KR20070110339A - 마이크로 채널 어레이 및 제조 방법, 그리고 이것을 사용한혈액 측정 방법 - Google Patents

마이크로 채널 어레이 및 제조 방법, 그리고 이것을 사용한혈액 측정 방법 Download PDF

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Abstract

복잡한 유로를 간편한 방법으로 구비할 수 있는 마이크로 채널 어레이와 그 제조 방법, 그리고 혈액 측정 방법을 제공한다. 제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 을 접합시킴으로써 형성되고, 표면에 액체 유입구 (1) 및 액체 유출구 (2) 를 구비하고, 내부에 액체 유입구 (1) 에서 액체 유출구 (2) 로 연통되는 공간 구조를 갖는 마이크로 채널 어레이 (100) 로서, 내부 공간 구조는 유입구측 공간 (3) 과, 유출구측 공간 (4) 과, 유입구측 공간 (3) 에 연통되는 상류측 유로 (5) 와, 유출구측 공간 (4) 에 연통되고, 상류측 유로 (5) 와 간극을 가지고 대향하는 하류측 유로 (6) 와, 상류측 유로 (5) 와 하류측 유로 (6) 를 연통시키는 미세 유로 (7) 를 구비하고, 제 1 기판 (10) 및 제 2 기판 (20) 에, 각각 유입구측 공간 (3) 및 유출구측 공간 (4) 을 형성하기 위한 오목부, 그리고 상류측 유로 (5) 및 하류측 유로 (6) 를 형성하기 위한 홈부가 형성되며, 제 2 기판 (20) 에 미세 유로 (7) 를 형성하기 위한 홈부를 형성하였다.
마이크로 채널 어레이, 혈액 측정 방법

Description

마이크로 채널 어레이 및 제조 방법, 그리고 이것을 사용한 혈액 측정 방법{MICROCHANNEL ARRAY AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND BLOOD MEASURING METHOD EMPLOYING IT}
기술분야
본 발명은 마이크로 채널 어레이와 그 제조 방법, 그리고 이것을 사용한 혈액 측정 방법에 관한 것이다.
배경기술
사회가 성숙됨에 따라, 의료ㆍ건강에 대한 가치관은 좁은 범위의 기본적인 건강에서 「풍요롭고 건강한 생활」을 추구하도록 변화되고 있다. 개인의 의식은 의료비의 증대, 치료보다 예방하는 편이 부담이 적고, 건강과 질병의 경계 영역의 사람들이 증가되고 있는 배경 때문에, 치료 의학보다 예방 의학을 중시하는 방향으로 변화되어 가고 있다고 생각된다.
이 때문에, 의료 분야, 그 중에서도 임상 검사 분야에서도, 환자 근처, 예를 들어, 수술실, 베드 사이드 또는 재택 등에서 보다 신속한 검사ㆍ진단을 할 수 있게 되는 무구속적인 검사 시스템, 혈액 등의 검체량이 보다 소량으로 해결되는 무침습 (無侵襲), 또는 저침습 검사 시스템이 요망되고 있다.
혈액 중의 유형 성분인 적혈구, 백혈구, 혈소판의 기능을 측정, 평가하는 것은 건강 관리, 질환의 진단과 치료에 매우 중요하다. 그래서, 종래에는 적혈구 변형능을 측정할 목적에서 뉴클리포어 [Nuclepore] 필터, 니켈 메시 필터 등의 미소한 구멍을 가진 막에 대한 혈액의 통과능이 조사되어 왔다. 또, 혈소판 응집능의 측정에는 응집에 따른 혈소판 부유액의 탁도의 변화를 측정하는 방법이 실시되어 왔다. 또, 백혈구 활성도의 측정에는, 백혈구 활성의 몇 가지 측면에 대응하여, 보이덴 [Boyden] 챔버법, 입자 빈식 (貧食) 시험, 화학 발광 측정법 등이 실시되어 왔다. 이 백혈구 활성도는 감염증, 면역 요법, 면역 억제 요법 등에서 특히 중요하다.
그러나, 상기 측정법은 모두 효율이 나쁘고, 재현성이 낮고, 정량성이 낮거나 하는 등의 문제를 가지고 있어, 중요도에 상응하는 유효한 측정법으로는 될 수 없었다. 또, 종래의 혈소판 응집능 측정법은 시료 조정이 번잡하고, 감도도 충분하지 않다.
또한, 종래의 적혈구 변형능 측정법은, 구멍 또는 홈이 계측 중에 혈액 시료중의 유형 성분에 의해 폐색되어, 신뢰성이 부족하였다. 이 때문에, 결과의 생리학적 또는 진단학적 가치를 저하시키는 것이었다.
그래서, 상기 문제점을 해결하기 위해, 반도체 미세 가공 기술을 사용하여 혈액 필터를 제조하는 기술이 제안되어 있다 (특허 문헌 1). 이 기술은 포토리소그래피법에 의해 실리콘 기판 (제 1 기판 (10)) 상에 패터닝을 실시하고, 웨트 또는 드라이 에칭법에 의해 실리콘 기판 상에 홈을 형성하고, 홈이 형성된 면에 평판인 제 2 기판을 접합시킴으로써 혈액의 유로를 형성하는 방법이다. 이 기술에 의하면, 미세 유로의 유로폭과 유로 깊이의 비, 간격 등을 목적에 맞추어 디자 인할 수 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 제2685544호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
혈액은 혈구 (유형) 성분과, 혈장 (액체) 성분으로 대별되고, 혈구 성분의 비율이 약 40∼45%, 혈장 성분이 약 55∼60% 이다. 혈구 성분에 있어서, 적혈구가 약 96% 를 차지하고, 약 4% 가 백혈구와 혈소판이다. 사이즈는 적혈구가 직경 약 7∼8㎛, 백혈구가 약 12∼14㎛, 혈소판이 약 3㎛ 이다. 상기 특허 문헌 1 에 기재된 반도체 미세 가공 기술을 응용함으로써, 실리콘 기판 상에 적혈구, 백혈구 내지 혈소판의 형상에 각각 적합한 여러 형상, 크기의 미세한 홈을 조형하고, 가공된 기판 상에 중첩되는 평판을 접합시킴으로써 미세한 유로를 배치 형성할 수 있다. 그러나, 실제로는, 미세한 유로 전후에 깊이가 보다 큰 유로나 공간을 형성할 필요가 있다. 이것은 3∼14㎛ 정도의 폭이나 깊이가 미세한 유로에서는, 표면 점성에서 유래하는 저항으로 인하여, 혈액을 흐르게 하는 것이 매우 곤란한 형상이 되기 때문이다. 미량인 혈액 시료는, 건조에 의해 생체 내의 상태를 재현하지 않게 됨과 동시에, 혈전에 의해 미세한 유로를 폐색시킨다.
미세한 유로 전후에 깊이가 보다 큰 유로나 공간을 형성하기 위해서는, 미세한 유로 전후에 보다 큰 유로 또는 오목부를 조형할 필요가 있다. 즉, 깊이 방향으로 다단 구조로 할 필요가 있다. 이 때문에, 얼라인먼트를 사용한 포토리소그래피와 에칭을 2 회 이상 실행해야 한다.
또, 생체 모델의 흐름을 재현하려면, 줄기 혈관이 되는 넓은 유로에서부터, 지류가 되는 가지 유로, 그리고 모세혈관이 되는 미세한 유로를 구비하는 홈을 1 개의 기판 상에 조형할 필요가 생긴다. 이것을 실현시키기 위해서는, 추가로, 얼라인먼트를 사용한 포토리소그래피와 에칭을 반복하여 실시해야 한다. 그러나, 비용면의 문제뿐만 아니라 제조상의 한계에서, 이러한 생체 모델을 재현시킨 흐름을 실현시키는 것은 매우 곤란하다.
또한, 상기에서는, 마이크로 채널 어레이를 혈액 측정에 적용하는 경우에 있어서의 문제점에 대하여 설명했는데, 이에 한정되지 않고, 다른 측정에 적용하는 경우에도 동일한 문제가 생길 수 있다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 보다 복잡한 유로를 간편한 방법으로 구비할 수 있는 마이크로 채널 어레이와 그 제조 방법, 그리고 이것을 사용한 혈액 측정 방법을 제공하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명자들이 예의 검토를 거듭한 결과, 하기의 양태에서 본건 발명의 목적을 달성할 수 있다는 것을 알아냈다.
본 발명에 관련된 마이크로 채널 어레이는, 제 1 기판과 제 2 기판을 밀착 또는 접합시킴으로써 형성되고, 표면에 액체 유입구 및 액체 유출구를 구비하고, 내부에 상기 액체 유입구에서 상기 액체 유출구로 연통되는 내부 공간 구조를 갖는 마이크로 채널 어레이로서, 상기 내부 공간 구조는, 상기 액체 유입구에 연통되는 적어도 1 개의 상류측 유로와, 상기 액체 유출구에 연통되고, 상기 상류측 유로와 간극을 가지고 대향하는 적어도 1 개의 하류측 유로와, 상기 상류측 유로와 상기 하류측 유로를 연통시키고, 상기 상류측 유로 및 상기 하류측 유로에 비해 유로의 단면 중심부에서 당해 유로의 측벽부까지의 최단 거리가 작은 미세 유로를 구비하고, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 밀착 또는 접합시키는 면측 각각에 상기 상류측 유로 및 상기 하류측 유로를 형성하기 위한 홈부가 형성되며, 상기 제 2 기판에 있어서, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 밀착 또는 접합시키는 면측에, 상기 미세 유로를 형성하기 위한 홈부가 형성된 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 관련된 마이크로 채널 어레이에 의하면, 제 1 기판 및 제 2 기판 각각에 미세 가공을 실시하고 있기 때문에, 보다 복잡한 유로를 제공할 수 있다.
본 발명에 관련된 마이크로 채널 어레이의 제조 방법은, 기판 상에 레지스트에 의해 패턴 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 형성된 상기 레지스트 패턴에 따라 금속을 부착시켜 금속 구조체를 형성하는 단계와, 상기 금속 구조체를 주형으로 하여 성형체를 형성하는 단계에 의해, 제 1 기판 및 제 2 기판을 각각 형성하고, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 밀착 또는 접합시키는 것이다.
본 발명에 관련된 마이크로 채널 어레이의 제조 방법에 의하면, 제 1 기판 및 제 2 기판 각각에 미세 가공을 실시하고, 이들을 밀착 또는 접합시키고 있기 때문에, 1 개의 기판에만 미세 가공을 실시하는 경우에 비해 보다 복잡한 유로를 제공할 수 있다. 또, 얼라인먼트의 공정을 삭제 또는 삭감할 수 있기 때문에, 저비용화도 실현시킬 수 있다.
본 발명에 관련된 제 1 양태의 혈액 측정 방법은, 상기 양태의 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 마이크로 채널 어레이의 액체 유입구에서, 혈액 시료를 적어도 함유하는 시료를 상기 마이크로 채널 어레이 내의 내부 공간 구조에 형성된 미세 유로로 흐르게 하여, 당해 미세 유로를 통과하는 상기 혈액의 각 혈액 성분 상태를 측정하고, 당해 측정에 의해 상기 혈액의 각 혈액 성분의 흐름 특성 또는 활성도를 구하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 관련된 제 2 양태의 혈액 측정 방법은, 상기 양태의 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 상기 마이크로 채널 어레이 내에 형성된 미세 유로의 유입구, 유출구 사이에 생리 활성 물질의 농도차를 형성함으로써, 상기 미세 유로를 통하여 백혈구의 이동을 일으키고, 그 후, 상기 미세 유로의 유입구, 유출구, 또는 상기 미세 유로에서의 백혈구 분획의 수의 증감, 또는 백혈구에 의한 유로의 폐색 상황을 측정하고, 이로써 백혈구 분획의 유주능 (遊走能), 점착능을 구하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 관련된 제 3 양태의 혈액 측정 방법은, 상기 양태의 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 발광 또는 형광 물질로 상기 혈액의 각 혈구 세포 또는 액체 성분 중 어느 하나를 발색시키고, 상기 마이크로 채널 어레이의 액체 유입구에서, 혈액 시료를 적어도 함유하는 시료를 상기 마이크로 채널 어레이 내의 내부 공간 구조에 형성된 미세 유로로 흐르게 하여, 당해 미세 유로를 통과하는 상기 혈액의 각 혈액 성분의 광 강도를 측정하고, 당해 광 강도의 값으로부터 당해 측정된 혈액 성분의 활성도를 구하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 관련된 제 4 양태의 혈액 측정 방법은, 상기 양태의 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 상기 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조의 벽면의 적어도 일부에 금 등의 박막을 퇴적시키고, 마이크로 채널 어레이의 액체 유입구에서, 혈액 시료를 적어도 함유하는 시료를 상기 마이크로 채널 어레이 내의 내부 공간 구조에 형성된 미세 유로로 흐르게 하여, 당해 미세 유로의 통과 전후에 있어서의 유전율 변화를, 표면 플라즈몬 공명 (Surface Plasmon Resonance) 현상에 의한 반사광 강도의 변화로 측정하고, 당해 측정값으로부터 혈구 성분의 활성도를 구하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 관련된 제 5 양태의 혈액 측정 방법은, 상기 양태의 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 상기 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조의 벽면 중 어느 하나에 초음파에 의한 미약한 주파수 변화폭을 검출하는 센서를 배치하고, 마이크로 채널 어레이의 액체 유입구에서, 혈액 시료를 적어도 함유하는 시료를 상기 마이크로 채널 어레이 내의 내부 공간 구조에 형성된 미세 유로로 흐르게 하여, 당해 미세 유로의 통과 전후에 있어서의 주파수 변화를 측정하고, 당해 측정값으로부터 혈구 성분의 활성도를 구하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 관련된 제 6 양태의 혈액 측정 방법은, 상기 양태의 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 상기 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조의 벽면 중 어느 하나에 FET 센서를 배치하고, 마이크로 채널 어레이의 액체 유입구에서, 혈액 시료를 적어도 함유하는 시료를 상기 마이크로 채널 어레이 내의 내부 공간 구조에 형성된 미세 유로로 흐르게 하여, 당해 미세 유로의 통과 전후에 있어서의 미약한 전기적 변위량을 측정하고, 당해 측정값으로부터 혈구 성분의 활성도를 구하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 관련된 제 7 양태의 혈액 측정 방법은, 상기 양태의 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 상기 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조의 벽면 중 어느 하나에 전극을 배치하고, 또한 시약을 고정화시키고, 마이크로 채널 어레이의 액체 유입구에서, 혈액 시료를 적어도 함유하는 시료를 상기 미세 유로로 흐르게 함으로써 상기 혈액 시료와 상기 시약을 혼합시키고, 그 화학 변화 후의 미약한 전기적 변위량을 측정함으로써, 생화학 데이터를 구하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 관련된 제 8 양태의 혈액 측정 방법은, 상기 양태의 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 상기 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조의 벽면의 적어도 일부에 시약을 고정화시키고, 마이크로 채널 어레이의 액체 유입구에서, 혈액 시료를 적어도 함유하는 시료를 상기 미세 유로로 흐르게 함으로써 상기 혈액 시료와 상기 시약을 혼합시키고, 그 후 상기 마이크로 채널 어레이에 광을 조사하고, 광 조사 전후의 변량을 측정함으로써 생화학 데이터를 구하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 관련된 혈액 측정 방법에 의하면, 미세 유로를 흐르는 혈액 성분의 흐름 특성이나 활성도를 구함으로써, 생체 내의 미소 순환계의 흐름을 추측할 수 있다. 그리고, 그 흐름이나 폐색 상태로부터 생활 습관병의 발증을 예측하 여 생활 지도를 할 수 있게 된다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 보다 복잡한 유로를 간편한 방법에 의해 구비할 수 있는 마이크로 채널 어레이, 그 제조 방법, 그리고 이것을 사용한 혈액 측정 방법을 제공할 수 있다는 우수한 효과가 있다.
도면의 간단한 설명
도 1A 는 본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이의 사시도이다.
도 1B 는 도 1A 의 부분 확대 사시도이다.
도 2A 는 본 실시형태 (실시예) 에 관련된 마이크로 채널 어레이의 제 1 기판의 상면도이다.
도 2B 는 도 2A 의 ⅡB-ⅡB' 절단부 단면도이다.
도 3A 는 본 실시형태 (실시예) 에 관련된 마이크로 채널 어레이의 제 2 기판의 상면도이다.
도 3B 는 도 3A 의 ⅢB-ⅢB' 절단부 단면도이다.
도 4A 는 본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이의 제조 공정을 나타내는 설명도이다.
도 4B 는 본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이의 제조 공정을 나타내는 설명도이다.
도 4C 는 본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이의 제조 공정을 나타내는 설명도이다.
도 4D 는 본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이의 제조 공정을 나타내는 설명도이다.
도 4E 는 본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이의 제조 공정을 나타내는 설명도이다.
도 4F 는 본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이의 제조 공정을 나타내는 설명도이다.
도 4G 는 본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이의 제조 공정을 나타내는 설명도이다.
도 4H 는 본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이의 제조 공정을 나타내는 설명도이다.
도 5A 는 본 실시예에 관련된 마이크로 채널 어레이 B 의 제 1 기판의 상면도이다.
도 5B 는 도 5A 의 VB-VB' 절단부 단면도이다.
도 6 은 본 실시예에 관련된 마이크로 채널 어레이 C 의 제 1 기판의 상면도이다.
도 7 은 본 실시예에 관련된 마이크로 채널 어레이 C 의 제 2 기판의 상면도이다.
도 8A 는 본 실시예에 관련된 마이크로 채널 어레이 D 의 제 2 기판의 상면도이다.
도 8B 는 도 8A 의 ⅧB-ⅧB' 절단부 단면도이다.
도 9 는 혈액 측정 시험에 있어서, 미세 유로를 통과하는 유동 화상이다.
도 10A 는 비교예에 관련된 마이크로 채널 어레이 X 의 제 1 기판의 상면도이다.
도 10B 는 도 10A 의 XB-XB' 절단부 단면도이다.
*부호의 설명*
1 : 액체 유입구
2 : 액체 유출구
3 : 유입구측 공간
4 : 유출구측 공간
5 : 상류측 유로
6 : 하류측 유로
7 : 미세 유로
10 : 제 1 기판
11 : 제방부
13 : 유입구측 제 1 공간
14 : 유출구측 제 1 공간
15 : 상류측 제 1 홈군
16 : 하류측 제 1 홈군
18 : 제 1 위치 맞춤부
19 : 제 2 위치 맞춤부
20 : 제 2 기판
23 : 유입구측 제 2 오목부
24 : 유출구측 제 2 오목부
25 : 상류측 제 2 홈군
26 : 하류측 제 2 홈군
27 : 미세홈군
28 : 제 3 위치 맞춤부
29 : 제 4 위치 맞춤부
31 : 기판
32 : 제 1 레지스트층
33 : 마스크 A
34 : 제 2 레지스트층
35 : 마스크 B
36 : 레지스트 패턴
37 : 도전성막
38 : 금속 구조체
39 : 수지제 플레이트
100 : 마이크로 채널 어레이
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명을 적용한 실시형태의 일례에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명의 취지에 합치되는 한, 다른 실시형태도 본 발명의 범주에 속할 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
[마이크로 채널 어레이]
도 1A 는 본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이의 사시도이고, 도 1B 는 본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이의 부분 확대 사시도이다. 본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이 (100) 는, 도 1A 에 나타내는 바와 같이, 제 1 기판 (10), 제 2 기판 (20), 액체 유입구 (1), 액체 유출구 (2) 를 구비하고 있다. 또, 도 1B 에 나타내는 바와 같이, 내부에 내부 공간 구조인 유입구측 공간 (3), 유출구측 공간 (4), 상류측 유로 (5), 하류측 유로 (6), 미세 유로 (7) 를 구비하고 있다. 이들 내부 공간 구조는 액체 유입구 (1) 에서 액체 유출구 (2) 까지 연통된 구조로 되어 있다. 또한, 도 1B 에서는, 설명의 편의상, 후술하는 위치 맞춤부의 도시를 생략하였다.
마이크로 채널 어레이 (100) 는, 제 1 기판 (10) 및 제 2 기판 (20) 각각의 주면이 서로 밀착 또는 접합되어 일체적으로 구성되어 있다. 제 1 기판 (10) 및 제 2 기판 (20) 의 재질로는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 유리 기판, 실리콘 기판, 수지로 이루어지는 기판을 사용할 수 있다. 바람직하게는 수지로 이루어지는 기판을 사용한다. 그 이유에 대해서는 후술한다. 본 실시형태에서는, 제 1 기판 (10) 및 제 2 기판 (20) 으로서 모두 수지로 이루어지는 기판을 사용하고, 종 15㎜, 횡 15㎜, 두께 1㎜ 인 것을 사용하였다.
액체 유입구 (1) 및 액체 유출구 (2) 는 제 2 기판 (20) 의 표면 상에 형성 되어 있다. 본 실시형태에서는, 액체 유입구 (1) 는 제 2 기판 (20) 의 1 변 근방에, 액체 유출구 (2) 는 액체 유입구 (1) 가 형성되어 있는 1 변 근방과 대향하는 1 변 근방에 형성되어 있다. 액체 유입구 (1) 는 혈액 시료 등을 주입하기 위한 입구부이다. 본 실시형태에서는, 액체 유입구 (1) 및 액체 유출구 (2) 의 외경을 1.6㎜ 로 하였다.
유입구측 공간 (3) 은 액체 유입구 (1) 와 연통되고, 유출구측 공간 (4) 은 액체 유출구 (2) 와 연통되도록 구성되어 있다. 상류측 유로 (5) 및 하류측 유로 (6) 는 서로 평행하게 그리고 교대로 복수 형성되어 있다. 그리고, 인접하는 상류측 유로 (5) 와 하류측 유로 (6) 를 연통시키기 위한 미세 유로 (7) 가, 상류측 유로 (5) 와 하류측 유로 (6) 에 대략 직교하는 방향으로 복수 형성되어 있다. 상류측 유로 (5) 는 유입구측 공간 (3) 의 1 측면부와 연결되고, 하류측 유로 (6) 는 유출구측 공간 (4) 의 1 측면부와 연결되어 있다. 이러한 구성에 의해, 혈액 시료 등은, 원류가 되는 액체 유입구 (1) 로부터 유입구측 공간 (3) 을 통과하여, 상류측 유로 (5), 미세 유로 (7), 하류측 유로 (6) 를 통과하고, 또한 유출구측 공간 (4) 을 통과하여 액체 유출구 (2) 에까지 이른다. 미세 유로 (7) 는 혈액 시료의 흐름, 폐색의 모습 등을 관찰하는 역할을 담당한다. 이에 대해서는 이후에 상세히 서술한다.
다음으로, 상기 제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 의 구조에 대하여 상세히 서술한다. 도 2A 는 본 실시형태에 관련된 제 1 기판 (10) 의 제 2 기판 (20) 과 접합하는 면측의 상면도, 도 2B 는 ⅡB-ⅡB' 절단부 단면도이다. 또, 도 3A 는 본 실시형태에 관련된 제 2 기판 (20) 의 제 1 기판 (10) 과 접합하는 면측의 상면도이고, 도 3B 는 ⅢB-ⅢB' 절단부 단면도이다.
제 1 기판 (10) 에 있어서의 제 2 기판 (20) 과 대향하는 측의 면상에는, 도 2A 에 나타내는 바와 같은 홈부 및 오목부 영역이 형성되어 있다. 구체적으로는, 유입구측 제 1 오목부 (13), 유출구측 제 1 오목부 (14), 상류측 제 1 홈군 (15), 하류측 제 1 홈군 (16), 제 1 위치 맞춤부 (18), 제 2 위치 맞춤부 (19) 가 형성되어 있다. 이들 오목부 및 홈부의 깊이는 모두 일정 (본 실시형태에서는 300㎛) 하게 하였다. 이로써, 제조 공정을 단축화시켜 저비용화를 실현시킬 수 있다. 또한, 여기에서 「깊이」란, 기판의 두께 방향에 대한 길이를 말한다.
유입구측 제 1 오목부 (13) 는 제 1 기판 (10) 의 1 변 근방에 형성되고, 유출구측 제 1 오목부 (14) 는 유입구측 제 1 오목부 (13) 가 형성된 1 변과 대향하는 1 변 근방에 형성되어 있다. 유입구측 제 1 오목부 (13) 는 제 2 기판 (20) 과 접합 또는 밀착되었을 때에, 액체 유입구 (1) 로부터 주입된 혈액 시료 등이 최초로 통과하는 영역으로서, 유입구측 공간 (3) 의 일부를 형성하고 있다. 유출구측 제 1 오목부 (14) 는 제 2 기판 (20) 과 접합 또는 밀착되었을 때에, 유로 등을 통과한 혈액 등이 출구부인 유출구에 이르기 직전에 통과하는 영역으로서, 유출구측 공간 (4) 의 일부를 형성하고 있다.
상류측 제 1 홈군 (15) 및 하류측 제 1 홈군 (16) 은 각각 3 개씩 있으며, 교대로 그리고 서로 평행하게 형성되어 있다. 상류측 제 1 홈군 (15) 및 하류측 제 1 홈군 (16) 각각의 유로폭은 300㎛ 로 하였다. 이후의 설명에서, 상류 측 제 1 홈군 (15) 과 제 1 하류측 홈군 (16) 의 간극 부분을 제방부 (11) 라고 부른다. 3 개의 상류측 제 1 홈군 (15) 은, 유입구측 제 1 오목부 (13) 에서의 유출구측 제 1 오목부 (14) 와 대향하는 측의 1 변측에서 유입구측 제 1 오목부 (13) 와 접속되어 있다. 동일하게, 3 개의 하류측 제 1 홈군 (16) 은, 유출구측 제 1 오목부 (14) 에서의 유입구측 제 1 오목부 (13) 와 대향하는 측의 1 변측에서 유출구측 제 1 오목부 (14) 와 접속되어 있다. 상류측 제 1 홈군 (15) 은, 제 2 기판 (20) 과 접합 또는 밀착되었을 때에 형성되는 상류측 유로 (5) 의 일부이다. 또, 제 1 하류측 홈군 (16) 은, 제 2 기판 (20) 과 접합 또는 밀착되었을 때에 형성되는 하류측 유로 (6) 의 일부이다.
상류측 유로 (5) 및 하류측 유로 (6) 의 유로폭, 유로 깊이는, 측정 대상으로 하는 시료를 스무스하게 흐르게 하고, 또한 건조에 의한 시료의 응고나 실활 (失活) 등을 방지하는 것을 목적으로, 각각 20∼1,000㎛ 의 범위로 하는 것이 바람직하고, 30∼500㎛ 의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다. 상류측 유로 (5) 및 하류측 유로 (6) 의 유로폭, 유로 깊이의 비는, 측정 대상으로 하는 시료의 점성에 따라 1:10∼10:1 의 범위에서 선택하는 것이 바람직하다.
제 1 위치 맞춤부 (18), 제 2 위치 맞춤부 (19) 는 제 2 기판 (20) 과 위치를 맞추기 위한 부위이다. 본 실시형태에서는, 상류측 제 1 홈군 (15) 및 하류측 제 1 홈군 (16) 의 외측에, 이들과 평행한 방향에 오목부 형상으로 형성하였다.
이어서, 제 2 기판 (20) 에 대하여 설명한다. 제 2 기판 (20) 은, 도 3A 및 도 3B 에 나타내는 바와 같이, 홈부 및 오목부 영역을 구비하고 있다. 구체 적으로는, 액체 유입구 (1), 액체 유출구 (2), 유입구측 제 2 오목부 (23), 유출구측 제 2 오목부 (24), 상류측 제 2 홈군 (25), 하류측 제 2 홈군 (26), 미세홈군 (27), 제 3 위치 맞춤부 (28), 제 4 위치 맞춤부 (29) 를 구비하고 있다. 또, 유입구측 제 2 오목부 (23), 유출구측 제 2 오목부 (24), 상류측 제 2 홈군 (25), 하류측 제 2 홈군 (26), 미세홈군 (27) 의 오목부 또는 홈부 깊이는 모두 5㎛ 로 하였다. 이로써, 제조 공정의 단축화, 저비용화를 달성할 수 있다. 또, 제 3 위치 맞춤부 (3) 및 제 4 위치 맞춤부는, 상기 제 1 위치 맞춤부, 제 2 위치 맞춤부와 끼워 맞추도록 볼록 패턴으로 하였다.
유입구측 제 2 오목부 (23) 는, 제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 이 대향하여 접합 또는 밀착되었을 때에, 유입구측 제 1 오목부 (13) 와 중첩되도록 구성되어 있다. 또, 유출구측 제 2 오목부 (24) 는, 제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 이 대향하여 접합 또는 밀착되었을 때에, 유출구측 제 1 오목부 (14) 와 중첩되도록 구성되어 있다. 즉, 유입구측 제 2 오목부 (23) 는 제 2 기판 (20) 의 1 변 근방에 형성되고, 유출구측 제 2 오목부 (24) 는 유입구측 제 2 오목부 (23) 가 형성된 1 변과 대향하는 1 변 근방에 형성되어 있다. 그리고, 제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 을 밀착 또는 접합시켰을 때에, 유입구측 제 1 오목부 (13) 와 유입구측 제 2 오목부 (23) 에 의해 유입구측 공간 (3) 이 형성된다. 또, 유출구측 제 1 오목부 (13) 와 유출구측 제 2 오목부 (24) 에 의해 유출구측 공간 (4) 이 형성된다.
액체 유입구 (1) 및 액체 유출구 (2) 는, 도 3B 에 나타내는 바와 같이, 제 2 기판 (20) 에서의 제 1 기판 (10) 이 대향하는 면과는 반대측 면에서, 각각 유입구측 제 2 오목부 (23) 의 바닥면 및 유출구측 제 2 오목부 (24) 의 바닥면까지 연통되는 관통 구멍을 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, 관통 구멍의 직경을 1.6㎜ 로 하였다.
상류측 제 2 홈군 (25) 은, 제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 이 대향하여 접합 또는 밀착되었을 때에, 상류측 제 1 홈군 (15) 과 대향하는 위치에서 중첩되도록 형성되어 있다. 즉, 3 개의 평행한 유로가, 유입구측 제 2 오목부 (23) 에 있어서의 유출구측 제 2 오목부 (24) 와 대향하는 측의 1 변측에서, 유입구측 제 2 오목부 (23) 와 접속되어 있다. 한편, 하류측 제 2 홈군 (26) 은, 제 1 기판 (10) 및 제 2 기판 (20) 이 대향하여 접합 또는 밀착되었을 때에, 하류측 제 1 홈군 (16) 과 대향하는 위치에서 중첩되도록 형성되어 있다. 3 개의 평행한 유로가, 유출구측 제 2 오목부 (24) 에 있어서의 유입구측 제 2 오목부 (24) 와 대향하는 측의 1 변측에서, 유입구측 제 2 오목부 (24) 와 접속되어 있다.
미세홈군 (27) 은 상류측 제 2 홈군 (25) 및 하류측 제 2 홈군 (26) 사이를 연통시키도록, 이들 사이의 간극에 배치되어 있다. 미세홈의 폭은, 본 실시형태에서는 6㎛ 로 하였다. 미세홈군 (27) 은, 제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 을 밀착 또는 접합시킴으로써, 제 1 기판 (10) 의 제방부 (11) 와 대향되고, 미세 유로 (7) 를 형성한다. 미세 유로 (7) 는 상류측 제 2 홈군 (25) 및 하류측 제 2 홈군 (26) 에 대해 대략 직교하는 방향으로 형성되어 있다. 이와 같이 함으로써, 상류측 유로로부터 유입된 혈액 시료를, 보다 많은 미세한 유로에 흐르 게 할 수 있게 되어, 측정자는, 미세 유로의 전체적인 상태로부터 혈액 시료의 흐름, 폐색 상태 등을 파악할 수 있다. 따라서, 보다 적확한 혈액 측정을 할 수 있다. 단, 미세 유로 (7) 의 방향은, 상류측 유로 (5) 에 대해 대략 직교하는 형태에 한정되는 것은 아니며, 사용하는 목적, 용도에 따라 직교한 방향으로부터 기울어진 것이어도 지장없다. 인접하는 미세홈 (27) 끼리를 사이에 둔 격벽의 길이는 적절히 변경할 수 있다. 이로써, 미세 유로 (7) 의 유로 길이를 적절히 변경할 수 있다.
혈액 시료는, 피험자로부터 채혈될 때, 항혈액 응고제인 헤파린 등을 첨가한 시스템에서도, 재료나 공기에 접촉함으로써 응집되는 것을 생각할 수 있다. 미세홈군 (27) 의 수가 적으면, 즉, 미세 유로 (7) 의 수가 적으면, 혈액 측정 전의 혈액 응집 덩어리에 의해 폐색된 일부의 미세한 미세 응집 덩어리를 보고 잘못된 진단을 하는 것이 염려된다. 이 때문에, 보다 적확한 진단을 하는 관점에서, 미세홈군 (27) 의 수는 많은 것이 바람직하다.
제 3 위치 맞춤부 (28), 제 4 위치 맞춤부 (29) 는 볼록 패턴에 의해 형성되고, 제 1 기판 (10) 및 제 2 기판 (20) 을 대향시켰을 때에, 제 1 기판 (10) 에 형성된 제 1 위치 맞춤부 (18), 제 2 위치 맞춤부 (19) 각각에 대향하는 위치에 형성되어 있다. 즉, 상류측 제 2 홈군 (25) 및 하류측 제 2 홈군 (26) 의 외측 영역에, 상류측 제 2 홈군 (25) 및 하류측 제 2 홈군 (26) 과 평행해지도록 형성되어 있다. 볼록 패턴의 높이는 250㎛ 로 하였다. 이들 볼록 패턴과 제 1 위치 맞춤부 (18) 와 제 2 위치 맞춤부 (19) 의 오목부 패턴에 의해 위치 맞춤이 실시된 다.
상기 제 1 기판 (10) 및 제 2 기판 (20) 이, 제 1 위치 맞춤부 (18) 와 제 3 위치 맞춤부 (28), 제 2 위치 맞춤부 (19) 와 제 4 위치 맞춤부 (29) 가 중첩되도록 위치 결정되어 밀착 또는 접합된다. 이로써, 유입구측 제 1 오목부 (13) 와 유입구측 제 2 오목부 (23) 가 중첩되어 유입구측 공간 (3) 을 형성한다. 또, 유출구측 제 1 오목부 (14) 와 유출구측 제 2 오목부 (24) 가 중첩되어 유출구측 공간 (4) 을 형성한다. 또한, 상류측 제 1 홈군 (15) 과 상류측 제 2 홈군 (25) 이 중첩되어, 일체적으로 상류측 유로 (5) 를 형성하고, 하류측 제 1 홈군 (16) 과 하류측 제 2 홈군 (26) 이 중첩되어, 일체적으로 하류측 유로 (6) 를 형성한다. 또, 제 1 기판 (10) 에 형성된 상류측 제 1 홈군 (15) 과 하류측 제 1 홈군 (16) 을 구획하는 제방부 (11) 와, 제 2 기판 (20) 에 형성된 미세홈군 (27) 을 대향시킴으로써 미세 유로 (7) 가 형성된다.
미세 유로 (7) 의 유로폭, 유로 깊이는, 측정 대상으로 하는 시료, 예를 들어, 혈액 시료의 혈구 성분에 따라, 각각 1∼50㎛ 의 범위에서 선택하는 것이 바람직하고, 1∼20㎛ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 미세 유로 (7) 의 유로폭, 유로 깊이의 비는, 예를 들어, 대상으로 하는 혈구 성분의 형상, 변형능에 따라, 1:10∼10:1 의 범위 내에서 선택하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의해 마이크로 채널 어레이 (100) 는 유입구측 공간 (3), 상류측 유로 (5), 미세 유로 (7), 하류측 유로 (6) 가 연통된 내부 공간 구조를 구비한다.
마이크로 채널 어레이 (100) 에 사용되는 제 1 기판 및 제 2 기판의 재질은, 상기 서술한 바와 같이 특별히 한정되지 않지만, 재료 비용, 표면 처리의 효율에서 수지 소재가 적합하다. 또, 혈액 세포를, 예를 들어, 화학 발광이나 형광에 의해 관찰하는 경우, 예를 들어, 형광 현미경을 사용하여 관찰할 때에는 투명성이 우수한 수지 재료가 바람직하다. 수지 재료로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 아크릴계 수지, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 스티렌계 수지, 아크릴ㆍ스티렌계 공중합 수지 (MS 수지), 폴리카보네이트계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 에틸렌ㆍ비닐알코올계 공중합 수지, 스티렌계 엘라스토머 등의 열가소성 엘라스토머, 염화비닐계 수지, 폴리디메틸실록산 등의 실리콘 수지, 아세트산비닐계 수지 (상품명 : 엑세발), 폴리비닐부티랄계 수지 등을 들 수 있다.
이들 수지는 필요에 따라 활제, 광안정제, 열안정제, 흐림 방지제, 안료, 난연제, 대전 방지제, 이형제, 블로킹 방지제, 자외선 흡수제, 산화 방지제 등의 1 종 또는 2 종 이상을 함유할 수 있다.
혈액 측정에 마이크로 채널 어레이를 사용하는 경우로서, 광학계의 검출 방식 등을 채용하는 경우에는, 기판으로서 투명한 것을 사용한다. 예를 들어, CCD 카메라 등을 사용한 실태 관찰을 하는 경우에 있어서, 제 1 기판 (10), 제 2 기판 (20) 중 어느 하나 또는 양방을 투명한 것으로 한다. 반사광 관찰에서는, 광학계측 기판을 투명판으로 하고, 반대측 기판을 불투명하게 하면 된다. 불투명한 기판으로 하려면, 재료 선택 단계에서 불투명 그레이드를 선택하거나, 또는 투명 기판의 표면 또는 이면에, 예를 들어, 증착법으로 알루미늄 등의 무기막을 퇴적시키는 방법을 들 수 있다. 투명성을 규정하는 광학 물성으로는, 두께 1㎜ 판에서, 전체 광선 투과율 80% 이상, 헤이즈값 10% 이하가 바람직하다. 또, 광학계의 검출 방식을 채용하는 경우, 사용하는 광의 파장에 따라, 예를 들어, 자외선 흡수제가 첨가되어 있지 않은 재료를 사용하거나, 분자 구조에 고리 구조를 갖고 있지 않은 재료를 사용하거나 하여 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
마이크로 채널 어레이는 접촉하는 생리 식염수, 혈액 시료, 시약 등의 수계 액체와의 젖음성의 차이가 작은 것이 바람직하다. 젖음성의 차이가 크면, 수계 액체가 유로를 흐르지 않게 될 가능성이 높기 때문이다. 또, 혈액 측정을 하기 전에, 예를 들어, 유로 내를 생리 식염수로 채우려고 해도, 기포가 혼입되는 경우가 있어, 대상으로 하는 혈구 성분의 통과 시간의 계측값의 재현성이 얻어지지 않을 가능성이 있다. 또, 일반적으로 세포는 소수 표면에 고정화되기 쉬운 성질을 갖기 때문에, 혈구 세포에서도 유로에 혈구 성분이 부착되어 흐르지 않게 되는 등의 지장을 가져올 가능성이 있다.
마이크로 채널 어레이를 사용하여 혈액을 측정하는 경우에 있어서, 혈액을 응고시키는 인자인 혈소판의 활성화를 억제하여, 재료 표면의 부착을 억제하려면, 일반적으로, 항혈소판 부착의 약제인 헤파린을 서방시키는 재료, 효소인 우로키나아제를 고정화시킨 재료, 친수화 표면을 갖는 재료, 마이크로상 분리 구조를 갖는 재료가 알려져 있다. 그 중에서도, 비용과 성능을 만족시키는 재료로서 친수화 표면을 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
폴리메틸메타크릴레이트로 대표되는 일반적으로 사용되는 열가소성 수지에서는, 통상적으로 물에 대한 접촉각이 비교적 크기 (예를 들어, 폴리메타크릴산메틸 수지는 약 68°, 폴리카보네이트 수지는 약 70°, 폴리스티렌 수지는 약 84°) 때문에, 물에 대한 접촉각을 작게 할 필요가 있다. 이들 플라스틱 표면의 젖음성을 개질시키는 기술에 대해서는 후술한다. 혈액 측정에 있어서의, 마이크로 채널 어레이 표면의 물에 대한 접촉각은 0.5°이상 60°이하가 바람직하고, 1°이상 50°이하가 보다 바람직하다. 이 범위 이외는, 미세한 홈에 혈액 시료를 도입하기 어렵고, 혈구 세포의 부착에 의한 응집 덩어리의 발생으로 인하여, 혈구 세포의 통과 시간 측정 등이 안정된 데이터가 얻어지지 않기 때문에, 상기 범위 내의 접촉각을 갖는 것이 바람직하다.
마이크로 채널 어레이로서 수지제인 것을 사용한 경우에는, 인공 투석, 혈장 교환 등의 혈액 정화 치료에서 사용되고 있는 혈액 회로 등의 열가소성 수지와 마찬가지로, 감염성 폐기물로서 소각 처리를 할 수 있다는 장점을 갖는다. 한편, 에칭법으로 제조되는 실리콘제 플레이트를 사용하는 경우에는, 무기 재료로 이루어지고, 소각 처리할 수 없다. 산업용 폐기물로서, 매립 처리를 하기 위해서는, 멸균 처리가 필요해져 비용이 많이 들게 된다. 또, 최근의 환경 문제에 대한 의식의 고양에 대한 적응성이 낮다.
마이크로 채널 어레이에서는, 장래의 디스포저블화에 의한 폐기 수량의 증대에 대해서도 소각 처리로 대응할 수 있으며, 중첩에 사용하는 기판도 수지제로 함으로써, 분별 처리를 필요로 하지 않고, 일괄된 소각 폐기를 할 수 있다. 또 한, 할로겐을 함유하지 않는 폴리메틸메타크릴레이트 등의 열가소성 수지를 사용함으로써, 유해 물질인 다이옥신의 발생을 피할 수 있으며, 일반 폐기물의 소각에서 사용되는 통상 온도의 소각로에서 용이하게 소각할 수 있으며, 열 자원으로서 재이용할 수 있다.
본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이에 의하면, 제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 의 양방에 미세 가공을 구비하고, 각각의 기판의 미세 가공면측을 밀착 또는 접합시킴으로써 내부 공간 구조를 형성하고 있기 때문에, 보다 미세한 공간 구조를 갖는 것을 간편한 방법으로 제공할 수 있게 된다.
마이크로 채널 어레이를 혈액 측정에 사용하는 경우에 있어서, 미세 유로에 혈액을 도입하여, 실제로 그 혈액을 흐르게 하기 위해서는, 그 유로 전후에 유로의 깊이가 큰 유로를 조형하는 것이 필요하다. 상기 특허 문헌 1 과 같이, 2 개의 기판 중 어느 일방의 기판에서, 미세한 홈과 그 전후에 형성된 깊이가 큰 상류측 유로 및 하류측 유로를 조형하는 경우에는, 위치 관계를 확보하기 위한 얼라인먼트를 실시한 다음, 2 회의 에칭 공정이 필요해진다. 따라서, 제조 공정이 복잡해지는 데다가, 가공비도 비싸진다. 본 실시형태에 의하면, 제 1 기판 (10) 및 제 2 기판 (20) 은, 각각 가공 깊이가 일정한 오목부 및 홈부로 구성되어 있다. 따라서, 각각의 기판에 대해 1 회의 포토리소그래피 공정를 실시하면 된다. 또, 미세홈과 상류측 홈군 및 하류측 홈군 등의 위치 관계를 확보하기 위한 얼라인먼트가 불필요해진다. 따라서, 가공에 있어서의 비용면에서 유리하다.
또한, 상기 마이크로 채널 어레이 (100) 에서는, 제 1 기판 (10) 과 제 2 기 판 (20) 각각의 오목부, 홈부의 깊이가 일정한 예에 대하여 설명했는데, 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 기판 (10) 및/또는 제 2 기판 (20) 의 오목부, 홈부의 깊이를 각각 독립적으로 다단계 구조로 해도 된다. 또, 제 2 기판 (20) 의 미세 유로 (7) 전후에 단차 구조를 구비해도 된다.
미세 유로의 유로폭이나 유로 길이에 따라서는, 원류가 되는 줄기 혈관이라고 할 만한 상류측 유로 (5) 로부터, 모세혈관이라고 할 만한 미세 유로 (7) 로 혈액 시료를 흐르게 한 경우, 지나치게 가는 유로에 혈액 시료를 흐르게 함으로써, 예를 들어, 정상이라고 할 만한 평균적인 피험자의 혈액 시료라 하더라도, 혈소판이 활성화되어, 미세 유로에 대한 폐색을 일으킬 가능성이 있다. 이 때문에, 적확한 진단을 할 수 없게 될 가능성이 있다. 상기와 같이 각종 유로를 다단 구조로 함으로써, 이러한 문제를 회피할 수 있다. 즉, 미세 유로에 대한 혈액 시료의 도입의 문제를 보다 효과적으로 해소하여, 예를 들어, 건강한 피험자의 혈액 시료에서는, 스무스한 미세 유로의 흐름 상태를 재현하고, 어떠한 소견을 갖는 피험자의 혈액 시료에서는, 그 요인에 따른 폐색 상태를 재현함으로써 적확한 진단이나, 생활 습관의 지도를 할 수 있게 된다. 예를 들어, 제 1 기판 (10) 의 유로의 깊이는 300㎛, 100㎛, 30㎛ 의 3 단계 구조로 한다.
제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 양방에 다단 구조를 갖도록 미세 가공을 실시함으로써, 더욱 복잡한 생체 모델을 재현시킨 미소 순환의 모델이라고도 부를 수 있는 모세혈관을 재현한 마이크로 채널을 실현할 수 있게 된다. 기판의 양면에 조형을 실시함으로써, 종래에는 가공 기술 및 비용 관점에서 실현할 수 없었 던 복잡한 구조가 가능해져, 정밀도가 높은 진단을 할 수 있게 되는 것을 기대할 수 있다.
또, 상기 마이크로 채널 어레이 (100) 에서는, 미세 유로의 단면 형상이 대략 사각형인 예에 대하여 설명했는데, 이에 한정되는 것은 아니며, 적절히 변경할 수 있다. 예를 들어, 홈의 측벽부를 깊이 방향으로 경사 (테이퍼) 형상으로 해도 된다. 홈의 측벽부를 깊이 방향으로 경사 형상으로 함으로써, 혈액 시료의 미세 유로에 대한 도입이 스무스해져, 예를 들어, 정상인 피험자에서는, 미세 유로에 대한 혈소판의 점착이 관찰되지 않고, 어떠한 소견을 갖는 피험자에서는, 미세 유로에 대한 부착, 폐색이 보이게 되어, 적확한 진단을 할 수 있게 된다. 또, 미세 유로를 변형 통과하는 혈구 세포의 속도, 개수, 변형능 등의 측정에서, 검체별 차이를 명확하게 할 수 있게 된다.
또, 상기 마이크로 채널 어레이 (100) 에서는, 미세 유로 (7) 의 유로폭, 유로 깊이, 유로 길이를 모두 일정하게 했는데, 이것에 한정되는 것은 아니며, 적절히 변경할 수 있다. 미세 유로 (7) 의 유로폭, 유로 깊이 및/또는 유로 길이를 복수 종류 배치함으로써, 혈액 시료에 가해지는 전단 응력을 바꿀 수 있다. 그리고, 미세 유로의 유입구, 유출구에서의 혈구 세포의 수의 증감, 혈액의 각 성분에 의한 미세한 홈의 폐색 상황, 또는 혈액 통과 시간을 측정하고, 이로써 혈액 성분의 흐름 특성 또는 활성도를 구하는 혈액 측정법으로 더욱 많은 정보를 얻을 수 있게 된다. 상세한 것에 대하여는 후술한다.
또한, 상기 마이크로 채널 어레이 (100) 에서는, 제 2 기판 (20) 측에 혈액 시료 등의 액체 유입구 (1) 및 액체 유출구 (2) 를 형성했는데, 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 기판 (10) 측에 형성해도 된다. 또, 액체 유입구, 액체 유출구가 각각 1 개인 예에 대하여 설명했는데, 이에 한정되는 것은 아니며, 각각 독립적으로 복수개 구비하고 있어도 된다. 또, 마이크로 채널 어레이 (100) 에서, 측정부 (액체 유입구, 액체 유출구, 이들을 연통하는 내부 공간 구조) 를 복수개 구비하고 있어도 된다. 또한, 유입구측 공간 (3) 을 형성하지 않고, 액체 유입구 (1) 와 상류측 유로가 직접 연결되도록 구성해도 된다. 유출구측 공간 (4) 에 대해서도 동일하다. 이 경우에는, 예를 들어, 액체 유입구를 상류측 유로의 수만큼 형성하고, 액체 주입 제어 장치 등에 의해 소정량을 주입하도록 해도 된다.
또, 기판의 크기, 두께 등은 제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 에서 동일하게 할 필요는 없으며, 적절히 변경할 수 있다. 또, 오목부의 형상, 홈부의 형상, 치수 등은 상기 예에 한정되는 것이 아니며, 목적에 맞추어 적절히 변경할 수 있다.
상기에서는, 혈액 측정에 사용하는 경우를 예로 들어 설명했는데, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 용도 (예를 들어, 세포에 관한 지견을 얻기 위한 측정) 에도 적용할 수 있다.
[마이크로 채널 어레이의 제조 방법]
다음으로, 본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이의 제조 방법에 대하여 설명한다. 마이크로 채널 어레이의 재질로서, 수지로 이루어지는 경우에 대하여 설명한다. 또한, Si 기판을 사용하는 경우에는, 상기 특허 문헌 1 의 기 재에 따라, 제 1 기판, 제 2 기판의 홈부, 오목부 등을 제조하면 된다. 물론, 제 1 기판과 제 2 기판에서 재질이 상이한 것을 조합해도 된다.
본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이는, 기판 상에 레지스트에 의해 패턴 형성하는 단계와, 기판 상에 형성된 상기 레지스트 패턴에 따라 금속을 부착시켜 금속 구조체를 형성하는 단계와, 상기 금속 구조체를 주형으로 하여 성형체를 형성하는 단계에 의해, 제 1 기판 및 제 2 기판을 각각 형성하고, 제 1 기판 및 제 2 기판을 밀착 또는 접합시킴으로써 제조된다.
이하, 깊이 방향으로 2 단계 구조 (상류측 유로 등) 를 갖는 마이크로 채널용 기판을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
(i) 기판 상에 대한 제 1 레지스트층의 형성
(ii) 기판과 마스크 A 의 위치 맞춤
(iii) 마스크 A 를 사용한 제 1 레지스트층의 노광
(iv) 제 1 레지스트층의 열처리
(v) 제 1 레지스트층 상에 대한 제 2 레지스트층의 형성
(vi) 기판과 마스크 B 의 위치 맞춤
(vii) 마스크 B 를 사용한 제 2 레지스트층의 노광
(viii) 제 2 레지스트층의 열처리
(ix) 레지스트층의 현상
을 실시하여 원하는 레지스트 패턴을 형성한다. 또한, 형성된 레지스트 패턴에 따라, 기판 상에 금속 구조체를 도금에 의해 퇴적시킨다. 이 금속 구조체를 형 으로 하여 수지 성형품을 형성함으로써, 마이크로 채널 어레이가 제조된다.
레지스트 패턴 형성 처리에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 우선, 기판 상에, 예를 들어, 깊이 10㎛ 의 미소한 홈과 깊이 50㎛ 의 유로를 얻으려고 한 경우, 제 1 레지스트층 (두께 50㎛), 제 2 레지스트층 (두께 10㎛) 순으로 형성하고, 각층에 노광, 또는 노광, 열처리를 실시한다.
현상 공정에서는, 최초로 제 2 레지스트층인 깊이 10㎛ 의 패턴이 얻어지고, 다음으로 제 1 레지스트층의 깊이 50㎛ 인 패턴이 얻어진다. 깊이 50㎛ 의 패턴이 얻어진 시점에서, 제 2 레지스트층인 깊이 10㎛ 의 패턴을 현상액에 용해 또는 변형시키지 않기 위해서는, 각층의 현상액에 대한 용해성을 제어시키는 것이 요구된다. 스핀코트 방식에 의해 레지스트층을 형성하는 경우, 제 2 레지스트층의 베이크 (용제의 건조) 시간을 조정함으로써, 내알칼리성을 발현시킬 수 있다.
광분해형 포지티브형 레지스트를 사용하여 내알칼리성을 발현시키는 방법의 하나로서, 베이크 시간 (용제의 건조 시간) 을 길게 하여 레지스트를 경화시키는 것을 들 수 있다. 통상적으로, 레지스트는 막두께, 시너 등의 용제 농도, 및 감도에 따라 베이크 시간을 설정하고 있다. 이 시간을 길게 함으로써 내알칼리성을 갖게 할 수 있게 된다.
또, 제 1 레지스트층의 베이크가 지나치게 진행되면, 레지스트가 극도로 경화되어, 이후의 현상에서 광이 조사된 부분을 용해시켜 패턴을 형성하는 것이 곤란해지기 때문에, 베이크 시간을 짧게 하는 등, 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 베이크에 사용하는 장치는, 용제를 건조시킬 수 있으면 특별히 한정되는 것은 아니 며, 오븐, 핫 플레이트, 열풍 건조기 등을 들 수 있다.
화학 증폭형 네거티브형 레지스트와 비교하여, 내알칼리성의 발현폭은 제한되기 때문에, 설정하는 레지스트 두께는, 각층을 합하여 5∼200㎛ 의 범위 내가 바람직하고, 10∼100㎛ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
화학 증폭형 네거티브형 레지스트를 사용하여 내알칼리성을 발현시키는 방법으로서, 베이크 시간의 최적화 외에, 가교 밀도의 최적화를 들 수 있다. 통상적으로, 네거티브형 레지스트의 가교 밀도는, 노광량에 따라 설정할 수 있다. 화학 증폭계 네거티브형 레지스트의 경우, 노광량 및 열처리 시간에 따라 설정할 수 있다. 이 노광량 또는 열처리 시간을 길게 함으로써, 내알칼리성을 발현시킬 수 있게 된다. 화학 증폭형 네거티브형 레지스트의 경우, 설정하는 레지스트 두께는, 각층을 합하여 5∼500㎛ 의 범위 내가 바람직하고, 10∼300㎛ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
이하, 상기 (i)∼(ix) 에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
(i) 기판 (31) 상에 대한 제 1 레지스트층 (32) 의 형성에 대하여 설명한다. 도 4A 에, 기판 (31) 상에 제 1 레지스트층 (32) 이 형성된 상태를 나타낸다. 우선, 성형품 형성 단계에서 얻어지는 수지제 마이크로 채널 어레이의 평면도는, 기판 (31) 상에 제 1 레지스트층 (32) 을 형성하는 공정으로 결정된다. 즉, 기판 (31) 상에 제 1 레지스트층 (32) 을 형성한 시점의 평면도가 금속 구조체, 나아가서는 마이크로 채널 어레이의 평면도에 반영된다. 이 평면도는, 마이크로 채널 어레이의 제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 을 밀착 또는 접합시킬 때에 매우 중요하며, 높은 평면도를 유지하기 위해 최적의 조건을 적용하는 것이 바람직하다.
기판 (31) 상에 제 1 레지스트층 (32) 을 형성하는 방법은 전혀 한정되지 않지만, 일반적으로 스핀코트 방식, 디핑 방식, 롤 방식, 드라이 필름 레지스트의 부착 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 스핀코트 방식은 회전하고 있는 유리 기판 상에 레지스트를 도포하는 방법으로서, 직경 300㎜ 를 초과하는 유리 기판에 레지스트를 높은 평면도로 도포하는 이점이 있다. 따라서, 높은 평면도를 실현할 수 있는 관점에서, 스핀코트 방식이 바람직하게 사용된다.
제 1 레지스트층 (32) 으로서 사용되는 레지스트에는 포지티브형 레지스트, 네거티브형 레지스트의 2 종류가 있다. 모두 레지스트의 감도, 노광 조건에 따라, 레지스트의 조형할 수 있는 깊이가 바뀌기 때문에, 예를 들어, UV 노광 장치를 사용한 경우, 노광 시간, UV 출력값을 레지스트 두께, 감도에 따라 종류를 선택하는 것이 바람직하다. 사용하는 레지스트가 웨트 레지스트인 경우, 예를 들어, 스핀코트 방식으로 소정의 레지스트 두께를 얻으려면, 스핀코트 회전수를 변경하는 방법과, 점도를 조정하는 방법이 있다. 스핀코트 회전수를 변경하는 방법은, 스핀 코터의 회전수를 설정함으로써 원하는 레지스트 두께를 얻는 것이다. 점도를 조정하는 방법은, 레지스트 두께가 두꺼운 경우, 또는 도포 면적이 커지면 평면도가 저하되는 것이 염려되기 때문에, 실제 사용상 요구되는 평면도에 따라 점도를 조정하는 것이다. 예를 들어, 스핀코트 방식의 경우, 1 회로 도포하는 레지스트층의 두께는, 높은 평면도를 유지하는 것을 고려하여, 바람직하게는 10∼50㎛, 더욱 바람직하게는 20∼50㎛ 의 범위 내인 것이 바람직하다. 높은 평면도를 유 지한 데다가, 원하는 레지스트층의 두께를 얻기 위해서는, 복수의 레지스트층을 형성함으로써 가능해진다.
(ii) 기판 (31) 과 마스크 A (33) 의 위치 맞춤에 대하여 설명한다. 우선, 제 1 레지스트층의 패턴과, 제 2 레지스트층의 패턴에서의 위치 관계를 원하는 설계대로 하기 위해서는, 마스크 A (33) 를 사용한 노광시에, 정확한 위치 맞춤을 할 필요가 있다. 위치 맞춤에는, 기판 (31) 과 마스크 A (33) 의 동일 위치에 절삭 가공을 실시하여 핀 고정하는 방법, 레이저 간섭계를 사용하여 위치를 내는 방법, 기판 (31) 과 마스크 A (33) 의 동일 위치에 위치 마크를 제조, 광학 현미경으로 위치 맞춤을 하는 방법 등을 들 수 있다. 광학 현미경으로 위치 맞춤을 하는 방법은, 예를 들어, 포토리소그래피법으로 기판에 위치 마크를 제조하고, 마스크 A (33) 에는 레이저 묘화 장치로 위치 마크를 묘화한다. 광학 현미경을 사용한 수동 조작에서도, 5㎛ 이내의 정밀도가 간단히 얻어지는 점에서 유효하다.
(iii) 마스크 A (33) 를 사용한 제 1 레지스트층 (32) 의 노광에 대하여 설명한다. 도 4B 에 나타내어지는 공정에서 사용하는 마스크 A (33) 는 전혀 한정되지 않지만, 에멀젼 마스크, 크롬 마스크 등을 들 수 있다. 레지스트 패턴 형성 단계에서는, 사용하는 마스크 A (33) 에 의해 치수 및 정밀도가 좌우된다. 그리고, 그 치수 및 정밀도는 수지 성형품에도 반영된다. 따라서, 마이크로 채널 어레이의 각 치수 및 정밀도를 소정의 것으로 하기 위해서는, 마스크 A (33) 의 치수 및 정밀도를 규정할 필요가 있다. 마스크 A (33) 의 정밀도를 높이는 방법은 전혀 한정하지 않지만, 예를 들어, 마스크 A (33) 의 패턴 형성에 사용하는 레이저 광원을 보다 파장이 짧은 것으로 바꾸는 것을 들 수 있다. 단, 설비 비용이 고액이고, 마스크 A (33) 의 제조비가 고액이 되기 때문에, 마이크로 채널 어레이가 실용적으로 요구되는 정밀도에 따라 적절히 규정하는 것이 바람직하다.
마스크 A (33) 의 재질은 온도 팽창 계수, UV 투과 흡수 성능면에서 석영 유리가 바람직하지만 비교적 고가이기 때문에, 수지 성형품이 실용적으로 요구되는 정밀도에 따라 적절히 규정하는 것이 바람직하다. 설계한 대로의 원하는 깊이, 또는 높이가 상이한 구조체, 또는 제 1 레지스트 패턴과 제 2 레지스트 패턴이 상이한 구조체를 얻으려면, 제 1 레지스트층 (32) 및 제 2 레지스트층 (34) 의 노광에 사용하는 마스크의 패턴 설계 (투과/차광부) 가 확실한 것이 필요하고, CAE 해석 소프트를 사용한 시뮬레이션도 그 해결책 중 하나이다.
노광에 사용되는 광원은 설비 비용이 저렴한 자외선 또는 레이저광인 것이 바람직하다. 싱크로트론 방사광은 노광 심도가 깊기는 하지만, 설비에 드는 비용이 고액이고, 실질적으로 마이크로 채널 어레이의 가격이 고액이 되기 때문에, 공업적으로 실용적이지 않다. 노광 시간이나 노광 강도 등의 노광 조건은 제 1 레지스트층 (32) 의 재질, 두께 등에 따라 변화되기 때문에, 얻어지는 패턴에 따라 적절히 조절하는 것이 바람직하다. 특히 유로의 폭, 깊이, 용기 간격, 및 용기의 폭 (또는, 직경), 깊이 등의 패턴의 치수, 및 정밀도에 영향을 주기 때문에, 노광 조건의 조절은 중요하다. 또, 레지스트의 종류에 따라 초점 심도가 바뀌기 때문에, 예를 들어, UV 노광 장치를 사용한 경우, 노광 시간, UV 출력값을 레지스트의 두께, 감도에 따라 선택하는 것이 바람직하다.
(iv) 제 1 레지스트층 (32) 의 열처리에 대하여 설명한다. 노광 후의 열처리는, 레지스트 패턴의 형상을 보정하기 위해 어닐이라고 하는 열처리가 알려져 있다. 여기에서는, 화학 가교를 목적으로 하여, 화학 증폭계 네거티브 레지스트를 사용한 경우에만 실시한다. 화학 증폭계 네거티브 레지스트란, 주로, 2 성분계 또는 3 성분계로 이루어지고, 노광시의 광에 의해, 예를 들어, 화학 구조의 말단의 에폭시기를 개환시키고, 열처리에 의해 가교 반응시키는 것이다. 열처리 시간은, 예를 들어, 막두께 100㎛ 의 경우, 설정 온도 100℃ 의 조건 하에서는 수분 동안 가교 반응은 진행된다.
제 1 레지스트층 (32) 의 열처리가 지나치게 진행되면, 이후의 현상에서 미가교 부분을 용해시켜 패턴을 형성하는 것이 곤란해진다. 따라서, 설정하는 레지스트 두께가 100㎛ 이상이 아닌 경우, 열처리 시간을 짧게 하거나, 또는 이후의 제 2 레지스트층 (34) 의 열처리만으로 하는 등, 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
(v) 제 1 레지스트층 상에 대한 제 2 레지스트층의 형성에 대하여 설명한다. 도 4C 에 제 2 레지스트층 (34) 이 형성된 상태를 나타낸다. 이 제 2 레지스트층 (34) 은, 상기 (i) 에서 설명한 제 1 레지스트층 (32) 의 형성과 동일한 방법에 의해 형성할 수 있다. 또, 스핀코트 방식으로, 포지티브형 레지스트를 사용하여 레지스트층을 형성하는 경우, 베이크 시간을 통상의 1.5∼2.0 배 정도로 함으로써 내알칼리성을 발현시킬 수 있다. 이로써, 제 1 레지스트층 (32) 과 제 2 레지스트층 (34) 의 현상 종료시에, 제 2 레지스트층 (34) 의 레지스트 패턴의 용해 또는 변형을 방지할 수 있다.
(vi) 기판 (31) 과 마스크 B (35) 의 위치 맞춤에 대하여 설명한다. 기판 (31) 과 마스크 B (35) 의 위치 맞춤은, 상기 (ii) 에서 설명한 기판 (31) 과 마스크 A (33) 의 위치 맞춤 방법과 동일한 요령으로 실시한다.
(vii) 마스크 B (35) 를 사용한 제 2 레지스트층 (34) 의 노광에 대하여 설명한다. 마스크 B (35) 를 사용한 제 2 레지스트층 (34) 의 노광은, 상기 (iii) 에서 설명한 마스크 A (33) 를 사용한 제 1 레지스트층 (32) 의 노광 방법과 동일한 요령으로 실시한다. 도 4D 에 제 2 레지스트층 (34) 의 노광의 모습을 나타낸다.
(vii) 제 2 레지스트층 (34) 의 열처리에 대하여 설명한다. 제 2 레지스트층 (34) 의 열처리는, 기본적으로 상기 (iv) 에서 설명한, 제 1 레지스트층 (32) 의 열처리와 동일하다. 또, 제 2 레지스트층의 열처리는, 이후의 현상에서 제 1 레지스트층 (32) 의 패턴이 얻어진 시점에서, 제 2 레지스트층 (34) 의 패턴을 용해 또는 변형시키지 않기 위해 실시한다. 열처리에 의해 화학 가교가 진행되고, 가교 밀도를 높임으로써 내알칼리성이 발현한다. 내알칼리성을 발현시키기 위한 열처리 시간은, 통상의 1.1∼2.0 배의 범위에서 레지스트의 두께에 따라 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
(ix) 레지스트층 (32, 34) 의 현상에 대하여 설명한다. 도 4E 에 나타내어지는 공정의 현상은 사용한 레지스트에 대응하는 소정의 현상액을 사용하는 것이 바람직하다. 현상 시간, 현상 온도, 현상액 농도 등의 현상 조건은 레지스트 두께나 패턴 형상에 따라 적절히 조절하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 필요한 깊이를 얻기 위해 현상 시간을 지나치게 길게 하면, 소정의 치수보다 커지기 때문에, 적절히 조건을 설정하는 것이 바람직하다.
성형품의 상면, 또는 미세 패턴 바닥부의 평면 정밀도를 높이는 방법으로는, 예를 들어, 레지스트 도포에서 사용하는 레지스트 종류 (네거티브형, 포지티브형) 를 변경하여 유리 표면의 평면성을 이용하는 방법, 금속 구조체의 표면을 연마하는 방법 등을 들 수 있다.
또한, 원하는 조형 깊이를 얻기 위해 복수의 레지스트층을 형성하는 경우, 이들 복수의 레지스트층을 동시에 노광ㆍ현상 처리하거나, 또는, 1 개의 레지스트층을 형성 및 노광 처리한 후, 추가로 레지스트층의 형성 및 노광 처리를 실시하여, 2 개의 레지스트층을 동시에 현상 처리할 수 있다.
금속 구조체 형성 단계에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 금속 구조체 형성 단계란, 레지스트 패턴 형성 단계에서 얻어진 레지스트 패턴을 따라 금속을 퇴적시키고, 금속 구조체의 요철면을 레지스트 패턴을 따라 형성함으로써 금속 구조체를 얻는 공정이다.
도 4F 에 나타내어지는 바와 같이, 이 공정에서는 미리 레지스트 패턴을 따라 도전성막 (37) 을 형성한다. 이 도전성막 (37) 의 형성 방법은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 증착, 스퍼터링 등을 사용할 수 있다. 도전성막 (37) 에 사용되는 도전성 재료로는 금, 은, 백금, 구리, 알루미늄 등을 들 수 있다.
도 4G 에 나타내어지는 바와 같이, 도전성막 (37) 을 형성한 후, 패턴을 따라 금속을 도금에 의해 퇴적시켜 금속 구조체 (38) 를 형성한다. 금속을 퇴적시키는 도금 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 전해 도금, 무전해 도금 등을 들 수 있다. 사용되는 금속은 특별히 한정되지 않지만, 니켈, 니켈-코발트 합금, 구리, 금을 들 수 있으며, 경제성ㆍ내구성의 관점에서 니켈이 바람직하게 사용된다. 금속 구조체 (38) 는 그 표면 상태에 따라 연마해도 상관없다. 단, 더러움이 조형물에 부착되는 것이 염려되기 때문에, 연마 후, 초음파 세정을 실시하는 것이 바람직하다. 또, 금속 구조체 (38) 는 그 표면 상태를 개선시키기 위해, 이형제 등으로 표면 처리해도 상관없다. 또한, 금속 구조체 (38) 의 깊이 방향의 경사 각도는, 수지 성형품의 형상을 손상시키지 않고, 또한 양호한 수율로 얻기 위해 50°∼90°인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60°∼87°이다. 도금에 의해 퇴적시킨 금속 구조체 (38) 는 레지스트 패턴으로부터 분리된다.
금속 구조체 (38) 는 그 제조 비용을 저감시키기 위해 패밀리화할 수 있다. 패밀리화란 제조된 금속 구조체에 전기 도금을 실시함으로써, 복제를 하는 기술이다. 본 발명의 마이크로 채널 어레이를 제조하는 경우에 있어서도, 제품이 볼록 패턴이면, 마스터가 되는 금속 구조체를 볼록 패턴으로 하고, 패밀리화에 의해 오목 패턴의 금속 구조체를 제조함으로써 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
성형품 형성 단계에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 성형품 형성 단계는, 도 4H 에 나타내어지는 바와 같이, 상기 금속 구조체 (38) 를 형으로 하여 수 지 성형품 (39) 을 형성하는 공정이다. 수지 성형품 (39) 의 형성 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 사출 성형, 프레스 성형, 모노머 캐스트 성형, 용제 캐스트 성형, 핫엠보스 성형, 압출 성형에 의한 롤 전사법 등을 들 수 있으며, 생산성, 형 전사성의 관점에서 사출 성형이 바람직하게 사용된다. 소정의 치수를 선택한 금속 구조체를 형으로 하여 사출 성형으로 수지 성형품을 형성하는 경우, 금속 구조체의 형상을 높은 전사율로 수지 성형품에 재현할 수 있다. 전사율을 확인하는 방법으로는, 광학 현미경, 주사 전자 현미경 (SEM), 투과 전자 현미경 (TEM) 등을 사용하여 실시할 수 있다.
제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 의 재료로서, 수지를 사용하여 마이크로 채널 어레이를 제조한 경우, 예를 들어, 스텐퍼라고 불리는 원반을 사용한 사출 성형법을 사용할 수 있다. 스텐퍼를 사용한 사출 성형은, 광미디어의 제조에서 나타내어지는 바와 같이, 정밀도와 비용을 양립시킬 수 있는 우수한 방식이다.
상기 특허 문헌 1 의 구조에서는, 원반이 되는 스텐퍼에, 미세한 홈, 깊은 유로를 조형하고, 또한 각각의 패턴에, 그 깊이에 따라, 이형에 필요한 경사 각도를 형성할 필요가 있다. 복잡한 형상을 스텐퍼에 조형하는 것은, 스텐퍼의 제조 비용을 높일 뿐만 아니라, 사출 성형의 전사성 불량, 이형시의 수지 버 발생 등에 의한 불량품이 다수 발생하여, 실용화가 곤란하다고 예측되고 있다.
한편, 본 실시형태에 관련된 마이크로 채널의 제조 방법에 의하면, 제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 의 양방에 미세 가공을 실시하고, 그 기판을 밀착 또는 접합시킴으로써 마이크로 채널 어레이를 제조하고 있기 때문에, 제 1 기판 (10), 제 2 기판 (20) 각각에, 단순한 형상의 패턴을 갖는 스텐퍼를 제조하고, 사출 성형을 실시할 수 있게 된다. 또, 스텐퍼의 제조 비용을 낮출 수 있으며, 사출 성형에서도, 전사성 불량, 이형시의 수지 버 발생 등의 불량율을 최대한 낮춘 상태에서 생산할 수 있어, 실용화에 적합한 제조 방법이 된다.
제 1 기판 (10) 의 상류측 유로 (5), 하류측 유로 (6), 및/또는 미세 유로 (7) 의 유로 깊이 방향의 형상을 경사 구조로 하기 위한 제조 방법에 대하여 설명한다. 예를 들어, 스텐퍼라고 불리는 원반을 사용한 사출 성형법을 사용하는 경우, 스텐퍼 제조에 있어서의 포토리소그래피의 공정에서, 예를 들어, 광분해형 포지티브형 레지스트를 사용함으로써 경사 각도를 형성할 수 있다. 포지티브형 레지스트를 사용하면, 현상 공정에서, 예를 들어, 볼록 패턴의 상부가 하부보다 현상액에 노출됨으로써, 용이하게 경사 각도를 형성할 수 있다.
실리콘을 재료로 한 반도체 미세 가공 기술에는, 실리콘 기판의 재료 비용이 고가이거나, 1 장마다 포토리소그래피를 실시하기 때문에 가공비가 고가가 되거나, 1 장마다의 미세한 유로의 치수 정밀도에 편차를 일으킨다는 문제를 가지고 있었다. 이에 대해, 소정의 치수를 선택한 금속 구조체 (38) 를 형으로 하여 사출 성형으로 수지 성형품 (39) 을 형성하는 경우, 금속 구조체의 형상을 높은 전사율로 수지 성형품 (39) 에 재현할 수 있다. 범용의 수지 재료를 사용함으로써 재료 비용를 낮출 수 있고, 저비용화 (양산화) 에 적합한 제조법이며, 높은 치수 정밀도를 만족시키는 점에서 우수하다.
전사율을 확인하는 방법으로는, 광학 현미경, 주사 전자 현미경 (SEM), 투과 전자 현미경 (TEM), CCD 카메라 등을 사용하여 실시할 수 있다. 이미 양산 실적이 있는 광디스크의 품질 관리 기술을, 수지제 마이크로 채널 어레이에도 적용시킴으로써, 각종 치수 데이터, 기판의 평면성 데이터, 내부 재류 응력 데이터 등을, 수만개 단위의 로트 단위로 표준 편차값에 기초하여 파악, 관리할 수 있다.
금속 구조체 (38) 를 형으로 하여, 예를 들어, 사출 성형으로 수지 성형품 (39) 을 형성하는 경우, 1 장의 금속 구조체 (38) 로 1 만장∼5 만장, 경우에 따라서는 20 만장이나 되는 수지 성형품 (39) 을 얻을 수 있어, 금속 구조체 (38) 의 제조에 드는 비용 부담을 대폭 해소할 수 있다. 또, 사출 성형 1 사이클에 필요한 시간은 5 초∼30 초로 짧아, 생산성면에서 매우 효율적이다. 사출 성형 1 사이클로 동시에 복수 개의 수지 성형품 (39) 을 형성할 수 있는 성형 금형을 사용하면, 더욱 생산성을 향상시킬 수 있게 된다. 상기 성형 방법에서는 금속 구조체 (38) 를 금속형으로서 사용해도 상관없고, 금속 구조체 (38) 를 미리 준비한 금속형 내부에 세팅하여 사용해도 상관없다.
수지 성형품 (39) 의 평면도의 최소값은, 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 1㎛ 이상인 것이 바람직하다. 수지 성형품의 평면도의 최대값은, 예를 들어, 수지 성형품 (39) 을 다른 기판과 부착 또는 중첩시켜 사용할 때에 지장이 되지 않는 관점에서 200㎛ 이하인 것이 바람직하다. 수지 성형품의 조형부에 대한 치수 정밀도는, 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 ±0.5∼10% 의 범위 내인 것이 바람직하다.
수지 성형품 (39) 의 두께에 대한 치수 정밀도는, 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 ±0.5∼10% 의 범위 내인 것이 바람직하다. 수지 성형품 (39) 의 두께는 특별히 규정되지 않지만, 사출 성형에서의 취출시의 파손, 취급시의 파손, 변형, 일그러짐을 고려하여 0.2∼10㎜ 의 범위 내인 것이 바람직하다. 수지 성형품 (39) 의 치수는 특별히 한정되지 않지만, 리소그래피법으로 레지스트 패턴을 형성할 때, 예를 들어, 레지스트층의 형성을 스핀코트법으로 실시하는 경우, 직경 400㎜ 의 범위 중에서 채취할 수 있도록 용도에 따라 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
마이크로 채널의 재료로서 플라스틱 재료를 사용하는 경우에는, 상기 서술한 바와 같이, 필요에 따라 플라스틱 표면의 젖음성을 개질시킨다. 플라스틱 표면의 젖음성을 개질시키는 기술로는, 화학적 처리 기술과 물리적 처리 기술로 대별된다. 화학적 처리 기술로는, 약품 처리, 용제 처리, 커플링제 처리, 모노머 코팅, 폴리머 코팅, 증기 처리, 표면 그래프트화, 전기 화학적 처리, 양극 산화 등을 들 수 있다. 물리적 처리 기술로는, 자외선 조사 처리, 플라즈마 접촉 처리, 플라즈마 제트 처리, 플라즈마 중합 처리, 이온 빔 처리, 기계적 처리 등을 들 수 있다.
개질 기술 중에는, 열가소성 수지 표면의 친수화에 추가하여, 예를 들어, 접착성도 발현시키는 것을 특징으로 하고 있는 기술이 있다. 마이크로 채널 어레이의, 다수의 미세한 홈 형상을 유지시키는 데에 바람직하지 않은 경우도 상정되기 때문에, 필요로 되는 접촉각에 따라 적절히 개질 기술을 선택해 가는 것이 필요하다. 이하에, 예로서 적용할 수 있는 개질법에 대하여 설명한다.
화학적 처리 기술 중에서, 유기, 무기 재료의 코팅을 들 수 있다. 유기 재료에서는, 수용액 중의 친수성 폴리머, 예를 들어, 포발 등을 디핑법, 스핀코트법 등에 의해 코팅하고, 충분히 건조시켜 사용하는 방법이다. 마이크로 채널 어레이의 소수성이 높거나 하는 경우에는, 균일한 코팅 막두께가 얻어지지 않아, 개질 효과에 불균형을 발생시킬 가능성이 있기 때문에, 코팅 재료를 선택하는 것이 필요한 경우가 있다. 소수성 표면에 코팅할 수 있는 재료로는, 예를 들어, 닛폰 유지 (주) 제조의 상품명 : Lipidure-PMB (인 지질 극성기를 갖는 MPC 폴리머와 부틸아크릴레이트의 공중합 폴리머) 등을 들 수 있다.
대형 장치를 필요로 하지 않고, 비교적 간편한 공정으로 개질 효과가 얻어지고, 저비용을 기대할 수 있는 반면, 초음파 세정 등에 의한 개질 효과의 저하가 염려되기 때문에, 예를 들어, 재료 표면과 친화성이 양호한 재료를 코팅한 후, 친수성 폴리머의 코팅을 실시하거나 하여 세정 내구성을 높이거나, 디스포저블 용도에 사용하는 것이 바람직하다.
화학적 처리 기술 중에서, 증기 처리, 그 중에서도 진공 증착법을 들 수 있다. 진공 증착법은 무기, 박막 제조법의 하나로서, 진공 중 (10-2Pa 이하의 압력) 에서 박막화하려고 하는 물질을 가열하여 증발시키고, 그 증기를 적당한 기판면 상에 부착시키는 방법이다. 대형 장치를 필요로 하지 않고, 비교적 낮은 진공도로 처리할 수 있으며, 저비용화를 기대할 수 있다.
물리적 처리 기술 중에서, 플라즈마 처리, 그 중에서도 스퍼터링 처리를 들 수 있다. 스퍼터링이란, 저기압 글로우 방전으로 생긴 플러스 이온을 전계에서 가속하여 음극에 충돌시켜 음극측 물질을 내쫓아, 양극측에 퇴적시키는 것을 말한다. 스퍼터링법은 퇴적할 수 있는 재료가 풍부하고, 예를 들어, SiO2, Si3N4 등의 무기 재료를 10㎚∼300㎚ 퇴적시킴으로써 재료 표면의 친수화가 가능해진다. 초음파 세정 등의 반복에 의한 복수회의 사용에 대해서도 효과가 지속되고, 재현성이 양호한 측정 결과가 얻어지는 점에서 유용하다. 용출 성분이 없어, 바이오 엔지니어링 용도 등에서 요구되는 세포 독성에도 대응할 수 있다. 스퍼터링법은, 퇴적막의 두께를 균일화할 수 있어, 예를 들어, 10㎚∼50㎚ 의 SiO2 막을 퇴적시키면, 투명성과 친수화도 양립시킬 수 있다.
마이크로 채널 어레이에 무기막을 퇴적시킬 때, 마이크로 채널 어레이가 흡습한 수분을 스퍼터링 중에 방출하여, 무기막과의 밀착성이 저하될 가능성이 있기 때문에, 스퍼터링 전에는 충분한 탈가스가 필요하다. 또, 수지 표면과 무기막의 밀착성을 향상시키는 다른 방법으로서, 마이크로 채널 어레이 표면에 대한 아르곤 가스 등에 의한 에칭 처리, 또는, 밀착성이 양호한 무기 재료, 예를 들어, 크롬 등을 퇴적시킨 후, 원하는 무기막을 퇴적하는 방법을 들 수 있다. 스퍼터링법을 선택하는 경우에는, 내열 온도로서 50℃∼110℃ 정도가 필요하기 때문에, 1) 그 이상의 유리 전이 온도를 갖는, 예를 들어, 폴리카보네이트 등을 선택하고, 2) 스퍼터 처리 시간을 짧게 하는 (막두께를 얇게 하는) 등의 조건을 선택하는 것이 중요하다.
물리적 처리 기술 중에서, 플라즈마 처리, 그 중에서도 임플랜테이션 작용을 들 수 있다. 임플랜테이션 작용은, 플라즈마에 의해 분자가 활성화되고, 폴리머 표면에 생성된 라디칼이 재결합하여, 새로운 관능기가 폴리머 표면에 도입되는 것이다. 이 관능기의 도입에 의해, 신규한 성질을 갖는 폴리머 표면을 제조할 수 있다.
물리적 처리 기술 중에서, 플라즈마 처리, 그 중에서도 플라즈마 중합 처리를 들 수 있다. 고분자 재료의 원료가 되는 유기 재료를 기화시켜 기상 수송하고, 플라즈마 중에서의 전자 충돌 여기에 의해 유기 재료를 활성화시켜 중합 반응을 일으킴으로써 고분자막을 기판 상에 성막하는 기술이다. 플라즈마 중합법은, 원료 분자를 기화시켜 사용하기 때문에 불순물이 될 수 있는 용제가 불필요하고, 막두께의 제어도 용이하다. 잔류 모노머도 존재하지 않기 때문에, 바이오 엔지니어링 용도 등에서 요구되는 세포 독성에도 대응할 수 있다. 플라즈마 중합 처리가, 플라즈마 중에서의 전자 충돌 여기에 의해 유기 재료를 활성화시켜 중합 반응을 일으키는 데 대해, 열에 의해 중합 반응을 일으키는 것이 증착 중합법이다.
물리적 처리 기술 중에서, 자외선 처리, 그 중에서도 엑시머 UV 처리를 들 수 있다. 열가소성 수지의 친수화에 있어서, 필요로 되는 내열 온도가 낮고, 유리 전이 온도가 100℃ 인 폴리메틸메타크릴레이트에도 적용할 수 있다.
엑시머 UV 처리는 아르곤, 크립톤, 크세논 등의 방전 가스를 사용한 엑시머 램프를 사용하여, 발광 중심 파장 120㎚∼310㎚ 의 범위의 자외선을 조사한다. 고에너지의 자외선을 조사함으로써, 수지 표면의 분자는 해리되고, 가벼운 수소 원자가 용이하게 인발됨으로써, 친수성이 높은 OH 등의 관능기가 형성되어, 표면의 젖음성을 높이는 것이다. 이 방법은 자외선의 노광량의 증가에 따라 친수성이 높아짐과 동시에, 접착력이 증대되어 다수의 미세한 홈 형상을 유지시키는 데에 바람직하지 않은 경우도 상정되기 때문에, 필요로 되는 접촉각에 따라 적절히 노광량을 선택해 가는 것이 필요하다.
친수화의 다른 방법으로는, 성형 재료로서 (주) 쿠라레 제조의 아세트산비닐계 수지 (상품명 : 엑세발), 폴리비닐부티랄계 수지 등을 선택할 수도 있다. 미세한 홈 형상을 유지하기 위해, 수계의 온도는 70℃ 이하에서 사용하고, 장기간의 물에 대한 침지는 피할 필요가 있다.
상기 서술은, 수지제 마이크로 채널 어레이뿐만 아니라, 반도체 가공 기술을 응용하여 제조되는 실리콘제 플레이트에도 공통으로 적용할 수 있다.
상기 서술한 제조 공정에 의해, 원하는 내부 공간 구조를 형성하는 오목부, 홈부 등을 갖는 제 1 기판 (10) 및 제 2 기판 (20) 이 제조된다. 그리고, 제 1 기판 (10) 및 제 2 기판 (20) 의 오목부, 홈부 등의 형성면이 대향되도록 밀착 또는 접합된다. 이로써 마이크로 채널 어레이를 제조할 수 있다.
제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 의 위치 관계가 원하는 위치를 형성하도록, 각 기판의 위치 맞춤을 실시하는 방법으로는 이하의 것을 들 수 있다. 상기 서술한 바와 같이 각 기판의 표면에 오목 또는 볼록 패턴을 형성하고, 중첩시에 이들을 끼워맞추게 함으로써 위치 정밀도 양호하게 밀착시키는 방법, 기판의 외형 단부를 지그에 의해 고정화시키는 방법, 관통 구멍에 위치 결정 핀을 사용하여 고정시키는 방법, CCD 카메라나 레이저계의 광학 장치를 사용하여 관찰, 위치 조정하는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 미리 각 기판의 표면에 오목 또는 볼록 패턴을 형성해 두고 중첩시키는 방법은, 위치 맞춤에 요하는 시간을 단축시킬 수 있어, 양산화에 적합한 방법 중 하나이다. 각 기판의 표면에 오목 또는 볼록 패턴을 형성하는 방법으로는, 포토리소그래피법에 의해 레지스트 패턴을 형성하는 방법, 기계 절삭, 방전 가공, 웨트 에칭 등에 의해 레지스트 도포를 실시하는 기판 상, 또는 금속 구조체에 조형하는 방법을 들 수 있다. 각 기판의 표면에 조형하는 오목이나 볼록 패턴의 깊이 또는 높이는, 한 번 중첩시킨 기판이, 수지 성형품이 휨이나 진동에 의해 어긋나지 않도록 0.1∼1㎜ 의 범위 중에서, 마이크로 채널 어레이의 외형 등에 따라 선택하는 것이 바람직하다.
상기 마이크로 채널 어레이의 제조 방법에 의하면, 범용의 수지 재료를 사용할 수 있기 때문에, 재료의 비용을 낮게 억제할 수 있다. 또, 금형 구조체를 사용하여 마이크로 채널 어레이를 제조하기 때문에, 양산화에 적합한 제조 방법이다. 또한, 포토리소그래피법을 사용하여, 제 1 기판 (10) 및 제 2 기판 (20) 각각에 미세 가공을 실시하고, 양 기판을 밀착 또는 접합시키고 있기 때문에, 높은 치수 정밀도를 만족시킬 수 있다.
[마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법]
다음으로, 상기 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 의하면, 혈액 시료를 적어도 함유하는 시료 (혈액 시료 외에, 생리 식염수, 시약) 를, 개별적으로 또는 동시에 마이크로 채널의 유입구에서 줄기 혈관이 되는 상류측 유로 (5) 로 흐르게 하고, 또한 지류가 되는 모세혈관을 모방한 미세 유로 (7) 에 도입하고, 미세 유로의 유입구, 유출구에서의 혈구 세포의 수의 증감, 혈액의 각 성분에 의한 미세 유로의 폐색 상황, 또는 혈액 통과 시간을 측정하여, 혈액 성분의 흐름 특성 또는 활성도를 구할 수 있다. 또한, 혈액 성분은 혈구 성분과 혈장 성분으로 나눌 수 있다.
마이크로 채널 어레이에 형성된 미세 유로를 통과하는 혈액 성분의 흐름 특성이나 활성도는 혈구 성분, 혈장 성분의 성상에 따라 다양한 형태를 나타내어, 그 차이로부터 피험자의 건강 상태나, 생활 습관병 (당뇨병, 뇌경색, 동맥 경화 등) 의 발증을 예측할 수 있다.
마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 적혈구의 변형능, 미세 유로의 폐색 상황을 측정하여, 적혈구의 활성도를 구할 수 있다. 혈구 성분 중에서, 적혈구는 산소를 운반하는 기능을 갖는다. 통상적으로, 3 개월마다 생체 내의 적혈구는 새로 생성된다. 생체에서의 모세혈관의 직경은 약 6㎛ 정도이며, 직경 약 8㎛ 의 적혈구는 변형 통과함으로써 말단의 조직에 산소를 운반하는 것을 가능하게 하고 있다. 적혈구의 활성도가 높으면, 높은 유연성을 나타내고, 예를 들어, 폭, 깊이 6㎛ 의 미세 유로에 적혈구를 통과시킨 경우, 적혈구가 변형 통과하는 모습을 확인할 수 있다. 즉, 미세 유로를 통과시킴으로써, 적혈 구의 활성도를 구할 수 있다.
적혈구에 기인하여 미세 유로의 폐색이 발생한 경우에는, 적혈구의 변형능이 저하되는 것으로 알려져 있는 고혈당값의 소견을 가지고 있는지, 또는 당뇨병의 소견을 가지고 있는지가 예측된다. 적혈구의 활성도가 낮아지면, 적혈구 성분의 외각이 딱딱해져, 예를 들어, 폭, 깊이 6㎛ 의 미세 유로를 변형 통과할 수 없게 되는 모습을 확인할 수 있다. 일반적으로, 당뇨병 환자는 적혈구의 외각가 딱딱한 것이 알려져 있다. 당뇨병의 합병증으로서, 망막증이나 조직의 괴사는, 말단의 미소 순환 (모세혈관) 에서 적혈구가 폐색됨으로써 발생한다.
마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정에 있어서, 미세 유로에 폐색되는 혈액 성분이 적혈구라고 인정된 경우, 의사는 피험자에 대해 생화학 측정 데이터와 합하여, 예를 들어, 당뇨병의 발증 가능성을 폐색되어 있는 마이크로 채널의 미세 유로를 사용하여 시각적으로 화상으로 설명할 수 있어, 생활 습관의 개선 지도에 큰 설득력을 줄 수 있다.
마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 혈소판의 기판 표면에 대한 점착능, 미세 유로의 폐색 상황을 측정하여, 혈소판의 활성도를 구할 수 있다. 혈구 성분 중에서, 혈소판은 혈액을 응고시키는 역할을 가지고 있다. 입자 직경은 약 3㎛ 이다. 혈소판의 활성이 높으면, 높은 점착능을 나타내고, 예를 들어, 폭, 깊이 5㎛ 의 미세 유로에 혈액을 흐르게 한 경우, 혈소판이 미세 유로나 그 출구 주변에 점착되고, 이어서 다른 혈구 성분이나 지방 성분을 점착시켜 미세 유로를 폐색시키는 결과를 일으킨다.
혈소판의 점착에 의해, 미세 유로를 폐색시키는 형태는, 생체 내에서 혈소판이 활성화되는 요인을 가지고 있는 것이 예측된다. 이러한 경우, 예를 들어, 혈관의 협소화, 고혈압 등의 가능성이 생각되며, 생화학 데이터와 합하여 생활 습관을 지도할 수 있다. 마이크로 채널 어레이 내에 복수의 치수가 상이한 미세 유로를 구비하면, 각각의 미세 유로를 통과하는 혈액 시료에 가하는 전단 응력에 차이를 발생시키고, 그 혈소판의 점착능의 차이로부터 혈소판의 활성도에 관한 데이터를 상세하게 구할 수 있다. 혈소판은 강한 전단 응력이 작용하면 응집능을 높여 응집되는 것이 알려져 있으며, 전혈 시료에 가해지는 전단 응력의 차이는 혈소판 응집능의 차이가 되어, 미세 유로의 폐색 상황, 또는 전혈 통과 시간이 변화되는 원인이 된다는 것은 충분히 생각할 수 있는 것이다.
혈소판은 체내를 순환하고 있을 때에 혈관의 협소부가 있으면 거기에서 강한 전단 응력을 받게 된다. 이 전단 응력에 의한 혈소판 응집은 혈전의 원인이 되기 때문에, 혈소판 응집능의 전단 응력 감수성을 측정하는 것은 매우 중요하다. 또, 혈소판의 전단 응력 감수성은 체내에서 얼마만큼의 전단 응력을 받았는지에 따라 바뀌기 때문에, 체내 혈관의 협소화의 정도를 추정하는 데에도 유효하다고 생각된다. 체내 혈관의 협소화의 진행이 크면, 혈소판의 전단 응력 감수성은 높아지고, 반대로 체내 혈관의 협소화가 없는 경우에는, 혈소판의 전단 응력 감수성은 낮은 것이 된다. 일반적으로, 모세혈관의 관경을 6㎛, 그 안의 유속을 1㎜/sec 로 하면 관벽의 전단 응력은 4.66×10dyn/㎠ 가 된다. 이 값의 10 배 정도의 전단 응력이 작용하면 혈소판 응집이 일어나기 시작하는 것이 알려져 있다. 따라서, 미세 유로의 유로폭 및/또는 유로 길이를 복수 종류 배치함 (예를 들어, 미세 유로의 폭 또는 유로 길이를 30㎛, 15㎛, 5㎛ 로 함) 으로써, 피험자별 전단 응력 감수성 데이터를 상세하게 얻을 수 있어, 보다 적정한 혈소판의 활성도 진단에 기초한 생활 습관병 등의 지도를 할 수 있게 된다. 피험자의 혈액을 미세 유로에 흐르게 하고, 그 유로를 통과하는 전단 응력에 의해, 혈소판이 유로 및 유로 출구 주변에 응집되는 형태를 나타내는 경우, 동맥 경화, 심근 경색 등의 질병 발증의 리스크를 갖고 있는 것이 추측되며, 본 측정에 의한 증례의 축적에 의해 과학적인 해명이 기대되고 있는 것이다.
마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 백혈구의 점착능, 변형능, 크기, 미세 유로의 폐색 상황을 측정하여 백혈구의 활성도를 구할 수 있다. 백혈구는 외부로부터 침입해 오는 바이러스 등의 외적에 대해, 활성 산소를 발생시킴으로써 격퇴하는 기능을 갖는다. 입자 직경은 약 12∼14㎛ 이다. 백혈구는 입자 직경이 약 15∼20㎛ 로 큰 경우에는, 감기 등의 바이러스 감염이 예측된다. 변형 통과하기 위한 유연성이 저하되면, 활성도가 저하되어, 외적에게 저항하는 힘이 손상되어 있을 가능성이 있다. 또, 백혈구는 스트레스, 수면 부족, 흡연 등의 생활 습관을 갖는 피험자의 경우, 점착능이 높아지는 것이 알려져 있으며, 소재 표면에 대한 백혈구의 점착을 평가하는 것도 지침이 될 수 있다는 것을 기대할 수 있다.
마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 혈장 성분의 미세 유로의 폐색 상황을 측정하여, 혈장 성분에 있어서의 콜리스테롤의 존재 정도를 구 할 수 있다. 혈장 성분에 있어서의 콜리스테롤의 존재 비율이 높아지면, 혈액 시료의 점도가 높아지고, 혈액 측정 시간이 길어짐과 동시에, 미세 유로에 폐색되는 성분이 콜리스테롤이라는 것을 확인함으로써, 동맥 경화 등의 생활 습관병을 발증할 가능성을 확인할 수 있다.
마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 형광 물질로 각 혈구 세포 또는 액체 성분 중 어느 하나를 형광 발색시킨 후, 미세 유로의 유입구, 유출구에서의 혈액의 각 혈액 성분의 수의 증감, 혈액의 각 혈액 성분에 의한 유로의 폐색 상황, 또는 혈액 통과 시간을 측정하고, 이로써 혈액의 각 혈액 성분의 흐름 특성 또는 활성도를 구할 수 있다. 혈구 성분의 염색 재료로는, 예를 들어, 백혈구를 Rhodamine6G, 혈소판을 CFSE (Carboxyfluorescein Diacetate) 로 염색하고, 형광 현미경으로 관찰함으로써, 보다 상세한 혈액의 각 혈액 성분의 수의 증감, 혈액의 각 혈액 성분에 의한 유로의 폐색 상황을 측정할 수 있어, 진단의 정확성을 높일 수 있다.
상기 혈액 측정법에 있어서, 종ㆍ횡 0.6㎜ 이상의 광역을 관찰할 수 있는 고해상도 카메라 및 화상 식별 기능을 사용함으로써, 마이크로 채널 어레이의 넓은 범위 중에서, 각 혈액 성분의 통과, 점착, 폐색의 형태 및 부위를 식별하여, 혈액 시료별 특성을 구할 수 있다. 이로써, 보다 정확한 지견을 얻을 수 있다. 광학 현미경을 사용한 마이크로 채널 어레이의 관찰에서는, 미세 유로를 통과하는 혈액 시료를 관찰하고자 하면, 그 관찰 범위는, 여러 개의 미세 유로 (예를 들어, 종ㆍ횡 0.05㎜ 정도) 로 한정된다. 유동성이 양호한 검체라 하더라도, 채혈시 의 재료나 공기에 접촉한 것에 의한 혈액의 응집 덩어리가 발생할 우려가 있으며, 이에 따른 미세 유로의 폐색을 받아들여 잘못된 진단을 할 가능성이 있다.
화상 기기의 발달로 인하여, 예를 들어, 고해상도의 CCD 카메라를 사용함으로써, 관찰 범위는 종ㆍ횡 1㎜ 정도로 확대되어, 미세 유로가 일부가 아니라, 광역을 관찰함으로써, 그 주된 형태를 판별할 수 있게 된다. 그리고, 점착시키고 있는 재료, 부위 및 폐색의 요인이 적혈구, 백혈구, 혈소판, 지방 성분 등 중 어느 하나에 의한 것인지, 미리 비교 대조가 되는 형태의 화상을 입력해 둠으로서, 어느 형태에 속하는 것인지 판정할 수 있게 된다. 판정을 표시하는 방법은, 예를 들어, 미세 유로를 흐르는 혈액의 유동성, 점착, 폐색되는 혈액 성분 및 부위를 문자로 표시함과 함께, 그 형태의 화상을 표시한다. 각 혈액 성분의 통과, 점착, 폐색의 형태 및 부위의 식별 형태가 복수의 형태를 갖는 경우에는, 제 1 형태, 제 2 형태, 제 3 형태를 그 비율과 함께 표시할 수도 있다. CCD 카메라의 바람직한 해상도는, 종ㆍ횡 0.6㎜ 이상의 관찰 범위에서, 해상도가 3㎛ 정도를 가지고 있는 것이 바람직하고, 화소수로는 100 만 화소 이상의 카메라를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 혈액 측정법에 있어서, 혈액 시료의 유입 개시부터 소정량을 다 흐르게 할 때까지의 동안을 디지털 기록하고, 경과 시간별로 각 혈액 성분의 통과, 점착, 폐색의 형태 및 부위를 화상 식별하여, 혈액 시료별 특성을 구할 수 있다. 혈액 시료는 피험자의 생활 습관에 따라 다양한 특성을 가지고 있다. 예를 들어, 혈소판의 전단 응력 감수성을 들더라도 다양하여, 미세 유로에 혈소판이 점착되고, 이어서 콜리스테롤이나 혈구 성분을 점착시킴으로써, 미세 유로가 폐색을 개시하는 타이밍은 다양하다. 혈액 시료의 유입 개시부터 소정량을 다 흐르게 할 때까지의 동안을 디지털 기록하고, 경과 시간별로 각 혈액 성분의 통과, 점착, 폐색의 형태 및 부위를 화상 식별함으로써, 더욱 검체별 특성을 상세하게 파악할 수 있어, 진단의 정밀도를 높일 수 있게 된다.
상기 혈액 측정법에 있어서, 증례 발증 (症例發症)의 가능성, 발증에 영향을 주는 생활 습관의 인자, 및 생활 지도 내용이 표시, 인쇄, 및/또는 음성 표현됨으로써, 피험자에게 생활 습관병의 예방을 지도할 때에 정확성을 높일 수 있게 된다. 또, 최초로 측정한 화상을 피험자가 자택에 가지고 가서, 예를 들어, 6 개월 후에 다시 혈액을 측정하여 화상을 인자하여, 전회의 화상과 비교할 수 있게 함으로써 시각적으로 생활 개선의 효과를 인식할 수 있도록 해도 된다. 건강에 대한 의식을 보다 현실적으로 이해할 수 있다.
마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 백혈구 분획의 유주능, 점착능을 구할 수 있다. 구체적으로는, 미세 유로의 유입구, 유출구 사이에 생리 활성 물질의 농도차를 형성함으로써, 미세 유로를 통하여 백혈구를 이동시키고, 그 후, 미세 유로의 유입구, 유출구, 또는 유로에서의 백혈구 분획의 수의 증감, 또는 백혈구에 의한 유로의 폐색 상황을 측정함으로써, 백혈구 분획의 유주능, 점착능을 구할 수 있다. 혈액 시료를 흐르게 하는 방법은, 타방에서 생리 활성 물질의 농도차만으로 특정 혈구 세포의 유주를 측정하는 것을 가능하게 하고 있다. 즉, 유로 입구측과 출구측 사이에 정수압차를 대신하여 생리 활성 물질 의 농도차를 형성함으로써, 그 생리 활성 물질의 농도차를 인식할 수 있는 혈구 세포만이 유로 내로 유주해 온다. 그 개수, 통과 시간을 측정하면 혈액 측정을 할 수 있게 된다.
마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 형광 또는 발광 물질로 각 혈구 세포, 또는 액체 성분 중 어느 하나를 발색시키고, 그 광 강도를 측정함으로써 혈구 성분의 활성도를 구할 수 있다. 미세 유로의 유입구, 유출구, 또는 미세 유로에 광을 조사하는 광학계와, 미세 유로로부터 반사, 또는 투과 되는 광의 변량을 측정함으로써, 보다 정량적인 데이터를 얻을 수 있다. 사용되는 광학계에는 형광 현미경, 레이저 현미경, 레이저 스캐너 등을 들 수 있다. 발광 물질로 각 혈구 세포 또는 액체 성분 중 어느 하나를 발색시키거나, 또는 각 혈구 세포로부터 발하는 광 강도를 식별함으로써, 종류가 상이한 혈구간, 및 혈구와 주위의 액체간 식별이 매우 용이해진다. 측정 포인트의 증가, 및 측정 데이터의 집계 평가를 하기 위해서는, 컴퓨터를 사용한 시스템 프로그램을 적용하는 것이 바람직하다.
마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 백혈구의 화학 발광량을 측정함으로써 백혈구의 활성도를 구할 수 있다. 백혈구는 외부로부터 진입해 온 바이러스 등의 외적에 대해 활성 산소를 방출하여 격퇴시키는 기능을 갖는다. 생체 내에서는, 활성 산소와 항산화 물질 (SOD : 수퍼옥사이드디스타아제 등) 의 밸런스로 유지되어 있다. 전혈 상태에서, 루미놀 화학 발광 시약을 첨가하면, 혈액 중의 활성 산소와 항산화 물질의 차분을 화학 발광량으로서 구할 수 있다. 이 측정 결과와, 항산화 물질 등의 측정 데이터와 합침으로써, 바이러스 감염, 항산화 물질과의 밸런스 등, 생체의 상태를 파악할 수 있다.
마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조를 구성하는 벽면의 적어도 일부에 금 등의 박막을 퇴적시키고, 미세 유로의 통과 전후에 있어서의 유전율 변화를, 표면 플라즈몬 공명 (Surface Plasmon Resonance) 현상에 의한 반사광 강도의 변화로 측정하여, 혈구 성분의 활성도를 구할 수 있다. 표면 플라즈몬 공명 현상에 의한 검출 방식이란, 증착법 등에 의해 금 등의 박막을 한 플레이트에 광을 입사시키고, 박막 표면의 유전율 변화를 반사광 강도의 변화로서 고감도로 검출하는 방식이다. 표면 플라즈몬 공명 장치는, 그 현상을 응용하여, 매우 고감도가 요구되는 생체 분자간 반응ㆍ결합량의 측정 및 속도론적 해석에 활용되기 시작하고 있다. 미리, 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조를 구성하는 벽면의 적어도 일부에, 증착법 등에 의해 금 등의 박막을 퇴적시켜 두고, 미세 유로의 통과 전후에 있어서의 혈구 성분의 활성도를, 박막 표면의 유전율 변화 (반사광 강도의 변화) 로 검출하고, 전기 신호로 변환 및 증폭시킨다. 박막 표면의 유전율 변화를 높이기 위해, 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조를 구성하는 벽면의 적어도 일부에 시약을 고정화시켜 두어도 된다. 표면 플라즈몬 공명 센서는, 반도체 가공 기술에 의한 미세화가 진행되어 있어, 미세 유로의 부위를 특정한 측정을 할 수 있다.
마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조를 구성하는 벽면 중 어느 하나에 초음파에 의한 미약한 주 파수 변화폭을 검출하는 센서를 배치하고, 미세 유로의 통과 전후에 있어서의 주파수 변화를 측정하여, 혈구 성분의 활성도를 구할 수 있다. 초음파를 사용한 주파수 변화에 의한 검출은, 매우 고감도가 요구되는 생체 분자간 반응 등에 대한 응용 연구가 진행되고 있다. 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조를 구성하는 벽면 중 어느 하나에 초음파에 의한 미약한 주파수 변화폭을 검출하는 센서, 및 전극을 고정시켜 두고, 미세 유로의 통과 전후에 있어서의 혈구 성분의 활성도를 미약한 주파수 변화폭으로서 검출하고, 전기 신호로 변환, 증폭시킨다. 검체별 활성도의 차이를 정확하게 수치화할 수 있다. 주파수 변화폭을 높이기 위해, 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조를 구성하는 벽면의 적어도 일부에 시약을 고정화시켜 두어도 된다. 초음파 센서는, 반도체 가공 기술에 의한 미세화가 진행되어 있어, 미세 유로의 부위를 특정한 측정도 할 수 있다. 또, 초음파 센서를 갖는 제 1 기판 (10) 을 반복 사용하는 것으로 하고, 제 2 기판 (20) 을 디스포저블로 함으로써, 검사에 드는 비용을 저감시킬 수 있다.
마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조를 구성하는 벽면 중 어느 하나에 ISFET 센서를 배치하고, 미세 유로의 통과 전후에 있어서의 미약한 전기적 변위량을 측정하여, 혈구 성분의 활성도를 구할 수 있다. ISFET 센서 (Ion Sensitive FET 센서) 는, Si 칩의 표면을 SiO2-Si3N4 막으로 덮고, 표면에 흡착시키는 화학종에 의해 발생하는 전위 변화를 전계 효과 트랜지스터 (FET) 로 증폭시키는 방식이다. 매우 고감도가 요 구되는 생체 분자간 반응 등에 대한 응용 연구가 진행되고 있어, 초미소 글루코오스 센서 등이 발표되어 있다.
마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조를 구성하는 벽면 중 어느 하나에 ISFET 센서 및 전극을 고정시켜 두고, 미세 유로의 통과 전후에 있어서의 미약한 전기적 변위량을 검출하여 전기적 증폭을 실시한다. 전기적 변위량을 높이기 위해, 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조를 구성하는 벽면의 적어도 일부에 시약을 고정화시켜 두어도 된다. 또, 예를 들어, ISFET 센서를 갖는 제 1 기판 (10) 을 반복 사용하는 것으로 하고, 제 2 기판 (20) 을 디스포저블로 함으로써, 검사에 드는 비용을 저감시킬 수 있다.
마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조를 구성하는 벽면 중 어느 하나에 전극을 배치하고, 시약을 고정화시켜 두고, 혈액과 시약을 혼합시킨 후, 그 화학 변화 후의 미약한 전기적 변위량을 측정함으로써, 생화학 데이터를 구할 수 있다. 미세 유로를 통과하는 혈액 성분의 흐름을 관찰함으로써, 생체에서의 미소 순환 (모세혈관) 의 흐름을 재현하여, 생활 습관병의 발증 예측과 생활 지도를 할 때, 생화학 데이터가 얻어지는 것은, 생활 지도를 하는 데에 있어서 중요하다.
생화학 데이터는 인간 독 등의 시설에서는, 측정 장치가 갖추어져 있기 때문에 수시간 이내에 값을 알 수 있다. 이에 대해, 작은 개업의의 클래스에서는, 측정 장치를 가지고 있지 않기 때문에, 외부에 측정을 의뢰하면 수일을 필요로 하게 된다. 마이크로 채널 어레이를 사용하여, 콜리스테롤, 간 기능, 요산, 혈당 값 등의 생화학 데이터를 측정할 수 있게 되면, 적은 검체량으로 신속히 결과를 얻을 수 있으며, 작은 개업의의 클래스에서도, 적확한 생활 습관병의 발증 예측과 생활 지도를 할 수 있다.
생화학 데이터의 측정은 미리 효소 (글루타민산옥시다아제 등) 등의 시약을 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조를 구성하는 벽면의 적어도 일부에 고정시켜 두고, 혈액 시료와 혼합시킨 후, 그 화학 변화 후의 미약한 전기적 변이량을, 전극을 경유하여 측정하고, 전기 증폭시킴으로써 값을 표시함으로써 실시한다.
마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 있어서, 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조를 구성하는 벽면의 적어도 일부에 시약을 고정화시켜 두고,혈액과 시약을 혼합시킨 후, 광을 조사하고, 그 변량을 측정함으로써, 생화학 데이터를 구할 수 있다. 광의 광원은, 측정 범위를 지정할 수 있으며, 그 변량을 정확하게 검출할 수 있다는 점에서 적외선 레이저가 바람직하고, 혈액과 시약을 혼합한 후, 광의 반사, 투과, 흡광, 반사 위치의 변화에 의해 생화학 데이터를 구할 수 있다.
본 발명의 마이크로 채널 어레이에 의한 혈액 측정은 동물에 대해서도 유효하여, 그 전개가 기대되고 있다. 대상 중 하나에, 소 (식용소, 젖소), 또는 돼지와 같은 가축 동물을 들 수 있다. 이들 가축의 생활 환경에 의한 영향을 파악하는 데에, 인간을 대상으로 한 혈액 측정과 동일하게, 본 발명에 의한 마이크로 채널 어레이를 활용할 수 있다. 그 밖의 대상 중 하나에, 개, 고양이와 같은 애완 동물을 들 수 있다. 현재는, 애완 동물도 가족의 일원으로서 받아들여지 고 있어, 그 동물의 생활 환경에 의한 영향을 파악하는 것은, 장기간 생활을 같이하는 가족에게 있어 중요하여, 인간을 대상으로 한 혈액 측정과 동일하게, 본 발명에 의한 마이크로 채널 어레이를 활용할 수 있다.
본 실시형태에 관련된 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법에 의하면, 혈액 시료를 원류가 되는 유입구에서 줄기 혈관이 되는 상류측 유로 (5) 로 흐르게 하고, 또한 지류가 되는 모세혈관을 모방한 미세 유로 (7) 에 흐르게 할 수 있기 때문에, 더욱 다양한 용도로 전개하는 것을 기대할 수 있다. 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정에 의해, 건강 식품, 건강 음료, 비타민제 등의 제품의 효과를 판정하기 위한 판정 툴로서의 전개할 수도 있다. 또, 측정 장치측 유입구 근방 또는 유출구 근방, 또는 그 양방에 유량의 제어계를 가짐으로써, 혈액을 측정하는 작업자가 간편하게 최적의 흐름 상태를 반복 재현할 수 있다.
본 실시형태에 관련된 혈액 측정 방법에 의하면, 생체의 모세혈관을 모델로 한 마이크로 채널 어레이를 사용하고 있기 때문에, 미세 유로를 흐르는 혈액 성분의 흐름 특성이나 활성도를 구함으로써, 생체 내의 미소 순환계의 흐름을 추측할 수 있다. 그리고, 그 흐름이나 폐색 상태로부터 생활 습관병의 발증을 예측하여 생활 지도를 할 수 있게 된다. 피험자는, 통상의 혈액 검사에 있어서의 혈당값, 간 기능, 콜리스테롤 등의 생화학 측정 데이터에 추가하여, 미세 유로를 흐르는 혈액의 모습을 실제로 관찰함으로써, 리얼하게 생활 습관의 개선의 필요성을 인식하고, 예방 의학에 대한 관심을 보다 높일 수 있다.
실시예
다음으로, 실시예에 의해 더욱 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명의 범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
마이크로 채널 어레이로서 수지제 기판으로 이루어지는 것에 대하여 설명한다.
우선, 수지 성형품을 형성하는 방법에 대하여, 도 4A 내지 도 4H 를 참조하면서 구체적으로 설명한다. 도 4A 에 나타내는 바와 같이, 기판 상에, 유기 재료 (토쿄 오카 공업 제조, 「PMER N-CA3000PM」를 베이스로 하는 1 회째 레지스트 도포를 실시하였다. 다음으로, 도 4B 에 나타내는 바와 같이 제 1 레지스트층을 형성하고, 원하는 마스크 패턴으로 가공된 마스크 A 를, 제 1 레지스트층이 형성된 기판에 대해 원하는 위치가 되도록 위치 맞춤을 실시하였다.
이어서, UV 노광 장치 (캐논 제조, 「PLA-501F」파장 365㎚) 를 사용하여, 상기 기판의 마스크 A 측으로부터 광을 조사하여, 제 1 레지스트층의 노광을 실시하였다. 노광 후, 기판을 핫 플레이트 (100℃×4 분) 에 의해 가열하여, 제 1 레지스트층에 열처리를 실시하였다. 그 후, 도 4C 에 나타내는 바와 같이, 제 1 레지스트층이 형성된 기판 상에, 유기 재료 (토쿄 오카 공업 제조,「PMER N-CA3000PM」) 를 베이스로 하는 2 번째 레지스트 도포를 실시하였다.
그리고, 도 4D 에 나타내는 바와 같이 제 2 레지스트층을 형성하고, 원하는 마스크 패턴으로 가공된 마스크 B 를 기판에 대해 원하는 위치가 되도록 위치 맞춤을 실시하였다. 다음으로, 상기 기판의 마스크 B 측으로부터, 상기 UV 노광 장치에 의해, 제 2 레지스트층의 노광을 실시하였다. 노광 후, 기판을 핫 플레이 트 (100℃×8 분) 에 의해 가열하여, 제 2 레지스트층에 열처리를 실시하였다. 상기 공정을 거친 후, 도 4E 에 나타내는 바와 같이, 제 1 레지스트층 및 제 2 레지스트층을 갖는 기판을 현상하여, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하였다 (현상액 : 토쿄 오카 공업 제조,「PMER 현상액 P-7G」).
그 후, 도 4F 에 나타내는 바와 같이, 상기 레지스트 패턴을 갖는 기판 표면에 도전성막을 퇴적시켰다. 구체적으로는, 스퍼터링을 실시하여, 레지스트 패턴 상에 은으로 이루어지는 도전성막을 퇴적시켰다. 다음으로, 도 4G 에 나타내는 바와 같이, 도전성막을 퇴적시킨 기판을 니켈 도금액에 담그어 전기 도금을 실시하고, 레지스트 패턴의 골간에 금속 구조체 (이하, 「니켈 구조체」라고 한다) 를 얻었다.
그 후, 도 4H 에 나타내는 바와 같이, 얻어진 니켈 구조체를 금형으로 하고, 사출 성형에 의해 플라스틱재를 니켈 구조체에 충전시켜 플라스틱 성형체를 얻었다. 플라스틱 성형체의 재료로는 (주) 쿠라레 제조의 아크릴 (파라펫 G-HS) 을 사용하였다.
[비교용 마이크로 채널 어레이 X 의 제조]
(유로의 제조) 도 10A 에 비교용 마이크로 채널 어레이 X 의 제 1 기판 (120) 의 상면도, 도 10B 에 제 1 기판 (120) 의 XB-XB' 단면도를 나타낸다. 제 1 기판 (120) 은, 도 10A 및 도 10B 에 나타내는 바와 같이, 유입구측 제 1 오목부 (123), 유출구측 제 1 오목부 (124), 상류측 제 1 홈군 (125), 하류측 제 1 홈군 (126), 제 1 위치 맞춤부 (128), 제 2 위치 맞춤부 (129) 가 형성되어 있다.
제 1 기판 (120) 으로는, 두께 1㎜, 직경 5 인치의 실리콘 기판 (미츠비시 머티리얼 제조) 을 사용하였다. 그리고, 이하와 같이 제조하였다. 우선, 실리콘 기판 (120) 의 표면에 마스크체가 되는 알루미늄을, 증착법에 의해 0.2㎛ 체적하였다. 그리고, 포토리소그래피법에 의해, 실리콘 기판 상에 알루미늄에 의한 패터닝체를 조형하였다. 그리고, 알루미늄에 의한 패터닝체를 마스크로 하고, 제 1 회째의 드라이 에칭 (알박사 제조) 에 의해, 폭 300㎛, 깊이 50㎛ 의 유로를 조형하였다.
(미세한 홈의 제조) 제 1 회째에 사용한 알루미늄을, 세정액으로 제거하였다. 다음으로, 실리콘 기판 (110) 표면에 제 2 회째 알루미늄 증착을 실시하였다. 다음으로, 상류측 제 1 홈군 (125) 및 하류측 제 1 홈군 (126) 과, 미세홈군 (127) 의 위치 관계가 원하는 위치가 되도록 마스크의 위치 맞춤을 실시하였다. 그리고, 포토리소그래피법에 의해, 실리콘 기판 상에 알루미늄에 의한 패터닝체를 조형하였다. 그리고, 알루미늄에 의한 패터닝체를 마스크로 하고, 제 2 회째 드라이 에칭에 의해, 폭 6㎛, 깊이 5㎛ 의 미세한 홈을 형성하였다. 다음으로, 세정액에 의해 알루미늄 패터닝체를 제거, 샌드블라스트법에 의해, 좌단부에 액체 유입구 (101), 우단부에 액체 유출구 (102) 가 되는 직경 1.6㎜ 의 관통 구멍을 제조하였다.
다음으로, 항혈액을 부착시키기 위한 친수화를 목적으로 하여 열산화 처리를 실시하여, 실리콘 기판 표면에 SiO2 막을 형성하였다. 그리고, 다이싱 커터에 의해, 종 8㎜×횡 16㎜ 의 칩을 잘라내고, 투명한 평판을 중첩시킴으로써 미세한 홈에 시료를 흐르게 하기 위한 공간 구조를 형성하였다. 공기 중에서, 물에 대한 접촉각을 측정하였다. 접촉각 측정 장치 (쿄와 계면 화학 주식회사 제조, CA-DTㆍA 형) 를 사용하여 측정한 결과 38°이었다.
제 1 기판 (120) 의 상면에 동일 치수의 투명한 평판을 중첩시켜 마이크로 채널 어레이 X 를 제조하였다.
[마이크로 채널 어레이 A 의 제조]
마이크로 채널 어레이 A 의 제 1 기판 및 제 2 기판으로서, 도 2A 및 도 2B 에 나타내는 제 1 기판과 도 3A 및 도 3B 에 나타내는 제 2 기판을 사용하였다. 기판은 종 15㎜×횡 15㎜, 두께 1㎜ 의 수지로 이루어지는 것을 사용하였다.
(제 1 기판 (10) 의 제조) 도 4A 내지 도 4H 에 나타내는 성형품을 형성하는 방법에 따라, 도 2A 및 도 2B 에 나타내는 바와 같은 제 1 기판 (10) 을 얻었다. 구체적으로는, 레지스트 도포를 2 회 반복하여 제 1 레지스트층을 형성, 노광, 열처리를 실시하였다. 그 후, 도 4F 에 나타내는 바와 같이, 레지스트 패턴을 갖는 기판 표면에 도전성막을 퇴적시켰다. 다음으로, 도 4G 에 나타내는 바와 같이, 도전성막을 퇴적시킨 기판에 금속 구조체를 형성하였다. 그 후, 도 4H 에 나타내는 바와 같이, 얻어진 금속 구조체를 금형으로 하고, 사출 성형에 의해 플라스틱 성형체를 얻었다. 이러한 공정에 의해, 기판 상에 폭 300㎛, 깊이 300㎛ 의 홈을 6 개 제조하였다. 또, 위치 맞춤을 하기 위해, 깊이 300㎛ 의 오목 패턴을 갖는 제 1 위치 맞춤부 (18), 제 2 위치 맞춤부 (19) 를 형성하였다.
(제 2 기판 (20) 의 제조) 기판의 치수는, 상기 제 1 기판 (10) 과 동일하게 하였다. 제조는, 상기 제 1 기판 (10) 과 동일한 방법에 따라, 도 3A 및 도 3B 에 나타내는 바와 같은 폭 6㎛, 깊이 5㎛ 의 미세한 홈 등을 제조하였다. 또, 위치 맞춤을 하기 위한 제 3 위치 맞춤부 (28), 제 4 위치 맞춤부 (29) 를 형성하였다. 이들의 높이는 250㎛ 로 하였다. 이 볼록 패턴은, 미리, 레지스트 패턴 형성 단계에서 사용하는 레지스트 도포를 하기 위한 유리 기판에, 웨트 에칭법을 사용하여 오목 패턴을 형성함으로써 제조하였다.
(항혈액 부착 처리) 제조한 제 1 기판 (10) 및 제 2 기판 (20) 에 플라즈마 처리에 의한 표면 개질을 실시하였다. 스퍼터링 장치 ((주) 알박 제조, SV) 를 사용하여 SiO2 막을 100㎚ 퇴적시켰다. 비교용 마이크로 채널 어레이 X 와 동일하게, 물에 대한 접촉각을 측정한 결과, 25°라는 것을 확인하였다. 제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20) 을 위치 맞춤부가 중첩되도록 끼워맞추어 마이크로 채널 어레이 A 를 제조하였다.
[마이크로 채널 어레이 B 의 제조]
마이크로 채널 어레이 B 의 제 1 기판 및 제 2 기판으로서, 도 5A 및 도 5B 에 나타내는 제 1 기판과 도 3A 및 도 3B 에 나타내는 제 2 기판을 사용하였다. 또한, 이후의 설명에서, 상기 마이크로 채널 어레이 A 와 동일한 요소 부재는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 적당히 생략한다.
제 1 기판 (10b) 은, 상기 방법과 동일한 공정에 의해 2 단의 단차를 갖는 형상을 제조하였다. 상류측 제 1 홈군의 유로폭을 300㎛ 로 하고, 이 중 1 단째 홈군 (15b) 의 유로 깊이를 300㎛, 2 단째 홈군 (12b) 의 유로 깊이를 100㎛ 로 하였다. 그 밖의 부분은, 상기 마이크로 채널 어레이 A 와 동일하게 하였다. 제 2 기판 (20) 은, 상기 마이크로 채널 어레이 A 에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다.
(항혈액 부착 처리) 제조한 제 1 기판 (10b) 및 제 2 기판 (20) 에 플라즈마 처리에 의한 표면 개질을 실시하였다. 스퍼터링 장치 ((주) 알박 제조, SV) 를 사용하여 Si02 막을 100㎚ 퇴적시켰다. 비교용 마이크로 채널 어레이 X 와 동일하게, 물에 대한 접촉각을 측정한 결과, 24°이었다. 제 1 기판 (10b) 과 제 2 기판 (20) 을 위치 맞춤부가 중첩되도록 끼워맞추어 마이크로 채널 어레이 B 를 제조하였다.
[마이크로 채널 어레이 C 의 제조]
마이크로 채널 어레이 C 의 제 1 기판 및 제 2 기판으로서, 도 6 에 나타내는 제 1 기판과 도 7 에 나타내는 제 2 기판을 사용하였다.
(제 1 기판 (10) 의 제조) 제 1 기판 (10c) 은, 도 4A 내지 도 4H 에 나타내는 공정에 따라 레지스트층을 형성한 후, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 상류측 제 1 홈군의 유로폭을 300㎛ 로 하고, 이 중 1 단째 홈군 (15c) 의 유로 깊이를 300㎛, 2 단째 홈군 (12c) 의 유로 깊이를 100㎛ 로 하였다. 그 밖의 구성, 제조 방법은, 상기 마이크로 채널 어레이 A 의 제 1 기판 (10) 과 동일하다.
(제 2 기판 (20) 의 제조) 제 2 기판 (20c) 은, 도 4A 내지 도 4H 에 나타내는 공정에 따라 레지스트층을 형성한 후, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 미세홈군 (27) 의 홈을 (a) 유로 길이를 30㎛, 깊이 5㎛, (b) 유로 길이 15㎛, 깊이 5㎛ ; (c) 유로 길이 5㎛, 깊이 5㎛ 의 3 종류로 이루어지는 미세홈군 (27) 을 복수 제조하였다. 그 밖의 구성, 제조 방법은 상기 마이크로 채널 어레이 A 의 제 2 기판 (20) 과 동일하다.
(항혈액 부착 처리) 제조한 제 1 기판 (10c) 및 제 2 기판 (20c) 에 유기 재료의 코팅에 의한 표면 개질을 실시하였다. 닛폰 유지 (주) 로부터 판매되고 있는 상품명 : Lipidure-PMB (인 지질 극성기를 갖는 MPC 폴리머와 부틸아크릴레이트의 공중합 폴리머) 를 사용하여 코팅을 실시하였다. 비교용 마이크로 채널 어레이 X 와 동일하게, 물에 대한 접촉각을 측정한 결과, 18°이었다. 제 1 기판 (10c) 과 제 2 기판 (20c) 을 위치 맞춤부가 중첩되도록 끼워맞추어 마이크로 채널 어레이 C 를 제조하였다.
[마이크로 채널 어레이 D 의 제조]
마이크로 채널 어레이 D 의 제 1 기판 및 제 2 기판으로서, 도 2A 및 도 2B 에 나타내는 제 1 기판과 도 8A 및 도 8B 에 나타내는 제 2 기판을 사용하였다. 제 1 기판으로는, 마이크로 채널 어레이 A 의 제 1 기판 (10) 과 동일한 것을 사용하였다. 제 2 기판은, 도 4A 내지 도 4H 에 나타내는 공정에 따라 레지스트층을 형성하고, 도 8A 및 도 8B 에 나타내는 바와 같이, 미세홈군 (27) 의 홈의 폭을 6㎛ 로 하고, 홈의 깊이를 5㎛, 30㎛ 의 2 단 구조로 하였다. 그 밖의 부분에 대해서는, 상기 마이크로 채널 어레이 A 의 구성, 제조 방법 등과 동일하게 하였다.
(항혈액 부착 처리) 제조한 제 1 기판 (10) 및 제 2 기판 (20d) 에 유기 재료의 코팅에 의한 표면 개질을 실시하였다. 닛폰 유지 (주) 로부터 판매되고 있는 상품명 : Lipidure-PMB (인 지질 극성기를 갖는 MPC 폴리머와 부틸아크릴레이트의 공중합 폴리머) 를 사용하여 코팅을 실시하였다. 비교용 마이크로 채널 어레이 X 와 동일하게, 물에 대한 접촉각을 측정한 결과, 16°이었다. 제 1 기판 (10) 과 제 2 기판 (20d) 을 위치 맞춤부가 중첩되도록 끼워맞추어 마이크로 채널 어레이 D 를 제조하였다.
[비교예 1]
우선, 비교용 마이크로 채널 어레이 X 를 사용하여 혈액 측정을 실시하였다. 미리, 기포의 혼입을 방지할 목적에서, 비교용 마이크로 채널 어레이 X 를 생리 식염수에 담근 후, 측정 모듈에 세팅하였다. 다음으로, 생리 식염수, 혈액의 순으로 시료를 도입했다. 혈액 측정은, 좌단부의 유입구로부터 도입된 혈액 시료가, 유로, 미세한 홈을 경유하여 우단부로 유출될 때까지의 육안에 의한 형태 관찰, 및 혈액 시료 100㎕ 의 통과 시간을 측정하였다.
CCD 카메라에 의해, 혈액 시료의 흐름, 및 미세한 홈에 대한 폐색 상태를 관찰하였다.
혈액 시료는, 통과 개시 20 초 후부터 미세한 홈 전방의 면에 혈소판이 부착되기 시작하여, 30 초 후에는 콜리스테롤이나 혈구 세포를 점착시킨 응집 덩어리가 미세한 홈을 폐색시키는 모습이 넓은 범위에서 확인되었다. 이 때문에, 적혈구, 백혈구 등의 혈액 성분의 변형능, 점착에 관한 성상을 관찰할 수 없었다. 혈액 통과 시간은 140 초로 길고, 미세홈군 (127) 에 의해 형성되는 유로 전방의 면 (재료) 에 혈소판이 부착된 것이 원인이라고 추측된다. 항혈액을 부착시키기 위한 친수화 처리에 있어서, 물에 대한 접촉각이 38°로 높은 것이 원인의 하나로 추정된다. 다른 원인으로는, 미세홈군 (127) 에 의해 형성되는 유로에 대한 혈액 시료를 도입하기 위한 깊이가 50㎛ 로 얕기 때문에, 그 유로 저항에 의해 혈소판이 활성화되어, 미세한 홈 전방의 면에 점착된 것이라고 추정된다.
또, 실리콘을 재료로 한 경우, 항혈액을 부착시키기 위한 방법은, 반도체 제조시, 그 표면의 절연 저항을 높이고, 소비 전력량을 저감시키기 위한 열산화 처리가 주로 사용되고 있는데, 혈액 시료, 그 중에서도 각 혈구 세포에 대한 항부착성에 대해서는 최적이지 않다는 것이 예측된다.
[실시예 1]
혈액의 유동성을 측정한 실시한 예에 대하여, 상기 마이크로 채널 어레이 A 를 사용한 혈액 측정에 의해 설명한다. 혈액 시료는, 비교용 마이크로 채널 어레이 X 와 동일한 검체를 사용하였다.
비교용 마이크로 채널 어레이 X 에서는, 혈액 통과 20 초 후부터 미세 유로 전방의 벽면에 혈소판이 점착되기 시작하여, 응집 덩어리에 의해 미세 유로가 응집된 데 반해, 상기 마이크로 채널 어레이 A 에서는, 동일 조건에서는 혈소판의 부착은 발생하지 않았다. 마이크로 채널 어레이 A 를 사용한 경우, 혈액 통과 30 초 후부터, 미세 유로 통과 후의 벽면에 혈소판이 점착되는 모습이 보였다. 다른 혈구 성분인 적혈구, 백혈구가 변형 통과되는 것을 확인할 수 있어, 통상의 혈액 성분의 형태를 나타내는 것이 확인되었다.
혈액 통과 시간은, 미세 유로 전방의 면에 부착하는 것이 없어지고, 60 초로 짧아졌다. 비교용 마이크로 채널 어레이 X 에서는, 재료면에 대한 부착으로 인하여, 줄기가 되는 혈관을 모방한 상류측 유로 (105), 하류측 유로 (106) 에도 혈액이 부착되어, 생체에 있어서의 미소 순환을 재현하고 있지 않는 데 반해, 마이크로 채널 어레이 A 에서는, 모세혈관이라고 할 만한 미소 순환을 재현하고 있는 것이라고 추측된다.
혈소판의 재료에 대한 부착을 억제할 수 있었던 이유로서, 스퍼터링법에 의해, 안정된 SiO2 막을 체적할 수 있고, 물에 대한 접촉각을 25°로까지 낮출 수 있었던 것에 의한 것이라고 추측하고 있다.
[실시예 2]
다음으로, 상기 마이크로 채널 어레이 B 를 사용하여 혈액의 유동 측정을 실시한 예에 대하여 설명한다. 혈액 시료는, 비교용 마이크로 채널 어레이 X 와 동일한 검체를 사용하였다.
실시예 1 과 동일하게, 미세 유로 전방의 면에 대한 혈소판의 부착은 발생하지 않고, 30 초를 경과하고 나서, 미세 유로 통과 후의 면에 혈소판이 점착되는 모습이 보였다. 다른 혈구 성분인 적혈구, 백혈구의 변형 통과를 확인할 수 있 어, 통상의 혈액 성분의 형태를 나타내는 것이 확인되었다.
혈액 통과 시간은 50 초가 되어, 실시예 1 보다 짧아졌다. 실시예 1 에서 사용한 마이크로 채널 어레이 A 의 제 1 기판 (10) 은, 유로의 깊이가 300㎛ 의 1 단 구조였던 데 대해, 실시예 2 의 제 1 기판 (10b) 의 유로는 100㎛, 300㎛ 로 2 단 구조이였기 때문에, 줄기 혈관 (깊이 300㎛ 의 유로) 으로부터 지류가 되는 지혈관(깊이 100㎛ 의 유로), 나아가 모세혈관 (미세 유로) 과 같은 생체 모델을 모방한 흐름을 재현할 수 있었다는 것이, 유로 내에서의 혈소판의 활성화를 발생시키지 않고, 미세 유로의 통과 후의 관찰을 가능하게 했다고 생각된다.
이번 혈액 측정에서는, 종ㆍ횡 1.2㎜ 의 관찰 범위를 가지고, 200 만 화소의 해상도를 갖는 CCD 카메라 (캐논 제조) 를 사용하였다. 미리, 컴퓨터에 혈액 시료의 흐름, 각 혈액 성분에 기인한 점착이나 폐색 등의 모습을 입력해 두고, 혈액 측정 후, 종ㆍ횡 1.2㎜ 의 관찰 범위로부터 주된 유동 상태의 형태는 어떠했는지를 식별하고, 그 화상을 표시하는 것에 성공하였다. 컴퓨터의 데이터 처리 속도 및 메모리 능력을 활용하면, 혈액 통과 시간별 화상 식별 및 그 형태가 나타내는 질환 예측, 원인, 개선이 필요한 생활 습관의 항목에 대하여 표시, 인쇄 또는 음성 표시할 수 있게 된다. 도 9 는 본 측정에 의한 혈액 유동을 나타내는 화상이다.
[실시예 3]
다음으로, 상기 마이크로 채널 어레이 C 를 사용하여 혈액의 유동 측정을 실시한 예에 대하여 설명한다. 혈액 시료는, 비교용 마이크로 채널 어레이 X 와 동일한 검체를 사용하였다.
마이크로 채널 어레이 C 는, 상기 서술한 바와 같이, 피험자의 혈액의 혈소판에 관한 전단 응력 감수성의 상세한 정보를 얻는 것을 목적으로, 미세홈군 (27c) 에 의해 형성되는 유로의 치수가, (a) 유로 길이 30㎛, 깊이 5㎛, (b) 유로 길이 15㎛, 깊이 5㎛, (c) 유로 길이 5㎛, 깊이 5㎛ 의 3 종류로 이루어진다.
항혈액을 부착시키기 위한 표면 개질은, 유기 재료 (상품명 : Lipidure-PMB, 인 지질 극성기를 갖는 MPC 폴리머와 부틸아크릴레이트의 공중합 폴리머) 의 코팅에 의해 실시했는데, 실시예 1 과 동일하게, 어느 미세홈군 (27c) 에 의해 형성되는 유로에서도, 미세 유로 전방의 면에 대한 혈소판의 부착은 보이지 않았다. 유로 길이 5㎛, 깊이 5㎛ 의 미세한 홈에서는, 통과 종료까지, 미세홈군 (27c) 에 의해 형성되는 유로의 통과 후의 면에 대한 혈소판 부착은 보이지 않았다. 유로 길이 30㎛, 깊이 5㎛ 의 미세한 홈에서는 30 초 후부터, 유로 길이 15㎛, 깊이 5㎛ 의 미세한 홈에서는 40 초 후부터, 미세홈군 (27d) 에 의해 형성되는 유로의 통과 후의 면에 대한 혈소판 부착 개시가 관찰되었다. 혈액 통과 시간은 45 초이었다.
다음으로, 다른 피험자의 검체를 사용한 혈액 측정을 실시하였다. 혈액 통과 개시의 15 초 후, 유로 길이 30㎛, 깊이 5㎛ 의 미세한 홈에서 혈소판의 부착이 보이기 시작하여, 유로 길이 15㎛, 깊이 5㎛ 에서는 30 초 후, 유로 길이 5㎛, 깊이 5㎛ 에서는 60 초 후에 혈소판의 부착이 보이기 시작하여, 혈액 통과 종료시에는, 유로 길이 30㎛, 깊이 5㎛ 의 미세한 홈은 거의 폐색되는 결과가 되었다. 혈액 통과 시간은 120 초이었다.
이 측정 결과로부터, 미세홈군 (27c) 에 의해 형성되는 유로의 유로폭, 유로 깊이가 상이한 형상을 복수개 가짐으로써, 검체별 혈소판의 전단 응력 감수성을 보다 상세하게 파악할 수 있다는 것이 확인되었다.
[실시예 4]
다음으로, 상기 마이크로 채널 어레이 D 를 사용하여 혈액의 유동 측정을 실시한 예에 대하여 설명한다. 혈액 시료는, 비교용 마이크로 채널 어레이 X 와 동일한 검체를 사용하였다. 실시예 1 과 동일하게, 미세홈군 (27d) 에 의해 형성되는 유로 전방의 면에 대한 혈소판의 부착은 발생하지 않고, 30 초를 경과하고 나서, 미세홈군 (27d) 에 의해 형성되는 유로 통과 후의 면에 혈소판이 점착되는 모습이 보였다. 다른 혈구 성분인 적혈구, 백혈구가 변형 통과되는 것을 확인할 수 있어, 통상의 혈액 성분의 형태를 나타내는 것이 확인되었다.
혈액 통과 시간은 55 초가 되어, 실시예 1 보다 약간 짧아졌다. 실시예 1 에서 사용한 마이크로 채널 어레이 D 의 제 2 기판 (20d) 은, 미세홈군 (27d) 에 의해 형성되는 유로 전방에 깊이 30㎛ 의 단차를 갖는 구조였기 때문에, 실시예 2 의 2 단 구조와 동일하게, 줄기 혈관 (깊이 300㎛ 의 유로) 으로부터 지류가 되는 지혈관 (깊이 30㎛ 의 단차 유로), 나아가 모세혈관 (미세홈군 (27d) 에 의해 형성되는 유로) 과 같은 생체 모델을 모방한 흐름을 재현할 수 있다는 것이, 유로 내에 있어서의 혈소판의 활성화를 발생시키지 않고, 미세한 홈의 통과를 가능하게 했다고 추측된다.
마이크로 채널 어레이의 제 1 기판, 제 2 기판에 다양한 형상을 조형하고, 각 기판을 중첩 또는 접착시킬 수 있었던 결과, 매우 복잡한 형상을 갖는 공간 구조를 실현시킬 수 있으며, 생체 모델의 미소 순환계 (모세혈관) 를 재현한 마이크로 채널 어레이를 제공할 수 있다.
산업상이용가능성
본 발명은 예를 들어, 혈액 중의 유형 성분인 적혈구, 백혈구, 혈소판의 기능을 측정, 평가하기 위해 사용되는 마이크로 채널 어레이에 이용된다.

Claims (28)

  1. 제 1 기판과 제 2 기판을 밀착 또는 접합시킴으로써 형성되고, 표면에 액체 유입구 및 액체 유출구를 구비하고, 내부에 상기 액체 유입구에서 상기 액체 유출구로 연통되는 내부 공간 구조를 갖는 마이크로 채널 어레이로서,
    상기 내부 공간 구조는, 상기 액체 유입구에 연통되는 적어도 1 개의 상류측 유로와,
    상기 액체 유출구에 연통되고, 상기 상류측 유로와 간극을 가지고 대향하는 적어도 1 개의 하류측 유로와,
    상기 상류측 유로와 상기 하류측 유로를 연통시키고, 상기 상류측 유로 및 상기 하류측 유로에 비해 유로의 단면 중심부에서 당해 유로의 측벽부까지의 최단 거리가 작은 미세 유로를 구비하고,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 밀착 또는 접합시키는 면측 각각에 상기 상류측 유로 및 상기 하류측 유로를 형성하기 위한 홈부가 형성되며,
    상기 제 2 기판에 있어서, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 밀착 또는 접합시키는 면측에, 상기 미세 유로를 형성하기 위한 홈부가 형성된, 마이크로 채널 어레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상류측 유로 및 상기 하류측 유로의 유로의 폭 및 깊이를 20㎛ 이상, 1,000㎛ 이하로 하고,
    상기 미세 유로의 폭 및 깊이를 1㎛ 이상, 50㎛ 이하로 하고,
    상기 상류측 유로, 상기 하류측 유로, 및 상기 미세 유로 각각에 있어서의 유로의 폭과 깊이의 비를 1:10∼10:1 의 범위 내로 하는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 어레이.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상류측 유로, 상기 하류측 유로, 및 상기 미세 유로의 적어도 일부가, 깊이 방향으로 다단 구조 및/또는 경사 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 어레이.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세 유로는 당해 미세 유로의 폭, 깊이, 유로 길이 중 적어도 하나가 상이한 복수의 것으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 어레이.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세 유로는, 상기 상류측 유로에 대해 대략 직교하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 어레이.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 공간 구조의 표면의 물에 대한 접촉각이 0.5°이상, 60°이하인 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 어레이.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판이 수지 성형품인 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 어레이.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    산업용 폐기물 또는 감염성 폐기물로서 소각 처리가 가능한 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 어레이.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 또는 제 2 기판 중 적어도 어느 일방의 기판이 투명한 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 어레이.
  10. 기판 상에 레지스트에 의해 패턴 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 형성된 상기 레지스트 패턴에 따라 금속을 부착시켜 금속 구조체를 형성하는 단계와, 상기 금속 구조체를 주형으로 하여 성형체를 형성하는 단계에 의해, 제 1 기판 및 제 2 기판을 각각 형성하고,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 밀착 또는 접합시키는, 마이크로 채널 어레이의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 밀착 또는 접합시킬 때에, 원하는 위치 관계가 되도록 위치 맞춤 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 어레이의 제조 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법으로서,
    마이크로 채널 어레이의 액체 유입구에서, 혈액 시료를 적어도 함유하는 시료를 상기 마이크로 채널 어레이 내의 내부 공간 구조에 형성된 미세 유로로 흐르게 하여,
    당해 미세 유로를 통과하는 상기 혈액의 각 혈액 성분 상태를 측정하고,
    당해 측정에 의해 상기 혈액의 각 혈액 성분의 흐름 특성 또는 활성도를 구하는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 혈액의 각 혈액 성분의 상태의 측정은, 적어도 상기 미세 유로의 유입구 근방, 및 상기 미세 유로의 유출구 근방에서 실시되는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    (i) 상기 혈액 성분인 적혈구에 대하여, 상기 미세 유로를 통과할 때의 변형능, 또는/및 폐색 상황을 측정함으로써 상기 적혈구의 활성도를,
    (ii) 상기 혈액 성분인 혈소판에 대하여, 당해 미세 유로의 측벽면에 대한 점착능, 또는/및 당해 미세 유로에 대한 폐색 상황을 측정함으로써 상기 혈소판의 활성도를, 또는/및,
    (iii) 상기 혈액 성분인 백혈구의 상기 미세 유로의 측벽면에 대한 점착능, 당해 미세 회로를 통과할 때의 변형능, 크기의 변화 상황, 또는/및 당해 미세 유로에 대한 폐색 상황 이하를 측정함으로써, 상기 백혈구의 활성도를 구하는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 혈액 성분인 혈장 성분에 대하여, 상기 미세 유로에 대한 폐색 상황을 측정하고,
    상기 혈장 성분에 있어서의 콜리스테롤의 존재 정도를 구하는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  16. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 미세 유로는 유로폭, 유로의 깊이, 또는 유로 길이 중 적어도 하나가 상이한 복수의 형상의 미세 유로를 구비하고,
    상기 혈액 성분인 혈소판에 대하여, 상기 미세 유로에 대한 점착능을 상기 복수의 형상의 미세 유로마다 측정하고, 당해 측정으로부터 상기 혈소판의 활성도를 구하는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혈액의 각 혈구 세포, 또는 액체 성분 중 어느 하나를 형광 물질에 의해 형광 발색시켜 측정하는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    종ㆍ횡 0.6㎜ 이상의 광역을 관찰할 수 있는 고해상도 카메라, 및 화상 식별 기능을 사용함으로써, 마이크로 채널 어레이의 넓은 범위 중에서, 상기 혈액 성분의 통과, 점착, 폐색의 형태 및 부위를 식별하고, 상기 혈액 성분의 적어도 어느 하나의 특성을 구하는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  19. 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시료의 유입 개시부터 소정량을 다 흐르게 할 때까지의 동안을 디지털 기록하고,
    경과 시간별로 상기 혈액의 각 혈액 성분의 적어도 어느 하나의 통과, 점착, 폐색의 형태 및 부위를 화상 식별하고, 상기 혈액의 각 혈액 성분의 적어도 어느 하나의 특성을 구하는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 혈액의 각 혈액 성분의 구해진 특성은, 증례 발증 (症例發症) 의 가능성, 발증에 영향을 주는 생활 습관의 인자, 또는/및 생활 지도의 내용이 표시, 인쇄, 또는/및 음성 표현되는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법으로서,
    상기 마이크로 채널 어레이 내에 형성된 미세 유로의 유입구, 유출구 사이에 생리 활성 물질의 농도차를 형성함으로써, 상기 미세 유로를 통하여 백혈구의 이동을 일으키고, 그 후, 상기 미세 유로의 유입구, 유출구, 또는 상기 미세 유로에서의 백혈구 분획의 수의 증감, 또는 백혈구에 의한 상기 미세 유로의 폐색 상황을 측정하고, 이로써 백혈구 분획의 유주능 (遊走能), 점착능을 구하는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  22. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법으로서,
    발광 또는 형광 물질로 상기 혈액의 각 혈구 세포 또는 액체 성분 중 어느 하나를 발색시키고,
    상기 마이크로 채널 어레이의 액체 유입구에서, 혈액 시료를 적어도 함유하는 시료를 상기 마이크로 채널 어레이 내의 내부 공간 구조에 형성된 미세 유로로 흐르게 하여,
    당해 미세 유로를 통과하는 상기 혈액의 각 혈액 성분의 광 강도를 측정하고,
    당해 광 강도의 값으로부터 당해 측정된 혈액 성분의 활성도를 구하는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 혈액 성분인 백혈구를 발광 또는 형광 물질로 발색시키고, 상기 미세 유로를 통과하는 상기 백혈구의 화학 발광량을 측정함으로써, 상기 백혈구의 활성도를 구하는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  24. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법으로서,
    상기 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조의 벽면의 적어도 일부에 금 등의 박막을 퇴적시키고, 마이크로 채널 어레이의 액체 유입구에서, 혈액 시료를 적어도 함유하는 시료를 상기 마이크로 채널 어레이 내의 내부 공간 구조에 형성된 미세 유로로 흐르게 하여,
    당해 미세 유로의 통과 전후에 있어서의 유전율 변화를, 표면 플라즈몬 공명 (Surface Plasmon Resonance) 현상에 의한 반사광 강도의 변화로 측정하고, 당해 측정값으로부터 혈구 성분의 활성도를 구하는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  25. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법으로서,
    상기 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조의 벽면 중 어느 하나에 초음파에 의한 미약한 주파수 변화폭을 검출하는 센서를 배치하고, 마이크로 채널 어레이의 액체 유입구에서, 혈액 시료를 적어도 함유하는 시료를 상기 마이크로 채널 어레이 내의 내부 공간 구조에 형성된 미세 유로로 흐르게 하여,
    당해 미세 유로의 통과 전후에 있어서의 주파수 변화를 측정하고, 당해 측정값으로부터 혈구 성분의 활성도를 구하는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  26. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법으로서,
    상기 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조의 벽면 중 어느 하나에 FET 센서를 배치하고, 마이크로 채널 어레이의 액체 유입구에서, 혈액 시료를 적어도 함유하는 시료를 상기 마이크로 채널 어레이 내의 내부 공간 구조에 형성된 미세 유로로 흐르게 하여,
    당해 미세 유로의 통과 전후에 있어서의 미약한 전기적 변위량을 측정하고, 당해 측정값으로부터 혈구 성분의 활성도를 구하는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  27. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법으로서,
    상기 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조의 벽면 중 어느 하나에 전극을 배치하고, 또한 시약을 고정화시키고,
    마이크로 채널 어레이의 액체 유입구에서, 혈액 시료를 적어도 함유하는 시료를 상기 미세 유로로 흐르게 함으로써 상기 혈액 시료와 상기 시약을 혼합시키고, 그 화학 변화 후의 미약한 전기적 변위량을 측정함으로써, 생화학 데이터를 구하는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
  28. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로 채널 어레이를 사용한 혈액 측정 방법으로서,
    상기 마이크로 채널 어레이의 내부 공간 구조의 벽면의 적어도 일부에 시약을 고정화시키고,
    마이크로 채널 어레이의 액체 유입구에서, 혈액 시료를 적어도 함유하는 시료를 상기 미세 유로로 흐르게 함으로써 상기 혈액 시료와 상기 시약을 혼합시키고, 그 후 상기 마이크로 채널 어레이에 광을 조사하고,
    광 조사 전후의 변량을 측정함으로써 생화학 데이터를 구하는 것을 특징으로 하는 혈액 측정 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100963540B1 (ko) * 2008-09-26 2010-06-15 케이맥(주) 일회용 다중채널 ｓｐｒ 칩
KR101135084B1 (ko) * 2008-12-23 2012-04-16 한국전자통신연구원 미세 유체 소자 및 미세 유체 분석 장치
KR20210023386A (ko) * 2019-08-23 2021-03-04 (주) 레올로지솔루션즈 혈액 점도 측정용 키트

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1880750B1 (en) * 2005-01-06 2015-08-12 Shimadzu Corporation Gas exchange chip, method of gas extraction using the same, and totally organic matter carbon measuring instrument
JP5946235B2 (ja) * 2006-03-29 2016-07-06 ダウ コーニング コーポレーションＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ソフトリソグラフィーを使用するナノスケールの特徴形体の生成方法
JP4833120B2 (ja) * 2007-03-16 2011-12-07 株式会社クラレ 樹脂製マイクロチャネルアレイの製造方法
JP5004169B2 (ja) 2007-05-30 2012-08-22 ローム株式会社 マイクロチップの製造方法
DE502007006368D1 (de) * 2007-06-25 2011-03-10 Ibidi Gmbh Probenkammer
WO2010024197A1 (ja) * 2008-09-01 2010-03-04 コニカミノルタオプト株式会社 マイクロチップ及び血液特性解析システム
JP2012504243A (ja) * 2008-09-26 2012-02-16 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション 粒子の捕獲
US9470609B2 (en) 2009-04-09 2016-10-18 Koninklijke Philips N. V. Preparation of thin layers of a fluid containing cells for analysis
CN102449480B (zh) * 2009-05-29 2014-11-05 柯尼卡美能达精密光学株式会社 变形能测量装置及变形能测量方法
JP5655779B2 (ja) * 2009-05-29 2015-01-21 コニカミノルタ株式会社 凝集量計測装置及び凝集量計測方法
WO2011010570A1 (ja) * 2009-07-24 2011-01-27 コニカミノルタオプト株式会社 凝集量計測装置及び凝集量計測方法
WO2011010569A1 (ja) * 2009-07-24 2011-01-27 コニカミノルタオプト株式会社 マイクロチップ及び速度計測装置
WO2011058655A1 (ja) * 2009-11-16 2011-05-19 コニカミノルタオプト株式会社 血液特性解析システム
JP5592144B2 (ja) * 2010-04-27 2014-09-17 日本電信電話株式会社 凝固活性測定装置および測定方法
USD673286S1 (en) * 2010-04-29 2012-12-25 Sony Corporation Micro flow channel chip
JP5479314B2 (ja) * 2010-12-10 2014-04-23 日東電工株式会社 Ｓｐｒセンサセルおよびｓｐｒセンサ
JP5395129B2 (ja) * 2011-03-28 2014-01-22 日東電工株式会社 Ｓｐｒセンサセルおよびｓｐｒセンサ
JP5425141B2 (ja) * 2011-03-28 2014-02-26 日東電工株式会社 Ｓｐｒセンサセルおよびｓｐｒセンサ
ITNA20110033A1 (it) * 2011-07-29 2013-01-30 Stefano Guido Misura dell' aggregabilità eritrocitaria in flusso in microcapillari
CN102349835B (zh) * 2011-08-02 2013-06-19 中国科学院自动化研究所 无创血液成分动态检测装置
US9957545B2 (en) 2012-01-11 2018-05-01 Gachon Universoty Of Insutry—Academic Cooperation Foundation Blood glucose measurement unit, blood glucose measurement system comprising same
JP5901012B2 (ja) * 2012-02-13 2016-04-06 国立大学法人 東京医科歯科大学 血液情報の測定方法及び装置
JP6029899B2 (ja) * 2012-09-07 2016-11-24 日東電工株式会社 Ｓｐｒセンサセルおよびｓｐｒセンサ
US10040018B2 (en) 2013-01-09 2018-08-07 Imagine Tf, Llc Fluid filters and methods of use
US9616617B2 (en) * 2013-03-08 2017-04-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Scalable biochip and method for making
US11293001B2 (en) * 2013-07-29 2022-04-05 9493662 Canada Inc. Microfluidic cell culture systems
US9861920B1 (en) 2015-05-01 2018-01-09 Imagine Tf, Llc Three dimensional nanometer filters and methods of use
US10730047B2 (en) 2014-06-24 2020-08-04 Imagine Tf, Llc Micro-channel fluid filters and methods of use
US10124275B2 (en) 2014-09-05 2018-11-13 Imagine Tf, Llc Microstructure separation filters
US10758849B2 (en) 2015-02-18 2020-09-01 Imagine Tf, Llc Three dimensional filter devices and apparatuses
US10118842B2 (en) 2015-07-09 2018-11-06 Imagine Tf, Llc Deionizing fluid filter devices and methods of use
US10479046B2 (en) 2015-08-19 2019-11-19 Imagine Tf, Llc Absorbent microstructure arrays and methods of use
JP6729026B2 (ja) * 2016-06-15 2020-07-22 ウシオ電機株式会社 マイクロ流路チップおよび検体濃度測定装置
CN108445200A (zh) * 2018-02-12 2018-08-24 南方医科大学 一种基于微流控芯片检测己酮可可碱对冠心病患者红细胞变形能力及生物化学指标的影响
CA3092214A1 (en) * 2018-02-26 2019-08-29 Fujifilm Corporation Channel device
CN108872157B (zh) * 2018-04-20 2019-11-12 华中科技大学 一种侧面抛光开环型pcf-spr传感器
EP3570031A1 (en) * 2018-05-14 2019-11-20 Consejo Superior De Investigaciones Científicas (CSIC) A multi-layered band and a method for manufacturing a multi-layered band
KR102083514B1 (ko) * 2018-06-22 2020-03-02 광주과학기술원 적혈구 변형성 측정장치 및 측정방법
CN109647554A (zh) * 2019-01-11 2019-04-19 邓治杨 凝血检测芯片及凝血检测方法
US20220146400A1 (en) * 2019-02-27 2022-05-12 Kyocera Corporation Particle separating and measuring device and particle separating and measuring apparatus
CN110729200A (zh) * 2019-09-24 2020-01-24 杭州臻镭微波技术有限公司 一种控制散热器流量的三维异构模组制作方法
CN111589477B (zh) * 2020-05-28 2022-04-15 韶关学院 一种微通道器件加工工艺
CN111863582B (zh) * 2020-07-24 2022-04-22 北方夜视技术股份有限公司 超声悬浮旋转式微通道板腐蚀方法
USD1004127S1 (en) 2021-04-09 2023-11-07 Ananda Devices Inc. Microfluidic slab
USD1016323S1 (en) 2021-04-09 2024-02-27 Ananda Devices Inc. Microfluidic slab
CN115121306A (zh) * 2022-07-19 2022-09-30 华南农业大学 基于微流控技术的pdms芯片改性的方法
CN115364915B (zh) * 2022-08-08 2023-08-29 杭州恒升医学科技有限公司 一种人体生化检测传感芯片

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2685544B2 (ja) * 1988-11-11 1997-12-03 株式会社日立製作所 血液フィルタおよび血液検査方法並びに血液検査装置
EP0517760A1 (en) * 1990-02-24 1992-12-16 University Of Hertfordshire Biorheological measurement
US5641400A (en) * 1994-10-19 1997-06-24 Hewlett-Packard Company Use of temperature control devices in miniaturized planar column devices and miniaturized total analysis systems
JP3725591B2 (ja) * 1995-09-27 2005-12-14 オリンパス株式会社 小型電気泳動装置
JP3089285B2 (ja) * 1997-12-02 2000-09-18 農林水産省食品総合研究所長 積層マイクロチャネルアレイ装置並びに同装置を用いた濾過・分級方法及びエマルションの製造方法
SE9800590D0 (sv) * 1998-02-26 1998-02-26 Global Hemostasis Inst Mgr Ab Determination of polymerization/coagulation in a fluid
US6830934B1 (en) * 1999-06-15 2004-12-14 Lifescan, Inc. Microdroplet dispensing for a medical diagnostic device
JP3417344B2 (ja) * 1999-05-26 2003-06-16 株式会社島津製作所 化学発光検出方法及びその方法を用いたマイクロチップ電気泳動装置
US6537506B1 (en) * 2000-02-03 2003-03-25 Cellular Process Chemistry, Inc. Miniaturized reaction apparatus
JP2002148261A (ja) * 2000-11-09 2002-05-22 Sysmex Corp 異常細胞分類計数方法
JP2002292600A (ja) * 2001-03-30 2002-10-08 Mitsui Chemicals Inc マイクロ配管およびその製造方法
JP3754337B2 (ja) * 2001-09-28 2006-03-08 株式会社クラレ 樹脂成形品の製造方法、樹脂成形品及び金型の製造方法
JP2003107080A (ja) * 2001-09-30 2003-04-09 Jun Kikuchi 血液分析装置ならびに血液分析方法
US6755949B1 (en) * 2001-10-09 2004-06-29 Roche Diagnostics Corporation Biosensor
JP2003172736A (ja) * 2001-12-07 2003-06-20 Toyo Kohan Co Ltd 化学反応用マイクロチップ
TW533593B (en) * 2002-05-20 2003-05-21 Univ Nat Yunlin Sci & Tech Method of manufacturing amorphous hydrocarbon pH ion sensitive field effect transistor and method and device of measuring temperature parameter, drift and hysteresis thereof
JP4009683B2 (ja) * 2002-09-26 2007-11-21 アークレイ株式会社 分析用具の製造方法
US7207939B2 (en) * 2002-10-03 2007-04-24 Coulter International Corp. Apparatus and method for analyzing a liquid in a capillary tube of a hematology instrument
US7000684B2 (en) * 2002-11-01 2006-02-21 Cooligy, Inc. Method and apparatus for efficient vertical fluid delivery for cooling a heat producing device
EP1607748B1 (en) * 2003-03-24 2013-05-15 Sony Corporation Nucleic acid extracting kit, and nucleic acid extracting method
JP4520166B2 (ja) * 2004-02-02 2010-08-04 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 樹脂製マイクロチャネル基板及びその製造方法
US20070202560A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-30 National Food Research Institute Resin microchannel array, method of manufacturing the same and blood test method using the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100963540B1 (ko) * 2008-09-26 2010-06-15 케이맥(주) 일회용 다중채널 ｓｐｒ 칩
KR101135084B1 (ko) * 2008-12-23 2012-04-16 한국전자통신연구원 미세 유체 소자 및 미세 유체 분석 장치
KR20210023386A (ko) * 2019-08-23 2021-03-04 (주) 레올로지솔루션즈 혈액 점도 측정용 키트

Also Published As

Publication number Publication date
TWI409459B (zh) 2013-09-21
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WO2006095615A1 (ja) 2006-09-14

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