JP2005207860A - Method for manufacturing chip for blood analyzer - Google Patents
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Abstract
【目的】基板および蓋板が樹脂素材からなり、血液の採取部から分析部までには血球やたんぱく質が付着し難く且つ移動部の血液または血清の移送能力に優れ、且つ信頼性および経済性に富む血液分析装置用チップの製造方法を提供する。
【構成】採取部から移動部までの一連の血液流路となる溝が形成された樹脂製の基板とこの溝を覆う樹脂製の蓋板とで構成された流路構成体の流路壁面処理として、採取部から移動部までの流路内にシリンジポンプで光触媒活性を有する物質の溶液を注入し当該流路の壁面にその物質を沈着させて熱処理し、当該流路の壁面に光触媒活性膜を形成し、次に、採取部から分析部までの流路内にシリンジポンプで撥水性物質の溶液を注入し当該流路の壁面にその溶液を付着させて熱処理し、当該流路の壁面に撥水性膜を形成する。
【選択図】 図1[Purpose] The substrate and the cover plate are made of a resin material, blood cells and proteins are difficult to adhere from the blood collection part to the analysis part, and the blood or serum transfer ability of the moving part is excellent, and the reliability and economy are high. Provided is a method for manufacturing a rich blood analysis device chip.
[Configuration] Channel wall surface treatment of a channel structure composed of a resin substrate formed with a groove to be a series of blood channels from the collection part to the moving part and a resin lid plate covering the groove Injecting a solution of a substance having photocatalytic activity into the flow path from the collection part to the moving part with a syringe pump, depositing the substance on the wall surface of the flow path, and heat-treating the photocatalytically active film on the wall surface of the flow path Next, a solution of a water-repellent substance is injected with a syringe pump into the flow path from the collection part to the analysis part, and the solution is attached to the wall surface of the flow path and heat-treated. A water repellent film is formed.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、人体より採取した血液中から赤血球、白血球、リンパ球、血小板および血液凝固因子等を分離し、その結果として得られる血清のpH値や酸素濃度、二酸化炭素濃度等を測定して血液の状態を分析する血液分析装置に用いられるチップの製造方法に関する。 The present invention separates red blood cells, white blood cells, lymphocytes, platelets, blood coagulation factors, and the like from blood collected from a human body, and measures the pH value, oxygen concentration, carbon dioxide concentration, etc. of the resulting serum to obtain blood The present invention relates to a method for manufacturing a chip used in a blood analyzer that analyzes the state of the blood.
人の健康状態や疾病を診断する装置の一つとして、血液分析装置がある。これは、人体より数ミリリットルの血液を採取し、遠心分離器を用いて、赤血球、白血球、リンパ球、血小板および血液凝固因子等を分離して得られた血清を、多数の試験管に分注し、これらの試験管を一列に並べて動かし、ケミカルセンサによって、pHや、酸素や二酸化炭素等の各濃度を測定し、更には、試験官の血清に酵素等の試薬を添加して、血清中の基質との発光反応の分光や吸収分光を行う。このようにして得られたデータはコンピュータで処理されて人の健康状態や疾病を判断するのに用いられている。
従来、この種の血液分析装置は、病院等の大規模医療機関に設置されており、大型で、その操作は専門の資格を有する者に限られる場合が多かった。しかし、近年になって、このような大型の血液分析装置に代わって、血液分析を各家庭で自らの手で実行することを目指した小型で簡便な血液分析方法および血液分析装置が提案されている。
One of the devices for diagnosing human health and diseases is a blood analyzer. This is because several milliliters of blood is collected from the human body, and serum obtained by separating red blood cells, white blood cells, lymphocytes, platelets, blood coagulation factors, etc. using a centrifuge is dispensed into a number of test tubes. Then, move these test tubes in a line, measure the pH, each concentration of oxygen, carbon dioxide, etc. with a chemical sensor, and add reagents such as enzymes to the tester's serum. Spectroscopy and absorption spectroscopy of the luminescence reaction with the substrate. The data thus obtained is processed by a computer and used to judge a person's health condition and disease.
Conventionally, this type of blood analyzer is installed in a large-scale medical institution such as a hospital, is large, and its operation is often limited to those who have specialized qualifications. However, in recent years, instead of such a large blood analyzer, a small and simple blood analysis method and blood analyzer aimed at performing blood analysis by one's own hands in each home have been proposed. Yes.
その具体的例として、例えば特許文献1には、以下の構成の血液分析装置が開示されている。この血液分析装置の概要について図3および図4を用いて説明する。図3は、この装置の血液分析装置用チップ100の構成を示す平断面図であり、図4は、この血液分析装置用チップ100の1つの流路の構成を示すモデル的平断面図であり、ともに上部の蓋板が外された状態で示されている。
この血液分析装置用チップ100は、血液の採取のための採取部1と、採取した血液中から赤血球や白血球等を濾過して血漿を得るための濾過部2と、得られた血漿から遠心力によってたんぱく質等の凝固分子を分離して血清を得るための分離部3と、得られた血清の性質や血清中の物質を分析する分析部4と、流路内の血液または血液成分を電気泳動力によって移動させる移動部5とを一連の流路として備えており、分離部3までは共通の部分とし、それ以降の分析部4および移動部5を分岐流路として複数組備えている。このような流路は、流路用の溝を形成された基板とこの溝を流路とするために基板の溝側の面に貼り合わされる蓋板との一体化で形成されている。この一体化には、接着や接合、圧着等の方法が用いられる。図3および図4は、基板を溝形成面側から見た状態に相当する。
As a specific example, for example, Patent Document 1 discloses a blood analyzer having the following configuration. The outline of this blood analyzer will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a plan sectional view showing the configuration of the blood analyzer chip 100 of this device, and FIG. 4 is a model plan sectional view showing the configuration of one flow path of the blood analyzer chip 100. Both are shown with the top lid removed.
The blood analyzer chip 100 includes a collection unit 1 for collecting blood, a filtration unit 2 for filtering red blood cells and white blood cells from the collected blood to obtain plasma, and centrifugal force from the obtained plasma.
分析される血液は、採取部1の先端にある注射針のような中空針11を血管に刺し込むことによって採取され、濾過部2の順に間隔が狭くなる数段のスリット21で赤血球、白血球、リンパ球および血小板を順次濾過され血漿となってU字型の分離部3に送り込まれる。この状態で血液分析装置用チップ100が遠心分離器に搭載されてU字型の底に向かう加速度を加えられ、血漿中の凝固分子がU字型の底に分離除去され、分離部3の上部には血清が得られる。この血清が分岐された複数の分析部4に送られてそれぞれの分析部4に配備されている不図示のセンサによって、pH値や、酸素、二酸化酸素、ナトリウム、カリウム、カルシウム、グルコース、乳酸、等の各濃度が測定される。分離部3で得られた血清を分析部4に移動させるのには、移動部5の電極51および電極52に印加された電圧によって両電極間に発生する電気泳動力による電気浸透流が利用される。
The blood to be analyzed is collected by inserting a
このような血液分析装置用チップ100に用いられる基板の材料としては、従来は、石英等のガラス板やシリコンウェハが用いられることが多かったが、これらは一般的には高価で大量生産には不向きである。このため、基板を安価に製作することができる樹脂素材が用いられるようになってきている。
しかしながら、樹脂素材を基板に用いる場合には、材料物性的に表面のゼータ電位が低いために、電気浸透流を利用する移動部5でのポンプ作用の能力が低いという問題がある。また、移動部5以外の流路では、その流路の壁面には血液中のたんぱく質や血球等が付着し易く、その防止のための表面処理が必要である。
これらの問題に対応するために、特許文献1では、例えば基板が樹脂素材のPET(ポリエチレンテレフタレート)である場合に、移動部5の流路の壁面にはシリコン酸化膜53を被覆し、それ以外の流路の壁面には生体適合性を有する有機分子の被覆膜7を被覆している。
However, when a resin material is used for the substrate, there is a problem in that the ability of the pumping action in the moving unit 5 utilizing electroosmotic flow is low because the surface zeta potential is low in terms of material properties. Further, in the flow path other than the moving part 5, proteins or blood cells in blood are likely to adhere to the wall surface of the flow path, and surface treatment is required to prevent it.
In order to cope with these problems, in Patent Document 1, for example, when the substrate is a resin material PET (polyethylene terephthalate), the wall surface of the flow path of the moving unit 5 is covered with a
特許文献1には、樹脂素材表面のゼータ電位を増加させるための手段として、分析部4と移動部5との中間位置で流路を遮断して、移動部5の流路内にHMDS(ヘキサメチルジシラザン)を導入し、その後、温度を上げて溶媒を蒸発させ、移動部5の流路の壁面にシリコン酸化膜53を被覆する方法と、少なくともシリコンを構成元素として含む分子の気体と少なくとも酸素を構成元素として含む分子の気体とを移動部5の流路内に導入してプラズマを発生させるプラズマ化学的気相堆積法で移動部5の流路の壁面にシリコン酸化膜53を被覆する方法とが開示されている。
この方法では、移動部5の流路の壁面のゼータ電位を増加させることはできるが、流路の途中で蓋板に孔を開けて分析部4側の流路を塞ぐことが必要であること、および、シリコン酸化膜53を成膜する工程が煩雑であること、が問題である。
In Patent Document 1, as a means for increasing the zeta potential on the surface of the resin material, the flow path is blocked at an intermediate position between the analysis unit 4 and the movement unit 5, and HMDS (hexa Methyl disilazane), and then the temperature is raised to evaporate the solvent to coat the wall surface of the flow path of the moving part 5 with the
In this method, the zeta potential of the wall surface of the flow channel of the moving unit 5 can be increased, but it is necessary to open a hole in the cover plate in the middle of the flow channel to block the flow channel on the analysis unit 4 side. The problem is that the process of forming the
一方、分析部4までの流路の壁面に生体適合性を付与するための方法として、分析部4までの流路を減圧状態に保ち、MPCポリマー(2-methacryloyloxyethylphorylcholine)または高分子ミセルを含む溶液をその吸引力によって流路内に注入し、その後、溶媒を揮発させてMPCポリマーや高分子ミセルを被覆膜7として流路の壁面に被覆する方法が開示されている。この方法によって、当該流路の壁面の生体適合性は向上するけれども、移動部5側の流路を塞ぐことが必要であり、且つ当該流路内を減圧状態にしなければならないこと等、この被覆方法は煩雑で手間のかかる方法であることが問題である。
この発明の課題は、上記の問題を解消して、基板および蓋板が樹脂素材からなり、採取部から分析部までには血球やたんぱく質が付着し難く且つ移動部の血液または血清等の移送能力に優れ、且つ信頼性と経済性に富む血液分析装置用チップの製造方法を提供することである。
On the other hand, as a method for imparting biocompatibility to the wall surface of the flow path to the analysis unit 4, a solution containing MPC polymer (2-methacryloyloxyethylphorylcholine) or polymer micelles is maintained in a reduced pressure state to the analysis unit 4 Is then injected into the flow path by the suction force, and then the solvent is volatilized to cover the wall surface of the flow path as a coating film 7 with MPC polymer or polymer micelle. Although the biocompatibility of the wall surface of the flow path is improved by this method, it is necessary to block the flow path on the moving unit 5 side, and the inside of the flow path must be in a reduced pressure state. The problem is that the method is complicated and time-consuming.
An object of the present invention is to solve the above problems, the substrate and the cover plate are made of a resin material, blood cells and proteins are difficult to adhere from the collection part to the analysis part, and the ability to transfer blood or serum of the moving part And a method for manufacturing a chip for a blood analyzer excellent in reliability and economy.
請求項1の発明は、血液を取り入れるための第1の流路と、この血液を濾過して血漿を得るための第2の流路と、得られた血漿から遠心力によって凝固分子を分離させて血清を得るための第3の流路と、得られた血清の性質や血清中の物質を分析するための第4の流路と、前記の各流路内の血液または血液成分を電気泳動力によって移動させるための第5の流路と、が順に連通して配置され、第1の流路から第4の流路の壁面には血液中の血球やたんぱく質の付着を抑制するための処理が施され、且つ第5の流路の壁面にはゼータ電位を高めるための処理が施されている樹脂製の血液分析装置用チップの製造方法であって、前記の第1の流路から第5の流路の壁面に光触媒活性を有する物質の薄膜を形成する工程と、これに続いて、第1の流路から第4の流路の壁面にフッ素系樹脂を主成分とする撥水性膜を形成する工程と、を有する。 The invention of claim 1 includes a first flow path for taking in blood, a second flow path for filtering blood to obtain plasma, and separating coagulated molecules from the obtained plasma by centrifugal force. A third channel for obtaining serum, a fourth channel for analyzing the properties of the obtained serum and substances in the serum, and electrophoresis of blood or blood components in each of the channels The fifth flow channel for moving by force is arranged in communication with each other in order, and the treatment for suppressing adhesion of blood cells and proteins in the blood to the wall surfaces of the first flow channel to the fourth flow channel And the wall surface of the fifth flow path is subjected to a treatment for increasing the zeta potential, and is a resin blood analysis device manufacturing method, wherein the first flow path from the first flow path is A step of forming a thin film of a substance having photocatalytic activity on the wall surface of the channel 5, and subsequently the fourth channel to the fourth channel And a step of the wall forming a water-repellent film composed mainly of fluorocarbon resin.
上記の2つの工程は、「発明を実施するための最良の形態」の項で説明するように、簡単な設備と単純な作業で実行できる工程であり、これら2つの工程によって、第5の流路の壁面には光触媒活性を有する物質の薄膜が形成され、第1の流路から第4の流路の壁面にはフッ素系樹脂を主成分とする撥水性膜が形成される。
光触媒活性を有する物質は、n型半導体に類似の性質を有するため、高いゼータ電位をもつ。「光触媒活性」とは、紫外線の照射に起因する強い酸化力や還元力によって様々な効果を発現する現象のことであり、この性質を有する物質としては、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、硫化亜鉛(ZnS)、等がある。これらの物質は、全て、血液分析装置用チップへの適用が可能であるが、物質そのものの化学的安定性や、血液成分との反応の防止や血液中への溶出等による血液の汚染の防止等の観点から判断すると、酸化チタンおよび酸化チタンを主成分とする複合物がこの発明の目的に最も適している。酸化チタンへの添加物としては、三酸化タングステン(WO3)や酸化珪素(SiO2)等を好ましい物質として例示できる。
As described in the section “Best Mode for Carrying Out the Invention”, the above two steps are steps that can be performed with simple equipment and simple operations. A thin film of a substance having photocatalytic activity is formed on the wall surface of the path, and a water-repellent film mainly composed of a fluororesin is formed on the wall surfaces of the first to fourth channels.
A substance having photocatalytic activity has a property similar to that of an n-type semiconductor and thus has a high zeta potential. “Photocatalytic activity” is a phenomenon in which various effects are manifested by strong oxidizing power and reducing power caused by ultraviolet irradiation. Substances having this property include titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide ( ZnO), zinc sulfide (ZnS), and the like. All of these substances can be applied to blood analysis device chips, but chemical stability of the substance itself, prevention of reaction with blood components, and prevention of blood contamination due to elution into blood, etc. Judging from such viewpoints, titanium oxide and a composite mainly composed of titanium oxide are most suitable for the object of the present invention. Examples of the additive to titanium oxide include tungsten trioxide (WO 3 ) and silicon oxide (SiO 2 ) as preferable substances.
フッ素系樹脂を主成分とする撥水性膜は、水に対する接触角が110°前後という、非常に高い撥水性を有しているので、血液中の血球やたんぱく質の附着を最少限度までに抑制することが可能となる。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記の光触媒活性を有する物質として、酸化チタンおよびその複合物を用いる。
酸化チタンおよびその複合物は、上記で説明したように、優れた光触媒活性を有し、且つ化学的な安定性に優れるので血液または血液成分を汚染することがなく、この発明の目的に最も適している。
The water-repellent film mainly composed of fluororesin has a very high water repellency with a contact angle with water of around 110 °, so it suppresses the adhesion of blood cells and proteins in the blood to the minimum. It becomes possible.
The invention of claim 2 uses titanium oxide and a composite thereof as the substance having photocatalytic activity in the invention of claim 1.
As described above, titanium oxide and its composites have excellent photocatalytic activity and are excellent in chemical stability so that they do not contaminate blood or blood components and are most suitable for the purpose of the present invention. ing.
請求項1の発明においては、第1の流路から第5の流路の壁面に光触媒活性を有する物質の薄膜を形成する工程と、これに続いて、第1の流路から第4の流路の壁面にフッ素系樹脂を主成分とする撥水性膜を形成する工程と、を有するが、この2つの工程は、「発明を実施するための最良の形態」の項で説明するように、簡単な設備と単純な作業で実行できる工程であり、この2つの工程によって、第5の流路の壁面には光触媒活性を有する物質の薄膜が形成され、第1の流路から第4の流路の壁面にはフッ素系樹脂を主成分とする撥水性膜が形成される。光触媒活性を有する物質は、n型半導体に類似の性質を有するため高いゼータ電位をもつ。フッ素系樹脂を主成分とする撥水性膜は、その優れた撥水機能によって、血球やたんぱく質が附着し難い表面状態とする。したがって、この発明によれば、基板および蓋板が樹脂素材からなり、採取部である第1の流路から分析部である第4の流路までには血球やたんぱく質が附着し難く且つ移動部である第5の流路の血液または血清等の移送能力に優れ、且つ信頼性と経済性に富む血液分析装置用チップの製造方法を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, a step of forming a thin film of a substance having photocatalytic activity on the wall surface of the first flow path from the first flow path, followed by the fourth flow from the first flow path. Forming a water-repellent film mainly composed of a fluororesin on the wall surface of the road, and these two steps are described in the section “Best Mode for Carrying Out the Invention” It is a process that can be carried out with simple equipment and simple work. By these two processes, a thin film of a substance having photocatalytic activity is formed on the wall surface of the fifth flow path, and the fourth flow from the first flow path. A water-repellent film mainly composed of a fluorine-based resin is formed on the wall surface of the road. A substance having photocatalytic activity has a high zeta potential because it has properties similar to those of an n-type semiconductor. The water-repellent film mainly composed of a fluorine-based resin has a surface state in which blood cells and proteins are hardly attached due to its excellent water-repellent function. Therefore, according to the present invention, the substrate and the cover plate are made of a resin material, and it is difficult for blood cells and proteins to adhere from the first flow channel as the collection unit to the fourth flow channel as the analysis unit, and the moving unit. It is possible to provide a method for manufacturing a chip for a blood analyzer that is excellent in the ability to transport blood or serum in the fifth flow path, and that is highly reliable and economical.
請求項2の発明においては、光触媒活性を有する物質として、酸化チタンおよびその複合物を用いるが、酸化チタンおよびその複合物は、優れた光触媒活性を有し、且つ化学的な安定性に優れるので血液または血液成分を汚染することがない。したがって、この発明によれば、信頼性の高い血液分析装置用チップの製造方法を提供することができる。
ここで、酸化チタンを例にとって、光触媒活性反応の原理やその効果について説明する。n型半導体である酸化チタンに、そのバンドギャップに相当する波長387nm以下の波長の紫外線を照射すると、価電子帯から伝導帯に電子が光励起され、価電子帯には正孔が生成される。この電子および正孔は、それぞれに酸化チタンの表面に移動し、表面に吸着されている酸素や有機物と反応する。この時、光生成された正孔は価電子帯のエネルギー準位(水素標準電極に対して+3V)にあり、強い酸化力をもつので、表面に吸着している殆どの全ての有機物が酸化分解される。更に、酸素や水から強い酸化力をもつ活性酸素種(OHラジカルや過酸化水素、等)が生成されて有機物の酸化分解に寄与する。これら一連の光触媒活性反応によって、酸化チタンの表面には超親水性が付与される。この有機物分解性および超親水性によって、紫外線を照射された酸化チタン表面には、防汚性、防曇性、抗菌性、減菌性、浄化性、易洗浄性、等の性質が発現してくる。
In the invention of claim 2, titanium oxide and a composite thereof are used as a substance having photocatalytic activity, but titanium oxide and a composite thereof have excellent photocatalytic activity and are excellent in chemical stability. Does not contaminate blood or blood components. Therefore, according to the present invention, a highly reliable method for manufacturing a chip for a blood analyzer can be provided.
Here, taking the titanium oxide as an example, the principle of the photocatalytic activity reaction and the effect thereof will be described. When titanium oxide, which is an n-type semiconductor, is irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 387 nm or less corresponding to the band gap, electrons are photoexcited from the valence band to the conduction band, and holes are generated in the valence band. These electrons and holes respectively move to the surface of titanium oxide and react with oxygen and organic substances adsorbed on the surface. At this time, the photogenerated holes are at the energy level of the valence band (+3 V with respect to the hydrogen standard electrode) and have a strong oxidizing power, so almost all organic substances adsorbed on the surface are oxidized and decomposed. Is done. Furthermore, active oxygen species (OH radicals, hydrogen peroxide, etc.) having strong oxidizing power are generated from oxygen and water, contributing to the oxidative decomposition of organic matter. By this series of photocatalytic activity reactions, super hydrophilicity is imparted to the surface of titanium oxide. Due to this organic decomposability and super hydrophilicity, the surface of titanium oxide irradiated with ultraviolet rays exhibits properties such as antifouling properties, antifogging properties, antibacterial properties, sterilizing properties, cleanability, and easy cleaning properties. come.
以上の説明から明らかなように、酸化チタンおよびその複合物を移動部である第5の流路の壁面上に成膜する主目的は表面のゼータ電位を高めることではあるが、同時に、光触媒活性反応に伴う種々の効果によって、表面の清浄性が維持されて血液成分への汚染が防止され、繰り返し使用の可能性も高くなる、等の、移送機能とは別の機能においてもその特性を向上させるという効果を発揮する。 As is clear from the above explanation, the main purpose of forming a film of titanium oxide and its composite on the wall surface of the fifth flow path which is a moving part is to increase the zeta potential of the surface, but at the same time, photocatalytic activity Various effects associated with the reaction improve the characteristics even in functions other than the transfer function, such as maintaining cleanliness of the surface, preventing contamination to blood components, and increasing the possibility of repeated use. It demonstrates the effect of letting
この発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明する。
なお、従来技術と同じ機能の部分には同じ符号を付ける。
図1はこの発明による血液分析装置の製造方法の実施例を示す工程図であり、図2は、この製造方法によって製造される血液分析装置の血液分析装置用チップ100aの1つの流路の構成を示すモデル的平断面図であり、上部の蓋板が外された状態で示されている。
この実施例の特徴は、チップを構成する基板および蓋板の材料として、素材コストが低位であり且つ射出成形等で大量生産することが容易な熱可塑性樹脂を採用していること、および、採取部1から移動部5までの流路の壁面全体にチタンやその複合物からなる光触媒活性を有する物質の膜(以下では光触媒活性膜という)8を形成させ、次いで、採取部1側から分析部4までの流路の壁面にフッ素系樹脂を主成分とする撥水性膜7aを形成させることである。
The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to examples.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the same function as a prior art.
FIG. 1 is a process diagram showing an embodiment of a method for manufacturing a blood analyzer according to the present invention, and FIG. 2 shows the configuration of one flow path of a blood analyzer chip 100a of the blood analyzer manufactured by this manufacturing method. FIG. 2 is a model plan sectional view showing a state in which the upper cover plate is removed.
The feature of this embodiment is that, as the material of the substrate and the cover plate constituting the chip, a thermoplastic resin that is low in material cost and easy to mass-produce by injection molding or the like is employed, and sampling A film of a substance having photocatalytic activity (hereinafter referred to as a photocatalytic active film) 8 made of titanium or a composite thereof is formed on the entire wall surface of the flow path from the section 1 to the moving section 5, and then, from the collection section 1 side to the analysis section The water-
以下において、図1および図2を用いて、実施例を更に詳しく説明する。
採取部1から移動部5までの流路のための溝が形成された基板とこの溝を覆う蓋板とが接着や圧着等で一体化されて流路構成体が形成される工程は、図1では省略しているが、基板材料としてPET(ポリエチレンテレフタレート)を使用し、射出成形によって図2に示す流路構成の流路溝を有する基板を製作した。なお、図2は1つの流路だけをモデル的に示したものであって、実際の流路は、図3と同様に、複数の分析部4および移動部5を有するものである。各部の流路の幅は、狭い部分で30μm、濾過部2や分析部4の広い部分では300〜500μmである。深さは50~200μmの範囲内である。濾過部2のスリット21の幅は、上流側から下流側に向けて、10数μmから数μmに減少している。蓋板材料にも基板材料と同じPETを使用し、基板および蓋板の一体化には、熱圧着を採用したが、溶剤接合でも一体化は可能である。
Hereinafter, the embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2.
The process in which the substrate on which the channel for the channel from the sampling unit 1 to the moving unit 5 is formed and the lid plate covering the channel are integrated by adhesion, pressure bonding, etc. to form the channel structure is shown in FIG. Although omitted in 1, PET (polyethylene terephthalate) was used as a substrate material, and a substrate having a channel groove having a channel configuration shown in FIG. 2 was manufactured by injection molding. FIG. 2 shows only one flow path as a model, and the actual flow path includes a plurality of analysis units 4 and moving units 5 as in FIG. The width of the flow path of each part is 30 μm in the narrow part, and 300 to 500 μm in the wide part of the filtration part 2 and the analysis part 4. The depth is in the range of 50 to 200 μm. The width of the
採取部1から移動部5までの流路のための溝が形成された基板とこの溝を覆う蓋板とが接着や圧着等で一体化されて形成された流路構成体の採取部1から、シリンジポンプによって、別途調整された酸化チタン溶液(図1では光触媒溶液)を、採取部1から移動部5までの流路全体に注入し、30分間静置して酸化チタンの結晶微粒子を流路の壁面に沈着させた後、その溶液を流路から排出させ、80℃で30分間熱処理して、酸化チタンからなる光触媒活性を有する物質の膜(以下では光触媒活性膜という)8を採取部1から移動部5までの流路の壁面全体に形成させた。なお、注入した酸化チタン溶液は、結晶子径が5〜30nmの酸化チタンの結晶微粒子を10重量%含むアルコール・ケトンを溶媒とする溶液である。
酸化チタン等の光触媒活性膜の形成方法には、蒸着やスパッタ等の物理的成膜法や溶液を塗布した後で熱処理する方法があるが、血液分析装置用チップの流路の壁面に光触媒活性膜を形成する場合には、後者の方法によらなければならず、シリンジポンプによる溶液の注入後しばらく静置して溶液を排出するという方法をとっている。熱処理の温度は、常温乾燥を含めて500℃までの範囲から選択できるが、基板素材の耐熱性を勘案すると、80〜150℃が好ましく、実施例では80℃とした。光触媒活性膜8の厚さは、使用目的によって大幅に異なるが、この発明の場合には、0.08〜0.5μmが好ましい。0.08μm未満であると、移動部5に電圧を印加した時に電極51および52の電極部が剥離する恐れがあり、0.5μm を超える厚さの膜を製作することは注入法では困難である。
From the collecting part 1 of the flow path structure formed by integrating the substrate on which the groove for the flow path from the collecting part 1 to the moving part 5 is formed and the lid plate covering the groove by bonding or pressure bonding. Then, a separately prepared titanium oxide solution (photocatalyst solution in FIG. 1) is injected into the entire flow path from the sampling unit 1 to the moving unit 5 by a syringe pump, and left to stand for 30 minutes to flow titanium oxide crystal particles. After being deposited on the wall surface of the road, the solution is discharged from the flow path and heat treated at 80 ° C. for 30 minutes to collect a film of a substance having photocatalytic activity made of titanium oxide (hereinafter referred to as a photocatalytic active film) 8. It was formed on the entire wall surface of the flow path from 1 to the moving part 5. The injected titanium oxide solution is a solution containing alcohol / ketone containing 10% by weight of titanium oxide crystal particles having a crystallite diameter of 5 to 30 nm as a solvent.
There are two methods for forming a photocatalytically active film such as titanium oxide, including a physical film-forming method such as vapor deposition and sputtering, and a method of applying a heat treatment after applying a solution. In the case of forming a film, the latter method must be used, and after the solution is injected by a syringe pump, the solution is left standing for a while and the solution is discharged. The temperature of the heat treatment can be selected from the range up to 500 ° C. including room temperature drying, but considering the heat resistance of the substrate material, 80 to 150 ° C. is preferable, and 80 ° C. in the examples. The thickness of the photocatalytic
次いで、採取部1側からシリンジポンプによって、別途調整されたフッ素系樹脂の溶液(図1では撥水性物質溶液)を、採取部1から分離部3までを下にし、移動部5が上になるようにして、分析部4の上部(図2に示した撥水性膜形成範囲の右端)まで注入し、1分間静置した後、溶液を注入側から排出させ、120℃で1時間熱処理して、フッ素系樹脂を主成分とする撥水性膜7aを採取部1から分析部4までの流路の壁面に形成させた。なお、注入した溶液は、フッ素系樹脂を含む撥水コーティング剤(旭硝子株式会社製、商品名:サイトップCTL−809MD)を、低沸点フッ素化合物系の分散溶媒(旭硝子株式会社製、商品名:CT―SOLV1820)を用いて0.5重量%となるように希釈したものである。希釈することによって注入し易い粘度まで粘度を低下させている。
なお、図2に図示されている分析部4および移動部5は1組であるが、血液分析装置用チップ100aには、通常、複数組の分析部4および移動部5を備えるので、上記の撥水性物質溶液の注入方法で全ての分析部4の上部まで撥水性物質溶液が行き渡るようにするため、これらの分析部4と移動部5との境界位置は同じレベルに揃えられている。
Next, the fluororesin solution (water repellent substance solution in FIG. 1) prepared separately by a syringe pump from the collection unit 1 side is moved down from the collection unit 1 to the
Although the analysis unit 4 and the movement unit 5 shown in FIG. 2 are one set, the blood analysis device chip 100a usually includes a plurality of sets of the analysis unit 4 and the movement unit 5. In order to allow the water-repellent substance solution to reach the upper part of all the analysis units 4 by the method of injecting the water-repellent substance solution, the boundary positions of the analysis unit 4 and the moving unit 5 are aligned at the same level.
流路の壁面に付着しているフッ素系樹脂の溶液の熱処理条件は、80〜200℃で、0.5〜3時間の範囲内が適当であり、実施例では120℃で1時間としている。撥水性膜7aの厚さは、使用目的によって異なるが、通常0.1〜1μmであり、この発明の場合には、0.3μm前後で十分にその効果を発揮する。0.1μm以下では下地の影響を受けるため十分な撥水性が得られず、1μm以上になると膜に亀裂が生じ易くなって脱落等のトラブルを発生し易くなる。
上記の工程によって血液分析装置用チップ100aが完成する。採取部1から分析部4までの流路の壁面においては、光触媒活性膜8の上を撥水性膜7aが覆っており、移動部5の流路の壁面だけが光触媒活性膜8の露出した状態である。その結果、撥水性膜7aで覆われている採取部1から分析部4までの流路は、血球等が付着し難い壁面状態となり、光触媒活性膜8で覆われている移動部5の流路は、ゼータ電位の高い壁面状態となって優れた血液移送能力をもつ。このため、この実施例によって製作された血液分析装置用チップ100aの移動部5は、図2に示したように、小型で単純な形状になっている。
The heat treatment conditions of the fluororesin solution adhering to the wall surface of the flow path are suitably from 80 to 200 ° C. and within the range of 0.5 to 3 hours, and in the examples, 120 ° C. and 1 hour. The thickness of the
The blood analyzer chip 100a is completed by the above-described steps. On the wall surface of the flow path from the collection unit 1 to the analysis unit 4, the
以上の説明から明らかなように、光触媒活性膜8および撥水性膜7aの形成には、シリンジポンプと熱処理用の150℃前後まで昇温可能な電気炉または恒温槽等があればよく、この発明による血液分析装置用チップの製造方法は経済性に優れている。
完成した血液分析装置用チップ100aを切断し、その断面を走査型電子顕微鏡で観察して光触媒活性膜8および撥水性膜7aの厚さを測定したところ、光触媒活性膜8の厚さは0.09μmであり、撥水性膜7aの厚さは0.15μmであった。
また、完成した血液分析装置用チップ100aに血液を注入し、移動部5の電極51および52の間に所定の電圧を印加すると、予定通りに血液を移動させることができた。
更に、上記と同様の工程条件でPETにフッ素系樹脂の撥水性膜を形成し、PETそのものとで赤血球の付着密度を比較したところ、PETそのものの表面では1平方mm当たり600個前後であったものが、撥水性膜を形成したものでは1平方mm当たり10個以下に激減しており、撥水性膜の顕著な効果が確認できた。
As is clear from the above description, the photocatalytically
The completed blood analysis device chip 100a was cut and the cross section was observed with a scanning electron microscope to measure the thickness of the photocatalytic
Moreover, when blood was injected into the completed blood analysis device chip 100a and a predetermined voltage was applied between the
Furthermore, a fluororesin water-repellent film was formed on PET under the same process conditions as described above, and the adhesion density of red blood cells was compared with that of PET itself. As a result, the surface of PET itself was around 600 per square mm. In the case where the water-repellent film was formed, the number was dramatically reduced to 10 or less per square mm, and the remarkable effect of the water-repellent film was confirmed.
上記の実施例では、基板材料としてPETを使用したが、他の熱可塑性樹脂材料である、ポリエチレンやポリウレタン、メタクリル樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリカーボネ−ト、ポリサルフォン、等も使用可能であることを確認した。
撥水性膜7aの材料としてのフッ素系樹脂としては、とくに限定されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)や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(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(FTFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、等の各種フッ素系樹脂が使用可能である。なかでも、PTFEやPFA、FEP、等のパーフルオロ基を有するものが好ましい。
In the above embodiment, PET is used as the substrate material, but other thermoplastic resin materials such as polyethylene, polyurethane, methacrylic resin, polybutylene terephthalate, polyimide, polycarbonate, polysulfone, etc. can be used. It was confirmed.
The fluororesin as a material for the water-
また、フッ素系樹脂の溶液には、フッ素系樹脂以外にプライマー成分が含有されていることが好ましい。プライマー成分としては、例えばシランカップリング剤が上げられる。プライマー成分の添加によって、例えばシランカップリング剤のシラノール基と樹脂表面との反応が進行し、付着力に優れたフッ素系樹脂の薄膜を形成することができる。
シランカップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、メトキシ基およびエトキシ基よりなる群から選択される少なくとも一種のアルコキシ基と、アミノ基やビニル基、アクリル基、メタクリル基、エポキシ基、メルカプト基、ハロゲン基、イソシアネ−ト基よりなる群から選択される少なくとも一種の反応性官能基と、を有するシランカップリング剤を上げることができる。
上記のようなフッ素系樹脂を主成分として含有する溶液としては、市販のフッ素系樹脂を含む撥水コーティング剤を用いることができ、実施例では、上述したように、旭硝子株式会社製の商品名サイトップを用いた。
In addition, the fluorine resin solution preferably contains a primer component in addition to the fluorine resin. An example of the primer component is a silane coupling agent. By adding the primer component, for example, the reaction between the silanol group of the silane coupling agent and the resin surface proceeds, and a fluororesin thin film having excellent adhesion can be formed.
Although it does not specifically limit as a silane coupling agent, For example, at least 1 type of alkoxy group selected from the group which consists of a methoxy group and an ethoxy group, an amino group, a vinyl group, an acrylic group, a methacryl group, an epoxy group, a mercapto group And a silane coupling agent having at least one reactive functional group selected from the group consisting of a halogen group and an isocyanate group.
As a solution containing the above fluororesin as a main component, a commercially available water repellent coating agent containing a fluororesin can be used. In the examples, as described above, trade names of Asahi Glass Co., Ltd. Cytop was used.
1 採取部 11 中空針
2 濾過部 21 スリット
3 分離部
4 分析部 41 リード線
5 ポンプ部 51、52 電極 53 シリコン酸化膜
6 制御部
7 被覆膜
7a 撥水性膜
8 光触媒活性膜
100、100a 血液分析装置用チップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
7a
100, 100a Blood analyzer chip
Claims (2)
前記の第1の流路から第5の流路の壁面に光触媒活性を有する物質の薄膜を形成する工程と、
これに続いて、第1の流路から第4の流路の壁面にフッ素系樹脂を主成分とする撥水性膜を形成する工程と、を有する、
ことを特徴とする血液分析装置用チップの製造方法。 A first flow path for taking blood, a second flow path for filtering the blood to obtain plasma, and a second flow path for separating coagulation molecules from the obtained plasma by centrifugal force to obtain serum. 3 channels, a fourth channel for analyzing the properties of the obtained serum and substances in the serum, and a second channel for moving blood or blood components in each channel by electrophoretic force. 5 are arranged in communication with each other in order, and the wall surfaces of the first to fourth channels are subjected to a treatment for suppressing adhesion of blood cells and proteins in the blood, and The wall surface of the flow path is a method for producing a resin blood analysis device chip that has been subjected to a treatment for increasing the zeta potential,
Forming a thin film of a substance having photocatalytic activity from the first channel to the wall surface of the fifth channel;
Subsequently, a step of forming a water-repellent film mainly composed of a fluororesin on the wall surface of the fourth channel from the first channel,
A method for manufacturing a chip for a blood analyzer characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1に記載の血液分析装置用チップの製造方法。 As the substance having photocatalytic activity, titanium oxide and a composite thereof are used.
The method for manufacturing a chip for a blood analyzer according to claim 1.
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