JP5282273B2 - マイクロチップ及びマイクロチップの製造方法 - Google Patents

マイクロチップ及びマイクロチップの製造方法 Download PDF

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Description

この発明は、樹脂製のマイクロチップ及びその製造方法に関する。
微細加工技術を利用して、シリコンやガラス基板上に微細流路や回路を形成し、微小空間上で、核酸、タンパク質、血液などの液体試料の化学反応や、分離、分析などをおこなうマイクロ分析チップ、あるいはμＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ）と称される装置が実用化されている。このようなマイクロチップの利点としては、サンプルや試薬の使用量又は廃液の排出量が軽減され、省スペースで持ち運び可能な安価なシステムの実現が考えられる。マイクロチップは、少なくとも一方の部材に微細加工が施された部材２つをはり合わせることにより製造される。
従来においては、マイクロチップにはガラス基板が用いられ、様々な微細加工方法が提供されている。例えば、ガラス基板の表面に微細流路を形成する方法としてフォトレジスト法がある（例えば、特許文献１）。しかしながら、ガラス基板は、大量生産には向かず、非常に高コストであるため、廉価で使い捨て可能な樹脂製マイクロチップの開発が望まれている。
また、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）基板に光リソグラフィー法により微細流路を形成する方法がある（例えば、特許文献２）。光リソグラフィー法により成形された微細流にはエッジが残る（微細流路の縁や角がだれない）という利点がある。しかしながら、光リソグラフィー法では、マイクロチップが高コストとなる。
マイクロチップの低コストを主目的とする従来の技術（例えば、特許文献３）に、板状の基板に微細流路を形成する射出成形方法がある。この射出成形方法では、成形圧を高く、射出速度を早くすること等により、微細流路にエッジを残すための微細流路の高転写性が要求される。高転写性を達成しようとすれば、離型抵抗が大きくなり、成形品の離型が困難となる。成形品を無理に離型すると、微細流路が形成された接合面（一方の面）に歪みが残る。また、離型抵抗が大きくなることによって、離型時に微細流路の形状が変形し、及び離型時に発生するうねりや反りにより、基板の接合面の平面性が低下する。接合面（一方の面）には、カバー材が接合される。
基板の接合面とは反対の面（他方の面）に面直方向（面に垂直な方向）に突設させた筒状部（チムニー）を１から複数個備えた樹脂製基板では、筒状部の中心軸に沿って筒状部の先端部から微細流路に貫通し、微細流路に連通する貫通孔（ウェル）を有している。筒状部の貫通孔を通じて、試料及び試薬である液体を微細流路内に導入させる。そのために、筒状部に一定以上の強度が要求され、強度を維持するためには筒状部の肉厚を厚くする必要がある。
複数の筒状部を狭いピッチで配置すると、一定面積を有する基板に多数の筒状部を設けることが可能となる。各筒状部を、例えば０．５ｍｍから１０ｍｍ間隔のような狭いピッチで配置する場合を考えると、貫通孔が貫通される方向に対する筒状部の外壁の傾斜角度（テーパー角度）、及び貫通孔が貫通される方向に対する貫通孔の内壁の傾斜角度（テーパー角度）を共に０度とすること、すなわち、筒状部の外壁及び貫通孔の内壁を共に立壁とすることが最も有利となる。また、筒状部の外壁及び貫通孔の内壁を共に立壁とすることで、筒状部の肉厚を確保し易くなる。
樹脂製基板の射出成形において、成形後の樹脂の収縮により、貫通孔の内壁が型に密着する力が増し、貫通孔の離型抵抗がさらに大きくなるため、貫通孔近傍において、微細流路の形状の変形及び基板の平面性の低下する傾向が極めて顕著となる。
特に、貫通孔を１から複数個備えた樹脂製基板の射出成形では、成形後の樹脂の収縮により、貫通孔の内壁が型に密着し、貫通孔の離型抵抗が大きくなるため、貫通孔近傍において、筒状部や微細流路の形状の変形が著しく、また、基板の平面性も著しく低下する傾向にある。
特開２００３−２１５１４０号公報 特開２００６−５３０６４号公報 特開２００６−２３４６００号公報
しかしながら、前記特許文献３に記載された従来の技術では、貫通孔が貫通される方向に対する筒状部の外壁の傾斜角度（テーパー角度）を大きくすると、筒状部の先端部から基板の接合面とは反対の面（他方の面）に筒状部の外径を徐々に大きくさせた略円錐台形状の裾野の部分が広がり、各筒状部を配置するピッチが広くなり、一定面積を有する基板に多数の筒状部を設けることが困難となる。また、筒状部の肉厚を確保することが困難となるという問題点があった。
また、貫通孔が貫通される方向に対する貫通孔の内壁の傾斜角度（テーパー角度）を小さくすると、筒状部の中心軸に沿って、筒状部の先端部から微細流路に孔径を徐々に小さくしていくときの孔径の変化が少ない。そのため、前述したように、射出成形後の樹脂の収縮により、貫通孔の内壁が型に密着したとき、貫通孔の内壁の孔径の変化が少ないほど、貫通孔の離型抵抗が増大し、筒状部や微細流路の離型変形を発生させるという問題点があった。この点、内壁の傾斜角度を大きくとることにより係る問題は解消する方向となるが、前述のピッチや肉厚の問題で限界がある。
この発明は、射出成形後の離型変形を低減させつつ筒状部の肉厚を確保し、複数の筒状部を狭いピッチで配置することができる樹脂製基板を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、この発明の第１の形態は、基板の一方の面に複数の微細流路が形成され、前記基板の他方の面から突設して設けられた１又は複数の筒状部と、該筒状部の中心軸に沿って、該筒状部の先端部から前記微細流路に向けて孔の内壁の径を第１傾斜角度で徐々に小さくするように貫通し、前記微細流路に連通する貫通孔と、を有し射出成形により成形された樹脂製基板と、該樹脂製基板の微細流路が形成されている一方の面に接合された樹脂製のカバー部材と、を有し、前記筒状部の先端部から前記貫通孔を通じて液体試料を導入可能に構成したマイクロチップであって、前記液体試料が導入される筒状部の先端側の肉厚は、前記筒状部が形成される基板面側の前記筒状部の肉厚より薄く形成され、前記筒状部は、当該筒状部の先端部から前記他方の面に向けて前記筒状部の外壁の径を第２傾斜角度で徐々に大きくさせた略円錐台形状に形成されていると共に、前記筒状部の外壁は、前記第２傾斜角度が０度より大きく５度以下となるように形成され、前記貫通孔の内壁は、前記第１傾斜角度の絶対値が前記第２傾斜角度の絶対値より大きくなるように形成されていることを特徴とするマイクロチップである。
また、第２の形態は、第１の形態のマイクロチップの第１傾斜角度が３度以上７度以下であることを特徴とする請求項１記載のマイクロチップ。
また、第３の形態は、第１及び第２の金型を有し、前記第１及び第２金型を型合わせして形成されるキャビティに樹脂材を充填する事により、基板の一方の面に複数の微細流路と、他方の面に、当該他方の面から外方に突設して設けられた１又は複数の筒状部と、該筒状部の中心軸に沿って、該筒状部の先端部から前記微細流路に向けて孔の内壁の径を第１傾斜角度で徐々に小さくするように貫通し、前記微細流路に連通する貫通孔と、を有する樹脂製基板を成形する成形工程と、前記成形工程後、成形された樹脂製基板を金型から離型する離型工程と、前記離型工程で離型した樹脂製基板の微細流路が形成されている一方の面に樹脂製カバー部材を接合する接合工程と、を有するマイクロチップの製造方法であって、前記第１及び第２の金型の内、一方の金型には前記微細流路を形成する部分が構成されており、他方の金型には前記筒状部形成に対応する凹部と共に、当該凹部内に前記貫通孔を形成するための前記第１傾斜角度に対応するテーパー形状を成すピンを前記一方の金型に向かって突設して構成するものであり、前記成形工程は前記他方の金型のピン先端部を前記一方の金型の微細流路形成部分に接触させて樹脂材を充填し、前記離型工程では前記他方の金型のピンを前記微細流路形成部分との接触位置から前記一方の金型に向けて更に突出させる事により樹脂製基板を前記他方の金型から離型させることを特徴とするマイクロチップの製造方法である。
本発明によれば射出成形後の離型変形を低減させつつ筒状部の肉厚を確保し、狭いピッチに複数の筒状部を配置した樹脂製基板及びそれを用いたマイクロチップを提供できる。
この発明の第１実施形態に係る樹脂製基板の平面図である。 樹脂製基板の断面図である。 射出成形金型の断面図である。 この発明の第２実施形態に係る樹脂製基板の断面図である。 この発明の第２実施形態の変形例に係る樹脂製基板の断面図である。 実施例における射出成形金型による樹脂製基板の製造、その樹脂製基板の性能を示した説明図である。
［第１実施形態］
（樹脂製基板の構成）
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。図１は、この発明の第１実施形態に係る樹脂製基板の平面図、図２は樹脂製基板の断面図である。
この樹脂製基板は、板状の基板１０の一方の面１１に微細流路１１１が形成されている。微細流路１１１が設けられる一方の面１１は接合面である。基板１０の一方の面１１には、カバー部材（図示省略）が接合される。また、基板１０の他方の面１２は微細流路が設けられない平面である。
基板１０の他方の面１２には、他方の面１２に対して略直交する方向へ突設した複数の筒状部１３が形成されている。筒状部１３は、筒状部１３の先端部１４から他方の面１２に筒状部１３の外径を徐々に大きくさせた略円錐台形状に形成されている。
一方の面１１に形成された複数の微細流路１１１、及び各微細流路１１１の端部に形成された筒状部１３を図１に示す。基板１０と、基板１０の一方の面１１に接合されるカバー材（図示省略）とによりマイクロチップが構成される。
基板１０は、射出成形機で透明樹脂材料の環状ポリオレフィン樹脂を成形し、外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１．５ｍｍの板状部材である。微細流路１１１は、幅５０μｍ、深さ５０μｍである。
カバー材は、その材質が透明樹脂材料の環状ポリオレフィン樹脂であり、外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×（厚み３０μｍ〜３００μｍ）である。
次に、基板１０等の樹脂材料について詳細に説明する。樹脂材料としては、成形性（転写性、離型性）が良いこと、透明性が高いこと、紫外線や可視光に対する自己蛍光性が低いことなどが条件としてあげられるが、特に限定されるものではない。例えば、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン、環状ポリオレフィンなどが好ましい。特に、ポリメタクリル酸メチル、環状ポリオレフィンなどが好ましい。なお、基板１０とカバー材は、同じ材料を用いて形成しても良いし、異なる材料を用いても形成しても良い。
基板１０は、筒状部１３の中心軸に沿って、筒状部１３の先端部１４から微細流路１１１に孔径を徐々に小さくするように貫通し、微細流路１１１に連通する貫通孔１５を有している。貫通孔１５の内壁１５１は、貫通孔１５を貫通させる方向Ａ１に対する第１傾斜角度θ１を備えている。
次に、貫通孔１５を貫通させる方向Ａ１に対する筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２について説明する。筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２は、筒状部１３を狭いピッチで配置する要求から設定される。ここで、狭いピッチとは、隣り合う２つの貫通孔の中の最大穴直径の１．１倍以上であって５倍以下となる２つの貫通孔１５間の間隔（ピッチ）である。第１実施形態では、筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２は、０度より大きく、５度以下の範囲となるように設定されている。
筒状部１３を狭いピッチで配置する要求に対しては、筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２が、０度に近い角度であることが好ましい。また、筒状部１３の肉厚を確保することが容易となることからも５度以下であって、０度に近い角度であることが好ましい。しかしながら、筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２と同じく、貫通孔１５の内壁１５１の第１傾斜角度θ１を０度に近い角度とすると、射出成形後の樹脂の収縮により、貫通孔１５の内壁１５１が金型の一部（コアピン）に密着するため、離型抵抗が大きくなる。それにより、基板１０、特に筒状部１３の離型変形を発生させるおそれがある。
射出成形時の離型抵抗を減少させるためには、貫通孔１５の内壁１５１の第１傾斜角度θ１の絶対値と、筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２の絶対値との大小関係を以下のようにする。
すなわち、筒状部１３の外壁１３１及び貫通孔１５の内壁１５１は、貫通孔１５の内壁１５１の第１傾斜角度θ１の絶対値が筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２の絶対値より大きくなるようにそれぞれ形成されている。
貫通孔１５の内壁１５１の第１傾斜角度θ１の絶対値を、筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２の絶対値より大きくすることにより、貫通孔１５の内壁１５１が金型の一部から離型するときの離型抵抗を減少させ、貫通孔１５の近傍における筒状部１３や微細流路１１１の離型変形を抑えることが可能となる。また、筒状部１３が薄肉になることを防止し、筒状部１３の強度を確保することが可能となる。
筒状部１３を例えばピッチ０．５ｍｍ〜１０ｍｍ間隔の狭いピッチで配置する場合において、貫通孔１５の内壁１５１の第１傾斜角度θ１と、筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２の絶対値との絶対値との大小関係は次の通りである。
例えば、貫通孔１５の内壁１５１の第１傾斜角度θ１の絶対値を例えば１度とした場合、筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２は、０．５度に設定されている。また、例えば、貫通孔１５の内壁１５１の第１傾斜角度θ１の絶対値を例えば３度とした場合、筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２は、２度に設定されている。
また、例えば、貫通孔１５の内壁１５１の第１傾斜角度θ１の絶対値を例えば５度とした場合、筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２は、４度に設定されている。
以上のように、貫通孔１５の内壁１５１の第１傾斜角度θ１の絶対値を、筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２の絶対値より大きくしたので、射出成形時の樹脂の収縮により、貫通孔１５の内壁１５１が金型の一部（コアピン）に密着しても、離型抵抗を小さくさせて、筒状部１３の離型変形を抑えることが可能となる。
（射出成形金型）
次に、樹脂製基板の射出成形金型の構成について図３を参照して説明する。図３は、射出成形金型の断面図である。
射出成形金型２０は、一方の金型２１と、他方の金型２２と、コアピン２３とを有している。
一方の金型２１は、微細流路１１１が形成された一方の面１１を形成する。他方の金型２２は、他方の面１２を形成し、一方の金型２１と合わせることによりキャビティを構成し、キャビティに樹脂材を充填することにより、基板１０を形成する。
コアピン２３は、他方の金型２２から一方の金型２１に向けて突出していることにより貫通孔１５を形成するための他方の金型２２の一部を構成している。
コアピン２３は、先端側のテーパー部２３１と基端側の円柱部２３２とが一体的に形成されている。円柱部２３２が他方の金型２２の下穴２２１に没入し、テーパー部２３１がキャビティ内にあって一方の金型２１に向けて突出している状態を図３に示す。この状態では、テーパー部２３１は、貫通孔１５を成形するための他方の金型２２の一部を構成している。
以上の射出成形金型２０を用いた樹脂製基板の射出成形方法について説明する。
（型締め工程）
可動側金型である他方の金型２２を固定側金型である一方の金型２１に近づけ、両方の金型２１、２２を合わせる。他方の金型２２の凹部２２２を一方の金型２１で塞ぐことにより、キャビティが形成される。
（構成工程）
テーパー部２３１は凹部２２２内にあって、一方の金型２１に向けて突出していて、貫通孔１５を成形するための他方の金型２２の一部を構成する。一方の金型２１に突出したテーパー部２３１は、基板１０の一方の面１１（成形品の接合面）を形成する一方の金型２１一部に接触している。
なお、構成工程は型合わせ工程の前であっても、型合わせ工程の後であっても、型合わせ工程と同時（並行）であっても良い。また、構成工程の開始段階ではテーパー部２３１が他方の金型２２の下穴２２１に没入し、構成工程の終了段階までに、下穴２２１から一方の金型２１に向けて突出し、他方の金型２２の凹部２２２内に位置するようにしても良い。
（射出工程）
次に、キャビティに樹脂材を充填することにより、基板１０である成形品を成形する。基板１０の一方の面１１には、微細流路が形成される。基板１０には貫通孔１５が形成される。微細流路の高転写性の要求から、射出成形は、成形圧を高く、射出速度を早くして行われる。他方の金型２２に基板１０の他方の面１２及び筒状部１３の外壁１３１が密着し、また、他方の金型２２の一部を構成し、面粗し加工されたテーパー部２３１に貫通孔１５の内壁１５１が密着する。さらに、一方の金型２１に基板１０の一方の面１１が密着する。
（離間工程）
次に、可動側金型である他方の金型２２を固定側金型である一方の金型２１から遠ざける。成形品に対する密着面積が他方の金型２２より一方の金型２１の方が小さいため、他方の金型２２を一方の金型２１から離間させると、基板１０の一方の面１１（成形品の接合面）が一方の金型２１から離れる。
（突出し工程）
次に、他方の金型２２の凹部２２２内から一方の金型２１に向けて（図２に示すＡ１方向）、さらに突出させたテーパー部２３１で貫通孔１５の内壁１５１を突き出すことにより、基板１０の他方の面１２（成形品の平面）を他方の金型２２から離す。基板１０は、貫通孔１５の内壁１５１がテーパー部２３１に密着したままで、他方の金型２２から離される。
前述したように、貫通孔１５の内壁１５１の第１傾斜角度θ１の絶対値が、筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２の絶対値より大きく、第２傾斜角度θ２の絶対値は小さめに設定されているが、樹脂成形後の樹脂の収縮により、筒状部１３の外壁１３１が他方の金型２２から離れる方向に収縮するので、筒状部１３の外壁１３１を他方の金型２２から離型させるときの離型抵抗は小さい。それにより、このときの筒状部１３の離型変形を抑える可能となる。
なお貫通孔１５の内壁１５１の第１傾斜角度θ１を大きくとれば前述した筒状部１３の離型変形を抑えられるが、本発明においては特にθ１を３度以上７度以下に取ることによって狭ピッチ且つ肉厚を確保した筒状部１３を、離型変形を特に抑えられた形で形成できるため、好ましく、更にθ１を５度以上７度以下とすると、より好ましい。
（没入工程）
次に、コアピン２３を突出させた方向とは反対側（図３に示すＡ２方向）へ移動させる。それにより、貫通孔１５の入口周縁部１５２（筒状部１３の先端部１４）が下穴２２１の周縁部に当接し、さらに、コアピン２３を前記反対側へ移動させると、下穴２２１の周縁部が貫通孔１５の入口周縁部１５２（筒状部１３の先端部１４）を相対的に押し出す。それにより、テーパー部２３１を貫通孔１５から抜き、貫通孔１５の内壁１５１から離す。前工程である押出工程において、筒状部１３の外壁１３１が他方の金型２２から離型しているので、全体的な離型抵抗が少なく、筒状部１３の離型変形を防止可能となる。また、貫通孔１５の内壁１５１の第１傾斜角度θ１の絶対値が、筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２の絶対値より大きいので、テーパー部２３１を貫通孔１５から抜くとき、離型抵抗が少なく、この点からも、筒状部１３の離型変形を防止可能となる。以上により、基板１０である成形品は、金型との密着部分の全てが離れ、基板１０である成形品を取り出すことができる。
なお、没入工程において、コアピン２３を没入することにより、テーパー部２３１を相対的に貫通孔１５から抜いたが、これに限らず、コアピン２３を外嵌した状態で、他方の金型２２の下穴２２１に出没可能にスリーブを設け、下穴２２１に没入したスリーブの端面が筒状部１３の貫通孔１５の入口周縁部１５２（筒状部１３の先端部１４）を形成するための他方の金型２２の一部を構成する。このスリーブをコアピン２３に対して一方の金型２１に向けて突出させることにより、テーパー部２３１を相対的に貫通孔１５から抜いても良い。
［第２実施形態］
次に、この発明の第２実施形態に係る樹脂製基板について、図４を参照にして説明する。
貫通孔１５の入口周縁部１５２（筒状部１３の先端部１４）は、凸状曲面に形成されている。
液体試料を分析する電気泳動法においては、微細流路１１１の両端に配された筒状部（チムニー）に電極を設け、微細流路１１１に電場（電界）を形成する。例えばマイナスに荷電された液体試料は、陰極から陽極に向かって移動する。その結果、例えば、液体試料中の成分は各分子量に応じて分離される。
凸状曲面に形成された貫通孔１５の入口周縁部１５２を図４に示す。上記したように、電気泳動法において、筒状部の貫通孔１５に電極を差し込むときに、電極が凸状曲面に案内されて貫通孔１５の中に導かれることにより、貫通孔１５に電極を差し込み易くなり、作業性を向上させることができる。
次に、この発明の第２実施形態の変形例に係る樹脂製基板について、図５を参照にして説明する。
凸状部１４１が形成された筒状部１３の先端部１４を図５に示す。
電気泳動法においては、ノズル（図示省略）から筒状部１３の貫通孔１５に液体試料を導入する。
このとき、ノズルからの液体試料が凸状部１４１に案内されて、貫通孔１５に導入される。つまり液体試料が、筒状部１３の先端側の肉厚が、筒状部１３が形成される基板面側の筒状部１３の肉厚より段差を介して薄く形成されている部分である凸状部１４１に遮られ、貫通孔１５の外に漏れ出すことがない。それにより、ノズルから筒状部１３の先端部１４に液体試料がたれた液だれの発生を防止することができる。
［第３実施形態］
次に、この発明の第３実施形態に係る樹脂製基板について説明する。
前記実施形態においては、コアピン２３のテーパー部２３１の表面及び円柱部２３２の表面を同じ面精度でそれぞれ作成したが、コアピン２３のテーパー部２３１の表面を面粗し加工しても良い。それにより、貫通孔１５の内壁１５１がテーパー部２３１から離型するときの離型抵抗が減少し、離型変形をさらに抑えることが可能となる。
テーパー部２３１を面粗し加工する理由は次の通りである。金型製作の面からみると、筒状部１３の外壁１３１側を構成する金型部品（金型２２の一部）は、凹形状であり、その凹形状の部位に面粗し加工を施すことは非常に困難である。特に、最も離型抵抗が大きい筒状部１３の先端部１４（金型では凹形状の底面隅部）に対し、精度良く面粗し加工を施すことは極めて困難となる。反対に、貫通孔１５の内壁１５１を構成する金型部品は、コアピン２３などの凸形状であり、コアピン２３などの外周に対し、精度良く面粗し加工を施すことは比較的に容易となる。
面粗し加工されたテーパー部２３１により、貫通孔１５の内壁１５１がＲａ０．１μｍ以上であってＲａ３μｍ以下の面粗度で形成される。貫通孔１５の内壁１５１の面粗度は、例えば、表面粗さ測定機（ミツトヨ社製）により接触式測定がなされる。また、接触式測定が不可能な場合には、レーザー顕微鏡（キーエンス社製/オリンパス社製）または光干渉式表面粗さ計（日本ビーコ社製）を用いて非接触にて測定が可能である。
次に、本発明に係る射出成形金型、その射出成形金型により製造された樹脂製基板、その樹脂製基板の性能ついて図６を参照して、実施例により更に具体的に説明する。図６は、実施例における射出成形金型による樹脂製基板の製造、その樹脂製基板の性能を示した説明図である。なお、本発明はこれらに限定するものではない。また、コアピン２３のテーパー部２３１には面粗し加工されていない。
各実施例１〜４において、貫通孔１５の内壁１５１の第１傾斜角度θ１の絶対値が、筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２の絶対値より大きくなるように、貫通孔１５の内壁１５１及び筒状部１３の外壁１３１を形成した（｜θ１｜＞｜θ２｜）。なお、各実施例においては、両方の絶対値の差（｜θ１｜−｜θ２｜）を２°とした。
また、実施例と対比するための比較例を以下に説明する。比較例１において、貫通孔１５の内壁１５１の第１傾斜角度θ１の絶対値が、筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２の絶対値より小さくなるように、貫通孔１５の内壁１５１及び筒状部１３の外壁１３１を形成した（｜θ１｜＜｜θ２｜）。なお、各比較例においては、両方の絶対値の差（｜θ２｜−｜θ１｜）を２°とした。
（実施例１）
第１傾斜角度θ１：２°
第２傾斜角度θ２：０°
（実施例２）
第１傾斜角度θ１：３°
第２傾斜角度θ２：１°
（実施例３）
第１傾斜角度θ１：５°
第２傾斜角度θ２：３°
（実施例４）
第１傾斜角度θ１：７°
第２傾斜角度θ２：５°
（比較例１）
第１傾斜角度θ１：４°
第２傾斜角度θ２：６°
次に、各実施例において、筒状部を狭いピッチで配置することの難易について説明する。
実施例１では、筒状部を狭いピッチで配置することが極めて容易であった。また、筒状部の肉厚を確保することは極めて容易であった。なお筒状部１３の離型変形は問題のない範囲であったがわずかながら認められた。
実施例２では、筒状部を狭いピッチで配置することが極めて容易であった。また、筒状部の肉厚を確保することは極めて容易であった。なお筒状部１３の離型変形はなかった。
実施例３では、筒状部を狭いピッチで配置することが容易であった。また、筒状部の肉厚を確保することは容易であった。さらに、筒状部１３の離型変形はなく、離型抵抗は非常に小さかった。
実施例４では、筒状部を狭いピッチで配置することが容易であった。また、筒状部の肉厚を確保することは容易であった。さらに、筒状部１３の離型変形はなく、離型抵抗は非常に小さかった。
比較例では、筒状部を狭いピッチで配置することが困難であった。また、筒状部の肉厚を確保することは困難であった。さらに、筒状部１３の離型変形はなかった。
次に、上記の実施例及び比較例に関し、狭ピッチの判定基準について説明する。設計的に制約がない場合を「◎」とした。また、設計的に考慮する必要有りの場合を「○」とした。さらに、設計的に配置困難な場合を「×」とした。
次に、上記の実施例及び比較例に関し、肉厚確保の難易の判定基準について説明する。設計的に制約がない場合を「◎」とした。また、設計的に考慮する必要有りの場合を「○」とした。さらに、設計的に配置困難な場合を「×」とした。
次に、上記の実施例及び比較例に関し、離型変形の評価方法について説明する。実施例１〜４及び比較例１の成形品において、微細流路が形成された側の面の平面度を測定する。平面度の測定は、レーザー／白色光干渉計及び斜入射干渉計等による非接触式測定による。
次に、上記の実施例及び比較例に関し、離型変形の判定基準について説明する。平面度ＰＶが１５μｍ以下の場合を「◎」とした。また、平面度ＰＶが１５μｍより大きく、２０μｍ以下で局所的な面崩れなしの場合を「○」とした。さらに、平面度ＰＶが１５μｍより大きく、２０μｍ以下で局所的な面崩れありの場合を「△」とした。さらに、平面度ＰＶが２０μｍより大きいの場合を「×」とした。
上記のとおり、各実施例の通り筒状部１３の外壁１３１の第２傾斜角度θ２を０°以上５°以下とし、内壁の傾斜角度と外壁の傾斜角度を所定の大小関係で、且つ外壁の傾斜角度を所定角度とする事により射出成形後の離型変形を低減させつつ、肉厚を確保した筒状部１３を狭いピッチで配置することができた。一方、比較例では肉厚を確保した形で筒状部１３を狭いピッチで配置することが困難であった。
θ１ 第１傾斜角度
θ２ 第２傾斜角度
１０ 基板
１１ 一方の面（接合面）
１１１ 微細流路
１２ 他方の面
１３ 筒状部
１３１ 筒状部の外壁
１４ 筒状部の先端部
１４１ 凸状部
１５ 貫通孔
１５１ 貫通孔の内壁
１５２ 入口周縁部
２０ 射出成形金型
２１ 一方の金型
２２ 他方の金型
２２１ 下穴
２２２ 凹部
２３ コアピン
２３１ テーパー部
２３２ 円柱部

Claims (3)

  1. 基板の一方の面に複数の微細流路が形成され、前記基板の他方の面から突設して設けられた１又は複数の筒状部と、該筒状部の中心軸に沿って、該筒状部の先端部から前記微細流路に向けて孔の内壁の径を第１傾斜角度で徐々に小さくするように貫通し、前記微細流路に連通する貫通孔と、を有し射出成形により成形された樹脂製基板と、
    該樹脂製基板の微細流路が形成されている一方の面に接合された樹脂製のカバー部材と、を有し、
    前記筒状部の先端部から前記貫通孔を通じて液体試料を導入可能に構成したマイクロチップであって、
    前記液体試料が導入される筒状部の先端側の肉厚は、前記筒状部が形成される基板面側の前記筒状部の肉厚より薄く形成され、
    前記筒状部は、当該筒状部の先端部から前記他方の面に向けて前記筒状部の外壁の径を第２傾斜角度で徐々に大きくさせた略円錐台形状に形成されていると共に、前記筒状部の外壁は、前記第２傾斜角度が０度より大きく５度以下となるように形成され、
    前記貫通孔の内壁は、前記第１傾斜角度の絶対値が前記第２傾斜角度の絶対値より大きくなるように形成されていることを特徴とするマイクロチップ。
  2. 前記第１傾斜角度が３度以上７度以下であることを特徴とする請求項１記載のマイクロチップ。
  3. 第１及び第２の金型を有し、前記第１及び第２金型を型合わせして形成されるキャビティに樹脂材を充填する事により、基板の一方の面に複数の微細流路と、他方の面に、当該他方の面から外方に突設して設けられた１又は複数の筒状部と、該筒状部の中心軸に沿って、該筒状部の先端部から前記微細流路に向けて孔の内壁の径を第１傾斜角度で徐々に小さくするように貫通し、前記微細流路に連通する貫通孔と、を有する樹脂製基板を成形する成形工程と、
    前記成形工程後、成形された樹脂製基板を金型から離型する離型工程と、
    前記離型工程で離型した樹脂製基板の微細流路が形成されている一方の面に樹脂製カバー部材を接合する接合工程と、を有するマイクロチップの製造方法であって、
    前記第１及び第２の金型の内、一方の金型には前記微細流路を形成する部分が構成されており、他方の金型には前記筒状部形成に対応する凹部と共に、当該凹部内に前記貫通孔を形成するための前記第１傾斜角度に対応するテーパー形状を成すピンを前記一方の金型に向かって突設して構成するものであり、
    前記成形工程は前記他方の金型のピン先端部を前記一方の金型の微細流路形成部分に接触させて樹脂材を充填し、
    前記離型工程では前記他方の金型のピンを前記微細流路形成部分との接触位置から前記一方の金型に向けて更に突出させる事により樹脂製基板を前記他方の金型から離型させることを特徴とするマイクロチップの製造方法。
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