JP5973350B2

JP5973350B2 - マイクロチップ

Info

Publication number: JP5973350B2
Application number: JP2012540855A
Authority: JP
Inventors: 毅彦五島; 幹司関原
Original assignee: Wako Pure Chemical Industries Ltd; Konica Minolta Inc; Fujifilm Wako Pure Chemical Corp
Current assignee: Konica Minolta Inc; Fujifilm Wako Pure Chemical Corp
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2031-10-25
Also published as: WO2012057099A1; JPWO2012057099A1

Description

本発明は、ＰＣＲに利用可能なマイクロチップに関する。

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）、或いはマイクロチップを用いたμＴＡＳ（ＭｉｃｒｏＴｏｔａｌＡｎａｌｙｓｉｓＳｙｓｔｅｍｓ）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、表面に流路用溝及びこの流路用溝により連通された反応室用凹部を有する樹脂製の基板と、流路用溝や反応室用凹部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。このような基板には、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、流路用溝及び反応室用凹部を内側にして、表面に流路用溝及び反応室用凹部を有する基板と、カバー部材とを接合する。このとき、基板とカバー部材とは、熱接合させるのが好ましい。これは、カバー部材と基板との接合に接着剤を用いると、この接着剤が流路や反応室に入り込みやすく、流路を狭めたり、導入された試料と反応したりするという問題が生じることによる。この接合によって、カバー部材が流路用溝及び反応室用凹部の蓋として機能し、流路用溝とカバー部材とによって流路が形成され、また、反応室用凹部とカバー部材とによって反応室が形成される。これにより、内部に流路及び反応室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。

このようなマイクロチップでは、ＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応、polymerase chain reaction）や電気泳動を用いた遺伝子解析を行うこともできる。ＰＣＲ法では、２本鎖ＤＮＡを含む溶液を高温（例えば、約９５度）で加熱することにより１本鎖ＤＮＡに変性させ、その後、この１本鎖ＤＮＡを含む溶液を、例えば、約６０度まで冷却していく。これにより、長い１本鎖ＤＮＡの一部にプライマーが結合する（アニーリング）。この溶液をプライマーの分離が起きず、且つ、ＤＮＡポリメラーゼの活性に適した温度（例えば、約７２度）まで再び加熱すると、プライマーが結合した部分を起点として１本鎖部分と相補的なＤＮＡが合成される。このような加熱／冷却工程を短周期で繰り返すヒートサイクル操作を行うことにより、ＤＮＡ合成を繰り返し、標的ＤＮＡを増幅・培養することができる（遺伝子増幅）。

このＰＣＲが行われるマイクロチップの流路や所定の反応室の位置に合わせてヒータが設けられて、ヒータの温度を適切に変更制御することで、貫通孔から導入された液体試料の加熱及び冷却が行われる。

しかしながら、マイクロチップに用いられる樹脂の多くは、熱伝導性が低い。そこで、特許文献１には、ＰＣＲ反応部を含む基板部分の肉厚を他の部位の肉厚よりも薄くすることにより熱伝導性を高める技術が開示されている。また、特許文献２には、少なくともＰＣＲ用流路部を含む基板部分を薄い板状に構成する技術、及び、流路が切り抜かれたスペーサ樹脂フィルムを２枚の薄い樹脂フィルムで挟むことでＰＣＲに利用可能なマイクロチップを形成し、試料に熱が伝わりやすくする技術が開示されている。

特開２００６−２２３１２６号公報特開２００６−８１４０６号公報

しかしながら、熱応答性を高める目的で反応室全体や、それ以上の範囲に亘って他の部位よりも基板を薄く形成すると、熱接合を行う際に反応室の周縁部で十分なプレスがかからなくなってしまう。その結果、基板とカバー部材との接合が確実に行われなかったり、接合の強度が不足したりすることで、試料が漏出して分析に悪影響を及ぼすという課題が生じる。また、基板を用いずに薄いフィルムのみを用いて熱接合を行うと、熱接合時のプレスの強度が上げられなかったり、フィルムによって反応室や流路が閉塞したりするという課題が生じる。

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、反応室における熱応答性の向上と、カバー部材及び基板の接合強度の確保とを両立することのできるマイクロチップ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、請求項１に記載の発明は、
一方の面に流路用溝及び当該流路用溝により連通された反応室用凹部が設けられた基板と、当該基板の前記一方の面に熱接合されたカバー部材と、を備え、
前記基板には、前記反応室用凹部の一部分のみを含む範囲に亘って他の部分よりも肉厚の薄い薄肉部が設けられており、前記薄肉部の周縁部における前記基板の肉厚が前記周縁部の外周縁に近づくにつれて徐々に厚くなっており、前記反応室用凹部の一部分のみを含む範囲の前記薄肉部について、徐々に肉厚になる前記周縁部が前記反応室用凹部の範囲内に収まるように設けられている
ことを特徴とするマイクロチップである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロチップにおいて、
前記薄肉部は、前記反応室用凹部の範囲内に形成される底円を有する形状である
ことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載のマイクロチップにおいて、
前記薄肉部は、前記基板の他方の面に凹部を設けることによって形成される
ことを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は３記載のマイクロチップにおいて、
前記薄肉部は、前記流路用溝を含まない範囲に設けられる
ことを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロチップにおいて、
前記薄肉部は、前記基板の複数箇所に各々が前記反応室用凹部の一部分のみを含むように形成されている
ことを特徴としている。

本発明によれば、マイクロチップにおいて、反応室における熱応答性の向上と、フィルム及び基板の接合強度の確保とを両立することができるという効果がある。

検査装置の外観構成を示す図である。検査装置の内部構成を示す模式図である。マイクロチップの概略構成を示す平面図である。マイクロチップの側方から見た内部形状を示す透視図である。マイクロチップの側方から見た内部形状を示す透視図である。マイクロチップの概略構成を示す平面図である。マイクロチップの側方から見た内部形状を示す透視図である。マイクロチップの側方から見た内部形状を示す透視図である。マイクロチップの概略構成を示す平面図である。マイクロチップの側方から見た内部形状を示す透視図である。マイクロチップの側方から見た内部形状を示す透視図である。マイクロチップの概略構成の変形例を示す平面図である。マイクロチップの概略構成の変形例を示す断面図である。マイクロチップの概略構成の変形例を示す断面図である。マイクロチップの概略構成の変形例を示す断面図である。マイクロチップの概略構成の変形例を示す断面図である。マイクロチップの概略構成の変形例を示す断面図である。マイクロチップの概略構成の変形例を示す平面図である。マイクロチップの概略構成の変形例を示す断面図である。マイクロチップの概略構成の変形例を示す断面図である。

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。

［第１実施形態］
（１．検査装置）
最初に、本発明の実施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、予め検体や試薬等が注入されたマイクロチップ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。

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、試薬などを注入してある場合には、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良い。或いは、試薬や検体の投入のみにマイクロポンプを使用しても良い。
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。

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。

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内の試料を予め定められた複数の温度（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）に順次加熱／冷却する。この加熱部１５は、ヒータやペルチエ素子などへの通電によって温度を上昇させる加熱素子や、通水によって温度を低下させる水冷素子などにより構成される。加熱素子や水冷素子は、後述する基板３の薄肉部２０２に接するように配置され、後述する基板３の反応室２０１内部の液体試料を加熱することで、ＰＣＲ法による遺伝子増幅を行う。加熱部１５の設定温度は、薄肉部２０２の厚さに依存するが、試料を９５℃に加熱する際には、例えば、設定温度を１１０℃まで上昇させる。また、加熱素子や水冷素子をフィルム４の上側にも設けることで、反応室２０１を挟む形で両側から試料を加熱することとしても良い。

（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、或いは、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。

（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。

（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を示す平面図である。図３Ｂ、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。

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と反応室用凹部３０１とを有している。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を形成し、また、反応室用凹部３０１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と協働して反応室２０１を形成する。反応室２０１は、微細流路２０により連通されている。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。反応室２０１は、検査装置１の加熱部１５による加熱を行うことでＰＣＲを行わせる領域である。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。微細流路２０の断面の形状は矩形状でも良いし、曲面状でも良いが、微細流路２０の両脇部や反応室２０１の周縁部では、熱接合を行う際のプレスの容易性を考慮してフィルム４に対して明確に境界を設けることが好ましい。反応室２０１の形状は、特には限定されないが、本実施形態のマイクロチップ２では、楕円形である。また、反応室２０１（反応室用凹部３０１）の深さは、微細流路２０の深さと同一範囲内の値であることが好ましいが、微細流路２０の深さとは異なる深さにすることが可能である。本実施形態のマイクロチップ２では、反応室２０１の深さは、微細流路２０の深さよりも深く形成されている。

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（たとえば、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。

この反応室２０１の裏側には、空隙部２０３を設けることにより基板３の他の部位に比して肉厚を薄くした薄肉部２０２が形成されている。この薄肉部２０２及び空隙部２０３は、本実施形態のマイクロチップ２では、円柱状に形成されている。また、薄肉部２０２の大きさは、反応室２０１の大きさよりも小さい。

フィルム４は、本発明におけるカバー部材である。カバー部材にも流路用溝や孔を設けても良いが、基板との接合を確実に行うため、カバー部材は、厚くなり過ぎないことが好ましい。検体や試薬、或いは、検査の種類によって必要なときには、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４Ａ及び図４Ｂ、又は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、他の態様としても良い。ここで、図４Ｂ、図５Ｂは、図４Ａ、図５Ａにおいて太線で囲まれた部分を側方から見た内部形状を示す透視図である。図４Ａ、図４Ｂ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、印刷などによりパターンニングすると良い。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４Ｂ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５Ａ、図５Ｂ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５Ｂ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５Ｂ中、右側の矢印記号参照）、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４Ｃ、図５Ｃ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）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の薄肉部の肉厚は、０．１ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましく、即ち、フィルム４に比して厚く設定されることが好ましい。

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。また、基板３に用いられる樹脂は、ＰＣＲ時の加熱温度に対して耐熱性があることが求められる。例えば、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（ＰＭＭＡ）、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。基板３には、例えば、ポリカーボネートが用いられる。基板３及びフィルム４には、同じ材料を用いてもよいし、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（熱接合）。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。好ましくは、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との界面さえ加熱できれば良く、超音波、振動、レーザを用いれば界面のみを加熱できる可能性がある。

上記のように、本発明の実施形態のマイクロチップ２によれば、流路用溝３０及び流路用溝３０により連通された反応室用凹部３０１が設けられた基板３と、この基板３の流路用溝３０及び反応室用凹部３０１が設けられた表面に接合されたフィルム４とを備えることでマイクロチップ２が形成され、基板３には、反応室用凹部３０１（反応室２０１）の一部分のみを含む範囲に亘って基板３の他の部分よりも肉厚の薄い薄肉部２０２が設けられているので、反応室２０１内の液体試料を加熱してＰＣＲを行わせる際に、液体試料に効率よく熱を伝えることができる。また、同時に、この反応室用凹部３０１の周縁部の少なくとも一部は、基板３の通常の厚みで形成されているので、基板３とフィルム４とを熱接合する際に、必要なプレスをかけることができ、従って、基板３とフィルム４との間に十分な接合強度を得ることができる。

また、薄肉部２０２及び空隙部２０３は、反応室用凹部３０１の範囲内に形成可能な最大面積の底円を有する円柱形状とすることで、基板３とフィルム４との間の十分な接合強度を保ち、且つ、容易に加工可能な形状を備えるとともに、反応室用凹部３０１の範囲内に設けられていることで、反応室２０１へ効率よくヒータの熱を伝えることができる。

また、薄肉部２０２は、基板３の流路用溝３０及び反応室用凹部３０１が設けられていない表面に空隙部３０２（凹部）を設けることによって形成することで、容易に形成することができる。

また、薄肉部２０２は、流路用溝３０を含まない範囲に設けられることで、反応室２０１とともに微細流路２０の接合強度も十分に確保することができる。

［変形例１］
次に、上記実施形態のマイクロチップの変形例を説明する。
図６Ａ〜図６Ｃは、変形例１のマイクロチップ２において、反応室２０１ａを含む範囲の平面図と断面図とを示したものである。

図６Ａの平面図に示すように、この変形例１のマイクロチップ２には、２箇所の開口部２１の間に、これらの開口部２１と繋がった反応室２０１ａが設けられている。変形例１のマイクロチップ２における反応室２０１ａの底面の形状は、長方形となっている。また、反応室２０１ａの裏側には、薄肉部２０２ａが設けられている。この薄肉部２０２ａは、その直径が反応室２０１ａの底面の長辺よりも短く、短辺よりも長い。また、微細流路２０の一部が切断線Ｃ１０上で反応室２０１ａの範囲内に含まれている。他の構成は第１実施形態のマイクロチップ２と同一であり、同一の符号を付して名前を省略する。また、マイクロチップ２の下半分の構成は、実施形態のマイクロチップ２と同一であり、記載を省略する。

図６Ｂは、図６Ａの切断線Ｃ１０における変形例１のマイクロチップ２の断面図である。また、図６Ｃは、図６Ａの切断線Ｃ１１における変形例１のマイクロチップ２の断面図である。

図６Ｂに示すように、切断線Ｃ１０上では、左の開口部２１（貫通孔３１）と反応室２０１ａ（反応室用凹部３０１ａ）とが微細流路２０（流路用溝３０）により連通されている。また、反応室２０１ａの上部に薄肉部２０２ａ及び空隙部２０３ａが設けられている。この薄肉部２０２ａの幅は、反応室２０１ａの幅よりも長い。一方、図６Ｃに示すように、切断線Ｃ１１上では、反応室２０１ａの短辺が微細流路２０に繋がっている。また、反応室２０１ａの上部の薄肉部２０２ａの幅は、反応室２０１ａの幅よりも短い。

このように、薄肉部２０２ａが部分的に反応室用凹部３０１ａよりも広い幅を持つ場合でも、反応室用凹部３０１ａ全体ではなく、反応室用凹部３０１ａの一部分のみを含む範囲に亘って他の部分よりも肉厚の薄い薄肉部２０２ａが設けられているので、薄肉部２０２ａの幅が反応室用凹部３０１ａの幅よりも狭い他の反応室２０１ａの周縁部を利用して熱接合の際に十分なプレスをかけることができる。従って、基板３とフィルム４との熱接合を確実に行うことができるとともに、基板３とフィルム４との間の接合強度を確保することができる。また、薄肉部２０２ａの範囲に含まれる微細流路２０を高々極一部とすることによって、反応室２０１ａの周縁部における接合強度と同時に、微細流路２０の接合強度も十分に確保することができる。

［変形例２〜４］
図７Ａ〜図７Ｃは、薄肉部の形状の変形例を図６Ａの切断線Ｃ１０における断面図により示した図である。

図７Ａに示すように、変形例２のマイクロチップ２では、円錐台状の空隙部２０３ｂにより、反応室２０１ａの略中心付近では、基板３の薄肉部２０２ｂにおける肉厚が薄く、薄肉部２０２ｂの周縁部では、反応室２０１ａの略中心からの距離が増加するに従って基板３の肉厚が徐々に厚くなる形状となっている。或いは、空隙部２０３ｂの形状は、角錐台であってもよい。

また、図７Ｂに示すように、変形例３のマイクロチップ２では、半球型の空隙部２０３ｃにより、反応室２０１ａの略中心で最も基板３の肉厚が薄く、薄肉部２０２ｃの周辺部に向かって基板３の肉厚が徐々に厚くなる形状となっている。或いは、空隙部２０３ｃの形状は、放物面、双曲面や楕円面等であってもよい。

これらのように、薄肉部２０２ｃの形状を種々の形状に変更することで、ヒータの形状に適合させたり、反応室２０１ａ内の試料をバランスよく加熱したりすることができる。

また、図７Ｃに示すように、変形例４のマイクロチップ２では、薄肉部２０２ｄの上面に複数の凹凸を設けている。この凹凸の形状は、任意に設定可能である。このような凹凸を設けることで、薄肉部２０２ｄ上面の表面積を増大させ、より効率的に反応室２０１ａ内の試料の加熱を行うことを可能とする。

［変形例５］
図８Ａ〜図８Ｃは、変形例５のマイクロチップにおける基板の反応室周辺に設けられた薄肉部を示す平面図と断面図である。

図８Ａは、変形例５のマイクロチップ２の平面図である。この変形例５のマイクロチップ２では、基板３に８個の薄肉部２０２ｅ〜２０２ｌが設けられている。これらの薄肉部２０２ｅ〜２０２ｌは、何れもその面積が反応室２０１ａよりも小さく、且つ、何れもその薄肉部２０２ｅ〜２０２ｌの一部または全体が反応室２０１ａの上面に位置している。その他の構成は、実施形態のマイクロチップ２と同一であり、同一符号を付して説明を省略する。また、マイクロチップ２の下半分の構成は、実施形態のマイクロチップ２と同一であり、記載を省略する。

図８Ｂは、図８Ａで示された切断線Ｃ１２におけるマイクロチップ２の断面図である。また、図８Ｃは、図８Ａで示された切断線Ｃ１３におけるマイクロチップ２の断面図である。

図８Ｂに示したように、切断線Ｃ１２における断面には、２箇所の薄肉部２０２ｈ、２０２ｉが含まれている。この断面では、この２箇所の薄肉部２０２ｈ、２０２ｉは、反応室２０１ａの周縁部（長辺）を跨いで設けられている。一方、図８Ｃに示したように、切断線Ｃ１３における断面には、薄肉部２０２ｊが含まれている。この薄肉部２０２ｊは、全体が反応室２０１ａの範囲内に位置している。従って、この薄肉部２０２ｊの図８Ａにおける左右及び上である反応室２０１ａの周縁部では、熱接合の際に十分なプレス圧を与えることができる。

このように、薄肉部２０２ｅ〜２０２ｌが、基板３の複数箇所に各々が反応室用凹部３０１ａの一部分のみを含むように形成されることによって、薄肉部の全体面積を反応室用凹部３０１ａの面積に比して大きくしすぎることなく薄肉部を形成して、反応室２０１ａ内の試料をバランス良く加熱することができる。また、特に、薄肉部２０２ｅ〜２０２ｌを何れも円柱形状とすることによって、反応室２０１ａの底面の形状が円形から大きく外れる場合であっても、簡易な加工により薄肉部を容易にバランス良く配置することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、本実施形態では微細流路に繋がった反応室を設けたが、微細流路の一部を反応部として利用する場合でも、当該反応部に対して適用可能である。また、反応室が複数ある場合には、各々の反応室に対して薄肉部を形成することもできる。

また、上記実施の形態では、反応室の裏側に凹部を設けることにより空隙部を形成したが、例えば、折れ曲がった孔を設けることで中空の空隙部を形成することも可能である。

また、上記実施の形態では、ＰＣＲ法を用いる際の加熱について説明を行ったが、ＰＣＲ法以外の用途であっても加熱が必要なものに対しては適用可能である。その他、マイクロチップ上の微細流路や反応室などの配置や開口部の形状など、本発明の実施形態に示した細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

産業上の利用の可能性

本発明は、ＰＣＲに利用可能なマイクロチップに利用することが出来る。

１検査装置
２マイクロチップ
３基板
３Ａ内側面
３Ｂ外側面
４フィルム
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
２１開口部
３０流路用溝
３０１、３０１ａ反応室用凹部
３１貫通孔
４０通電部
２００検出領域
２０１、２０１ａ反応室
２０２、２０２ａ〜２０２ｌ薄肉部
２０３、２０３ａ〜２０３ｌ空隙部

Claims

一方の面に流路用溝及び当該流路用溝により連通された反応室用凹部が設けられた基板と、当該基板の前記一方の面に熱接合されたカバー部材と、を備え、
前記基板には、前記反応室用凹部の一部分のみを含む範囲に亘って他の部分よりも肉厚の薄い薄肉部が設けられており、前記薄肉部の周縁部における前記基板の肉厚が前記周縁部の外周縁に近づくにつれて徐々に厚くなっており、前記反応室用凹部の一部分のみを含む範囲の前記薄肉部について、徐々に肉厚になる前記周縁部が前記反応室用凹部の範囲内に収まるように設けられている
ことを特徴とするマイクロチップ。
前記薄肉部は、前記反応室用凹部の範囲内に形成される底円を有する形状である
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロチップ。
前記薄肉部は、前記基板の他方の面に凹部を設けることによって形成される
ことを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロチップ。
前記薄肉部は、前記流路用溝を含まない範囲に設けられる
ことを特徴とする請求項１又は３記載のマイクロチップ。
前記薄肉部は、前記基板の複数箇所に各々が前記反応室用凹部の一部分のみを含むように形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロチップ。