生化学反応用チップ及びその作製方法
【課題】流路内の抗体の生理活性を失活させることなく、かつ、受光部の光学的特性を変化させることなく、２枚の樹脂基板を貼り付ける。
【解決手段】第１樹脂基板１と、第１樹脂基板１に貼り付けられる第２樹脂基板２とを備えている。第１樹脂基板１は、平板状であり、第２樹脂基板２との貼り付け面１ｂに形成された流路１１を備えている。第２樹脂基板２は、流路１１に対向する位置に設けられ、外部から照射された光Ｌを受光面２１ａで屈折させて流路１１に導くプリズム（受光部の一例）２１を備えている。第２樹脂基板２は、プリズム２１をｘ方向で挟んで一対設けられた接合代２３と、プリズム２１及び接合代２３間に設けられた貫通溝２４とを備えている。
【解決手段】第１樹脂基板１と、第１樹脂基板１に貼り付けられる第２樹脂基板２とを備えている。第１樹脂基板１は、平板状であり、第２樹脂基板２との貼り付け面１ｂに形成された流路１１を備えている。第２樹脂基板２は、流路１１に対向する位置に設けられ、外部から照射された光Ｌを受光面２１ａで屈折させて流路１１に導くプリズム（受光部の一例）２１を備えている。第２樹脂基板２は、プリズム２１をｘ方向で挟んで一対設けられた接合代２３と、プリズム２１及び接合代２３間に設けられた貫通溝２４とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２枚の樹脂基板を貼り付けて構成される生化学反応用チップ及びその作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細加工技術を利用して製造されたマイクロリアクターやマイクロアナリシスシステム等のマイクロ化された生化学反応用チップが知られている。このような生化学反応用チップは、内部に微細流路を備え、微細流路内で核酸やタンパク質等の分析及び合成等を行うことができ、微量化学物質の迅速な分析や医薬品のハイスループットスクリーニングへの応用が期待されている。生化学反応用チップをマイクロ化する利点としては、サンプルや試薬の使用量が軽減する、廃液の排出量が軽減する、省スペースで持ち運び可能である、及び安価である等が挙げられる。
【０００３】
生化学反応用チップは、微細流路が形成された基板と、微細流路を封止する基板との２枚の基板を貼り付けることで構成される。従来、生化学反応用チップの基板の材料としては、主にガラスが用いられてきた。しかしながら、生化学反応用チップをガラスで構成すると、大量生産ができずコストが嵩む。
【０００４】
生化学反応用チップをプラスチックで構成した場合、ガラスの場合と同様、射出成形によって生化学反応用チップが製造される。射出成形では、金型内へ溶融した熱可塑性プラスチック材料が導入され、金型が冷却されて樹脂が硬化されて樹脂基板が製造される。そのため、効率よく大量の樹脂基板を製造することができ、生化学反応用チップを安価に提供することができる。これにより、生化学反応用チップを、使用後、使い捨てが可能なディスポーザルチップとして使用することができる。
【０００５】
その後、射出成形された２枚の樹脂基板は貼り付けられて生化学用反応チップが作製される。樹脂基板を貼り付ける手法としては、熱融着、レーザ溶着、ＵＶ接着剤等の手法が知られている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、図６に示すように２枚以上の板状の樹脂基板の接合方法であって、少なくとも１枚の樹脂基板の接合面の一部に突起部３を形成し、接合の際に突起部３を変形させて両樹脂基板を貼り付ける手法が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、図７に示すように光源３２からの光を筐体３７の上面に配置したプリズム３４に入射させ、プリズム３４の上側に配置された金属薄膜部３３で反射させ、反射された光を筐体３７の底面に配置された検出器３５で受光させる表面プラズモン共鳴測定装置が開示されている。そして、特許文献２では、熱源となる光源３２及び検出器３５と、プリズム３４及び金属薄膜部３３との間に断熱板３６を配置し、光源３２からの熱が金属薄膜部３３に伝達するのを低減させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２５８５０８号公報
【特許文献２】特開２００９−２６４７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、一方の樹脂基板に抗体を載置して両樹脂基板を当接させた後、熱、レーザ、又はＵＶ光等を両樹脂基板に付与して生化学反応用チップを作製した場合、熱、レーザ、又はＵＶ光等により抗体の生理活性が失活する虞がある。特に、流路の近傍に、熱、レーザ、又はＵＶ光等を照射すると、抗体の生理活性が失活する可能性が極めて大きくなってしまう。そのため、流路の近傍に、熱、レーザ、又はＵＶ光を照射することは好ましくない。
【００１０】
また、生化学反応用チップをＳＰＦＳセンサとして用いる場合、生化学反応用チップの受光部に、熱、レーザ、又はＵＶ光が照射されると、受光部の光学特性に影響を及ぼしてしまうため好ましくない。一方、樹脂基板を貼り付けた後に流路内に抗体を流し込む手法も考えられるが、この手法では作製効率が悪くコストが嵩んでしまう。
【００１１】
また、特許文献１では、流路２の外周の全域に設けられた突起部３に熱又はレーザを付与することで両樹脂基板が貼り合わされているため、熱又はレーザが流路内の抗体に伝わり、抗体の生理活性を失活させるという問題がある。また、特許文献１では、熱又はレーザが流路２の近傍に付与されるため、樹脂基板に歪みが発生し、樹脂基板の光学特性を変化させるという問題がある。また、特許文献１では、両樹脂基板が突起部３を介して局所的に貼り付けられるため、寸法精度の安定性確保が困難であるという問題がある。
【００１２】
また、特許文献２の技術は、表面プラズモン共鳴測定装置において、光源３２及び検出器３５の熱が試料Ｓに伝達することを防止するものであり、生化学反応用チップの作製時に生化学反応用チップを貼り合わせるために照射される光による熱が試料Ｓに伝達することを防止するものではない。
【００１３】
本発明の目的は、流路内の抗体の生理活性を失活させることなく、かつ、受光部の光学的特性を変化させることなく、２枚の樹脂基板を貼り付けることができる生化学反応用チップ及びその作製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明による生化学反応用チップは、第１樹脂基板と、前記第１樹脂基板に貼り付けられる第２樹脂基板とを備える生化学反応用チップであって、前記第１樹脂基板は、前記第２樹脂基板との貼り付け面に形成された流路を備え、前記第２樹脂基板は、前記流路に対向する位置に設けられ、外部から照射された光を前記流路に導く受光部を備え、前記第１樹脂基板又は第２樹脂基板は、前記流路から離間する位置に配置され、他方の樹脂基板の貼り付け面に当接する接合代と、前記流路と前記接合代との間に形成された断熱部とを備えている。
【００１５】
この構成によれば、第１樹脂基板の貼り付け面に流路が形成されているため、第１樹脂基板と第２樹脂基板とが貼り付けられると、流路は第２樹脂基板の貼り付け面によって封止される。そして、外部からの光を流路に導く受光部が流路と対向する位置に設けられている。
【００１６】
ここで、第１樹脂基板又は第２樹脂基板には、流路から離間する位置に他方の基板の貼り付け面と当接する接合代が設けられている。そのため、流路内に抗体が収納されるように第１樹脂基板に第２樹脂基板を当接させた後、接合代に、熱、ＵＶ光、レーザ等の溶着エネルギーを付与して両樹脂基板を貼り付けても、溶着エネルギーによる熱が流路内の抗体に伝わることを防止することができる。その結果、第１及び第２樹脂基板の貼り付け時に流路内の抗体が失活することを防止することができる。
【００１７】
更に、受光部は流路と対向する位置に設けられている。そのため、受光部に溶着エネルギーが付与されないように、接合代にのみ溶着エネルギーを付与して第１及び第２樹脂基板を貼り付けることができる。その結果、受光部の光学的特性を変化させることなく、第１及び第２樹脂基板を貼り付けることができる。
【００１８】
更に、第１又は第２樹脂基板には、流路と接合代との間に断熱部が設けられている。そのため、接合代に付与される溶着エネルギーによる熱が流路に伝達されることが防止され、流路内の抗体が失活することを防止することができる。
【００１９】
（２）前記断熱部は、貫通溝であることが好ましい。この構成によれば、第１又は第２樹脂基板に貫通溝を形成するという簡便な加工を施すことで、断熱部を構成することができる。
【００２０】
（３）前記断熱部は、放熱部材であることが好ましい。この構成によれば、第１又は第２樹脂基板において放熱部材が設けられているため、接合代に付与される溶着エネルギーによる熱が流路に伝達されることが確実に防止され、抗体の失活をより確実に防止することができる。
【００２１】
（４）前記第１及び第２樹脂基板は、前記接合代に前記第１及び前記第２樹脂基板を溶着させるための溶着エネルギーを付与する溶着手法を用いて貼り付けられることが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、第１及び第２樹脂基板は、接合代に溶着エネルギーが付与されて貼り付けられる。ここで、接合代は、流路と離間する位置に設けられているため、この溶着エネルギーによる熱が流路内に収納された抗体に伝わることが防止され、抗体の失活を防止することができる。また、受光部も流路と対向する位置に設けられているため、この溶着エネルギーが受光部に伝わることを防止することができる。
【００２３】
（５）前記溶着手法は、熱溶着、レーザ溶着、又はＵＶ接着であることが好ましい。この構成によれば、熱溶着、レーザ溶着、又はＵＶ溶着によって第１及び第２樹脂基板が貼り付けられるため、両樹脂基板を強固に貼り付けることができる。
【００２４】
（６）前記第１樹脂基板は、流路の外周の全域に設けられた弾性部材を更に備えることが好ましい。この構成によれば、流路に液体を流した場合に、この液体が流路から漏れることを防止することができる。
【００２５】
（７）本発明による生化学反応用チップの作製方法は、第１樹脂基板と、前記第１樹脂基板に貼り付けられる第２樹脂基板とを備える生化学反応用チップの作製方法であって、前記第１樹脂基板は、前記第２樹脂基板との貼り付け面に形成された流路を備え、前記第２樹脂基板は、前記流路に対向して設けられ、外部から照射された光を前記流路に導く受光部を備え、前記第１樹脂基板又は第２樹脂基板は、前記流路から離間して配置され、他方の樹脂基板の貼り付け面に当接する接合代と、前記流路と前記接合代との間に形成された断熱部とを備え、前記第２樹脂基板において、前記流路と対向する位置に抗体を固定するステップと、前記流路内に前記抗体が収納されるように前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを当接させるステップと、前記接合代に溶着エネルギーを付与して前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを接着するステップとを備えている。
【００２６】
この構成によれば、流路と対向する位置に抗体が貼り付けられ、流路内に抗体が収納されるように第１及び第２樹脂基板が当接され、接合代に溶着エネルギーが付与されて第１及び第２樹脂基板が貼り付けられる。
【００２７】
ここで、接合代は、受光部及び流路から離間した位置に設けられているため、接合代に溶着エネルギー付与してもこの溶着エネルギーが流路内の抗体及び受光部に付与されることを防止することができる。また、接合代と流路との間に断熱部が設けられているため、溶着エネルギーの熱が流路に伝達することが防止される。その結果、抗体の失活を防止することができ、かつ、受光部の光学特性の変化を防止することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、流路内の抗体の生理活性を失活させることなく、かつ、受光部の光学的特性を変化させることなく、２枚の樹脂基板を貼り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１による生化学反応用チップの構成図を示している。
【図２】本発明の実施の形態１によるチップに対する比較例のチップの構成図を示している。
【図３】本発明の実施の形態２によるチップの構成図を示している。
【図４】本発明の実施の形態３によるチップの構成図を示している。
【図５】本発明の実施の形態４によるチップの断面構成図を示している。
【図６】特許文献１の樹脂基板の接合方法を示した図である。
【図７】特許文献２による表面プラズモン共鳴測定装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による生化学反応用チップの構成図を示し、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ方向断面図であり、（Ｂ）は上面図である。なお、図１（Ａ）において、ｘは左右方向を示し、ｚは高さ方向を示し、ｙは前後方向を示している。なお、これらのｘ，ｙ，ｚの符号の関係は、他の図でも同一である。
【００３１】
図１に示す生化学反応用チップ（以下、「チップ」と記述する。）は、例えば、表面プラズモン共鳴センサの検出素子として用いられる。表面プラズモン共鳴センサは、ＳＰＦＳ（Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy：表面プラズモン電界増強蛍光分光法）を利用したセンサである。
【００３２】
具体的には、プリズム２１にｐ偏光の光Ｌを照射すると、プリズム２１の上面２１ｂに形成された金薄膜４で表面プラズモン共鳴が起こり、増強された電場が発生する。この電場が、抗体３により捕捉された蛍光染色された検出対象物を発光させる。そして、発光した光が光電子像倍管などのセンサで検出され、検出対象物が検出される。
【００３３】
ここで、表面プラズモン共鳴により生じた電場は増強されているため、流路１１に流れる検体中に僅かな量の検出物質しか含まれていない場合であっても、検出物質を検出することができる。
【００３４】
図１に示すように、チップは、第１樹脂基板１と、第１樹脂基板１に貼り付けられる第２樹脂基板２とを備えている。第１樹脂基板１は、平板状であり、第２樹脂基板２との貼り付け面１ｂに形成された流路１１を備えている。流路１１は、ｘ方向を長手方向とする有底の溝であり、ｙ方向に例えば３個で配列されている。なお、流路１１の個数は３個に限定されず、１個、２個、４個、５個以上としてもよい。
【００３５】
流路１１の上面１１ａには一対の溝１２が形成されている。溝１２は、ｚ方向を長手方向とし、一端が流路１１の上面１１ａに連通し、他端が第１樹脂基板１の上面１ａを連通している。そして、一方の溝１２は、外部から流入される血液や体液等の検体を含む液体を流路１１に導き、他方の溝１２は流路１１から液体を回収する。
【００３６】
第２樹脂基板２は、流路１１に対向する位置に設けられ、外部から照射された光Ｌを受光面２１ａで屈折させて流路１１に導くプリズム（受光部の一例）２１を備えている。ここで、プリズム２１は、ｘ−ｚ平面の断面形状がｚ軸に対して左右対称な台形状であり、ｙ方向を長手方向としている。そして、プリズム２１の２枚の側面が光Ｌの受光面２１ａとなっている。また、プリズム２１の上面２１ｂは、第１樹脂基板１との貼り付け面２ａとなり、かつ、流路１１の下面となっている。なお、図１では、プリズム２１のｘ−ｚ断面の形状を台形状としたが、これに限定されず、三角形状としてもよい。
【００３７】
プリズム２１の上面２１ｂには、金薄膜４が形成されている。金薄膜４のｚ方向の厚さである膜厚は、例えば１００ｎｍである。金薄膜４は例えばスパッタ法や蒸着法を用いてプリズム２１の上面２１ｂのほぼ全域に形成されている。
【００３８】
第２樹脂基板２は、ｘ方向においてプリズム２１を挟んで左右一対設けられ、プリズム２１から離間して設けられた接合代２３を備えている。接合代２３の上面２３ｂは第１樹脂基板１との貼り付け面２ａとなっており、第１樹脂基板１の貼り付け面１ｂに当接する。また、接合代２３は、ｙ方向を長手方向とし、平板状であり、下面２３ａがｘ−ｙ平面と平行である。また、接合代２３は、プリズム２１と一体形成されている。金薄膜４には、流路１１内に収納されるようにパターニングされた抗体３が固相化して固定されている。
【００３９】
なお、第１樹脂基板１及び第２樹脂基板２は、例えばＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）により構成され、射出成形によって製造される。本実施の形態では、ＣＯＰとして、例えば日本ゼオン社製のＺＥＯＮＥＸＥ４８Ｒ（登録商標）が採用されている。ここで、第１樹脂基板１及び第２樹脂基板２は、溶融した樹脂を金型に導入した後、金型を冷却して樹脂を硬化する射出成形により製造される。これにより図１に示す第２樹脂基板２が完成する。その後、射出成形された第１樹脂基板１は、微細加工によって溝１２、流路１１が形成され、図１に示す第１樹脂基板１が完成する。
【００４０】
なお、第１樹脂基板１及び第２樹脂基板２の材料としては、ＣＯＰに限定されず、熱可塑性プラスチックを採用してもよい。この場合も射出成形により第１樹脂基板１及び第２樹脂基板２を製造することができる。つまり、射出成形可能な樹脂であればどのような材料を第１及び第２樹脂基板１及び２の材料として採用してもよい。
【００４１】
第２樹脂基板２には貫通溝２４（断熱部の一例）が設けられている。貫通溝２４は流路１１を挟むようにして一対存在し、接合代２３と流路１１との間に設けられている。具体的には、貫通溝２４は、ｙ方向を長手方向とする細長い形状を有し、接合代２３の上面２３ｂと下面２３ａとを連通させている。また、貫通溝２４のｙ方向の両端は、第１樹脂基板１の側面１ｃと連通していない。
【００４２】
したがって、接合代２３にレーザＥを照射した場合、接合代２３で発生した熱は、貫通溝２４で遮られ、流路１１に伝達されない。これにより、流路１１内の抗体３の加熱が防止され、抗体３の失活を防止することができる。
【００４３】
次に、第１樹脂基板１及び第２樹脂基板２を貼り付けて、チップを作製する作製方法について説明する。
【００４４】
まず、第２樹脂基板２の金薄膜４上に、抗体３が固定される。この場合、抗体３は流路１１に収まるようにパターニングされて固相化されて金薄膜４上に固定される。固相化の手順は、まず、反応溶液を金薄膜４上に浸し、金薄膜４の表面に化学反応を生じさせ、下地層を形成する。次に、下地層を洗浄した後、下地層の上に抗体３を置き、化学反応により金薄膜４に抗体３を固定する。次に、抗体３が固定された金薄膜４を洗浄する。以上により、抗体３が金薄膜４に固定される。
【００４５】
ここで、抗体３を固定する手法としては、物理的吸着法、化学的結合法、又は高分子担体法を採用してもよい。物理的吸着法は、抗体３と金薄膜４との間で生じる静電相互作用やファンデルワールスカ等の物理的相互作用により抗体３と金薄膜４とを吸着する手法である。
【００４６】
化学的結合法は、抗体３を金薄膜４に化学的結合力で固定化させる手法である。この手法では、金メルカプチド結合によって抗体３を金薄膜４に固定化させる。
【００４７】
高分子担体法は、金薄膜４上に高分子担体を、例えば金メルカプチド結合によって固定化し、この高分子担体に抗体３を結合させる手法である。
【００４８】
但し、固相化した抗体３を金薄膜４に固定させる手法は、物理的吸着法、化学的結合法、又は高分子担体法よりも、抗体３を金薄膜４に強固に固定させることが可能であるため、この手法を採用することが好ましい。なお、抗体３はタンパク質の一種であり、本実施の形態では、抗体３以外のタンパク質を固相化して固定してもよい。
【００４９】
次に、抗体３が流路１１に収納されるように第１樹脂基板１の貼り付け面１ｂと第２樹脂基板２の貼り付け面２ａとを当接させる。
【００５０】
次に、接合代２３に第１及び第２樹脂基板１及び２を溶着させるための溶着エネルギーを付与する溶着手法を用いて接合代２３が貼り付けられる。ここで、溶着手法としては、レーザ溶着を採用することができる。この場合、レーザＥをｚ方向の下側から接合代２３に向けて照射すると、接合代２３は、局所的に加熱及び加圧され、上面２３ｂが第１樹脂基板１の貼り付け面１ｂと溶着する。その結果、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とが貼り付けられる。なお、金薄膜４は、プリズム２１の上面２１ｂにのみ形成され、接合代２３には形成されていない。そのため、接合代２３にレーザを照射しても、金薄膜４にはレーザが照射されず、金薄膜４の保護が図られている。
【００５１】
なお、溶着手法としては、レーザ溶着に限定されず、熱溶着、ＵＶ溶着、超音波溶着等の樹脂同士を接合することができる手法であれば、どのような手法を採用してもよい。
【００５２】
次に、本チップの比較例のチップについて説明する。図２は、本発明の実施の形態１によるチップに対する比較例のチップの構成図を示し、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面図であり、（Ｂ）は上面図である。
【００５３】
図２に示す比較例のチップにおいて、第１樹脂基板１は、図１の第１樹脂基板１と同一構成であるため、説明を省略する。第２樹脂基板２０は、全体が台形プリズムとなっている。つまり、第２樹脂基板２０は、図１のチップのように接合代２３が設けられていない。
【００５４】
ここで、比較例のチップでは、流路１１のｘ方向の左側と右側との領域Ｄ１に向けて下側からレーザＥが照射されて第１樹脂基板１と第２樹脂基板２０とが貼り付けられることになる。しかしながら、第２樹脂基板２０の受光面２０ａは、領域Ｄ１に対向する位置に設けられている。したがって、領域Ｄ１に向けてレーザＥを照射すると、このレーザＥが受光面２０ａを通過して領域Ｄ１に侵入する。そのため、レーザＥによって受光面２０ａに歪みが発生したり、第２樹脂基板２０の屈折率が変化したりして、第２樹脂基板２０の光学特性が変化する可能性がある。
【００５５】
そして、第２樹脂基板２０の光学特性が変化すると、比較例のチップを表面プラズモン共鳴センサの検出素子として用いた場合、光Ｌを照射した際に散乱光が多発して検出対象物を精度良く検出することができなくなる。
【００５６】
また、レーザＥが受光面２０ａで屈折して流路１１に収納された抗体３を照射する可能性もある。その結果、抗体３を失活させるおそれがある。
【００５７】
一方、本チップでは、図１に示すようにｘ方向において流路１１を挟んで接合代２３が設けられている。そのため、接合代２３にレーザＥを付与しても、このレーザＥがプリズム２１には当たらないため、プリズム２１の光学特性が変化することを防止することができる。更に、本チップでは、接合代２３にレーザＥが照射されるため、流路１１に収納された抗体３にレーザＥが照射されず、抗体３の失活を防止することができる。更に、接合代２３は、上面２３ｂ及び下面２３ａがｘ−ｙ平面と平行であるため、ｚ方向の下側からレーザＥが照射されても、レーザＥを大きく屈折させて流路１１へと導く可能性が低く、抗体３の失活を防止することができる。
【００５８】
更に、本チップでは、図１に示すように、プリズム２１と接合代２３との間に貫通溝２４が設けられている。そのため、接合代２３に照射されるレーザＥの熱がプリズム２１を介して流路１１に伝達されることが防止される。その結果、抗体３の失活をより確実に防止することができる。
【００５９】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２によるチップの構成図を示し、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ方向断面図であり、（Ｂ）は上面図である。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同一のものは説明を省略する。本チップは、断熱部として、貫通溝２４に代えて、放熱部材２５を採用したことを特徴としている。
【００６０】
放熱部材２５は、貫通溝２４と同様、流路１１を挟むようにして一対存在し、接合代２３と流路１１との間に設けられている。具体的には、放熱部材２５は、ｙ方向を長手方向とする細長い形状を有し、接合代２３の上面２３ｂと下面２３ａと連なっている。また、貫通溝２４のｙ方向の両端は、第１樹脂基板１の側面１ｃと連通していない。
【００６１】
放熱部材２５としては、熱伝導率が少なくとも第１及び第２樹脂基板１及び２の材料であるＣＯＰ、つまり、樹脂よりも高い材料であればどのような材料を採用してもよい。具体的には、放熱部材２５としては、金属やカーボンを採用すればよい。金属としては、例えば熱伝導率が２３６Ｗ／ｍ・Ｋのアルミニウム（Ａｌ）が挙げられ、カーボンとしては、熱伝導率が３０００〜５０００Ｗ／ｍ・Ｋのカーボンナノチューブが挙げられる。但し、これは一例であり、熱伝導率が樹脂より高ければアルミニウム以外の金属を採用してもよいし、カーボンナノチューブ以外のカーボンを採用してもよい。
【００６２】
このように本チップによれば、接合代２３とプリズム２１との間に放熱部材２５を設けたため、接合代２３に照射されるレーザＥの熱がプリズム２１を介して流路１１に伝達することが防止され、抗体３の失活をより確実に防止することができる。
【００６３】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３によるチップの構成図を示し、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面図を示し、（Ｂ）は上面図を示している。実施の形態３によるチップは、流路１１に弾性部材１３を取り付けたことを特徴としている。なお、本実施の形態において実施の形態１，２と同一のものは説明を省略する。
【００６４】
弾性部材１３は、流路１１の外周全体に沿って設けられ、断面が例えば円形であり、断面の直径が流路１１のｚ方向の高さと同じ又は少し長い。よって、弾性部材１３は、プリズム２１の上面２１ｂによってｚ方向の上側に押され、流路１１の側壁を密閉し、流路１１の側壁から液体が漏れることを防止することができる。つまり、弾性部材１３は、パッキンとして機能する。ここで、弾性部材１３としては、例えば、ゴムを採用することができる。
【００６５】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４によるチップの断面構成図を示している。実施の形態４によるチップは、第１樹脂基板１に接合代１５を設けたことを特徴としている。なお、本実施の形態において、実施の形態１〜３と同一のものは説明を省略する。図５に示すように、接合代１５は、ｘ方向において流路１１を挟むようにして左右一対設けられ、流路１１から離間して設けられている。
【００６６】
ここで、第１樹脂基板１において、接合代１５以外の中心部分を本体部１６と記述する。つまり、接合代１５は、ｘ方向において本体部１６から左右に伸びた平板状の形状を有している。接合代１５のｚ方向における高さは、本体部１６のｚ方向における高さよりも低い。接合代１５の下面１５ａは、本体部１６の下面１６ａとは連なっており、第１樹脂基板１の貼り付け面１ｂを構成している。
【００６７】
接合代１５と本体部１６との境界付近には貫通溝１４が設けられている。貫通溝１４は、接合代１５の上面１５ｂと下面１５ａとを連通させる。これにより、レーザＥが照射されることで接合代１５に生じた熱が流路１１に伝達されることが防止され、流路１１内の抗体３の失活を防止することができる。
【００６８】
本体部１６の下面１６ａには流路１１が設けられている。流路１１のｘ方向の長さは、本体部１６のｘ方向の長さより少し短い。また、流路１１は、実施の形態１〜３と同様、ｘ方向を長手方向とし、ｙ方向に３個配列されている。但し、これは一例であり、実施の形態１〜３と同様、流路１１の個数を３個以外の個数にしてもよい。溝１２は、本体部１６の上面１６ｂと流路１１の上面とを連通させている。
【００６９】
第２樹脂基板２は、ｙ方向を長手方向とし、ｚ−ｘ平面の断面形状が三角形の形状を有し、全体がプリズム２１となっている。プリズム２１の２枚の側面は、受光面２１ａである。受光面２１ａは外部から照射された光Ｌを屈折させて流路１１に導く。
【００７０】
左側の受光面２１ａは、第２樹脂基板２の貼り付け面２ｂの左端から伸び、右側の受光面２１ａは、貼り付け面２ｂの右端から伸びている。そのため、第２樹脂基板２において接合代１５と対向する領域Ｓ１は、レーザＥによって光学特性が変化する虞がある。
【００７１】
したがって、本チップでは、光Ｌを領域Ｓ１以外の第２樹脂基板２の中央部に照射することが好ましい。これにより、光学特性が変化した虞のある領域Ｓ１を避けて光Ｌが流路１１へと導かれ、検出対象物を精度よく検出することができる。
【００７２】
このように、第２樹脂基板２の中央部に光Ｌを照射して、流路１１に光Ｌを導くには、第２樹脂基板２を屈折率が高い材料で構成すればよい。
【００７３】
なお、図５では、プリズム２１としてｘ−ｚ平面の断面形状が三角形状のものを採用したが、これに限定されず、実施の形態１〜３と同様、ｘ−ｚ平面における断面形状が台形状のプリズム２１を採用してもよい。但し、台形状のプリズム２１では、受光面２１ａの領域が小さくなり、光Ｌを照射することができる領域が小さくなってしまう。したがって、本実施の形態では、台形状のプリズム２１よりは三角形状のプリズム２１を採用することが好ましい。
【００７４】
なお、実施の形態４では、断熱部として貫通溝１４を採用したが、これに限定されず、実施の形態２と同様、放熱部材を採用してもよい。図５において放熱部材を配置する場合、貫通溝１４が設けられている領域に放熱部材を配置すればよい。これによっても、抗体３の失活をより確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１ 第１樹脂基板
２ 第２樹脂基板
３ 抗体
４ 金薄膜
１１ 流路
１２ 溝
１３ 弾性部材
１４ 貫通溝
１５ 接合代
２１ プリズム
２１ａ 受光面
２３ 接合代
２４ 貫通溝
Ｅ レーザ
Ｌ 光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２枚の樹脂基板を貼り付けて構成される生化学反応用チップ及びその作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細加工技術を利用して製造されたマイクロリアクターやマイクロアナリシスシステム等のマイクロ化された生化学反応用チップが知られている。このような生化学反応用チップは、内部に微細流路を備え、微細流路内で核酸やタンパク質等の分析及び合成等を行うことができ、微量化学物質の迅速な分析や医薬品のハイスループットスクリーニングへの応用が期待されている。生化学反応用チップをマイクロ化する利点としては、サンプルや試薬の使用量が軽減する、廃液の排出量が軽減する、省スペースで持ち運び可能である、及び安価である等が挙げられる。
【０００３】
生化学反応用チップは、微細流路が形成された基板と、微細流路を封止する基板との２枚の基板を貼り付けることで構成される。従来、生化学反応用チップの基板の材料としては、主にガラスが用いられてきた。しかしながら、生化学反応用チップをガラスで構成すると、大量生産ができずコストが嵩む。
【０００４】
生化学反応用チップをプラスチックで構成した場合、ガラスの場合と同様、射出成形によって生化学反応用チップが製造される。射出成形では、金型内へ溶融した熱可塑性プラスチック材料が導入され、金型が冷却されて樹脂が硬化されて樹脂基板が製造される。そのため、効率よく大量の樹脂基板を製造することができ、生化学反応用チップを安価に提供することができる。これにより、生化学反応用チップを、使用後、使い捨てが可能なディスポーザルチップとして使用することができる。
【０００５】
その後、射出成形された２枚の樹脂基板は貼り付けられて生化学用反応チップが作製される。樹脂基板を貼り付ける手法としては、熱融着、レーザ溶着、ＵＶ接着剤等の手法が知られている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、図６に示すように２枚以上の板状の樹脂基板の接合方法であって、少なくとも１枚の樹脂基板の接合面の一部に突起部３を形成し、接合の際に突起部３を変形させて両樹脂基板を貼り付ける手法が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、図７に示すように光源３２からの光を筐体３７の上面に配置したプリズム３４に入射させ、プリズム３４の上側に配置された金属薄膜部３３で反射させ、反射された光を筐体３７の底面に配置された検出器３５で受光させる表面プラズモン共鳴測定装置が開示されている。そして、特許文献２では、熱源となる光源３２及び検出器３５と、プリズム３４及び金属薄膜部３３との間に断熱板３６を配置し、光源３２からの熱が金属薄膜部３３に伝達するのを低減させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２５８５０８号公報
【特許文献２】特開２００９−２６４７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、一方の樹脂基板に抗体を載置して両樹脂基板を当接させた後、熱、レーザ、又はＵＶ光等を両樹脂基板に付与して生化学反応用チップを作製した場合、熱、レーザ、又はＵＶ光等により抗体の生理活性が失活する虞がある。特に、流路の近傍に、熱、レーザ、又はＵＶ光等を照射すると、抗体の生理活性が失活する可能性が極めて大きくなってしまう。そのため、流路の近傍に、熱、レーザ、又はＵＶ光を照射することは好ましくない。
【００１０】
また、生化学反応用チップをＳＰＦＳセンサとして用いる場合、生化学反応用チップの受光部に、熱、レーザ、又はＵＶ光が照射されると、受光部の光学特性に影響を及ぼしてしまうため好ましくない。一方、樹脂基板を貼り付けた後に流路内に抗体を流し込む手法も考えられるが、この手法では作製効率が悪くコストが嵩んでしまう。
【００１１】
また、特許文献１では、流路２の外周の全域に設けられた突起部３に熱又はレーザを付与することで両樹脂基板が貼り合わされているため、熱又はレーザが流路内の抗体に伝わり、抗体の生理活性を失活させるという問題がある。また、特許文献１では、熱又はレーザが流路２の近傍に付与されるため、樹脂基板に歪みが発生し、樹脂基板の光学特性を変化させるという問題がある。また、特許文献１では、両樹脂基板が突起部３を介して局所的に貼り付けられるため、寸法精度の安定性確保が困難であるという問題がある。
【００１２】
また、特許文献２の技術は、表面プラズモン共鳴測定装置において、光源３２及び検出器３５の熱が試料Ｓに伝達することを防止するものであり、生化学反応用チップの作製時に生化学反応用チップを貼り合わせるために照射される光による熱が試料Ｓに伝達することを防止するものではない。
【００１３】
本発明の目的は、流路内の抗体の生理活性を失活させることなく、かつ、受光部の光学的特性を変化させることなく、２枚の樹脂基板を貼り付けることができる生化学反応用チップ及びその作製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明による生化学反応用チップは、第１樹脂基板と、前記第１樹脂基板に貼り付けられる第２樹脂基板とを備える生化学反応用チップであって、前記第１樹脂基板は、前記第２樹脂基板との貼り付け面に形成された流路を備え、前記第２樹脂基板は、前記流路に対向する位置に設けられ、外部から照射された光を前記流路に導く受光部を備え、前記第１樹脂基板又は第２樹脂基板は、前記流路から離間する位置に配置され、他方の樹脂基板の貼り付け面に当接する接合代と、前記流路と前記接合代との間に形成された断熱部とを備えている。
【００１５】
この構成によれば、第１樹脂基板の貼り付け面に流路が形成されているため、第１樹脂基板と第２樹脂基板とが貼り付けられると、流路は第２樹脂基板の貼り付け面によって封止される。そして、外部からの光を流路に導く受光部が流路と対向する位置に設けられている。
【００１６】
ここで、第１樹脂基板又は第２樹脂基板には、流路から離間する位置に他方の基板の貼り付け面と当接する接合代が設けられている。そのため、流路内に抗体が収納されるように第１樹脂基板に第２樹脂基板を当接させた後、接合代に、熱、ＵＶ光、レーザ等の溶着エネルギーを付与して両樹脂基板を貼り付けても、溶着エネルギーによる熱が流路内の抗体に伝わることを防止することができる。その結果、第１及び第２樹脂基板の貼り付け時に流路内の抗体が失活することを防止することができる。
【００１７】
更に、受光部は流路と対向する位置に設けられている。そのため、受光部に溶着エネルギーが付与されないように、接合代にのみ溶着エネルギーを付与して第１及び第２樹脂基板を貼り付けることができる。その結果、受光部の光学的特性を変化させることなく、第１及び第２樹脂基板を貼り付けることができる。
【００１８】
更に、第１又は第２樹脂基板には、流路と接合代との間に断熱部が設けられている。そのため、接合代に付与される溶着エネルギーによる熱が流路に伝達されることが防止され、流路内の抗体が失活することを防止することができる。
【００１９】
（２）前記断熱部は、貫通溝であることが好ましい。この構成によれば、第１又は第２樹脂基板に貫通溝を形成するという簡便な加工を施すことで、断熱部を構成することができる。
【００２０】
（３）前記断熱部は、放熱部材であることが好ましい。この構成によれば、第１又は第２樹脂基板において放熱部材が設けられているため、接合代に付与される溶着エネルギーによる熱が流路に伝達されることが確実に防止され、抗体の失活をより確実に防止することができる。
【００２１】
（４）前記第１及び第２樹脂基板は、前記接合代に前記第１及び前記第２樹脂基板を溶着させるための溶着エネルギーを付与する溶着手法を用いて貼り付けられることが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、第１及び第２樹脂基板は、接合代に溶着エネルギーが付与されて貼り付けられる。ここで、接合代は、流路と離間する位置に設けられているため、この溶着エネルギーによる熱が流路内に収納された抗体に伝わることが防止され、抗体の失活を防止することができる。また、受光部も流路と対向する位置に設けられているため、この溶着エネルギーが受光部に伝わることを防止することができる。
【００２３】
（５）前記溶着手法は、熱溶着、レーザ溶着、又はＵＶ接着であることが好ましい。この構成によれば、熱溶着、レーザ溶着、又はＵＶ溶着によって第１及び第２樹脂基板が貼り付けられるため、両樹脂基板を強固に貼り付けることができる。
【００２４】
（６）前記第１樹脂基板は、流路の外周の全域に設けられた弾性部材を更に備えることが好ましい。この構成によれば、流路に液体を流した場合に、この液体が流路から漏れることを防止することができる。
【００２５】
（７）本発明による生化学反応用チップの作製方法は、第１樹脂基板と、前記第１樹脂基板に貼り付けられる第２樹脂基板とを備える生化学反応用チップの作製方法であって、前記第１樹脂基板は、前記第２樹脂基板との貼り付け面に形成された流路を備え、前記第２樹脂基板は、前記流路に対向して設けられ、外部から照射された光を前記流路に導く受光部を備え、前記第１樹脂基板又は第２樹脂基板は、前記流路から離間して配置され、他方の樹脂基板の貼り付け面に当接する接合代と、前記流路と前記接合代との間に形成された断熱部とを備え、前記第２樹脂基板において、前記流路と対向する位置に抗体を固定するステップと、前記流路内に前記抗体が収納されるように前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを当接させるステップと、前記接合代に溶着エネルギーを付与して前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを接着するステップとを備えている。
【００２６】
この構成によれば、流路と対向する位置に抗体が貼り付けられ、流路内に抗体が収納されるように第１及び第２樹脂基板が当接され、接合代に溶着エネルギーが付与されて第１及び第２樹脂基板が貼り付けられる。
【００２７】
ここで、接合代は、受光部及び流路から離間した位置に設けられているため、接合代に溶着エネルギー付与してもこの溶着エネルギーが流路内の抗体及び受光部に付与されることを防止することができる。また、接合代と流路との間に断熱部が設けられているため、溶着エネルギーの熱が流路に伝達することが防止される。その結果、抗体の失活を防止することができ、かつ、受光部の光学特性の変化を防止することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、流路内の抗体の生理活性を失活させることなく、かつ、受光部の光学的特性を変化させることなく、２枚の樹脂基板を貼り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１による生化学反応用チップの構成図を示している。
【図２】本発明の実施の形態１によるチップに対する比較例のチップの構成図を示している。
【図３】本発明の実施の形態２によるチップの構成図を示している。
【図４】本発明の実施の形態３によるチップの構成図を示している。
【図５】本発明の実施の形態４によるチップの断面構成図を示している。
【図６】特許文献１の樹脂基板の接合方法を示した図である。
【図７】特許文献２による表面プラズモン共鳴測定装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による生化学反応用チップの構成図を示し、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ方向断面図であり、（Ｂ）は上面図である。なお、図１（Ａ）において、ｘは左右方向を示し、ｚは高さ方向を示し、ｙは前後方向を示している。なお、これらのｘ，ｙ，ｚの符号の関係は、他の図でも同一である。
【００３１】
図１に示す生化学反応用チップ（以下、「チップ」と記述する。）は、例えば、表面プラズモン共鳴センサの検出素子として用いられる。表面プラズモン共鳴センサは、ＳＰＦＳ（Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy：表面プラズモン電界増強蛍光分光法）を利用したセンサである。
【００３２】
具体的には、プリズム２１にｐ偏光の光Ｌを照射すると、プリズム２１の上面２１ｂに形成された金薄膜４で表面プラズモン共鳴が起こり、増強された電場が発生する。この電場が、抗体３により捕捉された蛍光染色された検出対象物を発光させる。そして、発光した光が光電子像倍管などのセンサで検出され、検出対象物が検出される。
【００３３】
ここで、表面プラズモン共鳴により生じた電場は増強されているため、流路１１に流れる検体中に僅かな量の検出物質しか含まれていない場合であっても、検出物質を検出することができる。
【００３４】
図１に示すように、チップは、第１樹脂基板１と、第１樹脂基板１に貼り付けられる第２樹脂基板２とを備えている。第１樹脂基板１は、平板状であり、第２樹脂基板２との貼り付け面１ｂに形成された流路１１を備えている。流路１１は、ｘ方向を長手方向とする有底の溝であり、ｙ方向に例えば３個で配列されている。なお、流路１１の個数は３個に限定されず、１個、２個、４個、５個以上としてもよい。
【００３５】
流路１１の上面１１ａには一対の溝１２が形成されている。溝１２は、ｚ方向を長手方向とし、一端が流路１１の上面１１ａに連通し、他端が第１樹脂基板１の上面１ａを連通している。そして、一方の溝１２は、外部から流入される血液や体液等の検体を含む液体を流路１１に導き、他方の溝１２は流路１１から液体を回収する。
【００３６】
第２樹脂基板２は、流路１１に対向する位置に設けられ、外部から照射された光Ｌを受光面２１ａで屈折させて流路１１に導くプリズム（受光部の一例）２１を備えている。ここで、プリズム２１は、ｘ−ｚ平面の断面形状がｚ軸に対して左右対称な台形状であり、ｙ方向を長手方向としている。そして、プリズム２１の２枚の側面が光Ｌの受光面２１ａとなっている。また、プリズム２１の上面２１ｂは、第１樹脂基板１との貼り付け面２ａとなり、かつ、流路１１の下面となっている。なお、図１では、プリズム２１のｘ−ｚ断面の形状を台形状としたが、これに限定されず、三角形状としてもよい。
【００３７】
プリズム２１の上面２１ｂには、金薄膜４が形成されている。金薄膜４のｚ方向の厚さである膜厚は、例えば１００ｎｍである。金薄膜４は例えばスパッタ法や蒸着法を用いてプリズム２１の上面２１ｂのほぼ全域に形成されている。
【００３８】
第２樹脂基板２は、ｘ方向においてプリズム２１を挟んで左右一対設けられ、プリズム２１から離間して設けられた接合代２３を備えている。接合代２３の上面２３ｂは第１樹脂基板１との貼り付け面２ａとなっており、第１樹脂基板１の貼り付け面１ｂに当接する。また、接合代２３は、ｙ方向を長手方向とし、平板状であり、下面２３ａがｘ−ｙ平面と平行である。また、接合代２３は、プリズム２１と一体形成されている。金薄膜４には、流路１１内に収納されるようにパターニングされた抗体３が固相化して固定されている。
【００３９】
なお、第１樹脂基板１及び第２樹脂基板２は、例えばＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）により構成され、射出成形によって製造される。本実施の形態では、ＣＯＰとして、例えば日本ゼオン社製のＺＥＯＮＥＸＥ４８Ｒ（登録商標）が採用されている。ここで、第１樹脂基板１及び第２樹脂基板２は、溶融した樹脂を金型に導入した後、金型を冷却して樹脂を硬化する射出成形により製造される。これにより図１に示す第２樹脂基板２が完成する。その後、射出成形された第１樹脂基板１は、微細加工によって溝１２、流路１１が形成され、図１に示す第１樹脂基板１が完成する。
【００４０】
なお、第１樹脂基板１及び第２樹脂基板２の材料としては、ＣＯＰに限定されず、熱可塑性プラスチックを採用してもよい。この場合も射出成形により第１樹脂基板１及び第２樹脂基板２を製造することができる。つまり、射出成形可能な樹脂であればどのような材料を第１及び第２樹脂基板１及び２の材料として採用してもよい。
【００４１】
第２樹脂基板２には貫通溝２４（断熱部の一例）が設けられている。貫通溝２４は流路１１を挟むようにして一対存在し、接合代２３と流路１１との間に設けられている。具体的には、貫通溝２４は、ｙ方向を長手方向とする細長い形状を有し、接合代２３の上面２３ｂと下面２３ａとを連通させている。また、貫通溝２４のｙ方向の両端は、第１樹脂基板１の側面１ｃと連通していない。
【００４２】
したがって、接合代２３にレーザＥを照射した場合、接合代２３で発生した熱は、貫通溝２４で遮られ、流路１１に伝達されない。これにより、流路１１内の抗体３の加熱が防止され、抗体３の失活を防止することができる。
【００４３】
次に、第１樹脂基板１及び第２樹脂基板２を貼り付けて、チップを作製する作製方法について説明する。
【００４４】
まず、第２樹脂基板２の金薄膜４上に、抗体３が固定される。この場合、抗体３は流路１１に収まるようにパターニングされて固相化されて金薄膜４上に固定される。固相化の手順は、まず、反応溶液を金薄膜４上に浸し、金薄膜４の表面に化学反応を生じさせ、下地層を形成する。次に、下地層を洗浄した後、下地層の上に抗体３を置き、化学反応により金薄膜４に抗体３を固定する。次に、抗体３が固定された金薄膜４を洗浄する。以上により、抗体３が金薄膜４に固定される。
【００４５】
ここで、抗体３を固定する手法としては、物理的吸着法、化学的結合法、又は高分子担体法を採用してもよい。物理的吸着法は、抗体３と金薄膜４との間で生じる静電相互作用やファンデルワールスカ等の物理的相互作用により抗体３と金薄膜４とを吸着する手法である。
【００４６】
化学的結合法は、抗体３を金薄膜４に化学的結合力で固定化させる手法である。この手法では、金メルカプチド結合によって抗体３を金薄膜４に固定化させる。
【００４７】
高分子担体法は、金薄膜４上に高分子担体を、例えば金メルカプチド結合によって固定化し、この高分子担体に抗体３を結合させる手法である。
【００４８】
但し、固相化した抗体３を金薄膜４に固定させる手法は、物理的吸着法、化学的結合法、又は高分子担体法よりも、抗体３を金薄膜４に強固に固定させることが可能であるため、この手法を採用することが好ましい。なお、抗体３はタンパク質の一種であり、本実施の形態では、抗体３以外のタンパク質を固相化して固定してもよい。
【００４９】
次に、抗体３が流路１１に収納されるように第１樹脂基板１の貼り付け面１ｂと第２樹脂基板２の貼り付け面２ａとを当接させる。
【００５０】
次に、接合代２３に第１及び第２樹脂基板１及び２を溶着させるための溶着エネルギーを付与する溶着手法を用いて接合代２３が貼り付けられる。ここで、溶着手法としては、レーザ溶着を採用することができる。この場合、レーザＥをｚ方向の下側から接合代２３に向けて照射すると、接合代２３は、局所的に加熱及び加圧され、上面２３ｂが第１樹脂基板１の貼り付け面１ｂと溶着する。その結果、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とが貼り付けられる。なお、金薄膜４は、プリズム２１の上面２１ｂにのみ形成され、接合代２３には形成されていない。そのため、接合代２３にレーザを照射しても、金薄膜４にはレーザが照射されず、金薄膜４の保護が図られている。
【００５１】
なお、溶着手法としては、レーザ溶着に限定されず、熱溶着、ＵＶ溶着、超音波溶着等の樹脂同士を接合することができる手法であれば、どのような手法を採用してもよい。
【００５２】
次に、本チップの比較例のチップについて説明する。図２は、本発明の実施の形態１によるチップに対する比較例のチップの構成図を示し、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面図であり、（Ｂ）は上面図である。
【００５３】
図２に示す比較例のチップにおいて、第１樹脂基板１は、図１の第１樹脂基板１と同一構成であるため、説明を省略する。第２樹脂基板２０は、全体が台形プリズムとなっている。つまり、第２樹脂基板２０は、図１のチップのように接合代２３が設けられていない。
【００５４】
ここで、比較例のチップでは、流路１１のｘ方向の左側と右側との領域Ｄ１に向けて下側からレーザＥが照射されて第１樹脂基板１と第２樹脂基板２０とが貼り付けられることになる。しかしながら、第２樹脂基板２０の受光面２０ａは、領域Ｄ１に対向する位置に設けられている。したがって、領域Ｄ１に向けてレーザＥを照射すると、このレーザＥが受光面２０ａを通過して領域Ｄ１に侵入する。そのため、レーザＥによって受光面２０ａに歪みが発生したり、第２樹脂基板２０の屈折率が変化したりして、第２樹脂基板２０の光学特性が変化する可能性がある。
【００５５】
そして、第２樹脂基板２０の光学特性が変化すると、比較例のチップを表面プラズモン共鳴センサの検出素子として用いた場合、光Ｌを照射した際に散乱光が多発して検出対象物を精度良く検出することができなくなる。
【００５６】
また、レーザＥが受光面２０ａで屈折して流路１１に収納された抗体３を照射する可能性もある。その結果、抗体３を失活させるおそれがある。
【００５７】
一方、本チップでは、図１に示すようにｘ方向において流路１１を挟んで接合代２３が設けられている。そのため、接合代２３にレーザＥを付与しても、このレーザＥがプリズム２１には当たらないため、プリズム２１の光学特性が変化することを防止することができる。更に、本チップでは、接合代２３にレーザＥが照射されるため、流路１１に収納された抗体３にレーザＥが照射されず、抗体３の失活を防止することができる。更に、接合代２３は、上面２３ｂ及び下面２３ａがｘ−ｙ平面と平行であるため、ｚ方向の下側からレーザＥが照射されても、レーザＥを大きく屈折させて流路１１へと導く可能性が低く、抗体３の失活を防止することができる。
【００５８】
更に、本チップでは、図１に示すように、プリズム２１と接合代２３との間に貫通溝２４が設けられている。そのため、接合代２３に照射されるレーザＥの熱がプリズム２１を介して流路１１に伝達されることが防止される。その結果、抗体３の失活をより確実に防止することができる。
【００５９】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２によるチップの構成図を示し、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ方向断面図であり、（Ｂ）は上面図である。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同一のものは説明を省略する。本チップは、断熱部として、貫通溝２４に代えて、放熱部材２５を採用したことを特徴としている。
【００６０】
放熱部材２５は、貫通溝２４と同様、流路１１を挟むようにして一対存在し、接合代２３と流路１１との間に設けられている。具体的には、放熱部材２５は、ｙ方向を長手方向とする細長い形状を有し、接合代２３の上面２３ｂと下面２３ａと連なっている。また、貫通溝２４のｙ方向の両端は、第１樹脂基板１の側面１ｃと連通していない。
【００６１】
放熱部材２５としては、熱伝導率が少なくとも第１及び第２樹脂基板１及び２の材料であるＣＯＰ、つまり、樹脂よりも高い材料であればどのような材料を採用してもよい。具体的には、放熱部材２５としては、金属やカーボンを採用すればよい。金属としては、例えば熱伝導率が２３６Ｗ／ｍ・Ｋのアルミニウム（Ａｌ）が挙げられ、カーボンとしては、熱伝導率が３０００〜５０００Ｗ／ｍ・Ｋのカーボンナノチューブが挙げられる。但し、これは一例であり、熱伝導率が樹脂より高ければアルミニウム以外の金属を採用してもよいし、カーボンナノチューブ以外のカーボンを採用してもよい。
【００６２】
このように本チップによれば、接合代２３とプリズム２１との間に放熱部材２５を設けたため、接合代２３に照射されるレーザＥの熱がプリズム２１を介して流路１１に伝達することが防止され、抗体３の失活をより確実に防止することができる。
【００６３】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３によるチップの構成図を示し、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面図を示し、（Ｂ）は上面図を示している。実施の形態３によるチップは、流路１１に弾性部材１３を取り付けたことを特徴としている。なお、本実施の形態において実施の形態１，２と同一のものは説明を省略する。
【００６４】
弾性部材１３は、流路１１の外周全体に沿って設けられ、断面が例えば円形であり、断面の直径が流路１１のｚ方向の高さと同じ又は少し長い。よって、弾性部材１３は、プリズム２１の上面２１ｂによってｚ方向の上側に押され、流路１１の側壁を密閉し、流路１１の側壁から液体が漏れることを防止することができる。つまり、弾性部材１３は、パッキンとして機能する。ここで、弾性部材１３としては、例えば、ゴムを採用することができる。
【００６５】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４によるチップの断面構成図を示している。実施の形態４によるチップは、第１樹脂基板１に接合代１５を設けたことを特徴としている。なお、本実施の形態において、実施の形態１〜３と同一のものは説明を省略する。図５に示すように、接合代１５は、ｘ方向において流路１１を挟むようにして左右一対設けられ、流路１１から離間して設けられている。
【００６６】
ここで、第１樹脂基板１において、接合代１５以外の中心部分を本体部１６と記述する。つまり、接合代１５は、ｘ方向において本体部１６から左右に伸びた平板状の形状を有している。接合代１５のｚ方向における高さは、本体部１６のｚ方向における高さよりも低い。接合代１５の下面１５ａは、本体部１６の下面１６ａとは連なっており、第１樹脂基板１の貼り付け面１ｂを構成している。
【００６７】
接合代１５と本体部１６との境界付近には貫通溝１４が設けられている。貫通溝１４は、接合代１５の上面１５ｂと下面１５ａとを連通させる。これにより、レーザＥが照射されることで接合代１５に生じた熱が流路１１に伝達されることが防止され、流路１１内の抗体３の失活を防止することができる。
【００６８】
本体部１６の下面１６ａには流路１１が設けられている。流路１１のｘ方向の長さは、本体部１６のｘ方向の長さより少し短い。また、流路１１は、実施の形態１〜３と同様、ｘ方向を長手方向とし、ｙ方向に３個配列されている。但し、これは一例であり、実施の形態１〜３と同様、流路１１の個数を３個以外の個数にしてもよい。溝１２は、本体部１６の上面１６ｂと流路１１の上面とを連通させている。
【００６９】
第２樹脂基板２は、ｙ方向を長手方向とし、ｚ−ｘ平面の断面形状が三角形の形状を有し、全体がプリズム２１となっている。プリズム２１の２枚の側面は、受光面２１ａである。受光面２１ａは外部から照射された光Ｌを屈折させて流路１１に導く。
【００７０】
左側の受光面２１ａは、第２樹脂基板２の貼り付け面２ｂの左端から伸び、右側の受光面２１ａは、貼り付け面２ｂの右端から伸びている。そのため、第２樹脂基板２において接合代１５と対向する領域Ｓ１は、レーザＥによって光学特性が変化する虞がある。
【００７１】
したがって、本チップでは、光Ｌを領域Ｓ１以外の第２樹脂基板２の中央部に照射することが好ましい。これにより、光学特性が変化した虞のある領域Ｓ１を避けて光Ｌが流路１１へと導かれ、検出対象物を精度よく検出することができる。
【００７２】
このように、第２樹脂基板２の中央部に光Ｌを照射して、流路１１に光Ｌを導くには、第２樹脂基板２を屈折率が高い材料で構成すればよい。
【００７３】
なお、図５では、プリズム２１としてｘ−ｚ平面の断面形状が三角形状のものを採用したが、これに限定されず、実施の形態１〜３と同様、ｘ−ｚ平面における断面形状が台形状のプリズム２１を採用してもよい。但し、台形状のプリズム２１では、受光面２１ａの領域が小さくなり、光Ｌを照射することができる領域が小さくなってしまう。したがって、本実施の形態では、台形状のプリズム２１よりは三角形状のプリズム２１を採用することが好ましい。
【００７４】
なお、実施の形態４では、断熱部として貫通溝１４を採用したが、これに限定されず、実施の形態２と同様、放熱部材を採用してもよい。図５において放熱部材を配置する場合、貫通溝１４が設けられている領域に放熱部材を配置すればよい。これによっても、抗体３の失活をより確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１ 第１樹脂基板
２ 第２樹脂基板
３ 抗体
４ 金薄膜
１１ 流路
１２ 溝
１３ 弾性部材
１４ 貫通溝
１５ 接合代
２１ プリズム
２１ａ 受光面
２３ 接合代
２４ 貫通溝
Ｅ レーザ
Ｌ 光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１樹脂基板と、前記第１樹脂基板に貼り付けられる第２樹脂基板とを備える生化学反応用チップであって、
前記第１樹脂基板は、前記第２樹脂基板との貼り付け面に形成された流路を備え、
前記第２樹脂基板は、前記流路に対向する位置に設けられ、外部から照射された光を前記流路に導く受光部を備え、
前記第１樹脂基板又は第２樹脂基板は、
前記流路から離間する位置に配置され、他方の樹脂基板の貼り付け面に当接する接合代と、
前記流路と前記接合代との間に形成された断熱部とを備える生化学反応用チップ。
【請求項２】
前記断熱部は、貫通溝である請求項１記載の生化学反応用チップ。
【請求項３】
前記断熱部は、放熱部材である請求項１記載の生化学反応用チップ。
【請求項４】
前記第１及び第２樹脂基板は、前記接合代に前記第１及び前記第２樹脂基板を溶着させるための溶着エネルギーを付与する溶着手法を用いて貼り付けられる請求項１〜３のいずれかに記載の生化学反応用チップ。
【請求項５】
前記溶着手法は、熱溶着、レーザ溶着、又はＵＶ接着である請求項４記載の生化学反応用チップ。
【請求項６】
前記第１樹脂基板は、流路の外周の全域に設けられた弾性部材を更に備える請求項１〜５のいずれかに記載の生化学反応用チップ。
【請求項７】
第１樹脂基板と、前記第１樹脂基板に貼り付けられる第２樹脂基板とを備える生化学反応用チップの作製方法であって、
前記第１樹脂基板は、前記第２樹脂基板との貼り付け面に形成された流路を備え、
前記第２樹脂基板は、前記流路に対向して設けられ、外部から照射された光を前記流路に導く受光部を備え、
前記第１樹脂基板又は第２樹脂基板は、前記流路から離間して配置され、他方の樹脂基板の貼り付け面に当接する接合代と、前記流路と前記接合代との間に形成された断熱部とを備え、
前記第２樹脂基板において、前記流路と対向する位置に抗体を固定するステップと、
前記流路内に前記抗体が収納されるように前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを当接させるステップと、
前記接合代に溶着エネルギーを付与して前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを接着するステップとを備える生化学反応用チップの作製方法。
【請求項１】
第１樹脂基板と、前記第１樹脂基板に貼り付けられる第２樹脂基板とを備える生化学反応用チップであって、
前記第１樹脂基板は、前記第２樹脂基板との貼り付け面に形成された流路を備え、
前記第２樹脂基板は、前記流路に対向する位置に設けられ、外部から照射された光を前記流路に導く受光部を備え、
前記第１樹脂基板又は第２樹脂基板は、
前記流路から離間する位置に配置され、他方の樹脂基板の貼り付け面に当接する接合代と、
前記流路と前記接合代との間に形成された断熱部とを備える生化学反応用チップ。
【請求項２】
前記断熱部は、貫通溝である請求項１記載の生化学反応用チップ。
【請求項３】
前記断熱部は、放熱部材である請求項１記載の生化学反応用チップ。
【請求項４】
前記第１及び第２樹脂基板は、前記接合代に前記第１及び前記第２樹脂基板を溶着させるための溶着エネルギーを付与する溶着手法を用いて貼り付けられる請求項１〜３のいずれかに記載の生化学反応用チップ。
【請求項５】
前記溶着手法は、熱溶着、レーザ溶着、又はＵＶ接着である請求項４記載の生化学反応用チップ。
【請求項６】
前記第１樹脂基板は、流路の外周の全域に設けられた弾性部材を更に備える請求項１〜５のいずれかに記載の生化学反応用チップ。
【請求項７】
第１樹脂基板と、前記第１樹脂基板に貼り付けられる第２樹脂基板とを備える生化学反応用チップの作製方法であって、
前記第１樹脂基板は、前記第２樹脂基板との貼り付け面に形成された流路を備え、
前記第２樹脂基板は、前記流路に対向して設けられ、外部から照射された光を前記流路に導く受光部を備え、
前記第１樹脂基板又は第２樹脂基板は、前記流路から離間して配置され、他方の樹脂基板の貼り付け面に当接する接合代と、前記流路と前記接合代との間に形成された断熱部とを備え、
前記第２樹脂基板において、前記流路と対向する位置に抗体を固定するステップと、
前記流路内に前記抗体が収納されるように前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを当接させるステップと、
前記接合代に溶着エネルギーを付与して前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを接着するステップとを備える生化学反応用チップの作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−５８０５３（Ｐ２０１２−５８０５３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２００６８４（Ｐ２０１０−２００６８４）
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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