JP4500544B2 - ミクロ流体装置及びその製造 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

技術分野
本発明は、２００１年１２月３１日に出願されたスウェーデン国出願ＳＥ−０１０４４６０−１と、２００２年４月４日に出願された米国仮出願シリアルナンバー６０／３６９，１７４とに対し、優先権を主張するものである。

本発明は、第１の実施形態では、多数の封入されたミクロチャネル構造を含むミクロ流体装置の製造のための方法に関する。該方法は、第１の概略平面Ｉの基板面Ｉを、接着部材により第２の概略平面ＩＩの基板面ＩＩに接合するステップを含む。基板の少なくとも一つは他の基板と接合するために表面内でプラスチック部材をあらわにするが、他の基板も、接合に用いるため表面内のプラスチック部材をあらわにするのが好ましい。表面Ｉと表面ＩＩの各々は、２つの基板表面が互いに合わされたときに封止されたミクロチャネルを画定する構造部位を含む。

本発明は、第２の実施形態においてミクロ流体装置に関連し、そのミクロ流体装置は他の方法のみならず進歩性のある方法によっても製造され得る。本実施形態では、装置のミクロチャネル構造の一つ若しくはそれ以上の各々が、装置内部を運ばれる好ましくは水性の液体標本を充填される。

本発明の文脈では、“ミクロ流体装置”という用語は、ａ）一つ又はそれ以上の封止されたミクロチャネル及び／又はミクロキャビティを各々が含む、複数の封止されたミクロチャネル構造を含む装置と、ｂ）これらのミクロチャネル構造が、マイクロリットルの範囲にあり例えば分析薬や試薬を含む反応体を含み得る液体標本を移送し処理するのに利用されることとを、意味する。液体標本は通常、水性である。移送と処理は、通常、分析的及び／又は準備的処理プロトコルの一部である。装置のミクロチャネル構造の数は、１０以上や５０以上など、５以上であればよく、通常５００以下など、１０００以下であればよい。“ミクロリットル範囲”の用語は、１０００μｌ以下の液体標本を意味し、即ち、その範囲は、ピコリットルの範囲（１０００ｐｌ）のみならず、ナノリットルの範囲（１０００ｎｌ）も含む。ミクロチャネル構造は、通常、５００μｍ以下、２００μｍ以下、１００μｍ以下、又は５０μｍ以下のように、１０００μｍ以下の深さ及び／又は幅のミクロチャネルを含む。液体の移送のためのミクロチャネルに加えて、空気の入口若しくは出口のための周辺大気に排気する分離チャネルがあってもよい。排気チャネルの幅及び／深さは、他のチャネルと同じ範囲内でよいが、（例えば、５００μｍ以下、２００μｍ以下、１００μｍ以下、又は５０μｍである）液体移送に利用するチャネルよりも何倍も狭く且つ／又は浅くすることが有利であるといえる。

この種の装置は、通常、ディスク状であり、ディスク平面に垂直な対称軸（Ｃｎ、ｎは整数２、３、５、６・・・∞）を伴うのが好ましい。この対称特性を有するディスク状ミクロ流体装置は、四角形状のような矩形形状や、この対称性が適用される他の多角形状であるのが好ましい。一つのバリエーションは、円形フォーマット（ｎ＝∞）である。特に、上述のタイプのディスク状装置は、遠心力を利用してミクロチャネル構造内部に液体を移相するために対称軸周りに回転するのが好ましい。回転軸は対称軸と一致する必要はなく、ディスク平面と交差しても交差しなくてもよい。液体標本は、通常、水性であり、従って、水、及び、水と水混和性有機溶媒との混合物を含む。

ミクロ流体装置は、一つ又はそれ以上の面内でミクロチャネル構造を有してもよい。本発明は、２つの対向する概略平面の基板間でのインタフェースに対応する平面内でのミクロチャネル構造のフォーメーションに関する。このことは、本発明に係る方法で形成されるインタフェースにより画定される平面からみて、上方、下方若しくは或る角度を持つ他の平面内で、最終的な装置が一つ、二つ若しくはそれ以上のミクロチャネルも備えることを、排除するものではない。これらの他のミクロチャネル構造が、接合される２つの概ね平面上の基板間で画定されてもよい。異なる面に存在するミクロチャネル構造は、完全な処理プロトコルが実施され得る完成されたミクロチャネル構造を形成するのが好ましい。

ミクロチャネル構造は、一つの面内でも異なる面間でも、互いに通じることができる。この連絡は、液体のための移送チャネルを介すればよい。大気の入口のための、若しくは、装置の動作の間に液体に置き換わられた空気の大気への出口のための、排気チャネルもあってもよい。排気チャネルは、液体標本が移送される複数のミクロチャネルと共通のものでもよい。

解決すべき課題と発明の目的
前記の種類のミクロ流体装置は、小型化された形態の複数の同じ分析的及び／若しくは準備的プロトコルが（ミクロチャネル構造当たり１稼動で）並行実施されるミクロラボラトリとして利用されるべく、以前に提示された。チャネル大きさ及び液体体積を下げるならば、プロトコルから信頼性、再現性があり正確な結果を得るためには異なるミクロチャネル構造間でのチャネルの一様性の要求が非常に厳しいものになる。

“技術分野”のヘッダの下の最初の段落で述べたタイプの従来の方法は、特定の接着剤では、実際の接着処理で基板が合わせて圧せられると接着部材が制御不能のままミクロチャネル内に直ぐに広がってしまう。ミクロチャネル構造での不規則に生じる圧縮及び／又は完全な詰まりの生成のリスクは重要なものであり、接着部材、特に液体接着剤の量と、２枚の基板の間の接触面積と共に、増加する。本発明の第１の目的は、従って、この種のリスクを最小化することにある。

第２の目的は、複数の、例えば２、３、４、５若しくはそれ以上のミクロチャネル構造を含むミクロ流体装置内で機能するミクロチャネル構造の歩止まりを増加することである。この文脈での歩止まりは、通常、最終的なミクロ流体装置内のミクロチャネル構造の８５％以上、９５％以上又は１００％など、７０％以上が機能する、即ち、表面を互いに接着することを含む作製するステップの際の接着部材の制御の無い拡散により発生される実質的な圧縮及び／又は詰まりを生じることなく、ミクロチャネル構造が液体を流す、ということを意味する。ミクロチャネル構造が、幅及び／又は深さが上述の範囲の最も大きいものの下方部にある部位を含む場合、特にこの目的があてはまる。

接合されるべき表面の一つに接着剤を塗布することにも、不都合がある。接着剤は、ミクロチャネル構造の内側面の一部にも現れる。このことはあまり望ましいことではなく、内側面の事後修正が必要になる。この不都合を回避するための簡素な方法が望まれる。本発明の第３の目的は、この不都合を最小化することである。

背景文献
“技術分野”のヘッダの下に示された２枚の概ね平面の基板の表面を合わせて接合することによるミクロ流体装置の作製は、多数の文献で示されている。

米国特許第５３７６２５２号（エクストレンその他）は、部材の結合において基板を接合させるための接着剤を必要とするということを、一般的な用語で大まかに示唆している。あるバリエーションでは、プラスチック基板の表面から突起する壁が、開口のミクロチャネル構造を画定した。詰まりを伴う問題、及び不規則に生じる圧縮は、決して認識されなかった。

米国特許第４９５７５８２号（コロンブス）は、親水性接着剤を利用する親水性ミクロチャネルを含むミクロ流体装置を生成することを示唆する。

ＷＯ９４２４９００号（エーマン）は、（ａ）基板面を融解しない溶媒と、（ｂ）基板面と融解し得る接着成分とを含む、接着溶液を利用することを示唆する。

ＷＯ９８４５６９３号と米国特許第６１７６９６２号（ソアネその他）は、特定のプロトコルと結合する接着剤を利用することを示唆する。

ＷＯ９９５６９５４号（キーネ）は、並置される２枚の概略平面のプラスチック基板を接着することを示唆する。他方の並置の基板面を移送温度に到達させず、一方の並置する基板面を移送温度より高く加熱することにより、接着が完成される。“非”加熱面は、最終的なミクロチャネル構造の範囲を画定するミクロスケールの溝を含む。面の一つから高まる接着部材の熱感知溶融繊維が、溝の外側に存在し得る。

ＷＯ００５０８７１号（ダップリッチ）は、２枚の本来平面の基板の面を互いに接着することにより製作されるミクロ流体装置を示す。基板の一つは、最終的な装置のミクロチャネル構造を画定するミクロ構造面を有する。

ＷＯ０１５４８１０号（デランドその他）は、プラスチック基板内で作製され種々の面特性の領域を含むミクロチャネル構造を開くプラスチックカバーを熱薄層することを示唆する。

ＷＯ９４２４９００号、ＷＯ９８４５６９３号（及び米国特許第６１７６９６２号）、ＷＯ９９５６９５４号、ＷＯ０１５４８１０号、及び米国特許第４９５７５８２号の一つの重要な共通の目標は、接着部材の侵入、若しくはチャネル構造の熱変形により生じるミクロチャネルの不規則な変形を最小化することである。接着部材の侵入に対するリスクを最小化するため基板面から突出する（リムを含む）チャネル壁を利用する、ということを説明する文献はない。

ＷＯ９８３２５３５号（リンドバーグその他）及びＷＯ０１９７９７４号（チャザーンその他）は、２枚の平面基板を接着するときの接着剤の空隙の否定的な効果を、最小化する問題に関する。接着の空隙は、表面の不規則性、汚染する粒子、実際の接着するステップなどで不均一に付加される圧力から、発生する。ガラス、シリコン、水晶、ダイヤモンド、及び明白な堅さを備えるある種のプラスチックなどのような、堅固な基板材料が接着剤を利用しない接着処理により結合するとき、接着の空隙は根源的な問題である。接着の空隙に伴う問題は、通常可撓性があるプラスチック基板に対しては標準的な解決はない。ＷＯ９８３２５３５号（リンドバーグその他）は、基板面の突起によりミクロチャネルの壁が画定され、分離の突起部もスペーシングのポストを画定しているならば、接着の空隙は回避されうることを示唆する。ＷＯ０１９７７９４号（チャザーンその他）は、接着の空隙がミクロ流体チャネルに与える擾乱の効果を中和するために基板面内に排気要素を含ませることによって、接着の空隙の擾乱効果は回避される、ということを示唆する。

ＷＯ０１３０４９０号（シャエビッツその他）は、多数のミクロチャネル構造を含むミクロ流体装置内の開口部の改良されたシーリングについて記述する。各々の開口部は、ふたがシールされるカラーを有する。ふたは適合的であり且つ／若しくは接着性がある。

本発明
ミクロチャネル構造（５）は、基板面Ｉ（２）のベース面Ｉ（３）から、及び／又は基板面ＩＩ（８）のベース面ＩＩ（９）から突起する第１のレリーフパターン（４’）により画定されれば、発明の目的が達せられ得るということが、認識される。（いわゆる距離ホルダと称される）スペーサエレメントに対応する第２のレリーフパターン（１０’）が、基板面Ｉ及び／又は基板面ＩＩ内の、最終的なミクロチャネル構造の一部にはならない部位に存在するならば、ミクロチャネル構造（５）が安定化され得る、ということも認識される。換言すれば、第２のレリーフパターンから導出される距離ホルダは、個々のミクロ構造の間に位置する最終的なミクロ流体装置の中にある。これらのレリーフパターンの頂部（６）上に接着部材を選択して塗布することにより、接着処理の間に接着部材、特に接着剤をミクロチャネルの中に押し込んでしまうリスクを最小化する。接着の空隙は、原則として形成されない。つまり、ＷＯ０１９７９７４号（チャザーンその他）の排気要素が必要とされないということである。

この文脈での“選択して”という用語は、形成されるミクロチャネル構造の内側面を画定する面部分に接着部材を本質的に分散させないで、基板面Ｉ内の少なくとも第１のレリーフパターン、及び／又は基板面ＩＩ内の相補のレリーフパターン（以下参照）の頂部面に、接着部材が塗布されることを、意味する。この用語は、ミクロチャネル構造の部分ではない基板面の部分が、接着部材で汚れてもよい、と言うことも含む。

第１のレリーフパターンの文脈での“壁”という用語は、文脈からは他には明らかではないが、このレリーフパターンにより画定されるミクロチャネルの側壁を意味する。ミクロチャネルの頂部及び底部の壁は、基板Ｉ及びＩＩと同じ方向に本質的に伸展する。

本発明の第１の形態は、これらの発見を利用する方法である。従って、第１の形態の好適な実施形態は、“技術分野”のヘッダの下の第１のパラグラフで定義された方法である。その方法は、ステップ（ｉ）、ステップ（ｉｉ）及びステップ（ｉｉｉ）を含むことを特徴とする。ステップ（ｉ）は、
（ａ）ミクロチャネル構造（５）の壁（４）の少なくとも一部を画定する第１のレリーフパターン（４’）（隆起パターン）を基板面Ｉが含む形態での基板Ｉ（１）と、
（ｂ）基板面ＩＩが、（１）上記第１のレリーフパターン（４’）を覆い得るサイズを有し、（２）第１のレリーフパターン（４’）が不完全であれば壁の残余の部分を含む相補のレリーフパターンを選択的に含む、という形態での基板ＩＩ（７）とを、提供する。
ステップ（ｉｉ）は、第１のレリーフパターン（４’）と、存在するならば相補のレリーフパターンとにより画定される封止されたミクロチャネル構造が形成されるように、基板面Ｉ（２）と基板面ＩＩ（８）を並置する。
ステップ（ｉｉｉ）は、上記ミクロチャネル構造を変形することなく、上記接着部材により及び上記レリーフパターンにより、面を接合する条件を適用する。

本発明のこの形態は、リスクを最小化するための方法、及び／又は、“技術分野”のヘッダの下で定義され且つ／若しくは独立の方法請求項のプレアンブルで定義される製造の方法の中の“解決すべき課題と発明の目的”のヘッダの下で示されたように、液体流を意図するミクロチャネル構造を機能させる装置の歩止まりを増加する方法にも、関連する。

好適なバリエーションでは、基板面Ｉ（２）及び／又は基板面ＩＩ（８）は、上述のスペーサエレメント（１０）（距離ホルダ）の少なくとも一部を画定する第２のレリーフパターン（１０’）（隆起パターン）も含んでもよい。スペーサエレメントがこの第２のレリーフパターンによって完全には画定されない場合には、その残余部分は、他の基板面内の相補のレリーフパターンによって画定される。スペーサエレメントが存在する好適なバリエーションにおいて、第２のレリーフパターン（１０’）は基板面Ｉ（２）の一部である。即ち、第１のと第２のレリーフパターン（４’、１０’）は同じ基板面内に存在する。

存在する個々のレリーフパターンの頂部は接着のために利用される、ということになる。

最も好適なバリエーションでは、第１と第２のレリーフパターンは、ミクロチャネル構造の壁（１０）とスペーサエレメント（１０）のそれぞれを画定し、いずれも基板面Ｉ（２）内に存在する。従って、この実施形態では、上述の相補のレリーフパターンを含む必要がない。第１と第２のレリーフパターンの頂部により定義される頂部面は、本質的に同一の平面にある。この形態のミクロチャネル構造の壁は、通常、ミクロチャネル構造の“底”面を構成するベース面Ｉの部分を線引きする縁に対応する。

本発明について、同じ数字が異なる図面での対応する機能的部位に用いられる図面に関して、更に記述する。

図１ａと図１ｂ、図２、及び図３に示されるように、最終的なミクロ流体装置は、ミクロチャネル構造（５）の壁（４）（第１のレリーフパターン（４’））が突出する別個のベース面（３）を伴う第１の基板面Ｉ（２）を含む第１の概ね平坦な基板Ｉ（１）を含んでもよい。ミクロチャネル構造（５）は液体の移送のための（５ａ）、又は大気に排気するための（５ｂ）、ミクロチャネルを含む。壁（４）の頂部（６）に並置して、図に示されるように透明である第２の概ね平坦な基板（７）がある。第２の基板は、図示の形態ではレリーフパターンが欠けているが基板面ＩＩと同時に存在し区分がつかないベース面ＩＩ（９）を伴う、第２の基板面（ＩＩ）（８）を含む。ミクロチャネル構造（５）の壁（４）と、ひょっとしたら独立のスペーサエレメント（１０）（第２のレリーフパターン（１０’））も、２枚のベース面の間を伸展し、さらに図面に示される好適な形態に対してはベース面Ｉから基板面ＩＩまで伸展する。

第１のレリーフパターン（４’）の頂部（６）が共通の本質的に平坦な頂部面を定義する好適な形態を、図面は示す。基板面Ｉ（２）が、スペーサエレメント（１０）を画定する第２のレリーフパターン（１０’）も含む場合は、この第２のレリーフパターンの頂部は、壁（４）（第１のレリーフパターン（４’））の頂部により定義される共通頂部面と、同一に存在するのがよい。

ミクロチャネル構造の壁（４）と独立スペーサエレメント（１０）は、基板の一つのベース面から持ち上がる対応のレリーフパターンがもう一方の基板面に合わさるときに、形成される。一般的な意味で、ベース面（３又は９）は、レリーフパターンが無い基板面（２又は８）であり、基板面（２又は８）は、重畳されたレリーフパターンを伴うベース面（３又は９）である。

ミクロチャネルの壁、スペーサエレメント、更にレリーフパターンの隆起部分の寸法は、種々のファクタで決定する。原因ファクタは、基板の部材や、ミクロチャネル構造の幅・深さなどの個々のミクロチャネル構造の設計である。ミクロチャネルの壁の幅がチャネル内部だけでなくチャネル間でも異なることは、図面に示されている。ミクロチャネルの別の部分が互いに近接しているならば、線状の壁を共通壁（１１）の中にマージすることが非常に実用的である。

通常、壁の少なくとも一部の幅は、１０μｍ以上など１μｍ以上であり、及び／又は、５００μｍ以下など１０００μｍ以下である。２つの近接するミクロチャネルに共通な壁に対して、これらの限定は２倍であるべきである。

壁の幅と高さとの比は、１以上や５以上のように、通常０．１以上である。

ミクロチャネル、壁、及びスペーサエレメントは、最も小さい基板面Ｉ、ＩＩの、９０％以下、８０％以下、５０％以下、１０％以下など、通常９５％以下であり、５％以上など、１％以上である。

一つ又は複数のスペーサエレメントの、若しくはミクロチャネル構造の壁の高さは、通常、開口のミクロチャネル構造の少なくとも一部の深さと同じである。このルールは、逆レリーフパターンを含む鋳型を写し取ることにより得られる基板面を利用する装置及び方法に、基本的に関連する。

ミクロチャネル構造の深さはミクロチャネル構造の範囲内で変動してよい。

本発明の文脈での“高さ”という用語は、ミクロチャネルの外側のベース面に対して計測される高さであり、その高さが計測される点とミクロチャネルとはきわめて近接する。

“幅”という用語は、他に示唆がなければ、壁の半分の高さでの幅である。

最終的なミクロ流体装置は、通常、ミクロチャネル構造当たり１、２、３、４、５若しくはそれ以上の独立スペーサエレメントを含み、通常上限は、ミクロチャネル構造当たり３００又はそれ以上の独立スペーサエレメントである。独立スペーサエレメントは、通常、最も小さい部位で、１０μｍ^２−１０ｍｍ^２又は１００μｍ^２−１ｍｍ^２などの１μｍ^２−１０ｍｍ^２範囲の断面積を有し、通常、ミクロチャネルの壁から及び基板面の縁から分離している。スペーサエレメントの断面は、矩形、三角形、円形、楕円などであればよい。スペーサエレメントの断面積と個数は、基板面の面積、ミクロチャネル構造の数、スペーサエレメントの幾何学的配置、及び／又は、ミクロチャネル構造全体、基板の部材などのファクタで決定される。

基板は、エラストマを含むプラスチックや、シリコンゴム（例えば、ポリジメチルシロキサン）を含むゴムなどの、様々な部材から形成され得る。製造上の観点から、プラスチックのコストが通常低く例えば複製によって大量生産が容易であるのだから、プラスチック部材でレリーフパターンをさらす基板面が何倍も好ましい。プラスチック部材を含む通常の製造工程は、フォトリソグラフィ、レーザアブレーション、エンボスによる複製、モールデング、鋳造等である。複製については、米国特許第５３７６２５２号（ダニエルソンその他）を参照されたい。本発明の先日付において、好ましいプラスチック部材は、ポリメチルメタクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、及び他の熱可塑性材料であった。例えば、重合炭素炭素二重又は三重結合および飽和分岐のストレートの又は環状アクリル、及び／又は、アルキレングループである。通常の例は、日本のニッポンゼオンのＺｅｏｎｅｘ（登録商標）とＺｅｏｎｏｒ（登録商標）である。例えば、ＷＯ００５６８０８号（ラーソンその他）を参照されたい。その内容は本明細書に参照されて統合される。

ミクロチャネル構造の内側面を画定する面は、ステップ（ｉ）に先立って、又はステップ（ｉｉｉ）の後に、親水性とされた。先立つ場合には、ステップ（ｉ）で与えられる基板面の片方又は両方が、少なくとも、ステップ（ｉｉｉ）の後にミクロチャネル構造の内側面を画定する部分において、適宜親水性となる。通常の親水プロトコルは、ＷＯ００５６８０８号、ＷＯ０１４７６３７号、または米国特許第５７７３４８８号（ジャイロスアーベー）に概説されている。内側面の親水性（湿潤性）はこれらの文献に示されるものであるべきである。即ち、本明細書で与えられるインターバルの範囲内の体積を持つ水などの水性液体が、毛管現象により引かれミクロチャネル構造の一つに入れられるべきである。（例えば、非移送手段及び／又はバルブとして）適切な疎水性面が中断するところは、ＷＯ９９５８２４５号及びＷＯ０２７４４３８号に概説されるようにステップ（ｉ）の前に導入されるのが好ましい。ＷＯ０１８５６０２号（アミックアーベー、ジャイロスアーベー）も参照されたい。疎水面の中断は、ステップ（ｉｉｉ）の後に導入されてもよい。

ミクロチャネル構造の内側面の親水性（湿潤性）への厳密な要求は、構造における異なる機能ユニット間で変化してもよい。局所的な疎水性面（ここで、疎水性＝液体接触角度が９０°より大きい）の中断以外に、特定の機能ユニット内のミクロコンジットの少なくとも２つ又は３つの壁に対する液体接触角度は、移相されるべき液体に対して湿潤性（ここで、湿潤性＝親水性＝液体接触角度が９０°以下である）であるべきであり、液体接触角度は、５０°以下、４０°以下、３０°以下、２０°以下のように、６０°以下であるのが好ましい。一つ又はそれ以上の内側壁がより高い液体接触角度を有する場合、例えば、非湿潤性（疎水性）である場合、他の壁の液体接触角度を低くすることにより、このことは埋め合わされ得る。表面Ｉ、ＩＩのうちの一つが疎水性であるならば、このことは特に重要になり得る。大抵の場合湿潤性のためのこれらの形状は、液体を求めないバルブや排気チャネル以外の、全部のミクロチャネル構造に渡って、一つ又はそれ以上の内側面（底面、頂面、側壁面）に適用される。

上述の液体接触角度は、平衡接触角度であり、利用時の温度で、例えば＋２５℃±５℃のような室温で、計測される。

好適なバリエーションでは、基板Ｉは、例えば上述の技術により、プラスチック材料で形成される。好適なバリエーションでは、基板ＩＩもプラスチック材料で形成される。

接着部材は、基板面Ｉ及び／又は基板面ＩＩの一部であってもよいし、基板面Ｉ及び／又は基板面ＩＩに別々に塗布されてもよい。図１ｂに示されるように、接着部材はレリーフパターンの頂部、例えば第１のレリーフパターンの頂部及び／又は第２のレリーフパターンの頂部、及び／又は相補のレリーフパターンの片方若しくは両方の頂部に、あるのが好ましい。この形態では、接着部材は、レリーフパターンの頂部に選択の上配置され、最終的なミクロチャネルの内部の表面部分には配置されない。

接着部材は、基板面に存在するものと同じプラスチック材料が接着部材として作用し得るのであれば、そのプラスチック材料であればよい。他の有用な接着部材は、基板面内に露出される部材に適合し最終的な装置の意図的な利用に適合する種々の接着剤である。通常、接着剤は、溶解接着剤及び硬化接着剤の中から選ばれればよい。硬化接着剤の例示として、熱硬化、湿潤硬化、更に２、３及びマルチコンポーネントの接着剤がある。

原理的には、接着剤は米国特許第６１７６９６２号とＷＯ９８４５６９３号（ソアネその他）に概説されるように選択されるのであり、それら出願の内容は本明細書に参照の上統合される。従って、適切な接着部材は、エラストマ接着部材と硬化接着部材を含む。他のものと同様にこれらの種類の接着部材は、基板面に塗布されるときに液体状態であってもよい。接着剤を含む接着部材は、このように、液体硬化接着部材と液体エラストマ部材を含む。塗布後、接着部材は、例えば他の基板が接着剤に接触する前に溶媒を除去し又は粒子を硬化することにより、より粘性が強く又は非流動性が強くなる。液体状態は、低粘性の部材と高粘性の部材を含む。

硬化接着剤は、重合可能接着剤と活性可能接着剤を含む。

優先権主張日には、本発明は、接着部材が上述の種類の中から選択された硬化接着剤であるならば、最大限の優位を得ていたと思われる。

上記で示したように、ステップ（ｉ）は、独立ステップとして、接着部材を基板面Ｉ及び／又は基板面ＩＩに塗布するステップを含んでもよい。

ステップ（ｉｉ）は、どの相補のレリーフパターンも並置する面の対応するレリーフパターンに合致し、封止されたミクロチャネル構造、または完全なスペーサエレメントがそれぞれ形成される、ということも含む。

ステップ（ｉｉｉ）は、接着の条件が加えられることを含む。条件は、通常、接着剤の製造者により与えられる範囲内であり、ミクロチャネル構造の壁を画定するレリーフパターンを変形しないように適切な配慮が為される。例えば、ＷＯ９４２４９００号（オーブエーマン）、ＷＯ９８４５６９３号（及び米国特許６１７６９６２号）（オアネその他）、ＷＯ９９５６９５４号（キーネ）、ＷＯ０１５４８１０号（デランド）、及び米国特許第４９５７５８２号（コロンブス）を参照されたい。通常、このステップは、基板面Ｉと基板面ＩＩとを合わせて圧することと、選択された接着部材に要求される特定の条件を付加することを含む。例えば、溶融接着剤であれば熱が、紫外線硬化接着剤であれば紫外線照射が、湿潤硬化接着剤であれば湿潤が、加えられる等である。多くの場合、加熱は硬化反応をスピードアップする。

実験編
例１
この例では、ポリカーボネイトからなるふた（基板ＩＩ）が光硬化接着部材を利用して接着されたミクロチャネル構造を伴うポリカーボネイトディスク（基板Ｉ）で構成されるミクロ流体装置の製造を示す。図１ａ、図１ｂ、及び図２で示される基板Ｉのベース面から突起する壁が、ミクロチャネル構造を画定した。スペーサエレメントを伴うバリエーション（図３）も実施された。接着部材は光硬化であった。図面は、封止されたミクロチャネル構造（５）、壁（４）及びスペーサ（１０）を示す。

接着部材（ＵＶＦ００００６、Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ Ｉｎｋｓ）の薄膜（１−１０μｍ）が、ＣＤ／ＤＶＤのためのフレキソプリンタ（Ｐｉｎｔｏ、Ｌｙｒｅｃ、デンマーク）を利用して構造ディスク（基板Ｉ）上に塗布された。（入口／出口ホールを伴う）ふた（基板ＩＩ）は、閉鎖構造を形成するために頂部に注意深く配置された。接着部材の硬化は紫外線ランプを利用して為された。図１ａ及びｂ、図２及び図３に見られるように、詰まりのない封止されたミクロチャネルが形成された。封止されたミクロチャネル構造を介して水が移動可能である。

例２
この例は、先行技術に係る非機能のミクロ流体装置（図４ａ）の製造と、本発明に係る機能性のあるミクロ流体装置（図４ｂ）の製造との比較を示す。基板Ｉは開口のミクロチャネル構造を含みポリカーボネイトのディスクであった。基板ＩＩはポリカーボネイトから形成されるふたであった。接着部材は光硬化であった。図４ａとｂは、封止されたミクロチャネル構造（５）、壁（４、但し図４ｂのみ）及びスペーサエレメント（１１、但し図４ｂのみ）を示す。

接着部材（ＵＶＦ００００６、Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ Ｉｎｋｓ）の薄膜（１−１０μｍ）が、ＣＤ／ＤＶＤのためのフレキソプリンタ（Ｐｉｎｔｏ、Ｌｙｒｅｃ、デンマーク）を利用して構造ディスク上に塗布された。（入口／出口ホールを伴う）ふたは、閉鎖構造を形成するために頂部に注意深く配置された。接着部材の硬化は紫外線ランプを利用して為された。この構造上に接着剤を塗布するため例１と同じ手順が用いられたが、図４ａに見られるように、接着剤がチャネルの中に流入し完全に詰まらせていた。これらのチャネルを介して水を移送することはできなかった。図４ｂに示されるように、本発明の方法は、結果としてミクロチャネルを詰まらせるリスクがより低くなった。

透明基板を伴いスペーサエレメントを伴わない本発明のミクロ流体装置のミクロチャネル構造の頂面図である。 透明基板を伴いスペーサエレメントを伴わない本発明のミクロ流体装置のミクロチャネル構造のＡ−Ａに沿った（拡大された）断面図である。 透明基板を伴いスペーサエレメントを伴わない本発明のミクロ流体装置のミクロチャネル構造のμｍでの通常の寸法を示す。 より薄い壁を伴う図１ａ−図１ｃと同じミクロチャネル構造を示す。 分離されたスペーサエレメントを伴う本発明のミクロ流体装置のミクロチャネル構造を示す。 背景技術に従って形成された装置内のミクロチャネル構造と図４ｂとを比較して示す。 本発明の方法に従って形成された装置内のミクロチャネル構造と図４ａとを比較して示す。

Claims (20)

1. 封止されて壁を有する複数のミクロチャネル構造を各々が含むミクロ流体装置の製造工程にて、ミクロ流体装置当たりの機能しうるミクロチャネル構造の歩止まりを増加するための方法であって、
   その製造工程は、第１の概略平面の基板Ｉの基板面Ｉを、接着部材により第２の概略平面の基板ＩＩの基板面ＩＩに接合する工程を含み、基板面の少なくとも一つはプラスチック部材をあらわにするのであり、
   （ａ）封止されたミクロチャネル構造の壁の少なくとも一部を画定する第１の突起したレリーフパターンを基板面Ｉが含む形態での基板Ｉと、
   （ｂ）基板面ＩＩが、上記第１のレリーフパターンを覆い得るサイズを有し、上記壁の残余の部分を画定する、上記第１のレリーフパターンに対する相補の突起したレリーフパターンを選択的に含む、という形態での基板ＩＩとを、提供するステップ（ｉ）であって、
   基板面の一つが、最終的なミクロ流体装置内で上記の封止されたミクロチャネル構造の間に配置されたスペーサエレメントの少なくとも一部を画定する第２のレリーフパターンを、含み、他方の基板面が、上記スペーサエレメントの残余の部分を画定する、上記第２のレリーフパターンに対する相補の突起したレリーフパターンを選択的に含み、上記第１のレリーフパターン及び上記第２のレリーフパターンが同じ部材のものである、ステップ（ｉ）と、
   ａ）上記第１の突起したレリーフパターンと、備わる場合には上記第１のレリーフパターンに対する相補の突起したレリーフパターンとにより、基板面Ｉと基板面ＩＩとの間で、封止されたミクロチャネル構造が形成されるように、及び、
   ｂ）上記第２の突起したレリーフパターンと、備わる場合には上記第２のレリーフパターンに対する相補の突起したレリーフパターンとにより、基板面Ｉと基板面ＩＩとの間で、上記スペーサエレメントが形成されるように、
   基板面Ｉと基板面ＩＩを並置するステップ（ｉｉ）と、
   上記レリーフパターン及び上記接着部材を介して、基板面を接合するステップ（ｉｉｉ）であって、封止されたミクロチャネル構造の７０％が機能しうる、ステップ（ｉｉｉ）と
   を含むことを特徴とする方法。
2. 上記接着部材が、第１のレリーフパターンの頂部、及び／又は、第２のレリーフパターンの頂部、及び／又は、備わる場合には第１若しくは第２のレリーフパターンに対する相補のレリーフパターンの頂部に、選択的に存在することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ミクロチャネル構造が、幅及び／又は深さが２００μｍ以下である部位を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 第１と第２のレリーフパターンが基板面Ｉの上にあり、共通の頂部平面を定義する頂部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
5. 最終的なミクロ流体装置内で、第１のレリーフパターンが、封示されたミクロチャネル構造の、相補のレリーフパターンが無い壁を画定し、第２のレリーフパターンが、相補のレリーフパターンが無いスペーサエレメントを画定することを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれか一つに記載の方法。
6. 上記第１と第２のレリーフパターンが、基板面Ｉと一体部分となることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちのいずれか一つに記載の方法。
7. 接着部材が接着剤であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちのいずれか一つに記載の方法。
8. 上記壁の少なくとも一部の幅が、１−１０００μｍの間であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちのいずれか一つに記載の方法。
9. 高さがベース面から計測されるものであり幅が半分の高さにおけるものである場合に、上記壁において幅／高さの比が、０．１以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちのいずれか一つに記載の方法。
10. 上記スペーサエレメント、又は上記レリーフパターンの一つ又はそれ以上の高さが、ミクロチャネル構造の少なくとも一部の深さと同じであることを特徴とする請求項１乃至請求項９のうちのいずれか一つに記載の方法。
11. ミクロチャネル構造の深さが、ミクロチャネル構造の範囲内で変化することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のうちのいずれか一つに記載の方法。
12. （ａ）第１の概略平面の基板Ｉの基板面Ｉと、第２の概略平面の基板ＩＩの基板面ＩＩとの間に埋め込まれ、少なくとも上記基板面の一つがプラスチック材料をあらわにし、
    （ｂ）上記基板の間に拡がる壁によって輪郭取りされる複数の封止されたミクロチャネル構造を含み、
    上記壁は接着部材によって上記の２つの基板面の少なくとも一つに接合し、壁が接着部材によって接合しないところでは上記壁は他の基板面との一体部分となり、
    独立のスペーサエレメントが、（ａ）上記ミクロチャネル構造の間に配置され、（ｂ）接着部材によって上記の２つの基板面の少なくとも一つに接合され、スペーサエレメントが接着部材によって接合しないところでは上記スペーサエレメントは他の基板面との一体部分となるミクロ流体装置。
13. 上記壁及びスペーサエレメントが一体部分とはならない基板面と、上記壁及びスペーサエレメントが接合する位置に、上記接着部材が選択的に存在することを特徴とする請求項１２に記載のミクロ流体装置。
14. ミクロチャネル構造の７０％以上が機能しうることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載のミクロ流体装置。
15. ミクロチャネル構造が、幅及び／又は深さが２００μｍ以下である部位を含むことを特徴とする請求項１２乃至請求項１４のうちのいずれか一つに記載のミクロ流体装置。
16. 上記接着部材が接着剤であることを特徴とする請求項１２乃至請求項１５のうちのいずれか一つに記載のミクロ流体装置。
17. 上記壁の少なくとも一部の幅が、１−１０００μｍの間であることを特徴とする請求項１２乃至請求項１６のうちのいずれか一つに記載のミクロ流体装置。
18. 高さがベース面から計測されるものであり幅が半分の高さにおけるものである場合に、上記壁において幅／高さの比が、０．１以上であることを特徴とする請求項１２乃至請求項１７のうちのいずれか一つに記載のミクロ流体装置。
19. 上記スペーサエレメント、又は上記壁の一つ又はそれ以上の高さが、ミクロチャネル構造の少なくとも一部の深さと同じであることを特徴とする請求項１２乃至請求項１８のうちのいずれか一つに記載のミクロ流体装置。
20. ミクロチャネル構造の深さが、ミクロチャネル構造の範囲内で変化することを特徴とする請求項１２乃至請求項１９のうちのいずれか一つに記載のミクロ流体装置。

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