特許 7356241 マイクロ流体デバイス

(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】

(24)【登録日】2023-09-26

(45)【発行日】2023-10-04

(54)【発明の名称】マイクロ流体デバイス

(51)【国際特許分類】

   B81B 1/00 20060101AFI20230927BHJP

   G01N 35/08 20060101ALI20230927BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20230927BHJP

   B01J 19/00 20060101ALI20230927BHJP

【ＦＩ】

B81B1/00

G01N35/08 A

G01N37/00 101

B01J19/00 321

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019050258

(22)【出願日】2019-03-18

(65)【公開番号】P2020151784

(43)【公開日】2020-09-24

【審査請求日】2022-03-07

(73)【特許権者】

【識別番号】595067707

【氏名又は名称】フコク物産株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095636

【弁理士】

【氏名又は名称】早崎 修

(72)【発明者】

【氏名】小沢 幸雄

(72)【発明者】

【氏名】山田 高史

(72)【発明者】

【氏名】岡下 勝己

(72)【発明者】

【氏名】日比野 委茂

(72)【発明者】

【氏名】川田 治良

【審査官】永井 友子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２３８０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５１５９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０８７９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３２０７７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ８１Ｂ １／００

Ｇ０１Ｎ ３５／０８

Ｇ０１Ｎ ３７／００

Ｂ０１Ｊ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面からマイクロ流路が凹設された基体と、
前記基体の表面側に積層し、前記マイクロ流路を覆うカバープレートと、
積層された前記基体と前記カバープレートとを非接合状態で一体化する加圧部材とを備えたマイクロ流路デバイスであって、
前記カバープレートを、硬質樹脂若しくは硬質ガラスで形成するとともに、
前記基体を、シリコーン系エラストマーで形成し、
前記基体の表面上で、前記マイクロ流路の周縁をその周囲から対向する前記カバープレートに向かって突出させたことを特徴とするマイクロ流路デバイス。

【請求項2】

前記マイクロ流路の周縁の周囲の前記基体の表面は、傾斜面であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。

【請求項3】

前記カバープレートの水接触角は、前記基体の水接触角より小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。

【請求項4】

前記カバープレートを、硬質ガラスで形成することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。

【請求項5】

前記マイクロ流路に注入孔が連通する前記基体を、金型を用いて成形することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。

【請求項6】

前記加圧部材は、断面がコの字状のフックの間に、前記マイクロ流路の周縁を圧縮させた前記基体と前記カバープレートを挟装する金属バネ材であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層する基体とカバープレートとの間にマイクロ流路が形成されたマイクロ流体デバイスに関し、更に詳しくは、基体からカバープレートを取り外し、マイクロ流路に注入した試料を取り出し容易としたマイクロ流体デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

マイクロ流体デバイスは、積層された基体とカバープレート間に幅５００ｎｍ乃至１ｍｍ程度の微細なマイクロ流路が形成されたデバイスであり、マイクロ流路に連通する注入孔から有機化合物、生体試料などの微量の試料をマイクロ流路に注入し、試料を混合、反応、合成、抽出、分析する等の用途で用いられている。

【0003】

このような構造のマイクロ流体デバイスでは、マイクロ流路に注入した試料が、積層した基体とカバープレートの間から漏れ出ないように、両者の対向する積層面をプラズマ加工若しくはＵＶ加工等で表面改質し、相互を接合している（特許文献１）。このマイクロ流体デバイスによれば、両者の対向する積層面の全体を接着剤を用いて接合しないので、接着剤の溶剤や接着成分がマイクロ流路へ注入する試料に影響を与えることがない。

【0004】

また、図１３に示すように、マイクロ流路が形成された合成樹脂製の基体１０１に合成樹脂製のカバープレート１０２を重ね、押さえ具１０３と下部保持体１０４との間に基体１０１とカバープレート１０２を挟んだ状態で、押さえ具１０３の貫通孔１０３ａに挿通させた雄ネジ１０５を下部保持体１０４に螺合して基体１０１とカバープレート１０２の積層面間を圧着し、全体を一体に組み立てたマイクロ流体デバイス１００も知られている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００６－１８７７３０号公報

【文献】特許第５８３８４１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載のマイクロ流体デバイス等のように、基体とカバープレートを接合し、その間にマイクロ流路を形成した従来のマイクロ流体デバイスでは、有機化合物、生体試料などの微量試料を、マイクロ流路の中で混合、反応、合成、培養した後に、分析や治験などの用途でマイクロ流路から抽出するには、マイクロ流路に連通する注入孔や抽出孔から抽出したり、接合している基体とカバープレートを分離して、開放させたマイクロ流路から抽出するが、いずれも煩雑で手間がかかり、また、その抽出過程で試料が物理的に損傷したり、接合に用いた接着剤の一部が試料に混入するという問題があった。

【0007】

特許文献２に記載の雄ネジ１０５による締め付け力を用いて基体１０１とカバープレート１０２を密着させるので、雄ネジ１０５を押さえ具１０３と下部保持体１０４から外し、基体１０１とカバープレート１０２とを分離してマイクロ流路１０６から容易に微量試料を抽出することができるが、組み立て時には、対向する積層面間の全体を４本の雄ネジ１０５による締め付け力で圧着するので、いずれかの積層面にわずかな凹凸が生じたり、雄ねじ１０５による締め付け力のバランスが崩れても、積層面間の隙間から試料が漏れ出す恐れがあった。

【0008】

そこで、特許文献２に記載の発明では、カバープレート１０２の表面硬度が相対的に基体１０１より柔らかくなるような合成樹脂材料の組み合わせでカバープレート１０２と基体１０１を形成し、マイクロ流路１０６を凹設することによって凹凸が生じる基体１０１側の積層面に合わせて、カバーブレート１０２を変形させ、マイクロ流路１０６の密閉性を保持している。

【0009】

しかしながら、基体１０１とカバープレート１０２の積層面間を面接触で圧着させる構造であるため、両者の表面硬度を異ならせても、積層面のわずかな凹凸によって生じる隙間をシールすることはできず、上記課題を本質的に解決することはできない。一方、このわずかな隙間をシールするために、雄ネジ１０５による締め付け力をあげると、基体１０１のマイクロ流路１０６の縁が過剰に圧縮されてマイクロ流路１０６が変形したり、マイクロ流路１０６の容積が減少するという新たな問題が生じる。

【0010】

また、マイクロ流路１０６に注入した試料が基体１０１とカバープレート１０２のいずれに付着するかが一定ではないので、基体１０１とカバープレート１０２を分離して試料を抽出する際に、培養した神経細胞等の試料が双方に付着して切断されたり、基体１０１とカバープレート１０２のいずれに試料が付着しているかが不明であり、その取り扱いが煩雑になるという問題もある。

【0011】

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、マイクロ流路から試料が漏れ出すことがなく、更に、マイクロ流路から容易に試料を取り出すことができるマイクロ流体デバイスを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上述の目的を達成するため、請求項１に記載のマイクロ流体デバイスは、表面からマイクロ流路が凹設された基体と、基体の表面側に積層し、マイクロ流路を覆うカバープレートと、積層された基体とカバープレートとを非接合状態で一体化する加圧部材とを備えたマイクロ流体デバイスであって、カバープレートを、硬質樹脂若しくは硬質ガラスで形成するとともに、基体を、シリコーン系エラストマーで形成し、基体の表面上で、マイクロ流路の周縁をその周囲から対向するカバープレートに向かって突出させたことを特徴とする。

【0013】

硬質樹脂若しくは硬質ガラスで形成されたカバープレートと、シリコーン系エラストマーで形成された基体とは、基体の表面の周囲からカバープレートに向かって突出する小面積のマイクロ流路の周縁において弾性接触し、高い接触圧で密着するので、マイクロ流路が完全に密閉される。

【0014】

加圧部材により、カバープレートと基体とは、基体の表面の周囲からカバープレートに向かって突出するマイクロ流路の周縁が圧縮されて非接合状態で一体化されるので、加圧部材を取り除くと、圧縮された基体の表面が復帰して対向するカバープレートを基体の表面から押し上げ、マイクロ流路に注入された試料に触れることなく、カバープレートの縁を持って容易に外すことができる。

【0015】

また、請求項２に記載のマイクロ流体デバイスは、マイクロ流路の周縁の周囲の基体の表面は、傾斜面であることを特徴とする。

【0016】

基体は、表面の周囲からマイクロ流路の周縁に近づくほど、大きい弾力でカバープレートに弾性接触し、マイクロ流路が確実に密閉される。

【0017】

また、加圧部材でカバープレートを基体の表面へ押圧する押圧力を加えるほど、シリコーン系エラストマーで形成された基体のカバープレートとの接触面積が拡大し、基体の圧縮歪みが減少するので、過剰な押圧力を加えてもマイクロ流路は大きく変形しない。

【0018】

また、請求項３に記載のマイクロ流体デバイスは、カバープレートの水接触角が、基体の水接触角より小さいことを特徴とする。

【0019】

マイクロ流路の内壁面を形成する基体の接触角よりマイクロ流路を覆うカバープレートの接触角が小さく、親水性であるので、液体試料は、カバープレート側に付着する。

【0020】

また、請求項４に記載のマイクロ流体デバイスは、カバープレートを、硬質ガラスで形成することを特徴とする。

【0021】

カバープレートを、硬質ガラスで形成するので、マイクロ流路を覆うカバープレートの平面性を損なわず、マイクロ流路内の試料を観察できる。

【0022】

硬質ガラスの接触角は約６５度と、シリコーン系エラストマーの約１０５度の接触角より低いので、液体試料は親水性の硬質ガラスで形成されたカバープレート側に付着する。

【0023】

また、請求項５に記載のマイクロ流体デバイスは、マイクロ流路に注入孔が連通する基体を、金型を用いて成形することを特徴とする。

【0024】

微細構造の成形に適したシリコーン系エラストマーを成形材料として、マイクロ流路が凹設される溝とマイクロ流路に連通する注入孔が形成された基体を金型を用いて成形する。

【0025】

また、請求項６に記載のマイクロ流体デバイスは、加圧部材が、断面がコの字状のフックの間にマイクロ流路の周縁を圧縮させた基体とカバープレートを挟装する金属バネ材であることを特徴とする。

【0026】

金属バネ材の断面がコの字状のフックの間に、マイクロ流路の周縁を圧縮させた基体とカバープレートを挟装することにより、マイクロ流路の周縁がカバープレートに弾性接触する状態で基体とカバープレートとが非接合状態で一体化される。

【発明の効果】

【0027】

請求項１の発明によれば、硬質樹脂若しくは硬質ガラスで形成されたカバープレートと、シリコーン系エラストマーで形成されたマイクロ流路の周縁の基体が高い接触圧で密着するので、マイクロ流路が完全に密閉される。

【0028】

マイクロ流路が凹設される基体は、酸素透過性の高いシリコーン系エラストマーで形成されるので、マイクロ流路内でｉＰＳ細胞等の細胞を培養できる。

【0029】

また、マイクロ流路が凹設される基体は、透明で自家蛍光性が低いシリコーン系エラストマーで形成されるので、マイクロ流路内の試料の変化を観察でき、蛍光反応を利用して分析する用途でマイクロ流体デバイスを使用できる。

【0030】

また、加圧部材を取り除くと、圧縮された基体の表面が復帰して対向するカバープレートを基体の表面から押し上げるので、マイクロ流路に注入された試料に触れることなく、カバープレートの縁を持って外し、マイクロ流路から試料を容易に取り出すことができる。

【0031】

請求項２の発明によれば、基体は、マイクロ流路の周縁に近づくほど大きい弾力でカバープレートに弾性接触するので、マイクロ流路が確実に密閉される。

【0032】

また、加圧部材でカバープレートを基体の表面へ押圧する押圧力を加えるほど、シリコーン系エラストマーで形成された基体のカバープレートとの接触面積が拡大し、基体の圧縮歪みが減少するので、過剰な押圧力を加えてもマイクロ流路は大きく変形しない。

【0033】

また、基体の表面は、周囲からマイクロ流路の周縁に向かった傾斜面となっているので、カバープレートに弾性接触して圧縮されるマイクロ流路の周縁は、基体の表面の周囲の方向に撓みにくく、マイクロ流路の内壁面が外側に撓み、カバープレートとの隙間から試料が漏れ出す恐れがない。

【0034】

請求項３の発明によれば、基体から取り外すカバープレート側にマイクロ流路に注入した試料が付着するので、カバープレートを取り出すだけで、液体試料をカバープレート上にのせて取り出すことができる。

【0035】

請求項４に記載のマイクロ流体デバイスは、基体から取り外す硬質ガラスで形成されたカバープレート側にマイクロ流路に注入した液状試料が付着するので、カバープレートを取り出すだけで、液体試料をカバープレート上にのせて取り出すことができる。液状試料がｉＰＳ細胞等の生体細胞である場合には、硬質ガラスで形成されたカバープレートに沿って成長した生体細胞を、カバープレート上にのせたまま取り出すことができ、カバープレートごと切断してその組成を観察できる。

【0036】

請求項５の発明によれば、微細構造の成形に適したシリコーン系エラストマーを成形材料として金型を用いて基体を成形するので、マイクロ流路とマイクロ流路に連通する注入孔を精度良く形成できる。

【0037】

また、マイクロ流路に連通するように基体に注入孔を穿設する手間がなく、使い捨ての安価なマイクロ流体デバイスを量産できる。

【0038】

請求項６の発明によれば、金属バネ材の断面がコの字状のフックの間に、基体とカバープレートを挟装するだけで、マイクロ流路の周縁がカバープレートに弾性接触する状態で基体とカバープレートとを一体化でき、金属バネ材を外せば、カバープレートを基体から分離して取り外すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】本発明の第１実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１の斜視図である。

【図2】マイクロ流体デバイス１の使用状態を示す縦断面図である。

【図3】馬蹄形バネ金具２の斜視図である。

【図4】馬蹄形バネ金具２の（ａ）は、平面図、（ｂ）は、側面図、（ｃ）は、（ａ）のＡ－Ａ線断面図、である。

【図5】デバイス本体３の斜視図である。

【図6】デバイス本体３の平面図である。

【図7】デバイス本体３の平面上にカバープレート４を配置した状態を示す平面図である。

【図8】図７のＢ－Ｂ線断面図である。

【図9】図８の要部拡大断面図である。

【図10】馬蹄形バネ金具２のフック２１の間にデバイス本体３とカバープレート４を挟挿した状態を図７のＢ－Ｂ線の位置で切断した断面図である。

【図11】図１０の要部拡大断面図である。

【図12】他の実施の形態にかかるマイクロ流体デバイス１０の、（ａ）は、図８の状態に相当する要部拡大断面図、（ｂ）は、図１０の状態に相当する要部拡大断面図、である。

【図13】従来のマイクロ流体デバイス１００の分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下、本発明の第１実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１を、図１乃至図１１を用いて説明する。このマイクロ流体デバイス１は、図２に示すように、デバイス本体３とカバープレート４の間に形成されるマイクロ流路５に有機化合物、生体試料などの微量の試料５０を注入し、マイクロ流路５内に注入される試料５０を混合、反応、合成、抽出、分離、若しくは分析する用途で使用される。従って、このマイクロ流体デバイス１は、通常、図２に示す向きで使用するが、マイクロ流体デバイス１の組み立てや、マイクロ流路５内に注入された試料５０を取り出す際には、図２に示す向きから上下を逆転させた図１、図１０に示す向きとするので、以下の説明は、図１０に図示する方向を上下左右方向と、図７に図示する左右方向を前後方向として説明する。

【0041】

マイクロ流体デバイス１は、平面（表面）にマイクロ流路５を形成する凹溝５ａが凹設されたデバイス本体３と、デバイス本体３の平面上に重ねられ、マイクロ流路５の上方の開口を覆うカバープレート４と、デバイス本体３のマイクロ流路５の周縁がカバープレート４の底面（背面）に密着するように、デバイス本体３とカバープレートを挟持してデバイス本体３の外側面に取り付けられる馬蹄形バネ金具２とから構成されている。

【0042】

デバイス本体３は、ここでは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）にＭＱレジンを添加して弾性を付与したエラストマー（以下、単にＰＤＭＳという）を成形材料として、金型を用いたインジェクション成形で、図２、図５、図６に示すように長円形の枡形に形成される。

【0043】

しかしながら、金型を用いて量産可能に成形できれば、インジェクション成形に限らず、流動数、シリコーン系エラストマーの種類、デバイス本体３の形状に合わせて、適宜トランスファー成形、コンプレッション成形等の種々の成形法で成形することができる。

【0044】

デバイス本体３の平面は、短手方向の左端部３１ａと右端部３１ｂからそれぞれ中央に向かって上方に傾斜する一組の傾斜面３１、３１となっていて、一組の傾斜面３１、３１が交差する稜線に沿って、上方から幅及び深さが１００μｍ乃至１ｍｍ程度のマイクロ流路５を形成する凹溝５ａが凹設されている。すなわち、傾斜面３１の一端の左端部３１ａ若しくは右端部３１ｂが最も低く、他端のマイクロ流路５を形成する凹溝５ａの縁が最も高くなっている。

【0045】

デバイス本体３の底面側は、試料５０を一時貯留する貯留室８が底面側に開口して凹設され、この貯留室８をマイクロ流路５に連通させるために、凹溝５ａの長手方向の両端の位置に、凹溝５ａから貯留室８に貫通する注入孔６及び排出孔７が穿設されている。また、デバイス本体３の長手方向に沿った左側面と右側面には、それぞれ長手方向に沿って後述する馬蹄形バネ金具２のフック２１を係止する係止溝９が凹設されている。

【0046】

デバイス本体３を金型で成形する成形材料を、金型内で流動性の高いＰＤＭＳとするので、金型の成形面への転写性にすぐれ、上述の微小なマイクロ流路５を形成する凹溝５ａや注入孔６、排出孔７を高精度に形成できる。また、マイクロ流路５を形成する凹溝５ａの内壁面が酸素透過性の高いＰＤＭＳで形成されるので、生態細胞等の試料５０をマイクロ流路５内に収容して培養できる。

【0047】

カバープレート４は、透明な硬質ガラスで長方形板状に形成され、図７乃至図９に示すように、デバイス本体３のマイクロ流路５を形成する凹溝５ａを覆うように、デバイス本体３の平面上に配置される。カバープレート４を硬質ガラスで形成することにより、マイクロ流路５を覆うカバープレート４の平面性が損なわれず、また、カバープレート４を通してマイクロ流路５内の試料５０を観察できる。

【0048】

馬蹄形バネ金具２は、図３、図４に示すように、コの字状の断面が向き合った一対のフック２１、２１と、一対のフック２１、２１を連結する連結板２２が、燐青銅などの弾性金属材料で一体に形成され、全体は、デバイス本体３の左側面から右側面までの側面を囲う馬蹄形となっている。コの字状のフック２１の下板部２１ａは、上述したデバイス本体３の左側面と右側面に凹設された係止溝９に沿って前方からスライドして係止溝９内に挿入され、上板部２１ｂは、デバイス本体３の平面上に配置されるカバープレート４の平面の左縁４ａと右縁４ｂに沿ってスライドして左縁４ａと右縁４ｂを下方へ押し込む。すなわち、一対のフック２１、２１の互いに平行な下板部２１ａと上板部２１ｂ間の間隔は、デバイス本体３の係止溝９の内頂面から傾斜面３１の左端部３１ａと右端部３１ｂ上に配置されるカバープレート４の平面の左縁４ａ若しくは右縁４ｂまでの鉛直方向の長さよりわずかに短い長さとなっている。

【0049】

マイクロ流体デバイス１の組立は、始めに、図７に示すように、デバイス本体３の長手方向に沿ってその平面上にカバープレート４を配置する。デバイス本体３の平面は、マイクロ流路５を形成する凹溝５ａの縁が最も高い位置となる一組の傾斜面３１、３１となっているので、図８、図９に示すようにカバープレート４は、マイクロ流路５を覆う状態で凹溝５ａの縁の上に配置され、その両側の左縁４ａ及び右縁４ｂと、傾斜面３１の左端部３１ａ及び右端部３１ｂとの間には一定の隙間が生じている。

【0050】

続いて、フック２１の下板部２１ａを係止溝９の内頂面に当接させるとともに、上板部２１ｂの下面にカバープレート４の平面の左縁４ａ若しくは右縁４ｂを当接させる。この状態では、フック２１の下板部２１ａと上板部２１ｂ間の間隔が、デバイス本体３の係止溝９の内頂面から、傾斜面３１の左端部３１ａと右端部３１ｂ上に配置されるカバープレート４の平面の左縁４ａ若しくは右縁４ｂまでの長さより短いので、図１０、図１１に示すように、傾斜面３１、３１が水平面に沿って、カバープレート４の平坦な底面に密着するまで弾性体であるデバイス本体３が圧縮され、フック２１の下板部２１ａと上板部２１ｂの間に、圧縮されたデバイス本体３とカバープレート４が挟持される。

【0051】

一対のフック２１、２１の各下板部２１ａと上板部２１ｂの間に、圧縮されたデバイス本体３とカバープレート４を挟持する上記工程では、フック２１の下板部２１ａを係止溝９に挿入しながら、凹溝５ａの縁の上に配置されたカバープレート４の全体を下方へ押し込んでデバイス本体３を圧縮し、フック２１の上板部２１ｂの下面にデバイス本体３が圧縮することにより下降させたカバープレート４の平面の左縁４ａ若しくは右縁４ｂをフック２１の上板部２１ｂの下面に当接させてもよい。

【0052】

続いて、馬蹄形バネ金具２の一対のフック２１、２１の各下板部２１ａと上板部２１ｂの間に、圧縮されたデバイス本体３とカバープレート４の前方の一部を挟持した状態から、更に一対のフック２１、２１をデバイス本体３の左側面と右側面に沿って後方にスライドし、フック２１、２１の全体で、圧縮したデバイス本体３とカバープレート４の全体を挟持する図１に示す位置までスライドさせ、マイクロ流体デバイス１が組み立てられる。

【0053】

馬蹄形バネ金具２の一対のフック２１、２１を用いて一体に組み立てられたマイクロ流体デバイス１は、マイクロ流路５の開口をカバープレート４で覆う状態でデバイス本体３とカバープレート４が分離可能に一体化される。また、図９と図１１を比較して明らかなように、自由状態でデバイス本体３の傾斜面３１の最も高い位置にある凹溝５ａの縁で最も圧縮変位が大きく、カバープレート４との接触面積が小さいので、高い応力でカバープレート４の底面に弾性接触する。その結果、マイクロ流路５の上方の開口は、カバープレート４で隙間なく完全密閉される。

【0054】

本実施の形態によれば、デバイス本体３の傾斜面３１の最も高い位置となる凹溝５ａの縁において最大の圧縮応力を発生させ、カバープレート４に弾性接触させているが、凹溝５ａの縁の左右の外側は鉛直方向に十分な厚みで支持されているので、凹溝５ａの縁の圧縮変位を最大としても、マイクロ流路５の鉛直方向の内壁面が外側に撓むことがなく、マイクロ流路５の断面形状が変化したり、凹溝５ａの縁とカバープレート４の間に隙間が生じることがない。

【0055】

次に、このマイクロ流体デバイス１を用いて試料５０を分析等の用途で使用する方法について説明する。マイクロ流体デバイス１を使用する場合には、組み立てたマイクロ流体デバイス１の上下を逆転させて、図２に示す向きとし、注入孔６を通して貯留室８に貯留した試料５０をマイクロ流路５へ注入し、若しくは図示しないピペットを注入孔６へ差し込んで試料５０をマイクロ流路５へ注入する。

【0056】

マイクロ流路５の内壁面を形成するデバイス本体３は、酸素透過性の高いＰＤＭＳで形成されているので、生体細胞等の試料５０をマイクロ流路５内に注入することができ、ここでは培養する目的でｉＰＳ細胞５０をマイクロ流路５内に注入する。

【0057】

マイクロ流路５内に注入した試料５０は、排出孔７から吸引して取り出すこともできるが、吸引によって生体細胞などの試料５０の組織が破壊される恐れのある。本実施の形態では、排出孔７を用いずにマイクロ流路５から試料５０を取り出すもので、以下、ｉＰＳ細胞の試料５０を取り出す方法について説明する。マイクロ流路５内で所定時間培養したｉＰＳ細胞５０を取り出す際には、フック２１で圧縮させたデバイス本体３とカバープレート４を挟持している馬蹄形バネ金具２を前方に引き出し、デバイス本体３から取り外す。

【0058】

馬蹄形バネ金具２をデバイス本体３から取り外すことにより、一対のフック２１、２１で圧縮状態で拘束されていたデバイス本体３は、図７乃至図９に示す自由状態に復帰し、図８、図９に示すようにカバープレート４は、マイクロ流路５を覆う状態で凹溝５ａの縁の上に配置される。この状態で、カバープレート４の両側の左縁４ａ及び右縁４ｂと、傾斜面３１の左端部３１ａ及び右端部３１ｂとの間には一定の隙間が生じているので、試料５０に手が触れることなく、カバープレート４の両側をつまんでデバイス本体３から取り外すことができる。

【0059】

ここでマイクロ流路５内で培養される液状のｉＰＳ細胞５０は、ＰＤＭＳからなる疎水性の凹溝５ａの内壁面より親水性の硬質ガラスからなるカバープレート４の内面に沿って成長する。従って、マイクロ流路５内で培養したｉＰＳ細胞５０は、デバイス本体３から取り外したカバープレート４に付着させたままマイクロ流路５から取り出すことができる。

【0060】

また、培養したｉＰＳ細胞は、硬質ガラスのカバープレート４に付着させた状態で取り出すことができるので、その全体を詳しく観察したり、カバープレート４とともに切断して、ｉＰＳ細胞５０の切断面を観察できる。

【0061】

尚、硬質ガラスのカバープレート４側に試料５０が付着していない場合であっても、カバープレート４を取り除くことにより、開口する上方からマイクロ流路５に注入された試料５０を容易に取り出すことができる。

【0062】

次に、本発明の第２実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１０を、図１２を用いて説明する。第１実施の形態に係るマイクロ流体デバイス１が、マイクロ流路５を形成する凹溝５ａの縁を、傾斜面３１の一端の最も上方の位置（高い位置）としているのに対し、マイクロ流体デバイス１０は、デバイス本体３の平面（表面）に傾斜面３１を形成せず、凹溝５ａを平面から上方に突出するリブ１１の内側に形成し、リブ１１の上端をデバイス本体３の凹溝５ａの縁とし、その他の構成は、第１実施の形態にかかる構成と同一若しくは同様に作用する構成であるので、これらの第１実施の形態に共通する構成には同一番号を用いてその詳細な説明を省略する。

【0063】

このマイクロ流体デバイス１０は、デバイス本体３の平面上に、マイクロ流路５を形成する凹溝５ａと凹溝５ａの両端の注入孔５と排出孔７の全体を囲うリブ１１がＰＤＭＳで一体に形成されている。従って、カバープレート４は、図１２（ａ）に示すように、デバイス本体３の平面上のリブ１１の上端に乗せて配置され、リブ１１の左右の外側には、デバイス本体３の平面とカバープレート４の間に隙間１２が生じている。

【0064】

図示しない一対のフック２１、２１の互いに平行な下板部２１ａと上板部２１ｂ間の間隔は、デバイス本体３の係止溝９の内頂面からリブ１１上に配置されるカバープレート４の平面の左縁４ａ若しくは右縁４ｂまでの鉛直方向の長さより短い長さとなっている。従って、蹄形バネ金具２の一対のフック２１、２１の各下板部２１ａと上板部２１ｂ間で、デバイス本体３とカバープレート４を挟持すると、リブ１１が鉛直方向に圧縮され、マイクロ流路５の開口縁にリブ１１がカバープレート４に弾性接触して密着する。

【0065】

マイクロ流体デバイス１０は、リブ１１が圧縮されたデバイス本体３とカバープレート４をフック２１で挟持した状態で、蹄形バネ金具２を係止溝９に沿って図１に示す位置までスライドして組み立てられる。組み立てられたマイクロ流体デバイス１０は、マイクロ流路５の開口をカバープレート４が覆う状態でデバイス本体３とカバープレート４が分離可能な状態で一体化され、また、図１２（ｂ）に示すように、リブ１１が圧縮されてカバープレート４の底面に弾性接触し、マイクロ流路５の上方の開口が、カバープレート４で隙間なく密閉される。

【0066】

上述の各実施の形態において、マイクロ流路５を形成する凹溝５ａの溝幅が１００μｍ以下の微小幅である場合には、フォトリソグラフィー技術によるレジストエッチングあるいは電鋳工法により形成した金型を用いてデバイス本体３を成形してもよい。

【0067】

また、上述の各実施の形態では、カバープレートを硬質ガラスで形成しているが、デバイス本体３を形成するＰＤＭＳに比べて十分に硬質な材料であれば、透明アクリル板などの硬質樹脂で形成してもよく、更に、カバープレートは必ずしも透明である必要はない。

【0068】

また、デバイス本体３を圧縮する加圧部材は、デバイス本体３を圧縮させてカバープレートに弾性接触する状態で両者が一体化されるものであれば、上記金属弾性材料で形成された馬蹄形バネ金具２に限らず、種々の材料や形状で形成できる。

【0069】

また、上述の各実施の形態では、デバイス本体３に排出孔７や貯留室８が形成されているが、必ずしも形成しなくてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0070】

基体と基体を覆うカバープレートとの間にマイクロ流路が形成されるマイクロ流体デバイスに適している。

【符号の説明】

【0071】

１、１０ マイクロ流体デバイス
２ 馬蹄形バネ金具（加圧部材）
２１ フック（加圧部材）
３ デバイス本体（基体）
３１ 傾斜面
４ カバープレート
５ マイクロ流路
５０ 試料

【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】