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JP7683428B2 - Microchannel chip and method for manufacturing same - Google Patents
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Description

本発明は、マイクロ流路チップ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a microchannel chip and a method for manufacturing the same.

近年、化学工業(特に、医薬品や試薬等の製造に関する医薬品工業)の分野では、マイクロミキサー又はマイクロリアクターと呼ばれる微小容器を用いたマイクロ流路チップの開発が進められている。マイクロ流路チップには、複数のマイクロチャネル(マイクロ流路と繋がるマイクロキャビティ)が設けられている。マイクロチャネルを通じて複数種の流体をマイクロキャビティ内で合流させることで、複数種の流体を混合し、或いは、混合と共に化学反応を生じさせる。 In recent years, in the field of chemical industry (particularly the pharmaceutical industry related to the production of medicines and reagents), the development of microchannel chips using tiny containers called micromixers or microreactors has progressed. Microchannel chips are provided with multiple microchannels (microcavities connected to the microchannels). By merging multiple types of fluids in the microcavities through the microchannels, the multiple types of fluids are mixed, or a chemical reaction occurs while mixing.

このようなマイクロ流路チップとして、例えば特開2015-199340号公報(特許文献1)には、一方の面に流路溝を有する樹脂基板と、流路溝を覆うように樹脂基板に接合される被覆材とを備えるものが開示されている。流路溝を有する樹脂基板は、例えば金型を用いて射出成形によって形成することができ、そのようにすることで、マイクロ流路チップを低コストに製造することができる。 For example, JP 2015-199340 A (Patent Document 1) discloses such a microchannel chip, which includes a resin substrate having a flow channel on one surface and a coating material bonded to the resin substrate so as to cover the flow channel. The resin substrate having the flow channel can be formed by injection molding using a mold, for example, and in this way, the microchannel chip can be manufactured at low cost.

ところで、射出成形用の金型の表面は、通常、鏡面仕上げとされており、当該金型を用いて形成される樹脂基板も同様に平滑な表面を有するものとなる。しかし、金型表面が平滑であり過ぎると、かえって成形後の離型性が悪くなって、流路溝の縁部がめくれる等の成形不良が生じる場合があった。 The surface of a mold for injection molding is usually mirror-finished, and the resin substrate formed using this mold also has a similarly smooth surface. However, if the mold surface is too smooth, the mold release properties after molding can be poor, and molding defects such as curling up of the edges of the flow channel grooves can occur.

特開2015-199340号公報JP 2015-199340 A

流路溝を有する樹脂基板を用いて低コストにマイクロ流路チップを製造しつつ、樹脂基板の製造時における成形不良を生じにくくすることが望まれている。 It is desirable to manufacture microchannel chips at low cost using a resin substrate having flow channels while reducing the occurrence of molding defects during the manufacture of the resin substrate.

本発明者は、鋭意研究の結果、樹脂基板における被覆材との接合面における山頂点の算術平均曲率Spcが、樹脂基板の製造時における成形不良の生じやすさに関連していることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。 As a result of extensive research, the inventors have found that the arithmetic mean curvature Spc of the peaks at the joint surface of the resin substrate with the coating material is related to the likelihood of molding defects occurring during the manufacture of the resin substrate. The present invention is based on this finding.

本発明に係るマイクロ流路チップは、
一方の面に流路溝を有する樹脂基板と、
前記流路溝を覆うように前記樹脂基板に接合される被覆材と、を備え、
前記樹脂基板における前記被覆材との接合面の、ISO25178に準拠して測定される算術平均高さSaが0.1μm以下で、かつ、山頂点の算術平均曲率Spcが150mm-1以上500mm-1以下である。
The microchannel chip according to the present invention comprises:
A resin substrate having a flow channel on one surface thereof;
a covering material bonded to the resin substrate so as to cover the flow channel;
The resin substrate has a joint surface with the coating material that has an arithmetic mean height Sa of 0.1 μm or less and an arithmetic mean apex curvature Spc of 150 mm −1 or more and 500 mm −1 or less, as measured in accordance with ISO 25178.

この構成によれば、流路溝を有する樹脂基板を用いて低コストにマイクロ流路チップを製造することができる。この場合において、樹脂基板における被覆材との接合面における山頂点の算術平均曲率Spcを150mm-1以上500mm-1以下とすることで、算術平均高さSa自体は変化させることなく(通常、0.1μm以下)、成形後の離型性を向上させることができる。これにより、低コストにマイクロ流路チップを製造しつつ、樹脂基板の製造時における成形不良を生じにくくすることができる。 According to this configuration, a micro-channel chip can be manufactured at low cost using a resin substrate having a channel groove. In this case, by setting the arithmetic mean curvature Spc of the peaks at the joint surface of the resin substrate with the coating material to be 150 mm -1 or more and 500 mm -1 or less, it is possible to improve the releasability after molding without changing the arithmetic mean height Sa itself (usually 0.1 μm or less). This makes it possible to manufacture a micro-channel chip at low cost while making it difficult for molding defects to occur during the manufacture of the resin substrate.

また、本発明に係るマイクロ流路チップの製造方法は、
第一型と第二型とを有する金型内のキャビティ空間に溶融樹脂を注入して一方の面に流路溝を有する樹脂基板を形成する工程と、
前記流路溝を覆うように前記樹脂基板に被覆材を接合する工程と、を含み、
前記樹脂基板を形成する工程に先立ち、前記第一型及び前記第二型における前記キャビティ空間を形成する内面のうち、前記流路溝に対応する凸条部が形成されている部位の周辺の内面を、ISO25178に準拠して測定される算術平均高さSaが0.1μm以下で、かつ、山頂点の算術平均曲率Spcが250mm-1以上800mm-1以下となるように粗面化する工程をさらに含む。
In addition, a method for producing a microchannel chip according to the present invention includes the steps of:
a step of injecting a molten resin into a cavity space in a mold having a first mold and a second mold to form a resin substrate having a flow path groove on one surface thereof;
and bonding a coating material to the resin substrate so as to cover the flow channel.
The method further includes, prior to the step of forming the resin substrate, a step of roughening the inner surfaces of the first mold and the second mold around the sites where the convex streak portions corresponding to the flow channel are formed, among the inner surfaces forming the cavity space, so that the arithmetic mean height Sa measured in accordance with ISO 25178 is 0.1 μm or less and the arithmetic mean curvature Spc of the apex is 250 mm -1 or more and 800 mm -1 or less.

この構成によれば、第一型と第二型とを有する金型を用いて一方の面に流路溝を有する樹脂基板を形成し、その樹脂基板を用いて低コストにマイクロ流路チップを製造することができる。この場合において、第一型又は第二型における流路溝に対応する凸条部が形成されている部位の周辺の内面における山頂点の算術平均曲率Spcを250mm-1以上800mm-1以下とすることで、算術平均高さSa自体は変化させることなく(通常、0.1μm以下)、成形後の離型性を向上させることができる。これにより、低コストにマイクロ流路チップを製造しつつ、樹脂基板の製造時における成形不良を生じにくくすることができる。 According to this configuration, a resin substrate having a flow channel on one surface is formed using a mold having a first and second molds, and a micro-channel chip can be manufactured at low cost using the resin substrate. In this case, by setting the arithmetic mean curvature Spc of the peaks on the inner surface around the portion where the convex streak portion corresponding to the flow channel in the first or second mold is formed to be 250 mm -1 or more and 800 mm -1 or less, it is possible to improve the mold releasability after molding without changing the arithmetic mean height Sa itself (usually 0.1 μm or less). This makes it possible to manufacture micro-channel chips at low cost while making it difficult for molding defects to occur during the manufacture of the resin substrate.

本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。 Further features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of exemplary, non-limiting embodiments, which are given with reference to the drawings.

実施形態のマイクロ流路チップの模式断面図Schematic cross-sectional view of a microchannel chip according to an embodiment. マイクロ流路チップの製造用の金型の模式断面図Schematic cross-sectional view of a mold for manufacturing microfluidic chips 成形工程の一局面を示す模式断面図Schematic cross-sectional view showing one aspect of the molding process 成形工程の一局面を示す模式断面図Schematic cross-sectional view showing one aspect of the molding process 組立工程の一局面を示す模式断面図Schematic cross-sectional view showing one phase of the assembly process

マイクロ流路チップ及びその製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態のマイクロ流路チップ1は、図1に示すように、樹脂基板2と、この樹脂基板2に接合される被覆材3とを備えている。 An embodiment of a microchannel chip and a method for manufacturing the same will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the microchannel chip 1 of this embodiment includes a resin substrate 2 and a coating material 3 bonded to the resin substrate 2.

樹脂基板2を構成する樹脂は、耐熱性及び透明性に優れたものを適宜選択することができる。樹脂基板2は、例えばポリカーボネート、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリメチル(メタ)アクリレート、及びポリエチレンテレフタレートからなる群から選択される樹脂で構成することができる。 The resin constituting the resin substrate 2 can be appropriately selected from those having excellent heat resistance and transparency. The resin substrate 2 can be composed of a resin selected from the group consisting of polycarbonate, cycloolefin copolymer, cycloolefin polymer, polymethylpentene, polystyrene, polymethyl(meth)acrylate, and polyethylene terephthalate, for example.

樹脂基板2は、一方の面(本実施形態では、被覆材3との接合面2a)に流路溝21を有する。流路溝21の本数は、1本であっても良いし複数本であっても良い。複数本の流路溝21が設けられる場合には、それらの流路溝21が直列に設けられても良いし並列に設けられても良い。また、流路溝21が分岐を有しても良い。流路溝21は、例えば、幅が1mm以下で、かつ、深さが0.01mm以上0.5mm以下であって良い。このようにすれば、微小なスケールでの実験等を行うことができる。 The resin substrate 2 has a flow channel 21 on one surface (in this embodiment, the bonding surface 2a with the coating material 3). The number of flow channels 21 may be one or more. When multiple flow channels 21 are provided, the flow channels 21 may be provided in series or in parallel. The flow channel 21 may also have branches. The flow channel 21 may have a width of 1 mm or less and a depth of 0.01 mm or more and 0.5 mm or less. In this way, experiments on a microscale can be performed.

樹脂基板2の外形形状及びサイズは、ハンドリング性や分析適合性(分析手法及び分析装置への適合性)等を考慮して適宜設定することができる。例えば四角形(正方形又は長方形)であれば、例えば一辺10mm以上200mm以下であることが好ましく、10mm以上150mm以下であることがより好ましい。樹脂基板2の外形形状は、その他の多角形、円形、又は楕円形等であっても良い。 The outer shape and size of the resin substrate 2 can be set appropriately taking into consideration ease of handling and analytical suitability (suitability for analytical methods and analytical equipment). For example, if it is a quadrangle (square or rectangle), each side is preferably 10 mm to 200 mm, and more preferably 10 mm to 150 mm. The outer shape of the resin substrate 2 may be other polygonal, circular, elliptical, etc.

樹脂基板2は、例えば射出成形によって作製することができる。 The resin substrate 2 can be produced, for example, by injection molding.

被覆材3は、例えば樹脂フィルムや樹脂プレート等で構成することができる。被覆材3を構成する樹脂は、耐熱性及び透明性に優れたものを適宜選択することができる。被覆材3は、例えばポリカーボネート、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリメチル(メタ)アクリレート、及びポリエチレンテレフタレートからなる群から選択される樹脂で構成することができる。なお、被覆材3を構成する樹脂は、樹脂基板2を構成する樹脂と同じ樹脂であっても良いし、異なる樹脂であっても良い。 The covering material 3 can be composed of, for example, a resin film or a resin plate. The resin constituting the covering material 3 can be appropriately selected from those having excellent heat resistance and transparency. The covering material 3 can be composed of, for example, a resin selected from the group consisting of polycarbonate, cycloolefin copolymer, cycloolefin polymer, polymethylpentene, polystyrene, polymethyl(meth)acrylate, and polyethylene terephthalate. The resin constituting the covering material 3 may be the same resin as the resin constituting the resin substrate 2, or it may be a different resin.

被覆材3の厚みは、特に限定されないが、例えば0.01mm以上1mm以下とすることができる。0.01mm以上であることにより、接合時にシワ等が発生しにくく、十分に流路溝21を密閉することができる。また、1mm以下であることにより、樹脂基板2の凹凸への良好な追随性を得ることができる。 The thickness of the coating material 3 is not particularly limited, but can be, for example, 0.01 mm to 1 mm. By having a thickness of 0.01 mm or more, wrinkles and the like are unlikely to occur during bonding, and the flow channel 21 can be sufficiently sealed. Furthermore, by having a thickness of 1 mm or less, good conformability to the irregularities of the resin substrate 2 can be obtained.

樹脂基板2と被覆材3とは、樹脂基板2の接合面2a(流路溝21が形成されている方の面)と、被覆材3の一方の面である接合面3aとが接するように積層されている。被覆材3は、流路溝21を覆うように樹脂基板2に接合されている。こうして、樹脂基板2と被覆材3との間に、流路溝21からなるマイクロ流路が形成される。このようなマイクロ流路チップ1は、例えば核酸チップ、プロテインチップ、抗体チップ、アプタマーチップ、及び糖タンパクチップ等のバイオチップ、或いは、各種の化学分析用のマイクロ分析チップとして、好適に用いることができる。 The resin substrate 2 and the covering material 3 are laminated so that the bonding surface 2a (the surface on which the flow channel 21 is formed) of the resin substrate 2 is in contact with the bonding surface 3a, which is one surface of the covering material 3. The covering material 3 is bonded to the resin substrate 2 so as to cover the flow channel 21. In this way, a microchannel consisting of the flow channel 21 is formed between the resin substrate 2 and the covering material 3. Such a microchannel chip 1 can be suitably used as a biochip such as a nucleic acid chip, a protein chip, an antibody chip, an aptamer chip, and a glycoprotein chip, or as a microanalysis chip for various chemical analyses.

樹脂基板2と被覆材3との接合は、熱プレス機を用いて、樹脂基板2と被覆材3との積層体を熱圧着することによって行うことができる。或いは、樹脂基板2と被覆材3との接合は、接着剤、粘着剤、又は粘着フィルム等を用いることによって行うこともできる。 The resin substrate 2 and the covering material 3 can be bonded together by thermocompression bonding the laminate of the resin substrate 2 and the covering material 3 using a heat press. Alternatively, the resin substrate 2 and the covering material 3 can be bonded together using an adhesive, a pressure sensitive adhesive, an adhesive film, or the like.

本実施形態のマイクロ流路チップ1は、樹脂基板2における被覆材3との接合面2aの山頂点の算術平均曲率Spcが150mm-1以上500mm-1以下であることを特徴とする。ここで、山頂点の算術平均曲率Spcは、面粗さを表すパラメータの一種であり、具体的には、表面の山頂点の主曲率の平均を表す。なお、山頂点の算術平均曲率Spcは、ISO25178に準拠して測定することができる。 The micro-channel chip 1 of this embodiment is characterized in that the arithmetic mean curvature Spc of the peaks of the bonding surface 2a of the resin substrate 2 with the coating material 3 is 150 mm -1 or more and 500 mm -1 or less. Here, the arithmetic mean curvature Spc of the peaks is a type of parameter that indicates surface roughness, and specifically indicates the average of the principal curvatures of the peaks of the surface. The arithmetic mean curvature Spc of the peaks can be measured in accordance with ISO25178.

樹脂基板2の接合面2aの山頂点の算術平均曲率Spcが150mm-1未満であると、流路溝21を有する樹脂基板2を射出成形によって作製する際に、表面の平滑性が良過ぎることでかえって離型性が悪くなる。一方、樹脂基板2の接合面2aの山頂点の算術平均曲率Spcを500mm-1超とするには、一般的な射出成形の条件では困難である場合が多い。そこで、樹脂基板2における被覆材3との接合面2aの山頂点の算術平均曲率Spcを150mm-1以上500mm-1以下とすることで、過度に特殊な成形条件を要することなく、射出成形によって作製する際の離型性を向上させることができる。 If the arithmetic mean curvature Spc of the apex of the joint surface 2a of the resin substrate 2 is less than 150 mm -1 , when the resin substrate 2 having the flow channel 21 is produced by injection molding, the surface smoothness is too good, and the mold releasability is rather deteriorated. On the other hand, it is often difficult to make the arithmetic mean curvature Spc of the apex of the joint surface 2a of the resin substrate 2 exceed 500 mm -1 under general injection molding conditions. Therefore, by setting the arithmetic mean curvature Spc of the apex of the joint surface 2a of the resin substrate 2 with the coating material 3 to 150 mm -1 or more and 500 mm -1 or less, the mold releasability when produced by injection molding can be improved without requiring excessively special molding conditions.

樹脂基板2における被覆材3との接合面2aの山頂点の算術平均曲率Spcは、160mm-1以上であることが好ましく、170mm-1以上であることがより好ましく、180mm-1以上であることがさらに好ましい。また、樹脂基板2における被覆材3との接合面2aの山頂点の算術平均曲率Spcは、480mm-1以下であることが好ましく、460mm-1以下であることがより好ましく、440mm-1以下であることがさらに好ましい。 The arithmetic mean curvature Spc of the peak of the joint surface 2a of the resin substrate 2 with the coating material 3 is preferably 160 mm -1 or more, more preferably 170 mm -1 or more, and even more preferably 180 mm -1 or more. The arithmetic mean curvature Spc of the peak of the joint surface 2a of the resin substrate 2 with the coating material 3 is preferably 480 mm -1 or less, more preferably 460 mm -1 or less, and even more preferably 440 mm -1 or less.

また、本実施形態のマイクロ流路チップ1において、樹脂基板2における被覆材3との接合面2aの算術平均高さSaは0.1μm以下である。ここで、算術平均高さSaは、山頂点の算術平均曲率Spcとは別の、面粗さを表すパラメータの他の一種であり、表面の平均面に対する各点の高さの差の絶対値の平均を表す。なお、算術平均高さSaも、ISO25178に準拠して測定することができる。 In the microchannel chip 1 of this embodiment, the arithmetic mean height Sa of the bonding surface 2a of the resin substrate 2 with the coating material 3 is 0.1 μm or less. Here, the arithmetic mean height Sa is another type of parameter that represents surface roughness, separate from the arithmetic mean curvature Spc of the peaks, and represents the average of the absolute values of the differences in height of each point relative to the average plane of the surface. The arithmetic mean height Sa can also be measured in accordance with ISO25178.

通常、離型性を向上させることを目的として算術平均高さSaを調整しようとすれば、鏡面仕上げで例えば当初が0.1μm以下であったとすれば、それを例えば0.2μm~0.5μm程度まで大きくすることが一般的である。これに対して、本実施形態のマイクロ流路チップ1では、樹脂基板2における被覆材3との接合面2aにおける山頂点の算術平均曲率Spcを150mm-1以上500mm-1以下とすることで、算術平均高さSa自体は0.1μm以下のまま、成形後の離型性を向上させることができる。 Usually, when adjusting the arithmetic mean height Sa for the purpose of improving releasability, if the arithmetic mean height Sa is initially 0.1 μm or less with a mirror finish, it is common to increase it to, for example, about 0.2 μm to 0.5 μm. In contrast, in the micro-channel chip 1 of this embodiment, by setting the arithmetic mean curvature Spc of the peaks at the bonding surface 2a of the resin substrate 2 with the coating material 3 to 150 mm -1 or more and 500 mm -1 or less, it is possible to improve the releasability after molding while keeping the arithmetic mean height Sa itself at 0.1 μm or less.

本実施形態のマイクロ流路チップ1は、射出成形用の金型5と熱プレス機とを用いて製造することができる。例えば、金型5を用いて樹脂基板2を作製し、その樹脂基板2と別途作製される被覆材3とを熱プレス機を用いて熱圧着して、製造することができる。 The microchannel chip 1 of this embodiment can be manufactured using a mold 5 for injection molding and a heat press machine. For example, the resin substrate 2 is made using the mold 5, and the resin substrate 2 and a separately made coating material 3 are thermocompression-bonded using a heat press machine to manufacture the chip.

金型5は、図2に示すように、凹部51を有する第一型5Aと、凸条部52を有する第二型5Bとを備える。凹部51は、樹脂基板2の外形形状に対応している。凸条部52は、流路溝21の内面形状に対応している。第一型5Aと第二型5Bとが型締めされたとき、凹部51の内面(第一内面5c)と第二型5Bにおける凸条部52が形成されている部位の周辺の内面(第二内面5d)とで囲まれた空間として、キャビティ空間Cが形成される(図3を参照)。第二型5Bには、キャビティ空間Cに連通するゲート53も形成されている。 As shown in FIG. 2, the mold 5 includes a first mold 5A having a recess 51 and a second mold 5B having a ridge portion 52. The recess 51 corresponds to the outer shape of the resin substrate 2. The ridge portion 52 corresponds to the inner shape of the flow channel 21. When the first mold 5A and the second mold 5B are clamped together, a cavity space C is formed as a space surrounded by the inner surface of the recess 51 (first inner surface 5c) and the inner surface of the second mold 5B around the portion where the ridge portion 52 is formed (second inner surface 5d) (see FIG. 3). The second mold 5B also has a gate 53 that communicates with the cavity space C.

熱プレス機は、第一ブロックと、当該第一ブロックとの間に樹脂基板2と被覆材3との積層体を挟み込んで圧着する第二ブロックとを備える。第一ブロック及び第二ブロックは、それぞれ内蔵ヒーターを有している。 The heat press machine includes a first block and a second block that sandwiches and presses the laminate of the resin substrate 2 and the coating material 3 between the first block and the second block. The first block and the second block each have a built-in heater.

本実施形態のマイクロ流路チップ1の製造方法は、金型調整工程と、成形工程と、組立工程とを含む。これらは、金型調整工程→成形工程→組立工程の順に実行される。 The manufacturing method of the microchannel chip 1 of this embodiment includes a mold adjustment process, a molding process, and an assembly process. These are carried out in the following order: mold adjustment process → molding process → assembly process.

金型調整工程は、通常の鏡面仕上げが施された金型5に対して、その表面状態を調整する工程である。本実施形態では、金型調整工程において、第一型5A及び第二型5Bにおけるキャビティ空間Cを形成する内面のうち、流路溝21に対応する凸条部52が形成されている部位の周辺の内面(第二型5Bの第二内面5d)を粗面化する処理を行う。粗面化処理は、例えばブラスト処理によって実行することができる。 The mold adjustment process is a process for adjusting the surface condition of the mold 5, which has been given a normal mirror finish. In this embodiment, in the mold adjustment process, a process is performed to roughen the inner surfaces (second inner surface 5d of second mold 5B) around the portion where the convex streak portion 52 corresponding to the flow channel 21 is formed, among the inner surfaces that form the cavity space C in the first mold 5A and the second mold 5B. The roughening process can be performed, for example, by blasting.

粗面化処理(ブラスト処理)で用いられる砥粒の材質は、特に限定されないが、例えばアルミナ、炭化珪素、ジルコニア、ガラス、ナイロン、ステンレス等を好ましく用いることができる。砥粒の平均粒径は、特に限定されないが、例えば20μm以下とすることができる。また、粗面化処理(ブラスト処理)時の砥粒の吐出圧力は、特に限定されないが、例えば0.01MPa以上0.6MPa以下とすることができる。 The material of the abrasive grains used in the roughening treatment (blasting treatment) is not particularly limited, but for example, alumina, silicon carbide, zirconia, glass, nylon, stainless steel, etc. can be preferably used. The average particle size of the abrasive grains is not particularly limited, but can be, for example, 20 μm or less. In addition, the discharge pressure of the abrasive grains during the roughening treatment (blasting treatment) is not particularly limited, but can be, for example, 0.01 MPa or more and 0.6 MPa or less.

このような粗面化処理を行うことで、第二型5Bにおける凸条部52が形成されている部位の周辺の内面(第二内面5d)の山頂点の算術平均曲率Spcが250mm-1以上800mm-1以下となるように調整することができる。このとき、当該部位の算術平均高さSaを0.1μm以下としたまま、山頂点の算術平均曲率Spcが250mm-1以上800mm-1以下とすることができる。なお、山頂点の算術平均曲率Spc及び算術平均高さSaは、ISO25178に準拠して測定することができる。 By carrying out such a surface roughening treatment, the arithmetic mean curvature Spc of the peaks of the inner surface (second inner surface 5d) around the portion where the convex streak portion 52 of the second mold 5B is formed can be adjusted to 250 mm -1 or more and 800 mm -1 or less. At this time, the arithmetic mean curvature Spc of the peaks can be adjusted to 250 mm -1 or more and 800 mm -1 or less while keeping the arithmetic mean height Sa of the portion at 0.1 μm or less. The arithmetic mean curvature Spc and the arithmetic mean height Sa of the peaks can be measured in accordance with ISO25178.

第二型5Bにおける凸条部52が形成されている部位の周辺の内面(第二内面5d)の山頂点の算術平均曲率Spcは、260mm-1以上であることが好ましく、270mm-1以上であることがより好ましく、280mm-1以上であることがさらに好ましい。また、第二型5Bにおける凸条部52が形成されている部位の周辺の内面(第二内面5d)の山頂点の算術平均曲率Spcは、780mm-1以下であることが好ましく、760mm-1以下であることがより好ましく、740mm-1以下であることがさらに好ましい。 The arithmetic mean curvature Spc of the apex of the inner surface (second inner surface 5d) around the portion where the convex rib portion 52 is formed in the second mold 5B is preferably 260 mm -1 or more, more preferably 270 mm -1 or more, and even more preferably 280 mm -1 or more. Moreover, the arithmetic mean curvature Spc of the apex of the inner surface (second inner surface 5d) around the portion where the convex rib portion 52 is formed in the second mold 5B is preferably 780 mm -1 or less, more preferably 760 mm -1 or less, and even more preferably 740 mm -1 or less.

第二型5Bにおける凸条部52が形成されている部位の周辺の内面(第二内面5d)の山頂点の算術平均曲率Spcが250mm-1未満であると、後続の成形工程において型開きする際に、表面の平滑性が良過ぎることでかえって離型性が悪くなる。一方、第二型5Bにおける凸条部52が形成されている部位の周辺の内面(第二内面5d)の山頂点の算術平均曲率Spcを800mm-1超とするには、一般的な粗面化処理(ブラスト処理)の条件では困難である場合が多い。そこで、第二型5Bにおける凸条部52が形成されている部位の周辺の内面(第二内面5d)の山頂点の算術平均曲率Spcを250mm-1以上800mm-1以下とすることで、過度に特殊な粗面化処理(ブラスト処理)条件を要することなく、成形後の離型性を向上させることができる。 If the arithmetic mean curvature Spc of the peaks of the inner surface (second inner surface 5d) around the portion where the convex streak portion 52 is formed in the second mold 5B is less than 250 mm -1 , the surface smoothness is too good when opening the mold in the subsequent molding step, and the mold releasability is rather deteriorated. On the other hand, it is often difficult to make the arithmetic mean curvature Spc of the peaks of the inner surface (second inner surface 5d) around the portion where the convex streak portion 52 is formed in the second mold 5B exceed 800 mm -1 under general roughening treatment (blasting) conditions. Therefore, by setting the arithmetic mean curvature Spc of the peaks of the inner surface (second inner surface 5d) around the portion where the convex streak portion 52 is formed in the second mold 5B to 250 mm -1 or more and 800 mm -1 or less, the mold releasability after molding can be improved without requiring excessively special roughening treatment (blasting) conditions.

成形工程は、金型5を用いて、一方の面に流路溝21を有する樹脂基板2を形成する工程である。成形工程では、図3に示すように、第一型5Aと第二型5Bとを型締めし、それらの間に形成されるキャビティ空間Cに、ゲート53から溶融樹脂を注入する。冷却後、型開きすると、図4に示すように、第一型5Aの凹部51に対応する外形を有するとともに、第二型5Bの凸条部52に対応する内面を有する流路溝21が一方の面に形成された樹脂基板2が得られる。このとき、上述したように、先行する金型調整工程において第二型5Bに所定の粗面化処理(ブラスト処理)が施されているので、金型5からの樹脂基板2の離型性が良好であり、成形不良が生じにくい。 The molding process is a process of forming a resin substrate 2 having a flow channel 21 on one side using a mold 5. In the molding process, as shown in FIG. 3, the first mold 5A and the second mold 5B are clamped together, and molten resin is injected from the gate 53 into the cavity space C formed between them. After cooling, the mold is opened, as shown in FIG. 4, to obtain a resin substrate 2 having a flow channel 21 formed on one side, which has an outer shape corresponding to the recess 51 of the first mold 5A and an inner surface corresponding to the protruding streak portion 52 of the second mold 5B. At this time, as described above, since the second mold 5B has been subjected to a predetermined surface roughening treatment (blasting treatment) in the preceding mold adjustment process, the resin substrate 2 has good releasability from the mold 5, and molding defects are unlikely to occur.

組立工程は、成形工程で作製された樹脂基板2と別途作製された被覆材3とを組み立てる工程である。組立工程では、まず図5に示すように、流路溝21を覆うように樹脂基板2に被覆材3を積層する。その後、その積層体を熱プレス機にかけて、樹脂基板2と被覆材3とを熱圧着することにより、それらを接合する。こうして、図1に示すマイクロ流路チップ1を良好に製造することができる。 The assembly process is a process of assembling the resin substrate 2 produced in the molding process with the covering material 3 produced separately. In the assembly process, first, as shown in FIG. 5, the covering material 3 is laminated on the resin substrate 2 so as to cover the flow channel 21. The laminate is then placed in a heat press machine to bond the resin substrate 2 and the covering material 3 together by thermocompression bonding. In this way, the microchannel chip 1 shown in FIG. 1 can be successfully manufactured.

以下、本実施形態のマイクロ流路チップ1について、実施例及び比較例を示してより詳細に説明する。但し、以下の実施例及び比較例によって本発明の範囲が限定される訳ではない。 The microchannel chip 1 of this embodiment will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples and comparative examples.

[比較例1]
クロムモリブデン系ステンレス鋼を材質とする射出成形用の金型を準備した。この金型のキャビティ空間を形成する内面について、算術平均高さSa、最大高さSz、表面性状のアスペクト比Str、山頂点の算術平均曲率Spc、及び界面の展開面積比Sdrを測定した。これらは、キーエンス社製レーザー顕微鏡VK-X1100を用いて、ISO25178に準拠して測定した。なお、金型上の15点についてそれぞれ測定し、それらの平均値を測定値とした。
[Comparative Example 1]
A mold for injection molding made of chromium-molybdenum stainless steel was prepared. The inner surface forming the cavity space of this mold was measured for the arithmetic mean height Sa, maximum height Sz, aspect ratio of surface quality Str, arithmetic mean curvature of the peak Spc, and developed area ratio of the interface Sdr. These were measured using a laser microscope VK-X1100 manufactured by Keyence Corporation in accordance with ISO25178. Measurements were performed at 15 points on the mold, and the average values were used as the measured values.

また、その金型を用いて射出成形を行い、流路溝を有する樹脂基板を作製した。型開きして樹脂基板を取り出したところ、樹脂基板における流路溝の縁部にめくれが生じてしまっていること(離型不良)が確認された。得られた樹脂基板における流路溝が形成されている側の表面について、算術平均高さSa、最大高さSz、表面性状のアスペクト比Str、山頂点の算術平均曲率Spc、及び界面の展開面積比Sdrを測定した。これらの測定条件に関しては、上述した金型についてのものと同じである。 The mold was then used to perform injection molding to produce a resin substrate having a flow channel. When the mold was opened and the resin substrate was removed, it was confirmed that the edge of the flow channel in the resin substrate had curled up (poor demolding). The arithmetic mean height Sa, maximum height Sz, aspect ratio Str of the surface quality, arithmetic mean curvature Spc of the peaks, and developed area ratio Sdr of the interface were measured for the surface on the side on which the flow channel was formed in the obtained resin substrate. The measurement conditions for these were the same as those for the mold described above.

[実施例1]
比較例1の金型に対して、表面処理として、不二製作所製のGMT処理装置によりブラスト処理を行い、表面を粗面化した。この表面処理後の金型のキャビティ空間を形成する内面について、比較例1と同様に、各種測定を行った。また、その金型を用いて射出成形を行い、樹脂基板を作製した。型開きして樹脂基板を取り出したところ、樹脂基板の離型性は良好であった。得られた樹脂基板における流路溝が形成されている側の表面についても、同様に、各種測定を行った。
[Example 1]
The mold of Comparative Example 1 was subjected to a blasting treatment using a GMT treatment device manufactured by Fuji Manufacturing Co., Ltd. as a surface treatment to roughen the surface. The inner surface forming the cavity space of the mold after this surface treatment was subjected to various measurements in the same manner as in Comparative Example 1. Furthermore, injection molding was performed using the mold to produce a resin substrate. When the mold was opened and the resin substrate was removed, the mold releasability of the resin substrate was good. Various measurements were also performed on the surface of the obtained resin substrate on the side on which the flow path grooves were formed.

[実施例2]
クロムバナジウムモリブデン系ステンレス鋼を材質とする射出成形用の金型を準備し、この金型に対して実施例1と同様の条件で表面処理を行った。この表面処理後の金型のキャビティ空間を形成する内面について、比較例1と同様に、各種測定を行った。また、その金型を用いて射出成形を行い、樹脂基板を作製した。型開きして樹脂基板を取り出したところ、樹脂基板の離型性は極めて良好であった。得られた樹脂基板における流路溝が形成されている側の表面についても、同様に、各種測定を行った。
[Example 2]
A mold for injection molding made of chromium vanadium molybdenum stainless steel was prepared, and the mold was subjected to a surface treatment under the same conditions as in Example 1. The inner surface forming the cavity space of the mold after this surface treatment was subjected to various measurements in the same manner as in Comparative Example 1. Furthermore, injection molding was performed using the mold to produce a resin substrate. When the mold was opened and the resin substrate was removed, the releasability of the resin substrate was extremely good. Various measurements were also performed on the surface of the obtained resin substrate on the side on which the flow channel grooves were formed.

これらの結果を下記の表に示す。 These results are shown in the table below.

Figure 0007683428000001
Figure 0007683428000001

これらのことから、金型表面の山頂点の算術平均曲率Spcが250mm-1以上800mm-1以下となるように調整することで、その金型を用いた射出成形によって得られる樹脂基板の離型性を向上させ得ることが確認された。また、樹脂基板を中心に見れば、得られる樹脂基板表面の山頂点の算術平均曲率Spcが150mm-1以上500mm-1以下であることで、射出成形後の金型からの離型性が向上され得ることが確認された。これらの場合において、金型表面及び樹脂基板表面のいずれにおいても、算術平均高さSaは、通常と何ら変わらず0.1μm以下を維持していることが確認された。 From these findings, it was confirmed that by adjusting the arithmetic mean curvature Spc of the peaks of the mold surface to 250 mm -1 or more and 800 mm -1 or less, the releasability of the resin substrate obtained by injection molding using the mold can be improved. Also, looking mainly at the resin substrate, it was confirmed that by having the arithmetic mean curvature Spc of the peaks of the obtained resin substrate surface be 150 mm -1 or more and 500 mm -1 or less, the releasability from the mold after injection molding can be improved. In these cases, it was confirmed that the arithmetic mean height Sa of both the mold surface and the resin substrate surface was maintained at 0.1 μm or less, just like normal.

以上、マイクロ流路チップ及びその製造方法について、具体的な実施形態並びに実施例及び比較例を示して詳細に説明したが、本発明はそれに限定されるものではない。本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。 The microchannel chip and its manufacturing method have been described in detail above, showing specific embodiments, examples, and comparative examples, but the present invention is not limited thereto. The embodiments disclosed in this specification are illustrative in all respects, and can be modified as appropriate within the scope of the present disclosure.

1 マイクロ流路チップ
2 樹脂基板
2a 接合面
3 被覆材
3a 接合面
5 金型
5A 第一型
5B 第二型
5c 第一内面
5d 第二内面
21 流路溝
51 凹部
52 凸条部
53 ゲート
C キャビティ空間
Reference Signs List 1 Micro-channel chip 2 Resin substrate 2a Bonding surface 3 Coating material 3a Bonding surface 5 Mold 5A First mold 5B Second mold 5c First inner surface 5d Second inner surface 21 Channel groove 51 Recess 52 Convex stripe portion 53 Gate C Cavity space

Claims (2)

一方の面に流路溝を有する樹脂基板と、
前記流路溝を覆うように前記樹脂基板に接合される被覆材と、を備え、
前記樹脂基板における前記被覆材との接合面の、ISO25178に準拠して測定される算術平均高さSaが0.1μm以下で、かつ、山頂点の算術平均曲率Spcが150mm-1以上500mm-1以下である、マイクロ流路チップ。
A resin substrate having a flow channel on one surface thereof;
a covering material bonded to the resin substrate so as to cover the flow channel;
The micro-channel chip has a joint surface of the resin substrate with the coating material having an arithmetic mean height Sa of 0.1 μm or less and an arithmetic mean apex curvature Spc of 150 mm −1 or more and 500 mm −1 or less, as measured in accordance with ISO 25178.
第一型と第二型とを有する金型内のキャビティ空間に溶融樹脂を注入して一方の面に流路溝を有する樹脂基板を形成する工程と、
前記流路溝を覆うように前記樹脂基板に被覆材を接合する工程と、を含み、
前記樹脂基板を形成する工程に先立ち、前記第一型及び前記第二型における前記キャビティ空間を形成する内面のうち、前記流路溝に対応する凸条部が形成されている部位の周辺の内面を、ISO25178に準拠して測定される算術平均高さSaが0.1μm以下で、かつ、山頂点の算術平均曲率Spcが250mm-1以上800mm-1以下となるように粗面化する工程をさらに含む、マイクロ流路チップの製造方法。
a step of injecting a molten resin into a cavity space in a mold having a first mold and a second mold to form a resin substrate having a flow path groove on one surface thereof;
and bonding a coating material to the resin substrate so as to cover the flow channel.
the method for manufacturing a microchannel chip further comprising, prior to the step of forming the resin substrate, a step of roughening the inner surfaces of the first mold and the second mold around a portion where a convex streak portion corresponding to the flow channel is formed, so that an arithmetic mean height Sa measured in accordance with ISO 25178 is 0.1 μm or less and an arithmetic mean curvature Spc of a peak is 250 mm -1 or more and 800 mm -1 or less.
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