流体取扱装置および流体取扱システム
【課題】伝達機能層が形成されているマイクロチップであって、流路やリザーバなどのサイズおよび形状が高精度に制御されており、かつ伝達機能層の周囲に隙間がないマイクロチップを提供すること。
【解決手段】貫通孔または凹部が形成されたチップ本体１３０と、一方の面に接着剤層１５０’が形成された中間フィルム１４０と、一方の面に伝達機能層１６０が形成された下層フィルム１７０とを準備する。伝達機能層１６０が接着剤層１５０’中に埋没するように、中間フィルム１４０と下層フィルム１７０とを接着して、積層体を形成する。得られた積層体とチップ本体１３０とを熱圧着により接合して、マイクロチップ１００を製造する。
【解決手段】貫通孔または凹部が形成されたチップ本体１３０と、一方の面に接着剤層１５０’が形成された中間フィルム１４０と、一方の面に伝達機能層１６０が形成された下層フィルム１７０とを準備する。伝達機能層１６０が接着剤層１５０’中に埋没するように、中間フィルム１４０と下層フィルム１７０とを接着して、積層体を形成する。得られた積層体とチップ本体１３０とを熱圧着により接合して、マイクロチップ１００を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体試料の分析や処理などに用いられる流体取扱装置および前記流体取扱装置を有する流体取扱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生化学や分析化学などの科学分野または医学分野において、タンパク質や核酸（例えばＤＮＡ）などの微量な物質の分析を高精度かつ高速に行うために、マイクロ分析システムが使用されている。
【０００３】
マイクロ分析システムの一例として、微細な流路を有するマイクロ流路チップを用いて電気泳動を行うシステムがある。このシステムでは、マイクロ流路チップの流路内に泳動液（緩衝液）および試料を導入した後、試料の電気泳動を行う。流路の両端にはリザーバ（凹部）が形成されており、これらのリザーバから流路内に泳動液および試料が導入される。泳動液および試料を導入した後、これら２つのリザーバに電極棒をそれぞれ挿入して、電極間に電圧を印加する。一般的に、このようなマイクロ流路チップは、微細溝（流路）および貫通孔（リザーバ）が形成されたチップ本体にフィルムを接合することで作製される。
【０００４】
上述のように、従来のマイクロ流路チップでは、リザーバ内に電極棒を挿入して電気泳動を行っていた。しかしながら、従来のマイクロ流路チップでは、リザーバ内に電極棒を挿入するときに、泳動液および試料が汚染されてしまう可能性がある。また、従来のマイクロ流路チップでは、電気泳動を行うたびにリザーバ内に電極棒を挿入しなければならない。このように、従来のマイクロ流路チップには、コンタミネーションおよび作業の煩雑性の問題があった。
【０００５】
このような問題を解決すべく、リザーバ内または流路内に電極層を配置したマイクロ流路チップが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。たとえば、特許文献１に記載のマイクロ流路チップでは、流路の両端にリザーバが形成されており、これら２つのリザーバ内にそれぞれ電極層が配置されている。これら２つの電極層は、それぞれリザーバ外の端子に接続されている。したがって、外部電極をこれらの端子に接続することで、電極棒をリザーバ内に挿入することなく、電気泳動を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６９３９４５１号明細書
【特許文献２】特開２００５−１２７７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１，２に記載の技術では、チップ本体に接合されるフィルムの上に金属薄膜や導電性インク層などを形成することで、電極層を形成している。この後、電極層を形成されたフィルムとチップ本体とを接合することで、マイクロ流路チップが作製される。
【０００８】
図１Ａは、電極層を有するマイクロ流路チップの従来の製造方法を説明するための断面図である。図１Ａに示されるように、微細溝１０が形成されたチップ本体２０と、電極層３０が形成されたフィルム４０とを熱圧着により接合することで、マイクロ流路チップが作製される。
【０００９】
しかしながら、このような製造方法では、図１Ｂに示されるように、電極層３０の厚みにより電極層３０の周囲に隙間５０が生じてしまうおそれがある。このように電極層３０の周囲に隙間５０が生じてしまうと、リザーバ内または流路内の液体が外部に漏出してしまい、安全性の面から問題がある。
【００１０】
隙間の発生を防止する手段として、チップ本体とフィルムとを高温で熱圧着することが考えられる。ところが、高温で熱圧着した場合、図１Ｃに示されるように、流路の底面を構成するフィルム４０が変形してしまうおそれがある。このようにフィルム４０が変形してしまうと、流路の断面積が変わってしまい、高精度の分析を行うことができなくなってしまう。
【００１１】
また、チップ本体とフィルムとを熱圧着する方法では、チップ本体２０の材料（例えば樹脂）と電極層３０の材料（例えばカーボンインク）とが異なるため、チップ本体２０と電極層３０との密着性が低いという問題もある。
【００１２】
一方、チップ本体とフィルムとを接合する別の手段として、接着剤を用いて接着することも考えられる。ところが、図１Ｄに示されるように、接着剤を用いて接着した場合も、接着剤６０がはみ出ることにより、流路の断面積が変わってしまうおそれがある。
【００１３】
以上のように、従来の技術では、伝達機能層（例えば電極層）が形成されている流体取扱装置（例えばマイクロ流路チップ）であって、流路やリザーバなどのサイズおよび形状が高精度に制御されており、かつ伝達機能層の周囲に隙間がない流体取扱装置を製造することが困難であった。
【００１４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電気または熱を伝達する伝達機能層が形成されている流体取扱装置であって、流路やリザーバなどのサイズおよび形状が高精度に制御されており、かつ伝達機能層の周囲に隙間がない流体取扱装置を提供することを目的とする。また、本発明は、この流体取扱装置を有する流体取扱システムを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の流体取扱装置は、貫通孔または凹部が形成された基板と；前記基板の一方の面に接合された、孔を有する中間フィルムと；前記中間フィルム上に配置された下層フィルムと；前記下層フィルムの前記中間フィルム側の面の一部を被覆するように形成された、電気または熱を伝達する伝達機能層と；前記中間フィルムと前記下層フィルムまたは前記伝達機能層との間に配置された、前記中間フィルムと前記下層フィルムまたは前記伝達機能層とを接着する接着層とを有し；前記基板の前記伝達機能層の一端に対応する部分には、第１の領域を形成する貫通孔または凹部が形成されており；前記第１の領域を形成する貫通孔または凹部の前記下層フィルム側の開口部は、前記中間フィルムの前記孔に連通するとともに、前記下層フィルムにより閉塞されており；前記基板の前記伝達機能層の他端に対応する部分には、外部に連通する第２の領域が形成されており；前記伝達機能層は、前記第１の領域と前記第２の領域との間を電気的または熱的に接続しており；前記伝達機能層は、前記接着層と隙間なく接触した状態で、前記接着層と前記下層フィルムとの間に配置されている、構成を採る。
【００１６】
本発明の流体取扱システムは、上記流体取扱装置を備える構成を採る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、流路やリザーバなどから液体が外部に漏出してしまうことがなく、かつ流路やリザーバなどのサイズおよび形状が高精度に制御されている流体取扱装置を提供することができる。本発明の流体取扱装置を用いることで、より高精度かつ安全に試料の分析や処理などを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１Ａは従来のマイクロ流路チップの製造方法を説明するための断面図である。図１Ｂ〜図１Ｃは従来のマイクロ流路チップの製造方法の問題点を説明するための断面図である。
【図２】図２Ａは実施の形態１のマイクロチップの平面図である。図２Ｂは実施の形態１のマイクロチップの底面図である。
【図３】図３Ａは図２Ａに示されるマイクロチップのＡ−Ａ線の断面図である。図３Ｂは図２Ａに示されるマイクロチップのＢ−Ｂ線の断面図である。図３Ｃは図２Ａに示されるマイクロチップのＣ−Ｃ線の断面図である。
【図４】実施の形態１のマイクロチップの使用態様を説明するための断面図である。
【図５】実施の形態１のマイクロチップの製造工程を説明するための断面図である。
【図６】図６Ａは実施の形態１のマイクロチップのチップ本体の平面図である。図６Ｂは実施の形態１のマイクロチップの中間フィルムの平面図である。図６Ｃは実施の形態１のマイクロチップの下層フィルムの平面図である。
【図７】実施の形態１のマイクロチップの別の例の断面図である。
【図８】図８Ａは実施の形態２のマイクロ流路チップの平面図である。図８Ｂは実施の形態２のマイクロ流路チップの底面図である。
【図９】図９Ａは図８Ａに示されるマイクロ流路チップのＤ−Ｄ線の断面図である。図９Ｂは図８Ａに示されるマイクロ流路チップのＥ−Ｅ線の断面図である。図９Ｃは図８Ａに示されるマイクロ流路チップのＦ−Ｆ線の断面図である。
【図１０】実施の形態２のマイクロ流路チップの使用態様を説明するための断面図である。
【図１１】図１１Ａは実施の形態２のマイクロ流路チップのチップ本体の平面図である。図１１Ｂは実施の形態２のマイクロ流路チップの中間フィルムの平面図である。図１１Ｃは実施の形態２のマイクロ流路チップの下層フィルムの平面図である。
【図１２】実施の形態２のマイクロ流路チップの別の例の断面図である。
【図１３】図１３Ａは実施の形態３のマイクロ流路チップの平面図である。図１３Ｂは実施の形態３のマイクロ流路チップの底面図である。
【図１４】図１３Ａに示されるマイクロ流路チップのＧ−Ｇ線の断面図である。
【図１５】実施の形態３のマイクロ流路チップの使用態様を説明するための断面図である。
【図１６】図１６Ａは実施の形態３のマイクロ流路チップのチップ本体の平面図である。図１６Ｂは実施の形態３のマイクロ流路チップの中間フィルムの平面図である。図１６Ｃは実施の形態３のマイクロ流路チップの下層フィルムの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明の流体取扱装置の代表例として「マイクロ（流路）チップ」について説明する。
【００２０】
なお、本明細書において、「フィルム」とは、薄い平板状の部材を意味する。たとえば、「樹脂フィルム」には、樹脂薄膜（フィルム）だけでなく、樹脂薄板も含まれる。
【００２１】
（実施の形態１）
実施の形態１では、試薬や液体試料などの液体を加熱処理することができるマイクロチップについて説明する。
【００２２】
［マイクロチップの構成］
図２および図３は、実施の形態１のマイクロチップの構成を示す図である。図２Ａは平面図であり、図２Ｂは底面図である。また、図３Ａは、図２Ａおよび図２Ｂに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図３Ｂは、Ｂ−Ｂ線の断面図であり、図３Ｃは、Ｃ−Ｃ線の断面図である。
【００２３】
図２Ａおよび図３Ａに示されるように、マイクロチップ１００は、有底の凹部を２つ有する板状のデバイスである。後述するように、一方の凹部は、試薬や液体試料などの液体を提供される第１の領域１１０として機能する。他方の凹部は、電熱ヒータが挿入される第２の領域１２０として機能する（図４参照）。
【００２４】
図２Ａおよび図３Ａに示されるように、マイクロチップ１００は、チップ本体（基板）１３０、中間フィルム１４０、接着層１５０、熱伝導層（伝達機能層）１６０および下層フィルム１７０を有する。
【００２５】
チップ本体１３０は、透明な略矩形の樹脂基板であり、２つの貫通孔を有する（図６Ａ参照）。２つの貫通孔は、下層フィルム１７０により中間フィルム１４０側の開口部が閉塞されることで、それぞれ有底の凹部（第１の領域１１０および第２の領域１２０）となる（図３Ａ参照）。貫通孔の形状は、特に限定されないが、例えば略円柱状である。チップ本体１３０の厚さは、特に限定されないが、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍである。また、貫通孔の直径は、特に限定されないが、例えば２ｍｍ程度である。
【００２６】
チップ本体（基板）１３０を構成する樹脂の種類は、特に限定されず、公知の樹脂から用途に応じて適宜選択することができる。チップ本体１３０を構成する樹脂の例には、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、塩化ビニール、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリエチレンなどが含まれる。
【００２７】
中間フィルム１４０は、チップ本体１３０の一方の面に接合された、透明な略矩形の樹脂フィルムである。たとえば、中間フィルム１４０は、熱圧着によりチップ本体１３０に接合されている。中間フィルム１４０は、チップ本体１３０の２つの貫通孔に対応する位置に２つの貫通孔を有する（図６Ｂ参照）。すなわち、チップ本体１３０の貫通孔は、中間フィルム１４０の貫通孔と連通している。中間フィルム１４０の厚さは、特に限定されないが、例えば１００μｍ程度である。また、貫通孔の直径は、特に限定されないが、例えば１.８ｍｍ程度である。
【００２８】
中間フィルム１４０を構成する樹脂の種類は、特に限定されず、公知の樹脂から用途に応じて適宜選択することができる。中間フィルム１４０を構成する樹脂の例は、チップ本体１３０を構成する樹脂の例と同じである。チップ本体１３０と中間フィルム１４０との密着性を向上させる観点からは、中間フィルム１４０を構成する樹脂は、チップ本体１３０を構成する樹脂と同一であることが好ましい。
【００２９】
接着層１５０は、中間フィルム１４０と下層フィルム１７０または熱伝導層１６０との間に配置された層である。接着層１５０は、中間フィルム１４０と下層フィルム１７０、および中間フィルム１４０と熱伝導層１６０とを接着している。
【００３０】
図３Ｃに示されるように、接着層１５０の厚みは、熱伝導層１６０と接触しない領域（下層フィルム１７０と直接接触する領域）と、熱伝導層１６０と接触する領域とで異なっていてもよい。たとえば、熱伝導層１６０と接触しない領域における接着層１５０の厚みは、熱伝導層１６０の厚みとその上の接着層１５０の厚みとの和とほぼ同じ厚さであってもよい。その結果、中間フィルム１４０と下層フィルム１７０との間隔は、熱伝導層１６０の有無に関わらずほぼ一定となる。熱伝導層１６０と接触しない領域の接着層１５０の厚みは、熱伝導層１６０の厚みより大きければ特に限定されないが、例えば２０μｍ程度である。
【００３１】
後述するように、接着層１５０は、接着剤を硬化させることで形成される。接着層１５０を形成する際に使用される接着剤の種類は、耐熱性を有し、かつ硬化後の剥離強度が強いものであれば特に限定されない。
【００３２】
熱伝導層（伝達機能層）１６０は、接着層１５０と下層フィルム１７０との間に配置された、熱伝導性を有する層である。たとえば、熱伝導層１６０は、金属薄膜などである。熱伝導層１６０は、一方の端部が第１の領域１１０で露出し、かつ他方の端部が第２の領域１２０で露出している（図２Ａおよび図３Ａ参照）。熱伝導層１６０は、第１の領域１１０と第２の領域１２０とを熱的に接続する。熱伝導層１６０の厚さは、特に限定されないが、例えば１０μｍ程度である。
【００３３】
図３Ｃに示されるように、熱伝導層１６０は、接着層１５０と隙間なく接触した状態で、接着層１５０と下層フィルム１７０との間に配置されている。たとえば、熱伝導層１６０は、接着層１５０内に埋没した状態で、接着層１５０と下層フィルム１７０との間に配置されている。熱伝導層１６０の周囲は接着層１５０で充填されており、熱伝導層１６０の周囲には隙間が存在しない（図１Ｂと図３Ｃとを比較参照）。
【００３４】
下層フィルム１７０は、中間フィルム１４０上に接着層１５０を介して接着された、透明な略矩形の樹脂フィルムである。前述の通り、下層フィルム１７０は、チップ本体１３０の貫通孔の一方の開口部を閉塞している。下層フィルム１７０の厚さは、特に限定されないが、例えば１００μｍ程度である。
【００３５】
下層フィルム１７０を構成する樹脂の種類は、特に限定されず、公知の樹脂から用途に応じて適宜選択することができる。下層フィルム１７０を構成する樹脂の例は、チップ本体１３０を構成する樹脂の例と同じである。下層フィルム１７０を構成する樹脂の種類は、チップ本体１３０または中間フィルム１４０を構成する樹脂の種類と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３６】
［マイクロチップの使用方法］
図４は、実施の形態１のマイクロチップ１００の使用態様を説明するための断面図である。図４に示されるように、マイクロチップ１００の第１の領域１１０に試薬や液体試料などの液体１８０が提供される。また、マイクロチップ１００の第２の領域１２０内に電熱ヒータ１９０が挿入される。電熱ヒータ１９０は、熱伝導層１６０と接触している。この状態で電熱ヒータ１９０を加熱すると、熱伝導層１６０を介して熱が第２の領域１２０から第１の領域１１０に伝わり、液体１８０が加熱される。このとき、熱伝導層１６０の周囲には隙間が無いため（図３Ｃ参照）、第１の領域１１０内の液体１８０は、第２の領域１２０側に漏出しない。
【００３７】
［マイクロチップの製造方法］
次に、図５および図６を参照して、実施の形態１のマイクロチップ１００の製造方法について説明する。
【００３８】
まず、図５Ａに示されるように、チップ本体１３０、接着剤層１５０’（硬化前の接着剤からなる層）が形成された中間フィルム１４０、および熱伝導層１６０が形成された下層フィルム１７０を準備する。たとえば、接着剤層１５０’が形成された中間フィルム１４０は、中間フィルム１４０の一方の面に接着剤を塗布することで得られる。また、熱伝導層１６０が形成された下層フィルム１７０は、下層フィルム１７０の一方の面に所定のパターンで金属薄膜を形成することで得られる。図６Ａは、チップ本体１３０の平面図であり、図６Ｂは、中間フィルム１４０の平面図（接着剤層１５０’が形成されていない面）であり、図６Ｃは、下層フィルム１７０の平面図（熱伝導層１６０が形成されている面）である。
【００３９】
次に、図５Ｂに示されるように、中間フィルム１４０と、熱伝導層１６０が形成された下層フィルム１７０とを接着剤層１５０’を介して接着する。これにより、中間フィルム１４０、接着層１５０、熱伝導層１６０および下層フィルム１７０からなる積層体を得ることができる。硬化前の接着剤は形状を自由に変えることができるため、下層フィルム１７０上に形成された熱伝導層１６０は、接着層１５０と隙間なく接触する（図３Ｃ参照）。
【００４０】
最後に、図５Ｃに示されるように、チップ本体１３０と、中間フィルム１４０および下層フィルム１７０を含む積層体とを熱圧着により接合して、マイクロチップ１００を形成する。熱伝導層１６０の周囲に隙間はないため、過剰に高温で熱圧着をする必要はない。したがって、中間フィルム１４０および下層フィルム１７０が変形してしまうことはない。
【００４１】
チップ本体１３０と積層体（中間フィルム１４０、接着層１５０、熱伝導層１６０および下層フィルム１７０）とを接合する前に、チップ本体１３０の接着面および下層フィルム１７０の接着面に予めアライメントマーク（図示せず）を形成することが好ましい。チップ本体１３０の接着面および下層フィルム１７０の接着面にアライメントマークを形成することで、チップ本体１３０と積層体との位置合せを容易にすることができる。チップ本体１３０については、チップ本体１３０を成形するときにアライメントマークを容易に形成することができる。また、下層フィルム１７０については、下層フィルム１７０の上に熱伝導層１６０を形成するのと同時に、アライメントマークを容易に形成することができる。
【００４２】
［効果］
実施の形態１のマイクロチップ１００では、中間フィルム１４０と下層フィルム１７０または熱伝導層１６０との間が接着層により隙間なく強固に接着されている。また、チップ本体１３０と中間フィルム１４０との間に、金属などの異なる材料からなる部材が存在しないため、チップ本体１３０と中間フィルム１４０との間も隙間なく強固に接合される。したがって、実施の形態１のマイクロチップ１００では、第１の領域１１０に提供された液体が第２の領域１２０や外部などに漏出することはない。
【００４３】
なお、これまでの説明では、熱伝導層１６０の第２の領域１２０側の端部をチップ本体１３０の貫通孔内に配置する例について説明したが、熱伝導層１６０の第２の領域１２０側の端部はチップ本体１３０の貫通孔内に配置されていなくてもよい。すなわち、図７に示されるように、伝達機能層１６０の第２の領域１２０側の端部が外部に直接露出していてもよい。
【００４４】
（実施の形態２）
実施の形態２では、電気泳動を行うことができるマイクロ流路チップについて説明する。
【００４５】
［マイクロ流路チップの構成］
図８および図９は、実施の形態２のマイクロ流路チップの構成を示す図である。図８Ａは平面図であり、図８Ｂは底面図である。また、図９Ａは、図８Ａおよび図８Ｂに示されるＤ−Ｄ線の断面図であり、図９Ｂは、Ｅ−Ｅ線の断面図であり、図９Ｃは、Ｆ−Ｆ線の断面図である。
【００４６】
図８Ａに示されるように、マイクロ流路チップ２００は、有底の凹部を４つ有する板状のデバイスである。後述するように、２つの凹部は、流路２１０ｃにより互いに接続されており、それぞれ流路２１０ｃ内への液体の提供および除去に使用される第１の領域２１０ａ，２１０ｂとして機能する。また、残る２つの凹部は、それぞれ電極棒が挿入される第２の領域２２０ａ，２２０ｂとして機能する（図１０参照）。
【００４７】
実施の形態２のマイクロ流路チップ２００は、有底の凹部を４つ有する点、凹部間を接続する流路を有する点、および伝達機能層として電気伝導層を有する点において実施の形態１のマイクロチップ１００と異なる。そこで、これらの点を中心にマイクロ流路チップ２００について説明する。各構成要素の材料や厚さなどは、実施の形態１のマイクロチップ１００と同じである。
【００４８】
図８Ａおよび図９Ａに示されるように、マイクロ流路チップ２００は、チップ本体（基板）２３０、中間フィルム２４０、接着層２５０、電気伝導層（伝達機能層）２６０ａ，２６０ｂ、および下層フィルム２７０を有する。
【００４９】
チップ本体２３０は、透明な略矩形の樹脂基板であり、４つの貫通孔を有する（図１１Ａ参照）。４つの貫通孔は、下層フィルム２７０により中間フィルム２４０側の開口部が閉塞されることで、有底の凹部（第１の領域２１０ａ，２１０ｂおよび第２の領域２２０ａ，２２０ｂ）となる。
【００５０】
また、チップ本体２３０の中間フィルム２４０側の面には、第１の領域２１０ａを形成する貫通孔と第１の領域２１０ｂを形成する貫通孔とを接続する微細溝が形成されている（図１１Ａ参照）。この微細溝は、中間フィルム２４０により開口部が閉塞されることで、第１の領域２１０ａおよび第１の領域２１０ｂを接続する流路２１０ｃとなる（図９Ｂ参照）。微細溝の断面形状は、特に限定されないが、例えば一辺の長さ（幅および深さ）が数十μｍ程度の略矩形である。
【００５１】
中間フィルム２４０は、チップ本体２３０の微細溝が形成された面に接合された、透明な略矩形の樹脂フィルムである。中間フィルム２４０には、チップ本体２３０の貫通孔に対応する位置に４つの貫通孔を有する（図１１Ｂ参照）。すなわち、チップ本体２３０の貫通孔は、中間フィルム２４０の貫通孔と連通している。一方、チップ本体２３０の微細溝に対応する位置には、貫通孔は有していない。したがって、中間フィルム２４０は、流路２１０ｃの底面として機能する（図９Ｂ参照）。
【００５２】
接着層２５０は、中間フィルム２４０と下層フィルム２７０または電気伝導層２６０ａ，２６０ｂとの間に配置された層である。接着層２５０は、中間フィルム２４０と下層フィルム２７０、および中間フィルム２４０と電気伝導層２６０ａ，２６０ｂとを接着している。
【００５３】
電気伝導層（伝達機能層）２６０ａ，２６０ｂは、接着層２５０と下層フィルム２７０との間に配置された、導電性を有する層である。たとえば、電気伝導層２６０ａ，２６０ｂは、導電性インク層（例えばカーボンインク層）や金属薄膜などである。電気伝導層２６０ａは、一方の端部が第１の領域２１０ａで露出し、かつ他方の端部が第２の領域２２０ａで露出している。同様に、電気伝導層２６０ｂは、一方の端部が第１の領域２１０ｂで露出し、かつ他方の端部が第２の領域２２０ｂで露出している（図８Ａ参照）。電気伝導層２６０ａは、第１の領域２１０ａと第２の領域２２０ａとを電気的に接続する。同様に、電気伝導層２６０ｂは、第１の領域２１０ｂと第２の領域２２０ｂとを電気的に接続する。電気伝導層２６０ａ，２６０ｂは、接着層２５０と隙間なく接触した状態で、接着層２５０と下層フィルム２７０との間に配置されている（図９Ｃ参照）。たとえば、電気伝導層２６０ａ，２６０ｂは、接着層２５０内に埋没した状態で、接着層２５０と下層フィルム２７０との間に配置されている。
【００５４】
下層フィルム２７０は、中間フィルム２４０上に接着層２５０を介して接着された、透明な略矩形の樹脂フィルムである。前述の通り、下層フィルム２７０は、チップ本体２３０の貫通孔の一方の開口部を閉塞している。
【００５５】
［マイクロ流路チップの使用方法］
図１０は、実施の形態２のマイクロ流路チップ２００の使用態様を説明するための断面図である。図１０に示されるように、第１の領域２１０ａ，２１０ｂから流路２１０ｃ内に電解液や液体試料などの液体２８０が提供される。また、第２の領域２２０ａ，２２０ｂ内に電極棒２９０ａ，２９０ｂがそれぞれ挿入される。電極棒２９０ａ，２９０ｂは、それぞれ、電気伝導層２６０ａ，２６０ｂと接触している。この状態で電極棒２９０ａ，２９０ｂ間に電圧を印加すると、流路２１０ｃ内において電気泳動が行われる。このとき、流路２１０ｃの所定の位置において蛍光強度を測定することで、電気泳動の結果をリアルタイムに得ることができる。
【００５６】
［マイクロ流路チップの製造方法］
実施の形態２のマイクロ流路チップ２００は、実施の形態１のマイクロチップ１００と同様の手順で製造することができる。
【００５７】
図１１は、マイクロ流路チップ２００を製造する際に用いられる各構成要素の平面図である。図１１Ａは、チップ本体２３０の平面図であり、図１１Ｂは、中間フィルム２４０の平面図（接着剤層２５０’が形成されていない面）であり、図１１Ｃは、下層フィルム２７０の平面図（電気伝導層２６０ａ，２６０ｂが形成されている面）である。
【００５８】
中間フィルム２４０と下層フィルム２７０とを接着剤層２５０’を介して接着した後、得られた積層体とチップ本体２３０とを熱圧着により接合することで、マイクロ流路チップ２００を製造することができる。このとき、チップ本体２３０と接着剤層２５０’との間に中間フィルム２４０が存在するため、流路２１０ｃのサイズおよび形状が接着剤層２５０’の影響により変化することはない。
【００５９】
［効果］
実施の形態２のマイクロ流路チップ２００では、実施の形態１のマイクロチップ１００と同様に、第１の領域２１０ａ，２１０ｂおよび流路２１０ｃに提供された液体が第２の領域２２０ａ，２２０ｂや外部などに漏出しない。また、製造工程において流路２１０ｃのサイズおよび形状が変化しないので、流路２１０ｃのサイズおよび形状を高精度に制御することができる。
【００６０】
なお、これまでの説明では、２つの第１の領域２１０ａ，２１０ｂがいずれも開口部を有する例について説明したが、２つの第１の領域２１０ａ，２１０ｂのうちの一方は開口部を有していなくてもよい。すなわち、図１２に示されるように、第１の領域２１０ａが開口部を有していれば、第１の領域２１０ｂは開口部を有していなくてもよい。この場合、チップ本体２３０の第１の領域２１０ａに対応する領域には、貫通孔が形成される。一方、チップ本体２３０の第１の領域２１０ｂに対応する領域には、中間フィルム２４０側の面に開口部を有する凹部が形成される。流路２１０ｃ内への液体の導入を容易にするために、第１の領域２１０ｂに連通する空気孔を形成してもよい。
【００６１】
また、図７に示される実施の形態１のマイクロチップ１００と同様に、電気伝導層２６０ａ，２６０ｂの第２の領域２２０ａ，２２０ｂ側の端部は外部に直接露出していてもよい。
【００６２】
（実施の形態３）
実施の形態３では、電気泳動を行うことができるマイクロ流路チップであって、蛍光強度をより正確に測定するための検出窓を有するマイクロ流路チップについて説明する。
【００６３】
［マイクロ流路チップの構成］
図１３および図１４は、実施の形態３のマイクロ流路チップの構成を示す図である。図１３Ａは平面図であり、図１３Ｂは底面図である。また、図１４は、図１３Ａおよび図１３Ｂに示されるＧ−Ｇ線の断面図である。
【００６４】
実施の形態３のマイクロ流路チップ３００は、下層フィルムに貫通孔（検出窓）を有する点において実施の形態２のマイクロ流路チップ２００と異なる。そこで、実施の形態２のマイクロ流路チップ２００と同じ構成要素については同一の符番を付し、説明を省略する。
【００６５】
図１３Ａおよび図１４に示されるように、マイクロ流路チップ３００は、チップ本体（基板）２３０、中間フィルム２４０、接着層２５０、電気伝導層（伝達機能層）２６０ａ，２６０ｂ、および下層フィルム３７０を有する。
【００６６】
下層フィルム３７０は、中間フィルム２４０上に接着層２３０を介して接着された、透明な略矩形の樹脂フィルムである。下層フィルム３７０は、チップ本体２３０の貫通孔の一方の開口部を閉塞している。下層フィルム３７０は、チップ本体２３０の微細溝に対応する位置に貫通孔３７２を有する（図１３Ｂおよび図１６Ｃ参照）。
【００６７】
［マイクロ流路チップの使用方法］
図１５は、実施の形態３のマイクロ流路チップ３００の使用態様を説明するための断面図である。図１５に示されるように、第１の領域２１０ａ，２１０ｂから流路２１０ｃ内に電解液や試料を含む液体２８０が提供される。また、第２の領域２２０ａ，２２０ｂ内に電極棒２９０ａ，２９０ｂがそれぞれ挿入される。この状態で電極棒２９０ａ，２９０ｂに電圧を印加すると、流路２１０ｃ内において電気泳動が行われる（図中の矢印参照）。同時に、マイクロ流路チップ３００の下層フィルム３７０側から、流路２１０ｃの所定の検出位置に励起光３８０を照射して、当該位置における蛍光強度をリアルタイムに測定する。このように、流路２１０ｃ内を泳動されている物質の蛍光強度をリアルタイムに測定することで、電気泳動の結果をリアルタイムに得ることができる。
【００６８】
中間フィルム２４０、接着層２５０および下層フィルム３７０は、いずれも樹脂を含むため、蛍光強度を測定する際のノイズとなる自家蛍光を発生することがある。実施の形態３のマイクロ流路チップ３００では、下層フィルム３７０に貫通孔３７２が設けられているため、励起光３８０および蛍光（図示せず）は、中間フィルム２４０のみを通過し、接着層２５０および下層フィルム３７０を通過しない。したがって、実施の形態３のマイクロ流路チップ３００を用いることで、自家蛍光の影響を抑制して、より高精度に蛍光強度を測定することができる。
【００６９】
［マイクロ流路チップの製造方法］
実施の形態３のマイクロ流路チップ３００は、実施の形態２のマイクロ流路チップ２００と同様の手順で製造することができる。
【００７０】
図１６は、マイクロ流路チップ３００を製造する際に用いられる各構成要素の平面図である。図１６Ａは、チップ本体２３０の平面図であり、図１６Ｂは、中間フィルム２４０の平面図（接着剤層２５０’が形成されていない面）であり、図１６Ｃは、下層フィルム３７０の平面図（電気伝導層２６０ａ，２６０ｂが形成されている面）である。
【００７１】
実施の形態２のマイクロ流路チップ２００と同様に、中間フィルム２４０と下層フィルム３７０とを接着剤層２５０’を介して接着した後、得られた積層体とチップ本体２３０とを熱圧着により接合することで、マイクロ流路チップ３００を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の流体取扱装置は、例えば、科学分野や医学分野などにおいて使用されるマイクロチップまたはマイクロ流路チップとして有用である。また、本発明の流体取扱システムは、例えば、微量な物質の分析を高精度かつ高速に行うシステムとして有用である。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 微細溝
２０ チップ本体
３０ 電極層
４０ フィルム
５０ 隙間
６０ 接着剤
１００ マイクロチップ
１１０，２１０ａ，２１０ｂ 第１の領域
１２０，２２０ａ，２２０ｂ 第２の領域
１３０，２３０ チップ本体
１４０，２４０ 中間フィルム
１５０，２５０ 接着層
１５０’，２５０’ 接着剤層
１６０ 熱伝導層
１７０，２７０，３７０ 下層フィルム
１８０，２８０ 液体
１９０ 電熱ヒータ
２００，３００ マイクロ流体チップ
２１０ｃ 流路
２６０ａ，２６０ｂ 電気伝導層
２９０ａ，２９０ｂ 電極棒
３７２ 貫通孔
３８０ 励起光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体試料の分析や処理などに用いられる流体取扱装置および前記流体取扱装置を有する流体取扱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生化学や分析化学などの科学分野または医学分野において、タンパク質や核酸（例えばＤＮＡ）などの微量な物質の分析を高精度かつ高速に行うために、マイクロ分析システムが使用されている。
【０００３】
マイクロ分析システムの一例として、微細な流路を有するマイクロ流路チップを用いて電気泳動を行うシステムがある。このシステムでは、マイクロ流路チップの流路内に泳動液（緩衝液）および試料を導入した後、試料の電気泳動を行う。流路の両端にはリザーバ（凹部）が形成されており、これらのリザーバから流路内に泳動液および試料が導入される。泳動液および試料を導入した後、これら２つのリザーバに電極棒をそれぞれ挿入して、電極間に電圧を印加する。一般的に、このようなマイクロ流路チップは、微細溝（流路）および貫通孔（リザーバ）が形成されたチップ本体にフィルムを接合することで作製される。
【０００４】
上述のように、従来のマイクロ流路チップでは、リザーバ内に電極棒を挿入して電気泳動を行っていた。しかしながら、従来のマイクロ流路チップでは、リザーバ内に電極棒を挿入するときに、泳動液および試料が汚染されてしまう可能性がある。また、従来のマイクロ流路チップでは、電気泳動を行うたびにリザーバ内に電極棒を挿入しなければならない。このように、従来のマイクロ流路チップには、コンタミネーションおよび作業の煩雑性の問題があった。
【０００５】
このような問題を解決すべく、リザーバ内または流路内に電極層を配置したマイクロ流路チップが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。たとえば、特許文献１に記載のマイクロ流路チップでは、流路の両端にリザーバが形成されており、これら２つのリザーバ内にそれぞれ電極層が配置されている。これら２つの電極層は、それぞれリザーバ外の端子に接続されている。したがって、外部電極をこれらの端子に接続することで、電極棒をリザーバ内に挿入することなく、電気泳動を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６９３９４５１号明細書
【特許文献２】特開２００５−１２７７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１，２に記載の技術では、チップ本体に接合されるフィルムの上に金属薄膜や導電性インク層などを形成することで、電極層を形成している。この後、電極層を形成されたフィルムとチップ本体とを接合することで、マイクロ流路チップが作製される。
【０００８】
図１Ａは、電極層を有するマイクロ流路チップの従来の製造方法を説明するための断面図である。図１Ａに示されるように、微細溝１０が形成されたチップ本体２０と、電極層３０が形成されたフィルム４０とを熱圧着により接合することで、マイクロ流路チップが作製される。
【０００９】
しかしながら、このような製造方法では、図１Ｂに示されるように、電極層３０の厚みにより電極層３０の周囲に隙間５０が生じてしまうおそれがある。このように電極層３０の周囲に隙間５０が生じてしまうと、リザーバ内または流路内の液体が外部に漏出してしまい、安全性の面から問題がある。
【００１０】
隙間の発生を防止する手段として、チップ本体とフィルムとを高温で熱圧着することが考えられる。ところが、高温で熱圧着した場合、図１Ｃに示されるように、流路の底面を構成するフィルム４０が変形してしまうおそれがある。このようにフィルム４０が変形してしまうと、流路の断面積が変わってしまい、高精度の分析を行うことができなくなってしまう。
【００１１】
また、チップ本体とフィルムとを熱圧着する方法では、チップ本体２０の材料（例えば樹脂）と電極層３０の材料（例えばカーボンインク）とが異なるため、チップ本体２０と電極層３０との密着性が低いという問題もある。
【００１２】
一方、チップ本体とフィルムとを接合する別の手段として、接着剤を用いて接着することも考えられる。ところが、図１Ｄに示されるように、接着剤を用いて接着した場合も、接着剤６０がはみ出ることにより、流路の断面積が変わってしまうおそれがある。
【００１３】
以上のように、従来の技術では、伝達機能層（例えば電極層）が形成されている流体取扱装置（例えばマイクロ流路チップ）であって、流路やリザーバなどのサイズおよび形状が高精度に制御されており、かつ伝達機能層の周囲に隙間がない流体取扱装置を製造することが困難であった。
【００１４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電気または熱を伝達する伝達機能層が形成されている流体取扱装置であって、流路やリザーバなどのサイズおよび形状が高精度に制御されており、かつ伝達機能層の周囲に隙間がない流体取扱装置を提供することを目的とする。また、本発明は、この流体取扱装置を有する流体取扱システムを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の流体取扱装置は、貫通孔または凹部が形成された基板と；前記基板の一方の面に接合された、孔を有する中間フィルムと；前記中間フィルム上に配置された下層フィルムと；前記下層フィルムの前記中間フィルム側の面の一部を被覆するように形成された、電気または熱を伝達する伝達機能層と；前記中間フィルムと前記下層フィルムまたは前記伝達機能層との間に配置された、前記中間フィルムと前記下層フィルムまたは前記伝達機能層とを接着する接着層とを有し；前記基板の前記伝達機能層の一端に対応する部分には、第１の領域を形成する貫通孔または凹部が形成されており；前記第１の領域を形成する貫通孔または凹部の前記下層フィルム側の開口部は、前記中間フィルムの前記孔に連通するとともに、前記下層フィルムにより閉塞されており；前記基板の前記伝達機能層の他端に対応する部分には、外部に連通する第２の領域が形成されており；前記伝達機能層は、前記第１の領域と前記第２の領域との間を電気的または熱的に接続しており；前記伝達機能層は、前記接着層と隙間なく接触した状態で、前記接着層と前記下層フィルムとの間に配置されている、構成を採る。
【００１６】
本発明の流体取扱システムは、上記流体取扱装置を備える構成を採る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、流路やリザーバなどから液体が外部に漏出してしまうことがなく、かつ流路やリザーバなどのサイズおよび形状が高精度に制御されている流体取扱装置を提供することができる。本発明の流体取扱装置を用いることで、より高精度かつ安全に試料の分析や処理などを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１Ａは従来のマイクロ流路チップの製造方法を説明するための断面図である。図１Ｂ〜図１Ｃは従来のマイクロ流路チップの製造方法の問題点を説明するための断面図である。
【図２】図２Ａは実施の形態１のマイクロチップの平面図である。図２Ｂは実施の形態１のマイクロチップの底面図である。
【図３】図３Ａは図２Ａに示されるマイクロチップのＡ−Ａ線の断面図である。図３Ｂは図２Ａに示されるマイクロチップのＢ−Ｂ線の断面図である。図３Ｃは図２Ａに示されるマイクロチップのＣ−Ｃ線の断面図である。
【図４】実施の形態１のマイクロチップの使用態様を説明するための断面図である。
【図５】実施の形態１のマイクロチップの製造工程を説明するための断面図である。
【図６】図６Ａは実施の形態１のマイクロチップのチップ本体の平面図である。図６Ｂは実施の形態１のマイクロチップの中間フィルムの平面図である。図６Ｃは実施の形態１のマイクロチップの下層フィルムの平面図である。
【図７】実施の形態１のマイクロチップの別の例の断面図である。
【図８】図８Ａは実施の形態２のマイクロ流路チップの平面図である。図８Ｂは実施の形態２のマイクロ流路チップの底面図である。
【図９】図９Ａは図８Ａに示されるマイクロ流路チップのＤ−Ｄ線の断面図である。図９Ｂは図８Ａに示されるマイクロ流路チップのＥ−Ｅ線の断面図である。図９Ｃは図８Ａに示されるマイクロ流路チップのＦ−Ｆ線の断面図である。
【図１０】実施の形態２のマイクロ流路チップの使用態様を説明するための断面図である。
【図１１】図１１Ａは実施の形態２のマイクロ流路チップのチップ本体の平面図である。図１１Ｂは実施の形態２のマイクロ流路チップの中間フィルムの平面図である。図１１Ｃは実施の形態２のマイクロ流路チップの下層フィルムの平面図である。
【図１２】実施の形態２のマイクロ流路チップの別の例の断面図である。
【図１３】図１３Ａは実施の形態３のマイクロ流路チップの平面図である。図１３Ｂは実施の形態３のマイクロ流路チップの底面図である。
【図１４】図１３Ａに示されるマイクロ流路チップのＧ−Ｇ線の断面図である。
【図１５】実施の形態３のマイクロ流路チップの使用態様を説明するための断面図である。
【図１６】図１６Ａは実施の形態３のマイクロ流路チップのチップ本体の平面図である。図１６Ｂは実施の形態３のマイクロ流路チップの中間フィルムの平面図である。図１６Ｃは実施の形態３のマイクロ流路チップの下層フィルムの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明の流体取扱装置の代表例として「マイクロ（流路）チップ」について説明する。
【００２０】
なお、本明細書において、「フィルム」とは、薄い平板状の部材を意味する。たとえば、「樹脂フィルム」には、樹脂薄膜（フィルム）だけでなく、樹脂薄板も含まれる。
【００２１】
（実施の形態１）
実施の形態１では、試薬や液体試料などの液体を加熱処理することができるマイクロチップについて説明する。
【００２２】
［マイクロチップの構成］
図２および図３は、実施の形態１のマイクロチップの構成を示す図である。図２Ａは平面図であり、図２Ｂは底面図である。また、図３Ａは、図２Ａおよび図２Ｂに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図３Ｂは、Ｂ−Ｂ線の断面図であり、図３Ｃは、Ｃ−Ｃ線の断面図である。
【００２３】
図２Ａおよび図３Ａに示されるように、マイクロチップ１００は、有底の凹部を２つ有する板状のデバイスである。後述するように、一方の凹部は、試薬や液体試料などの液体を提供される第１の領域１１０として機能する。他方の凹部は、電熱ヒータが挿入される第２の領域１２０として機能する（図４参照）。
【００２４】
図２Ａおよび図３Ａに示されるように、マイクロチップ１００は、チップ本体（基板）１３０、中間フィルム１４０、接着層１５０、熱伝導層（伝達機能層）１６０および下層フィルム１７０を有する。
【００２５】
チップ本体１３０は、透明な略矩形の樹脂基板であり、２つの貫通孔を有する（図６Ａ参照）。２つの貫通孔は、下層フィルム１７０により中間フィルム１４０側の開口部が閉塞されることで、それぞれ有底の凹部（第１の領域１１０および第２の領域１２０）となる（図３Ａ参照）。貫通孔の形状は、特に限定されないが、例えば略円柱状である。チップ本体１３０の厚さは、特に限定されないが、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍである。また、貫通孔の直径は、特に限定されないが、例えば２ｍｍ程度である。
【００２６】
チップ本体（基板）１３０を構成する樹脂の種類は、特に限定されず、公知の樹脂から用途に応じて適宜選択することができる。チップ本体１３０を構成する樹脂の例には、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、塩化ビニール、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリエチレンなどが含まれる。
【００２７】
中間フィルム１４０は、チップ本体１３０の一方の面に接合された、透明な略矩形の樹脂フィルムである。たとえば、中間フィルム１４０は、熱圧着によりチップ本体１３０に接合されている。中間フィルム１４０は、チップ本体１３０の２つの貫通孔に対応する位置に２つの貫通孔を有する（図６Ｂ参照）。すなわち、チップ本体１３０の貫通孔は、中間フィルム１４０の貫通孔と連通している。中間フィルム１４０の厚さは、特に限定されないが、例えば１００μｍ程度である。また、貫通孔の直径は、特に限定されないが、例えば１.８ｍｍ程度である。
【００２８】
中間フィルム１４０を構成する樹脂の種類は、特に限定されず、公知の樹脂から用途に応じて適宜選択することができる。中間フィルム１４０を構成する樹脂の例は、チップ本体１３０を構成する樹脂の例と同じである。チップ本体１３０と中間フィルム１４０との密着性を向上させる観点からは、中間フィルム１４０を構成する樹脂は、チップ本体１３０を構成する樹脂と同一であることが好ましい。
【００２９】
接着層１５０は、中間フィルム１４０と下層フィルム１７０または熱伝導層１６０との間に配置された層である。接着層１５０は、中間フィルム１４０と下層フィルム１７０、および中間フィルム１４０と熱伝導層１６０とを接着している。
【００３０】
図３Ｃに示されるように、接着層１５０の厚みは、熱伝導層１６０と接触しない領域（下層フィルム１７０と直接接触する領域）と、熱伝導層１６０と接触する領域とで異なっていてもよい。たとえば、熱伝導層１６０と接触しない領域における接着層１５０の厚みは、熱伝導層１６０の厚みとその上の接着層１５０の厚みとの和とほぼ同じ厚さであってもよい。その結果、中間フィルム１４０と下層フィルム１７０との間隔は、熱伝導層１６０の有無に関わらずほぼ一定となる。熱伝導層１６０と接触しない領域の接着層１５０の厚みは、熱伝導層１６０の厚みより大きければ特に限定されないが、例えば２０μｍ程度である。
【００３１】
後述するように、接着層１５０は、接着剤を硬化させることで形成される。接着層１５０を形成する際に使用される接着剤の種類は、耐熱性を有し、かつ硬化後の剥離強度が強いものであれば特に限定されない。
【００３２】
熱伝導層（伝達機能層）１６０は、接着層１５０と下層フィルム１７０との間に配置された、熱伝導性を有する層である。たとえば、熱伝導層１６０は、金属薄膜などである。熱伝導層１６０は、一方の端部が第１の領域１１０で露出し、かつ他方の端部が第２の領域１２０で露出している（図２Ａおよび図３Ａ参照）。熱伝導層１６０は、第１の領域１１０と第２の領域１２０とを熱的に接続する。熱伝導層１６０の厚さは、特に限定されないが、例えば１０μｍ程度である。
【００３３】
図３Ｃに示されるように、熱伝導層１６０は、接着層１５０と隙間なく接触した状態で、接着層１５０と下層フィルム１７０との間に配置されている。たとえば、熱伝導層１６０は、接着層１５０内に埋没した状態で、接着層１５０と下層フィルム１７０との間に配置されている。熱伝導層１６０の周囲は接着層１５０で充填されており、熱伝導層１６０の周囲には隙間が存在しない（図１Ｂと図３Ｃとを比較参照）。
【００３４】
下層フィルム１７０は、中間フィルム１４０上に接着層１５０を介して接着された、透明な略矩形の樹脂フィルムである。前述の通り、下層フィルム１７０は、チップ本体１３０の貫通孔の一方の開口部を閉塞している。下層フィルム１７０の厚さは、特に限定されないが、例えば１００μｍ程度である。
【００３５】
下層フィルム１７０を構成する樹脂の種類は、特に限定されず、公知の樹脂から用途に応じて適宜選択することができる。下層フィルム１７０を構成する樹脂の例は、チップ本体１３０を構成する樹脂の例と同じである。下層フィルム１７０を構成する樹脂の種類は、チップ本体１３０または中間フィルム１４０を構成する樹脂の種類と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３６】
［マイクロチップの使用方法］
図４は、実施の形態１のマイクロチップ１００の使用態様を説明するための断面図である。図４に示されるように、マイクロチップ１００の第１の領域１１０に試薬や液体試料などの液体１８０が提供される。また、マイクロチップ１００の第２の領域１２０内に電熱ヒータ１９０が挿入される。電熱ヒータ１９０は、熱伝導層１６０と接触している。この状態で電熱ヒータ１９０を加熱すると、熱伝導層１６０を介して熱が第２の領域１２０から第１の領域１１０に伝わり、液体１８０が加熱される。このとき、熱伝導層１６０の周囲には隙間が無いため（図３Ｃ参照）、第１の領域１１０内の液体１８０は、第２の領域１２０側に漏出しない。
【００３７】
［マイクロチップの製造方法］
次に、図５および図６を参照して、実施の形態１のマイクロチップ１００の製造方法について説明する。
【００３８】
まず、図５Ａに示されるように、チップ本体１３０、接着剤層１５０’（硬化前の接着剤からなる層）が形成された中間フィルム１４０、および熱伝導層１６０が形成された下層フィルム１７０を準備する。たとえば、接着剤層１５０’が形成された中間フィルム１４０は、中間フィルム１４０の一方の面に接着剤を塗布することで得られる。また、熱伝導層１６０が形成された下層フィルム１７０は、下層フィルム１７０の一方の面に所定のパターンで金属薄膜を形成することで得られる。図６Ａは、チップ本体１３０の平面図であり、図６Ｂは、中間フィルム１４０の平面図（接着剤層１５０’が形成されていない面）であり、図６Ｃは、下層フィルム１７０の平面図（熱伝導層１６０が形成されている面）である。
【００３９】
次に、図５Ｂに示されるように、中間フィルム１４０と、熱伝導層１６０が形成された下層フィルム１７０とを接着剤層１５０’を介して接着する。これにより、中間フィルム１４０、接着層１５０、熱伝導層１６０および下層フィルム１７０からなる積層体を得ることができる。硬化前の接着剤は形状を自由に変えることができるため、下層フィルム１７０上に形成された熱伝導層１６０は、接着層１５０と隙間なく接触する（図３Ｃ参照）。
【００４０】
最後に、図５Ｃに示されるように、チップ本体１３０と、中間フィルム１４０および下層フィルム１７０を含む積層体とを熱圧着により接合して、マイクロチップ１００を形成する。熱伝導層１６０の周囲に隙間はないため、過剰に高温で熱圧着をする必要はない。したがって、中間フィルム１４０および下層フィルム１７０が変形してしまうことはない。
【００４１】
チップ本体１３０と積層体（中間フィルム１４０、接着層１５０、熱伝導層１６０および下層フィルム１７０）とを接合する前に、チップ本体１３０の接着面および下層フィルム１７０の接着面に予めアライメントマーク（図示せず）を形成することが好ましい。チップ本体１３０の接着面および下層フィルム１７０の接着面にアライメントマークを形成することで、チップ本体１３０と積層体との位置合せを容易にすることができる。チップ本体１３０については、チップ本体１３０を成形するときにアライメントマークを容易に形成することができる。また、下層フィルム１７０については、下層フィルム１７０の上に熱伝導層１６０を形成するのと同時に、アライメントマークを容易に形成することができる。
【００４２】
［効果］
実施の形態１のマイクロチップ１００では、中間フィルム１４０と下層フィルム１７０または熱伝導層１６０との間が接着層により隙間なく強固に接着されている。また、チップ本体１３０と中間フィルム１４０との間に、金属などの異なる材料からなる部材が存在しないため、チップ本体１３０と中間フィルム１４０との間も隙間なく強固に接合される。したがって、実施の形態１のマイクロチップ１００では、第１の領域１１０に提供された液体が第２の領域１２０や外部などに漏出することはない。
【００４３】
なお、これまでの説明では、熱伝導層１６０の第２の領域１２０側の端部をチップ本体１３０の貫通孔内に配置する例について説明したが、熱伝導層１６０の第２の領域１２０側の端部はチップ本体１３０の貫通孔内に配置されていなくてもよい。すなわち、図７に示されるように、伝達機能層１６０の第２の領域１２０側の端部が外部に直接露出していてもよい。
【００４４】
（実施の形態２）
実施の形態２では、電気泳動を行うことができるマイクロ流路チップについて説明する。
【００４５】
［マイクロ流路チップの構成］
図８および図９は、実施の形態２のマイクロ流路チップの構成を示す図である。図８Ａは平面図であり、図８Ｂは底面図である。また、図９Ａは、図８Ａおよび図８Ｂに示されるＤ−Ｄ線の断面図であり、図９Ｂは、Ｅ−Ｅ線の断面図であり、図９Ｃは、Ｆ−Ｆ線の断面図である。
【００４６】
図８Ａに示されるように、マイクロ流路チップ２００は、有底の凹部を４つ有する板状のデバイスである。後述するように、２つの凹部は、流路２１０ｃにより互いに接続されており、それぞれ流路２１０ｃ内への液体の提供および除去に使用される第１の領域２１０ａ，２１０ｂとして機能する。また、残る２つの凹部は、それぞれ電極棒が挿入される第２の領域２２０ａ，２２０ｂとして機能する（図１０参照）。
【００４７】
実施の形態２のマイクロ流路チップ２００は、有底の凹部を４つ有する点、凹部間を接続する流路を有する点、および伝達機能層として電気伝導層を有する点において実施の形態１のマイクロチップ１００と異なる。そこで、これらの点を中心にマイクロ流路チップ２００について説明する。各構成要素の材料や厚さなどは、実施の形態１のマイクロチップ１００と同じである。
【００４８】
図８Ａおよび図９Ａに示されるように、マイクロ流路チップ２００は、チップ本体（基板）２３０、中間フィルム２４０、接着層２５０、電気伝導層（伝達機能層）２６０ａ，２６０ｂ、および下層フィルム２７０を有する。
【００４９】
チップ本体２３０は、透明な略矩形の樹脂基板であり、４つの貫通孔を有する（図１１Ａ参照）。４つの貫通孔は、下層フィルム２７０により中間フィルム２４０側の開口部が閉塞されることで、有底の凹部（第１の領域２１０ａ，２１０ｂおよび第２の領域２２０ａ，２２０ｂ）となる。
【００５０】
また、チップ本体２３０の中間フィルム２４０側の面には、第１の領域２１０ａを形成する貫通孔と第１の領域２１０ｂを形成する貫通孔とを接続する微細溝が形成されている（図１１Ａ参照）。この微細溝は、中間フィルム２４０により開口部が閉塞されることで、第１の領域２１０ａおよび第１の領域２１０ｂを接続する流路２１０ｃとなる（図９Ｂ参照）。微細溝の断面形状は、特に限定されないが、例えば一辺の長さ（幅および深さ）が数十μｍ程度の略矩形である。
【００５１】
中間フィルム２４０は、チップ本体２３０の微細溝が形成された面に接合された、透明な略矩形の樹脂フィルムである。中間フィルム２４０には、チップ本体２３０の貫通孔に対応する位置に４つの貫通孔を有する（図１１Ｂ参照）。すなわち、チップ本体２３０の貫通孔は、中間フィルム２４０の貫通孔と連通している。一方、チップ本体２３０の微細溝に対応する位置には、貫通孔は有していない。したがって、中間フィルム２４０は、流路２１０ｃの底面として機能する（図９Ｂ参照）。
【００５２】
接着層２５０は、中間フィルム２４０と下層フィルム２７０または電気伝導層２６０ａ，２６０ｂとの間に配置された層である。接着層２５０は、中間フィルム２４０と下層フィルム２７０、および中間フィルム２４０と電気伝導層２６０ａ，２６０ｂとを接着している。
【００５３】
電気伝導層（伝達機能層）２６０ａ，２６０ｂは、接着層２５０と下層フィルム２７０との間に配置された、導電性を有する層である。たとえば、電気伝導層２６０ａ，２６０ｂは、導電性インク層（例えばカーボンインク層）や金属薄膜などである。電気伝導層２６０ａは、一方の端部が第１の領域２１０ａで露出し、かつ他方の端部が第２の領域２２０ａで露出している。同様に、電気伝導層２６０ｂは、一方の端部が第１の領域２１０ｂで露出し、かつ他方の端部が第２の領域２２０ｂで露出している（図８Ａ参照）。電気伝導層２６０ａは、第１の領域２１０ａと第２の領域２２０ａとを電気的に接続する。同様に、電気伝導層２６０ｂは、第１の領域２１０ｂと第２の領域２２０ｂとを電気的に接続する。電気伝導層２６０ａ，２６０ｂは、接着層２５０と隙間なく接触した状態で、接着層２５０と下層フィルム２７０との間に配置されている（図９Ｃ参照）。たとえば、電気伝導層２６０ａ，２６０ｂは、接着層２５０内に埋没した状態で、接着層２５０と下層フィルム２７０との間に配置されている。
【００５４】
下層フィルム２７０は、中間フィルム２４０上に接着層２５０を介して接着された、透明な略矩形の樹脂フィルムである。前述の通り、下層フィルム２７０は、チップ本体２３０の貫通孔の一方の開口部を閉塞している。
【００５５】
［マイクロ流路チップの使用方法］
図１０は、実施の形態２のマイクロ流路チップ２００の使用態様を説明するための断面図である。図１０に示されるように、第１の領域２１０ａ，２１０ｂから流路２１０ｃ内に電解液や液体試料などの液体２８０が提供される。また、第２の領域２２０ａ，２２０ｂ内に電極棒２９０ａ，２９０ｂがそれぞれ挿入される。電極棒２９０ａ，２９０ｂは、それぞれ、電気伝導層２６０ａ，２６０ｂと接触している。この状態で電極棒２９０ａ，２９０ｂ間に電圧を印加すると、流路２１０ｃ内において電気泳動が行われる。このとき、流路２１０ｃの所定の位置において蛍光強度を測定することで、電気泳動の結果をリアルタイムに得ることができる。
【００５６】
［マイクロ流路チップの製造方法］
実施の形態２のマイクロ流路チップ２００は、実施の形態１のマイクロチップ１００と同様の手順で製造することができる。
【００５７】
図１１は、マイクロ流路チップ２００を製造する際に用いられる各構成要素の平面図である。図１１Ａは、チップ本体２３０の平面図であり、図１１Ｂは、中間フィルム２４０の平面図（接着剤層２５０’が形成されていない面）であり、図１１Ｃは、下層フィルム２７０の平面図（電気伝導層２６０ａ，２６０ｂが形成されている面）である。
【００５８】
中間フィルム２４０と下層フィルム２７０とを接着剤層２５０’を介して接着した後、得られた積層体とチップ本体２３０とを熱圧着により接合することで、マイクロ流路チップ２００を製造することができる。このとき、チップ本体２３０と接着剤層２５０’との間に中間フィルム２４０が存在するため、流路２１０ｃのサイズおよび形状が接着剤層２５０’の影響により変化することはない。
【００５９】
［効果］
実施の形態２のマイクロ流路チップ２００では、実施の形態１のマイクロチップ１００と同様に、第１の領域２１０ａ，２１０ｂおよび流路２１０ｃに提供された液体が第２の領域２２０ａ，２２０ｂや外部などに漏出しない。また、製造工程において流路２１０ｃのサイズおよび形状が変化しないので、流路２１０ｃのサイズおよび形状を高精度に制御することができる。
【００６０】
なお、これまでの説明では、２つの第１の領域２１０ａ，２１０ｂがいずれも開口部を有する例について説明したが、２つの第１の領域２１０ａ，２１０ｂのうちの一方は開口部を有していなくてもよい。すなわち、図１２に示されるように、第１の領域２１０ａが開口部を有していれば、第１の領域２１０ｂは開口部を有していなくてもよい。この場合、チップ本体２３０の第１の領域２１０ａに対応する領域には、貫通孔が形成される。一方、チップ本体２３０の第１の領域２１０ｂに対応する領域には、中間フィルム２４０側の面に開口部を有する凹部が形成される。流路２１０ｃ内への液体の導入を容易にするために、第１の領域２１０ｂに連通する空気孔を形成してもよい。
【００６１】
また、図７に示される実施の形態１のマイクロチップ１００と同様に、電気伝導層２６０ａ，２６０ｂの第２の領域２２０ａ，２２０ｂ側の端部は外部に直接露出していてもよい。
【００６２】
（実施の形態３）
実施の形態３では、電気泳動を行うことができるマイクロ流路チップであって、蛍光強度をより正確に測定するための検出窓を有するマイクロ流路チップについて説明する。
【００６３】
［マイクロ流路チップの構成］
図１３および図１４は、実施の形態３のマイクロ流路チップの構成を示す図である。図１３Ａは平面図であり、図１３Ｂは底面図である。また、図１４は、図１３Ａおよび図１３Ｂに示されるＧ−Ｇ線の断面図である。
【００６４】
実施の形態３のマイクロ流路チップ３００は、下層フィルムに貫通孔（検出窓）を有する点において実施の形態２のマイクロ流路チップ２００と異なる。そこで、実施の形態２のマイクロ流路チップ２００と同じ構成要素については同一の符番を付し、説明を省略する。
【００６５】
図１３Ａおよび図１４に示されるように、マイクロ流路チップ３００は、チップ本体（基板）２３０、中間フィルム２４０、接着層２５０、電気伝導層（伝達機能層）２６０ａ，２６０ｂ、および下層フィルム３７０を有する。
【００６６】
下層フィルム３７０は、中間フィルム２４０上に接着層２３０を介して接着された、透明な略矩形の樹脂フィルムである。下層フィルム３７０は、チップ本体２３０の貫通孔の一方の開口部を閉塞している。下層フィルム３７０は、チップ本体２３０の微細溝に対応する位置に貫通孔３７２を有する（図１３Ｂおよび図１６Ｃ参照）。
【００６７】
［マイクロ流路チップの使用方法］
図１５は、実施の形態３のマイクロ流路チップ３００の使用態様を説明するための断面図である。図１５に示されるように、第１の領域２１０ａ，２１０ｂから流路２１０ｃ内に電解液や試料を含む液体２８０が提供される。また、第２の領域２２０ａ，２２０ｂ内に電極棒２９０ａ，２９０ｂがそれぞれ挿入される。この状態で電極棒２９０ａ，２９０ｂに電圧を印加すると、流路２１０ｃ内において電気泳動が行われる（図中の矢印参照）。同時に、マイクロ流路チップ３００の下層フィルム３７０側から、流路２１０ｃの所定の検出位置に励起光３８０を照射して、当該位置における蛍光強度をリアルタイムに測定する。このように、流路２１０ｃ内を泳動されている物質の蛍光強度をリアルタイムに測定することで、電気泳動の結果をリアルタイムに得ることができる。
【００６８】
中間フィルム２４０、接着層２５０および下層フィルム３７０は、いずれも樹脂を含むため、蛍光強度を測定する際のノイズとなる自家蛍光を発生することがある。実施の形態３のマイクロ流路チップ３００では、下層フィルム３７０に貫通孔３７２が設けられているため、励起光３８０および蛍光（図示せず）は、中間フィルム２４０のみを通過し、接着層２５０および下層フィルム３７０を通過しない。したがって、実施の形態３のマイクロ流路チップ３００を用いることで、自家蛍光の影響を抑制して、より高精度に蛍光強度を測定することができる。
【００６９】
［マイクロ流路チップの製造方法］
実施の形態３のマイクロ流路チップ３００は、実施の形態２のマイクロ流路チップ２００と同様の手順で製造することができる。
【００７０】
図１６は、マイクロ流路チップ３００を製造する際に用いられる各構成要素の平面図である。図１６Ａは、チップ本体２３０の平面図であり、図１６Ｂは、中間フィルム２４０の平面図（接着剤層２５０’が形成されていない面）であり、図１６Ｃは、下層フィルム３７０の平面図（電気伝導層２６０ａ，２６０ｂが形成されている面）である。
【００７１】
実施の形態２のマイクロ流路チップ２００と同様に、中間フィルム２４０と下層フィルム３７０とを接着剤層２５０’を介して接着した後、得られた積層体とチップ本体２３０とを熱圧着により接合することで、マイクロ流路チップ３００を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の流体取扱装置は、例えば、科学分野や医学分野などにおいて使用されるマイクロチップまたはマイクロ流路チップとして有用である。また、本発明の流体取扱システムは、例えば、微量な物質の分析を高精度かつ高速に行うシステムとして有用である。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 微細溝
２０ チップ本体
３０ 電極層
４０ フィルム
５０ 隙間
６０ 接着剤
１００ マイクロチップ
１１０，２１０ａ，２１０ｂ 第１の領域
１２０，２２０ａ，２２０ｂ 第２の領域
１３０，２３０ チップ本体
１４０，２４０ 中間フィルム
１５０，２５０ 接着層
１５０’，２５０’ 接着剤層
１６０ 熱伝導層
１７０，２７０，３７０ 下層フィルム
１８０，２８０ 液体
１９０ 電熱ヒータ
２００，３００ マイクロ流体チップ
２１０ｃ 流路
２６０ａ，２６０ｂ 電気伝導層
２９０ａ，２９０ｂ 電極棒
３７２ 貫通孔
３８０ 励起光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔または凹部が形成された基板と、
前記基板の一方の面に接合された、孔を有する中間フィルムと、
前記中間フィルム上に配置された下層フィルムと、
前記下層フィルムの前記中間フィルム側の面の一部を被覆するように形成された、電気または熱を伝達する伝達機能層と、
前記中間フィルムと前記下層フィルムまたは前記伝達機能層との間に配置された、前記中間フィルムと前記下層フィルムまたは前記伝達機能層とを接着する接着層と、を有し、
前記基板の前記伝達機能層の一端に対応する部分には、第１の領域を形成する貫通孔または凹部が形成されており、
前記第１の領域を形成する貫通孔または凹部の前記下層フィルム側の開口部は、前記中間フィルムの前記孔に連通するとともに、前記下層フィルムにより閉塞されており、
前記基板の前記伝達機能層の他端に対応する部分には、外部に連通する第２の領域が形成されており、
前記伝達機能層は、前記第１の領域と前記第２の領域との間を電気的または熱的に接続しており、
前記伝達機能層は、前記接着層と隙間なく接触した状態で、前記接着層と前記下層フィルムとの間に配置されている、
流体取扱装置。
【請求項２】
前記基板は、樹脂基板であり、
前記中間フィルムおよび前記下層フィルムは、樹脂フィルムである、
請求項１に記載の流体取扱装置。
【請求項３】
前記伝達機能層は、金属薄膜または導電性インク層である、請求項１に記載の流体取扱装置。
【請求項４】
請求項１に記載の流体取扱装置を有する流体取扱システム。
【請求項１】
貫通孔または凹部が形成された基板と、
前記基板の一方の面に接合された、孔を有する中間フィルムと、
前記中間フィルム上に配置された下層フィルムと、
前記下層フィルムの前記中間フィルム側の面の一部を被覆するように形成された、電気または熱を伝達する伝達機能層と、
前記中間フィルムと前記下層フィルムまたは前記伝達機能層との間に配置された、前記中間フィルムと前記下層フィルムまたは前記伝達機能層とを接着する接着層と、を有し、
前記基板の前記伝達機能層の一端に対応する部分には、第１の領域を形成する貫通孔または凹部が形成されており、
前記第１の領域を形成する貫通孔または凹部の前記下層フィルム側の開口部は、前記中間フィルムの前記孔に連通するとともに、前記下層フィルムにより閉塞されており、
前記基板の前記伝達機能層の他端に対応する部分には、外部に連通する第２の領域が形成されており、
前記伝達機能層は、前記第１の領域と前記第２の領域との間を電気的または熱的に接続しており、
前記伝達機能層は、前記接着層と隙間なく接触した状態で、前記接着層と前記下層フィルムとの間に配置されている、
流体取扱装置。
【請求項２】
前記基板は、樹脂基板であり、
前記中間フィルムおよび前記下層フィルムは、樹脂フィルムである、
請求項１に記載の流体取扱装置。
【請求項３】
前記伝達機能層は、金属薄膜または導電性インク層である、請求項１に記載の流体取扱装置。
【請求項４】
請求項１に記載の流体取扱装置を有する流体取扱システム。
【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】
【公開番号】特開２０１２−２２５８２７（Ｐ２０１２−２２５８２７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９５０８１（Ｐ２０１１−９５０８１）
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
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