(57)【要約】【課題】簡便なフォトリソプロセスにより作製可能であり、蛍光標識による遺伝子やタンパク質の解析時にノイズの原因となる自家蛍光による発光を抑えることができるマイクロ流路チップを提供すること。【解決手段】基板上に流路パターンを形成したマイクロ流路チップであって、前記流路パターンは感光性樹脂組成物の一部が除去された構造からなり、前記感光性樹脂組成物は、感光性を有する波長とは異なる波長の光を吸収する光吸収性物質を含み、前記感光性樹脂組成物は波長３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４３６ｎｍから選択される少なくとも一種の光に感光性を有するマイクロ流路チップとする。【選択図】図１
2017156229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に流路パターンを形成したマイクロ流路チップであって、
前記流路パターンは感光性樹脂組成物の一部が除去された構造からなり、
前記感光性樹脂組成物は、感光性を有する波長とは異なる波長の光を吸収する光吸収性物質を含むことを特徴とするマイクロ流路チップ。
【請求項２】
前記感光性樹脂組成物は波長３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４３６ｎｍから選択される少なくとも一種の光に感光性を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流路チップ。
【請求項３】
前記感光性樹脂組成物は、感光性ポリイミド樹脂、感光性アクリル樹脂から選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のマイクロ流路チップ。
【請求項４】
前記光吸収性物質が銅フタロシアニンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のマイクロ流路チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遺伝子解析、タンパク質解析分野等において利用されるマイクロ流路チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ流路チップは、サンプル量が少量で済むという利点から遺伝子解析、タンパク質解析分野において盛んに利用されている。
【０００３】
遺伝子やタンパク質の解析方法としては、蛍光標識された核酸、アミノ酸を解析する事で、遺伝子配列やタンパク質の解析を行う手法が主流となっている。
【０００４】
しかしながら、蛍光標識による遺伝子配列やタンパク質の解析に用いるマイクロ流路チップ自体に自家蛍光による発光があると、解析時にノイズとして検出され、解析精度を悪化させてしまうため、マイクロ流路チップにはできるだけ自家蛍光による発光がないことが望ましい。
【０００５】
一方、マイクロ流路チップの製造プロセスに着目すると、ガラスや樹脂にレーザーやプレス成型により流路パターンを形成する方法があるが、工程が煩雑であり生産性が悪い。
【０００６】
フォトリソプロセスであれば、一度に大量に流路パターンを形成できるが、フォトリソプロセスに用いるフォトレジスト材料には開始剤など、自家蛍光を発する物質が含まれることが多い。このため解析する場合にフォトレジスト材料から蛍光が発光してノイズとなり、目的とする蛍光の検出が困難となってしまう。
【０００７】
流路パターンを形成する樹脂の自家蛍光を抑える手法として、特許文献１には、樹脂に自家蛍光を吸収する吸収剤または自家蛍光の脱励起を引き起こす消光剤を添加する手法が開示されている。しかしながら、露光波長との関連性は考慮しておらず、例えば吸収剤として好ましいとしているカーボンブラックを用いると、フォトリソプロセスで利用する露光波長も吸収されてしまうため、厚膜のパターニングが困難となり、１０μｍを超える深さの流路パターンを有するマイクロ流路チップを作製することは困難であった。
【０００８】
また、特許文献２には、流路パターンの上部に光吸収性物質が入った遮光枠を形成することでノイズとなる蛍光発光を抑える手法が開示されているが、流路パターンを構成する材料自体に光吸収性物質を混ぜる手法は記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３５１０８８２号公報
【特許文献２】特開２００５−３４５３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、簡便なフォトリソプロセスにより作製可能であり、蛍光標識による解析時にノイズの原因となる自家蛍光による発光が抑えられるとともに、厚膜のパターニングが可能となることで、１０μｍを超える深さの流路パターンを有することができるマイクロ流路チップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、基板上に流路パターンを形成したマイクロ流路チップであって、
前記流路パターンは感光性樹脂組成物の一部が除去された構造からなり、
前記感光性樹脂組成物は、感光性を有する波長とは異なる波長の光を吸収する光吸収性物質を含むことを特徴とするマイクロ流路チップとしたものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記感光性樹脂組成物は波長３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４３６ｎｍから選択される少なくとも一種の光に感光性を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流路チップとしたものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記感光性樹脂組成物は、感光性ポリイミド樹脂、感光性アクリル樹脂から選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のマイクロ流路チップとしたものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記光吸収性物質が銅フタロシアニンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のマイクロ流路チップとしたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のマイクロ流路チップにより、蛍光標識による解析時にノイズの原因となる自家蛍光による発光を抑えることが可能となる。本発明のマイクロ流路チップは、開始剤などの自家蛍光を発する物質が含まれるフォトレジストを使用するフォトリソプロセスによって作製でき、従ってガラス基板に直接流路を形成する方法よりも量産性高く作製することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るマイクロ流路チップの一様態を示す概略（ａ）平面図（ｂ）断面図である。
【図２】実施例及び比較例におけるマイクロ流路チップにおいて、蛍光標識タンパク質を蛍光顕微鏡で観察する様態を説明するための概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のマイクロ流路チップについて、実施形態の一例を、図１を参照しつつ説明する。尚、同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付け、重複する説明は省略する。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１８】
図１（ａ）は、本発明のマイクロ流路チップにおいて基本的な形態である、直線状単一の流路パターンを有するマイクロ流路チップ１０の概略平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）をＡ−Ｂで切断した断面図である。
【００１９】
本発明のマイクロ流路チップ１０は、ガラスなどの基板１上に、感光性樹脂組成物２によりパターニングされた流路パターン３を有している。換言すれば、流路パターン３は感光性樹脂組成物２の一部が除去された構造により形成されている。
【００２０】
さらに、感光性樹脂組成物２は、感光性を有する波長とは異なる波長の光を吸収する光吸収性物質（図示せず）を含んでいる。光吸収性物質は、蛍光標識による解析時に感光性
樹脂組成物２に入射する励起光、または感光性樹脂組成物２から発する自家蛍光を吸収する物質である。
【００２１】
前記感光性樹脂組成物２はフォトリソプロセスによりパターニングされるフォトレジストの機能を有し、前記光吸収物質が吸収する励起光の波長とは異なる波長である波長３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４３６ｎｍから選択される少なくとも一種の光に感光性を有することが好ましい。波長３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４３６ｎｍは、超高圧水銀ランプが輝線をもつ波長であるため、露光波長として利用する上で好ましい。
【００２２】
前述のように、感光性樹脂組成物２は波長３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４３６ｎｍから選択される少なくとも一種の光に感光性を有するが、本発明のマイクロ流路チップ１０では１０μｍを超える深さの流路パターン３を形成するために、１０μｍ以上の膜厚の感光性樹脂組成物２をパターニングする必要がある。このため、感光性樹脂組成物２は感光性を有する波長の光に対して適度な透明性を有する必要がある。
【００２３】
上記のような条件を満たすための感光性樹脂組成物２のベース樹脂としては、本発明の実施例にはポリイミド樹脂、アクリル樹脂を使用しているが、現像性を有する感光性樹脂であればこれらに限らない。他の樹脂としては、エポキシ樹脂、ＰＤＭＳ樹脂などが考えられる。
【００２４】
感光性樹脂組成物２に含まれる光吸収性物質としては、本発明の実施例には銅フタロシアニンを使用する。銅フタロシアニンは青色顔料として用いられる材料であり、励起光として一般的に使用される波長５００ｎｍ、５５０ｎｍの光を吸収し、感光性樹脂組成物２の自家蛍光の発生を抑えることができる。
【００２５】
一方で、銅フタロシアニンは、感光性樹脂組成物２に含まれたとき、露光光としての波長３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４３６ｎｍの少なくとも一種の光を用いて１０μｍ厚以上の感光性樹脂組成物２をパターニングして流路パターンを作製することが可能な透過性を、感光性樹脂組成物２にもたせることができる。
【００２６】
前記光吸収性物質としては、銅フタロシアニン以外であっても、蛍光量子収率が低く、かつ３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４３６ｎｍのいずれかの波長を透過し、かつ可視光領域の光を吸収する顔料、または染料であれば同様の効果が期待される。
【００２７】
前記顔料としては、赤色顔料として、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０８、２１０、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４２、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２、２７９等が挙げられるが、特にＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２４２が好適に用いられる。
【００２８】
橙色顔料としては、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ３６、４３、５１、５５、５９、６１、７１、７３等が挙げられるが、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ３６が好適に用いられる。
【００２９】
緑色顔料としては、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ７、１０、３６、３７、５８等が挙げられるが、特にＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ７、３６、５８が好適に用いられる。
【００３０】
緑色染料としては、Ｃ．Ｉ．ＡｃｉｄＧｒｅｅｎ２５、２７、Ｃ．Ｉ．ＳｏｌｖｅｎｔＧｒｅｅｎ１、３、４、５、７、２８、２９、３２、３３、３４、３５、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＧｒｅｅｎ３、４、等が挙げられる。
【００３１】
紫色顔料としては、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等が挙げられるが、特にＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ２３が好適に用いられる。
【００３２】
黄色顔料としては、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２０、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４４、１４６、１４７、１４８、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、２１３、２１４等が挙げられるが、特にＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ１３８、１３９、１５０が好適に用いられる。
【００３３】
黄色染料としては、例えばＣ．Ｉ．ＡｃｉｄＹｅｌｌｏｗ１７、２３、２５、３６、３８、４２、４４、７２、７８、Ｃ．Ｉ．ＳｏｌｖｅｎｔＹｅｌｌｏｗ２、３、７、１２、１３、１４、１６、１８、１９、２１、２５、２５：１、２７、２８、２９、３０、３３、３４、３６、４２、４３、４４、４７、５６、６２、７２、７３、７７、７９、８１、８２、８３、８３：１、８８、８９、９０、９３、９４、９６、９８、１０４、１０７、１１４、１１６、１１７、１２４、１３０、１３１、１３３、１３５、１４１、１４３、１４５、１４６、１５７、１６０：１、１６１、１６２、１６３、１６７、１６９、１７２、１７４、１７５、１７６、１７９、１８０、１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、１８６、１８７、１８９、１９０、１９１、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＹｅｌｌｏｗ１１、２３、２５、２８、４１、Ｃ．Ｉ．ＤｉｓｐｅｒｓｅＢｌｕｅ３、２４、７９、８２、８７、１０６、１２５、１６５、１８３、Ｃ．Ｉ．ＤｉｓｐｅｒｓｅＹｅｌｌｏｗ３、４、５、７、２３、３３、４２、６０、６４、等が挙げられる。
【００３４】
また、無機顔料としては、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら（赤色酸化鉄(III)）、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明のマイクロ流路チップの実施例、比較例を、製造例、評価例に従って具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例における「部」及び「％」は、「質量部」及び「質量％」をそれぞれ表わす。また、顔料の記号はカラーインデックスナンバーを示し、例えば「ＰＢ１５：６」は「Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ１５：６」を、「ＰＲ１７７」は「Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７７」を、「ＰＲ２５４」は「Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２５４」表わす。
【００３６】
[使用した顔料]
顔料分散体の顔料には以下のものを使用した。
青色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：６（トーヨーカラー社製「ＬＩＯＮＯＬ  ＢＬＵＥ  ＥＳ」）
ＰＢ１５：６は銅フタロシアニンを顔料種としている。
赤色顔料１：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７７（ＢＡＳＦ  社製「ＣＲＯＭＯＰＨＴＡＬＲＥＤＡ２Ｂ」）
ＰＲ１７７はアントラキノンを顔料種としている。
赤色顔料２：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２５４（チバスペシャリティケミカルズ社製「イルガフォアレッドＢ−ＣＦ」）
ＰＲ２５４はピロロピロールを顔料種としている。
【００３７】
前記顔料の化学構造式を以下に示す。
【化１】
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青色顔料の化学構造式・・・・（化学構造式１）
【化２】
2017156229.tif 000004
赤色顔料１の化学構造式・・・（化学構造式２）
【化３】
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赤色顔料２の化学構造式・・・（化学構造式３）
【００３８】
[アクリル樹脂溶液の調製]
実施例及び比較例で用いたアクリル樹脂溶液の調製について説明する。樹脂の分子量は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィ）により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量である。反応容器にシクロヘキサノン３７０部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら８０℃に加熱して、同温度でメタクリル酸（ＭＡＡ）２０．０部、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）１０．０部、ベンジルメタクリレート（ＢｚＭＡ）５５．０部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）１５．０部、及び２，２’−アゾビスイソブチロニトリル４．０部の混合物を１時間かけて滴下し、重合反応を行った。
【００３９】
滴下終了後、さらに８０℃で３時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル１．０部をシクロヘキサノン５０．０部に溶解させた溶液を加え、さらに８０℃で１時間反応を続けて、アクリル樹脂の溶液を得た。アクリル樹脂の重量平均分子量は、約４００００であった。
室温まで冷却した後、樹脂溶液約２ｇをサンプリングして１８０℃、２０分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が２０重量％になるようにシクロヘキサノンを添加して、アクリル樹脂溶液（Ｐ−１）を調製した。
【００４０】
[顔料分散体の調整]
表１に示す組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径０．１ｍｍのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで２時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過し顔料分散体ＰＢ−１、ＰＲ−１、ＰＲ−２を作製した。
分散剤は、アクリル系分散剤（ビックケミー社製  「ＢＹＫ−２００１」）を使用した。
有機溶剤は、シクロヘキサノンを使用した。
カーボンブラックの顔料分散体ＧＢ−１については三国色素社製ＴＰＢＫ−２３４Ｃを使用した。
【表１】
2017156229.tif 000006
【００４１】
[感光性樹脂組成物の調製]
次に、実施例１、２、及び比較例１〜６の感光性樹脂組成物の調製について説明する。
【００４２】
＜実施例１＞
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して実施例１の感光性樹脂組成物を得た。
青色顔料分散体  ＰＢ−１  ：４．８質量部
感光性ポリイミドレジスト：９５．２質量部（東レ製  「ＰＮシリーズ」）
【００４３】
（他の実施例及び比較例）
顔料分散体、感光性樹脂として下記の表２に記載のものを用いた以外は、実施例１と同様にして実施例２、及び比較例１〜６の感光性樹脂組成物を得た。
感光性アクリルレジストは、大阪有機性ネガ型フォトレジスト「ＫＭＨシリーズ」を使用した。
【表２】
2017156229.tif 000007
【００４４】
[マイクロ流路チップの作製]
実施例１、２、及び比較例１〜６の感光性樹脂組成物を用いて、以下のような共通条件で流路パターンを形成し、それぞれのマイクロ流路チップを作製した。
【００４５】
膜厚が１００μｍとなるようにガラス基板上に感光性樹脂組成物を塗布し乾燥させた。その後、所定のマスクを用い、光源として超高圧水銀ランプを用いて露光後、２．５質量％炭酸ナトリウム水溶液に２５℃に浸漬して現像し、水洗した。水洗乾燥後、２３０℃で１時間ベークして図１に示す形態の流路幅１００μｍの流路パターンを有するマイクロ流路チップを作製した。
【００４６】
以下、作製したマイクロ流路チップの評価について説明する。
【００４７】
[解像性の評価]
流路幅１００μｍの流路パターンが残渣なく解像できた場合を〇、残渣なく解像することができなかった場合を×と判定した。
【００４８】
[蛍光の測定]
作製したマイクロ流路チップの感光性樹脂組成物部分について、蛍光分光光度計（島津製作所社製「ＲＦ−５３００ＰＣ」）を用いて、励起波長５００ｎｍ及び５５０ｎｍの蛍光強度を測定した。
【００４９】
[蛍光標識タンパク観察]
蛍光顕微鏡（オリンパス社製「ＢＸ６３」）を用いて、作製したマイクロ流路チップの流路パターンに注入した蛍光標識タンパク質を観察した。
【００５０】
以上のマイクロ流路チップの評価結果を、各感光性樹脂組成物の条件とともに表３にまとめて示す。
【表３】
2017156229.tif 000008
【００５１】
実施例１と比較例１の比較により、感光性ポリイミドレジストへの銅フタロシアニン顔料ＰＢ１５：６の添加による自家蛍光低減効果が確認された。
実施例２と比較例２の比較により、感光性アクリルレジストへの銅フタロシアニン顔料ＰＢ１５：６の添加による自家蛍光低減効果が確認された。
【００５２】
実施例２と比較例５の比較により、アントラキノン顔料ＰＲ１７７に対する銅フタロシアニン顔料ＰＢ１５：６の自家蛍光低減効果への有利性が確認された。
実施例２と比較例６の比較により、ピロロピロール顔料ＰＲ２５４に対する銅フタロシアニン顔料ＰＢ１５：６の自家蛍光低減効果への有利性が確認された。
【００５３】
比較例３、４では、カーボンブラック添加により自家蛍光低減効果が確認されたものの、露光輝線ｇ線４３６ｎｍ、ｈ線４０５ｎｍ、ｉ線３６５ｎｍの透過率が低く、必要な解像性が得られなかった。
【００５４】
蛍光顕微鏡を用いて、マイクロ流路に注入された蛍光標識タンパク質を観察した結果、本発明の実施例１、２のマイクロ流路チップはコントラストの高い蛍光標識タンパク質由来の蛍光画像が得られたのに対し、比較例１、２、５、６のマイクロ流路チップは感光性樹脂組成物の自家蛍光のノイズの影響と思われるコントラストが低い不明瞭な蛍光画像となった。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・・基板
２・・・・感光性樹脂組成物
３・・・・流路パターン
４・・・・蛍光標識タンパク
５・・・・励起光
６・・・・蛍光
１０・・・マイクロ流路チップ
【図１】
2017156229.tif 000009
【図２】
2017156229.tif 000010