(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートの表面に流路パターンが形成されたマイクロ流動チップの製造方法において、
一対の型の間に成形素材を配置し、
前記型及び前記成形素材を加熱し、
前記型を用いて前記成形素材の表面に流路パターンを転写することにより、ベースプレートを作製し、
次いで、型を開いて、前記ベースプレートの上にカバープレートを被せ、
前記型、前記ベースプレート及び前記カバープレートを加熱し、
前記型を用いて前記ベースプレート及び前記カバープレートをプレスすることにより、前記ベースプレートの上に前記カバープレートを接合すること、
を特徴とするマイクロ流動チップの製造方法。
【請求項２】
ベースプレートの表面に流路パターンが形成されたマイクロ流動チップの製造方法において、
一対の型の間に成形素材を配置し、
前記型及び前記成形素材を加熱し、
前記型を用いて前記成形素材の表面に流路パターンを転写することにより、ベースプレートを作製し、
次いで、型を開いて、前記ベースプレートの上にカバープレートを被せ、
前記型、前記ベースプレート及び前記カバープレートを加熱し、
前記型を用いて前記ベースプレート及び前記カバープレートをプレスすることにより、前記ベースプレートの上に前記カバープレートを接合し、
次いで、前記カバープレートの上に光学素子を固定すること、
を特徴とするマイクロ流動チップの製造方法。
【請求項３】
前記成形素材として、石英ガラス製の板を使用することを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ流動チップの製造方法。
【請求項４】
前記カバープレートとして、石英ガラス製の板を使用することを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ流動チップの製造方法。
【請求項５】
前記一対の型として、ガラス状カーボン製の型を使用することを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ流動チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ流動チップの製造方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ流動チップとは、一辺が数ｍｍ〜数十ｍｍ程度の大きさの素子であって、その内部に薬液の流路や蓄積タンクなどが設けられており、分析・混合・反応・分離等の化学的操作に使用される。マイクロ流動チップは、主に化学・医療分野で使用されている。マイクロ流動チップの材料としては、その用途によって、プラスチック、ガラス、石英等が使用されているが、性能的には石英ガラス素材が最適である。
【０００３】
石英製の電気泳動チップの製造方法としては、従来、エッチング等の化学的手法が主として用いられている。しかし、エッチングを行う際には、大掛かりな付帯設備が必要であり、排ガス等の処理が必要であり、装置が高価であるなどの問題がある。
【０００４】
また、流路パターンが形成されたベースプレートとカバープレートの接合の方法については、１０００℃以上の高温でプレスを行う方法、若しくは薬品を用いて常温でプレスし接合する方法等が採用されているが、どちらの場合も、接合の工程に数時間〜数十時間程度掛かってしまうと言う問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来のマイクロ流動チップの製造方法についての問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、従来の方法と比べて製造工程が短く、従って製造コストの削減が可能なマイクロ流動チップの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のマイクロ流動チップの製造方法は、
ベースプレートの表面に流路パターンが形成されたマイクロ流動チップの製造方法において、
一対の型の間に成形素材を配置し、
前記型及び前記成形素材を加熱し、
前記型を用いて前記成形素材の表面に流路パターンを転写することにより、ベースプレートを作製すること、
を特徴とする。
【０００７】
本発明のマイクロ流動チップの製造方法によれば、プレス成形によってベースプレートの表面に流路パターンを形成しているので、製造工程が単純で、ベースプレートの作製に要する時間が短く、生産性が高い。
【０００８】
好ましくは、上記のようにして表面に流路パターンが形成されたベースプレートを作成した後、
型を開いて、前記ベースプレートの上にカバープレートを被せ、
前記型、前記ベースプレート及び前記カバープレートを加熱し、
前記型を用いて前記ベースプレート及び前記カバープレートをプレスすることにより、前記ベースプレートの上に前記カバープレートを接合する。
【０００９】
また、必要に応じて、上記のようにして前記ベースプレートの上に前記カバープレートを接合した後、前記カバープレートの上に光学素子（レンズ、プリズムなど）を固定する。
【００１０】
好ましくは、前記成形素材として、石英ガラス製の板を使用する。
【００１１】
好ましくは、前記カバープレートとして、石英ガラス製の板を使用する。
【００１２】
好ましくは、前記一対の型として、ガラス状カーボン製の型を使用する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明によるマイクロ流動チップの製造方法に使用されるプレス成形装置の概要を示す。
【００１４】
図１に、本発明の製造方法が使用されるガラス用のプレス成形装置の概要を示す。図中、４０は成形素材、４は上型ユニット、１１は下型ユニット、２は固定軸、９は移動軸、１６は透明石英管、１９は赤外線ランプユニットを表わす。
【００１５】
フレーム１の上部から固定軸２が下方に向かって伸びており、その下端面には、セラミックス製の断熱筒３を介して、上型ユニット４が取り付けられている。上型ユニット４は、金属製（またはセラミックス製）のダイプレート５、ガラス状カーボン製の上型６、及びこの上型６をダイプレート５に固定するガラス状カーボン製の固定ダイ７から構成されている。
【００１６】
フレーム１の下部には、移動軸９の駆動装置３１が収容されている。駆動装置３１の駆動ロッドの先端には、ロードセル３３を介して移動軸９が取り付けられている。移動軸９は、固定軸２と対向する様に、上方に向かって伸びている。移動軸９は、制御装置２６に入力されたプログラムにより、速度、位置及び軸荷重が制御され、上下方向に移動することができる。
【００１７】
移動軸９の上端面には、先の断熱筒３と同様の形状を備えたセラミックス製の断熱筒１０が取り付けられている。下型ユニット１１は、上型ユニット４と同様に、金属製（またはセラミックス製）のダイプレート１２、ガラス状カーボン製の下型１３、及びこの上型１３をダイプレート１２に固定するガラス状カーボン製の移動ダイ１４から構成されている。
【００１８】
固定軸２は、上部プレート１５の中心部に設けられた開口部を貫通している。上部プレート１５は、駆動装置（図示せず）によって上下方向に駆動される。移動軸９は、下部フレーム１ａの中心部に設けられた開口部を貫通している。移動軸９は、下部フレーム１ａの内周との間を、気密状態に保った状態で上下方向に摺動することができる。
【００１９】
互いに対をなす上型ユニット４及び下型ユニット１１、断熱筒３及び断熱筒１０、固定軸２の下端部、及び移動軸９の上端部の周囲は、透明石英管１６によって取り囲まれ、透明石英管１６の内側に、外部に対して気密性を備えた成形室１７が構成されている。
【００２０】
透明石英管１６の周囲を取り囲む様に、ランプユニット１９が配置されている。ランプユニット１９は、赤外線ランプ２０、その背後に配置された反射ミラー２１、及び反射ミラー２１を冷却するための水冷パイプ（図示せず）などから構成されている。透明石英管１６の内側にある上型ユニット４及び下型ユニット１１は、このランプユニット１９からの放射熱によって加熱される。下型ユニット１１には、温度測定用の熱電対２５が取り付けられている。熱電対２５は制御装置２６に接続されている。
【００２１】
固定軸２及び移動軸９の内部には、それぞれガス供給路２２及び２３が設けられている。下部プレート１ｂには、排気口２４が設けられている。ガス供給路２２及び２３を介して成形室１７内に不活性ガスを供給するとともに、排気口２４を介して排出することにより、成形室１７内を不活性雰囲気で維持し、あるいは、上型ユニット４及び下型ユニット１１等を冷却する。
【００２２】
次に、上記のプレス成形装置を用いて、マイクロ流動チップを製造する方法について説明する。
【００２３】
先ず、図２に示すように、下型１３の上に石英ガラス製の成形素材４０を置き、上型ユニット４、下型ユニット１１及び成形素材４０を加熱する。所定の成形温度に到達した後、移動軸（９、図１）を前進させて、上型６と下型１３の間で成形素材４０のプレス成形を行う。これによって、上型６の型面に形成されている流路パターンが成形素材４０の表面に転写され、ベースプレート４１が作製される。
【００２４】
上型ユニット４、下型ユニット１１及びベースプレート４１を所定の温度まで冷却した後、移動軸９を後退させて、型開きを行う。
【００２５】
次いで、図３に示すように、ベースプレート４１の上に石英ガラス製のカバープレート４２を置き、上型ユニット４、下型ユニット１１、ベースプレート４１及びカバープレート４２を加熱する。所定の接合温度（上記の成形温度よりも１００℃〜２００℃程度低い温度）に到達した後、移動軸９を前進させて、上型６と下型１３の間でベースプレート４１及びカバープレート４２をプレスする。これによって、先に形成された流路パターンの形状を崩すことなく、ベースプレート４１の上にカバープレート４２を接合することができる。以上の結果、マイクロ流動チップが作製される。
【００２６】
上型ユニット４、下型ユニット１１及びマイクロ流動チップが所定の温度まで低下した後、移動軸９を後退させて、型開きを行い、マイクロ流動チップを回収する。
【００２７】
なお、必要に応じて、上記のようにして作製されたマイクロ流動チップのカバープレートの上に光学素子（レンズ、プリズムなど）を取り付ける。
【００２８】
次に、上記の方法を用いて、マイクロ流動チップを作製した例について説明する。
【００２９】
成形素材として、寸法：１０×２０×２ｍｍの石英ガラス（東ソークオーツ（株）製の「ＥＳ」）を用いたとき、成形温度は１３５０〜１４５０℃、プレス荷重は０．５〜１０ｋＮ、プレス時間は３０〜１２０ｓｅｃ程度であった。
【００３０】
次に、このようにして作製されたベースプレートの上に、寸法：１０×２０×０．５ｍｍの上記と同じ石英ガラスからなるカバープレートを接合した。そのときの接合温度は１１５０〜１３５０℃、プレス荷重は０．５〜１０ｋＮ、プレス時間は３０〜６００ｓｅｃ程度であった。
【００３１】
なお、本発明のマイクロ流動チップの製造方法は、図１に示したようなプレス成形装置以外の装置を用いて実施することもできる。例えば、重錘を用いて型にプレス荷重を加えるようにすれば、連続炉を用いた流れ作業により、マイクロ流動チップを製造することができる。即ち、型の間に成形素材を挿入した後、型の上から重錘で荷重を加え、重錘、型及び成形素材を連続炉の中で移動させる。型等が加熱ゾーンを通過するときに、成形素材の表面に流路パターンが転写される。次いで、型等が冷却ゾーンを通過し、所定の温度まで冷却された後に、型開きを行い、成形品を回収する。
【００３２】
また、ベースプレート上へのカバープレートの接合も、連続炉を用いて同様な方法で実施することができる。
【００３３】
上記の例では、石英ガラス製の成形素材及びカバープレートを使用しているが、成形素材及びカバープレートの材料として、石英ガラスの他に、セラミックス（ＺｎＳ等）、サファイヤ、ルビーなどを使用することもできる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のマイクロ流動チップの製造方法によれば、プレス成形によってベースプレートの表面に流路パターンを形成しているので、形状精度に優れたマイクロ流動チップを、従来と比べて短い工程で、効率良く製造することができる。
【００３５】
さらに、従来のように化学的手法を用いる場合には、排ガス等、環境に与える負荷が大きいが、プレス成形の場合には、有毒なガス等を発生することがないため、環境負荷も少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のマイクロ流動チップの製造方法で使用されるプレス成形装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明のマイクロ流動チップの製造方法において、成形素材の表面に流路パターンを転写する工程について説明する図。
【図３】本発明のマイクロ流動チップの製造方法において、ベースプレートの上にカバープレートを接合する工程について説明する図。
【符号の説明】
１・・・フレーム、１ａ・・・下部フレーム、１ｂ・・・下部プレート、２・・・固定軸、３・・・断熱筒、４・・・上型ユニット、５・・・ダイプレート、６・・・上型、７・・・固定ダイ、９・・・移動軸、１０・・・断熱筒、１１・・・下型ユニット、１２・・・ダイプレート、１３・・・下型、１４・・・移動ダイ、１５・・・上部プレート、１６・・・透明石英管、１７・・・成形室、１９・・・ランプユニット、２０・・・赤外線ランプ、２１・・・反射ミラー、２２、２３・・・ガス供給路、２４・・・排気口、２５・・・熱電対、２６・・・制御装置、３１・・・駆動装置、３３・・・ロードセル、４０・・・成形素材、４１・・・ベースプレート、４２・・・カバープレート。
【図１】
0003845595.tif 000002
【図２】
0003845595.tif 000003
【図３】
0003845595.tif 000004