JPWO2018105608A1 - 粒子捕捉デバイス - Google Patents

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Abstract

第１の基板と、第１の基板の一方側に平行に対向するように配置された第２の基板とを備え、第１の基板は、第１の基板の他方側に開口し、粒子１個を捕捉可能な大きさを有する凹部を複数有しており、凹部は、一方側と他方側とを連通し、粒子の分散媒が移動可能な大きさを有する連通孔を有しており、第１の基板と第２の基板との間は、第１の基板の連通孔を分散媒の流入口とし、第１の基板の一方側の端部を分散媒の流出口とする流路を形成しており、連通孔の開口面積の合計が１ｍｍ２以上１０ｍｍ２未満であり、流出口における流路の断面積が、連通孔の開口面積の合計の０．８倍以上であるか、又は、連通孔の開口面積の合計が１０ｍｍ２以上１０００ｍｍ２以下であり、流出口における流路の断面積が、連通孔の開口面積の合計の０．１倍以上である、粒子捕捉デバイス。

Description

一態様において、本発明は、粒子捕捉デバイスに関する。本願は、２０１６年１２月７日に、日本に出願された特願２０１６−２３７２３７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
細胞等の粒子を捕捉して網羅的に解析する需要がある。例えば、特に創薬分野において、細胞を単一細胞レベルで選別、回収して、選別された細胞を用いる試みがなされている。
細胞を網羅的に捕捉する方法として、例えば、特許文献１には、大きさの異なる特定の細胞を分離する目的で、上表面と下表面に大きさの異なる開口部を有する基板を用い、開口部よりも小さい細胞を通過させ、所望の細胞を開口部に保持させる基板および方法が記載されている。
また、特許文献２には、細胞を捕捉し平面上に整列するための基板として、１個の細胞を隔離して収容するための開口部を複数有し、開口部の底面に細胞が通過できない大きさの貫通孔を複数有する細胞捕捉基板が記載されている。
また、１つの細胞のみが入る大きさのウェルを有するマイクロチップを用いて多数の単一細胞を同時に解析する方法が知られている。例えば、特許文献３には、１つの細胞のみが入る大きさのウェルを有するマイクロウェルアレイと、該マイクロウェルアレイで細胞を培養し、ウェル中に格納された細胞から産生される物質を検出するスクリーニング方法が記載されている。
特公平２−３４５９７号公報 特許第２６６２２１５号公報 特許第４１４８３６７号公報
ところで、発明者らは、粒子１個を捕捉可能な大きさを有する凹部を複数備えた粒子捕捉デバイスを用いて、粒子を捕捉する場合に、粒子が均一に捕捉されない場合があることを見出した。ここで、粒子が均一に捕捉されないとは、粒子捕捉デバイス上の単位領域内に含まれる凹部の全数に対する粒子を捕捉した凹部の数の割合が、領域ごとにばらつくことを意味する。このような背景のもと、本発明は、粒子を均一に捕捉する技術を提供することを目的とする。
１実施形態において、本発明は、第１の基板と、前記第１の基板の一方側に平行に対向するように配置された第２の基板とを備え、前記第１の基板は、前記第１の基板の他方側に開口し、粒子１個を捕捉可能な大きさを有する凹部を複数有しており、前記凹部は、前記一方側と前記他方側とを連通し、前記粒子の分散媒が移動可能な大きさを有する連通孔を有しており、前記第１の基板と前記第２の基板との間は、前記第１の基板の前記連通孔を前記分散媒の流入口とし、前記第１の基板の一方側の端部を前記分散媒の流出口とする流路を形成しており、前記連通孔の開口面積の合計が１ｍｍ２以上１０ｍｍ２未満であり前記流出口における前記流路の断面積が前記連通孔の開口面積の合計の０．８倍以上であるか、又は、前記連通孔の開口面積の合計が１０ｍｍ２以上１０００ｍｍ２以下であり前記流出口における前記流路の断面積が前記連通孔の開口面積の合計の０．１倍以上である、粒子捕捉デバイスである。
１実施形態において、本発明は、第１の基板と、前記第１の基板の一方側に平行に対向するように配置された第２の基板とを備え、前記第１の基板は、前記第１の基板の他方側に開口し、粒子１個を捕捉可能な大きさを有する凹部を複数有しており、前記凹部は、前記一方側と前記他方側とを連通し、前記粒子の分散媒が移動可能な大きさを有する連通孔を有しており、前記第１の基板と前記第２の基板との間は、前記第１の基板の前記連通孔を前記分散媒の流入口とし、前記第１の基板の一方側の端部を前記分散媒の流出口とする流路を形成しており、前記連通孔の開口面積の合計が１ｍｍ２以上であり、前記第１の基板と前記第２の基板との間の距離が１００μｍ以上である、粒子捕捉デバイスである。
１実施形態において、本発明は、第１の基板と、前記第１の基板の一方側に平行に対向するように配置された第２の基板とを備え、前記第１の基板は、前記第１の基板の他方側に開口し、粒子１個を捕捉可能な大きさを有する凹部を複数有しており、前記凹部は、前記一方側と前記他方側とを連通し、前記粒子の分散媒が移動可能な大きさを有する連通孔を有しており、前記第１の基板と前記第２の基板との間は、前記第１の基板の前記連通孔を前記分散媒の流入口とし、前記第１の基板の一方側の端部を前記分散媒の流出口とする流路を形成しており、前記流出口における前記流路の断面積が、前記連通孔の開口面積の合計の０．８倍以上である、粒子捕捉デバイスである。
本発明によれば、粒子を均一に捕捉する技術を提供することができる。
粒子捕捉デバイスの一例を示す概略図である。（ａ）は正面断面図であり、（ｂ）は上面図である。 粒子捕捉デバイスの一例を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、粒子捕捉デバイスの一例を示す斜視図である。 粒子捕捉デバイスの一例を示す概略図である。（ａ）は正面断面図であり、（ｂ）は上面図である。 粒子捕捉デバイスの一例を示す概略図である。（ａ）は正面断面図であり、（ｂ）は上面図である。 （ａ）〜（ｉ）は、粒子捕捉デバイスの製造方法を説明する図である。 比較例１の粒子捕捉デバイスで細胞を捕捉し、蛍光顕微鏡観察を行った結果を示す写真である。
以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一又は対応する符号を付し、重複する説明は省略する。なお、各図における寸法比は、説明のため誇張している部分があり、必ずしも実際の寸法比とは一致しない。
［粒子捕捉デバイス］
１実施形態において、本発明は、第１の基板と、前記第１の基板の一方側に平行に対向するように配置された第２の基板とを備え、前記第１の基板は、前記第１の基板の他方側に開口し、粒子１個を捕捉可能な大きさを有する凹部を複数有しており、前記凹部は、前記一方側と前記他方側とを連通し、前記粒子の分散媒が移動可能な大きさを有する連通孔を有しており、前記第１の基板と前記第２の基板との間は、前記第１の基板の前記連通孔を前記分散媒の流入口とし、前記第１の基板の一方側の端部を前記分散媒の流出口とする流路を形成しており、前記連通孔の開口面積の合計が１ｍｍ２以上１０ｍｍ２未満であり前記流出口における前記流路の断面積が前記連通孔の開口面積の合計の０．８倍以上であるか、又は、前記連通孔の開口面積の合計が１０ｍｍ２以上１０００ｍｍ２以下であり前記流出口における前記流路の断面積が前記連通孔の開口面積の合計の０．１倍以上である、粒子捕捉デバイスを提供する。実施例において後述するように、本実施形態の粒子補足デバイスによれば、粒子を均一に捕捉することができる。
本実施形態の粒子補足デバイスは、第１の基板と、前記第１の基板の一方側に平行に対向するように配置された第２の基板とを備え、前記第１の基板は、前記第１の基板の他方側に開口し、粒子１個を捕捉可能な大きさを有する凹部を複数有しており、前記凹部は、前記一方側と前記他方側とを連通し、前記粒子の分散媒が移動可能な大きさを有する連通孔を有しており、前記第１の基板と前記第２の基板との間は、前記第１の基板の前記連通孔を前記分散媒の流入口とし、前記第１の基板の一方側の端部を前記分散媒の流出口とする流路を形成しており、前記連通孔の開口面積の合計が１ｍｍ２以上であり、前記第１の基板と前記第２の基板との間の距離が１００μｍ以上であってもよい。実施例において後述するように、このような粒子補足デバイスによっても粒子を均一に捕捉することができる。
図１（ａ）及び（ｂ）、図２、図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）及び（ｂ）、図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本実施形態の粒子捕捉デバイスの一例を示す概略図である。図１（ａ）は正面断面図であり、図１（ｂ）は上面図である。また、図２、図３（ａ）〜（ｄ）は、斜視図である。また、図４（ａ）は正面断面図であり、図４（ｂ）は上面図である。また、図５（ａ）は正面断面図であり、図５（ｂ）は上面図である。
本実施形態の粒子捕捉デバイス１００は、第１の基板１０と、第１の基板１０の一方側１１に平行に対向するように配置された第２の基板２０とを備えている。また、第１の基板１０は、第１の基板１０の他方側１２に開口し、粒子１個を捕捉可能な大きさを有する凹部１３を複数有している。また、凹部１３は、一方側１１と他方側１２とを連通し、前記粒子の分散媒が移動可能な大きさを有する連通孔１４を有している。また、第１の基板１０と第２の基板２０との間は、第１の基板１０の連通孔１４を分散媒の流入口とし、第１の基板１０の一方側１１の端部１１ａ及び１１ｂを前記分散媒の流出口とする流路３０を形成している。また、流出口１１ａ及び１１ｂにおける流路３０の断面積の合計は、連通孔１４の開口面積の合計が１ｍｍ２以上１０ｍｍ２未満、例えば２〜８ｍｍ２である場合には、連通孔１４の開口面積の合計の０．８倍以上である。また、流出口１１ａ及び１１ｂにおける流路３０の断面積の合計は、連通孔１４の開口面積の合計が１０ｍｍ２以上１０００ｍｍ２以下、例えば１０〜５００ｍｍ２、例えば１０〜３００ｍｍ２、例えば１０〜１００ｍｍ２、例えば１０〜５０ｍｍ２である場合には、連通孔１４の開口面積の合計の０．１倍以上である。
あるいは、本実施形態の粒子捕捉デバイス１００は、連通孔１４の開口面積の合計が１ｍｍ２以上、例えば１〜１０００ｍｍ２、例えば１〜５００ｍｍ２、例えば１〜３００ｍｍ２、例えば１〜１００ｍｍ２、例えば１〜５０ｍｍ２であり、前記第１の基板と前記第２の基板との間の距離が１００μｍ以上であってもよい。
図１に示す粒子捕捉デバイスの場合、流出口の面積とは、第１の基板１０の一方側１１の端部（１１ａ及び１１ｂ）における流路３０の断面積の合計である。
実施例において後述するように、本実施形態の粒子捕捉デバイスは、連通孔１４の開口面積の合計が１ｍｍ２以上１０ｍｍ２未満である場合に、流出口の面積が連通孔１４の開口面積の合計の０．８倍以上であることにより、粒子を均一に捕捉することができる。また、本実施形態の粒子捕捉デバイスは、連通孔１４の開口面積の合計が１０ｍｍ２以上１０００ｍｍ２以下である場合に、流出口の面積が連通孔１４の開口面積の合計の０．１倍以上であることにより、粒子を均一に捕捉することができる。また、本実施形態の粒子捕捉デバイスは、連通孔１４の開口面積の合計が１ｍｍ２以上であり、第１の基板と第２の基板との間の距離が１００μｍ以上であることにより、粒子を均一に捕捉することができる。
実施例において後述するように、粒子を均一に捕捉することができない場合としては、例えば、粒子捕捉デバイスの中央部では粒子の捕捉率が少なく、粒子捕捉デバイスの端部（流出口に近い部分）では粒子の捕捉率が多くなる場合が挙げられる。より具体的には、図７に示す写真がこのような例である。なお、本明細書において、粒子の捕捉率とは、単位領域内に含まれる凹部の全数に対する粒子を捕捉した凹部の数の割合をいう。また、単位領域は、特に限定されず、例えば顕微鏡で観察した場合の１視野であってもよい。
一方、本実施形態の粒子捕捉デバイスでは、粒子捕捉デバイスの中央部における粒子の捕捉率と、粒子捕捉デバイスの端部における粒子の捕捉率との間にばらつきが小さい。したがって、本実施形態の粒子捕捉デバイスによれば、粒子捕捉デバイスの全体に渡って、粒子を均一に捕捉することができる。本明細書において、「粒子の捕捉率が均一である」とは、「捕捉率のばらつきが小さい」と同義であり、粒子捕捉デバイスの任意の領域間における、粒子の捕捉率の比が、例えば０．７以上、好ましくは０．８以上、より好ましくは０．９以上であることを意味する。
従来のデバイスでは、凹部への細胞等の粒子の捕捉は、粒子の重量による自然落下や遠心力による強制的な落下によって行われていたが、捕捉率が低いことが問題となっていた。これに対し、本実施形態の粒子捕捉デバイスによれば、凹部１３から連通孔１４への液体の流れが生じ得るため、液体の流れにより粒子が容易に凹部に捕捉され、捕捉率が向上する傾向にある。
また、従来のデバイスでは、捕捉した細胞等の粒子の回収を試みる際、凹部からの吸引では粒子そのものを巻き込んだ液体の流れを作ることが難しく、目的粒子の回収の成功率が低いことが問題となっていた。これに対し、本実施形態の粒子捕捉デバイスによれば、凹部１３の連通孔１４を通して流路３０から凹部１３の開口部に向かう液体の流れが生じ得るため、従来のデバイスに比べて、粒子の回収成功率が向上する傾向にある。
（粒子）
本実施形態の粒子捕捉デバイスにおいて、粒子としては特に制限されず、例えば、細胞、細胞塊、樹脂粒子、金属粒子、ガラス粒子、セラミック粒子等が挙げられる。粒子の直径は特に制限されず、例えば約１〜５００μｍであってもよく、例えば約１〜２００μｍであってもよく、例えば約１〜１００μｍであってもよく、例えば約１〜５０μｍであってもよい。本明細書において、粒子の直径とは、粒子の投影面積と同じ面積の円の直径をいうものとする。
（分散媒）
粒子を捕捉するにあたり、粒子は分散媒に懸濁された状態で第１の基板１０の他方側１２から供給される。分散媒としては、特に制限されず、水、緩衝液、等張液、培地等が挙げられ、目的に応じて適宜用いることができる。
（第１の基板）
図１（ａ）に示すように、第１の基板１０は、凹部１３がパターニングされた層１０ａと、連通孔１４がパターニングされた層１０ｂとから形成されていてもよい。基板１０は、例えば図２に示すように、複数個の凹部１３が同一間隔で縦横に配置された構造を有していてもよい。
図２中、Ｂは粒子１個を表す。図２に示すように、凹部１３の形状は、粒子１個を捕捉可能な形状であれば特に制限はない。凹部１３の形状は、円筒形であってもよく、複数の面により構成される多面体（例えば、直方体、六角柱、八角柱等）であってもよく、逆円錐台形であってもよく、逆角錐台形（逆三角錐台形、逆四角錐台形、逆五角錐台形、逆六角錐台形、七角以上の逆多角錐台形）等であってもよく、これらの形状の二つ以上を組み合わせた形状であってもよい。
凹部１３の形状は、例えば、一部が円筒形であり、残りが逆円錐台形であってもよい。凹部１３の形状が円筒形、直方体である場合、凹部１３の底部は通常、平坦であるが、曲面（凸面や凹面）であってもよい。
凹部１３の寸法は、凹部１３に捕捉しようとする粒子の直径と凹部１３の寸法の好適な比を考慮して適宜決定することができる。凹部１３は、パターニングされ、形態、その密度等が制御されていることが好ましい。
また、凹部１３の形状や寸法は、凹部１３に捕捉されるべき粒子の種類（粒子の形状や寸法等）を考慮して、１つの凹部１３に１個の粒子が捕捉されるように、適宜決定することができる。
１つの凹部１３に、１個の粒子が捕捉されるようにするためには、凹部１３の平面形状に内接する最大円の直径が、凹部１３に捕捉しようとする粒子の直径の０．５〜２倍の範囲であることが好ましく、０．８〜１．９倍の範囲であることがより好ましく、０．８〜１．８倍の範囲であることが更に好ましい。
また、凹部１３の深さは、凹部１３に捕捉しようとする粒子の直径の０．５〜４倍の範囲であることが好ましく、０．８〜１．９倍の範囲であることがより好ましく、０．８〜１．８倍の範囲であることが更に好ましい。
例えば、捕捉しようとする粒子が直径約１〜５０μｍの略球形である場合、第１の基板１０の厚さ、凹部１３の数、凹部１３の寸法は以下の通りであることが好ましい。
まず、第１の基板１０の厚さは、１〜１００μｍが好ましく、１０〜５０μｍがより好ましい。また、第１の基板１０が有する凹部１３の数は、特に制限はないが、１ｃｍ２あたり、例えば、２，０００〜１，０００，０００個の範囲であることが好ましい。また、凹部１３の開口率は、製造上の技術的な問題から１００％に満たない場合がある。凹部１３の開口率は、例えば１〜９０％の範囲であることが好ましい。
また、例えば、凹部１３が円筒形の場合、凹部１３の寸法は、直径１〜１００μｍが好ましく、直径２〜５０μｍがより好ましく、直径３〜２５μｍが更に好ましい。また、凹部１３の深さは、１〜１００μｍが好ましく、２〜７０μｍがより好ましく、３〜５０μｍが更に好ましく、４〜３０μｍが特に好ましい。凹部１３の深さが１μｍ以上の場合、粒子を捕捉しやすく、実用化の観点から好ましい。また、凹部１３の深さが１００μｍ以下の場合、複数の粒子が捕捉されるおそれが低い観点から好ましい。
（連通孔）
連通孔１４の寸法は、凹部１３に捕捉しようとする粒子の直径と、凹部１３の寸法と、連通孔１４を移動させるべき粒子の分散媒の特性等を考慮して適宜決定することができる。連通孔１４は、パターニングされ、形態、細孔の径、その密度等が制御されていることが好ましい。連通孔が制御されている場合、粒子の分散媒の透過量の均等性を確保しやすいため好ましい。しかしながら、連通孔１４としては、パターニングにより作製されたものに限られず、例えば、多孔質膜等の多孔質材料を使用して形成したものも使用することができる。
詳細には、連通孔１４の数、位置、形状、大きさ等は、粒子を通過せずに捕捉（凹部１３の内部に格納）することができ、分散媒が移動可能な大きさであれば、特に限定されない。
例えば、図２に示すように、凹部１３が円筒状である場合には、凹部１３の底部に、凹部１３の直径よりも小さい直径の円筒状の連通孔１４を複数個設けてもよい。また、図３に示すように、凹部１３が円筒状である場合には、凹部１３の底部に、図３（ａ）〜（ｄ）の１４ａ〜１４ｄに示すような形状の連通孔を設けてもよい。
例えば、捕捉しようとする粒子が直径約１〜５０μｍの略球形である場合であって、連通孔１４が円筒状である場合、連通孔１４の直径は、１０ｎｍ〜２０μｍが好ましく、５０ｎｍ〜１５μｍがより好ましく、１００ｎｍ〜１０μｍが更に好ましい。連通孔１４が柵状の場合、その幅は１０ｎｍ〜２０μｍが好ましく、５０ｎｍ〜１５μｍがより好ましく、１００ｎｍ〜１０μｍが更に好ましい。連通孔１４が格子状の場合、一辺は１０ｎｍ〜２０μｍが好ましく、５０ｎｍ〜１５μｍがより好ましく、１００ｎｍ〜１０μｍが更に好ましい。
（連通孔の開口面積の合計）
例えば、連通口１４が円筒状である場合、連通口１４の第１の基板と平行な面の断面積は、連通口１４の全体にわたって一定である。この場合、連通口１４の任意の位置における、第１の基板と平行な面の断面積を連通口１４の開口面積とすればよい。
また、連通口１４の第１の基板と平行な面の断面積が一定でない場合、連通口１４の開口面積とは、第１の基板と平行な面の断面積のうち、最も小さい断面積を連通口１４の開口面積とすればよい。
連通口１４の開口面積の合計とは、本実施形態の粒子補足デバイスが有する、全ての連通口１４の開口面積を合計した面積である。
（第２の基板）
図１（ａ）に示すように、本実施形態の粒子捕捉デバイスは、第１の基板１０の一方側１１に平行に対向するように配置された第２の基板２０を備えている。また、第１の基板１０と第２の基板２０との間は、第１の基板１０の連通孔１４を流入口とし、第１の基板１０の一方側１１の端部１１ａ及び１１ｂを流出口とする流路３０を形成している。
図２に示すように、第１の基板１０と第２の基板２０との間には、第１の基板１０を支持するピラー２２が存在していてもよい。ピラー２２が存在する場合、第１の基板１０を支持し、本発明の目的を達成できる限り、ピラー２２の数、位置、形状、大きさ等は特に制限されない。
本実施形態の粒子捕捉デバイスにおいて、流出口の面積は、連通孔１４の開口面積の合計よりも大きくてもよい。ここで、上述したように、図１（ａ）に示す粒子捕捉デバイスの場合、流出口の面積は、第１の基板１０の一方側１１の端部（１１ａ及び１１ｂ）における流路３０の断面積の合計である。
また、連通孔１４を、多孔質膜等の多孔質材料を使用して形成した場合には、多孔質材料の空隙率に基づいて連通孔１４の開口面積を求めることができる。より具体的には、例えば、凹部１３の開口面積の合計と、連通孔１４を形成する多孔質材料の空隙率との積を、連通孔１４の開口面積の合計とみなしてもよい。
本実施形態の粒子捕捉デバイスにおいて、流出口の面積は、連通孔１４の開口面積の合計の１．２倍以上であってもよく、１．５倍以上であってもよく、２倍以上であってもよく、２．５倍以上であってもよく、３倍以上であってもよく、４倍以上であってもよく、５倍以上であってもよい。流出口の面積に上限は特にないが、例えば連通孔１４の開口面積の合計の５０倍程度を上限とするのが実用的である。
実施例において後述するように、流出口の面積が、連通孔１４の開口面積の合計よりも大きい場合、粒子を更に均一に捕捉することができる傾向にある。
また、例えば、捕捉しようとする粒子が直径約１〜５０μｍの略球形である場合、第１の基板１０と第２の基板２０との間の距離は、例えば１００μｍ以上であってもよく、例えば１５０μｍ以上であってもよく、例えば２００μｍ以上であってもよく、例えば２５０μｍ以上であってもよく、例えば３００μｍ以上であってもよく、例えば３５０μｍ以上であってもよい。第１の基板１０と第２の基板２０との間の距離の上限は、粒子捕捉デバイスの性能としては限定されないが、実用性等（分散媒の使用量、観察する顕微鏡のサイズ等）を考慮すると、５ｍｍ以下が好ましい。
実施例において後述するように、第１の基板１０と第２の基板２０との間の距離が上記の範囲にあることにより、粒子を更に均一に捕捉することができる傾向にある。
（材質）
本実施形態の粒子捕捉デバイスの材質は、特に限定されないが、粒子の観察を容易とする観点から、透明性のある材質であることが好ましい。更に、捕捉した粒子を、蛍光観察を指標として観察する場合には、自家蛍光の少ない材質であることが好ましい。
第１の基板１０及び第２の基板２０の具体的な材質としては、例えば、ガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、エポキシ等の、透明性があり、自家蛍光が少ない一般的な樹脂を用いることができる。
また、粒子として細胞を捕捉する場合には、本実施形態の粒子捕捉デバイスの材質は、細胞毒性を有さず、細胞の接着性が低いものであることが好ましい。
本実施形態の粒子捕捉デバイスの材質は、粒子１個を捕捉し得る大きさの凹部１３、及び分散媒が移動可能な大きさの連通孔１４を形成する観点から、微細加工が容易である硬化性樹脂組成物（以下、「感光性樹脂組成物」という場合がある。）を用いて重合したものであることが好ましい。
硬化性樹脂組成物としては、紫外線等の活性エネルギー線を照射することにより架橋して硬化する性質を有するものであり、ネガタイプのフォトレジスト、ネガタイプのドライフィルムレジスト、微細な構造を有する微小樹脂成形等に使用されるものが好ましい。以下、硬化性樹脂組成物をフォトリソグラフィ法によって所望の形状に硬化させた硬化物のことを樹脂パターンという場合がある。
硬化性樹脂組成物を、微小樹脂成形等の用途として使用する場合、まず、樹脂パターンを形成させる基材の表面に硬化性樹脂組成物を塗布し、硬化性樹脂組成物に含まれる溶剤成分を揮発させて樹脂膜を作製する。次いで、その樹脂膜の表面に、形成させるパターンの形状となるフォトマスクを載置し、紫外線等の活性エネルギー線を照射する。その後、現像工程、及び必要に応じてポストベーク工程を経ることにより、基材の表面に樹脂パターンが形成される。この樹脂パターンを、本実施形態の粒子捕捉デバイスに使用することができる。
このような硬化性樹脂組成物としては、例えば、エポキシ官能性ノボラック樹脂と、トリアリールスルホニウム塩等のカチオン系光重合開始剤と、エポキシ官能基と反応可能な希釈剤とを含み、完全に硬化して、剥離しにくい樹脂となる光硬化性組成物；多官能性ビスフェノールＡホルムアルデヒド−ノボラック樹脂と、酸発生剤であるトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートと、溶剤のＰＧＭＥＡとを含み、厚膜形成可能な樹脂となる光硬化性組成物等、微小樹脂成形に一般的に用いられる樹脂組成物を採用できる。
さらに、エポキシ樹脂と特定の酸発生剤とを組み合わせて感光性（硬化性）樹脂組成物を調製し、この硬化性樹脂組成物を使用して樹脂パターンを形成すれば、高感度で、加熱硬化時の体積収縮が小さく、アスペクト比が高い形状の樹脂パターンを形成できる。
硬化性（感光性）樹脂組成物としては、例えば、（ａ）多官能エポキシ樹脂と、（ｂ）カチオン重合開始剤と、を含む感光性樹脂組成物が挙げられる。
《（ａ）多官能エポキシ樹脂》
本実施形態で使用される多官能エポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する樹脂であり、硬化性樹脂組成物で形成された樹脂膜を硬化させるのに十分な数のエポキシ基を１分子中に含むエポキシ樹脂であれば、どのようなエポキシ樹脂でもよい。このような多官能エポキシ樹脂としては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニル型ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。
多官能エポキシ樹脂の１分子中に含まれるエポキシ基の数である官能性は、２以上であることが好ましく、３〜１２であることがより好ましい。多官能エポキシ樹脂の官能性が３以上であることにより、高いアスペクト比と解像性を有する樹脂パターンを形成することができるので好ましく、多官能エポキシ樹脂の官能性が１２以下であることにより、樹脂合成の制御が容易となり、また樹脂パターンの内部応力が過剰に大きくなることを抑制できるので好ましい。
多官能エポキシ樹脂の質量平均分子量は、３００〜５０００であることが好ましく、５００〜４０００であることがより好ましい。多官能エポキシ樹脂の質量平均分子量が３００以上であることにより、硬化性樹脂組成物が活性エネルギー線照射によって硬化する前に熱フローしてしまうことを抑制できる点で好ましく、多官能エポキシ樹脂の質量平均分子量が５０００以下であることにより、パターニング現像時の適当な溶解速度を得ることができる点で好ましい。
感光性樹脂組成物中における上記多官能エポキシ樹脂の含有量は、全固形分中、１０〜９９．９質量％であることが好ましく、３０〜９９．９質量％であることがより好ましい。これにより、基板上にコーティングした際に、高感度で適当な硬度の感光性樹脂膜が得られる。
《（Ｂ）カチオン重合開始剤》
次に、カチオン重合開始剤について説明する。カチオン重合開始剤は、紫外線、遠紫外線、ＫｒＦ、ＡｒＦ等のエキシマレーザー光、Ｘ線、電子線等の活性エネルギー線の照射を受けてカチオンを発生し、そのカチオンが重合開始剤となり得る化合物である。
このようなカチオン重合開始剤としては、例えば、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−メチルフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−（β−ヒドロキシエトキシ）フェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−メチル−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（３−メチル−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−フルオロ４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−メチル−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２，３，５，６−テトラメチル−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２，６−ジクロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２，６−ジメチル−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２，３−ジメチル−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−メチル−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（３−メチル−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−フルオロ４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−メチル−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２，３，５，６−テトラメチル−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２，６−ジクロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２，６−ジメチル−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２，３−ジメチル−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−アセチルフェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−（４−メチルベンゾイル）フェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−（４−フルオロベンゾイル）フェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−（４−メトキシベンゾイル）フェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−ドデカノイルフェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−アセチルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−（４−メチルベンゾイル）フェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−（４−フルオロベンゾイル）フェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−（４−メトキシベンゾイル）フェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−ドデカノイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−アセチルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−（４−メチルベンゾイル）フェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−（４−フルオロベンゾイル）フェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−（４−メトキシベンゾイル）フェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−ドデカノイルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウムパークロレート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロホスフェート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムテトラフルオロボレート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムパークロレート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムｐ−トルエンスルホネート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムカンファースルホネート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロホスフェート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムテトラフルオロボレート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムパークロレート、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニル［４−（フェニルチオ）フェニル］スルホニウムトリフルオロトリスペンタフルオロエチルホスファート、ジフェニル［４−（ｐ−ターフェニルチオ）フェニル］スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニル［４−（ｐ−ターフェニルチオ）フェニル］スルホニウムトリフルオロトリスペンタフルオロエチルホスファート等が挙げられる。これらの化合物のうち、４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート（株式会社ＡＤＥＫＡ製、アデカオプトマーＳＰ−１７２）、ジフェニル［４−（フェニルチオ）フェニル］スルホニウムトリフルオロトリスペンタフルオロエチルホスファート（サンアプロ株式会社製、ＣＰＩ−２１０Ｓ）、ジフェニル［４−（ｐ−ターフェニルチオ）フェニル］スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニル［４−（ｐ−ターフェニルチオ）フェニル］スルホニウムトリフルオロトリスペンタフルオロエチルホスファート（サンアプロ株式会社製、ＨＳ−１ＰＧ）が好ましい。
硬化性樹脂組成物におけるカチオン重合開始剤の含有量は、０．１〜１０質量％が好ましく、０．５〜５質量％であることがより好ましい。硬化性樹脂組成物におけるカチオン重合開始剤の含有量が０．１質量％以上であれば、硬化性樹脂組成物の活性エネルギー線露光による硬化時間を適切なものとすることができるので好ましい。また、硬化性樹脂組成物におけるカチオン重合開始剤の含有量が１０質量％以下であれば、活性エネルギー線による露光後の現像性を良好なものとできるので好ましい。なお、上記含有量は、硬化性樹脂組成物が後述する溶剤成分を含まないとした場合のものである。したがって、硬化性樹脂組成物が後述する溶剤成分を含む場合には、溶剤成分の質量を除いた後におけるカチオン重合開始剤の含有量が上記含有量の範囲となるようにすればよい。その他、硬化性樹脂組成物の詳細については、特開２００８−１８０８７７号公報、特開２０１１−１１１５８８号公報等に記載の当業者公知の方法に基づいて実施可能であることが当業者には当然に理解される。
（変形例）
本実施形態の粒子捕捉デバイスにおいて、第１の基板１０の形状、第２の基板２０の形状、第１の基板１０及び第２の基板２０の配置は図１（ｂ）のものに限られない。例えば、図１（ｂ）では、第１の基板１０及び第２の基板２０はいずれも矩形であるが、第１の基板１０、第２の基板２０は、例えば円形であってもよく、三角形、五角形、六角形、七角形、八角形等の多角形であってもよい。
また、図１（ｂ）では、第１の基板１０は、第２の基板２０の中央に配置され、流出口が１１ａ及び１１ｂの２ヶ所存在しているが、例えば、第１の基板１０は、第２の基板２０と一方の端部を揃えた位置に配置され、流出口が１１ａ又は１１ｂの一方のみ存在していてもよい。
《変形例１》
図４（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態の粒子捕捉デバイスの一例を示す概略図である。図４（ａ）は正面断面図であり、図４（ｂ）は上面図である。
粒子捕捉デバイス４００は、第１の基板１０と、第１の基板１０の一方側１１に平行に対向するように配置された第２の基板２０とを備えている。また、第１の基板１０は、第１の基板１０の他方側１２に開口し、粒子１個を捕捉可能な大きさを有する凹部１３を複数有している。また、凹部１３は、一方側１１と他方側１２とを連通し、前記粒子の分散媒が移動可能な大きさを有する連通孔１４を有している。また、第１の基板１０と第２の基板２０との間は、第１の基板１０の連通孔１４を分散媒の流入口とし、第１の基板１０の一方側１１の端部１１ａを前記分散媒の流出口とする流路３０を形成している。また、流出口１１ａの面積は、凹部１３の開口面積の合計の０．８倍以上である。また、第１の基板１０と第２の基板２０との相対位置は、保持部材４０により位置決めされている。なお、粒子捕捉デバイス４００では、保持部材４０ではなく、基板１０の下部にピラー等を追加することにより、基板２０上に基板１０を保持する構成としてもよい。
図４に示す粒子捕捉デバイスでは、第１の基板１０の平面形状は円形である。また第２の基板２０の平面形状も円形である。このため、図４に示す粒子捕捉デバイスは２層になったシャーレのような形状をしている。
図４に示す粒子捕捉デバイスの場合、第１の基板１０の一方側１１の端部１１ａは、円形の第１の基板１０の円周である。このため、図４に示す粒子捕捉デバイスでは、流出口の面積は、第１の基板１０の円周１１ａにおける流路３０の断面積である。
《変形例２》
図５（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態の粒子捕捉デバイスの一例を示す概略図である。図５（ａ）は正面断面図であり、図５（ｂ）は上面図である。
粒子捕捉デバイス５００は、第１の基板１０と、第１の基板１０の一方側１１に平行に対向するように配置された第２の基板２０とを備えている。また、第１の基板１０は、第１の基板１０の他方側１２に開口し、粒子１個を捕捉可能な大きさを有する凹部１３を複数有している。また、凹部１３は、一方側１１と他方側１２とを連通し、前記粒子の分散媒が移動可能な大きさを有する連通孔１４を有している。また、第１の基板１０と第２の基板２０との間は、第１の基板１０の連通孔１４を分散媒の流入口とし、第１の基板１０の一方側１１の端部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを前記分散媒の流出口とする流路３０を形成している。また、流出口１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの面積の合計は、凹部１３の開口面積の合計の０．８倍以上である。また、第１の基板１０と第２の基板２０との相対位置は、保持部材４０により位置決めされている。なお、粒子捕捉デバイス５００では、保持部材４０ではなく、基板１０の下部にピラー等を追加することにより、基板２０上に基板１０を保持する構成としてもよい。
図５に示す粒子捕捉デバイスでは、第１の基板１０の平面形状は矩形である。また第２の基板２０の平面形状は円形である。
図５に示す粒子捕捉デバイスの場合、第１の基板１０の一方側１１の端部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、それぞれ矩形の第１の基板１０の外周の一辺である。このため、図５に示す粒子捕捉デバイスでは、流出口の面積は、第１の基板１０の外周の辺１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにおける流路３０の断面積の合計である。
《変形例３》
上述した粒子捕捉デバイスは、複数連結されていてもよい。例えば、上述した粒子捕捉デバイス４００又は５００は、複数連結されて、６ウェルプレート型、１２ウェルプレート型、２４ウェルプレート型、４８ウェルプレート型、９６ウェルプレート型、３８４ウェルプレート型、１５３６ウェルプレート型等の形状に形成されていてもよい。特に、粒子として細胞を捕捉する場合、粒子捕捉デバイスのサイズは、実用上の観点から、広く細胞培養等に利用されている、ＳＢＳ規格に準拠したサイズ、スライドグラスサイズ、又は、シャーレのサイズで作製することが好ましい。
［粒子捕捉デバイスの製造方法］
１実施形態において、本発明は、上述した粒子捕捉デバイスの製造方法を提供する。本実施形態の製造方法は、第１の支持体上に、溶解可能な下地膜を形成し、該下地膜上に第１の硬化性樹脂組成物を塗布して第１の硬化性樹脂膜を形成し、該第１の硬化性樹脂膜に連通孔をパターニングして、連通孔がパターニングされた支持層を得る工程１と、前記支持層上に、第２の硬化性樹脂組成物を塗布して第２の硬化性樹脂膜を形成し、該第２の硬化性樹脂膜に凹部をパターニングして、凹部がパターニングされた第１の基板を得る工程２と、前記下地膜を溶解して、前記第１の支持体から前記第１の基板を剥離する工程３と、前記第１の基板と第２の基板とを接合させる工程４と、を含み、前記第１の基板と第２の基板との接合物が粒子捕捉デバイスである。
本実施形態の製造方法において、第２の基板はピラーを有していてもよい。この場合、本実施形態の製造方法は、工程４の前に、第２の基板上に、第３の硬化性樹脂組成物を塗布して第３の硬化性樹脂膜を形成し、該第３の硬化性樹脂膜にピラーをパターニングして、ピラーがパターニングされた第２の基板を得る工程ａを更に備えていてもよい。
（工程１）
本工程では、例えば図６（ａ）に示すように、第１の支持体３１上に、溶解可能な下地膜３２を形成し、該下地膜３２上に、第１の硬化性樹脂組成物を塗布して第１の硬化性樹脂膜１０Ｂを形成し、第１の硬化性樹脂膜１０Ｂを露光した後、現像して、図６（ｃ）に示すような連通孔１４がパターニングされた層１０ｂを形成する。
連通孔１４のパターニング方法は、露光・現像に限られず、インプリント法や誘導自己組織化（Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｓｅｌｆ Ａｓｓｅｍｂｌｙ，ＤＳＡ）技術を用いた方法等も採用できる。また、第１の硬化性樹脂膜１０Ｂの硬化方法は、露光でなくともよく、公知の方法が採用される。
第１の支持体としては、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等を例示することができる。より具体的には、シリコンウェハ、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板や、ガラス基板等が挙げられる。配線パターンの材料としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金等が使用可能である。第１の硬化性樹脂組成物としては、上述した硬化性（感光性）樹脂組成物が挙げられる。
下地膜３２には、ポリビニルアルコール樹脂、デキストリン、ゼラチン、にかわ、カゼイン、セラック、アラビアゴム、澱粉、蛋白質、ポリアクリル酸アミド、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルメチルエーテル、スチレン系エラストマー、メチルビニルエーテルと無水マレイン酸との共重合体、酢酸ビニルとイタコン酸との共重合体、ポリビニルピロリドン、アセチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、アルギン酸ナトリウム等を用いることができる。これらの材料は、同種の液体に可溶な複数の材料の組み合わせであってもよい。下地膜の強度や柔軟性の観点から、下地膜の材料は、例えば、マンナン、キサンタンガム、又はグアーガム等のゴム成分を含んでいてもよい。
（工程２）
本工程では、例えば図６（ｄ）に示すように、層１０ｂ上に、第２の硬化性樹脂組成物を塗布して第２の硬化性樹脂膜１０Ａを形成し、該第２の硬化性樹脂膜１０Ａを露光した後、現像して、層１０ｂ上に、凹部１３がパターニングされた第１の基板１０を得る。
第２の硬化性樹脂組成物としては、上述した硬化性（感光性）樹脂組成物が挙げられる。凹部１３のパターニング方法は、露光・現像に限られず、インプリント法や誘導自己組織化（Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｓｅｌｆ Ａｓｓｅｍｂｌｙ，ＤＳＡ）技術を用いた方法等も採用できる。また、第２の硬化性樹脂組成物の硬化方法は、露光でなくともよく、公知の方法が採用される。
（工程３）
本工程では、例えば剥離剤（例えば、１−メチル−４−イソプロピルシクロヘキサン（ｐ−Ｍｅｎｔｈａｎｅ））に基板ごと浸漬することにより、下地膜３２を溶解し、第１の支持体３１から第１の基板１０を剥離する。
（工程４）
本工程では、上記工程で得られた図６（ｆ）に示す第１の基板１０及び図６（ｇ）に示す第２の基板２０を接合させる。接合する際には、層１０ｂが第２の基板２０と対向するように接合する。接合には、前記硬化性樹脂組成物を接着剤として用いてもよい。図６（ｆ）に示すように、第２の基板２０はピラー２２を有していてもよい。
（工程ａ）
本工程では、例えば図６の（ｉ）に示すように、第２の支持体２０上に、第３の硬化性樹脂組成物を塗布して、第３の硬化性樹脂膜２２Ａを形成し、第３の硬化性樹脂膜２２Ａを露光して現像することにより、図６（ｇ）に示すようなピラーパターン２２を形成する。
ピラーパターン２２の形成は任意であり、本工程は存在しなくてもよい。また、第３の硬化性樹脂組成物の硬化方法は、露光でなくともよく、公知の方法が採用される。支持体２０としては、例えば、電子部品用の基板が使用できるが、捕捉した粒子を観察しやすい観点から透明な基板であることが好ましく、具体的にはガラス基板を採用することが好ましい。第３の硬化性樹脂組成物としては、上述した硬化性（感光性）樹脂組成物が挙げられる。
［粒子の捕捉方法］
１実施形態において、本発明は、上述した粒子捕捉デバイスの流入口に粒子を供給し、流出口から分散媒を流出させる工程を備える、粒子の捕捉方法を提供する。本実施形態の捕捉方法は、粒子を均一に捕捉する方法、均一に捕捉された粒子の製造方法等といいかえることができる。
本実施形態の粒子の捕捉方法において、上述した粒子捕捉デバイスの流入口から供給された粒子は、第１の基板１０に設けられた凹部１３に捕捉される。また、粒子の分散媒は連通孔１４を移動して流路３０を通過し、流出口から排出される。
本実施形態の粒子の捕捉方法では、上述した粒子捕捉デバイスを使用することにより、粒子を均一に捕捉することができる。
本明細書において引用される全ての技術文献は、参照としてその全体が本明細書中に援用される。
本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明するために用いられ、発明を限定する意図として理解されてはならない。異なる定義が明示されていない限り、本明細書で用いられる用語（技術用語及び科学用語を含む。）は、本発明が属する技術分野における当業者によって広く理解されるものと同じ意味を有するものとして解釈され、かつ、理想化され、又は、過度に形式的な意味において解釈されるべきではない。
本明細書で用いられる用語「含む」は、文脈上明らかに異なる理解をすべき場合を除き、記述された事項（部材、工程、要素、数字等）が存在することを意図するものであり、それ以外の事項（部材、工程、要素、数字等）が存在することを排除しない。
本明細書及び特許請求の範囲において、特に明示されていない場合であって、文脈において矛盾しない限り、本明細書及び特許請求の範囲に記載の各名詞が表す対象は、一又は複数存在してもよいことが意図される。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
（第１の基板の製造）
《連通孔パターニング》
シリコン基板上に、下地剤をスピンコータ―（１５００ｒｐｍ、２０秒）で塗布し、ホットプレートにより９０℃で１分間、１２０℃で３分間プリベークし、下地膜を形成した。
該下地膜上に感光性樹脂組成物（特開２００８−１８０８７７号公報、特開２０１１−１１１５８８号公報参照。）をスピンコータ―（３０００ｒｐｍ、２０秒）で塗布し、ホットプレートにより９０℃で３分間プリベークした。その後、ミラープロジェクションマスクアライナー（型式「ＭＰＡ―６００ＦＡ」、キャノン製）を用いてパターン露光（ＧＨＩ線、１５０ｍＪ）を行い、ホットプレートにより９０℃で５分間露光後加熱を行った。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）を用いた浸漬法により、３０秒間の現像処理を行った。次いで、現像後の樹脂パターンを、基板ごと、オーブンを用いて１２０℃で１分間ポストベークし、円筒状の連通孔樹脂パターンを得た。
《凹部パターニング》
上記で得られた連通孔樹脂パターン上に、上記感光性樹脂組成物をスピンコータ―（１０００ｒｐｍ、２０秒）で塗布し、ホットプレートにより９０℃で５分間プリベークした。その後、ミラープロジェクションマスクアライナー（型式「ＭＰＡ―６００ＦＡ」、キャノン製）を用いてパターン露光（ＧＨＩ線、６０ｍＪ）を行い、ホットプレートにより９０℃で５分間露光後加熱を行った。その後、ＰＧＭＥＡを用いた浸漬法により、２分間の現像処理を行なった。次いで、現像後の樹脂パターンを、基板ごと、オーブンを用いて１２０℃で１分間ポストベークし、凹部パターンを得た。凹部は直径１０μｍの円筒状とした。
（第１の基板の剥離）
上記で得られた凹部がパターニングされた第１の基板を、剥離剤に浸漬し、上記下地膜を溶解することにより、シリコン基板から、連通孔樹脂パターン上に凹部パターンが形成された第１の基板を剥離した。
（第２の基板の製造）
ガラス基板上に、上記感光性樹脂組成物をスピンコータ―（１０００ｒｐｍ、２０秒）で塗布し、ホットプレートにより９０℃で５分間プリベークした。その後、平行光露光機（伯東株式会社製、型番ＭＡＴ−２５０１）を用いてパターン露光（ソフトコンタクト、ＧＨＩ線、５００ｍＪ）を行い、ホットプレートにより９０℃で５分間露光後加熱を行った。その後、ＰＧＭＥＡを用いた浸漬法により、２分間の現像処理を行った。次いで、現像後の樹脂パターンを基板ごと、オーブンを用いて１２０℃で１分間ポストベークし、第２の基板上に樹脂パターンを形成した。樹脂パターンは、後述する工程で第１の基板及び第２の基板を接合した場合に、第１の基板と第２の基板との間の距離（以下、「流路高さ」という場合がある。）を規定するものであり、第１の基板と第２の基板との間の距離が１２０μｍとなる樹脂パターンを作製した。なお、流路高さが高い場合（例えば１００μｍ以上）は、上記スピンコーターによる塗布工程を、目標の高さになるまで、繰り返して行った。
（第１の基板及び第２の基板の接合）
上記で得られた第２の基板樹脂パターン上部に接着剤を塗布し、３５℃で１分間プレベークした。その後、上記で得られた第１の基板を連通孔パターンが下になるように第２の基板と接合し、平行光露光機（伯東株式会社製、型番ＭＡＴ−２５０１）を用いて露光（ソフトコンタクト、ＧＨＩ線、６０ｍＪ）を行い、ホットプレートにより３５℃で３分間、９０℃で１分間露光後加熱を行い、接着剤を硬化させることにより第１の基板と第２の基板を接合し、図１（ｂ）に示す形状の実施例１の粒子捕捉デバイスを得た。
第一の基板の厚さは１０μｍであり、凹部間のピッチは７５μｍであり、円筒状の連通孔の直径は２μｍであった。凹部の直径は１０μｍであり、第１の基板と第２の基板との間の距離は１２０μｍであった。また、粒子捕捉デバイスの大きさは、平面図において長さが７５ｍｍ、横幅が２６ｍｍの矩形型であり、厚さは１５ｍｍであった。
実施例１の粒子捕捉デバイスにおいて、流出口の面積は、４．８ｍｍ２であった。なお、流出口の面積は、図１（ｂ）に示す１１ａ及び１１ｂの２ヶ所における流路３０の断面積の合計である。また、連通孔の開口面積の合計は２．７ｍｍ２であった。したがって、流出口の面積は連通孔の開口面積の合計の約１．７８倍であった。
［実施例２〜１１、比較例１〜２］
デバイス形状、凹部の直径、流路高さ、凹部連通孔開口面積の合計、流出口面積を表１に示すものにした以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜８、比較例１〜２の粒子捕捉デバイスを作製した。
デバイス形状が矩形型の粒子捕捉デバイスは、平面図において長さが７５ｍｍ、横幅が２６ｍｍの矩形型であり、厚さは１５ｍｍであった。また、デバイス形状が円型の粒子捕捉デバイスは、外寸の直径が５．３ｍｍの円型であり、厚さは１．３ｍｍであった。
［実験例１］
実施例１〜１１、比較例１〜２の粒子捕捉デバイスに、培地に懸濁したＮａｍａｌｗａ細胞を導入して捕捉した。Ｎａｍａｌｗａ細胞は、予めＣａｌｃｅｉｎ−ＡＭ（同仁化学研究所製）で染色した。粒子捕捉デバイスに導入したＮａｍａｌｗａ細胞の数は、それぞれ、粒子捕捉デバイスの凹部の数と同数にした。
続いて、粒子捕捉デバイスの中央部及び端部について蛍光顕微鏡観察（対物レンズ倍率４倍、型式「ＢＺ−９０００」、キーエンス社）を行い、１視野中の捕捉された細胞の数を測定した。実施例１〜１１、比較例１〜２の粒子捕捉デバイスの測定結果を表１に示す。
表１中、「面積比」は、粒子捕捉デバイスの連通孔の開口面積の合計に対する流出口の面積の比を示す。また、「細胞数比」は、蛍光顕微鏡で観察した場合の１視野中の、粒子捕捉デバイスの端部における細胞数に対する、中央部における細胞数の比を示す。この値は、粒子捕捉デバイスの端部における細胞の捕捉率に対する、中央部における細胞の捕捉率の比と同一である。
また、図７は、一例として、比較例１の粒子捕捉デバイスでＮａｍａｌｗａ細胞を捕捉した後、粒子捕捉デバイスの中央部及び端部について蛍光顕微鏡観察を行った結果を示す写真である。図７に示すように、比較例１の粒子捕捉デバイスでは、粒子捕捉デバイスの位置によって細胞の捕捉率がばらついていた。
本発明によれば、粒子を均一に捕捉する技術を提供することができる。
１０…第１の基板、１０ａ，１０ｂ…層、１０Ａ…第２の硬化性樹脂膜、１０Ｂ…第１の硬化性樹脂膜、１１…一方側、１２…他方側、１３…凹部、１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…連通孔、１１ａ，１１ｂ…端部（流出口）、２０…第２の基板、２２…ピラー、２２Ａ…第３の硬化性樹脂膜、３０…流路、３１…第１の支持体、３２…下地膜、１００，４００，５００…粒子捕捉デバイス、Ｂ…粒子。

Claims (5)

  1. 第１の基板と、前記第１の基板の一方側に平行に対向するように配置された第２の基板とを備え、
    前記第１の基板は、前記第１の基板の他方側に開口し、粒子１個を捕捉可能な大きさを有する凹部を複数有しており、
    前記凹部は、前記一方側と前記他方側とを連通し、前記粒子の分散媒が移動可能な大きさを有する連通孔を有しており、
    前記第１の基板と前記第２の基板との間は、前記第１の基板の前記連通孔を前記分散媒の流入口とし、前記第１の基板の一方側の端部を前記分散媒の流出口とする流路を形成しており、
    前記連通孔の開口面積の合計が１ｍｍ２以上１０ｍｍ２未満であり、前記流出口における前記流路の断面積が、前記連通孔の開口面積の合計の０．８倍以上であるか、又は
    前記連通孔の開口面積の合計が１０ｍｍ２以上１０００ｍｍ２以下であり、前記流出口における前記流路の断面積が、前記連通孔の開口面積の合計の０．１倍以上である、
    粒子捕捉デバイス。
  2. 前記流出口における前記流路の断面積が前記連通孔の開口面積の合計よりも大きい、請求項１に記載の粒子捕捉デバイス。
  3. 前記第１の基板と前記第２の基板との間の距離が１００μｍ以上である、請求項１又は２に記載の粒子捕捉デバイス。
  4. 前記粒子の直径が１〜５００μｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の粒子捕捉デバイス。
  5. 第１の基板と、前記第１の基板の一方側に平行に対向するように配置された第２の基板とを備え、
    前記第１の基板は、前記第１の基板の他方側に開口し、粒子１個を捕捉可能な大きさを有する凹部を複数有しており、
    前記凹部は、前記一方側と前記他方側とを連通し、前記粒子の分散媒が移動可能な大きさを有する連通孔を有しており、
    前記第１の基板と前記第２の基板との間は、前記第１の基板の前記連通孔を前記分散媒の流入口とし、前記第１の基板の一方側の端部を前記分散媒の流出口とする流路を形成しており、
    前記連通孔の開口面積の合計が１ｍｍ２以上であり、
    前記第１の基板と前記第２の基板との間の距離が１００μｍ以上である、
    粒子捕捉デバイス。
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