JP7380252B2 - Method for manufacturing laminate - Google Patents
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Description
本発明は、積層体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a laminate.
例えば創薬研究や臨床検査のハイスループット化等の目的で、サンプルの分離システムや検出システム等を小型のチップ上に集積したマイクロ流路デバイスが利用されている。かかるマイクロ流路デバイスは、例えば特開2002-139419号公報(特許文献1)に記載されているように、微細流路が形成されているプラスチック部材を少なくとも含む複数の板状プラスチック部材を積層して製造される場合がある。積層した板状プラスチック部材を接合する工程では、接着剤を用いる方法や、超音波を照射して行う方法が一般的である(特許文献1の段落0030、0039)。 For example, microfluidic devices in which sample separation systems, detection systems, etc. are integrated on a small chip are used for purposes such as drug discovery research and high-throughput clinical testing. Such a microchannel device is made by laminating a plurality of plate-shaped plastic members including at least a plastic member in which microchannels are formed, as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-139419 (Patent Document 1). It may be manufactured using In the process of joining laminated plate-shaped plastic members, a method using an adhesive or a method using ultrasonic irradiation is common (paragraphs 0030 and 0039 of Patent Document 1).
しかし、接着剤を用いる方法では、余剰分が微細流路にはみ出しやすく流路の閉塞や接着剤由来の成分の溶出の問題がある。また、超音波接合の場合、温度が上昇し過ぎると流路構造がつぶれてしまう可能性がある。例えばマイクロ流路デバイスが3層以上の積層体として形成され、そのうちの1層の厚みが他の2層の厚みよりも厚いような場合には、最も厚い層と他の層との接合が可能となるように加熱する必要があるため、全体の温度が過度に上昇しやすい。その結果、流路構造がつぶれてしまう可能性がある。 However, in the method using an adhesive, there are problems in that the excess tends to protrude into the microchannels, resulting in blockage of the channels and elution of components derived from the adhesive. Furthermore, in the case of ultrasonic bonding, if the temperature rises too much, the channel structure may collapse. For example, if a microchannel device is formed as a laminate of three or more layers, and one of the layers is thicker than the other two, it is possible to bond the thickest layer with the other layers. Because it is necessary to heat the product so that As a result, the channel structure may be collapsed.
少なくとも3層を有しそのうちの1層に微細流路が形成されている積層体を製造するにあたり、微細流路の状態を好適に維持したまま各層を良好に接合することができるようにすることが望まれている。 To successfully bond each layer while suitably maintaining the state of the microchannel when manufacturing a laminate having at least three layers in which a microchannel is formed in one layer. is desired.
本発明に係る積層体の製造方法は、
それぞれ高分子化合物を含む第一層、第二層、及び第三層の3層を少なくとも備え、前記第一層、前記第二層、及び前記第三層のうちのいずれか1層の厚みが他の2層の厚みよりも厚く、前記第一層に微細流路が形成されている積層体の製造方法であって、
前記第一層と前記第二層とをレーザー接合するレーザー接合工程と、
前記第二層と前記第三層とを超音波接合する超音波接合工程と、
を含む。
The method for manufacturing a laminate according to the present invention includes:
It comprises at least three layers, a first layer, a second layer, and a third layer each containing a polymer compound, and the thickness of any one of the first layer, the second layer, and the third layer is A method for manufacturing a laminate, which is thicker than the other two layers and has microchannels formed in the first layer,
a laser bonding step of laser bonding the first layer and the second layer;
an ultrasonic bonding step of ultrasonically bonding the second layer and the third layer;
including.
この構成によれば、超音波接合により、第二層と第三層とを強固に接合することができる。また、第一層と第二層との接合は、これらをレーザー接合によって行うので、第一層の過度の温度上昇を避けることができる。これにより、第一層に形成されている微細流路がつぶれてしまう等の不都合を回避することができる。このように、第一層と第二層との接合方法と第二層と第三層との接合方法とをそれぞれ好適化することで、微細流路の状態を好適に維持したまま各層を良好に接合することができる。 According to this configuration, the second layer and the third layer can be firmly bonded by ultrasonic bonding. Further, since the first layer and the second layer are bonded by laser bonding, excessive temperature rise of the first layer can be avoided. This makes it possible to avoid inconveniences such as collapse of the microchannels formed in the first layer. In this way, by optimizing the bonding method between the first layer and the second layer and the bonding method between the second layer and the third layer, each layer can be improved while maintaining the state of the microchannels. Can be joined to.
以下、本発明の好適な態様について説明する。但し、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定される訳ではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the scope of the present invention is not limited to the preferred embodiments described below.
一態様として、
前記超音波接合工程の後に、前記レーザー接合工程を実行することが好ましい。
As one aspect,
Preferably, the laser bonding step is performed after the ultrasonic bonding step.
この構成によれば、第一層の過度の温度上昇を避けることが可能なレーザー接合を後に行うので、より確実に微細流路の状態を好適に維持することができる。 According to this configuration, since laser bonding that can avoid an excessive temperature rise in the first layer is performed later, the state of the microchannel can be more reliably maintained in a suitable state.
一態様として、
前記第二層又は前記第三層が、レーザー光吸収体を含有することが好ましい。
As one aspect,
It is preferable that the second layer or the third layer contains a laser light absorber.
この構成によれば、レーザー接合工程においてレーザー光を照射した際に、第一層と第二層との接合面を効率良く加熱することができる。よって、レーザー接合を良好に行うことができる。 According to this configuration, the bonding surface between the first layer and the second layer can be efficiently heated when laser light is irradiated in the laser bonding process. Therefore, laser bonding can be performed satisfactorily.
一態様として、
前記第一層、前記第二層、及び前記第三層に含まれる前記高分子化合物が、それぞれ、ポリメチル(メタ)アクリレート、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、及びポリスチレンのいずれかであることが好ましい。
As one aspect,
The polymer compound contained in the first layer, the second layer, and the third layer is each one of polymethyl (meth)acrylate, cycloolefin copolymer, cycloolefin polymer, polycarbonate, and polystyrene. is preferred.
この構成によれば、成形性良く微細流路を形成することができるとともに、超音波接合工程及びレーザー接合工程によって各層を良好に接合して、微細流路が形成された積層体を生産性良く製造することができる。 According to this configuration, fine channels can be formed with good moldability, and each layer can be bonded well by an ultrasonic bonding process and a laser bonding process, so that a laminate in which microchannels are formed can be produced with high productivity. can be manufactured.
一態様として、
最も厚い層の厚みと他の2層の合計厚みとの比が、20:1~5:6であることが好ましい。
As one aspect,
Preferably, the ratio of the thickness of the thickest layer to the total thickness of the other two layers is from 20:1 to 5:6.
この構成のように最も厚い層の厚みと他の2層の合計厚みとの比が大きい場合には、特に、熱溶着法による接合時に全体の温度が過度に上昇しやすい。よって、特にこのような構成の積層体を製造する場合に、超音波接合工程とレーザー接合工程とを組み合わせることによる利点を十分に引き出すことができる。 When the ratio of the thickness of the thickest layer to the total thickness of the other two layers is large as in this configuration, the overall temperature is particularly likely to rise excessively during joining by thermal welding. Therefore, especially when manufacturing a laminate having such a configuration, the advantages of combining the ultrasonic bonding process and the laser bonding process can be fully exploited.
一態様として、
最も厚い層の厚みが、5mm以上20mm以下であることが好ましい。
As one aspect,
The thickness of the thickest layer is preferably 5 mm or more and 20 mm or less.
この構成のように最も厚い層の厚みが大きい場合には、特に、熱溶着法による接合時に全体の温度が過度に上昇しやすい。よって、特にこのような構成の積層体を製造する場合に、超音波接合工程とレーザー接合工程とを組み合わせることによる利点を十分に引き出すことができる。 When the thickness of the thickest layer is large as in this configuration, the overall temperature tends to rise excessively particularly during bonding by thermal welding. Therefore, especially when manufacturing a laminate having such a configuration, the advantages of combining the ultrasonic bonding process and the laser bonding process can be fully exploited.
本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。 Further features and advantages of the invention will become clearer from the following description of exemplary and non-limiting embodiments, written with reference to the drawings.
積層体及びその製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態の積層体1は、少なくとも3層を備える複層構造を有している。図1及び図2に示すように、積層体1は、第1の層としての第一部材10と、第一部材10に積層された第2の層としての第二部材20と、第二部材20に積層された第3の層としての第三部材30とを備えている。本実施形態では、第一部材10により「第一層」が構成され、第二部材20により「第二層」が構成され、第三部材30により「第三層」が構成されている。
Embodiments of a laminate and a method for manufacturing the same will be described with reference to the drawings. The laminate 1 of this embodiment has a multilayer structure including at least three layers. As shown in FIGS. 1 and 2, the laminate 1 includes a
積層体1を構成する第一部材10、第二部材20、及び第三部材30は、それぞれ高分子化合物で構成されている。第一部材10、第二部材20、及び第三部材30は、それぞれ樹脂材料で構成されている。第一部材10、第二部材20、及び第三部材30を構成する高分子化合物(樹脂材料)としては、特に限定されないが、それぞれ、例えばポリメチル(メタ)アクリレート、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、及びポリエチレンテレフタレート等を用いることができる。これらの中では、例えばポリメチル(メタ)アクリレート、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、及びポリスチレンのいずれかが好ましい。
The
第一部材10は、薄板状に形成されている。第一部材10には、一方の面(第二部材20側の面)に微細流路15が形成されている。本実施形態では、第一部材10の一方の面に、第一孔部11と、第二孔部12と、これら2つの孔部11,12を接続する接続溝部13とが形成されている。そして、これらの第一孔部11、接続溝部13、及び第二孔部12により、微細流路15が構成されている。微細流路15は、例えば、幅が1mm以下で、かつ、深さが0.01mm以上0.5mm以下に形成することができる。第一部材10は、無色透明であることが好ましい。
The
第二部材20は、薄板状に形成されている。第二部材20には、当該第二部材20を厚み方向に貫通する第一貫通孔21と第二貫通孔22と第三貫通孔23とが形成されている。第一貫通孔21は平面視で第一部材10の第一孔部11と重なる位置に形成されている。第二貫通孔22は平面視で第一部材10の第二孔部12と重なる位置に形成されている。第三貫通孔23は平面視で第一部材10の接続溝部13と重なるいずれかの位置(図示の例ではほぼ中央位置)に形成されている。
The
本実施形態では、第二部材20にレーザー光吸収体が含有されている。本実施形態では、レーザー光吸収体は第二部材20の全体に分散して含有されている。レーザー光吸収体としては、黒色材料、各種の酸化物、各種の色素等を用いることができる。黒色材料としては、例えばカーボンブラックや黒鉛(グラファイト)等が挙げられる。各種酸化物としては、例えば鉄酸化物(マグネタイト型四酸化三鉄)、銅とクロムの複合酸化物、銅とクロムと亜鉛の複合酸化物等が挙げられる。色素としては、近赤外領域(700nm~2000nm)に吸収極大波長を有するものが好ましく、例えばシアニン化合物、フタロシアニン化合物、ジチオール金属錯体、ナフトキノン化合物、ジインモニウム化合物、アゾ化合物等が挙げられる。中でも、黒色材料が好ましい。なお、レーザー光吸収体として、上記したもののうちの2種以上を組み合わせて用いても良い。
In this embodiment, the
第三部材30は、厚板状に形成されている。第三部材30には、当該第三部材30を厚み方向に貫通する第一貫通穴31と第二貫通穴32と第三貫通穴33とが形成されている。第一貫通穴31は平面視で第一部材10の第一孔部11及び第二部材20の第一貫通孔21と重なる位置に形成されている。第二貫通穴32は平面視で第一部材10の第二孔部12及び第二部材20の第二貫通孔22と重なる位置に形成されている。第三貫通穴33は、平面視で第一部材10の接続溝部13と重なるいずれかの位置であって第二部材20の第三貫通孔23とも重なる位置に形成されている。
The
上述したように、第一孔部11と接続溝部13と第二孔部12とによって微細流路15が形成されている。第一貫通穴31及び第一貫通孔21は、微細流路15の入口となる第一孔部11に溶液を導入する導入部として機能する。第二貫通穴32及び第二貫通孔22は、微細流路15の出口となる第二孔部12から溶液を導出する導出部として機能する。第三貫通穴33及び第三貫通孔23は、微細流路15を流れる溶液中の特定分子を検出するための検出部の収容空間を提供する。このような積層体1は、例えば分析用のマイクロ流路デバイスとして利用することができる。
As described above, the
本実施形態の積層体1において、第一部材10、第二部材20、及び第三部材30のうちのいずれか1層の厚みが、他の2層の厚みよりも厚く構成されている。本実施形態では、第三部材30の厚みが、第一部材10及び第二部材20の厚みよりも厚く構成されている。第三部材30の厚みは、特に限定されないが、例えば5mm以上20mm以下とすることができる。第一部材10及び第二部材20の厚みは、特に限定されないが、それぞれ独立して例えば0.1mm以上3mm以下とすることができる。本実施形態では、第一部材10の厚みが第二部材20の厚みよりも薄く構成されている。
In the laminate 1 of this embodiment, the thickness of any one of the
また、最も厚い層を構成する第三部材30の厚みと、他の2層を構成する第一部材10及び第二部材20の合計厚みとの比は、特に限定されないが、例えば20:1~5:6であることが好ましい。また、最も厚い層を構成する第三部材30の厚みと、中間の厚みの層を構成する第二部材20の厚みとの比は、特に限定されないが、例えば20:1~3:1であることが好ましい。また、中間の厚みの層を構成する第二部材20の厚みと、最も薄い層を構成する第一部材10の厚みとの比は、特に限定されないが、例えば5:1~6:5であることが好ましい。
Further, the ratio of the thickness of the
積層体1の製造方法は、図3に示すように、成形工程Saと、超音波接合工程Sbと、レーザー接合工程Scとを含む。成形工程Saは、超音波接合工程Sb及びレーザー接合工程Scに先立って実行される。超音波接合工程Sbとレーザー接合工程Scとは、その実行順序は問われないが、図示されているように、先に超音波接合工程Sbを実行し、超音波接合工程Sbの後にレーザー接合工程Scを実行することが好ましい。 As shown in FIG. 3, the method for manufacturing the laminate 1 includes a molding step Sa, an ultrasonic bonding step Sb, and a laser bonding step Sc. The molding process Sa is performed prior to the ultrasonic bonding process Sb and the laser bonding process Sc. The ultrasonic bonding step Sb and the laser bonding step Sc may be performed in any order, but as shown in the figure, the ultrasonic bonding step Sb is performed first, and the laser bonding step is performed after the ultrasonic bonding step Sb. It is preferable to perform Sc.
成形工程Saでは、第一部材10、第二部材20、及び第三部材30の成型を行う。第一部材10、第二部材20、及び第三部材30の成型は、例えばポリメチル(メタ)アクリレート、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、及びポリエチレンテレフタレート等を原材料として、射出成形によって行うことができる。その際、第二部材20の成型にあたっては、黒色材料、酸化物、及び色素等のレーザー光吸収体を添加して混練した原材料を用いて射出成形を行う。
In the molding step Sa, the
超音波接合工程Sbでは、第二部材20と第三部材30とを超音波接合する。図4に示すように、超音波接合工程Sbでは、超音波を照射して第二部材20と第三部材30との界面を加熱しながらこれらを圧着して接合する。超音波接合により、第二部材20と第三部材30とを強固に接合することができる。
In the ultrasonic bonding step Sb, the
ここで、第二部材20と第三部材30との接合を例えばレーザー接合によって行おうとすると、第二部材20にはレーザー光吸収体が分散しているので第三部材30側からレーザー光を照射する必要がある。ところが、第三部材30は厚みが大きいため、第三部材30側からレーザー光を照射して第二部材20と第三部材30との界面を十分に加熱することが難しい場合がある。このため、十分な接合力が得られない可能性がある。また、第二部材20と第三部材30との接合を例えば両面テープによって行う場合には、圧力開放後に接合力が低下する可能性がある。超音波接合であれば、これらの不都合を生じさせることなく、第二部材20と第三部材30とを強固に接合することができる。
Here, when trying to join the
レーザー接合工程Scでは、第一部材10と第二部材20とをレーザー接合する。レーザー光の種類としては、ルビーレーザーやYAGレーザー等の固体レーザー、色素レーザー等の液体レーザー、CO2レーザー、エキシマレーザー、ヘリウムネオンレーザー、アルゴンレーザー、クリプトンレーザー等のガスレーザー、半導体レーザー等が利用可能である。図5に示すように、レーザー接合工程Scでは、先行する超音波接合工程Sbにおいて接合された第二部材20及び第三部材30に対して、第二部材20に接するように第一部材10を配置して、第一部材10側(第三部材30とは反対側)からレーザー光を照射する。
In the laser bonding step Sc, the
照射されたレーザー光は、最も薄い層を構成する第一部材10を透過して第二部材20に到達し、第一部材10と第二部材20との界面で、第二部材20に含まれているレーザー光吸収体によって吸収される。こうして、第一部材10と第二部材20との界面を第二部材20側から局所的に加熱して、第一部材10と第二部材20とを接合することができる。その際、過度の温度上昇を避けながら第一部材10を加熱することができるので、第一部材10に形成されている微細流路15がつぶれてしまう等の不都合を回避することができる。また、接着剤を用いないので、余剰分によって微細流路15が閉塞されてしまう等の不都合も回避することができ、接着剤中の成分が溶出するリスクをなくすことができる。さらに、熱溶着を行う場合には、流路の一部が熱変形することにより作製後の微細流路15の深さにばらつきが生じるリスクがあるが、レーザーによる溶着では、そのような現象が生じにくい。
The irradiated laser light passes through the
このように、本実施形態に係る製造方法によれば、微細流路15の状態を好適に維持したまま、第一部材10と第二部材20と第三部材30とを良好に接合することができる。よって、内部に微細流路15を有する積層体1を良好に製造することができる。
As described above, according to the manufacturing method according to the present embodiment, the
以下、本実施形態の積層体1について、実施例及び比較例を示してより詳細に説明する。但し、以下の実施例によって本発明の範囲が限定される訳ではない。 Hereinafter, the laminate 1 of this embodiment will be described in more detail by showing examples and comparative examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples.
[実施例1]
以下の手順に従い、積層体1を作製した。まず、ポリスチレン(PSジャパン社製、商品名:679)を用いて、射出成型により、深さ40μmの16本の溝(微細流路15)を有する50mm×100mm×1mm厚の第一部材10を作製した。また、カーボンブラック(東海カーボン社製)を混錬したポリスチレン(PSジャパン社製、商品名:679)を用いて、射出成型により、貫通孔21~23を有する50mm×100mm×2mm厚の第二部材20を作製した。また、ポリスチレン(PSジャパン社製、商品名:679)を用いて、射出成型により、貫通穴31~33を有する50mm×100mm×16mm厚の第三部材30を作製した。
[Example 1]
Laminated body 1 was produced according to the following procedure. First, a
次に、得られた第二部材20と第三部材30とを重ね合わせ、300Nの荷重をかけた状態で、周波数20kHz、振幅80μm、面に平行な振動方向の超音波を1秒間照射して、両部材20,30を超音波接合によって接合した。次に、第二部材20と第三部材30との接合体に対して、微細流路15が形成されている側の面が第二部材20に接するように、第一部材10を重ね合わせ、第一部材10側からレーザー照射を行った。レーザー照射は、ライスター・テクノロジーズ社製NOVOLASを用いて、レーザー強度40%、圧力4bar、照射移動速度:5mm/秒の条件で実施した。
Next, the obtained
超音波接合とレーザー接合とを経て得られた積層体1について、16本の溝(微細流路15)のそれぞれの深さを測定し、その平均深さ及びばらつきを算出した。 Regarding the laminate 1 obtained through ultrasonic bonding and laser bonding, the depth of each of the 16 grooves (microchannels 15) was measured, and the average depth and variation thereof were calculated.
[実施例2]
実施例1と同様にして積層体1を作成した。得られた積層体1について、16本の溝(微細流路15)のそれぞれの深さを測定し、その平均深さ及びばらつきを算出した。
[Example 2]
Laminated body 1 was created in the same manner as in Example 1. Regarding the obtained laminate 1, the depth of each of the 16 grooves (fine channels 15) was measured, and the average depth and variation thereof were calculated.
[比較例1]
以下の手順に従い、積層体を作製した。まず、実施例1と同様にして、第一部材10と第二部材20と第三部材30とを作製した。得られた第一部材10と第二部材20と第三部材30とを記載の順に重ね合わせ、8000Nの荷重をかけた状態で、86℃、360秒の条件で熱溶着を行った。
[Comparative example 1]
A laminate was produced according to the following procedure. First, in the same manner as in Example 1, the
この、熱溶着を経て得られた積層体について、16本の溝(微細流路)のそれぞれの深さを測定し、その平均深さ及びばらつきを算出した。なお、明らかに流路がつぶれている等して適切に測定できなかったものは、平均深さ及びばらつきの算出のための基礎データからは除外した。 Regarding the laminate obtained through thermal welding, the depth of each of the 16 grooves (fine channels) was measured, and the average depth and variation thereof were calculated. Note that cases where the flow path could not be measured properly due to obvious collapse, etc., were excluded from the basic data for calculating the average depth and dispersion.
[比較例2]
比較例1と同様にして積層体を作成した。得られた積層体について、16本の溝(微細流路)のそれぞれの深さを測定し、その平均深さ及びばらつきを算出した。
[Comparative example 2]
A laminate was created in the same manner as Comparative Example 1. Regarding the obtained laminate, the depth of each of the 16 grooves (fine channels) was measured, and the average depth and variation thereof were calculated.
図6に、実施例1,2の積層体1及び比較例1,2の積層体の、平均流路深さ及びばらつきを示す。図6のグラフから、実施例1,2の積層体1は、全体的に、比較例1,2の積層体に比べて、接合後においても流路深さが深く維持されていたことが分かる。また、実施例1,2の積層体1は、流路深さのばらつき(同一積層体内における複数の微細流路間のばらつき及び複数の積層体間のばらつきの両方)も、比較例1,2の積層体に比べて小さかったことが分かる。 FIG. 6 shows the average channel depth and variation of the laminates 1 of Examples 1 and 2 and the laminates of Comparative Examples 1 and 2. From the graph in FIG. 6, it can be seen that in the laminates 1 of Examples 1 and 2, the channel depth was generally maintained deeper even after bonding than in the laminates of Comparative Examples 1 and 2. . In addition, the laminates 1 of Examples 1 and 2 also have less variation in channel depth (both variations between multiple microchannels within the same laminate and variations between multiple laminates) than those of Comparative Examples 1 and 2. It can be seen that it was smaller than the laminate.
〔その他の実施形態〕
(1)上記の実施形態では、成形工程Saを射出成形によって行う構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、所望の形状の第一部材10、第二部材20、及び第三部材30を得られるのであれば、例えばトランスファー成形やコンプレッション成形等の他の方法で成形工程Saを行っても良い。また、切削等の機械加工を伴って成形工程Saを行っても良い。
[Other embodiments]
(1) In the above embodiment, the configuration in which the molding step Sa is performed by injection molding has been described as an example. However, without being limited to such a configuration, other methods such as transfer molding or compression molding may be used as long as the
(2)上記の実施形態では、第二部材20に含有されているレーザー光吸収体が第二部材20の全体に分散している構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば第二部材20の表面(第一部材10側の表面)に、レーザー光吸収体が偏在していても良い。この場合、例えば第二部材20の表面(第一部材10側の表面)にレーザー光吸収体を塗付することにより、レーザー光吸収体を含有する第二部材20を得ることができる。
(2) In the above embodiment, a configuration in which the laser light absorber contained in the
(3)上記の実施形態では、第二部材20がレーザー光吸収体を含有する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば第一部材10がレーザー光吸収体を含有しても良い。このように、第一部材10又は第二部材20がレーザー光吸収体を含有していれば良い。
(3) In the above embodiment, the
(4)上記の実施形態では、成形工程Saの後、超音波接合工程Sb→レーザー接合工程Scの順に実行する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、成形工程Saを最先に行えば、その後はレーザー接合工程Sc→超音波接合工程Sbの順に実行しても良い。 (4) In the above embodiment, the configuration was described as an example in which after the molding step Sa, the ultrasonic bonding step Sb→the laser bonding step Sc is performed in this order. However, without being limited to such a configuration, if the molding process Sa is performed first, then the laser bonding process Sc may be performed in the order of the ultrasonic bonding process Sb.
(5)上記の実施形態では、第一部材10の一方の面に形成された第一孔部11と接続溝部13と第二孔部12とにより微細流路15が構成されている例について説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、微細流路15の具体的な構造としては各種の構造が採用可能である。また、1つの積層体1に複数の微細流路15が互いに独立して形成されていても良い。
(5) The above embodiment describes an example in which the microchannel 15 is configured by the
(6)上記の実施形態では、第三部材30の厚みが第一部材10及び第二部材20の厚みよりも厚く構成されている例について説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、第二部材20が最も厚く構成されても良いし、第一部材10が最も厚く構成されても良い。
(6) In the above embodiment, an example in which the
(7)上記の実施形態では、第三部材30の厚みが最も厚い構成において、第一部材10の厚みが第二部材20の厚みよりも薄く構成されている例について説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、第二部材20の厚みが第一部材10の厚みよりも薄く構成されても良い。
(7) In the above embodiment, an example has been described in which the
(8)上述した各実施形態(上記の実施形態及びその他の実施形態を含む;以下同様)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。 (8) The configurations disclosed in each of the above-mentioned embodiments (including the above embodiments and other embodiments; the same applies hereinafter) can be applied in combination with the configurations disclosed in other embodiments unless there is a conflict. It is also possible to do so. Regarding other configurations, the embodiments disclosed in this specification are illustrative in all respects, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present disclosure.
1 積層体
10 第一部材(第一層)
20 第二部材(第二層)
30 第三部材(第三層)
Sb 超音波接合工程
Sc レーザー接合工程
1
20 Second member (second layer)
30 Third member (third layer)
Sb Ultrasonic bonding process Sc Laser bonding process
Claims (6)
前記第一層と前記第二層とをレーザー接合するレーザー接合工程と、
前記第二層と前記第三層とを超音波接合する超音波接合工程と、
を含む、積層体の製造方法。 It comprises at least three layers, a first layer, a second layer, and a third layer each containing a polymer compound, and the thickness of any one of the first layer, the second layer, and the third layer is A method for manufacturing a laminate, which is thicker than the other two layers and has microchannels formed in the first layer,
a laser bonding step of laser bonding the first layer and the second layer;
an ultrasonic bonding step of ultrasonically bonding the second layer and the third layer;
A method for manufacturing a laminate, including:
The method for manufacturing a laminate according to any one of claims 1 to 5, wherein the thickness of the thickest layer is 5 mm or more and 20 mm or less.
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030006141A1 (en) | 2001-07-09 | 2003-01-09 | Andreas Gerlach | Analysis system |
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| JP2008216121A (en) | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Konica Minolta Opto Inc | Method for manufacturing microchip |
| US20150104814A1 (en) | 2013-10-15 | 2015-04-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Sample analysis methods and apparatuses and dynamic valve operation methods |
| CN104841500A (en) | 2015-05-12 | 2015-08-19 | 天津微纳芯科技有限公司 | Chip used for sample detection and packaging method thereof |
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-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030006141A1 (en) | 2001-07-09 | 2003-01-09 | Andreas Gerlach | Analysis system |
| JP2005074775A (en) | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | Joining method of plastic substrate and joined substrate |
| JP2008216121A (en) | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Konica Minolta Opto Inc | Method for manufacturing microchip |
| US20150104814A1 (en) | 2013-10-15 | 2015-04-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Sample analysis methods and apparatuses and dynamic valve operation methods |
| CN104841500A (en) | 2015-05-12 | 2015-08-19 | 天津微纳芯科技有限公司 | Chip used for sample detection and packaging method thereof |
| JP2018161687A (en) | 2017-03-24 | 2018-10-18 | 住友ベークライト株式会社 | Structure |
| WO2018195530A1 (en) | 2017-04-21 | 2018-10-25 | Abaxis, Inc. | Systems, devices and methods for microfluidic analysis |
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