特許 5872403 生体物質分析用フローセルの製造方法に用いる治具

(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】5872403

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】生体物質分析用フローセルの製造方法に用いる治具

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/05 20060101AFI20160216BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20160216BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/05

   G01N37/00 101

【請求項の数】2

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-162003(P2012-162003)

(22)【出願日】2012年7月20日

(65)【公開番号】特開2014-21019(P2014-21019A)

(43)【公開日】2014年2月3日

【審査請求日】2015年2月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】100064414

【弁理士】

【氏名又は名称】磯野 道造

(74)【代理人】

【識別番号】100111545

【弁理士】

【氏名又は名称】多田 悦夫

(72)【発明者】

【氏名】中澤 太朗

(72)【発明者】

【氏名】奈良原 正俊

(72)【発明者】

【氏名】宮西 健二

(72)【発明者】

【氏名】大越 義則

(72)【発明者】

【氏名】小高 淳

(72)【発明者】

【氏名】針替 充

(72)【発明者】

【氏名】田名見 哲也

【審査官】 横尾 雅一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／０４９３３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１４７６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０３４８１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１２５４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０５３３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第０１／０２５１３８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／０３−２１／１５

Ｇ０１Ｎ ３５／００−３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

透明基板とタック性を有するスペーサとを真空条件下で貼り合わせる工程、支持基板とタック性を有するスペーサとを真空条件下で貼り合わせる工程および透明基板とタック性を有する支持基板とを真空条件下で貼り合わせる工程、のうちのいずれか１つ以上の工程を有する生体物質分析用フローセルの製造方法に用いる治具であって、
位置決め用の可動性ピンが上下できる複数の段付き貫通孔を有し、前記透明基板、前記スペーサあるいは前記支持基板をその上に置くことができる平面基板と、
前記平面基板の前記段付き貫通孔に挿入することができ、前記透明基板、前記スペーサあるいは前記支持基板を前記平面基板上に保持することができる複数の前記可動性ピンとを備え、
前記可動性ピンが、軸方向の貫通孔を有していることを特徴とする生体物質分析用フローセルの製造方法に用いる治具。

【請求項2】

透明基板とタック性を有するスペーサとを真空条件下で貼り合わせる工程、支持基板とタック性を有するスペーサとを真空条件下で貼り合わせる工程および透明基板とタック性を有する支持基板とを真空条件下で貼り合わせる工程、のうちのいずれか１つ以上の工程を有する生体物質分析用フローセルの製造方法に用いる治具であって、
位置決め用の可動性ピンが上下できる複数の段付き貫通孔を有し、前記透明基板、前記スペーサあるいは前記支持基板をその上に置くことができる平面基板と、
前記平面基板の前記段付き貫通孔に挿入することができ、前記透明基板、前記スペーサあるいは前記支持基板を前記平面基板上に保持することができる複数の前記可動性ピンとを備え、
前記可動性ピンには、Ｏリングが設置されていることを特徴とする生体物質分析用フローセルの製造方法に用いる治具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体物質分析用フローセルの製造方法に用いる治具に関する。

【背景技術】

【0002】

ＤＮＡやＲＮＡの塩基配列を決定する新しい技術が種々開発されてきている。現在、通常用いられている電気泳動を利用した方法においては、予め配列決定用のＤＮＡ試料又はＲＮＡ試料から逆転写反応を行って合成したｃＤＮＡ（相補的ＤＮＡ）断片を調製し、周知のサンガー法によるジデオキシ反応を実行する。その後、電気泳動を行い、分子量分離展開パターンを計測して塩基配列を解析する。

【0003】

これに対し、近年、基板に試料となるＤＮＡ断片を数多く固定して、数多くの断片の配列情報をパラレルに決定する方法が提案されている。非特許文献１では、ＤＮＡ断片を担時する担体として微粒子を用い、微粒子上でＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）を行う。その後、微粒子のサイズに穴径を合わせた数多くの穴を設けたプレートに、ＰＣＲ増幅されたＤＮＡ断片を担持した微粒子を入れてパイロシーケンス方式で塩基配列を読み出している。

【0004】

また、非特許文献２では、ＤＮＡ断片を担持する担体として微粒子を用い、微粒子上でＰＣＲを行う。その後、微粒子をガラス基板上にばら撒いて固定し、ガラス基板上で酵素反応（ライゲーション）を行い、蛍光色素付き基質を取り込ませて蛍光の検出を行うことにより各ＤＮＡ断片の配列情報を得ている。

【0005】

さらに、非特許文献３では、基板上に、同一配列を有する多数のＤＮＡプローブを固定しておく。ＤＮＡ試料を切断後、ＤＮＡプローブ配列と相補鎖のアダプター配列を各ＤＮＡ断片の端に付加させる。これらを基板上でハイブリダイゼーションさせることにより、基板上にランダムに一分子ずつＤＮＡ断片を固定させる。その後、基板上でＤＮＡ伸長反応を起こない、蛍光色素付き基質を取り込ませた後、未反応基質の洗浄や蛍光の検出を行い、ＤＮＡ断片の配列情報を得ている。

【0006】

以上のように、基板上に、核酸断片試料を数多く固定することにより、パラレルに数多くの核酸断片の配列情報を決定する方法が開発され、実用化されつつある。

【0007】

特許文献１には、パラレルに数多くの配列情報を決定する方法で用いられる、核酸分析用反応デバイスと核酸試料の固定方法が開示されている。核酸分析用反応デバイスなどの生体物質分析用反応デバイスを一般的に、フローセルと呼ぶ。フローセルの流路には、種々のＤＮＡ断片を結合させた多数の微粒子が固定されており、ＤＮＡ断片と検出用試薬との間で化学反応が行われ、その反応の際に蛍光が発せられる。フローセルの流路内の検出領域において、こうした個々の微粒子の発する蛍光を精密に検知することによって、分析対象試料の塩基配列を読み取ることが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００９／００６２１２９号明細書

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】Nature,2005,vol.437,P376-380

【非特許文献2】Science,2005,vol.309,P1728-1732

【非特許文献3】Science,2008,vol.320,P106-109

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

生体物質分析用フローセル（以下、適宜「フローセル」という。）を用いたＤＮＡ塩基配列の分析においては、フローセル上に設置された個々に異なるＤＮＡ断片を結合させた粒子から発せられる蛍光を精密に区別して、それらの位置と色および光強度とを同時に検知することが求められる。１個のフローセルあたりの粒子の数は、数万以上に及ぶこともあり、これらの粒子から発せられる個々の蛍光の検出には、極めて高い測定精度が求められている。

【0011】

フローセルは、２枚以上の板状の部材によって構成される。例えば、２枚の場合は、検出光を透過する透明基板と、流路や反応チャンバが掘られた支持基板から構成される。この場合、支持基板上に微細な流路や反応チャンバを形成することが必要であり、ガラス製の支持基板表面にレジスト材料で画像を形成した後、エッチングする方法などで形成される。また、３枚の場合は、前記と同様の透明基板と、装置に接する支持基板と、これら２枚の基板の間に挟み込まれ、流路や反応チャンバを形成するスペーサから構成される。

【0012】

３枚から構成されるフローセルの場合の代表的な形成方法は次のようなものである。上部基板と中央部が繰り抜かれたスペーサと中央部に核酸試料固定層を有する支持基板を加圧装置内に設置し、上部基板、スペーサおよび支持基板を加圧により圧着する。上部基板とスペーサの中空部と支持基板により流路が形成される。上部基板上に形成された二つの穴より流路内の反応液の出し入れが行われる。使用時は常に上部基板と支持基板とは加圧されることで、上部基板とスペーサとの界面、およびスペーサと支持基板との界面からの液漏れを防止する。

【0013】

この場合、スペーサ自体がタック性を有していると、スペーサと上部基板、あるいはスペーサと支持基板とを常に圧着せずとも、液漏れがなく、取扱性に優れたフローセルとすることができる。

【0014】

本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、フローセルを構成する各部材を圧着せずとも、液漏れがなく、取扱性に優れた生体物質分析用フローセルの製造方法に用いる治具を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

一般に、貼り合わせる部材がタック性を持つ素材であった場合、気泡を一切含むこと無く貼り合わせることは難しい。タック性を有するスペーサを用いて、複数の平坦な部材を貼り合わせようとした場合、部材間に微細な気泡が入り込むことがある。

【0016】

特に上部の透明基板は、光学検出の都合上、より薄くすることが一般的に望ましく、スライドガラスや薄い透明樹脂などの薄い素材が多く使われる。しかし、貼り合わせ時に気泡を含んでしまったときに、剥がして再度貼り合わせる際に破壊される危険性が高い。また、スペーサが液状またはジェル状のものであれば、一旦貼ってしまうと剥がす時にスペーサの一部が透明基板に貼りついてしまうこととなる。

【0017】

また、貼り合わせてから加圧することによって気泡を押し出すことも考えられるが、例えばスペーサが両面テープのように強いタック性を持つ場合は、含んだ気泡の周囲が既に接着してしまっているため、全ての気泡を押し出すことは困難である。

【0018】

手作業によって貼り合わせを行う場合、部材を端部から貼りつけるといった方法によって気泡を低減することは可能であるが、歩留まりや単位時間あたりの製造個数といった観点では効率が悪い。また、手作業は高い熟練を要するものである。

【0019】

さらに、測定装置に取り付けるデバイスである以上、取り付け領域に収まるよう、貼り合わせ精度はある一定範囲内に収めなければならない。これは、流入口や流出口の位置決め精度、透明基板と支持基板の平行度などについても同様である。

【0020】

一方、フローセルの流路または反応チャンバに接するように気泡が含まれてしまった場合、その気泡内に分析対象試料や反応試薬などが入り込み、コンタミネーション（汚染）が起こり、測定精度の低下の原因となる。また、フローセルの流路内の検出領域に接するように気泡が存在すると、微粒子の発する蛍光が散乱されることとなり、微粒子が発する蛍光の位置や光強度に誤差が生じたり、バックグラウンドとなって、測定精度の低下の原因となる。さらに、気泡を含んだ面は貼り合わせができていないためにフローセルとしての機械的強度が低下する。

【0021】

本発明者らは、タック性を有するスペーサを用いたフローセルの製造方法を種々検討した結果、特定の治具を使用し、真空下で貼り合わせるという製造方法を採用することによって、タック性を有するスペーサを用いたときに生じる上記の問題点を解消し、タック性を有するスペーサを用いたフローセルを安定して製造し得ることを見出し、本発明に到達したものである。

【0024】

本発明の生体物質分析用フローセルの製造方法に用いる治具は、位置決め用の可動性ピンが上下できる複数の段付き貫通孔を有し、透明基板、スペーサあるいは支持基板をその上に置くことができる平面基板と、前記平面基板の前記段付き貫通孔に挿入することができ、前記透明基板、前記スペーサあるいは前記支持基板を前記平面基板上に保持することができる複数の前記可動性ピンとを備えることを特徴としている。

【発明の効果】

【0025】

本発明は、フローセルを構成する各部材を圧着せずとも、液漏れがなく、取扱性に優れた生体物質分析用フローセルの製造方法に用いる治具を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の第１の実施形態の生体物質分析用フローセルの構成を示す図である。

【図2】本発明の第１の実施形態の治具の構成を示す図である。

【図3】本発明の第１の実施形態の治具の部品である可動性ピンの拡大図である。

【図4】本発明の第１の実施形態のフローセルの製造方法の一工程を示す図である。

【図5】本発明の第１の実施形態のフローセルの製造方法の一工程を示す図である。

【図6】本発明の第２の実施形態の生体物質分析用フローセルの構成を示す図である。

【図7】本発明の第２の実施形態の治具の部品である可動性ピンの拡大図である。

【図8】本発明の第２の実施形態のフローセルの製造方法の一工程を示す図である。

【図9】本発明の第２の実施形態のフローセルの製造方法の一工程を示す図である。

【図10】本発明の第３の実施形態の生体物質分析用フローセルの構成を示す図である。

【図11】本発明の第３の実施形態の治具の構成を示す図である。

【図12】本発明の第３の実施形態の治具の平面図である。

【図13】本発明の第３の実施形態の治具の部品である可動性ピンの拡大図である。

【図14】本発明の第３の実施形態のフローセルの製造方法の一工程を示す図である。

【図15】本発明の第３の実施形態のフローセルの製造方法の一工程を示す図である。

【図16】本発明の第３の実施形態の変形例の治具の部品である可動性ピンの拡大図である。

【図17】本発明の第１の実施形態のフローセルの製造方法の工程を示す断面図である。

【図18】本発明の第１の実施形態のフローセルの製造方法の工程を示す断面図である。

【図19】本発明の第１の実施形態のフローセルの製造方法の工程を示す断面図である。

【図20】本発明の第３の実施形態のフローセルの製造方法の工程を示す断面図である。

【図21】本発明の第３の実施形態のフローセルの製造方法の工程を示す断面図である。

【図22】本発明の第３の実施形態のフローセルの製造方法の工程を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下に、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。尚、本発明の実施形態は以下に示す実施形態に限られるわけではない。

【0028】

本発明において、生体物質とは、ＤＮＡやＲＮＡなどの核酸、蛋白質、ペプチド、抗体、抗原、などの生体内において何らかの機能を発現する化学物質をいう。特に、単位となる化学物質が多数連結した高次構造を有し、個々の単位となる化学物質の配列により生体物質全体としての機能に係る化学物質をいう。本発明においては、生体物質の中でも、核酸が特に適性を有している。

【0029】

本発明の生体物質分析用フローセルを用いて種々の生体物質の分析を行うことができる。例えば、ＤＮＡ配列（ＤＮＡシークエンス）の決定を行うことが可能である。

【0030】

図１を用いて、本発明の実施形態の生体物質分析用フローセルの構成について説明する。ここでは、生体物質として核酸を対象として説明する。本発明の実施形態のフローセル１は、核酸などの分析試料を流路１０５に流すための流入口１０３および流出口１０９を有する透明基板１０１と、支持基板１０７と、前記透明基板１０１と前記支持基板１０７とに挟まれ、タック性を有し、前記透明基板１０１と前記支持基板１０７とに貼り合わされ、核酸などの分析試料の反応チャンバとなる流路１０５を有するスペーサ１０４を備えている。反応チャンバは通常、流路１０５の中に設置されるので、ここでは、反応チャンバを含めた流路を、流路１０５と表記して説明する。

【0031】

フローセル１の流路１０５に接するように、スペーサ１０４の貼り合わせ部分に気泡が存在すると、その気泡内に分析試料や反応試薬などが入り込み、予定していた反応とは異なる反応が起こったり、分析試料や反応試薬などのコンタミネーション（汚染）が起こり、測定精度の低下の原因となる。

【0032】

また、フローセル１の流路１０５内の検出領域に接するように気泡が存在すると、微粒子の発する蛍光が散乱されることとなり、微粒子が発する蛍光の本来の位置や光強度に誤差が生じたり、バックグラウンドとなって、測定精度の低下の原因となる。

【0033】

さらに、気泡が存在している部分はスペーサ１０４と透明基板１０１あるいは支持基板１０７との貼り合わせができていないために、フローセル１の外観が変形したり、フローセル１としての機械的強度が低下することともなる。

【0034】

特に、本実施形態のように、スペーサ１０４自体の両面がタック性を有していると、基板１０１、１０７間に全く気泡を含むこと無く貼り合わせることは難しい。手作業によって貼り合わせを行う場合、歩留まりや単位時間あたりの製造個数といった観点では効率が悪く、貼り合わせの位置決め精度、貼り合わせの平行度などについても高い精度を求める場合には、高度の熟練を要する。

【0035】

同様に、透明基板１０１とタック性を有する支持基板１０７とから構成される２層構造のフローセル１の場合（不図示）であっても、透明基板１０１と支持基板１０７との間に全く気泡を含むこと無く貼り合わせることは難しい。

【0036】

このような課題を解決するため、本発明の実施形態の生体物質分析用フローセル１の製造方法は、透明基板１０１とタック性を有するスペーサ１０４とを真空条件下で貼り合せる工程、支持基板１０７とタック性を有するスペーサ１０４とを真空条件下で貼り合せる工程、および透明基板１０１とタック性を有する支持基板１０７とを真空条件下で貼り合せる工程、のうちのいずれか１つ以上の工程を有している。

【0037】

ここで、本発明の実施形態において、タック性とは、常温で粘着性を有することである。タック性の評価方法としては、JIS Z 0237に準拠した傾斜式ボールタック法を用いることができる。この方法を用いたとき、接着強度や取扱性の観点から、タック性としてはボールナンバーで３〜２０が望ましい。

【0038】

以下に、図を用いつつ、本発明の複数の実施形態について説明する。尚、各図面において、同一の構成要素には、同一の記号を付して、その説明を省略する。

【0039】

〔本発明の第１の実施形態〕
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態のフローセル１の見取図であり、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態のフローセル１を構成する各部材を示す図である。図１（ｂ）において、透明基板１０１は、位置決め用の可動性ピン（以下、適宜「可動性ピン」と記載する。）２０３（図２参照）を通すための貫通孔１０２と、流入口１０３および流出口１０９となる貫通孔を有している。スペーサ１０４は、１本以上の流路１０５と、可動性ピン２０３を通すための貫通孔１０６を有している。支持基板１０７は、可動性ピン２０３を通すための貫通孔１０８を有している。本実施形態のフローセル１では、貫通孔１０２および貫通孔１０６が同一の直径を有し、貫通孔１０８の直径は前記１０２および１０６の貫通孔の直径よりも小さい。本実施形態では、貫通孔１０２、貫通孔１０６および貫通孔１０８は、それぞれ３つずつ存在している。

【0040】

透明基板１０１は、流路１０５内の検出領域からの検出光を透過する。そのため、透明基板１０１は、光透過性に優れていることが好ましく、厚さは薄い方が望ましい。一方、支持基板１０７は、フローセル１に機械的強度を持たせて取扱性を上げるためのものである。そのため、ある程度の厚みを有していることが望ましい。そのため、透明基板１０１は支持基板１０７よりも厚みが薄いことが望ましい。

【0041】

透明基板１０１は、光透過性に優れていることが好ましく、光透過性に優れたガラス、アクリル樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂などを使うことができる。中でもガラスが、透明性、耐薬品性などの面で好ましい。支持基板１０７は、フローセル１として透明性を付与できることから、透明基板１０１と同様に、ガラス、アクリル樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂などを使うことができる。中でもガラスが、透明性、耐薬品性などの面で好ましい。本実施形態においては、両基板１０１、１０７ともガラスを用いている。

【0042】

スペーサ１０４は、透明基板１０１および支持基板１０７に対してタック性を有する材料からなる。具体的には、ポリジメチルシロキサンなどのシリコーン系軟質ポリマーが好ましく使用される。

【0043】

図２は、本発明の第１の実施形態の治具２の構成を示す図である。治具２を構成する平面基板２０１は、段付き貫通孔２０２を、この例では４つ有している。この段付き貫通孔２０２は、後述するように、内部において、内径の異なる段を有している。段付き貫通孔２０２には、下から可動性ピン２０３が挿入される。可動性ピン２０３は、段付き貫通孔２０２内を上下することができる。挿入する際には、可動性ピン２０３にはＯリング２０４がはめられる。このＯリング２０４を用いることにより、可動性ピン２０３は段付き貫通孔２０２内で、ずれ落ちることなく一定の位置で止まる構造となっている。可動性ピン２０３は２本以上用いることが望ましい。図２では、図１のフローセル１の貫通孔１０２、１０６、１０８が３つずつであることから、同じ数の３本の可動性ピン２０３を用いている。

【0044】

平面基板２０１および可動性ピン２０３は、本発明の実施形態のフローセル１を製造する際に、各部材をその上に保持したり、真空下においたり、加熱したりするときの土台となるものである。また、可動性ピン２０３は各部材の位置決め用に用いられるものである。そのため、金属などで構成されることが望ましい。具体的には、アルミニウムやステンレスなどが用いられる。また、Ｏリング２０４は、可動性ピン２０３と段付き貫通孔２０２の間にあって、可動性ピン２０３の位置がずれないように、摩擦力で保持するものである。そのため、反発力と摩擦力を有する軟質の材料、たとえばゴムなどが用いられる。

【0045】

図３は、本発明の第１の実施形態の治具２の部品である可動性ピン２０３の拡大図である。図３（ａ）の可動性ピン２０３は、その上部に基板を支えるための平坦な部分である上部平面３０３を有している。また、後述するように、治具２全体を真空状態にするときに、可動性ピン２０３の上部と下部とで差圧が生じることによって可動性ピン２０３が移動することがないように、軸方向の貫通孔３０１を内部に有している。

【0046】

図３（ｂ）の可動性ピン２０３ｂは、図３（ａ）の可動性ピン２０３ａと比べて、上部にテーパ部３０２を有している。透明基板１０１や支持基板１０７として薄いガラス板を用いるとき、各基板の貫通孔に対する可動性ピン２０３の位置のズレが極めて小さなものであったとしても、加圧時に透明基板１０１や支持基板１０７に亀裂が入ってしまうことがある（図１（ａ）、（ｂ）参照）。それを防止するため、加圧時において小さな位置のズレを逃がすための構造として、テーパ部３０２を付与したものである。尚、図３（ａ）と（ｂ）の可動性ピン２０３を区別する場合には、それぞれ符号２０３ａおよび２０３ｂを用いる。

【0047】

図１７〜１９は、本発明の第１の実施形態の製造方法の工程を示す断面図であり、図２のＡ−Ａの位置における断面図として示してある。上記の治具２を用いてフローセル１を製造する一連の工程を示している。図１７（ａ）〜（ｃ）、図１８（ａ）〜（ｃ）、図１９（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本発明の第１の実施形態の製造方法を構成する工程１〜９に対応している。

【0048】

図１７（ａ）の工程１において、まず平面基板２０１に設けられた段付き貫通孔２０２に可動性ピン２０３を下面から挿入する。可動性ピン２０３にはＯリング２０４がはめられており、可動性ピン２０３が段付き貫通孔２０２内で位置がずれないように保持される。この段付き貫通孔２０２は、可動性ピン２０３が抜けないようにするため、内部に内径の異なる段を有している。

【0049】

図１７（ｂ）の工程２において、フローセル１の製造方法に用いる治具２は、平面基板２０１と可動性ピン２０３から構成されている。スペーサ１０４がタック性を有することによってハンドリング性が低下することを防止するため、スペーサ１０４の両面には剥離シート１０４ａが貼ってある。スペーサ１０４を平面基板２０１の上に設置する前に、スペーサ１０４の上部の剥離シート１０４ａを剥がす。その後、スペーサ１０４の持つ貫通孔１０６に、可動性ピン２０３を通して、スペーサ１０４を平面基板２０１の上面に置く。

【0050】

図１７（ｃ）の工程３において、支持基板１０７の持つ貫通孔１０８に、可動性ピン２０３の上部を通して、治具２上に置く。このとき、支持基板１０７に設けられた貫通孔１０８は、スペーサ１０４が有する貫通孔１０６よりも直径が小さいため、支持基板１０７は、図３（ａ）に示す可動性ピン２０３の上部平面３０３の位置で保持される。このように、それぞれの部材に設けられた貫通孔（１０６、１０８）の直径の違いによって、支持基板１０７は、治具２の上の中空で保持される（図４参照）。

【0051】

図４は、上記の図１７（ｃ）の工程３における状況を立体的に図示している。この図では３本の可動性ピン２０３ａを用いている。

【0052】

図１７（ａ）〜（ｃ）の工程１〜３が終わった段階で、治具２に対して、スペーサ１０４と支持基板１０７が、それぞれに設けられた貫通孔１０６、１０８を通して、位置と平行度において精度よく設置される。

【0053】

図１８（ａ）の工程４において、スペーサ１０４と支持基板１０７を設置した治具２を、真空貼り合わせ装置の本体容器３の内部に置く。その後、真空貼り合わせ装置の天板４が降下してきて、真空貼り合わせ装置の本体容器３の内部が密閉される。さらに、本体容器３の内部が真空ポンプ（不図示）により脱気されて真空状態になる。このとき、可動性ピン２０３に設けられた軸方向の貫通孔３０１（図３参照）を通して空気が移動すること、およびＯリング２０４の摩擦力によって、可動性ピン２０３は位置がずれることはなく、支持基板１０７は中空に保持されている。

【0054】

図１８（ｂ）の工程５において、真空貼り合わせ装置の天板４を降下させ、中空に保持された支持基板１０７の上部平面に接するようにする。その後、天板４をさらに降下させ、可動性ピン２０３を押し下げながら支持基板１０７を降下させる。天板４は、支持基板１０７がスペーサ１０４に接するまで降下し続け、接した後は、両者を加圧する。加圧の程度は、支持基板１０７およびスペーサ１０４が破損しないよう制御され、また部材によっては加熱や冷却を行うことができる。このとき、本体容器３および天板４が、最初から加熱あるいは冷却されていることも、貼り合わせの時間短縮のためには好ましい。

【0055】

ここで、本実施形態において、スペーサ１０４と支持基板１０７とを貼り合わせたものを、一次接合板と呼ぶ。さらに、一次接合板と透明基板１０１とを貼り合わせたものを二次接合板と呼ぶ。二次接合板がフローセル１として使用される。なお、一次接合板および二次接合板は貼り合わせの順番を意味しており、部材の組み合わせの呼称ではない。そのため、例えば、透明基板１０１とスペーサ１０４を先に貼り合わせたものもまた一次接合板である。一次接合板は、上記の工程を経ることによって貼り合わされたものであるので、その後の工程においては、一体化したものとして取り扱われる。

【0056】

図１８（ｃ）の工程６において、真空貼り合わせ装置から治具２とともに一次接合板４０１を取り出す。次に、スペーサ１０４の下面の剥離シート１０４ａを剥がす。また治具２の可動性ピン２０３を工程１と同じように押し上げる。

【0057】

図１９（ａ）の工程７において、治具２の上面に透明基板１０１を設置する。透明基板１０１は、貫通孔１０２に可動性ピン２０３を通すことにより位置決めされる。次に、一次接合板４０１を設置する。一次接合板４０１は、図１７（ｃ）の工程３における支持基板１０７と同様に、可動性ピン２０３の上部平面３０３の位置で中空に保持される。図５は、上記の図１９（ａ）の工程７における状況を立体的に図示している。

【0058】

図１９（ｂ）の工程８において、図１８（ａ）の工程４と同様に透明基板１０１と一次接合板４０１を設置した治具２を、真空貼り合わせ装置の本体容器３の内部に置く。その後、真空貼り合わせ装置の天板４が降下してきて、真空貼り合わせ装置の本体容器３の内部が密閉される。さらに、本体容器３の内部が真空ポンプ（不図示）により脱気されて真空状態になる。このとき、可動性ピン２０３に設けられた軸方向の貫通孔３０１（図３参照）を通して空気が移動すること、およびＯリング２０４の摩擦力によって、可動性ピン２０３は位置がずれることはなく、一次接合板４０１は中空に保持されている。

【0059】

図１９（ｃ）の工程９において、図１８（ｂ）の工程５と同様に、真空貼り合わせ装置の天板４を降下させ、中空に保持された一次接合板４０１の上部平面に接するようにする。その後、天板４をさらに降下させ、可動性ピン２０３を押し下げながら一次接合板４０１を降下させる。天板４は、一次接合板４０１が透明基板１０１に接するまで降下し続け、接した後は、両者を加圧する。加圧の程度は、一次接合板４０１および透明基板１０１が破損しないよう制御され、また部材によっては加熱や冷却を行うことができる。

【0060】

以上のように、本実施形態の治具２を使用して、工程１から工程９の製造方法を行うことにより、透明基板１０１、スペーサ１０４および支持基板１０７の貼り合わせが行われ、本実施形態のフローセル１が製造される。両基板（１０１、１０７）とスペーサ１０４とは加圧されるまで触れ合うことがなく、また加圧後は可動性ピン２０３が押し下げられることによって真空雰囲気下での貼り合わせが可能である。また、加圧をすることにより、タック性を有したスペーサ１０４は、両基板（１０１、１０７）に接着される。また、部材の持つ特性や目的に応じて、さらなる加圧や加熱、冷却、または紫外線硬化などで接合することもできる。

【0061】

本実施形態の製造方法では、透明基板１０１、スペーサ１０４および支持基板１０７の貼り合わせは、真空雰囲気下で行われるため、仮に基板間に気泡が生じたとしても、その後、大気圧に戻したときに、当該気泡は収縮して消滅してしまうため、気泡の発生が抑制されたフローセル１を製造することができる。さらに、本実施形態の治具２を使用することにより、高度の熟練を必要とせず、平行度に優れ、取り扱いが容易な上記フローセル１を製造することが可能である。また、本実施形態の治具２を使用して、貫通孔（１０２、１０６、１０８）により位置決めを精密に行うことができるため、位置精度に優れたフローセル１とすることができる。

【0062】

即ち、タック性を有するスペーサ１０４を用いて、本実施形態の製造方法を採用することによって、フローセル１を構成する各部材を圧着せずとも、液漏れがないフローセル１を製造することが可能であり、その結果、取扱性に優れたフローセル１を提供することが可能である。

【0063】

〔本発明の第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態は、透明基板１０１が耐熱性に劣る場合に対処するために実施されるものである。透明基板１０１は薄いものであるため、一般に耐熱性に劣る。第１の実施形態の製造方法では、二次接合板を製造する際に、平面基板２０１が高温に加熱される場合があるため、製造が困難な場合がある。そこで、第２の実施形態は、透明基板１０１を接合の瞬間まで、平面基板２０１上に置かないことを可能とするものである。

【0064】

図６は、本発明の第２の実施形態の生体物質分析用フローセル１Ａの構成を示す図である。第１の実施形態の図１のフローセル１とほぼ同じ構成ではあるが、第２の実施形態のフローセル１Ａが異なる点は、透明基板１０１の貫通孔１０２の直径が最も小さく、次に支持基板１０７の貫通孔１０８の直径が小さく、スペーサ１０４の貫通孔１０６の直径が最も大きいことである。用いる治具２の構成は、図２の第１の実施形態の治具２の構成とほぼ共通するため、治具２の構成についての説明を省略する。

【0065】

図７は、本発明の第２の実施形態の治具２の部品である可動性ピン２０３の拡大図である。第２の実施形態においては、第１の実施形態と違ってフローセル１Ａを構成する３種類の部材に設けられた貫通孔１０２、１０６、１０８の直径がそれぞれ異なることを利用して貼り合わせを行う。

【0066】

図７（ａ）の可動性ピン２０３ｃは、可動性ピン２０３ａと同様の上部平面３０３の他、第２上部平面３０４を設けている。第２上部平面３０４は、一次接合板４０１を製造する際に支持基板１０７を中空に支えるときに用いられる。図７（ｂ）の可動性ピン２０３ｄは、図７（ａ）の可動性ピン２０３ｃの第２上部平面３０４に相当する部分がなく、可動性ピン２０３ｄ自体の直径が可動性ピン２０３ｃの直径よりも小さいものであり、上部平面３０３は、二次接合板を製造する際に透明基板１０１を中空に支えるときに用いられる。いずれの可動性ピン２０３も、治具２全体を真空状態にするときに、可動性ピン２０３の上部と下部とで差圧が生じることによって可動性ピン２０３が移動することがないように、軸方向の貫通孔３０１を内部に有している。

【0067】

図８は、本発明の第２の実施形態のフローセル１Ａの製造方法の一工程を示す図である。第１の実施形態と同様に、治具２の平面基板２０１上にはスペーサ１０４が置かれており、スペーサ１０４の持つ貫通孔１０６に可動性ピン２０３ｃを通すことで、スペーサ１０４の位置決めが行われる。支持基板１０７は、可動性ピン２０３ｃが持つ第２上部平面３０４（図７参照）に支えられ、その位置決めは貫通孔１０８に可動性ピン２０３ｃの上部を通すことにより行われる。この図８の構成のままで、図１８（ａ）および（ｂ）の第１の実施形態の工程４および工程５のように、真空貼り合わせ装置の本体容器３の内部に置き、真空雰囲気下において２本以上の可動性ピン２０３ｃを上から平行に押していくことにより、スペーサ１０４と支持基板１０７とを貼り合わせることができる。

【0068】

図９は、本発明の第２の実施形態のフローセル１Ａの製造方法の一工程を示す図である。平面基板２０１上には一次接合後の一次接合板４０１を置き、一次接合板４０１の貫通孔に直径が小さい可動性ピン２０３ｄを通すことで位置決めが行われる。透明基板１０１は、可動性ピン２０３ｄの持つ上部平面３０３（図７参照）によって中空に保持される。この図９の構成のままで、図１９（ｂ）および（ｃ）の第１の実施形態の工程８および工程９のように、真空貼り合わせ装置の本体容器３の内部に置き、真空雰囲気下において２本以上の可動性ピン２０３ｄを上から平行に押していくことにより、一次接合板４０１と透明基板１０１とを貼り合わせることができる。第１の実施形態との大きな違いは、二次接合板を製造する際に中空に支えられる基板が一次接合板４０１ではなく透明基板１０１であるという点である。

【0069】

〔本発明の第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態は、フローセルを構成する各部材に穴を開けることをしないで、フローセルを簡便に製造することを可能とするものである。

【0070】

図１０は、本発明の第３の実施形態の生体物質分析用フローセル１Ｂの構成を示す図である。
第１、第２の実施形態のフローセル（１、１Ａ）とほぼ同じ構成ではあるが、この実施形態においては、各部材の貫通孔１０２、１０６、１０８がそれぞれ存在しない。

【0071】

図１１は、本発明の第３の実施形態の治具２Ａの構成を示す図である。平面基板２０１は、段付き貫通孔２０２を有している。この段付き貫通孔２０２は、上述したように、内部に内径の異なる段を有している。段付き貫通孔２０２には、下から可動性ピン２０３ｅあるいは２０３ｆが挿入される。挿入する際には、可動性ピン２０３ｅあるいは２０３ｆにはＯリング２０４がはめられる。このＯリング２０４を用いることにより、可動性ピン２０３ｅあるいは２０３ｆは段付き貫通孔２０２内で、ずれ落ちることなく一定の位置で止まる構造となっている。

【0072】

第１の実施形態および第２の実施形態との違いは、貫通孔１０２、１０６、１０８が存在しないため、可動性ピン２０３による最低２点での各基板の保持ができないということである。このため、本実施形態においては長短２種類の可動性ピン２０３を併用することにより各基板の保持を行う。

【0073】

短い可動性ピン２０３ｅは、中空に支える基板の辺に沿って４辺上に設置し、基板を可動性ピン２０３ｅの上部平面で中空に保持する機能を有している。また、この短い可動性ピン２０３ｅは、下側に置かれる部材の４辺に沿って置かれることで、下側に置かれる部材の位置精度を高める役割を同時に担っている。さらに、長い可動性ピン２０３ｆは、基板の４辺に沿って設置し、中空の基板の外辺を可動性ピン２０３ｆに押し当てることにより、中空に保持する基板の位置精度を高めている。短い可動性ピン２０３ｅおよび長い可動性ピン２０３ｆは、共に２本以上使用することが望ましく、図１１ではそれぞれ８本用いている。

【0074】

図１２は、本発明の第３の実施形態の治具２Ａの平面図であり、図１１に記載した治具２Ａを上方から見た図である。

【0075】

図１３は、本発明の第３の実施形態の治具２Ａの部品である可動性ピン２０３の拡大図である。（ａ）は、第３の実施形態における短い可動性ピン２０３ｅであり、（ｂ）は、第３の実施形態における長い可動性ピン２０３ｆである。この長い可動性ピン２０３ｆは、フローセル１Ｂの総厚み分以下の長さだけ、短い可動性ピン２０３ｅよりも長いこととなる。短い可動性ピン２０３ｅは、その上部に、上部平面３０３を有している。

【0076】

図２０〜２２は、本発明の第３の実施形態のフローセル１Ｂの製造方法の工程を示す断面図である。図１２のＢ−Ｂの位置における断面図として示してある。図１１の治具２Ａと２種の可動性ピン（２０３ｅ、２０３ｆ）を用いてフローセル１Ｂを製造する一連の工程を示している。図２０（ａ）〜（ｃ）、図２１（ａ）〜（ｃ）、図２２（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本発明の第３の実施形態のフローセル１Ｂの製造方法を構成する工程１〜９に対応している。

【0077】

図２０（ａ）の工程１において、平面基板２０１に設けられた段付き貫通孔２０２に短い可動性ピン２０３ｅおよび長い可動性ピン２０３ｆを下面から挿入する。この段付き貫通孔２０２は、可動性ピン２０３ｅおよび２０３ｆが抜けないようにするため、内部に内径の異なる段を有している。可動性ピン２０３ｅおよび２０３ｆを段付き貫通孔２０２内の段の最上部で止まるまで押し上げる。短い可動性ピン２０３ｅおよび長い可動性ピン２０３ｆには、Ｏリング２０４がはめられており、可動性ピン２０３ｅおよび２０３ｆが段付き貫通孔２０２内で位置がずれないように保持される。

【0078】

図２０（ｂ）の工程２において、フローセル１Ｂの製造方法に用いる治具２Ａは、平面基板２０１と短い可動性ピン２０３ｅおよび長い可動性ピン２０３ｆから構成されている。スペーサ１０４がタック性を有することによってハンドリング性が低下することを防止するため、スペーサ１０４の両面には剥離シート１０４ａが貼ってある。スペーサ１０４を平面基板２０１の上に設置する前に、スペーサ１０４の上部の剥離シート１０４ａを剥がす。その後、スペーサ１０４を平面基板２０１の上面に置く。この際に、複数の短い可動性ピン２０３ｅの内側に構成される寸法に対してスペーサ１０４の外縁を合わせることで、スペーサ１０４を位置精度高く治具２Ａ上に置くことができる。

【0079】

図２０（ｃ）の工程３において、支持基板１０７を治具２Ａに設置する。このとき、支持基板１０７はスペーサ１０４および透明基板１０１よりも大きく設計されているため、短い可動性ピン２０３ｅの上部平面３０３（図１３参照）上に置かれることになる。また、支持基板１０７を置く際に複数の長い可動性ピン２０３ｆの内側に構成される寸法に対して支持基板１０７の外縁を合わせることで、支持基板１０７を位置精度高く治具２Ａ上に中空に保持することができる。

【0080】

図１４は、上記の図２０（ｃ）の工程３における状況を立体的に図示している。この図では、８本の短い可動性ピン２０３ｅを用いてスペーサ１０４の位置決めを行い、さらに短い可動性ピン２０３ｅの上で支持基板１０７を中空に保持し、８本の長い可動性ピン２０３ｆを用いて支持基板１０７の位置決めを行っている。

【0081】

図２１（ａ）の工程４において、スペーサ１０４と支持基板１０７を設置した治具２Ａを、真空貼り合わせ装置の本体容器３の内部に置く。その後、真空貼り合わせ装置の天板４が降下してきて、真空貼り合わせ装置の本体装置３の内部が密閉される。さらに、本体容器３の内部が真空ポンプ（不図示）により脱気されて真空状態になる。このとき、可動性ピン２０３ｅおよび２０３ｆに設けられた軸方向の貫通孔３０１（図１３参照）を通して空気が移動すること、およびＯリング２０４の摩擦力によって、可動性ピン２０３ｅおよび２０３ｆは位置がずれることはなく、支持基板１０７は中空に保持されている。

【0082】

図２１（ｂ）の工程５において、真空貼り合わせ装置の天板４を降下させ、中空に保持された支持基板１０７の上部平面に接するようにする。その後、天板４をさらに降下させ、可動性ピン２０３ｅおよび２０３ｆを押し下げながら支持基板１０７を降下させる。天板４は、支持基板１０７がスペーサ１０４に接するまで降下し続け、接した後は、両者を加圧する。加圧の程度は、支持基板１０７およびスペーサ１０４が破損しないよう制御され、また部材によっては加熱や冷却を行うことができる。このとき、本体容器３および天板４が、最初から加熱あるいは冷却されていることも、貼り合わせの時間短縮のためには好ましい。

【0083】

図２１（ｃ）の工程６において、真空貼り合わせ装置から治具２Ａを取り出し、治具２Ａから、スペーサ１０４と支持基板１０７とが貼り合わされた一次接合板４０１を取り出す。次に、スペーサ１０４の下面の剥離シート１０４ａを剥がす。また治具２Ａの可動性ピン２０３ｅおよび２０３ｆを工程１と同じように押し上げる。

【0084】

図２２（ａ）の工程７において、治具２Ａの上面に透明基板１０１を設置する。透明基板１０１は、複数の短い可動性ピン２０３ｅの内側に構成される寸法に対して、その外縁を合わせることで位置決めされる。次に、一次接合板４０１を設置する。一次接合板４０１は、図２０（ｃ）の工程３における支持基板１０７と同様に、短い可動性ピン２０３ｅの上部平面３０３の位置で中空に保持される。また、複数の長い可動性ピン２０３ｆの内側に構成される寸法に対して一次接合板４０１の外縁を合わせることで位置決めされる。図１５は、上記の図２２（ａ）の工程７における状況を立体的に図示している。

【0085】

図２２（ｂ）の工程８において、図２１（ａ）の工程４と同様に、透明基板１０１と一次接合板４０１を設置した治具２Ａを、真空貼り合わせ装置の本体容器３の内部に置く。その後、真空貼り合わせ装置の天板４が降下してきて、真空貼り合わせ装置の本体容器３の内部が密閉される。さらに、本体容器３の内部が真空ポンプ（不図示）により脱気されて真空状態になる。このとき、可動性ピン２０３ｅおよび２０３ｆに設けられた軸方向の貫通孔３０１を通して空気が移動すること、およびＯリング２０４の摩擦力によって、可動性ピン２０３ｅおよび２０３ｆは位置がずれることはなく、一次接合板４０１は中空に保持されている。

【0086】

図２２（ｃ）の工程９において、図２１（ｂ）の工程５と同様に、真空貼り合わせ装置の天板４を降下させ、中空に保持された一次接合板４０１の上部平面に接するようにする。その後、天板４をさらに降下させ、可動性ピン２０３を押し下げながら一次接合板４０１を降下させる。天板４は、一次接合板４０１が透明基板１０１に接するまで降下し続け、接した後は、両者を加圧する。加圧の程度は、一次接合板４０１および透明基板１０１が破損しないよう制御され、また部材によっては加熱や冷却を行うことができる。

【0087】

以上のように、本実施形態の治具２Ａを使用して、工程１から工程９の製造方法を行うことにより、透明基板１０１、スペーサ１０４および支持基板１０７の貼り合わせが行われ、本実施形態のフローセル１Ｂが製造される。

【0088】

図１６は、本発明の第３の実施形態の変形例の治具２Ａの部品である可動性ピン２０３ｇの拡大図である。可動性ピン２０３ｇは、図１３における短い可動性ピン２０３ｅおよび長い可動性ピン２０３ｆを、一本の可動性ピン２０３によって代用させるための具体例のひとつである。可動性ピン２０３ｇにおいて、各基板の保持は上部平面３０３を用いて行い、位置合わせは位置決めのための垂直方向の平面３０５において行うことができる。このことにより、短い可動性ピン２０３ｅおよび長い可動性ピン２０３ｆの機能を同時に果たすことができる。可動性ピン２０３ｇを設置する位置は、短い可動性ピン２０３ｅと同等の位置に配置することができる。

【0089】

〔その他の実施形態〕
本発明の実施形態として、透明基板と支持基板とスペーサとから構成される３層構造のフローセルを中心に説明してきたが、支持基板とスペーサとを一体化させたものを作製し、それと透明基板とから構成される２層構造のフローセルとして製造し、使用することもできる。この場合、生体物質分析用フローセルは、分析試料を流路に流すための流入口および流出口を有する透明基板と、タック性を有し、前記透明基板に貼り合わされ、前記分析試料の反応チャンバとなる流路を有する支持基板とを備えることを特徴としているものとなる。

【0090】

このとき、分析試料を分析するために反応試薬を流す流路や反応チャンバは、支持基板内に作成されることとなる。例えば、ガラス製の支持基板表面にレジスト材料で画像を形成した後、エッチングする方法などで流路を形成し、流路内に核酸試料などを固定させることによって、分析試料の反応チャンバとなる流路を有する支持基板とすることができる。さらに、この流路を有した支持基板は、タック性を有しており、透明基板と貼り合わせることができるものである。支持基板の貼り合わせ面に粘着性の軟質材料をコーティングすることなどが可能である。

【0091】

さらに、上記流路を有した支持基板は、可動性ピンを用いて貼り合わせをするために、可動性ピンを通すための貫通孔を有することができる。また、３層構造のフローセルの場合と同様に、透明基板は、光透過性に優れたガラス、アクリル樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂などを使うことができ、中でもガラスが好ましい。

【0092】

本発明の実施形態として、上述してきた種々の可動性ピン２０３の形状としては、円柱形状であるものに限られない。他には、四角柱、三角柱などの多角形形状や、楕円柱形状などの様々な形状であっても同様に使用することができる。

【0093】

また、これらの可動性ピンは、Ｏリングを取り付けることによって、その位置を保持するための抵抗力を調節しているが、Ｏリング以外にもＸリング、Ｕパッキン、Ｙパッキン、コンパクトパッキンなどに代表される様々なリングまたはパッキンも同様に用いることができる。これらは摺動時の抵抗力やピンの形状から適宜選択できる。

【0094】

また、上述してきた種々の可動性ピン２０３は、軸方向の貫通孔３０１を有している。これは前述のとおり、部材を取り付けた治具２を真空貼り合わせ装置の本体容器３内部に置き、貼り合わせする時に、雰囲気を真空状態にする際に、可動性ピン２０３が下がることが無いようにするためである。しかし、真空貼り合わせ装置の本体容器３の高さを十分に確保することができる場合には、可動性ピン２０３にロック機構を付けたり、治具２内にバネで下から押し上げる機構を取り付けるなど、他の同様の機能を有する機構を採用することもできる。また、治具２の平面基板２０１自体に、貫通孔２０２の側壁から水平方向に、平面基板２０１の外側面に至るまで細い孔を設けるという方法を用いても、差圧が生じて、可動性ピン２０３が移動することを防止することができる。

【符号の説明】

【0095】

１、１Ａ、１Ｂ フローセル
１０１ 透明基板
１０２、１０６、１０８ 貫通孔
１０３ 流入口
１０４ スペーサ
１０４ａ 剥離シート
１０５ 流路
１０７ 支持基板
１０９ 流出口
２、２Ａ 治具
２０１ 平面基板
２０２ 段付き貫通孔
２０３、２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄ、２０３ｅ、２０３ｆ、２０３ｇ 可動性ピン
２０４ Ｏリング
３ 真空貼り合わせ装置の本体容器
３０１ 軸方向の貫通孔
３０２ テーパ部
３０３ 上部平面
３０４ 第２上部平面
４ 真空貼り合わせ装置の天板
４０１ 一次接合板（１０４＋１０７）

【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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】