JP2006223118A - マイクロチップ - Google Patents

Abstract

【課題】 体格の大型化を招くことなく、簡単な構造で液体に含まれる気泡が分離されるマイクロチップを提供する。
【解決手段】 観察槽２２の入口側の第一通路２４には、気泡分離部３０の網状部材３１が第一通路２４を覆って設置されている。網状部材３１は撥水性の表面を有している。そのため、第一通路２４を流れる液体は網状部材３１の孔を通過することができない。一方、第一通路２４を流れる液体に含まれる気泡は網状部材３１の孔を通過することができる。これにより、第一通路２４を流れる液体からは、気泡を形成する気泡が分離され、大気中へ排出される。その結果、観察槽２２には気泡が流入せず、観察槽２２を形成するチップ本体１１の内壁あるいはカバー１２に気泡が付着することはない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロチップに関し、特に気泡分離部を備えるマイクロチップに関する。

例えば、化学反応に用いる溶液あるいは細胞培養に用いる培養液などの液体には、微量ながら空気などの気体が含まれている。これら溶液や培養液などの液体に含まれている気体は、反応槽、培養槽あるいは流体通路において気泡となって液体から分離する。また、流体通路や貯留槽などに液体を注入する際、液体には外部の気体とともに形成した気泡が含まれることがある。液体から分離した気泡は、流体通路を塞いだり、反応槽、培養槽などに付着し、化学反応、培養あるいは観察などの妨げとなる。そこで、流体通路から気泡を分離する必要がある。

例えば、実験室レベルの反応装置の場合、反応装置の入口側に液体を満たしたフラスコを設置し、このフラスコに液体を通すことにより、フラスコ内で液体からある程度の気泡を分離することができる。また、特許文献１に開示されている水処理装置では、反応槽の入口側に脱泡槽を設置し、脱泡槽において液体に含まれる気泡を分離している。さらに特許文献２に開示されている培養装置では、撥水ネットにより液体の表面に生じた泡を破壊している。

特開平１１−１６５１８９号公報 特開平０５−２１１８６４号公報

しかしながら、反応装置の入口側にフラスコを設置して気泡を分離する場合、フラスコと反応装置との間は距離が大きくなる。すなわち、このような気泡分離装置をマイクロチップに適用する場合、フラスコからマイクロチップまでの距離が大きくなる。そのため、フラスコからマイクロチップへ至る流体通路において、液体に含まれる気体がさらに気泡となって生じるおそれがある。流体通路において発生した気泡は、液体とともにマイクロチップへ供給される。その結果、液体に含まれる気泡がマイクロチップに付着し、マイクロチップにおける反応、培養あるいは観察の妨げとなるおそれがある。また、フラスコはマイクロチップに比較して大型である。そのため、機器が大型化し、気泡分離部とマイクロチップとの一体化は困難である。

また、特許文献１に開示されている水処理装置の場合、上記のフラスコを用いる気液分離装置と同様に反応槽の入口側に別体の脱泡槽を備える必要がある。そのため、装置全体の大型化を招き、脱泡槽とマイクロチップとの一体化は困難である。
さらに、特許文献２に開示されている培養装置では、液体の表面に生じた泡を破壊しているに過ぎず、液体と気泡との分離は考慮されていない。

そこで、本発明の目的は、体格の大型化を招くことなく、簡単な構造で液体に含まれる気泡が分離されるマイクロチップを提供することにある。

本発明のマイクロチップによると、流体が流れる流体通路を形成しているチップ本体と、前記流体通路に設置され、前記流体通路を流れる液体から気泡を分離するための撥水性の表面を有する気泡分離部と、を備えることを特徴とする。これにより、チップ本体が形成する流体通路に気泡分離部が設置される。気泡分離部はチップ本体に一体に構成されるため、体格の大型化を招かない。気泡分離部は撥水性の表面を有しているため、マイクロチップに適用される反応液や培養液のように水を主成分とする液体は気泡分離部の撥水性の表面との親和性が低い。一方、液体に生じた気泡は、気泡分離部の撥水性の表面との親和性が高い。そのため、気泡分離部の撥水性の表面では、流体通路を流れる液体と、この液体に含まれる気泡とが分離される。したがって、体格の大型化を招くことなく、簡単な構造で液体に含まれる気泡を分離することができる。

また、本発明のマイクロチップによると、前記気泡分離部は、前記チップ本体の上方に前記流体通路を覆って設置され、板厚方向に貫き前記流体通路と反対側の端部が大気に開放している複数の孔を形成する多孔部を有する。多孔部は流体通路を覆って設置されているため、流体通路を流れる液体は多孔部と接触する。多孔部は撥水性の表面を有している。そのため、流体通路を流れる液体と多孔部の撥水性の表面とが接触することにより、流体通路を流れる液体とこの液体に含まれる気泡とは分離される。多孔部は、孔の流体通路と反対側が大気に開放している。その結果、多孔部の撥水性の表面と接触することにより流体通路の液体から分離された気泡は、孔を経由して大気中へ放出される。したがって、簡単な構造で液体に含まれる気泡を分離することができる。

また、本発明のマイクロチップによると、前記気泡分離部は、前記チップ本体の上方に前記流体通路を覆って設置され、板厚方向に貫き前記流体通路と反対側の端部が大気に開放している複数の孔を形成する網状部材を有する。網状部材は流体通路を覆って設置されているため、流体通路を流れる液体は網状部材と接触する。網状部材は撥水性の表面を有している。そのため、流体通路を流れる液体と網状部材の撥水性の表面とが接触することにより、流体通路を流れる液体とこの液体に含まれる気泡とは分離される。網状部材は、網目を形成する複数の孔の流体通路と反対側が大気に開放している。その結果、網状部材の撥水性の表面と接触することにより破壊された気泡は、網目を形成する複数の孔を経由して大気中へ放出される。したがって、簡単な構造で液体に含まれる気泡を分離することができる。

さらに、本発明のマイクロチップによると、前記気泡分離部は、前記流体通路から分岐し、前記流体通路と反対側の端部が大気に開放している気泡通路を有する。そのため、液体は流体通路に沿って流れるとともに、液体に含まれる気泡は気泡通路へ分離される。気泡通路は、流体通路とは反対側の端部が大気に開放している。その結果、気泡通路に分離された気泡を形成する気体は、気泡通路を経由して大気中へ放出される。したがって、簡単な構造で液体に含まれる気泡を分離することができる。

さらに、本発明のマイクロチップによると、前記チップ本体は、前記流体通路の途中に流体槽を有し、前記気泡分離部は、前記流体槽の流体入口側に設置されている。気泡分離部は流体槽の入口側に設置されているため、流体通路を流れる液体に含まれる気泡は流体槽に流入する前に分離される。そのため、流体槽には液体に含まれる気泡が付着することはない。したがって、液体に含まれる気泡が反応、培養および観察の妨げとなるのを防止することができる。

以下、本発明の複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例によるマイクロチップを示す概略図である。マイクロチップ１０は、μ−ＴＡＳ（micro-Total Analysis System）に適用可能である。マイクロチップ１０は、チップ本体１１、気泡分離部３０およびカバー１２を有している。図１（Ａ）は、マイクロチップ１０のカバー１２を取り外した状態でチップ本体１１をカバー１２側から見た概略図であり、図１（Ｂ）はカバー１２を取り付けた状態でマイクロチップ１０をカバー１２側から見た概略図であり、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）のＣ−Ｃ線における断面図である。

チップ本体１１は、例えばガラス、樹脂あるいはセラミックスなどから形成されている。チップ本体１１は、カバー１２側に流体通路２０を形成している。流体通路２０は、チップ本体１１のカバー１２側の端面からカバー１２とは反対側へ窪んで形成されている。流体通路２０は、貯留槽２１、流体槽としての観察槽２２、排出槽２３、第一通路２４および第二通路２５から構成されている。第一通路２４は、貯留槽２１と観察槽２２とを接続している。第二通路２５は、観察槽２２と排出槽２３とを接続している。チップ本体１１は、例えばガラスや樹脂などの透明な材料で形成してもよい。この場合、観察槽２２はカバー１２とは反対側の端面から観察可能である。

貯留槽２１には、第一通路２４を経由して観察槽２２へ供給される液体が蓄えられる。また、排出槽２３には、第二通路２５を経由して観察槽２２から排出された液体が蓄えられる。貯留槽２１から観察槽２２へ供給される液体、および観察槽２２から排出槽２３へ排出される液体は、例えば細胞の培養液、および化学反応の反応物あるいは生成物などを含む水を主成分とする溶液である。なお、チップ本体１１が形成する流体通路２０の形状は、上記の構成に限らず任意に設定可能である。

カバー１２は、チップ本体１１の流体通路２０側を覆うように被せられている。カバー１２は、気泡分離部３０に対応する位置に開口部１３を有している。開口部１３は、カバー１２を貫いてチップ本体１１側の面とチップ本体１１とは反対側の面とを連通している。カバー１２は、開口部１３を除いた部分がチップ本体１１の流体通路２０側の面を覆っている。カバー１２は、例えばアクリルなどの透明な樹脂などで形成してもよい。この場合、観察槽２２は、カバー１２を通して観察可能である。

気泡分離部３０は、網状部材３１を有している。網状部材３１は、観察槽２２の入口側すなわち貯留槽２１側の第一通路２４に設置されている。網状部材３１は、図１（Ｃ）に示すように第一通路２４のカバー１２側を覆っている。網状部材３１は、繊維が絡まって網目状に複数の孔を形成している。網状部材３１が形成する孔は、一方の端部が第一通路２４に面しているとともに、他方の端部がカバー１２の開口部１３を経由して大気に開放している。
このようにマイクロチップ１０は、網状部材３１の孔および開口部１３を介して大気に開放している。そのため、マイクロチップ１０は、滅菌または炭酸ガス濃度を調整した雰囲気中に設置することが望ましい。

網状部材３１の表面は撥水性を有している。網状部材３１を構成する繊維は、例えばフッ素樹脂などのように撥水性を有する材料で形成されている。また、網状部材３１を構成する繊維は、撥水性の樹脂に限らず、金属あるいはその他の樹脂などで形成してもよい。この場合、網状部材３１を構成する繊維の表面に撥水層を形成する。撥水層は、例えばフッ素樹脂などにより網状部材３１を構成する繊維の表面に形成されている。

網状部材３１、または網状部材３１に形成される撥水層の撥水性は、水の接触角度で１４０°以上あることが望ましい。水の接触角度は、撥水性を示す尺度として一般に用いられている。網状部材３１または撥水層の撥水性が、接触角度で１４０°以下であるとき、網状部材３１から液体の一部が染み出すおそれがあり、気泡分離部３０における気泡分離は困難となる。一方、網状部材３１または撥水層の撥水性が接触角度で１６０°以上であるとき、液体に含まれる気泡の分離はさらに促進される。その結果、接触角度が１６０°以上の撥水性を有するとき、第一通路２４を流れる液体の圧力および流速の増大、および網状部材３１の網目を拡大可能となる。

第一通路２４を流れる液体に許容される圧力および流速は、網状部材３１の撥水性すなわち撥水層における水の接触角度によって変化する。網状部材３１の撥水層の撥水性が大きく、すなわち水との接触角度が大きくなると、第一通路２４から網状部材３１が形成する孔へ液体は浸入しにくい。そのため、網状部材３１の撥水性が大きくなると、第一通路２４を流れる液体に許容される圧力および流速は増大させることができる。また、網状部材３１の撥水性が大きくなると、網状部材３１の網目を拡大しても、網状部材３１からの液体が浸み出しは低減する。そのため、網状部材３１の撥水性を大きくすることにより、網状部材３１の網目を拡大することができ、網状部材３１および開口部１３の設計の自由度が高められる。

第１実施例では、撥水性の表面を有する網状部材３１について説明した。しかし、気泡分離部３０として、網状部材３１に代えて例えば小さな複数の孔を形成したフッ素樹脂からなるシートを設置してもよい。気泡分離部３０をフッ素樹脂からなるシートで構成する場合、表面の粗さを高めることにより、さらに撥水性が向上する。また、気泡分離部３０として、例えばフラクタル成長した表面を有する多孔質部材を設置してもよい。

次に、上記の構成によるマイクロチップ１０の気泡分離方法について説明する。
貯留槽２１には水を主成分とする液体が蓄えられている。貯留槽２１に蓄えられている液体は、例えば第一通路２４と第二通路２５との間に温度差が生じると、対流により観察槽２２へ供給される。また、例えば貯留槽２１に外部から液体を注入し排出槽２３から外部へ液体を排出することにより、貯留槽２１から第一通路２４、観察槽２２および第二通路２５を経由して排出槽２３へ液体の流れを形成し、貯留槽２１から観察槽２２へ液体を供給してもよい。さらに、例えばポンプなどの動力を用いて、貯留槽２１から観察槽２２へ液体を供給してもよい。

貯留槽２１から観察槽２２へ供給される液体には、空気などからなる気泡が含まれている。液体に含まれる気泡は、貯留槽２１から観察槽２２へ第一通路２４を流れるとき、液体から分離する。液体から分離した気泡は、自身の浮力により第一通路２４を流れる液体の上方すなわちカバー１２側に浮遊する。液体に浮遊した気泡は、貯留槽２１から観察槽２２への液体の流れによって運搬され、気泡分離部３０に到達する。

気泡分離部３０に到達した気泡は、気泡分離部３０の網状部材３１と接触する。このとき、第一通路２４を流れる液体は水を主成分とする。そのため、第一通路２４を流れる液体は、撥水性の表面を有する網状部材３１からはじかれ、網状部材３１が形成する孔へ浸入することなく、第一通路２４に沿って観察槽２２へ流入する。一方、気泡は、撥水性の表面を有する網状部材３１と接触してもはじかれることがない。そのため、気泡を形成している気体は網状部材３１の孔を通して開口部１３へ通過する。その結果、第一通路２４を流れる液体に含まれる気泡は、網状部材３１によって液体から分離され、大気中へ排出される。

以上説明したように、第１実施例では、気泡分離部３０の網状部材３１は撥水性の表面を有している。そのため、第一通路２４を流れる液体は網状部材３１の孔を通過することができない。一方、第一通路２４を流れる液体に含まれる気泡は網状部材３１の孔を通過することができる。これにより、第一通路２４を流れる液体からは気泡が分離され、気泡を形成する気体は大気中へ排出される。その結果、観察槽２２には気泡が流入せず、観察槽２２を形成するチップ本体１１の内壁あるいはカバー１２に気泡が付着することはない。したがって、簡単な構造で液体に含まれる気泡を分離することができ、観察槽２２における反応や培養の観察などを容易に行うことができる。

また、第１実施例では、気泡分離部３０における液体と気泡との分離は第一通路２４を流れる液体と気泡との親和性を利用している。そのため、液体と気泡とを分離するために、例えば電力や磁力などの動力は必要としない。したがって、体格の大型化を招くことなく簡単な構造で気泡と液体とを分離することができる。また、大掛かりな設備が不要であり、体格が小型化されるので、第１実施例によるマイクロチップはμ−ＴＡＳへ容易に適用することができる。

（第２実施例）
本発明の第２実施例によるマイクロチップを図２に示す。マイクロチップ４０は、第１実施例と同様に、μ−ＴＡＳに適用される。なお、第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
マイクロチップ４０は、チップ本体４１、気泡分離部３０およびカバー４２を有している。図２（Ａ）は、マイクロチップ４０のカバー４２を取り外した状態でチップ本体４１をカバー４２側から見た概略図であり、図２（Ｂ）はカバー４２を取り付けた状態でマイクロチップ４０をカバー４２側から見た概略図であり、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）のＣ−Ｃ線における断面図である。また、図３は、図２に示すカバー４２の多孔部３２近傍を拡大した断面図である。

第２実施例によるマイクロチップ４０のカバー４２は、気泡分離部３０を構成する多孔部３２を有している。多孔部３２は、観察槽２２の入口側すなわち貯留槽２１側の第一通路２４に設置されている。多孔部３２は、図２（Ｃ）に示すように第一通路２４を覆っている。多孔部３２は、図３に示すようにカバー４２を板厚方向に貫く複数の孔３２１を有している。カバー４２を貫く孔３２１は、一方の端部が第一通路２４に面しているとともに、他方の端部がカバー４２のチップ本体４１と反対側の端面に開口している。そのため、多孔部３２は、第一通路２４と反対側の端部が大気に開放している。

カバー４２は、撥水層４２１を有している。撥水層４２１は、多孔部３２の孔３２１を形成するカバー４２の内壁に形成されている。撥水層４２１は、例えば次の方法により形成される。
（１）分散めっき
分散めっきでは、例えば平均粒径が４μｍ程度のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）微粒子を分散させたスルファミン酸ニッケル、塩化ニッケルあるいはホウ酸をカバー４２の多孔部３２にめっきする。カバー４２の多孔部３２に分散めっきを施すことにより、多孔部３２の孔３２１を形成するカバー４２の内壁の撥水性は、水の接触角度が４０°から１６０°に変化する。これにより、カバー４２の多孔部３２では、十分な撥水性が確保される。

（２）スプレーによる塗布
スプレーによる塗布では、例えば平均粒径が４μｍ程度のＰＴＦＥ微粒子を塗料に均一に混合し、カバー４２の多孔部３２に塗布する。これにより、多孔部３２の孔３２１を形成するカバー４２の内壁には、撥水層４２１が形成される。

（３）コーティング
コーティングでは、例えばプラズマＣＶＤ法、スパッタリング法またはイオンプレーティング法などにより、カバー４２の多孔部３２にケイ素含有被膜またはフッ素含有被膜などを形成する。これにより、多孔部３２の孔３２１を形成するカバー４２の内壁には、撥水層４２１が形成される。

次に、上記の構成によるマイクロチップ４０の気泡分離方法について説明する。
貯留槽２１には水を主成分とする液体が蓄えられている。貯留槽２１に蓄えられている液体は、第１実施例と同様に観察槽２２へ供給される。
第一通路２４を流れる液体に浮遊した気泡は、貯留槽２１から観察槽２２への液体の流れによって運搬され、気泡分離部３０に到達する。気泡分離部３０に到達した気泡は、気泡分離部３０の多孔部３２と接触する。このとき、第一通路２４を流れる液体は水を主成分とするため、多孔部３２と接触した液体は、撥水性の表面となる多孔部３２の撥水層４２１ではじかれ、孔３２１に浸入することなく、第一通路２４に沿って観察槽２２へ流入する。一方、気泡は、孔３２１の撥水層４２１と接触してもはじかれることがない。そのため、気泡を形成している気体は、多孔部３２の孔３２１を通過する。その結果、第一通路２４を流れる液体に含まれる気泡は、多孔部３２によって液体から分離され、大気中へ排出される。

以上説明したように、第２実施例では、多孔部３２の孔３２１を形成するカバー４２の内壁が撥水性の撥水層４２１を有している。そのため、第一通路２４を流れる液体は多孔部３２の孔３２１を通過することができない。一方、第一通路２４を流れる液体に含まれる気泡は多孔部３２の孔３２１を通過することができる。これにより、第一通路２４を流れる液体からは気泡が分離され、気泡を形成する気体は大気中へ排出される。その結果、観察槽２２には気泡が流入せず、観察槽２２を形成するチップ本体４１およびカバー４２に気泡が付着することはない。したがって、簡単な構造で液体に含まれる気泡を分離することができ、観察槽２２における反応や培養の観察などを容易に行うことができる。

（第３実施例）
本発明の第３実施例によるマイクロチップを図４に示す。マイクロチップ５０は、第１実施例と同様に、μ−ＴＡＳに適用される。なお、第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
マイクロチップ５０は、チップ本体５１、気泡分離部３０および図示しないカバーを有している。図４は、マイクロチップ５０のカバーを取り外した状態でチップ本体５１をカバー側から見た概略図である。

第３実施例によるマイクロチップ５０のチップ本体５１には、第一通路２４から分岐し、気泡分離部３０を構成する気泡通路３３が形成されている。気泡通路３３は、第一通路２４と反対側の端部が気泡排出槽３４に接続している。チップ本体５１は、図示しないカバーにより流体通路２０側の面が覆われている。カバーは図示しない開口部を有しており、気泡排出槽３４はカバーの開口部に連通している。これにより、気泡通路３３は、第一通路２４と反対側の端部が気泡排出槽３４およびカバーの開口部を経由して大気に開放している。

図５は、第一通路２４から分岐する気泡通路３３の構造を示す模式図である。図５に示すように第一通路２４は、カバーと反対側の底部２５１が凹曲面状に形成されている。気泡通路３３は、深さが第一通路２４よりも浅く形成されている。そのため、第一通路２４と気泡通路３３とは、第一通路２４における液体の流れを安定化させるガイド条２６を形成している。また、気泡通路３３は、内壁の表面に撥水層３３１が形成されている。撥水層３３１は、第２実施例で説明した撥水層と同様の構成である。

次に、上記の構成によるマイクロチップ５０の気泡分離方法について説明する。
貯留槽２１には水を主成分とする液体が蓄えられている。貯留槽２１に蓄えられている液体は、第１実施例と同様に観察槽２２へ供給される。
第一通路２４を流れる液体に浮遊した気泡は、貯留槽２１から観察槽２２への液体の流れに沿って運搬され、気泡分離部３０に到達する。このとき、第一通路２４を流れる液体は水を主成分とする。また、第一通路２４と気泡通路３３との間にはガイド条２６が形成されているため、第一通路２４を流れる液体はガイド条２６に案内されて第一通路２４と気泡通路３３との分岐部を第一通路２４側へ流れる。さらに、気泡通路３３には、撥水性の撥水層３３１が形成されている。そのため、第一通路２４を流れる液体は、撥水層３３１を有する気泡通路３３には浸入することなく、第一通路２４に沿って流れる。

一方、液体に浮遊する気泡は、第一通路２４における液体の流れによって撥水層３３１を有する気泡通路３３へ押し出される。
上述のように気泡通路３３には撥水層３３１が形成されているため、液体は気泡通路３３に浸入しない。その結果、液体に浮遊する気泡のみが気泡通路３３を通過する。これにより、第一通路２４を流れる液体に含まれる気泡は、気泡分離部３０の気泡通路３３によって第一通路２４を流れる液体から分離され、気泡排出槽３４を経由して大気中へ排出される。

第一通路２４を流れる液体に許容される流速は、気泡通路３３の撥水層３３１の撥水性すなわち水との接触角度によって変化する。気泡通路３３の撥水層３３１の撥水性が大きく、すなわち水との接触角度が大きくなると、第一通路２４から気泡通路３３へ液体は浸入しにくい。そのため、撥水層３３の撥水性が大きくなると、第一通路２４を流れる液体に許容される流速は増大させることができる。したがって、第一通路２４を流れる液体の流速は、気泡通路３３の撥水層３３１の水との接触角度によって設定される。

以上説明したように、第３実施例では、気泡分離部３０の気泡通路３３は撥水性の撥水層３３１を有している。そのため、第一通路２４を流れる液体は気泡通路３３を通過することができない。一方、第一通路２４を流れる液体に含まれる気泡は気泡通路３３を通過することができる。これにより、第一通路２４を流れる液体からは気泡が分離され、気泡を形成する気体は大気中へ排出される。その結果、観察槽２２には気泡が流入せず、観察槽２２を形成するチップ本体５１またはカバーに気泡が付着することはない。したがって、簡単な構造で液体に含まれる気泡を分離することができ、観察槽２２における反応、培養および観察を容易に行うことができる。

以下、上述したマイクロチップを用いた複数の実験例を説明する。
（実験例１）
実験例１では、上述の図１に示す第１実施例によるマイクロチップ１０を用いて、細胞の培養および観察を行い、マイクロチップ１０の性能を評価した。

（１）チップ本体の構成
実験例１では、チップ本体１１はアクリル樹脂により形成した。チップ本体１１に形成する貯留槽２１、観察槽２２および排出槽２３は、直径を１ｍｍとし、深さを１ｍｍとした。また、第一通路２４および第二通路２５は、幅を０．５ｍｍとし、深さを１ｍｍとした。観察槽２２の入口側に設置する網状部材３１は、ステンレス製の網に撥水層を形成したものを用いた。網状部材３１を構成するステンレスは、繊維の径が８０μｍであり、開口率が３９％（ＳＴ１２０）であった。網状部材３１は、３ｍｍ×３ｍｍに形成されており、０．５ｍｍ×３ｍｍの部分が第一通路２４を流れる液体に接する。

（２）網状部材の作成
網状部材３１には、次の方法により分散めっきによる撥水層を形成した。４５℃の温浴中において、純水にスルファミン酸ニッケル３５０ｇ、塩化ニッケル４５ｇおよびホウ酸４０ｇを溶解し１リットルとした。これにより、めっき基礎液が調製された。

４５℃の温浴中において、平均粒径が４μｍのＰＴＦＥ微粒子５５ｇに、濃度が１ｇ／１００ｍｌの界面活性剤を２５ｍｌ、および調製しためっき基礎液を加え、撹拌した。これにより、電解液を調製した。調製した電解液にステンレス製の網状部材３１を浸漬し、電流密度を３〜５Ａ／ｃｍ²で所定の時間、めっきを行った。これにより、ステンレス製の網状部材３１には、分散めっきによる撥水層が形成された。その結果、網状部材３１は、水の接触角度が５０°から１４０°へ変化した。

（３）培養条件
チップ本体１１の流体通路２０には、液体の培養液として毛乳頭細胞増殖培地を充填した。培養液で満たされた観察槽２２には、ラット髭毛乳頭細胞を約２０００セル／ウェルの割合で播種した。貯留槽２１から観察槽２２には、５μｌ／ｍｉｎの流速で培養液を供給した。培養液およびマイクロチップ１０は、滅菌された恒温室において３７℃に制御した。これらの条件により観察槽２２に播種された細胞の培養を開始した。

（４）培養および観察
細胞の培養開始後、観察槽２２へ供給される培養液に含まれる気泡は気泡分離部３０の網状部材３１から排出され続けた。そのため、培養開始から５日後でも、観察槽２２には気泡がなく、観察槽２２では良好な視界が得られた。また、培養開始から５日後に観察槽２２の観察を行ったところ、良好な培養状態であることが確認できた。さらに、セルカウンティングキットを用いて観察槽２２の細胞数を計測した。その結果、４０５ｎｍの吸光度が増加するとともに、観察槽２２における吸光度のばらつきはほとんどなかった。培養開始時における吸光度を２５としたとき、培養開始から５日後の相対吸光度は３００であった。これにより、細胞は観察槽２２において増殖していることが明らかになった。

（比較例１）
上記実験例１の比較例１について説明する。比較例１は、実験例１において観察槽２２の入口側に気泡分離部３０を備えない構成である。なお、実験例１と同一の構成部位には同一の符号を付している。

（１）チップ本体の構成
比較例１では、チップ本体１１はアクリル樹脂により形成した。チップ本体１１に形成する貯留槽２１、観察槽２２および排出槽２３は、直径を１ｍｍとし、深さを１ｍｍとした。また、第一通路２４および第二通路２５は、幅を０．５ｍｍとし、深さを１ｍｍとした。観察槽２２の入口側には、網状部材３１に対応する部位が設置されていない。また、カバー１２には開口部１３が設置されていない。

（２）培養条件
チップ本体１１の流体通路２０には、培養液として毛乳頭細胞増殖培地を充填した。培養液で満たされた観察槽２２には、ラット髭毛乳頭細胞を約２０００セル／ウェルの割合で播種した。貯留槽２１から観察槽２２には、５μｌ／ｍｉｎの流速で培養液を供給した。培養液およびマイクロチップ１０は、滅菌された恒温室において３７℃に制御した。これらの条件により観察槽２２に播種された細胞の培養を開始した。

（３）培養および観察
細胞の培養開始から５日後、観察槽２２を観察したところ、観察槽２２を覆うカバー１２には気泡が付着していた。そのため、観察槽２２は十分な視界が得られず、観察槽２２の内部の観察は困難であった。また、セルカウンティングキットを用いて観察槽２２の細胞数の計測を試みたところ、観察槽２２に付着した気泡によって吸光度にばらつきが生じた。その結果、正確な吸光度の測定はできなかった。

（比較例２）
次に、上記実験例１の比較例２について説明する。比較例２は、観察槽２２の入口側に撥水層の接触角度が小さな部材を設置する構成である。なお、実験例１と同一の構成部位には同一の符号を付している。

（１）チップ本体の構成
比較例２では、チップ本体１１はアクリル樹脂により形成した。チップ本体１１に形成する貯留槽２１、観察槽２２および排出槽２３は、直径を１ｍｍとし、深さを１ｍｍとした。また、第一通路２４および第二通路２５は、幅を０．５ｍｍとし、深さを１ｍｍとした。観察槽２２の入口側には、ＰＴＦＥからなるフッ素樹脂シートを設置した。フッ素樹脂シートには、複数の微細孔を形成し、第一通路２４を覆うように設置した。フッ素樹脂に形成された微細孔は、孔径が１００μｍであり、開口率が３０％であった。フッ素樹脂シートは、３ｍｍ×３ｍｍに形成されており、０．５ｍｍ×３ｍｍの部分が第一通路２４を流れる液体に接する。フッ素樹脂シートの水との接触角度は、１３０°であった。

（２）培養条件
チップ本体１１の流体通路２０には、培養液として毛乳頭細胞増殖培地を充填した。培養液で満たされた観察槽２２には、ラット髭毛乳頭細胞を約２０００セル／ウェルの割合で播種した。貯留槽２１から観察槽２２には、５μｌ／ｍｉｎの流速で培養液を供給した。培養液およびマイクロチップ１０は、滅菌された恒温室において３７℃に制御した。これらの条件により観察槽２２に播種された細胞の培養を開始した。

（３）培養および観察
細胞の培養開始後、観察槽２２へ供給される培養液に含まれる気泡は気泡分離部３０のフッ素樹脂シートから排出された。しかし、フッ素樹脂シートからは培養液も染み出し、染み出す培養液の量は徐々に増加した。その結果、培養は不可能になった。

以上のように、実験例１では、第１実施例のマイクロチップ１０の気泡分離部３０において培養液と培養液に含まれる気泡との分離が行えることが検証できた。また、第１実施例のマイクロチップ１０を用いて細胞の培養および観察が良好に行えることが検証できた。

（実験例２）
実験例２では、上述の図１に示す第１実施例によるマイクロチップ１０を用いて、網状部材３１に形成する撥水性の接触角度と気泡分離の能力について評価した。
実験例２では、チップ本体１１、流体通路２０、培養液の流速および網状部材３１の形状は実験例１と同様である。網状部材３１に形成する撥水層の撥水性すなわち水との接触角度は以下の方法により制御可能である。

（１）分散めっき
網状部材３１に分散めっきにより撥水層を形成する場合、めっき被膜に含まれるフッ素樹脂の含有量を変化させることにより、撥水層の撥水性は制御可能である。そのため、分散めっきの電解液に加えるＰＴＦＥ微粒子の量を変化させて撥水層の撥水性を制御した。めっき被膜に含まれるＰＴＦＥ粒子が多くなるほど、撥水層は水との接触角度が大きくなる。
また、使用するＰＴＦＥ粒子を形成するフッ素樹脂の分子量によっても、撥水層の撥水性は制御可能である。ＰＴＦＥ粒子を形成するフッ素樹脂の分子量が小さくなるほど、撥水層は水との接触角度が大きくなる。

（２）スプレーによる塗布
スプレーによる塗布により撥水層を形成する場合、上述の分散めっきと同様に塗料に混合するＰＴＦＥ粒子の含有量を変化させることにより、撥水層の撥水性は制御可能である。
（３）網状部材３１をフッ素樹脂の繊維で形成する場合、あるいはフッ素樹脂のシートに複数の孔を形成する場合、網状部材３１またはシートの表面粗さＲａを大きくすると、撥水層は水との接触角度が大きくなる。
以下に示す表１では、分散めっきの条件を変えて接触角度の異なる撥水層を形成した網状部材３１を用いて、網状部材３１からの培養液の染み出し状況を観察した。

表１における評価において、「○」は網状部材３１からの培養液の染み出しが確認されないことを示し、「×」は網状部材３１からの培養液の染み出しが確認されたことを示す。
表１に示すように、撥水層は水との接触角度が大きくなるにしたがって培養液は網状部材３１から染み出しにくくなる。表１から、撥水層は水との接触角度が１４０°以上が好ましいことが明らかである。
実験例２では、気泡分離部３０に形成する撥水層の水との接触角度は１４０°以上が好ましいことが検証された。

（実験例３）
実験例３では、上述の図４および図５に示す第３実施例によるマイクロチップ５０を用いて、細胞の培養および観察を行い、マイクロチップ５０の性能を評価した。

（１）チップ本体の構成
実験例３では、チップ本体５１はアクリル樹脂により形成した。チップ本体５１に形成する貯留槽２１、観察槽２２、排出槽２３および気泡排出槽３４は、直径を０．５ｍｍとし、深さを０．５ｍｍとした。また、第一通路２４および第二通路２５は、幅を０．３ｍｍとし、深さを０．５ｍｍとした。気泡通路３３は、幅を０．５ｍｍとし、深さを０．４５ｍｍとした。第一通路２４は、底部２５１が凹曲面に形成するとともに、気泡通路３３との間のガイド条２６の高さを０．１ｍｍ、とした。気泡通路３３は、観察槽２２の入口側の直前において第一通路２４から分岐する構成とした。

（２）気泡通路の処理
気泡通路３３の内壁には、平均粒径４μｍのＰＴＦＥ微粒子をフッ素系ワニスに均一に混合したものを塗布した。その結果、気泡通路３３の内壁は、水の接触角度が５０°から１５０°に変化した。

（３）培養条件
チップ本体５１の流体通路２０には、培養液として毛乳頭細胞増殖培地を充填した。培養液で満たされた観察槽２２には、ラット髭毛乳頭細胞を約１０００セル／ウェルの割合で播種した。貯留槽２１から観察槽２２には、５μｌ／ｍｉｎの流速で培養液を供給した。培養液およびマイクロチップ５０は、滅菌された恒温室において３７℃に制御した。これらの条件により観察槽２２に播種された細胞の培養を開始した。

（４）培養および観察
細胞の培養開始後、観察槽２２へ供給される培養液に含まれる気泡は第一通路２４から気泡分離部３０の気泡通路３３へ排出され続けた。培養開始から５日後に、観察槽２２を顕微鏡で観察した。その結果、観察槽２２には気泡がなく、良好な視界が得られた。これにより、細胞の培養状況は良好であることが確認された。

以上のように、実験例３では、第３実施例のマイクロチップ５０の気泡分離部３０において培養液と培養液に含まれる気泡とは分離可能であることが検証できた。また、第３実施例のマイクロチップ５０を用いて細胞の培養および観察が良好に行えることが検証できた。

本発明の第１実施例によるマイクロチップを示す概略図である。 本発明の第２実施例によるマイクロチップを示す概略図である。 本発明の第２実施例によるマイクロチップの多孔部を拡大した断面図である。 本発明の第３実施例によるマイクロチップを示す概略図である。 本発明の第３実施例によるマイクロチップの第一通路と気泡通路との分岐部分を示す模式図である。

符号の説明

１０、４０、５０ マイクロチップ、１１、４１、５１ チップ本体、２０ 流体通路、２２ 観察槽（流体通路、流体槽）、２３ 排出槽（流体通路）、２４ 第一通路（流体通路）、２５ 第二通路（流体通路）、３０ 気泡分離部、３１ 網状部材、３２ 多孔部、３３ 気泡通路

Claims (5)

1. 流体が流れる流体通路を形成しているチップ本体と、
   前記流体通路に設置され、前記流体通路を流れる液体から気泡を分離するための撥水性の表面を有する気泡分離部と、
   を備えることを特徴とするマイクロチップ。
2. 前記気泡分離部は、前記チップ本体の上方に前記流体通路を覆って設置され、板厚方向に貫き前記流体通路と反対側の端部が大気に開放している複数の孔を形成する多孔部を有することを特徴とする請求項１記載のマイクロチップ。
3. 前記気泡分離部は、前記チップ本体の上方に前記流体通路を覆って設置され、板厚方向に貫き前記流体通路と反対側の端部が大気に開放している複数の孔を形成する網状部材を有することを特徴とする請求項１記載のマイクロチップ。
4. 前記気泡分離部は、前記流体通路から分岐し、前記流体通路と反対側の端部が大気に開放している気泡通路を有することを特徴とする請求項１記載のマイクロチップ。
5. 前記チップ本体は、前記流体通路の途中に流体槽を有し、
   前記気泡分離部は、前記流体槽の流体入口側に設置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載のマイクロチップ。

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