JP2000298079A - 分子輸送抽出方法 - Google Patents

分子輸送抽出方法

Info

Publication number
JP2000298079A
JP2000298079A JP11105972A JP10597299A JP2000298079A JP 2000298079 A JP2000298079 A JP 2000298079A JP 11105972 A JP11105972 A JP 11105972A JP 10597299 A JP10597299 A JP 10597299A JP 2000298079 A JP2000298079 A JP 2000298079A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microchannel
extraction
molecules
solvent
extracted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11105972A
Other languages
English (en)
Inventor
Takehiko Kitamori
武彦 北森
Shiro Sawada
嗣郎 澤田
Manabu Tokeshi
学 渡慶次
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanagawa Academy of Science and Technology
Original Assignee
Kanagawa Academy of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kanagawa Academy of Science and Technology filed Critical Kanagawa Academy of Science and Technology
Priority to JP11105972A priority Critical patent/JP2000298079A/ja
Publication of JP2000298079A publication Critical patent/JP2000298079A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い適用範囲を有し、迅速、かつ高精度な超
微量分子の選択的分離とその高感度分析をマイクロチッ
プ上で可能とする。 【解決手段】 幅500μm以下、深さ300μm以下
のマイクロチャンネル内において相間分子輸送を行って
溶媒抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、分子輸送
抽出方法に関するものである。さらに詳しくは、この出
願の発明は、高感度な医療分析や環境分析として、超微
量分子の選択的な分離、同定等に有用な、分子輸送抽出
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】従来より、ガラス基板上にマ
イクロチャンネル(微細流路)を切削し、これを用いて
電気泳動分析を集積化しようとする試みがなされてきて
いる。このような試みは、キャピラリー電気泳動分析法
から派生してきたものであって、分析に使用する試料が
少なく、迅速で高分解分離が可能であることから、DN
A解析の高速化などに有用なものとして注目されてい
る。
【0003】しかしながら、以上のようなマイクロチャ
ンネルを有するデバイスを用いた従来の試みは、電気泳
動分析法を目的とすることに限られており、また、検出
手段もレーザー誘起蛍光法を採用していることから、試
料対象が蛍光性分子に限られてしまうという限界があっ
た。一方、この出願の発明者らは、数cm角のガラス基
板上にマイクロチャンネルを形成し、そこに様々な化学
操作(反応、分離、抽出、検出など)を集積化させてマ
イクロチップ化した集積化化学実験室(ICL:Integr
ated Chemistry Laboratory)を構築することを検討して
きた。
【0004】そこで、このような背景から、この出願の
発明は、前記のような電気泳動分析法や、蛍光性分子等
に限定されることなしに、汎用でより広い適用が可能と
され、しかもマイクロチップ上で、迅速、かつ高精度で
の各種の超微量分子の選択的分離と、その高感度での同
定が可能とされる新しい分子輸送抽出方法を提供するこ
とを課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、第1には、幅500μm
以下、深さ300μm以下のマイクロチャンネル内にお
いて相関分子輸送を行って溶媒抽出することを特徴とす
る分子輸送抽出方法を提供する。また、この出願の発明
は、上記方法に関して、第2にはマイクロチャンネル内
で抽出された物質を光熱変換分光分析により検出する分
子輸送抽出方法を、第3には、マイクロチャンネルは、
被抽出物質含有の試料と抽出溶媒とを別々に合流本体部
へと通液する注入分岐部を有している分子輸送抽出方法
を、第4には、マイクロチャンネルは、抽出された物質
を含有する抽出溶媒と試料残液とを別々に合流本体部よ
り排出する排出分岐部を有している分子輸送抽出方法を
も提供する。
【0006】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、上記のとおり
の特徴をもつものであるが、以下に、その実施の形態に
ついて説明する。この発明の分子輸送抽出方法は、基本
的に、前記のとおりの要件、すなわち、<A>幅500
μm以下、深さ300μm以下のマイクロチャンネル
(微細流路)内において、<B>相間分子輸送を行って
溶媒抽出することを特徴としている。
【0007】これによって、微小なマイクロチップ上に
おいて、超微量分子の迅速で、しかも高精度での選択的
分離と、高感度での同定分析が可能となる。上記のとお
りの<A>マイクロチャンネルは、硬質基板上に形成し
たものとして考慮され、マイクロチャンネルが表面に露
出した状態のもの、あるいはマイクロチャンネルが露出
しないようにカバーされたもののいずれの態様として実
施される。より実際的には後者のものが適当である。
【0008】このマイクロチャンネルがカバーされてい
るものとしては、たとえば <I>幅500μm以下、深さ300μm以下の大きさ
のマイクロチャンネル(微細流路)が形成された基板の
上に、<II>マイクロチャンネルの所定位置に対応して
試料注入用小穴が配置されたカバー体が積層一体化され
ているとの要件を備えているものが考慮される。
【0009】この要件によって、マイクロチャンネルへ
の液体の通液は、超微小量であってもより高速な分子拡
散を安定した状態で、つまり、カバー体外部の状況にほ
とんど左右されることなしに安定して可能とされる。マ
イクロチャンネルを利用することの効果が、この構造に
よって、より相乗的に高められることになる。 そし
て、さらにこのマイクロチャンネル構造体としては、<
III >カバー体には、排出用小穴がマイクロチャンネル
の所定位置に対応して配置されているもの、<IV>カバ
ー体には、マイクロチャンネルの所定位置に対応して抽
出溶剤注入用小穴が配置されているものを適当なものと
してもいる。
【0010】そして、マイクロチャンネルは、被抽出物
質含有の材料と抽出溶媒とを別々に合流本体部へと通液
する注入分岐部を有しているものや、マイクロチャンネ
ルは、抽出された物質を含有する抽出溶媒と、試料残液
とを別々に合流本体部より排出する排出分岐部を有して
いるものが考慮されることになる。さらに説明すると、
基板としては、マイクロチャンネルの形成加工が可能で
あって、耐薬剤性に優れ、適度な剛性をも備えたものか
ら選択することが考慮される。たとえば、ガラス、石
英、セラミックス、シリコンあるいは金属、樹脂等であ
ってよい。カバー体についても同様である。ただ、光分
析の適用等を考慮する場合には、透明性の高いものが好
ましい。
【0011】マイクロチャンネルの大きさは、幅500
μm以下、深さ300μm以下であるが、幅300μm
以下、深さ150μm以下とすることが、超微量分子の
抽出を迅速、かつ高精度で行う上でより適当である。マ
イクロチャンネルの幅、深さが上記の中のものを超えて
大きい場合には、超微量物質の分子輸送抽出を迅速、か
つ高精度で行うことは難しくなる。
【0012】以上のような大きさを特徴とするマイクロ
チャンネルそのものは、たとえばレーザー加工、イオン
エッチング加工等の手段によって形成することができ
る。基板やカバー体の全体の大きさについては特に制限
はないが、マイクロチップ状としてこの発明のマイクロ
チャンネル構造体を構成するとの観点からは、たとえば
基板およびカバー体は、ともに、外形寸法としての幅が
50mm以下、長さが80mm以下程度で、厚みは数m
m以下程度とすることが考慮される。
【0013】試料注入用小穴、排出用小穴、さらには抽
出溶剤注入用小穴がカバー体に配置される場合には、こ
れらは、その径が数mm以下であることがたとえば例示
される。ここで、抽出溶剤としては各種のものであって
よいことが留意される。たとえば溶媒抽出用の有機溶
媒、水あるいは水性液剤等である。
【0014】前記の小穴の加工も、化学的に、機械的
に、あるいはレーザー照射やイオンエッチング等の各種
の手段によって可能とされる。基板とカバー体とは、熱
処理接合により、あるいは接着等の手段により積層一体
化することができる。また、この積層時には、基板の補
強のために、あるいは、マイクロチャンネルに対応する
溝を貫通状態で基板に形成し、支持体で一方の開口を封
止して実際のマイクロチャンネルとするために、カバー
体と反対の側に支持体を積層一体化してもよい。
【0015】この積層一体化によって、マイクロチャン
ネルは、試料注入用小穴等のカバー体に設けた小穴、そ
して排出用小穴でのみ外界と通じた状態になる。このた
め、マイクロチャンネル内に流通される液体は外部条件
に左右されることが少なく、より安定した微細流れとな
る。マイクロチャンネル内への通液は、マイクロポンプ
等の機械的手段や電気振とう手段等によって、あるいは
排出用小穴での吸引等によって可能とされる。
【0016】相間分子輸送抽出は、この発明においては
以上のような微細流路としてのマイクロチャンネル内に
おいて行うことになるが、この際の抽出は、錯体反応等
の化学反応が抽出に先行して、あるいは抽出とほぼ同時
にマイクロチャンネル内で進行する系として行われても
よい。また、このマイクロチャンネル内での抽出操作に
より抽出された物質分子は、その場において光熱変換分
光分析により高感度で分析することが可能となる。たと
えば熱レンズ顕微鏡等による分光分析である。
【0017】そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく
発明の実施の形態について説明する。
【0018】
【実施例】(実施例1)微量物質の溶媒抽出のためのマ
イクロチャンネルチップを製造した。まず、図1に例示
したように、200μm幅、100μm深さのマイクロ
チャンネルを持つマイクロチャンネル構造体を次の手順
で製造した。
【0019】厚み1mmの石英ガラス基板(Middle pl
ate)に、CO2 レーザーを照射して幅200μmのマイ
クロチャンネルを、図1のように、ダブル逆Y字形状と
して形成した。この石英ガラス基板を、次いで、厚み5
00μmの石英ガラス支持体(Bottom plate)に熱接合し
て積層し、マイクロチャンネルの深さが100μmとな
るように研磨した。これによって、幅200μm、深さ
100μmのマイクロチャンネルが形成された。
【0020】その後、厚み1mmの石英ガラスカバー体
(Cover plate)を熱接合した。このカバー体には、あら
かじめマイクロチャンネルの端点位置に対応する4個の
小穴(径1mm)を設けておいた。この小穴は、各々、
注入用小穴(lnlet) と、排出用小穴(Drain) となるもの
とした。次いで、積層されたカバー体は、その厚みが1
70μmとなるまで研磨した。 (実施例2)以上と同様の手順により製造した幅250
μm、深さ100μmのマイクロチャンネルチップ(4
6mm×66mm)を用いて、図2のようにして、相間
分子輸送による溶媒抽出を行った。
【0021】すなわち、マイクロチャンネルの一方に鉄
錯体水溶液(2×10-5〜9×10 -7M)、もう一方に
クロロホルムをマイクロシリンジポンプで導入し、チャ
ンネル内で溶媒抽出を行った。クロロホルム相に抽出さ
れた鉄錯体を熱レンズ顕微鏡で検出した。鉄錯体の励起
にはAr+ レーザー(514.5nm、200mW)、
プローブにHe−Neレーザー(632.8nm,15
mW)を用いた。また、対象実験として同試料を分液ロ
ートで溶媒抽出を行い、クロロホルム相のみを取りだ
し、マイクロチャンネルに導入して同様に測定した。
【0022】マイクロチャンネル内に導入された鉄錯体
水溶液とクロロホルムは二相を形成したが、流れがある
とせん断拡散しないために水相からクロロホルム相には
錯体は移動しない。送液を停止し、流れが止まると鉄錯
体は拡散によって水相からクロロホルム相への相間移動
した。クロロホルム相で測定した熱レンズ信号は鉄錯体
濃度に比例しており、マイクロチャンネル内で鉄錯体が
定量的に溶媒抽出できていることを示している。送液の
流量(100〜0.1μl/m)を変えることで錯体の
クロロホルム相への相間移動時間を制御することが可能
になった。電気泳動を使わないではじめて超微量分子を
選択分離することに成功した。この成果はさらに複雑な
化学操作をマイクロチップ上で行う際に、分子輸送の制
御という点で本手法が有効であることを示している。こ
れらの技術を組み合わせることで反応性生物の選択的分
離が可能となり、環境分析素子や家庭における医療分析
素子などに発展すると期待される。 (実施例3)実施例1と同様の手順によって、図3にそ
の平面配置を示したマイクロチャンネルを有するチップ
を用いて分子輸送抽出を行った。 反応系はコバルトの
分析試薬として良く知られている2−ニトロソ−1−ナ
フトール(NN)との錯形成反応と溶媒抽出、熱レンズ
顕微鏡測定を組み合わせた。熱レンズ顕微鏡の励起光は
波長488nmのAr+ レーザー、プローブ光には波長
633nmのHe−Neレーザーを用いた。
【0023】マイクロチャンネル(幅200μm、深さ
100μm)としては、試薬NNの水酸化ナトリウム溶
液、抽出相のm−キシレン、分析対象のコバルト水溶液
をそれぞれ導入するための3の分岐チャンネルを持つも
のとした。各分岐チャネルから導入された液体試料は、
マイクロシリンジポンプで流量一定の条件で送液する。
チャンネル上流部(A)でm−キシレンと試薬(NN)
溶液の2相流を形成させた後、数mm下流(B以前)で
NN溶液側からコバルト水溶液を導入した。NNとコバ
ルトは錯形成反応(B以降)し、m−キシレンと直接接
する領域で、コバルト−NN錯体は速やかに抽出相のm
−キシレンに抽出される。熱レンズ顕微鏡(A,B,C
の各点)で抽出相のコバルト−NN錯体の量をモニター
したところ、約5分間で平衡に達した。錯形成反応は拡
散律速であるため、相互分子拡散で混合に要する時間が
反応時間に相当する。
【0024】
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
説明によって、従来の電気泳動分析法や、蛍光性分子の
使用等に限定されることなく、広い適用が可能で、しか
も迅速、高精度での各種の超微量分子の選択的分離とそ
の高感度での分析が可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例について例示した分解斜視図と、平面お
よび正断面図である。
【図2】実施例としての溶媒抽出と熱レンズ顕微鏡によ
る分析を示した斜視概要図である。
【図3】実施例としての錯体形成反応、溶媒抽出および
熱レンズ顕微鏡による分析を示した平面概要図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 幅500μm以下、深さ300μm以下
    のマイクロチャンネル内において相関分子輸送を行って
    溶媒抽出することを特徴とする分子輸送抽出方法。
  2. 【請求項2】 マイクロチャンネル内で抽出された物質
    を光熱変換分光分析により検出する請求項1の分子輸送
    抽出方法。
  3. 【請求項3】 マイクロチャンネルは、被抽出物質含有
    の試料と抽出溶媒とを別々に合流本体部へと通液する注
    入分岐部を有している請求項1または2の分子輸送抽出
    方法。
  4. 【請求項4】 マイクロチャンネルは、抽出された物質
    を含有する抽出溶媒と試料残液とを別々に合流本体部よ
    り排出する排出分岐部を有している請求項1ないし3の
    いずれかの分子輸送抽出方法。
JP11105972A 1999-04-13 1999-04-13 分子輸送抽出方法 Pending JP2000298079A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11105972A JP2000298079A (ja) 1999-04-13 1999-04-13 分子輸送抽出方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11105972A JP2000298079A (ja) 1999-04-13 1999-04-13 分子輸送抽出方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000298079A true JP2000298079A (ja) 2000-10-24

Family

ID=14421701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11105972A Pending JP2000298079A (ja) 1999-04-13 1999-04-13 分子輸送抽出方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000298079A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002326963A (ja) * 2001-05-07 2002-11-15 Kanagawa Acad Of Sci & Technol 電場または磁場印加によるマイクロチップ液液界面反応方法とそのためのマイクロチップ
KR100396093B1 (ko) * 2001-07-26 2003-08-27 재단법인 포항산업과학연구원 크롬 3가와 크롬 6가의 동시 분석 방법 및 분석용 기판
WO2004057312A1 (en) * 2002-12-20 2004-07-08 Research Institute Of Industrial Science & Technology Method and apparatus for analysing oxidation number 3 and 6 of chromium simultaneously
JP2004305940A (ja) * 2003-04-08 2004-11-04 Tosoh Corp 微小流路構造体及びそれを用いた化学反応方法
JP2005345609A (ja) * 2004-06-01 2005-12-15 Fuji Photo Film Co Ltd 科学現象の評価装置及びその製造方法
KR100724099B1 (ko) 2005-10-25 2007-06-04 한국표준과학연구원 펨토초 레이저를 이용한 다중 마이크로채널을 가진미세유체 믹서장치의 제조방법 및 그 미세유체 믹서장치
KR101203292B1 (ko) 2011-05-13 2012-11-20 이상현 나노 미세 기공의 가공방법

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002326963A (ja) * 2001-05-07 2002-11-15 Kanagawa Acad Of Sci & Technol 電場または磁場印加によるマイクロチップ液液界面反応方法とそのためのマイクロチップ
KR100396093B1 (ko) * 2001-07-26 2003-08-27 재단법인 포항산업과학연구원 크롬 3가와 크롬 6가의 동시 분석 방법 및 분석용 기판
WO2004057312A1 (en) * 2002-12-20 2004-07-08 Research Institute Of Industrial Science & Technology Method and apparatus for analysing oxidation number 3 and 6 of chromium simultaneously
JP2004305940A (ja) * 2003-04-08 2004-11-04 Tosoh Corp 微小流路構造体及びそれを用いた化学反応方法
JP4599805B2 (ja) * 2003-04-08 2010-12-15 東ソー株式会社 微小流路構造体及びそれを用いた化学反応方法
JP2005345609A (ja) * 2004-06-01 2005-12-15 Fuji Photo Film Co Ltd 科学現象の評価装置及びその製造方法
KR100724099B1 (ko) 2005-10-25 2007-06-04 한국표준과학연구원 펨토초 레이저를 이용한 다중 마이크로채널을 가진미세유체 믹서장치의 제조방법 및 그 미세유체 믹서장치
KR101203292B1 (ko) 2011-05-13 2012-11-20 이상현 나노 미세 기공의 가공방법
WO2012157822A1 (ko) * 2011-05-13 2012-11-22 Lee Sanghyun 나노 미세 기공의 가공방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gardeniers et al. Lab-on-a-chip systems for biomedical and environmental monitoring
US5757482A (en) Module for optical detection in microscale fluidic analyses
US6827906B1 (en) Continuous form microstructure assay array
Hisamoto et al. On-chip integration of neutral ionophore-based ion pair extraction reaction
US5716852A (en) Microfabricated diffusion-based chemical sensor
Zhu et al. Integrated droplet analysis system with electrospray ionization-mass spectrometry using a hydrophilic tongue-based droplet extraction interface
US6979424B2 (en) Integrated sample analysis device
DK2152417T3 (en) APPARATUS AND PROCEDURE FOR ANALYSIS IN MICROFLUID SYSTEMS
US20030150733A1 (en) Apparatus and method for performing microfluidic manipulations for chemical analysis and sysnthesis
CA2324244C (en) Device for analyzing a sample
US12017223B2 (en) Microfluidic device and a method of loading fluid therein
Varongchayakul et al. A solid‐state hard microfluidic–nanopore biosensor with multilayer fluidics and on‐chip bioassay/purification chamber
Gardeniers et al. Micro-and nanofluidic devices for environmental and biomedical applications
US7404930B2 (en) Method and system for performing in continuous flow a biological, chemical or biochemical protocol
Güzel et al. Development of in‐flow label‐free single molecule sensors using planar solid‐state nanopore integrated microfluidic devices
JP2000298079A (ja) 分子輸送抽出方法
Alves-Segundo et al. Towards a monolithically integrated microsystem based on the green tape ceramics technology for spectrophotometric measurements. Determination of chromium (VI) in water
KR20030008455A (ko) 질량분석기를 위한 시료 전처리 장치
US20190310225A1 (en) Microfluidic organic electrochemical transistor sensors for real time nitric oxide detection
US20090291025A1 (en) Microchip And Method Of Using The Same
Blaszczyk et al. Lab-on-a-chip microdevice with contactless conductivity detector
JP2002277478A (ja) 液液界面セグメントフロー方法とセグメント分析方法
JP2000298109A (ja) マイクロチャンネル構造体
BRPI0703025B1 (pt) microdispositivo multicamada, processo de preparação de microdispositivo multicamada
KR100762532B1 (ko) 마이크로칩을 이용한 시료 분석 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060403

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080428

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080513

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080916