(57)【要約】【課題】耐圧性に優れた流体制御バルブを有するマイクロチップを提供する【解決手段】内部に流路ＦＡが形成されたチップ本体と、流路ＦＡを開閉する流体制御バルブ４０と、を備えたマイクロチップであって、流体制御バルブ４０は、チップ本体に形成され流路ＦＡに連通する孔部４１と、孔部４１に挿入された閉塞部材４２と、孔部４１と閉塞部材４２との間に充填され閉塞部材４２を流路ＦＡ側に変位可能に支持する充填部材４３と、充填部材４３の孔部４１からの離脱を防止する離脱防止手段４４と、を有することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一基板と第二基板とを積層することにより内部に流路を形成したチップ本体と、前記流路を開閉する流体制御バルブと、を備えたマイクロチップであって、
前記流体制御バルブは、
前記チップ本体に形成され前記流路に連通する孔部と、
前記孔部に挿入された閉塞部材と、
前記孔部と前記閉塞部材との間に充填され前記閉塞部材を前記流路側に変位可能に支持する充填部材と、
前記充填部材の前記孔部からの離脱を防止する離脱防止手段と、
を有する
ことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロチップにおいて、
前記離脱防止手段は、前記孔部の内周面に形成された突起部である
ことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項３】
請求項１に記載のマイクロチップにおいて、
前記離脱防止手段は、前記孔部の内周面に形成された雌ネジ部である
ことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項４】
請求項１に記載のマイクロチップにおいて、
前記離脱防止手段は、前記孔部の内周面に前記流路側ほど開口が大きくなるように形成されたテーパ部である
ことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項５】
請求項１に記載のマイクロチップにおいて、
前記孔部は、第一孔部と、前記第一孔部の前記第一基板側に隣接する第二孔部と、を有し、
前記閉塞部材が変位する方向と垂直な面における前記第一孔部の断面積は、前記第二孔部の断面積よりも小さく、
前記離脱防止手段は、前記第一孔部と前記第二孔部との間の段差部である
ことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のマイクロチップにおいて、
前記チップ本体は、
溝が刻まれた流路形成面を有する前記第一基板と、前記流路形成面に積層される前記第二基板と、を有し、
前記流路は、前記溝と前記第二基板とによって形成され、
前記流体制御バルブは、前記第二基板に設けられる
ことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項７】
請求項６に記載のマイクロチップにおいて、
前記第二基板は、ポリエーテルエーテルケトンまたはフッ素樹脂により形成される
ことを特徴とするマイクロチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体制御バルブを有するマイクロチップに関する。より詳しくは、耐圧性を向上させた流体制御バルブを有するマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微小空間で化学反応等を発生させる反応器として、マイクロチップ（マイクロリアクタともいう）が知られている。マイクロチップは、通常の反応器に比べ、エネルギー効率、反応速度、収率、安全性、装置の設置箇所や対応できる反応、条件の制御性に優れる。
例えば、図８に、特許文献１に記載のマイクロチップ９の分解斜視図を示す。また、マイクロチップ９の平面図を図９に示す。
【０００３】
図８および図９に示すように、マイクロチップ９は、Ｙ字溝９１１が刻まれた流路形成面９１０Ａを有する第一基板９１０と、流路形成面９１０Ａに積層される第二基板９２０と、を備える。第二基板９２０によって蓋をされたＹ字溝９１１は、流体である試料ＲＧ９の流路ＦＡ９を形成する。
【０００４】
第二基板９２０の、Ｙ字溝９１１の末端に対応する部分には、３つの孔９２１が形成されている。この３つの孔９２１のうちの２つが試料ＲＧ９１，ＲＧ９２の導入口９２２，９２３とされ、残りの１つが生成物である試料ＲＧ９３の排出口９２４とされる。
流路ＦＡ９は、平面Ｙ字状であり、３本の経路ＦＡ９１，ＦＡ９２，ＦＡ９３を有する。Ｙ字状の流路ＦＡ９の二股部分は、２つの導入口９２２，９２３から導入された試料ＲＧ９１，ＲＧ９２の合流部ＪＣＴ９となっている。
【０００５】
マイクロチップ９では、２つの導入口９２２，９２３から導入された２種類の試料ＲＧ９１，ＲＧ９２が、それぞれ経路ＦＡ９１，ＦＡ９２を通過し、合流部ＪＣＴ９で混合される。混合された２種類の試料ＲＧ９１，ＲＧ９２は、反応を起こしながら経路ＦＡ９３を通過し、生成物（試料ＲＧ９３）となって排出口９２４から流出する。
【０００６】
このようなマイクロチップ９においては、流路ＦＡ９内の圧力や試料ＲＧ９の流通速度などを制御する手段として、第二基板９２０の経路ＦＡ９３に対応する位置に、流体制御バルブ９４０が設けられている。
図１０に、流体制御バルブ９４０の断面図を示す。図１０（Ａ）は、流路ＦＡ９（経路ＦＡ９３）の幅方向における断面図であり、図１０（Ｂ）は、流路ＦＡ９に沿った方向における断面図である。
【０００７】
流体制御バルブ９４０は、図１０に示すように、第二基板９２０に形成された孔部９４１と、孔部９４１に挿入される閉塞部材９４２と、孔部９４１と閉塞部材９４２との間に充填され閉塞部材９４２を流路ＦＡ９側に変位可能に支持する充填部材９４３と、を有する。
閉塞部材９４２は、硬質材料によって形成された硬質部材９４２Ａと、この硬質部材９４２Ａに重ねられた弾性部材９４２Ｂと、を有する部材である。閉塞部材９４２は、弾性部材９４２Ｂが流路ＦＡ９側に位置するように孔部９４１に挿入される。
閉塞部材９４２を流路ＦＡ９側に押圧すると、弾性部材９４２ＢがＹ字溝９１１の内周面に倣って弾性変形し、流路ＦＡ９が閉塞される。ここで、弾性部材９４２Ｂの突出量に応じて流路ＦＡ９の断面積が狭くなるので、押圧の強弱によって試料ＲＧ９の流れを調整することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２８３９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載のマイクロチップ９では、硬質部材９４２Ａを有する閉塞部材９４２を用いることで、流路ＦＡ９の内圧に対する流体制御バルブ９４０の耐圧性を向上している。
しかしながら、特許文献１に記載のマイクロチップ９においては、充填部材９４３と第二基板９２０との接着力によっては、十分な耐圧性が得られないおそれがあった。
例えば、マイクロチップ９の厚さを薄くする必要がある場合、第二基板９２０も薄くなり、充填部材９４３と第二基板９２０との接着面積が減少する。接着面積が小さければ十分な接着力が得られず、流路ＦＡ９の内圧が上昇した場合などに、閉塞部材９４２がマイクロチップ９から離脱するおそれがある。
また、一般的な充填剤との接着性が低いＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やフッ素系樹脂などを第二基板９２０として使用した場合にも、充填部材９４３と第二基板９２０との接着力が不足するおそれがある。
【００１０】
本発明の目的は、上記の問題点などを解決し、耐圧性に優れた流体制御バルブを有するマイクロチップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のマイクロチップは、第一基板と第二基板とを積層することにより内部に流路を形成したチップ本体と、前記流路を開閉する流体制御バルブと、を備えたマイクロチップであって、前記流体制御バルブは、前記チップ本体に形成され前記流路に連通する孔部と、前記孔部に挿入された閉塞部材と、前記孔部と前記閉塞部材との間に充填され前記閉塞部材を前記流路側に変位可能に支持する充填部材と、前記充填部材の前記孔部からの離脱を防止する離脱防止手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、チップ本体に流路と連通する孔部が設けられ、充填部材が、この孔部に挿入された閉塞部材を流路側に変位可能に支持する。ここで、閉塞部材を流路側に変位させれば、流路が閉塞される。つまり、閉塞部材の変位により流路を開閉することができ、流路内の圧力や流路内を流れる流体の速度などを制御することができる。
そして、流体制御バルブが離脱防止手段を有するので、充填部材と孔部との接着力が不足するような場合や、流路の内圧が上昇したような場合であっても、充填部材が孔部から離脱することを防止できる。
したがって、本発明によれば、耐圧性に優れた流体制御バルブを有するマイクロチップを提供することができる。
【００１３】
本発明のマイクロチップにおいて、前記離脱防止手段は、前記孔部の内周面に形成された突起部であることが好ましい。
このような構成によれば、充填部材を孔部から離脱させるような力が作用した場合でも、孔部の内周面に形成した突起部により、充填部材を孔部に係止することができる。
また、微細な突起部を多数形成すれば、アンカー効果により充填部材の孔部からの離脱を防止する力を高めることができる。また、接着界面の一部で剥離が生じた場合でも、微細な突起部の摩擦力により、充填部材の孔部からの離脱を防止することができる。
これにより、流体制御バルブの高い耐圧性を確保することができる。
【００１４】
本発明のマイクロチップにおいて、前記離脱防止手段は、前記孔部の内周面に形成された雌ネジ部であることが好ましい。
このような構成によれば、充填部材を孔部から離脱させるような力が作用した場合でも、孔部の内周面に形成した雌ネジ部により、充填部材を孔部に係止することができる。
これにより、流体制御バルブの高い耐圧性を確保することができる。
また、雌ネジ部は安価に加工でき、マイクロチップの製造コストを低減することができる。
【００１５】
本発明のマイクロチップにおいて、前記離脱防止手段は、前記孔部の内周面に前記流路側ほど開口が大きくなるように形成されたテーパ部であることが好ましい。
このような構成によれば、流路の内圧が上昇し、充填部材を孔部から離脱させるような力が作用した場合でも、孔部の内周面に形成したテーパ部により、充填部材を孔部に係止することができる。
これにより、流体制御バルブの高い耐圧性を確保することができる。
【００１６】
本発明のマイクロチップにおいて、前記孔部は、第一孔部と、前記第一孔部の前記第一基板側に隣接する第二孔部と、を有し、前記閉塞部材が変位する方向と垂直な面における前記第一孔部の断面積は、前記第二孔部の断面積よりも小さく、前記離脱防止手段は、前記第一孔部と前記第二孔部との間の段差部であることが好ましい。
このような構成によれば、流路の内圧が上昇し、充填部材を孔部から離脱させるような力が作用した場合でも、孔部の内周面に形成した段差部により、充填部材を孔部に係止することができる。
これにより、流体制御バルブの高い耐圧性を確保することができる。
【００１７】
本発明のマイクロチップにおいて、前記チップ本体は、溝が刻まれた流路形成面を有する前記第一基板と、前記流路形成面に積層される前記第二基板と、を有し、前記流路は、前記溝と前記第二基板とによって形成され、前記流体制御バルブは、前記第二基板に設けられることが好ましい。
このような構成によれば、溝が刻まれた流路形成面を有する第一基板と、第二基板とを積層するだけで、流路を有するチップ本体を構成することができるので、マイクロチップの製造が容易である。
また、流体制御バルブが第二基板に設けられるので、従来のマイクロチップと同様の第一基板に、流体制御バルブを設けた第二基板を積層することで、容易に本発明のマイクロチップを得ることができる。
【００１８】
本発明のマイクロチップにおいて、前記第二基板は、ポリエーテルエーテルケトンまたはフッ素樹脂により形成されることが好ましい。
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やフッ素樹脂は、耐薬品性に優れ化学・分析用として広く使用されている。しかし、これらの材料は高価であるため、コストを下げるために板厚を薄くする必要がある。板厚が薄いと流体制御バルブの耐圧性が低下する恐れがある。
また、ＰＥＥＫおよびフッ素樹脂は、一般的な充填剤（例えば、シリコーン系の充填材やフッ素ゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンなどの接着剤、シール剤など）との接着性が低く、第二基板をＰＥＥＫまたはフッ素樹脂で形成した場合、流体制御バルブの耐圧性が低下する恐れがある。
これに対し、本発明では、流体制御バルブが離脱防止手段を有するので、第二基板の材質によらず、流体制御バルブの高い耐圧性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、離脱防止手段を設けることにより、耐圧性に優れた流体制御バルブを有するマイクロチップを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
［マイクロチップの構成］
図１に、本発明の第１実施形態に係るマイクロチップ１の分解斜視図を示す。また、マイクロチップ１の平面図を図２に示す。
図１および図２に示すように、マイクロチップ１は、内部に流路ＦＡが形成されたチップ本体１００と、流路ＦＡを開閉する流体制御バルブ４０と、を備える。
チップ本体１００は、Ｙ字溝１１が刻まれた流路形成面１０Ａを有する第一基板１０と、流路形成面１０Ａに積層される第二基板２０と、を有する。第二基板２０によって蓋をされたＹ字溝１１は、流体である試料ＲＧの流路ＦＡを形成する。
【００２２】
第一基板１０および第二基板２０は、略平板矩形形状の部材である。
第一基板１０および第二基板２０の材質は、耐圧力性能（強度）、加工性、流路ＦＡに流通させる試料ＲＧに対する耐薬品性などを考慮して選定する必要がある。
第一基板１０および第二基板２０の材質として、例えば、石英またはホウ珪酸ガラスなどのガラス材料、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのシリコンゴム、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂、ＰＥＥＫなどの特殊エンジニアリングプラスチック、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素系樹脂、サファイア、珪素（シリコン）、および酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などのセラミックス、あるいはステンレスなどの金属材料などが挙げられる。
【００２３】
なお、光の透過が必要な用途では、ガラス材料などの光の透過率の高い材料が望ましい。スチレン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの比較的軟質のプラスチック材料を選択する場合は、ある程度の耐食性、および光の透過度が考慮されるが、使い捨てで使用できる安価な汎用材料であること、および加工性も重要な点である。
ここで、第一基板１０および第二基板２０の材質は同材料に限定されず、第一基板１０と第二基板２０とが、それぞれ異なる材料で形成されていてもよい。
本発明では、第二基板２０は、ＰＥＥＫまたはフッ素系樹脂により形成されることが好ましい。
【００２４】
第一基板１０および第二基板２０は互いに重ね合わされ、第一基板１０および第二基板２０が重ねられた面には、試料ＲＧの流路ＦＡが形成されている。
この流路ＦＡは、図２に示すように、チップ本体１００の長手方向にほぼ沿って延びる平面視Ｙ字状であり、そのＹ字形状における二股部分は、合流部ＪＣＴとなっている。
すなわち、流路ＦＡにおいて、合流部ＪＣＴよりも上流側には、試料ＲＧ（ＲＧ１，ＲＧ２）の導入口２２，２３から合流部ＪＣＴにかけて複数方向に流れる経路ＦＡ１，ＦＡ２があり、合流部ＪＣＴよりも下流側は、１本の経路ＦＡ３となっている。
経路ＦＡ３は、試料ＲＧ１，ＲＧ２の反応が行われる反応場である。反応場としての経路ＦＡ３は、合成、濃縮、抽出、分析など、ユーザの目的に応じ、様々な目的で使用される。
【００２５】
このような流路ＦＡは、図１および図３（Ａ）に示すように、第一基板１０の流路形成面１０Ａに窪むように形成された断面半円形状のＹ字溝１１の内周面と、このＹ字溝１１と向き合う第二基板２０の板面との内側に形成されている。
なお、本実施形態では、経路ＦＡ１，ＦＡ２，ＦＡ３においてＹ字溝１１は同径となっているが、例えば、経路ＦＡ３におけるＹ字溝１１の径を経路ＦＡ１，ＦＡ２におけるＹ字溝１１の径よりも大径にするなど、Ｙ字溝１１の径寸法は適宜設定できる。
【００２６】
第二基板２０は、図１および図２に示すように、第一基板１０と重ねられた際に、流路ＦＡのＹ字形状における３つの端部の位置でＹ字溝１１と連通するように穿孔された孔２１を有する。
３つの孔２１のうち、Ｙ字溝１１の拡開側の両端部に形成されたものがそれぞれ、試料ＲＧ１，ＲＧ２の導入口２２，２３とされる。そして、Ｙ字溝１１の拡開側と反対側の端部に形成された孔２１が、生成物である試料ＲＧ３の排出口２４とされる。
【００２７】
試料ＲＧ（ＲＧ１，ＲＧ２，ＲＧ３）は、気体、液体、コロイド溶液など、その態様は任意である。
ここで、本実施形態のＲＧとしては、例えば、水と水、油と油など、成分が混ざり合う試料ＲＧ１と試料ＲＧ２とが用いられている。そして、一方の導入口２２には試料ＲＧ１を導入し、他方の導入口２３には試料ＲＧ２を導入する。
【００２８】
流体制御バルブ４０は、第二基板２０の経路ＦＡ１，ＦＡ２に対応する位置に設けられる。
図３に、本実施形態の流体制御バルブ４０の断面図を示す。
図３（Ａ）は、流路ＦＡ（経路ＦＡ１または経路ＦＡ２）の幅方向における断面図であり、図３（Ｂ）は、流路ＦＡに沿った方向における断面図である。
流体制御バルブ４０は、第二基板２０に形成され流路ＦＡに連通する孔部４１と、孔部４１に挿入された閉塞部材４２と、孔部４１と閉塞部材４２との間に充填され閉塞部材４２を流路ＦＡ側に変位可能に支持する充填部材４３と、充填部材４３の孔部４１からの離脱を防止する離脱防止手段４４と、を有する。
【００２９】
孔部４１は、図２に示すように、平面視円形の孔であり、第一基板１０のＹ字溝１１と重なる位置に設けられている。ここで、図２および図３（Ａ）に示すように、孔部４１の径がＹ字溝１１の幅よりも大きいので、Ｙ字溝１１の幅方向両端部が孔部４１の内側にそれぞれ露出している。この露出部分は、図３（Ａ）に示すように、閉塞部材４２の配設時に閉塞部材４２が配置される被載置面１２となっている。
また、孔部４１は、図３に示すように、その内周面に突起部としての雌ネジ部４１１を有する。この雌ネジ部４１１は、本実施形態における離脱防止手段４４として作用する。
【００３０】
閉塞部材４２は、直径１ｍｍ程度の略円柱形状の部材であり、硬質材料によって形成された硬質部材４２１と、この硬質部材４２１に重ねられた弾性部材４２２とを有する。閉塞部材４２は、弾性部材４２２が流路ＦＡ側に位置するように孔部４１に挿入される。
硬質部材４２１の材料としては、ステンレス等の金属やガラス、プラスチック、サファイア、および酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などのセラミックスなどの硬質材料を使用することができる。
一方、弾性部材４２２の材料として、本実施形態では、耐食性が高いフッ素ゴムを使用している。このほかにも、シリコーンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴムなどの弾性変形が可能な材料を使用することができる。
弾性部材４２２の流路ＦＡ側の表面４２２Ａは平坦であり、第一基板１０の被載置面１２に対し密着するように配置されている。
【００３１】
なお、弾性部材４２２の厚さは、流路ＦＡの深さの０．２〜５倍程度が好ましい。
弾性部材４２２が流路ＦＡの深さの５倍よりも厚いと、試料ＲＧの流体圧力が高圧となった場合に、流体圧力による弾性部材４２２の変形量が過大となる。これにより、試料ＲＧの流れに乱れが生じ分析や合成などに悪影響を与える原因となる。
また、弾性変形の程度が大き過ぎて押し込み量が弾性部材４２２の表面４２２Ａ（試料ＲＧとの接液面）まで伝わりづらくなり、試料ＲＧの流量などの調節が困難となる。
一方、弾性部材４２２が流路ＦＡの深さの０．２倍程度よりも薄いと、弾性部材４２２の変形量が小さ過ぎ、流路ＦＡの閉塞が困難となる。
【００３２】
充填部材４３は、孔部４１と閉塞部材４２との間に充填され、閉塞部材４２を流路ＦＡ側に変位可能に支持する充填剤である。
充填部材４３は、閉塞部材４２を変位可能に支持するため、延性および弾性を有する。
充填部材４３の材質としては、一般的な充填剤が利用できる。例えば、シリコーン系の充填材やフッ素ゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴムなどの接着剤、シール剤などを、充填部材４３とすることができる。
【００３３】
［マイクロチップの製造方法］
本実施形態に係るマイクロチップ１の具体的な製造方法を次に説明する。
【００３４】
［チップ本体の製造手順］
第一基板１０の材料がプラスチック以外である場合には、サンドブラスト、エッチング、機械加工などにより、Ｙ字溝１１を形成する。
第一基板１０の材料がプラスチックである場合には、機械加工、プレス、射出成形などによってＹ字溝１１を形成する。
また、導入口２２，２３、排出口２４および孔部４１についても、第二基板２０の材料に応じた適当な手段によってそれぞれ形成する。
具体的には、第二基板２０の材料がプラスチック以外である場合、サンドブラスト、放電加工、超音波加工、ドリル加工、レーザー加工、エッチングなどにより加工する。
一方、第二基板２０の材料がプラスチックである場合には、ドリル加工、レーザー加工、プレス、射出成形などにより形成する。
【００３５】
そして、第一基板１０および第二基板２０をＹ字溝１１のＹ字形状と導入口２２，２３および排出口２４との位置が合うように重ね合わせ、熱融着を実施する。
なお、熱融着以外の接合方法として、陽極接合、レーザー接合、ろう付け、表面活性化直接接合などを用いて、第一基板１０および第二基板２０を接合してもよい。また、接合しないで、第一基板１０および第二基板２０を互いに重ねた状態で挟み、機械的に固定してもよい。
これにより、チップ本体１００が完成する。
【００３６】
［閉塞部材４２の製造方法］
金属製、セラミックス製、プラスチック製などのウェーハや板材からダイシング、スライシングなどによって硬質部材４２１を切り出す。
また、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴムなどのウェーハやシート材からプレス加工などにより切り出したり、型成形により弾性部材４２２を得る。
硬質部材４２１に弾性部材４２２をそれぞれ貼り合わせて閉塞部材４２を得る。
なお、この方法によらず、ウェーハや板材の状態である硬質部材４２１にスピンコート、ディップコート、スプレーコートなどで弾性部材４２２のゴム材料を塗布したものや、所定の厚さのゴム製シートを貼り付けたものから適宜切り出すことで、閉塞部材４２を製作することもできる。
【００３７】
［流体制御バルブ４０の製造］
閉塞部材４２を、第二基板２０の孔部４１に挿入する。
孔部４１と閉塞部材４２との隙間に、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴムなどの弾性変形が可能な充填剤を充填する。充填剤は充填部材４３となる。
以上の方法により、流体制御バルブ４０を有したマイクロチップ１が完成する。
【００３８】
なお、充填剤は適度な粘度の充填剤を用いることにより、流路ＦＡ内に充填剤が流入せずに、閉塞部材４２が孔部４１の内周面に弾性変形可能な状態で接着される。
また、熱硬化や紫外線硬化などによる硬化型の充填剤も使用することができる。
閉塞部材４２の、孔部４１への配設にあたっては、被載置面１２と弾性部材４２２の表面４２２Ａとを密着させることが好ましい。これにより、閉塞部材４２の配設部分に試料ＲＧが溜まり、流れが阻害されたり、試料ＲＧの液量に誤差が生じるのを防止できる。
【００３９】
また、次のような製造手順も採用できる。
第一基板１０と第二基板２０とを接合する前に、閉塞部材４２を孔部４１に配設する。
閉塞部材４２を配設する際には、第二基板２０の片面にテフロン（登録商標）シートなどの剥離可能なシート部材（不図示）を貼設し、このシート部材で孔部４１の一端側が覆われた状態とする。
この状態で、孔部４１の他端側から、閉塞部材４２を挿入し、充填剤を孔部４１の内周面と閉塞部材４２との間に充填する。
【００４０】
ここで、孔部４１の周縁にシート部材が密着するので、孔部４１の内周面から充填剤が第二基板２０の板面に回り込まず第二基板２０の板面に充填剤が付着しない。このため、第二基板２０の板面と弾性部材４２２の表面４２２Ａとが同一平面になる。
そして、充填剤の充填後、シート部材を剥離し、第一基板１０と第二基板２０とを重ね合わせて接合する。
【００４１】
この接合の際、第二基板２０の板面と弾性部材４２２の表面４２２Ａとが同一平面に形成されているので、被載置面１２と弾性部材４２２の表面４２２Ａとを正確に密着させることができる。
この方法を用いる場合、第二基板２０の厚さが厚い場合においても容易に流体制御バルブ４０を形成することができるという利点がある。
【００４２】
［流体制御バルブの動作］
次に、マイクロチップ１において試料ＲＧを分析する際の流体制御について説明する。
試料ＲＧ１，ＲＧ２を分析する際には、図２に示すように、導入口２２から試料ＲＧ１を、そして、導入口２３からは試料ＲＧ２を、図示しない装置により所定の圧力または流量または流速でそれぞれ導入する。
すると、試料ＲＧ１，ＲＧ２は経路ＦＡ１，ＦＡ２をそれぞれ流れ、合流部ＪＣＴに向かう。そして、これらの試料ＲＧ１，ＲＧ２は、合流部ＪＣＴに達すると混合流を形成し、経路ＦＡ３を流れて排出口２４から排出される。
【００４３】
しかし、試料ＲＧ１，ＲＧ２の圧力、流量、流速は、導入口２２，２３における圧力抵抗や、流路ＦＡの内周面となるＹ字溝１１や第二基板２０の板面の圧力抵抗などにより、変動する。
流体制御バルブ４０によれば、このような条件の変動を補償し、試料ＲＧ１，ＲＧ２を所定の圧力、流量、流速の条件で反応させることができる。
【００４４】
閉塞部材４２は、図３（Ａ）に示すように、孔部４１の内部で被載置面１２に支持され、この状態では、流路ＦＡを閉塞しない全開状態となっている。
この閉塞部材４２を、任意の押圧手段により、適宜、流路ＦＡとは反対側から押し込むと、弾性部材４２２は孔部４１の周縁およびＹ字溝１１の端部に隙間なく密接した状態でＹ字溝１１の内周面に倣って弾性変形し、流路ＦＡが閉塞される。
すなわち、弾性部材４２２の被載置面１２からの突出量に応じて流路ＦＡの断面積が狭くなり、これによって試料ＲＧ１，ＲＧ２の流れが絞られる。
【００４５】
また、弾性部材４２２をＹ字溝１１の底部まで押し込み、流路ＦＡを全閉状態とすることも可能である。
すなわち、マイクロチップ１の導入口２２，２３や排出口２４に他のマイクロチップの排出口や導入口が連結されたり、マイクロチップ１の流路ＦＡがいくつも連結されてシステムが構築されることもあるから、試料ＲＧ１、ＲＧ２の反応速度などの理由で流体制御バルブ４０を全閉状態として試料ＲＧ１、ＲＧ２の流れを止める場合も考えられる。
このように、流体制御バルブ４０は、開閉切り替えバルブ（ＯＮ／ＯＦＦバルブ）としても、開閉量調節弁としても使用できる。
【００４６】
［第１実施形態の作用効果］
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）流体制御バルブ４０が離脱防止手段４４を有するので、充填部材４３と孔部４１との接着力が不足するような場合や、流路ＦＡの内圧が上昇したような場合であっても、充填部材４３が孔部４１から離脱することを防止できる。
（２）流体制御バルブ４０が離脱防止手段４４を有するので、第二基板２０（孔部４１）の材質によらず、流体制御バルブ４０の高い耐圧性を確保することができる。
特に、本発明では、接着性が低いＰＥＥＫまたはフッ素系樹脂で第二基板２０（孔部４１）を形成した場合にも、流体制御バルブ４０の耐圧性を確保することができるという利点がある。
【００４７】
（３）充填部材４３を孔部４１から離脱させるような力が作用した場合でも、孔部４１の内周面に形成した雌ネジ部４１１により、充填部材４３を孔部４１に係止することができる。これにより、流体制御バルブ４０の高い耐圧性を確保することができる。
（４）Ｙ字溝１１が刻まれた流路形成面１０Ａを有する第一基板１０と、第二基板２０とを積層するだけで、流路ＦＡを有するチップ本体１００を構成することができるので、マイクロチップ１の製造が容易である。
（５）流体制御バルブ４０が第二基板２０に設けられるので、従来のマイクロチップ１と同様の第一基板１０に、流体制御バルブ４０を設けた第二基板２０を積層することで、容易に本発明のマイクロチップ１を得ることができる。
【００４８】
（６）硬質部材４２１および弾性部材４２２の２つの部材によって閉塞部材４２が構成されるので、孔部４１に押し込まれる際の変位が硬質部材４２１を介して弾性部材４２２に正確に伝達される。これにより、弾性部材４２２の弾性変形量のコントロールが容易となって、流路ＦＡの開閉量を容易に調節することができる。
（７）弾性部材４２２が適度な厚さに設けられているため、孔部４１に押し込まれた際や、流路ＦＡ内の流体圧力を受けた際に、弾性部材４２２の流路ＦＡ側の表面４２２Ａが変形することが防止される。これにより、試料ＲＧの流れが阻害されることなく、試料ＲＧの操作を適切に行うことができる。
【００４９】
（８）弾性部材４２２の流路ＦＡ側の表面４２２Ａが平坦に形成されていることにより、弾性部材４２２が充填部材４３を介して孔部４１の周縁に隙間無く密接し、試料ＲＧの溜まり部分が生じないので、デッドボリュームを小さくできる。これにより、閉塞部材４２の配設部分に試料ＲＧが溜まったり、気泡が生じて試料ＲＧの流れに影響が及ぶことがなく、液量に誤差が生じることもない。また、閉塞部材４２の配設部分に試料ＲＧが残ってマイクロチップ１の清浄度を確保できないなどの問題を回避できる。
（９）孔部４１の径寸法が流路ＦＡの幅よりも大きいことから、孔部４１の内側で流路ＦＡの幅方向端部である被載置面１２が閉塞部材４２の度当たり（ストッパー）として機能し、流路ＦＡ壁面と弾性部材４２２の表面４２２Ａとがほぼ同一面上に揃うので、試料ＲＧの流れに影響を及ぼすことなく閉塞部材４２をマイクロチップ１に配設可能となる。
（１０）弾性部材４２２が高耐食性のフッ素ゴムで形成されていることにより、試料ＲＧが腐食性であっても問題がなく、マイクロチップ１の信頼性および汎用性をさらに向上させることができる。
【００５０】
以下の各実施形態のマイクロチップ１は、流体制御バルブ４０の構成を除いて、上述の第１実施形態と同様の構成を備える。
よって、共通部分には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
【００５１】
［第２実施形態］
図４に、本実施形態の流体制御バルブ４０の断面図を示す。
本実施形態では、図４に示したように、孔部４１の内周面に流路ＦＡ側ほど開口が大きくなるように形成されたテーパ部４１２が設けられている。
このテーパ部４１２は、離脱防止手段４４として作用する。
本実施形態によれば、前述の第１実施形態の作用効果（３）に代えて次のような効果がある。
（１１）流路ＦＡの内圧が上昇し、充填部材４３を孔部４１から離脱させるような力が作用した場合でも、孔部４１の内周面に形成したテーパ部４１２により、充填部材４３を孔部４１に係止することができる。これにより、流体制御バルブ４０の高い耐圧性を確保することができる。
【００５２】
［第３実施形態］
図５に、本実施形態の流体制御バルブ４０の断面図を示す。
本実施形態では、図５に示したように、孔部４１が、第一孔部４１Ａと、第一孔部４１Ａの第一基板１０側に隣接する第二孔部４１Ｂと、を有する。
ここで、閉塞部材４２が変位する方向（図５上下方向）と垂直な面における第一孔部４１Ａの断面積は、第二孔部４１Ｂの断面積よりも小さい。
本実施形態では、第一孔部４１Ａと第二孔部４１Ｂとの間の段差部４１３が、離脱防止手段４４として作用する。
本実施形態によれば、前述の第１実施形態の作用効果（３）に代えて次のような効果がある。
（１２）流路ＦＡの内圧が上昇し、充填部材４３を孔部４１から離脱させるような力が作用した場合でも、孔部４１の内周面に形成した段差部４１３により、充填部材４３を孔部４１に係止することができる。これにより、流体制御バルブ４０の高い耐圧性を確保することができる。
【００５３】
［第４実施形態］
図６に、本実施形態の流体制御バルブ４０の断面図を示す。
本実施形態では、図６に示したように、充填部材４３および孔部４１の、流路ＦＡと逆側の端面を覆うようにして、リング状のストッパ４１４が設けられている。
このストッパ４１４が、離脱防止手段４４として作用する。
本実施形態によれば、前述の第１実施形態の作用効果（３）に代えて次のような効果がある。
（１３）充填部材４３を孔部４１から離脱させるような力が作用した場合でも、ストッパ４１４により、充填部材４３を孔部４１に係止することができる。これにより、流体制御バルブ４０の高い耐圧性を確保することができる。
【００５４】
［変形例］
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成などを含み、以下に示すような変形なども本発明に含まれる。
【００５５】
マイクロチップ１を構成する各部材の材質や形状などは、上述の各実施形態で例示したものに限らない。
例えば、上述の各実施形態において、略円柱形状の閉塞部材４２を例示したが、図７に示すように、閉塞部材４２の硬質部材４２１を円錐台形状としてもよい。
なお、図７に示す流体制御バルブ４０においては、円錐台形状の硬質部材４２１にあわせ、孔部４１の内周面にテーパ部４１２を形成している。本変形例に係るマイクロチップ１では、テーパ部４１２が、離脱防止手段４４として作用する。
【００５６】
上述の第１実施形態において、孔部４１の内周面に形成される突起部として、雌ネジ部４１１を例示したが、これに限定されない。
例えば、サンドブラストなどの適宜の手段により、孔部４１の内周面に微細な突起部を多数形成してもよい。
この場合、アンカー効果により充填部材４３の孔部４１からの離脱を防止する力を高めることができる。また、接着界面の一部で剥離が生じた場合でも、微細な突起部の摩擦力により、充填部材４３の孔部４１からの離脱を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、耐圧性を向上させた流体制御バルブを有するマイクロチップとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るマイクロチップの分解斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るマイクロチップの平面図。
【図３】本発明の第１実施形態に係るマイクロチップの流体制御バルブの断面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係るマイクロチップの流体制御バルブの断面図。
【図５】本発明の第３実施形態に係るマイクロチップの流体制御バルブの断面図。
【図６】本発明の第４実施形態に係るマイクロチップの流体制御バルブの断面図。
【図７】本発明の実施形態に係る変形例の流体制御バルブの断面図。
【図８】従来のマイクロチップの分解斜視図。
【図９】従来のマイクロチップの平面図。
【図１０】従来のマイクロチップの流体制御バルブの断面図。
【符号の説明】
【００５９】
１      マイクロチップ
４０      流体制御バルブ
４１      孔部
４１Ａ    第一孔部
４１Ｂ    第二孔部
４２      閉塞部材
４３      充填部材
４４      離脱防止手段
１００      チップ本体
４１１      雌ネジ部
４１２      テーパ部
４１３      段差部
ＦＡ      流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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