JP5788709B2 - Microchip and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロチップおよびその製造方法に関する。より詳細には、DNA、タンパク質、細胞、免疫および血液等の生化学検査、化学合成ならびに環境分析などに好適に使用されるμ−TAS(Micro Total Analysis System)などとして有用なマイクロチップおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a microchip and a manufacturing method thereof. More specifically, a microchip useful as a micro-TAS (Micro Total Analysis System) and the like suitably used for biochemical tests such as DNA, proteins, cells, immunity and blood, chemical synthesis and environmental analysis, and the production thereof Regarding the method.
近年、医療や健康、食品、創薬などの分野で、DNA(Deoxyribo Nucleic Acid)や酵素、抗原、抗体、タンパク質、ウィルスおよび細胞などの生体物質、ならびに化学物質を検出あるいは定量する重要性が増してきており、それらを簡便に測定できる様々なバイオチップおよびマイクロ化学チップ(以下、これらを総称してマイクロチップと称する。)が提案されている。 In recent years, the importance of detecting or quantifying biological substances such as DNA (Deoxyribo Nucleic Acid), enzymes, antigens, antibodies, proteins, viruses and cells, and chemical substances has increased in the fields of medicine, health, food, and drug discovery. Various biochips and microchemical chips (hereinafter collectively referred to as microchips) that can easily measure them have been proposed.
マイクロチップは、実験室で行なっている一連の実験または分析操作を、数cm〜10cm角で、厚さ数mm〜数cm程度のチップ内で行なえることから、検体および試薬が微量で済み、コストが安く、反応速度が速く、ハイスループットな検査または分析ができ、検体を採取した現場で直ちに検査結果を得ることができるなど多くの利点を有している。 The microchip can perform a series of experiments or analysis operations performed in the laboratory within a chip of several cm to 10 cm square and a thickness of several mm to several cm. There are many advantages such as low cost, high reaction rate, high throughput testing or analysis, and the ability to obtain test results immediately at the sample collection site.
マイクロチップは、その内部に流体回路を有しており、該流体回路は、たとえば検査または分析の対象である検体(たとえば、血液等)と混合あるいは反応させる、または該検体を処理するための液体試薬を保持するための液体試薬保持部;該検体や液体試薬を計量するための計量部;検体と液体試薬とを混合するための混合部;該混合液について検査または分析を行なうための検出部などの各部位と、これら各部位を適切に接続する接続流路(細い流路)とから主に構成される。マイクロチップは、典型的には、これに遠心力を印加可能な装置に載置して使用される。マイクロチップに適切な方向の遠心力を印加することにより、検体(または検体中の特定成分)および/または液体試薬の計量、検体(または検体中の特定成分)と液体試薬との混合、ならびに得られた混合液の検出部への導入等の処理を行なうことができる。 The microchip has a fluid circuit therein, and the fluid circuit mixes or reacts with a specimen (for example, blood or the like) to be tested or analyzed, or processes the specimen. A liquid reagent holding unit for holding the reagent; a measuring unit for measuring the sample and the liquid reagent; a mixing unit for mixing the sample and the liquid reagent; a detecting unit for performing inspection or analysis on the mixed solution And the like, and a connection flow path (thin flow path) that appropriately connects these parts. The microchip is typically used by being mounted on a device capable of applying a centrifugal force thereto. By applying a centrifugal force in the appropriate direction to the microchip, the sample (or a specific component in the sample) and / or liquid reagent can be weighed, the sample (or a specific component in the sample) mixed with the liquid reagent, and obtained. Processing such as introduction of the mixed liquid into the detection unit can be performed.
例えば、特許文献1(特開2006−76246号公報)、特許文献2(特開2006−310828号公報)には、複数の基板を熱圧着や光照射により貼り合せることで流路(流体回路)が形成されたマイクロチップが開示されている。 For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-76246) and Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-310828), a flow path (fluid circuit) is formed by bonding a plurality of substrates by thermocompression bonding or light irradiation. There is disclosed a microchip on which is formed.
このような複数の基板を貼り合わせる従来のマイクロチップの製造工程においては、例えば、図17(a)に示すような流体回路を形成するための凹部10を有する第1の基板1と平板状の第2の基板とが、互いに溶着されて貼り合わせられる。しかし、第1の基板を成形する際のヒケ(成形収縮によって生じるへこみ)などの発生により、凹部10を形成している隔壁の高さを一様にすることは難しく、他の隔壁11よりも低い隔壁11aや、他の隔壁よりも高い隔壁11bが形成されてしまう。このため、貼合工程のプロセスマージンは小さく、第1の基板1と第2の基板2の貼合面を過不足なく貼り合せることは困難である。すなわち、図17(b)に示すように、一部に貼合不良部52や溶着過剰による変形部51が形成されて、流体回路50の間の区切りが不十分となったり、所望の形状の流体回路50が形成されなかったりする場合があった。
In the conventional microchip manufacturing process in which a plurality of substrates are bonded together, for example, the
本発明は、基板を貼合することで作製されるマイクロチップの製造において、貼合不良部や変化部が形成されることなく、所望の形状の流体回路を有するマイクロチップを高い歩留まり率で得ることを目的とする。 The present invention obtains a microchip having a fluid circuit of a desired shape with a high yield rate without forming a defective bonding portion or a changed portion in manufacturing a microchip manufactured by bonding substrates. For the purpose.
本発明は、少なくとも一方の表面に隔壁で区画された凹部を有する第1の基板と、前記第1の基板の少なくとも前記一方の表面に貼合された第2の基板とを備え、
前記凹部および前記第2の基板の表面から構成される流体回路を含むマイクロチップであって、
前記第1の基板の前記隔壁のうち、少なくとも前記凹部を区画している隔壁の先端の一部が、溶着リブを介して前記第2の基板に溶着されていることを特徴とする、マイクロチップである。
The present invention comprises a first substrate having a recess defined by partition walls on at least one surface, and a second substrate bonded to at least one surface of the first substrate,
A microchip including a fluid circuit composed of the concave portion and the surface of the second substrate,
A microchip characterized in that at least a part of a tip of a partition partitioning the concave portion among the partition walls of the first substrate is welded to the second substrate through a weld rib. It is.
前記溶着リブの一部に、他の部分より前記隔壁の厚さ方向に長い部分である液移動防止ストッパーを有することが好ましい。 It is preferable that a part of the welding rib has a liquid movement prevention stopper which is a part longer in the thickness direction of the partition than the other part.
また、本発明は、少なくとも一方の表面に隔壁で区画された凹部を有する第1の基板を成形する成形工程と、
前記第1の基板の少なくとも前記一方の表面に、第2の基板を積層する積層工程と、
前記第1の基板の前記隔壁の先端を前記第2の基板に溶着することにより、前記第1の基板と前記第2の基板とを貼合して、前記凹部および前記第2の基板の表面から構成される流体回路を形成する貼合工程とを備える、マイクロチップの製造方法であって、
前記第1の基板の前記隔壁のうち、少なくとも前記凹部を区画している隔壁の先端の一部に溶着リブが形成されており、
前記貼合工程において、前記凹部を区画している隔壁が前記溶着リブを介して前記第2の基板に溶着されることを特徴とする、マイクロチップの製造方法である。
In addition, the present invention provides a molding step of molding a first substrate having a recess defined by a partition wall on at least one surface;
A laminating step of laminating a second substrate on at least one surface of the first substrate;
By welding the tip of the partition of the first substrate to the second substrate, the first substrate and the second substrate are bonded together, and the recess and the surface of the second substrate A microchip manufacturing method comprising a bonding step of forming a fluid circuit composed of:
A welding rib is formed on a part of the tip of the partition that defines at least the concave portion of the partition of the first substrate,
In the bonding step, the partition wall defining the concave portion is welded to the second substrate through the welding rib.
前記貼合工程の後において、前記溶着リブは、その一部に他の部分より前記隔壁の厚さ方向に長い部分である液移動防止ストッパーを有することが好ましい。 After the bonding step, it is preferable that the welding rib has a liquid movement prevention stopper which is a part longer in the thickness direction of the partition than the other part.
前記貼合工程の前において、前記溶着リブは、その一部に他の部分より前記隔壁の厚さ方向に長い付加部分、または、前記隔壁の高さ方向に長い付加部分を有することが好ましい。 Prior to the bonding step, it is preferable that the welding rib has an additional portion that is longer in the thickness direction of the partition wall than the other portion, or an additional portion that is longer in the height direction of the partition wall.
前記貼合工程の前において、前記第1の基板の前記隔壁の一部に、前記隔壁の他の部分よりも高く、かつ、前記溶着リブの先端より低い凸部である位置決め段差を有することが好ましい。 Before the bonding step, a part of the partition of the first substrate may have a positioning step that is a convex portion that is higher than the other part of the partition and lower than the tip of the welding rib. preferable.
本発明のマイクロチップでは、各基板が溶着リブを介して溶着されていることにより、貼合不良部や変化部が形成されることなく、所望の形状の流体回路が形成される。また、かかる所望の形状の流体回路を有するマイクロチップを高い歩留まり率で得ることができる。 In the microchip of the present invention, each substrate is welded via the welding rib, so that a fluid circuit having a desired shape is formed without forming a bonding failure portion or a changing portion. Moreover, a microchip having such a desired shape of the fluid circuit can be obtained with a high yield.
本発明のマイクロチップは、各種化学合成、検査または分析等を、それが有する流体回路を用いて行なうことができるチップであり、少なくとも一方の表面に隔壁で区画された凹部を有する第1の基板と、この第1の基板の少なくとも前記一方の表面に貼合された第2の基板と、から構成される。マイクロチップの流体回路は、上記凹部および第2の基板の表面から構成される空間を含む。第2の基板の表面(第1の基板に貼合される側の表面)は、平坦であってもよく、第1の平板の凹部と対応するような凹部が形成されていてもよい。マイクロチップの大きさは、特に限定されず、たとえば縦横数cm〜10cm程度、厚さ数mm〜数cm程度とすることができる。 The microchip of the present invention is a chip capable of performing various chemical synthesis, inspection, analysis, etc. using a fluid circuit included in the microchip, and has a first substrate having a recess partitioned by a partition wall on at least one surface. And a second substrate bonded to at least the one surface of the first substrate. The fluid circuit of the microchip includes a space constituted by the recess and the surface of the second substrate. The surface of the second substrate (the surface to be bonded to the first substrate) may be flat, or a recess corresponding to the recess of the first flat plate may be formed. The size of the microchip is not particularly limited, and can be, for example, about several cm to 10 cm in length and width and about several mm to several cm in thickness.
なお、本発明のマイクロチップは、さらに3層以上の基板から構成されていてもよく、例えば、さらに、第1の基板が、第2の基板とは反対側の表面にも凹部を有しており、この凹部側に第2の基板と同様の第3の基板が貼合されていてもよい。この場合、流体回路は、第1の基板の第2の基板側表面に設けられた凹部と第2の基板の表面とから構成される空間からなる第1の流体回路、および、第1の基板の第3の基板側表面に設けられた凹部と第3の基板の表面とから構成される空間からなる第2の流体回路からなる2層構造を有する。ここで、「2層」とは、マイクロチップの厚み方向に関して異なる2つの位置に流体回路が設けられていることを意味する。かかる2層の流体回路は、第1の基板を厚み方向に貫通する貫通穴によって接続することができる。 Note that the microchip of the present invention may be composed of a substrate having three or more layers. For example, the first substrate further has a recess on the surface opposite to the second substrate. And the 3rd board | substrate similar to a 2nd board | substrate may be bonded by this recessed part side. In this case, the fluid circuit includes a first fluid circuit including a space formed by a recess provided on the second substrate side surface of the first substrate and the surface of the second substrate, and the first substrate. The second substrate has a two-layer structure composed of a second fluid circuit composed of a space formed by a recess provided on the third substrate side surface and the surface of the third substrate. Here, “two layers” means that fluid circuits are provided at two different positions in the thickness direction of the microchip. Such a two-layer fluid circuit can be connected by a through-hole penetrating the first substrate in the thickness direction.
本発明において、基板同士を貼り合わせる方法としては、貼り合わせる基板のうち、少なくとも一方の基板の貼り合わせ面を融解させて溶着させる方法(溶着法)が用いられる。溶着法としては、基板を加熱して溶着させる方法;レーザー、ランプ、LED等の光を照射して、光吸収時に発生する熱により溶着する方法(レーザー溶着、ランプ溶着等);超音波を用いて溶着する方法(超音波溶着)などを挙げることができる。 In the present invention, as a method for bonding the substrates together, a method (welding method) in which the bonding surfaces of at least one of the substrates to be bonded are melted and welded is used. As a welding method, a method of heating and welding a substrate; a method of irradiating light from a laser, a lamp, an LED, etc., and welding by heat generated during light absorption (laser welding, lamp welding, etc.); using ultrasonic waves And a method of welding (ultrasonic welding).
本発明のマイクロチップを構成する上記各基板のうち、少なくとも片側の基板の材質は熱可塑性樹脂である。全ての基板の材質が熱可塑性樹脂であることがより好ましく、全ての基板の材質が同種の熱可塑性樹脂であることがさらに好ましい。熱可塑性樹脂としては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリアリレート樹脂(PAR)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS)、スチレン−ブタジエン樹脂(スチレン−ブタジエン共重合体)、塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリメチルペンテン樹脂(PMP)、ポリブタジエン樹脂(PBD)、生分解性ポリマー(BP)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)が挙げられる。 Of the above-described substrates constituting the microchip of the present invention, the material of at least one of the substrates is a thermoplastic resin. It is more preferable that all the substrates are made of a thermoplastic resin, and it is more preferable that all the substrates are made of the same kind of thermoplastic resin. Examples of the thermoplastic resin include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene terephthalate (PBT), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polypropylene (PP), Polyethylene (PE), polyarylate resin (PAR), acrylonitrile butadiene styrene resin (ABS), styrene-butadiene resin (styrene-butadiene copolymer), vinyl chloride resin (PVC), polymethylpentene resin (PMP), Examples include polybutadiene resin (PBD), biodegradable polymer (BP), cycloolefin polymer (COP), polydimethylsiloxane (PDMS), polyacetal (POM), and polyamide (PA).
マイクロチップが、表面に凹部を備える第1の基板と、第2の基板とから構成される場合、第1の基板は、光学測定の際、検出光が照射される部位を含んでいることから、透明基板とすることが好ましい。第2の基板は、透明基板であっても不透明基板であってもよいが、レーザー溶着を行なう場合には、光吸収率を増大できることから、不透明基板とすることが好ましく、黒色基板(例えば、カーボンブラック等の黒色顔料を含有する樹脂から構成される基板)とすることがより好ましい。 When the microchip is composed of a first substrate having a concave portion on the surface and a second substrate, the first substrate includes a portion irradiated with detection light in the optical measurement. A transparent substrate is preferable. The second substrate may be a transparent substrate or an opaque substrate. However, when laser welding is performed, it is preferable to use an opaque substrate because the light absorption rate can be increased, and a black substrate (for example, More preferably, the substrate is made of a resin containing a black pigment such as carbon black.
マイクロチップが、両表面に凹部を備える第1の基板と、第2の基板と、第3の基板とから構成される場合、レーザー溶着の効率性の観点から、第1の基板を不透明基板とすることが好ましく、黒色基板とすることがより好ましい。一方、第2および第3の基板は、検出部を構築するために、透明基板とすることが好ましい。第2および第3の基板を透明基板とすると、第1の基板に設けられた貫通穴と、透明な第2および第3の基板とから
検出部(光学測定用キュベット)を形成でき、マイクロチップ表面と略垂直な方向から該検出部に光を照射して、透過する光の強度(透過率)を検出するなどの光学測定を行なうことが可能となる。
In the case where the microchip includes a first substrate having concave portions on both surfaces, a second substrate, and a third substrate, the first substrate is an opaque substrate from the viewpoint of laser welding efficiency. It is preferable to use a black substrate. On the other hand, the second and third substrates are preferably transparent substrates in order to construct the detection unit. When the second and third substrates are transparent substrates, a detection unit (optical measurement cuvette) can be formed from the through holes provided in the first substrate and the transparent second and third substrates, and the microchip. Optical measurement such as detecting the intensity (transmittance) of transmitted light by irradiating the detection unit with light from a direction substantially perpendicular to the surface can be performed.
第1の基板の表面に、流体回路を構成する凹部(パターン溝)および隔壁を形成する方法としては、特に制限されず、転写構造を有する金型を用いた射出成形法、インプリント法などを挙げることができる。凹部および隔壁の形状は適切な流体回路構造となるように決定される。 The method for forming the recesses (pattern grooves) and partition walls constituting the fluid circuit on the surface of the first substrate is not particularly limited, and injection molding using a mold having a transfer structure, imprinting, etc. Can be mentioned. The shapes of the recess and the partition are determined so as to obtain an appropriate fluid circuit structure.
本発明のマイクロチップにおいて、流体回路は、流体回路内の液体(検体、検体中の特定成分、液体試薬、および、これらのうちの2種以上の混合液または反応液など)に対して適切な流体処理を行なうことができるよう、流体回路内の適切な位置に配置された種々の部位(試薬保持部、試薬計量部、検体計量部、混合部、検出部など)を備えており、これらの部位は、接続流路を介して適切に接続されている。 In the microchip of the present invention, the fluid circuit is suitable for the liquid in the fluid circuit (specimen, specific component in the specimen, liquid reagent, and a mixture or reaction liquid of two or more of these). It is equipped with various parts (reagent holding part, reagent measuring part, sample measuring part, mixing part, detecting part, etc.) arranged at appropriate positions in the fluid circuit so that fluid processing can be performed. The parts are appropriately connected via the connection flow path.
ここで、「検体」とは、流体回路内に導入される、マイクロチップが行なう検査または分析等の対象となる物質であり、たとえば全血、血漿、血清、尿、唾液である。また、「液体試薬」とは、マイクロチップが行なう検査または分析の対象となる検体を処理する、または該検体と混合あるいは反応される試薬であり、通常、マイクロチップ使用前にあらかじめ流体回路の試薬保持部に内蔵されている。検体と液体試薬とを混合させることによって最終的に得られた混合液または反応液等は、たとえば、混合液を収容した検出部に光を照射し、透過する光の強度(透過率)を検出する方法や、検出部に保持された混合液についての吸収スペクトルを測定する方法等の光学測定などに供され、検査または分析が行なわれる。 Here, the “specimen” is a substance that is introduced into the fluid circuit and is a target for testing or analysis performed by the microchip, such as whole blood, plasma, serum, urine, and saliva. The “liquid reagent” is a reagent that processes a sample to be tested or analyzed by the microchip, or is mixed or reacted with the sample. Usually, the reagent of the fluid circuit is used in advance before using the microchip. Built in the holding part. The liquid mixture or reaction liquid finally obtained by mixing the sample and the liquid reagent, for example, irradiates the detection unit containing the liquid mixture with light and detects the intensity (transmittance) of the transmitted light. This method is used for optical measurement such as a method for measuring the absorption spectrum of the mixed liquid held in the detection unit, and inspection or analysis is performed.
以下、実施の形態を示して、本発明を詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、実施形態1のマイクロチップの製造工程を示す断面模式図である。(a)は基板の貼合前の状態、(b)は基板の貼合後の状態を示す。図1(a)に示されるように、第1の基板1の一方の表面には、流体回路を形成するための凹部10が設けられており、第1の基板1の凹部10側に平板状の第2の基板が貼り合わせられる。ここで、凹部10を区画する隔壁11には、第1の基板を成形する際のヒケなどの発生により、他の隔壁11よりも低い隔壁11aや、他の隔壁よりも高い隔壁11bが形成されてしまう場合がある。この場合でも、隔壁11,11a,11bの貼合面には溶着リブ30が形成されており、図1(b)に示すように第1の基板1と第2の基板2とは溶着リブ31を介して貼合されるため、貼合工程のプロセスマージンが大きく、従来の図17(b)に示すような貼合不良部52や変形部51の形成が抑制される(図1(b))。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the microchip of the first embodiment. (A) is the state before bonding of a board | substrate, (b) shows the state after bonding of a board | substrate. As shown in FIG. 1A, a
図2は、実施形態1のマイクロチップに用いられる貼合前の第1の基板1を示す上面図である。第1の基板1は、所望の凹部10が形成されるように隔壁11の形状が設計されており、隔壁11には溶着リブ30が設けられている。
FIG. 2 is a top view showing the
溶着リブの材質は、第1の基板の成形工程を考慮すると少なくとも第1の基板と同じであることが好ましい。ただし、溶着リブの材質は、第1の基板とは異なる材質であってもよく、例えば、第1の基板よりも軟らかい材質や粘着性の高い材質であってもよい。 The material of the welding rib is preferably at least the same as that of the first substrate in consideration of the molding process of the first substrate. However, the material of the welding rib may be a material different from that of the first substrate, for example, a material softer than the first substrate or a material having high adhesiveness.
図2では、ほぼ全ての隔壁11に溶着リブ30が設けられているが、第1の基板1の隔壁11のうち、少なくとも隔壁11の先端(第1の基板1の厚さ方向の先端)の一部に、溶着リブ30が設けられていればよく、必ずしも全ての隔壁11の先端に溶着リブ30が設けられていなくてもよい。
In FIG. 2, welding
図3は、図2のI−I面における断面を示す模式図である。第1の基板の隔壁11の貼合面111には、半円形状の断面を有する溶着リブ30が設けられている。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a cross section taken along the II plane of FIG. A
(実施形態2)
本実施形態では、流体回路内の所定部位の液体が他の部位へ移動してしまうことを防止するための液移動防止ストッパーが設けられている。それ以外の点は、実施形態1と同様である。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, a liquid movement prevention stopper is provided for preventing the liquid at a predetermined part in the fluid circuit from moving to another part. Other points are the same as in the first embodiment.
上記実施形態1のように、第1の基板と第2の基板とを溶着リブを介して貼合する場合、溶着リブ31の潰し残りの隙間32が形成されることがあり(図1(b)参照)、毛細管現象によりこの隙間32を伝って、流体回路内の所定の部位に留まるべき液体が他の部位に移動してしまう場合があった。すなわち、図4の上面模式図に示すように、溶着リブ31の潰し残りの隙間32は、溶着リブの周囲に沿って微細な流路を形成してしまう場合がある。この微細な流路(隙間32)を伝って、所定の部位に留まるべき液体40が液体41のように他の部位へ移動してしまうことがあった。このような液の移動は、流体回路内における液体移動の制御を妨げ、正確な検査が行えなくなる。
When the first substrate and the second substrate are bonded via the welding rib as in the first embodiment, a remaining crushing
そこで、本実施形態では、図5に示されるように、この微細な流路(隙間32)を分断し、液体40が他の部位へ移動してしまうことを防止するための液移動防止ストッパー301が設けられている。液移動防止ストッパーとは、具体的には、溶着リブの一部に設けられる、他の部分より前記隔壁の厚さ方向に長い部分である。液移動防止ストッパーの材質は、第1の基板の成形工程を考慮すると溶着リブと同じであることが好ましい。ただし、液移動防止ストッパーの材質は、溶着リブと異なる材質であってもよい。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, a liquid
図6〜12は、実施形態2における液移動防止ストッパーを形成するために用いられる溶着リブの形状の種々の例を示す斜視図である。ここでは、第1基板と第2基板が貼合される前の状態の溶着リブの形状を示している。 6 to 12 are perspective views showing various examples of the shape of the welding rib used for forming the liquid movement preventing stopper in the second embodiment. Here, the shape of the welding rib in a state before the first substrate and the second substrate are bonded is shown.
図6(a)に示す溶着リブの付加部分300は、半径0.15mmの半円形状の断面を有する溶着リブの高さと同じ0.15mmの高さを有する円柱状の形状を有している。円柱の円の直径は隔壁11の厚さ(0.6mm)とほぼ同じである。すなわち、該付加部分300は、他の部分より隔壁11の厚さ方向に長い部分である。また、図6(b)に示す溶着リブの付加部分300は、溶着リブの高さ(0.15mm)よりも高い0.3mmの高さを有する円柱状の形状を有している。円柱の円の直径は溶着リブ30の幅(0.3mm)とほぼ同じである。すなわち、該付加部分300は、他の部分より隔壁11の高さ方向に長い部分である。なお、図示していないが、溶着リブの付加部分300は、他の部分より隔壁11の厚さ方向に長く、かつ、隔壁11の高さ方向に長い部分であってもよい。
The added
このような溶着リブの付加部分300が貼合工程の際に押し潰されて、液移動防止ストッパーが第1の基板の隔壁11の貼合面上に設けられることにより、第1の基板と第2の基板とが貼合される際に溶着リブ30の潰し残りによる微細な流路(隙間)が生じても、この微細な流路が分断されるため、所定の部位に留まるべき液体が他の部位へ移動してしまうことを防止できる。
Such an
図6に示す溶着リブの付加部分300が、基板の貼合の際に溶着リブ30が適度に押し潰されることを妨げる可能性があることを考慮して、図7に示すように、溶着リブの付加部分(他の部分より隔壁11の厚さ方向に長い部分)300を円錐形状としてもよい。このような形状とすることにより、基板の貼合の際に溶着リブ30と付加部分300が同程度に押し潰されやすくなると考えられる。
Considering that the
図8に示す溶着リブの付加部分(他の部分より隔壁11の厚さ方向に長い部分)300は、溶着リブ30と同様の形状であり、溶着リブの両側に設けられている。流体回路の設計によっては、必ずしも溶着リブ30の両側にこのような付加部分300を設ける必要はなく、図9に示すように、片側のみに付加部分300を設けてもよい。また、液移動防止効果を高めるために、複数の付加部分300を図10に示すように設けてもよい。
The
図8〜10に示すような形状の付加部分300を設ける場合も、基板の貼合の際に溶着リブ30が適度に押し潰されることを妨げる可能性があることを考慮し、図11に示すように、付加部分300の一部に切欠部300aを設けてもよい。このような形状とすることにより、基板の貼合の際に溶着リブ30と付加部分300が同程度に押し潰されやすくなると考えられる。
Also in the case where the
また、図12に示すように、溶着リブと同様の形状の付加部分(他の部分より隔壁11の厚さ方向に長い部分)300を隔壁11に対して斜め方向に設けてもよい。付加部分300をこのように配置することで、液体の移動を停止させる効果が高まると考えられる。なお、図12に示す液移動防止ストッパーは、流体回路の設計に応じて一部を省略することもできる。
Further, as shown in FIG. 12, an additional portion 300 (a portion longer in the thickness direction of the
(実施形態3)
本実施形態では、貼合工程の前において、第1の基板の隔壁の一部に、隔壁の他の部分よりも高く、かつ、溶着リブの先端より低い凸部である位置決め段差が設けられている。それ以外の点は、実施形態1と同様である。
(Embodiment 3)
In this embodiment, before the bonding step, a part of the partition of the first substrate is provided with a positioning step that is a convex part higher than the other part of the partition and lower than the tip of the welding rib. Yes. Other points are the same as in the first embodiment.
上記実施形態1のように第1の基板と第2の基板とを溶着リブを介して貼合する場合でも、第1の基板と第2の基板とを貼合する工程において、両者の位置関係の精度が低いような場合は、図13(a)に示すような溶着過剰による変形部51が形成されたり、図13(b)に示すように、完全に貼合されていない貼合不良部52や、貼合が不十分である貼合不良部53が形成され、流体回路50の間の区切りが不十分となる恐れがあった。
Even when the first substrate and the second substrate are bonded via the welding rib as in the first embodiment, the positional relationship between the two in the step of bonding the first substrate and the second substrate. In such a case, the
そこで、本実施形態では、図14(a)に示されるように、位置決め段差12が設けられている。この位置決め段差12は、貼合工程の前において、第1の基板1の隔壁11の一部に、隔壁11の他の部分よりも高く、かつ、溶着リブ30の先端より低い凸部である。位置決め段差12を設けることにより、図14(b)に示すように、貼合工程の後の第1の基板1と第2の基板2の間隔が適切に維持されるため、変形部51や貼合不良部52,53(図13(a)、(b)参照)の形成を抑制することができる。なお、図14(a)では端部の隔壁11に位置決め段差12を設けているが、他の隔壁11に位置決め段差12を設けてもよい。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 14A, a
図15は、実施形態3のマイクロチップに用いられる貼合前の第1の基板1を示す上面図である。第1の基板1は、位置決め段差12が設けられている以外は、図2に示す第1の基板1と同様である。
FIG. 15 is a top view showing the
図16は、図15のII−II面における断面を示す模式図である。第1の基板の隔壁11の貼合面側には、位置決め段差12が設けられている。なお、図16における隔壁11の厚さaと、図3における隔壁11の厚さcとは通常異なっており、図16における位置決め段差の高さをbとすると、溶着リブの断面積(例えば、図3の溶着リブ30の断面における半円の面積)がc×bにほぼ等しいことが好ましい。位置決め段差12の高さbをこのような高さにすることにより、貼合工程後に、溶着リブが貼合面上に隔壁の厚さ方向に過不足なく広がり、適切な形状となるためである。
16 is a schematic diagram showing a cross section taken along the plane II-II in FIG. A
ただし、この場合でも、第1の基板を成形する際のヒケなどの発生により、凹部10を形成している隔壁の高さが一様でない場合があり、第1の基板と第2の基板とを溶着リブを介して貼合する際に、溶着リブ31の潰し残りの隙間32が形成されることがある(図14(b)参照)。したがって、流体回路内の所定部位の液体が、毛細管現象により他の部位へ移動してしまうことを防止するため、実施形態2で説明したような液移動防止ストッパーを設けることが好ましい。
However, even in this case, the height of the partition walls forming the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 第1の基板、10 凹部、11,11a,11b 隔壁、111 貼合面、12 位置決め段差、2 第2の基板、30,31 溶着リブ、300 付加部分、300a 切欠部、301 液移動防止ストッパー、32 隙間、40,41 液体、50 流体回路、51 変形部、52,53 貼合不良部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記凹部および前記第2の基板の表面から構成される流体回路を含むマイクロチップであって、
前記第1の基板の前記隔壁のうち、少なくとも前記凹部を区画している隔壁の先端の一部が、前記隔壁の端部から離間し且つ前記流体回路の流路に沿って形成された溶着リブを介して前記第2の基板に溶着されていることを特徴とする、マイクロチップ。 A first substrate having a recess defined by a partition wall on at least one surface, and a second substrate bonded to at least one surface of the first substrate;
A microchip including a fluid circuit composed of the concave portion and the surface of the second substrate,
A welding rib in which at least a part of a tip of the partition partitioning the concave portion of the first substrate is separated from an end of the partition and is formed along the flow path of the fluid circuit. A microchip, which is welded to the second substrate via a substrate.
前記第1の基板の少なくとも前記一方の表面に、第2の基板を積層する積層工程と、
前記第1の基板の前記隔壁の先端を前記第2の基板に溶着することにより、前記第1の基板と前記第2の基板とを貼合して、前記凹部および前記第2の基板の表面から構成される流体回路を形成する貼合工程とを備える、マイクロチップの製造方法であって、
前記第1の基板の前記隔壁のうち、少なくとも前記凹部を区画している隔壁の先端の一部に前記隔壁の端部から離間し且つ前記流体回路の流路に沿って形成された溶着リブが形成されており、
前記貼合工程において、前記凹部を区画している隔壁が前記溶着リブを介して前記第2の基板に溶着されることを特徴とする、マイクロチップの製造方法。 A molding step of molding a first substrate having a recess defined by a partition wall on at least one surface;
A laminating step of laminating a second substrate on at least one surface of the first substrate;
By welding the tip of the partition of the first substrate to the second substrate, the first substrate and the second substrate are bonded together, and the recess and the surface of the second substrate A microchip manufacturing method comprising a bonding step of forming a fluid circuit composed of:
Among the partition walls of the first substrate, welding ribs formed at least at a part of the front end of the partition walls defining the recesses and spaced from the end portions of the partition walls and along the flow path of the fluid circuit. Formed,
In the bonding step, the partition wall defining the recess is welded to the second substrate via the welding rib.
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