JP2016107251A - 流体取扱装置および流体取扱装置の製造方法 - Google Patents

流体取扱装置および流体取扱装置の製造方法 Download PDF

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伸也 砂永
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Abstract

【課題】流路の形状が変形することなく、複数の基板を適切に接合した流体取扱装置を提供すること。【解決手段】流体取扱装置は、第１面に溝が形成されている樹脂製の第１基板と、第１基板の第１面に接合された樹脂製の第１フィルムと、第１基板の第１面と表裏関係にある第２面に第１面が接合された樹脂製の第２フィルムと、第２フィルムの第１面と表裏関係にある第２面に接合された樹脂製の第２基板と、を有する。第２基板の第２フィルムに接合された面には、平面視したときに溝と重なる凹部が形成されている。第１基板のガラス転移温度Ｔｇ１ｓ、第１フィルムのガラス転移温度Ｔｇ１ｆ、第２基板のガラス転移温度Ｔｇ２ｓおよび第２フィルムのガラス転移温度Ｔｇ２ｆは、Ｔｇ１ｓ、Ｔｇ２ｓ＞Ｔｇ１ｆ、Ｔｇ２ｆを満たす。【選択図】図２

Description

本発明は、流体取扱装置および流体取扱装置の製造方法に関する。
近年、タンパク質や核酸などの微量な物質の分析を高精度かつ高速に行うために、マイクロ流路チップが使用されている。マイクロ流路チップは、試薬および試料の量が少なくてよいという利点を有しており、臨床検査や食物検査、環境検査などの様々な用途での使用が期待されている。
このようなマイクロ流路チップでは、基板とフィルムとを貼り合わせることで、試薬や試料などが流れるマイクロ流路が構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の流路デバイス（マイクロ流路チップ）は、第１の流路デバイス用基板と、第２の流路デバイス用基板と、プラスチックフィルムとを有する。第１の流路デバイス基板の一方の面には、流路となる溝が形成されている。特許文献１に記載の流路デバイスは、第２の流路デバイス用基板の一方の面と、プラスチックフィルムの一方の面を熱融着によって接合する。次いで、第１の流路デバイス用基板の溝が形成されている面と、プラスチックフィルムの他方の面とを熱融着によって接合する。特許文献１に記載の流路デバイスの製造方法では、プラスチックフィルムのガラス転移温度よりもかなり高い温度で熱融着することで、第１の流路デバイス用基板と、第２の流路デバイス用基板とを強固に接合していると考えられる。
特開２００８−３０４３５２号公報
しかしながら、特許文献１に記載の流路デバイスの製造方法では、プラスチックフィルムほど可撓性のない第１の流路デバイス用基板および第２の流路デバイス用基板を、プラスチックフィルムを介して接合している。このとき、プラスチックフィルムで溝をしっかり閉塞して流路を形成するためには、プラスチックフィルムのガラス転移温度よりもかなり高い温度で熱融着すると考えられるため、熱により変形した流動性を有するプラスチックフィルムが溝の内部に入り込んでしまい、流路の形状が変形してしまうという問題があった。
そこで、本発明の目的は、流路の形状が変形することなく、複数の基板をフィルムを介して適切に接合した流体取扱装置およびその製造方法を提供することである。
本発明の流体取扱装置は、第１面に溝が形成されている樹脂製の第１基板と、前記第１基板の前記第１面に接合された樹脂製の第１フィルムと、前記第１基板の前記第１面と表裏関係にある第２面に第１面が接合された樹脂製の第２フィルムと、前記第２フィルムの前記第１面と表裏関係にある第２面に接合された樹脂製の第２基板と、を有し、前記第２基板の前記第２フィルムに接合された面には、平面視したときに前記溝と重なる凹部が形成されており、前記第１基板のガラス転移温度をＴｇ１ｓ、前記第１フィルムのガラス転移温度をＴｇ１ｆ、前記第２基板のガラス転移温度をＴｇ２ｓ、前記第２フィルムのガラス転移温度をＴｇ２ｆとしたとき、以下の式（１）を満たす。
Ｔｇ１ｓ、Ｔｇ２ｓ＞Ｔｇ１ｆ、Ｔｇ２ｆ ・・・（１）
また、本発明の流体取扱装置の製造方法は、本発明に係る流体取扱装置の製造方法であって、前記第１フィルムおよび前記第１基板の接合と、前記第１基板および前記第２フィルムの接合と、前記第２フィルムおよび前記第２基板の接合とは、それぞれ熱融着によって行われる。
本発明によれば、流路の形状が変形することなく、複数の基板を適切に接合した流体取扱装置を提供することができる。
図１は、実施の形態１に係るマイクロ流路チップの平面図である。 図２Ａ〜Ｃは、マイクロ流路チップの断面図である。 図３Ａ〜Ｅは、第１基板の構成を示す図である。 図４Ａ〜Ｄは、第１フィルムの構成を示す図である。 図５Ａ〜Ｄは、第２フィルムの構成を示す図である。 図６Ａ〜Ｅは、第２基板の構成を示す図である。 図７Ａ、Ｂは、実施の形態２に係るマイクロ流路チップの構成を示す図である。 図８Ａ、Ｂは、製造方法１の各工程を示す図である。 図９Ａ、Ｂは、製造方法２の各工程を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明の流体取扱装置の代表例として、マイクロ流路チップについて説明する。
［実施の形態１］
（マイクロ流路チップの構成）
図１および図２は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ流路チップ１００の構成を示す図である。図１は、マイクロ流路チップ１００の平面図である。図２Ａは、図１に示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図２Ｂは、図１に示されるＢ−Ｂ線の断面図であり、図２Ｃは、図１に示されるＣ−Ｃ線の断面図である。
図１および図２Ａ、Ｂに示されるように、マイクロ流路チップ１００は、第１基板１２０、第１フィルム１４０、第２フィルム１６０および第２基板１８０から構成されている。また、マイクロ流路チップ１００は、流路２２０、液体導入部２３０、液溜部２４０および流体排出部２６０を有する。
流路２２０は、液体を流すための通路である。流路２２０に流される液体の種類は、特に限定されない。液体の例には、試薬や液体試料などが含まれる。また、流路２２０に導入される液体の粘度も、流路２２０内を進行可能であれば特に限定されない。
流路２２０は、第１分岐流路２２１、第２分岐流路２２２および合流流路２２３を有する。第１分岐流路２２１の一端（上流端）は、液体を導入するための第１液体導入部２３１に連通されており、他端（下流端）は、第２分岐流路２２２および合流流路２２３に連通されている。第２分岐流路２２２の一端（上流端）は、液体を導入するための第２液体導入部２３２に連通されており、他端（下流端）は、第１分岐流路２２１および合流流路２２３に連通されている。合流流路２２３の一端（上流端）は、第１分岐流路２２１および第２分岐流路２２２に連通されており、他端（下流端）は、液溜部２４０に連通した連通部２５０に連通されている。また、平面視したときに合流流路２２３と液溜部２４０とは、重なるように配置されている。
第１分岐流路２２１、第２分岐流路２２２および合流流路２２３の断面積および断面形状は、液体が移動可能であれば特に限定されない。第１分岐流路２２１、第２分岐流路２２２および合流流路２２３の断面形状は、例えば一辺の長さ（幅および深さ）が数μｍから数ｍｍ程度の略矩形である。本実施の形態では、第１分岐流路２２１、第２分岐流路２２２および合流流路２２３の断面積および断面形状は同じであり、それぞれ幅および深さが５０μｍである。また、第１分岐流路２２１、第２分岐流路２２２および合流流路２２３は、それぞれ幅が１．０ｍｍ程度、深さが０．１ｍｍ程度とした毛細管現象により液体が進行可能な流路であってもよい。
液体導入部２３０は、外部から液体を流路２２０に導入するための導入口である。液体導入部２３０は、第１液体導入部２３１および第２液体導入部２３２を有する。第１液体導入部２３１は、第１分岐流路２２１の一端（上流端）に連通されている。第１液体導入部２３１の形状や最大径は、特に限定されない。本実施の形態では、第１液体導入部２３１の形状は、円柱形状である。また、本実施の形態では、第１液体導入部２３１の最大外径（直径）は、液体を導入するためのマイクロチップを圧入することができる程度の長さである。これにより、圧力をかけた状態で第１液体導入部２３１から液体を第１分岐流路２２１に導入することができる。
第２液体導入部２３２は、第２分岐流路２２２の一端（上流端）に連通されている。第２液体導入部２３２の形状や最大外径は、特に限定されない。本実施の形態では、第２液体導入部２３２の形状は、円柱形状である。また、本実施の形態では、第２液体導入部２３２の最大外径（直径）は、液体を導入するためのマイクロチップを圧入することができる程度である。これにより、圧力をかけた状態で第２液体導入部２３２から液体を第２分岐流路２２２に導入することができる。
液溜部２４０は、一時的に液体を貯留する。液溜部２４０は、連通部２５０を介して合流流路２２３の他端（下流端）に連通されている。液溜部２４０の容積や平面視形状は、特に限定されない。
流体排出部２６０は、流体を液溜部２４０から排出するための排出口である。流体排出部２６０は、流路２２０内に液体を導入する時および液溜部２４０に液体が入る時の空気孔としても機能する。
図３Ａ〜Ｅは、第１基板１２０の構成を示す図である。図３Ａは、第１基板１２０の平面図であり、図３Ｂは、底面図であり、図３Ｃは、図３Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図３Ｄは、図３Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図であり、図３Ｅは、図３Ａに示されるＣ−Ｃ線の断面図である。
図３Ａ〜Ｅに示されるように、第１基板１２０は、透明な略矩形の樹脂製の基板である。第１基板１２０は、第１分岐溝１２１、第２分岐溝１２２、合流溝１２３、第１貫通孔１２４、第２貫通孔１２５および第３貫通孔１２６を有する。第１分岐溝１２１、第２分岐溝１２２および合流溝１２３は、第１基板１２０の第１面（表面）にそれぞれ形成されている。また、第１貫通孔１２４、第２貫通孔１２５および第３貫通孔１２６は、第１基板１２０の第１面と、第１面と表裏関係にある第２面（裏面）とにそれぞれ開口している。
第１分岐溝１２１の一端（上流端）は、第１貫通孔１２４に連通しており、第１分岐溝１２１の他端（下流端）は、第２分岐溝１２２および合流溝１２３に連通している。第２分岐溝１２２の一端（上流端）は、第２貫通孔１２５に連通しており、第２分岐溝１２２の他端（下流端）は、第１分岐溝１２１および合流溝１２３に連通している。合流溝１２３の一端（上流端）は、第１分岐溝１２１および第２分岐溝１２２に連通されており、他端（下流端）は、第３貫通孔１２６に連通されている。
第１分岐溝１２１、第２分岐溝１２２、合流溝１２３、第１貫通孔１２４、第２貫通孔１２５および第３貫通孔１２６が形成されていない領域における第１基板１２０の厚さは、特に限定されない。当該領域における第１基板１２０の厚さは、例えば１〜１０ｍｍの範囲内である。また、第１基板１２０を構成する樹脂の例には、特に限定されず、公知の樹脂から適宜選択されうる。第１基板１２０を構成する樹脂の例には、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリスチレン、シリコーン樹脂、エラストマーなどが含まれる。また、第１基板１２０は、例えば射出成形により製造することができる。
第１分岐溝１２１、第２分岐溝１２２および合流溝１２３の開口部を塞ぐように、第１基板１２０の第１面（表面）と、第１フィルム１４０とを接合することで、第１分岐流路２２１、第２分岐流路２２２および合流流路２２３が形成される。
図４は、第１フィルム１４０の構成を示す図である。図４Ａは、第１フィルム１４０の平面図であり、図４Ｂは、第１フィルム１４０の底面図であり、図４Ｃは、第１フィルム１４０の側面図であり、図４Ｄは、第１フィルム１４０の正面図である。
図４Ａ〜Ｄに示されるように、第１フィルム１４０は、可撓性を有する透明な略矩形の樹脂製のフィルムである。第１フィルム１４０は、第１基板１２０の第１分岐溝１２１、第２分岐溝１２２および合流溝１２３が形成された第１面（表面）に貼り付けられている。第１フィルム１４０を構成する樹脂の種類は、第１分岐流路２２１が液体を進行させることができる表面（流路内壁となる面）、第１基板１２０への密着強度、様々な工程で課される熱履歴や試薬への耐性を確保することができれば特に限定されず、公知の樹脂から適宜選択されうる。第１フィルム１４０を構成する樹脂の例は、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリスチレン、シリコーン樹脂などが含まれる。第１フィルム１４０の厚さは、前述の機能を発揮することができれば特に限定されず、樹脂の種類（剛性）に応じて適宜設定されうる。本実施の形態では、第１フィルム１４０の厚さは、２００μｍ程度である。
図５は、第２フィルム１６０の構成を示す図である。図５Ａは、第２フィルム１６０の平面図であり、図５Ｂは、第２フィルム１６０の底面図であり、図５Ｃは、第２フィルム１６０の側面図であり、図５Ｄは、第２フィルム１６０の正面図である。
図５Ａ〜Ｄに示されるように、第２フィルム１６０は、可撓性を有する透明な略矩形の樹脂製のフィルムである。第２フィルム１６０は、第１基板１２０の第２面（裏面）と第２基板１８０の第１面（表面）との間に配置されている。第２フィルム１６０は、第４貫通孔１６１、第５貫通孔１６２および第３貫通孔１６３を有する。第４貫通孔１６１は、第１貫通孔１２４を介して第１分岐溝１２１に連通している。また、第５貫通孔１６２は、第２貫通孔１２５を介して第２分岐溝１２２に連通している。さらに、第６貫通孔１６３は第３貫通孔１２６を介して合流溝１２３に連通している。
第２フィルム１６０を構成する樹脂の例には、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリスチレン、シリコーン樹脂、エラストマーなどが含まれる。また、第２フィルム１６０の厚さは、樹脂の種類（剛性）に応じて適宜設定されうる。本実施の形態では、第２フィルム１６０の厚さは、２００μｍ程度である。
図６は、第２基板１８０の構成を示す図である。図６Ａは、第２基板１８０の平面図であり、図６Ｂは、第２基板１８０の底面図であり、図６Ｃは、図６Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図６Ｄは、図６Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図であり、図６Ｅは、図６Ａに示されるＣ−Ｃ線の断面図である。
図６Ａ〜Ｅに示されるように、第２基板１８０は、第７貫通孔１８１、第８貫通孔１８２、凹部１８３および第９貫通孔１８４を有する。第７貫通孔１８１および第８貫通孔は、第２基板１８０の第１面（表面）と、第１面と表裏関係にある第２面（裏面）にそれぞれ開口している。第７貫通孔１８１は、第２フィルム１６０の第４貫通孔１６１に対応する位置に、第４貫通孔１６１と同じ大きさに形成されている。また、第８貫通孔１８２は、第２フィルム１６０の第５貫通孔１６２に対応する位置に、第５貫通孔１６２と同じ大きさに形成されている。
凹部１８３は、第２基板１８０の第１面に開口しており、第２フィルム１６０の第６貫通孔１６３に連通している。凹部１８３の平面視形状、容積などは、特に限定されない。凹部１８３の平面視形状や容積は、用途に応じて適宜設定される。凹部１８３の底面には、第９貫通孔１８４が形成されている。第９貫通孔１８４は、凹部１８３の底面と、第２基板１８０の第２面に開口している。第９貫通孔１８４は、流体排出部２６０または液体を導入するときの空気孔として機能する。
凹部１８３の開口部を塞ぐように、第２基板１８０の第１面（表面）に第２フィルム１６０の第２面（裏面）を接合することで、液溜部２４０が形成される。さらに、第１フィルム１４０が貼り付けられた第１基板１２０の第２面（裏面）に、第２基板１８０に貼り付けられた第２フィルム１６０の第１面（表面）を接合することで、液体導入部２３０および流体排出部２６０が形成される。第１フィルム１４０と、第１基板１２０と、第２フィルム１６０と、第２基板１８０が接合した状態において、平面視したとき、合流溝１２３と凹部１８３とは、重なるように配置されている。また、合流溝１２３の幅は、その位置における凹部１８３の幅方向の長さより短い。
第７貫通孔１８１、第８貫通孔１８２、凹部１８３および第９貫通孔１８４が形成されていない領域における第２基板１８０の厚さは、特に限定されない。当該領域における第２基板１８０の厚さは、例えば１〜１０ｍｍの範囲内である。また、第２基板１８０を構成する樹脂の例には、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリスチレン、シリコーン樹脂、エラストマーなどが含まれる。また、第２基板１８０は、例えば射出成形によって製造することができる。
第１基板１２０のガラス転移温度Ｔｇ１ｓ、第１フィルム１４０のガラス転移温度Ｔｇ１ｆ、第２基板のガラス転移温度Ｔｇ２ｓおよび第２フィルム１８０のガラス転移温度Ｔｇ２ｆは、以下の式（１）を満たす。
Ｔｇ１ｓ、Ｔｇ２ｓ＞Ｔｇ１ｆ、Ｔｇ２ｆ ・・・（１）
このように、式（１）を満たすことができれば、第１基板１２０、第１フィルム１４０、第２フィルム１６０および第２基板１８０を構成する樹脂は、前述した樹脂から任意に選択することができる。前述の式（１）を満たす市販品の組み合わせとして、例えば以下の組み合わせがある。第１基板１２０および第２基板１８０を構成する市販の樹脂としては、例えばゼオネックスＦ５２Ｒ（Ｔｇ１ｓ１５６℃；日本ゼオン株式会社）を使用できる。また、第１フィルム１４０を構成する市販の樹脂としては、例えばゼオノアフィルムＺＦ１４（Ｔｇ１ｆ１３６℃；日本ゼオン株式会社）を使用できる。また、第２フィルム１６０を構成する市販の樹脂としては、例えばゼオノア１０６０Ｒ（Ｔｇ２ｆ１００℃；日本ゼオン株式会社）を使用できる。なお、第２フィルム１６０を第２基板１８０に接合するための温度が第１フィルム１４０に伝わったとしても、流路２２０の変形を抑えられるように、Ｔｇ１ｆ≧Ｔｇ２ｆ−５（℃）であることが好ましく、Ｔｇ１ｆ≧Ｔｇ２ｆであることがより好ましい。
第１基板１２０のガラス転移温度Ｔｇ１ｓおよび第２基板１８０のガラス転移温度Ｔｇ２ｓが、第１フィルム１４０のガラス転移温度Ｔｇ１ｆおよび第２フィルム１６０のガラス転移温度Ｔｇ２ｆ未満の場合、第１基板１２０および第２基板１８０が変形してしまい、両者を適切に接合することができない。
（マイクロ流路チップの製造方法）
本実施の形態に係るマイクロ流路チップ１００の製造方法は、特に限定されない。たとえば、第１基板１２０および第１フィルム１４０を第１接合温度Ｔ１で接合した後に、第２フィルム１６０および第２基板１８０を第２接合温度Ｔ２でさらに接合してもよい（製造方法１）。また、第１基板１２０、第２フィルム１６０および第２基板１８０を第２接合温度Ｔ２で接合した後に、第１フィルム１４０を第１接合温度Ｔ１でさらに接合してもよい（製造方法２）。流路の形状が変形しないように第１接合温度Ｔ１を設定することが必要である。
（製造方法１）
図８は、製造方法１の各工程を示す図である。図８Ａは、製造方法１の第１工程を示す図であり、図８Ｂは、製造方法１の第２工程を示す図である。たとえば、第１基板１２０および第２基板１８０は、前述した樹脂を用いた射出成形法により作製されうる。
図８Ａに示されるように、第１工程では、第１分岐溝１２１、第２分岐溝１２２および合流溝１２３が形成された第１基板１２０の第１面に第１フィルム１４０を積層して、第１基板１２０の第１面と、第１フィルムの第２面と、を第１接合温度Ｔ１で接合させて接合体を得る。具体的には、第１フィルム１４０の第１面側と、第１基板１２０の第２面側とから、ヒートプレートによって加熱および押圧することで熱融着する。
図８Ｂに示されるように、第２工程では、第１基板１２０および第１フィルム１４０からなる接合体と、第２フィルム１６０と、第２基板１８０とを積層して、第１基板１２０の第２面と、第２フィルム１６０の第１面とを、第２接合温度Ｔ２で接合させるとともに、第２フィルム１６０の第１面と表裏関係にある第２面と、第２基板１８０の第１面とを、第２接合温度Ｔ２で接合させる。具体的には、第１フィルム１４０の第１面側と、第２基板１８０の第２面側とから、ヒートプレートよって加熱および押圧することで熱融着する。以上の工程により、マイクロ流路チップ１００を製造しうる。このとき、第１フィルム１４０が軟化し過ぎることのない温度で熱融着しているため、第１フィルム１４０が流路内に入り込むことなく、適切に第１フィルム１４０および第１基板１２０を接合することができる。
（製造方法２）
図９は、製造方法２の各工程を示す図である。図９Ａは、製造方法２の第１工程を示す図であり、図９Ｂは、製造方法２の第２工程を示す図である。製造方法２における第１基板１２０および第２基板１８０は、製造方法１と同じように射出成形により作製されうる。
図９Ａに示されるように、第１工程では、第１基板１２０、第２フィルム１６０および第２基板１８０を積層して、第１基板１２０の第２面と、第２フィルム１４０の第１面とを、第１接合温度Ｔ１で接合させるとともに、第２フィルム１６０の第２面と、第２基板１８０の第１面とを、第１接合温度Ｔ１で接合させて接合体を得る。具体的には、第１基板１２０の第１面側と、第２基板１８０の第２面側とから、ヒートプレートよって加熱および押圧することで熱融着する。
図９Ｂに示されるように、第２工程では、第１基板１２０、第２フィルム１６０および第２基板１８０からなる接合体と、第１フィルム１４０とを積層して、第１基板１２０の第１面と、第１フィルム１４０の第２面とを、第２接合温度Ｔ２で接合させる。具体的には、第１フィルム１４０の第１面側と、第２基板１８０の第２面側とから、ヒートプレートよって加熱および押圧することで熱融着する。以上の工程により、マイクロ流路チップ１００を製造しうる。このとき、第１フィルム１４０が軟化し過ぎることのない温度で熱融着するため、第１フィルム１４０が流路内に入り込むことなく、適切に第１基板１２０に第１フィルム１４０を接合することができる。
なお、第１工程および第２工程を同時に行ってもよい。すなわち、第１フィルム１４０、第１基板１２０、第２フィルム１６０および第２基板１８０を積層した状態で、ヒートプレートによって加熱および押圧して熱融着してもよい。
（マイクロ流路チップの取扱方法）
次に、マイクロ流路チップ１００の取扱方法（使用方法）について説明する。まず、第１液体導入部２３１および第２液体導入部２３２が上に向かってに開口するように配置する。このとき、液溜部２４０は、流路２２０より上側に位置するように配置される。まず、液体が充填されたマイクロピペットのマイクロチップを第１液体導入部２３１に圧入する。このとき、マイクロチップの外周面と第１液体導入部２３１の開口部とが密着して、マイクロチップが第１液体導入部２３１に固定される。
次いで、外部からの圧力によりマイクロチップ内の液体を第１分岐流路２２１に導入する。前述したように液溜部２４０は、流路２２０より上側に配置されているため、圧力を加えて第１液体導入部２３１から液体を導入するようにしなければ、液体を液溜部２４０まで導くことができない。
また、第２液体導入部２３２から液体を導入する場合には、第１液体導入部２３１に液体を導入する場合と同じ工程で行うことができる。まず、液体が充填されたマイクロピペットのマイクロチップを第２液体導入部２３２に圧入する。このとき、マイクロチップの外周面と第２液体導入部２３２の開口部とが密着して、マイクロチップが第２液体導入部２３２に固定される。次いで、外部からの圧力によりマイクロチップ内の液体を第２分岐流路２２２に導入する。
なお、第１液体導入部２３１および第２液体導入部２３２から液体を導入するタイミングは、同時であってもよいし、異なっていてもよい。
以上の手順により、第１分岐流路２２１および第２分岐流路２２２を介して液溜部２４０に液体を導入することができる。
（効果）
以上のように、本実施の形態１に係るマイクロ流路チップ１００は、第１分岐溝１２１が形成されていない第１基板１２０の第２面に対向して第２フィルム１４０および第２基板１８０が配置されており、かつ第１基板のガラス転移温度をＴｇ１ｓ、第１フィルムのガラス転移温度をＴｇ１ｆ、第２基板のガラス転移温度をＴｇ２ｓ、第２フィルムのガラス転移温度をＴｇ２ｆとしたとき、Ｔｇ１ｓ、Ｔｇ２ｓ＞Ｔｇ１ｆ、Ｔｇ２ｆを満たすため、第１基板１２０および第２基板１８０を適切に接合することができる。
［実施の形態２］
実施の形態２に係るマイクロ流路チップ３００は、第１基板３２０の第２面（裏面）と、第２基板３８０の第１面（表面）との形状が実施の形態１に係るマイクロ流路チップ１００と異なる。そこで、実施の形態１に係るマイクロ流路チップ１００と同じ構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図７は、実施の形態２に係るマイクロ流路チップ３００の構成を示す図である。図７Ａは、マイクロ流路チップ３００の平面図であり、図７Ｂは、正面図である。図７に示されるように、実施の形態２に係るマイクロ流路チップ３００は、第１フィルム１４０、第１基板３２０、第２フィルム１６０および第２基板３８０を有する。また、マイクロ流路チップ３００は、流路２２０、液体導入部２３０、液溜部２４０および流体排出部２６０を有する。
第１基板３２０は、第１分岐溝１２１、第２分岐溝１２２、合流流路２２３、第１貫通孔１２４、第２貫通孔１２５および第３貫通孔１２６を有する。第１基板３２０の第２面（裏面）には、凹条３２２が形成されている。凹条３２２の数や形状は、特に限定されない。本実施の形態では、凹条３２２の数は２つである。凹条３２２は、端部が対向する２つの側面まで到達するように配置されている。凹条３２２は、平行に配置されていてもよいし、平行に配置されていなくてもよい。なお、本実施の形態では、２つの凹条３２２は、平行に配置されている。また、凹条３２２の断面形状は、特に限定されない。本実施の形態では、凹条３２２の断面形状は、矩形である。
第２基板３８０は、第７貫通孔１８１、第８貫通孔１８２、凹部１８３および第９貫通孔１８４を有する。第２基板３８０の第１面（表面）には、複数の凸条３８２が形成されている。凸条３８２は、第１基板３２０に形成された凹条３２２に対応する位置に配置されている。また、凸条３８２の数は、凹条３２２の数と同じである。さらに、凸条３８２の断面形状は、凹条３２２の断面形状と相補的形状である。本実施の形態では、凸条３８２の断面形状は、矩形である。また、凸条３８２は、第２基板３８０の第７貫通孔１８１、第８貫通孔１８２および凸条３８２が形成された領域以外の領域に配置されていることが好ましい。本実施の形態では、凸条３８２は、第２基板３８０の第７貫通孔１８１、第８貫通孔１８２および凹部１８３が配置されていない領域に形成されている。
また、本実施の形態に係るマイクロ流路チップ３００も実施の形態１に係るマイクロ流路チップ１００と同じ工程で製造することができる。
（効果）
以上のように、実施の形態２に係るマイクロ流路チップ３００は、実施の形態１に係るマイクロ流路チップ１００と同様の効果を有する。さらに、実施の形態２に係るマイクロ流路チップ３００では、第１基板３２０の第２面と、第２基板３８０の第１面とが相補的に形成されているため、第１基板３２０と第２基板３８０とが接する表面積が大きくなり、さらに第１基板３２０および第２基板３８０を適切に接合することができる。
なお、実施の形態１、２では、熱融着によりフィルム１４０、１６０および基板１２０、１８０を接合したが、熱融着に加え、基板１２０、１８０表面に予めプラズマ処理またはコロナ処理を行ってもよい。これにより、基板１２０、１８０およびフィルム１４０、１６０の接合時の架橋強度が上昇するため、第１基板１２０および第２基板１８０の接合を強固にすることができる。また、アセトンやエタノールなどの溶剤、または接着剤をフィルム１４０、１６０と、基板１２０、１８０との間に塗布してもよい。また、レーザーによる接合を併用してもよい。
また、前述した熱融着の前に、第１フィルム１４０および／または第２フィルム１６０に紫外線を照射して第１フィルム１４０のガラス転移温度および第２フィルム１６０のガラス転移温度を低下させてもよい。これにより、熱融着に必要な温度を低くすることにより製造コストを抑えることができる。
また、実施の形態１、２では、第２基板１８０に凹部１８３を配置したが、第２基板１８０に流路２２０に連通する他の流路（第２流路）を配置してもよい。さらに、実施の形態１、２では、２つの基板１２０、１８０および２つのフィルム１４０、１６０を接合する例について説明したが、基板およびフィルムは、それぞれ３つ以上であってもよい。
本発明の流体取扱装置は、例えば、科学分野や医学分野などにおいて使用されるマイクロ流路チップとして有用である。
１００、３００ マイクロ流路チップ
１２０、３２０ 第１基板
１２１ 第１分岐溝
１２２ 第２分岐溝
１２３ 合流溝
１２４ 第１貫通孔
１２５ 第２貫通孔
１２６ 第３貫通孔
１４０ 第１フィルム
１６０ 第２フィルム
１６１ 第４貫通孔
１６２ 第５貫通孔
１６３ 第６貫通孔
１８０、３８０ 第２基板
１８１ 第７貫通孔
１８２ 第８貫通孔
１８３ 凹部
１８４ 第９貫通孔
２２０ 流路
２２１ 第１分岐流路
２２２ 第２分岐流路
２２３ 合流流路
２３０ 液体導入部
２３１ 第１液体導入部
２３２ 第２液体導入部
２４０ 液溜部
２５０ 連通部
２６０ 流体排出部
３２２ 凹条
３８２ 凸条

Claims (8)

  1. 第１面に溝が形成されている樹脂製の第１基板と、
    前記第１基板の前記第１面に接合された樹脂製の第１フィルムと、
    前記第１基板の前記第１面と表裏関係にある第２面に第１面が接合された樹脂製の第２フィルムと、
    前記第２フィルムの前記第１面と表裏関係にある第２面に接合された樹脂製の第２基板と、を有し、
    前記第２基板の前記第２フィルムに接合された面には、平面視したときに前記溝と重なる凹部が形成されており、
    前記第１基板のガラス転移温度をＴｇ１ｓ、前記第１フィルムのガラス転移温度をＴｇ１ｆ、前記第２基板のガラス転移温度をＴｇ２ｓ、前記第２フィルムのガラス転移温度をＴｇ２ｆとしたとき、以下の式（１）を満たす、
    流体取扱装置。
    Ｔｇ１ｓ、Ｔｇ２ｓ＞Ｔｇ１ｆ、Ｔｇ２ｆ ・・・（１）
  2. 前記第１フィルムのガラス転移温度Ｔｇ１ｆおよび前記第２フィルムのガラス転移温度Ｔｇ２ｆは、以下の式（２）を満たす、請求項１に記載の流体取扱装置。
    Ｔｇ１ｆ≧Ｔｇ２ｆ−５ ・・・（２）
  3. 前記第１フィルムのガラス転移温度Ｔｇ１ｆおよび前記第２フィルムのガラス転移温度Ｔｇ２ｆは、以下の式（３）を満たす、請求項２に記載の流体取扱装置。
    Ｔｇ１ｆ≧Ｔｇ２ｆ ・・・（３）
  4. 平面視したときに、前記溝の幅は、その位置における前記凹部の前記幅方向の長さより短い、請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体取扱装置。
  5. 前記第１基板および前記第２基板は、射出成形品である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体取扱装置。
  6. 前記第１フィルムおよび前記第２フィルムは、可撓性を示す、請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体取扱装置。
  7. 前記第２フィルムは、前記凹部に連通する貫通孔を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の流体取扱装置。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の流体取扱装置の製造方法であって、
    前記第１フィルムおよび前記第１基板の接合と、前記第１基板および前記第２フィルムの接合と、前記第２フィルムおよび前記第２基板の接合とは、それぞれ熱融着によって行われる、
    流体取扱装置の製造方法。
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