マイクロチップ
【課題】 微細化を図ることと基板に代表される基材の接合強度を十分に確保可能なマイクロチップを提供すること。
【解決手段】 マイクロチップ１０１は、分離流路３を形成するための溝が形成されており、かつ互いに貼り合わされた２つの基板１を備えており、基板１には、接合面１０の端縁に隣接し、かつこの端縁に対して接合面１０の法線方向において内方に凹んだ凹部１１が形成されている。
【解決手段】 マイクロチップ１０１は、分離流路３を形成するための溝が形成されており、かつ互いに貼り合わされた２つの基板１を備えており、基板１には、接合面１０の端縁に隣接し、かつこの端縁に対して接合面１０の法線方向において内方に凹んだ凹部１１が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば電気泳動法を利用した分析に用いられるマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
試料に含まれる特定成分の濃度もしくは量を分析する分析方法として、たとえば、キャピラリー電気泳動法を用いた分析方法が広く実施されている。キャピラリー電気泳動法は、断面積が比較的小である分離流路に泳動液を充填し、さらに上記分離流路の一端寄りに上記試料を導入する。上記分離流路の両端に電圧を加えると、電気泳動により上記泳動液が正極側から負極側へと移動する電気浸透流が生じる。また、上記電圧が印加されることにより、上記特定成分は、それぞれの電気泳動移動度に応じて移動しようとする。したがって、上記特定成分は、上記電気浸透流の速度ベクトルと上記電気泳動による移動の速度ベクトルとを合成した速度ベクトルにしたがって移動する。この移動によって、上記特定成分が他の成分から分離される。この分離された特定成分をたとえば光学的手法によって検出することにより、上記特定成分の量や濃度を分析することができる。
【０００３】
図２６は、キャピラリー電気泳動法を用いた分析装置に装てんされる従来のマイクロチップの一例を示している（たとえば、特許文献１参照）。マイクロチップ９００は、基板９０１，９０２が互いに貼り合わされた構成とされている。基板９０１，９０２は、透明材料によって形成されており、具体的には、ガラス、石英、シリコンが挙げられる。基板９２には、ごく細い溝が形成されており、この溝が微細流路９０３を構成している。基板９０１には、２つの貫通孔が形成されており、これらの貫通孔が導入槽９０４および排出槽９０５を構成している。導入槽９０４と排出槽９０５とは微細流路９０３によってつながっている。導入槽９０４からは、バッファと呼ばれる泳動液や試料が導入される。微細流路９０３に充てんされた泳動液および試料に対して図示しない電極から電圧を印加することにより電気泳動による特定成分の分離が行われる。
【０００４】
電気泳動をより適切に行うためには、微細流路９０３の微細化が好ましい。しかしながら、基板９０１，９０２をたとえば接着剤を用いて貼り合わせる場合、この接着剤の厚さが微細流路９０３の微細化を阻害するおそれがある。また、基板９０１，９０２どうしを熱溶着によって貼り合わせる場合、微細流路９０３の形状を乱してしまうおそれがある。これにより、基板９０１，９０２の接合方法の選定が制限される。この制限によって、基板９０１，９０２どうしの接合力が十分に確保できないことがありうるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３６２９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、微細化を図ることと基板に代表される基材の接合強度を十分に確保可能なマイクロチップを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によって提供されるマイクロチップは、少なくとも一方に微細流路を形成するための溝が形成されており、かつ互いに貼り合わされた第１および第２の基材を備えており、上記第１および第２の基材の少なくとも一方には、他方との接合面の端縁の少なくとも一部に隣接し、かつこの端縁に対して上記第１および第２の基材の厚さ方向において内方に凹んだ凹部が形成されている。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、かつ上記接合面の法線方向に沿う内側面と、この内側面につながり、かつ上記接合面が広がる方向において上記接合面の端縁から離間する方向に広がる底面と、を有する。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、上記接合面の法線方向において内方に向かうほど上記接合面が広がる方向において上記接合面の端縁から離間する傾斜とされた傾斜面を有している。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、上記接合面の法線方向において内方に凹む凹曲面を有する。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、上記接合面の法線方向において外方に隆起した凸曲面を有する。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記微細分離流路の断面は、直径が２５〜１００μｍの円形、または辺の長さが２５〜１００μｍの矩形である。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の基材は、少なくとも一方の接合面の表層を結合容易状態とした状態で接合する表層接合技術によって接合されている。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記表層接合技術は、上記第１および第２の基材は、少なくとも一方の接合面に対してエネルギーを付与することによりこの接合面を活性化させた状態で互いを接合する。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の基材は、樹脂からなる。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の基材の少なくとも一方は、鋳型成型によって形成されているとともに、鋳型成型に起因して形成されるパーティングラインが、上記凹部の端縁のうち上記接合面の上記端縁から離間した部分を構成している。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の基材は、同一の形状およびサイズであり、かつ同一の材料からなる。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の基材の双方に、上記凹部が形成されている。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部には、接着剤が埋められている。
【００２０】
このような構成によれば、上記凹部に接着剤を充てんすることにより、上記第１および第２の基材どうしの接合強度を高めることができる。
【００２１】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に基づくマイクロチップを示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１のマイクロチップを示す要部拡大断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図１のマイクロチップを示す要部拡大断面図である。
【図６】図１のマイクロチップを示す要部拡大断面図である。
【図７】図１のマイクロチップの基板を示す平面図である。
【図８】図１のマイクロチップの基板を示す底面図である。
【図９】図１のマイクロチップの基板を鋳型成型する工程を示す要部拡大断面図である。
【図１０】図１のマイクロチップの製造方法の一例を示す斜視図である。
【図１１】図１のマイクロチップを用いた分析システムの一例を示す要部平面図である。
【図１２】図１のマイクロチップを用いた分析システムの一例を示す要部断面図である。
【図１３】図１のマイクロチップを用いた分析システムの一例を示す要部断面図である。
【図１４】図１のマイクロチップの変形例を示す要部拡大断面図である。
【図１５】図１のマイクロチップの他の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図１６】図１のマイクロチップの他の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図１７】図１のマイクロチップの他の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図１８】図１のマイクロチップの他の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図１９】図１のマイクロチップの他の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図２０】本発明の第２実施形態に基づくマイクロチップを示す平面図である。
【図２１】図２０のマイクロチップの基板を示す平面図である。
【図２２】図２０のマイクロチップの基板を示す底面図である。
【図２３】本発明の第３実施形態に基づくマイクロチップを示す平面図である。
【図２４】図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿う断面図である。
【図２５】図２３のマイクロチップを示す要部拡大断面図である。
【図２６】従来のマイクロチップの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２４】
図１〜図６は、本発明の第１実施形態に基づくマイクロチップを示している。本実施形態のマイクロチップ１０１は、２枚の基板１が貼り合わされた構造とされており、位置決め領域２、分離流路３、導入槽４１、排出槽４２、発光側凹部５、および受光側凹部６がそれぞれ２つずつ形成されている。マイクロチップ１０１は、図１における上面側および下面側に、キャピラリー電気泳動法を用いた分析を行うための分析経路が２組形成された構成とされている。本分析の分析対象となる特定成分としては、たとえば試料として血液を用いた場合、Ａ１ｃに代表されるヘモグロビンが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００２５】
基板１は、透明な樹脂からなる長矩形状の板状部材であり、マクロチップ１０１の本体となるものである。透明な樹脂としては、ＰＤＭＳ（シリコーン樹脂）、ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）、ＰＳ（ポリスチレン樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）が挙げられる。さらに、基板１の材料としては、石英ガラスなどのガラスが挙げられる。基板１のサイズは、たとえばその長さが５８ｍｍ程度、幅が９ｍｍ程度、厚さが１．５ｍｍ程度とされる。
【００２６】
２つの基板１は、たがいの接合面１０どうしが重なり合うように接合されている。この接合には、表層接合技術が用いられている。本発明でいう表層接合技術とは、２つの基板１の少なくとも一方の接合面１０の表層を結合容易とした状態で接合する技術をいい、この接合によっては、たとえば、１分子によって構成される最外表層といったごく表層のみが改質をうけうるのみであり、この表層以外の部分はまったく変質を受けない。このような表層接合技術としては、たとえばエネルギーを付与することによって接合面１０を活性化させることにより接合容易状態とするものとして、特表２００３−５０９２５１号公報に開示された放射線を照射する方法や、特開２００６−１８７７３０号公報に開示された真空紫外線を照射する方法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。エネルギーを付与する方法のほかには、たとえば、架橋剤を利用した方法が含まれる。具体的には、まず、接合面１０に架橋剤を共有結合させることによって導入する。これらの架橋剤は、一方の架橋剤と共有結合可能な複数の官能基を他方の架橋剤が有している。そして、これらの架橋剤どうしを共有結合させることにより、２つの基板１の接合面１０どうしが接合される。
【００２７】
基板１には、凹部１１が設けられている。本実施形態においては、凹部１１は、基板１の外周に設けられている。図６によく表れているように、凹部１１は、接合面１０の端縁１０ａにつながっている。凹部１１は、基板１の厚さ方向に凹んだ形状とされており、内側面１３および底面１４を有している。内側面１３は、端縁１０ａから基板１の厚さ方向に沿った面である。底面１４は、内側面１３から基板１の厚さ方向に対して直角に広がる面である。底面１４（凹部１１）の外周端縁には、パーティングライン１２が配置されている。パーティングライン１２は、後述する鋳型成型において生じるものであり、線状のごく微小な突起である。内側面１３の厚さ方向寸法は、たとえば０．１ｍｍ程度である。また、底面１４の図中左右寸法は、たとえば１．０ｍｍ程度である。２つの基板１の凹部１１どうしが向かい合うことにより、マイクロチップ１０１の側周面には、細い溝が形成された格好となっている。
【００２８】
位置決め領域２は、マイクロチップ１０１の製造時、および使用時において位置決めに用いられるものであり、本実施形態においては、位置決め凹部２６および位置決め面２２を含んでいる。位置決め凹部２６は、２つの基板１それぞれに形成されており、幅方向に凹んでいる。本実施形態においては、位置決め凹部２６は、基板１の長手方向における開口長さが３ｍｍ程度、深さが０．５ｍｍ程度とされており、基板１の厚さ方向においては一定形状とされている。位置決め凹部２６の底面は、位置決め面２１とされている。位置決め面２１は、基板１の幅方向と直角な面であり、基板１の長さ方向における寸法が１ｍｍ程度とされている。位置決め面２２は、基板１の長手方向一端面であり、基板１の長手方向に直角である。位置決め面２１，２２の寸法精度は、１〜５μｍ程度である。
【００２９】
分離流路３は、基板１の長手方向に長く延びており、キャピラリー電気泳動法において分析対象となる特定成分を分離するために用いられる。分離流路３は、たとえば断面形状が４０μｍ角の矩形状とされており、その長さが３０ｍｍ程度とされている。本実施形態においては、マイクロチップ１０１には、互いに平行である２つの分離流路３が形成されている。図５に示すように、一方の分離流路３は、一方の基板１に入り込むような形態とされている。また、他方の分離流路３は、他方の基板１に入り込むような形態とされている。なお、分離流路３は、断面形状が矩形状の場合一辺の長さが２５〜１００μｍ、断面形状が円形の場合、直径が２５〜１００μｍであることが好ましい。
【００３０】
導入槽４１は、キャピラリー電気泳動法に用いられるバッファと呼ばれる泳動液や分析対象の試料が導入される槽であり、図３に示すように、分離流路３の一端に繋がっている。上記泳動液の一例としては、たとえば１００ｍＭりんご酸−アルギニンバッファ（ｐＨ５．０）＋１．５％コンドロイチン硫酸Ｃナトリウムが挙げられる。上記試料は、たとえば血液である。本実施形態においては、導入槽４１は、片方の基板１を貫通しており、その断面形状は、長手方向寸法が５．６ｍｍ、幅寸法が１．２ｍｍの略楕円形状とされている。
【００３１】
排出槽４２は、キャピラリー電気泳動法に用いられるバッファと呼ばれる泳動液や分析対象の試料が排出される槽であり、図２に示すように、分離流路３の他端に繋がっている。本実施形態においては、排出槽４２は、片方の基板１を貫通しており、その断面形状は、長手方向寸法が５．６ｍｍ、幅寸法が１．２ｍｍの略楕円形状とされている。
【００３２】
発光側凹部５は、基板１の表面から厚さ方向に凹んだ形状とされており、キャピラリー電気泳動法を用いた分析を行うための光が入射する部位である。図４に示すように、発光側凹部５は、外側凹部５１および内側凹部５２からなる。
【００３３】
外側凹部５１は、基板１の表面から凹んだ部分であり、断面形状が直径３ｍｍ程度の円形、深さが０．８ｍｍ程度とされている。内側凹部５２は、外側凹部５１の底面から凹んだ部分であり、断面形状が直径０．６ｍｍ程度の円形、深さが０．２ｍｍ程度とされている。内側凹部５２の底面は、透光面５２１とされている。透光面５２１は、分析用の光が透過する面である。基板１の厚さ方向視において、内側凹部５２は、分離流路３と重なっている。各内側凹部５２は、基板１の厚さ方向視において重なる位置関係である分離流路３が入り込んだ側の基板１とは反対側の基板１に形成されている。
【００３４】
受光側凹部６は、基板１の表面から厚さ方向に凹んだ形状とされており、キャピラリー電気泳動法を用いた分析を行うための光が出射する部位である。本実施形態においては、受光側凹部６は、略円錐台とされており、開口部が直径２ｍｍ程度の円形、深さが０．１３ｍｍ程度とされている。
【００３５】
図４に示すように、受光側凹部６は、透過面６１および反射面６２を有している。透過面６１は、受光側凹部６の底面であり、直径３３μｍ程度の円形である。反射面６２は、円錐台の側面に当たる面である。各受光側凹部６は、分離流路３を挟んで発光側凹部５とは反対側に形成されている。基板１の厚さ方向視において、透過面６１の中心と分離流路３の中心線とは一致するように正対している。各受光側凹部６は、透過面６１が正対する分離流路３が入り込んだ側の基板１に形成されている。
【００３６】
次に、マイクロチップ１０１の製造方法について、図６〜図８を参照しつつ以下に説明する。
【００３７】
まず、図７および図８に示す基板１を２つ用意する。これらの基板１は、同一の構成とされており、たとえば樹脂材料を用いた鋳型成型によって形成される。基板１には、凹部１１、位置決め領域２、溝３１、導入槽４１、排出槽４２、発光側凹部５、および受光側凹部６が１つずつ形成されている。
【００３８】
図７に示すように、基板１の表面側には、導入槽４１、排出槽４２、発光側凹部５、および受光側凹部６が現れている。これらのうち導入槽４１、排出槽４２、および発光側凹部５が、基板１の長手方向に直列に配置されている。
【００３９】
一方、図８に示すように、基板１の裏面側には、接合面１０、凹部１１、導入槽４１、排出槽４２、および溝３１が現れている。溝３１は、上述した分離流路３を構成するための部位である。本実施形態においては、凹部１１は接合面１０を囲んでいる。
【００４０】
図９は、基板１を鋳型成型する工程を示す要部拡大断面図である。この鋳型成型には、たとえば鋳型７５０が用いられる。鋳型７５０は、第１ブロック７５１および第２ブロック７５２を有している。第１ブロック７５１および第２ブロック７５２の間に設けられたキャビティにたとえば透明な樹脂材料を充てんし、これを硬化させることにより基板１を形成する。本実施形態の場合、第２ブロック７５２に分離流路３を形作るための微細な突起などが高精度で形成されている。基板１には、第１ブロック７５１と第２ブロック７５２との境界あたる部分にパーティングライン１２が生じる。パーティングライン１２は、第１ブロック７５１と第２ブロック７５２との境界に上記樹脂材料が浸透することにより生じる。パーティングライン１２は、鋳型成型の具体的な構成によってその大きさが左右される。たとえば、断面形状が２５〜１００μｍ角程度の矩形状である分離流路３を明瞭に形成することを指向すると、パーティングライン１２も明瞭に生じやすいという相関がある。
【００４１】
次いで、図１０に示すように、２つの基板１を互いの裏面どうしが正対するように貼り合わせる。この貼り合わせには、上述した表層接合技術を用いる。２つの基板１どうしの位置決めには、位置決め手段７００を用いる。位置決め手段７００は、位置決めブロック７１１，７１２を含んでいる。
【００４２】
位置決めブロック７１１は、基板１の厚さ方向に長く延びており、基板１の幅方向に直角である位置決め面７２１を有している。位置決め面７２１は、基板１の長手方向寸法がたとえば０．９ｍｍ程度とされている。位置決めブロック７１２は、基板１の厚さ方向に長く延びており、基板１の長手方向に直角である位置決め面７２２を有している。位置決めブロック７１１，７１２は、たとえばステンレスなどの金属からなる。
【００４３】
２つの基板１を重ね合わせる際には、位置決めブロック７１１を２つの基板１の幅方向片方側に配置し、位置決めブロック７１２を基板１の長手方向片方側に位置させる。そして、位置決め面７２１と２つの基板１の位置決め面２１とを当接させ、かつ位置決め面７２２と２つの基板１の位置決め面２２とを当接させる。この状態で２つの基板１を貼り合わせる。これにより、上述したマイクロチップ１０１が得られる。マイクロチップ１０１においては、２つの基板１の位置決め面２１どうし、および位置決め面２２どうしがそれぞれ面一となる。
【００４４】
次に、本発明に係る分析システムの一例について、図１１〜１３を参照しつつ説明する。
【００４５】
同図に示された分析システム８００は、分析装置８０１およびマイクロチップ１０１からなる。分析装置８０１は、たとえばキャピラリー電気泳動法を用いた分析を行う装置であり、装てんされたマイクロチップ１０１を用いて、泳動液および試料の導入、電圧印加による分離、および光学的手法を用いた計測を行う。分析装置８０１は、図示された位置決め手段８５０のほか、図示しない導入ノズル、分析部、および制御部などを備える。
【００４６】
位置決め手段８５０は、マイクロチップ１０１を分析装置８０１に対して位置決めするためのものであり、位置決めブロック８５１，８５２，８５３からなる。位置決めブロック８５１は、位置決め面８５５を有している。位置決め面８５５は、マイクロチップ１０１の位置決め面２１に当接する。なお、上述した基板１を用いて形成されたマイクロチップ１０１には、幅方向両側に位置決め凹部２６が設けられている。位置決め面８５５が当接させられる位置決め面２１は、図１０において、位置決めブロック７１１の位置決め面７２１が当接していた位置決め面２１である。
【００４７】
位置決めブロック８５３は、マイクロチップ１０１を挟んで位置決めブロック８５１とは反対側に位置している。位置決めブロック８５３は、図中下方に位置する位置決め凹部２６に向けて進退動自在とされている。位置決めブロック８５３は、マイクロチップ１０１を位置決めブロック８５１に押し当てるためのものである。
【００４８】
位置決め面ブロック８５２は、マイクロチップ１０１に対して長手方向一端に隣接する位置にあり、位置決め面８５６を有している。位置決め面８５６は、マイクロチップ１０１の長手方向に対して直角であり、位置決め面２２に当接する。位置決めブロック８５１，８５２，８５３は、たとえばステンレスなどの金属からなる。
【００４９】
マイクロチップ１０１の位置決め面２１，２２が分析装置８０１の位置決め面８５５，８５６に当接されることにより、マイクロチップ１０１が分析装置８０１に対して位置決めされる。
【００５０】
図１２に示すように、分析装置８０１は、分析部８１０を備えている。分析部８１０は、たとえば吸光度測定または蛍光測定による特定成分の分析をおこなうためのものであり、照射手段８１１および検出手段８２０を有する。
【００５１】
照射手段８１１は、図示しない光源から発せられた光を発光用凹部５の透光面５２１へと照射するためのものであり、光ファイバ８１４、保持具８１７、ケース８１８、およびバネ８１９からなる。上記光源は、たとえば青色光を発するＬＥＤまたはレーザを備えている。
【００５２】
光ファイバ８１４は、上記光源からの光を伝送するものであり、コア８１５および被覆８１６からなる。コア８１５は、透明な樹脂からなるごく細い線材である。被覆８１６は、コア８１５を進行する光を全反射させるためのものであり、コア８１５よりも屈折率が高い材料からなる。
【００５３】
保持具８１７は、光ファイバ８１４の先端部分を保持しており、一般的にフェルールと称される。保持具８１７の先端寄り部分は、マイクロチップ１０１の外側凹部５１に嵌合する直径とされている。この部分の外側面が、位置決め面８５７とされており、保持具８１７は、本実施形態における位置決め手段８５０を構成している。
【００５４】
ケース８１８は、略円筒形状であり、保持具８１７が挿通されている。バネ８１９は、保持具８１７とケース８１８とに挟まれており、保持具８１７に対してケース８１８が相対的に下降したときに、保持具８１７を下方に押し付ける弾性力を発揮する。
【００５５】
検出手段８２０は、マイクロチップ１０１を透過した光を受光し、受光した光に応じた電気信号を生成する。この電気信号は、試料に含まれる特定成分の量や濃度に対応するものであり、試料の分析に利用される。
【００５６】
マイクロチップ１０１を分析装置８０１の所定位置に載置した後に、発光用凹部５に向けて照射手段８１１を下降させる。そして、保持具８１７の先端を外側凹部５１に嵌合させることにより、図１３に示すように、マイクロチップ１０１の分析装置８０１に対する位置決めがなされる。この位置決めと、図１１に示した位置決めブロック８５２および位置決め面２２による位置決めとは、併用してもよいし、いずれかのみを実施してもよい。
【００５７】
また、分析装置８０１は、１対の位置決めブロック８６０を備えている。位置決めブロック８６０は、マイクロチップ１０１の両側方に位置している。位置決めブロック８６０には、突起８６１が形成されている。突起８６１は、マイクロチップ１０１の凹部１１にはまり込むサイズおよび形状とされている。これにより、分析装置８０１に対して、マクロチップ１０１の位置決めをより正確に行うことができる。
【００５８】
こののちは、上述した導入ノズルによる泳動液および試料の導入、分離流路３を挟んだ電圧の印加による特定成分の分離、および分析部８１０を用いた計測を含むキャピラリー電気泳動法を用いた分析が、上記制御部の制御のもと実行される。
【００５９】
次に、マイクロチップ１０１の作用について説明する。
【００６０】
本実施形態によれば、２つの基板１どうしは、上述した表層接合技術によって接合されているため、分離流路３を形成するための溝の形状が不当に乱されてしまうおそれが少ない。また、接着剤を用いることなく接合面１０どうしを接合するため、分離流路３が接着剤によって意図せず埋まってしまうおそれがない。したがって、たとえば一辺が２５〜１００μｍ程度のごく細い分離流路３を明瞭に形成することができる。これは、電気泳動による分析を行うのに好ましい。
【００６１】
この表面接合技術を用いた接合は、分離流路３を適切に形成できるという利点がある反面、その接合強度は必ずしも十分に高いとは限らない。マイクロチップ１０１においては、２つの基板１の境界に凹部１１が形成されている。このため、接合強度を補強する手段として、たとえば図１４に示すように凹部１１に接着剤１８を充てんする構成が挙げられる。この接着剤１８は、上述した表層接合技術による接合工程を経たのちに充てんされるため、分離流路３に流れ込むおそれが少ない。したがって、電気泳動に適した分離流路３を形成しつつ、２つの基板１どうしの接合強度を高めることができる。互いに平行に向かい合う底面１４を有する構成であることにより、毛細管現象によって接着剤１８を凹部１１に行き渡らせやすいという効果が期待できる。
【００６２】
また、図１２および図１３に示すように、凹部１１に突起８６１をはめ込むことにより、分析装置８０１に対してマイクロチップ１０１を正確に位置決めすることができる。特に、マイクロチップ１０１の側周面に形成された凹部１１は、マイクロチップ１０１の厚さ方向における位置決めに好適である。また、マイクロチップ１０１を搬送する際に、凹部１１を利用して、搬送の効率向上を図ることができる。具体的には、マイクロチップ１０１がはまり込む程度の大きさの複数の開口が形成された搬送用フィルムを用意し、このフィルムの上記開口端を凹部１１にはめ込む。これにより、上記フィルムに複数のマイクロチップ１０１を容易かつ確実に保持させることができる。
【００６３】
さらに、本実施形態においては、図６に示すように、パーティングライン１２が接合面１０の端縁１０ａから離間した、端縁１０ａに対して反対側に位置する凹部１１の端縁とされている。これにより、２つの基板１を接合した状態において、一方の基板１のパーティングライン１２が他方の基板１に接触することがない。一般的に、分離流路３の寸法が小さいほど、パーティングライン１２は急峻に隆起しやすいという相関がある。したがって、分離流路３の寸法を小としつつ、パーティングライン１２によって２つの基板１どうしがわずかに離間してしまうといった不具合を回避することができる。
【００６４】
本実施形態においては、同一の基板１を２つ用いることにより、２つの分離流路３を構成している。これは、１つのマイクロチップ１０１によって分析する系を２つ実現できるという利点がある。また、単一仕様の基板１のみを用いる構成は、部品の作り分けといった煩わしさが低減され、製造効率の向上やコスト低減に有利である。
【００６５】
図１５〜１９は、マイクロチップ１０１の変形例を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００６６】
図１５は、凹部１１の一変形例を示している。本変形例においては、凹部１１は、傾斜面１５を有している。傾斜面１５は、接合面１０の端縁１０ａから図中右方に離間するほど、基板１の厚さ方向において他方の基板１から離間するように傾斜している。基板１にこのような凹部１１が形成されていることにより、マイクロチップ１０１の側周面には、断面Ｖ字状の溝が形成された格好となっている。
【００６７】
図１６は、凹部１１の他の変形例を示している。本変形例においては、凹部１１は、凹曲面１６を有している。凹曲面１６は、接合面１０の端縁１０ａにつながっており、基板１の内方にくぼんでいる。基板１にこのような凹部１１が形成されていることにより、マイクロチップ１０１の側周面には、断面半楕円形状の溝が形成された格好となっている。
【００６８】
図１７は、凹部１１の他の変形例を示している。本変形例においては、凹部１１は、凸曲面１７を有している。凸曲面１７は、接合面１０の端縁１０ａにつながっており、なだらかに隆起した局面である。
【００６９】
図１５〜図１７に示した変形例によっても、マイクロチップ１０１の接合強度向上や位置決めの高精度化といった効果を奏することができる。図１５〜図１７に示した変形例において、図１４に示したように接着剤１８を充てんしてもよい。
【００７０】
図１８は、凹部１１のさらに他の変形例を示している。本変形例においては、凹部１１は、傾斜面１５を有している。この傾斜面１５は、たとえば図１５に示した変形例と比較して接合面１０に対する角度が大きく、基板１の厚さ方向に対する角度がごくわずかである。このような傾斜面１５は、たとえばパーティングライン１２を挟んで対峙する鋳型７５０の第１のブロック７５１および第２のブロック７５２に設定されるいわゆる抜き角度によって実現される。
【００７１】
このようなわずかな凹部１１であっても、たとえば接着剤１８の塗布において、パーティングライン１２が接着剤１８に対して大きな表面張力を発揮することにより、接着剤１８がパーティングライン１２を超えて不当に流れ出してしまうことを防止することができる。
【００７２】
図１９は、導入槽４１に関する変形例を示している。本変形例においては、導入槽４１の下部に凹部１１が形成されている。この凹部１１は、たとえば傾斜面１５を有している。この傾斜面１５は、図１８に示した傾斜面１５と同様のものである。このような変形例であっても、パーティングライン１２が接合面１０から離間することによる分離流路３の形状明瞭化という効果が期待できる。
【００７３】
図２０〜図２５は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００７４】
図２０は、本発明の第２実施形態に基づくマイクロチップを示している。本実施形態のマイクロチップ１０２は、凹部１１が形成されている範囲が、上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、図中の領域１９においてのみ、２つの基板１に凹部１１が形成されており、それ以外の領域においては、２つの基板１のいずれか一方にのみ凹部１１が形成されている。
【００７５】
本実施形態においても、図２１および図２２に示す基板１を２つ貼り合わせることによりマイクロチップ１０２が製造されている。これらの図によく表れているように、凹部１１は、基板１の全周には形成されておらず、半周を若干超える領域に形成されている。このような基板１であっても、２つを貼り合せることによりマイクロチップ１０２の側周面の全領域に凹部１１を設けることができる。
【００７６】
図２３〜図２５は、本発明の第３実施形態に基づくマイクロチップを示している。本実施形態のマイクロチップ１０３は、基板１とシート１’とによって構成されている点が上述した実施形態と異なっている。
【００７７】
基板１は、上述した実施形態における基板１と同様の材料からなり、分離流路３を構成するための溝や導入槽４１および排出槽４２を構成するための貫通孔が形成されている。シート１’は、平滑な薄板あるいは薄膜であり、たとえばＰＥＴなどの樹脂からなる。基板１とシート１’とは、たとえば上述した表層接合技術を用いることにより接合されている。
【００７８】
図２５に示すように、基板１の全周には、凹部１１が形成されている。このように、シート１’などかならずしも鋳型成型された部材と貼り合せる構成でなくても、基板１に適切な凹部１１を設けておくことにより、上述した接合強度の向上や分離流路３の形状明瞭化といった効果を奏することができる。また、シート１’は、大きなサイズのシート材料を切断することによって形成されることが多い。この場合、シート１’の端縁には、切断によるバリが存在する。このバリは、たとえば分離流路３の寸法よりも大となりうる。本実施形態においては、凹部１１を設けることにより、シート１’のバリが基板１に不当に接触してしまうことを防止可能であり、基板１とシート１’とを適切に接合することができる。
【００７９】
本発明に係るマイクロチップは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るマイクロチップの具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００８０】
１０１〜１０３ マイクロチップ
１ 基板（基材）
１’ シート（基材）
１０ 接合面
１０ａ 端縁
１１ 凹部
１２ パーティングライン
１３ 内側面
１４ 底面
１５ 傾斜面
１６ 凹曲面
１７ 凸曲面
１８ 接着剤
２ 位置決め領域
２１，２１’，２２，２３，２４，２５ 位置決め面
２６，２６’，２９ 位置決め凹部
２７，２８ 位置決め孔
３ 分離流路（微細流路）
３１ 溝
４１ 導入槽
４２ 排出槽
５ 発光側凹部
５１ 外側凹部
５２ 内側凹部
５２１ 透光面
６ 受光側凹部
６１ 透光面
６２ 反射面
７００ 位置決め手段
７１１，７１２，７１３，７１４ 位置決めブロック
７２１，７２２，７２３，７２４ 位置決め面
７３０ 押圧バネ
７４０ クリップ
７４１ 位置決め面
７５０ 鋳型
７５１ 第１ブロック
７５２ 第２ブロック
８００ 分析システム
８０１ 分析装置
８１０ 分析部
８１１ 照射手段
８１２ 光源
８１３ 照射部
８１４ 光ファイバ
８１５ コア
８１６ 被覆
８１７ 保持具
８１８ ケース
８１９ バネ
８２０ 検出手段
８５０ 位置決め手段
８５１，８５２，８５３ 位置決めブロック
８５５，８５６ 位置決め面
８６０ 位置決めブロック
８６１ 突起
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば電気泳動法を利用した分析に用いられるマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
試料に含まれる特定成分の濃度もしくは量を分析する分析方法として、たとえば、キャピラリー電気泳動法を用いた分析方法が広く実施されている。キャピラリー電気泳動法は、断面積が比較的小である分離流路に泳動液を充填し、さらに上記分離流路の一端寄りに上記試料を導入する。上記分離流路の両端に電圧を加えると、電気泳動により上記泳動液が正極側から負極側へと移動する電気浸透流が生じる。また、上記電圧が印加されることにより、上記特定成分は、それぞれの電気泳動移動度に応じて移動しようとする。したがって、上記特定成分は、上記電気浸透流の速度ベクトルと上記電気泳動による移動の速度ベクトルとを合成した速度ベクトルにしたがって移動する。この移動によって、上記特定成分が他の成分から分離される。この分離された特定成分をたとえば光学的手法によって検出することにより、上記特定成分の量や濃度を分析することができる。
【０００３】
図２６は、キャピラリー電気泳動法を用いた分析装置に装てんされる従来のマイクロチップの一例を示している（たとえば、特許文献１参照）。マイクロチップ９００は、基板９０１，９０２が互いに貼り合わされた構成とされている。基板９０１，９０２は、透明材料によって形成されており、具体的には、ガラス、石英、シリコンが挙げられる。基板９２には、ごく細い溝が形成されており、この溝が微細流路９０３を構成している。基板９０１には、２つの貫通孔が形成されており、これらの貫通孔が導入槽９０４および排出槽９０５を構成している。導入槽９０４と排出槽９０５とは微細流路９０３によってつながっている。導入槽９０４からは、バッファと呼ばれる泳動液や試料が導入される。微細流路９０３に充てんされた泳動液および試料に対して図示しない電極から電圧を印加することにより電気泳動による特定成分の分離が行われる。
【０００４】
電気泳動をより適切に行うためには、微細流路９０３の微細化が好ましい。しかしながら、基板９０１，９０２をたとえば接着剤を用いて貼り合わせる場合、この接着剤の厚さが微細流路９０３の微細化を阻害するおそれがある。また、基板９０１，９０２どうしを熱溶着によって貼り合わせる場合、微細流路９０３の形状を乱してしまうおそれがある。これにより、基板９０１，９０２の接合方法の選定が制限される。この制限によって、基板９０１，９０２どうしの接合力が十分に確保できないことがありうるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３６２９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、微細化を図ることと基板に代表される基材の接合強度を十分に確保可能なマイクロチップを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によって提供されるマイクロチップは、少なくとも一方に微細流路を形成するための溝が形成されており、かつ互いに貼り合わされた第１および第２の基材を備えており、上記第１および第２の基材の少なくとも一方には、他方との接合面の端縁の少なくとも一部に隣接し、かつこの端縁に対して上記第１および第２の基材の厚さ方向において内方に凹んだ凹部が形成されている。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、かつ上記接合面の法線方向に沿う内側面と、この内側面につながり、かつ上記接合面が広がる方向において上記接合面の端縁から離間する方向に広がる底面と、を有する。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、上記接合面の法線方向において内方に向かうほど上記接合面が広がる方向において上記接合面の端縁から離間する傾斜とされた傾斜面を有している。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、上記接合面の法線方向において内方に凹む凹曲面を有する。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、上記接合面の法線方向において外方に隆起した凸曲面を有する。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記微細分離流路の断面は、直径が２５〜１００μｍの円形、または辺の長さが２５〜１００μｍの矩形である。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の基材は、少なくとも一方の接合面の表層を結合容易状態とした状態で接合する表層接合技術によって接合されている。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記表層接合技術は、上記第１および第２の基材は、少なくとも一方の接合面に対してエネルギーを付与することによりこの接合面を活性化させた状態で互いを接合する。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の基材は、樹脂からなる。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の基材の少なくとも一方は、鋳型成型によって形成されているとともに、鋳型成型に起因して形成されるパーティングラインが、上記凹部の端縁のうち上記接合面の上記端縁から離間した部分を構成している。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の基材は、同一の形状およびサイズであり、かつ同一の材料からなる。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の基材の双方に、上記凹部が形成されている。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部には、接着剤が埋められている。
【００２０】
このような構成によれば、上記凹部に接着剤を充てんすることにより、上記第１および第２の基材どうしの接合強度を高めることができる。
【００２１】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に基づくマイクロチップを示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１のマイクロチップを示す要部拡大断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図１のマイクロチップを示す要部拡大断面図である。
【図６】図１のマイクロチップを示す要部拡大断面図である。
【図７】図１のマイクロチップの基板を示す平面図である。
【図８】図１のマイクロチップの基板を示す底面図である。
【図９】図１のマイクロチップの基板を鋳型成型する工程を示す要部拡大断面図である。
【図１０】図１のマイクロチップの製造方法の一例を示す斜視図である。
【図１１】図１のマイクロチップを用いた分析システムの一例を示す要部平面図である。
【図１２】図１のマイクロチップを用いた分析システムの一例を示す要部断面図である。
【図１３】図１のマイクロチップを用いた分析システムの一例を示す要部断面図である。
【図１４】図１のマイクロチップの変形例を示す要部拡大断面図である。
【図１５】図１のマイクロチップの他の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図１６】図１のマイクロチップの他の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図１７】図１のマイクロチップの他の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図１８】図１のマイクロチップの他の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図１９】図１のマイクロチップの他の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図２０】本発明の第２実施形態に基づくマイクロチップを示す平面図である。
【図２１】図２０のマイクロチップの基板を示す平面図である。
【図２２】図２０のマイクロチップの基板を示す底面図である。
【図２３】本発明の第３実施形態に基づくマイクロチップを示す平面図である。
【図２４】図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿う断面図である。
【図２５】図２３のマイクロチップを示す要部拡大断面図である。
【図２６】従来のマイクロチップの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２４】
図１〜図６は、本発明の第１実施形態に基づくマイクロチップを示している。本実施形態のマイクロチップ１０１は、２枚の基板１が貼り合わされた構造とされており、位置決め領域２、分離流路３、導入槽４１、排出槽４２、発光側凹部５、および受光側凹部６がそれぞれ２つずつ形成されている。マイクロチップ１０１は、図１における上面側および下面側に、キャピラリー電気泳動法を用いた分析を行うための分析経路が２組形成された構成とされている。本分析の分析対象となる特定成分としては、たとえば試料として血液を用いた場合、Ａ１ｃに代表されるヘモグロビンが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００２５】
基板１は、透明な樹脂からなる長矩形状の板状部材であり、マクロチップ１０１の本体となるものである。透明な樹脂としては、ＰＤＭＳ（シリコーン樹脂）、ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）、ＰＳ（ポリスチレン樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）が挙げられる。さらに、基板１の材料としては、石英ガラスなどのガラスが挙げられる。基板１のサイズは、たとえばその長さが５８ｍｍ程度、幅が９ｍｍ程度、厚さが１．５ｍｍ程度とされる。
【００２６】
２つの基板１は、たがいの接合面１０どうしが重なり合うように接合されている。この接合には、表層接合技術が用いられている。本発明でいう表層接合技術とは、２つの基板１の少なくとも一方の接合面１０の表層を結合容易とした状態で接合する技術をいい、この接合によっては、たとえば、１分子によって構成される最外表層といったごく表層のみが改質をうけうるのみであり、この表層以外の部分はまったく変質を受けない。このような表層接合技術としては、たとえばエネルギーを付与することによって接合面１０を活性化させることにより接合容易状態とするものとして、特表２００３−５０９２５１号公報に開示された放射線を照射する方法や、特開２００６−１８７７３０号公報に開示された真空紫外線を照射する方法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。エネルギーを付与する方法のほかには、たとえば、架橋剤を利用した方法が含まれる。具体的には、まず、接合面１０に架橋剤を共有結合させることによって導入する。これらの架橋剤は、一方の架橋剤と共有結合可能な複数の官能基を他方の架橋剤が有している。そして、これらの架橋剤どうしを共有結合させることにより、２つの基板１の接合面１０どうしが接合される。
【００２７】
基板１には、凹部１１が設けられている。本実施形態においては、凹部１１は、基板１の外周に設けられている。図６によく表れているように、凹部１１は、接合面１０の端縁１０ａにつながっている。凹部１１は、基板１の厚さ方向に凹んだ形状とされており、内側面１３および底面１４を有している。内側面１３は、端縁１０ａから基板１の厚さ方向に沿った面である。底面１４は、内側面１３から基板１の厚さ方向に対して直角に広がる面である。底面１４（凹部１１）の外周端縁には、パーティングライン１２が配置されている。パーティングライン１２は、後述する鋳型成型において生じるものであり、線状のごく微小な突起である。内側面１３の厚さ方向寸法は、たとえば０．１ｍｍ程度である。また、底面１４の図中左右寸法は、たとえば１．０ｍｍ程度である。２つの基板１の凹部１１どうしが向かい合うことにより、マイクロチップ１０１の側周面には、細い溝が形成された格好となっている。
【００２８】
位置決め領域２は、マイクロチップ１０１の製造時、および使用時において位置決めに用いられるものであり、本実施形態においては、位置決め凹部２６および位置決め面２２を含んでいる。位置決め凹部２６は、２つの基板１それぞれに形成されており、幅方向に凹んでいる。本実施形態においては、位置決め凹部２６は、基板１の長手方向における開口長さが３ｍｍ程度、深さが０．５ｍｍ程度とされており、基板１の厚さ方向においては一定形状とされている。位置決め凹部２６の底面は、位置決め面２１とされている。位置決め面２１は、基板１の幅方向と直角な面であり、基板１の長さ方向における寸法が１ｍｍ程度とされている。位置決め面２２は、基板１の長手方向一端面であり、基板１の長手方向に直角である。位置決め面２１，２２の寸法精度は、１〜５μｍ程度である。
【００２９】
分離流路３は、基板１の長手方向に長く延びており、キャピラリー電気泳動法において分析対象となる特定成分を分離するために用いられる。分離流路３は、たとえば断面形状が４０μｍ角の矩形状とされており、その長さが３０ｍｍ程度とされている。本実施形態においては、マイクロチップ１０１には、互いに平行である２つの分離流路３が形成されている。図５に示すように、一方の分離流路３は、一方の基板１に入り込むような形態とされている。また、他方の分離流路３は、他方の基板１に入り込むような形態とされている。なお、分離流路３は、断面形状が矩形状の場合一辺の長さが２５〜１００μｍ、断面形状が円形の場合、直径が２５〜１００μｍであることが好ましい。
【００３０】
導入槽４１は、キャピラリー電気泳動法に用いられるバッファと呼ばれる泳動液や分析対象の試料が導入される槽であり、図３に示すように、分離流路３の一端に繋がっている。上記泳動液の一例としては、たとえば１００ｍＭりんご酸−アルギニンバッファ（ｐＨ５．０）＋１．５％コンドロイチン硫酸Ｃナトリウムが挙げられる。上記試料は、たとえば血液である。本実施形態においては、導入槽４１は、片方の基板１を貫通しており、その断面形状は、長手方向寸法が５．６ｍｍ、幅寸法が１．２ｍｍの略楕円形状とされている。
【００３１】
排出槽４２は、キャピラリー電気泳動法に用いられるバッファと呼ばれる泳動液や分析対象の試料が排出される槽であり、図２に示すように、分離流路３の他端に繋がっている。本実施形態においては、排出槽４２は、片方の基板１を貫通しており、その断面形状は、長手方向寸法が５．６ｍｍ、幅寸法が１．２ｍｍの略楕円形状とされている。
【００３２】
発光側凹部５は、基板１の表面から厚さ方向に凹んだ形状とされており、キャピラリー電気泳動法を用いた分析を行うための光が入射する部位である。図４に示すように、発光側凹部５は、外側凹部５１および内側凹部５２からなる。
【００３３】
外側凹部５１は、基板１の表面から凹んだ部分であり、断面形状が直径３ｍｍ程度の円形、深さが０．８ｍｍ程度とされている。内側凹部５２は、外側凹部５１の底面から凹んだ部分であり、断面形状が直径０．６ｍｍ程度の円形、深さが０．２ｍｍ程度とされている。内側凹部５２の底面は、透光面５２１とされている。透光面５２１は、分析用の光が透過する面である。基板１の厚さ方向視において、内側凹部５２は、分離流路３と重なっている。各内側凹部５２は、基板１の厚さ方向視において重なる位置関係である分離流路３が入り込んだ側の基板１とは反対側の基板１に形成されている。
【００３４】
受光側凹部６は、基板１の表面から厚さ方向に凹んだ形状とされており、キャピラリー電気泳動法を用いた分析を行うための光が出射する部位である。本実施形態においては、受光側凹部６は、略円錐台とされており、開口部が直径２ｍｍ程度の円形、深さが０．１３ｍｍ程度とされている。
【００３５】
図４に示すように、受光側凹部６は、透過面６１および反射面６２を有している。透過面６１は、受光側凹部６の底面であり、直径３３μｍ程度の円形である。反射面６２は、円錐台の側面に当たる面である。各受光側凹部６は、分離流路３を挟んで発光側凹部５とは反対側に形成されている。基板１の厚さ方向視において、透過面６１の中心と分離流路３の中心線とは一致するように正対している。各受光側凹部６は、透過面６１が正対する分離流路３が入り込んだ側の基板１に形成されている。
【００３６】
次に、マイクロチップ１０１の製造方法について、図６〜図８を参照しつつ以下に説明する。
【００３７】
まず、図７および図８に示す基板１を２つ用意する。これらの基板１は、同一の構成とされており、たとえば樹脂材料を用いた鋳型成型によって形成される。基板１には、凹部１１、位置決め領域２、溝３１、導入槽４１、排出槽４２、発光側凹部５、および受光側凹部６が１つずつ形成されている。
【００３８】
図７に示すように、基板１の表面側には、導入槽４１、排出槽４２、発光側凹部５、および受光側凹部６が現れている。これらのうち導入槽４１、排出槽４２、および発光側凹部５が、基板１の長手方向に直列に配置されている。
【００３９】
一方、図８に示すように、基板１の裏面側には、接合面１０、凹部１１、導入槽４１、排出槽４２、および溝３１が現れている。溝３１は、上述した分離流路３を構成するための部位である。本実施形態においては、凹部１１は接合面１０を囲んでいる。
【００４０】
図９は、基板１を鋳型成型する工程を示す要部拡大断面図である。この鋳型成型には、たとえば鋳型７５０が用いられる。鋳型７５０は、第１ブロック７５１および第２ブロック７５２を有している。第１ブロック７５１および第２ブロック７５２の間に設けられたキャビティにたとえば透明な樹脂材料を充てんし、これを硬化させることにより基板１を形成する。本実施形態の場合、第２ブロック７５２に分離流路３を形作るための微細な突起などが高精度で形成されている。基板１には、第１ブロック７５１と第２ブロック７５２との境界あたる部分にパーティングライン１２が生じる。パーティングライン１２は、第１ブロック７５１と第２ブロック７５２との境界に上記樹脂材料が浸透することにより生じる。パーティングライン１２は、鋳型成型の具体的な構成によってその大きさが左右される。たとえば、断面形状が２５〜１００μｍ角程度の矩形状である分離流路３を明瞭に形成することを指向すると、パーティングライン１２も明瞭に生じやすいという相関がある。
【００４１】
次いで、図１０に示すように、２つの基板１を互いの裏面どうしが正対するように貼り合わせる。この貼り合わせには、上述した表層接合技術を用いる。２つの基板１どうしの位置決めには、位置決め手段７００を用いる。位置決め手段７００は、位置決めブロック７１１，７１２を含んでいる。
【００４２】
位置決めブロック７１１は、基板１の厚さ方向に長く延びており、基板１の幅方向に直角である位置決め面７２１を有している。位置決め面７２１は、基板１の長手方向寸法がたとえば０．９ｍｍ程度とされている。位置決めブロック７１２は、基板１の厚さ方向に長く延びており、基板１の長手方向に直角である位置決め面７２２を有している。位置決めブロック７１１，７１２は、たとえばステンレスなどの金属からなる。
【００４３】
２つの基板１を重ね合わせる際には、位置決めブロック７１１を２つの基板１の幅方向片方側に配置し、位置決めブロック７１２を基板１の長手方向片方側に位置させる。そして、位置決め面７２１と２つの基板１の位置決め面２１とを当接させ、かつ位置決め面７２２と２つの基板１の位置決め面２２とを当接させる。この状態で２つの基板１を貼り合わせる。これにより、上述したマイクロチップ１０１が得られる。マイクロチップ１０１においては、２つの基板１の位置決め面２１どうし、および位置決め面２２どうしがそれぞれ面一となる。
【００４４】
次に、本発明に係る分析システムの一例について、図１１〜１３を参照しつつ説明する。
【００４５】
同図に示された分析システム８００は、分析装置８０１およびマイクロチップ１０１からなる。分析装置８０１は、たとえばキャピラリー電気泳動法を用いた分析を行う装置であり、装てんされたマイクロチップ１０１を用いて、泳動液および試料の導入、電圧印加による分離、および光学的手法を用いた計測を行う。分析装置８０１は、図示された位置決め手段８５０のほか、図示しない導入ノズル、分析部、および制御部などを備える。
【００４６】
位置決め手段８５０は、マイクロチップ１０１を分析装置８０１に対して位置決めするためのものであり、位置決めブロック８５１，８５２，８５３からなる。位置決めブロック８５１は、位置決め面８５５を有している。位置決め面８５５は、マイクロチップ１０１の位置決め面２１に当接する。なお、上述した基板１を用いて形成されたマイクロチップ１０１には、幅方向両側に位置決め凹部２６が設けられている。位置決め面８５５が当接させられる位置決め面２１は、図１０において、位置決めブロック７１１の位置決め面７２１が当接していた位置決め面２１である。
【００４７】
位置決めブロック８５３は、マイクロチップ１０１を挟んで位置決めブロック８５１とは反対側に位置している。位置決めブロック８５３は、図中下方に位置する位置決め凹部２６に向けて進退動自在とされている。位置決めブロック８５３は、マイクロチップ１０１を位置決めブロック８５１に押し当てるためのものである。
【００４８】
位置決め面ブロック８５２は、マイクロチップ１０１に対して長手方向一端に隣接する位置にあり、位置決め面８５６を有している。位置決め面８５６は、マイクロチップ１０１の長手方向に対して直角であり、位置決め面２２に当接する。位置決めブロック８５１，８５２，８５３は、たとえばステンレスなどの金属からなる。
【００４９】
マイクロチップ１０１の位置決め面２１，２２が分析装置８０１の位置決め面８５５，８５６に当接されることにより、マイクロチップ１０１が分析装置８０１に対して位置決めされる。
【００５０】
図１２に示すように、分析装置８０１は、分析部８１０を備えている。分析部８１０は、たとえば吸光度測定または蛍光測定による特定成分の分析をおこなうためのものであり、照射手段８１１および検出手段８２０を有する。
【００５１】
照射手段８１１は、図示しない光源から発せられた光を発光用凹部５の透光面５２１へと照射するためのものであり、光ファイバ８１４、保持具８１７、ケース８１８、およびバネ８１９からなる。上記光源は、たとえば青色光を発するＬＥＤまたはレーザを備えている。
【００５２】
光ファイバ８１４は、上記光源からの光を伝送するものであり、コア８１５および被覆８１６からなる。コア８１５は、透明な樹脂からなるごく細い線材である。被覆８１６は、コア８１５を進行する光を全反射させるためのものであり、コア８１５よりも屈折率が高い材料からなる。
【００５３】
保持具８１７は、光ファイバ８１４の先端部分を保持しており、一般的にフェルールと称される。保持具８１７の先端寄り部分は、マイクロチップ１０１の外側凹部５１に嵌合する直径とされている。この部分の外側面が、位置決め面８５７とされており、保持具８１７は、本実施形態における位置決め手段８５０を構成している。
【００５４】
ケース８１８は、略円筒形状であり、保持具８１７が挿通されている。バネ８１９は、保持具８１７とケース８１８とに挟まれており、保持具８１７に対してケース８１８が相対的に下降したときに、保持具８１７を下方に押し付ける弾性力を発揮する。
【００５５】
検出手段８２０は、マイクロチップ１０１を透過した光を受光し、受光した光に応じた電気信号を生成する。この電気信号は、試料に含まれる特定成分の量や濃度に対応するものであり、試料の分析に利用される。
【００５６】
マイクロチップ１０１を分析装置８０１の所定位置に載置した後に、発光用凹部５に向けて照射手段８１１を下降させる。そして、保持具８１７の先端を外側凹部５１に嵌合させることにより、図１３に示すように、マイクロチップ１０１の分析装置８０１に対する位置決めがなされる。この位置決めと、図１１に示した位置決めブロック８５２および位置決め面２２による位置決めとは、併用してもよいし、いずれかのみを実施してもよい。
【００５７】
また、分析装置８０１は、１対の位置決めブロック８６０を備えている。位置決めブロック８６０は、マイクロチップ１０１の両側方に位置している。位置決めブロック８６０には、突起８６１が形成されている。突起８６１は、マイクロチップ１０１の凹部１１にはまり込むサイズおよび形状とされている。これにより、分析装置８０１に対して、マクロチップ１０１の位置決めをより正確に行うことができる。
【００５８】
こののちは、上述した導入ノズルによる泳動液および試料の導入、分離流路３を挟んだ電圧の印加による特定成分の分離、および分析部８１０を用いた計測を含むキャピラリー電気泳動法を用いた分析が、上記制御部の制御のもと実行される。
【００５９】
次に、マイクロチップ１０１の作用について説明する。
【００６０】
本実施形態によれば、２つの基板１どうしは、上述した表層接合技術によって接合されているため、分離流路３を形成するための溝の形状が不当に乱されてしまうおそれが少ない。また、接着剤を用いることなく接合面１０どうしを接合するため、分離流路３が接着剤によって意図せず埋まってしまうおそれがない。したがって、たとえば一辺が２５〜１００μｍ程度のごく細い分離流路３を明瞭に形成することができる。これは、電気泳動による分析を行うのに好ましい。
【００６１】
この表面接合技術を用いた接合は、分離流路３を適切に形成できるという利点がある反面、その接合強度は必ずしも十分に高いとは限らない。マイクロチップ１０１においては、２つの基板１の境界に凹部１１が形成されている。このため、接合強度を補強する手段として、たとえば図１４に示すように凹部１１に接着剤１８を充てんする構成が挙げられる。この接着剤１８は、上述した表層接合技術による接合工程を経たのちに充てんされるため、分離流路３に流れ込むおそれが少ない。したがって、電気泳動に適した分離流路３を形成しつつ、２つの基板１どうしの接合強度を高めることができる。互いに平行に向かい合う底面１４を有する構成であることにより、毛細管現象によって接着剤１８を凹部１１に行き渡らせやすいという効果が期待できる。
【００６２】
また、図１２および図１３に示すように、凹部１１に突起８６１をはめ込むことにより、分析装置８０１に対してマイクロチップ１０１を正確に位置決めすることができる。特に、マイクロチップ１０１の側周面に形成された凹部１１は、マイクロチップ１０１の厚さ方向における位置決めに好適である。また、マイクロチップ１０１を搬送する際に、凹部１１を利用して、搬送の効率向上を図ることができる。具体的には、マイクロチップ１０１がはまり込む程度の大きさの複数の開口が形成された搬送用フィルムを用意し、このフィルムの上記開口端を凹部１１にはめ込む。これにより、上記フィルムに複数のマイクロチップ１０１を容易かつ確実に保持させることができる。
【００６３】
さらに、本実施形態においては、図６に示すように、パーティングライン１２が接合面１０の端縁１０ａから離間した、端縁１０ａに対して反対側に位置する凹部１１の端縁とされている。これにより、２つの基板１を接合した状態において、一方の基板１のパーティングライン１２が他方の基板１に接触することがない。一般的に、分離流路３の寸法が小さいほど、パーティングライン１２は急峻に隆起しやすいという相関がある。したがって、分離流路３の寸法を小としつつ、パーティングライン１２によって２つの基板１どうしがわずかに離間してしまうといった不具合を回避することができる。
【００６４】
本実施形態においては、同一の基板１を２つ用いることにより、２つの分離流路３を構成している。これは、１つのマイクロチップ１０１によって分析する系を２つ実現できるという利点がある。また、単一仕様の基板１のみを用いる構成は、部品の作り分けといった煩わしさが低減され、製造効率の向上やコスト低減に有利である。
【００６５】
図１５〜１９は、マイクロチップ１０１の変形例を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００６６】
図１５は、凹部１１の一変形例を示している。本変形例においては、凹部１１は、傾斜面１５を有している。傾斜面１５は、接合面１０の端縁１０ａから図中右方に離間するほど、基板１の厚さ方向において他方の基板１から離間するように傾斜している。基板１にこのような凹部１１が形成されていることにより、マイクロチップ１０１の側周面には、断面Ｖ字状の溝が形成された格好となっている。
【００６７】
図１６は、凹部１１の他の変形例を示している。本変形例においては、凹部１１は、凹曲面１６を有している。凹曲面１６は、接合面１０の端縁１０ａにつながっており、基板１の内方にくぼんでいる。基板１にこのような凹部１１が形成されていることにより、マイクロチップ１０１の側周面には、断面半楕円形状の溝が形成された格好となっている。
【００６８】
図１７は、凹部１１の他の変形例を示している。本変形例においては、凹部１１は、凸曲面１７を有している。凸曲面１７は、接合面１０の端縁１０ａにつながっており、なだらかに隆起した局面である。
【００６９】
図１５〜図１７に示した変形例によっても、マイクロチップ１０１の接合強度向上や位置決めの高精度化といった効果を奏することができる。図１５〜図１７に示した変形例において、図１４に示したように接着剤１８を充てんしてもよい。
【００７０】
図１８は、凹部１１のさらに他の変形例を示している。本変形例においては、凹部１１は、傾斜面１５を有している。この傾斜面１５は、たとえば図１５に示した変形例と比較して接合面１０に対する角度が大きく、基板１の厚さ方向に対する角度がごくわずかである。このような傾斜面１５は、たとえばパーティングライン１２を挟んで対峙する鋳型７５０の第１のブロック７５１および第２のブロック７５２に設定されるいわゆる抜き角度によって実現される。
【００７１】
このようなわずかな凹部１１であっても、たとえば接着剤１８の塗布において、パーティングライン１２が接着剤１８に対して大きな表面張力を発揮することにより、接着剤１８がパーティングライン１２を超えて不当に流れ出してしまうことを防止することができる。
【００７２】
図１９は、導入槽４１に関する変形例を示している。本変形例においては、導入槽４１の下部に凹部１１が形成されている。この凹部１１は、たとえば傾斜面１５を有している。この傾斜面１５は、図１８に示した傾斜面１５と同様のものである。このような変形例であっても、パーティングライン１２が接合面１０から離間することによる分離流路３の形状明瞭化という効果が期待できる。
【００７３】
図２０〜図２５は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００７４】
図２０は、本発明の第２実施形態に基づくマイクロチップを示している。本実施形態のマイクロチップ１０２は、凹部１１が形成されている範囲が、上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、図中の領域１９においてのみ、２つの基板１に凹部１１が形成されており、それ以外の領域においては、２つの基板１のいずれか一方にのみ凹部１１が形成されている。
【００７５】
本実施形態においても、図２１および図２２に示す基板１を２つ貼り合わせることによりマイクロチップ１０２が製造されている。これらの図によく表れているように、凹部１１は、基板１の全周には形成されておらず、半周を若干超える領域に形成されている。このような基板１であっても、２つを貼り合せることによりマイクロチップ１０２の側周面の全領域に凹部１１を設けることができる。
【００７６】
図２３〜図２５は、本発明の第３実施形態に基づくマイクロチップを示している。本実施形態のマイクロチップ１０３は、基板１とシート１’とによって構成されている点が上述した実施形態と異なっている。
【００７７】
基板１は、上述した実施形態における基板１と同様の材料からなり、分離流路３を構成するための溝や導入槽４１および排出槽４２を構成するための貫通孔が形成されている。シート１’は、平滑な薄板あるいは薄膜であり、たとえばＰＥＴなどの樹脂からなる。基板１とシート１’とは、たとえば上述した表層接合技術を用いることにより接合されている。
【００７８】
図２５に示すように、基板１の全周には、凹部１１が形成されている。このように、シート１’などかならずしも鋳型成型された部材と貼り合せる構成でなくても、基板１に適切な凹部１１を設けておくことにより、上述した接合強度の向上や分離流路３の形状明瞭化といった効果を奏することができる。また、シート１’は、大きなサイズのシート材料を切断することによって形成されることが多い。この場合、シート１’の端縁には、切断によるバリが存在する。このバリは、たとえば分離流路３の寸法よりも大となりうる。本実施形態においては、凹部１１を設けることにより、シート１’のバリが基板１に不当に接触してしまうことを防止可能であり、基板１とシート１’とを適切に接合することができる。
【００７９】
本発明に係るマイクロチップは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るマイクロチップの具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００８０】
１０１〜１０３ マイクロチップ
１ 基板（基材）
１’ シート（基材）
１０ 接合面
１０ａ 端縁
１１ 凹部
１２ パーティングライン
１３ 内側面
１４ 底面
１５ 傾斜面
１６ 凹曲面
１７ 凸曲面
１８ 接着剤
２ 位置決め領域
２１，２１’，２２，２３，２４，２５ 位置決め面
２６，２６’，２９ 位置決め凹部
２７，２８ 位置決め孔
３ 分離流路（微細流路）
３１ 溝
４１ 導入槽
４２ 排出槽
５ 発光側凹部
５１ 外側凹部
５２ 内側凹部
５２１ 透光面
６ 受光側凹部
６１ 透光面
６２ 反射面
７００ 位置決め手段
７１１，７１２，７１３，７１４ 位置決めブロック
７２１，７２２，７２３，７２４ 位置決め面
７３０ 押圧バネ
７４０ クリップ
７４１ 位置決め面
７５０ 鋳型
７５１ 第１ブロック
７５２ 第２ブロック
８００ 分析システム
８０１ 分析装置
８１０ 分析部
８１１ 照射手段
８１２ 光源
８１３ 照射部
８１４ 光ファイバ
８１５ コア
８１６ 被覆
８１７ 保持具
８１８ ケース
８１９ バネ
８２０ 検出手段
８５０ 位置決め手段
８５１，８５２，８５３ 位置決めブロック
８５５，８５６ 位置決め面
８６０ 位置決めブロック
８６１ 突起
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方に微細流路を形成するための溝が形成されており、かつ互いに貼り合わされた第１および第２の基材を備えており、
上記第１および第２の基材の少なくとも一方には、他方との接合面の端縁の少なくとも一部に隣接し、かつこの端縁に対して上記第１および第２の基材の厚さ方向において内方に凹んだ凹部が形成されている、マイクロチップ。
【請求項２】
上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、かつ上記接合面の法線方向に沿う内側面と、この内側面につながり、かつ上記接合面が広がる方向において上記接合面の端縁から離間する方向に広がる底面と、を有する、請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項３】
上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、上記接合面の法線方向において内方に向かうほど上記接合面が広がる方向において上記接合面の端縁から離間する傾斜とされた傾斜面を有している、請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項４】
上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、上記接合面の法線方向において内方に凹む凹曲面を有する、請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項５】
上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、上記接合面の法線方向において外方に隆起した凸曲面を有する、請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項６】
上記微細流路の断面は、直径が２５〜１００μｍの円形、または辺の長さが２５〜１００μｍの矩形である、請求項１ないし５のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項７】
上記第１および第２の基材は、少なくとも一方の接合面の表層を結合容易状態とした状態で接合する表層接合技術によって接合されている、請求項１ないし６のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項８】
上記表層接合技術は、上記第１および第２の基材は、少なくとも一方の接合面に対してエネルギーを付与することによりこの接合面を活性化させた状態で互いを接合する、請求項７に記載の分析装置用マイクロチップ。
【請求項９】
上記第１および第２の基材は、樹脂からなる、請求項１ないし８のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項１０】
上記第１および第２の基材の少なくとも一方は、鋳型成型によって形成されているとともに、鋳型成型に起因して形成されるパーティングラインが、上記凹部の端縁のうち上記接合面の上記端縁から離間した部分を構成している、請求項１ないし９のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項１１】
上記第１および第２の基材は、同一の形状およびサイズであり、かつ同一の材料からなる、請求項１ないし１０のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項１２】
上記第１および第２の基材の双方に、上記凹部が形成されている、請求項１ないし１１のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項１３】
上記凹部には、接着剤が埋められている、請求項１ないし１２のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項１】
少なくとも一方に微細流路を形成するための溝が形成されており、かつ互いに貼り合わされた第１および第２の基材を備えており、
上記第１および第２の基材の少なくとも一方には、他方との接合面の端縁の少なくとも一部に隣接し、かつこの端縁に対して上記第１および第２の基材の厚さ方向において内方に凹んだ凹部が形成されている、マイクロチップ。
【請求項２】
上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、かつ上記接合面の法線方向に沿う内側面と、この内側面につながり、かつ上記接合面が広がる方向において上記接合面の端縁から離間する方向に広がる底面と、を有する、請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項３】
上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、上記接合面の法線方向において内方に向かうほど上記接合面が広がる方向において上記接合面の端縁から離間する傾斜とされた傾斜面を有している、請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項４】
上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、上記接合面の法線方向において内方に凹む凹曲面を有する、請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項５】
上記凹部は、上記接合面の端縁につながり、上記接合面の法線方向において外方に隆起した凸曲面を有する、請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項６】
上記微細流路の断面は、直径が２５〜１００μｍの円形、または辺の長さが２５〜１００μｍの矩形である、請求項１ないし５のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項７】
上記第１および第２の基材は、少なくとも一方の接合面の表層を結合容易状態とした状態で接合する表層接合技術によって接合されている、請求項１ないし６のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項８】
上記表層接合技術は、上記第１および第２の基材は、少なくとも一方の接合面に対してエネルギーを付与することによりこの接合面を活性化させた状態で互いを接合する、請求項７に記載の分析装置用マイクロチップ。
【請求項９】
上記第１および第２の基材は、樹脂からなる、請求項１ないし８のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項１０】
上記第１および第２の基材の少なくとも一方は、鋳型成型によって形成されているとともに、鋳型成型に起因して形成されるパーティングラインが、上記凹部の端縁のうち上記接合面の上記端縁から離間した部分を構成している、請求項１ないし９のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項１１】
上記第１および第２の基材は、同一の形状およびサイズであり、かつ同一の材料からなる、請求項１ないし１０のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項１２】
上記第１および第２の基材の双方に、上記凹部が形成されている、請求項１ないし１１のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項１３】
上記凹部には、接着剤が埋められている、請求項１ないし１２のいずれかに記載のマイクロチップ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１２−９３２８５（Ｐ２０１２−９３２８５Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４２０３４（Ｐ２０１０−２４２０３４）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００１４１８９７）アークレイ株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００１４１８９７）アークレイ株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
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