JP2004212048A

JP2004212048A - 化学マイクロデバイス

Info

Publication number: JP2004212048A
Application number: JP2002344248A
Authority: JP
Inventors: Fumio Tsujikawa; 文雄辻川; Akira Shimoma; 昌下間; Masaya Kurokawa; 正也黒川; Toru Minami; 徹南; Masato Oiko; 真人老子; Eiichi Tamiya; 栄一民谷
Original assignee: Starlite Co Ltd
Current assignee: Starlite Co Ltd
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】プレートの表面に試料を保持させる微細パターンの保持部が多数形成された化学マイクロデバイスの製造が簡単に行えて、一定した品質の化学マイクロデバイスを安価に量産できるようにすると共に、保持部に保持させた試料に励起光を照射させて蛍光を検出する場合に、試料からの蛍光を適切に検出できるようにする。
【解決手段】プラスチック材料を用いた射出成形によって、プレート１０の表面に試料１を保持させる微細パターンの保持部１１が多数形成されてなる化学マイクロデバイスを得るようにした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、試料の量を非常に少なくして多くの分析や反応等を行うのに用いるマイクロチップ，マイクロリアクター等の化学マイクロデバイスに係り、特に、プレートの表面に試料を保持させる微細パターンの保持部が多数形成された化学マイクロデバイスにおいて、その製造が容易に行えるようにすると共に、保持部に保持させた試料に励起光を照射させて蛍光を検出する場合に、試料からの蛍光を適切に検出できるようにした点に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＮＡ分析，電気泳動分析，ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ），細胞反応，細胞ソーティングあるいは微量化学反応等の各種の反応や分析を数多く行うため、微少な量で反応や分析を行うマイクロチップ，マイクロリアクター等の化学マイクロデバイスが使用されるようになった。
【０００３】
そして、このような化学マイクロデバイスの一つとして、数多くの分析等を行うために、プレートの表面に、試料を保持させる微細パターンの保持部を多数形成したものが用いられている。
【０００４】
ここで、このような化学マイクロデバイスとして、従来においては、一般にガラス板に対して、エッチング等により微細な加工を施して多数の保持部を形成したものが使用されていた。
【０００５】
しかし、このようにガラス板にエッチング等により微細な加工を施して多数の保持部、例えば、容積が１０ナノリットル以下の凹部からなる保持部や、試料を載置させる載置面の面積が０．１ｍｍ^２の凸部からなる保持部を多数形成することは非常に面倒かつ困難であり、一定した品質の化学マイクロデバイスを量産することは困難であり、また製造コストが高くつくという問題があった。
【０００６】
また、上記のような化学マイクロデバイスを用いて試料の分析等を行う一つの方法として、従来より保持部に保持させた試料に励起光を照射させて蛍光を検出する方法が用いられている。
【０００７】
しかし、このように試料に励起光を照射させて蛍光を検出するにあたり、化学マイクロデバイスに用いる材料によっては、上記の励起光により化学マイクロデバイスからも蛍光が生じて、試料の分析等が適切に行われなくなるという問題もあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、試料の量を非常に少なくして多くの分析や反応等を行うのに用いるマイクロチップ，マイクロリアクター等の化学マイクロデバイスにおける上記のような問題を解決することを課題とするものであり、特に、上記のようにプレートの表面に試料を保持させる微細パターンの保持部が多数形成された化学マイクロデバイスの製造が簡単に行えて、一定した品質の化学マイクロデバイスを安価に量産できるようにすると共に、保持部に保持させた試料に励起光を照射させて蛍光を検出する場合に、試料からの蛍光を適切に検出できるようにすることを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明における化学マイクロデバイスにおいては、上記のような課題を解決するため、プラスチック材料を用いた射出成形により、プレート１０の表面に試料１を保持させる微細パターンの保持部１１を多数形成したのである。
【００１０】
そして、この発明における化学マイクロデバイスのように、プラスチック材料を用いた射出成形によって、プレート１０の表面に試料１を保持させる微細パターンの保持部１１を多数形成させるようにすると、このような化学マイクロデバイスを非常に簡単に製造できるようになり、一定した品質の化学マイクロデバイスの量産が可能になり、製造コストが低減される。
【００１１】
ここで、上記のように試料１を保持させる微細パターンの保持部１１は凹部１１ａ又は凸部１１ｂの何れであってもよく、上記のように射出成形によって保持部１１を形成する場合、例えば、容積が０．１５〜２００ナノリットルの凹部１１ａや、試料１を載置させる載置面の面積が０．００２〜０．６ｍｍ^２の凸部１１ｂからなる保持部１１を多数形成することも容易に行えるようになる。
【００１２】
また、上記のようにプラスチック材料を用いた射出成形によってプレート１０の表面に試料１を保持させる微細パターンの保持部１１が多数形成された化学マイクロデバイスを得るにあたり、上記のプラスチック材料に、励起光による蛍光の発生が少ないプラスチック材料を用いると、保持部１１に保持させた試料１に励起光を照射させて蛍光を検出する場合に、この化学マイクロデバイスから蛍光が生じるのが抑制され、試料１からの蛍光だけが適切に検出されるようになる。
【００１３】
そして、上記の励起光による蛍光の発生が少ないプラスチック材料としては、例えば、シリコーン樹脂や、カーボンブラックが含有された熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００１４】
ここで、上記のように熱可塑性樹脂にカーボンブラックを含有させるにあたって、含有させるカーボンブラックの量が少ないと、励起光による蛍光の発生を十分に抑制することができなくなる一方、含有させるカーボンブラックの量が多くなりすぎると、得られた化学マイクロデバイスの強度が低下するため、通常は、含有させるカーボンブラックの量を０．０５〜３０重量％、好ましくは、０．１〜１０重量％の範囲で含有させるようにする。また、カーボンブラックを含有させる熱可塑性樹脂については特に限定されないが、非晶性のものを用いることが好ましく、例えば、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート等を用いることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係る化学マイクロデバイスを添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
（実施形態１）
実施形態１の化学マイクロデバイスにおいては、プラスチック材料に透明なシリコーン樹脂を用いて射出成形により、図１及び図２に示すように、プレート１０の表面に、試料１を保持させる微細な凹部１１ａからなる保持部１１を多数形成している。
【００１７】
ここで、この実施形態における化学マイクロデバイスにおいては、上記の保持部１１として、平面形状が円形状で、断面形状が溝形状になった凹みからなる凹部１１ａを設けるようにしたが、この凹部１１ａの平面形状や凹みの断面形状等は特にこのようなものに限定されず、例えば、図３に示すように、平面形状が四角形状になった凹部１１ａを設けるようにしたり、また図４に示すように、その凹みの断面が円弧状になった凹部１１ａを設けるようにすることも可能である。
【００１８】
そして、この実施形態の化学マイクロデバイスを用い、試料１に励起光を照射し、試料１からの蛍光を検出して分析を行うにあたっては、図２に示すように、上記のプレート１０に設けられた各凹部１１ａ内にそれぞれ試料１を収容させ、このように各凹部１１ａ内に収容された試料１に対して、適当な光源（図示せず）から適当な波長の励起光を照射し、この励起光によって試料１から発せられた蛍光を、この化学マイクロデバイスを通して上記の凹部１１ａと反対側の面から出射させ、このように出射された蛍光をセンサ２によって検出するようにしている。
【００１９】
なお、この実施形態の化学マイクロデバイスにおいては、試料１を保持させる保持部１１として、プレート１０の表面に微細な凹部１１ａを多数設けるようにしたが、図５に示すように、保持部１１として、プレート１０の表面に微細な凸部１１ｂを多数設け、各凸部１１ｂの上面における載置面に試料１を載置させて分析を行うようにすることも可能である。
【００２０】
（実施形態２）
実施形態２の化学マイクロデバイスにおいては、プラスチック材料として、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂に対して、カーボンブラックを０．１〜１０重量％の範囲で含有させたものを使用し、上記の実施形態１の場合と同様に射出成形により、図６に示すように、プレート１０の表面に試料１を保持させる微細な凹部１１ａからなる保持部１１を多数形成している。
【００２１】
ここで、この実施形態における化学マイクロデバイスのように、上記のような熱可塑性樹脂に対してカーボンブラックを０．１〜１０重量％の範囲で含有させると、この化学マイクロデバイスに波長が４５０〜６００ｎｍの励起光を照射させても、この化学マイクロデバイスが螢光を発するということはなかった。
【００２２】
そして、この実施形態の化学マイクロデバイスを用い、試料１に励起光を照射し、試料１からの蛍光を検出して分析を行うにあたっても、上記のプレート１０に設けられた各凹部１１ａ内にそれぞれ試料１を収容させ、このように各凹部１１ａ内に収容された試料１に対して、適当な光源（図示せず）から適当な波長の励起光を照射し、この励起光によって試料１から発せられた蛍光をセンサ２により検出させるようにする。但し、この実施形態の化学マイクロデバイスの場合、上記のように熱可塑性樹脂に対してカーボンブラックを含有させたプラスチック材料を使用しており、試料１からの蛍光がこの化学マイクロデバイスを通過しないため、凹部１１ａの上方に向けて試料１から発せられた蛍光をセンサ２によって検出するようにしている。
【００２３】
なお、この実施形態の化学マイクロデバイスにおいても、試料１を保持させる保持部１１として、プレート１０の表面に微細な凹部１１ａを多数設けるようにしたが、上記の実施形態１のものと同様に、保持部１１としてプレート１０の表面に微細な凸部１１ｂを多数設け、各凸部１１ｂの上面における載置面に試料１を載置させて分析を行うようにすることも可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における化学マイクロデバイスにおいては、プラスチック材料を用いた射出成形によって、プレートの表面に試料を保持させる微細パターンの保持部を多数形成するようにしたため、このような化学マイクロデバイスを非常に簡単に製造できるようになり、一定した品質の化学マイクロデバイスの量産が可能になって、その製造コストを低減できるようになった。
【００２５】
また、この発明における化学マイクロデバイスにおいて、上記のプラスチック材料に、励起光による蛍光の発生が少ないプラスチック材料を用いると、保持部に保持させた試料に励起光を照射させて蛍光を検出する場合に、この化学マイクロデバイスから蛍光が生じるのが抑制され、試料からの蛍光だけを適切に検出して、適切な分析等が行えるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１に係る化学マイクロデバイスにおいて、プレートの表面に、試料を保持させる保持部として微細な凹部を多数形成した状態を示した概略平面図である。
【図２】同実施形態に係る化学マイクロデバイスにおいて、上記の各凹部に試料を収容させて蛍光の検出を行う状態を示した部分拡大断面図である。
【図３】同実施形態に係る化学マイクロデバイスにおいて、プレートの表面に形成する凹部の平面形状を変更させた例を示した概略平面図である。
【図４】同実施形態に係る化学マイクロデバイスにおいて、プレートの表面に形成する凹部の内部形状を変更させた例を示した部分拡大断面図である。
【図５】同実施形態に係る化学マイクロデバイスにおいて、保持部として、微細な凹部に代えて微細な凸部を多数形成した変更例の部分拡大断面図である。
【図６】この発明の実施形態２に係る化学マイクロデバイスにおいて、プレートの表面に形成した各凹部に試料を収容させて蛍光の検出を行う状態を示した部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１試料
１０プレート
１１保持部
１１ａ凹部
１１ｂ凸部

Claims

プラスチック材料を用いた射出成形により、プレート１０の表面に試料１を保持させる微細パターンの保持部１１が多数形成されてなることを特徴とする化学マイクロデバイス。
請求項１に記載した化学マイクロデバイスにおいて、上記の保持部１１が凹部１１ａ又は凸部１１ｂからなることを特徴とする化学マイクロデバイス。
請求項１又は２に記載した化学マイクロデバイスにおいて、上記のプラスチック材料に、励起光による蛍光の発生が少ないプラスチック材料を用いたことを特徴とする化学マイクロデバイス。
請求項３に記載した化学マイクロデバイスにおいて、上記の励起光による蛍光の発生が少ないプラスチック材料として、シリコーン樹脂又はカーボンブラックが含有された熱可塑性樹脂を用いたことを特徴とする化学マイクロデバイス。