(57)【要約】【課題】基板層に形成された領域の変形を防止して該基板層の貼り合わせを行うことが可能な基板層の融着方法の提供。【解決手段】樹脂からなる基板層の接合面を、前記樹脂に対して溶解性を有する有機溶媒で処理する溶解手順Ｓ１と、処理された基板層を、前記樹脂のガラス転移温度あるいは軟化点温度未満で加熱して圧着する圧着手順Ｓ２と、を含む、基板層の融着方法を提供する。この融着方法では、基板層の接合面を有機溶媒で処理して軟化させた後に基板層の圧着を行うことで、樹脂のガラス転移温度あるいは軟化点温度未満で基板層を熱圧着できるため、基板層に形成された領域の変形を防止できる。【選択図】図１
2013099867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂からなる基板層の接合面を、前記樹脂に対して溶解性を有する有機溶媒で処理する溶解手順と、
処理された基板層を、前記樹脂のガラス転移温度あるいは軟化点温度未満で加熱して圧着する圧着手順と、を含む、基板層の融着方法。
【請求項２】
さらに、圧着された前記基板層に残留する前記有機溶媒を除去する除去手順と、
前記有機溶媒除去後の圧着された前記基板層を、前記圧着手順における加熱温度よりも高く、前記樹脂のガラス転移温度あるいは軟化点温度よりも低い温度で加熱しながら加圧する加圧手順と、を含む請求項１記載の基板層の融着方法。
【請求項３】
前記基板層に物質の反応場あるいは分析場となる領域が形成されている請求項２記載の基板層の融着方法。
【請求項４】
前記基板層は、前記接合面に微小な段差を有する請求項３記載の基板層の融着方法。
【請求項５】
前記段差は、前記接合面表面に形成された電極と該表面との間に存する請求項４記載の基板層の融着方法。
【請求項６】
前記溶解手順において、気化させた前記有機溶媒によって前記接合面を処理する請求項５記載の基板層の融着方法。
【請求項７】
前記圧着手順及び／又は前記加圧手順において、緩衝材を介し、前記基板層の前記接合面と反対側の面を押圧する請求項６記載の基板層の融着方法。
【請求項８】
樹脂からなり、物質の反応場あるいは分析場となる領域が形成された基板層の接合面を、前記樹脂に対して溶解性を有する有機溶媒で処理する溶解工程と、
処理された基板層を、前記樹脂のガラス転移温度あるいは軟化点温度未満で加熱して圧着する圧着工程と、を含む、マイクロ流体チップの製造方法。
【請求項９】
樹脂からなり、接合面に微小な段差を有する基板層の前記接合面を、前記樹脂に対して溶解性を有する有機溶媒で処理する溶解工程と、
処理された基板層を、前記樹脂のガラス転移温度あるいは軟化点温度未満で加熱して圧着する圧着工程と、
圧着された前記基板層に残留する前記有機溶媒を除去する除去工程と、
前記有機溶媒除去後の圧着された前記基板層を、前記圧着手順における加熱温度よりも高く、前記樹脂のガラス転移温度あるいは軟化点温度よりも低い温度で加熱しながら加圧する加圧工程と、
を含む、前記段差が前記樹脂により封止されたマイクロ流体チップの製造方法。
【請求項１０】
樹脂からなる基板層の接合面を、前記樹脂に対して溶解性を有する有機溶媒で処理する溶解部と、
前記有機溶媒により処理された基板層を、前記樹脂のガラス転移温度あるいは軟化点温度未満で加熱して圧着する圧着部と、
前記有機溶媒除去後の圧着された前記基板層を、前記圧着部における加熱温度よりも高く、前記樹脂のガラス転移温度あるいは軟化点温度よりも低い温度で加熱しながら加圧する加圧部と、を含む、基板層の融着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、基板層の融着方法、マイクロ流体チップの製造方法及び基板層の融着装置に関する。より詳しくは、基板層に形成された領域の変形を防止して基板層の貼り合わせを行うことが可能な基板層の融着方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体産業における微細加工技術を応用し、シリコンやガラス製の基板に化学的及び生物学的分析を行うためのウェルや流路などを設けたマイクロ流体チップが開発されてきている（特許文献１参照）。
【０００３】
一例として、プラスチック基板層に流路（微細溝）をつくり、それをもう一枚の基板層と貼り合わせることによりキャピラリを形成させたマイクロ流体チップを用いて、キャピラリ電気泳動を行うマイクロチップ電気泳動法がある（特許文献１及び特許文献２参照）。マイクロチップ電気泳動法は、核酸、タンパク質、ウイルス、細胞、アミノ酸、糖、有機酸、イオン等の荷電性の微量物質の分析に利用されている。
【０００４】
マイクロチップ電気泳動法においては、試料導入用流路と試料分離用流路とが互いに直交するよう形成されたマイクロ流体チップが用いられるようになっている（特許文献１の図３参照）。このようなマイクロ流体チップでは、試料分離用流路の端点付近に印刷工法、蒸着工法、エッチング工法又はメッキ工法等の方法で電極を形成し、電気泳動のための導電路配線とすることが行われている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２１９１９９号公報
【特許文献２】特開２００１−２４２１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ウェルや流路などの領域を設けたマイクロ流体チップは、領域を成形した基板層を貼り合わせることによって製造される。プラスチック基板層を用いる場合、貼り合わせは、基板層を樹脂のガラス転移温度あるいは軟化点温度まで加熱して圧着することにより行うことができる。
【０００７】
しかし、従来の熱圧着方法では、圧着時の圧力によって基板層に形成された領域が変形してしまう場合があった。また、基板層に形成された領域の変形を防止するために圧着時の温度を下げると、樹脂の軟化が不十分となり、接合が不完全となってしまう場合があった。特に基板層の接合面に電極が形成されているような場合には、接合面表面において凸となっている電極の周辺で接合が不完全となり易く、接合界面に隙間が生じてしまう場合があった。
【０００８】
そこで、本技術は、形成された領域の変形を防止して基板層の貼り合わせを行うことが可能な基板層の融着方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題解決のため、本技術は、以下の手順（１）及び（２）を含む基板層の融着方法を提供する。この融着方法では、基板層の接合面を有機溶媒で処理した後に基板層の圧着を行うことにより、圧着時の温度を樹脂のガラス転移温度あるいは軟化点温度（以下、両温度を指して単に「ガラス転移温度」と称する）未満に抑えることができる。
（１）樹脂からなる基板層の接合面を、前記樹脂に対して溶解性を有する有機溶媒で処理する溶解手順。
（２）処理された基板層を、前記樹脂のガラス転移温度未満で加熱して圧着する圧着手順。
この融着方法は、さらに以下の手順（３）及び（４）を含んでいてもよい。除去手順及び加圧手順を行うことにより、圧着手順において圧着された基板層の接合をより完全なものとできる。
（３）圧着された前記基板層に残留する前記有機溶媒を除去する除去手順。
（４）前記有機溶媒除去後の圧着された前記基板層を、前記圧着手順における加熱温度よりも高く、前記樹脂のガラス転移温度よりも低い温度で加熱しながら加圧する加圧手順。
この融着方法は、前記基板層に物質の反応場あるいは分析場となる領域が形成されている場合に好適に適用され、前記基板層が前記接合面に微小な段差を有する場合に特に好適に適用される。段差としては、前記接合面表面に形成された電極と該表面との間に存するものが挙げられる。
この融着方法の溶解手順においては、気化させた前記有機溶媒によって前記接合面を処理することが好ましい。また、圧着手順及び／又は加圧手順においては、緩衝材を介し、前記基板層の前記接合面と反対側の面を押圧することが好ましい。
【００１０】
また、本技術は、以下の工程（１Ａ）及び（２Ａ）を含むマイクロ流体チップの製造方法を提供する。この製造方法によれば、領域の変形がないマイクロ流体チップを得ることができる。
（１Ａ）樹脂からなり、物質の反応場あるいは分析場となる領域が形成された基板層の接合面を、前記樹脂に対して溶解性を有する有機溶媒で処理する溶解工程。
（２Ａ）処理された基板層を、前記樹脂のガラス転移温度未満で加熱して圧着する圧着工程。
さらに、本技術は、以下の工程（１Ｂ）〜（４Ｂ）を含むマイクロ流体チップの製造方法を提供する。この製造方法によれば、接合面の段差が樹脂により封止されたマイクロ流体チップを得ることができる。
（１Ｂ）樹脂からなり、接合面に微小な段差を有する基板層の前記接合面を、前記樹脂に対して溶解性を有する有機溶媒で処理する溶解工程。
（２Ｂ）処理された基板層を、前記樹脂のガラス転移温度未満で加熱して圧着する圧着工程。
（３Ｂ）圧着された前記基板層に残留する前記有機溶媒を除去する除去工程。
（４Ｂ）前記有機溶媒除去後の圧着された前記基板層を、前記圧着手順における加熱温度よりも高く、前記樹脂のガラス転移温度よりも低い温度で加熱しながら加圧する加圧工程。
【００１１】
併せて、本技術は、樹脂からなる基板層の接合面を、前記樹脂に対して溶解性を有する有機溶媒で処理する溶解部と、前記有機溶媒により処理された基板層を、前記樹脂のガラス転移温度未満で加熱して圧着する圧着部と、前記有機溶媒除去後の圧着された前記基板層を、前記圧着部における加熱温度よりも高く、前記樹脂のガラス転移温度よりも低い温度で加熱しながら加圧する加圧部と、を含む、基板層の融着装置をも提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本技術により、形成された領域の変形を防止して基板層の貼り合わせを行うことが可能な基板層の融着方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本技術に係る基板層の融着方法の手順を説明するフローチャートである。
【図２】本技術に係る基板層の融着方法を用いて好適に製造されるマイクロ流体チップＡの構成を説明する模式図である。
【図３】マイクロ流体チップＡの基板層１の構成を説明する模式図である。
【図４】マイクロ流体チップＡの基板層２の構成を説明する模式図である。
【図５】基板層１，２の接合界面に隙間が存在する状態（Ａ）と隙間が存在しない状態を説明する模式図である。
【図６】本技術に係る基板層の融着装置の構成を説明するブロック図である。
【図７】実施例で用いた熱プレスユニットの加圧力の変化と金型温度の変化の一例を示す図面代用グラフである。
【図８】実施例で製造したマイクロ流体チップの加圧工程前（Ａ）及び加圧工程後（Ｂ）の電極周辺部を撮影した図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。説明は以下の順序により行う。
１．マイクロ流体チップ
２．基板層の融着方法
（１）溶解手順
（２）圧着手順
（３）除去手順
（４）加圧手順
３．基板層の融着装置
【００１５】
１．マイクロ流体チップ
図１は、本技術に係る基板層の融着方法の手順を説明するフローチャートである。また、図２〜４は、本技術に係る基板層の融着方法を用いて好適に製造されるマイクロ流体チップの一例の構成を説明する模式図である。図２（Ａ）、図３及び図４は上面模式図、図２（Ｂ）は（Ａ）中Ｐ−Ｐ断面に対応する断面模式図である。
【００１６】
図２〜４中、符号Ａで示すマイクロ流体チップは、マイクロチップ電気泳動法に用いられるものであって、基板層１と基板層２とが貼り合わされてなる。基板層１には、試料を供給するための貫通した４つの供給口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが設けられている。対向する一対の供給口１１ａ，１１ｂ及び供給口１１ｃ，１１ｄの間には、対となる供給口を連通する溝状の流路１２ａ（試料分離用流路）及び流路１２ｂ（試料導入用流路）が互いに直交するように形成されている。
【００１７】
基板層２には、基板層１の供給口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと対応する位置に電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが設けられている。電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、流路１２ａ，１２ｂ内で試料を電気泳動するための導電路となる。
【００１８】
マイクロ流体チップＡは、基板層２に設けられた電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄがそれぞれ基板層１に設けられた供給口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ内に位置するようにして、基板層２の電極が形成された面と基板層１の流路が設けられた面とを貼り合わせることにより作製される。
【００１９】
基板層１，２の材料は、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シクロオレフィンポリマー、ポリジメチルシロキサンなどの、マイクロ流体チップの材質として従来公知のプラスチックとできる。流路１２ａ，１２ｂ内に導入された物質あるいはその反応生成物の分析を光学的に行う場合には、基板層１，２の材料は、光透過性を有し、自家蛍光が少なく、波長分散が小さいために光学誤差の少ない材料を選択することが好ましい。これらの光学特性に加えて耐熱性にも優れるポリカーボネートが、基板層１，２の材料として特に好ましい。なお、基板層１，２の材料は同一であっても、異なっていてもよいものとする。
【００２０】
基板層１，２のサイズは、特に限定されないが、例えば、基板層１を縦２５ｍｍ、横７５ｍｍ、厚さ１ｍｍ程度の基板とし、基板層２を縦２５ｍｍ、横７５ｍｍ、厚さ５０〜２００μｍ程度のシートあるいはフィルムとする。
【００２１】
基板層１への供給口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ及び流路１２ａ，１２ｂの成形は、ナノインプリント、射出成型及び切削加工などによって行うことができる。供給口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ及び流路１２ａ，１２ｂには、必要に応じてフィルターとして機能する、幅１０〜５００μｍ、高さ１０〜３００μｍ程度のピラーを形成してもよい。
【００２２】
流路１２ａ，１２ｂのサイズは、特に限定されないが、例えば、幅が１０〜５００μｍ、深さ１０〜３００μｍ程度とされる。
【００２３】
電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの材料は、カーボン、金及び銀などの導電性材料を特に限定されずに用いることができ、カーボンが好ましく用いられる。電極材料は、流路１２ａ，１２ｂ内に導入される物質あるいはその反応生成物を吸着・失活させないものが好ましい。基板層２への電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの形成は、印刷工法、蒸着工法、エッチング工法又はメッキ工法等の従来公知の手法を用いて行うことができる。
【００２４】
電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのサイズは、特に限定されないが、例えば厚みが２〜１０μｍ程度とされる。
【００２５】
２．基板層の融着方法
図１を参照して、基板層１，２を貼り合わせてマイクロ流体チップＡを得る手順について順に説明する。
【００２６】
（１）溶解手順
溶解手順Ｓ１では、基板層１，２の接合面を、基板層１，２を形成する樹脂に対して溶解性を有する有機溶媒で処理する。ここで、基板層１の接合面は、流路１２ａ，１２ｂが設けられた面であり、基板層２の接合面は、電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが形成された面である。接合面を有機溶媒で処理することにより、接合面を軟化させ、次に説明する圧着手順Ｓ２における基板層の圧着温度を樹脂のガラス転移温度（融点）未満に抑えることができる。なお、樹脂の種類によって明確なガラス転移を生じない場合には、「ガラス転移温度（融点）」は、「軟化点温度（融点）」と読み替えられ得るものとする。
【００２７】
有機溶媒は、基板層１，２の材料に応じて該材料に溶解性を有する溶媒が適宜用いられる。有機溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、クロロホルム、アセトン、塩化メチル、2-プロパノール、エタノール、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、オクタンなどが用いられる。基板層１，２の材料をポリカーボネートとする場合、有機溶媒にはクロロホルムを用いることが好ましい。有機溶媒は、流路１２ａ，１２ｂ内に導入される物質あるいはその反応生成物を失活、変性等させないものを用いる。
【００２８】
有機溶媒による処理は、基板層１の接合面及び基板層２の接合面の少なくとも一方に行われる。有機溶媒が基板層２の接合面に形成された電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄへ影響を及ぼす可能性を排除するため、有機溶媒の処理は、基板層１の接合面のみに行うことが好ましい。このため、基板層の接合面と反対の面は、有機溶媒が接触しないようにフィルム等で保護することが好ましい。
【００２９】
有機溶媒による処理は、接合面に液体の有機溶媒を接触させることによって行うことができるが、気化させた有機溶媒を接触させて行うことが好ましい。有機溶媒による処理は、基板層１，２の接合界面の樹脂の軟化温度を下げるだけで良いが、樹脂の溶解性が高い液体の有機溶媒で処理すると、基板層１，２の接合面の表層から深いところまで有機溶媒が浸透して樹脂を軟化させ、基板層１に形成された流路１２ａ，１２ｂの形状変化をもたらしたり、ソルベントクラックを引き起こしたりする可能性がある。液体の有機溶媒を接触させる場合には、樹脂の溶解性が低い有機溶媒を選択することが好ましい。
【００３０】
有機溶媒による処理時間は、基板層の材料及び用いる有機溶媒に応じて適宜設定されるものであるが、処理時間が短すぎると圧着手順Ｓ２における圧着温度を下げる効果が得られず、長すぎると圧着手順Ｓ２において流路１２ａ，１２ｂの変形が生じる場合がある。
【００３１】
（２）圧着手順
圧着手順Ｓ２では、有機溶媒処理後の基板層１，２を接合面を対向させて重ね合わせて熱プレスユニットに載置し、ヒータで加熱しながら加圧して圧着させる。溶解手順Ｓ１において接合面を有機溶媒で処理して軟化させているため、本手順では、樹脂のガラス転移温度未満での熱圧着によっても基板層を十分に接合できる。このため、ガラス転移温度付近での熱圧着において従来問題となっていた流路１２ａ，１２ｂ等の形状変形を防止できる。また、ガラス転移温度まで加熱しないため、接合後の基板層１，２に反りやねじれなどが発生することがなく、樹脂の熱分解に起因して基板層の自家蛍光が生じるのも抑制できる。
【００３２】
加熱温度、加圧力及び加圧時間は、基板層の材料及び溶解手順Ｓ１で用いる有機溶媒に応じて適宜設定されるものであるが、温度、圧力及び時間が過小であると基板層の接合が不十分となり、過大であると流路１２ａ，１２ｂの変形が生じる場合がある。
【００３３】
本手順においては、緩衝材を介し、基板層１，２の接合面と反対側の面を押圧するようにする。緩衝材としては、耐熱性フッ素ゴム等の耐熱性と弾性を有する部材が用いられる。
【００３４】
基板層２の接合面は、表面に形成された電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのために、微小な段差が存在している。このような場合、圧着後の基板層１，２の接合界面において、凸となっている電極の周辺に隙間が生じ易い。図５（Ａ）に、電極の周辺に生じ得る隙間（符号Ｖ参照）を模式的に示す。
【００３５】
接合界面に隙間Ｖが生じると、隙間Ｖから流路１２ａ，１２ｂに導入された試料が漏れ出したり、電気的な絶縁性を保てず流路１２ａ，１２ｂ内での試料の電気泳動が不能となったりする。
【００３６】
このような隙間Ｖは、基板層の成形時に生じた「ばり」あるいは「だれ」と称される成形不良のために接合面に微小な段差が生じている場合にも、それらの周辺に生じることがある。ばりは、基板層を射出成形する際、熱可塑性樹脂の金型に接する部分で発生し易いことが知られている。マイクロ流体チップでは、凸部の高さが２〜１０μｍ程度のばりでも隙間Ｖを引き起こす原因となる。
【００３７】
緩衝材を用いることで、押圧時に電極及びばりなどの凸部に圧力が集中するのを防止して、かつ基板層１，２の厚みのばらつきによる圧力のかかり方の不均一をなくすことができ、隙間Ｖを生じ難くできる。
【００３８】
さらに、本手順後においてもなお隙間Ｖが残存する可能性があるため、以下の除去手順Ｓ３及び加圧手順Ｓ４を行って基板層１，２の接合をより完全なものとすることが望ましい。
【００３９】
（３）除去手順
まず、除去手順Ｓ３において、圧着された基板層１，２に残留する有機溶媒を完全に除去する。有機溶媒の除去は、自然乾燥あるいは風乾等によって行うこともできるが、圧着された基板層１，２を室温より高い温度（６０℃程度）に加熱したオーブン内に静置することにより行うことが好ましい。
【００４０】
残留する有機溶媒を除去することで、有機溶媒により下げられた基板層の軟化温度を樹脂本来の軟化温度に戻すことができる。また、本手順は、マイクロ流路チップＡ内に残留する有機溶媒がソルベントクラックや白化を引き起こすのを防止するためにも必要となる。
【００４１】
（４）加圧手順
次に、加圧手順Ｓ４において、圧着された基板層１，２を、圧着手順Ｓ２における加熱温度よりも高く、樹脂のガラス転移温度よりも低い温度で加熱しながら加圧する。本手順では、圧着手順Ｓ２における加熱温度よりも高い温度で加圧を行うことにより、圧着手順Ｓ２後に基板層１，２の接合界面に残存している隙間Ｖの箇所でも基板層を接合させることができる。
【００４２】
加圧は、流路１２ａ，１２ｂの液密性及び電気的絶縁性を確保するため、凸となっている電極又はばりの少なくとも一部に樹脂が完全に密着し、当該密着箇所において電極又はばりによって生じている段差が樹脂によって完全に封止されるように行う（図５（Ｂ）参照）。
【００４３】
加熱温度、加圧力及び加圧時間は、基板層の材料に応じて適宜設定されるものであるが、温度、圧力及び時間が過小であると隙間をなくす効果が得られず、過大であると流路１２ａ，１２ｂの変形が生じる場合がある。
【００４４】
なお、除去手順Ｓ３において基板層１，２に残留する有機溶媒を除去し、基板層の軟化温度が樹脂本来の軟化温度に戻されているため、本手順で、圧着手順Ｓ２よりも高い温度で加圧を行っても流路１２ａ，１２ｂ等の形状変形は生じない。
【００４５】
本手順においても、緩衝材を介し、基板層１，２の接合面と反対側の面を押圧するようにする。緩衝材を用いることで、凸部に圧力が集中するのを防止して、隙間Ｖが生じないようにできる。
【００４６】
以上のように本技術に係る基板層の融着方法によれば、圧着手順Ｓ２において樹脂のガラス転移温度未満で基板層を熱圧着させることができるため、流路等の形状変形がないマイクロ流体チップを得ることができる。さらに、基板層の接合面に電極又はばりなどの数ミクロン程度の段差が存在している場合にも、加圧手順Ｓ４において段差に樹脂を密着させて、段差部分に隙間がないマイクロ流体チップを得ることができる。
【００４７】
３．基板層の融着装置
図６は、本技術に係る基板層の融着装置の構成を説明するブロック図である。図中符号３で示す融着装置は、供給部３１、溶解部３２、融着部３３、排出部３４及びこれらの間において基板層を搬送する手段を備える。融着部３３は、圧着部３３１と加圧部３３２とからなる。
【００４８】
供給部３１には、流路などの領域が形成された基板層及び／又はこれと貼り合わされる基板層が複数個保有されている。供給部３１は保有された基板層を溶解部３２に送出する。
【００４９】
溶解部３２は、供給部３１から供給されてきた基板層の接合面を、基板層を形成する樹脂に対して溶解性を有する有機溶媒で処理する表面処理装置を備える。表面処理装置としては、有機溶剤による曝露処理装置であって、浸漬装置又はスプレー装置等とできる。好ましくは、スプレー装置によって気化させた有機溶媒を基板層の接合面のみに接触させる。処理後の基板層は、融着部３３に送出される。
【００５０】
融着部３３の圧着部３３１は、溶解部３２から搬送されてきた基板層を樹脂のガラス転移温度未満で加熱して圧着する熱プレス装置を備える。また、融着部３３の加圧部３３２は、圧着部３３１において圧着された基板層を圧着部３３１における加熱温度よりも高く、樹脂のガラス転移温度よりも低い温度で加熱しながら加圧する熱プレス装置を備える。圧着部３３１及び加圧部３３２を構成する熱プレス装置は、基板層の接合面を対向させて重ね合わせて加圧する圧着ヘッド等の加圧手段と、この加圧手段を加熱するヒータ等の加熱手段を有する。融着部３３で接合された基板層はマイクロ流体チップとなって排出部３４に送出される。
【００５１】
圧着部３３１及び加圧部３３２を構成する熱プレス装置は同一であっても異なっていてもよい。両者を別々の熱プレス装置で構成する場合、それぞれの装置の間に搬送手段を設け、圧着部３３１の熱プレス装置から加圧部３３２の熱プレス装置までの搬送経路に、圧着部３３１における圧着後の基板層に残留する有機溶媒を除去するための乾燥手段を設ける。乾燥手段は、送風装置又はオーブンなどとすればよい。また、両者を同一の熱プレス装置で構成する場合、圧着工程と加圧工程との間に基板層に残留する有機溶媒を除去するための乾燥手段を熱プレス装置に設ける。
【００５２】
本技術に係る基板層の融着方法は以下のような構成とすることもできる。
（１）樹脂からなる基板層の接合面を、前記樹脂に対して溶解性を有する有機溶媒で処理する溶解手順と、処理された基板層を、前記樹脂のガラス転移温度未満で加熱して圧着する圧着手順と、を含む、基板層の融着方法。
（２）さらに、圧着された前記基板層に残留する前記有機溶媒を除去する除去手順と、前記有機溶媒除去後の圧着された前記基板層を、前記圧着手順における加熱温度よりも高く、前記樹脂のガラス転移温度よりも低い温度で加熱しながら加圧する加圧手順と、を含む上記（１）記載の基板層の融着方法。
（３）前記基板層に物質の反応場あるいは分析場となる領域が形成されている上記（１）又は（２）記載の基板層の融着方法。
（４）前記基板層は、前記接合面に微小な段差を有する上記（２）又は（３）に記載の基板層の融着方法。
（５）前記段差は、前記接合面表面に形成された電極と該表面との間に存する上記（４）記載の基板層の融着方法。
（６）前記溶解手順において、気化させた前記有機溶媒によって前記接合面を処理する上記（１）〜（５）のいずれかに記載の基板層の融着方法。
（７）前記圧着手順及び／又は前記加圧手順において、緩衝材を介し、前記基板層の前記接合面と反対側の面を押圧する上記（１）〜（６）のいずれかに記載の基板層の融着方法。
【実施例】
【００５３】
＜実施例１＞
１．マイクロ流体チップの作製
（１）基板層の作製
図２〜４に示したマイクロ流体チップを試作した。基板層１は、射出成形により成形した。原盤は、流路１２ａ、１２ｂの深さに対して充分な厚さのニッケルメッキを施したステンレス板上に、エンドミルを用いて流路の箇所を掘り残して当該箇所の周りを彫り込む方法で作製した。作製した原盤を射出成形機に取付け、ポリカーボネート樹脂により基板層１を成形した。
【００５４】
基板層２は、ポリカーボネートシートに電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄをシルクスクリーン印刷することにより作製した。導電性インキには、カーボン（Electrodag 423SS、ヘンケルジャパン）を使用した。キャピラリ電気泳動用の電極は、ジュール熱の発生を抑えるために、表面抵抗率が５０００Ω／ｓｑ未満であることが望ましい。このため、導電性インキの印刷厚さ（電極の厚さ）と表面抵抗率との関係を検討した。表面抵抗率は、電極の厚さが４μｍでは平均１．３９ｋΩ／ｓｑ、電極の厚さが３．５μｍでは平均２．５２ｋΩ／ｓｑ、３μｍでは平均４．８８ｋΩ／ｓｑであった。そこで、電極の厚さを３．５μｍに設定した。
【００５５】
（２）溶解工程・圧着工程
基板層１の接合面（流路１２ａ、１２ｂが形成された面）にエタノール、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、クロロホルムの蒸気をあてた。有機溶媒耐性の処理容器内に接合面と反対側の面を保護フィルムでマスキングした基板層１を入れて密封し、接合面を飽和蒸気に曝露した。処理温度は３５℃とし、処理時間は３，５，７，１０，３０，６０，９０，１２０秒の各条件で検討を行った。
【００５６】
有機溶媒処理後の基板層１に基板層２を接合面が対向するように重ね合わせ、熱プレスユニット１の金型に載置してヒータで加熱しながら加圧した。熱プレスユニット１は以下の構成とした。
上金型（基板層１側）：ラップ研磨ステンレス板
下金型（基板層２側）：ラップ研磨ステンレス板の上に、厚さ２ｍｍの緩衝材（キンヨーボードＦ２００、金陽社）を敷き、さらにその上に厚さ０．０８ｍｍの両面ラップ研磨ステンレス板を載せた。
【００５７】
一定時間経過後、ヒータによる加熱を止め、熱プレスユニット１の金型内を水冷して金型温度を下げた。金型温度が５０℃未満になった段階で加圧を止め、金型を開いて融着後の基板層を取り出した。加圧時間は、１２０，２４０，３６０秒の各条件で検討を行った。金型温度は９５，１００，１０５，１１０，１１５，１２０，１２５，１３０，１３５，１４０℃の各条件で検討を行った。また、加圧力は、４．５，５．０，５．２ｋＮの各条件で検討を行った。
【００５８】
金型温度１００℃、加圧力５．０ｋＮの条件下で、有機溶媒としてクロロホルムを用いた場合、溶媒処理時間７秒で、基板層１，２の良好な接着が確認され、流路形状の変形もみられなかった。一方、処理時間５秒では基板層１，２の接着が弱く、３秒では接着しなかった。また、処理時間１０秒では、流路形状の変形が生じた。
【００５９】
同条件下で、有機溶媒としてテトラヒドロフランを用いた場合、溶媒処理時間３０秒で、基板層１，２の良好な接着が確認され、流路形状の変形もみられなかった。一方、処理時間１０秒以下では基板層１，２が接着しなかった。また、処理時間６０秒では、流路形状の変形が生じた。
【００６０】
同条件下で、有機溶媒として酢酸エチルを用いた場合、溶媒処理時間９０秒で、基板層１，２の良好な接着が確認され、流路形状の変形もみられなかった。一方、処理時間６０秒では基板層１，２の接着が弱く、３０秒以下では接着しなかった。また、処理時間１２０秒では、流路形状の変形が生じた。
【００６１】
有機溶媒としてポリカーボネートに対して溶解性を有さないエタノールを用いた場合、溶媒処理時間１２０秒においても基板層１，２が接着せず、圧着温度を下げる効果は得られなかった。
【００６２】
極性の強い溶媒では処理時間を短くしても基板層の良好な接着が得られた。しかし、処理時間が僅かに長過ぎるのみでも流路の変形が生じ、逆に僅かに短すぎるのみで接着不良が生じたため、処理時間の制御が難しい傾向があった。また、基板層の接着力が同程度であれば、極性の弱い溶媒の長時間処理よりも、極性の強い溶媒の短時間処理のほうが流路の変形は軽度であった。
【００６３】
加圧力５．０ｋＮの条件下で、クロロホルムを７秒処理した場合、金型温度１００℃以上で基板層１，２の良好な接着が確認された。一方、同条件下で、クロロホルム処理を行わない場合には、良好な接着を得るためには金型温度を１３０℃以上とする必要があった。このことから、溶媒処理によって圧着温度を３０℃下げる効果が得られることが確認された。
【００６４】
「表１」に、クロロホルム処理時間７秒の条件下で、金型温度、加圧力及び加圧時間について詳細な検討を行った結果を示す。図７には、加圧力を５．２ｋＮに設定した場合における熱プレスユニットの加圧力の変化と金型温度の変化を示す。
【００６５】
【表１】
2013099867.tif 000003
【００６６】
（３）除去工程・加圧工程
基板層１，２を圧着したマイクロ流体チップを６０℃のオーブンで１時間加熱した後、オーブンから取り出して室温まで自然冷却させることで、基板内に残留する有機溶媒を完全に除去した。
【００６７】
マイクロ流体チップを熱プレスユニット２の金型に載置してヒータで加熱しながら加圧した。熱プレスユニット２は以下の構成とした。
上金型（基板層１側）：ラップ研磨ステンレス板
下金型（基板層２側）：ラップ研磨ステンレス板の上に、厚さ２ｍｍの緩衝材（キンヨーボードＦ２００、金陽社）を敷き、さらにその上に厚さ０．２ｍｍの両面ラップ研磨ステンレス板を載せた。
【００６８】
６０秒経過後、ヒータによる加熱を止め、熱プレスユニット２の金型内を水冷して金型温度を下げた。金型温度が５０℃未満になった段階で加圧を止め、金型を開いてマイクロ流体チップを取り出した。金型温度は１１０，１１５，１２０，１２５，１３０℃の各条件で検討を行った。また、加圧力は、４．５，５．０，５．５ｋＮの各条件で検討を行った。
【００６９】
結果を「表２」に示す。金型温度が低いと電極周辺に隙間（ボイド）が生じ、金型温度が高いと流路形状が変形した。図８には加圧工程前（Ａ）及び加圧工程後（Ｂ）の電極周辺部の写真を示す。
【００７０】
【表２】
2013099867.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本技術に係る基板層の融着方法によれば、基板層に形成された領域の形状を変形させることなく、基板層を貼り合わせることができる。従って、本技術に係る基板層の融着方法は、基板層を貼り合わせてマイクロ流体チップとする場合に、物質の反応場あるいは分析場となる領域の変形がないマイクロ流体チップを得るために好適に適用され得る。
【符号の説明】
【００７２】
Ａ：マイクロ流体チップ、Ｖ：隙間、１：基板層、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ：供給口、１２ａ，１２ｂ：流路、２：基板層、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ：電極、３：融着装置、３１：供給部、３２：溶解部、３３：融着部、３３１：圧着部、３３２：加圧部、３４：排出部
【図１】
2013099867.tif 000005
【図２】
2013099867.tif 000006
【図３】
2013099867.tif 000007
【図４】
2013099867.tif 000008
【図５】
2013099867.tif 000009
【図６】
2013099867.tif 000010
【図７】
2013099867.tif 000011
【図８】
2013099867.tif 000012