(57)【要約】【課題】半透膜及び電解質膜を使用することなく液体間での物質の移動が可能な医療用デバイスを提供すること。【解決手段】少なくとも２以上の液体を微小流路に送流し、送流した液体間の層流界面において、液体中の物質の移動を伴うことを特徴とする医療用デバイス。半透膜及び電解質膜が有さないことが好ましく、電気泳動によりイオンを選択除去できるよう、流路壁面に電極を備えることも好ましい。本発明の医療用デバイスは人工透析器、人工臓器、血糖値センサ等に利用可能である。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの液体を微小流路に送流し、送流した液体間の層流界面において、液体中の物質の移動を伴うことを特徴とする医療用デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医療用デバイスに関し、特に微小流路を利用した医療用デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
人工透析、手術用人工心肺、血糖値センサ、アルコールセンサ、燃料電池電解質膜（Nafion（登録商標））、バッテリーセパレータなどに用いられる高分子半透膜及び多孔質膜は、イオンなどを選択的に透過させることができるという機能を有するが、その寿命が短く、また生産コストが高い。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ポリスルホン系樹脂、ポリメタクリル酸系樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリアミド及びセルロース系樹脂から選ばれる少なくとも一種の樹脂を主成分としてなり、表面の少なくとも一部に不溶化したポリアルキレングリコールが１０ｎｇ／ｃｍ2以上、１，０００ｎｇ／ｃｍ2以下の割合で存在することを特徴とする分離膜が開示されている。また、該分離膜を内蔵することを特徴とする血液浄化器が開示されている。
【０００４】
また、半透膜を使用した人工透析器としては、ダイアライザと呼ばれる濾過器が使用されている（図１２参照）。ダイアライザ１０は透析液Ｙを貯蔵・循環するケース管１１と、その管中を半透膜機能を有する中空糸１８を数百本程度束ねて通した構造を有しており、中空糸内に透析する血液Ｘを通すことで透析液との浸透圧差と半透膜孔のサイズによるフィルタリングにより、ナトリウムイオン、カリウムイオンや、体内に蓄積された老廃物を除去している。
ダイアライザ１０の血液回路２としては、血液流入口１２から血液を導入し、中空糸１８を通した後、血液流出口１３から排出する。また、透析液Ｙは透析液チューブ３を介して透析液流入口１４からケース管１１に導入され、透析液流出口１５から透析液チューブ３を介して排出される。ケース管の上下はエンドキャップ１７により封止されている。
また、前記の半透膜の代わりに体内の腹膜を使用する腹膜透析も行われている。
【０００５】
半透膜を使用した医療用センサとしては、半透膜を介して血液とのイオン交換が行われた際に電位を流路側面の電極で測定する血糖値センサなどが報告されている（非特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２０６５７０号公報
【非特許文献１】日経バイオビジネス２００４年度７月号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このうち、ダイアライザを使用した人工透析法は、大掛かりな透析装置を用い、患者の負担が大きい。また半透膜中空糸は洗浄することが困難であり、各透析治療（１人の患者につき１週間に２回程度）ごとに半透膜中空糸の交換が必要であり、コストがかかる等の問題があった。また、腹膜透析においては、長期間患者の腹膜だけで透析する事は困難であった。
さらに、これら半透膜や電解質膜等を使用した医療デバイスや医療センサは、半透膜や電解質膜の劣化の問題があった。
【０００８】
本発明は、半透膜及び電解質膜を使用することなく液体間での物質の移動が可能な医療用デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記課題は＜１＞に記載の手段により解決された。
＜１＞  少なくとも２つの液体を微小流路に送流し、送流した液体間の層流界面において、液体中の物質の移動を伴うことを特徴とする医療用デバイス。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、半透膜及び／又は電解質膜を使用することなく、液体間での物質の移動が可能な医療用デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の医療用デバイスは、少なくとも２つの液体を微小流路に送流し、送流した液体間の層流界面において、液体中の物質の移動を伴うことを特徴とする。本発明において、医療用デバイスとは、医療用機器及び医療用センサの双方を含む意である。
医療用機器としては、人工透析器、人工臓器である人工心肺、人工腎臓が例示できる。また、医療用センサとしては血糖値センサ、血中アルコールセンサ等が例示できる。
【００１２】
本発明の医療用デバイスは、半透膜や電解質膜を必要としないため、これらを交換する必要がなく、コストを低減することができる。また、半透膜や電解質膜を使用した医療用デバイスでは、膜の劣化に対して、膜を交換する他に十分に機能を回復させる方法がなく、性能を保持することが困難であった。これに対し、本発明の医療用デバイスは、半透膜や電解膜等を必要としないため、性能保持能（メインテナンス性）を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の医療用デバイスは、層流界面でイオン及び／又は分子等の物質の交換が可能であり、医療用デバイスの小型化が期待できる。微小流路を使用することにより、医療用デバイスの容積あたりの液体間の接触表面積が大きくなる。例えば医療用デバイスを人工透析器として用いる場合、単位流量あたりの透析液と血液の接触面積が大きいことを意味する。従って、人工透析器として、単位体積あたりの透析液と血液間の物質移動を効率よく行うことができる。
【００１４】
本発明の医療用デバイスは、微小流路（マイクロ流路）を有するマイクロリアクター装置を用いる。微小流路は２以上の液体を同時に送流することができる。また、３以上の液体を送流するものであってもよい。
本発明において、微小流路に送液された２以上の液体は、その後、層流として１つの混合流路を流れる。
【００１５】
微小流路（本発明において、微小流路をマイクロ流路ともいう。）は数μｍ〜数千μｍの幅を有する流路である。
本発明の医療用デバイスには、マイクロ流路を有するマイクロリアクターが好ましく用いられる。本発明において用いられるマイクロリアクターは、マイクロスケールの複数の流路（チャンネル）を有することが好ましい。特に、人工透析など、多量の液体を処理する必要がある医療用デバイスでは、複数の流路を有することにより単位容積あたりの物質の移動量を増加させ、処理速度を向上させることが好ましい。
【００１６】
本発明の医療用デバイスの有する微小流路は、マイクロスケールであるので、寸法及び流速がいずれも小さく、微小流路を流れる流体のレイノルズ数は２，３００以下となる。従って、マイクロスケールの流路を有する反応装置は、通常の反応装置のような乱流支配ではなく層流支配の装置である。
なお、本発明において、マイクロチャネルとは、マイクロスケールの流路をいうが、ミリスケールの流路も含む。
ここで、レイノルズ数（Ｒｅ）は、下記式で表されるものであり、２，３００以下のとき層流支配となる。
Ｒｅ＝ｕＬ／ν  （ｕ：流速、Ｌ：代表長さ、ν：動粘性係数）
【００１７】
層流支配のもとでは、２種類以上の異なる液体を層流とした場合には、層流界面において、液体中の物質の濃度差による拡散が生じ、その結果、濃度差に基づく物質の移動が生じる。また、拡散速度は分子量の大きい分子ほど遅い。
本発明において、層流間で濃度差に基づく拡散が保持されるように、微小流路内を層流に保つことが好ましい。
【００１８】
本発明の医療用デバイスは、拡散が行われる界面に半透膜及び電解質膜を有しないことが特徴である。一例を挙げれば、本発明において、２種類の電解質として、一方の液体を血液、リンパ液、細胞液等の生体液、もう一方を生理食塩水又はリン酸緩衝生理食塩水を含む電解質溶液とすることにより、半透膜や電解質膜を介することなく血液中のイオンを除去することができ、コストを低減させたり、メインテナンス性を向上させることができる。
なお、本発明において、前記「生理食塩水」とは、０．９重量％の食塩水を意味するものであり、精製水１，０００ｍｌに塩化ナトリウム９．０ｇを溶解させることで作製することができる。
また、前記「リン酸緩衝液」とは、リン酸が含有される緩衝溶液を意味し、例えば、リン酸二水素カルシウム（無水）３４ｇを精製水５００ｍｌに溶解させた後、１Ｎ水酸化ナトリウム溶液１７５ｍｌを加え、精製水で全体積を１，０００ｍｌとして、溶液のｐＨを７．２〜７．４に調整することで得られる。「リン酸緩衝生理食塩水」は、この「リン酸緩衝液」と前記「生理食塩水」との混合物を意味し、例えば、リン酸緩衝液１ｍｌを生理食塩水８００ｍｌに加えることで得ることができる。
【００１９】
また、本発明の医療用デバイスにおいて、拡散が行われる界面で、互いの濃度差を駆動源として、除去対象物質を選択除去し、所望の濃度に調整することが好ましい。特に、本発明の医療用デバイスを人工透析に使用する場合には、層流界面で濃度差を駆動力として除去対象物質を選択除去することが好ましい。
【００２０】
本発明の医療用デバイスが人工透析器である場合には、血液中のＮａ+、Ｋ+、尿素等が除去対象物質となる。従って、透析液としてＮａ+、Ｋ+、尿素等の濃度が低い透析液を使用する。また、これらの除去対象物質の血液中の濃度を所望の濃度に調整するために、透析液中の除去対象物質の濃度を適宜選択することができる。
【００２１】
本発明の医療用デバイスにおいて、物質拡散が行われる界面での拡散距離を調整することで、除去する物質の分子量を選択することが好ましい。特に、本発明の医療用デバイスを人工透析用として使用する場合には、拡散距離を調整することが好ましい。
層流界面における物質の拡散では、拡散距離は流路の幅となる。また、拡散時間は拡散距離の二乗に比例する。従って、拡散距離である流路幅を調整することにより、拡散時間を調整することができる。
また、分子量の大きな分子ほど拡散速度が遅いため、流路の長さを調整することにより、分子量の大きな物質と比較して、分子量の小さな物質のみが十分に拡散する条件を設定可能である。
従って、拡散距離及び／又は流路長を調整することで所望の分子量の物質を選択的に除去することができる。
【００２２】
具体的には、人工透析器として使用する場合、拡散距離（流路幅）は圧力損失の増大が許される範囲で狭いことが好ましく、１０〜１，０００μｍであることが好ましく、より好ましくは２０〜１００μｍである。
また、混合流路の流路長は反応が完了する範囲で最短であることが好ましく、５〜２００ｃｍであることが好ましい。
流路幅及び流路長を上記範囲内とすることにより、分子量の小さい分子が効果的に透析液に拡散すると共に、分子量の比較的大きな物質の拡散を抑制することができるので好ましい。
【００２３】
本発明の医療用デバイスについて、図１〜３を参照して説明する。
なお、以下、同一の符号は同一の対象を指すものとして使用する。
（人工透析器）
本発明の医療用デバイスの一例として、人工透析用医療用デバイスを例に取り、以下に説明する。なお、本発明の微小流路を用いた医療用デバイスは小型化に好適であり、人工透析器と同様な動作方法を有する人工腎臓等としても使用可能であることはいうまでもない。
本発明の医療用デバイスを人工透析器として使用する場合には、透析液と透析する血液を医療用デバイスに送液することが好ましい。
図１は、本発明の医療用デバイス１００の一例を示す概念断面図である。本発明において、人工透析器は、図１に示すような微小流路を複数備えて形成される。
医療用デバイス１００は、微小流路１０１を有し、微小流路には少なくとも２以上の異なる種類の液体を送流する。図１では、第１の液体Ａである透析される血液及び第２の液体Ｂである透析液がそれぞれ異なる流入口１０２Ａ、１０２Ｂより導入され、その後、層流として同一流路内（混合流路１０６）に送流される。混合流路１０６には、第１の液体Ａである血液の層流及び第２の液体Ｂである透析液の層流が形成されており、層流の間には層流界面１０５が形成されている。層流界面１０５において、物質の濃度差により拡散が生じ、血液中のイオン等が透析液中に拡散する。
【００２４】
血液中の除去対象物質であるＮａ+イオンやＫ+イオンを選択的に除去するために流体に電界を印加することも好ましく、図１では、正電極１０３Ａ及び負電極１０３Ｂが設けられている。
図１のように電極を形成し、電界を印加すると、電気泳動により液体中のＮａ+イオンやＫ+イオンは負極に移動するので、血液中のイオンを選択的に除去することができる。
また、上述したように、流路の幅及び流路長を調整することにより、除去対象物質の篩い分けを行うことができる。
【００２５】
図１において、電極形状は、適宜選択することができるが、流路断面が略矩形である場合には、層流界面に対峙するように板状の電極を流路内壁に設けることが好ましい。また、流路断面が略円状である場合には、層流界面に対峙するように流路形状に合わせて丸みを帯びた電極を流路内壁に設けることが好ましい。さらに、電極は流路内壁に流体媒体と接触するように設けても良いし、流体媒体と直接接しないように適切な材料で覆われていても良い。
また、流路の一部を金属等の導電性材料で作製し、流路の構成材料を電極として電界を印加することもできる。これについては後述する。
【００２６】
透析液としては、公知の透析液を適宜選択して使用することができ、特に好ましい透析液として以下の表１に記載の成分を有する透析液が例示できる。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
（人工心肺等）
図２は、本発明の医療用デバイスの他の一例を示す概念断面図である。図２に示す医療用デバイスは、人工心肺、人工えら等として使用可能である。
図２において、第１の液体Ａ’である静脈血液及び第２の液体Ｂ’である酸素搬送液体が微小流路に送流されている。酸素搬送液体中の酸素は、濃度差に従って酸素搬送液体から静脈血液に層流界面１０５を通して拡散する。
図２において、微小流路は電極を備えておらず、酸素は拡散により酸素搬送体から静脈血液に移動する。
また、静脈血液中の二酸化炭素は、拡散により酸素搬送液体中に移動する。
流出口１０２’Ａ’から排出された液体Ａ’を動脈血として体内に循環させることで、本医療用デバイスを人工心肺として使用可能である。
【００２９】
酸素搬送液体としては、ウシヘモグロビン溶液、モリブデンポルフィリン溶液、パーフルオロカーボン溶液が例示でき、一般的な医療用酸素搬送液体を使用することができる。
【００３０】
（血糖値センサ等）
図３は本発明の医療用デバイスのさらに他の一例を示す概念断面図である。図３に示す医療用デバイスは、医療用センサであり、血糖値の測定に使用可能な血糖値センサである。
図３において、第１の液体Ａ”である血液及び第２の液体Ｂ”であるグルコースオキシダーゼ溶液が送流されている。混合流路１０６内の層流界面１０５では、血液中のグルコースがグルコースオキシダーゼ（ＧＯＸ）により分解され、以下の反応が生じる。
Ｇｌｕｃｏｓｅ＋Ｏ2  →  Ｇｌｕｃｏｎｏｌａｃｔｏｎｅ＋Ｈ2Ｏ2        （１）
Ｈ2Ｏ2  →  ２Ｈ+＋Ｏ2＋２ｅ-        （２）
２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-  →  Ｈ2Ｏ        （３）
このとき、血液中のグルコース濃度は、消費される酸素濃度又は生成する過酸化水素濃度に比例する。従って、酸素濃度の減少（酸素電極型）又は過酸化水素の酸化電流（過酸化水素検出型）によって、血液中のグルコース濃度（血糖値）を測定することが可能である。
図３に示した血糖値センサでは、界面で生じたグルコースの加水分解反応により生じた過酸化水素量を測定するための電位差測定用電極１０３が備えられている。
【００３１】
本発明の医療用デバイスはその混合流路の層流界面で物質の移動が行われるものであれば、いずれのデバイスを使用することもできるが、本発明において、医療用デバイスに使用される微小流路素子は、所定の二次元パターンに形成された複数の薄膜の面同士が直接接触して接合された状態で積層されていることが好ましい。また薄膜は、金属、セラミックス又はシリコンから形成されていることが好ましく、薄膜の材料として一種のみを使用することもできるし、目的に応じて複数の材料からなる薄膜を積層しても良い。
また、本発明の医療用デバイスはいずれの方法で製造しても良いが、特に本発明の医療用デバイスに使用される微小流路素子は、複数の薄膜の積層により製造することが好ましい。
より具体的には、基板上に所定の二次元パターンを有する複数の薄膜を形成する第１の工程と、前記複数の薄膜を前記基板上から剥離し、前記複数の薄膜を積層して接合させて微小流路素子を形成する第２の工程を含むことが好ましい。
【００３２】
本発明の医療用デバイスの製造方法についてさらに詳述する。
（第１の製造方法）
医療用デバイス１００の第１の製造方法について図４〜７を参照して説明する。図４は、本発明の第１の製造方法に係る医療用デバイスを構成するパターン層の一例を示し、図５は、パターン層を有するドナー基板の一例を示す概略図である。また、図６は、２段電鋳法によるパターン層のトナー基板上への製造工程を示す断面図及び平面図の一例である。図７は、接合装置を用いた接合工程（転写工程）を示す模式図である。
【００３３】
図４に示す医療用デバイス１００は、２つの液体Ａ、Ｂ中の物質の交換を混合流路の層流界面にて行うものである。第１の液体Ａを導入する第１のパターン層４０１ａと、導入した第１の液体Ａを微小流路に分割する第２のパターン層４０１ｂと、第２の液体Ｂを導入する第５のパターン層４０１ｅと、導入した第２の液体Ｂを微小流路に分割する第４のパターン層４０１ｄと、第２のパターン層及び第４のパターン層で分割された第１の液体Ａ及び第２の液体Ｂを混合して送流させる混合流路を有する第３のパターン層４０１ｃを積層したものである。
【００３４】
第１のパターン層４０１ａは、第１の液体Ａを導入する第１の導入口４０５Ａ及び、第１の液体Ａの排出口４０６Ａを有している。
第２のパターン層４０１ｂは、導入口４０５Ａを通じて導入された第１の液体Ａを微小流路に分割する分割流路４１１Ａ及び混合流路から分流された第１の液体Ａを排出口へと合流させる合流流路４１２Ａを有している。
また、第１の液体Ａにおける第１のパターン層４０１ａ及び第２のパターン４０１ｂ層と同様に、第５のパターン層４０１ｅは第２の液体Ｂを導入する第２の導入口４０５Ｂ及び第２の液体Ｂの排出口４０６Ｂを有しており、第４のパターン層４０２ｄは、第２の液体Ｂを微小流路に分割する分割流路４１１Ｂ及び混合流路から分流された第２の液体Ｂを排出口へと合流させる合流流路４１２Ｂを有している。
第３のパターン層４０１ｃは、第１の液体Ａ及び第２の液体Ｂを層流として同一流路を送流させる混合流路４１３が設けられている。
【００３５】
＜ドナー基板の作製＞
図５に示すドナー基板５０１を準備する。ドナー基板には、第１のパターン層５０５Ａ〜第５のパターン層５０５Ｅが形成され、接合の際に位置あわせに使用するアライメントマーク５０２が設けられている。
ここでは電鋳法によるドナー基板の作製方法について図６を用いて説明する。（ａ）は、断面概略図を示し、（ｂ）は、平面概略図を示す。
まず、金属からなる基板６０１を準備し、基板６０１上にフォトレジスト６０２を塗布し、作製する医療用デバイスの各パターン層に対応したフォトマスクで露光する。次に、フォトレジストを現像して、各断面パターンのポジネガ反転したレジストパターンを作製する（図６（Ｂ）参照）。
【００３６】
次に、図６（Ｃ）に示すように、このレジストパターンを形成した基板６０１を電鋳によりフォトレジストに覆われていない露光部６０３の基板６０１の表面にニッケルめっき層６０４を成長させる。その後、フォトレジスト６０２を除去することにより、図６（Ｄ）に示すようにパターン層が完成する。また、めっき部材としてニッケルを使用したが、ニッケルと同様にめっきで形成可能な銅や金を使用しても良い。ニッケルは耐薬品性及び耐熱温度に優れており、また、銅は熱伝導率が極めて大きいので、厳しい温度管理を必要とする際に好適に使用される。
【００３７】
＜接合工程＞
次に、パターン層の接合工程について説明する。
図７はパターン層の接合工程を示す模式図である。図７では、ドナー基板７０１がステージ７０２に固定されており、対向ステージ７０３にターゲット基板７０４が固定されている。図７において、ターゲット基板はシリコン基板である。ターゲット基板は、このほかにアルミニウム基板、銅基板、ステンレス基板、これら基板の表面を金属（例えば金）メッキした基板等であっても良い。
接合は常温接合で行うことが好ましい。具体的には、例えばドナー基板、ターゲット基板及びステージ全体を真空槽中に設け、真空槽を１０-6Ｐａの真空にする。次に、Ａｒ中性ビームからなるＦＡＢ（Fast Atom Bombardment）をＦＡＢ源からドナー基板及びターゲット基板に照射し、表面を清浄化して活性化する。
【００３８】
次に、ターゲット基板７０４と第１のパターン層７０５ａとを位置合わせしながら、対向ステージ７０３を垂直方向に下降させ、第１のパターン層７０５ａとターゲット基板７０４とを接触させ、さらに加重５０ｋｇｆ／ｃｍ2で５分間押し付けてターゲット基板７０４と第１のパターン層７０５ａを接合する。このとき、接合強度は５０〜１００ＭＰａである。
ターゲット基板７０４を垂直方向に上昇させると、図７（Ｂ）に示すように、ターゲット基板７０４上に第１のパターン層７０５ａが転写される。このようにパターン層７０５ａがドナー基板７０１からターゲット基板７０４側に転写できるのは、パターン層７０５ａとドナー基板７０１間の接着力よりもパターン層７０５ａとターゲット基板７０４間の接着力の方が大きいからである。次に、第１及び第２のパターン層７０５ａ、７０５ｂにＦＡＢを照射するため、平面ステージを移動させる。第１のパターン層７０５ａの裏面（ドナー基板７０１に接触していた面）にＦＡＢを照射し、第２のパターン層７０５ｂの表面にＦＡＢを照射する。第１のパターン層７０５ａと第２のパターン層７０５ｂとを接合する。第３乃至第５のパターン層（第４及び第５のパターン層は不図示）についても同様の動作を行う。５回の転写が終了した後、ターゲット基板（Ｓｉ基板）７０３をウェットエッチング（ＫＯＨ）により除去する。これにより、図４に示す医療用デバイス１００が得られる。
【００３９】
次に、本発明の医療用デバイスの実施の形態に係るマイクロリアクタの動作の一例を図４を参照して説明する。
第１のパターン層４０１ａの導入口４０５Ａから第１の液体Ａを導入し、第５のパターン層４０１ｅの導入口４０５Ｂから第２の液体Ｂを導入する。第１の液体Ａは、第２のパターン層４０１ｂの分割流路４１１Ａを経て混合流路４１３に送流される。また、第２の液体Ｂは第４のパターン層４０１ｄの分割流路４１１Ｂを経て混合流路４１３に送流される。第１の液体Ａ及び第２の液体Ｂは、混合流路で合流し、層流界面を形成しながら流れる。第１の液体Ａの層流は、合流流路４１２Ａを経て排出口４０６Ａから排出される。また、第２の液体Ｂの層流は、合流流路４１２Ｂを経て排出口４０６Ｂから排出される。
【００４０】
図４に示す医療用デバイスにおいて、第１の液体Ａとして静脈血、第２の液体Ｂとして酸素搬送液体を使用することにより、人工心肺として使用可能である。４０６Ａより排出された血液は、動脈血として体内を循環させることができる。
また図４に示す医療用デバイスにおいて、第１の液体Ａとして血液、第２の液体Ｂとして透析液を導入することにより、人工透析器として使用可能である。
【００４１】
（第２の製造方法）
次に、本発明の医療用デバイスの製造方法の他の一例を示す。
パターン層の構成は、図４と同様である。図８は、ターゲット基板構造の一例を示す概略図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のターゲット基板８０１のＸ−Ｘ’断面を示す。
図８において、ターゲット基板８０１はシリコン基板であり、貫通エッチング部８０２及びターゲット基板部８０３が設けられている。ターゲット基板８０１は、図４の第３のパターン層として使用される。また、ターゲット基板の材料として前述の基板も使用可能であり、本実施態様では、ターゲット基板として絶縁体の材料を使用する。
また、図９は、第２の製造方法に使用されるパターン層を有するドナー基板の一例を示す概略図である。ドナー基板９０１には、銅の電鋳パターンである第１のパターン層９０２ａ、第２のパターン層９０２ｂ、第４のパターン層９０２ｄ、第５のパターン層９０２ｅが設けられている。
【００４２】
＜接合工程＞
次に、パターン層の接合工程について説明する。
図１０は接合装置を用いたパターン層の接合工程の他の一例を示す模式図である。図１０では、ドナー基板９０１がステージ１００２に固定されており、ターゲット基板として、図８に示したシリコン基板８０１を使用する。ターゲット基板８０１は、対向ステージ（図示せず）に固定されている。また、ドナー基板９０１上には、パターン層９０２ａ、９０２ｂ、９０２ｄ、９０２ｅが設けられている。
接合は常温接合で行うことが好ましい。具体的には、例えばドナー基板、ターゲット基板及びステージ全体を真空槽中に設け、真空槽を１０-6Ｐａの真空にする。次に、Ａｒ中性ビームからなるＦＡＢ（Fast Atom Bombardment）をＦＡＢ源からドナー基板及びターゲット基板に照射し、表面を清浄化して活性化する。
【００４３】
次に、ターゲット基板８０１と第２のパターン層９０２ｂとを位置合わせしながら、ターゲット基板８０１を垂直方向に下降させ、第２のパターン層９０２ｂとターゲット基板８０１とを接触させ、さらに加重５０ｋｇｆ／ｃｍ2で５分間押し付けてターゲット基板８０１と第２のパターン層９０２ｂを接合する。このとき、接合強度は５０〜１００ＭＰａである。
ターゲット基板８０１を垂直方向に上昇させると、図１０（ｂ）に示すように、ターゲット基板８０１上に第２のパターン層９０２ｂが転写される。このようにパターン層９０２ｂがドナー基板９０１からターゲット基板８０１側に転写できるのは、パターン層９０２ｂとドナー基板９０１間の接着力よりもパターン層９０２ｂとターゲット基板８０１間の接着力の方が大きいからである。次に、第２及び第１のパターン層９０２ｂ、９０２ａにＦＡＢを照射するため、平面ステージを移動させる。第２のパターン層９０２ｂの裏面（ドナー基板９０１に接触していた面）にＦＡＢを照射し、第１のパターン層９０２ａの表面にＦＡＢを照射する。第１のパターン層９０２ａと第２のパターン層９０２ｂとを接合する。
【００４４】
次に、ターゲット基板を一旦対向ステージから剥離させ、これの上下を逆にして再び対向ステージに固定する（図１０（ｃ）参照）。
続いて、第４のパターン層９０２ｄ及び第５のパターン層９０２ｅについて、同様の操作を行う。計５回の転写が終了すると、第３のパターン層としてシリコン層を有する図４のパターン層を有する医療用デバイス１００が得られる。
【００４５】
図１１は、第２の製造方法に係る本発明の医療用デバイスの概念図である。第２の製造方法に係る医療用デバイスの動作の一例を図１１を参照して説明する。
本実施の形態では、第３のパターン層８０１を絶縁体で形成し、他のパターン層を導電体で形成している。従って、混合流路１０６の対向する一対の面は、パターン層９０１ｂ及びパターン層９０１ｄにより構成され、銅で形成されている。一方、他の一対の面はターゲット基板８０１により構成され、シリコンで形成されている。第１のパターン層９０１ａ及び第５のパターン層９０１ｅに電圧源１１０１を接続することで、混合流路１０６の銅により形成された流路を電極として、電圧を印加することができる。
【００４６】
図１１に示す医療用デバイスにおいて、第１の液体Ａとして血液、第２の液体Ｂとして透析液を使用することにより、人工透析器として好適に使用可能である。
電圧を印加することにより、血液（Ａ）中の除去対象物質であるＮａ+やＫ+は、拡散のみではなく、電気泳動により透析液（Ｂ）に移動する。従って、より効率的なＮａ+やＫ+の除去が可能となるので好ましい。
印加する電圧は適宜選択することができるが、１０ｍＶ〜１０Ｖであることが好ましい。
【００４７】
第２の製造方法に係る医療用デバイスは、電極を設置することなく、微小流路に電圧を印加することができ、微小流路への特別な加工を必要としないので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の医療用デバイスの一例を示す概念断面図である。
【図２】本発明の医療用デバイスの他の一例を示す概念断面図である。
【図３】本発明の医療用デバイスのさらに他の一例を示す概念断面図である。
【図４】本発明の医療用デバイスを構成するパターン層の一例である。
【図５】パターン層を有するドナー基板の一例を示す概略図である。
【図６】２段電鋳法によるパターン層のトナー基板上への製造工程を示す断面図及び平面図の一例である。
【図７】パターン層の接合工程（転写工程）を示す模式図である。
【図８】ターゲット基板構造の一例を示す概略図である。
【図９】パターン層を有するドナー基板の他の一例を示す概略図である。
【図１０】接合装置を用いた接合工程の他の一例を示す模式図である。
【図１１】第２の製造方法に係る本発明の医療用デバイスの概念図である。
【図１２】人工透析器として使用されるダイアライザの一例（従来技術）を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４９】
２    血液回路
３    透析液チューブ
１０    ダイアライザ
１１    ケース管
１２    血液流入口
１３    血液流出口
１４    透析液流入口
１５    透析液流出口
１７    エンドキャップ
１８    中空糸
Ｘ    血液
Ｙ    透析液
Ａ、Ａ’、Ａ”    第１の液体
Ｂ、Ｂ’、Ｂ”    第２の液体
１００    医療用デバイス
１０１    微小流路
１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ａ’、１０２Ｂ’、１０２Ａ”、１０２Ｂ”    流入口
１０２’Ａ、１０２’Ｂ、１０２’Ａ’、１０２’Ｂ’、１０２’Ａ”、１０２’Ｂ”    流出口
１０３、１０３Ａ、１０３Ｂ    電極
１０５    層流界面
１０６    混合流路
４０１    パターン層
４０５Ａ、４０５Ｂ    流入口
４０６Ａ、４０６Ｂ    排出口
４１１Ａ、４１１Ｂ    分割流路
４１２Ａ、４１２Ｂ    合流流路
４１３    混合流路
５０１    ドナー基板
５０２    アライメントマーク
５０５    パターン層
６０１    基板
６０２    フォトレジスト
６０３    露光部
６０４    ニッケルめっき層
７０１    ドナー基板
７０２    ステージ
７０３    対向ステージ
７０４    ターゲット基板
７０５ａ、７０５ｂ、７０５ｃ    第１パターン層、第２パターン層、第３パターン層
８０１    ターゲット基板
８０２    貫通エッチング部
８０３    ターゲット基板部
９０１    ドナー基板
９０２    パターン層
１００２    ステージ
１１０１    電圧源
【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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【図１２】
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