JP5948248B2 - 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
なお、荷重たわみ温度(HDT)とは、ISO規格75−1、75−2(ASTM D648,JIS7191)に規定された、樹脂の熱的特性(耐熱性など)を表す指標の一つであり、試験法規格に決められた荷重を与えた状態で試料の温度を上げていった場合、撓みの大きさが一定の値になる温度を示すものである。本件明細書においては、ISO規格75−2(0.45MPa)での荷重たわみ温度を示すものとする。
このように、フィルムと基板との接合において、流路の形状が正確に保持されるようにすることが必要であることに加え、マイクロチップをPCR法に利用する場合は、チップが高温に曝され、かつ、比較的広い範囲で繰り返し温度変化を受けることになる。このため、従来のマイクロチップでは、流路に変形を生じたり、フィルムに剥がれが生じたりする恐れがあった。
片側の表面に流路用溝が設けられた基板と、当該基板の前記片側の表面に熱接合されたカバー部材と、を備え、
前記カバー部材は、積層された複数の層を備え、隣接する当該層同士を接合することで形成され、
前記カバー部材の複数層のうち、前記基板から最も遠い第1の層を構成する材質の第1荷重たわみ温度は、95℃より高く、
前記カバー部材の複数層のうち、前記基板と接合される第2の層を構成する材質の第2荷重たわみ温度は、前記第1荷重たわみ温度より低いことを特徴とするマイクロチップである。
前記カバー部材の前記第2の層の材質と、前記基板の材質とは同一、又は、同じ種類の樹脂を用いたものであることを特徴としている。
前記基板の前記片側の表面には、前記流路用溝に連通する反応室用凹部が設けられており、前記カバー部材を熱接合することで形成される反応室の容積が、10mm3〜100mm3の範囲内の値であることを特徴としている。
前記第1の層の厚さが、50μm〜200μmの範囲内の値であることを特徴としている。
前記第2の層の厚さが、50μm〜200μmの範囲内の値であることを特徴としている。
前記カバー部材を構成する複数の層が接着剤を介さずに互いに熱融着されていることを特徴としている。
前記第1の層の、前記カバー部材全体の厚みに占める割合が半分以下であることを特徴としている。
前記隣接するカバー部材同士は、接着層を介して接合されることを特徴としている。
前記接着層の厚さが30μm以下であることを特徴としている。
前記第1の層の、前記接着層を除く前記カバー部材全体の厚みに占める割合が半分以下であることを特徴としている。
前記カバー部材の前記基板に対向する面に、導電性の通電部が形成されていることを特徴としている。
95℃より高い第1荷重たわみ温度を有する材質により構成される第1の層と、前記第1荷重たわみ温度より低い第2荷重たわみ温度を有する材質により構成される第2の層とが複数の層の両端に配置されるように積層し、隣接する当該層同士を接合することでカバー部材を形成し、
片側の表面に流路用溝が設けられた基板の当該片側の表面に、前記第2荷重たわみ温度よりも高温、かつ、前記第1荷重たわみ温度よりも低温で、前記カバー部材の前記第2の層を熱接合させることを特徴とするマイクロチップの製造方法である。
前記複数の層を接着層によって接合して前記カバー部材を作製することを特徴としている。
前記複数の層を、接着層を介さずに熱融着して前記カバー部材を作製することを特徴としている。
加熱された熱板によって前記基板と前記カバー部材とを挟み、前記熱板によって圧力を加えて所定時間保持することで、前記基板と前記カバー部材の前記第2の層とを熱接合することを特徴としている。
前記カバー部材の、前記基板と対向する面に、印刷によって導電性の通電部をパターニングすることを特徴としている。
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。
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。
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。
加熱部15は、マイクロチップ2内部の液体試料を複数の設定温度(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)の間で順次切り替えながら加熱することで、PCR法による遺伝子増幅を行う。この加熱部15による液体試料の加熱には、ヒータやペルチエ素子等の通電によって温度を可変に制御できる素子等が用いられる。また、液体試料の冷却には、通水によって温度を低下させる水冷素子が用いられる。この加熱部15は、本実施形態の検査装置1では、マイクロチップ2の後述する反応室201を加熱するように配置される。
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この液体試料に直接電圧を印加するか、或いは、後述の通電部40に接触してこの通電部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。
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)やフォトマル等の受光部などとで構成され、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に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。
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。
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3Cを用いて説明する。
図3Aは、マイクロチップ2を示す平面図であり、図3Bおよび図3Cは、マイクロチップ2を側方から見た内部形状を示す透視図である。
縦40mm、横30mmのサイズで、深さ18μm、幅40μmの流路用溝とこれに接続する深さ18μm、体積40mm3の反応室用凹部(反応室)が表面に設けられた厚さ1.5mmのPMMA樹脂(旭化成製デルペット70NH(商品名))からなる基板を成形により作製した。一方、厚さ125μmのPMMA樹脂フィルム(三菱レイヨン製アクリプレンHBS−006(商品名)、荷重たわみ温度77℃)と、厚さ100μmのポリカーボネートフィルム(三菱エンジニアリングプラスチックス製ユーピロンFE−2000(商品名)、荷重たわみ温度145℃)とを、ポリエステル基材にアクリル系粘着剤を使用した厚さ10μmの3層構成の接着層により接合して、カバー部材となるフィルムを作製した。そして、このフィルムのPMMA樹脂フィルム側が上記基板の流路用溝形成面に向き合うように重ねて、86℃、4kNの条件で熱融着させてマイクロチップを作製した。
[実験例2]
用いる樹脂をポリカーボネート樹脂(帝人化成製パンライトAD−5503(商品名))に変えた以外は、上記実験例1と同様にして、流路用溝などが形成されたポリカーボネート製の基板を作製した。そして、上記実験例1と同様にして作製したフィルムのPMMA樹脂フィルム側が上記基板の流路用溝形成面に向き合うように重ねて、86℃、4kNの条件で熱融着させてマイクロチップを作製した。
上記実験例1と同様の手順で、流路用溝などが形成されたPMMA樹脂製の基板を作製した。また、カバー部材として、厚さ125μmのPMMA樹脂フィルム(三菱レイヨン製アクリプレンHBS−006(商品名))を用い、上記基板の流路用溝形成面に重ねて、78.8℃、2kNの条件で熱融着させてマイクロチップを作製した。
[実験例4]
上記実験例2と同様の手順で、流路用溝などが形成されたポリカーボネート樹脂製の基板を作製した。また、カバー部材として厚さ100μmのポリカーボネートフィルム(帝人化成製ピュアエースC110−100(商品名))を用い、上記基板に重ねて、157℃、0.01kNの条件で熱融着させてマイクロチップを作製した。
2 マイクロチップ
3 基板
3A 内側面
3B 外側面
4 フィルム
4a 低耐熱性フィルム
4b 高耐熱性フィルム
4c 接着層
10 トレイ
11 搬送口
12 操作部
13 表示部
14 送液部
140 マイクロポンプ
141 チップ接続部
142 駆動液タンク
143 駆動液供給部
146 駆動液
15 加熱部
16 検出部
17 駆動制御部
18 電圧印加部
20 微細流路
200 検出領域
201 反応室
21 開口部
30 流路用溝
301 反応室用凹部
31 貫通孔
40 通電部
Claims (16)
- 片側の表面に流路用溝が設けられた基板と、当該基板の前記片側の表面に熱接合されたカバー部材と、を備え、
前記カバー部材は、積層された複数の層を備え、隣接する当該層同士を接合することで形成され、
前記カバー部材の複数層のうち、前記基板から最も遠い第1の層を構成する材質の第1荷重たわみ温度は、95℃より高く、
前記カバー部材の複数層のうち、前記基板と接合される第2の層を構成する材質の第2荷重たわみ温度は、前記第1荷重たわみ温度より低いことを特徴とするマイクロチップ。 - 前記カバー部材の前記第2の層の材質と、前記基板の材質とは同一、又は、同じ種類の樹脂を用いたものであることを特徴とする請求項1に記載のマイクロチップ。
- 前記基板の前記片側の表面には、前記流路用溝に連通する反応室用凹部が設けられており、前記カバー部材を熱接合することで形成される反応室の容積が、10mm3〜100mm3の範囲内の値であることを特徴とする請求項1又は2に記載のマイクロチップ。
- 前記第1の層の厚さが、50μm〜200μmの範囲内の値であることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のマイクロチップ。
- 前記第2の層の厚さが、50μm〜200μmの範囲内の値であることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のマイクロチップ。
- 前記カバー部材を構成する複数の層が接着剤を介さずに互いに熱融着されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のマイクロチップ。
- 前記第1の層の、前記カバー部材全体の厚みに占める割合が半分以下であることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のマイクロチップ。
- 前記隣接するカバー部材同士は、接着層を介して接合されることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のマイクロチップ。
- 前記接着層の厚さが30μm以下であることを特徴とする請求項8に記載のマイクロチップ。
- 前記第1の層の、前記接着層を除く前記カバー部材全体の厚みに占める割合が半分以下であることを特徴とする請求項8又は9に記載のマイクロチップ。
- 前記カバー部材の前記基板に対向する面に、導電性の通電部が形成されていることを特徴とする請求項1〜10の何れか一項に記載のマイクロチップ。
- 95℃より高い第1荷重たわみ温度を有する材質により構成される第1の層と、前記第1荷重たわみ温度より低い第2荷重たわみ温度を有する材質により構成される第2の層とが複数の層の両端に配置されるように積層し、隣接する当該層同士を接合することでカバー部材を形成し、
片側の表面に流路用溝が設けられた基板の当該片側の表面に、前記第2荷重たわみ温度よりも高温、かつ、前記第1荷重たわみ温度よりも低温で、前記カバー部材の前記第2の層を熱接合させることを特徴とするマイクロチップの製造方法。 - 前記複数の層を接着層によって接合して前記カバー部材を作製することを特徴とする請求項12に記載のマイクロチップの製造方法。
- 前記複数の層を、接着層を介さずに熱融着して前記カバー部材を作製することを特徴とする請求項12に記載のマイクロチップの製造方法。
- 加熱された熱板によって前記基板と前記カバー部材とを挟み、前記熱板によって圧力を加えて所定時間保持することで、前記基板と前記カバー部材の前記第2の層とを熱接合することを特徴とする請求項12〜14の何れか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
- 前記カバー部材の、前記基板と対向する面に、印刷によって導電性の通電部をパターニングすることを特徴とする請求項12〜15の何れか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
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