(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の基板部材の表面に延在する凸部の頂部を第二の基板部材の表面に押し付けた状態で、前記第一の基板部材に超音波振動を加えて前記凸部を前記第二の基板部材の表面に溶着する超音波溶着工程を備え、
前記第一の基板部材の前記凸部が形成される表面、又は、前記押し付けた状態において前記凸部が接触する前記第二の基板部材の表面には、前記押し付けた状態において前記凸部の周囲に配置される溶着停止用の凸状のストッパ部が設けられており、
前記超音波溶着工程は、前記第一の基板部材に加える超音波振動の振幅を第一の値として超音波振動を加える第一の工程と、前記第一の工程を行った後に前記振幅を前記第一の値の半分以下の第二の値に変更して前記第一の基板部材に超音波振動を加える第二の工程とを含み、
前記第一の工程の時間を、溶着による前記凸部の高さの変動量が予め設定した閾値以下になるまでの時間以上に設定する接合方法。
【請求項２】
請求項１記載の接合方法であって、
前記ストッパ部は、前記押し付けられた状態において、前記凸部の側部に前記凸部に沿って配置されている接合方法。
【請求項３】
請求項２記載の接合方法であって、
前記ストッパ部は、間隔を空けて配列された複数のサブ凸部により構成され、
前記複数のサブ凸部の配列方向における前記サブ凸部の長さをＨとし、前記配列方向における前記サブ凸部同士の間隔をＫとしたとき、Ｈ／Ｋが０．５以上となっている接合方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の接合方法であって、
前記超音波溶着工程が終了した状態での前記ストッパ部及び前記凸部を通る断面における前記ストッパ部と前記第一の基板部材又は前記第二の基板部材との接触部分の長さは、前記超音波溶着工程が終了した状態での前記断面における前記凸部の前記第二の基板部材との溶着部分の長さの３倍〜２０倍である接合方法。
【請求項５】
請求項１に記載の接合方法であって、
前記超音波溶着工程に先立ち、前記第一の基板部材と同じ構成の第三の基板部材の表面に延在する凸部の頂部を前記第二の基板部材と同じ構成の第四の基板部材の表面に押し付けた状態で、前記第三の基板部材に前記第一の値の振幅の超音波振動を加えて前記凸部を前記第四の基板部材の表面に溶着していき、前記凸部の高さの変動量が前記閾値以下になるまでに要する時間を予め計測する工程を備える接合方法。
【請求項６】
互いに接合された第一の基板部材と第二の基板部材の間に流路が形成されているマイクロ流路デバイスの製造方法であって、
前記流路の縁に対応する凸部が表面に延在した前記第一の基板部材における前記凸部の頂部を前記第二の基板部材の表面に押し付けた状態で、前記第一の基板部材に超音波振動を加えて前記凸部を前記第二の基板部材の表面に溶着する超音波溶着工程を備え、
前記第一の基板部材の前記凸部が形成される表面、又は、前記押し付けた状態において前記凸部が接触する前記第二の基板部材の表面には、前記押し付けられた状態において前記凸部の周囲に配置される溶着停止用の凸状のストッパ部が設けられており、
前記超音波溶着工程は、前記第一の基板部材に加える超音波振動の振幅を第一の値として超音波振動を加える第一の工程と、前記第一の工程を行った後に前記振幅を前記第一の値の半分以下の第二の値に変更して前記第一の基板部材に超音波振動を加える第二の工程とを含み、
前記第一の工程の時間を、溶着による前記凸部の高さの変動量が予め設定した閾値以下になるまでの時間以上に設定するマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載のマイクロ流路デバイスの製造方法であって、
前記ストッパ部は、前記押し付けられた状態において、前記凸部の側部に前記凸部に沿って配置されているマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項８】
請求項７記載のマイクロ流路デバイスの製造方法であって、
前記ストッパ部は、間隔を空けて配列された複数のサブ凸部により構成され、
前記複数のサブ凸部の配列方向における前記サブ凸部の長さをＨとし、前記配列方向における前記サブ凸部同士の間隔をＫとしたとき、Ｈ／Ｋが０．５以上となっているマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項記載のマイクロ流路デバイスの製造方法であって、
前記超音波溶着工程が終了した状態での前記ストッパ部及び前記凸部を通る断面における前記ストッパ部と前記第一の基板部材又は前記第二の基板部材との接触部分の長さは、前記超音波溶着工程が終了した状態での前記断面における前記凸部の前記第二の基板部材との溶着部分の長さの３倍〜２０倍であるマイクロ流路デバイスの製造方法。
【請求項１０】
請求項６に記載のマイクロ流路デバイスの製造方法であって、
前記超音波溶着工程に先立ち、前記第一の基板部材と同じ構成の第三の基板部材の表面に延在する凸部の頂部を前記第二の基板部材と同じ構成の第四の基板部材の表面に押し付けた状態で、前記第三の基板部材に前記第一の値の振幅の超音波振動を加えて前記凸部を前記第四の基板部材の表面に溶着していき、前記凸部の高さの変動量が前記閾値以下になるまでに要する時間を予め計測する工程を備えるマイクロ流路デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合方法及びマイクロ流路デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液体試料の分析にマイクロ流路デバイスが用いられている。マイクロ流路デバイスは、微細な流路に試料やその他の液を流通させて流路内で化学的又は生化学的な反応を生じさせ、試料に含まれる検出対象物質を検出するものである。
【０００３】
マイクロ流路デバイスは、典型的には、複数の基板部材を積層して構成され、隣接する二つの基板部材の間に流路が形成される。流路を形成する二つの基板部材は、典型的には、粘着テープ等を用いて接合されるが、流路の密閉性を高めるべく、超音波溶着によって接合するようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載されたマイクロ流路デバイスの製造方法では、凸部及びストッパが形成された基板部材と平らな基板部材との二つの基板部材を積層し、所定の加圧条件下で超音波を加振して、平らな基板部材の表面に凸部を溶着していく。この方法では、溶着が進み、ストッパと平らな基板部材とが接触すると超音波振動が停止し、凸部と基板部材とで挟まれる空間が流路として形成される。
【０００５】
超音波接合を行う技術は様々なものが知られており、特許文献２には、接着剤を用いて半導体チップを接合するときに、超音波の振幅を接合開始から段階的に下げていくことで、接着強度を低下させることなく短時間で接合を可能にする方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、超音波発振における発振エネルギー及び発振時間と部材の押さえ圧力の条件を所望の値にすることで、マイクロリアクターを容易且つ安価に製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１６１５７８号公報
【特許文献２】特開平３−１８３５２７号公報
【特許文献３】特開２００６−２０４９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のように、ストッパを用いて流路の高さを規定する方法では、ストッパと平らな基板部材とが、凸部と平らな基板部材との接触面積よりも大きな面積で接触すると、基板部材同士の抵抗が大きくなる。この結果、超音波発振のエネルギーが凸部に伝わりにくくなり、凸部の溶着を停止させることができる。
【０００９】
したがって、マイクロ流路の高さを均一にするには、ストッパの全ての位置において基板部材を同時に接触させる必要がある。しかし、マイクロ流路デバイスは一辺の長さがセンチメートルオーダーである。このため、基板部材の反り等によって、ストッパの全ての位置において基板部材が同時に接触しない場合がある。このような場合は、ストッパと基板部材との接触による抵抗増大によって凸部の溶着が早めに停止されることになり、マイクロ流路の高さを均一にすることができない。
【００１０】
特許文献１〜３には、ストッパを用いることで凸部の溶着が早めに停止されてしまい、流路の高さが不均一となるという課題については考慮されておらず、この課題を解決する手段について開示されていない。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、超音波溶着によって二部材を接合するための凸部を、その全長にわたって高さのムラなく溶着することができる接合方法、及び、流路の空間の制御を高精度に行うことができるマイクロ流路デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の接合方法は、第一の基板部材の表面に延在する凸部の頂部を第二の基板部材の表面に押し付けた状態で、上記第一の基板部材に超音波振動を加えて上記凸部を上記第二の基板部材の表面に溶着する超音波溶着工程を備え、上記第一の基板部材の上記凸部が形成される表面、又は、上記押し付けた状態において上記凸部が接触する上記第二の基板部材の表面には、上記押し付けた状態において上記凸部の周囲に配置される溶着停止用の凸状のストッパ部が設けられており、上記超音波溶着工程は、上記第一の基板部材に加える超音波振動の振幅を第一の値として超音波振動を加える第一の工程と、上記第一の工程を行った後に上記振幅を上記第一の値の半分以下の第二の値に変更して上記第一の基板部材に超音波振動を加える第二の工程とを含み、上記第一の工程の時間を、溶着による上記凸部の高さの変動量が予め設定した閾値以下になるまでの時間以上に設定するものである。
【００１３】
本発明のマイクロ流路デバイスの製造方法は、互いに接合された第一の基板部材と第二の基板部材の間に流路が形成されているマイクロ流路デバイスの製造方法であって、上記流路の縁に対応する凸部が表面に延在した上記第一の基板部材における上記凸部の頂部を上記第二の基板部材の表面に押し付けた状態で、上記第一の基板部材に超音波振動を加えて上記凸部を上記第二の基板部材の表面に溶着する超音波溶着工程を備え、上記第一の基板部材の上記凸部が形成される表面、又は、上記押し付けた状態において上記凸部が接触する上記第二の基板部材の表面には、上記押し付けられた状態において上記凸部の周囲に配置される溶着停止用の凸状のストッパ部が設けられており、上記超音波溶着工程は、上記第一の基板部材に加える超音波振動の振幅を第一の値として超音波振動を加える第一の工程と、上記第一の工程を行った後に上記振幅を上記第一の値の半分以下の第二の値に変更して上記第一の基板部材に超音波振動を加える第二の工程とを含み、上記第一の工程の時間を、溶着による上記凸部の高さの変動量が予め設定した閾値以下になるまでの時間以上に設定する含むものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、超音波溶着によって二部材を接合するための凸部を、その全長にわたって高さのムラなく溶着することができる接合方法、及び、流路の空間の制御を高精度に行うことができるマイクロ流路デバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態であるマイクロ流路デバイス１の平面図である。
【図２】図２は、図１のII−II線断面図である。
【図３】超音波溶着される凸部が設けられた基板部材１０の平面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】二枚の基板部材を超音波溶着によって接合する過程を示す図である。
【図６】図１に示すマイクロ流路デバイス１の基板部材１０の変形例である基板部材１０Ａの平面図である。
【図７】図１に示すマイクロ流路デバイス１の基板部材１０の変形例である基板部材１０Ｂの平面図である。
【図８】実施例で作製するマイクロ流路デバイスの平面図である。
【図９】比較例１で作製するマイクロ流路デバイスにおける流路の高さの変化を示した図である。
【図１０】実施例１で作製するマイクロ流路デバイスにおける流路の高さの変化を示した図である。
【図１１】比較例２で作製するマイクロ流路デバイスにおける流路の高さの変化を示した図である。
【図１２】実施例２で作製するマイクロ流路デバイスにおける流路の高さの変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
以下に説明するマイクロ流路デバイスは、検出対象物質としてアレルゲン等の抗原を含む液体試料を流通させ、励起発光する標識物質が結合した抗原を流路内に捕捉し、捕捉された抗原に付着している標識物質の発光を観察し、それにより抗原を検出するものである。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態であるマイクロ流路デバイス１の平面図である。図２は、図１のII−II線断面図である。
【００１９】
マイクロ流路デバイス１は、基板２を備えている。基板２は、略矩形状の二枚の基板部材１０、１１が積層接合されて構成されている。マイクロ流路デバイス１は、上述のとおり、標識物質の発光を観察して、抗原を検出するものであるから、基板部材１０、１１の少なくとも一方は透明である。基板部材１０は第一の基板部材であり、基板部材１１は第二の基板部材である。
【００２０】
基板部材１１と接合される基板部材１０の接合面には、所定のパターンで微細な凹部１２が形成されている。また、基板部材１１には、厚み方向に貫通する二つの孔１４、１５が形成されている。
【００２１】
基板部材１０と基板部材１１とを積層し、基板部材１１で基板部材１０の凹部１２に蓋をすることで、基板２の内部に流路３が形成される。孔１４は、流路３の一方の端部に連通し、流路３に試料等の液を導入する導入孔となる。また、孔１５は、流路３の他方の端部に連通し、流路３を流れた液を排出する排出孔となる。
【００２２】
流路３の略中央の区間には、検出部１６が設けられている。検出部１６は、試料に含まれる検出対象物質を検出するための検出手段が設けられる。マイクロ流路デバイス１は、上述のとおり、抗原を流路内に捕捉して検出するものであるから、検出部１６には、抗原を特異的に吸着して捕捉する抗体が固定される。
【００２３】
以上のように構成されたマイクロ流路デバイス１を用い、アレルゲン等の抗原を検出する方法を簡単に説明する。
【００２４】
抗原を含む液体試料に対して、励起発光する標識物質を抗原に結合させる前処理を施し、前処理を施した試料を導入孔１４に注入する。排出孔１５に減圧ポンプを接続し、導入孔１４と排出孔１５とに圧力差を生じさせ、導入孔１４に注入された試料を流路３に引き込む。試料が検出部１６を流れる過程で、試料に含まれる抗原は、検出部１６の表面に固定された抗体に特異的に吸着され、捕捉される。そして、検出部１６に励起光を照射し、検出部１６に捕捉された抗原に結合している標識物質の発光を観察する。発光の有無、発光の強度から、試料に含まれていた抗原を検出する。
【００２５】
なお、前処理によって抗原に標識物質を付着させるものとして説明したが、流路３において、検出部１６より上流側の区間に反応部を設け、反応部の表面に標識物質を付着させ、或いは、標識物質を担持した担体を配置してもよい。これによれば、試料が反応部を流れる過程で、試料に含まれる抗原に標識物質を結合させることができる。
【００２６】
上述のとおり、試料の送液は圧力によってなされる。また、試料の漏出は、検出精度に影響する。そのため、流路３には高い密閉性が求められる。そこで、流路３を形成する二枚の基板部材１０、１１は、超音波溶着によって接合されている。
【００２７】
図３は、超音波溶着される凸部が設けられた基板部材１０の平面図である。図４は、図３のIV−IV線断面図である。
【００２８】
マイクロ流路デバイス１において、超音波溶着される凸部１７は、基板部材１０の表面に延在している。そして、凸部１７が設けられた基板部材１０の面には、凸部１７の周囲に配置された溶着停止用の凸状のストッパ部１８が設けられている。
【００２９】
凸部１７は、基板部材１０の表面より所定の高さＨ１で突出し、流路３となる凹部１２を区画するように延在している。すなわち、凹部１２は、凸部１７によって形成され、凸部１７は、凹部１２の縁に沿って凹部１２を囲んでいる。
【００３０】
凸部１７は、その頂部において、基板部材１１に接触し、超音波が加振されることによって、頂部が溶融して基板部材１１に接着する。凸部１７の断面形状は、その頂部に超音波振動が集中するように、頂部が尖った形状が好ましく、典型的には三角形状とされる。
【００３１】
ストッパ部１８は、基板部材１０の凸部１７が形成される面の外周縁に沿って延在している。ストッパ部１８は、基板部材１０の表面より所定の高さＨ２で突出している。ストッパ部１８の高さＨ２は、凸部１７の高さＨ１より小さくなっている。また、ストッパ部１８の頂部の平面視における面積は、マイクロ流路デバイス１の凸部１７の平面視における面積よりも十分に大きくなっている。
【００３２】
超音波溶着の進行に伴い、凸部１７は、その頂部が溶着されて低くなり、ストッパ部１８が基板部材１１に接触する。それにより、超音波振動が分散され、凸部１７の頂部の溶着が停止する。即ち、ストッパ部１８は、超音波溶着後に残される凸部１７の高さを規定する。換言すれば、ストッパ部１８は、凸部１７によって区画されている凹部１２の深さを規定し、つまりは流路３の厚みを規定する。
【００３３】
以下、マイクロ流路デバイス１の製造方法の一例を説明する。
【００３４】
基板部材１０、１１の材料としては、熱可塑性の樹脂が好適に用いられる。そして、凸部１７やストッパ部１８は、例えばそれらのパターンが形成された型に樹脂を注入し、これを固化して形成することができる。また、樹脂の平板に、それらのパターンでホットエンボスを施して作製することもできる。
【００３５】
基板部材１０、１１の材料として用いられる熱可塑性の樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのポリアクリル系樹脂、ポリカーボネートなどのシリコン系樹脂、等が挙げられる。種々の液を流通させるものにあっては、耐酸性、耐アルカリ性、耐薬品性、等に優れるポリオレフィン系樹脂が好ましい。また、標識物質の発光を観察するものにあっては、光透過性に優れるポリアクリル樹脂が好ましい。
【００３６】
基板部材１０の凸部１７によって区画される凹部１２の所定の箇所に抗体を固定する。例えば、スパッタリングによって金薄膜を成膜し、金薄膜の上に、抗体を含む溶液をディスペンサで定量点着し、金薄膜に抗体を結合させる。そして、標識物質が単独で抗体に吸着される非特異的吸着を防止するためのブロッキング剤を重ねて点着する。更に、抗体を保湿し、安定させるための、タンパク質を主たる成分として含有する免疫安定化剤を重ねて点着する。これを乾燥させ、凹部１２の所定の箇所に抗体を固定する。当該箇所は、流路３における検出部１６となる。
【００３７】
次いで、基板部材１０、１１を超音波溶着によって接合し、マイクロ流路デバイス１を得る。
【００３８】
図５は、二枚の基板部材を超音波溶着によって接合する過程を示す図である。
【００３９】
基板部材１１を受けブロック１９の上に載置し、凸部１７が形成された基板部材１０を基板部材１１の上に積層して、凸部１７の頂部を基板部材１１の表面に接触させる。そして、基板部材１０の上に超音波発振装置の一部である超音波発振ホーン２０を重ね、受けブロック１９とホーン２０との間で基板部材１０、１１の積層体を加圧する（図５（ａ））。これにより、基板部材１０の表面に延在する凸部１７の頂部を基板部材１１の表面に押し付けた状態を得る。
【００４０】
基板部材１０、１１の積層体に負荷される荷重は、通常は徐々に高められる。積層体に負荷される荷重が所定の閾値以上となったところで、ホーン２０から超音波の発振を開始し、基板部材１０に超音波振動を加えて、凸部１７の基板部材１１への溶着を開始する（図５（ｂ））。基板部材１０、１１の積層体に負荷される荷重に関する上記の閾値は、凸部１７が、その全長に亘って基板部材１１の接合面に接触している状態が保証される荷重とするのがよい。
【００４１】
ここで、超音波振動の開始時点における超音波振動の振幅（超音波発振ホーン２０から基板部材１０に加わる振動の振幅）は第一の値に設定する。超音波発振装置は、振動を発生するコンバータと、コンバータで発生された振動を増幅するブースターと、ブースターで増幅された振動を部材に伝えるための超音波発振ホーンとを備える。ここでは、コンバータに加える電圧を調整することで、超音波発振ホーン２０から基板部材１０に加わる振動の振幅を調整する。
【００４２】
超音波溶着の進行に伴い、凸部１７が溶融されて凸部１７の高さが低くなっていくが、超音波振動の開始から所定時間が経過すると、上記振幅を第一の値よりも低い第二の値に変更する。
【００４３】
このように、超音波振動を基板部材１０に加えて凸部１７を基板部材１１の表面に溶着する工程は、第一の値の振幅の超音波振動を基板部材１０に加える第一の超音波溶着工程と、第一の超音波溶着工程を行った後に該振幅を第一の値よりも低い第二の値に変更した超音波振動を基板部材１０に加える第二の超音波溶着工程と、を含む。
【００４４】
振幅を第二の値に変更した後、ストッパ部１８が全ての位置で基板部材１１に接触すると、超音波振動が分散され、凸部１７の溶着が停止する。凸部１７の高さは、ストッパ部１８の高さと略同じとなっており、これが流路３の高さとなる（図５（ｃ））。
【００４５】
得られるマイクロ流路デバイス１において、流路３に露呈する二つの基板部材１０、１１の境界は、凸部１７の超音波溶着によって全長に亘って塞がれる。そして、凸部１７の超音波溶着は、凸部１７が、その全長に亘って基板部材１１の接合面に接触している状態でなされる。それにより、凸部１７の全長に亘ってムラなく超音波溶着がなされ、流路３の密閉性が向上し、また、基板部材１０、１１の接合強度も向上する。
【００４６】
ストッパ部１８及び凸部１７を通る断面におけるストッパ部１８と基板部材１１との接触部分の長さは、凸部１７の溶着が停止した状態での該断面における凸部１７の基板部材１１との溶着部分の長さの３倍〜２０倍となっている。このような関係となるように、ストッパ部１８と凸部１７の形状を決めておくことで、流路３の形状制御を高精度に行うことができる。
【００４７】
ここで、第一の超音波溶着工程を行う時間（上記所定時間）について説明する。
【００４８】
基板部材１０と基板部材１１を接合する際、接合に要する時間を短くしたり、接合強度を大きくしたりするために、超音波振動の振幅の大きさはある程度大きな値にしておくのが一般的である。具体的には、超音波振動の振幅は、基板部材１０と基板部材１１が破壊されない範囲でできる限り大きな値としておくのがよい。
【００４９】
しかし、本発明者は、超音波振動の振幅を大きい値で一定にして、基板部材１０と基板部材１１の溶着を行うと、基板部材の場所によっては、凸部１７の高さが所望の値よりも大きい状態で溶着が停止してしまうことを見出した。これは、超音波振動の振幅が大きいことで、ストッパ部１８と基板部材１１の接触による抵抗の増加によって、ストッパ部１８に超音波振動のエネルギーが分散されやすくなることが要因の一つと考えられる。
【００５０】
そこで、本実施形態では、基板部材１０に第一の値の振幅の超音波振動を加えて基板部材１１の表面に凸部１７を溶着していき、凸部１７の高さの変動量が閾値以下になるまでに要する時間を計測する工程を、マイクロ流路デバイス１の製造に先立ち実施する。そして、第一の超音波溶着工程を行う時間を、この計測する工程で計測した時間以上の時間としている。
【００５１】
具体的には、マイクロ流路デバイス１を製造する前に、製造に使用するのと同じ設計で作られた基板部材１０と基板部材１１を用意する。そして、基板部材１１を受けブロック１９の上に載置し、凸部１７が形成されている基板部材１０を基板部材１１の上に積層して、凸部１７の頂部を基板部材１１の表面に接触させる。続けて、基板部材１０の上に超音波発振ホーン２０を重ね、受けブロック１９とホーン２０との間で基板部材１０、１１の積層体を加圧する。積層体に負荷される荷重が所定の閾値以上となったところで、ホーン２０から超音波の発振を開始し、基板部材１０に振幅が第一の値の超音波振動を加えて、凸部１７の基板部材１１への溶着を開始する。
【００５２】
この溶着を行っている間、基板部材１０と基板部材１１との接合体の端部から複数の距離にある位置毎に、凸部１７により形成される流路の高さを計測する。流路の高さの計測は、例えば、レーザー変位計を用いて、基板部材１０の流路側の面と基板部材１１の流路側の面の２つの面からのレーザー光の反射光の光路差を計測することにより行う。
【００５３】
そして、溶着開始から、全ての位置で計測された凸部の高さの変動量が閾値以下になるまでの時間を計測する。このようにして計測した時間以上の時間を上記所定時間とする。このようにすることで、基板部材の接合に要する時間を最短にし、かつ、基板部材の接合強度を高めながら、凸部１７の高さを均一にすることができる。
【００５４】
なお、超音波振動の振幅として設定する第二の値は、溶着が再開される程度の値に適宜設定すればよいが、一旦溶着が停止した後に、溶着をスムーズかつ確実に再開させるために、第二の値を第一の値の０．５倍以下とするのがよい。
【００５５】
ここまでは、基板部材１０に設けるストッパ部１８を、基板部材１０の周縁に沿って設ける構成としたが、ストッパ部１８の構成はこれに限らない。
【００５６】
図６は、図１に示すマイクロ流路デバイス１の基板部材１０の変形例である基板部材１０Ａの平面図である。
【００５７】
基板部材１０Ａでは、ストッパ部１８に相当するストッパ部１８Ａが、凸部１７の側部に凸部１７に沿って延在している点が基板部材１０とは異なる。ここで、ストッパ部が凸部に沿って延在している好ましい態様としては、ストッパ部の幅が、誤差５０％の範囲内で一定であって、ストッパ部と凸部を隔てる間隔がストッパ部の幅と同程度かそれ以下であって、かつストッパ部の幅が誤差５０％の範囲内で一定であるように延在した状態である。従って、基板部材１０Ａを用いてマイクロ流路デバイス１を製造する場合は、凸部１７とストッパ部１８Ａの距離が近くなりかつ一定距離となるため、流路３の形状制御をより精度良く行うことができる。
【００５８】
図７は、図１に示すマイクロ流路デバイス１の基板部材１０の変形例である基板部材１０Ｂの平面図である。
【００５９】
基板部材１０Ｂでは、ストッパ部１８に相当するストッパ部１８Ｂが、凸部１７の側部に凸部１７に沿って延在している点では基板部材１０Ａと共通している。基板部材１０Ａと異なるのは、ストッパ部１８Ｂが、間隔を空けて配列された複数のサブ凸部１８Ｂａにより構成されている点である。
【００６０】
基板部材１８Ｂによれば、凸部１７とストッパ部１８Ａの距離が近くなりかつ一定距離となるため、流路３の形状制御をより精度良く行うことができる。なお、複数のサブ凸部１８Ｂａの配列方向におけるサブ凸部１８Ｂａの長さをＨとし、この配列方向におけるサブ凸部１８Ｂａ同士の間隔をＫとしたとき、Ｈ／Ｋを０．５以上とすることで、流路３の形状制御をより高精度に行うことが可能である。
【００６１】
また、以上の説明では、基板部材１０の凸部１７が設けられる面にストッパ部１８，１８Ａ，１８Ｂを設けるものとしたが、ストッパ部１８，１８Ａ，１８Ｂは基板部材１１に設けておいてもよい。つまり、凸部１７の頂部を基板部材１１の表面に押し付けた状態において、凸部１７の周囲にストッパ部１８，１８Ａ，１８Ｂが配置されるように、基板部材１１の凸部１７との接触面にストッパ部１８，１８Ａ，１８Ｂを設けておけばよい。
【００６２】
以下、本発明の実施例を説明する。以下の実施例では、２つの基板部材を接合するのに用いる超音波溶着機として、日本エマソン株式会社製のものを使用した。発振器として２０００Ｘｄｔのモデル２０：１．２５を使用し、アクチュエータとしてモデルａｅｄ２．５を使用し、コンバータとしてＣＪ−２０を使用した。
【００６３】
（比較例１）
図１に示した構成のマイクロ流路デバイスを図５で説明した方法で作製した。ただし、基板部材１０に加える超音波振動の振幅は途中で変えることなく、一定値とした。基板部材１０に加える超音波振動の振幅は、超音波溶着機で加えることができる振動の最大振幅の４０％に設定した。作製途中のマイクロ流路デバイスにおいて、図８に示したように、基板２の端部からの距離が１１ｍｍ、１７ｍｍ、２３ｍｍ、２９ｍｍのそれぞれの位置において、超音波振動の開始からの時間に対する流路の高さを測定した。
【００６４】
図９は、比較例１のマイクロ流路デバイスの製造過程における流路の高さの測定結果を示した図である。図９に示すように、最大振幅の４０％で超音波振動を加え続けると、０．１５秒以降は、全ての位置で流路の高さが同じにならないまま、どの位置においても流路の高さの変動が小さくなり、溶着が停止されていることが分かる。
【００６５】
（実施例１）
図１に示した構成のマイクロ流路デバイスを図５で説明した方法で作製した。基板部材１０に加える超音波振動の振幅として、第一の値を最大振幅の４０％とし、第二の値を最大振幅の２０％とした。振幅を第一の値にしている時間は、図９において溶着が停止した時間である０．１５秒よりも僅かに長い約０．１７秒とした。比較例１と同様に、作製途中のマイクロ流路デバイスにおいて、超音波振動の開始からの時間に対する流路の高さを測定した。
【００６６】
図１０は、実施例１のマイクロ流路デバイスの製造過程における流路の高さの測定結果を示した図である。図１０に示すように、溶着の途中で最大振幅の４０％から２０％に振幅を小さくすると、流路の高さは、１７ｍｍの位置、２３ｍｍの位置、２９ｍｍの位置で徐々に小さくなっていき、０．３秒付近では、全ての位置において流路の高さが同じになっている。
【００６７】
（比較例２）
基板部材１０に加える超音波振動の振幅を、超音波溶着機で加えることができる振動の最大振幅の６０％に設定した以外は、比較例１と同様の方法でマイクロ流路デバイスを作製し、超音波振動の開始からの時間に対する流路の高さを測定した。
【００６８】
図１１は、比較例２のマイクロ流路デバイスの製造過程における流路の高さの測定結果を示した図である。図１１に示すように、最大振幅の６０％で超音波振動を加え続けると、０．０７秒以降は、全ての位置で流路の高さが同じにならないまま、どの位置においても流路の高さの変動が小さくなり、溶着が停止されていることが分かる。
【００６９】
（実施例２）
図１に示した構成のマイクロ流路デバイスを図５で説明した方法で作製した。基板部材１０に加える超音波振動の振幅として、第一の値を最大振幅の６０％とし、第二の値を最大振幅の１０％とした。振幅を第一の値にしている時間は、図１１において溶着が停止した時間である０．０７秒とした。比較例２と同様に、作製途中のマイクロ流路デバイスにおいて、超音波振動の開始からの時間に対する流路の高さを測定した。
【００７０】
図１２は、実施例２のマイクロ流路デバイスの製造過程における流路の高さの測定結果を示した図である。図１２に示すように、溶着の途中で最大振幅の６０％から１０％に振幅を小さくすると、流路の高さは、１７ｍｍの位置、２３ｍｍの位置、２９ｍｍの位置で徐々に小さくなっていき、０．１３秒付近では、全ての位置において流路の高さが同じになる。
【００７１】
このように、第二の値を第一の値の０．５倍以下とすることで、凸部１７の溶着が停止した後であっても、溶着の再開をスムーズかつ正確に行うことができる。
【００７２】
以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
【００７３】
開示された接合方法は、第一の基板部材の表面に延在する凸部の頂部を第二の基板部材の表面に押し付けた状態で、上記第一の基板部材に超音波振動を加えて上記凸部を上記第二の基板部材の表面に溶着する超音波溶着工程を備え、上記第一の基板部材の上記凸部が形成される表面、又は、上記押し付けた状態において上記凸部が接触する上記第二の基板部材の表面には、上記押し付けた状態において上記凸部の周囲に配置される溶着停止用の凸状のストッパ部が設けられており、上記超音波溶着工程は、上記第一の基板部材に加える超音波振動の振幅を第一の値として超音波振動を加える第一の工程と、上記第一の工程を行った後に上記振幅を上記第一の値よりも低い第二の値に変更して上記第一の基板部材に超音波振動を加える第二の工程とを含むものである。
【００７４】
開示された接合方法は、上記ストッパ部は、上記押し付けられた状態において、上記凸部の側部に上記凸部に沿って配置されているものである。
【００７５】
開示された接合方法は、上記ストッパ部は、間隔を空けて配列された複数のサブ凸部により構成され、上記複数のサブ凸部の配列方向における上記サブ凸部の長さをＨとし、上記配列方向における上記サブ凸部同士の間隔をＫとしたとき、Ｈ／Ｋが０．５以上となっているものである。
【００７６】
開示された接合方法は、上記超音波溶着工程が終了した状態での上記ストッパ部及び上記凸部を通る断面における上記ストッパ部と上記第一の基板部材又は上記第二の基板部材との接触部分の長さは、上記超音波溶着工程が終了した状態での上記断面における上記凸部の上記第二の基板部材との溶着部分の長さの３倍〜２０倍であるものを含む。
【００７７】
開示された接合方法は、上記第二の値を、上記第一の値の０．５倍以下とするものである。
【００７８】
開示された接合方法は、上記超音波溶着工程に先立ち、上記第一の基板部材と同じ構成の第三の基板部材の表面に延在する凸部の頂部を上記第二の基板部材と同じ構成の第四の基板部材の表面に押し付けた状態で、上記第三の基板部材に上記第一の値の振幅の超音波振動を加えて上記凸部を上記第四の基板部材の表面に溶着していき、上記凸部の高さの変動量が閾値以下になるまでに要する時間を予め計測する工程を備え、上記超音波溶着工程では、上記第一の工程を、上記計測する工程で計測した時間以上の時間行うものである。
【００７９】
開示されたマイクロ流路デバイスの製造方法は、互いに接合された第一の基板部材と第二の基板部材の間に流路が形成されているマイクロ流路デバイスの製造方法であって、上記流路の縁に対応する凸部が表面に延在した上記第一の基板部材における上記凸部の頂部を上記第二の基板部材の表面に押し付けた状態で、上記第一の基板部材に超音波振動を加えて上記凸部を上記第二の基板部材の表面に溶着する超音波溶着工程を備え、上記第一の基板部材の上記凸部が形成される表面、又は、上記押し付けた状態において上記凸部が接触する上記第二の基板部材の表面には、上記押し付けられた状態において上記凸部の周囲に配置される溶着停止用の凸状のストッパ部が設けられており、上記超音波溶着工程は、上記第一の基板部材に加える超音波振動の振幅を第一の値として超音波振動を加える第一の工程と、上記第一の工程を行った後に上記振幅を上記第一の値よりも低い第二の値に変更して上記第一の基板部材に超音波振動を加える第二の工程とを含むものである。
【００８０】
開示されたマイクロ流路デバイスの製造方法は、上記ストッパ部は、上記押し付けられた状態において、上記凸部の側部に上記凸部に沿って配置されているものである。
【００８１】
開示されたマイクロ流路デバイスの製造方法は、上記ストッパ部は、間隔を空けて配列された複数のサブ凸部により構成され、上記複数のサブ凸部の配列方向における上記サブ凸部の長さをＨとし、上記配列方向における上記サブ凸部同士の間隔をＫとしたとき、Ｈ／Ｋが０．５以上となっているものである。
【００８２】
開示されたマイクロ流路デバイスの製造方法は、上記超音波溶着工程が終了した状態での上記ストッパ部及び上記凸部を通る断面における上記ストッパ部と上記第一の基板部材又は上記第二の基板部材との接触部分の長さは、上記超音波溶着工程が終了した状態での上記断面における上記凸部の上記第二の基板部材との溶着部分の長さの３倍〜２０倍であるものを含む。
【００８３】
開示されたマイクロ流路デバイスの製造方法は、上記第二の値を、上記第一の値の０．５倍以下とするものである。
【００８４】
開示されたマイクロ流路デバイスの製造方法は、上記超音波溶着工程に先立ち、上記第一の基板部材と同じ構成の第三の基板部材の表面に延在する凸部の頂部を上記第二の基板部材と同じ構成の第四の基板部材の表面に押し付けた状態で、上記第三の基板部材に上記第一の値の振幅の超音波振動を加えて上記凸部を上記第四の基板部材の表面に溶着していき、上記凸部の高さの変動量が閾値以下になるまでに要する時間を予め計測する工程を備え、上記超音波溶着工程では、上記第一の工程を、上記計測する工程で計測した時間以上の時間行うものである。
【符号の説明】
【００８５】
１  マイクロ流路デバイス
２  基板
３  流路
１０，１１  基板部材
１７  凸部
１８，１８Ａ，１８Ｂ  ストッパ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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