(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流路を有するチップの製造方法であって、
(1)0〜150℃の範囲の温度において融点を有する被覆材料を、前記被覆材料の融点において固体であり、溶解性を有する線状材料の表面に塗布して、流路のテンプレートを作製する工程、
(2)上記テンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設し、次いでチップ形成用材料を硬化させる工程、
(3)上記テンプレートを埋設した硬化物を、前記テンプレート表面に塗布した被覆材料の融点以上の温度に加熱して、テンプレート表面の被覆材料を熔解させ、硬化物内から流出させる工程、
(4)上記テンプレートの周囲に上記硬化物との間にできた間隙に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解して、内部に流路を有するチップを形成する工程
を含む方法。
【請求項２】
前記被覆材料は、ポリエチレングリコール、パラフィン、低温はんだ（低融点合金）、イオン液体、ワセリン、ワックス（脂質）、カプロラクトン、ステアリン酸、及びパルミチン酸から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料である請求項1に記載の製造方法。
【請求項３】
ポリエチレングリコールは分子量が600〜20万の範囲である請求項2に記載の製造方法。
【請求項４】
前記線状材料は、中実材料または中空材料である請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
前記線状材料が、中空材料であり、工程(4)において、線状材料を溶解する上記溶液を中空材料の中空部分にも注入して線状材料を溶解する請求項1〜3のいずれかに記載
【請求項６】
内部に流路を有するチップの製造方法であって、
(11)中空の線状材料を用いて流路のテンプレートを作製する工程、
(12)上記テンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設し、次いでチップ形成用材料を硬化させる工程、
(13)上記テンプレートの中空部分に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解して、内部に流路を有するチップを形成する工程
を含む方法。
【請求項７】
前記線状材料は、金属材料、無機材料及び有機材料から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料である請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
【請求項８】
前記金属材料は、純金属または合金材料である請求項7に記載の製造方法。
【請求項９】
無機材料は、ガラスまたはセラミックス材料である請求項7に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記硬化性のチップ形成用材料は、有機材料及び無機材料から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料である請求項1〜9のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１１】
前記線状材料を溶解する溶液は、酸水溶液、酸及び過酸化水素混合水溶液、塩基水溶液または水である請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】
工程(4)または工程(13)で形成された内部に流路を有するチップの流路の内壁に被覆層を設ける工程(5)をさらに有する、請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１３】
工程(5)における被覆層の形成は、光硬化性材料を流路の内壁に塗布し、次いで光硬化することで行う請求項12に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記工程 (12)におけるテンプレートは、表面に被覆層を有し、
前記工程(13)において前記テンプレートの線状材料を溶解し、かつ前記被覆層は残存させることで前記チップの内部に被覆層を有する流路を形成して、内部に被覆層を有する流路を有するチップを得る請求項6に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記被覆層は、樹脂、ガラス、金属又はセラミックスから成る群から選ばれる少なくとも1種の材料からなる請求項14に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路チップの製造方法に関する
【背景技術】
【０００２】
近年、環境測定や生体・バイオ分析への応用を目的とした分離・分析チップに大きな注目が集まっている。そして、チップを高性能化するため、より複雑な流路のチップが求められている。このような観点から、最近、3次元の流路を有するチップが作られつつある。3次元のチップは、平面構造を積層させて作るのが一般的である。しかし、この方法は手間がかかるという欠点がある。
【０００３】
そこで、例えば、金属線やポリマーの糸で流路の立体構造を作り、周囲をシリコーン樹脂で固め、その後、シリコーン樹脂から金属線や糸を引き抜くという方法が報告されている（非特許文献1、非特許文献2）。はんだで3次元流路のテンプレートを作製して、周囲をシリコーン樹脂で固めた後、約200℃に加熱しながら減圧することによりシリコーン樹脂内部のはんだを取り除いて流路を作製する方法もある (非特許文献3)。また、シリコーン樹脂以外の素材では光造形を用いて3次元的に直接構造を樹脂の内部に作る方法も報告されている(非特許文献4)。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Agrawal S, Morarka A, Paknikar KM, Bodas D: In sutu synthesis of Au nanoparticles in 3D circular microchannels in PDMS using a simple and reliable molding method. Microelectron Eng, Vol. 90, PP104-107, 2011
【非特許文献２】Verma MKS, Majumder A, Ghatak A: Embedded template-assisted fabrication of complex microchannels in PDMS and design of a microfluidic adhesive. Langmuir, Vol. 22, PP.10291-10295, 2006
【非特許文献３】S-H Song, C-K Lee, T-J Kim, I Shin, S-C Jun, H-I Jung: A rapid and simple fabrication method for circular microfluidic channel using metal wire removal process. Microfluid Nanofluid, Vol. 9, PP.533-540, 2010
【非特許文献４】Therriault D, White S, Lewis J: Chaotic mixing in three-dimensional microvascular networks fabricated by direct-write assembly. Nature mater, Vol. 2, PP.265-271, 2002
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献1、非特許文献2に記載の方法では長い複雑な流路の作製が困難である。また、引き抜く操作に手間がかかるという問題もある。非特許文献3に記載の方法では、高温で減圧するという特殊な操作が必要であるとともに、はんだが気化する可能性があるので危険である。非特許文献4に記載の方法では、材料と装置が高価であるという問題がある。
【０００６】
そこで本発明の目的は、比較的簡単な操作で、複雑な流路であっても形成可能な、内部に流路を有するチップを作製するための新たな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】
内部に流路を有するチップの製造方法であって、
(1)0〜150℃の範囲の温度において融点を有する被覆材料を、前記被覆材料の融点において固体であり、溶解性を有する線状材料の表面に塗布して、流路のテンプレートを作製する工程、
(2)上記テンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設し、次いでチップ形成用材料を硬化させる工程、
(3)上記テンプレートを埋設した硬化物を、前記テンプレート表面に塗布した被覆材料の融点以上の温度に加熱して、テンプレート表面の被覆材料を熔解させ、硬化物内から流出させる工程、
(4)上記テンプレートの周囲に上記硬化物との間にできた間隙に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解する工程
を含む方法(本発明の第1の態様)。
【０００８】
内部に流路を有するチップの製造方法であって、
(11)中空の線状材料を用いて流路のテンプレートを作製する工程、
(12)上記テンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設し、次いでチップ形成用材料を硬化させる工程、
(13)上記テンプレートの中空部分に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解して、内部に流路を有するチップを形成する工程
を含む方法(本発明の第2の態様)。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、比較的簡単な操作で、3次元流路のような複雑な流路であっても形成可能な流路を有するチップを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は実施例１における実験操作の斜視説明図である。
【図２】図２は実施例１における実験操作の断面概略説明図である。
【図３】図３は実施例２における実験操作の断面概略説明図である。
【図４】図４は実施例２における実験操作の斜視説明図である。
【図５】図５は実施例３における実験操作の斜視説明図である。
【図６】図６は実施例３において使用した光反応実験装置の説明図である。
【図７】図７は実施例３における酸化チタンによる光反応実験結果を示す。
【図８】図８は実施例４におけるチップ流路の耐溶媒化実験における流路内壁を紫外線硬化型フッ素系エポキシ樹脂での被覆の様子を示す写真である。
【図９】図９は、チップ流路の内壁に被覆層を形成する２種類の方法のフローチャートである。
【図１０】図１０は実施例５（図９左側の方法(1)）におけるチップの作製の様子を示す写真である。
【図１１】図１１は実施例６（図９左側の方法(2)）におけるチップの作製の様子を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
<本発明の第1の態様>
本発明の第1の態様の内部に流路を有するチップの製造方法は以下の工程(1)〜(4)を含む方法である。
(1)0〜150℃の範囲の温度において融点を有する被覆材料を、前記被覆材料の融点において固体であり、溶解性を有する線状材料の表面に塗布して、流路のテンプレートを作製する工程、
(2)上記テンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設し、次いでチップ形成用材料を硬化させる工程、
(3)上記テンプレートを埋設した硬化物を、前記テンプレート表面に塗布した被覆材料の融点以上の温度に加熱して、テンプレート表面の被覆材料を熔解させ、硬化物内から流出させる工程、
(4)上記テンプレートの周囲に上記硬化物との間にできた間隙に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解する工程
を含む方法。
【００１２】
工程(1)
工程(1)では流路のテンプレートを作製する。テンプレートは、0〜150℃の範囲の温度において融点を有する被覆材料を、前記被覆材料の融点において固体であり、溶解性を有する線状材料の表面に塗布して作製する。被覆材料は、線状材料の表面の端面を除く前面に被覆することが好ましく、被覆量は、工程(3)において、テンプレートの周囲に硬化物との間に形成したい間隙の量に応じて適宜決定される。被覆量は被覆材料の厚みにして例えば、0.01〜1.0mmの範囲、好ましくは0.05〜0.5mmの範囲、より好ましくは0.1〜0.4mmの範囲である。
【００１３】
0〜150℃の範囲の温度において融点を有する被覆材料は、例えば、ポリエチレングリコール、パラフィン、低温はんだ（低融点合金）、イオン液体、ワセリン、ワックス（脂質）、カプロラクトン、ステアリン酸、及びパルミチン酸から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料であることができる。これら以外の材料であっても、0〜150℃の範囲の温度において融点を有する材料であれば、前記被覆材料として適宜使用できる。被覆材料の融点が0℃未満の温度の場合、塗布操作を0℃未満の温度で実施する必要があり、煩雑である。被覆材料の融点が150℃を超える温度の場合、工程(3)における熔解操作を、150℃を超える温度で実施する必要があり、チップを構成する硬化材料として高い耐熱性を有する材料を使用する必要が出てくること及び熔解操作を高温で実施する必要がでるなど簡便性が低下する。被覆材料が有する融点は、操作の容易さを考慮すると、例えば、30〜100℃の範囲であることが好ましく、50〜100℃の範囲であることがより好ましい。
【００１４】
被覆材料としては、分子量に応じて任意の融点を有するポリエチレングリコールを用いることが好ましい。ポリエチレングリコールは、分子量が例えば、600(融点18-23 ℃)〜30万(融点 約65℃)の範囲であることができ、より好ましくは1000(融点35-39℃)〜2万(融点58-63℃)の範囲である。
【００１５】
前記線状材料は、金属材料、無機材料及び有機材料から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料であることができる。さらに金属材料は、純金属または合金材料であることができ、無機材料は、ガラスまたはセラミックス材料(例えば、アルミナ)であることができる。純金属の例としては、鉄、アルミニウム、銅、マグネシウム、亜鉛、スズ、ケイ素、銀、鉛、マンガン、ニッケル、クロム、チタンを挙げることができる。合金の例としては、鉄合金（ステンレス鋼、クロムモリブデン鋼、マンガンモリブデン鋼、42アロイ、インバー、コバール、センダスト、パーメンデュール、ケイ素鋼、KS鋼、スピーゲルアイゼン）、銅合金（黄銅、丹銅、トムバック、洋白、青銅、白銅、赤銅、コンスタンタン、クニフェ）、アルミニウム合金（ジュラルミン、シルミン）、ニッケル合金（ニクロム、インコネル、ハステロイ、モネル、パーマロイ）、その他（マグネシウム合金、アマルガム、はんだ）を挙げることができる。有機材料としては、例えば、DNA、多糖類（デンプン、セルロース、キチン、キトサン、プルラン、カードラン、アルギン酸、ヒアルロン酸、デキストラン、キサンタン）、ペプチド（グルテン、ゼイン）、コラーゲン、ゼラチン、フィブロイン、セリシン、ケラチン、カゼイン、アルブミン、ポリアミノ酸（シアノフィシン、ポリグルタミン酸、ポリリジン、ポリアスパラギン酸）を挙げることができる。
【００１６】
前記線状材料は、中実材料であっても中空材料であってもよい。但し、径の小さい材料の場合、中空材料の形成は容易ではないことから、中実材料であることが好ましい。一方、径が比較的大きい線状材料については、中空材料の形成は容易であり、また、工程(4)において、中空内にも線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料の溶解を促進することができるという利点もある。前記線状材料は、横断面が円形であっても、方形(例えば、三角形、正方形、長方形、五角以上の多角形)であってもよい。
【００１７】
テンプレートの形状はチップ内に形成したい流路の構造に応じて適宜決定できる。テンプレートの形状は、3次元構造、2次元構造または1次元構造であることができる。流路の構造によっては、複数のテンプレートを用いることもできる。また、線状材料は、長さ方向に均一な径を有するものであること以外に、部分的に径が変化したり、断面形状が変化したものであることもできる。
【００１８】
工程(2)
工程(2)では、工程(1)で形成したテンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設する。硬化性のチップ形成用材料は、有機材料から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料であることができる。但し、テンプレートは、0〜150℃の範囲の温度において融点を有する被覆材料からなる被覆層を有することから、硬化する際に被覆層が溶融しない条件を選択できるチップ形成用材料を適宜選択することが適当である。被覆層を構成する材料の種類にもよるが、硬化性のチップ形成用材料としては、例えば、有機材料としては、エポキシド；エポキシ（EP），フェノールホルムアルデヒド（PF），ポリウレタン（PUR），ユリア-ホルムアルデヒド（UF），不飽和ポリエステル（UP），ポリメタクリル酸メチル（PMMA），シリコーン樹脂などを例示できる。また、有機材料の一種としてバイオプラスチック材料であるポリカプロラクトン（PCL）を例示することもできる。
【００１９】
工程(2)では、テンプレートを埋設した硬化性のチップ形成用材料を硬化させる。硬化の方法や条件はチップ形成用材料の種類に応じて適宜決定できる。例えば、チップ形成用材料が光硬化性材料の場合には、紫外線または可視光線等の硬化性の光線を照射する。また、チップ形成用材料が熱硬化性材料の場合には、加熱することで、硬化させる。光硬化や熱硬化の方法や条件は常法を参照して適宜決定できる。
【００２０】
工程(3)
工程(3)では、上記テンプレートを埋設した硬化物を、前記テンプレート表面の被覆材料の融点以上の温度に加熱して、テンプレート表面の被覆材料を熔解させ、硬化物内から流出させる。被覆材料は、0〜150℃の範囲の温度において融点を有する材料である。従って、この融点以上の温度に加熱することで、テンプレート表面の被覆材料を熔解させることができる。例えば、被覆材料が、ポリエチレングリコール2000(分子量2000、融点45-55℃)の場合には、融点以上の、例えば、70〜80℃の温度に加熱することで、被覆材料(ポリエチレングリコール2000)を熔解できる。
【００２１】
加熱方法は、例えば、オーブンまたはホットプレートを用いてチップを直接加熱して、コーティングを熔解させることができる。あるいは、例えば、電子レンジを用いることもできる。この場合、チップを水の中に入れ、電子レンジで水を加熱することによる熱伝導によってチップ内の温度を上昇させることにより、コーティングを熔解させることができる。水または水以外の媒体(例えば、シリコーンオイル等)にチップを入れて、オーブンまたはホットプレートを用いて媒体を加熱することにより、熱伝導によりチップ内のコーティングを熔解させることができる。また、テンプレートを形成する線状材料が金属の場合には、電流を流して加熱することにより熔解させることができる。
【００２２】
被覆材料の熔解物は、例えば、アスピレーター等で吸引することで、硬化物内からの流出を促進することができる。
【００２３】
工程(4)
工程(4)では、テンプレートの周囲に硬化物との間にできた間隙に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解する。線状材料を溶解する溶液は、例えば、酸水溶液、酸及び過酸化水素混合水溶液、塩基水溶液または水であることができ、線状材料の材質に応じて適宜選択することができる。酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、フッ化水素酸、シュウ酸等を挙げることができる。酸及び過酸化水素混合水溶液としては、上記酸と過酸化水素水を混合した水溶液を例示できる。塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を挙げることができる。水を用いるのは、線状材料を水溶性物質で形成した場合である。テンプレートの線状材料を溶解し、除去することで、テンプレートの形状に応じた、3次元構造、2次元構造または1次元構造の流路をチップ内に形成することができる。
【００２４】
<本発明の第2の態様>
本発明の第2の態様の内部に流路を有するチップの製造方法は、以下の工程(11)〜(13)を含む方法である。
(11)中空の線状材料を用いて流路のテンプレートを作製する工程、
(12)上記テンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設し、次いでチップ形成用材料を硬化させる工程、
(13)上記テンプレートの中空部分に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解して、内部に流路を有するチップを形成する工程
を含む方法(本発明の第2の態様)。
【００２５】
工程(11)
中空の線状材料を用いて流路のテンプレートを作製する。
前記線状材料は中空であれば、金属材料、無機材料及び有機材料から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料であることができる。さらに金属材料は、純金属または合金材料であることができ、無機材料は、ガラスまたはセラミックス材料(例えば、アルミナ)であることができる。純金属の例としては、鉄、アルミニウム、銅、マグネシウム、亜鉛、スズ、ケイ素、銀、鉛、マンガン、ニッケル、クロム、チタンを挙げることができる。合金の例としては、鉄合金（ステンレス鋼、クロムモリブデン鋼、マンガンモリブデン鋼、42アロイ、インバー、コバール、センダスト、パーメンデュール、ケイ素鋼、KS鋼、スピーゲルアイゼン）、銅合金（黄銅、丹銅、トムバック、洋白、青銅、白銅、赤銅、コンスタンタン、クニフェ）、アルミニウム合金（ジュラルミン、シルミン）、ニッケル合金（ニクロム、インコネル、ハステロイ、モネル、パーマロイ）、その他（マグネシウム合金、アマルガム、はんだ）を挙げることができる。有機材料としては、例えば、DNA、多糖類（デンプン、セルロース、キチン、キトサン、プルラン、カードラン、アルギン酸、ヒアルロン酸、デキストラン、キサンタン）、ペプチド（グルテン、ゼイン）、コラーゲン、ゼラチン、フィブロイン、セリシン、ケラチン、カゼイン、アルブミン、ポリアミノ酸（シアノフィシン、ポリグルタミン酸、ポリリジン、ポリアスパラギン酸）を挙げることができる。
【００２６】
中空線状材料における、中空は、工程(13)において、中空内に線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料の溶解を促進することから、形成すべき流路の径(線状材料の外径)と前記溶解溶液の注入の容易性(中空内径)及び線状材料作製の容易性を考慮して適宜決定することかできる。但し、前記溶解溶液の注入の容易性という観点からは、中空内径は、0.01mm以上であることが好ましく、0.1mm以上であることがより好ましく、0.5mm以上であることが一層好ましく、1mm以上であることがさらに一層好ましい。前記線状材料は、横断面が円形であっても、方形(例えば、三角形、正方形、長方形、五角以上の多角形)であってもよい。
【００２７】
テンプレートの形状はチップ内に形成したい流路の構造に応じて適宜決定できる。テンプレートの形状は、3次元構造、2次元構造または1次元構造であることができる。流路の構造によっては、複数のテンプレートを用いることもできる。また、線状材料は、長さ方向に均一な径を有するものであること以外に、部分的に径が変化したり、断面形状が変化したものであることもできる。
【００２８】
工程(12)
上記テンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設し、次いでチップ形成用材料を硬化させる。この工程は、第1の態様の工程(2)と同様に実施できる。但し、第2の態様においては、テンプレートが被覆層を有しないことから、埋設時の硬化における加熱によって被覆材料の溶融に対する配慮は不要である。硬化性のチップ形成用材料は、有機材料及び無機材料等から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料であることができる。
【００２９】
有機材料の例を以下に示す。
エポキシド；エポキシ（EP），メラミン-ホルムアルデヒド（MF），ポリアミド（ナイロン）（PA），ポリアミド/イミド（PAI），ポリブチレンテレフタレート（PBT），ポリカーボネート（PC），ポリフタル酸ジアリル（PDAP），ポリエチレン（PE），ポリエーテルエーテルケトン（PEEK），ポリエーテルイミド（PEI），ポリエーテルスルホン（PES），ポリエチレンテレフタレート（PET），フェノールホルムアルデヒド（PF），ポリイミド（PI） ，ポリメタクリル酸メチル（PMMA），ポリプロピレン（PP），ポリフェニレンエーテル（PPE），ポリフェニレンスルフィド（PPS），ポリスチレン（PS），ポリスルホン（PSU），ポリウレタン（PUR），ポリビニルアルコール（PVAL），ポリ酢酸ビニル（PVAC），ポリ塩化ビニル（PVC），ポリ塩化ビニリデン（PVDC），ユリア-ホルムアルデヒド（UF），不飽和ポリエステル（UP），フッ素樹脂 ，シリコーン樹脂
【００３０】
共重合体材料
アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン（ABS）
スチレン/アクリロニトリル（SAN）
【００３１】
バイオプラスチック材料
ポリヒドロキシアルカノエート（PHA）
ポリ乳酸（PLA）
ポリグリコール酸（PGA）
ポリカプロラクトン（PCL）
ポリブチレンサクシネート（PBSA）
ポリブチレンサクシネート・アジペート（PBAT）
ポリプロピレンテレフタレート（PPT）
【００３２】
無機材料の例としては、例えば、ガラス、石英、シリコンなどを挙げることができる。
【００３３】
工程(13)
上記テンプレートの中空部分に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解して、内部に流路を有するチップを形成する。工程(13)では、テンプレートの中空部分に線状材料を溶解する溶液を注入する。溶解溶液は、例えば、酸水溶液、酸及び過酸化水素混合水溶液、塩基水溶液または水であることができ、線状材料の材質に応じて適宜選択することができる。酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、フッ化水素酸、シュウ酸等を挙げることができる。酸及び過酸化水素混合水溶液としては、上記酸と過酸化水素水を混合した水溶液を例示できる。塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を挙げることができる。水を用いるのは、線状材料を水溶性物質で形成した場合である。テンプレートの線状材料を溶解し、除去することで、テンプレートの形状に応じた、3次元構造、2次元構造または1次元構造の流路をチップ内に形成することができる。
【００３４】
工程(5)
第1の態様における工程(4)及び第2の態様における工程(13)で形成された内部に流路を有するチップの流路の内壁に被覆層を設ける工程(5)をさらに有することができる。工程(5)における被覆層の形成は、例えば、光硬化性材料を流路の内壁に塗布し、次いで光硬化することで行うことができる。光硬化性材料の流路内壁への塗布は、例えば、光硬化性材料を流路に導入し、次いで、窒素ガス等のガスを流路に流通させ、流通を維持しつつ光硬化することで行うことができる。前記被覆層を形成するための光硬化性材料は、例えば、フッ素系エポキシ樹脂であることができる。
【００３５】
上記工程(5)においては、流路の内壁に被覆層を有するチップが提供される。上記工程(5)以外の方法として、本発明の第２の態様において、工程 (12)におけるテンプレートとして、表面に被覆層を有する線状材料を用い、かつ工程(13)において前記テンプレートの線状材料を溶解し、かつ前記被覆層は残存させることで、チップの内部に被覆層を有する流路を形成することができる。この方法によっても、内部に被覆層を有する流路を有するチップを得ることができる。
【００３６】
前記工程 (12)におけるテンプレートの表面に被覆層を形成する材料としては、例えば、樹脂、ガラス、金属およびセラミックスを挙げることができる。樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン、フッ素系エポキシ樹脂を挙げることができる。金属としては、電解めっき又は化学めっきでコーティング可能な金属全般（金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム、スズ、鉛、白金など）を挙げることができる。セラミックスとしては、例えば、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、サイアロン等を挙げることができる。特に、チップを構成する材料が樹脂の場合、流路の耐溶媒性を向上するという観点からは、被覆層を構成する材料は、耐溶媒性が高い材料であることが適当であり、例えば、テフロン、フッ素系エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ガラス、金、白金、ジルコニア、酸化チタンなどを挙げることができる。
【００３７】
テンプレートとする中空線状材料の表面に被覆層を形成する方法としては、図9の左側および右側に示す方法を挙げることができる。図9の左側に示す方法(1)は、可塑性のある被覆素材（ポリエチレン，ポリプロピレン等）を線状材料の表面に塗布し、次いで流路の形状に変形加工してテンプレートとする。この方法は、使用する被覆素材は可塑性のあるものに制限されるが、被覆層の形成を流路形状加工前に行うので、コーティングは容易であり、均一な厚みの被覆層を容易に形成できる。図9の右側に示す方法(2)は、線状材料を流路の形状に変形加工し、その後に表面に被覆素材を塗布して被覆層を形成してテンプレートを得る。この方法は、被覆素材の可塑性の有無にかかわらず適用可能である。そのため適用範囲は広いが、テンプレート形状が複雑になると、コーティングが難しくなり、均一な厚みの被覆層の形成が難しくなる傾向がある。
【００３８】
工程(13)においては、前述の工程(13)と同様に、テンプレートの線状材料を溶解する。線状材料を溶解し、線状材料の表面に形成した被覆層は残存させることで、チップの内部に被覆層を有する流路を形成することができる。線状材料を溶解し、線状材料の表面に形成した被覆層は残存させるという観点からは、被覆層は線状材料の溶解液に対して溶解性を有さない材料、または溶解性が線状材料より低い材料を選択することが、被覆層は残存させるという観点からは好ましい。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【００４０】
実施例１
図１及び２を参照して実施例１を説明する。図１は、斜視説明図、図２は断面概略説明図である。
【００４１】
図１の(1A)及び図２の(2A)に示す通り、鉄線(径０．３ｍｍ)を流路の形状に変形させた。次いで図１の(1B)及び図２の(2B)に示す通り、ポリエチレングリコール（ＰＥＯ）２０００（和光純薬製）（平均分子量２０００）を流路形状の鉄線に塗布してテンプレートを作製した。塗布の際には，ＰＥＯを加熱して液状にしたものをブラシを用いてテンプレートに塗った後，室温で冷却することによりＰＥＯを固化した。ＰＥＯの塗布量は厚みで約０．１８ｍｍであった。次いで図１の(1C)及び図２の(2C)に示す通り、このテンプレートを容器内に充填された未硬化シリコーン樹脂（PDMS：ポリジメチルシロキサン）の中に入れた後，室温で静置してシリコーン樹脂を硬化させた。シリコーン樹脂についてはＳＩＬＰＯＴ184（東レ・ダウコーニング製）の基材と硬化剤を10：1の割合で混合したものを用いた。その後、図１の(1D)に示す通り、ＰＥＯを温水(90-100℃)により液状にし(図２の(2D))、次いで温水をチップの中に注入することにより，鉄線の表面のＰＥＯをシリコーン樹脂内から溶出させ(図２の(2E))、次いで、ＰＥＯを溶出させたことによって生じた空隙に４０％リン酸水溶液を流し込んで(図２の(2F))室温条件で鉄線を溶解させ流路を形成させた。最後に容器内からシリコーン樹脂を取り出してチップが完成した(図１の(1E)及び図２の(2G))
【００４２】
実施例２
図３の(3A)及び図４の(4A)に示す通り、アルミ管（内径2 mm，外径3 mm)を変形させテンプレートを作製した。次いで，このテンプレートを容器内に充填された未硬化シリコーン樹脂（PDMS：ポリジメチルシロキサン）の中に入れた後，80℃で加熱することによりシリコーン樹脂を硬化させた。シリコーン樹脂についてはＳＩＬＰＯＴ184（東レ・ダウコーニング製）の基材と硬化剤を10：1の割合で混合したものを用いた。次いで、テンプレートの管の内部に溶解液を流し込んで室温条件でアルミ管を溶解させ流路を形成させた。溶解液には，濃塩酸（35〜37％）と30％過酸化水素水を1：1の割合で混合したものを用いた。最後に容器内からシリコーン樹脂を取り出してチップが完成した(図３の(3D)及び図４の(4D))。
【００４３】
実施例３
実施例１と同様の方法で図５に示すように内部に流路を有するチップを作製した。このチップの流路の内壁には、以下の方法で酸化チタンを塗布した。
少量の未硬化のシリコーン樹脂を流路に流し，流路壁面に未硬化のシリコーン樹脂を塗布した。市販の酸化チタン粉末（二酸化チタン，アナターゼ型）（和光純薬製）をシリンジに入れ，このシリンジをチップの流路入り口に接続。そして，空気圧でシリンジ内の酸化チタン粉末を流路内に吹き入れ，酸化チタン粉末を流路壁面の未硬化シリコーン樹脂に付着させた。その後，流路内に室温条件下で窒素を流すことによって壁面のシリコーン樹脂を硬化することにより，酸化チタンを固定化した。
上記流路の内壁に酸化チタンを塗布したチップを用いて、図６に示す装置を用いて光反応実験を行った。一定流速（0.15 mL/min）でメチレンブルーの水溶液をチップ内に送液している状態で，チップに365 nmの紫外光を照射。チップから出てきた溶液の吸光度（664 nm）を測定することにより，酸化チタンによる光反応を評価した。
結果を図７に示す。
紫外光をチップに照射すると，酸化チタン表面でメチレンブルーの光還元が起こり，吸光度が減少。光照射を停止すると，光反応が止まるため吸光度が元に戻るという現象が観測された。
【００４４】
実施例４
チップ流路の耐溶媒化
実施例１と同様の方法で内部に流路を有するチップを作製し、次いで流路内壁を紫外線硬化型フッ素系エポキシ樹脂で被覆した（図８参照）。
少量の紫外線硬化型フッ素系エポキシ樹脂（オプトダイン UV-１０００）（ダイキン工業製）を流路に流し，流路壁面に樹脂を塗布した。次いで，流路がふさがることを防ぐために窒素を流路に流しながら，紫外光（365 nm）をチップに照射することにより流路壁面のエポキシ樹脂を硬化した。
このチップの流路は、内壁がシリコーン樹脂である場合に比べて、有機溶媒に対する耐溶媒化に優れるものとなった。
【００４５】
実施例５
チップ流路の耐溶媒化（その２，図９左側の方法(1)）
本実施例の操作の写真は図１０に示す。
内径 0.8 mm×外径1.3 mmのポリエチレン細管内部に，内径0.4 mm×外径0.8 mmの中空アルミ管を導入してテンプレートを用意した。ただし，この時点では，流路の分岐点となる箇所にはポリエチレン細管を導入しない状態であり，アルミ管を直接ポリビニールアルコール糊で接続させてある。
次に，この分岐点の周囲をポリエチレンシートで包み，はんだこてなどの加熱工具を用いてポリエチレン細管とポリエチレンシートおよびシートどうしを融着させ，分岐点周囲を被覆した。このように作製したポリエチレン被覆テンプレートを曲げることによりチップ内の流路の形状にした。
次いで，このテンプレートを容器内に充填された未硬化シリコーン樹脂（PDMS：ポリジメチルシロキサン）の中に入れた後，80℃で加熱することによりシリコーン樹脂を硬化させた。シリコーン樹脂についてはＳＩＬＰＯＴ184（東レ・ダウコーニング製）の基材と硬化剤を10：1の割合で混合したものを用いた。
次いで、テンプレートの管の内部に溶解液を流し込んで室温条件でアルミ管を溶解させ流路を形成させた。溶解液には，濃塩酸（35〜37％）と水を約1：1の割合で混合したものを用いた。最後に容器内からシリコーン樹脂を取り出してチップが完成した。
【００４６】
実施例６（図９右側の方法(2)）
本実施例の操作の写真は図１１に示す。
内径0.4 mm×外径0.8 mmの中空アルミ管をテンプレートとして用意し，このアルミ管を曲げて流路の形状に形成した。次に，このアルミ管の外側に紫外線硬化型フッ素系エポキシ樹脂（オプトダイン UV-１０００）（ダイキン工業製）を塗布した。そして，紫外光（365 nm）をアルミ管に照射することによりアルミ管表面のエポキシ樹脂を硬化した。このように作製したフッ素系エポキシ樹脂被覆テンプレートを容器内に充填された未硬化シリコーン樹脂（PDMS：ポリジメチルシロキサン）の中に入れた後，80℃で加熱することによりシリコーン樹脂を硬化させた。シリコーン樹脂についてはＳＩＬＰＯＴ184（東レ・ダウコーニング製）の基材と硬化剤を10：1の割合で混合したものを用いた。
次いで、テンプレートの管の内部に溶解液を流し込んで室温条件でアルミ管を溶解させ流路を形成させた。溶解液には，濃塩酸（35〜37％）と水を約1：1の割合で混合したものを用いた。最後に容器内からシリコーン樹脂を取り出してチップが完成した。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、内部に流路を有するチップが関連するあらゆる分野に有用である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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