JP2006061870A - Membrane device - Google Patents

Membrane device Download PDF

Info

Publication number
JP2006061870A
JP2006061870A JP2004249697A JP2004249697A JP2006061870A JP 2006061870 A JP2006061870 A JP 2006061870A JP 2004249697 A JP2004249697 A JP 2004249697A JP 2004249697 A JP2004249697 A JP 2004249697A JP 2006061870 A JP2006061870 A JP 2006061870A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
membrane
separation membrane
film
shape
concave portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004249697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Murakami
裕二 村上
Takehiko Kitamori
武彦 北森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanagawa Academy of Science and Technology
Toray Industries Inc
Original Assignee
Kanagawa Academy of Science and Technology
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kanagawa Academy of Science and Technology, Toray Industries Inc filed Critical Kanagawa Academy of Science and Technology
Priority to JP2004249697A priority Critical patent/JP2006061870A/en
Publication of JP2006061870A publication Critical patent/JP2006061870A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem that a membrane device used as a micro-chemical chip is incapable of performing bonding and causes the formation of voids on the peripheral part of membrane even after bonding when trying to put a thick separation membrane between substrates. <P>SOLUTION: The membrane device is obtained by bonding a plurality of substrates among which at least one substrate has a surface having a recessed part and the separation membrane manufactured in an outside. The separation membrane is held by one substrate among the substrates on lateral parts and a part of one side surface of the separation membrane, and the bonding surface sides of the separation membrane and the substrate are made to be the same level at least on the peripheral part of the held separation membrane. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は膜分離機構を有するマイクロ化学チップに関し、特に外部で作成した膜を2枚以上の基板によって挟み込む方式であって、その接合条件を穏和にする方法に関する。   The present invention relates to a microchemical chip having a membrane separation mechanism, and more particularly to a method of sandwiching an externally formed film between two or more substrates, and a method for relaxing the bonding conditions.

マイクロ化学チップは化学、生化学における分析、生産、制御のための種々の単位操作や反応を微細加工されたチップや配管材料を用いて行うものである。とくに分析分野では開発が進んでおり、典型的には10センチから数センチ角程度以下のガラス、シリコン、あるいは樹脂製のチップ表面に溝を刻んで、その溝中に試薬溶液や検体を流して、分離、反応を行って、微量試料の分析を行っている。一つのチップに一つ、あるいは複数の機能部位が形成されることによって、これらの操作や工程を実現している(たとえば特許文献1,2,3,あるいは非特許文献1を参照。)。   The microchemical chip performs various unit operations and reactions for analysis, production, and control in chemistry and biochemistry, using microfabricated chips and piping materials. In particular, development is progressing in the analytical field. Typically, a groove is carved into a glass, silicon, or resin chip surface of about 10 centimeters to several centimeters square, and a reagent solution or specimen is poured into the groove. , Separation and reaction are performed to analyze a small amount of sample. These operations and processes are realized by forming one or a plurality of functional parts on one chip (for example, see Patent Documents 1, 2, 3, or Non-Patent Document 1).

膜分離技術は重要な単位操作であり、多孔性の薄膜隔壁構造を設けることで、主として対象物の大きさによって透過の有無が決定し、不純物の除去、有用物の濃縮・希釈を行うことができ、またさらに膜構造を触媒担体、あるいは反応液界面とすることで反応の場に用いることができる。すでに種々の用途に合わせて広範囲な分離膜が開発、市販され、その厚みはおおむね数マイクロメートルから1ミリメートルの範囲である。   Membrane separation technology is an important unit operation, and by providing a porous thin-film partition structure, the presence or absence of permeation is determined mainly by the size of the object, and impurities can be removed and useful substances can be concentrated and diluted. In addition, the membrane structure can be used as a catalyst carrier or reaction liquid interface in the reaction field. A wide range of separation membranes have already been developed and marketed for various applications, and their thickness is generally in the range of several micrometers to 1 millimeter.

すでにマイクロ化学チップにおいても分離膜の組み込みが行われている。チップの外側に貼り付ける方式(たとえば特許文献4)、樹脂製チップの形成時に組み込む方式(たとえば特許文献5、あるいは非特許文献2)、凹部を加工した後の一方の基板上で膜を形成してもう一方の基板と挟み込む方式(たとえば非特許文献3)、形成後のマイクロ流路中で膜を形成する方式(たとえば特許文献8、非特許文献4、5)、接着剤を利用する方式(たとえば特許文献6、7、8、9)、分離膜を単純に挟み込む方式(たとえば特許文献6、非特許文献6,7)などがある。   Separation membranes have already been incorporated into microchemical chips. A method of attaching to the outside of the chip (for example, Patent Document 4), a method of incorporating at the time of forming a resin chip (for example, Patent Document 5 or Non-Patent Document 2), and forming a film on one substrate after processing the recess And a method of sandwiching the other substrate (for example, Non-Patent Document 3), a method of forming a film in the formed microchannel (for example, Patent Document 8, Non-Patent Documents 4 and 5), and a method of using an adhesive ( For example, Patent Documents 6, 7, 8, and 9) and a method of simply sandwiching a separation membrane (for example, Patent Document 6 and Non-Patent Documents 6 and 7) are available.

特開平2−245655号公報 (特許請求の範囲)JP-A-2-245655 (Claims) 特開平3−226666号公報 (特許請求の範囲)JP-A-3-226666 (Claims) 特開平8−233778号公報 (特許請求の範囲)JP-A-8-233778 (Claims) 特開平8−114539号公報 (請求項15)JP-A-8-114539 (Claim 15) 特開2000−202916号公報 (請求項13,14)JP 2000-202916 A (Claims 13 and 14) 特開2000−237552号公報 (特許請求の範囲)JP 2000-237552 A (Claims) 特開2000−237556号公報 (特許請求の範囲)JP 2000-237556 A (Claims) 特開2000−262871号公報 (特許請求の範囲)JP 2000-226871 A (Claims) 特開2003−334056号公報 (特許請求の範囲)JP 2003-334056 A (Claims) 「アナリティカルケミストリー(Analytical Chemistry)」、(アメリカ合衆国)、アメリカ化学会、1997年、第69巻、pp.2626−2630“Analytical Chemistry” (USA), American Chemical Society, 1997, Vol. 69, pp. 2626-2630 第7回化学とマイクロ・ナノシステム研究会講演要旨集、化学とマイクロ・ナノシステム研究会、2003年、p.66Proceedings of the 7th Chemistry and Micro / Nano System Study Group, Chemistry and Micro / Nano System Study Group, 2003, p. 66 静電気学会講演論文集'00、静電気学会、2000年、pp.123−126Proceedings of the Electrostatic Society of Japan '00, Electrostatic Society, 2000, pp. 123-126 「アナリティカルケミストリー(Analytical Chemistry)」、(アメリカ合衆国)、アメリカ化学会、2003年、第75巻、pp.350−354“Analytical Chemistry” (USA), American Chemical Society, 2003, Vol. 75, pp. 350-354 「ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティ(Journal of American Chemical Society)」、(アメリカ合衆国)、アメリカ化学会、2002年、第124巻、pp.5284−5285“Journal of American Chemical Society” (United States), American Chemical Society, 2002, Vol. 124, pp. 5284-5285 「アナリティカルケミストリー(Analytical Chemistry)」、(アメリカ合衆国)、アメリカ化学会、1998年、第70巻、pp.3553−3556“Analytical Chemistry” (USA), American Chemical Society, 1998, 70, pp. 3553-3556 「アナリティカルケミストリー(Analytical Chemistry)」、(アメリカ合衆国)、アメリカ化学会、2003年、第75巻、pp.2224−2230“Analytical Chemistry” (USA), American Chemical Society, 2003, Vol. 75, pp. 2224-2230

チップ外部で作成した膜は、チップ内部で製膜を行う方式と比較して非常に製膜の自由度が高く、かつ広範囲な技術の蓄積がある。特許文献9にあるように一方の基板の凹部を膜分離の原液側とろ液側に分けるように接着剤を用いて膜を配置することは、微小デバイスにあっては困難な手法であり、生産性を上げることができず好ましくない。2枚の基板で単純に挟み込む方式は、これらの外部作成膜を利用することができる。またさらに、少なくとも一方に微小な凹部を形成した基板を接合するという、マイクロ化学チップの製法として最も一般的な手法に準じており、他の機能部位との集積化には最も適当な方法である。   The film created outside the chip has a much higher degree of freedom in film formation than the method of film formation inside the chip, and has a wide range of accumulated technologies. As described in Patent Document 9, it is difficult to arrange a membrane using an adhesive so as to divide a concave portion of one substrate into a stock solution side and a filtrate side of membrane separation. It is not preferable because the property cannot be improved. The method of simply sandwiching between two substrates can use these externally formed films. Furthermore, it conforms to the most common method for producing a microchemical chip, in which a substrate having a minute recess formed on at least one is bonded, and is the most suitable method for integration with other functional parts. .

しかしながら、単純に膜を挟み込む方式では、チップの凹部全体を覆うように膜を貼るか、非常に薄い膜と柔らかい基材を組み合わせるしかない。このため、前者では分離膜の膜面方向の漏れを抑えることができず、後者ではマイクロ化学チップで一般的なガラスや樹脂などの堅い材料と一般的な分離膜を組み合わせることができなかった。すなわち第1の課題は、基板で厚い分離膜を挟み込もうとするときに、膜厚に起因して、接合ができないか、接合後も膜周辺部に空隙の形成がみられるという問題を解決することである。   However, in the method of simply sandwiching the film, there is no choice but to attach a film so as to cover the entire recess of the chip or to combine a very thin film with a soft substrate. For this reason, the former cannot suppress the leakage of the separation membrane in the direction of the membrane surface, and the latter cannot combine a general separation membrane with a hard material such as glass or resin that is common in a microchemical chip. That is, the first problem is to solve the problem that when a thick separation membrane is sandwiched between substrates, bonding cannot be performed due to the film thickness, or voids are formed in the periphery of the film even after bonding. It is to be.

第2の課題は、膜に面して形成されるべき空隙が、マイクロ化学チップではしばしば薄い構造であるために起こりやすい膜の変形による空間のつぶれを起こさないようにすることである。変形の要因には接合時のひずみや、分離膜として使用時の圧力差などによる。   The second problem is to prevent the space to be formed facing the film from collapsing due to deformation of the film, which is likely to occur because the microchemical chip is often a thin structure. Deformation factors are due to strain at the time of bonding and pressure difference when used as a separation membrane.

第3の課題は、膜の両側に空間を形成するために、挟み込む両側の基材に凹部を形成しておくのであるが、この膜の分離効率を保つために要求される凹部の厳密な位置合わせを解消することである。   The third problem is that in order to form a space on both sides of the membrane, recesses are formed in the base material on both sides to be sandwiched. The exact position of the recesses required to maintain the separation efficiency of the membrane It is to eliminate the alignment.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、第1の課題に対しては基板に分離膜の厚さに相当する段差構造を形成することによって分離膜の厚さを吸収し、漏れのない挟み込みを行うことができることを見いだした。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have formed a step structure corresponding to the thickness of the separation film on the substrate for the first problem. It has been found that it can absorb and absorb without leakage.

さらに、膜の周囲を膜と同じ厚みの別基材で保持することによっても同様の効果が得られることがわかった。   Furthermore, it was found that the same effect can be obtained by holding the periphery of the membrane with another base material having the same thickness as the membrane.

またさらに、この膜の両側にある槽の一方を膜の内側(膜面に垂直な方向から見て内側)のみに限定するか、膜の周辺部を強く抑えるか溶剤でつぶすことで、膜の周辺部で起こりがちな漏れによる問題を回避できることがわかった。   Furthermore, one of the tanks on both sides of the membrane is limited to the inside of the membrane (inside when viewed from the direction perpendicular to the membrane surface), or the periphery of the membrane is strongly suppressed or crushed with a solvent. It was found that the problem of leakage that tends to occur in the surrounding area can be avoided.

第2の課題に対し、支持構造体を形成することが有効であることを見出し、折り畳み流路形状をとることで、気泡の滞留を容易に抑制できることを見出した。   For the second problem, it has been found that it is effective to form a support structure, and it has been found that the retention of bubbles can be easily suppressed by taking a folded flow path shape.

また、第3の課題に対し、一方を他方より余白を持って十分大きくとるか、折り畳み流路を直交させることによって位置合わせのずれによっても膜面の大きな変化を誘起しない構造とできることを見出し、本発明を完成した。   In addition, for the third problem, it is found that one can be made sufficiently large with a margin than the other, or a structure that does not induce a large change in the film surface due to misalignment by orthogonally folding the flow path, The present invention has been completed.

即ち、本発明は以下のような構成をとる。
(1)少なくとも1枚に凹部が形成された面を有する複数の基材と外部で作成した分離膜とを接合して得られる膜デバイスであって、該分離膜は分離膜の側部および一方の面の一部で、該基材のうちの1枚によって保持され、少なくとも保持された分離膜周辺部で分離膜および基材の接合面側を同一面としたことを特徴とする膜デバイス。
That is, the present invention has the following configuration.
(1) A membrane device obtained by joining a plurality of base materials having a surface having at least one concave portion formed thereon and a separation membrane prepared outside, wherein the separation membrane is a side portion and one side of the separation membrane. A membrane device characterized in that a part of the surface is held by one of the substrates, and at least the separation membrane peripheral portion held by the separation membrane and the bonding surface side of the substrate are the same surface.

(2)少なくとも1枚に凹部が形成された面を有する複数の基材と外部で作成した分離膜とを接合して得られる膜デバイスであって、分離膜を挟み込む基材のうち一方あるいは両方の基材の該分離膜配置位置に、該分離膜の厚さに相当する凹部を設けた後に接合工程を行うことを特徴とする膜デバイス。   (2) A membrane device obtained by joining a plurality of base materials having a surface with concave portions formed on at least one sheet and a separation membrane prepared outside, and one or both of the base materials sandwiching the separation membrane A membrane device, wherein a bonding step is performed after a recess corresponding to the thickness of the separation membrane is provided at the separation membrane arrangement position of the substrate.

(3)少なくとも1枚に凹部が形成された面を有する複数の基材と外部で作成した分離膜とを接合して得られる膜デバイスであって、該分離膜が周囲を別部材によって保持されており、少なくとも該分離膜周辺部で該分離膜と該保持部材とが同じ厚みであることを特徴とする膜デバイス。   (3) A membrane device obtained by joining a plurality of base materials having a surface with at least one concave portion and an externally prepared separation membrane, the separation membrane being held around by a separate member A membrane device characterized in that the separation membrane and the holding member have the same thickness at least in the periphery of the separation membrane.

(4)該分離膜を挟み込む2つの基材の少なくとも一方の基材の膜挟み込み面側において、該分離膜配置位置の内側(膜面に垂直な方向から見て内側、文脈上明らかにそうでない場合を除き以下同じ)の一部で該基材と該分離膜が接触しないように凹部が形成されており、該凹部の面方向形状が、分離膜よりも内側のみに形成されていることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の膜デバイス。   (4) On the membrane sandwiching surface side of at least one of the two substrates sandwiching the separation membrane, the inside of the separation membrane placement position (inside from the direction perpendicular to the membrane surface, clearly not in context) The same applies to the rest of the case except that the concave portion is formed so that the base material and the separation membrane do not contact each other, and the shape of the concave portion in the surface direction is formed only inside the separation membrane. The membrane device according to any one of (1) to (3) above,

(5)該分離膜を挟み込む両方の基材の膜挟み込み面側において、該分離膜配置位置の内側の一部で該基材と該分離膜が接触せず、かつ膜分離の上流側あるいは下流側槽として用いる凹部が形成されており、一方の基材に形成された槽として用いる該凹部の面方向形状が、他方の基材に形成された槽として用いる該凹部よりも、面に垂直な方から見て内側に形成されていることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の膜デバイス。   (5) On the membrane sandwiching surface side of both base materials sandwiching the separation membrane, the base material and the separation membrane are not in contact with each other at a part of the inside of the separation membrane arrangement position, and upstream or downstream of membrane separation A concave portion used as a side tank is formed, and the shape in the surface direction of the concave portion used as a tank formed on one base material is perpendicular to the surface than the concave portion used as a tank formed on the other base material. The membrane device according to any one of the above (1) to (4), wherein the membrane device is formed inside as viewed from the side.

(6)該分離膜が周辺部で透過性が中央部よりも少ないか、ないことを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の膜デバイス。   (6) The membrane device as described in any one of (1) to (5) above, wherein the separation membrane has a peripheral portion with less or no permeability than the central portion.

(7)該分離膜を挟み込む2つの基材の少なくとも一方の基材の膜挟み込み面側において、該分離膜配置位置の内側の一部で該基材と該分離膜が接触しないように凹部が形成されており、該凹部の面方向形状が、内側に凸な形状を有するか、内側に島形状を有することを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載の膜デバイス。   (7) On the membrane sandwiching surface side of at least one of the two substrates sandwiching the separation membrane, a recess is provided so that the substrate and the separation membrane do not contact at a part inside the separation membrane arrangement position. The membrane device according to any one of (1) to (6), wherein the membrane device is formed, and the shape in the surface direction of the concave portion has a convex shape on the inner side or an island shape on the inner side.

(8)該凹部の面方向形状が折り畳んだ線形状であることを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載の膜デバイス。   (8) The membrane device according to any one of (1) to (7) above, wherein the shape of the concave portion in the surface direction is a folded linear shape.

(9)該分離膜を挟み込む2つの基材の両方に、該凹部が形成され、該凹部の面方向形状が折り畳んだ線形状を有し、かつ2つの基材に形成された線形状の凹部の線方向が面に垂直な方向から見て交わる方向に形成されていることを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれかに記載の膜デバイス。   (9) A linear recess formed in the two base materials, in which the concave portion is formed on both of the two base materials sandwiching the separation membrane, the surface shape of the concave portion is folded. The film device according to any one of the above (1) to (8), wherein the line direction is formed in a direction intersecting when viewed from a direction perpendicular to the surface.

本発明を採用することにより、基板で厚い分離膜を挟み込もうとするときに、膜厚によらず、接合ができ、接合後も膜周辺部に空隙の形成がみられなくなる。特に、接合後に一方の膜面と接合面を同一面とすることで、膜厚による空隙をなくすことができる。   By adopting the present invention, when a thick separation membrane is sandwiched between substrates, bonding can be performed regardless of the film thickness, and no voids are formed in the periphery of the film even after bonding. In particular, by making one film surface and the bonding surface the same surface after bonding, voids due to the film thickness can be eliminated.

基材に分離膜の厚さに相当する凹部を設けることによって膜厚による接合後の空隙をなくすことができる。   By providing the substrate with a recess corresponding to the thickness of the separation membrane, the gap after bonding due to the film thickness can be eliminated.

あるいは分離膜の厚さに相当する部材によって膜を取り囲むようにして挟み込むことでも接合後の空隙をなくすことができる。   Alternatively, the gap after joining can be eliminated by sandwiching the membrane with a member corresponding to the thickness of the separation membrane.

このように空隙をなくすことができることによって、マイクロ化学チップに適切に膜を組み込むことができるようになり、液漏れを起こさずに適切な加圧、送液、および膜分離ができるようになる。   Since the voids can be eliminated in this way, the membrane can be appropriately incorporated into the microchemical chip, and appropriate pressurization, liquid feeding, and membrane separation can be performed without causing liquid leakage.

周辺部で透過性が少ないかない膜を採用することで、周辺方向への液漏れをより抑制することができる。   By adopting a membrane having little permeability at the peripheral portion, liquid leakage in the peripheral direction can be further suppressed.

また、膜に面して形成されるべき空隙が、マイクロ化学チップではしばしば薄い構造であるが、膜の変形によっても空間をつぶすことなく、また、通液時に気泡の除去が容易になる。   In addition, the microchemical chip often has a thin gap to be formed facing the membrane. However, even when the membrane is deformed, the space is not crushed, and bubbles can be easily removed when liquid is passed.

一方の槽を膜の内側だけに形成することによって、膜側部に残りがちなギャップの影響を避けることができる。   By forming one tank only on the inside of the membrane, it is possible to avoid the influence of a gap that tends to remain on the side of the membrane.

槽の構造は内側に凸な形状か、あるいは内側に島形状を形成することでこれらが膜の支持構造体となり、チップ作製後のひずみや膜分離のための加圧などによっても槽をつぶしてしまわないようにすることができる。   The structure of the tank is convex on the inside, or an island shape is formed on the inside, which becomes a support structure for the film, and the tank is crushed by strain after chip fabrication and pressure for membrane separation. You can avoid it.

またこの構造は、線形状とすることで、混入しがちな気泡を適切に除去しながら、あるいは試薬セグメントの前後の拡散を抑えながら送液することができる。   Further, by adopting a linear shape for this structure, liquid can be fed while appropriately removing bubbles that tend to be mixed in or suppressing diffusion before and after the reagent segment.

さらに、一方の槽を他方の槽よりも余白を持って内側に形成することで余白分の位置合わせ誤差を吸収することができるようになる。あるいは折り畳んだ線形状を交わるように配置することで、位置合わせ誤差が起こっても膜の有効面積をほとんど変化させないことができる。   Furthermore, by forming one tank on the inner side with a blank space than the other tank, it becomes possible to absorb the alignment error for the blank space. Alternatively, by arranging the folded line shapes so as to cross each other, the effective area of the film can be hardly changed even if an alignment error occurs.

このように本発明によって、漏れを起こさず、かつ厳密な位置合わせを要求せずにチップの一部のみに外部で作成した種々の膜を導入したマイクロ化学チップを提供できるものである。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a microchemical chip in which various films prepared outside are introduced into only a part of the chip without causing leakage and requiring strict alignment.

本発明について、以下具体的に説明する。
本発明における分離膜(以下、膜)とは、厚みに比べて大きい面を持ち、各種の推進力によりそれを通した物質移動がおこりえる構造体をいう。液体か気体かによらず流体を対象とする。膜の分離モードには一般ろ過、精密ろ過、限外ろ過、ナノろ過、逆浸透、拡散透析、電気透析、ガス分離、蒸気透過、浸透気化など様々なモードが考えられるがこれに限定されるものではない。流体の流れ方向はデッドエンドとクロスフローの両方を対象とするが、これに限定されるものではない。膜の形状は大別して平膜、中空糸膜、カプセル型があるが、本発明では平膜のみを対象とし、中空糸膜およびカプセル型は対象とならない。膜の利用目的は、マイクロ化学チップ内で不要物の除去、有用物の濃縮・捕捉を行うほか、組み込み前に有用物を塗布、あるいは捕捉させた膜を組み込むことでマイクロ化学チップに分離以外を含めた機能付与を行うことが挙げられる。有用物には無機触媒、有機触媒、酵素、細胞、色素、環境試料中の膜不透過成分、体液中の膜不透過成分等が挙げられるが、これに限定されるものではない。このため本発明における膜デバイスは、分離以外の目的に用いることができる。また、このため本発明における膜は、必ずしも組み込み後の、その両側に空間が設けられる必要はない。
The present invention will be specifically described below.
The separation membrane (hereinafter referred to as “membrane”) in the present invention refers to a structure having a surface larger than the thickness and allowing mass transfer through the surface by various driving forces. The target is fluid regardless of whether it is liquid or gas. Various modes such as general filtration, microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis, diffusion dialysis, electrodialysis, gas separation, vapor permeation, and pervaporation can be considered as the membrane separation mode. is not. The flow direction of fluid is intended for both dead end and cross flow, but is not limited to this. The shape of the membrane is roughly classified into a flat membrane, a hollow fiber membrane, and a capsule type. However, in the present invention, only the flat membrane is an object, and the hollow fiber membrane and the capsule type are not an object. The purpose of use of the membrane is to remove unnecessary substances in the microchemical chip, concentrate and capture useful substances, and to apply to the microchemical chip other than separation by coating or collecting the useful substances before incorporation. It is possible to give functions including. Useful materials include, but are not limited to, inorganic catalysts, organic catalysts, enzymes, cells, dyes, membrane-impermeable components in environmental samples, membrane-impermeable components in body fluids, and the like. Therefore, the membrane device in the present invention can be used for purposes other than separation. For this reason, the membrane in the present invention does not necessarily need to be provided with spaces on both sides after incorporation.

膜の厚さは任意であるが好ましくは1マイクロメートル以上で、より好ましくは10マイクロメートル以上かつ3ミリメートル以下である。単独で1マイクロメートル以下の厚さの膜は強度が弱く、作成後接合工程へ持ち込むための取り扱いが困難であるからで、10マイクロメートル以下の厚さの膜は、本発明の方式によらずとも良好な挟み込みが実施できる。また3ミリメートル以上の厚さの膜は微小なデバイス化に適さないからである。   The thickness of the film is arbitrary but is preferably 1 micrometer or more, more preferably 10 micrometers or more and 3 millimeters or less. A film having a thickness of 1 micrometer or less alone has a low strength and is difficult to handle for bringing it into the bonding process after production. A film having a thickness of 10 micrometers or less is not related to the method of the present invention. In both cases, good pinching can be carried out. Moreover, it is because a film having a thickness of 3 millimeters or more is not suitable for making a minute device.

膜の材料には既存の膜に用いられている種々の材料を用いることができる。セルロース、再生セルロース、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、硝酸セルロース、その他セルロース誘導体、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル、その他ポリメタクリル酸誘導体、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、これらの共重合体、その他合成樹脂、ガラス、ゼオライト、その他セラミックス、金属類およびこれらの組み合わせがあるがこれに限定されない。また、これらの膜表面を物理的、化学的、生物的に処理した膜、支持体と組み合わせた膜などがある。本発明は外部で作成した膜を、その膜厚によらず穏和に微細構造体に組み込む方法であり、膜厚差をあらかじめ加工する凹部と圧力、熱、化学的な変化により補って漏れを起こさない構造とするものであるからである。   Various materials used for the existing film can be used as the material of the film. Cellulose, regenerated cellulose, cellulose acetate, cellulose triacetate, cellulose nitrate, other cellulose derivatives, polyamide, aromatic polyamide, polyacrylonitrile, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyhydroxymethacrylate, other polymethacrylate Acid derivatives, polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, other fluororesins, copolymers thereof, other synthetic resins, glass, zeolite, other ceramics, metals and these There is a combination, but it is not limited to this. In addition, there are membranes obtained by physically treating these membrane surfaces physically, chemically and biologically, and membranes combined with a support. The present invention is a method of gently incorporating an externally created film into a microstructure regardless of its film thickness, and the film thickness difference is preliminarily processed by a recess, pressure, heat, and chemical changes to cause leakage. This is because there is no structure.

本発明における外部で作成した分離膜とは、組み込み後の膜と接触することになる基材と接触させることなく作成された分離膜を指す。たとえば特許文献8、非特許文献3、4、5は分離膜が最終的に組み込まれる基材と接触した状態で作成される。これに対したとえば非特許文献6、7は基材と無関係な場所で作成された後に組み込まれている。膜を外部で作成することは、チップ内部で製膜を行う方式と比較して非常に製膜の自由度が高く、かつ広範囲な技術の蓄積がある。   The separation membrane prepared outside in the present invention refers to a separation membrane prepared without being brought into contact with a base material that will be in contact with the membrane after incorporation. For example, Patent Document 8 and Non-Patent Documents 3, 4, and 5 are created in a state where the separation membrane is in contact with the base material to be finally incorporated. On the other hand, for example, Non-Patent Documents 6 and 7 are incorporated after being created at a place unrelated to the base material. Creating the film outside has a very high degree of freedom in film formation as compared with a method of forming a film inside the chip, and there is a wide range of accumulated technologies.

膜の側部とは、膜面と同じ大きさの2枚の板材で膜を挟んだとした場合、側面に露出する膜の部分と、その極近傍を指す。良好に切り出された膜では膜の側面のことであるが、面をなしているかどうかは問題としない。   When the film is sandwiched between two plates having the same size as the film surface, the side part of the film refers to the part of the film exposed to the side surface and its very vicinity. In a well-cut film, it is the side surface of the film, but it does not matter whether the film is formed.

本発明の膜デバイスはマイクロフルイディクス型のマイクロ化学チップである。一般的なマイクロフルイディクス型のマイクロ化学チップは凹部を形成した板状の基材を別基材と接合して作製される。基材はシート状、板状、フィルム状、棒状、管状、塗膜状、円筒状、その他複雑な形状の成形物をとりうるが、これに限定されるものではない。しかし加工性および取り扱いの容易さから、好ましくはシート状、板状、フィルム状である。基材には、ガラス、セラミックス、樹脂、金属、半導体およびこれらの組み合わせが考えられるが、これに限定されるものではない。   The membrane device of the present invention is a microfluidic microchemical chip. A general microfluidic microchemical chip is manufactured by joining a plate-like base material having a concave portion to another base material. The substrate may be a sheet, plate, film, rod, tube, coating film, cylinder, or other complex shaped product, but is not limited thereto. However, from the viewpoint of workability and ease of handling, it is preferably a sheet shape, a plate shape, or a film shape. As the base material, glass, ceramics, resin, metal, semiconductor, and combinations thereof can be considered, but are not limited thereto.

本発明における面方向の面とは接合面を指す。複雑な接合面を有する組み合わせにあっては、対象となる局所的な接合面を指す。   In the present invention, the surface in the plane direction refers to a bonding surface. In the case of a combination having a complicated joint surface, it indicates a target local joint surface.

本発明における凹部とは、典型的なマイクロ化学チップに見られる、接合後に流体を導入することになる空間を形成する凹部と、膜を組み込むための凹部との2種類があるが、これ以外の目的に用いられる凹部が形成されていることを妨げるものではない。接合後に流体を導入することになる凹部は、分割できない1つの基材が有する凹部として構成されているか、貫通穴形状を有する基材と別基材とを組み合わせて構成されるものがある。膜からみて一方の側の基材のみに凹部を形成しておき、流体の充填による変形を利用してもう一方の側に槽を形成することもできるが、膜分離機能を用いる場合、好ましくは両方の基材に凹部が形成されている。貫通穴形状を有する基材と別基材の組み合わせとは、たとえば図1に示すスペーサを用いる様態である。図1中、右側の図が分解斜視図であり、2が基材、3がスペーサー、4がスペーサー3内に形成された貫通穴である。基材2とスペーサー3とを積層したものが図1中の左側の図であり、スペーサー3内の貫通穴が基材に設けられる凹部として機能する。   The recesses in the present invention include two types of recesses that form a space into which a fluid is introduced after bonding, and recesses for incorporating a film, which are found in typical microchemical chips. It does not prevent the formation of the concave portion used for the purpose. The concave portion into which the fluid is introduced after joining may be configured as a concave portion included in one base material that cannot be divided, or may be configured by combining a base material having a through-hole shape and another base material. A concave portion is formed only on one side of the substrate as viewed from the membrane, and a tank can be formed on the other side using deformation due to fluid filling, but when using the membrane separation function, preferably Concave portions are formed in both base materials. The combination of a base material having a through-hole shape and another base material is a mode in which, for example, the spacer shown in FIG. 1 is used. In FIG. 1, the right side is an exploded perspective view, 2 is a base material, 3 is a spacer, and 4 is a through hole formed in the spacer 3. The left side of FIG. 1 is a laminate of the base material 2 and the spacer 3, and the through hole in the spacer 3 functions as a recess provided in the base material.

凹部、あるいは貫通穴形状を得るには、射出成形、ホットエンボシング、溶剤キャスト法、切削、エッチング、打ち抜き、フォトリソグラフィー、リフトオフ、蒸着、およびこれらの組み合わせなどを手段とできるが、これに限定されるものではない。   In order to obtain a recess or through-hole shape, injection molding, hot embossing, solvent casting, cutting, etching, punching, photolithography, lift-off, vapor deposition, and combinations thereof can be used as a means. It is not something.

マイクロ化学チップの典型的な、接合後流体を導入することになる空間を形成する凹部は、好ましくは基材に垂直な方向から見て幅1から500マイクロメートルの線形状と、100平方センチメートル以下の幾何学形状の組み合わせで、深さ1から500マイクロメートルであるが、これに限定されるものではない。典型的に線形状は接合後、管形状となり、流路として用いられ、その他の幾何学形状は特定の機能付与のため空間や別部材導入の空間に用いられる。流路として用いる部分については幅あるいは深さが1マイクロメートルを下回ると流路としての圧力損失が大きくなるため不適当で、深さや幅が500マイクロメートルを上回る場合および、部分的な幾何学形状が100平方センチメートルを上回る場合は、微小デバイスとしての全体のサイズに不適当であるからである。また、凹部形成のための貫通穴形状を有する基材は、少なくとも貫通穴周辺部で厚さが500マイクロメートル以下であることが好ましい。貫通穴を有する基材の厚みが、接合後流体を導入することになる空間の深さ方向寸法を規定することとなるためである。ただし、これらの寸法は接合面で面方向に流す流路以外の空間の寸法を規定するものではない。たとえば典型的な試料導入穴は、500マイクロメートルを上回る板厚に貫通穴が形成される形で形成され、反応槽や電気泳動槽などにあっては幅が10ミリメートルを上回って形成されてもよい。   A typical recess of the microchemical chip, which forms a space for introducing a fluid after joining, preferably has a linear shape with a width of 1 to 500 micrometers when viewed from the direction perpendicular to the substrate, and is less than 100 square centimeters. The combination of geometric shapes is 1 to 500 micrometers in depth, but is not limited to this. Typically, the line shape becomes a tube shape after joining, and is used as a flow path, and other geometric shapes are used in a space for introducing a specific function or a space for introducing another member. For parts used as flow paths, if the width or depth is less than 1 micrometer, the pressure loss as the flow path increases, which is inappropriate. If the depth or width exceeds 500 micrometers, and the partial geometry This is because it is unsuitable for the overall size as a microdevice when the value exceeds 100 square centimeters. Moreover, it is preferable that the base material which has a through-hole shape for recessed part formation is 500 micrometers or less in thickness at the periphery of a through-hole at least. This is because the thickness of the substrate having the through hole defines the dimension in the depth direction of the space into which the fluid after joining is introduced. However, these dimensions do not define the dimensions of the space other than the flow path flowing in the surface direction at the joint surface. For example, a typical sample introduction hole is formed in a form in which a through hole is formed with a plate thickness exceeding 500 micrometers, and in a reaction vessel or an electrophoresis vessel, the width may exceed 10 mm. Good.

膜を組み込むための凹部は組み込まれる膜よりも面方向に大きく、膜厚に相当する深さを有する。好ましくは膜を組み込むための凹部の内側に、流体のための空間となる凹部が形成される。   The concave portion for incorporating the film is larger in the surface direction than the film to be incorporated, and has a depth corresponding to the film thickness. A recess serving as a space for the fluid is preferably formed inside the recess for incorporating the membrane.

マイクロ化学チップは複数の基材の接合によって形成される。本発明は2枚以上の基材によって膜を挟む方式を対象としており、マイクロ化学チップ全体の基材枚数は2枚に限定されない。   The microchemical chip is formed by joining a plurality of substrates. The present invention is directed to a system in which a film is sandwiched between two or more substrates, and the number of substrates in the entire microchemical chip is not limited to two.

本発明における接合とは、複数の基材を重ね合わせ、必要であれば凹部から流体の漏れを起こさないようにする手法を指す。より具体的には、単純な重ね合わせ、プラズマ処理などによる表面活性化、加熱を伴う方法、圧力を印加する方法、電場を印加する方法、接着剤を用いる方法、溶剤を用いる方法、およびこれらの組み合わせがある。好ましくは、膜の耐熱温度より30℃を上回らない温度で実施する。耐熱温度より30℃以上加熱すると、輻射熱や接合面から伝熱により膜が耐熱温度以上になり膜の機能を失うからである。不可逆に接合するだけでなく、使用時に治具により押さえつける加圧方式によって接合を行うこともできる。   The term “joining” in the present invention refers to a technique in which a plurality of base materials are overlapped so that fluid leakage does not occur from a recess if necessary. More specifically, simple superposition, surface activation by plasma treatment, a method involving heating, a method of applying pressure, a method of applying an electric field, a method of using an adhesive, a method of using a solvent, and these There are combinations. Preferably, it is carried out at a temperature not exceeding 30 ° C. above the heat resistance temperature of the film. This is because if the film is heated by 30 ° C. or more from the heat-resistant temperature, the film becomes the heat-resistant temperature or more due to radiant heat or heat transfer from the bonding surface, and the film function is lost. In addition to irreversible bonding, bonding can also be performed by a pressurization method in which a jig is pressed during use.

本発明における複数の基材とは2つ以上を指す。マイクロ化学チップではすでに2〜10枚程度の積層によるデバイスが報告され、数百から数千枚の組み合わせによるスループット向上が提唱されている。組み込まれる膜との一方の接合面部分で面方向に複数の基材を組み合わせることができるが、構造の簡略化や漏れの抑制の観点からそれぞれ一つの基材で構成されていることが好ましい。このため少なくとも2つの基材が必要である。ただし、組み込まれる膜近傍以外、あるいは膜組み込み面以外で別基材と組み合わせることを妨げるものではない。出願時請求項3にあっては、膜を保持するための別部材が必要であるため、該別部材を含めて数えると、好ましくは3つ以上である。   The plurality of substrates in the present invention refers to two or more. In the case of microchemical chips, devices with about 2 to 10 layers have already been reported, and an improvement in throughput has been proposed by combining hundreds to thousands. A plurality of base materials can be combined in the surface direction at one joint surface portion with the film to be incorporated, but each base material is preferably composed of one base material from the viewpoint of simplification of the structure and suppression of leakage. For this reason, at least two substrates are required. However, this does not preclude the combination with another substrate other than the vicinity of the film to be incorporated or other than the film incorporation surface. In claim 3 at the time of filing, since another member for holding the film is necessary, it is preferably three or more when including the other member.

本発明における同一面、相当する厚み、あるいは同じ厚みとは、別途膜に対する加圧試験、および基材の接合試験によってあらかじめ知ることのできる接合後の変形量を加味した面の位置や厚さが、比較対象となる膜と基材、あるいは部材との間で10マイクロメートル以下であることを指す。10マイクロメートル以下の厚さの膜は、本発明の方式によらずとも液密な接合ができるからである。   In the present invention, the same surface, corresponding thickness, or the same thickness means the position and thickness of the surface taking into account the amount of deformation after bonding, which can be known in advance by a pressure test on the film and a bonding test of the base material separately. It means that the thickness is 10 micrometers or less between the film to be compared and the base material or member. This is because a film having a thickness of 10 micrometers or less can be liquid-tightly bonded without using the method of the present invention.

本発明における保持とは、その方向に膜が移動できないように部材が設置されている状態を指す。膜面の一部で基材が膜を保持することとは、該基材が置かれる側の膜の一部に接触するように基材が配置されていることを指し、膜の側部を保持することとは、膜周囲から、膜から遠ざかる方向の同一面に基材を設置することを指す。   Holding in the present invention refers to a state in which a member is installed so that the membrane cannot move in that direction. The fact that the substrate holds the film on a part of the film surface means that the substrate is arranged so as to contact a part of the film on the side where the substrate is placed. Holding means that the base material is installed on the same surface in the direction away from the membrane from the periphery of the membrane.

膜は面方向に性質の均質なものを用いることも、周辺部の透過性が中央部よりも少ないかないものを用いることもできる。周辺部の透過性が中央部よりも少ないかない膜は面方向の液漏れを抑制する効果があるので好ましい。周辺部の透過性が中央部よりも少ないかない膜は異なる種類の膜材を組み合わせたもの、透過性が異なるように製膜されたもの、もともと面方向に均質であった膜が物理的、化学的作用によって透過性を減ずるか失ったもの、およびこれらの組み合わせがあるが、これに限定されるものではない。   A film having a uniform property in the plane direction can be used, or a film having a peripheral portion with less permeability than the central portion can be used. A membrane having a lower peripheral part permeability than the central part is preferable because it has an effect of suppressing liquid leakage in the surface direction. Membranes with less permeation at the periphery than those in the center are combinations of different types of membrane materials, films formed with different permeabilities, and membranes that were originally homogeneous in the surface direction are physically and chemically There are, but are not limited to, those that have lost or lost permeability due to mechanical effects, and combinations thereof.

本発明における基材に形成された槽として用いる凹部とは、接合後に流体を導入することになる空間を形成する凹部のうち、膜を配置する位置にあり、かつ屈曲させるか、あるいは凹部が同一面の他の凹部と比べて幅広か深い部分を指す。たとえば非特許文献6、7では膜分離が同一面の他の凹部と比べで同一の形状である凹部に膜が配置されており、本発明においても同様の流路パターンを用いることができる。しかし、積極的に槽として用いる場合には、膜分離は膜面で起こるため、分離に十分な膜面積を得るために、膜分離の上流側槽、および下流側槽部分の面方向パターンは、そのマイクロ化学チップに特徴的な流路の幅よりも幅広であるか、流路を折り返すことによって広い膜分離領域を形成するように設計することが好ましい。たとえば図2の様態をなす。すなわち、図2は、基材の面に垂直な方向から見た場合の、凹部の形状を示しており、図2中の3つの図(ハッチングを付されたもの)が、それぞれ異なる形状の凹部を示している。図2の左側の図は、線形の流路の端部に大きな円形の凹部が形成されたものであり、この円形の凹部が槽として機能する。すなわち、この例は、槽として機能する凹部が流路の幅よりも幅広である例である。図2の中央及び右側の図は、流路として機能する凹部を、折り畳んだ線形状で構成した例であり、中央の流路形状5は櫛形、右側の流路形状6は単純な折り畳み形状である。   The concave portion used as a tank formed on the base material in the present invention is a concave portion that forms a space into which a fluid is introduced after joining, and is located at a position where the film is disposed and is bent or the concave portion is the same. It refers to a portion that is wider or deeper than other concave portions of the surface. For example, in Non-Patent Documents 6 and 7, the membrane is disposed in a recess having the same shape as the other recesses on the same surface, and the same flow path pattern can be used in the present invention. However, when actively used as a tank, membrane separation occurs on the membrane surface, so in order to obtain a sufficient membrane area for separation, the surface direction pattern of the upstream tank and the downstream tank part of the membrane separation is It is preferably designed to form a wide membrane separation region that is wider than the characteristic channel width of the microchemical chip or by folding the channel. For example, the embodiment shown in FIG. That is, FIG. 2 shows the shape of the recesses when viewed from the direction perpendicular to the surface of the base material, and the three views (hatched) in FIG. Is shown. The left-hand side of FIG. 2 has a large circular recess formed at the end of the linear flow path, and this circular recess functions as a tank. That is, this example is an example in which the concave portion functioning as a tank is wider than the width of the flow path. 2 is an example in which the concave portion that functions as a flow path is configured in a folded line shape, the central flow path shape 5 is a comb shape, and the right flow path shape 6 is a simple folded shape. is there.

本発明における、一方の基材に形成された槽として用いる該凹部の面方向形状が、他方の基材に形成された槽として用いる該凹部よりも、面に垂直な方から見て十分内側に形成されていることとは、面に垂直な方から見て、基材に形成された槽として用いる凹部を覆うことのできる最小の面積の、外側にのみ凸な形状を考えるとき、一方の基材の該凸な形状が、もう一方の基材の該凸な形状に内包されることをいう。換言すれば、基材の表面に垂直な方向から見た場合に、一方の基材の凹部が、他方の基材の凹部の内側にすっぽりと入っていることを意味する。こうすることによって、膜分離の分離に寄与する膜面積は該凸な形状が小さい側の槽として用いる凹部によって規定されることとなる。2つ、あるいはそれ以上の基材の位置合わせを行う上で、2つの凸な形状の差により余白部分が形成され、該余白部分によって位置合わせ誤差を吸収することができる。よって余白部分を形成することとなる大きい側と小さい側の差が好ましくは1マイクロメートルから10ミリメートルである。1マイクロメートルを下回ると位置合わせ誤差を吸収する構造として意味をなさないし、10ミリメートルを超えると微小デバイスとして不適当であるからである。より好ましくは0.5ミリメートル以下である。チップ面積の有効利用という観点からは、本来の膜分離に寄与しない該差部分は少ない方が好ましく、位置合わせ精度は多くの工法において、0.5ミリメートル以下の精度を有するからである。チップ内の他部位との接続のための流路などのように、槽として用いるのではない凹部である構造体部分は、該凸な形状を考える上で、考慮に入れない。膜の有効面積を考慮する上で不要であるし、膜と接触する部分があるにせよ一般に接続流路は狭隘な線形状をとるので、位置合わせ誤差による影響が元来小さいからである。   In the present invention, the shape in the surface direction of the concave portion used as a tank formed on one base material is sufficiently inside as viewed from the direction perpendicular to the surface than the concave portion used as a tank formed on the other base material. When forming a convex shape only on the outside with a minimum area that can cover the concave portion used as a tank formed on the base material when viewed from the direction perpendicular to the surface, This means that the convex shape of the material is included in the convex shape of the other base material. In other words, when viewed from a direction perpendicular to the surface of the base material, it means that the concave portion of one base material is completely inside the concave portion of the other base material. By doing so, the membrane area contributing to the separation of the membrane separation is defined by the concave portion used as a tank on the side where the convex shape is small. When aligning two or more substrates, a margin portion is formed by the difference between the two convex shapes, and the alignment error can be absorbed by the margin portion. Thus, the difference between the larger side and the smaller side that will form the margin is preferably 1 micrometer to 10 millimeters. This is because if it is less than 1 micrometer, it does not make sense as a structure that absorbs alignment errors, and if it exceeds 10 millimeters, it is inappropriate as a micro device. More preferably, it is 0.5 mm or less. From the viewpoint of effective use of the chip area, the difference portion that does not contribute to the original membrane separation is preferably small, and the alignment accuracy has an accuracy of 0.5 mm or less in many methods. A structure portion that is a concave portion that is not used as a tank, such as a flow path for connection with other parts in the chip, is not taken into consideration when considering the convex shape. This is not necessary when considering the effective area of the membrane, and the connection flow path generally has a narrow line shape even though there is a portion in contact with the membrane, so that the influence of the alignment error is inherently small.

一方、非特許文献6では、分離膜を挟み込む2つの基材の両方に折りたたんだ線形状を形成する手法が示されており、2つの線形状は面に垂直な方向から見て中心線を共有するように設計されている。しかし、逆に、分離膜を挟み込む2つの基材の両方が図3に示すような凹部の面方向形状が折り畳んだ線形状であり、かつその線方向が面に垂直な方向から見て交わるように設計すれば、位置合わせ誤差が生じても膜の分離に有効な部分9は平行に移動するだけであり、その面積は変化しない。すなわち、図3は、基材に形成される線形上の凹部(流路)を示す図であり、図3の左側の図は、一方の基材に設けられる凹部の形状(上板流路パターン7)、右側の図は、他方の基材に設けられる凹部の形状(下板流路パターン8)を示す。「凹部の線方向」は、線形の凹部が形成されている主な方向であり、図3の左側の図の形状では紙面の横(水平)方向、図3の右側の図の形状では紙面の縦(垂直)方向が「凹部の線方向」である。従って、図3に示す例では、線形状の凹部の線方向が面に垂直な方向から見て交わる方向(この場合は特に直交する方向)に形成されている。図3中の9は、基材の表面に垂直な方向から見た場合に、各基材に形成された凹部同士が交差する(重なる)領域を示しており、この部分に設けられる膜が分離膜として機能する。図から明らかなように、基板同士の重ね合わせ位置が少々ずれても、分離膜として有効な領域9(重なり領域)は、平行に移動するだけでその面積は変わらない。   On the other hand, Non-Patent Document 6 shows a method of forming a folded line shape on both of two substrates sandwiching a separation membrane, and the two line shapes share a center line when viewed from a direction perpendicular to the surface. Designed to be. However, conversely, both of the two substrates sandwiching the separation membrane have a linear shape in which the surface shape of the concave portion is folded as shown in FIG. 3, and the line direction intersects when viewed from a direction perpendicular to the surface. In this case, even if an alignment error occurs, the portion 9 effective for separating the film only moves in parallel, and its area does not change. That is, FIG. 3 is a diagram showing a linear recess (flow path) formed in the base material, and the left side of FIG. 3 shows the shape of the recess provided in one base material (upper plate flow path pattern). 7) The figure on the right shows the shape of the recess (lower plate flow path pattern 8) provided on the other substrate. “Line direction of recess” is a main direction in which a linear recess is formed. In the shape of the left side of FIG. 3, the horizontal (horizontal) direction of the page, and in the shape of the right side of FIG. The longitudinal (vertical) direction is the “line direction of the recess”. Accordingly, in the example shown in FIG. 3, the linear concave portions are formed in a direction (in this case, a direction orthogonal in particular) where the linear directions intersect with each other when viewed from a direction perpendicular to the surface. 3 in FIG. 3 indicates a region where the recesses formed in each substrate intersect (overlap) when viewed from a direction perpendicular to the surface of the substrate, and the film provided in this portion is separated. Functions as a membrane. As is apparent from the figure, even if the overlapping positions of the substrates are slightly shifted, the area 9 (overlapping area) effective as a separation film is merely moved in parallel and the area does not change.

本発明における「内側に凸な形状を有する」とは、形状の外周が少なくとも一部で内側に凸な形状を有することを意味する。たとえば図4の様態をなす。すなわち、図4は、基材の表面に垂直な方向から見た、凹部の形状の例を示す図であり、3つの例が記載されている。ハッチングを付している部分が凹部である。中央の6は単純な折り畳んだ線形状の例であり、右側の10はらせん型の例である。図4中、11が「内側に凸な形状」であり、この部分には凹部は形成されていない。その凸部の大きさは、好ましくは膜分離を起こす領域について、内接する円の直径の最大値が、外接円の直径の5割未満の寸法である。この凸部によって膜が槽をつぶすことを抑制するためには領域に対し、十分な大きさの凸部が必要であるが、内側に凸な形状を持たない形状である正三角形においても内接円と外接円の比が5割であるからである。   In the present invention, “having an inwardly convex shape” means that at least a part of the outer periphery of the shape has an inwardly convex shape. For example, the embodiment shown in FIG. That is, FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the shape of the concave portion viewed from a direction perpendicular to the surface of the base material, and three examples are described. The hatched part is a recess. The center 6 is an example of a simple folded line shape, and the right 10 is an example of a spiral type. In FIG. 4, reference numeral 11 denotes “inwardly convex shape”, and no concave portion is formed in this portion. The size of the convex portion is preferably such that the maximum value of the diameter of the inscribed circle is less than 50% of the diameter of the circumscribed circle in the region where membrane separation occurs. In order to prevent the film from crushing the tank by this convex part, a sufficiently large convex part is necessary for the region, but even in the equilateral triangle that does not have an inwardly convex shape, it is inscribed. This is because the ratio of the circle to the circumscribed circle is 50%.

本発明における内側に島形状を有する、とは、凹部の内側の一部が凹部となっておらず、かつ外側と連続していない状態をさす。たとえば図5の様態をなす。すなわち、図5は、基材の表面に垂直な方向から見た、凹部の形状の例を示す図であり、3つの例が記載されている。ハッチングを付している部分が凹部である。図5中、12が凹部の内側に形成される「島形状」であり、この部分は凹部になっていない。このような島形状を設けることにより膜を支持することができ、膜が槽をつぶすことを抑制し、デバイスの耐圧性を高めることに寄与する。   In the present invention, having an island shape on the inner side means that a part of the inner side of the concave part is not a concave part and is not continuous with the outer side. For example, the embodiment shown in FIG. That is, FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the shape of the concave portion viewed from a direction perpendicular to the surface of the base material, and three examples are described. The hatched part is a recess. In FIG. 5, 12 is an “island shape” formed inside the recess, and this portion is not a recess. By providing such an island shape, the film can be supported, and the film can prevent the tank from being crushed and contribute to increasing the pressure resistance of the device.

しかし、内側に凸な形状や内側での島形状部分では膜分離が行われないため、組み込まれる膜の面積や、チップ中の膜組み込みに必要な面積を有効に利用する観点では、これらの面積は少ないことが好ましい。   However, since membrane separation is not performed in the convex shape on the inside or the island-shaped portion on the inside, these areas are used from the viewpoint of effectively using the area of the film to be incorporated and the area necessary for membrane incorporation in the chip. Is preferably less.

本発明において折り畳んだ線形状とは、他の流路を形成することとなる線形状パターンと同等の線幅を有し、図2の5、6、図4の6、10に例示するように、単純な折り畳み、らせん、櫛型、あるいはこれらの組み合わせによって、流路幅よりも有意に幅広な領域を線形状によって網羅する形状を指す。好ましくは単純な折り畳み、あるいは櫛型であり、より好ましくは、デッドエンド型にあっては櫛形あるいは櫛形構造に見られる分岐構造をより多重に有する形状、セグメントを形成する試料を用いるフロースルー型にあっては分岐構造のない単純折り畳み型あるいはらせん型である。櫛形は他の形状に比べより圧力損失が小さく、単純折り畳み型およびらせん型は分岐構造がないため試料の流れ方向分散を抑制できるからである。   In the present invention, the folded line shape has a line width equivalent to a line shape pattern that forms another flow path, and is exemplified by 5 and 6 in FIG. 2, and 6 and 10 in FIG. A simple fold, spiral, comb, or a combination thereof refers to a shape that covers a region that is significantly wider than the channel width by a linear shape. Preferably, it is a simple fold or comb type, more preferably a dead end type is a shape having more than one of the branch structures found in a comb shape or a comb structure, or a flow-through type using a sample forming a segment. In that case, it is a simple folding type or a spiral type without a branching structure. This is because the comb shape has a smaller pressure loss than the other shapes, and the simple folding type and the spiral type do not have a branch structure, so that dispersion in the flow direction of the sample can be suppressed.

図6は出願時請求項1、あるいはこれに従属する請求項における、接合後に膜が組み込まれたマイクロ化学チップの基材表面に垂直な断面である。上部基材13の接合面と、組み込まれた膜15の下面が同一面を形成していることが特徴である。14は下部基材、16、17は、それぞれ各基材に設けられた、槽として機能する凹部である。この実施のためにはあらかじめ図14に示すようにこれら2つの面を、接合以前に合わせておくことが望ましい。ただしあらかじめ膜に対する加圧試験、および基材の接合試験によって知ることのできる接合後の基材や膜厚の変化量を加味した面の位置のずれはあってもよい。膜を透過する流体は、多くの場合、膜の面方向にも透過するので、膜の側部から液漏れが起こらないように措置することは重要である。本発明における側部の保持は、膜の面方向に壁構造が形成されることを指しており、側部と基材が接触する必要はなく、図7に示す膜と壁構造とのギャップ18があってもよい。   FIG. 6 is a cross section perpendicular to the substrate surface of a microchemical chip in which a film is incorporated after bonding in claim 1 at the time of filing or a claim dependent thereon. The bonding surface of the upper base 13 and the lower surface of the incorporated film 15 form the same surface. Reference numeral 14 denotes a lower base material, and 16 and 17 denote concave portions provided on the respective base materials, each functioning as a tank. For this implementation, it is desirable to match these two surfaces before joining as shown in FIG. However, there may be a shift in the position of the surface after taking into account the amount of change in the base material after bonding and the film thickness, which can be known in advance by a pressure test on the film and a base material bonding test. In many cases, the fluid that permeates the membrane also permeates in the surface direction of the membrane. Therefore, it is important to take measures to prevent liquid leakage from the side of the membrane. The holding of the side part in the present invention indicates that the wall structure is formed in the surface direction of the film, and it is not necessary that the side part and the base material are in contact with each other, and the gap 18 between the film and the wall structure shown in FIG. There may be.

しかし、ギャップ18が膜の全周囲に存在する場合、膜の両側の接合面内おける流路となる凹部パターンがいずれも膜の外側からつながっていると、上流と下流が膜を透過せずにギャップを通じて連結されるため、分離膜を挟み込む2つの基材の少なくとも一方の基材の膜挟み込み面側において、該分離膜配置位置の内側の一部で該基材と該分離膜が接触しないように凹部を形成し、該凹部の面方向形状を分離膜よりも内側のみに形成することが好ましい。ただし、接合面以外の面を利用した多層構造の流路によって、膜側部を越えることや、接合面内では連結されていない別の流路パターンを膜の外側に形成することはできる。   However, when the gap 18 exists all around the membrane, if both of the recess patterns serving as flow paths in the joint surfaces on both sides of the membrane are connected from the outside of the membrane, the upstream and downstream do not pass through the membrane. Since it is connected through a gap, at least one of the two substrates sandwiching the separation membrane, on the membrane sandwiching surface side, the substrate and the separation membrane do not contact at a part inside the separation membrane arrangement position. It is preferable to form a recess in the surface and form the recess in the surface direction only on the inner side of the separation membrane. However, a multi-layer flow path using a surface other than the bonding surface can cross the side of the film, or another flow path pattern that is not connected in the bonding surface can be formed outside the film.

これら膜面と基材面を合わせることは、基材の微細加工、溶剤などの化学試薬の添加や熱による膜や基材の変形や固溶、および研磨などによって行うことができるがこれに限られるものではない。   The film surface and the substrate surface can be aligned by fine processing of the substrate, addition of a chemical reagent such as a solvent, deformation or solid solution of the film or substrate by heat, polishing, etc. It is not something that can be done.

しかし、好ましくは図8に示すように、膜厚に相当する凹部19をあらかじめ接合前に基材に加工しておくか、図9に示すように膜厚に相当する部材20によって周辺部を保持する。これにより熱変形量や固溶量などによらず、厚い膜であっても漏れを生じないように挟み込むことができるからである。より好ましくは図10に示すように、一方の基材のみに膜を収容する凹部19を加工する。基材の加工がどちらか一方ですむことはコスト低減につながるからである。   However, preferably, as shown in FIG. 8, the recess 19 corresponding to the film thickness is processed in advance into the base material before bonding, or the peripheral portion is held by the member 20 corresponding to the film thickness as shown in FIG. To do. This is because even a thick film can be sandwiched so as not to leak regardless of the amount of thermal deformation or solid solution. More preferably, as shown in FIG. 10, the concave portion 19 that accommodates the film only in one base material is processed. This is because it is possible to reduce the cost by processing either one of the substrates.

以下に、実施例を用いて本発明の効果をさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the effects of the present invention will be described more specifically using examples.

図11は作製した膜デバイスの上板1回目用フォトマスクパターン、図12、13は上板2回目用、および下板用フォトマスクのチップ部分のみのパターンである。これらのマスクのパターン21、22、24を用いて、マイクロ化学チップのPDMSチップ作製法として一般的な方法に従って、PDMSチップを作製した。ただし、上板については1回目の露光工程の後、ポストエクスポージャーベイク工程を行わず再び同じSU−8をスピンコートし、プリベイクの後、2回目用マスクで露光し、ポストエクスポージャーベイクを行ってから現像工程を行った。1回目のスピンコートの回転数については、あらかじめフォトレジストのデータシート、および種々の回転数での事前検討により、約100マイクロメートル厚となる回転数を明らかにしておき実施した。PDMSでパターンを転写した後、上板の内部構造無しパターン9の試料導入口、および排出位置に貫通穴を開けた後、FEPチューブを固定した。ろ過膜(GHポリプロ、膜厚約110μm、ポール社)を上板1回目のパターンの大きさをわずかに下回るように切り取り、挟み込み用の膜とした。作製した上板および下板の接合面を酸素プラズマ処理機(PDC210,ヤマト社)で100W,30秒間処理し、膜を挟み込みながら重ね合わせた。この結果、膜厚に基づく浮き上がりのない接合を行うことができた。また、パターン22によって形成された上流側の槽が、パターン24で形成された下流側の槽よりも、面に垂直な方向から見て十分小さく、容易に内側へ配置することができた。試料排出口をシリンジポンプ(モデル210、KDサイエンティフィック社)に接続し、試料導入口側のFEPチューブを直径2マイクロメートルの蛍光ビーズ(インビトロジェン社)のけん濁液溜めに挿しておき、吸引モードで、膜部分では上板から下板側へ流れるように送液した。一定量の吸引後膜チップを実体蛍光顕微鏡(SZX、オリンパス社)、および倒立型蛍光顕微鏡(IX71、オリンパス社)にて観察したところ、膜の上流側のみに蛍光ビーズが確認でき、良好にろ過を行うことができることを確認した。   FIG. 11 shows a photomask pattern for the first upper plate of the fabricated film device, and FIGS. 12 and 13 show patterns only for the chip portions of the photomask for the second upper plate and for the lower plate. Using these mask patterns 21, 22, and 24, a PDMS chip was fabricated according to a general method for fabricating a PDMS chip of a microchemical chip. However, for the upper plate, after the first exposure step, the post-exposure baking step is not performed, and the same SU-8 is spin-coated again. A development step was performed. The number of rotations of the first spin coating was determined in advance by clarifying the number of rotations of about 100 micrometers by a preliminary study with a photoresist data sheet and various rotation numbers. After the pattern was transferred by PDMS, through holes were made in the sample introduction port and the discharge position of the pattern 9 having no internal structure on the upper plate, and then the FEP tube was fixed. A filtration membrane (GH Polypro, film thickness of about 110 μm, Pall) was cut out so as to be slightly smaller than the size of the first pattern on the upper plate, and used as a membrane for sandwiching. The bonded surfaces of the produced upper and lower plates were treated with an oxygen plasma treatment machine (PDC210, Yamato) for 100 W for 30 seconds, and overlapped while sandwiching the film. As a result, it was possible to perform bonding without lifting based on the film thickness. Further, the upstream tank formed by the pattern 22 was sufficiently smaller than the downstream tank formed by the pattern 24 when viewed from the direction perpendicular to the surface, and could be easily placed inside. Connect the sample outlet to a syringe pump (Model 210, KD Scientific), and insert the FEP tube on the sample inlet side into a suspension of fluorescent beads (Invitrogen) with a diameter of 2 micrometers. In the mode, the liquid was fed so as to flow from the upper plate to the lower plate in the membrane portion. When the membrane chip was observed with a stereofluorescence microscope (SZX, Olympus) and an inverted fluorescence microscope (IX71, Olympus) after a certain amount of suction, fluorescent beads could be confirmed only on the upstream side of the membrane and filtered well. Confirmed that can be done.

上板2回目用のフォトマスクパターンに流路付きパターン23を用いて、実施例1と同様の手法で、膜デバイスを作成したところ、配置の位置合わせ精度を落としても、膜の有効部分の面積が変化しないことを実態顕微鏡観察によって確認した。また、実施例1と同様に膜を良好に組み込むことができた。実施例1と同様の手法でろ過機能を確認したところ、良好にろ過を行うことができた。また、通液方向を逆にしても膜が下流側の槽をつぶすことなく、同様にろ過を行うことができた。   Using a pattern 23 with a flow path as the photomask pattern for the second time on the upper plate, a membrane device was created in the same manner as in Example 1. Even if the alignment accuracy of the arrangement was lowered, the effective portion of the membrane was reduced. It was confirmed by actual state microscope observation that the area did not change. Moreover, the film | membrane was successfully integrated like Example 1. When the filtration function was confirmed by the same method as in Example 1, it was possible to perform filtration well. Moreover, even if the liquid flow direction was reversed, the membrane could be filtered in the same manner without crushing the downstream tank.

厚さ0.2mmのアクリル製フィルムをスライドガラス大に切り取り、その中央部に11mm角の穴を開けた。このフィルムを、実施例1のプラズマ処理後の下板におき、その穴部分に、10mm角に切り取ったろ過膜(GHポリプロ、膜厚約110μm、ポール社)2枚を重ねて配置した。さらにもう1枚の実施例1の下板を、上板として用いることとし、貫通穴形成、およびプラズマ処理したのちに重ねてデバイスを完成した。実施例1と同様に蛍光ビーズのろ過試験を行ったところ、液漏れを起こすことなく吸引モードでのろ過を行うことができた。   An acrylic film having a thickness of 0.2 mm was cut into a large slide glass, and an 11 mm square hole was made in the center. This film was placed on the lower plate after the plasma treatment of Example 1, and two filtration membranes (GH Polypro, film thickness of about 110 μm, Pall) cut to 10 mm square were placed in the hole portion. Furthermore, another lower plate of Example 1 was used as an upper plate, and after forming through holes and plasma treatment, the device was completed. When the filtration test of the fluorescent beads was performed in the same manner as in Example 1, it was possible to perform the filtration in the suction mode without causing liquid leakage.

厚さ1mmのアクリル板(旭化成製、デラグラスA)をスライドガラス大に切り取り、その中央部にドリルで貫通穴を開けた。高さ100マイクロメートルの板状突起を有する金型でこの板をホットプレスした。この断面形状模式図を図14に示す。実施例1で用いたろ過膜をプレス成形による段差部分に置き、極少量の塩化メチレンを膜の周辺部のみに塗布したところ、膜は段差部分に接着し、かつほぼ段差のない構造となった。さらに実施例1の下板と組み合わせたところ吸引モードにより、蛍光ビーズけん濁液を上板側から下板側へろ過することができた。   A 1 mm thick acrylic plate (Delagrass A, manufactured by Asahi Kasei) was cut into a large slide glass, and a through hole was drilled in the center thereof. This plate was hot-pressed with a mold having a plate-like protrusion having a height of 100 micrometers. This cross-sectional schematic diagram is shown in FIG. When the filtration membrane used in Example 1 was placed on a stepped portion by press molding and a very small amount of methylene chloride was applied only to the peripheral portion of the membrane, the membrane adhered to the stepped portion and became a structure with almost no step. . Further, when combined with the lower plate of Example 1, the fluorescent bead suspension could be filtered from the upper plate side to the lower plate side by the suction mode.

典型的なマイクロ化学チップの凹部の斜視図と、これと等価な形状を形成するスペーサ構造の分解斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a concave portion of a typical microchemical chip and an exploded perspective view of a spacer structure forming an equivalent shape. 基材表面に垂直な方向から見た場合の、槽として用いる凹部の形状の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the shape of the recessed part used as a tank when it sees from a direction perpendicular | vertical to the base-material surface. 基材表面に垂直な方向から見た場合の、直交する流路の形状の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the shape of the orthogonal flow path at the time of seeing from the direction perpendicular | vertical to the base-material surface. 基材表面に垂直な方向から見た場合の、凹部に設けられる、内側に凸な形状の例を示す図である。It is a figure which shows the example of an inwardly convex shape provided in a recessed part when it sees from the direction perpendicular | vertical to the base-material surface. 基材表面に垂直な方向から見た場合の、凹部の内側に島形状を有する形状の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the shape which has an island shape inside the recessed part at the time of seeing from the direction perpendicular | vertical to the base-material surface. 膜が組み込まれた、接合後のマイクロ化学チップの基材表面に垂直な断面図である。It is sectional drawing perpendicular | vertical to the base-material surface of the microchemical chip | tip after joining in which the film | membrane was integrated. 接合前に膜を配置した状態のマイクロ化学チップの上板の基材表面に垂直な断面図である。It is sectional drawing perpendicular | vertical to the base-material surface of the upper plate of the microchemical chip in the state which arrange | positioned the film | membrane before joining. 膜の厚み分をあらかじめ上板、下板に加工したマイクロ化学チップの基材表面に垂直な断面の分解図である。It is an exploded view of a cross section perpendicular | vertical to the base-material surface of the microchemical chip which processed the thickness part of the film | membrane into the upper board and the lower board beforehand. 膜と同程度の厚みを有する、膜の側部を保持するための部材で膜が組み込まれたマイクロ化学チップの基材表面に垂直な断面の分解図である。It is an exploded view of a cross section perpendicular | vertical to the base-material surface of the microchemical chip in which the film | membrane was integrated with the member for hold | maintaining the side part of a film | membrane which has a thickness comparable as a film | membrane. 膜の厚み分をあらかじめ上板のみに加工したマイクロ化学チップの基材表面に垂直な断面の分解図である。It is an exploded view of a cross section perpendicular | vertical to the base-material surface of the microchemical chip which processed the thickness part of the film | membrane beforehand only to the upper board. 作製した膜デバイスの上板1回目用フォトマスクパターンを示す図である。It is a figure which shows the photomask pattern for the upper plate 1st time of the produced film | membrane device. 作製した膜デバイスの上板2回目用フォトマスクのチップ部分パターンを示す図である。It is a figure which shows the chip | tip partial pattern of the photomask for the upper plate 2nd time of the produced film | membrane device. 作製した膜デバイスの下板用フォトマスクのチップ部分パターンを示す図である。It is a figure which shows the chip | tip part pattern of the photomask for lower plates of the produced film | membrane device. 作製したアクリル板の断面の分解模式図である。It is a decomposition | disassembly schematic diagram of the cross section of the produced acrylic board.

符号の説明Explanation of symbols

1 典型的なマイクロ化学チップの凹部
2 基材
3 スペーサ
4 スペーサに設けられた貫通穴
5 櫛形の流路形状
6 単純な折り畳んだ線形状の流路
7 上板流路パターン
8 下板流路パターン
9 膜分離に有効な領域
10 らせん型
11 内側に凸な形状
12 内側の島形状
13 上板
14 下板
15 分離膜
16 上板に設けられた凹部
17 下板に設けられた凹部
18 膜側部と基材による膜保持部分とのギャップ
19 膜保持用の凹部
20 膜と同程度の厚みを有する、膜の側部を保持するための部材
21 フォトマスクのうちのチップとして用いられる部分
22 内部構造無しパターン
23 上板用折り畳み線形状パターン
24 下板用折り畳み線形状パターン
25 ドリル穴
26 ホットプレス成形による段差構造
27 アクリル板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Recessed part of typical microchemical chip 2 Base material 3 Spacer 4 Through hole provided in spacer 5 Comb-shaped channel shape 6 Simple folded linear channel 7 Upper plate channel pattern 8 Lower plate channel pattern DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Area | region effective for membrane separation 10 Spiral type 11 Inward convex shape 12 Inner island shape 13 Upper plate 14 Lower plate 15 Separation membrane 16 Recessed portion provided on upper plate 17 Recessed portion provided on lower plate 18 Membrane side portion A gap between the film and the film holding part by the base material 19 A concave part for holding the film 20 A member for holding the side part of the film having the same thickness as the film 21 A part used as a chip in the photomask 22 Internal structure No pattern 23 Folded line shape pattern for upper plate 24 Folded line shape pattern for lower plate 25 Drill hole 26 Step structure by hot press molding 27 Acrylic plate

Claims (9)

少なくとも1枚に凹部が形成された面を有する複数の基材と外部で作成した分離膜とを接合して得られる膜デバイスであって、該分離膜は分離膜の側部および一方の面の一部で、該基材のうちの1枚によって保持され、少なくとも保持された分離膜周辺部で分離膜および基材の接合面側を同一面としたことを特徴とする膜デバイス。   A membrane device obtained by joining a plurality of base materials having a surface in which at least one concave portion is formed and a separation membrane prepared outside, the separation membrane being formed on the side and one side of the separation membrane. A membrane device characterized in that, in part, the membrane device is held by one of the substrates, and at least the separation membrane peripheral portion held by the same side is the same as the bonding surface side of the separation membrane and the substrate. 少なくとも1枚に凹部が形成された面を有する複数の基材と外部で作成した分離膜とを接合して得られる膜デバイスであって、分離膜を挟み込む基材のうち一方あるいは両方の基材の該分離膜配置位置に、該分離膜の厚さに相当する凹部を設けた後に接合工程を行うことを特徴とする膜デバイス。   A membrane device obtained by joining a plurality of base materials having a surface in which at least one concave portion is formed and a separation membrane prepared outside, and one or both of the base materials sandwiching the separation membrane A bonding device is characterized in that a bonding step is performed after a recess corresponding to the thickness of the separation membrane is provided at the separation membrane arrangement position. 少なくとも1枚に凹部が形成された面を有する複数の基材と外部で作成した分離膜とを接合して得られる膜デバイスであって、該分離膜が周囲を別部材によって保持されており、少なくとも該分離膜周辺部で該分離膜と該保持部材とが同じ厚みであることを特徴とする膜デバイス。   A membrane device obtained by joining a plurality of base materials having a surface in which a recess is formed on at least one sheet and a separation membrane created outside, the separation membrane being held by another member around the periphery, A membrane device characterized in that the separation membrane and the holding member have the same thickness at least in the periphery of the separation membrane. 該分離膜を挟み込む2つの基材の少なくとも一方の基材の膜挟み込み面側において、該分離膜配置位置の内側の一部で該基材と該分離膜が接触しないように凹部が形成されており、該凹部の面方向形状が、分離膜よりも内側のみに形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の膜デバイス。   On the membrane sandwiching surface side of at least one of the two substrates sandwiching the separation membrane, a recess is formed so that the substrate and the separation membrane do not contact each other at a part inside the separation membrane arrangement position. The membrane device according to any one of claims 1 to 3, wherein the shape of the concave portion in the surface direction is formed only inside the separation membrane. 該分離膜を挟み込む両方の基材の膜挟み込み面側において、該分離膜配置位置の内側の一部で該基材と該分離膜が接触せず、かつ膜分離の上流側あるいは下流側槽として用いる凹部が形成されており、一方の基材に形成された槽として用いる該凹部の面方向形状が、他方の基材に形成された槽として用いる該凹部よりも、面に垂直な方から見て内側に形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の膜デバイス。   As the membrane sandwiching surface side of both substrates sandwiching the separation membrane, the substrate and the separation membrane are not in contact with each other at a part of the inner side of the separation membrane arrangement, and as an upstream or downstream tank for membrane separation The concave portion to be used is formed, and the shape in the surface direction of the concave portion used as a tank formed on one base material is viewed from the direction perpendicular to the surface than the concave portion used as a tank formed on the other base material. The membrane device according to claim 1, wherein the membrane device is formed inside. 該分離膜が周辺部で透過性が中央部よりも少ないか、ないことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の膜デバイス。   6. The membrane device according to any one of claims 1 to 5, wherein the separation membrane has a peripheral portion with less or no permeability than the central portion. 該分離膜を挟み込む2つの基材の少なくとも一方の基材の膜挟み込み面側において、該分離膜配置位置の内側の一部で該基材と該分離膜が接触しないように凹部が形成されており、該凹部の面方向形状が、内側に凸な形状を有するか、内側に島形状を有することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の膜デバイス。   On the membrane sandwiching surface side of at least one of the two substrates sandwiching the separation membrane, a recess is formed so that the substrate and the separation membrane do not contact each other at a part inside the separation membrane arrangement position. The membrane device according to any one of claims 1 to 6, wherein the shape of the concave portion in the surface direction has a convex shape on the inner side or an island shape on the inner side. 該凹部の面方向形状が折り畳んだ線形状であることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の膜デバイス。   The membrane device according to any one of claims 1 to 7, wherein a shape of the concave portion in a surface direction is a folded linear shape. 該分離膜を挟み込む2つの基材の両方に、該凹部が形成され、該凹部の面方向形状が折り畳んだ線形状を有し、かつ2つの基材に形成された線形状の凹部の線方向が面に垂直な方向から見て交わる方向に形成されていることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の膜デバイス。

The concave portion is formed in both of the two base materials sandwiching the separation membrane, and the surface shape of the concave portion has a folded linear shape, and the linear direction of the linear concave portion formed in the two base materials The film device according to claim 1, wherein the film device is formed in a direction intersecting when viewed from a direction perpendicular to the surface.

JP2004249697A 2004-08-30 2004-08-30 Membrane device Pending JP2006061870A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004249697A JP2006061870A (en) 2004-08-30 2004-08-30 Membrane device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004249697A JP2006061870A (en) 2004-08-30 2004-08-30 Membrane device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006061870A true JP2006061870A (en) 2006-03-09

Family

ID=36108788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004249697A Pending JP2006061870A (en) 2004-08-30 2004-08-30 Membrane device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006061870A (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009109249A (en) * 2007-10-26 2009-05-21 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Microchip and master chip
US8349273B2 (en) 2007-10-12 2013-01-08 Fuji Xerox Co., Ltd. Microreactor device
US8418719B2 (en) 2006-07-18 2013-04-16 Fuji Xerox Co., Ltd. Microchannel device
JP2013215668A (en) * 2012-04-06 2013-10-24 Fujikura Ltd Micro nanofilter
US8585278B2 (en) 2009-03-16 2013-11-19 Fuji Xerox Co., Ltd. Micro fluidic device and fluid control method
US8679336B2 (en) 2008-11-14 2014-03-25 Fuji Xerox Co., Ltd. Microchannel device, separation apparatus, and separation method
US8721992B2 (en) 2007-03-27 2014-05-13 Fuji Xerox Co., Ltd Micro fluidic device
CN111372888A (en) * 2017-11-22 2020-07-03 恩普乐股份有限公司 Fluidic chip, fluidic device, and methods for manufacturing the same
JP2020529612A (en) * 2017-08-11 2020-10-08 メトローム・アクチェンゲゼルシャフトMetrohm Ag Dialysis cell for sample preparation for chemical analysis
JP2020168611A (en) * 2019-04-04 2020-10-15 国立大学法人千葉大学 Production method of cross-flow filtration device
WO2024116561A1 (en) * 2022-11-29 2024-06-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 Microflow synthesis unit

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8418719B2 (en) 2006-07-18 2013-04-16 Fuji Xerox Co., Ltd. Microchannel device
US8721992B2 (en) 2007-03-27 2014-05-13 Fuji Xerox Co., Ltd Micro fluidic device
US8349273B2 (en) 2007-10-12 2013-01-08 Fuji Xerox Co., Ltd. Microreactor device
JP2009109249A (en) * 2007-10-26 2009-05-21 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Microchip and master chip
US8679336B2 (en) 2008-11-14 2014-03-25 Fuji Xerox Co., Ltd. Microchannel device, separation apparatus, and separation method
US8585278B2 (en) 2009-03-16 2013-11-19 Fuji Xerox Co., Ltd. Micro fluidic device and fluid control method
JP2013215668A (en) * 2012-04-06 2013-10-24 Fujikura Ltd Micro nanofilter
JP2020529612A (en) * 2017-08-11 2020-10-08 メトローム・アクチェンゲゼルシャフトMetrohm Ag Dialysis cell for sample preparation for chemical analysis
JP7324743B2 (en) 2017-08-11 2023-08-10 メトローム・アクチェンゲゼルシャフト Dialysis cell for sample preparation for chemical analysis
CN111372888A (en) * 2017-11-22 2020-07-03 恩普乐股份有限公司 Fluidic chip, fluidic device, and methods for manufacturing the same
JP2020168611A (en) * 2019-04-04 2020-10-15 国立大学法人千葉大学 Production method of cross-flow filtration device
JP7289128B2 (en) 2019-04-04 2023-06-09 国立大学法人千葉大学 Manufacturing method of cross-flow filtration device
WO2024116561A1 (en) * 2022-11-29 2024-06-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 Microflow synthesis unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7955504B1 (en) Microfluidic devices, particularly filtration devices comprising polymeric membranes, and method for their manufacture and use
Wei et al. Particle sorting using a porous membrane in a microfluidic device
JP2006095515A (en) Membrane device and using method for the same
US7153421B2 (en) Frit material and bonding method for microfluidic separation devices
De Jong et al. Membranes and microfluidics: a review
JP2012531256A (en) Microfluidic device for dialysis
CA2583360C (en) Microtechnology-based dialyzer
DE60312990T2 (en) Integrated microchip design
US20090101559A1 (en) Microconcentrator/Microfilter
JP2006061870A (en) Membrane device
US20110253222A1 (en) Microfluidic device
US20060185981A1 (en) Three dimensional microfluidic device having porous membrane
JP2005510695A (en) Microfluidic device with distributed inlet
EP2796185A1 (en) Hollow fiber membrane module and casing tube used for same
US8535536B1 (en) Cross-flow split-thin-flow cell
US20210008552A1 (en) Nucleic acid extraction and purification cartridges
WO2013126556A1 (en) Ultrahigh throughput microinjection device
WO2004074169A1 (en) Microfluidic filter
Cho et al. An assembly disposable degassing microfluidic device using a gas-permeable hydrophobic membrane and a reusable microsupport array
CN212999366U (en) Microfilter and microfiltration unit
Jiang et al. A multilayer lateral-flow microfluidic device for particle separation
US20190060901A1 (en) Device and method for refining particles
US20050133436A1 (en) Internal die filters with multiple passageways which are fluidically in parallel
WO2021115047A1 (en) Microfluidic chip and whole blood separation method based on microfluidic chip
JP2005066382A (en) Microreactor and its using method