JPWO2013105574A1 - マイクロ流路デバイス及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

流路空間（１４）の所望した特性を維持し得るとともに、第１基板（７）の流路溝（２３）と第２基板（８）の接合による不良を防止し得るマイクロ流路デバイス（２）及びその製造方法を提案する。マイクロ流路デバイスでは、流路溝内に第１自己組織化単分子膜（２１ａ）が形成されていないので、流路溝内の濡れ性や、表面自由エネルギー、表面官能基等の特性が変化することなく、第１電極（１１ａ，１１b，１１ｃ）及び流路形成層（１２）の材質そのものの有する特性を流路空間内にて維持できるとともに、当該流路溝を除いた接合面（２０ａ）だけで第２基板と確実に接合させることができるので、第１基板の流路溝と第２基板の接合による不良を防止し得る。

Description

本発明は、マイクロ流路デバイス及びその製造方法に関し、例えば第１基板と第２基板との間に中空の流路空間を備えるマイクロ流路デバイスに適用して好適なものである。
近年、半導体微細加工技術を利用し、機械的機能と電気的機能とを備えたマイクロデバイスを作製するMEMS（Micro Electro Mechanical Systems）の研究が注目されている。このようなMEMS技術を応用したものとして、流路や、ポンプ、バルブ、ミキサ等の微小構造体を数センチ角の基板上に集積化し、流体の送液や、混合等を行って流体を分析するμTAS（Micro Total Analysis Systems）が知られている。さらに、近年ではデバイスの高機能化に向けて、流路空間内に電極を設けた電極埋め込み型のマイクロ流路デバイスも考えられており、この種の電極埋め込み型のマイクロ流路デバイスの製造方法についても研究が進められている。ここで、従来のマイクロ流路デバイスの製造方法としては、例えば流路やチャンバとなる凹み状の溝が形成された凹基板と、平板状のカバー基板とを接合してマイクロ流路デバイスを製造する製造方法が知られている。
このような第１基板としての凹基板と、第２基板としてのカバー基板との接合方法としては、例えば凹基板及びカバー基板に、真空プラズマや、エキシマUVランプによる真空紫外線を照射することによって、これら凹基板及びカバー基板の各接合面に酸素含有基を導入し、それら接合面を貼り合わせて熱圧着させることで、酸素含有基同士を反応させて接合する製造方法が知られている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。なお、酸素含有基導入による接合方法としては、上述した手法だけに限らず、例えば低圧水銀ランプによるUVオゾン処理や、大気圧プラズマ処理などを用いても良い。さらに、その他の接合方法としては、非特許文献２に示すように、自己組織化単分子膜（SAM膜）を凹基板及びカバー基板に形成し、自己組織化単分子膜の末端官能基同士を化学反応させて結合させ、これら凹基板及びカバー基板を接合する接合方法も知られている。
特開２０１０−８２５４０号公報
Shinohara et al., "Studies onlow-temperature direct bonding of VUV/O3-, VUV-, and O2plasma-pretreated poly-methylmethacrylate",Journal ofMicromechanics and Microengineering 21 (2011): 085028 (9pp) Linzhi et al., "A facile route forirreversible bonding of plastic-PDMS hybrid microdevices at room temperature", Lab on a Chip 10 (2010): 1274-1280.
しかしながら、前者の酸素含有基導入による接合方法や、後者の自己組織化単分子膜を用いた接合方法では、凹基板及びカバー基板の接合面だけではなく、流路空間となる流路溝表面にまで表面改質が行われてしまうことから、流路溝表面が凹基板及びカバー基板自体の材質と異なる濡れ性や官能基を有してしまい、改めて流路空間内の特性の調整が必要となる場合があるという問題あった。
また、このようなマイクロ流路デバイスでは、微細構造でなることから、特にアスペクト比が低い流路溝の場合、凹基板及びカバー基板を密着させ荷重を加えて接合させる際、この荷重によって凹基板やカバー基板が変形して流路溝の一部とカバー基板とが接触し、その結果、流路溝及びカバー基板の表面官能基同士が反応してしまい、凹基板の流路溝とカバー基板とが接合されてしまう不良が生じ、所望の流路空間を形成できない等の不良が生じる虞がある。さらに、上述した電極埋め込み型のマイクロ流路デバイスでは、例えば自己組織化単分子膜を用いることで電極表面の仕事関数等の特性にも影響が生じる虞があることから、これら予測不可能な不良が生じることも考えられる。
そこで、本発明は以上の点を考慮してなされたもので、流路空間の所望した特性を維持し得るとともに、第１基板の流路溝と第２基板の接合による不良を防止し得るマイクロ流路デバイス及びその製造方法を提案することを目的とする。
かかる課題を解決するため本発明の請求項１は、流路空間となる流路溝を接合面に有し、該流路溝を除いた前記接合面にだけ選択的に第１自己組織化単分子膜が形成された第１基板と、前記第１基板の接合面と対向する接合対向面に、第２自己組織化単分子膜が形成された第２基板とを備え、前記第１自己組織化単分子膜の末端官能基と、前記第２自己組織化単分子膜の末端官能基とが結合して前記第１基板及び前記第２基板が接合し、前記第１基板及び前記第２基板間に中空の前記流路空間が形成されていることを特徴とするマイクロ流路デバイスである。
また、請求項６は、第１基板の接合面に有する流路溝にダミー部材を形成して、前記流路溝を前記ダミー部材で保護するダミー部材形成ステップと、前記第１基板の前記接合面及び前記ダミー部材に第１自己組織化単分子膜を形成する膜形成ステップと、前記ダミー部材を除去し、該流路溝を除いた前記接合面にだけ選択的に前記第１自己組織化単分子膜を形成する選択ステップと、第２基板の接合対向面に形成された第２自己組織化単分子膜と、前記第１基板の前記接合面にだけ形成された前記第１自己組織化単分子膜との末端官能基を結合させて、前記第１基板及び前記第２基板を接合し、前記流路溝により前記第１基板及び前記第２基板間に中空の流路空間を形成させる接合ステップとを備えることを特徴とするマイクロ流路デバイスの製造方法である。
本発明の請求項１及び６によれば、流路溝内に第１自己組織化単分子膜が形成されていないので、流路溝内の濡れ性や、表面自由エネルギー、表面官能基等の特性が変化することなく、流路溝の材質そのものの有する特性を流路空間内にて維持できるとともに、当該流路溝を除いた接合面だけで第２基板と確実に接合させることができるので、第１基板の流路溝と第２基板の接合による不良をも防止し得るマイクロ流路デバイスを実現できる。
発光デバイスの全体構成を示す概略図である。 発光原理の説明に供する概略図である。 マイクロ流路デバイスの詳細構成を示す分解斜視図である。 マイクロ流路デバイスの側断面構成を示す断面図である。 第１基板の製造方法の説明に供する概略図である。 第１基板の製造方法の説明に供する概略図である。 第１基板の製造方法の説明に供する概略図である。 第２基板の製造方法の説明に供する概略図である。 第１自己組織化単分子膜及び第２自己組織化単分子膜の成膜方法の説明に供する概略図である。 第１基板及び第２基板の側断面構成を示す断面図である。 第１自己組織化単分子膜と第２自己組織化単分子膜との結合を示す化学式である。 マイクロ流路デバイスの流路空間の様子を示す超音波顕微鏡による写真である。 検証装置の全体構成を示す概略図である。 固定装置の詳細構成を示す分解斜視図である。 発光性液体として、液体半導体、ルブレン溶液、DBP-ルブレン溶液およびDPA溶液を用いたときの発光の様子を示す写真である。 他の実施の形態による発光デバイスの全体構成を示す概略図である。
2 マイクロ流路デバイス
7 第１基板
8 第２基板
11a,11b,11c 第１電極
14 流路空間
18a,18b,18c 第２電極
20a 接合面
20b 接合対向面
21a 第１自己組織化単分子膜
21b 第２自己組織化単分子膜
23 流路溝
23a ダミー部材
L 発光性液体
以下図面に基づいて本発明の実施の形態を詳述する。
（１）発光デバイス及びマイクロ流路デバイスの構成
図１において1は本発明のマイクロ流路デバイス2を用いた発光デバイスを示し、この発光デバイス1は、マイクロ流路デバイス2に配線4を介して電源5が接続された構成を有する。ここで、発光デバイス1は、複数の第１電極11a,11b,11cと複数の第２電極18a,18b,18cとがマイクロ流路デバイス2に設けられており、これら第１電極11a,11b,11cと第２電極18a,18b,18cとに配線を介してそれぞれ個別に電源が設けられている。なお、図１では、説明の便宜上、１つの第１電極11b及び第２電極18bにだけ配線4を介して共通の電源5を接続した構成とし、その他の第１電極11a,11c及び第２電極18a,18cに対して接続した電源については省略している。
ここで、この実施の形態の場合、マイクロ流路デバイス2は、全体が偏平状に形成されており、その中に流路空間14が構成される。流路空間14の幅は約10〜2000［μm］、奥行きは約10〜200［mm］、厚さ（電極間距離）が約1〜100［μm］に選定され、全体がマイクロサイズに形成されている。このマイクロ流路デバイス2は、複数の第１電極11a,11b,11cが設けられた第１基板7と、複数の第２電極18a,18b,18cが設けられた第２基板8とが接合された構成を有し、これら第１基板7及び第２基板8間に中空の流路空間14が形成されている。ここで、マイクロ流路デバイス2では、第１基板7が支持基板10上に流路形成層12を設けた構成を有しており、この流路形成層12に流路空間14が形成され、支持基板10、流路形成層12及び第２基板8により流路空間14が取り囲まれている。
この実施の形態の場合、マイクロ流路デバイス2には、同一構成でなる複数（この場合、３つ）の流路空間14が形成されており、各流路空間14内にそれぞれ発光性液体が流れるように構成されている。なお、この場合、マイクロ流路デバイス2には、直線状に形成された複数の流路空間14が長手方向を平行にして並走するように配置されている。
各流路空間14には、一端に流入口2aが形成されているとともに、他端に流出口2bが形成されており、流入口2a及び流出口2bに例えばチューブ部材（図示せず）がそれぞれ接続され得る。マイクロ流路デバイス2は、上流側のチューブ部材によって一端の流入口2aから流路空間14に発光性液体が供給されると、当該発光性液体が流路空間14を通過して他端の流出口2bから下流側のチューブ部材に流出し、各流路空間14にそれぞれ異なる発光性液体が流れ得るようになされている。因みに、上記の発光性液体とは、発光性化合物を、各種溶媒、液体半導体、イオン性液体もしくはそれらの混合溶液に添加した形態をいう。
ここで発光性化合物とは、有機化合物の発光体であることが好ましく、例えば、フルオレセイン化合物、スチルベン化合物、クマリン化合物、ローダミン化合物、オキサジン化合物、ＤＯＴＣ（ジエチルオキサトリカルボシアニンイオダイド）化合物、ＨＩＴＣ（ヘキサメチルインドトリカルボシアニンイオダイド）化合物などのレーザー色素、ペリレン、パイセン、ペンタフェン、ペンタセン、テトラフェニレン、ヘキサフェン、ルビセン、コロネン、トリナフチレン、ヘプタフェン、ヘプタセン、ピランスレン、オバレン、1,4,5,8-テトラフェニルナフタレン、9,10-ジフェニルアントラセン、ビアントラニル（例えば9,9"-ビアントラニル）、9,10-ジナフチルアントラセン、ルブレン、ジベンゾ{[f,f’]-4,4‘,7,7’-テトラフェニル}ジインデノ[1,2,3-cd:1‘,2’,3‘-lm]ペリレン、1,3,6,8-テトラフェニルピレン、ビピレニル、o-フェニレンピレン、アンサンスレン、3,3"-ビフルオロアンセニルなどの蛍光色素、トリス（2-フェニルピリジナート）イリジウム（III）などの中心金属にイリジウム（Ir）を有する錯体、ルテニウム（II）トリスビピリジル（ＰＦ6-）2、およびルテニウム（II）トリスビピリジル（ＴＦＳＩ-）2などの中心金属にルテニウム（Ｒｕ）を有する錯体など挙げられる。
用いられる各種溶媒としては、水、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、アセトン、４−メチル−２−ペンタノン、アセチルアセトン、アセトニトリル、プロピオニトリル、エチレンジアミン、ピリジン、ホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、ニトロメタン、ニトロベンゼン、１，２−ジクロロベンゼン、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、酢酸、無水酢酸、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ｎ−ブチルベンゼンおよびベンゾニトリル等を挙げることができる。
液体半導体は、液体状の有機半導体の状態を指し、例えばベンゼン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体などの芳香族炭化水素があり、代表的なものに9-(2-エチルヘキシル）カルバゾール（EHCz）や、PLQがある。イオン性液体は、常温（２５℃）で液体のイオン液体であり、一般式Ａ−Ｂ（Ａはカチオン、Ｂはアニオン）で表される構成のものが好例である。
上記Ａで表わされるカチオンとしては、例えば、次のものが挙げられる。Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−プロピルブチルアンモニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアンモニウムイオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３，４−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−２，３，４−トリメチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−２，３，５−トリメチルイミダゾリウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−エトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、および、Ｎ−（２−エトキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムイオンなどである。
用いる電位窓が広いことから、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオンがカチオンとして特に好ましい。一方、Ｂで表されるアニオンとしては、例えば、ＰＦ6 -、［ＰＦ3（Ｃ2Ｆ5）3］-、［ＰＦ3（ＣＦ3）3］-、ＢＦ4 -，［ＢＦ2（ＣＦ3）2］-、［ＢＦ2（Ｃ2Ｆ5）2］-、［ＢＦ3（ＣＦ3）］-、［ＢＦ3（Ｃ2Ｆ5）］-、（ＢＯＢ-）、［（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ］-（ＴＦＳＩ-）、［（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2Ｎ］-（ＢＥＴＩ-）、［（ＣＦ3ＳＯ2）（Ｃ4Ｆ9ＳＯ2）Ｎ］-、［（ＣＮ）2Ｎ］-（ＤＣＡ-）、［（ＣＦ3ＳＯ2）3Ｃ］-、および［（ＣＮ）3Ｃ］-などを用いることができる。イオン液体の粘度を低くすることができることから、ＢＦ4 -，［ＢＦ3（ＣＦ3）］-、［ＢＦ3（Ｃ2Ｆ5）］-、ＢＯＢ-、ＴＦＳＩ-、およびＢＥＴＩ-が好ましい。
また、発光性物質の添加量は各種溶媒、液体半導体、イオン性液体もしくはそれらの混合溶液に対して、１〜９９重量％含有することが好ましく、より好ましくは５〜９０重量％である。
ここで、図２Ａは発光性液体Lとして液体半導体を用いたときの発光原理の説明に供する概略図である。この場合、発光デバイス1では、図２Ａに示すように、第１電極11b及び第２電極18bに対し電源5により電圧が印加され、この状態で第１電極11b及び第２電極18b間の流路空間14に発光性液体Lが流れることで、第１電極11bから発光性液体L中に正孔が注入されるとともに、第２電極18bから発光性液体L中に電子が流入され、発光性液体L中の正孔と電子とが電荷再結合し、これにより生成された励起子が基底状態に戻る際に発光し得るようになされている。
一方、例えばルブレン等の発光性化合物を各種溶媒に溶かした発光性液体Lを用いたときには、電気化学発光(Electrochemiluminescence : ECL)による発光原理により発光し得る。図２Ｂは、このECLによる発光原理の説明に供する概略図である。この場合、発光デバイス1では、図２Ｂに示すように、第１電極11b及び第２電極18bに対し電源5により電圧が印加され、第１電極11b及び第２電極18b間の流路空間14にルブレン等の発光性液体Lが流れると、アノードとなる第１電極11bで生成されたカチオンラジカルR＋と、カソードとなる第２電極18bで生成されたアニオンラジカルR−とが発光性液体L中で衝突し、基底状態及び励起状態の中性分子が生成され、励起状態の中性分子が基底状態に戻る際に発光し得るようになされている。
なお、この発光デバイス1では、流入口2aから流出口2bに向けて流路空間14を発光性液体Lが常に、或いは断続的に流れており、流路空間14内に劣化した発光性液体Lが留まることなく、新しい発光性液体Lが流路空間14に供給され続け、長時間、最適な発光状態を維持し得るようになされている。
実際上、このマイクロ流路デバイス2は、図３に示すように、第１基板7の流路形成層12上に第２基板8が配置され、下から順に支持基板10、流路形成層12及び第２基板8が積層された構成を有する。ここで、第１基板7を構成する支持基板10は、例えばガラスや、ポリエステル（PET（ポリエチレンテレフタレート）、PEN（ポリエチレンナフタレート））、ポリカーボネート、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂部材等の各種材料からなり、板状、もしくはシート状で外郭が四辺状に形成され、流路形成層12が積層される一面が平坦に形成されている。なお、マイクロ流路デバイス2は、透明性を有した各種材料にて支持基板10を形成することで、流路空間14を流れる発光性液体Lの発光状態を第１基板7側の外部から視認し得る。
これに加えて支持基板10の一面には、帯状でなる複数の第１電極11a,11b,11cが長手方向を揃えて並走するように配置されており、流路形成層12の溝形成貫通孔15がこれら第１電極11a,11b,11cに対向するように当該流路形成層12が積層され得る。これにより第１基板7には、流路形成層12の溝形成貫通孔15内に支持基板10の第１電極11a,11b,11cが露出し、これら溝形成貫通孔15と第１電極11a,11b,11cとにより断面凹状の流路溝が形成され得る。なお、この第１電極11a,11b,11cは例えばITO、IZO、ZnO等の透明電極の他、金、白金、銀、マグネシウムやリチウム、アルミニウムなどの金属、またそれらの合金にて形成され得る。
流路形成層12は、例えばネガ型感光性樹脂により形成されており、四辺状の外郭寸法が支持基板10の枠内に収まるように形成され、長手方向が支持基板10の長手方向とほぼ平行にして設けられている。また、この流路形成層12には、帯状に形成された溝形成貫通孔15の両端に、流入口2a及び流出口2bと連通する円形状の拡径領域15a,15bがそれぞれ設けられており、支持基板10上の第１電極11a,11b,11cに当該拡径領域15a,15bも対向するように配置され得る。
かかる構成に加えて、第１基板7には、流路溝を除いて、第２基板8と対向する流路形成層12の接合面20aに選択的に第１自己組織化単分子膜21aが形成されている。これにより第１基板7は、第２基板8と対向する接合面20aにおける第１自己組織化単分子膜21aの末端官能基に、第２基板8の接合対向面20bに形成された第２自己組織化単分子膜21bの末端官能基が結合し、当該第２基板8が接合され得る。
ここで、第１自己組織化単分子膜21aとしては、末端官能基にエポキシを有する自己組織化単分子で構成されることが好ましく、例えば3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン（GOPTS、GPTS、GPTMS）、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン（GPTES）、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン（GPMDES）、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランなどが挙げられる。
一方、第１自己組織化単分子膜21aの末端官能基と結合する第２自己組織化単分子膜21bとしては、末端官能基に-NH2を有する自己組織化単分子で構成されることが好ましく、例えば3-アミノプロピルトリエトキシシラン（APTES）、3-アミノプロピルトリメトキシシラン（APTMS）、N-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
なお、上述した実施の形態においては、末端官能基にエポキシを有する自己組織化単分子膜を第１自己組織化単分子膜21aとして第１基板7に形成し、末端官能基に-NH2を有する自己組織化単分子膜を第２自己組織化単分子膜21bとして第２基板8に形成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これとは逆に、末端官能基にエポキシを有する自己組織化単分子膜を第２自己組織化単分子膜として第２基板8に形成し、末端官能基に-NH2を有する自己組織化単分子膜を第１自己組織化単分子膜として第１基板7に形成してもよい。
なお、このような第２自己組織化単分子膜21bが形成される第２基板8は、例えばポリエステル（PET（ポリエチレンテレフタレート）や、PEN（ポリエチレンナフタレート））、ポリカーボネート、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂部材等でなるフィルム状もしくはシート状の各種材料からなり、その外郭が四辺状に形成され、第１基板7の接合面20aに接合される接合対向面20bがほぼ平坦に形成されている。なお、マイクロ流路デバイス2は、透明性を有した各種材料にて第２基板8を形成することで、流路空間14を流れる発光性液体Lの発光状態を第２基板8側の外部から視認し得る。第２基板8の接合対向面20bには、帯状でなる複数の第２電極18a,18b,18cが長手方向を揃えて並走するように配置されており、これら第２電極18a,18b,18cの長手方向が第１基板7の流路溝（すなわち、第１電極11a,11b,11c）の長手方向と直交するように第１基板7に対して配置され得る。
これにより第２基板8は、第１基板7と接合して流路溝の開口を塞いだ際に、第１基板7の流路溝内に第２電極18a,18b,18cの一部を露出させ得るようになされている。かくして、マイクロ流路デバイス2には、第１基板7及び第２基板8間に、例えば第１電極11bと一部の第２電極18bとが対向した流路空間14が形成され得る。なお、この第２電極18a,18b,18cは、第１電極11a,11b,11cと同じように、例えばITO、IZO、ZnO等の透明電極の他、金、白金、銀、マグネシウムやリチウム、アルミニウムなどの金属、またそれらの合金にて形成され得る。また、第２基板8には、第２電極18a,18b,18cの周辺所定位置に厚みを貫通した複数の流入口2a及び流出口2bが設けられている。第２基板8は、これら流入口2a及び流出口2bが、流路形成層12の拡径領域15a,15bと重なるように流路形成層12に位置決めされ、当該流路形成層12に接合され得る。
因みに、このようなマイクロ流路デバイス2は、支持基板10及び第２基板を例えばポリエステル（PET）等の軟質部材で形成し、かつ第１電極11a,11b,11c及び第２電極18a,18b,18cも例えばITO等の軟質電極部材で形成することで、使用者が手で湾曲させることもできるシート状のフレキシブルな構成となり得、外力が加わることによる損傷を防止し得る。
ここでマイクロ流路デバイス2は、図１に示したように、第２基板8における第２電極18a,18b,18cの長手方向が、第１基板7における第１電極11a,11b,11cの長手方向と直交するように配置され、第１基板7の一端部が第２基板8の側部から突出した構成を有するとともに、第２基板8の一端部が第１基板7の側部から突出した構成を有する。これによりマイクロ流路デバイス2は、第１基板7の一端部において第１電極11a,11b,11cが第２基板8に重なることなく露出させることができるので、その分、第１電極11a,11b,11cに配線4を容易に接続し得る。また、第２基板8の一端部においても、第２電極18a,18b,18cが第１基板7に重なることなく露出させることができるので、その分、第２電極18a,18b,18cに配線4を容易に接続し得るようになされている。
このような構成を有するマイクロ流路デバイス2は、図１のＡ−Ａ´部分の側断面構成を示す図４のように、第１基板7の流路溝を除いて接合面20aにだけ選択的に形成された第１自己組織化単分子膜と、第２基板8における接合対向面20bの第２自己組織化単分子膜との末端官能基同士が結合して第１基板7と第２基板8とが接合しており、流路溝が第２基板8と結合することがなく、確実に中空の流路空間14を形成し得、かつ流路空間の特性も変化することなく、第１電極11a,11b,11cや流路形成層12、第２電極18a,18b,18c、第２基板8の有する特性を維持できる。従って、このマイクロ流路デバイス2では、流路空間14に発光性液体Lを確実に通過させることができるとともに、電源5により第１電極11a,11b,11c及び第２電極18a,18b,18cに電圧を印加することで、流路空間14を流れる発光性液体Lを発光させ得る。
（２）マイクロ流路デバイスの製造方法
次に、このようなマイクロ流路デバイス2の製造方法について以下説明する。先ず初めに、表面に電極層が形成された板状の支持基板を用意し、この支持基板上の電極層を樹脂マスクパターンによりエッチングして、図５に示すように、支持基板10上に所定形状の第１電極11a,11b,11cを形成する。次いで、第１電極11a,11b,11cが形成された支持基板10上に、例えばネガ型感光性樹脂をスピンコートし、このネガ型感光性樹脂を加熱してプリベークする。次いで、フォトリソグラフィーを行うための露光装置を用いて、図６に示すように、図示しないマスクにより、両端に拡径領域15a,15bを備えた帯状の溝形成貫通孔領域22を露光して可溶化する。
続いて、所定温度にて露光後ベークを行い、現像液で現像し、可溶化した溝形成貫通孔領域22を除去してネガ型感光性樹脂に溝形成貫通孔15を形成した後、さらに所定温度でポストベークし、溝形成貫通孔15の底部に第１電極11a,11b,11cが露出した流路形成層12を支持基板10上に形成する（図示せず）。因みに、流路形成層12は、流路溝の高さや幅を容易に変更できることが望まれることから上述したネガ型感光性樹脂で形成することが好ましく、例えばマイクロケム製（日本化薬）SU-8シリーズやKMPRシリーズ、東京応化工業製TMMR S2000、東レ製フォトニース（感光性ポリイミド）等が用いられる。
これに加えて本発明では、例えばダミー樹脂（TSMR：東京応化工業製）等のダミー部材を用意し、図７に示すように、当該ダミー部材23aを流路形成層12の溝形成貫通孔15に注入して所定温度でベークする。このようにして流路溝23内全体をダミー部材23aで覆い、流路溝23内の第１電極11a,11b,11cを外部に非露出状態とさせる。因みに、ダミー部材23aとしては、例えば有機溶剤（アセトン等）に溶解するポジ型レジストである東京応化工業製のTSMRシリーズの他、OFPRシリーズ、Clariant製AZシリーズ等を用いても良い。
また、ダミー部材23aの形成方法としては、流路溝幅が500［un］以上で太い場合、ダミー部材23aをシリンジ等で直接なぞり流路溝内にダミー部材23aを設けるようにしてもよい。また、流路幅が細い場合には、基板10上にダミー部材23aをスピンコートした後、マスクを用いてダミー部材を形成したい部分を除いた箇所を露光及び現像することでダミー部材23aを形成する方法や、供給口及び吐出口を設けた板状部材で流路溝を覆い、当該供給口から流路溝内を介して吐出口からダミー部材23aを送液して流路溝内にダミー部材23aを設け、その後、板状部材を取り外して、流路溝内にだけダミー部材23aを形成するようにしてもよい。
次いで、これとは別に、表面に電極層が形成されたフィルム状の第２基板を用意し、この第２基板上の電極層を樹脂マスクパターンによりエッチングして、図８に示すように、第２基板8上に所定形状の第２電極18a,18b,18cを電極層から形成する。また、この第２基板8には、流路形成層12の溝形成貫通孔15の拡径領域15a,15bに対応する位置に、当該拡径領域15a,15bとほぼ同じ形状及び大きさの貫通孔をパンチ加工により穿設し、流入口2a及び流出口2bを形成する。このようにして、接合対向面20bに第２電極18a,18b,18cが設けられているとともに、流入口2a及び流出口2bが形成された第２基板8を製造する。
次いで、図９に示すように、第１基板7のダミー部材23aが設けられた接合面20aと、第２基板8の第２電極18bが設けられた接合対向面20bとに対して、エキシマUVランプにより真空紫外光（VUV/O3）を照射し、第１基板7のダミー部材23a上及び接合面20aと、第２基板8の接合対向面20bとにそれぞれ酸素含有基（カルボキシル基、ケトン、ヒドロキシル基等）を導入して親水化させる。なお、酸素含有基の導入には、中心波長172［nm］のエキシマUV装置を用いたVUV又はVUV/O3処理の他、低圧水銀ランプを用いたUV/O3処理、大気圧プラズマ処理、真空プラズマ処理などを用いても良い。
次いで、第１自己組織化単分子形成溶液（第１SAM形成溶液）に第１基板を浸漬させて、図１０Ａに示すように、第１基板7の接合面20aと、ダミー部材23a上とに、例えば、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン（GOPTS）のような末端官能基がエポキシでなる第１自己組織化単分子膜21aを形成する。次いで、アセトン等の除去液で第１基板7をリンスし、接合面20aに付着していない残留自己組織化単分子や、流路溝23内のダミー部材23aを除去する。これにより、第１基板7には、流路溝23の底部に第１電極11a,11b,11cが露出し、かつ流路溝23を除いた接合面20aにだけ選択的に第１自己組織化単分子膜21aを形成し得る。
一方、第２基板8は、第２自己組織化単分子形成溶液（第２SAM形成溶液）に浸漬させて、図１０Ｂに示すように、第２基板8の接合対向面20bに、例えば、3-アミノプロピルトリエトキシシラン（APTES）のような末端官能基がアミノ基でなる第２自己組織化単分子膜21bを形成する。次いで、第２基板8をエタノール等でリンスして、接合対向面20bに付着されていない残留自己組織化単分子を除去する。このようにして第２基板8には、露出している第２電極18a,18b,18c上を含め、第２電極18a,18b,18c以外の接合対向面20b全体に第２自己組織化単分子膜21bを形成し得る。
最後に、第１自己組織化単分子膜21aにより接合面20aを表面改質させた第１基板7と、第２自己組織化単分子膜21bにより接合対向面20bを表面改質させた第２基板8とを接触させ、この状態のまま第１基板7及び第２基板8に荷重を加えるとともに加熱し、図１１に示すように、第１自己組織化単分子膜21aの末端官能基と第２自己組織化単分子膜21bの末端官能基とをエポキシ・アミノ反応によって結合させる。かくして、このような製造方法によって、第１基板7の第１自己組織化単分子膜21aが形成されていない流路溝23を除いた接合面20aと、第２基板8の接合対向面20bとを強固に接合させたマイクロ流路デバイス2を製造できる。また、このような製造方法により製造したマイクロ流路デバイス2では、図１２に示すように、第１基板7の箇所を超音波顕微鏡により観察したところ、第１自己組織化単分子膜21aが形成されていない流路溝23全体が白くなっていたことから、当該流路溝23全体が第２基板8に接合することなく中空の流路空間14が確実に形成できていることが確認できた。
因みに、この実施の形態の場合、第２基板8は、第２電極18a,18b,18cが設けられている接合対向面20bが当該第２電極18a,18b,18cの有無に応じて僅かに凹凸状に形成されているものの、変形可能なフィルム状部材で形成され、かつ第１基板7の第１自己組織化単分子膜21aと、接合対向面20bの第２自己組織化単分子膜21bとによる結合により接合されることから、第１基板7の接合面20aに接合対向面20bを密着させて確実に接合し得るようになされている。かくして、マイクロ流路デバイス2では、第１基板7及び第２基板8間に隙間が形成されることなく密着して接合し、流入口2a及び流出口2bだけ外部と連通した流路空間14を、第１基板7及び第２基板8間に形成し得るようになされている。
（３）検証試験
（３−１）検証試験に用いるマイクロ流路デバイスの製造
次に、上記製造方法に従って実際にマイクロ流路デバイス2を製造し、このマイクロ流路デバイス2を用いた発光デバイス1において、流路空間14内にて発光性液体Lがどのように発光するか検証を行った。ここでは、以下のようにしてマイクロ流路デバイス2を製造した。先ず初めに、一面に厚さ100［nm］のITOが形成された厚さ700［μm］のガラス基板を支持基板10としたITO-ガラス基板を用意した。次いで、東京応化工業（株）社製のポジ型感光性樹脂TSMRによって、ITO上に樹脂マスクパターンを形成した。次いで、王水（硝酸、塩酸、純水の混合液）をエッチング液として用い、ITOをエッチングした後、樹脂マスクパターンをアセトン浸漬で除去した。これにより、図５に示すような帯状でなる３つの第１電極11a,11b,11cが一面に並走するように形成された支持基板10を製造した。
次いで、耐薬品性及び機械特性に優れるネガ型感光性樹脂（SU-8 3005：日本化薬（株）社製）を6［μm］の厚みでスピンコートし、このネガ型感光性樹脂をホットプレート上で70［℃］に加熱してプリベークした後、露光装置であるマスクアライナ（MA6：カールズース製）を用いて、マスクにより、溝形成貫通孔15となる溝形成貫通孔領域22だけを40［mW/cm2］で6秒間露光して、図６に示すように、溝形成貫通孔領域22を可溶化させた。続いて120［℃］で露光後ベークを行い、現像液（SU-8ディベロッパー：日本化薬（株）社製）で現像し、可溶化した溝形成貫通孔領域22を除去してネガ型感光性樹脂に溝形成貫通孔15を形成した後、さらに150［℃］でハードベークすることで、溝形成貫通孔15の底部に第１電極11a,11b,11cが露出した流路形成層12を支持基板10上に形成した。
次いで、TSMR（東京応化工業（株）製）でなる樹脂材をダミー部材23aとして用意し、図７に示すように、このTSMRを流路形成層12の溝形成貫通孔15に注入し、ホットプレート上にて110［℃］で5分間ベークした。このようにして流路溝23内全体をダミー部材23aで覆い、流路溝23内の第１電極11a,11b,11cを外部に非露出状態とし、この状態でエキシマUVランプにより真空紫外光（VUV/O3）を照射して流路形成層12及びダミー部材23a上に酸素含有基を形成した。
次いで、純水で溶解した1％（v/v）の3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン（GOPTS）溶液を第１自己組織化単分子形成溶液（第１SAM形成溶液）として用意し、第１SAM形成溶液に第１基板7を20分間浸漬させ、第１基板7の接合面20aとダミー部材23a上とに末端官能基がエポキシでなるGOPTSを膜状に設けた第１自己組織化単分子膜21aを形成した。次いで、第１基板7を第１SAM形成溶液から引き揚げた後、この第１基板7をアセトンでリンスして、接合面20aに付着されていない残留自己組織化単分子と、流路溝23を覆ったダミー部材23aとを除去し、その後アセトンを除去するためイソプロピルアルコール及び純水でリンスした。これにより、流路溝23の底部に第１電極11a,11b,11cが露出し、かつ流路溝23を除いた接合面20aにだけ選択的に第１自己組織化単分子膜21aが形成された第１基板7を製造した。
また、これとは別に、一面に厚さ350［nm］のITOが厚さ120［μm］のPENフィルムに形成されたITO-PENフィルムを第２基板8として用意した。次いで、この第２基板8上のITOを樹脂マスクパターンによりエッチングして、図８に示すように、帯状でなる３つの第２電極18a,18b,18cをITOから形成した。次いで、この第２基板8において、流路形成層12における溝形成貫通孔15の拡径領域15a,15bに対応する位置に、当該拡径領域15a,15bとほぼ同じ形状及び大きさの貫通孔をパンチ加工により穿設して流入口2a及び流出口2bを形成した。このようにして、接合対向面20bに第２電極18a,18b,18cが設けられているとともに、流入口2a及び流出口2bが形成された第２基板8を製造した。
そして、第２基板8の接合対向面20bにも、エキシマUVランプにより真空紫外光（VUV/O3）を照射し、当該接合対向面20bに酸素含有基を形成した。次いで、純水で溶解した5％（v/v）の3-アミノプロピルトリエトキシシラン（APTES）溶液を第２自己組織化単分子形成溶液（第２SAM形成溶液）として生成し、この第２SAM形成溶液に第２基板8を20分間浸漬させて、第２基板8の接合対向面20bに末端官能基がアミノ基でなるAPTESを膜状に設けた第２自己組織化単分子膜21bを形成した。次いで、第２基板8を第２SAM形成溶液から引き揚げた後、この第２基板8をエタノールでリンスして、接合対向面20bに付着されていない残留自己組織化単分子を除去し、かくして露出している第２電極18a,18b,18c上を含め、接合対向面20bに第２自己組織化単分子膜21bが形成された第２基板8を製造した。
最後に、第１基板7の第１自己組織化単分子膜21aと、第２基板8の第２自己組織化単分子膜21bとを接触させ、この状態のまま接合装置（EVG520HE：EV group社製）によって荷重1.5[MPa]、温度140[℃]、保持時間5分で荷重を加え、第１自己組織化単分子膜21aと第２自己組織化単分子膜21bとを結合させて第１基板7及び第２基板8を接合し、幅が1000［μm］、1250［μm］及び1500［μm］の３つの流路空間14を備えたマイクロ流路デバイス2を製造した。
（３−２）検証装置及び検証結果
次に、このマイクロ流路デバイス2を用いた発光デバイス1を構築し、マイクロ流路デバイス2の流路空間14を流れる発光性液体Lの発光の様子を検証し得る検証装置を作成した。図１３に示すように、この検証装置40は、マイクロ流路デバイス2を固定器具41により固定して当該固定器具41を昇降台42に設置し、当該マイクロ流路デバイス2の第１電極11a,11b,11c及び第２電極18a,18b,18c（図１）に電源装置43（電源5）により電圧を印加した。因みに、固定器具41は、図１４に示すように、基台51に立設した第１プラスチック板52と、当該第１プラスチック板52とは別体でなる第２プラスチック板53とによってマイクロ流路デバイス2を挟んで設置し、第１プラスチック板52及び第２プラスチック板53に埋め込まれたガラス窓57及び58を通してマイクロ流路デバイス2を視認し得るようにした。
第１プラスチック板52には、厚みを貫通したピン部材55aを設け、一面に露出したピン部材55aの一端をマイクロ流路デバイス2の第２電極18a,18b,18cに接触させ、他面に露出したピン部材55aの他端に配線4（図１３）を接続して、電源装置43からの電圧を配線4及びピン部材55aを介して第２電極18a,18b,18cに印加できるようにした。また、第２プラスチック板53にも、厚みを貫通したピン部材55bを設け、一面に露出したピン部材55bの一端をマイクロ流路デバイス2の第１電極11a,11b,11cに接触させ、他面に露出したピン部材55bの他端に配線4（図１３）を接続して、電源装置43からの電圧を配線4及びピン部材55bを介して第１電極11a,11b,11cに印加できるようにした。
また、第２プラスチック板53には、マイクロ流路デバイス2の流入口2a及び流出口2bと連通した開口が設けられており、当該開口に封止ピン56又は接続管56a（図１３）を設けた。この検証装置40では、マイクロ流路デバイス2において検証対象となる流路空間14に連通した流入口2aに接続管56aを介してシリンダ44を接続して、当該シリンダ44から流入口2aを介して流路空間14に発光性液体Lを供給した。なお、流路空間14に供給された発光性液体Lは、マイクロ流路デバイス2の流出口2bに設けた封止ピン56により流路空間14内に留めるようにした。
なお、この検証では、先ず始めに発光性液体Lとして、「Appl Phys Lett.95,053304(2009) Organic light-emitting diode with liquid emitting layer,Denghui Xu and Chihaya Adachi」にて開示されている液体半導体を用いた。
そして、UVランプ45を用いてUVをマイクロ流路デバイス2に照射し、マイクロ流路デバイス2の流路空間14内に供給された発光性液体Lの発光状態を、デジタルカメラ46にて撮像した。なお、この検証試験では、マイクロ流路デバイス2の３つの流路空間14のうち、中央に位置する流路空間14に発光性液体Lとして液体半導体を注入し、当該流路空間14に対応する中央の第１電極11bと、この第１電極11bに直交した３つの第２電極18a,18b,18cに電圧を印加した。その結果、図１５Ａに示すような結果が得られた。図１５Ａから、上述した製造方法により製造したマイクロ流路デバイス2では、第１電極11b及び第２電極18a,18b,18cが対向し、中央に配置された中空の流路空間14b1内にて発光性液体Lが発光することが確認できた。また、流路空間14b1において第１基板7の流路溝と第２基板8の接合による不良を防止できていることが確認できた。
次に、発光性液体Lとして、黄色に発光するルブレン（（5,6,11,12）-テトラフェニルテトラセン）を1，2ジクロロベンゼンとアセトニトリルの混合溶媒（2:1、v/v）に溶かした発光性溶液（以下、単にルブレン溶液と呼ぶ）と、赤色に発光するジベンゾ{[f,f’]-4,4‘,7,7’-テトラフェニル}ジインデノ[1,2,3-cd:1‘,2’,3‘-lm]ペリレン（以下、単にDBPと呼ぶ）をルブレンにドープした発光性化合物を、1，2ジクロロベンゼンとアセトニトリルの混合溶媒（2:1、v/v）に溶かした発光性溶液（以下、単にDBP-ルブレン溶液と呼ぶ）とを用い、一端側の流路空間14a1にルブレン溶液を流すとともに、他端側の流路空間14c1にDBP-ルブレン溶液を流し、第１電極11bに直交した３つの第２電極18a,18b,18cに電圧を印加した。その結果、図１５Ｂに示すような結果が得られた。図１５Ｂから、上述した製造方法により製造したマイクロ流路デバイス2では、一端側に配置された中空の流路空間14a1内をルブデン溶液（図１５Ｂ中、単に「ルブレン」と表記）により黄色に発光させることができ、また、これと同時に他端側に配置された中空の流路空間14c1内をDBP-ルブレン溶液（図１５Ｂ中、単に「DBP」と表記）により赤色に発光させることができた。
次に、発光性液体Lとして、発光性液体Lとして青色に発光する9,10-ジフェニルアントラセン（以下、単にDPAと呼ぶ）を１，２ジクロロベンゼンとアセトニトリルの混合溶媒（2:1、v/v）に溶かした発光性溶液（以下、単にDPA溶液と呼ぶ）を用意し、このDPA溶液を中央の流路空間14b1にだけ流し、第１電極11bに直交した３つの第２電極18a,18b,18cに電圧を印加した。その結果、図１５Ｃに示すような結果が得られた。図１５Ｃから、上述した製造方法により製造したマイクロ流路デバイス2では、中央に配置された中空の流路空間14b1内をDPA溶液（図１５Ｃ中、単に「DPA」と表記）により青色に発光させることができた。
なお、ルブレン溶液のルブレンの濃度は1〜20[mM]が好ましく、DBP-ルブレン溶液に用いるルブレン、DBPの濃度はそれぞれ1〜20[mM]、0.1〜0.4[mM]が好ましく、DPA溶液のDPAの濃度は5〜50[mM]が好ましい。また、ここでは、非特許文献「K. Nishimura etal., “Solution Electrochemiluminescent Cell with a High Luminance Using an Ion Conductive Assistant Dopant”, Japanese Journal of Applied Physics (Jpn. J. Appl. Phys),
vol. 40, pp. L 1323-L 1326, 2001.」を参考にイオン導電補助ドーパント（1，2ジフェノキシエタンを0.18 M）を発光性液体に加えている。
次に、発光性液体Lを替え、発光性液体Lとして再び黄色に発光するルブレン溶液を、一端側の流路空間14a1と、他端側の流路空間14c1とに流し、第１電極11bに直交した３つの第２電極18a,18b,18cに電圧を印加した。その結果、図１５Ｄに示すような結果が得られた。図１５Ｄから、上述した製造方法により製造したマイクロ流路デバイス2では、一端側に配置された中空の流路空間14a1および他端側に配置された中空の流路空間14c1内をルブレン溶液（図１５Ｄ中、単に「ルブレン」と表記）により同時に黄色に発光させることができ、発光性液体Lを替えていっても接合不良が生じることなく各流路空間14a1〜14c1を発光させることができた。以上のように、本発明によるマイクロ流路デバイス2では、液体半導体だけでなく種々の発光性液体Lを用いても、各流路空間14a1〜14c1を発光させることができ、また、発光性液体Lの種類を変えていっても各流路空間14a1〜14c1を発光させることができることが確認できた。
（４）動作及び効果
以上の構成において、このマイクロ流路デバイス2では、第１基板7の流路溝23を除いた接合面20aにだけ選択的に第１自己組織化単分子膜21aを形成し、第２基板8の接合対向面20bに形成された第２自己組織化単分子膜21bの末端官能基と、この第１自己組織化単分子膜21aの末端官能基とを結合させて第１基板7及び第２基板8を接合させ、第１基板7及び前記第２基板8間に中空の流路空間14を形成するようにした。
このマイクロ流路デバイス2では、流路溝23内に第１自己組織化単分子膜21aが形成されていないので、流路溝23の濡れ性や、表面自由エネルギー、表面官能基等の特性が変化することなく、流路溝23の材質そのものの有する特性を維持できるとともに、当該流路溝23を除いた接合面20aだけで第２基板8と確実に接合させることができるので、第１基板7の流路溝と第２基板8の接合による不良を防止し得る。
また、このマイクロ流路デバイス2では、第１電極11a,11b,11cを流路溝23内に露出するように形成し、かつ第２基板8の接合対向面20bに第１電極11a,11b,11cと少なくとも一部が対向する第２電極18a,18b,18cを設け、これら第１電極11a,11b,11c及び第２電極18a,18b,18cが流路空間14を挟んで対向するように配置するようにした。これにより、マイクロ流路デバイス2では、第１電極11a,11b,11c及び第２電極18a,18b,18cに電圧を印加することで、これら第１電極11a,11b,11c及び第２電極18a,18b,18c間の流路空間14に流れる発光性液体Lを発光させることができる。
また、このマイクロ流路デバイス2では、流路空間14と外部とを連通させる流入口2a及び流出口2bを設けたことにより、当該流入口2aから流路空間14に発光性液体Lを供給できるとともに、流路空間14に供給された発光性液体Lを流出口2bから外部へ流出でき、かくして流路空間14に劣化した発光性液体Lが留まることなく、常に新しい発光性液体Lを流路空間14内に与え、当該流路空間14内にて発光性液体Lを発光させ続けることができる。
さらに、このマイクロ流路デバイス2では、第１電極11a,11b,11cと第２電極18a,18b,18cとが複数設けられており、これら第１電極11a,11b,11c及び第２電極18a,18b,18cがマトリックス状に配置されていることから、電源5によって電圧を印加する第１電極11a,11b,11c及び第２電極18a,18b,18cを選定することで、電圧が印加された流路空間14を流れる発光性液体Lだけを発光させることができる。
（５）他の実施の形態
なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であり、上述した実施の形態においては、３つの直線状の流路空間14を設けたマイクロ流路デバイス2を用いて発光デバイスを作製した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図１６に示すように、直線状の流路空間14a,14c,14d、曲線の流路空間14bの他に、複数の流路空間14b,14c,14dが合流した合流流路空間14e,14gを備えるマイクロ流路デバイス62を用いて発光デバイス61を作製してもよい。
実際上、このマイクロ流路デバイス62は、例えば４つの流入口63a,63b,63c,63dと、３つの流出口64a,64b,64cとが形成されており、そのうち一対の流入口63a及び流出口64a間に直線状の流路空間14aを備えている。また、他の流入口63b及び流出口64b間には、U字状の湾曲部が複数連なり左右に折り返す流路空間14bと、隣接する合流流路空間14eから分岐した分岐流路空間14fが当該流路空間14bと合流した合流流路空間14gとを備えている。さらに、このマイクロ流路デバイス62には、他の２つの流入口63c,63dからそれぞれ延びた流路空間14c,14dと、これら２つの流路空間14c,14dが合流して１つの流出口64cまで延びた合流流路空間14eとを備え、当該合流流路空間14eから分岐した分岐流路空間14fが、隣接する流路空間14bと合流している。
このようなマイクロ流路デバイス62には、各流入口63a,63b,63c,63dにそれぞれ異なるシリンジ44a,44b,44c,44dが接続されており、各シリンジ44a,44b,44c,44dからそれぞれ異なる発光性液体が供給され得るようになされている。また、このマイクロ流路デバイス62は、複数の第１電極及び第２電極（図示せず）が設けられており、これら第１電極及び第２電極間に流路空間14a,14b,14c,14d及び合流流路空間14e,14gが配置され、第１電極及び第２電極に電圧を印加することで、電圧が印加された第１電極及び第２電極間の流路空間14a,14b,14c,14d又は合流流路空間14e,14gを流れる発光性液体が発光し得るようになされている。かくして、このマイクロ流路デバイス62では、複数種類の発光性液体を合流流路空間14e,14gにより混合させることもでき、かくして、発光性液体単体の発光色で発光させつつ、これら発光性液体単体の発光色を混合させた新たな発光色で合流流路空間14e,14gを連続的に発光させることもできる。
因みに、このような構成を有するマイクロ流路デバイス62であっても、上述した「（２）マイクロ流路デバイスの製造方法」に従って製造することができる。具体的には、流路空間14a,14b,14c,14dや、合流流路空間14e,14gの形状に合わせて複雑な形状でなる流路溝を流路形成層に形成すればよい。そして、この流路溝にダミー部材を設け、この状態のまま第１自己組織化単分子膜を形成し、その後、ダミー部材を除去することで、流路溝を除いた接合面にだけ第１自己組織化単分子膜を形成できる。次いで、第２自己組織化単分子膜が接合対向面に形成された第２基板を用意し、第１基板の第１自己組織化単分子膜と、第２基板の第２自己組織化単分子膜とを結合させることにより、第１基板及び第２基板を接合させることでマイクロ流路デバイス62を製造することができる。
また、その他の実施の形態として、上述した実施の形態においては、第１基板7及び第２基板8間の流路空間14に第１電極11a,11b,11cと第２電極18a,18b,18cとが対向するように設けられた電極埋め込み型のマイクロ流路デバイス2を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第１電極11a,11b,11c及び第２電極18a,18b,18cを設けることなく、第１基板7及び第２基板8間に中空の流路空間14を単に備えたマイクロ流路デバイスを適用してもよい。
さらに、上述した実施の形態においては、第２基板8の接合対向面20b全てに第２自己組織化単分子膜21bを形成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第２基板8の接合対向面20bのうち、流路溝23と対向する領域を除いた接合対向面20bにだけ第２自己組織化単分子膜21bを形成するようにしてもよく、この場合、第１基板7の流路溝23だけでなく、流路空間14内に位置する第２基板8の接合対向面20bも表面改質が行われないことから、さらに流路空間14内の濡れ性や、表面自由エネルギー、表面官能基等の特性が変化することなく、第１電極11a,11b,11c、流路形成層12、第２電極18a,18b,18c及び第２基板8の材料そのものの有する特性を流路空間14にて維持できるとともに、当該流路溝23を除いた接合面20aにて第２基板8を確実に接合させることができるので、第１基板7の流路溝と第２基板8の接合による不良を防止し得る。
なお、本発明のマイクロ流路デバイスを用いた発光デバイスは、ワンチップ上に形成されたマイクロ流路デバイスの流路経路内にて単色または複数色の発光性溶液を発光させることが可能であるため、例えばフルカラーディスプレイや、照明として使用できる。
また、発光デバイスのその他の用途としては、蛍光検出センサなどにおいて励起光を照射するミクロンスケールの光源としても使用することができる。すなわち、この場合、発光デバイスでは、マイクロ流路デバイスにおいて、ミクロンスケール幅に形成された流路経路14で発光性溶液を選択し、可視光領域（350〜850 nm）の様々な光を発光させることが可能になるため、特定波長領域の対象試料蛍光量を測定するための励起光源として使用できる。
また、本発明のマイクロ流路デバイスは、所望形状で、かつマイクロサイズでなる中空の流路空間を確実に作製できることから、例えば分析装置において液体や気体等の各種流体を分析する際に、これら流体を流路空間に閉じ込めたり、或いは流路空間に流したりする際のデバイスとしても使用できる。すなわち、この場合、本発明のマイクロ流路デバイスでは、例えば、基板に流路空間の１種として設けた微小な反応室や混合室、流路に、分析対象となる血液やDNA等その他種々の液体や気体でなる生体試料を流すことも可能であるため、これら液体や気体を分析するマイクロTAS（Total Analysis Systems）やイムノアッセイに用いる流路デバイスとしても使用できる。

Claims (8)

  1. 流路空間となる流路溝を接合面に有し、該流路溝を除いた前記接合面にだけ選択的に第１自己組織化単分子膜が形成された第１基板と、
    前記第１基板の接合面と対向する接合対向面に、第２自己組織化単分子膜が形成された第２基板とを備え、
    前記第１自己組織化単分子膜の末端官能基と、前記第２自己組織化単分子膜の末端官能基とが結合して前記第１基板及び前記第２基板が接合し、前記第１基板及び前記第２基板間に中空の前記流路空間が形成されている
    ことを特徴とするマイクロ流路デバイス。
  2. 前記第２基板には、前記第１基板の前記流路溝に対向する溝対向領域を除いた前記接合対向面にだけ前記第２自己組織化単分子膜が形成されている
    ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ流路デバイス。
  3. 前記第１基板には、第１電極が前記流路溝内に形成されており、
    前記第２基板には、少なくとも一部を前記第１電極と対向させた第２電極が、前記接合対向面に形成されている
    ことを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロ流路デバイス。
  4. 前記第１電極と前記第２電極とが複数設けられており、前記第１電極及び前記第２電極がマトリックス状に配置されている
    ことを特徴とする請求項３記載のマイクロ流路デバイス。
  5. 前記第１基板及び又は前記第２基板には、外部から前記流路空間に発光性液体を流入させる流入口と、前記流路空間の前記発光性液体を外部へ吐出させる流出口とが形成されており、
    前記第１電極及び前記第２電極間に電圧が印加されることで、前記流路空間に流れる前記発光性液体を発光させる
    ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載のマイクロ流路デバイス。
  6. 第１基板の接合面に有する流路溝にダミー部材を形成して、前記流路溝を前記ダミー部材で保護するダミー部材形成ステップと、
    前記第１基板の前記接合面及び前記ダミー部材に第１自己組織化単分子膜を形成する膜形成ステップと、
    前記ダミー部材を除去し、該流路溝を除いた前記接合面にだけ選択的に前記第１自己組織化単分子膜を形成する選択ステップと、
    第２基板の接合対向面に形成された第２自己組織化単分子膜と、前記第１基板の前記接合面にだけ形成された前記第１自己組織化単分子膜との末端官能基を結合させて、前記第１基板及び前記第２基板を接合し、前記流路溝により前記第１基板及び前記第２基板間に中空の流路空間を形成させる接合ステップと
    を備えることを特徴とするマイクロ流路デバイスの製造方法。
  7. 前記第２基板の接合対向面のうち、前記第１基板の前記流路溝に対向する溝対向領域に溝対向ダミー部材を形成して、前記溝対向領域を前記溝対向ダミー部材で保護する第２基板側ダミー部材形成ステップと、
    前記溝対向ダミー部材及び前記接合対向面に第２自己組織化単分子膜を形成する第２基板側膜形成ステップと、
    前記溝対向ダミー部材を除去し、該溝対向領域を除いた前記接合対向面にだけ選択的に前記第２自己組織化単分子膜を形成する第２基板側選択ステップとを備え、
    前記接合ステップでは、
    前記流路溝と前記溝対向領域とを対向させるようにして位置決めし、前記第１基板と前記第２基板とを接合させる
    ことを特徴とする請求項６記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
  8. 前記ダミー部材形成ステップでは、前記流路溝内に形成されている第１電極を覆うようにして該流路溝に前記ダミー部材を形成し、
    前記接合ステップでは、前記第２基板の前記接合対向面に第２電極が形成されており、前記第２電極の少なくとも一部を前記第１電極と対向させるようにして前記第１基板及び前記第２基板を接合させる
    ことを特徴とする請求項６又は７記載のマイクロ流路デバイスの製造方法。
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