JP2023084524A - 流路デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】互いに接合される２つの樹脂基板どうしの間に設けられる流路溝内への接合成分のはみ出しが回避された流路デバイスを実現する。【解決手段】流路デバイス（１）は、流路溝（２１）を有する第一樹脂基板（２）と、流路溝（２１）を覆うように第一樹脂基板（２）に接合される第二樹脂基板（３）とを備える。第一樹脂基板（２）及び第二樹脂基板（３）の少なくとも一方における相手側基板との接合面（２ａ，３ａ）に、流路溝（２１）から一定間隔を隔てつつ当該流路溝（２１）に沿うように環状に形成された捕捉溝（４０）が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、流路デバイスに関する。

例えば創薬研究や臨床検査等において、サンプルの分離や検出等を行うために流路デバイスが利用されている。かかる流路デバイスは、例えば特開２００２－１３９４１９号公報（特許文献１）に記載されているように、流路溝を有するものを少なくとも１枚含む複数の樹脂基板を積層して構成される場合がある。複数の樹脂基板を積層して接合するには、例えば接着剤を用いる方法やレーザー溶着によって行う方法がある。

接着剤による場合、接着剤の量が過剰であると、加圧して接合させる際に余剰の接着剤の一部が流路溝に流れ込む可能性がある。レーザー溶着による場合も、同様に、レーザー照射しながら加圧して接合させる際に基板表面の局所的に溶融した樹脂の一部が流路溝に流れ込む可能性がある。接着剤や樹脂（以下、これらを総称して「接合成分」と言う。）がはみ出して、当該接合成分によって流路溝が部分的に遮られると、流路デバイスの使用時に流路溝内での流体の流れが阻害されてしまい、用途に応じて例えば分離効率が低下したり検出精度が低下したりする等の問題が生じ得る。

特開２００２－１３９４１９号公報

互いに接合される２つの樹脂基板どうしの間に設けられる流路溝内への接合成分のはみ出しが回避された流路デバイスの実現が望まれる。

本発明に係る流路デバイスは、
流路溝を有する第一樹脂基板と、
前記流路溝を覆うように前記第一樹脂基板に接合される第二樹脂基板と、を備え、
前記第一樹脂基板及び前記第二樹脂基板の少なくとも一方における相手側基板との接合面に、前記流路溝から一定間隔を隔てつつ当該流路溝に沿うように環状に形成された捕捉溝が設けられている。

この構成によれば、第一樹脂基板と第二樹脂基板とを接合する際に、加圧によって接合成分が流動したとしても、その流動した接合成分を捕捉溝で捕捉することができる。よって、流動した接合成分の一部が流路溝に流れ込むのを回避することができる。これにより、互いに接合される２つの樹脂基板どうしの間に設けられる流路溝内への接合成分のはみ出しが回避された流路デバイスを実現することができる。

以下、本発明の好適な態様について説明する。但し、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定される訳ではない。

一態様として、
前記流路溝と前記捕捉溝との間隔が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。

流路溝と捕捉溝との間隔が０．５ｍｍ未満であると、間隔が狭すぎることによって保管中にクラックが生じ、流路溝の近傍における密封性が低下する可能性がある。一方、流路溝と捕捉溝との間隔が１．５ｍｍ超であると、流動した接合成分を十分に捕捉溝で捕捉できない場合があり、その一部が流路溝に流れ込んでしまう可能性がある。この構成のように流路溝と捕捉溝との間隔を０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることで、流路溝内への接合成分のはみ出しを適切に回避しつつ、流路溝の近傍における密封性を確保することができる。

一態様として、
前記第一樹脂基板と前記第二樹脂基板とが溶着によって接合されていることが好ましい。

この構成によれば、溶着によって第一樹脂基板と第二樹脂基板とを適切に接合させつつ、基板表面の局所的に溶融した樹脂の一部が流路溝に流れ込むのを回避することができる。

一態様として、
前記流路溝が環状に形成されており、
一対の前記捕捉溝が、環状の前記流路溝の内側と外側とに分かれて形成されていることが好ましい。

この構成によれば、環状の流路溝に対する、内側及び外側の両側からの接合成分の流れ込みを適切に回避することができる。

一態様として、
前記流路溝が始点と終点とを有する線状に形成されており、
前記捕捉溝が、線状の前記流路溝を取り囲むように形成されていることが好ましい。

この構成によれば、線状の流路溝に対する、その全周からの接合成分の流れ込みを適切に回避することができる。

本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。

実施形態の流路デバイスの斜視図 流路デバイスの断面図 流路デバイスの平面図 別態様の流路デバイスの断面図 別態様の流路デバイスの平面図 別態様の流路デバイスの平面図 別態様の流路デバイスの平面図

流路デバイスの実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態の流路デバイス１は、図１及び図２に示すように、第一樹脂基板２と、第一樹脂基板２に接合される第二樹脂基板３とを備えている。

第一樹脂基板２は、流路溝２１を有する。流路溝２１は、第一樹脂基板２における第二樹脂基板３との接合面である第一接合面２ａに形成されている。流路溝２１は、第１孔部２１Ａと、第２孔部２１Ｂと、これらを接続する接続溝部２１Ｃとを有している。流路溝２１は、第１孔部２１Ａを始点とし第２孔部２１Ｂを終点とする線状に形成されている。本実施形態では、流路溝２１は、一直線状に形成されている。

第二樹脂基板３は、流路溝２１を覆うように第一樹脂基板２に接合される。第二樹脂基板３は、第二接合面３ａを有している。この第二接合面３ａは、第二樹脂基板３における第一樹脂基板２との接合面である。第二樹脂基板３は、第二接合面３ａが第一樹脂基板２の第一接合面２ａに密着する状態で、第一樹脂基板２に接合される。本実施形態では、第二樹脂基板３には第一貫通孔３１及び第二貫通孔３２が形成されている。第一貫通孔３１は第１孔部２１Ａに連通しており、第二貫通孔３２は第２孔部２１Ｂに連通している。

第一樹脂基板２及び第二樹脂基板３の外形形状は特に限定されず、例えば長方形状、正方形状、台形状、その他の多角形状、円形状、及び楕円形状等とすることができる。また、第一樹脂基板２及び第二樹脂基板３のサイズは特に限定されず、外接する仮想的な四角形を想定した場合に、１辺の長さが例えば１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下となるように形成することができる。

流路溝２１のサイズは特に限定されず、第一樹脂基板２及び第二樹脂基板３のサイズに応じて適宜設定することができる。好ましくは、流路溝２１は、幅が２ｍｍ以下で、かつ、深さが２ｍｍ以下に形成することができる。流路溝２１は、ミクロンオーダーのマイクロ流路溝であって良く、例えば幅が１００μｍ以上１０００μｍ以下で、かつ、深さが１００μｍ以上５００μｍ以下に形成することができる。

第一樹脂基板２及び第二樹脂基板３を構成する樹脂材料としては、特に限定されないが、それぞれ、例えばポリメチル（メタ）アクリレート、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、及びポリエチレンテレフタレート等を用いることができる。これらの中では、例えばポリメチル（メタ）アクリレート、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、及びポリスチレンのいずれかが好ましい。第一樹脂基板２の構成樹脂と第二樹脂基板３の構成樹脂とは、異なっていても良いが、同じであることが好ましい。

本実施形態では、第二樹脂基板３にレーザー光吸収体が含有されている。レーザー光吸収体は第二樹脂基板３の全体に分散して含有されている。レーザー光吸収体としては、黒色材料、各種の酸化物、各種の色素等を用いることができる。黒色材料としては、例えばカーボンブラックや黒鉛（グラファイト）等が挙げられる。各種酸化物としては、例えば鉄酸化物（マグネタイト型四酸化三鉄）、銅とクロムの複合酸化物、銅とクロムと亜鉛の複合酸化物等が挙げられる。色素としては、近赤外領域（７００ｎｍ～２０００ｎｍ）に吸収極大波長を有するものが好ましく、例えばシアニン化合物、フタロシアニン化合物、ジチオール金属錯体、ナフトキノン化合物、ジインモニウム化合物、アゾ化合物等が挙げられる。レーザー光吸収体として、上記したもののうちの２種以上を組み合わせて用いても良い。

第一樹脂基板２及び第二樹脂基板３は、例えば射出成形、トランスファー成形、及びコンプレッション成形等によって形成することができる。これらの方法は、成形と同時に溝を形成することができるので好適に用いられる。或いは、第一樹脂基板２及び第二樹脂基板３は、切削によって形成することもできる。

第一樹脂基板２と第二樹脂基板３とは、溶着によって接合されている。本実施形態では、第一樹脂基板２と第二樹脂基板３とは、レーザー溶着によって接合されている。第一樹脂基板２と第二樹脂基板３とは、第一樹脂基板２の第一接合面２ａと第二樹脂基板３の第二接合面３ａとが密着する状態で、レーザー溶着によって接合されている。

本実施形態の流路デバイス１では、第二樹脂基板３における第一樹脂基板２との接合面である第二接合面３ａに、流路溝２１から一定間隔を隔てつつ当該流路溝２１に沿うように環状に形成された捕捉溝４０が設けられている。この捕捉溝４０は、第一樹脂基板２に形成される流路溝２１とは連通しない別異の溝であり、レーザー溶着時に第二樹脂基板３の表面の局所的に溶融した樹脂のうちの余剰分を捕捉するための溝である。本実施形態の捕捉溝４０は、平面視で、一直線状の流路溝２１を取り囲むように形成されている。なお、図３は、流路デバイス１の平面図であるが、第一樹脂基板２と第二樹脂基板３との接合面の状態の理解の容易化のため、第一樹脂基板２側に設けられる流路溝２１を実線で示し、第二樹脂基板３側に設けられる捕捉溝４０を破線で示している。

捕捉溝４０の断面積（延在方向に直交する平面での断面積）は、特に限定されず、流路溝２１の断面積（延在方向に直交する平面での断面積）以上であっても良いしそれ以下であっても良い。捕捉溝４０の断面積は、流路溝２１の断面積よりも小さい場合には、例えば０．９倍以下であって良く、０．８倍以下であって良く、０．７倍以下であって良い。また、捕捉溝４０の断面積は、流路溝２１の断面積よりも大きい場合には、例えば１．５倍以上であって良く、１．８倍以上であって良く、２倍以上であって良い。また、捕捉溝４０の断面積は、流路溝２１の断面積の、例えば０．５倍以上３倍以下であって良い。捕捉溝４０の断面積は、当該捕捉溝４０の幅及び深さの少なくとも一方を増減させることによって調整することができる。

捕捉溝４０の形成位置は、流路溝２１に沿って当該流路溝２１を取り囲んでいれば特に限定されないが、流路溝２１と捕捉溝４０との間隔が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、流路溝２１と捕捉溝４０との間隔は、第一樹脂基板２と第二樹脂基板３との接合面（第一接合面２ａ，第二接合面３ａ）に沿う間隔である。

流路溝２１と捕捉溝４０との間隔が０．５ｍｍ未満であると、間隔が狭すぎることによって保管中にクラックが生じ、流路溝２１の近傍における密封性が低下する可能性がある。一方、流路溝２１と捕捉溝４０との間隔が１．５ｍｍ超であると、流動した接合成分を十分に捕捉溝４０で捕捉できない場合があり、その一部が流路溝２１に流れ込んでしまう可能性がある。流路溝２１と捕捉溝４０との間隔を上記の範囲内とすることで、流路溝２１内への接合成分のはみ出しを適切に回避しつつ、流路溝２１の近傍における密封性を確保することができる。

流路溝２１と捕捉溝４０との間隔は、０．６ｍｍ以上であることがより好ましく、０．７ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、流路溝２１と捕捉溝４０との間隔は、１．４ｍｍ以下であることがより好ましく、１．３ｍｍ以下であることがさらに好ましい。

このような捕捉溝４０が流路溝２１を取り囲んで形成されているので、第一樹脂基板２と第二樹脂基板３とをレーザー溶着によって接合する際に、第二樹脂基板３の表面の局所的に溶融した樹脂が流動したとしても、それを捕捉溝４０で捕捉することができる。よって、第二樹脂基板３の表面の局所的に溶融した樹脂の一部が流路溝２１に流れ込むのを回避することができる。これにより、互いに接合される第一樹脂基板２と第二樹脂基板３との間に設けられる流路溝２１内への接合成分のはみ出しが回避された流路デバイス１を実現することができる。

〔その他の実施形態〕
（１）上記の実施形態では、第二樹脂基板３の第二接合面３ａに捕捉溝４０が設けられている構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば図４及び図５に示すように、第一樹脂基板２の第一接合面２ａに捕捉溝４０が設けられていても良い。或いは、図示は省略するが、第一樹脂基板２の第一接合面２ａ及び第二樹脂基板３の第二接合面３ａの両方に捕捉溝４０が設けられていても良い。すなわち、第一樹脂基板２及び第二樹脂基板３の少なくとも一方における相手側基板との接合面２ａ，３ａに、捕捉溝４０が設けられていても良い。

（２）上記の実施形態では、流路溝２１が一直線状に形成されている構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば流路溝２１が折線状又は曲線状等に形成されていても良い。或いは、例えば図６に示すように、流路溝２１が分岐を有するように形成されていても良い。これらいずれの場合においても、捕捉溝４０は、流路溝２１に沿って当該流路溝２１を取り囲む単一の閉曲線をなすように形成される。

（３）上記の実施形態では、第一樹脂基板２と第二樹脂基板３とがレーザー溶着によって接合されている構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば第一樹脂基板２と第二樹脂基板３とが熱溶着又は超音波溶着等の他の溶着によって接合されていても良い。或いは、第一樹脂基板２と第二樹脂基板３とが接着剤によって接合されていても良い。第一樹脂基板２と第二樹脂基板３とが接着剤によって接合される場合でも、余剰の接着剤が存在する場合に、当該余剰分を捕捉溝４０で捕捉することができる。よって、余剰の接着剤の一部が流路溝２１に流れ込むのを回避することができる。

（４）上記の実施形態では、説明を簡単にするために流路デバイス１に流路溝２１が１つだけ形成されている構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、流路デバイス１に複数の流路溝２１が形成されていても良い。このような場合には、流路溝２１の本数と同数の捕捉溝４０が流路デバイス１に設けられる。１つの流路溝２１に対して１つの捕捉溝４０が対応付けられ、各組において、流路溝２１に沿って当該流路溝２１を取り囲むように捕捉溝４０が設けられる。

（５）上記の実施形態では、流路溝２１が線状に形成されている構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば図７に示すように、流路溝２１が環状に形成されても良い。このような場合には、環状の流路溝２１に対して、その内側と外側とに分かれて一対の捕捉溝４０（内側捕捉溝４０Ａ，外側捕捉溝４０Ｂ）が形成される。この場合において、複数の流路溝２１が隣接して形成される場合には、それぞれの流路溝２１に対して一対の捕捉溝４０が形成される。複数の流路溝２１が同心状に形成される場合には、それぞれの流路溝２１に対して一対の捕捉溝４０が形成されても良いし、互いに隣接する２つの流路溝２１どうしで、それらの間に位置することになる捕捉溝４０を共用しても良い。

（６）上述した各実施形態（上記の実施形態及びその他の実施形態を含む；以下同様）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

１ 流路デバイス
２ 第一樹脂基板
２ａ 第一接合面
３ 第二樹脂基板
３ａ 第二接合面
２１ 流路溝
２１Ａ 第１孔部
２１Ｂ 第２孔部
２１Ｃ 接続溝部
４０ 捕捉溝
４０Ａ 内側捕捉溝
４０Ｂ 外側捕捉溝

Claims (5)

1. 流路溝を有する第一樹脂基板と、
   前記流路溝を覆うように前記第一樹脂基板に接合される第二樹脂基板と、を備え、
   前記第一樹脂基板及び前記第二樹脂基板の少なくとも一方における相手側基板との接合面に、前記流路溝から一定間隔を隔てつつ当該流路溝に沿うように環状に形成された捕捉溝が設けられている、流路デバイス。
2. 前記流路溝と前記捕捉溝との間隔が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である、請求項１に記載の流路デバイス。
3. 前記第一樹脂基板と前記第二樹脂基板とが溶着によって接合されている、請求項１又は２に記載の流路デバイス。
4. 前記流路溝が環状に形成されており、
   一対の前記捕捉溝が、環状の前記流路溝の内側と外側とに分かれて形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の流路デバイス。
5. 前記流路溝が始点と終点とを有する線状に形成されており、
   前記捕捉溝が、線状の前記流路溝を取り囲むように形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の流路デバイス。
   

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