マイクロチップの製造方法及びマイクロチップ
【課題】複雑な流路パターンを有し、小型化、集積化したマイクロチップにおいて、未接合を防止する脱気孔を配置制限やスペース制限を受けることなく簡易に配置することができ、また流路パターンに適合するように簡易に配置することができるマイクロチップの製造方法を提供すること。
【解決手段】カバー用基材２２をフィルム状とすることにより、相対的に厚いカバー部材を用いる場合に比べて加工性がよく、直径が小さい脱気孔２３を容易に形成することができる。また、脱気孔２３を成形以外の方法で形成することにより、脱気孔２３の形成が比較的容易になる。さらに、フィルム状のカバー用基材２２の厚み方向に、接合の際に閉塞可能な０．３ｍｍ以下の直径を持つ脱気孔２３を設けることにより、配置制限やスペース制限を受けることなく簡易に所望の位置に脱気孔２３を配置することができる。これにより、接合の際の位置合わせを容易にしつつ、効率的に未接合を防止することができる。
【解決手段】カバー用基材２２をフィルム状とすることにより、相対的に厚いカバー部材を用いる場合に比べて加工性がよく、直径が小さい脱気孔２３を容易に形成することができる。また、脱気孔２３を成形以外の方法で形成することにより、脱気孔２３の形成が比較的容易になる。さらに、フィルム状のカバー用基材２２の厚み方向に、接合の際に閉塞可能な０．３ｍｍ以下の直径を持つ脱気孔２３を設けることにより、配置制限やスペース制限を受けることなく簡易に所望の位置に脱気孔２３を配置することができる。これにより、接合の際の位置合わせを容易にしつつ、効率的に未接合を防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材の接合面に流路が形成されたマイクロチップの製造方法及び当該製造方法で製造されたマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロチップとして、流路が形成された第１の成形部材である基板と、第２の成形部材であるカバー部材とを接合することで作製される流路構成体が公知となっている（特許文献１参照）。このマイクロチップは、基板の第１の接合面とカバー部材の第２の接合面とを溶融及び加圧することによって接合されたものである。また、このマイクロチップには、接合の際に、第１接合面と第２接合面との間に気泡が残留して未接合となるのを防ぐために、カバー部材の厚み方向や厚み方向に垂直な方向に脱気通路としてそれぞれ貫通孔（脱気孔）や脱気溝を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２０２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献のようなマイクロチップでは、脱気通路の径の大きさや形状、配置、カバー部材の作製方法等が開示されていない。そのため、複数の流路が近接した複雑な流路パターンを有するような小型化、集積化したマイクロチップでは、カバー部材の厚み方向に垂直方向な脱気溝を設けた場合、流路上に脱気溝がはみ出る、干渉する等の問題が発生する。従って、脱気溝の配置制限やスペース制限が問題となり、カバー部材の厚み方向に脱気孔を設けることが好ましい。
【０００５】
しかし、カバー部材に射出成形による基板を用いる場合、成形時に基板の厚み方向に脱気通路である脱気孔を形成するためには、金型内に脱気孔形成のためのピン状の突起を入れる必要がある。この突起の径で脱気孔の径が決まるが、突起の径の下限に限界があるため、基板の厚み方向に設けた脱気孔の径は流路間隔より大きくなることがある。さらに、射出成形による基板の厚み方向に脱気孔を形成するため、成形の難易度が高くなる。金型内の突起の配置やピンの径を容易かつ自由に変更することは困難であり、所望の位置に脱気孔を自由に配置することは難しい。また、上記のような小型化、集積化したマイクロチップでは、カバー部材の厚み方向に脱気孔を設けても、その径が大きい場合、流路上に脱気孔がはみ出る可能性が考えられる。特に流路が密集した部分では、脱気孔の配置は困難となり、チップ上での配置が流路パターンにより制限される。この結果、所望の位置に脱気孔を設けることができず、このような脱気孔による未接合の防止効果が低下する。さらに、流路を避けるように脱気孔を配置させなければならないため、接合の際の位置合わせが難しくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、複雑な流路パターンを有し、小型化、集積化したマイクロチップにおいて、未接合を防止する脱気孔を配置制限やスペース制限を受けることなく簡易に配置することができ、また流路パターンに適合するように簡易に配置することができるマイクロチップの製造方法及びこれを用いて製造したマイクロチップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係るマイクロチップの製造方法は、流路用溝と、流路用溝に連通する導入口とを有する基板を射出成形によって製作する第１工程と、流路用溝を覆うフィルム状のカバー用基材を形成する第２工程と、第２工程後、カバー用基材の厚み方向に貫通する複数の孔を穿孔する第３工程と、基板のうち流路用溝及び導入口が形成された一方の面に設けられた第１接合面と、カバー用基材の一方の面に設けられた第２接合面とを接合する第４工程と、を備える。ここで、フィルム状とは、柔軟性のある薄板を意味する。カバー用基材の厚さは、例えば２００μｍ以下、好ましくは７５μｍ以下である。
【０００８】
上記マイクロチップの製造方法では、カバー用基材をフィルム状とすることにより、相対的に厚いカバー用基材を用いる場合に比べて加工性がよく、直径が小さい脱気孔を容易に形成することができる。つまり、カバー用基材をフィルム状とすることにより、カバー用基材よりも比較的厚い基板に比べて、比較的小さい直径の脱気孔を所望の位置及び形状精度で容易に形成することができる。また、脱気孔を成形以外の方法で形成することにより、脱気孔の形成が比較的容易になる。さらに、フィルム状のカバー用基材の厚み方向に脱気孔を設けることにより、配置制限やスペース制限を受けることなく、さらには流路パターンに適合するように簡易に所望の位置に脱気孔を配置することができる。これにより、接合の際の位置合わせを容易にしつつ、効率的に未接合を防止することができる。
【０００９】
本発明の具体的な態様又は側面では、上記マイクロチップにおいて、第４工程において、溶融及び加圧によって第１接合面と第２接合面とを接合する。この場合、溶融及び加圧によって接合することにより、第１接合面と第２接合面とをより密着させ、安定した接合とすることができる。また、脱気孔の直径が小さいものであれば、接合の際の熱溶融、加圧、及びその後の冷却による収縮により、基板の第１接合面とカバー部材の第２接合面との間にある空気を脱気しつつ脱気孔を閉塞することができる。ここでの閉塞は液漏れが発生しない程度とする。これにより、流路用溝上に脱気孔が配置されたとしても、接合後に脱気孔が閉塞するため、脱気孔からの液漏れを防止することができる。結果的に、脱気孔を配置制限やスペース制限を受けることなく簡易に配置することができる。そのため、脱気孔の配置レイアウトの自由度が高まり、流路パターンによる配置制限を考慮することなく所望のパターンで脱気孔を設けることができる。さらに、脱気孔を閉塞することを前提としているため、多数の脱気孔を設けることができ未接合を防止する効果も向上する。流路パターンによる配置制限を考慮することなく所望のパターンで脱気孔を設けることができるため、接合時に流路用溝と脱気孔の位置合わせを厳密に行う必要がなくなる。従って、接合の際に基板とカバー部材との位置合わせが簡易となり、接合工程の効率を向上させることができる。
【００１０】
本発明の別の側面では、脱気孔の直径は、５ｎｍ以上１ｍｍ以下である。ここで、５ｎｍは、接合時の脱気に必要な最低限の大きさである。１ｍｍは、隣接する流路用溝間の上限値となっており、脱気孔と隣接する両流路用溝とが略重ならないようになっている。また、脱気孔の直径が０．３ｍｍ以下の場合、溶融及び加圧による接合の際に、脱気孔が閉塞しやすい大きさとなっている。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、孔は、第２接合面側から穿孔して形成される。この場合、脱気孔を穿孔する際に穿孔する加工側の面の反対側にバリが生じても、脱気孔を穿孔する加工側の面は全体的に平坦となっており、第１及び第２接合面を接合しやすくすることができる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、第４工程後、孔は閉塞する。この場合、流路用溝と脱気孔とが重なっていても、流路用溝上に位置する脱気孔を最終的に閉塞することにより、液漏れを防止することができる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、カバー部材には、孔が所望のパターンで形成されている。この場合、接合の際に脱気孔を閉塞すれば、さまざまな流路パターンを有する基板のカバー部材として用いることができる。これにより、カバー部材の作製工程を単一化することができ、コストを低減することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、第３工程は、第４工程における基板との接合時、基板の流路用溝上を避けて配置される位置に穿孔する。この場合、脱気孔は、流路用溝付近若しくは未接合が予想される位置に配置される。よって、流路用溝と脱気孔とが重ならず、流路用溝上に脱気孔の閉塞跡が形成されない。これにより、脱気孔の閉塞により分析等が影響を受けやすいマイクロチップの製造に対応することができる。なお、脱気孔が流路用溝上を避けて配置されているため、脱気孔は未閉塞でもよい。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、第１工程において、基板には、流路用溝に連通する液溜め用の凹部が形成される。この場合、基板に液溜め用の凹部を設けることにより、導入口から注入した試験液等の液溜まりとなり、導入口と凹部とを連通する流路用溝に試験液等を容易に満たすことができる。また、凹部において、試薬等を混ぜ合わせ、複雑な分析をすることができる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、第３工程は、カバー用基材に対してドリリングによる切削、パンチ、レーザ加工、電子ビーム加工のいずれかを用いて孔を穿孔する。この場合、ドリリングによる切削、パンチ、レーザ加工、電子ビーム加工のいずれかを用いて、成形後のフィルム状のカバー用基材に脱気孔を形成することにより、比較的容易に、かつカバー用基材の所望の位置にさまざまな直径の脱気孔を形成することができる。
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明に係るマイクロチップは、流路用溝と、流路用溝に連通する導入口とを有する基板と、フィルム状のカバー用基材の厚み方向に貫通する複数の脱気孔を有するカバー部材と、を備え、基板のうち流路用溝及び導入口が形成された一方の面に設けられた第１接合面と、流路用溝を覆うカバー部材の一方の面に設けられた第２接合面とが接合されている。
【００１８】
上記マイクロチップでは、カバー用基材をフィルム状とすることにより、カバー部材よりも比較的厚い基板に比べて、比較的小さい直径の脱気孔を設けることができる。また、フィルム状のカバー用基材の厚み方向に脱気孔を設けることにより、簡易に所望の位置に脱気孔を配置することができる。これにより、効率的に未接合を防止することができる。
【００１９】
本発明の別の側面では、カバー部材は、基板の流路用溝上に脱気孔の閉塞跡を有する。この場合、流路用溝と脱気孔とが重なっていても、流路用溝上に位置する脱気孔を最終的に閉塞することにより、液漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（Ａ）は、第１実施形態のマイクロチップを説明する正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のマイクロチップのＡ−Ａ断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は、製造工程中のマイクロチップの状態を説明する図である。
【図３】マイクロチップの接合について説明する図である。
【図４】第２実施形態のマイクロチップを説明する正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態であるマイクロチップについて、図面を参照しつつ説明する。
図１（Ａ）及び１（Ｂ）に示すように、マイクロチップ１００は、流路１０１に導入された試験液又は気体の分析等を行うバイオチップ等に用いられるものであり、基板１０と、カバー部材２０とを備える。マイクロチップ１００は、詳細は後述するが、基板１０とカバー部材２０とが接合することによって形成されている。マイクロチップ１００は、例えば、内部に形成された流路１０１内に試験液等を通過させることによって、試験液中に含まれる特定物質を光学的に検出することができる。
【００２２】
マイクロチップ１００のうち基板１０は、マイクロチップ１００の本体部分であり、カバー部材２０の下側に配置されている。基板１０は、平板状であり、カバー部材２０に対向する一方の面１１上に、複数の流路用溝１２と、各流路用溝１２に連通する複数の導入口１３と、各流路用溝１２に連通する液溜め用の凹部１４とを有する。基板１０の一方の面１１のうち流路用溝１２、導入口１３、及び凹部１４を除く部分は、略平面となっており、カバー部材２０の一方の面２１と接合するための第１接合面１５となっている。基板１０の厚さは、例えば１ｍｍ〜１．５ｍｍとなっている。基板１０の材料は、樹脂であり、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート等である。なお、基板１０は、射出成形等によって成形される。
【００２３】
流路用溝１２は、略直線状であり、基板１０の一方の面１１上に所定のパターンで複数配置されている。図１（Ｂ）に示すように、流路用溝１２は、基板１０の厚み方向に形成された微小な深さの矩形断面の窪みである。具体的には、流路用溝１２の幅は、例えば５００μｍ以下であり、深さは、例えば５００μｍ以下である。流路用溝１２は、後述するカバー部材２０によって覆われることにより、空洞状の流路１０１を形成する。
【００２４】
導入口１３は、試験液等を流路１０１内に導く部分である。導入口１３は、平面視で略円形であり、基板１０の一方の面１１上に、この場合、各流路用溝１２の一方の端部にそれぞれ連通するように複数配置されている。図１（Ｂ）に示すように、導入口１３は、基板１０の厚み方向に形成された微小な深さの窪みである。具体的には、導入口１３の深さは、例えば５００μｍ以下である。
【００２５】
凹部１４は、流路１０１に導入された試験液等を溜めておく部分である。凹部１４は、平面視で略円形であり、基板１０の一方の面１１上に、この場合、各流路用溝１２の他方の端部が全て連通するように配置されている。図１（Ｂ）に示すように、凹部１４は、基板１０の厚み方向に形成された窪みである。凹部１４を設けることにより、例えば、各導入口１３から導入された異なる試薬等を混ぜ合わせ、複雑な分析をすることができる。
【００２６】
カバー部材２０は、基板１０の流路用溝１２等を覆うマイクロチップ１００の蓋部分であり、基板１０の上側すなわち第１接合面１５側に配置されている。カバー部材２０は、フィルム状すなわち柔軟性のある薄板であり、カバー用基材２２と、複数の脱気孔２３と、複数の貫通孔２４とを有する。カバー部材２０の一方の面２１のうち脱気孔２３及び貫通孔２４を除く部分は、略平面となっており、基板１０の第１接合面１５と接合する第２接合面２５となっている。カバー部材２０は、流路用溝１２を全て覆うことができるように、基板１０と略同形で略同じ大きさとなっている。カバー部材２０の厚さは、例えば２００μｍ以下、好ましくは７５μｍ以下となっている。カバー部材２０の材料は、基板１０と同一の樹脂であり、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート等である。基板１０とカバー部材２０とが同一の材料で形成されていることにより、基板１０とカバー部材２０とが接合しやすくなっている。なお、カバー部材２０は、押出成形やキャスティング成形等によってフィルム状に成形される。
【００２７】
脱気孔２３は、基板１０とカバー部材２０の接合の際に、第１及び第２接合面１５，２５間に気泡が残留するのを防ぐためのものである。脱気孔２３は、略円形であり、カバー用基材２２上に略一様のパターンで複数配置されている。図１（Ｂ）に示すように、脱気孔２３は、カバー用基材２２の厚み方向に貫通している。脱気孔２３の直径は、５ｎｍ以上０．３ｍｍ以下、好ましくは０．１μｍ以上０．３ｍｍ以下である。ここで、５ｎｍは、接合時の脱気に必要な最低限の大きさであり、脱気効率と加工効率とを考慮すると、０．１μｍ以上が好ましい。また、好ましい上限の０．３ｍｍは、隣接する流路用溝１２間の距離よりも小さいサイズとなっている。つまり、脱気孔２３と隣接する両流路用溝１２とが略重ならないようになっている。さらに、脱気孔２３の直径が０．３ｍｍ以下の場合、溶融及び加圧による接合の際に、フィルム状のカバー部材の溶融と冷却による収縮で脱気孔２３が閉塞しやすくなっている。なお、脱気孔２３は、ドリリングによる切削、パンチ、レーザ加工、電子ビーム加工等を用いて形成される。
【００２８】
貫通孔２４は、基板１０の導入口１３に試験液等を導入するための開口部分である。貫通孔２４は、略円形であり、基板１０の導入口１３の位置に対応して複数配置されている。図１（Ｂ）に示すように、貫通孔２４は、カバー用基材２２の厚み方向に貫通している。貫通孔２４の直径は、基板１０の導入口１３と略同じ大きさとなっている。貫通孔２４は、脱気孔２３と同様に、ドリリングによる切削、パンチ、レーザ加工、電子ビーム加工等を用いて形成される。
【００２９】
以上において、マイクロチップ１００の構成要素について詳述したが、図１に示すマイクロチップ１００は、上記の基板１０とカバー部材２０とを後述する接合器具を用いて加熱、溶融して第１及び第２接合面１５，２５を接合することによって形成されている。接合前のカバー部材２０には脱気孔２３が流路パターンによる配置制限を考慮することなく所望のパターンで形成されているが、脱気孔２３の直径が０．３ｍｍ以下で小さい場合、脱気孔２３は、接合に際しての溶融と加圧により閉塞する。なお、仮に脱気孔２３が接合時に閉塞しない場合でも、脱気孔２３が流路用溝１２上に配置していない場合は、あえて閉塞する必要ない。
【００３０】
以下、マイクロチップ１００の製造方法について説明する。
まず、基板１０を射出成形機等によって射出成形する第１工程を行う。図示は省略するが、射出成形機等に組み込まれている金型には、基板１０の複数の流路用溝１２、複数の導入口１３、及び液溜め用の凹部１４を形成するための凸状の転写面が形成されている。
【００３１】
次に、カバー部材２０の本体部分であるフィルム状のカバー用基材２２を成形する第２工程を行う。カバー用基材２２は、例えば押出成形やキャスティング成形等によって一様な厚みに成形される。
【００３２】
第２工程後、カバー用基材２２の厚み方向に貫通する複数の脱気孔２３及び複数の貫通孔２４を形成する第３工程を行う。これにより、カバー部材２０の製作が完了する。具体的には、図１（Ａ）に示すように、カバー用基材２２の所望の位置に脱気孔２３を流路パターンに配置制限を考慮することなく、所望のパターンで形成する。また、貫通孔２４も基板１０の導入口１３に対応する位置に形成する。ここで、脱気孔２３の孔径は、上述のように、例えば０．１μｍ以上０．３ｍｍ以下となっている。脱気孔２３及び導入口１３は、ドリリングによる切削、パンチ等を用いて形成される。なお、レーザ加工、電子ビーム加工等を用いれば、０．１μｍより小さい脱気孔を形成することもできる。
【００３３】
第１、第２、及び第３工程によって基板１０とカバー部材２０とがそれぞれ作製された後、基板１０のうち流路用溝１２等が形成された第１接合面１５と、カバー部材２０の第２接合面２５とを接合する第４工程を行う。まず、基板１０とカバー部材２０とを重ね合わせる。ここで、第３工程において、脱気孔２３の形成の際に、脱気孔２３を穿孔する加工側Ｂと反対の面に図２（Ａ）に示すバリ２３ａが発生する場合がある。このバリ２３ａが生じた面を第２接合面２５とすると、基板１０とカバー部材２０との間に気泡が発生しやすく、さらには脱気や接合に悪影響が生じる。そのため、バリ２３ａが生じていない面側、すなわち脱気孔２３を穿孔する加工側Ｂの面をカバー部材２０の第２接合面２５とする。つまり、脱気孔２３等を形成した後、図２（Ｂ）に示すように、カバー部材２０を反転させ、バリ２３ａが立っている面を上側（基板１０の第１接合面１５に対向しない側）にして、基板１０とカバー部材２０とを貼り合わせる。次に、図３に示すように、基板１０とカバー部材２０とを貼り合わせた状態で両部材１０，２０を接合器具３０に設置する。接合器具３０は、加圧及び加熱が可能なローラー３１を有している。ローラー３１によって加えられる加重は、基板１０の流路用溝１２等の形状が崩れることなく、かつカバー部材２０の脱気孔２３から十分に脱気ができる程度である。このローラー３１によって重ね合わせた基板１０及びカバー部材２０が加圧及び加熱され、カバー部材２０の第２接合面２５が基板１０の第１接合面１５に追従するように接合される。この際、ローラー３１による加圧により、第１及び第２接合面１５，２５の接合界面や流路用溝１２等の窪みに存在する空気は、カバー部材２０に設けた脱気孔２３を通じて外気に排出される。また、図２（Ｃ）に示すように、脱気と同時に、カバー部材２０に生じたバリ２３ａは、圧力によって脱気孔２３が塞がるように変形する。さらに、図２（Ｄ）に示すように、ローラー３１による加熱により基板１０とカバー部材２０とが接合されるとともに、バリ２３ａが溶融し、脱気孔２３の中に流れ込む。その後、図２（Ｅ）に示すように、冷却による収縮にと溶融で流れ込んだバリ２３ａの固化によって脱気孔２３は液漏れが発生しない程度に閉塞する。脱気孔２３が形成されていた部分には閉塞跡２６が形成される。
【００３４】
なお、以上において、脱気孔２３の形成時にバリ２３ａが発生しない場合でも、脱気孔２３の直径が０．３ｍｍ以下と小さいものであれば、接合時の加圧、溶融、及びその後の冷却による収縮によって脱気孔２３の閉塞は可能であり、従って流路パターンによる配置制限を考慮することなくカバー部材２０に所望のパターンで脱気孔を配置することができる。
【００３５】
以上説明した第１実施形態のマイクロチップ１００やマイクロチップ１００の製造方法によれば、カバー用基材２２をフィルム状とすることにより、相対的に厚いカバー部材を用いる場合に比べて加工性がよく、直径が小さい脱気孔２３を容易に形成することができる。つまり、カバー用基材２２をフィルム状とすることにより、カバー部材よりも比較的厚い基板に比べて、比較的小さい直径の脱気孔２３を所望の位置及びパターン、形状精度で容易に形成することができる。また、脱気孔２３を成形以外の方法で形成することにより、脱気孔２３の形成が比較的容易になる。さらに、フィルム状のカバー用基材２２の厚み方向に脱気孔２３を設けることにより、流路１０１を考慮した配置制限やスペース制限を受けることなく簡易に所望の位置に脱気孔２３を配置することができる。これにより、接合の際の位置合わせを容易にしつつ、効率的に未接合を防止することができる。
【００３６】
また、溶融及び加圧によって接合することにより、第１接合面１５と第２接合面２５とをより密着させ、安定した接合とすることができる。また、脱気孔２３の直径が小さいものであれば、接合の際の熱溶融、加圧、及びその後の冷却による収縮により、基板１０の第１接合面１５とカバー部材２０の第２接合面２５との間にある空気を脱気しつつ脱気孔２３を閉塞することができる。これにより、流路用溝１２上に脱気孔２３が配置されたとしても、接合後に脱気孔２３が閉塞し、脱気孔２３からの液漏れを防止することができる。結果的に、流路１０１を考慮することなく脱気孔２３を簡易に配置することができる。そのため、脱気孔２３の配置レイアウトの自由度が高まり、一様なパターンで脱気孔２３を設けることができる。さらに、脱気孔２３を閉塞することを前提としているため、多数の脱気孔２３を設けることができ未接合を防止する効果も向上する。また、接合の際に基板１０とカバー部材２０との位置合わせを厳密に行う必要がなくなり、接合工程の効率を向上させることができる。
【００３７】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係るマイクロチップについて説明する。なお、第２実施形態に係るマイクロチップは、第１実施形態を変形したものであり、脱気孔２３の閉塞によって分析が影響を受ける場合の実施形態を示している。特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。
【００３８】
図４に示すように、第２実施形態に係るマイクロチップ２００において、カバー部材１２０のうち脱気孔２３は、カバー用基材２２上に所定のパターンで複数配置されている。具体的には、脱気孔２３は、基板１０の流路用溝１２上を避けて、未接合が予想される位置や流路付近等に配置される。脱気孔２３の直径は、脱気効果も考慮し、各流路用溝１２の間隔やスペースから決定され、例えば０．０１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。ここで、脱気孔２３の直径が０．３ｍｍよりも大きくなる場合は、接合時に脱気孔２３が閉塞しない可能性がある。しかし、脱気孔２３は、流路用溝１２を避けて配置されているため、未閉塞のままでもよい。
【００３９】
第２実施形態では、マイクロチップ２００の製造方法のうち第３工程において、図４に示すように、カバー用基材２２の所望の位置、すなわち基板１０の流路用溝１２を避けた位置に脱気孔２３を形成する。その後、第４工程において、基板１０の第１接合面１５とカバー部材の第２接合面２５とを接合させる。
【００４０】
以上説明した第２実施形態のマイクロチップ２００やマイクロチップ２００の製造方法によれば、脱気孔２３は、流路用溝１２上を避けて、流路用溝１２付近若しくは未接合が予想される位置に配置される。よって、流路用溝１２と脱気孔２３とが重ならず、流路用溝１２上に脱気孔２３の閉塞跡が形成されない。これにより、脱気孔２３の閉塞により分析等が影響を受ける場合におけるマイクロチップ２００の製造に対応することができる。
【００４１】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、さまざまな変形が可能である。例えば、上記実施形態において、流路用溝１２、導入口１３、凹部１４等の大きさ、形状、配置は例示であり、マイクロチップ１００の用途に応じて適宜変更することができる。また、流路用溝１２を複数配置したが、例えば１つの流路用溝１２を蛇行させるように配置してもよい。
【００４２】
また、上記実施形態において、脱気孔２３の形状、大きさは、例示であり、脱気が十分に行えるものであればよい。脱気孔２３の直径がナノメートルオーダーであっても、第４工程における加圧のスピードを低速にする等により、脱気孔２３から脱気をすることができる。
【００４３】
また、第１実施形態において、脱気孔２３を一様なパターンで配置するとしたが、脱気孔２３が接合時に閉塞し、配置制限やスペース制限を受けることなく簡易に配置できるため、脱気孔２３の配置パターンは自由に設計することができる。
【００４４】
また、上記実施形態において、基板１０とカバー部材２０との接合に用いる接合器具３０において、加熱、加圧、及び脱気が行えるものであれば、ローラー３１以外のものを用いてもよい。また、基板１０とカバー部材２０とを加熱して第１及び第２接合面１５，２５を溶融させながら加圧して両部材１０，２０を接合したが、基板１０とカバー部材２０とに光や超音波等のエネルギー線を印加し、第１及び第２接合面１５，２５を溶融させながら加圧して両部材１０，２０を接合してもよい。
【００４５】
また、上記実施形態において、基板１０とカバー部材２０とを接合する前に、カバー用基材２２に脱気孔２３を穿孔したが、両部材１０，２０を接合後に、カバー用基材２２に脱気孔２３を穿孔してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０…基板、 １２…流路用溝、 １３…導入口、 １４…凹部、 １５…第１接合面、 ２０，１２０…カバー部材、 ２２…カバー用基材、 ２３…脱気孔、 ２４…貫通孔、 ２５…第２接合面、 ２６…閉塞跡、 ３０…接合器具、 １００，２００…マイクロチップ、 １０１…流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材の接合面に流路が形成されたマイクロチップの製造方法及び当該製造方法で製造されたマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロチップとして、流路が形成された第１の成形部材である基板と、第２の成形部材であるカバー部材とを接合することで作製される流路構成体が公知となっている（特許文献１参照）。このマイクロチップは、基板の第１の接合面とカバー部材の第２の接合面とを溶融及び加圧することによって接合されたものである。また、このマイクロチップには、接合の際に、第１接合面と第２接合面との間に気泡が残留して未接合となるのを防ぐために、カバー部材の厚み方向や厚み方向に垂直な方向に脱気通路としてそれぞれ貫通孔（脱気孔）や脱気溝を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２０２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献のようなマイクロチップでは、脱気通路の径の大きさや形状、配置、カバー部材の作製方法等が開示されていない。そのため、複数の流路が近接した複雑な流路パターンを有するような小型化、集積化したマイクロチップでは、カバー部材の厚み方向に垂直方向な脱気溝を設けた場合、流路上に脱気溝がはみ出る、干渉する等の問題が発生する。従って、脱気溝の配置制限やスペース制限が問題となり、カバー部材の厚み方向に脱気孔を設けることが好ましい。
【０００５】
しかし、カバー部材に射出成形による基板を用いる場合、成形時に基板の厚み方向に脱気通路である脱気孔を形成するためには、金型内に脱気孔形成のためのピン状の突起を入れる必要がある。この突起の径で脱気孔の径が決まるが、突起の径の下限に限界があるため、基板の厚み方向に設けた脱気孔の径は流路間隔より大きくなることがある。さらに、射出成形による基板の厚み方向に脱気孔を形成するため、成形の難易度が高くなる。金型内の突起の配置やピンの径を容易かつ自由に変更することは困難であり、所望の位置に脱気孔を自由に配置することは難しい。また、上記のような小型化、集積化したマイクロチップでは、カバー部材の厚み方向に脱気孔を設けても、その径が大きい場合、流路上に脱気孔がはみ出る可能性が考えられる。特に流路が密集した部分では、脱気孔の配置は困難となり、チップ上での配置が流路パターンにより制限される。この結果、所望の位置に脱気孔を設けることができず、このような脱気孔による未接合の防止効果が低下する。さらに、流路を避けるように脱気孔を配置させなければならないため、接合の際の位置合わせが難しくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、複雑な流路パターンを有し、小型化、集積化したマイクロチップにおいて、未接合を防止する脱気孔を配置制限やスペース制限を受けることなく簡易に配置することができ、また流路パターンに適合するように簡易に配置することができるマイクロチップの製造方法及びこれを用いて製造したマイクロチップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係るマイクロチップの製造方法は、流路用溝と、流路用溝に連通する導入口とを有する基板を射出成形によって製作する第１工程と、流路用溝を覆うフィルム状のカバー用基材を形成する第２工程と、第２工程後、カバー用基材の厚み方向に貫通する複数の孔を穿孔する第３工程と、基板のうち流路用溝及び導入口が形成された一方の面に設けられた第１接合面と、カバー用基材の一方の面に設けられた第２接合面とを接合する第４工程と、を備える。ここで、フィルム状とは、柔軟性のある薄板を意味する。カバー用基材の厚さは、例えば２００μｍ以下、好ましくは７５μｍ以下である。
【０００８】
上記マイクロチップの製造方法では、カバー用基材をフィルム状とすることにより、相対的に厚いカバー用基材を用いる場合に比べて加工性がよく、直径が小さい脱気孔を容易に形成することができる。つまり、カバー用基材をフィルム状とすることにより、カバー用基材よりも比較的厚い基板に比べて、比較的小さい直径の脱気孔を所望の位置及び形状精度で容易に形成することができる。また、脱気孔を成形以外の方法で形成することにより、脱気孔の形成が比較的容易になる。さらに、フィルム状のカバー用基材の厚み方向に脱気孔を設けることにより、配置制限やスペース制限を受けることなく、さらには流路パターンに適合するように簡易に所望の位置に脱気孔を配置することができる。これにより、接合の際の位置合わせを容易にしつつ、効率的に未接合を防止することができる。
【０００９】
本発明の具体的な態様又は側面では、上記マイクロチップにおいて、第４工程において、溶融及び加圧によって第１接合面と第２接合面とを接合する。この場合、溶融及び加圧によって接合することにより、第１接合面と第２接合面とをより密着させ、安定した接合とすることができる。また、脱気孔の直径が小さいものであれば、接合の際の熱溶融、加圧、及びその後の冷却による収縮により、基板の第１接合面とカバー部材の第２接合面との間にある空気を脱気しつつ脱気孔を閉塞することができる。ここでの閉塞は液漏れが発生しない程度とする。これにより、流路用溝上に脱気孔が配置されたとしても、接合後に脱気孔が閉塞するため、脱気孔からの液漏れを防止することができる。結果的に、脱気孔を配置制限やスペース制限を受けることなく簡易に配置することができる。そのため、脱気孔の配置レイアウトの自由度が高まり、流路パターンによる配置制限を考慮することなく所望のパターンで脱気孔を設けることができる。さらに、脱気孔を閉塞することを前提としているため、多数の脱気孔を設けることができ未接合を防止する効果も向上する。流路パターンによる配置制限を考慮することなく所望のパターンで脱気孔を設けることができるため、接合時に流路用溝と脱気孔の位置合わせを厳密に行う必要がなくなる。従って、接合の際に基板とカバー部材との位置合わせが簡易となり、接合工程の効率を向上させることができる。
【００１０】
本発明の別の側面では、脱気孔の直径は、５ｎｍ以上１ｍｍ以下である。ここで、５ｎｍは、接合時の脱気に必要な最低限の大きさである。１ｍｍは、隣接する流路用溝間の上限値となっており、脱気孔と隣接する両流路用溝とが略重ならないようになっている。また、脱気孔の直径が０．３ｍｍ以下の場合、溶融及び加圧による接合の際に、脱気孔が閉塞しやすい大きさとなっている。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、孔は、第２接合面側から穿孔して形成される。この場合、脱気孔を穿孔する際に穿孔する加工側の面の反対側にバリが生じても、脱気孔を穿孔する加工側の面は全体的に平坦となっており、第１及び第２接合面を接合しやすくすることができる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、第４工程後、孔は閉塞する。この場合、流路用溝と脱気孔とが重なっていても、流路用溝上に位置する脱気孔を最終的に閉塞することにより、液漏れを防止することができる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、カバー部材には、孔が所望のパターンで形成されている。この場合、接合の際に脱気孔を閉塞すれば、さまざまな流路パターンを有する基板のカバー部材として用いることができる。これにより、カバー部材の作製工程を単一化することができ、コストを低減することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、第３工程は、第４工程における基板との接合時、基板の流路用溝上を避けて配置される位置に穿孔する。この場合、脱気孔は、流路用溝付近若しくは未接合が予想される位置に配置される。よって、流路用溝と脱気孔とが重ならず、流路用溝上に脱気孔の閉塞跡が形成されない。これにより、脱気孔の閉塞により分析等が影響を受けやすいマイクロチップの製造に対応することができる。なお、脱気孔が流路用溝上を避けて配置されているため、脱気孔は未閉塞でもよい。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、第１工程において、基板には、流路用溝に連通する液溜め用の凹部が形成される。この場合、基板に液溜め用の凹部を設けることにより、導入口から注入した試験液等の液溜まりとなり、導入口と凹部とを連通する流路用溝に試験液等を容易に満たすことができる。また、凹部において、試薬等を混ぜ合わせ、複雑な分析をすることができる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、第３工程は、カバー用基材に対してドリリングによる切削、パンチ、レーザ加工、電子ビーム加工のいずれかを用いて孔を穿孔する。この場合、ドリリングによる切削、パンチ、レーザ加工、電子ビーム加工のいずれかを用いて、成形後のフィルム状のカバー用基材に脱気孔を形成することにより、比較的容易に、かつカバー用基材の所望の位置にさまざまな直径の脱気孔を形成することができる。
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明に係るマイクロチップは、流路用溝と、流路用溝に連通する導入口とを有する基板と、フィルム状のカバー用基材の厚み方向に貫通する複数の脱気孔を有するカバー部材と、を備え、基板のうち流路用溝及び導入口が形成された一方の面に設けられた第１接合面と、流路用溝を覆うカバー部材の一方の面に設けられた第２接合面とが接合されている。
【００１８】
上記マイクロチップでは、カバー用基材をフィルム状とすることにより、カバー部材よりも比較的厚い基板に比べて、比較的小さい直径の脱気孔を設けることができる。また、フィルム状のカバー用基材の厚み方向に脱気孔を設けることにより、簡易に所望の位置に脱気孔を配置することができる。これにより、効率的に未接合を防止することができる。
【００１９】
本発明の別の側面では、カバー部材は、基板の流路用溝上に脱気孔の閉塞跡を有する。この場合、流路用溝と脱気孔とが重なっていても、流路用溝上に位置する脱気孔を最終的に閉塞することにより、液漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（Ａ）は、第１実施形態のマイクロチップを説明する正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のマイクロチップのＡ−Ａ断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は、製造工程中のマイクロチップの状態を説明する図である。
【図３】マイクロチップの接合について説明する図である。
【図４】第２実施形態のマイクロチップを説明する正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態であるマイクロチップについて、図面を参照しつつ説明する。
図１（Ａ）及び１（Ｂ）に示すように、マイクロチップ１００は、流路１０１に導入された試験液又は気体の分析等を行うバイオチップ等に用いられるものであり、基板１０と、カバー部材２０とを備える。マイクロチップ１００は、詳細は後述するが、基板１０とカバー部材２０とが接合することによって形成されている。マイクロチップ１００は、例えば、内部に形成された流路１０１内に試験液等を通過させることによって、試験液中に含まれる特定物質を光学的に検出することができる。
【００２２】
マイクロチップ１００のうち基板１０は、マイクロチップ１００の本体部分であり、カバー部材２０の下側に配置されている。基板１０は、平板状であり、カバー部材２０に対向する一方の面１１上に、複数の流路用溝１２と、各流路用溝１２に連通する複数の導入口１３と、各流路用溝１２に連通する液溜め用の凹部１４とを有する。基板１０の一方の面１１のうち流路用溝１２、導入口１３、及び凹部１４を除く部分は、略平面となっており、カバー部材２０の一方の面２１と接合するための第１接合面１５となっている。基板１０の厚さは、例えば１ｍｍ〜１．５ｍｍとなっている。基板１０の材料は、樹脂であり、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート等である。なお、基板１０は、射出成形等によって成形される。
【００２３】
流路用溝１２は、略直線状であり、基板１０の一方の面１１上に所定のパターンで複数配置されている。図１（Ｂ）に示すように、流路用溝１２は、基板１０の厚み方向に形成された微小な深さの矩形断面の窪みである。具体的には、流路用溝１２の幅は、例えば５００μｍ以下であり、深さは、例えば５００μｍ以下である。流路用溝１２は、後述するカバー部材２０によって覆われることにより、空洞状の流路１０１を形成する。
【００２４】
導入口１３は、試験液等を流路１０１内に導く部分である。導入口１３は、平面視で略円形であり、基板１０の一方の面１１上に、この場合、各流路用溝１２の一方の端部にそれぞれ連通するように複数配置されている。図１（Ｂ）に示すように、導入口１３は、基板１０の厚み方向に形成された微小な深さの窪みである。具体的には、導入口１３の深さは、例えば５００μｍ以下である。
【００２５】
凹部１４は、流路１０１に導入された試験液等を溜めておく部分である。凹部１４は、平面視で略円形であり、基板１０の一方の面１１上に、この場合、各流路用溝１２の他方の端部が全て連通するように配置されている。図１（Ｂ）に示すように、凹部１４は、基板１０の厚み方向に形成された窪みである。凹部１４を設けることにより、例えば、各導入口１３から導入された異なる試薬等を混ぜ合わせ、複雑な分析をすることができる。
【００２６】
カバー部材２０は、基板１０の流路用溝１２等を覆うマイクロチップ１００の蓋部分であり、基板１０の上側すなわち第１接合面１５側に配置されている。カバー部材２０は、フィルム状すなわち柔軟性のある薄板であり、カバー用基材２２と、複数の脱気孔２３と、複数の貫通孔２４とを有する。カバー部材２０の一方の面２１のうち脱気孔２３及び貫通孔２４を除く部分は、略平面となっており、基板１０の第１接合面１５と接合する第２接合面２５となっている。カバー部材２０は、流路用溝１２を全て覆うことができるように、基板１０と略同形で略同じ大きさとなっている。カバー部材２０の厚さは、例えば２００μｍ以下、好ましくは７５μｍ以下となっている。カバー部材２０の材料は、基板１０と同一の樹脂であり、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート等である。基板１０とカバー部材２０とが同一の材料で形成されていることにより、基板１０とカバー部材２０とが接合しやすくなっている。なお、カバー部材２０は、押出成形やキャスティング成形等によってフィルム状に成形される。
【００２７】
脱気孔２３は、基板１０とカバー部材２０の接合の際に、第１及び第２接合面１５，２５間に気泡が残留するのを防ぐためのものである。脱気孔２３は、略円形であり、カバー用基材２２上に略一様のパターンで複数配置されている。図１（Ｂ）に示すように、脱気孔２３は、カバー用基材２２の厚み方向に貫通している。脱気孔２３の直径は、５ｎｍ以上０．３ｍｍ以下、好ましくは０．１μｍ以上０．３ｍｍ以下である。ここで、５ｎｍは、接合時の脱気に必要な最低限の大きさであり、脱気効率と加工効率とを考慮すると、０．１μｍ以上が好ましい。また、好ましい上限の０．３ｍｍは、隣接する流路用溝１２間の距離よりも小さいサイズとなっている。つまり、脱気孔２３と隣接する両流路用溝１２とが略重ならないようになっている。さらに、脱気孔２３の直径が０．３ｍｍ以下の場合、溶融及び加圧による接合の際に、フィルム状のカバー部材の溶融と冷却による収縮で脱気孔２３が閉塞しやすくなっている。なお、脱気孔２３は、ドリリングによる切削、パンチ、レーザ加工、電子ビーム加工等を用いて形成される。
【００２８】
貫通孔２４は、基板１０の導入口１３に試験液等を導入するための開口部分である。貫通孔２４は、略円形であり、基板１０の導入口１３の位置に対応して複数配置されている。図１（Ｂ）に示すように、貫通孔２４は、カバー用基材２２の厚み方向に貫通している。貫通孔２４の直径は、基板１０の導入口１３と略同じ大きさとなっている。貫通孔２４は、脱気孔２３と同様に、ドリリングによる切削、パンチ、レーザ加工、電子ビーム加工等を用いて形成される。
【００２９】
以上において、マイクロチップ１００の構成要素について詳述したが、図１に示すマイクロチップ１００は、上記の基板１０とカバー部材２０とを後述する接合器具を用いて加熱、溶融して第１及び第２接合面１５，２５を接合することによって形成されている。接合前のカバー部材２０には脱気孔２３が流路パターンによる配置制限を考慮することなく所望のパターンで形成されているが、脱気孔２３の直径が０．３ｍｍ以下で小さい場合、脱気孔２３は、接合に際しての溶融と加圧により閉塞する。なお、仮に脱気孔２３が接合時に閉塞しない場合でも、脱気孔２３が流路用溝１２上に配置していない場合は、あえて閉塞する必要ない。
【００３０】
以下、マイクロチップ１００の製造方法について説明する。
まず、基板１０を射出成形機等によって射出成形する第１工程を行う。図示は省略するが、射出成形機等に組み込まれている金型には、基板１０の複数の流路用溝１２、複数の導入口１３、及び液溜め用の凹部１４を形成するための凸状の転写面が形成されている。
【００３１】
次に、カバー部材２０の本体部分であるフィルム状のカバー用基材２２を成形する第２工程を行う。カバー用基材２２は、例えば押出成形やキャスティング成形等によって一様な厚みに成形される。
【００３２】
第２工程後、カバー用基材２２の厚み方向に貫通する複数の脱気孔２３及び複数の貫通孔２４を形成する第３工程を行う。これにより、カバー部材２０の製作が完了する。具体的には、図１（Ａ）に示すように、カバー用基材２２の所望の位置に脱気孔２３を流路パターンに配置制限を考慮することなく、所望のパターンで形成する。また、貫通孔２４も基板１０の導入口１３に対応する位置に形成する。ここで、脱気孔２３の孔径は、上述のように、例えば０．１μｍ以上０．３ｍｍ以下となっている。脱気孔２３及び導入口１３は、ドリリングによる切削、パンチ等を用いて形成される。なお、レーザ加工、電子ビーム加工等を用いれば、０．１μｍより小さい脱気孔を形成することもできる。
【００３３】
第１、第２、及び第３工程によって基板１０とカバー部材２０とがそれぞれ作製された後、基板１０のうち流路用溝１２等が形成された第１接合面１５と、カバー部材２０の第２接合面２５とを接合する第４工程を行う。まず、基板１０とカバー部材２０とを重ね合わせる。ここで、第３工程において、脱気孔２３の形成の際に、脱気孔２３を穿孔する加工側Ｂと反対の面に図２（Ａ）に示すバリ２３ａが発生する場合がある。このバリ２３ａが生じた面を第２接合面２５とすると、基板１０とカバー部材２０との間に気泡が発生しやすく、さらには脱気や接合に悪影響が生じる。そのため、バリ２３ａが生じていない面側、すなわち脱気孔２３を穿孔する加工側Ｂの面をカバー部材２０の第２接合面２５とする。つまり、脱気孔２３等を形成した後、図２（Ｂ）に示すように、カバー部材２０を反転させ、バリ２３ａが立っている面を上側（基板１０の第１接合面１５に対向しない側）にして、基板１０とカバー部材２０とを貼り合わせる。次に、図３に示すように、基板１０とカバー部材２０とを貼り合わせた状態で両部材１０，２０を接合器具３０に設置する。接合器具３０は、加圧及び加熱が可能なローラー３１を有している。ローラー３１によって加えられる加重は、基板１０の流路用溝１２等の形状が崩れることなく、かつカバー部材２０の脱気孔２３から十分に脱気ができる程度である。このローラー３１によって重ね合わせた基板１０及びカバー部材２０が加圧及び加熱され、カバー部材２０の第２接合面２５が基板１０の第１接合面１５に追従するように接合される。この際、ローラー３１による加圧により、第１及び第２接合面１５，２５の接合界面や流路用溝１２等の窪みに存在する空気は、カバー部材２０に設けた脱気孔２３を通じて外気に排出される。また、図２（Ｃ）に示すように、脱気と同時に、カバー部材２０に生じたバリ２３ａは、圧力によって脱気孔２３が塞がるように変形する。さらに、図２（Ｄ）に示すように、ローラー３１による加熱により基板１０とカバー部材２０とが接合されるとともに、バリ２３ａが溶融し、脱気孔２３の中に流れ込む。その後、図２（Ｅ）に示すように、冷却による収縮にと溶融で流れ込んだバリ２３ａの固化によって脱気孔２３は液漏れが発生しない程度に閉塞する。脱気孔２３が形成されていた部分には閉塞跡２６が形成される。
【００３４】
なお、以上において、脱気孔２３の形成時にバリ２３ａが発生しない場合でも、脱気孔２３の直径が０．３ｍｍ以下と小さいものであれば、接合時の加圧、溶融、及びその後の冷却による収縮によって脱気孔２３の閉塞は可能であり、従って流路パターンによる配置制限を考慮することなくカバー部材２０に所望のパターンで脱気孔を配置することができる。
【００３５】
以上説明した第１実施形態のマイクロチップ１００やマイクロチップ１００の製造方法によれば、カバー用基材２２をフィルム状とすることにより、相対的に厚いカバー部材を用いる場合に比べて加工性がよく、直径が小さい脱気孔２３を容易に形成することができる。つまり、カバー用基材２２をフィルム状とすることにより、カバー部材よりも比較的厚い基板に比べて、比較的小さい直径の脱気孔２３を所望の位置及びパターン、形状精度で容易に形成することができる。また、脱気孔２３を成形以外の方法で形成することにより、脱気孔２３の形成が比較的容易になる。さらに、フィルム状のカバー用基材２２の厚み方向に脱気孔２３を設けることにより、流路１０１を考慮した配置制限やスペース制限を受けることなく簡易に所望の位置に脱気孔２３を配置することができる。これにより、接合の際の位置合わせを容易にしつつ、効率的に未接合を防止することができる。
【００３６】
また、溶融及び加圧によって接合することにより、第１接合面１５と第２接合面２５とをより密着させ、安定した接合とすることができる。また、脱気孔２３の直径が小さいものであれば、接合の際の熱溶融、加圧、及びその後の冷却による収縮により、基板１０の第１接合面１５とカバー部材２０の第２接合面２５との間にある空気を脱気しつつ脱気孔２３を閉塞することができる。これにより、流路用溝１２上に脱気孔２３が配置されたとしても、接合後に脱気孔２３が閉塞し、脱気孔２３からの液漏れを防止することができる。結果的に、流路１０１を考慮することなく脱気孔２３を簡易に配置することができる。そのため、脱気孔２３の配置レイアウトの自由度が高まり、一様なパターンで脱気孔２３を設けることができる。さらに、脱気孔２３を閉塞することを前提としているため、多数の脱気孔２３を設けることができ未接合を防止する効果も向上する。また、接合の際に基板１０とカバー部材２０との位置合わせを厳密に行う必要がなくなり、接合工程の効率を向上させることができる。
【００３７】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係るマイクロチップについて説明する。なお、第２実施形態に係るマイクロチップは、第１実施形態を変形したものであり、脱気孔２３の閉塞によって分析が影響を受ける場合の実施形態を示している。特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。
【００３８】
図４に示すように、第２実施形態に係るマイクロチップ２００において、カバー部材１２０のうち脱気孔２３は、カバー用基材２２上に所定のパターンで複数配置されている。具体的には、脱気孔２３は、基板１０の流路用溝１２上を避けて、未接合が予想される位置や流路付近等に配置される。脱気孔２３の直径は、脱気効果も考慮し、各流路用溝１２の間隔やスペースから決定され、例えば０．０１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。ここで、脱気孔２３の直径が０．３ｍｍよりも大きくなる場合は、接合時に脱気孔２３が閉塞しない可能性がある。しかし、脱気孔２３は、流路用溝１２を避けて配置されているため、未閉塞のままでもよい。
【００３９】
第２実施形態では、マイクロチップ２００の製造方法のうち第３工程において、図４に示すように、カバー用基材２２の所望の位置、すなわち基板１０の流路用溝１２を避けた位置に脱気孔２３を形成する。その後、第４工程において、基板１０の第１接合面１５とカバー部材の第２接合面２５とを接合させる。
【００４０】
以上説明した第２実施形態のマイクロチップ２００やマイクロチップ２００の製造方法によれば、脱気孔２３は、流路用溝１２上を避けて、流路用溝１２付近若しくは未接合が予想される位置に配置される。よって、流路用溝１２と脱気孔２３とが重ならず、流路用溝１２上に脱気孔２３の閉塞跡が形成されない。これにより、脱気孔２３の閉塞により分析等が影響を受ける場合におけるマイクロチップ２００の製造に対応することができる。
【００４１】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、さまざまな変形が可能である。例えば、上記実施形態において、流路用溝１２、導入口１３、凹部１４等の大きさ、形状、配置は例示であり、マイクロチップ１００の用途に応じて適宜変更することができる。また、流路用溝１２を複数配置したが、例えば１つの流路用溝１２を蛇行させるように配置してもよい。
【００４２】
また、上記実施形態において、脱気孔２３の形状、大きさは、例示であり、脱気が十分に行えるものであればよい。脱気孔２３の直径がナノメートルオーダーであっても、第４工程における加圧のスピードを低速にする等により、脱気孔２３から脱気をすることができる。
【００４３】
また、第１実施形態において、脱気孔２３を一様なパターンで配置するとしたが、脱気孔２３が接合時に閉塞し、配置制限やスペース制限を受けることなく簡易に配置できるため、脱気孔２３の配置パターンは自由に設計することができる。
【００４４】
また、上記実施形態において、基板１０とカバー部材２０との接合に用いる接合器具３０において、加熱、加圧、及び脱気が行えるものであれば、ローラー３１以外のものを用いてもよい。また、基板１０とカバー部材２０とを加熱して第１及び第２接合面１５，２５を溶融させながら加圧して両部材１０，２０を接合したが、基板１０とカバー部材２０とに光や超音波等のエネルギー線を印加し、第１及び第２接合面１５，２５を溶融させながら加圧して両部材１０，２０を接合してもよい。
【００４５】
また、上記実施形態において、基板１０とカバー部材２０とを接合する前に、カバー用基材２２に脱気孔２３を穿孔したが、両部材１０，２０を接合後に、カバー用基材２２に脱気孔２３を穿孔してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０…基板、 １２…流路用溝、 １３…導入口、 １４…凹部、 １５…第１接合面、 ２０，１２０…カバー部材、 ２２…カバー用基材、 ２３…脱気孔、 ２４…貫通孔、 ２５…第２接合面、 ２６…閉塞跡、 ３０…接合器具、 １００，２００…マイクロチップ、 １０１…流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路用溝と、前記流路用溝に連通する導入口とを有する基板を射出成形によって製作する第１工程と、
前記流路用溝を覆うフィルム状のカバー用基材を形成する第２工程と、
第２工程後、前記カバー用基材の厚み方向に貫通する複数の孔を穿孔する第３工程と、
前記基板のうち前記流路用溝及び前記導入口が形成された一方の面に設けられた第１接合面と、前記カバー用基材の一方の面に設けられた第２接合面とを接合する第４工程と、
を備えることを特徴するマイクロチップの製造方法。
【請求項２】
前記第４工程において、溶融及び加圧によって前記第１接合面と前記第２接合面とを接合することを特徴する請求項１に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項３】
前記孔の直径は、５ｎｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴する請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項４】
前記孔は、前記第２接合面側から穿孔して形成されることを特徴する請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項５】
前記第４工程後、前記孔は閉塞することを特徴する請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項６】
前記カバー部材には、前記孔が所望のパターンで形成されることを特徴する請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項７】
前記第３工程は、前記第４工程における前記基板との接合時、前記基板の前記流路用溝上を避けて配置される位置に穿孔することを特徴する請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項８】
前記第１工程において、前記基板には、前記流路用溝に連通する液溜め用の凹部が形成されることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項９】
前記第３工程は、前記カバー基材に対してドリリングによる切削、パンチ、レーザ加工、電子ビーム加工のいずれかを用いて孔を穿孔することを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項１０】
流路用溝と、前記流路用溝に連通する導入口とを有する基板と、フィルム状のカバー用基材の厚み方向に貫通する複数の脱気孔を有するカバー部材と、を備え、基板のうち前記流路用溝及び前記導入口が形成された一方の面に設けられた第１接合面と、前記流路用溝を覆う前記カバー部材の一方の面に設けられた第２接合面とが接合されているマイクロチップ。
【請求項１１】
前記脱気孔の直径は、５ｎｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴する請求項１０に記載のマイクロチップ。
【請求項１２】
前記カバー部材には、前記脱気孔が所望のパターンで形成されていることを特徴する請求項１０及び請求項１１のいずれか一項に記載のマイクロチップ。
【請求項１３】
前記脱気孔は、前記基板の前記流路用溝上を避けて配置されていることを特徴する請求項１０及び請求項１１のいずれか一項に記載のマイクロチップ。
【請求項１４】
前記第１工程において、前記基板には、前記流路用溝に連通する液溜め用の凹部が形成されることを特徴とする請求項１０から請求項１３までのいずれか一項に記載のマイクロチップ。
【請求項１】
流路用溝と、前記流路用溝に連通する導入口とを有する基板を射出成形によって製作する第１工程と、
前記流路用溝を覆うフィルム状のカバー用基材を形成する第２工程と、
第２工程後、前記カバー用基材の厚み方向に貫通する複数の孔を穿孔する第３工程と、
前記基板のうち前記流路用溝及び前記導入口が形成された一方の面に設けられた第１接合面と、前記カバー用基材の一方の面に設けられた第２接合面とを接合する第４工程と、
を備えることを特徴するマイクロチップの製造方法。
【請求項２】
前記第４工程において、溶融及び加圧によって前記第１接合面と前記第２接合面とを接合することを特徴する請求項１に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項３】
前記孔の直径は、５ｎｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴する請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項４】
前記孔は、前記第２接合面側から穿孔して形成されることを特徴する請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項５】
前記第４工程後、前記孔は閉塞することを特徴する請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項６】
前記カバー部材には、前記孔が所望のパターンで形成されることを特徴する請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項７】
前記第３工程は、前記第４工程における前記基板との接合時、前記基板の前記流路用溝上を避けて配置される位置に穿孔することを特徴する請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項８】
前記第１工程において、前記基板には、前記流路用溝に連通する液溜め用の凹部が形成されることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項９】
前記第３工程は、前記カバー基材に対してドリリングによる切削、パンチ、レーザ加工、電子ビーム加工のいずれかを用いて孔を穿孔することを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項１０】
流路用溝と、前記流路用溝に連通する導入口とを有する基板と、フィルム状のカバー用基材の厚み方向に貫通する複数の脱気孔を有するカバー部材と、を備え、基板のうち前記流路用溝及び前記導入口が形成された一方の面に設けられた第１接合面と、前記流路用溝を覆う前記カバー部材の一方の面に設けられた第２接合面とが接合されているマイクロチップ。
【請求項１１】
前記脱気孔の直径は、５ｎｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴する請求項１０に記載のマイクロチップ。
【請求項１２】
前記カバー部材には、前記脱気孔が所望のパターンで形成されていることを特徴する請求項１０及び請求項１１のいずれか一項に記載のマイクロチップ。
【請求項１３】
前記脱気孔は、前記基板の前記流路用溝上を避けて配置されていることを特徴する請求項１０及び請求項１１のいずれか一項に記載のマイクロチップ。
【請求項１４】
前記第１工程において、前記基板には、前記流路用溝に連通する液溜め用の凹部が形成されることを特徴とする請求項１０から請求項１３までのいずれか一項に記載のマイクロチップ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２１５００６（Ｐ２０１１−２１５００６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８３５４４（Ｐ２０１０−８３５４４）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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