JP4075962B2 - 分析チップ - Google Patents
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微小流路の大きさは、一般的に幅500μm以下、深さ300μm以下であるが、幅300μm以下、深さ150μm以下とする事が、微小空間の短い分子拡散距離および大きな比界面積の効果により効率のよい化学反応を行なう上でより適当である。一方、微小流路以外の機能を持たせる場合の凹凸形状のパターンの大きさは特に制限はない。
また、前記形態において特定物質の分析を行う手段が蛍光分析であり、光記録媒体における情報記録の記録または再生を行なう光源からの光を、蛍光分析のための励起光として使用しても良い。この場合、分析用の光源と情報記録・再生用の光源を共通に使用する事ができるので、分析装置の構成を簡略化する事が可能となる。
図12に本発明の第1の実施例を示した。微小流路の形状は幅200μm、深さ50μmのY字形状とし、基板の両面に形成した。本実施例の微小流路は図13に示す製作手順のフローに従って以下のように作製した。
図15に本発明の第2の実施例を示した。微小流路が形成された基板は、厚さ1mm、縦80mm、横40mmの樹脂製の基板とし、微小流路の形状は幅200μm、深さ30μmのI字形状とし、基板の表面に形成した。また基板の裏面には、裏面から見て表面のI字形状の微小流路と重なる位置に幅500μm、深さ30μm凹パターンを形成した。本実施例の微小流路は図16に示す製作手順のフローに従って以下のように作製した。
図17に本発明の第3の実施例を示した。微小流路が形成された基板は、厚さ1mm、縦80mm、横40mmの樹脂製の基板とし、微小流路の形状は幅200μm、深さ30μmのI字形状とし、基板の表面に形成した。また基板の裏面には、裏面からみて表面のI字形状の微小流路と重なる位置に幅500μm、深さ30μm凹パターンを形成し、そこにニッケルとクロムの合金を埋め込んだ。なお、本実施例の微小流路基板は実施例2と同様に射出成形にて製作した。
図19に本発明の第4の実施例を示した。微小流路構造体は厚さ1.2mm、直径130mmの樹脂製の円盤状とし、微小流路の形状は幅200μm、深さ30μmのY字形状とし、微小流路基板の表面に放射状に4本形成した。また微小流路基板の裏面には、記録検出用のレーザー等を用いて情報の記録、検出を行なういわゆる光記録媒体の基板に形成する凹凸パターンを形成した。本実施例における微小流路基板の表面の微小流路および裏面の凹凸パターンは、後述する実施例6の製造方法により製作した。光記録媒体の基板に形成する凹凸パターンは、例えば光磁気ディスクなどは、円盤の外周から内周に向けて幅500nm程度、深さ80nm程度のスパイラル状の溝が約0.8〜1μmピッチで形成されており、前記スパイラル状の溝の1周ごとに一定の間隔を有した数箇所に、アドレス情報等からなる、幅500nm程度、深さ80nm程度、長さ500nm〜2μm程度の凹部が形成されている。図20には、微小流路基板の裏面に形成した光記録媒体の凹凸パターンの概略を示す一例を示した。
微小流路基板の裏面には、光記録媒体に使用する情報記録層を形成した。情報記録層は、微小流路基板の裏面に記録層、保護層、反射層などの順に形成されており、記録層は、例えば記録検出用のレーザー等の熱により、物質の結晶状態の変化、分子形態の変化等を生じさせて情報を記録し、記録検出用のレーザーの反射光の光量変化、屈折率変化、偏光面変化等の変化により記録した情報を検出する記録膜からなる。
図22に本発明の第5の実施例を示した。図22(a)に示すように、本発明の円盤状の分析チップにおいて、認識分子固定部に認識分子の結合剤を注入する。その後、毛細管現象あるいはディスクの回転による遠心力等の力により、微小流路、認識分子固定部を通り外へと流れる。このようにすることで液体導入口、認識分子固定部、微小流路の全体を結合剤でコートすることができる。液体導入口、認識分子固定部、微小流路は結合剤がはみ出さずに流れていくように、カバー体を接合しても良い。本発明の実施例は、液体導入口、認識分子固定部、微小流路それぞれが矩形溝の場合について説明するが、例えば、半球状等であっても構わずその形状については特に制限はない。以上のようにして製作した分析チップの利用法を説明する。図22(e)〜(g)のように、分析用液体試薬を液体導入口に注入し、前期手法により流路に沿って外側へ分析用液体試薬を流す。この時、回転による遠心力を使った場合には、図6(g)のように、微小流路は、回転方向に対して遅れる方向で外周に向けて曲がっていると、分析用液体試薬が流路からはみ出しにくい。流された分析用液体試薬中に認識分子と選択的に結合する分析対象となる物質が含まれていれば、認識分子固定部において結合することになる。次に図22(h)、図22(i)に示すように、洗浄液を流路に流して流路に付着した分析用液体試薬や分析用液体試薬中の分析対象となる物質を洗い流す。こうして、分析用液体試薬中の分析対象となる物質を選択的に結合することが可能となる。
図24は、第6の実施例として本発明における微小流路基板の製造方法の実施形態を示す図である。図24(a)〜(c)は、本発明による、フォトレジストを塗布した露光用レジスト原盤を回転させて露光するレーザー露光装置により製作したスタンパを使用して、樹脂を成形して得た微小流路が形成された基板の凹凸パターンの例である。なお、本実施例に用いたレーザー露光装置のレーザー光源は、波長458nmのアルゴンレーザーを用いた。また、露光用レジストの回転数は450rpm、1トラックの分割数は1000000分割とし、露光用レジスト原盤の回転数と1トラックの分割数から得られるパターンジェネレータで生成する分割単位クロックの周波数は、7.5MHzとした。また1トラックを1000000分割した。実際には、1000000分割したトラックを5000分割毎の200のグループに区分し、1グループの凹凸形状のパターンのデータをパーソナルコンピュータ上で作成し、そのパターンを1トラックつき200個繰り返した凹凸形状のパターンを有する微小流路が形成された基板を製作した。なお、本実施例ではポジ型のレジストを用いたので、レーザーで露光されたところが凹パターンとなり、レーザーで露光されない部分が凸パターンとなるが、本発明はこれに限定したものではなく、ネガ型のレジストを用いれば、レーザーを露光した部分が凸パターンとなり、レーザーで露光されない部分が凹パターンとなる。
1a:微小流路(表面)
1b:微小流路(裏面)
2:カバー体
3:微小流路基板
4:導入口
5:排出口
6:貫通孔
7:ガラス基板
8:金属膜
9:フォトレジスト
10:表面用フォトマスク
11:裏面用フォトマスク
12:両面に凹凸パターンが形成された基板
13:凹パターン
13b:凹パターン(裏面)
14:ガラス原盤
15:Ni
16:表面用スタンパ
17:裏面用スタンパ
18:樹脂
19:ニッケルクロム合金
20:裏面
21:貫通孔(φ1mm)
22:情報記録エリア
22b:情報記録エリア(裏面)
23:ハブ
23a:ハブ(φ15mm)
24:情報記録層
25:溝
26:凹部(ピット)
27:アドレス情報
28:スライドガラス
29:結合剤
30:認識分子
31:蛍光物質
32:分析対象となる物質
33:分析用液体試薬
34:洗浄液
35:励起光
36:光センサー
37:Cr
38:微小流路構造体
39:認識分子固定部
40:液体導入口
41:液体排出口
42:レーザー露光用レンズ
43:微小流路が形成されたガラス原盤
44:反射層
45:検出及び情報記録再生用レンズ
46:レーザー
Claims (23)
- 特定の物質と結合性を有する認識分子が任意に配置された分析チップにおいて、液体注入口、液体流路、認識分子固定部を有し、前記液体流路が微小流路であり、分析対象となる前記特定の物質と結合性を有する認識分子が前記微小流路に任意に配置されており、前記微小流路を有する基板の表面と裏面に、同じあるいは異なる凹凸パターンが形成されている微小流路基板からなり、前記微小流路基板に基板を重ねあわせて形成されてなる微小流路構造体である分析チップであって、当該分析チップは、前記特定の物質の分析情報を前記微小流路構造体に記録または再生することが可能な光記録媒体を有するとともに、前記特定の物質を分析する手段が蛍光分析であり、前記光記録媒体における情報記録の記録または再生を行う光源からの光を、蛍光分析のための励起光として使用することを特徴とする分析チップ。
- 流体を導入するための1つ以上の導入口と、導入された流体を流す1つ以上の前記微小流路と、該流体を排出する1つ以上の排出口を有し、前記微小流路が前記導入口及び前記排出口に連通してなることを特徴とする請求項1に記載の分析チップ。
- 前記微小流路基板において、前記各微小流路の溝形状及び/または大きさがそれぞれ異なることを特徴とする請求項2に記載の分析チップ。
- 前記微小流路基板上のある特定の前記微小流路において、その微小流路の開始から終わりまでの溝形状及び/または大きさが異なることを特徴とする請求項3に記載の分析チップ。
- 前記微小流路基板において、ある特定の前記微小流路の形状が、扇形形状の溝であることを特徴とする請求項4に記載の分析チップ。
- 前記微小流路基板の形状が円盤形状であることを特徴とする請求項5に記載の分析チップ。
- 前記円盤形状をした微小流路構基板の中心から放射状にかつ直線的に、あるいは放射状にかつ曲線的に微小流路を有することを特徴とする請求項6に記載の分析チップ。
- 前記円盤形状をした微小流路基板の中心に回転用モーターとの接続を可能にする前記微小流路構造体回転用のハブを有することを特徴とする請求項6又は請求項7記載の分析チップ。
- 前記微小流路基板の両側に、貫通孔を有した基板を重ねあわせて形成されてなることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の分析チップ。
- 2以上の前記微小流路基板に基板を重ねあわせて形成される構造体であって、該微小流路基板の両側及び各々の微小流路基板の間に貫通孔を有した基板を重ねあわせて形成されてなることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の分析チップ。
- 前記微小流路基板の片側に貫通孔を有した基板を、もう一方の側に貫通孔を有しない基板を重ねあわせて形成されてなることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の分析チップ。
- 2以上の微小流路基板に基板を重ねあわせて形成される構造体であって、該微小流路基板の片側及び各々の微小流路基板の間に貫通孔を有した基板を、もう一方の側に貫通孔を有しない基板を重ねあわせて形成されてなることを特徴とする請求項11記載の分析チップ。
- 前記微小流路構造体の片側に導入口及び排出口を備え、かつ、もう一方の側には所定の材質が配置されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の分析チップ。
- 前記所定の材質がセラミックス、金属又は合金であることを特徴とする請求項13に記載の分析チップ。
- 前記微小流路基板の片側に金属あるいは合金が埋め込まれていることを特徴とする請求項14に記載の分析チップ。
- 微小流路の途中と末端の両方又は一方に、前記認識分子を固定した部位が存在することを特徴とする請求項1に記載の分析チップ。
- 前記認識分子を固定した部位の微小流路内壁の凹凸形状が、その部位以外の微小流路内壁の凹凸形状と異なっていることを特徴とする請求項16記載の分析チップ。
- 前記微小流路を形成した微小流路基板の表面あるいは裏面に前記光記録媒体を形成する情報記録層が配置された基板を積層し形成したことを特徴とする請求項1〜17記載の分析チップ。
- 前記分析情報が、分析物質情報、分析条件情報、分析結果情報、メーカー情報及びユーザー情報からなる群より選ばれる1あるいは任意の2以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項18記載の分析チップ。
- 前記光記録媒体が情報再生専用の光記録媒体であることを特徴とする請求項18または請求項19に記載の分析チップ。
- 前記光記録媒体が一度だけ情報記録可能な光記録媒体であることを特徴とする請求項18または請求項19に記載の分析チップ。
- 前記光記録媒体が情報を書き換え可能な光記録媒体であることを特徴とする請求項18または請求項19に記載の分析チップ。
- 前記特定の物質を分析する手段が蛍光分析であり、蛍光分析のための励起光がNear Field光であることを特徴とする請求項18〜22のいずれかに記載の分析チップ。
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