接合部材及びその製造方法
【課題】 特に従来に比べて確実な封止と流路を高精度に形成でき、更には接合界面での気泡混入を効果的に抑制できる接合部材及びその製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】 表面１１ａに流路（溝部）１３が形成された第１基材１１の前記表面１１ａにシリコーンゴムシート（封止部材）１４をローラー１５を用いて貼り合わせ、第１基材１１の表面１１ａとシリコーンゴムシート１４とを密着させる。続いて、シリコーンゴムシート１４と第２基材１２の平坦面１２ａ間に液状樹脂１６を塗布し、その状態で、加熱しながら第１基材１１と第２基材１２を加圧する。
【解決手段】 表面１１ａに流路（溝部）１３が形成された第１基材１１の前記表面１１ａにシリコーンゴムシート（封止部材）１４をローラー１５を用いて貼り合わせ、第１基材１１の表面１１ａとシリコーンゴムシート１４とを密着させる。続いて、シリコーンゴムシート１４と第２基材１２の平坦面１２ａ間に液状樹脂１６を塗布し、その状態で、加熱しながら第１基材１１と第２基材１２を加圧する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細流路を備えるバイオチッププレート等の接合部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
μ−ＴＡＳ（Micro-Total Analysis Systems）等に使用されるバイオチッププレートは、透明性に優れ且つ低蛍光の基材同士を貼り合わせた構造である。
【０００３】
一方のプレートには流路を構成する溝が設けられており、他方は平板状のプレートであり、これらプレート同士の接合には接着剤を用いる方法と熱圧着を用いる方法が知られている。
【０００４】
しかしながら接着剤を用いて接合する場合、前記接着剤が溝形状で形成された微細流路内に入り込むため、微細流路が閉塞してしまうことが多かった。また、閉塞まで至らない場合でも、流路の大きさが場所によって変化等して流量が安定しない問題が発生した。一方、このような問題を回避するために接着剤の塗布量を少なくすると接着が不十分で封止不良となりやすかった。また無色透明で且つ低蛍光の接着剤が存在せず、あるいは低蛍光の接着剤であっても溶剤等の影響でプレート側を白濁させてしまう等の不具合が生じた。
【０００５】
また熱圧着によりプレート間を接合する場合、接合に時間がかかり、生産性が悪いといった問題があった。また接合に必要な圧力が高く、その結果、微細流路が潰れたり、プレートにクラックが発生する不具合も生じやすかった。また接合面に予め有機溶剤を塗布した場合では、プレートから発生する蛍光や光散乱が増加しやすくなった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００８／０５０７９１号
【特許文献２】特開２００８−４９３１１号公報
【特許文献３】特開２００６−７８４１４号公報
【特許文献４】特開２００６−５３０９４号公報
【特許文献５】特開２００８−８８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の各特許文献にはいずれもバイオチッププレート（マイクロチッププレート）に関する発明が開示されている。
【０００８】
しかしながら特許文献１〜５に記載された発明はいずれも両プレート間を接着シートや接着剤にて接合するものである。
【０００９】
また、両プレート間にシートを介在させた構成では、接合界面に気泡が混入すると、そこで屈折率が変わってしまい高精度な光学測定を行えないのと、信頼性低下に繋がるため、気泡混入を抑制することは重要な課題であった。
【００１０】
また特許文献５に記載された発明には、溝部が形成されたプレートの表面に接着剤を塗布し、続いてフィルムの蓋材を貼り合わせる工程が開示されている。特許文献５では、接着剤が溝部内に入り込まないように塗布しているが、溝部を避けて接着剤を塗布することは難しいしまた煩雑な塗布作業になる。また仮に溝部を避けて接着剤を塗布できても加圧によって接着剤は溝部内にはみ出しやすく、結局、溝部内に接着剤が入り込まないように制御することは難しい。
【００１１】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に従来に比べて確実な封止と流路を高精度に形成でき、更には接合界面での気泡混入を効果的に抑制できる接合部材及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第１基材と第２基材とを接合して成り、少なくとも検出領域が光透過性とされた接合部材の製造方法において、
凹形状の溝部が形成された前記第１基材の溝形成面に光透過性の封止部材を密着させ、前記溝部の前記溝形成面側の開口を塞ぐ工程、
前記第２基材と前記封止部材間に光透過性の液状樹脂を塗布した状態で、前記第１基材と前記第２基材間を加圧する工程、
を有することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明では、まず第１基材の溝部が形成された溝形成面に例えばローラーで気泡を押し出しながら、光透過性のシート状の封止部材を密着させ、溝部の前記溝形成面側の開口を塞ぐ。その状態が、図３（ａ）である。図３（ａ）（ｂ）は比較例であり、符号１は第１基材であり、符号２がゴムシート（封止部材）である。図３（ａ）の形態では、流路（溝部）３に圧力が加わると、図３（ｂ）に示すようにゴムシート２が変形して流路３が膨れたり最悪の場合、ゴムシート２が破損する恐れもある。したがって図３に示す比較例の形態では流量を高精度に調整するμ−ＴＡＳやマイクロリアクタ等に適用できない。
【００１４】
そこで本発明は封止部材を第１基材の溝形成面に密着させるとともに、前記封止部材を第１基材と第２基材との間に挟み込み、第２基材の剛性により上記のように例えば流路（溝部）に圧力が加わっても流路の形状が変形するのを防止できる。
【００１５】
しかも本発明では封止部材により溝部の開口を塞いで確実な封止を実現でき、また従来のように接着剤を用いた場合のように、溝部が潰されて溝部の大きさが変化してしまう等の不具合は生じない。また、封止部材を介在させることで第１基材と第２基材間を加圧したときに、第１基材及び第２基材にクラックが生じたりまた溝部が潰れるといった不具合を抑制できる。
【００１６】
さらに本発明では、封止部材と第２基材の平坦面間に光透過性の液状樹脂を塗布し、その状態で第１基材と第２基材間を加圧している。液状樹脂は、封止部材と第２基材間の隙間を埋めて気泡を外部へ追い出す。また液状樹脂の塗布により封止部材と第２基材間を滑らしながら位置合わせでき第１基材と第２基材間を高精度に位置合わせすることが可能になる。
【００１７】
本発明では、前記封止部材は前記液状樹脂を硬化してシート状に成形したものであることが好ましい。また前記封止部材及び液状樹脂には、２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料を使用し、加熱しながら前記第１基材と前記第２基材間を加圧することが好ましい。
【００１８】
これにより透明性が高く且つ低蛍光にでき、高精度な光学測定を実現でき信頼性が高い接合部材を製造できる。また第１基材と第２基材間のクッション性を効果的に高めることができ、第１基材と第２基材間を加圧したときに、第１基材や第２基材にクラック等が発生するのをより高効果的に防止できる。
【００１９】
また本発明では、前記第１基材及び前記第２基材を、シクロオレフィン、ガラス、アクリル樹脂、及びＰＤＭＳのうちいずれかにより形成することが好ましい。これにより透明性が高く且つ低蛍光にでき、高精度な光学測定を実現でき信頼性が高い接合部材を製造できる。
【００２０】
また本発明では、前記第１基材と前記第２基材間を分子接着することが好ましい。具体的には、前記第１基材の溝形成面に前記封止部材を密着させる前に、
前記第１基材、前記第２基材及び前記封止部材の少なくともいずれか１つを、以下の化２に示すポリシラン化合物の溶液に浸漬させて、表面に被膜を形成することが好ましい。
【００２１】
【化２】
【００２２】
ここで、Ｒ11〜Ｒ1n、及びＲ21〜2nの計２ｎ個のＲは下記に示すＡ、Ｂのうちいずれかであり、ＡとＢのモル比は４０：６０〜６０：４０の間である。
【００２３】
Ａは主鎖炭素数２〜５の炭化水素であって、下記のうちいずれかの構造をもち、
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC・ＣD・ＣE−
ＣＨ2＝ＣA−Ｘ−ＣB・ＣC・ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB−Ｘ−ＣC・ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC−Ｘ−ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC・ＣD−Ｘ−
ただしＸは−ＮＨ−、−Ｓ−、−Ｏ−のうちいずれかから選ばれ、
ＣA〜ＣEは、−ＣＯ−、−ＣＨ2−、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−Ｃ（Ｃ2Ｈ5）2−、−ＣＨ＝、−ＣＣＨ3＝、−ＣＣ2Ｈ5＝、−ＣＣＨ3（Ｃ2Ｈ5）−、のいずれかで、ＣB〜ＣEについては空白でもよい。
【００２４】
また、Ｂはハロゲンもしくは主鎖炭素数１〜３の炭化水素で、
Ｘ−ＣA・ＣB・ＣC−
の構造をもつ。ただしＸはハロゲンもしくはアルコキシ基、ＣA〜ＣCは、−ＣＯ−、−ＣＨ2−、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−ＣＨ＝、−ＣＣＨ3＝、空白、のいずれかから選ばれる。
【００２５】
これにより第１基材と第２基材間の接着強度を高めることができる。特に接着剤を用いずに接着できることで従来のように流路が潰れることなく、高精度な寸法で流路を形成できる。
【００２６】
また本発明における接合部材は、表面に凹形状の溝部が形成された第１基材と、第２基材と、前記第１基材の溝形成面に密着して設けられ、前記溝部の前記溝形成面側の開口を塞ぐ封止部材と、前記封止部材と前記第２基材間に介在する光透過性の樹脂硬化層とを有し、少なくとも検出領域が光透過性とされていることを特徴とするものである。
【００２７】
これにより、溝部に対する確実な封止が可能であり、また溝部が潰されることなく高精度な寸法により前記溝部を形成できる。また封止部材と第２基材間に気泡が入り込むのを適切に抑制でき、高精度な光学測定を実現でき、信頼性の高い接合部材にできる。
【００２８】
本発明では、前記封止部材及び前記樹脂硬化層は、２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料により形成されることが好ましい。これにより透明性が高く且つ低蛍光を実現でき、より効果的に高精度な光学測定を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、溝部に対する確実な封止が可能であり、また溝部が潰されることなく高精度な寸法により前記溝部を形成できる。また、封止部材と第２基材間に気泡が入り込むのを適切に抑制でき、また第１基材と第２基材間の位置合わせも容易に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態のバイオチッププレート（接合部材）の製造方法を示す工程図であり、各図は製造工程中のバイオチッププレートを厚さ方向から切断した縦断面図である。
【図２】図１（ｄ）の一部を拡大して示したバイオチッププレートの部分拡大縦断面図、
【図３】比較例としてのバイオチッププレートの縦断面図、
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は本実施形態のバイオチッププレート（接合部材）の製造方法を示す工程図であり、各図は製造工程中のバイオチッププレートを厚さ方向から切断した断面図で示されている。
【００３２】
本実施形態におけるバイオチッププレート１０は、μ−ＴＡＳ等に適用される。基本的には微細な流路１３に微量の検体となる液を流しその液の特性を測定するものである。例えば光源をバイオチッププレートの検出領域（測定領域）に流された検体液に当て、検体から発生する蛍光や、近接場光等の弱い光を測定する。したがってバイオチッププレート１０は透明度が高く且つ低蛍光で形成され、少なくとも検出領域（流路１３を含む部分）が光透過性とされている。
【００３３】
以下、図１を参照して、本実施形態におけるバイオチッププレート１０の製造工程を説明する。
【００３４】
まず、図１（ａ）の工程では、プレート状の第１基材１１の表面１１ａに凹形状の流路（溝部）１３を形成する。
【００３５】
流路１３の深さ寸法は、１０〜５００μｍ程度である。流路１３をエッチング技術等により形成することができる。また流路１３の平面形状は使用用途によって種々変更される。
【００３６】
本実施形態では図１に示す流路１３が形成された第１基材１１を、次の化３に示すポリシラン化合物の溶液に浸漬させて、第１基材１１の表面１１ａに被膜を形成することが好適である。なおこの実施形態では表面１１ａのみならず第１基材１１の全周面に前記被膜が形成される。
【００３７】
【化３】
【００３８】
ここで、Ｒ11〜Ｒ1n、及びＲ21〜2nの計２ｎ個のＲは下記に示すＡ、Ｂのうちいずれかであり、ＡとＢのモル比は４０：６０〜６０：４０の間である。
【００３９】
Ａは主鎖炭素数２〜５の炭化水素であって、下記のうちいずれかの構造をもち、
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC・ＣD・ＣE−
ＣＨ2＝ＣA−Ｘ−ＣB・ＣC・ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB−Ｘ−ＣC・ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC−Ｘ−ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC・ＣD−Ｘ−
ただしＸは−ＮＨ−、−Ｓ−、−Ｏ−のうちいずれかから選ばれ、
ＣA〜ＣEは、−ＣＯ−、−ＣＨ2−、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−Ｃ（Ｃ2Ｈ5）2−、−ＣＨ＝、−ＣＣＨ3＝、−ＣＣ2Ｈ5＝、−ＣＣＨ3（Ｃ2Ｈ5）−、のいずれかで、ＣB〜ＣEについては空白でもよい。
【００４０】
また、Ｂはハロゲンもしくは主鎖炭素数１〜３の炭化水素で、
Ｘ−ＣA・ＣB・ＣC−
の構造をもつ。ただしＸはハロゲンもしくはアルコキシ基、ＣA〜ＣCは、−ＣＯ−、−ＣＨ2−、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−ＣＨ＝、−ＣＣＨ3＝、空白、のいずれかから選ばれる。
【００４１】
なお、図１（ｃ）の工程に示される第２基材１２も、予め、上記の化３に示すポリシラン化合物の溶液に浸漬されて、第２基材１２の全周囲面にわたって第１基材１１と同様に被膜が形成されている。
【００４２】
さらに図１（ｂ）の工程に示されるシリコーンゴムシート（封止部材）１４の表面に前記被膜が形成されてもよい。本実施形態では、第１基材１１、第２基材１２及びシリコーンゴムシート１４のうち少なくともいずれか１つに前記被膜が形成される構成でもよいが、少なくとも接合界面を備える第１基材１１及び第２基材１２の双方に前記被膜が形成されることが好適である。
【００４３】
続いて、図１（ｂ）の工程では、第１基材１１の流路１３が形成された表面（流路形成面）１１ａに光透過性のシリコーンゴムシート１４を直接、貼り合わせて密着させる。
【００４４】
シリコーンゴムシート１４は、その厚さが第１基材１１の厚さに比べて薄く且つ軟質である。
【００４５】
シリコーンゴムシート１４は、２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料を硬化して成形したものであることが好適である。
【００４６】
２液型は１液型に比べて、架橋、硬化等の反応を遅延させる必要がなく、架橋剤、硬化剤、反応抑制剤等の添加が少なくて済む。また付加反応型は、メインとなるシリコーン樹脂にビニル基や水素を予め付加しておき、それらが加熱・白金触媒存在下で反応することで架橋する。これに対して、縮合反応型では、添加した架橋剤が自ら分解してゴムを構成する主な樹脂同士を反応させるため、付加型に比べて多くの架橋剤の添加が必要になる。このため、２液混合付加反応型のシリコーンゴムとすることで、シリコーンゴムシート１４を無色透明にでき且つ低蛍光に形成できる。また２液混合付加反応型シリコーンゴム材料には触媒として白金が含まれているので組成分析により２液混合付加反応型シリコーンゴム材料であることを立証することが可能である。
【００４７】
図１（ｂ）に示すように、例えばローラー１５でシリコーンゴムシート１４と第１基材１１間に介在する気泡を押し出しながらシリコーンゴムシート１４を第１基材１１の表面１１ａに貼り合わせ、前記流路１３の表面１１ａ側の開口を塞ぐ。
【００４８】
上記シリコーンゴムシート１４は接着性がない（非接着性である）が、ある程度のタック性を有しているため、貼りあわせるときに気泡を巻き込みやすい。図１（ｂ）に示すようにローラー１５によりシリコーンゴムシート１４を第１基材１１の表面１１ａに直接貼り合わせることでシリコーンゴムシート１４と第１基材１１間を気泡を追い出しつつ適切に密着させることが可能である。
【００４９】
シリコーンゴムシート１４のシート厚は、０．０５〜１ｍｍ程度であることが好適である。
【００５０】
本実施形態では、シリコーンゴムシート１４に代えて別の封止部材（樹脂シート）を用いることも可能であるが、透明度が高く且つ低蛍光であることが必要でさらに弾性変形が可能で（ゴム弾性を備えることが好適である）、シート状に成形加工できる材質であることが好適である。
【００５１】
次に図１（ｃ）に示す工程では、光透過性の液状樹脂１６をシリコーンゴムシート１４の平坦な表面１４ａに塗布する。ここで「液状」とは塗布後、流動性を有する状態を指し、液体状のみならずペースト状も含む。粘性やチクソ性が高いものであっても、プレート同士を貼り合わせるために必要なレベルの圧力によって流動し、広がるものは上記「液状」の範疇に含まれる。
【００５２】
液状樹脂１６は、シリコーンゴムシート１４と同様に、２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料であることが好適である。すなわち未硬化のＡ液とＢ液の混合液をシリコーンゴムシート１４の表面１４ａに滴下する。
【００５３】
あるいは液状樹脂１６を第２基材１２の第１基材１１との対向面に形成された平坦面１２ａに塗布してもよいし、第２基材１２の平坦面１２ａと、シリコーンゴムシート１４の表面１４ａの双方に液状樹脂１６を塗布してもよい。
【００５４】
そして図１（ｄ）に示す工程では、第１基材１１と第２基材１２を貼り合わせ、加熱しながら両者の間に圧力を与えて第１基材１１と第２基材１２間を接合する。
【００５５】
液状樹脂１６は、加圧によりシリコーンゴムシート１４と第２基材１２間の隙間に広がり、前記隙間を埋めて気泡を外部へ押し出す。シリコーンゴムシート１４の表面１４ａのタック性は強いため、その表面１４ａに液状樹脂１６を塗布したことにより、巻き込んだ気泡を追い出すことが可能になる。また、第２基材１２とシリコーンゴムシート１４間を滑らすことができ、その結果、第１基材１１と第２基材１２間を高精度に位置決めすることが可能になる。
【００５６】
液状樹脂１６は熱硬化されて樹脂硬化層１７としてシリコーンゴムシート１４と第２基材１２との間に介在する（図１（ｄ）参照）。
【００５７】
ただし上記したように、シリコーンゴムシート１４及び液状樹脂１６が共に、２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料であると、樹脂硬化層１７はゴム状となりシリコーンゴムシート１４と樹脂硬化層１７は図２に示すように一体化する（点線で示す部分がシリコーンゴムシート１４と樹脂硬化層１７との界面であるが、このような界面を分析できるわけではない）。しかしながら、第１基材１１と第２基材１２間を加圧して液状樹脂１６が外方へ向けて押し出されたときにシリコーンゴムシート１４の外周部１４ｂから外方へ向けて突出する突出部１７ａが樹脂硬化層１７に形成されやすく、図２に示す突出部１７ａの存在により、シリコーンゴムシート１４と第２基材１２間に樹脂硬化層１７が介在していることを立証できる。あるいは、シリコーンゴムシート１４と樹脂硬化層１７とから成るシートのシート厚が例えば流路１３から離れた外周部分で薄くなっていれば、その部分には樹脂硬化層１７がないことがわかり、シリコーンゴムシート１４と第２基材１２間の少なくとも検出領域を含む部分に樹脂硬化層１７が介在していることを立証できる。また、シリコーンゴムシート１４と樹脂硬化層１７とで組成が異なる場合には組成分析によっても立証できる。
【００５８】
図１で説明したように本実施形態は、凹形状の流路１３が形成された第１基材１１の表面（流路形成面）１１ａにシリコーンゴムシート（封止部材）１４を密着させ流路１３の表面１１ａ側の開口を塞ぎ、その後、シリコーンゴムシート１４と第２基材１２の平坦面１２ａ間に液状樹脂１６を塗布して第１基材１１と第２基材１２間を加圧する製造工程に特徴的部分がある。
【００５９】
本実施形態では、流路１３をシリコーンゴムシート１４により適切に封止でき、また第１基材１１と第２基材１２間を加圧したときシリコーンゴムシート１４の弾性変形により確実な封止を実現できる。したがって例えば流路１３に注入された検体液の液漏れが生じたりする不具合は生じない。また従来のように接着剤を用いて接合する場合のように流路１３の大きさが変化したりあるいは潰れるといった不具合も生じず、流路１３を高精度な大きさにて形成できる。また流路１３上を封止するシリコーンゴムシート１４はシリコーンゴムシート１４に比べて剛性の高い第２基材１２により抑えられているから流路１３に圧力がかかっても流路１３の大きさが変化することはなく、またシリコーンゴムシート１４が前記圧力により破損したりすることも無い。
【００６０】
しかも本実施形態では液状樹脂１６により、シリコーンゴムシート１４と第２基材１２間の隙間を埋めて気泡を外部へ追い出すことが可能になり第２基材１２とシリコーンゴムシート１４間を適切に密着させることが出来る。このように気泡が入るのを抑制できるため、検出領域（測定領域）に屈折率が異なる媒質の介在を抑制でき、高精度な光学測定を行うことが可能である。さらに、液状樹脂１６をシリコーンゴムシート１４と第２基材１２間に介在させることで、滑りが良くなり第１基材１１と第２基材１２の位置合わせを高精度に行うことも出来る。
【００６１】
さらに本実施形態の接合方法では従来のような精密な接着塗布（印刷）工程が必要なく、従来に比べて第１基材１１と第２基材１２間を簡単な接合工程にて接合でき、生産効率を向上させることが可能である。
【００６２】
以上により本実施形態のバイオチッププレート（接合部材）１０の製造方法に基づけば、流路（溝部）１３に対する確実な封止とともに前記流路１３を寸法精度良く所定形状で形成でき、さらに第１基材１１と第２基材１２間に気泡の混入を抑制できる高い透明度且つ低蛍光のバイオチッププレート１０を生産性良く製造できる。
【００６３】
本実施形態において「高い透明度」及び「光透過性」とは、４５０〜６００ｎｍ（好ましくは４００〜９００ｎｍ）の波長において光透過率が８５％以上（好ましくは９０％以上）である状態を指す。
【００６４】
なお、シリコーンゴムシート１４を先に第２基材１２の平坦面１２ａに密着させた後、シリコーンゴムシート１４と第１基材１１の表面１１ａ間に液状樹脂１６を塗布して第１基材１１と第２基材１２間を加圧すると液状樹脂１６が流路（溝部）１３内に入り込み、流路１３を高精度に形成できない。したがって本実施形態では、シリコーンゴムシート１４を先に第１基材１１の表面１１ａに密着させた後、シリコーンゴムシート１４と第２基材１２の平坦面１２ａ間に液状樹脂１６を塗布して第１基材１１と第２基材１２間を加圧している。
【００６５】
本実施形態では第１基材１１及び第２基材１２を、シクロオレフィン、ガラス、アクリル樹脂、及びＰＤＭＳのうちいずれかにより形成することが好ましい。第１基材１１及び第２基材１２は、大量生産によりコストを抑えるためにプラスチック材であることが好ましく、特に、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）により形成されることが好適である。
【００６６】
ＣＯＰには、日本ゼオン製の商品名ゼオネックスやゼオノア、日本合成ゴム製の商品名アートンや、ＣＯＣには、日本化成工業の商品名オプトレッツ、ポリプラスチックス製の商品名トーパスを好ましく使用できる。これらはいずれも無色透明で且つ低蛍光材料である。上記ゼオネックスであると無アルカリガラスの数倍レベルの蛍光に抑えることが出来る。
【００６７】
また、第１基材１１及び第２基材１２は、０．５ｍｍ〜５ｍｍの厚みのプレートで形成されることが好ましい。
【００６８】
また上記したように本実施形態では、シリコーンゴムシート１４及び液状樹脂１６を共に２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料で形成することが好適である。これにより、より効果的に透明性が高く且つ低蛍光を実現できる。ところで、シリコーンゴムシート１４及び液状樹脂１６を共に２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料で形成した場合、シリコーンゴムシート１４及び液状樹脂１６に接着性がない。なおタック性を有するため第１基材１１と第２基材１２間を貼着できるが接着強度に劣る。このため、十分な接着強度を得るために、本実施形態では、表面１１ａに流路１３が形成された第１基材１１及び第１基材１１との対向面が平坦面１２ａである第２基材１２を、上記の化３に示すポリシラン化合物の溶液に浸漬させて、第１基材１１及び第２基材１２の表面に被膜を形成している。
【００６９】
そして図１（ｄ）の工程にて、第１基材１１と第２基材１２間を加熱しながら加圧すると、シリコーンゴムシート１４と第１基材１１間及び樹脂硬化層１７と第２基材１２間が分子接着により強固に接着される。具体的には被膜の例えばビニル基とシリコーンゴムシート１４とが反応し、また被覆のアルコキシ基と基材とが反応して接着強度を高めることができる。
【００７０】
ただし本実施形態では分子接着によらず、例えば、検出領域（測定領域）から離れた外周部分に市販の接着剤を塗布して第１基材１１と第２基材１２間を接着固定してもよいし、あるいは、第１基材１１と第２基材１２とを外部から圧力を加えた状態（接着等を行わない）で保持することも出来る。
【００７１】
また図１では、第１基材１１と第２基材１２とを接合したバイオチッププレート１０の製造方法であったが、基材を３層以上の積層構造とすることも可能である。
【００７２】
また流路１３の形態等によっては、シリコーンゴムシート１４の流路１３と対向する位置に液を通すための開口部を設けることもあるが、流路１３の幅よりシリコーンゴムシート１４の開口部の幅を広げておくことで、液状樹脂１６が多少、開口部の部分にはみ出しても、液の流れへの影響を最小限に抑えることが可能である。
【実施例】
【００７３】
まず日本ゼオン製のシクロオレフィンコポリマー材料（ゼオネックス４８０Ｒ）を用いて２種類の基材（プレート）を射出成形した。すなわち表面に幅１００μｍ、深さ１００μｍの溝が縦横に形成された第１基材と、平板状の第２基材とを用意した。いずれの基材も、大きさは７５ｍｍ×２５ｍｍ×１ｍｍであった。これら基材を以下の３種類の方法で接合した。
【００７４】
（接着剤を用いて接合する方法）
市販の接着剤を用いて第１基材と第２基材間を接合する方法である。第２基材の平坦面に接着剤を少量滴下し、スクレーパーで薄く均一に延ばした後、第１基材の流路形成面側を接着剤の塗布面に対向させてローラーで押圧し、両基材を密着させた。
【００７５】
また両面接着テープを用いる場合には、まず第２基材の平坦面に両面接着テープを貼り、続いて第１基材の流路形成面側を両面接着テープに対向させてローラーで押圧し、両基材を密着させた。
【００７６】
７品目の液状接着剤と５品目の両面接着テープを夫々用いて１２種類のサンプル（サンプル１〜１２）を作製した。
【００７７】
（熱圧着にて接合する方法）
第２基材の表面に少量の溶剤を塗布して、自然乾燥させた後、両基材間を５ＭＰａにて加圧し、１１０℃で２時間処理してサンプル１３を作製した。
【００７８】
（封止部材（シリコーンゴムシート）と液状樹脂を用いた接合方法）
３種類のシリコーンゴムシートを用いた。１つ目のシートは、熱加硫型ミラブルゴム（厚さ０．５ｍｍ）であり、２つ目のシートは、電子線架橋型のシリコーンゴムシート（厚さ０．４ｍｍ）であり、３つ目のシートは、信越シリコーン製のＫＥ１９３５シリコーンシートである。信越シリコーン製の２液混合付加反応型のシリコーンゴム成形材料であるＫＥ１９３５のＡ液とＢ液を混合して型に入れ、熱硬化させてシリコーンゴムシートを作製した。シート厚は０．５ｍｍであった。
【００７９】
続いて、各基材と各シリコーンゴムシートとを次の化４に示すビニルメトキシシランの０．５重量％エタノール溶液に室温で３分間浸漬した。
【００８０】
【化４】
【００８１】
続いて、各シリコーンゴムシートを夫々第１基材の流路形成面上に載置し、ローラを用いて気泡が入らないようにシートの一端から気泡を追い出しつつシリコーンゴムシートと流路形成面とを密着させた。
【００８２】
続いて、各シリコーンゴムシートの表面に未硬化のＫＥ１９３５のＡ液とＢ液との混合液を数滴、滴下し、各第２基材を各シリコーンゴムシートの表面に載置し、両基材を治具で固定した状態で、オーブンにセットして、１２０℃で５分間プレスしてサンプル１４〜１６を作製した。
【００８３】
上記各サンプルに対して次の実験を行った。
（破壊強度試験）
各サンプルの四隅を固定し、中央部に上方から一定の速度にて、荷重を加え徐々に増やしていき、第１基材と第２基材とが剥離するか、基材が破壊したときの荷重を測定した。このとき熱圧着で接合したサンプル１３での破壊強度３．５ｋｇｆを基準にして、この破壊強度を上回る場合を合格（ＯＫ）、下回る場合を不合格（ＮＧ）とした。
【００８４】
（蛍光の測定）
各サンプルを顕微鏡上にセットし、斜め上から励起光となる５３２ｎｍの緑色単色光を照射した。一方、顕微鏡の対物レンズからの光を、光路を切り替えてセンサに導けるようになっており、センサには５８５ｎｍの狭帯域フィルタが付いており、この光の強度をもって相対値であるが蛍光強度とした。
【００８５】
なお、第１基材と第２基材とを重ねただけの状態で蛍光測定を行っており、このときの蛍光強度（７９０）を基準値とした。また各サンプルの蛍光強度を基準値で割り、２倍以内なら好ましい蛍光強度であるとした。
【００８６】
（通液試験）
インクで着色した水滴を流路の入り口から滴下し、流路の出口を小型の真空ポンプで吸ったときに液が流路内に流れ、さらに液が流路外へ漏れ出したり、しみだしたりしなければ合格とした。
【００８７】
（目視試験）
白濁や着色等の透明度の変化やムラ、さらには気泡の混入等をチェックした。
【００８８】
上記サンプル１〜１３の実験結果を表１に、サンプル１４〜１６の実験結果を表２に示す。
【００８９】
【表１】
【００９０】
【表２】
【００９１】
表１の接着剤を用いて接合したサンプル１〜１２のうち、アクリル系の接着剤やシリコーン系の接着剤では、接合強度は十分であったが、蛍光値が非常に高く、さらに通液試験のいくつかのサンプルで結果が不合格（ＮＧ）となった。また両面テープを用いたサンプルには目視試験で気泡の存在が確認されたものがあった。
【００９２】
また表１に示すようにシアノアクリレート系の接着剤を用いたサンプルでは、接着面の一部が白濁しまた接合強度及び通液試験がいずれも不合格（ＮＧ）であった。
【００９３】
また熱圧着で接合したサンプル１３では、蛍光強度は比較的低くなったが（基準値の約３．７倍）、通液試験が不合格（ＮＧ）となり、また流路が潰れていることが確認された。
【００９４】
表２に示すシリコーンゴムシートを用いた接合によるサンプルでは、サンプル１４で蛍光強度が白濁のため測定不能となった。サンプル１５，１６は、いずれも、接合強度、通液試験、及び目視試験が合格（ＯＫ）であったが、サンプル１５の蛍光強度はやや高くなった。
【００９５】
サンプル１６は、気泡の混入も流路の潰れもなく確実な封止がなされており、表２に示すように、蛍光強度、接合強度、通液試験、及び目視試験の全ての試験で合格であった。そしてサンプル１６に実際に件体液を流して光学測定を行ったところ、安定した測定を行うことができた。
【符号の説明】
【００９６】
１０ バイオチッププレート
１１ 第１基材
１２ 第２基材
１３ 流路
１４ シリコーンゴムシート（封止部材）
１５ ローラー
１６ 液状樹脂
１７ 樹脂硬化層
１７ａ 突出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細流路を備えるバイオチッププレート等の接合部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
μ−ＴＡＳ（Micro-Total Analysis Systems）等に使用されるバイオチッププレートは、透明性に優れ且つ低蛍光の基材同士を貼り合わせた構造である。
【０００３】
一方のプレートには流路を構成する溝が設けられており、他方は平板状のプレートであり、これらプレート同士の接合には接着剤を用いる方法と熱圧着を用いる方法が知られている。
【０００４】
しかしながら接着剤を用いて接合する場合、前記接着剤が溝形状で形成された微細流路内に入り込むため、微細流路が閉塞してしまうことが多かった。また、閉塞まで至らない場合でも、流路の大きさが場所によって変化等して流量が安定しない問題が発生した。一方、このような問題を回避するために接着剤の塗布量を少なくすると接着が不十分で封止不良となりやすかった。また無色透明で且つ低蛍光の接着剤が存在せず、あるいは低蛍光の接着剤であっても溶剤等の影響でプレート側を白濁させてしまう等の不具合が生じた。
【０００５】
また熱圧着によりプレート間を接合する場合、接合に時間がかかり、生産性が悪いといった問題があった。また接合に必要な圧力が高く、その結果、微細流路が潰れたり、プレートにクラックが発生する不具合も生じやすかった。また接合面に予め有機溶剤を塗布した場合では、プレートから発生する蛍光や光散乱が増加しやすくなった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００８／０５０７９１号
【特許文献２】特開２００８−４９３１１号公報
【特許文献３】特開２００６−７８４１４号公報
【特許文献４】特開２００６−５３０９４号公報
【特許文献５】特開２００８−８８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の各特許文献にはいずれもバイオチッププレート（マイクロチッププレート）に関する発明が開示されている。
【０００８】
しかしながら特許文献１〜５に記載された発明はいずれも両プレート間を接着シートや接着剤にて接合するものである。
【０００９】
また、両プレート間にシートを介在させた構成では、接合界面に気泡が混入すると、そこで屈折率が変わってしまい高精度な光学測定を行えないのと、信頼性低下に繋がるため、気泡混入を抑制することは重要な課題であった。
【００１０】
また特許文献５に記載された発明には、溝部が形成されたプレートの表面に接着剤を塗布し、続いてフィルムの蓋材を貼り合わせる工程が開示されている。特許文献５では、接着剤が溝部内に入り込まないように塗布しているが、溝部を避けて接着剤を塗布することは難しいしまた煩雑な塗布作業になる。また仮に溝部を避けて接着剤を塗布できても加圧によって接着剤は溝部内にはみ出しやすく、結局、溝部内に接着剤が入り込まないように制御することは難しい。
【００１１】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に従来に比べて確実な封止と流路を高精度に形成でき、更には接合界面での気泡混入を効果的に抑制できる接合部材及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第１基材と第２基材とを接合して成り、少なくとも検出領域が光透過性とされた接合部材の製造方法において、
凹形状の溝部が形成された前記第１基材の溝形成面に光透過性の封止部材を密着させ、前記溝部の前記溝形成面側の開口を塞ぐ工程、
前記第２基材と前記封止部材間に光透過性の液状樹脂を塗布した状態で、前記第１基材と前記第２基材間を加圧する工程、
を有することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明では、まず第１基材の溝部が形成された溝形成面に例えばローラーで気泡を押し出しながら、光透過性のシート状の封止部材を密着させ、溝部の前記溝形成面側の開口を塞ぐ。その状態が、図３（ａ）である。図３（ａ）（ｂ）は比較例であり、符号１は第１基材であり、符号２がゴムシート（封止部材）である。図３（ａ）の形態では、流路（溝部）３に圧力が加わると、図３（ｂ）に示すようにゴムシート２が変形して流路３が膨れたり最悪の場合、ゴムシート２が破損する恐れもある。したがって図３に示す比較例の形態では流量を高精度に調整するμ−ＴＡＳやマイクロリアクタ等に適用できない。
【００１４】
そこで本発明は封止部材を第１基材の溝形成面に密着させるとともに、前記封止部材を第１基材と第２基材との間に挟み込み、第２基材の剛性により上記のように例えば流路（溝部）に圧力が加わっても流路の形状が変形するのを防止できる。
【００１５】
しかも本発明では封止部材により溝部の開口を塞いで確実な封止を実現でき、また従来のように接着剤を用いた場合のように、溝部が潰されて溝部の大きさが変化してしまう等の不具合は生じない。また、封止部材を介在させることで第１基材と第２基材間を加圧したときに、第１基材及び第２基材にクラックが生じたりまた溝部が潰れるといった不具合を抑制できる。
【００１６】
さらに本発明では、封止部材と第２基材の平坦面間に光透過性の液状樹脂を塗布し、その状態で第１基材と第２基材間を加圧している。液状樹脂は、封止部材と第２基材間の隙間を埋めて気泡を外部へ追い出す。また液状樹脂の塗布により封止部材と第２基材間を滑らしながら位置合わせでき第１基材と第２基材間を高精度に位置合わせすることが可能になる。
【００１７】
本発明では、前記封止部材は前記液状樹脂を硬化してシート状に成形したものであることが好ましい。また前記封止部材及び液状樹脂には、２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料を使用し、加熱しながら前記第１基材と前記第２基材間を加圧することが好ましい。
【００１８】
これにより透明性が高く且つ低蛍光にでき、高精度な光学測定を実現でき信頼性が高い接合部材を製造できる。また第１基材と第２基材間のクッション性を効果的に高めることができ、第１基材と第２基材間を加圧したときに、第１基材や第２基材にクラック等が発生するのをより高効果的に防止できる。
【００１９】
また本発明では、前記第１基材及び前記第２基材を、シクロオレフィン、ガラス、アクリル樹脂、及びＰＤＭＳのうちいずれかにより形成することが好ましい。これにより透明性が高く且つ低蛍光にでき、高精度な光学測定を実現でき信頼性が高い接合部材を製造できる。
【００２０】
また本発明では、前記第１基材と前記第２基材間を分子接着することが好ましい。具体的には、前記第１基材の溝形成面に前記封止部材を密着させる前に、
前記第１基材、前記第２基材及び前記封止部材の少なくともいずれか１つを、以下の化２に示すポリシラン化合物の溶液に浸漬させて、表面に被膜を形成することが好ましい。
【００２１】
【化２】
【００２２】
ここで、Ｒ11〜Ｒ1n、及びＲ21〜2nの計２ｎ個のＲは下記に示すＡ、Ｂのうちいずれかであり、ＡとＢのモル比は４０：６０〜６０：４０の間である。
【００２３】
Ａは主鎖炭素数２〜５の炭化水素であって、下記のうちいずれかの構造をもち、
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC・ＣD・ＣE−
ＣＨ2＝ＣA−Ｘ−ＣB・ＣC・ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB−Ｘ−ＣC・ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC−Ｘ−ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC・ＣD−Ｘ−
ただしＸは−ＮＨ−、−Ｓ−、−Ｏ−のうちいずれかから選ばれ、
ＣA〜ＣEは、−ＣＯ−、−ＣＨ2−、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−Ｃ（Ｃ2Ｈ5）2−、−ＣＨ＝、−ＣＣＨ3＝、−ＣＣ2Ｈ5＝、−ＣＣＨ3（Ｃ2Ｈ5）−、のいずれかで、ＣB〜ＣEについては空白でもよい。
【００２４】
また、Ｂはハロゲンもしくは主鎖炭素数１〜３の炭化水素で、
Ｘ−ＣA・ＣB・ＣC−
の構造をもつ。ただしＸはハロゲンもしくはアルコキシ基、ＣA〜ＣCは、−ＣＯ−、−ＣＨ2−、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−ＣＨ＝、−ＣＣＨ3＝、空白、のいずれかから選ばれる。
【００２５】
これにより第１基材と第２基材間の接着強度を高めることができる。特に接着剤を用いずに接着できることで従来のように流路が潰れることなく、高精度な寸法で流路を形成できる。
【００２６】
また本発明における接合部材は、表面に凹形状の溝部が形成された第１基材と、第２基材と、前記第１基材の溝形成面に密着して設けられ、前記溝部の前記溝形成面側の開口を塞ぐ封止部材と、前記封止部材と前記第２基材間に介在する光透過性の樹脂硬化層とを有し、少なくとも検出領域が光透過性とされていることを特徴とするものである。
【００２７】
これにより、溝部に対する確実な封止が可能であり、また溝部が潰されることなく高精度な寸法により前記溝部を形成できる。また封止部材と第２基材間に気泡が入り込むのを適切に抑制でき、高精度な光学測定を実現でき、信頼性の高い接合部材にできる。
【００２８】
本発明では、前記封止部材及び前記樹脂硬化層は、２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料により形成されることが好ましい。これにより透明性が高く且つ低蛍光を実現でき、より効果的に高精度な光学測定を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、溝部に対する確実な封止が可能であり、また溝部が潰されることなく高精度な寸法により前記溝部を形成できる。また、封止部材と第２基材間に気泡が入り込むのを適切に抑制でき、また第１基材と第２基材間の位置合わせも容易に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態のバイオチッププレート（接合部材）の製造方法を示す工程図であり、各図は製造工程中のバイオチッププレートを厚さ方向から切断した縦断面図である。
【図２】図１（ｄ）の一部を拡大して示したバイオチッププレートの部分拡大縦断面図、
【図３】比較例としてのバイオチッププレートの縦断面図、
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は本実施形態のバイオチッププレート（接合部材）の製造方法を示す工程図であり、各図は製造工程中のバイオチッププレートを厚さ方向から切断した断面図で示されている。
【００３２】
本実施形態におけるバイオチッププレート１０は、μ−ＴＡＳ等に適用される。基本的には微細な流路１３に微量の検体となる液を流しその液の特性を測定するものである。例えば光源をバイオチッププレートの検出領域（測定領域）に流された検体液に当て、検体から発生する蛍光や、近接場光等の弱い光を測定する。したがってバイオチッププレート１０は透明度が高く且つ低蛍光で形成され、少なくとも検出領域（流路１３を含む部分）が光透過性とされている。
【００３３】
以下、図１を参照して、本実施形態におけるバイオチッププレート１０の製造工程を説明する。
【００３４】
まず、図１（ａ）の工程では、プレート状の第１基材１１の表面１１ａに凹形状の流路（溝部）１３を形成する。
【００３５】
流路１３の深さ寸法は、１０〜５００μｍ程度である。流路１３をエッチング技術等により形成することができる。また流路１３の平面形状は使用用途によって種々変更される。
【００３６】
本実施形態では図１に示す流路１３が形成された第１基材１１を、次の化３に示すポリシラン化合物の溶液に浸漬させて、第１基材１１の表面１１ａに被膜を形成することが好適である。なおこの実施形態では表面１１ａのみならず第１基材１１の全周面に前記被膜が形成される。
【００３７】
【化３】
【００３８】
ここで、Ｒ11〜Ｒ1n、及びＲ21〜2nの計２ｎ個のＲは下記に示すＡ、Ｂのうちいずれかであり、ＡとＢのモル比は４０：６０〜６０：４０の間である。
【００３９】
Ａは主鎖炭素数２〜５の炭化水素であって、下記のうちいずれかの構造をもち、
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC・ＣD・ＣE−
ＣＨ2＝ＣA−Ｘ−ＣB・ＣC・ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB−Ｘ−ＣC・ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC−Ｘ−ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC・ＣD−Ｘ−
ただしＸは−ＮＨ−、−Ｓ−、−Ｏ−のうちいずれかから選ばれ、
ＣA〜ＣEは、−ＣＯ−、−ＣＨ2−、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−Ｃ（Ｃ2Ｈ5）2−、−ＣＨ＝、−ＣＣＨ3＝、−ＣＣ2Ｈ5＝、−ＣＣＨ3（Ｃ2Ｈ5）−、のいずれかで、ＣB〜ＣEについては空白でもよい。
【００４０】
また、Ｂはハロゲンもしくは主鎖炭素数１〜３の炭化水素で、
Ｘ−ＣA・ＣB・ＣC−
の構造をもつ。ただしＸはハロゲンもしくはアルコキシ基、ＣA〜ＣCは、−ＣＯ−、−ＣＨ2−、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−ＣＨ＝、−ＣＣＨ3＝、空白、のいずれかから選ばれる。
【００４１】
なお、図１（ｃ）の工程に示される第２基材１２も、予め、上記の化３に示すポリシラン化合物の溶液に浸漬されて、第２基材１２の全周囲面にわたって第１基材１１と同様に被膜が形成されている。
【００４２】
さらに図１（ｂ）の工程に示されるシリコーンゴムシート（封止部材）１４の表面に前記被膜が形成されてもよい。本実施形態では、第１基材１１、第２基材１２及びシリコーンゴムシート１４のうち少なくともいずれか１つに前記被膜が形成される構成でもよいが、少なくとも接合界面を備える第１基材１１及び第２基材１２の双方に前記被膜が形成されることが好適である。
【００４３】
続いて、図１（ｂ）の工程では、第１基材１１の流路１３が形成された表面（流路形成面）１１ａに光透過性のシリコーンゴムシート１４を直接、貼り合わせて密着させる。
【００４４】
シリコーンゴムシート１４は、その厚さが第１基材１１の厚さに比べて薄く且つ軟質である。
【００４５】
シリコーンゴムシート１４は、２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料を硬化して成形したものであることが好適である。
【００４６】
２液型は１液型に比べて、架橋、硬化等の反応を遅延させる必要がなく、架橋剤、硬化剤、反応抑制剤等の添加が少なくて済む。また付加反応型は、メインとなるシリコーン樹脂にビニル基や水素を予め付加しておき、それらが加熱・白金触媒存在下で反応することで架橋する。これに対して、縮合反応型では、添加した架橋剤が自ら分解してゴムを構成する主な樹脂同士を反応させるため、付加型に比べて多くの架橋剤の添加が必要になる。このため、２液混合付加反応型のシリコーンゴムとすることで、シリコーンゴムシート１４を無色透明にでき且つ低蛍光に形成できる。また２液混合付加反応型シリコーンゴム材料には触媒として白金が含まれているので組成分析により２液混合付加反応型シリコーンゴム材料であることを立証することが可能である。
【００４７】
図１（ｂ）に示すように、例えばローラー１５でシリコーンゴムシート１４と第１基材１１間に介在する気泡を押し出しながらシリコーンゴムシート１４を第１基材１１の表面１１ａに貼り合わせ、前記流路１３の表面１１ａ側の開口を塞ぐ。
【００４８】
上記シリコーンゴムシート１４は接着性がない（非接着性である）が、ある程度のタック性を有しているため、貼りあわせるときに気泡を巻き込みやすい。図１（ｂ）に示すようにローラー１５によりシリコーンゴムシート１４を第１基材１１の表面１１ａに直接貼り合わせることでシリコーンゴムシート１４と第１基材１１間を気泡を追い出しつつ適切に密着させることが可能である。
【００４９】
シリコーンゴムシート１４のシート厚は、０．０５〜１ｍｍ程度であることが好適である。
【００５０】
本実施形態では、シリコーンゴムシート１４に代えて別の封止部材（樹脂シート）を用いることも可能であるが、透明度が高く且つ低蛍光であることが必要でさらに弾性変形が可能で（ゴム弾性を備えることが好適である）、シート状に成形加工できる材質であることが好適である。
【００５１】
次に図１（ｃ）に示す工程では、光透過性の液状樹脂１６をシリコーンゴムシート１４の平坦な表面１４ａに塗布する。ここで「液状」とは塗布後、流動性を有する状態を指し、液体状のみならずペースト状も含む。粘性やチクソ性が高いものであっても、プレート同士を貼り合わせるために必要なレベルの圧力によって流動し、広がるものは上記「液状」の範疇に含まれる。
【００５２】
液状樹脂１６は、シリコーンゴムシート１４と同様に、２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料であることが好適である。すなわち未硬化のＡ液とＢ液の混合液をシリコーンゴムシート１４の表面１４ａに滴下する。
【００５３】
あるいは液状樹脂１６を第２基材１２の第１基材１１との対向面に形成された平坦面１２ａに塗布してもよいし、第２基材１２の平坦面１２ａと、シリコーンゴムシート１４の表面１４ａの双方に液状樹脂１６を塗布してもよい。
【００５４】
そして図１（ｄ）に示す工程では、第１基材１１と第２基材１２を貼り合わせ、加熱しながら両者の間に圧力を与えて第１基材１１と第２基材１２間を接合する。
【００５５】
液状樹脂１６は、加圧によりシリコーンゴムシート１４と第２基材１２間の隙間に広がり、前記隙間を埋めて気泡を外部へ押し出す。シリコーンゴムシート１４の表面１４ａのタック性は強いため、その表面１４ａに液状樹脂１６を塗布したことにより、巻き込んだ気泡を追い出すことが可能になる。また、第２基材１２とシリコーンゴムシート１４間を滑らすことができ、その結果、第１基材１１と第２基材１２間を高精度に位置決めすることが可能になる。
【００５６】
液状樹脂１６は熱硬化されて樹脂硬化層１７としてシリコーンゴムシート１４と第２基材１２との間に介在する（図１（ｄ）参照）。
【００５７】
ただし上記したように、シリコーンゴムシート１４及び液状樹脂１６が共に、２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料であると、樹脂硬化層１７はゴム状となりシリコーンゴムシート１４と樹脂硬化層１７は図２に示すように一体化する（点線で示す部分がシリコーンゴムシート１４と樹脂硬化層１７との界面であるが、このような界面を分析できるわけではない）。しかしながら、第１基材１１と第２基材１２間を加圧して液状樹脂１６が外方へ向けて押し出されたときにシリコーンゴムシート１４の外周部１４ｂから外方へ向けて突出する突出部１７ａが樹脂硬化層１７に形成されやすく、図２に示す突出部１７ａの存在により、シリコーンゴムシート１４と第２基材１２間に樹脂硬化層１７が介在していることを立証できる。あるいは、シリコーンゴムシート１４と樹脂硬化層１７とから成るシートのシート厚が例えば流路１３から離れた外周部分で薄くなっていれば、その部分には樹脂硬化層１７がないことがわかり、シリコーンゴムシート１４と第２基材１２間の少なくとも検出領域を含む部分に樹脂硬化層１７が介在していることを立証できる。また、シリコーンゴムシート１４と樹脂硬化層１７とで組成が異なる場合には組成分析によっても立証できる。
【００５８】
図１で説明したように本実施形態は、凹形状の流路１３が形成された第１基材１１の表面（流路形成面）１１ａにシリコーンゴムシート（封止部材）１４を密着させ流路１３の表面１１ａ側の開口を塞ぎ、その後、シリコーンゴムシート１４と第２基材１２の平坦面１２ａ間に液状樹脂１６を塗布して第１基材１１と第２基材１２間を加圧する製造工程に特徴的部分がある。
【００５９】
本実施形態では、流路１３をシリコーンゴムシート１４により適切に封止でき、また第１基材１１と第２基材１２間を加圧したときシリコーンゴムシート１４の弾性変形により確実な封止を実現できる。したがって例えば流路１３に注入された検体液の液漏れが生じたりする不具合は生じない。また従来のように接着剤を用いて接合する場合のように流路１３の大きさが変化したりあるいは潰れるといった不具合も生じず、流路１３を高精度な大きさにて形成できる。また流路１３上を封止するシリコーンゴムシート１４はシリコーンゴムシート１４に比べて剛性の高い第２基材１２により抑えられているから流路１３に圧力がかかっても流路１３の大きさが変化することはなく、またシリコーンゴムシート１４が前記圧力により破損したりすることも無い。
【００６０】
しかも本実施形態では液状樹脂１６により、シリコーンゴムシート１４と第２基材１２間の隙間を埋めて気泡を外部へ追い出すことが可能になり第２基材１２とシリコーンゴムシート１４間を適切に密着させることが出来る。このように気泡が入るのを抑制できるため、検出領域（測定領域）に屈折率が異なる媒質の介在を抑制でき、高精度な光学測定を行うことが可能である。さらに、液状樹脂１６をシリコーンゴムシート１４と第２基材１２間に介在させることで、滑りが良くなり第１基材１１と第２基材１２の位置合わせを高精度に行うことも出来る。
【００６１】
さらに本実施形態の接合方法では従来のような精密な接着塗布（印刷）工程が必要なく、従来に比べて第１基材１１と第２基材１２間を簡単な接合工程にて接合でき、生産効率を向上させることが可能である。
【００６２】
以上により本実施形態のバイオチッププレート（接合部材）１０の製造方法に基づけば、流路（溝部）１３に対する確実な封止とともに前記流路１３を寸法精度良く所定形状で形成でき、さらに第１基材１１と第２基材１２間に気泡の混入を抑制できる高い透明度且つ低蛍光のバイオチッププレート１０を生産性良く製造できる。
【００６３】
本実施形態において「高い透明度」及び「光透過性」とは、４５０〜６００ｎｍ（好ましくは４００〜９００ｎｍ）の波長において光透過率が８５％以上（好ましくは９０％以上）である状態を指す。
【００６４】
なお、シリコーンゴムシート１４を先に第２基材１２の平坦面１２ａに密着させた後、シリコーンゴムシート１４と第１基材１１の表面１１ａ間に液状樹脂１６を塗布して第１基材１１と第２基材１２間を加圧すると液状樹脂１６が流路（溝部）１３内に入り込み、流路１３を高精度に形成できない。したがって本実施形態では、シリコーンゴムシート１４を先に第１基材１１の表面１１ａに密着させた後、シリコーンゴムシート１４と第２基材１２の平坦面１２ａ間に液状樹脂１６を塗布して第１基材１１と第２基材１２間を加圧している。
【００６５】
本実施形態では第１基材１１及び第２基材１２を、シクロオレフィン、ガラス、アクリル樹脂、及びＰＤＭＳのうちいずれかにより形成することが好ましい。第１基材１１及び第２基材１２は、大量生産によりコストを抑えるためにプラスチック材であることが好ましく、特に、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）により形成されることが好適である。
【００６６】
ＣＯＰには、日本ゼオン製の商品名ゼオネックスやゼオノア、日本合成ゴム製の商品名アートンや、ＣＯＣには、日本化成工業の商品名オプトレッツ、ポリプラスチックス製の商品名トーパスを好ましく使用できる。これらはいずれも無色透明で且つ低蛍光材料である。上記ゼオネックスであると無アルカリガラスの数倍レベルの蛍光に抑えることが出来る。
【００６７】
また、第１基材１１及び第２基材１２は、０．５ｍｍ〜５ｍｍの厚みのプレートで形成されることが好ましい。
【００６８】
また上記したように本実施形態では、シリコーンゴムシート１４及び液状樹脂１６を共に２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料で形成することが好適である。これにより、より効果的に透明性が高く且つ低蛍光を実現できる。ところで、シリコーンゴムシート１４及び液状樹脂１６を共に２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料で形成した場合、シリコーンゴムシート１４及び液状樹脂１６に接着性がない。なおタック性を有するため第１基材１１と第２基材１２間を貼着できるが接着強度に劣る。このため、十分な接着強度を得るために、本実施形態では、表面１１ａに流路１３が形成された第１基材１１及び第１基材１１との対向面が平坦面１２ａである第２基材１２を、上記の化３に示すポリシラン化合物の溶液に浸漬させて、第１基材１１及び第２基材１２の表面に被膜を形成している。
【００６９】
そして図１（ｄ）の工程にて、第１基材１１と第２基材１２間を加熱しながら加圧すると、シリコーンゴムシート１４と第１基材１１間及び樹脂硬化層１７と第２基材１２間が分子接着により強固に接着される。具体的には被膜の例えばビニル基とシリコーンゴムシート１４とが反応し、また被覆のアルコキシ基と基材とが反応して接着強度を高めることができる。
【００７０】
ただし本実施形態では分子接着によらず、例えば、検出領域（測定領域）から離れた外周部分に市販の接着剤を塗布して第１基材１１と第２基材１２間を接着固定してもよいし、あるいは、第１基材１１と第２基材１２とを外部から圧力を加えた状態（接着等を行わない）で保持することも出来る。
【００７１】
また図１では、第１基材１１と第２基材１２とを接合したバイオチッププレート１０の製造方法であったが、基材を３層以上の積層構造とすることも可能である。
【００７２】
また流路１３の形態等によっては、シリコーンゴムシート１４の流路１３と対向する位置に液を通すための開口部を設けることもあるが、流路１３の幅よりシリコーンゴムシート１４の開口部の幅を広げておくことで、液状樹脂１６が多少、開口部の部分にはみ出しても、液の流れへの影響を最小限に抑えることが可能である。
【実施例】
【００７３】
まず日本ゼオン製のシクロオレフィンコポリマー材料（ゼオネックス４８０Ｒ）を用いて２種類の基材（プレート）を射出成形した。すなわち表面に幅１００μｍ、深さ１００μｍの溝が縦横に形成された第１基材と、平板状の第２基材とを用意した。いずれの基材も、大きさは７５ｍｍ×２５ｍｍ×１ｍｍであった。これら基材を以下の３種類の方法で接合した。
【００７４】
（接着剤を用いて接合する方法）
市販の接着剤を用いて第１基材と第２基材間を接合する方法である。第２基材の平坦面に接着剤を少量滴下し、スクレーパーで薄く均一に延ばした後、第１基材の流路形成面側を接着剤の塗布面に対向させてローラーで押圧し、両基材を密着させた。
【００７５】
また両面接着テープを用いる場合には、まず第２基材の平坦面に両面接着テープを貼り、続いて第１基材の流路形成面側を両面接着テープに対向させてローラーで押圧し、両基材を密着させた。
【００７６】
７品目の液状接着剤と５品目の両面接着テープを夫々用いて１２種類のサンプル（サンプル１〜１２）を作製した。
【００７７】
（熱圧着にて接合する方法）
第２基材の表面に少量の溶剤を塗布して、自然乾燥させた後、両基材間を５ＭＰａにて加圧し、１１０℃で２時間処理してサンプル１３を作製した。
【００７８】
（封止部材（シリコーンゴムシート）と液状樹脂を用いた接合方法）
３種類のシリコーンゴムシートを用いた。１つ目のシートは、熱加硫型ミラブルゴム（厚さ０．５ｍｍ）であり、２つ目のシートは、電子線架橋型のシリコーンゴムシート（厚さ０．４ｍｍ）であり、３つ目のシートは、信越シリコーン製のＫＥ１９３５シリコーンシートである。信越シリコーン製の２液混合付加反応型のシリコーンゴム成形材料であるＫＥ１９３５のＡ液とＢ液を混合して型に入れ、熱硬化させてシリコーンゴムシートを作製した。シート厚は０．５ｍｍであった。
【００７９】
続いて、各基材と各シリコーンゴムシートとを次の化４に示すビニルメトキシシランの０．５重量％エタノール溶液に室温で３分間浸漬した。
【００８０】
【化４】
【００８１】
続いて、各シリコーンゴムシートを夫々第１基材の流路形成面上に載置し、ローラを用いて気泡が入らないようにシートの一端から気泡を追い出しつつシリコーンゴムシートと流路形成面とを密着させた。
【００８２】
続いて、各シリコーンゴムシートの表面に未硬化のＫＥ１９３５のＡ液とＢ液との混合液を数滴、滴下し、各第２基材を各シリコーンゴムシートの表面に載置し、両基材を治具で固定した状態で、オーブンにセットして、１２０℃で５分間プレスしてサンプル１４〜１６を作製した。
【００８３】
上記各サンプルに対して次の実験を行った。
（破壊強度試験）
各サンプルの四隅を固定し、中央部に上方から一定の速度にて、荷重を加え徐々に増やしていき、第１基材と第２基材とが剥離するか、基材が破壊したときの荷重を測定した。このとき熱圧着で接合したサンプル１３での破壊強度３．５ｋｇｆを基準にして、この破壊強度を上回る場合を合格（ＯＫ）、下回る場合を不合格（ＮＧ）とした。
【００８４】
（蛍光の測定）
各サンプルを顕微鏡上にセットし、斜め上から励起光となる５３２ｎｍの緑色単色光を照射した。一方、顕微鏡の対物レンズからの光を、光路を切り替えてセンサに導けるようになっており、センサには５８５ｎｍの狭帯域フィルタが付いており、この光の強度をもって相対値であるが蛍光強度とした。
【００８５】
なお、第１基材と第２基材とを重ねただけの状態で蛍光測定を行っており、このときの蛍光強度（７９０）を基準値とした。また各サンプルの蛍光強度を基準値で割り、２倍以内なら好ましい蛍光強度であるとした。
【００８６】
（通液試験）
インクで着色した水滴を流路の入り口から滴下し、流路の出口を小型の真空ポンプで吸ったときに液が流路内に流れ、さらに液が流路外へ漏れ出したり、しみだしたりしなければ合格とした。
【００８７】
（目視試験）
白濁や着色等の透明度の変化やムラ、さらには気泡の混入等をチェックした。
【００８８】
上記サンプル１〜１３の実験結果を表１に、サンプル１４〜１６の実験結果を表２に示す。
【００８９】
【表１】
【００９０】
【表２】
【００９１】
表１の接着剤を用いて接合したサンプル１〜１２のうち、アクリル系の接着剤やシリコーン系の接着剤では、接合強度は十分であったが、蛍光値が非常に高く、さらに通液試験のいくつかのサンプルで結果が不合格（ＮＧ）となった。また両面テープを用いたサンプルには目視試験で気泡の存在が確認されたものがあった。
【００９２】
また表１に示すようにシアノアクリレート系の接着剤を用いたサンプルでは、接着面の一部が白濁しまた接合強度及び通液試験がいずれも不合格（ＮＧ）であった。
【００９３】
また熱圧着で接合したサンプル１３では、蛍光強度は比較的低くなったが（基準値の約３．７倍）、通液試験が不合格（ＮＧ）となり、また流路が潰れていることが確認された。
【００９４】
表２に示すシリコーンゴムシートを用いた接合によるサンプルでは、サンプル１４で蛍光強度が白濁のため測定不能となった。サンプル１５，１６は、いずれも、接合強度、通液試験、及び目視試験が合格（ＯＫ）であったが、サンプル１５の蛍光強度はやや高くなった。
【００９５】
サンプル１６は、気泡の混入も流路の潰れもなく確実な封止がなされており、表２に示すように、蛍光強度、接合強度、通液試験、及び目視試験の全ての試験で合格であった。そしてサンプル１６に実際に件体液を流して光学測定を行ったところ、安定した測定を行うことができた。
【符号の説明】
【００９６】
１０ バイオチッププレート
１１ 第１基材
１２ 第２基材
１３ 流路
１４ シリコーンゴムシート（封止部材）
１５ ローラー
１６ 液状樹脂
１７ 樹脂硬化層
１７ａ 突出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基材と第２基材とを接合して成り、少なくとも検出領域が光透過性とされた接合部材の製造方法において、
凹形状の溝部が形成された前記第１基材の溝形成面に光透過性の封止部材を密着させ、前記溝部の前記溝形成面側の開口を塞ぐ工程、
前記第２基材と前記封止部材間に光透過性の液状樹脂を塗布した状態で、前記第１基材と前記第２基材間を加圧する工程、
を有することを特徴とする接合部材の製造方法。
【請求項２】
前記封止部材は前記液状樹脂を硬化してシート状に成形したものである請求項１記載の接合部材の製造方法。
【請求項３】
前記封止部材及び前記液状樹脂には、２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料を使用し、加熱しながら前記第１基材と前記第２基材間を加圧する請求項１又は２に記載の接合部材の製造方法。
【請求項４】
前記第１基材及び前記第２基材を、シクロオレフィン、ガラス、アクリル樹脂、及びＰＤＭＳのうちいずれかにより形成する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の接合部材の製造方法。
【請求項５】
前記第１基材と前記第２基材間を分子接着する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接合部材の製造方法。
【請求項６】
前記第１基材の溝形成面に前記封止部材を密着させる前に、
前記第１基材、前記第２基材及び前記封止部材の少なくともいずれか１つを、以下の化１に示すポリシラン化合物の溶液に浸漬させて、表面に被膜を形成する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の接合部材の製造方法。
【化１】
ここで、Ｒ11〜Ｒ1n、及びＲ21〜2nの計２ｎ個のＲは下記に示すＡ、Ｂのうちいずれかであり、ＡとＢのモル比は４０：６０〜６０：４０の間である。
Ａは主鎖炭素数２〜５の炭化水素であって、下記のうちいずれかの構造をもち、
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC・ＣD・ＣE−
ＣＨ2＝ＣA−Ｘ−ＣB・ＣC・ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB−Ｘ−ＣC・ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC−Ｘ−ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC・ＣD−Ｘ−
ただしＸは−ＮＨ−、−Ｓ−、−Ｏ−のうちいずれかから選ばれ、
ＣA〜ＣEは、−ＣＯ−、−ＣＨ2−、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−Ｃ（Ｃ2Ｈ5）2−、−ＣＨ＝、−ＣＣＨ3＝、−ＣＣ2Ｈ5＝、−ＣＣＨ3（Ｃ2Ｈ5）−、のいずれかで、ＣB〜ＣEについては空白でもよい。
また、Ｂはハロゲンもしくは主鎖炭素数１〜３の炭化水素で、
Ｘ−ＣA・ＣB・ＣC−
の構造をもつ。ただしＸはハロゲンもしくはアルコキシ基、ＣA〜ＣCは、−ＣＯ−、−ＣＨ2−、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−ＣＨ＝、−ＣＣＨ3＝、空白、のいずれかから選ばれる。
【請求項７】
表面に凹形状の溝部が形成された第１基材と、第２基材と、前記第１基材の溝形成面に密着して設けられ、前記溝部の前記溝形成面側の開口を塞ぐ封止部材と、前記封止部材と前記第２基材間に介在する樹脂硬化層とを有し、少なくとも検出領域が光透過性とされていることを特徴とする接合部材。
【請求項８】
前記封止部材及び前記樹脂硬化層は、２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料により形成される請求項７記載の接合部材。
【請求項１】
第１基材と第２基材とを接合して成り、少なくとも検出領域が光透過性とされた接合部材の製造方法において、
凹形状の溝部が形成された前記第１基材の溝形成面に光透過性の封止部材を密着させ、前記溝部の前記溝形成面側の開口を塞ぐ工程、
前記第２基材と前記封止部材間に光透過性の液状樹脂を塗布した状態で、前記第１基材と前記第２基材間を加圧する工程、
を有することを特徴とする接合部材の製造方法。
【請求項２】
前記封止部材は前記液状樹脂を硬化してシート状に成形したものである請求項１記載の接合部材の製造方法。
【請求項３】
前記封止部材及び前記液状樹脂には、２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料を使用し、加熱しながら前記第１基材と前記第２基材間を加圧する請求項１又は２に記載の接合部材の製造方法。
【請求項４】
前記第１基材及び前記第２基材を、シクロオレフィン、ガラス、アクリル樹脂、及びＰＤＭＳのうちいずれかにより形成する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の接合部材の製造方法。
【請求項５】
前記第１基材と前記第２基材間を分子接着する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接合部材の製造方法。
【請求項６】
前記第１基材の溝形成面に前記封止部材を密着させる前に、
前記第１基材、前記第２基材及び前記封止部材の少なくともいずれか１つを、以下の化１に示すポリシラン化合物の溶液に浸漬させて、表面に被膜を形成する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の接合部材の製造方法。
【化１】
ここで、Ｒ11〜Ｒ1n、及びＲ21〜2nの計２ｎ個のＲは下記に示すＡ、Ｂのうちいずれかであり、ＡとＢのモル比は４０：６０〜６０：４０の間である。
Ａは主鎖炭素数２〜５の炭化水素であって、下記のうちいずれかの構造をもち、
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC・ＣD・ＣE−
ＣＨ2＝ＣA−Ｘ−ＣB・ＣC・ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB−Ｘ−ＣC・ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC−Ｘ−ＣD−
ＣＨ2＝ＣA・ＣB・ＣC・ＣD−Ｘ−
ただしＸは−ＮＨ−、−Ｓ−、−Ｏ−のうちいずれかから選ばれ、
ＣA〜ＣEは、−ＣＯ−、−ＣＨ2−、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−Ｃ（Ｃ2Ｈ5）2−、−ＣＨ＝、−ＣＣＨ3＝、−ＣＣ2Ｈ5＝、−ＣＣＨ3（Ｃ2Ｈ5）−、のいずれかで、ＣB〜ＣEについては空白でもよい。
また、Ｂはハロゲンもしくは主鎖炭素数１〜３の炭化水素で、
Ｘ−ＣA・ＣB・ＣC−
の構造をもつ。ただしＸはハロゲンもしくはアルコキシ基、ＣA〜ＣCは、−ＣＯ−、−ＣＨ2−、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−ＣＨ＝、−ＣＣＨ3＝、空白、のいずれかから選ばれる。
【請求項７】
表面に凹形状の溝部が形成された第１基材と、第２基材と、前記第１基材の溝形成面に密着して設けられ、前記溝部の前記溝形成面側の開口を塞ぐ封止部材と、前記封止部材と前記第２基材間に介在する樹脂硬化層とを有し、少なくとも検出領域が光透過性とされていることを特徴とする接合部材。
【請求項８】
前記封止部材及び前記樹脂硬化層は、２液混合付加反応型のシリコーンゴム材料により形成される請求項７記載の接合部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−５３０９１（Ｐ２０１１−５３０９１Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０２４３６（Ｐ２００９−２０２４３６）
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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