基板と第２の基板との間に間挿された第１の中間基板と第２の中間基板からなり、
第１の中間基板と第２の中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、第１の非接着薄膜層が形成されており、該第１の非接着薄膜層上の任意の位置に、該第１の非接着薄膜層に接し、かつ第１の基板外表面に開口する少なくとも一つの流体用ポートが配設されており、
第２の基板と第２の中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記第１の非接着薄膜層の長さと同一又は異なる長さの第２の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記第２の中間基板を介して前記第１の非接着薄膜層と上下で重畳するように形成されており、該第２の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第２の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、第１の加圧口が配設されており、
第１の基板と第１の中間基板との接着面側の少なくとも一方の面に、前記第１の非接着薄膜層の長さと同一又は異なる長さの第３の非接着薄膜層の少なくとも一部が、前記第１の中間基板を介して前記第１の非接着薄膜層と上下で重畳するように形成されており、該第３の非接着薄膜層上の少なくとも一箇所に、該第３の非接着薄膜層に接し、かつ第１又は第２の基板外表面に開口する、第２の加圧口が配設されており、
前記第１の中間基板と第２の中間基板との界面の前記第１の非接着薄膜層が形成されている箇所には第１の非接着部分が存在し、
前記第２の基板と第２の中間基板との界面の前記第２の非接着薄膜層が形成されている箇所には第２の非接着部分が存在し、
前記第１の基板と第１の中間基板との界面の前記第３の非接着薄膜層が形成されている箇所には第３の非接着部分が存在するマイクロ流路チップにおける流体移送方法であって、
(a)前記ポートから目的の流体を加圧注入して、前記第１の非接着薄膜層に対応する第１の非接着部分の第１の基板を膨隆させて空隙を発生させ、該空隙内に流体を導入させるステップと、
(b)前記第１の加圧口から加圧しながら、前記第２の非接着薄膜層に対応する第２の非接着部分の第２の中間基板を膨隆させる、及び／又は、前記第２の加圧口から加圧しながら、前記第３の非接着薄膜層に対応する第３の非接着部分の第１の中間基板を膨隆させるステップと、
(c)前記第２の非接着部分に発生された空隙を更に成長させる、及び／又は、前記第３の非接着部分に発生された空隙を更に成長させることにより、前記第１の非接着部分に発生した空隙内の流体を、前記第２の非接着部分に発生された空隙、及び／又は、前記第３の非接着部分に発生された空隙で扱いて目的の箇所に移送するステップとからなることを特徴とする流体移送方法である。【００４１】
この発明によれば、中間基板を複数枚間挿させたことにより、流体を前進させたり、後退させたり、又は停止させたりなどの複雑な扱き移送が可能となる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明のマイクロ流路チップ及び流体移送方法によれば、従来のような物理的又は機械的な扱き手段を基板外表面上で使用することなく、中間基板を膨隆させるだけで流体を目的の箇所に移送することができる。その結果、マイクロ流路チップの構造が簡単になるばかりか、製造コストも大幅に低減され、極めて経済的である。しかも、本発明のマイクロ流路チップ及び流体移送方法によれば、移送される流体に空気が混入したり、脈流が発生するなどの問題は生じない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１Ａ】本発明の流体移送方法を実施するために使用されるマイクロ流路チップの一例の概要平面透視図である。
【図１Ｂ】図１Ａにおける１Ｂ−１Ｂ線に沿った断面図である。
【図２】図１Ａ及び図１Ｂに示されたマイクロ流路チップ１Ａによる本発明の流体移送方法の原理を示す模式的断面図である。
【図３】本発明のマイクロ流路チップで使用される非接着薄膜層の形成方法の一例の工程説明図である。
【図４】図１Ａ及び図１Ｂに示されたマイクロ流路チップ１Ａの分解組立斜視図である。
【図５】本発明の流体移送方法を実施するために使用されるマイクロ流路チップの別の実施態様の概要断面図である。
【図６】図５に示されたマイクロ流路チップ１Ｂを用いて流体を移送する原理を説明する概要断面図である。
【図７】本発明の流体移送方法を実施するために使用されるマイクロ流路チップの更に別の実施態様の概要断面図である。
【図８】図７に示されたマイクロ流路チップ１Ｃを用いて流体を移送する原理を説明する概要断面図である。
【図９】図７に示されたマイクロ流路チップ１Ｃにおける、第１の非接着薄膜層１１、第２の非接着薄膜層１２及び第３の非接着薄膜層１７のレイアウトの一例を示す平面図である。
【図１０Ａ】従来のマイクロ流路チップの一例の概要平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａにおける１０Ｂ−１０Ｂ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  本発明によるマイクロ流路チップ
３  上面基板
５  下面基板
６  拡大領域部
７，９  ポート  
８  中間基板
１１  第１の非接着薄膜層（流路用非接着薄膜層）
１２  第２の非接着薄膜層（扱き用非接着薄膜層）
１３  加圧口
１５  中空状凹型チャネル
１７  第３の非接着薄膜層（扱き用非接着薄膜層）
１８  流体（液体）
１９  加圧口
２０  マスク
１００  従来のマイクロ流路チップ
１０２  上面基板
１０４  マイクロチャネル
１０５，１０６  ポート
１０８  下面基板
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
図１Ａは、本発明の流体移送方法を実施するために使用されるマイクロ流路チップの一例の概要平面透視図であり、図１Ｂは図１Ａにおける１Ｂ−１Ｂ線に沿った断面図である。この実施態様によるマイクロ流路チップ１Ａは、基本的に、第１の基板３、第２の基板５及び該第１の基板３と第２の基板５との間に間挿された中間基板８とからなる。図示されたマイクロ流路チップ１Ａにおいて、第１の基板３が上面にあるので「上面基板」と呼び、第２の基板５が下面にあるので「下面基板」と便宜的に呼ぶこととする。従って、第１の基板及び第２の基板と上面基板及び下面基板の関係は相対的なものであり、絶対的なものではない。【００４６】
上面基板３の下面側の所定箇所には所定の幅及び長さを有する流路用非接着薄膜層（第１の非接着薄膜層）１１が配設されている。流路用非接着薄膜層１１は上面基板３の下面に固着されているが、流路用非接着薄膜層１１と中間基板８との界面は非接着の状態に維持されている。この非接着部分を第１の非接着部分と呼ぶ。第１の非接着部分は下記で詳細に説明するように、流体の流路となるべきものである。この流路用非接着薄膜層１１の両端には、上面基板３の外面に開口するポート７及び９が接続されている。ポートは図示された両端に存在する態様に限定されない。流路用非接着薄膜層１１の端部に１個だけある態様や、流路用非接着薄膜層１１の両端や途中などに複数個配設する態様も可能である。ポートは液体又は気体などの流体の入出力口として使用される。本発明では、液体という用語は純水な液体の他、溶液、ゲル、ゾル及び半流動性のものなど全ての液相を含む意味で使用されている。後記で詳細に説明するように、ポート７又は９から加圧すると、流路用非接着薄膜層１１と中間基板８との界面の第１の非接着部分に対応する上面基板部分が膨隆して或る容積を有する流路が形成される。従って、加圧前は、流路用非接着薄膜層１１と中間基板８との界面の第１の非接着部分は無容積である。【００４７】
また、下面基板５の上面側の所定箇所には所定の幅及び長さを有する扱き用非接着薄膜層１２（第２の非接着薄膜層）が配設されている。扱き用非接着薄膜層１２は下面基板５の上面に固着されているが、扱き用非接着薄膜層１２と中間基板８との界面は非接着の状態に維持されている。この非接着部分を第２の非接着部分と呼ぶ。第２の非接着部分は下記で詳細に説明するように、流体を移送するための扱き手段となるべきものである。この扱き用非接着薄膜層１２の一端には、上面基板３の外面に開口する加圧口１３が接続されている。加圧口１３は下面基板５の外面に開口するように配設することもできる。また、加圧口１３は扱き用非接着薄膜層１２の端部に配設せず、扱き用非接着薄膜層１２の途中に配設することも出来る。扱き用非接着薄膜層１２の長さは流路用非接着薄膜層１１の長さと同一であることもできるし、或いは、流路用非接着薄膜層１１の長さよりも短いか又は長いこともできる。従って、扱き用非接着薄膜層１２の長さはその用途に応じて適宜選択することができる。本発明で重要なことは、扱き用非接着薄膜層１２は流路用非接着薄膜層１１と中間基板８を介して上下に重畳するように配設されなければならないことである。扱き用非接着薄膜層１２が流路用非接着薄膜層１１と中間基板８を介して上下に重畳するように配設されていないと、後記で詳細に説明するように、扱き用非接着薄膜層１２が存在する箇所の第２の非接着部分に対応する箇所の中間基板８が膨隆して扱き移送機能を果たすことができない。扱き用非接着薄膜層１２の全部が流路用非接着薄膜層１１と上下に重畳する態様の他、扱き用非接着薄膜層１２の一部が流路用非接着薄膜層１１と上下に重畳する態様も可能である。加圧口１３から加圧すると、扱き用非接着薄膜層１２と中間基板８との界面の第２の非接着部分に対応する中間基板部分が膨隆して或る容積の空間が形成されるが、加圧前は、扱き用非接着薄膜層１２と中間基板８との界面の第２の非接着部分は無容積である。【００４８】
図２は、図１Ａ及び図１Ｂに示されたマイクロ流路チップ１Ａによる本発明の流体移送方法の原理を示す模式的断面図である。先ず（Ａ）を参照する。例えば、ポート９から目的の流体（例えば、液体１８）を注入する。注入の方法及び手段は特に限定されない。当業者に公知慣用の加圧注入の方法及び手段を適宜選択して用いることができる。この液体１８の注入により、流路用非接着薄膜層１１と中間基板８との界面の第１の非接着部分に対応する上面基板部分が膨隆して或る容積を有する空隙部が形成され、その結果、適当量の液体１８が、この空隙部に収容される。次に（Ｂ）を参照する。加圧口１３から、シリンジ（図示されていない）などの治具を用いて、加圧用流体を圧入する。この加圧用流体としては空気等の各種ガス類、水等の各種液体類及びミネラルオイル等の各種オイル類が利用できる。加圧用流体は中間基板８の下面と下面基板５の上面側の扱き用非接着薄膜層１２との間の第２の非接着部分から入り込み、中間基板８を膨隆させる。この中間基板８の膨隆先端が前進することにより、ポート９寄り部分の液体１８は扱かれてポート７方向へ向かって移送される。最後に（Ｃ）を参照する。加圧用流体の圧入を続けると、中間基板８の膨隆先端はついにポート７にまで達し、液体１８を扱き通して目的の箇所であるポート７に移送することができる。この操作は例えば、ＤＮＡサンプルをＰＣＲ増幅したときの増幅産物を別の分析工程へ移送するときなどに活用できる。また、この（Ａ）〜（Ｃ）の操作を繰り返すことにより、所定量の液体１８をポート７へ移送することもできる。流路用非接着薄膜層１１が存在する箇所以外では、上面基板３と中間基板８は接着されているので、液体１８が流路用非接着薄膜層１１が存在する箇所以外の上面基板３と中間基板８の界面へ拡散することは無い。【００４９】
本発明で使用するマイクロ流路チップにおける非接着薄膜層１１及び／又は１２としては例えば、公知慣用の化学的薄膜形成技術により形成される、電極膜、誘電体保護膜、半導体膜、透明導電膜、蛍光膜、超伝導膜、誘電体膜、太陽電池膜、反射防止膜、耐磨耗性膜、光学干渉膜、反射膜、帯電防止膜、導電膜、防汚膜、ハードコート膜、バリア膜、電磁波遮蔽膜、赤外線遮蔽膜、紫外線吸収膜、潤滑膜、形状記憶膜、磁気記録膜、発光素子膜、生体適合膜、耐食性膜、触媒膜、ガスセンサー膜等が挙げられる。【００５０】
非接着薄膜層１１及び／又は１２を形成する化学的薄膜形成手段としては、例えば反応性ガスとして好ましくは、有機フッ素化合物や金属化合物を用いてプラズマ放電処理装置により薄膜を形成する方法が使用できる。【００５１】
この薄膜形成方法で使用される有機フッ素化合物としては、フッ化メタン類（例えば、フルオロメタン、ジフルオロメタン、トリフロオロメタン、テトラフルオロメタン）、フッ化エタン（例えば、ヘキサフルオロエタン）、１，１，２，２−テトラフルオロエチレン、１，１，１，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン、ヘキサフルオロプロペン、６−フッ化プロピレンなどのフッ化炭素化合物、１，１−ジフルオロエチレン、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、１，１，２，２，３−ペンタフルオロプロパンなどのフッ化炭化水素化合物、ジフルオロジクロロメタン、トリフルオロクロロメタンなどのフッ化塩化炭素水素化合物、１，１，１，３，３，３、−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、１，３−ジフルオロ−２−プロパノール、パーフルオロブタノールなどのフッ化アルコール、ビニルトリフルオロアセテート、１，１，１−トリフルオロアセテートなどのフッ化カルボン酸エステル、アセチルフルオライド、ヘキサフルオロアセトン、１，１，１−トリフルオロアセトンなどのフッ化ケトンなどを挙げることができる。トリフロオロメタンが好ましい。【００５２】
また、この薄膜形成方法で使用される金属化合物としては、Ａｌ、Ａｓ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｈｇ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｙ、ＺｎまたはＺｒなどの単一あるいは合金金属化合物若しくは有機金属化合物を挙げることができる。【００５３】
この他の化学的膜形成手段としては、例えばゾルゲル法による緻密な膜形成で、ゾルゲルとして好ましい金属化合物としては、Ａｌ、Ａｓ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｈｇ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｙ、ＺｎまたはＺｒなどの単一あるいは合金金属化合物若しくは有機金属化合物を挙げることができる。【００５４】
非接着薄膜層１１及び／又は１２は前記以外の方法でも形成することができる。例えば、非接着薄膜層１１を上面基板３の下面に、また、非接着薄膜層１２を下面基板５の上面に印刷により形成することができる。印刷は例えば、ロール印刷、シルク印刷、パターン印刷、転写、静電複写、など様々な公知慣用の印刷方法を採用することができる。非接着薄膜層１１及び／又は１２を印刷法で形成する場合、非接着薄膜層１１及び／又は１２の形成材料としては、金属微粒子（例えば、Ａｌ、Ａｓ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｈｇ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｙ、ＺｎまたはＺｒなどの単一金属微粒子又はこれらの２種類以上の合金微粒子、若しくはこれらの単一金属又は合金の酸化物微粒子（例えば、ＩＴＯ微粒子など）及びこれらの有機金属化合物微粒子など）、導電インク、絶縁インク、カーボン微粒子、シラン剤、パリレン、塗料、顔料、染料、水性染料インク、水性顔料インク、油性染料インク、油性顔料インク、溶剤性インク、ソリッドインク、ゲルインク、ポリマーインクなどが好適に使用できる。【００５５】
別法として、非接着薄膜層１１及び／又は１２は噴霧コーティング法によっても形成することができる。例えば、所定のチャネルパターンを有するマスクの上面から被膜剤を噴霧し、乾燥させることにより上面基板３の下面に非接着薄膜層１１を、また、下面基板５の上面に非接着薄膜層１２を形成することもできる。例えば、電極被膜、誘電体保護被膜、半導体被膜、導電被膜、蛍光被膜、超伝導被膜、誘電体被膜、反射防止被膜、耐磨耗性被膜、光学干渉被膜、反射被膜、帯電防止被膜、防汚被膜、ハードコート被膜、バリア被膜、電磁波遮蔽被膜、赤外線遮蔽被膜、紫外線吸収被膜、潤滑被膜、発光素子被膜、生体適合性被膜、耐食性被膜、触媒被膜、金属被膜、ガラス被膜、塗装被膜、撥水性被膜、親水性被膜、樹脂被膜、ゴム被膜、合成繊維被膜、合成樹脂被膜、リン脂質被膜、生体由来物質による被膜、生体物質接着防止被膜、脂質被膜、油被膜、シラン化合物被膜、シラザン化合物被膜、粘着被膜などの被膜を形成する物質を適当な溶媒に溶解又は懸濁させ、得られた溶液又は懸濁液を被膜剤として噴霧することができる。シリコンアクリル樹脂系撥水剤を用いた撥水性被膜が好ましい。【００５６】
非接着薄膜層１１及び／又は１２の膜厚は、使用される薄膜形成方法に応じて変化するが、一般的に、１０ｎｍ〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。非接着薄膜層１１及び／又は１２の膜厚が１０ｎｍ未満の場合、非接着薄膜層１１及び／又は１２が均一に形成されず、接着部位と非接着部位が島状に点々と生じて本発明の所期の目的を達成することが困難になる。一方、非接着薄膜層１１及び／又は１２の膜厚が３００μｍ超の場合、非接着効果が飽和するばかりか、非接着薄膜層１１及び／又は１２と各基板との接着境界が、非接着薄膜層１１及び／又は１２の厚みにより浮き上がり、接着不良を引き起こす。その結果、正確な非接着薄膜層１１及び／又は１２の幅を維持できなくなるなどの不都合が生じるので好ましくない。化学的薄膜形成方法による場合、非接着薄膜層１１の膜厚は１０ｎｍ〜１０μｍの範囲内、好ましくは、３０ｎｍ〜５μｍの範囲内、一層好ましくは、５０ｎｍ〜３μｍの範囲内である。噴霧コーティング法による場合、非接着薄膜層１１の膜厚は５０ｎｍ〜３００μｍの範囲内、好ましくは、８０μｍ〜２００μｍの範囲内、一層好ましくは、１００ｎｍ〜１００μｍの範囲内である。印刷法による場合、非接着薄膜層１１の膜厚は５００ｎｍ〜１００μｍの範囲内、好ましくは、８００ｎｍ〜８０μｍの範囲内、一層好ましくは、１μｍ〜５０μｍの範囲内である。  【００５７】
非接着薄膜層１１及び／又は１２の幅は、従来のマイクロ流路チップにおけるマイクロチャネルの幅と概ね同一であるか又はこれよりも大きいか若しくは小さいことができる。一般的に、非接着薄膜層１１及び／又は１２の幅は、１０μｍ〜３０００μｍ程度である。非接着薄膜層１１及び／又は１２の幅が１０μｍ未満の場合、非接着部を膨隆させるための圧力が高くなり過ぎ、マイクロ流路チップ１自体を破壊してしまう危険性がある。一方、非接着薄膜層１１及び／又は１２の幅が３０００μｍ超の場合、本来微量な液体や気体を搬送・制御し、物質の化学反応、合成、精製、抽出、生成及び／又は分析を行うことが目的であるのに対し、著しく過飽和量となり好ましくない。一般的に、非接着薄膜層１２の幅は非接着薄膜層１１の幅よりも広いことが好ましい。幅が広いとそれだけ高圧を印加することが可能になるので、確実な扱き移送を実現できる。【００５８】
流路用非接着薄膜層１１のパターン自体は図示された直線状に限定されない。目的及び／又は用途などを考慮して、Ｙ字、Ｌ字、Ｓ字、Ｘ字形状などの様々なパターンの非接着薄膜層１１を採用することができる。また、非接着薄膜層１１は、線状部分の他に、円形、楕円形、矩形、多角形状などの任意の平面形状をした拡大領域を有することもできる。拡大領域は膨隆時に液溜めとして機能することができ、この液溜め部分を利用してＰＣＲ増幅などの作業を効率的に実施することができる。【００５９】
扱き用非接着薄膜層１２のパターン自体は図示された矩形の直線状に限定されない。中間基板８を介して上部に重畳して存在する流路用非接着薄膜層１１の形状に応じて、流線形、菱形、多角形状などの任意のパターンを採用することができる。また、扱き用非接着薄膜層１２のパターンは、上部の流路用非接着薄膜層１１のパターンの少なくとも一部と重畳すれば良い、必ずしも全部が重畳する必要はない。要するに、扱き移送の目的を達することが可能なように必要十分な重畳量であれば良い。【００６０】
本発明で使用するマイクロ流路チップ１における上面基板３は弾性及び／又は可撓性を有するポリマー又はエラストマーであることが好ましい。上面基板３が弾性及び／又は可撓性を有する材料から形成されていない場合、マイクロチャネル用非接着薄膜層１１の部分を、従来のマイクロ流路チップにおけるマイクロチャネルとなるように変形させることが不可能又は困難となる。従って、上面基板３の形成材料としては例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのようなシリコーンゴムの他、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、多硫化ゴム、ノルボルネンゴム、熱可塑性エラストマーなどが好ましい。ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのようなシリコーンゴムが特に好ましい。【００６１】
上面基板３の厚さは一般的に、１０μｍ〜５ｍｍの範囲内であることが好ましい。上面基板３の厚さが１０μｍ未満の場合、低い圧力でも非接着薄膜層１１の部分が膨隆してマイクロチャネルを出現させ易いが、反面、破れ易くなる危険性がある。一方、上面基板３の厚さが５ｍｍ超の場合、非接着薄膜層１１の部分を膨隆させて隙間を出現させるために非常に高い圧力が必要となるので好ましくない。【００６２】
本発明で使用するマイクロ流路チップ１Ａにおける中間基板８は弾性及び／又は可撓性を有するポリマー又はエラストマーであることが好ましい。中間基板８が弾性及び／又は可撓性を有する材料から形成されていない場合、扱き用非接着薄膜層１２の部分を、膨隆させ扱き移送を実現するために変形させることが不可能又は困難となる。従って、中間基板８の形成材料としては例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのようなシリコーンゴムの他、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、多硫化ゴム、ノルボルネンゴム、熱可塑性エラストマーなどが好ましい。ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのようなシリコーンゴムが特に好ましい。上面基板３がＰＤＭＳである場合、中間基板８もＰＤＭＳであることが好ましい。ＰＤＭＳ同士は接着剤を使用しなくても、相互に強固に接着することができる。この現象は一般的に、「恒久接着（パーマネント・ボンディング）」と呼ばれている。ここでいう恒久接着とは、基板を構成する成分にＳｉを含んだ基板同士の表面をある種の表面改質を行うだけで、接着剤無しで基板と基板とを相互に接着することができる性質のことであり、マイクロ流路チップにおける微細構造の良好な封止性を発揮させることができる。ＰＤＭＳ基板の恒久接着では、貼り合わせ面を適宜表面改質処理した後、両方の基板の貼り合わせ面を密着して重ね合わせ、一定時間放置することで、容易に接着が行えるものである。換言すれば、非接着薄膜層１１が存在する部分は恒久接着せず、非接着の状態に維持されているので、圧力などにより風船状に膨隆変形して流路用の空隙を出現させることができる。また、この非接着薄膜層１１が存在する部分以外の箇所は恒久接着しているため、膨隆部分に通される液体又は気体などが他の部位に漏出することも無い。【００６３】
中間基板８の厚さは一般的に、１０μｍ〜５００μｍの範囲内であることが好ましい。中間基板８の厚さが１０μｍ未満の場合、低い圧力でも非接着薄膜層１２に対応する第２の非接着部分を膨隆させ易いが、反面、破れ易くなる危険性がある。一方、中間基板８の厚さが５００μｍ超の場合、非接着薄膜層１２に対応する第２の非接着部分を膨隆させるために非常に高い圧力が必要となるので好ましくない。【００６４】
本発明によるマイクロ流路チップにおける下面基板５は弾性及び／又は可撓性を有する必要は特に無いが、中間基板８と強固に接着可能であることが好ましい。中間基板８がポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）である場合、下面基板５がＰＤＭＳ又はガラスであれば、中間基板８と下面基板５とは、接着剤を使用しなくても、相互に恒久接着することができる。従って、非接着薄膜層１２が存在する部分は恒久接着せず、非接着の状態に維持されているので、圧力などにより風船状に膨隆変形して扱き用の空隙を出現させることができる。また、この非接着薄膜層１２が存在する部分以外の箇所は恒久接着しているため、膨隆部分に通される液体又は気体などが他の部位に漏出することも無い。中間基板８と膨隆圧に耐えられる接着が可能であれば、ＰＤＭＳ又はガラス以外の材料からなる下面基板５も当然使用できる。例えば、セルロースエステル基体、ポリエステル基体、ポリカーボネート基体、ポリスチレン基体、ポリオレフィン基体、等で、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートフタレート、セルローストリアセテート、セルロースナイトレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル、ポリアリレートなどが挙げられる。また、ポリ乳酸樹脂、ポリブチレンサクシネート、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、多硫化ゴム、ノルボルネンゴム、熱可塑性エラストマーなども下面基板５の形成材料として使用できる。これらの素材は単独であるいは適宜混合されて使用することもできる。【００６５】
さらに、これらの素材が単独で恒久接着できない場合は、接着面に表面処理を施して恒久接着を行う。この表面処理剤として好ましくは、珪素化合物やチタン化合物で、具体的には、ジメチルシラン、テトラメチルシラン、テトラエチルシランなどのアルキルシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシランなどの珪素アルコキシシランの有機珪素化合物、モノシラン、ジシランなどの珪素水素化合物、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシランなどのハロゲン化珪素化合物、ヘキサメチルジシラザンなどのシラザン、又、ビニル、エポキシ、スチリル、メタクリロキシ、アクリロキシ、アミノ、ウレイド、クロロプロピル、メルカプト、スルフィド、イソシアネートなど官能基が導入されている珪素化合物、などが挙げられる。【００６６】
下面基板５の厚さは一般的に、３００μｍ〜１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。下面基板５の厚さが３００μｍ未満の場合、マイクロ流路チップ全体の機械的強度を維持することが困難となる。一方、下面基板５の厚さが１０ｍｍ超の場合、マイクロ流路チップに必要な機械的強度が飽和し、不経済となるだけである。【００６７】
図３は本発明のマイクロ流路チップで使用される非接着薄膜層の形成方法の一例の工程説明図である。先ず、ステップ（ａ）において、形成しようとする非接着薄膜層の平面形状に対応するパターンが形成されたマスク２０を準備する。マスクは厚さが０．０１ｍｍ〜１ｍｍ程度の合成樹脂フィルム（例えば、ＰＥＴフィルム、塩化ビニルフィルム等）又は金属箔などで形成することができる。従って、フィルム又は金属箔を金型で打ち抜くか、刃物でカッティングするか、又はレーザなどで放電加工或いはフライスによる機械加工することにより所望の貫通パターンを有するマスクを製造することができる。ステップ（ｂ）において、マスク２０を上面基板３又は下面基板５となるべき基材（例えば、ＰＤＭＳ）の上面に吸着などの現象を利用して貼り合わせるか、又は粘着により貼り合わせる。ステップ（ｃ）において、この積層体を有機フッ素化合物（例えば、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３））反応性ガスの存在下でプラズマ放電処理装置で処理することにより、上面基板３又は下面基板５に所望の非接着薄膜層の平面形状に対応するパターンのフルオロカーボン薄膜をコーティングする。ステップ（ｄ）において、マスク２０を剥がすと、上面基板３又は下面基板５の表面に所望のパターン形状のフルオロカーボンからなる非接着薄膜層が固着された状態で残る。別法として、一般に市販されているシリコンアクリル樹脂系撥水剤からなる防水スプレーをマスク２０上から散布又は噴霧して上面基板３又は下面基板５に、形成しようとする非接着薄膜層の平面形状に対応するパターンのシリコンアクリル樹脂系撥水剤をコーティングすることにより、シリコンアクリル樹脂系撥水剤からなる非接着薄膜層１１又は１２を形成することもできる。【００６８】
所望により、流路用非接着薄膜層１１及び扱き用非接着薄膜層１２を中間基板８に配設することもできる。例えば、流路用非接着薄膜層１１を中間基板８の上面側に、扱き用非接着薄膜層１２を中間基板８の下面側に配設しても、前記と同じ作用効果が発揮される。このように、流路用非接着薄膜層１１及び扱き用非接着薄膜層１２を中間基板８の両側に配設すると、上面基板３の流路用非接着薄膜層１１及び下面基板５の扱き用非接着薄膜層１２を配置する際に必要な位置合わせに関する手間を省くことができる。【００６９】
更に、所望により、流路用非接着薄膜層１１及び扱き用非接着薄膜層１２を、上面基板３、下面基板５及び中間基板８の所定箇所にそれぞれ配設することもできる。この場合、上面基板と中間基板及び下面基板と中間基板との非接着性が更に確実となり、陽圧を印加したときに流路用非接着薄膜層１１及び扱き用非接着薄膜層１２部分が一層膨隆し易くなるという利点がある。【００７０】
図４は、図１Ａ及び図１Ｂに示されたマイクロ流路チップ１Ａの分解組立斜視図である。先ず、ステップ（１）において、マイクロ流路チップ１Ａを構成するための、上面基板３、下面基板５及び中間基板８を準備する。上面基板３及び下面基板５には、図３で示されるような方法で予め、各非接着薄膜層を形成しておく。下面基板５の上面側の所定箇所には、所定の幅及び長さの扱き用非接着薄膜層１２が配設されている。また、中間基板８の所定箇所には貫通孔１３ａが配設されている。更に、上面基板３の下面側の所定箇所には、所定の幅及び長さの流路用非接着薄膜層１１が配設されており、該流路用非接着薄膜層１１の両端に連接するように貫通孔のポート７及び９が配設され、かつ、前記中間基板８の貫通孔１３ａに対応する位置に加圧口となる貫通孔１３が配設されている。必要に応じて、下面基板５の上面側、中間基板８の両面及び上面基板３の下面側を表面改質処理することができる。表面改質処理することにより各基板間の接着強度を高めることができる。表面改質処理方法としては、酸素プラズマ処理法又はエキシマＵＶ光照射処理法などを使用することができる。酸素プラズマ処理法は、酸素存在下でプラズマ放電処理装置により実施することができる。エキシマＵＶ光照射処理法は誘電体バリヤ放電ランプにより大気圧の空気雰囲気下で実施できるので処理コストが安価である。次いで、ステップ（２）において、下面基板５の上面側に中間基板８の下面側を貼り合わせる。最後に、ステップ（３）において、中間基板８の上面側に上面基板３の下面側を貼り合わせ、マイクロ流路チップ１Ａを完成させる。【００７１】
図５は、本発明の流体移送方法を実施するために使用されるマイクロ流路チップの別の実施態様の概要断面図である。このマイクロ流路チップ１Ｂでは、図１に示されたマイクロ流路チップ１Ａと異なり、第１の非接着薄膜層（流路用非接着薄膜層）１１の代わりに、上面基板３Ｂの中間基板８との界面側に、従来の光リソグラフィー法などにより形成された中空状の凹型チャネル１５が形成されている。この凹型チャネル１５は流体の移送流路として使用されるものである。凹型チャネル１５の一方の端部には、上面基板３Ｂの外面に開口するポート７が連通して配設されており、更に、凹型チャネル１５の途中には上面基板３Ｂの外面に開口するポート９が連通して配設されている。マイクロ流路チップ１Ａと同様に、下面基板５の上面側の所定箇所には所定の幅及び長さを有する扱き用非接着薄膜層１２（第２の非接着薄膜層）が配設されている。扱き用非接着薄膜層１２は下面基板５の上面に固着されているが、扱き用非接着薄膜層１２と中間基板８との界面は非接着の状態に維持されている。この非接着部分を第２の非接着部分と呼ぶ。第２の非接着部分は下記で詳細に説明するように、流体を移送するための扱き手段となるべきものである。この扱き用非接着薄膜層１２の一端には、上面基板３の外面に開口する加圧口１３が接続されている。加圧口１３は下面基板５の外面に開口するように配設することもできる。また、加圧口１３は扱き用非接着薄膜層１２の端部に配設せず、扱き用非接着薄膜層１２の途中に配設することも出来る。扱き用非接着薄膜層１２の長さは凹型チャネル１５の長さと同一であることもできるし、或いは、凹型チャネル１５の長さよりも短いか又は長いこともできる。従って、扱き用非接着薄膜層１２の長さはその用途に応じて適宜選択することができる。本発明で重要なことは、扱き用非接着薄膜層１２は、中間基板８を介して、凹型チャネル１５と上下に重畳するように配設されなければならないことである。扱き用非接着薄膜層１２が、中間基板８を介して、凹型チャネル１５と上下に重畳するように配設されていないと、後記で詳細に説明するように、扱き用非接着薄膜層１２が存在する箇所の第２の非接着部分に対応する箇所の中間基板８が膨隆して扱き移送機能を果たすことができない。扱き用非接着薄膜層１２の全部が凹型チャネル１５と上下に重畳する態様の他、扱き用非接着薄膜層１２の一部が凹型チャネル１５と上下に重畳する態様も可能である。加圧口１３から加圧すると、扱き用非接着薄膜層１２と中間基板８との界面の第２の非接着部分に対応する中間基板部分が膨隆して或る容積の空間が形成されるが、加圧前は、扱き用非接着薄膜層１２と中間基板８との界面の第２の非接着部分は無容積である。【００７２】
図６は、図５に示されたマイクロ流路チップ１Ｂを用いて流体を移送する原理を説明する概要断面図である。先ず、（Ａ）に示されるように、ポート９から、例えば、液体１８を注入する。凹型チャネル１５の内部は液体１８で満たされていく。次いで、（Ｂ）に示されるように、加圧口１３から気体又は液体などで圧力を加えて行くと、扱き用非接着薄膜層１２と中間基板８との非接着界面（第２の非接着部分）から中間基板８が、凹型チャネル１５の側壁面に沿って風船のように膨張しはじめる。加圧口１３から加える圧力を制御することにより、中間基板８の膨張度合いを制御することができるので、ポート７からの液体１８の溢出量を制御することができる。従って、このマイクロ流路チップ１Ｂは流体の移送目的ばかりでなく、秤量目的にも使用できる。最後に、（Ｃ）に示されるように、加圧口１３から更に加圧を続けると、凹型チャネル１５の側壁面及び天井面に沿って中間基板８が膨張し続け、凹型チャネル１５内の液体１８はポート７から全て押し出され、移送が完了する。このように、マイクロ流路チップ１Ｂによれば、流体の制御された移送を実施することができる。【００７３】
図７は、本発明の流体移送方法を実施するために使用されるマイクロ流路チップの更に別の実施態様の概要断面図である。このマイクロ流路チップ１Ｃでは、図１に示されたマイクロ流路チップ１Ａと異なり、上面基板３と下面基板５との間に、第１の中間基板と第２の中間基板からなる２枚の中間基板が間挿されている。このマイクロ流路チップ１Ｃでは、２本の扱き用非接着薄膜層が上下から流路用非接着薄膜層をサンドイッチ状に挟み込むように構成されているのが特徴である。説明の便宜上、第１の中間基板を上側中間基板８Ｕと呼び、第２の中間基板を下側中間基板８Ｌと呼ぶ。流路用非接着薄膜層となる第１の非接着薄膜層１１は、上側中間基板８Ｕの下面側及び下側中間基板８Ｌの上面側の何れか一方又は両方に形成されている。この流路用非接着薄膜層１１の両端には、上面基板３と上側中間基板８Ｕを貫通するポート７及び９が接続されている。第１の扱き用非接着薄膜層となる第２の非接着薄膜層１２は、下面基板５の上面側及び下側中間基板８Ｌの下面側の何れか一方又は両方に形成されている。この第１の扱き用非接着薄膜層となる第２の非接着薄膜層１２の少なくとも１ヶ所には、上面基板３の上面に開口する第１の加圧口１３が接続されている。第２の扱き用非接着薄膜層となる第３の非接着薄膜層１７は、上面基板３の下面側及び上側中間基板８Ｕの上面側の何れか一方又は両方に形成されている。この第２の扱き用非接着薄膜層となる第３の非接着薄膜層１７の少なくとも１ヶ所には、上面基板３の上面に開口する第２の加圧口１９が接続されている。第２の加圧口１９の配設位置は第１の加圧口１３と重ならない位置とする。第１の加圧口１３及び第２の加圧口１９は下側基板５の外面に開口するように配設することもできる。【００７４】
図８は、図７に示されたマイクロ流路チップ１Ｃを用いて流体を移送する原理を説明する概要断面図である。上側中間基板８Ｕと下側中間基板８Ｌの界面の第１の非接着薄膜層１１に対応する第１の非接着部分に形成された空隙に注入されて液体１８は、下面基板５と下側中間基板８Ｌの界面の第２の非接着薄膜層１２に対応する第２の非接着部分に生じた膨隆先端部により扱かれて所定方向に前進する。この際、上面基板３と上側中間基板８Ｕの界面の第３の非接着薄膜層１７に対応する第３の非接着部分を膨隆させ、両方の膨隆先端部で液体１８を扱き移送することもできる。別法として、下面基板５と下側中間基板８Ｌの界面の第２の非接着薄膜層１２に対応する第２の非接着部分だけを膨隆させ、上面基板３と上側中間基板８Ｕの界面の第３の非接着薄膜層１７に対応する第３の非接着部分を膨隆させない扱き移送又はこの逆の態様の扱き移送など様々な扱き移送態様を実施することができる。また、下面基板５と下側中間基板８Ｌの界面の第２の非接着薄膜層１２に対応する第２の非接着部分及び上面基板３と上側中間基板８Ｕの界面の第３の非接着薄膜層１７に対応する第３の非接着部分の何れか一方を膨隆させて、上側中間基板８Ｕと下側中間基板８Ｌの界面の第１の非接着薄膜層１１に対応する非接着部分に形成された空隙を開閉するためのバルブとしても機能させることができる。従って、図７に示されたマイクロ流路チップ１Ｃによれば、前進・後退・停止を含めて、極めて複雑な流体移送が可能となる。【００７５】
図９は、図７に示されたマイクロ流路チップ１Ｃにおける、第１の非接着薄膜層１１、第２の非接着薄膜層１２及び第３の非接着薄膜層１７のレイアウトの一例を示す平面図である。（Ａ）は上面基板３と上側中間基板８Ｕの界面の第３の非接着薄膜層１７のレイアウトであり、（Ｂ）は上側中間基板８Ｕと下側中間基板８Ｌの界面の第１の非接着薄膜層１１のレイアウトであり、（Ｃ）は下面基板５と下側中間基板８Ｌの界面の第２の非接着薄膜層１２のレイアウトである。（Ｄ）はこれら３つを合体させた状態を示す。図示されているように、第１の非接着薄膜層１１に対して、第２の非接着薄膜層１２及び第３の非接着薄膜層１７はそれぞれ単独で重畳しているところもあれば、第２の非接着薄膜層１２及び第３の非接着薄膜層１７が第１の非接着薄膜層１１を上下からサンドイッチ状に重畳しているところもある。このような違いは、前記のような扱き目的やバルブ目的など使用目的の違いに基づく。この実施態様では、第１の非接着薄膜層１１は９−１〜９−５の５個の流体注入ポートと、７−１及び７−２の流体取出ポートを有する。符号６は第１の非接着薄膜層１１における拡大領域を示す。この拡大領域６は各注入ポートから扱き移送されてきた流体類の混合撹拌槽として利用される。ポート９−１〜５の各流体を順番に混合撹拌槽６に扱き移送する際、第１の非接着薄膜層１１による流路の分岐の部位までを上部又は下部の一つの扱き空隙が担当するように配置されている。この配置により第１の非接着薄膜層１１による流路内の流体は、所望の方向に移送することが可能となる。また、第１の非接着薄膜層１１による流路を挟むように上部と下部に扱き空隙を配置することによって、第１の非接着薄膜層１１による流路の分岐部分や長い流路を２分割して扱き空隙を設ける際、扱き空隙同士が重なり合っても、第１の非接着薄膜層１１による流路内の流体が途切れないで移送することを可能にしている。
【実施例１】
【００７６】
（１）マイクロ流路チップの作製
図４に示される工程図に従ってマイクロ流路チップ１Ａを作製した。先ず、厚さ０．０２５ｍｍのＰＥＴフィルムの表面に線幅４００μｍの刻線を直線状に貫通形成したマスクを２枚準備した。一方のマスクは第１の非接着薄膜層（流路用非接着薄膜層）１１用であり、他方のマスクは第２の非接着薄膜層（扱き用非接着薄膜層）１２用であり、第２の非接着薄膜層１２用のマスクの刻線は第１の非接着薄膜層１１用のマスクの刻線よりも長かった。一方のマスクを厚さ３ｍｍのシリコーンゴム（ＰＤＭＳ）製上面基板３の下面側に載置し、自己吸着によりシリコーンゴム製上面基板３に貼着させた。他方のマスクを厚さ３ｍｍのシリコーンゴム（ＰＤＭＳ）製下面基板５の上面側に載置し、自己吸着によりシリコーンゴム製下面基板５に貼着させた。その後、これらの積層物をトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）反応性ガス雰囲気のプラズマ放電処理装置内に収納し、マスク上面からフルオロカーボン薄膜をコーティングした。コーティング処理終了後、プラズマ放電処理装置内から積層物を取り出し、マスクを除去した。その結果、シリコーンゴム製上面基板３の下面側に第１の非接着薄膜層１１に対応する厚さ１μｍ以下のフルオロカーボン薄膜パターンがマスクパターン通りに形成され、かつ、シリコーンゴム製下面基板５の上面側に非接着薄膜層１２に対応する厚さ１μｍ以下のフルオロカーボン薄膜パターンがマスクパターン通りに形成されていた。上面基板３の第１の非接着薄膜層１１の各終端部にポート７及び９となるべき貫通孔を穿設し、更に、上面基板３の所定箇所に、加圧口１３を貫通穿設した。【００７７】
更に、シリコーンゴム製上面基板３の下面側及びシリコーンゴム製下面基板５の上面側と、厚さ１００μｍのシリコーンゴム製中間基板８の上面側及び下面側を、プラズマ放電処理装置内で酸素プラズマにより表面改質処理した。表面改質処理後に、フルオロカーボン薄膜パターン１２が形成されているシリコーンゴム製下面基板５の上面側と貫通孔付きシリコーンゴム製中間基板８の下面側を、貫通孔が薄膜パターン１２の端部に接続するように貼り合わせ、更に、この積層体のシリコーンゴム製中間基板８の上面側にシリコーンゴム製上面基板３の下面側を、薄膜パターン１１と薄膜パターン１２が重畳するように貼り合わせ、シリコーンゴム製上面基板３、シリコーンゴム製中間基板８及びシリコーンゴム製下面基板５を相互に恒久接着させた。シリコーンゴム製中間基板８の上面側にシリコーンゴム製上面基板３の下面側を貼り合わせる際、シリコーンゴム製中間基板８の貫通孔とシリコーンゴム製上面基板３の加圧口１３とを位置合わせして貼り合わせた。【００７８】
（２）流体移送試験
前記（１）で作製されたマイクロ流路チップ１Ａにおいて、ポート７側にＤＮＡの染色液であるサイバー・グリーンＩ(Cyber Green I)を１μＬ入れ、顕微鏡で蛍光の有無を観察した。この時点では、ＤＮＡが存在しないため、何の蛍光も観察されなかった。ポート９側に、ＴＥに溶解されているヒトゲノム（ＤＮＡ）溶液を１０μＬ入れ、アダプターの貫通孔にシリンジを接続してポート９内の溶液に空気圧（陽圧）を印加した。ポート９内の圧力を徐々に増大させていくと、５０ｋＰａを越えた時点で、フルオロカーボン薄膜パターン１１が形成されている上面基板３と中間基板８との界面の非接着部のポート９寄り端部から膨隆が起こり、空隙が発生した。また、この空隙内に少量のヒトゲノム（ＤＮＡ）溶液が入ったことを上面基板の外表面の膨隆により確認した。その後、アダプターの貫通孔にシリンジを接続して加圧口１３から空気圧（陽圧）を印加した。加圧口１３内の圧力を徐々に増大させていくと、６０ｋＰａを越えた時点で、フルオロカーボン薄膜パターン１２が形成されている下面基板５と中間基板８との界面の非接着部の加圧口１３寄り端部から膨隆が起こり、その膨隆先端部がポート７方向に向かって前進していくことが目視で確認された。膨隆先端部がポート７に達した時点で、ポート７内の液体を再度検査した。蛍光顕微鏡下で観察すると、ＤＮＡにインターカレートされた蛍光試薬が蛍光を発している様が観察できた。これにより、ポート９内の液体を、下面基板５と中間基板８との界面の非接着部を膨隆させることによる扱き操作によりポート７へ移送出来ることが立証された。
【実施例２】
【００７９】
（１）マイクロ流路チップの作製
噴霧コーティング法を用いて、図４に示される工程図に従ってマイクロ流路チップ１Ａを作製した。先ず、厚さ０．０２５ｍｍのＰＥＴフィルムの表面に線幅４００μｍの刻線を直線状に貫通形成したマスクを２枚準備した。一方のマスクは第１の非接着薄膜層（流路用非接着薄膜層）１１用であり、他方のマスクは第２の非接着薄膜層（扱き用非接着薄膜層）１２用であり、第２の非接着薄膜層１２用のマスクの刻線は第１の非接着薄膜層１１用のマスクの刻線よりも長かった。一方のマスクを厚さ３ｍｍのシリコーンゴム（ＰＤＭＳ）製上面基板３の下面側に載置し、自己吸着によりシリコーンゴム製上面基板３に貼着させた。他方のマスクを厚さ３ｍｍのシリコーンゴム（ＰＤＭＳ）製下面基板５の上面側に載置し、自己吸着によりシリコーンゴム製下面基板５に貼着させた。マスク上面から一般に市販されているシリコンアクリル樹脂系撥水剤である防水スプレーを噴霧した。噴霧処理終了後、マスクを除去した。その結果、シリコーンゴム製下面基板３の下面及びシリコーンゴム製下面基板５の上面に、それぞれ厚さ１μｍ〜５μｍのシリコンアクリル樹脂系撥水剤被膜パターンがマスクパターン通りに形成されていた。このシリコンアクリル樹脂系撥水剤被膜パターンは非接着薄膜層となるべき部分である。シリコンアクリル樹脂系撥水剤被膜パターンが形成されているＰＤＭＳ製下面基板の上面側、シリコンアクリル樹脂系撥水剤被膜パターンが形成されているＰＤＭＳ製上面基板の下面側及び中間基板の両面を、プラズマ放電処理装置内で酸素プラズマにより表面改質処理した。処理後、シリコンアクリル樹脂系撥水剤被膜パターンが形成されているＰＤＭＳ製下面基板の上面側に中間基板を貼り合わせ、更に、この積層体のシリコーンゴム製中間基板８の上面側にシリコーンゴム製上面基板３の下面側を、シリコンアクリル樹脂系撥水剤被膜パターン１１とシリコンアクリル樹脂系撥水剤被膜パターン１２が重畳するように貼り合わせ、シリコーンゴム製上面基板３、シリコーンゴム製中間基板８及びシリコーンゴム製下面基板５を相互に恒久接着させた。シリコーンゴム製中間基板８の上面側にシリコーンゴム製上面基板３の下面側を貼り合わせる際、シリコーンゴム製中間基板８の貫通孔とシリコーンゴム製上面基板３の加圧口１３とを位置合わせして貼り合わせた。
（２）流体移送試験
前記（１）で作製されたマイクロ流路チップにおいて、一方のポートから他方のポートに液体を移送できるか試験した。ポート９側にＤＮＡ染色液であるサイバー・グリーンＩ(Cyber Green I)を１μＬ入れ、顕微鏡で蛍光の有無を観察した。この時点では、ＤＮＡが存在しないため、何の蛍光も観察されなかった。ポート７側に、ＴＥに溶解されているヒトゲノム（ＤＮＡ）溶液を１０μＬ入れ、アダプターの貫通孔にシリンジを接続してポート７内の溶液に空気圧（陽圧）を印加した。圧力を徐々に増大させていくと、５０ｋＰａを越えた時点で、シリコンアクリル樹脂系撥水剤被膜パターン１１による非接着部分が形成されている上面基板３と中間基板８との界面の非接着部のポート９寄り端部から膨隆が起こり、空隙が発生した。また、この空隙内に少量のヒトゲノム（ＤＮＡ）溶液が入ったことを上面基板の外表面の膨隆により確認した。その後、アダプターの貫通孔にシリンジを接続して加圧口１３から空気圧（陽圧）を印加した。加圧口１３内の圧力を徐々に増大させていくと、６０ｋＰａを越えた時点で、シリコンアクリル樹脂系撥水剤被膜パターン１２による非接着部分が形成されている下面基板５と中間基板８との界面の非接着部の加圧口１３寄り端部から膨隆が起こり、その膨隆先端部がポート７方向に向かって前進していくことが目視で確認された。膨隆先端部がポート７に達した時点で、ポート７内の液体を再度検査した。蛍光顕微鏡下で観察すると、ＤＮＡにインターカレートされた蛍光試薬が蛍光を発している様が観察できた。これにより、ポート９内の液体を、下面基板５と中間基板８との界面の非接着部を膨隆させることによる扱き操作によりポート７へ移送出来ることが立証された。
【実施例３】
【００８０】
（１）マイクロ流路チップの作製
図１に示されるような構造のマイクロ流路チップを印刷法により作製した。公知慣用の印刷用ＯＨＰ(Over Head Projector)ポリエステルシート（厚さ１００μｍ）の印刷面を酸素プラズマ処理法で表面改質し、その後、同表面改質面にアミノシラン剤をコーティングすることにより、ＯＨＰシート印刷面を恒久接着が可能となるように改質した。次いで、パソコンで描画した所望のパターンをレーザープリンターによりＯＨＰシートの印刷面に印刷した。ＯＨＰシート上には厚さ１μｍ〜６μｍ、線幅８００μｍのカーボンブラック及び顔料（主成分）が印字されていた。このＯＨＰシートを下面基板５として使用した。上面基板３及び中間基板８には実施例１で使用された上面基板及び中間基板と同じものを使用した。ＯＨＰシートに印字された印刷薄膜パターンが存在する下面基板の上面、実施例１で得られた上面基板３の下面及び中間基板の両面を酸素プラズマ処理法で表面改質処理した。次いで、表面改質された面同士を貼り合わせ、本発明のマイクロ流路チップを作製した。
（２）流体移送試験
前記（１）で作製されたマイクロ流路チップにおいて、一方のポートから他方のポートに液体を移送できるか実施例１に述べた方法と同じ方法で試験した。その結果、ポート９側からポート７側へ試験溶液を移送できたことが確認された。これにより、これにより、ポート９内の液体を、下面基板５と中間基板８との界面の、印刷法により形成された第２の非接着薄膜パターンによる非接着部を膨隆させることによる扱き操作によりポート７へ移送出来ることが立証された。
【実施例４】
【００８１】
（１）マイクロ流路チップの作製
図５に示されるような構造のマイクロ流路チップ１Ｂを作製した。先ず、厚さ３ｍｍのシリコーンゴム（ＰＤＭＳ）製上面基板３の下面側に幅４００μｍ、深さ１００μｍの凹型チャネル１５を常用の光リソグラフィー法に従って形成した。この凹型チャネルの一方の端部に連通するポート７を基板外面から貫通させ、凹型チャネルの他方の端部より僅かにポート７寄りの位置に、凹型チャネルに連通するポート９を基板外面から貫通させて形成した。下面基板５の上面側に前記実施例１に述べた方法に従って、フルオロカーボン薄膜からなる線幅４００μｍの第２の非接着薄膜層を形成した。厚さ５０μｍのシリコーンゴム製中間基板８の両面と、上面基板３の下面側及び下面基板５の上面側を、プラズマ放電処理装置内で酸素プラズマにより表面改質処理した。表面改質処理後に、下面基板５，中間基板８及び上面基板３を積層し、図５に示されるマイクロ流路チップ１Ｂを作製した。
（２）流体移送試験
前記（１）で作製されたマイクロ流路チップ１Ｂにおいて、一方のポートから他方のポートに液体を移送できるか試験した。ポート９から、凹型チャネル１５の全容積の１／３に相当する量の赤色に着色した水を注入した。この時点では、赤色水はポート７には全く達していないことを確認した。次いで、加圧口１３から陽圧を徐々に印加していくと、６０ｋＰａを越えた時点で、下面基板５の第２の非接着薄膜層１２の位置に対応する中間基板８の非接着部分が風船状に膨隆しはじめた。この時点で印加する圧力を制御し、凹型チャネル１５内の赤色水の動向を観察した。印加圧力が約７０ｋＰａの時点で、赤色水がポート７から溢れ出始めた。更に印加圧力を高めていくと、約９０ｋＰａの時点で、ポート９から凹型チャネル１５内に注入された赤色水の殆どがポート７から取り出された。この結果から、従来の凹型チャネルを有するマイクロ流路チップであっても、非接着薄膜層による中間基板の非接着部分を膨隆させることからなる扱き移送機構が有用であることが確認された。
【実施例５】
【００８２】
（１）マイクロ流路チップの作製
図７に示されるような構造のマイクロ流路チップ１Ｂを作製した。先ず、厚さ０．０２５ｍｍのＰＥＴフィルムの表面に線幅４００μｍの刻線を直線状に貫通形成したマスクを３枚準備した。第１のマスクは第１の非接着薄膜層（流路用非接着薄膜層）１１用であり、第２のマスクは第２の非接着薄膜層（第１の扱き用非接着薄膜層）１２用であり、第３のマスクは第３の非接着薄膜層（第２の扱き用非接着薄膜層）１７用であり、第２の非接着薄膜層１２用のマスク及び第３の非接着薄膜層１７用のマスクの刻線は第１の非接着薄膜層１１用のマスクの刻線よりも長かった。第１のマスクを厚さ１００μｍのＰＤＭＳ製の上側中間基板８Ｕの下面側に載置し、自己吸着により上側中間基板８Ｕに貼着させた。第２のマスクを厚さ３ｍｍのＰＤＭＳ製上面基板３の下面側に載置し、自己吸着により上面基板３に貼着させた。第３のマスクを厚さ３ｍｍのＰＤＭＳ製下面基板５の上面側に載置し、自己吸着により下面基板５に貼着させた。その後、これらの積層物をトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）反応性ガス雰囲気のプラズマ放電処理装置内に収納し、マスク上面からフルオロカーボン薄膜をコーティングした。コーティング処理終了後、プラズマ放電処理装置内から積層物を取り出し、マスクを除去した。その結果、各基板の各表面には、１μｍのフルオロカーボン薄膜パターンがマスクパターン通りに形成されていた。【００８３】
更に、厚さ１００μｍのＰＤＭＳ製の下側中間基板８Ｌを準備し、上面基板３及び下側中間基板８Ｕの各３枚の基板について所定箇所に貫通孔を開設する処理を行った。その後、実施例１で述べた通りの方法で各基板表面の改質処理を行った。表面改質処理後に、フルオロカーボン薄膜パターン１２が形成されている下面基板５の上面側と貫通孔付き下側中間基板８Ｌの下面側を、貫通孔が薄膜パターン１２の端部に接続するように貼り合わせ、更に、この積層体の下側中間基板８Ｌの上面側に、上側中間基板８Ｕの薄膜パターン１１形成下面側を、薄膜パターン１１と薄膜パターン１２が重畳するように貼り合わせ、更に、上側中間基板８Ｕの上面側に、上面基板３の薄膜パターン１７形成下面側を、薄膜パターン１１と薄膜パターン１７が重畳するように貼り合わせ、各基板を相互に恒久接着させた。【００８４】
（２）流体移送試験
前記（１）で作製されたマイクロ流路チップ１Ｃにおいて、ポート７側にＤＮＡの染色液であるサイバー・グリーンＩ(Cyber Green I)を１μＬ入れ、顕微鏡で蛍光の有無を観察した。この時点では、ＤＮＡが存在しないため、何の蛍光も観察されなかった。ポート９側に、ＴＥに溶解されているヒトゲノム（ＤＮＡ）溶液を１０μＬ入れ、アダプターの貫通孔にシリンジを接続してポート９内の溶液に空気圧（陽圧）を印加した。ポート９内の圧力を徐々に増大させていくと、６０ｋＰａを越えた時点で、フルオロカーボン薄膜パターン１１が形成されている上側中間基板８Ｕと下側中間基板８Ｌとの界面の非接着部分が膨隆しはじめ、空隙が発生した。また、この空隙内に少量のヒトゲノム（ＤＮＡ）溶液が入ったことを上面基板の外表面の膨隆により確認した。その後、アダプターの貫通孔にシリンジを接続して加圧口１３から空気圧（陽圧）を印加した。加圧口１３内の圧力を徐々に増大させていくと、６５ｋＰａを越えた時点で、フルオロカーボン薄膜パターン１２が形成されている下面基板５と下側中間基板８Ｌとの界面の非接着部の加圧口１３寄り端部から膨隆が起こり、その膨隆先端部がポート７方向に向かって前進していくことが目視で確認された。加圧口１３からの加圧を中止すると、ＤＮＡ溶液の移送は中断された。そこで、今度は加圧口１９から空気圧（陽圧）を印加した。加圧口１９内の圧力を徐々に増大させていくと、５５ｋＰａを越えた時点で、薄膜パターン１７が形成されている上面基板３と上側中間基板８Ｕとの界面の非接着部の加圧口１９寄り端部から膨隆が起こり、その膨隆先端部がポート７方向に向かって前進していき、上側中間基板８Ｕと下側中間基板８Ｌとの間に滞留していたＤＮＡ溶液が再びポート７に向かって移送されだした。加圧口１３からの加圧を再開すると、下面基板５と下側中間基板８Ｌとの間の膨隆先端部と、上面基板３と上側中間基板８Ｕの膨隆先端部がとポート７に達した時点で、ポート７内の液体を再度検査した。蛍光顕微鏡下で観察すると、ＤＮＡにインターカレートされた蛍光試薬が蛍光を発している様が観察できた。これにより、４層構造のマイクロ流路チップであっても、ポート９内の流体を目的の箇所へ移送できることが立証された。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上、本発明の加圧による扱き流体移送方法の好ましい実施態様について具体的に説明してきたが、本発明は開示された実施態様にのみ限定されず、様々な改変を行うことができる。例えば、間挿される中間基板を３枚以上にしたり、上面基板に非接着剤薄膜層による非接着部からなる無容積の流体用流路と、流体用の中空状凹型チャネルとを併存させることも可能である。
また、本発明の扱き流体移送方法はポートからポートへの流体移送だけに限定されない。ポートから別のマイクロチップ上の任意の微細構造要素（例えば、マイクロチャネル、反応容器、圧電素子、流体制御素子、配線パターン及び電極など）への流体移送にも使用できる。従って、スタート地点のポートから各微細構造要素へ連通する非接着薄膜層を自在に配設しておくこともできる。
本発明の扱き流体移送方法によれば、単純な加圧作業だけで流体を確実に移送することができるので、その実用性及び経済性が飛躍的に向上される。その結果、本発明の扱き流体移送方法は、医学、獣医学、歯科学、薬学、生命科学、食品、農業、水産、警察鑑識など様々な分野で好適に有効利用することができる。特に、本発明の扱き流体移送方法は、蛍光抗体法、in situ Hibridization等に最適なマイクロ流路チップとして、免疫疾患検査、細胞培養、ウィルス固定、病理検査、細胞診、生検組織診、血液検査、細菌検査、タンパク質分析、ＤＮＡ分析、ＲＮＡ分析などの広範な領域で安価に使用できる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【国際調査報告】
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