微通道阵列及其制造方法、和使用其的血液测定方法

专利名称：微通道阵列及其制造方法、和使用其的血液测定方法
技术领域：
本发明涉及微通道阵列及其制造方法、及使用该微通道阵列的血液 测定方法。
背景技术：
随社会的发展，对于医疗、健康的价值观，已由小范围的基本健康 演变为对"富裕而健康的生活"的追求。个人意识也因医疗费用的增加、 预防的负担低于治疗、健康与疾病边缘的人口增加等背景，关注方向可 称作已由治疗医学逐渐转向预防医学。为此，医疗领域尤以在临床检验领域，可方便患者例如在手术室、 病床、或在家等的、更迅速进行检验、诊断的无拘束检查系统，所需血 液等样本更为少量的无侵袭或低侵袭性检查系统受到期待。作为血液中有形成分的红血球、白血球、血小板的功能的测定、评 价对健康管理、疾病的治疗和诊断极为重要。因此，以往，为测定红血球变形能力， 一直检验血液通过核微孔滤膜(Nuclepore filter)、镍网 滤器等具有微孔的膜的能力。另外，血小板凝集能力的测定以测定血小 板混悬液的浊度随凝集的变化而进行。白血球活性度的测定，是以针对 白血球活性的若干侧面，采用Boyden小室法(又称滤膜小室法)、粒 子吞噬试验、化学发光测定方法等进行。该白血球活性度在感染症、免 疫疗法、免疫抑制疗法等中尤为重要。但是，上述测定方法均存在效率差、重现性低、定量性低等问题， 无法成为与其重要度相应的有效测定方法。并且，以往的血小板凝集能 力测定方法，其样品调制费事、灵敏度不足。再者，以往的血小板凝集能力测定方法，因计测时孔或沟被血液样 品的有形成分所阻塞，故欠缺可靠性。因而，结果使之在生理学、诊断 学上的价值降低。在此，为解决上述问题，提出了利用半导体微细加工技术制造血液 滤器的技术(专利文献1 )。该技术是以照相平板印刷术在硅基板(第1 基板10)上进行布图设计，以湿式或干式蚀刻法在硅基板上形成沟，在 形成沟的面上以平板结合第2基板，由此形成血液流路的方法。通过该 技术，可根据目的来设计微细流路的流路宽与流路深之比、间隔等。 专利文献1:日本专利第2685544号发明内容发明要解决的技术问题血液大致可分为血球(有形)成分和血浆(液体)成分，血球成分 的比率约为40~45%。血浆成分约为55~60°/Q。血球成分中，红血球约 占96%,白血球和血小玲反约占4%。就大小而言，红血球直径约7~8)im， 白血球约12~14fim,血小板约3pm。通过应用上述专利文献1记载的 半导体微细加工技术，在硅基板上形成分别适合红血球、白血球或血小 板的各种形状、大小的微细的沟，在所加工的基板上接合叠置的平板， 由此可以配设微细的流路。但是，实际上必须在孩i细流路前后，形成更 深的流路、空间。这是因为，在3~ 14pm左右宽度、深度的微细流路中， 由于表面粘性所致的阻力形成了血液极难以流动的形状的缘故。微量血 液样品因千燥而不能再现生物体内的状态，同时，因血栓导致微细流路阻塞。为在孩￡细流3各前后形成更深的流^各、空间，必须在孩i细流^各前后形 成更大的流路或凹部。即，必须在深度方向设置多级结构。为此，必须 进行2次以上使用对准的照相平板印刷术和蚀刻。另外，为再现生物体模型的流动，必须在一基板上成形为具有从成 为干血管的宽流路至成为支流的枝流路、以及成为毛细血管的微细流路 的沟。为使之实现，必须反复进行使用对准的照相平板印刷术和蚀刻。 但是，不仅由于成本问题、也因制造上的限制，实现再现上述生物体模 型的流动极为困难。予以说明，上述中，虽然说明了在将微通道阵列用于血液测定时存 在的问题，但其实并不局限于此，在将其应用于其它测定时也会有同样 问题产生。本发明正是鉴于上述问题而开发的，其目的在于提供可通过简便方 法具有更复杂的流路的卩效通道阵列及其制造方法、及使用它的血液测定 方法。
解决技术问题的方法本发明人等经过反复深入研究，结果发现，按下述实施方式可达成 本发明的目的。本发明的微通道阵列是由第1基板与第2基板密合或接合而形成 的，表面具备液体流入口和液体流出口 、内部具有自上述液体流入口连 通上述液体流出口的内部空间结构的微通道阵列，其中，上述内部空间结构具备连通上述液体流入口的至少一上游侧流路；连通上述液体流 出口，与上述上游侧流路保有间隙且与之相向的至少一下游侧流;洛；及 连通上述上游侧流路和上述下游侧流路、乂人流路的截面中心部至该流^各 的侧壁部的最短距离比上述上游侧流路和上述下游侧流路小的微细流 路；使上述第1基板与上述第2基板密合或接合的各面上分别设有用以 形成上述上游侧流^各和上述下游侧流路的沟部，在上述第2基板中，在 使上述第l基板与上述第2基板密合或接合的面一侧设有用以形成上述 孩i细流^各的沟部。根据本发明第1实施方式的微通道阵列，分别对第l基板和第2基 板实施樣i细加工，由此可以提供更复杂的流路。本发明微通道阵列的制造方法，通过在基板上通过抗蚀剂形成图案 的工序，以形成于上述基板上的上述抗蚀图案将金属附着、形成金属构 造体的工序，及以上述金属构造体为模具形成成型体的工序，分别形成 第1基板和第2基板，并将上述第1基板和上述第2基板密合或接合。根据本发明微通道阵列的制造方法，分别在第l基板和第2基板上 实施微细加工，将它们密合或接合，由此可提供比仅在一块基板上实施 微细加工时更复杂的流路。另外，又因删除或消减了对准的工序，故还 能降低成本。阵列的血液测定方法，其特征在于，使至少含有血液样品的样品自孩i通 道阵列的液体流入口 ，在设置于上述微通道阵列内的内部空间结构的微 细流路中流动，测定通过该孩i细流^各的上述血液的各血液成分的状态， 由该测定求出上述血液的各血液成分的流动特性或活性度。阵列的血液测定方法，其特征在于，通过设定设置于上述微通道阵列内 的微细流路的流入口与流出口之间的生理活性物质的浓度差，介由上述
微细流路引起白血球移动，然后测定上述微细流路的流入口 、流出口、 或上述微细流路中的白血球组分的数量增减，或白血球所致的流路的阻 塞状况，由此求出白血球组分的游走能力、粘着能力。本发明第3实施方式的血液测定方法是使用上述实施方式的微通道 阵列的血液测定方法，其特征在于，通过发光或采用荧光物质使上述血 液的各血球细胞或液体成分的任一种发色，使至少含有血液样品的样品 自上述微通道阵列的液体流入口在设置于上述微通道阵列内的内部空间结构的孩i细流^各中流动，测定流通于该孩史细流路的上述血液的各血液 成分的光强度，由该光强度值求出该所测定的血液成分的活性度。本发明第4实施方式的血液测定方法是使用上述实施方式的微通道 阵列的血液测定方法，其特征在于，在上述;f殷通道阵列的内部空间结构 的壁面的至少一部分堆积金等薄膜，使至少含有血液样品的样品自微通 道阵列的液体流入口在设置于上述微通道阵列内的内部空间结构的微 纟田流路中流动,通过由表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance ) 现象产生的反射光强度变化，测定通过该微细流路前后时的介电常数变 化，由该测定值求出血球成分的活性度。本发明第5实施方式的血液测定方法是使用上述实施方式的微通道 阵列的血液测定方法，其特征在于，在上述微通道阵列的内部空间结构 的任一壁面上配置可检测由超声波产生的微弱频率变化幅度的传感 器，使至少含有血液样品的样品自上述微通道阵列的液体流入口在设置 于上述孩i通道阵列内的内部空间结构的孩i细流3各中流动，测定通过该农吏 细流路前后时的频率变化，由该测定值求出血球成分的活性度。本发明第6实施方式的血液测定方法是使用上述实施方式的微通道 阵列的血液测定方法，其特征在于，在上述微通道阵列的内部空间结构 的任一壁面上配置FET传感器，使至少含有血液样品的样品自上述孩i通 道阵列的液体流入口在设置于上述微通道阵列内的内部空间结构的微 细流路中流动，测定通过该微细流路前后时的微弱电位移量，由该测定 值求出血球成分的活性度。阵列的血液测定方法， 其特征在于，在上述微通道阵U的内^空间结构 的任一壁面上配置电极，并使试剂固定， -使至少含有血液样品的样品自 上述微通道阵列的液体流入口在上述微细流路中流动，以使上述血液样
品和上述试剂混合，测定其化学变化后的微弱电位移量，由此求出生化 数据。阵列的血液测定方法，其特征在于，在上述微通道阵列的内部空间结构 的壁面的至少一部分上使试剂固定，使至少含有血液样品的样品自上述 樣么通道阵列的液体流入口在上述樣史细流路中流动，以 -使上述血液样品和 上述试剂混合，然后向上述微通道阵列照射光，测定照射光前后的变化 量，由此求出生化数据。才艮据本发明的血液测定方法，通过求出流过孩i细流^各的血液成分的 流动特性、活性度，可以推测出血液在生物体内的农i循环系统的流动， 于是，由其流动、阻塞状态即可预则生活习惯病的发病，从而进行生活 指导。发明效果根据本发明，具有以下优良效杲，即，能够提供可由简便方法获得 更复杂流路的微通道阵列、其制造方法、及使用它的血液测定方法。


图1A是本实施方式的微通道阵列的立体图。 图1B是图1A的局部放大立体图。图2A是本实施方式(实施例)的微通道阵列的第1基板的俯视图。 图2B是图2A的沿IIB-IIB'切断的剖视图。图3A是本实施方式(实施例)的微通道阵列的第2基板的俯视图。图3B是图3A的沿niB-IIIB，切断的剖视图。图4A是本实施方式的微通道阵列的制造工序说明图。图4B是本实施方式的微通道阵列的制造工序说明图。图4C是本实施方式的微通道阵列的制造工序说明图。图4D是本实施方式的微通道阵列的制造工序说明图。图4E是本实施方式的微通道阵列的制造工序说明图。图4F是本实施方式的微通道阵列的制造工序说明图。图4G是本实施方式的微通道阵列的制造工序说明图。图4H是本实施方式的微通道阵列的制造工序说明图。
图5A是本实施例的微通道阵列B的第1基板的俯视图。图5B是图5A的沿VB-VB'切断的剖视图。图6是本实施例的微通道阵列C的第1基板的俯视图。图7是本实施例的微通道阵列C的第2基板的俯视图。图8A是本实施例的微通道阵列D的第2基板的俯;f见图。图8B是图8A的沿V1I旧-预B，切断的剖视图。图9是血液测定试验中通过微细流路的流动图像。图IOA是比较例的微通道阵列X的第1基板的俯视图。图IOB是图IOA的沿XB-XB'切断的剖视图。符号说明 1液体流入口 2液体流出口 3流入口侧空间 4流出口侧空间 5上游侧流^各 6下游侧流3各 7孩i细流路 10第1基板 11堤部13流入口侧第1空间 14流出口侧第1空间 15上游侧第1沟群 16下游侧第1沟群 18第1对位部 19第2对位部 20第2基板 23流入口侧第2凹部 24流出口侧第2凹部 25上游侧第2沟群 26下游侧第2沟群 27微细沟群 28第3对位部 29第4对位部 31基板 32第1抗蚀层 33掩模A 34第2抗蚀层 35掩模B 36抗蚀图案 37导电性膜 38金属构造体 39树脂制板 100微通道阵列具体实施方式
以下对采用本发明实施方式的一个例子进行说明。予以说明，只要 合乎本发明的宗旨，其它实施方式也应在本发明范畴内。 [微通道阵列]图1A是本实施方式的微通道阵列的立体图，图1B是本实施方式的 微通道阵列的局部放大立体图。本实施方式的微通道阵列100如图1A 所示，具备第1基板10、第2基板20、液体流入口 1、液体流出口 2。 又如图1B所示，其内部具备作为内部空间结构的流入口侧空间3、流出 口侧空间4、上游侧流路5、下游侧流3各6、；微细流3各7。这些内部空间 结构具有连通液体流路口 1至液体流出口 2的结构。在图1B中，为便 于说明，省略了后述的对位部的图示。微通道阵列100是由第1基板10和第2基板20各以主面相互密合 或接合而构成一体。第1基板10和第2基板20的材质没有特殊限制， 可用例如玻璃基板、硅基板、由树脂构成的基板。优选为由树脂构成的 基板，理由如后所述。本实施方式中，第1基板IO和第2基板20都是 采用由树脂构成的基板，且为长15mm、宽15mm、厚lmm的基板。液体流入口 1和液体流出口 2设在第2基板20的表面上。在本实 施方式中，液体流入口 1设在第2基板20的一边附近，液体流出口 2 设在与设有液体流入口 1的一边附近相反的另一边附近。液体流入口 1
是用于注入血液样品等的入口部。在本实施方式中，将液体流入口 l和液体流出口 2的外径设为1.6mm。流入口侧空间3以与液体流入口 1连通而构成，流出口侧空间4以 与、液体流出口 2连通而构成。上游侧流3各5和下游侧流3各6的形成为相 互平行且多条交替。并且，用于连通邻接的上游侧流路5和下游侧流路 6的;f鼓细流i 各7是在大致与上游侧流路5和下游侧流if各6垂直的方向上 由多条形成的。上游侧流^各5与流入口侧空间3的一侧面部连结，下游 侧流^各6与流出口侧空间4的一侧面部连结。由上述结构，血液;棒品等 自作为源头的液体流入口 1通过流入口侧空间3,通过上游侧流路5 、 ;微细流^各7、下游侧流^各6，进而通过流出口侧空间4， ^氐达液体流出口 2。微细流路7的作用是观察血液样品的流动、阻塞的状况等，对此详 述如后。接着，详细说明上述第1基板10和第2基板20的结构。图2A是 本实施方式的第1基板10的与第2基板20接合的面一侧的俯视图，图 2B是沿1IB-IIB，切断的剖视图。此外，图3A是本实施方式的第2基板 20的与第1基板IO接合的面一侧的俯视图，图3B是沿niB IIIB'切断的剖视图。第1基板10的与第2基板20相向一侧的面上设有如图2A所示的 沟部及凹部区。更具体地，设有流入口侧第1凹部13、流出口侧第1 凹部14、上游侧第1沟群15、下游侧第1沟群16、第1对位部18、第 2对位部19。这些凹部和沟部的深度都是一定的(在本实施方式中为 300pm)。从而，可实现缩短制造工序，降低成本。此处的"深度"是 指沿基板厚度方向上的长度。流入口侧第1凹部13形成于第1基板10的一边附近，流出口侧第 1凹部14形成于与形成有流入口侧第1凹部13的一边相反的另一边附 近。流入口侧第1凹部13是在与第2基板20接合或密合时，自液体流 入口 1注入的血液样品等最初通过的区域，形成了流入口侧空间3的一 部分。流出口侧第1凹部14是在与第2基板20接合或密合时，通过流 路等的血液等在即将抵达出口部即流出口前所通过的区域，形成了流出 口侧空间4的一部分。上游侧第1沟群15和下游侧第1沟群16各有3条，交替而相互平 行地形成。上游侧第1沟群15和下游侧第1沟群16的各流路宽度设为
300pm。在以下说明中，上游侧第1沟群15与下游侧第1沟群16之间 的间隙部分被称为堤部11。 3条上游侧第1沟群15在流入口侧第1凹 部13的与流出口侧第1凹部14相向一侧的一边一侧，与流入口侧第1 凹部13连接。同样地，3条下游侧第1沟群16在流出口侧第1凹部14 的与流入口侧第1凹部13相向 一侧的 一边一侧，与流入口侧第1凹部 14连接。上游侧第1沟群15是在与第2基板20接合或密合时形成的上 游侧流路5的一部分。下游侧第1沟群16是在与第2基板20接合或密 合时形成的下游侧流3各6的一部分。为使作为测定对象的样品顺畅流动，并防止样品因干燥而凝固或失 活等，上游侧流路5和下游侧流路6的流路宽度、流路深度，分别优选 为20~l,000nm的范围，更优选为30~ 500|Lim的范围。上游侧流3各5 和下游侧流路6的流路宽度与流路深度之比，4艮据作为测定对象的样品 的粘性，优选为1:10 ~ 10:1。第1对位部18、第2对位部19是用于与第2基板20对位的部位。 本实施方式中，在上游侧第1沟群15和下游侧第1沟群16的外侧，在 与它们平4于的方向上i殳有凹部状。其次，对第2基板20进行说明。第2基板20如图3A、 3B所示， 具备沟部和凹部区。具体地，具备液体流入口 1、液体流出口 2、流 入口侧第2凹部23、流出口侧第2凹部24、上游侧第2沟群25、下游 侧第2沟群26、微细沟群27、第3对位部28、第4对位部29。并且， 流入口侧第2凹部23、流出口侧第2凹部24、上游侧第2沟群25、下 游侧第2沟群26、微细沟群27的凹部或沟部的深度均设为5jim。由此， 可实现缩短制造工序，降低成本。此外，第3对位部3和第4对位部设 成与上述第l对位部、第2对位部卡合的凸型图案。流入口侧第2凹部23的构成为当第1基板10与第2基板20相 向4妄合或密合时，可与流入口侧第1凹部13重叠。另外，流出口侧第2 凹部24的构成为当第1基板10与第2基板20相向接合或密合时， 可与流出口侧第1凹部14重叠。即，流入口侧第2凹部23形成于第2 基板20的一边附近，流出口侧第2凹部24形成于与形成有流入口侧第 2凹部23的一边相反的另一边附近。于是，当第1基板10与第2基板 20相向接合或密合时，由流入口侧第1凹部13和流入口侧第2凹部23 形成流入口侧空间3，并且，由流出口侧第1凹部13与流出口侧第2凹
部24形成流出口侧空间4。液体流入口 l和液体流出口 2如图3B所示，具备自第2基板20的 与第1基板10相向面的相反一侧的面，分别连通至流入口侧第2凹部 23的底面及流出口侧第2凹部24的底面的贯通孔。在本实施方式中， 将贯通孔的直径_没为1.6mm。上游侧第2沟群25的构成为当第1基板10与第2基板20相向 接合或密合时，可与上游侧第1沟群15所对应的位置相重叠。即，3条 平4亍流路在流入口侧第2凹部23的与流出口侧第2凹部24相向一侧的 一边一侧，与流入口侧第2凹部23连^矣。另一方面，下游侧第2沟群 26的构成为当第1基板10与第2基板20相向接合或者密合时，可与 下游侧第1沟群16所对应的位置相重叠。3条平4亍线流3各在流出口侧第 2凹部24的与流入口侧第2凹部24相向 一侧的 一边一侧，与流入口侧 第2凹部24连接。微细沟群27配设在上游侧第2沟群25与下游侧第2沟群26的间 隙之间以使它们连通。微细沟的宽度在本实施方式中设为6pm。微细沟 群27通过使第1基板10与第2基板20密合或接合，形成与第1基板 10的堤部11相向的微细流路7。微细流路7设置在与上游侧第2沟群 25和下游侧第2沟群26大致垂直的方向上。由此，可使自上游侧流路 流入的血液样品流过更多的微细流路，测定者可以从孩i细流路的总体状 态来掌握血液样品的流动、阻塞状态等。因此，可以作出更正确的血液 测定。不过纟敖细流3各7的方向并不限定于相对上游侧流^各5大致垂直的 状态，也可以根据使用目的、用途而倾斜于该垂直方向者。隔开相邻微 细沟群27之间的隔壁的长度可予适当变更。由此可以适当改变微细流 路7的流路长度一般认为，在受试者抽血时，即便在添加有作为抗凝血剂的肝素等 的体系中，血液样品也会因接触材料、空气而凝集。当微细沟群27的 数量少时，即，当微细流路7的数量少时，发现因血液测定前的凝血块 引起阻塞的部分的微细的微细凝集块，导致有误诊的可能。因此，从进 行更准确的诊断的观点出发，优选微细沟群27的数量越多越好。第3对位部28、第4对位部29由凸型图案形成，当第1基板10与 第2基板20对置时，第3对位部28、第4对位部29分别设置在与设于 第1基板10的第1对位部l8、第2对位部19相向的位置。即，在上游
侧第2沟群25和下游侧第2沟群26的外侧区域，以与上游侧第2沟群 25和下游侧第2沟群26平行的方式设置。凸型图案的高度设为250nm。 通过这些凸型图案与第l对位部18和第2对位部19的凹型图案进行对位。上述第1基板IO和第2基板20,以使第1对位部18与第3对位部 28重叠，使第2对位部19与第4对位部29重合的方式，进行定位而密 合或4矣合。由此，流入口侧第1凹部13与流入口侧第2凹部23重叠而 形成流入口侧空间3。另外，流出口侧第1凹部14与流出口侧第2凹部 24重叠而形成流出口侧空间4。进而，上游侧第1沟群15与上游侧第2 沟群25重叠， 一体化形成上游侧流路5,下游侧第1沟群16与下游侧 第2沟群26重叠， 一体化形成下游侧流路6。另外，通过使将形成于第 1基板10的上游侧第1沟群15和下游侧第1沟群16隔开的堤部11, 与形成于第2基板20的微细沟群27对置，形成微细流路7。微细流路7的流路宽度、流路深度根据作为测定对象的样品例如血 液样品的血球成分，分别优选选自1 5(Vm的范围，更优选选自1~ 20pm的范围。微细流路7的流路宽度、流路深度之比例如根据作为对 象的血球成分的形状、变形能力，优选选自1:10~ 10:1的范围。根据上述构成，微通道阵列100具备连通有流入口侧空间3、上游 侧流路5、孩i细流路7、下游侧流路6的内部空间结构。用于微通道阵列100的第1基板和第2基板的材质，如上所述没有 特殊限制，但从材料成本、表面处理的效率出发，优选为树脂材料。另 外，例如通过化学发光、荧光来观察血液细胞时，例如使用荧光显微镜 观察时，优选透明性优良的树脂材料。树脂材料没有特殊限制，例如可 举出丙烯酸系树脂、聚乳酸、聚乙醇酸、苯乙烯系树脂、丙烯酸-苯乙烯 系共聚树脂(MS树脂)、聚碳酸酯系树脂、聚对苯二曱酸乙二醇酯等 聚酯系树脂、聚乙烯醇系树脂、乙烯-乙烯醇系共聚树脂、苯乙烯系弹性 体等热塑性弹性体、氯乙烯系树脂、聚二曱基硅氧烷等有机硅树脂、乙 酸乙烯酯系树脂(商品名EXCEVAL)、聚乙烯醇缩丁醛系树脂等。这些树脂根据需要可含有润滑剂、光稳定剂、热稳定剂、防雾剂、 颜料、阻燃剂、抗静电剂、脱模剂、防粘连剂、紫外线吸收剂、抗氧化 剂等的1种或2种以上。在血液测定中使用微通道阵列时，在采用光学系的检测方法等时，
基板使用透明基板。例如，在进行使用CCD照相机等的实态观察时，第1基板10、第2基板20的任一个或两者为透明基板。在反射光观察 中，以光学系侧的基板为透明板，以相反侧的基板为不透明均可。为得 到不透明的基板，可举出在材料选择阶段选择不透明品的方法，或在透 明基板的表面或背面例如以蒸镀法堆积铝等的无机膜的方法。作为规定 了透明性的光学物性，优选对于厚度lmm的板，总透光率为80%以上， 浊度值为10%以下。另外，当采用光学系的检测方式时，根据所使用的 光的波长，优选例如使用未添加紫外线吸收剂的材料、使用分子结构内 不具有环结构的材料等，来进行适当选择。微通道阵列优选为与所接触的生理盐水、血液样品、试剂等水系液 体的润湿性的差小。这是因为润湿性的差大时，则水系液体不能在流路 流动的可能性提高的缘故。另外，在进行血液测定前，例如，即便用生 理盐水将流路内充满，往往会混入气泡，作为对象的血球成分的流通时 间的计测值可能得不到重现性。另外，细胞一般具有易于固定在疏水表 面的性质，因此有可能血球细胞中的血球成分附着在流路上而造成无法 流动等的障碍。使用微通道阵列进行血液测定时，为抑制作为凝血因子的血小板活 化，为抑制材料表面的附着， 一般已知有緩慢释放作为抗血小板附着药 剂的肝素的材料、固定作为酶的尿激酶的材料、具有亲水性表面的材 料、具有微相分离结构的材料。其中，作为满足成本及性能要求的材料， 优选使用具有亲水性表面的材料。在以聚曱基丙烯酸曱酯为代表的一般使用的热塑性树脂中，通常因 对水的接触角较大(例如，聚曱基丙烯酸甲酯树脂约68°、聚碳酸酯树 脂约70°,聚苯乙烯树脂约84。)，故必须缩小对水的接触角。使它们的 塑料表面的润湿性改性的技术如后所述。在血液测定中，微通道阵列表 面对水的接触角优选为0.5。以上60。以下，更优选为1。以上50。以下。当 处于该范围以外时，血液样品难以导入纟鼓细的沟，产生血^求细胞附着所 致的凝集块，从而无法得到血球细胞的通过时间测定等的稳定数据，故 优选为具有上述范围内的接触角。微通道阵列使用树脂制品时，与在人工透析、血浆交换等血液净化 治疗中使用的血液回路等的热塑性树脂同样地，具有可焚化处理感染性 废弃物能的优点。另一方面，当使用经蚀刻法制作的硅制板时，是由无
机材料构成而不能进行焚化处理。为进行产业用废弃物的掩埋处理，必 须作灭菌处理，故成本变高。另外，近年来对环境问题意识高涨的适应 性低。针对微通道阵列随将来的抛弃化而废弃量增大，可釆取焚化处理的 策略，用于叠置的基板因也是树脂制，故无需作分别处理，可予以一概 焚化。进而通过使用不含卣素的聚曱基丙烯酸曱酯等热塑性树脂，可避 免产生有害物质二恶英，通过采用一般焚化废弃物所使用的通常温度的 焚化炉，可容易地焚化，并可再利用作热资源。根据本实施方式的微通道阵列，第1基板10和第2基板20皆经微 细加工，通过将各自基板的孩i细加工面密合或接合而形成内部空间结 构，可经简便方法提供具有更微细的空间结构的微通道阵列。在血液测定中4吏用孩i通道阵列时，将血液导入樣史细流路，实际上为 使该血液流动，必须在该流路前后形成流^各深度大的流路。如上述专利 文献1所述，在两基板中的任一个上，在设于微细沟及其前后的深度大 的上游侧流路和下游侧流路成形时，除了实施用于确保位置关系的对准 之外，还需进行2次的蚀刻工序。因此制造工序复杂、加工费也高。根 据本实施方式，第1基板10和第2基板20分别由加工深度一定的凹部 和沟部构成。因此，对各基板进行一次的光蚀刻工序即可。并且，也无 需进行用于确保微细沟与上游侧沟群和下游侧沟群等的位置关系的对 准。因此，在加工成本方面有利。予以说明，虽然在上述微通道阵列100中，对第1基板10和第2 基板20的各自凹部、沟部的深度为一定的例子进行了说明，但并不局 限于上述例子，也可以将第1基板10和/或第2基板20的凹部、沟部的 深度各自独立地设定成多级结构。另外，在第2基板20的微细流路7 的前后也可以具备阶差结构。根据微细流路的流路宽度、流路长度，使血液样品自可称作源头干 血管的上游侧流路5在可称作毛细血管的微细流路7流动时，通过使血 液样品在极端细的流路中流动，即使是例如可称作正常的平均的受试者 的血液样品，也有活化血小板、造成微细流路阻塞的可能。因此，可能 无法进行准确诊断。通过如上所述的使各种流路成为多级结构，即可避 免此类问题。即，可更有效地消除血液样品导入到孩i细流路时的不良状 况，例如，在健康受试者的血液样品中，再现顺畅的孩吏细流路的流动状
态，对于有任何所见的受试者的血液样品，再现相应其产生因素的阻塞 状态，由此可进行正确的诊断、进行生活习惯指导。例如，第i基板io的流路深度可设为300|um、 100|iim、 30pm的三级结构。通过实施微细加工使第1基板10和第2基板20 二者具有多级结 构，可实现也被称为再现更复杂的生物体模型的微循环模型的毛细血管 的微通道。通过在基板两面实施造形，可实现从以往的加工技术及成本 方面来看不现实的复杂结构，可期待高精度的诊断成为可能。另外，虽然在上述微通道阵列100中，对微细流路的截面形状为大 致四边形的例子进行了说明，但并不局限于这些例子，可作适当地变 更。例如，可以作成使沟的侧壁部沿深度方向倾斜(锥形)的形状。通 过将沟的侧壁部制成沿深度方向倾斜的形状，使血液样品向微细流路的 导入变得顺畅，例如，对于正常的受试者，不会发生血小板向微细流路 的粘着，对于有任何所见的受试者，则会发现微细流路的附着、阻塞， 从而可作出准确的诊断。另外，在对变形通过微细流路的血球细胞的速 度、个数、变形能力等的测定中，可明确检体之间的差异。另外，在上述微通道阵列100中，虽然微细流路7的流路宽度、流路深度、流路长度皆是一定，但并不限定于此，可予适当变更。通过将 微细流路7的流路宽度、流路深度、和/或流路长度进行多种配置，即可 变更实施在血液样品的剪切应力。然后，在测定微细流路的流入口 、流 出口的血球细胞数的增减，血液各成分所致的孩i细沟的阻塞状况，或血 液通过时间，以求出血液成分的流动特性或活性度的血液测定方法中，可获得更多的信息，详情如后所述。另外，虽然在上述微通道阵列100中，在第2基板20侧设置了血 液样品等的液体流入口 l和液体流出口2，但并不限定于此，也可设在 第1基板10侧。另外，虽然说明了液体流入口、液体流出口分别为一 个的例子，但并不限定于此，也可以各自独立有多个。另外，在上述微 通道阵列100中也可以配备多个测定部(液体流入口、液体流出口、连 通它们的内部空间结构)。并且也可以不i殳定流入口侧空间3而构成为 液体流入口 1与上游侧流路直接连接。对于流出口侧空间4也是同样。 此时，例如也可以通过^U殳定上游侧流絲^t量的液体流入口 ，利用液体 注入控制装置等将特定量注入。另外，基板的大小、厚度等不必与第1基板IO和第2基板20相同，
可进行适当变更。凹部的形状、沟部的形状、尺寸等不限定于上述例时， 可随目的适当变更。上述中，以用于血液测定的情况为例进行了说明，但并不限定于 此，也可适用于其它用途(例如为用于获得与细胞有关的知识的测定)。[微通道阵列的制造方法]下面说明本实施方式的微通道阵列的制造方法。对于微通道阵列的 材质为由树脂构成的情况进行说明。予以说明，使用Si基板时，根据上 述专利文献l的记载，可制造第l基板、第2基板的沟部、凹部等。当然，也可以组合材质不同的第1基板和第2基板。本实施方式的微通道阵列通过在基板上通过抗蚀剂形成图案的工 序、以形成于基板上的上述抗蚀图案将金属附着并形成金属构造体的工 序，及将上述金属构造体作为模具形成成型体的工序，分别形成第l基板和第2基板，将第1基板和第2基板密合或接合而制造。以下说明在深度方向有2级结构(上游侧流路等)的微通道阵列用 基板的制造方法。实施以下工序(i) 基板上第1抗蚀层的形成(ii) 基板与掩模A的对位(iii) 使用掩模A的第l抗蚀层的曝光(iv) 第1抗蚀层的热处理(v) 第1抗蚀层上第2抗蚀层的形成(vi) 基板与掩模B的对位(vii) 使用掩模B的第2抗蚀层的曝光(viii) 第2抗蚀层的热处理(ix) 抗蚀层的显影形成所期望的抗蚀图案。再根据所形成的抗蚀图案，在基板上以镀 敷堆积金属构造体。以该金属构造体为模具，形成树脂成型品，由此来 制造微通道阵列。对抗蚀图案形成处理进行更详细地说明。首先在基板上，例如为获 得深度lOpm的微小沟及深50|iim的流路时，依次形成第1抗蚀层(厚 度50jim)、第2抗蚀层(厚度l(^m)，在各层进行曝光或曝光、热处 理。在显影工序中，最初得到作为第2抗蚀层的深10pm的图案，其次 得到第1抗蚀层的深50pm的图案。在得到深50pm的图案时，为了不 使作为第2抗蚀层的深10pm的图案在显影液中溶解或变形，需控制各 层在显影液的溶解度。当利用旋转涂布方式形成抗蚀层时，通过调整第 2抗蚀层的焙烧(溶剂的干燥)时间，可显现耐碱性。作为使用光分解型的正型抗蚀剂，显现耐碱性的方法之一，可举出 延长焙烧时间(溶剂的干燥时间)，使抗蚀剂固化的方法。通常，蚀刻 时，可根据膜厚、稀释剂等溶剂浓度及灵敏度来设定焙烧时间。通过延 长该时间可具有耐石咸性。另外，当第1抗蚀层的焙烧过度进行时，则抗蚀剂极度固化，在此 后的显影中使被光照射的部分溶解而形成图案变得困难，因此，优选缩 短焙烧时间等来进行适当选择。用于焙烧的装置只要能干燥溶剂就没有 特殊限定，可举出烘箱、热板、热风干燥机等。与化学放大型的负型抗蚀剂相比，耐碱性的显现幅度受到限制，因 此所设定的抗蚀剂厚度优选为适合各层的5 ~ 20(Vm的范围，更优选为 10 ~ lOOium的范围。作为使用化学放大型的负型抗蚀剂而显现耐碱性的方法，除焙烧时 间的最优化以外，可举出将交联密度进行最优化。通常，负型抗蚀剂的 交联密度可根据曝光量来设定。对于化学放大系负型抗蚀剂的情况，可 根据曝光量及热处理时间来设定。通过延长该曝光量或热处理时间，可 显现耐碱性。对于化学放大型的负型抗蚀剂的情况，所设定的抗蚀剂厚 度优选为适合各层的5~50(^m的范围，更优选为10-300pm的范围。以下对于上述(i) ~ (ix)作更详细的说明。 (i)对基板31上的第1抗蚀层32的形成进行说明。图4A表示基 板31上形成有第1抗蚀层32的状态。首先，成型品形成工序得到的树 脂制微通道阵列的平面度由基板31上形成第1抗蚀层32的工序。即， 在基板31上形成第l抗蚀层32时的平面度由金属构造体、及微通道阵 列的平面度来反映。该平面度在使微通道阵列的第1基板10和第2基 板20密合或接合时极为重要，为保持高的平面度，宜采用最优条件。在基板31上形成第1抗蚀层32的方法无任何限制， 一般有旋转涂 布方式、浸渍方式、辊方式、千膜抗蚀剂贴合等。其中，旋转涂布方式 是在旋转中的玻璃基板上涂布抗蚀剂的方法、具有在直径超过300mm 的玻璃基板以高平面度涂布抗蚀剂的优点。因此，从可实现高平面度的 观点出发，优选采用旋转涂布方式。用作第1抗蚀层32的抗蚀剂有正型抗蚀剂、负型抗蚀剂2类。皆 可通过抗蚀剂的灵敏度、曝光条件来改变抗蚀剂造型的可能深度，因 此，例如使用UV曝光装置时，宜根据抗蚀剂厚度、灵敏度来选择曝光 时间、UV输出值。所用蚀刻为湿式蚀刻时，例如为了通过旋转涂布方 式得到指定的抗蚀剂厚度，有变更旋转涂布的旋转数的方法及调整粘度数来得到所期望的抗蚀剂厚度。调整粘i的方法，当抗蚀ii厚度大时或 涂布面积大时，有可能导致平面度下降，因此可以根据实际使用中的平 面度来调整粘度。例如，当采用旋转涂布的方式时，涂布l次的抗蚀层 的厚度，考虑到高平面度的保持，优选为10 ~ 50pm,更优选为20 ~ 50pm 的范围。在保持高平面度的基础上，为得到所期望的抗蚀层的厚度，可 通过形成多个抗蚀层来实现。(ii) 对基板31与掩模A33的对位进行说明。首先，为使第1抗蚀 层的图案与第2抗蚀层的图案的位置关系如所期望的设计，使用掩模 A33曝光时，必须作准确的对位。为作对位，可举出在基板31及掩模 A33的相同位置实施切削加工、以螺栓固定的方法，使用激光干涉计定 位的方法，在基板31及掩模A33的相同位置制作位置标记，以光学显 微镜进行对位的方法等。用光学显微镜进行对位的方法，例如使用照相 平板印刷术在基板上制作位置标记，在掩模A33上用激光绘图装置描绘 位置标记。在使用光学显微镜的手动操作中，从筒单获取的角度考虑， 在5pm以内的精度是有效的。(iii) 对使用掩模A33的第1抗蚀层32的曝光进行说明。在图4B 所示的工序中使用的掩模A33无任何限制，可举出乳剂掩模、铬掩模 等。在抗蚀图案的形成工序中，根据所用掩模A"来影响尺寸及精度。 而其尺寸及精度也反映在树脂成型品上。因此，为使微通道阵列的各尺 寸及精度达到指定的尺寸和精度，需要规定掩模A33的尺寸及精度。提 高掩模A33的精度的方法无任何限制，例如可举出将用于形成掩模A33 的图案的激光光源变更为更短的波长。但因设备费用昂贵，掩模A33的 制作费变高，微通道阵列宜根据实用上要求的精度作适当规定。掩模A33的材质从温度膨胀系数、UV透射吸收性能方面出发，优选为石英玻璃，但因其比较昂贵，优选根据实用上要求的精度适当规定
树脂成型品。为了得到如设计所期望的深度或高度不同的构造体、或第1抗蚀图案与第2抗蚀图案不同的构造体，用于第1抗蚀层32和第2抗 蚀层34的曝光的掩模的布图设计(透射/遮光部)必须确实，使用CAE 分析软件的模拟也是其解决方案之一。用于曝光的光源优选为设备费用低廉的紫外线或激光。同步辐射光 的曝光深度大，但该设备费用高昂，微通道阵列的价格实质上变高，工 业上不实用。由于曝光时间、曝光强度等曝光条件因第1抗蚀层32的 材质、厚度等而变化，优选为根据所得图案进行适当调节。尤其由于是 对流路宽度、深度、容器间隔及容器宽度(或直径)、深度等图案的尺 寸及精度有影响，因此曝光条件的调节很重要。又因抗蚀剂的种类而引 起焦点深度变化，例如使用UV曝光装置时，优选根据抗蚀剂厚度、灵 敏度选择曝光时间、UV输出值。(iv )对第1抗蚀层32的热处理进行说明。曝光后的热处理已知有， 用于校正抗蚀图案形状的所谓退火的热处理。在此，以化学交联为目 的，只在使用化学放大系负型蚀刻的情况下进行。化学放大系负型蚀刻 主要由2成分系或3成分系构成，通过曝光时的光，使例如化学结构末 端的环氧基开环，经热处理进行交联反应。对于热处理时间，是在例如 膜厚为100pm,设定温度为IO(TC的条件下，进行数分钟的交联反应。当第1抗蚀层32的热处理过度进行时，在以后的显影中，使未交 联部分溶解而形成图案变得困难。因此，所设定的抗蚀剂厚度不在 100|Lim以上时，优选缩短热处理时间，或只进行后面的第2抗蚀层34 的热处理等，进行适当选择。(v) 对在第1抗蚀层上的第2抗蚀层的形成进行说明。图4C表示 形成第2抗蚀层34的状态。该第2抗蚀层34可通过与如上述(i)说明 的第l抗蚀层32的形成相同的方法来形成。另外，通过旋转涂布方式， 使用正型抗蚀剂形成抗蚀层时，通过使焙烧时间为通常的1.5~2.0倍左 右，可显现耐碱性。由此，在第l抗蚀层32和第2抗蚀层34的显影结 束时，可以防止第2抗蚀层34的抗蚀图案的溶解或变形。(vi) 对基板31与掩模B35的对位进行说明。基板31与掩模B35 的对位根据与上述(ii)说明的基板31与掩模A33的对位方法同样的要 领来实施。(vii) 对使用掩模B35的第2抗蚀层34的曝光进行说明。使用掩
模B35的第2抗蚀层34的曝光根据与上述(iii)说明的使用掩模A33 的第1抗蚀层32的曝光方法同样的要领来实施。图4D表示第2抗蚀层 34的曝光状态。(viii) 对第2抗蚀层34的热处理进行说明。第2抗蚀层34的热处 理基本上与上述(iv)说明的第1抗蚀层32的热处理相同。第2抗蚀层 的热处理，是为了在其后的显影中获得第1抗蚀层32的图案时，不使 第2抗蚀层34的图案溶解或变形而进行的。通过热处理进行化学交联， 通过提高交联密度而显现耐碱性。用于显现耐碱性的热处理时间优选为 根据所蚀刻的厚度，在通常的1.1 2.0倍的范围内进行适当选择。(ix) 对抗蚀层32、 34的显影进行说明。图4E所示工序的显影优 选使用对应所采用的蚀刻的指定的显影液。显影时间、显影温度、显影 液浓度等的显影条件优选根据抗蚀剂厚度、图案形状进行适当调节。例 如，为得到必要的深度而过度延长显影时间时，导致变成大于指定的尺 寸，故优选设定适当的条件。作为提高成型品顶面或微细图案底部的平面精度的方法，例如可举 出变更涂布抗蚀剂所用的抗蚀剂种类(正型、负型)、利用玻璃表面的 平面性的方法，研磨金属构造体的表面的方法等。予以说明，为得到所期望的成型深度形成多个抗蚀层时，可同时对 多个抗蚀层进行曝光、显影处理，或也可以在形成一个抗蚀层及进行曝 光处理后，再进行抗蚀层的形成及曝光处理，同时进行2个抗蚀层的显 影处理。对金属构造体形成工序进行更详细地说明。金属构造体形成工序是 指，沿着由抗蚀图案形成工序得到的抗蚀图案堆积金属，通过沿着抗蚀 图案形成金属构造体的凹凸面，得到金属构造体的工序。如图4F所示，在该工序中先沿着抗蚀图案形成导电性膜37。该导 电性膜37的形成方法没有特殊限制，优选使用蒸镀、溅射等。用于导 电性膜37的导电性材料可举出金、银、柏、铜、铝等。如图4G所示，形成导电性膜37后，通过沿图案镀敷金属进行堆积 而形成金属构造体38。堆积金属的镀敷方法没有特殊限制，例如可举出 电镀、无电解电镀等。所用的金属没有特殊限制，可举出镍、镍-钴合金、 铜、金，从经济性、耐久性的观点出发优选使用镍。金属构造体38也 可根据其表面状态进行研磨。但是有可能污染会附着在成型物上，优选 为在研磨后实施超声波洗涤。另外，为改善金属构造体38的表面状态， 也可以用脱膜剂等进行表面处理。予以说明，金属构造体38在深度方 向的倾斜角度，为了无损树脂成型品的形状并获得高的收率，优选为 50°-90°,更优选为60°~87°。将经镀敷堆积的金属构造体38自抗蚀图案分离。为降低其制造成本，可将金属构造体38进行同族化。同族化是指 通过在所制造的金属构造体上进行电镀来进行复制的技术。在制造本发 明的微通道阵列时，制品只要是凸型图案，将主要的金属构造体制成凸 型图案，根据同族化来制造凹型图案的金属构造体，即可降低制造成 本。对成型品形成工序进行更详细地说明。成型品形成工序如图4H所 示，是以上述金属构造体38为模具，形成树脂成型品39的工序。树脂 成型品39的形成方法没有特殊限制，例如可举出注射成型、压制成型、 单体浇铸成型、溶剂浇铸成型、热压成型、由挤出成型的辊转印法等， 从生产性、模转印性的观点出发，优选使用注射成型。以选择指定尺寸 的金属构造体为模具，通过注射成型形成树脂成型品时，金属构造体的 形状能以高转印率再现在树脂成品上。确认转印率的方法可使用光学显 微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等。使用树脂作为第1基板IO和第2基板20的材料来制造微通道陈列 时，例如可采用使用被称为压模的原盘的注射成型法。使用压膜的注射 成型，如光介质的制造所示，是可兼顾精度及成本的优良方式。在上述专利文献l的结构中，必须在作为原盘的压膜上成形微细的 沟、深的流路，并在各自的图案上，根据其深度，设置脱模所需的倾斜 角度。预测将复杂的形状成形为压模时，不仅提高压模的制造成本，并 大量产生由注射成型的转印性不良、脱模时树脂发生溢料等所引起的不 合格品，难以实用化。另一方面，根据本实施方式的微通道阵列的制造方法，对第l基板 10和第2基板20两者实施微细加工，使该基板密合或接合而制造微通 道阵列，由此可分别在第1基板10、第2基板20上制作具有单纯形状 的图案的压模，进行注射成型，并且，可降低压模的制造成本，即便在 注射成型中，也可以在极力降低转印性不良、脱模时树脂发生溢料等不 良率的状态下进行生产，成为适于实用化的制造方法。
对将第1基板10的上游侧流路5、下游侧流路6和/或微细流路7 的流路深度方向的形状制成倾斜结构的制造方法进行说明。例如，当采 取使用被称为压模的原盘的注射成型法时，在制造压模的照相平板印刷 术工序中，例如通过使用光分解型正型抗蚀剂，即可形成倾斜角度。使 用正型抗蚀剂时，在显影工序中，例如，凸型图案上部比下部更多地暴 露于显影液，由此可容易地形成倾斜角度。在以硅为材料的半导体微细加工技术，存在硅基板的材料成本高、 因在每块基板上进行照相平板印刷术的加工费高、每块基板的微细流路 的尺寸精度产生不均等的问题。与此相比，在以选择了指定尺寸的金属 构造体38为模具，通过注射成型形成树脂成型品39时，可以高转印率 将金属构造体的形状再现在树脂成型品39上。通过使用通用的树脂材 料，可降低材料成本，是适于低成本化(产量化)的制造方法，在满足 高尺寸精度方面非常优良。确认转印率的方法可使用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM) 、 CCD照相机等进行。通过将已经具有产量实 绩的光介质品质管理技术也应用于树脂制微通道阵列，以数万个单位的 批次单位将各种尺寸数据、基板的平面性数据、内部滞留应力数据等基 于标准偏差值来进行掌握、管理。以金属构造体38为模具，例如通过注射成型形成树脂成型品39 时，由1个金属构造体38可得1万张~5万张、根据情况也可以得到20 万张的树脂成型品39，可大幅度消减金属构造体38的制作费。另外， 注射成型1轮所需时间短达5秒 30秒，在生产性方面极为有效。如果 使用注射成型1轮可同时成形为多个树脂成型品39的成型模具，则可 更加提高生产性。在上述成型法即便使用金属构造体38作为金属模具， 也可将金属构造体38设置在预先准备的金属模具内部。树脂成型品39的平面度的最小值，从工业上易于再现的观点出发， 优选为ljxm以上。树脂成型品的平面度的最大值，例如，从将树脂成型 品39与其它基板贴合或叠置使a时无障碍的观点出发优选为200pm以 下。树脂成型品相对于成型部的尺寸精度，从工业上易于再现的观点出 发优选为±0.5~ 10%的范围。相对于树脂成型品39的厚度的尺寸精度，从工业上易于再现的观 点出发优选为±0.5~ 10%的范围。树脂成型品39的厚度没有特殊规定，
但考虑到在注射成型中取出时的破损、处理时的破损、变形、应变，优选为0.2~ 10mm的范围。树脂成型品39的尺寸没有特殊规定，但当通 过照相平板印刷术形成抗蚀图案时，例如，以旋转涂布法形成抗蚀层 时，可根据用途从直径400mm的范围中进行适当选择。当微通道材料使用塑料材料时，如上所述可根据需要对塑料表面的 润湿性作改性。作为对塑料表面的润湿性进行改性的技术可大致分为化 学处理技术和物理处理技术。化学处理技术可举出药物处理、溶剂处 理、偶联剂处理、单体涂布、聚合物涂布、蒸汽处理、表面接枝化、电 化学处理、阳极氧化等。物理处理技术可举出紫外线照射处理、等离子 接触处理、等离子喷射处理、等离子聚合处理、离子束处理、机械处理 等。改性技术中，除了热塑性树脂表面的亲水化以外，例如有特征在于 实现粘合性的技术。因推定微通道陈列也有不宜保持大量微细沟的情 况，必须根据必要的接触角选择适当的改性技术，以下举例说明可适用 的改性法。化学处理技术可举出涂布有机、无机材料的方法。其为用浸涂法、 旋转涂布法等涂布有机材料中水溶液中的亲水性聚合物例如聚乙烯醇 POVAL等，经充分干燥后使用的方法。微通道阵列的疏水性高等时， 得不到均勻的涂布膜厚，有可能使改性效果不均匀，故往往需要选择涂 布材料。可涂布在疏水性表面的材料例如有日本油脂(抹)制的商品名 Lipidure-PMB (具有磷脂质极性基的MPC聚合物与丙烯酸丁脂的共聚 物)等。在无需大型装置，以较简单的工序获得改性效果，可期待低成本的 另一方面，有可能因超声波洗涤等而降低改性效果，因此，例如在涂布 与材料表面的亲和性优良的材料后，优选进行亲水性聚合物涂布等来提 高洗涤耐久性，或用于可任意处理的用途。化学处理技术可举出蒸汽处理，其中有真空蒸镀法。真空蒸镀法是 无机薄膜制作法之一，为在真空中将欲薄膜化的物质(10^Pa以下的压 力)加热、蒸发，将其蒸汽附着在适当的基板表面上的方法。其无需大 型装置，可以较低真空度作处理，可期待低成本化。物理处理技术可举出等离子处理，其中有溅射处理。溅射是指使低 压发光放电产生的正离子在电场中加速碰撞阴极，撞出阴极侧的物质而 堆积在阳极侧。溅射法中，可堆积的材料丰富，例如可以10nm 300nm 的厚度堆积Si02、 Si3N4等无机材料，材料表面即可亲水性化。即使反 复多次使用超声波洗涤等，仍可维持效果，得到重现性优良的测定结 果，从这方面来说是有用的。无溶出成分，也可应对生物工程用途等所 要求的细胞毒性。溅射法可使堆积膜厚度均匀，例如，堆积10nm 50nm 的Si02膜，即可兼顾透明性及亲水性。在微通道阵列中堆积无机膜时，微通道阵列所吸湿的水分在溅射中 释放，与无机膜的密合性可能降低，故溅射前必须进行充分地脱气。另 外，作为提高树脂表面与无机膜的密合性的方法，可举出将微通道阵列 表面用氩气等进行蚀刻处理，或者，将密合性优良的无机材料例如铬等 堆积后，堆积所期望的无机膜的方法。选择溅射法时，耐热温度必须为 5(TC ~ ll(TC左右，因此1 )选择具有耐热温度以上的玻璃化转变温度的 例如聚碳酸酯等，2)选择缩短溅射处理时间(减少膜厚)等的条件， 极为重要。物理处理技术可举出等离子处理，其中有插入作用。插入作用可通 过等离子使分子活化，聚合物表面生成的自由基再结合，新官能团被导 入到聚合物表面。通过该官能团的导入，可制成具有新颖性质的聚合物 表面。物理处理技术可举出等离子处理，其中有等离子聚合处理。其为如 下的技术使作为高分子材料的原料的有机材料气化以气相输送，通过;月;成膜在基板上。等离子聚合法，因将原料分S气化后使用，故不需 要会成为杂质的溶剂，膜厚的控制也容易。也因无残余单体存在，故也 可应对生物工程用途等所要求的细胞毒性。等离子聚合处理，相对于通 过等离子中的电子碰撞激发使有机材料活化而引起聚合反应，由热引起 聚合反应的为蒸镀聚合法。物理处理技术可举出紫外线处理，其中有准分子UV处理。在热塑 性树脂的亲水中，必要的耐热温度低，也适用于玻璃化转变温度为100 匸的聚甲基丙烯酸曱酯。准分子UV处理是使用氩、氪、氙等放电气体的准分子灯，照射发 光中心波长120nm 310nm范围的紫外线。通过照射高能紫外线，树脂 表面的分子被解离，轻的氢原子易于被选出，由此可形成亲水性高的 OH等官能团，以提高表面的湿润性。假定该方法在伴随着紫外线曝光 量的增加、亲水性升高的同时，粘合力增大，而不宜保持大量的微细沟 形状，故必须根据所需的接触角选择适当的曝光量。作为亲水化的其它方法，成型材料也可选用KURARAY (林)制的 乙酸乙烯酯系树脂(商品名EXCEVAL)，聚乙烯醇缩丁醛系树脂等。 为保持微细的沟状，水系必须在7(TC以下使用，且要避免长久浸泡在水 中。上述技术不仅适用于树脂制微通道阵列，也同样适用于应用半导体 加工技术制作的硅板。经上述制造工序，可制造具有形成所期望的内部空间结构的凹部、 沟部等的第1基板10和第2基板20。并使第1基板10和第2基板20 的凹部、沟部等的形成面相向地密合或接合。由此可制造微通道阵列。使第1基板IO与第2基板20的位置关系成为所期望的位置而进行 各基板的对位的方法如下。即，可举出如上所述在各基板表面形成凹或 凸型图案，叠置时通过使它们嵌合而位置精度良好地密合的方法；将基 板的外形端部以夹具固定的方法；在贯通孔处用定位销固定的方法，用 CCD照相机或激光系光学装置观察，调整位置的方法等。其中，预先在 各基板形成凹或凸型图案，予以叠置的方法，是可缩短对位所需时间、 适于产量化的方法之一。在各基板表面形成凹或凸型图案的方法可举 出'.以照相平板印刷术形成抗蚀图案的方法；经机械切削、放电加工、 湿式蚀刻等在涂布抗蚀剂的基板上或金属构造体上成形的方法。在各基 板表面成形的凹或凸型图案的深度或高度，为使一次性叠置的基板不因 树脂成型品溢料、振动而脱落，优选在0.1 lmm的范围内，根据微通 道阵列的外形等进行选择。根据上述微通道阵列的制造方法，因可采用常用的树脂材料，故可 降低材料成本。并且，因使用金属构造体制造微通道阵列，故为适于产 量化的方法。进而，因为利用照相平板印刷术，对第1基板10和第2 基板20分别实施微细加工，使两基板密合或接合，因此可满足高尺寸 精度。[使用孩i通道阵列的血液测定方法]下面对使用上述实施方式的纟鼓通道阵列的血液测定方法进行i兌明。
才艮据-使用本实施方式的孩吏通道阵列的血液测定方法，将至少含血液 样品的样品(除血液样品之外，生理盐水、试剂)分别或同时自微通道 阵列的流入口流入作为干血管是上游测流路5,进而导入作为支流的模拟毛细血管的樣i细流路7,测定孩i细流路的流入口、流出口的血球细月包数的增减，由血液各成分引起的微细流路的阻塞状况，或血液通过时 间，可求出血液成分的流动特性或活性度。予以i兌明，血液成分可分为 血J求成分及血浆成分。通过设在微通道阵列的微细流路的血液成分的流动特性、活性度， 根据血球成分、血浆成分的性状，显示出各种形态，由其差异可进行受 试者的健康状态、生活习惯病(糖尿病、脑梗塞、动脉硬化等)的发病 预测。在使用微通道阵列的血液测定方法，可测定红血球的变形能力、微 细流路的阻塞状况，求出红血球的活性度。在血液成分中，红血球具有运送氧的功能。通常，在3个月生物体内就会产生新的红血球。生物体 的毛细血管直径约6pm左后，直径约8pm的红血球，利用变形通过而 能输送氧至末端组织。红血球活性度高，呈高柔软度，例如，使红血球 通过宽、深6|Lim的微细流路时，可确认红血球变形通过的状态。即，使 其通过微细流路，即可求出红血球的活性度。红血球阻塞微细流路时，由红血球的变形能力低而预测具有已知的 高血糖值现象或糖尿病现象。红血球的活性度变低时，则红血球成分的 外壳变硬，可确认无法变形通过例如宽、深6pm的微细流路的状态。一 般已知，糖尿病患者的红血球外壳硬。作为糖尿病并发症的视网膜病 变、组织坏死的产生是由于在末端4鼓循环(毛细血管)，红血球阻塞。在使用微通道阵列的血液测定中，观察到阻塞微细流路的血液成分 是红血球时，医生对受试者结合其生化测定数据，例如，可用阻塞的微 通道阵列的微细流路以视觉图像说明糖尿病的发病可能性，在改善生活 习惯的指导方面可提供很大的说服力。在使用微通道阵列的血液测定方法中，测定血小板对基板表面的粘 着性能、微细流路的阻塞状况，可求出血小板的活性度。在血球成分中， 血小板具有使血液凝固的作用，其粒径约3)nm。血小板活性高时，显示 高的粘着性能，例如，使血液流过宽、深5|Lim的微细流路时，血小板粘 着在微细流路、其出口周围，然后再使其它血球成分、脂肪成分粘着，
结果引起微细流路阻塞。对于由血小板粘着引起的微细流路的阻塞形态，预测生物体内存在 有使血小板活化的要因。此时会想到例如血管狹小化、高血压等的可能 性，可结合生化数据进行生活习惯指导。若微通道阵列内具备多个的尺 寸不同的微细流路，使施于通过各微细流路的血液样品的剪切应力产生 差异，由其血小板粘着性能的不同可详细求出关于血小板活性度的数 据。已知血小板在强剪切应力的作用下会提高凝集能力而凝集，施于全 血样品的剪切应力的差异成为血小板凝集能力的差异，可充分认为成为 微细流路的阻塞状况、或全血通过时间变化的原因。血小板在体内循环时，若存在血管狭小部，则在此会受到强烈的剪 切应力。由该剪切应力所产生的血小板凝集是造成血栓的原因，故测定 血小板凝集能力的剪切应力感受性极为重要。此外，由于血小板的剪切 应力感受性只要是在体内受到剪切应力就会产生变化，因此认为推定体 内的血管狭小化程度也是有效的方法。体内血管狭小化的进展大时，血 小板的剪切应力敏感度则变高，反之体内血管无狭小化时，血小板的剪切应力敏感度则降低。 一般，使毛细血管的管径为6|iim、其中的血液的 流速为lmm/秒时，则管壁的剪切应力为4.66xl0dyn/cm2。已知在该值 IO倍左右的剪切应力作用下，血小板开始凝集。因此，将微细流路的流路宽度和/或流路长度以多种配置(例如使微细流路的宽度或流路长度为 30|im、 15pm、 5pm )，可详细得到各受试者的剪切应力敏感度数据，使基于更恰当的血小板活性度诊断作出生活习惯病等的指导成为可 能。使受试者的血液流过微细流路，当由于通过该流路的剪切应力使血 小板显示凝集在流路及流路出口周围的形态时，推测有动脉硬化、心肌 梗塞等病例发病的危险，经本测定的病例累积，可期待科学上的解释。在使用孩i通道阵列的血液测定方法中，测定白血球的粘着性能、变 形能力、大小、对微细流路的阻塞状况，可求出白血球的活性度。白血 球对从外部入侵的病毒等外敌，具有通过产活性氧来予以击退的功能， 白血球粒径约12~14pm。白血球粒径大到约15 20pm时，可推测出有 感冒等的病毒感染。当白血球的变形通过所需的柔软度降低时，则活性 度低，有可能损害对外敌的抵抗力。此外，已知对于有应激、睡眠不足、 吸烟等生活习惯的受试者，其白血球粘着性能高，对白血球在基材表面 粘着的评价，也可期待成为指标。
在使用微通道阵列的血液测定方法中，测定血浆成分的微细流路阻 塞状况，可求出血浆成分中胆固醇的存在程度。血浆成分中胆固醇的存 在比率高，则血液样品的粘度高，血液测定时间变长，同时，通过确^人 阻塞微细流路的成分是胆固醇，即可确认动脉硬化等生活习惯病的发病 可能性。在使用纟鼓通道阵列的血液测定方法中，以荧光物质使各血球细胞或 液体成分的^f壬一种荧光发色后，测定孩i细流^各流入口、流出口的血液的 各血液成分lt量的增减，血液的各血液成分所致的流^各阻塞状况，或血 液通过时间，由此可求出血液的各血液成分的流动特性或活性度。作为血球成分的染色材料，例如白血球以Rhodamine 6G、血小板以CFSE (Carboxyfluorescein Diacetate:羧基二乙酸萤光素)染色，通过4吏用荧 光显农"竟观察，可测定更详细的血液的各血液成分数量的增减、血液的 各血液成分所致的流路阻塞状况，从而提高诊断准确性。在上述血液测定方法中，通过使用能观察长、宽0.6mm以上的宽阔 区域的高解像度照相机及图像识别功能的使用，即可从微通道阵列的宽 广范围中识别各血液成分的通过、粘着、阻塞形态及部位，求出各血液 样品的特性。由此，可以得到更准确的知识。在使用光学显微镜的微通 道阵列的观察中，欲观察通过微细流路的血液样品时，其观察范围限定 于数条微细流路(例如，长、宽0.05mm左右)。即使对于流动性好的 检体，也有可能因为抽血时接触材料、空气而产生血液凝集快，有捕捉 到由此引起的微细流路阻塞而误诊的可能。因图像仪器的发达，例如，通过使用高解像度CCD照相机，观察 范围可扩大为长、宽lmm左右，通过不仅观察部分微细流路而且观察 更广泛的区域，可以判别其主要形态。并且，可以判定所粘着的材料、 粘着部位及阻塞的主要原因是否是由红血球、白血球、血小板、脂肪成 分等的任一种引起的，或通过预先输入作为比较对照形态的图像，从而 判断其属于何种形态。表示判定的方法例如将流过微细流路的血液的流动性、粘着、阻塞的血液成分及部位以文字表示，同时，其形态以图像 表示。各血液成分的流通、粘着、阻塞的形态及部位的识别形态有多个 形态时，可将第1形态、第2形态、第3形态连同其比率表示出来。对 于CCD照相机的优选解像度，优选为在长、宽0.6mm以上的观察范围 下具有3pm左右的解像度，优选使用像素为100万像素以上的照相机。
上述血液测定方法中，记录从血液样品开始流入至指定量流动结束 之间的数据，在各经过时间以图像识别各血液成份的通过、粘着、阻塞 形态及部位，可求出各血液样品的特性。血液样品才艮据受试者的生活习 惯具有多样特性。例如，受到的血小板的剪切应力敏感度是多样的，血 小板粘着在微细流路中，然后使胆固醇、血球成分粘着，由此开始产生 孩i细流路阻塞的时机是多样的。记录从血液样品开始流入至指定量流动 结束之间的数据，在各经过时间以图像识别各血液成分的通过、粘着、 阻塞形态及部位，可更可详细掌握各检体的特性，提高诊断精度。上述血液测定方法中，病例发病的可能性、影响发病的生活习惯因 素及生活指导内容通过显示、印刷和/或声音表现，可提高对受试者预防 生活习惯病作指导时的准确性。此外，受试者也可以将最初测定的图像 带回家，例如6个月后再次进行血液测定，打印图像，通过与前次图像 的比较，而能以视觉认识生活改善的效果，可更实质地理解健康意识。在使用微通道阵列的血液测定方法中，可求出白血球组分的游走能力、粘着性能。具体而言，通过在农乏细流^各的流入口 、流出口间i殳定生理活性物质的浓度差，使白血球经由微细流路移动，然后，通过测定微 细流路的流入口、流出口，或流路中的白血球组分的数量的增减，或由 白血球所致的流路阻塞状况，可求出白血球组分的游走能力、粘着性 能。血液样品的流动的一方，可由另一方仅根据生理活性物质浓度差引 起的血球细胞的游走来测定。即，通过在流路入口侧与出口侧之间用设 定生理活性物质的浓度差来代替设定静水压差，可以使只识别其生理活 性物质的浓度差的血球细胞在流路内游走。可通过测定其个数、通过时 间来进4亍血液测定。在使用微通道阵列的血液测定方法中，以荧光或发光物质使各血球 细胞或液体成分的任一种发色，通过测定其光强度来求出血球细胞成分 的活性度。通过测定将光照射在微细流路的流入口、流出口，或微细流 路的光学系统，与从微细流路反射或透射的光的变化量，可获得更加定 量的数据。所用的光学系统可举出荧光显微镜、激光显微镜、激光扫描 器等。以发光物质使各血球细胞或液体成分的任一种发色，或识别来自 各血球细胞的发光强度，使不同种类的血球间、及血球与周围的液体间的识别变得非常容易。为增加测定点及进行测定数据的累积评价，优选 采用计算机的系统程序。 在使用微通道阵列的血液测定方法中，通过测定白血球的化学发光 量，可求出白血球的活性度。白血球对从外部进入的病毒等外敌，具有 释出活性氧予以击退的功能。在生物体中可保持活性氧与抗氧化物质(SOD:超氧化物歧化酶等)的平衡。在全血状态下加鲁米诺化学发光 试剂，血液中的活性氧与抗氧化物质相差的量可作为化学发光量求出， 通过结合该测定结果与抗氧化物质等的测定数据，即可把握病毒感染、 与抗氧化物质的平衡等生物体状态。在使用微通道阵列的血液测定方法中，使构成微通道阵列的内部空 间结构的壁面的至少 一 部分堆积金等薄膜，利用表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance)现象所致的反射光强度的变化测定通过 微细流路前后的介电常数变化，可求出血球成分的活性度。作为利用表 面等离子共振现象的检测方式，向经蒸镀法等敷有金等薄膜的平板上照 射光，将薄膜表面的介电常数变化作为反射光强度的变化以高灵敏度进 行检测的方式。表面等离子共振装置应用该现象，开始应用于要求极高 灵敏度的生物体分子间的反应、结合量的测定及对速度论的分析。首 先，在构成微通道阵列的内部空间结构的至少一部分壁面，通过蒸镀法 等堆积金等薄膜，以薄膜表面的介电常数变化(反射光强度的变化)检 测通过微细流路前后的血球成分的活性度，转换成电信号并放大。为提 高薄膜表面的介电常数变化，也可先在构成微通道阵列的内部空间结构 的至少一部分壁面将试剂固定化。表面等离子共振传感器正在根据半导 体加工技术向微细化发展，可进行微细流路指定部位的测定。在使用微通道阵列的血液测定方法中，构成微通道阵列的内部空间 结构的任一壁面上配置可用超声波检测微弱频率变化幅度的传感器，测 定通过微细流路前后的频率变化，可求出血球成分的活性度。对使用超 声波的频率变化的检测，正在向应用于要求极高灵敏度的生物体分子间 的反应等的研究进展。在构成微通道阵列的内部空间结构的任一壁面固 定有以超声波检测微弱频率变化幅度的传感器及电极，通过将微细流路 前后的血球成分活性度以微弱的频率变化幅度检测，转换为电信号，加 以放大。各检体的活性度差异，可进行准确数值化。为提高频率变化幅 度，也可先在构成微通道阵列的内部空间结构的至少一部分壁面将试剂 固定。超声波传感器正在根据半导体加工技术向微细化发展，也可进行 微细流路指定部位的测定。另外，通过重复使用具有超声波传感器的第
I基板IO、以第2基板20为一次性产品，可降低检测成本。在使用樣i通道阵列的血液测定方法中，在构成孩t通道阵列的内部空 间结构的任一壁面配置ISFET传感器，测定通过微细流路前后的微弱的 电位移量，可求出血球成分的活性度。ISFET传感器(离子敏感场效应晶体管传感器)是在Si片表面覆以Si02-Si3N4膜，将由吸附在表面的不同的化学品种所产生的电位变化利用场效应晶体管(FET)放大的方 式。向应用于要求极高灵敏度的生物体分子间的反应等的研究正在开 展，已发表了超微小的葡萄糖传感器等。预先在构成微通道阵列的内部空间结构的任一壁面将ISFET传感 器及电极固定，检测通过微细流路前后的微弱电位移量，进行电放大。 为提高电位移量，也可先在构成微通道阵列的内部空间结构的至少 一部 分壁面将试剂固定。例如，通过重复使用具有超声波传感器的第1基板 10、以第2基板20为一次性产品，可降低检测成本。在使用微通道阵列的血液测定方法中，预先在构成微通道阵列的内 部空间结构的任一壁面配置电极，将试剂固定，使血液与试剂混合后测 定其化学变化后的微弱电位移量，由此求出生化数据。通过观察通过微 细流路的血液成分的流动，再现生物体中微循环(毛细血管)的流动， 在进行生活习惯病的发病预测及生活指导时，获得生化数据，这在进行 生活指导上是重要的。生化数据在综合性健康检查等机构中，因测定装置齐全只需数小时 即可知其值。与此相比，小型诊所则因无测定装置，委托外部测定则需 要数日。如果使用微通道阵列即可测定胆固醇、肝功、尿酸、血糖值等 生化数据，则以少量检体即可迅速得到结果，则小型诊所也能作出准确 的生活习惯病的发病预测及生活指导。生化数据的测定如下所述，即，预先将酶(谷氨酸氧化酶)等试剂 固定在构成孩i通道阵列的内部空间结构的至少 一部分壁面，与血液样品 混合后，经由电极测定其化学变化后的微弱电位移量，经电放大显示出 数值。在使用孩i通道阵列的血液测定方法中，预先在构成农i通道阵列的内 部空间结构的至少一部分壁面将试剂固定，使血液与试剂混合后，照射 光，测定其变化量，可求出生化数据。光的光源从可指定测定范围、可 准确检测其变化量出发优选为红外线激光，血液与试剂混合后，可由光
的反射、透射、吸光、反射位置的变化求出生化数据。使用本发明微通道阵列的血液测定也对动物有效，期待着其开展。 作为对象之一可举出牛(肉食牛、奶牛)或猪等家畜动物。为掌握这些 家畜的生活环境影响，如以人为对象进行血液测定同样，可利用本发明 的微通道阵列。其他对象可举出猫、狗等宠物。目前，宠物已被接受为 家庭一员，对该动物的生活环境影响的掌握，对长期共同生活的家庭成 员来说是重要的，如同以人为对象进行血液测定同样，可利用本发明微 通道阵列。才艮据-使用本实施方式的孩i通道阵列的血液测定方法，可使血液才羊品从作为源头的流入口流往作为干血管的上游侧流路5，进而流往作为支 流的模拟毛细血管的微细流路7,因此可期待向更多用途的展开。通过 使用微通道阵列的血液测定，也可以开展用于作为判定健康食品、健康 饮料、维生素制剂等产品的效果的判断工具。此外，通过在测定装置侧 的流入口附近或流出口附近，或其两者安装流量控制系统，进行血液测 定的工作人员就能简单地重复再现最佳的流动状态。根据本实施方式的血液测定方法，因使用以生物体的毛细血管为模 型的孩i通道阵列，故可求出流过孩i细流;洛的血液流动特性、活性度，既 可推测生物体内^:循环系统的流动。并且，可由其流动、阻塞状态预测 生活习惯病的发病，进行生活指导。受试者除了通过常规的血液检验中 的血糖值、肝功、胆固醇等生化测定数据，且通过实际观察流过孩B田流 路的血液的状态，可以真正认识到改善生活习惯的必要性，更加提高对 预防医学的关心。实施例下面，举出实施例更具体地说明本发明，但本发明并不局限于下述 实施例。对由树脂基板制成的微通道阵列进行说明。首先，参照图4A至图4H具体说明形成树脂成型品的方法。如图 4A所示，在基板上以有机材料(东京应化工业制"PMER N-CA3000PM，，)为基底进行第1次抗蚀剂涂布。然后，如图4B所示形成 第1抗蚀层，将加工成所期望掩模图案的掩模A,相对形成有第l抗蚀 层的基板以所期望位置进行对位。 然后，使用UV曝光装置(佳能制"PLA-501F，，波长365nm), 从上述基板的掩模A侧照射光，进行第l抗蚀层的曝光。曝光后，以热 板(100°C x 4分钟)加热基板，对第1抗蚀层施行热处理。然后，如图 4C所示，在形成有第1抗蚀层的基板上，以有机材料(东京应化工业 制"PMERN-GA3000PM")为基底进行第2次抗蚀剂涂布。然后，如第4D所示形成第2抗蚀层，将加工成所期望掩模图案的 掩模B,相对基板以所期望位置进行对位。然后，从上述基板的掩模B 侧利用上述UV曝光装置进行第2抗蚀层的曝光。曝光后，以热板(IOO 。C x8分钟)加热基板，施行第2抗蚀层的热处理。然后，如图4E所示， 使具有第1抗蚀层和第2抗蚀层的基板显影，在基板上形成抗蚀图案(显 影液东京应化工业制"PMER显影液P-7G，，)。然后，如图4F所示，在具有上述抗蚀图案的基板表面堆积导电性 膜。具体而言是进行溅射，在抗蚀图案上堆积银制导电性膜。然后，如 图4G所示，将堆积有导电性膜的基板浸泡在镍电镀液中进行电镀，在 抗蚀图案的凹谷间制得金属构造体(下称"镍构造体")。然后，如图4H所示，以所得的镍构造体为金属模，经注射成型在 镍构造体中填充塑料材料，得到塑料成型体。塑料成型体的材料采用 KURARAY (抹)制丙烯酸类(PARAPET G-HS )。[比较用微通道阵列X的制作](流路的制作)图10A是比较用微通道阵列X的第1基板120的俯 视图，图10B表示第1基板120的沿XB-XB，的剖视图。第1基板120 如第IOA及10B图所示，设有流入口侧第1凹部l23、流出口侧第1凹 部124、上游侧第1沟群125、下游侧第1沟群126、第1对位部128、 第2对位部129。第1基板120使用厚度lmm、直径5英寸的硅基板(三菱材料制)， 如下制造。首先，在硅基板120表面以蒸镀法堆积作为掩模体的铝 0.2pm。然后，以照相平板印刷术在硅基板上进行铝图案体的成形。然 后，以铝图案体为掩模，经第1次干式蚀刻(ULVAC公司制)，形成 宽度300ium、 5果50|nm的^fj各。(微细沟的制作)用洗涤液除去第l次使用的铝。然后，在硅基板 120表面上进行第2次的铝蒸镀。然后，进行掩模的对位，使上游侧第1 沟群125及下游侧第1沟群126与微细沟群127的位置关系成为所期望
位置。然后，以照相平板印刷术，在硅基板上进行铝图案体的成形。然后，以铝图案体为掩模，经第2次千式蚀刻形成宽度6nm、深5pm的微 细沟。然后，用洗涤液除去铝图案体，经喷砂处理法制作以左端部为液 体流入口 101、以右端部为液体流出口 102的直径1.6mm的贯通孔。然后，为抗血液附着而亲水化，实施热氧化处理，在石圭基4反表面形 成Si02膜。然后，以切粒机切出长8mmx宽16mm的片，叠置透明平才反 形成用于使样品在微细沟中流动的空间结构。在空气中测定对水的接触 角。使用接触角测定装置(协和界面化学(抹)制，CA-DTA型)测定， 结果为38°。在第1基板120上面叠置同尺寸的透明平板，制作微通道阵列X。 [微通道阵列A的制作]微通道阵列A的第1基板和第2基板使用图2A、图2B所示的第1 基板，和图3A、图3B所示的第2基板。基板使用长15mmx宽15mm、 厚lmm的树脂制基板。(第1基板10的制作)参照图4A至图4H所示的成型品形成方法， 得图2A、图2B所示的第1基板10。具体而言，重复2次抗蚀剂涂布形 成第1抗蚀层，实施曝光、热处理。然后，如图4F所示，在具有抗蚀 图案的基板表面堆积导电性膜。然后，如图4G所示，在堆积有导电性 膜的基板上形成金属构造体。然后，如图4H所示，以所得金属构造体 为金属模，经注射成型得到塑料成型体。通过该工序，在基板上制作6 条宽300|Lim、深300ium的沟。此外，为进行对位，^没置具有深300pm 的凹型图案的第1对位部18、第2对位部19。(第2基板20的制作)基板尺寸与上述第1基板10相同。制造方 法参照与制造上述第1基板10同样的方法，制作如图3A、图3B所示 的宽度6(im、深5pm的微细沟等。此外，设置用于对位的第3对位部 28、第4对位部29。使它们的高度为250fim。该凸型图案是预先在用于 抗蚀图案形成工序的抗蚀剂涂布用的玻璃基板，以湿式蚀刻法形成凹型 图案而制造的。(抗血液附着处理)在所制造的第1基板10和第2基板20以等离 子处理进行表面改性。使用溅射装置(ULVAC (抹)制，SV),堆积 SiO2膜100nm。如同比较用微通道阵列X，测定对水的接触角，确定是 25°。核对第1基板IO和第2基板20使对位部重叠而制作微通道阵列A。微通道阵列B的第1基板和第2基板使用图5A、 5B的第1基板和 图3A、 3B的第2基板。此后的说明中与上述微通道阵列A同的要素构 件附有同一符号，说明予以适当省略。第1基板10b是经如上方法制作成具二级阶差的形状。使上游侧第 1沟群的流路宽度为300ium，其中第1级沟群15b的流路深度为300nm, 第2级沟群12b的流路深度为100pm,其它部分与上述微通道阵列A相 同。第2基板20使用如同用于微通道阵列A者。(抗血液附着处理)在所制造的第1基板10和第2基板20以等离 子处理进行表面改性。使用'减射装置(ULVAC (抹)制，SV)，堆积 SiO2膜100nm。如同比较用微通道阵列X,测定对水的接触角，结果是 24°。核对第1基板10b和第2基板20使对位部重叠而制作微通道阵列 B。[微通道阵列C的制作]微通道阵列C的第1基板和第2基板使用图6的第1基板及图7的 第2基板。(第1基板10的制作)第l基板10c是经图4A至图4H的工序形 成抗蚀层后，如图6所示，使上游侧第1沟群的流路宽度为300jxm，其 中第1级沟群15c的流路深度为300jim，第2级沟群12c的流路深度为 100pm。其它结构、制作法同微通道阵列A的第1基板10。(第2基板20的制作)第2基板20c是经图4A至图4H的工序形 成抗蚀层后，如图7所示，制作多个微细沟群27的沟由(a)流路长 30fim、深5|im， ( b )流路长15fim、深5,， ( c)流路长5fim、深5)im 三种组成的微细沟群27。其它结构、制造方法同微通道阵列A的第2 基板20。(抗血液附着处理)在所制造的第1基板10c和第2基板Mc以有 机材料涂布进行表面改性。使用日本油脂(抹)销售的商品名 Lipidure-PMB (具有磷脂质极性基的MPC聚合物与丙烯酸丁脂的共聚 物)涂布。如同比较用微通道阵列X,测定对水的接触角，结果是18°。 核对第1基板10c和第2基板20c使对位部重叠制作微通道阵列C。 [微通道阵列D的制作]微通道阵列D的第1基板和第2基板使用图2A、 2B的第1基板和 图8A、 8B的第2基板。第1基板使用如同微通道阵列A者。第2基板 是经图4A至图4H的工序形成抗蚀层，如图8A、 8B所示，微细沟群27 为沟宽6fim,沟深5jxm、 30pm的2级结构。其它部分与上述孩t通道阵 列A的结构、制造方法同。(抗血液附着处理)在所制造的第1基板10和第2基板20d以有 机材料涂布进行表面改性。使用日本油脂(林)销售的商品名 Lipidure-PMB (具有磷脂质极性基的MPC聚合物与丙烯酸丁脂的共聚 物)涂布。如同比较用微通道阵列X,测定对水的接触角，结果是16°。 核对第1基板10和第2基板20d使对位部重叠制作微通道阵列D。 [比较例1]以比较用微通道阵列X进行血液测定。为防气泡混入，预先将比较 用微通道阵列X浸入生理盐水后，固定在测定模件。其次，按照生理盐 水、血液的顺序导入样品。血液测定是目视观察从左端部的流入口导入 的血液样品，经流路、孩i细沟由右端部流出为止的形态。并测定血液样 品100|il的通过时间。以CCD照相机观察血液样品的流动及农i细沟的阻塞状态。血液样品通过20秒后开始有血小板附着在微细沟跟前的面上，30 秒后在宽广范围确认由胆固醇、血球细胞粘着成的凝集块阻塞微细沟的 情况。因此，无法观察红血球、白血球等血液成分的变形能力、粘着有 关的性状。血液通过时间长达140秒，在微细沟群127形成的流路跟前 的面(材料)有血小板附着，推测是其原因。为抗血液附着的亲水化处 理中，对水的接触角高达38。推测是原因之一。其它原因推测是，用于 导入血液样品的微细沟群127形成的流路深度浅至50jLim,血小板因流 路阻力而活化，粘着在孩i细沟跟前的面。以硅为材料时，抗血液附着的方法主要是利用制造半导体时用于提 高其表面绝缘电阻、降低耗电量的热氧化处理，但并非最适合预测对血 液样品、特别是其中的血球细胞的抗附着性。[实施例1]以-使用上述孩么通道阵列A的血液测定i兌明血液的流动性测定的例 子。血液样品使用如同比较用微通道阵列X的检体。对于比较用孩么通道阵列X,血液通过20秒后孩i细流路跟前壁面开 始有血小板附着，以凝集块凝集在微细流路，与之相对，上述微通道阵
列A中，在同一条件下无血小板的附着。使用微通道阵列A时，血液通过30秒后，通过微细流路后的壁面可见血小板附着的情形。其它血球 成分红血球、白血球，确认可变形通过，确认呈通常血液成分的形态。血液通过时间，不在孩么细流^各跟前的面附着，缩短至60秒。比较 用微通道阵列X因在材料面附着，模拟千血管的上游侧流路105、下游 侧流路106也有血液附着，未再现生物体的微循环，与之相对，推测;f鼓 通道阵列A中再现了可称作毛细血管的微循环。血小板在材料上的附着可被抑制的理由推测是根据溅射法可堆积 稳定的Si02膜，对水的接触角可降至25。的原因。[实施例2]下面说明使用上述微通道阵列B的血液流动测定的例子。血液样品 使用与比较用微通道阵列X相同的检体。如同实施例1，血小板不附着微细流路跟前的面，经30秒在通过微 细流路后的面上可见血小板附着的情形。作为其它血球成分的红血球、 白血球，确认可变形通过，确认呈通常血液成分的形态。血液通过时间为50秒，短于实施例1。实施例1所使用的孩i通道阵 列A的第1基板10是流路深度300pm的1级结构，与之相对，实施例 2的第1基板10b的流路因是10(Vm、 300pm的2级结构，可再现干血 管(深300pm的流路)至作为支流的枝血管(深lOOpm的流路)、以 至可称作毛细血管(微细流路)的模拟生物体模型的流动，流路内不发 生血小板的活化，可进行微细流路通过后的观察。该血液测定中，具有长、宽1.2mm的观察范围，使用解像度200 万像素的CCD照相机(CANON制)。预先在电脑输入血液样品的流动， 各血液成分所致的粘着、阻塞等的情形，血液测定后从长、宽1.2mm的 观察范围识别主要流动状态的形态如何，成功显示其图像。利用电脑的 数据处理速度及存储能力，即可进行各血液通过时间的图像识别及其形 态所示的疾病预测、原因、改善所需的生活习惯项目的显示、印刷或发 声。图9是表示本测定中血液流动的图像。[实施例3]下面说明使用上述孩i通道阵列C的血液流动测定的例子。血液样品 使用与比较用微通道阵列X相同的检体。微通道阵列C的目的在于获得如上所述与受试者血液的血小板有 关的剪切应力敏感度的详细信息，由微细沟群27c形成的流路尺寸有 (a)流路长30,、深5|im， (b)流路长15|im、深5,, (c)流路 长5)am、 深5)am三种。用于抗血液附着的表面改性通过对有机材料(商品名Lipidure-PMB (具有磷脂质极性基的MPC聚合物与丙烯酸丁脂的共聚物)进行涂布， 如同实施例1,在任一种由^:细沟群27c形成的流路中均未见对;徵细流 路跟前的面的血小板附着。流路长5^im、深5pm的微细沟中，至通过结 束，由微细沟群27c形成的流路的通过后的面不见血小板附着。流路长 30jim、深5fim的微细沟30秒后，流路长15pm、深5pm的微细沟40 秒后，由微细沟群2 c形成的流路的通过的面可见血小板开始附着。血 液通过时间为45秒。接着使用另一受试者的检体进行血液测定。结果血液开始通过的15 秒后，流路长30pm、深5pm的微细沟开始可见血小板附着，流路长 15pm、深5pm者30秒后，流路长5fim、深5pm者60秒后开始可见血 小板附着，血液通过结束时，流路长30iim、深5iam的微细沟基本阻塞。 血液通过时间为120秒。由该测定结果确认，由微细沟群27c形成的流路具有多个的流路宽 度、流路深度不同的形状，由此可更详细地掌握各检体的血小板剪切应 力敏感度。[实施例4]下面说明使用上述孩i通道阵列D的血液流动测定的例子。血液样品 使用与比较用微通道阵列X相同的检体。如同实施例l，血小板不附着 在微细沟群27d形成的流路跟前的面，经30秒在通过微细沟群27d形 成的流路后的面上可见血小板附着的情形。作为其它血球成分的红血 球、白血球确认可变形通过，确认呈通常血液成分的形态。血液通过时间为55秒，稍短于实施例1。用于实施例1的孩i通道阵 列D的第2基板20d由于是在微细沟群27d形成的流路跟前具有深30pm 的阶差的结构，如同实施例2的二级结构，可再现干血管(深300pm的 流路)至作为支流的枝血管(深30pm的阶差流路)、以至毛细血管(微 细沟群27d形成的流路)的生物体模型的模拟流动，推测流路内不发生 血小板的活化，可通过微细沟。在微通道阵列的第l基板、第2基板进行多种形状的成形，叠置或
贴合各基板，结果可实现形状极复杂的空间结构，可提供再现生物体模 型的微循环系统(毛细血管)的微通道阵列。产业实用性本发明可应用于例如作为血液中有形成分的红血球、白血球、血小 板功能的测定、评价所用的微通道阵列。
权利要求
1.一种微通道阵列，由第1基板和第2基板密合或接合而形成，表面具备液体流入口和液体流出口，内部具有连通所述液体流入口至所述液体流出口的内部空间结构，其特征在于，所述内部空间结构具备连通所述液体流入口的至少一个上游侧流路，连通所述液体流出口、与所述上游侧流路保有间隙而相向的至少一个下游侧流路，及连通所述上游侧流路及所述下游侧流路，流路截面中心部至该流路侧壁部的最短距离小于所述上游侧流路及所述下游侧流路的微细流路；在所述第1基板与所述第2基板密合或接合的面一侧分别设有用于形成所述上游侧流路及所述下游侧流路的沟部，所述第2基板中，在所述第1基板与所述第2基板密合或接合的面一侧，设有用于形成所述微细流路的沟部。
2. 如权利要求1所述的微通道阵列，其特征在于， 所述上游侧流路及所述下游侧流路的流路宽度及深度为20pm以上、l,OOO]um以下，所述孩t细流3各的宽度及深度为lium以上、50^im以下，所述上游侧流路、所述下游侧流路及所述微细流路的流路宽度与深度之比分別在1:10 ~ 10:1的范围内。
3. 如权利要求1或2所述的微通道阵列，其特征在于，所述上游侧流路、所述下游侧流路及所述纟敖细流路的至少 一部分， 在深度方向具备多级结构和/或倾斜结构。
4. 如权利要求l、 2或3所述的微通道阵列，其特征在于，所述凝:细流路由多个该微细流路的宽度、深度、流路长度的至少一个不同者构成。
5. 如权利要求1 ~4中任一项所述的微通道阵列，其特征在于，设 置所述孩i细流路配使其相对所述上游侧流i 各略垂直。
6. 如权利要求1 ~5中任一项所述的微通道阵列，其特征在于，所 述内部空间结构的表面对水的接触角在0.5°以上、60°以下。
7. 如权利要求1 ~6中任一项所述的微通道阵列，其特征在于，所述第1基板和第2基板是树脂成型品。
8. 如权利要求1 ~7中任一项所述的微通道阵列，其特征在于，作 为产业废弃物或感染性废弃物可进行焚化处理。
9. 如权利要求1 ~8中任一项所述的微通道阵列，其特征在于，所 述第1基板或第2基板的至少任一个是透明的。
10. —种微通道阵列的制造方法，其特征在于，通过在基板上以通 过抗蚀剂形成图案的工序，根据形成于所述基板上的所述抗蚀图案将金 属附着、形成金属构造体的工序，及以所述金属构造体为模具形成成型 体的工序，分别形成第1基板和第2基板，将所述第1基板和第2基板 密合或接合。
11. 如权利要求IO所述的微通道阵列的制造方法，其特征在于，具 有使所述第l基板和第2基板在密合或接合时可成为所期望位置关系的 对位装置。
12. —种血液测定方法，其使用如权利要求1 ~9中任一项所述的微 通道阵列，其特征在于，从孩i通道阵列的液体流入口 ，使至少含血液样 品的样品在设于孩i通道阵列内的内部空间结构中的^:细流路中流动，测 定通过所述微细流路的所述血液的各血液成分的状态，由所述测定求出 所述血液的各血液成分的流动特性或活性度。
13. 如权利要求12所述的血液测定方法，其特征在于，所述血液的 各血液成分的状态的测定是至少在所述微细流路的流入口附近及所述 微细流路的流出口附近进行的。
14. 如权利要求12或13所述的血液测定方法，其特征在于，(i) 对于所述作为血液成分的红血球，测定通过所述微细流路时的 变形能力或/和阻塞状况以求出所述红血球的活性度。(ii) 对于所述作为血液成分的血小板，测定对该孩i细流路的侧壁 面的粘着性能或/和对该孩i细流路的阻塞状况以求出所述血小4反的活性 度，或/和(iii) 测定作为血液成分的白血球对所述微细流路的侧壁面的粘着 性能、通过所述微细流路时的变形能力、大小的变化状况或/和对该微细 流路的阻塞状况以下，以求出所述白血球的活性度。
15. 如权利要求12或13所述的血液测定方法，其特征在于，对于 作为所述血液成分的血浆成分，测定对所迷微细流路的阻塞状况，求出 所述血浆成分中胆固醇的存在程度。
16. —种血液测定方法，其为使用权利要求12或13所述的微通道 阵列的血液测定方法，其特征在于，所述微细流路是具备流路宽度、流 路深度或流路长度的至少 一个不同的多个形状的微细流路，对于作为所述血液成分的血小板，在所迷多个形状的每个所述微细 流路测定对所述农i细流路的粘着性能，由该测定求出所述血小板的活性 度。
17. 如权利要求12~16中任一项所述的血液测定方法，其特征在 于，对所述血液的各血球细胞或液体成分的任一种以荧光物质使之荧光 发色来进行测定。
18. 如权利要求12-17中任一项所述的血液测定方法，其特征在 于，通过可观察长、宽0.6mm以上的广阔区域的高解像度照相机及图像 识别功能的使用，从微通道阵列的宽广范围，识别所述血液成分的通 过、粘着、阻塞形态及部位，求出所述血液成分的至少任一特性。
19. 如权利要求12-18中任一项所述的血液测定方法，其特征在 于，所述试剂从流入开始至指定量流通结束之间进行数位记录，在各经 过时间对所述血液的各血液成分的至少任一种的通过、粘着、阻塞形态 及部位以图4象识别，求出所述血液的各血液成分的至少任一种的特性。
20. 如权利要求19所述的血液测定方法，其特征在于，对于所述血 液的各血液成分的求出的特性、病例发病的可能性、影响发病的生活习 惯因子、或/和生活指导的内容用显示、印刷或/和声音表现。
21. —种血液测定方法，使用如权利要求1 ~9中任一项所述的微通 道阵列，其特征在于，通过在所述微通道阵列内设置的微细流路的流入 口、流出口之间设定生理活性物质的浓度差，以使白血球经由所述微细 流^各移动，然后，测定所述孩i细流路的流入口 、流出口、或所述孩i细流 路中白血球组分的数量的增减，或白血球所致的所述^f敖细流路的阻塞状 况，由此求出白血球组分的游走能力、粘着性能。
22. —种血液测定方法，使用如权利要求1 ~9中任一项所述的微通 道阵列，其特征在于，以发光或荧光物质使所述血液的各血球细胞或液 体成分的任一种发色，从所述微通道阵列的液体流入口 ，使至少含血液 样品的样品在设在所述孩i通道阵列内的内部空间结构的孩i细流路中流 动，测定通过该农i细流路的所述血液的各血液成分的光强度，由该光强 度值求出该经测定的血液成分的活性度。
23. —种血液测定方法，使用如权利要求22所述的微通道阵列，其 特征在于，以发光或荧光物质使作为所述血液成分的白血球发色，测定 通过所述微细流路的所述白血球的化学发光量，由此求出所述白血球的 活性度。
24. —种血液测定方法，4吏用如4又利要求1 ~9中任一项所述的孩i通 道阵列，其特征在于，在所述;f鼓通道阵列的内部空间结构的至少一部分 壁面堆积金等的薄膜，从纟效通道阵列的液体流入口 ，使至少含血液样品 的样品在设在所述微通道阵列内的内部空间结构的微细流路中流动，通 过由表面等离子共振现象引起的反射光强度的变化来测定通过该微细 流路前后的介电常数变化，由该测定值求出血球成分的活性度。
25. —种血液测定方法，用如权利要求1 ~ 9中任一项所述的微通道 阵列，其特征在于，在所述微通道阵列的内部空间结构的任一壁面配置 以超声波检测微弱频率变化幅度的传感器，从微通道阵列的液体流入 口 ，使至少含血液样品的样品在设在所述孩i通道阵列内的内部空间结构 的微细流路中流动，测定通过该微细流路前后时的频率变化，由所述测 定值求出血球成分的活性度。
26. —种血液测定方法，使用如权利要求1 ~9中任一项所述的微通 道阵列，其特征在于，在所述微通道阵列的内部空间结构的任一壁面配 置FET传感器，从微通道阵列的液体流入口 ，使至少含血液样品的样品 在设在所述微通道阵列内的内部空间结构的孩t细流路中流动，测定通过 所述微细流路前后时的微弱电位移量，由所述测定值求出血球成分的活 性度。
27. —种血液测定方法，使用如权利要求1 ~ 9中任一项所述的微通 道阵列，其特征在于，在所述微通道阵列的内部空间结构的任一壁面配 置电极，并将试剂固定，通过从孩i通道阵列的液体流入口 ， -使至少含血 液样品的样品在所述孩i细流路中流动，以j吏所述血液样品与所述试剂混 合，测定其化学变化后的微弱电位移量，以求出生化数据。
28. —种血液测定方法，使用如权利要求1 ~9中任一项所述的微通 道阵列，其特征在于，在所述微通道阵列的内部空间结构的至少一部分 壁面将试剂固定，通过乂人-微通道阵列的液体流入口 ， -使至少含血液样品 的样品在所述微细流路中流动，以使所述血液样品与所述试剂混合，然 后向所述微通道阵列照射光，测定照射光前后的变化量以求出生化数 据。
全文摘要
本发明提供可用简单方法制备复杂流路的微通道阵列及其制造方法、及血液测定方法。所述微通道阵列(100)通过接合第1基板(10)和第2基板(10)形成，表面具备液体流入口(1)和液体流出口(2)，内部有连通液体流入口(1)至液体流出口(2)的空间结构；其内部空间结构具备流入口侧空间(3)、流出口侧空间(4)、连通流入口侧空间(3)的上游侧流路(5)、连通流出口侧空间(4)且与上游侧流路(5)保有间隙而相向的下游侧流路(6)、以及连通上游侧流路(5)与下游测流路(6)的微细流路(7)，在第1基板(10)和第2基板(10)上分别设有用于形成流入口侧空间(3)和流出口侧空间(4)的凹部，以及用于形成上游侧流路(5)和下游侧流路(6)的沟部，在第2基板(20)上设有用于形成微细流路(7)的沟部。
文档编号G01N35/08GK101137908SQ20068000745
公开日2008年3月5日 申请日期2006年3月1日 优先权日2005年3月7日
发明者木谷刚典, 田崎刚, 福原直人, 福田始弘, 西泰治, 金井诚一 申请人:可乐丽股份有限公司