(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、樹脂材料により製造され、表面にマイクロチャンネルを有するマイクロチップ基板とフィルムの接合方法において、熱プレスや超音波溶着による熱圧着、または接着剤を用いる接合では、接合できない、もしくは接合力の弱い材料に対して、より効果的にマイクロチップ基板とフィルムを接合する方法を提供するものである。【解決手段】  樹脂部材を貼り合わせて作製するマイクロ流路チップであって、二つ以上の樹脂部材の表面を表面酸化処理により親水化処理し処理面を向かい合わせて熱圧着にて接合させることによりマイクロ流路チップを得た。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂部材を貼り合わせて作製するマイクロ流路チップであって、
二つ以上の樹脂部材の表面を親水化処理し
処理面を向かい合わせて熱圧着にて接合させること
を特徴とするマイクロ流路チップ。
【請求項２】
前記親水化処理が、エキシマレーザー照射である請求項１記載のマイクロ流路チップ。
【請求項３】
前記熱圧着が、熱ロール機を用いた熱圧着である請求項１または２記載のマイクロ流路チップ。
【請求項４】
前記二つ以上の樹脂製部材の少なくとも一つが樹脂製フィルム、残りの部材が樹脂製成形部材である請求項１から３のいずれかに記載のマイクロ流路チップ。
【請求項５】
前記樹脂製成形部材が、マイクロ流路を設けた樹脂製基板である請求項１から４のいずれかに記載のマイクロ流路チップ。
【請求項６】
前記樹脂製部材の材質が、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチルおよびポリエチレンテレフタレートのいずれかから選ばれるものである請求項１から５のいずれかに記載のマイクロ流路チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製基板とフィルムから構成されるマイクロ流路チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近はマイクロリアクターやマイクロアナリシスシステムと呼ばれる微細加工技術を利用した化学反応や分離システムの微小化の研究が盛んになっており、マイクロ流路を持つマイクロ流路チップ上で行う核酸、タンパク質、糖鎖などの分析や合成、微量化学物質の迅速分析、医薬品・薬物のハイスループットスクリーニングへの応用が期待されている。このようなシステムの微小化の利点としては、検体量が微量あるいは廃液の排出量が軽減され、省スペースで持ち運び可能な安価なシステムの実現が考えられている。また、体積に対する表面積の比率が向上することにより、熱移動・物質移動の高速化が実現でき、その結果、反応や分離の精密な制御、高速・高効率化、副反応の抑制が期待される。
【０００３】
一般的にマイクロチャンネルは少なくとも一方の部材に微細加工を有するマイクロチップ基板の部材の２つを貼り合わせることにより製造されている。これまではマイクロチップの基板材料として、主にガラスが用いられてきた。ガラス基板でマイクロチャンネルを作るためには、例として、基板に金属、フォトレジスト樹脂をコーティングしマイクロチャンネルのパターンを露光、そして現像した後にエッチング処理を行う方法がある。その後、陽極接合などによりガラス基板を接合する（非特許文献１参照）。しかし、ガラスのエッチング処理にはフッ酸などの非常に危険な薬品を用いたり、１枚ごとに露光、現像、そしてエッチング処理を行うため非常に効率が悪く、高コストである。
【０００４】
これらのマイクロチップは、種々の樹脂原料を使用することができ、射出成形により製造することが可能である。射出成形では、型キャビティ内へ溶融させた熱硬化性樹脂原料を導入し、型キャビティを冷却させて樹脂を硬化させることで、効率良く経済的にマイクロチップ基板を製造することが可能であり、大量生産に適している。マイクロ流路を設けた基板同士や、マイクロ流路を設けた基板と流路を封止するフィルムの接合方法として、熱プレス機や超音波溶着機などを用いた熱圧着や、接着剤を用いた接合方法などが主に行なわれている（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、これらの接合方法で基板同士や、基板とフィルムを接合しようとすると、接合が全くできていない。もしくは接合力が弱くマイクロチャンネル内に液体を流すことができない場合がある。特に、透明性に優れ、光学検出が可能で汎用性が高いと考えられるポリメタクリル酸メチル（以下、ＰＭＭＡと省略）を素材とする基板とフィルムを熱プレスにより接合しようとした場合、接合できない。もしくは接着力が弱く、流路内に液体を流すことができない。このように流路を有するＰＭＭＡ製基板とフィルムの接合に関しては、貼り合わせおよび送液が困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１３９４１９号公報
【特許文献２】特開２００３−６０１２７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】本田宣昭、化学工学、第６６巻、第２号、Ｐ７１−７４（２００２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、樹脂材料により製造され、表面にマイクロチャンネルを有するマイクロチップ基板とフィルムの接合方法において、熱プレスや超音波溶着による熱圧着、または接着剤を用いる接合では、接合できない、もしくは接合力の弱い材料に対して、より効果的にマイクロチップ基板とフィルムを接合する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的は、下記（１）〜（６）に記載の本発明により達成される。
（１）樹脂部材を貼り合わせて作製するマイクロ流路チップであって、
二つ以上の樹脂部材の表面を親水化処理し
処理面を向かい合わせて熱圧着にて接合させること
を特徴とするマイクロ流路チップ。
（２）前記親水化処理が、エキシマレーザー照射である（１）記載のマイクロ流路チップ。
（３）前記熱圧着が、熱ロール機を用いた熱圧着である（１）または（２）記載のマイクロ流路チップ。
（４）前記二つ以上の樹脂製部材の少なくとも一つが樹脂製フィルム、残りの部材が樹脂製成形部材である（１）から（３）のいずれかに記載のマイクロ流路チップ。
（５）前記樹脂製成形部材が、マイクロ流路を設けた樹脂製基板である（１）から（４）のいずれかに記載のマイクロ流路チップ。
（６）前記樹脂製部材の材質が、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチルおよびポリエチレンテレフタレートのいずれかから選ばれるものである（１）から（５）のいずれかに記載のマイクロ流路チップ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、樹脂材料により製造され、表面にマイクロチャンネルを有するマイクロチップ基板とフィルムの接合方法において、熱プレスや超音波溶着による熱圧着、または接着剤を用いる接合では、接合できない、もしくは接合力の弱い材料に対して、より効果的にマイクロチップ基板とフィルムを接合する方法、ならびに自家蛍光の低い、蛍光検出に適したマイクロ流路チップを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のマイクロ流路チップの一実施例の断面概略図である。
【図２】本発明に使用する表面に流路を有するマイクロ流路チップ用基板の一実施例となる平面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のマイクロ流路チップについて説明する。
本発明では、樹脂製フィルムと、マイクロ流路を設けた樹脂製基板を親水化処理することによって接触角を低下させた後に、熱ロール機を用いた熱圧着にて接合する工程を有しており、かつ使用するフィルムとマイクロ流路を設けた基板の少なくとも一方が、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートのいずれかから選ばれることを特徴とする。接触角とは、固体表面と超純水からなる液滴の接触部がなす角度のことで、０〜１８０°まであり、接触角０°では水滴が塗装面にべったり平たく伸びている状態、つまり親水性を示している状態、一方接触角１８０°では完全に水を弾き球体として固体表面に接触している状態を指す。接触角が小さくなると、固体と液体の引力、つまり付着力が低下し、親水性が高くなる。親水性を高くすることで、樹脂表面の反応性が向上し、マイクロチップ基板との親和性が高くなり、接着の相性を改善することができる。さらに、親和性の高くなった基板とフィルムを熱圧着することで、反応性を加速させることができ、フィルムと基板を強固に接合することができる。
【００１３】
本発明における親水化処理とは、樹脂表面に含酸素官能基を導入する処理をいう。親水化処理として好適に用いられる手段は、プラズマ処理、コロナ放電処理、エキシマレーザー処理、フレーム処理などであるが、エキシマレーザー処理が、処理時間が短く、かつ低接触角を示すことから好適である。含酸素官能基とは、カルボニル基（アルデヒド基、ケトン基などを含む）、カルボキシル基、水酸基、エーテル基、エステル基、パーオキサイト基、エポキシ基などに代表される極性を有した官能基群であるがこれらに限定されない。親水化処理によって含酸素官能基を導入することにより、樹脂表面の親水性が向上する効果がある。表面親水化処理は、基材の圧着面だけの処理でもよく、また、基材全体を処理してもかまわない。
【００１４】
本発明において表面親水化処理した基板同士を熱圧着させる方法としては、熱プレス機や熱ロール機を用いた熱圧着を用いることが好ましい。特に本発明においては、熱ロール機の使用が、圧着時間が短く、かつ量産性に優れている点から好適である。熱圧着時の温度は、熱圧着する樹脂のガラス転移温度より、１０〜３０℃低い温度で実施することが好適である。
【００１５】
本発明に使用するフィルムとマイクロ流路を設けた基板の材質は、少なくとも一方は、樹脂材料である。樹脂の材料としては、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチルおよびポリエチレンテレフタレートのいずれかから選ぶことができる。また、熱圧着する際に同じ材質の方が密着しやすく、フィルムとマイクロ流路を設けた基板は同じ樹脂材料を用いる方が好ましく、マイクロ流路チップの特性および圧着の相性を考慮して材質の選定を実施する。例えば、基板がＰＭＭＡであるとき、樹脂製フィルムもＰＭＭＡであれば良好に圧着することができ、また、基板がポリスチレンであるときは、樹脂製フィルムもポリスチレンであれば良好に圧着することができる。作製されるマイクロ流路チップの用途、処理、使用溶媒、生理活性物質、検出方法の特性に合わせて、成形性、耐熱性、耐薬品性、吸着性等を考慮し適宜に選択される。
【００１６】
本発明に使用するマイクロ流路を設けた基板は、樹脂材料からなることが流路の加工のしやすさの面から好ましい。流路を加工する方法としては、流路加工した型キャビティを使用した射出成形が大量生産には好ましいが、ドリル等の機械加工、ホットエンボスによる加工、レーザーによる加工、ドライエッチングパターン加工、ウェットエッチングパターン加工等の加工方法が選択できる。
【００１７】
本発明において使用する樹脂製フィルムとして、延伸フィルム、未延伸フィルムなどが好適に用いることができる。フィルムの厚みとしては、どのような厚みのものであっても良いが、１０〜３００μｍ厚のフィルムを適宜用いることができる。
【００１８】
本発明におけるマイクロ流路チップの流路としては、特に限定するものではないが、  流路としては、用途によって適宜設計することができ、幅はマイクロ単位でもミリ単位でもよい。また、マイクロチャネルを有するマイクロ流路デバイスの場合は、サンプルや試薬の使用量あるいは廃液の排出量、かつ、熱移動・物質移動の高速化の観点から、幅は１μｍ以上１０００μｍ以下が好ましいが、これらマイクロ流路の設計は検出対象物、利便性を考慮に適宜設計されるため上記に限定はしない。また、流路基板の機能として、膜、ポンプ、バルブ、センサー、モーター、ミキサー、ギア、クラッチ、マイクロレンズ、電気回路等を装備したり、複数本のマイクロチャネルを同一基板上に加工したりすることにより複合化することが可能である。
【００１９】
また、前記流路は、適宜、親水化処理、表面官能基の形成処理などの表面処理を施しておいてもよい。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２１】
（実施例１）
ＰＭＭＡを用いて、２５ｍｍ×７５ｍｍ、厚み０．７５ｍｍで、表面に流路を図２に示すように配置した基板を射出成形により成形し、本体基板とした。また、同じ大きさでマイクロチャネルを有していないＰＭＭＡ製フィルムを、流路基板に対する蓋とした。本体基板とフィルムをエキシマレーザー処理することにより親水化処理を施した。エキシマレーザー処理前後の本体基板表面とフィルムの接触角測定を行った。その値を表１に示す。
【００２２】
その後、本体基板とフィルムを、熱ロール機を用いた熱圧着により、温度８０℃前後、回転数２．０ｍｍ/ｓ以下の条件で接合させた。
以上により作製したマイクロ流路チップのポート４，５よりマイクロシリンジを用いて、インク水溶液を注入した。このときのマイクロ流路チップの状態を目視により確認した。その結果を表２に示す。また、チップの表面を共焦点レーザースキャナにより測定したときの値を表２に示す。
【００２３】
（比較例１）
ＰＭＭＡを用いて、２５ｍｍ×７５ｍｍ、厚み０．７５ｍｍで、表面に流路を図２に示すように配置した基板を射出成形により成形し、本体基板とした。また、同じ大きさでマイクロチャネルを有していないＰＭＭＡ製フィルムを、流路基板に対する蓋とした。このときの本体基板表面とフィルムの接触角測定を行った。その値を表１に示す。
その後、本体基板とフィルムを、熱ロール機を用いた熱圧着により、設定温度８０℃、回転数２．０ｍｍ/ｓ以下の条件で接合させた。
以上により作製したマイクロ流路チップのポート４，５よりマイクロシリンジを用いて、インク水溶液を注入した。このときのマイクロ流路チップの状態を目視により確認した。その結果を表２に示す。また、チップの表面を共焦点レーザースキャナにより測定したときの値を表２に示す。
【００２４】
（比較例２）
他種ＰＭＭＡを用いて、２５ｍｍ×７５ｍｍ、厚み０．７５ｍｍで、表面に流路を図２に示すように配置した基板を射出成形により成形し、本体基板とした。また、同じ大きさでマイクロチャネルを有していないＰＭＭＡ製フィルムを、流路基板に対する蓋とした。本体基板とフィルムをエキシマレーザー処理することにより親水化処理を施した。
その後、本体基板とフィルムを、熱ロール機を用いた熱圧着により、設定温度８０℃、回転数２．０ｍｍ/ｓ以下の条件で接合させた。
以上により作製したマイクロ流路チップのポート４，５よりマイクロシリンジを用いて、インク水溶液を注入した。このときのマイクロ流路チップの状態を目視により確認した。その結果を表２に示す。また、チップの表面を共焦点レーザースキャナにより測定したときの値を表２に示す。
【００２５】
【表１】
2011214838.tif 000002
【表２】
2011214838.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明により、樹脂材料により製造され、表面にマイクロチャンネルを有するマイクロチップ基板において、接合力の弱い材料に対して、より効果的にマイクロチップ基板とフィルムを接合させることで、マイクロチップ基板を提供することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  流路を有するマイクロ流路基板
２  流路を有するマイクロ流路基板に対し、ほぼ密着可能な面を有するフィルム
３  流路
４  注入ポート
５  排出ポート
【図１】
2011214838.tif 000004
【図２】
2011214838.tif 000005