JP2018151184A - 構造体および構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液状試料の処理又は分析に用いられ、構造精度に優れる構造体および構造体の製造方法を提供する。【解決手段】構造体１０は、液状試料の処理又は分析に用いられる構造体である。構造体１０は基材１２および被覆部材１４を備える。基材１２は、第１面１２０にゲート残り１２８を有する。被覆部材１４は、基材１２の第１面１２０の少なくとも一部を覆う。そして、基材１２および被覆部材１４の少なくともいずれかには、ゲート残り１２８を収容する凹部２０が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は構造体および構造体の製造方法に関する。

近年、マイクロ流路チップの開発が重要となっている。マイクロ流路チップでは微細な溝が形成され、流体の流れが制御されるため、高い構造精度を有することが重要である。

マイクロ流路チップの製造方法としては、たとえば特許文献１に記載のように、流路用の溝を形成した基板と、溝をカバーする被覆部材とを接合して作製する方法がある。

また、基板はたとえば、成形型の成形空間にゲートから樹脂を注入して成形することにより、製造される。

国際公開第２０１２／０６０１８６号

しかし、基板にはゲート残りの凸部が生じることがあり、被覆部材を接合する際の障害物となって貼り合わせ精度が損なわれる場合があった。

本発明は、液状試料の処理又は分析に用いられ、構造精度に優れる構造体および構造体の製造方法を提供する。

本発明によれば、
液状試料の処理又は分析に用いられる構造体であって、
第１面にゲート残りを有する基材と、
前記基材の前記第１面の少なくとも一部を覆う被覆部材とを備え、
前記基材および前記被覆部材の少なくともいずれかには、前記ゲート残りを収容する凹部が設けられている構造体
が提供される。

本発明によれば、
液状試料の処理又は分析に用いられる構造体の製造方法であって、
成形型の成形空間にゲートから樹脂組成物を導入する工程と、
前記樹脂組成物を固化または硬化させて基材を形成する工程と、
前記基材と被覆部材とを貼り合わせて前記構造体を得る工程とを含み、
前記基材のうち前記被覆部材側の第１面にはゲート残りが形成され、
前記基材および前記被覆部材の少なくともいずれかに、前記ゲート残りを収容する凹部を設ける構造体の製造方法
が提供される。

本発明によれば、液状試料の処理又は分析に用いられ、構造精度に優れる構造体および構造体の製造方法を提供できる。

第１の実施形態に係る構造体の構造を例示する断面図である。 （ａ）は、ゲート残りの平面図であり、（ｂ）は、ゲート残りの平面図の変形例である。 （ａ）〜（ｃ）は、ゲート残りの形状の変形例を示す図である。 マイクロ流路チップの構造を例示する斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、構造体の製造方法について説明するための図である。 第２の実施形態に係る構造体の構造を例示する断面図である。 第３の実施形態に係る構造体の構造を例示する断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る構造体１０の構造を例示する断面図である。構造体１０は、液状試料の処理又は分析に用いられる構造体である。構造体１０は基材１２および被覆部材１４を備える。基材１２は、第１面１２０にゲート残り１２８を有する。被覆部材１４は、基材１２の第１面１２０の少なくとも一部を覆う。そして、基材１２および被覆部材１４の少なくともいずれかには、ゲート残り１２８を収容する凹部２０が設けられている。以下に詳しく説明する。

本実施形態に係る構造体１０はたとえばマイクロ流路チップである。以下、構造体１０をマイクロ流路チップ１０とも呼んで、マイクロ流路チップの例について説明するが、構造体はマイクロ流路チップに限定されない。

マイクロ流路チップ１０は、液状試料の処理又は分析に用いられる。ここで液状試料としては、液体であれば特に限定されないが、たとえば汗、血液、浸出液、間質液、尿、組織抽出液、液状試薬等が挙げられる。また、液状試料の処理としては、たとえば液状試料内の特定物質の検出、定量や、液状試料の分離、混合等が挙げられる。

マイクロ流路チップ１０は、具体的にはたとえば微細な流路、反応層、電気誘導カラム、膜分離機構などの構造が形成された構造体である。具体的には、マイクロ流路チップ１０としては、化学、生化学等に広く利用される微細反応デバイス（マイクロリアクター）；集積型ＤＮＡ分析デバイス、微小電気泳動デバイス、微小クロマトグラフィーデバイス等の微小分析デバイス；質量スペクトルや液体クロマトグラフィーなどの分析試料調整用微小デバイス；抽出、膜分離、透析などの物理化学的処理デバイス等が挙げられる。

このようなチップを用いる利点としては、（１）化学反応や抗原抗体反応で使用するサンプルや試薬の使用量、排気量を低減できること、（２）プロセスに必要な動力の低減ができること、（３）体積に対する表面積の比率が向上することにより、熱移動・物質移動の高速化が実現でき、その結果、反応や分離の精密な制御、高速・高効率化、副反応の抑制ができること、（４）同一基板上で多くのサンプルを同時に取り扱うことができること、（５）サンプリングから検出までを同一基板上で実施できること、（６）省スペースで持ち運び可能な安価なシステムが実現できること等が挙げられる。これらの利点を更に促進すべく、より微細な構造を形成することが求められている。一方、流体の流れや動きは流路構造に強く依存することから、所望の微細構造を高い精度で形成することが重要となっている。

上記した通り、基材１２は、第１面１２０にゲート残り１２８を有する。基材１２は樹脂成形品であり、成形型に樹脂組成物を注入し、固化または硬化させることにより形成される。成形型には、成形空間につながる注入口（ゲート）が設けられており、樹脂組成物はその注入口から注入空間に注入される。この際、樹脂組成物は成形空間のみならず、一部が注入口に残り、成形品とつながった凸部（ゲート残り１２８）となる。

通常、このような成型方法において、基材の表面にはいずれかの位置にゲート残りが生じる。ゲート残りはプロセス上、または使用上の障害物になったり、見栄えを損なったりすることから、できるだけ小さくすることが好ましい。そして、ゲート残りを小さくする方法としてはたとえばゲート残りを除去する方法や、バルブゲート方式を用いる方法が挙げられる。

ゲート残りを除去する方法では、樹脂組成物が固化または硬化し、脱型した後にレーザ加工や切削加工によりゲート残りを除去する。しかし、この方法では除去時に粉塵が発生するため、マイクロ流路デバイスに用いる基材では好ましくない。基材の微細な溝構造に粉塵が侵入するとマイクロ流路デバイスの機能が損なわれるおそれがあるからである。

一方、バルブゲート方式を用いる方法では、樹脂組成物が溶融した状態でバルブゲートによってゲートカットを行う。したがって、この方法では粉塵の発生がない。ただし、バルブゲート方式にする場合には成形品に対して上面にゲートを配置する必要がある。

本実施形態では、基材１２は、第１面１２０にゲート残り１２８を有することにより、バルブゲート方式の採用が可能で、ゲート残りを小さく出来る。また、接合面である第１面１２０にゲート残り１２８が位置することにより、ゲート残り１２８を接合のアライメントマークとして用いることも可能である。基材１２におけるゲート残り１２８の位置精度が高いからである。くわえて、第２面１２９にゲート残りを設ける場合に比べてマイクロ流路チップ１０の外形の平坦性が高くなるため、マイクロ流路チップ１０の製造プロセス中やマイクロ流路チップ１０の使用時に基材１２の第２面１２９を底面として平面上に配置した場合でも基材１２やマイクロ流路チップ１０が傾くようなことがない。

ただし通常、基材と被覆部材との接合部にこのようなゲート残りが存在すると、基材と被覆部材の間に接合不良が生じること等により構造の精度が低下する。特に高い構造精度が要求されるマイクロ流路チップにおいては、接合の精度の低下により流路が変形して、意図しない流体の流れが生じたり、流路外への漏れが生じたりする可能性がある。

それに対し、本実施形態に係るマイクロ流路チップ１０では、ゲート残り１２８は凹部２０に収容される。したがって、基材１２と被覆部材１４とを高い精度で接合させることができる。

ゲート残り１２８の形状は特に限定されないが、たとえば柱状である。ただし、この場合、ゲート残り１２８の高さと幅の関係は特に限定されない。

図１に示す例において、基材１２の主面に垂直な断面におけるゲート残り１２８の形状は矩形である。そして、ゲート残り１２８の形状はたとえば円柱状である。

図２（ａ）は、ゲート残り１２８の平面図である。図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図の一例である。本図の例では、基材１２の主面に垂直な方向から見て（図２（ａ）に相当）、ゲート残り１２８は円形である。また、基材１２の主面に垂直な方向から見て、凹部２０は、ゲート残り１２８と中心を同じくする円形である。ただし、本図の例に限定されず、ゲート残り１２８および凹部２０の形状は矩形や多角形であってもよい。

図２（ｂ）は、ゲート残り１２８の平面図の変形例である。図２（ｂ）は、図１のＡ−Ａ断面図の変形例である。本図の例では、基材１２の主面に垂直な方向から見て、凹部２０は四角形であり、詳しくは正方形である。本図の例において、ゲート残り１２８の形状と凹部２０の形状は互いに異なっている。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、ゲート残り１２８の形状の変形例を示す図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、基材１２の主面に垂直な断面（図１に相当）におけるゲート残り１２８の形状を示している。ゲート残り１２８の上端（第１面１２０から最も離れた端部）は図３（ａ）に示すように複数の平面からなっていてもよいし、図３（ｂ）や図３（ｃ）に示すように曲面を含んで構成されていてもよい。また、ゲート残り１２８の先端は図３（ｂ）に示すように丸みを帯びていてもよいし、図３（ａ）や図３（ｃ）に示すように尖っていてもよい。ゲート残り１２８の上端は、凸形状になっていてもよいし、凹形状となっていてもよい。また、ゲート残り１２８はたとえば、少なくともその上端において、第１面１２０から離れるほど、基材１２の主面に平行な断面の断面積が小さくなっている。ただし、ゲート残り１２８は、基材１２の主面に平行な断面の大きさがおよそ一定であるような領域を含んでいてもよい。

ゲート残り１２８を収容する空間は、基材１２の表面および被覆部材１４の表面に囲まれている。本実施形態において、凹部２０は被覆部材１４のうち基材１２側の面１４０に設けられている。そして、本図の例においてゲート残り１２８と被覆部材１４とは接触していない。この場合、ゲート残り１２８の影響なく基材１２と被覆部材１４とを貼り合わせられ、マイクロ流路チップ１０の構造精度をより向上させることができる。ただし、ゲート残り１２８は一部が被覆部材１４と接していてもよい。その場合でも、凹部２０が設けられていることにより、構造精度の向上が図られる。ゲート残り１２８を収容する空間は、マイクロ流路チップ１０の外部とつながっていてもよいし、マイクロ流路チップ１０の内部に閉じられた空間であってもよい。

図１に戻り、凹部２０の深さｄ_１は特に限定されないが、たとえば０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。また、凹部２０の深さｄ_１とゲート残り１２８の高さをｈ_２との比ｄ_１／ｈ_２は、１．２以上３．０以下であることが好ましい。そうすれば、ゲート残り１２８の影響を低減して基材１２と被覆部材１４を十分精度よく接合させることができるとともに、マイクロ流路チップ１０全体の薄さを確保できる。なお、凹部２０の深さｄ_１は１２８に対向する部分の深さである。

図４は、マイクロ流路チップ１０の構造を例示する斜視図である。図１は、図４のＢ−Ｂ断面に相当する。本図の例に示すマイクロ流路チップ１０は、流路１２２、流入口１２３、流出口１２５を備える。基材１２の第１面１２０のうちゲート残り１２８の位置はとくに限定されないが、ゲート残り１２８は、流路１２２とは独立した空間に位置していることが好ましい。そうすれば、ゲート残り１２８が流体の流れに影響を与えない。

本図で示すマイクロ流路チップ１０において、検査対象とする液体試料が流入口１２３から導入され、流出口１２５に向けて流路１２２内を流れる。マイクロ流路チップ１０は本図の構成に限定されず、その目的に応じて様々な構成を取ることができる。また、マイクロ流路チップ１０には、さらに動力機構や制御機構が設けられていても良い。

溝１２１は、基材１２の少なくとも一方の主面に設けられており、基材１２の両方の主面に設けられていても良い。本図の例において、流路１２２は基材１２の第１面１２０に、基材１２を貫通しない凹部として形成され、流入口１２３および流出口１２５は基材１２に貫通孔として形成されている。

溝１２１は、被覆部材１４に覆われている。溝１２１は流路用の溝であり、溝１２１の開口が被覆部材１４で覆われて形成された管状構造を流路１２２と呼ぶ。なお、被覆部材１４は溝１２１の開口全体を覆っていてもよいし、溝１２１の開口の内、一部のみを覆っていても良い。その場合、一部の溝１２１が被覆部材１４に設けられた開口（不図示）と貫通していても良い。

マイクロ流路チップ１０は、たとえば１μｍ以上１ｍｍ以下、好ましくは５μｍ以上８００μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上５００μｍ以下の幅の溝１２１により形成された流路１２２を備える。また、マイクロ流路チップ１０は、たとえば１μｍ以上１ｍｍ以下、好ましくは５μｍ以上８００μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上５００μｍ以下の深さの溝１２１により形成された流路１２２を備える。幅や深さが上記下限以上であることにより、工業的に効率良くマイクロ流路チップ１０を生産できる。本実施形態に係るマイクロ流路チップ１０は、流路１２２が微細であっても、貼り合わせ精度の高い構造を実現できる。一方、幅や深さが上記上限以下であることにより、流路１２２内への気泡の残留が抑制され、また、流路１２２を通る流体を制御しやすくなる。

本実施形態において、被覆部材１４の厚さｄ_２は凹部２０の深さｄ_１より大きければ特に限定されないが、たとえば０．４ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。そうすれば、被覆部材１４のハンドリングが容易となり、基材１２と被覆部材１４とを精度良く接合させることができる。また、マイクロ流路チップ１０の強度を高めることができる。なお、被覆部材１４には凹部２０の他にたとえば流路とする目的で凹部が設けられていてもよい。なお、被覆部材１４の厚さｄ_２は、被覆部材１４のうち凹部２０や他の凹凸が形成されていない部分の厚さをいう。

図５（ａ）〜図５（ｄ）は、構造体１０の製造方法について説明するための図である。本実施形態に係る構造体１０の製造方法は、成形型３０の成形空間３１にゲート３２から樹脂組成物３３を導入する工程と、樹脂組成物３３を固化または硬化させて基材１２を形成する工程と、基材１２と被覆部材１４とを貼り合わせて構造体１０を得る工程とを含む。基材１２のうち被覆部材１４側の第１面１２０にはゲート残り１２８が形成される。そして、基材１２および被覆部材１４の少なくともいずれかに、ゲート残り１２８を収容する凹部２０を設ける。以下に詳しく説明する。

被覆部材１４は、被覆部材形成用樹脂組成物を用いて作製できる。被覆部材形成用樹脂組成物に含まれる樹脂としては、特に限定されないが、（メタ）アクリル系樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリビニルアセテート、ビニル−アセテート共重合体、スチレン−メチルメタアクリレート共重合体、アクリルニトリル−スチレン共重合体、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ナイロン、ポリメチルペンテン、シリコン樹脂、アミノ樹脂、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、およびポリイミド等の樹脂材料からなる群から選択された１種以上の樹脂が挙げられる。被覆部材形成用樹脂組成物は、高い構造精度を実現するために（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）を含むことが好ましい。なお、（メタ）アクリル系樹脂は、アクリル樹脂とメタクリル樹脂のいずれであっても良い。

（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）について、以下に説明する。（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）は、以下の式（１）で表される構造単位（Ａ１）を含むことが好ましい。

（式（１）中、Ｒ_１およびＲ_２は互いに独立して水素原子、メチル基、エチル基、またはプロピル基であり、Ｒ_３は炭素数３以上６以下のアルキル基である）

（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）を構成するモノマーとしては、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル等のアクリル酸エステル；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等のメタクリル酸エステル；アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドが挙げられる。（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）の構成モノマーとしては、これらの例示のうち１種または２種以上のモノマーを含む。また、（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）の構成モノマーとしては、これらの例示以外のモノマーをさらに含んでも良い。

（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）は、モノマーの混合物に重合開始剤を添加して重合して得られる。重合開始剤としては、たとえば、過酸化ベインゾイル、ラウロイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ビス（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート等の有機過酸化物系重合開始剤及び２，２'−アゾビスイソブチロニトリル、２，２'−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）及び２，２'−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）等のアゾ系重合開始剤が挙げられる。

（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）は、アルキル基の炭素数が３以上６以下であるアクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位およびアルキル基の炭素数が３以上６以下であるメタクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位のうち、少なくとも一方の構造単位を含む樹脂とすることができる。

被覆部材１４の成型性向上の観点から、（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）は、式（１）においてＲ_３が炭素数４のアルキル基である構造を構造単位（Ａ１）として含むことが好ましい。すなわち、（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）は、アクリル酸ブチルに由来する構造単位およびメタクリル酸ブチルに由来する構造単位のうち少なくとも一方の構造単位を含むことが好ましい。

被覆部材１４が、（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）を含むか否か、また、（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）が、式（１）においてＲ_３が炭素数４のアルキル基である構造を構造単位（Ａ１）として含むか否かは、たとえばＧＣ−ＭＳ（Gas Chromatography Mass Spectrometry）による質量分析によって判断できる。

（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）において、構造単位（Ａ１）の含有率は、０．５％以上であることが好ましい。また、当該含有率は、１５％以下であることが好ましく、９％以下であることがより好ましく、４％以下であることがさらに好ましい。当該含有率が上記下限以上、上限以下であることにより、より成型性を向上させることができる。

ここで、構造単位の含有率とは、樹脂全体の質量に対する当該構造単位の質量の比率である。当該含有率は、たとえばＧＣ−ＭＳによる質量分析によって測定することができる。

また、流路変形の低減の観点から、（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）は、式（２）で表される構造単位（Ａ２）をさらに含むことが好ましい。すなわち、アクリル酸メチルに由来する構造単位およびメタクリル酸メチルに由来する構造単位のうち、少なくとも一方の構造単位さらに含むことが好ましい。

（式（２）中、Ｒ_１'およびＲ_２'は互いに独立して水素原子、メチル基、エチル基、またはプロピル基である）

（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）が構造単位（Ａ２）を含むか否かは、たとえばＧＣ−ＭＳによる質量分析によって判断できる。

また、被覆部材形成用樹脂組成物は、構造が異なる２以上の（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）を含有しても良いし、構造単位（Ａ１）を含まない（メタ）アクリル系樹脂をさらに含んでも良い。

また、被覆部材形成用樹脂組成物は、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリビニルアセテート、ビニル−アセテート共重合体、スチレン−メチルメタアクリレート共重合体、アクリルニトリル−スチレン共重合体、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ナイロン、ポリメチルペンテン、シリコン樹脂、アミノ樹脂、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、およびポリイミド等の樹脂材料からなる群から選択された１種以上の樹脂をさらに含んでもよい。

被覆部材形成用樹脂組成物は、顔料、染料、酸化防止剤、難燃剤等の添加物をさらに含有しても良い。

被覆部材形成用樹脂組成物は、（メタ）アクリル系樹脂（Ａ）に必要に応じてその他の含有物を混合して得られる。

基材１２はたとえば基材形成用樹脂組成物を用いて作製することができる。基材形成用樹脂組成物に含まれる樹脂としては、特に限定されないが、たとえば（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルアセテート、ビニル−アセテート共重合体、スチレン−メチルメタアクリレート共重合体、アクリルニトリル−スチレン共重合体、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ナイロン、ポリメチルペンテン、シリコン樹脂、アミノ樹脂、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、およびポリイミドの樹脂材料からなる群から選択された１種以上の樹脂が挙げられる。形状精度、成型性向上の観点から、中でも基材形成用樹脂組成物は（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、およびシクロオレフィン系樹脂を含むポリオレフィン系樹脂からなる群から選択された１種以上の樹脂を含むことが好ましい。基材形成用樹脂組成物は特に限定されないが、以下に説明する（メタ）アクリル系樹脂（Ｂ）を含むことがより好ましい。

（メタ）アクリル系樹脂（Ｂ）は、式（３）で表される構造単位（Ｂ１）を含む樹脂である。

（式（３）中、Ｒ_４およびＲ_５は互いに独立して水素原子、メチル基、エチル基、またはプロピル基であり、Ｒ_６は炭素数１以上３以下のアルキル基である）

基材１２が、構造単位（Ｂ１）を含む（メタ）アクリル系樹脂（Ｂ）を含むか否かは、たとえばＧＣ−ＭＳによる質量分析によって判断できる。

（メタ）アクリル系樹脂（Ｂ）を構成するモノマーとしては、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル等のアクリル酸エステル；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等のメタクリル酸エステル；アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドが挙げられる。（メタ）アクリル系樹脂（Ｂ）の構成モノマーとしては、これらの例示のうち１種または２種以上のモノマーを含む。また、（メタ）アクリル系樹脂（Ｂ）の構成モノマーとしては、これらの例示以外のモノマーをさらに含んでも良い。

（メタ）アクリル系樹脂（Ｂ）は、モノマーの混合物に重合開始剤を添加して重合して得られる。重合開始剤としては、たとえば、過酸化ベインゾイル、ラウロイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ビス（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート等の有機過酸化物系重合開始剤及び２，２'−アゾビスイソブチロニトリル、２，２'−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）及び２，２'−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）等のアゾ系重合開始剤が挙げられる。

（メタ）アクリル系樹脂（Ｂ）は、アルキル基の炭素数が１以上３以下であるアクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位、およびアルキル基の炭素数が１以上３以下であるメタクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位のうち、少なくとも一方の構造単位を含む樹脂とすることができる。

成型性向上の観点から、（メタ）アクリル系樹脂（Ｂ）は、式（３）においてＲ_６が炭素数１のアルキル基である構造を構造単位（Ｂ１）として含むことが好ましい。すなわち、（メタ）アクリル系樹脂（Ｂ）は、アクリル酸メチルに由来する構造単位およびメタクリル酸メチルに由来する構造単位のうち、少なくとも一方の構造単位を含むことが好ましい。

（メタ）アクリル系樹脂（Ｂ）がＲ_６が炭素数１のアルキル基である構造を構造単位（Ｂ１）として含むか否かは、たとえばＧＣ−ＭＳによる質量分析によって判断できる。

また、基材形成用樹脂組成物は、成分が異なる２以上の（メタ）アクリル系樹脂（Ｂ）を含有しても良いし、構造単位（Ｂ１）を含まない（メタ）アクリル系樹脂をさらに含んでも良い。

基材形成用樹脂組成物は、顔料、染料、酸化防止剤、難燃剤等の添加物をさらに含有しても良い。

基材形成用樹脂組成物は、（メタ）アクリル系樹脂（Ｂ）に必要に応じてその他の含有物を混合して得られる。

まず、成形型３０の成形空間３１にゲート３２から樹脂組成物３３を導入する工程では、図５（ａ）のように、流路１２２を成す凹部や流入口１２３および流出口１２５を成す貫通孔を設けるための凹凸パターンが形成された成形型３０に樹脂組成物３３が注入される。樹脂組成物３３はたとえば上記した基材形成用樹脂組成物である。成形型３０には成形空間３１につながるゲート３２が設けられており、ゲート３２に接続されたノズル３４から成形空間３１に樹脂組成物３３が導入される。成形空間３１に樹脂組成物３３が充填されると、ゲート３２からノズル３４が取り外される。このとき、図５（ｂ）のようにゲート３２には樹脂組成物３３が残る。なお、成形型３０には、成形空間３１につながる排気口（不図示）がさらに設けられており、成形空間３１内を減圧して樹脂組成物３３を導入してもよい。

次いで、樹脂組成物３３を固化または硬化させて基材１２を形成する工程を行う。樹脂組成物３３の固化は、加熱溶融された樹脂組成物３３を冷却することにより行われる。一方、樹脂組成物３３が熱硬化性樹脂組成物である場合、加熱することで樹脂組成物３３を硬化させる。樹脂組成物３３を固化または硬化させたのち、脱型することで基材１２を得られる。

次いで、基材１２と被覆部材１４とを貼り合わせて構造体１０を得る工程では、別途準備された被覆部材１４と基材１２を張り合わせる。凹部２０を有する被覆部材１４は、たとえば上記した被覆部材形成用樹脂組成物を用いて基材１２と同様に作製できる。ただし、被覆部材１４の作製方法は特に限定されず、たとえば板状樹脂材の平らな表面に対し、切削加工、フォトリソグラフィー、レーザーアブレーション、ホットエンボス法等で凹部２０を形成して、被覆部材１４を得てもよい。被覆部材１４を、成形型を用いて作製する場合、被覆部材１４にもゲート残りが形成されることがある。この場合、被覆部材１４のゲート残りは基材１２に対向する面１４０以外の面に位置することが好ましい。また、被覆部材１４のゲート残りが面１４０に位置する場合、基材１２および被覆部材１４の少なくともいずれかに、このゲート残りを収容する凹部が設けられていることが好ましい。

本工程では、図５（ｃ）のように基材１２の第１面１２０と被覆部材１４の面１４０とを互いに対向させて接合する。被覆部材１４の凹部２０は基材１２のゲート残り１２８に対応する位置に設けられている。そして、被覆部材１４は基材１２の溝１２１を覆う。具体的には、図５（ｄ）のように基材１２の、溝１２１を設けた面に被覆部材１４を配置して得た積層体１８を、ヒーターを用いて加熱圧着処理する。そうすることで図１に示す様なマイクロ流路チップ１０が得られる。

なお、基材１２を準備する工程の後、接合する工程の前に基材１２に対し表面処理を施しても良い。この場合、表面処理は、基材１２の、溝１２１が形成された表面に対し施される。表面処理としては、たとえばプラズマ処理、コロナ放電処理、親水性ポリマーによる表面コート処理が挙げられる。親水性ポリマーとしては、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、エバール（ＥＶＯＨ）、ポバール（ＰＶＯＨ）、またはホスホリルコリン基を有するポリマーを成分とするもの等が挙げられる。これらの表面処理を行うことで、流路１２２の内壁を親水化し、流れを良くすることができる。

基材１２のうち第１面１２０とは反対側の第２面１２９とゲート残り１２８の頂点との距離をｈ_１とし、ゲート残り１２８の高さをｈ_２としたとき、ｈ_１―ｈ_２で表される長さは０．５ｍｍ以上であることが好ましい。ここで、ゲート残り１２８の頂点とは、ゲート残り１２８のうち第２面１２９から最も離れた少なくとも一つの点をいう。ｈ_１―ｈ_２で表される長さが０．５ｍｍ以上であると、基材１２の成形時に、成形型３０のゲート３２と、成形型３０のうちゲート３２に対向する面との距離ｄ_３を十分大きくとることができる。すなわち、樹脂組成物３３を成形空間３１に効率よく注入することができる。凹部２０が被覆部材１４に設けられている場合、ｈ_１―ｈ_２で表される長さを大きくできるため好ましい。

なお、マイクロ流路チップ１０の流路設計は検出対象物、利便性を考慮して適宜行われる。マイクロ流路チップ１０は、膜、バルブ、センサー、モーター、ミキサー、ギア、クラッチ、マイクロレンズ、電気回路等を備えたり、複合化のため複数本のマイクロチャネルを同一基板上に備えたりしてもよい。

また、マイクロ流路チップ１０の流路の少なくとも一部に、生理活性物質が固定化されていても良い。生理活性物質としては、核酸、タンパク質、糖鎖、糖タンパク等が挙げられる。検出対象物の特性に応じて、適宜、最適な生理活性物質が選択される。また、同一チャネル上に複数の生理活性物質を固定化しても良く、同じマイクロ流路デバイスに別のマイクロチャネルを作製し、それぞれ異なる生理活性物質を固定しても良い。生理活性物質をマイクロ流路デバイスのマイクロチャネル表面に固定化するためにプラスチック表面に表面改質、たとえば官能基の導入、機能材料の固定化、親水性の付与、および疎水性の付与等を実施しても良い。

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態によれば、基材１２のゲート残り１２８が凹部２０に収容されるため、基材１２と被覆部材１４とを精度よく張り合わせることができる。したがって、高い構造精度で構造体１０が得られる。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る構造体１０の構造を例示する断面図である。本図は、第１の実施形態の図１に相当する。本実施形態に係る構造体１０は、凹部２０が基材１２の第１面１２０に設けられている点を除いて第１の実施形態に係る構造体１０と同じである。

本実施形態において、ゲート残り１２８は、基材１２に設けられた凹部２０の底から生じている凸部である。本実施形態に係るマイクロ流路チップ１０を製造する方法において、基材１２の成形型３０は凹部２０に相当する位置にゲート３２を有する。本実施形態では、被覆部材１４に凹部２０を設ける必要がない。したがって被覆部材１４を薄くすることができ、たとえば樹脂フィルムを被覆部材１４として用いることができる。

被覆部材１４の厚さは５０μｍ以上であることが好ましく、６０μｍ以上であることが、より好ましい。また、被覆部材１４の厚さは３００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることがより好ましい。当該厚みが上記上限以下、下限以上であることにより、被覆部材１４のハンドリングが良好であると共に、マイクロ流路チップ１０を薄くすることができる。

なお、マイクロ流路チップ１０において、基材１２と被覆部材１４との両方に凹部２０が設けられていてもよい。その場合、凹部２０の深さｄ_１は、両方の凹部２０の深さの和を示す。

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態によれば、基材１２のゲート残り１２８が凹部２０に収容されるため、基材１２と被覆部材１４とを精度よく張り合わせることができる。したがって、高い構造精度で構造体１０が得られる。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係る構造体マイクロ流路チップ１０の構造を例示する断面図である。本図は、第１の実施形態の図１に相当する。本実施形態に係る構造体マイクロ流路チップ１０は、凹部２０の底面にアライメントマーク２０１が設けられている点を除いて第１の実施形態に係る構造体マイクロ流路チップ１０と同じである。

本実施形態のマイクロ流路チップ１０では、凹部２０の底面にアライメントマーク２０１が設けられている。本図の例においてアライメントマーク２０１は凸部として形成されているが、アライメントマーク２０１は、凹部として形成されていても良い。アライメントマーク２０１は、面１４０に垂直な方向から見て、円形、矩形、またはクロス等の形状をしている。マイクロ流路チップ１０において、アライメントマーク２０１はゲート残り１２８に対向している。

基材１２と被覆部材１４とを接合する際、第１面１２０に垂直な方向から見てゲート残り１２８とアライメントマーク２０１とが重なるように、より詳しくは、ゲート残り１２８の中心とアライメントマーク２０１の中心とが一致するように位置あわせを行う。そうすることで、基材１２と被覆部材１４との相対位置の精度を高め、ひいてはマイクロ流路チップ１０の構造精度を高めることができる。本方法は、基材１２と被覆部材１４の両方に何らかの構造が形成されている場合に特に有効である。

なお、第２の実施形態の様に、凹部２０が基材１２に設けられている場合において、被覆部材１４の面１４０にアライメントマーク２０１が設けられていても良い。

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態によれば、基材１２のゲート残り１２８が凹部２０に収容されるため、基材１２と被覆部材１４とを精度よく張り合わせることができる。したがって、高い構造精度で構造体マイクロ流路チップ１０が得られる。くわえて、基材１２と被覆部材１４との位置精度を高め、マイクロ流路チップ１０の構造精度をより高めることができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０ マイクロ流路チップ（構造体）
１２ 基材
１４ 被覆部材
１８ 積層体
２０ 凹部
３０ 成形型
３１ 成形空間
３２ ゲート
３３ 樹脂組成物
３４ ノズル
１２０ 第１面
１２１ 溝
１２２ 流路
１２３ 流入口
１２５ 流出口
１２８ ゲート残り
１２９ 第２面
１４０ 面
２０１ アライメントマーク

Claims (9)

1. 液状試料の処理又は分析に用いられる構造体であって、
   第１面にゲート残りを有する基材と、
   前記基材の前記第１面の少なくとも一部を覆う被覆部材とを備え、
   前記基材および前記被覆部材の少なくともいずれかには、前記ゲート残りを収容する凹部が設けられている構造体。
2. 請求項１に記載の構造体において、
   前記ゲート残りと前記被覆部材とは接触していない構造体。
3. 請求項１または２に記載の構造体において、
   前記凹部は、前記基材の前記第１面に設けられている構造体。
4. 請求項１または２に記載の構造体において、
   前記凹部は、前記被覆部材のうち前記基材側の面に設けられている構造体。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の構造体において、
   前記凹部の深さは０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である構造体。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の構造体において、
   当該構造体は流路を有し、前記ゲート残りは、前記流路とは独立した空間に位置している構造体。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の構造体において、
   前記基材のうち前記第１面とは反対側の第２面と前記ゲート残りの頂点との距離をｈ_１とし、前記ゲート残りの高さをｈ_２としたとき、ｈ_１−ｈ_２で表される長さは０．５ｍｍ以上である構造体。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の構造体において、
   当該構造体はマイクロ流路チップである構造体。
9. 液状試料の処理又は分析に用いられる構造体の製造方法であって、
   成形型の成形空間にゲートから樹脂組成物を導入する工程と、
   前記樹脂組成物を固化または硬化させて基材を形成する工程と、
   前記基材と被覆部材とを貼り合わせて前記構造体を得る工程とを含み、
   前記基材のうち前記被覆部材側の第１面にはゲート残りが形成され、
   前記基材および前記被覆部材の少なくともいずれかに、前記ゲート残りを収容する凹部を設ける構造体の製造方法。

Images