(57)【要約】      （修正有）【課題】２つの基板を、異物を混入することなく、かつ、接着剤が溝などのパターンに浸入することなく、容易に接合することができるマイクロ流路デバイスおよびマイクロ流路デバイスの作製方法を提供する。【解決手段】少なくともいずれか一方の基板にマイクロ流路３０を構成するためのパターンが形成された２つの基板を重ねて接合することで、内部にマイクロ流路３０が形成されたマイクロ流路デバイス１０において、２つの基板は、重ねた際にパターンの各寸法よりも小さい間隙を形成し、２つの基板はそれぞれ、２つの基板を接合する際に用いる接着剤との親和性が、接着剤の凝集力よりも大きな値を示す材料により構成され、２つの基板のいずれか一方において、パターンの周囲に複数の貫通穴２０が形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともいずれか一方の基板にマイクロ流路を構成するためのパターンが形成された２つの基板を重ね合わせて接合することで、内部にマイクロ流路が形成されたマイクロ流路デバイスにおいて、
前記２つの基板は、重ね合わせた際に前記パターンの各寸法よりも小さい間隙を形成し、
前記２つの基板はそれぞれ、前記２つの基板を接合する際に用いる接着剤との親和性が、前記接着剤の凝集力よりも大きな値を示す材料により構成され、
前記２つの基板のいずれか一方において、前記パターンの周囲に複数の貫通穴が形成される
ことを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロ流路デバイスにおいて、
前記複数の貫通穴に接着剤を注入することで、前記２つの基板を接合して作製される
ことを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【請求項３】
少なくともいずれか一方の基板にマイクロ流路を構成するためのパターンが形成された２つの基板を重ね合わせて接合することで、内部にマイクロ流路が形成されたマイクロ流路デバイスを作製するマイクロ流路デバイスの作製方法において、
前記２つの基板を重ね合わせた際に前記２つの基板間に形成される間隙に、毛細管現象を利用して接着剤を浸入させて前記２つの基板を接合する
ことを特徴とするマイクロ流路デバイスの作製方法。
【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およびマイクロ流路デバイスの作製方法に関し、さらに詳細には、平板状の２つの基板を接合して作製するマイクロ流路デバイスおよびその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロリアクターやマイクロトータルアナリシスシステム（μＴＡＳ）と称される技術が注目されている。
【０００３】
こうした技術では、内部にマイクロメートルオーダーの中空の流路（つまり、マイクロ流路である。）が形成されたデバイスたるマイクロ流路デバイスが用いられる。
【０００４】
こうしたマイクロ流路デバイスは、例えば、互いに同じ樹脂材料により構成された２つの平板状の基板より作製される。
【０００５】
具体的には、一方の基板の表面に貫通穴や溝などを形成した後に、当該表面における貫通穴や溝などを形成していない領域に接着剤を塗布し、当該表面に他方の基板を接合することで、内部にマイクロ流路が形成されたマイクロ流路デバイスを作製する。
【０００６】
しかしながら、この作製方法では、一方の基板の表面における貫通穴や溝などを形成していない領域に接着剤を過不足なく塗布する必要がある。
【０００７】
即ち、当該領域に過剰に接着剤が塗布されると、接着剤が貫通穴や溝に浸入してしまい、また、当該領域に塗布される接着剤が不足すると、溝や貫通穴の周囲に隙間が形成されてしまい、作製されたマイクロ流路デバイスでは、設計されたマイクロ流路を形成することができないという問題があった。
【０００８】
また、この作製方法では、接着剤を塗布した後に２つの基板を接合するため、塗布後の接着剤に異物が付着し易く、作製したマイクロ流路デバイス内に異物が混入し易いという問題があった。
【０００９】
従って、マイクロ流路デバイスの作製作業は、上記した問題に対応できないような作業に習熟していない作業者には大変難しいものであった。
【００１０】
このため、異物が混入し難く、かつ、２つの基板を、接着剤が溝などのパターンに浸入することなく容易に接合することが可能なマイクロ流路デバイスおよびマイクロ流路デバイスの作製方法の提案が望まれていた。
【００１１】
なお、本願出願人が特許出願のときに知っている先行技術は、文献公知発明に係る発明ではないため、本願明細書に記載すべき先行技術文献情報はない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、従来の技術の有する上記したような要望に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、２つの基板を、異物を混入することなく、かつ、接着剤が溝などのパターンに浸入することなく、容易に接合することができるマイクロ流路デバイスおよびマイクロ流路デバイスの作製方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明によるマイクロ流路デバイスは、少なくともいずれか一方の基板にパターンが形成された２つの基板を重ね合わせて接合することで、内部にマイクロ流路が形成されたマイクロ流路デバイスにおいて、上記２つの基板は、重ね合わせた際に上記パターンよりも小さい間隙を形成し、上記２つの基板はそれぞれ、上記２つの基板を接合する際に用いる接着剤との親和性が、上記接着剤の凝集力よりも大きな値を示す材料により構成され、上記２つの基板のいずれか一方において、上記パターンの周囲に複数の貫通穴が形成されるようにしたものである。
【００１４】
また、本発明によるマイクロ流路デバイスは、上記したマイクロ流路デバイスにおいて、上記複数の貫通穴に接着剤を注入することで、上記２つの基板を接合して作製されるようにしたものである。
【００１５】
また、本発明によるマイクロ流路デバイスの作製方法は、少なくともいずれか一方の基板にパターンが形成された２つの基板を重ね合わせて接合することで、内部にマイクロ流路が形成されたマイクロ流路デバイスを作製するマイクロ流路デバイスの作製方法において、上記２つの基板を重ね合わせた際に上記２つの基板間に形成される間隙に、毛細管現象を利用して接着剤を浸入させて上記２つの基板を接合するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、以上説明したように構成されているので、２つの基板を、異物を混入することなく、かつ、接着剤が溝などのパターンに浸入することなく、容易に接合することができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明によるマイクロ流路デバイスの概略構成を示す平面説明図である。
【図２】図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、また、図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図３は、貫通穴から注入した接着剤のマイクロ流路への浸入の有無を調べた実験結果を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるマイクロ流路デバイスおよびマイクロ流路デバイスの作製方法の実施の形態の一例を詳細に説明することとする。
【００１９】
図１には、本発明によるマイクロ流路デバイスの概略構成を示す平面説明図が示されており、また、図２（ａ）には、図１のＡ−Ａ線による断面図が示されており、また、図２（ｂ）には、図１のＢ−Ｂ線による断面図が示されている。
【００２０】
この図１に示すマイクロ流路デバイス１０は、互いに同じ樹脂材料により構成され、平板状に形成された基板１２、１４を貼り合わせて作製されている。
【００２１】
基板１２には、表面１２ａから裏面１２ｂに貫通するように、所定の間隔を空けて２つの貫通穴１６が形成されている。
【００２２】
また、基板１２の裏面１２ｂには、２つの貫通穴１６を連通するように、所定の深さＤの直線状の溝１８が形成されている。
【００２３】
即ち、マイクロ流路デバイス１０は、２つの貫通穴１６と溝１８とによりマイクロ流路３０が構成される。
【００２４】
なお、本実施の形態においては、マイクロ流路３０を構成するために基板１２に２つの貫通穴１６および溝１８のパターンを形成するようにしたが、マイクロ流路３０を構成するためのパターンとしては、２つの貫通穴１６および直線状の溝１８に限定されるものではなく、曲線あるいは屈曲した溝や矩形形状の凹部など各種のパターンを用いて構成するようにしてもよいことは勿論である。
【００２５】
さらに、基板１２には、表面１２ａから裏面１２ｂに貫通するように、マイクロ流路３０を構成する２つの貫通穴１６および溝１８の周囲に、貫通穴２０が間隔ｇ１を空けて複数配設されている。
【００２６】
なお、この貫通穴２０は、２つの貫通穴１６および溝１８と間隔ｇ２を空けて形成されている。
【００２７】
そして、貫通穴２０の径ｄ１は、マイクロ流路デバイス１０に形成されるマイクロ流路３０などに影響を及ぼさない大きさとし、例えば、注入する接着剤の量、接着剤の粘度、接着剤と基板１２、１４を構成する樹脂材料との親和性などに基づいて決定する。
【００２８】
ここで、基板１２および基板１４は、基板１２と基板１４とを接合する際に用いる接着剤との親和性が、接着剤の凝集力よりも大きな値を示す樹脂材料により構成され、基板１２の裏面１２ｂに基板１４の表面１４ａを当接した際には、間隙Ｇが形成される。
【００２９】
この間隙Ｇは、貫通穴２０の径ｄ１より小さく、かつ、貫通穴１６の径ｄ２よりも小さく、かつ、溝１８の幅Ｗおよび深さＤよりも小さくなる。
【００３０】
また、隣り合う貫通穴２０同士の間隔ｇ１および貫通穴２０とマイクロ流路３０との間隔ｇ２については、例えば、各貫通穴２０から注入した接着剤が間隙Ｇに浸入してマイクロ流路３０に達した際に、マイクロ流路３０の周囲にマイクロ流路３０と連通した隙間（空間）が形成されない値を、実験的に求めるようにする。
【００３１】
以上の構成において、基板１２と基板１４とを接着剤により接合させてマイクロ流路デバイス１０を作製する際には、基板１４の表面１４ａ上に基板１２の裏面１２ｂを当接して配置する。
【００３２】
このとき、基板１２には、２つの貫通穴１６が形成されるとともに、裏面１２ｂにおいて２つの貫通穴１６を連通する溝１８が形成されている。さらに、基板１２には、貫通穴１６および溝１８の周囲に互いに間隔ｇ１を空けて貫通穴２０が形成されている。
【００３３】
なお、基板１２に対して、接着剤を注入する貫通穴２０やマイクロ流路３０を構成する貫通穴１６および溝１８を形成する技術については、従来より公知の技術を用いることができるため、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
次に、各貫通穴２０それぞれに接着剤を注入し、その後、基板１２および基板１４を互いに圧接する方向に、例えば、２つの基板１２、１４が変形や破壊されない程度の一定の力で加圧する。
【００３５】
貫通穴２０に注入された接着剤は、貫通穴２０の内壁面を伝って基板１４の表面１４ａに達し、基板１４の表面１４ａに達した接着剤は、毛細管現象により基板１２の裏面１２ｂと基板１４の表面１４ａとにより形成された間隙Ｇに浸入して、当該間隙Ｇ内に拡がる。
【００３６】
このとき、基板１２の裏面１２ｂと基板１４の表面１４ａとの間隙Ｇに浸入した接着剤は、間隙Ｇにおいて毛細管現象により拡がっているため、貫通穴１６や溝１８といった間隙Ｇより大きな空間に達すると、当該大きな空間内に拡がることはない。つまり、間隙Ｇに浸入した接着剤は、貫通穴１６や溝１８内、つまり、マイクロ流路３０内には拡がることはない。
【００３７】
こうして、間隙Ｇ内の少なくとも貫通穴１６や溝１８の周囲全体に接着剤が拡がった後に、接着剤を硬化する処理を行って、基板１２と基板１４とを接合することで、マイクロ流路デバイスの作製を終了する。
【００３８】
次に、基板１４と、所定のパターンおよび当該所定のパターンの周囲に貫通穴２０が形成された基板１２とを接合するに際して、貫通穴２０から接着剤を注入した際のマイクロ流路３０への接着剤の浸入の有無について、本願発明者が行った実験結果について説明する。
【００３９】
この実験においては、基板１２、１４は、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）により構成された厚さ２ｍｍの基板を用いた。
【００４０】
また、基板１２には、裏面１２ｂに深さＤ：０．２ｍｍ、幅Ｗ：１．０ｍｍの溝１８を形成するとともに、溝１８に対して間隔ｇ２：５．０ｍｍを空け、直径１．０ｍｍの貫通穴２０を形成した。なお、このとき、貫通穴２０は、隣り合う貫通穴２０と間隔ｇ１：１０．０ｍｍを開くように形成した。
【００４１】
そして、基板１２の裏面１２ｂを基板１４の表面１４ａに重ねた状態で、貫通穴２０から接着剤を注入し、貫通穴２０から基板１２と基板１４とにより形成された間隔Ｇに浸入した接着剤のマイクロ流路３０（つまり、溝１８である。）への浸入の有無について確認した。
【００４２】
ここで、基板１２と基板１４とを接合するための接着剤として、アクリサンデー接着剤（主成分：二塩化メチレン、アクリサンデー社製）を用いた。
【００４３】
その結果、図３に示すように、貫通穴２０から間隙Ｇ内に接着剤が浸入するとともに、間隙Ｇに浸入した接着剤は、マイクロ流路３０（つまり、溝１８である。）に達しても、マイクロ流路３０内には浸入しなかった。
【００４４】
以上において説明したように、本発明によるマイクロ流路デバイス１０は、マイクロ流路３０の周囲に、互いに間隔ｇ１を空けて貫通穴２０を形成するようにした。
【００４５】
そして、基板１２の溝１８が形成された裏面１２ｂを基板１４の表面１４ａに当接した状態で貫通穴２０から接着剤を注入することで、毛細管現象により基板１２の裏面１２ｂと基板１４の表面１４ａとの間に形成された間隙Ｇに接着剤を浸入させて、基板１２と基板１４とを接合してマイクロ流路デバイスを作製するようにした。
【００４６】
これにより、本発明によるマイクロ流路デバイス１０においては、マイクロ流路３０内に接着剤が浸入することがなく、設計通りにマイクロ流路３０を形成することができるようになる。
【００４７】
また、本発明によるマイクロ流路デバイス１０においては、基板１２と基板１４とを接合する際には、作業者は、基板１２を基板１４に重ねた後に貫通穴２０から接着剤を注入するだけなので、作業に習熟していない作業者であっても容易に作業を行うことができる。
【００４８】
さらに、本発明によるマイクロ流路デバイス１０においては、２つの基板１２、１４を重ね合わせた後に接着剤を貫通穴２０から注入するようにしたため、接着面に接着剤を塗布した後に２つの基板を重ね合わせるようにした従来の技術によるマイクロ流路デバイスと比較して、異物が混入し難くなる。
【００４９】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（４）に示すように変形するようにしてもよい。
（１）上記した実施の形態においては、基板１２、１４を樹脂材料より構成するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、基板１２、１４を、石英ガラスなど、従来より公知のマイクロ流路デバイスに用いられる種々の材料により構成するようにしてもよい。
【００５０】
（２）上記した実施の形態においては、基板１２に貫通穴１６、２０および溝１８を形成するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、基板１２に貫通穴１６、２０を形成し、基板１４の表面１４ａに溝１８を形成するようにしてもよいし、基板１２に貫通穴１６、１８を形成し、基板１４に貫通穴２０を形成するようにしてもよく、形成される各種のパターン（貫通穴２０を含む）を基板１２、１４のどちらに形成するようにしてもよい。
【００５１】
（３）上記した実施の形態においては、基板１２、１４はそれぞれ、同じ材料により構成されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、接着剤との親和性が、当該接着剤の凝集力よりも大きな値を示す材料であれば、異なる材料を用いるようにしてもよく、一方の基板を構成する材料よりも他方の基板を構成する材料の方が、接着剤との親和性が高くてもよい。
【００５２】
（４）上記した実施の形態ならびに上記した（１）および（３）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
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として用いて好適である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  マイクロ流路デバイス、１２、１４  基板、１６、２０  貫通穴、１８  溝、３０  マイクロ流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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