JP5218443B2 - マイクロチップ及びマイクロチップの製造方法 - Google Patents
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Description
このマイクロチップは、外部から前記溶液が穿刺注入される注入領域と、溶液に含まれる物質あるいは該物質の反応生成物の分析場となる複数のウェルと、内部容積がウェルよりも大きくされた終端領域と、一端において注入領域に、他端において終端領域に連通し、かつ、注入領域への連通部と終端領域への連通部との間において各ウェルに分岐して接続する一本の流路と、が設けられ、注入領域及びウェル、終端領域、流路の内部が大気圧に対して負圧とされたものとして構成することができる。
このマイクロチップにおいて、前記注入領域は、弾性変形による自己封止性を備える基板層を含んで構成されることが好ましく、さらに、前記弾性変形による自己封止性を備える基板層の両面に、ガス不透過性を備える基板層が積層され、ガス不透過性を備える基板層に、外部から前記溶液を前記注入領域へ穿刺注入するための穿刺孔が設けられたものとされることが好ましい。
このマイクロチップにおいて、前記弾性変形による自己封止性を備える基板層は、シリコーン系エラストマー、アクリル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、フッ素系エラストマー、スチレン系エラストマー、エポキシ系エラストマー及び天然ゴムからなる群より選択される一の材料から、またガス不透過性を備える基板層は、ガラス、プラスチック類、金属類及びセラミック類からなる群より選択される一の材料から形成することができる。
併せて、本発明は、溶液が導入される領域が形成された基板層を、大気圧に対して負圧下で貼り合わせ、前記領域を気密に封止する手順を含むマイクロチップの製造方法をも提供する。
1.第一実施形態に係るマイクロチップA
(1−1)マイクロチップAの構成と成形方法
(1−2)マイクロチップAへのサンプル溶液の導入
2.第二実施形態に係るマイクロチップB
(2−1)マイクロチップBの構成
(2−2)マイクロチップBへのサンプル溶液の導入
3.第三実施形態に係るマイクロチップC
(3−1)マイクロチップCの構成と成形方法
(3−2)マイクロチップCへのサンプル溶液の導入
(1−1)マイクロチップAの構成と成形方法
本発明の第一実施形態に係るマイクロチップの上面模式図を図1に、断面模式図を図2及び図3に示す。図2は図1中P−P断面、図3は図1中Q−Q断面に対応する。
基板層a1と基板層a2の貼り合わせは、例えば、熱融着、接着剤、陽極接合、粘着シートを用いた接合、プラズマ活性化結合、超音波接合等の公知の手法により行うことができる。
次に、図4も参照して、マイクロチップAへのサンプル溶液の導入方法を説明する。図4は、マイクロチップAの断面模式図であり、図1中Q−Q断面に対応する。
このとき、マイクロチップAでは、注入部1、主流路2、分岐流路3、ウェル4及び終端部5の内部が、大気圧に対して負圧とされていることにより、注入部1に導入されたサンプル溶液が陰圧によって吸引されるようにして終端部5まで送液される。これにより、マイクロチップAでは、サンプル溶液をスムーズに短時間でウェル4等の内部に導入することが可能である。
このとき、基板層a1をPDMS等の弾性を有する材料により形成しておくことにより、ニードルNの抜去後に、基板層a1の弾性変形による復元力で穿刺箇所が自然に封止されるようにできる。本発明においては、この基板層の弾性変形によるニードル穿刺箇所の自然封止を、基板層の「自己封止性」と定義するものとする。
(2−1)マイクロチップBの構成
本発明の第二実施形態に係るマイクロチップの上面模式図を図5に、断面模式図を図6に示す。図6は、図5中Q−Q断面に対応する。なお、図5中P−P断面は、第一実施形態に係るマイクロチップAと同様(図2参照)であるので、ここでは図示を省略する。
この際、真空タンク51には、内部容積の大きさのために、ウェル4や主流路2、分岐流路3などに比して、大きな負圧あるいは真空が蓄えられる。
なお、基板層b1,b2の材質及び基板層への注入部1等の成形は、マイクロチップAと同様とできる。
次に、図4も参照して、マイクロチップBへのサンプル溶液の導入方法を説明する。図4は、マイクロチップAの図1中Q−Q断面に対応する断面模式図であるが、同断面模式図はマイクロチップBにも共通である。
このとき、マイクロチップBでは、注入部1、主流路2、分岐流路3、ウェル4の内部が、大気圧に対して負圧とされていることにより、注入部1に導入されたサンプル溶液が陰圧によって吸引されるようにして送液される。
さらに、マイクロチップBでは、主流路2の終端領域に、ウェル4に比して大きな内部容積を有し、大きな負圧あるいは真空が蓄えられた真空タンク51が設けられているために、サンプル溶液を大きな陰圧によって吸引して送液できる(図6中、矢印f参照)。
これにより、マイクロチップBでは、マイクロチップAに比して、さらに短時間でスムーズにサンプル溶液をウェル4等の内部に導入することが可能である。
このとき、基板層b1をPDMS等の弾性を有する材料により形成しておくことにより、ニードルNの抜去後に、基板層b1の弾性変形による復元力で穿刺箇所が自然に封止されるようにできる。
(3−1)マイクロチップCの構成と成形方法
本発明の第三実施形態に係るマイクロチップの断面模式図を図7及び図8に示す。
基板層c1〜c3の貼り合わせは、例えば、熱融着、接着剤、陽極接合、粘着シートを用いた接合、プラズマ活性化結合、超音波接合等の公知の手法により行うことができる。
プラスチック類としては、PMMA(ポリメチルメタアクリレート:アクリル樹脂)、PC(ポリカーボネート)、PS(ポリスチレン)、PP(ポリプロピレン)、PE(ポリエチレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、SAN樹脂(スチレン−アクリロニトリル共重合体)、MS樹脂(MMA−スチレン共重合体)、TPX(ポリ(4−メチルペンテン−1))、ポリオレフィン、SiMA(シロキサニルメタクリレートモノマー)−MMA共重合体、SiMA−フッ素含有モノマー共重合体、シリコーンマクロマー(A)−HFBuMA(ヘプタフルオロブチルメタクリレート)−MMA3元共重合体、ジ置換ポリアセチレン系ポリマー等が挙げられる。
金属類としては、アルミニウム、銅、ステンレス(SUS)、ケイ素、チタン、タングステン等が挙げられる。
セラミック類としては、アルミナ(Al2O3)、窒化アルミ(AlN)、炭化ケイ素(SiC)、酸化チタン(TiO2)、酸化ジルコニア(ZrO2)、石英等があげられる。
ウェル4内に導入された物質の分析を光学的に行う場合には、基板層c1〜c3の材質は、光透過性を有し、自家蛍光が少なく、波長分散が小さいために光学誤差の少ない材料を選択することが好ましい。
マイクロチップCへのサンプル溶液の導入は、図8(A)に示すように、ニードルNを用いてサンプル溶液を注入部1に穿刺注入することによって行う。図中、矢印F1は、ニードルNの穿刺方向を示す。
このとき、ニードルNの先端を、図9に示すように平坦に加工しておくことで、注入部1内空に到達して基板層c3表面に突き当たったニードルNの先端の位置を安定化させることができる。ニードルNの先端は、例えば、無痛針の先端の一部(図9中、符号t参照)を切り落とすことによって平坦に加工することができる。
このとき、マイクロチップCでは、注入部1、主流路2、分岐流路3、ウェル4及び終端部5の内部が、大気圧に対して負圧とされていることにより、注入部1に導入されたサンプル溶液が陰圧によって吸引されるようにして終端部5まで送液される。これにより、マイクロチップCでは、サンプル溶液をスムーズに短時間でウェル4等の内部に導入することが可能である。
このとき、基板層c2をPDMS等の自己封止性を備える材料により形成しておくことにより、ニードルNの抜去後に、基板層c2の弾性変形による復元力で穿刺箇所が自然に封止されるようにできる。
N ニードル
1 注入部(注入領域)
2 主流路
3 分岐流路
4 ウェル
5 終端部(終端領域)
51 真空タンク(終端領域)
Claims (8)
- 弾性変形による自己封止性を備える第一の基板層と、該第一の基板層の両面に積層されたガス不透過性を備える第二及び第三の基板層とを含んで構成された基板からなり、
前記第一の基板層と前記第二の基板層との間に、外部から溶液が穿刺注入される注入領域と、前記溶液に含まれる物質あるいは該物質の反応生成物の分析場となる複数のウェルと、一端において前記注入領域に連通し、かつ、各ウェルに分岐して接続する一本の流路とが配設されているとともに、
前記第三の基板層に、外部から前記溶液を前記注入領域へ穿刺注入するための穿刺孔が設けられており、
前記注入領域、前記複数のウェル及び前記流路が、内部を大気圧に対して負圧とされた、マイクロチップ。 - 前記第一の基板層が、シリコーン系エラストマー、アクリル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、フッ素系エラストマー、スチレン系エラストマー、エポキシ系エラストマー及び天然ゴムからなる群より選択される一の材料とされた請求項1記載のマイクロチップ。
- 前記第二及び第三の基板層が、ガラス、プラスチック類、金属類及びセラミック類からなる群より選択される一の材料とされた請求項1又は2記載のマイクロチップ。
- 前記第一の基板層が、ポリジメチルシロキサンからなり、
前記第二及び第三の基板層が、プラスチック類からなる請求項1〜3のいずれか1項記載のマイクロチップ。 - 前記複数のウェルが、均等間隔で配置されている、請求項1〜4のいずれか1項記載のマイクロチップ。
- 前記流路は、主流路と、該主流路と各ウェルとを結ぶ分岐流路と、からなる、請求項1〜5のいずれか1項記載のマイクロチップ。
- 前記分岐流路は、前記主流路の溶液の流れる方向に対して斜めに配置されている、請求項6記載のマイクロチップ。
- 弾性変形による自己封止性を備える第一の基板層と、該第一の基板層の両面に積層される、ガス不透過性を備える第二及び第三の基板層とを用い、
前記第一の基板層と前記第二の基板層との間に、外部から溶液が穿刺注入される注入領域と、前記溶液に含まれる物質あるいは該物質の反応生成物の分析場となる複数のウェルと、一端において前記注入領域に連通し、かつ、各ウェルに分岐して接続する一本の流路とを配設するとともに、
前記第三の基板層に、外部から前記溶液を前記注入領域へ穿刺注入するための穿刺孔を設け、
前記第一の基板層の両面に、前記第二及び第三の基板層を大気圧に対して負圧下で貼り合わせて、前記注入領域、前記複数のウェル及び前記流路を気密に封止する手順を含むマイクロチップの製造方法。
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