WO2006106848A1

WO2006106848A1 - 基板の貼り合わせ方法、チップ形成方法及びチップ

Info

Publication number: WO2006106848A1
Application number: PCT/JP2006/306708
Authority: WO
Inventors: Takaaki Shimasaki
Original assignee: Rohm Co., Ltd
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2006-10-12
Also published as: US20090060782A1; EP1864784A1

Abstract

　本発明は、基板を損傷することなく基板を貼り合わせることができる貼り合わせ方法を提供することを目的とする。第１基板１０と第２基板２０との貼り合わせ方法であって、前記第１基板１０及び前記第２基板２０の少なくとも一方の主体を、光を透過する光透過性材質で形成するステップと、前記第１基板１０及び前記第２基板２０の貼り合わせ面のうち少なくとも一部を、光を吸収する光吸収剤２３を含む熱可塑性樹脂で形成するステップと、前記光を透過する基板を介して前記貼り合わせ面の光吸収剤２３に光を照射することにより、前記第１基板１０と前記第２基板２０とを貼り合わせるステップとを含む貼り合わせ方法を提供する。

Description

明細書

基板の貼り合わせ方法、チップ形成方法及びチップ

技術分野

[0001] 本発明は、基板の貼り合わせ方法及びチップ形成方法及びチップに関するものである。

背景技術

[0002] 近年、医療、健康、食品及び製薬などの分野にお!、て、 DNA (Deoxyribo Nucleic Add)、酵素、蛋白質、抗原、抗体、ウィルス及び細胞等の生体物質及び化学物質を検知、検出及び定量する重要性が増力!]している。そして、それらを簡便に測定可能な様々なバイオチップ及びマイクロ化学チップなどが提案されて、る。これらのチップは、数百/ z mの幅を持つ流路の中に微量な試料や検体を流し込むことで短時間に反応を終了させることができる特徴がある。これらのチップの作成は 2枚の基板を貼り合わせることにより行われており、この基板同士を貼り合わせる技術が特に重要である。基板の張り合わせには、例えばホットメルト型接着剤や UV (Ultra Violet)接着剤などの接着剤が用いられて、る。

[0003] ホットメルト型接着剤は、エチレン酢酸ビニル共重合体（EVA: Ethylene Vinyl Acet ate)を主成分とする線状高分子の共重合体である。 EVAは、 80° 〜： L 10° で軟ィ匕し、 160° 〜180° で接着可能な流動性を持つ。よって、 180° 程度で加熱溶融したホットメルト型接着剤を基板の貼り合わせ面に塗布し、冷却することで基板同士を接着可能である。

[0004] UV接着剤は、光重合開始剤、アクリルオリゴマー及びアクリルモノマーなどを含み、UV光の照射により UV接着剤を構成するポリマー同士がラジカル重合する接着剤である。 2枚の基板の貼り合わせ面に UV接着剤を塗布し、 40° 〜80° 〖こ加熱しつつ基板外部から波長 150ηπ！〜 410nmの UV光を照射する。このとき、光重合開始剤から発生するラジカルによりアクリルオリゴマーとアクリルモノマーとが重合してポリマーを形成することで基板同士の接着が行われる。

[0005] また、第 1基板と第 2基板を対向させて超音波をかけながら押圧することで、基板同士を貼り合わせる超音波溶着も検討されて!ヽる。

[0006] しかし、ホットメルト型接着剤や UV接着剤などの接着剤を使用する場合は、溶融した接着剤が流路ゃ試薬貯蔵部などに流れ込むことによってパターン崩れが発生し、流路内の流体の流れが阻害される。また、流路に流れこんだ接着剤によって生体物質や化学物質の反応が妨げられる。特に、ホットメルト型接着剤を用いる方法では、 1 60° 〜180° 程度に加熱した接着剤を使用するため、接着剤が塗布された基板全体が高温になる。よって、基板に形成された流路ゃ試薬貯蔵部などのパターン崩れ力生じる。さらに、流路ゃ試薬貯蔵部などに生体物質や化学物質が固定されている場合には、基板が高温になることによりそれらが失活してしまう。また、超音波溶着を用いる方法では、第 1基板及び第 2基板の押圧により基板内の流路等ゃ基板自体に歪みや崩れが生じる場合がある。

発明の開示

[0007] そこで、本発明は、基板を損傷することなく基板を貼り合わせることができる貼り合わせ方法を提供することを目的とする。

[0008] 本願第 1発明は、上記の課題を解決するために、第 1基板と第 2基板との貼り合わせ方法であって、前記第 1基板及び前記第 2基板の少なくとも一方の主体を、光を透過する光透過性材質で形成するステップと、前記第 1基板及び前記第 2基板の貼り合わせ面のうち少なくとも一部を、光を吸収する光吸収物質を含む熱可塑性榭脂で形成するステップと、前記光を透過する基板を介して前記貼り合わせ面の光吸収物質に光を照射することにより、前記第 1基板と前記第 2基板とを貼り合わせるステップとを含む貼り合わせ方法を提供する。

[0009] 例えば、第 1基板が光を透過する光透過性材質で形成されて!、る場合、第 1基板と第 2基板とを接触させて第 1基板の上部力ゝら光を照射する。この光は、第 1基板を透過して第 1基板と第 2基板との貼り合わせ面の少なくとも一部に形成された光吸収物質に到達する。そして、光吸収物質が光を吸収することで光吸収物質を含む熱可塑性榭脂が加熱され溶融する。溶融した熱可塑性榭脂が冷却されて硬化することにより、第 1基板と第 2基板が貼り合わされる。

[0010] この貼り合わせ方法によれば、基板の貼り合わせに接着剤を用いる必要がない。よつて、接着剤の流出によって基板内のパターンに変形が生じるなどの基板の損傷や、流路内の流体の流れが阻害されるのを防止することができる。

[0011] また、基板を透過した光が貼り合わせ面に位置する光吸収物質により吸収されることで、貼り合わせ面が局所的に発熱する。つまり、第 1基板と第 2基板全体に熱を加えることなぐ局所的な発熱により貼り合わせ面の熱可塑性榭脂が溶融して基板同士を接着する。よって、熱による基板全体の崩れや変形を防止することができる。また、貼り合わせの際に既に生体物質などの検知物質が基板内に配置されている場合においても、基板全体が発熱することにより検知物質が失活するのを防止することができる。さらに、基板内の流路等の側壁が溶融して検知物質の反応を阻害することを防止することちでさる。

[0012] また、貼り合わせの際に基板同士を強く押圧する必要がないため、基板内に形成された試薬貯蔵部ゃ流路などのパターンが強い押圧により崩れたり変形したりするのを防ぐことができる。また、強い押圧による基板自体の崩れや変形も防止することができる。

[0013] 本願第 2発明は、第 1発明において、前記第 1基板及び Zまたは第 2基板には測定対象物質を検知する検知物質が配置されており、前記光の波長は 400nmから 2. 5 μ mの範囲である貼り合わせ方法を提供する。

[0014] 測定対象物質としては、例えば血液中のグルコースやコレステロールなど種々挙げられる。また、検知物質は測定対象物質と反応する物質であり、例えば酵素、蛋白質、抗原、抗体、細菌、酵母、微生物等の生体物質及び化学物質等が用いられる。ここで、 UV光などの短波長の光はエネルギーが高いため、これらの検知物質の共有結合を切って失活させるおそれがある。一方、 400nm力 2. 5 μ mの範囲の波長の光のエネルギーは検知物質の結合解離エネルギー以下であるため、検知物質の失活を防ぐことができる。

[0015] 本願第 3発明は、第 1発明において、前記第 1基板及び Zまたは前記第 2基板は固定された検知物質の固定場所、または前記第 1基板及び Zまたは第 2基板に形成されたパターンの形成場所に対応する部分に前記光を遮断するマスクを配置し、前記マスクの上部力前記貼り合わせ面の光吸収物質に光を照射する貼り合わせ方法を提供する。

[0016] 検知物質や基板内のパターンに対応して配置されたマスクの上部から光を照射することで、検知物質ゃ流路などのパターンへの光の照射を防ぐことができる。よって、発熱による検知物質の失活ゃ流路などの変形を防ぐことができる。

[0017] 本願第 4発明は、第 3発明において、前記第 1基板及び前記第 2基板は熱可塑性榭脂基板であり、前記第 1基板及び前記第 2基板の融点は概ね同一である貼り合わせ方法を提供する。

[0018] 例えば両基板のうち第 1基板を光透過性材質の熱可塑性榭脂基板で形成する。また、第 2基板を、第 1基板との貼り合わせ面に光吸収物質が含まれる熱可塑性榭脂基板で形成する。このとき、第 1基板と第 2基板の融点が概ね同一の熱可塑性榭脂基板で形成すると、光吸収物質に光が照射されることで第 1基板と第 2基板の貼り合わせ面がほぼ同時に溶融し基板同士が接着し易い。

[0019] 本願第 5発明は、第 1基板と第 2基板とを貼り合わせることにより形成されるチップの形成方法であって、前記第 1基板及び前記第 2基板の少なくとも一方の主体を、光を透過する光透過性材質で形成するステップと、前記第 1基板及び前記第 2基板の貼り合わせ面のうち少なくとも一部を、光を吸収する光吸収物質を含む熱可塑性榭脂で形成するステップと、前記第 1基板及び Zまたは前記第 2基板の主面に流路を形成するステップと、前記流路を覆うように前記第 1基板と前記第 2基板とを対向させ、前記光を透過する基板を介して前記貼り合わせ面の光吸収物質に光を照射することにより、前記第 1基板と前記第 2基板とを貼り合わせるステップと、を含むチップの形成方法を提供する。

[0020] このチップの形成方法は、本願第 1発明と同様の作用効果を奏する。

[0021] 本願第 6発明は、第 5発明において、前記光吸収物質としてはカーボンブラックを用い、前記カーボンブラックを含有する層におけるカーボンブラックの含有量を 0. 01 体積％以上、 0. 025体積％以下とするチップの形成方法を提供する。

[0022] カーボンブラックの含有量を 0. 01体積％以上、 0. 025体積％以下とすることで、カーボンブラックの溶液への溶出を抑制することができる。よって、チップ内に形成された流路内の溶液中において生化学反応を正常に行わせることができ、また試料等を正確に定量することができる。また、この範囲の含有量であれば、基板に色むらを発生させることなぐ基板同士の貼り合わせ強度を十分に確保できる。このように、力一ボンブラックの含有量を前述の範囲とすることで、カーボンブラックの特性を活かしつつ、効率良く利用することができる。

[0023] 本願第 7発明は、第 6発明において、前記カーボンブラックを含有する層は、射出成形により形成されるチップの形成方法を提供する。

[0024] 射出成形は基板の成形に一般的に用いられる簡単な製造方法であるため、前述の含有量の場合に射出成形に適していることは、カーボンブラックを含有する基板の生産性や生産コスト面に優れる。

[0025] 本願第 8発明は、第 5発明において、前記第 1基板と前記第 2基板とを貼り合わせるステップでは、前記第 1基板及び前記第 2基板の少なくともいずれかにおける、前記貼り合わせ面と異なる主面が、凹凸の表面を有する透明板を介して透明ガラス板力加圧を受けることにより、前記第 1基板と前記第 2基板とが貼り合わせされるチップの形成方法を提供する。

[0026] 前述のように、第 1基板及び Z又は第 2基板と透明ガラス板との間に、凹凸表面を有する透明板を介在させることで、第 1基板及び Z又は第 2基板と透明ガラス板との吸着を防ぐことができる。

[0027] 本願第 9発明は、第 8発明において、前記透明板と接する前記貼り合わせ面と異なる主面が、溶剤処理されて！ヽるチップの形成方法を提供する。

[0028] 表面改質ゃ表面コートなどの表面処理、その他洗浄や殺菌のために溶剤処理が行われる。溶剤処理を施した場合には、前述の貼り合わせ面と異なる主面が弾性を有するように処理される場合がある。第 1基板及び Z又は第 2基板と透明ガラス板との間に、凹凸表面を有する透明板を介在させることで、これらの吸着を防ぐことができる。

[0029] 本願第 10発明は、第 5発明において、前記第 1基板と前記第 2基板とを貼り合わせるステップでは、前記第 1基板及び前記第 2基板の少なくともいずれかにおける、前記貼り合わせ面と異なる主面が、透明ガラス板から加圧を受けることにより、前記第 1 基板と前記第 2基板とが貼り合わされており、前記貼り合わせ面と異なる主面と接する前記透明ガラス板の主面に、透明榭脂膜が形成されているチップの形成方法を提供する。本発明の透明榭脂膜を用いれば、第 8発明と同様の効果を得ることができる

[0030] 本願第 11発明は、第 10発明において、前記透明ガラス板の透明榭脂膜と接する前記貼り合わせ面と異なる主面が、溶剤処理されて!ヽるチップの形成方法を提供する。本発明の構成を用いれば、第 9発明と同様の効果を得ることができる。

[0031] 本願第 12発明は、熱可塑性榭脂で形成される第 1基板と、前記第 1基板と対向して貼り合わされている第 2基板と、前記第 1基板及び Zまたは前記第 2基板の主面に形成されている流路とを含み、前記第 1基板及び前記第 2基板の少なくとも一方の主体が光を透過する光透過性材質であり、前記第 1基板及び前記第 2基板の貼り合わせ面のうち少なくとも一部を、光を吸収する光吸収物質を含み、前記流路を覆うように対向している前記第 1基板又は第 2基板の貼り合わせ面が、前記光を透過する基板を介して前記貼り合わせ面の光吸収物質に光を照射することにより貼り合わされているチップを提供する。

[0032] このように形成されたチップは、本願第 1発明と同様の作用効果を奏する。

[0033] 本願第 13発明は、第 12発明において、前記流路に測定対象物質を検知する検知物質が固定されているチップを提供する。

[0034] 測定対象物質としては、例えば血液中のグルコースやコレステロールなど種々挙げられる。また、検知物質は測定対象物質と反応する物質であり、例えば酵素、蛋白質、抗原、抗体、細菌、酵母、微生物等の生体物質及び化学物質等が用いられる。流路に検知物質を固定することで、流路を通過した溶液中から検知物質と反応する測定対象物質を検出することができる。

[0035] ここで、本願の貼り合わせ方法によれば、光吸収物質を含む貼り合わせ面を局所的に発熱させて基板同士を接着するため、チップ形成時に基板全体に熱が加わらない。よって、流路に固定された検知物質の失活を防ぐことができる。

[0036] 本願第 14発明は、第 13発明において、前記検知物質は前記光吸収物質の導入位置から 100 m以上離隔して固定されている、チップを提供する。

[0037] 光吸収物質は、照射された光を吸収して発熱する。この光吸収物質力所定の距離分だけ離隔して検知物質を配置することで、基板貼り合わせ時の発熱による検知物質の失活を防ぐことができる。

[0038] 本願第 15発明は、第 12発明において、前記光吸吸収物質は色素であるチップを提供する。

[0039] 色素としては、例えばカーボンブラックなどが挙げられる。

[0040] 本願第 16発明は、第 12発明において、前記光吸吸収物質は、測定対象物質ごとに異なる色を有する色素であるチップを提供する。

[0041] 測定対象物質は、例えばグルコースやコレステロールなど種々挙げられる。よって、測定対象物質ごとに異なる色を有する色素を用いることで、測定者は測定に用いるチップを容易に確認することができる。よって、測定時のチップの取り違えを防止することができる。

[0042] 本願第 17発明は、第 12発明において、前記光吸収物質としてはカーボンブラックを用い、前記カーボンブラックを含有する層におけるカーボンブラック含有量を 0. 01 体積％以上、 0. 025体積％以下とするチップを提供する。

[0043] カーボンブラックの含有量を 0. 01体積％以上、 0. 025体積％以下とすることで、カーボンブラックの溶液への溶出を抑制することができる。よって、チップ内に形成された流路内の溶液中において生化学反応を正常に行わせることができ、また試料等を正確に定量することができる。また、この範囲の含有量であれば、基板に色むらを発生させることなぐ基板同士の貼り合わせ強度を十分に確保できる。このように、力一ボンブラックの含有量を前述の範囲とすることで、カーボンブラックの特性を活かしつつ、効率良く利用することができる。

[0044] 本願第 18発明は、第 17発明において、前記カーボンブラックを含有する層は、射出成形により形成されてヽるチップを提供する。

[0045] 射出成形は基板の成形に一般的に用いられる簡単な製造方法であるため、前述の含有量の場合に射出成形に適していることは、カーボンブラックを含有する基板の生産性や生産コスト面に優れる。

[0046] 本発明によると、基板の貼り合わせに接着剤を用いる必要がない。よって、接着剤の流出による基板内のパターンに変形が生じるなど基板の損傷が無ぐ流路内の流体の流れが阻害されることがない。

図面の簡単な説明

[図 l] (a) 本発明の第 1実施形態例に係るチップの平面図。（b) 図 1 (a)の A— A，線における断面図。

[図 2] (a) 第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2熱可塑性榭脂基板 20の貼り合わせ方法を示す断面図（1)。 (b) 第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2熱可塑性榭脂基板 2 0の貼り合わせ方法を示す断面図（2)。

[図 3]マスクを用いた部分照射による基板の張り合わせ方法を示す断面図。

[図 4]第 2熱可塑性榭脂基板の表面に検知物質が固定化されているチップの断面図

[図 5] (a) 本発明の第 1実施例に係るチップの貼り合わせ方法を示す断面図（1)。 ( b) 本発明の第 1実施例に係るチップの貼り合わせ方法を示す断面図（2)。

[図 6] (a) 本発明の第 2実施形態例に係るチップの平面図。（b) 図 6 (a)の B— B，線における断面図。 (c) 光吸収層の形成方法を示す断面図。

[図 7] (a) 部分的な光吸収層を有する基板の断面図。（b) 部分的な光吸収層 28の形成方法を示す断面図。

[図 8] (a) 本発明の第 2実施形態例に係るチップの貼り合わせ方法を示す断面図（1 )。（b) 本発明の第 2実施形態例に係るチップの貼り合わせ方法を示す断面図（2)

[図 9] (a) 本発明の第 3実施形態例に係るチップの平面図。（b) 図 9 (a)の C C，線における断面図。

[図 10] (a) 図 9に示すバイオチップ 180の貼り合わせ方法を示す断面図（1)。 (b) 図 9に示すバイオチップ 180の貼り合わせ方法を示す断面図（2)。 (c) 図 9に示すノィォチップ 180の貼り合わせ方法を示す断面図（3)。 (d) 図 9に示すバイオチップ 180の貼り合わせ方法を示す断面図 (4)。

[図 l l] (a) 本発明の第 4実施形態例に係るチップ 100の平面図。（b) 図 11 (a)の E— E'線における断面図。

[図 12] (a) チップ 100外部から内部への圧力が印加されるチップ 100の動きを説明する説明図（1)。 (b) チップ 100外部から内部への圧力が印加されるチップ 100の動きを説明する説明図（2)。 (c) チップ 100内部力も外部への圧力が印加されるチップ 100の動きを説明する説明図。

[図 13]カーボンブラックの含有量及び基板の製造方法を変えた場合において、製造されたそれぞれの基板での光の吸収特性を示す実験結果。

[図 14]第 1熱可塑性榭脂基板 10と石英ガラス 40との間に、凹凸表面を有する透明板を介在させた場合の製造工程を示す説明図。

符号の説明

[0048] 10：第 1熱可塑性榭脂基板

15 :流路

19 :検知物質

20 :第 2熱可塑性榭脂基板

23 :光吸収剤

27 :光吸収層

28 :部分的な光吸収層

29 :光吸収基板

発明を実施するための最良の形態

[0049] <発明の概要 >

第 1基板及び第 2基板を貼り合わせることにより形成されるマイクロ流体チップにおいて、第 1基板及び第 2基板の少なくとも一方の主体を、光を透過する光透過性材質で形成する。また、第 1基板及び第 2基板の貼り合わせ面のうち少なくとも一部を、光を吸収する光吸収物質を含む熱可塑性榭脂で形成する。ここで、光を透過する基板の上部から光を照射すると、光は前記貼り合わせ面の光吸収物質に到達する。この光吸収物質が光を吸収することで、光吸収物質を含む熱可塑性榭脂が加熱され溶融する。そして、溶融した熱可塑性榭脂が冷却されて硬化することにより、第 1及び第 2基板が貼り合わされる。

[0050] 以上のようなマイクロ流体チップは、その貼り合わせに接着剤を用いないため、接着剤の流出によって基板内のパターンに変形が生じるなどの基板の損傷を抑制することができる。そのため、流路内の流体の流れが阻害されることが無ぐ流れ制御性の良いマイクロ流体チップを作成することができる。また、貼り合わせ面に位置する光吸収物質により貼り合わせ面が局所的に発熱するため、熱による基板自体の崩れや変形、基板内の生体物質の失活を防止することができる。

[0051] また、基板同士の貼り合わせの際に基板同士を強く押圧する必要がないため、基板内のパターンや基板自体の損傷を防止することができる。

[0052] <第 1実施形態例 >

{チップ構成 }

図 1 (a)は、本発明の第 1実施形態例に係るチップの平面図、図 1 (b)は図 1 (a)の A—A'線における断面図である。チップ 100は、材質が熱可塑性榭脂である第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2熱可塑性榭脂基板 20を含み、各基板が貼り合わせ面 2 4を介して互いに接着されている。ここで、第 1熱可塑性榭脂基板 10の貼り合わせ面 24aと第 2熱可塑性榭脂基板 20の貼り合わせ面 24bとを貼り合わせる。熱可塑性榭脂としては、例えばポリエチレンテレフタラート（PET: Poly Ethylene Terephtalate)、ポリエチレン（Polyethylene)、ポリプロピレン（Polypropylene)、ポリスチレン（Polystyre nes)、ポリカーボネート (Polycarbonate)、 PMMA (Poly Methyl Methacrylate)、 ABS (Acrylonitrile— butadiene— styrene)榭月旨、ポリ-/セタ ~~ノレ (polyoxymethylene)、ポリアミド（polyamide)等が挙げられる。

[0053] 第 2熱可塑性榭脂基板 20には、光を吸収する光吸収剤としてカーボンブラックが分散されている。カーボンブラックは、粒子系が約 20nmの黒鉛の微粒子でありレーザ一光を吸収する。ここで、第 2熱可塑性榭脂基板 20は、カーボンブラックを練り込んだ熱可塑性榭脂をパターンユングすることにより作成する。一方、第 1熱可塑性榭脂基板 10は、光を透過可能なように光吸収剤を含んでいない。また、第 1熱可塑性榭脂基板 10の主面の一部を除去することにより試薬貯蔵部 13及び流路 15が形成されている。試薬貯蔵部 13には、測定対象である測定対象物質の検出などに用いる試薬が貯蔵されている。また、流路 15は、第 1熱可塑性榭脂基板 10に形成された溝及び第 2熱可塑性榭脂基板 20の主面を側壁として形成されており、測定対象物質が通過する。チップ 100の所望の位置における流路 15の底部には、図 1 (a)に示すように測定対象物質を検知するための検知物質 19を固定しても良い。検知物質 19や試薬は、例えばペルォキシダーゼ、コレステロールォキシダーゼ及びコレステロールエステラーゼ等の酵素、蛋白質、抗原、抗体、細菌、酵母、微生物等の生体物質及びィ匕学物質等である。また、測定対象物質としては、血液中のグルコースゃコレステロ一ルなど種々挙げられる。

[0054] {基板の貼り合わせ方法 }

(1)全面照射による貼り合わせ

次に、図 2 (a)、（b)を用いて図 1に示すチップ 100の第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2熱可塑性榭脂基板 20の貼り合わせ方法について説明する。図 2 (a)、（b)は、第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2熱可塑性榭脂基板 20の貼り合わせ方法を示す断面図である。

[0055] まず、第 1熱可塑性榭脂基板 10の流路 15が形成された主面を第 2熱可塑性榭脂基板 20に対向させる。つまり、第 1熱可塑性榭脂基板 10の貼り合わせ面 24aと第 2 熱可塑性榭脂基板 20の貼り合わせ面 24bとを対向させる（図 2 (a)参照)。そして、対向している第 1熱可塑性榭脂基板 10の上部からレーザー光を第 1及び第 2熱可塑性榭脂基板 10、 20の貼り合わせ面 24 (貼り合わせ面 24aび貼り合わせ面 24b)に向けて照射する。（図 2 (b)参照)。

[0056] ここで、第 1熱可塑性榭脂基板 10はカーボンブラックを含んでおらず、照射されたレーザー光は第 1熱可塑性榭脂基板 10を透過する。また、第 1熱可塑性榭脂基板 1 0を透過したレーザー光は、カーボンブラックを練り込んで形成された第 2熱可塑性榭脂基板 20と第 1熱可塑性榭脂基板 10との貼り合わせ面 24に到達する。特に、レ一ザ一光はコヒーレント光であるため、焦点である貼り合わせ面 24付近を局所的に照射可能である。貼り合わせ面 24に到達したレーザー光は、第 2熱可塑性榭脂基板 20内の貼り合わせ面 24付近に位置するカーボンブラックに吸収され熱に変換される。この熱が貼り合わせ面 24付近の第 1熱可塑性榭脂基板 10及び Zまたは第 2熱可塑性榭脂基板 20の融点以上になると、第 1熱可塑性榭脂基板 10及び Zまたは第 2 熱可塑性榭脂基板 20が溶融する。そして、溶融した熱可塑性榭脂が冷却されて硬化することにより、第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2熱可塑性榭脂基板 20が貼り合わされる。

[0057] (2)部分照射による貼り合わせ

上記では、第 1熱可塑性榭脂基板 10にレーザー光を全面照射しているが、次に示すようにマスクを用いてレーザー光を部分照射することもできる。図 3は、マスクを用いた部分照射による基板の張り合わせ方法を示す断面図である。図 3に示すように、検知物質 19が固定された流路 15の対応する部分に、レーザー光を遮断するマスク 41 を配置する。マスク 41の上部から第 1熱可塑性榭脂基板 10にレーザー光を照射した場合、マスク 41に対応する図中 α部分にはレーザー光が照射されない。よって、流路 15内に固定化された検知物質 19にレーザー光が照射されないため、検知物質 1 9の失活を防止することができる。また、 α部分にレーザー光が照射されないため、 α部分の第 2熱可塑性榭脂基板 20の表面における発熱が生じず基板が溶融しない。これにより、基板の溶融による流路 15の変形を防止することができ、流路 15内の流体の流れが阻害されることがない。

[0058] また、マスク 41を用いた場合には、図 4に示すように第 2熱可塑性榭脂基板 20の表面に検知物質 19を固定ィ匕することができる。図 4は、第 2熱可塑性榭脂基板 20の表面に検知物質 19が固定化されており、図 3とは検知物質 19の固定位置が異なる場合を示す説明図である。前記の図 2に示す全面照射により貼り合わせを行う場合には、検知物質 19は第 2熱可塑性榭脂基板 20の表面ではなく第 1熱可塑性榭脂基板 10に固定ィ匕する方が好ましい。これは、流路 15を形成する第 2熱可塑性榭脂基板 2 0の表面、つまり貼り合わせ面 24がレーザー光の照射により発熱して、検知物質 19 が失活する場合があるからである。よって、図 1や図 2においては、第 1熱可塑性榭脂基板 10内の流路 15に検知物質 19を固定している。しかし、図 3及び図 4に示すようにマスク 41を用いてレーザー光を照射する場合には、第 2熱可塑性榭脂基板 20の表面の発熱を防止することができる。そのため、第 2熱可塑性榭脂基板 20の表面に検知物質 19を固定ィ匕しつつ、検知物質 19の失活を防止することができる。よって、検知物質 19の固定位置に関して自由度がある。

[0059] (3)レーザー光について

基板に照射されるレーザー光は、例えば半導体レーザーを用いたレーザー発振器により生成される。ただし、発振器の種類は、波長とパワーが適切に設定できれば限定されない。

[0060] また、照射するレーザー光の波長は、第 1熱可塑性榭脂基板 10に対する光透過性、第 2熱可塑性榭脂基板 20内の光吸収剤の性質、試薬貯蔵部 13内の試薬の性質、流路 15内の検知物質 19の性質等に応じて選択する。

[0061] 例えば、カーボンブラックは波長に反比例して光を吸収するため、短波長ほど効率よく光を吸収して発熱する。第 1熱可塑性榭脂基板 10は、約 300nm〜2. の範囲内の波長を有するレーザー光を透過する。また、検知物質 19が高分子で構成される生体物質である場合は、レーザー光による光化学反応により分解され失活しないようにする必要がある。例えば、 UV光などの短波長の光はエネルギーが高いため、これらの検知物質の共有結合を切って失活させるおそれがある。ここで、高分子を構成する C— C結合、 C— N結合、 C— O結合などの結合解離エネルギーは約 300k jZmol以上である。よって、検知物質 19が失活しないように、波長が約 400nm以上のレーザー光を選択する必要がある。以上を考慮して、照射するレーザー光の波長として例えば約 400nm以上〜 2. 5 μ m以下の範囲で種々の榭脂材料に適合した波長を選択する。

[0062] なお、レーザー光の照射時間を短時間に制御することで、発生する熱を貼り合わせ面に局在化させることができる。

[0063] {作用効果）

この貼り合わせ方法によれば、基板の貼り合わせに接着剤を用いる必要がない。よつて、接着剤の流出によって基板内のパターンに変形が生じるなどの基板の損傷が無ぐ流路 15内の流体の流れが阻害されることがない。

[0064] また、第 1熱可塑性榭脂基板 10を透過した光が貼り合わせ面 24付近に位置する力一ボンブラックにより吸収されることで、貼り合わせ面 24が局所的に発熱する。つまり第 1及び第 2熱可塑性榭脂基板 10、 20全体に熱を加えることなぐ局所的な発熱により貼り合わせ面 24の熱可塑性榭脂が溶融して基板同士が接着する。よって、基板全体が発熱することによる基板全体の崩れや変形、さらには第 1熱可塑性榭脂基板 10の流路 15内に配置された検知物質 19の失活を防止することができる。また、試薬貯蔵部 13ゃ流路 15の側壁が溶融して検知物質 19の反応を阻害することを防止することがでさる。

[0065] また、貼り合わせの際に基板同士を押圧する必要がないため、第 1熱可塑性榭脂基板 10内に形成された試薬貯蔵部 13ゃ流路 15などのパターンが押圧により崩れたり変形したりするのを防ぐことができる。また、押圧による基板自体の崩れや変形も防止することができる。

[0066] <第 1実施例 >

前記第 1実施形態例に係るチップ 100の貼り合わせ方法にっ、て図 5 (a)、 (b)を用いて説明する。図 5 (a)、（b)は、第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2熱可塑性榭脂基板 20の貼り合わせ方法を示す断面図である。第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2 熱可塑性榭脂基板 20として、厚さ lmm、縦 25mm X横 25mmのポリエチレンテレフタラート (PET)を用いる。なお、第 2熱可塑性榭脂基板 20は、カーボンブラックを分散させた PETを用いた。 PETは、融点が 245°Cであり、引張弾性率が 421KgfZmm² である。第 1熱可塑性榭脂基板 10の主面には、幅 100 /ζ πι、深さ 200 /z mの流路 15 が形成されている。また、流体の流れを制御するために、流路 15の一部に酢酸セルロールをキャスト法により塗布し、別の部分にはポリスチレンを塗布して乾燥させた。また、第 1熱可塑性榭脂基板 10には、図 5 (a)、（b)に示すように、検知物質 19として流路 15の一部にタンパク質と反応する抗体を固定ィ匕した。なお、検知物質 19は、力一ボンブラックの導入されている位置から 100 μ m以上離隔するように、第 1熱可塑性榭脂基板 10内に固定ィ匕した。つまり、基板の貼り合わせの際に発生する熱の影響力も保護するため、第 1及び第 2熱可塑性榭脂基板 10、 20の貼り合わせ面 24から検知物質 19を離隔させた。

[0067] 具体的に貼り合わせ方法について説明する。まず、図 5 (a)に示すように、第 1熱可塑性榭脂基板 10の流路 15が形成された主面を第 2熱可塑性榭脂基板 20に対向させる。ここで、第 1熱可塑性榭脂基板 10の貼り合わせ面 24aと第 2熱可塑性榭脂基板 20の貼り合わせ面 24bとを対向させる。次に、図 5 (b)に示すように、石英ガラス 40 を介して第 1熱可塑性榭脂基板 10の全面上力も 0. 3MPaの加圧を行うことで、第 1 及び第 2熱可塑性榭脂基板 10、 20を密着させた。なお、過度の加圧を行うと流路 15 等のパターンが崩れてしまうため、基板の強度に応じて加圧を行う。

[0068] 次に、図 5 (b)に示すように、波長 940 μ m、パワー 30Wのレーザー光を石英ガラス 40を介して第 1熱可塑性榭脂基板 10に照射した。レーザー光のスポットサイズの直径は 5mm、スキャンスピードは 20mm/sで照射を行った。このとき、あるポイントでの照射時間は 0. 25秒であった。

[0069] 照射されたレーザー光によって、第 1及び第 2熱可塑性榭脂基板 10、 20の貼り合わせ面 24の温度が PETの融点 245°Cになると、貼り合わせ面 24が溶解して基板同士が張り合わさった。ここで、熱分布は貼り合わせ面から 100 m以内の局所的な範囲に限られることを発見した。また、照射時間は 0. 25秒と短時間であるため貼り合わせ面に発生した熱の拡散も防止できた。そして、貼り合わせ面から 100 m以上離隔した位置に検知物質 19を固定ィ匕したので、貼り合わせ面に発生した熱による検知物質 19の失活を防止することができた。さらに、流路 15に塗布した酢酸セルロース及びポリスチレンにより、流路 15内における高い流れ制御性を実現することができた。これは、流路 15の有る部分に親水性高分子膜である酢酸セルロースを塗布し、別の部分に疎水性高分子であるポリスチレンを塗布することで、流路 15内での流れを制御することができるカゝらである。

[0070] <第 2実施形態例 >

{チップ構成 }

(1)全面的な光吸収層

図 6 (a)は、本発明の第 2実施形態例に係るチップの平面図、図 6 (b)は図 6 (a)の B— B'線における断面図、図 6 (c)は光吸収層の形成方法を示す断面図である。チップ 100は、材質が熱可塑性榭脂である第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2熱可塑性榭脂基板 20を含み、各基板が貼り合わせ面 24を介して互いに接着されている。

[0071] 第 2熱可塑性榭脂基板 20は、光を吸収する光吸収剤 23としてカーボンブラックを含む光吸収層 27を有している。ここで、光吸収層 27は、図 6 (c)に示すように第 2熱可塑性榭脂基板 20の全表面に例えばカーボンブラックを含有する溶液をスピンコートすることにより形成される。第 1及び第 2熱可塑性榭脂基板 10、 20は、第 2熱可塑性榭脂基板 20の光吸収層 27と第 1熱可塑性榭脂基板 10との貼り合わせ面 24を介して互いに接着している。一方、第 1熱可塑性榭脂基板 10は、光を透過可能なように光吸収剤を含んでおらず、主面の一部を除去することにより形成された試薬貯蔵部 1 3及び流路 15を有している。また、流路 15は、第 1熱可塑性榭脂基板 10に形成された溝及び第 2熱可塑性榭脂基板 20の主面を側壁として形成されており、測定対象物質が通過する。チップ 100の所望の位置における流路 15の底部には、図 6 (a)に示すように測定対象物質を検知するための検知物質 19を固定しても良い。

[0072] (2)部分的な光吸収層

上記図 6 (a)〜 (c)では、第 2熱可塑性榭脂基板 20の全面に光吸収層 27を設けているが、次に示すように部分的な光吸収層 28を設けることもできる。図 7 (a)は部分的な光吸収層 28を有する基板の断面図、図 7 (b)は部分的な光吸収層 28の形成方法を示す断面図である。

[0073] 部分的な光吸収層 28は、図 7 (b)に示すように、流路 15に対応する図中 |8部分にマスク 43配置し、このマスク 43を介して第 2熱可塑性榭脂基板 20の表面に光吸収剤 23を注入することにより形成される。そして、第 1及び第 2熱可塑性榭脂基板 10、 20 は、第 2熱可塑性榭脂基板 20の部分的な光吸収層 28と第 1熱可塑性榭脂基板 10との貼り合わせ面 24を介して互いに接着している。このとき、図 7 (a)に示すように流路 15の壁面に光吸収剤 23を含む光吸収層が接していない。よって、第 1熱可塑性榭脂基板 10の上部力もレーザー光を照射した場合であっても、レーザー光は第 2熱可塑性榭脂基板 20の |8部分を通過する。そのため、 j8部分に位置する流路 15の壁面が発熱して溶融しない。これにより、流路 15の壁面の一部を構成する第 2熱可塑性榭脂基板 20の表面にも検知物質 19を固定できるなど、検知物質 19の固定位置に関して自由度がある。

[0074] {基板の貼り合わせ方法）

次に、図 8 (a)、（b)を用いて図 6 (a)、（b)に示すチップ 100の第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2熱可塑性榭脂基板 20の貼り合わせ方法にっ、て説明する。図 8 (a)、 (b)は、第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2熱可塑性榭脂基板 20の貼り合わせ方法を示す断面図である。

[0075] まず、第 1熱可塑性榭脂基板 10の流路 15が形成された主面と、第 2熱可塑性榭脂基板 20の光吸収層 27と対向させる。このとき、光吸収層 27が形成されていない |8部分と第 1熱可塑性榭脂基板 10の流路 15とが対応するように対向させる（図 8 (a)参照 )。そして、対向している第 1熱可塑性榭脂基板 10の上部力もレーザー光を第 1及び第 2熱可塑性榭脂基板 10、 20の貼り合わせ面 24に向けて照射する。（図 8 (b)参照

) o

[0076] ここで、第 1熱可塑性榭脂基板 10を透過したレーザー光は、第 2熱可塑性榭脂基板 20の光吸収層 27と第 1熱可塑性榭脂基板 10との貼り合わせ面 24に到達する。これにより、光吸収層 27内のカーボンブラックが熱を発生し、貼り合わせ面 24の第 1熱可塑性榭脂基板 10及び Zまたは第 2熱可塑性榭脂基板 20が溶融して互いに貼り合わされる。

[0077] なお、第 1実施形態例の図 3に示すように、部分照射による貼り合わせを行っても良い。つまり、レーザー光を照射して基板同士の貼り合わせを行う場合に、検知物質 19 が固定された流路 15の対応する部分に、レーザー光を遮断するマスク 41を配置する。これにより、流路 15に対応する光吸収層 27にはレーザー光が照射されないため、溶融による流路 15の変形を防止することができ、また流路 15内の流体の流れが阻害されることがない。さらに、流路 15を形成する光吸収層 27が発熱しないため、光吸収層 27上に検知物質 19を固定した場合でも失活を防止することができる。よって、検知物質 19の固定位置に関して自由度がある。

[0078] {作用効果）

第 2熱可塑性榭脂基板 20の表面に光吸収層 27を設けることで発熱部分を基板表面に留め、より局所的にすることができる。よって、基板全体が発熱することによる基板の変形や基板内に形成された流路などのパターンの変形をより防止することができる。また、第 1熱可塑性榭脂基板 10の流路 15内に配置された検知物質 19の熱による失活を防止することができる。さらに、試薬貯蔵部 13ゃ流路 15の側壁が発熱により溶融して検知物質 19の反応を阻害することを防止することができる。

[0079] また、第 2熱可塑性榭脂基板 20全体が光吸収剤を含んでヽる場合、レーザー光を照射する時間を短時間に設定して発熱の広がりを抑制する必要がある。しかし、第 2 熱可塑性榭脂基板 20の表面のみに光吸収層 27を設けることで、レーザー光の照射時間による制御を行うことなく発熱の広がりを抑制することができる。

[0080] さらに、基板表面に光吸収層 27を設けるため、カーボンブラックなどの光吸収剤の量を少量に抑えることができる。

[0081] また、第 1実施形態例と同様に次のような効果を得ることができる。第 2実施形態例の貼り合わせ方法によれば、接着剤の流出による基板内のパターンの変形や、流路 15内の流体の流れが阻害されることがない。さらに、貼り合わせの際に基板同士を強く押圧する必要がないため、押圧による基板内のノターンや基板自体の崩れ及び変形なども防止することができる。

[0082] <第 3実施形態例 >

{チップ構成 }

図 9 (a)は、本発明の第 3実施形態例に係るチップの平面図、図 9 (b)は図 9 (a)の C— C'線における断面図である。チップ 100は、材質が熱可塑性榭脂である第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2熱可塑性榭脂基板 20の間に光吸収基板 29が挟持されている。ここでは、光吸収基板 29として、光吸収剤 23としてカーボンブラックを含む熱可塑性エラストマ一を用いる。熱可塑性エラストマ一としては、例えばスチレン系、ォレフィン系、塩化ビニル系、ウレタン系、エステル系、アミド系等の重合材料である。

[0083] 第 1及び第 2第 1熱可塑性榭脂基板 10、 20は、光を透過可能なように光吸収剤を含んでいない。また、第 1熱可塑性榭脂基板 10には、主面の一部を除去することにより試薬貯蔵部 13及び流路 15が形成されている。また、流路 15は、第 1熱可塑性榭脂基板 10に形成された溝及び光吸収基板 29の主面を側壁として形成されており、測定対象物質が通過する。チップ 100の所望の位置における流路 15の底部には、図 9 (a)に示すように測定対象物質を検知するための検知物質 19を固定しても良い。検知物質 19や試薬は、例えばペルォキシダーゼ、コレステロールォキシダーゼ及びコレステロールエステラーゼ等の酵素、蛋白質、抗原、抗体、細菌、酵母、微生物等の生体物質及び化学物質等である。

[0084] {基板の貼り合わせ方法）

次に、図 10 (a)〜（d)を用いて図 9 (a)、（b)に示すチップ 100の光吸収基板 29を介した第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2熱可塑性榭脂基板 20の貼り合わせ方法について説明する。図 10 (a)〜(d)は、光吸収基板 29を介した第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2熱可塑性榭脂基板 20の貼り合わせ方法を示す断面図である。

[0085] まず、第 2熱可塑性榭脂基板 20及び光吸収基板 29を対向させる。このとき、対向面には接着剤 21が塗布されている（図 10 (a)参照)。そして、光吸収基板 29の上部カゝらホーン 45により押圧し、第 2熱可塑性榭脂基板 20及び光吸収基板 29を貼り付ける（図 10 (b)参照)。さらに、第 1熱可塑性榭脂基板 10の流路 15が形成された主面を光吸収基板 29に対向させる。ここで、第 1熱可塑性榭脂基板 10の貼り合わせ面 24aと光吸収基板 29の貼り合わせ面 24bとを対向させる（図 10 (c)参照)。そして第 1 熱可塑性榭脂基板 10の上部からレーザー光を第 1及び第 2熱可塑性榭脂基板 10 及び光吸収基板 29の貼り合わせ面 24 (貼り合わせ面 24a及び貼り合わせ面 24b)に向けて照射する。（図 10 (d)参照)。

[0086] ここで、第 1熱可塑性榭脂基板 10はカーボンブラックを含んでおらず、照射されたレーザー光は第 1熱可塑性榭脂基板 10に透過する。また、第 1熱可塑性榭脂基板 1 0を透過したレーザー光は、カーボンブラックを含む光吸収基板 29と第 1熱可塑性榭脂基板 10との貼り合わせ面 24に到達する。これにより、光吸収基板 29内のカーボンブラックが熱を発生し、貼り合わせ面 24の第 1熱可塑性榭脂基板 10及び Zまたは光吸収基板 29が溶融して互いに貼り合わされる。

[0087] {作用効果）

上述の光吸収基板 29は、熱可塑性エラストマ一に限定されず、例えば基板と同じ材質の熱可塑性榭脂であっても良い。ただし、光吸収基板 29を熱可塑性エラストマ一で形成すると、水密性ゃ気密性を高めることができる。これは、熱可塑性エラストマ一が熱可塑性とともにゴム弾性の性質を有するため、第 1及び第 2熱可塑性榭脂基板 10、 20の密着性を高めることができるからである。特に、チップ面積が大きい場合であっても水密性ゃ気密性を保つことができる。

[0088] さらに、第 3実施形態例では、第 1実施形態例と同様に次のような効果を得ることができる。接着剤の流出による基板内のパターンの変形や、流路 15内の流体の流れが阻害されることがない。さらに、貼り合わせの際に基板同士を強く押圧する必要がな V、ため、押圧による基板内のパターンや基板自体の崩れ及び変形なども防止することがでさる。

[0089] <第 4実施形態例 >

図 11 (a)は、本発明の第 4実施形態例に係るチップ 100の平面図、図 11 (b)は図 1 1 (a)の E—E'線における断面図である。

[0090] チップ 100は、第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2熱可塑性榭脂基板 20の間に光吸収基板 29が挟持されている。ここで、第 1熱可塑性榭脂基板 10及び第 2熱可塑性榭脂基板 20は、材質が熱可塑性榭脂である。また、光吸収基板 29は、光吸収剤 23 としてカーボンブラックを含む熱可塑性エラストマ一である。

[0091] 第 1熱可塑性榭脂基板 10の主面には、第 1開口部 80a、第 2開口部 80b、第 1開口部 80aと第 2開口部 80bとを接続する第 1流路 70及び第 2開口部 80bとチップ 100外部とを接続する第 2流路 75が設けられている。また、第 2熱可塑性榭脂基板 20には、チップ 100外部又は内部への圧力が印加される第 3流路 90が設けられている。図 1Kb)に示すように、第 3流路 90が第 2熱可塑性榭脂基板 20の主面において開口する部分は、第 1熱可塑性榭脂基板 10の第 1流路 70と対応している。

[0092] チップ 100は、レーザー光の照射により次のように形成されている。第 1熱可塑性榭脂基板 10はカーボンブラックを含んでおらず、照射されたレーザー光は第 1熱可塑性榭脂基板 10に透過する。また、第 1熱可塑性榭脂基板 10を透過したレーザー光は、カーボンブラックを含む光吸収基板 29と第 1熱可塑性榭脂基板 10との貼り合わせ面 24に到達する。これにより、光吸収基板 29内のカーボンブラックが熱を発生し、貼り合わせ面 24の第 1熱可塑性榭脂基板 10及び Zまたは光吸収基板 29が溶融して互いに貼り合わされる。よって、第 1、第 2開口部 80a、 80b、第 1、第 2及び第 3流路 70、 75、 90等のパターン崩れ等を防止できる。また、光吸収基板 29は、熱可塑性とともにゴム弾性の性質を有するため、第 1及び第 2熱可塑性榭脂基板 10、 20の密着性を高め、水密性ゃ気密性を高めることができる。

[0093] 図 12 (a)及び（b)は、チップ 100外部から内部への圧力が印加されるチップ 100の動きを説明する説明図、図 12 (c)は、チップ 100内部から外部への圧力が印加されるチップ 100の動きを説明する説明図である。図 12 (a)に示すように、第 3流路 90にチップ 100外部力も内部への圧力を印加すると、第 3流路 90の第 2熱可塑性榭脂基板 20の主面において開口する部分の光吸収基板 29が圧力を受ける。このとき、光吸収基板 29は、第 1開口部 80aと第 2開口部 80bとを接続する第 1流路 70の通路が狭くなるように伸張する。よって、第 1、第 2開口部 80a、 80b内の流体が第 2流路 75 を介してチップ 100外部に導出される（図 12 (a)参照)。次に、さらに第 3流路 90にチップ 100外部力も内部への圧力を印加すると、光吸収基板 29が第 1流路 70を塞ぐように伸張する。よって、第 1開口部 80a及び第 2開口部 80b間の流体の流れが停止する（図 12 (b)参照)。

[0094] 次に、図 12 (c)に示すように、第 3流路 90にチップ 100内部力も外部への圧力を印加すると、光吸収基板 29は、第 2熱可塑性榭脂基板 20の方へ引っ張られるように伸張する。よって、例えば第 2流路 75を介して流体をチップ 100内部に取り込む。このように、ゴム弾性を有する光吸収基板 29は、第 1開口部 80a及び第 2開口部 80bの開閉を行うバルブやポンプとして用いることができる。

[0095] <その他の実施形態例 >

(1)

上記において、貼り合わせる基板同士の融点を同程度にすると、基板同士の貼り合わせ面付近の光吸収剤に光が照射されることで両基板の貼り合わせ面がほぼ同時に溶融し基板同士が接着し易、。

[0096] (2)

上記では、光吸収剤としてカーボンブラックを用いている力その他の色の色素であっても良い。また、測定対象物質ごとに異なる色を有する色素を用いると、測定者は測定に用いるチップを容易に確認することができ好ま、。例えばグルコースゃコレステロールなど種々の測定対象物質を測定する際に、チップの取り違えを防止することがでさる。

[0097] (3)

上述において、基板内に形成された試薬貯蔵部 13ゃ流路 15には、その内部を通過する流体の性質、貯蔵される試薬の性質、固定される検知物質 19の性質などに応じてその表面に高分子膜を配置しても良い。例えば、粘度が約 4〜15である血液を測定対象物質とし、チップ内部の試薬等の粘度が 1であるとする。このように粘度が大きく異なる溶液を 1つのチップ内で混合、反応、検出する場合には、流体の制御が難しい。例えば、粘性が高い溶液や表面張力が大きい溶液は、その粘性により溶液が停滞したり、表面張力により溶液がはじかれて流れ難くなるおそれがある。一方、粘性が小さい溶液は、流路 15内を抵抗を受けることなく流れる。このように、粘度が異なると混合や反応が不完全となり、正確な検査対象物質の検出が困難である。そこで、流路等のある部分の表面に親水性処理を施し、別の部分の表面に疎水性処理を施して流路内の流体を制御する。親水性高分子膜としては、例えば酢酸セル口ース、ポリビュルアルコール（PVA)、ポリビュルピロリドン（PVP)等が挙げられる。疎水性高分子としては、例えばポリスチレン (PS)、ポリエチレン (PE)、テフロン (登録商標）、シリコン等が挙げられる。

[0098] (4)

上述において、検知物質を光吸収物質の導入位置から 100 m以上離隔して固定すると好ましい。光吸収物質は、照射された光を吸収して発熱する。この光吸収物質から所定の距離分だけ離隔して検知物質を配置することで、基板貼り合わせ時の発熱による検知物質の失活を防ぐことができる。

[0099] (5)

上記では、コヒーレント光であるレーザー光を用いて第 1及び第 2熱可塑性榭脂基板 10、 20の貼り合わせ面にレーザー光を照射している力貼り合わせ面に光を照射することができれば良くレーザー光に限定されない。

[0100] (6)

上記では、貼り合わせる両基板をともに熱可塑性榭脂で形成したが、少なくとも一方が熱可塑性榭脂で有れば良い。例えば、一方が熱可塑性榭脂基板で、もう一方が金属、ガラスなどであっても良い。このとき、金属やガラスなどと比較して加工が容易な熱可塑性榭脂基板に試薬貯蔵部ゃ流路などのパターンを形成すると好ましい。

[0101] (7)

上記では第 1熱可塑性榭脂基板 10に流路 15を形成しているが、第 2熱可塑性榭脂基板 20に流路を形成しても良い。また、第 1熱可塑性榭脂基板 10内に形成した溝と第 2熱可塑性榭脂基板 20内に形成した溝とを組み合わせることにより流路 15を形成しても良い。

[0102] (8)

上記第 1実施形態例の第 2熱可塑性榭脂基板 20はカーボンブラックを練り込んで形成されているが、第 2熱可塑性榭脂基板 20のカーボンブラックの含有量は、 0. 01 体積％以上、 0. 025体積％以下であるのが好ましい。

[0103] 上述の通り、図 2の流路 15等には、試料である血液や試薬などの溶液が導入され、生化学反応が行われる。流路 15の一部は、第 2熱可塑性榭脂基板 20により形成されており、流路 15に導入された溶液と第 2熱可塑性榭脂基板 20とは接触する。このとき、光吸収物質としてのカーボンブラックが第 2熱可塑性榭脂基板 20に過剰に含有されていると、カーボンブラックが第 2熱可塑性榭脂基板 20から流路 15内の溶液中に溶出してしまう。例えば、従来、カーボンブラックの含有量は、 0. 05体積％以上、 0. 1体積％以下の範囲内であるが、この範囲では含有量が多ぐカーボンブラックは第 2熱可塑性榭脂基板 20から流路 15内の溶液中に溶出する。そのため、溶出したカーボンブラックにより、流路 15内での生化学反応等が妨害される可能性がある。また、溶液が導入された流路 15に光を照射し、通過した透過光の強度、透過光のスベクトル、散乱光の強度を測定するなどの分光法を用いる場合、流路 15に溶出したカーボンブラックが透過光を吸収するなど阻害物質として働く。よって、生化学反応等により生成された生成物の定量など試料の定量が正確に行えなくなる。一方、第 2 熱可塑性榭脂基板 20におけるカーボンブラックの含有量が少な、場合には、光吸収が十分に行われず基板の貼り合わせが不十分となる。また、色素としてのカーボンブラックの含有量が少な、ために基板に色むらが発生し、これによつても基板の貼り合わせが不十分となる。

[0104] 図 13は、カーボンブラックの含有量及び基板の製造方法を変えた場合において、製造されたそれぞれの基板での光の吸収特性を示す実験結果である。ここで、基板としては、射出成形により形成したカーボンブラックの含有量 0. 0125体積％、 0. 01 6体積⁰ /。、 0. 025体積⁰ /₀、 0. 05体積％の基板と、押し出し成形により形成したカーボンブラックの含有量 0. 05体積％の基板とを準備した。そして、これらの基板を純粋に浸漬した後、紫外線分光測定器にてカーボンブラックの溶出の度合いを検出した。カーボンブラックは、波長 270nm付近の光を特異的に吸収するため、溶出した力一ボンブラックの存在を確認できる。図 13に示すように、従来のカーボンブラックの含有量 0. 05体積％では、最も吸光度が最も大きくカーボンブラックの溶出が最も著しいことが分かる。しかし、本発明のように含有量を 0. 025体積％以下とすることで、力一ボンブラックの溶出が抑制されていることが分かる。

[0105] 本発明のように、第 2熱可塑性榭脂基板 20におけるカーボンブラックの含有量を 0 . 025体積％以下にすれば、カーボンブラックの溶液への溶出を抑制することができる。よって、流路 15内の溶液中において生化学反応を正常に行わせることができ、また試料等を正確に定量することができる。また、カーボンブラックの含有量を 0. 01体積％以上にすれば、基板に色むらを発生させることなぐ基板同士の貼り合わせ強度を十分に確保できる。なお、射出成形は基板の成形に一般的に用いられる簡単な製造方法であるため、前述の含有量の場合に射出成形に適していることは、カーボンブラックを含有する基板の生産性や生産コスト面に優れる。このように、カーボンブラックの含有量を前述の範囲とすることで、カーボンブラックの特性を活かしつつ、効率良く利用することができる。

[0106] なお、前述のようなカーボンブラックの含有量は、第 2実施形態例のカーボンブラックを含む光吸収層 27及び部分的な光吸収層 28や、第 3及び第 4実施形態例の光吸収基板 29等にも適用可能である。

[0107] (9)

第 1実施形態例においては、第 1熱可塑性榭脂基板 10と第 2熱可塑性榭脂基板 2 0との間の浮き上がりを防止するために、図 5 (b)等に示すように、平坦性及び剛性に優れる石英ガラス 40を介して第 1熱可塑性榭脂基板 10上を均一に加圧している。ここで、第 1熱可塑性榭脂基板 10と石英ガラス 40との間に、凹凸表面を有する透明板を介在させると好ましい。

[0108] ここで、第 1熱可塑性榭脂基板 10は榭脂であるため、石英ガラス 40よりも比較的その表面が凹凸を有するように粗く形成されている。一方で、前述のように石英ガラス 4 0の表面は、平坦であり平滑に形成されている。よって、第 1熱可塑性榭脂基板 10と石英ガラス 40とを接触させると、第 1熱可塑性榭脂基板 10の凹凸が吸盤の役割を果たし、石英ガラス 40が第 1熱可塑性榭脂基板 10に吸着してしまう。そして、一旦、真空状態となって吸着すると、石英ガラス 40を第 1熱可塑性榭脂基板力取り外せなくなり、チップを加圧装置の外へ取り出せなくなる。また、石英ガラス 40を強い力で引つ張り、第 1熱可塑性榭脂基板 10から剥がすと、第 1熱可塑性榭脂基板 10と第 2熱可塑性榭脂基板 20との接着が剥がれてしまう場合がある。特に、表面改質ゃ表面コートなどの表面処理、その他洗浄や殺菌のために、第 1熱可塑性榭脂基板 10に溶剤処理を施した場合には、第 1熱可塑性榭脂基板 10の表面が弾性を有するように形成され、上述のような問題が顕著となる。

[0109] 図 14は、第 1熱可塑性榭脂基板 10と石英ガラス 40との間に、凹凸表面を有する透明板を介在させた場合の製造工程を示す説明図である。図 14に示すように、第 1熱可塑性榭脂基板 10と石英ガラス 40との間に、凹凸表面を有する透明板 50を介在させることで、第 1熱可塑性榭脂基板 10と凹凸表面を有する透明板 50との吸着を防ぐことができる。これは、透明板 50の表面が凹凸を有して粗く形成されており、また透明板 50に接する第 1熱可塑性榭脂基板 10の表面もまた粗く形成されているため、前述のような吸着が生じないためである。これにより、第 1熱可塑性榭脂基板 10と石英ガラス 40との吸着を防止することができる。

[0110] また、凹凸表面を有する透明板 50としては、例えば PMMA、 APO (非晶質ポリオレフイン）、ポリカーボネート、ポリ 4メチルペンテン 1等を使用可能である。また、厚みのある透明板 50ではなぐこれらの材料を、透明ポリアミド (ナイロン)のようなシート状薄膜に加工して用いても良、。

[0111] また、加圧時に、基板どうしの貼り合わせ面に圧力を均一にかけるためには、剛性が大きな石英ガラス 40と微少な凹凸を有する透明板 50とを組み合わせるのが最適である。微少な凹凸とは、例えば約 0. 1 m〜約 1. 0 m以上の凹凸を言う。なお、石英ガラス 40と透明板 50との組み合わせの代わりに、剛性が大きな透明榭脂板を用いても良い。

[0112] さらに、第 1熱可塑性榭脂基板 10との接触面側にフッ素榭脂ゃシリコン榭脂などの透明榭脂膜がコーティングされた石英ガラス 40を用いても同様の効果を得ることができる。 [0113] また、上記では第 1熱可塑性榭脂基板 10と接触する側に凹凸を有する透明板 50 を配置しているが、第 2熱可塑性榭脂基板 20と加圧装置との接触面にも透明板 50を設けても良いし、両方に設けても良い。

[0114] なお、透明板 50の凹凸の大きさと第 1熱可塑性榭脂基板 10の凹凸の大きさの組み合わせとしては、透明板 50と第 1熱可塑性榭脂基板 10とが互いに吸着しない程度の組み合わせであれば限定されな！、。

産業上の利用可能性

[0115] 本発明を用いて貼り合わせが行われた熱可塑性榭脂基板は、熱による基板の崩れや変形を防止することができる。よって、 DNA、酵素、蛋白質、抗原、後退、ウィルス及び細胞等の生体物資及び化学物質を測定するために基板内部に流路ゃ試薬貯蔵部などが形成されるバイオチップ及びマイクロ化学チップなどに適用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1基板と第 2基板との貼り合わせ方法であって、

前記第 1基板及び前記第 2基板の少なくとも一方の主体を、光を透過する光透過性材質で形成するステップと、

前記第 1基板及び前記第 2基板の貼り合わせ面のうち少なくとも一部を、光を吸収する光吸収物質を含む熱可塑性榭脂で形成するステップと、

前記光を透過する基板を介して前記貼り合わせ面の光吸収物質に光を照射することにより、前記第 1基板と前記第 2基板とを貼り合わせるステップと、

を含む貼り合わせ方法。

[2] 前記第 1基板及び Zまたは第 2基板には測定対象物質を検知する検知物質が配置されており、前記光の波長は 400nmから 2. 5 mの範囲である、請求項 1に記載の貼り合わせ方法。

[3] 前記第 1基板及び Zまたは前記第 2基板は固定された検知物質の固定場所、または前記第 1基板及び Zまたは第 2基板に形成されたパターンの形成場所に対応する部分に前記光を遮断するマスクを配置し、前記マスクの上部から前記貼り合わせ面の光吸収物質に光を照射する、請求項 1に記載の貼り合わせ方法。

[4] 前記第 1基板及び前記第 2基板は熱可塑性榭脂基板であり、前記第 1基板及び前記第 2基板の融点は概ね同一である、請求項 3に記載の貼り合わせ方法。

[5] 第 1基板と第 2基板とを貼り合わせることにより形成されるチップの形成方法であつて、

前記第 1基板及び Zまたは前記第 2基板の主面に流路を形成するステップと、前記流路を覆うように前記第 1基板と前記第 2基板とを対向させ、前記光を透過する基板を介して前記貼り合わせ面の光吸収物質に光を照射することにより、前記第 1 基板と前記第 2基板とを貼り合わせるステップと、を含むチップの形成方法。

[6] 前記光吸収物質としてはカーボンブラックを用い、前記カーボンブラックを含有する層におけるカーボンブラックの含有量を 0. 01体積％以上、 0. 025体積％以下とする、請求項 5に記載のチップの形成方法。

[7] 前記カーボンブラックを含有する層は、射出成形により形成される、請求項 6に記載のチップの形成方法。

[8] 前記第 1基板と前記第 2基板とを貼り合わせるステップでは、

前記第 1基板及び前記第 2基板の少なくともいずれかにおける、前記貼り合わせ面と異なる主面が、凹凸の表面を有する透明板を介して透明ガラス板から加圧を受けることにより、前記第 1基板と前記第 2基板とが貼り合わせされる、請求項 5に記載のチップの形成方法。

[9] 前記透明板と接する前記貼り合わせ面と異なる主面が、溶剤処理されている、請求項 8に記載のチップの形成方法。

[10] 前記第 1基板と前記第 2基板とを貼り合わせるステップでは、

前記第 1基板及び前記第 2基板の少なくともいずれかにおける、前記貼り合わせ面と異なる主面が、透明ガラス板から加圧を受けることにより、前記第 1基板と前記第 2 基板とが貼り合わされており、

前記貼り合わせ面と異なる主面と接する前記透明ガラス板の主面に、透明榭脂膜が形成されて!、る、請求項 5に記載のチップの形成方法。

[11] 前記透明ガラス板の透明榭脂膜と接する前記貼り合わせ面と異なる主面が、溶剤処理されて!、る、請求項 10に記載のチップの形成方法。

[12] 熱可塑性榭脂で形成される第 1基板と、

前記第 1基板と対向して貼り合わされている第 2基板と、

前記第 1基板及び Zまたは前記第 2基板の主面に形成されている流路とを含み、前記第 1基板及び前記第 2基板の少なくとも一方の主体が光を透過する光透過性材質であり、

前記第 1基板及び前記第 2基板の貼り合わせ面のうち少なくとも一部を、光を吸収する光吸収物質を含み、前記流路を覆うように対向している前記第 1基板又は第 2基板の貼り合わせ面が、前記光を透過する基板を介して前記貼り合わせ面の光吸収物質に光を照射することにより貼り合わされて、るチップ。

[13] 前記流路に測定対象物質を検知する検知物質が固定されている、請求項 12に記載のチップ。

[14] 前記検知物質は前記光吸収物質の導入位置から 100 μ m以上離隔して固定されている、請求項 13に記載のチップ。

[15] 前記光吸吸収物質は色素である、請求項 12に記載のチップ。

[16] 前記光吸吸収物質は、測定対象物質ごとに異なる色を有する色素である、請求項

12に記載のチップ。

[17] 前記光吸収物質としてはカーボンブラックを用い、前記カーボンブラックを含有する層におけるカーボンブラック含有量を 0. 01体積％以上、 0. 025体積％以下とする、請求項 12に記載のチップ。

[18] 前記カーボンブラックを含有する層は、射出成形により形成されている、請求項 17 に記載のチップ。