(57)【要約】【課題】  本発明は、基板の厚みの制限を受け難く、かつ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。【解決手段】  第１熱可塑性樹脂基板と第２熱可塑性樹脂基板との貼り合わせ方法であって、前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を対向させてその接触面を摩擦押圧することにより、前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を貼り合わせる貼り合わせ方法を提供する。基板同士の接触面に生じる摩擦熱により基板同士を接着するため、第１及び第２熱可塑性樹脂基板全体に熱が加わらない。よって、熱による基板の崩れや変形を防止することができる。また、摩擦押圧によるエネルギーの伝達は、基板の厚みによる制限を受け難いため、第１及び第２熱可塑性樹脂基板を比較的厚く形成することができる。よって、基板表面に溝を形成するなどの加工が容易であり、また基板強度を高めることができる。【選択図】      図２
2006076246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１熱可塑性樹脂基板と第２熱可塑性樹脂基板との貼り合わせ方法であって、
前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を対向させてその接触面を摩擦押圧することにより、前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を貼り合わせる貼り合わせ方法。
【請求項２】
前記第１または第２熱可塑性樹脂基板に超音波による振動を印加することにより前記第１熱可塑性樹脂基板と前記第２熱可塑性樹脂基板との接触面に摩擦を生じさせる、請求項１に記載の貼り合わせ方法。
【請求項３】
熱可塑性エラストマー層を介して前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を対向させ、前記第１熱可塑性樹脂基板と前記熱可塑性エラストマー層との接触面及び前記第２熱可塑性樹脂基板と前記熱可塑性エラストマー層との接触面を摩擦押圧することにより、前記第１熱可塑性樹脂基板、前記第２熱可塑性樹脂基板及び熱可塑性エラストマー層を貼り合わせる、貼り合わせ方法。
【請求項４】
前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を構成する熱可塑性樹脂の融点と、前記熱可塑性エラストマー層の融点とは概ね同一である、請求項３に記載の貼り合わせ方法。
【請求項５】
前記第１または第２熱可塑性樹脂基板に超音波による振動を印加することにより前記第１熱可塑性樹脂基板と前記熱可塑性エラストマー層との接触面及び前記第２熱可塑性樹脂基板と前記熱可塑性エラストマー層との接触面に摩擦を生じさせる、請求項３に記載の貼り合わせ方法。
【請求項６】
熱可塑性エラストマー層を介して第１熱可塑性樹脂基板及び第２熱可塑性樹脂基板を対向させ、前記第１熱可塑性樹脂基板、前記熱可塑性エラストマー層及び前記第２熱可塑性樹脂基板の一部をピンにより摩擦押圧することにより、前記第１熱可塑性樹脂基板から前記熱可塑性エラストマー層を貫通する前記第２熱可塑性樹脂基板に至る孔を形成する、貼り合わせ方法。
【請求項７】
前記第１または第２熱可塑性樹脂基板に超音波による振動を印加することにより、前記第１熱可塑性樹脂基板前記第２熱可塑性樹脂基板及び前記熱可塑性エラストマー層と前記ピンとの接触面に摩擦を生じさせる、請求項６に記載の貼り合わせ方法。
【請求項８】
第１熱可塑性樹脂基板と第２熱可塑性樹脂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熱可塑性樹脂基板の主面に流路を形成する流路形成ステップと、
前記流路が形成された主面が接触するように前記第１熱可塑性樹脂基板と前記第２熱可塑性樹脂基板とを対向させる対向ステップと、
前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板の接触面を摩擦押圧することにより、前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を貼り合わせる貼り合わせステップと、
を含むチップの形成方法。
【請求項９】
前記流路に測定対象物質を検知する検知物質を固定する固定ステップをさらに含む、請求項８に記載のチップの形成方法。
【請求項１０】
主面に流路が形成されている第１熱可塑性樹脂基板と、
前記流路を覆うように前記第１熱可塑性樹脂基板と対向する第２熱可塑性樹脂基板とを含み、
前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を互いに対向させて摩擦押圧することにより、前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板の接触面が貼り合わされているチップ。
【請求項１１】
主面に流路が形成されている第１熱可塑性樹脂基板と、
前記流路を覆うように前記第１熱可塑性樹脂基板と対向する熱可塑性エラストマー層と、
前記第１熱可塑性樹脂基板とともに前記熱可塑性エラストマー層を挟み込む第２熱可塑性樹脂基板とを含み、
前記熱可塑性エラストマー層を介して前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を対向させ、前記第１熱可塑性樹脂基板と前記熱可塑性エラストマー層との接触面及び前記第２熱可塑性樹脂基板と前記熱可塑性エラストマー層との接触面を摩擦押圧することにより、前記第１熱可塑性樹脂基板、前記第２熱可塑性樹脂基板及び熱可塑性エラストマー層が貼り合わされている、チップ。
【請求項１２】
主面に流路が形成されている第１熱可塑性樹脂基板と、
前記流路を覆うように前記第１熱可塑性樹脂基板と対向する熱可塑性エラストマー層と、
前記第１熱可塑性樹脂基板とともに前記熱可塑性エラストマー層を挟み込む第２熱可塑性樹脂基板とを含み、
前記熱可塑性エラストマー層を介して前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を対向させ、前記第１熱可塑性樹脂基板、前記熱可塑性エラストマー層及び前記第２熱可塑性樹脂基板の一部をピンにより摩擦押圧することにより、前記第１熱可塑性樹脂基板から前記熱可塑性エラストマー層を貫通する前記第２熱可塑性樹脂基板に至る孔が形成されている、チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の貼り合わせ方法及びその貼り合わせ方法により製造される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いて、ＤＮＡ（Doexyribo Nucleic Acid）、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加している。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いる。これらのチップは、２枚の基板を貼り合わせて形成されており、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いる。
【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 Acetate）を主成分とする線状高分子の共重合体である。ＥＶＡは、８０°〜１１０°で軟化し、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。基板の貼り合わせ面にＵＶ接着剤を塗布し、４０°〜８０°に加熱しつつ基板外部から波長１５０ｎｍ〜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、特許文献１には、第１基板と第２基板の間にステンシルが挟持されたマイクロ流体デバイスが開示されている。ステンシルの一部は切除または除去されており、このステンシルを接着剤により第１基板または第２基板に接着することでマイクロ構造が形成される。
【特許文献１】特表２００３−５２７９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ホットメルト型接着剤を使用する場合は、１６０°〜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や試薬貯蔵部などのパターン崩れが生じる。また、流路や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。さらに、溶融した接着剤が流路や試薬貯蔵部などに流れ込むことによって生体物質や化学物質の反応が妨げられる。特許文献１においても基板の貼り合わせに接着剤を用いており、接着時の熱によりマイクロ構造の崩れや、マイクロ流体デバイスに固定する物質の失活が生じるおそれがある。
【０００７】
また、ＵＶ接着剤を使用する場合は、基板の材質はＵＶ光を十分に透過するものに限定され、さらに基板の厚みも例えば０．６ｍｍ以下程度の薄い基板に限定される。
【０００８】
そこで、本発明は、基板の厚みの制限を受け難く、かつ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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願第１発明は、上記の課題を解決するために、第１熱可塑性樹脂基板と第２熱可塑性樹脂基板との貼り合わせ方法であって、前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を対向させてその接触面を摩擦押圧することにより、前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を貼り合わせる貼り合わせ方法を提供する。
【００１０】
第１及び第２熱可塑性樹脂基板を摩擦押圧すると、その接触面の熱可塑性樹脂が摩擦熱により溶融して第１及び第２熱可塑性樹脂基板が貼り合わされる。このように基板の接触面に生じる摩擦熱により基板同士を接着するため、第１及び第２熱可塑性樹脂基板全体に熱が加わらない。よって、熱による基板の崩れや変形を防止することができる。また、摩擦押圧によるエネルギーの伝達は、基板の厚みによる制限を受け難いため、第１及び第２熱可塑性樹脂基板を比較的厚く形成することができる。よって、基板表面に溝を形成するなどの加工が容易であり、また基板強度を高めることができる。
【００１１】
本願第２発明は、第１発明において、前記第１または第２熱可塑性樹脂基板に超音波による振動を印加することにより前記第１熱可塑性樹脂基板と前記第２熱可塑性樹脂基板との接触面に摩擦を生じさせる貼り合わせ方法を提供する。
【００１２】
第１及び第２熱可塑性樹脂基板に超音波を印加して押圧することで、第１及び第２熱可塑性樹脂基板の接触面に超音波エネルギーが集中し、大きな摩擦熱が生じる。よって、接触面の熱可塑性樹脂の温度が瞬時に上昇して溶融し、第１及び第２熱可塑性樹脂基板が貼り合わされる。
【００１３】
本願第３発明は、熱可塑性エラストマー層を介して前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を対向させ、前記第１熱可塑性樹脂基板と前記熱可塑性エラストマー層との接触面及び前記第２熱可塑性樹脂基板と前記熱可塑性エラストマー層との接触面を摩擦押圧することにより、前記第１熱可塑性樹脂基板、前記第２熱可塑性樹脂基板及び熱可塑性エラストマー層を貼り合わせる貼り合わせ方法を提供する。
【００１４】
上記のように両基板を熱可塑性エラストマー層を介して対向させることで、第１熱可塑性樹脂基板と熱可塑性エラストマー層とが対向するとともに、第２熱可塑性樹脂基板と熱可塑性エラストマー層とが対向する。この状態で両基板を摩擦押圧すると、熱可塑性エラストマー層と第１及び第２熱可塑性樹脂基板との接触面とが摩擦熱により溶融する。よって、第１及び第２熱可塑性樹脂基板熱可塑性を、熱可塑性エラストマー層を介して貼り合わせることができる。また、熱可塑性エラストマー層は、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熱可塑性樹脂基板の密着性を高め、水密性や気密性を高めることができる。特に、チップ面積が大きく、ホーン４０からチップ全体に摩擦押圧が均等に印加されない場合であっても水密性や気密性を保つことができるので好ましい。
【００１５】
本願第４発明は、第３発明において、前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を構成する熱可塑性樹脂の融点と、前記熱可塑性エラストマー層の融点とは概ね同一である貼り合わせ方法を提供する。
【００１６】
熱可塑性樹脂の融点と熱可塑性エラストマー層の融点とが概ね同一であるので、第１及び第２熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマー層とがほぼ同時に溶融する。よって、第１及び第２熱可塑性樹脂基板と熱可塑性エラストマー層との接着を容易に行うことができる。
【００１７】
本願第５発明は、第３発明において、前記第１または第２熱可塑性樹脂基板に超音波による振動を印加することにより前記第１熱可塑性樹脂基板と前記熱可塑性エラストマー層との接触面及び前記第２熱可塑性樹脂基板と前記熱可塑性エラストマー層との接触面に摩擦を生じさせる貼り合わせ方法を提供する。
【００１８】
本願第６発明は、熱可塑性エラストマー層を介して第１熱可塑性樹脂基板及び第２熱可塑性樹脂基板を対向させ、前記第１熱可塑性樹脂基板、前記熱可塑性エラストマー層及び前記第２熱可塑性樹脂基板の一部をピンにより摩擦押圧することにより、前記第１熱可塑性樹脂基板から前記熱可塑性エラストマー層を貫通する前記第２熱可塑性樹脂基板に至る孔を形成する貼り合わせ方法を提供する。
【００１９】
上記の孔はピンにより印加される摩擦押圧により形成されるため、基板を形成する熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマーが摩擦熱により孔の側壁に沿って溶融する。このとき、溶融した熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマーが、孔の側壁に沿う膜を形成する。この膜により、第１及び第２熱可塑性樹脂基板が貼り合わされる。また、第１及び第２熱可塑性樹脂基板間には、弾力性を有する熱可塑性エラストマーが介在しているため、形成された孔によるピンポイントでの接着であっても気密性や水密性を保つことができる。さらに、孔を形成する際には、孔を形成する部分を摩擦押圧すれば良いため、孔が形成される部分以外の基板の崩れや変形を防止することができる。また、摩擦押圧のエネルギーを最小化することができる。
【００２０】
本願第７発明は、第６発明において、前記第１または第２熱可塑性樹脂基板に超音波による振動を印加することにより、前記第１熱可塑性樹脂基板前記第２熱可塑性樹脂基板及び前記熱可塑性エラストマー層と前記ピンとの接触面に摩擦を生じさせる貼り合わせ方法を提供する。
【００２１】
本願第８発明は、第１熱可塑性樹脂基板と第２熱可塑性樹脂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熱可塑性樹脂基板の主面に流路を形成する流路形成ステップと、前記流路が形成された主面が接触するように前記第１熱可塑性樹脂基板と前記第２熱可塑性樹脂基板とを対向させる対向ステップと、前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板の接触面を摩擦押圧することにより、前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を貼り合わせる貼り合わせステップとを含むチップの形成方法を提供する。
【００２２】
第１及び第２熱可塑性樹脂基板を摩擦押圧して、基板の接触面に摩擦熱を生じさせることで基板同士を接着するため、第１及び第２熱可塑性樹脂基板全体に熱が加わらない。よって、熱による流路の崩れを防止することができる。また、摩擦押圧による両基板の張り合わせは、基板の厚みによる制限を受け難く、基板を比較的厚く形成することができる。
【００２３】
本願第９発明は、第８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を固定する固定ステップをさらに含む、請求項８に記載のチップの形成方法を提供する。
【００２４】
検知物質としては、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。第１及び第２熱可塑性樹脂基板の接触面に発生する摩擦熱により基板の張り合わせを行うため、流路が形成された第１熱可塑性樹脂基板全体に熱を加わらない。よって、流路に固定された検知物質の失活や検知物質と測定対象物質との反応が熱により阻害されることを防ぐことができる。
【００２５】
本願第１０発明は、主面に流路が形成されている第１熱可塑性樹脂基板と、前記流路を覆うように前記第１熱可塑性樹脂基板と対向する第２熱可塑性樹脂基板とを含み、前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を互いに対向させて摩擦押圧することにより、前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板の接触面が貼り合わされているチップを提供する。前記チップは、本願第１発明と同様の作用効果を奏する。
【００２６】
本願第１１発明は、主面に流路が形成されている第１熱可塑性樹脂基板と、前記流路を覆うように前記第１熱可塑性樹脂基板と対向する熱可塑性エラストマー層と、前記第１熱可塑性樹脂基板とともに前記熱可塑性エラストマー層を挟み込む第２熱可塑性樹脂基板とを含み、前記熱可塑性エラストマー層を介して前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を対向させ、前記第１熱可塑性樹脂基板と前記熱可塑性エラストマー層との接触面及び前記第２熱可塑性樹脂基板と前記熱可塑性エラストマー層との接触面を摩擦押圧することにより、前記第１熱可塑性樹脂基板、前記第２熱可塑性樹脂基板及び熱可塑性エラストマー層が貼り合わされている、チップを提供する。本願第１１発明のチップは、本願第３発明と同様の作用効果を奏する。
【００２７】
本願第１２発明は、主面に流路が形成されている第１熱可塑性樹脂基板と、前記流路を覆うように前記第１熱可塑性樹脂基板と対向する熱可塑性エラストマー層と、前記第１熱可塑性樹脂基板とともに前記熱可塑性エラストマー層を挟み込む第２熱可塑性樹脂基板とを含み、前記熱可塑性エラストマー層を介して前記第１及び第２熱可塑性樹脂基板を対向させ、前記第１熱可塑性樹脂基板、前記熱可塑性エラストマー層及び前記第２熱可塑性樹脂基板の一部をピンにより摩擦押圧することにより、前記第１熱可塑性樹脂基板から前記熱可塑性エラストマー層を貫通する前記第２熱可塑性樹脂基板に至る孔が形成されているチップを提供する。本願第１２発明のチップは、本願第６発明と同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００２８】
第１及び第２熱可塑性樹脂基板を対向させてその接触面を摩擦押圧することにより、接触面に生じる摩擦熱が生じる。この接触面に生じる摩擦熱により基板同士を接着するため、第１及び第２熱可塑性樹脂基板全体に熱が加わらない。よって、熱による基板の崩れや変形を防止することができる。また、摩擦押圧によるエネルギーの伝達は、基板の厚みによる制限を受け難いため、第１及び第２熱可塑性樹脂基板を比較的厚く形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
＜発明の概要＞
熱可塑性樹脂である熱可塑性樹脂基板同士の接触面を互いに摩擦押圧することにより張り合わせる。このとき、基板同士の接触面が摩擦熱により溶融し、基板同士が張り合わさる。よって、基板全体に熱が加わらないため、基板の溶融や崩れを防止することができる。
【００３０】
＜第１実施形態例＞
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、材質が熱可塑性樹脂である第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０を含み、各基板が互いに接着されている。熱可塑性樹脂としては、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（Polystyrenes）、ポリカーボネート（Polycarbonate）、ＰＭＭＡ（Poly Methyl Methacrylate）等が挙げられる。
【００３１】
また、第１熱可塑性樹脂基板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熱可塑性樹脂基板１０に形成された溝及び第２熱可塑性樹脂基板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）に示すように金薄膜１７を形成し、この金薄膜１７上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、例えばペルオキシダーゼ、コレステロールオ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。
【００３２】
次に、図２を用いて図１に示すチップ１００の第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の貼り合わせ方法について説明する。図２は、第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の貼り合わせ方法を示す断面図である。第１熱可塑性樹脂基板１０の流路１５が形成された主面を第２熱可塑性樹脂基板２０に対向させる（図２（ａ）参照）。そして、対向している第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０の上部からホーン４０により摩擦押圧する（図２（ｂ）参照）。ここで、摩擦押圧とは、ホーン４０により力を加えつつホーン４０を振動させることを言う。摩擦押圧は、例えばホーン４０により圧力を加えつつホーン４０に超音波を印加することで行う。
【００３３】
このように、ホーン４０により対向する第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０の接触面を摩擦押圧することにより、第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０の接触面１１に摩擦熱が生じる。第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０は熱可塑性樹脂であるため、その接触面１１が摩擦熱により溶融して第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０が互いに貼り合わされる。より具体的には、第２熱可塑性樹脂基板２０と接触する第１熱可塑性樹脂基板１０の接触面１０ａと、第１熱可塑性樹脂基板１０と接触する第２熱可塑性樹脂基板２０の接触面２０ａとが溶融する。このとき、摩擦熱は、第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０の接触面に生じ、第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０全体に熱が加わらない。そのため、熱による第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０の崩れや変形を防止し、基板内に形成された試薬貯蔵部１３や流路１５等のパターン崩れを防止することができる。
【００３４】
また、上記のようにホーン４０に圧力及び超音波を印加して第１及び第２熱可塑性樹脂基板に摩擦押圧を印加すると、第１及び第２熱可塑性樹脂基板の接触面に超音波エネルギーが集中し、大きな摩擦熱が生じる。よって、接触面の熱可塑性樹脂の温度が瞬時に上昇して溶融し、第１及び第２熱可塑性樹脂基板が貼り合わされる。ホーン４０から圧力を印加する基板は、第１熱可塑性樹脂基板１０であっても第２熱可塑性樹脂基板２０であっても良い。
【００３５】
上記の貼り合わせ方法は、基板のＵＶ透過性などの光透過性を利用するものではない。また、摩擦押圧によるエネルギーの伝達は、基板の厚みによる制限を受け難いため、第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０を比較的厚く形成することができる。よって、試薬貯蔵部１３及び流路１５等、基板表面に溝を形成するために比較的基板の厚みを大きくすることが可能である。また、このように基板の厚みを大きくすることで加工が容易になるとともに、基板強度を高めることができる。
【００３６】
さらに、試薬貯蔵部１３や流路１５等に検知物質１９が固定されている場合には、第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０全体に熱が加わらないために検知物質１９の失活や検知物質１９と測定対象物質との反応が阻害されるのを防止することができる。また、試薬貯蔵部１３や流路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きる。
【００３７】
なお、上記では第１熱可塑性樹脂基板１０に流路１５を形成しているが、第２熱可塑性樹脂基板２０に流路を形成しても良い。
【００３８】
＜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ついて再び図２を用いて説明する。第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０として、厚さ１ｍｍ、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍのポリエチレンテレフタラート(ＰＥＴ)を用いる。ＰＥＴは、融点が２４５℃であり、引張弾性率が４２１ＭＰａである。
【００３９】
まず、図２（ａ）に示すように、第１熱可塑性樹脂基板１０の流路１５が形成された主面を第２熱可塑性樹脂基板２０に対向させる。次に、図２（ｂ）に示すように、第１熱可塑性樹脂基板１０の全面上からホーン４０により、０．１ＭＰａの加圧の下で５０Ｗｓ及び２０ｋＨｚの超音波を０．４秒間印加する。このとき発生する摩擦熱により第１熱可塑性樹脂基板１０と第２熱可塑性樹脂基板２０との接触面が溶融し、基板同士が張り合わされる。
【００４０】
＜第２実施形態例＞
図３（ａ）は、本発明の第２実施形態例に係るチップの平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。チップ１５０は、第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の間に熱可塑性エラストマーから形成される熱可塑性エラストマー層３０が挟持されている。その他の構成は、第１実施形態例と同様であるので説明を省略する。ここで、流路１５は、第１熱可塑性樹脂基板１０に形成された溝及び熱可塑性エラストマー層３０を側壁として形成されている。また、熱可塑性エラストマーとしては、例えばスチレン系、オレフィン系、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。
【００４１】
次に、図４を用いて図３に示すチップ１５０の熱可塑性エラストマー層３０を介した第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の貼り合わせ方法について説明する。図４は、熱可塑性エラストマー層３０を介した第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の貼り合わせ方法を示す断面図である。第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０の間に熱可塑性エラストマー層３０が挟持されるように、第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０を対向させる。つまり、第１熱可塑性樹脂基板１０と熱可塑性エラストマー層３０とが対向するとともに、第２熱可塑性樹脂基板２０と熱可塑性エラストマー層３０とが対向する。このとき、第１熱可塑性樹脂基板１０の流路１５が形成された主面を熱可塑性エラストマー層３０に対向させる（図４（ａ）参照）。そして、熱可塑性エラストマー層３０を介して対向している第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０の上部からホーン４０により摩擦押圧する（図４（ｂ）参照）。
【００４２】
このように、ホーン４０により摩擦押圧することにより、第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０と接触する熱可塑性エラストマー層３０の接触面３０ａ及び３０ｂ、熱可塑性エラストマー層３０と接触する第１熱可塑性樹脂基板１０の接触面１０ａ及び熱可塑性エラストマー層３０と接触する第２熱可塑性樹脂基板２０の接触面２０ａが溶融する。よって、第１及び第２熱可塑性樹脂基板熱可塑性１０、２０を、熱可塑性エラストマー層３０を介して貼り合わせることができる。また、熱可塑性エラストマー層３０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熱可塑性樹脂基板１０、２０の密着性を高め、水密性や気密性を高めることができる。特に、チップ面積が大きく、ホーン４０からチップ全体に摩擦押圧が均等に印加されない場合であっても水密性や気密性を保つことができる。さらに、第１実施形態例と同様に、第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０、試薬貯蔵部１３や流路１５等のパターン崩れ等を防止できる。また、基板の厚みによる制限を受け難い。検知物質１９が固定されている場合には、検知物質１９の失活及び検知物質１９の反応の阻害を防止することができる。
【００４３】
なお、上記では第１熱可塑性樹脂基板１０に流路１５を形成しているが、第２熱可塑性樹脂基板２０に流路１５等を形成しても良い。
【００４４】
第１熱可塑性樹脂基板１０にのみ流路１５等を形成する場合には、次のように第１熱可塑性樹脂基板１０、第２熱可塑性樹脂基板２０及び熱可塑性エラストマー層３０を貼り合わせても良い。図５は、熱可塑性エラストマー層３０を介した第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の別の貼り合わせ方法を示す断面図である。
【００４５】
第２熱可塑性樹脂基板２０及び熱可塑性エラストマー層３０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５（ａ）参照）。そして、熱可塑性エラストマー層３０の上部からホーン４０により摩擦押圧し、第２熱可塑性樹脂基板２０及び熱可塑性エラストマー層３０を貼り付ける（図５（ｂ）参照）。さらに、第１熱可塑性樹脂基板１０の流路１５が形成された主面を熱可塑性エラストマー層３０に対向させる（図５（ｃ）参照）。そして第１熱可塑性樹脂基板１０の上部からホーン４０により摩擦押圧する（図５（ｄ）参照）。
【００４６】
このように、ホーン４０により摩擦押圧することにより、第１熱可塑性樹脂基板１０と接触する熱可塑性エラストマー層３０の接触面、熱可塑性エラストマー層３０と接触する第１熱可塑性樹脂基板１０の接触面が溶融する。よって、第１熱可塑性樹脂基板熱可塑性１０と熱可塑性エラストマー層３０とを貼り合わせることができる。また、第２熱可塑性樹脂基板２０と熱可塑性エラストマー層３０との接触面に塗布された接着剤２１は、熱可塑性エラストマー層３０を通過しないため、第１熱可塑性樹脂基板１０の流路１５には流れ込まない。
【００４７】
図６〜図８は、前述の図３（ａ）のＢ−Ｂ’の断面の別の一例を示す。Ｂ−Ｂ’の断面は、図６〜図８に示すように形成することもできる。図６では、第１熱可塑性樹脂基板１０の流路１５が形成されている部分に対応する熱可塑性エラストマー層３０が除去されている。図７では、流路１５が第１熱可塑性樹脂基板１０、熱可塑性エラストマー層３０及び第２熱可塑性樹脂基板２０に亘って形成されている。図８では、第１熱可塑性樹脂基板１０の流路１５が形成されている部分に対応する、第２熱可塑性樹脂基板２０に溝２５が形成されている。その溝１５に熱可塑性エラストマー層３０が埋め込まれている。
【００４８】
＜第２実施例＞
図９（ａ）は、第２実施例に係るバイオチップ１８０係るバイオチップの平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＣ−Ｃ’線における断面図である。
【００４９】
バイオチップ１８０は、第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の間に熱可塑性エラストマー層３０が挟持されている。第１熱可塑性樹脂基板１０は、厚さ１．５ｍｍ、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍのポリエチレンテレフタラート(ＰＥＴ)であり、第２熱可塑性樹脂基板２０は、厚さ１ｍｍ、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍのＰＥＴである。ここで、ＰＥＴは、融点が２４５℃であり引張弾性率が４２１ＭＰａである。熱可塑性エラストマー層３０は、厚さ０．５ｍｍのポリエーテル系の熱可塑性エラストマーである。熱可塑性エラストマー層３０は、融点が１８２℃、引張弾性率が４５ＭＰａであり、ゴム硬度（ＪＩＳ規格タイプＤ）は４０である。
【００５０】
第１熱可塑性樹脂基板１０の主面には、幅１００μｍ、深さ２００μｍの流路１５が形成されている。また、第１熱可塑性樹脂基板１０を貫通し、流路１５と接続され、バイオチップ内部及び外部に測定対象物質を導く流入口１８１、１８３及び流出口１８５が形成されている。流路１５の表面には、バイオチップ１８０に導入される測定対象物質の流路壁内への吸着を防止するため、生体適合膜１３として２−メタクリロイルオキシエチルホリルコリン（ＭＰＣ）ポリマーが成膜されている。また、流路１５の所望の位置には、図９（ｂ）に示すように、金薄膜１７を形成し、その金薄膜１７上に検知物質１９を固定化する。例えば、特定の抗原と結合する抗体を固定化する。抗体は、一端にカルボキシル基やアミノ基を有し、他端にチオール基を有するアルキル基を介して金薄膜１７に固定される。
【００５１】
次に、図１０を用いて図９に示すバイオチップ１８０の貼り合わせ方法について説明する。図１０は、熱可塑性エラストマー層３０を介した第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の貼り合わせ方法を示す断面図である。
【００５２】
基板を貼り合わせる前に、流路内の所望の位置に金薄膜１７及び検知物質１９を固定化しておく。貼り合わせる前に検知物質１９である抗体を固定化することで、確実にかつ簡単に抗体を固定化することができる。次に、第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０の間に熱可塑性エラストマー層３０が挟持されるように、第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０を対向させる。このとき、第１熱可塑性樹脂基板１０の流路１５が形成された主面を熱可塑性エラストマー層３０に対向させる（図１０（ａ）参照）。そして、熱可塑性エラストマー層３０を介して対向している第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０の上部からホーン４０により、０．１ＭＰａの加圧の下で８０Ｗｓ及び２０ｋＨｚの超音波を０．４秒間印加する。（図１０（ｂ）参照）。
【００５３】
その後、ＭＰＣポリマー溶液を流入口１８１、１８３及び流出口１８５等から流し込み、流路１５の内壁にＭＰＣポリマーを成膜してバイオチップ１８０を完成する。
【００５４】
上記のように、ホーン４０により摩擦押圧することにより、第１熱可塑性樹脂基板１０、第２熱可塑性樹脂基板２０及び熱可塑性エラストマー層３０の接触面が溶融し、互いに貼り合わされる。特に、第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０の融点と熱可塑性エラストマー層３０の融点とがほぼ等しいため、同時に溶融して確実に貼り合わされる。
【００５５】
完成したバイオチップ１８０の流路１５には、流入口１８１、１８３等から測定対象物質として、蛍光標識した抗原を導入する。ここで、既に固定化されている検知物質１９である抗体と抗原が反応する場合には、バイオチップ１８０外部から光を照射すると蛍光発色が得られる。よって、特定の抗原の存在を検出・測定することができる。
【００５６】
＜第３実施形態例＞
図１１（ａ）は、本発明の第３実施形態例に係るチップの平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＤ−Ｄ’線における断面図である。チップ２００は、第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の間に熱可塑性エラストマー層３０が挟持されている。また、チップ２００は、１以上の孔５０を有しており、孔５０の側壁に沿って形成された接着膜５５により第１熱可塑性樹脂基板１０、第２熱可塑性樹脂基板２０及び熱可塑性エラストマー層３０が貼り合わされている。
【００５７】
次に、図１２を用いて図１１に示すチップ２００の熱可塑性エラストマー層３０を介した第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の貼り合わせ方法について説明する。図１２は、接着膜５５が形成された孔５０を有するチップ２００の張り合わせ方法を示す断面図である。第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０の間に熱可塑性エラストマー層３０が挟持されるように、第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０を対向させる。このとき、第１熱可塑性樹脂基板１０の流路１５が形成された主面を熱可塑性エラストマー層３０に対向させる（図１２（ａ）参照）。そして、熱可塑性エラストマー層３０を介して対向している第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０の上部から、その底面から突出するピン６０を有しているホーン４５により摩擦押圧する（図１２（ｂ）参照）。
【００５８】
このように、ホーン４５の底面に形成されたピン６０により第１熱可塑性樹脂基板１０、熱可塑性エラストマー層３０及び第２熱可塑性樹脂基板２０を摩擦押圧すると、図１２（ｂ）に示すようにピン６０が挿入される。よって、第１熱可塑性樹脂基板１０から熱可塑性エラストマー層３０を貫通して第２熱可塑性樹脂基板２０に至る孔５０が形成される。このとき、ピン６０により印加される摩擦押圧により、ピン６０と接触する第１熱可塑性樹脂基板１０、熱可塑性エラストマー層３０及び第２熱可塑性樹脂基板２０が溶融し、孔５０に沿って連続した接着膜５５が形成される。この接着膜５５は、接着膜５５が形成された孔５０において第１熱可塑性樹脂基板１０、熱可塑性エラストマー層３０及び第２熱可塑性樹脂基板２０を張り合わせる。以上のような孔５０の接着膜５５は、ピン６０により部分的に第１熱可塑性樹脂基板１０、熱可塑性エラストマー層３０及び第２熱可塑性樹脂基板２０を摩擦押圧することにより形成される。そのため、孔５０が形成される部分以外の基板の崩れや変形を防止することができる。また、基板全体ではなく基板の一部をピン６０により摩擦押圧するため、摩擦押圧のエネルギーを最小化することができる。また、第１及び第２熱可塑性樹脂基板１０、２０間には、弾力性を有する熱可塑性エラストマー層３０が介在しているため、孔５０によるピンポイントでの接着であっても気密性や水密性を保つことができる。
【００５９】
なお、複数の孔５０及び接着膜５５を形成する場合には、同時にピン６０を当てて摩擦押圧しても良く、あるいは１箇所ずつ摩擦押圧しても良い。複数箇所同時に摩擦押圧して接着膜５５を有する孔５０を形成する場合には、単位時間当たりのチップの生産効率が向上する。
【００６０】
＜第３実施例＞
前記第３実施形態例に係るチップ１００の貼り合わせ方法について再び図１２を用いて説明する。第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０として、厚さ１ｍｍ、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍのＰＥＴを用いる。
【００６１】
まず、図１２（ａ）に示すように、第１熱可塑性樹脂基板１０の流路１５が形成された主面を第２熱可塑性樹脂基板２０に対向させる。次に、図１２（ｂ）に示すように、ピン６０が設けられたホーン４５により、ピン６０が当接する第１熱可塑性樹脂基板１０、熱可塑性エラストマー層３０及び第２熱可塑性樹脂基板２０を、０．１ＭＰａの加圧の下で３０Ｗｓ及び２０ｋＨｚの超音波を０．２秒間印加する。このとき、ピン６０と第１熱可塑性樹脂基板１０、第２熱可塑性樹脂基板２０及び熱可塑性エラストマー層３０との接触面が摩擦熱により溶融して接着膜５５が形成され、基板同士が張り合わされる。
【００６２】
＜第４実施形態例＞
図１３（ａ）は、本発明の第４実施形態例に係るチップ３００の平面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＥ−Ｅ’線における断面図である。
【００６３】
チップ３００は、第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の間に熱可塑性エラストマー層３０が挟持されている。第１熱可塑性樹脂基板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３００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熱可塑性樹脂基板２０には、チップ３００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１３（ｂ）に示すように、第３流路９０が第２熱可塑性樹脂基板２０の主面において開口する部分は、第１熱可塑性樹脂基板１０の第２流路７０と対応している。
【００６４】
チップ３００は、第２実施形態例と同様に摩擦押圧により、第１熱可塑性樹脂基板１０、第２熱可塑性樹脂基板２０及び熱可塑性エラストマー層３０の接触面に摩擦熱が発生して貼り合わせが行われる。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、熱可塑性エラストマー層３０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熱可塑性樹脂基板１０、２０の密着性を高め、水密性や気密性を高めることができる。
【００６５】
図１４（ａ）及び（ｂ）は、チップ３００外部から内部への圧力が印加されるチップ３００の動きを説明する説明図、図１４（ｃ）は、チップ３００内部から外部への圧力が印加されるチップ３００の動きを説明する説明図である。図１４（ａ）に示すように、第３流路９０にチップ３００外部から内部への圧力を印加すると、第３流路９０の第２熱可塑性樹脂基板２０の主面において開口する部分の熱可塑性エラストマー層３０が圧力を受ける。このとき、熱可塑性エラストマー層３０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３００外部に導出される（図１４（ａ）参照）。次に、さらに第３流路９０にチップ３００外部から内部への圧力を印加すると、熱可塑性エラストマー層３０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１４（ｂ）参照）。
【００６６】
次に、図１４（ｃ）に示すように、第３流路９０にチップ３００内部から外部への圧力を印加すると、熱可塑性エラストマー層３０は、第２熱可塑性樹脂基板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３００内部に取り込む。このように、ゴム弾性を有する熱可塑性エラストマー層３０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。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明を用いて貼り合わせが行われた熱可塑性樹脂基板は、熱による基板の崩れや変形を防止することができるとともに、基板の厚みの制限を受けにくい。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や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。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】（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熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の貼り合わせ方法を示す断面図（１）。（ｂ）  第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の貼り合わせ方法を示す断面図（２）。
【図３】（ａ）  本発明の第２実施形態例に係るチップの平面図。（ｂ）  図３（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図。
【図４】（ａ）  図３に示すチップ１５０の熱可塑性エラストマー層３０を介した第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の貼り合わせ方法を示す断面図（１）。（ｂ）  図３に示すチップ１５０の熱可塑性エラストマー層３０を介した第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の貼り合わせ方法を示す断面図（２）。
【図５】（ａ）  熱可塑性エラストマー層３０を介した第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の別の貼り合わせ方法を示す断面図（１）。（ｂ）  熱可塑性エラストマー層３０を介した第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の別の貼り合わせ方法を示す断面図（２）。（ｃ）  熱可塑性エラストマー層３０を介した第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の別の貼り合わせ方法を示す断面図（３）。（ｄ）  熱可塑性エラストマー層３０を介した第１熱可塑性樹脂基板１０及び第２熱可塑性樹脂基板２０の別の貼り合わせ方法を示す断面図（４）。
【図６】図３（ａ）のＢ−Ｂ’の断面の別の一例（１）。
【図７】図３（ａ）のＢ−Ｂ’の断面の別の一例（２）。
【図８】図３（ａ）のＢ−Ｂ’の断面の別の一例（３）。
【図９】（ａ）  第２実施例に係るバイオチップ１８０係るバイオチップの平面図。（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（１）。（ｂ）  図９に示すバイオチップ１８０の貼り合わせ方法（２）。
【図１１】（ａ）  本発明の第３実施形態例に係るチップの平面図。（ｂ）  図１１（ａ）のＤ−Ｄ’線における断面図。
【図１２】（ａ）  接着膜５５が形成された孔５０を有するチップ２００の張り合わせ方法を示す断面図（１）。（ｂ）  接着膜５５が形成された孔５０を有するチップ２００の張り合わせ方法を示す断面図（２）。
【図１３】（ａ）  本発明の第４実施形態例に係るチップ３００の平面図。（ｂ）  図１３（ａ）のＥ−Ｅ’線における断面図。
【図１４】（ａ）  チップ３００外部から内部への圧力が印加されるチップ３００の動きを説明する説明図（１）。（ｂ）  チップ３００外部から内部への圧力が印加されるチップ３００の動きを説明する説明図（２）。（ｃ）  チップ３００内部から外部への圧力が印加されるチップ３００の動きを説明する説明図。
【符号の説明】
【００６９】
１０：第１熱可塑性樹脂基板
１５：流路
１７：金薄膜
１９：検知物質
２０：第２熱可塑性樹脂基板
３０：熱可塑性エラストマー層
４０、４５：ホーン
６０：ピン
【図１】
2006076246.tif 000003
【図２】
2006076246.tif 000004
【図３】
2006076246.tif 000005
【図４】
2006076246.tif 000006
【図５】
2006076246.tif 000007
【図６】
2006076246.tif 000008
【図７】
2006076246.tif 000009
【図８】
2006076246.tif 000010
【図９】
2006076246.tif 000011
【図１０】
2006076246.tif 000012
【図１１】
2006076246.tif 000013
【図１２】
2006076246.tif 000014
【図１３】
2006076246.tif 000015
【図１４】
2006076246.tif 000016