JP2003130883A - 微小流路構造体、その製造方法及びその用途 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】微小流路が形成された基板に、立体的に電気
的、磁気的、物理的、化学的等の機能や情報記録機能を
有する機能を有する微小流路構造体及びそれを利用した
分析チップを提供し、更にこれを短時間で大量にかつ安
価に作製する事ができる、微小流路構造体の製造方法を
提供する。 【解決の手段】微小流路を有する基板の表面と裏面に、
同じあるいは異なる凹凸パターンが形成されている微小
流路基板からなる微小流路構造体、それを利用した分析
チップ及びこの微小流路構造体の微小流路に対応する凹
凸形状のパターンを有する型を用いて、微小流路の凹凸
形状のパターンを樹脂の射出成形体の表面と裏面に転写
した両面射出成形体として得る製造方法を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小流路内におい
て流体の送液、混合、反応、合成、分析、分離、抽出、
検出などの化学的物理的操作を行なうに好適な微小流路
構造体とその製造方法及びその用途に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、数ｃｍ角のガラス基板上に長さが
数ｃｍ程度で、幅と深さがサブμｍから数百μｍの微小
流路をを有する微小流路構造体を用い、この微小流路内
で流体の送液、混合、反応、合成、分析、分離、抽出、
検出などの化学的物理的操作を行なう、いわゆる集積化
化学実験室が注目されている。このような集積化化学実
験室は、微小空間の短い分子拡散距離および大きな比界
面積の効果により効率のよい化学反応を行なう事がで
き、また、反応から分離、抽出、検出までを一貫して行
なう事や、各種研究開発の迅速化、省力化、省資源化、
省エネルギー化、省スペース化、さらには実験廃液や廃
棄物の削減、繰り返し実験の合理化等が可能になる等の
メリットが期待されている。なお、ここでいう微小流路
とは、幅５００μｍ以下、深さ３００μｍ以下の大きさ
の微小流路であるが、微小空間の短い分子拡散距離およ
び大きな比界面積の効果を有効に引き出すには、幅３０
０μｍ以下、深さ１５０μｍ以下の微小流路とすること
が好ましく、微小流路の幅と深さが前記のものを超えて
大きい場合には、微小空間の短い分子拡散距離および大
きな比界面積の効果を有効に引き出すことが難しい。

【０００３】また、前記微小流路構造体の微小空間の特
性を生かしたまま、微小流路内での化学合成を工業製品
の生産に適用しようとする試みも行われている。この場
合、微小空間の小ささ故に、単一の微小流路構造体で
は、単位時間当たりの収量が少なくならざるを得ない
が、多数の微小流路構造体が並列に機能するようなシス
テムを構築する事ができれば、前記微小空間の特性を生
かしたまま、単位時間当りの収量を増加させる事ができ
る。例えば、同一の微小流路構造体を複数用意しておい
て、それぞれに反応溶液が分配されるようにすること
や、複数の微小流路構造体を、反応溶液の入口や反応生
成物の出口などの共通部分を貫通した縦穴でつないで積
層することなどが試みられている。また、上記のような
複数の微小流路構造体を並列に機能させるシステムは、
化学合成だけでなく、分析、分離、抽出、検出なども同
時に並列して行なう事が可能である。

【０００４】図１に微小流路構造体の一例を示した。従
来、微小流路内で流体の送液、混合、反応、合成、分
析、分離、抽出、検出などの化学的物理的操作を目的に
製作された微小流路構造体は、図１の例に示すように、
微小流路基板の多くとも一方の面にのみに凹凸パターン
が形成されており、この凹凸パターンを微小流路として
使用していた。このため、単一の微小流路基板に、例え
ば微小流路内での化学反応の温度条件を制御する加熱機
能や冷却機能などを持った機能構造体を立体的に配置す
ることが難しかった。ここで機能構造体とは、前記、微
小流路内での化学反応の温度条件を制御する加熱機能や
冷却機能の他に、圧電素子や電磁石、または電気電子部
品やそれを配置する配線パターンからなる回路基板、情
報記録層及びその複合体などといった、電気的、磁気
的、物理的、化学的等の機能を有する構造体を示す。

【０００５】一方、収量や分析数を増加させるため微小
流路構造体を並列化や積層化する場合にも、片面のみに
微小流路が形成されているため、効率のよい並列化や積
層化が十分にできなかった。例えば、図２に従来の微小
流路構造体を積層化した一例を示すが、図に示されるよ
うに、微小流路が基板の片側にしか形成されていないた
め、各基板を重ねあわせて構造体を形成しても、得られ
る微小流路の数は基板の枚数を超えることがなく、この
ため十分な量の流体を流すには基板数を多く用いる必要
があり、その結果として構造体の大きさを十分小さくす
ることは困難となっていた。

【０００６】一方、特定の物質を分析することを目的と
した微小流路構造体の一つとして、膨大な種類のＤＮ
Ａ、ＲＮＡ、タンパク質等の生体分子をプレートに固定
化した分析器具（以下、分析チップと称する。）が使用
されてきた。ここで、本発明における「結合性を有する
認識分子」における「結合性」とは、水素結合、配位結
合、ファンデルワールス力、化学吸着、物理吸着等の様
式により、他の物質と結合状況を作り得る性質を意味す
る。また、「認識」とは、前記結合性により、複数種類
の物質の中から選択的に結合する性質を意味する。その
ような「結合性を有する認識分子」としては、例えば、
ＤＮＡ断片、ＲＮＡ、酵素、抗原、抗体、タンパク質等
を挙げることができるが、当然のことながらこれらに限
定されるものではない。図３は、前記分析チップを用い
た、分析対象となる物質と認識分子の結合を説明する図
である。図３（ａ）に示すように、認識分子が結合剤で
スライドガラスにスポットされている分析チップを図３
（ｂ）に示すように、分析対象となる物質の入った分析
用液体試薬に浸し結合させる。ここで、分析対象となる
物質は検出可能な信号を生じる標識物質で修飾されてい
ることが好ましい。ここでは、標識物質として蛍光物質
を用いた場合について説明する。認識分子と結合性のあ
る分析対象となる物質が分析用液体試薬中にあれば両者
は結合する。その後、図３（ｃ）に示すように分析チッ
プを洗浄液で洗浄し認識分子と結合していない分析対象
となる物質を洗い流す。その後、図３（ｄ）に示すよう
に認識分子と結合している分析対象となる物質に標識し
ている蛍光物質を励起光で励起させ、蛍光物質が発光す
る光をＣＣＤなどの光センサーで検出することで認識分
子と結合した分析対象となる物質の検出を行う。このよ
うに、従来の分析チップを用いた分析対象となる物質と
認識分子の結合反応では、分析チップを１種類の分析用
液体試薬に浸し一度に結合させ、その後洗浄液で洗浄し
て結合しなかった分析対象となる物質を洗い流し蛍光検
出を行なっていた。

【０００７】しかしながら、平らな分析チップの全面に
結合剤をコーティングしているため、この分析チップを
一度に分析用液体試薬に浸すことにより、認識分子がス
ポットされていない結合剤部分に物質が付着し、それが
検出ノイズになって現れ検出感度を低くする原因になっ
ていた。更に、分析チップ全体を一度に分析用液体試薬
に浸すため、一度に１種類の分析しかできなかった。ま
た、大量の分析用液体試薬が使い捨てになるという問題
もあった。

【０００８】また前記分析チップを用いた実験では、認
識分子や分析対象となる物質の種類を変え実験を繰り返
すことにより、膨大な量の認識分子と分析対象となる物
質の結合性の違いを検出する。この認識分子と分析対象
となる物質の結合の有無は、個々の情報では１つの分析
情報にしかならないが、この個々の情報を組み合わせる
ことで、例えばＤＮＡ塩基配列等のより有益な情報を得
ることができる。つまり、分析チップを用いた実験で
は、個々の分析情報を一端記録し、次の分析情報と組み
合わせる必要があるため、分析情報の記録・再生するこ
とが可能な記録媒体が必要である。情報の種類として
は、認識分子と分析対象となる物質の結合性の他にも、
結合サンプル情報（認識分子の種類、分析対象となる物
質の種類、分析チップ上への認識分子の固定場所等）、
分析チップ情報（作製条件、結合条件、検査条件）の他
に、管理者情報（メーカー名、ユーザー名、管理者名
等）がある。これらのサンプル情報、分析チップ情報、
管理者情報は、追加された情報を以前の情報とリンク・
解析することにより、目的とした分析情報を得ることが
できる。よって、分析チップには、第一の情報として、
個々の分析チップを識別し複数の分析チップの情報とリ
ンクさせるための、個々の分析チップ識別情報と、第二
の情報として、分析チップの分析結果の情報の二種類が
必要である。通常の分析チップでは、分析チップ作製装
置、結合実験装置、結合性検査装置等のそれぞれ別の装
置に移す必要があるが、分析チップ自体の形態はどれも
同じであるため外観から分析チップの識別をすることは
できない。このため、分析チップの管理上の面から個々
の分析チップの識別が重要である。そのため、例えば、
文字やバーコード等を使用し分析チップの識別を行う方
法や、特公２０００−３３８１１０号公報に開示されて
いるように、分析チップ上に配置される複数のスポット
の一部を、サンプル情報管理用のインデックスとして利
用することにより分析チップを特定する方法が提案され
ている。この方法ではサンプル作製前に、認識分子形態
と同様の蛍光物質等のマーカーを予め形成しておくこと
で、検体分析用の光源１つで検体検査と蛍光マーカーの
評価ができる。このように実験前に個々の分析チップを
認識できるようにインデックスを付けている方法が提案
されており、前記分析チップへの文字、バーコード、イ
ンデックス等の記載により、個々の分析チップを識別す
ることが可能である。

【０００９】しかしながら、文字では目視や入力時の間
違いが発生する可能性がある。また、バーコードでは、
バーコード読みとり装置など検査装置とは別の読みとり
方法が必要である。またこれらのインデックスでは、ハ
ンドリングにインデックス情報を破壊する可能性があ
り、情報の長期記録安定性がない。よって、目視や入力
時の間違いがなく、別の読みとり装置を必要とせず、情
報を長期保存できる記録形態が必要である。また、実験
前に分析チップに与えられる情報は、前記サンプル情
報、分析チップ情報、管理者情報等の分析チップに必要
な情報のうち限られたものしかなく、更に、予め記載さ
れた情報以外の分析実験には使用できないため、用意す
る分析チップの種類が膨大な量になる等の弊害がある。
また、前記第二の情報である分析チップの分析結果情報
を記載できない等の問題もある。更に、インデックスに
より分析チップ情報を記載する方法で、情報源に蛍光物
質を使用している場合は、蛍光物質の劣化や分析チップ
をハンドリングする時にインデックス用蛍光物質表面に
接触し情報が破壊され、分析チップ自身の情報を長期保
存できなかった問題もある。また、通常、分析情報は、
ハードディスク等の外部記録媒体に記録・保存され、個
々の分析情報がリンクされるが、外部記録媒体のクラッ
シュや記録容量オーバーなどにより、重要な分析情報が
失われる可能性もあった。

【００１０】また従来、上記微小流路構造体の微小流路
が形成された基板の凹凸形状のパターンは、フォトマス
クを用いたフォトリソグラフィーとエッチングによって
ガラスやシリコン、金属、樹脂等の基板上に形成してい
た。図４は、従来の微小流路構造体の製造工程の一例を
説明する図である。まずはじめに、ガラス基板上に金や
Ｃｒなどの金属膜を成膜し、その上にフォトレジストを
コートして露光用レジスト原盤を作製する。この露光用
レジスト原盤の上に微小流路の形状を描いたパターンを
有するフォトマスクを置き、その上から露光し現像を行
なう。次に、酸などで金属膜をエッチングした後、レジ
ストとガラスをフッ酸などでエッチングし、さらに金属
膜を溶かして微小流路が形成された基板を得る。

【００１１】しかしながら、従来のこの方法では、微小
流路が形成された基板を１枚づつフォトマスクで現像し
エッチングして製作する必要があるため、１枚の基板の
製作に数十分から数時間を要していた。また、フォトリ
ソグラフィー用のフォトマスクを製作するため、異なっ
たパターンごとにフォトマスクを製作する必要があり、
わずかなパターンの変更でもフォトマスクから製作しな
ければならず、このフォトマスクの製作に数時間から数
日間にわたる時間と多大な費用がかかっていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
の実状に鑑みて提案されたものである。

【００１３】本発明の第１目的は、微小流路が形成され
た基板に、立体的に電気的、磁気的、物理的、化学的等
の機能を有する機能構造体を配置し、かつ、微小流路構
造体を効率よく並列化や積層化できる微小流路構造体を
提供する事にある。

【００１４】本発明の第２の目的は、微小流路構造体を
用いて特定の物質を合成または分析した時の合成情報ま
たは分析情報を前記微小流路構造体に記録・再生するこ
とが可能で、前記情報を長期間保存可能な微小流路構造
体を提供することにある。

【００１５】本発明の第３の目的は、特定の物質を分析
する事を目的とした微小流路構造体において、複数の異
なる分析用液体試薬を使用することで複数の異なる分析
を同時に行なうことを可能とし、使用する分析用液体試
薬の量を少量化でき、分析のための測定感度の向上を特
徴とした分析チップを提供することにある。

【００１６】また本発明の第４の目的は、短時間で大量
にかつ安価に製作する事ができる、微小流路構造体およ
びその微小流路構造体の製造方法を提供することであ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものである。

【００１８】本発明の第１の微小流路構造体は、微小流
路を有する基板の表面と裏面に、同じあるいは異なる凹
凸パターンが形成されている微小流路基板からなる。す
なわち、本発明の微小流路構造体は、基板の表面と裏面
に、同じあるいは異なる凹凸パターンが形成され、その
表面と裏面の少なくとも１つは微小流路を構成する微小
流路基板から構成されており、流体を導入するための１
つ以上の導入口と、導入された流体を流す１つ以上の微
小流路と、該流体を排出する１つ以上の排出口を有し、
前記微小流路が前記導入口及び前記排出口に連通してな
ることを特徴とする微小流路構造体である。

【００１９】また本発明における第２の微小流路構造体
は、微小流路を有した構造体であって、微小流路基板に
貫通孔を有するあるいは有しない基板を重ねあわせて形
成されてなることを特徴とする微小流路構造体である。

【００２０】また本発明における第３の微小流路構造体
は、微小流路構造体を構成する微小流路基板に、合成情
報または分析情報を記録・再生することが可能な光記録
媒体を有する事を特徴とする微小流路構造体である。更
に、特定物質の分析を行う分析光や情報記録・再生を行
う情報記録・再生光がＮｅａｒ Ｆｉｅｌｄ光であるこ
とが、分析対象となる物質や情報記録の高密度化を可能
とし、より高容量の情報量を処理することができ効果的
である。

【００２１】また本発明における第４の微小流路構造体
は、特定の物質を分析することを目的とし、分析対象と
なる物質と結合性を有する認識分子が、前記微小流路に
任意に配置された事を特徴とする分析チップである。更
に、前記認識分子を固定した部位の微小流路内壁の凹凸
形状が、その部位以外の微小流路内壁の凹凸形状と異な
っていることがより好ましい。

【００２２】また、本発明における微小流路構造体の製
造方法は、前記微小流路構造体を構成する微小流路が形
成された微小流路基板を、微小流路に対応する凹凸形状
のパターンを有する型を用いて樹脂を射出成形する事に
より、微小流路の凹凸形状のパターンを転写した樹脂の
射出成形体として得る事を特徴とする微小流路構造体の
製造方法である。

【００２３】また、本発明の他の微小流路構造体の製造
方法は、前記微小流路が形成された微小流路基板を、微
小流路に対応する凹凸形状のパターンを有する１対の型
を用いて、微小流路の凹凸形状のパターンを樹脂の射出
成形体の表面と裏面とに同時に転写した両面射出成形体
として得る事を特徴とする微小流路構造体の製造方法で
ある。この場合、樹脂の射出成形体の表面と裏面に転写
される微小流路の凹凸形状のパターンは同じものであっ
ても良いし、互いに異なるものであっても良い。

【００２４】さらに、前記本発明によって製造された微
小流露構造体は、微小流路が形成された微小流路基板の
少なくとも一方の面が、基板側に曲率中心を有する形状
に湾曲しており、かつ曲率半径が５ｍ以上１００ｍ以下
であるものであり、また、微小流路が形成された微小流
路基板の表面の粗さ（Ｒａ）が０．５ｎｍ以下であるも
のである。

【００２５】以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【００２６】本発明の微小流路構造体は、微小流路を有
する基板の表面と裏面に、同じあるいは異なる凹凸パタ
ーンが形成されている微小流路基板からなり、流体を導
入するための１つ以上の導入口と、導入された流体を流
す１つ以上の微小流路と、該流体を排出する１つ以上の
排出口を有し、前記微小流路が前記導入口及び前記排出
口に連通してなることを特徴とする微小流路構造体であ
る。このような構造にすることで、微小流路を有する基
板に後述する電気的、磁気的、物理的、化学的等の機能
を有する機能構造体を基板表面の微小流路に対して立体
的に形成することができ、なおかつ構造体中の微小流路
を、流体の送液、混合、化学反応、化学合成、分析、分
離、抽出、検出などの化学的物理的操作に用いることが
できる。例えば、１種又は２種以上のガス、液体などの
流体を導入口より流し込み、これらを混合あるいは加熱
等の処理により効率的に反応させ、反応物を排出口より
排出するといった様々な実施態様をなすことができる。
尚、貫通孔を有するあるいは有しない基板を、本明細書
においては「カバー体」ということがある。

【００２７】また本発明の微小流路構造体は、この基板
と、貫通孔を有するあるいは有しない基板とを重ねあわ
せて構造体を形成しても良い。構造体の両側に貫通孔を
有したものとする場合には１以上の微小流路基板及び該
微小流路基板の両側に貫通孔を有した基板を重ねあわせ
て形成させることができる。あるいは構造体の片側を貫
通孔を有しないものとする場合には、１以上の微小流路
基板及び該微小流路基板の片側に貫通孔を有した基板
を、もう一方の側に貫通孔を有しない基板を重ねあわせ
て形成されてなるものとすればよい。また、微小流路基
板を２以上を用いた構造体を得るためには、各々の微小
流路基板の間に貫通孔を有した基板を重ねあわせて形成
させればよい。

【００２８】また、本発明の微小流路構造体は、その片
側に導入口及び排出口を備え、かつ、もう一方の側に
は、ニッケル、クロムのような金属、ニッケル−クロム
合金のような合金、あるいはセラミックスといった所定
の材質を配置させたものとしてもよい。この場合、微小
流路構造体の片側にある金属、合金あるいはセラミック
スを微小流路基板の片側に埋め込み、もう一方の側には
導入口及び排出口となる貫通孔を有する基板を重ねて積
層一体化するなどの手法により得られる。もちろん、微
小流路基板を２以上積層させてもよいことは言うまでも
ない。さらに、微小流路構造体に配置される材質として
金属や合金を用いれば、例えば、化学反応に用いる場合
の加熱源として用いることができる。

【００２９】微小流路基板に形成される凹凸パターン
は、実施例にも記載の方法などにより目的に応じた形状
を適宜形成させればよい。また、基板の裏面の凹凸パタ
ーンには、例えば微小流路内での化学反応の条件を制御
する加熱機能や冷却機能などの電気的、磁気的、物理
的、化学的等の機能を有する機能構造体を基板表面の微
小流路に対して立体的に形成することができる。また、
収量や分析数を増加させるため微小流路構造体を並列化
や積層化する場合にも、基板の裏面の凹凸パターンを基
板の表面と同じように微小流路として用い、基板の裏面
もカバー体と積層一体化させる事により、基板の両面に
微小流路を形成することができるので、微小流路が基板
の片面にのみ形成された微小流路基板に比べて、効率の
よい並列化や積層化ができるようになる。なお、基板の
裏面を微小流路構造体として用いる場合、微小流路の形
状は、表面の微小流路の形状と同じであっても良いし、
異なっていても良い。このように、微小流路基板の表面
と裏面に、同じあるいは異なる凹凸パターンを形成させ
ることで、上記の化学的物理的操作を効果的に行なわし
めることができる。

【００３０】基板およびカバー体としては、微小流路の
形成加工が可能であって、耐薬品性に優れ、適度な剛性
を備えたものが望ましい。例えば、ガラス、石英、セラ
ミック、シリコン、あるいは金属や樹脂等であっても良
い。基板やカバー体の大きさや形状については特に制限
はないが、微小流路構造体を構成するという観点から
は、例えば基板およびカバー体は、ともに外形寸法とし
ての幅が５０ｍｍ以下、長さが８０ｍｍ以下程度の長方
形、または直径１５０ｍｍ以下の円盤状などが例として
あげられ、厚みはそれぞれ数ｍｍ以下程度とすることが
考慮される。カバー体には小穴が配置されており、微小
流路と微小流路構造体外部とを連通し、流体の導入口ま
たは排出口として用いる場合には、その径が例えば数ｍ
ｍ以下である事が望ましい。カバー体の小穴の加工に
は、化学的に、機械的に、あるいはレーザー照射やイオ
ンエッチングなどの各種の手段によって可能とされる。

【００３１】また本発明の微小流路構造体は、微小流路
基板において、基板の所定の位置が貫通していても良い
し、微小流路構造体あるいは微小流路基板は、単一ある
いは多層積層体であっても良い要件を備えている。この
場合、基板とカバー体あるいは、基板と基板は、加圧に
よる密着や熱処理接合あるいは光硬化樹脂や熱硬化樹脂
などの接着剤を用いた接着等の手段により積層一体化す
ることができる。また基板を多層化する場合、基板に形
成された微小流路の所定の位置に貫通孔を形成する事
で、積層した上下の基板の微小流路と微小流路をつなげ
る事が可能となる。微小流路の大きさは、一般的に幅５
００μｍ以下、深さ３００μｍ以下であるが、幅３００
μｍ以下、深さ１５０μｍ以下とする事が、微小空間の
短い分子拡散距離および大きな比界面積の効果により効
率のよい化学反応を行なう上でより適当である。一方、
微小流路以外の機能を持たせる場合の凹凸形状のパター
ンの大きさは特に制限はない。

【００３２】また本発明の微小流路構造体は、図５に示
すように微小流路構造体を構成する微小流路基板に、合
成情報または分析情報を記録・再生することが可能な光
記録媒体を有していても良い。前記光記録媒体は、微小
流路を有する微小流路基板と情報記録層を二次元的に配
置した基板とを積層しても良いし、表面に微小流路を有
する微小流路基板の裏面に情報記録層を形成しても良
く、また微小流路基板の同一面に微小流路と情報記録層
を形成しても良い。このように、微小流路構造体に光記
録媒体を備えることで、個々の微小流路構造体を識別す
る第一の情報と、微小流路構造体を用いた合成情報また
は分析情報である第二の情報、つまり合成原料情報、合
成条件情報、合成物質情報、分析物質情報、分析条件情
報、分析結果情報、管理者情報等を微小流路構造体に記
録し、記録された情報を再生することで、個々の微小流
路構造体からの情報を間違いなく読み取りが可能で、別
の読みとり装置を必要とせず、微小流路構造体を用いた
合成または分析前後に合成結果や分析結果を記録でき、
情報破壊を防ぎ、記録情報の長期間保存を可能とする微
小流路構造体を提供できる。

【００３３】また本発明における前記光記録媒体を有す
る微小流路構造体に用いられる情報記録層は、光ディス
ク等に使用されている情報記録層を応用することが可能
で、例えは、（１）再生専用タイプ（ＣＤ、ＬＤ、ＣＤ
−ＲＯＭ、ｐｈｏｔｏ−ＣＤ、ＤＶＤ―ＲＯＭ等）
（２）一度だけ記録可能なライトワンスタイプ（ＣＤ−
Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等）（３）記録と消去が何度でもできる
書き換え可能なリライタブルタイプ（光磁気、相変化、
ＭＤ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ等）
があり、それぞれの目的に応じて使い分けることができ
る。また、前記形態において特定物質の分析を行う手段
が蛍光分析であり、光記録媒体における情報記録の記録
または再生を行なう光源からの光を、蛍光分析のための
励起光として使用しても良い。この場合、分析用の光源
と情報記録・再生用の光源を共通に使用する事ができる
ので、分析装置の構成を簡略化する事が可能となる。

【００３４】更に、特定物質の分析を行う分析光や情報
記録・再生を行う情報記録・再生光が、Ｓｏｌｉｄ Ｉ
ｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓヘッドを使用したＮｅａｒ
Ｆｉｅｌｄ光であれば、分析する特定物質や情報記録
の高密度化が可能であり、分析を目的とする微小流路構
造体としてより高容量の情報量を処理することができ効
果的である。この場合、微小流路構造体の表面や裏面
を、光学ヘッドが浮上して移動しながら検出や情報の記
録再生を行なうため、光学ヘッドを基板表面から１００
ｎｍ以下に近づける必要がある。従って、光学ヘッドが
浮上して移動する際、基板表面にぶつからないように安
定した浮上特性を付与するためには、微小流路が形成さ
れた基板の少なくとも一方の面が、基板方向に曲率中心
を有する形状に湾曲しており、かつ曲率半径が５ｍ以上
１００ｍ以下でり、微小流路が形成された基板の表面の
粗さ（Ｒａ）が０．５ｎｍ以下である事が好ましく、基
板の曲率半径や表面粗さ（Ｒａ）が上記の値の範囲を超
えた場合には、光学ヘッドを基板表面から１００ｎｍ以
下に近づけた状態で光学ヘッドを浮上させて移動させる
際に、光学ヘッドが微小流路が形成された基板表面にぶ
つからないように安定した浮上特性を付与することが難
しくなる。

【００３５】図５に、本発明における光記録媒体を有す
る微小流路構造体の幾つかの形態の例を示した。図５
（ａ）は微小流路構造体が円盤形状であり、中心に微小
流路構造体回転支持用のハブを有しており、分析対象と
なる物質がスポットされた位置を含む全面に情報記録層
を有している。図５（ｂ）は微小流路構造体が円盤形状
であり、中心に微小流路構造体回転支持用のハブを有し
ており、分析対象となる物質がスポットされた位置以外
の領域に情報記録層を有している。図５（ｃ）は微小流
路構造体が円盤形状であり、中心に微小流路構造体回転
支持用のハブを有しており、分析対象となる物質がスポ
ットされた位置の内周に情報記録層を有している。図５
（ｄ）は微小流路構造体が四角形状であり、分析対象と
なる物質がスポットされた位置以外の領域に情報記録層
を有している。図５（ｅ）は微小流路構造体が四角形状
であり、反応経路となる微小流路を有しており、前記微
小流路以外の領域に情報記録層を有している。以上のよ
うに、本発明における光記録媒体を有する微小流路構造
体の幾つかの形態の例を示したが、本発明はこれらに限
定されるものではない。

【００３６】また、本発明における特定の物質を分析す
る事を目的とした微小流路構造体の例を図６に示した。
この場合、微小流路構造体を構成する微小流路基板の微
小流路が配置された面は、カバー体と積層一体化されて
いても良いし、カバー体が無くても良い。図６（ａ）に
示すように、微小流路構造体に１つ以上の液体導入口と
１つ以上の微小流路と微小流路上の任意の位置に配置さ
れた１つ以上の認識分子固定部と１つ以上の液体排出口
を備える事で、分析用液体試薬を微小流路構造体の決め
られた位置に流すことが可能である。このようにするこ
とで、微小流路構造体全体を分析用液体試薬に浸すので
はなく、各微小流路ごとに分析用液体試薬を流す事がで
きる。従って、各微小流路毎に複数の異なる分析用液体
試薬を流すことができ、同時に複数の異なる分析が可能
となる。また使用する分析用液体試薬の量は、各微小流
路に流す量だけですむため、微小流路構造体全体を分析
用液体試薬に浸すことに比べて、使用する分析用液体試
薬の量を少量化する事ができる。

【００３７】更に、認識分子を固定した部位の微小流路
内壁の凹凸形状を、その部位以外の微小流路内壁の凹凸
形状と異ならせ、微小流路内壁の荒さあるい微小流路内
壁の表面積を増大することにより、認識分子の脱離を防
止することができ、多くの認識分子を微小流路内壁の認
識分子固定部位に固定する事ができるので、蛍光測定感
度の向上が図れる。

【００３８】また、粘度、表面張力、微小流路内壁との
親和性等の異なる複数の分析用液体試薬に対応できるよ
うに、流路幅、深さ等の形状を１本の流路の開始と終わ
りで変化させても良い。また、一つの微小流路構造体の
中で各流路を複数種類設計しておくことで、より多くの
分析用液体試薬を実験溶液として使用可能である。表面
張力が非常に高い等の原因で分析用液体試薬の移動に支
障がある場合は、図６（ｂ）の様に微小流路を扇形形状
にすると分析用液体試薬が流れやすくなる。また微小流
路構造体を構成する微小流路基板の形態は、図６（ａ）
に示すように円盤形状で中心から放射状に直線流路を有
するもの、図６（ｂ）に示すように円盤状で中心から扇
形状に流路を有するもの、図６（ｇ）に示すように円盤
形状で中心から曲がっている曲線流路を有するもの、図
６（ｅ）に示すように四角状で平行に流路を有するも
の、図６（ｆ）に示すように四角状で液体導入口が互い
違いの位置にあるもの等を例として挙げたが、本発明は
以上のパターンに限ったものではない。

【００３９】図６（ｃ）および図６（ｄ）のように微小
流路基板の形状が円盤状で、微小流路が中心から放射状
に形成された微小流路構造体の利点としては、分析用液
体試薬を全流路共通に流す場合に、液体導入口を全流路
共通とする事ができる。また円盤形状であれば中心部に
ハブを装備することで、微小流路構造体を回転すること
が可能になり、液体導入口から各微小流路への送液に遠
心力を利用する事ができる。また、互い違いに配列する
図６（ｆ）は、認識分子固定部を有する微小流路を高密
度に配列できる効果がある。

【００４０】以上のような微小流路と微小流路以外の機
能を持たせるための凹凸形状のパターンを両面に持つ基
板は、例えばガラスや石英、セラミック、シリコン、あ
るいは金属や樹脂等の基板材料を、レーザー加工やエッ
チングにより直接両面を加工することによって製作する
事ができる。また、基板材料がセラミックや樹脂の場合
は、基板の表面と裏面に形成する凹凸パターンと逆の凹
凸パターンを持った表面用と裏面用の型を用いて、両面
同時に射出成形することで製作する事もできる。

【００４１】図７は、本発明の微小流路が形成された基
板の製造工程の第１の例を説明する図である。製造工程
はマスタリング工程と成形工程からなる。マスタリング
工程では、円盤状のガラス原盤上に金やＣｒの金属膜を
成膜し、その上にフォトレジストをコートして露光用レ
ジスト原盤を作製する。ここで、フォトレジストは液状
のフォトレジストを塗布しても良いし、シート状のフォ
トレジストを貼り付けても良い。次に、回転させた露光
用レジスト原盤に、対物レンズで微小スポットに絞った
レーザー光を、所望の凹凸形状のパターンに従ってＯＮ
・ＯＦＦしながら照射することにより、露光用レジスト
原盤を露光し、現像を行なう。ここで、露光用レジスト
原盤を回転させながら、対物レンズで微小スポットに絞
ったレーザー光を、所望の凹凸形状のパターンに従って
ＯＮ・ＯＦＦしながら照射する装置を以下ではレーザー
露光装置と称する。所望の凹凸形状のパターンに従って
レーザー光をＯＮ・ＯＦＦする制御信号は、レーザー露
光装置に接続されたパターンジェネレータにより生成す
る。次に、酸などで金属膜をエッチングした後、レジス
トとガラスをフッ酸などでエッチングし、さらに金属膜
を溶かして、表面に所望の凹凸形状のパターンが刻まれ
たガラス原盤を得る。この凹凸形状のパターンが刻まれ
たガラス原盤にＮｉ等の金属をスパッタし、さらに前記
金属を板状に電鋳して電鋳層を形成し、前記板状の金属
（電鋳層）を剥離して所望の凹凸形状と逆の凹凸形状の
パターンを持った金属性のスタンパを製造する。次の成
形工程では、マスタリング工程で作製した金属スタンパ
を用いて、樹脂等の材質からなる成形体を複製して微小
流路が形成された基板を製造する。ここで、樹脂は熱硬
化性樹脂でも良いし、光硬化性樹脂であっても良い。ま
た、マスタリング工程で製作した金属スタンパを表面用
と裏面用に２枚用意し、この２枚のスタンパを１組にし
て、樹脂の両面に微小流路やその他の凹凸パターンを一
度に両面射出成形しても良い。

【００４２】また、この第１の例で、ガラス原盤に凹凸
形状のパターンを形成する別の方法として、エキシマレ
ーザー等を用いて、ガラス原盤を直接切削することで加
工しても良い。

【００４３】図８は、本発明の微小流路が形成された基
板の製造工程の第２の例を説明する図である。第１の例
と同様に製造工程はマスタリング工程と成形工程からな
る。マスタリング工程では、円盤状のガラス原盤上にフ
ォトレジストを直接コートする。ここで、フォトレジス
トは液状のフォトレジストを塗布しても良いし、シート
状のフォトレジストを貼り付けても良い。次に、レーザ
ー露光装置を用いて、回転させたこの露光用レジスト原
盤に、対物レンズで微小スポットに絞ったレーザー光
を、所望の凹凸形状のパターンに従ってＯＮ・ＯＦＦし
ながら照射することにより、露光用レジスト原盤を露光
する。露光用レジスト原盤を露光したあとフォトレジス
トを現像し、所望の凹凸形状のパターンが刻まれたレジ
スト表面を得る。この所望の凹凸形状のパターンが刻ま
れたレジスト表面に、Ｎｉ等の金属をスパッタしたあと
さらに前記金属を板状に電鋳し、前記板状の金属を剥離
して所望の凹凸形状と逆の凹凸形状のパターンを持った
金属性のスタンパを製造する。次の成形工程では第１の
例と同じように、マスタリング工程で作製した金属スタ
ンパを用いて、樹脂等の材質からなる成形体を複製して
微小流路が形成された基板を製造する。ここで、樹脂は
熱硬化性樹脂でも良いし、光硬化性樹脂であっても良
い。また、マスタリング工程で製作した金属スタンパを
表面用と裏面用に２枚用意し、この２枚のスタンパを１
組にして、樹脂の両面に微小流路やその他の凹凸パター
ンを一度に両面射出成形しても良い。

【００４４】ここで、第１の例、第２の例ともに、露光
用レジスト原盤は回転させて露光する以外にも、Ｘ−Ｙ
ステージなどに固定してＸ軸方向またはＹ軸方向に直線
的に移動させながらレーザー光の照射による露光用レジ
スト原盤の露光を行ない、所望の凹凸形状のパターンを
形成しても良い。

【００４５】このように、微小流路が形成された基板
を、樹脂の射出成形により製作する事で、基板１枚当り
の成形時間は数十秒で行なう事ができるので、従来の微
小流路を形成する基板を１枚づつフォトマスクで現像し
エッチングして製作するする場合の１枚の基板の製作に
要していた数十分から数時間に比べて大幅に製作時間を
短縮できるようになり、短時間で大量の微小流路が形成
された基板を製作する事ができるようになる。また本発
明では、微小流路が形成された基板を、樹脂を射出成形
して製作するためのスタンパを製作する際、微小流路の
凹凸形状のパターン情報をパターンジェネレータで電気
信号の情報に変換してレーザー露光装置に送り、その電
気信号に従ってレーザー露光装置のレーザー光をＯＮ・
ＯＦＦすることで凹凸形状のパターンを形成する。これ
により、パターン形成のためのフォトマスクを使用する
必要がなくなり、フォトマスクの製作を省略することが
できる。

【００４６】以下では、レーザー露光装置を用いて、微
小流路の凹凸形状のパターンを、フォトレジストを塗布
した露光用レジスト原盤を回転させて露光する方法を例
にさらに詳しく説明する。図９は、微小流路が形成され
た基板を、樹脂を射出成形して製作するためのスタンパ
を製造するために用いるレーザー露光装置システムの構
成の一例の概略図である。図９の例では、レーザー露光
装置システムは、レーザー露光装置、パターンジェネレ
ータ、パーソナルコンピュータからなる。なお、本発明
のレーザー露光装置システムの構成は、パターンジェネ
レータの中にパーソナルコンピュータの機能を含んでい
てもよいし、レーザー露光装置の中に、パターンジェネ
レータとパーソナルコンピュータの機能を含んでいても
よいなど、図９に示すレーザー露光装置システムの形態
に限定されるものではない。

【００４７】微小流路を形成する基板上に形成したい凹
凸形状のパターンは、パターンジェネレータに接続され
たパーソナルコンピュータから入力する。入力するパタ
ーンデータは１と０のデジタル信号で入力し、例えば凹
形状であれば１、凸形状であれば０で指定する。また、
パターンの位置を示すデータとして、円盤状の露光用レ
ジスト原盤の位置を径方向と周方向の座標で指定する。
径方向の座標は、円盤状の露光用レジスト原盤を径方向
に同心円状のトラックで分割し、内周側あるいは外周側
からのトラック番号で指定する。周方向の座標は、１ト
ラックをあらかじめ規定した分割数で分割し、あらかじ
め規定した周方向の基準位置を分割番号０とし、基準位
置から数えた分割数を分割番号で指定する。以下では、
この分割した一つ一つを分割単位と称することとする。
パーソナルコンピュータから入力するパターンデータの
位置を示す座標データの一例を図１０に示す。図１０で
は、トラック番号を外周側で０とした。また、周方向の
分割数は３２とし、時計回りに分割番号を指定した。

【００４８】パーソナルコンピュータから入力されたパ
ターンデータは、パターンジェネレータに転送される。
パターンジェネレータは、レーザー露光装置で露光する
フォトレジストを塗布した露光用レジスト原盤をある一
定の周期で回転させる。この回転周期を、パターンデー
タの座標のうち周方向の座標を指定する時に規定した１
トラックあたりの分割数で分割して、露光用レジスト原
盤を一回転させる間にレーザー露光装置のレーザーを分
割単位毎にＯＮ・ＯＦＦする周期の基準信号を生成す
る。以下では、この基準信号を分割単位クロックと称す
る。この分割単位クロックの周期で、パターンデータの
座標のうち周方向の座標を示した分割番号と凹凸形状を
示す１と０の数値に従って、レーザー露光装置のレーザ
ーを、例えば凹形状であればＯＮ、凸形状であればＯＦ
Ｆするタイミングの制御を行なう。なお、パターンジェ
ネレータからレーザー露光装置に出力されるレーザーを
ＯＮ・ＯＦＦする制御信号は、１と０のデジタル信号に
限定されるものではなく、この制御信号の大きさに比例
してレーザーパワーを制御できるようなアナログ信号で
あってもよい。図１１に、パターンジェネレータから出
力されるレーザー露光装置のレーザーをＯＮ・ＯＦＦす
る制御信号の一例を示す。

【００４９】レーザー露光装置は、対物レンズで微小ス
ポットに絞ったレーザー光を、フォトレジストを塗布し
た円盤状の露光用レジスト原盤が一回転するごとに１ト
ラック移動するように、露光用レジスト原盤の外周側あ
るいは内周側から直線的に一定の速度で移動させてい
く。

【００５０】このようにして、１トラック毎に分割単位
クロックの周期で、パターンデータの周方向の座標から
指定された分割番号に従ってレーザー光をＯＮ・ＯＦＦ
しながら、円盤状の露光用レジスト原盤が一回転するご
とに１トラック移動するように、露光用レジスト原盤の
外周側あるいは内周側から直線的に一定の速度で対物レ
ンズで微小スポットに絞ったレーザー光を移動させるこ
とによって、微小流路を形成する基板上に形成したい凹
凸形状のパターンをフォトレジストを塗布した円盤状の
露光用レジスト原盤に露光することができる。また、パ
ターンデータを入力する時の１トラックの分割数と凹凸
の構成の設定や、レーザー露光装置でレーザー光の移動
速度を変えることによるトラック間隔の設定およびレー
ザーパワーとレーザービーム径の設定を調整する事で、
凹凸パターンの分割単位をトラック方向、径方向に分散
させたり、トラック方向、径方向に連続してつなげたり
することにより、様々な凹凸形状のパターンを形成する
事ができる。

【００５１】なお、本発明の微小流路構造体は、例え
ば、上記のようにして製造した微小流路が形成された基
板に、カバー体や別の微小流路基板を積層一体化した微
小流路構造体も含んでいる。前記微小流路が形成された
基板とカバー体や別の微小流路基板の接合には、熱融着
による接合や、ＵＶ硬化樹脂あるいは光硬化樹脂などを
用いて接合する。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施例を示
し、さらに詳しく発明の実施の形態について説明する。
なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更およ
び組合わせ可能であることは言うまでもない。また、本
発明で示す微小流路基板の表面と裏面は、微小流路基板
の一方の面を表面とした場合の逆の面を裏面としてお
り、微小流路基板のどちらの面を表面としても良い。

【００５３】実施例１ 図１２に本発明の第１の実施例を示した。微小流路の形
状は幅２００μｍ、深さ５０μｍのＹ字形状とし、基板
の両面に形成した。本実施例の微小流路は図１３に示す
製作手順のフローに従って以下のように作製した。

【００５４】厚さ１ｍｍ、縦８０ｍｍ、横４０ｍｍのガ
ラス基板の両面に金などの金属膜を後述する露光光が透
過しない程度の厚さに成膜し、その上にフォトレジスト
を両面コートした。この上に前記微小流路の形状を描い
たパターンを有するフォトマスクを置き、その上から片
面ずつ露光し現像を行なった。次に、酸などで表面と裏
面の金属膜をエッチングした後、レジストとガラスをフ
ッ酸などで表面と裏面をエッチングし、さらに表面と裏
面に残った金属膜を酸などで溶かして微小流路が形成さ
れたガラス基板を得た。流体導入口と流体排出口は、機
械的加工手段を用いて、ガラス基板に直径１ｍｍの貫通
孔を設けた。

【００５５】この微小流路を形成した基板の表面には、
微小流路の流体導入口と流体排出口にあたる位置にあら
かじめ直径１ｍｍの小穴を機械的加工手段を用いて設け
た厚さ１ｍｍ、縦８０ｍｍ、横４０ｍｍのガラスカバー
体を、裏面には、特に小穴を設けない厚さ１ｍｍ、縦８
０ｍｍ、横４０ｍｍの平坦なガラスカバー体をそれぞれ
熱接合し、図１２に示すような基板両面に微小流路を持
った微小流路構造体を作製した。

【００５６】この微小流路構造体の２個所の流体導入口
から、２種類の化学物質を流入して、所定の化学反応を
起こさせ、反応生成物を流体排出口から得る事ができ
る。この場合、微小空間の短い分子拡散距離および大き
な比界面積の効果により効率のよい化学反応を行なう事
ができる微小空間の特性を生かしたまま、反応生成物の
収量を、片面のみ流路が形成されている微小流路構造体
に比べて約２倍にすることができる。

【００５７】またさらに、微小流路の流体導入口と流体
排出口にあたる位置にあらかじめ直径１ｍｍの小穴を機
械的加工手段を用いて設けたガラスカバー体と、両面に
微小流路を有する微小流路基板を、カバー体−微小流路
基板−カバー体−微小流路基板−カバー体の順に交互に
積層し、最下層に表面のみ凹凸形状を有した微小流路基
板を積層して全体を熱接合することにより多層積層した
微小流路構造体を製作した。この微小流路構造体の外略
図を図１４に示した。図１４に示したような微小流路構
造体を用いれば、前記化学反応による反応生成物は、片
面のみ微小流路が形成されている単一の微小流路構造体
に比べて約５倍の収量を得る事ができる。なお本実施例
の多層構造体において、積層する枚数は、ここに示した
枚数に限定されるものではない。

【００５８】実施例２ 図１５に本発明の第２の実施例を示した。微小流路が形
成された基板は、厚さ１ｍｍ、縦８０ｍｍ、横４０ｍｍ
の樹脂製の基板とし、微小流路の形状は幅２００μｍ、
深さ３０μｍのＩ字形状とし、基板の表面に形成した。
また基板の裏面には、裏面から見て表面のＩ字形状の微
小流路と重なる位置に幅５００μｍ、深さ３０μｍ凹パ
ターンを形成した。本実施例の微小流路は図１６に示す
製作手順のフローに従って以下のように作製した。

【００５９】はじめに、ガラス原盤上にフォトレジスト
を３０μｍの厚さでコートし、露光用レジスト原盤を作
製した。次に、この露光用レジスト原盤に、基板の表面
に形成する前記Ｉ字形状の微小流路を描いたパターンを
有するフォトマスクを置き、その上から露光し現像を行
ない、レジスト表面に所望の凹凸形状のパターンを形成
した。次に、この凹凸形状のパターンが形成されたレジ
スト表面にＮｉ等の金属をスパッタしたあとさらに前記
金属を板状に電鋳し、前記板状の金属を剥離して所望の
凹凸形状と逆の凹凸形状のパターンを持った金属性の表
面用スタンパを製作した。また同様の方法で、基板の裏
面に形成する前記凹パターンの形状を描いたパターンを
有するフォトマスクを用いて、裏面用スタンパを製作し
た。次に、作製した２枚の金属スタンパからなる一対の
スタンパを用いて、樹脂を射出成形することで基板の表
面と裏面にそれぞれ所望の微小流路の形状と凹パターン
の形状を持った微小流路基板を作製した。

【００６０】この微小流路を形成した基板の表面と裏面
には、微小流路の流体導入口と流体排出口にあたる位置
にあらかじめ直径１ｍｍの小穴を設けた厚さ１００μ
ｍ、縦８０ｍｍ、横４０ｍｍの樹脂カバー体を熱接合
し、図１５に示すような基板両面に形状の異なったそれ
ぞれ独立した微小流路を持った微小流路構造体を作製す
る事ができた。

【００６１】この微小流路構造体の表面の流体導入口か
ら、室温では反応せずに８０℃以上で反応する２種類の
化学物質をあらかじめ混合した液体を流入する。またこ
の微小流路構造体の裏面の流体導入口から、８０℃以上
に加熱した加熱用液体を流入する。微小流路構造体の表
面の微小流路に流入された２種類の化学物質をあらかじ
め混合した液体は、微小流路構造体の裏面の微小流路に
流入された加熱用液体によって８０℃以上に加熱され、
微小流路構造体の表面の微小流路内で２種類の化学物質
が反応し、微小流路構造体の表面の排出口から反応生成
物を得る事ができる。また、外部に設けた送液切り換え
用のバルブ等を用いて、本微小流路構造体の裏面の微小
流路に流した加熱用液体を冷却用液体に切り換える事で
温度制御を行ない、反応の制御を行なう事ができる。こ
のようにして、微小流路構造体の表面の微小流路の反応
を制御するような機能構造体を、表面の微小流路に対し
て立体的に配置することができる。

【００６２】実施例３ 図１７に本発明の第３の実施例を示した。微小流路が形
成された基板は、厚さ１ｍｍ、縦８０ｍｍ、横４０ｍｍ
の樹脂製の基板とし、微小流路の形状は幅２００μｍ、
深さ３０μｍのＩ字形状とし、基板の表面に形成した。
また基板の裏面には、裏面からみて表面のＩ字形状の微
小流路と重なる位置に幅５００μｍ、深さ３０μｍ凹パ
ターンを形成し、そこにニッケルとクロムの合金を埋め
込んだ。なお、本実施例の微小流路基板は実施例２と同
様に射出成形にて製作した。

【００６３】前記微小流路基板の裏面の凹パターンにニ
ッケルとクロムの合金を埋め込む方法は、図１８に示す
ような製作手順のフローに従って行なった。まず、前記
微小流路基板の裏面の凹部を含めた裏面全面にスパッタ
法、ＣＶＤ法等にてニッケルとクロムの合金の金属導電
膜を形成した。次に、凹部を埋めるように前記合金によ
る金属電鋳を前記微小流路基板の裏面全面に行ない金属
電鋳層を形成した。次に、前記金属電鋳層の全面を一律
に研磨することによって、凹部以外の部分に相当する金
属電鋳層を取り除き、前記微小流路基板の裏面の凹部の
みにニッケルとクロムの合金を埋め込んだ。この方法に
より作製した微小流路基板の裏面は、凹部にニッケルと
クロムの合金を埋め込んだ状態で、段差のない極めて平
坦な面を持つ事ができた。

【００６４】この微小流路基板の表面には、微小流路の
流体導入口と流体排出口にあたる位置にあらかじめ直径
１ｍｍの小穴を設けた厚さ１００μｍ、縦８０ｍｍ、横
４０ｍｍの樹脂カバー体を熱接合し、図１７に示すよう
な微小流路構造体を製作した。

【００６５】この微小流路構造体の表面の流体導入口か
ら、室温では反応せずに８０℃以上で反応する２種類の
化学物質をあらかじめ混合した液体を流入する。また、
この微小流路構造体の裏面の凹部に埋め込んだニッケル
とクロムの合金には電流を流す事でヒーターとして機能
させる。微小流路構造体の表面の微小流路に流入された
２種類の化学物質を混合した液体は、微小流路構造体の
裏面に設けられたヒーターによって、８０℃以上に加熱
され、微小流路構造体の表面の微小流路内で２種類の化
学物質が反応し、微小流路構造体の表面の排出口から反
応生成物を得る事ができる。また、微小流路構造体の裏
面の凹部に埋め込まれたニッケルとクロムの合金に流す
電流を制御することで、ヒーターの温度制御が可能とな
り、反応の制御を行なう事ができる。このようにして、
微小流路構造体の表面の微小流路の反応を制御するよう
な機能構造体を、表面の微小流路に対して立体的に配置
することができる。

【００６６】また、本実施例をさらに発展させた形態と
して、ヒーターや圧電素子、電磁石などの電気的、磁気
的、物理的機能を有する機能構造体を微小流路基板の裏
面に設置または埋め込み、前記機能構造体を抵抗やコン
デンサー、ＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵといった電気電子部品
を使用して電気的に操作するのに必要な配線パターン
を、微小流路基板の裏面の凹部のパターンに前記本実施
例の方法によって導電性金属を埋め込むことで形成し、
微小流路基板の裏面に配線基板としての機能を持たせて
も良い。この場合、前記機能構造体や抵抗、コンデンサ
ー、ＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵ等の電気電子部品を、微小流
路基板の裏面に形成した配線基板上に実装してもよい。
また、本実施例で形成した微小流路基板の裏面は、凹部
に金属を埋め込んでおり、段差のない極めて平坦な面を
持っているので、この面に別の配線基板や、微小流路基
板を積層一体化しても良い。

【００６７】実施例４ 図１９に本発明の第４の実施例を示した。微小流路構造
体は厚さ１．２ｍｍ、直径１３０ｍｍの樹脂製の円盤状
とし、微小流路の形状は幅２００μｍ、深さ３０μｍの
Ｙ字形状とし、微小流路基板の表面に放射状に４本形成
した。また微小流路基板の裏面には、記録検出用のレー
ザー等を用いて情報の記録、検出を行なういわゆる光記
録媒体の基板に形成する凹凸パターンを形成した。本実
施例における微小流路基板の表面の微小流路および裏面
の凹凸パターンは、後述する実施例６の製造方法により
製作した。光記録媒体の基板に形成する凹凸パターン
は、例えば光磁気ディスクなどは、円盤の外周から内周
に向けて幅５００ｎｍ程度、深さ８０ｎｍ程度のスパイ
ラル状の溝が約０．８〜１μｍピッチで形成されてお
り、前記スパイラル状の溝の１周ごとに一定の間隔を有
した数箇所に、アドレス情報等からなる、幅５００ｎｍ
程度、深さ８０ｎｍ程度、長さ５００ｎｍ〜２μｍ程度
の凹部が形成されている。図２０には、微小流路基板の
裏面に形成した光記録媒体の凹凸パターンの概略を示す
一例を示した。

【００６８】また、この円盤状の微小流路構造体の中心
には、微小流路構造体を回転させる時の回転支持用の直
径１５ｍｍハブを設置した。本実施例では、微小流路と
光記録媒体用の凹凸パターンをそれぞれ表面と裏面に形
成した基板を両面射出成形する時に、前記回転支持用の
ハブを埋め込んで製作した。

【００６９】前記微小流路基板の表面には、４本の微小
流路の流体導入口と流体排出口にあたる位置にあらかじ
め直径１ｍｍの小穴を設けた厚さ１００μｍ、直径１３
０ｍｍで、中心に直径３０ｍｍの穴のあいたドーナツ状
の樹脂カバー体を熱接合した。微小流路基板の裏面に
は、光記録媒体に使用する情報記録層を形成した。情報
記録層は、微小流路基板の裏面に記録層、保護層、反射
層などの順に形成されており、記録層は、例えば記録検
出用のレーザー等の熱により、物質の結晶状態の変化、
分子形態の変化等を生じさせて情報を記録し、記録検出
用のレーザーの反射光の光量変化、屈折率変化、偏光面
変化等の変化により記録した情報を検出する記録膜から
なる。

【００７０】次に図２１を用いて、本発明における微小
流路構造体での情報記録・再生方式を更に詳しく説明す
る。

【００７１】図２１（ａ）は、実施例４における微小流
路構造体の断面図を示している。本実施例の微小流路基
板上に分析対象となる蛍光標識された物質が配置されて
おり、微小流路基板の裏面に情報記録層が形成されてい
る。本実施例では樹脂製の微小流路基板を使用したが、
微小流路基板の材質は、検査用レーザの波長に対して光
学的に透明であり、かつ、サンプル溶液等に対して犯さ
れないガラスや樹脂などの素材からなる。また、情報記
録層は、情報記録層の形状変化、結晶状態変化、分子形
態変化等により、検査用レーザの反射光の光量変化、屈
折率変化、偏光面変化等の変化をもたらす記録膜からな
る記録層を有する。また、情報記録層は前記記録層、保
護層からなり、その下に反射層を有している。また、本
実施例では微小流路基板の裏面には特にカバー体を設け
てはいないが、情報記録層を保護する等の目的で、微小
流路基板の裏面のカバー体を必要に応じて設けても良
い。このカバー体も、微小流路基板と同様にガラスや樹
脂などの素材からなり、裏面から検査用レーザー光を当
てて情報を記録再生する場合には、検査用レーザの波長
に対して透明である必要があるが、情報記録層を保護す
るだけの目的である場合は、レーザの波長に対して透明
である必要はない。また、レンズと情報記録層の距離
は、レンズの焦点距離と微小流路基板との屈折率を考慮
した距離ｆであることが理想である。この距離は、非点
収差等のフォーカスサーボ方式により常に一定に保つこ
とができ、レーザビームスポットを一定の大きさで情報
の記録・再生を可能にするため、記録情報感度を一定に
することができる。また、図２１（ａ）のように分析対
象となる蛍光標識された物質の直径と集光レーザが分析
対象となる蛍光標識された物質を通過する大きさが等し
くなるように、レンズの集光角と分析対象となる蛍光標
識された物質との距離ｄを設計していれば、検出感度の
向上にも有利である。分析対象となる蛍光標識された物
質からの蛍光は、レーザの波長と異なる波長に蛍光する
ように、蛍光物質を選択することで、同一光学系を使用
し、蛍光波長を選択的に透過する波長フィルターを用い
て、分析対象となる蛍光標識された物質の蛍光を検出す
ることができる。つまり、図２１（ａ）のように、分析
対象となる蛍光標識された物質の位置にレーザがある箇
所では、分析対象となる蛍光標識された物質の蛍光状態
を検出し、図２１（ｂ）のように、分析対象となる蛍光
標識された物質がない箇所では情報の記録・再生が可能
となり、蛍光分析と情報の記録再生とが同一光学系で可
能になる。更に、前記構造は光ディスクの構造に等しい
ため、微小流路構造体のハンドリング等で上部基材表面
に多少の異物が付着しても、情報の記録・再生情報のＳ
／Ｎに有利である特徴も維持されている。また、反射層
があることで分析対象となる蛍光標識された物質にダブ
ルパスでレーザ光が照射されるため、検出感度の向上に
も繋がる。更に、レーザパワーを変更することにより、
蛍光検出、記録情報の再生、記録情報の消去に対応する
ことが可能である。また、分析対象となる蛍光標識され
た物質からの蛍光が、情報記録感度の悪化につながる場
合は、図５（ｂ）〜（ｅ）のように、分析対象となる蛍
光標識された物質が存在する微小流路の領域と情報記録
領域とを分離することで、より正確な情報検出が可能に
なる。

【００７２】また、情報記録膜は、微小流路構造体の使
用前後に情報を記録することが可能であるため、あらか
じめ微小流路構造体の形状情報、製造情報、出荷情報等
の微小流路構造体を識別するための第一の情報と、微小
流路構造体を使用して、流体の送液や混合、化学反応、
合成、分析、分離、抽出、検出などの化学的物理的操作
を行なった時の、使用条件、使用流体の種類、合成条
件、分析条件や、合成結果、分析結果などの第二の情報
を、微小流路構造体に１対１で記録する事ができる。更
に、前記光記録媒体への記録方法は、蛍光物質をインデ
ックスに用いた蛍光検出方法よりも記録状態の安定性が
良いため、長期保存することが可能である。

【００７３】また本実施例では、微小流路内の特定の物
質の分析を行なう分析光や情報の記録再生を行なう情報
記録・再生光が、Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌ
ｅｎｓヘッドを使用したＮｅａｒ Ｆｉｅｌｄ光であっ
ても良い。この場合、微小流路構造体の表面や裏面を、
光学ヘッドが浮上して移動しながら検出や情報の記録再
生を行ない、光学ヘッドを基板表面から１００ｎｍ以下
に近づける必要がある。このため、光学ヘッドが浮上し
て移動する際、基板表面にぶつからないように安定した
浮上特性を付与するためには、微小流路が形成された基
板の少なくとも一方の面が、基板方向に曲率中心を有す
る形状に湾曲しており、かつ曲率半径が５ｍ以上１００
ｍ以下でり、微小流路が形成された基板の表面の粗さ
（Ｒａ）が０．５ｎｍ以下である事が好ましく、基板の
曲率半径や表面粗さ（Ｒａ）が上記の値の範囲を超えた
場合には、光学ヘッドを基板表面から１００ｎｍ以下に
近づけた状態で光学ヘッドを浮上させて移動させる際
に、光学ヘッドが微小流路が形成された基板表面にぶつ
からないように安定した浮上特性を付与することが難し
くなる。

【００７４】なお本実施例では、微小流路構造体の裏面
に光記録媒体としての機能を持たせたが、本発明は、こ
れに限定されるものではなく、当然の事ながら、光学的
に記録検出する光記録媒体以外の情報記録媒体であって
も良い。

【００７５】実施例５ 図２２に本発明の第５の実施例を示した。図２２（ａ）
に示すように、本発明の円盤状の分析チップにおいて、
認識分子固定部に認識分子の結合剤を注入する。その
後、毛細管現象あるいはディスクの回転による遠心力等
の力により、微小流路、認識分子固定部を通り外へと流
れる。このようにすることで液体導入口、認識分子固定
部、微小流路の全体を結合剤でコートすることができ
る。液体導入口、認識分子固定部、微小流路は結合剤が
はみ出さずに流れていくように、カバー体を接合しても
良い。本発明の実施例は、液体導入口、認識分子固定
部、微小流路それぞれが矩形溝の場合について説明する
が、例えば、半球状等であっても構わずその形状につい
ては特に制限はない。以上のようにして製作した分析チ
ップの利用法を説明する。図２２（ｅ）〜（ｇ）のよう
に、分析用液体試薬を液体導入口に注入し、前期手法に
より流路に沿って外側へ分析用液体試薬を流す。この
時、回転による遠心力を使った場合には、図６（ｇ）の
ように、微小流路は、回転方向に対して遅れる方向で外
周に向けて曲がっていると、分析用液体試薬が流路から
はみ出しにくい。流された分析用液体試薬中に認識分子
と選択的に結合する分析対象となる物質が含まれていれ
ば、認識分子固定部において結合することになる。次に
図２２（ｈ）、図２２（ｉ）に示すように、洗浄液を流
路に流して流路に付着した分析用液体試薬や分析用液体
試薬中の分析対象となる物質を洗い流す。こうして、分
析用液体試薬中の分析対象となる物質を選択的に結合す
ることが可能となる。

【００７６】分離した特定物質を検出する方法には、い
くつかの方法が考えられるが、ここでは、分析用液体試
薬を分析チップの流路に流す前に、認識分子と選択的に
結合する分析対象となる物質を事前に蛍光物質で蛍光標
識しておく方法について記述する。この場合、図２２
（ｅ）〜（ｇ）の操作によって、蛍光標識された分析対
象となる物質も一緒に認識分子固定部に結合することに
なるため、図２２（ｊ）のように、励起光を認識分子固
定部に照射し、蛍光を検出すれば良い。

【００７７】その他、図２２（ｈ）、図２２（ｉ）の操
作のあと、分析対象となる物質と選択的に結合する蛍光
物質を含む溶液を用いて、図２２（ｅ）〜（ｇ）の操作
をもう一度繰り返し、蛍光物質と認識分子固定部で選択
的に結合された分析対象となる物質と結合させることも
考えられる。その後、図２２（ｈ）、図２２（ｉ）の操
作で洗浄し、図２２（ｊ）の操作で蛍光を検出すれば良
い。さらに、認識分子固定部に固定する認識分子に、認
識分子と分析対象となる物質が結合した場合に蛍光強度
が強くなる性質をもった蛍光物質を結合させておけば、
図２２（ｈ）、図２２（ｉ）の操作によって分析対象と
なる物質が結合したときにのみ蛍光強度が強くなり、結
合した分析対象となる物質を検出することができる。以
上、結合した分析対象となる物質を検出する方法とし
て、蛍光信号を利用する方法について説明したが、その
他、化学発光や生物発光など化学反応の結果生じる発光
現象を検出する方法、微小電極からの電気信号を検出す
る方法、表面プラズモン共鳴を利用する方法などが考え
られる。このように、結合した分析対象となる物質を検
出する方法には多くの方法があり、目的と用途によって
使い分ければ良い。このように本発明は分析チップ上に
所定の微小流路を形成する事により、認識分子の拡散防
止ができるため、蛍光測定感度を向上できる。更に、流
路を確保することで認識分子、結合剤、分析用液体試薬
等の液量を大幅に削減することができる。更に、液体導
入口を一枚の分析チップ状に複数配置することにより、
複数の分析用液体試薬と結合させることが可能になり、
多数の分析を同時に行なう事が可能となる。また、粘
度、表面張力、分析チップ支持体との親和性等の異なる
複数の分析用液体試薬に対応できるように、流路幅、深
さ等の形状を１本の流路の開始と終わりで変化させるこ
とや、１枚の分析チップの中で各流路を複数種類設計し
ておくことで、より多くの種類の分析用液体試薬が実験
溶液として使用可能となる。表面張力が高い等の原因で
毛細管現象による分析用液体試薬の移動に支障がある場
合は、図６（ｂ）、図６（ｄ）の様な微小流路を扇形形
状にすると分析用液体試薬が流れやすくなる。また、こ
こでは複数の分析用液体試薬を使用する場合について説
明したが、１つの分析用液体試薬を用いる図６（ｃ）、
（ｄ）の場合も蛍光測定感度の向上、分析用液体試薬の
少量化等の優位性は確保される。また、図２３（ａ）〜
（ｄ）のように、認識分子固定部の底の形状に凹凸パタ
ーンを付与することで微小流路内壁の粗さあるい微小流
路内壁の表面積を増大することにより、認識分子３の脱
離を防止することができ、多くの認識分子を表面積が増
大した微小流路内壁の認識分子固定部位に固定する事が
できるので、蛍光測定感度の向上が図れる。

【００７８】実施例６ 図２４は、第６の実施例として本発明における微小流路
基板の製造方法の実施形態を示す図である。図２４
（ａ）〜（ｃ）は、本発明による、フォトレジストを塗
布した露光用レジスト原盤を回転させて露光するレーザ
ー露光装置により製作したスタンパを使用して、樹脂を
成形して得た微小流路が形成された基板の凹凸パターン
の例である。なお、本実施例に用いたレーザー露光装置
のレーザー光源は、波長４５８ｎｍのアルゴンレーザー
を用いた。また、露光用レジストの回転数は４５０ｒｐ
ｍ、１トラックの分割数は１００００００分割とし、露
光用レジスト原盤の回転数と１トラックの分割数から得
られるパターンジェネレータで生成する分割単位クロッ
クの周波数は、７．５ＭＨｚとした。また１トラックを
１００００００分割した。実際には、１００００００分
割したトラックを５０００分割毎の２００のグループに
区分し、１グループの凹凸形状のパターンのデータをパ
ーソナルコンピュータ上で作成し、そのパターンを１ト
ラックつき２００個繰り返した凹凸形状のパターンを有
する微小流路が形成された基板を製作した。なお、本実
施例ではポジ型のレジストを用いたので、レーザーで露
光されたところが凹パターンとなり、レーザーで露光さ
れない部分が凸パターンとなるが、本発明はこれに限定
したものではなく、ネガ型のレジストを用いれば、レー
ザーを露光した部分が凸パターンとなり、レーザーで露
光されない部分が凹パターンとなる。

【００７９】図２４（ａ）の例は、トラック方向に分割
単位を分散させ、トラックの間隔を広くし、レーザーパ
ワーとレーザービーム径を調整する事で、径方向の凹パ
ターンが分散した凹凸形状のパターンを有する微小流路
が形成された基板の例である。このときのトラックの間
隔は約１．６μｍとなるように、レーザー光はガラス露
光用レジスト原盤の外周側から内周側に向けて直線的に
１２μｍ／秒の速度で動かした。また、露光した凹パタ
ーンの径方向の幅が、約０．４５μｍになるようにレー
ザーパワーとレーザービーム径を調整した。

【００８０】図２４（ｂ）の例は、トラック間隔とレー
ザーパワー及びレーザービーム径は図２４（ａ）の例と
同じにし、トラック方向に分割単位を２つ連続させてつ
なげた凹パターンとなる凹凸形状のパターンを有する微
小流路が形成された基板の例である。

【００８１】図２４（ｃ）の例は、図２４（ｂ）の例に
おいて、トラック間隔を０．８５μｍとなるように、レ
ーザー光は露光用レジスト原盤の外周側から内周側に向
けて直線的に６．３７５μｍ／秒の速度で動かした。ま
た、露光した凹パターンの径方向の幅が約１．０μｍに
なるようにレーザーパワーとレーザービーム径を調整
し、凹パターンが径方向に連続してつながるような凹凸
形状のパターンを有する微小流路が形成された基板の例
である。

【００８２】なお、本発明による微小流路が形成された
基板上の凹凸形状のパターンは、図２４（ａ）〜（ｃ）
の実施例に限定されたものではなく、パターンデータを
入力する時の１トラックの分割数と凹凸の構成の設定
や、レーザー露光装置でレーザー光の移動速度を変える
ことによるトラック間隔の設定およびレーザーパワーと
レーザービーム径の設定を調整する事で、凹凸パターン
の分割単位をトラック方向、径方向に分散させたり、ト
ラック方向、径方向に連続してつなげたりすることによ
り、様々な凹凸形状のパターンを有する微小流路が形成
された基板を製作する事ができる。

【００８３】図２５に本実施例で作製した微小流路構造
体の一例の概略図を示す。微小流路構造体を構成する微
小流路の凹凸パターンが形成された基板は、直径１３０
ｍｍ、厚さ１．２ｍｍで中心に直径１０ｍｍの穴のあい
たドーナツ状のポリカーボネート製の基板であり、この
基板上に長さ３０ｍｍ、深さ１０μｍのＩ字型の形状
で、外周側１５ｍｍの流路の幅が１００μｍ、内周側１
５ｍｍの流路の幅が２００μｍである微小流路を、円盤
状の基板に中心から放射状に４本形成した。カバー体
は、厚さ１００μｍ、直径１３０ｍｍで中心に直径１０
ｍｍの穴のあいたドーナツ状のポリカーボネート製のシ
ートに、あらかじめ微小流路の導入口と排出口に相当す
る位置に直径１ｍｍの小穴を設け、熱接合により、微小
流路の凹凸パターンが形成された基板と積層一体化させ
た。

【００８４】

【発明の効果】本発明の微小流路構造体は、微小流路基
板の表面と裏面に、同じあるいは異なる凹凸パターンを
形成する事で、微小流路が形成された基板に、立体的
に、電気的、機械的、磁気的、物理的、化学的機能構造
体を配置した微小流路構造体を提供することができ、こ
れにより微小流路構造体に、例えば、加熱機能、冷却機
能を付与したり、またそれらの機能を制御する電気電子
部品を実装する電気電子回路基板としての機能を付与す
ることができる。また、微小流路が形成された基板の両
面に、同一のあるいは異なる微小流路を形成し、多層積
層化する事で、微小流路構造体を効率よく積層化でき、
微小流路構造体で化学合成された反応生成物の収量を上
げる事ができる。

【００８５】また本発明により、微小流路構造体の製造
情報や、微小流路構造体を使用した合成や分析を行なっ
た時の合成情報、分析情報、個人情報等を記録・再生す
ることができ、記録情報の長期間保存が可能な光記録媒
体の機能を付与した微小流路構造体を得る事ができる。

【００８６】更に本発明により、一般に分析チップと称
せられている特定の物質を分析することを目的とした微
小流路構造体において、従来の分析チップに対して複数
の異なる分析用液体試薬の使用が可能となり、複数の異
なる分析を同時に行なうことが可能となる分析チップが
得られる。また、使用サンプル量の少量化、蛍光測定感
度の向上を特徴とした分析チップが得られる。

【００８７】また、本発明による微小流路構造体の製造
方法において、微小流路が形成された基板が、微小流路
の凹凸形状のパターンを転写するスタンパから複製され
る樹脂からなる射出成形体として作製することにより、
基板１枚当りの成形時間は数十秒で行なう事ができ、従
来の微小流路を形成する基板を１枚づつフォトマスクで
現像しエッチングして製作するする場合の１枚の基板の
製作に要していた数十分から数時間に比べて大幅に製作
時間を短縮できるようになり、短時間で大量の微小流路
が形成された基板を製作する事ができるようになる。ま
た、微小流路の凹凸形状のパターンを転写するスタンパ
を製造する際、凹凸形状のパターン情報をパターンジェ
ネレータで電気信号の制御情報に変換してレーザー露光
装置に送り、その電気信号に従ってレーザー露光装置の
レーザー光をＯＮ・ＯＦＦすることで凹凸形状のパター
ンを形成することにより、パターン形成のためのフォト
マスクを必要とせずに、様々な凹凸形状のパターンを持
った微小流路の凹凸形状のパターンや、微小流路の凹凸
形状のわずかなパターンの変更を容易に行なう事がで
き、フォトマスクの製作が不要となり、フォトマスクの
製造に要する時間およびコストを低減できる。従って、
より安価な微小流路構造体を大量に製造・供給する事が
できる。

【図面の簡単な説明】

（両面）

【図１】一般的な微小流路構造体を示す概略図である。

【図２】一般的な微小流路構造体を多層に積層一体化し
た微小流路構造体を示す概略図である。

【図３】従来の分析チップを用いた、分析対象となる物
質と認識分子との結合を説明する図である。

【図４】従来の方法による微小流路が形成された基板を
製造する方法を説明する図である。

【図５】情報を記録再生する事が可能な光記録媒体を有
する微小流路構造体の幾つかの形態を示す図である。

【図６】本発明における特定の物質を分析する事を目的
とした微小流路構造体の幾つかの形態を示す図である。

【図７】本発明の方法による微小流路が形成された基板
を製造する第１方法を説明する図である。

【図８】本発明の方法による微小流路が形成された基板
を製造する第２方法を説明する図である。

【図９】微小流路が形成された基板を製造するために用
いるレーザー露光装置システムの構成の一例の概略図で
ある。

【図１０】パーソナルコンピュータから入力するパター
ンデータの位置を示す座標データの一例を示す図であ
る。

【図１１】パターンジェネレータから出力されるレーザ
ー露光装置のレーザーのＯＮ・ＯＦＦを制御する信号の
一例を示す図である。

【図１２】実施例１に示した、微小流路基板の両面が微
小流路である微小流路構造体を示す概略図である。

【図１３】基板の両面に凹凸形状のパターンを有する微
小流路基板を、ガラス基板のエッチングによって製作す
る場合の作業フローの一例を示す図である。

【図１４】実施例１に示した、微小流路基板の両面が微
小流路である微小流路構造体を、多層に積層一体化した
微小流路構造体を示す概略図である。

【図１５】実施例２に示した、微小流路基板の両面が微
小流路であり、表面の微小流路の形状と、裏面の微小流
路の形状が異なった凹凸パターンの形状を有する微小流
路基板で構成された、微小流路構造体を示す概略図であ
る。

【図１６】基板の両面に凹凸形状のパターンを有する微
小流路基板を、射出成形によって製作する場合の作業フ
ローの一例を示す図である。

【図１７】実施例３に示した、微小流路基板の表面が微
小流路であり、裏面の凹凸形状のパターンに、ニッケル
クロム合金を埋め込み、加熱冷却機能を有した微小流路
基板で構成された、微小流路構造体を示す概略図であ
る。

【図１８】基板の凹凸形状のパターンに、金属を埋め込
む時の作業フローの一例を示す図である。

【図１９】実施例４に示した、微小流路基板の表面が微
小流路であり、裏面に光記録媒体を形成した微小流路基
板で構成された、微小流路構造体を示す概略図である。

【図２０】一般的な光記録媒体の凹凸パターンの一例を
示す概略図である。

【図２１】実施例４における微小流路構造体の断面図
と、本発明における光情報記録媒体を有する微小流路構
造体を用いた、分析対象となる物質の検出方法と情報の
記録再生方式を説明する図である。

【図２２】実施例５に示した、分析対象となる物質と認
識分子を結合させ検出するまでの手順を示すフローチャ
ートである。

【図２３】実施例５における、認識分子固定部の形状の
幾つかの形態を示す図である。

【図２４】実施例６の微小流路が形成された基板の凹凸
パターンの形状を示す図である。

【図２５】実施例６で作製した微小流路構造体を示す概
略図である。

【符号の説明】

１：微小流路 １ａ：微小流路（表面） １ｂ：微小流路（裏面） ２：カバー体 ３：微小流路基板 ４：導入口 ５：排出口 ６：貫通孔 ７：ガラス基板 ８：金属膜 ９：フォトレジスト １０：表面用フォトマスク １１：裏面用フォトマスク １２：両面に凹凸パターンが形成された基板 １３：凹パターン １３ｂ：凹パターン（裏面） １４：ガラス原盤 １５：Ｎｉ １６：表面用スタンパ １７：裏面用スタンパ １８：樹脂 １９：ニッケルクロム合金 ２０：裏面 ２１：貫通孔（φ１ｍｍ） ２２：情報記録エリア ２２ｂ：情報記録エリア（裏面） ２３：ハブ ２３ａ：ハブ（φ１５ｍｍ） ２４：情報記録層 ２５：溝 ２６：凹部（ピット） ２７：アドレス情報 ２８：スライドガラス ２９：結合剤 ３０：認識分子 ３１：蛍光物質 ３２：分析対象となる物質 ３３：分析用液体試薬 ３４：洗浄液 ３５：励起光 ３６：光センサー ３７：Ｃｒ ３８：微小流路構造体 ３９：認識分子固定部 ４０：液体導入口 ４１：液体排出口 ４２：レーザー露光用レンズ ４３：微小流路が形成されたガラス原盤 ４４：反射層 ４５：検出及び情報記録再生用レンズ ４６：レーザー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 31/20 Ｇ０１Ｎ 31/20 (31)優先権主張番号 特願2001−245949(P2001−245949) (32)優先日 平成13年８月14日(2001．8．14) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 川井 明 神奈川県相模原市旭町23−４−206 (72)発明者 西澤 恵一郎 神奈川県横浜市保土ヶ谷区東川島町34−17 Ｆターム(参考） 2G042 AA10 CB03 HA02 HA03 HA06 HA10 2G043 CA03 DA02 EA01 GA07 GB07 JA02 KA09 2G057 AA04 AB04 AC01 BA05 BB01 BB06 BB08 4G075 AA02 AA39 BA10 BB03 BB05 BB06 BB10 DA02 DA18 EE01 EE12 EE21 EE31 FA01 FA05 FA12 FB02 FB04

Claims (49)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微小流路を有する基板の表面と裏面に、同
   じあるいは異なる凹凸パターンが形成されている微小流
   路基板からなることを特徴とする微小流路構造体。
2. 【請求項２】微小流路を有した構造体であって、微小流
   路基板に基板を重ねあわせて形成されてなるものであ
   り、かつ、前記微小流路基板の表面と裏面に、同じある
   いは異なる凹凸パターンが形成されてなることを特徴と
   する請求項１記載の微小流路構造体。
3. 【請求項３】流体を導入するための１つ以上の導入口
   と、導入された流体を流す１つ以上の微小流路と、該流
   体を排出する１つ以上の排出口を有し、前記微小流路が
   前記導入口及び前記排出口に連通してなることを特徴と
   する請求項２記載の微小流路構造体。
4. 【請求項４】前記微小流路基板の両側に、貫通孔を有し
   た基板を重ねあわせて形成されてなることを特徴とする
   請求項２又は請求項３に記載の微小流路構造体。
5. 【請求項５】２以上の微小流路基板に基板を重ねあわせ
   て形成される構造体であって、該微小流路基板の両側及
   び各々の微小流路基板の間に貫通孔を有した基板を重ね
   あわせて形成されてなることを特徴とする請求項２又は
   請求項３に記載の微小流路構造体。
6. 【請求項６】微小流路基板の片側に貫通孔を有した基板
   を、もう一方の側に貫通孔を有しない基板を重ねあわせ
   て形成されてなることを特徴とする請求項２又は請求項
   ３に記載の微小流路構造体。
7. 【請求項７】２以上の微小流路基板に基板を重ねあわせ
   て形成される構造体であって、該微小流路基板の片側及
   び各々の微小流路基板の間に貫通孔を有した基板を、も
   う一方の側に貫通孔を有しない基板を重ねあわせて形成
   されてなることを特徴とする請求項６記載の微小流路構
   造体。
8. 【請求項８】前記微小流路構造体の片側に導入口及び排
   出口を備え、かつ、もう一方の側には所定の材質が配置
   されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記
   載の微小流路構造体。
9. 【請求項９】所定の材質がセラミックス、金属又は合金
   であることを特徴とする請求項８記載の微小流路構造
   体。
10. 【請求項１０】微小流路基板の片側に金属あるいは合金
    が埋め込まれていることを特徴とする請求項９記載の微
    小流路構造体。
11. 【請求項１１】特定の物質を合成するための微小流路構
    造体であって、物質の合成情報を前記微小流路構造体に
    記録または再生することが可能な光記録媒体を有するこ
    とを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の微小
    流路構造体。
12. 【請求項１２】微小流路を形成した微小流路基板の表面
    あるいは裏面に前記光記録媒体を形成する情報記録層が
    配置された基板を積層し形成したことを特徴とする請求
    項１１記載の微小流路構造体。
13. 【請求項１３】前記合成情報が、合成原料情報、合成条
    件情報、合成物質情報、メーカー情報及びユーザー情報
    からなる群より選ばれる１あるいは任意の２以上の組み
    合わせを含むことを特徴とする請求項１１又は請求項１
    ２記載の微小流路構造体。
14. 【請求項１４】微小流路を有する基板の表面と裏面に、
    同じあるいは異なる凹凸パターンが形成されている微小
    流路基板からなり、流体を導入するための１つ以上の導
    入口と、導入された流体を流す１つ以上の微小流路と、
    該流体を排出する１つ以上の排出口を有し、前記微小流
    路が前記導入口及び前記排出口に連通しており、前記微
    小流路基板に、同じまたは異なる１以上の基板を重ねあ
    わせて形成されてなることを特徴とする微小流路構造
    体。
15. 【請求項１５】微小流路を有する基板の表面と裏面に、
    同じあるいは異なる凹凸パターンが形成されている微小
    流路基板からなり、流体を導入するための１つ以上の導
    入口と、導入された流体を流す１つ以上の微小流路と、
    該流体を排出する１つ以上の排出口を有し、前記微小流
    路が前記導入口及び前記排出口に連通しており、前記微
    小流路構造体の片側に導入口及び排出口を備え、かつ、
    もう一方の側には所定の材質が配置または埋め込まれて
    おり、所定の材質がセラミックス、金属又は合金である
    ことを特徴とする微小流路構造体。
16. 【請求項１６】特定の物質と結合性を有する認識分子が
    任意に配置された分析チップにおいて、液体注入口、液
    体流路、認識分子固定部を有することを特徴とする分析
    チップ。
17. 【請求項１７】液体流路が微小流路であり、分析対象と
    なる特定の物質と結合性を有する認識分子が前記微小流
    路に任意に配置されてなることを特徴とする請求項１６
    に記載の分析チップ。
18. 【請求項１８】微小流路を有する基板の表面と裏面に、
    同じあるいは異なる凹凸パターンが形成されている微小
    流路基板からなることを特徴とする請求項１６又は請求
    項１７に記載の分析チップ。
19. 【請求項１９】微小流路を有した構造体であって、微小
    流路基板に基板を重ねあわせて形成されてなるものであ
    り、かつ、前記微小流路基板の表面と裏面に、同じある
    いは異なる凹凸パターンが形成されてなることを特徴と
    する請求項１８に記載の分析チップ。
20. 【請求項２０】流体を導入するための１つ以上の導入口
    と、導入された流体を流す１つ以上の微小流路と、該流
    体を排出する１つ以上の排出口を有し、前記微小流路が
    前記導入口及び前記排出口に連通してなることを特徴と
    する請求項１９に記載の分析チップ。
21. 【請求項２１】前記微小流路基板において、各微小流路
    の溝形状及び／または大きさがそれぞれ異なることを特
    徴とする請求項２０に記載の分析チップ。
22. 【請求項２２】前記微小流路基板上のある特定の微小流
    路において、その微小流路の開始から終わりまでの溝形
    状及び／または大きさが異なることを特徴とする請求項
    ２０に記載の分析チップ。
23. 【請求項２３】前記微小流路基板において、ある特定の
    微小流路の形状が、扇形形状の溝であることを特徴とす
    る請求項２０に記載の分析チップ。
24. 【請求項２４】前記微小流路基板の形状が円盤形状であ
    ることを特徴とするの請求項２０に記載の分析チップ。
25. 【請求項２５】前記円盤形状をした微小流路構基板の中
    心から放射状にかつ直線的に、あるいは放射状にかつ曲
    線的に微小流路を有することを特徴とする請求項２４に
    記載の分析チップ。
26. 【請求項２６】前記円盤形状をした微小流路基板の中心
    に回転用モーターとの接続を可能にする微小流路構造体
    回転用のハブを有することを特徴とする請求項２４又は
    請求項２５記載の分析チップ。
27. 【請求項２７】前記微小流路基板の両側に、貫通孔を有
    した基板を重ねあわせて形成されてなることを特徴とす
    る請求項１９〜２６のいずれかに記載の分析チップ。
28. 【請求項２８】２以上の微小流路基板に基板を重ねあわ
    せて形成される構造体であって、該微小流路基板の両側
    及び各々の微小流路基板の間に貫通孔を有した基板を重
    ねあわせて形成されてなることを特徴とする請求項１９
    〜２６のいずれかに記載の分析チップ。
29. 【請求項２９】微小流路基板の片側に貫通孔を有した基
    板を、もう一方の側に貫通孔を有しない基板を重ねあわ
    せて形成されてなることを特徴とする請求項１９〜２６
    のいずれかに記載の分析チップ。
30. 【請求項３０】２以上の微小流路基板に基板を重ねあわ
    せて形成される構造体であって、該微小流路基板の片側
    及び各々の微小流路基板の間に貫通孔を有した基板を、
    もう一方の側に貫通孔を有しない基板を重ねあわせて形
    成されてなることを特徴とする請求項２９記載の分析チ
    ップ。
31. 【請求項３１】前記微小流路構造体の片側に導入口及び
    排出口を備え、かつ、もう一方の側には所定の材質が配
    置されていることを特徴とする請求項１９〜３０のいず
    れかに記載の分析チップ。
32. 【請求項３２】所定の材質がセラミックス、金属又は合
    金であることを特徴とする請求項３１に記載の分析チッ
    プ。
33. 【請求項３３】微小流路基板の片側に金属あるいは合金
    が埋め込まれていることを特徴とする請求項３２に記載
    の分析チップ。
34. 【請求項３４】微小流路の途中と末端の両方又は一方
    に、前記認識分子を固定した部位が存在することを特徴
    とする請求項１６又は請求項１７に記載の分析チップ。
35. 【請求項３５】前記認識分子を固定した部位の微小流路
    内壁の凹凸形状が、その部位以外の微小流路内壁の凹凸
    形状と異なっていることを特徴とする請求項３４記載の
    分析チップ。
36. 【請求項３６】特定の物質を分析するための分析チップ
    であって、前記物質の分析情報を微小流路構造体に記録
    または再生することが可能な光記録媒体を有することを
    特徴とする請求項１６〜３５のいずれかに記載の分析チ
    ップ。
37. 【請求項３７】微小流路を形成した微小流路基板を表面
    あるいは裏面に前記光記録媒体を形成する情報記録層が
    配置された基板を積層し形成したことを特徴とする請求
    項３６記載の分析チップ。
38. 【請求項３８】前記分析情報が、分析物質情報、分析条
    件情報、分析結果情報、メーカー情報及びユーザー情報
    からなる群より選ばれる１あるいは任意の２以上の組み
    合わせを含むことを特徴とする請求項３６又は請求項３
    ７記載の分析チップ。
39. 【請求項３９】前記光記録媒体が情報再生専用の光記録
    媒体であることを特徴とする請求項３６〜３８のいずれ
    かに記載の分析チップ。
40. 【請求項４０】前記光記録媒体が一度だけ情報記録可能
    な光記録媒体であることを特徴とする請求項３６〜３８
    のいずれかに記載の分析チップ。
41. 【請求項４１】前記光記録媒体が情報を書き換え可能な
    光記録媒体であることを特徴とする請求項３６〜３８の
    いずれかに記載の分析チップ。
42. 【請求項４２】特定物質を分析する手段が蛍光分析であ
    り、光記録媒体における情報記録の記録または再生を行
    う光源からの光を、蛍光分析のための励起光として使用
    するとことを特徴とする３６〜４１のいずれかに記載の
    分析チップ。
43. 【請求項４３】特定物質を分析する手段が蛍光分析であ
    り、蛍光分析のための励起光がＮｅａｒ Ｆｉｅｌｄ光
    であることを特徴とする請求項３６〜４２のいずれかに
    記載の分析チップ。
44. 【請求項４４】光記録媒体における情報記録の記録また
    は再生を行う光源がＮｅａｒ Ｆｉｅｌｄ光であること
    を特徴とする請求項３６〜４３のいずれかに記載の分析
    チップ。
45. 【請求項４５】特定の物質を分析するための分析チップ
    であって、微小流路を有する基板の表面と裏面に、同じ
    あるいは異なる凹凸パターンが形成されている微小流路
    基板からなり、流体を導入するための１つ以上の導入口
    と、導入された流体を流す１つ以上の微小流路と、該流
    体を排出する１つ以上の排出口を有し、前記微小流路が
    前記導入口及び前記排出口に連通してなる微小流路構造
    体を備えており、分析対象となる特定の物質と結合性を
    有する認識分子が、前記微小流路に任意に配置され、微
    小流路の途中と末端の両方又は一方に、前記認識分子を
    固定した部位が存在し、前記認識分子を固定した部位の
    微小流路内壁の凹凸形状が、その部位以外の微小流路内
    壁の凹凸形状と異なっており、かつ各微小流路の溝形状
    及び／または大きさがそれぞれ異なり、その微小流路の
    開始から終わりまでの溝形状及び／または大きさが異な
    っていることを特徴とする分析チップ。
46. 【請求項４６】特定物質を分析するための分析チップで
    あって、微小流路を有する基板の表面と裏面に、同じあ
    るいは異なる凹凸パターンが形成されている微小流路基
    板からなり、流体を導入するための１つ以上の導入口
    と、導入された流体を流す１つ以上の微小流路と、該流
    体を排出する１つ以上の排出口を有し、前記微小流路が
    前記導入口及び前記排出口に連通しており、物質の分析
    情報を微小流路構造体に記録または再生することが可能
    な光記録媒体を前記微小流路基板の表面あるいは裏面に
    配置した基板を積層して形成し、前記特定物質を分析す
    る手段が蛍光分析であり、光記録媒体における情報記録
    の記録または再生を行う光源からの光を、蛍光分析のた
    めの励起光として使用し、その光源が、Ｎｅａｒ Ｆｉ
    ｅｌｄ光あるいはＦａｒ Ｆｉｅｌｄ光であり、前記微
    小流路基板の少なくとも一方の面が、基板側に曲率中心
    を有する形状に湾曲し、その曲率半径が５ｍ以上１００
    ｍ以下あり、かつ表面の粗さ（Ｒａ）が０．５ｎｍ以下
    であることを特徴とする分析チップ。
47. 【請求項４７】前記微小流路が形成された基板を、微小
    流路に対応する凹凸形状のパターンを有する１対の型を
    用いて、微小流路の凹凸形状のパターンを樹脂の射出成
    形体の表面と裏面に転写した両面射出成形体として得る
    ことを特徴とする微小流路構造体の製造方法。
48. 【請求項４８】前記微小流路が形成された基板の少なく
    とも一方の面が、基板側に曲率中心を有する形状に湾曲
    しており、かつ曲率半径が５ｍ以上１００ｍ以下である
    ことを特徴とする請求項４７記載の製造方法で製造され
    た微小流路構造体。
49. 【請求項４９】前記微小流路が形成された基板の表面の
    粗さ（Ｒａ）が０．５ｎｍ以下であることを特徴とする
    請求項４７又は請求項４８記載の製造方法で製造された
    微小流路構造体。