JP2004243193A

JP2004243193A - ラボオンアチップ、その製造方法およびその装置

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Publication number: JP2004243193A
Application number: JP2003034680A
Authority: JP
Inventors: Takahide Maguchi; 挙秀間口; Akihiro Kaneko; 明裕金子
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】ラボオンアチップ上の流路の形成を容易にし、ラボオンアチップの大量生産を可能とする。
【解決手段】一定の厚さを有する第１のフィルム１９の一部を除去することにより、第１のフィルム１９にスリット１４を形成する。スリット１４はカッティングプロットによって形成する。第１のフィルム１９に電極２５が設けられた第２のフィルム４１を接着する。スリット１４の内壁面１９ｂ、１９ｃと第２のフィルム４１の上面４１ｂにより流路１３を形成する。電極２５は一方の端部が流路１３に臨み、他方の端部は外部に露出する。第１のフィルム１９の上面には、流路１３に面するように第３のフィルム５０を接着する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電気泳動チップ等のラボオンアチップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気泳動、化学反応、細胞培養および分離検出などのラボプロセスが集積化されたラボオンアチップの開発がなされている。ラブオンアチップには、試料を移動させるための流路を形成する必要がある。この流路は従来、ガラスに溝を設けること（例えば特許文献１）や、ポリマーを型取りすること（例えば特許文献２）により形成されている。
しかし、このように流路を形成すれば、１つの流路を形成するのに時間を要し、ラボオンアチップを大量生産することは困難である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３１０６１３号公報
【特許文献２】
特開２００１−１５７８５５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであり、ラボオンアチップの製造において、流路形成を容易にすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のラボオンアチップの製造方法は、一定の厚さを有する第１のフィルムの一部を除去することにより、第１のフィルムの厚さ方向に貫通するスリットを形成させる第１の工程と、第１のフィルムの下面に第２のフィルムを接着させる第２の工程とを備え、スリットの内壁面と第２のフィルムの上面により流路を形成することを特徴とする。これにより、ラボオンアチップを簡易に大量生産することが可能である。
【０００６】
第２の工程において、第１のフィルムの上面に、流路に面する第３のフィルムを接着させる場合、第２および第３のフィルムのうち少なくとも一方のフィルムは、所定の波長の光を透過することが好ましい。これにより、流路におけるサンプルの挙動を検出することができる。
【０００７】
第２のフィルム、または第２および第３のフィルムの双方を加圧することにより第１のフィルムに接着させることが好ましい。
【０００８】
また、好ましくは第１の工程において、第１のフィルムに、シートを接着させた後厚さ方向に複数の小穴を貫通させ、シートを第１のフィルムから引き剥がすことにより、複数の小穴に囲まれた除去部がシートに接着して第１のフィルムから除去され、スリットは形成される。これにより、流路を形成する際に発生する除去部を容易に回収することができる。
【０００９】
流路に臨むように第２のフィルムに電極を設けることが好ましい。これにより、ラボオンアチップは電気泳動チップとして使用することができる。
【００１０】
流路を第１のフィルムの長手方向に複数並列するように形成し、第２のフィルムが接着された第１のフィルムを長手方向に巻き取ることが好ましい。これにより、ロール状に形成されたラボオンアチップを得ることができる。
【００１１】
本発明に係るラボオンアチップは、上記製造方法によって製造されることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るラボオンアチップの製造装置は一定の厚さを有する第１のフィルムの一部を除去することにより、第１のフィルムの厚さ方向に貫通するスリットを形成させる第１の手段と、第１のフィルムの下面に第２のフィルムを接着させる第２の手段とを備え、スリットの内壁面と第２のフィルムの上面により流路を形成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
ラボオンアチップとは、試料の前処理、反応、分離、検出など一連の化学分析操作を行うための数ミリメートルから数センチメートル角のマイクロチップをいう。以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１〜２は本発明の第１の実施形態に係るラボオンアチップを示す。本実施形態において、ラボオンアチップは電気泳動チップである。図１に示すように電気泳動チップ１０は長手方向に巻き取られている。電気泳動チップ１０には複数の流路１３が形成され、それぞれの流路１３は電気泳動チップ１０の幅方向に延びる。そして、複数の流路１３は、長手方向に等間隔に並列している。
【００１５】
図２に示すように、電気泳動チップ１０は、第１および第３のフィルム１９、５０と電極２５が設けられた第２のフィルム４１とで構成されている。電極２５は、第２のフィルム４１の上面４１ｂの一部に設けられている。電極２５が設けられた第２のフィルム４１の上面には第１のフィルム１９が接着されており、第１のフィルム１９の上面にはさらに、第３のフィルム５０が接着されている。第２のフィルム４１の幅方向の長さは第１のフィルム１９の幅方向の長さと略同一である。
【００１６】
第１のフィルム１９は一定の厚さを有しており、その一部が除去されることにより、その厚さ方向に貫通するスリット１４が形成されている。スリット１４は図１に示すように幅方向に延びる矩形部１４ａとその両端に形成された円形部１４ｂから成る。
【００１７】
矩形部１４ａを形成する内壁面１９ｂは、電気泳動チップ１０の幅方向に延び、円形部１４ｂを形成する内壁面１９ｃは内壁面１９ｂの端部に接続されている。内壁面１９ｂ、１９ｃは上面４１ｂに対して略垂直である。内壁面１９ｂ、１９ｃと第２のフィルム４１の上面４１ｂは流路１３を形成する。スリット１４の矩形部１４ａの上方は第３のフィルム５０によって覆われている。一方、スリット１４の円形部１４ｂの上方には第３のフィルム５０が覆われておらず、円形部１４ｂは化学分析のサンプルを注入するための注入口１５となる。すなわち第３のフィルム５０は、流路１３の矩形部１４ａに対応する部分を覆っている。
【００１８】
図１に示すようにそれぞれの流路１３の端部に臨むように電極２５が形成されている。電極２５はそれぞれ独立に形成されている。すなわち、それぞれの電極２５の一方の端部はそれぞれの流路１３の注入口１５に対応する位置に露出しており、電極２５の他方の端部は電気泳動チップ１０の上辺１０ａまたは下辺１０ｂまで延びており、その端部は外部に露出している。注入口１５内では、電極２５の上面も一部露出している。
【００１９】
内壁面１９ｂ、１９ｃの高さは例えば、２００〜４００μｍであり、円形部の直径は例えば２〜４ｍｍ程度であり、矩形部の幅方向の長さＬは１０ｍｍ〜２５ｍｍ程度であり、長手方向の幅Ｗは例えば５０μｍ〜１ｍｍ程度である。
【００２０】
第２および第３のフィルム４１、５０は、所定の波長の光を透過させる材質のものであり、好ましくは合成樹脂であり、例えばポリエステル系樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリル系樹脂、ポリカーボネートまたは特殊プラスチック等が用いられる。ポリエステル系樹脂としては例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が用いられる。また、第２および第３のフィルム４１、５０は場合によっては、一方のみが所定の波長の光を透過させる材質のものであっても良い。なお、所定の波長の光は、後述するサンプル同定において使用される赤外線から紫外線にかけたいずれかの波長域の電磁波であり、例えば可視光、赤外線または紫外線等である。
【００２１】
電気泳動チップ１０の一使用例を説明する。電気泳動チップ１０の流路１３には、分析対象であるサンプル（例えばＤＮＡおよびたんぱく質）と、サンプルを移動させるためのバッファが注入口１５より注入される。サンプルおよびバッファの注入後、流路１３の端部に設けられた電極２５を通じて、流路１３に一定の電圧が印加される。電圧が印加されることにより、サンプルは泳動し分離する。分離したサンプルには、第２または第３のフィルム４１，５０を通じて所定の波長の光が照射される。サンプルに照射された光は、第２または第３のフィルム４１、５０を透過し、電気泳動チップ１０外において、吸収強度等が測定され、サンプルが同定される。
【００２２】
図３は接着される前の第１のフィルム１９、第２のフィルム４１、第３のフィルム５０および接着後の電気泳動チップ１０を示す。第１のフィルム１９は、前述のようにスリット１４が形成され、そのスリット１４は幅方向に延びる矩形部１４ａとその両端に形成された円形部１４ｂとから成る。第１のフィルム１９の下面には接着剤が被覆されている。
【００２３】
第２のフィルム４１はその幅方向の長さは第１のフィルムと略同一に形成されており、フィルム４１の上辺４１ｃから複数の略矩形の電極２５が延設され、それに対応するように下辺４１ｄからも複数の略矩形の電極２５が延設される。ここで、電極２５は第１のフィルム１９に接着されたときに、それぞれの流路の両端の注入口１５に対応する位置に形成される。すなわち、電極２５は、第２のフィルム４１が第１のフィルム１９の下面に接着されることにより、流路１３に臨むので、流路１３内に電気を通すことが可能となる。なお、電極２５は、例えば金のような金属が蒸着されることにより形成されても良いし、エッチング加工により形成される構成にしても良い。
【００２４】
第３のフィルム５０はその幅方向の長さがスリット１４の矩形部１４ａの長手方向の長さと略同一に形成されている。第３のフィルム５０の下面には接着剤が塗布されている。
【００２５】
第１のフィルム１９の上面に第３のフィルム５０の下面が接着され、第１のフィル１９の下面に電極２５が設けられた第２のフィルム４１が接着され、電気泳動チップ１０が形成される。なお、第１のフィルム１９および第２のフィルム４１は第１のフィルム１９に塗布された接着剤によって接着され、第１および第３のフィルムは第３のフィルム５０に塗布された接着剤によって接着される。これにより、第３のフィルム５０に塗布された接着剤は、第１のフィルム１９に接着したとき、流路１３にしみ込む。したがって、流路１３の高さは少なくとも流路１３の幅より高いことが望ましい。なお、接着剤には、例えばアクリル系の共重合体が使用される。
【００２６】
電気泳動チップ１０の製造方法について図４を参照してさらに詳細に説明する。本実施形態では、流路１３はカッティングプロットによって形成される。
【００２７】
第１のフィルム１９は特に材質に限定されるわけではないが、好ましくは合成樹脂であり、例えばポリエステル系樹脂またはポリプロピレン等が用いられる。ポリエステル系樹脂としては例えばＰＥＴ等が用いられる。フィルム１９の下面１９ｅには接着剤が塗布されている。スリット１４が形成される前のフィルム１９は第１のローラ２１に沿うように送られる。シート２０は、普通紙の表面に離型剤が被膜して形成されたものであり、第２のローラ２２に沿うように送られる。
【００２８】
送られたフィルム１９とシート２０は、第１および第２のローラ２１、２２によって圧力を付与されることによってフィルム１９に塗布された接着剤で接着され、接合シート３１が形成される。
【００２９】
接合シート３１はカッティング部２３に送り出される。カッティング部２３にはカッター刃７０が取り付けられている。カッター刃７０の構成を図５（ａ）に示す。図５（ｂ）はカッター刃７０の先端部８０の拡大図を示す。カッター刃の先端部８０は円柱８１が軸心Ｙに対して４５°（角度Ｒ）傾斜するように切断され、その軸心を含む中心面における先端部８０の幅Ｍは、例えば０．０４ｍｍである。カッター刃７０はデジタルＤＣサーボモータ７１で駆動し、切断位置や切断距離はエンコーダ７２で検出され、その検出値は、エンコーダ７２に接続される制御部７３に送られる。制御部７３はその検出値に基づきデジタルＤＣサーボモータ７１を制御する。制御部７３には、外部入力装置７４が接続されており、外部入力装置７４を介してスリット１４の形状、大きさを入力することが可能であり、それにより切断位置等が決定される。カッター刃７０はその先端部８０が第１のフィルム１９に面するように設けられている。
【００３０】
カッティング部２３に送り出された接合シート３１は、カッティング部２３で一旦停止する。停止した接合シート３１は、カッター刃７０によって、フィルム１９に複数の小穴が形成される。すなわち、カッター刃７０は、上下に動かされることによってフィルム１９の厚さ方向に小穴を貫通させた後、制御部７３の制御に基づいてフィルム１９の長手方向および幅方向に微小量動かされ、さらに小穴を貫通させる。この運動は繰り返され、複数の小穴がフィルム１９に矩形部１４ａと円形部１４ｂ（図３参照）を囲むように形成される。矩形部１４ａと円形部１４ｂを囲むように複数の小穴が形成されると、接合シート３１は送り出され、同様の操作が繰り返される。なお、ここでシート２０はカッター刃７０によって貫通させられていない。
【００３１】
シート２０は、巻き取りローラ３０によって巻き取られ、複数の小穴が形成されたフィルム１９から引き剥がされる。これにより、シート２０から分離されたフィルム１９には、複数の小穴に囲まれた部分がスリット１４として形成される。一方、シート２０には複数の小穴によって切り抜かれた矩形部と円形部（図示せず）から成る除去部３３が接着されたままである。スリット１４はフィルム１９の長手方向に並列するように形成される。
【００３２】
スリット１４が形成された第１のフィルム１９は圧着部２４に送り出される。シート２０が引き剥がされた第１のフィルム１９の下面１９ｅには接着剤が残存している。
【００３３】
圧着部２４は第３のローラ７５と第４のローラ２６から成る。第３のローラ７５に沿うように第３のフィルム５０が送り出され、第４のローラ２６に沿うように第２のフィルム４１が送り出される。圧着部２４では圧力が加えられることにより、第１のフィルム１９の下面１９ｅに電極２５が設けられた第２のフィルム４１が、第１のフィルム１９の上面１９ｄに第３のフィルム５０が接着させられる。
【００３４】
第２のフィルム４１および第３のフィルム５０が接着させられた第１のフィルム１９は、電気泳動チップ１０として芯２７を中心にロール状に巻き取られる。ロール状に巻き取られた電気泳動チップ１０は、切断されて使用されても良いし、そのまま使用されても良い。
【００３５】
以上のように本発明の第１の実施形態では、カッテングプロッタによって流路を形成することにより、ラボオンアチップを大量かつ迅速に生産することができる。
【００３６】
なお、流路１３は、例えば、ミーリングドリルによって形成される構成にしても良い。また、スリット１４の形状は使用形態に応じて、適宜変更することができる。
【００３７】
また、電極２５は、第１のフィルム４１上には、設けられずに、使用時に注入口１５より流路１３内に挿入される構成にしても良い。
【００３８】
本発明の第２の実施形態を図６を用いて説明する。本実施形態で第１の実施形態と相違するのは、それぞれの流路１３の端部に面する電極２５が一体的に形成されている点である。その他の構成は第１の実施形態と同様である。なお、第１の実施形態と同じ部材には同符号が付されている。すなわち、本実施形態において電極２５は、第２のフィルム４１の下辺４１ｄ、上辺４１ｃから複数の流路１３の注入口１５に対応する位置までに延設されている。一体的に形成された電極２５は、使用時流路１３と平行方向に切断されることにより独立した電極として機能する。
【００３９】
以上のように第２の実施形態では、電極を一体的に形成しているため、さらに簡易にラボオンアチップを製造することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、簡易な装置によって流路を形成することができるので、安価で大量生産可能なラボオンアチップを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のラボオンアチップの斜視図を示す。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図を示す。
【図３】本発明の第１の実施形態の製造工程におけるラボオンアチップの平面図を示す。
【図４】本発明の第１の実施形態のラボオンアチップの製造装置を模式的に示す。
【図５】ラボオンアチップの製造装置のカッター刃を示す。
【図６】本発明の第２の実施形態の製造工程におけるラボオンアチップの平面図を示す。
【符号の説明】
１０電気泳動チップ
１３流路
１４スリット
１９第１のフィルム
１９ｃ、１９ｂ内壁面
２５電極
４１第２のフィルム
４１ｂ上面
５０第３のフィルム

Claims

一定の厚さを有する第１のフィルムの一部を除去することにより、前記第１のフィルムの厚さ方向に貫通するスリットを形成させる第１の工程と、
前記第１のフィルムの下面に第２のフィルムを接着させる第２の工程とを備え、
前記スリットの内壁面と前記第２のフィルムの上面により流路を形成することを特徴とするラボオンアチップの製造方法。
前記第２の工程において、前記第１のフィルムの上面に、前記流路に面する第３のフィルムを接着させ、
前記第２および第３のフィルムのうち少なくとも一方のフィルムが、所定の波長の光を透過することを特徴とする請求項１に記載のラボオンアチップの製造方法。
前記第２のフィルム、または前記第２および第３のフィルムの双方を加圧することにより前記第１のフィルムに接着させることを特徴とする請求項１または２に記載のラボオンアチップの製造方法。
前記第１の工程において、前記第１のフィルムに、シートを接着させた後厚さ方向に複数の小穴を貫通させ、前記シートを前記第１のフィルムから引き剥がすことにより、前記複数の小穴に囲まれた除去部が前記シートに接着して前記第１のフィルムから除去され、前記スリットが形成されることを特徴とする請求項１に記載のラボオンアチップの製造方法。
前記流路に臨むように前記第２のフィルムに電極を設けることを特徴とする請求項１に記載のラボオンアチップの製造方法。
前記流路を前記第１のフィルムの長手方向に複数並列するように形成し、前記第２のフィルムが接着された前記第１のフィルムを長手方向に巻き取ることを特徴とする請求項１に記載のラボオンアチップの製造方法。
請求項１ないし６に記載するラボオンアチップの製造方法によって製造されたラボオンアチップ。
一定の厚さを有する第１のフィルムの一部を除去することにより、前記第１のフィルムの厚さ方向に貫通するスリットを形成させる第１の手段と、
前記第１のフィルムの下面に第２のフィルムを接着させる第２の手段とを備え、
前記スリットの内壁面と前記第２のフィルムの上面により流路を形成することを特徴とするラボオンアチップの製造装置。