JP2008175397A - スライドバルブ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 摺接部における流体の漏れを抑制し得るスライドバルブ装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 内部に流体が移動するための第１の流路２１が形成され、表面に第１の流路２１に連通した試料導入口５を有する第１の部材１１を作製し、第１の部材１１の表面に垂直に切った第１の部材１１の切断面４２に対して摺接し、第１の流路２１に連通可能な第２の流路２２が内部に形成された第２の部材１２を作製し、第２の部材１２と摺接する切断面４２に、第１の流路２１に連通する第１の連通穴３５を有する第１の弾性膜３０を、塗布及び焼成を含むステップにより形成する。第１の弾性膜３０の焼成ステップ中において、第１の部材１１の表面に治具を用いて試料導入口５に接する閉塞された空間を形成し、閉塞された空間に導入された気体を、試料導入口５から第１の流路２１を通して切断面４２に露出した第１の流路２１の開放端より噴出させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スライドバルブ装置の製造方法に関し、特に微量な化学物質の反応や合成分析を行うマイクロチップに用いられるスライドバルブ装置の製造方法に関する。

近年、健康や環境などの分析に用いるサンプルや試薬量の極小化、反応の高速化が可能なことからマイクロチップにおけるマイクロ空間で化学反応を行うことが注目を集めている。また、反応や分析の更なる高度化のためにマイクロチップへのバルブの搭載が望まれている。

これまでに、マイクロチップへのバルブの実装形態として、いくつかの方法が提案されている。その中の１つに、メンブレンを変形させることによりマイクロチップ中の微細流路を塞ぐ方法が開発されている（例えば、非特許文献１参照）。メンブレン方式では、ＰＤＭＳなどの耐薬品性が高く軟らかい材料からなるメンブレンを、微細流路を塞ぐように空圧などにより押し当てることにより、微細流路を流れる流体の流れを止めるようになされている。

また、その他のマイクロチップへのバルブの実装形態として、スライドゲート方式も開発されている（例えば、非特許文献２参照）。スライドゲート方式では、微細流路にゲートとなる部材を挿入することにより微細流路を流れる流体の流れを止めるようになされている。
グロヴァー・ダブリュ・エイチ（Grover,W.H）、他４名、「メンブレンバルブ及びダイアフラムポンプを集積した微細流体デバイス」（"Monolithic membrane valve and diaphragm pump for practical large-scale integration into glass microfluidic devices"）、Sens.Actuators、B2003、89、pp.315-323 アルベルト・ピー・ピサノ（Albert P.Pisano）、他１名、「低漏水マイクロゲートバルブ」（"Low-Leakage Micro Gate Valve"）、Transducers ‘03、Berkley USA、2003年６月１１日、pp.143-146

しかしながら、メンブレン方式のバルブでは、メンブレンを変形させるために、微細流路周辺にメンブレン及びメンブレンを駆動させるための機構を設置する必要があり、このため、微細流路中に、流体の流れに対して不必要に流路幅が広くなった部分（以下において、「デッドボリューム」と呼ぶ）が発生する。このデッドボリュームが存在することにより、異種の液体を連続的に切り替えて流す場合に、このデッドボリューム部に滞留した液体が次に流される液体に置換されるまでの間において、異種の液体が混ざり合ってしまい、コンタミネーションの原因となる。また、メンブレンが変形して微細流路を塞ぐ際に、微細流路に液体を押し流してしまったり、メンブレンが変形して微細流路を開放する際に、微細流路の流れを引き戻してしまう現象が発生することがあり、微細流路内の流れを制御する際の障害となっていた。

一方、スライドゲート式のバルブでは、ゲートのスライド部には隙間があり、この部分に流体が入り込むため、異種の液体を流す際にコンタミネーションを発生させる場合があった。

本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、摺接部における流体の漏れを防ぐことができるスライドバルブ装置の製造方法を提供することである。

本発明の実施の形態に係る特徴は、スライドバルブ装置において、流体が移動するための第１の流路を有する第１の部材と、第１の部材に対して摺接し、第１の流路に連通可能に設けられた第２の流路を有する第２の部材と、第１の部材の第２の部材と摺接する摺接面に設けられ、第１の流路に連通する第１の連通穴を有する第１の弾性膜とを備えることである。

また、本発明の実施の形態に係る特徴は、スライドバルブ装置において、流体が移動するための第１の流路を有する第１の部材と、第１の部材に対して摺接し、第１の流路に連通可能に設けられた第２の流路を有する第２の部材と、第２の部材の第１の部材と摺接する摺接面に設けられ、第２の流路に連通する第２の連通穴を有する第２の弾性膜とを備えることである。

また、本発明の実施の形態に係る特徴は、スライドバルブ装置の製造方法において、第１の部材の流体が移動する第１の流路の開放端面に弾性膜を成膜する工程と、弾性膜を焼成する工程とを有し弾性膜を成膜する工程の開始から弾性膜を焼成する工程が完了するまでの間の少なくとも一部において、第１の流路の開放端から気体を噴出することを特徴とすることである。

本発明によれば、摺接部における液体の漏れを抑制し得るスライドバルブ装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（スライドバルブ装置の構成）
本発明の実施の形態に係るスライドバルブ装置１は、図１に示すように、流体が移動するための第１の微細流路２１（第１の流路）を有する第１の部材１１と、第１の部材１１に対して摺接し、第１の微細流路２１に連通可能に設けられた第２の微細流路２２（第２の流路）を有する第２の部材１２と、第１の部材１１の第２の部材１２と摺接する摺接面に設けられ、第１の微細流路２１に連通する連通穴３５（第１の連通穴）が形成された弾性膜３０（第１の弾性膜）とを備える。そして、第１の部材１１と第２の部材１２とが相対的に移動することにより、第１の微細流路２１と第２の微細流路２２を連通させ、また、第1の微細流路２１を流れる流体の流れを第２の部材１２の第１の部材１１との摺接面（切断面４５）により停止させるようにする。また、流体が移動するための第２の微細流路２２を有する第２の部材１２と、第２の部材１２に対して摺接し、第２の微細流路２２に連通可能に設けられた第３の微細流路２３を有する第３の部材１３と、第３の部材１３の第２の部材１２と摺接する摺接面に設けられ、第３の微細流路２３に連通する連通穴３６が形成された弾性膜３１とを備える。そして、第２の部材１２と第３の部材１３とが相対的に移動することにより、第２の微細流路２２と第３の微細流路２３を連通させ、また、第２の微細流路２２を流れる流体の流れを第３の部材１３の第２の部材１２との摺接面（弾性膜３１の表面）により停止させるようにする。

図１に示すスライドバルブ装置１は、その全体が概ね数ｍｍ〜数十ｍｍオーダの大きさであり、いわゆるマイクロチップと呼ばれるものである。第１の部材１１、第２の部材１２及び第３の部材１３の材質としては、石英又はホウ珪酸ガラス等のガラス材料やポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のシリコンゴムあるいはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂などが使用可能である。さらに第１の部材１１、第２の部材１２及び第３の部材１３の材質としては、二重構造の上層には光を透過させるために透明なガラス材料が望まれているが、この場合には下層に用いられる材料の材質として、加工性がよく耐薬品性が高いＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、シリコン、ステンレス等の金属材料が用いられる。また全体に不透明なＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、シリコン、ステンレス等の金属材料が用いられる場合もある。

第１の部材１１上には、第１の微細流路２１に連通した試料導入孔５が設けられ、第２の部材１２上には、第２の微細流路２２が設けられ、第３の部材１３上には、第３の微細流路２３に連通した試料導出孔６が設けられる。微細流路の幅、高さは数μｍ〜数百μｍが好ましいが、用途に応じて数μｍ以下のもの及び数百μｍ以上のものも考えられる。第１の部材１１、第２の部材１２、第３の部材１３が、摺動面である弾性膜３０、３１及び第２の部材１２の切断面４５、４６の摺動方向、例えば図１中に示す矢印Ａの方向に相対移動することにより、第１の微細流路２１と第２の微細流路２２、第２の微細流路２２と第３の微細流路２３は、それぞれ分離又は連通する。第１の微細流路２１、第２の微細流路２２、第３の微細流路２３が連通している場合は、試料導入孔５より導入された試料は、第１の微細流路２１、第２の微細流路２２及び第３の微細流路２３を通過し、試料導出孔６から排出される。第１の微細流路２１と第２の微細流路２２が分離されている場合は、試料導入孔５より導入された試料は、第１の微細流路２１を通過し、第２の部材２２の摺動面である切断面４５においてその流れを止められる。また、第２の微細流路２２と第３の微細流路２３が分離されている場合は、第２の微細流路２２を通過した試料は、第３の部材１３の側面部（弾性膜３１の表面）においてその流れを止められる。第１の部材１１、第２の部材１２、第３の部材１３は、スライド移動することにより流体の流れを止めるスライドバルブ（マイクロバルブ）の役割を果たす。このように、第１部材１１、第２の部材１２及び第３の部材１３が矢印Ａで示す方向に相対移動することにより、第１の微細流路２１、第２の微細流路２２及び第３の微細流路２３が分離・連通し、微細流路内の流体の流れを制御することができる。

また、図２は、図１の長辺方向における断面図である。図１において、矢印Ａで示す方向にスライド移動すると説明したが、図２に示すように、矢印Ｂで示す方向にスライド移動するとしても、第１の微細流路２１、第２の微細流路２２及び第３の微細流路２３の分離・連通が可能であり、微細流路内の流体の流れを制御することができる。なお図１及び図２は、第１の部材１１と第２の部材１２、第２の部材と第３の部材がそれぞれ離れて示されているが、実際には図３に示すように、これらが弾性膜３０、３１を介して接して動作するようになされている。また第２の部材を円形にすると共に、第１及び第３の部材を円形の周側面に応じた曲面により構成することにより、第２の部材を回転させて微細流路内の流体の流れを制御することもできる。

（スライドバルブ装置の弾性膜の機能）
次に、本発明の実施の形態に係るスライドバルブ装置１の第１の部材１１及び第３の部材１３の第２の部材１２との摺接面として第１の部材１１及び第３の部材１３の切断面４２、４３上に備えられた弾性体からなる弾性膜３０、３１について説明する。

図１において、第１の部材１１、第２の部材１２、第３の部材１３をガラスなどの脆性材料で製作した場合、第１の部材１１、第２の部材１２、第３の部材１３の間隙を狭くして流体の漏れを少なくすることには限界があるため、若干の漏れやそれに起因する流路間のクロスコンタミネーションが生じてしまう可能性がある。そこで、第１の部材１１の第２の部材１２と摺接する切断面４２と、第３の部材１３の第２の部材１２と摺接する切断面４３とにそれぞれ４０μｍ程度の厚みの弾性体からなる弾性膜３０、３１を備え、第１の部材１１と第２の部材１２との所定の接触圧による接触及び、第３の部材１３と第２の部材１２との所定の接触圧による接触により、第１の部材１１及び第３の部材１３にそれぞれ備えられた膜３０、３１を押しつぶすことによりシールし、漏れを少なくすることができる。

弾性膜３０、３１の材質としては、摩擦係数が低いこと、耐化学薬品性能が高いこと、耐熱性が高いことを満足するＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）、ＰＦＡ（Perfluoroalkoxy）、ＥＴＦＥ（Ethylene Tetrafluoroethylene）等のフッ素樹脂が望ましい。

この弾性膜３０、３１の厚みは、小さいほど第１の部材と第２の部材１２とから押しつぶされる方向に加圧された際の変形量が小さくなることにより、その表面（摺接面）に微細なギャップが生じる可能性が高くなり、この結果液体の漏れが起こりやすくなると共に、耐圧性能も低くなる。

また弾性膜３０、３１の厚みは、小さいほど成膜面にピンホールが発生する確率が高くなることにより、成膜母材である第１の部材１１、第３の部材１３の対薬品膜としての機能を弾性膜３０、３１に持たせる場合、ピンホールから進入した薬品により第１の部材１１、第３の部材１３が侵食される恐れが生じる。

これに対して弾性膜３０、３１の厚みが大きいと、この弾性膜３０、３１の成膜工程において、弾性膜３０、３１の材質によって微細流路２１、２３が閉塞されることにより歩留まりが悪くなる。また弾性膜３０、３１の厚みが大きいと、微細流路２１、２３に連通する連通穴３５、３６の形状をテーパ形状とした場合に、このテーパ形状が大きくなるため、この大きなテーパ形状部と第２の部材１２の微細流路２２との連通部において多くのデッドボリュームが生じることになる。さらに弾性膜３０、３１の厚みが大きいと、第２の部材１２との間で摺動させた際に剥離が生じやすくなる。

これらにより、弾性膜３０、３１の厚みは、１０μｍ〜１００μｍに設定する。本実施の形態においては、弾性膜３０、３１の厚みを４０μｍに設定するが、この場合、後述する研磨工程において弾性膜３０、３１の表面を研磨する現状の研磨装置の加工ばらつきが±２０μｍ程度存在することにより、弾性膜３０、３１の厚みは、１５μｍ〜６５μｍの範囲内となる。但し、弾性膜３０、３１の変形量は、弾性膜３０、３１の材質の弾性率、成膜厚み、押さえ込み圧力により変わるものであり、また必要な変形量は、成膜母材である第１の部材１１、第３の部材１３の弾性膜３０、３１を形成する切断面４２、４３の面精度（縦方向の垂直度、横方向の垂直度、面内の平坦度）及び弾性膜３０、３１に摺接する第２の部材１２の切断面４５、４６の面精度（縦方向の垂直度、横方向の垂直度、面内の平坦度）によって変わる。

また弾性膜３０、３１においては、摺接する部分の表面粗さは小さいほど液体の漏れ量が少なくなることにより、成膜面の表面粗さは、算術平均粗さをＲａとして、Ｒａ＜０．２５μｍが望ましい。因みに作動流体を純水として、３００ｋＰａでの耐圧性能を測定する実験では、Ｒａ＞１．２μｍ（研磨なし）では、漏れが発生し、これに対してＲａ＜０．２５μｍ（研磨あり）では、漏れが発生しない。なお漏れが発生する限界性能は、縦軸に耐圧性能をとり、横軸に表面粗さ（Ｒａ）をとって示すと、図４に示すようになる。

（スライドバルブ装置の製造方法）
次に、本発明の実施形態に係るスライドバルブ装置１の製造方法について、図５〜図７を用いて説明する。

このスライドバルブ装置１の製造工程において、まず、微細流路を内部に含む基板を並行切断することにより、第１の部材１１、第２の部材１２及び第３の部材１３を作成する。切断方法はダイシングやワイヤーソーなどが考えられる。量産性を考慮した場合、複数のブレードやワイヤーを用いたマルチカットが好ましい。そして、端面を並行研磨する。研磨方法は両面および片面のラッピング、ポリッシングが考えられる。端面同士の並行度を考慮した場合、両面ラッピングが好ましい。このようにして、基板は、第１の部材１１、第２の部材１２、第３の部材１３に分けられる。そして、第１の部材１１の切断面４２及び第３の部材１３の切断面４３に対して、弾性膜３０、３１を成膜する。なお以下に説明する成膜工程においては、第１の部材１２の成膜工程について述べるが、第３の部材１３においても同様の成膜工程により弾性膜３１を成膜する。

図５に示す成膜工程のステップＳ１１において、まず、第１の部材１１の微細流路２１の開放端である端部４１が露出している切断面４２に対して洗浄を行うと共に脱脂を行う。これにより切断面４２のごみや脂質を除去することができ、ごみや脂質が付着していることによる成膜層の剥離を防止することができる。

続いてステップＳ１２において、切断面４２とトップコート材との密着性をよくするために、切断面４２にプライマー材をスプレーコーティングにより塗布する。またその後のトップコート処理において液状のトップコート材によるコーティングを行う前に、ステップＳ１３においてプライマー材の乾燥を行う。

そしてステップＳ１４において、プライマー材が付けられた切断面４２に対してトップコート材をスプレーコンテリングにより塗布し、ステップＳ１５において乾燥させる。トップコート材は、上述したようにＰＴＦＥなどのフッ素樹脂が用いられる。

ここでこの実施の形態の場合、ステップＳ１２においてプライマ−材を付ける方法およびステップＳ１４においてトップコート材を付ける方法としては、図６に示すように、第１の部材１１の切断面４２に液状のプライマ−材またはトップコート材をスプレーするスプレーコーティング法が用いられる。

スプレーコーティング法の詳細について、トップコート材をスプレーコーティングする場合を例にとって説明する。トップコート材を付ける切断面４２においては、微細流路２１の端部４１が露出しており、この端部４１がトップコート材により覆われないようにする必要があると共に、この端部４１にトップコート材が入り込まないようにする必要がある。そこで第１の部材１１の切断面４２における微細流路２１の端部４１と連通する他方の端部である試料導入口５から、微細流路２１内に気体をブローしながら切断面４２に対してトップコート材を塗布する。

すなわち図７に示すように、第１の部材１１に形成されている微細流路２１の他方の端部である試料導入口５から気体をブローしながら切断面４２に対してノズルを有するスプレイヤー５０により、液状のトップコート材をスプレーする。この場合、スプレーされたトップコート材が、微細流路２１の端部４１からブローにより噴き出す気体に妨げられないように、スプレーの出射角度を切断面４２に対して斜め方向にする必要がある。この出射角度θを大きくするとトップコート材が周囲に飛散して効率が低下するため、この出射角度θは、微細流路２１の形成方向に対して４５±３０°の角度が望ましい。またトップコート材を斜めにスプレーすると、膜厚が薄くなる部分４４が生じる。このような膜厚のばらつきを防ぐため、端部４１に照準を合わせながらスプレイヤー５０を回転させてスプレーする。これにより均一な厚みの弾性膜３０を形成することができる。

なおこのような気体ブローによる成膜方法は、ステップＳ１４におけるトップコート材の塗布工程に限らず、ステップＳ１２におけるプライマー材の塗布工程においても有効であり、プライマー材の塗布工程及びトップコート材の塗布工程において気体ブローを行いながらプライマー材の塗布及びトップコート材の塗布を行うことにより、プライマー材及びトップコート材が微細流路２１内に入り込むことがなくなる。特にスプレーコーティングのように液体の状態でコーティング材を塗布する場合には、例えばコーティング後に気体ブローにより微細流路２１からコーティング材を除去することは可能であっても、微細流路２１の壁面に一旦コーティング材が触れると、微細流路２１の壁面において化学作用をもたらし、微細流路表面を侵食して表面性質を変化させるおそれがある。従ってこの実施の形態においては、プライマー材及びトップコート材の塗布工程において気体ブローを行うことによりこれらのコーティング材が微細流路２１に入り込むことを防止することができる。

かくして第１の部材１１の切断面４２において成膜された弾性膜３０には、微細流路２１と連通する連通穴３５が形成される。

その後、ステップＳ１６において、トップコート材が付けられた第１の部材１１を炉に入れて、４００℃程度の高温にて焼成処理する。なおトップコート材の膜厚は、プライマー材及びトップコート材を付ける量により制御することができるが、１回の焼成処理で付けることができる膜厚には限界があるため、ステップＳ１４〜ステップＳ１６のトップコート付け、乾燥及び焼成処理を繰り返すことにより、膜厚を厚くすることができる。

このようにして焼成処理により第１の部材１１の切断面４２にプライマー材及びトップコート材を密着させる（焼き付ける）ことができるが、この場合、プライマー材及びトップコート材が焼成時に一旦高温となって流動性を持った粘度の高い液体状になることにより、微細流路２１に入り込む恐れがある。従って焼成処理において、成膜面を重力方向である下向きにすることにより、プライマー材及びトップコート材が微細流路２１内に入り込んで微細流路２１を塞ぐことを防止することができる。

焼成処理が終了すると、ステップＳ１７において、成膜面の研磨処理を行う。すなわち、焼成処理された状態における成膜面の面精度では、図１について上述したように、第２の部材１２と接触させた状態において微細流路２１を流れる流体が漏れる恐れがある。また流体の漏れを抑制するために第１の部材１１と第２の部材１２との接触圧を大きくすると、第２の部材１２を可動させるために大きな力が必要となる。そこでこの実施の形態においては、弾性膜３０の表面を研磨加工することにより平坦化して、第２の部材１２との密着性を高めて流体の漏れを抑制する。

なおステップＳ１２におけるプライマー材の塗布工程及びステップＳ１４におけるトップコート材の塗布工程において、気体ブローにより成膜層に微細流路２１と連通する連通穴３５を形成すると、この穴部の壁面は第１の部材１１の切断面４２から成膜層（弾性膜３０）の表面に向かって広がるテーパ状となる。

このテーパ形状部により囲まれた連通穴３５は、成膜層（弾性膜３０）の表面において微細流路２１の断面形状よりも大きくなる。そして第２の部材１２の微細流路２２の断面は第１の部材１１の微細流路２１の断面と同じ大きさで形成されていることにより、第１の部材１１と第２の部材１２とを接触させて第２の部材１２を可動させた際に、第１の部材１１の微細流路２１の端部４１と第２の部材１２の微細流路２２の端部４８との位置合わせは、成膜層（弾性膜３０）表面に形成された断面の大きな連通穴３５と、第２の部材１２に形成された微細流路２２の小さな断面でなる端部４８とを位置合わせすればよいことになり、位置合わせを容易にすることができる。

因みに微細流路２１として、幅が１００μｍ程度のものを用いる場合、この微細流路同士を位置合わせするためには、少なくとも±５μｍ程度の位置精度が必要となる。その場合には、第２の部材１２を移動させるためのアクチュエータと第２の部材の位置を検出する位置センサを組み合わせたフィードバック制御が必要となる。しかしながら、この実施の形態におけるテ−パ状の連通穴３５と微細流路２２とを位置合わせする場合には、位置合わせ精度を低くすることができ、例えば図８に示すように、フィードバック制御よりも簡便な、例えばステッピングモータ５５などによるオープン制御を行うことができる。

また成膜層（弾性膜３０）にテーパ状の穴部（連通穴３５）を形成することにより、この穴部の周縁部が凸形状とはならずに滑らかな曲面形状となり、これにより第２の部材１２を摺動させた場合にこの部分に応力が集中して、成膜材の一部が破損又は剥離することを防止することができる。

一方、テーパ形状の穴部（連通穴３５）においては、その部分が微細流路２１の流れ方向とは異なる方向の凹部であるデッドボリュームとなってしまう。特にスライド構造を内部流路の切り替えに使用する場合には、デッドボリューム部に溜まった液体が、流路が切り替えられて新しい液体が流れ出した後にデッドボリューム部から流路内に流れ出すことにより、クロスコンタミネーションが発生する恐れが考えられる。例えば、切り替え又は定量インジェクションなどに伴う異種流体のクロスコンタミネーション量が０．５％以下であることが要求される場合があり、この場合には、デッドボリューム部の体積は、使用しようとする流体量の０．５％以下とすることが必要となる。

これらにより、テーパ状の穴部（連通穴３５）の成膜層（弾性膜３０）表面の大きさは、位置合わせの容易化、破損及び剥離の発生回避を考慮すると、例えば１００μｍの幅であって４０μｍの高さの微細流路に対して４０μｍの厚みの成膜を行った場合には、図９に示すように、少なくとも１μｍ以上の開口量Ｌを有することが望ましい。またデッドボリュームによるクロスコンタミネーションの発生を少なくする目的において、同様の条件下においては、５０μｍ以下の開口量Ｌであることが望ましい。なお、開口量Ｌは、弾性膜３０表面に垂直な断面において、微細流路２１の一端から傾斜して延在するテーパ状の穴部の側壁が弾性膜３０表面に接する位置までの間の幅である。

なお上述の成膜工程においては、プライマ−材およびトップコート材をスプレーコーティングにより塗布するようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、切断面４２を液状のプライマ−材やトップコート材に浸けるディップコーティング、切断面４２をマイナスに帯電させると共にパウダー状のプライマ−材やトップコーティング材をプラスに帯電させて切断面４２にプライマ−材やトップコート材を付着させるパウダーコーティング（静電粉体塗装）、基板を回転させながらその表面にプライマ−材やトップコート材を滴下することにより表面にプライマ−材やトップコート材を成幕するスピンコーティング、スクリーン印刷などを適用することができる。パウダーコーティングでは、焼成前の段階では紛体を成膜面に付着させただけの状態であるため、気体ブローにより微細流路２１の端部４１に付着した紛体を容易に除去して微細流路２１に連通した連通穴３５を形成することができる。

さらに、上述の成膜工程では、プライマ−材とトップコート材をコーティングする例について説明したが、プライマー材が不要で１回のコーティング作業にて成膜することのできる変性材料を用い、コーティングおよび乾燥の回数を削減することができる。

また上述の成膜工程においては、プライマー材の塗布中及びトップコート材の塗布中に気体ブローを行うようにしたが、気体ブロー処理は、プライマー材の塗布中、プライマー材の塗布後、プライマー材の乾燥中、プライマー材の乾燥後、トップコート材の塗布中、トップコート材の塗布後、トップコート材の乾燥中、トップコート材の乾燥後、焼成中のいずれかにおいて実行することにより、微細流路２１に連通した穴部を成膜層（弾性膜３０）に形成することができる。またプライマー材の塗布中から焼成中までの全工程において気体ブローを行うこと、若しくは任意の複数工程において気体ブローを行うこともできる。

トップコート材としてフッ素樹脂を用いる場合、このトップコート材を液体の状態でスプレーコーティングした後に乾燥させた上で焼成する。従ってスプレーコーティング後の乾燥工程により粉体となった成膜層に対して、焼成前に気体ブローを行なうことにより、微細流路２１の端部４１に付着した粉体状のトップコート材を容易に除去することができる。

また焼成中には、高温状態で融解したプライマ−材やトップコート材が表面張力の効果などにより連通穴３５に集まって穴部が閉塞する恐れがあるが、焼成中に気体ブローを行なうことにより、連通穴３５が閉塞することを回避することができる。

このように焼成中に気体ブローを行なう場合、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の部材１１の試料導入口５が形成された表面１１Ａを枠形状の銅パッキン６１を介して治具６２、６３により固定した状態で気体ブローしながら焼成する。この場合、試料導入口５が形成された表面１１Ａは、銅パッキン６１により閉塞された空間に接することになり、この空間に対して気体導入用の治具６４により気体を導入する。これにより空間に導入された気体が試料導入口５から微細流路２１を通って切断面４２における微細流路２１の端部４１から噴き出すことにより、焼成前に切断面４２に成膜されたトップコート材に穴部が形成されている場合にはこの穴部が閉塞することを防止し得ると共に、焼成前に連通穴３５が形成されていない場合には連通穴３５を形成することができる。なお、銅パッキン６１を介して治具６２、６３により第１の部材１１を固定する際、ばね６５を用いて銅パッキン６１を第１の部材１１へ押し付けると、第１の部材１１の割れを防止することができる。

また、図１０（ａ）、（ｂ）に示す気体のブローの方法は、焼成中に気体をブローする場合に限らず、例えばスプレーコーティングする場合などにも用いることができる。この場合、第１の部材１１の温度が高温とならないので、銅パッキン６１に替えてゴムパッキンを用いることもできる。

また上述の成膜工程においては、第１の部材１１及び第３の部材１３の切断面４２、４３のみに弾性膜３０、３１を成膜する場合について述べたが、これに代えて、第２の部材１２の切断面４５、４６のみに、第２の微細流路２２に連通する第２の連通穴を有する第２の弾性膜を成膜するようにしてもよい。

また上述の成膜工程においては、第１の部材１１及び第３の部材１３の切断面４２、４３のみに弾性膜３０、３１を成膜する場合について述べたが、これに代えて、第１の部材１１の切断面４２、第３の部材１３の切断面４３に第１の連通穴を有する第１の弾性膜及び第２の部材１２の切断面４５、４６に第２の連通穴を有する第２の弾性膜を成膜するようにしてもよい。

また上述の成膜工程においては、第１の部材１１及び第３の部材１３の切断面４２、４３のみに弾性膜３０、３１を成膜する場合について述べたが、これに代えて、第１の部材１１の切断面４２に第１の連通穴を有する第１の弾性膜及び第２の部材１２の切断面４６に第２の連通穴を有する第２の弾性膜を成膜するようにしてもよい。

また上述の成膜工程においては、第１及び第３の部材１１、１３に成膜された弾性膜３０、３１の表面を研磨加工する場合について述べたが、本発明はこれに限られるものではなく、弾性膜３０、３１の表面に加えてこの弾性膜３０、３１に摺接する第２の部材１２の切断面４５、４６を研磨加工するようにしてもよい。

また第２の部材１２の切断面４５、４６のみに第２の弾性膜を成膜した場合には、この弾性膜の表面のみを研磨加工する方法、第２の弾性膜及びこれに摺接する第１の部材１１の切断面４２及び第３の部材１３の切断面４３を研磨加工する方法のいずれかを用いることにより、摺接部における密着性を高めて流体の漏れを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るスライドバルブ装置１において、第１の部材１１と第２の部材１２との間の摺接部、第２の部材１２と第３の部材１３との間の摺接部において、微細流路２１、２２、２３を流れる流体が漏れることを抑制するため、弾性体である弾性膜３０、３１を設けて一定の押圧力で接触させる。

弾性膜３０、３１の厚みは１０μｍ〜１００μｍ（本実施の形態の場合、４０μｍ程度）に肉厚形成することにより、流体の漏れを抑制し得る程度の弾性を持たせることができる。またこの弾性膜３０、３１を成膜する際には、気体ブロー処理を行なうことにより、これらの弾性膜３０、３１が成膜される第１の部材１１の切断面４２と第３の部材１３の切断面４３において、微細流路２１、２３に連通する連通穴３５、３６が形成される。

またこのように肉厚の弾性膜３０、３１を成膜する場合、微細流路２１、２３に連通する連通穴３５、３６は、焼成処理の過程で閉塞される可能性があるが、図１０について上述したように、焼成工程中においても気体ブロー処理をすることにより、これらが閉塞することを確実に回避することができる。

また弾性膜３０、３１の表面を研磨加工することによりその表面を平坦化することができ、これにより、第２の部材１２との密着性を高めて流体の漏れを抑制することができる。

かくして微細流路２１、２２、２３の連通状態を確保し得る肉厚の弾性膜３０、３１を設けることができ、これにより摺接部における流体の漏れを抑制し得るスライドバルブ装置を実現できる。

（その他の実施の形態）
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、図１において、第１の部材１１、第２の部材１２は、それぞれ２本の微細流路（第１の微細流路２１、第２の微細流路２２）しか有しないが、これらの部材中に含まれる微細流路の本数、構造は任意で構わない。他の図面に示された微細流路についても同様である。

また、図１において、スライドバルブ装置１は、３つの部材（第１の部材１１、第２の部材１２、第３の部材１３）からなり、主に第２の部材１２がスライド移動する例について記したが、部材の個数も、移動する部材の個数も多数あって構わない。

なお、図面などの説明をした際に、スライドバルブ装置１などの大きさや高さを記述したが、これは例示として挙げた数値であり、この数値に限られるわけではないことは勿論である。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本実施の形態に係るスライドバルブ装置の模式図である。 本実施の形態に係るスライドバルブ装置の模式図である。 本実施の形態に係るスライドバルブ装置の模式図である。 本実施の形態に係るスライドバルブ装置の成膜層表面の研磨の有無による耐圧性能を示す特性曲線図である。 本実施の形態に係るスライドバルブ装置の製造工程を示すフローチャートである。 本実施の形態に係るスライドバルブ装置のトップコート材の塗布工程の説明に供する斜視図である。 本実施の形態に係るスライドバルブ装置のトップコート材の塗布工程の説明に供する断面図である。 本実施の形態に係るスライドバルブ装置を示す模式図である。 本実施の形態に係るスライドバルブ装置の成膜層の穴部を示す略線図である。 本実施の形態に係るスライドバルブ装置の焼成工程に用いられる炉中ブロー治具を示す側面図である。

符号の説明

１ スライドバルブ装置
５ 試料導入孔
６ 試料導出孔
１１ 第１の部材
１２ 第２の部材
１３ 第３の部材
２１ 第１の微細流路
２２ 第２の微細流路
２３ 第３の微細流路
３０、３１ 膜
４２、４３、４５、４６ 切断面

Claims (5)

1. 内部に流体が移動するための第１の流路が形成され、表面に前記第１の流路に連通した試料導入口を有する第１の部材を作製する工程と、
   前記第１の部材の表面に垂直に切った前記第１の部材の切断面に対して摺接し、前記第１の流路に連通可能な第２の流路が内部に形成された第２の部材を作製する工程と、
   前記第２の部材と摺接する前記切断面に、前記第１の流路に連通する第１の連通穴を有する第１の弾性膜を、塗布及び焼成を含むステップにより形成する工程とを含み、
   前記第１の弾性膜の焼成ステップ中において、前記第１の部材の表面に治具を用いて前記試料導入口に接する閉塞された空間を形成し、前記閉塞された空間に導入された気体を、前記試料導入口から前記第１の流路を通して前記切断面に露出した前記第１の流路の開放端より噴出させることを特徴とするスライドバルブ装置の製造方法。
2. 前記第１の弾性膜の塗布ステップ中において、前記第１の部材の表面に前記治具を用いて前記試料導入口に接する閉塞された空間を形成し、前記閉塞された空間に導入された気体を、前記試料導入口から前記第１の流路を通して前記切断面に露出した前記第１の流路の開放端より噴出させることを特徴とする請求項１に記載のスライドバルブ装置の製造方法。
3. 前記切断面と摺接する前記第２の部材の摺接面に設けられ、前記第２の流路に連通する第２の連通穴を有する第２の弾性膜を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のスライドバルブ装置の製造方法。
4. 前記第１の弾性膜と前記第２の弾性膜の少なくともいずれか一方の表面を研磨加工する工程を更に含むことを特徴とする請求項３に記載のスライドバルブ装置の製造方法。
5. 前記第１の弾性膜と前記第２の弾性膜の少なくともいずれか一方の材質は、フッ素樹脂であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のスライドバルブ装置の製造方法。