(57)【要約】【課題】コスト高を招来することなく、マイクロ流路内を流れる液体および気体の流速を一定にすることができるマイクロ流路デバイスの作製方法およびマイクロ流路デバイスを提供する。【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を構成する溝が形成された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、溝は、上記溝の形状に基づいて、上記溝の側壁の延長方向に沿ってレーザー光を走査するとともに、該走査を上記溝の幅方向にずらしながら複数回実行して形成するようにした。【選択図】        図２
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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溝が形成された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、
溝は、前記溝の形状に基づいて、前記溝の側壁の延長方向に沿ってレーザー光を走査するとともに、該走査を前記溝の幅方向にずらしながら複数回実行して形成する
ことを特徴とするマイクロ流路デバイスの作製方法。
【請求項２】
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溝が形成された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、
溝の底面に、前記溝の側壁の延長方向に沿って延長する微細な凹凸が形成された
ことを特徴と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作製方法およびマイクロ流路デバイスに関し、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の作製方法および平板状の２つの基板を接合して作製されたマイクロ流路デバイスに関する。
【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、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により構成される任意のパターンを形成した後に、当該表面におけるパターン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】
ところで、パターンとして基板の表面に溝を形成する際には、所定の方向のみに走査するレーザー光を、当該溝の幅方向にずらしながら複数回走査するようにしていた。
【０００７】
このため、基板表面に形成された溝の底面には、レーザー光の走査に伴う微細な凹凸が形成される。
【０００８】
具体的には、形成された溝は、当該溝におけるレーザー光の走査方向と一致する方向に延長している領域では、溝の底面となる切削表面に、溝の形状に沿って延長する微細な凹凸が形成され、当該溝におけるレーザー光の走査方向に対して傾斜して延長している領域では、溝の底面となる切削表面に、溝の形状に対して傾斜して延長する微細な凹凸が形成される（図１（ａ）（ｂ）を参照する。）。
【０００９】
即ち、溝におけるレーザー光の走査方向と一致する方向に延長している領域では、溝の底面に、溝の形状に沿って直線状に延長した凹形状および凸形状が交互に並んで形成され、溝におけるレーザー光の走査方向に対して傾斜して延長している領域では、溝の底面に、溝の形状に対して傾斜して直線状に延長した凹形状および凸形状が交互に並んで形成される。
【００１０】
従って、作製されたマイクロ流路デバイスでは、マイクロ流路の内壁面に、マイクロ流路の形状に沿って延長する微細な凹凸が形成された部分と、マイクロ流路の形状に対して傾斜して微細な凹凸が形成された部分とが形成される。
【００１１】
このため、マイクロ流路内を流れる液体あるいは気体は、内壁面に形成された微細な凹凸形状に影響され、マイクロ流路の形状に沿って延長する微細な凹凸が形成された部分と、マイクロ流路の形状に対して傾斜して延長する微細な凹凸が形成された部分とで、その流速に差が生じてしまうことが問題点として指摘されていた。
【００１２】
即ち、マイクロ流路の形状に沿って延長する微細な凹凸が形成された部分に対して、マイクロ流路の形状に対して傾斜して延長する微細な凹凸が形成された部分では、凹凸形状のマイクロ流路に対する傾斜角度が大きくなるほど、マイクロ流路内を流れる液体あるいは気体の流速が遅くなってしまっていた。
【００１３】
なお、こうした問題点を解決するための手法として、レーザー光の１回の走査により形成されるラインの幅を小さくする、つまり、レーザー加工による解像度を向上する技術が用いられるが、こうした技術を用いた場合には、基板上にレーザー加工によりパターンを形成するための加工装置が高価になるなど、生産コストが上昇するという新たな問題が生じてしまっていた。
【００１４】
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】
【００１５】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コスト高を招来することなく、マイクロ流路内を流れる液体および気体の流速を一定にすることができるマイクロ流路デバイスの作製方法およびマイクロ流路デバイス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】
【００１６】
上記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の作製方法は、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溝が形成された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、溝は、上記溝の形状に基づいて、上記溝の側壁の延長方向に沿ってレーザー光を走査するとともに、該走査を上記溝の幅方向にずらしながら複数回実行して形成するようにしたものである。
【００１７】
また、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マイクロ流路を構成する溝が形成された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、溝の底面に、上記溝の側壁の延長方向に沿って延長する微細な凹凸が形成されるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、以上説明したように構成されているので、コスト高を招来することなく、マイクロ流路内を流れる液体および気体の流速を一定に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】
【００１９】
【図１】図１（ａ）は、基板に形成された溝を示す説明図であり、また、図１（ｂ）は、レーザーの走査方向と一致する部分に形成された微細な凹凸およびレーザーの走査方向に対して傾斜する部分に形成された微細な凹凸を示す説明図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明によるマイクロ流路デバイスの概略構成斜視説明図であり、また、図２（ｂ）は、図２（ａ）のマイクロ流路デバイスにおけるマイクロ流路となるパターンが形成された基板の概略構成を示す平面説明図であり、また、図２（ｃ）は、溝における湾曲領域の一部を拡大した拡大説明図である。
【図３】図３は、基板に任意のパターンを形成することが可能な加工装置の概略構成斜視説明である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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の作製方法およびマイクロ流路デバイスの実施の形態の一例を詳細に説明することとする。
【００２１】
図２（ａ）には、本発明によるマイクロ流路デバイスの概略構成斜視説明図が示されており、また、図２（ｂ）には、図２（ａ）のマイクロ流路デバイスにおけるマイクロ流路となるパターンが形成された基板の概略構成を示す平面説明図が示されており、また、図２（ｃ）には、溝における湾曲領域の一部を拡大した拡大説明図が示されている。
【００２２】
図２（ａ）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。
【００２３】
基板１２には、表面１２ａから裏面１２ｂに貫通するように、３つの貫通穴１６、１８、２０が形成されている。
【００２４】
また、基板１２の裏面１２ｂには、２つの貫通穴１６、１８、２０を連通するように、溝２２が形成されている。
【００２５】
即ち、マイクロ流路デバイス１０は、３つの貫通穴１６、１８、２０と溝２２とによりマイクロ流路３０のパターンが構成される。
【００２６】
ここで、溝２２は、貫通穴１６から直線状に延長する直線領域２２−１と、分岐点Ｐにおいて分岐し、分岐点Ｐから湾曲部分と直線部分とを備えながら貫通穴１８に延長する湾曲領域２２−２と、分岐点Ｐから湾曲部分と直線部分とを備えながら貫通穴２０に延長する湾曲領域２２−３とにより構成されている。
【００２７】
そして、この溝２２は、底面２２ａと側壁２２ｂ、２２ｃにより構成され、レーザー光を溝２２の形状に沿って（溝２２の側壁２２ｂ、２２ｃの延長方向に沿って）走査する処理を、溝２２の幅方向にずらしながら複数回行って形成される。
【００２８】
従って、直線領域２２−１では、直線領域２２−１の側壁の延長方向に沿って直線状にレーザー光が走査され、湾曲領域２２−２、２２−３では、湾曲部分は湾曲部分の側壁の延長方向に沿って湾曲してレーザー光が走査され、直線部分は直線部分の側壁の延長方向に沿って直線状にレーザー光が走査される。
【００２９】
なお、こうして形成された溝２２では、底面２２ａに、溝２２の側壁２２ｂ、２２ｃの延長方向の沿って微細な凹凸が形成される。
【００３０】
即ち、直線領域２２−１では、直線領域２２−１の側壁の延長方向に沿って直線状に延長した凹形状および凸形状が交互に並んで形成される。また、湾曲領域２２−２、２２−３では、湾曲部分は湾曲部分の側壁に沿って当該湾曲部分の湾曲度と一致した湾曲度で延長した凹形状および凸形状が交互に形成され、直線部分は直線部分の側壁の延長方向に沿って直線状に延長した凹形状および凸形状が交互に並んで形成される。
【００３１】
そして、マイクロ流路デバイス１０は、基板１２の裏面１２ｂの貫通穴１６、１８、２０および溝２２が形成されていない領域に塗布された接着剤により、基板１４と接合されている。
【００３２】
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３つの貫通穴１６、１８、２０および溝２２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、３つの貫通穴１６、１８、２０および直線領域および湾曲領域が混合した溝２２に限定されるものではなく、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。
【００３３】
以上の構成において、マイクロ流路デバイス１０を作製する場合には、まず、加工装置１００を用いて、基板１２に対してレーザー光により貫通穴１６、１８、２０および溝２２を形成する。
【００３４】
ここで、図３を参照しながら、レーザー光により基板１２に対して任意のパターンを形成することが可能な加工装置１００について説明する。
【００３５】
図３には、基板に任意のパターンを形成することが可能な加工装置の概略構成斜視説明図が示されている。
【００３６】
この図３に示す加工装置１００は、固定系のベース部材１０２上に、基板１２などの被加工物を載置する平板状のテーブル１−４が配設されている。
【００３７】
また、ベース部材１０２におけるテーブル１０４のＸＹＺ直交座標系のＸ軸方向の両端部近傍には、Ｙ軸方向に延長した一対のレール１０６が配設されている。
【００３８】
このレール１０６上には、移動自在にガイドレール１０８が配設され、このガイドレール１０８は、Ｘ軸方向に延長した形状を備えるとともに、両端部がレール１０６上にそれぞれ配設されてＺ軸方向に立ち上がり形成されてなる門型形状となっている。
【００３９】
ガイドレール１０８には、Ｘ軸方向に移動自在にレーザーヘッド１１０が配設されている。
【００４０】
そして、加工装置１００は、その全体の動作をマイクロコンピューター１１２によって制御されている。
【００４１】
マイクロコンピューター１１２は、入力されたパターン形状を表すデータから加工データ（ＮＣコード）を生成する生成部１１８を備えており、この生成部１１８により生成された加工データなどの各種の情報に基づいて、ガイドレール１０８やレーザーヘッド１１０の動作を制御する制御部１１４を備えている。
【００４２】
また、マイクロコンピューター１１２は、入力されたパターン形状を表すデータや生成部１１８で生成した加工データなどの各種の情報を記憶する記憶部１１６を備えている。
【００４３】
生成部１１８では、入力されたパターン形状を表すデータにおいて、溝（例えば、所定の長さを超えて延長して形成される部位である。）を抽出し、抽出した溝を、当該溝の形状に沿って（溝の側壁の延長方向に沿って）なされるレーザー光の移動を、溝の幅方向にずらしながら複数回実行するようにしたレーザー光の移動経路を表す加工データ（ＮＣコード）を生成する。なお、入力されたパターン形状とは、基板１２、１４に形成する貫通孔や溝などのパターンである。
【００４４】
こうした構成の加工装置１００により基板１２に対して貫通穴１６、１８、２０および溝２２を形成するには、貫通穴１６、１８、２０および溝２２で構成された所定のパターン形状を表すデータを入力するとともに、基板１２を裏面１２ｂを上方側に向けた状態でテーブル１０４上に載置し、操作子を操作して切削加工の開始を指示して、まず、生成部１１８において、入力された所定のパターン形状を表すデータから溝２２を抽出する。
【００４５】
次に、生成部１１８において、抽出した溝２２から、溝２２の形状に沿って（溝２２の側壁２２ｂ、２２ｃの延長方向に沿って）なされるレーザー光の移動を、溝２２の幅方向にずらしながら複数回実行するようにしたレーザー光の移動経路を表す加工データ（ＮＣコード）を生成する。なお、貫通穴１６、１８、２０については、生成部１１８において従来より公知の技術により加工データ（ＮＣコード）を生成するため、その詳細な説明は省略することとする。
【００４６】
その後、制御部１１４により、生成した加工データに基づいて基板１２の裏面１２ｂに対してレーザー光が照射され、これにより、裏面１２ｂに貫通穴１６、１８、２０および溝２２が形成される。
【００４７】
このとき、溝２２の底面２２ａには、溝２２の形状に沿って（溝２２の側壁２２ｂ、２２ｃの延長方向に沿って）延長する微細な凹凸が形成される。
【００４８】
即ち、溝２２の底面２２ａには、レーザー光が移動した移動経路上には凹形状が形成され、レーザー光が移動した移動経路の間には凸形状が形成される。
【００４９】
つまり、基板１２に形成された溝２２の底面２２ａには、直線領域２２−１では、直線領域２２−１の側壁の延長方向に沿って直線状に延長した凹形状および凸形状が交互に並んで形成され、湾曲領域２２−２、２２−３では、湾曲部分は湾曲部分の側壁に沿って当該湾曲部分の湾曲度と一致した湾曲度で延長した凹形状および凸形状が交互に並んで形成されるとともに、直線部分は直線部分の側壁の延長方向に沿って直線状に延長した凹形状および凸形状が交互に並んで形成される。
【００５０】
基板１２に貫通穴１６、１８、２０および溝２２により構成された所定のパターンが形成されると、次に、基板１２の裏面１２ｂの当該所定のパターンが形成されていない領域に接着剤を塗布する。
【００５１】
その後、基板１２の裏面１２ｂに基板１４を重ね合わせ、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。
【００５２】
そして、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が終了する。
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、基板１２および基板１４とを接合して作製するものであって、基板１２の基板１４との接合面たる裏面１２ｂに、貫通穴１６、１８、２０および溝２２により構成される所定のパターンをレーザー加工により形成するようにした。
【００５３】
このとき、溝２２は、溝２２の形状に沿って（溝２２の側壁２２ｂ、２２ｃの延長方向に沿ってレーザー光を走査するとともに、この走査を前記溝の幅方向にずらしながら複数回実行して形成するようにした。
【００５４】
これにより、基板１２に形成された溝２２の底面２２ａには、直線領域２２−１では、直線領域２２−１の側壁の延長方向に沿って直線状に延長した凹形状および凸形状が交互に並んで形成され、湾曲領域２２−２、２２−３では、湾曲部分は湾曲部分の側壁の延長方向に沿って当該湾曲部分の湾曲度と一致した湾曲度で延長した凹形状および凸形状が交互に並んで形成されるとともに、直線部分は直線部分の側壁の延長方向に沿って直線状に延長した凹形状および凸形状が交互に並んで形成されるようになる。
【００５５】
このため、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が湾曲や屈曲して延長している場合でも、マイクロ流路３０内に、マイクロ流路の形状に沿って延長した微細な凹凸が形成されるようになる。
【００５６】
従って、本発明によるマイクロ流路デバイス１０によれば、マイクロ流路が湾曲や屈曲している場合などに、マイクロ流路内にマイクロ流路の形状に沿って延長した微細な凹凸と、マイクロ流路の形状に対して傾斜して延長した微細な凹凸とが形成される従来の技術によるマイクロ流路デバイスと比較して、マイクロ流路３０内を一定の流速で液体あるいは気体を流すことができるようになる。
【００５７】
また、本発明によるマイクロ流路デバイス１０は、加工装置１００において、基板１２における溝２２の形状に合わせてレーザー光の移動経路を表す加工データ（ＮＣコード）を生成し、当該加工データに基づいて加工するようにしたため、加工装置の解像度を向上するようにした従来の技術を用いて作製したマイクロ流路デバイスと比較して、コスト高を招来することなく作製することができるようになる。
【００５８】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（５）に示すように変形するようにしてもよい。
【００５９】
（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。
【００６０】
（２）上記した実施の形態においては、基板１２に貫通穴１６、１８、２０および溝２２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の基板１４との接合面に貫通穴１６、１８、２０を形成し、基板１４の基板１２との接合面に溝２２を形成するようにしてもよい。
【００６１】
（３）上記した実施の形態においては、生成部１１８では、入力されたパターン形状を表すデータに基づいて加工データ（ＮＣコード）を生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る。
【００６２】
即ち、加工装置１１０において、基板１２に形成するパターン形状を作成する作成部を設け、当該作成部においてユーザーの入力に基づいてパターン形状を作成し、生成部１１８では、当該作成部で作成されたパターン形状に基づいて加工データ（ＮＣコード）を生成するようにしてもよい。
【００６３】
（４）上記した実施の形態においては、マイクロコンピューター１１２の生成部１１８において、パターン形状を表すデータから溝を抽出し、抽出した溝について、溝の形状に沿ってなされるレーザー光の移動を溝の幅方向にずらしながら複数回実行するようにしたレーザー光の移動経路を表す加工データ（ＮＣコード）を生成するようにしたが、生成部１１８においてなされる加工データ（ＮＣコード）の生成を、加工装置１０と別体で設けられたパーソナルコンピューターにより実行するようにしてもよいことは勿論である。
【００６４】
なお、この場合には、生成した加工データは、加工処理を開始する前に加工装置１０に入力される。
【００６５】
（５）上記した実施の形態ならびに上記した（１）および（４）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】
【００６６】
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】
【００６７】
１０  マイクロ流路デバイス、１２、１４  基板、１６、１８、２０  貫通穴、２２  溝、１００  加工装置
【図１】
2017140667.tif 000003
【図２】
2017140667.tif 000004
【図３】
2017140667.tif 000005