JP3132162U

JP3132162U - 樹脂製マイクロチャネルアレイ

Info

Publication number: JP3132162U
Application number: JP2007001848U
Authority: JP
Inventors: 剛田崎; 福田　始弘
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2017-03-20

Abstract

【課題】液体の漏れの発生を抑制することができる樹脂製マイクロチャネルアレイを提供すること。
【解決手段】本考案の一態様に係る樹脂製マイクロチャネルアレイは、表面に形成された微細流路３６と、微細流路３６の形成領域の外側を囲むように立設された隔壁６と、隔壁６の外側を囲むように形成され、隔壁６の上面よりも低い段差部７とを備える樹脂性の第１基板１と、第１基板１の微細流路３６が形成された面に対向して配置され、隔壁６の上面と接触する第２基板２とを有するものである。
【選択図】図２

Description

本考案は、樹脂製マイクロチャネルアレイに関し、特に、血液試料等の検査に係わる樹脂製マイクロチャネルアレイに関する。

図４及び図５に、従来の樹脂製マイクロチャネルアレイの構成を示す（例えば、特許文献１参照）。図４及び図５に示すように、従来の樹脂性マイクロチャネルアレイは、第１基板１の表面に第２基板２を重ね合わせて構成される。第１基板１の表面には、窪み３が設けられている。それぞれの窪み３１、３２からは、第１基板１の中央に向って、複数本の長尺状の窪み３３、３４が設けられている。隣接する窪み３３、３４間には、かかる窪みを連通する多数の微細流路３６を有する壁部３５が形成されている。第１基板１の微細流路３６および窪み３１、３２等が形成された領域の外側には、隔壁６が形成されている。隔壁６は、第１基板１の最外周となる。

図５に示すように、第１基板１の微細流路３６が設けられた側の面には、平板状の第２基板２が接合あるいは圧着されている。隔壁６の上面及び微細流路３６の上面が第２基板２と接合／圧着される。第１基板１と第２基板２の接合部あるいは圧着部と、窪み及び微細流路３６と第２基板２の間に空間が形成される。この空間が、血液試料等の液体の流路となる。

第１基板１は、プレス成形により樹脂成形した後、例えば、レーザーや機械切削により所望のサイズに切り出すことにより製造される。従って、隔壁６の外周が切削加工を行う際の切断部となる。このため、第２基板２と接触する第１基板１の隔壁６の上面側にバリが生じることがある。図６に、図４のＤ−Ｄ切断線で切断したときの、隔壁６の形状を示す。図６に示すように、隔壁６の上面に約２０μｍの高さのバリが生じている。このような形状の第１基板１と平板状の第２基板２とを接合／圧着した場合、バリが発生した部分の近傍で流路を流れる液体の漏れが発生する問題がある。

また、第１基板１は、射出成形により実サイズで形成することも可能である。しかしながら、この場合には、第１基板１の反りの影響により、第２基板２との接合／圧着する際、平面密着できず，流路を流れる流体の漏れが発生する問題がある。
特開２００５−２６５６３４号公報

本考案は、このような課題を背景としてなされたものであり、本考案の目的は、液体の漏れの発生を抑制することができる樹脂製マイクロチャネルアレイを提供することである。

本考案の第１の形態に係る樹脂製マイクロチャネルアレイは、表面に形成された微細流路と、前記微細流路の形成領域の外側を囲むように立設された隔壁と、前記隔壁の外側を囲むように形成され、前記隔壁の上面よりも低い段差部とを備える樹脂製の第１基板と、前記第１基板の前記微細流路が形成された面に対向して配置され、前記隔壁の上面と接触する第２基板とを有するものである。これにより、接触面にバリが発生することを防止できるため、流路を流れる液体の漏れの発生を抑制することができる。

本考案の第２の態様に係る樹脂製マイクロチャネルアレイは、上記のマイクロチャネルアレイにおいて、前記段差部の上面は、前記隔壁の上面より５０μｍ以上低いことを特徴とするものである。これにより、段差部にバリが生じたとしても、第２基板に接触することを確実に防止することができる。

本考案の第３の態様に係る樹脂製マイクロチャネルアレイは、上記のマイクロチャネルアレイにおいて、前記隔壁の上面の幅は、２ｍｍ未満であることを特徴とするものである。これにより、第１基板の第２基板との接触面積を小さくすることができるため、第１基板の密着性を向上させることができる。

本考案の第４の態様に係る樹脂製マイクロチャネルアレイは、上記のマイクロチャネルアレイにおいて、前記第１基板の前記微細流路が形成された面が表面処理されていることを特徴とするものである。本考案は、この様な場合にも適用可能である。

本考案によれば、液体の漏れの発生を抑制することができる樹脂製マイクロチャネルアレイを提供することができる。

以下、本考案に係るマイクロチャネルアレイについて、図１及び図２を参照して説明する。図１は本考案に係るマイクロチャネルアレイ１０の構成を示す図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ'断面図である。なお、図２においては、説明のため、第１基板１と第２基板２とを分解して図示している。

本実施の形態に係る透明樹脂製マイクロチャネルアレイ１０の第１基板１は、精密機械切削・研磨、フォトリソグラフィ・電鋳等により微細流路が形成された精密金型を作製し、これを鋳型として透明な熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等を利用して、形成することができる。例えば、アクリル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル・スチレン系共重合体、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、エチレン・ビニルアルコール共重合体、オレフィン系・スチレン系・ウレタン系等の熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系樹脂、フッソ系樹脂、ポリジメチルシロキサン等のシリコーン系樹脂等を用いることができる。

図２に示すように、マイクロチャネルアレイ１０は、第１基板１と第２基板２とが重ね合わされて構成されている。第１基板１には、窪み３が設けられている。窪み３は、一方の端部近傍において形成された矩形状の窪み３１と、他方の端部近傍に形成された矩形状の窪み３２がある。

それぞれの窪み３１、３２からは、第１基板１の中央に向って、複数本の長尺状の窪み３３、３４が設けられている。当該長尺状の窪みは、窪み３１から延出した窪み３３と窪み３２から延出した窪み３４とが交互に配置されている。そして隣接する窪み間には、壁部３５が形成される。壁部３５は、完全に隣接する窪み間を区切るものではなく、多数の微小溝が設けられている。例えば、１つの壁部３５当たり３４０本の微小溝が設けられている。かかる窪みを連通する微小溝が微細流路３６となる。

第１基板１の一方の端部には、血液試料等の液体が流入される流入口４が設けられている。この流入口４は、第１基板１の窪み３１に設けられた貫通孔である。また、第１基板１の他方の端部には、流出口５が設けられている。流出口５は、流入口４から離れた位置に設けられている。流出口５は、第１基板１の窪み３２に設けられた貫通孔である。従って、微細流路３６は、流入口４と流出口５との間に設けられている。

図２に示すように、第１基板１の微細流路３６が設けられた側の面には、平板状の第２基板２が接合あるいは圧着されている。第２基板２としては、ガラスやアクリル樹脂等の透明材料を用いることができる。第１基板１と第２基板２の接合部あるいは圧着部と、窪み及び微小溝と第２基板２の間に空間が形成される。この空間が、血液試料等の流路となる。流入口４に血液試料等が流入されると、窪み３１の空間から長尺状の窪み３３に流れる。そして、血液試料等は長尺の窪み３３、３４間に設けられた微小溝を通過し、隣接する窪み３４に流れる。この微小溝を通過する血液試料等に含まれる白血球や血小板等を観察する。そして、血液試料等は、窪みから流出口５へと流れ出る。

なお、樹脂製マイクロチャネルアレイの窪み及び溝によって形成される空間が、流路として機能するには、樹脂製マイクロチャネルアレイと、使用する血液試料等の水系液体とのぬれ性が高いことが好ましい。このため、樹脂製マイクロチャネルアレイ表面の水に対する接触角を小さくすることが必要となる。従って、例えば、マイクロチャネルアレイ１０の流路には、親水性の無機、有機材料のコーティングがなされている場合もある。

第１基板１の微細流路３６及び窪み３等が設けられた微細流路形成領域の外側には、隔壁６が当該領域を囲むように立設されている。隔壁６は、窪み３の側面となり、窪み３を形成する。隔壁６は、プレス加工や射出成形等により形成される。隔壁６の外側には、当該隔壁６を囲むように段差部７が形成されている。従って、段差部７が、第１基板１の最外周となる。このため、段差部７の外周が、第１基板１を切削加工する際の切断部となる。

段差部７の上面は、隔壁６の上面よりも低く形成される。従って、隔壁６の上面及び微小溝の上面が、第２基板２と接触する。一方、隔壁６の上面よりも低く形成されている段差部７の上面は、第２基板２とは接触しない。このため、切断部の近傍において、段差部７の上面側に切削加工によるバリが発生したとしても、当該バリが第２基板２に接触することを防止することができる。また、段差部７の外周が切断部となるため、第２基板２との接触面となる隔壁６の上面には、バリは発生しない。これにより、バリの発生による液体の漏れを抑制することが可能である。

段差部７の上面は、隔壁６の上面よりも３０μｍ以上低いことが好ましく、５０μ以上低いことがさらに好ましい。すなわち、図２に示す段差部７から隔壁６の上面までの高さａが３０μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上である。これにより、段差部７にバリが生じたとしても、第２基板２に接触することを確実に防止することができ、微細流路を流れる液体の漏れを抑制することができる。

また、隔壁６の上面の幅は、２ｍｍ未満であることが好ましい。すなわち、図２に示す隔壁６の幅ｂが２ｍｍ未満である。これにより、第１基板１の第２基板２との接触面積を小さくすることができる。このため、第１基板１を第２基板２に押し付けて接合／圧着することにより、第１基板１の反りを矯正することが容易となる。従って、第１基板１を射出成形で製造した際に第１基板１に反りが発生したとしても、第１基板１の第２基板２への密着性を向上させることができ、液体の漏れの発生を抑制することができる。

以下、本考案の実施様態を具体的な実施例で説明する。なお、実施例に基づいて本考案を具体的に説明するが、本考案はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１．
まず、実施例１に係る第１基板１を形成する方法について説明する。最初に、第１基板１の鋳型を形成した。具体的には、フォトリソグラフィにより、窪み３、微細流路３６、壁部３５、隔壁６、段差部７等に対応する構造のレジストパターンを形成した。そして、得られたレジストパターン上にニッケル電界メッキにより金属構造体を作成し、型用金属構造体を得た。

続いて、得られた型用金属構造体を用い、ホットエンボス成形により厚み１ｍｍのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）板へ、窪み３、壁部３５、微細流路３６、隔壁６及び段差部７を体積換算で約１００％転写させた。これにより、壁部３５の窪み３の底面からの高さを８０μｍとし、壁部３５の上面に幅５μｍ、高さ５μｍの微細流路３６を形成した。また、隔壁６の窪み３の底面からの高さを、８５μｍとした。また、段差部７の上面は、隔壁６の上面よりも８５μｍ低くなるように形成した。すなわち、窪み３と段差部７の上面は同じ高さとした。さらに、隔壁６の上面の幅は１．０ｍｍとした。

その後、外形が１１．０ｍｍ×１８．５ｍｍの大きさになるように段差部７の外周をレーザーカットし、第１基板１を得た。そして、第１基板１の表面に、膜厚が１００ｎｍとなるようにアルミニウムを真空蒸着した。さらに、親水性を付与するため、アルミニウム膜の上に、ホスホリルコリン基を側鎖に有するポリメタクリレートを膜厚が１００ｎｍとなるようコートした。一方、第２基板２は、厚さ１ｍｍのアクリル樹脂の板を第１基板１の大きさに合わせて切出して作製した。そして、第１基板１の微細流路３６形成面側に第２基板２を接合させ、マイクロチャネルアレイ１０を得た。

実施例２．
実施例１と同一の型用金属構造体を用い、射出成形により窪み３、壁部３５、微細流路３６、隔壁６及び段差部７を体積換算で約９５％ＰＭＭＡへ転写させた。これにより、外形１１．０ｍｍ×１８．５ｍｍ、厚み１ｍｍの第１基板１を得た。本実施例では、外径の切削加工は行わなかった。そして、第１基板１の表面に、膜厚が１００ｎｍとなるようにアルミニウムを真空蒸着した。さらに、親水性を付与するため、アルミニウム膜の上に、ホスホリルコリン基を側鎖に有するポリメタクリレートを膜厚が１００ｎｍとなるようコートした。一方、第２基板２は、厚さ１ｍｍのガラス板を第１基板１の大きさに合わせて切出して作製した。そして、第１基板１の微細流路３６形成面側に第２基板２を接合させ、マイクロチャネルアレイ１０を得た。

比較例１．
まず、比較例１に係る第１基板１を形成する方法について説明する。最初に、第１基板１の鋳型を形成した。具体的には、フォトリソグラフィにより、窪み３、壁部３５、微細流路３６、隔壁６に対応する構造のレジストパターンを形成した。そして、得られたレジストパターン上にニッケル電界メッキにより金属構造体を作成し、型用金属構造体を得た。

続いて、得られた型用金属構造体を用い、ホットエンボス成形により厚み１ｍｍのＰＭＭＡ板へ、窪み３、壁部３５、微細流路３６、隔壁６を体積換算で約１００％転写させた。これにより、壁部３５の窪み３の底面からの高さを８０μｍとし、壁部３５の上面に幅５μｍ、高さ５μｍの微細流路３６を形成した。また、隔壁６の窪み３の底面からの高さを、８５μｍとした。さらに、隔壁６の上面の幅は３ｍｍとした。なお、この隔壁６の上面の幅は、第１基板１の外形をレーザーカットし、１１．０ｍｍ×１８．５ｍｍのサイズにした際の隔壁６の上面幅である。

その後、外形が１１．０ｍｍ×１８．５ｍｍの大きさになるように隔壁６の外周をレーザーカットし、第１基板１を得た。そして、第１基板１の表面に、膜厚が１００ｎｍとなるようにアルミニウムを真空蒸着した。さらに、親水性を付与するため、アルミニウム膜の上に、ホスホリルコリン基を側鎖に有するポリメタクリレートを膜厚が１００ｎｍとなるようコートした。一方、第２基板２は、厚さ１ｍｍのアクリル樹脂の板を第１基板１の大きさに合わせて切出して作製した。そして、第１基板１の微細流路３６形成面側に第２基板２を接合させ、マイクロチャネルアレイ１０を得た。

比較例２．
比較例１と同一の型用金属構造体を用い、射出成形により窪み３、壁部３５、微細流路３６、隔壁６を体積換算で約９５％ＰＭＭＡへ転写させた。これにより、外形１１．０ｍｍ×１８．５ｍｍ、厚み１ｍｍの第１基板１を得た。本実施例では、外径の切削加工は行わなかった。そして、第１基板１の表面に、膜厚が１００ｎｍとなるようにアルミニウムを真空蒸着した。さらに、親水性を付与するため、アルミニウム膜の上に、ホスホリルコリン基を側鎖に有するポリメタクリレートを膜厚が１００ｎｍとなるようコートした。一方、第２基板２は、厚さ１ｍｍのガラス板を第１基板１の大きさに合わせて切出して作製した。そして、第１基板１の微細流路３６形成面側に第２基板２を接合させ、マイクロチャネルアレイ１０を得た。

上記の実施例１、比較例１に係るマイクロチャネルアレイを用いて、血液を流動させ漏れの確認を行った。漏れの確認は、２０倍の対物レンズとＣＣＤカメラを連結させ、モニター上で、血液中の血球成分が隔壁６よりも外周方向へ漏れないことを目視により確認した。

図５に実施例１で作製した第１基板１のＢ−Ｂ'切断線における断面形状を示す。図５に示すように、段差部７をレーザーカットすることにより、段差部７の状面には、約２０μｍのバリが発生した。しかしながら、段差部７を設けたことにより、第２基板２との接触面となる隔壁６の上面には、その平面性を阻害する構造体が形成されることがなかった。このため、隔壁６の上面を第２基板２に圧着でき、それにより形成された空間から血液が外部へ漏れることがなく、正確な流動測定が可能であった。このときの、落差圧２００ｍｍにおける血液１００ｍｍ^３の通過時間は６８秒であった。

図６に比較例１で作製した第１基板１のＤ−Ｄ'切断線における断面形状を示す。図６に示すように、隔壁６をレーザーカットすることで、隔壁６の上面には、約２０μｍのバリが発生した。このため、第１基板１を第２基板に圧着させ、それにより形成された空間に血液を流動させると、バリが発生した部分を中心として、隔壁６の外部に血液が漏れてしまい、正確な流動測定が不可能であった。落差圧２００ｍｍにおける実施例１と動検体の血液１００ｍｍ^３の通過時間は、血液が漏れているため、実施例１よりも短くなり３５秒であった。

また、上記の実施例２、比較例２に係る第１基板１の反り量を測定した。そして、上記の実施例２、比較例２に係るマイクロチャネルアレイを用いて、血液を流動させ漏れの確認を行った。漏れの確認は、２０倍の対物レンズとＣＣＤカメラを連結させ、モニター上で、血液中の血球成分が隔壁６よりも外周方向へ漏れないことを目視により確認した。以下の表に、実施例２、比較例２のマイクロチャネルアレイの反り量、落差圧２００ｍｍにおける血液１００ｍｍ^３の通過時間を示す。

表に示すように、実施例２では、第１基板１の反り量が１４．７μｍであった。この実施例２に係る第１基板１を平面の第２基板２に圧着することにより、第１基板１を平面矯正することができ、血液が漏れることなく通過した。隔壁６の上面の幅を２ｍｍ未満と小さくすることで、第２基板との接触面積が小さくなり、矯正力が大きくなったためと考えられる。また、落差圧２００ｍｍにおける血液１００ｍｍ^３の通過時間は、６９秒であった。

一方、比較例２では、第１基板１の反り量は、１２．９μｍであった。この比較例２に係る第１基板１を平面の第２基板に圧着することにより、第１基板１の平面矯正を行ったが、第１基板１の第２基板２への接触面積が大きいため、第１基板１の反りが解消されず、血液が隔壁６よりも外側へ漏れた。落差圧２００ｍｍにおける実施例１と動検体の血液１００ｍｍ^３の通過時間は、血液が漏れているため、実施例１よりも短くなり４３秒であった。

このように、本考案によれば、隔壁６の周囲に最外周となる段差部７を設けることによって、第２基板２との接触面である隔壁６の上面にバリが発生することを防止することができる。従って、バリの発生による液体の漏れを抑制することが可能である。また、隔壁６の上面の幅を、２ｍｍ未満とし、第１基板１の第２基板２との接触面積を小さくすることによって、第１基板１の反りを矯正することが容易となる。従って、第１基板１に反りが発生したとしても、第１基板１の第２基板２への密着性を向上させることができ、液体の漏れの発生を抑制することができる。

実施の形態に係るマイクロチャネルアレイの構成を示す平面図である。図１のＡ−Ａ'断面図である。図１のＢ−Ｂ'切断線における隔壁の形状を示す図である。従来のマイクロチャネルアレイの構成を示す平面図である。図４のＣ−Ｃ'断面図である。図４のＤ−Ｄ'切断線における隔壁の形状を示す図である。

符号の説明

１第１基板
２第２基板
３窪み
４流入口
５流出口
６隔壁
７段差部
１０マイクロチャネルアレイ
３１〜３４窪み
３５壁部
３６微細流路

Claims

表面に形成された微細流路と、前記微細流路の形成領域の外側を囲むように立設された隔壁と、前記隔壁の外側を囲むように形成され、前記隔壁の上面よりも低い段差部とを備える樹脂製の第１基板と、
前記第１基板の前記微細流路が形成された面に対向して配置され、前記隔壁の上面と接触する第２基板とを有する樹脂製マイクロチャネルアレイ。
前記段差部の上面は、前記隔壁の上面より５０μｍ以上低いことを特徴とする請求項１に記載の樹脂製マイクロチャネルアレイ。
前記隔壁の上面の幅は、２ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂製マイクロチャネルアレイ。
前記第１基板の前記微細流路が形成された面が表面処理されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂製マイクロチャネルアレイ。