(57)【要約】  本発明は、フィルタ特性を決定する隙間の作製精度を保持した上で、安価な材料と、一般的な加工手段を用いて、少ない工程で、より安価に製造できるフィルタ構造とその製造方法を提供する。本発明にかかるフィルタ構造は、基板と、第一の中間層と、第二の中間層と、フタとで構成され、第一の中間層は、所定の幅と深さを有する第一の流路と第二の流路を有し、第二の中間層は、所定の幅と深さを有する第三の流路を有し、第三の流路は、第一の流路と第二の流路とに連通し、第三の流路の最大深さは、第一の流路および第二の流路の最小深さより小さい構造を有する。そのため、第二の中間層の厚さを利用して、フィルタ特性を決定する隙間の作製精度を高く維持できる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、第一の中間層と、第二の中間層と、フタとで構成され、
第一の中間層は、所定の幅と深さを有する第一の流路と第二の流路を有し、
第二の中間層は、所定の幅と深さを有する第三の流路を有し、
第三の流路は、第一の流路と第二の流路とに連通し、
第三の流路の最大深さは、第一の流路および第二の流路の最小深さより小さい
ことを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
第一の流路と第二の流路は、併走する形態で配置され、
第三の流路は、併走する第一の流路と第二の流路に対して、併走する形態で配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
第一の中間層と第二の中間層の双方、あるいはその一方は、
フォトレジスト、光硬化性樹脂、感光性ガラス、感光性ポリイミドからなる群から選択される感光性造形材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
【請求項４】
基板と、中間層と、フタとで構成され、
基板は、所定の幅と深さを有する第一の流路と第二の流路を有し、
中間層は、所定の幅と深さを有する第三の流路を有し、
第三の流路は、第一の流路と第二の流路とに連通し、
第三の流路の最大深さは、第一の流路および第二の流路の最小深さより小さい
ことを特徴とするフィルタ。
【請求項５】
第一の流路と第二の流路は、併走する形態で配置され、
第三の流路は、併走する第一の流路と第二の流路に対して、併走する形態で配置される
ことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ。
【請求項６】
中間層は、
フォトレジスト、光硬化性樹脂、感光性ガラス、感光性ポリイミドからなる群から選択される感光性造形材料で形成されている
ことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ。
【請求項７】
第三の流路と第一の流路との連通部分の最大幅は、第一の流路の最小幅より狭く、かつ
第三の流路と第二の流路との連通部分の最大幅は、第二の流路の最小幅よりも狭い
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のフィルタ。
【請求項８】
構成要素に、少なくとも１つのフィルタを有するチップであって、
該フィルタの少なくとも１つ以上に、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルタを用いている
ことを特徴とするチップ。
【請求項９】
構成要素に、少なくとも１つのフィルタを有する装置であって、
該フィルタの少なくとも１つ以上に、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルタを用いている
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
基板と、第一の中間層と、第二の中間層と、フタとからなり、
第一の中間層は、所定の幅と深さを有する第一の流路を有し、
第二の中間層は、所定の幅と深さを有する第二の流路を有し、
第二の流路は、第一の流路に連通し、
第一の流路と第二の流路の連通部分の最大幅は、第一の流路の最小幅より狭く、かつ、第二の流路の最小幅よりも狭い
ことを特徴とするフィルタ。
【請求項１１】
第一の流路と第二の流路は、併走する形態で配置されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項１２】
第一の中間層と第二の中間層の双方、あるいはその一方は、
フォトレジスト、光硬化性樹脂、感光性ガラス、感光性ポリイミドからなる群から選択される感光性造形材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項１３】
基板と、中間層と、フタとからなり、
基板は、所定の幅と深さを有する第一の流路を有し、
中間層は、所定の幅と深さを有する第二の流路を有し、
第二の流路は、第一の流路に連通し、
第一の流路と第二の流路の連通部分の最大幅は、第一の流路の最小幅より狭く、かつ、第二の流路の最小幅よりも狭い
ことを特徴とするフィルタ。
【請求項１４】
第一の流路と第二の流路は、併走する形態で配置されている
ことを特徴とする請求項１３に記載のフィルタ。
【請求項１５】
中間層は、
フォトレジスト、光硬化性樹脂、感光性ガラス、感光性ポリイミドからなる群から選択される感光性造形材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１３に記載のフィルタ。
【請求項１６】
構成要素に、少なくとも１つのフィルタを有するチップであって、
該フィルタの少なくとも１つ以上に、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載のフィルタを用いている
ことを特徴とするチップ。
【請求項１７】
構成要素に、少なくとも１つのフィルタを有する装置であって、
該フィルタの少なくとも１つ以上に、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載のフィルタを用いている
ことを特徴とする装置。
【請求項１８】
基板と、第一の造形造形材料からなる第一の中間層と、第二の造形造形材料からなる第二の中間層と、フタとで構成されるフィルタを製造する方法であって、
基板上に第一の造形材料を塗布する工程と、
第一の造形材料に流路を形成する工程と、
フタ上に第二の造形材料を塗布する工程と、
第二の造形材料に流路を形成する工程と、
流路が形成された第一の造形材料の表面と、
流路が形成された第二の造形材料の表面とを張り合わせる工程と、
を含む
ことを特徴とするフィルタの製造方法。
【請求項１９】
第一の造形材料に流路を形成する工程と、第二の造形材料に流路を形成する工程の双方、あるいはその一方の工程は、
第一の造形材料または第一の造形材料として、感光性造形材料を採用し、
該感光性造形材料に対する
露光する工程と現像する工程とを含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載のフィルタの製造方法。
【請求項２０】
可塑性材料からなる基板と、造形材料からなる中間層と、フタとで構成されるフィルタを製造する方法であって、
可塑性材料からなる基板上に金型を用いて流路を形成する工程と、
フタ上に造形材料を塗布する工程と、
造形材料に流路を形成する工程と、
流路が形成された基板の表面と、
流路が形成された造形材料の表面とを張り合わせる工程と、
を含むことを特徴とするフィルタの製造方法。
【請求項２１】
造形材料に流路を形成する工程は、
造形材料として、感光性造形材料を採用し、
該感光性造形材料に対する
露光する工程と現像する工程とを含む、
ことを特徴とする請求項２０に記載のフィルタの製造方法。
【請求項２２】
張り合わせの工程は、
張り合わせ前に、張り合わせ面に対して、
ＵＶオゾンアッシング、酸素プラズマアッシングからなる群から選択される表面処理操作を施し、張り合わせ面の表面を改質する工程と、
該改質表面を利用して、張り合わせを行う工程とを含む
ことを特徴とする請求項１８〜２１のいずれか一項に記載のフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血漿、細胞等を分離するためのフィルタとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、チップ上に設けられた微小な構造物を利用して、タンパク質、核酸などの生体成分を分析する手段、「マイクロ分析システム」（非特許文献１：Micro  Total  Analysis  Systems  2002，  Baba  Y．，  Shoji、  S．，  and  van  den  Berg，  A．  eds．  Kluwer  Academic  Press、  London  （2002）  （マイクロトータルアナリシスシステムズ、馬場、庄司、ファン・デン  バーグ編、クリュワー  アカデミック  プレス、２００２））が開発されている。この手法では、分析に用いる試料は微量で済み、また、用いる試薬も僅かな量で十分である。さらに、分析自体に要する時間も短縮されるため、短時間のうちに分析結果を得る目的に適する手法である。すなわち、この「マイクロ分析システム」の手法を、医療における分析、例えば、血液生化学検査に利用すれば、分析に要する血液は微量であるので、血液採取に伴う患者への侵襲が少ない。また、診断に利用可能な検査結果が迅速に得られるようになると、患者の診療の効率化に大きな貢献を与えることが期待されている。【０００３】
血液生化学検査では、血液の液体成分、すなわち、血漿に含まれる各種の物質濃度を測定する。検査に先だって、採取された血液サンプルから、血漿を分離する必要がある。血液サンプルから、「マイクロ分析システム」の検査対象である血漿のみを分離するために幾つかのフィルタが考案されてきた。固形成分が混在する液サンプル中から、液中に溶解している化学成分など可溶性画分のフィルタ分離には、通常、透析膜や多孔質膜が利用される。しかしながら、「マイクロ分析システム」で利用される、チップ上の微細な流路中に、透析膜や多孔質膜として機能する薄膜を作り込むことは困難であった。【０００４】
特許文献１：特開２０００−２６２８７１号公報には、光硬化性樹脂を利用して、流路と多孔質体とを一体成形したフィルタが開示されている。特許文献１：特開２０００−２６２８７１号公報に開示されるフィルタは、１本の流路の途中に隔壁を設け、その隔壁に多数の溝を形成しておくことでフィルタ機能を実現している。さらに、この隔壁を流路の長手方向に作ることで分離面積を増加させている。【０００５】
特許文献２：特開２００２−２３９３１７号公報には、隔壁に代えて、１本の流路の途中にミクロな柱状物を並べ、柱状物相互の隙間を利用して、濾過を行うフィルタが開示されている。特許文献２：特開２００２−２３９３１７号公報のフィルタでは、樹脂よりも機械強度の高いシリコンなどの基板を利用することで、ドライエッチング等の微細加工技術を利用して、さらに微小な濾過間隙と、高い機械的強度を有するフィルタを実現している。【０００６】
特許文献３：特開２００４−４２０１２号公報には、基板上に形成されている２本の流路間に設けた土手状の隔壁と、この基板上を覆う蓋との間隙を利用して、濾過を行うフィルタが記載されている。特許文献３のフィルタは、多数の溝や柱状物などの微細構造を利用していないため、さらに高い機械的強度が保てる。さらに、濾過フィルタ部は、２本の流路で構成されているため、この２本の流路間において、対向流を利用することにより、濾過効率を向上させることも可能である。特に、多数の溝や柱状物などの微細構造と異なり、２本の流路間に設けた土手状の隔壁自体は、構造が単純なため、歩留まりよく生産できる。
【非特許文献１】Micro  Total  Analysis  Systems  2002，  Baba  Y．，  Shoji、  S．，  and  van  den  Berg，  A．  eds．  Kluwer  Academic  Press、  London  （2002）  （マイクロトータルアナリシスシステムズ、馬場、庄司、ファン・デン  バーグ編、クリュワー  アカデミック  プレス、２００２）
【特許文献１】特開２０００−２６２８７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２３９３１７号公報
【特許文献３】特開２００４−４２０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この特許文献３に開示されたフィルタにも、さらに改良を図るべき、幾つかの課題がある。【０００８】
広い範囲への利用を図る上において、最大の問題点は、特開２００４−４２０１２号公報（特許文献３）に開示されたフィルタの製造単価が割高になることである。臨床検査など、各患者から採取される試料の検査に使用されるチップは、原則的に、使い捨てされる。従って、できる限り安価に製造できるフィルタであることが望ましい。製造単価が割高となる主な要因は、特許文献３に開示されたフィルタの構造上の主要部である、２本の流路間に設けた土手状の隔壁構造の形成に、なお複雑な製造工程を要することにある。すなわち、血液サンプル中から、血漿を分離するフィルタは、固形成分である、血球を通さず、液体成分だけを通す「微小間隙」が必要である。特開２００４−４２０１２号公報（特許文献３）に開示されたフィルタでは、２本の流路間に設けた土手状の隔壁と、蓋との隙間が、この微小間隙に相当し、この微小隙間を高いサイズ精度で製造する際、複雑な工程が必要となっていた。例えば、血漿分離の場合、微小隙間の間隙サイズは、血球のサイズ（例えば、赤血球の最小径は３μｍである）よりも小さくすることで、フィルタとしての機能が発揮される。一方、微小隙間の間隙サイズが小さすぎると、濾過効率が低下して、実用的でなくなってしまう。その二つの制約を考慮して、フィルタとしての機能を維持しつつ、可能な限り大きなサイズとなるように、微小隙間の間隙サイズを設計するが、この設計サイズを高精度に（例えば、縦（隙間高さ）１．８μｍ±０．１μｍ、横（隙間の幅）３．６μｍ±０．１μｍ程度）製造する必要がある。【０００９】
この微小間隙を、シリコン等の強度のある基板を加工して製造する場合、ガスエッチング装置などの高価な製造設備を用いて、加えて、所望の深さを有する段差構造を形成するため、複数段階の工程を経る必要があった。この微小間隙は、特許文献１のフィルタのように、光硬化性樹脂等の光感受性造形材料を利用し、フォトリソグラフィー法を適用して、ステップ露光法により成形して製造することも可能ではある。その場合、高い位置分解能を有する露光が必要となり、ステッパー等の高額な露光装置を使用することが必要となる。すなわち、一般のコンタクト露光装置では、１０μｍ以下の構造を精度良く製造することは困難である。特開２００４−２８６４４９号公報（特許文献４）には、厚膜レジストを利用して、フォトリソグラフィー法で流路を一体成形する方法が開示されているが、高いサイズ分解能を必要とするため、短波長のエキシマー・レーザーを利用する高価な露光装置が必要になる。また、特開２００４−１４８５１９号公報（特許文献５）には、微細な流路形状をもつ金型を製作し、この高い加工精度の金型を利用して射出成形するチップの製造方法が開示されている。しかし、金型自体の加工精度は高精度であっても、一般的な射出成形装置では、やはり１０μｍ以下の微細な構造を忠実に転写することは困難である。そのため、血漿分離用フィルタに必要とされる、サブミクロンのサイズ精度を有する射出成形体を製造する上では、特殊な射出成形装置が不可欠であり、その装置コストは高いものとなる。【００１０】
本発明の目的は、安価な材料と、一般的な加工手段を用いて、少ない工程で、より安価に製造できるフィルタ構造とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第一の形態にかかるフィルタは、
基板と、第一の中間層と、第二の中間層と、フタとで構成され、
第一の中間層は、所定の幅と深さを有する第一の流路と第二の流路を有し、
第二の中間層は、所定の幅と深さを有する第三の流路を有し、
第三の流路は、第一の流路と第二の流路とに連通し、
第三の流路の最大深さは、第一の流路および第二の流路の最小深さより小さい
ことを特徴とするフィルタである。その際、
第一の流路と第二の流路は、併走する形態で配置され、
第三の流路は、併走する第一の流路と第二の流路に対して、併走する形態で配置される。【００１２】
なお、本発明の第一の形態にかかるフィルタでは、
第一の中間層と第二の中間層の双方、あるいはその一方は、
フォトレジスト、光硬化性樹脂、感光性ガラス、感光性ポリイミドからなる群から選択される感光性造形材料で形成されている構成とすることが好ましい。【００１３】
本発明の第二の形態にかかるフィルタは、
基板と、中間層と、フタとで構成され、
基板は、所定の幅と深さを有する第一の流路と第二の流路を有し、
中間層は、所定の幅と深さを有する第三の流路を有し、
第三の流路は、第一の流路と第二の流路とに連通し、
第三の流路の最大深さは、第一の流路および第二の流路の最小深さより小さい
ことを特徴とするフィルタである。その際、
第一の流路と第二の流路は、併走する形態で配置され、
第三の流路は、併走する第一の流路と第二の流路に対して、併走する形態で配置される。【００１４】
なお、本発明の第二の形態にかかるフィルタでは、
中間層は、
フォトレジスト、光硬化性樹脂、感光性ガラス、感光性ポリイミドからなる群から選択される感光性造形材料で形成されている構成とすることが好ましい。【００１５】
上述する本発明の第一の形態にかかるフィルタ、ならびに、本発明の第二の形態にかかるフィルタにおいては、
第三の流路と第一の流路との連通部分の最大幅は、第一の流路の最小幅より狭く、かつ
第三の流路と第二の流路との連通部分の最大幅は、第二の流路の最小幅よりも狭い
連結部の構造を採用する。【００１６】
また、本発明の第一の形態にかかるフィルタ、ならびに、本発明の第二の形態にかかるフィルタの発明に付随して、
「マイクロ分析システム」で利用されるチップの発明として、本発明は、
構成要素に、少なくとも１つのフィルタを有するチップであって、
該フィルタの少なくとも１つ以上に、上述の本発明の第一の形態にかかるフィルタ、または、本発明の第二の形態にかかるフィルタを用いている
ことを特徴とするチップを提供する。さらには、
「マイクロ分析システム」自体を構成する装置の発明として、
構成要素に、少なくとも１つのフィルタを有する装置であって、
該フィルタの少なくとも１つ以上に、上述の本発明の第一の形態にかかるフィルタ、または、本発明の第二の形態にかかるフィルタを用いている
ことを特徴とする装置を提供する。【００１７】
一方、本発明の第三の形態にかかるフィルタは、
基板と、第一の中間層と、第二の中間層と、フタとからなり、
第一の中間層は、所定の幅と深さを有する第一の流路を有し、
第二の中間層は、所定の幅と深さを有する第二の流路を有し、
第二の流路は、第一の流路に連通し、
第一の流路と第二の流路の連通部分の最大幅は、第一の流路の最小幅より狭く、かつ、第二の流路の最小幅よりも狭い
ことを特徴とするフィルタである。その際、
第一の流路と第二の流路は、併走する形態で配置されている。【００１８】
なお、本発明の第三の形態にかかるフィルタでは、
第一の中間層と第二の中間層の双方、あるいはその一方は、
フォトレジスト、光硬化性樹脂、感光性ガラス、感光性ポリイミドからなる群から選択される感光性造形材料で形成されている構成とすることが好ましい。【００１９】
本発明の第四の形態にかかるフィルタは、
基板と、中間層と、フタとからなり、
基板は、所定の幅と深さを有する第一の流路を有し、
中間層は、所定の幅と深さを有する第二の流路を有し、
第二の流路は、第一の流路に連通し、
第一の流路と第二の流路の連通部分の最大幅は、第一の流路の最小幅より狭く、かつ、第二の流路の最小幅よりも狭い
ことを特徴とするフィルタである。その際、
第一の流路と第二の流路は、併走する形態で配置されている。【００２０】
なお、本発明の第四の形態にかかるフィルタでは、
中間層は、
フォトレジスト、光硬化性樹脂、感光性ガラス、感光性ポリイミドからなる群から選択される感光性造形材料で形成されている構成とすることが好ましい。【００２１】
また、本発明の第三の形態にかかるフィルタ、ならびに、本発明の第四の形態にかかるフィルタの発明に付随して、
「マイクロ分析システム」で利用されるチップの発明として、本発明は、
構成要素に、少なくとも１つのフィルタを有するチップであって、
該フィルタの少なくとも１つ以上に、上述の本発明の第三の形態にかかるフィルタ、または、本発明の第四の形態にかかるフィルタを用いている
ことを特徴とするチップを提供する。さらには、
「マイクロ分析システム」自体を構成する装置の発明として、
構成要素に、少なくとも１つのフィルタを有する装置であって、
該フィルタの少なくとも１つ以上に、上述の本発明の第三の形態にかかるフィルタ、または、本発明の第四の形態にかかるフィルタを用いている
ことを特徴とする装置を提供する。【００２２】
さらに、本発明は、上述する本発明の第一の形態にかかるフィルタ、ならびに、本発明の第三の形態にかかるフィルタの製造に、好適に適用可能なフィルタの製造方法の発明を提供しており、
すなわち、本発明の第一の形態、ならびに、本発明の第三の形態にかかるフィルタの製造方法の発明は、
基板と、第一の造形造形材料からなる第一の中間層と、第二の造形造形材料からなる第二の中間層と、フタとで構成されるフィルタを製造する方法であって、
基板上に第一の造形材料を塗布する工程と、
第一の造形材料に流路を形成する工程と、
フタ上に第二の造形材料を塗布する工程と、
第二の造形材料に流路を形成する工程と、
流路が形成された第一の造形材料の表面と、
流路が形成された第二の造形材料の表面とを張り合わせる工程と、
を含む
ことを特徴とするフィルタの製造方法である。【００２３】
その際、
第一の造形材料に流路を形成する工程と、第二の造形材料に流路を形成する工程の双方、あるいはその一方の工程は、
第一の造形材料または第一の造形材料として、感光性造形材料を採用し、
該感光性造形材料に対する
露光する工程と現像する工程とを含む形態を選択することが好ましい。【００２４】
さらに、本発明は、上述する本発明の第二の形態にかかるフィルタ、ならびに、本発明の第四の形態にかかるフィルタの製造に、好適に適用可能なフィルタの製造方法の発明を提供しており、
すなわち、本発明の第二の形態、ならびに、本発明の第四の形態にかかるフィルタの製造方法の発明は、
可塑性材料からなる基板と、造形材料からなる中間層と、フタとで構成されるフィルタを製造する方法であって、
可塑性材料からなる基板上に金型を用いて流路を形成する工程と、
フタ上に造形材料を塗布する工程と、
造形材料に流路を形成する工程と、
流路が形成された基板の表面と、
流路が形成された造形材料の表面とを張り合わせる工程と、
を含むことを特徴とするフィルタの製造方法である。【００２５】
その際、
造形材料に流路を形成する工程は、
造形材料として、感光性造形材料を採用し、
該感光性造形材料に対する
露光する工程と現像する工程とを含む形態を選択することが好ましい。【００２６】
また、上に述べた構成を有する本発明にかかるフィルタの製造方法では、
張り合わせの工程は、
張り合わせ前に、張り合わせ面に対して、
ＵＶオゾンアッシング、酸素プラズマアッシングからなる群から選択される表面処理操作を施し、張り合わせ面の表面を改質する工程と、
該改質表面を利用して、張り合わせを行う工程とを含む構成を好適に採用することができる。
【発明の効果】
【００２７】
第１の効果は、フィルタを、安価な材料と、一般的な加工手段を用いて、少ない工程で、より安価に製造できることである。【００２８】
第２の効果は、安価な材料と、一般的な加工手段を用いて、少ない工程で、多段階の濾過を実現するフィルタが、より安価に製造できることである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、従来のフィルタ構造を模式的に示す平面図と断面図である。
【図２】図２は、従来のフィルタの製造方法を示す工程図である。
【図３】図３は、本発明の第一の実施の形態にかかるフィルタ構造を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の第一の実施の形態にかかるフィルタ構造の製造方法を示す工程図である。
【図５】図５は、本発明の第二の実施の形態にかかるフィルタ構造を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第二の実施の形態にかかるフィルタ構造の製造方法を示す工程図である。
【図７】図７は、本発明の第三の実施の形態にかかるフィルタ構造を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の第四の実施の形態にかかるフィルタ構造を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の第一の実施の形態にかかるフィルタ構造の、他の製造方法を示す工程図である。
【図１０】図１０は、本発明の第二の実施の形態にかかるフィルタ構造の、他の実施態様を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる、第一の実施例のフィルタ構造を模式的に示す平面図である。
【図１２】図１２は、本発明にかかる、第一の実施例において作製されたフィルタ構造の顕微鏡観察結果を示すイメージ・プリントアウトである。
【図１３】図１３は、本発明にかかる、第一の実施例において作製されたフィルタ構造中、第一中間層に形成される二本の流路に対して、一方の流路に水を導入した結果を示す、顕微鏡観察結果を示すイメージ・プリントアウトである。
【図１４】図１４は、本発明にかかる、第一の実施例において作製されたフィルタ構造中、第一中間層に形成される二本の流路に対して、一方の流路に界面活性剤を含む水を導入した結果を示す、顕微鏡観察結果を示すイメージ・プリントアウトである。
【００３０】
なお、図中に示す各符号は、それぞれ、下記の意味を有する。【００３１】
００１・・・試料導入口
００２・・・液溜め
００３・・・液溜め
００４・・・液溜め
００５・・・誘導流路
００６・・・従来のフィルタ
１００・・・基板
１０３・・・フタ
１１０・・・流路
１１１・・・堤防部（流路間の隔壁）
１１２・・・垂直隙間（間隙の高さ）
１１３・・・横間隙（間隙の幅）
１１４・・・上部流路
１２０・・・第一中間層
１２１・・・第二中間層
２００・・・酸化膜
２１０・・・レジスト
３００・・・定盤
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明のフィルタは、
基板と、第一の中間層と、第二の中間層と、フタとからなり、
第一の中間層は、第一の流路と、第二の流路を有し、
第二の中間層は、第三の流路を有し、
第三の流路は、第一の流路と第二の流路とに連通し、
第三の流路の最大深さは、第一の流路および第二の流路の最小深さよりも小さくすることから、
基板およびフタに流路を掘る必要がなく、基板およびフタの厚さは最小限で良いため、
安価な樹脂フィルム等で基板およびフタが実現でき、
製造コストを安くすることができる。【００３３】
また、本発明のフィルタは、
第一の流路と、第二の流路と、第三の流路が併走することから、
第一の流路と第三の流路の連通部分、第二の流路と第三の流路の連通部分を広くとることができ、濾過効率が向上するため、結果的にフィルタの実装面積を小さくして製造コストを安くすることができる。【００３４】
また、本発明のフィルタは、
第一の中間層と第二の中間層、あるいはその一方が、
フォトレジスト、光硬化性樹脂、感光性ガラス、感光性ポリイミドを含む感光性造形材料からなることから、光リソグラフィーを用いて簡単な工程で流路を形成することができ、
しかも安価な感光性造形材料を利用するので、
製造コストを安くすることができる。【００３５】
さらに、
本発明のフィルタは、
基板と、中間層と、フタとからなり、
基板は、第一の流路と、第二の流路を有し、
中間層は、第三の流路を有し、
第三の流路は、第一の流路と第二の流路とに連通し、
第三の流路の最大深さは、第一の流路および第二の流路の最小深さよりも小さくすることから、
フタに流路を掘る必要がなく、その厚さは最小限で良いため安価な樹脂フィルム等でフタが実現でき、製造コストを安くすることができる。【００３６】
また、本発明のフィルタは、
第一の流路と、第二の流路と、第三の流路が併走することから、
第一の流路と第三の流路の連通部分、第二の流路と第三の流路の連通部分を広くとることができ、濾過効率が向上するため、結果的にフィルタの実装面積を小さくして製造コストを安くすることができる。【００３７】
また、本発明のフィルタは、
中間層が、
フォトレジスト、光硬化性樹脂、感光性ガラス、感光性ポリイミドを含む感光性造形材料からなることから、
光リソグラフィーを用いて簡単な工程で流路を形成することができ、
しかも安価な感光性造形材料を利用するので、
製造コストを安くすることができる。【００３８】
さらに、本発明のフィルタは、
第三の流路と、第一の流路との連通部分の最大幅、
および第三の流路と第二の流路との連通部分の最大幅が、
第一の流路の最小幅および、第二の流路の最小幅よりも狭いことから、
第三の流路と、第一の流路との連通部分と、第三の流路と第二の流路との連通部分がそれぞれフィルタとして機能するため、多段階のろ過ができるフィルタを安価に製造することができる。【００３９】
さらに、本発明のフィルタは、
基板と、第一の中間層と、第二の中間層と、フタとからなり、
第一の中間層は、第一の流路を有し、
第二の中間層は、第二の流路を有し、
第二の流路は、第一の流路に連通し、
第一の流路と第二の流路の連通部分の最大幅は、
第一の流路の最小幅、および第二の流路の最小幅よりも狭いことから、
第一中間層の流路の本数が減ってフィルタの実装面積を小さくすることができるため、
フィルタを含むチップの製造コストが安くできる。【００４０】
また、本発明のフィルタは、
第一の流路と第二の流路が併走することから、
流路の連通部分を広くとることができ、
フィルタ効率が向上するため、結果的にフィルタの実装面積を小さくして製造コストを安くすることができる。【００４１】
また、本発明のフィルタは、
第一の中間層および第二の中間層、あるいはその一方が
フォトレジスト、光硬化性樹脂、感光性ガラス、感光性ポリイミドを含む感光性造形材料からなることから、
光リソグラフィーを用いて簡単な工程で流路を形成することができ、
しかも安価な感光性造形材料を利用するので、製造コストを安くすることができる。【００４２】
さらに、本発明のフィルタは、
基板と、中間層と、フタとからなり、
基板は、第一の流路を有し、
中間層は、第二の流路を有し、
第二の流路は、第一の流路に連通し、
第一の流路と第二の流路の連通部分の最大幅は、
第一の流路の最小幅、および第二の流路の最小幅よりも狭いことから、
第一中間層の流路の本数が減ってフィルタの実装面積を小さくすることができるため、
フィルタを含むチップの製造コストが安くできる。【００４３】
また、本発明のフィルタは、
第一の流路と第二の流路が併走することから、
流路の連通部分を広くとることができ、
フィルタ効率が向上するため、結果的にフィルタの実装面積を小さくして製造コストを安くすることができる。【００４４】
そして、本発明のフィルタの製造方法は、
基板上に第一の造形材料を塗布する工程と、
第一の造形材料に流路を形成する工程と、
フタ上に第二の造形材料を塗布する工程と、
第二の造形材料に流路を形成する工程と、
流路が形成された第一の造形材料の表面と、
流路が形成された第二の造形材料の表面とを張り合わせる工程と、
を含むことから、
第一の造形材料に形成された流路と第二の造形材料に形成された流路の位置関係を張り合わせの際の位置合わせで自由に選ぶことができるため、同一のマスクで異なる濾過サイズを持つフィルタを製造することができるため、特に多品種のフィルタを生産する場合に、製造コストを安くすることができる。【００４５】
また、本発明のフィルタの製造方法は、
第一の造形材料と第二の造形材料に流路を形成する工程、
あるいはその一方に流路を形成する工程が、
露光する工程と現像する工程とを含むことから、
ドライエッチング等の高価な装置を用いることなく、一般的な製造設備で流路が形成でき、製造コストを安くすることができる。【００４６】
さらに、本発明のフィルタの製造方法は、
可塑性材料からなる基板上に金型を用いて流路を形成する工程と、
フタ上に造形材料を塗布する工程と、
造形材料に流路を形成する工程と、
流路が形成された基板の表面と、
流路が形成された造形材料の表面とを張り合わせる工程と、
を含むことから、
射出成形、エンボス加工を含む安価な製造手段によって基板と基板上の流路が形成できるため、製造コストを安くすることができる。【００４７】
また、本発明のフィルタの製造方法は、
造形材料に流路を形成する工程が、
露光する工程と現像する工程とを含むことから、
ドライエッチング等の高価な装置を用いることなく、一般的な製造設備で流路が形成でき、製造コストを安くすることができる。【００４８】
さらに、本発明のフィルタの製造方法は、
張り合わせの工程が、
張り合わせ前に、張り合わせ面を、
ＵＶオゾンアッシング、酸素プラズマアッシングを含む表面処理操作で改質して張り合わせる工程を含むことから、
接着材をパターニングして貼り付ける必要がなく、張り合わせの際に加熱する必要がなく、ＵＶオゾンアッシング装置、酸素プラズマアッシング装置等の安価な製造装置を用いて製造できることから、製造コストを安くすることができる。【００４９】
本発明の実施の形態について、図面を参照してより詳細に説明する。【００５０】
まず、従来例のフィルタが有している問題点を、より具体的に説明し、次いで、本発明のフィルタに関して、実施の形態を挙げて、その構成と効果を説明する。【００５１】
図１は、特許文献３に記載の従来型フィルタを組み込んだチップの構造例である。（ａ）は平面図、（ｂ）は平面図上のＡ−Ａ'の断面図である。（ａ）において、白抜きの部分は基板１００に彫り込まれた溝あるいは凹みである。従来のフィルタ００６は、図１の平面図（ａ）において点線で囲まれた矩形領域を指し、チップ上で誘導流路００５、液溜め００２〜００４、試料導入口００１などの他の部材と組み合わせて使われる。このチップは、次のように用いる。液溜め００４には、予め、血漿の成分例えば血糖と反応して発色する試薬を乾燥してセットしておく。試料導入口００１に血液を導入すると、血液が液溜め００２へ向かって流れ、右側の流路を満たす。液溜め００３にバッファーを導入すると、隔壁１１１を通して血漿が反対側の流路へ抽出され血糖を含んだバッファーが液溜め００４に到達して発色するので、この発色を光学的に測定することで血糖濃度を推定する。【００５２】
従来のフィルタ００６は、基板１００に掘られた併走する２本の流路１１０と、それを隔てる隔壁１１１、基板を覆うフタ１０３、隔壁１１１の上端とフタ１０３との垂直隙間１１２とからなっている。基板１００とフタ１０３とは、熱膨張係数が小さく加工が容易な硬質材料、例えば、シリコン、石英、ガラス、硬質樹脂（ポリカーボネート、アクリル、エポキシ、ポリスチレン等）、金属（金、白金、ステンレス、アルミニウム合金、真鍮等）が利用される。隔壁１１１は、基板の他の上端から僅かに凹んで形成されているため、フタ１０３との間に凹んだ分だけの垂直隙間１１２が形成される。フィルタ機能は、この垂直隙間１１２よりも大きい物体が、一方の流路１１０から他方の流路１１０へと移動できず、垂直隙間１１２よりも小さい物体は、他方の流路１１０へと移動可能なことから実現される。【００５３】
流路１１０の幅と深さ、隔壁１１１の幅と垂直隙間１１２のサイズは、分離したい試料成分の大きさに応じて選ぶ。血漿分離の場合、流路１１０の幅は約５０〜１００μｍ、深さは約２０〜５０μｍ、隔壁１１１の幅は約１０〜５０μｍとする。垂直隙間１１２は、直径約８μｍ、厚さ約３μｍの円盤状をした赤血球の通過を制限し、液体成分の通過を許すために、１．８μｍに制限される。これは、赤血球が変形しても垂直隙間１１２を通過できないサイズでありながら、液体成分ができるだけ多く通過するために選ばれた幅であり、大きすぎても小さすぎてもいけない。そのため、基板上端からの凹みを最大でも±１００ｎｍの精度で加工する必要がある。【００５４】
ウエットエッチングその他の加工方法では、このような精度を安定に実現することは困難であり、歩留まりが極めて悪くなる。そのためフィルタは現状、ドライエッチングで加工される。従来のフィルタ００６を実現するには、図２に示すような、少なくとも１５段階の工程が必要である。シリコンから成る基板１００と、パイレクスガラスからなるフタ１０３を利用する場合について説明すると、
まず、
１）シリコン基板表面を洗浄し、
２）隔壁１１１の凹み部分に相当する部分エッチングのために、熱酸化等の方法により２００ｎｍ程度の酸化膜２００を設ける。
３）酸化膜の表面にパターニングのためのフォトレジスト２１０を数μｍコートし、プレベークしておく。
４）フォトマスク等を用いて、フォトレジストの一部を露光し、現像することで、酸化膜の一部を露出させ、
５）酸化膜をフッ酸によりエッチングして、シリコン面を露出させる。
６）次ぎに、フォトマスクをアセトン洗浄等により除去した後、
７）ドライエッチングにより、露出したシリコン面を、厚さ１．８μｍだけエッチング除去する。
８）フッ酸で酸化膜を除去する。
９）流路１１０の部分をエッチングするため、工程２）と同じく２００ｎｍ程度の酸化膜２００を設ける。
１０）先と同じくフォトレジストをコーティングし、
１１）流路１１０部分をパターニングして、酸化膜２００の一部を露出させ、
１２）露出した部分の酸化膜をフッ酸でエッチングして除去し、シリコン面を露出させる。
１３）フォトレジストを除去した後、露出したシリコン面をドライエッチング、もしくはウエットエッチングして、流路１１０を形成する。
１４）残った酸化膜をフッ酸で除去し、
１５）最後に、フタ１０３を基板表面に静電接合する。
ドライエッチングを利用する加工方法では、このように多くの工程が必要であり、ドライエッチング装置自体が高価であることもあって、フィルタの製造単価が高くなってしまう。【００５５】
次に示す本発明の実施の形態は、フィルタの構造、および製造工程を変更することで、この問題を解決するものである。【００５６】
図３は、本発明の第一の実施の形態を示す断面図である。本発明の第一の実施の形態は、基板１００と、その上に設けられた第一中間層１２０、第一中間層１２０の上に設けられた第二中間層１２１、そしてフタ１０３とから成る。流路１１０は第一中間層１２０の一部がパターニングにより除去された２本の溝として形成され、隔壁１１１は２本の流路１１０の間で除去されずに残った第一中間層１２０の一部として形成される。第二中間層１２１には、上部流路１１４が、パターニングにより除去されて形成される。垂直間隙１１２は、隔壁１１１の上端とフタ１０３との隙間として形成されるため、そのサイズは第二中間層１２１の厚さに等しい。【００５７】
図３に示す本発明の第一の実施形態においては、そのフィルタ機能は、隔壁１１１の上端とフタ１０３との隙間を、濾別すべき対象が通過できない構成とすることによって達成されている。一方、液成分中に溶解している可溶性成分は、第三の流路、すなわち、隔壁１１１の上端とフタ１０３との隙間を通過し、例えば、第一の流路から第二の流路へと移行する。従って、隔壁１１１の上端とフタ１０３との隙間における、垂直間隙１１２；ｈは、前記濾別すべき対象の外形サイズ；Ｌ（縦）、Ｗ（横）、厚さ（Ｔ）（但し、Ｌ≧Ｗ≧Ｔとする）に対して、少なくとも、Ｌ≧Ｗ≧Ｔ＞ｈを満足するように選択する。例えば、濾別すべき対象は、赤血球のとうに変形可能な場合、その変形後の外形サイズの最小厚さ（Ｓ）に対して、垂直間隙１１２；ｈは、Ｌ≧Ｗ≧Ｔ＞Ｓ＞ｈを満足するように選択する。隔壁１１１の上端部の幅（Ｗ２）は、加工精度を考慮すると、垂直間隙１１２；ｈに対して、Ｗ２≧ｈの範囲に選択することが望ましい。【００５８】
一方、液成分は、例えば、毛管現象によって、第三の流路、すなわち、隔壁１１１の上端とフタ１０３との隙間を通過する上では、隔壁１１１の上端面に対する該液成分の濡れ性の指標、すなわち、接触角θ１は、少なくとも、９０°＞θ１、例えば、７０°≧θ１の範囲であることが好ましい。同じく、液成分と接触するフタ１０３の裏面に関しても、このフタ１０３の裏面に対する該液成分の濡れ性の指標、すなわち、接触角θ２は、少なくとも、９０°＞θ２、例えば、７０°≧θ２の範囲であることが好ましい。換言するならば、隔壁１１１の上端面を構成する、第一中間層１２０の材質として、前記液成分に対する濡れ性の指標、すなわち、接触角θ１が、前記の条件を満足する材料が好適に利用できる。また、フタ１０３の裏面を構成する材質として、前記液成分に対する濡れ性の指標、すなわち、接触角θ２が、前記の条件を満足する材料が好適に利用できる。【００５９】
すなわち、本発明の第一の実施形態は、第一中間層１２０および第二中間層１２１を有する点と、垂直隙間１１２の精度が第二中間層１２１の「膜厚精度」で決定される点が従来のフィルタ００６と異なる。【００６０】
第一中間層１２０、第二中間層１２１は、パターニングに向く材料、例えば、フォトレジスト（ノボラック等のエポキシ樹脂系、ポリイソプレンなど合成ゴム系等）、光硬化性樹脂、感光性ポリイミド、感光性ガラス等、熱膨張係数が小さい軟質材料（ポリジメチルシロキサンゴム）から成る。第一中間層１２０と第二中間層１２１を構成する材料は、それらのパターニング用材料の一つでも良く、異なる種類の組み合わせでも良い。基板１００、フタ１０３は、従来のフィルタ００６と同様の材料で良く、樹脂フィルムなどの安価な材料でも良い。【００６１】
第二中間層１２１は、フタ１０３上に膜厚加工精度の高い形成方法、例えば、スピンコーティングにより形成することができる。第二中間層１２１の膜厚を１．８μｍとした場合の面内誤差は、直径１０ｃｍの円盤状基板にスピンコートで形成した場合、平均２０ｎｍ、最大でも８０ｎｍ以下にできることから、垂直隙間１１２が精度良く実現できる。【００６２】
図４は、本発明の第一の実施の形態を実現する方法を示す工程図である。図２に示した従来の工程と比べて、工程数が１５から７へ半減している。図４に示す工程においては、
まず、
１）フタを洗浄し、
２）その表面に第二中間層１２１を成す感光性材料、例えば、ノボラックフォトレジストをスピンコーティングで形成する。
３）感光性材料をフォトマスクを用いるなどしてフィルタ部分を露光し、現像して除去する。
４）一方で、基板１００を洗浄しておき、
５）基板１００の表面に第一中間層１２０を成す感光性材料、例えば、厚膜レジストフィルムの貼り付け、あるいはノボラックフォトレジストのスピンコート等により形成し、
６）同様に、フォトマスク等を利用して流路１１０部分を露光・現像して除去する。
７）最後に工程３）で得られたフタ１０３と第二中間層１２１、および工程６）で得られた基板１００と第一中間層１２０を、図４の７）のように張り合わせることでフィルタが製造できる。【００６３】
本発明の第一の実施形態のフィルタは、
感光性造形材料の塗布とパターニング、張り合わせという単純な工程で実現できるため、従来と比べて製造コストが大幅に安くできる。【００６４】
次に、本発明のフィルタの第二の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。【００６５】
図５は、本発明の第二の実施の形態のフィルタを示す断面図である。【００６６】
本発明の第二の実施の形態は、第一の実施の形態における垂直隙間１１２に代えて、水平隙間１１３を用いる点が異なる。第一の実施の形態では、第一中間層に２本の流路１１０と、第二中間層に１本の上部流路１１４とを形成したが、第二の実施の形態では第一中間層に１本の流路１１０、第二中間層１２１に１本の上部流路１１４が形成される。【００６７】
フィルタ機能は、流路１１０と上部流路１１４をつなぐ水平間隙１１３の幅を、ろ過対象物の大きさに応じてつくることで実現する。すなわち、試料を上部流路１１４に導入すると水平間隙１１３よりも大きな成分は上部流路１１４中に残り、水平隙間１１３よりも小さい成分が流路１１０から取り出される。流路内壁の親溶媒性を調節すること、あるいはポンプを利用することによって試料を流路１１０の側に導入し、分離された成分を上部流路１１４から取り出すこともできる。【００６８】
垂直隙間１１２は、第二中間層の膜厚を制御することによって高精度に形成されたのに対して、第二のフィルタの水平隙間１１３は、流路１１０と上部流路１１４の位置合わせ制御によって高精度に形成される。第一の実施の形態と異なり、第二の実施の形態では、
第二中間層１２１の厚さが任意に選べる他、
フィルタの実装面積が第一の実施の形態より小さくできるというメリットがある。【００６９】
図５に示す本発明の第二の実施形態においては、そのフィルタ機能は、流路１１０と上部流路１１４をつなぐ水平間隙１１３の幅（Ｗ３）を、濾別すべき対象（大きな成分）が通過できない構成とすることによって達成されている。一方、液成分中に溶解している可溶性成分と小さな成分は、流路１１０と上部流路１１４をつなぐ水平間隙１１３の幅（Ｗ３）を有する隙間を通過し、例えば、上部流路１１４から流路１１０へと移行する。従って、流路１１０と上部流路１１４をつなぐ水平間隙１１３の幅（Ｗ３）は、前記濾別すべき対象（大きな成分）の外形サイズ；Ｌ（縦）、Ｗ（横）、厚さ（Ｔ）（但し、Ｌ≧Ｗ≧Ｔとする）に対して、少なくとも、Ｌ≧Ｗ≧Ｔ＞Ｗ３を満足するように選択する。例えば、濾別すべき対象（大きな成分）は、赤血球のように変形可能な場合、その変形後の外形サイズの最小厚さ（Ｓ）に対して、水平間隙１１３の幅（Ｗ３）は、Ｌ≧Ｗ≧Ｔ＞Ｓ＞Ｗ３を満足するように選択することが好ましい。【００７０】
なお、前記濾別すべき対象（大きな成分）を含む液を上部流路１１４に流通させる構成では、上部流路１１４の高さに相当する垂直隙間１１２；ｈは、前記濾別すべき対象（大きな成分）が、例えば、赤血球のように変形可能な場合、その変形後の外形サイズの最小厚さ（Ｓ）に対して、少なくとも、ｈ≧Ｓを満足するように選択する。例えば、垂直隙間１１２；ｈを、Ｌ≧Ｗ≧Ｔ＞ｈ＞Ｓの範囲に選択して、部分的に変形した状態で、濾別すべき対象（大きな成分）が上部流路１１４を流通する形態とすることもできる。すなわち、水平間隙１１３の幅（Ｗ３）と、垂直隙間１１２；ｈとの大小関係は、ｈ≧Ｓ＞Ｗ３を満足するように選択する。【００７１】
本発明の第二の実施の形態を構成する基板１１０、第一中間層１２０、第二中間層１２１、フタ１０３は、第一の実施の形態と同様の材料を利用して実現できる。【００７２】
第二の実施の形態を実現する工程を図６に示す。第一の実施の形態と比べて流路１１０と上部流路１１４の位置合わせ精度が要求される点を除いて同じである。０．１μｍ程度の位置合わせ精度が必要になるが、一般の露光装置に標準で設置されているマスクアライナーでも、上記の位置合わせ精度が十分実現できる。張り合わせ位置を変えることで、同じマスクを用いて、異なる水平間隙１１３を持つフィルタが実現できるので、特に、多品種のフィルタを生産する場合に、製造コストを安くすることができる。【００７３】
本発明は、さらに次のような実施の形態とすることもできる。【００７４】
図７は、本発明の第三の実施の形態を示す断面図である。【００７５】
第三の実施の形態は、第一の実施の形態と類似の構造を持つが、上部流路１１４の幅を２本の流路１１０と隔壁１１１を合わせた幅よりも幅広に形成する点が異なる。【００７６】
そのため、第一中間層１２０と第二中間層１２１の張り合わせの際、十分な余裕をもって張り合わせることができ、比較的精度の低い張り合わせ手段、例えば、基板１００とフタ１０３の四隅を合わせて貼り付けるなどの手段、を利用して安価に製造できるというメリットがある。各部材の材料も、第一の実施の形態と同様のもので実現できる。上部流路１１４が流路１１０部分からずれても、第二中間層１２１の厚さは極めて薄い（血漿分離の場合１．８μｍ）ため、流路１１０から外れた部分の隙間の体積は、流路１１０の形状（幅約５０〜１００μｍ、深さ２０〜５０μｍ）と比較して、無視できる程度である。例えば、流路１１０からのズレが１０μｍあったとしても体積比は１００分の１程度にしかならない。【００７７】
さらに、第三の実施の形態において、逆に上部流路１１４の幅を２本の流路１１０と隔壁の幅よりも狭い幅の上部流路１１４を設けることを特徴とする第四の実施の形態とすることもできる。【００７８】
図３に示す本発明の第一の実施形態と同様に、図７に示す本発明の第三の実施形態においても、そのフィルタ機能は、隔壁１１１の上端とフタ１０３との隙間を、濾別すべき対象が通過できない構成とすることによって達成されている。一方、液成分中に溶解している可溶性成分は、第三の流路、すなわち、隔壁１１１の上端とフタ１０３との隙間を通過し、例えば、第一の流路から第二の流路へと移行する。従って、垂直間隙１１２；ｈ、ならびに、隔壁１１１の上端部の幅（Ｗ２）についても、同様の範囲に選択することが好ましい。また、隔壁１１１の上端面を構成する、第一中間層１２０の材質、ならびに、フタ１０３の裏面を構成する材質に関しても、同様の基準に従って選択することが好ましい。【００７９】
図８は、本発明の第四の実施の形態を示す断面図である。【００８０】
第四の実施の形態において、フィルタの機能は、２つの水平隙間１１３と一つの垂直隙間１１２により実現される。これら３つの隙間を異なる幅に形成することにより、少なくとも２段階にわたるフィルタ分離が可能になる。【００８１】
例えば、試料には大きなサイズの成分１と、中間サイズの成分２、小さいサイズの成分３が含まれている時、図８の左側の水平隙間１１３を成分１よりも小さく、成分２よりも大きく形成し、垂直隙間１１２を成分２よりも大きく形成し、右側の水平隙間１１３を成分２よりも小さく、成分３よりも大きく形成することができる。このように形成した第四の実施の形態に対して図８の左側の流路１１０に試料を導入すると、流路１１０からは主として成分１が回収され、上部流路１１４からは主として成分２が回収され、右側の流路１１０からは成分３が回収される。試料の供給を停止した後、流路１１０にバッファーを連続的に導入することで、左側の流路１１０中の成分１の比率、上部流路１１４の成分２の比率、右側の流路１１０の成分３の比率を向上させることもできる。【００８２】
第三の実施の形態の流路１１０を複数とし、各流路間に上部流路１１４を形成することもできる。その際、複数の水平間隙１１３、垂直間隙１１２のサイズを選ぶことで、多段階の濾過が実現できる。【００８３】
さらに、第一の実施の形態、第二の実施の形態において基板１００の材料を可塑性樹脂、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、あるいはポリジメチルシロキサンとし、金型を用いて流路１１０と隔壁１１１を形成することもできる。【００８４】
図９は、金型を用いる加工方法を示す工程図である。第一の実施の形態、第二の実施の形態の工程とは、工程４）、５）が異なる。工程４）において金型２０２は、予めマイクロ旋盤を利用するなどして、ニッケルなど靱性の高い金属を、流路１１０に相当する部分を凸に削るなどして予め用意しておく。【００８５】
基板１００を平滑な定盤３００の上に載せ、加熱してガラス転移点まで加熱し、必要に応じて真空引きしつつ金型２０２を押しつける。【００８６】
工程５）では、全体をガラス転移点以下として形状を安定させた後、金型２０２を基盤１００から引きはがす。その結果、流路１００と隔壁１１１が形成された基板１００ができる。【００８７】
最後の工程６）で、上部流路１１４を設けたフタ１０３をその上に貼り付けることで実現できる。図９の工程で、金型形状を変更し、流路１１０が一本のものとすることで、図１０のような第二の実施の形態に類似のフィルタを構成することもできる。金型を利用することで、露光・現像・洗浄などの処理を減らすことができ、流路１１０の加工が容易になることから、さらに製造コストを低減することができる。
【実施例】
【００８８】
次に、具体的な実施例を挙げて、本発明の第一の形態にかかるフィルタの製造方法を説明する。【００８９】
図３、図４を参照しながら、フィルタ作製の各工程を具体的に説明する。【００９０】
基板１００には、厚さ０．５ｍｍ、直径１０ｃｍのパイレクスガラス（精研硝子株式会社）、フタ１０３には、同じく厚さ０．２ｍｍのパイレクスガラスを用い、予め図１１に示す形状に加工しておいた。図１１のＢ）にフタ１０３の形状を示す。フタ１０３には、４カ所に直径２ｍｍの貫通孔３００を設け、完成されるフィルタにおいては、試料やバッファーの導入に使用する、試料導入口とする。【００９１】
基板１００、フタ１０３はともに、硫酸過酸化水素混合液（ＳＰＭ）洗浄を１０分した後、５分間超純水で水洗した後、使用した（図４。工程１および４）。基板１００を、スピンコータ（ＩＨ−Ｄ２、ミカサ株式会社）にセットし、レジストの密着性を高めるため、その表面にシラザン・キシレン溶液を数滴垂らして、カップリング剤のスピンコートした。なお、スピンコーティングには、全ての工程で、８００ｒｐｍ５秒、４０００ｒｐｍ２５秒の条件を使用した。【００９２】
キシレン・シラザンをコートした後、第一中間層１２０用の第一の造形材料として、ノボラック系フォトレジスト（Ｓ１８１８、ローム・アンド・ハース電子材料株式会社）をスピンコートした。レジスト・コート後、８０℃に暖めたホットプレート（ウルトラホットプレートＨＩ−４００Ａ、アズワン株式会社）上で３０秒プレベークした（図４．工程５）。流路１１０および、図１に示したその他の補助装置（誘導流路００５、試料導入口００１、試料液溜め００２〜００４）に相当する部分が、光透過部とされているフォトマスクを用意する。基板１００表面の、プレベーク後のレジスト材料膜に対して、そのフォトマスクを利用してコンタクト露光した。【００９３】
露光したレジスト膜を、ＴＭＡＨを成分とする現像液（マイクロポジットＭＦ  ＣＤ−２６、ローム・アンド・ハース電子材料株式会社）で３０秒現像する。現像後、５分間水洗し、さらに１２０℃で１２０分間、ベーク炉（イナート・オーブンＤＮ４１０Ｉ、ヤマト株式会社）中においてポストベークした。この結果、第一中間層１２０に流路１１０とその他の補助装置が形成される（図４。工程６）。基板１００と同様に、フタ１０３にキシレン・シラザン混合液をスピンコートした後、第二中間層１２１用の第二の造形材料として、先と同じフォトレジストをスピンコートし、プレベークした（図４。工程２）。【００９４】
プレベーク後、上部流路１１４部分が、光透過部とされているフォトマスクを用いて、露光し、現像、水洗して、同じく１２０℃で１２０分間ポストベークした。この結果、第二中間層１２１に上部流路１１４が形成される（図４。工程３）。【００９５】
最後に、流路形成を終えた、第一中間層１２０が形成された基板１１０を、第一中間層１２０の表面を上に向けてＵＶオゾンアッシャー（ＰＬ−１１０Ｄ、セン・ライト・コーポレーション）にセットし、５分間アッシング処理する。この表面処理の後、第一中間層１２０の表面に、第二中間層１２１を下にしてフタ１０３を載せ、第一中間層１２０と第二中間層１２１との間で貼り付けを行った。アッシング処理により第一中間層の表面が活性化する結果、接着剤等は全く不要で、単に重ねて押しつけるだけで、第一中間層と第二中間層との間で、強固、且つ気密性の高い接着がなされた。【００９６】
図１２は、本発明の第一の実施例の構造を説明する顕微鏡写真で、予備実験における試作品から得られたものである。基板１００上の第一中間層１２０に流路１１０を構成する溝が形成されており、その上にエッジパターンが形成された第二中間層１２１を下にしてフタ１０３を貼り付けてある。【００９７】
図１２のＡで示す部分は、基板１００上の第一中間層１２０となるレジスト膜層がある部分であり、Ｃで示す部分は、第一中間層１２０に形成された流路１１０に相当する部分である。ＡＢで示す部分は、第一中間層１２０のレジスト膜と第二中間層１２１のレジスト膜が張り付いている部分である。Ｂで示す部分は、流路１１０を構成する溝の上に、第二中間層１２１のレジスト膜部分が被覆されており、溝とレジスト膜部分の下は空洞となっている。この空洞部分が、流路１１０となる。【００９８】
この試作品を破断して、第一中間層１２０と、第二中間層１２１の厚さを段差計測定し（アルファ・ステップ、テンコール・インスツルメンツ（Ｔｅｎｃｏｒ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ））、貼り付け前の膜厚と比較した。貼り付け前後において、両層とも膜厚の変化はほとんどなかった。１２点の測定結果の比較で、貼り付け後の膜厚は、貼り付け前と比べて最大でも８ｎｍ薄くなっただけであった。従って、貼り付け後の第二中間層１２１の厚さに相当する、垂直隙間１１２に要求される加工精度、その再現性（±１００ｎｍ）は十分達成できていると判断される。【００９９】
図１３は、本発明の第一の実施例の一方の流路に水を導入した結果を示す顕微鏡写真である。図１の液溜め００３に相当する左側の液溜めに蒸留水を導入すると、水は流路１１０中を自動的に進行していったが、特許文献１に記載の従来のフィルタ００６と同様、隔壁部分を超えて反対側の流路に漏れ出すことは無かった。【０１００】
図１４は、微量の界面活性剤を添加した水に導入した結果である。【０１０１】
界面活性剤を添加した水を導入した場合、左側の流路が満たされた後、しばらくして水は反対側の流路へも漏れだした。すなわち、隔壁部分に垂直隙間１１２が形成されていることがわかる。界面活性剤の添加によって、隔壁部分の表面を界面活性剤が被覆する結果、疎水性の度合いが低下し、垂直隙間１１２を通って、第一の流路から反対側の流路に水が漏れだしたものと考えられる。【０１０２】
本実施例のチップは、２週間放置した後も、同じ結果が得られた。すなわち、本発明のフィルタの流路内面の親水性・疎水性は、その作製後もあまり変化せず、保存性が良いことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明にかかるフィルタは、臨床検査における血漿分離や、生化学分析における試料の精製過程において、固形成分を含むサンプル液を対象とする、可溶性画分と固形成分との分離工程に適用可能な固液分離フィルタとして、広範な利用が期待される。
【図１１】
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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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