(57)【要約】【課題】鮮明な微細格子パターンを形成することにより、試料観察が容易となるプラスチックマイクロチップ及びその製造方法を提供する。【解決手段】上下に積層された透光性の上部基板１００及び下部基板２００を含んで構成され、上部基板１００と下部基板２００の間に形成された充填室１１０と、充填室１１０の一側と他側に各々連結された試料投入口１２０及び排出口１３０が具備され、下部基板２００上面には充填室１１０の試料のマイクロ粒子を計数するための微細格子パターン２１０が形成されたプラスチックマイクロチップ１０ａにおいて、下部基板２００上面に形成された微細格子パターン２１０が、下部基板２００上面に溝構造の微細ラインが格子配置されて構成された陰刻構造で形成されている。【選択図】図６
2007279048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に積層された透光性上部基板及び下部基板を含んで構成され、前記上部基板と前記下部基板の間に形成された充填室と、当該充填室の一側と他側に各々連結された試料投入口及び排出口が具備され、前記下部基板上面には前記充填室の試料のマイクロ粒子を計数するための微細格子パターンが形成されたプラスチックマイクロチップにおいて、
前記下部基板上面に形成された前記微細格子パターンが、前記下部基板上面に溝構造の微細ラインが格子配置されて構成された陰刻構造で形成されていることを特徴とするマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップ。
【請求項２】
前記上部基板下面に前記充填室周辺外郭の全周にかけて前記溝構造が形成され、前記溝構造が前記下部基板上面と共に前記充填室周辺の所定経路に沿って溶剤チャンネルが形成され、当該溶剤チャンネル上部が開放されるように複数個の溶剤投入口が溶剤チャンネルに沿って上部基板に形成されていることを特徴とする、請求項１記載のマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップ。
【請求項３】
前記溶剤投入口の幅が１ｍｍ以上であり、前記溶剤チャンネルの高さが０．２ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項２記載のマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップ。
【請求項４】
前記上部基板と前記下部基板は、前記各溶剤投入口を通して注入されることにより、前記下部基板上面と前記上部基板の隔壁外面間の境界部分を含む前記溶剤チャンネルの下部角部分に沿って塗布された溶剤により接合されることを特徴とする、請求項２記載のマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップ。
【請求項５】
前記下部基板に形成された陰刻の前記微細格子パターンは、パターンを構成する横、縦の各微細ラインの溝の幅が４μｍ以下であり、溝の深さが１μｍ以上であることを特徴とする、請求項１記載のマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップ。
【請求項６】
前記上部基板及び前記下部基板の材料は、１００〜２５００ｍｍの波長帯を有する光に対して透過率が５％〜１００％である透光性プラスチックであることを特徴とする、請求項１記載のマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップ。
【請求項７】
前記上部基板及び前記下部基板の材料は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、環状オレフィン樹脂（ＣＯＣ樹脂）及びポリオレフィン樹脂（ＰＯＣ樹脂）の中から選択されることを特徴とする、請求項６記載のマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップ。
【請求項８】
上下に積層された透光性上部基板及び下部基板を含んで構成され、前記上部基板と前記下部基板の間に形成された充填室と、当該充填室の一側と他側に各々連結された試料投入口及び排出口が具備され、前記下部基板上面には前記充填室の試料のマイクロ粒子を計数するための微細格子パターンが形成されたプラスチックマイクロチップを製造する方法において、
（ａ）透光性プラスチックを射出成形して前記上部基板を製作する工程と、
（ｂ）透光性プラスチックを射出成形して上面に陰刻の前記微細格子パターンが形成された前記下部基板を製作する工程と、
（ｃ）前記上部基板と前記下部基板を表面処理する工程と、
（ｄ）前記上部基板と前記下部基板が上下に積層されるように接合させる工程と
を含むことを特徴とするマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップの製造方法。
【請求項９】
前記（ａ）工程において、下面に前記充填室周辺の外郭全周にかけて溝構造を有し、当該溝構造で上部が開放されるように貫通形成された複数個の溶剤投入口を有する前記上部基板を成型し、
前記（ｄ）工程において、前記上部基板と前記下部基板を積層させた状態で前記各溶剤投入口を通して前記溝構造と前記下部基板上面が形成する溶剤チャンネル内部に溶剤を注入して、前記上部基板と前記下部基板の間の境界部分に前記溶剤が注入されるようにして溶剤接合することを特徴とする、請求項８記載のマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップの製造方法。
【請求項１０】
前記溶剤チャンネル内部において、前記下部基板上面と前記上部基板の隔壁外面間の境界部分を含む前記溶剤チャンネルの下部角部分に沿って前記溶剤が塗布されることを特徴とする、請求項９記載のマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップの製造方法。
【請求項１１】
前記溶剤はケトン、芳香族炭化水素及びハロゲン化炭化水素の中から選択される少なくとも１種の混合物であることを特徴とする、請求項９記載のマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップの製造方法。
【請求項１２】
前記溶剤はアセトン、ジクロロメタン、トリクロロメタン及びテトラクロロメタンの中から選択される少なくとも１種の混合物であることを特徴とする、請求項１１記載のマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップの製造方法。
【請求項１３】
前記溶剤は接着剤を追加で添加した混合物であることを特徴とする、請求項１１または請求項１２記載のマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップの製造方法。
【請求項１４】
前記（ｂ）工程は、
プレート上にフォトレジスト層を積層する工程と、
露光及び現像工程により前記フォトレジスト層をパターニングし、前記陰刻の微細格子パターンを有するマスクパターンを前記プレート上に形成する工程と、
前記マスクパターンが形成された前記プレート上に電気伝導性の金属層を形成する工程と、
無電解めっき又は電解めっきを実施し、前記金属層上に陽刻の前記微細格子パターンが形成された金属材料のスタンパーを形成する工程と、
前記マスクパターンにおいて前記スタンパーを分離して洗浄する工程と、
前記スタンパーを保護膜コーティング、裏面研磨、金型に取り付けるためのサイズにカッティングする工程を経て加工する工程と、
加工された前記スタンパーを金型に装着した後、射出成形して前記陰刻の微細格子パターンが形成された前記下部基板を得る工程と
を含むことを特徴とする、請求項８記載のマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップの製造方法。
【請求項１５】
前記金属層を形成する工程において、スパッタリング又は真空蒸着の方法を利用してＣｕ又はＮｉを蒸着し、又は無電解めっき法を利用してＣｕ又はＮｉを積層することを特徴とする、請求項１４記載のマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップの製造方法。
【請求項１６】
前記スタンパーを形成する工程において、無電解めっき又は電解めっきの方法を利用してＣｕ又はＮｉの金属材料により、０．１ｍｍ以上の厚さを有する金属板形状の前記スタンパーを形成することを特徴とする、請求項１４記載のマイクロ粒子計数用プラスチック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】
本発明は液状の試料内に含まれたマイクロ粒子の個体数を計数したり観察するのに使用されるプラスチックマイクロチップとその製造方法に関し、更に詳しくは、陰刻の微細格子パターンを有するマイクロ粒子の個体数計数用プラスチックマイクロチップと、上部基板と下部基板の固定のために溶剤接合法が適用されたプラスチックマイクロチップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、マイクロ粒子とは、水溶液や有機溶媒に混合されている１μｍから１００μｍのサイズの粒子のことを言う。
【０００３】
このようなマイクロ粒子としては、血液内の赤血球、白血球又は血小板のような血液細胞群や尿、唾液又は脊髄液などに含まれている細胞群、ビールのような発酵食品の酵母群、水溶液上に含まれているバクテリア群、極小プランクトン、ジュース、ケチャップ、牛乳などのような懸濁液内に入っている細胞と不純物、哺乳類の生殖細胞群、不完全溶解された混濁液に入っている不純物、水溶液や溶剤に混合されている各種金属結晶や非金属結晶などを挙げることができる。
【０００４】
一方、エイズ、白血病又は貧血などの各種疾病を有する患者に対して疾病を診断し、疾病の進行結果をモニターしながら治療効果を把握するために、患者の血液中に含まれている赤血球、白血球又は血小板などのような代表的な血液細胞の数及び機能を検査する。
【０００５】
例えば、赤血球の沈降速度から結核、肥満又は妊娠などの診断を行うことができ、血球容積からは脱水症又は貧血などの診断を行うことができる。
【０００６】
また、血小板の個体数からは慢性白血病の診断を行うことができ、赤血球の個体数からは腎臓疾患、低酸素症、喫煙、肺疾患、溶血性貧血もしくは再生不良性貧血などの診断を行うことができ、白血球の個体数からは急性盲腸炎、白血病もしくは再生不良性貧血などの診断を行うことができる。
【０００７】
このように血球などの細胞の個体数測定は疾病の診断と密接した関係があり、特に赤血球の個体数は貧血可否及びその原因を知るための必須的な検査である。
【０００８】
代表的な血液細胞である赤血球のサイズとしてはマイクロ、ノーマル（normal）、マクロ及びメガなどの４種類に分類され、このような赤血球のサイズと個体数を把握することで、前述したように、各種疾病に対する診断資料として使用することができる。
【０００９】
健康な一般人であれば、男性の場合、約４４０〜５６０万個／ｄｌの赤血球が血液中に含まれており、女性の場合は約３５０〜５００万個／ｄｌの赤血球が血液内に含まれている。
【００１０】
一方、前記のように液状の試料中に存在するマイクロ粒子、例えば、血液中に含まれている血液細胞などを観察して計数するために広く使用されているものがプラスチックマクロチップである。
【００１１】
プラスチックマイクロチップはマイクロ粒子を含む試料を充填するための異方性エッチングで形成された流路を有するガラス、シリコン又はプラスチック基板を含み、流路の一側には試料投入口が形成され、他側には排出口が形成された構造となっている。
【００１２】
プラスチックマイクロチップにおいて適切な幅と高さを有する流路中に存在するマイクロ粒子は、光学顕微鏡又はＣＣＤカメラなどが具備された分析装置を利用して計数することができる。
【００１３】
以下、添付した図１から図５を参照して従来技術によるプラスチックマイクロチップの構成及び製造方法について説明する。
【００１４】
図１は、赤血球のような血液細胞の個体数を測定するための従来のプラスチックマイクロチップを図示した斜視図であり、図２は、図１に図示したプラスチックマイクロチップにおける上部基板のみを図示した断面図であり、図３は、図１に図示したプラスチックマイクロチップにおける下部基板のみを図示した斜視図である。
【００１５】
図示した通り、従来の赤血球個体数を測定するためのプラスチックマイクロチップ１０は、試料が充填される充填室２１、試料投入口２２及び排出口２３を備えた透光性の上部基板２０と、上面に陽刻の微細格子パターン３１が形成された透光性の下部基板３０とから構成され、上部基板２０と下部基板３０を超音波接合などの方法で接合した一体形製品として提供される。
【００１６】
図２を参照すると、上部基板２０は下面に所定長さの溝構造で形成され、試料が充填される空間を形成する充填室２１と、前記充填室２１の一側に連結されるように上部基板２０に貫通形成されている試料が投入される試料投入口２２と、前記充填室２１の他側に連結されるように上部基板２０に貫通形成されている試料投入時に充填室２１内にあった空気及び過量の試料が排出される排出口２３を具備する。
【００１７】
このような構造の上部基板２０が下部基板３０上に積層されて接合、固定される場合、下部基板上面と上部基板下面の充填室２１とが、試料が充填される空間を形成するようになる。
【００１８】
そして、上部基板２０の上面には下部基板３０上に形成された微細格子パターン３１の位置を表示するためのインジケータ２４が具備される。
【００１９】
上部基板２０の材料としては透光性プラスチックであるポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート又はポリスチロールを使用し、通常的な射出成形方法により製作される。
【００２０】
前記下部基板３０の場合にも透過性プラスチックを材料として使用して製作され、特に、下部基板３０の上面には図３に示されるように、試料中の細胞を計数するための微細格子パターン３１が形成されている。
【００２１】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は図１に図示したプラスチックマイクロチップを製造するために下部基板上に微細格子パターンを形成させる工程の一例を説明するための断面図である。
【００２２】
通常、下部基板３０に陽刻の微細格子パターン３１を形成するために、半導体工程に使用される方法が利用されており、ガラス、シリコン又はセラミックなどの材料からなるプレート３２上にフォトレジスト（ＰＲ）をスピンコーティングなどの方法によりコーティングし、フォトレジスト層を積層した後、露光及び現像工程を通して前記フォトレジスト層をパターニングしてマスクパターン３３を形成し（図４（ａ））、その後、前記マスクパターン３３を利用してプレート３２をエッチングした後、マスクパターンを除去して陰刻の微細格子パターンが形成されたモールド３２ａを完成する（図４（ｂ））。
【００２３】
この完成されたモールド３２ａに所定温度で加熱された溶融状態のプラスチック原料を投入し、投入されたプラスチックをモールド上で冷却させながら硬化させた後（図４（ｃ））、モールドから脱型させると（図４（ｄ））、陽刻の微細格子パターン３１が形成された下部基板３０を製作することができる。
【００２４】
図５（ａ）〜図５（ｈ）は図１に図示したプラスチックマイクロチップを製造するために下部基板上に微細格子パターンを形成させる工程の別の例を説明するための断面図である。
【００２５】
まず、マスターを形成するためのガラス、シリコン又はセラミックなどの材料のプレート４１上にフォトレジストをスピンコーティングなどの方法によりコーティングしてフォトレジスト層４２を積層した後（図５（ａ））、露光及び現像工程を通してパターニングし、フォトレジスト層パターン４２ａを形成する（図５（ｂ））。
【００２６】
その後、前記フォトレジスト層パターン４２ａをエッチングマスクとして使用してプレート４１をエッチングし（図５（ｃ））、前記エッチングマスクをストリップ工程などを通して除去し、陽刻の微細格子パターンが形成されたマスター４１ａが完成する（図５（ｄ））。
【００２７】
そして、図５（ｅ）に示されるように、マスター４１ａ上に無電解めっき又は電解めっきなどの方法を利用してＮｉ層を形成した後、前記マスターを除去して図５（ｆ）に図示されるようなＮｉ材料のモールド４３が完成する。
【００２８】
この時、めっき工程の直前、マスターに電気が通るようにスパッタリング、真空蒸着又は非電解めっきなどの工程を利用してマスターを表面処理することができる。
【００２９】
この後、図５（ｇ）及び図５（ｈ）に示されるように、完成されたモールド４３を利用してモールディング工程を実施すると、即ち前記モールド４３に所定温度で加熱された溶融状態のプラスチック原料を投入し、投入されたプラスチックをモールド上で冷却させながら硬化させた後、モールドから脱型させると微細格子パターン３１が形成された下部基板３０を製作することができる。
【００３０】
図１に図示したプラスチックマイクロチップの利用方法を簡単に説明すると、まず上部基板２０に形成された試料投入口２２に試料を注入して充填室２１を満たす。
【００３１】
この時、充填室２１内にあった空気と過量の試料は排出口２３から排出され、このように準備された細胞計数用プラスチックマイクロチップ１０を光学顕微鏡の下で観察すると、下部基板３０に形成された微細格子パターン３１と共に試料中の細胞の個体数を測定することができる。
【００３２】
しかし、前記プラスチックマイクロチップは下部基板を形成するためにプラスチックを溶融した後、モールドに注ぎ製造するため、製造時間と費用が非常にかかり、これにより生産単価が高くなり、１回用として使用するには価格が非常に高いという問題点があった。
【００３３】
また、陽刻の微細格子パターンを形成するためにモールドに形成された狭い幅の微細格子パターンに溶融されたプラスチックが入らなければならないため、高温と高圧が必要であり、下部基板に微細格子パターンを鮮明に形成するのに多くの困難があった。
【００３４】
また、超音波接合法を利用して上部基板と下部基板を接合させるため、上部基板の形状が変形した後、接合されるため充填室の高さが不均等になるという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
従って、本発明は上述のような問題点を解決するために発明されたものであり、下部基板に陰刻の微細格子パターンを形成して製造することで、狭い幅の微細格子パターンを深く均一に形成することができ、これにより鮮明な微細格子パターンを形成することができ、更に試料観察が容易となるプラスチックマイクロチップ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００３６】
また、本発明は上部基板と下部基板を溶剤接合法により接合することで、充填室の高さを均一に接合することができ、更に正確な分析結果を得ることができるプラスチックマイクロチップ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００３７】
更に、大量生産のためのスタンパーを利用して陰刻の微細格子パターンが形成された下部基板を射出成形することで、モールドに溶融状態のプラスチック原料を注いだ後、モールド上で冷却及び硬化させて製作するのに比べ、大量生産が可能で製作時間と費用を減らすことができるプラスチック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】
【００３８】
本発明のマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップは、上下に積層された透光性上部基板及び下部基板を含んで構成され、前記上部基板と前記下部基板の間に形成された充填室と、充填室の一側と他側に各々連結された試料投入口及び排出口が具備され、前記下部基板上面には充填室の試料のマイクロ粒子を計数するための微細格子パターンが形成されたプラスチックマイクロチップにおいて、前記下部基板上面に形成された微細格子パターンが前記下部基板上面に溝構造の微細ラインが格子配置されて構成された陰刻構造で形成されていることを特徴とする。
【００３９】
好適には、前記上部基板下面に前記充填室周辺外郭の全周にかけて溝構造が形成され、前記溝構造が下部基板上面と共に充填室周辺の所定経路に沿って溶剤チャンネルを形成し、前記溶剤チャンネル上部が開放されるように複数個の溶剤投入口が溶剤チャンネルに沿って上部基板に形成されることを特徴とする。
【００４０】
また、本発明のマイクロ粒子計数用プラスチックマイクロチップの製造方法は、上下に積層された透光性上部基板及び下部基板を含んで構成され、前記上部基板と前記下部基板の間に形成された充填室と、充填室の一側と他側に各々連結された試料投入口及び排出口が具備され、前記下部基板上面には充填室試料のマイクロ粒子を計数するための微細格子パターンが形成されたプラスチックマイクロチップを製造する方法において、（ａ）透光性プラスチックを射出成形して前記上部基板を製作する工程と、（ｂ）透光性プラスチックを射出成形して上面に陰刻の微細格子パターンが形成された前記下部基板を製作する工程と、（ｃ）前記上部基板と前記下部基板を表面処理する工程と、（ｄ）前記上部基板と前記下部基板が上下に積層されるように接合させる工程とを含むことを特徴とする。
【００４１】
好適には、前記（ａ）工程において、下面に前記充填室周辺の外郭全周にかけて溝構造を有しつつ、前記溝構造で上部が開放されるように貫通形成された複数個の溶剤投入口を有する前記上部基板を成型し、前記（ｄ）工程において、前記上部基板と前記下部基板を積層させた状態で前記各溶剤投入口を通して前記溝構造と前記下部基板上面が形成する溶剤チャンネル内部に溶剤を注入して、前記上部基板と前記下部基板の間の境界部分に溶剤が注入されるようにして溶剤接合することを特徴とする。
【００４２】
好適には、前記（ｂ）工程は、プレート上にフォトレジスト層を積層する工程と、露光及び現像工程により前記フォトレジスト層をパターニングし、前記陰刻の微細格子パターンを有するマスクパターンを前記プレート上に形成する工程と、前記マスクパターンが形成された前記プレート上に電気伝導性の金属層を形成する工程と、無電解めっき又は電解めっきを実施し、前記金属層上に陽刻の微細格子パターンが形成された金属材料のスタンパーを形成する工程と、前記マスクパターンにおいて前記スタンパーを分離して洗浄する工程と、前記スタンパーを保護膜コーティング、裏面研磨、金型に取り付けるためのサイズにカッティングする工程を経て加工する工程と、加工された前記スタンパーを金型に装着した後、射出成形して前記陰刻の微細格子パターンが形成された前記下部基板を得る工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、下部基板に陰刻の微細格子パターンを形成して製造することで、狭い幅の微細格子パターンを深く均一に形成することができ、これにより鮮明な微細格子パターンを形成することができ、更に試料観察が容易となるプラスチックマイクロチップ及びその製造方法を提供することができる。
【００４４】
また、本発明によれば、上部基板と下部基板を溶剤接合法により接合することで、充填室の高さを均一に接合することができ、更に正確な分析結果を得ることができるプラスチックマイクロチップ及びその製造方法を提供することができる。
【００４５】
更に、本発明によれば、大量生産のためのスタンパーを利用して陰刻の微細格子パターンが形成された下部基板を射出成形することで、モールドに溶融状態のプラスチック原料を注いだ後、モールド上で冷却及び硬化させて製作するのに比べ、大量生産が可能で製作時間と費用を減らすことができるプラスチックマイクロチップの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施例を更に詳しく説明する。
【００４７】
本発明は光学顕微鏡又はＣＣＤカメラなどのような分析装置を利用して水溶液や有機溶剤などの液状の試料内に含まれるマイクロ粒子の個体数を計数するのに使用されるプラスチックマイクロチップとその製造方法に関し、特に陰刻の微細格子パターンを有するマイクロ粒子の個体数計数用プラスチックマイクロチップと、上部基板と下部基板の固定のために溶剤接合法が適用されたプラスチックマイクロチップの製造方法に関する。
【００４８】
図６は、本発明におけるプラスチックマイクロチップの分離斜視図であり、図７（ａ）と図７（ｂ）は上部基板の断面図として、図７（ａ）は図６で‘Ａ−Ａ’線に沿って切り取った断面図であり、図７（ｂ）は図６で‘Ｂ−Ｂ’線に沿って切り取った断面図である。
【００４９】
図８は、図６に図示したプラスチックマイクロチップにおいて、下部基板に形成された陰刻の微細格子パターンの領域を拡大して表した平面図である。
【００５０】
ここに図示した通り、本発明によるプラスチックマイクロチップ１０ａはマイクロ粒子の個体数を計数するための陰刻の微細格子パターン２１０が形成された透光性の下部基板２００と、前記下部基板２００上に積層されて設置される透光性の上部基板１００とを含んで構成される。
【００５１】
図６では上部基板１００と下部基板２００が分離されて図示されているが、本発明のプラスチックマイクロチップ１０ａは、従来と同様に上部基板１００と下部基板２００が上下に積層された後、接合された一体型製品として提供される。
【００５２】
図６に示すように、上部基板１００は、下面に所定の深さの溝構造にて形成された充填室１１０と、前記充填室１１０の一側に連結されるように上部基板１００に貫通形成された試料投入口１２０と、排出口１３０とを具備する。
【００５３】
上部基板１００と下部基板２００が接合された状態で、前記充填室１１０は微細格子パターン２１０が形成された下部基板２００上面と共に試料が充填される空間を形成し、充填室１１０の高さは検査する試料の体積によって適切に調節して設計することができる。
【００５４】
好ましくは、前記充填室１１０は、５〜５００μｍの高さで形成され、最も好ましくは１００μｍの高さで形成される。
【００５５】
前記試料投入口１２０は、マイクロ粒子を含む試料が投入される入口部分となり、排出口１３０は試料投入時に充填室１１０内の空気及び過量の試料が排出される出口部分となる。
【００５６】
試料投入口１２０と排出口１３０は、上部基板１００の充填室１１０で各々反対側に連結されるように形成される場合、試料投入が容易となる。この場合の排出口１３０は、試料が充填室１１０の内部に充填される時、空気が排出される通気口の役割を担い、前記排出口１３０から充填室１１０内の空気が抜けながら円滑な試料充填が可能となる。
【００５７】
図７に示すように、本発明の上部基板１００は、充填室１１０周辺に沿って溶剤チャンネル１５０が形成され、この溶剤チャンネル１５０の内部空間が上方に開放されるように上部基板１００上面には溶剤チャンネル１５０と連結された複数個の開口部を形成して構成される溶剤投入口１４０が形成される。
【００５８】
溶剤チャンネル１５０は、上部基板１００の下面に充填室１１０の周辺に沿って所定高さ及び幅の溝構造を形成し、下部基板２００上に上部基板１００が積層された状態で、前記溝構造が下部基板２００の上面と共に溶剤チャンネル１５０を形成する。
【００５９】
溶剤チャンネル１５０は、充填室１１０との間に隔壁１６０が形成されるように、充填室１１０の外郭に所定間隔（隔壁の厚さとなる）を隔てて、充填室１１０の周辺全周にわたり形成される。
【００６０】
この時、溶剤チャンネル１５０の内側面における、隔壁１６０の外面に該当する表面は下部基板２００の上面と垂直となるように形成される。
【００６１】
溶剤投入口１４０は、上部基板１００を下部基板２００に接合、固定するために、溶剤チャンネル１５０の内部に溶剤を注入するための部分であり、上部基板１００において、溶剤チャンネル１５０に沿って所定間隔で複数個が形成される。
【００６２】
各溶剤投入口１４０は、ピペット注入口や注射針などのように溶剤を投入する器具の溶剤注入口部分が溶剤チャンネル１５０内部に傾斜方向で円滑に進入することができる充分な空間を確保するように形成される。
【００６３】
この時、ピペット注入口や注射針が溶剤チャンネル１５０の下部角部分、即ち上部基板１００の隔壁外面と下部基板２００上面の間の境界部分側に円滑に進入することができるように、各溶剤投入口１４０の幅が１ｍｍ以上となるように形成することが好ましい。
【００６４】
このように溶剤投入口１４０及び溶剤チャンネル１５０が形成された上部基板１００を下部基板２００上に接合する際には、下部基板２００上に上部基板１００を積層させた状態で各溶剤投入口１４０を通して溶剤チャンネル１５０内の下部角部分に溶剤を注入するが、この時注入された溶剤は隔壁１６０の外側で毛細管現象により前記角部分に沿って流れながら、溶剤チャンネル１５０の全区間にわたり塗布が行われ、結局上部基板１００と下部基板２００の界面の間に溶剤が染み込むながら、基板間の接合が行われる。
【００６５】
上述のように溶剤が注入された状態で隔壁１６０は、溶剤チャンネル１５０に沿って流れる溶剤が充填室１１０内部に流入されるのを防ぐ。また、試料投入口１２０に注入された充填室１１０内部の試料が充填室１１０の外へ漏れるのを防ぐ。
【００６６】
また、溶剤チャンネル１５０は、溶剤投入口１４０を通して注入された溶剤が通る空間となり、下部角部分に沿って溶剤が円滑に流れることができるように、上が塞がれている密閉区間（溶剤投入口区間を除外した残りの区間）での溶剤チャンネル１５０の高さは０．２ｍｍ以上となるように形成することが好ましい。
【００６７】
ここで、充分な溶剤チャンネル１５０の高さを確保しなければ、溶剤が角部分以外の不必要な周辺部分に広がり汚染される可能性があり、角部分に沿って流れなければならない溶剤が円滑に流れなくなるため不良品が容易に発生するなど、製品の生産性が低くなる。
【００６８】
図６及び図７を参照すると、上部基板１００下面に充填室１１０が直方体の溝構造にて形成されており、この時、上部基板１００下面に充填室１１０が形成された面積と充填室１１０の高さ（溝構造の深さ）から充填室１１０の体積を計算することができる。
【００６９】
また、充填室１１０の一側と他側に各々試料投入口１２０と排出口１３０とが上部基板１００を垂直に貫通して形成されている。また、充填室１１０周辺に沿って隔壁１６０を間に置き、長方形経路の溶剤チャンネル１５０が形成されている。この溶剤チャンネル１５０の所定区間で、溶剤チャンネル１５０の上部が開放されるように上部基板１００に６個の溶剤投入口１４０が形成されている。
【００７０】
もちろん、図示した実施例は本発明の一例を示したものであり、本発明が図示した実施例に限定されるものではなく、充填室１１０及び溶剤チャンネル１５０、溶剤投入口１４０の形状は多様に変更、実施が可能である。また、溶剤投入口１４０の個数及び位置も適切に変更実施が可能である。
【００７１】
図６及び図９に示すように、下部基板２００は従来と、全体的な形状や構造には差がないが、上面に形成された微細格子パターン２１０が従来の陽刻構造ではない陰刻構造で形成された点に大きな特徴がある。
【００７２】
陰刻の微細格子パターン２１０は、充填室１１０の領域を含む下部基板２００上面の所定領域に形成され、形状、幅ｄ２、幅ｄ３及び深さｄ４などは必要に応じて適切に調節して設計することができる（以下、ｄ２、ｄ３、ｄ４は図９（ｆ）及び図９（ｇ）参照）。
【００７３】
好ましくは、陰刻の微細格子パターン２１０を構成する横、縦の各微細ラインの溝は、幅ｄ２が４μｍ以下、深さｄ１が１μｍ以上で形成し、溝と溝の幅ｄ３が溝の幅ｄ２より大きくし、少なくとも５μｍ以上となるように微細格子パターンを形成する。
【００７４】
顕微鏡などのような高倍率の分析装置で試料を観察するためには少ない領域で微細格子パターン２１０を観察しなければならないため、微細格子パターンの幅ｄ３が狭いほど良く、この時、微細格子パターンの幅ｄ３を減少させるためには微細格子パターンの幅ｄ２を狭く作ることが重要である。
【００７５】
また、微細格子パターン２１０の深さｄ４を深く形成させる場合、分析装置による観察時、鮮明な微細格子パターンを見ることができ、試料の観察が容易となる。
【００７６】
本発明のプラスチックマイクロチップ１０ａでは従来のような陽刻の微細格子パターンではない陰刻の微細格子パターン２１０を形成するため、下部基板２００の射出成形時に更に鮮明な微細格子パターンを得ることができる。
【００７７】
即ち、図４及び図５に示す陽刻の微細格子パターン３１ではモールド３２ａおよびモールド４３に形成された狭い溝に溶融樹脂が流入されることにより、下部基板３０の表面に狭い幅ｄ１及び所定の高さに突出された微細格子パターン３１が形成される。このような陽刻の微細格子パターン３１が形成されるためにはモールドの狭い溝に溶融樹脂が注入されなければならないため（図４（ｃ）及び図４（ｄ）、図５（ｇ）及び図５（ｈ）参照）、所望する高さのパターン形成が容易ではなく結局不均一な高さとなり、パターンが鮮明でなくなるという短所がある。
【００７８】
しかし、図９に示す陰刻の微細格子パターン２１０は後述するように、スタンパー３５０に形成された陽刻パターン間の相対的に広い空間に溶融樹脂が円滑に流入されることにより、下部基板２００の表面を形成する。この時、スタンパー３５０表面の突出された陽刻パターンにより下部基板表面に陰刻パターンの溝が形成され（図９（ｆ）及び図９（ｇ）参照）、溝の深さを深くした場合でも、鮮明なパターンを得ることができる。
【００７９】
陰刻の微細格子パターン２１０が形成された下部基板２００の製造過程は後述する。
【００８０】
また、プラスチックマイクロチップ１０ａにおいて、充填室１１０が形成された基板領域が顕微鏡を通して観察することができるように透明に製造されなければならないため、上部基板１００と下部基板２００は透光性の任意の材料を使用して製造される。
【００８１】
好ましくは、上部基板１００と下部基板２００を射出成形方法で製作するが、このために射出成形が可能な任意の透光性プラスチック、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、環状ポリオレフィン樹脂（ＣＯＣ樹脂）、又はポリオレフィン樹脂（ＰＯＣ樹脂）などを使用し、ポリオレフィン樹脂としてはゼオン（Ｚｅｏｎ）（登録商標）樹脂又はトパス（Ｔｏｐａｓ）（登録商標）樹脂などを使用することができる。
【００８２】
ここで、透光性とは、１００〜２５００nmの波長帯を有する光がガラスやプラスチックなどのような任意の材料を透過する時、一定領域の透過率が５％〜１００％であることを言う。このように透過性を有するようにしなければならない理由は、肉眼分析や分析装置で分析する際、細胞、不純物、結晶などのマイクロ粒子を分析するために前記波長帯の光が透過しなければならないためである。
【００８３】
以下、本発明のプラスチックマイクロチップ１０ａを製造する工程について詳述する。
【００８４】
まず、図６、図７（ａ）及び図７（ｂ）に図示した構造の上部基板１００を製作する。
【００８５】
上部基板１００の構成及び各部構造、材料は先に説明した通りであり、通常的な射出成形方法により製造することができる。
【００８６】
次に、図６及び図８に図示した構造の下部基板２００を製作する。
【００８７】
下部基板２００の材料及び陰刻構造で形成された微細格子パターン２１０は、先に説明した通りである。下部基板２００は、陽刻の微細格子パターン３４０が形成された金属材料のスタンパー３５０を製作した後、これを利用して射出成形方法により製作される。
【００８８】
下部基板２００の成形工程は光ディスク（ＣＤ）工程に使用する射出成型方法を適用することができるが、ここで光ディスク工程とはガラスでできた主要材料にフォトレジストを塗布し、その後、露光、現像、めっき工程を経てその形をスタンパーと呼ばれる金属板に移した後、金属板を金型に付着してプラスチック射出物を成形する方法である。
【００８９】
図９（ａ）〜図９（ｇ）は、本発明における下部基板の製作工程を説明するための各工程の断面図である。これらの図を参照して下部基板を製作する過程の一例を詳述すると下記の通りである。
【００９０】
図９（ａ）に示されるように、ガラス、シリコン又はセラミックなどの材料からなるプレート３１０を準備した後、前記プレート３１０上にフォトレジスト（ＰＲ）をスピンコーティングなどの方法でコーティングし、フォトレジスト層３２０を積層させる。
【００９１】
その後、図９（ｂ）に示されるように、露光及び現像工程を通してフォトレジスト層をパターニングし、陰刻の微細格子パターンを含めて構成されるマスクパターン３２０ａをプレート３１０上に形成する。
【００９２】
そして、図９（ｃ）に示されるように、マスクパターン３２０ａが形成された表面上に電気が通じるように、ＣｕやＮｉなどのような金属をスパッターリング、真空蒸着又は非電解めっきなどの方法を利用して積層させることにより電気伝導性の金属層３３０を形成する。
【００９３】
その後、図９（ｄ）に示されるように、金属層３３０上にＣｕやＮｉなどの金属を無電解めっき又は電解めっきなどの方法を利用して０．１mm以上の厚さで積層させることによりスタンパー３５０を形成する。
【００９４】
ここで、０．１ｍｍ未満の厚さで積層すると、金型装着が難しく、射出成形をすることができなくなる。
【００９５】
その後、図９（ｅ）に示されるように、プレート及びマスクパターンを分離した後、残っているフォトレジストを有機溶剤に溶かしたり、焼却して除去することにより金属材料のスタンパー３５０を製作する。
【００９６】
スタンパー３５０は、薄い金属板形状に製作され、下部基板２００を射出成形するための主要材料として使用される。
【００９７】
スタンパー３５０は、所定領域に陽刻の微細格子パターン３４０が刻まれた構造である。陽刻の微細格子パターン３４０は、後に射出成形される下部基板２００の微細格子パターン２１０を成形するための部分となり、下部基板２００の微細格子パターン２１０に対応する位置及び領域に形成される。
【００９８】
その後、スタンパー３５０は洗浄、保護膜コーティング、裏面研磨、金型に取り付けることができるサイズに作るためのカッティング工程などを実施して完成する。このような工程は既存の光ディスク（ＣＤ）の生産工程にて使用する方法として、当業者に知られている方法と同一である。
【００９９】
スタンパー３５０は、金型に装着することができる耐久性及び寿命確保のために、０．３ｍｍ程度の厚さに作ることが好ましい。
【０１００】
その後、図９（ｆ）に示されるように、陽刻の微細格子パターンが形成されているスタンパー３５０を金型に装着し、射出成型器で下部基板２００の原料となる溶融樹脂を射出し、陰刻の微細格子パターンが形成されている下部基板２００を成形する。
【０１０１】
また、図９（ｇ）に示されるように、射出成形後、脱型することにより陰刻の微細格子パターン２１０が形成された下部基板２００が完成する。このような射出成形過程を反復することで下部基板２００を大量に生産することができる。
【０１０２】
大量生産のためにスタンパー３５０を利用して下部基板２００に陰刻の微細格子パターン２１０を形成する場合、陽刻の微細格子パターンを形成するのに比べ、広い領域で溶融樹脂が流入されて微細格子パターンを形成するため（図４（ｃ）及び図５（ｇ）の‘ｄ１’と図９（ｆ）の‘ｄ２'の差が存在するため樹脂がより容易に流入される）、従来に比べ相対的に狭い幅の微細格子パターンを相対的に深く均一に形成することができ、結局鮮明な微細格子パターンが得られる。
【０１０３】
また、陽刻の微細格子パターンを形成する場合に比べ、射出時に金型の温度を大きく下げて設定することができ、結局それにより冷却時間を短縮することができるため生産性が高くなる。
【０１０４】
上述のように、下部基板２００の製作において、微細格子パターン２１０の幅ｄ２、幅ｄ３及び深さｄ４は先に説明した通りである。
【０１０５】
即ち、好ましい実施例として、陰刻の微細格子パターン２１０を構成する各微細ラインの溝は、幅ｄ３が４μｍ以下、深さｄ４が１μｍ以上で形成し、溝と溝間の幅ｄ２が溝の幅ｄ３より大きく、少なくとも５μｍ以上となるように微細格子パターンを形成する。
【０１０６】
次に、上述のように製作された上部基板１００と下部基板２００を互いに固定させることによりプラスチックマイクロチップ１０ａが完成するが、固定過程について説明すると下記の通りである。
【０１０７】
上部基板１００と下部基板２００は別途の固定手段を使用する方法よりも上下積層構造となるように対応面同士で接合させて一体とすることが好ましく、この時、通常の方法、例えば、加熱、接着剤の使用、コーティング、加圧、振動又は超音波接合などの方法により接合させることができるが、好ましくは溶剤投入口１４０及び溶剤チャンネル１５０を通して溶剤又は溶剤と接着剤の混合物を二つの基板の間の境界部分に注入して接合させる溶剤接合法を利用する。
【０１０８】
まず、溶剤接合時の溶剤の流動性を改善するために上部基板１００と下部基板２００を表面処理する工程を溶剤の接合工程以前に実施することが好ましく、このような表面処理を通して表面エネルギーを高めると溶剤流動性が改善されて接合状態と結合力が強化される。
【０１０９】
また、上部基板１００と下部基板２００を表面処理すると、試料投入口１２０、充填室１１０、排出口１３０へと連結される流路に沿って試料が円滑に流動することができるようになる。
【０１１０】
表面処理時には、上部基板１００及び下部基板２００の表面上に表面処理装置を利用して親水性及び機能性処理を行うが、低真空状態の空間で酸素、窒素、アルゴン、アンモニアなどのガスを注入すると同時に、高電圧を加えて処理するプラズマ表面処理装置を利用して親水性処理又は反応基導入などの表面改質を経る方法が好ましい。
【０１１１】
本発明によるプラスチックマイクロチップ１０ａが親水性を表すように酸素プラスチックなどを利用して処理する場合には、血液のような水性液体が充填室１１０でよく流れ、また、均等に広がることができるようになる。
【０１１２】
一例として、親水性処理の場合、１８０〜２２０ｃｍ３／ｍｉｎ程度の酸素ガスを注入し、２５０〜３５０秒間プラズマ放電処理過程を経る。
【０１１３】
また、所望する反応基、例えばアミン基を導入するために、アミン反応基のプラズマ又はその他の化学的方法などにより処理することができる。
【０１１４】
このように、プラスチックマイクロチップ１０ａを表面処理する場合には、タンパク質チップ、遺伝子チップ（ＤＮＡ ｃｈｉｐ）を、構成するのに使用することができるためその性能が更に向上される。
【０１１５】
一方、上述のように表面処理された上部基板１００と下部基板２００を固定するために、上部基板１００と下部基板２００を上下に積層させた後、ピペットや注射器などのような溶剤を投入する器具を利用し、上述したように溶剤投入口１４０を通して溶剤チャンネル１５０の下部角部分（隔壁の外面と下部基板の上面が出会う境界部分）に溶剤を注入する。
【０１１６】
この時、各溶剤投入口１４０に沿って溶剤を注入するようになると、注入された溶剤は角部分に沿って流れる毛細管現象により隔壁１６０の外側から前記下部角部分に沿って流れるようになり、結局溶剤チャンネル１５０の全区間にわたり溶剤の塗布が行われる。
【０１１７】
上述した接合過程の溶剤として、上部基板１００と下部基板２００の材料を溶かすことのできる任意の有機溶剤や接着剤又はこれらの混合物を使用することができる。
【０１１８】
例えば、ケトン、芳香族炭化水素及びハロゲン化炭化水素の中から選択された少なくとも１種の混合物を使用することができ、好ましくはアセトン、クロロホルム、塩化メチレン及び四塩化炭素の中から選択された少なくとも１種の混合物を使用する。
【０１１９】
そして、溶剤の接着力を高めるためにアクリル樹脂などのような接着剤の所定量を前記溶剤又は混合物に混合して使用することができる。
【０１２０】
前述した通り、上部基板１００と下部基板２００を溶剤接合法にて接合するようになると、従来の方法である加熱、接着剤の使用、コーティング、加圧、振動及び超音波接合法に比べて充填室１１０の高さを均一に接合することができ、充填室１１０の内部の表面性質に影響を与えずに接合することができるようになる。
【０１２１】
特に、溶剤接合法を使用すると、従来の方法である超音波方法に比べ、接着前後の上部基板１００の形に変化がなく、充填室１１０の高さを射出成形により制御された値数のまま接着をすることができるため、均一な高さの充填室１１０を形成することができるようになる。
【０１２２】
このようにして、上部基板１００と下部基板２００を溶剤接合する過程を経ると、所望するプラスチックマイクロチップを完成させることができる。
【０１２３】
図１０は２個の充填室を具備した本発明の別の実施例を図示した分離斜視図である。図示した通り、隔壁により分離された２個の充填室（銀線図示）を具備した実施例を示しており、各充填室ごとに別途の試料投入口１２１、１２２と排出口１３１，１３２が具備されている。
【０１２４】
また、溶剤接合のための溶剤チャンネル（銀線図示）が上部基板１００の内部の充填室周辺に形成されており、各溶剤チャンネルに沿って複数個の溶剤投入口１４０が所定の間隔で形成されている。
【０１２５】
このように、本発明によるプラスチックマイクロチップは必要に応じて２個以上の充填室を具備することができる。
【０１２６】
このようにして、前記のように製作された本発明のプラスチックマイクロチップは血液内の赤血球、白血球又は血小板などと、脊髄液、尿、唾液、牛乳などの試料内の細胞を容易に計数することができ、また、哺乳類の生殖細胞の計数及び観察も容易にできることができる。
【０１２７】
それだけでなく、単細胞成分である細菌、バクテリア、酵母の計数も容易であり、不完全溶解された混濁液の中にある不純物や金属、非金属の結晶、その他の任意のマイクロ粒子に対し個体数を容易に計数することができる。
【０１２８】
以上、本発明の具体的な実施例について説明したが、本発明の範囲から外れない限度内で様々な変形が可能であることはもちろんである。
【０１２９】
本発明の範囲は説明した実施例に局限されるわけではなく、特許請求範囲だけでなく、この特許請求範囲と均等なものにより定められなければならない。
【０１３０】
以上説明した通り、本発明によるプラスチックマイクロチップ及びその製造方法によると、下記のような長所を提供するようになる。
【０１３１】
大量生産のためのスタンパーを利用して陰刻の微細格子パターンが形成された下部基板を射出成形することで、従来のようにモールドに溶融状態のプラスチック原料を注いだ後、モールド上で冷却及び硬化させて製作するのに比べ、大量生産が可能であり製造時間及び費用を低減させることができ、１回用製品を安価で供給することができるようになる。
【０１３２】
また、陰刻の微細格子パターンが形成されることで、従来に比べて相対的に狭い幅の微細格子パターンを相対的に深く均一に形成することができ、鮮明な微細格子パターンを得ることができるため、分析装置を利用したマイクロ粒子の観察を正確に、そして容易に遂行することができるようになる。
【０１３３】
また、上部基板と下部基板を溶剤接合により接合するため、従来に比べて充填室の高さを均一に接合することができ、充填室内部の表面性質に影響を与えずに接合することができるようになる。特に、接着前後の上部基板の形に変化がないため充填室の高さを射出成形により制御された値数のまま接着をすることができるようになる。結果的に臨床病理、実験室などでより正確な分析結果を得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】図１は赤血球のような血液細胞の個体数を測定するための従来のプラスチックマイクロチップを図示した斜視図である。
【図２】図２は図１に図示したプラスチックマイクロチップにおける上部基板のみを図示した断面図である。
【図３】図３は図１に図示したプラスチックマイクロチップにおける下部基板のみを図示した斜視図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は図１に図示したプラスチックマイクロチップを製造するために下部基板上に微細格子パターンを形成させる工程の一例を説明するための断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｈ）は図１に図示したプラスチックマイクロチップを製造するために下部基板上に微細格子パターンを形成させる工程の別の例を説明するための断面図である。
【図６】図６は本発明によるプラスチックマイクロチップの分離斜視図である。
【図７】図７（ａ）および（ｂ）は上部基板の断面図で、図７（ａ）は図６の線‘Ａ−Ａ’に沿って切り取った断面図であり、図７（ｂ）は図６の線‘Ｂ−Ｂ’に沿って切り取った断面図である。
【図８】図８は図６に図示したプラスチックマイクロチップにおいて下部基板に形成された陰刻の微細格子パターン領域を拡大して表した表面図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｇ）は本発明による下部基板の製作過程を説明するための各工程の断面図である。
【図１０】図１０は２個の充填室を具備した本発明の別の実施例を図示した分離斜視図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１０ａ…プラスチックマイクロチップ、１００…上部基板、１１０…充填室、１２０…試料投入口、１３０…排出口、１４０…溶剤投入口、１５０…溶剤チャンネル、１６０…隔壁、２００…下部基板、２１０…微細格子パターン
【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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【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１０】
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