JP2004097978A - Chemical microdevice - Google Patents

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JP2004097978A
JP2004097978A JP2002264957A JP2002264957A JP2004097978A JP 2004097978 A JP2004097978 A JP 2004097978A JP 2002264957 A JP2002264957 A JP 2002264957A JP 2002264957 A JP2002264957 A JP 2002264957A JP 2004097978 A JP2004097978 A JP 2004097978A
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resin
chemical microdevice
chemical
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Application number
JP2002264957A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Inaga
伊永 隆史
Akira Shimoma
下間 昌
Fumio Tsujikawa
辻川 文雄
Masaya Kurokawa
黒川 正也
Toru Minami
南 徹
Masato Oiko
老子 真人
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Starlite Co Ltd
Original Assignee
Starlite Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chemical microdevice which is used for measuring the quantity of harmful gas such as NO<SB>X</SB>, SO<SB>X</SB>, CO<SB>X</SB>, and O<SB>3</SB>and which is easily manufactured and attains the cost reduction. <P>SOLUTION: In the chemical microdevice, closed flow passages 11, 13, 14 for supplying test liquid are disposed on substrates 10, 20, and an opened reaction part 12 is disposed in the midst of the flow passage. In addition, a membrane filter 30 made of a resin is disposed so as to cover the opened reaction part. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、微小な反応器内において微少な量で分析や反応等を行うのに用いるマイクロチップ,マイクロリアクター等の化学マイクロデバイスに係り、特に、空気中におけるNOx ,SOx ,COx ,O3 等のガスの量を測定するのに適した化学マイクロデバイスが安価に得られるようにした点に特徴を有するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、反応効率を高めると共に迅速かつ高感度な分析等を行えるようにし、また多数の反応や分析等を効率よく行うために、マイクロチップ,マイクロリアクター等の化学マイクロデバイスを用い、微少な量で分析や反応等を行うことが試みられている。
【0003】
また、近年においては、空気中におけるNOx ,SOx ,COx ,O3 等の有害ガスの量を測定するのに、上記のような化学マイクロデバイスを用いることが検討されるようになった。
【0004】
ここで、このような化学マイクロデバイスにおいては、例えば、図1に示すように、石英ガラス等で構成された下部基板1の片面に、物質の反応に必要なマイクロチャンネルを構築し、上記のようなガスを捕集する捕集溶液を案内する第1流路1aと、この第1流路1aの途中において上記のガスを捕集溶液に接触させて捕集させる面積が大きくなった反応部1bとを設けると共に、ガスを捕集した上記の捕集溶液と反応して蛍光物質を生成する蛍光試薬溶液或いは発色物質を生成する発色試薬溶液を案内する第2流路1cを上記の反応部1bよりも下流側において第1流路1aと合流するように設け、さらにこのように合流された上記の捕集溶液と蛍光試薬溶液或いは発色試薬溶液とを反応させながら案内する合流流路1dを形成している。
【0005】
そして、図2に示すように、上記の反応部1bの上に上記のガスを通すガラス製の多孔質板3を配置させると共に、この反応部1bに対応するようにして開口部2aが設けられた石英ガラス等の上部基板2を上記の下部基板1の上に載置させ、上記の反応部1b以外の部分において、上記のガスが捕集溶液や蛍光試薬溶液或いは発色試薬溶液と接触しないようにしている。
【0006】
ここで、上記の化学マイクロデバイスにおいて、反応部1bの上に載置させる上記のガラス製の多孔質板3はその製造が困難で、コストが高く付くと共に、反応部1bの上に載置させて組み立てる際に破損が生じやすく、歩留まりが悪く、また石英ガラス等で構成された下部基板1の片面に上記のような加工を行うことも非常に困難であるという問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、マイクロチップ,マイクロリアクター等の微少な量で反応や分析を行うのに使用する化学マイクロデバイスにおける上記のような問題を解決することを課題とするものである。
【0008】
すなわち、この発明においては、空気中におけるNOx ,SOx ,COx ,O3 等の有害ガスの量を測定するのに適した化学マイクロデバイスの製造が容易に行え、そのコストが低減されるようにすることを課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明における化学マイクロデバイスにおいては、上記のような課題を解決するため、基材に試験液を通す密閉された流路が設けられると共に、この流路の途中に開口された反応部が設けられた化学マイクロデバイスにおいて、上記の開口された反応部を覆うようにして樹脂製のメンブランフィルターを設けるようにしたのである。
【0010】
そして、この発明における化学マイクロデバイスのように、開口された反応部を覆うのに樹脂製のメンブランフィルターを用いると、ガラス製の多孔質板を用いる場合に比べて、その製造が容易になってコストが低減される。
【0011】
また、このような化学マイクロデバイスとしては、上記の基材を上部基板と下部基板とで構成し、下部基板に上記の流路と反応部とを設ける一方、上部基板に上記の反応部に対応するように開口部を形成し、上記の反応部を覆うようにして樹脂製のメンブランフィルターを、この上部基板と下部基板との間に挟み込むようにしたものを用いることができる。
【0012】
また、この発明における化学マイクロデバイスにおいて、上記のメンブランフィルターとして、水との接触角が70°以上、好ましくは80°以上の撥水性を有する樹脂を用いることが好ましく、特に、フッ素系樹脂を用いると、撥水性に加えて、このメンブランフィルターの耐薬品性が高くなり、様々な試験液を用いて様々な試験を行うことができる。
【0013】
ここで、上記のフッ素樹脂としては、一般的にオレフィン主鎖や側鎖にフッ素が結合した樹脂を用いることができ、例えば、ポリテトラフルオロエチレン,テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロピロピレン共重合体,エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体,テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体,エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体,ポリクロロトリフルオロエチレン,ポリビニリデンフルオライド等を用いることができる。
【0014】
また、上記のメンブランフィルターの孔径が大きいと、試験液がこのメンブランフィルターを通して流出するおそれがある一方、孔径が小さすぎると、製造コストが非常に高く付くと共に、測定ガスの吸収能力が大きく低下するため、平均孔径が0.001〜0.3μmの範囲のメンブランフィルターを用いることが好ましい。
【0015】
さらに、この発明における化学マイクロデバイスにおいて、上記の基材を樹脂で構成すると、石英ガラス等を用いる場合に比べてコストが低減され、ポリスチレン,ポリメチルメタクリレート,ポリカーボネート,ポリ(4−メチルペンテン−1)及び環状ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂を用いると、射出成形により上記の下部基板に流路や反応部を形成することができると共に、簡単に同じ形状のものを量産できるようになり、コストが低減される。なお、ここで用いる熱可塑性樹脂は上記のようなものに限定されず、熱可塑性樹脂の性質を有し、射出成形できるものであればよい。
【0016】
さらに、この発明における化学マイクロデバイスにおいて、上記の基材を構成する樹脂にシリコーン樹脂を用いると、紫外領域等における光の透過性も高くなり、光を照射させて吸光度を測定することが広い範囲で行えるようになる。なお、ここで用いるシリコーン樹脂は、特別なものでなく一般的に使用されているもの、例えば、アルキルシロキサンを加熱重合させたもの等を用いることができ、代表的なものとしては、ポリジメチルシロキサンが挙げられる。
【0017】
【実施例】
以下、この発明の実施例に係る化学マイクロデバイスを添付図面に基づいて具体的に説明する。但し、この発明に係る化学マイクロデバイスは、特に、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。
【0018】
この実施例においては、NO2 の量を測定するのに用いる化学マイクロデバイスについて説明する。
【0019】
この実施例の化学マイクロデバイスAにおいては、ポリメチルメタクリレートを用いた射出成形により、図3に示すような下部基板10と、図4に示すような上部基板20とを作製した。
【0020】
ここで、上記の下部基板10においては、その片面にNO2 ガスを捕集するトリエタノールアミンを含有する捕集溶液を案内する第1流路11を設けると共に、この第1流路11の途中においてNO2 ガスを上記の捕集溶液に捕集させる面積が大きくなった反応部12を設けた。また、NO2 ガスを捕集した上記の捕集溶液と反応して蛍光物質を生成する2,3−ジアミノナフタレンを含む蛍光試薬溶液を案内する第2流路13を、上記の反応部12よりも下流側において上記の第1流路11と合流するように設け、さらにこのように合流されたNO2 ガスを捕集した捕集溶液と蛍光試薬溶液とを反応させながら案内する合流流路14を形成した。
【0021】
一方、上記の上部基板20においては、上記の下部基板10における第1流路11に上記の捕集溶液を供給するための第1孔21aと、上記の第2流路13に上記の蛍光試薬溶液を供給するための第2孔21bと、上記の合流流路14を通して導かれた捕集溶液と蛍光試薬溶液とを回収するための第3孔21cとを設けると共に、上記の反応部12に対応するようにして開口部22を設けた。
【0022】
また、この実施例の化学マイクロデバイスAにおいては、上記の下部基板10における反応部12を覆うようにして載置させる樹脂製のメンブランフィルター30として、平均孔径が0.1μmになったポリテトラフルオロエチレン製のメンブランフィルター30を用いるようにした。
【0023】
そして、図5に示すように、下部基板10に設けられた上記の反応部12を覆うようにして、上記のメンブランフィルター30を下部基板10の上に載置させると共に、上記の反応部12に対応するようにして開口部22が設けられた上部基板20を下部基板10の上に載置させ、上記のメンブランフィルター30をこの上部基板20と下部基板10との間で挟み込むようにし、この状態で上記の上部基板20と下部基板10とを熱融着させ、上記のNO2 ガスが上記の反応部12においてだけメンブランフィルター30を通して上記の捕集溶液と接触するようにした。
【0024】
このようにして製造したこの実施例の化学マイクロデバイスAを用いた場合においても、従来の化学マイクロデバイスを用いた場合と同様に、NO2 ガスの量の検出が適正に行え、またその製造コストは従来の化学マイクロデバイスに比べて著しく低減された。
【0025】
なお、この実施例における化学マイクロデバイスAにおいては、NO2 ガスの量の検出に用いるようにしたが、SOx ,COx ,O3 等のガスの検出や、他のあらゆる状態の物質の検出や反応等に用いることも可能である。
【0026】
次に、この発明における化学マイクロデバイスを用いてNO2 ガスの量を検出する具体的な実験について説明する。
【0027】
この実験においては、図6(A),(B)に示すように、ポリメチルメタクリレートを用いた射出成形により、それぞれ長さが35mm,幅が12.3mm,厚さが1mmになった下部基板10と上部基板20とを作製した。
【0028】
そして、下部基板10には長さが25mm,幅が1mm,深さが0.1mmになった第1流路11を設ける一方、上部基板20には上記の下部基板10に設けた流路11の両端部の位置に対応するようにして、上記の第1流路11にNO2 ガスを捕集する捕集溶液を供給する供給口21dと、NO2 ガスを捕集した捕集溶液を回収する回収口21eとを設けると共に、上記の供給口21dと回収口21eとの間に、長さが20mm,幅が1.2mmになった開口部22を設け、この開口部22に対応する第1流路11の部分が反応部12になるようにした。
【0029】
一方、メンブランフィルター30としては、厚みが0.07mm,平均孔径が0.1μmになったポリテトラフルオロエチレン製のものを用いた。
【0030】
そして、図7に示すように、上部基板20に設けられた開口部22に対応する位置にくるようにして、上記のメンブランフィルター30を下部基板10の上に載置させると共に、この下部基板10の上に上記の上部基板20を載置させて、上記のメンブランフィルター30をこの上部基板20と下部基板10との間で挟み込み、この状態で上記の上部基板20と下部基板10とを熱融着させて、実験用の化学マイクロデバイスA1を得た。
【0031】
次いで、図8に示すように、上記の化学マイクロデバイスA1を測定容器40内に設置すると共に、NO2 ガスを捕集する捕集溶液として0.3%(w/v)のトリエタノールアミン水溶液を1μl/分の流量で捕集液供給装置41から測定容器40内に設置された化学マイクロデバイスA1における供給口21dを通して第1流路11に供給するようにした。
【0032】
そして、この捕集溶液を上記の第1流路11を通して回収口21eに導く間において、上記の開口部22に設けられたメンブランフィルター30を通して測定容器40内におけるNO2 ガスと接触させて、NO2 ガスを上記の捕集溶液に捕集させ、このようにNO2 ガスを捕集した捕集溶液を上記の回収口21eを通して回収し、このように回収した捕集溶液を蛍光強度測定装置42に導くと共に、この捕集溶液に対して、0.19mol/lの硫酸溶液中に2,3−ジアミノナフタレンの濃度が5×10−4mol/lになるように調整した蛍光試薬溶液を1μl/分の流量で蛍光試薬供給装置43から供給すると共に、水酸化ナトリウムと四ホウ酸ナトリウムとがそれぞれ0.26mol/lの濃度になった混合溶液からなるpH調整液を2μl/分の流量でpH調整液供給装置44から供給し、上記の蛍光強度測定装置42によって蛍光強度を測定するようにした。
【0033】
ここで、この実験においては、図9に実線で示すように、上記の測定容器40内のNO2 ガス濃度を50ppb程度で一定時間安定させた後、この測定容器40内にNO2 ガスを供給してNO2 ガス濃度を100ppb程度まで上昇させて一定時間安定させ、その後、この測定容器40内のNO2 ガス濃度を次第に下げるようにし、このような条件の下で上記のようにして蛍光強度を測定し、その結果を図9に一点鎖線で示した。
【0034】
この結果から明らかなように、測定容器40内におけるNO2 ガス濃度の変化に追従して蛍光強度が変化していた。
【0035】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明においては、基材に試験液を通す密閉された流路が設けられると共に、この流路の途中に開口された反応部が設けられた化学マイクロデバイスにおいて、上記の開口された反応部を覆うのに樹脂製のメンブランフィルターを用いるようにしたため、従来のガラス製の多孔質板を用いる場合に比べて、その製造が容易になり、コストが著しく低減された。
【0036】
また、この発明における化学マイクロデバイスにおいて、上記の基材を樹脂で構成すると、石英ガラス等を用いる場合に比べてコストが低減され、特に、ポリスチレン,ポリメチルメタクリレート,ポリカーボネート,ポリ(4−メチルペンテン−1)及び環状ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂を用いると、射出成形することができ、さらにコストが低減されるようになった。
【0037】
また、この発明における化学マイクロデバイスにおいて、上記の基材を構成する樹脂にポリジメチルシロキサン等のシリコーン樹脂を用いると、紫外領域等における光の透過性も高くなり、光を照射させて吸光度を測定することが広い範囲で行えるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の化学マイクロデバイスにおいて使用している下部基板の例を示した概略平面図である。
【図2】図1に示した下部基板を使用した従来の化学マイクロデバイスの概略平面図である。
【図3】この発明の一実施例に係る化学マイクロデバイスにおいて使用した下部基板の概略平面図である。
【図4】同実施例に係る化学マイクロデバイスにおいて使用した上部基板の概略平面図である。
【図5】図3に示す下部基板と図4に示す上部基板とを使用した上記の実施例に係る化学マイクロデバイスの概略平面図である。
【図6】この発明の実験において、化学マイクロデバイスに使用した下部基板及び上部基板の概略平面図である。
【図7】この発明の実験において用いた化学マイクロデバイスの概略平面図である。
【図8】この発明の実験において、図7に示したマイクロデバイスを用いた測定装置の概略説明図である。
【図9】図8に示した測定装置を用いて測定した測定容器内のNO2 ガス濃度と蛍光強度との関係を示した図である。
【符号の説明】
A,A1 化学マイクロデバイス
10 下部基板
11 第1流路
12 反応部
13 第2流路
14 合流流路
20 上部基板
22 開口部
30 樹脂製のメンブランフィルター
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
This invention is a microchip used to perform analysis or reaction, such as a minute amount in the fine reactor relates to a chemical microdevices such microreactor, particularly, NOx in air, SOx, COx, O 3, etc. The characteristic feature is that a chemical microdevice suitable for measuring the amount of the gas can be obtained at low cost.
[0002]
[Prior art]
In recent years, chemical microdevices such as microchips and microreactors have been used to increase the efficiency of reactions and perform rapid and highly sensitive analyses. Attempts to perform analysis, reactions, etc. have been made.
[0003]
Further, in recent years, NOx in air, SOx, COx, to measure the amount of harmful gases O 3 or the like, was to be considered to use chemical microdevice as described above.
[0004]
Here, in such a chemical microdevice, for example, as shown in FIG. 1, a microchannel necessary for a reaction of a substance is constructed on one surface of a lower substrate 1 made of quartz glass or the like, as described above. Channel 1a for guiding a collecting solution for collecting a gas, and a reaction section 1b having an increased area for contacting the gas with the collecting solution and collecting the gas in the middle of the first channel 1a. And a second flow path 1c that guides a fluorescent reagent solution that generates a fluorescent substance or a color reagent solution that generates a color-forming substance by reacting with the above-described collecting solution that has collected the gas, is connected to the reaction section 1b. A merging flow path 1d is provided on the downstream side so as to merge with the first flow path 1a, and further guides the collected solution thus merged with the fluorescent reagent solution or the coloring reagent solution while reacting them. are doing
[0005]
Then, as shown in FIG. 2, a glass porous plate 3 through which the gas passes is disposed on the reaction section 1b, and an opening 2a is provided so as to correspond to the reaction section 1b. An upper substrate 2 made of quartz glass or the like is placed on the lower substrate 1 so that the gas does not come into contact with a collecting solution, a fluorescent reagent solution, or a coloring reagent solution in a portion other than the reaction section 1b. I have to.
[0006]
Here, in the above-mentioned chemical microdevice, the glass porous plate 3 to be mounted on the reaction part 1b is difficult to manufacture, the cost is high, and the glass porous plate 3 is mounted on the reaction part 1b. When assembled by assembling, there is a problem that the yield is poor, and it is very difficult to perform the above-mentioned processing on one surface of the lower substrate 1 made of quartz glass or the like.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in a chemical microdevice used for performing a reaction or analysis in a minute amount such as a microchip or a microreactor.
[0008]
That is, in this invention, NOx in air, SOx, COx, production of chemical micro device suitable for measuring the amount of harmful gases O 3 or the like is easily performed, so that the cost is reduced It is a subject.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the chemical microdevice according to the present invention, in order to solve the above-described problems, a closed channel for allowing the test solution to pass through the base material is provided, and a reaction portion opened in the middle of the channel is provided. In such a chemical microdevice, a resin-made membrane filter is provided so as to cover the above-mentioned opened reaction part.
[0010]
And, as in the case of the chemical microdevice of the present invention, when a resin-made membrane filter is used to cover the opened reaction part, its manufacture becomes easier as compared with a case where a glass-made porous plate is used. Cost is reduced.
[0011]
Further, as such a chemical microdevice, the above-described base material is composed of an upper substrate and a lower substrate, and the lower substrate is provided with the above-described flow path and reaction section, while the upper substrate corresponds to the above-described reaction section. An opening may be formed so that a resin-made membrane filter is sandwiched between the upper substrate and the lower substrate so as to cover the reaction section.
[0012]
Further, in the chemical microdevice of the present invention, as the above-mentioned membrane filter, it is preferable to use a resin having a water repellency having a contact angle with water of 70 ° or more, preferably 80 ° or more, and particularly, a fluorine-based resin is used. In addition to the water repellency, the chemical resistance of the membrane filter is increased, and various tests can be performed using various test liquids.
[0013]
Here, as the above-mentioned fluororesin, a resin in which fluorine is bonded to an olefin main chain or a side chain can be generally used. For example, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, Ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, polyvinylidene fluoride, and the like can be used.
[0014]
In addition, when the pore size of the membrane filter is large, the test solution may flow out through the membrane filter.On the other hand, when the pore size is too small, the production cost is extremely high, and the absorption capacity of the measurement gas is significantly reduced. Therefore, it is preferable to use a membrane filter having an average pore size of 0.001 to 0.3 μm.
[0015]
Further, in the chemical microdevice according to the present invention, when the above-mentioned substrate is made of resin, the cost is reduced as compared with the case where quartz glass or the like is used, and polystyrene, polymethyl methacrylate, polycarbonate, poly (4-methylpentene-1) are used. ) And a thermoplastic resin such as a cyclic polyolefin, a flow path and a reaction section can be formed in the lower substrate by injection molding, and the same shape can be easily mass-produced, thereby reducing costs. Is done. In addition, the thermoplastic resin used here is not limited to the above-mentioned ones, and may be any resin that has the properties of a thermoplastic resin and can be injection-molded.
[0016]
Furthermore, in the chemical microdevice according to the present invention, when a silicone resin is used as the resin constituting the base material, light transmittance in an ultraviolet region or the like also increases, and it is possible to measure the absorbance by irradiating light over a wide range. Will be able to do it. The silicone resin used here is not particularly limited, but may be a commonly used one, for example, a resin obtained by heating and polymerizing an alkyl siloxane, and a typical one is polydimethyl siloxane. Is mentioned.
[0017]
【Example】
Hereinafter, a chemical microdevice according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. However, the chemical microdevice according to the present invention is not particularly limited to those shown in the following examples, but can be appropriately modified and implemented without changing the gist thereof.
[0018]
In this example, a chemical microdevice used to measure the amount of NO 2 will be described.
[0019]
In the chemical microdevice A of this example, a lower substrate 10 as shown in FIG. 3 and an upper substrate 20 as shown in FIG. 4 were produced by injection molding using polymethyl methacrylate.
[0020]
Here, in the lower substrate 10, a first flow path 11 for guiding a trapping solution containing triethanolamine for trapping NO 2 gas is provided on one surface thereof, and in the middle of the first flow path 11. In the above, the reaction section 12 having an increased area for collecting the NO 2 gas in the above-mentioned collecting solution was provided. A second flow path 13 for guiding a fluorescent reagent solution containing 2,3-diaminonaphthalene, which reacts with the above-mentioned trapping solution that has trapped NO 2 gas to produce a fluorescent substance, is provided from the reaction section 12 to the second flow path 13. Is also provided on the downstream side so as to merge with the above-mentioned first flow path 11, and furthermore, a merging flow path 14 for guiding the collected solution and the fluorescent reagent solution which have collected the NO 2 gas while reacting with each other. Was formed.
[0021]
On the other hand, in the upper substrate 20, a first hole 21 a for supplying the trapping solution to the first channel 11 in the lower substrate 10, and the fluorescent reagent in the second channel 13. A second hole 21b for supplying a solution and a third hole 21c for collecting a collecting solution and a fluorescent reagent solution guided through the merging flow path 14 are provided. Openings 22 were provided correspondingly.
[0022]
In the chemical microdevice A of this embodiment, a polytetrafluorocarbon having an average pore diameter of 0.1 μm was used as the resin-made membrane filter 30 placed so as to cover the reaction section 12 of the lower substrate 10. The membrane filter 30 made of ethylene was used.
[0023]
Then, as shown in FIG. 5, the membrane filter 30 is placed on the lower substrate 10 so as to cover the reaction section 12 provided on the lower substrate 10, and the reaction section 12 The upper substrate 20 provided with the opening 22 in a corresponding manner is placed on the lower substrate 10, and the membrane filter 30 is sandwiched between the upper substrate 20 and the lower substrate 10. Then, the upper substrate 20 and the lower substrate 10 were thermally fused so that the NO 2 gas was brought into contact with the collection solution only through the membrane filter 30 in the reaction section 12.
[0024]
In the case where the chemical microdevice A of this embodiment manufactured in this way is used, the amount of NO 2 gas can be properly detected as in the case where the conventional chemical microdevice is used, and the manufacturing cost is reduced. Has been significantly reduced compared to conventional chemical microdevices.
[0025]
In the chemical microdevice A in this example, NO 2 has been so used to detect the amount of gas, SOx, COx, detection of O 3 or the like of the gas, the other of any state substance detection and reaction Etc. can also be used.
[0026]
Next, a specific experiment for detecting the amount of NO 2 gas using the chemical microdevice according to the present invention will be described.
[0027]
In this experiment, as shown in FIGS. 6A and 6B, the lower substrate was 35 mm long, 12.3 mm wide and 1 mm thick by injection molding using polymethyl methacrylate, respectively. 10 and an upper substrate 20 were produced.
[0028]
The first substrate 11 having a length of 25 mm, a width of 1 mm, and a depth of 0.1 mm is provided on the lower substrate 10, while the first substrate 11 provided on the lower substrate 10 is provided on the upper substrate 20. And a supply port 21d for supplying a trapping solution for trapping NO 2 gas to the first flow path 11 and collecting the trapping solution for trapping NO 2 gas. And an opening 22 having a length of 20 mm and a width of 1.2 mm is provided between the supply port 21d and the collecting port 21e. The part of one flow path 11 was made to be the reaction part 12.
[0029]
On the other hand, as the membrane filter 30, a filter made of polytetrafluoroethylene having a thickness of 0.07 mm and an average pore diameter of 0.1 μm was used.
[0030]
Then, as shown in FIG. 7, the membrane filter 30 is placed on the lower substrate 10 so as to be located at a position corresponding to the opening 22 provided in the upper substrate 20, and the lower substrate 10 The upper substrate 20 is placed on the substrate, and the membrane filter 30 is sandwiched between the upper substrate 20 and the lower substrate 10. In this state, the upper substrate 20 and the lower substrate 10 are thermally fused. To obtain an experimental chemical microdevice A1.
[0031]
Next, as shown in FIG. 8, the above-mentioned chemical microdevice A1 is set in a measurement container 40, and a 0.3% (w / v) aqueous solution of triethanolamine is used as a trapping solution for trapping NO 2 gas. At a flow rate of 1 μl / min from the collection liquid supply device 41 to the first flow path 11 through the supply port 21d of the chemical microdevice A1 installed in the measurement container 40.
[0032]
Then, while the collected solution is guided to the recovery port 21 e through the first flow path 11, the collected solution is brought into contact with the NO 2 gas in the measurement container 40 through the membrane filter 30 provided in the opening 22, and NO 2 gas is collected in the above-mentioned collecting solution, the collecting solution in which NO 2 gas is collected in this way is collected through the above-mentioned collecting port 21e, and the collected solution thus collected is collected by the fluorescence intensity measuring device 42. And 1 μl of a fluorescent reagent solution adjusted to a concentration of 2,3-diaminonaphthalene of 5 × 10 −4 mol / l in a 0.19 mol / l sulfuric acid solution with respect to the collected solution. / Min at a flow rate from the fluorescent reagent supply device 43, and a pH adjustment comprising a mixed solution of sodium hydroxide and sodium tetraborate at a concentration of 0.26 mol / l each. It was supplied from a pH adjusting solution supply device 44 at 2 [mu] l / min flow rate, and to measure the fluorescence intensity by the fluorescence intensity measuring device 42 described above.
[0033]
Here, in this experiment, as shown by a solid line in FIG. 9, after the NO 2 gas concentration in the above-mentioned measurement container 40 was stabilized at about 50 ppb for a certain period of time, the NO 2 gas was supplied into this measurement container 40. Then, the NO 2 gas concentration was increased to about 100 ppb and stabilized for a certain period of time, and then the NO 2 gas concentration in the measurement container 40 was gradually reduced. Under such conditions, the fluorescence intensity was increased as described above. Was measured, and the result is shown by a dashed line in FIG.
[0034]
As is apparent from the result, the fluorescence intensity changed following the change in the NO 2 gas concentration in the measurement container 40.
[0035]
【The invention's effect】
As described in detail above, in the present invention, in the chemical microdevice provided with a closed channel through which the test solution passes through the base material, and a reaction portion opened in the middle of the channel, Since a resin-made membrane filter was used to cover the reaction part with the opening, the production was easier and the cost was significantly reduced as compared with the case where a conventional glass porous plate was used.
[0036]
Further, in the chemical microdevice according to the present invention, if the base material is made of resin, the cost is reduced as compared with the case where quartz glass or the like is used, and in particular, polystyrene, polymethyl methacrylate, polycarbonate, poly (4-methylpentene) are used. Using a thermoplastic resin such as -1) and a cyclic polyolefin, injection molding can be performed, and the cost has been further reduced.
[0037]
Further, in the chemical microdevice according to the present invention, when a silicone resin such as polydimethylsiloxane is used as a resin constituting the base material, light transmittance in an ultraviolet region or the like is increased, and the absorbance is measured by irradiating light. Can be done in a wide range.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of a lower substrate used in a conventional chemical microdevice.
FIG. 2 is a schematic plan view of a conventional chemical microdevice using the lower substrate shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic plan view of a lower substrate used in the chemical microdevice according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic plan view of an upper substrate used in the chemical microdevice according to the example.
FIG. 5 is a schematic plan view of the chemical microdevice according to the embodiment using the lower substrate shown in FIG. 3 and the upper substrate shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a schematic plan view of a lower substrate and an upper substrate used for a chemical microdevice in an experiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic plan view of a chemical microdevice used in an experiment of the present invention.
8 is a schematic explanatory view of a measuring apparatus using the micro device shown in FIG. 7 in an experiment of the present invention.
9 is a diagram showing the relationship between the concentration of NO 2 gas in a measurement container and the fluorescence intensity measured using the measurement device shown in FIG.
[Explanation of symbols]
A, A1 Chemical microdevice 10 Lower substrate 11 First flow path 12 Reaction section 13 Second flow path 14 Merging flow path 20 Upper substrate 22 Opening 30 Resin membrane filter

Claims (7)

基材に試験液を通す密閉された流路が設けられると共に、この流路の途中に開口された反応部が設けられた化学マイクロデバイスにおいて、上記の開口された反応部を覆うようにして樹脂製のメンブランフィルターが設けられていることを特徴とする化学マイクロデバイス。In a chemical microdevice provided with a closed flow path through which a test solution passes through the base material and a reaction section opened in the middle of this flow path, a resin is formed so as to cover the open reaction section. A chemical microdevice characterized by comprising a membrane filter made of aluminum. 請求項1に記載した化学マイクロデバイスにおいて、上記の基材が上部基板と下部基板とで構成され、下部基板に上記の流路と反応部とが設けられる一方、上部基板に上記の反応部に対応するように開口部が形成され、上記の反応部を覆うようにして撥水性を有する樹脂製のメンブランフィルターが上部基板と下部基板との間に挟まれていることを特徴とする化学マイクロデバイス。2. The chemical microdevice according to claim 1, wherein the base material is composed of an upper substrate and a lower substrate, and the lower substrate is provided with the flow path and the reaction unit, while the upper substrate is provided with the reaction unit. An opening is formed correspondingly, and a membrane filter made of a resin having water repellency is sandwiched between the upper substrate and the lower substrate so as to cover the reaction section. . 請求項1又は2に記載した化学マイクロデバイスにおいて、上記の樹脂製のメンブランフィルターがフッ素系樹脂で構成されていることを特徴とする化学マイクロデバイス。3. The chemical microdevice according to claim 1, wherein the resin-made membrane filter is made of a fluorine-based resin. 請求項1〜3の何れか1項に記載した化学マイクロデバイスにおいて、上記のメンブランフィルターにおける平均孔径が0.001〜0.3μmの範囲であることを特徴とする化学マイクロデバイス。The chemical microdevice according to any one of claims 1 to 3, wherein an average pore size of the membrane filter is in a range of 0.001 to 0.3 m. 請求項1〜4の何れか1項に記載した化学マイクロデバイスにおいて、上記の基材が樹脂で構成されていることを特徴とする化学マイクロデバイス。The chemical microdevice according to any one of claims 1 to 4, wherein the substrate is made of a resin. 請求項5に記載した化学マイクロデバイスにおいて、上記の基材を構成する樹脂が、透明性の熱可塑性樹脂であることを特徴とする化学マイクロデバイスの使用方法。The method for using a chemical microdevice according to claim 5, wherein the resin constituting the base material is a transparent thermoplastic resin. 請求項5に記載した化学マイクロデバイスにおいて、上記の基材を構成する樹脂が、シリコーン樹脂であることを特徴とする化学マイクロデバイスの使用方法。The method for using a chemical microdevice according to claim 5, wherein the resin constituting the base material is a silicone resin.
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