JP5768228B2 - マイクロチップ、マイクロチップの成形型、及びマイクロチップを製造する製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロチップ、成形型及びマイクロチップ製造装置に関するものである。
従来、微細加工技術を利用してシリコンやガラス基板上に微細な流路や回路を形成し、微小空間で核酸、タンパク質、又は血液などの液体試料の化学反応や、分離、分析などを行うマイクロチップ（マイクロ分析チップやマイクロ流体チップとも称される）、あるいはマイクロチップを用いたμＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ）と称される装置が実用化されている。このようなマイクロチップ（マイクロ流体チップとも称する）によれば、サンプルや試薬の使用量又は廃液の排出量が軽減され、省スペースで持ち運び可能な安価なシステムの実現が可能となる。
マイクロチップは、少なくとも一方の部材に微細加工が施された２つの部材を貼り合わせることにより製造される。近年は、容易に低コストで製造するために、樹脂製のマイクロチップが提案されている。より具体的には、樹脂製のマイクロチップを製造するためには、表面に流路用溝を有する樹脂製の基板と、流路用溝をカバーする樹脂製のカバー部材（例えばフィルム）とを接合する。流路用溝を有する基板には、流路用溝の終端等に、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されている。そして、流路用溝を内側にして、表面に流路用溝を有する基板と、カバー部材とを接合する。この接合によって、カバー部材が流路用溝の蓋として機能し、流路用溝とカバー部材とによって流路が形成される。これにより、内部に流路を有するマイクロチップが製造される。また、基板に形成された貫通孔によって、流路とマイクロチップの外部とが繋がり、貫通孔を介して、液体試料の導入や排出などが行われる。
ところで、このようなマイクロチップにおいては、マイクロチップを頻繁に交換して使用するような場合であっても、流路上の一定の位置で反応を観測する必要がある。そのため、近年では、観測用の流路の位置を割り出す手法として、マイクロチップに位置割り出し用の溝を設けておき、この溝上を光ビームに横切らせることで観測用流路の位置を割り出す技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。同様の手法としては、位置決め用の流路を観測用流路の両脇に設けておき、当該位置決め用流路に蛍光物質を充填して、その位置を特定することで観測用流路の位置を割り出すことも考えられる。
しかしながら、上記のような位置割り出し用溝や、位置決め用流路を設けると、マイクロチップの形状が複雑になり、設計の自由度が低下してしまう。
そこで、本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、観測用流路の位置を割り出し可能としつつ、設計の自由度を向上させることのできるマイクロチップ、マイクロチップの成形型及びマイクロチップ製造装置を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するため、本発明の第１の側面によれば、
マイクロチップに具備される基板を成形するための成形型において、
前記基板は、
一方の面に流路用溝が形成されるとともに、当該溝に対する位置決め基準用の孔部が当該一方の面から厚み方向に形成されており、
前記一方の面にカバー部材が貼り合わされることで前記マイクロチップを形成するものであり、
当該成形型は、
第１型と、
前記第１型に対して接離可能に設けられた第２型と、を備え、
前記第１型及び前記第２型のうち、前記一方の面を成形する一方の型は、
前記溝を成形する突条と、
少なくとも前記孔部のうち、最も内径の小さくなる最小径部分を成形する柱状の第１突起部と、を有し、
前記第１型及び前記第２型のうち、他方の型は、
前記第１突起部よりも径の大きい柱状に形成されて当該第１突起部の先端に当接し、この第１突起部と協働して前記孔部を前記基板内に貫通して成形する第２突起部を有することを特徴とする。
マイクロチップに具備される基板を成形するための成形型において、
前記基板は、
一方の面に流路用溝が形成されるとともに、当該溝に対する位置決め基準用の孔部が当該一方の面から厚み方向に形成されており、
前記一方の面にカバー部材が貼り合わされることで前記マイクロチップを形成するものであり、
当該成形型は、
第１型と、
前記第１型に対して接離可能に設けられた第２型と、を備え、
前記第１型及び前記第２型のうち、前記一方の面を成形する一方の型は、
前記溝を成形する突条と、
少なくとも前記孔部のうち、最も内径の小さくなる最小径部分を成形する柱状の第１突起部と、を有し、
前記第１型及び前記第２型のうち、他方の型は、
前記第１突起部よりも径の大きい柱状に形成されて当該第１突起部の先端に当接し、この第１突起部と協働して前記孔部を前記基板内に貫通して成形する第２突起部を有することを特徴とする。
また、本発明の第２の側面によれば、
基板とカバー部材とが貼り合わされたマイクロチップを製造するマイクロチップ製造装置において、
前記基板は、
一方の面に流路用溝が形成されるとともに、当該溝に対する位置決め基準用の孔部が厚み方向に貫通して形成されており、
当該基板の成形型として、
本発明の成形型を備えることを特徴とする。
基板とカバー部材とが貼り合わされたマイクロチップを製造するマイクロチップ製造装置において、
前記基板は、
一方の面に流路用溝が形成されるとともに、当該溝に対する位置決め基準用の孔部が厚み方向に貫通して形成されており、
当該基板の成形型として、
本発明の成形型を備えることを特徴とする。
また、本発明の第３の側面によれば、
基板とカバー部材とが貼り合わされたマイクロチップにおいて、
前記基板は、
成形によって形成されることで、
一方の面に流路用溝が形成されるとともに、当該溝に対する位置決め基準用の孔部が厚み方向に貫通して形成されており、
前記孔部は、
前記基板における前記一方の面から他方の面に向かって凹設された第１凹部と、
前記他方の面から前記一方の面に向かって凹設された第２凹部とが連通して形成されており、
前記第２凹部は、前記第１凹部よりも内径が大きく、
前記孔部を２つ有し、前記２つの孔部のうち、一方の孔部は、
当該孔部の深さ方向に垂直な断面内で、他方の孔部を中心とする円周方向の径が、当該円周方向の交差方向における径よりも小さくなり、かつ、前記他方の孔部の径と等しくなるよう形成されていることを特徴とする。
基板とカバー部材とが貼り合わされたマイクロチップにおいて、
前記基板は、
成形によって形成されることで、
一方の面に流路用溝が形成されるとともに、当該溝に対する位置決め基準用の孔部が厚み方向に貫通して形成されており、
前記孔部は、
前記基板における前記一方の面から他方の面に向かって凹設された第１凹部と、
前記他方の面から前記一方の面に向かって凹設された第２凹部とが連通して形成されており、
前記第２凹部は、前記第１凹部よりも内径が大きく、
前記孔部を２つ有し、前記２つの孔部のうち、一方の孔部は、
当該孔部の深さ方向に垂直な断面内で、他方の孔部を中心とする円周方向の径が、当該円周方向の交差方向における径よりも小さくなり、かつ、前記他方の孔部の径と等しくなるよう形成されていることを特徴とする。
本発明の第１の側面によれば、基板には、一方の面に流路用溝が形成されるとともに、当該溝に対する位置決め基準用の孔部が当該一方の面から厚み方向に形成されており、第１型及び第２型のうち、カバー部材の貼り合わされる一方の面を成形する一方の型には、溝を成形する突条と、少なくとも前記孔部のうち、最も内径の小さくなる最小径部分を成形する柱状の第１突起部とが具備されるので、孔部の最小径部分、つまり孔部の位置として特定される部分と、流路用溝とが同一の型によって成形されることとなる。従って、流路用溝と孔部の最小径部分との位置関係を成形ショット間で一定に維持することができるため、孔部の最小径部分の位置に基づいて、観測用流路の位置を正確に割り出すことができる。よって、従来の位置決め用流路を設ける必要がないため、観測用流路の位置を割り出し可能としつつ、設計の自由度を向上させることができる。また、フォーカシングなど、観測用流路の位置を割り出すための処理を測定の度に行う手間を省くことができるため、マイクロチップの使用時の制御を簡略化して、検査時間を短くすることができる。
また、本発明の第３の側面によれば、基板には、成形によって形成されることで、カバー部材に貼り合せられる一方の面に流路用溝が形成されるとともに、当該溝に対する位置決め基準用の孔部が厚み方向に貫通して形成されており、基板における前記一方の面から他方の面に向かって凹設された第１凹部と、前記他方の面から前記一方の面に向かって凹設された第２凹部とが連通して前記孔部が形成されているので、基板の成形時には、流路用溝と、第１凹部とが第１型及び第２型のうち、一方の同一の型によって成形されていることとなる。また、第２凹部は第１凹部よりも内径が大きいので、孔部の最小径部分は第１凹部内に存在することとなる。従って、孔部の最小径部分、つまり孔部の位置として特定される部分と、流路用溝との位置関係が成形ショット間で一定に維持されていることとなるため、孔部の最小径部分の位置に基づいて、観測用流路の位置を正確に割り出し可能とすることができる。よって、従来の位置決め用流路を設ける必要がないため、観測用流路の位置を割り出し可能としつつ、設計の自由度を向上させることができる。また、フォーカシングなど、観測用流路の位置を割り出すための処理を測定の度に行う手間を省くことができるため、マイクロチップの使用時の制御を簡略化して、検査時間を短くすることができる。
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。
（１．検査装置）
最初に、本実施の形態における検査装置について、図１および図２を用いて説明する。
図１は検査装置１の外観構成の一例を示す斜視図であり、図２は検査装置１の内部構成の一例を示す模式図である。
最初に、本実施の形態における検査装置について、図１および図２を用いて説明する。
図１は検査装置１の外観構成の一例を示す斜視図であり、図２は検査装置１の内部構成の一例を示す模式図である。
図１に示すように、検査装置１は、マイクロチップ２を載置するためのトレイ１０と、図示しないローディング機構によってトレイ１０上からマイクロチップ２が搬入される搬送口１１と、検査内容や検査対象のデータ等を入力するための操作部１２と、検査結果を表示するための表示部１３等とを備えている。
また、この検査装置１は、図２に示すように、送液部１４と、加熱部１５と、電圧印加部１８と、検出部１６と、駆動制御部１７等とを備えている。
（１−１．送液部）
送液部１４は、マイクロチップ２内の送液を行うためのユニットであり、搬送口１１から検査装置１内に搬入されるマイクロチップ２と接続されるようになっている。この送液部１４は、マイクロポンプ１４０、チップ接続部１４１、駆動液タンク１４２および駆動液供給部１４３等を有している。
送液部１４は、マイクロチップ２内の送液を行うためのユニットであり、搬送口１１から検査装置１内に搬入されるマイクロチップ２と接続されるようになっている。この送液部１４は、マイクロポンプ１４０、チップ接続部１４１、駆動液タンク１４２および駆動液供給部１４３等を有している。
このうち、マイクロポンプ１４０は、送液部１４に１つ以上具備されており、マイクロチップ２内に駆動液１４６を注入したり、マイクロチップ２内から分析試料などの流体を吸引したりすることで、マイクロチップ２内の送液を行う。なお、マイクロポンプ１４０が複数具備される場合は、各々のマイクロポンプ１４０は独立に、或いは連動して駆動可能である。なお、マイクロチップに予め媒質や検体、試薬等を注入してある場合は、必ずしも駆動液を使った送液は不要であり、マイクロポンプのみを動作させて媒質の移動を補助してもよい。試薬や検体の投入のみにマイクロポンプを使用してもよい。
チップ接続部１４１は、マイクロポンプ１４０とマイクロチップ２とを接続して連通させる。
チップ接続部１４１は、マイクロポンプ１４０とマイクロチップ２とを接続して連通させる。
駆動液タンク１４２は、駆動液１４６を貯留しつつ、駆動液供給部１４３に供給する。この駆動液タンク１４２は、駆動液１４６の補充のために駆動液供給部１４３から取り外して交換可能である。
駆動液供給部１４３は、駆動液タンク１４２からマイクロポンプ１４０に駆動液１４６を供給する。
駆動液供給部１４３は、駆動液タンク１４２からマイクロポンプ１４０に駆動液１４６を供給する。
以上の送液部１４においては、チップ接続部１４１によってマイクロチップ２とマイクロポンプ１４０とが接続されて連通される。そして、マイクロポンプ１４０が駆動されると、チップ接続部１４１を介して駆動液１４６がマイクロチップ２に注入されるか、或いはマイクロチップ２から吸引される。このとき、マイクロチップ２内の複数の収容部に収容されている検体や試薬等は、駆動液１４６によってマイクロチップ２内で送液される。これにより、マイクロチップ２内の検体と試薬とが混合されて反応する結果、目的物質の検出や病気の判定等の検査が行われる。
（１−２．加熱部）
加熱部１５は、マイクロチップ２を特定の複数の温度に加熱するために発熱する。例えば、約９５℃の熱変性温度、約５５℃のアニーリング温度、約７０℃の重合温度の３つの温度にマイクロチップ２を加熱する。これにより、ＰＣＲ法による遺伝子増幅を行う。加熱部１５は、ヒータやペルチエ素子等の通電によって温度を上昇させられる素子、通水によって温度を低下させられる素子等で構成される。
加熱部１５は、マイクロチップ２を特定の複数の温度に加熱するために発熱する。例えば、約９５℃の熱変性温度、約５５℃のアニーリング温度、約７０℃の重合温度の３つの温度にマイクロチップ２を加熱する。これにより、ＰＣＲ法による遺伝子増幅を行う。加熱部１５は、ヒータやペルチエ素子等の通電によって温度を上昇させられる素子、通水によって温度を低下させられる素子等で構成される。
（１−３．電圧印加部）
電圧印加部１８は、複数の電極を有している。これらの電極は、マイクロチップ２内の液体試料に挿入されて当該液体試料に直接電圧を印加するか、あるいは後述の通電部４０に接触して当該通電部４０を介して液体試料に電圧を印加することにより、マイクロチップ２内の液体試料に電気泳動を行わせるようになっている。
電圧印加部１８は、複数の電極を有している。これらの電極は、マイクロチップ２内の液体試料に挿入されて当該液体試料に直接電圧を印加するか、あるいは後述の通電部４０に接触して当該通電部４０を介して液体試料に電圧を印加することにより、マイクロチップ２内の液体試料に電気泳動を行わせるようになっている。
（１−４．検出部）
検出部１６は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザ等の光源と、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光部等とで構成され、マイクロチップ２内の反応によって得られる生成液に含まれる標的物質を、マイクロチップ２上の所定位置（後述の検出領域２００）で光学的に検出する。光源と受光部との配置は透過型と反射型とがあり、必要に応じて決定されればよい。
検出部１６は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザ等の光源と、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光部等とで構成され、マイクロチップ２内の反応によって得られる生成液に含まれる標的物質を、マイクロチップ２上の所定位置（後述の検出領域２００）で光学的に検出する。光源と受光部との配置は透過型と反射型とがあり、必要に応じて決定されればよい。
（１−５．駆動制御部）
駆動制御部１７は、図示しないマイクロコンピュータやメモリ等で構成され、検査装置１内の各部の駆動、制御、検出等を行う。
駆動制御部１７は、図示しないマイクロコンピュータやメモリ等で構成され、検査装置１内の各部の駆動、制御、検出等を行う。
（２．マイクロチップ）
続いて、本実施の形態におけるマイクロチップ２について、図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃを用いて説明する。
図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃは、マイクロチップ２を示す図であり、図３Ａは平面図、図３Ｂ及び図３Ｃは側方から見た内部形状を示す透視図である。
続いて、本実施の形態におけるマイクロチップ２について、図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃを用いて説明する。
図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃは、マイクロチップ２を示す図であり、図３Ａは平面図、図３Ｂ及び図３Ｃは側方から見た内部形状を示す透視図である。
図３Ａ，図３Ｂに示すように、マイクロチップ２は、互いに貼り合わされた基板３とフィルム４とを備えている。
基板３は、フィルム４に対する接合面（以下、内側面３Ａとする）に流路用溝３０を有している。この流路用溝３０は、基板３とフィルム４とが貼り合わされた場合に、フィルム４と協働して微細流路２０を形成する。この微細流路２０には、検査装置１の検出部１６による標的物質の検出対象領域として、検出領域２００が設けられている。なお、微細流路２０（流路用溝３０）の形状は、分析試料、試薬の使用量を少なくできること、成形金型の作製精度、転写性、離型性などを考慮して、幅、深さともに、１０μｍ〜２００μｍの範囲内の値であることが好ましいが、特に限定されるものではない。また、微細流路２０の幅と深さは、マイクロチップの用途によって決めれば良い。なお、微細流路２０の断面の形状は矩形状でも良いし、曲面状でも良い。
また、基板３は、厚さ方向に貫通する貫通孔３１を複数有している。これらの貫通孔３１は、流路用溝３０の端部や中途部に形成されており、基板３とフィルム４とが貼り合わされた場合に、微細流路２０とマイクロチップ２の外部とを接続する開口部２１を形成する。この開口部２１は、検査装置１の送液部１４に設けられたチップ接続部１４１（チューブやノズル）と接続されて、ゲルや液体試料、緩衝液などを微細流路２０に導入したり、微細流路２０から排出したりする。また、この開口部２１には、検査装置１における電圧印加部１８の電極（図示せず）が挿入可能となっている。なお、開口部２１（貫通孔３１）の形状は、円形状や矩形状の他、様々な形状であっても良い。また、例えば図３Ｃに示すように、基板３における内側面３Ａとは反対側の面（以下、外側面３Ｂとする）において貫通孔３１の周囲を筒状に突出させ、チップ接続部１４１を接続しやすくしても良い。
更に、基板３は、流路用溝３０の検出領域２００に対して位置決めの基準となる位置決め孔部３２を１つ以上、本実施の形態においては２つ有している。
この位置決め孔部３２は、検査装置１に設けられた固定ピン（図示せず）を挿入されることでマイクロチップ２の位置、ひいては検出領域２００の位置を所定位置に固定するものであり、基板３における２つの角部分において厚さ方向に貫通して設けられている。
この位置決め孔部３２は、検査装置１に設けられた固定ピン（図示せず）を挿入されることでマイクロチップ２の位置、ひいては検出領域２００の位置を所定位置に固定するものであり、基板３における２つの角部分において厚さ方向に貫通して設けられている。
より詳細には、図４に示すように、位置決め孔部３２は、基板３における内側面３Ａから外側面３Ｂに向かって凹設された第１凹部３２Ａと、外側面３Ｂから内側面３Ａに向かって凹設された第２凹部３２Ｂとが連通して形成されている。
このうち、第１凹部３２Ａは、基板３の厚み方向に一定の内径で形成されており、本実施の形態においては内径が２．０ｍｍとなっている。この第１凹部３２Ａは、位置決め孔部３２の最小径部分３２Ｃをなしており、これにより位置決め孔部３２の位置として特定されるようになっている。また、第１凹部３２Ａの深さは、１８μｍ以上、０．５ｍｍ以下となっている。ここで、第１凹部３２Ａの深さが１８μｍより小さいと、第２凹部３２Ｂを成形するための柱状の突起部（後述の可動型−突起部６０６Ｂ）と、内側面３Ａを成形するための成形面（後述の固定型−成形面６０５）との間に溶融樹脂が充填され難くなってしまい、最小径が安定しない。深さが０．５ｍｍより大きいと成形後の離型性が低下し、基板３に歪・変形が発生してしまう。
一方、第２凹部３２Ｂは第１凹部３２Ａよりも内径が大きくなっている。ここで、第２凹部３２Ｂが第１凹部３２Ａよりも内径が大きいとは、第２凹部３２Ｂの先端部（内側面３Ａ側の端部）の内径が、第１凹部３２Ａの先端部（外側面３Ｂ側の端部）の内径よりも大きいことを意味する。
なお、本実施の形態においては、以上の第１凹部３２Ａ及び第２凹部３２Ｂのうち、第１凹部３２Ａは基板３の厚み方向に一定の内径となっており、第２凹部３２Ｂは先端側ほど内径が小さくなるよう先細りに形成されているが、成形後の離型性を考慮すると、第１凹部３２Ａ及び第２凹部３２Ｂの両方を先細り形状としても良い。また、位置決め孔部３２に対して位置決め用の固定ピンを挿入し易くし、位置決め孔部３２と固定ピンとのガタツキを防止する観点からは、位置決め孔部３２の断面形状は円形が好ましいが、例えば３角形など、多角形としても良い。
また、以上２つの位置決め孔部３２のうち、一方の位置決め孔部３２は、基板３の厚さ方向（位置決め孔部３２の深さ方向）に垂直な断面内で、他方の位置決め孔部３２を中心とする円周方向の径が当該円周方向の交差方向における径よりも小さくなり、かつ、他方の位置決め孔部３２の径と等しくなるよう形成されていることが好ましい。より好ましくは、一方の位置決め孔部３２は、他方の位置決め孔部３２との隣接方向（図３Ａでは左右方向）における内径が当該隣接方向の直交方向（図中では、上下方向）における内径よりも大きくなるよう形成される。この場合には、間隔の固定された２本の固定ピンを位置決め孔部３２に嵌合させてマイクロチップ２の位置を固定する場合に、位置決め精度は維持しつつも、位置決め孔部３２に対する固定ピンの嵌め込み作業を容易化することができる。
また、図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃに示すように、フィルム４は、本発明におけるカバー部材であり、本実施の形態においてはシート状となっている。フィルム４にも微細流路や孔を設けてもよいが、基板３との接合を確実に行うため、フィルム４は厚くなり過ぎないことが好ましい。検体や試薬、あるいは検査の種類によって必要な時は、電圧印加部１８の電極を開口部２１（貫通孔３１）に挿入して電圧を印加することにより、微細流路２０内の試料に電気泳動を行わせる。
なお、開口部２１の位置や形状は、例えば図５Ａ，図５Ｂや図６Ａ，図６Ｂに示すように、他の態様としても良い。ここで、図５Ｂ，図６Ｂは、図５Ａ，図６Ａにおいて太線で囲まれた部分の内部形状を示す透視図である。図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃのマイクロチップ２では、導電性の通電部４０がフィルム４における基板３との対向面のうち、貫通孔３１との対向位置からフィルム４の縁部までに亘って設けられている。この通電部４０は、フィルム４に対して、印刷等によりパターンニングするとよい。このようなマイクロチップ２によれば、貫通孔３１（開口部２１）に電極を挿入することなく、フィルム４の縁部から通電部４０を介して微細流路２０内の流体に電圧を印加することができるため（図５Ｂ中、右側の矢印記号を参照）、複数のマイクロチップ２を順に使用する場合であっても、電極に液体試料が付着して次回のマイクロチップ２に混入してしまうのを防止することができる。また、図６Ａ，図６Ｂ，図６Ｃのマイクロチップ２では、貫通孔３１が流路用溝３０の各端部と、当該端部の隣接位置とに並んで設けられるとともに、通電部４０が、隣接する２つの貫通孔３１の対向位置に亘って設けられている。このようなマイクロチップ２によれば、流路用溝３０の端部の貫通孔３１（開口部２１）を用いて液体試料などの供給・排出を行い（図６Ｂ中、左側の矢印記号を参照）、隣接する貫通孔３１（開口部２１）から通電部４０を介して微細流路２０内の流体に電圧を印加することができるため（図６Ｂ中、右側の矢印記号を参照）、複数のマイクロチップ２を順に使用する場合であっても、電極に液体試料が付着して次回のマイクロチップ２に混入してしまうのを防止することができる。これらの場合であっても、図５Ｃ，図６Ｃに示すように、基板３の外側面３Ｂにおいては、貫通孔３１の周囲を筒状に突出させ、チップ接続部１４１を接続しやすくしても良い。
また、基板３及びフィルム４の外形形状は、ハンドリング、分析しやすい形状であれば良く、平面視において正方形や長方形などの形状が好ましい。１例として、１０ｍｍ角〜２００ｍｍ角の大きさであれば良い。また、１０ｍｍ角〜１００ｍｍ角の大きさであっても良い。また、流路用溝３０を有する基板３の板厚は、成形性を考慮して、０．２ｍｍ〜５ｍｍが好ましく、０．５ｍｍ〜２ｍｍがより好ましい。流路用溝を覆うための蓋（カバー部材）として機能するフィルム４の厚さは、３０μｍ〜３００μｍであることが好ましく、５０μｍ〜１５０μｍであることがより好ましい。
また、基板３及びフィルム４は、樹脂によって形成される。基板３及びフィルム４に用いられる樹脂に関しては、成形性（転写性、離型性）が良いこと、透明性が高いこと、紫外線や可視光に対する自己蛍光性が低いことなどが条件として挙げられる。例えば、基板３及びフィルム４には熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン、環状ポリオレフィンなどを用いることが好ましい。特に好ましいのは、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、環状ポリオレフィンを用いることである。なお、基板３とフィルム４とで、同じ材料を用いても良いし、異なる材料を用いても良い。基板３とフィルム４とを同じ種類の材料にした場合には、互いに相溶性があるために、溶融した後に結合し易い。
また、基板３及びフィルム４は、熱融着によって接合される。例えば、熱板、熱風、熱ロール、超音波、振動、又はレーザなどを用いて、基板３とフィルム４とを加熱することで接合する。１例として、熱プレス機を用いて、加熱された熱板によって基板３とフィルム４とを挟み、熱板によって圧力を加えて所定時間保持することで、基板３とフィルム４とを接合する。これにより、フィルム４が流路用溝３０の蓋（カバー部材）として機能し、流路用溝３０とフィルム４とによって微細流路２０が形成されて、マイクロチップ２が製造される。なお、基板３とフィルム４とを熱融着するためには、基板３とフィルム４の界面さえ加熱できればよく、超音波、振動、レーザーを用いれば界面のみを加熱できる可能性がある。
（３．マイクロチップの製造装置）
続いて、マイクロチップ２の製造装置について説明する。
続いて、マイクロチップ２の製造装置について説明する。
マイクロチップ２の製造装置は、基板３及びフィルム４をそれぞれ形成した後、両者を接合することでマイクロチップ２を製造するようになっており、図７に示すように、基板３の成形装置５等を備えている。
この成形装置５は、ベース５０上に固定側プラテン５１及び可動側プラテン５２を有している。
固定側プラテン５１は、ベース５０に立設された平板状の部材である。この固定側プラテン５１の４隅には柱状のタイバー５３が設けられており、固定側プラテン５１に対して垂直に延在している。
固定側プラテン５１は、ベース５０に立設された平板状の部材である。この固定側プラテン５１の４隅には柱状のタイバー５３が設けられており、固定側プラテン５１に対して垂直に延在している。
また、可動側プラテン５２は、固定側プラテン５１に対向して配設された平板状の部材であり、固定側プラテン５１に設けられたタイバー５３によって４隅で支持されている。この可動側プラテン５２は、タイバー５３によってガイドされつつ、図示しない駆動機構によって水平方向（図中の矢印Ａ，Ａｂ方向）、つまり固定側プラテン５１との接離方向に移動自在となっている。
以上の固定側プラテン５１及び可動側プラテン５２の間には、成形型６が配設されており、可動側プラテン５２が矢印Ａ方向に移動することにより成形型６が型締めされ、可動側プラテン５２が矢印Ａｂ方向に移動することにより成形型６が型開きされるようになっている。
（３−１．成形型）
図８は、成形型６の概略構成を示す断面図であり、成形空間に樹脂が充填された状態を示している。
図８は、成形型６の概略構成を示す断面図であり、成形空間に樹脂が充填された状態を示している。
この図に示すように、成形型６は、第１型である固定型６０と、当該固定型６０に対して接離可能に設けられた第２型である可動型６１とを備える成形型であり、これら固定型６０及び可動型６１が当接することによって、溶融樹脂Ｊを基板３の形状に成形するための成形空間６４を互いとの間に形成するようになっている。なお、本実施の形態においては、成形型６は射出成形によって成形を行うようになっている。具体的には、固定型６０及び可動型６１の間には、図示しないランナやゲートが形成されるようになっており、これらランナ及びゲートを介して成形空間６４内に溶融樹脂が充填されるようになっている。但し、成形型６は射出成形以外の成形方法によって成形を行っても良い。
ここで、固定型６０は、基板３の内側面３Ａ（フィルム４側の面）を成形するものであり、固定側プラテン５１に固定されている。
この固定型６０には、内側面３Ａの成形面として固定型−成形面６０５が形成されている。
この固定型６０には、内側面３Ａの成形面として固定型−成形面６０５が形成されている。
固定型−成形面６０５は、流路用溝３０を成形する突条６０５Ａと、少なくとも位置決め孔部３２の第１凹部３２Ａを成形する柱状の２つの固定型−突起部６０５Ｂと、を有している。なお、一方の位置決め孔部３２の径に関し、他方の位置決め孔部３２を中心とする円周方向の径を、当該円周方向の交差方向における径よりも小さくする場合には、この位置決め孔部３２を成形するための固定型−突起部６０５Ｂでは、前記円周方向における径を、当該円周方向の交差方向の径よりも小さくする。また、図８では、固定型６０の中央部と外周部とが異なる部材で構成されている様子を図示しているが、単一の部材で構成されることとしても良い。
一方、可動型６１は、基板３における外側面３Ｂ（内側面３Ａとは反対側の面）を成形するものであり、可動側プラテン５２に固定されている。
この可動型６１には、外側面３Ｂの成形面として可動型−成形面６０６が形成されている。
この可動型６１には、外側面３Ｂの成形面として可動型−成形面６０６が形成されている。
可動型−成形面６０６は、少なくとも位置決め孔部３２の第２凹部３２Ｂを成形する柱状の２つの可動型−突起部６０６Ｂを固定型−突起部６０５Ｂの対向位置に有している。この可動型−突起部６０６Ｂは、固定型−突起部６０５Ｂよりも径の大きい柱状に形成されて当該固定型−突起部６０５Ｂの先端に当接し、この固定型−突起部６０５Ｂと協働して位置決め孔部３２を成形するようになっている。なお、一方の位置決め孔部３２の径に関し、他方の位置決め孔部３２を中心とする円周方向の径を、当該円周方向の交差方向における径よりも小さくする場合には、この位置決め孔部３２を成形するための可動型−突起部６０６Ｂでは、前記円周方向における径を、当該円周方向の交差方向の径よりも小さくする。また、以上の可動型６１には、成形面から出没可能なイジェクトピン（図示せず）が設けられており、成形品を可動型６１から離型させるようになっている。また、図８では、可動型６１の中央部と外周部とが異なる部材で構成されている様子を図示しているが、単一の部材で構成されることとしても良い。
なお、以上のように固定型６０や可動型６１を中央型と外周型とで構成することにより、流路などの微細構造を有する中央型のみを交換することができ、型全体のコスト低減や流路構成の変更に対応させやすくなるという利点がある。
以上のような成形型６は、当該成形型６のネガ形状の原型（マスター型）を用い、電鋳加工などによって形成することできる。この場合には、成形型６を交換する度に流路用溝３０と位置決め孔部３２との位置関係が変化してしまうのを防止することができる。
（３−２．基板の製造方法）
続いて、以上の成形型６を用いた基板３の製造方法について説明する。
続いて、以上の成形型６を用いた基板３の製造方法について説明する。
まず、ランナ及びゲートを介して溶融樹脂Ｊを成形空間６４に注入した後、成形空間６４内で溶融樹脂Ｊを加圧しつつ成形する。これにより、溶融樹脂Ｊが基板３の形状に成形され、内側面３Ａとなる面に流路用溝３０が形成され、厚み方向に貫通して位置決め孔部３２が形成される。
次に、成形物が所定温度まで冷却されたら、可動型６１を固定型６０から離間させることにより、固定型６０から成形物を離型させる。
次に、可動型６１からイジェクトピンを突出させることにより、可動型６１から成形物を離型させる。
そして、ゲートによる成形部分を成形物からカットすることにより、基板３が製造される。
そして、ゲートによる成形部分を成形物からカットすることにより、基板３が製造される。
以上のように、本実施形態によれば、基板３には、内側面３Ａに流路用溝３０が形成されるとともに、当該流路用溝３０に対する位置決め孔部３２が厚み方向に貫通して形成されており、内側面３Ａを成形する固定型６０には、流路用溝３０を成形する突条６０５Ａと、少なくとも位置決め孔部３２の最小径部分３２Ｃを成形する柱状の固定型−突起部６０５Ｂとが具備されるので、位置決め孔部３２の最小径部分３２Ｃ、つまり位置決め孔部３２の位置として特定される部分と、流路用溝３０とが同一の型（固定型６０）によって成形されることとなる。従って、流路用溝３０と位置決め孔部３２の最小径部分３２Ｃとの位置関係を成形ショット間で一定に維持することができるため、位置決め孔部３２の最小径部分３２Ｃの位置に基づいて、微細流路２０における検出領域２００の位置を正確に割り出すことができる。よって、従来の位置決め用流路を設ける必要がないため、検出領域２００の位置を割り出し可能としつつ、基板３の設計の自由度を向上させることができる。また、フォーカシングなど、検出領域２００の位置を割り出すための処理を測定の度に行う手間を省くことができるため、マイクロチップ２の使用時の制御を簡略化して、検査時間を短くすることができる。
また、基板３には位置決め孔部３２が２つ形成されるので、流路用溝３０の位置をより正確に割り出すことができる。
また、可動型６１には、固定型−突起部６０５Ｂの先端に当接し、この固定型−突起部６０５Ｂと協働して位置決め孔部３２を成形する可動型−突起部６０６Ｂが具備されているので、位置決め孔部３２を固定型−突起部６０５Ｂと可動型−突起部６０６Ｂとで分担して成形することができる。従って、１つの突起部のみで位置決め孔部３２を成形する場合と比較して、突起部の高さを低減することができるため、成形後の離型性を向上させることができる。
また、可動型−突起部６０６Ｂは固定型−突起部６０５Ｂよりも径の大きい柱状に形成されているので、可動型−突起部６０６Ｂと固定型−突起部６０５Ｂとの角部が当接して破損してしまうのを防止することができる。
また、可動型−突起部６０６Ｂは固定型−突起部６０５Ｂよりも径の大きい柱状に形成されているので、可動型−突起部６０６Ｂと固定型−突起部６０５Ｂとの角部が当接して破損してしまうのを防止することができる。
また、固定型−突起部６０５Ｂよりも径の大きい可動型−突起部６０６Ｂが可動型６１に具備されるので、可動型−突起部６０６Ｂが固定型６０に具備される場合と異なり、固定型６０からの離型性を向上させることができる。
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、固定型６０によって内側面３Ａに流路用溝３０及び第１凹部３２Ａを成形することとして説明したが、可動型６１によって成形することとしても良い。
また、固定型−突起部６０５Ｂと可動型−突起部６０６Ｂとで位置決め孔部３２を分担して成形することとして説明したが、図９に示すように、何れか一方の突起部のみで成形してもよい。ここで、図９では、固定型−突起部６０５Ｂのみで位置決め孔部３２を成形する状態を図示している。
また、位置決め孔部３２が第１凹部３２Ａ及び第２凹部３２Ｂを有して基板３に貫通して形成されることとして説明したが、第１凹部３２Ａのみを有して内側面３Ａから厚み方向に凹設されることとしても良い。この場合には、成形型６には固定型−突起部６０５Ｂ及び可動型−突起部６０６Ｂのうち、第１凹部３２Ａを成形する一方の突起部のみが設けられる。
なお、明細書、請求の範囲、図面および要約を含む２０１０年１０月２９日に出願された日本特許出願Ｎｏ．２０１０−２４３６３９号の全ての開示は、そのまま本出願の一部に組み込まれる。
以上のように、本発明は、観測用流路の位置を割り出し可能としつつ、設計の自由度を向上させることのできるマイクロチップ、マイクロチップの成形型及びマイクロチップ製造装置に適している。
２ マイクロチップ
３ 基板
４ フィルム（カバー部材）
６ 成形型
３Ａ 内側面（一方の面）
３Ｂ 外側面（他方の面）
３０ 流路用溝
３２ 位置決め孔部（孔部）
３２Ａ 第１凹部
３２Ｂ 第２凹部
６０ 固定型（第１型）
６１ 可動型（第２型）
６０５Ｂ 固定型−突起部（第１突起部）
６０６Ｂ 可動型−突起部（第２突起部）
３ 基板
４ フィルム（カバー部材）
６ 成形型
３Ａ 内側面（一方の面）
３Ｂ 外側面（他方の面）
３０ 流路用溝
３２ 位置決め孔部（孔部）
３２Ａ 第１凹部
３２Ｂ 第２凹部
６０ 固定型（第１型）
６１ 可動型（第２型）
６０５Ｂ 固定型−突起部（第１突起部）
６０６Ｂ 可動型−突起部（第２突起部）
Claims (6)
- マイクロチップに具備される基板を成形するための成形型において、
前記基板は、
一方の面に流路用溝が形成されるとともに、当該溝に対する位置決め基準用の孔部が当該一方の面から厚み方向に形成されており、
前記一方の面にカバー部材が貼り合わされることで前記マイクロチップを形成するものであり、
当該成形型は、
第１型と、
前記第１型に対して接離可能に設けられた第２型と、を備え、
前記第１型及び前記第２型のうち、前記一方の面を成形する一方の型は、
前記溝を成形する突条と、
少なくとも前記孔部のうち、最も内径の小さくなる最小径部分を成形する柱状の第１突起部と、を有し、
前記第１型及び前記第２型のうち、他方の型は、
前記第１突起部よりも径の大きい柱状に形成されて当該第１突起部の先端に当接し、この第１突起部と協働して前記孔部を前記基板内に貫通して成形する第２突起部を有することを特徴とする成形型。 - 請求項１記載の成形型において、
前記一方の型は、前記第１型であることを特徴とする成形型。 - 請求項１または２記載の成形型において、
前記第１突起部及び前記第２突起部をそれぞれ２つ有することを特徴とする成形型。 - 請求項３記載の成形型において、
２つの前記第１突起部のうち一方の第１突起部は、
当該第１突起部の長さ方向に垂直な断面内で、他方の第１突起部を中心とする円周方向の径が、当該円周方向の交差方向における径よりも小さくなり、かつ、前記他方の第１突起部の径と等しくなるよう形成されており、
２つの前記第２突起部のうち、前記一方の第１突起部に対応する一方の第２突起部は、
当該第２突起部の長さ方向に垂直な断面内で、他方の第２突起部を中心とする円周方向の径が、当該円周方向の交差方向における径よりも小さくなり、かつ、前記他方の第２突起部の径と等しくなるよう形成されていることを特徴とする成形型。 - 基板とカバー部材とが貼り合わされたマイクロチップを製造するマイクロチップ製造装置において、
前記基板は、
一方の面に流路用溝が形成されるとともに、当該溝に対する位置決め基準用の孔部が厚み方向に貫通して形成されており、
当該基板の成形型として、
請求項１〜４の何れか一項に記載の成形型を備えることを特徴とするマイクロチップ製造装置。 - 基板とカバー部材とが貼り合わされたマイクロチップにおいて、
前記基板は、
成形によって形成されることで、
一方の面に流路用溝が形成されるとともに、当該溝に対する位置決め基準用の孔部が厚み方向に貫通して形成されており、
前記孔部は、
前記基板における前記一方の面から他方の面に向かって凹設された第１凹部と、
前記他方の面から前記一方の面に向かって凹設された第２凹部とが連通して形成されており、
前記第２凹部は、前記第１凹部よりも内径が大きく、
前記孔部を２つ有し、前記２つの孔部のうち、一方の孔部は、
当該孔部の深さ方向に垂直な断面内で、他方の孔部を中心とする円周方向の径が、当該円周方向の交差方向における径よりも小さくなり、かつ、前記他方の孔部の径と等しくなるよう形成されていることを特徴とするマイクロチップ。
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