JP2005031064A - 液体検査用チップ及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い分析精度を有する液体検査用チップを低廉なコストで作製する。
【解決手段】 基材１０ａの両面に自己粘着性を有する粘着層１０ｂ、１０ｃを設けた第１部材１０には、流路に相当する開口部１０ｄがレーザ加工により形成される。そして、その第１部材１０の粘着層１０ｂ、１０ｃの自己粘着性を利用して、その上下両面に平板状の支持部材１２、１３を貼り付ける。それによって、支持部材１２の下面、支持部材１３の上面、及び開口部１０ｄで囲まれる流路１１が形成される。第１部材１０と支持部材１２、１３との間の液密性は高く、しかも粘着層１０ｂ、１０ｃの一部が流路１１にはみ出したり、逆に後退したりしないので、流路１１の断面積の精度が高く、高い分析精度を確保することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、血液等の生体液を初めとする流動性を有する試料を検査するための液体検査用チップ及びその作製方法に関する。

血液中に含まれる各種成分の測定法として、毛細管現象や電気泳動等を利用して微細な断面積を有する流路に血液を流し、それによって血液中の各成分を分離して透過分光分析を行ったり、或いは試薬との発光反応を行わせてその発光光を分光分析したりする方法がある。こうした血液分析をより簡便に且つ少量の試料（血液）で行うために、チップ状の小型の装置が提案されている（例えば特許文献１、２など参照）。

こうした血液検査用チップでは、例えば上記特許文献２に記載があるように、ガラスや合成樹脂などの基板に所定形状の溝パターンを形成し、その基板に他の基板を貼り合わせることにより、上記溝パターンに相当する部分を流路とするのが一般的である。両基板を貼り合わせるためには、両面粘着テープや接着剤などが利用されるほか、超音波融着などによる接合が行われる場合もある。分析手法にもよるが、こうして形成される流路の形状やサイズは、血液中の成分の分離性能などに大きな影響を与える重要な要素である。

上記のような両面粘着テープを用いた貼り合わせ方法では、粘着テープの一部が流路内に露出し、流路内の血液の流れに悪影響を与えるおそれがある。また、溝のエッジと粘着テープとのエッジとを完全に一致させることは困難であり、そのために流路の断面積が設計値からずれて誤差の原因となる。

接着剤を用いた貼り合わせ方法でも接着剤が流路内にはみ出し、そのために流路の断面積が設計値からずれて誤差の原因となる。また、超音波融着による貼り合わせ方法では、溝の全ての周囲を完全に融着することが困難であるため、流路に注入された血液が基板間の隙間に侵入して試料量が変化し、やはり誤差の原因となり得る。

また、上記特許文献２では基板に溝パターンを形成するためにエッチングが採用されているが、エッチングでは溝のエッジを鋭くすることが難しく、流路の断面積の誤差が大きくなる。基板が合成樹脂製である場合には射出成形により溝を形成することも可能であるが、こうした方法では精密な金型が必要となる。一般に、流路を設計するには或る程度、試行錯誤的な実験を行う必要があるが、その度に金型を作製するのでは大きなコストがかかるとともに時間も掛かる。

特開平８−２９４６３９号公報 特開２００２−２６７６７７号公報

本発明はこうした課題を解決するために成されたものであり、その主たる目的は、低廉なコストで以て高い分析精度が得られる液体検査用チップとその製作方法を提供することである。

課題を解決するための手段、及び発明の効果

上記課題を解決するために成された第１発明は、小さな断面積を有する流路に検査対象の試料液を流すことにより、該試料液に含まれる成分の検査を行うための液体検査用チップであって、
a)両面に自己粘着層が設けられた樹脂シートであって、所定形状の流路に相当する開口部が形成されて成る第１部材と、
b)前記自己粘着層の粘着性を利用して前記第１部材の両面にそれぞれ貼り付けられた平板状の第２部材及び第３部材と、
から成ることを特徴としている。

また上記課題を解決するために成された第２発明は、小さな断面積を有する流路に検査対象の試料液を流すことにより、該試料液に含まれる成分の検査を行うための液体検査用チップであって、
a)片面に自己粘着層が設けられた樹脂シートであって、所定形状の流路に相当する開口部が形成されて成る第１部材と、
b)前記自己粘着層の粘着性を利用して前記第１部材の一方の面に貼り付けられた平板状の第２部材と、
c)片面に自己粘着層を有し、該自己粘着層の粘着性を利用して前記第１部材の他方の面に貼り付けられた平板状の第３部材と、
から成ることを特徴としている。

さらにまた、上記課題を解決するために成された第３発明は、小さな断面積を有する流路に検査対象の試料液を流すことにより、該試料液に含まれる成分の検査を行うための液体検査用チップであって、
a)所定形状の流路に相当する開口部が形成された樹脂シートである第１部材と、
b)それぞれ片面に自己粘着層を有し、該自己粘着層の粘着性を利用して前記第１部材の両面にそれぞれ貼り付けられた平板状の第２部材及び第３部材と、
から成ることを特徴としている。

第１乃至第３発明に係る液体検査用チップではいずれも、樹脂シートである第１部材に流路に相当する開口部が形成され、その第１部材を両面から挟み込む第２部材と第３部材との間に第１部材の厚みを深さ方向のサイズとする流路が形成される。また、第１部材と第２及び第３部材との貼り合わせは、接着剤や両面粘着テープなどに拠るのではなく、対面する一方の面に設けられた自己粘着層の粘着性を利用する。

第１又は第２発明の一実施形態として、第１部材はPET（ポリエチレンテレフタレート）を基材としてその両面又は片面に自己粘着性を有するエラストマ（オレフィン系、ウレタン系、シリコーン系など）等をコーティングして薄膜層を形成したものとすることができる。また、第２又は第３発明の一実施形態として、第２部材又は第３部材は上記のような自己粘着性を有する材料をガラスや合成樹脂製の板状部材の片面にコーティングして薄膜層を形成したものとすることができる。

なお、第２、第３部材の間に形成された流路に試料液（血液など）を外部から注入したり、その試料液を流路中に流通させるために電圧を印加したり、或いは流路途中に試薬を注入したりするために、第２又は第３部材は流路に連通する位置に貫通穴を穿孔した構成とすることができる。

このように第１乃至第３発明に係る液体検査用チップによれば、第１部材の厚さを制御することで流路の深さ方向のサイズを決めることができる。また、自己粘着性により第１部材と第２、第３部材とは高い液密性を以て貼り合わされるので、流路に流れる試料液がその隙間に浸入することがなく、接着剤や粘着テープと異なり粘着層が流路へはみ出したり逆に流路から後退することがないので、流路断面積の誤差が小さくなる。また、エラストマなどの粘着層は基本的に撥水性であるため、こうした面が流路内に露出していても試料液の流通に影響を及ぼすこともない。これらのことによって、高い分析精度を確保することができる。

さらにまた、第１乃至第３発明に係る液体検査用チップでは、第１部材と第２、第３部材とを適度な圧力を以て押し付けることにより貼り合わせを行うことができるので、製作工程が簡略化され、コストの低減が可能である。また、一旦、貼り合わせ後でも容易に剥離させることができるので、貼り合わせ時にずれが生じたような場合でも不良品として廃棄する必要がなく、貼り合わせをやり直せばよい。

また、第１部材にあって開口部を形成する場合に、レーザ照射による抜き加工又は打ち抜き加工を利用することが好ましい。これによれば、幅の狭い開口部を高精度で形成することができ、射出成形で流路を形成するための高価な金型を作製する必要もなくコスト的にも有利である。また、第１部材の片面又は両面に粘着層が設けられている場合に、この粘着層を基材とともにシャープに切り落とすことができる。そのため、分析精度の確保にも有利である。

まず、第１発明の一実施例（第１実施例）である液体検査用チップについて、図１〜図３を参照して説明する。

図１は第１実施例の液体検査用チップ１の斜視図、図２はこの液体検査用チップの流路を示す上面平面図、図３はこの液体検査用チップの断面構造及び作製手順の説明図である。

第１実施例の液体検査用チップ１は、相対的に厚い２枚の平板状の上部支持部材１２、下部支持部材１３（本発明における第２、第３部材）によって薄い樹脂シートである第１部材１０が挟み込まれた３層構造を有する。第１部材１０において流路１１に相当する部分は後述するような抜き加工等によって切除されて開口部１０ｄとなっており（図３（Ｂ）参照）、その開口部１０ｄの上下両面を支持部材１２、１３で閉塞することにより、両支持部材１２、１３の間に流路１１が形成されている。したがって、基本的には、流路１１の幅は開口部１０ｄの幅で決まり、流路１１の深さは第１部材１０の厚さで決まる。

図３（Ａ）に示すように、第１部材１０は、適度な剛性と可撓性とを有するシート状の基材１０ａの両面に自己粘着性を有する材料をごく薄くコーティングして粘着層１０ｂ、１０ｃを形成したものである。基材１０ａとしては種々の樹脂を用いることができるが、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)等が好適である。一方、粘着層１０ｂ、１０ｃは例えばエラストマであり、より具体的には、例えばポリオレフィン系エラストマ、シリコーン系エラストマ、ポリウレタン系エラストマなどが好適である。ポリオレフィン系エラストマを用いたものの一例を挙げると、パナック株式会社のゲルポリマーシートなどを利用することができる。

一方、上部及び下部支持部材１２、１３はガラスや合成樹脂（例えばアクリル樹脂など）から成る板状部材であって、第１部材１０との密着面は高い平滑性を有することが好ましい。

なお、前述したようにこの液体検査用チップ１における流路１１の深さは、基本的にこの第１部材１０の厚さによって決まる。したがって、目的とする流路１１の断面積やサイズなどに応じて第１部材１０のシート厚を選ぶ必要がある。典型的には、基材１０ａの厚さは数十μm〜数百μm程度であり、粘着層１０ｃ、１０ｄの厚さは数μm〜数十μm程度である。一般に、これらの厚さは非常に高い精度で制御することが可能であり、それによって流路１１の深さ方向のサイズも高い精度となる。

次に図３により本液体検査用チップ１の作製手順の一例を説明する。
（１）第１部材１０のシート材に対し（図３（Ａ））、流路１１に相当する部分の開口部１０ｄをレーザ照射による抜き加工によって形成する（図３（Ｂ））。レーザ加工により開口幅が0.1〜0.3mm程度の高精度での加工が可能である。図２はこうして形成される開口部１０ｄ（つまり流路１１）パターンの一例であるが、これは加工精度の制限内で任意の形状、サイズとすることができるのは当然である。

（２）上部支持部材１２には、試料液を流路１１に注入するための注入用の開口穴１４を形成しておく。また、必要に応じて排液用、或いは試薬注入用等の他の開口穴を形成しておいてもよい。こうした開口穴のサイズは流路に比べると遙かに寸法精度は低くてよいが、第１部材１０との密着面にバリなどが生じないように注意すべきである。

（３）開口部１０ｄを形成した第１部材１０を両側から上部及び下部支持部材１２、１３で挟み込む。そして、支持部材１２、１３を第１部材１０に密着させて適度な圧力で押圧すると、粘着層１０ｂ、１０ｃの自己粘着作用によって、間の空気が抜けて高い気密性、液密性を有して粘着する。それによって、上部支持部材１２の下面、下部支持部材１３の上面及び第１部材１０の開口部１０ｃで囲まれる流路１１が形成される。

したがって、この液体検査用チップ１を用いた検査時に開口穴１４を通して流路１１内に注入された試料液（血液）は流路１１に沿って流れ、その途中で第１部材１０と支持部材１２、１３との隙間等に浸入することがない。また、流路１１の断面積はほぼ設計通りの高い精度が確保され、それによって高い分析精度を達成することができる。

次に、第２発明の一実施例（第２実施例）について、上記図３に相当する図４により説明する。上記第１実施例と同一の構成要素については同一符号を付して説明を省略する。第１実施例と最も異なる点は、第１部材１０は片面（図４では上面）にのみ粘着層１０ｂを有しており、その代わりに、下面に貼り合わされる下部支持部材１３は基材１３ａの上面に自己粘着性を有する粘着層１３ｂを備える。この場合、流路１１内に粘着層１３ｂが露出するが、粘着層１３ｂは撥水性であるため、流路１１に試料液が流れる際にその流通に影響を殆ど与えることはない。

続いて、第３発明の一実施例（第３実施例）について、上記図３に相当する図５により説明する。上記第１、第２実施例と同一の構成要素については同一符号を付して説明を省略する。第２実施例と異なる点は、第１部材１０は上面、下面ともに粘着層を有さず、その代わりに上面に貼り合わされる上部支持部材１２、も基材１２ａの下面に粘着層１２ｂを備えている。

上記第２、第３実施例の構成においても第１実施例と同様の作用・効果を奏することは明らかである。なお、上記実施例はいずれも本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜、変形、修正又は追加を行っても本願請求項に包含されることは明白である。例えば、上記実施例ではレーザ照射による抜き加工によって流路を形成していたが、打ち抜き加工などによっても同様の流路を形成することができる。

第１発明の一実施例による液体検査用チップの斜視図。 第１発明の一実施例による液体検査用チップの平面図。 第１発明の一実施例による液体検査用チップの断面構造及び作製手順の説明図。 第２発明の一実施例による液体検査用チップの断面構造及び作製手順の説明図。 第３発明の一実施例による液体検査用チップの断面構造及び作製手順の説明図。

符号の説明

１…液体検査用チップ
１０…第１部材
１０ａ、１２ａ、１３ａ…基材
１０ｂ、１２ｂ、１３ｂ…粘着層
１０ｄ…開口部
１１…流路
１２、１３…支持部材
１４…開口穴

Claims (4)

1. 小さな断面積を有する流路に検査対象の試料液を流すことにより、該試料液に含まれる成分の検査を行うための液体検査用チップであって、
   a)両面に自己粘着層が設けられた樹脂シートであって、所定形状の流路に相当する開口部が形成されて成る第１部材と、
   b)前記自己粘着層の粘着性を利用して前記第１部材の両面にそれぞれ貼り付けられた平板状の第２部材及び第３部材と、
   から成ることを特徴とする液体検査用チップ。
2. 小さな断面積を有する流路に検査対象の試料液を流すことにより、該試料液に含まれる成分の検査を行うための液体検査用チップであって、
   a)片面に自己粘着層が設けられた樹脂シートであって、所定形状の流路に相当する開口部が形成されて成る第１部材と、
   b)前記自己粘着層の粘着性を利用して前記第１部材の一方の面に貼り付けられた平板状の第２部材と、
   c)片面に自己粘着層を有し、該自己粘着層の粘着性を利用して前記第１部材の他方の面に貼り付けられた平板状の第３部材と、
   から成ることを特徴とする液体検査用チップ。
3. 小さな断面積を有する流路に検査対象の試料液を流すことにより、該試料液に含まれる成分の検査を行うための液体検査用チップであって、
   a)所定形状の流路に相当する開口部が形成された樹脂シートである第１部材と、
   b)それぞれ片面に自己粘着層を有し、該自己粘着層の粘着性を利用して前記第１部材の両面にそれぞれ貼り付けられた平板状の第２部材及び第３部材と、
   から成ることを特徴とする液体検査用チップ。
4. 請求項１〜３に記載の液体検査用チップの作製方法であって、前記第１部材の開口部をレーザ照射による抜き加工又は打ち抜き加工により形成することを特徴とする液体検査用チップの作製方法。

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