JP2006325537A - 細胞培養チップおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 観察槽の観察を妨げることなく、簡単な工程で観察槽または流路の形状に応じた設計の変更が容易な細胞培養チップおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 樹脂部１２は熱硬化性樹脂により形成されている。そのため、樹脂部１２は、接着剤を用いることなく自身の接着性により基板１１と接着する。また、樹脂部１２は金型を用いることなく形成される。そのため、観察槽２１および流路２２、２３のパターンが複数ある場合でも、容易に成形型および細胞培養チップ１０の設計を変更することができる。さらに、金型を用いないため、基板１１をインサート成形する場合でも、基板１１に傷や損傷を招くことはない。したがって、観察槽２１の観察は妨げられることがない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、細胞培養チップおよびその製造方法に関する。

従来、細胞を培養し観察する観察槽を備える細胞培養チップが公知である。このような細胞培養チップは、観察を容易にするため、一部に透明な部位を有している。例えば、特許文献１に開示されている細胞培養容器では、透明なガラスなどからなる底板と、底板とともに観察槽を形成する孔が設けられている本体とを接着剤で接着している。これにより、観察槽は透明な底板を通して観察される。また、特許文献２に開示されている培養用容器では、側壁を不透明な部材で形成し、底壁を透明な部材で形成している。これにより、培養用容器は底壁を通して観察される。

特開２００２−１２５６５６号公報 特開平９−１７３０４９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている細胞培養チップは、底板と本体とを接着剤で接着している。また、特許文献２に開示されている培養用容器は、その実施例において、特許文献１と同様に不透明な部材と透明な部材とを接着剤により接着する例が開示されている。これらのように、二つ以上の部材を接着剤で接着する構成の場合、細胞培養チップの製造工程において、底板および本体の形成に加え、底板と本体との接着という工程を必要とする。その結果、製造工数の増大を招くという問題がある。さらに、底板と本体とを接着する際、接着剤が観察槽へはみ出すおそれがある。はみ出した接着剤は、底板を通した観察槽の観察を妨げるおそれがある。

また、特許文献２では不透明な部材を射出成形する例が開示されている。しかしながら、射出成形する場合、金型を用意する必要がある。金型は、所望する培養用容器の形状あるいは観察槽の形状などに応じて、個別に設計する必要がある。しかし、金型の作成には、大きな費用がかかる。すなわち、培養する細胞ごとに異なる観察槽形状あるいは流路形状が要求される場合、これらにあわせて個別に金型を設計する必要がある。そのため、多様な細胞培養チップの少量生産には不向きである。

ところで、工数の低減を図るため、底板となる透明な部材をインサートして側壁を形成する不透明な樹脂部を一体に射出成形することも考えられる。しかし、射出成形の際、インサートされている底板と樹脂部の金型との間に微小な隙間が形成される。そのため、樹脂部は、透明な部材と金型との間に侵入する。その結果、観察槽の底板に不透明な樹脂部が形成される。底板に形成された樹脂部は、底板を通した観察槽の観察を妨げる。

一方、底板と金型との間での樹脂部の形成を防止するため、金型と底板とを強く接触させると、底板に傷が生じたり、底板の損傷を招くおそれがある。特に、底板をガラスで形成すると、金型との接触によりガラスからなる底板が損傷するおそれがある。さらに、ガラスからなる底板と樹脂部とは、熱収縮率が異なっている。そのため、樹脂部を形成した後、ガラスからなる底板に反りが生じるおそれがある。底板にそりが生じると、観察槽の観察が困難になる。

そこで、本発明の目的は、観察槽の観察を妨げることなく、簡単な工程で観察槽または流路の形状に応じた設計の変更が容易な細胞培養チップおよびその製造方法を提供することにある。

（１）本発明の細胞培養チップによると、ガラス製の基板と、熱硬化性樹脂からなり、前記基板に重ねて設置され、厚さ方向の一方の端部が前記基板の一方の面側に密着して接合し前記基板とともに観察槽または流路の少なくともいずれか一方を形成する樹脂部と、を備えることを特徴とする。
ガラス製の基板の一方の面側には熱硬化性樹脂からなる樹脂部の厚さ方向の一方の端部が密着して接合している。熱硬化性樹脂として、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂あるいはウレタン樹脂などを適用すると、熱硬化性樹脂自身の接着性により樹脂部はガラス製の基板に接着する。そのため、基板と樹脂部とを接着するための接着剤の塗布が不要である。したがって、接着剤が基板にはみ出すことがなく、観察槽の観察は妨げられることがない。
また、樹脂部は熱硬化性樹脂からなる。そのため、樹脂部は、金型を用いることなく形成することが可能となる。例えば、樹脂部と異なる熱硬化性樹脂で成形型を形成すると、基板をインサートした成形型に樹脂部となる熱硬化性樹脂を充填することにより、樹脂部は形成される。熱硬化性樹脂からなる成形型は、観察槽または流路の形状に応じて容易に型取り可能である。これにより、樹脂部の設計は容易に変更することができる。また、熱硬化性樹脂からなる成形型を用いることにより、成形型がガラス製の基板と接触しても、基板に傷や損傷が生じることはない。さらに、成形型が基板と密着するため、成形型と基板との間に樹脂部が形成されることもない。したがって、観察槽の観察は妨げられることがない。

（２）また、本発明の細胞培養チップによると、前記樹脂部を形成する熱硬化性樹脂のショア硬度は、下限がＤ２０に設定され、上限がＤ７０に設定されている。
ショア硬度は樹脂部を形成する熱硬化性樹脂の表面硬度を示す値である。ショア硬度が大きくなると、樹脂部の柔軟性が低下し、基板に対する樹脂部の追従性が低下し、樹脂部が硬化する際に樹脂部の収縮によって基板に反りを生じる。そこで、ショア硬度の上限をＤ７０に設定することにより、樹脂部の柔軟性が確保される。これにより、樹脂部が硬化によって収縮しても、樹脂部は基板の形状に追従する。その結果、基板の反りが低減される。一方、ショア硬度が小さくなると、樹脂部の柔軟性は向上するものの、樹脂部がだれてしまい、観察槽または流路を十分に区画することができない。そこで、ショア硬度の下限をＤ２０に設定している。このように、ショア硬度を設定することにより、基板の反りが低減される。したがって、観察槽の観察は妨げられることがない。

（３）さらに、本発明の細胞培養チップによると、前記観察槽の側壁を形成する前記樹脂部の内壁は、前記基板側の端部が前記観察槽の底壁を形成する前記基板の前記樹脂部側の面とほぼ垂直に接している。
樹脂部を熱硬化性樹脂で形成することにより、成形型も熱硬化性樹脂を適用可能である。これにより、側壁を形成する樹脂部の内壁と底壁を形成する基板の樹脂部側の面とが垂直に接する。したがって、観察槽または流路を精密に区画することができ、観察槽の観察を容易にすることができる。

（４）本発明の細胞培養チップの製造方法によると、熱硬化性樹脂からなる成形型にガラス製の基板を設置する段階と、前記成形型に設置された前記基板をインサートして、前記成形型よりもショア硬度が大きな熱硬化性樹脂を前記成形型に充填し樹脂部を形成する段階と、を含むことを特徴とする。
樹脂部は熱硬化性樹脂からなる。そのため、樹脂部は、金型を用いることなく形成することが可能となる。樹脂部よりもショア硬度が小さな熱硬化性樹脂で成形型を形成すると、基板をインサートした成形型に樹脂部となる熱硬化性樹脂を充填することにより、樹脂部が形成される。熱硬化性樹脂からなる成形型は、観察槽または流路の形状に応じて容易に型取り可能である。これにより、樹脂部の設計は容易に変更することができる。また、熱硬化性樹脂からなる成形型を用いることにより、成形型がガラス製の基板と接触しても、基板に傷や損傷が生じることはない。さらに、成形型が基板と密着するため、成形型と基板との間に樹脂部が形成されることもない。したがって、観察槽の観察は妨げられることがない。

（５）また、本発明の細胞培養チップの製造方法によると、前記成形型はシリコーン樹脂からなり、前記樹脂部を形成する熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂である。
シリコーン樹脂およびエポキシ樹脂は、成分の組成を調整することにより、容易にショア硬度が変更される。そのため、シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との組み合わせることにより、所望の硬度の樹脂部を備える細胞培養チップを容易に形成することができる。
本願の特許請求の範囲および明細書中では、樹脂部および成形型の硬度の測定には、加硫ゴムの硬度の測定方法であるＪＩＳＫ６２５３による方法を援用している。ここで、本願の特許請求の範囲および明細書中では、測定した樹脂部および成形型の硬さをショア硬度と称しているが、デュロメータ硬さ、ショア・デュロメータ硬さと称してもよい。測定した硬度として、タイプＤデュロメータで測定した値を「Ｄ＊＊」と表記し、タイプＡデュロメータで測定した値を「Ａ＊＊」と表記している。なお、本願の特許請求の範囲および明細書中では、硬さの測定範囲により、タイプＡデュロメータまたはタイプＤデュロメータのいずれかにより測定を行っているが、タイプＡデュロメータおよびタイプＤデュロメータのいずれでも測定可能な硬さはどちらで測定してもよい。

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）
本発明の第１実施例による細胞培養チップを図１に示す。図１は、本発明の第１実施例による細胞培養チップを示す図であって、（Ａ）は平面視を示す概略図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。

図１に示すように、細胞培養チップ１０は、基板１１と、樹脂部１２と、蓋部１３とを備えている。樹脂部１２は基板１１の一方の面１１ａ側すなわち図１（Ｂ）の上方に設置され、蓋部１３は樹脂部１２の基板１１とは反対側に設置されている。基板１１、樹脂部１２および蓋部１３は、それぞれ板厚方向に重ねて設置されている。なお、蓋部１３は、必要に応じて設置することができる。また、蓋部１３は、樹脂部１２から脱着可能な構成としてもよい。

基板１１と樹脂部１２とは、図２に示すように複数の観察槽２１および流路２２、２３を形成している。図２は、第１実施例による細胞培養チップ１０において、蓋部１３を取り外した状態の平面視を示す概略図である。第１実施例の場合、四つの観察槽２１が並列に設置されている。各観察槽２１には、それぞれ流路２２および流路２３が連通している。流路２２の観察槽２１とは反対側の端部には貯留槽２４が設置されている。また、流路２３の観察槽２１とは反対側の端部には貯留槽２５が設置されている。すなわち、流路２２は観察槽２１と貯留槽２４とを連通し、流路２３は観察槽２１と貯留槽２５とを連通している。第１実施例の場合、観察槽２１は平面視が略楕円形状に形成されている。また、貯留槽２４、２５は平面視が略円形状に形成されている。

基板１１は、例えば石英ガラスなどの透明なガラスにより形成されている。基板１１は、厚さがほぼ均一な板状に形成されている。基板１１の樹脂部１２側の面１１ａは、観察槽２１、流路２２、２３、および貯留槽２４、２５の底壁を形成している。これにより、観察槽２１で培養される細胞は、基板１１の樹脂部１２とは反対側すなわち図１（Ｂ）の下方から透明な基板１１を通して観察される。基板１１は、０．１ｍｍから２．０ｍｍ程度の厚さに形成されている。基板１１となるガラスは、厚さが過小となると、強度が低下し割れやすくなる。一方、厚さが過大となると、基板１１を通した観察槽２１の観察が困難となる。そこで、基板１１は、０．５ｍｍから１．０ｍｍ程度の厚さに形成することが望ましい。

樹脂部１２は、熱硬化性樹脂により形成されている。樹脂部１２に適用される熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂または尿素樹脂のうちいずれか一つ、または二つ以上が混合して適用される。第１実施例では、樹脂部１２をエポキシ樹脂で形成する例について説明する。樹脂部１２のショア硬度は、下限がＤ２０に設定され、上限がＤ７０に設定されている。ショア硬度は、樹脂部１２の表面の硬さを示す値であり、大きくなるほど表面の硬さが増す。

樹脂部１２は、基板１１の一方の面１１ａから基板１１とは反対方向に重ねて形成されている。樹脂部１２は、図２に示すように観察槽２１、流路２２、２３、および貯留槽２４、２５に対応する形状の開口１４を有している。これにより、観察槽２１、流路２２、２３、および貯留槽２４、２５の側壁は、樹脂部１２の内壁１２ａにより形成されている。図１（Ｂ）および図２（Ｂ）に示すように、観察槽２１、流路２２、２３、および貯留槽２４、２５の側壁を形成する樹脂部１２の内壁１２ａは、基板１１の一方の面１１ａとほぼ垂直に接している。

樹脂部１２は、熱硬化性樹脂で形成することにより、基板１１側の端部が基板１１の一方の面１１ａと密着して接合している。すなわち、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂からなる樹脂部１２は、成形硬化時に接着性を有しているため、滑らかなガラス製の基板１１の面１１ａに接着する。これにより、樹脂部１２と基板１１とは接着剤を用いることなく接合される。

図１に示すように、蓋部１３は樹脂部１２と同様に熱硬化性樹脂で形成されている。蓋部１３は、例えば熱硬化性樹脂などからなる接着剤を用いて樹脂部１２に接着される。蓋部１３は、樹脂部１２と同一の樹脂で形成してもよく、異なる樹脂で形成してもよい。蓋部１３は、樹脂部１２の基板１１とは反対側に設置されている。蓋部１３は、板厚方向へ貫く孔１６が形成されている。これにより、樹脂部１２に蓋部１３を取り付けたとき、孔１６は軸方向の一方の端部が貯留槽２４または貯留槽２５に連通する。また、軸方向において孔１６の他方の端部は注入口１７を形成する。これにより、細胞培養チップ１０に注入される試料は、注入口１７から孔１６を経由して貯留槽２４または貯留槽２５に充填される。細胞培養チップ１０に注入される試料としては、例えば培養される細胞および培養液などである。

熱硬化性樹脂からなる蓋部１３は、透明または不透明な樹脂のいずれで形成してもよい。蓋部１３を透明な樹脂で形成した場合、観察槽２１は基板１１側からだけでなく蓋部１３側からも観察することができる。また、樹脂部１２および蓋部１３を不透明な樹脂で形成した場合、観察槽２１へ不要な光の入射を防止することができる。なお、蓋部１３は、熱硬化性樹脂の他に、ガラス、セラミックス、あるいは金属など、樹脂以外のものでもよい。

次に、図３および図４に基づいて上記構成の細胞培養チップ１０の製造方法について説明する。図３および図４は、細胞培養チップ１０の断面図であり、細胞培養チップ１０の製造工程を示す図である。
まず、樹脂部１２を形成するための成形型について説明する。成形型は、樹脂部１２の形状に対応する上型３１と、基板１１がインサートされる下型３２とから構成されている。まず、上型３１の形成について説明する。図３（Ａ）に示すようにマスター型３３が準備される。マスター型３３は、細胞培養チップ１０の観察槽２１、流路２２、２３、および貯留槽２４、２５の形状に対応する開口パターン３４と、開口パターン３４を形成するランド３５とを有している。マスター型３３は、例えばステンレスやアルミニウムなどの金属、または樹脂などから形成されている。

図３（Ｂ）に示すように、マスター型３３は型取りされる。マスター型３３の型取りは、マスター型３３の外側に上型３１となる熱硬化性樹脂を充填することにより行われる。第１実施例では、上型３１を形成する熱硬化性樹脂としてシリコーン樹脂を適用する。これにより、マスター型３３はシリコーン樹脂により型取りされる。このとき、マスター型３３のランド３５の一部には筒部材３６が設置される。筒部材３６は、上型３１の内部に充填される熱硬化性樹脂の注入部となる。充填したシリコーン樹脂が硬化すると、図３（Ｃ）に示すようにマスター型３３が取り外される。これにより、上型３１の形成が完了する。なお、必要に応じて上型３１は硬化させるためにベーキングしてもよい。

次に、下型３２の形成について説明する。図３（Ｄ）に示すように基板１１が準備される。準備された基板１１は、図３（Ｅ）に示すように型取りされる。基板１１の型取りは、基板１１の外側に下型３２となる熱硬化性樹脂を充填することにより行われる。第１実施例では、下型３２を形成する熱硬化性樹脂として上型３１と同様にシリコーン樹脂を適用する。これにより、基板１１はシリコーン樹脂により型取りされる。充填したシリコーン樹脂が硬化すると、図３（Ｆ）に示すように基板１１が取り外される。これにより、下型３２の形成が完了する。なお、下型３２を形成する場合、基板１１を直接型取りするのではなく、基板１１と同一の形状のマスター型を使用して型取りを行ってもよい。また、必要に応じて下型３２は硬化させるためにベーキングしてもよい。

成形型である上型３１および下型３２を形成する熱硬化性樹脂は、充填された樹脂部１２との型離れを容易にするため、樹脂部１２を形成する熱硬化性樹脂と比較してショア硬度が小さい、すなわち柔軟であることが望ましい。成形型を樹脂部１２よりも柔軟な材質とすることにより、樹脂部１２は成形型から容易に剥離する。第１実施例では、樹脂部１２のショア硬度は、下限をＤ２０に設定し、上限をＤ７０に設定している。この場合、成形型のショア硬度は、Ａ１５からＡ４０の範囲に設定している。なお、ショアＤ硬度で「Ｄ２０」と示される硬さは、ショアＡ硬度で約「Ａ６０」に対応する。

また、型離れを容易にするためには、樹脂部１２と成形型とを異なる熱硬化性樹脂で形成することが望ましい。そこで、第１実施例では、樹脂部１２をエポキシ樹脂で形成するとともに、成形型をシリコーン樹脂で形成している。なお、成形型と樹脂部１２とをショア硬度の異なる同一の熱硬化性樹脂で形成してもよい。同一の熱硬化性樹脂を用いる場合、成形型と樹脂部１２との型離れを容易にするため、成形型の表面に例えばポリテトラフルオロエチレンなどの離型剤をコーティングすることが望ましい。

上型３１および下型３２の形成が完了すると、図４（Ｇ）に示すように上型３１と下型３２とから成形型が組み付けられる。このとき、下型３２には基板１１があらかじめ設置されている。上型３１、下型３２および基板１１の組み付けが完了すると、図４（Ｈ）に示すように筒部材３６を通して樹脂部１２となる熱硬化性樹脂が充填される。第１実施例では、樹脂部１２はエポキシ樹脂から形成されるため、筒部材３６を通して液状または半固形状のエポキシ樹脂が充填される。

エポキシ樹脂が充填された成形型は、エポキシ樹脂が硬化するまで所定の温度で所定の期間保持される。このとき、樹脂が充填された成形型を保持する温度および時間は、樹脂部１２の形状、および樹脂部１２を形成する熱硬化性樹脂の種類などにより個別に設定される。エポキシ樹脂が硬化すると、図４（Ｉ）に示すように一体に接合した基板１１および樹脂部１２は上型３１および下型３２から取り外される。このとき、熱硬化性樹脂からなる樹脂部１２は、ガラス製の基板１１に密着して接合している。樹脂部１２を形成する熱硬化性樹脂によっては、基板１１および樹脂部１２はベーキングされる。これにより、樹脂部１２を形成する熱硬化性樹脂を十分に硬化させる。なお、樹脂部１２を形成する熱硬化性樹脂の種類によっては、室温で硬化するため、図４（Ｉ）に示すベーキング工程を行わなくてもよい。

以上の工程により、図４（Ｊ）に示すように、細胞培養チップ１０の基板１１および樹脂部１２が形成される。一体に形成された基板１１および樹脂部１２には、必要に応じて蓋部１３が取り付けられ、細胞培養チップ１０が完成する。

また、図５および図６に基づいて上記構成の細胞培養チップ１０の製造方法の変形例について説明する。図５および図６は、細胞培養チップ１０の製造工程の変形例を示す図である。
まず、樹脂部１２を形成するための成形型について説明する。成形型は、基板１１に重ねて形成された樹脂部１２の形状に対応する上型１３１と、上型１３１と重ねられ基板１１が載置される底型１３２とを有している。上型１３１の形成について説明する。図５（Ａ）に示すように、マスター型３３および基板１１が準備される。マスター型３３は、上述の製造方法で説明したものと同一である。すなわち、マスター型は、細胞培養チップ１０の観察槽２１、流路２２、２３、および貯留槽２４、２５の形状に対応する開口パターン３４と、ランド３５とを有している。基板１１は、あらかじめ板厚が決定されている。

図５（Ｂ）に示すようにマスター型３３は、基板１１とともに型取りされる。マスター型３３および基板１１の型取りは、互いに重ねられた基板１１およびマスター型３３の外側に上型１３１となる熱硬化性樹脂を充填することにより行われる。本変形例でも、上型１３１を形成する熱硬化性樹脂としてシリコーン樹脂を適用する。これにより、基板１１およびマスター型３３はシリコーン樹脂により型取りされる。このとき、マスター型３３のランド３５の一部には筒部材３６が設置される。筒部材３６は、上型１３１の内部に充填される熱硬化性樹脂の注入部となる。充填したシリコーン樹脂が硬化すると、図５（Ｃ）に示すように基板１１およびマスター型３３が取り外される。これにより、上型１３１の形成が完了する。なお、必要に応じて上型１３１は硬化させるためにベーキングしてもよい。本変形例では、上型１３１には基板１１がインサートされる。そのため、底型１３２は平板状に形成することができる。これにより、底型１３２の型取りは不要である。

上型１３１の形成が完了すると、図６（Ｄ）に示すように上型１３１と底型１３２とから成形型が組み付けられる。このとき、組み付けられた上型１３１と底型１３２との間に基板１１があらかじめ設置される。上型１３１、底型１３２および基板１１の組み付けが完了すると、図６（Ｅ）に示すように筒部材３６を通して樹脂部１２となる熱硬化性樹脂が充填される。本変形例では、樹脂部１２はエポキシ樹脂から形成されるため、筒部材３６を通して液状または半固形状のエポキシ樹脂が充填される。

エポキシ樹脂が充填された成形型は、エポキシ樹脂が硬化するまで所定の温度で所定の期間保持される。エポキシ樹脂が硬化すると、図６（Ｆ）に示すように一体に接合した基板１１および樹脂部１２は上型１３１および底型１３２から取り外される。このとき、熱硬化性樹脂からなる樹脂部１２は、ガラス製の基板１１に密着して接合している。樹脂部１２を形成する熱硬化性樹脂によっては、基板１１および樹脂部１２はベーキングされる。これにより、樹脂部１２を形成する熱硬化性樹脂を十分に硬化させる。なお、樹脂部１２を形成する熱硬化性樹脂の種類によっては、室温で硬化するため、図６（Ｆ）に示すベーキング工程を行わなくてもよい。

以上の工程により、図７（Ｇ）に示すように、細胞培養チップ１０の基板１１および樹脂部１２が形成される。一体に形成された基板１１および樹脂部１２には、必要に応じて蓋部１３が取り付けられ、細胞培養チップ１０が完成する。
変形例では、基板１１の板厚があらかじめ決定されている。この場合、基板１１の板厚にあわせて底型１３２の型取りが不要となる。したがって、製造工数を低減することができる。

次に、樹脂部１２を形成する熱硬化性樹脂のショア硬度と細胞培養チップ１０の基板１１の反りとの関係について説明する。
図６は、樹脂部のショア硬度と細胞培養チップの反りとの関係の評価に用いた細胞培養チップを示す概略斜視図である。
評価に用いた細胞培養チップ４０は、上記の細胞培養チップ１０と同様に基板４１および樹脂部４２を備えている。基板４１および樹脂部４２の構成は上述の細胞培養チップ１０と同様である。但し、基板４１および樹脂部４２が形成する流路４３の形状が細胞培養チップと異なっている。また、上述の細胞培養チップ１０の蓋部１３に対応する部材は備えていない。流路４３は、細胞培養チップ４０の長手方向に沿って形成されている。細胞培養チップ４０は、四本の流路４３を有している。細胞培養チップ４０は、長手方向の全長を３８ｍｍ、短手方向の全長を３２ｍｍに設定するとともに、流路４３の幅は１ｍｍに設定している。また、樹脂部の厚さは２ｍｍに設定している。基板４１の厚さｔは、評価において複数の値に設定している。

図７に示すように、基板４１に樹脂部４２を形成すると、樹脂部４２が硬化する際に樹脂部４２と基板４１との収縮率の差により、細胞培養チップ４０には反りが生じる。このとき、反りが生じていない基板４１の底端部から反りが生じた基板４１の底端部までの距離を反りδと定義する。
図８に示すように、基板４１の板厚ｔを変化させて、樹脂部４２のショア硬度と反りδとの関係を測定した。図８は、基板４１の板厚ｔと、樹脂部４２のショア硬度と、細胞培養チップ４０の反りとの関係を示す模式図である。基板４１の板厚ｔは、０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍおよび１．５ｍｍに設定した。

図８に示すように、基板４１の板厚ｔに関係なく、樹脂部４２のショア硬度が大きくなるにしたがって、細胞培養チップ４０の反りδは拡大している。ショア硬度は、樹脂部４２の表面硬度を示す値である。ショア硬度が大きくなると、樹脂部４２の表面硬度が高くなる、すなわち樹脂部４２の柔軟性は低下する。樹脂部４２の柔軟性は、基板４１に対する形状追従性に影響する。すなわち、樹脂部４２が柔軟であれば、硬化にともなって樹脂部４２が収縮しても、樹脂部４２は基板４１との接合部において基板４１の形状に柔軟に追従する。そのため、樹脂部４２の収縮にともなう細胞培養チップ４０の反りは低減される。

一方、樹脂部４２が柔軟でない場合、硬化にともなって樹脂部４２が収縮すると、樹脂部４２は基板４１との接合部において基板の形状に追従しにくくなる。そのため、樹脂部４２の収縮にともなって基板４１は樹脂部４２に引きつけられ、細胞培養チップ４０に反りが生じる。
上述のように、樹脂部４２のショア硬度が増大するにしたがって、基板４１の厚さに関係なく、反りδは増大する。細胞培養チップ４０は、基板４１を通して観察が行われる。そのため、細胞培養チップ４０の反りδが過大になると、細胞培養チップ４０の観察が困難になる。特に、顕微鏡などを用いて細胞培養チップ４０を観察する場合、細胞培養チップ４０の反りは観察を困難にする。そこで、本実施例における評価では、細胞培養チップ４０の反りδの上限を０．２ｍｍに設定し、細胞培養チップ４０の反りδが０．２ｍｍ以下を「良好」と判断している。

なお、この細胞培養チップ４０に許容される反りδは、基板４１の板厚ｔ、樹脂部４２の厚さ、基板４１の大きさ、流路４３の形状、観察条件などその他の種々の条件により変化する。すなわち、ここで説明した細胞培養チップ４０に許容される反りδ＝０．２ｍｍは一例である。したがって、細胞培養チップ４０に許容される反りδは、使用する細胞培養チップ４０ごとに任意に設定される。

図９では、基板４１の板厚ｔごとに樹脂部４２に許容されるショア硬度の上限および下限を示している。基板４１は板厚ｔが増すごとに変形に対する強度が増大する。そのため、基板４１の板厚ｔが増大するにしたがって、樹脂部４２のショア硬度の上限は大きくなる。一方、細胞培養チップ４０は基板４１を通して観察されるため、基板４１の厚さが過大になると細胞培養チップ４０の観察が困難になる。そのため、基板４１の厚さは０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲に設定することが望ましい。図９に示すように、基板４１の板厚ｔが１．０ｍｍのとき、細胞培養チップ４０の反りδが０．２ｍｍ以下となる樹脂部４２のショア硬度はＤ８０である。また、基板４１の厚さが０．５ｍｍのとき、細胞培養チップ４０の反りδが０．２ｍｍ以下となる樹脂部４２のショア硬度はＤ７０である。そこで、樹脂部４２のショア硬度の上限はＤ７０に規定している。

ところで、樹脂部４２を形成する熱硬化性樹脂のショア硬度が小さくなるほど細胞培養チップ４０の反りは低減する。しかし、ショア硬度が過小になると、樹脂部４２を形成する熱硬化性樹脂のだれが生じやすくなる。すなわち、樹脂部４２を形成する熱硬化性樹脂は所定の形状を維持しにくくなる。そのため、樹脂部４２によって流路４３などを区画することは困難になる。そこで、樹脂部４２のショア硬度の下限はＡ６０に設定している。

以上説明したように、第１実施例では、樹脂部１２は熱硬化性樹脂により形成されている。そのため、樹脂部１２は基板１１と密着して接合している。これにより、基板１１と樹脂部１２とを接着する接着剤が不要となる。したがって、接着剤が基板１１の観察槽２１あるいは流路２２、２３にはみ出すことなく、観察槽２１の観察は妨げられることがない。また、樹脂部１２は金型を用いることなく形成される。そのため、観察槽２１および流路２２、２３のパターンが複数ある場合でも、容易に成形型および細胞培養チップ１０の設計を変更することができる。さらに、金型を用いないため、基板１１をインサート成形する場合でも、基板１１に傷や損傷を招くことはない。したがって、観察槽２１の観察は妨げられることがない。

また、第１実施例では、樹脂部１２のショア硬度は、下限がＡ６０に設定され、上限がＤ７０に設定されている。これにより、ガラス製の基板１１に熱硬化性樹脂からなる樹脂部１２を形成しても、基板１１に生じる反りが低減される。したがって、細胞培養チップの観察槽２１の観察は妨げられることがない。
さらに、第１実施例では、基板１１はガラス製である。ガラス製の基板１１を用いることにより、培養される細胞の定着率が向上する。また、ガラス製の基板１１は、紫外線領域の光の吸収率が小さい。これにより、波長が紫外線領域にある光を用いて培養している細胞の分析を行う場合、基板１１がその分析を妨げることはない。

さらに、第１実施例では、観察槽２１および流路２２、２３の側壁を形成する樹脂部１２の内壁１２ａと底壁を形成する基板１１の樹脂部側の面１１ａとが垂直に接している。そのため、樹脂部１２の内壁１２ａは観察槽２１および流路２２、２３側へ突出して形成されない。したがって、観察槽２１または流路２２、２３を精密に区画することができ、細胞の培養および観察を精密にすることができる。

（第２実施例）
本発明の第２実施例による細胞培養チップを図１０に示す。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。
図１０は、第２実施例による細胞培養チップの平面視を示す概略図である。第２実施例では、細胞培養チップ５０はそれぞれ独立した複数の観察槽５１を有している。観察槽５１は、平面視が円形状であり、細胞培養チップ５０の長手方向および短手方向へ整列して配置されている。

以上、説明した複数の実施例による細胞培養チップにおける観察槽または流路の配置は例示であり、観察槽または流路の配置は任意に変更することができる。

本発明の第１実施例による細胞培養チップを示す概略図である。 本発明の第１実施例による細胞培養チップを示す概略図である。 本発明の第１実施例による細胞培養チップの製造工程を示す概略図である。 本発明の第１実施例による細胞培養チップの製造工程を示す概略図である。 本発明の第１実施例による細胞培養チップの製造工程の変形例を示す概略図である。 本発明の第１実施例による細胞培養チップの製造工程の変形例を示す概略図である。 樹脂部のショア硬度と細胞培養チップの反りとの関係の評価に用いた細胞培養チップを示す概略図である。 細胞培養チップの反りを示す説明図である。 基板の板厚と、樹脂部のショア硬度と、細胞培養チップの反りとの関係を示す模式図である。 基板の板厚ごとに樹脂部に許容されるショア硬度の上限および下限を示す模式図である。 本発明の第２実施例による細胞培養チップを示す概略図である。

符号の説明

１０、４０、５０ 細胞培養チップ、１１、４１ 基板、１１ａ 面、１２ａ 内壁、１２、４２ 樹脂部、２１、５１ 観察槽、２２、２３、４３ 流路、３１、１３１ 上型（成形型）、３２ 下型（成形型）、１３２ 底型（成形型）

Claims (5)

1. ガラス製の基板と、
   熱硬化性樹脂からなり、前記基板に重ねて設置され、厚さ方向の一方の端部が前記基板の一方の面側に密着して接合し前記基板とともに観察槽または流路の少なくともいずれか一方を形成する樹脂部と、
   を備えることを特徴とする細胞培養チップ。
2. 前記樹脂部を形成する熱硬化性樹脂のショア硬度は、下限がＤ２０に設定され、上限がＤ７０に設定されていることを特徴とする請求項１記載の細胞培養チップ。
3. 前記観察槽の側壁を形成する前記樹脂部の内壁は、前記基板側の端部が前記観察槽の底壁を形成する前記基板の前記樹脂部側の面とほぼ垂直に接していることを特徴とする請求項１または２記載の細胞培養チップ。
4. 熱硬化性樹脂からなる成形型にガラス製の基板を設置する段階と、
   前記成形型に設置された前記基板をインサートして、前記成形型よりもショア硬度が大きな熱硬化性樹脂を前記成形型に充填し樹脂部を形成する段階と、
   を含むことを特徴とする細胞培養チップの製造方法。
5. 前記成形型はシリコーン樹脂からなり、前記樹脂部を形成する熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項４記載の細胞培養チップの製造方法。

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