(57)【要約】      （修正有）【課題】逆流や脈流の発生を抑制し、安定的な送液と、液体試料を自発的に流動させるマイクロ流路デバイスを提供する。【解決手段】２種以上の流体をそれぞれ供給する複数の流路が設けられた樹脂基板と、樹脂基板に溝が設けられている側の面に接合された樹脂フィルムと、を備えたマイクロ流路デバイスであって、第１の流体を供給する流路２０と、第２の流体を供給する流路４０とを含み、流路２０と流路４０のそれぞれに設けられている供給孔よりも下流側の位置に交差部５０を形成しており、交差部５０における流路２０の側壁形状が、流体の流動方向に向かって垂直な方向から見たとき、流路２０の上流側から下流側に向かって広がるテーパー領域８０を有し、テーパー領域８０における流路２０の最上流側の流路幅をＨ１とし、テーパー領域８０における流路２０の最下流側の流路幅をＨ２としたとき、Ｈ２／Ｈ１の値が１．３以上１．６以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂組成物により形成され、かつ一方の面に２種以上の流体をそれぞれ供給するための複数の流路が設けられた樹脂基板と、
前記樹脂基板における前記溝が設けられている側の面に接合された樹脂フィルムと、
を備えたマイクロ流路デバイスであって、
前記樹脂基板に設けられた前記複数の流路が、１の前記流体を供給するための第１の流路と、前記１の流体とは異なる他の前記流体を供給するための第２の流路とを含み、
前記第１の流路と前記第２の流路とが、前記第１の流路および前記第２の流路のそれぞれに設けられている供給孔よりも下流側の位置において、互いに交差する交差部を形成しており、
前記交差部における前記第１の流路の側壁形状が、前記流体の流動方向に向かって垂直な方向から見たとき、前記第１の流路の上流側から下流側に向かって広がったテーパー形状であり、
前記側壁形状が前記テーパー形状となっている領域をテーパー領域とした時、前記テーパー領域における前記第１の流路の最上流側の流路幅をＨ１とし、前記テーパー領域における前記第１の流路の最下流側の流路幅をＨ２としたとき、Ｈ２／Ｈ１の値が１．３以上１．６以下である、マイクロ流路デバイス。
【請求項２】
前記交差部における前記第１の流路と、前記第２の流路とが形成する交差角が、８５°以上９５°以下である、請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項３】
前記交差部における前記流路の側壁形状が、前記第１の流路の上流側から下流側にかけて、前記第１の流路の流路幅の中心点から外方に向かって凸の曲線を描いた形状である、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】
前記第１の流路および前記第２の流路の最上流部には、前記流体を供給するために前記供給孔が設けられている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項５】
前記樹脂組成物が熱可塑性樹脂を含む、請求項１乃４のいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂が、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およびポリエチレンテレフタレートからなる群より選択されるいずれか１種以上を含む、請求項５に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項７】
前記テーパー領域における前記第１の流路の最上流側の前記流路幅Ｈ１が、２０μｍ以上５００μｍ以下である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項８】
前記テーパー領域における前記第１の流路の最下流側の前記流路幅Ｈ２が、２６μｍ以上８５０μｍ以下である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項９】
前記樹脂基板に設けられた複数の前記流路の表面の水に対する接触角が２０°以上８０°以下である、請求項１乃至８のいずれか一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に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体技術や微細加工技術を応用し、サンプルの分離システムや検出システムなどを小型のチップ上に集積したＬａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ（ラボ・オン・ア・チップ）等のマイクロ流路デバイス（マイクロ流体デバイスともいう。）に係る技術について、種々の報告がなされている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、液体試料の逆流や脈流が発生することを抑制すべく、試料供給部と、液体試料を分析する分析部と、分析部を通過した液体試料を収容する廃液部と、流路とを備えたデバイスにおいて、分析部の下流側に設けたポンプの吸引力によって液体試料を試料供給部から廃液部に向けて安定的に送液するよう構成されたマイクロ流体デバイスが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７６４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、近年、マイクロ流路デバイスの小型化および高機能化について要求される技術水準は、ますます高くなってきている。こうした事情に鑑みて、かかるマイクロ流路デバイスの使用環境についても、多様化が進んでいる。そのため、特許文献１等に記載されている従来技術は、ポンプなどの吸引機構を十分に使用できない環境下において、安定的に送液することが困難である場合があった。
【０００６】
そこで、本発明は、逆流や脈流が発生することを抑制しつつ、安定的な送液を実現するとともに、液体試料を自発的に流動させることが可能なマイクロ流路デバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、樹脂組成物により形成され、かつ一方の面に２種以上の流体をそれぞれ供給するための複数の流路が設けられた樹脂基板と、
前記樹脂基板における前記溝が設けられている側の面に接合された樹脂フィルムと、
を備えたマイクロ流路デバイスであって、
前記樹脂基板に設けられた前記複数の流路が、１の前記流体を供給するための第１の流路と、前記１の流体とは異なる他の前記流体を供給するための第２の流路とを含み、
前記第１の流路と前記第２の流路とが、前記第１の流路および前記第２の流路のそれぞれに設けられている供給孔よりも下流側の位置において、互いに交差する交差部を形成しており、
前記交差部における前記第１の流路の側壁形状が、前記流体の流動方向に向かって垂直な方向から見たとき、前記第１の流路の上流側から下流側に向かって広がったテーパー形状であり、
前記側壁形状が前記テーパー形状となっている領域をテーパー領域とした時、前記テーパー領域における前記第１の流路の最上流側の流路幅をＨ１とし、前記テーパー領域における前記第１の流路の最下流側の流路幅をＨ２としたとき、Ｈ２／Ｈ１の値が１．３以上１．６以下である、マイクロ流路デバイスが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、逆流や脈流が発生することを抑制しつつ、安定的な送液を実現するとともに、液体試料を自発的に流動させることが可能なマイクロ流路デバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るマイクロ流路デバイスを、流体の流動方向に向かって垂直な方向から見た図である。
【図２】本実施形態に係るマイクロ流路デバイスに形成された交差部近傍領域を流体の流動方向に向かって垂直な方向から見た拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００を、流体の流動方向に向かって垂直な方向から見た図である。なお、図１に示すマイクロ流路デバイス１００は、２種の流体試料を供給することを前提に２つの流路を備えたものであるが、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００は２種以上の流体を供給可能なものであり、このような態様に対応すべく２以上の流路を備えたものであってもよい。
図１に示すように、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００は、樹脂組成物により形成され、かつ一方の面に２種以上の流体をそれぞれ供給するための複数の流路が設けられた樹脂基板と、樹脂基板における溝が設けられている側の面に接合された樹脂フィルムと、を備えたものである。そして、かかるマイクロ流路デバイス１００は、樹脂基板に設けられた複数の流路が、１の流体を供給するための第１の流路２０と、上記１の流体とは異なる他の流体を供給するための第２の流路４０とを含み、第１の流路２０と第２の流路４０とが、第１の流路２０および第２の流路４０のそれぞれに設けられている供給孔１０および３０よりも下流側の位置において、互いに交差する交差部５０を形成している。
【００１２】
図２は、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００に形成された交差部５０近傍領域を流体の流動方向に向かって垂直な方向から見た拡大図である。
図２に示すように、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００は、交差部５０における第１の流路２０の側壁形状が、流体の流動方向に向かって垂直な方向から見たとき、第１の流路２０の上流側から下流側に向かって広がったテーパー形状である。さらに、かかるマイクロ流路デバイス１００は、側壁形状がテーパー形状となっている領域をテーパー領域８０とした時、テーパー領域８０における第１の流路２０の最上流側の流路幅をＨ１とし、テーパー領域８０における第１の流路２０の最下流側の流路幅をＨ２としたとき、Ｈ２／Ｈ１の値が１．３以上１．６以下となる構成を採用している。こうすることで、逆流や脈流が発生することを抑制しつつ、安定的な送液を実現するとともに、液体試料を自発的に流動させることが可能なマイクロ流路デバイス１００を実現することが可能である。なお、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００において、各種流体の推進力は、重力に起因したものである。
【００１３】
従来のマイクロ流路デバイスにおいても、たとえば、特許文献１のように、逆流や脈流が発生することを抑制しつつ、安定的な送液を実現する技術は報告されている。しかし、従来のマイクロ流路デバイスにおいては、最下流側からポンプなどの吸引機構を利用して安定的な送液を実現する場合がほとんどであった。
【００１４】
しかし、近年、マイクロ流路デバイスの小型化および高機能化について要求される技術水準は、ますます高くなってきている。こうした事情に鑑みて、かかるマイクロ流路デバイスの使用環境についても、多様化が進んでいる。そのため、ポンプなどの吸引機構を利用することなく、流体の自発的な流動により安定的な送液を可能とするマイクロ流路デバイスの実現が求められている傾向にある。
【００１５】
そこで、本発明者は、流体の自発的な流動により安定的な送液を可能とするマイクロ流路デバイス１００を実現すべく、鋭意検討した。その結果、以下の２つの条件をともに満たす構成を採用することが、設計指針として有効であることを見出した。
第１の条件は、交差部５０における第１の流路２０の側壁形状が、流体の流動方向に向かって垂直な方向から見たとき、第１の流路２０の上流側から下流側に向かって広がったテーパー形状となるよう制御することである。こうすることで、交差部５０における第１の流路２０内を流動する流体と、第２の流路４０内を流動する流体との接触面積を増大させることが可能であるため、両者を混合させる際に逆流が発生することを抑制することができる。また、上述したように、交差部５０における第１の流路２０の側壁形状が、第１の流路２０の上流側から下流側に向かって広がったテーパー形状となるよう制御することで、第１の流路２０の側壁を構成する部材に対する流体の濡れ性に起因した表面張力が増大することを抑制することも可能である。
第２の条件は、側壁形状がテーパー形状となっている領域をテーパー領域８０とした時、テーパー領域８０における第１の流路２０の最上流側の流路幅をＨ１とし、テーパー領域８０における第１の流路２０の最下流側の流路幅をＨ２としたとき、Ｈ２／Ｈ１の値が１．３以上１．６以下となる構成を採用することである。こうすることで、交差部５０において第１の流路２０内を流動する流体と、第２の流路４０内を流動する流体とが接触して混合される前段階において、第１の流路２０内を流動する上記流体の送液速度を低減させることができる。そのため、上記交差部５０において、第１の流路２０内を流動する流体が、第２の流路４０内を流動する流体の内部に巻き込まれるように、両流体を混合することが可能となり、結果として乱流が発生することを抑制することができる。
【００１６】
そして、本実施形態において、上記Ｈ２／Ｈ１の値は、１．３以上１．６以下であるが、好ましくは、１．３５以上１．５５以下であり、さらに好ましくは、１．４以上１．５５以下であり、最も好ましくは、１．４８以上１．５２以下である。こうすることで、交差部５０に侵入する第１の流路２０内を流動する流体の送液速度を効果的に低減させることが可能となるため、より一層安定的な送液が可能となる。
【００１７】
ここで、交差部５０における第１の流路２０の側壁形状と、第２の流路４０の側壁形状とを、流体の流動方向に向かって垂直な方向から見て、上記テーパー領域８０における第１の流路２０の最下流側の流路幅をＨ２とし、交差部５０における第２の流路４０の最上流側の流路幅をＨ３とした時、Ｈ３＜Ｈ２となるように、両者を制御することが好ましい。こうすることで、交差部５０に侵入する第１の流路２０内を流動する流体の送液速度と、第２の流路４０内を流動する流体の送液速度とを制御することができる。具体的には、第２の流路４０内を流動する流体の送液速度が、第１の流路２０内を流動する流体の送液速度と比べて大きくなるように制御することができる。そのため、結果として、第２の流路４０内を流動する流体に対する、第１の流路２０内を流動する流体の巻き込み効率を向上させることが可能となる。
【００１８】
また、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００に備わる交差部５０において、第１の流路２０と、第２の流路４０とが形成する交差角は、当該マイクロ流路デバイス１００に要求されている基本特性を保持しつつ、流体の自発的な流動により安定的な送液を可能とする観点から、好ましくは、８５°以上９５°以下であり、さらに好ましくは、８７°以上９３°以下である。なお、上記交差角とは、第１の流路２０と、第２の流路４０とが形成する角の内、角度が小さい側を指す。
【００１９】
また、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００におけるテーパー領域８０を形成する第１の流路２０の側壁形状は、当該第１の流路２０の上流側から下流側にかけて、第１の流路２０の流路幅の中心点から外方に向かって凸の曲線を描いた形状であることが好ましい。こうすることで、第１の流路２０内を流動する流体が交差部５０に侵入する前に、当該流体に対流が発生することを抑制することができる。これにより、結果として、より一層安定的な送液を行うことが可能となる。
【００２０】
また、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００において、上記テーパー領域８０における第１の流路２０の最上流側の流路幅Ｈ１は、交差部５０に侵入する第１の流路２０内を流動する流体と、第２の流路４０内を流動する流体の送液速度のバランスを制御する観点から、好ましくは、２０μｍ以上５００μｍ以下であり、さらに好ましくは、３０μｍ以上２５０μｍ以下である。
【００２１】
また、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００において、上記テーパー領域８０における第１の流路２０の最下流側の流路幅Ｈ２は、第２の流路４０内を流動する流体に対する、第１の流路２０内を流動する流体の巻き込み効率を向上させる観点から、好ましくは、２６μｍ以上８５０μｍ以下であり、さらに好ましくは、４０μｍ以上４００μｍ以下である。
【００２２】
また、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００において、交差部５０における第２の流路４０の最上流側の流路幅Ｈ３は、第２の流路４０内を流動する流体に対する、第１の流路２０内を流動する流体の巻き込み効率を向上させる観点から、好ましくは、２０μｍ以上２００μｍ以下であり、さらに好ましくは、３０μｍ以上１００μｍ以下である。
【００２３】
本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００において、樹脂基板に設けられた複数の流路（第１の流路２０および第２の流路４０）の表面、すなわち、樹脂基板に設けられた溝を覆う樹脂フィルムの表面の水に対する接触角は、好ましくは、２０°以上８０°以下であり、さらに好ましくは、２５°以上６０°以下である。こうすることで、流路内に気泡が残留してしまうことや、流体が接触する流路の側壁部材の親水性（濡れ性）により、流体と上記側壁部材との間に発生する表面張力が増大することを効果的に抑制することができる。そのため、結果として、スムーズな試料の送液が可能になる。
【００２４】
以下、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００の構成について、その詳細を説明する。
【００２５】
まず、マイクロ流路デバイス１００は、たとえば微細な流路、反応層、電気誘導カラム、膜分離機構などの構造が形成された構造体であり、化学、生化学等に広く利用される微細反応デバイス（マイクロリアクター）；集積型ＤＮＡ分析デバイス、微小電気泳動デバイス、微小クロマトグラフィーデバイス等の微小分析デバイス；質量スペクトルや液体クロマトグラフィーなどの分析試料調整用微小デバイス；抽出、膜分離、透析などの物理化学的処理デバイス等の用途で使用される。このようなデバイスを用いる利点としては、（１）化学反応や抗原抗体反応で使用するサンプルや試薬の使用量、排気量を低減できること、（２）プロセスに必要な動力の低減ができること、（３）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、副反応の抑制ができること、（４）同一基板上で多くのサンプルを同時に取り扱うことができること、（５）サンプリングから検出までを同一基板上で実施できること、（６）省スペースで持ち運び可能な安価なシステムが実現できること等が挙げられる。これらの利点を更に促進すべく、より微細な構造を形成することが求められている。一方、流体の流れや動きは流路構造に強く依存することから、所望の微細構造を高い精度で形成することが重要となっている。
【００２６】
また、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００は、流路の一部に生理活性物質を固定化することができる。かかる生理活性物質としては、核酸、タンパク質、糖鎖、糖タンパク等が挙げられるが検出対象物の特性により適宜、最適な生理活性物質を選択することができる。また、同一チャネル上に複数の生理活性物質を固定化してもよく、同じマイクロ流路デバイス１００に違うマイクロチャネルを作製し別々に生理活性物質を固定しても良い。生理活性物質をマイクロ流路デバイス１００のマイクロチャネル表面に固定化するためにプラスチック表面に表面改質、例えば官能基の導入、機能材料の固定化、親水性の付与、および疎水性の付与等を実施したりすることも可能である。
【００２７】
本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００は、複数の流路が設けられた樹脂基板と、樹脂基板における溝が設けられている側の面に接合された樹脂フィルムと、を備えたものである。そして、かかる樹脂基板に設けられた各流路（第１の流路２０および第２の流路４０）の最上流部には、分析試料である流体を供給するための供給孔１０および３０がそれぞれ設けられている。また、かかる樹脂基板に設けられた各流路（第１の流路２０および第２の流路４０）の最下流部には、分析試料である流体を回収するための排出孔７０が設けられている。
【００２８】
上記樹脂基板は、樹脂組成物により形成されている。かかる樹脂組成物としては、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、ポリメチルメタアクリレート、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、ポリ塩化ビニル等の樹脂材料を含むものを使用することができる。中でも、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およびポリエチレンテレフタレートからなる群より選択されるいずれか１種以上の熱硬化性樹脂を含むものが好適である。特に、成形性や成形した樹脂基板の硬度、耐薬液性の観点から、シクロオレフィンポリマーまたはシクロオレフィンコポリマーを含むものが好ましい。また、上述した樹脂組成物は、必要に応じて、本発明の目的を損なわない範囲であれば、顔料、染料、酸化防止剤、難燃剤等の添加物をさらに含んでいてもよい。
【００２９】
上記樹脂基板の外形形状は、分析手法や分析装置に適した形状であれば、どのような形状であってもよいが、たとえば、正方形状、矩形状、円形状などの形状とすることができる。また、その大きさは、ハンドリング性や分析容易性の観点から、好ましくは、１０ｍｍ×１０ｍｍ以上２００ｍｍ×２００ｍｍ以下であり、より好ましくは、１０ｍｍ×１０ｍｍ以上１００ｍｍ×１００ｍｍ以下である。
【００３０】
そして、樹脂基板の表面には、流体を供給して流動させるための溝が形成されている。この溝の断面形状は、どのような形状であってもよいが、流体を効率よく送液する観点から、半円形状であることが好ましい。
【００３１】
次に、本実施形態に係るマイクロ流路デバイス１００は、上述したように、上記樹脂基板における溝が設けられている側の面に接合された樹脂フィルムを備えている。かかる樹脂フィルムは、当該樹脂フィルムと樹脂基板との密着性を良好なものとする観点から、上記樹脂基板を形成する樹脂組成物と同じ材料で形成したものであることが好ましい。そのため、樹脂フィルムを形成する材料としては、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、ポリメチルメタアクリレート、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、ポリ塩化ビニル等の樹脂を含む樹脂組成物を使用することができる。中でも、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およびポリエチレンテレフタレートからなる群より選択されるいずれか１種以上の熱硬化性樹脂を含むものが好適である。特に、成形性や成形した樹脂基板の硬度、耐薬液性の観点から、シクロオレフィンポリマーまたはシクロオレフィンコポリマーを含むものが好ましい。また、上述した樹脂組成物は、必要に応じて、本発明の目的を損なわない範囲であれば、顔料、染料、酸化防止剤、難燃剤等の添加物をさらに含んでいてもよい。
【００３２】
また、樹脂フィルムの厚さは、好ましくは、０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、さらに好ましくは、０．０２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。樹脂フィルムの厚さを上記上限値以下とすることで、光透過性や熱伝導性を良好なものに保持することができる。一方、樹脂フィルムの厚さを上記下限値以上とすることで、本マイクロ流路デバイス１００に分析試料である流体を供給した際に、かかる流体により当該樹脂フィルムが腐食されることを抑制することができる。また、樹脂基板に対して樹脂フィルムを貼り合わせる際に、当該樹脂フィルムにシワが発生することを抑制し、流路の表面を十分に密閉することが可能となる。
【００３３】
ここで、本実施形態にかかるマイクロ流路デバイス１００に備わる樹脂基板に設けられた複数の表面、すなわち、樹脂基板に設けられた溝を覆う樹脂フィルムの表面は、親水化処理や官能基の形成処理等の表面処理が施されていることが好ましい。こうすることで、流体が接触する流路の側壁部材の親水性が向上するため、流体と上記側壁部材との間に発生する表面張力が増大することを効果的に抑制することができる。そのため、結果として、スムーズな試料の送液が可能になる。また、上述した表面処理の１つとして、含酸素官能基を導入する処理が挙げられ、その具体例としては、プラズマ処理、コロナ放電処理、エキシマレーザー処理、フレーム処理および親水性ポリマーによる表面コート処理等が挙げられる。中でも、安定的な送液を実現する観点から、プラズマ処理、コロナ放電処理、または親水性ポリマーによる表面コート処理が好ましい。また、上述した含酸素官能基としては、アルデヒド基やケトン基などのカルボニル基、カルボキシル基、水酸基、エーテル基、パーオキサイト基、エポキシ基などの極性を有した官能基群が挙げられる。
【００３４】
また、本実施形態にかかるマイクロ流路デバイス１００には、流体の送液特性を向上させたり、分析試料の反応特性などを向上させる観点から、膜、バルブ、センサー、モーター、ミキサー、ギア、クラッチ、マイクロレンズ、電気回路等を装備させたり、複数本のマイクロチャネルを同一基板上に加工することにより複合化して用いてもよい。
【００３５】
次に、本実施形態のマイクロ流路デバイス１００の製造方法について説明する。
【００３６】
本実施形態にマイクロ流路デバイス１００の製造方法は、従来の製造方法とは異なるものであって、少なくとも、射出成形における射出速度、射出樹脂温度及び金型温度等の条件に係る各種因子を高度に制御する必要がある。すなわち、上述した各種因子を高度に制御することによって、初めて、以下の２つの条件をともに満たすマイクロ流路デバイス１００を得ることができる。ただし、必要に応じて、得られた射出成型品に対して、切削加工を施してもよい。
第１の条件は、交差部５０における第１の流路２０の側壁形状が、流体の流動方向に向かって垂直な方向から見たとき、第１の流路２０の上流側から下流側に向かって広がったテーパー形状となるよう制御することである。
第２の条件は、側壁形状がテーパー形状となっている領域をテーパー領域８０とした時、テーパー領域８０における第１の流路２０の最上流側の流路幅をＨ１とし、テーパー領域８０における第１の流路２０の最下流側の流路幅をＨ２としたとき、Ｈ２／Ｈ１の値が１．３以上１．６以下となる構成を採用することである。
【００３７】
ただし、本実施形態におけるマイクロ流路デバイス１００は、上述したように、射出成形における射出速度、射出樹脂温度及び金型温度等の条件に係る各種因子を高度に制御することを前提に、以下に説明する手順で作製することができる。
まず、射出成形法またはトランスファー成形法により、表面に溝が形成された樹脂基板を作製する。次いで、樹脂基板の溝が形成されている側の面を覆うように、樹脂フィルムを貼り合わせる。樹脂フィルムの貼り合わせ手法としては、接着剤を用いる手法、熱圧着法、超音波接合法等が挙げられるが、流路の形状安定性を保持する観点から、熱圧着法が好ましい。こうすることで、所望のマイクロ流路デバイス１００を作製することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４０】
＜マイクロ流路用溝付き基板の作製＞
ポリオレフィン樹脂（日本ゼオン社製）を樹脂材料として用い、金型温度６０℃、溶融樹脂温度２２０℃、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、射出圧力７００ｂａｒの製造条件により作成した元基板を、切削加工により加工し、図１に示す構造の各実施例および比較例に係るマイクロ流路用溝付き基板をそれぞれ作製した。得られた基板に設けられた流路溝の深さは、いずれも、０．０５０ｍｍであった。
【００４１】
＜マイクロ流路デバイスの作製＞
上述した方法により得られた各実施例および比較例に係るマイクロ流路用溝付き基板において流路溝が設けられている側の面に対し、ポリオレフィン樹脂（日本ゼオン社製）を射出成形して得られた樹脂フィルムを積層し、ヒーターを用いて加熱圧着して接合することにより、各実施例および比較例に係るマイクロ流路デバイスを作製した。
【００４２】
得られた各マイクロ流路デバイスにおいて、第１の流路と、第２の流路とが形成する交差角は、いずれも、９０°であった。また、各実施例および比較例に係るマイクロ流路デバイスに設けられた交差部における第１の流路の側壁形状は、いずれも、流体の流動方向に向かって垂直な方向から見たとき、第１の流路の上流側から下流側に向かって広がったテーパー形状であり、かつ第１の流路の上流側から下流側にかけて、第１の流路の流路幅の中心点から外方に向かって凸の曲線を描いた形状であった。
【００４３】
実施例及び比較例で得られたマイクロ流路デバイスを用いて、以下の評価を行った。結果を表１に示す。また、下記表１には、実施例及び比較例で得られたマイクロ流路デバイスに形成されたテーパー領域における第１の流路の最上流側の流路幅Ｈ１と、第１の流路の最下流側の流路幅Ｈ２の値も、評価結果と共に示す。
【００４４】
＜評価項目＞
・流動性：実施例及び比較例で得られたマイクロ流路デバイスに形成された第１の流路に対し、１００μＬの試料溶液を導入し、かかる流路内を流動する液体の挙動を、以下の基準に従って観察評価した。
◎：導入した試験溶液が第１の流路から交差部に侵入し始めた時から、導入した全ての試験溶液が全て上記交差部内に侵入し終わるまでの時間が、１０秒以内であり、かつかかる試験溶液が第２の流路内に均一に拡散する。
○：導入した試験溶液が第１の流路から交差部に侵入し始めた時から、導入した全ての試験溶液が全て上記交差部内に侵入し終わるまでの時間が、２０秒以内であり、かつかかる試験溶液が第２の流路内に均一に拡散する。
△：導入した試験溶液が第１の流路から交差部に侵入するものの、かかる試験溶液が第２の流路内に均一に拡散しない。
×：導入した試験溶液の流動が第１の流路から交差部に侵入する際に止まる。
【００４５】
・分離性：実施例及び比較例で得られたマイクロ流路デバイスに形成された第１の流路および第２の流路内を同じ流体で充填し、かつ第２の流路の最上流側に設けられた供給孔を密閉した状態で、第１の流路の最上流側に設けられた供給孔から上記異なる他の流体を導入する。次いで、排出孔から各流路に導入された流体を吸引する。このとき、マイクロ流路デバイスに形成された交差部において、上記他の流体が第１の流路から第２の流路へ入り込む深さを、以下の基準で評価した。
◎：マイクロ流路デバイスを流体の流動方向に向かって垂直な方向から見たとき、第２の流路へ入り込み深さが、１μｍ以下である。
○：マイクロ流路デバイスを流体の流動方向に向かって垂直な方向から見たとき、第２の流路へ入り込み深さが、５μｍ以下である。
△：マイクロ流路デバイスを流体の流動方向に向かって垂直な方向から見たとき、第２の流路へ入り込み深さが、１０μｍ以下である。
×：マイクロ流路デバイスを流体の流動方向に向かって垂直な方向から見たとき、第２の流路へ入り込み深さが、１０μｍより大きい。
【００４６】
【表１】
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【符号の説明】
【００４７】
１０  供給孔
２０  第１の流路
３０  供給孔
４０  第２の流路
５０  交差部
７０  排出孔
８０  テーパー領域
１００  マイクロ流路デバイス
【図１】
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【図２】
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