(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体に接合した二つの材料層（１,２）を含む円形ディスクであって、
該ディスクが二つの材料層（１,２）の間に構成されるチャンネルおよびキャビティ系の少なくとも一方を形成する微小流体素子構造体を含み、チャンネルおよびキャビティの少なくとも一方に対応するその凹所が各層の一方または両方の対向した表面に形成されており、該材料層（１,２）が少なくとも一方のチャンネルおよびキャビティを実質的に塞ぐことなく一体に接合して該ディスクを形成し、該材料層（１,２）の少なくとも一方が熱可塑性であり、かつ二つの材料層（１,２）が中間の熱可塑性層（３）で一体に接合されており、そして、
i）一方または両方の該材料層表面に、該材料層表面の材料を実質的に溶解しない溶媒中の、二つの材料層表面の材料と融合可能で、かつ該材料層表面の材料よりも融点が低い熱可塑性材料の溶液の薄層を塗布し、ii）溶媒を除去し、iii）二つの該材料層表面を一緒に合わせ、そしてiv）上記工程i）およびii）において提供される熱可塑性層を溶融させるが、材料層表面の材料を溶融させない温度まで加熱することによって製造されていることを特徴とする、
当該円形ディスク。
【請求項２】
二つの該材料層（１,２）が同じ材料である、請求項１記載の円形ディスク。
【請求項３】
二つの該材料層（１,２）の材料および工程i）およびii）において提供される熱可塑性層の材料がフルオロエラストマーである、請求項１または２記載の円形ディスク。
【請求項４】
該材料層が一体に接合して、実質的にチャンネルおよびキャビティ系の少なくとも一方を塞ぐことなく該ディスクを形成する、請求項１ないし３の何れかに記載の円形ディスク。
【請求項５】
工程i）およびii）において提供される熱可塑性層が、チャンネルおよびキャビティの幅および深さのそれぞれに対して非常に小さい厚みを持っている、請求項１ないし４の何れかに記載の円形ディスク。
【請求項６】
凹所が接合する材料層表面の一方のみに存在し、かつ熱可塑性層（３）が接合する材料層表面の一方のみに提供されている、請求項１ないし５の何れかに記載の円形ディスク。
【請求項７】
一体に接合した二つの材料層（１,２）を含む円形ディスクであって、
該ディスクが二つの材料層（１,２）の間に構成されるチャンネルおよびキャビティ系の少なくとも一方を形成する微小流体素子構造体を含み、チャンネルおよびキャビティの少なくとも一方に対応するその凹所が各層の一方または両方の対向した表面に形成されており、該材料層（１,２）が少なくとも一方のチャンネルおよびキャビティを実質的に塞ぐことなく一体に接合して該ディスクを形成し、かつ二つの材料層（１,２）が中間の熱可塑性層（３）で一体に接合されており、そして
i）一方または両方の該材料層表面に、該材料層表面の材料を実質的に溶解しない溶媒中の、二つの材料層表面の材料と融合可能で、かつ該材料層表面の材料よりも融点が低い熱可塑性材料の溶液の薄層を塗布し、ii）溶媒を除去し、iii）二つの該材料層表面を一緒に合わせ、そしてiv）上記工程i）およびii）において提供される熱可塑性層を溶融させるが、材料層表面の材料を溶融させない温度まで加熱することによって製造されていることを特徴とする、
当該円形ディスク。
【請求項８】
二つの該材料層（１,２）の少なくとも一方の材料が熱可塑性である、請求項７記載の円形ディスク。
【請求項９】
二つの該材料層（１,２）が同じ材料である、請求項７または８記載の円形ディスク。
【請求項１０】
二つの材料層（１,２）の材料および工程i）で適用される溶液中の熱可塑性物質が実質的に同一物質である、請求項７ないし９の何れか記載の円形ディスク。
【請求項１１】
二つの該材料層（１,２）の材料および工程i）およびii）において提供される熱可塑性層の材料がフルオロエラストマーである、請求項７ないし１０に何れか記載の円形ディスク。
【請求項１２】
該材料層が一体に接合して、実質的にチャンネルおよびキャビティ系の少なくとも一方を塞ぐことなく該ディスクを形成する、請求項７ないし１１の何れかに記載の円形ディスク。
【請求項１３】
工程i）およびii）において提供される熱可塑性層が、チャンネルおよびキャビティの幅および深さのそれぞれに対して非常に小さい厚みを持っている、請求項７ないし１２の何れかに記載の円形ディスク。
【請求項１４】
凹所が接合する材料層表面の一方のみに存在し、かつ熱可塑性層（３）が接合する材料層表面の一方のみに提供されている、請求項７ないし１３の何れかに記載の円形ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロチャンネル、マイクロキャビティ構造体に関するものであり、一層詳しくは平面層を結合する改良方法によって製造されている当該構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロチャンネル構造体またはマイクロキャビティ構造体は、特に化学分析技術、たとえば、電気泳動やクロマトグラフィで用いられる。このような微小流体素子構造体の１つのタイプでは、チャンネル系またはキャビティ系あるいはこれら両方は２つの平面材料層の間に構成され、チャンネルおよびキャビティに対応するくぼみが対向した層面の一方あるいは両方に形成されている。これらの層は、通常は、接着によって一緒に結合されている。あるいは、２つの層が熱可塑性材料からなっている場合には、これらの層は加熱によって一緒に融合される。
【０００３】
しかしながら、チャンネルの寸法が非常に小さい場合、従来の結合方法では、接着剤あるいは溶融材料で部分的に目詰まりすることによってチャンネル系あるいはキャビティ系がかなり変形する傾向がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、実質的にチャンネル系あるいはキャビティ系を塞ぐことなく材料層の相互結合を便利に行なう方法を提供することによってこの問題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、この目的は、一方もしくは両方の表面が 開放チャンネルおよび／またはキャビティを有する、同一もしくは異なる材料の 対向する平坦な表面を有する、２つの要素（１，２）を一緒に結合することによって、マイクロチャンネルおよび／またはマイクロキャビティ構造を形成する方法であって、該結合が、要素表面の材料が実質的に溶解しない溶媒中の、２つの要素表面（１，２）の材料と融合可能で かつそれらより低い融点を有する材料の溶液を、要素表面（１，２）の一方もしくは両方に塗布し、溶媒を除去し、溶解されていた材料が溶融し、かつ要素表面の材料が溶融しない温度まで加熱することによって行われることを特徴とする方法によって達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、同じまたは異なった材料、好ましくは熱可塑性材料の２つの平坦な要素表面を一緒に結合するためには、これらの表面を一緒にあてがい、間にチャンネル系またはキャビティ系あるいはこれら両方を構成し、一方あるいは好ましくは両方の要素表面に、これら２つの要素表面の材料を溶解しない溶媒に溶解した別の材料、好ましくは同様の熱可塑性材料を塗布するという概念に基づいている。この溶解した材料は、一方では、塗布済みの２つの表面の材料と融合することができ、他方では、要素表面の材料の融点よりも低い温度で溶融することができるものでなければならない。溶媒の蒸発後、２つの表面は、たとえば圧延によって一緒に合わされ、そして、この組立体を、中間（好ましくは熱可塑性）材料を溶融するが、２つの要素表面の結合を行うための要素表面の材料を溶融しない温度まで加熱する。
【０００７】
もちろん、塗布した溶液層は、チャンネルおよびマイクロキャビティの幅および深さのそれぞれに対して非常に小さい厚みを持たなければならず、これらの幅および深さは、たとえば、５０〜１００μｍのオーダーであり得る。
【０００８】
２つの材料表面に対して熱可塑性材料を用いる場合、この熱可塑性材料は、チャンネル／キャビティ構造体の結合を行う熱可塑性材料に適当に密接に関係する。この目的にとって適したタイプの熱可塑性材料の一例として、フルオロエラストマー類を挙げることができる。
【０００９】
本発明を実施するために適した表面／結合材料、溶媒の組み合わせは本明細書から当業者が容易に工夫することができるであろう。
本発明の方法の実施態様が添付図面に概略的に図示してあり、添付図面の第１Ａ〜１Ｃ図は微小流体素子構造体の製作での種々の工程を示しており、第２図は最終製品の横断面図である。
【００１０】
第１Ａ図は開放チャンネル系（図示せず）を備えたプレート１を示している。このプレートはチャンネル系を持たない同形のプレート２と一緒になって、２つのプレートの間にマイクロチャンネル系を構成するようになっている。２つのプレート（好ましくは熱可塑性材料、たとえば、フルオロエラストマーで作ってある）を一緒に結合するためには、好ましくは密接に関係した熱可塑性材料、たとえば、より融点の低い修飾フルオロエラストマーの薄い層３をまず両プレートの表面にスピンコートする。次いで、第１Ｂ図に示すように、溶媒を高温（たとえば、１３５℃）で焼成して除去する。こうして処理した２つのプレートを次に第１Ｃ図に示すように一緒に圧延し、しばらくの時間、たとえば、５分間一緒に結合させる。完成したマイクロチャンネル構造体が第２図に示してある。第２図からわかるように、材料層３によって一緒に保持された２つのプレート１、２はそれらの間にチャンネル系４を構成している。
【００１１】
マイクロチャンネル構造体の製造を説明する以下の実施例は本発明の方法をさらに詳しく示している。
【実施例】
【００１２】
実施例
５０μｍの高さ、２５０μｍの幅、約８０mmの長さの閉鎖したまっすぐなチャンネルを持つポリマー構造体を以下の方法で製造した。
所望のチャンネル形状配置に対応する表面レリーフ構造体を有するシリコンモールドをそれ自体公知の方法で製作した。シリコンプレートの表面をまず約１１００℃で酸化して８０００オングストローム厚の酸化層を形成した。洗浄してからオーブン内で脱水し、ヘキサメチルシランで下塗りした後、フォトレジスト層を酸化層にスピンコートし、オーブン内でベークすることによって安定化した。
【００１３】
所望のチャンネルパターンに対応するマスクを次にプレート表面に置き、マスクで覆われていない表面部分を露光した。次に、露光したフォトレジスト部分を現像溶液で除去して酸化層を露出させ、残りのフォトレジストをハードベークした。次に、露出した酸化物をフッ化水素酸／フッ化アンモニウムでエッチングしてシリコンを露出させた（プレートの背面は抵抗テープで保護してある）。この際、フォトレジストマスクをアセトンで除去した。次に、酸化物のないシリコン表面を十分な時間にわたって水酸化カリウム溶液でエッチングして所望のエッチング深さを得た。得られた表面は所望のチャンネルパターンを持っていた。
【００１４】
こうして得たシリコンモールドを、次に、約１６０℃、２０kp/cm2 で Hostaflon TFB 7100（屈折率約1.36）の２mm厚のフィルムに押しつけた(Hostaflon とはドイツ国の Hoechst AG の販売する熱可塑性フルオロエラストマーである)。得られたチャンネル構造体を、プロピルメチルケトンに溶解した Hostaflon TFB X-7200（Hostaflon TFB 7100よりも融点が低い）の薄層をベース層とチャンネル構造体上にスピンコートすることによって、同じ材料の平面プレートの形をしたベース層に結合させて、次に１３０℃で１０分間乾燥させた。次に、チャンネル構造体およびベース層をすぐに一緒に圧延し、得られたサンドイッチ構造体を約１４０℃で１０分間ベークした。こうして得たポリマー構造体は完全な閉鎖チャンネルを持っていた。
【００１５】
本発明は先に説明し、図面に特別に示した実施例に限定されるものではなく、以下の請求の範囲に述べられる全体的な発明概念の範囲内で多くの修正、変更をなし得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】プレート表面へのスピンコート
【図１Ｂ】焼成による溶媒の除去
【図１Ｃ】２つのプレートの圧延
【図２】材料層３によって一緒に保持された２つのプレート１、２と、それらの間に構成されているチャンネル系４
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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