JP2012103098A - Manufacturing method of microchip with electrode, and microchip with electrode manufactured by the manufacturing method - Google Patents

Manufacturing method of microchip with electrode, and microchip with electrode manufactured by the manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2012103098A
JP2012103098A JP2010251645A JP2010251645A JP2012103098A JP 2012103098 A JP2012103098 A JP 2012103098A JP 2010251645 A JP2010251645 A JP 2010251645A JP 2010251645 A JP2010251645 A JP 2010251645A JP 2012103098 A JP2012103098 A JP 2012103098A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bonding
substrate
microchip
manufacturing
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010251645A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidekazu Shirai
秀和 白井
Mikiji Sekihara
幹司 関原
Takenori Nagae
剛典 永江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Opto Inc
Original Assignee
Konica Minolta Opto Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Opto Inc filed Critical Konica Minolta Opto Inc
Priority to JP2010251645A priority Critical patent/JP2012103098A/en
Publication of JP2012103098A publication Critical patent/JP2012103098A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a microchip with electrodes in which adhesion of two substrates including electrode portions can be firmly performed without remaining of foreign matter in a flow passage at all and the manufacturing cost can be reduced, and to provide the microchip with electrodes manufactured by the manufacturing method.SOLUTION: Disclosed is the manufacturing method of a microchip with electrodes which is manufactured by joining two substrate members with each other and has at least the flow passage and the electrodes connected to the flow passage on the joining surface. The manufacturing method includes: a step of joining the two substrate members with each other; a first joining step of joining portions other than the vicinity of the electrodes of the substrate members; and a second joining step of joining the portions in the vicinity of electrodes of the substrate members. The microchip is provided which is manufactured by the manufacturing method.

Description

本発明は、流路の一部に電極を有するマイクロチップの製造方法、及びこの製造方法で製造された電極付きマイクロチップに関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a microchip having an electrode in a part of a flow path, and a microchip with an electrode manufactured by this manufacturing method.

微細加工技術を利用して基板部材上に微細な流路や回路を形成し、微小空間で核酸、タンパク質、又は血液などの検体の化学反応や、分離、分析などの検査を行う、マイクロ検査チップ、マイクロ分析チップ、或いはμTAS(Micro Total Analysis Systems)等と称される装置が実用化されている(以下、これらをマイクロチップと称する)。このようなマイクロチップの利点としては、検体や試薬の使用量又は廃液の排出量が軽減されることや、省スペースで持ち運び可能な安価な分析システムを実現できることが挙げられる。   A micro test chip that uses microfabrication technology to form fine channels and circuits on a substrate member, and inspects chemical reactions, separation, and analysis of specimens such as nucleic acids, proteins, and blood in a minute space An apparatus called a micro analysis chip, or μTAS (Micro Total Analysis Systems) has been put into practical use (hereinafter, these are referred to as a microchip). Advantages of such a microchip include a reduction in the amount of sample and reagent used or the amount of waste liquid discharged, and the realization of a low-cost and portable analysis system.

マイクロチップは、少なくとも一方の基板部材に微細加工が施された2つの基板部材を貼り合わせることにより製造される。基板部材上に微細加工によって流路用の溝や液溜りが形成され、溝の始端や終端に対応する基板部材上の位置に、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成される。この貫通孔から検体や試薬を注入し、検査を行うものである。   A microchip is manufactured by bonding two substrate members that are finely processed to at least one substrate member. A channel groove and a liquid reservoir are formed on the substrate member by microfabrication, and a through-hole penetrating in the thickness direction is formed at a position on the substrate member corresponding to the start and end of the groove. A specimen or a reagent is injected from the through-hole and an inspection is performed.

従来、マイクロチップにはガラス基板が用いられていたが、大量生産に不向きな点やコスト高などの点から、近年は、廉価で廃棄が比較的容易な樹脂製のマイクロチップの開発が望まれている。樹脂製部材の場合、一方の基板部材は、板状部材でもよく、フィルム状部材でも良い。また、樹脂とガラスの2枚の基板部材で構成することもできる。   Conventionally, glass substrates have been used for microchips. However, in recent years, development of inexpensive and relatively easy-to-dispose resin microchips has been desired because of their unsuitability for mass production and high costs. ing. In the case of a resin member, one substrate member may be a plate member or a film member. Moreover, it can also be comprised with two board | substrate members of resin and glass.

樹脂製部材を接合する方法としては、接着剤を利用する方法、溶剤で樹脂表面を溶かして接合する方法、超音波融着を利用する方法、レーザー融着を利用する方法、平板状又はロール状の加圧装置による熱接合(熱融着)を利用する方法などが挙げられる。なかでも、熱接合は低コストで実施できるため、大量生産を前提とした接合方法として適する。   As a method of joining resin members, a method using an adhesive, a method in which a resin surface is melted with a solvent, a method using ultrasonic fusion, a method using laser fusion, a flat plate shape or a roll shape And a method using thermal bonding (thermal fusion) with a pressure device. In particular, thermal bonding can be performed at a low cost, so it is suitable as a bonding method based on mass production.

このようなマイクロチップの一種に、電極を有するマイクロチップがある。流路の2箇所に設けられた電極間に電圧を印加することで、検体などの対象物を電気泳動によって分離したり、分析したりすることができる。生化学分野での電気泳動法は、水溶液を用いる無担体電気泳動でタンパク質の移動度を測定する方法として確立されたものであるが、近年は担体(ゲル、あるいは高分子の溶質)を用いた電気泳動が用いられている。担体電気泳動では、DNAやタンパク質などの高分子が担体分子に遮られ分子量の大きいものほど移動しにくくなる「分子ふるい効果」が働くので、タンパク質の分析やDNAの塩基配列決定に用いられている。例えばDNA分析では、貫通孔から流路にポリマーを含む緩衝液を加圧注入し、続いて蛍光標識したDNAサンプルを注入する。そして、2つの電極間に高圧の電圧をかけて電気泳動を行い、蛍光検出器によりDNAサンプルを検出するというように使われるのである。   One type of such microchip is a microchip having electrodes. By applying a voltage between the electrodes provided at two locations in the flow path, an object such as a specimen can be separated by electrophoresis or analyzed. Electrophoresis in the biochemical field has been established as a method for measuring protein mobility by carrier-free electrophoresis using an aqueous solution, but recently a carrier (gel or polymer solute) has been used. Electrophoresis is used. In carrier electrophoresis, a “molecular sieving effect” works, in which macromolecules such as DNA and proteins are obstructed by carrier molecules, and the larger the molecular weight, the more difficult it moves, so it is used for protein analysis and DNA base sequencing. . For example, in DNA analysis, a buffer solution containing a polymer is injected under pressure from a through hole into a flow path, and then a fluorescently labeled DNA sample is injected. Then, electrophoresis is performed by applying a high voltage between the two electrodes, and a DNA sample is detected by a fluorescence detector.

特許文献1には、表面に微細流路が形成された一方のガラス基板を、表面に電極が形成された他方のガラス基板上に、前記電極と微細流路が対向するように位置合わせて重ね合わせる工程と、前記一方のガラス基板と他方のガラス基板間にUV硬化性接着剤を侵入させる工程と、前記微細流路内に侵入したUV硬化性接着剤を除去する工程と、UV光を照射する工程とを含む電極付きガラス製マイクロチップ基板の製造方法が開示されている。   In Patent Document 1, one glass substrate having a fine channel formed on the surface thereof is aligned and overlapped on the other glass substrate having an electrode formed on the surface so that the electrode and the fine channel are opposed to each other. A step of aligning, a step of intruding a UV curable adhesive between the one glass substrate and the other glass substrate, a step of removing the UV curable adhesive that has entered the fine flow path, and irradiating with UV light There is disclosed a method of manufacturing a glass microchip substrate with an electrode including the step of:

また、特許文献2には、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂製の基板に、同じくアクリル系樹脂製のフィルムを熱融着させた樹脂製のマイクロチップが提案されている。この特許文献2は電気泳動用の電極を有するが、電極はスルーホール方式でフィルム側に形成され、樹脂製基板の貫通孔の中に配置されて樹脂性基板と樹脂性フィルムの間には挟まれないように構成されている。   Patent Document 2 proposes a resin microchip in which an acrylic resin film, such as polymethyl methacrylate, is thermally fused to a substrate made of an acrylic resin such as polymethyl methacrylate. Although this patent document 2 has an electrode for electrophoresis, the electrode is formed on the film side by a through-hole method, and is placed in the through hole of the resin substrate and sandwiched between the resinous substrate and the resinous film. It is configured not to be.

特開2008−170349号公報JP 2008-170349 A 特開2000−310613号公報JP 2000-310613 A

特許文献1は、微細流路内に侵入したUV硬化性接着剤の除去をマイクロピペットやダイヤフラムポンプで吸引して除去している。しかしながら、流路内に侵入したUV硬化性接着剤を完全に除去するのは容易ではない。吸引で除去できない場合は溶剤で溶かすことになるが、接着剤や溶剤が流路内に残存すると、分析性能に支障をきたす恐れがある。   In Patent Document 1, the removal of the UV curable adhesive that has entered the fine flow path is removed by suction with a micropipette or a diaphragm pump. However, it is not easy to completely remove the UV curable adhesive that has entered the flow path. If it cannot be removed by suction, it will be dissolved in a solvent, but if the adhesive or solvent remains in the flow path, there is a risk of hindering analysis performance.

特許文献2のスルーホール式の電極形成は、工程が複雑であり、電極を樹脂性基板の貫通孔の中に位置決めするためにも高精度の組み立て技術を必要とする。従って、マイクロチップの構成が不完全になってしまったり、製造コストがかさんでしまったりする欠点がある。   The formation of the through-hole type electrode of Patent Document 2 has a complicated process and requires a highly accurate assembly technique in order to position the electrode in the through hole of the resinous substrate. Therefore, there is a drawback that the configuration of the microchip becomes incomplete or the manufacturing cost is increased.

さらに、2枚の樹脂製の部材を接合する際に、2枚の基板の接合だけであれば、一般的な接合法で比較的容易に接合できるが、電極を2枚の基板の間に挟み込む構造にする場合、電極は基板と異種の材料であるので、接合不良を起こしやすい。このような接合不良があると、電流のリークや液モレなどが発生し、分析性能への悪影響が表れる。   Further, when two resin members are bonded, if only two substrates are bonded, it can be bonded relatively easily by a general bonding method, but the electrode is sandwiched between the two substrates. In the case of a structure, since the electrode is made of a material different from that of the substrate, a bonding failure is likely to occur. If there is such a bonding failure, current leakage or liquid leakage occurs, which adversely affects the analysis performance.

本発明は、このような状況に鑑み、流路にはまったく異物が残らず、電極部分も含めた2枚の基板の接合も強固にでき電流のリークや液モレなどがなく、さらに製造コストも低廉にできる電極付きマイクロチップの製造方法、及びこの製造方法で製造された電極付きマイクロチップを提供することを目的とする。   In view of such a situation, the present invention does not leave any foreign matter in the flow path, can firmly bond the two substrates including the electrode portion, does not leak current, does not leak liquid, and has a manufacturing cost. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a microchip with an electrode that can be made inexpensively, and a microchip with an electrode manufactured by this manufacturing method.

上記の目的は以下の構成により達成できる。すなわち、
1.2枚の基板部材を接合して製造され、接合面に少なくとも流路と該流路に接続される電極とを有する電極付きマイクロチップの製造方法であって、
前記2枚の基板部材の一方の接合面となる面に前記流路を形成し、当該一方の接合面となる面又は他方の基板部材の接合面となる面に前記電極を形成することにより2枚の基板部材を作製する基板作製工程と、
前記2枚の基板部材の電極近傍以外の部分を接合する第1接合工程と、
前記2枚の基板部材の電極近傍の部分を接合する第2接合工程と、
を実施することを特徴とする電極付きマイクロチップの製造方法。
2.前記第1接合工程が、熱接合、接着剤による接合、レーザー接合、超音波接合、有機溶剤による接合のいずれか1つの接合方法で行われることを特徴とする前記1に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。
3.前記第2接合工程が、レーザー接合、超音波接合、有機溶剤による接合のいずれか1つの接合方法で行われることを特徴とする前記1又は2に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。
4.前記基板部材の少なくとも一方は、樹脂製であることを特徴とする前記1から3のいずれか一項に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。
5.前記樹脂製の基板部材は、板状部材かフィルム状部材かのいずれかであることを特徴とする前記4に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。
6.前記基板作製工程に続いて、前記2枚の基板部材の接合面の少なくとも一方にエネルギー線を照射して表面改質を行う前処理工程を行うことを特徴とする前記1から5のいずれか一項に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。
7.前記エネルギー線の照射が、エキシマ光、コロナ放電、プラズマ放電の少なくともいずれか一つであることを特徴とする前記6に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。
8.2枚の基板部材を接合して製造され、接合面に少なくとも流路と該流路に接続される電極とを有する電極付きマイクロチップの製造方法であって、
前記2枚の基板部材を作製する工程であり、前記流路が形成される前記基板部材、若しくは反対側の前記基板部材の、前記流路を取り囲む位置に液止め溝とを形成する工程を含む基板作製工程と、
接着剤若しくは有機溶剤を前記液止め溝の外側に塗布して前記基板部材を接合する第1接合工程と、
前記基板部材の電極近傍の部分を接合する第2接合工程と、
により実施することを特徴とする電極付きマイクロチップの製造方法。
9.前記第2接合工程が、レーザー接合、超音波接合による接合のいずれか1つの接合方法で行われることを特徴とする前記8に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。
10.前記基板部材の少なくとも一方は、樹脂製であることを特徴とする前記8又は9に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。
11.前記樹脂製の基板部材は、板状部材かフィルム状部材かのいずれかであることを特徴とする前記10に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。
12.前記基板作製工程に続いて、前記2枚の基板部材の接合面の少なくとも一方にエネルギー線を照射して表面改質を行う前処理工程を行うことを特徴とする前記8から11のいずれか一項に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。
13.前記エネルギー線の照射が、エキシマ光、コロナ放電、プラズマ放電の少なくともいずれか一つであることを特徴とする前記12に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。
14.前記1から13のいずれか一項に記載の製造方法で製造されたことを特徴とする電極付きマイクロチップ。
The above object can be achieved by the following configuration. That is,
1. A method of manufacturing a microchip with an electrode, which is manufactured by bonding two substrate members, and has at least a flow channel and an electrode connected to the flow channel on a bonding surface,
The flow path is formed on a surface that becomes one joining surface of the two substrate members, and the electrode is formed on the surface that becomes the one joining surface or the joining surface of the other substrate member. A substrate fabrication process for fabricating a single substrate member;
A first bonding step of bonding portions other than the vicinity of the electrodes of the two substrate members;
A second bonding step of bonding portions in the vicinity of the electrodes of the two substrate members;
The manufacturing method of the microchip with an electrode characterized by implementing.
2. 2. The microchip with electrodes according to 1 above, wherein the first bonding step is performed by any one of thermal bonding, bonding with an adhesive, laser bonding, ultrasonic bonding, and bonding with an organic solvent. Manufacturing method.
3. 3. The method for manufacturing a microchip with electrodes according to 1 or 2, wherein the second bonding step is performed by any one of laser bonding, ultrasonic bonding, and bonding using an organic solvent.
4). At least one of the said board | substrate members is resin, The manufacturing method of the microchip with an electrode as described in any one of said 1 to 3 characterized by the above-mentioned.
5. 5. The method for manufacturing a microchip with electrodes according to 4, wherein the resin substrate member is either a plate member or a film member.
6). Any one of the above 1 to 5 is characterized in that, following the substrate manufacturing step, a pretreatment step of performing surface modification by irradiating at least one of the bonding surfaces of the two substrate members with energy rays is performed. The manufacturing method of the microchip with an electrode as described in a term.
7). 7. The method for producing a microchip with electrodes as described in 6 above, wherein the irradiation with the energy beam is at least one of excimer light, corona discharge, and plasma discharge.
8. A method of manufacturing a microchip with an electrode, which is manufactured by bonding two substrate members, and has at least a flow channel and an electrode connected to the flow channel on a bonding surface,
A step of producing the two substrate members, including a step of forming a liquid stop groove at a position surrounding the flow path of the substrate member on which the flow path is formed or the opposite substrate member. A substrate manufacturing process;
A first bonding step of bonding the substrate member by applying an adhesive or an organic solvent to the outside of the liquid stop groove;
A second joining step for joining portions in the vicinity of the electrodes of the substrate member;
The manufacturing method of the microchip with an electrode characterized by performing by these.
9. 9. The method for manufacturing a microchip with electrodes as described in 8 above, wherein the second bonding step is performed by any one bonding method of laser bonding and ultrasonic bonding.
10. 10. The method for manufacturing a microchip with electrodes according to 8 or 9, wherein at least one of the substrate members is made of a resin.
11. 11. The method for producing a microchip with an electrode according to 10 above, wherein the resin substrate member is either a plate-like member or a film-like member.
12 Any one of the above-mentioned 8 to 11, wherein a pre-processing step of performing surface modification by irradiating energy rays to at least one of the bonding surfaces of the two substrate members is performed subsequent to the substrate manufacturing step. The manufacturing method of the microchip with an electrode as described in a term.
13. 13. The method for producing a microchip with electrodes as described in 12 above, wherein the irradiation with the energy beam is at least one of excimer light, corona discharge, and plasma discharge.
14 14. A microchip with an electrode manufactured by the manufacturing method according to any one of 1 to 13 above.

本発明の2枚の基板部材を接合して製造したマイクロチップによれば、流路にはまったく異物が残らず、電極部分も含めた2枚の基板の接合も強固にでき電流のリークや液モレなどがなく、さらに製造コストも低廉にできる電極付きマイクロチップの製造方法、及びこの製造方法で製造された電極付きマイクロチップを提供することができる。   According to the microchip manufactured by joining the two substrate members of the present invention, no foreign matter remains in the flow path, and the two substrates including the electrode portion can be firmly joined, and current leakage and liquid can be obtained. It is possible to provide a method of manufacturing a microchip with an electrode that does not have a leak and can be manufactured at a low cost, and a microchip with an electrode manufactured by this manufacturing method.

本発明に係る第1の実施形態のマイクロチップの接合前の形態を示す図。The figure which shows the form before joining of the microchip of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第1の実施形態のマイクロチップの接合後の形態を示す図。The figure which shows the form after joining of the microchip of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明の実施形態のマイクロチップ製造方法の各工程の流れを示す図。The figure which shows the flow of each process of the microchip manufacturing method of embodiment of this invention. 本発明に係る変形例のマイクロチップの第1接合工程後及び第2接合工程後の形態を示す図。The figure which shows the form after the 1st joining process and the 2nd joining process of the microchip of the modification which concerns on this invention. 本発明の第2の実施形態のマイクロチップの形態を示す図。The figure which shows the form of the microchip of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明に係る電極部分の変形例を示す図。The figure which shows the modification of the electrode part which concerns on this invention. 本発明に係る電極部分の別の変形例を示す図。The figure which shows another modification of the electrode part which concerns on this invention.

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の第1の実施形態のマイクロチップ1の接合前の形態を示す図であり、図1(a)は第1基板2の接合面側の平面図、図1(b)は第2基板3の接合面側の平面図、図(c)は第1基板2のX−X線断面図、図1(d)は第2基板3のY−Y線の断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a form before bonding of the microchip 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view of the bonding surface side of the first substrate 2, and FIG. 1 (b). FIG. 1C is a plan view of the bonding surface side of the second substrate 3, FIG. 1C is a sectional view taken along line XX of the first substrate 2, and FIG. 1D is a sectional view taken along line YY of the second substrate 3. .

第1の実施形態では、2つの基板部材をともに透明樹脂製の板材で製作しており、貫通孔2aと流路2bを持つ基板を第1基板2、電極4を持つ基板を第2基板3と呼ぶ。   In the first embodiment, the two substrate members are both made of a transparent resin plate, the substrate having the through hole 2a and the flow path 2b is the first substrate 2, and the substrate having the electrode 4 is the second substrate 3. Call it.

第1基板2は、厚さ方向に貫通する4つの貫通孔2a、流路2b、貫通孔2aと基板側部を結ぶ4つの窪み2cを有している。流路2bは、第2基板3と接合される接合面に設けられた、図1における上下の貫通孔2aを結ぶ垂直方向の流路と、図1における左右の貫通孔2aを結ぶ水平方向の流路とで構成され、両流路は交差している。また、窪み2cは、第2基板3と接合したとき電極4が入り込む窪みであり、電極4よりわずかに大きく形成される。なお、電極4の厚みや基板部材の材料によっては、この窪みは形成不要の場合がある。   The first substrate 2 has four through holes 2a penetrating in the thickness direction, a flow path 2b, and four depressions 2c connecting the through holes 2a and the substrate side portions. The flow path 2b is a horizontal flow path that connects the upper and lower through holes 2a in FIG. 1 and a horizontal direction that connects the left and right through holes 2a in FIG. It is comprised by the flow path, and both flow paths cross | intersect. The recess 2 c is a recess into which the electrode 4 enters when bonded to the second substrate 3, and is formed slightly larger than the electrode 4. Depending on the thickness of the electrode 4 and the material of the substrate member, this depression may not be necessary.

一方、第2基板3には、破線で示す貫通孔2aに対応する位置から基板側部に至る位置に4つの電極4が形成される。   On the other hand, on the second substrate 3, four electrodes 4 are formed at positions extending from the position corresponding to the through hole 2a indicated by the broken line to the side of the substrate.

図2は、上記の第1基板2と第2基板3とを接合して得られるマイクロチップ1の状態を示す図であり、図2(a)が平面図、図2(b)がZ−Z線での断面図である。   2A and 2B are diagrams showing a state of the microchip 1 obtained by bonding the first substrate 2 and the second substrate 3 described above. FIG. 2A is a plan view and FIG. It is sectional drawing in Z line.

マイクロチップ1は、その上面に貫通孔2aと、両基板の接合面の部分に貫通孔2aを十字に結ぶ流路2bと、貫通孔2aとマイクロチップの側面に一部を露出した電極4とを有する形態となる。   The microchip 1 has a through hole 2a on its upper surface, a flow path 2b linking the through hole 2a to the joint surface portion of both substrates, and an electrode 4 partially exposed on the side of the through hole 2a and the microchip. It becomes the form which has.

貫通孔2aは、流路2bと外部との接続部であり、検体、試薬、ゲル、又は緩衝液(以下、流路に導入される材料を「検体等」と総称する)などの導入、保存、又は排出を行うための孔である。貫通孔2aの形状は、円形状や矩形状の他、様々な形状であっても良い。この貫通孔2a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、検体等を流路2bに導入し、又は、流路2bから排出する。貫通孔2aにプライミングポンプ、シリンジポンプなどを接続して検体等の導入、排出を補助してもよい。また、貫通孔2aは、図1、図2では流路2bの端部に設けた例であるが、流路2bの途中に設けることも可能である。   The through-hole 2a is a connection part between the flow path 2b and the outside, and introduces and stores a sample, a reagent, a gel, or a buffer solution (hereinafter, materials introduced into the flow path are collectively referred to as “sample etc.”). Or a hole for discharging. The shape of the through hole 2a may be various shapes other than a circular shape and a rectangular shape. A tube or nozzle provided in the analyzer is connected to the through-hole 2a, and a sample or the like is introduced into or discharged from the flow path 2b through the tube or nozzle. A priming pump, a syringe pump, or the like may be connected to the through hole 2a to assist in the introduction or discharge of the specimen. Moreover, although the through-hole 2a is an example provided in the edge part of the flow path 2b in FIG. 1, FIG. 2, it can also be provided in the middle of the flow path 2b.

電極4は、外部電源に接続され、流路2b内の検体等に電圧をかけ、電気泳動などを行わせるものである。   The electrode 4 is connected to an external power source, and applies voltage to a sample or the like in the flow path 2b to perform electrophoresis or the like.

以上が第1の実施形態のマイクロチップ1の構造と作用であるが、この変形例として第1基板2、或いは第2基板3、若しくは両者をフィルムで形成することもできる。さらには、基板部材の少なくとも一方を、シリコンや石英ガラスなどの材料で構成することも可能である。しかしながら、成形のしやすさや廃棄の容易性の面から板状やフィルム状の樹脂製基板が好適である。   The above is the structure and operation of the microchip 1 of the first embodiment. As a modification, the first substrate 2 or the second substrate 3 or both can be formed of a film. Furthermore, at least one of the substrate members can be made of a material such as silicon or quartz glass. However, a plate-like or film-like resin substrate is preferred from the viewpoint of ease of molding and disposal.

ところで、平板の基板上にポリイミド樹脂の層を形成し、ポリイミド樹脂にフォトエッチングで流路を形成し、これに他の平板基板を接合した3層構造のマイクロチップもあるが、このようなポリイミドの流路をもつ基板を本発明の1つの基板部材として本発明に含むものとする。また、流路、貫通孔、電極をいずれの基板部材に形成するかは、上記説明に限定されるものではない。   By the way, there is a microchip having a three-layer structure in which a polyimide resin layer is formed on a flat substrate, a flow path is formed in the polyimide resin by photoetching, and another flat plate substrate is joined thereto. It is assumed that the present invention includes a substrate having the flow paths as one substrate member of the present invention. Moreover, it is not limited to the said description in which substrate member a flow path, a through-hole, and an electrode are formed.

第1基板2と第2基板3の樹脂性材料としては、成形性(転写性、離型性)が良いこと、透明性が高いこと、紫外線や可視光に対する自己蛍光性が低いことなどが条件として挙げられる。例えば、第1基板2と第2基板3には熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂としては、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、ナイロン6、ナイロン66、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などを用いることが好ましい。特に好ましいのは、ポリメタクリル酸メチル、環状ポリオレフィンを用いることである。なお、第1基板2と第2基板3とで、同じ材料を用いても良いし、異なる材料を用いても良い。   The resinous materials for the first substrate 2 and the second substrate 3 are required to have good moldability (transferability, releasability), high transparency, and low autofluorescence with respect to ultraviolet rays and visible light. As mentioned. For example, a thermoplastic resin is used for the first substrate 2 and the second substrate 3. Examples of the thermoplastic resin include polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, nylon 6, nylon 66, polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride, polypropylene, polyisoprene, polyethylene, polydimethyl. It is preferable to use siloxane, cyclic polyolefin or the like. It is particularly preferable to use polymethyl methacrylate and cyclic polyolefin. Note that the same material may be used for the first substrate 2 and the second substrate 3, or different materials may be used.

マイクロチップ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良く、正方形や長方形などの形状が好ましい。1例として、10mm角〜200mm角の大きさであっても良い。   The outer shape of the microchip 1 may be any shape that can be easily handled and analyzed, and is preferably a square or a rectangle. As an example, the size may be 10 mm square to 200 mm square.

また、第1基板2と第2基板3の厚みは、板状部材の場合、夫々0.5mm〜10mm程度であり、フィルム状部材の場合は0.01mm〜0.5mm程度である。勿論、両者の厚みは同じでも異なっていても良い。   Moreover, the thickness of the 1st board | substrate 2 and the 2nd board | substrate 3 is about 0.5 mm-10 mm in the case of a plate-shaped member, respectively, and is about 0.01 mm-0.5 mm in the case of a film-shaped member. Of course, both thicknesses may be the same or different.

流路2bの形状は、分析試料、試薬の使用量を少なくできること、成形金型の作製精度、転写性、離型性などを考慮して、幅、深さともに、1μm〜1000μmの範囲内の値であることが好ましいが、特に10μm〜200μm程度が好適である。流路2bの幅と深さは、マイクロチップ1の用途によって決めれば良い。また、流路2bの断面の形状は矩形状でも良いし、曲面状でも良い。   The shape of the flow path 2b is within the range of 1 μm to 1000 μm in both width and depth in consideration of the fact that the amount of analysis sample and reagent used can be reduced, the production accuracy of the mold, transferability, releasability, etc. Although it is preferably a value, it is particularly preferably about 10 μm to 200 μm. What is necessary is just to determine the width | variety and depth of the flow path 2b according to the use of the microchip 1. FIG. Moreover, the cross-sectional shape of the flow path 2b may be rectangular or curved.

電極4は、5000V〜6000V程度の高圧が印加されるもので、その表面抵抗は15Ω/m〜20Ω/mの範囲であり、厚みは1μm〜30μm程度が好適である。厚みを薄くすれば抵抗値が大きくなるので、要求される導電性能を満たすにはある程度の厚みが必要である。電極の材料としては、C、Au、Cu、Agなどの導電性物質が用いられ、スクリーン印刷、インクジェット、塗布などの方法で作製される場合は、これらの導電性物質の微細紛体をバインダと混合した液状やペースト状として用いる。上述の方法は、簡便な方法であり、本発明の実施には有用であるが、その他の蒸着やスパッタリングなどの製法を用いることも可能である。 The electrode 4 is applied with a high voltage of about 5000 V to 6000 V, the surface resistance is in the range of 15 Ω / m 2 to 20 Ω / m 2 , and the thickness is preferably about 1 μm to 30 μm. If the thickness is reduced, the resistance value is increased, so that a certain thickness is required to satisfy the required conductive performance. Electrode materials such as C, Au, Cu, and Ag are used as the electrode material, and when produced by methods such as screen printing, ink jetting, and coating, fine particles of these conductive materials are mixed with a binder. Used as a liquid or paste. The above-described method is a simple method and is useful for carrying out the present invention, but other manufacturing methods such as vapor deposition and sputtering can also be used.

次に、本実施形態のマイクロチップの製造方法について説明する。本実施形態の製造方法は、図3に示す通り、概略以下の(1)〜(4)の工程を備えている。
(1)第1、第2基板を作製する(基板作製工程)。
(2)表面改質処理を行う(前処理工程)。
(3)電極近傍以外の部分を接合する(第1接合工程)。
(4)電極近傍を接合する(第2接合工程)。
以下に各工程を順に説明する。
Next, the manufacturing method of the microchip of this embodiment will be described. As shown in FIG. 3, the manufacturing method of this embodiment includes the following steps (1) to (4).
(1) First and second substrates are manufactured (substrate manufacturing process).
(2) A surface modification treatment is performed (pretreatment step).
(3) Joining portions other than the vicinity of the electrodes (first joining step).
(4) Joining the vicinity of the electrode (second joining step).
Each step will be described below in order.

[基板作製工程]
基板作製工程では、基板部材を接合する前段階までの工程である。基板部材が樹脂製板状部材の場合は、用意した金型で射出成形、プレス成形などの工法により第1基板2、第2基板3を作製する。第1基板2は、流路、貫通孔、窪みを成形する型を有する金型で成形する。第2基板3は、平板であるので、所定厚の大きな平板から所定の大きさに切り出しても良い。
[Substrate manufacturing process]
The substrate manufacturing process is a process up to the previous stage of bonding the substrate members. When the substrate member is a resin plate-like member, the first substrate 2 and the second substrate 3 are produced by a prepared mold such as injection molding or press molding. The 1st board | substrate 2 is shape | molded with the metal mold | die which has a type | mold which shape | molds a flow path, a through-hole, and a hollow. Since the second substrate 3 is a flat plate, it may be cut out to a predetermined size from a flat plate having a predetermined thickness.

第2基板3を樹脂製フィルム状部材とする場合は、フィルム状部材を、溶融押出成形法、溶液流延法、カレンダー法などの公知の方法で製作し、所定の大きさに切り出す。続いて、このフィルム状部材に電極4を形成して第2基板3とする。電極4は、前述のスクリーン印刷、インクジェット、塗布などの方法で形成できる。   When the second substrate 3 is a resinous film-like member, the film-like member is manufactured by a known method such as a melt extrusion molding method, a solution casting method, or a calendar method, and cut into a predetermined size. Subsequently, an electrode 4 is formed on the film-like member to form a second substrate 3. The electrode 4 can be formed by the above-described methods such as screen printing, ink jetting, and coating.

[前処理工程]
両基板ができると、その接合面に表面改質処理を施す。表面改質処理は、必ずしも必要ではないが、後の接合工程で、接合をより強固にすることができる。特に極性の小さなポリエチレンやポリプロピレンなどは接着力が弱いので、表面改質処理は有効である。
[Pretreatment process]
When both substrates are formed, a surface modification treatment is applied to the joint surfaces. The surface modification treatment is not always necessary, but the bonding can be further strengthened in the subsequent bonding step. In particular, polyethylene, polypropylene, and the like having a small polarity have a low adhesive force, and thus surface modification treatment is effective.

表面改質処理は、エキシマ光照射、プラズマ放電、コロナ放電などのエネルギー線照射処理で行うことができる。このようなエネルギー線照射により基板表面を活性化して接着性を向上させるものである。   The surface modification treatment can be performed by energy ray irradiation treatment such as excimer light irradiation, plasma discharge, corona discharge, and the like. The substrate surface is activated by such energy beam irradiation to improve the adhesion.

[第1接合工程]
第1接合工程は、電極近傍以外の部分を接合する工程である。接合方法としては、熱接合、接着剤による接合、レーザー接合、超音波接合、有機溶剤による接合などがあるが、接着剤、有機溶剤による接合は、後述する第2の実施形態で説明する。
[First joining step]
The first bonding step is a step of bonding portions other than the vicinity of the electrodes. Examples of the bonding method include thermal bonding, bonding with an adhesive, laser bonding, ultrasonic bonding, bonding with an organic solvent, and the like. Bonding with an adhesive and an organic solvent will be described in a second embodiment to be described later.

熱接合、レーザー接合、超音波接合は、いずれも加熱により樹脂を溶融し、冷却して固化させるもので、樹脂材料が熱可塑性樹脂の場合に適用できる。   Thermal bonding, laser bonding, and ultrasonic bonding are all made by melting a resin by heating and solidifying it by cooling, and can be applied when the resin material is a thermoplastic resin.

熱接合は、熱プレス機を用いて、加熱された熱板によって第1基板2と第2基板3とを挟み、熱板によって圧力を加えて所定時間保持することで、両者を接合する。熱プレス機に代えて熱ロール機を用いることもできる。   In the thermal bonding, the first substrate 2 and the second substrate 3 are sandwiched by a heated hot plate using a hot press machine, and pressure is applied by the hot plate and held for a predetermined time, thereby bonding the two together. A hot roll machine can be used instead of the hot press machine.

レーザー接合は、レーザー光により加熱を行うものであり、レーザー光を接合面に集光させレーザースキャニングを行う。レーザー光が集光して接合面の樹脂材料を溶融させ、2つの基板を接合させる。なお、樹脂材料の中にはもともとレーザー光を吸収する成分を含むものがあり、一方の樹脂が使用するレーザーの波長に相当する光を吸収する特性を持つ場合は自ずと接合面で発熱するため、接合面への集光は必須ではない。また、レーザー光吸収成分を含まない樹脂材料の場合は、基板部材の少なくとも一方にレーザー光を吸収する光吸収色素を分散させるか、2枚の樹脂基板の接合する部分(電極近傍以外)に光吸収剤を塗布するかの方法でレーザー光による加熱を行ってもよい。レーザー強度は、例えば0.1W〜20W程度の強度である。   Laser bonding is performed by heating with a laser beam, and laser scanning is performed by condensing the laser beam on a bonding surface. The laser beam is condensed to melt the resin material on the bonding surface, and the two substrates are bonded. In addition, some resin materials originally contain a component that absorbs laser light, and if one resin has the property of absorbing light corresponding to the wavelength of the laser used, it will naturally generate heat at the bonding surface, Condensing light onto the joint surface is not essential. In the case of a resin material that does not contain a laser light absorbing component, a light absorbing dye that absorbs laser light is dispersed in at least one of the substrate members, or light is applied to the portion where the two resin substrates are joined (other than the vicinity of the electrodes). You may heat by the laser beam by the method of apply | coating an absorber. The laser intensity is about 0.1 W to 20 W, for example.

超音波接合は、微細な超音波振動と加圧によって接合面に強力な摩擦熱を発生させ、樹脂を溶融し接合させるものである。超音波接合では、ピエゾ圧電素子からなる振動子を高速振動させ、その振動エネルギーを、ホーンと呼ばれる共鳴体を介して重ねあわされた第1、第2基板に加圧とともに加えることで接合面に摩擦熱が生じさせ、接合面を極短時間で溶着する。例えば、超音波の周波数は、10kHz〜50kHz程度でよく、溶着時間は1秒以下で行える。   In the ultrasonic bonding, strong frictional heat is generated on the bonding surfaces by fine ultrasonic vibration and pressure, and the resin is melted and bonded. In ultrasonic bonding, a vibrator composed of a piezoelectric element is vibrated at high speed, and the vibration energy is applied to the bonded surfaces by applying pressure to the first and second substrates superimposed via a resonator called a horn. Frictional heat is generated and the joint surfaces are welded in a very short time. For example, the frequency of the ultrasonic wave may be about 10 kHz to 50 kHz, and the welding time can be performed in 1 second or less.

なお、基板部材が熱可塑性樹脂でない場合は、後述の接着剤接合などを用いる。   In addition, when a board | substrate member is not a thermoplastic resin, the below-mentioned adhesive bonding etc. are used.

このようにして、第1接合工程で、マイクロチップ1の電極近傍以外の部分の接合ができると、続いて、第2接合工程で電極近傍の接合を行う。   In this way, when the portions other than the vicinity of the electrodes of the microchip 1 can be joined in the first joining step, the joining in the vicinity of the electrodes is subsequently performed in the second joining step.

[第2接合工程]
第2接合工程は、電極近傍の部分を接合する工程である。接合方法としては、熱接合、レーザー接合、超音波接合、有機溶剤による接合などを用いることができる。
[Second joining step]
The second bonding step is a step of bonding portions near the electrodes. As a bonding method, thermal bonding, laser bonding, ultrasonic bonding, bonding with an organic solvent, or the like can be used.

図4は、第1接合工程後のマイクロチップ11を示す図である。図4(a)が、マイクロチップ11の平面図であり、このマイクロチップ11は、上辺の部分に電極4が二つ隣接して設けられている他は、図1、図2に示したマイクロチップ1と同様である。また、図4(b)は電極4の近傍の拡大平面図、図4(c)は図4(b)を右側から見た拡大側面図、図4(d)は隣接する電極4の部分拡大平面図である。図4(e)(f)(g)は、それぞれ図4(b)(c)(d)に対応する部位の第2接合工程後の様子を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating the microchip 11 after the first bonding step. FIG. 4A is a plan view of the microchip 11. This microchip 11 is the same as that shown in FIGS. 1 and 2, except that two electrodes 4 are provided adjacent to the upper side. The same as the chip 1. 4B is an enlarged plan view of the vicinity of the electrode 4, FIG. 4C is an enlarged side view of FIG. 4B viewed from the right side, and FIG. 4D is a partially enlarged view of the adjacent electrode 4. It is a top view. FIGS. 4E, 4F, and 4G are views showing a state after the second joining step at the portions corresponding to FIGS. 4B, 4C, and 4D, respectively.

図4(b)(c)において、第1接合工程後の電極4の近傍には未接合の隙間G1が存在する。このような隙間G1を放置すると検体等がもれて分析性能に支障をきたす。また、図4(d)のように、2つの電極が隣接する部分は、その間で未接合部分G2が2つの電極4にわたってできると、検体等が満たされたとき電流のリークが生じる。   4B and 4C, an unjoined gap G1 exists in the vicinity of the electrode 4 after the first joining step. If such a gap G1 is left unattended, the specimen or the like may leak and hinder analysis performance. Further, as shown in FIG. 4D, if the unjoined portion G2 is formed across the two electrodes 4 between the two electrodes adjacent to each other, current leakage occurs when the specimen or the like is filled.

第2接合工程は、このような電極近傍を完全に接合することで、隙間G1や未接合部分G2を無くす工程である。図4(e)(f)(g)は、それぞれ図4(b)(c)(d)に対応する部位の第2接合工程後の様子を示しており、第1接合工程後に隙間であった部分がなくなっている(隙間がなくなった部分を太実線で示す)。   The second joining step is a step of eliminating gaps G1 and unjoined portions G2 by completely joining the vicinity of such electrodes. FIGS. 4E, 4F, and 4G show the state after the second joining process at the portions corresponding to FIGS. 4B, 4C, and 4D, respectively. (The part where the gap disappears is indicated by a thick solid line.)

第1接合工程と第2接合工程で、ともに熱接合を用いる場合、第2接合工程における熱接合の圧力や時間を変更して電極近傍を完全に接合するようにする。熱接合の圧力や時間は、樹脂材料の種類や厚さ、電極の材料などに応じて適宜設定する。   When thermal bonding is used in both the first bonding step and the second bonding step, the vicinity of the electrode is completely bonded by changing the pressure and time of the thermal bonding in the second bonding step. The pressure and time for thermal bonding are appropriately set according to the type and thickness of the resin material, the electrode material, and the like.

第2接合工程でレーザー接合を用いるとき、電極とその近傍をレーザースキャニングすると電極を構成する物質がレーザー光を吸収して発熱し、近傍の樹脂を溶融して隙間G1や未接合部分G2を埋める。また、超音波接合では、電極の角が振動エネルギーを受ける尖端となり、発熱が集中して同様に隙間G1や未接合部分G2を埋めることができる。   When laser bonding is used in the second bonding step, when the electrode and its vicinity are laser-scanned, the substance constituting the electrode absorbs the laser beam and generates heat, and the nearby resin is melted to fill the gap G1 and the unbonded portion G2. . In ultrasonic bonding, the corner of the electrode becomes a tip that receives vibration energy, and heat generation is concentrated so that the gap G1 and the unbonded portion G2 can be filled similarly.

有機溶剤を用いる接合では、樹脂を溶解する有機溶剤をマイクロチップ1の端部から隙間に注入すると、毛細管現象で隙間全体に行きわたり、樹脂を溶解して隙間G1や未接合部分G2を埋める。このとき、流路2bなど他の部分はすでに接合されているので、これらの部分には有機溶剤が行かず影響はない。   In bonding using an organic solvent, when an organic solvent that dissolves the resin is injected into the gap from the end of the microchip 1, the entire gap is reached by capillary action, or the resin is dissolved to fill the gap G1 and the unbonded portion G2. At this time, since other parts such as the flow path 2b are already joined, the organic solvent does not go to these parts and there is no influence.

以上のように、第1接合工程で電極近傍以外を接合し、続いて第2接合工程で電極近傍を接合することにより、第1、第2基板が完全に接合され、低コストでマイクロチップを製造できるとともに、所望の分析性能を発揮することができる。   As described above, the first and second substrates are completely joined by joining the vicinity of the electrodes in the first joining process, and subsequently joining the vicinity of the electrodes in the second joining process. While being able to manufacture, desired analytical performance can be exhibited.

第1接合工程と第2接合工程の接合方法は、種々に組み合わせることができ、用いる材料などを勘案して選定すればよい。   The joining methods of the first joining process and the second joining process can be combined in various ways, and may be selected in consideration of the materials used.

図5は、本発明の第2の実施形態を示す図である。図5(a)はマイクロチップ21の平面図、図5(b)は、流路2bの交差部分(図5(a)の丸印の部分)の拡大平面図、図5(c)はその断面図、図5(d)は電極近傍に液溜りを設けた場合の拡大平面図である。   FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. 5 (a) is a plan view of the microchip 21, FIG. 5 (b) is an enlarged plan view of an intersecting portion of the flow path 2b (circled portion in FIG. 5 (a)), and FIG. Sectional drawing and FIG.5 (d) are enlarged plan views at the time of providing a liquid reservoir in the electrode vicinity.

第2の実施形態は、熱硬化性樹脂やガラスなど加熱による接合ができない材料を基板材料に用いる場合に、第1接合工程で接着剤や有機溶剤で接合を行う例である。勿論、熱可塑性樹脂に適用することもできる。接着剤や有機溶剤が流路に入り込むのを防止するため、第2の実施形態のマイクロチップ21は、流路2bに沿って液止め溝22を設けている。液止め溝22は、図5(a)〜(c)に示すように、流路2bに沿い、流路2bから20μm〜500μm程度離れて設けられる。液止め溝22の幅、深さは、用いる接着剤などの流動性などを考慮して設定すれば良い。   The second embodiment is an example in which bonding is performed with an adhesive or an organic solvent in the first bonding step when a material that cannot be bonded by heating, such as thermosetting resin or glass, is used as the substrate material. Of course, it can also be applied to thermoplastic resins. In order to prevent an adhesive or an organic solvent from entering the flow path, the microchip 21 of the second embodiment is provided with a liquid stop groove 22 along the flow path 2b. As shown in FIGS. 5A to 5C, the liquid stop groove 22 is provided along the flow path 2 b and separated from the flow path 2 b by about 20 μm to 500 μm. The width and depth of the liquid retaining groove 22 may be set in consideration of the fluidity of the adhesive used.

本実施形態では、電極近傍は第2接合工程で接合するので、電極近傍には、接着剤などは塗布しなくてもよいが、接着剤などをなるべく電極に近づけて塗布したい場合は、図5(d)に示すように、貫通孔2aを取り囲む液止め溝23を設け、液止め溝22と連通させてもよい。この液止め溝23も液止め溝22と同様の配置、寸法でよい。なお、電極に接着剤が触れること自体は問題が無く、電圧を印加するための端子との電気的接続がとれている限り、接着剤が電極を部分的に覆うことは許される。従って、液止め溝23を形成するのは貫通孔のところまでにしても構わない。   In this embodiment, since the vicinity of the electrode is bonded in the second bonding step, no adhesive or the like need be applied to the vicinity of the electrode. However, when it is desired to apply the adhesive or the like as close to the electrode as possible, FIG. As shown in (d), a liquid stop groove 23 surrounding the through hole 2 a may be provided and communicated with the liquid stop groove 22. The liquid stop groove 23 may have the same arrangement and dimensions as the liquid stop groove 22. Note that there is no problem in that the adhesive touches the electrode itself, and the adhesive is allowed to partially cover the electrode as long as the electrical connection with the terminal for applying a voltage is established. Accordingly, the liquid stop groove 23 may be formed up to the through hole.

図5では、液止め溝22、23を流路2bのある第1基板2側に設けたが、第2基板3側に設けることもできる。要するに、接着剤などを塗布するときに塗布面を上に向ける側の基板に設ければよいのである。すなわち、接着剤などを塗布したときが流路側に拡がっても液止め溝に流れ込み、流路まで達しないようにすればよい。   In FIG. 5, the liquid retaining grooves 22 and 23 are provided on the first substrate 2 side where the flow path 2b is provided, but may be provided on the second substrate 3 side. In short, it may be provided on the substrate on the side where the application surface faces upward when applying an adhesive or the like. That is, even when an adhesive or the like is applied, even if it spreads to the flow path side, it may flow into the liquid stop groove so as not to reach the flow path.

次に、第2の実施形態のマイクロチップ製造方法を説明する。   Next, a microchip manufacturing method according to the second embodiment will be described.

[基板作製工程][前処理工程]
基板作製工程は、第1基板、第2基板を作成する工程であり、液止め溝を設ける以外は第1の実施形態と同様である。また、前処理工程も第1の実施形態と同様である。
[Substrate manufacturing process] [Pretreatment process]
The substrate manufacturing step is a step of creating a first substrate and a second substrate, and is the same as that of the first embodiment except that a liquid stop groove is provided. The pretreatment process is the same as that in the first embodiment.

[第1接合工程]
第1接合工程は、接着剤や有機溶剤を塗布して2つの基板を接着する工程である。使用する接着剤や有機溶剤は、基板材料の種類に応じて適したものを選ぶ。この第1接合工程では、液止め溝で囲われた領域以外の領域に接着剤などを塗布して接合させるが、多少はみ出したとしても液止め溝に入って阻止され、流路側には浸入しないため流路が接着剤などで汚染されることがない。
[First joining step]
The first bonding step is a step of bonding two substrates by applying an adhesive or an organic solvent. The adhesive or organic solvent to be used is selected according to the type of substrate material. In this first joining step, an adhesive or the like is applied and joined to a region other than the region surrounded by the liquid stop groove, but even if it protrudes slightly, it is blocked by entering the liquid stop groove and does not enter the flow path side. Therefore, the flow path is not contaminated with an adhesive or the like.

[第2接合工程]
第2接合工程は、第1接合工程で接合されなった未接合部分である電極近傍や流路近傍を接合する工程である。この工程には、熱接合、レーザー接合、超音波接合などの方法を用いることができる。具体的な方法は、第1の実施形態で説明したと同様に行えばよい。
[Second joining step]
The second joining step is a step of joining the vicinity of the electrode and the vicinity of the flow path, which are unjoined portions joined in the first joining step. In this step, methods such as thermal bonding, laser bonding, and ultrasonic bonding can be used. A specific method may be performed in the same manner as described in the first embodiment.

ここで、図1の電極は2枚の基板材料に挟まれてその側部に端部を覗かせるだけであったが、これをより接続しやすくした変形例を図6、図7で説明する。   Here, the electrode of FIG. 1 was sandwiched between two substrate materials and the end portion was only seen through the side portion, but a modified example in which this is easier to connect will be described with reference to FIGS. .

図6(a)は電極部分の拡大平面図、図6(b)はその部分断面図である。図6のマイクロチップ31は、第1基板32の少なくとも電極に対応する部分を第2基板33より小さく作製し、両基板を接合したとき、電極34が第2基板33上で露出するようにした構成である。   6A is an enlarged plan view of the electrode portion, and FIG. 6B is a partial cross-sectional view thereof. In the microchip 31 of FIG. 6, at least a portion corresponding to the electrode of the first substrate 32 is made smaller than the second substrate 33, and the electrodes 34 are exposed on the second substrate 33 when the two substrates are joined. It is a configuration.

一方、図7は別の変形例を示し、図7(a)が電極部分の拡大平面図、図7(b)がその部分断面図である。図7の変形例では、2つの貫通孔32a、32bを並列に設け、貫通孔32a、32bをまたぐように電極35を形成した例である。流路2bにつながる側の貫通孔32aは検体等を導入排出するために用い、貫通孔32bは、露出した電極35に導線を接続するために用いる。   On the other hand, FIG. 7 shows another modified example, FIG. 7 (a) is an enlarged plan view of an electrode portion, and FIG. 7 (b) is a partial sectional view thereof. In the modification of FIG. 7, two through holes 32a and 32b are provided in parallel, and the electrode 35 is formed so as to straddle the through holes 32a and 32b. The through-hole 32a on the side connected to the flow path 2b is used for introducing and discharging a specimen and the like, and the through-hole 32b is used for connecting a lead wire to the exposed electrode 35.

図1の電極では、端部に露出した部分が少ないので、この部分に導線を半田付け接続するなどの加工が必要であったが、図6のタイプは、例えばクリップタイプの導線で露出した電極を挟み込んで使用することができる。また、図7のタイプでは、導線の先端に設けたプローブを貫通孔32bに差し込んで使用することができる。勿論、図6、図7とも電極に導線を半田付けしてもよい。   In the electrode of FIG. 1, since there are few exposed portions at the end, processing such as soldering and connecting the conductive wire to this portion is necessary. However, the type of FIG. 6 is an electrode exposed with, for example, a clip-type conductive wire Can be used. Moreover, in the type of FIG. 7, the probe provided in the front-end | tip of conducting wire can be used by inserting in the through-hole 32b. Of course, a conductive wire may be soldered to the electrode in FIGS.

(実施例1)
次に、上述した実施形態の具体的な実施例について説明する。実施例1は、図1、図2に示す構造のマイクロチップで、第1基板を板状部材、第2基板をフィルム状部材としている。
Example 1
Next, specific examples of the above-described embodiment will be described. Example 1 is a microchip having the structure shown in FIGS. 1 and 2, wherein the first substrate is a plate-like member and the second substrate is a film-like member.

まず、透明樹脂材料のポリメチルメタクリレート(アクリル系樹脂、旭化成製、デルペット70NH)を射出成形することで、外形寸法が幅30mm×幅20mm×厚さ1mmの板状部材に、幅30μm、深さ30μmの流路2bと、内径2mmの複数の貫通孔2aとが形成された第1基板2を作製した。   First, a transparent resin material polymethylmethacrylate (acrylic resin, manufactured by Asahi Kasei, Delpet 70NH) is injection-molded to form a plate-like member having an outer dimension of width 30 mm × width 20 mm × thickness 1 mm, width 30 μm, depth A first substrate 2 having a flow path 2b having a thickness of 30 μm and a plurality of through holes 2a having an inner diameter of 2 mm was produced.

さらに、透明樹脂材料のポリメチルメタクリレートフィルム(アクリル系樹脂、三菱レイヨン製、アクリプレン、厚さ75μm)を幅30mm×幅20mmにカットした。このフィルムにスクリーン印刷により厚さ10μmの電極4を形成し、第2基板3とした。電極材料は、カーボンブラックをバインダに混ぜてインクとしたものを用いた。   Further, a polymethyl methacrylate film (acrylic resin, manufactured by Mitsubishi Rayon, acrylprene, thickness 75 μm) as a transparent resin material was cut into a width of 30 mm × a width of 20 mm. An electrode 4 having a thickness of 10 μm was formed on this film by screen printing to obtain a second substrate 3. The electrode material used was ink mixed with carbon black in a binder.

第1接合工程として、作製した第1基板2と第2基板3とを重ね、その状態で、熱プレス機を用いて、プレス温度82℃に加熱された熱板によって第1基板2と第2基板3とを挟み、38kgf/cmの圧力を加えて、30秒間保持することで、第1基板2と第2基板3とを接合して、マイクロチップ1を作製した。 As the first bonding step, the manufactured first substrate 2 and second substrate 3 are stacked, and in this state, the first substrate 2 and the second substrate 2 are heated by a hot plate heated to a press temperature of 82 ° C. using a hot press machine. The microchip 1 was manufactured by bonding the first substrate 2 and the second substrate 3 by sandwiching the substrate 3 and applying a pressure of 38 kgf / cm 2 and holding it for 30 seconds.

この状態で、マイクロチップ1の電極近傍を顕微鏡で観察したところ、一部に未接合部分が存在した。   In this state, when the vicinity of the electrode of the microchip 1 was observed with a microscope, an unjoined portion was present in part.

第2接合工程として、レーザー接合を用い、電極近傍を接合した。レーザーとしては、波長840nm、強度20WのLDを用い、電極とその近傍をスキャニングしたところ電極部分が発熱し電極近傍の樹脂が溶解して隙間を埋めた。   As the second bonding step, laser bonding was used to bond the vicinity of the electrodes. As the laser, an LD having a wavelength of 840 nm and an intensity of 20 W was used. When the electrode and its vicinity were scanned, the electrode portion generated heat and the resin in the vicinity of the electrode was dissolved to fill the gap.

第2接合工程後に、マイクロチップ1の電極近傍を顕微鏡で観察したところ、第1接合工程では未接合であった部分も完全に接合されていた。   When the vicinity of the electrode of the microchip 1 was observed with a microscope after the second bonding step, the portion that was not bonded in the first bonding step was also completely bonded.

また、色つきの試薬を貫通孔から導入し、液モレがないか観察したが、液モレは発生していなかった。   In addition, a colored reagent was introduced from the through hole and observed for liquid leakage, but no liquid leakage occurred.

(実施例2)
実施例2は、図6に示す構造のマイクロチップで、第1基板2、第2基板3とも板状部材で作成した例である。まず、流路2bと貫通孔2aと液止め溝22、23を射出成形で形成した第1基板2と、電極4を形成した第2基板3を作製する。
(Example 2)
Example 2 is an example in which the first substrate 2 and the second substrate 3 are both made of plate-like members with the microchip having the structure shown in FIG. First, the first substrate 2 in which the flow path 2b, the through hole 2a, and the liquid retaining grooves 22 and 23 are formed by injection molding, and the second substrate 3 in which the electrode 4 is formed are manufactured.

第1、第2基板とも、ポリメチルメタクリレート(アクリル系樹脂、旭化成製、デルペット70NH)を射出成形して作製した。その外形寸法は、幅30mm×幅20mm×厚さ1mmであり、流路2bは幅30μm、深さ30μm、貫通孔2aは内径2mm、そして液止め溝22、23は、流路2bから100μm離して幅100μm、深さ30μmの寸法で形成した。また、電極4は実施例1と同じ寸法、製法で形成した。   Both the first and second substrates were produced by injection molding polymethyl methacrylate (acrylic resin, manufactured by Asahi Kasei, Delpet 70NH). The external dimensions are 30 mm wide × 20 mm wide × 1 mm thick, the flow path 2 b is 30 μm wide and 30 μm deep, the through hole 2 a is 2 mm in inner diameter, and the liquid retaining grooves 22 and 23 are separated from the flow path 2 b by 100 μm. And having a width of 100 μm and a depth of 30 μm. The electrode 4 was formed with the same dimensions and manufacturing method as in Example 1.

第1基板2、第2基板3の接合面側にエキシマ光を照射して表面改質した後、この第1基板2の液止め溝22、23で囲まれた以外の部分にシアノアクリレート系接着剤を塗布し、これに第2基板3を重ねて第1接合工程の接合を行った。   After the surface modification by irradiating the excimer light on the bonding surface side of the first substrate 2 and the second substrate 3, cyanoacrylate-based adhesion is performed on the portions other than those surrounded by the liquid stop grooves 22 and 23 of the first substrate 2. The agent was applied, and the second substrate 3 was stacked thereon to perform bonding in the first bonding step.

続いて、第2接合工程として赤外線レーザーを用い、接合面にレーザー光が集光するように設定して電極近傍と流路と液止め溝の間の接合面をレーザースキャニングした。   Subsequently, an infrared laser was used as the second bonding step, and laser scanning was performed on the bonding surface between the vicinity of the electrode, the flow path, and the liquid stop groove by setting the laser beam to be condensed on the bonding surface.

出来上がったマイクロチップを顕微鏡観察、試薬による液モレ観察したが、未接合部分はなく、液モレも発生しなかった。   The completed microchip was observed with a microscope and liquid leakage with a reagent, but there was no unbonded portion and no liquid leakage occurred.

1、11、21、31 マイクロチップ
2、32 第1基板
2a、32a、32b 貫通孔
2b 流路
2c 窪み
3、33 第2基板
2b 流路
4、34、35 電極
G1 隙間
G2 未接合部分
22、23 液止め溝
1, 11, 21, 31 Microchip 2, 32 First substrate 2a, 32a, 32b Through hole 2b Channel 2c Depression 3, 33 Second substrate 2b Channel 4, 34, 35 Electrode G1 Gap G2 Unjoined portion 22, 23 Liquid stop groove

Claims (14)

2枚の基板部材を接合して製造され、接合面に少なくとも流路と該流路に接続される電極とを有する電極付きマイクロチップの製造方法であって、
前記2枚の基板部材の一方の接合面となる面に前記流路を形成し、当該一方の接合面となる面又は他方の基板部材の接合面となる面に前記電極を形成することにより2枚の基板部材を作製する基板作製工程と、
前記2枚の基板部材の電極近傍以外の部分を接合する第1接合工程と、
前記2枚の基板部材の電極近傍の部分を接合する第2接合工程と、
を実施することを特徴とする電極付きマイクロチップの製造方法。
A method of manufacturing a microchip with an electrode, which is manufactured by bonding two substrate members, and has at least a flow channel and an electrode connected to the flow channel on a bonding surface,
The flow path is formed on a surface that becomes one joining surface of the two substrate members, and the electrode is formed on the surface that becomes the one joining surface or the joining surface of the other substrate member. A substrate fabrication process for fabricating a single substrate member;
A first bonding step of bonding portions other than the vicinity of the electrodes of the two substrate members;
A second bonding step of bonding portions in the vicinity of the electrodes of the two substrate members;
The manufacturing method of the microchip with an electrode characterized by implementing.
前記第1接合工程が、熱接合、接着剤による接合、レーザー接合、超音波接合、有機溶剤による接合のいずれか1つの接合方法で行われることを特徴とする請求項1に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。   2. The micro with electrode according to claim 1, wherein the first bonding step is performed by any one of thermal bonding, bonding with an adhesive, laser bonding, ultrasonic bonding, and bonding with an organic solvent. Chip manufacturing method. 前記第2接合工程が、レーザー接合、超音波接合、有機溶剤による接合のいずれか1つの接合方法で行われることを特徴とする請求項1又は2に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。   The method for producing a microchip with electrodes according to claim 1 or 2, wherein the second bonding step is performed by any one of laser bonding, ultrasonic bonding, and bonding using an organic solvent. 前記基板部材の少なくとも一方は、樹脂製であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。   4. The method for manufacturing a microchip with electrodes according to claim 1, wherein at least one of the substrate members is made of a resin. 5. 前記樹脂製の基板部材は、板状部材かフィルム状部材かのいずれかであることを特徴とする請求項4に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。   The method for producing a microchip with electrodes according to claim 4, wherein the resin-made substrate member is either a plate-like member or a film-like member. 前記基板作製工程に続いて、前記2枚の基板部材の接合面の少なくとも一方にエネルギー線を照射して表面改質を行う前処理工程を行うことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。   6. The pretreatment step of performing surface modification by irradiating at least one of the bonding surfaces of the two substrate members with an energy beam subsequent to the substrate manufacturing step. The manufacturing method of the microchip with an electrode as described in one term. 前記エネルギー線の照射が、エキシマ光、コロナ放電、プラズマ放電の少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項6に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。   The method for producing a microchip with electrodes according to claim 6, wherein the irradiation with the energy beam is at least one of excimer light, corona discharge, and plasma discharge. 2枚の基板部材を接合して製造され、接合面に少なくとも流路と該流路に接続される電極とを有する電極付きマイクロチップの製造方法であって、
前記2枚の基板部材を作製する工程であり、前記流路が形成される前記基板部材、若しくは反対側の前記基板部材の、前記流路を取り囲む位置に液止め溝とを形成する工程を含む基板作製工程と、
接着剤若しくは有機溶剤を前記液止め溝の外側に塗布して前記基板部材を接合する第1接合工程と、
前記基板部材の電極近傍の部分を接合する第2接合工程と、
により実施することを特徴とする電極付きマイクロチップの製造方法。
A method of manufacturing a microchip with an electrode, which is manufactured by bonding two substrate members, and has at least a flow channel and an electrode connected to the flow channel on a bonding surface,
A step of producing the two substrate members, including a step of forming a liquid stop groove at a position surrounding the flow path of the substrate member on which the flow path is formed or the opposite substrate member. A substrate manufacturing process;
A first bonding step of bonding the substrate member by applying an adhesive or an organic solvent to the outside of the liquid stop groove;
A second joining step for joining portions in the vicinity of the electrodes of the substrate member;
The manufacturing method of the microchip with an electrode characterized by performing by these.
前記第2接合工程が、レーザー接合、超音波接合による接合のいずれか1つの接合方法で行われることを特徴とする請求項8に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。   9. The method for manufacturing a microchip with electrodes according to claim 8, wherein the second bonding step is performed by any one of laser bonding and ultrasonic bonding. 前記基板部材の少なくとも一方は、樹脂製であることを特徴とする請求項8又は9に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。   10. The method for manufacturing a microchip with electrodes according to claim 8, wherein at least one of the substrate members is made of a resin. 前記樹脂製の基板部材は、板状部材かフィルム状部材かのいずれかであることを特徴とする請求項10に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。   The method for producing a microchip with electrodes according to claim 10, wherein the resin-made substrate member is either a plate-like member or a film-like member. 前記基板作製工程に続いて、前記2枚の基板部材の接合面の少なくとも一方にエネルギー線を照射して表面改質を行う前処理工程を行うことを特徴とする請求項8から11のいずれか一項に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。   12. The pretreatment step of performing surface modification by irradiating at least one of the bonding surfaces of the two substrate members with an energy ray subsequent to the substrate manufacturing step. The manufacturing method of the microchip with an electrode as described in one term. 前記エネルギー線の照射が、エキシマ光、コロナ放電、プラズマ放電の少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項12に記載の電極付きマイクロチップの製造方法。   The method of manufacturing a microchip with electrodes according to claim 12, wherein the irradiation with the energy beam is at least one of excimer light, corona discharge, and plasma discharge. 請求項1から13のいずれか一項に記載の製造方法で製造されたことを特徴とする電極付きマイクロチップ。   A microchip with an electrode, which is manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
JP2010251645A 2010-11-10 2010-11-10 Manufacturing method of microchip with electrode, and microchip with electrode manufactured by the manufacturing method Pending JP2012103098A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010251645A JP2012103098A (en) 2010-11-10 2010-11-10 Manufacturing method of microchip with electrode, and microchip with electrode manufactured by the manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010251645A JP2012103098A (en) 2010-11-10 2010-11-10 Manufacturing method of microchip with electrode, and microchip with electrode manufactured by the manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012103098A true JP2012103098A (en) 2012-05-31

Family

ID=46393680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010251645A Pending JP2012103098A (en) 2010-11-10 2010-11-10 Manufacturing method of microchip with electrode, and microchip with electrode manufactured by the manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012103098A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019209505A (en) * 2018-05-31 2019-12-12 株式会社ブリヂストン Manufacturing method of tire

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019209505A (en) * 2018-05-31 2019-12-12 株式会社ブリヂストン Manufacturing method of tire
JP7058179B2 (en) 2018-05-31 2022-04-21 株式会社ブリヂストン Tire manufacturing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7842157B2 (en) Method for bonding plastic micro chip
US20030224531A1 (en) Microplate with an integrated microfluidic system for parallel processing minute volumes of fluids
JPWO2008087800A1 (en) Microchip manufacturing method and microchip
JP3866183B2 (en) Biochip
JP4317340B2 (en) Small analysis system
JPWO2010038897A1 (en) Analytical tool and manufacturing method thereof
WO2015039934A1 (en) Devices for and methods of forming microchannels or microfluidic reservoirs
JP4356694B2 (en) Microchip and sample extraction method, sample separation method, sample analysis method, and sample recovery method
JP5933518B2 (en) Bonding method and manufacturing method of microchannel device
JP3880930B2 (en) Plate adhesive structure
WO2009110270A1 (en) Microchip and method of manufacturing same
JP2007240461A (en) Plastic microchip, joining method therefor, and biochip or micro analytical chip using the same
JP2009166416A (en) Method for manufacturing microchip, and microchip
JP2011214838A (en) Resin microchannel chip
JP2008157644A (en) Plastic microchip, and biochip or micro analysis chip using the same
JP2008216121A (en) Method for manufacturing microchip
JPH10274638A (en) Cataphoresis member and electric cataphoresis device using the same
JP2012103098A (en) Manufacturing method of microchip with electrode, and microchip with electrode manufactured by the manufacturing method
Mulloni et al. A dry film technology for the manufacturing of 3-D multi-layered microstructures and buried channels for lab-on-chip
JP2004136637A (en) Assembly structure of plate
JP2005224688A (en) Method for manufacturing microreactor chip
WO2010021263A1 (en) Microchip and process for producing microchip
JP5471989B2 (en) Biochemical reaction chip and manufacturing method thereof
JP2008076208A (en) Plastic microchip, biochip using it or microanalyzing chip
JP2017181369A (en) Fluid handling device

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20130415