(57)【要約】【課題】低コストで容易に製造することができるマイクロ流路デバイスを提供する。【解決手段】マイクロ流路デバイスの製造方法は、基板２の面２１に形成された複数の凹部２３のうち、流路に対応する領域の凹部２３同士を選択的に連通させることでマイクロ流路２２を形成する流路形成工程と、基板２に蓋材３を貼り合わせてマイクロ流路２２を被覆する被覆工程と、を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に形成された複数の凹部のうち、流路に対応する領域の凹部同士を選択的に連通させることでマイクロ流路を形成する流路形成工程と、
前記基板に蓋材を貼り合わせて前記マイクロ流路を被覆する被覆工程と、を有することを特徴とするマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記基板は、転移温度を境界として硬度が可逆的に変化する感温性材料からなり、
前記流路形成工程において、前記基板の表面のうち流路に対応する領域を選択的に前記転移温度以上に加熱することで、当該領域の凹部同士を隔てる壁部の形状を崩して当該凹部同士を選択的に連通させ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の製造方法。
【請求項３】
前記流路形成工程の前に、表面に複数の凹部が形成される前の状態の前記基板を前記転移温度以上に加熱するとともに、当該基板に複数の凸部を有する型材を押し当てることで、当該基板の表面に複数の凹部を形成する凹部形成工程を行うことを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記流路形成工程において、サーマルヘッド又はレーザーを用いて前記基板の表面のうち流路に対応する領域を選択的に前記転移温度以上に加熱することを特徴とする請求項２又は３に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記基板は、光硬化性樹脂を含有し、
前記流路形成工程の後に、前記基板に光照射して前記基板を硬化させる硬化工程を行うことを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記流路形成工程及び前記被覆工程の後に、
前記基板から前記蓋材を除去し、前記基板の表面を前記転移温度以上に加熱することで、前記基板の表面の複数の凹部及び前記マイクロ流路を崩して前記基板の表面を平滑にする初期化工程を行い、
再度、前記流路形成工程及び前記被覆工程を行うことを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項７】
転移温度を境界として硬度が可逆的に変化する感温性材料からなり、表面に形成された複数の凹部のうち流路に対応する領域の凹部同士が選択的に連通させられてマイクロ流路が形成された基板と、
前記基板に貼り合わされ前記マイクロ流路を被覆する蓋材と、を備えることを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【請求項８】
基板の表面に複数の凹部を形成する凹部形成部と、
前記基板の表面に形成された複数の凹部のうち、流路に対応する領域の凹部同士を選択的に連通させることでマイクロ流路を形成する流路形成部と、
前記基板に蓋材を貼り合わせて、前記マイクロ流路を前記蓋材で覆う被覆部と、を備えることを特徴とするマイクロ流路デバイス製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流路デバイスの製造方法、マイクロ流路デバイス及びマイクロ流路デバイス製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療系分野で薬品の反応性を調べる目的で、マイクロ流路デバイスが使用されている。マイクロ流路デバイスには、基板上に薬品等の溶液が流れる複数の微細な流路（マイクロ流路）が形成されているものであり、マイクロポンプにより当該マイクロ流路に溶液が送り込まれることで使用される。マイクロ流路デバイス内に複数種類の溶液を送り込むことで、溶液同士を混合させることも可能であるし、送り込まれた溶液の反応性を光学的な検出器によって確認することも可能である。マイクロ流路デバイスは、送り込まれる溶液の性質や反応性によって必要とされる流路の長さや形状等が異なるものであり、実験の目的に応じて適宜流路形状を変更する必要がある。
【０００３】
しかしながら、一般にマイクロ流路デバイスは、所望の流路形状の型を作製してから、当該型を使用して量産されるものであるから、所望の形状のマイクロ流路デバイスが作製されるまでに数日間かかる場合がある。よって、医療現場で考案された所定形状のマイクロ流路デバイスを短時間で作製し、作製したマイクロ流路デバイスをすぐに実験に使用するといったことができなかった。
【０００４】
このような問題に対し、例えば、刺激感応部材としての金属片が二次元マトリックス状に配置された基板上に、可逆的にゾル−ゲル化する熱感受性溶液を流し込み、金属片を光や熱によって発熱させることで、熱感受性溶液を選択的にゲル化させ、マイクロ流路を形成する技術等が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２４９３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来の技術においては、流路形状を維持するために金属片を発熱させ続ける必要があり、当該流路に流し込まれる薬品等の溶液の熱変性を防ぐべく正確な温度制御が求められ、マイクロ流路デバイスの製造が容易であるとはいえない。また、刺激感応部材としての金属片が複数配置された基板を使用するため、製造コストが高い。
【０００７】
そこで、本発明は、低コストで容易に製造することのできるマイクロ流路デバイス、このマイクロ流路デバイスの製造方法及びマイクロ流路デバイス製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
基板の表面に形成された複数の凹部のうち、流路に対応する領域の凹部同士を選択的に連通させることでマイクロ流路を形成する流路形成工程と、
前記基板に蓋材を貼り合わせて前記マイクロ流路を被覆する被覆工程と、を有することを特徴とするマイクロ流路デバイスの製造方法が提供される。
【０００９】
上記マイクロ流路デバイスの製造方法において、好ましくは、
前記基板は、転移温度を境界として硬度が可逆的に変化する感温性材料からなり、
前記流路形成工程において、前記基板の表面のうち流路に対応する領域を選択的に前記転移温度以上に加熱することで、当該領域の凹部同士を隔てる壁部の形状を崩して当該凹部同士を選択的に連通させる。
【００１０】
上記マイクロ流路デバイスの製造方法において、好ましくは、
前記流路形成工程の前に、表面に複数の凹部が形成される前の状態の前記基板を前記転移温度以上に加熱するとともに、当該基板に複数の凸部を有する型材を押し当てることで、当該基板の表面に複数の凹部を形成する凹部形成工程を行う。
【００１１】
上記マイクロ流路デバイスの製造方法において、好ましくは、
前記流路形成工程において、サーマルヘッド又はレーザーを用いて前記基板の表面のうち流路に対応する領域を選択的に前記転移温度以上に加熱する。
【００１２】
上記マイクロ流路デバイスの製造方法において、好ましくは、
前記基板は、光硬化性樹脂を含有し、
前記流路形成工程の後に、前記基板に光照射して前記基板を硬化させる硬化工程を行う。
【００１３】
上記マイクロ流路デバイスの製造方法において、好ましくは、
前記流路形成工程及び前記被覆工程の後に、
前記基板から前記蓋材を除去し、前記基板の表面を前記転移温度以上に加熱することで、前記基板の表面の複数の凹部及び前記マイクロ流路を崩して前記基板の表面を平滑にする初期化工程を行い、
再度、前記流路形成工程及び前記被覆工程を行う。
【００１４】
また、本発明の他の態様によれば、
転移温度を境界として硬度が可逆的に変化する感温性材料からなり、表面に形成された複数の凹部のうち流路に対応する領域の凹部同士が選択的に連通させられてマイクロ流路が形成された基板と、
前記基板に貼り合わされ前記マイクロ流路を被覆する蓋材と、を備えることを特徴とするマイクロ流路デバイスが提供される。
【００１５】
また、本発明の更に他の態様によれば、
基板の表面に複数の凹部を形成する凹部形成部と、
前記基板の表面に形成された複数の凹部のうち、流路に対応する領域の凹部同士を選択的に連通させることでマイクロ流路を形成する流路形成部と、
前記基板に蓋材を貼り合わせて、前記マイクロ流路を前記蓋材で覆う被覆部と、を備えることを特徴とするマイクロ流路デバイス製造装置が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低コストで容易に製造することのできるマイクロ流路デバイス、このマイクロ流路デバイスの製造方法及びマイクロ流路デバイス製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るマイクロ流路デバイスを示す斜視図である。
【図２】マイクロ流路デバイスを構成する基板の表面形状の具体例を概略的に示す拡大図である。
【図３】本発明に係るマイクロ流路デバイスを製造する製造装置を示す概略的斜視図である。
【図４】図３に示す製造装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】本発明に係るマイクロ流路デバイスの製造方法を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１９】
《マイクロ流路デバイス》
まず、本発明に係るマイクロ流路デバイス１について説明する。
図１は、本発明に係るマイクロ流路デバイス１を示す概略斜視図である。図１に示されるように、マイクロ流路デバイス１は、基板２と、蓋材３とが貼り合わされて構成される積層構造である。
【００２０】
基板２は、転移温度Ｔｍを境界として硬度が可逆的に変化する感温性材料からなり、板状に形成されている。基板２の蓋材３に対向する面２１には、マイクロ流路２２が凹設されている。マイクロ流路２２は、ユーザーが所望する形状に合わせて形成されているものである。基板２の形状としては、厚さ４０μｍ、マイクロ流路２２の深さ約１０μｍ程度が例示される。
【００２１】
また、基板２の面２１のうち、マイクロ流路２２以外の領域には複数の凹部２３からなる微細構造が形成されている。複数の凹部２３は、基板２の厚さ方向に形成されて、基板２を貫通しない微小なホール形状である。凹部２３は微小なサイズであるため、図１には図示していない。本実施形態において、マイクロ流路２２は、複数の凹部２３のうちの何れかが連通されて、ユーザーの所望の流路形状に形成されたものである。基板２の面２１に形成される複数の凹部２３の形状の例を図２に示す。図２は、凹部２３の形状の例を概略的に示した拡大図であり、（ａ）〜（ｃ）の３種類を例示している。
【００２２】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、基板２に形成される複数の凹部２３の形状は、平面視で（ａ）正方形状、（ｂ）三角形状、（ｃ）六角形状の何れの形状に形成されているものとしても良い。例えば、凹部２３の形状が正方形であるものとした場合（図２（ａ）参照）、そのサイズは、例えば、凹部２３同士を隔てる壁部２４の厚みが１μｍ程度、凹部２３の正方形の一辺の長さが９μｍ程度である。後述するように、マイクロ流路２２の断面積を大きく取るためには、壁部２４の体積が小さく、凹部２３の体積が大きい方が好ましいため、図２（ｃ）に示す平面視六角形状の凹部２３が好ましい。しかしながら、マイクロ流路２２は複数の凹部２３が連通されて形成されるものであるため、マイクロ流路２２のカーブを滑らかに形成する等、流路形状をより緻密に形成する必要がある場合には、図２（ｂ）に示す平面視三角形状の凹部２３が好ましい。したがって、基板２に形成される凹部２３の形状はユーザーが所望する流路形状に応じて適宜選択されるものである。
なお、基板２に形成される複数の凹部２３の形状は、図示していないが、平面視で円形状やその他の多角形状に形成されていても良い。
【００２３】
基板２の素材として用いられる感温性材料としては、例えば、側鎖結晶性ポリマーが好ましい。
側鎖結晶性ポリマーの組成としては、例えば、炭素数１６以上、好ましくは炭素数１６〜２２の直鎖状アルキル基を有する（メタ）アクリレート３０〜９９質量部と、炭素数１
〜６のアルキル基を有するアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステル０〜７０質量部と、極性モノマー１〜１０質量部とを重合させて得られる重合体等が挙げられる。
【００２４】
炭素数１６以上の直鎖状アルキル基を側鎖とする（メタ）アクリレートとしては、例えば、セチル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、エイコシル（メタ）アクリレート、ベヘニル（メタ）アクリレート等の炭素数１６〜２２の線状アルキル基を有する（メタ）アクリレートが挙げられる。炭素数１〜６のアルキル基を有する（メタ）アクリレートとしては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート等が挙げられる。極性モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等のカルボキシル基含有エチレン不飽和単量体；２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート等のヒドロキシル基を有するエチレン不飽和単量体等が挙げられる。
【００２５】
具体的には、基板２の素材として用いられる感温性材料としては、例えば、ニッタ（株）製の側鎖結晶性ポリマー（インテリマー、ＣＳ５０４０Ｃ０２）を用いることができる。このインテリマーは、主鎖から疎水基と親水基が枝分かれした分子構造を持ち、転移温度Ｔｍは５５℃である。このインテリマーにおける転移温度Ｔｍを境とする状態変化は、加熱又は冷却する度に可逆的に起こさせることができ、その状態変化は約５℃の温度範囲で急峻に起きる。
【００２６】
また、基板２の素材に用いられる感温性材料としては、上記したインテリマーの他、出光興産（株）製のエルクリスタや、オレフィン系エラストマー、パラフィン系ワックス等を用いることもできる。
例えば、特開２０１２−１０２２１１号公報によれば、オレフィン系エラストマーは相転移温度を持ち、１００℃の時の弾性率が１×１０７［Ｐａ］であって１５０℃の時の弾性率が２×１０４［Ｐａ］となるものや、８０℃の時の弾性率が２×１０８［Ｐａ］であって１５０℃の時の弾性率が１×１０６［Ｐａ］となるもの等がある。つまり、これらオレフィン系エラストマーは、相転移温度を境に弾性率が２００〜５００倍変化している。
【００２７】
また、基板２の素材として用いられる感温性材料には、光硬化性樹脂が含まれるものとしても良い。基板２に光硬化性樹脂が含有されている場合には、マイクロ流路２２形成後の基板２に光照射がなされて当該基板２が硬化させられているものである。したがって、基板２に光硬化性樹脂が含有されている場合には、マイクロ流路２２が高強度であり、マイクロ流路デバイス１をより広範な用途に使用することができる。
なお、基板２には、光硬化性樹脂以外に、当該基板２の強度を高めることが可能なその他の添加材が含有されているものとしても良い。
【００２８】
蓋材３は、基板２に凹設されているマイクロ流路２２を覆うように基板２の面２１に対向し、当該面２１に貼り合わされている。蓋材３は、表面が平滑であり、基板２と略同一形状の板状に形成されている。蓋材３としては、平滑な表面を有していれば何れの素材のものを用いることもできるが、マイクロ流路２２を流れる溶液の観察や測定が行い易いように透明部材で構成されていることが好ましく、例えば、ガラスや樹脂等から構成されている。
【００２９】
蓋材３は、接着剤その他の何れかの手段により基板２に貼り付けられており、面２１のうちマイクロ流路２２以外の領域に接触して固定されている。
【００３０】
なお、蓋材３としては、上記したような平滑表面を有する部材でなくとも良い。例えば
、マイクロ流路２２が形成された基板２の面２１に、これと同一形状のマイクロ流路２２が形成された別の基板２を、面２１同士を対向させるように互いに貼り合わされた構造であっても良い。この場合、マイクロ流路２２の深さを２倍とすることができる。
【００３１】
《マイクロ流路デバイス製造装置》
続いて、上記したように構成されるマイクロ流路デバイス１を製造する製造装置（マイクロ流路デバイス製造装置）１００について図３〜図５を参照して以下説明する。
【００３２】
図３は、本発明に係る製造装置１００を示す概略斜視図である。図３に示すように、製造装置１００は、処理前の平滑な状態の基板２を装置内に搬入する搬入部７１、平滑な状態の基板２の面２１に対して複数の凹部２３を形成する凹部形成部４０、複数の凹部２３が形成された基板２の面２１の所定領域にマイクロ流路２２を形成する流路形成部５０、マイクロ流路２２が形成された基板２の面２１に蓋材３を貼り合わせる被覆部６０、処理後の基板２（マイクロ流路デバイス１）を装置外へ搬出する搬出部７２、基板２を各部へ搬送する搬送部７０、各部を制御する制御部９０（図４参照）等を備えている。搬送部７０は、搬入部７１から装置内に搬入される基板２を、凹部形成部４０、流路形成部５０、被覆部６０、搬出部７２の順に搬送する。
なお、凹部形成部４０、流路形成部５０及び被覆部６０は、製造装置１００の内部に設けられ、一の装置を構成しているものであるが、それぞれ別体として設けられているものとしても良い。
【００３３】
凹部形成部４０は、表面に形成された複数のピラーＰを基板２に当接させるモールド（型材）４１、基板２を転移温度Ｔｍ以上に加熱するヒーター４２等から構成されている。
【００３４】
モールド４１は、例えばＳｉからなり、基板２と略同一の大きさに形成されている。このモールド４１の表面には、複数のピラーＰが突設され、転移温度Ｔｍ以上に加熱された基板２に押し当てられることで、基板２の面２１に複数の凹部２３を形成することができる。基板２に押し当てられた後に基板２から離間させ易いように、モールド４１の表面には離型剤が塗布されていることが好ましい。ここで、基板２の厚さを４０μｍとした場合、ピラーＰの形状としては、例えば図３及び図５に示すように、平面視一辺９μｍの正方形状であって、ピラーＰ同士の間隔が１μｍ、高さが１０μｍである。ピラーＰがこのような形状である場合、基板２の面２１には図２（ａ）に示されるような平面視正方形状の凹部２３が形成される。したがって、例えば、基板２の面２１に図２（ｂ）及び（ｃ）に示される形状の凹部２３を形成する場合には、ピラーＰの形状が平面視三角形状又は平面視六角形状のモールド４１を使用する必要がある。
【００３５】
なお、モールド４１の素材は、Ｓｉに限られるものではなく、基板２に凹部２３を形成することができる程度の強度を有していれば何れの素材であっても良い。
また、モールド４１のピラーＰの形状は、基板２の凹部２３の形状に応じて、平面視で円形状やその他の多角形状であっても良い。また、基板２の厚さが大きい場合には、ピラーＰの高さを大きくすることで、基板２上に形成される凹部２３の深さを大きくすることができ、これにより、形成されるマイクロ流路２２の深さを大きくすることができる。
【００３６】
ヒーター４２は、モールド４１が基板２に当接した状態で、基板２を転移温度Ｔｍ以上に加熱する。これにより、基板２の面２１が軟化されて、モールド４１の複数のピラーＰが面２１に埋め込まれる。ヒーター４２は、所定のタイミングで基板２の加熱を停止する。
なお、ヒーター４２は、モールド４１が基板２に当接する前から、基板２の加熱を開始しても良い。
【００３７】
ヒーター４２により加熱された基板２は、モールド４１に当接した状態のまま、転移温度Ｔｍ未満に冷却される。その冷却方法としては、所定の冷却機構によるものであっても良いし、自然空冷であっても良い。冷却後、基板２からモールド４１が離間されることで、基板２の面２１に複数の凹部２３が形成される。例えば、モールド４１のピラーＰの形状を、平面視一辺９μｍの正方形状、ピラーＰ同士の間隔１μｍ、高さ１０μｍとした場合、基板２の面２１には、平面視一辺９μｍの正方形状で深さ１０μｍの凹部２３が形成され、厚さ１μｍの壁部２４が形成される。
【００３８】
流路形成部５０は、基板２の面２１のうち流路に対応する領域を選択的に加熱するサーマルヘッド５１、当該サーマルヘッド５１と基板２との間に介在される保護シート５２等から構成されている。
【００３９】
サーマルヘッド５１は、先端部が基板２の面２１に対向するように配置され、当該先端部が保護シート５２を介して面２１に当接されるように設けられている。サーマルヘッド５１の先端部には発熱素子（図示略）が配設されている。サーマルヘッド５１としては、例えば、６００ｄｐｉのものが用いられる。サーマルヘッド５１は、制御部９０により処理されて出力されたユーザーの所望の流路形状を示す信号に基づいて、基板２に対して相対的に移動させられながら発熱素子を発熱させることにより、基板２の面２１のうち流路に対応する領域を選択的に加熱する。サーマルヘッド５１の移動速度としては、例えば１００ｍｍ／秒程度である。サーマルヘッド５１により、面２１のうち流路に対応する領域が選択的に加熱されることで、当該領域のみが軟化して流動性を発現する。当該流動性を発現した領域において、各凹部２３同士を隔てる壁部２４の形状が崩れて、当該壁部２４が各凹部２３の底面と一体化する。したがって、当該加熱された領域において壁部２４が消去されるため、複数の凹部２３が連通させられてマイクロ流路２２が形成される。例えば、凹部２３の形状を平面視一辺９μｍの正方形状、深さ１０μｍとし、壁部２４を厚み１μｍとした場合、形成されるマイクロ流路２２の底面と基板２の面２１との高低差は８μｍ程度となる。
【００４０】
保護シート５２は、基板２の面２１とサーマルヘッド５１との間に介在され、サーマルヘッド５１が直接的に面２１に当接することで面２１に傷が付くことを防止する。このため保護シート５２は、サーマルヘッド５１による加熱に耐えられる程度の耐熱性を備えている素材からなる。このような保護シート５２としては、例えば、ポリイミドフィルム等が用いられる。また、保護シート５２の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、厚み１〜１０μｍ程度のものが用いられる。
【００４１】
なお、流路形成部５０はサーマルヘッド５１により基板２を加熱するものとしたが、基板２の面２１を選択的に加熱することができれば何れの加熱手段により基板２を加熱するものとしても良い。凹部形成部４０は、例えば、入力される信号に応じて変調され放射するＩＲレーザーを基板２の面２１上を走査させるレーザー発光手段を用いるものであっても良い。この場合、ＩＲレーザーのエネルギーフラックスＥ＝１×１０７［Ｗ／ｍ２］、加熱時間ｔ＝１［ｍｓｅｃ］が例示される。
【００４２】
また、流路形成部５０は、壁部２４を転移温度Ｔｍ以上に加熱することで壁部２４の形状を崩して複数の凹部２３同士を連通させるものとしたが、転移温度Ｔｍ以上に加熱された壁部２４に更に圧力を加えることにより壁部２４の形状を崩すものとしても良い。
【００４３】
また、流路形成部５０により選択的に加熱された基板２は、被覆部６０に送られるまでの間に自然空冷されることにより転移温度Ｔｍ未満に冷却されるものであるが、所定の冷却機構が設けられて、当該冷却機構により基板２の加熱領域が転移温度Ｔｍ未満に冷却されるものとしても良い。冷却機構としては、基板２を転移温度Ｔｍ未満に冷却できる構成
であれば良く、例えば、基板２の面２１にエアを吹き付ける送風装置であっても良いし、ペルチェ素子等から構成され基板２に接触して冷却する冷却ローラー等であっても良い。
【００４４】
このようにして流路形成部５０は、基板２の面２１にマイクロ流路２２を形成する。面２１のうちマイクロ流路２２が形成される領域では、壁部２４が軟化されて形状が崩れ、当該壁部２４が各凹部２３の底面と一体化するため、各凹部２３の底面の高さがマイクロ流路２２形成前よりも高くなる。各凹部２３の底面が高くなると、基板２の面２１との高低差が減少するため、マイクロ流路２２の断面積が小さくなってしまう。そのため、壁部２４の体積が小さくなるように壁部２４は厚みが小さく形成されることが好ましく、したがって、凹部形成部４０のモールド４１のピラーＰ同士の間隔は小さく形成されていることが好ましい。
【００４５】
被覆部６０は、複数の凹部２３及びマイクロ流路２２が形成された基板２に対して蓋材３を貼り合わせる。被覆部６０は、蓋材３を、接着剤その他の方法により基板２の面２１に固定する。この蓋材３は、図示しないが予め製造装置１００内に複数ストックされているものであっても良いし、基板２を装置内に搬入する毎にユーザーにより装置内に適宜収容されるものであっても良い。
被覆部６０により蓋材３が基板２に貼り合わせられることにより、マイクロ流路デバイス１が形成される。
【００４６】
制御部９０は、図４に示すように、製造装置１００の各部を制御する。制御部９０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）を備え、製造装置１００用の各種処理プログラムに従って各種動作を行う。また、制御部９０は、ユーザーによる操作入力部（図示略）の所定操作に基づいて入力された流路形状を示す信号を、流路形成部５０に出力するように構成されている。
【００４７】
本実施形態の制御部９０は、凹部形成部４０により基板２の面２１全体に複数の凹部２３を形成し、流路形成部５０により基板２の面２１のうち流路に対応する領域を選択的に転移温度Ｔｍ以上に加熱することで、流路に対応する領域の凹部２３同士を選択的に連通させてマイクロ流路２２を形成し、被覆部６０により基板２の面２１に蓋材３を貼り合わせることで、マイクロ流路デバイス１を製造する。
【００４８】
《マイクロ流路デバイスの製造方法》
続いて、上記した製造装置１００を用いて、マイクロ流路デバイス１を製造する製造方法について図３〜図５を参照して以下説明する。図５は、本発明に係るマイクロ流路デバイスの製造方法を説明する図であって、マイクロ流路デバイス１の各製造工程における基板２の断面等を模式的に示した図である。
【００４９】
まず、複数の凹部２３が形成される前の状態の基板２が搬入部７１から製造装置１００内に搬入され、搬入された基板２の面２１に対し、凹部形成部４０により複数の凹部２３を形成する（凹部形成工程）。
【００５０】
即ち、搬入された基板２に対し、モールド４１を対向して配置する（図５（ａ）参照）。対向配置されたモールド４１を基板２に当接させ、モールド４１と基板２とが当接した状態で、ヒーター４２により基板２を転移温度Ｔｍ以上に加熱する。転移温度Ｔｍ以上に加熱された基板２は軟化して流動性を発現し、当該基板２の面２１にはモールド４１表面に突設された複数のピラーＰが埋め込まれ、面２１とモールド４１とが密着した状態となる（図５（ｂ）参照）。基板２の面２１とモールド４１とが密着した状態となった後、所定のタイミングでヒーター４２による加熱を停止し、基板２を転移温度Ｔｍ未満に冷却し
た後、基板２とモールド４１を離間させる。これにより、基板２の面２１にモールド４１のピラー形状が転写され、複数の凹部２３が形成される（図５（ｃ）参照）。
【００５１】
続いて、複数の凹部２３が形成された基板２の面２１に対し、流路形成部５０によりマイクロ流路２２を形成する（流路形成工程）。
【００５２】
即ち、制御部９０により処理され出力された、ユーザーの所望の流路形状を示す信号に基づいて、基板２の面２１の全体に形成された複数の凹部２３のうち、流路に対応する領域Ａを、保護シート５２を介してサーマルヘッド５１により選択的に転移温度Ｔｍ以上に加熱する（図５（ｄ）参照）。これにより、基板２の面２１において領域Ａのみが軟化されて流動性を発現する。領域Ａが流動性を発現することで、領域Ａ内の壁部２４の形状が崩れて凹部２３の底面と一体化する（図５（ｅ）参照）。これにより、基板２の領域Ａにおいてマイクロ流路２２が形成される。
【００５３】
続いて、複数の凹部２３及びマイクロ流路２２が形成された基板２の面２１に対し、被覆部６０により蓋材３を貼り合わせる（被覆工程）。
即ち、マイクロ流路２２が形成された基板２の面２１に対し、予め装置内にストックされた又はユーザーにより新たにストックされた蓋材３を、被覆部６０により貼り合わせる（図５（ｆ）参照）。これにより、基板２の面２１全面が蓋材３により覆われて、マイクロ流路デバイス１が形成される。
【００５４】
なお、上記したように基板２に光硬化性樹脂が含有されている場合には、流路形成工程で基板２にマイクロ流路２２が形成された後に、当該基板２に光照射して当該基板２を硬化させる硬化工程を行う。当該硬化工程は、被覆工程の前に行っても良いし、被覆工程の後に行っても良い。
【００５５】
また、基板２に光硬化性樹脂が含有されていない場合には、流路形成工程及び被覆工程の後に、以下に説明する初期化工程を行うものとしても良い。
即ち、流路形成工程及び被覆工程を行った後、基板２から蓋材３を除去し、当該基板２を純水等の洗浄液で洗浄する。洗浄後の基板２を温風等で乾燥し、基板２の面２１を転移温度Ｔｍ以上に加熱することで、面２１の複数の凹部２３及びマイクロ流路２２を消去して面２１を平滑にする。このとき、加熱された面２１に圧力を加えることで、面２１の平滑性を高めるものとしても良い。
このような初期化工程を行うことで基板２が平滑となるため、当該基板２に対し再度流路形成工程及び被覆工程を行うことができる。つまり、一度使用したマイクロ流路デバイス１のマイクロ流路２２を消去して、流路形状の異なるマイクロ流路２２を形成することで、新たにマイクロ流路デバイス１を製造することができる。
【００５６】
なお、本発明に係るマイクロ流路デバイス１の製造方法として、上記した製造装置１００を用いた製造方法を例示したが、少なくとも上記した凹部形成工程、流路形成工程及び被覆工程を行うことができれば、上記製造装置１００を使用せずに、本発明に係る製造方法を行っても良い。
【００５７】
以上、本実施形態によれば、基板２の面２１に形成された複数の凹部２３のうち流路に対応する領域の凹部２３同士を選択的に連通させることでマイクロ流路２２を形成し、基板２に蓋材３を貼り合わせてマイクロ流路２２を被覆することで、マイクロ流路デバイス１を製造するので、所望の形状の流路を有するマイクロ流路デバイス１を容易に製造し、提供することができる。また、基板２の凹部２３を選択的に連通させるのみでマイクロ流路２２を形成することができるので、マイクロ流路デバイス１を製造するのに複数の材料や素材を要さず、所望の流路形状のマイクロ流路デバイス１を低コストで得ることができ
る。
【００５８】
また、基板２は感温性材料からなり、当該基板２の複数の凹部２３のうち流路に対応する領域を選択的に転移温度Ｔｍ以上に加熱することで、当該領域の凹部同士を隔てる壁部２４の形状を崩して当該凹部２３同士を選択的に連通させ、マイクロ流路２２を形成するので、マイクロ流路２２の形成をより低コスト且つ容易に行うことができるとともに、短時間で行うことができる。よって、マイクロ流路デバイス１の製造を、低コスト且つ容易に行うことができ、更に短時間で行うことができる。
【００５９】
また、基板２の面２１を転移温度Ｔｍ以上に加熱するとともに、当該基板２にモールド４１を押し当てることで、面２１に複数の凹部２３を形成するので、平滑な状態の基板２を材料として容易にマイクロ流路デバイス１を製造することができる。
【００６０】
また、サーマルヘッド又はレーザーを用いて基板２を選択的に転移温度Ｔｍ以上に加熱するので、基板２の面２１に対する選択的加熱が精度良く行われ、高品質なマイクロ流路デバイス１を製造することができる。また、面２１に対する選択的加熱を低コストで容易に行うことができる。
【００６１】
また、基板２を構成する感温性材料に光硬化性樹脂が含有されている場合には、基板２にマイクロ流路２２を形成した後に、基板２に光照射して当該基板２を硬化させるので、マイクロ流路２２の強度を高めることができる。よって、より広範な用途に使用可能なマイクロ流路デバイス１を製造することができる。
【００６２】
また、流路形成工程及び被覆工程の後に、基板２から蓋材３を除去し、基板２の表面を転移温度Ｔｍ以上に加熱することで、複数の凹部２３及びマイクロ流路２２を消去して基板２を平滑な状態とする初期化工程を行う場合には、一度使用したマイクロ流路デバイス１を再使用して、流路形状の異なるマイクロ流路デバイス１を製造することができる。これにより、マイクロ流路デバイス１の製造コストをより低減させることができる。
【００６３】
なお、上記した実施形態では、流路形成工程の前に凹部形成工程を行うものとしたが、凹部形成工程を行わずに、予め表面上に複数の凹部が形成されている基板に対し、流路形成工程を行うようにしても良い。
【００６４】
また、上記した実施形態では、製造装置１００内に、平面視正方形状のピラーＰを有するモールド４１のみが設けられているものとしたが、様々な形状のモールドが製造装置１００内に複数設けられ、当該複数のモールドがユーザーの操作に応じて適宜使用されるものであっても良い。
【００６５】
また、上記した実施形態では、サーマルヘッド５１又はレーザーを用いて基板２の面２１のうち流路に対応する領域を選択的に加熱するものとしたが、当該加熱は何れの方法により行われるものであっても良い。例えば、基板２の面２１のうち流路に対応する領域以外の部分にマスクを取り付け、基板２の面２１全体をフラッシュランプ等で加熱することで、流路に対応する領域のみを選択的に加熱するものとしても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１      マイクロ流路デバイス
２      基板
３      蓋材
２１    面
２２    マイクロ流路
２３    凹部
２４    壁部
４０    凹部形成部
４１    モールド（型材）
４２    ヒーター
５０    流路形成部
５１    サーマルヘッド
５２    保護シート
６０    被覆部
７０    搬送部
７１    搬入部
７２    搬出部
９０    制御部
１００  製造装置（マイクロ流路デバイス製造装置）
Ａ      領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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