WO2019092989A1 - マイクロ流体チップおよびマイクロ流体デバイス - Google Patents

マイクロ流体チップおよびマイクロ流体デバイス Download PDF

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隆幸 小森
林　隆浩
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Nok株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to microfluidic chips and microfluidic devices.
  • a microfluidic device is a device having a minute flow path through which liquid flows in order to analyze or synthesize fluid.
  • the flow channel of the microfluidic device is set to have a low Reynolds number and is designed to flow laminar flow, so the flow controllability and reproducibility are high.
  • the liquid is handled in a minute space, it is possible to miniaturize the device, to reduce the reagent to be used, and to shorten the reaction time (Non-Patent Document 1). For these reasons, microfluidic devices are being applied and studied in a wide range of fields.
  • the flow path In order to manufacture a microfluidic device, the flow path must be designed according to the application.
  • the flow path may form a structure such as a pillar, a partition wall, a straightening vane, a filter, and an optical drive pump.
  • Patent Document 1 discloses a biochip substrate manufactured by bonding a plurality of thin substrates each having different flow paths. However, this technique does not solve any of the above problems.
  • Patent Document 2 prepares a plurality of modules each having different functions, selects some of these modules according to the application, and combines them two-dimensionally to form a microfluidic chip device. It is disclosed. In this case, various microfluidic chip devices can be formed depending on the application.
  • JP, 2011-133402 A JP, 2015-123012, A
  • Patent Document 2 does not solve the increase in the overall area of the microfluidic chip device. Further, in the technology described in Patent Document 2, the flow path of each module is formed by a tube, and a connector is used to connect the flow paths of different modules. This requires a large number of tubes and connectors.
  • the present invention has a simple configuration, can easily form different microfluidic devices according to various applications, and can suppress the area of the formed microfluidic devices.
  • a microfluidic device having a fluidic chip and a plurality of microfluidic chips.
  • the microfluidic chip includes a recess serving as a flow channel for liquid, a channel plate having communication holes communicating with the recess, and a channel plate overlapping the channel plate to close the recess.
  • the combination of the flow channel plate and the flat plate can easily form the flow channel of the microfluidic chip without using a tube. Then, a plurality of microfluidic chips respectively including different types of flow paths are stacked, and the communication holes or communication through holes of one microfluidic chip are connected to the communication holes or communication through of another one of the microfluidic chips in proximity. By overlaying the holes, it is possible to form a microfluidic device. Depending on the application, by changing the microfluidic chip to be stacked, a microfluidic device adapted to the application can be easily formed. In the formed microfluidic device, each microfluidic chip has different types of flow paths and has different functions.
  • a plurality of three-dimensionally arranged flow paths are provided, and the plurality of microfluidic chips are stacked in the same two-dimensional region, so that the area of the microfluidic device can be suppressed.
  • the annular seal surrounding at least one of the communication hole and the communication through hole is brought into contact with the other microfluidic chip and compressed to allow the flow of fluid between the microfluidic chips and prevent the fluid from leaking to the outside or Reduce. Therefore, a connector for connecting the flow paths of a plurality of microfluidic chips is unnecessary.
  • a microfluidic device includes the plurality of microfluidic chips respectively provided with the flow paths of different types, and the communication holes or the communication through holes of one microfluidic chip are in proximity to each other.
  • the plurality of microfluidic chips are stacked so as to overlap the communication holes or the communication through holes of another one of the microfluidic chips.
  • “different types” mean that the type of liquid flowing in the flow path, the shape, the position and the size of the flow path, and / or the structure provided in the flow path are different.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 4; It is a top view which shows the flow-path plate of the other microfluidic chip of the microfluidic device of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
  • FIG. 10 is a schematic view showing a step after FIG. 9;
  • FIG. 11 is a schematic view showing a later step of FIG. 10;
  • attaching a flow-path plate to a flat plate.
  • It is sectional drawing of the flow-path board which concerns on a modification, and an annular seal.
  • the microfluidic device 1 includes a plurality of superimposed flat plates, specifically, a supporting flat plate 2, microfluidic chips 3, 4, 5, and a protective flat plate 6. It has a laminate structure.
  • each of the microfluidic chips 3, 4 and 5 also has a laminate structure.
  • the microfluidic chip 3 includes the flat plate 7 and the flow path plate 8 which is also a flat plate.
  • the microfluidic chip 4 comprises a flat plate 9 and a flow path plate 10 which is also a flat plate.
  • the microfluidic chip 5 includes a flat plate 11 and a flow path plate 12 which is also a flat plate.
  • the supporting flat plate 2, the flat plates 7, 9 and 11 and the protective flat plate 6 are made of a transparent material such as acrylic resin or glass.
  • the flow path plates 8, 10, 12 are formed of a transparent elastomer, for example, silicone rubber based on polydimethylsiloxane (PDMS).
  • fixing through holes 2h are formed.
  • fixing through holes 7h, 9h or 11h are formed.
  • Fixing through holes 8 h, 10 h or 12 h are formed at the four corners of each of the flow path plates 8, 10, 12.
  • fixing through holes 6h are formed.
  • the fixing through holes 7 h and 8 h constitute a fixing through hole 3 h of the microfluidic chip 3.
  • the fixing through holes 9 h and 10 h constitute a fixing through hole 4 h of the microfluidic chip 4.
  • the fixing through holes 11 h and 12 h constitute a fixing through hole 5 h of the microfluidic chip 5.
  • the body of the pin 16 having the head 16a is inserted into the fixing through holes 2h, 3h, 4h, 5h and 6h, and the male screw at the top of the pin 16 is a fixing tool Nut 18 is attached.
  • the support plate 2, the microfluidic chips 3, 4, 5 and the protective plate 6 are integrated.
  • the fixture is not limited to the nut 18, and may be another fixture.
  • the microfluidic chip 5 is used for the supply of some type of liquid
  • the microfluidic chip 4 is used for the passage of the liquid and the supply of other types of liquid
  • the microfluidic chip 3 is used for these Used for mixing of liquids.
  • the microfluidic chip 5 may be used to supply the sample liquid
  • the microfluidic chip 4 may be used to pass the sample liquid and supply the reagent.
  • through holes 6A and 6B which are inlets for liquids of different types, are formed in the protective plate 6. Liquid is introduced into the through holes 6A and 6B from liquid injectors 19A and 19B (for example, pipettes).
  • the protective plate 6 is provided to protect the soft elastomeric flow path plate 12. However, the protective plate 6 is not necessarily essential.
  • the flow of liquid is indicated by arrow F.
  • a recess 12Q which is a flow channel 12P of liquid and a communication hole 12A communicating with one end of the recess 12Q are formed.
  • the communication holes 12A overlap the through holes 6A of the protective plate 6.
  • the flow passage plate 12 is formed with a through hole 12B.
  • the through holes 12 ⁇ / b> B overlap the through holes 6 ⁇ / b> B of the protection plate 6.
  • the flat plate 11 of the microfluidic chip 5 is superimposed on the flow channel plate 12 and closes the recess 12Q to define the flow channel 12P.
  • a communication through hole 11A communicating with the other end of the recess 12Q and a through hole 11B overlapping the through hole 12B of the flow path plate 12 are formed.
  • the channel plate 10 of the microfluidic chip 4 is formed with a recess 10Q to be a channel 10P of liquid and a communication hole 10B communicating with one end of the recess 10Q. It is done.
  • the communication holes 10B overlap the through holes 6B of the protection plate 6, the through holes 12B of the flow path plate 12, and the through holes 11B of the flat plate 11. Further, in the flow path plate 10, a through hole 10A is formed. The through holes 10A overlap the communicating through holes 11A of the flat plate 11.
  • the flat plate 9 of the microfluidic chip 4 is superimposed on the flow channel plate 10 and closes the recess 10Q to define the flow channel 10P.
  • a communication through hole 9B communicating with the other end of the recess 10Q and a through hole 9A overlapping the through hole 10A of the flow path plate 10 are formed.
  • a recess 8Q to be a channel 8P of liquid and communicating holes 8A and 8B communicating with one end of the recess 8Q. Is formed.
  • the communication holes 8A overlap the communication through holes 11A of the flat plate 11, the through holes 10A of the flow path plate 10, and the through holes 9A of the flat plate 9.
  • the communication holes 8B overlap the communication through holes 9B of the flat plate 9.
  • the flat plate 7 of the microfluidic chip 3 is superimposed on the flow channel plate 8 and closes the recess 8Q to define the flow channel 8P.
  • the flat plate 7 is formed with a communicating through hole 7C communicating with the other end of the recess 8Q.
  • a through hole 2 ⁇ / b> C overlapping the communication through hole 7 ⁇ / b> C of the flat plate 7 is formed.
  • the communication through holes 7 ⁇ / b> C and the through holes 2 ⁇ / b> C are liquid outlet ports in the microfluidic device 1.
  • a suction device 20C for liquid for example, a tube connected to a suction pump (not shown)
  • the support plate 2 is not necessarily essential.
  • the liquid supplied from the injection device 19A flows into the flow path 8P through the through hole 6A, the communication hole 12A, the flow path 12P, the communication through hole 11A, the through hole 9A, and the communication hole 8A.
  • the liquid supplied from the injection device 19B flows into the flow path 8P through the through hole 6B, the through hole 12B, the through hole 11B, the communication hole 10B, the flow path 10P, the communication through hole 9B, and the communication hole 8B.
  • the flow path plates 8, 10, 12, the flat plates 9, 11 and the protective flat plate 6 above the flow path 8P are formed of a transparent material.
  • the flow path 8P is disposed at a position different from the flow paths 10P and 12P in plan view. Therefore, it is easy to observe the reaction state of the liquid in the flow path 8P from above with visual observation or an optical instrument.
  • the flow paths 8P, 10P, 12P are arranged at different positions in plan view, the flow of the liquid is observed from above by visual observation or an optical instrument for any of the flow paths 8P, 10P, 12P. It is easy.
  • annular seals 14A and 14B formed of an elastomer surrounding the through hole 10A and the communication hole 10B are fixed on the upper surface of the flow path plate 10 of the microfluidic chip 4. ing. Annular seals 14A and 14B are disposed on the upper surface of the flow channel plate 10, ie, the surface of the microfluidic chip 5 in contact with the flat plate 11, and the annular seals 14A and 14B are compressed between the flow channel plate 10 and the flat plate 11. The elastic deformation prevents or reduces the liquid leakage between the microfluidic chips 4 and 5.
  • the liquid flowing from the communication through hole 11A to the through hole 10A is surrounded by the annular seal 14A to prevent or reduce leakage to the outside, and the liquid flowing from the communication through hole 11B to the communication hole 10B is the annular seal 14B To prevent or reduce leakage to the outside.
  • the elastomer that is the material of the annular seals 14A, 14B may be, for example, silicone rubber.
  • the annular seals 14A and 14B are integrally formed with the flow path plate 10.
  • annular seals 13A and 13B formed of an elastomer surrounding the communication holes 8A and 8B are fixed to the upper surface of the flow channel plate 8 of the microfluidic chip 3. .
  • Annular seals 13A and 13B are disposed on the upper surface of the flow channel plate 8, that is, the surface of the microfluidic chip 4 in contact with the flat plate 9, and the annular seals 13A and 13B are compressed between the flow channel plate 8 and the flat plate 9. The elastic deformation prevents or reduces the liquid leakage between the microfluidic chips 3 and 4.
  • the liquid flowing from the through hole 9A to the communication hole 8A is surrounded by the annular seal 13A to prevent or reduce leakage to the outside, and the liquid flowing from the communication through hole 9B to the communication hole 8B is transmitted to the annular seal 13B. Being enclosed, leakage to the outside is prevented or reduced.
  • the elastomer which is the material of the annular seals 13A, 13B may be, for example, silicone rubber.
  • the annular seals 13A and 13B are integrally formed with the flow path plate 8.
  • a recess 8Q serving as a fluid passage 8P, a channel plate 8 having communication holes 8A and 8B communicating with the recess 8Q, and a flat plate 7 having a communication through hole 7C communicating with the recess 8Q.
  • the flow path 8P of the microfluidic chip 3 is easily formed without using a tube. Further, by combining the recess 10Q serving as the flow channel 10P of the liquid, the flow path plate 10 in which the communication hole 10B communicating with the recess 10Q is formed, and the flat plate 9 forming the communication through hole 9B communicating with the recess 10Q, The flow path 10P of the microfluidic chip 4 is easily formed without using a tube.
  • the flow path 12P of the microfluidic chip 5 is easily formed without using a tube.
  • a plurality of microfluidic chips 3, 4 and 5 respectively provided with different types of flow paths are stacked to connect the communication holes or communication through holes of one microfluidic chip to another one of the adjacent ones.
  • the microfluidic device 1 can be formed by overlapping the communication holes or the communication through holes of the microfluidic chip.
  • “different types” mean that the type of liquid flowing in the flow path, the shape, the position and the size of the flow path, and / or the structure provided in the flow path are different.
  • the microfluidic chip 5 is used to supply one type of liquid
  • the microfluidic chip 4 is used to pass the liquid and the other type of liquid
  • the microfluidic chip 3 is used to It is used to mix these liquids.
  • one microfluidic chip for injecting two types of liquids one macrofluidic chip for mixing these liquids
  • a microfluidic device comprising one microfluidic chip for analyzing separated components.
  • a fluidic device can be formed.
  • each microfluidic chip 3, 4, 5 has different types of flow channels 8P, 10P, 12P and has different functions.
  • a plurality of flow paths 8P, 10P, 12P arranged in three dimensions are provided, and since these microfluidic chips are stacked in the same two-dimensional area, the area of the microfluidic device 1 It is possible to suppress
  • the microfluidic device 1 has a stack structure comprising a plurality of stacked plates.
  • the elastomeric component reduces or prevents leakage from the fluid path.
  • the flow path plate 8 is formed of a soft elastomer. Therefore, it is not only easy to form the recess 8Q to be the flow path 8P, but when the flow path plate 8 and the flat plate 7 are stacked and compressed, the flow path plate 8 adheres to the flat plate 7, Liquid leakage is prevented or reduced.
  • the flow channel plate 10 is formed of a soft elastomer.
  • the flow channel plate 12 is formed of a soft elastomer. Therefore, it is not only easy to form the recess 12Q to be the flow path 12P, but when the flow path plate 12 and the flat plate 11 are overlapped and compressed, the flow path plate 12 adheres to the flat plate 11, Liquid leakage is prevented or reduced. Further, when the flow path plate 12 and the protection flat plate 6 are stacked and compressed, the flow path plate 12 adheres to the protection flat plate 6, and the leakage of the liquid between them is prevented or reduced.
  • the annular seals 13A and 13B provided on the flow channel plate 8 of the microfluidic chip 3 are brought into contact with the flat plate 9 of the other microfluidic chip 4 and compressed, thereby allowing the flow of fluid between the microfluidic chips 3 and 4 And prevent or reduce fluid leakage to the outside.
  • the annular seals 14A and 14B provided on the flow channel plate 10 of the microfluidic chip 4 are brought into contact with the flat plate 11 of the other microfluidic chip 5 and compressed, thereby allowing the fluid flow between the microfluidic chips 4 and 5 And prevent or reduce fluid leakage to the outside. Therefore, a connector for connecting the flow paths of a plurality of microfluidic chips is unnecessary.
  • annular seals 13A and 13B are integrally formed with the flow path plate 8 from an elastomer, and the annular seals 14A and 14B are integrally formed with the flow path plate 10 from an elastomer. Therefore, handling of the microfluidic chips 3 and 4 is easy, and formation of the microfluidic device 1 is also easy.
  • fixing through holes 2h, 6h, 7h, 8h, 9h, 10h, 11h and 12h are formed in the respective plates 2, 6, 7, 8, 9, 10, 11 and 12.
  • the pins 16 are inserted into the fixing through holes 2 h, 6 h, 7 h, 8 h, 9 h, 10 h, 11 h and 12 h.
  • the plurality of microfluidic chips 3, 4, 5 can be easily positioned, and the microfluidic chip 3, 4, 5 can be easily integrated by a fixture, for example, a nut 18.
  • elastomeric parts are reduced or prevented from leaking out of the liquid path.
  • an adhesive, a chemical reaction, or a thermal reaction may be used to bond the plate to the plate.
  • microfluidic device 1 Next, a method of manufacturing the microfluidic device 1 according to this embodiment will be described.
  • the following manufacturing method is an example, and the microfluidic device 1 may be manufactured by other methods.
  • Channel plates 8 and 12 and other channel plates can be manufactured in a similar procedure.
  • an epoxy resin solution 21 was dropped on a P-type silicon wafer 20 (crystal orientation 100) and homogenized by spin coating.
  • a negative photoresist (trade name “SU8 3050”) manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. was used. Spin coating was performed for 30 seconds at a rotational speed of 2000 rpm.
  • the baking was performed for 25 minutes at a temperature of 95 ° C. using a heater 24 to form a dried epoxy resin layer 22.
  • the mask 26 was placed on the epoxy resin layer 22, and ultraviolet rays were irradiated using a mercury lamp to cure a desired portion of the epoxy resin layer 22.
  • the mask 26 is used to form a portion corresponding to the recess 10Q of the flow path plate 10 in the mold, and has the same size and the same shape as the recess 10Q.
  • pins 29 a, 29 b and 29 h were joined to this mold 28.
  • the pins 29a and 29b correspond to the through holes 10A and the communication holes 10B of the flow path plate 10, respectively.
  • the pins 29 h correspond to the fixing through holes 10 h of the flow path plate 10, respectively.
  • FIG. 1 Another mold 30 having the recesses 32A and 32B was prepared. Recesses 32A, 32B correspond to annular seals 14A, 14B, respectively.
  • the molds 28 and 30 were immersed in a mold release agent (trade name "NOX FREE F-350") manufactured by Unimatec Co., Ltd. for 1 minute, and dried sufficiently.
  • silicone rubber (trade name "SILPOT 184") manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. is injected into the space in the mold 28, 30, and left at a temperature of 100 ° C for 0.5 hour to cure the silicone rubber. I did. Thereafter, the cured silicone rubber was peeled off from the molds 28 and 30 to obtain a flow path plate 10 made of silicone rubber to which the shape of the molds 28 and 30 was transferred.
  • the through holes 10A, the communication holes 10B, and the fixing through holes 10h may be formed after the flow path plate 10 is formed.
  • the flat plate 9 made of glass and the flow path plate 10 in which the through holes 9A and 9B and the fixing through holes 9h were formed were joined.
  • joining of the flat plate 9 and the flow path plate 10 is not necessarily essential. If the microfluidic chip 4 is removed from the pin 16, it may be preferable not to bond these, because the flow path 10P is easy to clean, wash or dry.
  • the microfluidic chips 3, 4, 5 were prepared, and the support plate 2, the microfluidic chips 3, 4, 5 and the protective plate 6 were laminated.
  • a plurality of pins 16 were inserted into fixing through holes 2h, 6h, 7h, 8h, 9h, 10h, 11h and 12h to align the positions of these plates.
  • the plates were fixed by the nuts 18, and the flow path plates 8, 10, 12 and the annular seals 13A, 13B, 14A, 14B were appropriately compressed to seal the fluid path.
  • the annular seals 13A and 13B are integrally formed on the flow path plate 8, and the annular seals 14A and 14B are integrally formed on the flow path plate 10.
  • the annular seal may be bonded to the channel plate by an adhesive, a chemical reaction, or a thermal reaction.
  • FIG. 15 shows an annular seal 42 separable from the flow channel plate 40.
  • the annular seal 42 is disposed to be in contact with the upper surface of the flow channel plate 40 and surrounds the hole 44 of the flow channel plate 40.
  • the annular seal 42 is disposed between the lower surface of the other microfluidic chip and the upper surface of the flow channel plate 40, and compressed by them to elastically deform and prevent or reduce the leakage of fluid to the outside.
  • an annular seal such as an O-ring or a D-ring can be used as the annular seal 42.
  • a recess 40 ⁇ / b> A to be a seat of the annular seal 42 may be formed on the upper surface of the flow path plate 40.
  • the flow channel plate need not be formed of an elastomer, and may be formed of, for example, glass or a transparent resin.
  • the channel plate is disposed at the upper side and the flat plate is disposed at the lower side, but the arrangement may be reversed.
  • the flow channel plate of the microfluidic chip is provided with an annular seal.
  • the flat plate of the microfluidic chip may be provided with an annular seal.
  • the annular seal is provided on the plate on the liquid inlet side of the flow path of the microfluidic chip.
  • a plate on the liquid outlet side may be provided with an annular seal.
  • FIG. 17 shows an alternative microfluidic device 50 in which annular seals are disposed on the upper and lower surfaces of the microfluidic chip, respectively.
  • the microfluidic device 50 includes microfluidic chips 51 and 52.
  • the microfluidic chip 51 includes a channel plate 53 and a flat plate 54.
  • the microfluidic chip 52 includes a channel plate 55 and a flat plate 56.
  • An annular seal 57 is disposed on the lower surface of the flat plate 54
  • an annular seal 58 is disposed on the upper surface of the flow path plate 53
  • an annular seal 59 is disposed on the lower surface of the flat plate 56.
  • a seal 60 is arranged.
  • the annular seals 58 and 59 are in contact with each other, and compressed by the flow channel plate 53 of the microfluidic chip 51 and the flat plate 56 of the microfluidic chip 52 to elastically deform and prevent or reduce the leakage of fluid to the outside.
  • the flow path plates 53 and 55 and the flat plates 54 and 56 may be provided with a recess that is a seat of the annular seal.
  • annular seal is not disposed between the flow channel plate 12 of the microfluidic chip 5 and the protective plate 6 in the above embodiment, an annular seal may be disposed. In the above embodiment, an annular seal is not disposed between the support flat plate 2 and the flat plate 7 of the microfluidic chip 3, but an annular seal may be disposed.
  • each annular seal is compressed between the plates and reduced in height, it may happen that the plates above the annular seal and thus the fluid tip can not be arranged horizontally. Such a concern may be present, for example, if there are one or two annular seals of the same layer, or if the spacing between annular seals of the same layer is small.
  • three or more spacers may be arranged in the same layer as the annular seal. These spacers have the same height as one another, which is smaller than the uncompressed height of the annular seal (equivalent to the desired height of the annular seal in compression).
  • FIG. 18 shows an example of the microfluidic device 1 provided with the spacer 62.
  • a plurality of spacers 62 are disposed in a layer between the flow passage plate 8 and the flat plate 9, and a plurality of spacers 62 are also disposed between the flow passage plate 10 and the flat plate 11.
  • the spacers 62 are rings disposed around the pins 16 and provided four in the same layer.
  • the spacer may not have the shape of a ring, may be disposed at a sufficient distance from each other, and may not be disposed around the pin 16.
  • a recessed portion which is a flow path of liquid, and a flow path plate in which a communication hole communicating with the recessed portion is formed;
  • a flat plate which is superimposed on the flow path plate to close the recess to define the flow path, and in which a communicating through-hole communicating with the recess is formed;
  • a microfluidic chip characterized by comprising.
  • annular seal is integrated with at least one of the channel plate and the flat plate, handling of the microfluidic chip is easy, and formation of the microfluidic device is also easy.
  • a plurality of fixing through holes are formed in the flow path plate, A plurality of fixing through holes which respectively overlap with the plurality of fixing through holes of the flow path plate are formed in the flat plate, the microfluidic chip according to the paragraph 1 or 2, wherein a plurality of fixing through holes are formed.
  • the plurality of microfluidic chips when forming a microfluidic device from a plurality of microfluidic chips, the plurality of microfluidic chips can be easily positioned by inserting a plurality of pins into the through holes for fixing the flow path plate and the flat plate. These microfluidic chips can be easily integrated by means of fasteners.

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Abstract

マイクロ流体チップは、流路板と平板と環状シールを備える。流路板には、液体の流路となる凹部と、凹部に通ずる連通孔が形成されている。平板は、流路板に重ねられて凹部を閉塞して流路を画定する。平板には、凹部に通ずる連通貫通孔が形成されている。環状シールは、流路板と平板の少なくとも一方の外面に接触するよう配置されるか、その外面に形成されており、連通孔と連通貫通孔の少なくとも一方を囲む。環状シールは、エラストマーから形成されている。

Description

マイクロ流体チップおよびマイクロ流体デバイス
　本発明は、マイクロ流体チップおよびマイクロ流体デバイスに関する。
　マイクロ流体デバイスは、流体の分析または合成を行うために、液体が流れる微小な流路を有するデバイスである。一般にマイクロ流体デバイスの流路は、レイノルズ数が低く設定され、層流が流れるように設計されているため、流れの制御性および再現性が高い。また、微小空間で液体を扱うため、装置の小型化、使用する試薬の低減、および反応時間の短縮が可能である（非特許文献１）。これらの理由から、マイクロ流体デバイスは幅広い分野で応用、研究されている。
　マイクロ流体デバイスを製造するには、その用途に合わせて流路を設計しなければならない。流路には、柱、隔壁、整流板、フィルター、光駆動ポンプなどの構造物を形成することもある。
　多機能のマイクロ流体デバイスを二次元的な１つのチップで形成する場合には、チップの面積が大きくなる。また、それらの機能に適合するように、複雑な流路の設計が逐次必要となる上、ある用途のために設計されたマイクロ流体デバイスを他の用途に利用することは、あまりできない。
　特許文献１には、異なる流路をそれぞれ有する複数の薄い基材を接着することによって製造されるバイオチップ基板が開示されている。しかし、この技術では、上記の課題のいずれも解決されない。
　特許文献２には、異なる機能をそれぞれ有する複数のモジュールを準備し、用途に応じて、これらのモジュールのいくつかを選択して、二次元的に組み合わせて、マイクロ流体チップ装置を形成することが開示されている。この場合には、用途に応じて、様々なマイクロ流体チップ装置を形成することが可能である。
特開２０１１－１３３４０２号公報 特開２０１５－１２３０１２号公報
馬場嘉信監修、「ナノテク・バイオMEMS時代の分離・計測技術」、日本国、シーエムシー出版、２００６年２月
　しかし、特許文献２に記載の技術では、マイクロ流体チップ装置の全体の面積が大きくなることは解決されない。また、特許文献２に記載の技術では、各モジュールの流路はチューブで形成され、異なるモジュールの流路を接続するためにコネクタが使用されている。このため、多数のチューブおよびコネクタが必要とされる。
　そこで、本発明は、簡単な構成を有しており、様々な用途に応じて異なるマイクロ流体デバイスを簡単に形成することができ、形成されるマイクロ流体デバイスの面積を抑制することが可能なマイクロ流体チップ、および複数のマイクロ流体チップを有するマイクロ流体デバイスを提供する。
　本発明のある態様に係るマイクロ流体チップは、液体の流路となる凹部と、前記凹部に通ずる連通孔が形成された流路板と、前記流路板に重ねられて前記凹部を閉塞して前記流路を画定するとともに、前記凹部に通ずる連通貫通孔が形成された平板と、前記流路板と前記平板の少なくとも一方の外面に接触するよう配置されるか、前記外面に形成され、前記連通孔と前記連通貫通孔の少なくとも一方を囲む、エラストマーから形成された環状シールとを備える。
　この態様においては、流路板と平板とを組み合わせることにより、チューブを使用することなく、簡単にマイクロ流体チップの流路が形成される。そして、異なるタイプの流路をそれぞれ備える複数のマイクロ流体チップを積層して、１つのマイクロ流体チップの連通孔または連通貫通孔を、近接する他の１つの前記マイクロ流体チップの連通孔または連通貫通孔に重ねることにより、マイクロ流体デバイスを形成することが可能である。用途に応じて、積層されるマイクロ流体チップを変更することにより、用途に適合したマイクロ流体デバイスを簡単に形成することができる。形成されるマイクロ流体デバイスにおいて、各マイクロ流体チップは、異なるタイプの流路を有し、異なる機能を持つ。マイクロ流体デバイスにおいては、三次元に配置された複数の流路が設けられ、複数のマイクロ流体チップが同じ二次元領域に積層されるので、マイクロ流体デバイスの面積を抑制することが可能である。連通孔と連通貫通孔の少なくとも一方を囲む環状シールは、他のマイクロ流体チップと接触させられて圧縮され、マイクロ流体チップ間の流体の流れを許容し、かつ外部への流体の漏れを防止または低減する。したがって、複数のマイクロ流体チップの流路を接続するコネクタは不要である。
　本発明のある態様に係るマイクロ流体デバイスは、異なるタイプの前記流路をそれぞれ備える上記の複数のマイクロ流体チップを備え、１つの前記マイクロ流体チップの前記連通孔または前記連通貫通孔が、近接する他の１つの前記マイクロ流体チップの前記連通孔または前記連通貫通孔に重なるように、前記複数のマイクロ流体チップが積層されている。ここで、「異なるタイプ」とは、流路を流れる液体の種類、流路の形状、位置および寸法、ならびに流路内に設けられる構造物の少なくともいずれかが異なることを意味する。
本発明の実施形態に係るマイクロ流体デバイスを示す正面図である。 図１のマイクロ流体デバイスを示す平面図である。 図１のマイクロ流体デバイスのマイクロ流体チップの流路板を示す平面図である。 図１のマイクロ流体デバイスの他のマイクロ流体チップの流路板を示す平面図である。 図４のＶ－Ｖ線矢視断面図である。 図１のマイクロ流体デバイスの他のマイクロ流体チップの流路板を示す平面図である。 図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線矢視断面図である。 図５の流路板を製造するモールドの製造工程を示す略図である。 図８の後の工程を示す略図である。 図９の後の工程を示す略図である。 図１０の後の工程を示す略図である。 製造されたモールドを示す略図である。 モールドで流路板を製造する工程を示す略図である。 流路板を平板に接着する工程を示す略図である。 変形例に係る流路板と環状シールの断面図である。 他の変形例に係る流路板と環状シールの断面図である。 他の変形例に係るマイクロ流体デバイスの一部を示す断面図である。 他の変形例に係るマイクロ流体デバイスを示す正面図である。
　以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る複数の実施の形態を説明する。図面においては、部分の特徴を強調して示すことがあるため、縮尺は必ずしも正確ではない。
　図１に示すように、この実施形態に係るマイクロ流体デバイス１は、重ね合わせられた複数の平板、具体的には、支持平板２、マイクロ流体チップ３，４，５、および保護平板６を備える積層体構造を有する。
　マイクロ流体チップ３，４，５の各々も積層体構造を有する。具体的には、マイクロ流体チップ３は、平板７と、これも平板である流路板８を備える。マイクロ流体チップ４は、平板９と、これも平板である流路板１０を備える。マイクロ流体チップ５は、平板１１と、これも平板である流路板１２を備える。
　支持平板２、平板７，９，１１、および保護平板６は、例えばアクリル樹脂またはガラスのような透明材料から形成されている。流路板８，１０，１２は、透明なエラストマー、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を主成分とするシリコーンゴムから形成されている。
　支持平板２の四隅には、固定用貫通孔２ｈが形成されている。平板７，９，１１の各々の四隅には、固定用貫通孔７ｈ，９ｈまたは１１ｈが形成されている。流路板８，１０，１２の各々の四隅には、固定用貫通孔８ｈ，１０ｈまたは１２ｈが形成されている。保護平板６の四隅には、固定用貫通孔６ｈが形成されている。固定用貫通孔７ｈ，８ｈは、マイクロ流体チップ３の固定用貫通孔３ｈを構成する。固定用貫通孔９ｈ，１０ｈは、マイクロ流体チップ４の固定用貫通孔４ｈを構成する。固定用貫通孔１１ｈ，１２ｈは、マイクロ流体チップ５の固定用貫通孔５ｈを構成する。
　図１に示すように、固定用貫通孔２ｈ，３ｈ，４ｈ，５ｈ，６ｈには、頭部１６ａを有するピン１６の胴部が挿入され、ピン１６の上部のオネジ部には、固定具としてのナット１８が取り付けられている。このようにして、支持平板２、マイクロ流体チップ３，４，５、および保護平板６が一体化されている。但し、固定具はナット１８に限定されず、他の固定具であってもよい。
　この実施形態において、マイクロ流体チップ５は、ある種類の液体の供給に使用され、マイクロ流体チップ４は、その液体の通過と他の種類の液体の供給に使用され、マイクロ流体チップ３はこれらの液体の混合に使用される。例えば、マイクロ流体チップ５がサンプル液の供給に使用され、マイクロ流体チップ４がサンプル液の通過と試薬の供給に使用されてもよい。
　図１および図２に示すように、保護平板６には、異なる種類の液体の導入口である貫通孔６Ａ，６Ｂが形成されている。貫通孔６Ａ，６Ｂには、それぞれ液体の注入装置１９Ａ，１９Ｂ（例えばピペット）から、液体が導入される。保護平板６は、軟らかいエラストマー製の流路板１２を保護するために設けられている。但し、保護平板６は、必ずしも必須ではない。図１および図２において、液体の流れを矢印Ｆで示す。
　図１から図３に示すように、マイクロ流体チップ５の流路板１２には、液体の流路１２Ｐとなる凹部１２Ｑと、凹部１２Ｑの一端に通ずる連通孔１２Ａが形成されている。連通孔１２Ａは、保護平板６の貫通孔６Ａと重なる。また、流路板１２には、貫通孔１２Ｂが形成されている。貫通孔１２Ｂは、保護平板６の貫通孔６Ｂと重なる。
　マイクロ流体チップ５の平板１１は、流路板１２に重ねられて凹部１２Ｑを閉塞して流路１２Ｐを画定する。平板１１には、凹部１２Ｑの他端に通ずる連通貫通孔１１Ａと、流路板１２の貫通孔１２Ｂに重なる貫通孔１１Ｂが形成されている。
　図１、図２、図４および図５に示すように、マイクロ流体チップ４の流路板１０には、液体の流路１０Ｐとなる凹部１０Ｑと、凹部１０Ｑの一端に通ずる連通孔１０Ｂが形成されている。連通孔１０Ｂは、保護平板６の貫通孔６Ｂ、流路板１２の貫通孔１２Ｂおよび平板１１の貫通孔１１Ｂと重なる。また、流路板１０には、貫通孔１０Ａが形成されている。貫通孔１０Ａは、平板１１の連通貫通孔１１Ａと重なる。
　マイクロ流体チップ４の平板９は、流路板１０に重ねられて凹部１０Ｑを閉塞して流路１０Ｐを画定する。平板９には、凹部１０Ｑの他端に通ずる連通貫通孔９Ｂと、流路板１０の貫通孔１０Ａに重なる貫通孔９Ａが形成されている。
　図１、図２、図６および図７に示すように、マイクロ流体チップ３の流路板８には、液体の流路８Ｐとなる凹部８Ｑと、凹部８Ｑの一端に通ずる連通孔８Ａ，８Ｂが形成されている。連通孔８Ａは、平板１１の連通貫通孔１１Ａ、流路板１０の貫通孔１０Ａ、および平板９の貫通孔９Ａと重なる。連通孔８Ｂは、平板９の連通貫通孔９Ｂと重なる。
　マイクロ流体チップ３の平板７は、流路板８に重ねられて凹部８Ｑを閉塞して流路８Ｐを画定する。平板７には、凹部８Ｑの他端に通ずる連通貫通孔７Ｃが形成されている。
　支持平板２には、平板７の連通貫通孔７Ｃに重なる貫通孔２Ｃが形成されている。連通貫通孔７Ｃおよび貫通孔２Ｃは、マイクロ流体デバイス１における液体の導出口である。貫通孔２Ｃには、例えば、それぞれ液体の吸引装置２０Ｃ（例えば、図示しない吸引ポンプに接続されたチューブ）が接続される。但し、支持平板２は、必ずしも必須ではない。
　上記の構成において、注入装置１９Ａから供給される液体は、貫通孔６Ａ、連通孔１２Ａ、流路１２Ｐ、連通貫通孔１１Ａ、貫通孔９Ａ、連通孔８Ａを通って、流路８Ｐに流入する。注入装置１９Ｂから供給される液体は、貫通孔６Ｂ、貫通孔１２Ｂ、貫通孔１１Ｂ、連通孔１０Ｂ、流路１０Ｐ、連通貫通孔９Ｂ、連通孔８Ｂを通って、流路８Ｐに流入する。
　流路８Ｐで合流したこれらの２種類の液体は、流路８Ｐで混合されて、そこで起こる反応状態が観察される。この実施形態では、流路８Ｐの上方の流路板８，１０，１２、平板９，１１、および保護平板６は透明材料から形成されている。また、図２に示すように、流路８Ｐは、流路１０Ｐ，１２Ｐと平面視して異なる位置に配置されている。したがって、流路８Ｐ内の液体の反応状態を上方から目視または光学機器で観察することが容易である。また、流路８Ｐ，１０Ｐ，１２Ｐは、平面視して互いに異なる位置に配置されているので、いずれの流路８Ｐ，１０Ｐ，１２Ｐについても、液体の流れを上方から目視または光学機器で観察することが容易である。
　図１、図４および図５に示すように、マイクロ流体チップ４の流路板１０の上面には、貫通孔１０Ａおよび連通孔１０Ｂをそれぞれ囲むエラストマーから形成された環状シール１４Ａ，１４Ｂが固定されている。流路板１０の上面、すなわちマイクロ流体チップ５の平板１１に接触する面に、環状シール１４Ａ，１４Ｂが配置されており、環状シール１４Ａ，１４Ｂが流路板１０と平板１１の間で圧縮されて弾性変形することによって、マイクロ流体チップ４，５の間の液体の漏れが防止または低減される。すなわち、連通貫通孔１１Ａから貫通孔１０Ａに流れる液体は、環状シール１４Ａに包囲されて、外部へ漏れ出ることが防止または低減され、連通貫通孔１１Ｂから連通孔１０Ｂに流れる液体は、環状シール１４Ｂに包囲されて、外部へ漏れ出ることが防止または低減される。
　環状シール１４Ａ，１４Ｂの材料であるエラストマーは、例えばシリコーンゴムであってよい。この実施形態では、環状シール１４Ａ，１４Ｂは、流路板１０と一体に形成されている。
　図１、図６および図７に示すように、マイクロ流体チップ３の流路板８の上面には、連通孔８Ａ，８Ｂをそれぞれ囲むエラストマーから形成された環状シール１３Ａ，１３Ｂが固定されている。流路板８の上面、すなわちマイクロ流体チップ４の平板９に接触する面に、環状シール１３Ａ，１３Ｂが配置されており、環状シール１３Ａ，１３Ｂが流路板８と平板９の間で圧縮されて弾性変形することによって、マイクロ流体チップ３，４の間の液体の漏れが防止または低減される。すなわち、貫通孔９Ａから連通孔８Ａに流れる液体は、環状シール１３Ａに包囲されて、外部へ漏れ出ることが防止または低減され、連通貫通孔９Ｂから連通孔８Ｂに流れる液体は、環状シール１３Ｂに包囲されて、外部へ漏れ出ることが防止または低減される。
　環状シール１３Ａ，１３Ｂの材料であるエラストマーは、例えばシリコーンゴムであってよい。この実施形態では、環状シール１３Ａ，１３Ｂは、流路板８と一体に形成されている。
　この実施形態においては、液体の流路８Ｐとなる凹部８Ｑと、凹部８Ｑに通ずる連通孔８Ａ，８Ｂが形成された流路板８と、凹部８Ｑに通ずる連通貫通孔７Ｃが形成された平板７とを組み合わせることにより、チューブを使用することなく、簡単にマイクロ流体チップ３の流路８Ｐが形成される。また、液体の流路１０Ｐとなる凹部１０Ｑと、凹部１０Ｑに通ずる連通孔１０Ｂが形成された流路板１０と、凹部１０Ｑに通ずる連通貫通孔９Ｂが形成された平板９とを組み合わせることにより、チューブを使用することなく、簡単にマイクロ流体チップ４の流路１０Ｐが形成される。さらに、液体の流路１２Ｐとなる凹部１２Ｑと、凹部１２Ｑに通ずる連通孔１２Ａが形成された流路板１２と、凹部１２Ｑに通ずる連通貫通孔１１Ａが形成された平板１１とを組み合わせることにより、チューブを使用することなく、簡単にマイクロ流体チップ５の流路１２Ｐが形成される。
　この実施形態においては、異なるタイプの流路をそれぞれ備える複数のマイクロ流体チップ３，４，５を積層して、１つのマイクロ流体チップの連通孔または連通貫通孔を、近接する他の１つの前記マイクロ流体チップの連通孔または連通貫通孔に重ねることにより、マイクロ流体デバイス１を形成することが可能である。ここで、「異なるタイプ」とは、流路を流れる液体の種類、流路の形状、位置および寸法、ならびに流路内に設けられる構造物の少なくともいずれかが異なることを意味する。
　用途に応じて、積層されるマイクロ流体チップを変更することにより、用途に適合したマイクロ流体デバイスを簡単に形成することができる。例えば、上記の例では、マイクロ流体チップ５は、ある種類の液体の供給に使用され、マイクロ流体チップ４は、その液体の通過と他の種類の液体の供給に使用され、マイクロ流体チップ３はこれらの液体の混合に使用される。しかし、例えば、２種類の液体を注入するための１つのマイクロ流体チップ、これらの液体を混合するための１つのマクロ流体チップ、これらの液体から必要な成分を分離するための１つのマイクロ流体チップ、および分離された成分を分析するための１つのマイクロ流体チップを備えるマイクロ流体デバイスを形成してもよい。この場合、液体の混合用のマイクロ流体チップ３を、これらの２つの例で共用することが可能である。
　したがって、液体を利用するプロセスの種類の変更、プロセスの順番の変更、およびプロセスの数の変更があったとしても、プロセスに適したマイクロ流体チップを選択することによって、用途に応じた適切なマイクロ流体デバイスを形成することができる。
　形成されるマイクロ流体デバイスにおいて、各マイクロ流体チップ３，４，５は、異なるタイプの流路８Ｐ，１０Ｐ，１２Ｐを有し、異なる機能を持つ。形成されるマイクロ流体デバイスにおいては、三次元に配置された複数の流路８Ｐ，１０Ｐ，１２Ｐが設けられ、これらのマイクロ流体チップが同じ二次元領域に積層されるので、マイクロ流体デバイス１の面積を抑制することが可能である。
　この実施形態では、マイクロ流体デバイス１は、重ね合わせられた複数の板を備える積層体構造を有する。この構造において、エラストマー製の部品が液体の経路から漏れることを低減または防止する。具体的には、マイクロ流体チップ３において、流路板８は軟らかいエラストマーから形成されている。このため、流路８Ｐとなる凹部８Ｑを形成するのが容易であるだけでなく、流路板８と平板７を重ねて圧縮すると、平板７に流路板８が密着し、これらの間の液体の漏れが防止または低減される。マイクロ流体チップ４において、流路板１０は軟らかいエラストマーから形成されている。このため、流路１０Ｐとなる凹部１０Ｑを形成するのが容易であるだけでなく、流路板１０と平板９を重ねて圧縮すると、平板９に流路板１０が密着し、これらの間の液体の漏れが防止または低減される。マイクロ流体チップ５において、流路板１２は軟らかいエラストマーから形成されている。このため、流路１２Ｐとなる凹部１２Ｑを形成するのが容易であるだけでなく、流路板１２と平板１１を重ねて圧縮すると、平板１１に流路板１２が密着し、これらの間の液体の漏れが防止または低減される。また、流路板１２と保護平板６を重ねて圧縮すると、保護平板６に流路板１２が密着し、これらの間の液体の漏れが防止または低減される。
　マイクロ流体チップ３の流路板８に設けられた環状シール１３Ａ，１３Ｂは、他のマイクロ流体チップ４の平板９と接触させられて圧縮され、マイクロ流体チップ３，４間の流体の流れを許容し、かつ外部への流体の漏れを防止または低減する。マイクロ流体チップ４の流路板１０に設けられた環状シール１４Ａ，１４Ｂは、他のマイクロ流体チップ５の平板１１と接触させられて圧縮され、マイクロ流体チップ４，５間の流体の流れを許容し、かつ外部への流体の漏れを防止または低減する。したがって、複数のマイクロ流体チップの流路を接続するコネクタは不要である。
　この実施形態では、環状シール１３Ａ，１３Ｂは、流路板８と一体にエラストマーから形成されており、環状シール１４Ａ，１４Ｂは、流路板１０と一体にエラストマーから形成されている。したがって、マイクロ流体チップ３，４の取り扱いが容易であり、マイクロ流体デバイス１の形成も容易である。
　この実施形態では、各板２，６，７，８，９，１０，１１，１２には、固定用貫通孔２ｈ，６ｈ，７ｈ，８ｈ，９ｈ，１０ｈ，１１ｈ，１２ｈが形成されている。複数のマイクロ流体チップ３，４，５からマイクロ流体デバイス１を形成するとき、複数のピン１６を固定用貫通孔２ｈ，６ｈ，７ｈ，８ｈ，９ｈ，１０ｈ，１１ｈ，１２ｈに挿入することによって、複数のマイクロ流体チップ３，４，５を容易に位置決めすることができ、固定具、例えばナット１８によって、これらのマイクロ流体チップ３，４，５を容易に一体化することができる。
　上記の通り、積層体構造において、エラストマー製の部品が液体の経路から漏れることを低減または防止する。ピン１６に取り付けられた固定具、例えばナット１８は、これらのエラストマー製の部品を圧縮して弾性変形させ、それらの封止性能を高める。但し、必要に応じて、接着剤、化学的反応、または熱的反応を用いて、板と板とを接合してもよい。
　次に、この実施形態に係るマイクロ流体デバイス１の製造方法を説明する。以下の製造方法は例示であって、他の方法でマイクロ流体デバイス１を製造してもよい。
　まず、マイクロ流体チップ４の流路板１０を製造するためのモールドの製造方法を説明する。類似の手順で流路板８，１２および他の流路板を製造することができる。
　図８に示すように、Ｐ型シリコンウェハ２０（結晶方位100）上に、エポキシ樹脂溶液２１を滴下して、スピンコートによって均一化した。エポキシ樹脂溶液２１としては、日本化薬株式会社製のネガ型フォトレジスト（商品名「SU8 3050」）を使用した。スピンコートは、回転数2000rpmで30秒間行った。
　この後、エポキシ樹脂溶液２１の溶媒を乾燥させるため、図９に示すように、ヒータ２４を用いて、温度95℃で25分間、プリベイクを行い、乾燥したエポキシ樹脂層２２を形成した。この後、図１０に示すように、マスク２６をエポキシ樹脂層２２に載せて、水銀ランプを用いて紫外線を照射し、エポキシ樹脂層２２の所望の部分を硬化させた。マスク２６は、流路板１０の凹部１０Ｑに対応する部分をモールドに形成するために使用され、凹部１０Ｑと同じ大きさおよび同じ形状を有する。
　この後、エポキシ樹脂の重合反応を完了させるために、図１１に示すように、ヒータ２４を用いて、温度95℃で5分間、ベイクを行った。この後、マスク２６に接触して硬化しなかった部分を現像液（商品名「SU8 developer」）を用いて除去し、図１２に示すように、凹部１０Ｑに対応する残存樹脂突起２２ａを形成した。そして、イソプロピルアルコールを用いて、シリコンウェハ２０を洗浄し、シリコンウェハ２０と残存樹脂突起２２ａを有するモールド２８が完成した。
　次に、図１３に示すように、このモールド２８に、ピン２９ａ，２９ｂ，２９ｈを接合した。ピン２９ａ，２９ｂは、それぞれ流路板１０の貫通孔１０Ａおよび連通孔１０Ｂに対応する。ピン２９ｈは、それぞれ流路板１０の固定用貫通孔１０ｈに対応する。
　また、凹部３２Ａ，３２Ｂを有する他のモールド３０を準備した。凹部３２Ａ，３２Ｂは、それぞれ環状シール１４Ａ，１４Ｂに対応する。これらのモールド２８，３０を、ユニマテック株式会社製の離型剤（商品名「NOX FREE F-350」）に１分間浸漬し、十分乾燥させた。次に、モールド２８，３０内の空間に、東レ・ダウコーニング株式会社製のシリコーンゴム（商品名「SILPOT 184」）を注入し、温度100℃で０．５時間放置して、シリコーンゴムを硬化させた。この後、モールド２８，３０から硬化させたシリコーンゴムを剥がすことによって、モールド２８，３０の形状が転写されたシリコーンゴム製の流路板１０を得た。但し、貫通孔１０Ａ、連通孔１０Ｂ、および固定用貫通孔１０ｈは、流路板１０の成形後に形成してもよい。
　さらに、図１４に示すように、貫通孔９Ａ，９Ｂおよび固定用貫通孔９ｈが形成されたガラス製の平板９と流路板１０を接合した。但し、平板９と流路板１０の接合は必ずしも必須ではない。これらを接合しない方が、ピン１６からマイクロ流体チップ４を取り外した場合、流路１０Ｐの清掃、洗浄または乾燥が容易なため好ましいかもしれない。
　このようにして、マイクロ流体チップ３，４，５を準備し、支持平板２、マイクロ流体チップ３，４，５および保護平板６を積層した。次に、複数のピン１６を固定用貫通孔２ｈ，６ｈ，７ｈ，８ｈ，９ｈ，１０ｈ，１１ｈ，１２ｈに挿入して、これらの板の位置を揃えた。さらに、ナット１８によって、これらの板を固定するとともに、流路板８，１０，１２ならびに環状シール１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂを適度に圧縮して、流体の経路を封止した。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、上記の説明は本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲において、構成要素の削除、追加、置換を含む様々な変形例が考えられる。
　例えば、上記の実施形態では、環状シール１３Ａ，１３Ｂは流路板８に一体形成され、環状シール１４Ａ，１４Ｂは流路板１０に一体形成されている。しかし、環状シールは流路板に接着剤、化学的反応、または熱的反応によって接合されてもよい。
　また、環状シールは流路板と分離可能であってもよい。図１５は、流路板４０から分離可能な環状シール４２を示す。この環状シール４２は、流路板４０の上面に接触するよう配置され、流路板４０の孔４４を囲む。環状シール４２は、他のマイクロ流体チップの下面と流路板４０の上面との間に配置されて、これらで圧縮されて弾性変形し、外部への流体の漏れを防止または低減する。例えば、Ｏリング、Ｄリングなどの環状シールを環状シール４２として利用することができる。図１６に示すように、流路板４０の上面に環状シール４２の座部となる凹部４０Ａを形成してもよい。
　環状シールが流路板と分離可能である場合には、流路板はエラストマーで形成する必要はなく、例えば、ガラスまたは透明樹脂から形成してもよい。
　上記の実施形態では、マイクロ流体チップにおいて、流路板が上方に配置され、平板が下方に配置されているが、この配置は逆でもよい。
　上記の実施形態では、マイクロ流体チップの流路板に環状シールが設けられている。これに代えてあるいはこれに加えて、マイクロ流体チップの平板に環状シールを設けてもよい。また、上記の実施形態では、マイクロ流体チップの流路にとって液体の導入口側の板に環状シールが設けられている。これに代えてあるいはこれに加えて、液体の導出口側の板に環状シールを設けてもよい。図１７は、マイクロ流体チップの上下の面にそれぞれ環状シールが配置された変形例のマイクロ流体デバイス５０を示す。このマイクロ流体デバイス５０は、マイクロ流体チップ５１，５２を備え、マイクロ流体チップ５１は流路板５３と平板５４を備え、マイクロ流体チップ５２は流路板５５と平板５６を備える。平板５４の下面には環状シール５７が配置され、流路板５３の上面には環状シール５８が配置され、平板５６の下面には環状シール５９が配置され、流路板５５の上面には環状シール６０が配置されている。環状シール５８，５９は互いに接触しており、マイクロ流体チップ５１の流路板５３とマイクロ流体チップ５２の平板５６で圧縮されて、弾性変形し、外部への流体の漏れを防止または低減する。流路板５３，５５と平板５４，５６には、環状シールの座部となる凹部を形成してもよい。
　上記の実施形態では、マイクロ流体チップ５の流路板１２と保護平板６との間に、環状シールが配置されていないが、環状シールを配置してもよい。上記の実施形態では、支持平板２とマイクロ流体チップ３の平板７との間に、環状シールが配置されていないが、環状シールを配置してもよい。
　上記の通り、各環状シールは板の間で圧縮されて高さ方向に縮小させられるが、環状シールの上の板ひいては流体チップが水平に配置できないことが起こりうる。例えば、同じ層の環状シールが１つまたは２つの場合、または同じ層の環状シールの間隔が小さい場合に、このような懸念がありうる。そこで、必要に応じて、環状シールと同じ層に、好ましくは３つ以上のスペーサーを配置してもよい。これらのスペーサーは、互いに同じ高さを有し、この高さは、環状シールの非圧縮時の高さよりも小さい（環状シールの圧縮時の望ましい高さと同等である）。図１８は、スペーサー６２が設けられたマイクロ流体デバイス１の例を示す。この例では、流路板８と平板９の間の層に複数のスペーサー６２が配置され、流路板１０と平板１１の間にも複数のスペーサー６２が配置されている。この例では、スペーサー６２は、ピン１６の周囲に配置されるリングであり、同じ層に４つ設けられる。但し、スペーサーは、リングの形状を有していなくてもよいし、互いに十分な間隔をおいて配置されていればよく、ピン１６の周囲に配置されなくてもよい。
　本発明の態様は、下記の番号付けされた条項にも記載される。
条項１．液体の流路となる凹部と、前記凹部に通ずる連通孔が形成された流路板と、
　前記流路板に重ねられて前記凹部を閉塞して前記流路を画定するとともに、前記凹部に通ずる連通貫通孔が形成された平板と、
　前記流路板と前記平板の少なくとも一方の外面に接触するよう配置されるか、前記外面に形成され、前記連通孔と前記連通貫通孔の少なくとも一方を囲む、エラストマーから形成された環状シールとを
備えることを特徴とするマイクロ流体チップ。
条項２．前記流路板と前記平板の少なくとも一方は、前記環状シールと一体にエラストマーから形成されている
ことを特徴とする条項１に記載のマイクロ流体チップ。
　この場合には、環状シールが流路板と平板の少なくとも一方に一体化されているので、マイクロ流体チップの取り扱いが容易であり、マイクロ流体デバイスの形成も容易である。
条項３．前記流路板には、複数の固定用貫通孔が形成され、
　前記平板には、前記流路板の前記複数の固定用貫通孔にそれぞれ重なる複数の固定用貫通孔が形成されている
ことを特徴とする条項１または２に記載のマイクロ流体チップ。
　この場合には、複数のマイクロ流体チップからマイクロ流体デバイスを形成するとき、複数のピンを流路板と平板の固定用貫通孔に挿入することによって、複数のマイクロ流体チップを容易に位置決めすることができ、固定具によって、これらのマイクロ流体チップを容易に一体化することができる。
条項４．前記流路板と前記平板の少なくとも一方は、透明である
ことを特徴とする条項１から３のいずれか１項に記載のマイクロ流体チップ。
　この場合には、流路内の液体の状態を目視または光学機器で観察することが容易である。
条項５．異なるタイプの前記流路をそれぞれ備える条項１から４のいずれかに記載の複数のマイクロ流体チップを備え、
　１つの前記マイクロ流体チップの前記連通孔または前記連通貫通孔が、近接する他の１つの前記マイクロ流体チップの前記連通孔または前記連通貫通孔に重なるように、前記複数のマイクロ流体チップが積層されている
ことを特徴とするマイクロ流体デバイス。
条項６．前記複数のマイクロ流体チップの前記流路が平面視して互いに異なる位置に配置されている
ことを特徴とする条項５に記載のマイクロ流体デバイス。
　この場合には、複数の流路内の液体の状態を目視または光学機器で観察することが容易である。
１，５０　マイクロ流体デバイス
２　支持平板
２Ｃ　貫通孔
３，４，５，５１，５２　マイクロ流体チップ
６　保護平板
６Ａ，６Ｂ　貫通孔
７，９，１１，５４，５６　平板
８，１０，１２，４０，５３，５５　流路板
２ｈ，３ｈ，４ｈ，５ｈ，６ｈ，７ｈ，８ｈ，９ｈ，１０ｈ，１１ｈ，１２ｈ　固定用貫通孔
１６　ピン
１８　ナット１８（固定具）
８Ｐ，１０Ｐ，１２Ｐ　流路
８Ｑ，１０Ｑ，１２Ｑ　凹部
７Ｃ，９Ｂ，１１Ａ　連通貫通孔
８Ａ，８Ｂ，１０Ｂ，１２Ａ　連通孔
９Ａ，１０Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ　貫通孔
１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ，４２，５７，５８，５９，６０　環状シール

Claims (4)

  1. 　液体の流路となる凹部と、前記凹部に通ずる連通孔が形成された流路板と、
    　前記流路板に重ねられて前記凹部を閉塞して前記流路を画定するとともに、前記凹部に通ずる連通貫通孔が形成された平板と、
    　前記流路板と前記平板の少なくとも一方の外面に接触するよう配置されるか、前記外面に形成され、前記連通孔と前記連通貫通孔の少なくとも一方を囲む、エラストマーから形成された環状シールとを
    備えることを特徴とするマイクロ流体チップ。
  2. 　前記流路板と前記平板の少なくとも一方は、前記環状シールと一体にエラストマーから形成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体チップ。
  3. 　前記流路板には、複数の固定用貫通孔が形成され、
    　前記平板には、前記流路板の前記複数の固定用貫通孔にそれぞれ重なる複数の固定用貫通孔が形成されている
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ流体チップ。
  4. 　異なるタイプの前記流路をそれぞれ備える請求項１から３のいずれかに記載の複数のマイクロ流体チップを備え、
    　１つの前記マイクロ流体チップの前記連通孔または前記連通貫通孔が、近接する他の１つの前記マイクロ流体チップの前記連通孔または前記連通貫通孔に重なるように、前記複数のマイクロ流体チップが積層されている
    ことを特徴とするマイクロ流体デバイス。
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