JP2016038272A - Microchip and manufacturing method thereof - Google Patents

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俊 百瀬
Takashi Momose
俊 百瀬
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microchip in which a plurality of substrates are stuck together by fusion via a fusion rib and a minute fluid circuit portion is possessed, yet entry of the fusion rib to that portion and the consequential change of shape or blocking of the portion are effectively suppressed, and a method for manufacturing the microchip.SOLUTION: The present invention provides a microchip and a manufacturing method therefor, the microchip including: a first substrate having a recess delimited by a barrier on at least one surface; a second substrate stuck to the surface; and a fluid circuit configured from the recess and the surface on first substrate side of the second substrate. The first and the second substrates are stuck together by fusion via a fusion rib provided on the second substrate side surface in at least part of the barrier. The recess includes a minute recess of 0.2 mm or less in width and/or 0.2 mm or less in depth, the width of a fusion rib provided in the barrier delimiting the minute recess being 0.5 mm or less in a state in which the first and the second substrates are stuck together by fusion.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、生化学検査(血液検査等)、化学合成又は分析等に好適に用いることができるマイクロチップに関する。   The present invention relates to a microchip that can be suitably used for biochemical tests (blood tests, etc.), chemical synthesis or analysis.

近年、医療や健康、食品、創薬等の分野で、DNA、酵素、抗原、抗体、タンパク質、ウィルス若しくは細胞等の生体物質又は化学物質を検知、検出若しくは定量する重要性が増してきており、それらを簡便に測定できる様々なバイオチップ及びマイクロ化学チップ(以下、これらを総称して「マイクロチップ」と称する。)が提案されている。   In recent years, the importance of detecting, detecting or quantifying biological substances or chemical substances such as DNA, enzymes, antigens, antibodies, proteins, viruses or cells has increased in the fields of medicine, health, food, drug discovery, Various biochips and microchemical chips (hereinafter collectively referred to as “microchips”) that can easily measure them have been proposed.

マイクロチップは、実験室で従来行ってきた一連の検査・分析操作を、小さなチップ内で行えることから、検体及び液体試薬が微量で済み、コストが低く、反応速度が速く、ハイスループットな検査・分析ができ、検体を採取した現場で直ちに検査・分析結果を得ることができるなど多くの利点を有している。   Microchips can perform a series of inspection and analysis operations that have been conventionally performed in laboratories in a small chip, so that only a small amount of sample and liquid reagent are required, the cost is low, the reaction rate is high, and high-throughput inspection and analysis are possible. It has many advantages such as being able to analyze and obtaining test / analysis results immediately at the site where the sample is collected.

マイクロチップとしては、「流体回路(又はマイクロ流体回路)」と呼ばれる、該回路内に存在する検体や液体試薬等の液体に対して特定の処理を行うための複数種類の部位(室)と、これらの部位を接続する流路とから構成される流路網をその内部に備えたものが従来公知である。   The microchip is referred to as a “fluid circuit (or microfluidic circuit)”, a plurality of types of sites (chambers) for performing specific processing on liquids such as specimens and liquid reagents existing in the circuit, 2. Description of the Related Art Conventionally, what has a flow path network constituted by flow paths connecting these parts therein is known.

流体回路を内部に備えるマイクロチップは、流体回路を形成する所定パターンの凹部を表面に有する基板を成形し、その凹部を有する表面に別の基板を溶着により貼り合わせることによって作製することができる。特許文献1には、凹部を有する基板を成形する際に生じるヒケ(成形収縮によって生じるへこみ)に起因する基板間の貼合不良や凹部の変形を抑制するための手段として、凹部を区画する隔壁の表面(上記別の基板との貼合面)上に、基板溶着貼合時に溶着する部分となる溶着リブを別途設けておき、この溶着リブを介して基板の溶着貼合を行うことが記載されている。   A microchip having a fluid circuit therein can be manufactured by forming a substrate having concave portions of a predetermined pattern forming a fluid circuit on the surface and bonding another substrate to the surface having the concave portions by welding. In Patent Document 1, as a means for suppressing poor bonding between substrates and deformation of recesses due to sink marks (dents caused by molding shrinkage) that occur when a substrate having recesses is molded, partition walls that partition the recesses It is described that a welding rib serving as a portion to be welded at the time of substrate welding and bonding is separately provided on the surface (bonding surface with the other substrate), and the substrate is bonded and bonded through the welding rib. Has been.

特開2012−237707号公報JP 2012-237707 A

本発明の目的は、上記のような溶着リブを介して複数の基板が溶着貼合されているマイクロチップであって、微細な流体回路部分を有しているにもかかわらず、そこへの溶着リブの侵入及びこれに伴う上記部分の形状変化や閉塞が効果的に抑制されているマイクロチップ、並びにその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is a microchip in which a plurality of substrates are welded and bonded through the above-described welding ribs, and the welding is performed on the microchip even though it has a fine fluid circuit portion. An object of the present invention is to provide a microchip in which the intrusion of ribs and the accompanying shape change and blockage of the portion are effectively suppressed, and a method for manufacturing the microchip.

本発明は、下記のマイクロチップ及びその製造方法を提供する。
[1] 隔壁で区画された凹部を少なくとも一方の表面に有する第1基板と、
第1基板の前記表面上に貼合される第2基板と、
前記凹部及び第2基板における第1基板側表面から構成される空間からなる流体回路と、
を含み、
前記隔壁の少なくとも一部における第2基板側表面に設けられた溶着リブを介して、第1基板と第2基板とが溶着貼合されており、
前記凹部は、幅が0.2mm以下であるか、及び/又は深さが0.2mm以下である微細凹部を含み、かつ、前記微細凹部を区画する隔壁に設けられた溶着リブの幅が、第1基板と第2基板とが溶着貼合された状態において0.5mm以下である、マイクロチップ。
The present invention provides the following microchip and manufacturing method thereof.
[1] A first substrate having a recess defined by a partition wall on at least one surface;
A second substrate bonded onto the surface of the first substrate;
A fluid circuit comprising a space constituted by the first substrate side surface of the recess and the second substrate;
Including
The first substrate and the second substrate are welded and bonded via the welding rib provided on the second substrate side surface in at least a part of the partition wall,
The recess includes a fine recess having a width of 0.2 mm or less and / or a depth of 0.2 mm or less, and the width of the welding rib provided on the partition wall defining the fine recess is The microchip which is 0.5 mm or less in a state where the first substrate and the second substrate are bonded to each other.

[2] 遠心力の印加により流体回路内に存在する液体を流体回路内において移動させるマイクロチップであり、
前記流体回路は、前記液体の流量を制限するための部位、前記液体を計量するための部位及び前記液体を成分分離するための部位からなる群から選択される少なくとも1つの部位を含み、
前記少なくとも1つの部位は、前記微細凹部から構成される、[2]に記載のマイクロチップ。
[2] A microchip that moves liquid existing in a fluid circuit by applying centrifugal force in the fluid circuit,
The fluid circuit includes at least one part selected from the group consisting of a part for limiting the flow rate of the liquid, a part for measuring the liquid, and a part for separating the liquid into components.
The microchip according to [2], wherein the at least one portion is configured by the fine concave portion.

[3] 前記液体が血液又はその構成成分であり、血液検査に用いられる、[2]に記載のマイクロチップ。   [3] The microchip according to [2], wherein the liquid is blood or a component thereof and is used for blood tests.

[4] 隔壁で区画された凹部を少なくとも一方の表面に有し、隔壁の少なくとも一部における第2基板側表面に溶着リブを有する第1基板を、金型を用いて成形する工程と、
前記溶着リブを介して、第1基板と第2基板とを溶着貼合する工程と、
を含み、
少なくとも一部の溶着リブは、組み合わせて用いられる少なくとも2つの金型部材のパーティングラインに沿う部分における、該金型部材の表面形状の転写構造として成形される、製造方法。
[4] A step of forming a first substrate having a concave portion partitioned by a partition wall on at least one surface and having a welding rib on the second substrate side surface in at least a part of the partition wall using a mold;
A step of welding and bonding the first substrate and the second substrate through the welding rib;
Including
The manufacturing method in which at least a part of the welding ribs is formed as a transfer structure of the surface shape of the mold member in a portion along a parting line of at least two mold members used in combination.

[5] 前記溶着貼合する工程前において、前記少なくとも一部の溶着リブの最大幅が0.3mm未満(好ましくは0.2mm未満)である、[4]に記載の製造方法。   [5] The production method according to [4], wherein the maximum width of the at least some welding ribs is less than 0.3 mm (preferably less than 0.2 mm) before the welding and bonding step.

[6] 前記少なくとも一部の溶着リブの先端の角度が10〜90°である、[4]又は[5]に記載の製造方法。   [6] The manufacturing method according to [4] or [5], wherein an angle of a tip of the at least some welding ribs is 10 to 90 °.

本発明によれば、極めて微細な流体回路部分を有するマイクロチップを提供することができる。また、微細な流体回路部分を有しているにもかかわらず、そこへの溶着リブの侵入及びこれに伴う上記部分の形状変化や閉塞を効果的に抑制することができる。   According to the present invention, a microchip having an extremely fine fluid circuit portion can be provided. Moreover, although it has a fine fluid circuit part, the penetration | invasion of the welding rib there, and the shape change and obstruction | occlusion of the said part accompanying this can be suppressed effectively.

マイクロチップを構成する第1基板の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the 1st board | substrate which comprises a microchip. 第1基板と第2基板とを、第1基板が有する溶着リブを介して溶着貼合する様子を示す断面模式図であり、図2(a)は溶着貼合前の状態、図2(b)は溶着貼合後の状態を示したものである。It is a cross-sectional schematic diagram which shows a mode that a 1st board | substrate and a 2nd board | substrate are welded together through the welding rib which a 1st board | substrate has, FIG. 2 (a) is the state before welding bonding, FIG. ) Shows the state after welding and bonding. 第1基板が有する微細凹部、これを区画する隔壁及びそれらの近傍の他の一例を拡大して示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which expands and shows another example of the fine recessed part which a 1st board | substrate has, the partition which divides this, and those vicinity. 金型を用いて実際に作製した微細凹部、及びこれを区画する隔壁であって、その表面に溶着リブを有する隔壁が設けられた第1基板を一部拡大して示す写真である。It is the photograph which expands partially the 1st board | substrate with which the fine recessed part actually produced using the metal mold | die, and the partition which partitions this, and the partition which has a welding rib on the surface was provided. 図4に示される第1基板を用い、これに超音波溶着により第2基板を貼合することによって実際に作製したマイクロチップを一部拡大して示す写真である。FIG. 5 is a photograph showing a partially enlarged microchip actually fabricated by using the first substrate shown in FIG. 4 and bonding the second substrate thereto by ultrasonic welding. マイクロチップを構成する第1基板の他の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows another example of the 1st board | substrate which comprises a microchip. 金型を用いて第1基板を作製する方法を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the method of producing the 1st board | substrate using a metal mold | die.

<マイクロチップの概要>
本発明のマイクロチップは、生化学検査(血液検査等)、化学合成又は分析(環境分析等)などを、それが内部に有する流体回路(内部に形成された空間)を用いて行うチップであり、流体回路内の液体(検体、検体中の構成成分、液体試薬等の試薬、及び、これらのうちの2種以上の混合物など)を遠心力の印加により流体回路内の所定の部位(室)に逐次移動させることにより、該液体に対して適切な処理(以下、流体回路内で行われる液体に対する各種の処理を、総称して「流体処理」ともいう。)を行うことができるものである。このために流体回路は、適切な位置に配置された種々の部位(室)を備えており、これらの部位は流路を介して適切に接続されている。上記検査又は分析において上記流体処理は、典型的には、検査又は分析のための前処理である。
<Outline of microchip>
The microchip of the present invention is a chip that performs a biochemical test (blood test, etc.), chemical synthesis or analysis (environmental analysis, etc.) using a fluid circuit (a space formed inside). , Liquid in the fluid circuit (specimen, components in the specimen, reagent such as liquid reagent, and a mixture of two or more of these) by applying centrifugal force to a predetermined part (chamber) in the fluid circuit By sequentially moving the liquid, the liquid can be subjected to appropriate processing (hereinafter, various types of processing performed on the liquid in the fluid circuit are collectively referred to as “fluid processing”). . For this purpose, the fluid circuit includes various parts (chambers) arranged at appropriate positions, and these parts are appropriately connected via a flow path. In the inspection or analysis, the fluid processing is typically a pretreatment for inspection or analysis.

「検体」とは、流体回路内に導入される検査・分析等の対象となる試料又はそこから取り出された構成成分をいい、いずれも典型的には液状である。「液体試薬」とは、検体と混合若しくは反応、又は該検体を処理するための試薬である。液体試薬は通常、マイクロチップによる検体の検査・分析前に、あらかじめ流体回路の液体試薬保持部に内蔵されている。   The “specimen” refers to a sample to be tested or analyzed introduced into the fluid circuit or a component extracted from the sample, and both are typically liquid. A “liquid reagent” is a reagent for mixing or reacting with a specimen or processing the specimen. The liquid reagent is usually built in the liquid reagent holding part of the fluid circuit in advance before the inspection / analysis of the specimen using the microchip.

流体回路が有する上記部位(室)としては、液体試薬を収容するための液体試薬保持部;流体回路内に導入された検体から特定の構成成分を取り出す(成分分離する)ための分離部;検体(上述のように、検体中の構成成分である場合を含む。以下同じ。)を計量するための検体計量部;液体試薬を計量するための液体試薬計量部;検体と液体試薬とを混合する(又は反応させる)ための混合部;得られた混合液についての検査又は分析等(例えば、混合液中の特定成分の検出又は定量)を行うための検出部;移動する液体の流量等を制限するための流量制限部;特定の液体を一時的に収容しておくための収容部;不要な液体を収容するための廃液収容部等を挙げることができる。   The part (chamber) of the fluid circuit includes a liquid reagent holding unit for containing a liquid reagent; a separation unit for taking out specific components from the sample introduced into the fluid circuit (component separation); (Including the case where it is a constituent component in the sample as described above; the same applies hereinafter); a liquid reagent measuring unit for measuring the liquid reagent; and mixing the sample and the liquid reagent Mixing unit for (or reacting); Detection unit for performing inspection or analysis of the obtained mixed liquid (for example, detection or quantification of specific components in the mixed liquid); Limiting the flow rate of the moving liquid, etc. For example, there may be mentioned a flow restricting unit; a storing unit for temporarily storing a specific liquid; a waste liquid storing unit for storing an unnecessary liquid.

流量制限部とは、計量部や分離部等に液体をスムーズにかつ空気の噛み込み等なく導入することを可能にするために、これらの部位に導入される直前の液体の流量及び/又は液幅を低減させるために設けられる流路幅の狭い(又は流路断面積の小さい)流路部分を含む部位である。   The flow rate restricting unit refers to the liquid flow rate and / or the liquid just before being introduced into these parts in order to allow the liquid to be smoothly introduced into the measuring unit, the separating unit, and the like without air entrainment. This is a portion including a channel portion having a narrow channel width (or a small channel cross-sectional area) provided to reduce the width.

マイクロチップは通常、その一方の表面に、液体試薬保持部内に液体試薬を注入するための、液体試薬保持部まで貫通する貫通穴である試薬注入口を有する。試薬注入口は、液体試薬が注入された後、封止層(例えば、一方の面に粘着剤層を有するプラスチックフィルム、ラベル、シール等)をマイクロチップ表面に貼着することにより封止される。また、マイクロチップはその表面に、流体回路まで貫通する(流体回路に接続される)貫通穴である検体を注入するための検体注入口(後述するサンプル管載置部を含む。)を有する。   The microchip usually has a reagent injection port, which is a through-hole penetrating to the liquid reagent holding unit, for injecting the liquid reagent into the liquid reagent holding unit on one surface thereof. The reagent inlet is sealed by adhering a sealing layer (for example, a plastic film having a pressure-sensitive adhesive layer on one side, a label, a seal, etc.) to the microchip surface after the liquid reagent is injected. . Further, the microchip has on its surface a specimen injection port (including a sample tube mounting portion described later) for injecting a specimen that is a through-hole penetrating to the fluid circuit (connected to the fluid circuit).

検出部に導入された混合液について検査又は分析等を行うための方法は特に制限されず、例えば、上記混合液を収容している検出部に光を照射して透過する光の強度(透過率)を検出する方法、検出部に保持された混合液についての吸収スペクトルを測定する方法等の光学測定を挙げることができる。   A method for performing inspection or analysis on the mixed liquid introduced into the detection unit is not particularly limited. For example, the intensity (transmittance) of light transmitted through the detection unit containing the mixed liquid is irradiated with light. ) And a method of measuring an absorption spectrum of the mixed liquid held in the detection unit.

マイクロチップは、上述の例示された部位(室)のすべてを有していてもよく、いずれか1以上を有していなくてもよい。また、これら例示された部位以外の部位を有していてもよい。各部位の数についても特に制限はなく、1又は2以上であることができる。   The microchip may have all of the above-described exemplified portions (chambers) or may not have any one or more. Moreover, you may have site | parts other than these illustrated site | parts. There is no restriction | limiting in particular also about the number of each site | part, It can be 1 or 2 or more.

検体からの特定の構成成分の抽出(成分分離)、液体試薬保持部からの液体試薬の排出、検体及び液体試薬の計量、検体と液体試薬との混合(すなわち、これらを混合するための部位である混合部への移動)、得られた混合液の検出部への導入、その他、ある部位から他の部位への移動のような流体回路内における種々の流体処理は、マイクロチップに対して適切な方向の遠心力を順次印加して、対象の液体を所定位置に配置された所定の部位に順次移動させることにより行うことができる。例えば、計量部による検体及び液体試薬の計量はそれぞれ、所定の容量(計量すべき量と同じ量)を有する検体計量部又は液体試薬計量部へ、計量されるべき検体又は液体試薬を遠心力の印加により導入し、過剰分の検体又は液体試薬を検体計量部又は液体試薬計量部からオーバーフローさせることによって実施することができる。オーバーフローした検体又は液体試薬は、流路を介して検体計量部又は液体試薬計量部に接続された廃液収容部等に収容させることができる。   Extraction of specific components from the sample (component separation), discharge of the liquid reagent from the liquid reagent holding unit, measurement of the sample and the liquid reagent, mixing of the sample and the liquid reagent (that is, at the site for mixing them) Various fluid treatments in the fluid circuit, such as movement to a certain mixing unit), introduction of the obtained mixture into the detection unit, and other movement from one site to another, are appropriate for the microchip. This can be performed by sequentially applying a centrifugal force in any direction and sequentially moving the target liquid to a predetermined site arranged at a predetermined position. For example, the measurement of the sample and the liquid reagent by the measurement unit is performed by applying the centrifugal force of the sample or liquid reagent to be measured to the sample measurement unit or the liquid reagent measurement unit having a predetermined volume (the same amount as the amount to be measured). It can be carried out by introducing by applying and overflowing an excessive amount of the sample or liquid reagent from the sample measuring unit or the liquid reagent measuring unit. The overflowed sample or liquid reagent can be stored in a waste liquid storage unit or the like connected to the sample measurement unit or the liquid reagent measurement unit via the flow path.

マイクロチップへの遠心力の印加は、遠心力を印加可能な装置(遠心装置)にマイクロチップを載置して行うことができる。遠心装置は、第1軸を中心に回転自在な第1ステージと、第1ステージ上に配置され、第1ステージ上の第2軸を中心に回転自在な第2ステージとを備えるものであることができる。第2ステージ上にマイクロチップを載置し、第2ステージを回転させて第1ステージに対するマイクロチップの角度を任意に設定したうえで第1ステージを回転させることにより、マイクロチップに対して任意の方向の遠心力を印加することができる。   Application of centrifugal force to the microchip can be performed by placing the microchip on a device (centrifuge) to which centrifugal force can be applied. The centrifuge device includes a first stage rotatable around a first axis and a second stage disposed on the first stage and rotatable around a second axis on the first stage. Can do. By placing the microchip on the second stage, rotating the second stage to arbitrarily set the angle of the microchip with respect to the first stage, and rotating the first stage, the microchip can be arbitrarily set. Directional centrifugal force can be applied.

マイクロチップは、第1基板とその上に溶着貼合される第2基板とを含んで構成することができ、例えば、第1基板とその上に溶着貼合される第2基板とからなることができる(以下、このような2枚の基板からなるマイクロチップを「形態A」ともいう。)。この場合、第1基板の表面(第2基板に対向する側の表面)には、流体回路を形成する所定のパターンを有する凹部が設けられる。凹部は、これを区画する隔壁を上記表面に形成することによって設けることができる。この凹部を内側にして両基板を溶着貼合することにより、内部空間としての流体回路が構築される。第2基板の表面(第1基板に対向する側の表面)に流体回路を形成する凹部がさらに設けられてもよい。凹部及びこれを区画する隔壁の形状は、内部空間の構造が所望される適切な流体回路構造となるように決定される。   The microchip can be configured to include a first substrate and a second substrate that is welded and bonded onto the first substrate. For example, the microchip includes a first substrate and a second substrate that is welded and bonded onto the first substrate. (Hereinafter, such a microchip composed of two substrates is also referred to as “form A”). In this case, a recess having a predetermined pattern for forming a fluid circuit is provided on the surface of the first substrate (the surface on the side facing the second substrate). A recessed part can be provided by forming the partition which divides this in the said surface. A fluid circuit as an internal space is constructed by welding and laminating both substrates with the concave portion inside. A recess for forming a fluid circuit may be further provided on the surface of the second substrate (the surface on the side facing the first substrate). The shape of the recess and the partition wall partitioning the recess is determined so that the structure of the internal space is a desired fluid circuit structure.

形態Aのマイクロチップは、例えば特開2009−258013号公報等に記載されている。本発明のマイクロチップが有する流体回路構造自体は、特に制限されるものではないが、例えばこの文献で開示されているような構造であることができる。   The microchip of form A is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-258013. The fluid circuit structure itself of the microchip of the present invention is not particularly limited, but can be a structure as disclosed in this document, for example.

マイクロチップは、第2基板と第1基板と第3基板とをこの順で積層し、溶着貼合したものであってもよい(以下、このような3枚の基板からなるマイクロチップを「形態B」ともいう。)。この場合、第2基板と第3基板との間に配置される第1基板の両面に流体回路を形成する凹部が設けられ、マイクロチップは、第1基板と第2基板とによって構築される第1流体回路と、第1基板と第3基板とによって構築される第2流体回路と、の2層の流体回路を備える。「2層」とは、マイクロチップの厚み方向に関して異なる2つの位置に流体回路が設けられていることを意味する。かかる2層の流体回路は、第1基板を厚み方向に貫通する1又は2以上の貫通穴によって接続することができる。第2基板及び第3基板の表面(第1基板に対向する側の表面)に流体回路を形成する凹部がさらに設けられてもよい。   The microchip may be formed by laminating the second substrate, the first substrate, and the third substrate in this order, and bonding them together (hereinafter, the microchip composed of three substrates is referred to as “form” B "). In this case, recesses for forming a fluid circuit are provided on both surfaces of the first substrate disposed between the second substrate and the third substrate, and the microchip is constructed by the first substrate and the second substrate. A two-layer fluid circuit including one fluid circuit and a second fluid circuit constructed by the first substrate and the third substrate is provided. “Two layers” means that fluid circuits are provided at two different positions in the thickness direction of the microchip. Such a two-layer fluid circuit can be connected by one or more through holes penetrating the first substrate in the thickness direction. A recess for forming a fluid circuit may be further provided on the surface of the second substrate and the third substrate (surface on the side facing the first substrate).

形態Bのマイクロチップは、例えば特開2009−133805号公報等に記載されている。本発明のマイクロチップが有する流体回路構造自体は、特に制限されるものではないが、例えばこの文献で開示されているような構造であることもできる。4枚以上の基板を用いてマイクロチップを構成することもできる。   The microchip of form B is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-133805. The fluid circuit structure itself of the microchip of the present invention is not particularly limited, but may be a structure as disclosed in this document, for example. A microchip can also be configured using four or more substrates.

基板同士は溶着法によって貼合される。溶着法としては、基板を加熱して溶着する方法;レーザー等の光を照射して、光吸収により発生する熱によって溶着する方法(レーザー溶着);超音波を用いて溶着する方法等を挙げることができるが、中でも超音波溶着が好ましい。いずれの方法においても、基板溶着貼合時に溶融して、基板接着の役割を担うのは第1基板に設けられる溶着リブである。   The substrates are bonded together by a welding method. Examples of the welding method include a method of welding by heating the substrate; a method of irradiating light such as a laser and welding by heat generated by light absorption (laser welding); a method of welding using ultrasonic waves, and the like. Among them, ultrasonic welding is preferable. In any of the methods, it is a welding rib provided on the first substrate that melts at the time of substrate welding and bonds and plays the role of substrate adhesion.

マイクロチップの大きさは特に限定されず、例えば縦横数cm〜十cm程度、厚さ数mm〜数cm程度とすることができる。   The size of the microchip is not particularly limited, and can be, for example, about several cm to ten cm in length and width and about several mm to several cm in thickness.

本発明のマイクロチップを構成する上記各基板の材質は特に制限されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアリレート樹脂(PAR)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS)、塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリメチルペンテン樹脂(PMP)、ポリブタジエン樹脂(PBD)、生分解性ポリマー(BP)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)等の熱可塑性樹脂を用いることができる。   The material of each substrate constituting the microchip of the present invention is not particularly limited. For example, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS) , Polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene naphthalate (PEN), polyarylate resin (PAR), acrylonitrile / butadiene / styrene resin (ABS), vinyl chloride resin (PVC), polymethylpentene resin (PMP), Thermoplastic resins such as polybutadiene resin (PBD), biodegradable polymer (BP), cycloolefin polymer (COP), and polydimethylsiloxane (PDMS) can be used.

形態Aのマイクロチップにおいて、検出光を利用する光学測定のための検出部を構築するために、少なくともいずれか一方の基板は透明基板とすることが好ましい。他方の基板は、透明基板であっても不透明基板であってもよいが、レーザー溶着を行う場合には、光吸収率を増大できることから、不透明基板とすることが好ましく、基板を上記熱可塑性樹脂から構成し、該熱可塑性樹脂中にカーボンブラック等の黒色顔料を添加することにより黒色基板とすることがより好ましい。   In the microchip of the form A, it is preferable that at least one of the substrates is a transparent substrate in order to construct a detection unit for optical measurement using detection light. The other substrate may be a transparent substrate or an opaque substrate. However, when laser welding is performed, it is preferable to use an opaque substrate because the light absorption rate can be increased. More preferably, a black substrate is formed by adding a black pigment such as carbon black into the thermoplastic resin.

形態Bのマイクロチップにおいて、レーザー溶着の効率性の観点からは、第2基板と第3基板との間に配置される第1基板は不透明基板とすることが好ましく、黒色基板とすることがより好ましい。一方、第2及び第3基板は、上記と同じ理由から透明基板とすることが好ましい。   In the microchip of form B, from the viewpoint of laser welding efficiency, the first substrate disposed between the second substrate and the third substrate is preferably an opaque substrate, and more preferably a black substrate. preferable. On the other hand, the second and third substrates are preferably transparent substrates for the same reason as described above.

<マイクロチップの具体的構成>
上述のように本発明のマイクロチップは、隔壁で区画された凹部を少なくとも一方の表面に有する第1基板と、第1基板の上記表面上に貼合される第2基板とを溶着貼合してなるものである。これにより、凹部及び第2基板における第1基板側表面から構成される空間からなる流体回路が内部に形成される。第1基板において、隔壁の少なくとも一部における第2基板側表面には、基板間の溶着を担う溶着リブが形成されており、この溶着リブを介して第1基板と第2基板とが溶着貼合される。
<Specific configuration of microchip>
As described above, the microchip of the present invention is formed by welding and bonding a first substrate having concave portions partitioned by partition walls on at least one surface and a second substrate bonded on the surface of the first substrate. It will be. Thereby, the fluid circuit which consists of the space comprised from the recessed part and the 1st board | substrate side surface in a 2nd board | substrate is formed inside. In the first substrate, the second substrate side surface of at least a part of the partition wall is formed with a welding rib for performing welding between the substrates, and the first substrate and the second substrate are bonded to each other via the welding rib. Combined.

図1は、マイクロチップを構成する第1基板100の一例を示す上面図であり、第1基板100における第2基板側表面を示したものである。この表面に、同様の外形形状を有する第2基板(図示せず。)を溶着貼合することによってマイクロチップが作製される。図中の斜線領域が凹部を区画する隔壁11の第2基板側表面であり、この表面に溶着リブ(図示せず。)が設けられる。斜線領域以外の部分は基本的に凹部である。溶着リブは、隔壁11のすべて又はほぼすべてに設けることができるが、基板間の十分な密着性を確保できる限り、隔壁11の少なくとも一部に設けられていればよい。溶着リブの幅は通常、それが設けられる隔壁11の第2基板側表面部分の幅よりも小さくする。なお、図1に示される第1基板100を用いたマイクロチップの流体回路の詳細及び使用方法については後述する。   FIG. 1 is a top view showing an example of a first substrate 100 constituting a microchip, and shows a surface on the second substrate side of the first substrate 100. A microchip is manufactured by welding and bonding a second substrate (not shown) having the same outer shape to this surface. The hatched area in the figure is the second substrate side surface of the partition wall 11 defining the recess, and a welding rib (not shown) is provided on this surface. The part other than the hatched area is basically a recess. The welding rib can be provided on all or almost all of the partition walls 11, but may be provided on at least a part of the partition walls 11 as long as sufficient adhesion between the substrates can be ensured. The width of the welding rib is usually smaller than the width of the surface portion on the second substrate side of the partition wall 11 on which the welding rib is provided. The details and usage of the microchip fluid circuit using the first substrate 100 shown in FIG. 1 will be described later.

図2は、第1基板100と第2基板200とを、第1基板100が有する溶着リブを介して溶着貼合する様子を示す断面模式図であり、図2(a)は溶着貼合前の状態、図2(b)は溶着貼合後の状態を示したものである。図2(a)に示されるように、第1基板100の一方の表面には、流体回路を形成するための凹部10、及びとりわけ微細な凹部である微細凹部10aが設けられており、第1基板100の凹部側に例えば平板状の第2基板200が貼合される。凹部10及び微細凹部10aを区画する隔壁11,11a,11bの第2基板200側表面には溶着リブ30,30a,30bが設けられており、これらを溶融させることによって基板貼合を行う。図2(b)を参照して、作製されたマイクロチップにおいて第1基板100と第2基板200とは、(貼合後の)溶着リブ40,40a,40bを介して積層貼合されている。図3は、第1基板100が有する微細凹部10a、これを区画する隔壁11a,11b及びそれらの近傍の他の一例を拡大して示す断面模式図である。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the first substrate 100 and the second substrate 200 are welded and bonded through the welding ribs of the first substrate 100, and FIG. 2 (a) is before the welding and bonding. FIG. 2B shows the state after welding and bonding. As shown in FIG. 2 (a), a recess 10 for forming a fluid circuit and a minute recess 10a, which is a particularly minute recess, are provided on one surface of the first substrate 100. For example, a flat plate-like second substrate 200 is bonded to the concave portion side of the substrate 100. Welding ribs 30, 30a, 30b are provided on the second substrate 200 side surface of the partition walls 11, 11a, 11b partitioning the concave portion 10 and the fine concave portion 10a, and the substrates are bonded by melting them. With reference to FIG.2 (b), the 1st board | substrate 100 and the 2nd board | substrate 200 are laminated | stacked via the welding rib 40, 40a, 40b (after bonding) in the produced microchip. . FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view showing another example of the fine recess 10a of the first substrate 100, partition walls 11a and 11b partitioning the fine recess 10a, and the vicinity thereof.

本発明によれば、凹部を区画する隔壁の表面に極めて狭小な幅で溶着リブを形成することができるので、基板溶着貼合時に溶け出す溶着リブの量を少なくすることができ、溶け出した溶着リブが隣接する凹部に侵入することを効果的に抑制又は防止することができる。これにより、とりわけ微細な凹部である微細凹部10aを流体回路の少なくとも一部として設けることが可能となり、かつ、設けた微細凹部10a内に溶着リブが侵入したり、これに伴って微細凹部10aの断面形状が変化したり、微細凹部10aが閉塞したりすることを抑制又は防止することができる。   According to the present invention, since the welding rib can be formed with a very narrow width on the surface of the partition wall defining the concave portion, the amount of the welding rib that melts at the time of substrate welding bonding can be reduced, and the melted out. It can suppress or prevent effectively that a welding rib penetrate | invades into the adjacent recessed part. As a result, it is possible to provide the fine concave portion 10a, which is a particularly fine concave portion, as at least a part of the fluid circuit, and a welding rib enters the provided fine concave portion 10a. It can suppress or prevent that a cross-sectional shape changes or the fine recessed part 10a is obstruct | occluded.

ここで、微細凹部10aとは、その幅が0.4mm以下であるか、及び/又は深さが0.5mm以下である凹部をいう。微細凹部の幅は0.3mm以下、さらには0.2mm以下であってもよく、深さは0.3mm以下、さらには0.2mm以下であってもよい。微細凹部10aの幅及び深さは通常、0.05mm以上である。微細凹部10a以外の凹部10の幅は0.4mmより大きく、かつ深さは0.5mmより大きい。   Here, the fine recess 10a refers to a recess having a width of 0.4 mm or less and / or a depth of 0.5 mm or less. The width of the fine recess may be 0.3 mm or less, further 0.2 mm or less, and the depth may be 0.3 mm or less, further 0.2 mm or less. The width and depth of the fine recess 10a are usually 0.05 mm or more. The width of the recesses 10 other than the fine recesses 10a is greater than 0.4 mm and the depth is greater than 0.5 mm.

微細凹部10aによって構築されることが望ましい流体回路内の部位(室)としては、流路幅を細くすべき部位や、容量(容積)を精密に設定すべき部位を挙げることができる。前者の具体例は、液体の流量及び/又は液幅を低減させるための流量制限部であり、後者の具体例は、液体を計量するための計量部(検体を計量するための検体計量部及び液体試薬を計量するための液体試薬計量部)、並びに検体の成分分離を行うための分離部である。本発明のマイクロチップにおいては、これらのうち少なくとも1つの部位が微細凹部10aから構成されることが好ましく、すべての部位が微細凹部10aから構成されることがより好ましい。   Examples of the part (chamber) in the fluid circuit that is desirably constructed by the fine recess 10a include a part where the flow path width should be narrowed and a part where the capacity (volume) should be set precisely. A specific example of the former is a flow rate limiting unit for reducing the flow rate and / or width of a liquid, and a specific example of the latter is a measuring unit for measuring a liquid (a sample measuring unit for measuring a sample and A liquid reagent measuring unit for measuring a liquid reagent) and a separating unit for separating the components of the specimen. In the microchip of the present invention, it is preferable that at least one of these parts is composed of the fine recesses 10a, and it is more preferable that all the parts are composed of the fine recesses 10a.

図3を参照して、微細凹部10aを区画する隔壁11a,11bの第2基板側表面に設けられる溶着リブ30a,30bは極めて狭小な幅で形成されており、具体的には、その幅W(基板溶着貼合前)は、好ましくは最大で0.3mm未満であり、より好ましくは最大で0.2mm以下であり、さらに好ましくは最大で0.1mm以下である。これにより、基板溶着貼合時に溶け出す溶着リブ30a,30bの量を効果的に低減することができる。幅W(基板溶着貼合前)は通常、最大幅で0.02mm以上である。基板溶着貼合後の(すなわち、マイクロチップにおける)溶着リブ40a,40bの幅は、最大で0.5mm以下であり、好ましくは最大で0.3mm以下であり、通常、最大幅で0.05mm以上である。   Referring to FIG. 3, welding ribs 30a and 30b provided on the second substrate side surface of partition walls 11a and 11b that define fine recess 10a are formed with a very narrow width. (Before substrate welding and bonding) is preferably at most less than 0.3 mm, more preferably at most 0.2 mm or less, still more preferably at most 0.1 mm or less. Thereby, the quantity of welding rib 30a, 30b which melts | dissolves at the time of board | substrate welding bonding can be reduced effectively. The width W (before substrate welding bonding) is usually 0.02 mm or more in the maximum width. The width of the welding ribs 40a and 40b after the substrate welding and bonding (that is, in the microchip) is at most 0.5 mm, preferably at most 0.3 mm, and usually at the maximum width of 0.05 mm. That's it.

微細凹部10a以外の凹部10を区画する隔壁11の第2基板側表面に設けられる溶着リブ30の幅(基板溶着貼合前)は、溶着リブ30a,30bほど狭小でなくてもよいが、溶着リブ30a,30bと同程度の幅としてもよい。   The width of the welding rib 30 provided on the second substrate side surface of the partition wall 11 that defines the recesses 10 other than the fine recesses 10a (before the substrate welding bonding) may not be as narrow as the welding ribs 30a and 30b. It is good also as a width | variety comparable as rib 30a, 30b.

溶着リブ30a,30bは比較的高いことが好ましい(溶着リブ30についても同様。)。図2(a)に示されるように、第1基板100を成形する際のヒケ等の発生により、複数の隔壁の高さが一様にならないことがあるが、このような場合であっても溶着リブ30,30a,30bを高くすることにより、隔壁の一部に貼合不良(隔壁と第2基板との接触面積が不十分であるか又は接触しない現象)が生じたり、溶融した溶着リブが凹部内に入り込んだり、溶着過剰による凹部の変形(溶着リブだけでなく隔壁まで溶融して基板溶着貼合時に凹部が潰れる現象)が生じたりすることを抑制又は防止することができる。図3を参照して、溶着リブ30a,30bの高さHは、0.1mm以上であることが好ましく、0.15mm以上であることがより好ましい(溶着リブ30についても同様。)。高さHは通常、0.5mm以下である(溶着リブ30についても同様。)。   The welding ribs 30a and 30b are preferably relatively high (the same applies to the welding rib 30). As shown in FIG. 2A, the height of the plurality of partition walls may not be uniform due to the occurrence of sink marks or the like when the first substrate 100 is formed. By making the welding ribs 30, 30a, 30b high, bonding defects (a phenomenon in which the contact area between the partition walls and the second substrate is insufficient or not in contact) occur in a part of the partition walls, or melted welding ribs. Can be suppressed or prevented from entering into the recesses or causing deformation of the recesses due to excessive welding (a phenomenon in which not only the welding ribs but also the partition walls are melted and the recesses are crushed when the substrates are bonded together). Referring to FIG. 3, the height H of the welding ribs 30a and 30b is preferably 0.1 mm or more, and more preferably 0.15 mm or more (the same applies to the welding rib 30). The height H is usually 0.5 mm or less (the same applies to the welding rib 30).

溶着リブ30,30a,30bの形状は特に制限されず、例えば図2(a)及び図3に示されるように三角形の断面形状を有することができるほか、台形形状のような方形形状や半円状の断面形状を有していてもよい。溶着リブ30,30a,30bは、断面三角形状のような先細形状を有することが好ましい。このような先細形状は、とりわけ超音波溶着によって基板を貼合する場合において、溶着リブの溶融を起こしやすくさせ、貼合を効率的に行える点で有利である。同様の理由で、溶着リブ30,30a,30bは、先細形状であって、先端の角度が10〜90°であることがより好ましく、30〜45°であることがさらに好ましい。   The shape of the welding ribs 30, 30a, 30b is not particularly limited. For example, the welding ribs 30, 30a, 30b can have a triangular cross-sectional shape as shown in FIGS. May have a cross-sectional shape. The welding ribs 30, 30a, 30b preferably have a tapered shape such as a triangular cross section. Such a tapered shape is advantageous in that the bonding ribs can be easily melted and the bonding can be efficiently performed, particularly when the substrates are bonded by ultrasonic welding. For the same reason, the welding ribs 30, 30a, 30b are tapered, and the tip angle is more preferably 10 to 90 °, and further preferably 30 to 45 °.

溶着リブ30,30a,30bは、隔壁11,11a,11bの第2基板側表面に形成されるものであり、隔壁11,11a,11bの第2基板側表面が延びる方向に沿って連続して形成することができる。ただし上述のように、溶着リブ30,30a,30bは、基板間の十分な密着性を確保できる限り、隔壁11,11a,11bの少なくとも一部に設けられていればよい。   The welding ribs 30, 30a, 30b are formed on the second substrate side surface of the partition walls 11, 11a, 11b, and are continuous along the direction in which the second substrate side surface of the partition walls 11, 11a, 11b extends. Can be formed. However, as described above, the welding ribs 30, 30a, 30b may be provided on at least a part of the partition walls 11, 11a, 11b as long as sufficient adhesion between the substrates can be ensured.

溶着リブ30,30a,30bの材質は、第1基板100の成形工程を考慮すれば、少なくとも第1基板100の他の部分と同じであることが好ましい。ただし、第1基板100とは異なる材質とすることも可能であり、例えば、第1基板100よりも軟らかい材質や粘着性の高い材質であってもよい。   The material of the welding ribs 30, 30 a, 30 b is preferably at least the same as that of other parts of the first substrate 100 in consideration of the molding process of the first substrate 100. However, a material different from that of the first substrate 100 may be used. For example, a material softer than the first substrate 100 or a material having high adhesiveness may be used.

金型を用いて実際に作製した微細凹部10a、及びこれを区画する隔壁であって、その表面に溶着リブ30a,30bを有する隔壁が設けられた黒色の第1基板(熱可塑性樹脂製)を一部拡大して示す写真を図4に示す。また、図4に示される第1基板を用い、その微細凹部形成面側に超音波溶着により透明な第2基板(熱可塑性樹脂製)を貼合することによって実際に作製したマイクロチップを一部拡大して示す写真を図5に示す。図4に示される第1基板において、微細凹部10aからなる流路の幅は0.1mm、深さは0.1mmとした。溶着リブ30a,30bの幅は0.15mmであり、高さは0.15mmである。溶着リブ30a,30bの断面形状は先細の三角形状であり、先端の角度は45°とした。溶着リブ30a,30bが形成されている隔壁の第2基板側表面の幅は0.3mmとした。   A black first substrate (made of a thermoplastic resin) having a fine recess 10a actually manufactured using a mold and partition walls partitioning the micro recess 10a and having partition walls having welding ribs 30a and 30b on the surface thereof. A partially enlarged photograph is shown in FIG. Further, a part of the microchip actually produced by using the first substrate shown in FIG. 4 and bonding a transparent second substrate (made of thermoplastic resin) by ultrasonic welding to the fine recess forming surface side. An enlarged photograph is shown in FIG. In the first substrate shown in FIG. 4, the width of the flow path formed of the fine recesses 10a is 0.1 mm, and the depth is 0.1 mm. The width of the welding ribs 30a and 30b is 0.15 mm, and the height is 0.15 mm. The cross-sectional shape of the welding ribs 30a and 30b was a tapered triangle, and the tip angle was 45 °. The width of the surface on the second substrate side of the partition wall on which the welding ribs 30a and 30b are formed was 0.3 mm.

超音波溶着の条件は、溶着エネルギー120J(溶着モード:溶着エネルギー制御)、貼合力:500N、温度:常温(25℃)とした。   The conditions for ultrasonic welding were welding energy 120J (welding mode: welding energy control), bonding force: 500 N, temperature: room temperature (25 ° C.).

基板溶着貼合によって作製されたマイクロチップを示す図5の写真から明らかなように、微細凹部10aへの溶着リブの侵入はなく、微細凹部10aは、基板溶着貼合前後で、その形状を維持している。また、溶着リブと第2基板との接着に不良は認められない。基板溶着貼合後の溶着リブ40a,40bの幅は、0.3mmであった。   As is apparent from the photograph of FIG. 5 showing the microchip produced by the substrate welding and bonding, there is no penetration of the welding rib into the fine recess 10a, and the fine recess 10a maintains its shape before and after the substrate welding and bonding. doing. Further, no defect is observed in the adhesion between the welding rib and the second substrate. The width | variety of the welding rib 40a, 40b after board | substrate welding bonding was 0.3 mm.

図6に、マイクロチップを構成する第1基板の他の一例を断面模式図で示す。例えば図2(a)に示される第1基板100は、平板状の基板部分に隔壁11,11a,11bを付設した構造であるといえるが、勿論これに限らず、図6に示される第1基板101のように第1基板は、平板状の基板に凹部を彫り込んだ構造を有していてもよい。平板状の基板部分に隔壁を付設した構造の場合、必然的に溶着リブの両サイドに凹部が存在する。これに対して、平板状の基板に凹部を彫り込んだ構造の場合、一方のサイドに凹部が存在しないことがある。このような場合には、図6に示されるように、当該一方のサイドに付加的な凹部50を形成してもよい。この付加的な凹部50は、万一、基板溶着貼合時に溶け出した溶着リブが隔壁表面を超えて流出したときにこれを受け入れるためのポケットであり、付加的な凹部50を設けることにより、上記万一の場合に流体回路を構成する凹部へ溶け出した溶着リブが侵入することをより効果的に抑制することができる。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the first substrate constituting the microchip. For example, it can be said that the first substrate 100 shown in FIG. 2A has a structure in which partition walls 11, 11a, and 11b are attached to a flat substrate portion, but the present invention is not limited to this, and the first substrate 100 shown in FIG. Like the substrate 101, the first substrate may have a structure in which a concave portion is carved into a flat substrate. In the case of a structure in which a partition is attached to a flat substrate portion, there are necessarily recesses on both sides of the welding rib. On the other hand, in the case of a structure in which a recess is carved in a flat substrate, the recess may not exist on one side. In such a case, as shown in FIG. 6, an additional recess 50 may be formed on the one side. This additional recess 50 is a pocket for receiving the welding rib that has melted during the substrate welding and bonding and flows out beyond the partition wall surface. By providing the additional recess 50, In the event of the above, it is possible to more effectively suppress the penetration of the welded rib that has melted into the concave portion constituting the fluid circuit.

次に、図1に示される第1基板100を用いたマイクロチップの流体回路の詳細及びその使用方法について説明する。このマイクロチップは、血液検査用として好適に用いることができるものであり、その流体回路は、検体を採取したサンプル管を載置(装填)するためのサンプル管載置部151;検体の流量及び液幅を制限するための流量制限部152;検体の成分分離を行うための分離部153;液体試薬を収容する液体試薬保持部154,155;検体中の構成成分を計量するための検体計量部156;液体試薬を計量するための液体試薬計量部157,158;液体同士の混合又は混合促進を行うための混合部159,160,161,162;得られた混合液についての検査又は分析等を行うための検出部163;廃液を収容するための廃液収容部164,165を含む。液体試薬保持部154,155はそれぞれ、そこへ液体試薬を注入するための、第1基板100を厚み方向に貫通する試薬注入口166,167を有している。   Next, details of a microchip fluid circuit using the first substrate 100 shown in FIG. 1 and a method of using the same will be described. This microchip can be suitably used for blood tests, and its fluid circuit includes a sample tube mounting unit 151 for mounting (loading) a sample tube from which a sample is collected; A flow rate limiting unit 152 for limiting the liquid width; a separation unit 153 for separating the components of the sample; a liquid reagent holding unit 154, 155 for storing the liquid reagent; a sample measuring unit for measuring the components in the sample 156; Liquid reagent measuring units 157 and 158 for measuring liquid reagents; Mixing units 159, 160, 161 and 162 for mixing liquids or promoting mixing; Examination or analysis of the obtained mixed liquid Detection unit 163 for performing; including waste liquid storage units 164 and 165 for storing waste liquid. Each of the liquid reagent holding units 154 and 155 has reagent injection ports 166 and 167 penetrating the first substrate 100 in the thickness direction for injecting the liquid reagent therein.

上記各種部位の中でも、流量制限部152、分離部153、検体計量部156及び液体試薬計量部157,158から選択される少なくとも1つが微細凹部10aから構成されることが好ましく、すべての部位が微細凹部10aから構成されることがより好ましい。   Among the above-mentioned various parts, it is preferable that at least one selected from the flow restriction unit 152, the separation unit 153, the sample measurement unit 156, and the liquid reagent measurement units 157 and 158 is composed of the fine recesses 10a, and all the parts are fine. More preferably, the recess 10a is configured.

このマイクロチップを用いた検体の検査・分析方法を、検体が全血であり、流体回路内で全血から血漿成分を取り出し、この血漿成分について検査・分析を行う場合を例に挙げて簡単に説明すると次のとおりである。まず、全血を採取したサンプル管をサンプル管載置部151に装填する。次に、マイクロチップに対して、図1における左向き方向(以下、単に左向きという。他の方向についても以下同様。)に遠心力を印加し、サンプル管から全血を取り出した後、下向きの遠心力により全血を流量制限部152を介して分離部153に導入して遠心分離を行い、血漿成分と血球成分とに分離する。全血を分離部153に導入した際、そこから溢れ出た全血は廃液収容部164に収容される。また、この下向き遠心力によって、液体試薬保持部154内の液体試薬S1を液体試薬計量部157に導入し計量を行う。液体試薬S1を液体試薬計量部157に導入した際、そこから溢れ出た液体試薬S1は溢出液収容部164に収容される。   The sample testing / analysis method using this microchip is simple, taking as an example the case where the sample is whole blood, the plasma component is extracted from the whole blood in the fluid circuit, and this plasma component is tested / analyzed. The explanation is as follows. First, a sample tube from which whole blood is collected is loaded into the sample tube mounting unit 151. Next, a centrifugal force is applied to the microchip in the leftward direction in FIG. 1 (hereinafter referred to simply as “leftward”; the same applies to the other directions hereinafter), and whole blood is taken out from the sample tube, and then centrifuged downward. Whole blood is introduced by force into the separation unit 153 via the flow rate restriction unit 152 and centrifuged to separate the plasma component and the blood cell component. When whole blood is introduced into the separation unit 153, the whole blood overflowing from the whole blood is stored in the waste liquid storage unit 164. Further, by this downward centrifugal force, the liquid reagent S1 in the liquid reagent holding unit 154 is introduced into the liquid reagent measuring unit 157 and measured. When the liquid reagent S1 is introduced into the liquid reagent measuring section 157, the liquid reagent S1 overflowing from the liquid reagent measuring section 157 is stored in the overflow liquid storage section 164.

次いで、分離された血漿成分を、右向き遠心力により検体計量部156に導入し計量を行う。血漿成分を検体計量部156に導入した際、そこから溢れ出た血漿成分は廃液収容部165に収容される。また、この右向き遠心力によって、液体試薬計量部157にて計量された液体試薬S1は混合部160に移動するとともに、液体試薬保持部155内の液体試薬S2はその排出口から排出される。   Next, the separated plasma component is introduced into the sample measuring unit 156 by a rightward centrifugal force and measured. When the plasma component is introduced into the sample measuring unit 156, the plasma component overflowing from the sample component is stored in the waste liquid storage unit 165. Further, by this rightward centrifugal force, the liquid reagent S1 measured by the liquid reagent measuring unit 157 moves to the mixing unit 160, and the liquid reagent S2 in the liquid reagent holding unit 155 is discharged from the discharge port.

次に、下向き遠心力により、計量された血漿成分と液体試薬S1とを混合部159にて混合する。また、この下向き遠心力によって、液体試薬S2を液体試薬計量部158にて計量する。次いで、右向き、下向き、右向き遠心力を順次印加して、混合液を混合部159及び160間で行き来させて、混合液の十分な混合を行う。   Next, the measured plasma component and the liquid reagent S1 are mixed in the mixing unit 159 by downward centrifugal force. Further, the liquid reagent S2 is measured by the liquid reagent measuring unit 158 by the downward centrifugal force. Next, rightward, downward, and rightward centrifugal forces are sequentially applied, and the mixed solution is moved back and forth between the mixing units 159 and 160 to sufficiently mix the mixed solution.

次に、上向き遠心力により、液体試薬S1及び血漿成分からなる混合液と計量された液体試薬S2とを混合部161にて混合する。次いで、左向き、上向き、左向き、上向き遠心力を順次印加して、混合液を混合部161及び162間で行き来させて、混合液の十分な混合を行う。最後に、右向き遠心力により、混合部161内の混合液を検出部163に導入する。検出部163内の混合液は、例えば検出部163に光を照射し、その透過光の強度を測定する等の光学測定に供される。   Next, the mixed liquid composed of the liquid reagent S1 and the plasma component and the measured liquid reagent S2 are mixed in the mixing unit 161 by upward centrifugal force. Next, leftward, upward, leftward, and upward centrifugal forces are sequentially applied, and the mixed solution is moved back and forth between the mixing units 161 and 162 to sufficiently mix the mixed solution. Finally, the mixed liquid in the mixing unit 161 is introduced into the detection unit 163 by a rightward centrifugal force. The liquid mixture in the detection unit 163 is subjected to optical measurement such as irradiating the detection unit 163 with light and measuring the intensity of the transmitted light.

<マイクロチップの製造方法>
本発明に係る上述のマイクロチップは、次の工程:
隔壁で区画された凹部を少なくとも一方の表面に有し、隔壁の少なくとも一部における第2基板側表面に溶着リブを有する第1基板を、金型を用いて成形する工程;及び
溶着リブを介して、第1基板と第2基板とを溶着貼合する工程
を含む方法によって好適に製造することができる。なお、この製造方法は、凹部の幅や深さが比較的大きい、例えば幅が0.2mm超であるか、及び/又は深さが0.2mm超である凹部を有する第1基板を用いてマイクロチップを作製する方法にも好適に用いることができ、これにより、マイクロチップの品質、流体回路の精度、歩留まり等を改善し得る。
<Microchip manufacturing method>
The above-described microchip according to the present invention includes the following steps:
Forming a first substrate having a concave portion partitioned by a partition wall on at least one surface and having a welding rib on the second substrate side surface in at least a part of the partition wall; and via the welding rib And it can manufacture suitably by the method including the process of welding and bonding a 1st board | substrate and a 2nd board | substrate. Note that this manufacturing method uses a first substrate having a recess having a relatively large width and depth, for example, a width exceeding 0.2 mm and / or a depth exceeding 0.2 mm. It can also be suitably used in a method of manufacturing a microchip, and thereby the quality of the microchip, the accuracy of the fluid circuit, the yield, and the like can be improved.

上述のように本発明においては、微細凹部を区画する隔壁の第2基板側表面に設けられる溶着リブを極めて狭小な幅で形成する必要があるところ、従来の切削具を用いて金型表面を切削し、上記溶着リブに対応する狭小な凹部を彫り込むことは困難である。そこで、図7を参照して、狭小な溶着リブ30aを第1基板100の隔壁に形成するにあたっては、金型のパーティングライン(分割線)を利用する。   As described above, in the present invention, it is necessary to form the welding rib provided on the second substrate side surface of the partition wall defining the fine concave portion with a very narrow width. It is difficult to cut and carve a narrow recess corresponding to the welding rib. Therefore, referring to FIG. 7, when forming narrow welding ribs 30a on the partition walls of the first substrate 100, mold parting lines (partition lines) are used.

すなわち、金型の例えばコア型を、組み合わせて使用される少なくとも2つの金型部材(図7では第1金型部材301と第2金型部材302)で構成し、そのパーティングラインに沿う部分における金型部材301,302の表面形状が、これらの金型部材を組み合わせたときに狭小な溶着リブ30aの形状の転写構造となるように金型部材301,302の表面を加工しておくことで、狭小な溶着リブ30aを有する第1基板100を成形することができる。狭小な溶着リブ30aに対応する部分の金型部材301,302の表面加工はそれぞれ、金型部材端部の加工に相当するので、金型加工を行う切削具の径にかかわらず、所望の形状に容易に加工することができる。   That is, for example, a core mold is composed of at least two mold members (a first mold member 301 and a second mold member 302 in FIG. 7) used in combination, and a portion along the parting line. The surfaces of the mold members 301 and 302 are processed so that the surface shapes of the mold members 301 and 302 in FIG. 3 become a transfer structure of the shape of the narrow welding rib 30a when these mold members are combined. Thus, the first substrate 100 having the narrow welding rib 30a can be formed. Since the surface processing of the mold members 301 and 302 corresponding to the narrow welding rib 30a corresponds to the processing of the end of the mold member, a desired shape is obtained regardless of the diameter of the cutting tool for performing the mold processing. Can be easily processed.

第1基板と第2基板とを溶着貼合する工程は、例えば溶着リブ上に第2基板を積層した後、加熱、レーザー照射又は超音波照射等によって溶着リブを溶融させるとともに、基板積層体の上下から押圧する方法などによって行うことができる。中でも、溶着リブの溶融は、超音波照射によってなされることが好ましい。   The step of welding and bonding the first substrate and the second substrate includes, for example, laminating the second substrate on the welding rib, and then melting the welding rib by heating, laser irradiation, ultrasonic irradiation, or the like. It can be performed by a method of pressing from above and below. Especially, it is preferable that the welding rib is melted by ultrasonic irradiation.

10 凹部、10a 微細凹部、11,11a,11b 隔壁、30,30a,30b 溶着リブ(基板貼合前)、40,40a,40b 溶着リブ(基板貼合後)、50 付加的な凹部、100 第1基板、151 サンプル管載置部、152 流量制限部、153 分離部、154,155 液体試薬保持部、156 検体計量部、157,158 液体試薬計量部、159,160,161,162 混合部、163 検出部、164,165 廃液収容部、166,167 試薬注入口、200 第2基板、301 第1金型部材、302 第2金型部材、310 パーティングライン。   10 recesses, 10a fine recesses, 11, 11a, 11b partition walls, 30, 30a, 30b welding ribs (before substrate bonding), 40, 40a, 40b welding ribs (after substrate bonding), 50 additional recesses, 100th 1 substrate, 151 sample tube placement unit, 152 flow restriction unit, 153 separation unit, 154, 155 liquid reagent holding unit, 156 sample measuring unit, 157, 158 liquid reagent measuring unit, 159, 160, 161, 162 mixing unit, 163 Detection unit, 164, 165 Waste liquid storage unit, 166, 167 Reagent injection port, 200 second substrate, 301 first mold member, 302 second mold member, 310 parting line.

Claims (5)

隔壁で区画された凹部を少なくとも一方の表面に有する第1基板と、
第1基板の前記表面上に貼合される第2基板と、
前記凹部及び第2基板における第1基板側表面から構成される空間からなる流体回路と、
を含み、
前記隔壁の少なくとも一部における第2基板側表面に設けられた溶着リブを介して、第1基板と第2基板とが溶着貼合されており、
前記凹部は、幅が0.2mm以下であるか、及び/又は深さが0.2mm以下である微細凹部を含み、かつ、前記微細凹部を区画する隔壁に設けられた溶着リブの幅が、第1基板と第2基板とが溶着貼合された状態において0.5mm以下である、マイクロチップ。
A first substrate having a recess defined by a partition wall on at least one surface;
A second substrate bonded onto the surface of the first substrate;
A fluid circuit comprising a space constituted by the first substrate side surface of the recess and the second substrate;
Including
The first substrate and the second substrate are welded and bonded via the welding rib provided on the second substrate side surface in at least a part of the partition wall,
The recess includes a fine recess having a width of 0.2 mm or less and / or a depth of 0.2 mm or less, and the width of the welding rib provided on the partition wall defining the fine recess is The microchip which is 0.5 mm or less in a state where the first substrate and the second substrate are bonded to each other.
遠心力の印加により流体回路内に存在する液体を流体回路内において移動させるマイクロチップであり、
前記流体回路は、前記液体の流量を制限するための部位、前記液体を計量するための部位及び前記液体を成分分離するための部位からなる群から選択される少なくとも1つの部位を含み、
前記少なくとも1つの部位は、前記微細凹部から構成される、請求項1に記載のマイクロチップ。
It is a microchip that moves liquid in the fluid circuit by applying centrifugal force in the fluid circuit,
The fluid circuit includes at least one part selected from the group consisting of a part for limiting the flow rate of the liquid, a part for measuring the liquid, and a part for separating the liquid into components.
The microchip according to claim 1, wherein the at least one portion is configured by the fine recess.
隔壁で区画された凹部を少なくとも一方の表面に有し、隔壁の少なくとも一部における第2基板側表面に溶着リブを有する第1基板を、金型を用いて成形する工程と、
前記溶着リブを介して、第1基板と第2基板とを溶着貼合する工程と、
を含み、
少なくとも一部の溶着リブは、組み合わせて用いられる少なくとも2つの金型部材のパーティングラインに沿う部分における、該金型部材の表面形状の転写構造として成形される、製造方法。
Forming a first substrate having a concave portion partitioned by a partition wall on at least one surface and having a welding rib on the second substrate side surface in at least a part of the partition wall using a mold;
A step of welding and bonding the first substrate and the second substrate through the welding rib;
Including
The manufacturing method in which at least a part of the welding ribs is formed as a transfer structure of the surface shape of the mold member in a portion along a parting line of at least two mold members used in combination.
前記溶着貼合する工程前において、前記少なくとも一部の溶着リブの最大幅が0.3mm未満である、請求項3に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 3, wherein a maximum width of the at least some welding ribs is less than 0.3 mm before the welding and bonding step. 前記少なくとも一部の溶着リブの先端の角度が10〜90°である、請求項3又は4に記載の製造方法。   The manufacturing method of Claim 3 or 4 whose angle of the front-end | tip of the said at least one welding rib is 10-90 degrees.
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