(57)【要約】      （修正有）【課題】射出成形で得られる樹脂基板と流路を覆うための樹脂フィルムを結合させてマイクロ流路デバイスとして用いる場合に、流路の淵まで溶着し接合不良を生じさせないマイクロ流路デバイスの製造方法の提供。【解決手段】少なくとも一方の面に流路を有する第一樹脂基板２と、第一樹脂基板２を覆うための第二樹脂基板３を重ね金属ブロックを有する加熱プレスで加熱圧着させ貼り合わせる際に、さらに第二樹脂基板３の外側に保護樹脂シート５を重ね加熱圧着させる樹脂製マイクロ流路デバイス１００の製造方法。保護樹脂シート５のガラス転移温度が第二樹脂基板３のガラス転移温度より２０℃以上高い、樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法であって、
少なくとも一方の面に流路を有する第一樹脂基板と、第二樹脂基板と、樹脂シートをこの順に重ねて加熱し、第一樹脂基板と第二樹脂基板を接合させる接合工程、
を有することを特徴とする、
樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記第二樹脂基板が、前記第一樹脂基板を覆うためのものである、請求項１に記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記接合工程が、金属ブロックを有する加熱プレスで加熱圧着するものである請求項１または２記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記樹脂シートのガラス転移温度が、第二樹脂基板のガラス転移温度より２０℃以上高いことを特徴とする、請求項１ないし３に記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項５】
第一樹脂基板と第二樹脂基板を接合させた後、
さらに熱アニール処理を行う熱アニール工程、
を有する、請求項１ないし４に記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記熱アニール工程におけるアニール温度が、第二樹脂基板を構成する樹脂のガラス転移温度の−１０℃以上＋１０℃以下である、
請求項５に記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記第一樹脂基板に使用する樹脂が、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリアクリレート系樹脂、ポリメタクリレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂またはポリエチレンテレフタレート系樹脂の中から選ばれる１種以上を含む、
請求項１ないし６に記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記樹脂シートが、ポリイミド樹脂シート、ポリテトラフルオルエチレン樹脂シート、またはウレタン樹脂シートである、
請求項１ないし７に記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記接合工程が、熱溶着によって行われる、請求項１ないし８に記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記熱溶着が、加熱プレス機によって行われる、請求項９に記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０いずれか１項に記載の製造方法を用いて作製された、
マイクロ流路デバイス。
【請求項１２】
JIS K7361-1に則り測定した全光線透過率が８０％以上である、請求項１１記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１３】
前記樹脂シートが組み込まれた、
マイクロ流路デバイス製造装置。
【請求項１４】
前記樹脂シートが交換可能な、
請求項１３に記載の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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化学工業、特に、医薬品、試薬等の製造に係る医薬品工業では、マイクロミキサーまたはマイクロリアクターと呼ばれる微小容器を用いた新しいマイクロ流路デバイスの開発が進められている。マイクロ流路デバイスには、複数本のマイクロ流路（マイクロチャネル）、マイクロ流路と繋がる微小空間（マイクロキャビティ）が設けられており、マイクロ流路を通して複数の流体を微小空間に合流することで、複数の流体を混合し、又は混合と共に化学反応を生じさせ、少量のサンプルでの化学反応による各種検出などを行うことが可能となる。。
【０００３】
このようなマイクロ流路デバイスは、ガラス製のものが主流である。ガラス基板でマイクロ分析チップを作成するためには、たとえば、基板に金属、フォトレジスト樹脂をコートし、マイクロチャネルのパターンを焼いた後にエッチング処理を行う方法がある。しかしガラスは大量生産に向かず非常に高コストであり、樹脂化が望まれている。
【０００４】
樹脂基板を使用したマイクロ流路デバイスは、種々の樹脂を用いて射出成形等の各種の成形方法で製造することが可能であり、効率よく経済的なマイクロ流路デバイス製造が可能となった（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２００６−１８９２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基板上に形成されたマイクロ流路を使用するためには、蓋をする必要がある。このため、樹脂基板上にマイクロ流路を形成させた場合、樹脂フィルムを接着や熱溶着によって接合させることで保護することが挙げられる。しかし、通常の条件で上記処理を行った場合、流路の淵部分が完全に溶着されず、微細な接合不良が残ってしまう現象が発生しうる。
【０００７】
本発明の目的は、射出成形で得られる樹脂基板と流路を覆うための樹脂フィルムを接合させてマイクロ流路デバイスとして用いる場合に、流路の淵まで溶着し、全体で接合不良を低減させたマイクロ流路デバイス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】
【０００８】
このような目的は、下記（１）〜（１０）に記載の本発明により達成される。
（１）樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法であって、
少なくとも一方の面に流路を有する第一樹脂基板と、第二樹脂基板と、樹脂シートをこの順に重ねて加熱し、第一樹脂基板と第二樹脂基板を接合させる接合工程、
を有することを特徴とする、
樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
（２）前記第二樹脂基板が、前記第一樹脂基板を覆うためのものである、（１）に記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
（３）前記接合工程が、金属ブロックを有する加熱プレスで加熱圧着するものである（１）または（２）記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
（４）前記樹脂シートのガラス転移温度が、第二樹脂基板のガラス転移温度より２０℃以上高いことを特徴とする、（１）ないし（３）に記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
（５）第一樹脂基板と第二樹脂基板を接合させた後、さらに熱アニール処理を行う熱アニール工程、を有する、（１）ないし（４）に記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
（６）前記熱アニール処理が、第二樹脂基板を構成する樹脂のガラス転移温度の−１０℃以上＋１０℃以下で行う、（５）に記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
（７）前記樹脂製マイクロ流路デバイスの樹脂が環状ポリオレフィン系樹脂、ポリアクリレート系樹脂、ポリメタクリレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂またはポリエチレンテレフタレート系樹脂の中から選ばれる１種以上を含む、（１）ないし（６）に記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
（８）前記樹脂シートが、ポリイミド樹脂シート、ポリテトラフルオルエチレン樹脂シート、またはウレタン樹脂シートである、（１）ないし（７）に記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
（９）前記接合工程が、熱溶着によって行われる樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
（１０）前記熱溶着が、加熱プレス機によって行われる、（９）に記載の樹脂製マイクロ流路デバイスの製造方法。
（１１）（１）ないし（１０）いずれかに記載の製造方法を用いて作製された、マイクロ流路デバイス。
（１２）JIS K7361-1に則り測定した全光線透過率が８０％以上である、（１１）に記載のマイクロ流路デバイス。
（１３）前記樹脂シートが組み込まれた、
マイクロ流路デバイス製造装置。
（１４）前記樹脂シートが交換可能な、
（１３）に記載のマイクロ流路デバイス製造装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、射出成形で得られる樹脂基板を用いたマイクロ流路デバイスを作製する際に、流路基板と樹脂フィルムを接合させた際の流路淵の接合不良を低減させたマイクロ流路デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】マイクロ流路デバイスを説明する側面図である。
【図２】マイクロ流路デバイスの熱溶着方法を説明する側面図である。
【図３】マイクロ流路デバイスの熱溶着方法を説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のマイクロ流路デバイスの製造方法について説明する。
本発明のマイクロ流路デバイスの製造方法は、第一樹脂基板として一方の面に流路用溝が形成された第一樹脂基板（図１、１）と、流路被服用の樹脂フィルムである第二樹脂基板（図１、２）を接合させる際に、第二樹脂基板の外側にさらに第二樹脂基板とは異なる樹脂シート（図２、５）を重ね、接合させる接合工程（図２、４）を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の樹脂性マイクロ流路デバイスについて述べる。
本発明の樹脂性マイクロ流路デバイスの一形態である１００は、一方の面に流路用溝１が形成された樹脂基板２である第一樹脂基板と、第一樹脂基板の流路用溝１が形成された面を覆う樹脂フィルム3である第二樹脂基板とで構成されている（図１）。
【００１３】
第一樹脂基板には、流路用溝１が形成されている。このような流路用溝１が形成された第一樹脂基板を製造する方法としては、例えば射出成形で製造する方法、樹脂基板に流路を切削加工する方法等が挙げられる。これらの中でも、射出成形による方法が生産性の点で好ましい。
【００１４】
流路用溝１とは、具体的に流路用溝１の幅が１，０００μｍ以下で、かつ深さが１０〜５０μｍであることが好ましい。これにより、微小なサイズでの実験等が可能となる。
【００１５】
この第一樹脂基板を構成する樹脂としては、例えば高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、各種環状ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリノルボルネン、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、半硬化状態のフェノール樹脂、半硬化状態のエポキシ樹脂、テフロン（登録商標）、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。これらのうち、アクリル樹脂、環状ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレンまたはポリエチレンテレフタレートの中から選ばれる１種以上が好ましい。これにより、第一樹脂基板の透明性を向上することができる。
【００１６】
第一樹脂基板の外形形状は、分析手法、分析装置に合わせれば良く、正方形、長方形、円形などの形状が挙げられる。一例として、１０ｍｍ角〜２００ｍｍ角程度の大きさが挙げられ、その中でも１０ｍｍ角〜１００ｍｍ角の大きさのものがよく使用される。
【００１７】
本発明のマイクロ流路デバイスの製造方法の一形態では、上述した流路用溝１を有する第一樹脂基板の流路用溝１が形成された側の面を覆うように、第二樹脂基板を接合させる。これにより、流路用溝１が第二樹脂基板で被覆されて、マイクロ流路デバイスとなる。
【００１８】
第二樹脂基板を構成する樹脂は、第一樹脂基板と同じものであることが好ましく、具体的には前述の第一樹脂基板に好ましく使用される樹脂が挙げられる。
【００１９】
第二樹脂基板の厚さは、使用する用途により適時最適なものを使用可能であるが、一例として前述の第二樹脂基板に好ましく使用される樹脂では０．０１〜１ｍｍであることが挙げられる。この例において、第二樹脂基板の厚さが１ｍｍを超えると、第一樹脂基板と貼り合わせの際、第二樹脂基板が第一樹脂基板の凹凸に十分に追従せず、密着性が低下してしまう場合がある。また、この例において、第二樹脂基板の厚さが０．０１ｍｍ未満では、微細流路部分に水などの液状物質を流した際、第二樹脂基板自体が破壊される場合があり、また、接合時にプラスチックフィルムに皺が発生しやすく十分に流路を密閉できない場合がある。
【００２０】
マイクロ流路デバイス１００の、第一樹脂基板と第二樹脂基板とを接合させる方法としては、例えば熱溶着接合、接着剤接合、超音波接合等が挙げられるが、本発明においては、これらの中でも流路形状の安定性の面で熱溶着する方法を好適に使用する。
【００２１】
熱溶着を熱プレス機で行う場合、熱プレス機の圧着部である金属ブロック部の温度は軟化点が低い方の樹脂の軟化点−１５℃以上＋１５℃以下、好ましくは−１０℃以上＋１０℃以下で実施することが好ましい。また、プレス時の圧力は５００〜１０，０００Ｎ、時間は１〜１，２００秒の条件で行うことが好ましい。上記条件であれば、流路の変形を伴わない、流路形状を保持した状態で熱溶着が可能となる。
【００２２】
本発明においては、前記熱溶着時に、第二樹脂基板の外側にさらに樹脂シート（図２）を重ねた状態で加熱プレス機の金属ブロックにて加熱圧着させることで、流路の淵部の溶着を確実なものとすることが可能となる。
【００２３】
これは、第二樹脂基板の外側に配した樹脂シートによる加圧時の圧の分散効果によるものと考えられる。
第二樹脂基板の外側に重ねる樹脂シートは、加熱プレス機の金属ブロック部が直接第二樹脂基板に直接接触しないようにするために配置するものである。
【００２４】
ここで、該保護樹脂シートは、第二樹脂基板と接合させてはならず、熱圧着操作後は、マイクロ流路デバイスより剥離し除去することが必要である。この条件を満たすために、保護樹脂シートのガラス転移温度は、第二樹脂基板のガラス転移温度より高いことが好ましく、２０℃以上ガラス転移温度が高いものを使用することがより好ましい。
【００２５】
なお、当該保護樹脂シートは、第二樹脂基板の外側にあればよく、第二樹脂基板の外側に設置してその後熱圧着しても、熱圧着用の加熱プレス機の金属ブロック部にあらかじめ設置しておいてもよい。（図３）後者の場合は、製造工程において、樹脂基板への装脱着の工程が不必要となるので、量産に好適である。
【００２６】
本発明において用いる樹脂シートの材質は特に限定しないが、第一樹脂基板、および第二樹脂基板と異なる素材を使用する必要があり、特にポリイミド樹脂シート、ポリテトラフルオルエチレン樹脂シート、またはウレタン樹脂シートを好適に用いることが出来、特にポリテトラフルオルエチレン樹脂シートが好ましく使用される。
【００２７】
前述のように、樹脂シートはあらかじめ加熱プレス機の金属ブロック部に装着した場合、保護樹脂シートは、加熱プレス機の金属ブロック部の溶着にかかる面の必要箇所にのみに装着しても良く、金属ブロック全体を覆っておいてもよい。
【００２８】
この時の注意点としては、設置した樹脂シートの表面に傷、しわや折り目が無いように平滑性を保った状態で装着することである。
【００２９】
また、樹脂シートは、必要に応じて加熱プレス機の金属ブロック部から取り外せるようにしてもよい。
こうすることで、１台の加熱プレス機を複数の用途に使用することが可能となる。
【００３０】
また、本発明においては、熱溶着によりマイクロ流路を作製した後、熱アニール処理を実施しても良い。熱アニール処理により、加熱プレス機の金属ブロック部由来のたわみ、しわや白化、微細な傷を低減させたマイクロ流路デバイスを作製することができる。
熱アニール処理の具体的な条件としては、第二樹脂基板を構成する樹脂のガラス転移温度の−１０℃以上＋１０℃以下、好ましくは−８℃以上＋８℃以下、さらに好ましくは−５℃以上＋５℃以下温度で加熱することが挙げられる。前記温度範囲を超えた温度では、マイクロ流路デバイスの変形が生じる。また、前記温度未満では、発生する可能性のあるたわみ、しわや白化、微細な傷を改善することができない結果となる。
【００３１】
また加熱時間は、３０〜５４０分が好ましい。前記時間を超えた場合、マイクロ流路デバイスの変形が生じる結果となり、前記時間未満では、たわみ、しわや白化、微細な傷を改善することができない結果となる。
【００３２】
加熱方法は適時最適な条件を使用可能であるが、温風乾燥機を用いることが挙げられる。温風乾燥機の場合、マイクロ流路デバイスに加重がかからないため、荷重変形を抑制することができる。また、ホットプレートや赤外線ヒーターなどを用いることも可能である。
【００３３】
本発明にかかるマイクロ流路デバイスは、透明性が必要となる。これは、例えば流路内反応を光学系検出機で検出するためである。
本発明における、樹脂製マイクロ流路デバイスは、表面が平滑な樹脂シートを使用することによって、第二樹脂基板の外側に発生しやすい微細な傷を抑制することにより、JIS K7361-1に則り測定した全光線透過率が８０％以上の性能が確保可能となる。また、保護樹脂シートの表面形状が樹脂製マイクロ流路デバイスに転写した場合でも、熱アニール処理を施すことで透明性を確保できる。
これにより、マイクロ流路デバイスを光学測定に用いることが可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
１． 流路用溝
２． 樹脂基板
３． 樹脂フィルム
４． プレス板
５． 保護樹脂シート
１００． マイクロ流路デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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