(57)【要約】      （修正有）【課題】マイクロ流路を設けた基板と樹脂フィルムを接合する時に、圧着熱により、樹脂フィルムが流路側にたわみ、マイクロ流路の潰れや閉塞が生じることを防止する。【解決手段】少なくとも一方の面に流路用溝１が形成された樹脂基板２と、前記流路用溝１が形成された面に、積層された樹脂フィルム３とで構成されるマイクロ流路用デバイス１００において、樹脂基板２と樹脂フィルム３の熱圧着時に、流路溝中に空気圧０．０５〜０．２０ＭＰａの空気圧を加えることで樹脂フィルムの流路側へのたわみを防ぎ、流路形状の安定に優れたマイクロ流路デバイスを得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の面に流路用溝が形成された樹脂基板と、前記流路用溝が形成された面に、積層された樹脂フィルムとで構成されるマイクロ流路用デバイスであって、
樹脂フィルムのマイクロ流路側の面が平坦である
ことを特徴とするマイクロ流路用デバイス。
【請求項２】
前記樹脂フィルムの厚みが０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である請求項１記載のマイクロ流路用デバイス。
【請求項３】
前記樹脂フィルムと前記樹脂基板の平坦部との積層が、熱圧着で接着されている請求項１または２に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項４】
前記熱圧着時、流路溝中に空気圧０．０５〜０．２０ＭＰａの空気圧を加える請求項３記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項５】
前記樹脂基板および前記樹脂フィルムが、プラスチック樹脂製である請求項１ないし４いずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項６】
前記プラスチック樹脂が、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレート、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレートのいずれかから選択される請求項１ないし５いずれか１項に記載の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、マイクロ流路デバイス、及びその製造方法に関する。
【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流路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流路チップを製造することが可能であり、大量生産に適している。一方の面にマイクロ流路を設けた基板と平坦基板や、一方の面に突起部を有する基板の接合方法として、熱プレス機を用いて貼り合わせる熱圧着が、主に行なわれている（例えば特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、この接合方法で一方の面にマイクロ流路を設けた基板と樹脂フィルムを接合しようとすると、圧着熱により、樹脂フィルムが流路側にたわみ、マイクロ流路の潰れや閉塞が生じる場合があり、貼り合わせが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特願２００４−１６３２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、マイクロ流路を設けた基板と樹脂フィルムを接合する時に、圧着熱により、樹脂フィルムが流路側にたわみ、マイクロ流路の潰れや閉塞が生じることを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以下の（１）〜（６）によってなる。
（１）少なくとも一方の面に流路用溝が形成された樹脂基板と、前記流路用溝が形成された面に、積層された樹脂フィルムとで構成されるマイクロ流路用デバイスであって、樹脂
フィルムのマイクロ流路側の面が平坦であることを特徴とするマイクロ流路用デバイス。（２）前記樹脂フィルムの厚みが０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である（１）記載のマイクロ流路用デバイス。
（３）前記樹脂フィルムと前記樹脂基板の平坦部との積層が、熱圧着で接着されている（１）または（２）に記載のマイクロ流路デバイス。
（４）前記熱圧着時、流路溝中に空気圧０．０５〜０．２０ＭＰａの空気圧を加える（３）記載のマイクロ流路デバイス。
（５）前記樹脂基板および前記樹脂フィルムが、プラスチック樹脂製である（１）ないし（４）いずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
（６）前記プラスチック樹脂が、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレート、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレートのいずれかから選択される（１）ないし（５）いずれか１項に記載マイクロ流路デバイス。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、樹脂フィルムの流路側へのたわみを防ぎ、流路形状の安定に優れたマイクロ流路デバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本願発明によるマイクロ流路デバイスを説明する側面図である。
【図２】本願発明によるマイクロ流路デバイスの上面図である。
【図３】マイクロ流路デバイスの製造方法を説明するための側面図である。
【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について説明する。
本発明のマイクロ流路デバイスは、一方の面に流路用溝が形成された樹脂基板と、前記流路用溝が形成された面を覆うように配置される樹脂フィルムであって、樹脂フィルムとを、貼り合わせて接合体を得る貼着工程を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明のマイクロ流路デバイス１００では、一方の面に流路用溝１が形成された樹脂基板２と、樹脂基板２の流路用溝１が形成された面を覆う樹脂フィルムとで構成されている（図１）。
【００１３】
図２に示すように、樹脂基板２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が形成された樹脂基板２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り流路用溝１が形成された樹脂基板２を用いること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０．０１〜０．５ｍｍ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】
この樹脂基板２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、ポリメチルペンテン、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、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、テトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。これらの内、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレート、シクロオレフィンコポリマー、
シクロオレフィンポリマー、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。特に好ましくは、ポリメチルメタクロイルアセテートと、ポリカーボネートである。これにより、樹脂基板２の透明性を向上することができる。
【００１６】
樹脂基板２の外形形状は、ハンドリング、分析しやすい形状であればどのような形状であってもよい。例えば、１０ｍｍ角〜２００ｍｍ角程度の大きさが好ましく、１０ｍｍ角〜１００ｍｍ角がより好ましい。樹脂基板２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。
【００１７】
本発明のマイクロ流路デバイスの製造方法では、上述した流路用溝１を有する樹脂基板２の流路用溝１が形成された側の面を覆うように、樹脂フィルム３を貼り合わせる（図３）。これにより、流路用溝１が樹脂フィルム３で蓋をされて、マイクロ流路となる。
【００１８】
樹脂フィルム３を構成する樹脂は、樹脂基板２と同じものであることが好ましく、具体的に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、ポリメチルペンテン、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、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、テトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。これらの内、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレート、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、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。特に好ましくは、ポリメチルメタクロイルアセテートと、ポリカーボネートである。
【００１９】
樹脂フィルム３の厚さは、特に限定しないが、０．０１〜１ｍｍであることが好ましい。樹脂フィルム３の厚さが１ｍｍを超えると、樹脂基板２と貼り合わせの際、樹脂フィルム３が樹脂基板２の凹凸に追従してしまい、光透過性が悪化する、熱伝導性が低くなるなどの問題がある。また、樹脂フィルム３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、樹脂フィルム３自体が破壊される場合があり、また、貼り合わせ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】
樹脂フィルム３の曲げ弾性率は、特に限定しないが、５００〜１５，０００ＭＰａであることが好ましい。樹脂フィルム３の曲げ弾性率が１５，０００ＭＰａを超えると、樹脂基板２との貼り合わせの際、樹脂フィルム３が樹脂基板３の凹凸に十分に追従せず、樹脂フィルム３の密着性が低下する場合がある。また、曲げ弾性率が５００ＭＰａ未満では貼り合わせ時に樹脂フィルム３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。
樹脂フィルム３の曲げ弾性率は、例えば試験法ＡＳＴＭ  Ｄ７９０により測定することができる。
【００２１】
本発明のマイクロ流路デバイスの製造方法では、樹脂基板２と樹脂フィルム３とを貼り合わせて得られるが、貼り合わせ時に流路内に気体を充填し圧をかけることにより貼り合わせ特性を改善することができる。
【００２２】
流路内に充填する気体は特に限定するものではないが、例えば、空気、窒素、あるいはアルゴンなどの不活性ガスを用いることが好ましく、最も好ましくは空気である。
【００２３】
前記気体の加圧は、０．０５〜０．２０ＭＰａが好ましく、さらに最も好ましくは０．０８〜０．１２ＭＰａである。０．２０ＭＰａを超える圧では、貼り合わせる樹脂基板２と
樹脂フィルム３が圧によって離れる、貼り合わせ箇所の一部から圧が漏れ、流路の漏れの原因となることがある。また、圧が０．０５ＭＰａより低いと、樹脂フィルムが加熱によりたわみ流路断面積が小さくなる問題が発生する。
【００２４】
樹脂基板２と樹脂フィルム３とを接合する方法としては、例えば熱圧着接合、接着剤接合、超音波接合等が挙げられる。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が好ましい。
【００２５】
このようにして、本発明の製造方法により、流路形状の安定に優れたマイクロ流路デバイス１００を得ることができる。
具体的には微細流路部分に設計外の閉塞が無く、かつ微細流路部分に３００ｋＰａの圧力の水を流しても接合部が破損しない。バイオチップもしくはマイクロ分析チップとして用いる場合には、微細流路部分に液体や気体を流すが、それらの流体がチップの接合のときに設計した意図とは異なる微細流路の閉塞が生じることなく、かつ微細流路部分から液体や気体成分が漏れたりしないように実用上十分にシールされている。さらに、プランジャポンプ等でバイオチップもしくはマイクロ化学チップの流路に３００ｋＰａの水を流し、微細流路部分に設計どおり水が通るか、また微細流路部分が破損して水が漏れないかを顕微鏡観察で観測することにより確認できる。
【００２６】
本発明の方法で得られるマイクロ流路デバイス１００は、例えば核酸チップ、プロテインチップ、抗体チップ、アプタマーチップ、及び糖タンパクチップから選ばれる少なくとも１つであるバイオチップ、または各種の化学分析用のマイクロ分析チップに好適に用いることができる。
【００２７】
なお、本発明のマイクロ流路デバイスの製造方法の説明については、上述した流路用溝１について説明したが、本発明のマイクロ流路デバイスの製造方法は、これに限定されず、例えばＹ字状のような分岐を有する溝等を有する樹脂基板にも適用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１      流路用溝
２      樹脂基板
３      樹脂フィルム
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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