WO2013077119A1 - Substrate, microchip, substrate manufacturing method, and microchip manufacturing method - Google Patents

Substrate, microchip, substrate manufacturing method, and microchip manufacturing method Download PDF

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Definitions

  • an organic molecular film is formed on a substrate surface and irradiated with ultraviolet light through a patterned mask, thereby decomposing the organic molecular film in the irradiated region, and patterning on the substrate surface.
  • a method of forming a molecular film is disclosed. By bonding a substrate having a patterned organic molecular film formed using this method and another substrate having grooves, only a part of the flow path in the longitudinal direction is covered with the surface treatment agent. Microchips can be provided.
  • the layer 5 for forming the opening structure is formed on the first substrate 20 having the metal pattern and / or the metal oxide pattern (FIG. 14c).
  • the material of the layer 5 include photosensitive thin film resists and thick film resists (for example, photosensitive resins such as epoxy resins and acrylic resins), thermosetting resins such as PDMS, and other resins such as PMMA.
  • a thick film resist is preferable from the viewpoint of high formation accuracy (for example, position accuracy and film thickness accuracy) and easy design of the layer thickness (flow path height) according to application conditions such as spin coating. It can be said.
  • the metal forming the metal pattern is preferably at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum and palladium.
  • the metal pattern or the metal oxide pattern is not directly or indirectly connected to an external measuring device.
  • the metal pattern or the metal oxide pattern is not directly or indirectly connected to an external measuring instrument.
  • the PDMS substrate having the groove structure 4 and having a square shape of 2 cm in length and 2 cm in width when viewed from the top surface A second substrate 30 was produced, and through holes were formed at positions corresponding to the sample inlet 11a and the sample outlet 11b shown in FIG.

Abstract

Provided are: a substrate (10) having two or more kinds of surface states having different characteristics; a microchip (100); and methods for manufacturing the substrate and the microchip. Specifically, metal patterns or metal oxide patterns (1a, 1b) are formed on the substrate (10), and surface treatment films (2a, 2b) are formed on the metal patterns or the metal oxide patterns (1a, 1b), thereby providing the substrate (10) having two or more kinds of surface states having different characteristics, and the microchip (100).

Description

基板およびマイクロチップ並びに基板の製造方法およびマイクロチップの製造方法Substrate, microchip, substrate manufacturing method, and microchip manufacturing method
　本発明は、遺伝子、タンパク質、細胞および血液等の生化学検査、化学合成、化学分析などに使用される基板、マイクロチップおよびそれらの製造方法に関する。 The present invention relates to a substrate, a microchip and a method for producing them used for biochemical examination, chemical synthesis, chemical analysis, etc. of genes, proteins, cells and blood.
　近年、ガラスや樹脂性の基板上にセンサを構築し、基板上で化学や生化学分野の分析を実現する化学チップやバイオチップ、または、ガラスや樹脂性の基板上にナノメーターからマイクロメーターオーダーの微細な流路を形成し、流路中にて化学や生化学分野の分析を実現するμＴＡＳ（ｍｉｃｒｏ　ｔｏｔａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ）もしくはＬａｂ－ｏｎ－ａ－ｃｈｉｐと呼ばれる技術が注目を集めている。様々な分析および／または微細な流路が形成されたバイオチップおよびマイクロ化学チップ（以下、これら流路構造をもつチップを総称してマイクロチップと称する）上で、合成等を実現するために、送液および検出などに関連する技術の開発が進められている。 In recent years, sensors have been built on glass or resin substrates, and chemical and biochips that enable analysis in the chemical and biochemical fields on the substrate, or nanometer to micrometer orders on glass and resin substrates A technology called μTAS (micro total analysis system) or Lab-on-a-chip, which forms a minute flow path and realizes analysis in the chemical and biochemical fields in the flow path, is attracting attention. In order to realize synthesis on a biochip and a microchemical chip in which various analysis and / or fine flow paths are formed (hereinafter, chips having these flow path structures are collectively referred to as microchips) Development of technologies related to liquid feeding and detection is in progress.
　基板の表面やマイクロチップの微小流路内では、取り扱う生化学試料等の液体試料の単位容積あたりの表面積が、実験室等のバルク空間に比べて著しく大きい。そのため、例えば、タンパク質の吸着を防止するために、基板や流路の表面処理、特に基板や流路の一部の特定領域を表面処理することが重要となる。また、マイクロチップの微小流路内で分析を行う場合、流路内における液体試料の送液、停止、合流といった送液制御が必要となるが、マイクロチップの微小流路内では、バルク空間とは異なり、慣性力や重力よりも表面張力が液体試料の運動を支配するため、流路の表面処理が重要となる。特に、流路の長手方向（液体試料が流れる方向）全体に対して表面処理が行われるよりも、流路の長手方向の一部に表面処理が行われた方が、高度な送液制御や分析が可能となる。 The surface area per unit volume of a liquid sample such as a biochemical sample to be handled on the surface of the substrate or in the microchannel of the microchip is significantly larger than that of a bulk space such as a laboratory. Therefore, for example, in order to prevent protein adsorption, it is important to surface-treat the substrate and the channel, particularly to treat a specific region of a part of the substrate and the channel. In addition, when analysis is performed in the microchannel of the microchip, it is necessary to perform liquid feeding control such as feeding, stopping, and merging of the liquid sample in the channel. In contrast, since the surface tension dominates the movement of the liquid sample rather than the inertial force or gravity, the surface treatment of the flow path is important. In particular, when surface treatment is performed on a part of the longitudinal direction of the flow path rather than performing the surface treatment on the entire longitudinal direction of the flow path (the direction in which the liquid sample flows) Analysis becomes possible.
　特許文献１では、第１の基板に形成された溝の側壁面および底面を表面処理剤によって被覆し、当該第１の基板と第２の基板とを貼り合せることによって、流路全体が表面処理剤によって被覆されたマイクロチップの提供およびその製造方法が開示されている。 In Patent Document 1, the entire surface of the flow path is subjected to a surface treatment by covering the side wall surface and the bottom surface of the groove formed on the first substrate with a surface treatment agent, and bonding the first substrate and the second substrate together. A microchip coated with an agent and a method for manufacturing the same are disclosed.
　また、特許文献２では、基板表面に有機分子膜を形成し、パターニングされたマスクを介して紫外光を照射することで、照射領域の有機分子膜を分解し、基板表面上にパターニングされた有機分子膜を形成する方法が開示されている。当該方法を用いて形成された、パターニングされた有機分子膜を有する基板と、溝を形成した別の基板とを貼り合せることで、流路の長手方向の一部のみが表面処理剤によって被覆されたマイクロチップを提供することが可能である。 Further, in Patent Document 2, an organic molecular film is formed on a substrate surface and irradiated with ultraviolet light through a patterned mask, thereby decomposing the organic molecular film in the irradiated region, and patterning on the substrate surface. A method of forming a molecular film is disclosed. By bonding a substrate having a patterned organic molecular film formed using this method and another substrate having grooves, only a part of the flow path in the longitudinal direction is covered with the surface treatment agent. Microchips can be provided.
日本国公開特許公報「特開２００９－１２８３４１号（２００９年６月１１日公開）」Japanese Patent Publication “Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-128341 (published on June 11, 2009)” 日本国公開特許公報「特開２００２－１９００８号（２００２年１月２２日公開）」Japanese Patent Publication “JP 2002-19008 (January 22, 2002)”
　しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、流路の長手方向全体が表面処理剤によって被覆されるため、流路の長手方向の一部のみが表面処理剤によって被覆されたマイクロチップを提供することは困難であるという課題を有している。 However, in the method described in Patent Document 1, since the entire longitudinal direction of the flow path is covered with the surface treatment agent, only a part of the flow path in the longitudinal direction is covered with the surface treatment agent. It has the problem that it is difficult.
　また、上記特許文献２に記載の方法では、有機分子膜を分解するには紫外領域の高エネルギーの光照射装置が必要であるという課題を有している。更に、当該方法を用いてマイクロチップを作製する場合、マイクロチップを貼り合わせた後に光照射を行うとなると、マイクロチップの材料が紫外領域の光に対して透過性を示す石英等に限定され、マイクロチップのコストが上がるという課題を有している。 Further, the method described in Patent Document 2 has a problem that a high-energy light irradiation device in the ultraviolet region is necessary to decompose the organic molecular film. Furthermore, when producing a microchip using the method, when the light irradiation is performed after the microchip is bonded, the material of the microchip is limited to quartz or the like that is transmissive to light in the ultraviolet region, There is a problem that the cost of the microchip increases.
　また、マイクロチップを貼り合わせる前に光照射を行うとなると、別の問題が生じる。つまり、マイクロチップを貼り合わせるためには、基板材料がガラスや石英の場合には、ガラス転移温度を超える高温（通常６００℃以上）が必要であり、基板材料がＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）やＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）などの樹脂材料の場合には、プラズマ処理などが必要である。しかしながら、これらの加熱やプラズマ処理により、基板上に形成された有機分子膜が破壊されるという課題を有している。 Also, if light irradiation is performed before the microchip is bonded, another problem arises. In other words, in order to attach the microchip, if the substrate material is glass or quartz, a high temperature exceeding the glass transition temperature (usually 600 ° C. or higher) is required, and the substrate material is PDMS (polydimethylsiloxane) or PMMA. In the case of a resin material such as (polymethyl methacrylate), plasma treatment or the like is necessary. However, there is a problem that the organic molecular film formed on the substrate is destroyed by these heating and plasma treatment.
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板およびマイクロチップ並びにそれらの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a substrate and a microchip having two or more kinds of surface states having different properties, and a method for manufacturing them.
　上記の課題を解決するために、本発明に係る基板は、２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板であって、上記基板には、金属パターンまたは金属酸化物パターンが形成され、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターン上には、表面処理膜が形成されていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a substrate according to the present invention is a substrate having two or more types of surface states having different properties, and a metal pattern or a metal oxide pattern is formed on the substrate, and the metal A surface treatment film is formed on the pattern or the metal oxide pattern.
　上記構成によれば、基板上に構築された金属パターンまたは金属酸化物パターン上に表面処理膜が形成されるため、２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板の提供が可能となる。 According to the above configuration, since the surface treatment film is formed on the metal pattern or the metal oxide pattern constructed on the substrate, it is possible to provide a substrate having two or more kinds of surface states having different properties.
　本発明に係るマイクロチップは、上記の課題を解決するために、少なくとも２つ以上の基板に挟まれた流路を有するマイクロチップであって、上記基板の少なくとも１つは、２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板であり、上記２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板には、金属パターンまたは金属酸化物パターンが上記流路の内側に配置されるように形成され、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターン上には、表面処理膜が形成されていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a microchip according to the present invention is a microchip having a flow path sandwiched between at least two substrates, and at least one of the substrates has two or more kinds of properties. The substrate having different surface states, and having the two or more types of surface states having different properties, the metal pattern or the metal oxide pattern is formed so as to be disposed inside the flow path, and the metal A surface treatment film is formed on the pattern or the metal oxide pattern.
　上記構成によれば、マイクロチップの流路内に構築した金属パターンまたは金属酸化物パターン上に表面処理膜が形成されるため、少なくとも２種類以上の性質の異なる表面状態を有するマイクロチップの提供が可能となる。 According to the above configuration, since the surface treatment film is formed on the metal pattern or metal oxide pattern constructed in the flow path of the microchip, it is possible to provide a microchip having at least two types of surface states having different properties. It becomes possible.
　本発明に係る基板の製造方法は、２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板を製造する方法であって、上記基板に、金属パターンまたは金属酸化物パターンを形成する工程と、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンを有する上記基板上に、表面処理膜を塗布する工程と、上記金属パターンの形成領域または上記金属酸化物パターンの形成領域以外に塗布された上記表面処理膜を除去する工程と、を含むことを特徴としている。 A substrate manufacturing method according to the present invention is a method of manufacturing a substrate having two or more types of surface states having different properties, the step of forming a metal pattern or metal oxide pattern on the substrate, and the metal pattern Or the process of apply | coating a surface treatment film | membrane on the said board | substrate which has the said metal oxide pattern, and the process of removing the said surface treatment film | membrane applied except the formation area of the said metal pattern, or the formation area of the said metal oxide pattern It is characterized by including.
　上記構成によれば、基板上に金属パターンまたは金属酸化物パターンを形成し、その表面に表面処理膜が形成されるため、２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板の製造が可能となる。 According to the above configuration, since a metal pattern or a metal oxide pattern is formed on the substrate and a surface treatment film is formed on the surface, it is possible to manufacture a substrate having two or more types of surface states having different properties. .
　本発明に係るマイクロチップの製造方法は、少なくとも２つ以上の基板に挟まれた流路を有し、上記基板の少なくとも１つは、２種類以上の性質の異なる表面状態を有するマイクロチップの製造方法であって、第１の基板に金属パターンまたは金属酸化物パターンを形成する工程と、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンを有する上記第１の基板上に、表面処理膜を塗布する工程と、上記金属パターンの形成領域または上記金属酸化物パターンの形成領域以外に塗布された表面処理膜を除去する工程と、上記第１の基板と、少なくとも１つ以上の別の基板とを貼り合わせて、上記流路を形成する工程と、を含むことを特徴としている。 The method for manufacturing a microchip according to the present invention has a flow path sandwiched between at least two substrates, and at least one of the substrates has a surface state having two or more different properties. A method of forming a metal pattern or a metal oxide pattern on a first substrate; and a step of applying a surface treatment film on the first substrate having the metal pattern or the metal oxide pattern; The step of removing the surface treatment film applied outside the metal pattern formation region or the metal oxide pattern formation region is bonded to the first substrate and at least one other substrate. And the step of forming the flow path.
　上記構成によれば、マイクロチップの流路内に構築した金属パターンまたは金属酸化物パターン上に表面処理膜が形成されるため、２種類以上の性質の異なる表面状態を有するマイクロチップの製造が可能となる。 According to the above configuration, since the surface treatment film is formed on the metal pattern or metal oxide pattern built in the flow path of the microchip, it is possible to manufacture a microchip having two or more types of surface states having different properties. It becomes.
　本発明に係るマイクロチップの製造方法は、少なくとも２つ以上の基板に挟まれた流路を有し、上記基板の少なくとも１つは、２種類以上の性質の異なる表面状態を有するマイクロチップの製造方法であって、第１の基板に金属パターンまたは金属酸化物パターンを形成する工程と、上記第１の基板と少なくとも１つ以上の別の基板とを貼り合わせて、上記流路を形成する工程と、上記流路内に表面処理膜を塗布する工程と、上記金属パターンの形成領域または上記金属酸化物パターンの形成領域以外に塗布された表面処理膜を除去する工程と、を含むことを特徴としている。 The method for manufacturing a microchip according to the present invention has a flow path sandwiched between at least two substrates, and at least one of the substrates has a surface state having two or more different properties. A method comprising: forming a metal pattern or a metal oxide pattern on a first substrate; and bonding the first substrate and at least one other substrate to form the flow path. And a step of applying a surface treatment film in the flow path, and a step of removing the surface treatment film applied to a region other than the formation region of the metal pattern or the formation region of the metal oxide pattern. It is said.
　上記構成によれば、流路形成のために必要な基板を貼り合わせる工程の後に、表面処理膜を塗布するので、加熱処理やプラズマ処理などの貼り合わせ工程で表面処理膜が劣化および／または分解することを防ぐことができる。その結果、確実に、２種類以上の性質の異なる表面状態を有するマイクロチップの製造が可能となる。 According to the above configuration, since the surface treatment film is applied after the step of bonding the substrates necessary for forming the flow path, the surface treatment film is deteriorated and / or decomposed in the bonding step such as heat treatment or plasma treatment. Can be prevented. As a result, it is possible to reliably manufacture a microchip having two or more types of surface states having different properties.
　本発明であれば、２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板、および、流路内に２種類以上の性質の異なる表面状態を有するマイクロチップを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a substrate having two or more types of surface states having different properties, and a microchip having two or more types of surface states having different properties in a flow path.
　本発明であれば、液体試料内のタンパク質の吸着を防止することによる高精度な分析が可能な基板や、液体試料の高度な送液制御が可能なマイクロチップを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a substrate capable of high-accuracy analysis by preventing adsorption of proteins in the liquid sample and a microchip capable of advanced liquid feeding control of the liquid sample.
　本発明であれば、簡単な構成を用いて、複雑な送液動作を実現することができる。 If it is the present invention, a complicated liquid feeding operation can be realized using a simple configuration.
　本発明であれば、バルブ等の構成が不要であるために、送液装置を安価に製造することができる。 In the present invention, since the configuration of a valve or the like is not necessary, the liquid feeding device can be manufactured at low cost.
　本発明であれば、構成が単純であるために流路の密閉性を高めることができる。それ故に、微量の液体を流路内に流しても、当該液体が失われることを防ぐことができる。 In the present invention, since the structure is simple, the airtightness of the flow path can be improved. Therefore, even if a very small amount of liquid flows in the flow path, the liquid can be prevented from being lost.
本発明の一実施形態に係る基板の構成を示した上面概略図および断面概略図である。It is the upper surface schematic diagram and the cross-sectional schematic diagram which showed the structure of the board | substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る基板の構成を示した断面概略図である。It is the section schematic diagram showing the composition of the substrate concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る基板の構成を示した断面概略図である。It is the section schematic diagram showing the composition of the substrate concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るマイクロチップの構成を示した上面概略図および断面概略図である。It is the upper surface schematic diagram and cross-sectional schematic diagram which showed the structure of the microchip which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るマイクロチップの構成を示した断面概略図である。It is the cross-sectional schematic which showed the structure of the microchip which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るマイクロチップの構成を示した上面概略図である。It is the upper surface schematic which showed the structure of the microchip which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るマイクロチップの表面処理を説明するための上面概略図および断面概略図である。It is the upper surface schematic diagram and cross-sectional schematic diagram for demonstrating the surface treatment of the microchip which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るマイクロチップの表面処理を説明するための断面概略図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the surface treatment of the microchip which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るマイクロチップを用いた送液制御を説明するための上面概略図および断面概略図である。It is the upper surface schematic diagram and cross-sectional schematic diagram for demonstrating the liquid feeding control using the microchip which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るマイクロチップを用いた送液制御を説明するための上面概略図である。It is the upper surface schematic for demonstrating the liquid feeding control using the microchip which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る基板の製造方法を示した断面概略図である。It is the section schematic diagram showing the manufacturing method of the substrate concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るマイクロチップの製造方法を示した断面概略図である。It is the cross-sectional schematic which showed the manufacturing method of the microchip which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る別のマイクロチップの製造方法を示した断面概略図である。It is the cross-sectional schematic which showed the manufacturing method of another microchip which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る別のマイクロチップの製造方法を示した断面概略図である。It is the cross-sectional schematic which showed the manufacturing method of another microchip which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る別のマイクロチップの製造方法を示した断面概略図である。It is the cross-sectional schematic which showed the manufacturing method of another microchip which concerns on one Embodiment of this invention.
　本発明の一実施形態について以下に説明するが、本発明は、これに限定されない。 One embodiment of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to this.
　＜基板＞
　本発明の基板に関する一実施形態について、図１～３に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。 <Board>
One embodiment of the substrate of the present invention will be described with reference to FIGS. The present invention is not limited to the following description.
　本発明において、基板は、２種類以上の性質の異なる表面状態を有するものであって、基板の形状や、基板に対するセンサ類の構築は、分析の種類や合成の目的などに応じて、適宜設計される。基板の大きさは、縦横数ｃｍ程度、厚さ０．５ｍｍ～１ｃｍ程度とすることができるが、これに限定されない。 In the present invention, the substrate has two or more types of surface states with different properties, and the shape of the substrate and the construction of sensors for the substrate are appropriately designed according to the type of analysis and the purpose of synthesis. Is done. The size of the substrate can be about several cm in length and width and about 0.5 mm to 1 cm in thickness, but is not limited thereto.
　図１～３は、本発明に係る基板の構成の一例を示した上面概略図（図１ａ）および図１ａのＡ－Ａ’断面に対応する断面概略図（図１ｂ、図２、図３）である。 1 to 3 are a schematic top view (FIG. 1a) showing an example of the configuration of a substrate according to the present invention, and a schematic cross-sectional view corresponding to the cross section AA ′ of FIG. 1a (FIG. 1b, FIG. 2, FIG. 3). It is.
　図１～３に示すように、基板１０は、基板上に少なくとも１つ以上の金属パターンまたは金属酸化物パターン（図１～３では２つの金属（酸化物）パターン１ａ、１ｂを例示）と、金属パターンまたは金属酸化物パターン上に形成された少なくとも１つ以上の表面処理膜（図１～３では２つの表面処理膜２ａ、２ｂを例示）とを備えている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the substrate 10 has at least one or more metal patterns or metal oxide patterns (two metal (oxide) patterns 1a and 1b are illustrated in FIGS. 1 to 3) on the substrate, and And at least one surface treatment film (two surface treatment films 2a and 2b are illustrated in FIGS. 1 to 3) formed on the metal pattern or metal oxide pattern.
　ここで、金属パターンまたは金属酸化物パターンは、電気化学測定などの測定を目的としたものではなく、外部の測定機器と直接的または間接的に接続することがなく独立して配置されていてもよい。「直接的に接続することがない」とは、上記の金属パターンまたは金属酸化物パターンが、端部に外部測定機器との連結を目的としたリード線をもたない構成であることを意味する。また、「間接的に接続することがない」とは、例えば光検出等のために外部の測定機器から照射される光と基板が連結された状態になることがない構成であることを意味する。ただし、種々の分析や合成等の目的に応じて、上記の金属パターンまたは金属酸化物パターンに電圧印加や測定の機能を併せてもたせてもよい。 Here, the metal pattern or metal oxide pattern is not intended for measurement such as electrochemical measurement, and may be arranged independently without being directly or indirectly connected to an external measurement device. Good. “Non-direct connection” means that the metal pattern or metal oxide pattern does not have a lead wire for connection with an external measuring device at the end. . In addition, “does not indirectly connect” means a configuration in which light emitted from an external measuring device and a substrate are not connected to each other for light detection or the like, for example. . However, depending on purposes such as various analyzes and synthesis, the above-described metal pattern or metal oxide pattern may be provided with voltage application and measurement functions.
　基板の材料としては、ガラス、石英、金属、樹脂（例えば、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）もしくは環状ポリオレフィン（ＣＯＰ））または感光性樹脂（例えば、エポキシ樹脂および／またはアクリル樹脂）等が挙げられるがこれに限定されない。 Materials for the substrate include glass, quartz, metal, resin (for example, PDMS, PMMA, PET (polyethylene terephthalate), polycarbonate (PC), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), or cyclic polyolefin. (COP)) or a photosensitive resin (for example, an epoxy resin and / or an acrylic resin), but is not limited thereto.
　金属パターンの材料は、例えば、金、銀、銅、白金およびパラジウムなどが挙げられ、金属酸化物パターンの材料は、例えば、ケイ素酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物、アルミ酸化物およびインジウムスズ酸化物が挙げられる。ここで金属酸化物とは単に金属と酸素からなる化合物に限定されず、例えば、金属と窒素とからなる化合物など、金属を広義に酸化したもの（金属の酸化数を上げたもの）も、本発明に含まれる。 Examples of the metal pattern material include gold, silver, copper, platinum, and palladium. Examples of the metal oxide pattern material include silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, and indium tin. An oxide is mentioned. Here, the metal oxide is not limited to a compound composed of a metal and oxygen. For example, a compound obtained by oxidizing a metal in a broad sense (such as a compound composed of a metal and nitrogen) Included in the invention.
　金属パターンおよび金属酸化物パターンの厚さは、１０～２００ｎｍであることが好ましいが、この範囲に限定されない。金属パターンおよび／または金属酸化物パターンの形状は目的に応じて適宜設計されるが、２種類以上の性質の異なる表面状態を作り出すために、金属および／または金属酸化物パターンの面積は、基板表面の面積の９０％以下であることが好ましい。 The thickness of the metal pattern and the metal oxide pattern is preferably 10 to 200 nm, but is not limited to this range. The shape of the metal pattern and / or the metal oxide pattern is appropriately designed according to the purpose, but in order to create two or more kinds of different surface states, the area of the metal and / or metal oxide pattern is the surface of the substrate. It is preferable that it is 90% or less of the area.
　表面処理膜２ａ、２ｂは、基板の表面状態を改質するために使用され、基板とは異なる材料によって形成されている。当該材料は、分析や合成の目的に応じて適宜選択される。表面処理膜２ａ、２ｂは、基板上に形成された上記金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂに選択的に結合する膜であることが好ましい。上記構成により、表面処理膜が基板上の金属パターンまたは金属酸化物パターン上にのみ形成されるため、高精度にパターニングされた表面状態を有する基板の提供が可能となる。 The surface treatment films 2a and 2b are used for modifying the surface state of the substrate and are formed of a material different from that of the substrate. The material is appropriately selected according to the purpose of analysis or synthesis. The surface treatment films 2a and 2b are preferably films that are selectively bonded to the metal pattern and / or the metal oxide patterns 1a and 1b formed on the substrate. With the above configuration, since the surface treatment film is formed only on the metal pattern or metal oxide pattern on the substrate, it is possible to provide a substrate having a surface state patterned with high accuracy.
　上記選択的に結合する膜は、パターン１ａ、１ｂが金属パターンである場合、官能基としてメルカプト基またはジスルフィド基を有する分子を含むことが好ましい。当該構成により、これらの分子が上記金属パターンと、選択的に吸着または共有結合し、基板１０上の金属パターン１ａ、１ｂ上のみに選択的に表面処理膜２ａ、２ｂを形成することが可能となる。 When the patterns 1a and 1b are metal patterns, the selectively bonded film preferably includes a molecule having a mercapto group or a disulfide group as a functional group. With this configuration, these molecules can be selectively adsorbed or covalently bonded to the metal pattern, and the surface treatment films 2a and 2b can be selectively formed only on the metal patterns 1a and 1b on the substrate 10. Become.
　また、パターン１ａ、１ｂが金属酸化物パターンである場合、上記選択的に結合する膜は、官能基としてアルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子を含むことが好ましい。当該構成により、これらの分子が上記金属酸化物パターンと、選択的に吸着または共有結合し、基板１０上の金属酸化物パターン１ａ、１ｂ上のみに選択的に表面処理膜２ａ、２ｂを形成することが可能となる。 In addition, when the patterns 1a and 1b are metal oxide patterns, the selectively bonded film preferably includes a molecule having an alkoxysilyl group or a halogenated silyl group as a functional group. With this configuration, these molecules are selectively adsorbed or covalently bonded to the metal oxide pattern to selectively form the surface treatment films 2 a and 2 b only on the metal oxide patterns 1 a and 1 b on the substrate 10. It becomes possible.
　上記、何れの場合も、形成された表面処理膜の厚さは、０．１～１００ｎｍであることが好ましいがこれに限定されない。また、１つの基板１０上に、金属パターンと金属酸化物パターンとが共存していてもよい。上記何れの構成においても、表面処理膜が基板上の金属パターンまたは金属酸化物パターン上に強固に結合して保持されるため、金属パターンまたは金属酸化物パターン以外の部位に弱い力で吸着した表面処理膜を効果的に除去できる。また、基板作製後の液体試料を流す等の操作でも表面処理膜の剥離がおきないという効果があり、２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板を好適に提供できる。 In any of the above cases, the thickness of the formed surface treatment film is preferably 0.1 to 100 nm, but is not limited thereto. Further, a metal pattern and a metal oxide pattern may coexist on one substrate 10. In any of the above configurations, since the surface treatment film is firmly bonded and held on the metal pattern or metal oxide pattern on the substrate, the surface adsorbed with a weak force to a portion other than the metal pattern or metal oxide pattern The treatment film can be effectively removed. Further, there is an effect that the surface treatment film does not peel off even when an operation such as flowing a liquid sample after the substrate is produced, and a substrate having two or more kinds of surface states having different properties can be suitably provided.
　本発明において、上記選択的に結合する膜は撥液性膜または親液性膜であることが好ましい。撥液性とは、基板上に導入または滴下する液体試料（分析や合成対象の試料のみではなく、分析等を行うのに必要な溶液を含む、以下の記載においても同様）が水溶液の場合は、疎水性に相当し、液体試料が有機溶媒等の非水溶液の場合は、疎油性に相当する。逆に親液性とは、基板上に導入または滴下する液体試料が水溶液の場合は、親水性に相当し、液体試料が有機溶媒等の非水溶液の場合は、親油性に相当する。撥液性膜または親液性膜のパターンを基板上に形成することにより、親水性と疎水性といった性質の異なる表面状態を持つ基板の提供が可能であり、局所的なタンパク質の吸着防止等に好適に利用できる。 In the present invention, the selectively bonded film is preferably a liquid repellent film or a lyophilic film. Liquid repellency means that the liquid sample to be introduced or dropped onto the substrate (not only the sample to be analyzed or synthesized but also the solution necessary for performing the analysis, etc., also in the following description) is an aqueous solution. This corresponds to hydrophobicity, and when the liquid sample is a non-aqueous solution such as an organic solvent, it corresponds to oleophobicity. Conversely, the lyophilic property corresponds to hydrophilicity when the liquid sample introduced or dropped onto the substrate is an aqueous solution, and corresponds to lipophilicity when the liquid sample is a non-aqueous solution such as an organic solvent. By forming a pattern of lyophobic film or lyophilic film on the substrate, it is possible to provide a substrate with a surface state with different properties such as hydrophilicity and hydrophobicity, and for local protein adsorption prevention, etc. It can be suitably used.
　撥液性膜としては、上記メルカプト基またはジスルフィド基を有する材料によって形成されている膜であることが好ましい。当該材料は、例えば、アルカンチオール（ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳＨ）、アルキルジチオール（ＣＨ３（ＣＨ２）ｐＳＳ（ＣＨ２）ｑＣＨ３）、フルオロアルキルチオール（上記アルカンチオールの少なくとも一つ以上の水素原子をフッ素原子に置換）およびフルオロアルキルジチオール（上記アルキルジチオールの少なくとも一つ以上の水素原子をフッ素原子に置換）から選択されることが好ましい。ここでｎ、ｐ、ｑは自然数である。 The liquid repellent film is preferably a film formed of the material having the mercapto group or disulfide group. Examples of the material include alkanethiol (CH 3 (CH 2 ) n SH), alkyldithiol (CH 3 (CH 2 ) p SS (CH 2 ) q CH 3 ), fluoroalkylthiol (at least one of the above alkanethiols). It is preferably selected from the above-mentioned hydrogen atoms substituted with fluorine atoms and fluoroalkyldithiols (wherein at least one hydrogen atom of the alkyldithiol is substituted with fluorine atoms). Here, n, p, and q are natural numbers.
　親液性膜としては、上記メルカプト基またはジスルフィド基を有する材料によって形成されている膜であることが好ましい。当該材料は、例えば、メルカプト基またはジスルフィド基以外の領域には、ＰＥＧ基（ポリエチレングリコール）、カルボキシル基、アミノ基またはホスホリルコリン基などの親液性基を有することが好ましい。 The lyophilic film is preferably a film formed of the material having the mercapto group or disulfide group. For example, the material preferably has a lyophilic group such as a PEG group (polyethylene glycol), a carboxyl group, an amino group, or a phosphorylcholine group in a region other than the mercapto group or the disulfide group.
　上記撥液性膜または親液性膜を形成する分子のメルカプト基またはジスルフィド基以外の領域は、カルボキシル基、アミノ基、イソチオシアネート基またはＮＨＳエステル基などの官能基で置換されたものであってもよく、該置換官能基を介して、他の分子と化学的に結合させ、新たな表面処理膜を形成してもよい。 The region other than the mercapto group or disulfide group of the molecule forming the liquid repellent film or lyophilic film is substituted with a functional group such as a carboxyl group, an amino group, an isothiocyanate group, or an NHS ester group. Alternatively, a new surface treatment film may be formed by chemically bonding to another molecule via the substituted functional group.
　金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂは、基板１０上の必ずしも平坦面（図１ｂ）に形成される必要はない。図２ａに示すように、基板１０に金属パターン形成領域および／または金属酸化物パターン形成領域を凹型に加工したのち、当該領域に金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂを形成してもよい。また、図２ｂに示すように、基板１０に金属パターン形成領域および／または金属酸化物パターン形成領域を凸型に加工したのち、当該領域に金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂを形成してもよい。また、図２ｃに示すように、基板１０に金属パターン形成領域および／または金属酸化物パターン形成領域を凹凸型に加工したのち、当該領域に金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂを形成してもよい。また、基板１０は必ずしも平坦である必要はなく、図３ａや図３ｂに示すように湾曲していてもよく、基板の湾曲面に金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂを形成してもよい。また、当該湾曲した基板１０に、上述した金属パターン形成領域および／または金属酸化物パターン形成領域を形成することも可能である。 The metal patterns and / or metal oxide patterns 1a and 1b are not necessarily formed on a flat surface (FIG. 1b) on the substrate 10. As shown in FIG. 2a, after processing the metal pattern formation region and / or the metal oxide pattern formation region into the concave shape on the substrate 10, the metal pattern and / or the metal oxide patterns 1a, 1b may be formed in the region. Good. Further, as shown in FIG. 2b, after the metal pattern formation region and / or the metal oxide pattern formation region is processed into a convex shape on the substrate 10, the metal pattern and / or the metal oxide pattern 1a, 1b is formed in the region. May be. Further, as shown in FIG. 2c, after the metal pattern formation region and / or the metal oxide pattern formation region is processed into a concavo-convex shape on the substrate 10, the metal patterns and / or metal oxide patterns 1a and 1b are formed in the regions. May be. The substrate 10 does not necessarily have to be flat, and may be curved as shown in FIGS. 3a and 3b. The metal pattern and / or the metal oxide patterns 1a and 1b are formed on the curved surface of the substrate. Also good. Further, the above-described metal pattern formation region and / or metal oxide pattern formation region can be formed on the curved substrate 10.
　上記何れの場合も、形成された金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂ上に、表面処理膜２ａ、２ｂを形成し、２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板を提供することが可能である。 In any of the above cases, surface treatment films 2a and 2b are formed on the formed metal patterns and / or metal oxide patterns 1a and 1b to provide a substrate having two or more kinds of surface states having different properties. Is possible.
　本発明の基板では、上記形状および／または材料を問わず、基板上に金属パターンおよび／または金属酸化物パターンが形成され、該金属パターンおよび／または金属酸化物パターン上に表面処理膜が形成されている。本発明の基板の製造方法については後程詳細に説明する。 In the substrate of the present invention, a metal pattern and / or metal oxide pattern is formed on the substrate regardless of the shape and / or material, and a surface treatment film is formed on the metal pattern and / or metal oxide pattern. ing. The method for manufacturing the substrate of the present invention will be described in detail later.
　＜マイクロチップ＞
　本発明のマイクロチップに関する一実施形態について、図４～６に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。 <Microchip>
One embodiment of the microchip of the present invention will be described with reference to FIGS. The present invention is not limited to the following description.
　本発明において、マイクロチップは、少なくとも２つ以上の基板に挟まれた流路構造を有するマイクロチップであり、該流路が２種類以上の性質の異なる表面状態を有している。なお、マイクロチップおよび流路の形状やセンサ類の構築は、分析の種類や合成の目的などに応じて、適宜設計される。流路とは別に、目的に応じて、試料を導入するための試料導入口や、試料を導出するための試料導出口が配置されていてもよい。マイクロチップの大きさは、縦横数ｃｍ程度、厚さ０．５ｍｍ～１ｃｍ程度とすることができるが、これに限定されない。 In the present invention, the microchip is a microchip having a channel structure sandwiched between at least two or more substrates, and the channel has two or more kinds of surface states having different properties. The shape of the microchip and the channel and the construction of sensors are appropriately designed according to the type of analysis and the purpose of synthesis. Aside from the flow path, a sample introduction port for introducing a sample and a sample extraction port for deriving a sample may be arranged depending on the purpose. The size of the microchip can be about several cm in length and width and about 0.5 mm to 1 cm in thickness, but is not limited thereto.
　図４～６は、本発明に係るマイクロチップの構成の一例を示した上面概略図（図４ａおよび図６）および図４ａのＢ－Ｂ’断面に対応する断面概略図（図４ｂおよび図５）である。 4 to 6 are a schematic top view (FIGS. 4a and 6) showing an example of the configuration of the microchip according to the present invention, and a schematic cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross section of FIG. 4a (FIGS. 4b and 5). ).
　図４～６に示すように、マイクロチップ１００では、少なくとも２つ以上の基板（図４ｂでは第１の基板２０と第２の基板３０）により流路構造が形成されている（図４ｂでは第１の基板２０と溝構造を有する第２の基板３０の貼り合わせによって流路構造が規定される。少なくとも２つ以上の基板を用いたその他の流路構造の規定方法の詳細は後述。）。第１の基板２０上には少なくとも１つ以上の金属パターンおよび／または金属酸化物パターン（図４～６では２つの金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂを例示）が、流路３内に形成されている。該金属パターンおよび／または金属酸化物パターン上には、少なくとも１つ以上の表面処理膜（図４～６では２つの表面処理膜２ａ、２ｂを例示）が形成されている。 As shown in FIGS. 4 to 6, in the microchip 100, a flow path structure is formed by at least two or more substrates (the first substrate 20 and the second substrate 30 in FIG. 4b) (the first structure in FIG. 4b is the first substrate). The flow path structure is defined by bonding the first substrate 20 and the second substrate 30 having a groove structure, details of a method for defining other flow path structures using at least two or more substrates will be described later. On the first substrate 20, at least one or more metal patterns and / or metal oxide patterns (two metal patterns and / or metal oxide patterns 1a and 1b are illustrated in FIGS. Is formed inside. At least one or more surface treatment films (two surface treatment films 2a and 2b are illustrated in FIGS. 4 to 6) are formed on the metal pattern and / or metal oxide pattern.
　上記金属パターンおよび／または金属酸化物パターンは、少なくともその一部が流路３内に構成されればよく、流路３外の領域に形成されていてもよい。ここで、金属パターンまたは金属酸化物パターンは、電気化学測定などの測定を目的としたものではなく、外部の測定機器と接続することがなく独立して配置されていてもよい。したがって、上記の金属パターンまたは金属酸化物パターンは、端部に外部測定機器との連結を目的としたリード線をもたない構成であってもよい。ただし、種々の分析や合成等の目的に応じて、上記の金属パターンまたは金属酸化物パターンに電圧印加や測定の機能を併せてもたせてもよい。 The metal pattern and / or the metal oxide pattern may be at least partially configured in the flow path 3 and may be formed in a region outside the flow path 3. Here, the metal pattern or the metal oxide pattern is not intended for measurement such as electrochemical measurement, and may be arranged independently without being connected to an external measurement device. Therefore, the metal pattern or the metal oxide pattern may have a configuration that does not have a lead wire for connection with an external measuring device at the end. However, depending on purposes such as various analyzes and synthesis, the above-described metal pattern or metal oxide pattern may be provided with voltage application and measurement functions.
　第１の基板２０および第２の基板３０の材料としては、ガラス、石英、金属、樹脂（例えば、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＶＣもしくはＣＯＰ）、または、感光性樹脂（例えば、エポキシ樹脂もしくはアクリル樹脂）等が挙げられるがこれに限定されない。 Examples of materials for the first substrate 20 and the second substrate 30 include glass, quartz, metal, resin (for example, PDMS, PMMA, PET, PC, PP, PS, PVC, or COP), or photosensitive resin (for example, , Epoxy resin or acrylic resin), but is not limited thereto.
　金属パターンの材料としては、例えば、金、銀、銅、白金およびパラジウムなどが挙げられ、金属酸化物パターンの材料としては、例えば、ケイ素酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物、アルミ酸化物およびインジウムスズ酸化物が挙げられる。ここで金属酸化物とは単に金属と酸素とからなる化合物に限定されず、例えば、金属と窒素とからなる化合物など、金属を広義に酸化したもの（金属の酸化数を上げたもの）も、本発明に含まれる。 Examples of the metal pattern material include gold, silver, copper, platinum, and palladium. Examples of the metal oxide pattern material include silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, and aluminum oxide. Indium tin oxide may be mentioned. Here, the metal oxide is not limited to a compound composed of a metal and oxygen. For example, a compound formed by broadly oxidizing a metal (such as a compound composed of a metal and nitrogen) It is included in the present invention.
　金属パターンおよび金属酸化物パターンの厚さは、１０～２００ｎｍであることが好ましいが、この範囲に限定されない。金属および／または金属酸化物パターンの形状は目的に応じて適宜設定されるが、少なくとも２種類以上の性質の異なる表面状態を作り出すために、金属パターンおよび／または金属酸化物パターンの面積は、流路表面の面積の９０％以下であることが好ましい。また、金属パターンおよび／または金属酸化物パターンは、第２の基板３０との接着性を向上させるために流路内の領域のみに形成されることが好ましい。 The thickness of the metal pattern and the metal oxide pattern is preferably 10 to 200 nm, but is not limited to this range. The shape of the metal and / or metal oxide pattern is appropriately set depending on the purpose, but in order to create at least two kinds of surface states having different properties, the area of the metal pattern and / or the metal oxide pattern may be changed. It is preferably 90% or less of the area of the road surface. In addition, the metal pattern and / or the metal oxide pattern is preferably formed only in the region in the flow path in order to improve the adhesion with the second substrate 30.
　流路３の幅（図４ａの左右方向の長さ）および深さ（図４ｂの左右方向の長さ）は、１～５０００μｍであることが好ましく、流路３の長さ（図４ａの上下方向の長さ）は、１～１００ｍｍであることが好ましいが、この範囲に限定されず、分析や合成の目的に応じて適宜設定される。流路３の断面形状は矩形である必要はなく、台形形状、半円形状または円管形状などでもよい。また、流路３の深さは必ずしも一様である必要はなく、部分的に浅くなっていたり深くなっていてもよい。 The width (length in the left-right direction in FIG. 4a) and depth (length in the left-right direction in FIG. 4b) of the flow path 3 are preferably 1 to 5000 μm, and the length of the flow path 3 (up and down in FIG. 4a) The length in the direction) is preferably 1 to 100 mm, but is not limited to this range, and is appropriately set according to the purpose of analysis or synthesis. The cross-sectional shape of the flow path 3 does not need to be rectangular, and may be a trapezoidal shape, a semicircular shape, a circular tube shape, or the like. Further, the depth of the flow path 3 is not necessarily uniform, and may be partially shallower or deeper.
　表面処理膜２ａ、２ｂは、第１の基板２０の表面状態を改質するために使用され、第１の基板２０と異なる材質であればよく、分析や合成の目的に応じて適宜選択される。表面処理膜２ａ、２ｂは、第１の基板２０上に形成された上記金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂに選択的に結合する膜であることが好ましい。上記構成により、表面処理膜が第１の基板上の金属パターンまたは金属酸化物パターン上にのみ形成されるため、高精度にパターニングされた表面状態を有するマイクロチップの提供が可能となる。 The surface treatment films 2a and 2b are used for modifying the surface state of the first substrate 20 and may be made of a material different from that of the first substrate 20, and are appropriately selected according to the purpose of analysis and synthesis. . The surface treatment films 2 a and 2 b are preferably films that are selectively bonded to the metal pattern and / or the metal oxide patterns 1 a and 1 b formed on the first substrate 20. With the above structure, since the surface treatment film is formed only on the metal pattern or the metal oxide pattern on the first substrate, it is possible to provide a microchip having a surface state patterned with high accuracy.
　金属パターンを用いる場合、上記選択的に結合する膜は、官能基としてメルカプト基またはジスルフィド基を有する分子を含むことが好ましい。当該構成により、これらの分子が上記金属パターンと、選択的に吸着または共有結合し、第１の基板２０上の金属パターン１ａ、１ｂ上のみに選択的に表面処理膜２ａ、２ｂを形成することが可能となる。 When a metal pattern is used, the selectively bonded film preferably includes a molecule having a mercapto group or a disulfide group as a functional group. With this configuration, these molecules are selectively adsorbed or covalently bonded to the metal pattern, so that the surface treatment films 2 a and 2 b are selectively formed only on the metal patterns 1 a and 1 b on the first substrate 20. Is possible.
　また、金属酸化物パターンを用いる場合、上記選択的に結合する膜は、官能基としてアルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子を含むことが好ましい。当該構成により、これらの分子が上記金属酸化物パターンと、選択的に吸着または共有結合し、第１の基板２０上の金属酸化物パターン１ａ、１ｂ上のみに選択的に表面処理膜２ａ、２ｂを形成することが可能となる。 In the case of using a metal oxide pattern, the selectively bonded film preferably includes a molecule having an alkoxysilyl group or a halogenated silyl group as a functional group. With this configuration, these molecules are selectively adsorbed or covalently bonded to the metal oxide pattern, and the surface treatment films 2a and 2b are selectively formed only on the metal oxide patterns 1a and 1b on the first substrate 20. Can be formed.
　上記、何れの場合も、形成された表面処理膜の厚さは、０．１～１００ｎｍであることが好ましいがこれに限定されない。また、１つの第１の基板２０上に、金属パターンと金属酸化物パターンとが共存していてもよい。上記何れの構成においても、表面処理膜が第１の基板上の金属パターンまたは金属酸化物パターン上に強固に結合し保持されるため、金属パターンまたは金属酸化物パターン以外の部位に弱い力で吸着した表面処理膜を効果的に除去できる。また、マイクロチップ作製後の液体試料を流す等の操作でも、表面処理膜の剥離がおきないという効果があり、２種類以上の性質の異なる表面状態を有するマイクロチップを好適に提供できる。 In any of the above cases, the thickness of the formed surface treatment film is preferably 0.1 to 100 nm, but is not limited thereto. Further, a metal pattern and a metal oxide pattern may coexist on one first substrate 20. In any of the above configurations, the surface treatment film is firmly bonded and held on the metal pattern or metal oxide pattern on the first substrate, so that the surface treatment film is adsorbed to the portion other than the metal pattern or metal oxide pattern with a weak force. The surface treatment film thus obtained can be effectively removed. In addition, even when an operation such as flowing a liquid sample after microchip fabrication is performed, there is an effect that the surface treatment film does not peel off, and a microchip having two or more types of surface states with different properties can be suitably provided.
　本発明において、上記選択的に結合する膜は撥液性膜または親液性膜であることが好ましい。撥液性とは、マイクロチップに導入する液体試料（分析や合成対象の試料のみではなく、分析等を行うのに必要な溶液を含む、以下の記載においても同様）が水溶液の場合は、疎水性に相当し、液体試料が有機溶媒等の非水溶液の場合は、疎油性に相当する。逆に親液性とは、マイクロチップに導入する液体試料が水溶液の場合は、親水性に相当し、液体試料が有機溶媒等の非水溶液の場合は、親油性に相当する。撥液性膜または親液性膜のパターンをマイクロチップの流路内に形成することにより、親水性と疎水性といった性質の異なる表面状態を持つマイクロチップの提供が可能となり、局所的なタンパク質の吸着防止や、液体試料の濡れ性（表面張力）を利用した高度な送液制御が可能となる。 In the present invention, the selectively bonded film is preferably a liquid repellent film or a lyophilic film. Liquid repellency means hydrophobicity when the liquid sample introduced into the microchip is not only the sample to be analyzed or synthesized but also includes the solution necessary for performing analysis etc., and the following description is also an aqueous solution. When the liquid sample is a non-aqueous solution such as an organic solvent, it corresponds to oleophobicity. Conversely, lyophilicity corresponds to hydrophilicity when the liquid sample introduced into the microchip is an aqueous solution, and corresponds to lipophilicity when the liquid sample is a non-aqueous solution such as an organic solvent. By forming a pattern of a liquid repellent film or a lyophilic film in the flow path of the microchip, it becomes possible to provide a microchip having a surface state with different properties such as hydrophilicity and hydrophobicity, and the local protein It is possible to perform advanced liquid feeding control using adsorption prevention and wettability (surface tension) of a liquid sample.
　撥液性膜としては、上記メルカプト基またはジスルフィド基を有する材料によって形成されている膜であることが好ましい。上記材料は、例えば、アルカンチオール（ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳＨ）、アルキルジチオール（ＣＨ３（ＣＨ２）ｐＳＳ（ＣＨ２）ｑＣＨ３）、フルオロアルキルチオール（上記アルカンチオールの少なくとも一つ以上の水素原子をフッ素原子に置換）およびフルオロアルキルジチオール（上記アルキルジチオールの少なくとも一つ以上の水素原子をフッ素原子に置換）から選択されることが好ましい。ここでｎ、ｐ、ｑは自然数である。 The liquid repellent film is preferably a film formed of the material having the mercapto group or disulfide group. At least one of the above materials, for example, alkanethiol (CH 3 (CH 2) n SH), alkyl dithiol (CH 3 (CH 2) p SS (CH 2) q CH 3), fluoroalkyl thiols (the alkanethiol It is preferably selected from the above-mentioned hydrogen atoms substituted with fluorine atoms and fluoroalkyldithiols (wherein at least one hydrogen atom of the alkyldithiol is substituted with fluorine atoms). Here, n, p, and q are natural numbers.
　親液性膜としては、上記メルカプト基またはジスルフィド基を有する材料によって形成されている膜であることが好ましい。上記材料は、上記メルカプト基またはジスルフィド基以外の領域には、ＰＥＧ基（ポリエチレングリコール）、カルボキシル基、アミノ基またはホスホリルコリン基などの親液性基を有することが好ましい。 The lyophilic film is preferably a film formed of the material having the mercapto group or disulfide group. The material preferably has a lyophilic group such as a PEG group (polyethylene glycol), a carboxyl group, an amino group, or a phosphorylcholine group in a region other than the mercapto group or disulfide group.
　上記撥液性膜または親液性膜を形成する分子のメルカプト基またはジスルフィド基以外の領域は、カルボキシル基、アミノ基、イソチオシアネート基またはＮＨＳエステル基などの官能基で置換されたものであってもよく、該置換官能基を介して、他の分子と化学的に結合させ、新たな表面処理膜を形成してもよい。 The region other than the mercapto group or disulfide group of the molecule forming the liquid repellent film or lyophilic film is substituted with a functional group such as a carboxyl group, an amino group, an isothiocyanate group, or an NHS ester group. Alternatively, a new surface treatment film may be formed by chemically bonding to another molecule via the substituted functional group.
　金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂは、第１の基板２０上の必ずしも平坦面（図４ｂ）に形成される必要はない。図５ａに示すように、第１の基板２０の金属パターン形成領域および／または金属酸化物パターン形成領域を凹型に加工したのち、当該領域に金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂを形成してもよい。また、図５ｂに示すように、第１の基板２０の金属パターン形成領域および／または金属酸化物パターン形成領域を凸型に加工したのち、当該領域に金属パターン１ａ、１ｂを形成してもよい。また、図５ｃに示すように、第１の基板２０の金属パターン形成領域および／または金属酸化物パターン形成領域を凹凸型に加工したのち、当該領域に金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂを形成してもよい。また、第１の基板２０は必ずしも平坦である必要はなく、例えば湾曲していてもよく、基板の湾曲面に金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂを形成してもよい。また、当該湾曲した基板に、上述した金属パターン形成領域および／または金属酸化物パターン形成領域を形成することも可能である。 The metal pattern and / or the metal oxide patterns 1a and 1b are not necessarily formed on the flat surface (FIG. 4b) on the first substrate 20. As shown in FIG. 5a, after processing the metal pattern formation region and / or metal oxide pattern formation region of the first substrate 20 into a concave shape, the metal patterns and / or metal oxide patterns 1a and 1b are formed in the regions. May be. Further, as shown in FIG. 5b, after the metal pattern formation region and / or the metal oxide pattern formation region of the first substrate 20 is processed into a convex shape, the metal patterns 1a and 1b may be formed in the regions. . Further, as shown in FIG. 5c, after processing the metal pattern formation region and / or metal oxide pattern formation region of the first substrate 20 into a concavo-convex shape, the metal pattern and / or metal oxide pattern 1a, 1b may be formed. Further, the first substrate 20 is not necessarily flat, and may be curved, for example, and the metal pattern and / or the metal oxide patterns 1a and 1b may be formed on the curved surface of the substrate. In addition, the above-described metal pattern formation region and / or metal oxide pattern formation region can be formed on the curved substrate.
　上記何れの場合も、金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂの少なくとも一部は、第１の基板２０と第２の基板３０とによって規定される流路３内に形成され、金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂ上に表面処理膜２ａ、２ｂを形成することで、２種類以上の性質の異なる表面状態をもつ流路を有するマイクロチップの提供が可能である。 In any of the above cases, at least a part of the metal pattern and / or the metal oxide patterns 1a and 1b is formed in the flow path 3 defined by the first substrate 20 and the second substrate 30, and the metal pattern Further, by forming the surface treatment films 2a and 2b on the metal oxide patterns 1a and 1b, it is possible to provide a microchip having a flow path having two or more kinds of surface states having different properties.
　上記流路構造は必ずしも直線形状である必要はなく、図６ａ（マイクロチップ１００の上面外略図）に示すように蛇行形状でもよいし、図６ｂ（マイクロチップ１００の上面外略図）に示すように分岐構造（図６ｂでは分岐流路３ａ、３ｂを有する構造を例示）を有していてもよい。何れの場合も、流路３（または分岐流路３ａ、３ｂ）の少なくとも一部に金属パターンおよび／または金属酸化物パターンが形成され、該金属パターンおよび／または金属酸化物パターン上に表面処理膜２ａ、２ｂを形成することで、２種類以上の性質の異なる表面状態をもつ流路を有するマイクロチップの提供が可能である。なお、図６ａ・ｂに示す蛇行形状および分岐形状は一例に過ぎず、本発明はこれに限定されない。 The flow path structure does not necessarily have a linear shape, and may have a meandering shape as shown in FIG. 6a (a schematic view of the top surface of the microchip 100) or as shown in FIG. 6b (a schematic diagram of the top surface of the microchip 100). It may have a branch structure (in FIG. 6b, a structure having the branch flow paths 3a and 3b is illustrated). In any case, a metal pattern and / or a metal oxide pattern is formed on at least a part of the flow path 3 (or the branch flow paths 3a, 3b), and a surface treatment film is formed on the metal pattern and / or the metal oxide pattern. By forming 2a and 2b, it is possible to provide a microchip having a channel having two or more kinds of surface states having different properties. 6A and 6B are merely examples, and the present invention is not limited to this.
　本発明のマイクロチップは、上記形状および／または材料を問わず、流路の少なくとも一部に金属パターンおよび／または金属酸化物パターンが形成され、該金属パターンおよび／または金属酸化物パターン上に表面処理膜が形成されている。本発明のマイクロチップの製造方法については後程詳細に説明する。 In the microchip of the present invention, a metal pattern and / or a metal oxide pattern is formed on at least a part of the flow path regardless of the shape and / or material, and the surface is formed on the metal pattern and / or the metal oxide pattern. A treatment film is formed. The method for manufacturing the microchip of the present invention will be described in detail later.
　＜マイクロチップを用いた送液制御＞
　次に本発明のマイクロチップを用いた送液制御の一例について図７～図１０を参照して説明する。上述したように、表面処理膜として撥液性膜または親液性膜のパターンを流路内に形成することにより、液体試料の濡れ性（表面張力）を利用した高度な送液制御が可能となる。下記は、表面処理膜が撥液性膜であり、流路の当該領域が撥液性であり、流路のその他の領域が親液性である場合について説明を行うが、表面処理膜が親液性膜の場合は、撥液および／または親液の関係が逆になり同様の説明が成り立つことは言うまでもない。 <Liquid feed control using microchip>
Next, an example of liquid feeding control using the microchip of the present invention will be described with reference to FIGS. As described above, by forming a pattern of a liquid repellent film or a lyophilic film as a surface treatment film in the flow path, it is possible to perform advanced liquid feeding control utilizing the wettability (surface tension) of a liquid sample. Become. The following describes the case where the surface treatment film is a liquid repellent film, the region of the flow channel is liquid repellent, and the other region of the flow channel is lyophilic. In the case of a liquid film, it goes without saying that the relationship between liquid repellency and / or lyophilicity is reversed and the same explanation is valid.
　図７ａは、図４ａに対応するマイクロチップ１００の上面概略図である。図７ｂは、流路３内の金属パターンまたは金属酸化物パターン１ａおよび当該金属パターンまたは金属酸化物パターン１ａ上の表面処理膜（撥液性膜）２ａが存在する領域の断面（図７ａのＣ－Ｃ’断面）に対応する断面概略図であり、図７ｃは、流路３内の金属パターンまたは金属酸化物パターン１ａおよび当該金属パターンまたは金属酸化物パターン１ａ上の表面処理膜（撥液性膜）２ａが存在しない領域の断面（図７ａのＤ－Ｄ’断面）に対応する断面概略図である。 FIG. 7a is a schematic top view of the microchip 100 corresponding to FIG. 4a. FIG. 7b shows a cross section of a region where the metal pattern or metal oxide pattern 1a in the flow path 3 and the surface treatment film (liquid repellent film) 2a on the metal pattern or metal oxide pattern 1a are present (C in FIG. 7a). FIG. 7c is a cross-sectional schematic diagram corresponding to a cross section (C ′), and FIG. 7c shows a metal pattern or metal oxide pattern 1a in the channel 3 and a surface treatment film (liquid repellency) on the metal pattern or metal oxide pattern 1a. FIG. 7B is a schematic cross-sectional view corresponding to a cross-section (DD ′ cross-section of FIG. 7A) in a region where no film 2a exists.
　流路３内に液体試料を送液する場合、送液される液体と流路内に予め充填されている媒体（多くの場合は空気等の気体であるが、その他の試料やオイル等の液体でもよい）との界面には表面張力に起因する力Ｆが作用する。流路が、流路の長手方向に垂直な断面の半径がｒである円管の場合、この力Ｆは次式で表される。 When a liquid sample is fed into the flow path 3, the liquid to be fed and a medium preliminarily filled in the flow path (in many cases, a gas such as air, but other sample or liquid such as oil) The force F caused by the surface tension acts on the interface with the other. When the flow path is a circular tube having a radius r of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the flow path, this force F is expressed by the following equation.
　　Ｆ　＝　２π・ｒ・γ・ｃｏｓθ　　　　　　　　　　（１）
ここで、γは液体と流路内に予め充填されている媒体との間の表面張力（使用する液体試料と媒体の種類により決まり、例えば、水と空気の界面であれば７２ｍN／ｍ）、θは流路に対する液体の接触角である。θが９０°以上であればその余弦であるｃｏｓθは零または負の値となり、表面張力に起因する力Ｆは、液体を流すことに対して障壁となり、バルブとして機能することが可能である。逆に、θが９０°未満であればその余弦であるｃｏｓθは正の値となり、表面張力に起因する力Ｆは、液体をより流す方向に働く（外部からの駆動力なしに、液体が自発的に進む現象は毛細管現象として広く知られている）。 F = 2π · r · γ · cos θ (1)
Where γ is the surface tension between the liquid and the medium pre-filled in the flow path (determined by the type of liquid sample and medium used, for example 72 mN / m for the interface between water and air), θ is the contact angle of the liquid with respect to the flow path. If θ is 90 ° or more, cos θ, which is a cosine thereof, becomes zero or a negative value, and the force F caused by the surface tension becomes a barrier against flowing liquid and can function as a valve. Conversely, if θ is less than 90 °, cosine θ, which is the cosine thereof, becomes a positive value, and the force F caused by the surface tension works in the direction in which the liquid flows more (the liquid spontaneously flows without driving force from the outside). This phenomenon is widely known as a capillary phenomenon).
　接触角は、液体試料の種類と液体試料が接する流路の材料（流路内に表面処理膜を形成した場合は表面処理膜の種類）とによって決まるが、例えば、液体試料が水であり、流路を構成する基板としてガラスや石英を用いた場合の接触角は５～５０°、ＰＤＭＳやＰＭＭＡなどの樹脂を用いた場合の接触角は６０～１２０°程度である。また、撥液性膜として、上記に挙げたアルカンチオール、アルキルジチオール、フルオロアルキルチオールまたはフルオロアルキルジチオールを用いた場合の接触角は１００～１２０°程度（上記に挙げた親液性膜を用いた場合の接触角は５～５０°程度）である。 The contact angle is determined by the type of the liquid sample and the material of the channel in contact with the liquid sample (if the surface treatment film is formed in the channel, the type of the surface treatment film). For example, the liquid sample is water, The contact angle when glass or quartz is used as the substrate constituting the flow path is 5 to 50 °, and the contact angle when resin such as PDMS or PMMA is used is about 60 to 120 °. Further, when the above-mentioned alkanethiol, alkyldithiol, fluoroalkylthiol or fluoroalkyldithiol is used as the liquid repellent film, the contact angle is about 100 to 120 ° (the lyophilic film listed above was used). In this case, the contact angle is about 5 to 50 °.
　図５ｃに示したような流路表面、または、表面処理膜の表面を微細な凹凸構造をもつように形成することで、接触角の値をより広げることが可能である。即ち、上記流路表面または表面処理膜の表面が９０°以下の接触角を有する表面である場合は、上記凹凸構造によって接触角がより小さくなる。また、上記流路表面または表面処理膜の表面が９０°以上の接触角を有する表面である場合は、上記凹凸構造によって接触角がより大きくなる。 It is possible to further widen the value of the contact angle by forming the surface of the flow path as shown in FIG. 5c or the surface of the surface treatment film so as to have a fine uneven structure. That is, when the surface of the flow path or the surface treatment film has a contact angle of 90 ° or less, the contact angle becomes smaller due to the uneven structure. Further, when the surface of the flow path or the surface treatment film is a surface having a contact angle of 90 ° or more, the contact angle becomes larger due to the uneven structure.
　本発明において、流路３は少なくとも２つ以上の基板により構造が規定されている。例えば、図７ｂでは、金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂおよび表面処理膜２ａ、２ｂを有する第１の基板２０が流路の底面となり、溝構造を有する第２の基板３０が流路の残りの面を形成している。 In the present invention, the structure of the flow path 3 is defined by at least two or more substrates. For example, in FIG. 7b, the first substrate 20 having the metal pattern and / or the metal oxide patterns 1a and 1b and the surface treatment films 2a and 2b serves as the bottom surface of the flow path, and the second substrate 30 having the groove structure flows. It forms the rest of the road.
　図７ｂのように矩形流路を想定した場合、第２の基板３０側の溝（流路３を構成する辺）の外周長さ（即ち、浸辺長）をＡとし（流路の幅（紙面上下方向の長さ）をａ、流路の深さ（紙面左右方向の長さ）をｂとすると、Ａ＝ａ＋２ｂとなる）、第１の基板２０側の流路３を構成する辺の外周長さ（図７ｂでは流路の幅（紙面上下方向の長さ）と等しい）をＢとし、第２の基板３０の溝での液体試料の接触角をθ１とし、第１の基板２０上の表面処理膜での液体試料の接触角をθ２とすると、表面張力に起因する力Ｆ１は次式で表される。 When a rectangular flow path is assumed as shown in FIG. 7b, the outer peripheral length (that is, the immersion side length) of the groove (side constituting the flow path 3) on the second substrate 30 side is A (the width of the flow path ( (A = a + 2b) where a is the length in the vertical direction on the paper surface and b is the depth of the flow channel (the length in the horizontal direction on the paper surface), and the side of the channel 3 on the first substrate 20 side is the outer peripheral length (equivalent to Figure 7b the flow paths of the width (the length in the up and down direction)) and B, and contact angle of the liquid sample at the groove of the second substrate 30 and theta 1, the first substrate 20 When the contact angle of the liquid sample on the upper surface treatment film is θ 2 , the force F 1 resulting from the surface tension is expressed by the following equation.
　　Ｆ１　＝　Ａ・γ・ｃｏｓθ１　＋　Ｂ・γ・ｃｏｓθ２　　　　（２）
よって、液体試料に対してバルブ機能をもたせるためには、（２）式が零または負となればよく、その条件は次の（３）式、
　　Ａ・γ・ｃｏｓθ１　＋　Ｂ・γ・ｃｏｓθ２　≦　０ 　　　　（３）
または、これを変形した次の（４）式で表される。 F 1 = A · γ · cos θ 1 + B · γ · cos θ 2 (2)
Therefore, in order to give a valve function to the liquid sample, the equation (2) only needs to be zero or negative, and the condition is the following equation (3):
A · γ · cos θ 1 + B · γ · cos θ 2 ≦ 0 (3)
Alternatively, it is expressed by the following equation (4) obtained by modifying this.
　　Ａ・ｃｏｓθ１　＋　Ｂ・ｃｏｓθ２ ≦　０ 　　　　（４）
よって、（４）式を満たすようマイクロチップを構成すれば、撥液性膜が形成された流路領域が液体試料に対して圧力障壁となり、流路内にバルブ機能を持たせることができ、高度な送液制御が可能となるマイクロチップの提供が可能となる。 A · cos θ 1 + B · cos θ 2 ≦ 0 (4)
Therefore, if the microchip is configured to satisfy the formula (4), the flow channel region in which the liquid repellent film is formed becomes a pressure barrier against the liquid sample, and a valve function can be provided in the flow channel. It is possible to provide a microchip capable of advanced liquid feeding control.
　即ち、上記撥液性膜が形成されている上記流路の領域において、上記流路の長手方向に対して略垂直である流路断面における上記撥液性膜が形成されていない上記基板の流路を構成する辺の外周長さをＡとし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されていない上記基板の流路を構成する辺での上記液体試料の接触角をθ１とし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されている上記基板の流路を構成する辺の外周長さをＢとし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されている上記基板の流路を構成する辺での上記液体試料の接触角をθ２としたときに、（４）式が成立することが好ましい。なお、本明細書において「流路の長手方向に対して略垂直である流路断面」とは、流路の長手方向（液体試料が流れる方向）と当該流路断面とがなす角度のうち、小さい方の角度が４５°～９０°である流路断面を意図する。好ましくは、上記流路断面は、流路の長手方向に対して垂直である流路断面である。 That is, in the region of the flow path in which the liquid repellent film is formed, the flow of the substrate in which the liquid repellent film is not formed in the flow path cross section that is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the flow path. The outer peripheral length of the side constituting the path is A, and the contact angle of the liquid sample at the side constituting the channel of the substrate where the liquid-repellent film is not formed in the channel cross section is θ 1 . The outer peripheral length of the side constituting the flow path of the substrate on which the liquid repellent film is formed in the flow path cross section is B, and the substrate on which the liquid repellent film is formed on the flow path cross section When the contact angle of the liquid sample at the sides constituting the flow path is θ 2 , it is preferable that the expression (4) is satisfied. In the present specification, “the cross section of the flow path that is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the flow path” refers to the angle between the longitudinal direction of the flow path (the direction in which the liquid sample flows) and the cross section of the flow path. A channel cross section with the smaller angle between 45 ° and 90 ° is contemplated. Preferably, the channel cross section is a channel cross section perpendicular to the longitudinal direction of the channel.
　これに対して、表面処理膜が形成された以外の領域は、液体試料をより流す方向に作用する（流れの障壁とならない）ことが好ましい。図７ｃのように矩形流路を想定した場合、第２の基板３０側の溝（流路３を構成する辺）の外周長さをＣとし（流路の幅（紙面上下方向の長さ）をｃ、流路の深さ（紙面左右方向の長さ）をｄとすると、Ｃ＝ｃ＋２ｄとなる）、第１の基板２０側の流路３を構成する辺の外周長さ（図７ｃでは幅（紙面上下方向の長さ）に等しい）をＤとし、第２の基板３０の溝での液体試料の接触角をθ３とし、第１の基板２０（表面処理膜以外の領域）での液体試料の接触角をθ４とすると、表面張力に起因する力Ｆ２は次式で表される。 On the other hand, the region other than the surface treatment film is preferably acted in the direction in which the liquid sample flows more (does not act as a flow barrier). When a rectangular flow path is assumed as shown in FIG. 7c, the outer peripheral length of the groove (side configuring the flow path 3) on the second substrate 30 side is C (the width of the flow path (the length in the vertical direction on the paper surface)). Is c, and the depth of the flow path (the length in the horizontal direction on the paper surface is d), C = c + 2d), and the outer peripheral length of the side constituting the flow path 3 on the first substrate 20 side (in FIG. 7c) The width (equal to the vertical direction on the paper surface) is D, the contact angle of the liquid sample in the groove of the second substrate 30 is θ 3, and the first substrate 20 (region other than the surface treatment film) is When the contact angle of the liquid sample is θ 4 , the force F 2 resulting from the surface tension is expressed by the following equation.
　　Ｆ２　＝　Ｃ・γ・ｃｏｓθ３　＋　Ｄ・γ・ｃｏｓθ４　　　　（５）
よって、液体試料をより流す方向に作用させるには、（５）式が正となればよく、その条件は次の（６）式、
　　Ｃ・γ・ｃｏｓθ３　＋　Ｄ・γ・ｃｏｓθ４ 　＞　０　　　　（６）
または、これを変形した次の（７）式で表される。 F 2 = C · γ · cos θ 3 + D · γ · cos θ 4 (5)
Therefore, in order to act in the direction in which the liquid sample flows more, the expression (5) only needs to be positive, and the condition is the following expression (6):
C · γ · cosθ 3 + D · γ · cosθ 4 > 0 (6)
Or it represents with the following (7) Formula which changed this.
　　Ｃ・ｃｏｓθ３　＋　Ｄ・ｃｏｓθ４ ＞　０ 　　　　（７）
（７）式を満たすようマイクロチップが形成された場合、撥液性膜が形成されていない流路領域において液体試料を毛管力によって駆動することができ、安価で小型のマイクロチップの提供が可能となる。 C · cos θ 3 + D · cos θ 4 > 0 (7)
When the microchip is formed so as to satisfy the formula (7), the liquid sample can be driven by the capillary force in the channel region where the liquid repellent film is not formed, and it is possible to provide an inexpensive and small microchip. It becomes.
　即ち、上記撥液性膜が形成されていない上記流路の領域において、上記流路の長手方向に対して略垂直である流路断面における上記撥液性膜が形成されている基板以外の基板によって形成される上記流路を構成する辺の外周長さをＣとし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されている基板以外の基板によって形成される上記流路を構成する辺での上記液体試料の接触角をθ３とし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されている基板によって形成される上記流路を構成する辺の外周長さをＤとし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されている基板によって形成される上記流路を構成する辺での上記液体試料の接触角をθ４としたときに、（７）式が成立することが好ましい。 That is, a substrate other than the substrate on which the liquid-repellent film is formed in the cross-section of the flow channel that is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the flow channel in the flow channel region where the liquid-repellent film is not formed. The outer peripheral length of the side that constitutes the flow path formed by C is C, and the side that constitutes the flow path formed by a substrate other than the substrate on which the liquid repellent film is formed in the cross section of the flow path. The contact angle of the liquid sample is θ 3 , the outer peripheral length of the side constituting the flow path formed by the substrate on which the liquid-repellent film is formed in the flow path cross section is D, and the flow path When the contact angle of the liquid sample at the side constituting the flow path formed by the substrate on which the liquid repellent film is formed in a cross section is θ 4 , it is preferable that the expression (7) is satisfied. .
　以上は、流路３の断面が矩形構造の場合について説明を行ったが、図７ａのＣ－Ｃ’断面に対応する流路断面形状が、図８ａに示すように台形形状や、図８ｂに示すように略半円形状でもよい。流路断面形状が台形形状のとき、図８ａに示すように第２の基板３０の溝側の底面の長さ（紙面左右方向）をｅとし、高さ方向の長さ（紙面斜め方向、すなわち台形の脚に該当する長さ）をｆとすると、上記の溝の外周長さＡは、Ａ＝ｅ＋２ｆとなり、流路断面形状が図８ｂに示すように略半円形状のとき、上記の溝の外周長さＡは、略半円の弧の部分の長さｇとなる。 In the above, the case where the cross section of the flow path 3 has a rectangular structure has been described. However, the cross section shape of the flow path corresponding to the CC ′ cross section of FIG. 7a is a trapezoidal shape as shown in FIG. As shown, it may be substantially semicircular. When the channel cross-sectional shape is a trapezoidal shape, as shown in FIG. 8a, the length of the bottom surface on the groove side of the second substrate 30 (left and right direction on the paper surface) is e, and the length in the height direction (an oblique direction on the paper surface, If the length corresponding to the trapezoidal leg) is f, the outer peripheral length A of the above groove is A = e + 2f, and when the channel cross-sectional shape is substantially semicircular as shown in FIG. The outer peripheral length A is the length g of a substantially semicircular arc portion.
　また、後述するように流路３は３つ以上の基板によって構成されてもよく、例えば、図８ｃに示すように、金属パターンおよび／または金属酸化物パターンおよび表面処理膜を有する第１の基板２０、対向する基板である第２の基板３０、上記両基板間にスペーサーとして配置される第３の基板３１、第４の基板３２によって構成されていてもよい。第２の基板３０の流路３を構成する辺の長さをｈ、第３の基板３１の流路３を構成する辺の長さをｉ、第４の基板３２の流路３を構成する辺の長さをｊ、第１の基板２０側の流路３を構成する辺の外周長さ（図８ｃでは幅（紙面左右方向）と等しい）をＢとし、第２の基板３０の辺での液体試料の接触角をθ５とし、第１の基板２０上の表面処理膜での液体試料の接触角をθ２とし、第３の基板３１の辺での液体試料の接触角をθ６とし、第４の基板３２の辺での液体試料の接触角をθ７とすると、表面張力に起因する力Ｆ１’は次式で表される。 Further, as will be described later, the flow path 3 may be constituted by three or more substrates. For example, as shown in FIG. 8c, the first substrate having a metal pattern and / or a metal oxide pattern and a surface treatment film. 20, a second substrate 30 as an opposing substrate, a third substrate 31 disposed as a spacer between the two substrates, and a fourth substrate 32. The length of the side constituting the flow path 3 of the second substrate 30 is h, the length of the side constituting the flow path 3 of the third substrate 31 is i, and the flow path 3 of the fourth substrate 32 is configured. The length of the side is j, the outer peripheral length of the side constituting the flow path 3 on the first substrate 20 side (equal to the width (the left-right direction in FIG. 8C)) is B, and the side of the second substrate 30 is The contact angle of the liquid sample is θ 5 , the contact angle of the liquid sample on the surface treatment film on the first substrate 20 is θ 2, and the contact angle of the liquid sample on the side of the third substrate 31 is θ 6. Assuming that the contact angle of the liquid sample on the side of the fourth substrate 32 is θ 7 , the force F 1 ′ resulting from the surface tension is expressed by the following equation.
　　Ｆ１’＝　ｈ・γ・ｃｏｓθ５　＋　Ｂ・γ・ｃｏｓθ２　＋　ｉ・γ・ｃｏｓθ６　＋　ｊ・γ・ｃｏｓθ７　　　　（８）
よって、液体試料に対してバルブ機能をもたせるためには、（８）式が零または負となればよく、その条件は次の（９）式、
　　ｈ・γ・ｃｏｓθ５　＋　Ｂ・γ・ｃｏｓθ２ 　＋　ｉ・γ・ｃｏｓθ６　＋　ｊ・ γ・ｃｏｓθ７　≦　０　　　　（９）
　または、これを変形した次の（１０）式で表される。 F 1 ′ = h · γ · cos θ 5 + B · γ · cos θ 2 + i · γ · cos θ 6 + j · γ · cos θ 7 (8)
Therefore, in order to give a valve function to the liquid sample, the equation (8) may be zero or negative, and the condition is the following equation (9):
h · γ · cosθ 5 + B · γ · cosθ 2 + i · γ · cosθ 6 + j · γ · cosθ 7 ≤ 0 (9)
Or it represents with the following (10) Formula which changed this.
　　ｈ・ｃｏｓθ５　＋　Ｂ・ｃｏｓθ２ ＋　ｉ・ｃｏｓθ６　＋　ｊ・ｃｏｓθ７　≦　０　　　　（１０）
（１０）式を満たすようマイクロチップを構成すれば、撥液性膜が形成された流路領域が液体試料に対して圧力障壁となり、流路内にバルブ機能を持たせることができる。（１０）式を満たす送液制御を行うマイクロチップは本発明に含まれる。
また、液体試料に対して毛管力で駆動することができる（７）式に対応する式も同様に導出可能である。 h · cos θ 5 + B · cos θ 2 + i · cos θ 6 + j · cos θ 7 ≦ 0 (10)
If the microchip is configured so as to satisfy the expression (10), the flow channel region in which the liquid repellent film is formed serves as a pressure barrier against the liquid sample, and a valve function can be provided in the flow channel. A microchip that performs liquid feeding control satisfying the expression (10) is included in the present invention.
Further, an expression corresponding to the expression (7) that can be driven by the capillary force with respect to the liquid sample can be similarly derived.
　以上は、溝の形状の外周長さの変形例について記載したが、第１の基板２０側の外周長さも形状に応じて適宜設計される。 Although the above describes the modification of the outer peripheral length of the groove shape, the outer peripheral length on the first substrate 20 side is also appropriately designed according to the shape.
　次に、本発明のマイクロチップを用いた送液制御の一例について、図９および図１０を参照して説明する。図９ａは、図４ａに対応するマイクロチップ１００の上面概略図であり、液体試料を導入するための試料導入口１１ａと液体試料を導出するための試料導出口１１ｂをさらに備えている。これらの試料導入口１１ａおよび試料導出口１１ｂは、例えば、第２の基板３０の当該領域に切削加工等で貫通孔を設けることで形成される。試料導入口１１ａおよび試料導出口１１ｂには、送液の駆動方法に応じて適宜チューブ等を接続してもよい。 Next, an example of liquid feeding control using the microchip of the present invention will be described with reference to FIG. 9 and FIG. FIG. 9a is a schematic top view of the microchip 100 corresponding to FIG. 4a, and further includes a sample inlet 11a for introducing a liquid sample and a sample outlet 11b for leading the liquid sample. These sample inlet 11a and sample outlet 11b are formed, for example, by providing a through hole in the region of the second substrate 30 by cutting or the like. A tube or the like may be appropriately connected to the sample introduction port 11a and the sample outlet port 11b in accordance with the liquid feeding driving method.
　図９ｂは、図９ａのＥ－Ｅ’断面に対応する断面概略図である。流路３の長手方向（紙面上下方向、換言すると、液体の流れる方向）の一部には、金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂ、および、当該金属パターンおよび／または金属酸化物パターン上の表面処理膜（撥液性膜）２ａ、２ｂが形成されている。流路３の撥液性膜２ａ、２ｂが形成されている領域は、液体試料に対して上記（３）式または（４）式を満たすように形成され、それ以外の領域は、液体試料に対して上記（６）式または（７）式を満たすように形成されている。 FIG. 9b is a schematic cross-sectional view corresponding to the E-E ′ cross section of FIG. 9a. The metal pattern and / or the metal oxide patterns 1a and 1b and the metal pattern and / or the metal oxide pattern are partly in the longitudinal direction of the flow path 3 (the vertical direction on the paper surface, in other words, the liquid flowing direction). Upper surface treatment films (liquid repellent films) 2a and 2b are formed. The region of the flow path 3 where the liquid repellent films 2a and 2b are formed is formed so as to satisfy the above formula (3) or (4) with respect to the liquid sample, and other regions are formed on the liquid sample. On the other hand, it is formed so as to satisfy the above expression (6) or (7).
　試料導入口１１ａに液体試料４０を導入すると、液体試料４０は毛管力によって流路内に導入され（図１０ａ）、撥液性膜２ａが形成された領域に到達すると上述したバルブ機能により液体試料４０は停止する（図１０ｂ）。試料導入口１１ａにはポンプ等の外部駆動力を用いてもよく、この時、外部駆動力によって液体試料の先端（例えば、流路内に予め充填された媒体が空気である場合は、液体と空気の界面）にかかる力ＦＩＮ（正の値）の絶対値が、上記（２）式の表面張力に起因する力Ｆ１の絶対値を超えないように外部駆動力を設定することで、上記毛管力による駆動と同様に、液体試料４０が撥液性膜２ａが形成された領域に到達したところで停止する。上記外部駆動力による力ＦＩＮは、圧力の形式ＰＩＮ（正の値）で表現されてもよく、このとき、表面張力に起因する力Ｆ１は、当該Ｆ１を流路の長手方向（液体試料が流れる方向）に垂直な断面の面積で除することにより圧力Ｐ１として表現され、ＰＩＮの絶対値がＰ１の絶対値を超えないよう設定される。 When the liquid sample 40 is introduced into the sample introduction port 11a, the liquid sample 40 is introduced into the flow path by capillary force (FIG. 10a) and reaches the region where the liquid repellent film 2a is formed. 40 stops (FIG. 10b). An external driving force such as a pump may be used for the sample introduction port 11a. At this time, the tip of the liquid sample (for example, when the medium previously filled in the flow path is air by the external driving force, By setting the external driving force so that the absolute value of the force F IN (positive value) applied to the air interface does not exceed the absolute value of the force F 1 caused by the surface tension of the above equation (2), Similar to the driving by the capillary force, the liquid sample 40 stops when it reaches the region where the liquid repellent film 2a is formed. Force F IN is according to the external driving force may be expressed in the form P IN of the pressure (positive value), this time, the force F 1 caused by the surface tension, the longitudinal direction of the F 1 passage ( is expressed as a pressure P 1 divided by the area of the cross section perpendicular to the direction) of the liquid sample flows, the absolute value of P iN is set so as not to exceed the absolute value of P 1.
　バルブ機能により停止した液体試料４０は、上記表面張力に起因する力Ｆ１の絶対値を超える力ＦＩＮ’を加えることで、再び送液され得る（図１０ｃ）。この力ＦＩＮ’は、例えば、ポンプ等の外部駆動力によって付与されてもよいし、金属パターンまたは金属酸化物パターン１ａに電圧を印加することによるエレクトロウエッティングに起因する力であってもよく、あらゆる公知の手段が適用される。 The liquid sample 40 stopped by the valve function can be fed again by applying a force F IN ′ exceeding the absolute value of the force F 1 caused by the surface tension (FIG. 10 c). This force F IN ′ may be applied by an external driving force such as a pump, or may be a force resulting from electrowetting by applying a voltage to the metal pattern or metal oxide pattern 1a. Any known means are applied.
　液体試料４０は、撥液性膜が形成されていない領域を、毛管力により自発的に送液、または外部駆動力により送液され（図１０ｃ）、撥液性膜２ｂが形成された領域で再び停止する（図１０ｄ）。（２）式より、バルブとしての停止力は、接触角および流路の形状に基づいて決まるため、撥液性膜２ｂが設けられている領域のバルブとしての停止力Ｆ１２ｂが撥液性膜２aが設けられている領域の停止力Ｆ１２ａよりも大きくなるように、接触角および流路の形状を適宜設定可能である。即ち、上記のＦＩＮ’が、撥液性膜２aが設けられている領域を通過した後にも液体試料４０に対して印加されていたとしても、Ｆ１２ｂの絶対値がＦＩＮ’の絶対値よりも大きければ、液体試料４０は、撥液性膜２ｂが設けられている領域で停止可能である。バルブ機能により撥液性膜２ｂが設けられている領域で停止した液体試料４０は、上記と同様に、Ｆ１２ｂの絶対値を超える力ＦＩＮ’’を加えることで、再び送液され得（図１０ｅ）、試料導出口１１ｂを介して流路外へ導出され得る。 The liquid sample 40 is a region where the liquid repellent film is not formed, and is sent spontaneously by capillary force or by an external driving force (FIG. 10c), and is an area where the liquid repellent film 2b is formed. It stops again (Fig. 10d). Since the stop force as a valve is determined based on the contact angle and the shape of the flow path from the equation (2), the stop force F 12b as a valve in the region where the liquid repellent film 2b is provided is the liquid repellent film. The contact angle and the shape of the flow path can be appropriately set so as to be larger than the stopping force F12a in the region where 2a is provided. That is, even if the above F IN ′ is applied to the liquid sample 40 even after passing through the region where the liquid repellent film 2 a is provided, the absolute value of F 12 b is the absolute value of F IN ′. If larger, the liquid sample 40 can be stopped in the region where the liquid repellent film 2b is provided. The liquid sample 40 stopped in the region where the liquid repellent film 2b is provided by the valve function can be fed again by applying a force F IN ″ exceeding the absolute value of F 12b , as described above ( 10e), it can be led out of the flow path through the sample outlet 11b.
　上述したような、液体試料の駆動、停止および再駆動などの送液制御は、例えば、バイオチップにおける液体試料の導入、反応（液体試料は静止した状態で所定時間待機）、導出などの工程で必要とされる基本操作であり、本発明のマイクロチップを用いることで高度に制御された状態で当該基本操作を実現することができる。 Liquid feeding control such as driving, stopping, and re-driving of the liquid sample as described above is performed, for example, in steps such as introduction of the liquid sample in the biochip, reaction (the liquid sample is stationary for a predetermined time), and derivation. This is a necessary basic operation, and the basic operation can be realized in a highly controlled state by using the microchip of the present invention.
　以上、本発明のマイクロチップを用いた送液制御の一例について説明を行ったが、本発明のマイクロチップは、上記実施形態に限定されず、実際の分析および／または合成操作に応じたより複雑な送液制御に使用されてもよい。また、本発明のマイクロチップは、送液制御のみに限定されず、表面処理剤を目的に応じて適宜設定することにより、例えば、タンパク質の吸着防止領域や、生体試料の固定化領域、化学反応領域として使用することも可能である。 As described above, an example of liquid feeding control using the microchip of the present invention has been described. However, the microchip of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is more complicated depending on the actual analysis and / or synthesis operation. You may use for liquid feeding control. In addition, the microchip of the present invention is not limited only to liquid transfer control, and by appropriately setting the surface treatment agent according to the purpose, for example, a protein adsorption prevention region, a biological sample immobilization region, a chemical reaction, etc. It can also be used as a region.
　＜基板の製造方法＞
　以下に、本発明の基板の製造方法に関する一実施形態について、図１１に基づいて説明する。本発明の基板の製造方法は、２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板を作製するために好適に用いることができる。なお、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。 <Substrate manufacturing method>
Below, one Embodiment regarding the manufacturing method of the board | substrate of this invention is described based on FIG. The substrate production method of the present invention can be suitably used to produce a substrate having two or more types of surface states having different properties. The present invention is not limited to the following description.
　図１１は、図１ｂに対応する本発明の基板の製造方法の一例を示す概略工程図であり、いくつかの段階における基板の構成要素を示すものである。本実施の形態の製造方法は、行われる工程の順番にしたがって、以下の工程を含む。
（１）基板に金属パターンおよび／または金属酸化物パターンを形成する工程、
（２）上記金属パターンおよび／または上記金属酸化物パターンを有する基板に表面処理膜を塗布する工程、
（３）上記金属パターンの形成領域および／または上記金属酸化物パターンの形成領域以外に塗布された表面処理膜を除去する工程。
以下、各工程について図１１を参照して詳細に説明する。なお、図１ｂの形状の基板を製造する方法を例にとって各工程を説明するが、これらの工程は、本発明のその他の形状の基板の製造にも適用され得る。 FIG. 11 is a schematic process diagram showing an example of a method for manufacturing a substrate of the present invention corresponding to FIG. 1b, and shows components of the substrate in several stages. The manufacturing method of the present embodiment includes the following steps according to the order of the steps to be performed.
(1) forming a metal pattern and / or a metal oxide pattern on a substrate;
(2) A step of applying a surface treatment film to the substrate having the metal pattern and / or the metal oxide pattern,
(3) The process of removing the surface treatment film | membrane applied except the formation area of the said metal pattern and / or the formation area of the said metal oxide pattern.
Hereinafter, each step will be described in detail with reference to FIG. Note that each step will be described by taking a method of manufacturing a substrate having the shape of FIG. 1b as an example, but these steps can also be applied to manufacturing a substrate having another shape of the present invention.
　（１）金属パターンおよび／または金属酸化物パターン形成工程
　本工程では、基板１０を準備し（図１１ａ）、基板１０上に金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂを形成する（図１１ｂ）。基板１０の材料としては、金属および／または金属酸化物パターンとの密着性の観点から、ガラス、石英または金属等が好ましいが、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＶＣまたはＣＯＰなどの樹脂でもよい。基板１０のサイズは、縦横数ｃｍ程度、厚さ０．５ｍｍ～１ｃｍ程度とすることができるが、これに限定されない。 (1) Metal Pattern and / or Metal Oxide Pattern Formation Step In this step, a substrate 10 is prepared (FIG. 11a), and metal patterns and / or metal oxide patterns 1a and 1b are formed on the substrate 10 (FIG. 11b). ). The material of the substrate 10 is preferably glass, quartz, metal, or the like from the viewpoint of adhesion to the metal and / or metal oxide pattern, but PDMS, PMMA, PET, PC, PP, PS, PVC, COP, etc. Resin may be used. The size of the substrate 10 can be about several cm in length and width and about 0.5 mm to 1 cm in thickness, but is not limited to this.
　上記金属パターンを形成するための金属材料としては、例えば、金、銀、銅、白金およびパラジウムなどが挙げられる。金属パターンの厚さは、１０～２００ｎｍであることが好ましいが、この範囲に限定されない。上記金属と基板１０との密着性をよくする目的で、金属と基板１０との間に適宜接着層を設けてもよい。 Examples of the metal material for forming the metal pattern include gold, silver, copper, platinum and palladium. The thickness of the metal pattern is preferably 10 to 200 nm, but is not limited to this range. For the purpose of improving the adhesion between the metal and the substrate 10, an adhesive layer may be appropriately provided between the metal and the substrate 10.
　金属パターンの形成方法には、公知のフォトリソ工程を用いることができる。上記フォトリソ工程としては、例えば、金属パターンに対応したマスクを用いて、マスク越しに蒸着やスパッタを行い、基板１０上に金属パターンを直接形成する方法が挙げられる。他に、基板１０上に感光レジストを塗布し、金属パターンに対応したマスクを用いた感光により金属パターン形成領域以外の領域にレジストが残るようにパターニングし、パターニングされたレジストを有する基板１０上に蒸着やスパッタで金属層を形成し、レジスト上の金属をレジストと共に専用の溶剤で除去することにより、金属パターンを得る方法（リフトオフ）や、逆に、基板１０上に金属層を形成し、金属層上に感光レジストを塗布し、金属パターンに対応したマスクを用いた感光により金属パターン形成領域にレジストが残るようにパターニングし、レジストがない領域の金属を専用の溶剤で除去し、最後にレジストを専用の溶剤で除去することにより金属パターンを得る方法、などが挙げられる。上述のように、公知のフォトリソ工程を用いることにより、基板１０上に金属パターン１ａ、１ｂを形成することが可能である。 A well-known photolithography process can be used for the formation method of a metal pattern. Examples of the photolithography process include a method of directly forming a metal pattern on the substrate 10 by performing vapor deposition or sputtering over the mask using a mask corresponding to the metal pattern. In addition, a photosensitive resist is coated on the substrate 10 and patterned so that the resist remains in a region other than the metal pattern formation region by exposure using a mask corresponding to the metal pattern, and the patterned resist is formed on the substrate 10 having the patterned resist. A metal layer is formed by vapor deposition or sputtering, and the metal on the resist is removed together with the resist with a special solvent to obtain a metal pattern (lift-off), or conversely, the metal layer is formed on the substrate 10 and the metal Photoresist is coated on the layer, patterned using a mask corresponding to the metal pattern so that the resist remains in the metal pattern formation area, the metal in the area without the resist is removed with a special solvent, and finally the resist And a method of obtaining a metal pattern by removing a metal with a dedicated solvent. As described above, the metal patterns 1a and 1b can be formed on the substrate 10 by using a known photolithography process.
　また、上記金属酸化物パターンを形成するための金属酸化物材料としては、例えば、ケイ素酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物、アルミ酸化物およびインジウムスズ酸化物が挙げられる。ここで金属酸化物とは単に金属と酸素からなる化合物に限定されず、例えば、金属と窒素とからなる化合物など、金属を広義に酸化したもの（金属の酸化数を上げたもの）も、本発明に含まれる。金属酸化物パターンの厚さは、１０～２００ｎｍであることが好ましいが、この範囲に限定されない。上記金属酸化物パターンと基板１０との密着性をよくする目的で、金属酸化物と基板１０との間に適宜接着層を設けてもよい。 Further, examples of the metal oxide material for forming the metal oxide pattern include silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, and indium tin oxide. Here, the metal oxide is not limited to a compound composed of a metal and oxygen. For example, a compound obtained by oxidizing a metal in a broad sense (such as a compound composed of a metal and nitrogen) Included in the invention. The thickness of the metal oxide pattern is preferably 10 to 200 nm, but is not limited to this range. For the purpose of improving the adhesion between the metal oxide pattern and the substrate 10, an adhesive layer may be appropriately provided between the metal oxide and the substrate 10.
　金属酸化物パターンの形成方法には、公知のフォトリソ工程を用いることができる。上記フォトリソ工程としては、例えば、金属酸化物パターンに対応したマスクを用いて、マスク越しに蒸着やスパッタを行い、基板１０上に金属酸化物パターンを直接形成する方法が挙げられる。他に、基板１０上に感光レジストを塗布し、金属酸化物パターンに対応したマスクを用いた感光により金属酸化物パターン形成領域以外の領域にレジストが残るようパターニングし、パターニングされたレジストを有する基板１０上に蒸着やスパッタで金属酸化物層を形成し、レジスト上の金属酸化物をレジストと共に専用の溶剤で除去することにより、金属酸化物パターンを得る方法（リフトオフ）や、逆に、基板１０上に金属酸化物層を形成し、金属酸化物層上に感光レジストを塗布し、金属酸化物パターンに対応したマスクを用いた感光により金属酸化物パターン形成領域にレジストが残るようパターニングし、レジストがない領域の金属酸化物を専用の溶剤で除去し、最後にレジストを専用の溶剤で除去することにより金属酸化物パターンを得る方法、などが挙げられる。また、上述のように基板１０上に金属パターンを形成したのち、該金属パターンを陽極酸化等によって金属酸化物パターンに変換してもよい。上述のように、公知のフォトリソ工程を用いることにより、基板１０上に金属酸化物パターン１ａ、１ｂを形成することが可能である。 A known photolithography process can be used for the method of forming the metal oxide pattern. Examples of the photolithography process include a method of directly forming a metal oxide pattern on the substrate 10 by performing vapor deposition or sputtering through the mask using a mask corresponding to the metal oxide pattern. In addition, a photosensitive resist is applied on the substrate 10 and patterned using a mask corresponding to the metal oxide pattern so that the resist remains in a region other than the metal oxide pattern forming region, and the substrate having the patterned resist A metal oxide layer is formed on the substrate 10 by vapor deposition or sputtering, and the metal oxide on the resist is removed together with the resist with a dedicated solvent (lift-off). A metal oxide layer is formed thereon, a photosensitive resist is applied on the metal oxide layer, and patterning is performed so that the resist remains in the metal oxide pattern formation region by exposure using a mask corresponding to the metal oxide pattern. Remove the metal oxide in the area where there is no metal with a special solvent, and finally remove the resist with the special solvent. How to obtain over emissions, and the like. Further, after forming a metal pattern on the substrate 10 as described above, the metal pattern may be converted into a metal oxide pattern by anodic oxidation or the like. As described above, the metal oxide patterns 1a and 1b can be formed on the substrate 10 by using a known photolithography process.
　（２）表面処理膜塗布工程
　本工程では、上記金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂを有する基板１０上に、表面処理膜２を塗布する（図１１ｃ）。表面処理膜２としては上記＜基板＞の項で述べた種々の材料を使用できるが、上記金属パターンおよび／または金属酸化物パターンに選択的に結合する膜であることが好ましい。上記構成によれば、表面処理膜が基板上の金属パターンおよび／または金属酸化物パターン上にのみ形成されるため、高精度にパターニングされた表面状態を有する基板の製造が可能となる。 (2) Surface treatment film application | coating process In this process, the surface treatment film | membrane 2 is apply | coated on the board | substrate 10 which has the said metal pattern and / or metal oxide pattern 1a, 1b (FIG. 11c). Although various materials described in the above <Substrate> section can be used as the surface treatment film 2, a film that is selectively bonded to the metal pattern and / or the metal oxide pattern is preferable. According to the above configuration, since the surface treatment film is formed only on the metal pattern and / or the metal oxide pattern on the substrate, it is possible to manufacture a substrate having a surface state patterned with high accuracy.
　上記金属パターンおよび／または金属酸化物パターンに選択的に結合する膜は、官能基としてメルカプト基、ジスルフィド基、アルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子であることが好ましい。上記構成によれば、表面処理膜が基板上の金属パターンまたは金属酸化物パターン上に強固に結合し保持されるため、金属パターンまたは金属酸化物パターン以外の部位に弱い力で吸着した表面処理膜を効果的に除去でき、高精度にパターニングされた表面状態を有する基板の製造が可能となる。 The film selectively bonded to the metal pattern and / or metal oxide pattern is preferably a molecule having a mercapto group, a disulfide group, an alkoxysilyl group, or a halogenated silyl group as a functional group. According to the above configuration, since the surface treatment film is firmly bonded and held on the metal pattern or metal oxide pattern on the substrate, the surface treatment film is adsorbed with a weak force to a portion other than the metal pattern or metal oxide pattern. Can be effectively removed, and a substrate having a surface state patterned with high accuracy can be manufactured.
　また、選択的に結合する膜は、アルカンチオール、アルキルジチオール、フルオロアルキルチオールもしくはフルオロアルキルジチオールなどによって形成された撥液性膜、または、メルカプト基もしくはジスルフィド基を有し、上記メルカプト基もしくはジスルフィド基以外の領域は、ＰＥＧ基、カルボキシル基、アミノ基もしくはホスホリルコリン基などの親液性基を有する物質によって形成された親液性膜であることが好ましい。上記構成によれば、親水性と疎水性といった性質の異なる表面状態を持つ基板の製造が可能である。 In addition, the selectively bonded film has a liquid repellent film formed by alkanethiol, alkyldithiol, fluoroalkylthiol or fluoroalkyldithiol, or a mercapto group or disulfide group, and the mercapto group or disulfide group The region other than is preferably a lyophilic film formed of a substance having a lyophilic group such as a PEG group, a carboxyl group, an amino group, or a phosphorylcholine group. According to the above configuration, it is possible to manufacture a substrate having a surface state with different properties such as hydrophilicity and hydrophobicity.
　表面処理膜の塗布は、例えば、表面処理膜を形成する材料を基板上へ滴下することにより行われる。基板１０上に塗布された表面処理膜は、表面処理膜の材料の特性に応じて、基板１０の表面へ物理吸着もしくは化学吸着または共有結合により結合する。表面処理膜を塗布し、更に上記結合反応のための所定時間が経過した後、過剰の表面処理膜を基板外へ除去する、または、表面処理膜の溶剤を乾燥させることによって、基板１０表面に表面処理膜が形成される。該膜厚は、０．１～１００ｎｍであることが好ましいがこれに限定されない。 The surface treatment film is applied by, for example, dropping a material for forming the surface treatment film onto the substrate. The surface treatment film applied on the substrate 10 is bonded to the surface of the substrate 10 by physical adsorption, chemical adsorption, or covalent bond according to the characteristics of the material of the surface treatment film. After the surface treatment film is applied and a predetermined time for the above binding reaction has passed, the excess surface treatment film is removed from the substrate, or the solvent of the surface treatment film is dried to form the surface of the substrate 10. A surface treatment film is formed. The film thickness is preferably 0.1 to 100 nm, but is not limited thereto.
　上記＜基板＞の項で述べたように、金属パターンを用いる場合、表面処理膜が、メルカプト基またはジスルフィド基を有することが好ましい。当該構成により、これらの官能基が上記金属パターンを形成する材料と、化学吸着または共有結合による強い結合を形成する。また、金属酸化物パターンを用いる場合、表面処理膜が、アルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有することが好ましい。当該構成により、これらの官能基が上記金属酸化物パターンを形成する材料と、化学吸着または共有結合による強い結合を形成する。 As described above in <Substrate>, when a metal pattern is used, the surface treatment film preferably has a mercapto group or a disulfide group. With this configuration, these functional groups form a strong bond by chemical adsorption or covalent bond with the material forming the metal pattern. Moreover, when using a metal oxide pattern, it is preferable that a surface treatment film | membrane has an alkoxy silyl group or a halogenated silyl group. With this configuration, these functional groups form a strong bond by chemical adsorption or covalent bond with the material forming the metal oxide pattern.
　（３）表面処理膜除去工程
　本工程では、基板１０上の金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂ以外の領域に吸着（多くの場合、弱い結合である物理吸着）した表面処理膜を除去することで、基板１０上の金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂ上のみに表面処理膜２ａ、２ｂを形成する（図１１ｄ）。上記表面処理膜と金属パターンおよび／または金属酸化物パターンとの結合は、金属パターンおよび／または金属酸化物パターン以外の領域（すなわち、基板材料）と上記表面処理膜との結合よりも強いため、洗浄を行うことによって金属パターンおよび／または金属酸化物パターン以外の領域の表面処理膜を除去することが可能である。 (3) Surface treatment film removal step In this step, a surface treatment film adsorbed on a region other than the metal pattern and / or metal oxide pattern 1a, 1b on the substrate 10 (physical adsorption, which is often a weak bond) is applied. By removing, the surface treatment films 2a and 2b are formed only on the metal pattern and / or the metal oxide patterns 1a and 1b on the substrate 10 (FIG. 11d). Since the bond between the surface treatment film and the metal pattern and / or the metal oxide pattern is stronger than the bond between the metal pattern and / or the region other than the metal oxide pattern (that is, the substrate material) and the surface treatment film, By performing the cleaning, it is possible to remove the surface treatment film in a region other than the metal pattern and / or the metal oxide pattern.
　上記洗浄は、例えば、洗浄液を基板上に導入および／または導出することによって行われ、洗浄液としては、例えば、アルコール、水、酸性溶液などを用いることが可能である。洗浄は、目的の表面が得られるように、複数回、繰返し行ってもよい。 The cleaning is performed, for example, by introducing and / or deriving a cleaning liquid on the substrate. As the cleaning liquid, for example, alcohol, water, an acidic solution, or the like can be used. The cleaning may be repeated a plurality of times so as to obtain the target surface.
　以上のように、上述した（１）～（３）の工程を含む製造方法を用いることで、少なくとも２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板を作製することが可能となる。 As described above, by using the manufacturing method including the above-described steps (1) to (3), it is possible to produce a substrate having at least two types of surface states having different properties.
　＜マイクロチップの製造方法＞
　以下に、本発明のマイクロチップの製造方法に関する一実施形態について、図１２～図１５に基づいて説明する。本発明のマイクロチップの製造方法は、２種類以上の性質の異なる表面状態をもつ流路を有するマイクロチップを作製するために好適に用いることができる。なお、本発明は、以下の構成に限定されるものではない。 <Microchip manufacturing method>
Hereinafter, an embodiment relating to a method of manufacturing a microchip according to the present invention will be described with reference to FIGS. The method for producing a microchip of the present invention can be suitably used for producing a microchip having a flow path having two or more kinds of different surface states. In addition, this invention is not limited to the following structures.
　図１２は、図４ｂに対応する本発明のマイクロチップの製造方法の一例を示す概略工程図であり、各工程におけるマイクロチップの構成を示すものである。本実施の形態の製造方法は、行われる工程の順番にしたがって、以下の工程を含む。
（１）第１の基板に金属パターンおよび／または金属酸化物パターンを形成する工程、
（２）上記第１の基板と、少なくとも１つ以上の別の基板とを貼り合わせて、流路を形成する工程、
（３）上記第１の基板上に表面処理膜を塗布する工程、
（４）上記金属パターンの形成領域および／または上記金属酸化物パターンの形成領域以外に塗布された表面処理膜を除去する工程。
以下、各工程について図１２を参照して詳細に説明する。なお、図４ｂの形状のマイクロチップを製造する方法を例にして説明するが、本実施の形態の製造方法は、本発明のその他のマイクロチップ形状の製造にも適用され得る。 FIG. 12 is a schematic process diagram showing an example of the manufacturing method of the microchip of the present invention corresponding to FIG. 4B, and shows the configuration of the microchip in each process. The manufacturing method of the present embodiment includes the following steps according to the order of the steps to be performed.
(1) forming a metal pattern and / or a metal oxide pattern on the first substrate;
(2) bonding the first substrate and at least one other substrate to form a flow path;
(3) applying a surface treatment film on the first substrate;
(4) The process of removing the surface treatment film | membrane applied except the formation area of the said metal pattern and / or the formation area of the said metal oxide pattern.
Hereinafter, each step will be described in detail with reference to FIG. In addition, although it demonstrates taking the case of the method of manufacturing the microchip of the shape of FIG. 4b, the manufacturing method of this Embodiment can be applied also to manufacture of the other microchip shape of this invention.
　（１）金属パターンおよび／または金属酸化物パターン形成工程
　本工程では、第１の基板２０を準備し（図１２ａ）、第１の基板２０上に金属パターンまたは金属酸化物パターン１ａ、１ｂを形成する（図１２ｂ）。第１の基板２０の材料としては、金属パターンおよび／または金属酸化物パターンとの密着性の観点から、ガラス、石英または金属等が好ましいが、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＶＣまたはＣＯＰなどの樹脂でもよい。第１の基板２０のサイズは、縦横数ｃｍ程度、厚さ０．５ｍｍ～１ｃｍ程度とすることができるが、これに限定されない。 (1) Metal Pattern and / or Metal Oxide Pattern Formation Step In this step, the first substrate 20 is prepared (FIG. 12a), and the metal patterns or metal oxide patterns 1a and 1b are formed on the first substrate 20. (FIG. 12b). The material of the first substrate 20 is preferably glass, quartz, metal, or the like from the viewpoint of adhesion to the metal pattern and / or metal oxide pattern, but PDMS, PMMA, PET, PC, PP, PS, PVC. Alternatively, a resin such as COP may be used. The size of the first substrate 20 can be about several cm in length and width and about 0.5 mm to 1 cm in thickness, but is not limited thereto.
　上記金属パターンを形成するための金属材料としては、例えば、金、銀、銅、白金およびパラジウムなどが挙げられる。金属パターンの厚さは、１０～２００ｎｍであることが好ましいが、この範囲に限定されない。上記金属と第１の基板２０との密着性をよくする目的で、金属と第１の基板２０との間に適宜接着層を設けてもよい。 Examples of the metal material for forming the metal pattern include gold, silver, copper, platinum, and palladium. The thickness of the metal pattern is preferably 10 to 200 nm, but is not limited to this range. For the purpose of improving the adhesion between the metal and the first substrate 20, an adhesive layer may be appropriately provided between the metal and the first substrate 20.
　金属パターンの形成方法には、公知のフォトリソ工程を用いることができる。上記フォトリソ工程は、例えば、金属パターンに対応したマスクを用いて、マスク越しに蒸着やスパッタを行い、第１の基板２０上に金属パターンを直接形成する方法が挙げられる。他に、第１の基板２０上に感光レジストを塗布し、金属パターンに対応したマスクを用いた感光により金属パターン形成領域以外の領域にレジストが残るようにパターニングし、パターニングされたレジストを有する第１の基板２０上に蒸着やスパッタで金属層を形成し、レジスト上の金属をレジストと共に専用の溶剤で除去することにより、金属パターンを得る方法（リフトオフ）や、逆に、第１の基板２０上に金属層を形成し、金属層上に感光レジストを塗布し、金属パターンに対応したマスクを用いた感光により金属パターン形成領域にレジストが残るようパターニングし、レジストがない領域の金属を専用の溶剤で除去し、最後にレジストを専用の溶剤で除去することにより金属パターンを得る方法、などが挙げられる。上述のように、公知のフォトリソ工程を用いることにより、第１の基板２０上に金属パターン１ａ、１ｂを形成することが可能である。 A well-known photolithography process can be used for the formation method of a metal pattern. Examples of the photolithography process include a method of directly forming a metal pattern on the first substrate 20 by performing vapor deposition or sputtering through a mask using a mask corresponding to the metal pattern. In addition, a photosensitive resist is applied on the first substrate 20 and patterned so that the resist remains in a region other than the metal pattern formation region by exposure using a mask corresponding to the metal pattern. A metal layer is formed on one substrate 20 by vapor deposition or sputtering, and the metal on the resist is removed together with the resist with a special solvent to obtain a metal pattern (lift-off), or conversely, the first substrate 20 Form a metal layer on top, apply a photosensitive resist on the metal layer, and pattern it so that the resist remains in the metal pattern formation area by exposure using a mask corresponding to the metal pattern. For example, a method of removing the resist with a solvent and finally removing the resist with a special solvent to obtain a metal pattern can be used. As described above, the metal patterns 1a and 1b can be formed on the first substrate 20 by using a known photolithography process.
　また、上記金属酸化物パターンを形成するための金属酸化物材料としては、例えば、ケイ素酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物、アルミ酸化物およびインジウムスズ酸化物が挙げられる。ここで金属酸化物とは、単に金属と酸素とからなる化合物に限定されず、例えば、金属と窒素とからなる化合物など、金属を広義に酸化したもの（金属の酸化数を上げたもの）も、本発明に含まれる。金属酸化物パターンの厚さは、１０～２００ｎｍであることが好ましいが、この範囲に限定されない。上記金属酸化物パターンと第１の基板２０との密着性をよくする目的で、金属酸化物と第１の基板２０との間に適宜接着層を設けてもよい。 Further, examples of the metal oxide material for forming the metal oxide pattern include silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, and indium tin oxide. Here, the metal oxide is not limited to a compound composed only of metal and oxygen, and for example, a compound composed of a metal and nitrogen, such as a compound obtained by oxidizing a metal in a broad sense (a metal oxidation number increased). Are included in the present invention. The thickness of the metal oxide pattern is preferably 10 to 200 nm, but is not limited to this range. For the purpose of improving the adhesion between the metal oxide pattern and the first substrate 20, an adhesive layer may be provided as appropriate between the metal oxide and the first substrate 20.
　金属酸化物パターンの形成方法には、公知のフォトリソ工程を用いることができる。上記フォトリソ工程は、例えば、金属酸化物パターンに対応したマスクを用いて、マスク越しに蒸着やスパッタを行い、第１の基板２０上に金属酸化物パターンを直接形成する方法が挙げられる。他に、第１の基板２０上に感光レジストを塗布し、金属酸化物パターンに対応したマスクを用いた感光により金属酸化物パターン形成領域以外の領域にレジストが残るようにパターニングし、パターニングされたレジストを有する第１の基板２０上に蒸着やスパッタで金属酸化物層を形成し、レジスト上の金属酸化物をレジストと共に専用の溶剤で除去することにより、金属酸化物パターンを得る方法（リフトオフ）や、逆に、第１の基板２０上に金属酸化物層を形成し、金属酸化物層上に感光レジストを塗布し、金属酸化物パターンに対応したマスクを用いた感光により金属酸化物パターン形成領域にレジストが残るようパターニングし、レジストがない領域の金属酸化物を専用の溶剤で除去し、最後にレジストを専用の溶剤で除去することにより金属酸化物パターンを得る方法、などが挙げられる。また、上述のように第１の基板２０上に金属パターンを形成したのち、該金属パターンを陽極酸化等によって金属酸化物パターンに変換してもよい。上述のように、公知のフォトリソ工程を用いることにより、第１の基板２０上に金属酸化物パターン１ａ、１ｂを形成することが可能である。 A known photolithography process can be used for the method of forming the metal oxide pattern. Examples of the photolithography process include a method of directly forming a metal oxide pattern on the first substrate 20 by performing vapor deposition and sputtering through a mask using a mask corresponding to the metal oxide pattern. In addition, a photosensitive resist is applied on the first substrate 20 and patterned so that the resist remains in a region other than the metal oxide pattern formation region by exposure using a mask corresponding to the metal oxide pattern. A method of obtaining a metal oxide pattern (lift-off) by forming a metal oxide layer on the first substrate 20 having a resist by vapor deposition or sputtering, and removing the metal oxide on the resist together with the resist with a dedicated solvent. Or, conversely, a metal oxide layer is formed on the first substrate 20, a photosensitive resist is applied on the metal oxide layer, and a metal oxide pattern is formed by light exposure using a mask corresponding to the metal oxide pattern. Pattern the resist so that it remains in the area, remove the metal oxide in the area without the resist with a special solvent, and finally remove the resist with the special solvent. Method for obtaining a metal oxide pattern by, and the like. Further, after forming a metal pattern on the first substrate 20 as described above, the metal pattern may be converted into a metal oxide pattern by anodic oxidation or the like. As described above, the metal oxide patterns 1a and 1b can be formed on the first substrate 20 by using a known photolithography process.
　（２）流路構造形成工程
　本工程では、上記金属パターンおよび／または金属酸化物パターンを形成した第１の基板２０と、少なくとも１つ以上の基板とを貼り合わせることにより（図１２ｃ）、流路３が形成されたマイクロチップを形成する（図１２ｄ）。図１２では溝構造４を有する第２の基板３０と、上記金属パターンおよび／または金属酸化物パターンを形成した第１の基板２０とを貼り合わせることにより、流路３が形成される一例について説明する。その他の流路構造の形成方法については後述する。 (2) Channel structure forming step In this step, the first substrate 20 on which the metal pattern and / or metal oxide pattern is formed and at least one or more substrates are bonded together (FIG. 12c). A microchip in which the path 3 is formed is formed (FIG. 12d). FIG. 12 illustrates an example in which the flow path 3 is formed by bonding the second substrate 30 having the groove structure 4 and the first substrate 20 on which the metal pattern and / or the metal oxide pattern are formed. To do. Other methods for forming the channel structure will be described later.
　第２の基板３０の材料としては、ガラス、石英、金属、樹脂（例えば、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＶＣもしくはＣＯＰ）、または感光性樹脂（例えば、エポキシ樹脂および／またはアクリル樹脂）などを用いることが可能である。第２の基板３０のサイズは、縦横数ｃｍ程度、厚さ０．５ｍｍ～１ｃｍ程度とすることができるが、これに限定されない。 As the material of the second substrate 30, glass, quartz, metal, resin (for example, PDMS, PMMA, PET, PC, PP, PS, PVC, or COP), or photosensitive resin (for example, epoxy resin and / or acrylic) Resin) or the like. The size of the second substrate 30 can be about several cm in length and width and about 0.5 mm to 1 cm in thickness, but is not limited to this.
　第２の基板３０への溝構造４の形成は、基板の材料に応じて、例えば、ウエットエッチングおよび／またはドライエッチング、切削加工、転写構造を有する金型に対するモールディング等の公知の手法が用いられる。 The groove structure 4 is formed on the second substrate 30 by using a known method such as wet etching and / or dry etching, cutting, molding for a mold having a transfer structure, etc., depending on the material of the substrate. .
　第１の基板２０と、溝構造４が形成された第２の基板３０との貼り合わせによって形成される流路３の幅（図１２ｄの紙面垂直方向）および深さ（図１２ｄの紙面左右方向）は、１～５０００μｍであることが好ましく、流路３の長さ（図１２ｄの上下方向）は、１～１００ｍｍであることが好ましいが、この範囲に限定されず、分析や合成の目的に応じて適宜設定される。 The width (perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 12d) and depth (the left-right direction of the plane of FIG. 12d) of the flow path 3 formed by bonding the first substrate 20 and the second substrate 30 on which the groove structure 4 is formed. ) Is preferably 1 to 5000 μm, and the length of the flow path 3 (vertical direction in FIG. 12d) is preferably 1 to 100 mm, but is not limited to this range and is used for analysis and synthesis purposes. It is set accordingly.
　流路の断面形状は矩形である必要はなく、台形形状、半円形状または円管形状などでもよい。また、流路３の深さは必ずしも一様である必要はなく、部分的に浅くなっていたり深くなっていてもよい。また、流路は必ずしも直線形状である必要はなく、蛇行形状や湾曲形状でもよい。 The cross-sectional shape of the flow path does not need to be rectangular, and may be trapezoidal, semicircular, or circular tube. Further, the depth of the flow path 3 is not necessarily uniform, and may be partially shallower or deeper. Further, the flow path does not necessarily have a linear shape, and may have a meandering shape or a curved shape.
　第１の基板２０と溝構造４が形成された第２の基板３０との貼り合わせは、基板の材料に応じて、例えば、加熱融着および／または加圧融着、プラズマ処理による化学的接着、自己物理吸着等の公知の手法が用いられる。 The first substrate 20 and the second substrate 30 on which the groove structure 4 is formed may be bonded by, for example, heat fusion and / or pressure fusion, chemical bonding by plasma treatment, depending on the material of the substrate. A known method such as self-physical adsorption is used.
　第１の基板２０上の金属パターンおよび／または金属酸化物パターンが形成された領域は、第２の基板３０との接着性が低下することが想定されるため、上記金属パターンおよび／または金属酸化物パターンは流路３の領域内に収まるように、または、金属パターンおよび／または金属酸化物パターンの流路３の領域外の形成領域が小さくなるように設計されることが好ましい。 The region where the metal pattern and / or the metal oxide pattern is formed on the first substrate 20 is assumed to have reduced adhesion to the second substrate 30, so that the metal pattern and / or the metal oxidation is performed. It is preferable that the object pattern is designed to be within the region of the flow path 3 or the formation area outside the region of the flow path 3 of the metal pattern and / or metal oxide pattern is reduced.
　上述した何れの場合も、第１の基板２０上に形成した金属パターンおよび／または金属酸化物パターンは、金属および／または金属酸化物の性質上、上述の貼り合わせ条件に耐え得るため、貼り合わせ工程において金属パターンおよび／または金属酸化物パターンの改質や劣化は起きない。 In any of the cases described above, the metal pattern and / or metal oxide pattern formed on the first substrate 20 can withstand the above-described bonding conditions due to the nature of the metal and / or metal oxide, so that the bonding is performed. In the process, the metal pattern and / or the metal oxide pattern is not modified or deteriorated.
　（３）表面処理膜塗布工程
　本工程では、上記流路３内に、表面処理膜２を塗布する（図１２ｅ）。表面処理膜２としては上記＜マイクロチップ＞の項で述べた種々の材料を使用できるが、上記金属パターンおよび／または金属酸化物パターンに選択的に結合する膜であることが好ましい。上記構成によれば、表面処理膜が流路内の金属パターンまたは金属酸化物パターン上にのみ形成されるため、高精度にパターニングされた表面状態を有するマイクロチップの製造が可能となる。 (3) Surface treatment film | membrane application | coating process In this process, the surface treatment film | membrane 2 is apply | coated in the said flow path 3 (FIG. 12e). As the surface treatment film 2, various materials described in the above section <Microchip> can be used, but a film that is selectively bonded to the metal pattern and / or metal oxide pattern is preferable. According to the above configuration, since the surface treatment film is formed only on the metal pattern or the metal oxide pattern in the flow path, it is possible to manufacture a microchip having a surface state patterned with high accuracy.
　上記金属パターンおよび／または金属酸化物パターンに選択的に結合する膜は、官能基としてメルカプト基、ジスルフィド基、アルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子であることが好ましい。上記構成によれば、表面処理膜が流路内の金属パターンまたは金属酸化物パターン上に強固に結合し保持されるため、金属パターンまたは金属酸化物パターン以外の部位に弱い力で吸着した表面処理膜を効果的に除去でき、高精度にパターニングされた表面状態を有するマイクロチップの製造が可能となる。 The film selectively bonded to the metal pattern and / or metal oxide pattern is preferably a molecule having a mercapto group, a disulfide group, an alkoxysilyl group, or a halogenated silyl group as a functional group. According to the above configuration, since the surface treatment film is firmly bonded and held on the metal pattern or metal oxide pattern in the flow path, the surface treatment is adsorbed with a weak force to a portion other than the metal pattern or metal oxide pattern. The film can be effectively removed, and a microchip having a surface state patterned with high accuracy can be manufactured.
　また、選択的に結合する膜は、アルカンチオール、アルキルジチオール、フルオロアルキルチオールもしくはフルオロアルキルジチオールなどによって形成された撥液性膜、または、メルカプト基もしくはジスルフィド基を有し、上記メルカプト基もしくはジスルフィド基以外の領域は、ＰＥＧ基、カルボキシル基、アミノ基もしくはホスホリルコリン基などの親液性基を有する物質によって形成された親液性膜であることが好ましい。上記構成によれば、親水性と疎水性といった性質の異なる表面状態を持つマイクロチップの製造が可能である。 In addition, the selectively bonded film has a liquid repellent film formed by alkanethiol, alkyldithiol, fluoroalkylthiol or fluoroalkyldithiol, or a mercapto group or disulfide group, and the mercapto group or disulfide group The region other than is preferably a lyophilic film formed of a substance having a lyophilic group such as a PEG group, a carboxyl group, an amino group, or a phosphorylcholine group. According to the above configuration, it is possible to manufacture a microchip having a surface state with different properties such as hydrophilicity and hydrophobicity.
　表面処理膜２の塗布は、例えば、表面処理膜２の材料を、マイクロチップの流路３内へシリンジ等を用いて導入することにより行われる。この目的のために、マイクロチップは、図９ｂに示したような試料導入口１１ａおよび試料導出口１１ｂを有していてもよい。流路３内に塗布された表面処理膜２は、流路３の表面に対して、各基板および表面処理膜の材料の特性に応じて、物理吸着、化学吸着または共有結合により結合する。表面処理膜を塗布し、更に上記結合反応のための所定の時間が経過した後、過剰の表面処理膜を流路外へ除去する、または、表面処理膜の溶剤を乾燥させることによって、流路３の表面に表面処理膜が形成される。該膜厚は、０．１～１００ｎｍであることが好ましいがこれに限定されない。 Application of the surface treatment film 2 is performed, for example, by introducing the material of the surface treatment film 2 into the flow path 3 of the microchip using a syringe or the like. For this purpose, the microchip may have a sample inlet 11a and a sample outlet 11b as shown in FIG. 9b. The surface treatment film 2 applied in the flow path 3 is bonded to the surface of the flow path 3 by physical adsorption, chemical adsorption, or covalent bonding, depending on the characteristics of each substrate and the surface treatment film. After the surface treatment film is applied and a predetermined time for the above-mentioned binding reaction has elapsed, the excess surface treatment film is removed out of the flow path, or the solvent of the surface treatment film is dried. A surface treatment film is formed on the surface of 3. The film thickness is preferably 0.1 to 100 nm, but is not limited thereto.
　上記＜マイクロチップ＞の項で述べたように、金属パターンを用いる場合、表面処理膜が、メルカプト基またはジスルフィド基を有することが好ましい。当該構成により、これらの官能基が上記金属パターン材料と、化学吸着または共有結合によって強く結合する。また、金属酸化物パターンを用いる場合、表面処理膜が、アルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有することが好ましい。当該構成により、これらの官能基が上記金属酸化物パターン材料と、化学吸着または共有結合によって強く結合する。 As described in the section <Microchip> above, when a metal pattern is used, the surface treatment film preferably has a mercapto group or a disulfide group. With this configuration, these functional groups are strongly bonded to the metal pattern material by chemical adsorption or covalent bonding. Moreover, when using a metal oxide pattern, it is preferable that a surface treatment film | membrane has an alkoxy silyl group or a halogenated silyl group. With this configuration, these functional groups are strongly bonded to the metal oxide pattern material by chemical adsorption or covalent bonding.
　表面処理膜は多くの場合、有機材料および／または無機材料であり、金属や金属酸化物に比して改質および／または劣化しない温度等の条件範囲が狭い。しかし、図１２の製造方法では、表面処理膜塗布工程を（２）の流路構造形成工程の後に行うため、（２）の流路形成に必要な加熱や、プラズマ処理などの貼り合わせ工程によって、表面処理膜が劣化および／または分解することなく、確実に少なくとも２種類以上の性質の異なる表面状態を有するマイクロチップを製造することが可能となる。 In many cases, the surface treatment film is an organic material and / or an inorganic material, and has a narrow range of conditions such as a temperature at which the surface treatment film is not modified and / or deteriorated compared to a metal or metal oxide. However, in the manufacturing method of FIG. 12, since the surface treatment film coating process is performed after the flow path structure forming process of (2), the heating process necessary for the flow path formation of (2) and a bonding process such as plasma processing are performed. Thus, it is possible to reliably manufacture at least two kinds of microchips having different surface states without deteriorating and / or decomposing the surface treatment film.
　（４）表面処理膜除去工程
　本工程では、流路３内の金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂ以外の領域に吸着（多くの場合、弱い結合である物理吸着）した表面処理膜を除去することで、流路３内の金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂ上のみに表面処理膜２ａ、２ｂを形成する（図１２ｆ）。上記表面処理膜と金属パターンおよび／または金属酸化物パターンとの結合は、金属パターンおよび／または金属酸化物パターン以外の領域（すなわち第１の基板または第２の基板材料）と上記表面処理膜との結合よりも強いため、洗浄を行うことによって金属パターンおよび／または金属酸化物パターン以外の領域の表面処理膜を除去することが可能である。上記洗浄は、例えば、洗浄液を流路３内に導入および／または導出することによって行われ、洗浄液としては、例えばアルコール、水、酸性溶液などが挙げられる。洗浄は目的の表面が得られるように、複数回、繰返し行ってもよい。 (4) Surface treatment film removal step In this step, the surface treatment film is adsorbed (in many cases, physical adsorption which is weak bond) to a region other than the metal pattern and / or metal oxide pattern 1a, 1b in the flow path 3. The surface treatment films 2a and 2b are formed only on the metal pattern and / or the metal oxide patterns 1a and 1b in the flow path 3 by removing (FIG. 12f). The bonding between the surface treatment film and the metal pattern and / or the metal oxide pattern is performed by combining the region other than the metal pattern and / or the metal oxide pattern (that is, the first substrate or the second substrate material) and the surface treatment film. Therefore, it is possible to remove the surface treatment film in a region other than the metal pattern and / or the metal oxide pattern by performing cleaning. The cleaning is performed, for example, by introducing and / or deriving a cleaning liquid into the flow path 3, and examples of the cleaning liquid include alcohol, water, and acidic solution. The cleaning may be repeated a plurality of times so as to obtain the target surface.
　以上のように、上述した（１）～（４）の工程を含む製造方法を用いることで、２種類以上の性質の異なる表面状態を有するマイクロチップを作製することが可能となる。 As described above, by using the manufacturing method including the above-described steps (1) to (4), it is possible to produce a microchip having two or more types of surface states having different properties.
　図１３は、図４ｂに対応する本発明のマイクロチップの製造方法の別の一例を示す概略工程図であり、いくつかの工程におけるマイクロチップの構成を示すものである。本実施の形態の製造方法は、行われる工程の順番にしたがって、以下の工程を含む。
（１’）第１の基板に金属パターンおよび／または金属酸化物パターンを形成する工程、（２’）上記金属パターンおよび／または上記金属酸化物パターンが形成された第１の基板に、表面処理膜を塗布する工程、
（３’）上記金属パターンの形成領域および／または上記金属酸化物パターンの形成領域以外に塗布された表面処理膜を除去する工程、
（４’）上記表面処理パターンが形成された第１の基板と、少なくとも１つ以上の別の基板とを貼り合わせて、流路を形成する工程。
以下、各工程について図１３を参照して詳細に説明する。なお、図４ｂの形状のマイクロチップを製造する方法を例にして説明するが、本実施の形態の製造方法は、本発明のその他のマイクロチップ形状の製造にも適用される。 FIG. 13 is a schematic process diagram showing another example of the manufacturing method of the microchip of the present invention corresponding to FIG. 4B, and shows the configuration of the microchip in several processes. The manufacturing method of the present embodiment includes the following steps according to the order of the steps to be performed.
(1 ′) a step of forming a metal pattern and / or a metal oxide pattern on the first substrate, (2 ′) a surface treatment on the first substrate on which the metal pattern and / or the metal oxide pattern is formed. Applying a film,
(3 ′) a step of removing a surface treatment film applied to a region other than the formation region of the metal pattern and / or the formation region of the metal oxide pattern;
(4 ′) A step of bonding the first substrate on which the surface treatment pattern is formed and at least one other substrate to form a flow path.
Hereinafter, each step will be described in detail with reference to FIG. In addition, although it demonstrates taking the case of the method of manufacturing the microchip of the shape of FIG. 4b, the manufacturing method of this Embodiment is applied also to manufacture of the other microchip shape of this invention.
　（１’）金属パターンおよび／または金属酸化物パターン形成工程
　本工程では、第１の基板２０を準備し（図１３ａ）、第１の基板２０上に金属パターンまたは金属酸化物パターン１ａ、１ｂを形成する（図１３ｂ）。本工程に用いる各種材料や形成方法等は、上記（１）の図１２を用いて説明を行った金属パターンおよび／または金属酸化物パターン形成工程と同様である。 (1 ′) Metal Pattern and / or Metal Oxide Pattern Formation Step In this step, a first substrate 20 is prepared (FIG. 13 a), and metal patterns or metal oxide patterns 1 a and 1 b are formed on the first substrate 20. Form (FIG. 13b). Various materials, formation methods, and the like used in this step are the same as those in the metal pattern and / or metal oxide pattern formation step described with reference to FIG.
　（２’）表面処理膜塗布工程
　本工程では、上記金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂを含む第１の基板２０上に、表面処理膜２を塗布する（図１３ｃ）。表面処理膜の種類および反応および／または結合様式は、上記（３）の図１２を用いて説明を行った表面処理膜塗布工程と同様であるが、第１の基板２０上への塗布は、例えば、表面処理膜を形成する材料の第１の基板２０への滴下、または、表面処理膜を形成する材料への第１の基板２０の浸漬等により行われる。第１の基板２０の表面以外の過剰な表面処理膜は、例えば、窒素等のガスにより吹き飛ばす、乾燥させるなどによって除去することで、第１の基板２０の表面に表面処理膜２が形成される。 (2 ′) Surface Treatment Film Application Step In this step, the surface treatment film 2 is applied on the first substrate 20 including the metal pattern and / or the metal oxide patterns 1a and 1b (FIG. 13c). The type and reaction and / or bonding mode of the surface treatment film are the same as those in the surface treatment film application step described with reference to FIG. 12 in (3) above, but the application onto the first substrate 20 is as follows. For example, it is performed by dropping the material for forming the surface treatment film onto the first substrate 20 or immersing the first substrate 20 in the material for forming the surface treatment film. The excess surface treatment film other than the surface of the first substrate 20 is removed by, for example, blowing it with a gas such as nitrogen or drying, whereby the surface treatment film 2 is formed on the surface of the first substrate 20. .
　（３’）表面処理膜除去工程
　本工程では、第１の基板２０上の金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂ以外の領域に吸着した表面処理膜を除去することで、第１の基板２０上の金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂ上のみに表面処理膜２ａ、２ｂを形成する（図１３ｄ）。金属パターンおよび／または金属酸化物パターン以外の領域の表面処理膜の除去は、上記（４）の図１２を用いて説明を行った表面処理膜除去工程で述べたように、例えば、洗浄により可能であり、アルコール、水、酸性溶液などの洗浄液を塗布および除去することで行われる。 (3 ′) Surface Treatment Film Removal Step In this step, the first surface treatment film is removed by removing the surface treatment film adsorbed on the region other than the metal pattern and / or metal oxide pattern 1a, 1b on the first substrate 20. Surface treatment films 2a and 2b are formed only on the metal pattern and / or metal oxide patterns 1a and 1b on the substrate 20 (FIG. 13d). The removal of the surface treatment film in the region other than the metal pattern and / or the metal oxide pattern can be performed by, for example, washing as described in the surface treatment film removal step described with reference to FIG. It is carried out by applying and removing a cleaning liquid such as alcohol, water, or acidic solution.
　（４’）流路構造形成工程
　本工程では、上記パターニングされた表面処理膜を形成した第１の基板２０と、少なくとも１つ以上の基板とを貼り合わせることにより（図１３ｅ）、流路３を有するマイクロチップを形成する（図１３ｆ）。図１３では、溝構造４を有する第２の基板３０と、上記表面処理膜パターンが形成された第１の基板２０とを貼り合わせることにより、流路３が形成される一例について説明する。 (4 ′) Channel Structure Formation Step In this step, the first substrate 20 on which the patterned surface treatment film is formed and at least one or more substrates are bonded together (FIG. 13e), thereby the channel 3 (FIG. 13f). FIG. 13 illustrates an example in which the flow path 3 is formed by bonding the second substrate 30 having the groove structure 4 and the first substrate 20 on which the surface treatment film pattern is formed.
　材料および方法は、上述の（２）の図１２を用いて説明を行った基板貼り合わせ工程と同様であるが、基板を貼り合わせる条件によって表面処理膜が改質および／または劣化しない材料および方法であることが好ましい。この目的で、例えば、第１の基板２０としてガラスを用い、第２の基板３０としてＰＤＭＳを用い、基板間の貼り合わせを自己接着（例えば、両基板を常温常圧下で軽く押し付ける）で行うことが好ましい。 The material and method are the same as those in the substrate bonding step described with reference to FIG. 12 in the above (2), but the surface treatment film is not modified and / or deteriorated depending on the conditions for bonding the substrates. It is preferable that For this purpose, for example, glass is used as the first substrate 20, PDMS is used as the second substrate 30, and bonding between the substrates is performed by self-adhesion (for example, both substrates are lightly pressed at normal temperature and pressure). Is preferred.
　以上のように、上述した（１’）～（４’）の工程を含む製造方法を用いることで、２種類以上の性質の異なる表面状態を有するマイクロチップを作製することが可能となる。 As described above, by using the manufacturing method including the steps (1 ') to (4') described above, it is possible to produce a microchip having two or more types of surface states having different properties.
　図１４および図１５は図４ｂに対応する本発明のマイクロチップの製造方法の別の一例を示す概略工程図であり、いくつかの工程におけるマイクロチップの構成を示すものである。本実施の形態の製造方法は、行われる工程の順番にしたがって、以下の工程を含む。（１’’）第１の基板に金属パターンおよび／または金属酸化物パターンを形成する工程、
（２’’）上記金属パターンおよび／または上記金属酸化物パターンが形成された第１の基板に、流路に対応した開口構造をもつ基板、および、蓋基板を貼り合わせて流路構造を形成する工程、
（３’’）上記第１の基板上に表面処理膜を塗布する工程、
（４’’）上記金属パターンの形成領域および／または上記金属酸化物パターンの形成領域以外に塗布された表面処理膜を除去する工程。
以下、各工程について図１４および図１５を参照して詳細に説明する。なお、図４ｂの形状のマイクロチップを製造する方法を例にして説明するが、本実施の形態の製造方法は、本発明のその他のマイクロチップ形状の製造にも適用され得る。 FIGS. 14 and 15 are schematic process diagrams showing another example of the manufacturing method of the microchip of the present invention corresponding to FIG. 4B, and show the configuration of the microchip in several processes. The manufacturing method of the present embodiment includes the following steps according to the order of the steps to be performed. (1 ″) forming a metal pattern and / or a metal oxide pattern on the first substrate;
(2 ″) A flow path structure is formed by bonding a substrate having an opening structure corresponding to a flow path and a lid substrate to the first substrate on which the metal pattern and / or the metal oxide pattern is formed. The process of
(3 ″) a step of applying a surface treatment film on the first substrate;
(4 ″) A step of removing the surface treatment film applied to a region other than the formation region of the metal pattern and / or the formation region of the metal oxide pattern.
Hereafter, each process is demonstrated in detail with reference to FIG. 14 and FIG. In addition, although it demonstrates taking the case of the method of manufacturing the microchip of the shape of FIG. 4b, the manufacturing method of this Embodiment can be applied also to manufacture of the other microchip shape of this invention.
　（１’’）金属パターンおよび／または金属酸化物パターン形成工程
　本工程では、第１の基板２０を準備し（図１４ａ、図１５ａ）、第１の基板２０上に金属パターンまたは金属酸化物パターン１ａ、１ｂを形成する（図１４ｂ、図１５ｂ）。本工程に用いる各種材料や形成方法等は、上記（１）の図１２を用いて説明を行った金属パターンおよび／または金属酸化物パターン形成工程と同様である。 (1 ″) Metal Pattern and / or Metal Oxide Pattern Forming Step In this step, the first substrate 20 is prepared (FIGS. 14 a and 15 a), and the metal pattern or the metal oxide pattern is formed on the first substrate 20. 1a and 1b are formed (FIGS. 14b and 15b). Various materials, formation methods, and the like used in this step are the same as those in the metal pattern and / or metal oxide pattern formation step described with reference to FIG.
　（２’’）流路構造形成工程
　本工程では、上記金属パターンおよび／または金属酸化物パターンを有する第１の基板２０上に、別の層５を形成するとともに、流路に対応した開口構造６を形成し（図１４ｄ、図１５ｃ）、蓋基板７で蓋をすることにより（図１４ｅ、図１５ｄ）、流路３を有するマイクロチップを形成する。 (2 ″) Channel structure forming step In this step, another layer 5 is formed on the first substrate 20 having the metal pattern and / or metal oxide pattern, and an opening structure corresponding to the channel is formed. 6 is formed (FIGS. 14d and 15c), and the microchip having the flow path 3 is formed by covering with the lid substrate 7 (FIGS. 14e and 15d).
　上記開口構造６の形成は、まず、金属パターンおよび／または金属酸化物パターンを有する第１の基板２０上に、開口構造を形成するための層５を形成する（図１４ｃ）。上記層５の材料としては、例えば感光性の薄膜レジストや厚膜レジスト（例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂などの感光性樹脂）、ＰＤＭＳなどの熱硬化性樹脂、ＰＭＭＡなどのその他の樹脂などが挙げられる。なお、形成精度（例えば、位置精度、膜厚精度）が高く、層の厚さ（流路高さ）をスピンコート等の塗布条件によって容易に設計可能であるという観点から、厚膜レジストが好ましいといえる。厚膜レジストを金属パターンおよび／または金属酸化物パターンを有する第１の基板２０上に、例えば、スピンコートやディップコートすることにより、層５が形成される。層５の厚さ（図１４ｃの紙面左右方向）は、概ね１～２００μｍであり、上記コーティング技術を使用することで均一な膜厚の層５を形成することが可能である。次に、感光性樹脂を用いる場合は、流路の構造に対応したマスクを用いた感光、および、専用の溶剤を用いた現像等のフォトリソ工程により、また、熱硬化性樹脂を用いる場合は、流路の構造に対応した局所加熱、および、非硬化領域の樹脂の除去により、また、その他の樹脂を用いる場合は、流路の構造に対応した切削加工により、流路の構造に対応した開口構造６（および開口構造形成層５ａ、５ｂ）が形成される（図１４ｄ）。熱硬化性樹脂またはその他の樹脂を用いる場合も、上記コーティング技術（好ましくは温度制御を含む）を使用することが可能である。 In the formation of the opening structure 6, first, the layer 5 for forming the opening structure is formed on the first substrate 20 having the metal pattern and / or the metal oxide pattern (FIG. 14c). Examples of the material of the layer 5 include photosensitive thin film resists and thick film resists (for example, photosensitive resins such as epoxy resins and acrylic resins), thermosetting resins such as PDMS, and other resins such as PMMA. . In addition, a thick film resist is preferable from the viewpoint of high formation accuracy (for example, position accuracy and film thickness accuracy) and easy design of the layer thickness (flow path height) according to application conditions such as spin coating. It can be said. The layer 5 is formed by, for example, spin coating or dip coating the thick film resist on the first substrate 20 having the metal pattern and / or the metal oxide pattern. The thickness of the layer 5 (left and right direction in FIG. 14c) is approximately 1 to 200 μm, and the layer 5 having a uniform thickness can be formed by using the above coating technique. Next, in the case of using a photosensitive resin, by using a photolithographic process such as photo-exposure using a mask corresponding to the structure of the flow path and development using a dedicated solvent, and when using a thermosetting resin, Opening corresponding to the flow path structure by local heating corresponding to the flow path structure, removal of the resin in the non-cured region, and cutting processing corresponding to the flow path structure when other resins are used. Structure 6 (and opening structure forming layers 5a and 5b) is formed (FIG. 14d). Even when a thermosetting resin or other resin is used, the above-described coating technique (preferably including temperature control) can be used.
　また、図１５ｃに示すように、上記開口構造６は、スペーサー基板８ａ、８ｂを第１の基板２０上に配置することにより形成されてもよい。スペーサー基板は、１つで開口構造を形成してもよいし、複数で開口構造を形成してもよい。よって、スペーサー基板８ａ、８ｂの高さ（紙面左右方向）は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。スペーサー基板としては、高さが規定できる材料であればよく、例えば、ＯＨＰフィルム、両面テープ、ＰＤＭＳやＰＭＭＡなどの樹脂、ガラスや石英など公知のものが利用できる。 Further, as shown in FIG. 15 c, the opening structure 6 may be formed by disposing spacer substrates 8 a and 8 b on the first substrate 20. One spacer substrate may form an opening structure, or a plurality of spacer substrates may form an opening structure. Accordingly, the height (spacer left and right direction) of the spacer substrates 8a and 8b may be the same or different. As the spacer substrate, any material can be used as long as the height can be specified. For example, an OHP film, a double-sided tape, a resin such as PDMS or PMMA, a known material such as glass or quartz can be used.
　上記何れの場合も、次に、蓋基板７を貼り合わせることにより、流路３を有するマイクロチップが形成される（図１４ｅ、図１５ｄ）。図９ｂに示したような試料導入口１１ａおよび試料導出口１１ｂを形成するには、蓋基板７の該当領域に切削等により貫通孔を形成すればよい。蓋基板７の材料および貼り合わせる方法としては、図１２の（１）および（２）で上述した基板材料および貼り合わせ方法を用いることができる。また、蓋基板７上に上述した金属パターンおよび／または金属酸化物パターンが流路内側に形成されるよう配置され、後述の表面処理膜形成領域としてもよい。 In any of the above cases, the microchip having the flow path 3 is then formed by bonding the lid substrate 7 (FIGS. 14e and 15d). In order to form the sample inlet 11a and the sample outlet 11b as shown in FIG. 9b, a through hole may be formed in the corresponding region of the lid substrate 7 by cutting or the like. As the material of the lid substrate 7 and the bonding method, the substrate material and the bonding method described above with reference to (1) and (2) of FIG. 12 can be used. Further, the above-described metal pattern and / or metal oxide pattern may be arranged on the lid substrate 7 so as to be formed inside the flow path, and may be a surface treatment film forming region described later.
　（３’’）表面処理膜塗布工程
　本工程では、上記金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂを含む流路３内に、表面処理膜２を塗布する（図１４ｆ、図１５ｅ）。表面処理膜の種類、反応／結合様式および塗布方法は、上記（３）の図１２を用いて説明を行った表面処理膜塗布工程と同様である。 (3 ″) Surface Treatment Film Application Step In this step, the surface treatment film 2 is applied in the flow path 3 including the metal pattern and / or the metal oxide patterns 1a and 1b (FIGS. 14f and 15e). The kind of the surface treatment film, the reaction / bonding mode, and the coating method are the same as those in the surface treatment film coating process described with reference to FIG.
　（４’’）表面処理膜除去工程
　本工程では、流路３内の金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂ以外の領域に吸着した表面処理膜を除去することで、流路内の金属パターンおよび／または金属酸化物パターン１ａ、１ｂ上のみに表面処理膜２ａ、２ｂを形成する（図１４ｇ、図１５ｆ）。金属パターンおよび／または金属酸化膜パターン以外の領域の表面処理膜の除去は、上記（４）の図１２を用いて説明を行った表面処理膜除去工程で述べたように、例えば、洗浄により可能であり、アルコール、水、酸性溶液などの洗浄液を塗布および除去することで行われる。 (4 ″) Surface Treatment Film Removal Step In this step, the surface treatment film adsorbed on the region other than the metal pattern and / or metal oxide pattern 1a, 1b in the flow channel 3 is removed, Surface treatment films 2a and 2b are formed only on metal patterns and / or metal oxide patterns 1a and 1b (FIGS. 14g and 15f). The removal of the surface treatment film in the region other than the metal pattern and / or the metal oxide film pattern can be performed by, for example, washing as described in the surface treatment film removal step described with reference to FIG. It is carried out by applying and removing a cleaning liquid such as alcohol, water, or acidic solution.
　以上のように、上述した（１’’）～（４’’）の工程を含む製造方法を用いることで、２種類以上の性質の異なる表面状態を有するマイクロチップを作製することが可能となる。また、図１３と同様に、蓋基板７を貼り合わせる前に、パターニングされた表面処理膜を形成し、その後、蓋基板７を貼り合わせて流路３を形成してもよい。 As described above, by using the manufacturing method including the above-described steps (1 ″) to (4 ″), it is possible to manufacture a microchip having two or more types of surface states having different properties. . Similarly to FIG. 13, a patterned surface treatment film may be formed before the lid substrate 7 is bonded, and then the flow path 3 may be formed by bonding the lid substrate 7.
　以上に例を挙げ説明した、本発明のマイクロチップの製造方法を用いることにより、２種類以上の性質の異なる表面状態を有するマイクロチップを作製することが可能となる。 By using the microchip manufacturing method of the present invention described above with examples, it is possible to manufacture microchips having two or more types of surface states with different properties.
　本発明は以下のように構成することも可能である。 The present invention can also be configured as follows.
　本発明に係る基板では、上記表面処理膜が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜であることが好ましい。 In the substrate according to the present invention, the surface treatment film is preferably a film that is selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern.
　上記構成によれば、表面処理膜が、基板上の金属パターンまたは金属酸化物パターン上にのみ形成されるため、高精度にパターニングされた表面状態を有する基板の提供が可能となる。 According to the above configuration, since the surface treatment film is formed only on the metal pattern or metal oxide pattern on the substrate, it is possible to provide a substrate having a surface state patterned with high accuracy.
　本発明に係る基板では、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜は、当該膜に含まれるメルカプト基、ジスルフィド基、アルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに吸着して形成、または、共有結合して形成されていることが好ましい。 In the substrate according to the present invention, the film selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern includes a molecule having a mercapto group, a disulfide group, an alkoxysilyl group, or a halogenated silyl group contained in the film. It is preferably formed by adsorbing to the metal pattern or the metal oxide pattern, or by covalent bonding.
　上記構成によれば、表面処理膜が基板上の金属パターンまたは金属酸化物パターン上に強固に結合して保持されるため、金属パターンまたは金属酸化物パターン以外の部位に弱い力で吸着した表面処理膜を効果的に除去できる。また、基板作製後の液体試料を流す等の操作でも、表面処理膜の剥離を防ぐことができる。 According to the above configuration, since the surface treatment film is firmly bonded and held on the metal pattern or metal oxide pattern on the substrate, the surface treatment is adsorbed with a weak force to a portion other than the metal pattern or metal oxide pattern. The film can be effectively removed. Further, the surface treatment film can be prevented from being peeled off even by an operation such as flowing a liquid sample after the substrate is manufactured.
　本発明に係る基板では、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜が、撥液性膜または親液性膜であることが好ましい。 In the substrate according to the present invention, the film that selectively binds to the metal pattern or the metal oxide pattern is preferably a liquid repellent film or a lyophilic film.
　上記構成によれば、親水性と疎水性といった性質の異なる表面状態を持つ基板の提供が可能であり、局所的なタンパク質の吸着防止等に好適に利用できる。 According to the above configuration, it is possible to provide a substrate having a surface state with different properties such as hydrophilicity and hydrophobicity, and it can be suitably used for local protein adsorption prevention.
　本発明に係る基板では、上記金属パターンを形成する金属が、金、銀、銅、白金およびパラジウムからなる群より選択される少なくとも１つの金属であることが好ましい。 In the substrate according to the present invention, the metal forming the metal pattern is preferably at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum and palladium.
　上記構成によれば、基板上に金属パターンを容易にかつ精度よく作製することが可能である。また、上記金属はメルカプト基またはジスルフィド基を有する分子と選択的かつ強固に結合するので、高精度にパターニングされた表面状態を有する基板の提供が可能となる。 According to the above configuration, the metal pattern can be easily and accurately produced on the substrate. In addition, since the metal selectively and firmly binds to a molecule having a mercapto group or a disulfide group, it is possible to provide a substrate having a surface state patterned with high accuracy.
　本発明に係る基板では、上記金属酸化物パターンを形成する金属酸化物が、ケイ素酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物、アルミ酸化物およびインジウムスズ酸化物からなる群より選択される少なくとも１つの金属酸化物であることが好ましい。 In the substrate according to the present invention, the metal oxide forming the metal oxide pattern is at least one selected from the group consisting of silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, and indium tin oxide. A metal oxide is preferred.
　上記構成によれば、基板上に金属酸化物パターンを容易にかつ精度よく作製することが可能である。また、上記金属酸化物はアルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子と選択的かつ強固に結合するので、高精度にパターニングされた表面状態を有する基板の提供が可能となる。 According to the above configuration, the metal oxide pattern can be easily and accurately produced on the substrate. In addition, since the metal oxide is selectively and firmly bonded to a molecule having an alkoxysilyl group or a halogenated silyl group, a substrate having a surface state patterned with high accuracy can be provided.
　本発明に係る基板では、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンが、外部の測定機器と直接的または間接的に接続されていないことが好ましい。 In the substrate according to the present invention, it is preferable that the metal pattern or the metal oxide pattern is not directly or indirectly connected to an external measuring device.
　上記構成によれば、外部の測定機器との接続用のリード線や、外部の測定機器から照射される光を受光する構成を備える必要がなく、簡易な構成の基板の提供が可能となる。 According to the above configuration, there is no need to provide a lead wire for connection with an external measurement device or a configuration for receiving light emitted from the external measurement device, and a substrate with a simple configuration can be provided.
　本発明に係るマイクロチップでは、上記表面処理膜が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜であることが好ましい。 In the microchip according to the present invention, the surface treatment film is preferably a film that is selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern.
　上記構成によれば、表面処理膜が流路内の金属パターンまたは金属酸化物パターン上にのみ形成されるため、高精度にパターニングされた表面状態を有するマイクロチップの提供が可能となる。 According to the above configuration, since the surface treatment film is formed only on the metal pattern or metal oxide pattern in the flow path, it is possible to provide a microchip having a surface state patterned with high accuracy.
　本発明に係るマイクロチップでは、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜は、当該膜に含まれるメルカプト基、ジスルフィド基、アルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに吸着して形成、または、共有結合して形成されていることが好ましい。 In the microchip according to the present invention, the film selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern is a molecule having a mercapto group, a disulfide group, an alkoxysilyl group, or a halogenated silyl group contained in the film. It is preferably formed by adsorbing to the metal pattern or the metal oxide pattern or by covalent bonding.
　上記構成によれば、表面処理膜が流路内の金属パターンまたは金属酸化物パターン上に強固に結合して保持されるため、金属パターンまたは金属酸化物パターン以外の部位に弱い力で吸着した表面処理膜を効果的に除去できる。また、マイクロチップ作製後の液体試料を流す等の操作でも、表面処理膜の剥離を防ぐことができる。 According to the above configuration, since the surface treatment film is firmly bonded and held on the metal pattern or metal oxide pattern in the flow path, the surface is adsorbed with a weak force to a portion other than the metal pattern or metal oxide pattern. The treatment film can be effectively removed. Also, the surface treatment film can be prevented from being peeled off by an operation such as flowing a liquid sample after the microchip is produced.
　本発明に係るマイクロチップでは、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜が、撥液性膜または親液性膜であることが好ましい。 In the microchip according to the present invention, the film selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern is preferably a liquid repellent film or a lyophilic film.
　上記構成によれば、親水性と疎水性といった性質の異なる表面状態を持つマイクロチップの提供が可能であり、局所的なタンパク質の吸着防止等に好適に利用できる。また、流路の濡れ性に基づいた高度な送液制御が可能となる。 According to the above configuration, it is possible to provide a microchip having a surface state with different properties such as hydrophilicity and hydrophobicity, which can be suitably used for local protein adsorption prevention. In addition, advanced liquid feeding control based on the wettability of the flow path is possible.
　本発明に係るマイクロチップでは、上記金属パターンを形成する金属が、金、銀、銅、白金およびパラジウムからなる群より選択される少なくとも１つの金属であることが好ましい。 In the microchip according to the present invention, the metal forming the metal pattern is preferably at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum and palladium.
　上記構成によれば、基板上に金属パターンを容易にかつ精度よく作製することが可能であり、かつ、流路内に金属パターンを容易にかつ精度よく作製することが可能である。また、上記金属は、上記メルカプト基またはジスルフィド基を有する分子と選択的かつ強固に結合するので、高精度にパターニングされた表面状態を有するマイクロチップの提供が可能となる。 According to the above configuration, the metal pattern can be easily and accurately produced on the substrate, and the metal pattern can be easily and accurately produced in the flow path. Further, since the metal selectively and firmly binds to the molecule having the mercapto group or disulfide group, it is possible to provide a microchip having a surface state patterned with high accuracy.
　本発明に係るマイクロチップでは、上記金属酸化物パターンを形成する金属酸化物が、ケイ素酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物、アルミ酸化物およびインジウムスズ酸化物からなる群より選択される少なくとも１つの金属酸化物であることが好ましい。 In the microchip according to the present invention, the metal oxide forming the metal oxide pattern is at least one selected from the group consisting of silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, and indium tin oxide. One metal oxide is preferred.
　上記構成によれば、基板上に金属酸化物パターンを容易にかつ精度よく作製することが可能であり、かつ、流路内に金属酸化物パターンを容易にかつ精度よく作製することが可能である。また、上記金属酸化物は、上記アルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子と選択的かつ強固に結合するので、高精度にパターニングされた表面状態を有するマイクロチップの提供が可能となる。 According to the above configuration, the metal oxide pattern can be easily and accurately produced on the substrate, and the metal oxide pattern can be easily and accurately produced in the flow path. . In addition, since the metal oxide is selectively and firmly bonded to the molecule having the alkoxysilyl group or the silyl halide group, a microchip having a surface state patterned with high accuracy can be provided.
　また、本発明に係るマイクロチップは、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンが上記流路の内側に配置されるように形成されているとともに、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターン上に撥液性膜が形成されている基板、を有するマイクロチップであって、上記マイクロチップは、上記流路内に液体試料を流して、上記液体試料の送液制御を行うものであり、上記撥液性膜が形成されている上記流路の領域において、上記流路の長手方向に対して略垂直である流路断面における上記撥液性膜が形成されていない上記基板の流路を構成する辺の外周長さをＡとし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されていない上記基板の流路を構成する辺での上記液体試料の接触角をθ１とし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されている上記基板の流路を構成する辺の外周長さをＢとし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されている上記基板の流路を構成する辺での上記液体試料の接触角をθ２としたときに、次式、「Ａ・ｃｏｓθ１　＋　Ｂ・ｃｏｓθ２≦　０」が成立することが好ましい。 In addition, the microchip according to the present invention is formed so that the metal pattern or the metal oxide pattern is disposed inside the flow path, and has a liquid repellent property on the metal pattern or the metal oxide pattern. A microchip having a substrate on which a conductive film is formed, wherein the microchip controls a liquid sample by flowing a liquid sample in the flow path, and the liquid repellent property. In the region of the flow channel where the film is formed, the side of the substrate constituting the flow channel of the substrate where the liquid-repellent film is not formed in the flow channel cross section that is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the flow channel The outer peripheral length is A, the contact angle of the liquid sample at the side constituting the flow path of the substrate where the liquid repellent film is not formed in the flow path cross section is θ 1 , and the flow path cross section Liquid repellent film The liquid sample at the side constituting the flow path of the substrate on which the liquid repellent film is formed in the cross section of the flow path is B, where the outer peripheral length of the side constituting the flow path of the substrate is formed. It is preferable that the following expression, “A · cos θ 1 + B · cos θ 2 ≦ 0”, is established, where θ 2 is the contact angle.
　上記構成によれば、撥液性膜が形成された流路領域が液体試料に対して圧力障壁となり、流路内にバルブ機能を持たせることができる。その結果、高度な送液制御が可能となるマイクロチップの提供が可能となる。 According to the above configuration, the channel region in which the liquid repellent film is formed serves as a pressure barrier against the liquid sample, and a valve function can be provided in the channel. As a result, it is possible to provide a microchip capable of advanced liquid feeding control.
　また、本発明に係るマイクロチップは、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンが上記流路の内側に構成されるように形成されているとともに、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターン上に撥液性膜が形成されている基板、を有するマイクロチップであって、上記マイクロチップは、上記流路内に液体試料を流して、上記液体試料の送液制御を行うものであり、上記撥液性膜が形成されていない上記流路の領域において、上記流路の長手方向に対して略垂直である流路断面における上記撥液性膜が形成されている基板以外の基板によって形成される上記流路を構成する辺の外周長さをＣとし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されている基板以外の基板によって形成される上記流路を構成する辺での上記液体試料の接触角をθ３とし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されている基板によって形成される上記流路を構成する辺の外周長さをＤとし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されている基板によって形成される上記流路を構成する辺での上記液体試料の接触角をθ４としたときに、次式、「Ｃ・ｃｏｓθ３　＋　Ｄ・ｃｏｓθ４＞　０」が成立することが好ましい。 In addition, the microchip according to the present invention is formed so that the metal pattern or the metal oxide pattern is configured inside the flow path, and a liquid repellent layer is formed on the metal pattern or the metal oxide pattern. A microchip having a substrate on which a conductive film is formed, wherein the microchip controls a liquid sample by flowing a liquid sample in the flow path, and the liquid repellent property. In the region of the flow path where the film is not formed, the flow formed by a substrate other than the substrate on which the liquid repellent film is formed in the flow path cross section that is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the flow path. The outer peripheral length of the side constituting the path is C, and the liquid sample on the side constituting the flow path formed by the substrate other than the substrate on which the liquid repellent film is formed in the cross section of the flow path. The antennae and theta 3, the outer peripheral length of the sides of the channel formed by the substrate on which the liquid repellent film is formed by a D in the flow path cross-section, the liquid repellent property on the flow path cross-section When the contact angle of the liquid sample at the side constituting the flow path formed by the substrate on which the film is formed is θ 4 , the following formula, “C · cos θ 3 + D · cos θ 4 > 0” Is preferably established.
　上記構成によれば、撥液性膜が形成されていない流路領域において液体試料を毛管力で駆動することができる。その結果、安価で小型のマイクロチップの提供が可能となる。 According to the above configuration, the liquid sample can be driven by capillary force in the flow channel region where the liquid repellent film is not formed. As a result, it is possible to provide an inexpensive and small microchip.
　本発明に係るマイクロチップでは、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンが、外部の測定機器と直接的または間接的に接続されていないことが好ましい。 In the microchip according to the present invention, it is preferable that the metal pattern or the metal oxide pattern is not directly or indirectly connected to an external measuring device.
　上記構成によれば、外部の測定機器との接続用のリード線や、外部の測定機器から照射される光を受光する構成を備える必要がなく、簡易な構成のマイクロチップの提供が可能となる。 According to the above configuration, there is no need to provide a lead wire for connection with an external measurement device or a configuration for receiving light emitted from the external measurement device, and a microchip with a simple configuration can be provided. .
　本発明に係る基板の製造方法では、上記表面処理膜が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜であることが好ましい。 In the substrate manufacturing method according to the present invention, it is preferable that the surface treatment film is a film that is selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern.
　上記構成によれば、表面処理膜が基板上の金属パターンまたは金属酸化物パターン上にのみ形成されるため、高精度にパターニングされた表面状態を有する基板の製造が可能となる。 According to the above configuration, since the surface treatment film is formed only on the metal pattern or the metal oxide pattern on the substrate, it is possible to manufacture a substrate having a surface state patterned with high accuracy.
　本発明に係る基板の製造方法では、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜は、当該膜に含まれるメルカプト基、ジスルフィド基、アルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに吸着して形成、または、共有結合して形成されることが好ましい。 In the method for producing a substrate according to the present invention, the film selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern is a molecule having a mercapto group, a disulfide group, an alkoxysilyl group, or a halogenated silyl group contained in the film. However, it is preferably formed by adsorbing to the metal pattern or the metal oxide pattern, or by covalent bonding.
　上記構成によれば、表面処理膜が基板上の金属パターンまたは金属酸化物パターン上に強固に結合して保持されるため、金属パターンまたは金属酸化物パターン以外の部位に弱い力で吸着した表面処理膜を効果的に除去できるとともに、高精度にパターニングされた表面状態を有する基板の製造が可能となる。 According to the above configuration, since the surface treatment film is firmly bonded and held on the metal pattern or metal oxide pattern on the substrate, the surface treatment is adsorbed with a weak force to a portion other than the metal pattern or metal oxide pattern. The film can be effectively removed, and a substrate having a surface state patterned with high accuracy can be manufactured.
　本発明に係る基板の製造方法では、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜が、撥液性膜または親液性膜であることが好ましい。 In the substrate manufacturing method according to the present invention, it is preferable that the film selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern is a liquid repellent film or a lyophilic film.
　上記構成によれば、親水性と疎水性といった性質の異なる表面状態を持つ基板の製造が可能である。 According to the above configuration, it is possible to manufacture a substrate having a surface state with different properties such as hydrophilicity and hydrophobicity.
　本発明に係る基板の製造方法では、上記金属パターンを形成する金属が、金、銀、銅、白金およびパラジウムからなる群より選択される少なくとも１つの金属であることが好ましい。 In the substrate manufacturing method according to the present invention, the metal forming the metal pattern is preferably at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum and palladium.
　上記構成によれば、基板上に金属パターンを容易にかつ精度よく作製することが可能である、上記金属は、上記メルカプト基またはジスルフィド基を有する分子と選択的かつ強固に結合するので、高精度にパターニングされた表面状態を有する基板の製造が可能となる。 According to the above configuration, it is possible to easily and accurately produce a metal pattern on a substrate. Since the metal selectively and firmly binds to the molecule having the mercapto group or disulfide group, it is highly accurate. It is possible to manufacture a substrate having a surface state patterned on the surface.
　本発明に係る基板の製造方法では、上記金属酸化物パターンを形成する金属酸化物が、ケイ素酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物、アルミ酸化物およびインジウムスズ酸化物からなる群より選択される少なくとも１つの金属酸化物であることが好ましい。 In the substrate manufacturing method according to the present invention, the metal oxide forming the metal oxide pattern is selected from the group consisting of silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, and indium tin oxide. Preferably it is at least one metal oxide.
　上記構成によれば、基板上に金属酸化物パターンを容易にかつ精度よく作製することが可能である。上記金属酸化物は、上記アルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子と選択的かつ強固に結合するので、高精度にパターニングされた表面状態を有する基板の製造が可能となる。 According to the above configuration, the metal oxide pattern can be easily and accurately produced on the substrate. Since the metal oxide is selectively and firmly bonded to the molecule having the alkoxysilyl group or the halogenated silyl group, a substrate having a surface state patterned with high accuracy can be manufactured.
　本発明に係る基板の製造方法では、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンが、外部の測定機器と直接的または間接的に接続されていないことが好ましい。 In the substrate manufacturing method according to the present invention, it is preferable that the metal pattern or the metal oxide pattern is not directly or indirectly connected to an external measuring instrument.
　上記構成によれば、外部の測定機器との接続用のリード線や、外部の測定機器から照射される光を受光する構成を備える必要がなく、簡易な構成の基板の製造が可能となる。 According to the above configuration, there is no need to provide a lead wire for connection with an external measurement device or a configuration for receiving light emitted from the external measurement device, and a substrate with a simple configuration can be manufactured.
　本発明に係るマイクロチップの製造方法では、上記表面処理膜が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜であることが好ましい。 In the microchip manufacturing method according to the present invention, the surface treatment film is preferably a film that is selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern.
　上記構成によれば、表面処理膜が流路内の金属パターンまたは金属酸化物パターン上にのみ形成されるため、高精度にパターニングされた表面状態を有するマイクロチップの製造が可能となる。 According to the above configuration, since the surface treatment film is formed only on the metal pattern or the metal oxide pattern in the flow path, it is possible to manufacture a microchip having a surface state patterned with high accuracy.
　本発明に係るマイクロチップの製造方法では、上記金属パターンまたは金属酸化物パターンに選択的に結合する膜は、当該膜に含まれるメルカプト基、ジスルフィド基、アルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに吸着して形成、または、共有結合して形成されることが好ましい。 In the method for producing a microchip according to the present invention, the film selectively bonded to the metal pattern or metal oxide pattern is a molecule having a mercapto group, a disulfide group, an alkoxysilyl group, or a halogenated silyl group contained in the film. However, it is preferably formed by adsorbing to the metal pattern or the metal oxide pattern, or by covalent bonding.
　上記構成によれば、表面処理膜が流路内の金属パターンまたは金属酸化物パターン上に強固に結合して保持されるため、金属パターンまたは金属酸化物パターン以外の部位に弱い力で吸着した表面処理膜を効果的に除去できる。その結果、高精度にパターニングされた表面状態を有するマイクロチップの製造が可能となる。 According to the above configuration, since the surface treatment film is firmly bonded and held on the metal pattern or metal oxide pattern in the flow path, the surface is adsorbed with a weak force to a portion other than the metal pattern or metal oxide pattern. The treatment film can be effectively removed. As a result, it is possible to manufacture a microchip having a surface state patterned with high accuracy.
　本発明に係るマイクロチップの製造方法では、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜が、撥液性膜または親液性膜であることが好ましい。 In the microchip manufacturing method according to the present invention, the film selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern is preferably a liquid repellent film or a lyophilic film.
　上記構成によれば、流路内に親水性と疎水性といった性質の異なる表面状態を持つマイクロチップの製造が可能である。 According to the above configuration, it is possible to manufacture a microchip having a surface state with different properties such as hydrophilicity and hydrophobicity in the flow path.
　本発明に係るマイクロチップの製造方法では、上記金属パターンを形成する金属が、金、銀、銅、白金およびパラジウムからなる群より選択される少なくとも１つの金属であることが好ましい。 In the microchip manufacturing method according to the present invention, the metal forming the metal pattern is preferably at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum and palladium.
　上記構成によれば、流路内に金属パターンを容易にかつ精度よく作製することが可能である。上記金属は、上記メルカプト基またはジスルフィド基を有する分子と選択的かつ強固に結合するので、流路内に高精度にパターニングされた表面状態を有するマイクロチップの製造が可能となる。 According to the above configuration, the metal pattern can be easily and accurately produced in the flow path. Since the metal selectively and firmly binds to the molecule having the mercapto group or disulfide group, a microchip having a surface state patterned with high accuracy in the flow path can be manufactured.
　本発明に係るマイクロチップの製造方法は、上記金属酸化物パターンを形成する金属酸化物が、ケイ素酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物、アルミ酸化物およびインジウムスズ酸化物からなる群より選択される少なくとも１つの金属酸化物であることが好ましい。 In the microchip manufacturing method according to the present invention, the metal oxide forming the metal oxide pattern is selected from the group consisting of silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, and indium tin oxide. Preferably, at least one metal oxide.
　上記構成によれば、流路内に金属酸化物パターンを容易にかつ精度よく作製することが可能である。上記金属酸化物は、上記アルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子と選択的かつ強固に結合するので、流路内に高精度にパターニングされた表面状態を有するマイクロチップの製造が可能となる。 According to the above configuration, the metal oxide pattern can be easily and accurately produced in the flow path. Since the metal oxide selectively and firmly binds to the molecule having the alkoxysilyl group or the halogenated silyl group, it is possible to manufacture a microchip having a surface state patterned with high accuracy in the flow path. .
　本発明に係るマイクロチップの製造方法では、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンが、外部の測定機器と直接的または間接的に接続されていないことが好ましい。 In the microchip manufacturing method according to the present invention, it is preferable that the metal pattern or the metal oxide pattern is not directly or indirectly connected to an external measuring instrument.
　上記構成によれば、外部の測定機器との接続用のリード線や、外部の測定機器から照射される光を受光する構成を備える必要がなく、簡易な構成のマイクロチップの製造が可能となる。 According to the above configuration, there is no need to provide a lead wire for connection with an external measurement device or a configuration for receiving light emitted from the external measurement device, and a microchip with a simple configuration can be manufactured. .
　次に、上述した実施形態に係るマイクロチップの製造方法および製造したマイクロチップを用いた送液制御の具体的な実施例について、図１０および図１２を用いて説明する。なお、本発明は以下に記載する実施例に限定されるものではない。 Next, specific examples of the microchip manufacturing method according to the above-described embodiment and liquid feeding control using the manufactured microchip will be described with reference to FIGS. 10 and 12. In addition, this invention is not limited to the Example described below.
　上面（図１２の紙面左側から見た面、図１０の紙面に対して垂直な方向から見た面）から見て縦２ｃｍ、横２ｃｍの正方形であるガラス基板（第１の基板２０）上に、リフトオフによって、図１２ｂに示すように金材料からなる金属パターン１ａ、１ｂを形成した。金属パターンの幅（紙面垂直方向）は５００μｍ、長さ（紙面上下方向）は５００μｍ、厚さ（紙面左右方向）は１００ｎｍであった。 On a glass substrate (first substrate 20) that is a square of 2 cm in length and 2 cm in width when viewed from the upper surface (the surface viewed from the left side of FIG. 12, the surface viewed from the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 10). By the lift-off, metal patterns 1a and 1b made of a gold material were formed as shown in FIG. 12b. The metal pattern had a width (in the vertical direction on the paper) of 500 μm, a length (up and down in the paper surface) of 500 μm, and a thickness (in the horizontal direction on the paper surface) of 100 nm.
　図１２ｃに示すような直線形状の溝構造４に対応する凸型の金型に対してモールディングすることにより、溝構造４を有する、上面から見て縦２ｃｍ、横２ｃｍの正方形であるＰＤＭＳ基板（第２の基板３０）を作製し、図１０に示す試料導入口１１ａおよび試料導出口１１ｂに対応する位置に貫通孔を形成した。 By molding a convex mold corresponding to the linear groove structure 4 as shown in FIG. 12c, the PDMS substrate having the groove structure 4 and having a square shape of 2 cm in length and 2 cm in width when viewed from the top surface ( A second substrate 30) was produced, and through holes were formed at positions corresponding to the sample inlet 11a and the sample outlet 11b shown in FIG.
　第２の基板３０をプラズマ処理後、第１の基板２０と第２の基板３０とを、流路３内に金属パターン１ａ、１ｂが配置されるよう接着し、流路３を形成した。（図１２ｄ）。流路３の幅（紙面垂直方向）は５００μｍ、高さ（紙面左右方向）は５０μｍ、長さ（紙面上下方向）は１ｃｍであった。 After the plasma treatment of the second substrate 30, the first substrate 20 and the second substrate 30 were bonded so that the metal patterns 1 a and 1 b were disposed in the flow channel 3 to form the flow channel 3. (FIG. 12d). The flow path 3 had a width (perpendicular to the paper surface) of 500 μm, a height (horizontal direction of the paper) of 50 μm, and a length (vertical direction of the paper surface) of 1 cm.
　次に、流路３にメルカプト基を有するアルカンチオールを表面処理膜（撥液性膜）としてシリンジで導入し、流路内を表面処理した。一定時間経過後、アルコール、水、酸の順で洗浄を行い、本発明のマイクロチップを作製した。 Next, alkanethiol having a mercapto group was introduced into the flow path 3 as a surface treatment film (liquid repellent film) with a syringe, and the inside of the flow path was surface treated. After a certain period of time, washing was performed in the order of alcohol, water, and acid to produce the microchip of the present invention.
　次に、液体試料として水を用いて、上記マイクロチップの送液制御を行った。表面処理膜が形成されていない第１の基板（ガラス基板）と水との接触角は２０°、表面処理膜が形成されている領域の第１の基板（ガラス基板）と水との接触角は１１０°、第２の基板（ＰＤＭＳ基板）と水との接触角は１００°であり、上述した（４）式および（７）式を満たす結果となった。 Next, liquid feeding control of the microchip was performed using water as a liquid sample. The contact angle between the first substrate (glass substrate) on which the surface treatment film is not formed and water is 20 °, and the contact angle between the first substrate (glass substrate) in the region where the surface treatment film is formed on the water Was 110 °, and the contact angle between the second substrate (PDMS substrate) and water was 100 °, which satisfied the above-described equations (4) and (7).
　図１０ａに示すように、液体試料４０（水）を試料導入口１１ａに滴下したところ、毛細管現象により液体試料は自発的に流路３内に導入された。液体試料４０の先端が表面処理膜２ａが形成された領域に到達すると、表面処理膜のバルブ機能により、液体試料４０が停止した（図１０ｂ）。この状態で試料導出口１１ｂよりポンプで瞬間的に吸引することにより、液体試料は表面処理膜２ａが形成された領域を越えて、再び毛細管現象で自発的に流路内を進行した（図１０ｃ）。上記動作は表面処理膜２ｂが形成された領域でも同様であった。 As shown in FIG. 10a, when the liquid sample 40 (water) was dropped into the sample introduction port 11a, the liquid sample was spontaneously introduced into the flow path 3 by capillary action. When the tip of the liquid sample 40 reached the region where the surface treatment film 2a was formed, the liquid sample 40 was stopped by the valve function of the surface treatment film (FIG. 10b). In this state, the liquid sample is aspirated instantaneously with a pump from the sample outlet 11b, so that the liquid sample spontaneously travels in the flow path again by capillary action beyond the region where the surface treatment film 2a is formed (FIG. 10c). ). The above operation is the same in the region where the surface treatment film 2b is formed.
　以上のように、本発明のマイクロチップの製造方法を用いることで、２種類以上の性質の異なる表面状態を有するマイクロチップが提供され、該マイクロチップを用いて、高度な送液制御が可能であることが示された。 As described above, by using the microchip manufacturing method of the present invention, a microchip having two or more types of surface states having different properties is provided, and advanced liquid feed control is possible using the microchip. It was shown that there is.
　なお本発明は、以上説示した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態や実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態や実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the configurations described above, and various modifications can be made within the scope of the claims, and technical means disclosed in different embodiments and examples can be used. Embodiments and examples obtained by appropriately combining them are also included in the technical scope of the present invention.
　本発明に係る基板およびマイクロチップ並びに基板の製造方法およびマイクロチップの製造方法は、遺伝子、タンパク質、細胞および血液等の生化学検査、化学合成、化学分析などに好適に利用することが出来る。 The substrate and microchip according to the present invention, the substrate manufacturing method, and the microchip manufacturing method can be suitably used for biochemical tests, chemical synthesis, chemical analysis, etc. of genes, proteins, cells, blood and the like.
　１ａ、１ｂ　　　金属パターンおよび／または金属酸化物パターン
　２、２ａ、２ｂ　表面処理膜
　３、３ａ、３ｂ　流路
　４　　　　　　　溝構造
　５、５ａ、５ｂ　開口構造形成層
　６　　　　　　　開口構造
　７　　　　　　　蓋基板
　８ａ、８ｂ　　　スペーサー基板
　１１ａ　　　　　試料導入口
　１１ｂ　　　　　試料導出口
　１０　　　　　　基板
　２０　　　　　　第１の基板
　３０　　　　　　第２の基板
　３１　　　　　　第３の基板
　３２　　　　　　第４の基板
　４０　　　　　　液体試料
　１００　　　　　マイクロチップ 1a, 1b Metal pattern and / or metal oxide pattern 2, 2a, 2b Surface treatment film 3, 3a, 3b Flow path 4 Groove structure 5, 5a, 5b Opening structure forming layer 6 Opening structure 7 Lid substrate 8a, 8b Spacer substrate 11a Sample inlet 11b Sample outlet 10 Substrate 20 First substrate 30 Second substrate 31 Third substrate 32 Fourth substrate 40 Liquid sample 100 Microchip

Claims (31)

  1. 　２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板であって、
    　上記基板には、金属パターンまたは金属酸化物パターンが形成され、
    　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターン上には、表面処理膜が形成されていることを特徴とする基板。     A substrate having two or more kinds of different surface states,
    A metal pattern or a metal oxide pattern is formed on the substrate,
    A substrate wherein a surface treatment film is formed on the metal pattern or the metal oxide pattern.
  2. 　上記表面処理膜が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜であることを特徴とする請求項１に記載の基板。 2. The substrate according to claim 1, wherein the surface treatment film is a film selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern.
  3. 　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜は、当該膜に含まれるメルカプト基、ジスルフィド基、アルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに吸着して形成、または、共有結合して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の基板。 The film that selectively binds to the metal pattern or the metal oxide pattern includes a molecule having a mercapto group, a disulfide group, an alkoxysilyl group, or a halogenated silyl group contained in the film. The substrate according to claim 2, wherein the substrate is formed by adsorbing to a pattern or by covalent bonding.
  4. 　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜が、撥液性膜または親液性膜であることを特徴とする請求項２または３に記載の基板。 4. The substrate according to claim 2, wherein the film selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern is a liquid repellent film or a lyophilic film.
  5. 　上記金属パターンを形成する金属が、金、銀、銅、白金およびパラジウムからなる群より選択される少なくとも１つの金属であることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の基板。 5. The substrate according to claim 1, wherein the metal forming the metal pattern is at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum and palladium. .
  6. 　上記金属酸化物パターンを形成する金属酸化物が、ケイ素酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物、アルミ酸化物およびインジウムスズ酸化物からなる群より選択される少なくとも１つの金属酸化物であることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の基板。 The metal oxide forming the metal oxide pattern is at least one metal oxide selected from the group consisting of silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, and indium tin oxide. The substrate according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
  7. 　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンが、外部の測定機器と直接的または間接的に接続されていないことを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の基板。 The substrate according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal pattern or the metal oxide pattern is not directly or indirectly connected to an external measuring device.
  8. 　少なくとも２つ以上の基板に挟まれた流路を有するマイクロチップであって、
    　上記基板の少なくとも１つは、２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板であり、
    　上記２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板には、金属パターンまたは金属酸化物パターンが上記流路の内側に配置されるように形成され、
    　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターン上には、表面処理膜が形成されていることを特徴とするマイクロチップ。     A microchip having a flow path sandwiched between at least two substrates,
    At least one of the substrates is a substrate having two or more kinds of surface states having different properties,
    The substrate having two or more kinds of different surface states is formed such that a metal pattern or a metal oxide pattern is disposed inside the flow path,
    A microchip, wherein a surface treatment film is formed on the metal pattern or the metal oxide pattern.
  9. 　上記表面処理膜が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜であることを特徴とする請求項８に記載のマイクロチップ。 9. The microchip according to claim 8, wherein the surface treatment film is a film selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern.
  10. 　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜は、当該膜に含まれるメルカプト基、ジスルフィド基、アルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに吸着して形成、または、
    共有結合して形成されていることを特徴とする請求項９に記載のマイクロチップ。     The film that selectively binds to the metal pattern or the metal oxide pattern includes a molecule having a mercapto group, a disulfide group, an alkoxysilyl group, or a halogenated silyl group contained in the film. Formed by adsorbing to the pattern, or
    The microchip according to claim 9, wherein the microchip is formed by covalent bonding.
  11. 　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜が、撥液性膜または親液性膜であることを特徴とする請求項９または１０に記載のマイクロチップ。 The microchip according to claim 9 or 10, wherein the film selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern is a liquid repellent film or a lyophilic film.
  12. 　上記金属パターンを形成する金属が、金、銀、銅、白金およびパラジウムからなる群より選択される少なくとも１つの金属であることを特徴とする請求項８～１１の何れか１項に記載のマイクロチップ。 The micro of any one of claims 8 to 11, wherein the metal forming the metal pattern is at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum and palladium. Chip.
  13. 　上記金属酸化物パターンを形成する金属酸化物が、ケイ素酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物、アルミ酸化物およびインジウムスズ酸化物からなる群より選択される少なくとも１つの金属酸化物であることを特徴とする請求項８～１１の何れか１項に記載のマイクロチップ。 The metal oxide forming the metal oxide pattern is at least one metal oxide selected from the group consisting of silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, and indium tin oxide. The microchip according to any one of claims 8 to 11, wherein the microchip is characterized in that:
  14. 　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンが上記流路の内側に配置されるように形成されているとともに、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターン上に撥液性膜が形成されている基板、を有するマイクロチップであって、
    　上記マイクロチップは、上記流路内に液体試料を流して、上記液体試料の送液制御を行うものであり、
    　上記撥液性膜が形成されている上記流路の領域において、上記流路の長手方向に対して略垂直である流路断面における上記撥液性膜が形成されていない上記基板の流路を構成する辺の外周長さをＡとし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されていない上記基板の流路を構成する辺での上記液体試料の接触角をθ１とし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されている上記基板の流路を構成する辺の外周長さをＢとし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されている上記基板の流路を構成する辺での上記液体試料の接触角をθ２としたときに、次式、
    　　Ａ・ｃｏｓθ１　＋　Ｂ・ｃｏｓθ２ ≦　０
    が成立することを特徴とする請求項１１～１３の何れか１項に記載のマイクロチップ。     A substrate on which the metal pattern or the metal oxide pattern is formed so as to be disposed inside the flow path, and a liquid repellent film is formed on the metal pattern or the metal oxide pattern; A microchip having
    The microchip is a liquid sample flowing in the flow path to control liquid feeding of the liquid sample,
    In the region of the flow path in which the liquid repellent film is formed, the flow path of the substrate in which the liquid repellent film is not formed in the cross section of the flow path that is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the flow path. The outer peripheral length of the side to be configured is A, the contact angle of the liquid sample at the side forming the channel of the substrate where the liquid-repellent film is not formed in the channel cross section is θ 1 , and the flow The outer peripheral length of the side that constitutes the flow path of the substrate on which the liquid repellent film is formed in the path cross section is B, and the flow path of the substrate on which the liquid repellent film is formed in the flow path cross section When the contact angle of the liquid sample at the side that constitutes is θ 2 ,
    A · cos θ 1 + B · cos θ 2 ≦ 0
    14. The microchip according to claim 11, wherein: is established.
  15. 　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンが上記流路の内側に構成されるように形成されているとともに、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターン上に撥液性膜が形成されている基板、を有するマイクロチップであって、
    　上記マイクロチップは、上記流路内に液体試料を流して、上記液体試料の送液制御を行うものであり、
    　上記撥液性膜が形成されていない上記流路の領域において、上記流路の長手方向に対して略垂直である流路断面における上記撥液性膜が形成されている基板以外の基板によって形成される上記流路を構成する辺の外周長さをＣとし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されている基板以外の基板によって形成される上記流路を構成する辺での上記液体試料の接触角をθ３とし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されている基板によって形成される上記流路を構成する辺の外周長さをＤとし、上記流路断面における上記撥液性膜が形成されている基板によって形成される上記流路を構成する辺での上記液体試料の接触角をθ４としたときに、次式、
    　　Ｃ・ｃｏｓθ３　＋　Ｄ・ｃｏｓθ４ ＞　０
    が成立することを特徴とする請求項１１～１３の何れか１項に記載のマイクロチップ。     A substrate on which the metal pattern or the metal oxide pattern is formed so as to be configured inside the flow path, and a liquid repellent film is formed on the metal pattern or the metal oxide pattern; A microchip having
    The microchip is a liquid sample flowing in the flow path to control liquid feeding of the liquid sample,
    In the region of the flow path where the liquid repellent film is not formed, formed by a substrate other than the substrate on which the liquid repellent film is formed in the cross section of the flow path that is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the flow path. The outer peripheral length of the side constituting the flow path is C, and the side at the side constituting the flow path formed by a substrate other than the substrate on which the liquid repellent film is formed in the cross section of the flow path. The contact angle of the liquid sample is θ 3 , the outer peripheral length of the side constituting the flow path formed by the substrate on which the liquid repellent film is formed in the flow path cross section is D, and the flow path cross section is When the contact angle of the liquid sample at a side constituting the flow path formed by the substrate on which the liquid repellent film is formed is θ 4 ,
    C · cos θ 3 + D · cos θ 4 > 0
    14. The microchip according to claim 11, wherein: is established.
  16. 　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンが、外部の測定機器と直接的または間接的に接続されていないことを特徴とする請求項８～１５の何れか１項に記載のマイクロチップ。 The microchip according to any one of claims 8 to 15, wherein the metal pattern or the metal oxide pattern is not directly or indirectly connected to an external measuring device.
  17. 　２種類以上の性質の異なる表面状態を有する基板を製造する方法であって、
    　上記基板に、金属パターンまたは金属酸化物パターンを形成する工程と、
    　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンを有する上記基板上に、表面処理膜を塗布する工程と、
    　上記金属パターンの形成領域または上記金属酸化物パターンの形成領域以外に塗布された上記表面処理膜を除去する工程と、を含む基板の製造方法。     A method of manufacturing a substrate having two or more kinds of different surface states,
    Forming a metal pattern or metal oxide pattern on the substrate;
    Applying a surface treatment film on the substrate having the metal pattern or the metal oxide pattern;
    Removing the surface treatment film applied to a region other than the metal pattern formation region or the metal oxide pattern formation region.
  18. 　上記表面処理膜が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜であることを特徴とする請求項１７に記載の基板の製造方法。 18. The method of manufacturing a substrate according to claim 17, wherein the surface treatment film is a film that is selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern.
  19. 　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜は、当該膜に含まれるメルカプト基、ジスルフィド基、アルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに吸着して形成、または、共有結合して形成されることを特徴とする請求項１８に記載の基板の製造方法。 The film that selectively binds to the metal pattern or the metal oxide pattern includes a molecule having a mercapto group, a disulfide group, an alkoxysilyl group, or a halogenated silyl group contained in the film. The method of manufacturing a substrate according to claim 18, wherein the substrate is formed by adsorbing to a pattern or by covalent bonding.
  20. 　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜が、撥液性膜または親液性膜であることを特徴とする請求項１８または１９に記載の基板の製造方法。 20. The method for manufacturing a substrate according to claim 18, wherein the film selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern is a liquid repellent film or a lyophilic film.
  21. 　上記金属パターンを形成する金属が、金、銀、銅、白金およびパラジウムからなる群より選択される少なくとも１つの金属であることを特徴とする請求項１７～２０の何れか１項に記載の基板の製造方法。 The substrate according to any one of claims 17 to 20, wherein the metal forming the metal pattern is at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum and palladium. Manufacturing method.
  22. 　上記金属酸化物パターンを形成する金属酸化物が、ケイ素酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物、アルミ酸化物およびインジウムスズ酸化物からなる群より選択される少なくとも１つの金属酸化物であることを特徴とする請求項１７～２０の何れか１項に記載の基板の製造方法。 The metal oxide forming the metal oxide pattern is at least one metal oxide selected from the group consisting of silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, and indium tin oxide. The method for manufacturing a substrate according to any one of claims 17 to 20, characterized in that:
  23. 　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンが、外部の測定機器と直接的または間接的に接続されていないことを特徴とする請求項１７～２２の何れか１項に記載の基板の製造方法。 The method for manufacturing a substrate according to any one of claims 17 to 22, wherein the metal pattern or the metal oxide pattern is not directly or indirectly connected to an external measuring instrument.
  24. 　少なくとも２つ以上の基板に挟まれた流路を有し、上記基板の少なくとも１つは、２種類以上の性質の異なる表面状態を有するマイクロチップの製造方法であって、
    　第１の基板に金属パターンまたは金属酸化物パターンを形成する工程と、
    　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンを有する上記第１の基板上に、表面処理膜を塗布する工程と、
    　上記金属パターンの形成領域または上記金属酸化物パターンの形成領域以外に塗布された表面処理膜を除去する工程と、
    　上記第１の基板と、少なくとも１つ以上の別の基板とを貼り合わせて、上記流路を形成する工程と、を含むマイクロチップの製造方法。     A method of manufacturing a microchip having a flow path sandwiched between at least two substrates, wherein at least one of the substrates has two or more types of surface states having different properties,
    Forming a metal pattern or metal oxide pattern on the first substrate;
    Applying a surface treatment film on the first substrate having the metal pattern or the metal oxide pattern;
    Removing the surface treatment film applied to a region other than the metal pattern formation region or the metal oxide pattern formation region;
    A step of bonding the first substrate and at least one other substrate to form the flow path; and a method of manufacturing a microchip.
  25. 　少なくとも２つ以上の基板に挟まれた流路を有し、上記基板の少なくとも１つは、２種類以上の性質の異なる表面状態を有するマイクロチップの製造方法であって
    　第１の基板に金属パターンまたは金属酸化物パターンを形成する工程と、
    　上記第１の基板と少なくとも１つ以上の別の基板とを貼り合わせて、上記流路を形成する工程と、
    　上記流路内に表面処理膜を塗布する工程と、
    　上記金属パターンの形成領域または上記金属酸化物パターンの形成領域以外に塗布された表面処理膜を除去する工程と、を含むマイクロチップの製造方法。     A method of manufacturing a microchip having a flow path sandwiched between at least two substrates, wherein at least one of the substrates has two or more kinds of surface states having different properties, wherein a metal pattern is formed on the first substrate. Or forming a metal oxide pattern;
    Bonding the first substrate and at least one other substrate to form the flow path;
    Applying a surface treatment film in the flow path;
    And a step of removing a surface treatment film applied to a region other than the formation region of the metal pattern or the formation region of the metal oxide pattern.
  26. 　上記表面処理膜が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜であることを特徴とする請求項２４または２５に記載のマイクロチップの製造方法。 26. The method of manufacturing a microchip according to claim 24, wherein the surface treatment film is a film that is selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern.
  27. 　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜は、当該膜に含まれるメルカプト基、ジスルフィド基、アルコキシシリル基またはハロゲン化シリル基を有する分子が、上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに吸着して形成、または、共有結合して形成されることを特徴とする請求項２６に記載のマイクロチップの製造方法。 The film that selectively binds to the metal pattern or the metal oxide pattern includes a molecule having a mercapto group, a disulfide group, an alkoxysilyl group, or a halogenated silyl group contained in the film. 27. The method of manufacturing a microchip according to claim 26, wherein the microchip is formed by adsorbing to a pattern or by covalent bonding.
  28. 　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンに選択的に結合する膜が、撥液性膜または親液性膜であることを特徴とする請求項２６または２７に記載のマイクロチップの製造方法。 28. The method of manufacturing a microchip according to claim 26, wherein the film selectively bonded to the metal pattern or the metal oxide pattern is a liquid repellent film or a lyophilic film.
  29. 　上記金属パターンを形成する金属が、金、銀、銅、白金およびパラジウムからなる群より選択される少なくとも１つの金属であることを特徴とする請求項２４～２８の何れか１項に記載のマイクロチップの製造方法。 The micro of any one of claims 24 to 28, wherein the metal forming the metal pattern is at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum and palladium. Chip manufacturing method.
  30. 　上記金属酸化物パターンを形成する金属酸化物が、ケイ素酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物、アルミ酸化物およびインジウムスズ酸化物からなる群より選択される少なくとも１つの金属酸化物であることを特徴とする請求項２４～２８の何れか１項に記載のマイクロチップの製造方法。 The metal oxide forming the metal oxide pattern is at least one metal oxide selected from the group consisting of silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, and indium tin oxide. The method for producing a microchip according to any one of claims 24 to 28, characterized in that:
  31. 　上記金属パターンまたは上記金属酸化物パターンが、外部の測定機器と直接的または間接的に接続されていないことを特徴とする請求項２４～３０の何れか１項に記載のマイクロチップの製造方法。 The method for producing a microchip according to any one of claims 24 to 30, wherein the metal pattern or the metal oxide pattern is not directly or indirectly connected to an external measuring device.
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