JP2014173969A - マルチウエルプレート - Google Patents

Abstract

【課題】測定精度の高いマルチウエルプレートを提供することを目的とするものである。
【解決手段】この目的を達成するため本発明のマルチウエルプレート１００は、上面に開口した複数の凹部１２を有する基板１１であって、少なくとも前記凹部１２ａと隣合う凹部１２ｂとの間の前記基板１１上面は前記凹部１２の底部よりも疎水性が高いものである。そのため、隣り合う凹部間で溶液が混ざり合うことがないので、測定精度を向上できるという効果を奏する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の検体を同時に検出、解析するために用いられる、マルチウエルプレートに関する。

従来のマルチウエルプレートについて説明する。

従来のマルチウエルプレートは、基板と、基板の表面に形成され溶液を保持するための複数の収容部からなる。そして、この複数の収容部の内面は親水性の表面処理が施されている。このようなマルチウエルプレートは、生化学分野に用いられ、試薬を収容させて化学反応やＤＮＡ反応、タンパク質反応を行うことができる。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００６−３４９５５８号公報

しかしながら、上記従来の構成は、収容部の溶液と隣合う収容部の溶液とが混ざり合ってしまうという問題を有していた。すなわち、収容部と隣合う収容部の境界は、収容部の内面と同様、たとえば親水性の表面処理が施されているため、収容部の溶液が内面を伝わり、隣合う収容部へと移動してしまう場合があった。その結果、隣合う収容部間で相互コンタミネーションの発生や、溶液に電解液を用い電気計測を伴う用途の場合は電気的なリークの発生が起こることとなり、測定結果の精度が低くなる場合があった。

そこで本発明は、測定精度の高いマルチウエルプレートを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のマルチウエルプレートは、特に少なくとも凹部と隣合う凹部との間の基板上面は凹部の底部よりも疎水性が高いという構成を備えている。

本発明のマルチウエルプレートは、少なくとも凹部と隣合う凹部との間の基板上面は疎水性であるため、凹部に収容された溶液が凹部内にとどまるため、隣合う凹部の溶液と混ざり合うことがない。その結果、隣合う収容部間で相互コンタミネーションや溶液に電解液を用い電気計測を伴う用途の場合は電気的なリークが発生することが抑制され測定精度を向上できるという効果を奏する。

（ａ）本発明の実施例１におけるマルチウエルプレートの上面図、（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ断面図 本発明の実施例１におけるマルチウエルプレートの要部拡大断面図 本発明の実施例１における他のマルチウエルプレートの断面図 本発明の実施例１における他のマルチウエルプレートの断面図 本発明の実施例２におけるマルチウエルプレートの断面図 本発明の実施例２におけるマルチウエルプレートを用いた測定における要部拡大断面図

（実施例１）
以下、本発明の実施例１におけるマルチウエルプレート１００について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図１（ａ）は本実施例におけるマルチウエルプレート１００の上面図、図１（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図２はマルチウエルプレートの要部拡大断面図である。

図１において、マルチウエルプレート１００は、上面を有する基板１１であって、この基板１１は上面に開口した複数の凹部１２を有している。そして、少なくとも凹部１２ａと隣合う凹部１２ｂとの間の基板１１上面、すなわち境界面１３は凹部１２の底部１４よりも疎水性が高い表面を有している。

基板１１は、検出に影響を及ぼさず、表面処理や成形加工性に優れる材料であればよい。例えば、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの耐熱性、耐薬品性に優れた樹脂が用いられる。

なお、光学的な検出に用いる場合であれば、透過性を有することが好ましい。

なお、基板１１の材料としてガラスを用いても良い。

凹部１２を有する基板１１は、基板１１が樹脂からなる場合は射出成形、切削加工などによって容易に形成することができる。基板１１がガラスからなる場合は、金型を用いた成形や切削加工により形成することができる。

凹部１２は、検出に用いる試薬などの溶液を保持するための収容部として用いる。

凹部１２は基板１１に複数設けられており、それぞれの凹部１２に同一の溶液を入れて用いることも、異なる溶液を入れて用いることもできる。凹部１２ａと隣合う凹部１２ｂとは、仕切り部１５によって仕切られている。

凹部１２は、溶液が保持できる形状であればよく、形状は問わない。例えば、図１に示すように平坦な底面を有する壁面が形成された形状や、凹部１２の開口部から底面までの壁面が傾斜し、凹部１２の縦断面が台形状となるような形状や、あるいは凹部の縦断面が下に凸状の窪みとなるような形状が上げられる。

凹部１２の大きさは特に限定しないが、本実施例のように小型のマルチウエルプレート１００の場合は、極微量の溶液で検出を行うため、凹部の容積は数１０μｌ程度である。

境界面１３は、凹部１２ａと隣合う凹部１２ｂとの境界であり、図１においては仕切り部１５の上面を示す。境界面１３と基板１１上面とは、プロセス上、面一となる。

境界面１３の距離、すなわち、凹部１２ａと隣合う凹部１２ｂの距離は特に限定しないが、本実施例のように小型のマルチウエルプレート１００の場合は、極微量の溶液で検出を行うため一般的に数μｍから数百μｍと短い。

境界面１３は凹部１２の内面底部１４より疎水性が高い、すなわち親水性、濡れ性が低い表面状態である。凹部１２は溶液を保持するため、凹部１２の内面底部は親水性であることが好ましい。

境界面１３における水の接触角は、凹部１２の内面における水の接触角よりも大きい表面状態である。

少なくとも凹部１２ａと隣合う凹部１２ｂとの間の境界面１３と凹部１２の内面との水の接触角の差は、２０度以上である。接触角の差が２０度よりも小さいと、凹部１２ａ内の溶液が隣合う凹部１２ｂへと伝ってしまう場合があるため好ましくない。凹部１２ａの底部１４の接触角は２０度以下、境界面１３の接触角は４０度以上であることがより好ましい。

ここで、水の接触角とは、測定液に水を用い基板上に測定液を滴下させる。基板の水平面と微小液滴の接触部のなす角のことである。

なお、少なくとも凹部１２ａと隣合う凹部１２ｂとの間の境界面１３が凹部１２の内面の底部１４よりも疎水性が高いことが好ましいが、基板１１の上面全体が凹部１２の内面の底部１４よりも疎水性が高いことによって、マルチウエルプレート１００の端部に形成された凹部１２ａ内の溶液がマルチウエルプレート１００の基板１１側面へと伝ってしまうのを防止できる。さらに、マスキング面を同一処理できるので複数の工程が必要なく効率良く製造することができる。

なお、図２に示すように、それぞれの凹部１２において、凹部１２の内面上方の所定領域Ｘは、凹部１２の底部１４よりも疎水性が高いことが好ましい。このような構成によって、マルチウエルプレート全体の表面積を増やすことなく疎水性の表面積を広げることが可能であり、隣合う凹部１２間に於いて疎水部の距離を長く確保することできる。所定領域Ｘは境界面１３から可能な限り長い方が好ましいが、測定可能な量の溶液が凹部１２に収容できる程度の領域であることが好ましい。しかし、境界面１３における水の接触角は、凹部１２の内面における水の接触角よりも大きい表面状態であればよく、たとえばそれぞれの凹部１２の内面における表面状態は、凹部１２開口部方向へ向かうにつれ徐々に水の接触角が大きくなるような表面状態であってもよい。

以上のように構成された本実施例のマルチウエルプレート１００について、その製造方法の一例を示す。

例えば、凹部を有する基板に対して、基板の上面に凹部を塞ぐようテープを貼る。このとき、それぞれの凹部の上面の少なくとも一ヶ所以上に貫通孔が設けられるように準備されたテープを用いる。その後、プラズマ処理などによって親水化処理を行う。その結果、テープの孔から凹部の内面に親水化処理が施されることによって、凹部の内面が親水性となる。

ここで、テープに形成された貫通孔の大きさは凹部の開口部の表面積以下とする。テープの貫通孔の大きさが、凹部の開口部の表面積と等しいと、境界面に対してマスキングを行うことが出来、境界面へプラズマが暴露されることを抑制することが出来、境界面の撥水性を凹部内面部よりも高くすることができる。さらに、テープの貫通孔の大きさが、凹部の開口部の表面積よりも小さい場合は、図２に示すように、境界部に近い凹部の内面の所定領域、すなわち収容部の上壁面周縁もマスキングによりプラズマ暴露が抑制される。

なお、本実施例では、マスキングによるプラズマ処理について説明したが、指向性のプラズマを用いる場合は非接触型のマスキングあるいは、マスキングを用いない場合であっても所望の処理を行うことができる。

以上のように構成された本実施例のマルチウエルプレート１００について、その効果を説明する。

本実施例で説明したマルチウエルプレート１００は、少なくとも凹部１２ａと隣合う凹部１２ｂとの間の基板１１上面が、凹部１２の底部１４よりも疎水性であるため、凹部１２に収容された溶液が凹部１２内にとどまる。そのため、隣合う凹部１２の溶液と混ざり合うことがない。その結果、隣合う凹部１２間で相互コンタミネーションや溶液に電解液を用い電気計測を伴う用途の場合は電気的なリークが発生することが抑制され測定精度を向上できるという効果を奏する。

なお、本実施例では基板１１の上面視形状は、直方形で説明したが、基板１１の形状はこれに限定されず、例えば、多面形や円形の形状であってもよい。

なお、境界面１３上面に疎水性材料を塗布することによって、境界面１３上面に疎水性部材（図示せず）を備えても良い。疎水性材料とは例えばフッ素材料などを用いることができる。疎水性材料を塗布することにより大掛かりな付帯装置を使用することなく容易に疎水性表面を形成することができる。

なお、図３に示すように、境界面１３には凹状の溝１６が形成されても良い。このように溝１６を設けることによって、マルチウエルプレート１００全体の表面積を増やすことなく疎水性の表面積を広げることが可能であり、隣合う凹部１２間に於いて疎水部の距離を長く確保することができる。

なお、図４に示すように、境界面１３は、凹部１２内面に向かって突出するような突起部１７が形成されても良い。このように突起部１７を形成することによってマルチウエルプレート１００全体の表面積を増やすことなく疎水性の表面積を広げることが可能であり、隣合う凹部１２間に於いて疎水部の距離を長く確保することができる。

なお、境界面１３は粗面であっても良い。たとえば境界面１３を粗化する。このように境界面１３が粗面であることによってマルチウエルプレート１００全体の表面積を増やすことなく疎水性の表面積を広げることが可能であり、隣合う凹部１２間に於いて疎水部の距離を長く確保することができる。

（実施例２）
以下、実施例２におけるマルチウエルプレート２００について図面を参照しながら説明する。

本実施例において、実施例１と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施例と実施例１との相違点は、凹部２２は、底面を有し、底面に凹部２２を貫通する貫通孔２８を設けている点である。

図５は、本実施例におけるマルチウエルプレート２００の断面図である。

図５に示すように、凹部２２は、底面を有し、底面に凹部２２を貫通する貫通孔２８を設けている。

さらに、貫通孔２８には、微細貫通孔（図示せず）を有するデバイス（図示せず）を設けていても良い。

例えば、貫通孔２８あるいは微細貫通孔上に細胞を捕捉させ、その細胞の電気生理現象を検出することに用いてもよい。

図６は、本実施例におけるマルチウエルプレート２００を用いた測定における要部拡大断面図である。

より詳細には、図６に示すように、貫通孔２８の上方に配置した凹部（第一電極層）２２と、この第一電極層２２の内部に配置した第一電極２９と、貫通孔２８の下方に配置した第二電極層３０と、この第二電極層３０の内部に配置した第二電極３１とを備えるとともに、貫通孔２８は凹部（第一電極層）２２から基板２１底面に向けて形成された複数個の微細貫通孔３２を有する薄板３３を配置している。

そして、第一電極層２２に培養液から液を入れ替えることによって、検体となる細胞（図示せず）を含んだ第一電解液（細胞外液）を満たし、第二電極層３０には第二電解液（細胞内液）を満たしておく。電解液を満たすことにより、貫通孔２８は、第一電解液と第二電解液の境界面となる。さらに、微細貫通孔３２を通して貫通孔２８上方から加圧するか、貫通孔２８下方から減圧することによって、検体と第一電解液とを微細貫通孔３２へ引き込む。すると、検体は微細貫通孔３２を塞ぐように吸引、保持することが可能となる。

なお、検体として哺乳類筋細胞を用いる場合、第一電解液にはＫ⁺イオンが１５５ｍＭ程度、Ｎａ⁺イオンが１２ｍＭ程度、Ｃｌ^-イオンが４．２ｍＭ程度添加された電解液を用い、第二電解液には、Ｋ⁺イオンが４ｍＭ程度、Ｎａ⁺イオンが１４ｍＭ程度、Ｃｌ^-イオンが１２３ｍＭ程度添加された電解液を用いた。なお、第一電解液と第二電解液は本実施例のように異なるものでもよく、同程度のものを用いてもよい。

次に、貫通孔２８の下方からさらに吸引するか、あるいはナイスタチン等の薬剤を投入し、検体に微細小孔を形成する。

その後、凹部（第一電極層）２２の上方から検体に化学的刺激、あるいは物理的刺激を施す。化学的刺激としては、例えば化学化合物、毒物などの化学的な刺激、物理的刺激としては、機械的変位、光、熱、電気、電磁波などが挙げられる。

そして、検体がこれらの刺激に対して活発になる場合、例えば検体は細胞膜が保有するチャネルを通じて各種イオンを放出あるいは吸収する。これにより、細胞内外の電位勾配が変化する。この電気的変化を第一電極２９と第二電極３１によって検出し、細胞の薬理反応などを検討することができる。

なお、検体の例としても哺乳類筋細胞を用いたが、検体は細胞に限られるものではなく、ウイルス、食料品産地などの特定ＤＮＡ配列の検出を行うＤＮＡセンサ、ＳＮＰ（一塩基多型）配列を検出するＳＮＰセンサ、アレルゲン（アレルギー抗原）の存在を検出する抗原センサ等、農業分野、医療分野、環境分野などに広く用いることができる。

本発明のマルチウエルプレートは、極微量の溶液を用いた検出に有用である。

１００、２００ マルチウエルプレート
１１ 基板
１２ 凹部
１３ 境界面
１４ 底部
１５ 仕切り部
１６ 溝
１７ 突起部
２２ 第一電極層（凹部）
２８ 貫通孔
２９ 第一電極
３０ 第二電極層
３１ 第二電極
３２ 微細貫通孔
３３ 薄板

Claims (8)

1. 上面に開口した複数の凹部を有する基板であって、
   少なくとも前記凹部と隣合う凹部との間の前記基板上面は前記凹部の底部よりも疎水性が高いマルチウエルプレート。
2. 前記凹部と隣合う凹部との間の境界面と収容部の内面における水の接触角の差は２０度以上である請求項１に記載のマルチウエルプレート。
3. 前記基板上面は前記凹部の内面よりも疎水性が高い
   請求項１に記載のマルチウエルプレート。
4. 前記凹部の内面上方の所定領域は前記凹部の底部よりも疎水性が高い
   請求項１に記載のマルチウエルプレート。
5. 前記凹部と隣合う凹部との間の前記基板上面に、疎水性部材を備えた請求項１に記載のマルチウエルプレート。
6. 前記凹部と隣合う凹部との間の前記基板上面に、溝を設けた請求項１に記載のマルチウエルプレート。
7. 前記凹部と隣合う凹部との間の前記基板上部に、前記凹部内面に向かって突出する突起部を設けた請求項１に記載のマルチウエルプレート。
8. 前記凹部は底面を有し、前記底面から前記基板下面ウエルを貫通する貫通孔を設けた請求項１に記載のマルチウエルプレート。

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