特許 5751187 射出成形マイクロ化学デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5751187

(24)【登録日】2015年5月29日

(45)【発行日】2015年7月22日

(54)【発明の名称】射出成形マイクロ化学デバイス

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/00 20060101AFI20150702BHJP

   C12M 3/00 20060101ALI20150702BHJP

【ＦＩ】

   C12M1/00 A

   C12M3/00 A

【請求項の数】1

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-26847(P2012-26847)

(22)【出願日】2012年2月10日

(65)【公開番号】特開2013-162754(P2013-162754A)

(43)【公開日】2013年8月22日

【審査請求日】2013年10月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000107619

【氏名又は名称】スターライト工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074561

【弁理士】

【氏名又は名称】柳野 隆生

(74)【代理人】

【識別番号】100124925

【弁理士】

【氏名又は名称】森岡 則夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141874

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 久由

(72)【発明者】

【氏名】黒川 正也

(72)【発明者】

【氏名】藤橋 政人

【審査官】 松浦 安紀子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２００７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０５０２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８０２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２４９８０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１２Ｍ １／００

Ｃ１２Ｍ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

観察対象とする微生物、細胞又はタンパク質を保持するためのマイクロウェルが数十万個集積され、光学顕微鏡、蛍光顕微鏡又はレーザー顕微鏡による観察に供するマイクロ化学デバイスであって、
Ｘ線源からＸ線を照射する際、Ｘ線マスクとレジスト基板とを計算した任意の距離だけ相対平行移動させることにより、Ｘ線マスク上のパターン形状を介してレジスト基板に照射されるＸ線量を制御する加工方法を用い、レジスト基板上に形成するウェルの側壁にＸ線マスクとレジスト基板との相対平行移動に見合った５度から２５度の傾斜角を設け、そのレジスト基板をもとに導電化処理を経てニッケル電鋳によって金型入子を製作し、その金型入子を用いた合成樹脂の射出成形により、一つのマイクロウェルの形状が１０μｍから３００μｍの間口寸法で、ウェル側壁傾斜角が５度から２５度の範囲にあるとともに、ウェルアスペクト比が０．７〜１であり、隣接ウェル間距離が１ウェルの間口寸法以下の距離で集積させたことを特徴とする射出成形マイクロ化学デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、射出成形マイクロ化学デバイスに係わり、更に詳しくは細胞を保持するマイクロウェルが多数集積された射出成形マイクロ化学デバイスに関するものである。

【背景技術】

【0002】

細胞を、マイクロ化学デバイスを使って観察する場合、従来の技術では観察する細胞に適切なウェル形状として最小で直径１０μｍサイズのマイクロウェルを数十万個集積したデバイスが提供できているものの、射出成形でのマイクロ化学デバイスを作製するにはウェルとウェルとの距離が最小でもウェル径の２倍（２ウェル）以上は必要であった。このような状況では、１デバイス内のウェル集積数は数十万個になるものの、蛍光顕微鏡観察、レーザー顕微鏡観察などの観察では１視野内にあるウェル数に限界があり、かつ観察試料の製作条件によっては貴重な細胞がウェル内に入らないで、ウェル間に存在してしまうことがあった。

【0003】

合成樹脂による射出成形でマイクロ化学デバイスを製作するには、デバイスのパターン形状（ウェルデバイスの場合はウェル形状）を反転させた金型入子を製作する必要がある。現状の金型製作技術では、加工ツールからくる制限、加工機からくる制限、デバイス形状からくる制限などから、ウェル形状製作で望まないコーナー部に生じるアールをゼロにして、ウェル径が１０μｍから数百μｍのウェル形状のデバイスを１ウェル以内の距離でウェルを配列させることができなかった。

【0004】

インプリント、特にマイクロレンズ、拡散シートなどの光学分野では、ナノパターンの凹形状を１パターン以下の距離で配列させる実例があるが、凹形状がナノレベルであるため、ニッケル系の鋼材を使用することで、金型入子の製作が可能となる場合があるものの、本発明のように、細胞・タンパク質などを扱うバイオ関連分野において、パターンサイズが１０μｍ以上、数百μｍ以下程度のサイズでは、同様な金型入子の製作が困難である。更に、パターン配置も重要で、ウェル形状、ウェル間距離が同じでも、千鳥形状のパターン配置になると、現状の金型加工技術では加工できない。

【0005】

特許文献１では、微生物、細胞、タンパク質などのスクリーニングとして最近は大量のライブラリーからのスクリーニングが必要と記載しているが、ウェルサイズは直径５０μｍで隣接ウェル間距離は８０μｍである。更に、ウェルの断面形状は半球型となっており、従来の技術レベルでは、ウェル間距離を１ウェル分以内に縮めることができない。

【0006】

特許文献２では、０．１μｍから２００μｍサイズの凹形状、凸形状、孔形状に関して記載されているが、隣接ウェルの距離に関する記載がなく、図面代用写真から判断する限り、ウェル間距離は１ウェル分以上と考えられる。更に、ウェルの側壁はほぼ垂直であること、射出成形法でデバイスを製作していない。

【0007】

尚、ウェル側壁に特定の傾斜角を付ける手法として、単結晶シリコンのウェットエッチング法が良く知られているが、この手法では、シリコン結晶構造の（１００）面と（１１１）面とのアルカリ液によるウェットエッチング速度の違いを利用して（異方性エッチング）、シリコンの（１００）面をウェットエッチングすることで、（１１１）面が５４．７４度の傾斜面をもって現われるものの、５４．７４度の傾斜面しか設けることができないという制約が生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００６−０６１０２３号公報

【特許文献2】特開２００６−１９２５３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、Ｘ線リソグラフィー手法とニッケル電鋳手法で隣接ウェル間の距離を１ウェル分以下にして、ウェル側壁に５度から２５度の範囲でウェル使用の目的にあった任意の傾斜角を有する高集積の射出成形マイクロ化学デバイスを提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、前述の課題解決のために、観察対象とする微生物、細胞又はタンパク質を保持するためのマイクロウェルが数十万個集積され、光学顕微鏡、蛍光顕微鏡又はレーザー顕微鏡による観察に供するマイクロ化学デバイスであって、
Ｘ線源からＸ線を照射する際、Ｘ線マスクとレジスト基板とを計算した任意の距離だけ相対平行移動させることにより、Ｘ線マスク上のパターン形状を介してレジスト基板に照射されるＸ線量を制御する加工方法を用い、レジスト基板上に形成するウェルの側壁にＸ線マスクとレジスト基板との相対平行移動に見合った５度から２５度の傾斜角を設け、そのレジスト基板をもとに導電化処理を経てニッケル電鋳によって金型入子を製作し、その金型入子を用いた合成樹脂の射出成形により、一つのマイクロウェルの形状が１０μｍから３００μｍの間口寸法で、ウェル側壁傾斜角が５度から２５度の範囲にあるとともに、ウェルアスペクト比が０．７〜１であり、隣接ウェル間距離が１ウェルの間口寸法以下の距離で集積させたことを特徴とする射出成形マイクロ化学デバイスを構成した。

【発明の効果】

【0011】

以上にしてなる本発明の射出成形マイクロ化学デバイスによれば、観察対象とする微生物、細胞又はタンパク質を保持するためのマイクロウェルが数十万個集積され、光学顕微鏡、蛍光顕微鏡又はレーザー顕微鏡による観察に供するマイクロ化学デバイスであって、Ｘ線源からＸ線を照射する際、Ｘ線マスクとレジスト基板とを計算した任意の距離だけ相対平行移動させることにより、Ｘ線マスク上のパターン形状を介してレジスト基板に照射されるＸ線量を制御する加工方法を用い、レジスト基板上に形成するウェルの側壁にＸ線マスクとレジスト基板との相対平行移動に見合った５度から２５度の傾斜角を設け、そのレジスト基板をもとに導電化処理を経てニッケル電鋳によって金型入子を製作し、その金型入子を用いた合成樹脂の射出成形により、一つのマイクロウェルの形状が１０μｍから３００μｍの間口寸法で、ウェル側壁傾斜角が５度から２５度の範囲にあるとともに、ウェルアスペクト比が０．７〜１であり、隣接ウェル間距離が１ウェルの間口寸法以下の距離で集積させたマイクロ化学デバイスを提供できるので、単位面積あたりのウェルの集積度を最大に高めることができ、それにより一枚のマイクロ化学デバイスでスクリーニングできる微生物、細胞、タンパク質などの数を増やすことができ、また光学顕微鏡、レーザー顕微鏡、蛍光顕微鏡などの観察装置でウェル内の細胞観察をする際、同じ倍率でも視野内に存在するウェル数が多くなり、作業効率が格段に向上する。また、隣接ウェル間距離が小さいので、隣接するウェルの間に細胞等が付着することがなく、貴重なサンプルを有効に利用できる。

【0012】

マイクロウェルのウェル側壁傾斜角が５度から２５度の範囲にすることにより、デバイスを射出成形で作製する際に、メルトがウェルパターンを完全に充填させることができ、また細胞をウェル内にスムーズに導入させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】Ｘ線リソグラフィーによってポジ型レジストにウェル形状を形成する基本原理を示す説明図である。

【図2】Ｘ線マスクを往復平行移動させて、側壁傾斜角を有するウェルを製作する例を示す説明図である。

【図3】図２と異なるＸ線マスクを往復平行移動させて、側壁傾斜角を有するウェルを製作する例を示す説明図である。

【図4】ウェル側壁傾斜角の好ましい範囲を説明するための説明図である。

【図5】ウェルの好ましい基本形状を示し、（ａ）は正方形の四角錐台形状のウェル、（ｂ）は長方形の四角錐台形状のウェル、（ｃ）は（ａ）と（ｂ）の中央断面図、（ｄ）は正六角形の六角錐台形状のウェル、（ｅ）は横長六角形の六角錐台形状のウェル、（ｆ）は（ｄ）と（ｅ）の中央断面図、（ｇ）は円錐台形状のウェル、（ｈ）は（ｇ）の中央断面図を示している。

【図6】１辺が１００μｍの正方形のウェルを用い、隣接ウェル間距離がゼロでウェルが縦横に配列した格子状最密充填レイアウトを示す部分平面図である。

【図7】１辺が１００μｍの正方形のウェルを用い、隣接ウェル間距離がゼロでウェルが千鳥に配列した千鳥状最密充填レイアウトを示す部分平面図である。

【図8】１辺が１００μｍの正方形のウェルを用い、隣接ウェル間距離が２０μｍでウェルが千鳥に配列した千鳥状最密充填レイアウトを示す部分平面図である。

【図9】ウェル間口の１辺が１００μｍの正六角形のウェルを用い、隣接ウェル間距離がゼロで最密充填レイアウトを示す部分平面図である。

【図10】ウェル間口の１辺が１００μｍの正六角形のウェルを用い、隣接ウェル間距離が２０μｍの最密充填レイアウトを示す部分平面図である。

【図11】ウェル間口寸法（対向する平行な２辺間距離）が１００μｍの正六角形のウェルを用い、隣接ウェル間距離がゼロで最密充填レイアウトを示す部分平面図である。

【図12】ウェル間口寸法（対向する平行な２辺間距離）が１００μｍの正六角形のウェルを用い、隣接ウェル間距離が２０μｍの最密充填レイアウトを示す部分平面図である。

【図13】ウェル間口寸法（対角の頂点間距離）が１４０μｍの正八角形のウェルを用い、隣接ウェル間距離がゼロで最密充填レイアウトを示す部分平面図である。

【図14】ウェル間口寸法（対角の頂点間距離）が１４０μｍの正八角形のウェルを用い、隣接ウェル間距離が２０μｍの最密充填レイアウトを示す部分平面図である。

【図15】ウェル間口寸法（直径）が１００μｍの円形のウェルを用い、隣接ウェル間距離がゼロで最密充填レイアウトを示す部分平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、添付図面に示した実施形態に基づき、本発明を更に詳細に説明する。図１は本発明の製造方法の一部を示し、シンクロトロン放射光によるＸ線リソグラフィーの原理図である。このＸ線リソグラフィーによって、ウェルの形状と同じ凹形状を基板に形成し、該基板を用いてニッケル電鋳法によって金型入子（凸形状）を作成し、それを射出成形金型内にセットして、合成樹脂で射出成形してマイクロ化学デバイスを製作する。

【0015】

シンクロトロン放射光によるＸ線リソグラフィーとは、図１に示すように、シンクロトロン放射光１を照射時にＸ線マスク２をＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）基板３に対して任意量を相対平行移動させて、ポジ型レジストであるＰＭＭＡ基板３に照射されるＸ線量を制御する。このＸ線量の制御により、ＰＭＭＡ基板３に任意の傾斜を設けたウェル４を形成することが可能となる。Ｘ線マスク２は、Ｘ線透過部２ＡとＸ線不透過部２Ｂよりなり、Ｘ線透過部２Ａの形状によって、前記ＰＭＭＡ基板３に形成されるウェル４の輪郭形状が決まる。

【0016】

即ち、側壁傾斜角も含めて１ウェルの形状を決めた後、Ｘ線マスクを製作することになるが、このＸ線マスクのパターン形状とＸ線マスク移動量とを制御することにより、ウェル間距離をゼロから１ウェル分以下の範囲にすることが可能となる。従って、ウェルレイアウトは、格子状、千鳥形状を問わない。

【0017】

更に、Ｘ線照射量全域でナノレベルの形状精度でマイクロウェルを１ウェル以下の隣接間距離で大量に作製することが可能となる。更に、金型鋼材から直接、１０μｍから数百μｍの形状の凸形状を加工した場合、側壁コーナー部に加工アールが付いてしまうが、本加工プロセスでは加工アールは付かないという特徴がある。但し、Ｘ線マスク２とＰＭＭＡ基板３とを相対移動させることから、両者の間に移動クリアランスを設ける必要がある。サブナノメートルの波長のＸ線を用いても、ＰＭＭＡ基板３に形成するパターンサイズによっては、このクリアランスがＸ線回折を引き起こし、形成するパターン部にアールが付いてしまう。従って、本願のパターンサイズである数十μｍ程度のパターンを形成させる場合、この移動クリアランスは最大で５００μｍ前後にする必要がある。

【0018】

図２及び図３に、Ｘ線透過部２Ａの形状が同じ正方形でピッチも同じであるが、大きさが異なるＸ線マスク２を用いて、Ｘ線マスク移動量を変化させた場合に、ＰＭＭＡ基板３に形成されるウェル４の形状及びサイズがどのようになるかを示した。図２のＸ線マスク２は、Ｘ線透過部２Ａのサイズが小さく、図３のＸ線マスク２は、Ｘ線透過部２Ａのサイズが大きい。

【0019】

先ず、図２において、Ｘ線マスクのパターンのエッジ位置を基準として初期位置をＬ_０とし、それを左右方向(この方向をＸ軸方向とする)にＬ_ｌとＬ_２の間（Ｌ_１−Ｌ_２間がＸ線マスクの移動距離に相当する）で、Ｘ線マスク２をある任意の等速円運動でＸ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ移動させることで、ＰＭＭＡ基板３に実線で示すようなウェル４が形成される。Ｘ線マスク２の等速円運動を高精度に、その移動量を制御することで、ウェル側壁の傾斜面は直線状になる。この場合、ウェル４には平坦な底部が形成され、全体として四角錐台形状となる。また、ウェル４の深さはＸ線の照射量（Ｄｏｓｅ）で制御できる。そして、前記Ｘ線マスク２をＬ_３とＬ_４の間で等速円運動により、Ｘ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ移動させると、点線で示すようなウェル４が形成される。Ｌ_４は隣接するＸ線透過部２Ａ，２Ａの中間位置に対応し、この場合、形成された隣接するウェル４，４の間の間隔はゼロになる。また、Ｌ_３はＸ線透過部２Ａの中心線に対応すると、ウェル４の底部は１点になり、ウェル４は四角錐形状となる。尚、Ｘ線マスク２はＸ線透過材料（例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、カーボン、シリコン、高分子フィルム）からなる基板に、Ｘ線吸収材料（例えば、金、銅、タンタル、タングステン）で図２のような形状がパターニングされていれば何を用いてもよい。

【0020】

次に、図３では、同様にＸ線マスク２を、初期位置Ｌ_０を中心に左右方向にＬ_ｌとＬ_２の間である任意の等速円運動でＸ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ移動させることで、ＰＭＭＡ基板３に実線で示すように四角錐台形状のウェル４が形成される。更に、Ｘ線マスク２の移動量を増やし、Ｌ_３とＬ_４の間を等速円運動でＸ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ移動させると、点線で示すような四角錐台形状のウェル４が形成される。Ｌ_４は隣接するＸ線透過部２Ａ，２Ａの中間位置に対応し、この場合、形成された隣接するウェル４，４の間の間隔はゼロになる。この場合、Ｌ_３はＸ線透過部２Ａの中心線まで達しないので、常にウェル４には平坦な底部が形成される。

【0021】

一般的に、X線の照射量（Ｄｏｓｅ）が同じであれば、X線マスク2の移動量が大きくなるほど、ウェル側壁傾斜角(基板3の表面に垂直な面に対する角度)は大きくなるが、X線の照射量（Ｄｏｓｅ）が多くなるほどウェル側壁傾斜角は小さくなり、深さが増す。従って、隣接ウェル間距離、ウェル側壁傾斜角、ウェルの深さが決まると、それに応じてＸ線マスク２のＸ線透過部２Ａの形状と移動量、Ｘ線照射量を制御して、目的の形状を得るのである。また、ウェルの平面形状が円形の場合ならびに多角形の場合も同じ手法で、Ｘ線マスクを高精度に移動させることにより、目的のウェル集積パターンをＰＭＭＡ基板上に形成することが可能となる。但し、ＰＭＭＡはポジ型レジストという範疇に属すので、ＰＭＭＡ基板上にウェルを形成するには、所定量のＸ線をＰＭＭＡ基板に照射した後、このＰＭＭＡ基板を別途モルフォリン、アルコール系の混合溶媒に所定時間浸漬させる必要がある。

【0022】

一方、上述のＸ線リソグラフィー手法によって得られたＰＭＭＡ基板をマスターにしたニッケル電鋳手法に関しては、一般的なスルファミン酸ニッケル浴を用いたニッケル電鋳プロセスを用いることで対応できる。このプロセスでは、ＰＭＭＡ基板の微細パターン面を無電解めっき、蒸着、あるいはスパッタリングにより、パターンサイズが数十μｍの場合には特に膜厚に注意しながら導電化薄膜を形成した後、ニッケル電鋳を行う。

【0023】

純ニッケルの場合は、出来上がったニッケル電鋳金型入子の表面硬度が、およそ３００Ｈｖ（ビッカース硬度）であるが、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−ＣｏなどＮｉと合金化させることにより、表面硬度を７００Ｈｖから１０００Ｈｖまで高めることが可能となり、金型入子の耐久性が向上する。

【0024】

ウェルのサイズについては、観察対象とする微生物、細胞、タンパク質の大きさに依存する。例えば、各種細胞の大きさは、酵母細胞は１０μｍ以下、ＣＨＯ細胞は２０μｍ以下、大腸菌は数μｍであり、血球関連では赤血球は７〜８μｍ、白血球は２０〜３０μｍであり、ほ乳類の成熟卵細胞はおおよそ１５０μｍ、ＥＳ細胞は数百μｍ、Ｈｅｌａ細胞は２０〜４０μｍである。従って、本発明では、マイクロウェルのサイズを１０μｍから５００μｍ、好ましくは１０μｍから３００μｍの間口寸法とした。

【0025】

ウェルパターンに関しては、二次元平面で同じ形状を隙間なく二次元全面に展開するには、三角形、四角形、六角形である。従って、幾何学的には同じ面積であれば、これら三角形、四角形、六角形は同じ個数を単位面積内に形成させることが可能になる。ウェルとウェルとの間の距離（隣接ウェル間距離）が長くなると、光学顕微鏡、レーザー顕微鏡、蛍光顕微鏡などの観察装置でウェル内の細胞観察をする際、同じ倍率でも視野内に存在するウェル数が少なくなること、並びにウェル内に存在しない（ウェル間に存在する）細胞が多くなる。ウェル間に細胞が多くなると、細胞観察する際の各種溶液処理で細胞が流されてしまう危険性が高まり、更に決められた位置にない細胞は解析ができないという支障が生じる。このことから、隣接ウェル間距離がゼロのデバイスの要求が高まっている。合成樹脂の射出成形で隣接ウェル間距離を１ウェル分以下に縮めたマイクロ化学デバイスを製作する場合、この隣接ウェル間距離が短くなればなるほど、ウェルの側壁傾斜角の設定が重要になってくる。この側壁傾斜角は、デバイスを射出成形で作製する際に、メルトがウェルパターンを完全に充填させるための最適傾斜角であり、また細胞をウェル内にスムーズに導入させるための最適傾斜角である。

【0026】

特に、細胞をウェル内にスムーズに導入させるには、デバイスの親水化処理が必要となるが、ウェルの側壁傾斜角を５度から２５度の範囲で設定することにより、デバイス上の親水化レベルを水を用いた水滴接触角の評価で６０度から４０度の範囲に制御すれば良い。

【0027】

上述のように、四角形のウェルを平面全域に形成させる場合、Ｘ線マスク上に形成する四角形の大きさと、四角形の配置（ピッチ間距離）、並びにＸ線マスクの移動量に応じて、ウェル底部を平坦から四角錐の頂点形状まで変化させることが可能である。当然、Ｘ線マスクの移動量を制御することにより、隣接ウェル間距離をゼロ（密着）から１ウェル分まで変化させることが可能である。

【0028】

本発明で、使用できる合成樹脂は、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、環状オレフィンポリマーを代表として、一般的に射出成形機のシリンダーでポリマー（ペレット）が溶融して、金型内で硬化する材料であれば使用に制約はなく、ポリマー単体で用いることも可能であるし、グラファイト（黒鉛）を添加した複合材料でもベースポリマーの流動性を大きく低下させない限り、使用することができる。

【0029】

【表1】

【0030】

表１中のφＸとφＹは、図４に示す円錐台形状のウェル４の間口寸法である。つまり、φＸはウェル側壁傾斜角がゼロの場合の間口寸法、φＹはウェル側壁傾斜角がゼロでない場合の間口寸法である。図４にはウェル４内に隙間なく球形の細胞Ｃが嵌まっている状態を示し、ウェルの深さが間口寸法と同じ場合（ウェルアスペクト比：１）とウェルの深さが間口寸法の７０％の場合（ウェルアスペクト比：０．７）を併せて示している。

【0031】

ウェルアスペクト比を０．７にした場合、ウェル側壁傾斜角が２５度より大きくなると、間口寸法が傾斜角ゼロと比較して３割も広がることになる。さらに、ウェルアスペクト比が１になると、ウェル傾斜角が３０度の場合、傾斜角ゼロの場合と比較して約１．７倍に、ウェルアスペクト比を１．２にした場合は約２倍に広がってしまうことになる。また、ウェル間口を広くすることは細胞をウェル内に入れやすくするという特長があるものの、細胞洗浄の際に細胞がウェルから出てしまう危険性も生じる。従って、ウェル側壁傾斜角の上限を２５度とした。一方、傾斜角が５度未満の場合は、射出成形時のメルトの冷却収縮の影響で、スムーズにデバイスを金型から離型できない。従って、ウェル側壁傾斜角の下限を５度とした。つまり、ウェル側壁傾斜角は５度から２５度の範囲が最適である。

【0032】

また、ウェルの深さが細胞の直径よりも浅くなると、細胞の上部がウェルから露出した状態となり、細胞等の溶液処理やピックアップがやり易くなるので好ましいが、ウェルの深さが浅くなり過ぎると、ウェル内に細胞等を安定に保持することができなくなる。

【0033】

図５は、ウェルの好ましい基本形状を示している。（ａ）は正方形の四角錐台形状のウェル、（ｂ）は長方形の四角錐台形状のウェル、（ｃ）は両者の中央断面図を示している。また、（ｄ）は正六角形の六角錐台形状のウェル、（ｅ）は横長六角形の六角錐台形状のウェル、（ｆ）は両者の中央断面図を示している。そして、（ｇ）は円錐台形状のウェル、（ｈ）はその中央断面図を示している。図中の寸法を用いれば、Ａ×０．２＜ｄ＜Ａ×１．２の範囲が好ましく、Ｂは任意（３００μｍ以内が好ましい）である。ここで、ｄはウェルの深さである。また、Ｃ×０．２＜ｄ＜Ｃ×１．２の範囲が好ましく、Ｅは任意（３００μｍ以内が好ましい）である。そして、Ｆ×０．２＜ｄ＜Ｆ×１．２の範囲が好ましい。

【0034】

次に、基本形状のウェルを用いたレイアウトの例を図６〜図１５に示す。何れのウェルも深さが１００μｍ、ウェル側壁傾斜角が２０度である。図６〜図８は、ウェル間口寸法が１００μｍ、底部の寸法が１辺２８μｍの正方形のウェルを用いたレイアウトである。図６は、隣接ウェル間距離がゼロでウェルが縦横に配列した格子状最密充填レイアウト、図７は隣接ウェル間距離がゼロでウェルが千鳥に配列した千鳥状最密充填レイアウト、図８は隣接ウェル間距離が２０μｍでウェルが千鳥に配列した千鳥状最密充填レイアウトを示している。

【0035】

図９及び図１０は、ウェル間口の１辺が１００μｍの正六角形のウェルを用いたレイアウトで、図９は隣接ウェル間距離がゼロで最密充填レイアウトを示し、図１０は隣接ウェル間距離が２０μｍの最密充填レイアウトを示している。

【0036】

図１１及び図１２は、ウェル間口寸法（対向する平行な２辺間距離）が１００μｍの正六角形のウェルを用いたレイアウトで、図１１は隣接ウェル間距離がゼロで最密充填レイアウトを示し、図１２は隣接ウェル間距離が２０μｍの最密充填レイアウトを示している。

【0037】

図１３及び図１４は、ウェル間口寸法（対角の頂点間距離）が１４０μｍの正八角形のウェルを用いたレイアウトで、図１３は隣接ウェル間距離がゼロで最密充填レイアウトを示し、図１４は隣接ウェル間距離が２０μｍの最密充填レイアウトを示している。但し、このレイアウトの場合、４つのウェルで囲まれる位置に四角形の平坦部が形成されるが、何れもウェル間口寸法よりも小さい間隔である。

【0038】

最後に、図１５は、ウェル間口寸法（直径）が１００μｍの円形のウェルを用いたレイアウトで、隣接ウェル間距離がゼロで最密充填レイアウトを示している。

【符号の説明】

【0039】

１ シンクロトロン放射光
２ Ｘ線マスク
２Ａ Ｘ線透過部
２Ｂ Ｘ線不透過部
３ 基板
４ ウェル
Ｃ 細胞

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】