JP7310874B2 - マイクロ流路チップ及びマイクロ流路チップの製造方法 - Google Patents
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Description
ことを特徴とする。
以下、図面を参照して本開示の各実施形態の各態様について説明する。
(1.1)マイクロ流路チップの基本構成
図1は、本開示の第一実施形態(以下、「本実施形態」という)に係るマイクロ流路チップ1の一構成例を説明するための概略図である。具体的には、図1(a)は本実施形態のマイクロ流路チップ1の平面概略図である。また、図1(b)は、図1(a)に示すA-A線でマイクロ流路チップ1を切断した断面を示す概略断面図である。
図1(a)では、透明性を有するカバー層12を介して視認される流路部13を図示している。
基板10は、マイクロ流路チップ1の基礎となる部材であり、基板10上に設けられた隔壁層11によって流路部13が構成される。つまり、基板10および隔壁層11は、マイクロ流路チップ1の本体部といえる。
基板10は、透光性材料又は非透光性材料のいずれかによって形成することができる。例えば、流路部13内の状態(流体の状態)を光によって検出、観察する場合は、該光に対して透明性に優れる材料を用いることができる。透光性材料としては、樹脂又はガラス等を用いることができる。基板10を形成する透光性材料に用いる樹脂としては、マイクロ流路チップ1の本体部の形成に適しているという観点から、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。
隔壁層11は、基板上に設けられて、流路部13を形成する構成である。隔壁層11は、樹脂材料で形成することができる。隔壁層11の樹脂材料としては、例えば感光性樹脂を用いることができる。
また、基板10上における隔壁層11の厚み、すなわち流路部13の高さは特に限定されないが、流路部13に導入される流体に含まれる解析・検査対象の物質(例えば、薬剤、菌、細胞、赤血球、白血球等)よりは流路部13の高さを大きくする必要がある。このため、隔壁層11の厚み、すなわち流路部13の高さは、5μm以上100μm以下の範囲内が好ましい。
また同様に、解析・検査対象の物質よりは流路部13の幅を大きくする必要から、隔壁層11によって画定される流路部13の幅は、5μm以上100μm以下の範囲内が好ましい。
また、隔壁層11により確定される流路長は、反応溶液の十分な反応時間を確保する必要から、10mm以上100mm以下の範囲内が好ましく、30mm以上70mm以下の範囲内がより好ましく、40mm以上60mm以下の範囲内がさらに好ましい。
本実施形態に係るマイクロ流路チップ1において、カバー層12は、図1(b)に示すように流路部13を覆う蓋材である。上述のように、カバー層12は、隔壁層11の基板10とは反対側の面に設けられており、隔壁層11を挟んで基板10と対向している。より具体的には、図1(b)に示すように、断面視においてカバー層12は側端部が隔壁層11に支持され、中央領域が基板10と対向しており、該中央領域が流路部13の上部を画定している
ここで、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1における隔壁層11の形状、および流路部13の構成について、詳細に説明する。まず、流路部13を形成する隔壁層11の形状について説明する。
図1(b)に示すように、マイクロ流路チップ1の隔壁層11は、断面視で幅W1がカバー層12に向かって広がっている。ここで、「断面視」における「断面」は、例えばマイクロ流路チップ1を厚み方向(流路部13の長手方向と直交する方向)に切断した断面であって、少なくとも隔壁層11とカバー層12と流路部13とを含む断面である。
次に、基板10、隔壁層11およびカバー層12で形成される流路部13の構成について説明する。
流路部13の流路幅W2は、対向する一対の隔壁層11間の幅、すなわち側面110間の幅として画定される。なお、本実施形態において、側面110の全体に斜面111が形成されていることから、流路幅W2は斜面111の幅として画定されるともいえる。上述のように、断面視において隔壁層11は、カバー層12に向かうにつれて幅W1が広がる形状である。このため、図1(b)に示すように、一対の隔壁層11における斜面111間の幅は、基板10側よりもカバー層12側の方が狭くなっている。したがって、流路部13の流路幅W2は、基板10側からカバー層12側に向かって狭くなっている。より具体的には、流路幅W2は、基板10の表面10aが露出する流路部13の最下部(底部)、すなわち一対の隔壁層11における下端部110b間が最も広くなっている。また流路幅W2は、カバー層12(具体的には、カバー層12の裏面12a)が露出する流路部13の最上部、すなわち一対の隔壁層11における上端部110a間が最も狭くなっている。
このため、一対の隔壁層11における斜面111間の幅は、カバー層12に近づくに従って連続的に狭くなる(縮小する)。したがって、流路部13における流路幅W2は、カバー層12に近づくに従って連続的に狭くなる(縮小する)。より具体的には、流路幅W2は、基板10が露出する流路部13の最下部(底部)からカバー層12(具体的には、裏面12a)が露出する流路部13の最上部に向かって連続的に縮小する。
隔壁層11の幅W1がカバー層12に向かって連続的に増大することに伴って、流路部13の流路幅W2がカバー層12に向かって連続的に縮小する。これにより、マイクロ流路チップ1において隔壁層11とカバー層12とを接合するための接合領域の面積が確実に拡大し、隔壁層11とカバー層12との密着性をより確実に向上することができる。
また本実施形態に係るマイクロ流路チップ1において、流路部13には流路部13内に生じる気泡を退避させる気泡退避領域130が設けられている。図1(b)に示すように、気泡退避領域130は、隔壁層11の斜面111と基板10の流路部13側の面である表面10aとで形成されている。
図1(b)に示すように、マイクロ流路チップ1では、流路部13の流路幅W2がカバー層12に向かって縮小している。このため、上述のような気泡が流路部13内、特に中央付近の領域である流路部13の中央領域E1を漂っていると、送液が不安定になったり、カバー層12や基板10を介しての流路部13内を観察する際の視認性が低減したりする場合がある。
また、マイクロ流路チップ1において、流路部13には、流路部13内に生じる気泡を退避させる気泡退避領域130が設けられ、気泡退避領域130は、隔壁層11の斜面111と基板10の流路部13側の面(表面10a)とで形成されている。これにより、マイクロ流路チップ1は、送液を安定させ且つ流路部13内を観察する際の視認性を向上することができる。
次に、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法について説明する。図2は、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法の一例を示すフローチャートである。
ここでは、隔壁層11を感光性樹脂で形成する場合を例にとって説明する。
本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法では、まず基板10上へ樹脂を塗工する工程を行う。これにより、基板10上に隔壁層11を形成するための樹脂層を設ける。本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法では、例えば基板10上に感光性樹
脂による樹脂層(感光性樹脂層)を形成する。
また、基板10上には、樹脂層(例えば、感光性樹脂層)の厚み、すなわち隔壁層11の厚みが5μm以上100μm以下の範囲内となるように樹脂(例えば、感光性樹脂)を塗工すればよい。
基板10上に感光性樹脂を形成すると、次に、基板10上に塗工した樹脂(例えば、感光性樹脂)内に含まれる溶媒(溶剤)を除去する目的で加熱処理(プリベーク処理)する工程を行う。なお、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法において、プリベーク処理は必須の工程ではなく、適宜、樹脂の特性に合わせて最適な温度、時間で実施すればよい。例えば、基板10上の樹脂層が感光性樹脂である場合は、プリベーク温度、時間は感光性樹脂の特性に応じて、適宜、最適な条件で行う。
次に、基板10上に塗工した樹脂(例えば感光性樹脂)を露光する工程を行う。具体的には、基板10上に塗工した感光性樹脂には、露光により流路パターンが描画される。露光は、例えば、紫外線を光源とした露光装置、レーザー描画装置により行うことができる。中でも、紫外線を光源としたプロキシミティ露光やコンタクト露光装置を用いた露光が好ましい。プロキシミティ露光装置の場合、マイクロ流路チップ1における流路パターン配列を有するフォトマスクを介して露光が行われる。フォトマスクはクロム及び酸化クロムの二層構造を遮光膜とするフォトマスクなどを使用すればよい。
また上述のように、隔壁層11には、紫外光領域である190nm以上400nm以下の波長の光に対して感光性を有する感光性樹脂が用いられる。したがって、本工程(露光工程)では、基板10上に塗工される感光性樹脂を、190nm以上400nm以下の波長の光に感光させればよい。
次に、露光した感光性樹脂に対して現像を行い、流路パターンを形成する工程を行う。
現像は、例えば、スプレー、ディップ、パドル形式などの現像装置にて感光性樹脂と現像液の反応により行われる。現像液は、例えば炭酸ナトリウム水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化カリウム、有機溶剤などを用いることができる。現像液は感光性樹脂の特性に応じた最適なものを適宜使用すればよく、これらに限定されるものではない。また、濃度や現像処理時間は、感光性樹脂の特性に合わせて適宜最適な条件に調整することができる。
次に、洗浄により基板10上の樹脂層(感光性樹脂層)から現像に用いた現像液を完全に除去する工程を行う。洗浄は、例えば、スプレー、シャワー、浸漬形式などの洗浄装置によって行うことができる。洗浄水としては、例えば純水、イソプロピルアルコールなどから、現像処理に用いた現像液を除去するために最適な洗浄水を適宜使用すればよい。洗浄後はスピンドライヤ、IPAベーパドライヤ、自然乾燥などにより乾燥を行う。
次に、流路パターン、すなわち流路部13を形成する隔壁層11に対して加熱処理(ポストベーク)する工程を行う。このポストベーク処理により、現像や洗浄時の残留水分を除去する。ポストベーク処理は、例えば、ホットプレート、オーブン、などを用いて行われる。上記ステップS5の洗浄工程での乾燥が不十分な場合、現像液や洗浄時の水分が隔壁層11に残留している場合がある。また、プリベーク処理において除去されなかった溶剤も隔壁層11に残留している場合がある。ポストベーク処理を行うことで、それらを除去することができる。
次に、ポストベーク処理後の隔壁層11にカバー層12を接合する工程を行う。本工程では、図1(b)に示すように、隔壁層11の基板10とは反対側の面にカバー層12を接合する。これにより、流路部13がカバー層12に覆われ、図1(a)、図1(b)に示すマイクロ流路チップ1が形成される。
例えば、上記熱圧着による方法では、ポストベーク処理後に、隔壁層11、及び隔壁層11との接合前のカバー層12(蓋材)に対して表面改質処理する工程を実施すればよい。表面改質処理の一例としては、例えばプラズマ処理がある。
例えば基板10上に塗工された感光性樹脂がポジ型レジストの場合、露光領域が現像時に溶解されて流路部13となり、未露光領域に残存する感光性樹脂が隔壁層11となる。また、基板10上に塗工された感光性樹脂がネガ型レジストの場合、露光領域に残存する感光性樹脂が隔壁層11となり、未露光領域が現像時に溶解されて流路部13となる。
図3に示すように、本例では点線枠で示す特定の波長領域に、露光光のスペクトルのピークが存在している。さらに本例では、上記特定の波長領域の光について、膜厚に応じて光透過率が異なっている。このような場合、露光工程での感光性樹脂層における露光量は、感光性樹脂層の表面から内部に向かって相対的に減少していく。具体的には、図3において点線枠で示す特定の波長領域の光(紫外光)について、感光性樹脂層の内部に進むほど露光量が減少する。
例えば、現像時における現像時間や現像液の濃度等の調整により、隔壁層11の側面110の形状を所望の形状に形成することができる。一例として、現像時間を長くするほど、感光性樹脂層において露光による硬化が進んでいない部分の樹脂、すなわち基板10側の樹脂を多く溶解させることができる。つまり、マイクロ流路チップ1の製造方法において、現像により、隔壁層11の側面110にカバー層12に対して傾斜する斜面111を形成することができる。より具体的には、現像により、隔壁層11の側面110の全体に平面状の斜面111を形成することができる。これにより、隔壁層11の幅W1をカバー層12に向かって拡大させ、さらに流路部13の流路幅W2を、隔壁層11におけるカバー層12がわから基板10側に向かって広くすることができる。
またこの場合も、現像により、感光性樹脂層において硬化した樹脂の下側を溶解させて余分な樹脂を除去することで、隔壁層11の上側領域11aの側面110に斜面111を形成することができる。
これにより、隔壁層11とカバー層12とを接合するための接合領域の面積を拡大し、壁部(隔壁層11)と蓋材(カバー層12)との密着性を向上することができるマイクロ流路チップを得ることができる。
以下、本実施形態の変形例に係るマイクロ流路チップについて、図4および図5を用いて説明する。まず、図4を用いて、本実施形態の第一変形例に係るマイクロ流路チップ2の構成について説明する。
図4は、本実施形態の第一変形例に係るマイクロ流路チップ2の一構成例を説明するための断面図である。
マイクロ流路チップ2は、基板10と、基板10上に流路部23を形成する隔壁層21と、カバー層12と、を備えている。図4に示すように、マイクロ流路チップ2は、隔壁層21の側面210の一部に斜面211を備える点で、上記実施形態に係るマイクロ流路チップ1と相違する。
本変形例に係るマイクロ流路チップ2における隔壁層21の形状、および流路部23の構成について、詳細に説明する。まず、流路部23を形成する隔壁層21の形状について説明する。
図4に示すように、マイクロ流路チップ2の隔壁層21は、断面視で幅W11がカバー層12に向かって広がっている。ここで、「断面視」における「断面」は、例えばマイクロ流路チップ2を厚み方向(流路部23の長手方向と直交する方向)に切断した断面であって、少なくとも隔壁層21とカバー層12と流路部23とを含む断面である。
一方、側面210の他の端部(下端部210b)側には斜面は設けられていない。つまり、側面210において、斜面211は下端部210bを含まずに形成されている。側面210において、斜面211が設けられていない領域には、平坦面212が形成されている。
つまり、側面210の下端部210bは平坦面212の下端部に相当し、中間端部210cは平坦面212の上端部に相当する。また側面210の中間端部210cは斜面211の下端部に相当し、側面210の上端部210aは斜面211の上端部に相当する。
本変形例に係るマイクロ流路チップ2の隔壁層21において、斜面211は、側面210の一部に形成されており、断面視で凹形状に湾曲している。
上述のように、隔壁層21において斜面211は、側面210の一の端部である上端部210aを含んで形成されており、上端部210aにおいてカバー層12に接続している。つまり、上端部210aは、斜面211の一の端部(上側端部)でもある。すなわち、隔壁層21において斜面211の一の端部(下端部210b)はカバー層12に接している。
図4に示すように、隔壁層21の上側領域21aにおいて、側面210の上端部210a(斜面211の上側端部)は中間端部210c(斜面211の下側端部)よりも流路部23の中央寄りに位置している。すなわち、側面210の上端部210a(斜面211の上端部)は、中間端部210cよりも対向する隔壁層21の近くに位置している。言い換えれば、隔壁層21において、側面210の中間端部210c(斜面211の下端部)は上端部210a(斜面211の上端部)よりも流路部23の中央から離れて位置している。すなわち、側面210の中間端部210c(斜面211の下端部)は、上端部210aよりも対向する隔壁層21から離れて位置している。
ここで「連続的に拡大(伸長)する」とは、斜面211と平坦面212とが接続する中間端部210cから斜面211とカバー層12とが接続する上側領域21aに向かうにつれて、隔壁層21の幅W11が減少(短縮)することなく継続的に拡大(伸長)することを示す。
上述のように、断面視において隔壁層21は、カバー層12に向かうにつれて幅W11が広がる形状である。このため、図4に示すように、一対の隔壁層21における側面210間の幅は、基板10側よりもカバー層12側の方が狭くなっている。したがって、流路部23の流路幅W12は、基板10側からカバー層12側に向かって狭くなっている。
上述のように、隔壁層21の幅W11は、側面210の中間端部210cから上端部210aにかけて形成される斜面211を含む上側領域21aにおいて、カバー層12に向かって連続的に拡大している。具体的には、対向する一対の隔壁層21において、上側領域21aに設けられ斜面211を含む延在部215は、互いに近づくようにして流路部23の横断方向に延在している。このため、一対の隔壁層21の上側領域21a間の流路幅W12、すなわち一対の隔壁層21の斜面211間の流路幅W12は、カバー層12に近づくに従って連続的に狭くなる(縮小する)。つまり、流路部23における斜面211間の領域は、流路幅W12がカバー層12に近づくに従って連続的に狭くなる(縮小する)領域となる。
このように、流路部23の幅は、隔壁層21の側面210のうち湾曲した斜面211で形成される領域においてカバー層12に近づくに従って連続的に縮小し、側面210のうち斜面211以外の面、すなわち平坦面212で形成される領域において一定である。これにより、流路幅W12が縮小される領域を流路部23の最上部側(カバー層12側)、つまり斜面211間に限定することができる。このため、マイクロ流路チップ2は、一対の隔壁層21の平坦面212間の領域において流路部23の流路幅W12の広さを維持しつつ、隔壁層21とカバー層12とを接合するための接合領域の面積を確実に拡大することができる。したがって、マイクロ流路チップ2は、流路部23内の流体(反応溶液など)の送液性および流路部23内を観察する際の視認性を向上しつつ、隔壁層21とカバー層12との密着性をより確実に向上することができる。
本変形例に係るマイクロ流路チップ2の基本的な製造方法は、上記第一実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法(図2参照)と同様であるため、詳細な説明は省略する。
したがって、現像により、隔壁層21の下側領域21bにおける側面210の一部(隔壁層21の上側領域21aの側面210)に、断面視で凹形状に湾曲しており一の端部(上端部210a)がカバー層12に接する斜面211を形成することができる。
例えば本変形例では、上記特定の波長領域の紫外光による露光工程後の現像により、感光性樹脂層の下側(基板10と接合する側)から上側に向かう一部領域(隔壁層21の下側領域21bを形成する領域)において一定量の樹脂を溶解させて除去し、残存する樹脂の量を一定とすればよい。これにより、隔壁層21の下側領域21bにおいて隔壁層21の幅W11を一定とすることができ、下側領域21bにおける側面210に平坦面212を形成することができる。つまり、本変形例では、露光条件および現像条件の双方の調整により、平坦面212が形成される。
図5は、本実施形態の第二変形例に係るマイクロ流路チップ3一構成例を説明するための断面図である。
マイクロ流路チップ3は、基板10と、基板10上に流路部33を形成する隔壁層31と、カバー層12と、を備えている。図5に示すように、マイクロ流路チップ3は、隔壁層31の側面310において、複数の斜面(後述する斜面311,313)を有する点で、上記第一変形例に係るマイクロ流路チップ2と相違する。
本変形例に係るマイクロ流路チップ3における隔壁層31の形状、および流路部33の構成について、詳細に説明する。まず、流路部33を形成する隔壁層31の形状について説明する。図5に示すように、マイクロ流路チップ3の隔壁層31は、断面視で幅W21が基板10およびカバー層12の双方に向かって拡大する形状を有している。
これにより、マイクロ流路チップ3において隔壁層31とカバー層12とを接合するための接合領域の面積、および隔壁層31と基板10とを接合するための接合領域の面積が拡大する。このため、隔壁層31とカバー層12との密着性に加え、隔壁層31と基板10との密着性を向上することができる。したがって、マイクロ流路チップ3の使用時における液漏れや破損等の発生をより確実に抑制することができる。
一方、側面310の他の端部側には斜面313が設けられている。具体的には、側面310の下端部310b側に斜面313が形成されている。さらに、側面310において斜面(斜面311,313)が設けられていない領域、すなわち斜面311と斜面313との間の領域には、平坦面312が形成されている。
また、斜面313は、側面310の第二中間端部310dにおいて平坦面312と接続し、側面310の下端部310bにおいて基板10と接続している。つまり、斜面313は側面310の第二中間端部310dから下端部310bに亘って形成されており、側面310の第二中間端部310dが斜面313の上端部に相当し、側面310の下端部310bが斜面311の下端部に相当する。
本変形例に係るマイクロ流路チップ3の隔壁層31において、斜面311は、側面310の一部(隔壁層31の上側領域31aにおける側面310)に形成されており、断面視で凹形状に湾曲している。隔壁層31の側面310に設けられる斜面311は、上記第一変形例によるマイクロ流路チップ2において隔壁層21の側面210に設けられる斜面211と同等の構成であるが、隔壁層21と隔壁層31とでは構成が異なるため、以下、斜面311に関して説明を行う。
図5に示すように、隔壁層31の上側領域31aにおいて、側面310の上端部310a(斜面311の上端部)は第一中間端部310c(斜面311の下端部)よりも流路部33の中央寄りに位置している。すなわち、側面310の上端部310a(斜面311の上端部)は、第一中間端部310cよりも対向する隔壁層31の近くに位置している。
言い換えれば、隔壁層31において、側面310の第一中間端部310c(斜面311の下端部)は上端部310a(斜面311の上端部)よりも流路部33の中央から離れて位置している。すなわち、側面310の第一中間端部310c(斜面311の下端部)は、上端部310aよりも対向する隔壁層31から離れて位置している。
ここで「連続的に拡大(伸長)する」とは、斜面311と平坦面312とが接続する第一中間端部310cから斜面311とカバー層12とが接続する上端部310aに向かうにつれて、隔壁層31の幅W21が減少(短縮)することなく継続的に拡大(伸長)することを示す。
図5に示すように、隔壁層21の下側領域31bにおいて、側面310の下端部310b(斜面313の下端部)は第二中間端部310d(斜面313の上端部)よりも流路部33の中央寄りに位置している。すなわち、側面310の下端部310b(斜面313の下端部)は、第二中間端部310dよりも対向する隔壁層31の近くに位置している。
言い換えれば、隔壁層31において、側面310の第二中間端部310d(斜面313の上端部)は下端部310b(斜面313の下端部)よりも流路部33の中央から離れて位置している。すなわち、側面310の第二中間端部310d(斜面313の上端部)は、下端部310bよりも対向する隔壁層31から離れて位置している。
ここで「連続的に拡大(伸長)する」とは、斜面313と平坦面312とが接続する第二中間端部310dから斜面313と基板10とが接続する下端部310bに向かうにつれて、隔壁層31の幅W21が減少(短縮)することなく継続的に拡大(伸長)することを示す。
上述のように、断面視において隔壁層31は、基板10、カバー層12のそれぞれに向かって幅W21が広がる形状である。このため、図5に示すように、一対の隔壁層21における側面310間の幅は、平坦面312間よりも、基板10側およびカバー層12側の方が狭くなっている。したがって、流路部33の流路幅W22は、流路部33の高さ(隔壁層31の厚み)の中央領域から、基板10、カバー層12のそれぞれに向かって狭くなっている。
上述のように、隔壁層31の幅W21は、側面310の第一中間端部310cから第二中間端部310dにかけて形成される平坦面312を含む中間領域31cにおいて、一定である。このため、一対の隔壁層31における平坦面312間の幅は、一定である。つまり、一対の隔壁層31における平坦面312間(中間領域31c間)の流路幅W22は、一定となる。したがって、流路部33の流路幅W22は、一対の隔壁層31の側面310における平坦面312間が最も広くなっている。つまり、流路部33における平坦面312間の領域は、流路幅W22が最も広い領域となる。
上述のように、隔壁層31の幅W21は、側面310の第一中間端部310cから上端部310aにかけて形成される斜面311を含む上側領域31aにおいて、カバー層12に向かって連続的に拡大している。つまり、対向する一対の隔壁層31において、斜面311を含む延在部315は、互いに近づくようにして流路部33の横断方向に延在している。このため、一対の隔壁層31における斜面311間の幅は、カバー層12に近づくに従って連続的に狭くなる(縮小する)。つまり、一対の隔壁層31における斜面311間(上側領域31a間)の流路幅W22は、カバー層12に近づくに従って連続的に狭くなる(縮小する)。
ここで、「連続的に縮小する」とは、流路部33の流路幅W22が、平坦面312の上端部間の領域(一対の隔壁層31の第一中間端部310c間の領域)から流路部33の最上部(一対の隔壁層31の上端部310a間)に向かうにつれて、増大することなく継続的に縮小することを示す。
ここで、「連続的に縮小する」とは、流路部33の流路幅W22が、平坦面312の下端部間の領域(一対の隔壁層31の第二中間端部310d間の領域)から流路部33の底部(一対の隔壁層31の下端部310b間)に向かうにつれて、増大することなく継続的に縮小することを示す。
これにより、流路幅W22が縮小される領域を流路部33の最上部側(カバー層12側)である斜面311間と、流路部33の底部側(基板10側)である斜面313間とに限定することができる。このため、マイクロ流路チップ3は、一対の隔壁層21の平坦面212間の領域において流路部33の流路幅W22の広さを維持しつつ、隔壁層31とカバー層12とを接合するための接合領域、および隔壁層31と基板10との接合領域面積を確実に拡大することができる。したがって、マイクロ流路チップ2は、流路部33内の流体(反応溶液など)の送液性および流路部33内を観察する際の視認性を向上しつつ、隔壁層31とカバー層12および基板10との密着性をより確実に向上することができる。
本変形例に係るマイクロ流路チップ3の基本的な製造方法は、上記第一実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法(図2参照)と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本変形例においては、露光工程(ステップS3)における露光時の紫外光領域の調整(感光性樹脂を感光させる露光光を、紫外光領域のうち上記特定の波長領域とすること)と、現像工程(ステップS4)における感光性樹脂層の余分な樹脂の除去により、隔壁層31の上下に裾引き形状を形成することができる。これにより、隔壁層31を、基板10、カバー層12のそれぞれに向かって幅が広くなる形状とすることができる。
これにより、隔壁層31の上側領域31aの幅W21をカバー層12に向かって拡大させ、且つ隔壁層31の下側領域31bの幅W21を基板10に向かって拡大させることができる。また、隔壁層31の中間領域31cにおける、隔壁層31の幅W21を、上側領域31a、下側領域31bよりも小さくすることができる。
また現像により、感光性樹脂層の高さ方向の中間部分において露光量が少なく硬化が進んでいない部分を溶解させて余分な樹脂を一定量で除去することで、隔壁層31の中間領域31cの側面310に平坦面312を形成することができる。
下側領域31bを形成する際には、感光性樹脂層の基板10側のポジ型レジストで形成された領域では基板10に向かうほど露光量が少ないため溶解しにくく、基板10に向かうほど現像時に残存する樹脂量が多くなる。また、上側領域31aを形成する際には、感光性樹脂層のカバー層12側のネガ型レジストで形成された領域では上述のように上部ほど露光量が多いため硬化が進み、カバー層12が接合される上部ほど残存する樹脂量が多くなる。これにより、隔壁層31のカバー層12側の上側領域31aの幅W21をカバー層12に向かって拡大させ、且つ隔壁層31の基板10側の下側領域31bの幅W21を基板10に向かって拡大させる(隔壁層の上下を裾引き形状とする)ことができる。
また現像により、隔壁層31の中間領域31cの側面310に平坦面312を形成することができる。
これにより、隔壁層31と基板10とを接合するための接合領域、および隔壁層31とカバー層12とを接合するための接合領域の面積を拡大し、隔壁層31と基板10との密着性および隔壁層31とカバー層12との密着性が向上されたマイクロ流路チップ3を得ることができる。
(2.1)マイクロ流路チップ100の概要
以下、本開示の第二実施形態に係るマイクロ流路チップについて、図6を用いて説明する。図6は、本開示の第二実施形態に係るマイクロ流路チップ100の一構成例を説明するための断面図である。
マイクロ流路チップ100は、基板10と、基板10上に配置された密着層15と、基板10上に流路部13を形成する隔壁層11と、カバー層12と、を備えている。すなわち、マイクロ流路チップ100は、隔壁層11と基板10との間に密着層15を備える点で、第一実施形態に係るマイクロ流路チップ1と相違する。
以下、密着層15について説明する。なお、密着層15以外の各構成(基板10、隔壁層11、カバー層12及び流路部13)については、マイクロ流路チップ1と同様の構成であるため、同一の符号を付し、説明を省略する。
以下、本実施形態の変形例に係るマイクロ流路チップについて、図7および図8を用いて説明する。
まず、図7を用いて、本実施形態の第一変形例に係るマイクロ流路チップ200の構成について説明する。図7は、本変形例に係るマイクロ流路チップ200の構成例を示す断面模式図である。マイクロ流路チップ200は、上記第一実施形態の第一変形に係るマイクロ流路チップ2に、密着層を追加した構成である。
次に、図8を用いて、本実施形態の第二変形例に係るマイクロ流路チップ300の構成について説明する。図8は、本変形例に係るマイクロ流路チップ300の構成例を示す断面模式図である。マイクロ流路チップ300は、上記第一実施形態の第二変形に係るマイクロ流路チップ3に、密着層を追加した構成である。
4 … 入力部
5 … 出力部
10 … 基板
11、21、31 … 隔壁層(隔壁部の一例)
11 … 隔壁層
12 … カバー層
13、23、33 … 流路部
15 … 密着層
110、210、310 … 側面
111、211、311、313 … 斜面
130 … 気泡退避領域
212、312 … 平坦面
215、315、317 … 延在部
Claims (12)
- 基板と、
樹脂材料で構成され、前記基板上に設けられて流路を形成する隔壁部と、
前記隔壁部の前記基板とは反対側の面に設けられて流路を覆うカバー部と、を備え、
前記隔壁部は、
単層であって、断面視で前記カバー部に向かって幅が広くなっており、前記流路を形成する側面に設けられ前記カバー部に対して傾斜する斜面、及び該側面において該斜面と接続する平坦面を有し、前記斜面を含む一の領域と前記平坦面を含む他の領域とが一体形成されており、
前記斜面は、前記隔壁部の前記側面の一部に形成され断面視で凹形状に湾曲しており、
前記斜面の一の端部が前記カバー部に接している
ことを特徴とするマイクロ流路チップ。 - 前記隔壁部は、前記平坦面を含む前記他の領域において幅が一定である
ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ流路チップ。 - 前記隔壁部は、湾曲した前記斜面を含み前記カバー部の表面に沿って前記流路の横断方向に延在する延在部を有し、
前記延在部は、前記流路の横断方向に向かって厚みが縮小する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のマイクロ流路チップ。 - 前記流路の幅は、
前記隔壁部の前記側面のうち湾曲した前記斜面で形成される領域において前記カバー部に近づくに従って連続的に縮小し、前記側面のうち前記平坦面で形成される領域において一定である
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のマイクロ流路チップ。 - 前記隔壁部は、
湾曲した前記斜面である第一斜面を含む一の領域と、前記平坦面を含む前記他の領域と、前記側面の残余部に設けられた第二斜面を含む残余の領域とを有し、前記平坦面は、前記側面において前記第一斜面と前記第二斜面との間に設けられ、
前記第二斜面は、断面視で凹形状に湾曲しており、
前記第二斜面の一の端部は前記基板に接しており、
前記流路の幅は、
前記隔壁部の前記側面のうち前記第一斜面を含む前記一の領域において前記カバー部に近づくに従って連続的に縮小し、前記側面のうち前記第二斜面を含む前記残余の領域において前記基板に近づくに従って連続的に縮小し、前記側面のうち前記平坦面で形成される前記他の領域において一定である
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のマイクロ流路チップ。 - 前記隔壁部と前記基板との間に密着層が設けられている
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のマイクロ流路チップ。 - 前記隔壁部を形成する樹脂材料は、紫外光領域である190nm以上400nm以下の波長の光に対して感光性を有する感光性樹脂である、
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のマイクロ流路チップ。 - 基板上に、樹脂を塗工する工程と、
塗工した前記樹脂を露光する工程と、
露光した前記樹脂を現像及び洗浄し、前記基板上において流路を画定する隔壁部を形成する工程と、
前記隔壁部をポストベーク処理する工程と、
前記隔壁部の前記基板とは反対側の面にカバー部を接合する工程と、
を含み、
前記樹脂を露光する工程において、感光性樹脂を、紫外光領域のうち250nm以上350nm以下の波長の光に感光させ、前記現像により前記基板上の余分な樹脂を除去することで、前記隔壁部を断面視で前記カバー部に向かって幅が広くなる形状とする
ことを特徴とするマイクロ流路チップの製造方法。 - 前記現像により、前記流路を形成する前記隔壁部の側面に、前記カバー部に対して傾斜する斜面を形成する
ことを特徴とする請求項8に記載のマイクロ流路チップの製造方法。 - 前記現像により、前記隔壁部の前記側面の全体に、平面状の前記斜面を形成する
ことを特徴とする請求項9に記載のマイクロ流路チップの製造方法。 - 前記現像により前記隔壁部の前記側面の一部に、断面視で凹形状に湾曲しており一の端部が前記カバー部に接する前記斜面を形成する
ことを特徴とする請求項9に記載のマイクロ流路チップの製造方法。 - 前現像により、湾曲した前記斜面である第一斜面を形成し、さらに前記隔壁部の前記側面の残余部に、断面視で凹形状に湾曲しており一の端部が前記基板に接する第二斜面を形成する
ことを特徴とする請求項11に記載のマイクロ流路チップの製造方法。
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