(57)【要約】【課題】  複数のプレートを接合剤を介して接合し、中空のマイクロ流路を作製するときの接着剤の流路内への侵入を低減する。【解決手段】  第一の接着面を有する第一の基板と、流路壁面となる複数の溝を有する第二の接着面を有する第二の基板と、を接合してなる流路デバイスの製造方法であって、  前記第一の接着面と前記第二の接着面との間に硬化性の接着材からなる液体の層を形成する第一工程と、前記第一工程の後に、加圧して前記第一の接着面と前記第二の接着面とを近づけることにより、前記複数の溝の壁面付近で前記液体のメニスカスを生ぜしめる第二工程と、前記近づけた状態で接着剤を硬化させる第三工程と、を有することを特徴とする流路デバイスの製造方法。【選択図】  図４
2015078928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の接着面を有する第一の基板と、流路壁面となる複数の溝を有する第二の接着面を有する第二の基板と、を接合してなる流路デバイスの製造方法であって、
前記第一の接着面と前記第二の接着面との間に硬化性の接着材からなる液体の層を形成する第一工程と、
前記第一工程の後に、加圧して前記第一の接着面と前記第二の接着面とを近づけることにより、前記複数の溝の壁面付近で前記液体のメニスカスを生ぜしめる第二工程と、
前記近づけた状態で接着剤を硬化させる第三工程と、
を有することを特徴とする流路デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の流路デバイスの製造方法であって、
前記流路の壁から前記接着層の任意の点までの距離Ｌ、前記接着層の厚みｄ、前記接着層の材質の表面張力Ｔ、前記材質と前記基板面の接触角θ、加圧するための物の質量Ｍおよび前記物の幅ＬＲ、基板の質量ｍ、前記デバイスの幅ＷＤ、重力加速度ｇとしたとき、
下記式（１）
【数１】
2015078928.tif 000008
の関係を満たすように接合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３】
マイクロ流路デバイスの外周から、および流路壁からの任意の点までの距離に対して、請求項２記載の式に従うように流路を配置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４】
溶液が流れることのない流路を、請求項２記載の式に従うように配置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５】
基板の凹凸の高さより厚い接着層を用いて、請求項２記載の式に従うように前記接着層の厚みを決定し、前記接着層を介して複数基板を貼り合わせることにより作製され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６】
前記第二工程が、前記複数の溝の壁面付近で前記液体のメニスカスを生ぜしめるようになるまで段階的に加圧して前記第一の接着面と前記第二の接着面とを近づける工程である請求項１に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記第二工程が、加圧による接着剤の状態を観察しながら行う請求項６に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項８】
接着層が塗布された基板面を有する第一の基板と、複数の溝を有する基板面を有する第二の基板とを、前記接着層を介して接合することで、デバイス内に中空の流路を形成する流路デバイスの製造方法であって、
前記流路の壁から前記接着層の任意の点までの距離Ｌ、前記接着層の厚みｄ、前記接着層の材質の表面張力Ｔ、前記材質と前記基板面の接触角θ、加圧するための物の質量Ｍおよび前記物の幅ＬＲ、基板の質量ｍ、前記デバイスの幅ＷＤ、重力加速度ｇとしたとき、
下記式（１）
【数２】
2015078928.tif 000009
の関係を満たすように接合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９】
第一の接着面を有する第一の基板と、複数の溝を有する第二の接着面を有する第二の基板と、を接合してなる流路デバイスであって、
前記第一の接着面と前記第二の接着面との間に硬化性の接着材からなる液体の層を配置し硬化させたものであり、
前記複数の溝が、両端に開口を有する液体を流すための複数の流路と、両端に開口を有さない中空の溝部と、を有しており、
前記複数の流路が平行し且つ密集して配置された領域と、前記流路の配置が疎となる領域と、を有しており、
前記疎となる領域と前記流路との間に、前記中空の溝部が配置されている
ことを特徴とする流路デバイス。
【請求項１０】
請求項９に記載の流路デバイスであって、
前記流路の壁から前記接着層の任意の点までの距離Ｌ、前記接着層の厚みｄ、前記接着層の材質の表面張力Ｔ、前記材質と前記基板面の接触角θ、加圧するための物の質量Ｍおよび前記物の幅ＬＲ、基板の質量ｍ、前記デバイスの幅ＷＤ、重力加速度ｇとしたとき、
下記式（１）
【数３】
2015078928.tif 000010
の関係を満たすように接合することを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【請求項１１】
マイクロ流路デバイスの外周から、および流路壁からの任意の点までの距離に対して、請求項１０記載の式に従うように流路を配置することを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【請求項１２】
溶液が流れることのない流路を、請求項１０記載の式に従うように配置することを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【請求項１３】
基板の凹凸の高さより厚い接着層を用いて、請求項１０記載の式に従うように前記接着層の厚みを決定し、前記接着層を介して複数基板を貼り合わせることにより作製されることを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の流路を有する流路デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学および生化学反応の経過や結果を確かめるために濃度、成分などの所望の情報を得ることは分析化学の基礎的な事項であり、それらの情報の取得を目的としたさまざまな装置およびセンサが発明されている。それらの装置やセンサを微細化し、所望の情報を得るまでの全工程をマイクロデバイス上にての実現を目指す、マイクロ・トータル・アナリシス・システム（μ−ＴＡＳ）またはラブオンチップ（Ｌａｂ−ｏｎ−ｃｈｉｐ）と呼ばれるコンセプトがある。これは、採取された原料や未精製検体をデバイス内の流路を通過させることにより精製や化学反応などの工程を経て、最終的な化学合成物や検体中に含まれる成分の濃度などを得ることを目標とするコンセプトである。また、これらの分析や反応を司る流路デバイスは、必然的に微小量の溶液や気体を扱うことから、マイクロ流路デバイス、あるいはマイクロ流体デバイスと呼ばれることが多い。
【０００３】
従来技術のデスクトップサイズの分析機器と比較すると、マイクロ流路デバイスを用いることによってデバイス内に含まれる流体は低容量化されるため、必要試薬量の低減および分析物量の微量化による反応時間の短縮が期待される。このようなマイクロ流路デバイスの利点が認知されるにつれて、μ−ＴＡＳに関わる技術が注目を集めている。
【０００４】
マイクロ流路デバイスは一般に、表面に溝を有する基板と流路の天井または底となる平板を接合させて構成される。その接合方法は、基板同士の熱溶着法、陽極接合法、超音波接合法、エキシマ光照射後に圧着する方法、溶剤で基板表面を軟化させて圧着する方法、などがある。また、接着層を用いる接合方法も試みられており、さまざまな工夫が施されている（特許文献１）。
【０００５】
特許文献１には、接着剤を用いて接合するマイクロ流路デバイスが開示されている。プレートの表面に微細溝（凹部）が形成されており、微細溝を取り囲むようにシール面が形成されている。このシール面の周囲にシール面よりも凹んだ仕切溝が形成され、この仕切溝の外側にシール面を取り囲むように蓋部材固定面が形成されている。そして、プレートの蓋部材固定面に蓋部材が接着固定され、プレートのシール面と蓋部材との間の微小隙間に毛細管現象で充填材を浸透させることが記載されている。
【０００６】
すなわち、特許文献１に記載のマイクロ流路の製造方法は、流路とする溝が接着剤によって埋まらないように、接着剤の防波堤となる仕切り溝を周囲に設け、その外周を接着剤で接着するものであり、さらにその内周を別の充填材を充填することでその毛管現象を利用して隙間を埋めて流路を形成するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４‐１３６６３７号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、特許文献１に記載の製造方法は、２枚の基板の隙間を毛管力により接着剤を浸透させている。隙間への接着剤の浸透が完了した後に、紫外線を照射して接着剤を硬化させることによりマイクロ流路を構成するものである。
【０００９】
しかしながら、２枚の基板を接触させたときの基板間のギャップ距離を正確に見積もることは困難であるため、隙間に供給する接着剤量の見積もりが正確にはできない。
【００１０】
このため、過剰な接着剤が注入されることによって流路を埋めてしまうという課題に対応するために、埋まってもよい仕切溝を設けている。しかしこの方法によると、溶液を流すための流路を複数配置する場合、各流路について接着剤受けとなる仕切溝を周囲に作製しなければならず、複数流路の集積化において障害となる。
【００１１】
本発明は、このような背景技術を鑑みてなされたものであり、複数の流路が集積された流路デバイスを接着剤を用いた簡便な方法で製造可能であり、且つ接着剤による流路への接着剤が埋まりのない流路デバイスを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決すべく、本発明にかかる流路デバイスの製造方法は、
第一の接着面を有する第一の基板と、複数の溝を有する第二の接着面を有する第二の基板と、を接合してなる流路デバイスの製造方法であって、
前記第一の接着面と前記第二の接着面との間に硬化性の接着材からなる液体の層を形成する工程と、
加圧して前記第一の接着面と前記第二の接着面とを近づけることにより、前記複数の溝の壁面付近で前記液体のメニスカスを生ぜしめる加圧工程と、
前記近づけた状態で接着剤を硬化させる工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、流路内への接着剤の埋まりが低減された複数の流路を有する流路デバイスを簡便な作成方法で提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の原理を示す概念図である。
【図２】本発明の原理を説明する断面図である。
【図３】本発明を検証するために用いた一デバイス態様である。
【図４】本発明の実験結果の一態様である。
【図５】本発明を検証するために用いた一デバイス態様である。
【図６】本発明の流路の壁からの距離に対する一実施態様である。
【図７】本発明の接着面に凹凸を含む一実施態様である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１６】
上記の課題を解決すべく、本発明にかかる流路デバイスの製造方法は、第一の接着面を有する第一の基板と、複数の溝を有する第二の接着面を有する第二の基板と、を接合してなる流路デバイスの製造方法であって、前記第一の接着面と前記第二の接着面との間に硬化性の接着材からなる液体の層を形成する第一工程と、前記第一工程の後に、加圧して前記第一の接着面と前記第二の接着面とを近づけることにより、前記複数の溝の壁面付近で前記液体のメニスカスを生ぜしめる第二工程と、前記近づけた状態で接着剤を硬化させる第三工程と、を有する。
【００１７】
本発明者らの鋭意検討の結果、以下で詳細に説明するように、流路内への接着剤の埋まり量は、流路の配置される間隔、用いる接着剤の粘性、および重なり合う二面間にかける荷重（圧力）に相関があり、これらを調整することによって流路内へ流入せず、流路の壁面付近で接着剤のメニスカスを生ぜしめること、すなわちつり合いをとることができることを見出した。
【００１８】
すなわち、第一の接着面と前記第二の接着面との間に硬化性の接着材からなる液体の層を形成し、その後、加圧して前記第一の接着面と前記第二の接着面とを近づけることにより、前記複数の溝の壁面付近で前記液体のメニスカスを生ぜしめることで、流路への接着剤の流入のない好適な流路デバイスを提供できることを見出した。
【００１９】
「加圧して前記第一の接着面と前記第二の接着面とを近づけることにより、前記複数の溝の壁面付近で前記液体のメニスカスを生ぜしめる」方法としては、後述するように、計算式に基づいて予め荷重する圧力を決定して実施する方法と、直接接着液の広がり状態を観察しながら段階的に圧力を増加させる方法が挙げられる。計算式に基づく方法は、液体の広がりを直接観測できない遮光部材などが配置されたデバイスにおいても実施できるので、好ましい。
【００２０】
以下、本発明の各実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
（実施形態１）
本実施形態においては、接着層が塗布された基板面と、互いに接続しない複数の溝を有する基板面を、前記接着層を介して加圧することにより接合した流路デバイスが、前記デバイス内に中空の流路を有し、前記流路壁から任意の点までの距離Ｌ、前記接着層の厚みｄ、前記接着層の材質の表面張力Ｔ、前記材質と前記基板面の接触角θ、加圧するための物の質量Ｍおよび前記物の幅ＬＲ、基板の質量ｍ、前記デバイスの幅ＷＤ、重力加速度ｇとしたとき、下記式（１）
【００２２】
【数１】
2015078928.tif 000003
【００２３】
の関係を満たすように複数の流路を配置することを特徴とする。
【００２４】
第一および第二の基板の材質は、ガラス、プラスチック、シリコン、セラミックなどがある。溝の幅は数マイクロメートルから１ｍｍ程度でよいが、その作製方法は、材質に大きく依存する。例えば、シリコンやガラスであればフォトリソグラフィーを用いた微細加工、プラスチックであれば射出成型、ホットエンボス、ドリル加工なども可能であるが、これらに特に限定されない。
【００２５】
接着剤は、液体の層を形成できるものであれば良いが、紫外線硬化型、熱硬化型、２液混合型の接着剤などが挙げられる。基板との親和性を考慮し、数マイクロメートル程度の厚さで一様に塗布できる接着剤が望ましい。例えば、基板が親水的なガラスであれば、接着剤も親水的であることが望ましい。接着剤の中でも、特に紫外線硬化型は硬化速度が速いことに利点がある。ただし、基板を貫通させて紫外線を照射する必要があるため、基板による紫外線吸収が少ないことや基板の厚さに制限が生じる。
【００２６】
加圧は、流路デバイスの１点のみに集中的に圧力を印加するものではなく、デバイス全幅に渡って印加する。これは、１点のみに加重がかたよると、基板面同士の距離が加圧のプロセスにより影響を受けることを防ぐためである。
【００２７】
接着層を介して複数の基板を接合するときの接着層の厚さであるが、詳細は後に示されるが数十から数百マイクロメートルの深さのマイクロ流路を接着剤により閉塞することなく接合するためには数マイクロメートル程度の厚さが望ましい。この厚さを実現するには、接着剤を溶剤に溶かしてスピンコートする方法、スプレーコートする方法、ディップコートする方法、印刷する方法などがあるが特に限定されない。
【００２８】
接着剤を用いて中空の流路を形成する場合、流路近傍における未硬化の接着剤の状況の断面図は図１に示されるとおりである。基板１０および表面に溝１２を有する基板１１があり、接着剤１３は基板１０と接触角１４を保持している。また、接着剤１３により基板１０と１１が略平行となるように貼り合わせられた後は、溝１２を流路１２と表わす。なお、２次元直行座標軸は図１のように原点を有する。いま、ｘ＝０の位置と、ｘ＝Ｌに囲まれた微小な位置において、接着剤１３が流路１２方向へ一定の速度で動いているとき、流路１２へ向かう方向へかかる力Ｆ（１５）、ｘ＝Ｌの位置ではその反作用として力Ｆ０（１６）が加わっている。さらに、接着剤１３と基板１０と１１との界面において摩擦力ｆ（１８）がかかる。これを式で表わすと、
Ｆ−Ｆ０−ｆ          −（２）
となる。一方、接着剤１３と流路１２の界面において、接着剤１３の表面張力ＳＴ（１７）が接着剤１３の流動と逆向きにかかる。表面張力ＳＴ（１７）が接着剤１３の流動を引き起こす力の合計より大きければ、流路１２内へ接着剤１３が侵入することはない。よって、
Ｆ−Ｆ０−ｆ＜ＳＴ    ―（３）
が、流路１２へ接着剤１３が埋まらない条件となる。
【００２９】
ｘ＝０で単位面積にかかる力をｐ０とすると、
Ｆ＝ｐ０ｄｗ          ―（４）
である。ここでｄは接着剤１３の厚さ、ｗは紙面奥行き方向への長さである。次に、Ｘ＝Ｌの位置における単位面積にかかる力をｐＬとすると、
Ｆ０＝−ｐＬｄｗ＝−｛ｐ０＋（ｄｐ／ｄｘ）Ｌ｝ｄｗ＝−｛ｐ０−ａＬ｝ｄｗ
−（５）
となる。ここで、ａ＝−ｄｐ／ｄｘとし、−ｄｐ／ｄｘは圧力勾配である。摩擦力ｆは、接着剤１３の速度に比例するため、
ｆ＝２ｗＬμ（ｄｕ／ｄｙ）    −（６）
で表わすことができ、ｕはｘ方向への接着剤１３の速度、μは接着剤１３の硬化前の接着剤の粘度である。平行な基板の間を流れる流体においては、流体の速度プロファイルは基板間の中間点を頂点とする放物線プロファイルを描く。平行な基板間においては、ｆは
ｆ＝−μ（８ｗＬＵ０／ｄ）    ―（７）
となり、Ｕ０は速度プロファイルにおける最高速度Ｕ０＝ａｄ２／８μである。
【００３０】
さらに、流路１２と接着剤１３に生じる表面張力ＳＴ（図１の矢印１７）は、
ＳＴ＝２ｗＴｃｏｓθ          ―（８）
であり、Ｔは接着剤１３の表面張力である。
【００３１】
最後にこれらをＦ−Ｆ０−ｆ＜ＳＴに代入して、ｄについて解くと、
【００３２】
【数２】
2015078928.tif 000004
【００３３】
となる。ここで、接着剤１３は一般的に粘度が数百ｍＰａ・ｓ以上であり、水の粘度である１ｍＰａ・ｓよりはるかに高い。実際に接着剤１３を介して基板１０と１１を貼り合わせたときの接着剤１３の流速は非常に小さく、Ｕ０〜０と近似すると、上記の式（９）は、
ｄ＜２Ｔｃｏｓθ／（ａＬ）    −（１０）
となる。つまり、接着剤による流路の埋まりは、接着剤の厚みと流路壁からの距離が反比例の関係にあることがわかる。
【００３４】
さらに、圧力勾配ａは、図２のように基板２０と２１を加圧して貼り合わせる際に生じる圧力である。接着剤２３内は等方的に圧力が伝搬するとして、加圧がｘ軸方向にかかる圧力ｐ０（２４）を計算すると、
【００３５】
【数３】
2015078928.tif 000005
【００３６】
と表わせる。ここで、Ｍは重り２５の重量、ｍは基板２０の重量、ｇは重力加速度、ＬＲは紙面奥行き方向に重りと基板２０が接している距離、ＷＤ（２７）は流路デバイスの全幅、Ｌ（ｘ）（２６）は流路２２の壁からの距離である。上記のｐ０の式において、第１項は重り２５と基板２０による力が重り２５と基板の接触面積で除したＬＲＷＤである。なお、係数の２は基板２０に加圧する力と、その反作用として基板２１から受ける力の和である。また、第２項は、流路デバイス全幅ＷＤにおける流路壁からの距離の割合を表している。これより、
ａ＝−ｄｐ０／ｄｘ＝２（Ｍ＋ｍ）ｇ／（ＬＲＷＤ２）    −（１２）
と計算でき、最後にｄ＜２Ｔｃｏｓθ／（ａＬ）に代入すると、
【００３７】
【数４】
2015078928.tif 000006
【００３８】
となる。上記の式（１３）は、全て制御できる値で構成されている。この式から分かることは、接着剤の厚みｄと流路壁からの距離Ｌ（ｘ）は反比例の関係にあり、Ｌ（ｘ）を大きくするとき、ｄは小さくしなければ流路内に接着剤が侵入する。
【００３９】
逆に言うと、流路の壁からの距離Ｌ（ｘ）を一定以下に保つようにすれば、接着剤の厚みｄを大きく設定しても、接着剤が流路を埋めることないように設計できる。つまり、流路の壁と隣接する流路の壁までの距離が小さく、式（１３）で規定される条件下にあるとき、いずれの流路においても接着剤が侵入することはなく、接着剤で埋まってしまってもよい流路をそれぞれの外周を囲うように配置する必要がない。
【００４０】
すなわち、
【００４１】
【数５】
2015078928.tif 000007
【００４２】
の関係を満たすように流路を設計することで、接着剤を流路に侵入させることなくマイクロ流路デバイスを接着により接合するものである。
【００４３】
上記の関係を満たすように、複数の流路を平行に並ぶように密集させて配置させることで、接着剤が流入することのない流路を作成することができる。
【００４４】
さらに、平行に並んだ流路の最外部の流路に対しては、さらにその外側に中空の溝を配置することで、上記要件を容易に満たすことができるようになるので、好ましい。あるいは、上記関係が維持できるように、基板の端部に配置されるようにすると良い。
【００４５】
本発明において流路は、両端に液体を供給および排出するための開口を有しているものであり、流路として使用しない中空の溝を設ける場合、最外部の中空の溝は溶液を流す必要がないため、両端に開口を設ける必要がない。さらに最外部の中空の溝は接着剤が埋まってしまって良いので、溝の形状も流路と同じ形状にする必要がない。
【００４６】
また、上記のような複数の流路を設けるために、前記複数の溝が、両端に開口を有する液体を流すための複数の流路と、両端に開口を有さない中空の溝部と、を有する、すなわち流路となる溝と、埋まってしまって良い溝と、を混在させることも好ましい。
【００４７】
特に、後述する図６（ｂ）の系のように、複数の流路が平行し且つ密集して配置された領域と、流路の配置が疎となる領域と、を有する系においては、前記疎となる領域と前記流路との間に、前記中空の溝部が配置されていることによって、疎となる領域から接着剤が流路へ侵入することを防ぐことができ、好適な流路デバイスを簡便に製造することができる。
【００４８】
（実施形態２）
本形態は、加圧による接着剤の広がりを観察することで、複数の溝の壁面付近で前記液体のメニスカスを生ぜしめる形態である。
【００４９】
実施形態１と同様に、第一の接着面と第二の接着面との間に硬化性の接着材からなる液体の層を形成する。
【００５０】
実施形態１と異なる点は、加圧して前記第一の接着面と前記第二の接着面とを近づける際に、直接接着液の広がり状態を観察しながら段階的に圧力を増加させていくことで、流路の壁面付近にメニスカスを生ぜしめる。
【００５１】
観察は、目視またはＣＣＤカメラなどの観察手段により行えばよい。
【００５２】
本形態では、上記の計算式におけるパラメータである流路間隔を厳密に設定しなくても、加圧する荷重Ｍを任意に変更できるので、釣り合いの位置を容易に求めることができる。
【００５３】
その後の工程は実施形態１と同様に接着剤を硬化させることで、好適な複数の流路が形成された流路デバイスを製造できる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。なお、以下の実施例は本発明をより詳細に説明するための例であって、実施形態は以下の実施例のみに限定されない。
【００５５】
（実施例１）
図３に示すように、ＰＭＭＡからなる基板３０の表面に、流路の壁面の一部となる複数の溝を成型した。この基板３０に、平板のＰＭＭＡ基板と貼り合わせて接合することで中空の流路を有する流路デバイスを作製した。溝の配置される間隔における接着剤の配置状態の違いを観察できるように、溝同士の距離をいろいろ変化させた複数の基板３０を成形した。
【００５６】
各流路の流路幅は１００μｍ、流路高さを５０μｍとし、直径約１ｍｍの溶液の注入穴３２と注出穴３３をそれぞれ基板３０に形成した。
【００５７】
流路の壁から隣接する流路の壁までの距離である３４、３５、３６は、例えばそれぞれ０．４ｍｍ、１．７ｍｍ、２．５ｍｍなどとした。なお、図３は概念的な図であり、より詳細な距離および接着剤の厚みは図４のグラフに示されている。
【００５８】
接着剤は、紫外線硬化樹脂Ｗｏｒｌｄ  Ｒｏｃｋ  ５５４１（登録商標）（協立化学産業製、粘度２０００ｍＰａ・ｓ）を用いた。この接着剤を基板３０に約２〜７μｍの範囲で塗布し、平板基板と貼り合わせ、重りを載せて加圧した。その後、紫外線を５０ｍＷ／ｃｍ２の照射密度で約３０００ｍＪ／ｃｍ２照射して硬化させた。最後に紫外線照射後の流路のようすを、顕微鏡で観測し、流路内への接着剤の侵入の有無を観測した。
【００５９】
図４は、式（１）において、本実施例で用いた接着剤と基板の接触角（θ〜３６°）、デバイス全幅（ＷＤ〜４０ｍｍ）、重りと基板の接触長さ（ＬＲ〜１ｍｍ）、重りの重量（Ｍ〜６１０ｇ）、基板の重量（ｍ〜１．３ｇ）、接着剤の表面張力（Ｔ〜５０ｍＮ／ｍ）を挿入して計算したグラフを破線で示した。さらに、本実施例で顕微鏡にて観測し、流路へ接着剤が侵入した値において×印を、流路へ接着剤が侵入しなかった値において○印を付記した。
【００６０】
図４は、式（１）で得られた関係式に一致している。流路壁からの距離が長いほど、接着剤の厚みは薄くしなければ流路内に接着剤が侵入しやすい。また、流路壁からの距離が短いほど、流路内への接着剤の侵入を防止し易い、ことが検証できている。また、接着剤厚みが１μｍ以下のときは、流路壁からの距離が７．０ｍｍ以上でも流路内へ接着剤が侵入することはないが、成型時に生じるバリに代表される基板表面の凹凸に起因した空隙が観測された。
【００６１】
なお、基板３０に接着剤を塗布する際に、流路内へ接着剤がコーティングされた状態になることがあったが、接着剤厚みが最大でも７μｍ程度に過ぎず、流路デバイスとしての使用に何ら問題はなかった。
【００６２】
このように、本発明は流路壁からの距離が短い範囲に隣接する流路を配置することにより、流路内へ接着剤が侵入することを防止でき、接着剤を埋めてもよい流路を形成する必要がないことが分かった。
【００６３】
（実施例２）
実施例２おいて、実施例１と同様の基板３１を用いて、平板基板へ接着剤を塗布して貼り合わせた。
【００６４】
図５は、平板基板５０に接着剤５３を塗布した後に、流路５２を有する基板５１と貼り合わせた状態を示している。貼り合わせ時の加圧によって、接着剤５３内の内部圧力が高まり、その圧力が基板側面または、流路５２へ抜ける。この圧力により接着剤５３が流路５２へ侵入しないためには、接着剤５３と流路５２の界面における表面張力の関係で決定される。
【００６５】
本実施例においても、実施例１で検討したときと同様な内部圧力の発生と表面張力による接着剤の流路への落ち込みの抵抗を示すため、検証結果は、図４とほぼ同様となった。さらに、流路の壁からの距離を０．４ｍｍに保った流路を６本作製し、接着剤で貼り合わせたところ、全ての流路で接着剤の侵入が観測されなかった。
【００６６】
平板基板へ塗布してもマイクロ流路は作製できるため、接着剤の基板表面へのアプライが簡便化できる。例えば、接着剤を必要に応じて溶剤に溶かし、その接着剤溶液をスピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティングすることにより、数μｍの接着剤を基板面に均一に塗布できる。一方、実施例１のように基板５１へ接着剤を塗布するさいは、溝５２内へ接着剤が塗布されないような工夫や、溝や穴周囲にも均一に接着剤を塗布する工夫が必要となる。
【００６７】
（実施例３）
実施例３として、流路壁からの距離を短く保った流路を設計し、流路デバイスのスループットを高める例を示す。
【００６８】
本発明の原理は、接着剤内部に働く力が流路付近に生じる、接着剤の表面張力より小さい状態を保つことにある。流路付近の他に表面張力が発生するヶ所は、流路デバイスの外周付近である。つまり、流路デバイスの外周付近においても式（２）の関係が成り立つようにできる。ただし、流路デバイスの外周付近に生じる表面張力が接着剤内部で生じる力より小さい場合は、接着剤は流路へ侵入するのではなく、流路デバイスの側面に流れ出ることになる。
【００６９】
流路の壁から短い距離に、流路デバイスの外周が存在するとは、流路デバイスの面積を有効に活用することに通じる。要するに、流路デバイスの全面積に流路を敷き詰めた様な流路設計になり、結果として流路デバイスの小型化につながる。
【００７０】
図６（Ａ）におけるマイクロ流路デバイスは、流路６１、注入口６２、注出口６３を有し、最も外周６０に近い流路の壁から外周６０までの距離を他の流路の壁と隣接する流路の壁までの距離６４が等しいように設計された流路デバイスである。このとき、全ての流路の壁からの距離は、式（２）を満たすようにすると、接着剤により接合されたときには流路内への接着剤の侵入を低減することが可能である。流路デバイスを流路形状に合わせて小型化することにより、例えばポンプなどの外部機器に接続するチューブを通す空間に活用できる。
【００７１】
また、流路デバイスの形状を保持しながら接着剤の侵入を低減するためには、図６（Ｂ）のような流路設計が考えられる。流路デバイス６０’は、流路６１’、６５’、注入口６２’、注出口６３’を有する。例えば、ある１つの注入口と注出口の位置が図６（Ｂ）のそれぞれ６２’、６３’の位置になければならない、かつ流路デバイス６０’の形状を保持する必要があるときの対応を示す。図６（Ｂ）の流路６１’は注入口６２’側の流路に隣接する流路とは注出口６３’側にある流路６１’であり、互いに流路の壁からの距離は大きくなり、式（１）を満たさない。そこで、接着剤の侵入を低減するには、流路６１’と６５’の壁間の距離６４’と等しい距離に、流路６５’と反対側に流路６６’を作製する。流路６６’には溶液が流れないが、接着剤によりプレートを貼り合わせた際の接着剤の流路６１’への侵入を低減する機能がある。また、流路デバイス６０’の外周に近い部分の流路においては、溶液が流れない流路を配置しなくとも、十分に外周に近いために式（１）を満たす。
【００７２】
本実施例のように、複数本の流路を１つのデバイスに配置することで、検体の処理能力が高まるため、分析のスループットが向上する。
【００７３】
（実施例４）
実施例４として、流路壁からの距離が短いデバイスにおける、接着パーツの表面形状に対した本発明の実施例を記載する。
【００７４】
図７において、表面に溝７２を有する基板７１と基板７０を、接着剤７３で貼り合わせる。基板７１には、表面に凹凸形状７４や加工痕７５が存在する。図４からわかるように、一般に接着剤接合においては、接着剤の厚みが薄いほど接着剤の流路内への侵入を低減できるため、望ましい。しかし、表面の凹凸形状７４や加工痕７５が存在するときは、それらの高さより高く接着剤を塗布する必要がある。もし、接着剤の厚みが凹凸形状７４や加工痕７５の高さより低く塗布されたときは、基板７０と７１が密着せず、特に７４や７５の形状の周囲で空隙を生じる可能性があるためである。この空隙が流路に接すると、流路幅が広くなり、溶液の流れに影響を及ぼす。
【００７５】
７４のような凹凸形状は、プラスチックを成型した場合には現実的に不可避である。また、７５のような加工痕は特に流路７２をドリルによる機械加工を施した時に生じる可能性が高い。
【００７６】
７４や７５の形状が生じたときは、空隙を低減するために接着剤を厚く塗布する必要が生じる。従来の毛管力に頼った流路デバイスの接着剤接合においては、接着剤を厚く浸透させようとすると、流路内へ接着剤が侵入してしまう。ここで、式（１）を満たすような流路を設計すると、流路を密集させることにより、接着剤の厚みを大きくしても流路内への接着剤の侵入を低減することがわかる。
【００７７】
よって、表面が均一でない基板、特にプラスチック基板を接着剤によりマイクロ流路を作製しようとする場合、本発明の流路の壁からの距離と接着剤の厚みを利用することにより、基板を作製するときの平面度への要求を緩和することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、化学反応、化学分析を実施するためのマイクロ流路デバイスに利用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１２、２２、５２、７２  流路
１３、２３、５３、７３  接着剤
２５  おもり
２６、３４、６４、６４’  流路の壁からの距離
６０、６０’  外周
【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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【図６】
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【図７】
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