JP2003285298A - マイクロ流路デバイスおよびマイクロ流路デバイスの作製法 - Google Patents
マイクロ流路デバイスおよびマイクロ流路デバイスの作製法Info
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- JP2003285298A JP2003285298A JP2002086231A JP2002086231A JP2003285298A JP 2003285298 A JP2003285298 A JP 2003285298A JP 2002086231 A JP2002086231 A JP 2002086231A JP 2002086231 A JP2002086231 A JP 2002086231A JP 2003285298 A JP2003285298 A JP 2003285298A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接合技術が不要で、樹脂の光吸収や蛍光によ
って測定に制約を受けないマイクロ流路デバイスとその
製作法を提供すること。 【解決手段】 基板部１０１、光硬化性樹脂１０２、光
透過性のあるカバー板１０３の順の３層より構成されて
おり、基板部１０１とカバー基板１０３の間に未硬化の
光硬化性樹脂を充填したのちに、光硬化反応によって光
硬化性樹脂層に流路パターン１０４を形成することによ
って、マイクロ流路が一体に構成されるマイクロ流路デ
バイス、および、その製作法を提供する。
って測定に制約を受けないマイクロ流路デバイスとその
製作法を提供すること。 【解決手段】 基板部１０１、光硬化性樹脂１０２、光
透過性のあるカバー板１０３の順の３層より構成されて
おり、基板部１０１とカバー基板１０３の間に未硬化の
光硬化性樹脂を充填したのちに、光硬化反応によって光
硬化性樹脂層に流路パターン１０４を形成することによ
って、マイクロ流路が一体に構成されるマイクロ流路デ
バイス、および、その製作法を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、微量の液体試料
中に含まれる物質を分離したり、分析したりするマイク
ロ流路デバイスとその製作法に関する。
中に含まれる物質を分離したり、分析したりするマイク
ロ流路デバイスとその製作法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイクロ流路デバイスは、シリコ
ン基板やガラス基板をエッチングして流路を形成した
後、ガラス基板を接合することによって形成していた。
また、最近では、光硬化性樹脂によって一体に形成する
方法も考案されている。
ン基板やガラス基板をエッチングして流路を形成した
後、ガラス基板を接合することによって形成していた。
また、最近では、光硬化性樹脂によって一体に形成する
方法も考案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】シリコン基板やガラス
基板をエッチングして流路を形成するタイプのマイクロ
流路デバイスの場合、液体の漏れを防ぐために、２枚の
基板どうしの精密な接合技術を必要とするという点が、
技術的な困難さから、課題となっている。一方、光硬化
性樹脂によって一体に形成する方法では、流路デバイス
内の液体に対して、外部から光学的な検出を行う場合、
波長によっては樹脂の光吸収や蛍光によって、測定に制
約を受けるという課題があった。
基板をエッチングして流路を形成するタイプのマイクロ
流路デバイスの場合、液体の漏れを防ぐために、２枚の
基板どうしの精密な接合技術を必要とするという点が、
技術的な困難さから、課題となっている。一方、光硬化
性樹脂によって一体に形成する方法では、流路デバイス
内の液体に対して、外部から光学的な検出を行う場合、
波長によっては樹脂の光吸収や蛍光によって、測定に制
約を受けるという課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】これらの２つの課題を同
時に解決する手段として、マイクロ流路デバイスにおい
て、基板部、光硬化性樹脂製流路、光透過性のあるカバ
ー板より構成されており、基板部とカバー基板の間に未
硬化の光硬化性樹脂を充填したのちに、光硬化反応によ
って流路パターンを形成することによって、マイクロ流
路を一体に構成するマイクロ流路デバイスとその製作法
を提供する。
時に解決する手段として、マイクロ流路デバイスにおい
て、基板部、光硬化性樹脂製流路、光透過性のあるカバ
ー板より構成されており、基板部とカバー基板の間に未
硬化の光硬化性樹脂を充填したのちに、光硬化反応によ
って流路パターンを形成することによって、マイクロ流
路を一体に構成するマイクロ流路デバイスとその製作法
を提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
て、図面を参照して説明する。
【０００６】図１は、本発明の微量な液体を流して分離
や分析を行うマイクロ流路デバイスの構成例を示したも
ので、基板部１０１、光硬化性樹脂１０２、光透過性の
あるカバー板１０３の順の３層で構成されている。この
流路デバイスは、基板部１０１とカバー基板１０３の間
に未硬化の光硬化性樹脂を充填したのちに、光硬化反応
によって流路パターン１０４の周辺部を硬化させること
によって、流路パターン１０４が形成されて、マイクロ
流路デバイスが一体に構成されている。
や分析を行うマイクロ流路デバイスの構成例を示したも
ので、基板部１０１、光硬化性樹脂１０２、光透過性の
あるカバー板１０３の順の３層で構成されている。この
流路デバイスは、基板部１０１とカバー基板１０３の間
に未硬化の光硬化性樹脂を充填したのちに、光硬化反応
によって流路パターン１０４の周辺部を硬化させること
によって、流路パターン１０４が形成されて、マイクロ
流路デバイスが一体に構成されている。
【０００７】ここで、基板部１０１に光透過性の材料を
用いた場合には、送液側の注入口１０５，１０５’から
試料液と反応液を外部ポンプによって流すことで、混合
部１０６で反応によって生じた変化を吸光度変化として
検出することができ、これをもとに微量な試料液体中の
目的物質の濃度を知ることができる。なお、混合液は廃
液口１０７から排出される。図２は、吸光度変化測定の
際の装置構成の模式図を示したもので、光源２０１か
ら、レンズ系２０２，フィルター２０３を介して、検出
光がマイクロ流路デバイス２０４の検出領域を透過し
て、光検出器２０５で検出される。
用いた場合には、送液側の注入口１０５，１０５’から
試料液と反応液を外部ポンプによって流すことで、混合
部１０６で反応によって生じた変化を吸光度変化として
検出することができ、これをもとに微量な試料液体中の
目的物質の濃度を知ることができる。なお、混合液は廃
液口１０７から排出される。図２は、吸光度変化測定の
際の装置構成の模式図を示したもので、光源２０１か
ら、レンズ系２０２，フィルター２０３を介して、検出
光がマイクロ流路デバイス２０４の検出領域を透過し
て、光検出器２０５で検出される。
【０００８】次に、図３では、カバー板３０１の面積が
基板部３０２の面積より小さくすることによって、カバ
ー部３０１の端に、基板部３０２に対して垂直方向に流
路の出入口３０３を形成したマイクロ流路デバイスの例
を示している。このように流路の出入口３０３を上向き
にすることによって、取り扱いやすさを向上させること
ができる。ここで、基板部３０２の外周に沿って、枠３
０４を設けることで、硬化前の光硬化性樹脂を確実に保
持させることができる。
基板部３０２の面積より小さくすることによって、カバ
ー部３０１の端に、基板部３０２に対して垂直方向に流
路の出入口３０３を形成したマイクロ流路デバイスの例
を示している。このように流路の出入口３０３を上向き
にすることによって、取り扱いやすさを向上させること
ができる。ここで、基板部３０２の外周に沿って、枠３
０４を設けることで、硬化前の光硬化性樹脂を確実に保
持させることができる。
【０００９】図４では、基板４０１とカバー板４０２の
間の光硬化性樹脂層４０３の厚みをより正確に決めるた
め、スペーサ部４０４を設けたマイクロ流路デバイスの
例を示している。これらの枠３０４やスペーサ部４０４
は、パターニングした樹脂を基板上に貼り付けるなどの
方法によって形成することができる。また、枠とスペー
サを複合して用いることもできる。
間の光硬化性樹脂層４０３の厚みをより正確に決めるた
め、スペーサ部４０４を設けたマイクロ流路デバイスの
例を示している。これらの枠３０４やスペーサ部４０４
は、パターニングした樹脂を基板上に貼り付けるなどの
方法によって形成することができる。また、枠とスペー
サを複合して用いることもできる。
【００１０】図５は、流路部分を拡大した模式図で、マ
イクロ流路デバイス中に、別個に光硬化性樹脂によって
可動部分を形成した例を示している。流路周辺部５０１
および軸５０２を初めに形成した後、可動部品５０３を
形成している。図５では、逆流防止弁を形成した例を示
している。
イクロ流路デバイス中に、別個に光硬化性樹脂によって
可動部分を形成した例を示している。流路周辺部５０１
および軸５０２を初めに形成した後、可動部品５０３を
形成している。図５では、逆流防止弁を形成した例を示
している。
【００１１】図６は、マイクロ流路内で、電気化学測定
を行うために、基板６０１の表面にあらかじめ電極パタ
ーンを形成した例を示している。作用極パターン６０２
と電極パターン６０３を形成し、電気化学測定器６０４
を接続することによって、流路における電気化学測定を
行うことができる。すなわち、送液側の注入口６０５，
６０５’から試料液と反応液を外部ポンプによって流す
ことで、混合部６０６における電気化学活性物質を電流
あるいは電位の変化として検出することができ、これを
もとに微量な試料液体中の目的物質の濃度を知ることが
できる。
を行うために、基板６０１の表面にあらかじめ電極パタ
ーンを形成した例を示している。作用極パターン６０２
と電極パターン６０３を形成し、電気化学測定器６０４
を接続することによって、流路における電気化学測定を
行うことができる。すなわち、送液側の注入口６０５，
６０５’から試料液と反応液を外部ポンプによって流す
ことで、混合部６０６における電気化学活性物質を電流
あるいは電位の変化として検出することができ、これを
もとに微量な試料液体中の目的物質の濃度を知ることが
できる。
【００１２】図７は、マイクロ流路デバイスによる分離
分析への応用例を示したものである。図７の流路には、
ゲル粒子７０１を充填するための流路カラム７０２が形
成されており、流路カラム７０２の端には、ゲル粒子を
せき止めるために光硬化性樹脂のストッパー構造７０３
が形成されている。このカラムにタンパク質や核酸など
の試料液を流し、カラム下流の流路７０４において、紫
外光の吸収を測定することによって、タンパク質や核酸
の種類に応じた分離状態を測定することができる。
分析への応用例を示したものである。図７の流路には、
ゲル粒子７０１を充填するための流路カラム７０２が形
成されており、流路カラム７０２の端には、ゲル粒子を
せき止めるために光硬化性樹脂のストッパー構造７０３
が形成されている。このカラムにタンパク質や核酸など
の試料液を流し、カラム下流の流路７０４において、紫
外光の吸収を測定することによって、タンパク質や核酸
の種類に応じた分離状態を測定することができる。
【００１３】一方、図８は、マイクロ流路デバイスの作
製法を示したものである。作製手順としては、（ａ）基
板８０１上への光硬化性樹脂８０２の充填工程、（ｂ）
カバー板８０３の光硬化性樹脂８０２上への設置工程、
（ｃ）光照射工程、（ｄ）洗浄工程からなる。光照射工
程では、（ｃ１）マスク８０４による露光、あるいは、
（ｃ２）ガルバノミラー等による光ビーム８０５の走査
による光照射による露光のいずれかを用いることができ
る。
製法を示したものである。作製手順としては、（ａ）基
板８０１上への光硬化性樹脂８０２の充填工程、（ｂ）
カバー板８０３の光硬化性樹脂８０２上への設置工程、
（ｃ）光照射工程、（ｄ）洗浄工程からなる。光照射工
程では、（ｃ１）マスク８０４による露光、あるいは、
（ｃ２）ガルバノミラー等による光ビーム８０５の走査
による光照射による露光のいずれかを用いることができ
る。
【００１４】さらに、可動部品を形成する工程として、
高開口数の集光光を用いる工程の模式図を図９に示す。
図９では、高開口数の対物レンズ９０１をカバー板９０
２に近接して配置することで、光硬化性樹脂内部の集光
部分を硬化させて、可動部分を作製することができる。
この場合の照射光としては、光硬化性樹脂の吸収波長の
他、２光子吸収を起こす波長を用いても良い。
高開口数の集光光を用いる工程の模式図を図９に示す。
図９では、高開口数の対物レンズ９０１をカバー板９０
２に近接して配置することで、光硬化性樹脂内部の集光
部分を硬化させて、可動部分を作製することができる。
この場合の照射光としては、光硬化性樹脂の吸収波長の
他、２光子吸収を起こす波長を用いても良い。
【００１５】なお、本発明で用いる樹脂材料としては、
ウレタンアクリレート系やエポキシ系などの光硬化性樹
脂を用いることができる。基板材料としては、石英ガラ
スなどのガラス基板、シリコン基板、水晶基板などを用
いることができる。カバー板材料としては、石英ガラス
などの光透過性のガラス基板などを用いることができ
る。光源としては、水銀ランプ、ＨｅＣｄレーザー、ア
ルゴンイオンレーザー、チタンサファイヤレーザーなど
を選択して用いることができる。
ウレタンアクリレート系やエポキシ系などの光硬化性樹
脂を用いることができる。基板材料としては、石英ガラ
スなどのガラス基板、シリコン基板、水晶基板などを用
いることができる。カバー板材料としては、石英ガラス
などの光透過性のガラス基板などを用いることができ
る。光源としては、水銀ランプ、ＨｅＣｄレーザー、ア
ルゴンイオンレーザー、チタンサファイヤレーザーなど
を選択して用いることができる。
【００１６】
【発明の効果】以上の説明したように、本発明で、基板
部とカバー基板の間に未硬化の光硬化性樹脂を充填した
のちに、光硬化反応によって流路パターンを形成するこ
とによって、マイクロ流路デバイスを一体に構成するマ
イクロ流路デバイスとその製作法を考案し、接合技術が
不要で、樹脂の光吸収や蛍光によって測定に制約を受け
ないマイクロ流路デバイスとその製作法を提供すること
を可能にすることができる。
部とカバー基板の間に未硬化の光硬化性樹脂を充填した
のちに、光硬化反応によって流路パターンを形成するこ
とによって、マイクロ流路デバイスを一体に構成するマ
イクロ流路デバイスとその製作法を考案し、接合技術が
不要で、樹脂の光吸収や蛍光によって測定に制約を受け
ないマイクロ流路デバイスとその製作法を提供すること
を可能にすることができる。
【図１】本発明のマイクロ流路デバイスの構成例を示す
図である。
図である。
【図２】本発明のマイクロ流路デバイスでの吸光度測定
の際の模式図である。
の際の模式図である。
【図３】本発明のマイクロ流路デバイスの構成例を示す
図である。
図である。
【図４】本発明のマイクロ流路デバイスの構成例を示す
図である。
図である。
【図５】本発明のマイクロ流路デバイスの構成例のうち
一部を拡大した模式図である。
一部を拡大した模式図である。
【図６】本発明のマイクロ流路デバイスの構成例を示す
図である。
図である。
【図７】本発明のマイクロ流路デバイスの応用例を示す
図である。
図である。
【図８】本発明のマイクロ流路デバイスの作製法を示す
図である。
図である。
【図９】本発明のマイクロ流路デバイスの作製法の一部
を示す図である。
を示す図である。
１０１ 基板部
１０２ 光硬化性樹脂
１０３ カバー板
１０４ 流路パターン
１０５，１０５’注入口
１０６ 混合部
１０７ 廃液口
２０１ 光源
２０２ レンズ系
２０３ フィルター
２０４ マイクロ流路デバイス
２０５ 光検出器
３０１ カバー板
３０２ 基板部
３０３ 流路の出入口
３０４ 枠
４０１ 基板
４０２ カバー板
４０３ 光硬化性樹脂層
４０４ スペーサ部
５０１ 流路周辺部
５０２ 軸
５０３ 可動部品
６０１ 基板
６０２ 作用極パターン
６０３ 電極パターン
６０４ 電気化学測定器
６０５，６０５’ 注入口
６０６ 混合部
７０１ ゲル粒子
７０２ 流路カラム
７０３ ストッパー構造
７０４ カラム下流の流路
８０１ 基板
８０２ 光硬化性樹脂
８０３ カバー板
８０４ マスク
８０５ 光ビーム
９０１ 高開口数の対物レンズ
９０２ カバー板
Claims (11)
- 【請求項１】 微量な液体を流して分離や分析を行うマ
イクロ流路デバイスにおいて、少なくとも基板部、光硬
化性樹脂、光透過性のあるカバー板の順の３層より構成
されており、前記基板部と前記カバー基板の間に未硬化
の光硬化性樹脂を充填したのちに、光硬化反応によって
光硬化性樹脂層に流路パターンが形成されることによっ
て、マイクロ流路デバイスが一体に構成されていること
を特徴とするマイクロ流路デバイス。 - 【請求項２】 前記カバー板の面積が前記基板部の面積
より小さく、前記カバー部の端に、前記基板部に対して
垂直方向に流路の出入口があることを特徴とする請求項
１記載のマイクロ流路デバイス。 - 【請求項３】 前記基板部の外周に、未硬化時の光硬化
性樹脂の保持のための枠を設けたことを特徴とする請求
項２記載のマイクロ流路デバイス。 - 【請求項４】 前記基板部が光透過性であることを特徴
とする請求項１記載のマイクロ流路デバイス。 - 【請求項５】 前記基板と前記カバー板の間に光硬化性
樹脂の厚みを規定するスペーサ部を設けていることを特
徴とする請求項１記載のマイクロ流路デバイス。 - 【請求項６】 マイクロ流路デバイス中に、別個に光硬
化性樹脂によって可動部分が形成されていることを特徴
とする請求項１記載のマイクロ流路デバイス。 - 【請求項７】 前記基板の表面にあらかじめ電極パター
ンを形成しておくことによって、マイクロ流路内で電気
化学的検出が行えることを特徴とする請求項１記載のマ
イクロ流路デバイス。 - 【請求項８】 微量な液体を流して分離や分析を行うマ
イクロ流路デバイスの作製法において、少なくとも、基
板上への光硬化性樹脂の充填工程、カバー板の光硬化性
樹脂上への設置工程、露光工程、洗浄工程からなること
を特徴とするマイクロ流路デバイスの作製法。 - 【請求項９】 前記露光工程が、マスク露光であること
を請求項８記載のマイクロ流路デバイスの作製法。 - 【請求項１０】 前記露光工程が、ビーム露光であるこ
とを請求項８記載のマイクロ流路デバイスの作製法。 - 【請求項１１】 前記ビーム露光工程において、さら
に、高開口数の集光によって、可動部品を形成する工程
を含むことを請求項１０記載のマイクロ流路デバイスの
作製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002086231A JP2003285298A (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | マイクロ流路デバイスおよびマイクロ流路デバイスの作製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002086231A JP2003285298A (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | マイクロ流路デバイスおよびマイクロ流路デバイスの作製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003285298A true JP2003285298A (ja) | 2003-10-07 |
Family
ID=29232903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002086231A Pending JP2003285298A (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | マイクロ流路デバイスおよびマイクロ流路デバイスの作製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003285298A (ja) |
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| JP2006017721A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Codman & Shurtleff Inc | 逆さ基板を備えた熱式流量センサ |
| JP2006017722A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Codman & Shurtleff Inc | ストリームライン・パッケージングを有する熱式流量センサ |
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-
2002
- 2002-03-26 JP JP2002086231A patent/JP2003285298A/ja active Pending
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