JP2001056286A - Measuring cell - Google Patents

Measuring cell

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JP2001056286A
JP2001056286A JP11231901A JP23190199A JP2001056286A JP 2001056286 A JP2001056286 A JP 2001056286A JP 11231901 A JP11231901 A JP 11231901A JP 23190199 A JP23190199 A JP 23190199A JP 2001056286 A JP2001056286 A JP 2001056286A
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JP
Japan
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film
flow path
measurement
measuring
glass substrate
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Pending
Application number
JP11231901A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Fujiyama
陽一 藤山
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring cell having a measurement chamber having a sufficiently small sectional area of a passage and capable of keeping gastightness surely, and having chemical stability and high measurement sensitivity. SOLUTION: This cell is composed by jointing glass substrates 1, 2, and a passage groove 6 is formed on the joint surface of the glass substrate 1 by a photo-fabrication technique and a wet etching technique, and through holes 9, 10 for introduction and discharge of a liquid sample are formed on the glass substrate 2. The joint interface other than the passage groove 6 on a joint surface of the glass substrate 1 is covered by an SiO2 film 4 formed by a sputtering method, and joint is executed so as to expose raw material of the substrate 1 on the internal surface of the passage groove 6. And, an optically opaque Si film 3 is formed as a slit on the joint surface by the sputtering method or the like.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する分野】本発明は、極微量の液体試料中の
成分を測定する場合に利用される、紫外あるいは可視領
域の光線の吸収もしくは発光を測定する光学測定機器に
用いられる測定用セルに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a measuring cell used in an optical measuring instrument for measuring the absorption or emission of light in the ultraviolet or visible region, which is used when measuring components in a very small amount of liquid sample. .

【0002】[0002]

【従来の技術】紫外あるいは可視領域における流体試料
の光吸収もしくは発光を測定するための測定用セルは、
分析化学の分野(特に環境分析化学、臨床分野、医薬品
分野など)において、ごく微量成分を正確かつ迅速に分
析する手法(例えばキャピラリー電気泳動(CE)、高
速液体クロマトグラフィー(HPLC)、キャピラリー
電気クロマトグラフィー(CEC)、またはフローイン
ジェクション分析(FIA)など)の検出器としてよく
使用されている。この測定用セルは、通常、分析対象と
なる液体試料を導入するための試料導入口、液体試料の
流路および液体試料を排出する排出口を有し、その流路
中には液体試料と紫外あるいは可視領域の光線との相互
作用領域となる測定室を有し、前記分析手法に用いられ
る分析カラムの出口に接続するようにして使用される。
また、測定室には測定光の入射窓と出射窓が設けられて
おり、紫外あるいは可視領域の光線は入射窓を通って測
定室に存在する液体試料を通過した後、出射窓から出
て、測光光学系により測定される。近年、例えば、「Sc
ience, Vol. 261, p.895-897 (1993)」に記載されてい
るように、ガラス(例えばパイレックスガラス)基板を
材料とした電気泳動部材上に液体材料を導入するための
流路と液体試料を分離するための流路を、半導体製造技
術を基盤とするマイクロマシニング技術を用いて形成し
た電気泳動装置が開発されており、従来のキャピラリー
電気泳動装置と比較し、高速分析が可能、溶媒消費量が
きわめて少ない、必要とする試料が極微量、装置の小型
が可能、等の利点を有している。これらの特徴は、上記
の分析化学の分野において従来の分析装置では実現が困
難であった、現場(オンサイト、ベッドサイド)分析を
可能とするものとして、また、DNA分析などの分野に
おいては高速分析の視点から、スクリーニングに有利な
ものとして有望視されている。
2. Description of the Related Art A measuring cell for measuring the light absorption or emission of a fluid sample in the ultraviolet or visible region includes:
In the field of analytical chemistry (particularly environmental analytical chemistry, clinical field, pharmaceutical field, etc.), techniques for accurately and quickly analyzing very small amounts of components (for example, capillary electrophoresis (CE), high performance liquid chromatography (HPLC), capillary electrochromatography) It is often used as a detector for chromatography (CEC) or flow injection analysis (FIA). This measuring cell usually has a sample inlet for introducing a liquid sample to be analyzed, a flow path for the liquid sample, and an outlet for discharging the liquid sample. Alternatively, it is used by having a measurement chamber serving as an interaction region with light rays in the visible region, and connecting to an outlet of an analysis column used in the above-mentioned analysis method.
Further, the measurement chamber is provided with an entrance window and an exit window for measurement light, and light rays in the ultraviolet or visible region pass through the entrance window, pass through the liquid sample present in the measurement chamber, and then exit from the exit window. It is measured by a photometric optical system. In recent years, for example, "Sc
ience, Vol. 261, p. 895-897 (1993) ”, a flow path and a liquid for introducing a liquid material onto an electrophoretic member made of a glass (eg, Pyrex glass) substrate. An electrophoresis device has been developed in which a channel for separating a sample is formed using micromachining technology based on semiconductor manufacturing technology.Compared with conventional capillary electrophoresis devices, high-speed analysis is possible. It has advantages such as extremely low consumption, a very small amount of required sample, and downsizing of the apparatus. These features make it possible to perform on-site (on-site, bedside) analysis, which has been difficult to achieve with conventional analyzers in the field of analytical chemistry, and high-speed analysis in the field of DNA analysis and the like. From an analytical point of view, it is promising as an advantage for screening.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記の分析化学の分野
において使用される測定用セルにおいては、測定室の体
積が各種分析手法の分離能力を損なわない程度、すなわ
ち流路断面積が分離キャピラリーカラムと同程度である
必要がある。分離キャピラリーカラムとしては通常内径
数100μm程度の溶融シリカキャピラリーが用いられ
ている。これと同程度の断面積を有する流路断面積を持
つ測定室を作製するため、上記したマイクロマシニング
技術を応用して、表面に流路を形成したガラス基板を2
枚接合する測定用セルの製造法が提案されている。
In the measuring cell used in the field of analytical chemistry described above, the volume of the measuring chamber does not impair the separation capacity of various analytical techniques, that is, the cross-sectional area of the flow channel is different from that of the separation capillary column. Must be comparable. As the separation capillary column, a fused silica capillary having an inner diameter of about 100 μm is usually used. In order to produce a measurement chamber having a flow channel cross-sectional area having a cross-sectional area similar to the above, a glass substrate having a flow channel formed on the surface thereof is applied to the glass substrate by applying the micromachining technology described above.
There has been proposed a method of manufacturing a measurement cell to be joined together.

【0004】この場合、2枚の基板が確実に接合できる
こと、および分析に与える影響を考慮して、流路の表面
が化学的に安定していることが重要であるが、従来ガラ
ス基板の接合に多用されている、Si薄膜の熱酸化膜を
利用した接合方法では、熱酸化膜を得るための高温処理
工程により基板に応力や歪みが残り、接合が不確実にな
り測定室の気密性が保てないという問題があった。ま
た、スパッタ法により二酸化珪素(SiO)膜をガラ
ス基板全面に成膜しこれを接合に用いる方法では、高温
処理工程がないので応力の影響は避けられるものの、分
析用の流路にSiO薄膜が存在するため、化学的安定
性に問題があった。
In this case, it is important that the surface of the flow path is chemically stable in consideration of the fact that the two substrates can be bonded securely and the influence on the analysis. In a bonding method using a thermal oxide film of a Si thin film, which is frequently used in a semiconductor device, stress and strain remain on the substrate due to a high-temperature processing step for obtaining a thermal oxide film, and the bonding becomes uncertain and the airtightness of the measurement chamber is reduced. There was a problem that I could not keep. In the method using the bonding which was deposited on the entire surface of the glass substrate a silicon dioxide (SiO 2) film by a sputtering method, although the influence of stress is avoided because there is no high temperature treatment process, SiO 2 in the flow path for analysis Due to the presence of the thin film, there was a problem with chemical stability.

【0005】また、測定室に入射する入射光のうち、測
定対象である液体試料と相互作用しない光(迷光)が測
定器に入射し、測定感度の低下の原因となっている。
In addition, of the incident light that enters the measurement chamber, light that does not interact with the liquid sample to be measured (stray light) enters the measuring instrument, causing a reduction in measurement sensitivity.

【0006】本発明は、この様な課題を解決するために
なされたものであり、流路断面積が分離キャピラリーカ
ラムと同程度であり、十分な気密性を有し、化学的に安
定であり、迷光が測定器に入射しない測定用セルを提供
することを目的とするものである。
The present invention has been made to solve such a problem, and has a flow path cross-sectional area similar to that of a separation capillary column, has sufficient airtightness, is chemically stable, It is an object of the present invention to provide a measuring cell in which stray light does not enter a measuring instrument.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の測定用セルにおいては、液体試料を導入す
るための試料導入口、導入された液体試料の流路、およ
び液体試料を排出する試料排出口が設けられ、前記流路
のうちの少なくとも一部の領域を測定室として用いる測
定用セルであって、前記測定用セルは、二酸化ケイ素
(SiO)薄膜を用いて接合された2枚のガラス基板
にて形成され、少なくとも一方のガラス基板の接合面に
は前記流路となる溝部が形成されてなる。本発明の測定
用セルにおいては、2枚のガラス基板を接合するため、
流路以外の接合界面をスパッタ法により成膜したSiO
薄膜で覆い、かつ流路内面はSiO薄膜が対面せ
ず、基板の素材を露出させたものである。これにより、
基板に応力を発生させる高熱処理工程を含むことなくガ
ラス基板の接合を確実におこなうことができ、しかも流
路内面にはSiO薄膜は対面しないので化学的安定性
を有する測定用セルを作製することが可能となる。
In order to solve the above problems, a measuring cell according to the present invention comprises a sample inlet for introducing a liquid sample, a flow path of the introduced liquid sample, and a liquid sample. A measurement cell using a sample discharge port for discharging, and using at least a part of the flow path as a measurement chamber, wherein the measurement cell is bonded using a silicon dioxide (SiO 2 ) thin film; And a groove portion serving as the flow path is formed on a joint surface of at least one of the glass substrates. In the measuring cell of the present invention, in order to join two glass substrates,
SiO formed by sputtering on the bonding interface other than the flow path
The flow path is covered with two thin films, and the inner surface of the channel is not exposed to the SiO 2 thin film, exposing the material of the substrate. This allows
A glass cell can be reliably bonded without including a high heat treatment step for generating stress on the substrate, and since a SiO 2 thin film does not face the inner surface of the flow path, a cell for measurement having chemical stability is produced. It becomes possible.

【0008】また、ガラス基板の接合界面に流路となる
溝部を形成するために、既知のフォトファブリケーショ
ン技術およびウェットエッチング技術を用いることがで
き、任意の幅、深さ(いずれも数100μm以下)で形
成することが可能である。これにより、流路断面積が分
離キャピラリーカラムとほぼ同程度である微少な流路を
測定室として使用することができ、各種分離分析手段の
分離能を損なわない程度に体積が微少な測定室を実現で
きる。さらに、接合面にスパッタ法等により例えばSi
薄膜のような光学的に不透明な部分を形成することによ
り、試料流路は試料の流れ方向の両側に光学的に不透明
な部分を持つこととなるので、測定対象である液体試料
と相互作用しない迷光は測定器に入射することなく、高
い測定感度を持った測定用セルを作製することが可能と
なる。
Further, in order to form a groove serving as a flow path at a bonding interface of a glass substrate, a known photofabrication technique and a wet etching technique can be used, and an arbitrary width and depth (both are several hundred μm or less) ) Can be formed. As a result, it is possible to use a micro flow channel with a flow channel cross-sectional area almost the same as that of a separation capillary column as a measurement chamber, and to realize a measurement chamber whose volume is small enough not to impair the separation ability of various separation and analysis means. it can. Further, for example, Si
By forming an optically opaque portion such as a thin film, the sample flow path has optically opaque portions on both sides in the sample flow direction, and does not interact with the liquid sample to be measured. A stray light does not impinge on a measuring instrument, and a measuring cell having high measuring sensitivity can be manufactured.

【0009】ここで、ガラス基板の厚みはガラスによる
測定光の吸収を抑えるためできるだけ薄くすることが望
ましく、数100μm〜1mm程度の厚みが望ましい。
測定用セルの大きさは特にこだわらないが、測定室の長
さは分解能を低下させないために数100μm程度以上
が望ましい。
Here, the thickness of the glass substrate is desirably as thin as possible in order to suppress the absorption of the measuring light by the glass, and is desirably about 100 μm to 1 mm.
The size of the measuring cell is not particularly limited, but the length of the measuring chamber is desirably about several hundred μm or more so as not to lower the resolution.

【0010】また、紫外線吸収により液体試料を測定す
る場合は、紫外線領域まで良好な透過率を有する紫外線
透過ガラス(例えばHOYA(株)のUV−22、コー
ニング社の#9741など)をガラス基板として用いて
上記の構成を実現すれば、紫外線領域の光吸収測定に使
用可能な測定用セルが得られる。より紫外線透過率を高
めたい場合には、石英ガラスをガラス基板として用いて
上記の構成を実現すれば、理想的な紫外線領域の光吸収
測定用の測定用セルが得られる。
When a liquid sample is measured by absorption of ultraviolet light, an ultraviolet transmitting glass (for example, UV-22 of HOYA Corp., # 9741 of Corning Corp.) having a good transmittance up to the ultraviolet region is used as a glass substrate. If the above configuration is realized by using the above, a measurement cell that can be used for measuring light absorption in the ultraviolet region can be obtained. If it is desired to further increase the ultraviolet transmittance, if the above-described configuration is realized using quartz glass as a glass substrate, an ideal measuring cell for measuring light absorption in the ultraviolet region can be obtained.

【0011】本発明によれば、フォトファブリケーショ
ン技術およびウェットエッチング技術を用いて形成した
幅、深さともに微少で流路断面積が分離キャピラリーカ
ラムと同程度な流路を測定室として使用するため、十分
に微少な体積の測定室を実現でき、各種分離分析手段の
分離能力低下を招かない。また、2枚のガラス基板の接
合を行う際、流路以外の接合界面をスパッタ法により成
膜したSiO薄膜で覆い、かつ流路内面は基板の素材
を露出させるようにして接合をおこなったので、基板に
歪みや熱応力が存在することはなく、確実な接合が可能
となる。さらに、流路内面には化学的に不安定なSiO
薄膜は存在せず、化学的安定性は基板ガラスの性質に
よってのみ決定されるため、化学的に安定な測定器セル
を得ることができる。また、接合面にスパッタ法等によ
りSi薄膜のような光学的に不透明な部分を形成したの
で、迷光は検出器に入射せず、検出器は試料と相互作用
した光のみを信号として測定するので、高い測定感度を
持つ測定用セルとすることができる。さらに、半導体製
造技術を用いて作製されるため、測定用セル全体が小型
・高精度に加工されており、さらに複数の測定用セルを
一括して生産することが可能であり、コストダウンを容
易に行うことができる。
According to the present invention, a flow channel formed by photofabrication technology and wet etching technology and having a very small width and depth and a channel cross-sectional area similar to that of a separation capillary column is used as a measurement chamber. A sufficiently small measuring chamber can be realized, and the separation capacity of various separation and analysis means does not decrease. Also, when joining two glass substrates, the joining interface other than the flow path was covered with a SiO 2 thin film formed by sputtering, and the inner surface of the flow path was exposed such that the material of the substrate was exposed. Therefore, there is no distortion or thermal stress in the substrate, and reliable bonding can be achieved. Furthermore, the chemically unstable SiO 2
Since there are no thin films and the chemical stability is determined only by the properties of the substrate glass, a chemically stable measuring cell can be obtained. In addition, since an optically opaque portion such as a Si thin film is formed on the bonding surface by sputtering or the like, stray light does not enter the detector, and the detector measures only light interacting with the sample as a signal. And a measurement cell having high measurement sensitivity. Furthermore, since the measurement cell is manufactured using semiconductor manufacturing technology, the entire measurement cell is processed with small size and high precision, and furthermore, a plurality of measurement cells can be produced at a time, thereby facilitating cost reduction. Can be done.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の実施例を、以下、図面に
基づいて説明する。図1は本発明で実現する測定用セル
の一実施例の構成図である。本図において1、2はガラ
ス基板、例えば石英ガラス基板である。ガラス基板1の
片面には、数100μm以下の幅、深さを持つ液体試料
用流路として用いる微少な流路溝6が形成されている。
ガラス基板1の流路溝6以外の部分には、紫外あるいは
可視領域の光を遮るための、例えば光学的に不透明なS
i膜と、ガラス基板1、2を接合するためのSiO
4が形成されている。一方、ガラス基板2には試料液体
を導入および排出するための貫通孔9、10が形成され
ている。ガラス基板1、2の接合すべき面を向かい合わ
せて密着させ、後で説明するフッ酸溶液による接合など
の手段で気密に接合することで液体試料用の流路溝6を
形成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of one embodiment of a measuring cell realized by the present invention. In the figure, reference numerals 1 and 2 denote glass substrates, for example, a quartz glass substrate. On one surface of the glass substrate 1, a minute flow channel groove 6 having a width and a depth of several hundreds μm or less and used as a liquid sample flow channel is formed.
A portion of the glass substrate 1 other than the flow channel 6 is provided with, for example, an optically opaque S for blocking light in the ultraviolet or visible region.
An SiO 2 film 4 for bonding the i film and the glass substrates 1 and 2 is formed. On the other hand, through holes 9 and 10 for introducing and discharging a sample liquid are formed in the glass substrate 2. The surfaces to be bonded of the glass substrates 1 and 2 are brought into close contact with each other, and airtightly bonded by means such as bonding using a hydrofluoric acid solution, which will be described later, to form a flow channel 6 for a liquid sample.

【0013】この様な構成の測定用セルにおいて、液体
試料の微少な流路溝6の一部を測定室6aとして使用す
れば、十分に微少な体積の測定室6aを実現できる。ま
た、測定用入射光を測定用セルに入射した場合、液体試
料用流路溝6の一部である測定室6aのみを測定光が通
過し、それ以外の光はスリットとして働く光学的に不透
明なSi膜3によって遮られるため、従来に比べて迷光
を減少させることができ、測定感度が向上する。
In the measuring cell having such a configuration, if a part of the minute flow channel 6 of the liquid sample is used as the measuring chamber 6a, the measuring chamber 6a having a sufficiently small volume can be realized. When the measuring incident light is incident on the measuring cell, the measuring light passes only through the measuring chamber 6a which is a part of the liquid sample flow channel 6, and the other light is optically opaque which acts as a slit. Since the light is blocked by the Si film 3, the stray light can be reduced as compared with the related art, and the measurement sensitivity is improved.

【0014】次に、上述した測定用セルを作製するプロ
セスについて図2により説明する。まず、図2(a)に
示したように、石英ガラス製のガラス基板1を洗浄した
後、薄膜形成装置(例えばスパッタ成膜装置)にてエッ
チング保護膜、例えばSi膜3(膜厚3000オングス
トローム)と、基板接合用のSiO膜4(膜厚150
0オングストローム)を連続成膜する。この時Si膜3
はエッチング保護膜としてと同時に、光学的に不透明な
スリットとしての働きもする。このエッチング保護膜の
材料および膜厚は特に限定されるものではなく、後のエ
ッチング工程における溶液に耐える材質および厚みで、
光学的に不透明であれば何でもよい。
Next, a process for manufacturing the above-described measuring cell will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, after cleaning a glass substrate 1 made of quartz glass, an etching protective film, for example, a Si film 3 (thickness 3000 Å) is formed by a thin film forming apparatus (for example, a sputtering film forming apparatus). ) And an SiO 2 film 4 for substrate bonding (film thickness 150)
0 angstrom). At this time, the Si film 3
Serves not only as an etching protection film but also as an optically opaque slit. The material and thickness of the etching protective film are not particularly limited, and may be a material and thickness that can withstand a solution in a later etching process.
Any optically opaque material may be used.

【0015】次いで、図2(b)に示したように、流路
より少し大きい幅のパターンをフォトレジスト5により
形成し、バッファードフッ酸(BHF)等によりSiO
膜4をエッチングする。ここで、フォトレジストの露
光は、一般に半導体製造に用いられているアライナもし
くはステッパなどを用いて行うことができる。さらに、
フォトレジストを現像する現像液は、用いるフォトレジ
ストを現像するために使用されているものであれば、特
に限定されるものではない。
Next, as shown in FIG. 2B, a pattern having a width slightly larger than the flow path is formed by the photoresist 5, and the SiO.sub.2 is formed by buffered hydrofluoric acid (BHF) or the like.
2 The film 4 is etched. Here, the exposure of the photoresist can be performed using an aligner or a stepper generally used in semiconductor manufacturing. further,
The developer for developing the photoresist is not particularly limited as long as it is used for developing the photoresist to be used.

【0016】続いて、図2(c)に示したように、フォ
トレジスト5を完全に除去した後、Si膜7(膜厚30
00オングストローム)を成膜する。この工程により、
図2(b)で成膜されたSiO膜4は側面も含め完全
にSi膜7で挟まれる構造となるために、後の石英エッ
チング時にもエッチングされず、保持されることができ
る。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, after the photoresist 5 is completely removed, the Si film 7 (thickness 30) is formed.
(00 angstrom). By this process,
Since the SiO 2 film 4 formed in FIG. 2B has a structure completely sandwiched between the Si films 7 including the side surfaces, the SiO 2 film 4 can be retained without being etched even in the subsequent quartz etching.

【0017】さらに、図2(d)に示したように、エッ
チング保護膜をパターニングするフォトリソグラフィー
を行い、流路のパターンをフォトレジスト8により形成
した後、例えばSF6ガスを用いた反応性イオンエッチ
ング(RIE)等によりSi膜3、7をエッチングす
る。ここで、エッチング保護膜として用いたフォトレジ
スト8の材料および厚みも特に限定されるものではな
い。
Further, as shown in FIG. 2D, photolithography for patterning the etching protection film is performed to form a pattern of the flow path by the photoresist 8, and then, for example, reactive ion etching using SF6 gas is performed. The Si films 3 and 7 are etched by (RIE) or the like. Here, the material and thickness of the photoresist 8 used as the etching protection film are not particularly limited.

【0018】続いて、図2(e)に示したように、エッ
チング保護膜であるSi膜3、7およびフォトレジスト
8をマスクとして、ガラス基板1を例えば37℃程度に
加温したBHF溶液にてエッチングするエッチング工程
を行い、試料用流路溝6を形成する。この時、エッチン
グにともなって流路幅が広がるため、適切な設計をして
おけば、図2(e)に示したように流路幅を成膜したS
iO膜4の残りの部分の幅より広くすることができ
る。ここで、ガラス基板1のエッチングに用いるエッチ
ング液は特に限定されるものではなく、ガラス基板が問
題なくエッチングされる溶液であれば何でもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 2E, the glass substrate 1 is immersed in a BHF solution heated to, for example, about 37 ° C. using the Si films 3, 7 and the photoresist 8 as etching protection films as masks. An etching step of etching is performed to form a sample channel groove 6. At this time, since the width of the flow path is widened with the etching, if the appropriate design is made, the S film having the width of the flow path as shown in FIG.
The width of the remaining portion of the iO 2 film 4 can be made wider. Here, the etchant used for etching the glass substrate 1 is not particularly limited, and may be any solution that can etch the glass substrate without any problem.

【0019】続いて、図2(f)に示したように、フォ
トレジスト7およびひさし状に残ったSi/SiO
Si膜を超音波洗浄等により完全に除去した後、図2
(g)に示したように、Si膜7をRIEまたはテトラ
メチルアンモニウムヒドロキシド等の溶液により除去す
る。
Subsequently, as shown in FIG. 2F, a photoresist 7 and Si / SiO 2 /
After completely removing the Si film by ultrasonic cleaning or the like, FIG.
As shown in (g), the Si film 7 is removed by RIE or a solution such as tetramethylammonium hydroxide.

【0020】一方、ガラス基板2に対しては、図2
(h)に示したように、例えばサンドブラスト等の加工
により液体試料導入および排出のための貫通孔9、10
を形成しておく。
On the other hand, for the glass substrate 2, FIG.
As shown in (h), through holes 9, 10 for introducing and discharging the liquid sample by processing such as sandblasting.
Is formed.

【0021】最後に、(a)〜(g)の工程により試料
用の流路溝6およびスリット3を形成したガラス基板1
と、工程(h)により貫通孔9、10を形成したガラス
基板2を重ね合わせ、例えば1%のフッ酸水溶液を界面
に介在させ、必要に応じて1MPa程度の加重を負荷し
つつ、室温で24時間保持することで、ガラス基板1と
2を接合させて測定用セル図2(i)を実現する。
Finally, the glass substrate 1 having the sample flow channel 6 and the slit 3 formed in the steps (a) to (g)
And the glass substrate 2 on which the through holes 9 and 10 are formed in the step (h) are superimposed, and a 1% hydrofluoric acid aqueous solution is interposed at the interface, for example, and a load of about 1 MPa is applied as needed, and at room temperature. By holding for 24 hours, the glass substrates 1 and 2 are joined to realize the measurement cell diagram 2 (i).

【0022】上記構成の測定用セルおよびその作製方法
において、フォトファブリケーション技術およびウェッ
トエッチング技術を用いて形成した幅、深さともに微少
で流路断面積が分離キャピラリーカラムと同程度な流路
溝6の一部を測定室6aとして使用するため、十分に微
少な体積の測定室を実現できる。また、2枚のガラス基
板1、2の接合を行う際、流路以外の接合界面をスパッ
タ法により成膜したSiO4膜で覆い、かつ流路内面
は基板の素材を露出させるようにして接合をおこなった
ので、基板に歪みや熱応力が存在することはなく、確実
な接合が可能となる。さらに、流路内面には化学的に不
安定なSiO薄膜は存在せず、化学的安定性は基板ガ
ラス1の性質によってのみ決定されるため、化学的に安
定な測定器セルを得ることができる。また、接合面にス
パッタ法等により光学的に不透明なSi膜3をスリット
として形成したので、迷光は検出器に入射せず、検出器
は試料と相互作用した光のみを信号として測定するの
で、高い測定感度を持つことができる。
In the measuring cell and the method of manufacturing the same having the above-described structure, the width and depth of the flow channel 6 formed by using the photofabrication technology and the wet etching technology are very small, and the flow channel cross-sectional area is almost the same as that of the separation capillary column. Is used as the measurement chamber 6a, so that a measurement chamber having a sufficiently small volume can be realized. When the two glass substrates 1 and 2 are joined, the joining interface other than the flow path is covered with a SiO 2 4 film formed by sputtering, and the inner surface of the flow path is made to expose the material of the substrate. Since the bonding is performed, there is no distortion or thermal stress on the substrate, and reliable bonding can be performed. Further, since a chemically unstable SiO 2 thin film does not exist on the inner surface of the flow channel and the chemical stability is determined only by the properties of the substrate glass 1, it is necessary to obtain a chemically stable measuring instrument cell. it can. Further, since the optically opaque Si film 3 is formed as a slit on the bonding surface by sputtering or the like, stray light does not enter the detector, and the detector measures only light interacting with the sample as a signal. It can have high measurement sensitivity.

【0023】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を
行うことができる。例えば、流路溝6の断面形状は図2
(g)に示されるような半楕円形状にこだわらない。例
えば、図2(e)の工程をCF、C、CHCF
などのガスもしくはそれらの混合ガスを用いてエッチ
ングした場合は、流路溝6の断面形状は矩形に近くな
る。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes may be made within the scope of the present invention described in the appended claims. be able to. For example, the cross-sectional shape of the flow channel 6 is shown in FIG.
It does not stick to a semi-elliptical shape as shown in (g). For example, the process of FIG. 2E is performed by using CF 4 , C 2 F 2 , and CHCF.
When etching is performed using a gas such as 3 or a mixed gas thereof, the cross-sectional shape of the flow channel 6 becomes almost rectangular.

【0024】また、ガラス基板1、2の材料は使用する
測定光の波長により選ぶことができる。例えば可視光で
あればパイレックスガラスでもよく、紫外線領域の光を
使用する場合は、紫外線領域まで良好な透過率を有する
例えばHOYA(株)のUV−22、コーニング社の#
9741などの紫外線透過ガラス基板、もしくはほぼ完
全に紫外線を透過する上記実施例の石英ガラスを基板材
料に用いる必要がある。石英ガラス以外の基板材料を使
用する場合の製作プロセスはほぼ実施例に準ずる。
The material of the glass substrates 1 and 2 can be selected according to the wavelength of the measuring light used. For example, Pyrex glass may be used for visible light, and when light in the ultraviolet region is used, for example, UV-22 of HOYA Co., Ltd., and Corning Co. #
It is necessary to use an ultraviolet transmitting glass substrate such as 9741 or the quartz glass of the above-described embodiment which transmits ultraviolet light almost completely. The manufacturing process when a substrate material other than quartz glass is used substantially conforms to the embodiment.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明の測定用セルによれば、フォトフ
ァブリケーション技術およびウェットエッチング技術に
て高精度に形成した幅、深さともに微少で流路断面積が
分離キャピラリーカラムと同程度な流路溝の一部を測定
室として使用するため、各種分離分析手段の分離能を損
なわない程度に微少な体積の測定室を実現できる。ま
た、2枚のガラス基板の接合を行う際、流路以外の接合
界面をスパッタ法により成膜したSiO膜で覆い、か
つ流路内面は基板の素材を露出させるようにして接合を
おこなったので、基板に歪みや熱応力が存在することは
なく、確実な接合が可能となる。さらに、流路内面には
化学的に不安定なSiO薄膜は存在せず、化学的安定
性は基板ガラスの性質によってのみ決定されるため、化
学的に安定な測定用セルを得ることができる。また、基
板接合に重要な役割を果たすSiO膜の厚みや特性を
成膜条件によって容易に調整できるため、確実な測定用
セルの作製が可能となる。さらに、液体試料を通過する
以外の入射光を遮る構成のスリット付き測定用セルを実
現することにより、検出器に入射する迷光は低減でき、
検出器は試料と相互作用した光のみを信号として測定す
るので、測定感度が向上する。また、本発明の測定用セ
ルは半導体製造技術を用いて作製されるため、測定用セ
ル全体が小型・高精度に加工されており、さらに複数の
測定用セルを一括して生産することが可能であり、コス
トダウンを容易に行うことができる。
According to the measuring cell of the present invention, the width and depth formed by photofabrication technology and wet etching technology with high precision are very small, and the cross-sectional area of the flow channel is almost the same as that of the separation capillary column. Since a part of the groove is used as a measurement chamber, it is possible to realize a measurement chamber with a small volume that does not impair the separation ability of various separation and analysis means. When joining two glass substrates, the joining interface other than the flow path was covered with an SiO 2 film formed by sputtering, and the inner surface of the flow path was exposed such that the material of the substrate was exposed. Therefore, there is no distortion or thermal stress in the substrate, and reliable bonding can be achieved. Furthermore, since a chemically unstable SiO 2 thin film does not exist on the inner surface of the flow channel and the chemical stability is determined only by the properties of the substrate glass, a chemically stable measuring cell can be obtained. . In addition, since the thickness and characteristics of the SiO 2 film that plays an important role in substrate bonding can be easily adjusted by the film formation conditions, a reliable measurement cell can be manufactured. Furthermore, by realizing a measurement cell with a slit configured to block incident light other than passing through the liquid sample, stray light incident on the detector can be reduced,
Since the detector measures only the light interacting with the sample as a signal, the measurement sensitivity is improved. In addition, since the measuring cell of the present invention is manufactured using semiconductor manufacturing technology, the entire measuring cell is processed with small size and high precision, and a plurality of measuring cells can be produced at a time. Therefore, the cost can be easily reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例である測定用セルの構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a measurement cell according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の測定用セルの製造工程を示す図であ
る。 (a)エッチングマスク材(Si膜)と接合用SiO
膜の成膜。 (b)フォトレジストのパターニングおよびSiO
のエッチング。 (c)上部エッチングマスク材(SiO膜)の成膜。 (d)フォトレジストのパターニングおよびSi(上部
+下部)膜のエッチング。 (e)ガラス基板のエッチングによる流路溝の形成。 (f)フォトレジストおよび不要部分のSi/SiO
/Si膜の除去。 (g)上部エッチングマスク材(Si膜)の除去。 (h)第2の基板の貫通孔の形成。 (i)本実施例の完成図。
FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of the measuring cell of FIG. 1; (A) Etching mask material (Si film) and bonding SiO 2
Film formation. (B) Patterning of photoresist and etching of SiO 2 film. (C) Deposition of an upper etching mask material (SiO 2 film). (D) Patterning of photoresist and etching of Si (upper + lower) film. (E) Formation of a channel groove by etching the glass substrate. (F) Photoresist and unnecessary portions of Si / SiO 2
/ Si film removal. (G) Removal of upper etching mask material (Si film). (H) Formation of a through hole in the second substrate. (I) Completed view of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2…ガラス基板 3…Si膜(スリット) 4…SiO膜 5、8…フォトレジスト 6…流路溝 6a…測定室 7…Si膜 9、10…貫通孔Reference numerals 1, 2, glass substrate 3, Si film (slit) 4, SiO 2 film 5, 8, photoresist 6, flow channel 6a, measuring chamber 7, Si film 9, 10, through hole

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体試料を導入するための試料導入口
と、導入された液体試料の流路と、液体試料を排出する
排出口が設けられ、前記流路のうちの少なくとも一部の
領域を測定室として用いる測定用のセルであって、この
測定用セルの測定流路を、酸化ケイ素薄膜を用いて接合
された2枚の基板にて形成し、かつ前記流路内面には酸
化ケイ素薄膜が対面しない構造を有することを特徴とす
る測定用セル。
1. A sample introduction port for introducing a liquid sample, a flow path for the introduced liquid sample, and a discharge port for discharging the liquid sample are provided, and at least a partial area of the flow path is provided. A measurement cell used as a measurement chamber, wherein a measurement flow path of the measurement cell is formed by two substrates joined using a silicon oxide thin film, and a silicon oxide thin film is formed on an inner surface of the flow path. Has a structure that does not face the measurement.
【請求項2】 測定室として用いる前記流路の流れ方向
両側に光学的に不透明な接合面を持つことを特徴とする
請求項1記載の測定用セル。
2. The measuring cell according to claim 1, wherein the measuring cell has optically opaque joining surfaces on both sides in the flow direction of the flow channel used as a measuring chamber.
【請求項3】 前記流路をウェットエッチングを用いて
形成することを特徴とする請求項1記載の測定用セル。
3. The measuring cell according to claim 1, wherein the flow path is formed by using wet etching.
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