(57)【要約】【課題】流体に対して作用を及ぼす機能を有する物質を流路内に精度よく配置することができるマイクロ流路デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】マイクロ流路デバイスの製造方法は、第１の樹脂粒子７０を基材１１上の流路壁１２が形成される領域に第１の高さｈ１まで付着させ、流体に対して作用を及ぼす機能を有する第２の樹脂粒子８０を基材１１上の流路底面となる領域の一部に第１の高さｈ１よりも低い第２の高さｈ２まで付着させ、第１の樹脂粒子７０を加熱溶融して流路壁１２を形成し、第２の樹脂粒子８０を加熱溶融して流路底面の一部１３を形成する際、第１の樹脂粒子７０を第１の高さｈ１まで付着させる前に、第２の樹脂粒子８０を第２の高さｈ２まで付着させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の樹脂粒子を基材上の流路壁が形成される領域に第１の高さまで付着させ、流体に対して作用を及ぼす機能を有する第２の樹脂粒子を前記基材上の流路底面となる領域の一部に前記第１の高さよりも低い第２の高さまで付着させ、前記第１の樹脂粒子を加熱溶融して前記流路壁を形成し、前記第２の樹脂粒子を加熱溶融して前記流路底面の一部を形成する際、前記第１の樹脂粒子を前記第１の高さまで付着させる前に、前記第２の樹脂粒子を前記第２の高さまで付着させる、マイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記第１の樹脂粒子と前記第２の樹脂粒子とを前記第２の高さまで前記基材に付着させた後、前記第１の樹脂粒子を前記第１の高さまで前記基材に付着させる、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３】
前記第２の樹脂粒子を前記第２の高さまで前記基材に付着させた後、前記第１の樹脂粒子を前記第１の高さまで前記基材に付着させる、請求項１または２に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記第１の樹脂粒子は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記第１の樹脂粒子は、ワックスをさらに含む、請求項４に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記第２の樹脂粒子は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を含む、請求項１〜５のいずれか１項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２の樹脂粒子は、前記流体と反応して発色または消色する樹脂粒子を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記第１の樹脂粒子が前記第１の高さで前記基板に付着し、前記第２の樹脂粒子が前記第２の高さで前記基板に付着している状態で、前記第１および第２の樹脂粒子を加熱溶融して前記流路壁および前記流路底面の一部を形成する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記第２の樹脂粒子を前記第２の高さまで付着させ、当該第２の樹脂粒子を加熱溶融して前記流路底面の一部を形成した後、前記第１の樹脂粒子を前記第１の高さまで付着させ、当該第１の樹脂粒子を加熱溶融して前記流路壁を形成する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項１０】
電子写真方式の画像形成プロセスを用いて、基材上の流路壁が形成される領域に第１の樹脂粒子を付着させ、かつ、前記基材上の流路底面となる領域の一部に、流体に対して作用を及ぼす機能を有する第２の樹脂粒子を付着させる現像転写部と、
前記第１の樹脂粒子を加熱溶融して前記流路壁を形成し、かつ、前記第２の樹脂粒子を加熱溶融して前記流路底面の一部を形成する定着部と、
を有する、マイクロ流路デバイスの製造装置。
【請求項１１】
基材と、
前記基材上に付着された第１の樹脂粒子を加熱溶融して形成される流路壁と、
前記基材上に付着された、流体に対して作用を及ぼす機能を有する第２の樹脂粒子を加熱溶融して形成される機能底面部と、
を有する、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、マイクロ流路デバイスの製造方法および製造装置ならびにマイクロ流路デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生化学分析や医療診断等の分野への利用が期待されているマイクロ流路デバイスの開発が盛んである。
【０００３】
マイクロ流路デバイスは、基材上に微小な流路を備えており、エッチングを用いた微細加工技術や射出成形等の製造方法に加えて、電子写真方式の画像形成プロセスを用いて製造することも提案されている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−４００６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、マイクロ流路デバイスの流路には、流路を流れる流体中の成分と反応して呈色する試薬等の物質が配置される。試薬等の物質は、流路内の所定の位置に精度よく配置される必要がある。
【０００６】
しかしながら、一般的なマイクロ流路デバイスの製造方法では、試薬等の物質を流路内に精度よく配置することについては何ら考慮されていない。
【０００７】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものである。したがって、本発明の目的は、流体に対して作用を及ぼす機能を有する物質を流路内に精度よく配置することができるマイクロ流路デバイスの製造方法および製造装置を提供することである。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、流体に対して作用を及ぼす機能を有する物質が流路内に精度よく配置されるマイクロ流路デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【００１０】
（１）第１の樹脂粒子を基材上の流路壁が形成される領域に第１の高さまで付着させ、流体に対して作用を及ぼす機能を有する第２の樹脂粒子を前記基材上の流路底面となる領域の一部に前記第１の高さよりも低い第２の高さまで付着させ、前記第１の樹脂粒子を加熱溶融して前記流路壁を形成し、前記第２の樹脂粒子を加熱溶融して前記流路底面の一部を形成する際、前記第１の樹脂粒子を前記第１の高さまで付着させる前に、前記第２の樹脂粒子を前記第２の高さまで付着させる、マイクロ流路デバイスの製造方法。
【００１１】
（２）前記第１の樹脂粒子と前記第２の樹脂粒子とを前記第２の高さまで前記基材に付着させた後、前記第１の樹脂粒子を前記第１の高さまで前記基材に付着させる、上記（１）に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【００１２】
（３）前記第２の樹脂粒子を前記第２の高さまで前記基材に付着させた後、前記第１の樹脂粒子を前記第１の高さまで前記基材に付着させる、上記（１）または（２）に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【００１３】
（４）前記第１の樹脂粒子は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を含む、上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【００１４】
（５）前記第１の樹脂粒子は、ワックスをさらに含む、上記（４）に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【００１５】
（６）前記第２の樹脂粒子は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を含む、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【００１６】
（７）前記第２の樹脂粒子は、前記流体と反応して発色または消色する樹脂粒子を含む、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【００１７】
（８）前記第１の樹脂粒子が前記第１の高さで前記基板に付着し、前記第２の樹脂粒子が前記第２の高さで前記基板に付着している状態で、前記第１および第２の樹脂粒子を加熱溶融して前記流路壁および前記流路底面の一部を形成する、上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【００１８】
（９）前記第２の樹脂粒子を前記第２の高さまで付着させ、当該第２の樹脂粒子を加熱溶融して前記流路底面の一部を形成した後、前記第１の樹脂粒子を前記第１の高さまで付着させ、当該第１の樹脂粒子を加熱溶融して前記流路壁を形成する、上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
【００１９】
（１０）電子写真方式の画像形成プロセスを用いて、基材上の流路壁が形成される領域に第１の樹脂粒子を付着させ、かつ、前記基材上の流路底面となる領域の一部に、流体に対して作用を及ぼす機能を有する第２の樹脂粒子を付着させる現像転写部と、前記第１の樹脂粒子を加熱溶融して前記流路壁を形成し、かつ、前記第２の樹脂粒子を加熱溶融して前記流路底面の一部を形成する定着部と、を有する、マイクロ流路デバイスの製造装置。
【００２０】
（１１）基材と、前記基材上に付着された第１の樹脂粒子を加熱溶融して形成される流路壁と、前記基材上に付着された、流体に対して作用を及ぼす機能を有する第２の樹脂粒子を加熱溶融して形成される機能底面部と、を有する、マイクロ流路デバイス。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、流体に対して作用を及ぼす機能を有する物質が流路内に精度よく配置される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】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロ流路デバイスの概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のII−II’線に沿った断面図である。
【図３】マイクロ流路デバイスの製造装置の概略構成を示す図である。
【図４】流路形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】マイクロ流路デバイスの製造方法を説明するための模式図である。
【図６】マイクロ流路デバイスの製造方法の作用効果を説明するための模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法を説明するための模式図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法を説明するための模式図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法を説明するための模式図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係るマイクロ流路デバイスの概略構成を示す平面図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係るマイクロ流路デバイスの概略構成を示す平面図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る流路形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図１３】マイクロ流路デバイスの製造方法を説明するための模式図である。
【図１４】本発明の第８の実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図中、同様の部材には同一の符号を用いた。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張される場合があり、実際の比率とは異なる場合がある。
【００２４】
（第１の実施形態）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係るマイクロ流路デバイスについて説明する。図１は、マイクロ流路デバイス１０の概略構成を示す平面図であり、図２は、図１のII−II’線に沿った断面図である。
【００２５】
図１および図２に示すとおり、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１０は、基材１１と、基材１１上に所定の間隔を空けて配置される一対の流路壁１２と、一対の流路壁１２の間に配置される機能底面部１３とを備える。マイクロ流路デバイス１０は、流路よりも大きな断面積を持つ液体貯留部や、後述する定着工程に耐え得る耐熱性を持つ材料で構成されたマイクロポンプ部を有していてもよい。
【００２６】
基材１１は、撥水処理された紙により構成され、流路壁１２は、樹脂により構成される。基材１１と一対の流路壁１２とは流路１４を画定している。機能底面部１３は、流路１４の底面に設けられ、流路１４を流れる流体と反応する樹脂により構成される。以下、図３〜図６を参照して、マイクロ流路デバイス１０の製造方法について説明する。
【００２７】
図３は、マイクロ流路デバイスの製造装置２０の概略構成を示す図である。本実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造装置２０は、流路データ生成装置２１と流路形成装置２２とを備えている。流路データ生成装置２１と流路形成装置２２とは、専用の通信線２３を介して相互に通信可能に接続されている。
【００２８】
流路データ生成装置２１は、マイクロ流路デバイス１０の流路壁１２および機能底面部１３を形成するための画像データを生成する。流路データ生成装置２１は、たとえば、一般的なＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）であり、マイクロ流路デバイス１０の流路壁１２に相当する領域を第１の色とし、機能底面部１３に相当する領域を第２の色とする画像データを生成する。
【００２９】
流路形成装置２２は、基材１１上に流路壁１２および機能底面部１３を形成する。流路形成装置２２は、流路データ生成装置２１により生成された画像データに基づいて、基材１１上に流路壁１２および機能底面部１３を形成する。流路形成装置２２は、電子写真方式の画像形成プロセスを用いて、基材１１上の流路壁１２および機能底面部１３が形成される領域に第１および第２樹脂粒子をそれぞれ配置し、第１および第２の樹脂粒子を加熱溶融して、流路壁１２および機能底面部１３を形成する。
【００３０】
図４は、流路形成装置２２の概略構成を示す断面図である。流路形成装置２２は、制御部３０、現像転写部４０、定着部５０、および給紙部６０を備える。
【００３１】
制御部３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や各種メモリを備えており、プログラムにしたがって上記各部の制御や各種の演算処理を行う。
【００３２】
現像転写部４０は、電子写真方式の画像形成プロセスを用いて、画像データに基づく樹脂粒子像を基材１１上に形成する。現像転写部４０の中央部には、用紙搬送ベルト４１が配置されている。用紙搬送ベルト４１は、矢印Ａ方向に回転駆動されるものであり、基材１１を静電吸着して搬送することができる。
【００３３】
用紙搬送ベルト４１の側面には、第１〜第４の作像ユニット４２ａ〜４２ｄが配置されている。各作像ユニット４２ａ〜４２ｄは、感光体ドラム４３を有している。各感光体ドラム４３の周囲には、感光体ドラム４３表面を均一帯電させる帯電器４４、均一帯電した感光体ドラム４３表面に画像データに応じた静電潜像を形成する露光装置４５、静電潜像を樹脂粒子像に現像する現像器４６、および感光体ドラム４３上の樹脂粒子を除去する感光体クリーナー４７が配置されている。第１〜第４の作像ユニット４２ａ〜４２ｄのうち、第１、第３、および第４の作像ユニット４２ａ，４２ｃ，４２ｄの各現像器４６には、流路壁１２を形成するための第１の樹脂粒子が収容されている。また、第２の作像ユニット４２ｂの現像器４６には、機能底面部１３を形成するための第２の樹脂粒子が収容されている。第１の樹脂粒子の粒子径と第２の樹脂粒子の粒子径とは略同一である。第１および第２の樹脂粒子についての詳細な説明は後述する。
【００３４】
用紙搬送ベルト４１を挟んで各感光体ドラム４３と対向する位置には転写ローラー４８ａ〜４８ｄが配置されている。転写ローラー４８ａ〜４８ｄは、樹脂粒子により感光体ドラム４３表面に形成された樹脂粒子像を静電的に引き付けて基材１１上に転写する。転写ローラー４８ａ〜４８ｄには、第１〜第４の作像ユニット４２ａ〜４２ｄにおいてそれぞれ形成される樹脂粒子像が基材１１上に重ねて転写されるように、樹脂粒子の帯電極性とは逆極性の転写電圧が印加される。樹脂粒子像が転写された基材１１は、定着部５０に供給される。
【００３５】
定着部５０は、基材１１上に転写された樹脂粒子像を定着ローラーにより加熱および加圧して、樹脂粒子像を基材１１上に定着する。
【００３６】
給紙部６０は、流路壁１２および機能底面部１３が形成される基材１１を収容する。給紙部６０には、給紙カセット６１が着脱可能に配置されている。給紙カセット６１には、基材１１として、撥水処理された紙（撥水コート紙）が収容されている。
【００３７】
なお、流路データ生成装置２１および流路形成装置２２は、それぞれ上述した構成要素以外の構成要素を含んでいてもよく、あるいは、上述した構成要素のうちの一部が含まれていなくてもよい。
【００３８】
以上のとおり構成されるマイクロ流路デバイスの製造装置２０では、電子写真方式の画像形成プロセスを用いて、マイクロ流路デバイス１０が製造される。以下、図５および図６を参照して、マイクロ流路デバイス１０の製造方法について説明する。
【００３９】
図５は、マイクロ流路デバイスの製造方法を説明するための模式図である。本実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法では、基材１１上に第１および第２の樹脂粒子７０，８０が付着され、その後、第１および第２の樹脂粒子７０，８０が加熱溶融されることにより、基材１１上に流路壁１２および機能底面部１３が形成される。
【００４０】
具体的には、図５（ａ）に示すとおり、まず、基材１１上の流路壁１２が形成される領域に第１の樹脂粒子７０が付着される。
【００４１】
より具体的には、まず、流路形成装置２２の第１の作像ユニット４２ａにおいて、帯電、露光、および現像工程が実施され、流路データ生成装置２１から送られる流路壁の形成領域に対応する第１の画像データに基づいて、第１の樹脂粒子７０により感光体ドラム４３表面に流路壁１２に対応する樹脂粒子像が形成される。そして、感光体ドラム４３表面に形成された樹脂粒子像が基材１１に転写されることにより、基材１１上の流路壁１２が形成される領域に第１の樹脂粒子７０が付着される。ここで、基材１１上に付着される第１の樹脂粒子７０の付着高さは、基材１１上に最終的に付着される第１の樹脂粒子７０の付着高さ（第１の高さ）ｈ１の３分の１程度の高さとなることを目標にして形成されている。なお、樹脂粒子の付着高さは、感光体ドラム４３から基材１１に転写される樹脂粒子像の濃度が高いほど高くなる。樹脂粒子像の濃度は、転写電圧の大きさを変更することにより調整される。
【００４２】
次に、図５（ｂ）に示すとおり、上記第１の画像データとは異なる第２の画像データに基づいて、基材１１上の機能底面部１３が形成される領域に第２の樹脂粒子８０が付着される。第２の樹脂粒子８０は、たとえば、流路１４を流れる流体中の成分と反応して発色または消色する樹脂粒子である。
【００４３】
より具体的には、まず、流路形成装置２２の第２の作像ユニット４２ｂにおいて、帯電、露光、および現像工程が実施され、第２の樹脂粒子８０により感光体ドラム４３表面に機能底面部１３に対応する樹脂粒子像が形成される。そして、感光体ドラム４３表面に形成された樹脂粒子像が基材１１に転写されることにより、基材１１上の機能底面部１３が形成される領域に第２の樹脂粒子８０が付着される。ここで、基材１１上に付着される第２の樹脂粒子８０の付着高さは、基材１１上に付着済みの第１の樹脂粒子７０の付着高さと同程度の高さ（第２の高さ）ｈ２である。
【００４４】
次に、図５（ｃ）に示すとおり、基材１１上の流路壁１２が形成される領域に第１の樹脂粒子７０がさらに付着される。
【００４５】
より具体的には、まず、流路形成装置２２の第３の作像ユニット４２ｃにおいて、帯電、露光、および現像工程が実施され、上記第１の画像データと同じパターンの画像データに基づいて、第１の樹脂粒子７０により感光体ドラム４３表面に流路壁１２に対応する樹脂粒子像が形成される。そして、感光体ドラム４３表面に形成された樹脂粒子像が基材１１に転写されることにより、基材１１上の流路壁１２が形成される領域に第１の樹脂粒子７０がさらに付着される。
【００４６】
次に、図５（ｄ）に示すとおり、基材１１上の流路壁１２が形成される領域に第１の樹脂粒子がさらにまた付着される。
【００４７】
より具体的には、まず、流路形成装置２２の第４の作像ユニット４２ｄにおいて、帯電、露光、および現像工程が実施され、上記第１の画像データと同じパターンの画像データに基づいて、第１の樹脂粒子７０により感光体ドラム４３表面に流路壁１２に対応する樹脂粒子像が形成される。そして、感光体ドラム４３表面に形成された樹脂粒子像が基材１１に転写されることにより、基材１１上の流路壁１２が形成される領域に第１の樹脂粒子７０がさらに付着される。その結果、第１の樹脂粒子７０が３回に分けて第１の高さｈ１まで基材１１上に付着される。
【００４８】
そして、基材１１上に、第１の樹脂粒子７０が第１の高さｈ１で付着し、第２の樹脂粒子８０が第２の高さｈ２で付着した状態で、これらの樹脂粒子が加熱溶融される。これにより、図５（ｅ）に示すとおり、基材１１上に流路壁１２および機能底面部１３が形成される。
【００４９】
より具体的には、基材１１上に付着された第１および第２の樹脂粒子７０，８０が、流路形成装置２２の定着部５０の定着ローラーによって加熱および加圧される。第１および第２の樹脂粒子７０，８０が基材１１に対して押圧されつつ加熱されることにより、第１および第２の樹脂粒子７０，８０が溶融して、流路壁１２および機能底面部１３が形成され、基材１１上に固定される。
【００５０】
なお、基材１１上に付着された第１および第２の樹脂粒子７０，８０が加熱および加圧されれば、第１および第２の樹脂粒子７０，８０は僅かに潰れる。したがって、第１および第２の樹脂粒子７０，８０は、流路壁１２および機能底面部１３の設計高さよりも高めに基材１１上に付着される。
【００５１】
以上のとおり、本実施形態によれば、第１および第２の樹脂粒子７０，８０が基材１１上に付着され、第１および第２の樹脂粒子７０，８０が加熱溶融されることにより、基材１１上に流路壁１２および機能底面部１３が形成される。このような構成によれば、流体に対して作用を及ぼす機能を有する物質が流路１４内に予め配置されたマイクロ流路デバイス１０を提供することができる。
【００５２】
また、本実施形態によれば、第１の樹脂粒子７０からなる樹脂粒子像が３回に分けて基材１１に転写され、第１の樹脂粒子７０が第１の高さｈ１まで付着される。このような構成によれば、第１の樹脂粒子７０からなる樹脂粒子像を１回のみ転写して第１の樹脂粒子７０を第１の高さｈ１まで付着させる場合と比較して、１つの樹脂粒子像の濃度を低くすることができる。したがって、樹脂粒子像の転写時、基材１１上の不要な領域に第１の樹脂粒子７０が付着することを防止することができる。
【００５３】
さらに、本実施形態によれば、第１の樹脂粒子７０が基材１１上に第１の高さｈ１まで付着される前に、第２の樹脂粒子８０が基材１１上に第２の高さｈ２まで付着される。より具体的には、第１の樹脂粒子７０の付着高さが第２の高さｈ２を超える前に、第２の樹脂粒子８０が基材１１上に第２の高さｈ２まで付着される。このような構成によれば、第２の樹脂粒子８０を基材１１上に精度よく付着させることができる。
【００５４】
図６は、本実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法の作用効果を説明するための模式図である。図６は、比較例として、第１の樹脂粒子７０が第１の高さｈ１まで付着された後、第２の樹脂粒子８０が第２の高さｈ２まで付着される場合を示す。
【００５５】
この場合、基材１１上に第１の高さｈ１まで付着された第１の樹脂粒子７０が障害となり、基材１１上に第２の樹脂粒子８０を精度よく付着させることができない。具体的には、第２の樹脂粒子８０からなる樹脂粒子像の転写時、基材１１上の機能底面部１３が形成される領域に樹脂粒子像が正確に転写されず、第１の樹脂粒子７０上に第２の樹脂粒子８０が重なるように樹脂粒子像が転写されてしまう恐れがある。また、第２の樹脂粒子８０からなる樹脂粒子像の転写時、樹脂粒子像が基材１１に十分に引き付けられず、第２の樹脂粒子８０の付着量が減少してしまう。そして、このような不具合は、第１の樹脂粒子７０の付着高さが高いほど顕著になる。
【００５６】
これに対し、本実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法によれば、第１の樹脂粒子７０の付着高さが第２の高さｈ２を超える前に、第２の樹脂粒子８０が第２の高さｈ２まで付着される。このため、第１の樹脂粒子７０が障害となることなく、第２の樹脂粒子８０を基材１１上に精度よく付着させることができる。
【００５７】
また、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１０によれば、流路１４を流れる流体と反応する物質が流路１４内に予め配置されるため、分析または診断の際、作業者が試薬等の物質を流路１４に配置する手間が省略される。
【００５８】
以下、マイクロ流路デバイス１０の流路壁１２および機能底面部１３を形成するために使用される第１および第２の樹脂粒子７０，８０について説明する。
【００５９】
［第１の樹脂粒子］
第１の樹脂粒子７０としては、熱可塑性樹脂材料または熱硬化性樹脂材料を主成分とする粒子が用いられる。
【００６０】
熱可塑性樹脂材料としては、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ナイロン／ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、スチレンアクリル共重合体、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、熱可塑性エラストマー等が挙げられる。特に好ましくは、熱可塑性樹脂材料としては、スチレンアクリル共重合体またはＰＥＴが挙げられる。
【００６１】
熱硬化性樹脂材料としては、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、ウレタン樹脂（ＰＵＲ）、アルキド樹脂、ジアリルフタレート樹脂、グアナミン樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、ケイ素樹脂、ポリシロキサン樹脂、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）等が挙げられる。特に好ましくは、熱硬化性樹脂材料としては、ＵＰが挙げられる。なお、熱硬化性樹脂材料は、熱可塑性樹脂材料を主成分とする樹脂粒子と組み合わされて使用されてもよい。
【００６２】
樹脂粒子は、乳化重合法、乳化重合凝集法、懸濁重合法などの湿式法や、粉砕法などの乾式法等の各種の製造方法で製造することができるが、流路壁を高精度に形成するという観点からは、粒径分布がシャープな乳化重合凝集法が好ましい。
【００６３】
樹脂には、ワックスおよび着色剤が含まれる。ワックスの含有量は、樹脂粒子全体の質量に対して、１〜３０質量部であり、好ましくは、５〜２０質量部である。樹脂にワックスが含まれれば、流路壁１２が撥水性を有し、流体が流路１４を流れやすくなる。
【００６４】
［第２の樹脂粒子］
第２の樹脂粒子８０としては、熱可塑性樹脂材料または熱硬化性樹脂材料を主成分とする粒子が用いられる。熱可塑性樹脂材料および熱硬化性樹脂材料としては、第１の樹脂粒子と同様のものが挙げられる。
【００６５】
樹脂には、ワックスおよび機能性色材が含まれる。ワックスの含有量は、１〜３０質量部であり、好ましくは、５〜２０質量部である。機能性色材は、流路１４を流れる流体中の成分と化学反応を生じて発色または消色する物質であり、たとえば、二価の金属イオンが配位することにより呈色するフタロシアニン系化合物やポルフィリン系化合物が挙げられる。
【００６６】
なお、第１および第２の樹脂粒子７０，８０の平均粒子径（体積平均粒子径）は、４〜４０μｍであり、好ましくは、５〜２０μｍである。第１の樹脂粒子７０の平均粒子径と第２の樹脂粒子８０の平均粒子径との差は小さい方が好ましく、２０μｍ以内であることが望ましい。
【００６７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、基材１１上に第１の樹脂粒子７０が最初に付着された。しかしながら、基材１１上には、第２の樹脂粒子８０が最初に付着されてもよい。
【００６８】
図７は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法を説明するための模式図である。なお、流路形成装置２２の第１の作像ユニット４２ａの現像器４６に第２の樹脂粒子８０が収容され、第２の作像ユニット４２ｂの現像器４６に第１の樹脂粒子７０が収容される点を除いては、本実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造装置２０の構成自体は、第１の実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造装置２０の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６９】
本実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法では、図７（ａ）に示すとおり、まず、基材１１上の機能底面部１３が形成される領域に第２の樹脂粒子８０が第２の高さｈ２まで付着される。続いて、図７（ｂ）〜図７（ｄ）に示すとおり、基材１１上の流路壁１２が形成される領域に第１の樹脂粒子７０が３回に分けて第１の高さｈ１まで付着される。そして、図７（ｅ）に示すとおり、第１および第２の樹脂粒子７０，８０が加熱溶融され、基材１１上に流路壁１２および機能底面部１３が形成される。このような構成によれば、より正確かつ確実に第２の樹脂粒子８０を基材１１に付着させることができる。
【００７０】
（第３の実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、第２の樹脂粒子８０を幅広に付着させる実施形態である。その他の構成は第２の実施形態と同様である。
【００７１】
本実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法では、図８（ａ）に示すとおり、まず、基材１１上の機能底面部１３が形成される領域に第２の樹脂粒子８０が付着される。ここで、第２の樹脂粒子８０は、基材１１上の流路壁１２が形成される領域と一部重なるように基材１１上に幅広に付着される。
【００７２】
続いて、図８（ｂ）に示すとおり、第２の樹脂粒子８０と重ならないように、第１の樹脂粒子７０が、基材１１上の流路壁１２が形成される領域に付着される。そして、図８（ｃ）および図８（ｄ）に示すとおり、第１の樹脂粒子７０が、基材１１上の流路壁１２が形成される領域にさらに付着される。それから、図８（ｅ）に示すとおり、第１および第２の樹脂粒子７０，８０が加熱溶融され、基材１１上に流路壁１２および機能底面部１３が形成される。
【００７３】
以上のとおり、本実施形態によれば、第２の樹脂粒子８０が流路１４の幅よりも広く基材１１上に付着される。このような構成によれば、マイクロ流路デバイス１０の流路１４内に機能底面部１３を隙間なく形成することができる。
【００７４】
（第４の実施形態）
なお、第２の樹脂粒子８０は、基材１１上の流路壁１２が形成される領域と完全に重なるように基材１１上に幅広に付着されてもよい。図９は、本発明の第４の実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法を説明するための模式図である。
【００７５】
本実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法では、図９（ａ）に示すとおり、第２の樹脂粒子８０が、基材１１上の流路壁１２が形成される領域と完全に重なるように基材１１上に幅広に付着される。図９（ｂ）以下の工程は、第３の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００７６】
（第５の実施形態）
次に、図１０を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００７７】
図１０は、本発明の第５の実施形態に係るマイクロ流路デバイス１０の概略構成を示す平面図である。本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１０は、基材１１と、基材１１上に所定の間隔を空けて配置される一対の流路壁１２と、一対の流路壁１２の間に配置される第１および第２の機能底面部１３ａ，１３ｂとを備える。
【００７８】
基材１１は、撥水処理された紙により構成され、流路壁１２は、樹脂により構成される。基材１１と一対の流路壁１２とは流路１４を画定している。第１の機能底面部１３ａは、流路１４の底面に設けられ、流体中の成分と反応して新たな物質を生成する樹脂により構成される。第２の機能底面部１３ｂは、第１の機能底面部１３ａよりも流路１４の下流側に設けられ、第１の機能底面部１３ａにより生成された新たな物質と反応して発色または消色する樹脂により構成される。
【００７９】
本実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法では、流体中の成分と反応して新たな物質を生成する第２の樹脂粒子が、流路形成装置２２の第１の作像ユニット４２ａの現像器４６に収容される。また、第１の機能底面部１３ａにより生成された新たな物質と反応して発色または消色する第３の樹脂粒子が、第２の作像ユニット４２ｂの現像器４６に収容される。第３および第４の作像ユニット４２ｃ，４２ｄの各現像器４６には、第１の樹脂粒子が収容される。そして、基材１１上の第１および第２の機能底面部１３ａ，１３ｂが形成される領域に、第２および第３の樹脂粒子が付着され、その後、基材１１上の流路壁１２が形成される領域に第１の樹脂粒子が付着される。そして、第１〜第３の樹脂粒子が加熱溶融されることにより、流路壁１２ならびに第１および第２の機能底面部１３ａ，１３ｂが基材１１上に形成される。このように、液体中の成分による発色を２つの機能部に分離して実現することで、第２および第３の樹脂粒子に添加する成分の選択の自由度が高くなり、また、マイクロ流路デバイス形成後の各機能底面部の寿命を長くすることができる。
【００８０】
（第６の実施形態）
図１１は、本発明の第６の実施形態に係るマイクロ流路デバイス１０の概略構成を示す平面図である。本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１０では、流路１４が分岐するように流路壁１２が形成される。そして、分岐後の一方の流路の端部に第１の機能底面部１３ａが配置され、分岐後の他方の流路の端部に第２の機能底面部１３ｂが配置される。第１および第２の機能底面部１３ａ，１３ｂは、たとえば、流体と反応して発色または消色する樹脂によりそれぞれ構成される。このような構成によれば、１つの流体に対して２種類の分析等を同時に行うことができる。本実施形態のマイクロ流路デバイス１０は、第５の実施形態で説明したのと同様の方法で製造することができる。
【００８１】
（第７の実施形態）
次に、図１２および図１３を参照して、本発明の第７の実施形態について説明する。図１２は、本実施形態に係る流路形成装置２２の概略構成を示す断面図である。
【００８２】
図１２に示すとおり、本実施形態に係る流路形成装置２２は、第１の流路形成装置２２ａと第２の流路形成装置２２ｂとを備える。第１および第２の流路形成装置２２ａ，２２ｂは、第１の流路形成装置２２ａから排出された基材１１が第２の流路形成装置２２ｂに搬送されるように、互いに連結されている。なお、第１および第２の流路形成装置２２ａ，２２ｂの基本的な構成は、第１の実施形態に係る流路形成装置２２の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８３】
第１の流路形成装置２２ａの第１の作像ユニット４２ａの現像器には、第１の樹脂粒子７０が収容されており、第２の作像ユニット４２ｂの現像器には、第２の樹脂粒子８０が収容されている。また、第２の流路形成装置２２ｂの第３および第４の作像ユニット４２ｃ，４２ｄの各現像器には、第１の樹脂粒子７０が収容されている。
【００８４】
図１３は、マイクロ流路デバイスの製造方法を説明するための模式図である。
【００８５】
本実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法では、図１３（ａ）に示すとおり、まず、第１の流路形成装置２２ａの第１の作像ユニット４２ａにより、基材１１上の流路壁１２が形成される領域に第１の樹脂粒子７０が付着される。
【００８６】
次に、図１３（ｂ）に示すとおり、第１の流路形成装置２２ａの第２の作像ユニット４２ｂにより、基材１１上の機能底面部１３が形成される領域に第２の樹脂粒子８０が付着される。基材１１上に付着される第２の樹脂粒子８０の付着高さは、基材１１上に付着済みの第１の樹脂粒子７０の付着高さと同程度の高さである。
【００８７】
次に、図１３（ｃ）に示すとおり、第１の流路形成装置２２ａの定着部５０により、第１および第２の樹脂粒子７０，８０が加熱溶融され、基材１１上に流路壁下部１２ａおよび機能底面部１３が形成される。
【００８８】
次に、図１３（ｄ）に示すとおり、第２の流路形成装置２２ｂの第３および第４の作像ユニット４２ｃ，４２ｄにより、流路壁下部１２ａ上に第１の樹脂粒子７０がさらに付着される。
【００８９】
そして、第２の流路形成装置２２ｂの定着部５０により、第１の樹脂粒子７０が加熱溶融され、図１３（ｅ）に示すとおり、基材１１上に流路壁１２が形成される。
【００９０】
以上のとおり、本実施形態によれば、第１および第２の樹脂粒子７０，８０が同程度の高さまで基材１１上に付着された後、第１および第２の樹脂粒子７０，８０が加熱溶融される。このような構成によれば、第２の樹脂粒子８０をより確実に加熱溶融することができる。なお、各流路形成装置内の残りの作像ユニットを作像に利用してもよい。たとえば、第１の流路形成装置２２ａ内の第３の作像ユニット４２ｃ、第４の作像ユニット４２ｄ、および、第２の流路形成装置２２ｂ内の第１の作像ユニット４２ａ、第２の作像ユニット４２ｂを用いて、第１の樹脂粒子で流路壁を形成することで、さらに高い流路壁を得ることができる。
【００９１】
（第８の実施形態）
第７の実施形態では、基材１１上に第１の樹脂粒子７０が最初に付着された。しかしながら、基材１１上には、第２の樹脂粒子８０が最初に付着されてもよい。
【００９２】
図１４は、本発明の第８の実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法を説明するための模式図である。なお、第１の流路形成装置２２ａの第１の作像ユニット４２ａの現像器に第２の樹脂粒子８０が収容され、第２の作像ユニット４２ｂの現像器に第１の樹脂粒子７０が収容される点を除いては、本実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造装置２０の構成自体は、第７の実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造装置２０の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００９３】
本実施形態に係るマイクロ流路デバイスの製造方法では、図１４（ａ）に示すとおり、まず、基材１１上の機能底面部１３が形成される領域に第２の樹脂粒子８０が付着される。続いて、図１４（ｂ）に示すとおり、基材１１上の流路壁１２が形成される領域に第１の樹脂粒子７０が、第２の樹脂粒子８０の付着高さと同程度の高さまで付着される。そして、図１４（ｃ）に示すとおり、第１および第２の樹脂粒子７０，８０が加熱溶融され、基材１１上に流路壁下部１２ａおよび機能底面部１３が形成される。図１４（ｄ）以下の工程は、第７の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００９４】
上記第１〜第３、第７、第８の実施形態のように、第１の樹脂粒子と第２の樹脂粒子とを、第２の高さまで基材に付着させた後、第１の樹脂粒子を第１の高さまで基材に付着させるようにしてマイクロ流路デバイスを製造することにより、第２の樹脂粒子を基材上に精度よく付着させることができる。
【００９５】
また、上記第２〜第６、第８の実施形態のように、第２の樹脂粒子（さらには、第３の樹脂粒子）を第２の高さまで基材に付着させた後、第１の樹脂粒子を第１の高さまで基材に付着させるようにしてマイクロ流路デバイスを製造することにより、さらに正確かつ確実に第２の樹脂粒子を基材に付着させることができる。
【００９６】
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。
【００９７】
たとえば、上述した第１〜第８の実施形態では、撥水処理された紙上に流路壁および機能底面部が形成された。しかしながら、流路壁および機能底面部が形成される基材は、撥水処理された紙に限定されるものではなく、流路に導入される流体が浸透しなければ種々の材料が用いられ得る。たとえば、基材は、熱可塑性フィルムにより覆われた紙であってもよく、紙と樹脂との複合材や樹脂であってもよい。
【００９８】
また、上述した第１〜第８の実施形態では、第２の樹脂粒子として、流体と反応して発色または消色する樹脂粒子が用いられた。しかしながら、流体に対して作用を及ぼす機能を有する第２の樹脂粒子としては、種々の樹脂粒子が用いられる。たとえば、第２の樹脂粒子は、流体中の成分と反応した場合、励起光を当てることで発光する樹脂粒子であってもよい。あるいは、第２の樹脂粒子は、流体中に含まれる特定の物質を吸着する機能を有する樹脂粒子であってもよい。
【００９９】
また、上述した第１〜第８の実施形態では、１回の転写により基材上に付着される第１の樹脂粒子の付着高さと第２の樹脂粒子の付着高さとは略同一であった。しかしながら、１回の転写により基材上に付着される第１および第２の樹脂粒子の付着高さは、互いに異なっていてもよい。たとえば、１回の転写により基材上に付着される第２の樹脂粒子の付着高さが、１回の転写により基材上に付着される第１の樹脂粒子の付着高さより低くてもよい。
【０１００】
また、上述した第１〜第８の実施形態では、略同一の粒子径を有する第１および第２の樹脂粒子が使用された。しかしながら、第１および第２の樹脂粒子の粒子径は異なっていてもよい。あるいは、第３および第４の作像ユニットにより基材上に付着される第１の樹脂粒子の粒子径が選択的に大きくてもよい。
【０１０１】
また、上述した第１〜第８の実施形態では、第２の樹脂粒子は、基材上の機能底面部が形成される領域を完全に覆うように付着された。しかしながら、機能底面部が形成される領域に付着される第２の樹脂粒子の付着パターンは、第２の樹脂粒子の付着量を変化させることで変更され得る。
【０１０２】
また、上述した第１〜第８の実施形態では、直接転写タンデム方式の流路形成装置により、第１および第２の樹脂粒子が基材上に付着された。直接転写タンデム方式の場合、各樹脂粒子像の位置合わせが容易で、高速に作像を行えるとともに、中間転写体を用いる場合のように樹脂粒子像の天地が逆転して基材上に形成されないので、確実に流路内に第２の樹脂粒子を配置させやすいというメリットがある。しかしながら、単一の作像ユニットを備える流路形成装置により画像形成プロセスが４度繰り返され、基材上に第１および第２の樹脂粒子が付着されてもよい。あるいは、後述するように、中間転写タンデム方式の流路形成装置に対して２回通紙が行われ、基材上に第１および第２の樹脂粒子が付着されてもよい。
【０１０３】
また、上述した第１〜第８の実施形態では、４つの作像ユニットを備える流路形成装置により第１の樹脂粒子が複数回（たとえば、３回）に分けて付着された。しかしながら、第１の樹脂粒子は、必ずしも複数回に分けて付着される必要はなく、第２の樹脂粒子が付着された後、１回の転写により基材上に第１の高さまで付着されてもよい。
【０１０４】
また、上述した第１〜第８の実施形態では、マイクロ流路デバイスは、基材上に流路壁および機能底面部を備えた。しかしながら、マイクロ流路デバイスは、流路壁および機能底面部以外の部材を備えることができる。たとえば、マイクロ流路デバイスは、流路壁を挟んで基材と対向配置され流路を覆うカバー用基材をさらに備えることができる。カバー用基材は、基材と同様の材料により構成され、流路壁の上面に配置された状態で加熱および加圧され、流路壁の上面に接合される。カバー用基材の接合は、カバー用基材を給送するパスと、カバー用基材を加熱および加圧するための定着ローラーとを流路形成装置内に設けて実行するようにしてもよいし、流路形成装置とは別体の定着装置によって実行するようにしてもよい。カバー用基材を接合する場合において、上述した第６の実施形態のように流路の末端が行き止まりになっているマイクロ流路デバイスの場合は、液体の流通が阻害されないようにするために、流路末端に対向するカバー部材に液体を流通させるための開口を設けてもよい。
【実施例】
【０１０５】
以下、実施例を用いて本発明の実施形態をより詳細に説明する。しかしながら、本発明は、本実施例によって何ら限定されるものではない。
【０１０６】
［マイクロ流路デバイスの製作］
流路形成装置として、４つの作像ユニットを備える市販の画像形成装置（コニカミノルタ社製：Ｂｉｚｈｕｂ  Ｐｒｅｓｓ  Ｃ７０００）を用いて、第７および第８の実施形態に係るマイクロ流路デバイスと同様のマイクロ流路デバイスを製作した。
【０１０７】
本実施例では、中間転写タンデム方式の上記の画像形成装置に対して、ポリエステルフィルムにより覆われたコート紙を２回通紙した。１回目の通紙動作では、画像形成装置の４つの作像ユニットのうち２つの作像ユニットを利用して、基材上に第１の樹脂粒子と第２の樹脂粒子とを同程度の高さまで付着させ、第１および第２の樹脂粒子を加熱溶融して流路壁下部および機能底面部を形成した。そして、２回目の通紙動作では、画像形成装置の残りの２つの作像ユニットを利用して、流路壁下部上に第１の樹脂粒子を２回に分けて付着させ、第１の樹脂粒子を加熱溶融して流路壁を形成した。流路壁は、長さ５０ｍｍ、幅２０ｍｍ、高さ６０μｍの直方体状であった。このような流路壁を１００μｍ間隔で２つ形成し、長さ５０ｍｍかつ幅１００μｍの直線状の流路を画定した。機能底面部は、長さ５０ｍｍの流路の端部に長さ５ｍｍに形成した。
【０１０８】
第１の樹脂粒子としては、スチレンアクリル共重合体８５質量部、カーボンブラック顔料５質量部、およびパラフィンワックス１０質量部の組成のものを乳化重合法により作製した。第２の樹脂粒子としては、スチレンアクリル共重合体８５質量部、フタロシアニン機能性色材５質量部、およびパラフィンワックス１０質量部の組成のものを乳化重合法により作製した。第１および第２の樹脂粒子の平均粒径は６．５μｍであった。
【０１０９】
［マイクロ流路デバイスの評価］
上記の製造方法により製作したマイクロ流路デバイスを目視により観察した。その結果、流路内に機能底面部が精度よく形成されていることが観察された。また、基材上の不要な領域に樹脂粒子が付着していないことが観察された。したがって、第１の樹脂粒子を基材上に第１の高さまで付着させ、第２の樹脂粒子を基材上に第１の高さよりも低い第２の高さまで付着させ、第１の樹脂粒子を加熱溶融して流路壁を形成し第２の樹脂粒子を加熱溶融して流路底面の一部を形成する際に、第１の樹脂粒子を第１の高さまで付着させる前に、第２の樹脂粒子を第２の高さまで付着させるマイクロ流路デバイスの製造方法により、液体に対して作用を及ぼす機能を有する物質が流路内に精度よく配置されるマイクロ流路デバイスを提供できることが確認された。加えて、第１の樹脂粒子を３回に分けて付着させることにより、詰まりのない流路を形成できることが確認された。
【符号の説明】
【０１１０】
１０  マイクロ流路デバイス、
１１  基材、
１２  流路壁、
１３  機能底面部、
１４  流路、
２０  マイクロ流路デバイスの製造装置、
２１  流路データ生成装置、
２２  流路形成装置、
２３  通信線、
３０  制御部、
４０  現像転写部、
５０  定着部、
６０  給紙部、
７０  第１の樹脂粒子、
８０  第２の樹脂粒子。
【図１】
2016200476.tif 000003
【図２】
2016200476.tif 000004
【図３】
2016200476.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016200476.tif 000009
【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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【図１３】
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【図１４】
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