【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】
本発明に係るラボオンアチップの製造方法は、一定の厚さを有する合成樹脂から成る第１の基板の一部にレーザー光を照射することにより、第１の基板の一部を除去し、第１の基板の厚さ方向に所定の高さを有する溝を形成させるレーザー光照射工程を備え、溝の内壁面によって流路が形成されることを特徴とする。これにより、ラボオンアチップの流路形成が容易となり、ラボオンアチップを大量生産することが可能となる。
【０００６】
溝は第１の基板の厚さ方向に貫通するスリットである場合、第１の基板の下面に一定の厚さを有する合成樹脂から成る第２の基板を接合させる第１の接合工程を備え、スリットの内壁面と第１の基板の上面により流路を形成する。
【０００７】
流路に面するようにして第１の基板の上方に第３の基板を接合する第２の接合工程を備える場合、第２または第３の基板の少なくともいずれか一方は所定の波長の光を透過させる。
【０００８】
第２の基板は、ポリイミド樹脂であることが好ましい。第２の基板の両端部が張り出すように第１の基板に接合される場合、第２の基板は両端部に厚さ方向に貫通する貫通穴を有するが好ましい。
【０００９】
流路に面するようにして第１の基板の上方に第３の基板を接合する第２の接合工程を備える場合、第１の基板または第３の基板の少なくともいずれか一方が所定の波長の光を透過させることが好ましい。
【００１０】
第１の基板がポリイミド樹脂であることが好ましい。第１の基板の両端部に厚さ方向に貫通する貫通穴を有することが好ましい。
【００１１】
流路は第１の基板の長手方向に複数並列するように形成され、両端部のそれぞれの端部において、貫通穴は略等間隔に複数設けられ、それぞれの貫通穴は長手方向に延びる同一直線上に並べられていることが好ましい。貫通穴は流路に対応する位置に設けられることが好ましい。これにより、ラボオンアチップにマイクロポンプ等を実装する際に、正確な位置に実装することができる。
【００１２】
流路に臨むように電極が設けられることが好ましい。これにより、電気泳動チップを一度に大量生産可能である。
【００１３】
本発明に係るラボオンアチップは、両端部に厚さ方向に貫通する貫通穴が設けられ一定の厚さを有する合成樹脂から成る第１の基板と、両端部の内側に第１の基板の厚さ方向に所定の高さを有する溝とを備え、溝の内壁面によって流路を形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るラボオンアチップは、一定の厚さを有し合成樹脂から成る第１の基板と、両端部が第１の基板から張り出すように、第１の基板の下面に接合され一定の厚さを有する合成樹脂から成る第２の基板と、両端部の厚さ方向に貫通するように設けられた貫通穴と、両端部の内側に第１の基板の厚さ方向に貫通するスリットを備え、スリットの内壁面と第２の基板の上面によって流路を形成することを特徴とする。
【００１５】
流路は第１の基板の長手方向に複数並列するように形成され、両端部のそれぞれの端部において、貫通穴は略等間隔に複数設けられ、それぞれの貫通穴は長手方向に延びる同一直線上に並べられていることが好ましい。貫通穴は流路に対応する位置に設けられることが好ましい。
また、本発明に係るラボオンアチップロールは、上記ラボオンアチップを巻き取ることにより得られる。
【００１６】
【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例えば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。
【００１７】
図１は電気泳動チップ１０を上方から見た平面図を示し、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線上に沿う断面図を示す。電気泳動チップ１０には複数の流路１３が形成されている。電気泳動チップ１０は矩形を呈し、図１において長手方向は横方向である。複数の流路１３は、電気泳動チップ１０の長手方向に等間隔に並列し、流路１３はチップ１０の幅方向（図１の縦方向）に延びる。
【００１８】
電気泳動チップ１０は、第１および第３の基板１１、２９と２つの電極２５が設けられた第２の基板１２とで構成されている。電極２５は、第２の基板１２の上面１２ｂの一部に設けられている。電極２５が設けられた第２の基板１２の上面には第１の基板１１が接合されており、第１の基板１１の上面にはさらに、第３の基板２９が接合されている。第２の基板１２の両端部３０は第１および第３の基板１１、２９から張り出している。
【００１９】
第２の基板１２の一方の端部３０には厚さ方向に貫通する貫通穴３１が設けられている。貫通穴３１は、略等間隔に複数設けられ、横方向に延びる同一直線上に並べられる。また、第２の基板１２の他方の端部３０にも同様に貫通穴３２が設けられ、両端部に設けられた貫通穴３１は、第２の基板１２の横方向に延びる中心線Ｘに対して略対称に設けられている。
【００２０】
第１の基板１１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は上方から見ると矩形を呈しており、その長手方向は、電気泳動チップ１０の幅方向と同一である。
【００２１】
スリット１４は電気泳動チップ１０の長手方向に延びる２つの内壁面１４ｂと、電気泳動チップ１０の幅方向に延びる２つの内壁面１４ｃを有する。内壁面１４ｂ、１４ｃと第２の基板１２の上面１２ｂは流路１３を形成している。４つの内壁面１４ｂ、１４ｃは上面１２ｂに対して略垂直である。
【００２２】
流路１３の幅Ｗは例えば１０μｍ〜数１０μｍ程度であり、流路１３の長さＬは数ｍｍ〜数ｃｍ程度である。
【００２３】
流路１３は、両端部３０の内側に形成され、また、貫通穴３１、３２は流路１３に対応する位置に設けられる。すなわち、貫通穴３１、３２は、第２の基板１２の両端部３０であって、流路１３の長手方向の延長線上に設けられている。
【００２４】
２つの電極２５は、上方から見ると矩形を呈しており、中心線Ｘに対して対称に設けられており、貫通穴３１、３２に接する位置から流路１３の端部１３ａに対応する位置までわたっている。
【００２５】
電極２５および第２の基板１２の上面に接合された第１の基板１１は、その縦方向（すなわち電気泳動チップ１０の幅方向）の長さが両端部に設けられた一対の貫通穴３１、３２の間隔よりも短い。そして、電極２５の貫通穴３１、３２側の上面２５ａは外部に露出し、電極２５の他方の上面２５ｂは流路１３の端部１３ａに臨む。
【００２６】
第３の基板２９は、所定の厚さを有し、その厚さ方向に貫通する穴である注入口１５が流路１３の両端部に対応する位置に設けられている。注入口１５は化学分析のためのサンプルやバッファを流路１３に注入するための穴であり、流路１３の２つの端部１３ａに対応する位置に設けられている。注入口１５は、略円形で、その直径は流路１３の幅Ｗより大きく、例えば、数ｍｍ程度である。第３の基板２９は、流路１３の上面を覆っている。
【００２７】
第３の基板２９は、所定の波長の光を透過させる材質のものであり、例えば合成樹脂から成る。ただし、第２の基板１２が所定の波長の光を透過させる材質のものである場合、第３の基板２９の材質は所定の波長の光を透過させるものには限定されない。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。
【００２８】
図３〜６を用いて第１の実施形態における電気泳動チップ１０の製造方法を示す。図３（ａ）に示すように第２の基板１２は本実施形態においては、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープである。すなわち、第２の基板１２は長尺の矩形であり、その幅方向の両端部３０にはそれぞれ貫通穴３１、３２が長手方向に延びる同一直線上に沿って形成される。ＴＡＢテープの材質はポリイミド樹脂テープが好ましいが、その他の合成樹脂を用いることも可能である。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように第２の基板１２上に金属膜（例えば銅）が被膜され、さらにその上にレジスト４８（例えば、ＤＦＲ（ドライフィルムレジスト））が被膜される。次にレジスト４８は露光・現像され、図３（ｃ）に示すようにパターニングされる。ここで、上述の貫通穴３１、３２は、レジスト４８を露光・現像する際の位置合わせとしてとして用いられる。
【００３０】
レジスト４８がパターニングされた第２の基板１２は、エッチング液によりエッチングされ、図３（ｃ）に示すように第２の基板１２の長手方向に沿って延びる２つの電極２５が形成される。電極２５が形成された後、残ったレジスト４８はレジスト剥離液により剥離される。すなわち、２つの電極２５は、中心線Ｘに対して対称に、そして貫通穴３１、３２に沿うように設けられる。電極２５は耐久性、耐腐食性を向上させる必要があるときは、金メッキ処理を施す。
【００３１】
図４を用いて第１の基板１１にスリット１４を形成する方法を示す。図４（ａ）に示すように第１の基板１１は、横方向に長い矩形であり、一定の厚さを有している。第１の基板１１はその一部に上面からレーザー光が照射される。レーザー光が照射されたその一部は、溶融、蒸発することにより、厚さ方向に貫通させられ、これにより、図４（ｂ）に示すように第１の基板１１にスリット１４が形成される。スリット１４は、縦方向に延びる略矩形であり、横方向に複数並列している。なお、隣接するスリット１４の間隔は、第２の基板１２に設けられた隣接する貫通穴３１（または３２）の間隔と略同一である。
【００３２】
第１の基板１１は、特に材質に限定されないが、合成樹脂から成る。ここで、例えば、合成樹脂がポリイミド樹脂である場合、第１の基板に形成されるスリット１４の形状は非常に精緻に形成される。ポリイミド樹脂は他の合成樹脂に比べ耐熱性に優れ、レーザー加工による変形が少ないからである。
【００３３】
使用されるレーザーは２６６ｎｍ４次高調波レーザーや２４８ｎｍＫｒＦエキシマレーザー等である。ここで、例えば２４８ｎｍＫｒＦエキシマレーザーを用いれば、第１の基板１１の加熱による変形が少ないため、スリット１４の幅Ｗが１０μｍ程度のものでも精緻に形成可能である。
【００３４】
図５に示すように、第３の基板２９は、縦方向が第１の基板１１と略同一の長さであり、スリット１４のそれぞれの端部１４ａの位置に合わせて略円形の注入口１５が設けられる。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、電極２５が設けられた第２の基板１２はその上面にスリット１４が形成された第１の基板１１が接合され、第２の基板１２の上面１２ｂとスリット１４の内壁面により流路１３が形成される。このとき、第１の基板１１は、第２の基板１２の両端部３０に設けられた貫通穴３１、３２を基準にして、スリット１４の位置が両端部３０に設けられた貫通穴３１、３２の縦方向の位置に合うように接合される。第１の基板１１の上面には、注入口１５がスリット１４の端部の位置に合うように、第３の基板２９が接合され図１に示すような電気泳動チップ１０を得ることができる。
【００３６】
電気泳動チップ１０は、流路１３と略平行方向に切断され使用される。これにより、一体的に形成された電極２５は、独立した電極として機能する。なお、ここで、電気泳動チップ１０は、貫通穴３１、３２の位置を基準に切断される。
【００３７】
切断された電気泳動チップ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１３ａ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の基板１２，２９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の基板１２，２９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。
【００３８】
また、電気泳動チップ１０は、使用用途によっては、マイクロポンプ等を実装する必要がある。そのような場合、それぞれの流路１３に対応する位置に設けられた貫通穴３１は、マイクロポンプを実装する際の位置決めとして用いられる。貫通穴３１が設けられることにより、マイクロポンプ等は、正確に流路１３に対応した位置に実装することができる。
【００３９】
以上のように本発明の第１の実施形態では、第１の基板にレーザー光によりスリット１４を形成することにより、ラボオンアチップを製造することができる。ここで、スリット１４は正確かつ容易に形成することができるので、例えば幅が１０μｍ程度である微細な流路が形成されたラボオンアチップの大量生産が可能である。また、電気泳動チップ１０の両端部に貫通穴３１、３２が設けられているので、電気泳動チップ１０にマイクロポンプ等を実装する際、正確に実装することができる。
【００４０】
なお、本実施形態においては、１つの流路１３に対応して、第２の基板１２の両端部３０に１対の貫通穴３１、３２が設けられているが、使用態様に応じて、例えば、１つの流路１３に対応して、その両端部に２対以上の貫通穴３１、３２が設けられるような構成にしてもよい。
【００４１】
なお、上述のように作成されたシート状の電気泳動チップ１０は、図７に示すようにその長手方向にロール状に巻き取られ、電気泳動チップロールとして形成される構成にしても良い。
【００４２】
また、図８に示すように第１の基板にＴＡＢテープの代わりにＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）テープが用いられる構成にしてもよい。ＦＰＣテープは、貫通穴が設けられていないので、まずＴＡＢテープと同様に縦方向の両端部に、略等間隔に貫通穴３１、３２を形成する。ＦＰＣテープは縦方向の長さがＴＡＢテープに比べ長いので、縦方向に複数の流路１３を形成することができ、より効率的に電気泳動チップ１０を得ることができる。流路１３が形成されたＦＰＣテープは、巻き取られることにより保管され切断することによって使用される。
【００４３】
図９、１０に本発明の第２の実施形態のラボオンアチップを示す。本実施形態で第１の実施形態と相違する点は、流路５３が第１の基板５１に形成された溝の内壁面５４ｂ、５４ｃ、５４ｄによって形成されている点である。以下相違点のみ説明する。
【００４４】
本実施形態においては、第１の基板５１の上面の一部には、電極６５が設けられている。電極６５が設けられた第１の基板５１の上面に第３の基板６９が接合されている。第１の基板５１はその縦方向の両端部７０が第３の基板から張り出している。
【００４５】
第１の基板５１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、所定の高さＨを有する溝５４が形成される。溝５４は上方から見ると矩形を呈しており、その長手方向は、電気泳動チップ１０の幅方向と同一である。なお、溝５４は第１の実施形態の流路１３と略同一の形状、大きさである。
【００４６】
溝５４は、溝の下面を形成する内壁面５４ｄと溝の側壁面を形成する内壁面５４ｂ、５４ｃを有しており、内壁面５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは流路５４を形成している。
【００４７】
内壁面５４ｄは、横方向に延びる２つの内壁面５４ｂと、縦方向に延びる２つの内壁面５４ｃに接続される。４つの内壁面５４ｂ、５４ｃは、内壁面５４ｄに対して略垂直である。
【００４８】
貫通穴７１、７２は、第１の実施形態と同様に、その両端部７０の横方向に延びる同一直線上に等間隔に並べられている。
また、第３の基板６９は、所定の厚さを有し、第１の実施形態と同様にその厚さ方向に貫通する穴である注入口５５が設けられている。
【００４９】
電極６５および第１の基板５１の上面に接合された第１の基板６９は、その幅方向の長さが２つの貫通穴７１、７２の間隔よりも短い。そして、電極６５は、貫通穴７１に接する位置から、溝５４に接する位置まで延ばされている。すなわち、電極６５の貫通穴７１、７２側の上面６５ａは外部に露出し、電極２５の他方の上面６５ｂは、注入口５５を介して外部に露出しており、流路５３の端部５３ａに臨む。
【００５０】
図１１に第２の実施形態における電気泳動チップの製造方法を示す。第１の基板５１は第１の実施形態で用いられた第２の基板と同様の形状を有するＴＡＢテープである。第１の基板５１には、図１１（ａ）に示すように第１の実施形態と同様に、矩形を呈する２つの電極６５が形成される。
【００５１】
次に図１１（ｂ）に示しように、所定のパルス数（Ｈｚ）のレーザー光が照射されることにより第１の基板５１を貫通しないように、所定の高さＨを有する溝５４が形成される。ここで、用いられるレーザー光の所定のパルス数は、第１の基板５１を貫通させるのに必要な貫通パルス数（Ｈｚ）から、溝５４の所定の高さに応じて決定される。貫通パルス数は、予め第１の基板５１を貫通させる試し加工により求められる。
【００５２】
ここで、溝５４は、その端部が電極６５の一方の端部に接するように形成される。これにより、電極６５は溝５４の内壁面によって形成された流路５３に臨む。
【００５３】
次に図１１（ｃ）に示すように、第１の基板５１の上面には、注入口５５が溝５４の端部の位置に合うように、第３の基板６９が接合され、図９に示すような電気泳動チップ５０が得られる。電気泳動チップ５０は、第１の実施形態と同様に切断されることにより使用される。
【００５４】
なお、第１の基板５１は、ポリイミド樹脂によって形成されているが、他の合成樹脂によって形成されても良い。第３の基板６９は、所定の波長の光を透過させるものであって、例えば合成樹脂から成る。ただし、第１の基板５１が所定の波長の光を透過させる場合には、第３の基板は所定の波長の光を透過さるものには限定されない。
【００５５】
以上のように本発明の第２の実施形態では、基板にレーザー光により溝５４を形成することによって、容易にラボオンアチップを製造することができる。
【００５６】
図１２に第３の実施形態を示す。本実施形態において、第２の実施形態と相違するのは、電極６５が設けられていない点である。なお、図１１においては、第２の実施形態と同じ部材には同符号を付す。すなわち、本実施形態において、電極６５が設けられておらず溝５４が形成された第１の基板５１の上面に、第３の基板６９が接合されてラボオンアチップ５０が形成されている。ここで、ラボオンアチップ５０を電気泳動チップとして使用する場合は、注入口５５に電極を挿入させる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、合成樹脂からなる基板にレーザー光を照射することにより、スリットおよび溝を形成し、流路を形成している。これにより、安価でかつ大量生産可能なラボオンアチップを製造することができる。
【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一部を上方から見たときの平面図を示す。
【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第２の基板の平面図を示す。
【図４】本発明の第１の実施形態の製造工程における第１の基板の平面図を示す。
【図５】本発明の第１の実施形態の製造工程における第３の基板の平面図を示す。
【図６】本発明の第１の実施形態の製造工程における平面図を示す。
【図７】本発明の第１の実施形態のラボオンアチップロールを示す。
【図８】本発明の第１の実施形態のラボオンアチップロールの変形例を示す。
【図９】本発明の第２の実施形態のラボオンアチップの一部を上方から見たときの平面図を示す。
【図１０】図９のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図を示す。
【図１１】本発明の第２の実施形態の製造工程における平面図を示す。
【図１２】本発明の第３の実施形態のラボオンアチップの断面図を示す。
【符号の説明】
１０ 電気泳動チップ
１１、５１ 第１の基板
１２ 第２の基板
１３、５３ 流路
１４ スリット
２５、６５ 電極
２９、６９ 第３の基板
３１、７１ 貫通穴
５４ 溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lab-on-a-chip such as an electrophoresis chip.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a lab-on-a-chip in which lab processes such as electrophoresis, chemical reaction, cell culture, and separation detection are integrated has been developed. In the lab-on-a-chip, it is necessary to form a flow path for moving the sample. Conventionally, this flow path is formed by providing a groove in glass (for example, Patent Document 1) or by molding a polymer (for example, Patent Document 2).
However, if such a flow path is formed, it takes time to form one flow path, and it is difficult to mass-produce a lab-on-a-chip.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-310613 [Patent Document 2]
JP 2001-157855 A
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to facilitate the formation of a flow path in the production of a lab-on-a-chip.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The method for manufacturing a lab-on-a-chip according to the present invention includes removing a part of the first substrate by irradiating a part of the first substrate made of a synthetic resin having a certain thickness with a laser beam. The method includes a laser beam irradiation step of forming a groove having a predetermined height in the thickness direction of the one substrate, wherein a flow path is formed by an inner wall surface of the groove. Thus, the flow path of the lab-on-a-chip is easily formed, and the lab-on-a-chip can be mass-produced.
[0006]
When the groove is a slit penetrating in the thickness direction of the first substrate, the groove includes a first bonding step of bonding a second substrate made of a synthetic resin having a certain thickness to a lower surface of the first substrate, A channel is formed by the inner wall surface of the slit and the upper surface of the first substrate.
[0007]
When a second bonding step of bonding a third substrate above the first substrate so as to face the flow path is provided, at least one of the second and third substrates emits light of a predetermined wavelength. Let through.
[0008]
The second substrate is preferably made of a polyimide resin. When the second substrate is joined to the first substrate so that both ends protrude, the second substrate preferably has a through hole penetrating in the thickness direction at both ends.
[0009]
When a second bonding step of bonding a third substrate above the first substrate so as to face the flow path is provided, at least one of the first substrate and the third substrate has a predetermined wavelength. It is preferable to transmit light.
[0010]
Preferably, the first substrate is a polyimide resin. It is preferable to have a through hole penetrating in the thickness direction at both ends of the first substrate.
[0011]
A plurality of flow passages are formed in parallel in the longitudinal direction of the first substrate, and a plurality of through holes are provided at substantially equal intervals at each end of both ends, and each through hole extends in the same direction extending in the longitudinal direction. Preferably, they are arranged on a line. The through holes are preferably provided at positions corresponding to the flow paths. Thereby, when mounting the micropump or the like on the lab-on-a-chip, it can be mounted at an accurate position.
[0012]
Preferably, an electrode is provided so as to face the flow path. Thereby, the electrophoresis chip can be mass-produced at a time.
[0013]
The lab-on-a-chip according to the present invention includes a first substrate made of a synthetic resin having a fixed thickness provided with through holes penetrating at both ends in the thickness direction, and a thickness of the first substrate inside the both ends. A groove having a predetermined height in the vertical direction, wherein a flow path is formed by the inner wall surface of the groove.
[0014]
The lab-on-a-chip according to the present invention has a first substrate made of a synthetic resin having a certain thickness and a certain substrate joined to the lower surface of the first substrate so that both end portions protrude from the first substrate. A second substrate made of a synthetic resin having a thickness, a through hole provided to penetrate both ends in the thickness direction, and a slit penetrating in the thickness direction of the first substrate inside both ends. And a flow path is formed by the inner wall surface of the slit and the upper surface of the second substrate.
[0015]
A plurality of flow passages are formed in parallel in the longitudinal direction of the first substrate, and a plurality of through holes are provided at substantially equal intervals at each end of both ends, and each through hole extends in the same direction extending in the longitudinal direction. Preferably, they are arranged on a line. The through holes are preferably provided at positions corresponding to the flow paths.
The lab-on-a-chip roll according to the present invention is obtained by winding the lab-on-a-chip.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The lab-on-a-chip is a microchip of, for example, several millimeters to several centimeters square for performing a series of chemical analysis operations such as sample pretreatment, reaction, separation, and detection. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0017]
FIG. 1 is a plan view of the electrophoresis chip 10 as viewed from above, and FIG. 2 is a cross-sectional view along the line II-II of FIG. A plurality of channels 13 are formed in the electrophoresis chip 10. The electrophoresis chip 10 has a rectangular shape, and the longitudinal direction is the horizontal direction in FIG. The plurality of flow paths 13 are arranged at equal intervals in the longitudinal direction of the electrophoresis chip 10, and the flow paths 13 extend in the width direction of the chip 10 (vertical direction in FIG. 1).
[0018]
The electrophoresis chip 10 includes first and third substrates 11 and 29 and a second substrate 12 on which two electrodes 25 are provided. The electrode 25 is provided on a part of the upper surface 12b of the second substrate 12. The first substrate 11 is bonded to the upper surface of the second substrate 12 provided with the electrodes 25, and the third substrate 29 is further bonded to the upper surface of the first substrate 11. Both ends 30 of the second substrate 12 project from the first and third substrates 11 and 29.
[0019]
At one end 30 of the second substrate 12, a through hole 31 penetrating in the thickness direction is provided. A plurality of through holes 31 are provided at substantially equal intervals, and are arranged on the same straight line extending in the lateral direction. Similarly, a through-hole 32 is provided at the other end 30 of the second substrate 12, and the through-holes 31 provided at both ends are provided with respect to a center line X extending in the lateral direction of the second substrate 12. Are provided substantially symmetrically.
[0020]
The first substrate 11 has a certain thickness, and a slit 14 that penetrates in the thickness direction is formed by removing a part thereof. The slit 14 has a rectangular shape when viewed from above, and its longitudinal direction is the same as the width direction of the electrophoresis chip 10.
[0021]
The slit 14 has two inner wall surfaces 14b extending in the longitudinal direction of the electrophoresis chip 10 and two inner wall surfaces 14c extending in the width direction of the electrophoresis chip 10. The inner wall surfaces 14 b and 14 c and the upper surface 12 b of the second substrate 12 form a flow path 13. The four inner wall surfaces 14b, 14c are substantially perpendicular to the upper surface 12b.
[0022]
The width W of the flow path 13 is, for example, about 10 μm to several tens of μm, and the length L of the flow path 13 is about several mm to several cm.
[0023]
The flow path 13 is formed inside both ends 30, and the through holes 31 and 32 are provided at positions corresponding to the flow path 13. That is, the through holes 31 and 32 are provided at both ends 30 of the second substrate 12 and on the extension of the flow path 13 in the longitudinal direction.
[0024]
The two electrodes 25 have a rectangular shape when viewed from above, are provided symmetrically with respect to the center line X, and extend from a position in contact with the through holes 31 and 32 to a position corresponding to the end 13 a of the flow channel 13. I am passing.
[0025]
The first substrate 11 bonded to the upper surfaces of the electrodes 25 and the second substrate 12 has a pair of through holes 31 whose lengths in the vertical direction (that is, the width direction of the electrophoresis chip 10) are provided at both ends. It is shorter than 32 intervals. Then, the upper surface 25 a of the electrode 25 on the side of the through holes 31 and 32 is exposed to the outside, and the other upper surface 25 b of the electrode 25 faces the end 13 a of the flow channel 13.
[0026]
The third substrate 29 has a predetermined thickness, and the inlets 15 which are holes penetrating in the thickness direction are provided at positions corresponding to both ends of the flow channel 13. The inlet 15 is a hole for injecting a sample or buffer for chemical analysis into the flow channel 13, and is provided at a position corresponding to the two ends 13 a of the flow channel 13. The inlet 15 has a substantially circular shape and a diameter larger than the width W of the flow channel 13, for example, about several mm. The third substrate 29 covers the upper surface of the flow channel 13.
[0027]
The third substrate 29 is made of a material that transmits light of a predetermined wavelength, and is made of, for example, a synthetic resin. However, when the second substrate 12 is made of a material that transmits light of a predetermined wavelength, the material of the third substrate 29 is not limited to a material that transmits light of a predetermined wavelength. The light of a predetermined wavelength is an electromagnetic wave in any wavelength range from infrared to ultraviolet used in sample identification described later, and is, for example, visible light, infrared light, or ultraviolet light.
[0028]
A method for manufacturing the electrophoresis chip 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3A, in the present embodiment, the second substrate 12 is a TAB (Tape Automated Bonding) tape. That is, the second substrate 12 is a long rectangle, and the through-holes 31 and 32 are formed at both ends 30 in the width direction along the same straight line extending in the longitudinal direction. The material of the TAB tape is preferably a polyimide resin tape, but other synthetic resins can also be used.
[0029]
As shown in FIG. 3B, a metal film (for example, copper) is coated on the second substrate 12, and a resist 48 (for example, DFR (dry film resist)) is further coated thereon. Next, the resist 48 is exposed and developed, and is patterned as shown in FIG. Here, the above-described through holes 31 and 32 are used as alignment when exposing and developing the resist 48.
[0030]
The second substrate 12 on which the resist 48 has been patterned is etched by an etchant to form two electrodes 25 extending along the longitudinal direction of the second substrate 12 as shown in FIG. After the electrodes 25 are formed, the remaining resist 48 is stripped by a resist stripper. That is, the two electrodes 25 are provided symmetrically with respect to the center line X and along the through holes 31 and 32. When it is necessary to improve the durability and corrosion resistance of the electrode 25, a gold plating process is performed.
[0031]
A method for forming the slit 14 in the first substrate 11 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4A, the first substrate 11 is a rectangle that is long in the horizontal direction and has a certain thickness. The first substrate 11 is partially irradiated with laser light from above. The part irradiated with the laser light is melted and evaporated to be penetrated in the thickness direction, whereby a slit 14 is formed in the first substrate 11 as shown in FIG. 4B. . The slits 14 have a substantially rectangular shape extending in the vertical direction, and are arranged in parallel in the horizontal direction. Note that the interval between the adjacent slits 14 is substantially the same as the interval between the adjacent through holes 31 (or 32) provided in the second substrate 12.
[0032]
The first substrate 11 is not particularly limited to a material, but is made of a synthetic resin. Here, for example, when the synthetic resin is a polyimide resin, the shape of the slit 14 formed on the first substrate is formed very finely. This is because the polyimide resin has better heat resistance than other synthetic resins and is less deformed by laser processing.
[0033]
The laser used is a 266 nm fourth harmonic laser, a 248 nm KrF excimer laser, or the like. Here, for example, if a 248 nm KrF excimer laser is used, since the first substrate 11 is hardly deformed by heating, it can be formed precisely even if the width W of the slit 14 is about 10 μm.
[0034]
As shown in FIG. 5, the third substrate 29 has a length substantially the same as the length of the first substrate 11 in the vertical direction, and a substantially circular injection port 15 corresponding to the position of each end 14 a of the slit 14. Is provided.
[0035]
As shown in FIG. 6A, the second substrate 12 provided with the electrode 25 is joined to the first substrate 11 having the slit 14 formed on the upper surface thereof, and the upper surface 12b of the second substrate 12 is connected to the slit. The flow path 13 is formed by the inner wall surface of 14. At this time, the position of the slit 14 is determined based on the through holes 31, 32 provided at both ends 30 of the second substrate 12. Are joined so as to fit in the vertical position. The third substrate 29 is bonded to the upper surface of the first substrate 11 so that the injection port 15 matches the position of the end of the slit 14, so that the electrophoresis chip 10 as shown in FIG. 1 can be obtained.
[0036]
The electrophoresis chip 10 is used by being cut in a direction substantially parallel to the channel 13. Thus, the integrally formed electrode 25 functions as an independent electrode. Here, the electrophoresis chip 10 is cut based on the positions of the through holes 31 and 32.
[0037]
An example of use of the cut electrophoresis chip 10 will be described. A sample to be analyzed (eg, DNA and protein) and a buffer for moving the sample are injected into the flow channel 13 of the electrophoresis chip 10 from the injection port 15. After the injection of the sample and the buffer, a constant voltage is applied to the flow channel 13 through the electrode 25 provided at the end 13 a of the flow channel 13. When a voltage is applied, the sample migrates and separates. The separated sample is irradiated with light of a predetermined wavelength through the second or third substrate 12, 29. The light applied to the sample passes through the second or third substrate 12, 29, and the absorption intensity and the like are measured outside the electrophoresis chip 10 to identify the sample.
[0038]
Further, the electrophoresis chip 10 needs to be equipped with a micropump or the like depending on the use application. In such a case, the through holes 31 provided at positions corresponding to the respective flow paths 13 are used as positioning when mounting a micropump. By providing the through-holes 31, the micropump or the like can be mounted at a position corresponding to the flow path 13 accurately.
[0039]
As described above, in the first embodiment of the present invention, a lab-on-a-chip can be manufactured by forming the slits 14 on the first substrate with laser light. Here, since the slit 14 can be formed accurately and easily, it is possible to mass-produce a lab-on-a-chip in which a fine channel having a width of about 10 μm is formed, for example. Further, since the through holes 31 and 32 are provided at both ends of the electrophoresis chip 10, when the micropump or the like is mounted on the electrophoresis chip 10, it can be mounted accurately.
[0040]
In the present embodiment, a pair of through holes 31 and 32 are provided at both end portions 30 of the second substrate 12 corresponding to one flow path 13. A configuration may be adopted in which two or more pairs of through holes 31 and 32 are provided at both ends corresponding to one flow path 13.
[0041]
The sheet-shaped electrophoresis chip 10 prepared as described above may be wound in a roll shape in the longitudinal direction as shown in FIG. 7 and formed as an electrophoresis chip roll.
[0042]
Further, as shown in FIG. 8, a configuration may be employed in which an FPC (Flexible Printed Circuit) tape is used for the first substrate instead of the TAB tape. Since the FPC tape has no through hole, through holes 31 and 32 are formed at both ends in the vertical direction at substantially equal intervals, similarly to the TAB tape. Since the length of the FPC tape in the longitudinal direction is longer than that of the TAB tape, a plurality of flow paths 13 can be formed in the longitudinal direction, and the electrophoresis chip 10 can be obtained more efficiently. The FPC tape in which the flow path 13 is formed is used by being wound up, stored and cut.
[0043]
9 and 10 show a lab-on-a-chip according to a second embodiment of the present invention. The difference between the present embodiment and the first embodiment is that the flow path 53 is formed by the inner wall surfaces 54b, 54c, 54d of the grooves formed in the first substrate 51. Hereinafter, only the differences will be described.
[0044]
In the present embodiment, an electrode 65 is provided on a part of the upper surface of the first substrate 51. A third substrate 69 is joined to the upper surface of the first substrate 51 on which the electrodes 65 are provided. The first substrate 51 has both longitudinal ends 70 projecting from the third substrate.
[0045]
The first substrate 51 has a constant thickness, and a portion thereof is removed to form a groove 54 having a predetermined height H. The groove 54 has a rectangular shape when viewed from above, and its longitudinal direction is the same as the width direction of the electrophoresis chip 10. The groove 54 has substantially the same shape and size as the flow channel 13 of the first embodiment.
[0046]
The groove 54 has an inner wall surface 54d forming the lower surface of the groove and inner wall surfaces 54b, 54c forming the side wall surface of the groove. The inner wall surfaces 54b, 54c, 54d form the flow path 54.
[0047]
The inner wall surface 54d is connected to two laterally extending inner wall surfaces 54b and two vertically extending inner wall surfaces 54c. The four inner wall surfaces 54b and 54c are substantially perpendicular to the inner wall surface 54d.
[0048]
As in the first embodiment, the through holes 71 and 72 are arranged at equal intervals on the same straight line extending in the lateral direction at both ends 70.
The third substrate 69 has a predetermined thickness, and is provided with the injection port 55 which is a hole penetrating in the thickness direction as in the first embodiment.
[0049]
The width of the first substrate 69 joined to the electrode 65 and the upper surface of the first substrate 51 is shorter than the distance between the two through holes 71 and 72. The electrode 65 extends from a position in contact with the through hole 71 to a position in contact with the groove 54. That is, the upper surface 65 a of the electrode 65 on the side of the through holes 71 and 72 is exposed to the outside, and the other upper surface 65 b of the electrode 25 is exposed to the outside via the injection port 55. Face.
[0050]
FIG. 11 shows a method for manufacturing an electrophoresis chip according to the second embodiment. The first substrate 51 is a TAB tape having the same shape as the second substrate used in the first embodiment. As shown in FIG. 11A, two electrodes 65 having a rectangular shape are formed on the first substrate 51, as in the first embodiment.
[0051]
Next, as shown in FIG. 11B, a groove 54 having a predetermined height H is formed so as not to penetrate the first substrate 51 by being irradiated with a predetermined pulse number (Hz) of laser light. Is done. Here, the predetermined number of pulses of the laser light to be used is determined according to the predetermined height of the groove 54 from the number of through pulses (Hz) required to penetrate the first substrate 51. The number of penetration pulses is obtained in advance by trial processing for penetrating the first substrate 51.
[0052]
Here, the groove 54 is formed such that its end is in contact with one end of the electrode 65. Thus, the electrode 65 faces the channel 53 formed by the inner wall surface of the groove 54.
[0053]
Next, as shown in FIG. 11C, a third substrate 69 is joined to the upper surface of the first substrate 51 so that the injection port 55 is positioned at the end of the groove 54. An electrophoresis chip 50 as shown is obtained. The electrophoresis chip 50 is used by being cut in the same manner as in the first embodiment.
[0054]
The first substrate 51 is formed of a polyimide resin, but may be formed of another synthetic resin. The third substrate 69 transmits light of a predetermined wavelength, and is made of, for example, a synthetic resin. However, when the first substrate 51 transmits light of a predetermined wavelength, the third substrate is not limited to those transmitting light of a predetermined wavelength.
[0055]
As described above, in the second embodiment of the present invention, a lab-on-a-chip can be easily manufactured by forming the groove 54 in the substrate by using a laser beam.
[0056]
FIG. 12 shows a third embodiment. The present embodiment differs from the second embodiment in that no electrode 65 is provided. In FIG. 11, the same members as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals. That is, in the present embodiment, the lab-on-a-chip 50 is formed by bonding the third substrate 69 to the upper surface of the first substrate 51 in which the electrode 65 is not provided and the groove 54 is formed. Here, when the lab-on-a-chip 50 is used as an electrophoresis chip, an electrode is inserted into the injection port 55.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a substrate made of a synthetic resin is irradiated with a laser beam to form slits and grooves and to form a flow path. Thus, a lab-on-a-chip that is inexpensive and can be mass-produced can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a part of a lab-on-a-chip according to a first embodiment of the present invention when viewed from above.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a plan view of a second substrate in a manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of a first substrate in a manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of a third substrate in a manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a manufacturing step according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows a lab-on-a-chip roll according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows a modified example of the lab-on-a-tip roll of the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view of a part of the lab-on-a-chip according to the second embodiment of the present invention when viewed from above.
FIG. 10 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 9;
FIG. 11 is a plan view showing a manufacturing step according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a sectional view of a lab-on-a-chip according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 electrophoresis chip 11, 51 first substrate 12 second substrate 13, 53 channel 14 slit 25, 65 electrode 29, 69 third substrate 31, 71 through hole 54 groove
