マイクロ流路デバイス
【課題】 本発明の目的は、球状（特に、真球状）の液滴を吐出することが可能なマイクロ流路デバイスを提供することにある。
【解決手段】 本発明のマイクロ流路デバイスは、第１樹脂基板と、第２樹脂基板とを有し、前記第１樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第１樹脂基板の端部に開放する第１流路溝が形成され、前記第２樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第２樹脂基板の端部に開放する第２流路溝が形成され、前記第１流路溝と前記第２流路溝とが重なるように、前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを接合して、円形の流路を形成することを特徴とする。
【解決手段】 本発明のマイクロ流路デバイスは、第１樹脂基板と、第２樹脂基板とを有し、前記第１樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第１樹脂基板の端部に開放する第１流路溝が形成され、前記第２樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第２樹脂基板の端部に開放する第２流路溝が形成され、前記第１流路溝と前記第２流路溝とが重なるように、前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを接合して、円形の流路を形成することを特徴とする。
【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】
最近はマイクロリアクターやマイクロアナリシスシステムと呼ばれる微細加工技術を利用した化学反応や分離システムの微小化の研究が盛んになっており、マイクロ流路を持つマイクロ流路デバイス上で行う核酸、タンパク質、糖鎖などの分析や合成、微量化学物質の迅速分析、医薬品・薬物のハイスループットスクリーニングへの応用が期待されている。このようなシステムのマイクロ化の利点としては、サンプルや試薬の使用量あるいは廃液の排出量が軽減され、省スペースで持ち運び可能な安価なシステムの実現が考えられている。また、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、副反応の抑制が期待される。
【０００３】
マイクロ流路は一般的に少なくとも一方の部材に微細加工を有するマイクロ流路デバイスの部材の二つを接合することにより製造されている。また、これまではマイクロ流路デバイスの基板材料として、主にガラスが用いられてきた。ガラス基板でマイクロ流路をつくるためには、例えば、基板に金属、フォトレジスト樹脂をコーティングしマイクロチャネルのパターンを露光、現像した後にエッチング処理を行う方法がある。その後、陽極接合などでガラス基板を接合する（非特許文献１）。
しかし、ガラスのエッチングにはフッ酸などの非常に危険な薬品を用い、１枚ごとに露光、現像、エッチング処理を行うため非常に効率が悪く、高コストである。
【０００４】
そこで、マイクロ流路デバイスに、プラスチックを使用して、射出成形によって製造することが行われている。射出成形では金型キャビティ内へ溶融した熱可塑性プラスチック材料を導入し、キャビティを冷却させて樹脂を硬化させることで、効率よく経済的にマイクロ流路デバイスを製造でき、大量生産に適している。
【０００５】
このような射出成形によるプラスチックのマイクロ流路デバイスの流路は、生産性（成形性）の点より横断面が台形（テーパー形状）の流路が形成されていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】本田宣昭、化学工学、第６６巻、第２号、Ｐ７１−７４（２００２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、横断面が四角形の流路の場合、その流路から吐出される液は、四角形状となり、球状（特に、真球状の吐出液）を得ることは難しかった。特に、吐出される液の吐出量の厳密な管理が必要な場合は、吐出液の形状として真球状のものをマイクロ流路デバイスから吐出することを求められるが、これまでのマイクロ流路デバイスでは、そのような形状で吐出することが困難であった。特に、直径の小さい球状（真球状）の吐出液を得ることが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、球状（特に、真球状）の吐出液を吐出することが可能なマイクロ流路デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような発明は、下記（１）〜（８）に記載の本発明により達成される。
（１）第１樹脂基板と、第２樹脂基板とを有し、前記第１樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第１樹脂基板の端部に開放する第１流路溝が形成され、前記第２樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第２樹脂基板の端部に開放する第２流路溝が形成され、前記第１流路溝と前記第２流路溝とが重なるように、前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを接合して、円形の流路を形成することを特徴とするマイクロ流路デバイス。
（２）前記円形の流路の開放端は、流体の吐出口となるものである上記（１）記載のマイクロ流路デバイス。
（３）前記円形の流路の開放端の直径は、５０〜２００μｍである上記（１）または（２）記載のマイクロ流路デバイス。
（４）前記円形の流路は、開放端から中心に向かって直線状に延びる直線流路を有しており、該直線流路の長さが０．５〜３ｍｍである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（５）前記直線部の開放端の反対側は、流路が分岐している分岐点を有するものである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（６）前記第１樹脂基板および前記第２樹脂基板には、それぞれ位置決め手段が設けられているものである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（７）前記位置決め手段は、第１樹脂基板に設けた凹部と、第２樹脂基板の設けた凸部である上記（６）に記載のマイクロ流路デバイス。
（８）前記凸部は、円柱状、円錐状、多角柱状および多角錐状の中から選ばれる１種以上の突起部である上記（７）に記載のマイクロ流路デバイス。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、球状（特に真球状）の吐出液を吐出することが可能なマイクロ流路デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態としてのマイクロ流路デバイス用部品を説明するための斜視図である。
【図２】第１樹脂基板を説明するための平面図および断面図である。
【図３】第２樹脂基板を説明するための平面図および断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態を説明するための平面図である。
【図５】本発明の別の実施形態を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のマイクロ流路デバイスについて説明する。
本発明のマイクロ流路デバイスは、第１樹脂基板と、第２樹脂基板とを有し、前記第１樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第１樹脂基板の端部に開放する第１流路溝が形成され、前記第２樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第２樹脂基板の端部に開放する第２流路溝が形成され、前記第１流路溝と前記第２流路溝とが重なるように、前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを接合して、円形の流路を形成することを特徴とする。
【００１３】
本発明のマイクロ流路デバイスについて、好適な実施形態に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明のマイクロ流路デバイスの側面図である。図１に示すように、マイクロ流路デバイス１００は、横断面が半円形の第１流路溝１１が形成された第１樹脂基板１と、横断面が半円形の第２流路溝２１が形成された第２樹脂基板２とが、第１流路溝１１と第２流路溝２１とが重なるように、接合されてなる。これにより、横断面が円形状のマイクロ流路を形成することができる。
【００１４】
マイクロ流路デバイス１００の端部には、第１流路溝１１と第２流路溝２１とが重なることで形成された円形の液体の吐出口１０１が形成されている。これにより、本発明のマイクロ流路デバイス１００を水平に置き、吐出液を鉛直方向に落下させる場合に真球状に近い吐出液の形状とすることができる。このような真球状の吐出液とすると、吐出量のばらつきを低減することができる。
【００１５】
図２に示すように、第１樹脂基板１には、横断面が半円形で第１樹脂基板１の端部１２に開放する第１流路溝１１が形成されている。これにより、後述する第２樹脂基板２との接合によりマイクロ流路デバイス１００の端部（開放端）に、円形の流体の吐出口を形成することができる。
第１流路溝１１は、端部１２（開放端）より、第１樹脂基板１の中心に向かって直線状に延びる直線溝１１１を有している。また、端部（開放端）１２の反対側には直線溝１１１に連結する分岐点１１２を有している。
【００１６】
分岐点１１２では、直線溝１１１より、第１流路溝１１が二又に分岐する分岐溝１１３が形成されており、これにより、直線溝１１１と分岐溝１１３とがＹ字状になっている。
各分岐溝１１３の先端は、貫通孔１１４がそれぞれ設けられている。これにより、それぞれの貫通孔１１４より分析試料等を充填し、円形の流体の吐出口１０１より排出することができる。すなわち、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを接合した際に、第１流路溝１１等によって形成される流路の流路口として機能する。
【００１７】
第１流路溝１１（特に、直線溝１１１）の横断面は、半円形であるが、その半円の半径は、特に限定されないが、２５〜１００μｍが好ましく、特に３０〜７５μｍが好ましい。半円の半径が前記範囲内であると、最終的に得られる円形状のマイクロ流路の半径も前記範囲内となり、反応、分離等と、効率化とのバランスに優れる。
【００１８】
直線溝１１１の長さは、特に限定されないが、端部（開放端）１２より０．５〜３ｍｍであることが好ましく、特に１〜２ｍｍが好ましい。長さが前記範囲内であると、端部（開放端）１２より吐出される吐出液の形状を、より真球に近い形状とすることができる。
【００１９】
また、分岐溝１１３の横断面も半円形であり、その半円の半径は、前記直線溝１１１の半円の半径と同じであるか、それよりも小さいことが好ましい。これにより、分岐点１１２で液体の混合された後の直線流路での液体の混合状態をより均一にすることができる。
具体的は、分岐溝１１３の半径は、２０〜８０μｍが好ましく、特に３０〜７０μｍが好ましい。半円の半径が前記範囲内であると、最終的に得られる円形状のマイクロ流路の半径も前記範囲内となり、反応、分離等と、効率化とのバランスに優れる。
なお、分岐溝１１３の横断面は、前記半円形に限定される四角形等であっても良い。
【００２０】
上述したような直線溝１１１、分岐溝１１３の表面は、とくに限定されないが、表面処理されていることが好ましい。これにより、流路を通過する液体の流速を一定にすることができる。また、流路を通過する液体中に含まれる成分が、流路に付着等するのを防止することができる。
前記表面処理としては、例えば酸素プラズマ処理、アルゴンプラズマ処理、コロナ放電処理、γ線照射処理等が挙げられる。
【００２１】
このような第１樹脂基板１を構成する樹脂としては、例えばポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン、環状ポリオレフィン等が挙げられる。これらの中でも、ポリメタクリル酸メチル、環状ポリオレフィン、ポリスチレンが好ましい。これにより、金型成形における転写性（金型の形状の樹脂基板への反映され易さ）、離型性等の成形性および透明性に優れる。第１樹脂基板１が透明性に優れると、液の流れを可視化することができる。それによって、蛍光等の強度を利用して反応状態を確認することもできる。さらに、紫外線や可視光に対する自己蛍光性を低くすることもできる。
【００２２】
このような第１樹脂基板１は、例えば射出成形やプレス成形等の方法で作製することができる。特に、量産性の観点から射出成形で作製することが好ましい。具体的な射出成形の条件は、使用する樹脂によって異なるが、例えば射出シリンダー温度１２０〜３００℃、金型温度４０〜１２０℃、射出速度５０〜１５０ｍｍ／秒、保圧４０〜１００ＭＰａの条件で安定に射出成形を行うことができる。
【００２３】
第１樹脂基板１の外形形状は、ハンドリング、分析しやすい形状であればどのような形状であってもよい。例えば、１０ｍｍ角〜２００ｍｍ角程度の大きさが好ましく、１０ｍｍ角〜１００ｍｍ角がより好ましい。第１樹脂基板１の外形形状は、分析手法、分析装置に合わせれば良く、正方形、長方形、円形などの形状が挙げられる。
【００２４】
また、第１樹脂基板１の厚さも特に限定されないが、０．５〜３ｍｍであることが好ましく、特に０．８〜２ｍｍが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に樹脂基板の成形性、ハンドリングに優れる。
【００２５】
また、第２樹脂基板２も図３に示すように、横断面が半円形で第２樹脂基板２の端部２２に開放する第２流路溝２１が形成されている。これにより、前述した第１樹脂基板１との接合により、マイクロ流路デバイス１００の端部（開放端）に、円形の流体の吐出口を形成することができる。
第２流路溝２１は、端部（開放端）２２より、第２樹脂基板２の中心に向かって直線状に延びる直線溝２１１を有している。また端部（開放端）２２の反対側には、直線溝２１１に連結する分岐点２１２を有している。
【００２６】
分岐点２１２では、直線溝２１１より、第２流路溝２１が二又に分岐する分岐溝２１３が形成されており、これにより、直線溝２１１と分岐溝２１３とがＹ字状となっている。
各分岐溝２１３の先端は、第１樹脂基板１に設けられた貫通孔１１４に対応して、半円状の端部２１４になっている。これにより、それぞれの貫通孔１１４より分析試料等を充填した際に、分岐溝２１３の先端で分析試料等が滞留するのを防止することができる。
【００２７】
第２流路溝２１（特に、直線溝２１１）の横断面は、半円形であり、その半円の半径は、第１流路溝１１の横断面の半円の半径とほぼ同じになっている。第２流路溝２１の横断面の半円の直径と、第１流路溝１１の横断面の半円の直径との差は、１０μｍ以下であることが好ましく、特に５μｍ以下であることが好ましい。差が前記範囲内であると、マイクロ流路デバイス１００の吐出口１０１から吐出される吐出液を、より真球状に近づけることができる。
【００２８】
第２流路溝２１（特に、直線溝２１１）の横断面は、半円形であり、その半円の半径は、具体的には２５〜１００μｍが好ましく、特に３０〜７５μｍが好ましい。半円の半径が前記範囲内であると、最終的に得られる円形状のマイクロ流路の半径も前記範囲内となり、反応、分離等と、効率化とのバランスに優れる。
【００２９】
直線溝２１１の長さは、特に限定されないが、端部（開放端）２２より０．５〜３ｍｍであることが好ましく、特に１〜２ｍｍが好ましい。長さが前記範囲内であると、端部（開放端）２２より吐出される吐出液の形状を、より真球に近い形状とすることができる。
【００３０】
また、分岐溝２１３の横断面も半円形であり、その半円の半径は、直線溝２１１の半円の半径と同じであるか、それよりも小さいことが好ましい。これにより、分岐点２１２で液体の混合された後の直線流路での液体の混合状態をより均一にすることができる。
具体的は、分岐溝２１３の半径は、２０〜８０μｍが好ましく、特に３０〜７０μｍが好ましい。半円の半径が前記範囲内であると、最終的に得られる円形状のマイクロ流路の半径も前記範囲内となり、反応、分離等と、効率化とのバランスに優れる。
なお、分岐溝２１３の横断面は、前記半円形に限定される四角形等であっても良い。
【００３１】
上述したような直線溝２１１、分岐溝２１３の表面は、とくに限定されないが、表面処理されていることが好ましい。これにより、流路を通過する液体の流速を一定にすることができる。また、流路を通過する液体中に含まれる成分が、流路に付着等するのを防止することができる。
前記表面処理としては、例えば酸素プラズマ処理、アルゴンプラズマ処理、コロナ放電処理、γ線照射処理等が挙げられる。
【００３２】
このような第２樹脂基板２を構成する樹脂としては、例えばポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン、環状ポリオレフィン等が挙げられる。これらの中でも、ポリメタクリル酸メチル、環状ポリオレフィン、ポリスチレンが好ましい。これにより、金型成形における転写性（金型の形状の樹脂基板への反映され易さ）、離型性等の成形性および透明性に優れる。第１樹脂基板１が透明性に優れると、液の流れを可視化することができる。それによって、蛍光等の強度を利用して反応状態を確認することもできる。さらに、紫外線や可視光に対する自己蛍光性を低くすることもできる。
なお、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とは、異なる樹脂で形成されていても良いが、同じ樹脂で形成されていることが接合を容易にできる点で好ましい。
【００３３】
このような第２樹脂基板２は、例えば射出成形やプレス成形等の方法で作製することができる。特に、量産性の観点から射出成形で作製することが好ましい。具体的な射出成形の条件は、使用する樹脂によって異なるが、例えば射出シリンダー温度１２０〜３００℃、金型温度４０〜１２０℃、射出速度５０〜１５０ｍｍ／秒、保圧４０〜１００ＭＰａの条件で安定に射出成形を行うことができる。
【００３４】
第２樹脂基板２の外形形状は、ハンドリング、分析しやすい形状であればどのような形状であってもよい。例えば、１０ｍｍ角〜２００ｍｍ角程度の大きさが好ましく、１０ｍｍ角〜１００ｍｍ角がより好ましい。第２樹脂基板２の外形形状は、分析手法、分析装置に合わせれば良く、正方形、長方形、円形などの形状が挙げられる。
なお、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２との外形形状は、同じであっても異なっていても良い。
【００３５】
また、第２樹脂基板２の厚さも特に限定されないが、０．５〜３ｍｍであることが好ましく、特に０．８〜２ｍｍが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に樹脂基板の成形性、ハンドリングに優れる。
【００３６】
第１樹脂基板１および第２樹脂基板２には、特に限定されないが、位置決め手段が設けられていることが好ましい。第１実施形態で位置決め手段は、第１樹脂基板１に設けられた突起部１３および第２樹脂基板２に設けられた凹部２３である。
このような位置決め手段１３、２３は、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを接合する際の位置ずれを抑制するものである。
【００３７】
第１実施形態で第１樹脂基板１に設けられた位置決め手段は第１樹脂基板１の第１流路溝１１が形成されている面側に突出して設けられた突起部１３であり、第２樹脂基板２に設けられた位置決め手段は第２樹脂基板２の第２流路溝２１が形成されている面に設けられた凹部２３である。
【００３８】
突起部１３は、第１樹脂基板１の第１流路溝１１が形成されている面より立設する円柱状である。この突起部１３は、後述する第２樹脂基板２の位置決め手段の凹部２３と嵌合可能になっている。
なお、突起部１３は、先端が細くなっているような形状が好ましく、さらに先端が丸みを帯びていることが好ましい。これにより、突起部１３と凹部２３との位置がずれている場合であっても、突起部１３と凹部２３との嵌合を容易にできる。
【００３９】
突起部１３の直径は、特に限定されないが、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、特に１．０ｍｍ〜３．０ｍｍが好ましい。直径が０．５ｍｍより小さいと、勘合させる際のハンドリングが難しく、直径が前記範囲内であると、位置ずれの防止効果に特に優れる。
【００４０】
凹部２３は、突起部１３が嵌合できるように円形状をなしている。
凹部２３の直径は、突起部１３の直径に依存するが、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、特に１．０ｍｍ〜３．０ｍｍが好ましい。直径が０．５ｍｍより小さいと、勘合させる際のハンドリングが難しく、直径が前記範囲内であると、位置ずれの防止効果に特に優れる。
【００４１】
このように、突起部１３を凹部２３に挿入することで、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２との位置決めを簡便に行うことができ、かつその位置決めを正確に行うことができる。さらに、突起部１３を凹部２３に挿入することで、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを、接合した際における樹脂基板同士の位置ずれを防止することもできる
【００４２】
位置決め手段としては、上述の実施形態に限定されるものではなく、突起部１３が多角形状の形状を有していても良い。
また、第１樹脂基板１に凹部を形成し、第２樹脂基板２に突起部を形成しても良い。また、第１樹脂基板１および第２樹脂基板２の両方に、突起部と凹部とを設けても良い。
【００４３】
さらに、第１樹脂基板１に複数の突起部を形成し、その突起部の数に対応する数の凹部を第２樹脂基板２に形成しても良い。この場合、複数の突起部の配置パターンと複数の凹部の配置パターンが同じパターンとなるように、複数の突起部を第１樹脂基板１に形成し、複数の凹部を第２樹脂基板２に形成する。これにより、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを重ねることで、複数の突起部のそれぞれが、位置が一致する凹部に挿入され、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを重ねる際の位置合わせ精度を向上することができる。
【００４４】
上述したような第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを、第１流路溝１１と第２流路溝２１とが重なるように接合する。これにより、円形のマイクロ流路を形成することができる。
この第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを接合する方法としては、接着剤による接着、プライマーによる樹脂接着、拡散接合、陽極接合、共晶接合、熱融着、超音波接合、レーザ溶融、溶剤・溶解溶媒による貼り合わせ、粘着テープ、接着テープ、圧着、自己吸着剤による結合、物理的な保持、凹凸による組み合わせが挙げられる。これらの中でも熱溶着、粘着剤、接着剤、超音波溶着のいずれかによって、接合することが好ましい。これにより、マイクロ流路デバイス１００の生産性を向上することができる。
【００４５】
例えば、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを熱溶着する場合、それぞれの樹脂基板を加熱することで、接合することができる。例えば、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを重ねた状態で、加熱し、第１樹脂基板１および第２樹脂基板２の接合面における樹脂を溶融させ、加圧することで両樹脂基板を接合する。これにより、第１流路溝１１および第２流路溝２１による微細流路が形成されたマイクロ流路デバイス１００が製造される。
【００４６】
また、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを、粘着剤、接着剤等によって接合する場合、粘着剤、接着剤としては、例えば、紫外線硬化型接着剤、遅延硬化型接着剤などを用いることができる。
この場合、第１樹脂基板１および第２樹脂基板２の接合面に接着剤を塗布し、その後、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを重ねることで、両樹脂基板を接合する。これにより、第１流路溝１１および第２流路溝２１による微細流路が形成されたマイクロ流路デバイス１００が製造される。
【００４７】
また、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを、超音波溶着によって接合する場合、例えば、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを重ねた状態で、いずれかの樹脂基板の表面に超音波を印加するためのホーンを接触させ、ホーンによって樹脂基板に超音波を印加することにより、樹脂基板の接触面の樹脂を溶融させ、さらに加圧することによって両樹脂基板を接合する。これにより、第１流路溝１１および第２流路溝２１による微細流路が形成されたマイクロ流路デバイス１００が製造される。
【００４８】
このような、マイクロ流路デバイス１００は、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２との両方に、それぞれ第１流路溝１１および第２流路溝２１が形成されているので、接合をおこなうことにより、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２との間にマイクロ流路を作製することができる。
【００４９】
このようにして得られたマイクロ流路デバイス１００の前記円形の流路の開放端の直径は、５０〜２００μｍであることが好ましく、特に６０〜１５０μｍであることが好ましい。これにより、反応、分離機能等と、効率化とのバランスに優れる。
【００５０】
また、前記円形の流路は、開放端から中心に向かって直線状に延びる直線流路を有しており、該直線流路の長さが０．５〜３ｍｍであることが好ましく、特に１〜２ｍｍが好ましい。これにより、端部より吐出される吐出液の形状を、より真球に近い形状とすることができる。
【００５１】
次に、上述したようなマイクロ流路デバイス１００の使用方法について簡単に説明する。
マイクロ流路デバイス１００で異なる液状体を混合して、吐出口１０１から排出する場合、貫通孔１１４に、それぞれピペットを用いて試料を投入する。
貫通孔１１４から投入された、それぞれの試料は、分岐溝を通過して、分岐点で合流して、混合される。
ここで、分岐点で合流した各試料は、直線溝で合流し、横断面が円形状の吐出口１０１から排出される。
【００５２】
このように、本発明のマイクロ流路デバイス１００では、横断面が円形状の吐出口１０１から試料が吐出されるので、吐出される吐出液の形状を球状（特に、真球状）にすることができる。したがって、吐出量のバラツキを低減することができるものである。
【００５３】
なお、第１実施形態では、第１樹脂基板１および第２樹脂基板２のそれぞれに流路溝が形成されているものについて説明したが、第１樹脂基板１および第２樹脂基板２の両方には、横断面が半円形で、かつ第１樹脂基板１および第２樹脂基板２のそれぞれの端部に開放する直線溝が形成され、他の溝は第１樹脂基板１および第２樹脂基板２のいずれか一方のみに形成されているものでも構わない。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、図４を用いて第２実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明する。
第２実施形態で示すマイクロ流路デバイス１００は、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とが連結部３で連結されている。
連結部３は、第１樹脂基板１と、第２樹脂基板２とを回動可能に連結している。そして、連結部３を介して、第１樹脂基板１の第１流路溝１１が形成された面と第２樹脂基板２の第２流路溝２１が形成された面とが当接するように折り畳むことが可能となっている。これにより、横断面が円形状のマイクロ流路を得ることができる。
【００５５】
第２実施形態で連結部３は、第１樹脂基板１の一端と、第２樹脂基板２の一端とを連結する板状体である。
【００５６】
図５に示すように、板状体３の中央部（薄肉部）３１は、その端部３２よりも薄肉状になって、易変形部を構成している。したがって、端部３２に比べて中央部３１は、容易に変形できる。第２実施形態では、板状体３の中央部にはＶ字状の溝が形成されており、溝の頂部が中央部であり、この部分がその両側部（テーパー部）に比べて容易に変形する。これにより、溝の頂部が、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とが回動する際の基点（折り曲げ点）として定まり、位置合わせを容易かつ確実にすることができる。
【００５７】
中央部（薄肉部）３１の厚さは、特に限定されないが、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．３ｍｍ以下であることがより好ましく、最も０．２５〜０．１ｍｍであることが好ましい。板状体３の中央部３１の厚さが前記範囲内であると、中央部３１を基点として折り曲げるのが容易となる。
【００５８】
端部３２の厚さは、特に限定されないが、１ｍｍ以下であることが好ましく、最も０．４〜０．６ｍｍであることが好ましい。板状体３の端部３２の厚さが前記範囲内であると、第１樹脂基板１、第２樹脂基板２および連結部３の一体成形に優れる。
【００５９】
板状体３の幅は、特に限定されないが、１〜３ｍｍであることが好ましく、特に１〜２．５ｍｍであることが好ましく、特に１．５〜２ｍｍであることが好ましい。幅が前記範囲内であると、特に連結部３の基点（折り曲げ点）で折り畳みが正確に行われる。
【００６０】
このような連結部３を構成する樹脂としては、例えばポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン、環状ポリオレフィン等が挙げられる。これらの中でも、ポリメタクリル酸メチル、環状ポリオレフィン、ポリスチレンが好ましい。
【００６１】
連結部３としては、上述の実施形態に限定されるものではなく、他の形状を有していても良い。
例えば、連結部３の回転軸となる部分は薄肉形状である必要はなく、例えば、折り曲げたい位置に切り込みが入っていてもよい。
また、連結部３は単一の連結構造である必要はなく、例えば、複数の連結部を有していてもよい。その際には、全ての連結部にある薄肉形状部分が同一直線上に並び折り曲がり回転軸となることが好ましい。
【００６２】
また、第２実施形態で示すようなマイクロ流路デバイス１００は、第１樹脂基板１、第２樹脂基板２および連結部３が、一体成形されていることが好ましい。これにより、マイクロ流路デバイス１００を生産する際の生産性を向上することができる。このようなマイクロ流路デバイス１００は、例えば射出成形やプレス成形等の方法で作製することができる。特に、量産性の観点から射出成形で作製することが好ましい。射出成形によって本発明のマイクロ流路デバイス１００を作製する場合、金型成形における成形性（転写性、離型性）の観点から連結部３の薄肉部は０．０３ｍｍ以上が好ましい。さらには、０．０５ｍｍ以上がより好ましい。具体的な射出成形の条件は、使用する樹脂によって異なるが、例えば射出シリンダー温度１２０〜３００℃、金型温度４０〜１２０℃、射出速度５０〜１５０ｍｍ／秒、保圧４０〜１００ＭＰａの条件で安定に射出成形を行うことができる。
【００６３】
ここで、マイクロ流路デバイス１００とは、横断面積０．０２５ｍｍ２以下の流路用溝が形成されているものを広く意味するものである。マイクロ流路デバイス１００の大きさ、形状は特に限定されず、その用途に応じて任意に設定することができる。マイクロ流路デバイス１００は、例えば物質の分離、分析、生化学反応、化学反応、タンパク質結晶化等に用いられるものである。このマイクロ流路デバイス１００は、用途上、使い捨てあるいは制限された回数のみの使用で交換されることが好ましいが、恒久的に使用してもかまわない。この場合、分注器あるいは測定器などの機器と一体の微量流体操作装置として構成されることも考えられるが、その場合も、流路用溝を有する部材はマイクロ流路デバイスという。なお、試料流体操作装置を、マイクロ流路デバイスの取り外し可能に形成しても良いことはいうまでもない。
【００６４】
（分析装置）
上述したようなマイクロ流路デバイスは、例えばゲル電気泳動分析装置、血液分析装置に用いることができる。また、本発明のマイクロ流路デバイスは、微小空間を用いた分析等に使用されるラボ・オン・ア・チップ（ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ）等に使用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 第１樹脂基板
１１ 第１流路溝
１１１ 直線溝
１１２ 分岐点
１１３ 分岐溝
１１４ 貫通孔
１２ 端部（開放端）
１３ 突起部
２ 第２樹脂基板
２１ 第２流路溝
２１１ 直線溝
２１２ 分岐点
２１３ 分岐溝
２１４ 端部
２２ 端部（開放端）
２３ 凹部
３ 連結部（板状体）
３１ 中央部（薄肉部）
３２ 端部
１００ マイクロ流路デバイス
１０１ 吐出口
【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】
最近はマイクロリアクターやマイクロアナリシスシステムと呼ばれる微細加工技術を利用した化学反応や分離システムの微小化の研究が盛んになっており、マイクロ流路を持つマイクロ流路デバイス上で行う核酸、タンパク質、糖鎖などの分析や合成、微量化学物質の迅速分析、医薬品・薬物のハイスループットスクリーニングへの応用が期待されている。このようなシステムのマイクロ化の利点としては、サンプルや試薬の使用量あるいは廃液の排出量が軽減され、省スペースで持ち運び可能な安価なシステムの実現が考えられている。また、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、副反応の抑制が期待される。
【０００３】
マイクロ流路は一般的に少なくとも一方の部材に微細加工を有するマイクロ流路デバイスの部材の二つを接合することにより製造されている。また、これまではマイクロ流路デバイスの基板材料として、主にガラスが用いられてきた。ガラス基板でマイクロ流路をつくるためには、例えば、基板に金属、フォトレジスト樹脂をコーティングしマイクロチャネルのパターンを露光、現像した後にエッチング処理を行う方法がある。その後、陽極接合などでガラス基板を接合する（非特許文献１）。
しかし、ガラスのエッチングにはフッ酸などの非常に危険な薬品を用い、１枚ごとに露光、現像、エッチング処理を行うため非常に効率が悪く、高コストである。
【０００４】
そこで、マイクロ流路デバイスに、プラスチックを使用して、射出成形によって製造することが行われている。射出成形では金型キャビティ内へ溶融した熱可塑性プラスチック材料を導入し、キャビティを冷却させて樹脂を硬化させることで、効率よく経済的にマイクロ流路デバイスを製造でき、大量生産に適している。
【０００５】
このような射出成形によるプラスチックのマイクロ流路デバイスの流路は、生産性（成形性）の点より横断面が台形（テーパー形状）の流路が形成されていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】本田宣昭、化学工学、第６６巻、第２号、Ｐ７１−７４（２００２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、横断面が四角形の流路の場合、その流路から吐出される液は、四角形状となり、球状（特に、真球状の吐出液）を得ることは難しかった。特に、吐出される液の吐出量の厳密な管理が必要な場合は、吐出液の形状として真球状のものをマイクロ流路デバイスから吐出することを求められるが、これまでのマイクロ流路デバイスでは、そのような形状で吐出することが困難であった。特に、直径の小さい球状（真球状）の吐出液を得ることが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、球状（特に、真球状）の吐出液を吐出することが可能なマイクロ流路デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような発明は、下記（１）〜（８）に記載の本発明により達成される。
（１）第１樹脂基板と、第２樹脂基板とを有し、前記第１樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第１樹脂基板の端部に開放する第１流路溝が形成され、前記第２樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第２樹脂基板の端部に開放する第２流路溝が形成され、前記第１流路溝と前記第２流路溝とが重なるように、前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを接合して、円形の流路を形成することを特徴とするマイクロ流路デバイス。
（２）前記円形の流路の開放端は、流体の吐出口となるものである上記（１）記載のマイクロ流路デバイス。
（３）前記円形の流路の開放端の直径は、５０〜２００μｍである上記（１）または（２）記載のマイクロ流路デバイス。
（４）前記円形の流路は、開放端から中心に向かって直線状に延びる直線流路を有しており、該直線流路の長さが０．５〜３ｍｍである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（５）前記直線部の開放端の反対側は、流路が分岐している分岐点を有するものである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（６）前記第１樹脂基板および前記第２樹脂基板には、それぞれ位置決め手段が設けられているものである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
（７）前記位置決め手段は、第１樹脂基板に設けた凹部と、第２樹脂基板の設けた凸部である上記（６）に記載のマイクロ流路デバイス。
（８）前記凸部は、円柱状、円錐状、多角柱状および多角錐状の中から選ばれる１種以上の突起部である上記（７）に記載のマイクロ流路デバイス。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、球状（特に真球状）の吐出液を吐出することが可能なマイクロ流路デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態としてのマイクロ流路デバイス用部品を説明するための斜視図である。
【図２】第１樹脂基板を説明するための平面図および断面図である。
【図３】第２樹脂基板を説明するための平面図および断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態を説明するための平面図である。
【図５】本発明の別の実施形態を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のマイクロ流路デバイスについて説明する。
本発明のマイクロ流路デバイスは、第１樹脂基板と、第２樹脂基板とを有し、前記第１樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第１樹脂基板の端部に開放する第１流路溝が形成され、前記第２樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第２樹脂基板の端部に開放する第２流路溝が形成され、前記第１流路溝と前記第２流路溝とが重なるように、前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを接合して、円形の流路を形成することを特徴とする。
【００１３】
本発明のマイクロ流路デバイスについて、好適な実施形態に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明のマイクロ流路デバイスの側面図である。図１に示すように、マイクロ流路デバイス１００は、横断面が半円形の第１流路溝１１が形成された第１樹脂基板１と、横断面が半円形の第２流路溝２１が形成された第２樹脂基板２とが、第１流路溝１１と第２流路溝２１とが重なるように、接合されてなる。これにより、横断面が円形状のマイクロ流路を形成することができる。
【００１４】
マイクロ流路デバイス１００の端部には、第１流路溝１１と第２流路溝２１とが重なることで形成された円形の液体の吐出口１０１が形成されている。これにより、本発明のマイクロ流路デバイス１００を水平に置き、吐出液を鉛直方向に落下させる場合に真球状に近い吐出液の形状とすることができる。このような真球状の吐出液とすると、吐出量のばらつきを低減することができる。
【００１５】
図２に示すように、第１樹脂基板１には、横断面が半円形で第１樹脂基板１の端部１２に開放する第１流路溝１１が形成されている。これにより、後述する第２樹脂基板２との接合によりマイクロ流路デバイス１００の端部（開放端）に、円形の流体の吐出口を形成することができる。
第１流路溝１１は、端部１２（開放端）より、第１樹脂基板１の中心に向かって直線状に延びる直線溝１１１を有している。また、端部（開放端）１２の反対側には直線溝１１１に連結する分岐点１１２を有している。
【００１６】
分岐点１１２では、直線溝１１１より、第１流路溝１１が二又に分岐する分岐溝１１３が形成されており、これにより、直線溝１１１と分岐溝１１３とがＹ字状になっている。
各分岐溝１１３の先端は、貫通孔１１４がそれぞれ設けられている。これにより、それぞれの貫通孔１１４より分析試料等を充填し、円形の流体の吐出口１０１より排出することができる。すなわち、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを接合した際に、第１流路溝１１等によって形成される流路の流路口として機能する。
【００１７】
第１流路溝１１（特に、直線溝１１１）の横断面は、半円形であるが、その半円の半径は、特に限定されないが、２５〜１００μｍが好ましく、特に３０〜７５μｍが好ましい。半円の半径が前記範囲内であると、最終的に得られる円形状のマイクロ流路の半径も前記範囲内となり、反応、分離等と、効率化とのバランスに優れる。
【００１８】
直線溝１１１の長さは、特に限定されないが、端部（開放端）１２より０．５〜３ｍｍであることが好ましく、特に１〜２ｍｍが好ましい。長さが前記範囲内であると、端部（開放端）１２より吐出される吐出液の形状を、より真球に近い形状とすることができる。
【００１９】
また、分岐溝１１３の横断面も半円形であり、その半円の半径は、前記直線溝１１１の半円の半径と同じであるか、それよりも小さいことが好ましい。これにより、分岐点１１２で液体の混合された後の直線流路での液体の混合状態をより均一にすることができる。
具体的は、分岐溝１１３の半径は、２０〜８０μｍが好ましく、特に３０〜７０μｍが好ましい。半円の半径が前記範囲内であると、最終的に得られる円形状のマイクロ流路の半径も前記範囲内となり、反応、分離等と、効率化とのバランスに優れる。
なお、分岐溝１１３の横断面は、前記半円形に限定される四角形等であっても良い。
【００２０】
上述したような直線溝１１１、分岐溝１１３の表面は、とくに限定されないが、表面処理されていることが好ましい。これにより、流路を通過する液体の流速を一定にすることができる。また、流路を通過する液体中に含まれる成分が、流路に付着等するのを防止することができる。
前記表面処理としては、例えば酸素プラズマ処理、アルゴンプラズマ処理、コロナ放電処理、γ線照射処理等が挙げられる。
【００２１】
このような第１樹脂基板１を構成する樹脂としては、例えばポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン、環状ポリオレフィン等が挙げられる。これらの中でも、ポリメタクリル酸メチル、環状ポリオレフィン、ポリスチレンが好ましい。これにより、金型成形における転写性（金型の形状の樹脂基板への反映され易さ）、離型性等の成形性および透明性に優れる。第１樹脂基板１が透明性に優れると、液の流れを可視化することができる。それによって、蛍光等の強度を利用して反応状態を確認することもできる。さらに、紫外線や可視光に対する自己蛍光性を低くすることもできる。
【００２２】
このような第１樹脂基板１は、例えば射出成形やプレス成形等の方法で作製することができる。特に、量産性の観点から射出成形で作製することが好ましい。具体的な射出成形の条件は、使用する樹脂によって異なるが、例えば射出シリンダー温度１２０〜３００℃、金型温度４０〜１２０℃、射出速度５０〜１５０ｍｍ／秒、保圧４０〜１００ＭＰａの条件で安定に射出成形を行うことができる。
【００２３】
第１樹脂基板１の外形形状は、ハンドリング、分析しやすい形状であればどのような形状であってもよい。例えば、１０ｍｍ角〜２００ｍｍ角程度の大きさが好ましく、１０ｍｍ角〜１００ｍｍ角がより好ましい。第１樹脂基板１の外形形状は、分析手法、分析装置に合わせれば良く、正方形、長方形、円形などの形状が挙げられる。
【００２４】
また、第１樹脂基板１の厚さも特に限定されないが、０．５〜３ｍｍであることが好ましく、特に０．８〜２ｍｍが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に樹脂基板の成形性、ハンドリングに優れる。
【００２５】
また、第２樹脂基板２も図３に示すように、横断面が半円形で第２樹脂基板２の端部２２に開放する第２流路溝２１が形成されている。これにより、前述した第１樹脂基板１との接合により、マイクロ流路デバイス１００の端部（開放端）に、円形の流体の吐出口を形成することができる。
第２流路溝２１は、端部（開放端）２２より、第２樹脂基板２の中心に向かって直線状に延びる直線溝２１１を有している。また端部（開放端）２２の反対側には、直線溝２１１に連結する分岐点２１２を有している。
【００２６】
分岐点２１２では、直線溝２１１より、第２流路溝２１が二又に分岐する分岐溝２１３が形成されており、これにより、直線溝２１１と分岐溝２１３とがＹ字状となっている。
各分岐溝２１３の先端は、第１樹脂基板１に設けられた貫通孔１１４に対応して、半円状の端部２１４になっている。これにより、それぞれの貫通孔１１４より分析試料等を充填した際に、分岐溝２１３の先端で分析試料等が滞留するのを防止することができる。
【００２７】
第２流路溝２１（特に、直線溝２１１）の横断面は、半円形であり、その半円の半径は、第１流路溝１１の横断面の半円の半径とほぼ同じになっている。第２流路溝２１の横断面の半円の直径と、第１流路溝１１の横断面の半円の直径との差は、１０μｍ以下であることが好ましく、特に５μｍ以下であることが好ましい。差が前記範囲内であると、マイクロ流路デバイス１００の吐出口１０１から吐出される吐出液を、より真球状に近づけることができる。
【００２８】
第２流路溝２１（特に、直線溝２１１）の横断面は、半円形であり、その半円の半径は、具体的には２５〜１００μｍが好ましく、特に３０〜７５μｍが好ましい。半円の半径が前記範囲内であると、最終的に得られる円形状のマイクロ流路の半径も前記範囲内となり、反応、分離等と、効率化とのバランスに優れる。
【００２９】
直線溝２１１の長さは、特に限定されないが、端部（開放端）２２より０．５〜３ｍｍであることが好ましく、特に１〜２ｍｍが好ましい。長さが前記範囲内であると、端部（開放端）２２より吐出される吐出液の形状を、より真球に近い形状とすることができる。
【００３０】
また、分岐溝２１３の横断面も半円形であり、その半円の半径は、直線溝２１１の半円の半径と同じであるか、それよりも小さいことが好ましい。これにより、分岐点２１２で液体の混合された後の直線流路での液体の混合状態をより均一にすることができる。
具体的は、分岐溝２１３の半径は、２０〜８０μｍが好ましく、特に３０〜７０μｍが好ましい。半円の半径が前記範囲内であると、最終的に得られる円形状のマイクロ流路の半径も前記範囲内となり、反応、分離等と、効率化とのバランスに優れる。
なお、分岐溝２１３の横断面は、前記半円形に限定される四角形等であっても良い。
【００３１】
上述したような直線溝２１１、分岐溝２１３の表面は、とくに限定されないが、表面処理されていることが好ましい。これにより、流路を通過する液体の流速を一定にすることができる。また、流路を通過する液体中に含まれる成分が、流路に付着等するのを防止することができる。
前記表面処理としては、例えば酸素プラズマ処理、アルゴンプラズマ処理、コロナ放電処理、γ線照射処理等が挙げられる。
【００３２】
このような第２樹脂基板２を構成する樹脂としては、例えばポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン、環状ポリオレフィン等が挙げられる。これらの中でも、ポリメタクリル酸メチル、環状ポリオレフィン、ポリスチレンが好ましい。これにより、金型成形における転写性（金型の形状の樹脂基板への反映され易さ）、離型性等の成形性および透明性に優れる。第１樹脂基板１が透明性に優れると、液の流れを可視化することができる。それによって、蛍光等の強度を利用して反応状態を確認することもできる。さらに、紫外線や可視光に対する自己蛍光性を低くすることもできる。
なお、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とは、異なる樹脂で形成されていても良いが、同じ樹脂で形成されていることが接合を容易にできる点で好ましい。
【００３３】
このような第２樹脂基板２は、例えば射出成形やプレス成形等の方法で作製することができる。特に、量産性の観点から射出成形で作製することが好ましい。具体的な射出成形の条件は、使用する樹脂によって異なるが、例えば射出シリンダー温度１２０〜３００℃、金型温度４０〜１２０℃、射出速度５０〜１５０ｍｍ／秒、保圧４０〜１００ＭＰａの条件で安定に射出成形を行うことができる。
【００３４】
第２樹脂基板２の外形形状は、ハンドリング、分析しやすい形状であればどのような形状であってもよい。例えば、１０ｍｍ角〜２００ｍｍ角程度の大きさが好ましく、１０ｍｍ角〜１００ｍｍ角がより好ましい。第２樹脂基板２の外形形状は、分析手法、分析装置に合わせれば良く、正方形、長方形、円形などの形状が挙げられる。
なお、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２との外形形状は、同じであっても異なっていても良い。
【００３５】
また、第２樹脂基板２の厚さも特に限定されないが、０．５〜３ｍｍであることが好ましく、特に０．８〜２ｍｍが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に樹脂基板の成形性、ハンドリングに優れる。
【００３６】
第１樹脂基板１および第２樹脂基板２には、特に限定されないが、位置決め手段が設けられていることが好ましい。第１実施形態で位置決め手段は、第１樹脂基板１に設けられた突起部１３および第２樹脂基板２に設けられた凹部２３である。
このような位置決め手段１３、２３は、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを接合する際の位置ずれを抑制するものである。
【００３７】
第１実施形態で第１樹脂基板１に設けられた位置決め手段は第１樹脂基板１の第１流路溝１１が形成されている面側に突出して設けられた突起部１３であり、第２樹脂基板２に設けられた位置決め手段は第２樹脂基板２の第２流路溝２１が形成されている面に設けられた凹部２３である。
【００３８】
突起部１３は、第１樹脂基板１の第１流路溝１１が形成されている面より立設する円柱状である。この突起部１３は、後述する第２樹脂基板２の位置決め手段の凹部２３と嵌合可能になっている。
なお、突起部１３は、先端が細くなっているような形状が好ましく、さらに先端が丸みを帯びていることが好ましい。これにより、突起部１３と凹部２３との位置がずれている場合であっても、突起部１３と凹部２３との嵌合を容易にできる。
【００３９】
突起部１３の直径は、特に限定されないが、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、特に１．０ｍｍ〜３．０ｍｍが好ましい。直径が０．５ｍｍより小さいと、勘合させる際のハンドリングが難しく、直径が前記範囲内であると、位置ずれの防止効果に特に優れる。
【００４０】
凹部２３は、突起部１３が嵌合できるように円形状をなしている。
凹部２３の直径は、突起部１３の直径に依存するが、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、特に１．０ｍｍ〜３．０ｍｍが好ましい。直径が０．５ｍｍより小さいと、勘合させる際のハンドリングが難しく、直径が前記範囲内であると、位置ずれの防止効果に特に優れる。
【００４１】
このように、突起部１３を凹部２３に挿入することで、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２との位置決めを簡便に行うことができ、かつその位置決めを正確に行うことができる。さらに、突起部１３を凹部２３に挿入することで、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを、接合した際における樹脂基板同士の位置ずれを防止することもできる
【００４２】
位置決め手段としては、上述の実施形態に限定されるものではなく、突起部１３が多角形状の形状を有していても良い。
また、第１樹脂基板１に凹部を形成し、第２樹脂基板２に突起部を形成しても良い。また、第１樹脂基板１および第２樹脂基板２の両方に、突起部と凹部とを設けても良い。
【００４３】
さらに、第１樹脂基板１に複数の突起部を形成し、その突起部の数に対応する数の凹部を第２樹脂基板２に形成しても良い。この場合、複数の突起部の配置パターンと複数の凹部の配置パターンが同じパターンとなるように、複数の突起部を第１樹脂基板１に形成し、複数の凹部を第２樹脂基板２に形成する。これにより、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを重ねることで、複数の突起部のそれぞれが、位置が一致する凹部に挿入され、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを重ねる際の位置合わせ精度を向上することができる。
【００４４】
上述したような第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを、第１流路溝１１と第２流路溝２１とが重なるように接合する。これにより、円形のマイクロ流路を形成することができる。
この第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを接合する方法としては、接着剤による接着、プライマーによる樹脂接着、拡散接合、陽極接合、共晶接合、熱融着、超音波接合、レーザ溶融、溶剤・溶解溶媒による貼り合わせ、粘着テープ、接着テープ、圧着、自己吸着剤による結合、物理的な保持、凹凸による組み合わせが挙げられる。これらの中でも熱溶着、粘着剤、接着剤、超音波溶着のいずれかによって、接合することが好ましい。これにより、マイクロ流路デバイス１００の生産性を向上することができる。
【００４５】
例えば、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを熱溶着する場合、それぞれの樹脂基板を加熱することで、接合することができる。例えば、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを重ねた状態で、加熱し、第１樹脂基板１および第２樹脂基板２の接合面における樹脂を溶融させ、加圧することで両樹脂基板を接合する。これにより、第１流路溝１１および第２流路溝２１による微細流路が形成されたマイクロ流路デバイス１００が製造される。
【００４６】
また、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを、粘着剤、接着剤等によって接合する場合、粘着剤、接着剤としては、例えば、紫外線硬化型接着剤、遅延硬化型接着剤などを用いることができる。
この場合、第１樹脂基板１および第２樹脂基板２の接合面に接着剤を塗布し、その後、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを重ねることで、両樹脂基板を接合する。これにより、第１流路溝１１および第２流路溝２１による微細流路が形成されたマイクロ流路デバイス１００が製造される。
【００４７】
また、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを、超音波溶着によって接合する場合、例えば、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを重ねた状態で、いずれかの樹脂基板の表面に超音波を印加するためのホーンを接触させ、ホーンによって樹脂基板に超音波を印加することにより、樹脂基板の接触面の樹脂を溶融させ、さらに加圧することによって両樹脂基板を接合する。これにより、第１流路溝１１および第２流路溝２１による微細流路が形成されたマイクロ流路デバイス１００が製造される。
【００４８】
このような、マイクロ流路デバイス１００は、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２との両方に、それぞれ第１流路溝１１および第２流路溝２１が形成されているので、接合をおこなうことにより、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２との間にマイクロ流路を作製することができる。
【００４９】
このようにして得られたマイクロ流路デバイス１００の前記円形の流路の開放端の直径は、５０〜２００μｍであることが好ましく、特に６０〜１５０μｍであることが好ましい。これにより、反応、分離機能等と、効率化とのバランスに優れる。
【００５０】
また、前記円形の流路は、開放端から中心に向かって直線状に延びる直線流路を有しており、該直線流路の長さが０．５〜３ｍｍであることが好ましく、特に１〜２ｍｍが好ましい。これにより、端部より吐出される吐出液の形状を、より真球に近い形状とすることができる。
【００５１】
次に、上述したようなマイクロ流路デバイス１００の使用方法について簡単に説明する。
マイクロ流路デバイス１００で異なる液状体を混合して、吐出口１０１から排出する場合、貫通孔１１４に、それぞれピペットを用いて試料を投入する。
貫通孔１１４から投入された、それぞれの試料は、分岐溝を通過して、分岐点で合流して、混合される。
ここで、分岐点で合流した各試料は、直線溝で合流し、横断面が円形状の吐出口１０１から排出される。
【００５２】
このように、本発明のマイクロ流路デバイス１００では、横断面が円形状の吐出口１０１から試料が吐出されるので、吐出される吐出液の形状を球状（特に、真球状）にすることができる。したがって、吐出量のバラツキを低減することができるものである。
【００５３】
なお、第１実施形態では、第１樹脂基板１および第２樹脂基板２のそれぞれに流路溝が形成されているものについて説明したが、第１樹脂基板１および第２樹脂基板２の両方には、横断面が半円形で、かつ第１樹脂基板１および第２樹脂基板２のそれぞれの端部に開放する直線溝が形成され、他の溝は第１樹脂基板１および第２樹脂基板２のいずれか一方のみに形成されているものでも構わない。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、図４を用いて第２実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明する。
第２実施形態で示すマイクロ流路デバイス１００は、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とが連結部３で連結されている。
連結部３は、第１樹脂基板１と、第２樹脂基板２とを回動可能に連結している。そして、連結部３を介して、第１樹脂基板１の第１流路溝１１が形成された面と第２樹脂基板２の第２流路溝２１が形成された面とが当接するように折り畳むことが可能となっている。これにより、横断面が円形状のマイクロ流路を得ることができる。
【００５５】
第２実施形態で連結部３は、第１樹脂基板１の一端と、第２樹脂基板２の一端とを連結する板状体である。
【００５６】
図５に示すように、板状体３の中央部（薄肉部）３１は、その端部３２よりも薄肉状になって、易変形部を構成している。したがって、端部３２に比べて中央部３１は、容易に変形できる。第２実施形態では、板状体３の中央部にはＶ字状の溝が形成されており、溝の頂部が中央部であり、この部分がその両側部（テーパー部）に比べて容易に変形する。これにより、溝の頂部が、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とが回動する際の基点（折り曲げ点）として定まり、位置合わせを容易かつ確実にすることができる。
【００５７】
中央部（薄肉部）３１の厚さは、特に限定されないが、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．３ｍｍ以下であることがより好ましく、最も０．２５〜０．１ｍｍであることが好ましい。板状体３の中央部３１の厚さが前記範囲内であると、中央部３１を基点として折り曲げるのが容易となる。
【００５８】
端部３２の厚さは、特に限定されないが、１ｍｍ以下であることが好ましく、最も０．４〜０．６ｍｍであることが好ましい。板状体３の端部３２の厚さが前記範囲内であると、第１樹脂基板１、第２樹脂基板２および連結部３の一体成形に優れる。
【００５９】
板状体３の幅は、特に限定されないが、１〜３ｍｍであることが好ましく、特に１〜２．５ｍｍであることが好ましく、特に１．５〜２ｍｍであることが好ましい。幅が前記範囲内であると、特に連結部３の基点（折り曲げ点）で折り畳みが正確に行われる。
【００６０】
このような連結部３を構成する樹脂としては、例えばポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン、環状ポリオレフィン等が挙げられる。これらの中でも、ポリメタクリル酸メチル、環状ポリオレフィン、ポリスチレンが好ましい。
【００６１】
連結部３としては、上述の実施形態に限定されるものではなく、他の形状を有していても良い。
例えば、連結部３の回転軸となる部分は薄肉形状である必要はなく、例えば、折り曲げたい位置に切り込みが入っていてもよい。
また、連結部３は単一の連結構造である必要はなく、例えば、複数の連結部を有していてもよい。その際には、全ての連結部にある薄肉形状部分が同一直線上に並び折り曲がり回転軸となることが好ましい。
【００６２】
また、第２実施形態で示すようなマイクロ流路デバイス１００は、第１樹脂基板１、第２樹脂基板２および連結部３が、一体成形されていることが好ましい。これにより、マイクロ流路デバイス１００を生産する際の生産性を向上することができる。このようなマイクロ流路デバイス１００は、例えば射出成形やプレス成形等の方法で作製することができる。特に、量産性の観点から射出成形で作製することが好ましい。射出成形によって本発明のマイクロ流路デバイス１００を作製する場合、金型成形における成形性（転写性、離型性）の観点から連結部３の薄肉部は０．０３ｍｍ以上が好ましい。さらには、０．０５ｍｍ以上がより好ましい。具体的な射出成形の条件は、使用する樹脂によって異なるが、例えば射出シリンダー温度１２０〜３００℃、金型温度４０〜１２０℃、射出速度５０〜１５０ｍｍ／秒、保圧４０〜１００ＭＰａの条件で安定に射出成形を行うことができる。
【００６３】
ここで、マイクロ流路デバイス１００とは、横断面積０．０２５ｍｍ２以下の流路用溝が形成されているものを広く意味するものである。マイクロ流路デバイス１００の大きさ、形状は特に限定されず、その用途に応じて任意に設定することができる。マイクロ流路デバイス１００は、例えば物質の分離、分析、生化学反応、化学反応、タンパク質結晶化等に用いられるものである。このマイクロ流路デバイス１００は、用途上、使い捨てあるいは制限された回数のみの使用で交換されることが好ましいが、恒久的に使用してもかまわない。この場合、分注器あるいは測定器などの機器と一体の微量流体操作装置として構成されることも考えられるが、その場合も、流路用溝を有する部材はマイクロ流路デバイスという。なお、試料流体操作装置を、マイクロ流路デバイスの取り外し可能に形成しても良いことはいうまでもない。
【００６４】
（分析装置）
上述したようなマイクロ流路デバイスは、例えばゲル電気泳動分析装置、血液分析装置に用いることができる。また、本発明のマイクロ流路デバイスは、微小空間を用いた分析等に使用されるラボ・オン・ア・チップ（ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ）等に使用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 第１樹脂基板
１１ 第１流路溝
１１１ 直線溝
１１２ 分岐点
１１３ 分岐溝
１１４ 貫通孔
１２ 端部（開放端）
１３ 突起部
２ 第２樹脂基板
２１ 第２流路溝
２１１ 直線溝
２１２ 分岐点
２１３ 分岐溝
２１４ 端部
２２ 端部（開放端）
２３ 凹部
３ 連結部（板状体）
３１ 中央部（薄肉部）
３２ 端部
１００ マイクロ流路デバイス
１０１ 吐出口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１樹脂基板と、第２樹脂基板とを有し、
前記第１樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第１樹脂基板の端部に開放する第１流路溝が形成され、
前記第２樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第２樹脂基板の端部に開放する第２流路溝が形成され、
前記第１流路溝と前記第２流路溝とが重なるように、前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを接合して、円形の流路を形成することを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【請求項２】
前記円形の流路の開放端は、流体の吐出口となるものである請求項１記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項３】
前記円形の流路の開放端の直径は、５０〜２００μｍである請求項１または２記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項４】
前記円形の流路は、開放端から中心に向かって直線状に延びる直線流路を有しており、該直線流路の長さが０．５〜３ｍｍである請求項１ないし３のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項５】
前記直線部の開放端の反対側は、流路が分岐している分岐点を有するものである請求項１ないし４のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項６】
前記第１樹脂基板および前記第２樹脂基板には、それぞれ位置決め手段が設けられているものである請求項１ないし５のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項７】
前記位置決め手段は、第１樹脂基板に設けた凹部と、第２樹脂基板の設けた凸部である請求項６に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項８】
前記凸部は、円柱状、円錐状、多角柱状および多角錐状の中から選ばれる１種以上の突起部である請求項７に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１】
第１樹脂基板と、第２樹脂基板とを有し、
前記第１樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第１樹脂基板の端部に開放する第１流路溝が形成され、
前記第２樹脂基板の片面に、横断面が半円形で、かつ第２樹脂基板の端部に開放する第２流路溝が形成され、
前記第１流路溝と前記第２流路溝とが重なるように、前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを接合して、円形の流路を形成することを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【請求項２】
前記円形の流路の開放端は、流体の吐出口となるものである請求項１記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項３】
前記円形の流路の開放端の直径は、５０〜２００μｍである請求項１または２記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項４】
前記円形の流路は、開放端から中心に向かって直線状に延びる直線流路を有しており、該直線流路の長さが０．５〜３ｍｍである請求項１ないし３のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項５】
前記直線部の開放端の反対側は、流路が分岐している分岐点を有するものである請求項１ないし４のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項６】
前記第１樹脂基板および前記第２樹脂基板には、それぞれ位置決め手段が設けられているものである請求項１ないし５のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項７】
前記位置決め手段は、第１樹脂基板に設けた凹部と、第２樹脂基板の設けた凸部である請求項６に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項８】
前記凸部は、円柱状、円錐状、多角柱状および多角錐状の中から選ばれる１種以上の突起部である請求項７に記載のマイクロ流路デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１９４３７９（Ｐ２０１１−１９４３７９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６７１２６（Ｐ２０１０−６７１２６）
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
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