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

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。

[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。