(57)【要約】【課題】  流路形状の変更および少量生産が容易であり、流路への接着剤などの樹脂のはみ出しあるいは流路の近傍における隙間の形成が防止されるμ−ＴＡＳ用チップの製造方法を提供する。【解決手段】  シート部材２０にはあらかじめ接着性または粘着性を有する層２３を形成した後、流路２２に対応する通孔部２１が打ち抜きによって形成される。層２３は半硬化性接着剤によって形成されており、シート部材２０と基板３０およびカバー１１とは、層２３の粘着力によって仮固定される。この後、仮固定したシート部材２０、基板３０およびカバー１１を加熱および加圧することにより、層２３を形成する半硬化性接着剤が硬化し、シート部材２０と基板３０およびカバー１１とが固定される。これにより、通孔部２１に層２３を形成する半硬化性接着剤がはみ出したり、隙間が形成されることなく、均一に固定される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の面が接着性または粘着性の少なくとも一方を有するシート部材に、板厚方向に貫く通孔部を形成する工程と、
前記シート部材の接着性または粘着性の少なくとも一方を有する面を板状の第一板部材の一方の面に貼り付け、前記第一板部材に前記シート部材を固定する工程と、
を含むことを特徴とするμ−ＴＡＳ用チップの製造方法。
【請求項２】
前記シート部材は、接着性または粘着性の少なくともいずれか一方を有する層が形成されていることを特徴とする請求項１記載のμ−ＴＡＳ用チップの製造方法。
【請求項３】
前記層は、半硬化の樹脂で形成されていることを特徴とする請求項２記載のμ−ＴＡＳ用チップの製造方法。
【請求項４】
前記シート部材は、自身の表面が接着性または粘着性の少なくともいずれか一方を有していることを特徴とする請求項１記載のμ−ＴＡＳ用チップの製造方法。
【請求項５】
前記シート部材は、半硬化の樹脂で形成されていることを特徴とする請求項４記載のμ−ＴＡＳ用チップの製造方法。
【請求項６】
前記シート部材は、両面が接着性または粘着性の少なくとも一方を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載のμ−ＴＡＳ用チップの製造方法。
【請求項７】
前記シート部材の前記第一板部材とは反対側に、板状の第二板部材を取り付ける工程を含むことを特徴とする請求項６記載のμ−ＴＡＳ用チップの製造方法。
【請求項８】
前記通孔部は、前記シート部材を打ち抜いて形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載のμ−ＴＡＳ用チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、μ−ＴＡＳ（micro- Total Analysis System）用チップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
μ−ＴＡＳ用のチップでは、基板などの板状の部材に微細な流路が形成されている。このような微細な流路が形成されたμ−ＴＡＳ用のチップを製造する複数の方法が提案されている。特許文献１では、ガラス製の基板に基板とともに流路を形成する樹脂部材を接着剤で貼り付ける方法が開示されている。特許文献２では、細胞培養チップを熱可塑性樹脂の射出成形により製造する方法が開示されている。特許文献３では、ガラス製の基板上に光硬化性樹脂で流路を形成する方法が開示されている。非特許文献１では、射出成形により流路を一体に形成した樹脂製の板部材に、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）製のフィルムを熱溶着により貼り付ける方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１２５６５６号公報
【特許文献２】特開平９−１７３０４９号公報
【特許文献３】特開平５−２７６９２４号公報
【非特許文献１】日立化成テクニカルレポート  No.40（2003-1）、２９ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１に開示されている発明は、トライエッチングで微細加工したシリコンマスタから作成した電鋳金型を用いて、射出成形によりマイクロ電気泳動チップを製造している。そのため、金型が高価であり、流路の形状を容易に変更することはできない。その結果、流路形状の異なる多種類のマイクロチップの少量生産は困難である。また、特許文献１に開示されている発明では、樹脂部材と基板とを接着する際、接着剤が過剰であると接着剤が流路へはみ出したり、接着剤が不足すると樹脂部材と基板との間に隙間が形成されるという問題がある。さらに、特許文献２に開示されている発明では、特許文献１と同様の接着剤の問題に加え、容器の作成を射出成形で行っているため、形状の変更および少量生産は困難である。
【０００５】
特許文献３に開示されている発明では、ガラス基板上に未硬化の光硬化性樹脂を塗布した後、流路以外を露光して光硬化性樹脂を硬化している。そして、光硬化性樹脂の未硬化の部位を除去することにより、流路に対応する部位を形成している。しかし、μ−ＴＡＳのように極めて繊細な流路を形成する場合、繊細な流路に残留した未硬化の樹脂を完全に除去することは困難である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、流路形状の変更および少量生産が容易であり、流路への接着剤などの樹脂のはみ出しあるいは流路の近傍における隙間の形成が防止されるμ−ＴＡＳ用チップの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記の目的を達成するための本発明のμ−ＴＡＳ用チップの製造方法では、少なくとも一方の面が接着性または粘着性の少なくとも一方を有するシート部材に、板厚方向に貫く通孔部を形成する工程と、前記シート部材の接着性または粘着性の少なくとも一方を有する面を板状の第一板部材の一方の面に貼り付け、前記第一板部材に前記シート部材を固定する工程と、を含むことを特徴とする。
これにより、シート部材に通孔部を形成したとき、シート部材は少なくとも一方の面が接着性または粘着性の少なくとも一方を有している。通孔部はシート部材に形成される。そのため、例えば打ち抜き時における通孔部の形状を変更することにより、流路に対応する通孔部の形状は容易に変更可能である。また、シート部の少なくとも一方の面が接着性または粘着性の少なくとも一方を有しているため、例えば接着剤の塗布などが不要である。また、シート部材の接着性または粘着性の少なくとも一方を有する面は、シート部材に均一に形成される。そのため、シート部材を第一板部材に貼り付けたとき、例えば接着剤などが通孔部側へはみ出したり、隙間が形成されることがない。したがって、流路形状の変更および少量生産が容易であり、流路への接着剤などの樹脂のはみ出しあるいは流路の近傍における隙間の形成を防止することができる。また、シート部材への通孔部の形成、およびシート部材の第一板部材への貼り付けという簡単な工程でμ−ＴＡＳ用チップが製造される。したがって、工数を低減することができる。
【０００８】
（２）また、本発明のμ−ＴＡＳ用チップの製造方法では、前記シート部材は、接着性または粘着性の少なくともいずれか一方を有する層が形成されている。
これにより、シート部材にはあらかじめ別素材による接着性または粘着性の少なくともいずれか一方を有する層が形成されている。したがって、接着性または粘着性を有する層を形成する素材を任意に選定することができる。
この層は、接着性または粘着性の少なくともいずれか一方を有するシート部材とは別部材をシート部材に形成してもよいし、シート部材に直接加工したものでもよい。
【０００９】
（３）さらに、本発明のμ−ＴＡＳ用チップの製造方法では、前記層は、半硬化の樹脂で形成されている。
これにより、半硬化の樹脂を硬化させることにより、シート部材と第一板部材とは貼り付けられる。したがって、流路を形成する通孔部への接着性または粘着性を有する層のはみ出しあるいは流路の近傍における隙間の形成を防止することができる。ここで、本明細書中における「半硬化」とは、例えば熱硬化性樹脂などのように一定の条件で硬化する樹脂において、硬化の途中すなわち最終的な硬化前の状態を意味する。
【００１０】
（４）さらに、本発明のμ−ＴＡＳ用チップの製造方法では、前記シート部材は、自身の表面が接着性または粘着性の少なくともいずれか一方を有している。
これにより、シート部材には、例えば接着性または粘着性の少なくともいずれか一方を有する素材などによる層を形成する必要がない。すなわち、シート部材は、例えば自身の接着力あるいは粘着力により第一板部材の表面に貼り付けられる。したがって、シート部材の加工工数が低減されるとともに、流路を形成する通孔部への樹脂のはみ出しをより防止することができる。
【００１１】
（５）さらに、本発明のμ−ＴＡＳ用チップの製造方法では、前記シート部材は、半硬化の樹脂で形成されている。
これにより、半硬化の樹脂からなるシート部材を硬化させることにより、シート部材と第一板部材とは貼り付けられる。したがって、流路を形成する通孔部への接着性または粘着性を有する層のはみ出しを防止することができる。
【００１２】
（６）さらに、本発明のμ−ＴＡＳ用チップの製造方法では、前記シート部材は、両面が接着性または粘着性の少なくとも一方を有している。
すなわち、シート部材は、両面が接着性または粘着性の少なくともいずれか一方を有していてもよい。これにより、設計の自由度を向上することができる。
【００１３】
（７）さらに、本発明のμ−ＴＡＳ用チップの製造方法では、前記シート部材の前記第一板部材とは反対側に、板状の第二板部材を取り付ける工程を含む。
これにより、シート部材は、第一板部材および第二板部材によって挟み込まれる。そのため、通孔部が形成する流路は、上方を第二板部材によって覆うことができる。したがって、設計の自由度を向上することができる。
【００１４】
（８）さらに、本発明のμ−ＴＡＳ用チップの製造方法は、前記通孔部は、前記シート部材を打ち抜いて形成される。
これにより、通孔部は、例えば射出成形あるいはエッチングなどと比較して容易に形成される。したがって、加工工数を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例によるμ−ＴＡＳ用チップ（以下、単に「マイクロチップ」という。）を図１に示す。図１は、本発明の第１実施例によるマイクロチップ１０を示す概略図であって、（Ａ）が平面視を示す図であり、（Ｂ）が（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。マイクロチップ１０は、例えば微量化学物質の分析、合成、または細胞や菌体などの培養などに適用される。マイクロチップ１０は、シート部材２０、および第一板部材としての基板３０を備えている。基板３０は、例えば石英ガラスや耐熱ガラスなどのガラス、ステンレスあるいはアルミニウムなどの金属、または樹脂などから形成されている。基板３０は、略矩形状に形成されている。基板３０は、透明または不透明のいずれであってもよい。
【００１６】
シート部材２０は、樹脂または金属により薄いシート状に形成されている。シート部材２０は、透明または不透明のいずれであってもよい。シート部材２０は、基板３０に積層して固定されている。シート部材２０は、基板３０に対応する略矩形状に形成されている。シート部材２０は、板厚方向に貫く複数の通孔部２１を有している。通孔部２１は、シート部材２０の基板３０側の端面から基板３０とは反対側の端面までを連通している。
【００１７】
シート部材２０を基板３０に貼り付けることにより、基板３０の上方にはシート部材２０の通孔部２１により区画される流路２２が形成される。流路２２は、それぞれ四つの流体槽部２２ａと、直線上の二つの流体槽部２２ａを連通する一つの流体通路部２２ｂと、流体通路部２２ｂの異なる位置から分岐し流体通路部２２ｂと他の流体槽部２２ａとを連通する二つの分岐通路部２２ｃとを有する構成である。なお、流路の形状は、図１に示す例に限らず、マイクロチップ１０を適用する条件に応じて任意に設定可能である。
【００１８】
マイクロチップ１０は、シート部材２０の基板３０とは反対側に第二板部材としてのカバー１１を備えている。カバー１１は、シート部材２０の基板３０とは反対側を覆っている。カバー１１は、例えば石英ガラスや耐熱ガラスなどのガラス、ステンレスあるいはアルミニウムなどの金属、または樹脂などから形成されている。カバー１１は、シート部材２０および基板３０に対応する略矩形状に形成されている。カバー１１は、透明または不透明のいずれであってもよい。また、カバー１１は、流路２２に連通する開口部を有していてもよい。カバー１１に開口部を形成する場合、流体は、カバー１１の開口部を経由して流路２２へ供給される。また、流体は、カバー１１の開口部を経由して流路２２から排出させることもできる。開口部は、流路の端部の流体槽部２２ａに設けるのが望ましいが、その位置および数などは任意である。流体としては、例えば微量化学物質の合成に用いられる反応物質を含む溶媒、細胞や菌体を培養するための培養液、または反応生成物を含む溶媒などである。
【００１９】
次に、上記の構成のマイクロチップ１０の製造方法について説明する。
図２（Ａ）に示すように、まずシート部材２０が準備される。シート部材２０は、厚さが概ね均一のシート状に形成されている。シート部材２０は、厚さが数百μｍから数ｍｍ程度に設定され、本実施例では０．２ｍｍである。シート部材２０は、両面が接着性または粘着性の少なくともいずれか一方を有している。第１実施例では、シート部材２０の両面には、あらかじめ接着性または粘着性の少なくともいずれか一方を有する層２３が形成されている。第１実施例では、シート部材２０をポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）で形成するとともに、シート部材２０の両面にウレタン系半硬化接着剤からなる層２３を形成している。ウレタン系半硬化接着剤は、熱硬化性樹脂の一種であるウレタン樹脂からなり、加熱することにより硬化する。ウレタン系半硬化接着剤からなる層２３は、接着性および粘着性を有している。層２３は、数μｍ程度に形成されており、シート部材２０の厚さに対し極めて薄く設定されている。なお、図１および図２では、説明の簡単のため、層２３を拡大して示している。
【００２０】
なお、第１実施例では、シート部材２０をＰＥＴ樹脂で形成し、層２３をウレタン系半硬化接着剤で形成する例を説明している。しかし、例えばウレタン系の樹脂で形成したシート部材２０にウレタン系半硬化接着剤の層２３を形成したり、ＰＥＴ樹脂で形成したシート部材２０にアクリル樹脂系の粘着剤の層２３を形成したり、シリコーン樹脂で形成したシート部材２０にシリコーン樹脂系の粘着剤の層２３を形成する構成など、シート部材２０および層２３の材質は適宜選定してもよい。また、シート部材２０は、樹脂に限らずステンレスやアルミニウムなどの金属で形成してもよい。
【００２１】
準備されたシート部材２０は、図２（Ｂ）に示すように通孔部２１が形成される。通孔部２１は、形成された層２３とともにシート部材２０をプレスなどによる打ち抜くことによって形成される。これにより、通孔部２１は、簡単な工程で容易に任意の形状に形成される。通孔部２１は、シート部材２０の一方の面から他方の面までシート部材２０を貫いている。なお、図２では、説明の簡単のため通孔部２１の形状を簡略化した例について説明する。
【００２２】
シート部材２０に通孔部２１が形成されると、シート部材２０には基板３０およびカバー１１が仮固定される。基板３０およびカバー１１は、あらかじめ表面処理が施されている。この表面処理は、基板３０だけでもよいし、カバー１１および基板３０の両面であってもよい。表面処理としては、例えば化学物質の反応を促進するための処理、培養される細胞や菌体の定着を促進するための処理、親水性を高める処理、撥水性を高める処理、触媒や酵素を固定化する処理、あるいは培地を形成する処理などである。例えば、「培養される細胞や菌体の定着を促進するための処理」や「酵素を固定化する処理」は、基板３０の処理に適している。
【００２３】
本実施例では、基板３０はガラス製である。基板３０は、厚さが数百μｍから数ｍｍ程度に設定され、本実施例では０．５ｍｍである。また、カバー１１は、ポリカーボネート樹脂製である。カバー１１は、厚さが数百μｍから数ｍｍ程度に設定され、本実施例では１ｍｍである。基板３０およびカバー１１は、シート部材２０に仮固定される。シート部材２０に形成されている層２３は、粘着性を有している。そのため、層２３の粘着力によりシート部材２０と基板３０およびカバー１１とは仮固定される。このとき、シート部材２０の層２３を形成する材料として粘着性の高い材料を選択することにより、シート部材２０と基板３０およびカバー１１とを仮固定する粘着力は大きくなる。そのため、シート部材２０と基板３０およびカバー１１との位置を合わせた状態の維持は容易になる。一方、シート部材２０の層２３を形成する材料として粘着性の低い材料を選択することにより、シート部材２０と基板３０およびカバー１１とを仮固定する粘着力は小さくなる。そのため、シート部材２０と基板３０およびカバー１１との位置を合わせた状態の維持は困難になるものの、位置合わせのやり直しが容易になる。
【００２４】
シート部材２０に基板３０およびカバー１１が仮固定されると、一体となったシート部材２０、基板３０およびカバー１１は、図２（Ｃ）に示すようにプレス機４０に設置される。プレス機４０は、挟み込まれたシート部材２０、基板３０およびカバー１１を加圧するとともに加熱する。このとき、基板３０とプレス機４０との間、およびカバー１１とプレス機４０との間には、基板３０およびカバー１１を保護するため、例えば紙や布などの保護材を設置してもよい。
【００２５】
プレス機４０に設置されたシート部材２０、基板３０およびカバー１１は、プレス機４０により加圧および加熱される。シート部材２０に形成された層２３は、ウレタン系半硬化接着剤からなるため、加熱されることにより硬化する。これにより、図２（Ｄ）に示すようにシート部材２０は層２３により基板３０およびカバー１１に接着される。その結果、基板３０およびカバー１１はシート部材２０に固定される。
【００２６】
シート部材２０に形成された層２３は、シート部材２０と基板３０またはカバー１１に挟まれた状態で加熱によって硬化する。そのため、層２３が通孔部２１側へはみ出すことはない。また、層２３はシート部材２０の両面に均一に形成されているため、通孔部２１の近傍においてシート部材２０と基板３０またはカバー１１との間に隙間が形成されることもない。
【００２７】
以上説明したように、第１実施例では、シート部材２０と基板３０またはカバー１１とは、通孔部２１に層２３を形成する半硬化性接着剤がはみ出したり、隙間が形成されることなく、均一に固定される。したがって、流路２２側への接着剤などのはみ出し、あるいは流路２２を形成する通孔部２１の近傍における隙間の形成を防止することができる。
【００２８】
また、第１実施例では、シート部材２０の通孔部２１は、シート部材２０の層２３が形成された状態でプレス加工などによる打ち抜きによって形成される。そのため、シート部材２０には、半硬化性接着剤からなる層２３が均一に形成される。また、シート部材２０を打ち抜くことにより、例えば射出成形あるいはエッチングなどにより通孔部２１を形成する場合と比較して、通孔部２１の形状の変更が容易である。したがって、少量であっても、マイクロチップ１０に要求される流路２２の形状に応じて、通孔部２１の形状を容易に変更することができる。
【００２９】
（第２実施例）
本発明の第２実施例によるマイクロチップの製造方法を図３に基づいて説明する。なお、第１実施例によるマイクロチップと実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図３（Ａ）に示すように、まずシート部材２０が準備される。シート部材２０は、厚さが概ね均一のシート状に形成されている。シート部材２０は、厚さが数百μｍから数ｍｍ程度に設定され、本実施例では０．２ｍｍである。シート部材２０は、自身が接着性または粘着性の少なくともいずれか一方を有している。そのため、シート部材２０は、両面が接着性または粘着性の少なくともいずれか一方を有している。第２実施例では、シート部材２０は、半硬化状態の熱硬化性樹脂から形成されている。具体的には、シート部材２０はエポキシ半硬化樹脂から形成されている。なお、シート部材２０は、ウレタン半硬化樹脂、不飽和ポリエステル半硬化樹脂、フェノール半硬化樹脂、アクリル半硬化樹脂、あるいはメラミン半硬化樹脂などから形成してもよい。
【００３０】
準備されたシート部材２０には、図３（Ｂ）に示すように通孔部２１が形成される。通孔部２１は、プレスによる打ち抜きにより形成される。これにより、通孔部２１は、簡単な工程で容易に任意の形状に形成される。通孔部２１は、シート部材２０の一方の面から他方の面までシート部材２０を貫いている。
シート部材２０に通孔部２１が形成されると、シート部材２０には基板３０およびカバー１１が仮固定される。基板３０は、あらかじめ表面処理が施されている。本実施例では、表面処理の内容、ならびに基板３０およびカバー１１の形状などは第１実施例と同様である。エポキシ樹脂からなるシート部材２０は自身が粘着性を有している。そのため、シート部材２０と基板３０およびカバー１１とは、シート部材２０自身の粘着力により仮固定される。このとき、シート部材２０を形成する材料として粘着性の高い材料を選択することにより、シート部材２０と基板３０およびカバー１１とを仮固定する粘着力を大きくなる。そのため、シート部材２０と基板３０およびカバー１１との位置を合わせた状態の維持は容易になる。一方、シート部材２０を形成する材料として粘着性の低い材料を選択することにより、シート部材２０と基板３０およびカバー１１とを仮固定する粘着力は小さくなる。そのため、シート部材２０と基板３０およびカバー１１との位置を合わせた状態の維持は困難になるものの、位置合わせのやり直しが容易になる。
【００３１】
シート部材２０に基板３０およびカバー１１が仮固定されると、一体となったシート部材２０、基板３０およびカバー１１は、図３（Ｃ）に示すようにプレス機４０に設置される。プレス機４０は、挟み込まれたシート部材２０、基板３０およびカバー１１を加圧するとともに加熱する。このとき、基板３０とプレス機４０との間、およびカバー１１とプレス機４０との間には、基板３０およびカバー１１を保護するため、例えば紙や布などの保護材を設置してもよい。
【００３２】
プレス機４０に設置されたシート部材２０、基板３０およびカバー１１は、プレス機４０により加圧および加熱される。シート部材２０は、エポキシ半硬化樹脂からなるため、加熱されることにより硬化する。これにより、シート部材２０と基板３０およびカバー１１とは接着される。その結果、基板３０およびカバー１１はシート部材２０に固定される。
【００３３】
シート部材２０は、基板３０またはカバー１１に挟まれた状態で加熱によって硬化する。そのため、シート部材２０が自身が硬化し、シート部材２０を形成する樹脂が通孔部２１側へはみ出すことはない。また、シート部材２０は自身が硬化するため、通孔部２１の近傍においてシート部材２０と基板３０またはカバー１１との間に隙間が形成されることもない。
【００３４】
第２実施例では、シート部材２０自身が硬化することにより、基板３０およびカバー１１に固定される。そのため、通孔部２１にシート部材２０を形成する樹脂がはみ出したり、シート部材２０と基板３０またはカバー１１との間に隙間が形成されることなく、シート部材２０と基板３０およびカバー１１とは均一に固定される。したがって、流路を形成する通孔部２１側への接着剤のはみ出し、あるいは通孔部２１の近傍における隙間の形成を防止することができる。
【００３５】
また、第２実施形態では、流路２２を形成するシート部材２０の通孔部２１は、シート部材２０をプレス加工などによる打ち抜くことによって形成される。そのため、例えば射出成形あるいはエッチングなどにより通孔部２１を形成する場合と比較して、通孔部２１の形状の変更が容易である。したがって、通孔部２１の形状を容易に変更することができる。
【００３６】
なお、上述の複数の実施例では、シート部材２０の一方の面側に基板３０を設置し、シート部材２０の他方の面側にカバー１１を設置する例について説明した。しかし、カバー１１に対応する部材を省略し、シート部材２０と基板３０とからマイクロチップ１０を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施例によるマイクロチップを示す概略図であって（Ａ）は平面視を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図２】本発明の第１実施例によるマイクロチップの製造工程を示す概略図である。
【図３】本発明の第２実施例によるマイクロチップの製造工程を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  マイクロチップ（μ−ＴＡＳ用マイクロチップ）、１１  カバー（第二板部材）、２０  シート部材、２１  通孔部、２３  層、３０  基板（第一板部材）
【図１】
2006349509.tif 000003
【図２】
2006349509.tif 000004
【図３】
2006349509.tif 000005