JP6412435B2 - マイクロ流路チップ - Google Patents

Description

本発明は、微細流路が形成された樹脂基板とカバー部材とを有するマイクロ流路チップに関する。

細胞組織など生体試料の分析を行うために、基板に数１０μｍ〜１００μｍ程度の幅の微細流路を形成したマイクロ流路チップを利用した分析が行われている。マイクロ流路チップは、これまで実験室で行われていた一連の作業を、数ｃｍ角程度のチップに形成された微細流路内で行うことができるため、分析に必要な試料や試薬が微量で済む、試料を採取した現場で直ちに分析結果が得られる、マイクロ流路チップを使い捨てにすることにより汚染の影響を避けられるなど多くの利点がある。

従来、マイクロ流路チップにはシリコンやガラスの基板に、微細加工技術を用いて微細流路を形成したものが用いられてきた。しかし、シリコンやガラスの基板は高価であること、これらの基板に微細加工技術によって微細流路を形成するには複数の工程を必要とすることなどから、マイクロ流路チップは高コストなものとなっていた。

そこで、基板材料に安価な樹脂を用い、樹脂成形の技術によって微細流路を形成する低コストのマイクロ流路チップが用いられるようになっている。たとえば、特許文献１には微細流路と液体の貯蔵領域となる筒状部を設けた樹脂基板を射出成形し、微細流路が形成された面に樹脂製のカバー部材を接合したマイクロ流路チップが記載されている。また、特許文献２には微細流路を射出成形したアクリル製透明樹脂基板に、シートを貼り付けたマイクロ流路チップが記載されている。

特許第５２８２２７３号 特許第５３８２８５２号

マイクロ流路チップの利用が広がるのに伴い、一度に投入できる試料および試薬の量を増やせるように、マイクロ流路チップに設けられる液体の貯蔵領域の大容量化が求められている。しかし、特許文献１、２に記載された筒状の貯蔵領域では、筒の径を大きくして容量を大きくしようとしても、隣接する筒状の貯蔵領域との間にスペースが生じるため、マイクロ流路チップの表面積を有効に利用できない。

一方、微細流路を形成した樹脂基板に変形や歪があると微細流路に歪みやずれが生じるため、マイクロ流路チップを使用した分析結果の精度が著しく低下する。このため、マイクロ流路チップに用いられる樹脂基板の形状には高い精度が要求されるが、樹脂基板に設ける貯蔵領域の形状や配置が複雑になると、樹脂基板の成形時にヒケや変形が生じやすくなり、形状にばらつきが出易くなるため樹脂基板の歩留まりが低下する。樹脂基板の生産性を高めるためには、樹脂基板に設ける液体の貯蔵領域を、複雑な形状を避けて厚さが均一な筒を複数配置して構成することが好ましく、マイクロ流路チップの表面積を有効に利用して、液体の貯蔵領域の容量を大きくすることは難しかった。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、液体の貯蔵領域を大容量にすると共に、成形時にヒケや変形が生じ難く、生産性の高い樹脂基板を用いたマイクロ流路チップを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、一方の面に微細流路を備え他方の面に液体の貯蔵領域を備える樹脂基板と、前記一方の面に接合されるカバー部材を有し、前記貯蔵領域は前記他方の面から突出する壁面により分割された複数の区画部からなり、前記樹脂基板には少なくとも１つの変形防止凹部が設けられていることを特徴とする。

前記変形防止凹部は、前記壁面が交差する交差部に設けられていることを特徴とする。また、前記変形防止凹部は、平面視で前記微細流路と前記壁面の重なる部分の近傍の前記交差部に設けられていることを特徴とする。

前記変形防止凹部の窪み量は、前記壁面の厚さの３０％以上、５０％以下であることを特徴とする。

前記変形防止凹部は、前記一方の面の前記壁面に対向する領域に形成されていることを特徴とする。また、前記区画部は、多角形であることを特徴とする。

本発明によれば、液体の貯蔵領域を大容量にすると共に、成形時にヒケや変形が生じ難く、生産性の高い樹脂基板を用いたマイクロ流路チップを提供することができる。

本発明の実施形態に係るマイクロ流路チップの斜視図である。 実施形態の樹脂基板の上面図である。 実施形態の樹脂基板の底面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付して説明する。

図１は本発明の一実施形態であるマイクロ流路チップの斜視図である。図１に示されたマイクロ流路チップ１は、射出成形によって底面に微細流路６が形成された樹脂基板２と、樹脂基板２の底面に接合されて微細流路６を閉鎖するカバー部材３とを備えている。

樹脂基板２とカバー部材３は、高い透明性を有するものが好ましく、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、シリコーンゴムなどから選択される樹脂材料を用いて形成することができる。樹脂基板２とカバー部材３は異なる材料により形成することもできるが、同一種類の樹脂材料によって形成すれば、樹脂基板２とカバー部材３の接合が容易になり好ましい。また、カバー部材３の厚さは特に限定されないが、たとえば厚さ０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍのフィルムやシートを使用できる。

樹脂基板２の上面は、液体の試料や試薬などの貯蔵領域９となっている。貯蔵領域９は、樹脂基板２の上面に突出するように射出成形された壁面５により形成され、貯蔵領域９は複数の区画部４に分割されている。それぞれの区画部４は独立して試料や試薬などの液体を貯蔵することができる。図１の実施形態では、貯蔵領域９に円形と矩形の区画部４を形成しているが、壁面５により分割される区画部４の形状は他の多角形とすることもできる。貯蔵領域９を壁面５によってどのような形状の区画部４に分割するかは任意である。

図２は図１に示すマイクロ流路チップ１の樹脂基板２を上面から見た図であり、図３はカバー部材３を取り除いて樹脂基板２を底面から見た図である。図２の点線は、図３に示す底面に設けられた微細流路６と変形防止凹部８ｂの配置を示すものであり、樹脂基板２の上面の形状を示すものではない。

樹脂基板２の底面には、射出成形によって図３に示すような液体の試料や試薬が流れる微細流路６が形成されている。微細流路６を流れる液体の試料は、微細流路６上において試薬と反応したり、レーザ光が照射されて分析が行われる。微細流路６は樹脂基板２の底面にたとえば、幅６０μｍ〜１００μｍ、深さ５０μｍ〜１１０μｍの溝として形成され、形成された溝は底面に接合されるカバー部材３によって覆われる。底面に設けられた微細流路６は、樹脂基板２に設けられた貫通孔７によって、樹脂基板２の上面と連結されている。貫通孔７を介して、樹脂基板２の上面に設けられた一方の貯蔵領域９ａから、液体の試料や試薬が微細流路６に供給され、分析後の試料や試薬が貫通孔７を介して他方の貯蔵領域９ｂに回収される。

樹脂基板２の上面に設けられた液体の貯蔵領域９は、図２に示すように壁面５によって、試料用、試薬用、分析後の液体回収用などの用途ごとに複数の区画部４に分割されている。それぞれの区画部４は区画部４に設けられた貫通孔７を介して微細流路６と連結している。

実施形態では、図１、２に示すように樹脂基板２の外周を、枠状の壁面５で囲み液体の貯蔵領域９とし、枠状の壁面５の内側をさらに壁面５で分割して複数の区画部４を設けている。枠状の壁面５を樹脂基板２の外周に沿って設けているため、樹脂基板２の上面全域を、液体の貯蔵領域９として利用することができる。また、壁面５で分割するので、従来の筒状の貯蔵領域を個別に配置する構造に比べて無駄なスペースが生じず、貯蔵できる液体の容量を増やすことができる。

さらに実施形態では、異なる形状の区画部４が配置され、壁面５が交差する交差部を有する貯蔵領域９を樹脂基板２に成形しても、射出成形の際にヒケや変形が生じないようにするため変形防止凹部８ａ、８ｂが設けられている。実施形態における変形防止凹部８ａは、図1、２に示すように、枠状の壁面５の内側を区画部４に分割する壁面５が交差する交差部に、壁面５の下端から上端まで連続した窪みとして形成されている。

樹脂基板２の壁面５が交差する交差部では、壁面５の厚さが不連続となっているため、樹脂基板２を射出成形する際に交差部にヒケや変形が発生しやすい。しかし、実施形態のように壁面５の交差部に、壁面５の下端から上端まで連続した変形防止凹部８ａを設けることにより、射出成形時のヒケや変形の発生を防止できた。変形防止凹部８ａは、図２に示すように微細流路６と壁面５が平面視で重なる部分の近傍にある交差部に設けると効果的である。

また、変形防止凹部８ａの窪み量は、壁面５の厚さの３０％以上〜５０％以下とすることが好ましい。窪み量が壁面５の厚さの３０％未満ではヒケや変形の対策として十分な効果を得ることが難しくなる。一方、窪み量が壁面５の厚さの５０％を超えて大きくなると壁面５の強度が不十分となる。

実施形態では壁面５に設ける変形防止凹部８ａの他に、図３に示すように樹脂基板２の底面に変形防止凹部８ｂが設けられている。変形防止凹部８ｂは、上面の壁面５に対向する領域に設けられている。樹脂基板２の厚さは壁面５の付け根部分で不連続となるため、底面の壁面５に対向する領域にヒケや変形が発生しやすいが、変形防止凹部８ｂを壁面５に対向する領域に設けることにより、射出成形時のヒケや変形の発生を防止できた。

変形防止凹部８ｂの窪み量は、樹脂基板２の厚さの３０％以上〜５０％以下とすることが好ましい。窪み量が樹脂基板２の厚さの３０％未満ではヒケや変形の対策として十分な効果を得ることが難しく、窪み量が樹脂基板２の厚さの５０％より大きくなると樹脂基板２の強度が不十分となり、基板を水平に保つことができなくなる。

実施形態では、液体の貯蔵領域９を壁面５により分割された区画部４で構成することにより、マイクロ流路チップ１の樹脂基板２の上面全域を、液体の貯蔵領域９として効率良く利用することができる。また、樹脂基板２に変形防止凹部８ａ、８ｂを設けることにより、交差部を有する壁面５を設けた樹脂基板２でも、射出成形時のヒケや変形の発生を防止できるので生産性が高く、低コストのマイクロ流路チップを提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１ マイクロ流路チップ
２ 樹脂基板
３ カバー部材
４ 区画部
５ 壁面
６ 微細流路
７ 貫通孔
８ａ，８ｂ 変形防止凹部
９ 貯蔵領域

Claims (6)

1. 一方の面に微細流路を備え他方の面に液体の貯蔵領域を備える樹脂基板と、前記一方の面に接合されるカバー部材を有し、
   前記貯蔵領域は前記他方の面から突出する壁面により分割された複数の区画部からなり、
   前記樹脂基板には少なくとも１つの変形防止凹部が設けられていることを特徴とするマイクロ流路チップ。
2. 前記変形防止凹部は、前記壁面が交差する交差部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流路チップ。
3. 前記変形防止凹部は、平面視で前記微細流路と前記壁面の重なる部分の近傍の前記交差部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流路チップ。
4. 前記変形防止凹部の窪み量は、前記壁面の厚さの３０％以上、５０％以下であることを特徴とする請求項２または３に記載のマイクロ流路チップ。
5. 前記変形防止凹部は、前記一方の面の前記壁面に対向する領域に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップ。
6. 前記区画部は、多角形であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップ。
   

Images