JP4992123B2 - マイクロチップ基板の接合方法、及びマイクロチップ - Google Patents

Description

この発明は、流路用溝が形成されたマイクロチップ基板を接合する方法、及び、その接合方法によって製造されるマイクロチップに関する。

微細加工技術を利用してシリコンやガラス基板上に微細な流路や回路を形成し、微小空間上で核酸、タンパク質、血液などの液体試料の化学反応や、分離、分析などを行うマイクロ分析チップ、あるいはμＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ）と称される装置が実用化されている。このようなマイクロチップの利点としては、サンプルや試薬の使用量又は廃液の排出量が軽減され、省スペースで持ち運び可能な安価なシステムの実現が考えられる。

マイクロチップは、少なくとも一方の部材に微細加工が施された部材２つをはり合わせることにより製造される。従来においては、マイクロチップにはガラス基板が用いられ、様々な微細加工方法が提案されている。しかしながら、ガラス基板は大量生産には向かず、非常に高コストであるため、廉価で使い捨て可能な樹脂製マクロチップの開発が望まれている。

また、このようなマイクロチップのように微細流路中に通液して検査を行うような素子においては、流路にタンパク質などの液体試料が付着しないように、流路表面に親水性の性質を付与する処理が行われている。

流路表面に親水性の性質を付与する処理としては、有機物／無機物のコーティング、プラズマ処理、流路内に溶液を流すことによる表面修飾などの手法がある。そのなかでも、ＳｉＯ_２膜のコーティングは親水性も十分にあり、無機物であるため材料として安定、高透明度を有するなどの特長がある。

また、マイクロチップ基板を接合する方法として、接着剤を用いて接合する方法、有機溶剤で樹脂基板の表面を溶かして接合する方法（例えば特許文献１）、超音波融着を利用して接合する方法（例えば特許文献２）、熱融着を利用して接合する方法（例えば特許文献３）、レーザ融着を利用する方法などがある（例えば特許文献４）。
特開２００５−８０５６９号公報 特開２００５−７７２３９号公報 特開２００５−７７１２１８号公報 特開２００５−７４７９６号公報

マイクロチップ基板に親水性の有する膜を形成しない場合、上記のような方法で樹脂製のマイクロチップ基板同士を接合することができる。また、超音波融着、熱融着、及びレーザ融着では、いずれも基板の樹脂表面を溶かして再度固化させることで樹脂製のマイクロチップ基板同士を接合するため、微細流路の内面に親水性の膜が形成されている場合であって、接合面にも親水性の膜が形成されている場合、マイクロチップ基板同士を接合することが困難になる。

特に、親水性の膜として無機物のＳｉＯ_２膜を利用する場合、通常はマイクロチップ基板同士の接合面にもＳｉＯ_２膜を形成するため、マイクロチップ基板同士の接合には接着剤を用いるのが一般的である。

しかしながら、接着剤を用いてマイクロチップ基板同士を接合する場合、図７に示す問題がある。図７は、従来技術に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。例えば、図７（ａ）に示すように、表面に微細流路１０２が形成されたマイクロチップ基板１０１にＳｉＯ_２膜１０３を形成する。このとき、微細流路１０２の内面のみならず、相手方の基板と接合する面（接合面）にもＳｉＯ_２膜１０３を形成する。そして、微細流路１０２をカバーするための平板状のマイクロチップ基板１０４にＳｉＯ_２膜１０５を形成し、接着剤１０６によって両基板を接合する。このように接着剤１０６によって基板同士を接合する場合、破線の円で示すように、微細流路１０２内に接着剤１０６が染み出して微細流路１０２を塞いでしまうおそれがある。また、接着剤１０６は硬化後の主成分が樹脂であり、疎水性を示すため、ＳｉＯ_２膜による親水性機能が妨げられるおそれがある。

また、図７（ｂ）に示すように、微細流路１０２の内面のみにＳｉＯ_２膜１０３を形成し、マイクロチップ基板１０４には、その微細流路１０２に対応した位置にＳｉＯ_２膜１０５を形成して、接着剤１０６によって基板同士を接合する。この場合であっても、接着剤１０６の方がＳｉＯ_２膜１０５よりも厚いため、接着剤１０６が微細流路１０２内に染み出してしまうおそれがある。

また、図７（ｃ）に示すように、微細流路１０２の内面のみにＳｉＯ_２膜１０３を形成し、マイクロチップ基板１０４には、その微細流路１０２に対応した位置にＳｉＯ_２膜１０５を形成して、熱融着、レーザ融着、又は超音波融着で基板同士を接合する。このような場合、ＳｉＯ_２膜のパターニングがマイクロチップ基板１０１とマイクロチップ基板１０４の両方で必要となる。さらに、マイクロチップ基板１０４へのＳｉＯ_２膜１０５の成膜位置を精度良く決めないと、破線の円で示すように、マイクロチップ基板１０４の表面（樹脂）が微細流路１０２に露出することになり、親水性機能を有するＳｉＯ_２膜だけで微細流路１０２を覆うことができなくなる。その結果、微細流路１０２においての親水性機能が保たれないおそれがある。

以上のように、接着剤を用いた場合、微細流路内に接着剤がはみ出してしまう問題があり、また、接着剤を用いない場合であっても、ＳｉＯ_２膜の成膜位置を精度良く決める必要があり、その位置合わせが困難であるという問題がある。いずれの方法によっても、微細流路内において、ＳｉＯ_２膜による親水性機能を確保することが困難という問題がある。また、従来の方法では、コストの面からも量産には適していない。

この発明は上記の問題を解決するものであり、微細流路の内面に親水性の膜を形成し、簡便に基板同士を接合してマイクロチップを製造することができる接合方法、及びその接合方法によって製造されるマイクロチップを提供することを目的とする。

この発明の第１の形態は、２つの樹脂製部材のうち少なくとも１つの樹脂製部材には流路用溝が形成され、前記２つの樹脂製部材を、前記流路用溝が形成されている面を内側にして接合するマイクロチップ基板の接合方法であって、前記２つの樹脂製部材のうち、一方の樹脂製部材には前記流路用溝が形成され、他方の樹脂製部材は平板状の部材であり、前記一方の樹脂製部材の前記流路用溝が形成された面に塗布溶液を塗布し、前記他方の樹脂製部材の前記接合する面にＳｉＯ _２ を主成分とする膜を形成し、前記２つの樹脂製部材の前記接合する面同士を向かい合わせて前記２つの樹脂製部材を重ね、その後、前記塗布溶液を硬化させることで前記２つの樹脂製部材を接合することを特徴とするマイクロチップ基板の接合方法である。

この発明の第２の形態は、２つの樹脂製部材のうち少なくとも１つの樹脂製部材には流路用溝が形成され、前記２つの樹脂製部材を、前記流路用溝が形成されている面を内側にして接合するマイクロチップ基板の接合方法であって、前記２つの樹脂製部材のうち、一方の樹脂製部材には前記流路用溝が形成され、他方の樹脂製部材は平板状の部材であり、前記他方の樹脂製部材の前記接合する面に塗布溶液を塗布し、前記一方の樹脂製部材の前記流路用溝が形成された面にＳｉＯ _２ を主成分とする膜を形成し、前記２つの樹脂製部材の前記接合する面同士を向かい合わせて前記２つの樹脂製部材を重ね、その後、前記塗布溶液を硬化させることで前記２つの樹脂製部材を接合することを特徴とするマイクロチップ基板の接合方法である。

この発明の第３の形態は、２つの樹脂製部材のうち少なくとも１つの樹脂製部材には流路用溝が形成され、前記２つの樹脂製部材を、前記流路用溝が形成されている面を内側にして接合するマイクロチップ基板の接合方法であって、前記２つの樹脂製部材のうち、一方の樹脂製部材には前記流路用溝が形成され、他方の樹脂製部材は平板状の部材であり、前記２つの樹脂製部材の前記接合する面それぞれにＳｉＯ _２ を主成分とする膜を形成し、前記他方の樹脂製部材の前記接合する面に塗布溶液を塗布し、前記２つの樹脂製部材の前記接合する面同士を向かい合わせて前記２つの樹脂製部材を重ね、その後、前記塗布溶液を硬化させることで前記２つの樹脂製部材を接合することを特徴とするマイクロチップ基板の接合方法である。

この発明の第４の形態は、第１の形態乃至第３の形態のいずれかのマイクロチップ基板の接合方法によって接合されたことを特徴とするマイクロチップである。

この発明によると、硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液を樹脂製部材に塗布し、樹脂製部材同士を重ねた後、その塗布溶液を硬化させることで、流路用溝の内面にＳｉＯ_２膜を形成するとともに、２つの樹脂製部材を接合することが可能となる。

この発明の第１実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。 変形例１に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。 変形例２に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。 この発明の第２実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。 この発明の第３実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。 各実施例の条件を示す表である。 従来技術に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。

符号の説明

１０、２０、３０、５０、６０ マイクロチップ基板
１１、３１、４０、５１ 微細流路
１２、２１、３２、７０ 塗布溶液
１３、１４、２２、２３、３３、５２、６１、７１ ＳｉＯ_２膜

［第１の実施の形態］
この発明の第１実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法、及びその方法により製造されたマイクロチップについて、図１を参照して説明する。図１は、この発明の第１実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。

図１（ａ）に示すように、マイクロチップ基板１０の表面には溝状の微細流路１１が形成されている。マイクロチップ基板１０の接合の相手方となるマイクロチップ基板２０は、平板状の基板である。微細流路１１が形成されている面を内側にして、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を接合することで、マイクロチップ基板２０が微細流路１１の蓋（カバー）として機能し、マイクロチップが製造される。なお、マイクロチップ基板１０、２０が、この発明の「樹脂製部材」の１例に相当する。

マイクロチップ基板１０、２０には樹脂が用いられる。その樹脂としては、成形性（転写性、離型性）が良いこと、透明性が高いこと、紫外線や可視光に対する自己蛍光性が低いことなどが条件として挙げられるが、特に限定されるものではない。例えば、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン、環状ポリオレフィンなどが好ましい。特に、ポリメタクリル酸メチル、環状ポリオレフィンなどが好ましい。マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０とで、同じ材料を用いてもよく、異なる材料を用いてもよい。

マイクロチップ基板１０、２０の形状は、ハンドリング、分析しやすい形状であればどのような形状であってもよい。例えば、１０ｍｍ角〜２００ｍｍ角程度の大きさが好ましく、１０ｍｍ角〜１００ｍｍ角がより好ましい。マイクロチップ基板１０、２０の形状は、分析手法、分析装置に合わせればよく、正方形、長方形、円形などの形状が好ましい。

微細流路１１の形状は、分析試料、試薬の使用量を少なくできること、成形金型の作製精度、転写性、離型性などを考慮して、幅、深さともに、１０μｍ〜２００μｍの範囲内の値であることが好ましいが、特に限定されるものではない。また、アスペクト比（溝の深さ／溝の幅）は、０．１〜３程度が好ましく、０．２〜２程度がより好ましい。また、微細流路１１の幅と深さは、マイクロチップの用途によって決めればよい。なお、説明を簡便にするために、図１に示す微細流路１１の断面の形状は矩形状となっているが、この形状は微細流路１１の１例であり、曲面状となっていても良い。

また、微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０の板厚は、成形性を考慮して、０．２ｍｍ〜５ｍｍ程度が好ましく、０．５ｍｍ〜２ｍｍがより好ましい。微細流路１１を覆うための蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板２０の板厚は、成形性を考慮して、０．２ｍｍ〜５ｍｍ程度が好ましく、０．５ｍｍ〜２ｍｍがより好ましい。また、蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板２０に微細流路を形成しない場合、板状の部材ではなく、フィルム状の樹脂製部材（シート状の部材）を用いてもよい。この場合、フィルムの厚さは、３０μｍ〜３００μｍであることが好ましく、５０μｍ〜１５０μｍであることがより好ましい。

そして、図１（ｂ）に示すように、マイクロチップ基板１０に対しては、微細流路１１が形成されている面に、硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液１２を塗布し、マイクロチップ基板２０の表面に、硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液２１を塗布する。マイクロチップ基板１０に対しては、微細流路１１の内面にも塗布溶液２１を塗布する。
（硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液の具体例）
塗布溶液としては、例えば、アルコキシシランを加水分解、縮重合して得られるポリシロキサンオリゴマーをアルコール溶媒に溶かしたものを用いる。塗布溶液を加熱してアルコール溶媒を揮発させると、ＳｉＯ_２膜が形成される。具体的には、ＪＳＲ社製のグラスカ７００３や、コルコート社製のメチルシリケート５１などが挙げられる。

また、パーヒドロポリシラザンをキシレン、ジブチルエーテル溶媒に溶かしたものを塗布溶液に用いる。この場合、塗布溶液を加熱して溶媒を揮発させると同時に水と反応させて、ＳｉＯ_２膜を形成する。具体的には、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製のアクアミカなどが挙げられる。

また、アルコキシシリル基含有ポリマーとアルコキシシランを加水分解・共縮合して得られる無機−有機ハイブリッドポリマーをアルコール溶媒に溶かしたものを塗布溶液に用いる。この場合、加熱してアルコール溶媒を揮発させ、ＳｉＯ_２が主成分となるハイブリッド膜を形成する。具体的には、ＪＳＲ社製のグラスカ７５０６などが挙げられる。
（塗布溶液１２、２１の塗布方法）
塗布溶液１２、２１をマイクロチップ基板１０、２０に均一に塗布することが重要である。塗布溶液１２、２１の物性（粘度、揮発性、表面張力、ぬれ性）を考慮し、塗布方法を適宜選択する。例えば、ディッピング、スプレーコーティング、スピンコーティング、スリットコーティング、スクリーン印刷、パッド印刷、インクジェット印刷などが挙げられる。

また、塗布溶液１２、２１の膜厚は、微細流路１１の内面がすべてＳｉＯ_２で覆われること、微細流路１１の内面への密着度が確保できること、微細流路１１を塞いでしまわないこと、などを考慮して決定する。塗布溶液１２、２１の特性、種類に応じて膜厚を調整する。例えば、１０ｎｍ〜３μｍの範囲内の値であることが好ましく、１０ｎｍ〜２μｍの範囲内の値であることがより好ましい。

そして、図１（ｃ）に示すように、微細流路１１を内側にしてマイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を重ねる。この段階では、塗布溶液１２、２１は硬化されていないため、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０は、塗布溶液１２、２１によって接着されることになる。マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を重ねた後、塗布溶液１２、２１を硬化させることで、ＳｉＯ_２膜１３、２２を形成する。例えば、熱硬化性の塗布溶液を用いた場合は、熱処理を施すことにより塗布溶液１２、２１を硬化させて、ＳｉＯ_２膜１３、２２を形成する。塗布溶液１２、２１は接着剤として機能し、硬化させることで、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を接合することが可能となる。これにより、マイクロチップが製造されたことになる。マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０との間には、ＳｉＯ_２膜１３、２２が介在するだけで、従来のように、接着剤などの物質は介在しないことになる。
（塗布溶液１２、２１の硬化方法）
塗布溶液１２、２１を硬化させてＳｉＯ_２膜を形成する際には、塗布溶液１２、２１の溶媒を十分に揮発させ、ＳｉＯ_２の強固なネットワークを形成できることが望ましい。塗布溶液１２、２１の物性（粘度、揮発性、触媒）を考慮し、硬化方法を適宜選択する。例えば、常温で塗布溶液１２、２１を放置して硬化させたり、塗布溶液１２、２１を６０℃〜１００℃の温度で加熱することで硬化させたり、塗布溶液１２、２１を高温高湿下（温度６０℃で湿度９０％、温度８０℃で湿度９０％など）で硬化させたりする。また、ＵＶ硬化や、可視光硬化などを利用して塗布溶液１２、２１を硬化させても良い。

以上のように、硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液１２、２１をマイクロチップ基板１０、２０に塗布し、その塗布溶液１２、２１を接着剤として機能させることで、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を接合することが可能となる。さらに、微細流路１１の内面にも塗布溶液１２を塗布して硬化させることで、微細流路１１の内面に親水性の機能を持ったＳｉＯ_２膜を形成することが可能となる。このように、第１実施形態に係る接合方法によると、微細流路１１の内面にＳｉＯ_２膜を形成するとともに、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を接合することが可能となるため、親水性処理と接合処理の２つの工程を１つの工程で行うことが可能となる。

ＳｉＯ_２膜は親水性機能を有するため、タンパク質などの低分子や高分子の微細流路１１の壁面への付着を抑制することが可能となる。マイクロチップ基板１０、２０は樹脂で構成されているため、通常、疎水性であり、タンパク質などの低分子や高分子は、微細流路１１に付着しやすいが、ＳｉＯ_２膜を形成することで、その付着を抑制することが可能となる。

また、ＳｉＯ_２膜は化学的に安定であるため、親水性機能を安定的に持続させることができる。樹脂製のマイクロチップ基板１０、２０の表面をプラズマ処理することで親水化処理することができるが、効果が時間とともに減少してしまい、数日で親水性の機能がなくなる場合が多い。また、マイクロチップ基板１０、２０の表面にオリゴエチレングリコールや２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンなどの高分子をディッピングなどにより表面修飾し、親水化処理することも可能であるが、表面修飾基の吸着力が弱い、ムラが発生するなどが原因となって、均一な親水性の表面が得られない場合がある。

これに対して、ＳｉＯ_２膜を微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０と、蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板２０に形成することで、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０の樹脂素材が異なる場合でも、同一の表面状態を形成することが可能となる。そのことにより、分析の正確性、信頼性を増加することが可能となる。基板の表面状態が異なると、分析する液体の流速や反応にばらつきが発生してしまい、分析チップの検出感度が低下してしまう問題がある。ＳｉＯ_２膜を微細流路１１の内面に形成することで、ばらつきの発生を抑え、分析チップの検出感度を向上させることが可能となる。

第１実施形態においては、微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０と、微細流路１１を覆うためのカバーとして機能する平板状のマイクロチップ基板２０の両基板に塗布溶液を塗布してＳｉＯ_２膜を形成したが、いずれか一方のマイクロチップ基板に塗布溶液を塗布して、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を接合しても良い。以下、第１実施形態の変形例として、いずれか一方のマイクロチップ基板に塗布溶液を塗布する例について説明する。
［変形例１］
第１実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法の変形例１、及びその方法により製造されるマイクロチップについて、図２を参照して説明する。図２は、変形例１に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。

図２（ａ）に示すように、第１実施形態と同様に、基板表面に微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０と、平板状のマイクロチップ基板２０を用意する。

図２（ｂ）に示すように、変形例１では、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を重ねる前に、平板状のマイクロチップ基板２０の表面にＳｉＯ_２膜２３を形成する。例えば、ＣＶＤでＳｉＯ_２膜２３を形成したり、硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液を基板表面に塗布し、その後硬化させてＳｉＯ_２膜２３を形成したりする。一方、微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０に対しては、第１実施形態と同様に、微細流路１１が形成されている面に、硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液１２を塗布する。

そして、図２（ｃ）に示すように、微細流路１１を内側にしてマイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を重ねる。この段階では、塗布溶液１２は硬化されていないため、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０は、塗布溶液１２によって接着されることになる。基板同士を重ねた後、塗布溶液１２を硬化させることで、ＳｉＯ_２膜１３を形成する。塗布溶液１２は接着剤として機能し、硬化させることで、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を接合することが可能となる。これにより、マイクロチップが製造されたことになる。マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０との間には、ＳｉＯ_２膜１３、２３が介在するだけで、従来のように、接着剤などの物質は介在しないことになる。

以上のように、硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液１２を、一方のマイクロチップ基板１０に塗布した場合であっても、その塗布溶液１２を接着剤として機能させることができ、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を接合することが可能となる。さらに、微細流路１１の内面にも塗布溶液１２を塗布して硬化させることで、微細流路１１の内面に親水性の機能を持ったＳｉＯ_２膜を形成することが可能となる。このように、変形例１に係る接合方法によると、微細流路１１の内面にＳｉＯ_２膜を形成するとともに、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を接合することが可能となるため、親水性処理と接合処理の２つの工程を１つの工程で行うことが可能となる。
［変形例２］
次に、第１実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法の変形例２、及びその方法によって製造されるマイクロチップについて、図３を参照して説明する。図３は、変形例２に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。上記変形例１では、微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０に、硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液１２を塗布してＳｉＯ_２膜を形成したが、変形例２では、接合の相手方となるマイクロチップ基板２０に塗布液２１を塗布し、マイクロチップ基板１０には、基板同士を重ねる前に、ＳｉＯ_２膜を形成した。

図３（ａ）に示すように、第１実施形態と同様に、基板表面に微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０と、平板状のマイクロチップ基板２０を用意する。

図３（ｂ）に示すように、変形例２では、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を重ねる前に、微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０の表面にＳｉＯ_２膜１４を形成する。例えば、ＣＶＤでＳｉＯ_２膜１４を形成したり、硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液を基板表面に塗布し、その後硬化してＳｉＯ_２膜１４を形成したりする。このとき、微細流路１１の内面にもＳｉＯ_２膜１４を形成する。一方、平板状のマイクロチップ基板２０には、第１実施形態と同様に、硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液２１を塗布する。

そして、図３（ｃ）に示すように、微細流路１１を内側にしてマイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を重ねる。この段階では、塗布溶液２１は硬化されていないため、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０は、塗布溶液２１によって接着されることになる。基板同士を重ねた後、塗布溶液２１を硬化させることで、ＳｉＯ_２膜２２を形成する。塗布溶液２１は接着剤として機能し、硬化させることで、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を接合することが可能となる。これにより、マイクロチップが製造されたことになる。マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０との間には、ＳｉＯ_２膜１４、２２が介在するだけで、従来のように、接着剤などの物質は介在しないことになる。

以上のように、硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液１２を、一方のマイクロチップ基板２０に塗布した場合であっても、その塗布溶液２１を接着剤として機能させることができ、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板２０を接合することが可能となる。
［第２の実施の形態］
次に、この発明の第２実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法、及びその方法によって製造されるマイクロチップについて、図４を参照して説明する。図４は、この発明の第２実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。第１実施形態では、一方のマイクロチップ基板のみに微細流路を形成したが、第２実施形態では、両方のマイクロチップ基板に微細流路を形成した。

図４（ａ）に示すように、表面に微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０と、同じく、表面に微細流路３１が形成されたマイクロチップ基板３０を用意する。微細流路１１、３１を内側にしてマイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板３０を接合することで、より深い微細流路を形成する。

そして、図４（ｂ）に示すように、マイクロチップ基板１０に対しては、微細流路１１が形成された面に、硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液１２を塗布し、マイクロチップ基板３０に対しても、微細流路３１が形成された面に、硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液３２を塗布する。両基板に対しても、微細流路１１、３１の内面にも塗布溶液１２、３２を塗布する。

そして、図４（ｃ）に示すように、微細流路１１、３１を内側にしてマイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板３０を重ねる。このとき、微細流路１１、３１の位置合わせを行って、微細流路１１と微細流路３１が同じ位置に重なるようにする。この段階では、塗布溶液１２、３２は硬化されていないため、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板３０は、塗布溶液１２、３２によって接着されることになる。マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板３０を重ねた後、塗布溶液１２、３２を硬化させることで、ＳｉＯ_２膜１３、３３を形成する。塗布溶液１２、３２は接着剤として機能し、硬化させることで、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板３０を接合することが可能となる。この接合によって、溝のアスペクト比が大きい微細流路４０を形成することが可能となる。

また、この第２実施形態では、マイクロチップ基板１０とマイクロチップ基板３０の両基板に、塗布溶液を塗布したが、上述した変形例１、２と同様に、いずれか一方のマイクロチップ基板に塗布溶液を塗布して、マイクロチップ基板同士を接合しても良い。
［第３の実施の形態］
次に、この発明の第３実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法、及びその方法によって製造されるマイクロチップについて、図５を参照して説明する。図５は、この発明の第３実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するためのマイクロチップ基板の断面図である。

図５（ａ）に示すように、微細流路５１が形成されたマイクロチップ基板５０と、平板状のマイクロチップ基板６０を用意する。マイクロチップ基板５０には微細流路５１が形成されている面にＳｉＯ_２膜５２が予め形成されており、マイクロチップ基板６０にもＳｉＯ_２膜６１が予め形成されている。例えば、ＣＶＤでＳｉＯ_２膜５２、６１を形成したり、硬化後にＳｉＯ_２膜５２、６１となる塗布溶液を基板表面に塗布し、その後硬化してＳｉＯ_２膜５２、６１を形成したりしても良い。

そして、図５（ｂ）に示すように、例えば、マイクロチップ基板６０の表面（ＳｉＯ_２膜６１上）に、硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液７０を塗布する。この塗布溶液７０を接着剤として機能させる。

そして、図５（ｃ）に示すように、微細流路５１を内側にしてマイクロチップ基板５０とマイクロチップ基板６０を重ねる。この段階では、塗布溶液７０は硬化されていないため、マイクロチップ基板５０とマイクロチップ基板６０は、塗布溶液７０によって接着されることになる。マイクロチップ基板５０とマイクロチップ基板６０を重ねた後、塗布溶液７０を硬化させることで、ＳｉＯ_２膜７１を形成する。塗布溶液７０は接着剤として機能し、硬化させることで、マイクロチップ基板５０とマイクロチップ基板６０を接合することが可能となる。これにより、マイクロチップが製造されたことになる。マイクロチップ基板５０とマイクロチップ基板６０との間には、ＳｉＯ_２膜が介在するだけで、従来のように、接着剤などの物質は介在しないことになる。
［実施例］
次に、具体的な実施例について図６を参照して説明する。図６は、各実施例の条件を示す表である。
（実施例１）
実施例１では、上記第１実施形態の具体例を説明する。
（マイクロチップ基板）
射出成形機で透明樹脂材料のポリメタクリル酸メチル樹脂（三菱レーヨン製、アクリペットＶＨ）を成形し、外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの板状部材に幅５０μｍ、深さ５０μｍの複数の微細流路と、内径２ｍｍの複数の貫通孔で構成される流路側マイクロチップ基板を作製した。この流路側マイクロチップ基板が、上記第１実施形態における微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０に相当する。また、同様に、外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍのカバー側マイクロチップ基板を作製した。このカバー側マイクロチップ基板が、第１実施形態における蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板２０に相当する。
（塗布溶液の塗布）
上記の流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板の接合面に、スプレーコーター（ＥＶＧ社製、ナノスプレーコーティング）を使用し、塗布溶液（ＪＳＲ社製、グラスカ７５０６）を１μｍの厚さになるように調整して塗布した。スプレーコーターを使用することで、幅５０μｍ、深さ５０μｍの微細流路内部にも均一に塗布溶液を塗布することができた。微細流路内の塗布膜の厚さは０．５μｍであった。
（接合）
次に、流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板の塗布溶液を塗布した面同士を重ねて、８０℃のオーブンに３０分間投入して塗布溶液を硬化させ、流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板を接合した。これと同時に、ＳｉＯ_２膜が主成分となるハイブリッド膜が形成された。これにより、マイクロチップが作製されたことになる。
（評価）
上記マイクロチップを、シリンジポンプにつなぎ、水を圧送したところ、微細流路から液体が漏れることなく十分な密封性を示し、水への濡れ性も良く、十分な親水性を示した。なお、液送の圧力は０．１３ＭＰａとした。
（実施例２）
実施例２では、上記第１実施形態の具体例を説明する。実施例２では、カバー側マイクロチップ基板にフィルムを用いた。
（マイクロチップ基板）
射出成形機で透明樹脂材料の環状ポリオレフィン樹脂（日本ゼオン社製、ゼオノア）を成形し、外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの板状部材に幅５０μｍ、深さ５０μｍ、の複数の微細流路と、内径２ｍｍの複数の貫通孔で構成される流路側マイクロチップ基板を作製した。この流路側マイクロチップ基板が、上記第１実施形態における微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０に相当する。また、カバー側マイクロチップ基板には、透明樹脂フィルム（日本ゼオン社製、ゼオノアフィルム）を流路側マイクロチップ基板と同様の大きさに切断して使用した。フィルムの厚さは１００μｍである。このフィルム状のカバー側マイクロチップ基板が、第１実施形態における蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板２０に相当する。
（塗布溶液の塗布）
上記の流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板の接合面に、スプレーコーター（ウシオ電機社製、ＵＳＣ−２００ＳＴ）を使用し、塗布溶液（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製、アクアミカ）を１μｍの厚さになるように調整して塗布した。スプレーコーターを使用することで、幅５０μｍ、深さ５０μｍの微細流路内部にも均一に塗布溶液を塗布することができた。微細流路内の塗布膜の厚さは０．５μｍであった。
（接合）
次に、流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板の塗布溶液を塗布した面同士を重ねて、１００℃のオーブンに１時間投入し、仮硬化させた。この段階で、流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板は強固に接合されているものの、十分に水と反応できていないため、有機成分を微量ながら含んでいた。そこで、さらに温度８０℃で湿度９０％の高温高湿槽に３時間投入することで、ＳｉＯ_２膜を形成した。これにより、マイクロチップが作製されたことになる。
（評価）
上記マイクロチップを、シリンジポンプにつなぎ、水を圧送したところ、微細流路から液体が漏れることなく十分な密封性を示し、水への濡れ性も良く、十分な親水性を示した。なお、液送の圧力は０．１３ＭＰａとした。
（実施例３）
実施例３では、上記変形例２の具体例を説明する。実施例３では、蓋（カバー）として機能する平板状のマイクロチップ基板に塗布溶液を塗布して、基板同士を接合した。
（マイクロチップ基板）
射出成形機で透明樹脂材料の環状ポリオレフィン樹脂（日本ゼオン社製、ゼオノア）を成形し、外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの板状部材に幅５０μｍ、深さ５０μｍの複数の微細流路と、内径２ｍｍの複数の貫通孔で構成される流路側マイクロチップ基板を作製した。この流路側マイクロチップ基板が、上記変形例２における微細流路１１が形成されたマイクロチップ基板１０に相当する。また、カバー側マイクロチップ基板には、透明樹脂フィルム（日本ゼオン社製、ゼオノアフィルム）を使用した。フィルムの形状は、幅９００ｍｍ、厚さが１００μｍでロール状に巻いてある。このフィルム状のカバー側マイクロチップ基板が、上記変形例２におけるマイクロチップ基板２０に相当する。
（塗布溶液の塗布）
上記流路側マイクロチップ基板の接合面にＣＶＤ成膜装置（サムコ社製、ＰＤ−２７０ＳＴ）にて、ＳｉＯ_２膜を１５０ｎｍ形成した。ＣＶＤの原料は、ＴＥＯＳ（ＡＤＥＫＡ社製）を使用した。ＣＶＤ成膜装置を使用することで、幅５０μｍ、深さ５０μｍの微細流路内部にも均一にＳｉＯ_２膜を形成することができた。微細流路内のＳｉＯ_２膜の厚さは１００ｎｍであった。また、カバー側マイクロチップ基板の接合面には、スリットコーターを使用して、塗布溶液（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製、アクアミカ）を１μｍの厚さになるように調整して塗布した。
（接合）
次に、流路側マイクロチップ基板のＳｉＯ_２膜を形成した面と、カバー側マイクロチップ基板の塗布溶液を塗布した面を重ねて、１００℃のオーブンに１時間投入し、仮硬化させた。この段階で、流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板は強固に接合されているものの、十分に水と反応できていないため、有機成分を微量ながら含んでいた。そこで、さらに温度８０℃で湿度９０％の高温高湿槽に３時間投入することで、ＳｉＯ_２膜を形成した。これにより、マイクロチップが作製されたことになる。

以上のような方法でマイクロチップを作製すれば、塗布溶液を微細流路に均一に塗布することが困難な場合であっても、ＣＶＤなどのドライプロセスを利用することで、ＳｉＯ_２膜を微細流路に均一に形成することが可能となる。さらに、フィルム状のカバー側マイクロチップ基板には、スリットコーターを利用して塗布溶液を塗布することで、１度に大面積の塗布溶液を塗布することが可能となる。さらに、大面積のフィルム状のカバー側マイクロチップ基板上に、流路側マイクロチップ基板を多数重ねて接着し、複数のマイクロチップについて、ＳｉＯ_２膜を同時に形成することが可能となる。
（評価）
上記マイクロチップを、シリンジポンプにつなぎ、水を圧水したところ、微細流路から液体が漏れることなく十分な密封性を示し、水への濡れ性も良く、十分な親水性を示した。なお、液送の圧力は０．１３ＭＰａとした。
（実施例４）
実施例４では、上記第３実施形態の具体例を説明する。
（マイクロチップ基板）
射出成形機で透明樹脂材料の環状ポリオレフィン樹脂（日本ゼオン社製、ゼオノア）を成形し、外形寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの板状部材に幅５０μｍ、深さ５０μｍの複数の微細流路と、内径２ｍｍの複数の貫通孔で構成される流路側マイクロチップ基板を作製した。この流路側マイクロチップ基板が、上記第３実施形態における微細流路５１が形成されたマイクロチップ基板５０に相当する。また、カバー側マイクロチップ基板には、透明樹脂フィルム（日本ゼオン社製、ゼオノアフィルム）を流路側マイクロチップ基板と同様の大きさに切断して使用した。フィルムの厚さは１００μｍである。このフィルム状のカバー側マイクロチップ基板が、第３実施形態における蓋（カバー）として機能するマイクロチップ基板６０に相当する。
（塗布溶液の塗布）
上記流路側マイクロチップ基板の接合面と、カバー側マイクロチップ基板の接合面にＣＶＤ成膜装置（サムコ社製、ＰＤ−２７０ＳＴ）にて、ＳｉＯ_２膜を１５０ｎｍ形成した。ＣＶＤの原料は、ＴＥＯＳ（ＡＤＥＫＡ社製）を使用した。ＣＶＤ成膜装置を使用することで、幅５０μｍ、深さ５０μｍの微細流路内部にも均一にＳｉＯ_２膜を形成することができた。微細流路内部のＳｉＯ_２膜の厚さは１００ｎｍであった。さらに、カバー側マイクロチップ基板に対してはＳｉＯ_２膜を形成した表面（接合面）に、スプレーコーター（ウシオ電機社製、ＵＳＣ−２００ＳＴ）を使用して、塗布溶液（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製、アクアミカ）を１μｍの厚さとなるように調整して塗布した。
（接合）
次に、流路側マイクロチップ基板のＳｉＯ_２膜を形成した面と、カバー側マイクロチップ基板の塗布溶液を塗布した面を重ねて、１００℃のオーブンに１時間投入し、仮硬化させた。この段階で、流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板は強固に接合されているものの、十分に水と反応できていないため、有機成分を微量ながら含んでいた。そこで、さらに温度８０℃で湿度９０％の高温高湿槽に３時間投入することで、ＳｉＯ２膜を形成した。これにより、マイクロチップが作製されたことになる。

以上のような方法でマイクロチップを作製すれば、塗布溶液を微細流路に均一に塗布することが困難な場合であっても、ＣＶＤなどのドライプロセスを利用することで、ＳｉＯ_２膜を微細流路に均一に形成することが可能となる
また、マイクロチップ基板やフィルムの耐薬品性が弱い場合、塗布溶液に使用している溶剤のダメージを受けてしまう場合がある。これに対して、実施例４では、フィルム状のカバー側マイクロチップ基板の表面にＣＶＤ装置などで緻密なＳｉＯ_２膜を形成しておくことで、フィルムの損傷を防ぐことが可能となる。その結果、使用可能な溶剤の選択肢が広がるという効果がある。なお、この実施例４では、フィルム状のカバー側マイクロチップ基板の表面へのコーティングとして、ＳｉＯ_２膜を用いたが、ＳｉＯ_２膜の代わりにアクリル系、シリコン系のハードコート膜をフィルム状のカバー側マイクロチップ基板に形成しておいても良い。
（評価）
上記マイクロチップを、シリンジポンプにつなぎ、水を圧送したところ、微細流路から液体が漏れることなく十分な密封性を示し、水への濡れ性も良く、十分な親水性を示した。なお、液送の圧力は０．１３ＭＰａとした。

以上のように、実施例１から実施例４によると、樹脂製のマイクロチップ基板に対して、硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液を塗布し、その塗布溶液を硬化させる前にマイクロチップ基板を重ね、その後、塗布溶液を硬化させてＳｉＯ_２膜とすることで、マイクロチップ基板を接合して、マイクロチップを製造することが可能となる。また、微細流路の内面に硬化後にＳｉＯ_２が主成分となる塗布溶液を塗布して、マイクロチップ基板を接合することで、微細流路の内面におけるＳｉＯ_２膜の形成と、マイクロチップ基板の接合を同時に行うことが可能となる。なお、実施例１から実施例４に示したマイクロチップ基板の材料や塗布溶液の塗布方法などは１例であり、この発明がこれらに限定されるものではない。

Claims (4)

1. ２つの樹脂製部材のうち少なくとも１つの樹脂製部材には流路用溝が形成され、前記２つの樹脂製部材を、前記流路用溝が形成されている面を内側にして接合するマイクロチップ基板の接合方法であって、
   前記２つの樹脂製部材のうち、一方の樹脂製部材には前記流路用溝が形成され、他方の樹脂製部材は平板状の部材であり、
   前記一方の樹脂製部材の前記流路用溝が形成された面に塗布溶液を塗布し、前記他方の樹脂製部材の前記接合する面にＳｉＯ _２ を主成分とする膜を形成し、
   前記２つの樹脂製部材の前記接合する面同士を向かい合わせて前記２つの樹脂製部材を重ね、
   その後、前記塗布溶液を硬化させることで前記２つの樹脂製部材を接合することを特徴とするマイクロチップ基板の接合方法。
2. ２つの樹脂製部材のうち少なくとも１つの樹脂製部材には流路用溝が形成され、前記２つの樹脂製部材を、前記流路用溝が形成されている面を内側にして接合するマイクロチップ基板の接合方法であって、
   前記２つの樹脂製部材のうち、一方の樹脂製部材には前記流路用溝が形成され、他方の樹脂製部材は平板状の部材であり、
   前記他方の樹脂製部材の前記接合する面に塗布溶液を塗布し、前記一方の樹脂製部材の前記流路用溝が形成された面にＳｉＯ _２ を主成分とする膜を形成し、
   前記２つの樹脂製部材の前記接合する面同士を向かい合わせて前記２つの樹脂製部材を重ね、
   その後、前記塗布溶液を硬化させることで前記２つの樹脂製部材を接合することを特徴とするマイクロチップ基板の接合方法。
3. ２つの樹脂製部材のうち少なくとも１つの樹脂製部材には流路用溝が形成され、前記２つの樹脂製部材を、前記流路用溝が形成されている面を内側にして接合するマイクロチップ基板の接合方法であって、
   前記２つの樹脂製部材のうち、一方の樹脂製部材には前記流路用溝が形成され、他方の樹脂製部材は平板状の部材であり、
   前記２つの樹脂製部材の前記接合する面それぞれにＳｉＯ _２ を主成分とする膜を形成し、
   前記他方の樹脂製部材の前記接合する面に塗布溶液を塗布し、
   前記２つの樹脂製部材の前記接合する面同士を向かい合わせて前記２つの樹脂製部材を重ね、
   その後、前記塗布溶液を硬化させることで前記２つの樹脂製部材を接合することを特徴とするマイクロチップ基板の接合方法。
4. 請求の範囲第１項から請求の範囲第３項のいずれかのマイクロチップ基板の接合方法によって接合されたことを特徴とするマイクロチップ。