JP2006090876A - 液体検査用チップ - Google Patents

Abstract

【課題】 液密に形成された検査空間を内部に有する液体検査用チップにおいて、試料液の注入時や加熱処理時等に反応室内の気圧が上昇することにより、反応条件が変化することを防止する。特に再組立・解体が容易な自己粘着材によって各部材が接合された液体検査用チップにおいては、自己粘着層において各部材が剥離することも防止する。
【解決手段】 液体検査用チップの一部に、チップ内部の検査空間と外部とを防液的且つ通気的に連通する防液通気部を設ける。気体はチップの外部と検査空間内をこの防液通気部を介して自由に往来することが可能であるため、検査空間内の圧力は外部の圧力と常時一定に保持される。液体はこの防液通気部を通過することができないため、検査空間内の液密性は保持される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、血液等の生体液をはじめとする液体性の試料を検査するための液体検査用チップに関する。

液体検査用チップの種類の一つにディスクリート方式チップがある。ディスクリート方式は、滞留型の容器内で試料液と試薬とを混合、反応させた後に検査を行う方法である。このディスクリート方式用のチップを用いる検査の一例として、血液や尿等の検体と抗体等を含む試薬とを混合して、抗原が含まれている場合に生成する不溶性の凝集物を検査したり、スライドガラスの基板上に既知のDNAを塗布していわゆるDNAチップを形成し、ハイブリダイゼーションを行ったりするものがある。

このようなチップを作成する時には、ガラス板と表面に凹部を有するガラス部品とを接着剤や両面粘着テープを用いて接合することにより検査空間を形成したり、2枚のガラス板の間にスペーサを挿入することによって検査空間を形成することがある（例えば、特許文献1参照）。

このような液体検査用チップの一例を図７に示す。この検査用チップは凹部５５を有する容器部品５０と平板状の蓋部品５１を組み合わせ、その当接面を両面粘着テープ５２によって液密に接合したものである。凹部５５と蓋部品５１で形成される反応室（検査空間）内に血清等の試料液を注入するとともに、更に試薬を注入することで試料液と試薬とを反応させた後、反応済み液体を検査し、血液成分の状態を知る。

しかし、両面粘着テープには、接着力が強力であるという利点がある一方で、貼り直しや取り外しを行うのが困難であり、反応後の検査用チップから試料等を取り出すのに手間が掛かるという問題がある。

検査用チップの材料は一般にはガラスであるが、樹脂が用いられることもある。材料がガラスの場合には強度が高いため、両面粘着テープを貼り付けて使用した後でも再利用が可能だが、検査空間を形成するコストが高い。一方、樹脂の場合には製造コストを抑えることができるが、強度が低いため破損しやすく、再利用しにくいという課題があった。

そこで本願発明者らは、上述したような従来の液体検査用チップに存在してきた問題を解決するために、検査用チップを構成する部材同士を接着する部分に自己粘着性を有する樹脂を用いることにより、検査用チップの解体および再組立を容易に行うことを可能とする技術を本願に先立ち発明した（特願2003-295100）。

特開平7-83928号公報

上記のような液体液体検査用チップを用いて検査を行う場合に、注射針等を外部から検査空間内に挿入して反応液等の液体を注入することがあるが、検査空間は液密となるように形成されているため、気密性も高く、反応液等の液体が検査空間内に注入されると検査空間内の圧力が上昇する。また、反応促進等のためにチップを加熱することがあるが、その場合にも検査空間内の圧力が上昇する。

検査空間内の圧力が上昇すると、反応条件が変化してしまうという問題が生じる。また、検査用チップの各部材が自己粘着材によって接合されている場合には、上記の問題に加えて、部材同士が自己粘着材による接合箇所において剥離して液体が漏出してしまうという問題も生じる。

上記課題を解決するために成された本発明に係る検査用チップは、液密に形成される検査空間を有する液体検査用チップであって、該検査空間と外部とを防液的且つ通気的に連通する防液通気部を備えることを特徴とする。

本発明に係る検査用チップによれば、内部の検査空間と外部とを防液的且つ通気的に連通する防液通気部を備えているので、反応液等を検査空間内に注入したり、加熱処理を行った時に検査空間内の圧力上昇が防止される。これにより、検査空間における反応条件の変化が防止され、正しい条件での反応を行うことができるようになる。また、接合部に自己粘着材を用いた検査用チップにおいては、検査空間内の圧力が上昇して自己粘着材による接合箇所で剥離が生じ、検査空間内の液体試料が漏出するという事態が防止される。

防液通気部は、チップ内部の検査空間と外部とを防液的且つ通気的に連通する。気体はチップの外部と検査空間内をこの防液通気部を介して自由に往来することが可能であるため、検査空間内の圧力は外部の圧力とほぼ同一に保持されるが、試料等の液体はこの防液通気部を通過することができないため、検査空間の液密状態が保持され、内部の試料液等が外部に漏れることがない。この防液通気部は、通常は液体検査用チップを使用する時に上面となる部材の一部に設けられるが、検査空間内と検査用チップの外部とを連通してさえいれば検査用チップのどこに形成されていても構わない。

この防液通気部には、防液性且つ通気性を有する機能材料を使用することができるが、例えば日東電工株式会社製の四フッ化エチレン樹脂多孔質膜であるテミッシュ（登録商標）等を好適に用いることができる。本発明の液体検査用チップにおいてこのような防液通気膜を使用する場合には、図１（c）に示すように、検査空間内部１４とチップの外部とを繋ぐように設けられた貫通孔１１の片側（通常は外部側）に、貫通孔１１を塞ぐようにこの防液通気膜１２を貼着するだけでよい。

本発明に係る液体検査用チップは、液密に形成された検査空間を内部に有するものであればいかなるものでもよく、一体成形された単一の部材から形成されているものでもよいし、複数の部材が接合手段によって液密に接合されることにより形成されているものでも構わない。接合手段は、複数の部材同士を接合する手段のことであり、接着剤や両面粘着テープ等を用いることができる。また、自己粘着性樹脂から成る自己粘着材を接合手段とすることもできる。自己粘着材は柔軟で高い密着性を有しており、剪断方向の密着強度が高い一方、剥離方向の密着強度は低いという特性を有している。そのため、液体検査用チップを液密に形成することができる一方、使用後には剥離方向に力を加えることによってチップを容易に解体することができる。

自己粘着材を用いる場合、接合手段全体を自己粘着材としてもよいし、一方の部材との界面のみが自己粘着層となるように、自己粘着材と他の接合用材料とを混合したもの（例えば、片面が両面粘着テープ、片面が自己粘着シートから成るもの）を接合手段としてもよい。後者のようにすることにより、液体検査用チップは常に自己粘着材とそれに接する部材の接合面のみで解体されるようになるため、解体の際の取り扱いが容易となる。

更に、ガラスや合成樹脂から成る平板状の部材の表面に自己粘着性を有する材料をコーティングすることにより自己粘着層を形成し、間に適当な枠体部材を挟んでそれら部材同士を接合することもできる。この場合には、自己粘着性コーティングが接合手段となる。また、チップを構成する部材自体が自己粘着材から形成されていてもよい。この場合は、部材同士を接合するための自己粘着シート等の接合手段が不要となる。

自己粘着材として用いることができる自己粘着性樹脂は各種提案されており、ゴム系、ポリオレフィン樹脂系、熱可塑性エラストマ系（例えば特開平08-311416号公報、特開平06-136148号公報、特開平08-081616号公報等を参照）、シリコン樹脂系、ポリ塩化ビニル樹脂系等がある。本発明の自己粘着材には上記のいずれのものを使用しても構わない。しかし、ゴム系、ポリ塩化ビニル樹脂系のものには、自己粘着性を高めることを目的として添加剤（タッキファイヤ）が添加されることがあり、この添加物が検査用チップにおける反応に影響を及ぼす可能性があるため、本発明においては添加剤が含まれない熱可塑性エラストマ系、シリコン樹脂系、ポリオレフィン樹脂系の自己粘着性樹脂を使用するのがより望ましい。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る液体検査用チップの構成例について説明する。

本発明の第１実施例である検査用チップについて説明する。図１(a)〜(c)は本実施例に係る検査用チップ１の模式図であり、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は(b)におけるA-A断面図である。

まず、検査用チップ１の製造方法を図３を用いて説明する。所定の厚さを有する平板状のシリコンゴム（図３（a））に対してレーザによる抜き加工または打ち抜き加工を行うことにより上下面に開口した貫通部２４を形成し、枠体部材２３とする（図３（b））。この枠体部材２３の斜視図を図２に示す。次に、蓋部材２１側には自己粘着シート３０及び両面粘着テープ３５を、底面部材２２側には両面粘着テープ３５のみを挟み込むようにして枠体部材２３の両面に平板状の蓋部材２１と底面部材２２を液密に貼り合わすことにより（図３（c））、検査空間１４が形成される。最後に、蓋部材２１に設けられた、検査空間１４と外部とを連通する貫通孔１１の外部側に、防液性且つ通気性を有する膜１２を貼着することにより防液通気部１０を形成し、検査用チップ１を得る。

蓋部材２１および底面部材２２の材料にはガラスまたは樹脂を使用し、枠体部材２３の材料にはゴム、樹脂、ガラス等が使用可能である。なお、自己粘着性樹脂のみで枠体部材２３を構成してもよい。自己粘着材の材料は、密着性および柔軟性を兼ね備えた自己粘着性の樹脂であればいかなるものでも構わないが、シリコン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系の熱可塑性エラストマや、シリコン樹脂系、ポリオレフィン系の自己粘着性樹脂が好適である。さらに、用途に応じてゴム系、ポリ塩化ビニル樹脂系のものも使用することが可能である。また、薄膜状の自己粘着シートとして、クレハエラストマー株式会社の極薄ゴムシート「ぺらぺら君」（同社の登録商標）等を好適に用いることができる。

枠体部材２３と蓋部材２１は、剪断方向の密着強度が高く剥離方向の密着強度が低いという特性を有する自己粘着材によって接合されているので、組立時にこれらの部材の位置がずれた場合には、容易に貼り合わせ直しをすることができる。また、検査時には内部の液体を液密に保持し、使用後には容易に解体することができる。さらに、従来の接着方法に比べて解体時に各部品に掛かる応力が小さくなるため、各部品の厚みを1mm以下、チップ全体の厚みを2mm以下程度に薄くすることが可能となり、検査用チップの薄型化を実現することができる。

上記のように、検査用チップ１は基本的に蓋部材２１、枠体部材２３、底面部材２２の各部材によって構成され、枠体部材２３と底面部材２２の間が自己粘着材よりも強い粘着性を有する両面粘着テープのみで接合されている一方、枠体部材２３と蓋部材２１の間は両面粘着テープ及び自己粘着シートによって接合されている。これにより、この検査用チップ１の分離（解体）が容易に行える上、解体すると枠体部材２３は常に底面部材２２の方に付着し、取り扱いに便利である。

反応液等を検査空間内に注入する場合には、検査空間内部の液密性が保持されるように注意する必要があるが、枠体部材２３自体がゴムから成る場合には、この枠体部材に注射器の針を挿入すればよい。反応液等の注入が終わって針を引き抜くと、ゴムの柔軟性により穴がおのずと閉塞するので、検査空間内の液密性が保持される。ガラスや樹脂等のゴム以外の材料からから成る箇所から反応液等を注入する場合には、検査空間と外部とを連通する注入孔にセプタム（ゴム栓）を設けておくこともできる。

自己粘着材はゴムのような性質を持つため、自己粘着材のみで枠体部材２３を構成した場合、液体検査チップ内に試薬等を注入するときには注射器の針をそのまま刺し込むことができ、しかも、注入後に注射針を引き抜くと穴は自動的に閉塞し、検査空間内の液密性を保持することができる。

自己粘着材はガラスや樹脂だけでなく金属に対しても同様の密着性を有しているため、上記のような検査用チップ１に電極を設けることもできる（図４）。従来であれば、検査用チップに電極２５を設ける場合には接着剤によって電極２５と蓋部材２１とを液密に接合するのが一般的であったが、図４に示す検査用チップ２の構成によれば、電極２５を自己粘着シート３０、３０によって挟み込むように接合するため、接着剤が硬化する時間が不要となるうえ、各部材の位置ずれを修正したり、使用後に解体することが極めて容易となる。

以上、本発明に係る液体検査用チップの一例を説明したが、本発明に係る検査用チップの実施形態は本発明の精神内において適宜変更可能であり、各種の形態の液体検査用チップに対して実施可能であることはことは明白である。例えば、図５に示すように、ガラスまたは樹脂から成る平板状の材料が絞り加工等によって凹部を有するように形成された容器部材２０と、平板状の蓋部材２１とを自己粘着シート３０によって液密に接合し、蓋部材２１に防液通気部１０を設けるならば、検査空間１４が液密且つ通気的に形成された液体検査用チップ３を得ることができる。

他の実施例として、図６に示す液体検査用チップ４のような構成も考えられる。この液体検査用チップ５では、樹脂基材３１の表面に自己粘着層３０が形成された複合部材３２に対して金型による打ち抜き加工を行い、これと底面部材２２とを両面粘着テープ３５により接合し、蓋部材２１を自己粘着層３０を介して接合し、次いで蓋部材２１に防液通気部１０を設けることにより、検査空間１４が液密且つ通気的に形成される。複合部材３２の基材３１がゴムから成るものを用いるならば、注射器で反応液の追加を行うことができる。

本発明の第１実施例である液体検査用チップの(a)斜視図、(b)平面図、（c）断面図。 第１実施例の液体検査用チップの枠体部材の斜視図。 第１実施例の液体検査用チップの製造手順の説明図。 本発明の第２実施例である、電極を備えた液体検査用チップの断面図。 本発明の第３実施例である液体検査用チップの断面図。 本発明の第４実施例である液体検査用チップの断面図。 従来の液体検査用チップの一例を示す断面図。

符号の説明

１…液体検査用チップ
１０…防液通気部
１１…貫通孔
１２…膜
１４…検査空間
２１…蓋部材
２２…底面部材
２３…枠体部材
３０…自己粘着シート
３１…樹脂基材
３５…両面粘着テープ

Claims (5)

1. 液密に形成される検査空間を有する液体検査用チップであって、該検査空間と外部とを防液的且つ通気的に連通する防液通気部を備えることを特徴とする液体検査用チップ。
2. 接合手段により液密に接合された複数の部材から成ることを特徴とする請求項１に記載の液体検査用チップ。
3. 上下に開口した貫通部を有する枠体部材と、平板状の底面部材と、平板状の蓋部材とが接合手段により液密に接合されている液体検査用チップであって、該枠体部材と底面部材および蓋部材とで形成される検査空間と外部とを防液的且つ通気的に連通する防液通気部を備えることを特徴とする液体検査用チップ。
4. 前記接合手段といずれかの部材の界面が自己粘着面であることを特徴とする請求項２又は３に記載の液体検査用チップ。
5. 前記防液通気部が、いずれかの部材に設けられた連通孔と、該連通孔を閉塞する防液通気膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体検査用チップ。

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