JP2008032414A - マイクロチップ - Google Patents
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Abstract
【課題】従来のマイクロチップでは、スパッタリング装置や反応性イオンエッチング装置などの非常に高価な装置を用いる必要があり、安価なマイクロチップを作成することが困難であった。
【解決手段】本発明のマイクロチップは、試料注入穴と試料排出穴を設けた上基板と少なくとも流路部分を開口した撥水膜を設けた下基板とを重ね合わせ、基板保持材により重ね合わせた上基板と下基板を固定した構造としており、このことにより、非常に簡便な構造で高価な装置などを使用せずに十分な実用性を有するマイクロチップを得ることが可能となる。
【選択図】図１
【解決手段】本発明のマイクロチップは、試料注入穴と試料排出穴を設けた上基板と少なくとも流路部分を開口した撥水膜を設けた下基板とを重ね合わせ、基板保持材により重ね合わせた上基板と下基板を固定した構造としており、このことにより、非常に簡便な構造で高価な装置などを使用せずに十分な実用性を有するマイクロチップを得ることが可能となる。
【選択図】図１
Description
本発明は、マイクロチップに関するものである。
近年、マイクロスケール・トータル・アナリシス・システムズ（μＴＡＳ）またはラブ・オン・チップ（Ｌａｂ−ｏｎ−ｃｈｉｐ）などの名称で知られるように、基板内にマイクロチャネルや反応容器およびポートなどの微細構造を設け、微細構造内で物質の化学反応、合成、精製、抽出、生成および分析など各種の操作を行うように構成されたマイクロデバイスが提案され、一部実用化されている。このような目的のために制作された、基板内にマイクロチャネル、ポートおよび反応容器などの微細構造を有する構造物は総称して「マイクロチップ」または「マイクロ流体デバイス」と呼ばれる。マイクロチップは遺伝子解析、臨床診断、薬物スクリーニングなどの化学、生化学、薬学、医学、獣医学分野のみならず、化学工業、環境計測などの幅広い用途に使用できる。常用サイズ同種の装置に比べて、マイクロチップは（１）サンプルおよび試薬の使用量が著しく少ない、（２）分析時間が短い、（３）感度が高い、（４）現場に携帯し、その場で分析できる、および（５）使い捨てできるなどの利点を有する。
従来のマイクロチップの構造について図９を用いて説明する。従来のマイクロチップは微細流路１１および微細流路１１に連通し、かつ、大気に解放したポート１２が形成されたポリジメチルシロキサンであるＰＤＭＳ基板１０ａと、ＰＤＭＳ基板１０ａの微細流路１１形成面に接着された対面基板１３とからなるマイクロチップにおいて、対面基板１３の貼り合わせ面には酸化シリコン１４が形成されており、対面基板１３が酸化シリコン１４を介してＰＤＭＳ基板１０と接着されている。
ＰＤＭＳ基板１０ａは鋳型によりＰＤＭＳ樹脂を成型し、微細流路１１とポート１２を形成したものを用いており、対面基板１３はポリカーボネート板にスパッタリング法により酸化シリコン１４を形成したものを用いている。
ＰＤＭＳ基板１０ａと対面基板１３を反応性イオンエッチング装置内で酸素プラズマにより各貼り合わせ面の表面改質処理を行った後、ＰＤＭＳ基板１０ａと対面基板１３とを反応性イオンエッチング装置から取り出し、ＰＤＭＳ基板１０ａの微細流路形成面と対面基板１３のシリコン酸化膜１４面とを貼り合わせマイクロチップが完成する。
特開２００５−２５７２８３号公報（図１）
前述したマイクロチップには以下に記載するような問題点がある。
従来のマイクロチップでは、スパッタリング装置や反応性イオンエッチング装置などの非常に高価な装置を用いる必要があり、安価なマイクロチップを作成することが困難であった。
また、従来のマイクロチップではＰＤＭＳ基板と対面基板が恒久的に接着されてしまうため一度試料が流れた流路を洗浄して再利用することが非常に困難である。すなわち、使い捨てを前提として使用しなくてはならなかった。
本発明は、非常に簡便な構造で、かつ、安価で生産性が良好なマイクロチップを提供す
ることを目的としている。
ることを目的としている。
上記の目的を達成するために、本発明におけるマイクロチップは、下記記載の構成を採用する。
本発明のマイクロチップは、試料注入穴と試料排出穴を設けた上基板と、少なくとも流路部分が開口している撥水膜を設けた下基板とを重ね合わせ、基板保持材により重ね合わせた上基板と下基板を固定していることを特徴としている。
本発明のマイクロチップは、試料注入穴と試料排出穴と少なくとも流路部分が開口している撥水膜を設けた上基板と、下基板とを重ね合わせ、基板保持材により重ね合わせた上基板と下基板を固定していることを特徴としている。
本発明のマイクロチップは、試料注入穴と試料排出穴を設け、少なくとも流路部分を開口した撥水膜を設けた上基板と、少なくとも流路部分が開口した撥水膜を設けた下基板とを重ね合わせ、基板保持材により重ね合わせた上基板と下基板を固定していることを特徴としている。
本発明のマイクロチップは、上基板と下基板を固定する基板保持材が、上基板と下基板の間に配置していることが好ましい。
本発明のマイクロチップは、試料注入穴と試料排出穴を設けた上基板と流路となる部分以外に撥水膜を設けた下基板とを重ね合わせ、基板保持材により重ね合わせた上基板と下基板を固定している構造となっている。
このような構造の場合、上基板と下基板とは完全に密着した状態にはならないが、試料注入穴から注入された液体の流通路を撥水膜のパターンにより制御することが可能であり、上基板と下基板が密着した状態でなくとも液体が流通するための穴が物理的に形成されたものと同様の効果を得ることができる。
このことにより、非常に簡便な構造で高価な装置などを使用せずに十分な実用性を有するマイクロチップを得ることが可能となる。
以下図面を用いて本発明の最適な実施形態におけるマイクロチップについて説明する。
（第一の実施形態）
図１に本発明の第一の実施形態におけるマイクロチップの断面図を示す。図１に示すように、試料注入穴４と試料排出穴５を設けた上基板１と流路１０となる部分以外に撥水膜３を設けた下基板２とを重ね合わせ、基板保持材６により重ね合わせた上基板１と下基板２を固定している構造となっている。
（第一の実施形態）
図１に本発明の第一の実施形態におけるマイクロチップの断面図を示す。図１に示すように、試料注入穴４と試料排出穴５を設けた上基板１と流路１０となる部分以外に撥水膜３を設けた下基板２とを重ね合わせ、基板保持材６により重ね合わせた上基板１と下基板２を固定している構造となっている。
このような構造の場合、上基板１と下基板２とは完全に密着した状態にはならないが、試料注入穴４から注入された液体の流通路を撥水膜３のパターンにより制御することが可能であり、上基板１と下基板２が密着した状態でなくとも液体が流通するための穴が物理的に形成されたものと同様の効果を得ることができる。
このことにより、非常に簡便な構造で高価な装置などを使用せずに十分な実用性を有するマイクロチップを得ることが可能となる。
次に、第一の実施形態におけるマイクロチップの製造方法について図１から図４を用いて説明する。まず、図２に示すように厚さ１ｍｍ程度のアクリル板に試料注入穴４と試料排出穴５を切削加工により形成し、上基板１を作成する。
本実施形態では上基板１としてアクリル板を使用したが、特に制限されるものではなく、加工性、コストなどを考慮し適当なものを使用する。
図３は撥水膜３を形成した下基板２を示す斜視図である。下基板２の一方の面に液体の流通路となる部分を除いて撥水膜３を形成する。撥水膜３の形成方法は撥水性の粒子と接着バインダーが混合されたものをスプレー塗布し、その際、メタルマスクを使用することで任意のパターンに形成する。
撥水膜３のパターン形状は少なくとも流路部分が開口していれば良く、目的、用途により適当な形状に形成してあればよい。
下基板２の材質は本実施形態ではアクリル板を使用したが、特に制限されるものではなく、加工性、コストなどを考慮し適当なものを使用する。
上基板１と下基板２の撥水膜３を形成した面とを重ね合わせ、基板保持材６により上基板１と下基板２を図４に示すように固定する。このとき上基板１と下基板２の外形を合わせるだけで試料注入穴４および試料排出穴５と下基板２の撥水膜３が形成されていない部分の位置あわせが行えるようにしておくと作業が容易に行える。
本実施形態では基板保持材６として粘着テープを用いて上基板１と下基板２の固定を行った。以上の方法により図１に示すマイクロチップが完成する。
（第二の実施形態）
次に第二の実施形態の構造について説明する。図５は第二の実施形態におけるマイクロチップの断面図を示す。図５に示すように、試料注入穴４と試料排出穴５を設けた上基板１と流路となる部分および基板保持材６を配置する部分以外に撥水膜３を設けた下基板２とを重ね合わせ、上基板１と下基板２の間に基板保持材６を配置することにより重ね合わせた上基板１と下基板２を固定している構造となっている。
次に第二の実施形態の構造について説明する。図５は第二の実施形態におけるマイクロチップの断面図を示す。図５に示すように、試料注入穴４と試料排出穴５を設けた上基板１と流路となる部分および基板保持材６を配置する部分以外に撥水膜３を設けた下基板２とを重ね合わせ、上基板１と下基板２の間に基板保持材６を配置することにより重ね合わせた上基板１と下基板２を固定している構造となっている。
この構造とすることで第一の実施形態と同様の効果が得られるマイクロチップを得ることができる。
次に、第二の実施形態におけるマイクロチップの製造方法について図２および図５から図７を用いて説明する。まず、第一の実施形態と同様に図２に示すように厚さ１ｍｍ程度のアクリル板に試料注入穴４と試料排出穴５を切削加工により形成し、上基板１を作成する。
本実施形態では上基板１としてアクリル板を使用したが、特に制限されるものではなく、加工性、コストなどを考慮し適当なものを使用する。
図６は撥水膜３を形成した下基板２を示す斜視図である。下基板２の一方の面に液体の流通路となる部分および基板保持材６を配置する部分を除いて撥水膜３を形成する。撥水膜３の形成方法は第一の実施形態と同様に撥水性の粒子と接着バインダーが混合されたものをスプレー塗布し、その際、メタルマスクを使用することで任意のパターンに形成する。
下基板２の材質は本実施形態ではアクリル板を使用したが、特に制限されるものではなく、加工性、コストなどを考慮し適当なものを使用する。
次に、図７に示すように下基板２上に基板保持材６を配置する。このとき使用する基板保持材６は液状の接着剤やフィルム状の粘着材を用いるが、特に制限は無い。
本実施形態では上基板１と下基板２とを重ね合わせて基板保持材６で固定した後に上基板１と下基板２を歪ませるような応力を発生させないように硬化後に柔らかい常温硬化型のシリコーン系の接着剤を使用した。
基板保持材６を配置する位置については、図７に示すように下基板２の外周部に沿って配置する方法や、図８に示すように上基板１と下基板２を固定するのに必要な部分にだけ配置する方法などが考えられるが、特に限定されるものではない。
撥水膜３を形成した下基板２上に基板保持材６を配置した後、上基板１と重ね合わせ、基板保持材６として使用したシリコーン系接着剤が硬化することで上基板１と下基板２が固定され図５に示すような第二の実施形態におけるマイクロチップを得ることができる。
このとき上基板１と下基板２の外形を合わせるだけで試料注入穴４および試料排出穴５と下基板２の撥水膜３が形成されていない部分の位置あわせが行えるようにしておくと作業が容易に行える。
試料注入穴４と試料排出穴５を形成する位置は、上基板１側に必ず設ける必要はなく、下基板２に設けていても第一、第二の実施形態に記載したマイクロチップと同様の効果が得られる。
また、撥水膜３を形成する位置についても、下基板２側に必ず設ける必要はなく、上基板１側に設けても問題はなく、上基板１と下基板２の両方に設けていても第一、第二の実施形態に記載したマイクロチップと同様の効果が得られる。
１ 上基板
２ 下基板
３ 撥水膜
４ 試料注入穴
５ 試料排出穴
６ 基板保持材
１０ 流路
１０ａ ＰＤＭＳ基板
１１ 微細流路
１２ ポート
１３ 対面基板
１４ 酸化シリコン
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Claims (3)
- 試料注入穴と試料排出穴とを有する上基板と、少なくとも流路部分が開口している撥水膜を有する下基板とを重ね合わせ、基板保持材により前記上基板と前記下基板とを固定するマイクロチップ。
- 前記基板保持材が、前記上基板と前記下基板との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップ。
- 前記上基板には、少なくとも流路部分が開口している撥水膜を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロチップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006203079A JP2008032414A (ja) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | マイクロチップ |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2006203079A JP2008032414A (ja) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | マイクロチップ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008032414A true JP2008032414A (ja) | 2008-02-14 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006203079A Pending JP2008032414A (ja) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | マイクロチップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008032414A (ja) |
-
2006
- 2006-07-26 JP JP2006203079A patent/JP2008032414A/ja active Pending
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