JP2002283293A - Microfluid control device and method of manufacturing - Google Patents

Microfluid control device and method of manufacturing

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JP2002283293A
JP2002283293A JP2001083528A JP2001083528A JP2002283293A JP 2002283293 A JP2002283293 A JP 2002283293A JP 2001083528 A JP2001083528 A JP 2001083528A JP 2001083528 A JP2001083528 A JP 2001083528A JP 2002283293 A JP2002283293 A JP 2002283293A
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JP
Japan
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substrate
microfluidic device
resin layer
resin
analysis
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JP2001083528A
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Japanese (ja)
Inventor
Zenichi Yoshida
善一 吉田
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Tama TLO Co Ltd
Original Assignee
Tama TLO Co Ltd
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Publication date
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  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microfluid control device easy in changing a pattern such as a forming groove, capable of shortening a work process, requiring no completely disposable form by a reason for pollution, the easily reproduceable to reuse a base board. SOLUTION: This microfluid control device 8 is composed of the base board 1, a resin layer 2 on the base board, and a resin coat 7 on the resin layer, and forms a fluid circuit 5 on the resin layer.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるμ−TA
S(マイクロ/微細トータル分析システム)を実現する
マイクロ流体素子と、その製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a so-called μ-TA
The present invention relates to a microfluidic device that realizes S (micro / fine total analysis system) and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、遺伝子研究や犯罪捜査などを中心
に様々な分野において、DNAや毒物などの微量流体に
対する成分分析を目的としたデバイスの小型化と高感度
である検出法の開発の必要性が高まっている。そこで、
基板上に微小な流路、サンプリング部、フィルター、カ
ラム、検出器などを集積化し、流体等の成分分析を行う
化学分析システムをマイクロマシーニング技術により作
成したμ−TAS(Micro/Miniaturiz
ed Total Analysis System)
が注目されている。少ないサンプル量での高精度の分析
では、現在、最も広く用いられている蛍光分析などの分
光分析方法では不備な点が多く、小型化しても検出感度
の点での利点は報告されていない。しかし、μ−TAS
ではサンプルや試薬の量が少量で計測が行えることが予
想できる。
2. Description of the Related Art In recent years, in various fields such as genetic research and criminal investigation, it is necessary to develop a small-sized device and a highly sensitive detection method for analyzing components of trace fluids such as DNA and toxic substances. Sex is growing. Therefore,
A micro-TAS (Micro / Miniaturiz) that integrates micro flow channels, sampling units, filters, columns, detectors, etc. on a substrate and creates a chemical analysis system for analyzing components such as fluids by micromachining technology
ed Total Analysis System)
Is attracting attention. In high-precision analysis using a small amount of sample, there are many deficiencies in the most widely used spectroscopic analysis methods such as fluorescence analysis at present, and no advantage in terms of detection sensitivity is reported even if the size is reduced. However, μ-TAS
It can be expected that measurement can be performed with a small amount of sample or reagent.

【0003】医療分野においても、現在、赤血球や白血
球の数のカウントをはじめとして、各種のタンパク質、
ホルモンや抗原抗体等のさまざまなパラメータを測定す
るのに、最終的には非常に高価かつ大がかりな生化学分
析装置が使われているが、μ−TASを応用し、このよ
うな分析、測定を安価、迅速、高感度に行うことが検討
されている。さらにμ−TASを使うことにより、部品
の取り替えなどが簡易化でき、血液分析では感染の心配
がなくなり、医療分野での衛生面の発展にも寄与するこ
とが期待される。その他にも、米国を中心に最も盛んに
研究されている、遺伝子情報(DNA)分析の分野でも
活躍が予想される。人のDNAをすべて解読し、難病の
原因を遺伝子レベルで突き止め、個人に合った治療を行
うことを最終目標の一つとして実験され、個人レベルの
遺伝子解読を迅速、正確に行うという観点からも、μ−
TASの技術は期待されている。システム自体において
もμ−TASは小型化、低コスト化、無効体積の減少な
どを可能にすることができる。また、計測に必要なサン
プルや試薬の量を大幅に低減でき、分析で生じる廃液の
量も低減出来る。このように、利点の多さから、さまざ
まな分野において応用、さらなる発展が期待されてい
る。
[0003] In the medical field, various proteins, including counting of the number of red blood cells and white blood cells, are currently being used.
Ultimately, very expensive and large-scale biochemical analyzers are used to measure various parameters such as hormones and antigen-antibody, but by applying μ-TAS, such analysis and measurement can be performed. Inexpensive, rapid, and highly sensitive methods are being studied. Further, by using μ-TAS, replacement of parts and the like can be simplified, there is no need to worry about infection in blood analysis, and it is expected to contribute to the development of hygiene in the medical field. In addition, it is expected to play an active role in the field of genetic information (DNA) analysis, which is being studied most actively in the United States. One of the ultimate goals is to decode all human DNA, determine the cause of intractable disease at the genetic level, and perform treatments tailored to the individual. One of the goals is to perform the genetic decoding at the individual level quickly and accurately. , Μ−
TAS technology is expected. In the system itself, the μ-TAS can also enable miniaturization, cost reduction, reduction of ineffective volume, and the like. In addition, the amount of samples and reagents required for measurement can be significantly reduced, and the amount of waste liquid generated in analysis can be reduced. As described above, applications and further developments are expected in various fields due to the large number of advantages.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このようなμ−TAS
においては、従来、微細化した、流路と分析、検出部な
どを組合せこれを基板と固定して設けたものが提案され
ている。このような従来のμ−TASは、これを1回使
用する毎に系全体を洗浄したりしなければならず、特に
医療分野や遺伝子情報の分析においては、使い捨てにし
てしまわなければならない。しかし、このようなμ−T
ASはそれ自体高価な微細システムであり、全てを使い
捨てにしなくてよいシステム、装置の開発が望まれる。
したがって本発明の目的は、測定分析ごとの汚染したも
のについて使い捨てにしないで再生、再使用できるμ−
TASを可能にするマイクロ流体素子を提供することを
目的とする。さらに本発明は、このような再生、再使用
の簡易な、μ−TASシステムに応用できるマイクロ流
体素子の製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Such a μ-TAS
In the prior art, there has been proposed a device in which a miniaturized combination of a flow path, an analysis unit, a detection unit, and the like is fixed to a substrate. In such a conventional μ-TAS, the entire system must be washed each time the μ-TAS is used once. In particular, in the medical field and analysis of genetic information, the μ-TAS must be disposable. However, such μ-T
AS itself is an expensive fine system, and it is desired to develop a system and an apparatus that do not have to be all disposable.
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for reusing and reusing a contaminated material without disposable for each measurement analysis.
An object is to provide a microfluidic device that enables TAS. It is a further object of the present invention to provide a method for manufacturing a microfluidic device which can be easily applied to a μ-TAS system in which such reproduction and reuse are easy.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の上記の課題は次
の手段によって達成された。本発明では、μ−TASの
構成要素である流路(溝)などを、レーザを用いて加工
する。すなわち本発明は、(1)基板と基板上の樹脂層
と樹脂層を覆った樹脂コートを有し、前記樹脂層中に流
体回路を形成したことを特徴とするマイクロ流体素子、
(2)基板がシリコン、ガラス又はセラミックスから選
ばれる(1)項記載のマイクロ流体素子、(3)流体回
路が、レーザ加工で形成された基板面を底部とする部分
を少なくとも一部に有する溝で形成されたことを特徴と
する(1)項記載のマイクロ流体素子、(4)流体回路
が、前記の溝部を含む樹脂層を、ラミネート樹脂により
コートして形成されたことを特徴とする(3)項記載の
マイクロ流体素子、(5)基板上に樹脂層を形成し、こ
の樹脂層をレーザ加工により除去して、流体の流路とな
る所定のパターンの溝を形成したのち、この加工後の樹
脂層の表面全面を樹脂コートによりラミネート処理し流
体回路を形成することを特徴とするマイクロ流体素子の
製造方法、(6)基板上の樹脂層と樹脂コートとを洗い
流して基板を再利用することを特徴とする(5)項記載
のマイクロ流体素子の製造方法、(7)マイクロ流体素
子の基板上の流体回路形成面側の反対側から光照射して
光学的分析を行うことを特徴とする(1)項記載のマイ
クロ流体素子を用いる分析方法、及び(8)基板上に電
気配線を設け、電気化学的分析を行う、(1)項記載の
マイクロ流体素子を用いる分析方法を提供するものであ
る。本発明におけるマイクロ流体素子は前記のμ−TA
Sに用いられるものである。
The above objects of the present invention have been attained by the following means. In the present invention, a channel (a groove) or the like, which is a component of the μ-TAS, is processed using a laser. That is, the present invention provides (1) a microfluidic device comprising: a substrate; a resin layer on the substrate; and a resin coat covering the resin layer, wherein a fluid circuit is formed in the resin layer.
(2) The microfluidic device according to (1), wherein the substrate is selected from silicon, glass or ceramics, and (3) a groove in which the fluid circuit has at least a portion of the substrate surface formed by laser processing and having a bottom as a bottom surface. (1) The microfluidic device according to (1), wherein the fluid circuit is formed by coating a resin layer including the groove with a laminate resin. (5) A resin layer is formed on a substrate, and the resin layer is removed by laser processing to form a groove having a predetermined pattern serving as a fluid flow path. A method of manufacturing a microfluidic device, in which a fluid circuit is formed by laminating the entire surface of the subsequent resin layer with a resin coat; (6) washing the resin layer and the resin coat on the substrate to reuse the substrate; (5) The method for manufacturing a microfluidic device according to (5), (7) optical analysis is performed by irradiating light from the side opposite to the fluid circuit forming surface on the substrate of the microfluidic device. (1) An analysis method using the microfluidic device according to (1), and (8) an analysis method using the microfluidic device according to (1), in which electric wiring is provided on the substrate and electrochemical analysis is performed. Is what you do. The microfluidic device in the present invention is the above-mentioned μ-TA
It is used for S.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明のマイクロ流体素子のまず
製造方法を図面に従って説明する。図1は本発明のマイ
クロ流体素子をμ−TASを例に製造工程を示すもので
ある。図(a)はシリコンなどの基板1を示し、図
(b)はこの基板1に、後述するPCBなどの樹脂層2
を塗布した加工前の樹脂層形成基板3を示す。図(c)
はレーザ加工工程を示し、前記の樹脂層形成基板3をレ
ーザ光4により加工して流路5を形成した状態を示す斜
視図である。レーザ光4により流路5を形成する方法
は、特に限定するものではなく、レーザ光の光源を目的
とする形成しようとする回路のパターン(溝の幅、深
さ、回路の形)に合わせて走査露光させる方法、レーザ
光源を固定して基板3を目的とする回路に合わせたパタ
ーンが形成されるようにレーザ光に対して移動させる方
法などがある。このレーザ加工により、入口、流通部、
混合/反応部、分析部、貯留部、検出部、出口などを構
成する流路5が形成される。図(c)の流路5の場所に
よる形状の違いは、このような流路の目的別の形状に対
応している。このようにして樹脂流路形成基板6を作成
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a method for manufacturing a microfluidic device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a manufacturing process of a microfluidic device according to the present invention using μ-TAS as an example. FIG. 1A shows a substrate 1 made of silicon or the like, and FIG. 2B shows a resin layer 2 made of
1 shows a resin layer forming substrate 3 before processing on which is applied. Figure (c)
FIG. 3 is a perspective view showing a laser processing step, in which the resin layer forming substrate 3 is processed by a laser beam 4 to form a flow path 5. The method of forming the flow path 5 with the laser light 4 is not particularly limited, and may be adapted to a circuit pattern (groove width, depth, circuit shape) to be formed as a laser light source. There are a method of performing scanning exposure, a method of fixing the laser light source, and moving the substrate 3 with respect to the laser light so that a pattern suitable for a target circuit is formed. By this laser processing, the entrance, distribution section,
A flow path 5 that forms a mixing / reaction section, an analysis section, a storage section, a detection section, an outlet, and the like is formed. The difference in the shape depending on the location of the flow path 5 in FIG. 9C corresponds to the shape of the flow path for each purpose. Thus, the resin flow path forming substrate 6 is formed.

【0007】次に図(d)に示すように、流路5を有す
る基板の上面にラミネート7を施し、構成要素全体を覆
って、マイクロ流体素子8を製作する。本発明において
基板として、シリコン、ガラス(石英ガラス)、セラミ
ックス、金属などの無機材料のほか、テフロン(商品
名、ポリテトラフルオロエチレン)その他のプラスチッ
クスなども用いられる。前記図(d)のマイクロ流体素
子の回路形成面と反対側(下面)から光照射して、分析
等を行う場合は、基板としては石英のような光透過性材
料を用いるのが好ましい。基板の厚さは特に制限するも
のではないが、好ましくは、0.1〜5mm、より好ま
しくは0.4〜1mmの範囲である。
Next, as shown in FIG. 1D, a laminate 7 is applied to the upper surface of the substrate having the flow path 5, and a microfluidic device 8 is manufactured by covering all the components. In the present invention, as the substrate, in addition to inorganic materials such as silicon, glass (quartz glass), ceramics, and metal, Teflon (trade name, polytetrafluoroethylene) and other plastics are used. In the case where analysis or the like is performed by irradiating light from the side (lower surface) opposite to the circuit forming surface of the microfluidic device in FIG. The thickness of the substrate is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 5 mm, more preferably 0.4 to 1 mm.

【0008】基板上に塗布する樹脂層の厚さも特に制限
はないが、好ましくは10〜1000μm、より好まし
くは20〜50μmである。この樹脂層の厚さは、測定
する種類、それに必要な試料の量などとの関係で定めら
れる。この厚さがあまりに厚すぎるとレーザー加工が困
難であり、また薄すぎるとサンプル液などの流体が流れ
なくなる。使用する樹脂としては、基板上にスピンコー
ト法、ラミネート法などにより塗布しやすく、分析サン
プルと反応したりそれに溶出することのないものであれ
ば、どのようなものでも良く、低価格化、洗浄や交換の
簡易化を図るために、使用したのち容易に洗い落とすこ
とができるような樹脂が好ましい。このような樹脂を用
いることにより、すべてを捨てずに済み、シリコン基板
を再利用することが出来る。
The thickness of the resin layer applied on the substrate is not particularly limited, but is preferably 10 to 1000 μm, more preferably 20 to 50 μm. The thickness of the resin layer is determined depending on the type to be measured, the amount of the sample required for the measurement, and the like. If the thickness is too large, laser processing is difficult. If the thickness is too small, fluid such as a sample liquid does not flow. Any resin may be used as long as it is easy to apply on the substrate by spin coating or lamination, and does not react with or elute with the analysis sample. For ease of replacement and replacement, a resin that can be easily washed off after use is preferable. By using such a resin, it is not necessary to throw away everything, and the silicon substrate can be reused.

【0009】樹脂としては、上記の条件を満たすもので
あればどのようなものでもよいが、例えば、ベンゾシク
ロブテン樹脂(BCB)、テフロンのようなフッ素樹脂
などがあげられる。樹脂層2の厚さと流路5の溝の深さ
は通常同じとする。しかし、流路回路のある部分の機能
によっては部分的に樹脂を残すようにしてもよい。ま
た、光計測を行う場合は、計測光の波長以下であれば樹
脂が部分的に残っていても問題無い。樹脂層に流路を形
成する加工はレーザ加工で行うのが好ましい。レーザと
しては紫外レーザが好ましい。紫外線による加工によ
り、熱的影響の少ない加工ができる。機械加工等は、熱
による歪や損傷によって精密な加工が困難であるが、紫
外線レーザを用いた加工により、発生する熱が少なく、
被加工物の熱による精度の低下を抑制できる。さらにレ
ーザの集光性は波長に大きく依存し、波長が短いほど集
光性が良い。よって高精度が要求される精密加工や微細
加工への利用が可能である。また熱が発生しにくいこと
は、熱に弱い樹脂などの材料への加工も可能にする。こ
のような紫外レーザ光の中で、好ましい紫外レーザ光
は、波長350nm以下であり、より好ましくは150
〜300nmの範囲である。
The resin may be any resin as long as it satisfies the above-mentioned conditions, and examples thereof include a benzocyclobutene resin (BCB) and a fluororesin such as Teflon. The thickness of the resin layer 2 and the depth of the groove of the flow path 5 are usually the same. However, the resin may be partially left depending on the function of a certain part of the flow path circuit. In the case of performing optical measurement, there is no problem even if the resin partially remains as long as the wavelength is equal to or less than the wavelength of the measurement light. Processing for forming the flow path in the resin layer is preferably performed by laser processing. The laser is preferably an ultraviolet laser. Processing with ultraviolet light enables processing with little thermal effect. In machining, etc., precise processing is difficult due to distortion or damage due to heat, but due to processing using ultraviolet laser, less heat is generated,
A decrease in accuracy due to heat of the workpiece can be suppressed. Further, the light condensing property of the laser largely depends on the wavelength. The shorter the wavelength, the better the light condensing property. Therefore, it can be used for precision processing and fine processing that require high accuracy. In addition, the fact that heat is hardly generated enables processing into a material such as resin which is weak to heat. Among such ultraviolet laser light, a preferable ultraviolet laser light has a wavelength of 350 nm or less, and more preferably 150 nm or less.
300300 nm.

【0010】本発明において紫外レーザ光で加工した場
合、レーザアブレーション現象により溝形成が行われる
と考えられる。この機構は次のように考えられる。紫外
レーザを高分子材料に照射すると、分子の結合が切れて
蒸発する。(a)最初に波長が250nmなどの紫外線
レーザを数十nsで高分子材料に照射すると、(b)高
分子材料表面に励起分子や種々の活性種が高密度に生成
する。(c)分子がレーザから受け取ったエネルギがそ
の分子を構成する化学結合よりも大きい場合(材料固有
の値である加工しきい値を上回っている場合)には、そ
の化学結合が切断され、分子レベルあるいは原子レベル
にまで分解される。そのため、急激な体積膨張を生じ
る。(d)このとき過剰に与えられたエネルギが分子の
運動エネルギとなり、分子は被加工物上方の開放された
空間へ噴出し除去が行われる。
In the present invention, when processing is performed with ultraviolet laser light, it is considered that grooves are formed by a laser ablation phenomenon. This mechanism is considered as follows. When an ultraviolet laser is applied to a polymer material, the molecular bonds are broken and the polymer is evaporated. (A) When a polymer material is first irradiated with an ultraviolet laser having a wavelength of 250 nm or the like for several tens of ns, (b) excited molecules and various active species are generated at a high density on the surface of the polymer material. (C) If the energy received by the molecule from the laser is greater than the chemical bonds that make up the molecule (if it exceeds the processing threshold, which is a material-specific value), the chemical bond is broken and the molecule is broken Decomposed to the atomic or atomic level. Therefore, rapid volume expansion occurs. (D) At this time, the excessively applied energy becomes the kinetic energy of the molecules, and the molecules are ejected to an open space above the workpiece to be removed.

【0011】流路形成を行ったのち、前記のようにラミ
ネート加工を行う。ラミネート方法自体は幾つかの種類
があり、いずれの方法を用いて行ってもよい。その具体
例としては、プラスチックフィルムのラミネートの場
合、エキストルージョンラミネート、ドライラミネー
ト、ウェットラミネートが代表的である。ラミネート7
の厚さは、樹脂コーティングにより形成した樹脂層の上
面を覆い、流路の上面を完全に密閉して、マイクロ流体
素子に所定のパターンの流体回路を形成しうるに十分な
強度を与えるものであればよい。このようなラミネート
の厚さは、通常10〜200μm、好ましくは20〜1
00μmである。本発明のマイクロ流体素子は、前記の
従来の技術の項で述べたような公知の種々のμ−TAS
に応用することができる。その中で用いる検出法のいく
つかの例について述べる。 1)電気化学検出法 化学システムを1枚の基板上に集積化するという観点か
らは、検出も基板上に集積化しているので本発明に好適
である。マイクロ電極はマイクロマシニング技術を用い
れば、容易に基板上に作製することが可能であり、光源
も要さず、ミクロ化学システムには理想的な検出法の一
つとなりえる。 2)化学発光法 化学発光を利用する検出法は、反応系自体が発光するの
で、レーザのような外部光源や顕微鏡のような複雑な光
学系が必要なく、高感度な光検出器があればよい。従っ
て、マイクロ電極と同様に集積化するのに理想的な検出
法の一つである。 3)電気化学発光法 電気化学発光法は、電極に電圧を印加することで化学発
光を制御することができるため、簡便で信頼性の高い結
果が得られる。
After the formation of the flow channel, the laminating process is performed as described above. There are several types of laminating methods themselves, and any method may be used. As a specific example, in the case of lamination of a plastic film, extrusion lamination, dry lamination, and wet lamination are typical. Laminate 7
The thickness is to cover the upper surface of the resin layer formed by the resin coating, completely seal the upper surface of the flow path, and to give the microfluidic device sufficient strength to form a fluid circuit of a predetermined pattern. I just need. The thickness of such a laminate is usually 10 to 200 μm, preferably 20 to 1 μm.
00 μm. The microfluidic device of the present invention includes various known μ-TASs as described in the related art section.
It can be applied to Some examples of the detection method used therein will be described. 1) Electrochemical detection method From the viewpoint of integrating a chemical system on a single substrate, detection is also integrated on the substrate, which is suitable for the present invention. The microelectrode can be easily formed on a substrate by using micromachining technology, does not require a light source, and can be one of ideal detection methods for microchemical systems. 2) Chemiluminescence method In the detection method using chemiluminescence, since the reaction system itself emits light, there is no need for an external light source such as a laser or a complicated optical system such as a microscope. Good. Therefore, it is one of the ideal detection methods for integration like a microelectrode. 3) Electrochemiluminescence method In the electrochemiluminescence method, chemiluminescence can be controlled by applying a voltage to an electrode, so that a simple and highly reliable result can be obtained.

【0012】本発明のマイクロ流体素子は、樹脂層を溶
剤で洗浄することにより再びもとのシリコン基板に戻す
ことができる。
The microfluidic device of the present invention can be returned to the original silicon substrate by washing the resin layer with a solvent.

【実施例】次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説
明する。 参考例1 シリコン基板上に塗布された30μm厚のBCB樹脂部
のみを加工できるレーザ条件を求めるため、1ショット
当たり1.1mJ、2.1mJ、3.5mJ、5.5m
Jの各レーザ出力条件において、1.00mm/s、
0.75mm/s、0.50mm/s、0.25mm/
sの速度で試料を動かし加工した。図2は、得られた各
レーザ出力における加工試料移動速度vと溝深さdの関
係のグラフである。レーザ出力5.5mJ/ショットに
おいて各移動速度vで加工された加工部断面を顕微鏡写
真で観察したところ、レーザ出力5.5mJの加工で
は、v=0.50mm/sのとき、シリコン基板に達す
る直前まで加工出来ていることがわかる。しかし、
(d)のv=0.25mm/sのときでは、加工部の最
深部付近において明らかにシリコン基板にまでレーザの
影響が現れ、シリコン基板がダメージを受けていると考
えられる。このような場合、シリコン基板がダメージを
受けないようv=0.25mmより小さい移動速度で加
工すればよい。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. Reference Example 1 In order to determine a laser condition capable of processing only a 30 μm thick BCB resin portion applied on a silicon substrate, 1.1 mJ, 2.1 mJ, 3.5 mJ, and 5.5 m per shot were obtained.
Under each laser output condition of J, 1.00 mm / s,
0.75mm / s, 0.50mm / s, 0.25mm /
The sample was moved and processed at a speed of s. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the processing sample moving speed v and the groove depth d at each of the obtained laser outputs. When a cross section of the processed portion processed at each moving speed v at a laser output of 5.5 mJ / shot was observed with a micrograph, it reached the silicon substrate when v = 0.50 mm / s in processing at a laser output of 5.5 mJ. It can be seen that processing has been completed just before. But,
In the case of v = 0.25 mm / s in (d), the influence of the laser clearly appears on the silicon substrate in the vicinity of the deepest part of the processed portion, and it is considered that the silicon substrate is damaged. In such a case, the silicon substrate may be processed at a moving speed smaller than v = 0.25 mm so as not to be damaged.

【0013】実施例1 図1に示す工程に従って本発明のマイクロ流体素子を製
造した。380μm厚のシリコン基板上に厚さ30μm
のBCB樹脂膜をスピンコートで作成した。被覆した樹
脂部を紫外線レーザで30μm幅、深さ30μmまでの
範囲で流路形成した、基板6(図1(c)に示す)を作
成した。次いでこの基板に、フッ素樹脂で30μmの厚
さのラミネートを施し、全体を覆ってマイクロ流体素子
を作成した。 実施例2 図3(a)に示すような380μm厚の石英基板上10
に、図3(b)に示すような金蒸着電極11を設け、こ
れを基板としてその上にBCB樹脂膜12をスピンコー
トで25μmの厚さに塗布した。この状態を図3(c)
に示した。この樹脂膜を250nmの紫外線レーザでパ
ルスエネルギー10mJ 10shots/secで加
工し、幅50μm、深さ25μmの溝13を形成した。
この状態を図3(d)に示した。次いでレーザ加工後の
PCB樹脂膜に実施例1と同様に厚さ30μmのフッ素
樹脂ラミネート(図示しない)を施し、構成要素全体を
覆った。このようにして形成した溝13からなる流体回
路に、流体サンプルを流すと、前記の金蒸着電極が溝と
交差しているので、電極間の流体サンプルの電気化学的
分析が可能となる。このような方法で形成した電極を組
込んだ、マイクロ流体素子の他の実施例の石英基板(透
明)側から見た顕微鏡写真(倍率:50倍)をそのまま
書き写した図面を図4に示した。図中20は溝、21は
電極、22がパッドである。図面を描いた紙の表側に石
英基板がある。
Example 1 A microfluidic device of the present invention was manufactured according to the steps shown in FIG. 30 μm thick on a 380 μm thick silicon substrate
Was formed by spin coating. A substrate 6 (shown in FIG. 1 (c)) was formed by forming a flow path in the coated resin portion with an ultraviolet laser in a range of 30 μm width and 30 μm depth. Next, this substrate was laminated with a fluororesin to a thickness of 30 μm, and the whole was covered to form a microfluidic device. Example 2 10 on a quartz substrate having a thickness of 380 μm as shown in FIG.
Then, a gold vapor-deposited electrode 11 as shown in FIG. 3B was provided, and a BCB resin film 12 was applied thereon by spin coating to a thickness of 25 μm using the substrate as a substrate. This state is shown in FIG.
It was shown to. This resin film was processed with a 250 nm ultraviolet laser at a pulse energy of 10 mJ at 10 shots / sec to form a groove 13 having a width of 50 μm and a depth of 25 μm.
This state is shown in FIG. Next, a 30 μm-thick fluororesin laminate (not shown) was applied to the PCB resin film after laser processing in the same manner as in Example 1 to cover all the components. When a fluid sample is caused to flow through the fluid circuit including the grooves 13 thus formed, the gold vapor-deposited electrodes intersect with the grooves, so that the fluid sample between the electrodes can be subjected to electrochemical analysis. FIG. 4 is a drawing in which a microphotograph (magnification: 50 times) of another example of the microfluidic device incorporating the electrode formed by such a method as viewed from the quartz substrate (transparent) side is directly copied. . In the figure, 20 is a groove, 21 is an electrode, and 22 is a pad. There is a quartz substrate on the front side of the drawing paper.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明のマイクロ流体素子は、近年、基
板に幅広く使われ、価格的にも手軽なシリコン基板など
を用い、この基板上に樹脂をスピンコートで塗布し、そ
の樹脂部に形成することにより、低価格化、洗浄や交換
の簡易化を図ることができる。さらに、使用した樹脂部
を洗い落とすことができる。そのことにより、すべてを
捨てずに済み、基板を再利用することが出来る。このマ
イクロ流体素子を用いればμ−TASをより容易に実用
化できる。さらにこのマイクロ流体素子は、樹脂層中に
流路を形成するので、形成する溝などのパターンの変
更、加工工程の短縮化、チップ上の流体システムの試作
を迅速かつ容易に行うことができ、さらに加工対象(樹
脂等)の選択の幅が広がるという利点がある。さらに紫
外光レーザを使用することで材料が熱影響を受けにくい
ため、精密・微細加工が可能で、熱に弱い材料への利用
も可能となるという優れた効果を奏する。
The microfluidic device of the present invention is widely used as a substrate in recent years and uses a silicon substrate or the like which is inexpensive and a resin is applied on the substrate by spin coating to form a resin portion. By doing so, it is possible to reduce the cost and simplify the cleaning and replacement. Further, the used resin portion can be washed off. Thereby, it is not necessary to throw away everything, and the substrate can be reused. If this microfluidic device is used, μ-TAS can be more easily put to practical use. Furthermore, since this microfluidic device forms a flow path in the resin layer, it is possible to change a pattern such as a groove to be formed, shorten a processing step, and prototype a fluid system on a chip quickly and easily. Further, there is an advantage that the range of selection of a processing target (eg, resin) is widened. Furthermore, since the material is hardly affected by heat by using an ultraviolet laser, there is an excellent effect that precision and fine processing can be performed, and the material can be used for a material which is weak to heat.

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

【図1】本発明のマイクロ流体素子の製造工程の1例を
示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing one example of a manufacturing process of a microfluidic device of the present invention.

【図2】本発明の製造方法に用いられるレーザ加工にお
けるレーザ光の移動速度と溝深さの関係を示すグラフで
ある。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a moving speed of a laser beam and a groove depth in laser processing used in the manufacturing method of the present invention.

【図3】基板上に金蒸着電極を形成した場合の本発明の
マイクロ流体素子の製造工程の1例を示す説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory view showing one example of a manufacturing process of the microfluidic device of the present invention when a gold vapor deposition electrode is formed on a substrate.

【図4】本発明の好ましい1実施例としてのマイクロ流
体素子の石英基板裏側から見た電極及び樹脂部に形成し
た溝の拡大写真の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of an enlarged photograph of a groove formed in an electrode and a resin portion as viewed from the back side of a quartz substrate of a microfluidic device as a preferred embodiment of the present invention.

【符号の説明】 1 基板 2 樹脂層 4 レーザ光 5 流体回路 7 ラミネート 8 マイクロ流体素子 10 石英基板 11 金蒸着電極 12 BCB樹脂膜 13 溝 20 溝 21 電極 22 パッドDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Resin layer 4 Laser beam 5 Fluid circuit 7 Laminate 8 Microfluidic device 10 Quartz substrate 11 Gold vapor deposition electrode 12 BCB resin film 13 Groove 20 Groove 21 Electrode 22 Pad

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 37/00 101 G01N 37/00 101 // B29C 59/16 B29C 59/16 Fターム(参考) 2G042 FB02 HA02 HA03 2G058 AA09 CC05 CC19 DA07 EA03 EA05 EA11 EA19 FA07 FB01 FB14 GA01 GA11 GA20 4F209 AH33 PA15 PB01 PC03 PG05 PG14 PW31 4G075 AA02 AA30 AA39 AA65 BC10 BD09 BD15 CA13 CA32 CA36 DA02 EB50 EC09 EE21 EE31 FB04 FB06 FB12 FC04 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) G01N 37/00 101 G01N 37/00 101 // B29C 59/16 B29C 59/16 F term (reference) 2G042 FB02 HA02 HA03 2G058 AA09 CC05 CC19 DA07 EA03 EA05 EA11 EA19 FA07 FB01 FB14 GA01 GA11 GA20 4F209 AH33 PA15 PB01 PC03 PG05 PG14 PW31 4G075 AA02 AA30 AA39 AA65 BC10 BD09 BD15 CA13 CA32 CA36 DA02 EB50 EB04 EB21 FB31

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と基板上の樹脂層と樹脂層を覆った
樹脂コートを有し、前記樹脂層中に流体回路を形成した
ことを特徴とするマイクロ流体素子。
1. A microfluidic device comprising: a substrate; a resin layer on the substrate; and a resin coat covering the resin layer, wherein a fluid circuit is formed in the resin layer.
【請求項2】 基板がシリコン、ガラス又はセラミック
スから選ばれる請求項1記載のマイクロ流体素子。
2. The microfluidic device according to claim 1, wherein the substrate is selected from silicon, glass and ceramics.
【請求項3】 流体回路が、レーザ加工で形成された基
板面を底部とする部分を少なくとも一部に有する溝で形
成されたことを特徴とする請求項1記載のマイクロ流体
素子。
3. The microfluidic device according to claim 1, wherein the fluid circuit is formed by a groove having at least a part of the substrate surface formed by laser processing and having a bottom as a bottom.
【請求項4】 流体回路が、前記の溝部を含む樹脂層
を、ラミネート樹脂によりコートして形成されたことを
特徴とする請求項3記載のマイクロ流体素子。
4. The microfluidic device according to claim 3, wherein the fluid circuit is formed by coating the resin layer including the groove with a laminating resin.
【請求項5】 基板上に樹脂層を形成し、この樹脂層を
レーザ加工により除去して、流体の流路となる所定のパ
ターンの溝を形成したのち、この加工後の樹脂層の表面
全面を樹脂コートによりラミネート処理し流体回路を形
成することを特徴とするマイクロ流体素子の製造方法。
5. A resin layer is formed on a substrate, the resin layer is removed by laser processing to form a groove having a predetermined pattern serving as a fluid flow path, and the entire surface of the resin layer after the processing is formed. A microfluidic device by laminating the substrate with a resin coat to form a fluid circuit.
【請求項6】 基板上の樹脂層と樹脂コートとを洗い流
して基板を再利用することを特徴とする請求項5記載の
マイクロ流体素子の製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the resin layer and the resin coat on the substrate are washed away and the substrate is reused.
【請求項7】 マイクロ流体素子の基板上の流体回路形
成面側の反対側から光照射して光学的分析を行うことを
特徴とする請求項1記載のマイクロ流体素子を用いる分
析方法。
7. The analysis method using a microfluidic device according to claim 1, wherein the optical analysis is performed by irradiating the microfluidic device with light from the side opposite to the fluid circuit forming surface side on the substrate.
【請求項8】 基板上に電気配線を設け、電気化学的分
析を行う、請求項1記載のマイクロ流体素子を用いる分
析方法。
8. The analysis method using the microfluidic device according to claim 1, wherein an electric wiring is provided on the substrate and electrochemical analysis is performed.
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