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JP7722012B2 - Microchannel chip and method for manufacturing the same - Google Patents
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JP7722012B2 - Microchannel chip and method for manufacturing the same - Google Patents

Microchannel chip and method for manufacturing the same

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JP7722012B2 JP2021122580A JP2021122580A JP7722012B2 JP 7722012 B2 JP7722012 B2 JP 7722012B2 JP 2021122580 A JP2021122580 A JP 2021122580A JP 2021122580 A JP2021122580 A JP 2021122580A JP 7722012 B2 JP7722012 B2 JP 7722012B2
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Description

本開示は、マイクロ流路チップ及びその製造方法に関するものである。 This disclosure relates to a microchannel chip and a method for manufacturing the same.

近年、リソプロセスや厚膜プロセス技術を応用して、微細な反応場を形成し、数μLから数nL単位での検査を可能とする技術が提案されている。このような微細な反応場を利用した技術をμ-TAS(Micro Total Analysis system)という。 In recent years, technologies have been proposed that use lithography and thick-film processing techniques to form microscopic reaction fields, enabling testing in the range of a few μL to a few nL. This technology, which utilizes such microscopic reaction fields, is called μ-TAS (Micro Total Analysis System).

μ-TASは、遺伝子検査、染色体検査、細胞検査、医薬品開発などの領域や、バイオ技術、環境中の微量な物質検査、農作物等の飼育環境の調査、農作物の遺伝子検査などに応用される。μ-TAS技術の導入により、自動化、高速化、高精度化、低コスト、迅速性、環境インパクトの低減など、大きな効果を得られる。 μ-TAS is applied in areas such as genetic testing, chromosome testing, cell testing, and pharmaceutical development, as well as biotechnology, testing for trace substances in the environment, investigating the rearing environment of agricultural crops, and genetic testing of agricultural crops. The introduction of μ-TAS technology can bring about significant benefits, including automation, increased speed, high accuracy, low cost, rapidity, and reduced environmental impact.

μ-TASでは、多くの場合、基板上に形成されたマイクロメートルサイズの流路(マイクロ流路、マイクロチャンネル)が利用され、このような基板はチップ、マイクロチップ、マイクロ流路チップなどと呼ばれる。 μ-TAS often uses micrometer-sized flow paths (microflow paths, microchannels) formed on a substrate, and such substrates are called chips, microchips, microflow path chips, etc.

従来、こうしたマイクロ流路チップは、射出成形、モールド成形、切削加工、エッチングなどの技術を用いて作製されていた。またマイクロ流路チップの基板としては、製造が容易であり、光学的な検出も可能であることから、主にガラス基板が用いられている。一方で、軽量でありながらガラス基板に比べて破損しにくく、且つ、安価な樹脂材料を用いたマイクロ流路チップの開発も進められている。樹脂材料を用いたマイクロ流路チップの製造方法としては、主にフォトリソグラフィーにより流路用樹脂パターンを成形し、そこに蓋材を接合してマイクロ流路チップを作製する方法がある。この方法によれば、従来技術では困難な側面もあった微細な流路パターンの形成も可能である。 Traditionally, these microchannel chips have been fabricated using techniques such as injection molding, molding, cutting, and etching. Furthermore, glass substrates are primarily used as the substrate for microchannel chips because they are easy to manufacture and allow for optical detection. Meanwhile, development is also underway for microchannel chips made from inexpensive resin materials, which are lightweight, less prone to breakage than glass substrates, and less expensive. One method for manufacturing microchannel chips using resin materials involves forming a resin pattern for the channel using photolithography, and then bonding a lid material to the resin to create the microchannel chip. This method makes it possible to form fine channel patterns, which was difficult to achieve with conventional technology.

また、マイクロ流路チップの基板を貼り合わせる方法としては、熱プレス機や超音波溶着機などを用いた熱圧着(例えば、特許文献1)や、接着剤によって接着する方法がある(例えば、特許文献2)。またこの他に、大気圧またはその近傍下においてプロセスガスをプラズマ化し、基板表面を改質し、接着剤を使うことなく基板を接合する方法も提案されている(例えば、特許文献3)。 Methods for bonding substrates of microchannel chips include thermocompression bonding using a heat press or ultrasonic welder (e.g., Patent Document 1), and bonding using adhesives (e.g., Patent Document 2). In addition to these, a method has been proposed in which a process gas is converted into plasma at or near atmospheric pressure to modify the substrate surface and bond the substrates without using adhesives (e.g., Patent Document 3).

特開2002-139419号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-139419 特開2003-60127号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-60127 特開2011-104886号公報JP 2011-104886 A

マイクロ流路チップの製造時において、流路を形成する樹脂層と蓋材を接合させる際には樹脂層の硬さが重要となる。
例えば、樹脂層が硬すぎると、樹脂層と蓋材との間に僅かな段差があった場合に、樹脂層の弾性変形による蓋材接触面への追従ができず、密着性が低下して隙間が生じる場合がある。一方、流路を形成する樹脂層が柔らかすぎると、樹脂層と蓋材との貼り合わせの際に流路に大きな変形が生じ、例えば流路の高さが変わることで樹脂層と蓋材との接合面の間に僅かに隙間が生じる場合がある。
このように、樹脂層と蓋材との間に隙間が生じる等の接合不良が発生すると、隙間から流体が漏れてしまうなどといった問題が生じる。またこのような接合不良は、製品の歩留まりを著しく低下させる要因となる。したがって、マイクロ流路チップにおいて、流路を形成する樹脂層と蓋材との接合性を向上すること、すなわち接合不良の発生を抑制することが求められている。
In manufacturing a microchannel chip, the hardness of the resin layer that forms the channel is important when joining the resin layer to the cover material.
For example, if the resin layer is too hard, when there is a slight difference in level between the resin layer and the lid, the resin layer cannot elastically deform to conform to the contact surface of the lid, which may reduce adhesion and cause a gap.On the other hand, if the resin layer forming the flow path is too soft, the flow path may be significantly deformed when the resin layer and the lid are bonded together, and for example, the height of the flow path may change, causing a small gap between the joint surfaces of the resin layer and the lid.
When poor bonding occurs, such as when a gap forms between the resin layer and the lid material, problems such as fluid leakage from the gap occur. Furthermore, such poor bonding significantly reduces product yield. Therefore, in microchannel chips, there is a need to improve the bonding between the resin layer that forms the channel and the lid material, i.e., to prevent the occurrence of poor bonding.

また、流路を形成する樹脂層が柔らかすぎる場合には、樹脂層が大幅に変形することで微細な流路自体にも変形が生じ、流路が潰されて閉塞状態になるといったことが生じ得る。この場合、μ-TASによる検査に用いられる際に、マイクロ流路チップにおいて反応等が適正に進まず、予定された性能が提供できないといった問題が生じ得る。したがって、マイクロ流路チップにおいて、流路の変形(閉塞を含む)を抑制し予定された性能が提供可能であることが求められている。 Furthermore, if the resin layer forming the flow channel is too soft, the resin layer may deform significantly, causing deformation of the fine flow channel itself, resulting in the channel being crushed and blocked. In this case, when used for testing with μ-TAS, reactions may not proceed properly in the microchannel chip, and the expected performance may not be achieved. Therefore, there is a demand for microchannel chips that can suppress deformation (including blockage) of the flow channel and provide the expected performance.

そこで、本開示は上記課題に鑑み、流路を形成する樹脂層と蓋材との接合不良の発生および流路の変形を抑制することができるマイクロ流路チップ、およびその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems, the present disclosure aims to provide a microchannel chip that can suppress the occurrence of poor bonding between the resin layer that forms the channel and the lid material, as well as deformation of the channel, and a method for manufacturing the same.

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るマイクロ流路チップは、基板と、樹脂材料で構成され、前記基板上に設けられて流路を形成する隔壁層と、前記隔壁層の前記基板とは反対側の面に設けられたカバー層と、を備え、前記隔壁層の弾性率が1MPa以上10GPa以下の範囲内である、ことを特徴とする。
また、本開示の他の態様に係るマイクロ流路チップは、基板と、樹脂材料で構成され、前記基板上に設けられて流路を形成する隔壁層と、前記隔壁層の前記基板とは反対側の面に設けられたカバー層と、を備え、前記隔壁層の弾性率が2GPaより大きく10GPa以下となる範囲内である、ことを特徴とする。
また、本開示のさらに他の態様に係るマイクロ流路チップは、基板と、樹脂材料で構成され、前記基板上に設けられて流路を形成する隔壁層と、前記隔壁層の前記基板とは反対側の面に設けられたカバー層と、を備え、前記隔壁層の弾性率が1MPa以上2GPa以下の範囲内であり、前記隔壁層のビッカース硬さが2HV以上である、ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a microchannel chip according to one aspect of the present disclosure includes a substrate, a partition layer made of a resin material and provided on the substrate to form a channel, and a cover layer provided on a surface of the partition layer opposite to the substrate, wherein the elastic modulus of the partition layer is within a range of 1 MPa or more and 10 GPa or less.
Furthermore, a microchannel chip according to another aspect of the present disclosure includes a substrate, a partition layer made of a resin material and provided on the substrate to form a channel, and a cover layer provided on the surface of the partition layer opposite to the substrate, wherein the elastic modulus of the partition layer is within a range of more than 2 GPa and not more than 10 GPa.
Furthermore, a micro-channel chip according to still another aspect of the present disclosure includes a substrate, a partition layer made of a resin material and provided on the substrate to form a channel, and a cover layer provided on the surface of the partition layer opposite to the substrate, wherein the partition layer has an elastic modulus of 1 MPa or more and 2 GPa or less, and a Vickers hardness of 2 HV or more.

また、本開示の一態様に係るマイクロ流路チップの製造方法は、基板上に、樹脂を塗工する工程と、塗工した前記樹脂を露光する工程と、露光した前記樹脂を現像及び洗浄し、前記基板上において流路を画定する隔壁層を形成する工程と、前記隔壁層をポストベーク処理する工程と、前記隔壁層の前記基板とは反対側の面にカバー層を接合する工程と、
を含み、前記隔壁層の弾性率を1MPa以上10GPa以下の範囲内とする。
A method for manufacturing a micro-channel chip according to an aspect of the present disclosure includes the steps of: applying a resin onto a substrate; exposing the applied resin to light; developing and washing the exposed resin to form a partition layer on the substrate that defines a channel; post-baking the partition layer; and bonding a cover layer to a surface of the partition layer opposite to the substrate.
The elastic modulus of the partition wall layer is set to be in the range of 1 MPa to 10 GPa.

本開示の態様によれば流路を形成する樹脂層と蓋材との接合不良の発生および流路の変形を抑制することができるマイクロ流路チップを提供することができる。 According to an aspect of the present disclosure, a microchannel chip can be provided that can suppress the occurrence of poor bonding between the resin layer that forms the channel and the lid material, as well as deformation of the channel.

本開示の第一実施形態に係るマイクロ流路チップの一構成例を示す概略図であって、(a)は本開示の第一実施形態に係るマイクロ流路チップの一構成例を示す平面模式図であり、(b)は本開示の第一実施形態に係るマイクロ流路チップの一構成例を示す断面模式図である。1A and 1B are schematic diagrams showing an example of a configuration of a micro-channel chip according to a first embodiment of the present disclosure, in which FIG. 1A is a schematic plan view showing the example of a configuration of a micro-channel chip according to a first embodiment of the present disclosure, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view showing the example of a configuration of a micro-channel chip according to a first embodiment of the present disclosure. 本開示の第一実施形態に係るマイクロ流路チップの製造方法の一例を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing a micro-channel chip according to a first embodiment of the present disclosure. 本開示の第二実施形態に係るマイクロ流路チップの一構成例を示す断面模式図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration example of a micro-channel chip according to a second embodiment of the present disclosure. 本開示の第三実施形態に係るマイクロ流路チップの一構成例を示す断面模式図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration example of a micro-channel chip according to a third embodiment of the present disclosure.

以下、実施形態を通じて本開示を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、図面は特許請求の範囲にかかる発明を模式的に示すものであり、各部の幅、厚さ等の寸法は現実のものとは異なり、これらの比率も現実のものとは異なる。 The present disclosure will be explained below through embodiments, but the following embodiments do not limit the invention as claimed. Furthermore, not all combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention. Furthermore, the drawings are a schematic representation of the invention as claimed, and the dimensions of the width, thickness, etc. of each part differ from the actual dimensions, and the ratios between these dimensions also differ from the actual dimensions.

本開示の第一実施形態に係るマイクロ流路チップについて説明する。なお、以下の説明では、マイクロ流路チップの基板側を「下」、マイクロ流路チップの基板側と反対側(蓋材側)を「上」として説明する場合がある。 A micro-channel chip according to a first embodiment of the present disclosure will now be described. Note that in the following description, the substrate side of the micro-channel chip may be referred to as "bottom" and the side opposite the substrate side of the micro-channel chip (the lid side) as "top."

本発明者らは、鋭意検討の結果、マイクロ流路チップにおいて流路を形成する樹脂層の弾性率やビッカース硬さを制御することにより、流路を形成する樹脂層と蓋材との接合において、樹脂層形成時の樹脂高さのばらつきや蓋材の表面凹凸や平坦性不足等の僅かな段差に当該樹脂層が追従可能となり、隙間の発生などの接合不良および微細な流路の変形を抑制することが可能であることを見出した。これにより、本発明者らは、流路を形成する樹脂層と蓋材との接合不良の発生及び流路の変形を抑制することができるマイクロ流路チップ及びその製造方法を発明するに至った。
以下、図面を参照して本開示の各実施形態の各態様について説明する。
As a result of extensive research, the present inventors have found that by controlling the elastic modulus and Vickers hardness of the resin layer that forms the channel in a microchannel chip, the resin layer that forms the channel can conform to slight steps such as variations in resin height when the resin layer is formed and surface irregularities and insufficient flatness of the lid material when bonding the resin layer that forms the channel to the lid material, thereby making it possible to suppress bonding defects such as the occurrence of gaps and deformation of the fine channel.As a result, the present inventors have invented a microchannel chip and a method for manufacturing the same that can suppress bonding defects between the resin layer that forms the channel and the lid material and deformation of the channel.
Hereinafter, each aspect of each embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

1.第一実施形態
(1.1)マイクロ流路チップの基本構成
図1は、本開示の第一実施形態(以下、「本実施形態」という)に係るマイクロ流路チップ1の一構成例を説明するための概略図である。具体的には、図1(a)は本実施形態のマイクロ流路チップ1の平面概略図である。また、図1(b)は、図1(a)に示すA-A線でマイクロ流路チップ1を切断した断面を示す概略断面図である。
1. First Embodiment (1.1) Basic Configuration of Micro-Channel Chip Fig. 1 is a schematic diagram illustrating one configuration example of a micro-channel chip 1 according to a first embodiment of the present disclosure (hereinafter referred to as "this embodiment"). Specifically, Fig. 1(a) is a schematic plan view of the micro-channel chip 1 of this embodiment. Fig. 1(b) is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the micro-channel chip 1 taken along line A-A shown in Fig. 1(a).

図1(a)に示すように、マイクロ流路チップ1は、流体(例えば液体)を導入するための入力部2と、入力部2から導入された流体が流れる流路部3と、流路部3から流体を排出するための出力部4とを備えている。マイクロ流路チップ1において、流路部3は、カバー層12に覆われており、入力部2および出力部4は、カバー層12に設けられた貫通孔である。カバー層12の詳細は後述する。
図1(a)では、透明性を有するカバー層12を介して視認される流路部3を図示している。
1(a), the micro-channel chip 1 includes an input section 2 for introducing a fluid (e.g., a liquid), a channel section 3 through which the fluid introduced from the input section 2 flows, and an output section 4 for discharging the fluid from the channel section 3. In the micro-channel chip 1, the channel section 3 is covered with a cover layer 12, and the input section 2 and the output section 4 are through-holes provided in the cover layer 12. Details of the cover layer 12 will be described later.
FIG. 1( a ) shows the flow path portion 3 visible through a transparent cover layer 12 .

マイクロ流路チップ1において、入力部2及び出力部4は、少なくとも1つ以上設けられていればよく、それぞれ複数個設けられていてもよい。またマイクロ流路チップ1において、流路部3は、複数設けられてもよいし、入力部2から導入された流体の合流や分離が可能な設計であってもよい。 The microchannel chip 1 may have at least one input section 2 and one output section 4, and may have multiple of each. The microchannel chip 1 may also have multiple channel sections 3, and may be designed to allow for the joining and separation of fluids introduced from the input section 2.

ここで、マイクロ流路チップ1において、流路部3を構成する部材の詳細について説明する。図1(b)に示すように、マイクロ流路チップ1は、基板10と、基板10上に設けられて流路を形成する隔壁層11と、隔壁層11の基板10とは反対側の面に設けられたカバー層12と、を備えている。入力部2から導入された流体が流れる流路部3は、基板10と隔壁層11とカバー層12とに囲まれた領域である。流路部3は、基板19上に設けられた隔壁層11によって画定され、基板10とは反対側を蓋材となるカバー層12に覆われている。上述のように、流路部3には、カバー層12に設けられた入力部2(図1(a)参照)から流体が導入され、流路部3を流れた流体は出力部4から排出される。 Here, the components constituting the channel section 3 in the microchannel chip 1 will be described in detail. As shown in FIG. 1(b), the microchannel chip 1 includes a substrate 10, a partition layer 11 provided on the substrate 10 to form a channel, and a cover layer 12 provided on the surface of the partition layer 11 opposite the substrate 10. The channel section 3, through which fluid introduced from the input section 2 flows, is an area surrounded by the substrate 10, the partition layer 11, and the cover layer 12. The channel section 3 is defined by the partition layer 11 provided on the substrate 19, and the side opposite the substrate 10 is covered by the cover layer 12, which serves as a lid material. As described above, fluid is introduced into the channel section 3 from the input section 2 (see FIG. 1(a)) provided on the cover layer 12, and the fluid that has flowed through the channel section 3 is discharged from the output section 4.

(1.1.1)基板
基板10は、マイクロ流路チップ1の基礎となる部材であり、基板10上に設けられた隔壁層11によって流路部3が構成される。つまり、基板10および隔壁層11は、マイクロ流路チップ1の本体部といえる。
基板10は、透光性材料又は非透光性材料のいずれかによって形成することができる。例えば、流路部3内の状態(流体の状態)を光によって検出、観察する場合は、該光に対して透明性に優れる材料を用いることができる。透光性材料としては、樹脂又はガラス等を用いることができる。基板10を形成する透光性材料に用いる樹脂としては、マイクロ流路チップ1の本体部の形成に適しているという観点から、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。
(1.1.1) Substrate The substrate 10 is a base member of the micro-channel chip 1, and the channel section 3 is formed by a partition layer 11 provided on the substrate 10. In other words, the substrate 10 and the partition layer 11 can be said to be the main body of the micro-channel chip 1.
The substrate 10 can be formed from either a light-transmitting material or a light-non-transmitting material. For example, when the state (fluid state) inside the flow channel portion 3 is detected or observed using light, a material that is highly transparent to the light can be used. Examples of the light-transmitting material include resin and glass. Resins used as the light-transmitting material for forming the substrate 10 include acrylic resin, methacrylic resin, polypropylene, polycarbonate resin, cycloolefin resin, polystyrene resin, polyester resin, urethane resin, silicone resin, and fluorine-based resin, from the viewpoint of suitability for forming the main body portion of the micro-channel chip 1.

また例えば、流路部3内の状態(流体の状態)を光によって検出、観察する必要がない場合は、非透光性材料を用いてもよい。非透光性材料としては、シリコンウエハ、銅板等が挙げられる。基板10の厚みは特に限定されないが、流路形成工程においてはある程度の剛性は必要となることから、10μm(0.01mm)以上10mm以下の範囲内が好ましい。 Furthermore, for example, if there is no need to detect or observe the state (fluid state) within the flow path section 3 using light, a non-light-transmitting material may be used. Examples of non-light-transmitting materials include silicon wafers and copper plates. The thickness of the substrate 10 is not particularly limited, but since a certain degree of rigidity is required in the flow path formation process, it is preferably in the range of 10 μm (0.01 mm) to 10 mm.

(1.1.2)隔壁層
隔壁層11は、基板上に設けられて、流路部3を形成する構成である。隔壁層11は、樹脂材料で形成することができる。隔壁層11の樹脂材料としては、例えば感光性樹脂を用いることができる。
(1.1.2) Partition Layer The partition layer 11 is provided on the substrate and forms the flow path portion 3. The partition layer 11 can be made of a resin material. For example, a photosensitive resin can be used as the resin material for the partition layer 11.

隔壁層11を形成する感光性樹脂は、紫外光領域である190nm以上400nm以下の波長の光に対して感光性を有することが望ましい。当該感光性樹脂としては、液体レジスト又はドライフィルムレジスト等のフォトレジストを用いることができる。これらの感光性樹脂は、感光領域が溶解するポジ型、又は感光領域が不溶化するネガ型のいずれであってもよい。マイクロ流路チップ1における隔壁層11の形成に適する感光性樹脂組成物としては、アルカリ可溶性高分子と付加重合性モノマーと光重合開始剤とを含むラジカルネガ型の感光性樹脂を挙げることができる。例えば、感光性樹脂材料としては、アクリル系樹脂、アクリルウレタン系樹脂(ウレタンアクリレート系樹脂)、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ノルボルネン系樹脂、フェノールノボラック系樹脂、その他の感光性を有する樹脂を単独で又は複数混合あるいは共重合して用いることができる。
なお本実施形態においては、隔壁層11の樹脂材料は感光性樹脂に限定されるものではなく、例えば、シリコーンゴム(PDMS:ポリジメチルシロキサン)や、合成樹脂を用いてもよい。合成樹脂としては、例えばポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン樹脂(PS)、ポリプロピレン(PP)、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)などを用いることができる。隔壁層11の樹脂材料は、用途に応じて適宜選択されることが望ましい。
また、基板10上における隔壁層11の厚み、すなわち流路部3の高さは特に限定されないが、流路部3に導入される流体に含まれる解析・検査対象の物質(例えば、薬剤、菌、細胞、赤血球、白血球等)よりは流路部3の高さを大きくする必要がある。このため、隔壁層11の厚み、すなわち流路部3の高さは、5μm以上100μm以下の範囲内が好ましい。
また同様に、解析・検査対象の物質よりは流路部3の幅を大きくする必要から、隔壁層11によって画定される流路部3の幅は、5μm以上100μm以下の範囲内が好ましい
The photosensitive resin forming the partition layer 11 is preferably photosensitive to light with a wavelength of 190 nm or more and 400 nm or less, which is in the ultraviolet light region. Photoresists such as liquid resists or dry film resists can be used as the photosensitive resin. These photosensitive resins may be either positive-type, in which the photosensitive region dissolves, or negative-type, in which the photosensitive region is insolubilized. Examples of photosensitive resin compositions suitable for forming the partition layer 11 in the microchannel chip 1 include radical negative-type photosensitive resins containing an alkali-soluble polymer, an addition-polymerizable monomer, and a photopolymerization initiator. Examples of photosensitive resin materials include acrylic resins, acrylic urethane resins (urethane acrylate resins), epoxy resins, polyamide resins, polyimide resins, polyurethane resins, polyester resins, polyether resins, polyolefin resins, polycarbonate resins, polystyrene resins, norbornene resins, phenol novolac resins, and other photosensitive resins, which can be used alone, in combination, or copolymerized.
In this embodiment, the resin material of the partition layer 11 is not limited to photosensitive resin, and may be, for example, silicone rubber (PDMS: polydimethylsiloxane) or a synthetic resin. Examples of synthetic resins that can be used include polymethyl methacrylate resin (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene resin (PS), polypropylene (PP), cycloolefin polymer (COP), and cycloolefin copolymer (COC). It is desirable to select the resin material of the partition layer 11 appropriately depending on the application.
Furthermore, the thickness of the partition layer 11 on the substrate 10, i.e., the height of the flow path section 3, is not particularly limited, but the height of the flow path section 3 needs to be greater than the height of the substance to be analyzed or inspected (e.g., drugs, bacteria, cells, red blood cells, white blood cells, etc.) contained in the fluid introduced into the flow path section 3. For this reason, the thickness of the partition layer 11, i.e., the height of the flow path section 3, is preferably within a range of 5 μm to 100 μm.
Similarly, since the width of the flow path portion 3 needs to be larger than the substance to be analyzed or inspected, the width of the flow path portion 3 defined by the partition layer 11 is preferably within the range of 5 μm to 100 μm.

本実施形態によるマイクロ流路チップ1において、隔壁層11は、弾性率が1MPa以上10GPa以下の範囲内である。樹脂材料からなる隔壁層11及びカバー層12(蓋材)には、マイクロ流路チップ1の製造過程での接合時において僅かな段差が生じることがある。隔壁層の弾性率が10GPaを超えると、隔壁層11が過度に硬くなり、僅かな段差に追従できずにカバー層12との接合時に隙間が生じ得る。この場合、隔壁層11とカバー層12との接合において接合不良となり得る。
一方、弾性率が1MPa未満の場合、隔壁層11が過度に柔らかくなり、マイクロ流路チップ1の製造過程での接合時などに、変形が生じ易くなる。この場合、流路部3の変形、閉塞が生じ得る。
In the micro-channel chip 1 according to this embodiment, the partition layer 11 has an elastic modulus in the range of 1 MPa to 10 GPa. A slight step may occur between the partition layer 11 and the cover layer 12 (lid material) made of a resin material when they are joined together during the manufacturing process of the micro-channel chip 1. If the elastic modulus of the partition layer exceeds 10 GPa, the partition layer 11 becomes excessively hard and is unable to conform to the slight step, which may result in a gap when the partition layer 11 is joined to the cover layer 12. In this case, poor joining may occur when the partition layer 11 and the cover layer 12 are joined together.
On the other hand, if the elastic modulus is less than 1 MPa, the partition layer 11 becomes excessively soft and is likely to deform during bonding in the manufacturing process of the micro-channel chip 1. In this case, deformation and blockage of the channel section 3 may occur.

本実施形態に係るマイクロ流路チップ1は、隔壁層11の弾性率を、10GPa以下とすることにより、隔壁層11が過度に硬くなることを抑制できる。このため、例えばカバー層12との接合時において隔壁層11が僅かな段差に追従可能となり、隙間の発生等を防いで隔壁層11とカバー層12との接合不良の発生を抑制することができる。
さらに、マイクロ流路チップ1は、隔壁層11の弾性率を1MPa以上とすることにより、隔壁層11が過度に柔らかくなることを抑制できる。このため、例えばカバー層12との接合時に加わる外力等による隔壁層11の大幅な変形が抑制され、流路部3の変形、閉塞を抑制することができる。
このように、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1において、隔壁層11の弾性率が1MPa以上10GPa以下の範囲内とすることにより、流路を形成する樹脂層である隔壁層11と蓋材であるカバー層12との接合不良の発生および隔壁層11で構成される流路部3の変形(閉塞を含む)を抑制することができる。
In the micro-channel chip 1 according to this embodiment, the elastic modulus of the partition layer 11 is set to 10 GPa or less, thereby preventing the partition layer 11 from becoming excessively hard. Therefore, for example, when bonding the partition layer 11 to the cover layer 12, the partition layer 11 can conform to slight steps, preventing gaps and the like, and thus preventing poor bonding between the partition layer 11 and the cover layer 12.
Furthermore, by setting the elastic modulus of the partition layer 11 to 1 MPa or more, the micro-channel chip 1 can prevent the partition layer 11 from becoming excessively soft. This prevents the partition layer 11 from being significantly deformed by, for example, an external force applied when bonding the partition layer 11 to the cover layer 12, and prevents deformation and blockage of the channel portion 3.
In this way, in the microchannel chip 1 according to this embodiment, by setting the elastic modulus of the partition layer 11 within the range of 1 MPa or more and 10 GPa or less, it is possible to suppress the occurrence of poor bonding between the partition layer 11, which is a resin layer forming the channel, and the cover layer 12, which is a lid material, and deformation (including blockage) of the channel portion 3 formed by the partition layer 11.

また、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1において、弾性率を1MPa以上2GPa以下の範囲内とすると、隔壁層11と蓋材であるカバー層12との接合不良の発生および隔壁層11で構成される流路部3の変形(閉塞を含む)を抑制することができることに加え、隔壁層11やカバー層12の接合面にある局所的な凹凸にも追従できるため、好ましい。
また、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1において、弾性率が2GPaを超え且つ10GPa以下の範囲内とすると、隔壁層11と蓋材であるカバー層12との接合不良の発生および隔壁層11で構成される流路部3の変形(閉塞を含む)を抑制することができることに加え、隔壁層11やカバー層12の接合面のうねりや基板自体の反りなどのような大きな凹凸に追従できるため好ましい。
なお、マイクロ流路チップ1における隔壁層11の弾性率の制御及び測定に関しては後述する。
Furthermore, in the microchannel chip 1 according to this embodiment, if the elastic modulus is set within the range of 1 MPa or more and 2 GPa or less, this is preferable because it can suppress the occurrence of poor bonding between the partition layer 11 and the cover layer 12, which is the lid material, and deformation (including blockage) of the channel section 3 formed by the partition layer 11, and it can also follow local unevenness on the bonding surfaces of the partition layer 11 and the cover layer 12.
Furthermore, in the microchannel chip 1 according to this embodiment, if the modulus of elasticity is in the range of more than 2 GPa and not more than 10 GPa, it is possible to suppress the occurrence of poor bonding between the partition layer 11 and the cover layer 12, which is the lid material, and deformation (including blockage) of the channel portion 3 formed by the partition layer 11. In addition, it is preferable because it is possible to follow large irregularities such as undulations on the bonding surfaces of the partition layer 11 and the cover layer 12 and warping of the substrate itself.
The control and measurement of the elastic modulus of the partition layer 11 in the micro-channel chip 1 will be described later.

このように隔壁層11においては、カバー層12との接合の際に段差などに追従し、且つ接合時に加わる外力等で流路部3に変形や閉塞が生じることを抑制する程度の柔軟性(弾性率)も重要である。その一方で、隔壁層11においては、例えばカバー層12との接合後に外力が取り除かれた際に、外力による変形が戻ること、つまり塑性変形しにくいことも重要である。 As such, it is important for the partition layer 11 to have sufficient flexibility (elastic modulus) to conform to steps and other irregularities when bonded to the cover layer 12 and to prevent deformation or blockage of the flow path portion 3 due to external forces applied during bonding. On the other hand, it is also important for the partition layer 11 to be able to recover from deformation caused by external forces, for example, when the external force is removed after bonding to the cover layer 12, i.e., to be resistant to plastic deformation.

本発明者らは、樹脂材料で形成される隔壁層11のビッカース硬さを所定の値以上にすることでマイクロ流路チップ1の接合において塑性変形が生じにくいことを見出している。具体的には、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1において隔壁層11は、ビッカース硬さが2HV以上であることが好ましい。ビッカース硬さが2HV未満の場合、塑性変形が生じ易く、外力による変形がもどりにくい。隔壁層11のビッカース硬さが2HV以上であることにより、隔壁層11に塑性変形が生じにくくなるため、流路部3の変形や閉塞をより確実に抑制することができる。また、隔壁層11のビッカース硬さは、80HV以下であることが好ましい。ビッカース硬さが80HVを超えると、隔壁層11とカバー層12との接合時のプレス圧によっては、クラックやひび等が発生し得る。ビッカース硬さが80HV以下であることにより、隔壁層11とカバー層12との接合時のプレス圧によるクラックやひび等の発生を抑制することができる。
なお、マイクロ流路チップ1における隔壁層11のビッカース硬さの制御及び測定に関しては後述する。
The inventors have found that plastic deformation is less likely to occur during bonding of the micro-channel chip 1 by setting the Vickers hardness of the partition layer 11 made of a resin material to a predetermined value or higher. Specifically, in the micro-channel chip 1 according to this embodiment, the partition layer 11 preferably has a Vickers hardness of 2 HV or higher. If the Vickers hardness is less than 2 HV, plastic deformation is more likely to occur, and deformation due to external force is less likely to return to its original state. If the Vickers hardness of the partition layer 11 is 2 HV or higher, plastic deformation of the partition layer 11 is less likely to occur, thereby more reliably suppressing deformation and blockage of the channel portion 3. Furthermore, the Vickers hardness of the partition layer 11 is preferably 80 HV or lower. If the Vickers hardness exceeds 80 HV, cracks, fissures, etc. may occur depending on the press pressure applied when bonding the partition layer 11 and the cover layer 12. By making the Vickers hardness 80 HV or less, it is possible to suppress the occurrence of cracks and fissures due to the pressing pressure when the partition layer 11 and the cover layer 12 are joined together.
The control and measurement of the Vickers hardness of the partition layer 11 in the micro-channel chip 1 will be described later.

(1.1.3)カバー層
本実施形態に係るマイクロ流路チップ1において、カバー層12は、図1(b)に示すように流路部3を覆う蓋材である。上述のように、カバー層12は、隔壁層11の基板10とは反対側の面に設けられており、隔壁層11を挟んで基板10と対向している。より具体的には、図1(b)に示すように、断面視においてカバー層12は側端部が隔壁層11に支持され、中央領域が基板10と対向しており、該中央領域が流路部3の上部を画定している
(1.1.3) Cover Layer In the micro-channel chip 1 according to this embodiment, the cover layer 12 is a lid material that covers the channel section 3 as shown in FIG. 1(b). As described above, the cover layer 12 is provided on the surface of the partition layer 11 opposite the substrate 10, and faces the substrate 10 across the partition layer 11. More specifically, as shown in FIG. 1(b), in a cross-sectional view, the side edges of the cover layer 12 are supported by the partition layer 11, and the central region faces the substrate 10, and the central region defines the upper part of the channel section 3.

カバー層12は、透光性材料又は非透光性材料のいずれかによって形成することができる。例えば、流路内の状態を光によって検出、観察する場合は、該光に対して透明性に優れる材料を用いることができる。透光性材料としては、樹脂又はガラス等を用いることができる。カバー層12を形成する樹脂としては、マイクロ流路チップ1の本体部の形成に適しているという観点から、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。カバー層12の厚みは特に限定されないが、カバー層12に対して入力部2および出力部4それぞれに該当する貫通孔を設けることを鑑みると、10μm以上10mm以下の範囲内が好ましい。またカバー層12には、隔壁層11との接合前に、流体(液体)を導入する入力部2、流体を排出する出力部4のそれぞれに相当する孔を予め開けておくことが望ましい。 The cover layer 12 can be formed from either a light-transmitting or non-light-transmitting material. For example, when detecting or observing the state inside the channel using light, a material that is highly transparent to the light can be used. Examples of light-transmitting materials include resin and glass. Resins suitable for forming the cover layer 12 include acrylic resin, methacrylic resin, polypropylene, polycarbonate resin, cycloolefin resin, polystyrene resin, polyester resin, urethane resin, silicone resin, and fluorine-based resin, among others, because they are suitable for forming the main body of the microchannel chip 1. The thickness of the cover layer 12 is not particularly limited, but considering that through-holes corresponding to the input section 2 and output section 4 are provided in the cover layer 12, a thickness of 10 μm or more and 10 mm or less is preferred. Furthermore, it is desirable to pre-open holes corresponding to the input section 2 for introducing fluid (liquid) and the output section 4 for discharging fluid in the cover layer 12 before bonding it to the partition layer 11.

また、カバー層12の弾性率は、隔壁層11の弾性率より大きくてもよい。この場合、カバー層12は隔壁層11よりも機械的強度が向上され、隔壁層11との接合時に加わる外力への耐久性が向上することとなる。
また、カバー層12の弾性率は、隔壁層11の弾性率より小さくてもよい。この場合、カバー層12は隔壁層11よりも柔らかくなるため、隔壁層11とカバー層12との接合面においてカバー層12の追従性が向上し、接合不良をさらに抑制することができる。また、カバー層12の弾性率が隔壁層11の弾性率よりも小さくなると、入力部2、出力部4のそれぞれに相当する孔を開け易くなるため、製造時の作業負荷を軽減することができる。
本実施形態に係るマイクロ流路チップ1において、カバー層12の弾性率は、隔壁層11の弾性率と同様に、1MPa以上10GPa以下の範囲内であればよい。
The elastic modulus of the cover layer 12 may be greater than the elastic modulus of the partition wall layer 11. In this case, the cover layer 12 has improved mechanical strength compared to the partition wall layer 11, and the durability against external forces applied when bonding to the partition wall layer 11 is improved.
The elastic modulus of the cover layer 12 may be smaller than that of the partition wall layer 11. In this case, the cover layer 12 is softer than the partition wall layer 11, which improves the conformability of the cover layer 12 at the joint surface between the partition wall layer 11 and the cover layer 12, thereby further suppressing poor joints. Furthermore, when the elastic modulus of the cover layer 12 is smaller than that of the partition wall layer 11, it becomes easier to drill holes corresponding to the input section 2 and the output section 4, which reduces the workload during manufacturing.
In the micro-channel chip 1 according to this embodiment, the modulus of elasticity of the cover layer 12 may be in the range of 1 MPa to 10 GPa, similar to the modulus of elasticity of the partition layer 11 .

(1.2)マイクロ流路チップの製造方法
次に、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法について説明する。図2は、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法の一例を示すフローチャートである。
ここでは、隔壁層11を感光性樹脂で形成する場合を例にとって説明する。
(1.2) Method for Manufacturing Micro-Channel Chip Next, a method for manufacturing the micro-channel chip 1 according to this embodiment will be described. Fig. 2 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the micro-channel chip 1 according to this embodiment.
Here, an example in which the partition wall layer 11 is formed from a photosensitive resin will be described.

(ステップS1)
本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法では、まず基板10上へ樹脂を塗工する工程を行う。これにより、基板10上に隔壁層11を形成するための樹脂層を設ける。本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法では、例えば基板10上に感光性樹脂による樹脂層(感光性樹脂層)を形成する。
(Step S1)
In the method for manufacturing the micro-channel chip 1 according to this embodiment, first, a step of applying a resin onto the substrate 10 is performed. This provides a resin layer for forming the partition layer 11 on the substrate 10. In the method for manufacturing the micro-channel chip 1 according to this embodiment, for example, a resin layer made of a photosensitive resin (photosensitive resin layer) is formed on the substrate 10.

基板10上への感光性樹脂層の形成方法は、例えば、基板10への感光性樹脂の塗工により行われる。塗工は、例えば、スピンコーティング、スプレーコーティング、バーコーティングなどにより行われることができ、中でも膜厚制御性の観点からはスピンコーティングが好ましい。基板10上には、例えば液状、固体状、ゲル状、フィルム状など種々の形態の感光性樹脂を塗工することができる。中でも、液体レジストによって感光性樹脂層を形成することが好ましい。
また、基板10上には、樹脂層(例えば、感光性樹脂層)の厚み、すなわち隔壁層11の厚みが5μm以上100μm以下の範囲内となるように樹脂(例えば、感光性樹脂)を塗工すればよい。
The photosensitive resin layer is formed on the substrate 10, for example, by coating the substrate 10 with a photosensitive resin. Coating can be performed by, for example, spin coating, spray coating, bar coating, etc., with spin coating being preferred from the viewpoint of film thickness controllability. The photosensitive resin can be coated on the substrate 10 in various forms, such as liquid, solid, gel, or film. Of these, it is preferred to form the photosensitive resin layer using a liquid resist.
Furthermore, a resin (e.g., a photosensitive resin) may be applied onto the substrate 10 so that the thickness of the resin layer (e.g., a photosensitive resin layer), i.e., the thickness of the partition wall layer 11, is in the range of 5 μm to 100 μm.

(ステップS2)
基板10上に感光性樹脂を形成すると、次に、基板10上に塗工した樹脂(例えば、感光性樹脂)内に含まれる溶媒(溶剤)を除去する目的で加熱処理(プリベーク処理)する工程を行う。なお、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法において、プリベーク処理は必須の工程ではなく、適宜、樹脂の特性に合わせて最適な温度、時間で実施すればよい。例えば、基板10上の樹脂層が感光性樹脂である場合は、プリベーク温度、時間は感光性樹脂の特性に応じて、適宜、最適な条件で行う。
(Step S2)
Once the photosensitive resin has been formed on the substrate 10, a heating process (pre-baking process) is then carried out to remove the solvent contained in the resin (e.g., photosensitive resin) coated on the substrate 10. Note that in the manufacturing method of the microchannel chip 1 according to this embodiment, the pre-baking process is not an essential process, and may be carried out at an appropriate temperature and time optimal for the characteristics of the resin. For example, if the resin layer on the substrate 10 is a photosensitive resin, the pre-baking temperature and time are appropriately set to optimal conditions depending on the characteristics of the photosensitive resin.

(ステップS3)
次に、基板10上に塗工した樹脂(例えば感光性樹脂)を露光する工程を行う。具体的には、基板10上に塗工した感光性樹脂には、露光により流路パターンが描画される。露光は、例えば、紫外線を光源とした露光装置、レーザー描画装置により行うことができる。中でも、紫外線を光源としたプロキシミティ露光やコンタクト露光装置を用いた露光が好ましい。プロキシミティ露光装置の場合、マイクロ流路チップ1における流路パターン配列を有するフォトマスクを介して露光が行われる。フォトマスクはクロム及び酸化クロムの二層構造を遮光膜とするフォトマスクなどを使用すればよい。
また上述のように、隔壁層11には、紫外光領域である190nm以上400nm以下の波長の光に対して感光性を有する感光性樹脂が用いられる。したがって、本工程(露光工程)では、基板10上に塗工される感光性樹脂を、190nm以上400nm以下の波長の光に感光させればよい。
(Step S3)
Next, a step of exposing the resin (e.g., photosensitive resin) coated on the substrate 10 is carried out. Specifically, a flow path pattern is written on the photosensitive resin coated on the substrate 10 by exposure. Exposure can be carried out, for example, by an exposure device using ultraviolet light as a light source or a laser writing device. Among these, exposure using a proximity exposure device or a contact exposure device using ultraviolet light as a light source is preferred. In the case of a proximity exposure device, exposure is carried out through a photomask having the flow path pattern arrangement of the microchannel chip 1. The photomask may be a photomask having a light-shielding film with a two-layer structure of chromium and chromium oxide.
As described above, a photosensitive resin that is photosensitive to light having a wavelength of 190 nm or more and 400 nm or less, which is in the ultraviolet light region, is used for the partition layer 11. Therefore, in this step (exposure step), the photosensitive resin coated on the substrate 10 is exposed to light having a wavelength of 190 nm or more and 400 nm or less.

基板10上に塗工された感光性樹脂がポジ型レジストの場合、露光領域が溶解して流路部3となり、未露光領域に残存する感光性樹脂が隔壁層11となる。また、基板10上に塗工された感光性樹脂がネガ型レジストの場合、露光領域に残存する感光性樹脂が隔壁層11となり、未露光領域が溶解して流路部3となる。このように、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法では、フォトリソグラフィーを用いて基板10上に流路部3を構成する隔壁層11を形成することができる。 If the photosensitive resin coated on the substrate 10 is a positive resist, the exposed areas dissolve to form the flow path section 3, and the photosensitive resin remaining in the unexposed areas becomes the partition layer 11. Also, if the photosensitive resin coated on the substrate 10 is a negative resist, the photosensitive resin remaining in the exposed areas becomes the partition layer 11, and the unexposed areas dissolve to form the flow path section 3. In this way, the manufacturing method for the microchannel chip 1 according to this embodiment allows the partition layer 11 that constitutes the flow path section 3 to be formed on the substrate 10 using photolithography.

なお、基板10上における樹脂層の形成に化学増幅型レジストなどを用いる場合には、露光により発生した酸の触媒反応を促すために、露光後にさらに加熱処理(ポストエクスポージャーベーク:PEB)を行うとよい。 If a chemically amplified resist or the like is used to form the resin layer on the substrate 10, it is recommended to perform a post-exposure bake (PEB) after exposure to promote the catalytic reaction of the acid generated by exposure.

(ステップS4)
次に、露光した感光性樹脂に対して現像を行い、流路パターンを形成する工程を行う。
現像は、例えば、スプレー、ディップ、パドル形式などの現像装置にて感光性樹脂と現像液の反応により行われる。現像液は、例えば炭酸ナトリウム水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化カリウム、有機溶剤などを用いることができる。現像液は感光性樹脂の特性に応じた最適なものを適宜使用すればよく、これらに限定されるものではない。また、濃度や現像処理時間は、感光性樹脂の特性に合わせて適宜最適な条件に調整することができる。
(Step S4)
Next, the exposed photosensitive resin is developed to form a flow path pattern.
Development is carried out by reacting the photosensitive resin with a developer in a developing device such as a spray, dip, or paddle type. Examples of the developer that can be used include aqueous sodium carbonate solution, tetramethylammonium hydroxide, potassium hydroxide, and organic solvents. The developer may be an optimum solution suited to the properties of the photosensitive resin, and is not limited to these. The concentration and development time can be adjusted to the optimum conditions suited to the properties of the photosensitive resin.

(ステップS5)
次に、洗浄により基板10上の樹脂層(感光性樹脂層)から現像に用いた現像液を完全に除去する工程を行う。洗浄は、例えば、スプレー、シャワー、浸漬形式などの洗浄装置によって行うことができる。洗浄水としては、例えば純水、イソプロピルアルコールなどから、現像処理に用いた現像液を除去するために最適な洗浄水を適宜使用すればよい。洗浄後はスピンドライヤ、IPAベーパドライヤ、自然乾燥などにより乾燥を行う。
(Step S5)
Next, a process is performed in which the developer used for development is completely removed from the resin layer (photosensitive resin layer) on the substrate 10 by washing. Washing can be performed using a washing device such as a spray, shower, or immersion type. As the washing water, for example, pure water, isopropyl alcohol, or the like, may be appropriately used as the washing water that is most suitable for removing the developer used in the development process. After washing, the substrate is dried using a spin dryer, an IPA vapor dryer, natural drying, or the like.

(ステップS6)
次に、流路パターン、すなわち流路部3を形成する隔壁層11に対して加熱処理(ポストベーク)する工程を行う。このポストベーク処理により、現像や洗浄時の残留水分を除去する。ポストベーク処理は、例えば、ホットプレート、オーブン、などを用いて行われる。上記ステップS5の洗浄工程での乾燥が不十分な場合、現像液や洗浄時の水分が隔壁層11に残留している場合がある。また、プリベーク処理において除去されなかった溶剤も隔壁層11に残留している場合がある。ポストベーク処理を行うことで、それらを除去することができる。
(Step S6)
Next, a heat treatment (post-baking) is performed on the partition layer 11 that forms the flow path pattern, i.e., the flow path portion 3. This post-baking process removes moisture remaining during development and cleaning. The post-baking process is performed using, for example, a hot plate or an oven. If drying is insufficient in the cleaning process of step S5, moisture from the developer or cleaning may remain in the partition layer 11. Furthermore, solvent that was not removed in the pre-baking process may also remain in the partition layer 11. This can be removed by performing the post-baking process.

(ステップS7)
ポストベーク処理後に、隔壁層11、及び隔壁層11との接合前のカバー層12(蓋材)に対して表面改質処理する工程を行う。表面改質処理の一例として、プラズマ処理を行う。なお、表面改質処理は、必要に応じて適宜実行すればよく、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法において必須の工程ではない。
(Step S7)
After the post-baking process, a surface modification process is performed on the partition layer 11 and the cover layer 12 (lid material) before bonding to the partition layer 11. One example of the surface modification process is plasma treatment. Note that the surface modification process may be performed as needed, and is not an essential process in the manufacturing method of the micro-channel chip 1 according to this embodiment.

(ステップS8)
次に、ポストベーク処理後の隔壁層11にカバー層12を接合する工程を行う。本工程では、図1(b)に示すように、隔壁層11の基板10とは反対側の面にカバー層12を接合する。これにより、流路部3がカバー層12に覆われ、図1(a)、図1(b)に示すマイクロ流路チップ1が形成される。
上記ステップS7において表面改質処理を行った基板同士を接合させる方法としては、例えば熱プレス機や熱ロール機を用いた熱圧着を用いることが好ましい。
カバー層12には、隔壁層11との接合前に、予め流体の入力部2、出力部4(図1(A)参照)に相当する孔をおくことが望ましい。これにより、隔壁層11との接合後に孔を開ける場合よりも、ゴミやコンタミネーションの問題が生じることを抑制することができる。
(Step S8)
Next, a step of bonding a cover layer 12 to the post-baked partition layer 11 is performed. In this step, as shown in Fig. 1(b), the cover layer 12 is bonded to the surface of the partition layer 11 opposite to the substrate 10. As a result, the flow channel portion 3 is covered with the cover layer 12, and the micro-channel chip 1 shown in Figs. 1(a) and 1(b) is formed.
As a method for bonding the substrates that have been subjected to the surface modification treatment in step S7, it is preferable to use thermocompression bonding using, for example, a heat press or a heat roll machine.
It is desirable to provide holes corresponding to the fluid input section 2 and output section 4 (see FIG. 1A ) in the cover layer 12 before bonding to the partition wall layer 11. This can prevent problems with dust and contamination from occurring compared to when the holes are provided after bonding to the partition wall layer 11.

隔壁層11とカバー層12との接合方法は、上記熱圧着に限られず、接着剤を用いる方法や、接着剤を用いずに隔壁層11とカバー層12との接合面の表面改質処理により接路接合する方法を実施してもよい。
接着剤を用いて接合する場合、接着剤は隔壁層11およびカバー層12を構成する材料との親和性などに基づいて決定することができる。接着剤は、隔壁層11とカバー層12とを接合できるものであれば、特に限定されない。例えば、本実施形態における接着剤としては、アクリル樹脂系接着剤や、ウレタン樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤等を用いることができる。
The method for joining the partition wall layer 11 and the cover layer 12 is not limited to the thermocompression bonding described above, and a method using an adhesive or a method for joining the partition wall layer 11 and the cover layer 12 by surface modification treatment of the joining surfaces thereof without using an adhesive may also be employed.
When bonding is performed using an adhesive, the adhesive can be determined based on factors such as the affinity with the materials constituting the partition wall layer 11 and the cover layer 12. The adhesive is not particularly limited as long as it can bond the partition wall layer 11 and the cover layer 12. For example, the adhesive used in this embodiment may be an acrylic resin adhesive, a urethane resin adhesive, an epoxy resin adhesive, or the like.

また、接着剤を用いずに表面改質処理によって接合する方法としては、プラズマ処理、コロナ放電処理、エキシマレーザー処理などがある。この場合、隔壁層11の表面の反応性を向上させ、隔壁層11とカバー層12との親和性及び接着の相性に応じて、適宜最適な処理方法を選択すればよい。なお、表面改質処理によって接合する場合、上記ステップS7において隔壁層11とカバー層12との接合まで実行すればよい。 Methods of bonding by surface modification treatment without using adhesive include plasma treatment, corona discharge treatment, and excimer laser treatment. In this case, the reactivity of the surface of the partition wall layer 11 is improved, and the optimum treatment method can be selected appropriately depending on the affinity and adhesive compatibility between the partition wall layer 11 and the cover layer 12. Note that when bonding by surface modification treatment, it is sufficient to carry out step S7 above up to bonding the partition wall layer 11 and the cover layer 12.

以上説明したように、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法は、基板10上に、樹脂を塗工する工程(上記ステップS1)と、塗工した樹脂を露光する工程(上記ステップS3)と、露光した樹脂を現像及び洗浄し基板10上に流路部3を構成する隔壁層11を形成する工程(上記ステップ4および上記ステップS5)と、流路部3を構成する隔壁層11をポストベーク処理する工程(上記ステップS6)と、隔壁層11の基板10とは反対側の面にカバー層12を接合する工程(上記ステップS8)と、を含んでいる。 As described above, the method for manufacturing the microchannel chip 1 according to this embodiment includes the steps of applying resin to the substrate 10 (step S1 above), exposing the applied resin to light (step S3 above), developing and washing the exposed resin to form a partition layer 11 that constitutes the channel section 3 on the substrate 10 (steps 4 and S5 above), post-baking the partition layer 11 that constitutes the channel section 3 (step S6 above), and bonding a cover layer 12 to the surface of the partition layer 11 opposite the substrate 10 (step S8 above).

ここでは、基板10上に感光性樹脂を塗工し、フォトリソグラフィーを用いて流路部3を構成するための隔壁層11を形成する例を説明したが、本開示はこれに限られない。基板10上において隔壁層11となる樹脂層の形成に用いる樹脂は、例えばシリコーンゴム(PDMS)や、合成樹脂(PMMA、PC、PS、PP、COP、COCなど)であってもよい。例えば、シリコーンゴムを用いて隔壁層11を形成する場合は、フォトリソグラフィーを用いて流路パターンの鋳型を形成し、当該流路パターンの鋳型をシリコーンゴムに転写することで、流路パターン(流路部3を構成する隔壁層11)を形成してもよい。 Here, an example has been described in which a photosensitive resin is applied to the substrate 10 and then photolithography is used to form the partition layer 11 that constitutes the flow path section 3, but the present disclosure is not limited to this. The resin used to form the resin layer that becomes the partition layer 11 on the substrate 10 may be, for example, silicone rubber (PDMS) or a synthetic resin (PMMA, PC, PS, PP, COP, COC, etc.). For example, when forming the partition layer 11 using silicone rubber, a mold for the flow path pattern may be formed using photolithography, and the mold for the flow path pattern may be transferred to the silicone rubber to form the flow path pattern (the partition layer 11 that constitutes the flow path section 3).

(1.3)隔壁層の弾性率及びビッカース硬さの制御方法
本実施形態では、上述の製造方法によってマイクロ流路チップ1を製造する際に、隔壁層11の弾性率を1MPa以上10GPa以下の範囲内となり、さらに隔壁層11のビッカース硬さが2HV以上となる。
(1.3) Method for controlling the elastic modulus and Vickers hardness of the partition layer In this embodiment, when manufacturing the microchannel chip 1 by the above-described manufacturing method, the elastic modulus of the partition layer 11 is set to be in the range of 1 MPa or more and 10 GPa or less, and further, the Vickers hardness of the partition layer 11 is set to be 2 HV or more.

(1.3.1)ポストベーク処理による弾性率及びビッカース硬さの制御方法
本実施形態において、隔壁層11の弾性率及びビッカース硬さは、マイクロ流路チップ1の製造方法におけるポストベーク処理(上記ステップS6)によって制御することができる。具体的には、隔壁層11の弾性率及びビッカース硬さは、ポストベーク処理時の温度、時間によって制御される。ポストベーク処理の本来の目的は、前述のように、現像液や洗浄時の水分(場合によっては基板10に塗布した樹脂の溶剤)を除去させるものであるが、このとき、水分の除去に伴って隔壁層11の硬化が進行する。この硬化の進行の制御により、隔壁層11の弾性率及びビッカース硬さを制御することができる。
ポストベーク処理の実施時における温度が高すぎる、または、ポストベーク処理の時間が長すぎる場合、必要以上に隔壁層11の硬化が進んでしまい、弾性率及びビッカース硬さが過度に上昇し得る。このため、弾性率及びビッカース硬さを制御する際の最適な温度は、隔壁層11を形成する樹脂材料のガラス転移温度よりも、30℃から50℃低い温度で実施することが好適である。また、ポストベーク処理の処理時間としては、30分以内、より好ましくは10分以内で実施するのがよい。また、ポストベーク処理の処理時間は、5分以上であることが好ましい。
このように、ポストベーク処理の実施時における温度および処理時間を制御することにより、隔壁層11の弾性率を1MPa以上10GPa以下の範囲内に制御することができる。さらに、隔壁層のビッカース硬さを2HV以上になるように制御することができる。
(1.3.1) Method for Controlling Elastic Modulus and Vickers Hardness by Post-Bake Treatment In this embodiment, the elastic modulus and Vickers hardness of the partition layer 11 can be controlled by the post-bake treatment (step S6 above) in the manufacturing method of the micro-channel chip 1. Specifically, the elastic modulus and Vickers hardness of the partition layer 11 are controlled by the temperature and time during the post-bake treatment. As described above, the original purpose of the post-bake treatment is to remove moisture from the developer and during cleaning (and in some cases, the solvent for the resin applied to the substrate 10). At this time, hardening of the partition layer 11 progresses as the moisture is removed. By controlling the progress of this hardening, the elastic modulus and Vickers hardness of the partition layer 11 can be controlled.
If the temperature during post-baking is too high or the post-baking time is too long, the curing of the barrier layer 11 may proceed more than necessary, resulting in excessive increases in the modulus of elasticity and Vickers hardness. Therefore, the optimum temperature for controlling the modulus of elasticity and Vickers hardness is preferably a temperature 30° C. to 50° C. lower than the glass transition temperature of the resin material forming the barrier layer 11. The post-baking time is preferably within 30 minutes, more preferably within 10 minutes. The post-baking time is preferably 5 minutes or longer.
In this way, by controlling the temperature and processing time during the post-baking process, it is possible to control the elastic modulus of the barrier layer 11 to be in the range of 1 MPa to 10 GPa, and further to control the Vickers hardness of the barrier layer to be 2 HV or more.

(1.3.2)露光による弾性率及びビッカース硬さの制御方法
また、本実施形態において、隔壁層11の弾性率及びビッカース硬さは、マイクロ流路チップ1の製造時において基板10上の樹脂を露光する工程における紫外線露光の露光量によっても制御することができる。マイクロ流路チップ1の製造時における上述の露光工程(例えば上記ステップS3)は、本来、隔壁層11によって画定される流路部3(流路パターン)を形成する目的で行うものであるが、例えばラジカル重合型のネガ型感光性樹脂においては、露光時に感光領域の硬化が進行する。この硬化の進行の制御により、隔壁層11の弾性率及びビッカース硬さを制御することができる。
(1.3.2) Method for controlling elastic modulus and Vickers hardness by exposure In this embodiment, the elastic modulus and Vickers hardness of the partition layer 11 can also be controlled by the amount of exposure to ultraviolet light in the step of exposing the resin on the substrate 10 during the manufacture of the micro-channel chip 1. The above-mentioned exposure step (e.g., step S3) during the manufacture of the micro-channel chip 1 is originally performed for the purpose of forming the channel portion 3 (channel pattern) defined by the partition layer 11. However, for example, in the case of a radical polymerization type negative photosensitive resin, hardening of the photoexposed region progresses during exposure. By controlling the progress of this hardening, the elastic modulus and Vickers hardness of the partition layer 11 can be controlled.

露光量が過剰である場合、隔壁層11の弾性率及びビッカース硬さが過度に上昇することが確認されている。また、露光量が過剰であるとパターン解像性の悪化や残渣の発生、あるいは、パターン寸法が設計値よりも大幅にずれるといった不具合も生じうる。一方、露光量が不足している場合にも、同様にパターン寸法が設計値から大幅なずれや、流路パターンそのものが形成出来ないという問題が生じ得る。このため、流路パターン形成のための露光ステップ(第一の露光ステップ)では、まずは流路パターン形成のために適切な露光量を設定する。ここでは、流路パターン形成に問題が生じない範囲において、基板10上に塗布した樹脂の弾性率及びビッカース硬さを制御するための露光量の調整を行う。次いで、流路部3を形成する隔壁層11とカバー層12との接合不良の発生および流路部3の変形を抑制する目的で、隔壁層11の弾性率及びビッカース硬さを制御するための露光ステップ(第二の露光ステップ)を実施する。第二の露光ステップにおける露光量は、隔壁層11の樹脂材料に応じて適宜設定する必要があるが、流路パターンを形成する第一の露光ステップでの露光量よりも大きく、且つ、10mJ/cm以上1000mJ/cm以下の範囲内であることが望ましい。
また、第二の露光ステップは、第一の露光ステップに続いて(上記ステップS3の処理として)現像前の流路パターンに対して行ってもよいし、ポストベーク処理(上記ステップS6)の前に、現像後の流路パターンに対して行ってもよい。
また、第一の露光ステップおよび第二の露光ステップには、例えばプロキシミティ露光装置を用いることができる。また、第二の露光ステップにおいても、流路パターンを上記ステップS3と同様の波長(190nm以上400nm以下の波長)の光に感光させればよい。
It has been confirmed that an excessive exposure dose causes an excessive increase in the elastic modulus and Vickers hardness of the partition wall layer 11. Furthermore, an excessive exposure dose can result in problems such as a deterioration in pattern resolution, the generation of residues, or pattern dimensions that significantly deviate from the design values. On the other hand, an insufficient exposure dose can also result in problems such as pattern dimensions significantly deviating from the design values or the inability to form a flow path pattern. Therefore, in the exposure step (first exposure step) for forming the flow path pattern, an appropriate exposure dose for flow path pattern formation is first set. Here, the exposure dose is adjusted to control the elastic modulus and Vickers hardness of the resin applied to the substrate 10 within a range that does not cause problems in flow path pattern formation. Next, an exposure step (second exposure step) is performed to control the elastic modulus and Vickers hardness of the partition wall layer 11, which forms the flow path portion 3, in order to suppress the occurrence of poor bonding between the partition wall layer 11 and the cover layer 12 and the deformation of the flow path portion 3. The exposure dose in the second exposure step needs to be set appropriately depending on the resin material of the partition layer 11, but it is preferable that the exposure dose is greater than the exposure dose in the first exposure step for forming the flow path pattern and is within the range of 10 mJ/ cm2 or more and 1000 mJ/ cm2 or less.
Furthermore, the second exposure step may be performed on the flow path pattern before development following the first exposure step (as the processing of step S3 above), or may be performed on the flow path pattern after development before the post-bake processing (step S6 above).
In addition, a proximity exposure device, for example, can be used in the first exposure step and the second exposure step. In the second exposure step, the flow path pattern may also be exposed to light of the same wavelength (190 nm or more and 400 nm or less) as in step S3.

このように、本実施形態係るマイクロ流路チップ1の製造時において、上述のような第二の露光ステップを実行することにより、隔壁層11の弾性率を1MPa以上10GPa以下の範囲内に制御することができる。さらに、隔壁層のビッカース硬さを2HV以上になるように制御することができる。
また、隔壁層11の弾性率は、樹脂材料によっても変化する。例えば、隔壁層11をシリコーンゴム(PDMS)で形成した場合、弾性率は10MPa程度となり、ビッカース硬さは0.1HV程度となる。また、隔壁層11を感光性樹脂で形成した場合、弾性率は2GPa以上10GPa以下の範囲内となり、ビッカース硬さは40HV程度となる。
In this way, by performing the second exposure step as described above during the manufacture of the micro-channel chip 1 according to this embodiment, the elastic modulus of the partition layer 11 can be controlled to be within the range of 1 MPa to 10 GPa, and the Vickers hardness of the partition layer can be controlled to be 2 HV or more.
The elastic modulus of the partition wall layer 11 also varies depending on the resin material. For example, if the partition wall layer 11 is made of silicone rubber (PDMS), the elastic modulus is approximately 10 MPa and the Vickers hardness is approximately 0.1 HV. If the partition wall layer 11 is made of a photosensitive resin, the elastic modulus is in the range of 2 GPa to 10 GPa and the Vickers hardness is approximately 40 HV.

このように、本開示によれば、フォトリソグラフィーを用いて流路を形成した隔壁層11の弾性率及びビッカース硬さを制御することで、僅かな段差に追従でき、且つ、微細な流路の変形を抑制させた状態で接合が可能であるマイクロ流路チップ1を製造できる。
具体的には、上述のようにマイクロ流路チップ1の製造時において、弾性率及びビッカース硬さを制御することで、基板10と、樹脂材料で構成され、基板10上に設けられて流路部3を形成する隔壁層11と、隔壁層11の基板10とは反対側の面に設けられたカバー層12と、を備え、隔壁層11の弾性率が1MPa以上10GPa以下の範囲内であるマイクロ流路チップ1を得ることができる。これにより、流路を形成する樹脂層と蓋材との接合不良の発生および流路の変形を抑制することができるマイクロ流路チップを提供することができる。
Thus, according to the present disclosure, by controlling the elastic modulus and Vickers hardness of the partition layer 11 in which the flow channel is formed using photolithography, it is possible to manufacture a micro-channel chip 1 that can conform to slight steps and can be bonded while suppressing deformation of the fine flow channel.
Specifically, by controlling the modulus of elasticity and Vickers hardness during the manufacture of micro-channel chip 1 as described above, it is possible to obtain micro-channel chip 1 that includes substrate 10, partition layer 11 made of a resin material and provided on substrate 10 to form channel portion 3, and cover layer 12 provided on the surface of partition layer 11 opposite substrate 10, wherein partition layer 11 has a modulus of elasticity in the range of 1 MPa to 10 GPa. This makes it possible to provide a micro-channel chip that can suppress the occurrence of poor bonding between the resin layer that forms the channel and the lid material and deformation of the channel.

(1.4)弾性率及びビッカース硬さの測定方法
隔壁層11およびカバー層12の弾性率及びビッカース硬さの測定には、マイクロインデンテーション試験機を用いることが好ましい。マイクロインデンテーション試験機では、試料に対して準静的な押しこみ試験を行い、試料の機械特性を取得することができる。また、マイクロインデンテーション試験機では、試料に対する最大荷重印加時の押込み深さや、その曲線を解析することで硬度・弾性率、塑性変形と弾性変形との仕事率等の情報を求めることができ、これらの情報を解析可能である。
例えば、隔壁層11の試料に対し、マイクロインデンテーション試験機にて、対面角136°の四角錐圧子を使用して、押し込み荷重2mNで押しこみ試験を行い、隔壁層11の弾性率及びビッカース硬さを測定する。測定結果における除荷時の曲線の傾きから弾性変形域の硬さである弾性率が算出される。また圧子の押し込み量から圧痕を推定し、塑性変形域の硬さであるビッカース硬さが算出される。カバー層12についても、同様にして弾性率及びビッカース硬さを測定することができる。
(1.4) Method for Measuring Elastic Modulus and Vickers Hardness A microindentation tester is preferably used to measure the elastic modulus and Vickers hardness of the partition layer 11 and the cover layer 12. The microindentation tester performs a quasi-static indentation test on a sample to obtain the mechanical properties of the sample. The microindentation tester also analyzes the indentation depth when the maximum load is applied to the sample and the resulting curve to determine information such as hardness, elastic modulus, and power of plastic deformation and elastic deformation, and can analyze this information.
For example, a microindentation test is performed on a sample of the partition wall layer 11 using a square pyramidal indenter with a facing angle of 136° and an indentation load of 2 mN to measure the elastic modulus and Vickers hardness of the partition wall layer 11. The elastic modulus, which is the hardness in the elastic deformation region, is calculated from the slope of the curve when unloaded in the measurement results. The indentation is estimated from the indentation depth of the indenter, and the Vickers hardness, which is the hardness in the plastic deformation region, is calculated. The elastic modulus and Vickers hardness of the cover layer 12 can also be measured in a similar manner.

(1.5)第一実施形態の効果
以上のようなマイクロ流路チップ1は、以下の効果を有する。
(1)本実施形態に係るマイクロ流路チップ1は、基板10と、樹脂材料で構成され、基板10上に設けられて流路部3を形成する隔壁層11と、隔壁層11の基板10とは反対側の面に設けられたカバー層12と、を備え、隔壁層11の弾性率が1MPa以上10GPa以下の範囲内である。
これにより、流路部3を形成する樹脂層である隔壁層11と蓋材であるカバー層12との接合不良の発生および流路部3の変形を抑制することができる。
(2)また、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1は、基板10と、樹脂材料で構成され、基板10上に設けられて流路部3を形成する隔壁層11と、隔壁層11の基板10とは反対側の面に設けられたカバー層12と、を備え、隔壁層11の弾性率が2GPaより大きく10GPa以下となる範囲内であってもよい。
これにより、流路部3を形成する樹脂層である隔壁層11と蓋材であるカバー層12との接合不良の発生および流路部3の変形を抑制することができる。
(3)また、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1は、基板10と、樹脂材料で構成され、基板10上に設けられて流路部3を形成する隔壁層11と、隔壁層11の基板10とは反対側の面に設けられたカバー層12と、を備え、隔壁層11の弾性率が1MPa以上2GPa以下の範囲内であり、隔壁層11のビッカース硬さが2HV以上であってもよい。
これにより、流路部3を形成する樹脂層である隔壁層11と蓋材であるカバー層12との接合不良の発生および流路部3の変形を抑制することができる。
(1.5) Effects of First Embodiment The micro-channel chip 1 as described above has the following effects.
(1) The microchannel chip 1 according to this embodiment includes a substrate 10, a partition layer 11 made of a resin material and disposed on the substrate 10 to form a channel portion 3, and a cover layer 12 disposed on the surface of the partition layer 11 opposite the substrate 10, and the elastic modulus of the partition layer 11 is within a range of 1 MPa to 10 GPa.
This makes it possible to suppress the occurrence of poor bonding between the partition layer 11, which is a resin layer that forms the flow path portion 3, and the cover layer 12, which is a lid material, and to suppress deformation of the flow path portion 3.
(2) Furthermore, the microchannel chip 1 according to this embodiment includes a substrate 10, a partition layer 11 made of a resin material and provided on the substrate 10 to form a channel portion 3, and a cover layer 12 provided on the surface of the partition layer 11 opposite the substrate 10, and the elastic modulus of the partition layer 11 may be within a range of more than 2 GPa and not more than 10 GPa.
This makes it possible to suppress the occurrence of poor bonding between the partition layer 11, which is a resin layer that forms the flow path portion 3, and the cover layer 12, which is a lid material, and to suppress deformation of the flow path portion 3.
(3) Furthermore, the microchannel chip 1 according to this embodiment includes a substrate 10, a partition layer 11 made of a resin material and provided on the substrate 10 to form a channel portion 3, and a cover layer 12 provided on the surface of the partition layer 11 opposite to the substrate 10, wherein the elastic modulus of the partition layer 11 is within a range of 1 MPa or more and 2 GPa or less, and the Vickers hardness of the partition layer 11 may be 2 HV or more.
This makes it possible to suppress the occurrence of poor bonding between the partition layer 11, which is a resin layer that forms the flow path portion 3, and the cover layer 12, which is a lid material, and to suppress deformation of the flow path portion 3.

(4)また、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1は、隔壁層のビッカース硬さが2HV以上であることが好ましい。これにより、隔壁層11に塑性変形が生じにくくなるため、流路部3の変形や閉塞をより確実に抑制することができる。
(5)また、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1において、カバー層12の弾性率は、隔壁層11よりも大きくてもよい。
これにより、カバー層12は隔壁層11よりも機械的強度が向上され、隔壁層11との接合時に加わる外力への耐久性が向上することとなる。
(6)また、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1において、カバー層の弾性率は、前記隔壁層よりも小さくてもよい。
これにより、カバー層12は隔壁層11よりも柔らかくなるため、隔壁層11とカバー層12との接合面においてカバー層12の追従性が向上し、接合不良をさらに抑制することができる。
(4) In the micro-channel chip 1 according to this embodiment, the Vickers hardness of the partition layer is preferably 2 HV or more. This makes it difficult for plastic deformation to occur in the partition layer 11, thereby more reliably suppressing deformation and blockage of the channel portion 3.
(5) In the micro-channel chip 1 according to this embodiment, the cover layer 12 may have a higher elastic modulus than the partition layer 11 .
This makes the cover layer 12 more mechanically strong than the partition wall layer 11 , and improves durability against external forces applied when bonding to the partition wall layer 11 .
(6) In the micro-channel chip 1 according to this embodiment, the cover layer may have a lower modulus of elasticity than the partition layer.
This makes the cover layer 12 softer than the partition wall layer 11, improving the conformability of the cover layer 12 at the joint surface between the partition wall layer 11 and the cover layer 12, thereby further suppressing poor joints.

(7)また、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1において、隔壁層11を形成する樹脂材料は、紫外光領域である190nm以上400nm以下の波長の光に対して感光性を有する感光性樹脂であることが好ましい。
これにより、フォトリソグラフィーによって基板10上に流路部3を構成する隔壁層11を形成することができる。
(7) In addition, in the microchannel chip 1 according to this embodiment, the resin material forming the partition layer 11 is preferably a photosensitive resin that is photosensitive to light in the ultraviolet region with a wavelength of 190 nm or more and 400 nm or less.
This allows the partition layer 11 that constitutes the flow path portion 3 to be formed on the substrate 10 by photolithography.

(8)本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法は、基板10上に、樹脂を塗工する工程と、塗工した樹脂を露光する工程と、露光した当該樹脂を現像及び洗浄し、基板10上において流路部3を画定する隔壁層11を形成する工程と、隔壁層11をポストベーク処理する工程と、隔壁層11の基板とは反対側の面にカバー層12を接合する工程と、を含み、隔壁層11の弾性率を1MPa以上10GPa以下の範囲内とする。
これにより、流路部3を形成する樹脂層である隔壁層11と蓋材であるカバー層12との接合不良の発生および流路部3の変形を抑制することができるマイクロ流路チップを提供することができる。
(9)また、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法において、隔壁層11のビッカース硬さを2HV以上とする。
これにより、隔壁層11に塑性変形が生じにくく、流路部3の変形や閉塞をより確実に抑制することができるマイクロ流路チップを提供することができる。
(10)また、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法において、隔壁層11の弾性率及びビッカース硬さは、ポストベーク処理によって制御される。
これにより、フォトリソグラフィーによって弾性率及びビッカース硬さを制御することができる。
(11)また、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法において、隔壁層11の弾性率およびビッカース硬さは、樹脂を露光する工程における紫外線の露光量よって制御される。
これにより、フォトリソグラフィーによって弾性率及びビッカース硬さを制御することができる。
(12)また、本実施形態に係るマイクロ流路チップ1の製造方法では、樹脂を露光する工程において、感光性樹脂を、紫外光領域である190nm以上400nm以下の波長の光に感光させる。
これにより、フォトリソグラフィーによって基板10上に流路部3を構成する隔壁層11を形成することができる。
(8) The method for manufacturing the microchannel chip 1 according to this embodiment includes the steps of applying a resin onto the substrate 10, exposing the applied resin to light, developing and washing the exposed resin to form a partition layer 11 that defines the channel portion 3 on the substrate 10, post-baking the partition layer 11, and bonding a cover layer 12 to the surface of the partition layer 11 opposite the substrate, wherein the elastic modulus of the partition layer 11 is set to be in the range of 1 MPa to 10 GPa.
This makes it possible to provide a microchannel chip that can suppress the occurrence of poor bonding between the partition layer 11, which is a resin layer that forms the channel section 3, and the cover layer 12, which is a lid material, and can suppress deformation of the channel section 3.
(9) In the method for manufacturing the micro-channel chip 1 according to this embodiment, the Vickers hardness of the partition layer 11 is set to 2 HV or more.
This makes it possible to provide a micro-channel chip in which plastic deformation of the partition layer 11 is unlikely to occur and deformation and blockage of the channel section 3 can be more reliably suppressed.
(10) In the method for manufacturing the micro-channel chip 1 according to this embodiment, the elastic modulus and Vickers hardness of the partition layer 11 are controlled by post-baking.
This allows the modulus of elasticity and Vickers hardness to be controlled by photolithography.
(11) In the method for manufacturing the micro-channel chip 1 according to this embodiment, the elastic modulus and Vickers hardness of the partition layer 11 are controlled by the amount of ultraviolet light exposure in the step of exposing the resin.
This allows the modulus of elasticity and Vickers hardness to be controlled by photolithography.
(12) In the method for manufacturing the micro-channel chip 1 according to this embodiment, the photosensitive resin is exposed to light in the ultraviolet region with a wavelength of 190 nm or more and 400 nm or less in the step of exposing the resin.
This allows the partition layer 11 that constitutes the flow path portion 3 to be formed on the substrate 10 by photolithography.

2.第二実施形態
以下、本開示の第二実施形態に係るマイクロ流路チップについて、図3を用いて説明する。図3は、本開示の第二実施形態に係るマイクロ流路チップ102の一構成例を説明するための断面図である。
マイクロ流路チップ102は、基板20と、基板20上に配置された密着層24と、基板20上に流路部23を形成する隔壁層21と、カバー層22と、を備えている。すなわち、マイクロ流路チップ102は、基板と隔壁層との間に密着層24を備える点で、第一実施形態に係るマイクロ流路チップ1と相違する。
2. Second Embodiment A micro-channel chip according to a second embodiment of the present disclosure will now be described with reference to Fig. 3. Fig. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of micro-channel chip 102 according to the second embodiment of the present disclosure.
Micro-channel chip 102 includes substrate 20, adhesion layer 24 disposed on substrate 20, partition layer 21 that forms channel section 23 on substrate 20, and cover layer 22. That is, micro-channel chip 102 differs from micro-channel chip 1 according to the first embodiment in that it includes adhesion layer 24 between the substrate and the partition layer.

以下、密着層24について説明する。なお、密着層24以外の各構成(基板20、隔壁層21、カバー層22及び流路部23)については、マイクロ流路チップ1の基板10、隔壁層11、カバー層12及び流路部3と同様の構成であるため説明を省略する。 The adhesion layer 24 will be described below. Note that the components other than the adhesion layer 24 (substrate 20, partition layer 21, cover layer 22, and flow channel section 23) are similar in configuration to the substrate 10, partition layer 11, cover layer 12, and flow channel section 3 of the micro-channel chip 1, and therefore will not be described here.

マイクロ流路チップ102には、基板10と樹脂層(例えば感光性樹脂層)との密着性を上げる目的で、基板20上に疎水化表面処理(HMDS処理)を施したり、薄膜の樹脂をコートしてもよい。特に基板10にガラスを用いる場合などは、図3に示すように基板20と隔壁層21(感光性樹脂層)との間に薄膜による密着層24を設けてもよい。この場合、流路部23を流れる流体(例えば液体)は、基板ではなく密着層24接することになる。このため、密着層24は、流路部23に導入される流体への耐性を有していればよい。基板20上に密着層24を設けることで、感光性樹脂による流路パターンの解像性向上などへも寄与することができる。 In order to improve adhesion between the substrate 10 and a resin layer (e.g., a photosensitive resin layer) in the microchannel chip 102, the substrate 20 may be subjected to a hydrophobic surface treatment (HMDS treatment) or coated with a thin film of resin. In particular, when glass is used for the substrate 10, a thin film adhesion layer 24 may be provided between the substrate 20 and the partition layer 21 (photosensitive resin layer) as shown in Figure 3. In this case, the fluid (e.g., liquid) flowing through the channel portion 23 comes into contact with the adhesion layer 24 rather than the substrate. Therefore, it is sufficient for the adhesion layer 24 to be resistant to the fluid introduced into the channel portion 23. Providing the adhesion layer 24 on the substrate 20 can also contribute to improving the resolution of the channel pattern made of photosensitive resin.

3.第三実施形態
以下、本開示の第三実施形態に係るマイクロ流路チップについて、図4を用いて説明する。図4は、本開示の第三実施形態に係るマイクロ流路チップ103の一構成例を説明するための断面図である。
マイクロ流路チップ103は、基板30と、基板30上に流路部33を形成する隔壁層31と、カバー層32と、隔壁層31とカバー層32との間に設けられた密着層34とを備えている。すなわち、マイクロ流路チップ103は、密着層34を備える点で、第一実施形態に係るマイクロ流路チップ1と相違する。
3. Third Embodiment A micro-channel chip according to a third embodiment of the present disclosure will now be described with reference to Fig. 4. Fig. 4 is a cross-sectional view illustrating an example configuration of micro-channel chip 103 according to the third embodiment of the present disclosure.
Micro-channel chip 103 includes substrate 30, partition layer 31 that forms channel section 33 on substrate 30, cover layer 32, and adhesion layer 34 provided between partition layer 31 and cover layer 32. That is, micro-channel chip 103 differs from micro-channel chip 1 according to the first embodiment in that it includes adhesion layer 34.

以下、密着層34について説明する。なお、密着層34以外の各構成(基板30、隔壁層31、カバー層32及び流路部33)については、マイクロ流路チップ1の基板10、隔壁層11、カバー層12及び流路部3と同様の構成であるため説明を省略する。 The adhesion layer 34 will be described below. Note that the components other than the adhesion layer 34 (substrate 30, partition layer 31, cover layer 32, and flow channel portion 33) are similar in configuration to the substrate 10, partition layer 11, cover layer 12, and flow channel portion 3 of the micro-channel chip 1, and therefore will not be described here.

隔壁層とカバー層との接合に接着剤を用いる場合、図4に示すように、接着剤を隔壁層31の上に塗布することで、カバー層32との間に密着層34を形成することができる。この場合、流路部33を流れる流体(例えば液体)が、密着層34接することになる。このため、密着層34は、流路部33に導入される流体への耐性を有していればよい。密着層34を設けることにより、隔壁層31とカバー層32との接着をより強固にすることができ、マイクロ流路チップ103自体の耐久性を向上させることができる。 When an adhesive is used to bond the partition layer and cover layer, as shown in Figure 4, an adhesive can be applied to the partition layer 31 to form an adhesion layer 34 between the partition layer 31 and the cover layer 32. In this case, the fluid (e.g., liquid) flowing through the flow path 33 comes into contact with the adhesion layer 34. Therefore, the adhesion layer 34 only needs to be resistant to the fluid introduced into the flow path 33. By providing the adhesion layer 34, the adhesion between the partition layer 31 and the cover layer 32 can be strengthened, improving the durability of the microchannel chip 103 itself.

<実施例>
以下、本開示に係るマイクロ流路チップについて、具体的な実施例を用いて説明する
なお、本開示は、下記の実施例に限定されるものではない。
<Example>
The microchannel chip according to the present disclosure will be described below using specific examples. It should be noted that the present disclosure is not limited to the following examples.

(実施例1)
まず、ガラス基板上へ透明体の感光性樹脂を塗工して、感光性樹脂層を形成した。感光性樹脂にPDMSを使用した。感光性樹脂は、スピンコーターにて回転数1100rpm、30秒でガラス基板上に塗工した。膜厚は50μmになるように回転数、時間を調整した。次に、ホットプレート上にて感光性樹脂内に含まれる残留溶媒を除去する目的で加熱処理(プリベーク)を行った。プリベークは、温度90℃で20分実施した。
Example 1
First, a transparent photosensitive resin was applied to a glass substrate to form a photosensitive resin layer. PDMS was used as the photosensitive resin. The photosensitive resin was applied to the glass substrate using a spin coater at a rotation speed of 1100 rpm for 30 seconds. The rotation speed and time were adjusted to achieve a film thickness of 50 μm. Next, a heat treatment (pre-baking) was performed on a hot plate to remove residual solvent contained in the photosensitive resin. Pre-baking was performed at a temperature of 90°C for 20 minutes.

次に、ガラス基板上の感光性樹脂層を露光して流路パターンを描画した。具体的には、マイクロ流路のパターン配列を有するフォトマスクを介して、感光性樹脂へパターン露光した。フォトマスクはクロム及び酸化クロムの二層構造を遮光膜とするフォトマスクを使用した。露光には、プロキシミティ露光装置を用いた。露光装置は高圧水銀灯を光源とし、露光波長はg、h、i線を含むブロードバンドとした。流路パターン形成のための露光(第一の露光ステップ)における露光量は「100mJ/cmとした」。 Next, the photosensitive resin layer on the glass substrate was exposed to light to write a flow path pattern. Specifically, the photosensitive resin was exposed to light through a photomask having a pattern arrangement of microflow paths. The photomask used had a two-layer structure of chromium and chromium oxide as a light-shielding film. A proximity exposure device was used for exposure. The exposure device used a high-pressure mercury lamp as a light source, and the exposure wavelength was a broadband including g-, h-, and i-rays. The exposure dose for exposure to form the flow path pattern (first exposure step) was "100 mJ/ cm2 ."

次に、露光した感光性樹脂層に対して現像を行い、流路パターンを形成した。具体的には、アルカリ現像液(TMAH2.38%)を用いて感光性樹脂層を60秒間現像することにより、未露光部分を溶解し、流路構造をパターニングした。
続いて、超純水によるシャワー洗浄を行い、基板上の感光性樹脂層から現像液を除去し、スピンドライヤにて乾燥を行った。
Next, the exposed photosensitive resin layer was developed to form a flow path pattern. Specifically, the photosensitive resin layer was developed for 60 seconds using an alkaline developer (TMAH 2.38%) to dissolve the unexposed portions and pattern the flow path structure.
Subsequently, the developing solution was removed from the photosensitive resin layer on the substrate by shower washing with ultrapure water, and the substrate was dried with a spin dryer.

次に、弾性率及びビッカース硬さを制御するための露光ステップ(第二の露光ステップ)を実行した。第二の露光ステップにおける露光量は、50mJ/cmとした。 Next, an exposure step (second exposure step) was carried out to control the elastic modulus and Vickers hardness. The exposure dose in the second exposure step was set to 50 mJ/ cm2 .

次に、流路パターンをオーブンで100℃、10分、加熱処理(ポストベーク)した。これにより、隔壁層で確定された流路部(流路パターン)が形成された。対向する隔壁層の最小幅、すなわち流路の最小幅は、50μmとした。
ポストベーク後に、隔壁層に対し弾性率及びビッカース硬さの測定を行った。測定には、マイクロインデンテーション試験機(HM2000)を用いた。具体的には、対面角136°の四角錐圧子を使用して、押し込み荷重2mNで弾性率及びビッカース硬さを測定した。測定結果曲線の除荷時の傾きから弾性変形域の硬さである弾性率を測定し、圧子の押し込み量から圧痕を推定し、塑性変形域の硬さであるビッカース硬さを測定した。弾性率の測定結果は、0.001GPa(1MPa)であった。またビッカース硬さの測定結果は、0.008HVであった。
Next, the flow path pattern was post-baked in an oven at 100°C for 10 minutes. This resulted in the formation of a flow path portion (flow path pattern) defined by the partition wall layer. The minimum width of the opposing partition wall layers, i.e., the minimum width of the flow path, was 50 µm.
After post-baking, the elastic modulus and Vickers hardness of the barrier layer were measured. A microindentation tester (HM2000) was used for the measurements. Specifically, a square pyramidal indenter with a facing angle of 136° was used to measure the elastic modulus and Vickers hardness at an indentation load of 2 mN. The elastic modulus, which is the hardness in the elastic deformation region, was measured from the slope of the measurement result curve upon unloading, and the indentation was estimated from the indenter indentation depth to measure the Vickers hardness, which is the hardness in the plastic deformation region. The measured elastic modulus was 0.001 GPa (1 MPa). The measured Vickers hardness was 0.008 HV.

次に、流路パターンの隔壁層と別途作製したカバー層との接合面に対して表面改質処理を行った。カバー層は予め流路の入出口の孔を開けたPMMAを使用した。表面改質処理としてはプラズマ処理を行った。プラズマ処理条件は、圧力10Pa、酸素ガス流量10sccm、RFパワー100W、処理時間は30秒であった。 Next, a surface modification process was performed on the bonding surface between the partition layer of the flow path pattern and a separately prepared cover layer. The cover layer was made of PMMA with pre-punched holes for the inlets and outlets of the flow paths. Plasma treatment was used for the surface modification process. The plasma treatment conditions were a pressure of 10 Pa, an oxygen gas flow rate of 10 sccm, an RF power of 100 W, and a treatment time of 30 seconds.

次に、熱プレス機を用いて流路パターンの隔壁層とカバー層との接合を行った。熱プレス処理条件は、温度100℃、プレス圧5kN、処理時間は30秒であった。これにより、本実施例によるマイクロ流路チップを得た。 Next, a heat press was used to bond the partition layer of the channel pattern to the cover layer. The heat press processing conditions were a temperature of 100°C, a press pressure of 5 kN, and a processing time of 30 seconds. This resulted in the production of a microchannel chip according to this example.

(実施例2)
ガラス基板上へ塗工する感光性樹脂としてウレタンアクリレート系樹脂を用いた。またプロキシミティ露光装置による第二の露光ステップにおける露光量を100mJ/cmとした。それ以外は、実施例1と同様にして、本実施例によるマイクロ流路チップを得た。
また本実施例によるマイクロ流路チップにおいて、ポストベーク後に実施例1と同様にして弾性率及びビッカース硬さを測定した。本実施例において、弾性率の測定結果は、0.25GPaであった。またビッカース硬さの測定結果は、2HVであった。
Example 2
A urethane acrylate resin was used as the photosensitive resin to be applied to the glass substrate. The exposure dose in the second exposure step using the proximity exposure device was set to 100 mJ/cm. Otherwise, the microchannel chip of this example was obtained in the same manner as in Example 1.
Furthermore, in the microchannel chip according to this example, after post-baking, the elastic modulus and Vickers hardness were measured in the same manner as in Example 1. In this example, the measured result of the elastic modulus was 0.25 GPa, and the measured result of the Vickers hardness was 2 HV.

(実施例3)
ガラス基板上へ塗工する感光性樹脂として上記実施例2と同様のウレタンアクリレート系樹脂を用いた。またプロキシミティ露光装置による第二の露光ステップにおける露光量を170mJ/cmとし、ポストベーク温度を120℃とした。それ以外は、実施例1と同様にして、本実施例によるマイクロ流路チップを得た。
また本実施例によるマイクロ流路チップにおいて、ポストベーク後に実施例1と同様にして弾性率及びビッカース硬さを測定した。本実施例において、弾性率の測定結果は、0.7GPaであった。またビッカース硬さの測定結果は、0.8HVであった。
Example 3
The photosensitive resin applied to the glass substrate was the same urethane acrylate resin as in Example 2. The exposure dose in the second exposure step using the proximity exposure device was 170 mJ/ cm2 , and the post-bake temperature was 120° C. Otherwise, the microchannel chip according to this example was obtained in the same manner as in Example 1.
Furthermore, in the microchannel chip according to this example, after post-baking, the elastic modulus and Vickers hardness were measured in the same manner as in Example 1. In this example, the measured result of the elastic modulus was 0.7 GPa, and the measured result of the Vickers hardness was 0.8 HV.

(実施例4)
ガラス基板上へ塗工する感光性樹脂としてアクリル系樹脂を用いた。またポストベーク温度を150℃とした。それ以外は、実施例1と同様にして、本実施例によるマイクロ流路チップを得た。
本実施例において、弾性率の測定結果は、1.5GPaであった。またビッカース硬さの測定結果は、1.3HVであった。
(実施例5)
ガラス基板上へ塗工する感光性樹脂として上記実施例4と同様のアクリル系樹脂を用いた。またプロキシミティ露光装置による第二の露光ステップにおける露光量を130mJ/cmとし、ポストベーク温度を120℃とした。それ以外は、実施例1と同様にして、本実施例によるマイクロ流路チップを得た。
本実施例において、弾性率の測定結果は、2.5GPaであった。またビッカース硬さの測定結果は、20HVであった。
Example 4
An acrylic resin was used as the photosensitive resin to be applied onto the glass substrate, and the post-baking temperature was set to 150° C. Except for this, the microchannel chip according to this example was obtained in the same manner as in Example 1.
In this example, the measured elastic modulus was 1.5 GPa, and the measured Vickers hardness was 1.3 HV.
Example 5
The photosensitive resin applied to the glass substrate was the same acrylic resin as in Example 4. The exposure dose in the second exposure step using the proximity exposure device was 130 mJ/ cm2 , and the post-bake temperature was 120° C. Otherwise, the microchannel chip according to this example was obtained in the same manner as in Example 1.
In this example, the measured elastic modulus was 2.5 GPa, and the measured Vickers hardness was 20 HV.

(実施例6)
ガラス基板上へ塗工する感光性樹脂として上記実施例4と同様のアクリル系樹脂を用いた。またプロキシミティ露光装置による第二の露光ステップにおける露光量を170mJ/cmとし、ポストベーク温度を150℃とした。それ以外は、実施例1と同様にして、本実施例によるマイクロ流路チップを得た。
本実施例において、弾性率の測定結果は、5GPaであった。またビッカース硬さの測定結果は、40HVであった。
(実施例7)
ガラス基板上へ塗工する感光性樹脂として上記実施例4と同様のアクリル系樹脂を用いた。またプロキシミティ露光装置による第二の露光ステップにおける露光量を170mJ/cmとし、ポストベーク温度を150℃とした。それ以外は、実施例1と同様にして、本実施例によるマイクロ流路チップを得た。
本実施例において、弾性率の測定結果は、5.1GPaであった。またビッカース硬さの測定結果は、42HVであった。
Example 6
The photosensitive resin applied to the glass substrate was the same acrylic resin as in Example 4. The exposure dose in the second exposure step using the proximity exposure device was 170 mJ/ cm2 , and the post-bake temperature was 150° C. Otherwise, the microchannel chip according to this example was obtained in the same manner as in Example 1.
In this example, the measured elastic modulus was 5 GPa, and the measured Vickers hardness was 40 HV.
Example 7
The photosensitive resin applied to the glass substrate was the same acrylic resin as in Example 4. The exposure dose in the second exposure step using the proximity exposure device was 170 mJ/ cm2 , and the post-bake temperature was 150° C. Otherwise, the microchannel chip according to this example was obtained in the same manner as in Example 1.
In this example, the measured elastic modulus was 5.1 GPa, and the measured Vickers hardness was 42 HV.

(実施例8)
ガラス基板上へ塗工する感光性樹脂としてエポキシ系樹脂によるネガ型液体樹脂(ネガ型の液体レジスト)を用いた。またプロキシミティ露光装置による第二の露光ステップにおける露光量を500mJ/cmとし、ポストベーク温度を250℃とした。それ以外は、実施例1と同様にして、本実施例によるマイクロ流路チップを得た。
本実施例において、弾性率の測定結果は、10GPaであった。またビッカース硬さの測定結果は、80HVであった。
(Example 8)
A negative liquid epoxy resin (negative liquid resist) was used as the photosensitive resin to be applied to the glass substrate. The exposure dose in the second exposure step using the proximity exposure device was 500 mJ/ cm2 , and the post-bake temperature was 250°C. Otherwise, the microchannel chip of this example was obtained in the same manner as in Example 1.
In this example, the measured elastic modulus was 10 GPa, and the measured Vickers hardness was 80 HV.

(比較例1)
ポストベーク温度を300℃とした以外は、上記実施例8と同様にして、本比較例によるマイクロ流路チップを得た。
本比較例において、弾性率の測定結果は、11.7GPaであった。またビッカース硬さの測定結果は、20.8HVであった。
(比較例2)
プロキシミティ露光装置による第二の露光ステップにおける露光量を600mJ/cmとした以外は、比較例1と同様にしてマイクロ流路チップを得た。
本比較例において、弾性率の測定結果は、14.2GPaであった。またビッカース硬さの測定結果は、30.4HVであった。
(Comparative Example 1)
A micro-channel chip according to this comparative example was obtained in the same manner as in Example 8, except that the post-baking temperature was set to 300°C.
In this comparative example, the measured elastic modulus was 11.7 GPa, and the measured Vickers hardness was 20.8 HV.
(Comparative Example 2)
A microchannel chip was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that the exposure dose in the second exposure step using the proximity exposure device was set to 600 mJ/cm 2 .
In this comparative example, the measured elastic modulus was 14.2 GPa, and the measured Vickers hardness was 30.4 HV.

<評価>
(接合状態試験)
実施例1~8及び比較例1、2のマイクロ流路チップに対し、着色した反応溶液10μLの量をピペットにて採取し、流路の入口ポートより導入し、その送液の様子を顕微鏡にて観察した。
観察結果に基づいて、以下の基準により「〇」、「×」の2段階でマイクロ流路チップの隔壁層とカバー層との接合状態を評価した。
<評価基準>
〇:隔壁層とカバー層との接合箇所において流路内からの液漏れが観察されなかった
×:隔壁層とカバー層との接合箇所において流路内からの液漏れが観察された
<Evaluation>
(Bonding condition test)
For the microchannel chips of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2, 10 μL of the colored reaction solution was collected with a pipette and introduced into the inlet port of the channel, and the state of the liquid transfer was observed under a microscope.
Based on the observation results, the bonding state between the partition layer and the cover layer of the microchannel chip was evaluated using two levels of "good" and "bad" according to the following criteria.
<Evaluation criteria>
◯: No liquid leakage from inside the flow channel was observed at the joint between the partition layer and the cover layer. ×: Liquid leakage from inside the flow channel was observed at the joint between the partition layer and the cover layer.

(ビーズ通過試験)
実施例1~8及び比較例1、2のマイクロ流路チップに対して、以下のビーズ通過試験を行った。
着色した反応溶液100質量部に対して直径40μmのマイクロビーズを30質量部添加し、撹拌した。10個以上のマイクロビーズを含むように当該反応溶液10μLをピペットにて採取し、採取した反応溶液を顕微鏡によって観察して当該溶液内のマイクロビーズの個数を計測した。その後、ピペット内の反応溶液をマイクロ流路チップにおける入力ポートから流路内に導入して出力ポートまで送液した。出力ポートにおいて反応溶液を回収して顕微鏡で観察し、当該反応溶液中のマイクロビーズの個数を再度計測した。
上記の再計測結果に基づいて、以下の基準により「〇」、「△」、「×」の3段階でマイクロ流路チップにおけるビーズの通過状態(流路の変形による滞留の程度)を評価した
<評価基準>
〇:出力部で回収された溶液内のマイクロビーズの個数が送液前の計測時の90%以上
△:出力部で回収された溶液内のマイクロビーズの個数が送液前の計測時の70%以上
×:出力部で回収された溶液内のマイクロビーズの個数が送液前の計測時の70%未満
(Beads passage test)
The microchannel chips of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 were subjected to the following bead passage test.
30 parts by mass of microbeads with a diameter of 40 μm were added to 100 parts by mass of the colored reaction solution and stirred. 10 μL of the reaction solution was collected using a pipette so as to contain 10 or more microbeads, and the collected reaction solution was observed under a microscope to count the number of microbeads in the solution. The reaction solution in the pipette was then introduced into the flow channel from the input port of the microchannel chip and sent to the output port. The reaction solution was collected at the output port and observed under a microscope, and the number of microbeads in the reaction solution was counted again.
Based on the results of the remeasurement, the state of bead passage through the microfluidic chip (degree of retention due to deformation of the channel) was evaluated using three levels of "Good", "Good", and "Poor" according to the following criteria. <Evaluation criteria>
◯: The number of microbeads in the solution recovered at the output unit is 90% or more of the number measured before the liquid is sent. △: The number of microbeads in the solution recovered at the output unit is 70% or more of the number measured before the liquid is sent. ×: The number of microbeads in the solution recovered at the output unit is less than 70% of the number measured before the liquid is sent.

実施例および比較例の評価結果を、マイクロ流路チップのプロセス条件とともに表1に示す。 The evaluation results for the examples and comparative examples are shown in Table 1, along with the process conditions for the microchannel chip.

表1中に表されるように、実施例1~8のマイクロ流路チップは、接合状態試験の結果が全て合格(「〇」)であり、流路内からの液漏れも一切無く、送液は良好であった。さらに、実施例1~8のマイクロ流路チップは、いずれもビーズ通過試験の結果が合格(「△」以上)であっって、流路内において隔壁層の高さが低く変形(塑性変形)することによるビーズの滞留の影響は限定的であって、実用に問題が生じるものではなかった。また実施例2、5~8のマイクロ流路チップは、ビーズ通過試験の結果が「〇」と良好であった。つまり、実施例1~8のマイクロ流路チップは、流路を形成する樹脂層と蓋材との接合不良の発生及び流路の変形を抑制することができることが分かった。 As shown in Table 1, the microchannel chips of Examples 1 to 8 all passed the bonding condition test ("Good"), with no leakage from the channels and good fluid transfer. Furthermore, the microchannel chips of Examples 1 to 8 all passed the bead passage test ("Good" or better), indicating that the impact of beads remaining in the channels due to deformation (plastic deformation) caused by the low height of the partition layer was limited and did not pose a problem in practical use. Furthermore, the microchannel chips of Examples 2 and 5 to 8 also passed the bead passage test ("Good"), indicating good results. In other words, it was found that the microchannel chips of Examples 1 to 8 are able to suppress bonding failure between the resin layer forming the channel and the lid material and deformation of the channel.

一方、比較例1及び2のマイクロ流路チップでは、接合状態試験の結果が全て不合格(「×」)であった。これは、比較例1及び2ではの隔壁層の弾性率が過度に大きい(10GPaを超過している)ために僅かな段差に追従できずにカバー層との接合時に隙間が生じ、隔壁層とカバー層との接合箇所において流路内からの液漏れが発生したためである。 On the other hand, the microchannel chips of Comparative Examples 1 and 2 all failed the bonding condition test ("X"). This is because the elastic modulus of the partition layer in Comparative Examples 1 and 2 was excessively high (exceeding 10 GPa), making it unable to conform to slight unevenness, resulting in gaps when bonding with the cover layer, and causing liquid leakage from within the channel at the bonded points between the partition layer and cover layer.

以上のことから、本実施例のマイクロ流路チップは隔壁層の弾性率、ビッカース硬さを制御することで流路を形成する樹脂層と蓋材との接合不良の発生及び流路の変形を抑制可能であることが確認できた。
具体的には、実施例1から8のマイクロ流路チップのように、隔壁層の弾性率が1MPa以上10GPa以下の範囲内であることにより、流路を形成する樹脂層と蓋材との接合不良の発生および流路の変形を抑制することができることが分かった。また、隔壁層の弾性率が2GPaより大きく10GPa以下となる範囲内である場合も同様に、流路を形成する樹脂層と蓋材との接合不良の発生および流路の変形を抑制することができることが分かった。さらに、実施例2のマイクロ流路チップのように、弾性率が1MPa以上2GPa以下の範囲内であり、ビッカース硬さが2HV以上である場合も同様に、流路を形成する樹脂層と蓋材との接合不良の発生および流路の変形を抑制することができることが分かった。
From the above, it was confirmed that the microchannel chip of this example can suppress the occurrence of poor bonding between the resin layer forming the channel and the lid material and deformation of the channel by controlling the elastic modulus and Vickers hardness of the partition layer.
Specifically, it was found that, as in the microchannel chips of Examples 1 to 8, when the elastic modulus of the partition layer was within the range of 1 MPa to 10 GPa, the occurrence of poor bonding between the resin layer forming the channel and the lid material and deformation of the channel could be suppressed. It was also found that, when the elastic modulus of the partition layer was within the range of more than 2 GPa to 10 GPa, the occurrence of poor bonding between the resin layer forming the channel and the lid material and deformation of the channel could be suppressed. Furthermore, it was also found that, as in the microchannel chip of Example 2, when the elastic modulus was within the range of 1 MPa to 2 GPa and the Vickers hardness was 2HV or higher, the occurrence of poor bonding between the resin layer forming the channel and the lid material and deformation of the channel could be suppressed.

また、実施例1、3、4に比べて、実施例2、5~8では、ビーズ通過試験の結果に差が出たのは、ビッカース硬さが2HV以上であることが影響しているものと推測できる。すなわち、ビッカース硬さが2HV以上であることにより隔壁層の塑性変形がより確実に抑制され、これにより流路の変形の抑制(ビーズの通過性)の評価において有利であるものと推測できる。 Furthermore, it is presumed that the difference in the results of the bead passage test between Examples 2, 5 to 8 and Examples 1, 3 and 4 is due to the influence of a Vickers hardness of 2HV or more. In other words, a Vickers hardness of 2HV or more more reliably suppresses plastic deformation of the partition layer, which is presumed to be advantageous in evaluating the suppression of flow path deformation (bead passage).

なお、本開示のマイクロ流路チップ及びマイクロ流路チップの製造方法は、上記の実施形態及び実施例に限定されるものではなく、発明の特徴を損なわない範囲において種々の変更が可能である。 The microchannel chip and microchannel chip manufacturing method disclosed herein are not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications are possible within the scope that does not impair the characteristics of the invention.

本発明は、研究用途、診断用途、検査、分析、培養などを目的としたマイクロ流路チップにおいて、隔壁層の弾性率及びビッカース硬さを制御することで接合不良が無く流路の変形が無い高品質なマイクロ流路チップ及びその製造方法として好適に使用することができる。 The present invention can be used effectively as a high-quality microchannel chip and its manufacturing method that eliminates bonding defects and channel deformation by controlling the elastic modulus and Vickers hardness of the partition layer in microchannel chips intended for research, diagnostic, testing, analysis, culturing, etc.

1、102、103 マイクロ流路チップ
2 入力部
3、23、33 流路部
4 出力部
10、20、30 基板
11、21、31 隔壁層
12、22、32 カバー層
24、34 密着層
1, 102, 103 Microchannel chip 2 Input section 3, 23, 33 Channel section 4 Output section 10, 20, 30 Substrate 11, 21, 31 Partition layer 12, 22, 32 Cover layer 24, 34 Adhesion layer

Claims (12)

基板と、
樹脂材料で構成され、前記基板上に設けられて流路を形成する隔壁層と、
前記隔壁層の前記基板とは反対側の面に設けられたカバー層と、を備え、
前記隔壁層の弾性率が2GPaより大きく10GPa以下となる範囲内であ
前記隔壁層が含む樹脂材料が1種類のみである、
ことを特徴とするマイクロ流路チップ。
A substrate;
a partition layer made of a resin material and provided on the substrate to form a flow path;
a cover layer provided on a surface of the partition wall layer opposite to the substrate,
the elastic modulus of the partition wall layer is in the range of more than 2 GPa and not more than 10 GPa,
the partition wall layer contains only one type of resin material;
A microchannel chip characterized by:
基板と、
樹脂材料で構成され、前記基板上に設けられて流路を形成する隔壁層と、
前記隔壁層の前記基板とは反対側の面に設けられたカバー層と、を備え、
前記隔壁層の弾性率が1MPa以上2GPa以下の範囲内であり、
前記隔壁層のビッカース硬さが2HV以上であ
前記隔壁層が含む樹脂材料が1種類のみである、
ことを特徴とするマイクロ流路チップ。
A substrate;
a partition layer made of a resin material and provided on the substrate to form a flow path;
a cover layer provided on a surface of the partition wall layer opposite to the substrate,
the elastic modulus of the partition wall layer is in the range of 1 MPa or more and 2 GPa or less,
The partition wall layer has a Vickers hardness of 2 HV or more,
the partition wall layer contains only one type of resin material;
A microchannel chip characterized by:
前記隔壁層が含む樹脂材料は、ポリジメチルシロキサン、ウレタンアクリレート系樹脂、アクリル系樹脂及びエポキシ系樹脂のうちいずれか1種類のみである、the resin material contained in the partition layer is only one of polydimethylsiloxane, a urethane acrylate resin, an acrylic resin, and an epoxy resin;
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のマイクロ流路チップ。3. The microchannel chip according to claim 1 or 2.
前記隔壁層のビッカース硬さが2HV以上である、
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路チップ。
The partition wall layer has a Vickers hardness of 2 HV or more.
3. The microchannel chip according to claim 1 or 2.
前記カバー層の弾性率は、前記隔壁層よりも大きい、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のマイクロ流路チップ。
The cover layer has a higher elastic modulus than the partition wall layer.
The microchannel chip according to claim 1 .
前記カバー層の弾性率は、前記隔壁層よりも小さい、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のマイクロ流路チップ。
The cover layer has a lower elastic modulus than the partition wall layer.
The microchannel chip according to claim 1 .
前記隔壁層を形成する樹脂材料は、紫外光領域である190nm以上400nm以下の波長の光に対して感光性を有する感光性樹脂である、
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のマイクロ流路チップ。
the resin material forming the partition wall layer is a photosensitive resin that is photosensitive to light having a wavelength of 190 nm or more and 400 nm or less, which is in the ultraviolet light region;
The microchannel chip according to any one of claims 1 to 6.
基板上に、樹脂を塗工する工程と、
塗工した前記樹脂を露光する工程と、
露光した前記樹脂を現像及び洗浄し、前記基板上において流路を画定する隔壁層を形成する工程と、
前記隔壁層をポストベーク処理する工程と、
前記隔壁層の前記基板とは反対側の面にカバー層を接合する工程と、
を含み、
前記隔壁層の弾性率を2GPaより大きく10GPa以下の範囲内と
前記隔壁層が含む樹脂材料が1種類のみである、
ことを特徴とするマイクロ流路チップの製造方法。
A step of applying a resin onto a substrate;
exposing the coated resin to light;
developing and washing the exposed resin to form a partition wall layer that defines flow paths on the substrate;
post-baking the barrier layer;
bonding a cover layer to a surface of the partition wall layer opposite to the substrate;
Including,
The elastic modulus of the partition wall layer is set to be in the range of more than 2 GPa and not more than 10 GPa,
the partition wall layer contains only one type of resin material;
1. A method for producing a microchannel chip comprising:
前記隔壁層のビッカース硬さを2HV以上とする、
請求項8記載のマイクロ流路チップの製造方法。
The Vickers hardness of the partition wall layer is 2 HV or more.
The method for producing the microchannel chip according to claim 8.
前記隔壁層の前記弾性率及びビッカース硬さは、前記ポストベーク処理によって制御されることを特徴とする、
請求項9記載のマイクロ流路チップの製造方法。
the elastic modulus and Vickers hardness of the barrier layer are controlled by the post-baking treatment.
The method for producing the microchannel chip according to claim 9 .
前記隔壁層の前記弾性率および前記ビッカース硬さは、前記樹脂を露光する工程における紫外線の露光量よって制御されることを特徴とする、
請求項9または請求項10に記載のマイクロ流路チップの製造方法。
the elastic modulus and the Vickers hardness of the partition wall layer are controlled by the amount of ultraviolet light exposure in the step of exposing the resin.
The method for manufacturing a microchannel chip according to claim 9 or 10.
前記樹脂を露光する工程において、感光性樹脂を、紫外光領域である190nm以上400nm以下の波長の光に感光させる、
ことを特徴とする請求項8から11のいずれか1項に記載のマイクロ流路チップの製造方法。
In the step of exposing the resin, the photosensitive resin is exposed to light having a wavelength of 190 nm or more and 400 nm or less, which is in the ultraviolet light region.
The method for manufacturing a microchannel chip according to any one of claims 8 to 11.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006136990A (en) 2004-11-15 2006-06-01 Kawamura Inst Of Chem Res Microfluid device having valve
JP2013044528A (en) 2011-08-22 2013-03-04 Sumitomo Bakelite Co Ltd Microchannel device
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4248610B2 (en) * 1996-03-21 2009-04-02 技術研究組合医療福祉機器研究所 Liquid circuit
JPH09262084A (en) * 1996-03-27 1997-10-07 Technol Res Assoc Of Medical & Welfare Apparatus Dna amplifying apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006136990A (en) 2004-11-15 2006-06-01 Kawamura Inst Of Chem Res Microfluid device having valve
JP2013044528A (en) 2011-08-22 2013-03-04 Sumitomo Bakelite Co Ltd Microchannel device
WO2013035651A1 (en) 2011-09-06 2013-03-14 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 Micro-flow path device and micro-flow path analysis device
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