TWI409459B - 微導槽陣列及製法、及使用它之血液測定方法 - Google Patents

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Description

微導槽陣列及製法、及使用它之血液測定方法
本發明係有關於微導槽陣列及其製法、及使用它之血液測定方法。
隨社會之成熟，對於醫療．健康之價值觀，已由小範圍的基本健康演變為「富裕且健康的生活」之追求。個人意識亦因醫療費用之增大，預防的負擔低於治療，健康與疾病邊緣之人口增加等背景，注意方向可謂已由治療醫學轉向預防醫學。
為此，醫療領域尤以於臨床檢驗領域，能接近患者例如於手術室、病床邊、或在家等，更迅速進行檢驗．診斷之無拘束檢驗系統，所需血液等檢體量更少之非侵入或低侵入性檢驗系統受到期待。
血液中之有形成分紅血球、白血球、血小板的功能之測定、評估，於健康管理、疾病診治極為重要。因而，向來為測定紅血球變形能，係檢驗血液於核孔濾膜(Nuclepore filter)、鎳網濾器等具有微孔之膜的通過能力。血小板的凝集能力測定係以血小板懸浮液濁度隨凝集之變化的測定為之。白血球活性度之測定，係針對白血球之若干側面，以博登匣法(Boyden Chamber)、粒子貧食試驗、化學發光測定法等為之。該白血球活性度於免疫療法、免疫抑制療法等尤為重要。
然而上述測定法皆有低效率、低再現性、低定量性等問題，不成為與重要性相稱之有效測定法。習知血小板凝集能力測定法，其試樣調製寶事，感度不足。
且於習知血小板凝集能力測定法，因孔或溝為計測中之血液試樣的有形成分所阻塞，欠缺可靠性。因而生理學、診斷學上之價值低。
故為解決上述問題，有利用半導體微細加工技術製造血液濾器之技術的提議(專利文獻1)。該技術係以光微影法於矽基板(第一基板10)上進行圖案化，以濕式或乾式蝕刻法於矽基板上形成溝，於形成溝之面以平板第二基板接合，形成血液流路之方法。以該技術，微細流路的寬度與深度之比、間隔等可隨目的設計。
專利文獻1：日本專利第2685544號
血液大致有血球(有形)成分及血漿(液體)成分，血球成分之比率約40~45%，血漿成分約55~60%。血球成分中，紅血球約佔96%，白血球及血小板約4%。大小係，紅血球直徑約7~8 μ m，白血球約12~14 μ m，血小板約3 μ m。上述專利文獻1記載之應用半導體微細加工技術，於矽基板上作各適合於紅血球、白血球或血小板之形狀的種種形狀、大小之微細溝的造形、加工之基板上疊以平板加以接合，即可配設微細流路。然而，實際上必須在微細流路前後，形成更深之流路、空間。此乃由於，在3~14 μ m左右之寬度、深度的微細流路，因表面黏性所致之阻力，血液極難以流動。微量血液試樣因乾燥而不能再現生體內之狀態，並因血栓而微細流路阻塞。
為於微細流路前後形成更深之流路、空間，必須於微細流路前後作更大流路或凹部之造形。亦即，必須在深度方向設多階構造。為此，需作對準之光微影法及蝕刻即非進行2次以上不可。
為生體模式流動之再現，即必須在一基板上作具備，從成為幹血管之寬流路至成為支流的細流路，以至於成為微血管之微細流路的溝之造形。為其實現，更非重複進行需作對準之光微影法及蝕刻不可。然而，不只是成本問題，因製造上之極限，如此的再現生體模式之流動的實現，極其困難。
而上述已就採用微導槽陣列血液測定時之問題作說明，但不限於此，採用其它測定時亦會有同樣問題發生。
本發明係鑑於上述問題而作，其目的在提供可用簡便方法製備複雜流路之微導槽陣列及其製法、及使用它之血液測定方法。
本發明人等一再精心探討發現，依下述樣態可達本發明之目的。
本發明之微導槽陣列係，由第一基板與第二基板之密著或接合形成，表面具備液體流入口及液體流出口，內部具有自上述液體流入口連通上述液體流出口之內部空間構造的微導槽陣列，其上述內部空間構造具備，連通上述液體流入口之至少一上游側流路，連通上述液體流出口，與上述上游側流路保有間隙而相向之至少一下游側流路，及連通上述上游側流路及上述下游側流路而流路之截面中心部至該流路之側壁部的最短距離比上述上游側流路及上述下游側流路小之微細流路，使上述第一基板與上述第二基板密著或接合之各面側設有用來形成上述上游側流路及上述下游側流路之溝部，上述第二基板的使上述第一基板與上述第二基板密著或接合之面側設有用以形成上述微細流路之溝部。
本發明之第一樣態的微導槽陣列因係各於第一基板及第二基板施以微細加工，可具更複雜之流路。
本發明之微導槽陣列的製法，係於基板上以光阻形成圖案之步驟，依形成於上述基板上之上述光阻圖案將金屬附著，形成金屬構造體之步驟，及以上述金屬構造體為鑄模形成成形體之步驟，各形成第一基板及第二基板，將上述第一基板及上述第二基板密著或接合。
本發明之微導槽陣列的製法因係於第一基板及第二基板各施以微細加工，將該等密著或接合，較之僅於一基板施以微細加工者可具更複雜之流路。又因對準之步驟能予剔除或削減，可降低成本。
本發明之第1樣態的血液測定方法係使用上述樣態之微導槽陣列的血液測定方法，其特徵為自微導槽陣列之液體流入口，使至少含血液試樣之試樣於設在上述微導槽陣列內之內部空間構造的微細流路流動，測定通過該微細流路之上述血液的各血液成分之狀態，以該測定求出上述血液之各血液成分的流動特性或活性度。
本發明之第2樣態的血液測定方法係使用上述樣態之微導槽陣列的血液測定方法，其特徵為使設在上述微導槽陣列內之微細流路的流入口、流出口之間有生理活性物質的濃度差，以引起白血球介著上述微細流路移動，然後測定，於上述微細流路之流入口、流出口，或上述微細流路的白血球分部數之增減，或白血球所致流路的阻塞狀況，求出白血球分部之遊走能、黏著能。
本發明之第3樣態的血液測定方法係使用上述樣態之微導槽陣列的血液測定方法，其特徵為以發光或螢光物質使上述血液之各血球細胞或液體成分的任一發色，自上述微導槽陣列之液體流入口，使至少含血液試樣之試樣於設在上述微導槽陣列內之內部空間構造的微細流路流動，測定通過該微細流路之上述血液的各血液成分之光強度，由該光強度值求出該經測定之血液成分的活性度。
本發明之第4樣態的血液測定方法係使用上述樣態之微導槽陣列的血液測定方法，其特徵為於上述微導槽陣列之內部空間構造的壁面之至少一部分沈積金等之薄膜，自上述微導槽陣列之液體流入口，使至少含血液試樣之試樣於設在上述微導槽陣列內之內部空間構造的微細流路流動，以隨表面電漿子共振(Surface Plasmon Resonance)現象之反射光強度變化，測定通過該微細流路前後之介電常數變化，由該測定值求出血球成分的活性度。
本發明之第5樣態的血液測定方法係使用上述樣態之微導槽陣列的血液測定方法，其特徵為上述微導槽陣列之內部空間構造的任一壁面配置有檢測超音波之微弱頻率變化幅度的感測器，自微導槽陣列之液體流入口，使至少含血液試樣之試樣於設在上述微導槽陣列內之內部空間構造的微細流路流動，測定通過該微細流路前後之頻率變化，由該測定值求出血球成分的活性度。
本發明之第6樣態的血液測定方法係使用上述樣態之微導槽陣列的血液測定方法，其特徵為上述微導槽陣列之內部空間構造的任一壁面配置有FET感測器，自微導槽陣列之液體流入口，使至少含血液試樣之試樣於設在上述微導槽陣列內之內部空間構造的微細流路流動，測定通過該微細流路前後之微弱電位移量，由該測定值求出血球成分的活性度。
本發明之第7樣態的血液測定方法係使用上述樣態之微導槽陣列的血液測定方法，其特徵為於上述微導槽陣列之內部空間構造的任一壁面配置電極，並將試劑固定化，自微導槽陣列之液體流入口，使至少含血液試樣之試樣於上述微細流路流動以混合上述血液試樣及上述試劑，測定其化學變化後之微弱電位移量，求出生化學資料。
本發明之第8樣態的血液測定方法係使用上述樣態之微導槽陣列的血液測定方法，其特徵為於上述微導槽陣列之內部空間構造之至少一部分將試劑固定化，自微導槽陣列之液體流入口，使至少含血液試樣之試樣於上述微細流路流動以混合上述血液試樣及上述試劑，然後以光照射上述微導槽陣列，測定照光前後之變化量，求出生化學資料。
依本發明之血液測定方法，求出流過微細流路之血液成分的流動特性、活性度，即可推測出生體內之微小循環系內的流動。並且，由其流動、阻塞狀態即可作生活習慣病之危象的預測，進行生活之指導。
依本發明，具有能提供可用簡便方法得複雜流路之微導槽陣列、其製法、及使用它之血液測定方法的優良效果。
以下就採用本發明之實施形態的一例作說明。只要合乎本發明之宗旨，其它實施形態自亦屬於本發明之範疇。
[微導槽陣列]
第1A圖係本實施形態的微導槽陣列之側視圖，第1B圖係本實施形態的微導槽陣列之部分放大側視圖。本實施形態之微導槽陣列100如第1A圖具備第一基板10、第二基板20、液體流入口1、液體流出口2。又如第1B圖於內部具備內部空間構造：流入口側空間3、流出口側空間4、上游側流路5、下游側流路6、微細流路7。這些內部空間構造係，連通液體流入口1至液體流出口2之構造。第1B圖中，為便於說明，後敘位置一致部分之圖示予以省略。
微導槽陣列100係，第一基板10及第二基板20各以主面互相密著或接合，構成一體。第一基板10及第二基板20之材質無特殊限制，可用例如玻璃基板、矽基板、樹脂構成之基板。以用樹脂構成之基板為佳，理由如後敘。本實施形態中，第一基板10及第二基板20皆係用樹脂構成之基板，縱15mm，橫15mm，厚度1mm。
液體流入口1及液體流出口2係設在第二基板20表面上。本實施形態中，液體流入口1係設於第二基板20之一邊附近，液體流出口2係設於與設有液體流入口1之一邊相向的另一邊附近。液體流入口1係，用以注入血液試樣等之入口部。本實施形態中，液體流入口1及液體流出口2之外徑為1.6 mm。
流入口側空間3係構成與液體流入口1連通，流出口側空間4與液體流出口2連通。上游側流路5及下游側流路6係形成為互相平行且複數交替。並且，為連通鄰接之上游側流路5及下游側流路6，微細流路7係於大致與上游側流路5及下游側流路6垂直之方向複數形成。上游側流路5與流入口側空間3之一側面部連結，下游側流路6係與流出口側空間4之一側面部連結。以該構造，血液試樣等，自源頭液體流入口1通過流入口側空間3，通過上游側流路5、微細流路7、下游側流路6，更通過流出口側空間4抵達液體流出口2。微細流路7係用以觀察血液試樣之流動、阻塞之模樣等，詳如後敘。
其次，詳細說明上述第一基板10及第二基板20之構造。第2A圖係本實施形態之第一基板10之與第二基板20接合之面的頂視圖，第2B圖係IIB－IIB’之剖視圖。第3A圖係本實施形態之第二基板20的與第一基板10接合之面的頂視圖，第3B圖係IIIB－IIIB’之剖視圖。
第一基板10之與第二基板20相向之面上設有，如第2A圖之溝部及凹部區。具體而言係設有，流入口側第一凹部13、流出口側第一凹部14、上游側第一溝群15、下游側第一溝群16、第一對位部18、第二對位部19。這些凹部及溝部之深度全係一定(本實施形態中為300 μ m)。以此，製程可予縮短，降低成本。於此「深度」指相對於基板厚度方向之長度。
流入口側第一凹部13係形成於第一基板10之一邊附近，流出口側第一凹部14係形成於與形成流入口側第一凹部13之一邊相向的另一邊附近。流入口側第一凹部13係，與第二基板20接合或密著時，自液體流入口1注入之血液試樣等最初通過之區域，形成流入口側空間3之一部分。流出口側第一凹部14在與第二基板20接合或密著時，係通過流路等之血液等即將抵達出口部：流出口時通過之區域，形成流出口側空間4之一部分。
上游側第一溝群15及下游側第一溝群16各係形成為各有3條交替且互相平行。上游側第一溝群15及下游側第一溝群16之各流路寬度為300 μ m。以下之說明中，上游側第一溝群15與下游側第一溝群16之間隙部分稱為堤部11。3條之上游側第一溝群15係，以流入口側第一凹部13之與流出口側第一凹部14相向之側的一邊，與流入口側第一凹部13連接。同樣，3條之上游側第一溝群16係，以流出口側第一凹部14之與流入口側第一凹部13相向之側的一邊，與流出口側第一凹部14連接。上游側第一溝群15係，與第二基板20接合或密著時形成之上游側流路5的一部分。下游側第一溝群16係，與第二基板20接合或密著時形成之下游側流路6的一部分。
上游側流路5及下游側流路6之流路寬度、流路深度，為使測定對象之試樣順暢流動，並防試樣因乾燥而凝固、失活等，各係以20~1,000 μ m為佳，30~500 μ m更佳。上游側流路5及下游側流路6之流路寬度、流路深度之比，以隨測定對象試樣之黏性選在1：10~10：1為佳。
第一對位部18、第二對位部19係用以與第二基板20對位之部位。本實施形態中，上游側第一溝群15及下游側第一溝群16之外側，與該等平行之方向設成凹部狀。
其次說明第二基板20。第二基板20如第3A、3B圖，具備溝部及凹部區。具體而言具備，液體流入口1、液體流出口2、流入口側第二凹部23、流出口側第二凹部24、上游側第二溝群25、下游側第二溝群26、微細溝群27、第三對位部28、第四對位部29。又，流入口側第二凹部23、流出口側第二凹部24、上游側第二溝群25、下游側第二溝群26、微細溝群27之凹部或溝部深度全係5 μ m。以此，製程可縮短，成本降低。第三對位部及第四對位部係成為與上述第一對位部、第二對位部嵌合之凸型。
流入口側第二凹部23，在第一基板10與第二基板20相向接合或密著時，係構成為與流入口側第一凹部13重合。流出口側第二凹部24，在第一基板10與第二基板20相向接合或密著時，係構成為與流出口側第一凹部14重合。亦即，流入口側第二凹部23係形成於第二基板20之一邊附近，流出口側第二凹部24係形成於與形成流入口側第二凹部23之一邊相向的一邊附近。而第一基板10與第二基板20相向接合或密著時，由流入口側第一凹部13及流入口側第二凹部23形成流入口側空間3，並由流出口側第一凹部14與流出口側第二凹部24形成流出口側空間4。
液體流入口1及液體流出口2，如第3B圖，自第二基板20之與第一基板10相向面之反面，具備各連通至流入口側第二凹部23底面及流出口側第二凹部24底面之貫通孔。本實施形態中，貫通孔之直徑為1.6mm。
上游側第二溝群25，在第一基板10與第二基板20相向接合或密著時，係設置成與上游側第一溝群15於相向位置重合。亦即，3條平行流路係以，流入口側第二凹部23之與流出口側第二凹部24相向側之一側邊，與流入口側第二凹部23連接。而下游側第二溝群26，在第一基板10與第二基板20相向接合或密著時，係設置成與下游側第一溝群16於相向位置重合。3條平行流路係以，流出口側第二凹部24之與流入口側第二凹部23相向側之一側邊，與流入口側第二凹部23連接。
微細溝群27係，使上游側第二溝群25與下游側第二溝群26間連通，而配設於該等之間隙。微細溝之寬度在本實施形態中為6 μ m。微細溝群27係，為使第一基板10與第二基板20密著或接合，與第一基板10之堤部11相向，形成微細流路7。微細流路7係設在對於上游側第二溝群25及下游側第二溝群26約略垂直之方向。以此，可使自上游側流路流入之血液試樣，流過更多微細流路，測定者可由微細流路之全體狀態，掌握血液試樣之流動、阻塞狀態等。因此，可作更正確之血液測定。唯微細流路7之方向不限於對上游側流路5略垂直之形態，隨使用目的、用途亦可係傾斜者。鄰接之微細溝群27間的間壁長度可予適當變更。
血液試樣可以預見，自受檢者抽血之際，於添加有抗凝血劑肝素等之系統內亦因接觸材料、空氣而凝集。微細流路7少，則見因血液測定前之凝血塊阻塞之部分的微細凝集塊，有誤診之虞。因此，從進行更正確的診斷之觀點，微細溝群27以數大為佳。
第三對位部28、第四對位部29係由凸型形成而設在，使第一基板10與第二基板20相向時，各與設在第一基板10之第一對位部18、第二對位部19相向之位置。亦即係設成，於上游側第二溝群25及下游側第二溝群26之外側區域，與上游側第二溝群25及下游側第二溝群26平行。凸型之高度為250 μ m。以這些凸型與第一對位部18及第二對位部19之凹型對位。
上述第一基板10及第二基板20係，使第一對位部18與第三對位部28，第二對位部19與第四對位部29重合而定位並密著或接合。以此，流入口側第一凹部13與流入口側第二凹部23重合形成流入口側空間3。流出口側第一凹部14與流出口側第二凹部24重合形成流出口側空間4。而上游側第一溝群15與上游側第二溝群25重合，一體形成上游側流路5，下游側第一溝群16與下游側第二溝群26重合，一體形成下游側流路6。使隔開形成於第一基板10之上游側第一溝群15及下游側第一溝群16之堤部11，與形成於第二基板20之微細溝群27相向，形成微細流路7。
微細流路7之流路寬度、流路深度係以隨作為測定對象之試樣，例如，血液試樣之血球成分，各選自1~50 μ m為佳，1~20 μ m更佳。微細流路7之流路寬度、流路深度比係以例如，隨作為對象之血球成分的形狀、變形能，選自1：10~10：1為佳。
依上述構造，微導槽陣列100具備連通流入口側空間3、上游側流路5、微細流路7、下游側流路6之內部空間構造。
用於微導槽陣列100之第一基板及第二基板之材質，如上述無特殊限制，而基於材料成本、表面處理之效率，以樹脂原料為宜。以例如化學發光、螢光觀察血液細胞時，例如使用螢光顯微鏡觀察時，以透明性優良之樹脂材料為佳。樹脂材料無特殊限制，有例如丙烯醯系樹脂、聚乳酸、聚二醇酸、苯乙烯系樹脂、丙烯醯．苯乙烯系共聚樹脂(MS樹脂)、聚碳酸酯系樹脂、聚對酞酸乙二酯等聚酯系樹脂、聚乙烯醇系樹脂、乙烯．乙烯醇系共聚樹脂、苯乙烯系彈性體等熱塑性彈性體、氯乙烯系樹脂、聚二甲基矽氧烷等聚矽氧樹脂、乙酸乙烯酯樹脂(商品名：EXCEVAL)、聚乙烯醇縮丁醛系樹脂等。
這些樹脂必要時可含滑劑、光安定劑、熱安定劑、防霧劑、顏料、耐燃劑、抗靜電劑、脫模劑、防黏結劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑等之1種或2種以上。
於血液測定使用微導槽陣列，於採用光學系之檢測方式等時，基板係用透明物。例如，進行使用CCD照相機等之實態觀察時，第一基板10、第二基板20之任一，或兩者係用透明物。反射光觀察係，使光學系側之基板為透明板，反側之基板可為不透明。為得不透明基板，係於材料選擇階段選擇不透明品，或於透明基板之表面或背面以例如蒸鍍法沈積鋁等之無機膜。規定透明性之光學物性係以厚度1 mm之板，總透光率80%以上，霧度值10%以下為佳。採用光學系之檢測方式時，以隨使用之光的波長，使用例如未添加紫外線吸收劑之材料，使用分子不具環構造之材料等，適當選擇為佳。
微導槽陣列係以與接觸之生理食鹽水、血液試樣、試劑等水系液體的潤濕性之差小為佳。潤濕性之差大，則水系液體不於流路流動之可能性提高。進行血液測定前，例如，流路內雖似充滿生理食鹽水，有時會有氣泡混入，作為對象之血球成分的通過時間計測值可能得不到再現性。又因細胞一般具有易於固定化在疏水表面之性質，於流路在血球細胞亦有血球成分附著，可能造成不流動等之缺失。
使用微導槽陣列進行血液測定時，凝血因子血小板之活性化予以抑制，為抑制材料表面之附著，一般已知有抗血小板附著之藥劑肝素的徐放材料、酵素尿激酶經固定化之材料、具親水性表面之材料、具微相分離構造之材料。其中滿足成本及性能要求之材料，以具親水性表面之材料為佳。
聚甲基丙烯酸甲酯為代表的一般使用之熱塑性樹脂，通常因對於水之接觸角較大(例如聚甲基丙烯酸甲酯樹脂約68°，聚碳酸酯樹脂約70°，聚苯乙烯樹脂約84°)，必須縮小對於水之接觸角。這些塑膠表面之潤濕性的改質技術如後敘。血液測定中，微導槽陣列表面對於水之接觸角係以0.5°以上60°以下為佳，1°以上50°以下更佳。在該範圍外，則血液試樣難以導入微細之溝，產生血球細胞附著所致的凝集塊，不得血球細胞通過時間測定等之安定資料，故以上述範圍內之接觸角為佳。
微導槽陣列係用樹脂製品時，如同用於人工透析、血漿交換等血液淨化治療的血液迴路等之熱塑性樹脂，具有其感染性廢棄物能以焚化處理之優點。而使用經蝕刻法製作之矽板者，係由無機材料構成而不可能作焚化處理。為作產業廢棄物之掩埋處理，因須作殺菌處理，成本架高。且近年來環保意識高漲，適應性低。
對於未來微導槽陣列隨其拋棄而廢棄量增大，可藉焚化處理對應，重合使用之基板因亦係樹脂製，不必作分離處理，可予一併焚化。又因以不含鹵素之聚甲基丙烯酸甲酯等熱塑性樹脂使用，可免於產生有害物質戴奧辛，可用一般廢棄物之通常溫度的焚化爐簡便再利用作熱資源。
本實施形態之微導槽陣列，因第一基板10及第二基板20皆經微細加工，以各基板之微細加工面側密著或接合形成內部空間構造，可經簡便方法提供具有更微細之空間構造者。
以微導槽陣列用於血液測定時，將血液導入微細流路，為使該血液實際流動，於該流路前後需作流路深度大之流路的造形。如上述專利文獻1，於二基板之任一，作微細溝及設於其前後之深度大的上游側流路及下游側流路之造形時，除施以確保位置關係的對準之外，需經2次以上之蝕刻步驟。因此，製程複雜，加工費用高。本實施形態中，第一基板10及第二基板20係，各由加工深度一定之凹部及溝部構成。因此，對於各基板進行一次之光微影步驟即可。確保微細溝與上游側溝群及下游側溝群等之位置關係的對準即不必要，於加工成本有利。
上述微導槽陣列100中，第一基板10及第二基板20各凹部、溝部的深度一定之例已作說明，而不限於此，亦可使第一基板10及/或第二基板20之凹部、溝部的深度各自獨立，成多階構造。亦可於第二基板20之微細流路7前後具階差構造。
隨微細流路之流路寬度、流路長度，使血液試樣自可謂源頭幹血管之上游側流路5，於可謂微血管之微細流路7流動時，係使血液試樣於極細之流路流動，即使係例如可謂正常的平均之受檢者血液試樣，亦有血小板活化，於微細流路造成阻塞之可能。因此，可能無法正確診斷。如上述使各種流路成多階構造，即可避免此類問題。亦即，於微細流路導入血液試樣之缺失可有效解消，例如，健康的受檢者之血液試樣，可再現順暢之微細流路流動狀態，有任何發現之受檢者的血液試樣，可再現隨其要因之阻塞狀態，即可作正確診斷，進行生活習慣指導。例如，第一基板10之流路深度，可為300 μ m、100 μ m、30 μ m之三階構造。
施以微細加工使第一基板10及第二基板20二者具有多階構造並可實現，使微血管(其可謂再現複雜生體模式之微小循環模型)再現之微導槽。於基板兩面施以造形，習知加工技術及成本上不可能之複雜構造即為可能，可期待高精度診斷之落實。
上述微導槽陣列100中，微細流路的截面形狀為略四方形之例已予說明，但不限於此，可作適當變更。亦可係例如，使溝之側壁部於深度方向傾斜(錐形)之形狀。使溝之側壁部於深度方向為傾斜形狀，血液試樣之導入微細流路即順暢，例如，正常之受檢者無血小板之往微細流路黏著可見，有任何發現之受檢者則有往微細流路之附著、阻塞可見，即可作正確診斷。變形通過微細流路之血球細胞的速度、個數、變形能等之測定中，各檢體之差異可為明確。
上述微導槽陣列100中，微細流路7之流路寬度、流路深度、流路長度皆係一定，但不限於此，可予適當變更。微細流路7之流路寬度、流路深度、及/或流路長度以複數種類配置，即可變更施於血液試樣之剪切應力。於測定微細流路流入口、流出口的血球細胞數之增減，血液各成分所致之微細溝的阻塞狀況，或血液通過時間，以求出血成分之流動特性或活性度的血液測定法，即可得更多資訊，詳如後敘。
又，上述微導槽陣列100係於第二基板20側設血液試樣等之液體流入口1及液體流出口2，但不限於此，亦可設於第一基板10側。液體流入口、液體流出口各一之例已予說明，但不限於此，亦可各自獨立有複數個。上述微導槽陣列100亦可有複數之測定部(液體流入口、液體流出口、連通這些之內部空間構造)。亦可不設流入口側空間3，構成為液體流入口1與上游側流路直接連結。流出口側空間4亦同。此時，亦可例如，僅設上游側流路數之液體流入口，以液體注入控制裝置等將特定量注入。
基板之大小、厚度等不必第一基板10及第二基板20相同，可適當變更。凹部之形狀、溝部之形狀、尺寸等不限於上述例者，可隨目的適當變更。
以上係就用於血液測定之例作說明，但不限於此，亦適用於其它用途(例如為得細胞有關之資訊的測定)。
[微導槽陣列之製法]
其次說明本實施形態的微導槽陣列之製法。茲就微導槽陣列之材質係樹脂者作說明。使用Si基板者，依上述專利文獻1之記載，製造第一基板、第二基板之溝部、凹部等即可。當然，亦可組合材質不同之第一基板及第二基板。
本實施形態之微導槽陣列係經，基板上以光阻形成圖案之步驟，依形成於基板上之上述光阻圖案將金屬附著，形成金屬構造體之步驟，及將上述金屬構造體用作鑄型形成成形體之步驟，各形成第一基板及第二基板，將第一基板及第二基板密著或接合而製造。
以下說明，於深度方向有2階構造(上游側流路等)的微導槽陣列用基板之製法。施行(i)基板上第一光阻層之形成(ii)基板與光罩A之對位(iii)使用光罩A之第一光阻層的曝光(iv)第一光阻層之熱處理(v)第一光阻層上第二光阻層之形成(vi)基板與光罩B之對位(vii)使用光罩B之第二光阻層的曝光(viii)第二光阻層之熱處理(ix)光阻層之顯像，形成所欲之光阻圖案。並依形成之光阻圖案，於基板上以鍍敷沈積金屬構造體。以該金屬構造體為型，形成樹脂成形品，製造微導槽陣列。
茲更詳細說明光阻圖案之形成處理。首先於基板上，例如為得深度10 μ m之微小溝及深度50 μ m之流路，依序形成第一光阻層(厚度50 μ m)、第二光阻層(厚度10 μ m)，於各層作曝光或曝光、熱處理。
顯像步驟中，最初得第二光阻層：深度10 μ m的圖案，其次得第一光阻層：深度50 μ m的圖案。得深度50 μ m之時，為使第二光阻層：深度10 μ m之圖案不於顯像液溶解或變形，需控制各層於顯像液之溶解度。以旋塗方式形成光阻層時，調整第二光阻層之烘烤(溶劑之乾燥)時間，即可促成耐鹼性。
使用光分解型正型光阻，促成耐鹼性的方法之一係，延長烘烤(溶劑之乾燥)時間，使光阻硬化。通常，光阻係隨膜厚、稀釋劑等溶劑濃度及感度設定烘烤時間。延長該時間即可促成耐鹼性。
第一光阻層之烘烤若過渡進行，則光阻極度硬化，嗣後之顯像中經光罩之部分難予溶解形成圖案，故以縮短烘烤時間等，適當選擇為佳。用於烘烤之裝置若能將溶劑乾燥即無特殊限制，有烘箱、熱板、熱風乾燥機等。
與化學放大型負型光阻比較，耐鹼性的落實範圍受限，故設定之光阻厚度以適合各層之5~200 μ m為佳，10~100 μ m更佳。
使用化學放大型負型光阻，落實耐鹼性之方法，除烘烤時間之最適化以外，有交聯密度之最適化。通常，負型光阻之交聯密度可隨曝光量設定。化學放大型負型光阻者，可隨曝光量及熱處理時間設定。加大該曝光量或熱處理時間，即可落實耐鹼性。化學放大型負型光阻者，設定之光阻厚度以適合各層之5~500 μ m為佳，10~300 μ m更佳。以下就上述(i)~(ix)作更詳細之說明。
茲說明(i)基板31上第一光阻層32之形成。第4A圖呈示基板31上形成有第一光阻層32之狀態。首先，成形品形成步驟得之樹脂製微導槽陣列之平面度係決定於基板31上的第一光阻層32之形成步驟。亦即，基板31上第一光阻層32形成之時，平面度反映金屬構造體以至於微導槽陣列的平面度。該平面度在使微導槽陣列之第一基板10及第二基板20密著或接合之際極為重要，為保持高平面度，宜採用最適條件。
於基板31上形成第一光阻層32之方法無任何限制，一般有旋塗方式、浸沾方式、輥筒方式、以乾膜光阻貼合等。其中，旋塗方式係於旋轉中之玻璃基板上以光阻塗敷之方法，有於直徑超過300mm之玻璃基板以高平面度塗敷之優點。因此，從可落實高平面度之觀點，以採旋塗方式為佳。
用作第一光阻層32之光阻有正型光阻、負型光阻2類。皆因光阻造形之可能深度隨光阻之感度、曝光條件而變，例如使用UV曝光裝置時，宜依光阻厚度、感度選擇曝光時間、UV功率。所用光阻係濕式光阻時，為以例如旋塗方式得特定光阻厚度，有變更塗敷轉數之方法及調整黏度之方法。變更塗敷轉數之方法係藉設定塗敷機之轉數，以得所欲之光阻厚度。調整黏度之方法，光阻厚度大時，或塗敷面積大則因有平面度下降之虞，實際使用上係隨要求之平面度調整黏度。例如，旋塗方式者，1次塗敷的光阻層厚度，考慮高平面度之保持，以10~50 μ m為佳，20~50 μ m更佳。除保持高平面度以外，形成複數之光阻層厚度即可得所欲之光阻層厚度。
茲說明(ii)基板31與光罩A 33之對位。首先，為使第一光阻層之圖案，與第二光阻層之圖案的位置關係如所欲之設計，使用光罩A 33曝光時，必須作正確之對位。為作對位，有於基板31及光罩A 33之同位置施行切削加工以栓銷固定之方法，使用雷射干涉儀定位之方法，於基板31及光罩A 33之同位置製作位置標記，以光學顯微鏡對位之方法等。以光學顯微鏡對位之方法係例如，以光微影法於基板製作位置標記，於光罩A 33以雷射描畫裝置描畫位置標記。使用光學顯微鏡之手動操作，因簡單可得5 μ m以內之精度，故亦有效。
茲說明(iii)使用光罩A 33之第一光阻層32的曝光。用於第4B圖之步驟的光罩A 33無任何限制，有乳劑光罩、鉻光罩等。光阻圖案形成步驟中，隨所用光罩A 33，尺寸及精度受影響。而其尺寸及精度亦反映於樹脂成形品。因此，為使微導槽陣列之各尺寸及精度為特定，必須規定光罩A 33之尺寸及精度。提高光罩A 33之精度的方法無任何限制，有例如將用於光罩A 33之圖案形成的雷射光源變更為更短波長者。唯因設備昂貴，光罩A 33之製作費用高，微導槽陣列宜依實用上之要求精度作適當規定。
光罩A 33之材質基於溫度膨脹係數、UV透過吸收性能雖以石英玻璃為佳但比較貴，宜依實用上之要求精度適當規定樹脂成形品。為得如設計所欲之深度、或高度不同之構造體、或第一光阻圖案及第二光阻圖案不同之構造體，用於第一光阻層32及第二光阻層34之曝光的光罩，圖案設計(透過/遮光部)必須切實，使用CAE分析軟體之模擬亦係其解決方案之一。
用於曝光之光源以設備費用低廉之紫外線或雷射光為佳。同步輻射雖曝光深度大，但設備費用昂貴，微導槽陣列價格實質上變高，工業上不實用。曝光時間、曝光強度等曝光條件因隨第一光阻層32之材質、厚度等而變，以隨所得圖案適當調節為佳。尤其因於流路寬度、深度、容器間隔及容器寬度(或直徑)、深度等案尺寸及精度有影響，曝光條件之調節即屬重要。又因隨光阻之種類焦點深度起變化，例如使用UV曝光裝置時，宜依光阻厚度、感度選擇曝光時間、UV功率。
茲說明(iv)第一光阻層32之熱處理。曝光後之熱處理已知有，用以校正光阻圖案形狀之所謂退火的熱處理。在此，為化學交聯，只於使用化學放大系負型光阻時為之。化學放大系負型光阻主要由2成分系或3成分系構成，係依曝光時之光，例如，使化學構造之末端環氧基開環，經熱處理起交聯反應。熱處理在例如膜厚為100 μ m，設定溫度100℃時，係以數分鐘時間進行交聯反應。
第一光阻層32之熱處理過度進行則嗣後顯像時，難以溶解未交聯部分形成圖案。因此，設定之光阻厚度在100 μ m以上時以適當選擇縮短熱處理時間，或嗣後只作第二光阻層34之熱處理等為佳。
茲說明(v)第一光阻層上第二光阻層之形成。第4C圖呈示已形成第二光阻層34之狀態。該第二光阻層34可經，如同上述(i)說明之第一光阻層32的形成方法形成。而藉旋塗方式，用正型光阻形成光阻層時，使烘烤時間為通常之1.5~2.0倍左右，即可落實耐鹼性。以此，第一光阻層32及第二光阻層34之顯像結束時，第二光阻層34之光阻圖案的溶解或變形可予防止。
茲說明(vi)基板與光罩B之對位。基板31與光罩B 35之對位係依，如同上述(ii)中說明之基板31與光罩A 33之對位方法的要領實施。
茲說明(vii)使用光罩B 35之第二光阻層34的曝光。使用光罩B 35之第二光阻層34的曝光係依，如同上述(iii)中說明之使用光罩A 33的第一光阻層32之曝光方法的要領實施。第4D圖呈示第二光阻層34之曝光的模樣。
茲說明(viii)第二光阻層34之熱處理。第二光阻層34之熱處理基本上與上述(iv)中說明的第一光阻層32之熱處理同。第二光阻層之熱處理係為，嗣後顯像中得第一光阻層32的圖案時，不使第二光阻層34之圖案溶解或變形而作。經熱處理化學交聯進行，交聯密度提高而落實耐鹼性。用以落實耐鹼性之熱處理時間係以隨光阻厚度適當選自通常之1.1~2.0倍為佳。
茲說明(ix)光阻層32、34之顯像。使用第4E圖之步驟的顯像係以使用對應於所用之光阻的顯像液為佳。顯像時間、顯像溫度、顯像液濃度等顯像條件係以隨光阻厚度、圖案形狀適當調節為佳。例如，為得必要之深度而使顯像時間過長，變成大於特定尺寸，故以設定適當條件為佳。
提高成形品之頂面或微細圖案底部之平面精度的方法，有例如變更光阻塗敷所用之光阻種類(正型、負型)利用玻璃表面之平面性的方法，研磨金屬構造體之表面的方法等。
而為得所欲之造形深度形成複數之光阻層時，可同時作該等複數光阻層之曝光．顯像處理，或亦可於一光阻層之形成及曝光處理後，更作光阻層之形成及曝光處理，同時作2光阻層之顯像處理。
茲更詳細說明金屬構造體形成步驟。金屬構造體形成步驟乃，沿光阻圖案形成步驟得之光阻圖案沈積金屬，沿光阻圖案形成金屬構造體之凹凸面，得金屬構造體之步驟。
如第4F圖，於該步驟先沿光阻圖案形成導電性膜37。該導電性膜37之形成方法無特殊限制，以蒸鍍、濺鍍等為佳。用於導電性膜37之導電性材料有金、銀、鋁、銅、鋁等。
如第4G圖，形成導電性膜37後，沿圖案作金屬之鍍敷沈積形成金屬構造體38。沈積金屬之鍍敷方法無特殊限制，有例如電鍍、無電解鍍敷等。所用之金屬無特殊限制，有鎳、鎳－鈷合金、銅、金，從經濟性．耐久性之觀點以鎳為佳。金屬構造體38亦可隨其表面狀態作研磨。唯因有污染物附著於造形物之虞，以於研磨後施以超音波洗淨為佳。為改善金屬構造體38之表面狀態，亦可用脫模劑等作表面處理。而金屬構造體38於深度方向之傾斜角度，為無損於樹脂成形品之形狀，並得高收率，係以50°~90°為宜，60°~87°更佳。將經鍍敷沈積之金屬構造體38自光阻圖案分離。
金屬構造體38，為降低其製造成本，可作族群化。族群化係於所製造之金屬構造體進行電鍍，以進行複製之技術。製造本發明之微導槽陣列時，製品若係凸圖案，以成為遮罩之金屬構造體為凸圖案，以族群化製造凹圖案之金屬構造體即可降低製造成本。
茲更詳細說明成形品形成步驟。成形品形成步驟係，如第4H圖，以上述金屬構造體38為模，形成樹脂成形品之步驟。樹脂成形品39之形成方法無特殊限制，有例如射出成形、壓製成形、模鑄成形、溶劑澆鑄成形、經押出成形之輥筒轉印法等，從生產力、模轉印性之觀點，係以射出成形為佳。以特定尺寸之金屬構造體為模，藉射出成形`成樹脂成形品時，金屬構造體之形狀能以高轉印率再現於樹脂成形品。轉印率之確認可以使用光學顯微鏡、掃描式電子顯微鏡(SEM)、穿透式電子顯微鏡(TEM)等。
以樹脂用作第一基板10及第二基板20之材料，製造微導槽陣列時，可採例如使用稱為壓模之原盤的射出成形法。使用壓模之射出成形，如光碟之製造所示，係可兼顧精度及成本之優良方式。
上述專利文獻1之構造，係於作為原盤之壓模，作微細溝、深流路之造形，並需於各圖案，依其深度，設脫模所需之傾斜角度。以壓模作複雜形狀之造形，不只提高壓模之製造成本，並因射出成形之轉印不良、脫模時樹脂發生翹曲等多有不良品產生，預測難以實用化。
而依本實施形態的微導槽陣列之製法，因係於第一基板10及第二基板20二者施以微細加工，使該基板密著或接合而製造微導槽陣列，可各於第一基板10、第二基板20，製作具有單獨形狀之圖案的壓模，進行射出成形。並可降低壓模之製造成本，於射出成形且可在極力壓低轉印性不良、脫模時樹脂發生翹曲等之不良率的狀態下生產，可為實用之製法。
茲說明用以使第一基板10之上游側流路5、下游側流路6及/或微細流路7於流路深度方向具傾斜構造之製法。例如，採取使用稱為壓模之原盤的射出成形法時，製造壓模之光微影步驟中，例如，使用光分解型正型光阻，即可形成傾斜角度。使用正型光阻，則於顯像步驟，例如，凸圖案上部比下部多暴露於顯像液，即易於形成傾斜角度。
以矽為材料之半導體微細加工技術，矽基板之材料成本高，因於每片作光微影而加工費高，有於每片之微細流路的尺寸精度起變異之間題。相對於此，以特定尺寸之金屬構造體38為模經射出成形形成樹脂成形品39時，即能以高轉印率將金屬構造體之形狀再現於樹脂成形品39。使用泛用樹脂材料，材料成本即可降低，係適於低成本化(量產化)之製法，具有尺寸精度高之優點。
轉印率之確認可以使用光學顯微鏡、掃描式電子顯微鏡(SEM)、穿透式電子顯微鏡(TEM)、CCD照相機等。採用已具量產實績之光碟品管技術於樹脂製微導槽陣列，即能以數萬個之批次，基於標準偏差值掌握、管理各種尺寸資料、基板平面度資料、內部殘留應力資料等。
以金屬構造體38為模，以例如射出成形形成樹脂成形品39時，由1件金屬構造體38可得1萬件~5萬件，有時甚至20萬件樹脂成形品39，金屬構造體38之製作費可大幅削減。射出成形1輪所需時間短如5秒~30秒，生產效率極高。使用射出成形1輪可同時形成複數個樹脂成形品39之成形模具，則可更提升生產力。上述成形法可將金屬構造體38用作金屬模，亦可將金屬構造體38設置於預先準備之金屬模內部。
樹脂成形品39平面度之最小值，從工業上易於再現之觀點，係以1 μ m以上為佳。樹脂成形品平面度之最大值，例如從將樹脂成形品39與其它基板貼合或疊合使用之際無缺失的觀點，係以200 μ m以下為佳。樹脂成形品造形部之尺寸精度，從工業上易於再現之觀點，係以＋/－ 0.5~10%為佳。
樹脂成形品39之厚度尺寸精度，從工業上易於再現之觀點，以＋/－ 0.5~10%為佳。樹脂成形品39之厚度不特定，考慮射出成形的取出時之破損、取用時之破損、變形、應變，係以0.2~10mm為佳。樹脂成形品39之尺寸不特定，但以隨用途適當選擇以於光微影法形成光阻圖案之際，例如，以旋塗法形成光阻層時，可自直徑400mm之範圍中採取為佳。
微導槽材料係塑膠時，如上述必要時可對塑膠表面之潤濕性作改質。塑膠表面之潤濕性改質技術可大別為化學處理技術及物理處理技術。化學處理技術有，藥物處理、溶劑處理、耦合劑處理、單體被覆、聚合物被覆、蒸汽處理、表面接枝、電化學處理、陽極氧化等。物理處理技術有紫外線照射處理、電漿接觸處理、電漿噴射處理、、電漿聚合處理、機械處理等。
改質技術有，其特徵為，熱塑性樹脂表面之親水化以外亦落實例如接著性之技術。微導槽陣列因可假定亦有不宜保持多數微細溝之時，必須隨必要的接觸角選用適當之改質技術。以下說明適用的改質法之例。
化學處理技術有，有機、無機材料之被覆。有機材料係以水溶液中之親水性聚合物例如POVAL等，經浸沾法、旋塗法等被覆，充分乾燥而使用之方法。微導槽陣列之疏水性高時，不得均勻被覆膜厚，有改質效果發生變異之可能，故有時需選擇被覆材料。可被覆於疏水性表面之材料有例如日本油脂(股)製之商品名：Lipidure－PMB(具有磷脂質極性基之MPC聚合物與丙烯酸丁酯之共聚物)等。
不必大型裝置，以較簡便步驟得改質效果，低成本可期，但有經超音波洗淨等改質效果下降之虞，故以例如，被覆以與材料表面之親和性優良的材料後，以親水性聚合物被覆等提高洗淨耐久性，或使用於拋棄式用途為佳。
化學處理技術有蒸汽處理，其中又有真空蒸鍍法。真空蒸鍍法係無機薄膜製作法之一，乃於真空中(壓力10－ 2 Pa以下)加熱可薄膜化之物質使之蒸發，使其蒸汽附著於適當之基板表面的方法。不必大型裝置，能以較低真空度作處理，低成本可期。
物理處理技術，有電漿處理，其中有濺鍍處理。濺鍍係指，使低氣壓輝光放電產生之正離子以電場加速衝撞陰極，叩出陰極側之物質，沈積於陽極側。濺鍍法可沈積之材料豐富，例如，以SiO2 、Si3 N4 等無機材料沈積10nm~300nm，材料表面即可親水性化。經重複超音波洗淨等的複數次使用，效果仍持續，可得再現性佳之測定結果故有用。無溶出成分，生技工程用途等所要求之細胞毒性亦能對應。濺鍍法可使沈積膜厚均勻，例如，沈積10nm~50nm之SiO2 膜，即可兼顧透明性及親水性。
於微導槽陣列沈積無機膜之際，微導槽陣列之吸濕水分於濺鍍中釋出，與無機膜之密著性可能降低，故濺鍍前必須充分脫氣。提升樹脂表面與無機膜之密著性的方法另有，微導槽陣列表面以氬氣等作蝕刻處理，或，以密著性佳之無機材料，例如，鉻等沈積後，沈積所欲的無機膜之方法。選擇濺鍍法時，因耐熱溫度需在50℃~110℃左右，1)選擇具有其以上之玻璃轉移溫度的例如聚碳酸酯，2)縮短濺鍍處理時間(壓低膜厚)等條件之選擇極為重要。
物理處理技術有電漿處理，其中有植入作用。植入作用係，分子由電漿活化，生成於聚合物表面之自由基經再結合將新官能基導入聚合物表面。經該官能基導入，可製成具新穎性質之聚合物表面。
物理處理技術有電漿處理，其中有電漿聚合處理。乃使作為高分子材料之原料的有機材料氣化以氣相輸送，經電漿中之電子撞擊激發，有機材料活化而起聚合反應，將高分子膜成膜於基板上之技術。電漿聚合法，因將原料分子氣化使用，不需會成為雜質之溶劑，膜厚之控制亦容易。因亦無殘餘單體存在，生技工程用途等所要求之細胞毒性亦能對應。相對於電漿聚合處理之係經電漿中的電子撞擊激發，有機材料活化引起聚合反應，以熱引起聚合反應者乃蒸鍍聚合法。
物理處理技術有紫外線處理，其中有準分子UV處理。於熱塑性樹脂的親水化，必要之耐熱溫度低，玻璃轉移溫度100℃之聚甲基丙烯酸甲酯亦適用。
準分子UV處理係，使用氬、氪、氙等之放電氣體的準分子燈，以發光中心波長120nm~310nm之紫外線照射。係以高能紫外線照射，樹脂表面之分子解離，輕的氫原子易於被拔除，形成親水性高之OH等官能基，提高表面之潤濕性。該方法於伴隨紫外線曝光量之增加，親水性升高之同時，可假定會有接著力增大，保持多數之微細溝狀而不佳，故必須依所需之接觸角選擇適當的曝光量。
親水化之其它方法，成形材料亦可選用KURARAY(股)製的乙酸乙烯酯系樹脂(商品名：EXCEVAL)，聚乙烯醇縮丁醛系樹脂等。為保持微細之溝狀，水系需於70℃以下使用，避免長久浸泡於水。
上述技術不只樹脂製微導槽陣列，應用半導體加工技術製作之矽板亦可共通適用。
經上述製程，可製造具有形成所欲之內部空間構造的凹部、溝部等之第一基板10及第二基板20。並使第一基板10及第二基板20之凹部、溝部等的形成面相向而密著或接合。以此可製造微導槽陣列。
使第一基板10與第二基板20之位置關係成為所欲之位置，作各基板之對位的方法如下：如上述於各基板表面形成凹或凸圖案，疊合時使該等符合以高位置精度密著之方法，基板外型端部以夾具固定之方法，於貫通孔用栓銷固定之方法，用CCD照相機、雷射系光學裝置觀察，調整位置之方法等。其中，先於各基板形成凹或凸圖案，予以疊合之方法，對位所需時間可予短縮，係適於量產的方法之一。於各基板形成凹或凸圖案之方法有，以光微影法形成光阻圖案之方法，經機械切削、放電加工、濕式蝕刻等，於塗敷光阻之基板上或金屬構造體造形之方法。於各基板表面造形之凹或凸圖案的深度或高度，為使一度疊合之基板不因樹脂成形品翹曲、振動而脫落，需在0.1~1mm，宜隨微導槽陣列之外型等作選擇。
依上述微導槽陣列之製法，因可用泛用樹脂材料，能壓低材料成本。因係用金屬構造體製造微導槽陣列，適於量產。因利用光微影法，各於第一基板10及第二基板20施以微細加工，使兩基板密著或接合，可達高尺寸精度。
[使用微導槽陣列之血液測定方法]
其次說明，使用上述實施形態的微導槽陣列之血液測定方法。
依使用本實施形態之微導槽陣列的血液測定方法，將至少含血液試樣之試樣(血液試樣之外含生理食鹽水、試劑)個別或同時自微導槽陣列之流入口流經作為幹血管之上游側流路5，更導入模擬作為支流的微血管之微細流路7，測定微細流路之流入口、流出口血球細胞數之增減，由血液各成分的微細流路之阻塞狀況，或血液通過時間，可求出血液成分之流動特性或活性度。血液成分可分為血球成分及血漿成分。
通過設於微導槽陣列之微細流路的血液成分之流動特性、活性度，依血球成分、血漿成分之性狀，呈示種種形態，由其差異可作受檢者的健康狀態、生活習慣病(糖尿病、腦梗塞、動脈硬化等)之危象預測。
於使用微導槽陣列之血液測定方法，可測定紅血球之變形能、微細流路之阻塞狀況，求出紅血球之活性度。血液成分中，紅血球具有輸氧之功能。通常，於3個月生體內產生新的紅血球。生體之微血管直徑約6 μ m左右，直徑約8 μ m之紅血球，經變形通過而能輸氧至末端組織。紅血球活性度高，則呈高柔軟度，例如，使紅血球通過深度6 μ m之微細流路時，可確認紅血球變形通過之模樣。亦即，使其通過微細流路，即可求出紅血球之活性度。
紅血球阻塞微細流路時，由紅血球之變形能低可預測有已知的高血糖值可見，或有糖尿病可見。紅血球之活性度低，則紅血球成分之外殼硬，可確認無法變形通過例如，寬度、深度6 μ m之微細流路的模樣。一般已知，糖尿病患的紅血球外殼硬。糖尿病之併發症，網膜症、組織壞死係因於末端微小循環(微血管)有紅血球阻塞而發生。
使用微導槽陣列之血液測定中，觀察到阻塞微細流路之血液成分係紅血球時，醫師對於受檢者配合生化學測定資料，例如，糖尿病之危象可能性可藉阻塞之微導槽陣列的微細流路，以視覺圖像說明，於改善生活習慣之指導可提供莫大的說服力。
使用微導槽陣列之血液測定方法中，測定血小板往基板表面之黏著能、微細流路之阻塞狀況，可求出血小板之活性度。血球成分中，血小板具有使血液凝固之功能，其粒徑約3 μ m。血小板活性高表示黏著能高，例如，使血液流過寬度、深度5 μ m之微細流路時，血小板黏著於微細流路、其出口周圍，其次其它血球成分、脂肪成分黏著，結果引起微細流路阻塞。
血小板黏著所致微細流路之阻塞形態，預測生體內存在有血小板活化之要因。此時想到，血管狹小化、高血壓等之可能性，可配合生化學資料進行生活習慣指導。微導槽陣列內若具備複數之尺寸不同的微細流路，使施於通過各微細流路之血液試樣的剪切應力產生差異，由其血小板黏著能之不同可詳細求出有關血小板活性度之資料。血小板在強剪切應力之作用下已知凝集能會提高而凝集，施於全血試樣之剪切應力的差成為血小板凝集能之差，可充分想成微細流路的阻塞狀況，或全血通過時間起變化之原因。
血小板循環於體內時，在血管之狹小部受到強剪切應力。因該剪切應力血小板凝集造成血栓，故血小板凝集能之剪切應力感受性的測定極為重要。血小板之剪切應力感受性因只要於體內受到剪切應力即起變化，於推定體內之血管狹小化程度應亦有效。體內血管狹小化大大進展則血小板之剪切應力感受度變高，反之體內血管無狹小化時，血小板之剪切應力感受度低。一般，微血管管徑為6 μ m，其中流速為1 mm/sec，則管壁之剪切應力為4.66×10dyn/cm2 。已知在該值10倍左右之剪切應力的作用下，血小板開始凝集。因此，微細流路之流路寬度及/或流路長度以多種配置(例如使微細流路之寬度或流路長度為30 μ m、15 μ m、5 μ m)，可得各受檢者的詳細剪切應力感受度資料，基於更恰當之血小板活性度診斷的生活習慣病等之指導成為可能。使受檢者之血液流過微細流路，因通過該流路之剪切應力，血小板呈凝集於流路及流路出口周圍的形態時，推測有動脈硬化、心肌梗塞等疾病危象之風險，經本測定的病例之累積，科學上之破解可期。
使用微導槽陣列之血液測定方法中，測定白血球之黏著能、變形能、大小、微細流路之阻塞狀況，可求出白血球活性度。白血球對於自外部入侵之病毒等外敵，具有促產活性氧以予擊退之功能，粒徑約12~14 μ m。白血球粒徑大到約15~20 μ m時，推測有感冒等之病毒感染。變形通過所需之柔軟度低則活性度低，外敵抵抗力可能受損。已知有壓力、睡眠不足、吸煙等生活習慣之受檢者，其白血球黏著能高，白血球往基材表面黏著之評估，亦可期待成為指標。
使用微導槽陣列之血液測定方法中，測定血漿成分的微細流路阻塞狀況，可求出血漿成分中膽固醇之存在程度。血漿成分中膽固醇之存在比率高，則血液試樣之黏度高，血液測定時間變長，同時確認微細流路之阻塞成分係膽固醇，即可確認動脈硬化等生活習慣病之危象可能性。
使用微導槽陣列之血液測定方法中，以螢光物質使各血球細胞或液體成分之任一螢光發色後，測定微細流路流入口、流出口血液各成分之數的增減，血液各成分所致之流路阻塞狀況，或血液通過時間，即可求出血液各成分之流動特性或活性度。用血球成分之染色材料例如，白血球以Rhodamine 6G、血小板以CFSE(Carboxyfluorescein Diacetate)染色，以螢光顯微鏡觀察，即可測定更詳細之血液各成分之數的增減，血液各成分所致的流路阻塞狀況，提升診斷正確性。
上述血液測定法中，以能觀察縱、橫0.6mm以上之廣域的高解析度照相機及圖像識別功能之使用，即可自微導槽陣列之寬廣範圍中識別各血液成分之通過、黏著、阻塞形態及部位，求出各血液試樣之特性。以此，可得更正確之資訊。使用光學顯微鏡觀察微導槽陣列，為觀察通過微細流路之血液試樣，其觀察範圍限於數條微細流路(例如縱．橫0.05 mm左右)。流動性佳之檢體，抽血時因接觸材料、空氣，有產生血液凝集塊之虞，有因之誤判微細流路阻塞而誤診的可能。
因圖像機器之發達，例如，使用高解析度CCD照相機，觀察範圍可擴大為縱．橫1 mm左右，不只微細流路的一部分而作廣域觀察，即可判別其主要形態。並且，黏著之材料、部位及阻塞之要因究係紅血球、白血球、血小板、脂肪成分等之任一，若預先有比較對照形態之圖像輸入，即可判斷究竟屬於何種狀態。判定之表示方法係例如，流過微細流路之血液的流動性、黏著、阻塞之血液成分及部位以文字顯示，同時其形態以圖像顯示。各血液成分之通過、黏著、阻塞之形態及部位的識別形態有複數形態時，可將第一形態、第二形態、第三形態連同其比率顯示。CCD照相機之較佳解析度係以，縱．橫0.6 mm之觀察範圍，解析度在3 μ m左右為佳，100萬像素以上者為佳。
上述血液測定方法中，自血液試樣開始流入至特定量流動結束之間作數位記錄，於各經過時間以圖像識別各血液成分之通過、黏著、阻塞形態及部位，可求出各血液試樣之特性。血液試樣隨受檢者之生活習慣具有多樣特性。例如，血小板有多樣之剪切應力感受度，於微細流路有血小板黏著，其次有膽固醇、血球成分黏著，故微細流路阻塞開始之時序即呈多樣。自血液試樣開始流入至特定量流動結束之間作數位記錄，於各經過時間以圖像識別各血液成分之通過、黏著、阻塞形態及部位，更可詳細掌握各檢體之特性，提高診斷精度。
上述血液測定方法中，病例發病之可能性，影響發病之生活習慣因子及生活指導內容的顯示、列印及/或聲音呈現，可提升對受檢者作生活習慣病預防指導之際的正確性。亦可由受檢者將最初測定之圖像帶回家，例如6個月後再作血液測定，於圖像印字，可與前次之圖像比較，而能以視覺確認生活改善效果。可更實質提升健康意識。
使用微導槽陣列之血液測定方法中，可求出白血球分部之游走能、黏著能。具體而言，微細流路之流入口、流出口間設生理活性物質的濃度差，使白血球介著微細流路移動，然後，測定微細流路之流入口、流出口，或流路的白血球分部數之增減，或白血球所致之流路阻塞狀況，可求出白血球分部之游走能、黏著能。血液試樣之流動，可由之外的僅隨生理活性物質濃度差特定之血球細胞的游走測定。亦即，因流路入口側與出口側間取代靜水壓差改設生理活性物質之濃度差，只有能認識其生理活性物質的濃度差之血球細胞在流路內游走。測定其個數、通過時間即可作血液測定。
使用微導槽陣列之血液測定方法中，以螢光或發光物質使各血球細胞或液體成分之任一發色，測定其光強度即可求出血球細胞成分之活性度。測定微細流路之流入口、流出口，或照光於微細流路之光學系統，與自微細流路反射或透過之光的變化量，更可得定量資料。所用之光學系統有螢光顯微鏡、雷射顯微鏡、雷射掃描器等。以發光物質使各血球細胞或液體成分之任一發色，或識別來自各血球細胞之發光強度，不同種類之血球間，及血球與周圍之液體間的識別即非常容易。為增加測定點及累計評估測定資料，以採用電腦之系統程式為佳。
使用微導槽陣列之血液測定方法中，測定白血球之化學發光量，可求出白血球之活性度。白血球對於自外部進入之病毒等外敵，具有釋出活性氧予以擊退之功能。生體中，保持活性氧與抗氧化物質(SOD：超氧化物歧化酶等)之平衡。全血狀態下，添加魯米諾化學發光試劑，血液中，活性氧與抗氧化物質之差分可由化學發光量求出。結合該測定結果及抗氧化物質等之測定資料，即可掌握病毒感染、與抗氧化物質之平衡等生體狀態。
使用微導槽陣列之血液測定方法中，構成微導槽陣列之內部空間構造的壁面之至少一部分以金等沈積薄膜，通過微細流路前後之介電常數變化，以表面電漿子共振(Surface Plasmon Resonance)現象所致之反射光強度變化測定，可求出血球成分之活性度。藉表面電漿子共振現象之檢測方式乃，敷有經蒸鍍法等的金等之薄膜的平板以光照射，薄膜表面之介電常數變化由反射光強度之變化以高感度檢測之方式。表面電漿子共振裝置係始於，應用該現象的，有極高感度之要求的生體分子間之反應．結合量測定及速度論分析的活用。先於構成微導槽陣列之內部空間構造的至少一部分壁面，以蒸鍍法等沈積金等之薄膜，以薄膜表面之介電常數變化(反射光強度之變化)檢測通過微細流路前後之血球成分的活性度，轉換成電信號並放大。為提高薄膜表面之介電常數變化，亦可於構成微導槽陣列之內部空間構造的至少一部分壁面，將試劑固定化。表面電漿子共振感測器已隨半導體加工技術微細化，可作微細流路特定部位之測定。
使用微導槽陣列之血液測定方法中，構成微導槽陣列之內部空間構造的任一壁面，配置有以超音波檢測微弱頻率變化幅度之感測器，測定通過微細流路前後之頻率變化，可求出血球成分之活性度。以超音波作頻率變化檢測已有，於要求極高感度之生體分子間之反應等的應用研究之進展。於構成微導槽陣列之內部空間構造的任一壁面固定有，以超音波檢測微弱頻率變化幅度之感測器及電極，通過微細流路前後之血球成分活性度，以微弱之頻率變化幅度檢測，轉換為電信號，加以放大。各檢體之活性度差異，可予正確數值化。為提高頻率變化幅度，亦可先於構成微導槽陣列之內部空間構造的至少一部分壁面將試劑固定化。超音波感測器已隨半導體加工技術微細化，亦可作微細流路特定部位之測定。以具有超音波感測器之第一基板10重複使用，第二基板20為拋棄式，可降低檢驗成本。
使用微導槽陣列之血液測定方法中，於構成微導槽陣列之內部空間構造的任一壁面配置ISFET感測器，測定通過微細流路前後之微弱電位移量，可求出血球成分之活性度。ISFET感測器(Ion Sensitive FET感測器)係於Si晶片表面覆以SiO2 －Si3 N4 膜，隨吸附於表面之化學物種產生的電位變化由電場效應電晶體(FET)放大之方式。有極高感度之要求的生體分子間之反應等的應用研究已有進展，亦已有超微小葡萄糖感測器等之發表。
先於構成微導槽陣列之內部空間構造的任一壁面將ISFET感測器及電極固定，檢測通過微細流路前後之微弱電位移量，進行電放大。為提高電位移量，亦可先於構成微導槽陣列之內部空間構造的至少一部分壁面將試劑固定化。例如，以具有ISFET感測器之第一基板10重複使用，第二基板20為拋棄式，可降低檢驗成本。
使用微導槽陣列之血液測定方法中，先於構成微導槽陣列之內部空間構造的任一壁面配置電極，將試劑固定化，使血液與試劑混合後測定其化學變化後之微弱電位移量，可求出生化學資料。觀察通過微細流路之血液成分的流動，再現生體中微小循環(微血管)之流動，作生活習慣病之危象預測及生活指導之際，生化學資料之可得，於生活指導上極為重要。
生化學資料於健檢等機構因測定裝置齊全，數小時內可如其值。相對於此，小診所則因無測定裝置，依賴外部測定需時數日。使用微導槽陣列而能測定膽固醇、肝功能、尿酸、血糖值等生化學資料，則以少量檢體即可迅速得到結果。小診所亦能作正確的生活習慣病之危象預測及生活指導。
生化學資料之測定係，先將酵素(麩胺酸氧化酶等)等試劑固定於構成微導槽陣列之內部空間構造的至少一部分壁面，與血液試樣混合後經由電極測定其化學變化後之微弱電變異量，經電放大顯示出數值。
使用微導槽陣列之血液測定方法中，先於構成微導槽陣列之內部空間構造的至少一部分壁面將試劑固定化，使血液與試劑混合後以光照射測定其變化量，可求出生化學資料。因可指定測定範圍，可正確檢測其變化量，光源以紅外線雷射為佳，血液與試劑混合後由光之反射、透過、吸收、反射位置之變化，可求出生化學資料。
以本發明之微導槽陣列作血液測定，對於動物亦有效，其推展可期。對象之一，有牛(肉牛、乳牛)或豬等家畜。為掌握這些家畜之生活環境影響，如同以人類為對象之血液測定，可利用本發明之微導槽陣列。其它對象有貓、狗等寵物。目前寵物已被接受為家庭之一員，其生活環境影響之掌握，於長期共同生活之家族極為重要，如同以人類為對象之血液測定，可利用本發明之微導槽陣列。
以使用本實施形態的微導槽陣列之血液測定方法，可使血液試樣自作為源頭之流入口流往作為幹血管的上游側流路5，更流往模擬作為支流之微血管的微細流路7，可期待有更多用途之展開。以使用微導槽陣列之血液測定，並可能拓展成用以判定健康食品、健康飲料、維他命製劑等產品的效果之判斷工具。於測定裝置側之流入口旁或流出口旁，或其二者有流量控制系統，進行血液測定之工作者即可簡便重複再現最適之流動狀態。
依本實施形態之血液測定方法，因使用以生體的微血管為模式之微導槽陣列，求出流過微細流路的血液流動特性、活性度，即可推測生體內微小循環系之流動。並且，可由其流動、阻塞狀態預測生活習慣病之危象，進行生活指導。受檢者於通常之血液檢驗除血糖值、肝功能、膽固醇等生化學測定資料，並實際上觀察流過微細流路之血液的模樣，可真正認識生活習慣之改善的必要性，提高對於預防醫學之關心。
實施例
其次，舉實施例更具體說明本發明，但本發明之範圍不限於下述實施例。
茲就樹脂基板製成之微導槽陣列作說明。
首先，參照第4A至4H圖具體說明形成樹脂成形品之方法。如第4A圖，於基板上，以有機材料(東京應化工業製「PMER N－CA3000PM」)為底進行第一次的光阻塗敷。其次，如第4B圖形成第一光阻層，將經所欲光罩圖案加工之光罩A，對於形成有第一光阻層之基板對位成所欲位置。
其次，使用UV曝光裝置(CANON製「PLA－501F」波長365nm)，自上述基板之光罩A側照光，作第一光阻層之曝光。曝光後，以熱板(100℃ x 4分鐘)加熱基板，施行第一光阻層之熱處理。然後，如第4C圖，於形成有第一光阻層之基板上，以有機材料(東京應化工業製「PMER N－CA3000PM」)為底進行第二次的光阻塗敷。
並如第4D圖形成第二光阻層，將以所欲光罩圖案加工之光罩B，對於基板對位成所欲位置。其次，自上述基板之光罩B側由上述UV曝光裝置作第二光阻層之曝光。曝光後，以熱板(100℃ x 8分鐘)加熱基板，施行第二光阻層之熱處理。然後，如第4E圖，將具有第一光阻層及第二光阻層之基板顯像，於基板上形成光阻圖案(顯像液：東京應化工業製「PMER顯像液P－7G」)。
然後如第4F圖，於上述具有光阻圖案之基板表面沈積導電性膜。具體而言係作濺鍍，於光阻圖案上沈積銀導電性膜。其次如第4G圖，將沈積有導電性膜之基板浸泡於鍍鎳液進行電鍍，於光阻圖案之谷間得金屬構造體(下稱「鎳構造體」)。
然後如第4H圖，以所得之鎳構造體為模，經射出成形於鎳構造體充填塑膠材料，得塑膠成形體。塑膠成形體之材料係用KURARAY(股)製丙烯醯樹脂(PARAPET G－HS)。
[比較用微導槽陣列X之製作]
(流路之製作)第10A圖示比較用微導槽陣列X之第一基板120的頂視圖，第10B圖示第一基板120之XB－XB’剖視圖。第一基板120如第10A及10B圖，設有流入口側第一凹部123、流出口側第一凹部124、上游側第一溝群125、下游側第一溝群126、第一對位部128、第二對位部129。
第一基板120係用厚度1mm，直徑5吋之矽基板(三菱材料製)，如下製造。首先於第一基板120表面以成為遮罩體之鋁經蒸鍍法沈積0.2 μ m。然後，以光微影法於矽基板上作鋁圖案體之造形。然後，以鋁圖案體為遮罩，經第一次的乾式蝕刻(ALPACK公司製)作寬度300 μ m，深度50 μ m之流路的造形。
(微細溝之製作)以洗淨液去除用於第一次之鋁。其次，往矽基板110作第二次之鋁蒸鍍。其次，使上游側第一溝群125及下游側第一溝群126，與微細溝群127之位置關係成所欲位置，作光罩之對位。然後，以光微影法，於矽基板上作鋁圖案體之造形。然後，以鋁圖案體為遮罩，經第二次的乾式蝕刻形成寬度6 μ m，深度5 μ m之微細溝。其次，以洗淨液去除鋁圖案體，經噴砂法於左端部製作成為液體流入口101，於右端部製作成為液體流出口102之直徑1.6mm的貫通孔。
其次，為抗血液附著而親水化，施以熱氧化處理，於矽基板表面形成SiO2 膜。然後，以切片機切出縱8mm x橫16mm之晶片，疊合透明平板形成用以使試樣流動於微細溝之空間構造。於空氣中測定對於水之接觸角。使用接觸角測定裝置(協和界面化學(股)製，CA－DT．A型)測定，得38。
於第一基板120上面疊合同尺寸之透明平板，製作微導槽陣列X。
[微導槽陣列A之製作]
微導槽陣列A之第一基板及第二基板係用第2A、2B圖示之第一基板，及第3A、3B圖示之第二基板。基板係用縱15mm x橫15mm，厚度1mm之樹脂基板。
(第一基板10之製作)依第4A至4H圖示之成形品形成方法，得第2A、2B圖示之第一基板10。具體而言，光阻塗敷重複2次形成第一光阻層，施以曝光、熱處理。然後，如第4F圖，於具有光阻圖案之基板表面沈積導電性膜。其次，如第4G圖，於沈積有導電性膜之基板形成金屬構造體。然後，如第4H圖，以所得金屬構造體為模，經射出成形得塑膠成形體。經該步驟，於基板上製作寬300 μ m，深度300 μ m之溝6條。為作對位，設置具有深度300 μ m之凹圖案的第一對位部18、第二對位部19。
(第二基板20之製作)基板尺寸與上述第一基板10同。製造係依如同上述第一基板10之方法，製作如第3A、3B圖之寬度6 μ m，深度5 μ m之微細溝等。並設置用以對位之第三對位部28、第四對位部29。該等之高度為250 μ m。該凸圖案係先於用在光阻圖案形成步驟之光阻塗敷用之玻璃基板，以濕式蝕刻法形成凹圖案而製造。
(抗血液附著處理)於所製造之第一基板10及第二基板20以電漿處理作表面改質。使用濺鍍裝置(ALPACK(股)製，SV)，沈積SiO2 膜100 μ m。如同比較用微導槽陣列X，測定對於水之接觸角，確定係25°。嵌合第一基板10及第二基板20使對位部重合製作微導槽陣列A。
[微導槽陣列B之製作]
微導槽陣列B之第一基板及第二基板係用第5A、5B圖之第一基板及第3A、3B圖之第二基板。此後之說明中與上述微導槽陣列A同之要素構件附有同一符號，說明予以適當省略。
第一基板10b係經如上方法製作成具二階階差之形狀。使上游側第一溝群之流路寬度為300 μ m，其中第一階溝群15b之流路深度為300 μ m，第二階溝群12b之流路深度為100 μ m，其它部分與上述微導槽陣列A同。第二基板20係用如同用於微導槽陣列A者。
(抗血液附著處理)於所製造之第一基板10b及第二基板20以電漿處理作表面改質。使用濺鍍裝置(ALPACK(股)製，SV)，沈積SiO2 膜100nm。如同比較用微導槽陣列X，測定對於水之接觸角，係24°。嵌合第一基板10b及第二基板20使對位部重合製作微導槽陣列B。
[微導槽陣列C之製作]
微導槽陣列C之第一基板及第二基板係用第6圖之第一基板及第7圖之第二基板。
(第一基板10之製作)第一基板10c係經第4A至4H圖之步驟形成光阻層後，如第6圖，使上游側第一溝群之流路寬度為300 μ m，其中第一階溝群15c之流路深度為300 μ m，第二階溝群12c之流路深度為100 μ m。其它構造、製作法同微導槽陣列A之第一基板10。
(第二基板20之製作)第二基板20c係經第4A至4H圖之步驟形成光阻層後，製作複數之如第7圖，微細溝群27的溝有(a)流路長度30 μ m，深度5 μ m，(b)流路長度15 μ m，深度5 μ m，(c)流路長度5 μ m，深度5 μ m三種之微細溝群27。其它構造、製造方法同微導槽陣列A之第二基板20。
(抗血液附著處理)於所製造之第一基板10c及第二基板20c以有機材料被覆作表面改質。使用日本油脂(股)販實之商品名：Lipidure－PMB(具有磷脂質極性基之MPC聚合物與丙烯酸丁酯之共聚物)被覆。如同比較用微導槽陣列X，測定對於水之接觸角，係18°。嵌合第一基板10c及第二基板20c使對位部重合製作微導槽陣列C。，
[微導槽陣列D之製作]
微導槽陣列D之第一基板及第二基板係用第2A、2B圖之第一基板及第8A、8B圖之第二基板。第一基板係用如同微導槽陣列A者。第二基板係經第4A至4H圖之步驟形成光阻層，如第8A、8B圖，微細溝群27為溝寬6 μ m，溝深5 μ m、30 μ m之2階構造。其它部分與上述微導槽陣列A之構造、製法同。
(抗血液附著處理)於所製造之第一基板10及第二基板20d以有機材料被覆作表面改質。使用日本油脂(股)販賣之商品名：Lipidure－PMB(具有磷脂質極性基之MPC聚合物與丙烯酸丁酯之共聚物)被覆。如同比較用微導槽陣列X，測定對於水之接觸角，係16°。嵌合第一基板10及第二基板20d使對位部重合製作微導槽陣列D。
[比較例1]
以比較用微導槽陣列X作血液測定。為防氣泡混入，先將比較用微導槽陣列X浸入生理食鹽水後，安設於測定模組。其次依序導入生理食鹽水、血液試樣。血液測定係，目視觀察自左端部之流入口導入之血液試樣，經流路、微細溝由外端部流出為止之形態，並測定血液試樣100 μ l之通過時間。
以CCD照相機觀察血液試樣之流動及微細溝之阻塞狀態。
血液試樣通過20秒後開始有血小板附著於微細溝的跟前之面，30秒後於寬廣範圍有膽固醇、血球細胞黏著成之凝集塊阻塞微細溝的模樣之確認。因此，無法觀察紅血球、白血球等血液成分之變形能、黏著有關之性狀。血液通過時間長達140秒，於微細溝群127形成之流路的跟前之面(材料)有血小板附著，推測係其原因。為抗血液附著之親水化處理中，對於水之接觸角高達38°推測係原因之一。其它原因推測係，用以導入血液試樣的微細溝群127形成之流路深度淺如50 μ m，血小板因流路阻力而活化，黏著於微細溝的跟前之面。
以矽為材料時，抗血液附著之方法主要係利用，製造半導體之際用以提高其表面絕緣電阻，降低耗電之熱氧化處理，但預測對於血液試樣，尤以其中之血球細胞的抗附著性並非最適。
[實施例1]
茲以使用上述微導槽陣列A之血液測定說明血液的流動性測定之例。血液試樣係用如同比較用微導槽陣列X之檢體。
比較用微導槽陣列X，血液通過20秒後微細流路跟前壁面開始有血小板附著，以凝集塊凝集於微細流路，相對地，上述微導槽陣列A在同一條件下無血小板之附著。使用微導槽陣列A時，血液通過30秒後，通過微細流路後之壁面可見血小板附著之模樣。其它血球成分紅血球、白血球，確認可變形通過，確認呈通常血液成分之形態。
血液通過時間，不於微細流路跟前之面附著，短如60秒。比較用微導槽陣列X因往材料面附著，模擬幹血管之上游側流路105、下游側流路106亦有血液附著，未再現生體之微小循環，相對地，微導槽陣列A推測有可謂微血管之微小循環的再現。
血小板往材料附著可予抑制之理由推測係，依濺鍍法可安定沈積SiO2 膜，對於水之接觸角可降至25°之故。
[實施例2]
其次說明使用上述微導槽陣列B的血液流動測定之例。血液試樣係用如同比較用微導槽陣列X之檢體。
如同實施例1，血小板不附著於微細流路跟前之面，經30秒於通過微細流路後之面可見血小板附著之模樣。其它血球成分紅血球、白血球確認可變形通過，確認呈通常血液成分之形態。
血液通過時間為50秒，短於實施例1。用於實施例1之微導槽陣列A的第一基板10係流路深度300 μ m之1階構造，相對地，實施例2之第一基板10b的流路因係100 μ m、300 μ m之2階構造，幹血管(深度300 μ m之流路)至作為支流之枝血管(深度100 μ m之流路)以至於可謂微血管(微細流路)之模擬生體模式之流動可予再現，流路內不發生血小板之活化，可作微細流路通過後之觀察。
該血液測定中，具有縱．橫1.2mm之觀察範圍，使用解析度200萬像素之CCD照相機(CANON製)。先於電腦輸入血液試樣之流動，各血液成分所致的黏著、阻塞等之模樣，血液測定後自縱．橫1.2mm之觀察範圍識別主要流動狀態之形態為何，成功顯示其圖像。利用電腦之資料處理速度及記憶能力，即可作各血液通過時間之圖像識別及其形態所示之疾病預測、原因、改善所需之生活習慣項目之顯示、列印或聲音呈示。第9圖係本測定中呈示血液流動之圖像。
[實施例3]
其次說明使用上述微導槽陣列C的血液流動測定之例。血液試樣係用如同比較用微導槽陣列X之檢體。
微導槽陣列C係以獲取，如前敘受檢者血液之血小板有關的剪切應力感受度之詳細資訊為目的，由微細溝群27c形成之流路尺寸有(a)流路長度30 μ m，深度5 μ m，(b)流路長度15 μ m，深度5 μ m，(c)流路長度5 μ m，深度5 μ m三種。
用以抗血液附著之表面改質係以有機材料(商品名：Lipidure－PMB，具有磷脂質極性基之MPC聚合物與丙烯酸丁酯之共聚物)作被覆，如同實施例1，於任一由微細溝群27c形成之流路皆不見對於微細流路跟前之面的血小板附著。流路長度5 μ m，深度5 μ m之微細溝，至通過結束，由微細溝群27c形成之流路的通過後之面不見血小板附著。流路長度30 μ m，深度5 μ m之微細溝30秒後，流路長度15 μ m，深度5 μ m之微細溝40秒後，由微細溝群27c形成之流路的通過後之面可見血小板開始附著。血液通過時間為45秒。
其次，使用另一受檢者之檢體作血液測定。結果血液開始通過之15秒後，流路長度30 μ m，深度5 μ m之微細溝開始可見血小板附著，流路長度15 μ m深度5 μ m者30秒後，流路長度5 μ m深度5 μ m者60秒後開始可見血小板附著，血液通過結束時，流路長度30 μ m深度5 μ m之微細溝大致阻塞。血液通過時間為120秒。
由該測定結果確認，由微細溝群27c形成之流路具有複數的流路寬度、流路深度不同之形狀，各檢體之血小板剪切應力感受度可更詳細掌握。
[實施例4]
其次說明使用上述微導槽陣列D的血液流動測定之例。血液試樣係用如同比較用微導槽陣列X之檢體。如同實施例1，血小板不附著於微細溝群27d形成之流路的跟前之面，經30秒於通過微細溝群27d形成之流路後的面可見血小板附著之模樣。其它血球成分紅血球、白血球確認可變形通過，確認呈通常血液成分之形態。
血液通過時間為55秒，稍短於實施例1。用於實施例1之微導槽陣列D的第二基板20d因係，於微細溝群27d形成之流路跟前有深度30 μ m之階差的構造，如同實施例2之二階構造，幹血管(深度300 μ m之流路)至作為支流之枝血管(深度30 μ m之階差流路)以至於所謂微血管(微細溝群27d形成之流路)之生體模式的模擬流動可予再現，流路內不發生血小板之活化，推測可通過微細溝。
於微導槽陣列之第一基板、第二基板作多種形狀之造形，疊合或貼合各基板，可實現形狀極複雜之空間構造，可提供生體模式的微小循環系(微血管)再現之微導槽陣列。
產業上之利用可能性
本發明可利用於，例如，血液中之有形成分紅血球、白血球、血小板功能之測定、評估所用之微導槽陣列。
1‧‧‧液體流入口
2‧‧‧液體流出口
3‧‧‧液入口側空間
4‧‧‧液出口側空間
5‧‧‧上游側流路
6‧‧‧下游側流路
7‧‧‧微細流路
10‧‧‧第一基板
11‧‧‧堤部
13‧‧‧流入口側第一空間
14‧‧‧流出口側第一空間
15‧‧‧上游側第一溝群
16‧‧‧下游側第一溝群
18‧‧‧第一對位部
19‧‧‧第二對位部
20‧‧‧第二基板
23‧‧‧流入口側第二凹部
24‧‧‧流出口側第二凹部
25‧‧‧上游側第二溝群
26‧‧‧下游側第二溝群
27‧‧‧微細溝群
28‧‧‧第三對位部
29‧‧‧第四對位部
31‧‧‧基板
32‧‧‧第一光阻層
33‧‧‧光罩A
34‧‧‧第二光阻層
35‧‧‧光罩B
36‧‧‧光阻圖案
37‧‧‧導電性膜
38‧‧‧金屬構造體
39‧‧‧樹脂板
100‧‧‧微導槽陣列
第1A圖本實施形態的微導槽陣列之側視圖。
第1B圖第1A圖的部分放大側視圖。
第2A圖本實施形態(實施例)的微導槽陣列之第一基板的頂視圖。
第2B圖第2A圖之IIB－IIB’剖視圖。
第3A圖本實施形態(實施例)的微導槽陣列之第二基板的頂視圖。
第3B圖第3A圖之IIIB－IIIB’剖視圖。
第4A圖本實施形態的微導槽陣列之製程說明圖。
第4B圖本實施形態的微導槽陣列之製程說明圖。
第4C圖本實施形態的微導槽陣列之製程說明圖。
第4D圖本實施形態的微導槽陣列之製程說明圖。
第4E圖本實施形態的微導槽陣列之製程說明圖。
第4F圖本實施形態的微導槽陣列之製程說明圖。
第4G圖本實施形態的微導槽陣列之製程說明圖。
第4H圖本實施形態的微導槽陣列之製程說明圖。
第5A圖本實施例的微導槽陣列B之第一基板的頂視圖。
第5B圖第5A圖之VB－VB’剖視圖。
第6圖本實施例的微導槽陣列C之第一基板的頂視圖。
第7圖本實施例的微導槽陣列C之第二基板的頂視圖。
第8A圖本實施例的微導槽陣列D之第二基板的頂視圖。
第8B圖第8A圖之VIIIB-VIIIB’剖視圖。
第9圖血液測定試驗中，通過微細流路之流動圖像。
第10A圖比較例的微導槽陣列X之第一基板的頂視圖。
第10B圖第10A圖之XB-XB’剖視圖。
3．．．流入口側空間
4．．．流出口側空間
5．．．上游側流路
6．．．下游側流路
7．．．微細流路
10．．．第一基板
20．．．第二基板
100．．．微導槽陣列

Claims (27)

  1. 一種微導槽陣列，係將第一基板及第二基板密著或接合而形成，表面具備液體流入口及液體流出口，內部具有連通該液體流入口至該液體流出口之內部空間構造的微導槽陣列，其特徵為該內部空間構造具備，連通該液體流入口之至少一上游側流路，連通該液體流出口，與該上游側流路保有間隙而相向之至少一下游側流路，及連通該上游側流路及該下游側流路，流路截面中心部至該流路側壁部之最短距離小於該上游側流路及該下游側流路之微細流路，該第一基板與該第二基板的密著或接合之面側各設有用以形成該上游側流路及該下游側流路之溝部，於該第二基板的該第一基板與該第二基板密著或接合之面側，設有用以形成該微細流路之溝部，其中該上游側流路及該下游側流路之流路寬度及深度為20μm以上，1,000μm以下，該微細流路之寬度及深度為1μm以上，50μm以下，各於該上游側流路、該下游側流路及該微細流路之流路寬度與深度之比在1：10~10：1之範圍內。
  2. 如申請專利範圍第1項之微導槽陣列，其中該上游側流路、該下游側流路及該微細流路之至少一部分，於深度 方向具備多階構造，及/或傾斜構造。
  3. 如申請專利範圍第1項之微導槽陣列，其中該微細流路之寬度、深度、流路長度的至少其一係由複數之不同者構成。
  4. 如申請專利範圍第1項之微導槽陣列，其中該微細流路係配設為對於該上游側流路約略垂直。
  5. 如申請專利範圍第1項之微導槽陣列，其中該內部空間構造對於水之接觸角在0.5°以上，60°以下。
  6. 如申請專利範圍第1項之微導槽陣列，其中該第一基板及第二基板係樹脂成形品。
  7. 如申請專利範圍第1項之微導槽陣列，其可作為產業廢棄物或感染性廢棄物焚化處理。
  8. 如申請專利範圍第1項之微導槽陣列，其中該第一基板或第二基板之至少任一係透明。
  9. 一種如申請專利範圍第1~8項中任一項之微導槽陣列之製法，其特徵為藉於基板上以光阻形成圖案之步驟，依形成於該基板上之該光阻圖案將金屬附著，形成金屬構造體之步驟，及以該金屬構造體為鑄模形成成形體之步驟，各形成第一基板及第二基板，將該第一基板及該第二基板密著或接合。
  10. 如申請專利範圍第9項之微導槽陣列之製法，其中具有對位裝置以於將該第一基板及該第二基板密著或接合之際，可成為所欲之位置關係。
  11. 一種血液測定方法，係使用如申請專利範圍第1~8項中任一項的微導槽陣列之血液測定方法，其特徵為自微導 槽陣列之液體流入口，使至少含血液試樣之試樣流過設在該微導槽陣列內之內部空間構造的微細流路，測定通過該微細流路之該血液的各血液成分之狀態，由該測定求出該血液之各血液成分的流動特性或活性度。
  12. 如申請專利範圍第11項之血液測定方法，其中該血液之各血液成分的狀態之測定係，至少於該微細流路之流入口附近及該微細流路之流出口附近進行。
  13. 如申請專利範圍第11項之血液測定方法，其中(i)就該血液成分紅血球，測定通過該微細流路之際的變形能或/及阻塞狀況以求出該紅血球之活性度，(ii)就該血液成分血小板，測定對於該微細流路之側壁面的黏著能或/及對於該微細流路之阻塞狀況以求出該血小板之活性度，及/或(iii)測定該血液成分白血球對於該微細流路之側壁面的黏著能、通過該微細流路之際的變形能、大小之變化狀況或/及對於該微細流路之阻塞狀況，以求出該白血球之活性度。
  14. 如申請專利範圍第11項之血液測定方法，其中就該血液成分：血漿成分，測定對於該微細流路之阻塞狀況，求出該血漿成分中，膽固醇之存在程度。
  15. 如申請專利範圍第11項之血液測定方法，其為使用微導槽陣列之血液測定方法，其中該微細流路具備流路寬度、流路深度或流路長度之至少其一不同的複數形狀之微細流路，就該血液成分血小板，於該複數形狀之各微細流路測定對於微細流路的黏著能，由該測定求出該血 小板之活性度。
  16. 如申請專利範圍第11項之血液測定方法，其中該血液之各血球細胞或液體成分之任一以螢光物質使其螢光發色進行測定。
  17. 如申請專利範圍第11項之血液測定方法，其中藉由可觀察縱‧橫0.6mm以上之廣域的高解析度照相機及圖像識別功能之使用，自微導槽陣列之寬廣範圍中，識別該血液成分之通過、黏著、阻塞形態及部位，求出該血液成分之至少任一的特性。
  18. 如申請專利範圍第11項之血液測定方法，其中該試樣自流入開始至特定量流通結束之間作數位記錄，各經過時間該血液之各血液成分的至少任一之通過、黏著、阻塞形態及部位以圖像識別，求出該血液之各血液成分的至少任一之特性。
  19. 如申請專利範圍第18項之血液測定方法，其中該血液之各血液成分的求出之特性係以，疾病發病之可能性，於發病有影響的生活習慣因子，及/或生活指導之內容予以顯示、列印或/及聲音呈現。
  20. 一種血液測定方法，係使用如申請專利範圍第1~8項中任一項的微導槽陣列之血液測定方法，其特徵為設在該微導槽陣列內之微細流路的流入口、流出口之間設有生理活性物質之濃度差，以使白血球介著該微細流路移動，然後，測定該微細流路之流入口、流出口，或該微細流路的白血球分部數的增減，或白血球所致之該微細流路的阻塞狀況，藉以求出白血球分部之游走能、黏著 能。
  21. 一種血液測定方法，係使用如申請專利範圍第1~8項中任一項之微導槽陣列之血液測定方法，其特徵為以發光或螢光物質使該血液之各血球細胞或液體成分之任一發色，自該微導槽陣列之液體流入口，使至少含血液試樣之試樣流過設在該微導槽陣列內之內部空間構造的微細流路，測定通過該微細流路之該血液的各血液成分之光強度，由該光強度值求出該經測定之血液成分的活性度。
  22. 如申請專利範圍第21項之血液測定方法，其為使用微導槽陣列之血液測定方法，其中該血液成分白血球以發光或螢光物質使其發色，測定通過該微細流路之該白血球的化學發光量，求出該白血球之活性度。
  23. 一種血液測定方法，係使用如申請專利範圍第1~8項中任一項的微導槽陣列之血液測定方法，其特徵為該微導槽陣列之內部空間構造的壁面之至少一部分沈積以金等之薄膜，自微導槽陣列之液體流入口，使至少含血液試樣之試樣流過設在該微導槽陣列內之內部空間構造的微細流路，通過該微細流路前後之介電常數變化，藉表面電漿子共振(Surface Plasmon Resonance)現象以反射光強度的變化測定，由該測定值求出血球成分之活性度。
  24. 一種血液測定方法，係使用如申請專利範圍第1~8項中任一項之微導槽陣列之血液測定方法，其特徵為於該微導槽陣列之內部空間構造的任一壁面配置，以超音波檢 測微弱頻率變化幅度之感測器，自微導槽陣列之液體流入口，使至少含血液試樣之試樣流過設在該微導槽陣列內之內部空間構造的微細流路，測定通過該微細流路前後之頻率變化，由該測定值求出血球成分之活性度。
  25. 一種血液測定方法，係使用如申請專利範圍第1~8項中任一項的微導槽陣列之血液測定方法，其特徵為於該微導槽陣列之內部空間構造的任一壁面配置FET感測器，自微導槽陣列之液體流入口，使至少含血液試樣之試樣流過設在該微導槽陣列內之內部空間構造的微細流路，測定通過該微細流路前後之微弱電位移量，由該測定值求出血球成分之活性度。
  26. 一種血液測定方法，係使用如申請專利範圍第1~8項中任一項之微導槽陣列之血液測定方法，其特徵為於該微導槽陣列之內部空間構造的任一壁面配置電極，並將試劑固定化，自微導槽陣列之液體流入口，使至少含血液試樣之試樣流過該微細流路使該血液試樣與該試劑混合，測定其化學變化後之微弱電位移量，以求出生化學資料。
  27. 一種血液測定方法，係使用如申請專利範圍第1~8項中任一項之微導槽陣列之血液測定方法，其特徵為於該微導槽陣列之內部空間構造的至少一部分壁面將試劑固定化，自微導槽陣列之液體流入口，使至少含血液試樣之試樣流過該微細流路使該血液試樣與該試劑混合，然後於該微導槽陣列照光，測定照光前後之變化量以求出生化學資料。
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