JP2011123000A - マイクロ流路チップ用部品、マイクロ流路チップおよび分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、マイクロ流路チップの製造にあたり、微細な溝加工が施された第１樹脂基板に、蓋となる第２樹脂基板が、高精度の位置決めで重ね合わせでき、さらに接合を可能とするマイクロ流路チップ用部品、マイクロ流路チップおよび分析装置を提供することにある。
【解決手段】 本発明のマイクロ流路チップ用部品は、一方の面に第１流路用溝が形成された第１樹脂基板と、一方の面に第２流路用溝が形成された第２樹脂基板と、前記第１樹脂基板と、前記第２樹脂基板とを回動可能に連結する連結部とを有し、前記第１樹脂基板、前記第２樹脂基板および前記連結部が一体的に成形されてなり、前記連結部を介して、前記第１樹脂基板の前記第１流路用溝が形成された面と前記第２樹脂基板の前記第２流路用溝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なことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロ流路チップ用部品、マイクロ流路チップおよび分析装置に関する。

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チップ上で行う核酸、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。

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チップ基板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チップの基板材料として、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。

これらのマイクロ流路チップは、種々のプラスチックを使用しても射出成形によって製造することが可能である。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チップ基板を製造でき、大量生産に適している。さらに、二つの部材を接合する方法として熱プレス、超音波溶着による熱溶着、接着剤、粘着剤を用いる方法等が主に行われている。これらの手法によって、微細な溝加工が施されたプラスチック製基板に、蓋となるプラスチック基板が接合され微細な流路を形成するマイクロ流路チップが作製される。

本田宣昭、化学工学、第６６巻、第２号、Ｐ７１−７４（２００２）

しかしながら、上記の方法は、成形工程では、微細な溝加工が施されたプラスチック製基板と蓋となるプラスチック基板の２種類を別々に成形することを必要とし、さらに、接合工程では二つの基板を重ね合わせる際に高精度な位置決めを必要とする。この位置決めの精度が悪い場合には、基板間の位置ズレが発生し、流路形状の不具合や部分的な接着不良を発生する。マイクロ流路チップの製造において、複数の基板を成形する工程と、高精度な位置決めで接合する工程は、時間がかかり大量生産が難しくコスト高となる。さらに、使用できる装置の制約から高額な設備投資が必要になる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、マイクロ流路チップの製造にあたり、微細な溝加工が施されたプラスチック製基板と蓋となるプラスチック基板とを一体で成形し、微細な溝加工が施されたプラスチック製基板に蓋となるプラスチック基板を、高精度の位置決めで重ね合わせ、さらに接合を可能とするマイクロ流路チップ用部品、マイクロ流路チップおよび分析装置を提供することである。

このような発明は、下記（１）〜（１４）に記載の本発明により達成される。
（１）一方の面に第１流路用溝が形成された第１樹脂基板と、一方の面に第２流路用溝が形成された第２樹脂基板と、前記第１樹脂基板と、前記第２樹脂基板とを回動可能に連結する連結部とを有し、前記第１樹脂基板、前記第２樹脂基板および前記連結部が一体的に成形されてなり、前記連結部を介して、前記第１樹脂基板の第１流路用溝が形成された面と前記第２樹脂基板の第２流路用溝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なことを特徴とするマイクロ流路チップ用部品。
（２）前記連結部は、樹脂材料で構成されているものである上記（１）に記載のマイクロ流路チップ用部品。
（３）前記連結部は、板状体である上記（１）または（２）に記載のマイクロ流路チップ用部品。
（４）前記板状体の中央部付近には、切り欠き部、薄肉部を有するものである上記（３）に記載のマイクロ流路チップ用部品。
（５）前記板状体の薄肉部の平均厚さは、０．５ｍｍ以下である上記（４）に記載のマイクロ流路チップ用部品。
（６）前記第１樹脂基板と、前記第２樹脂基板を折り畳んだ際に、前記第１流路用溝と前記第２流路用溝とが少なくとも一部で重なる部分を有するものである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のマイクロ流路チップ用部品。
（７）前記第１樹脂基板と、前記第２樹脂基板を折り畳んだ際に、前記第１流路用溝および前記第２流路用溝のいずれか一方が、他方に包含されるものである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のマイクロ流路チップ用部品。
（８）前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを折り畳んだ際に、前記第１流路用溝と前記第２流路用溝とが、平面視の面積で９０％以上重なるものである上記（１）ないし（７）のいずれかに記載のマイクロ流路チップ用部品。
（９）前記第１樹脂基板および前記第２樹脂基板には、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（８）のいずれかに記載のマイクロ流路チップ用部品。
（１０）前記位置決め手段は、前記第１樹脂基板および前記第２樹脂基板の一方に設けられた凸部と、他方に設けられた前記凸部に嵌合する凹部とで構成される上記（９）に記載のマイクロ流路チップ用部品。
（１１）前記位置決め手段は、前記第１樹脂基板および前記第２樹脂基板の前記連結部と反対側の端部に設けられているものである上記（９）または（１０）に記載のマイクロ流路チップ用部品。
（１２）上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載のマイクロ流路チップ用部品の前記第１樹脂基板と、前記第２樹脂基板とを、前記第１樹脂基板の第１流路用溝が形成された面と前記第２樹脂基板の第２流路用溝が形成された面とが当接するように接合されてなることを特徴とするマイクロ流路チップ。
（１３）前記接合は、熱溶着、粘着剤、接着剤および超音波溶着のいずれかによってされたものである上記（１２）に記載のマイクロ流路チップ。
（１４）上記（１２）または（１３）に記載のマイクロ流路チップを備えることを特徴とする分析装置。

本発明によれば、生産性に優れ、かつ位置合わせ精度に優れるマイクロ流路チップ用部品およびマイクロ流路チップを提供することができる。
また、上述したようなマイクロ流路チップを用いることで迅速かつ安価な分析装置を提供することができる。

本発明の一実施形態としてのマイクロ流路チップ用部品を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態としてのマイクロ流路チップ用部品を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態としてのマイクロ流路チップを説明するための上面図である。 本発明の一実施形態としてのマイクロ流路チップを説明するための断面図である。 本発明の一実施形態としてのマイクロ流路チップ用部品を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態としてのマイクロ流路チップ用部品を説明するための平面図である。 本発明の一実施形態としてのマイクロ流路チップ用部品を説明するための平面図である。

以下、本発明のマイクロ流路チップ用部品、マイクロ流路チップおよび分析装置について説明する。
本発明のマイクロ流路チップ用部品は、一方の面に第１流路用溝が形成された第１樹脂基板と、一方の面に第２流路用溝が形成された第２樹脂基板と、前記第１樹脂基板と、前記第２樹脂基板とを回動可能に連結する連結部とを有し、前記第１樹脂基板、前記第２樹脂基板および前記連結部が一体的に成形されてなり、前記連結部を介して、前記第１樹脂基板の第１流路用溝が形成された面と前記第２樹脂基板の第２流路用溝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なことを特徴とする。
また、本発明のマイクロ流路チップは、上記に記載のマイクロ流路チップ用部品の前記第１樹脂基板と、前記第２樹脂基板とを、前記第１樹脂基板の第１流路用溝が形成された面と前記第２樹脂基板の第２流路用溝が形成された面とが当接するように接合されてなることを特徴とする。
また、本発明の分析装置は、上記に記載のマイクロ流路チップを備えることを特徴とする。

（マイクロ流路チップ用部品）
まず、本発明のマイクロ流路チップ用部品について、好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、マイクロ流路チップ用部品の平面図である。図２は、マイクロ流路チップ用部品のＡ−Ａ断面図である。
マイクロ流路チップ用部品１００は、第１樹脂基板１と、第２樹脂基板２と、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを回動可能に連結する連結部３とが一体的に成形されている。これにより、蓋を有するマイクロ流路チップの生産性を向上することができる。

（第１樹脂基板）
図１および図２に示すように、第１樹脂基板１には、その表面に第１マイクロ流路を構成する第１流路用溝１１が、第１樹脂基板１の長尺方向に沿って形成されている。第１流路用溝１１の幅は、特に限定されないが、０．０１〜０．５ｍｍが好ましく、特に０．０３〜０．２ｍｍが好ましい。これにより、第１流路用溝１１で形成される第１マイクロ流路を使用する際に分析試料、試薬等の使用量を低減することができる。

また、第１流路用溝１１の深さは、特に限定されないが、０．０１〜０．５ｍｍが好ましく、特に０．０３〜０．２ｍｍが好ましい。これにより、第１流路用溝１１で形成される第１マイクロ流路を使用する際に分析試料、試薬等の使用量を低減することができる。
なお、第１流路用溝１１の幅および深さは、それぞれ同じであっても異なっても良いが、成形金型の精度、転写性、離型性等の点を考慮すると深さが幅より若干小さい方が好ましく、マイクロ流路チップ用部品の生産性を向上することができる。これにより、第１流路用溝１１より第１マイクロ流路を形成する際の位置合わせを容易にすることができる。

また、第１流路用溝１１の長さも特に限定されないが、１０ｍｍ以下であることが好ましく、特に０．１〜５ｍｍが好ましく、最も０．３〜１ｍｍが好ましい。第１流路用溝１１の長さが前記範囲内であると、特にマイクロ流路内における流れの再現性に優れる。

第１流路用溝１１の端部（本実施形態では両端部）には、貫通孔１１１、１１２がそれぞれ設けられている。これにより、一方の貫通孔１１１より分析試料等を充填し、他方の貫通孔１１２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流路用溝１１等によって形成される流路の流路口として機能する。

貫通孔１１１および１１２は、第１樹脂基板１の他方側の面では、外部と第１流路用溝１１とを繋げる開口部（不図示）となる。この開口部より、ゲル、試料、緩衝液の導入、保存、排出を行うことができる。この開口部の形状としては、例えば円形状や矩形状が挙げられるが、これに限定されない。この開口部に、分析装置に設けられたチューブやノズルを接続し、そのチューブやノズルを介して、ゲル、試料または緩衝液等を貫通孔１１１より第１流路用溝１１に導入し、他方の貫通孔１１２より排出する。なお、貫通孔１１１、１１２を第２樹脂基板２に形成して開口部を形成しても良い。前記チューブやノズルが接合しやすくするために、円柱状の凹部が好ましく、また、開口部が窪んだ形状であることがさらに好ましい。

貫通孔１１１および１１２の大きさは、第１流路用溝１１の幅よりも大きい直径が好ましく、それぞれ例えば直径０．２〜２ｍｍの円形状が好ましく、特に直径０．５〜１ｍｍの円形状が好ましい。これにより、マイクロ流路にチューブやノズルを介して液体を導入することが容易となる。

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。

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。

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。

（第２樹脂基板）
図１および図２に示すように、第２樹脂基板２には、その表面に第２マイクロ流路を構成する第２流路用溝２１が、第２樹脂基板２の長尺方向に沿って形成されている。第２流路用溝２１の幅は、特に限定されないが、０．０１〜０．２ｍｍが好ましく、特に０．０３〜０．２ｍｍが好ましい。これにより、第２流路用溝２１で形成される第２マイクロ流路を使用する際に分析試料、試薬等の使用量を低減することができる。さらに、成形金型の精度、転写性、離型性等の点を考慮すると生産性を向上することができる。

また、第２流路用溝２１の深さは、特に限定されないが、０．０１〜０．２ｍｍが好ましく、特に０．０３〜０．２ｍｍが好ましい。これにより、第２流路用溝２１で形成される第２マイクロ流路を使用する際に分析試料、試薬等の使用量を低減することができる。
なお、第１流路用溝１１の幅および深さは、それぞれ同じであっても異なっても良いが、成形金型の精度、転写性、離型性等の点を考慮すると深さが幅より若干小さい方が好ましく、マイクロ流路チップ用部品の生産性を向上することができる。これにより、第１流路用溝１１より第１マイクロ流路を形成する際の位置合わせを容易にすることができる。

ここで、第１マイクロ流路を構成する第１流路用溝１１と、第２マイクロ流路を構成する第２流路用溝２１との幅は、同じであっても異なっていても良いが、第１流路用溝１１と第２流路用溝２１とを重ねて流路を形成する場合、第１流路用溝１１と第２流路用溝２１との幅は同じであることが好ましい。これにより、マイクロ流路内の液体の流れを容易に制御することができる。

第２流路用溝２１の長さも特に限定されないが、１０ｍｍ以下であることが好ましく、特に０．１〜５ｍｍが好ましく、最も０．３〜１ｍｍが好ましい。流路の長さが前記範囲内であると、特にマイクロ流路内における流れの再現性に優れる。

ここで、第１マイクロ流路を構成する第１流路用溝１１と、第２マイクロ流路を構成する第２流路用溝２１との長さは、同じであっても異なっていても良い。

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が、異なっていることが好ましい。このことにより、折り畳む際に、位置精度よく折り畳むことができる。

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。
なお、第１樹脂基板１を蓋として用いる場合には、第２樹脂基板２の厚さは、第１樹脂基板１の厚さよりも厚いことが好ましい。これにより、折り畳む際に、位置精度よく折り畳むことができる。

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２樹脂基板２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、同じ樹脂を用いても異なる樹脂を用いても良いが、同じ樹脂であることが好ましい。これにより、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２との接合を容易にすることができる。また、第１樹脂基板１、第２樹脂基板２および連結部３と一体成形するのが容易となる。

（連結部）
図１および図２に示すように、本発明のマイクロ流路チップ用部品では、上述したような第１樹脂基板１と第２樹脂基板２とを回動可能に連結する連結部３を有している。
連結部３は、第１樹脂基板１の端部と、第２樹脂基板２の端部とを連結する板状体である。

図２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。本実施形態では、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。

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。

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。

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。

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。

上述したような第１樹脂基板１、第２樹脂基板２および連結部３を構成する樹脂は、全て同じであっても異なっていても良いが、同じであることが好ましい。これにより、一体成形を容易にすることができる。

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。

（位置決め手段）
第１樹脂基板１および第２樹脂基板２の連結部３と反対側の端部には、位置決め手段４が設けられている。
このような位置決め手段４は、連結部３での基点（折り曲げ点）とした折り曲げで誤差が生じた場合に、その誤差を吸収することができるものである。
すなわち、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のであれば、特にこのような位置決め手段は不要となるが、ずれを生じる場合には、位置決め手段４で、その誤差を補正し、第１樹脂基板１と第２樹脂基板２に、それぞれ形成されている流路用溝（１１、２１）の位置合わせを正確に行うことができる。

本実施形態で第１樹脂基板１に設けられた位置決め手段４は第１樹脂基板１の流路用溝１１が形成されている面側に突出して設けられた突起部４１であり、第２樹脂基板２に設けられた位置決め手段４は第２樹脂基板２の第２流路用溝２１が形成されている面に設けられた凹部４２である。

突起部４１は、第１樹脂基板１の第１流路用溝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４１は、後述する第２樹脂基板２の位置決め手段４の凹部４２と嵌合可能になっている。
なお、突起部４１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４１と凹部４２との位置がずれている場合であっても、突起部４１と凹部４２との嵌合を容易にできる。

突起部４１の直径は、特に限定されないが、上述した連結部３に起因の折り畳む際の誤差の半分程度であることが好ましく、具体的には０．２ｍｍ以上であることが好ましく、特に０．５〜１．５ｍｍが好ましい。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。

凹部４２は、突起部４１が嵌合できるように円形状をなしている。
凹部４２の直径は、突起部４１の直径に依存するが、０．２ｍｍ以上であることが好ましく、特に０．５〜１．５ｍｍが好ましい。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。
このように、突起部４１を凹部４２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４１を凹部４２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

位置決め手段４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４１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。

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。

（一体成形）
このような第１樹脂基板１、第２樹脂基板２および連結部３が、一体成形されたマイクロ流路チップ用部品は、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チップ用部品を作製する場合、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。

（マイクロ流路チップ）
次に、第１流路用溝１１および第２流路用溝２１で形成されるマイクロ流路について、図３および図４を用いて詳細に説明する。図３は、上述したマイクロ流路チップ用部品を折畳んで第１流路用溝が形成された面と、第２流路用溝が形成された面とを接合して得られるマイクロ流路チップ１１０を示している。図４は、図３のＢ−Ｂ’断面図である
図４に示すように、マイクロ流路チップ１１０は、長さの異なる直線状の第１流路用溝１１および第２流路用溝２１があり、第１流路用溝１１の長さが第２流路用溝２１に比べて短くなっている。これにより、第２流路用溝２１が第１流路用溝１１を包含するようになっている。また、第１流路用溝１１の両端部に貫通孔１１１および１１２が、第２流路用溝２１に重なるように形成されている。これにより、貫通孔１１１より液体を導入することができ、貫通孔１１２より液体を排出することが可能となっている。

上述したような、第１流路用溝１１と第２流路用溝２１との重なる部分は、特に限定されないが、平面視の面積で９０％以上重なるものであることが好ましく、特に９５％以上重なるものであることが好ましい。重なる範囲が前記範囲内であると、特に流路に流れる流体の制御に優れる。

流路用溝としては、上述の実施形態に限定されるものではなく、例えば複数の流路用溝が形成されている、曲線および直線が適宜組み合わされている等の他の形状を有していても良い。
具体的には、第１樹脂基板１および第２樹脂基板２に、それぞれ複数の流路用溝が形成されていても良い。また、図５（ａ、ｂ）に示すように流路用溝が分岐しても良い。また、図６に示すように流路用溝が直線でなく、曲線であっても良い。
また、図７（ａ、ｂ）に示すように第１流路用溝１１と、第２流路用溝２１とが、交差する場合（ａ）であっても重ならない場合（ｂ）であっても良い。
また、第１流路用溝１１および第２流路用溝２１が、それぞれ途中で幅、深さ等が変わるものであっても良い。

（マイクロ流路チップ）
図４に示すように、上述したようなマイクロ流路チップ用部品１００の第１樹脂基板１の第１流路用溝１１が形成された面と第２樹脂基板２の第２流路用溝２１が形成された面とが当接するように接合して、マイクロ流路チップ１１０を得ることができる。これにより、第１流路用溝１１と第２流路用溝２１のデザインを組み合わせて３次元的なマイクロ流路構造を設計することが可能となり、より複雑なマイクロ流路チップ１１０が得られる。

ここで、マイクロ流路チップ１１０とは、横断面積０．０２５ｍｍ^２以下の流路用溝を形成されているものを広く意味するものである。マイクロ流路チップ１１０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。マイクロ流路チップ１１０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。このマイクロ流路チップ１１０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チップという。なお、試料流体操作装置を、マイクロ流路チップ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。

この第１樹脂基板１と第２樹脂基板２との接合は、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、マイクロ流路チップ１１０の生産性を向上することができる。

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、樹脂基板１および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流路用溝１１および第２流路用溝２１による微細流路が形成されたマイクロ流路チップ１１０が製造される。

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流路用溝１１および第２流路用溝２１による微細流路が形成されたマイクロ流路チップ１１０が製造される。

より具体的に紫外線硬化型接着剤を使用する場合には、例えば第１樹脂基板１を固定した状態で、第２樹脂基板２に力を加え、２つの樹脂基板を連結する連結部３の薄肉部３１を基点に折り曲げ、２つの基板を重ね合わせる。このとき、突起部４１を凹部４２に挿入する。そして、両樹脂基板に対して加圧した状態のまま紫外線照射を行い、前記接合面の紫外線硬化型接着剤を硬化させ、２つの樹脂基板を接合する。このとき、プレス機にて５０〜２００Ｎで両樹脂基板を保持し、紫外線照射機で１〜５分間、紫外線照射を行うことで、基板同士を接合する。

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１、２に超音波を印加することにより、樹脂基板１、２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流路用溝１１および第２流路用溝２１による微細流路が形成されたマイクロ流路チップ１１０が製造される。

このような、マイクロ流路チップは、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流路用溝１１および第２流路用溝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。

また、本発明のマイクロ流路チップ１１０は、連結部３での折り畳み、位置決め手段４を用いて第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い、かつその位置決めを正確に行うことができ、さらに位置ずれを防止することができる。それらによって、熱溶着、粘着剤、接着剤、超音波溶着等によって第１流路用溝１１および第２流路用溝２１を位置ずれなく接合されたマイクロ流路チップ１１０を得ることができるものである。
また、両樹脂基板に対して超音波を照射しながら基板を加圧することで、両樹脂基板を接合する場合、超音波の照射条件、加圧条件は、１〜１０ｋｇ／ｃｍ^２
の加圧状態で、２０〜４０ｋＨｚの超音波を０．０５〜１秒間印加することで両基板を接合する。
このようなマイクロ流路は、例えばマイクロ流路に流体を導入したときに、マイクロ効果が現れるもの、すなわち、流体に何らかの挙動変化が現れる断面形状を有するチャネルを意味する。

（分析装置）
上述したようなマイクロ流路チップは、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。

（マイクロ流路チップ用部品の製造）
射出成形機で環状ポリオレフィン樹脂（日本ゼオン社製、ゼオノア、１０６０Ｒ）を、射出温度２５０℃、射出速度１００ｍｍ／秒、保圧６０ＭＰａで射出し、マイクロ流路チップ用部品に押し出し、第１樹脂基板（外形寸法が２５ｍｍ×２５ｍｍ×１ｍｍ）と第２樹脂基板（外形寸法が２５ｍｍ×２５ｍｍ×１ｍｍ）とが、連結部（薄肉部の厚さ０．２ｍｍ、端部の厚さ０．５ｍｍ）で連結された構造のマイクロ流路チップ用部品を作製した。
第１樹脂基板には、幅０．０５ｍｍ、深さ０．０５ｍｍの第１流路用溝と、第１流路用溝の両端部の位置にチップ厚み方向に直径１ｍｍの貫通孔と、直径０．２ｍｍの突起部とが形成されている。また、第２樹脂基板には幅０．０５ｍｍ、深さ０．０５ｍｍの第２流路用溝と、内径０．２ｍｍの凹部とが形成されている。

（マイクロ流路チップの製造）
上述のマイクロ流路チップ用部品の第１樹脂基板を固定した状態で、第２樹脂基板に力を加え、２つの基板を連結する連結部の薄肉部を基点（折り曲げ点）に折り曲げ、２つの樹脂基板を重ね合わせた。このとき、突起部を凹部に挿入した。
そして、両樹脂基板に対して熱を加えながら基板を加圧することで、両樹脂基板を接合して、マイクロ流路チップを得た。このときの加熱条件、加圧条件は、加熱プレス機にて１００℃、１，０００Ｎの条件下で１５分間保持した。

以上のように、微細な流路用溝加工が施された樹脂基板と、蓋となる樹脂基板とが一体で成形され、樹脂基板を連結する連結部で折り曲げ、突起部を凹部に挿入することができ、その位置決めを正確に行うことができた。また、連結部および突起部を凹部に挿入することで、微細な溝加工が施された樹脂基板と蓋となる樹脂基板との位置ずれを防止することができ、高い位置精度で接合することができた。

本発明を利用することにより、簡単でかつ安価で、再現性よく、高精度の位置決めで重ね合わせ、さらに接合を可能とするマイクロ流路チップを提供することができる。これにより、量産可能なシンプルな構成で、安定かつ短時間にマイクロ流路を配するマイクロ流路チップを作製することができる。
また、本発明のマイクロ流路チップは、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。

１ 第１樹脂基板
１１ 第１流路用溝
１１１ 貫通孔
１１２ 貫通孔
２ 第２樹脂基板
２１ 第２流路用溝
３ 連結部（板状体）
３１ 中央部（薄肉部）
３２ 端部
４ 位置決め手段
４１ 突起部
４２ 凹部
１００ マイクロ流路チップ用部品
１１０ マイクロ流路チップ

Claims (14)

1. 一方の面に第１流路用溝が形成された第１樹脂基板と、
   一方の面に第２流路用溝が形成された第２樹脂基板と、
   前記第１樹脂基板と、前記第２樹脂基板とを回動可能に連結する連結部とを有し、
   前記第１樹脂基板、前記第２樹脂基板および前記連結部が一体的に成形されてなり、
   前記連結部を介して、前記第１樹脂基板の第１流路用溝が形成された面と前記第２樹脂基板の第２流路用溝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なことを特徴とするマイクロ流路チップ用部品。
2. 前記連結部は、樹脂材料で構成されているものである請求項１に記載のマイクロ流路チップ用部品。
3. 前記連結部は、板状体である請求項１または２に記載のマイクロ流路チップ用部品。
4. 前記板状体の中央部付近には、切り欠き部、薄肉部を有するものである請求項３に記載のマイクロ流路チップ用部品。
5. 前記板状体の薄肉部の平均厚さは、０．５ｍｍ以下である請求項４に記載のマイクロ流路チップ用部品。
6. 前記第１樹脂基板と、前記第２樹脂基板を折り畳んだ際に、前記第１流路用溝と前記第２流路用溝とが少なくとも一部で重なる部分を有す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チップ用部品。
7. 前記第１樹脂基板と、前記第２樹脂基板を折り畳んだ際に、前記第１流路用溝および前記第２流路用溝のいずれか一方が、他方に包含されるものである請求項１ないし６のいずれかに記載のマイクロ流路チップ用部品。
8. 前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板とを折り畳んだ際に、前記第１流路用溝と前記第２流路用溝とが、平面視の面積で９０％以上重なるものである請求項１ないし７のいずれかに記載のマイクロ流路チップ用部品。
9. 前記第１樹脂基板および前記第２樹脂基板には、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８のいずれかに記載のマイクロ流路チップ用部品。
10. 前記位置決め手段は、前記第１樹脂基板および前記第２樹脂基板の一方に設けられた凸部と、他方に設けられた前記凸部に嵌合する凹部とで構成される請求項９に記載のマイクロ流路チップ用部品。
11. 前記位置決め手段は、前記第１樹脂基板および前記第２樹脂基板の前記連結部と反対側の端部に設けられているものである請求項９または１０に記載のマイクロ流路チップ用部品。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載のマイクロ流路チップ用部品の前記第１樹脂基板と、前記第２樹脂基板とを、前記第１樹脂基板の第１流路用溝が形成された面と前記第２樹脂基板の第２流路用溝が形成された面とが当接するように接合されてなることを特徴とするマイクロ流路チップ。
13. 前記接合は、熱溶着、粘着剤、接着剤および超音波溶着のいずれかによってされたものである請求項１２に記載のマイクロ流路チップ。
14. 請求項１２または１３に記載のマイクロ流路チップを備えることを特徴とする分析装置。

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