JP2006181407A - Sheet made of pdms - Google Patents

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JP2006181407A JP2004375298A JP2004375298A JP2006181407A JP 2006181407 A JP2006181407 A JP 2006181407A JP 2004375298 A JP2004375298 A JP 2004375298A JP 2004375298 A JP2004375298 A JP 2004375298A JP 2006181407 A JP2006181407 A JP 2006181407A
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Takahide Maguchi
挙秀 間口
Toshio Yoshida
敏雄 吉田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro-fluid device made of PDMS (polydimethylsiloxane) having eternal hydrophilic property or a microtiter plate and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: In the sheet made of PDMS, a fine structure such as a recession-like well or a recession-like channel is arranged on at least one surface and a fine structure arrangement surface side has the eternal hydrophilicity. The sheet made of PDMS is manufactured by the method comprising (a) a step for preparing a master having a predetermined fine structure on an upper surface; (b) a step for pouring a mixture comprising PDMS prepolymer, a curing agent and a polyether modified surfactant to a fine structure formation surface side of the master; (c) a step for performing oxygen plasma treatment of the fine structure formation surface side of the molded sheet made of PDMS; and (d) a step for coating the fine structure formation surface side of the sheet made of PDMS with an organosilane solution. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はポリジメチルシロキサン(PDMS)から形成されたマイクロタイタープレートまたはマイクロ流体デバイスに関する。更に詳細には、本発明はPDMS製でありながら恒久的な親水性を有するマイクロタイタープレートまたはマイクロ流体デバイスに関する。   The present invention relates to microtiter plates or microfluidic devices formed from polydimethylsiloxane (PDMS). More particularly, the present invention relates to microtiter plates or microfluidic devices that are made of PDMS but have permanent hydrophilicity.

最近、マイクロスケール・トータル・アナリシス・システムズ(μTAS)又はラブ・オン・チップ(Lab-on-Chip)などの名称で知られるように、基板内に所定の形状の微細な流路を構成するマイクロチャネル及びポートなどの微細構造を設け、該微細構造内で物質の化学反応、合成、精製、抽出、生成及び/又は分析など各種の操作を行うことが提案され、一部実用化されている。このような目的のために製作された、基板内にマイクロチャネル及びポートなどの微細構造を有する構造物は総称して「マイクロ流体デバイス」と呼ばれる。また、上面に微細なウエル(マイクロウエル)が多数個形成されたマイクロタイタープレートなどもμTASのカテゴリーに含まれる。   Recently, as is known by the names such as Microscale Total Analysis Systems (μTAS) or Lab-on-Chip, a micro that constitutes a microchannel with a predetermined shape in a substrate. Providing a fine structure such as a channel and a port and performing various operations such as chemical reaction, synthesis, purification, extraction, generation and / or analysis of substances within the fine structure has been proposed and partially put into practical use. A structure manufactured for such a purpose and having a fine structure such as a microchannel and a port in a substrate is collectively referred to as a “microfluidic device”. A microtiter plate having a number of fine wells (microwells) formed on the upper surface is also included in the μTAS category.

マイクロ流体デバイス及びマイクロタイタープレートなどは遺伝子解析、臨床診断、薬物スクリーニング及び環境モニタリングなどの幅広い用途に使用できる。常用サイズの同種の装置に比べて、マイクロ流体デバイス及びマイクロタイタープレートは(1)サンプル及び試薬の使用量が著しく少ない、(2)分析時間が短い、(3)感度が高い、(4)現場に携帯し、その場で分析できる、及び(5)使い捨てできるなどの利点を有する。   Microfluidic devices and microtiter plates can be used for a wide range of applications such as genetic analysis, clinical diagnosis, drug screening and environmental monitoring. Microfluidic devices and microtiter plates are (1) significantly less sample and reagent usage, (2) shorter analysis times, (3) higher sensitivity, (4) on-site And can be analyzed on the spot, and (5) disposable.

従来のマイクロ流体デバイスの材質や構造は例えば、特許文献1などに提案されている。従来のマイクロ流体デバイス100は、例えば、図6(A)及び(B)に示されるように、ポリマーシート(例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS))などの基板101に少なくとも1本のマイクロチャネル(微細流路)102が形成されており、このマイクロチャネル102の両端には入出力ポート103,104が形成されており、基板101の下面側に透明又は不透明な素材(例えば、ガラス又は合成樹脂フィルム)からなる対面基板105が接着されている。この対面基板105の存在により、ポート103,104及びマイクロチャネル102の底部が封止される。   The material and structure of a conventional microfluidic device are proposed in Patent Document 1, for example. As shown in FIGS. 6A and 6B, the conventional microfluidic device 100 includes at least one microchannel (fine microchannel) on a substrate 101 such as a polymer sheet (for example, polydimethylsiloxane (PDMS)). A flow path) 102 is formed, and input / output ports 103 and 104 are formed at both ends of the microchannel 102, and a transparent or opaque material (for example, glass or a synthetic resin film) is formed on the lower surface side of the substrate 101. A facing substrate 105 made of is bonded. Due to the presence of the facing substrate 105, the ports 103 and 104 and the bottom of the microchannel 102 are sealed.

入出力ポート103,104の主な用途は、(イ)薬液やサンプルの注入(分注)、(ロ)廃液や生成物の取り出し、(ハ)気体圧力の供給(主に、送液のための正圧や負圧の印加)、(ニ)大気開放(送液時に発生する内圧の分散や、反応で生じたガスの解放)、及び(ホ)密閉(液体の蒸発防止や故意に内圧を発生させる目的のため)などである。   The main uses of the I / O ports 103 and 104 are (a) injection of chemicals and samples (dispensing), (b) removal of waste liquids and products, and (c) supply of gas pressure (mainly for liquid delivery) Positive pressure and negative pressure), (d) release to the atmosphere (dispersion of internal pressure generated during pumping, release of gas generated by reaction), and (e) sealing (preventing liquid evaporation and deliberately reducing internal pressure) For the purpose of generating).

ガラスに比べて、PDMSは微細構造の加工が容易であるばかりか、化学試薬やDNA、タンパク質などのサンプル液体に対して極めて安定であるため、マイクロ流体デバイス及びマイクロタイタープレートなどの形成材料として一般的に広く使用されている。   Compared with glass, PDMS is not only easy to process microstructures, but also extremely stable against chemical liquids, sample liquids such as DNA and proteins, so it is generally used as a forming material for microfluidic devices and microtiter plates. Widely used.

しかし、ガラスと異なり、PDMSは一般的に疎水性であるため液体との親和性は低い。そのため、PDMS製基板内のマイクロチャネルやマイクロウエルに液体を注入すると、液体は液滴状のままマイクロチャネル内に滞留してしまうことがあったり、高い表面張力によりマイクロウエル内に入らず液滴状のまま外部に流れ出してしまうことがあった。このため、必要に応じて、PDMSを親水性にする処理が行われてきた。   However, unlike glass, PDMS is generally hydrophobic and therefore has a low affinity for liquids. Therefore, when a liquid is injected into a microchannel or microwell in a PDMS substrate, the liquid may remain in the microchannel in the form of a droplet, or the liquid does not enter the microwell due to high surface tension. In some cases, it would flow out to the outside. For this reason, the process which makes PDMS hydrophilic is performed as needed.

PDMSを親水性化させる方法としては例えば、特許文献2に記載されているように、エキシマによる真空紫外光(エキシマUV光)をPDMS表面に照射することからなる方法が提案されている。エキシマUV光は放電性ガスの種類により様々な波長のもがあるが、例えば、放電性ガスがキセノン(Xe)の場合、中心波長が172nmのエキシマUV光が得られる。エキシマUV光を放射する照射ランプは例えばキセノンガスを封入した誘電体バリヤ放電ランプである。この誘電体バリヤ放電ランプは、キセノン原子が励起されたエキシマ状態となり(Xe )、このエキシマ状態から再びキセノン原子に解離するときに中心波長約172nmの光を放射する。この中心波長172nmの光を酸素に照射すると、従来の低圧水銀ランプから放射される中心波長185nmの光を酸素に照射する場合よりも高濃度のオゾンが得られ、更にまた、この高濃度のオゾンから活性酸化性分解物も得られる。これら高濃度オゾンと活性酸化性分解物との相乗作用によりPDMS表面が親水性化される。 As a method for making PDMS hydrophilic, for example, as described in Patent Document 2, a method comprising irradiating the surface of PDMS with vacuum ultraviolet light (excimer UV light) by an excimer has been proposed. Excimer UV light has various wavelengths depending on the type of discharge gas. For example, when the discharge gas is xenon (Xe 2 ), excimer UV light having a center wavelength of 172 nm is obtained. An irradiation lamp that emits excimer UV light is, for example, a dielectric barrier discharge lamp in which xenon gas is sealed. This dielectric barrier discharge lamp enters an excimer state in which xenon atoms are excited (Xe 2 * ), and emits light having a center wavelength of about 172 nm when dissociated from the excimer state into xenon atoms again. When this light having a central wavelength of 172 nm is irradiated to oxygen, ozone having a higher concentration than that obtained by irradiating oxygen having a central wavelength of 185 nm emitted from a conventional low-pressure mercury lamp can be obtained. An active oxidative degradation product is also obtained from The PDMS surface is rendered hydrophilic by the synergistic action of these high-concentration ozone and active oxidative degradation products.

エキシマUV光によるPDMSの親水性化処理の欠点は、効果が一過性であり、時間の経過と共に親水性が失われていくことである。従って、製造直後は親水性であったものが、使用時には元の疎水性に戻ってしまうこともあり、信頼性に欠ける親水化処理方法であった。従って、PDMSを恒久的に親水性にする処理方法の開発が強く求められてきたが、未だに満足のいく親水化処理方法は得られていないのが現実である。   The disadvantage of the hydrophilic treatment of PDMS by excimer UV light is that the effect is transient and the hydrophilicity is lost over time. Therefore, what was hydrophilic immediately after manufacture may return to its original hydrophobicity when used, and this is a hydrophilic treatment method lacking in reliability. Therefore, development of a treatment method for making PDMS permanently hydrophilic has been strongly demanded, but a satisfactory hydrophilic treatment method has not yet been obtained.

特開2001−157855号公報JP 2001-157855 A 特許第2705023号明細書Japanese Patent No. 2,705,023

従って、本発明の目的は恒久的な親水性を有するPDMS製マイクロ流体デバイス又はマイクロタイタープレートを提供することである。
本発明の別の目的は恒久的な親水性を有するPDMS製マイクロ流体デバイスの製造方法を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a PDMS microfluidic device or microtiter plate having permanent hydrophilicity.
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a PDMS microfluidic device having permanent hydrophilicity.

前記課題を解決するための手段として請求項1に係る発明は、少なくとも一方の表面に凹状ウエル又は凹状チャネルなどの微細構造が配設されており、該微細構造配設面側が恒久的親水性を有することを特徴とするPDMS製シートである。   As a means for solving the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that a fine structure such as a concave well or a concave channel is disposed on at least one surface, and the surface on which the fine structure is disposed has permanent hydrophilicity. It is a sheet made of PDMS characterized by having.

従来のエキシマUV光などによる一過性の親水性処理と異なり、本発明のPDMS製シートは微細構造配設面側が恒久的親水性を有するので、シート作製から長時間経過した後でも、作製直後と同等の親水性を維持する。   Unlike the conventional temporary hydrophilic treatment with excimer UV light or the like, the PDMS sheet of the present invention has permanent hydrophilicity on the fine structure arrangement surface side. Maintains the same hydrophilicity.

前記課題を解決するための手段として請求項2に係る発明は、前記PDMS製シートはポリエーテル変性界面活性剤を含有しており、前記微細構造形成面側にオルガノシラン被膜が塗布されていることを特徴とする請求項1記載のPDMS製シートである。   As a means for solving the above-mentioned problems, in the invention according to claim 2, the sheet made of PDMS contains a polyether-modified surfactant, and an organosilane coating is applied to the fine structure forming surface side. The PDMS sheet according to claim 1, wherein:

シート内に含有されたポリエーテル変性界面活性剤と微細構造形成面側のオルガノシラン被膜との相乗効果により恒久的親水性が得られる。   Permanent hydrophilicity is obtained by the synergistic effect of the polyether-modified surfactant contained in the sheet and the organosilane coating on the microstructure-forming surface side.

前記課題を解決するための手段として請求項3に係る発明は、前記シートの上面から隆起する複数個の柱状突起を有し、該柱状突起の上面から下方へ向かって凹陥する凹状ウエルを有し、前記柱状突起同士は空隙により互いに隔絶されていることを特徴とする請求項1又は2記載のPDMS製シートである。   As a means for solving the above-mentioned problems, the invention according to claim 3 has a plurality of columnar protrusions protruding from the upper surface of the sheet, and has a concave well recessed downward from the upper surface of the columnar protrusion. 3. The PDMS sheet according to claim 1, wherein the columnar protrusions are isolated from each other by a gap.

ウエルが互いに隔絶された柱状突起の上面に形成されているので、ウエル内に注入された液体が他のウエル内に侵入することが無い。そのため、ナノオーダーのような極微量の液滴をウエル内に注入する作業を容易に実施することができる。   Since the well is formed on the upper surface of the columnar protrusions isolated from each other, the liquid injected into the well does not enter the other well. Therefore, an operation of injecting a very small amount of droplets such as nano-order into the well can be easily performed.

前記課題を解決するための手段として請求項4に係る発明は、(a)上面に所定の微細構造を有するマスターを準備するステップと、
(b)前記マスターの微細構造形成面側に、PDMSプレポリマーと硬化剤とポリエーテル変性界面活性剤とからなる混合物を注入するステップと、
(c)成型されたPDMS製シートの微細構造形成面側を酸素プラズマ又はエキシマUV光で表面改質処理するステップと、
(d)前記PDMS製シートの微細構造形成面側にオルガノシラン溶液を塗布するステップとからなることを特徴とする恒久的親水性を有するPDMS製シートの製造方法である。
The invention according to claim 4 as means for solving the above-mentioned problems includes: (a) preparing a master having a predetermined microstructure on the upper surface;
(b) injecting a mixture of a PDMS prepolymer, a curing agent, and a polyether-modified surfactant on the microstructure-forming surface side of the master;
(c) performing a surface modification treatment on the fine structure forming surface side of the molded PDMS sheet with oxygen plasma or excimer UV light;
(d) A method for producing a PDMS sheet having permanent hydrophilicity, comprising the step of applying an organosilane solution to the fine structure forming surface of the PDMS sheet.

PDMSプレポリマーと硬化剤とからなる混合液にポリエーテル変性界面活性剤を配合して硬化させてPDMS製シートを作製した後、シートの微細構造形成面側を酸素プラズマ又はエキシマUV光で表面改質処理してから、該微細構造形成面側にオルガノシラン溶液を塗布することにより、これらポリエーテル変性界面活性剤と表面改質処理とオルガノシラン塗膜とが相乗してPDMS製シートに恒久的親水性を付与することができる。   After preparing a PDMS sheet by blending a polyether-modified surfactant with a mixture of a PDMS prepolymer and a curing agent and curing the mixture, the surface of the sheet on which the microstructure is formed is modified with oxygen plasma or excimer UV light. By applying an organosilane solution to the surface where the microstructure is formed, the polyether-modified surfactant, the surface modification treatment, and the organosilane coating are synergistically made permanent on the PDMS sheet. Hydrophilicity can be imparted.

親水性のガラスを加工して同様な微細構造を有するシートを作製するよりも、PDMSから親水性シートを作製するほうが製造も容易でり、コスト的にも安価である。従来のエキシマUV光によるPDMS製シートの親水性化は効果が一過性であるのに対して、本発明によるPDMS製シートの親水性は恒久的であり、製造後長期間経過後であっても、製造直後と同じ親水性を維持することができる。しかも、サイズがマイクロレベルの凹部であっても、極めてスムーズに微量液体を凹部内に注入することができる。   Manufacturing a hydrophilic sheet from PDMS is easier and cheaper than manufacturing a sheet having the same fine structure by processing hydrophilic glass. The hydrophilicity of the PDMS sheet by the conventional excimer UV light is transient, whereas the hydrophilicity of the PDMS sheet according to the present invention is permanent, and after a long period of time has elapsed since manufacture. Also, the same hydrophilicity as that immediately after the production can be maintained. Moreover, even if the size of the recess is a micro level, a very small amount of liquid can be injected into the recess very smoothly.

以下、図面を参照しながら本発明について具体的に説明する。図1は本発明による恒久的な親水性を有するPDMS製マイクロタイタープレートの製造方法の一例を例証する工程図である。ステップ(A)において、マイクロタイタープレートの形状の反転形を有するマスター(鋳型)1を準備する。このようなマスター1は常用の光リソグラフィー法により容易に成型することができる。例えば、所望のサイズを有するシリコンウエハ(例えば、4インチウエハ)3を準備する。シリコンウエハは予め乾燥させたり、表面処理などの所望の前処理を施すこともできる。その後、適当なレジスト材料(例えば、ネガティブフォトレジストSU−8など)を2000rpm〜5000rpmの回転速度で数秒間〜数十秒間にわたってスピン塗布し、オーブン中で乾燥させ、所望の厚さのレジスト膜を形成する。次いで、このレジスト膜上にマスクを載置し、該マスクを通して、適当な露光装置で露光する。マスクは、製造しようとしているマイクロタイタープレートのウエルに対応するレイアウトパターンを有する。その後、適当な現像液(例えば、1−メトキシ−2−プロピル酢酸)中で現像し、上面にマイクロタイタープレートのウエルに対応する微細構造5を有するマスター1を成型する。微細構造5は例えば、直径600μm、高さ100μmの円柱状突起である。言うまでもなく、その他の形状の微細構造も使用できる。所望により、このマスター1を有機溶媒(例えば、イソプロピルアルコール)及び蒸留水で洗浄することができる。更に、マスター1の表面をフルオロカーボン(CHF)の存在下で反応性イオンエッチングシステムにより処理することができる。このフルオロカーボン存在下の反応性イオンエッチング処理は、後のステップにおいて、マスター1からPDMS製マイクロタイタープレートを離型し易くする効果を有する。 The present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a process diagram illustrating an example of a method of manufacturing a PDMS microtiter plate having permanent hydrophilicity according to the present invention. In step (A), a master (mold) 1 having an inverted shape of the microtiter plate is prepared. Such a master 1 can be easily molded by a conventional photolithography method. For example, a silicon wafer (for example, a 4-inch wafer) 3 having a desired size is prepared. The silicon wafer can be dried in advance or subjected to a desired pretreatment such as a surface treatment. Thereafter, a suitable resist material (for example, negative photoresist SU-8) is spin-coated at a rotational speed of 2000 rpm to 5000 rpm for several seconds to several tens of seconds and dried in an oven to form a resist film having a desired thickness. Form. Next, a mask is placed on the resist film, and exposure is performed through an appropriate exposure apparatus through the mask. The mask has a layout pattern corresponding to the wells of the microtiter plate to be manufactured. Then, it develops in a suitable developing solution (for example, 1-methoxy-2-propylacetic acid), The master 1 which has the fine structure 5 corresponding to the well of a microtiter plate on the upper surface is shape | molded. The microstructure 5 is, for example, a cylindrical protrusion having a diameter of 600 μm and a height of 100 μm. Of course, other shaped microstructures can be used. If desired, the master 1 can be washed with an organic solvent (for example, isopropyl alcohol) and distilled water. Furthermore, the surface of the master 1 can be treated with a reactive ion etching system in the presence of fluorocarbon (CHF 3 ). This reactive ion etching treatment in the presence of fluorocarbon has an effect of easily releasing the PDMS microtiter plate from the master 1 in a later step.

ステップ(B)において、PDMSプレポリマー混合液とポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を適度な割合で均一に混合し、得られた混合物を脱気して気泡を除いてから前記マスター1の上面に流し込む。この際、型枠を使用し、鋳込み型とし、その中に前記混合物を流し込んで型取りすることが好ましい。注型後、常温で十分な時間放置するか、又は、例えばオーブン中で65℃で4時間加熱するか若しくは100℃で1時間加熱して硬化させ、PDMS製マイクロタイタープレート7を成形させる。   In step (B), the PDMS prepolymer mixed solution and the polyether-modified silicone surfactant are uniformly mixed in an appropriate ratio, and the resulting mixture is degassed to remove bubbles and then onto the upper surface of the master 1. Pour. At this time, it is preferable that a mold is used to form a casting mold, and the mixture is poured into the casting mold. After casting, it is allowed to stand at room temperature for a sufficient time, or for example, heated in an oven at 65 ° C. for 4 hours or cured at 100 ° C. for 1 hour to cure, thereby forming a PDMS microtiter plate 7.

PDMSプレポリマー混合液としては、例えば、米国のダウ・コーニング社製のSYLGARD 184 SILICONE ELASTOMERが好適に使用できる。これは液状のPDMSプレポリマーと硬化剤を10対1の割合で混合するものである。言うまでもなく、これ以外のPDMSプレポリマー混合液及び/又は混合比率も同様に使用することができる。本発明で使用できるポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤は例えば、ダウ・コーニング・アジア(株)からDK Q8-8011の製品名で市販されているシリコーン系界面活性剤などである。PDMSプレポリマー混合液に対するポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤の配合量は、PDMSプレポリマー混合液の重量を基準にして、0.005wt%〜10wt%の範囲内である。ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤の配合量が0.005wt%未満では、最終製品であるPDMS製マイクロタイタープレートを恒久的親水性にすることはできない。一方、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤の配合量が10wt%超では、最終製品であるPDMS製マイクロタイタープレートが白濁してしまい、光学検出による測定分析を不可能にする。より好ましくは2wt%〜9wt%の範囲内である。   As the PDMS prepolymer mixed solution, for example, SYLGARD 184 SILICONE ELASTOMER manufactured by Dow Corning, USA can be suitably used. This is a mixture of a liquid PDMS prepolymer and a curing agent in a ratio of 10: 1. Needless to say, other PDMS prepolymer mixtures and / or mixing ratios can be used as well. The polyether-modified silicone surfactant that can be used in the present invention is, for example, a silicone surfactant commercially available from Dow Corning Asia Co., Ltd. under the product name DK Q8-8011. The blending amount of the polyether-modified silicone surfactant with respect to the PDMS prepolymer mixed solution is in the range of 0.005 wt% to 10 wt% based on the weight of the PDMS prepolymer mixed solution. When the blending amount of the polyether-modified silicone surfactant is less than 0.005 wt%, the final product PDMS microtiter plate cannot be made permanently hydrophilic. On the other hand, if the blending amount of the polyether-modified silicone surfactant exceeds 10 wt%, the final product PDMS microtiter plate becomes cloudy, making measurement analysis by optical detection impossible. More preferably, it is in the range of 2 wt% to 9 wt%.

ステップ(C)において、マスター1からPDMS製マイクロタイタープレート7を剥離し、ウエル9が形成された面側を表面改質処理する。表面改質処理はOプラズマ又はエキシマUV光により行うことが好ましい。その他の表面改質処理法も使用できる。PDMS表面に酸素プラズマ又はエキシマUV光を照射することによりPDMS表面が改質される。酸素プラズマ又はエキシマUV光照射によりPDMS表面に水酸基が形成され、その水酸基の作用によりマイクロタイタープレート7の恒久的親水性が達成されるものと思われる。
プラズマ処理は、例えば、(株)サムコインターナショナル研究所から市販されているコンパクト・エッチャー・モデルFA−1を用いて行うことができる。この装置の反応器は石英製であり、試料ステージは水冷式のアルミニウム製である。高周波電源は13.56MHz水晶発振で、最大出力は200Wである。エッチャー内をNパージした後、圧力0.01MPa、流量26mL/分、酸素濃度99.99995%以上、RF出力30Wの条件で、Oプラズマを1.7秒間放電させて処理する。
エキシマUV光を放射する照射ランプとしては例えば、(株)ウシオ電機から市販されているキセノンガス封入誘電体バリヤ放電ランプなどを使用できる。エキシマUV光の照射強度は一般的に、1mW/cm〜30mW/cmの範囲内が好ましい。照射強度が1mW/cm未満の場合、所望の表面改質効果が得られないか又は処理時間が長くなり過ぎ作業効率が低下する。一方、照射強度が30mW/cm超の場合、照射有効面積が小さく、処理対象物の大きさが限られる。また、ランプを複数本密着して並べるため照射強度がバラツキ、その結果、処理の程度の不均一が生じることもある。エキシマUV光の照射時間は一般的に、5秒間〜5分間の範囲内が好ましい。エキシマUV光の照射時間は照射強度と相反関係にあり、照射強度が高い場合、照射時間は短くなる。選択された照射ランプの有する照射強度に対する最適な照射時間は実験を繰り返すことにより当業者が容易に決定することができる。
In step (C), the PDMS microtiter plate 7 is peeled from the master 1, and the surface on which the well 9 is formed is subjected to surface modification treatment. The surface modification treatment is preferably performed by O 2 plasma or excimer UV light. Other surface modification methods can also be used. The PDMS surface is modified by irradiating the PDMS surface with oxygen plasma or excimer UV light. It is considered that a hydroxyl group is formed on the PDMS surface by irradiation with oxygen plasma or excimer UV light, and the permanent hydrophilicity of the microtiter plate 7 is achieved by the action of the hydroxyl group.
The O 2 plasma treatment can be performed using, for example, a compact etcher model FA-1 commercially available from Samco International Laboratory. The reactor of this apparatus is made of quartz, and the sample stage is made of water-cooled aluminum. The high-frequency power source is 13.56 MHz crystal oscillation, and the maximum output is 200 W. After the inside of the etcher is purged with N 2 , processing is performed by discharging O 2 plasma for 1.7 seconds under the conditions of a pressure of 0.01 MPa, a flow rate of 26 mL / min, an oxygen concentration of 99.99995% or more, and an RF output of 30 W.
As an irradiation lamp that emits excimer UV light, for example, a xenon gas filled dielectric barrier discharge lamp commercially available from USHIO INC. Can be used. Irradiation intensity of the excimer UV light is generally in the range of 1mW / cm 2 ~30mW / cm 2 is preferred. When the irradiation intensity is less than 1 mW / cm 2 , the desired surface modification effect cannot be obtained, or the processing time becomes too long and the working efficiency is lowered. On the other hand, when the irradiation intensity is more than 30 mW / cm 2 , the irradiation effective area is small and the size of the object to be processed is limited. Further, since a plurality of lamps are arranged in close contact, the irradiation intensity varies, and as a result, the degree of processing may be uneven. In general, the excimer UV light irradiation time is preferably in the range of 5 seconds to 5 minutes. The irradiation time of the excimer UV light has a reciprocal relationship with the irradiation intensity. When the irradiation intensity is high, the irradiation time is shortened. The optimum irradiation time for the irradiation intensity of the selected irradiation lamp can be easily determined by those skilled in the art by repeating the experiment.

ステップ(D)において、表面改質処理されたPDMS製マイクロタイタープレート7のウエル9形成面側にオルガノシラン溶液11を塗布する。本発明で使用できるオルガノシランは例えば、ポリエーテル変性アルコキシシランである。このようなオルガノシランは信越化学工業(株)から市販されており容易に入手することができる。
オルガノシランとしては、主鎖がシロキサン単位で構成され、末端又は側鎖にポリオキシエチレン鎖及びアルコキシ基を含有するものが好適である。分子構造としては直鎖状、環状、一部分岐を有する直鎖状など任意の構造を採り得る。アルコキシ基は、アルキレン鎖又はアルキレンオキシアルキレン鎖を介して主鎖のシリコン原子に結合したアルコキシシリルでもよく、又はアルコキシ基が主鎖のシリコン原子に直接結合したものでもよい。アルキレン鎖又はアルキレンオキシアルキレン鎖を介して主鎖のシリコン原子に結合したアルコキシシリル基としては、トリアルコキシシリル基、メチレンジアルコキシシリル基などが、エチレン鎖、プロピレン鎖、エチレンオキシエチレン鎖、エチレンオキシプロピレン鎖などを介して主鎖のシリコン原子に結合した基などが挙げられる。アルコキシ基は例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基などである。ポリオキシエチレン鎖は一般的に、アルキレン鎖を介して主鎖のシリコン原子に結合しているが、主鎖のシリコン原子に直接結合することもできる。オルガノシラン中、前記アルコキシ基及びポリオキシエチレン鎖の他に、シリコン原子に結合する基としては、例えば、メチル、エチル、ブチルなどのアルキル基、ビニル、アリル、ブテニルなどのアルケニル基、フェニルなどの芳香族炭化水素基などが挙げられる。
オルガノシラン溶液を生成するための溶媒としては水、アルコール類、ケトン類、エーテル類などの任意の溶媒を適宜使用することができる。オルガノシラン溶液の濃度は1wt%〜10wt%程度であることが好ましい。オルガノシラン溶液の濃度が1wt%未満の場合、目的とする親水性が得られない。一方、オルガノシラン溶液の濃度が10wt%超の場合、PDMSが白濁してしまい、光学的観察がし難くなるので好ましくない。2wt%程度の濃度が特に好ましい。
In step (D), an organosilane solution 11 is applied to the well 9 forming surface side of the surface-modified PDMS microtiter plate 7. The organosilane that can be used in the present invention is, for example, polyether-modified alkoxysilane. Such an organosilane is commercially available from Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. and can be easily obtained.
As the organosilane, those having a main chain composed of siloxane units and containing a polyoxyethylene chain and an alkoxy group at the terminal or side chain are suitable. The molecular structure may be any structure such as linear, cyclic, or partially branched linear. The alkoxy group may be alkoxysilyl bonded to the main chain silicon atom via an alkylene chain or alkyleneoxyalkylene chain, or may be one in which the alkoxy group is directly bonded to the main chain silicon atom. Examples of the alkoxysilyl group bonded to the silicon atom of the main chain through an alkylene chain or an alkyleneoxyalkylene chain include a trialkoxysilyl group and a methylene dialkoxysilyl group, such as an ethylene chain, a propylene chain, an ethyleneoxyethylene chain, and an ethyleneoxy group. And a group bonded to the silicon atom of the main chain through a propylene chain. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, and a butoxy group. The polyoxyethylene chain is generally bonded to the main chain silicon atom via an alkylene chain, but may be directly bonded to the main chain silicon atom. In the organosilane, in addition to the alkoxy group and the polyoxyethylene chain, examples of the group bonded to the silicon atom include alkyl groups such as methyl, ethyl, and butyl, alkenyl groups such as vinyl, allyl, and butenyl, and phenyl. An aromatic hydrocarbon group etc. are mentioned.
As a solvent for producing the organosilane solution, any solvent such as water, alcohols, ketones and ethers can be appropriately used. The concentration of the organosilane solution is preferably about 1 wt% to 10 wt%. If the concentration of the organosilane solution is less than 1 wt%, the desired hydrophilicity cannot be obtained. On the other hand, when the concentration of the organosilane solution is more than 10 wt%, PDMS becomes cloudy, which is not preferable because optical observation becomes difficult. A concentration of about 2 wt% is particularly preferred.

オルガノシラン溶液の塗布方法は任意の方法を使用できる。例えば、ブラシコート、ディップコート、スプレーコート、ローラコート、ブレードコート、スピンコートなどの様々な塗布方法を使用できる。オルガノシラン溶液を塗布した後、PDMS製マイクロタイタープレート7を、80℃〜100℃の温度で1時間乾燥させる。80℃未満の温度ではシロキサン結合が生成されず、目的とする親水性が発揮されない。100℃の温度で乾燥することが好ましい。   Arbitrary methods can be used for the coating method of the organosilane solution. For example, various coating methods such as brush coating, dip coating, spray coating, roller coating, blade coating, and spin coating can be used. After applying the organosilane solution, the PDMS microtiter plate 7 is dried at a temperature of 80 ° C. to 100 ° C. for 1 hour. When the temperature is less than 80 ° C., no siloxane bond is generated and the desired hydrophilicity is not exhibited. It is preferable to dry at a temperature of 100 ° C.

図2(A)は従来のPDMSプレポリマー混合液だけから作製されたPDMS製マイクロタイタープレート7Bのウエル9Bに液体の液滴13を垂らした状態を示す模式図である。PDMS自体は疎水性なので液体は液滴状のままウエルの上部に止まり、ウエル内部には充満されない。これに対して、図2(B)は本発明の方法により作製されたPDMS製マイクロタイタープレート7のウエル9に液体の液滴13を垂らした状態を示す模式図である。本発明の方法により製造されたPDMS製マイクロタイタープレート7は恒久的な親水性を有するので、ウエル9に液体の液滴13を垂らすと、液滴は即座にウエル9内に充満される。   FIG. 2A is a schematic diagram showing a state in which a liquid droplet 13 is dropped in a well 9B of a PDMS microtiter plate 7B made only from a conventional PDMS prepolymer mixed solution. Since PDMS itself is hydrophobic, the liquid remains in the form of droplets and remains at the top of the well, and does not fill the well. On the other hand, FIG. 2 (B) is a schematic view showing a state in which a liquid droplet 13 is suspended in a well 9 of a PDMS microtiter plate 7 manufactured by the method of the present invention. Since the PDMS microtiter plate 7 manufactured by the method of the present invention has a permanent hydrophilic property, when the liquid droplet 13 is dropped on the well 9, the droplet 9 is immediately filled into the well 9.

図3は本発明による別の形態の恒久的な親水性を有するPDMS製マイクロタイタープレートの概要断面図である。この形態のPDMS製マイクロタイタープレート15では、プレート上部表面から隆起する柱状突起17が複数個(例えば、96個)存在し、この柱状突起17の上部表面から凹陥するウエル19が形成されている。柱状突起17は円柱状又は角柱状の何れでも良い。従って、ウエル19の形状も円柱状又は角柱状など任意の形状であることができる。柱状突起17の外径は、一例として、1mmで、高さは350μmである。言うまでもなく、これ以外のサイズの柱状突起17も使用できる。ウエル19の深さは一例として、100μm、内径は600μmである。ウエル19の深さ及び内径はウエル19内に収容される液滴の容量を考慮して選択することができる。柱状突起17同士は空隙20により隔絶されている。空隙20の間隔は任意の値とすることができる。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of another form of permanent hydrophilic PDMS microtiter plate according to the present invention. In this form of the PDMS microtiter plate 15, there are a plurality (for example, 96) of columnar protrusions 17 protruding from the upper surface of the plate, and wells 19 that are recessed from the upper surface of the columnar protrusion 17 are formed. The columnar protrusions 17 may be either cylindrical or prismatic. Therefore, the shape of the well 19 can also be an arbitrary shape such as a columnar shape or a prismatic shape. As an example, the columnar protrusion 17 has an outer diameter of 1 mm and a height of 350 μm. Needless to say, columnar protrusions 17 of other sizes can also be used. For example, the well 19 has a depth of 100 μm and an inner diameter of 600 μm. The depth and inner diameter of the well 19 can be selected in consideration of the volume of the droplets contained in the well 19. The columnar protrusions 17 are separated from each other by a gap 20. The space | interval of the space | gap 20 can be made into arbitrary values.

図3に示される形状のマイクロタイタープレート15の特徴は、空隙20の存在により、ウエル19同士が相互に完全に独立しており、互いに隔離されていることである。従って、図4に示されるように、ウエル19内に注入された液滴13はウエル19から溢れても、柱状突起17の外壁面を伝って、マイクロタイタープレート15の空隙20に流下してしまい、隣のウエル19には決して流れ込まない。図2(B)に示されたマイクロタイタープレート7の場合、ウエル9内に注入された液滴13の容量がウエル9よりも多い場合、溢れた液滴は隣のウエル9内に流れ込み、不都合な事態を引き起こすこともあり得る。従って、図2(B)に示されるマイクロタイタープレート7に比べて、図3に示される形状を有するマイクロタイタープレート15は液滴の注入作業に不必要に細心の注意を払わなくても実施できるという利点がある。この利点は、ウエル内に注入される液滴の容量がナノオーダーのように極微量の場合に特に有効である。   A feature of the microtiter plate 15 having the shape shown in FIG. 3 is that the wells 19 are completely independent from each other and are isolated from each other due to the presence of the gap 20. Therefore, as shown in FIG. 4, even if the liquid droplet 13 injected into the well 19 overflows from the well 19, it flows along the outer wall surface of the columnar protrusion 17 and flows down into the gap 20 of the microtiter plate 15. , Never flows into the adjacent well 19. In the case of the microtiter plate 7 shown in FIG. 2B, if the volume of the droplet 13 injected into the well 9 is larger than that of the well 9, the overflowing droplet flows into the adjacent well 9, which is inconvenient. It can cause unexpected situations. Therefore, compared to the microtiter plate 7 shown in FIG. 2B, the microtiter plate 15 having the shape shown in FIG. 3 can be implemented without paying unnecessary attention to the operation of injecting droplets. There is an advantage. This advantage is particularly effective when the volume of droplets injected into the well is extremely small such as nano-order.

図5は図3に示されるマイクロタイタープレート15の製造方法の一例を例証する工程図である。ステップ(a)において、半製鋳型21を準備する。一次鋳型21はその上面に、ウエル9に対応するレジスト突起23と、柱状突起17間の空隙20を形成するための半分のレジスト突起25を有する。次に、ステップ(b)において、前記半製鋳型21のレジスト突起25の上面に更に新たなレジスト層27を積層形成し、所望の完成鋳型29を得る。このような半製鋳型及び完成鋳型は前記図1に述べた方法と同じ方法で作製することができる。次に、ステップ(c)において、PDMSプレポリマー混合液とポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を適度な割合で均一に混合し、得られた混合物を脱気して気泡を除いてから前記完成鋳型29の上面に流し込む。この注型混合物は図1のステップ(B)で使用された注型混合物と同じである。次に、ステップ(d)において、完成鋳型29からPDMS製マイクロタイタープレート15を剥離し、ウエル19が形成された面側を表面改質処理する。ここで使用される表面改質処理方法は、図1のステップ(C)で使用される表面改質処理方法と同じである。その後、ステップ(e)において、表面改質処理されたPDMS製マイクロタイタープレート15のウエル19形成面側にオルガノシラン溶液11を塗布し、乾燥させる。ここで使用されるオルガノシラン溶液11は図1のステップ(D)で使用されるオルガノシラン溶液11と同じである。斯くして、カルデラ型ウエルを有する恒久的に親水性なPDMS製マイクロタイタープレート15が得られる。   FIG. 5 is a process diagram illustrating an example of a manufacturing method of the microtiter plate 15 shown in FIG. In step (a), a semi-molded mold 21 is prepared. The primary mold 21 has a resist protrusion 23 corresponding to the well 9 and a half resist protrusion 25 for forming a gap 20 between the columnar protrusions 17 on the upper surface thereof. Next, in step (b), a new resist layer 27 is further laminated on the upper surface of the resist protrusion 25 of the semi-molded mold 21 to obtain a desired completed mold 29. Such a semi-manufactured mold and a finished mold can be produced by the same method as described in FIG. Next, in step (c), the PDMS prepolymer mixed solution and the polyether-modified silicone surfactant are uniformly mixed at an appropriate ratio, the resulting mixture is deaerated to remove bubbles, and then the finished mold is removed. Pour into the top of 29. This casting mixture is the same as the casting mixture used in step (B) of FIG. Next, in step (d), the PDMS microtiter plate 15 is peeled from the completed mold 29, and the surface on which the well 19 is formed is subjected to surface modification treatment. The surface modification treatment method used here is the same as the surface modification treatment method used in step (C) of FIG. Thereafter, in step (e), the organosilane solution 11 is applied to the well 19 forming surface side of the surface-modified PDMS microtiter plate 15 and dried. The organosilane solution 11 used here is the same as the organosilane solution 11 used in step (D) of FIG. In this way, a permanently hydrophilic PDMS microtiter plate 15 having a caldera-type well is obtained.

本発明の方法により得られる親水性は、水との接触角で表現すれば、40゜以下であることが好ましい。水との接触角が40゜超では、微細なウエル9内に液滴をスムーズに充満させるのに必要な濡れ性が得られない。所定の濡れ性を達成するには、界面活性剤による一次親水化処理と、表面改質処理と、オルガノシラン溶液による二次親水化処理とを併用することが必要である。何れか一つが欠けても40゜以下の接触角の親水性は得られない。例えば、一次親水化処理と表面改質処理だけの場合、水との接触角が40゜以下の恒久的親水性は得られない。一時的に20゜以下の接触角になるが、時間の経過と共に接触角は50〜70゜に戻ってしまう。表面改質処理と二次親水化処理だけの場合、接触角は100゜〜110゜程度でしかない。また、一次親水化処理と二次親水化処理だけの場合、接触角は50〜70゜程度でしかない。ウエル9又は19の容量が小さいほど、恒久的で高度な親水性が必要である。   The hydrophilicity obtained by the method of the present invention is preferably 40 ° or less in terms of the contact angle with water. If the contact angle with water exceeds 40 °, the wettability necessary to smoothly fill the droplets in the fine well 9 cannot be obtained. In order to achieve the predetermined wettability, it is necessary to use a primary hydrophilization treatment with a surfactant, a surface modification treatment, and a secondary hydrophilization treatment with an organosilane solution. Even if any one of them is missing, hydrophilicity with a contact angle of 40 ° or less cannot be obtained. For example, in the case of only the primary hydrophilic treatment and the surface modification treatment, permanent hydrophilicity with a contact angle with water of 40 ° or less cannot be obtained. The contact angle temporarily becomes 20 ° or less, but the contact angle returns to 50 to 70 ° as time passes. In the case of only surface modification treatment and secondary hydrophilization treatment, the contact angle is only about 100 ° to 110 °. In the case of only the primary hydrophilic treatment and the secondary hydrophilic treatment, the contact angle is only about 50 to 70 °. The smaller the volume of the well 9 or 19, the more permanent and highly hydrophilic it is necessary.

先ず、4インチウエハを準備した。プロセスの信頼性を得るために、レジストを使用する前に基板を洗浄・乾燥する必要があり、本実施例では、ピラニア・エッチング/クリーン(HSOおよびH)処理後、蒸留水でリンスした。その後、シリコンの表面酸化膜を除去するため、BHF(バッファード弗酸)に15分間浸し、蒸留水でリンスした。その後、表面の脱水のため、対流式のオーブン中で60℃、30分間程度ベークした。この表面処理済ウエハ上にSU−8ネガティブフォトレジストを1000rpmの回転速度で約25秒間塗布し、溶媒を蒸発させ、膜を高密度化するためにソフトベークを65℃で30分間(STEP1)、95℃で90分間(STEP2)処理した。クーリング後、このレジスト膜上に、直径600μm、穴と穴の間隔が1mmの96穴のパターンを有するマスクを被せ、露光装置(ユニオン光学製 PEM−800)で密着露光した。その後、レジスト膜の露光された部分の架橋を行うため65℃で15分間(STEP1)、95℃で25分間(STEP2)加温し、クーリング後、1−メトキシ−2−プロピル酢酸現像液で現像し、現像後、基板は短時間イソプロピルアルコール(IPA)でリンスした。その後、65℃で30分間乾燥後、150℃で5分間かけてハードベークし、表面上に直径600μm、高さ100μmの円柱状突起を96個有するマスターを完成させた。 First, a 4-inch wafer was prepared. In order to obtain process reliability, it is necessary to clean and dry the substrate before using the resist. In this embodiment, after the piranha etching / clean (H 2 SO 4 and H 2 O 2 ) treatment, the distillation is performed. Rinse with water. Thereafter, in order to remove the surface oxide film of silicon, it was immersed in BHF (buffered hydrofluoric acid) for 15 minutes and rinsed with distilled water. Then, in order to dehydrate the surface, it was baked at 60 ° C. for about 30 minutes in a convection oven. On this surface-treated wafer, SU-8 negative photoresist was applied at a rotational speed of 1000 rpm for about 25 seconds, the solvent was evaporated, and soft baking was performed at 65 ° C. for 30 minutes (STEP 1). It processed at 95 degreeC for 90 minutes (STEP2). After cooling, this resist film was covered with a mask having a 96-hole pattern with a diameter of 600 μm and a hole-to-hole interval of 1 mm, and contact exposure was performed with an exposure apparatus (PEM-800 manufactured by Union Optics). Thereafter, in order to crosslink the exposed portion of the resist film, the film is heated at 65 ° C. for 15 minutes (STEP 1) and at 95 ° C. for 25 minutes (STEP 2). After cooling, development with a 1-methoxy-2-propylacetic acid developer is performed. After development, the substrate was rinsed with isopropyl alcohol (IPA) for a short time. Then, after drying at 65 ° C. for 30 minutes, it was hard baked at 150 ° C. for 5 minutes to complete a master having 96 cylindrical protrusions with a diameter of 600 μm and a height of 100 μm on the surface.

このマスターの表面をフルオロカーボン(CHF)の存在下で反応性イオンエッチングシステムにより処理し、表面にCHF剥離膜を形成した。マスターの剥離膜形成面上に、PDMSプレポリマー混合液として、米国のダウ・コーニング社製のSYLGARD 184 SILICONE ELASTOMERを使用し、このPDMSプレポリマー混合液にポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤(ダウ・コーニング・アジア(株)から市販されているDK Q8-8011)を、PDMSプレポリマー混合液の重量を基準にして8wt%添加して、全ての成分が均一になるまで混合した。その後、得られた混合物を厚さ約2mmになるように流し込み、脱気、加温(65℃、4時間)した。4時間経過後、オーブンから取り出し、PDMS製マイクロタイタープレートをマスターから剥離した。 The surface of this master was treated with a reactive ion etching system in the presence of fluorocarbon (CHF 3 ) to form a CHF 3 release film on the surface. SYLGARD 184 SILICONE ELASTOMER manufactured by Dow Corning, USA is used as a PDMS prepolymer mixture on the release film forming surface of the master, and a polyether-modified silicone surfactant (Dow DK Q8-8011) commercially available from Corning Asia Co., Ltd. was added at 8 wt% based on the weight of the PDMS prepolymer mixture and mixed until all components were uniform. Thereafter, the obtained mixture was poured into a thickness of about 2 mm, deaerated and heated (65 ° C., 4 hours). After 4 hours, it was removed from the oven and the PDMS microtiter plate was peeled off from the master.

その後、PDMS製マイクロタイタープレートをプラズマ処理装置内に収容し、装置を密閉してから、エッチャー内をNパージした後、圧力0.01MPa、流量26mL/分、酸素濃度99.99995%以上、RF周波数13.56MHz、出力30Wの条件で、Oプラズマを1.7秒間放電させてPDMS製マイクロタイタープレートのウエル形成面側を表面改質処理した。 Thereafter, the PDMS microtiter plate was accommodated in the plasma processing apparatus, the apparatus was sealed, and the inside of the etcher was purged with N 2 , and then pressure 0.01 MPa, flow rate 26 mL / min, oxygen concentration 99.99995% or more, Under conditions of an RF frequency of 13.56 MHz and an output of 30 W, O 2 plasma was discharged for 1.7 seconds to surface-treat the well formation surface side of the PDMS microtiter plate.

プラズマ処理の済んだPDMS製マイクロタイタープレートをプラズマ処理装置から取り出し、このウエル形成面に2%ポリエーテル変性アルコキシシラン水溶液をディップコートし、余分な水溶液を払い除いた。その後、100℃のオーブンに入れ、1時間乾燥させた。このようにして、96穴のPDMS製マイクロタイタープレートを作製した。   The plasma-treated PDMS microtiter plate was taken out from the plasma processing apparatus, and a 2% polyether-modified alkoxysilane aqueous solution was dip coated on the well forming surface to remove the excess aqueous solution. Thereafter, it was placed in an oven at 100 ° C. and dried for 1 hour. In this way, a 96-well PDMS microtiter plate was produced.

比較例1Comparative Example 1

PDMSプレポリマー混合液にポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を添加しなかったこと以外は実施例1に述べた方法と同じ方法に従って96穴のPDMS製マイクロタイタープレートを作製した。   A 96-well PDMS microtiter plate was prepared according to the same method as described in Example 1 except that the polyether-modified silicone surfactant was not added to the PDMS prepolymer mixed solution.

比較例2Comparative Example 2

プラズマ処理を省いたこと以外は実施例1に述べた方法と同じ方法に従って96穴のPDMS製マイクロタイタープレートを作製した。 A 96-well PDMS microtiter plate was prepared according to the same method as described in Example 1 except that the O 2 plasma treatment was omitted.

比較例3Comparative Example 3

2%ポリエーテル変性アルコキシシラン水溶液を塗布しなかったこと以外は実施例1に述べた方法と同じ方法に従って96穴のPDMS製マイクロタイタープレートを作製した。   A 96-well PDMS microtiter plate was prepared according to the same method as described in Example 1 except that the 2% polyether-modified alkoxysilane aqueous solution was not applied.

前記実施例1及び比較例1〜3でそれぞれ得られた各PDMS製マイクロタイタープレートのウエルに1μl(マイクロリットル)の水滴を滴下した。実施例1のPDMS製マイクロタイタープレートではウエル内に水が充満されたが、比較例1〜3のPDMS製マイクロタイタープレートの場合、水滴はウエル上部に留まり、ウエル内部に進入することはできなかった。   A 1 μl (microliter) water droplet was dropped into the well of each PDMS microtiter plate obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, respectively. In the PDMS microtiter plate of Example 1, the well was filled with water, but in the case of the PDMS microtiter plates of Comparative Examples 1 to 3, the water droplets stayed at the upper part of the well and could not enter the well. It was.

前記実施例1及び比較例1〜3でそれぞれ得られた各PDMS製マイクロタイタープレートの表面に水滴を滴下し、水との接触角を接触角計を用いて測定した。実施例1のPDMS製マイクロタイタープレートの場合、接触角は40゜以下であったのに対し、比較例1のPDMS製マイクロタイタープレートの場合、接触角は100〜110゜であり、比較例2及び3のPDMS製マイクロタイタープレートの場合、接触角は50〜70゜であった。   Water droplets were dropped on the surface of each PDMS microtiter plate obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, and the contact angle with water was measured using a contact angle meter. In the case of the PDMS microtiter plate of Example 1, the contact angle was 40 ° or less, whereas in the case of the PDMS microtiter plate of Comparative Example 1, the contact angle was 100 to 110 °. And 3 PDMS microtiter plates had a contact angle of 50-70 °.

マイクロタイタープレートに限らず、マイクロチャネルなどの微細構造を有するPDMS製マイクロ流体デバイスであって、マイクロチャネルなどの微細構造について恒久的親水性を必要とするPDMS製マイクロ流体デバイスに対して本発明を適用することができる。また、マイクロ流体デバイス以外のものであって、恒久的親水性を必要とする全てのPDMS製デバイスに対しても本発明を適用することができる。   The present invention is not limited to a microtiter plate, but is a PDMS microfluidic device having a fine structure such as a microchannel, and the microfluidic device made of PDMS that requires permanent hydrophilicity for the fine structure such as a microchannel. Can be applied. In addition, the present invention can be applied to all PDMS devices other than microfluidic devices that require permanent hydrophilicity.

本発明による恒久的な親水性を有するPDMS製マイクロタイタープレートの製造方法の一例を例証する工程図である。It is process drawing which illustrates an example of the manufacturing method of the PDMS microtiter plate which has the permanent hydrophilic property by this invention. (A)は従来の疎水性PDMS製マイクロタイタープレートのウエルに液滴を滴下した状態を示す模式図であり、(B)は本発明の恒久的親水性を有するPDMS製マイクロタイタープレートのウエルに液滴を滴下した状態を示す模式図である。(A) is a schematic view showing a state in which droplets are dropped on wells of a conventional hydrophobic PDMS microtiter plate, and (B) is a well of a PDMS microtiter plate having permanent hydrophilicity according to the present invention. It is a schematic diagram which shows the state which dripped the droplet. 本発明による恒久的な親水性を有するPDMS製マイクロタイタープレートの別の形態の部分概要断面図である。It is a partial schematic sectional drawing of another form of the microtiter plate made from PDMS which has permanent hydrophilic property by this invention. 図3に示されるマイクロタイタープレートの使用状態を示す部分概要断面図である。FIG. 4 is a partial schematic cross-sectional view showing a usage state of the microtiter plate shown in FIG. 3. 図3に示されるマイクロタイタープレートの製造方法の一例を例証する工程図である。FIG. 4 is a process diagram illustrating an example of a method for manufacturing the microtiter plate shown in FIG. 3. (A)は従来のマイクロ流体デバイスの一例の概要上面図であり、(B)は、(A)におけるB−B線に沿った概要断面図である。(A) is a general | schematic top view of an example of the conventional microfluidic device, (B) is a schematic sectional drawing in alignment with the BB line in (A).

符号の説明Explanation of symbols

1 マスター
3 シリコンウエハ
5 微細構造
7 PDMS製マイクロタイタープレート
9 ウエル
11 オルガノシラン溶液
13 液滴
15 別の形態のPDMS製マイクロタイタープレート
17 柱状突起
19 ウエル
20 空隙
21 半製鋳型
23,25,27 レジスト層
29 完成鋳型
100 マイクロ流体デバイス
101 ポリマーシート基板
102 マイクロチャネル
103,104 ポート
105 対面基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Master 3 Silicon wafer 5 Microstructure 7 PDMS microtiter plate 9 Well 11 Organosilane solution 13 Droplet 15 Another form of PDMS microtiter plate 17 Columnar protrusion 19 Well 20 Air gap 21 Semi-made molds 23, 25, 27 Resist Layer 29 Finished mold 100 Microfluidic device 101 Polymer sheet substrate 102 Microchannel 103, 104 Port 105 Face-to-face substrate

Claims (4)

少なくとも一方の表面に凹状ウエル又は凹状チャネルなどの微細構造が配設されており、該微細構造配設面側が恒久的親水性を有することを特徴とするPDMS製シート。 A PDMS sheet, wherein a fine structure such as a concave well or a concave channel is disposed on at least one surface, and the surface on which the fine structure is disposed has permanent hydrophilicity. 前記PDMS製シートはポリエーテル変性界面活性剤を含有しており、前記微細構造形成面側にオルガノシラン被膜が塗布されていることを特徴とする請求項1記載のPDMS製シート。 2. The PDMS sheet according to claim 1, wherein the PDMS sheet contains a polyether-modified surfactant, and an organosilane coating is applied to the fine structure forming surface side. 前記シートの上面から隆起する複数個の柱状突起を有し、該柱状突起の上面から下方へ向かって凹陥する凹状ウエルを有し、前記柱状突起同士は空隙により互いに隔絶されていることを特徴とする請求項1又は2記載のPDMS製シート。 It has a plurality of columnar protrusions protruding from the upper surface of the sheet, has a concave well recessed downward from the upper surface of the columnar protrusion, and the columnar protrusions are isolated from each other by a gap. The PDMS sheet according to claim 1 or 2. (a)上面に所定の微細構造を有するマスターを準備するステップと、
(b)前記マスターの微細構造形成面側に、PDMSプレポリマーと硬化剤とポリエーテル変性界面活性剤とからなる混合物を注入するステップと、
(c)成型されたPDMS製シートの微細構造形成面側を酸素プラズマ処理するステップと、
(d)前記PDMS製シートの微細構造形成面側にオルガノシラン溶液を塗布するステップとからなることを特徴とする恒久的親水性を有するPDMS製シートの製造方法。
(a) preparing a master having a predetermined microstructure on the upper surface;
(b) injecting a mixture of a PDMS prepolymer, a curing agent, and a polyether-modified surfactant on the microstructure-forming surface side of the master;
(c) oxygen plasma treatment of the microstructured surface side of the molded PDMS sheet;
(d) A method for producing a PDMS sheet having permanent hydrophilicity, comprising the step of applying an organosilane solution to the microstructure-forming surface side of the PDMS sheet.
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009543702A (en) * 2006-07-17 2009-12-10 サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィク Fabrication of microfluidic polymer devices by light-assisted and / or heat-assisted printing
EP2404867A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-11 Trinean NV Method for preparing microfluidic devices
JP2012128777A (en) * 2010-12-17 2012-07-05 Century Corp Fire alarm
JP2014001940A (en) * 2012-06-15 2014-01-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Flow cell and method for manufacturing the same
JP5777045B2 (en) * 2008-09-02 2015-09-09 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Cell detection method and microarray chip used in the method
EP3219400A2 (en) 2016-03-17 2017-09-20 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Surface treatment method, anti-static agent, and hydrophilizing treatment agent
WO2017188214A1 (en) * 2016-04-25 2017-11-02 学校法人早稲田大学 Non-water-soluble self-supporting thin film having high adhesiveness
WO2018003856A1 (en) * 2016-06-28 2018-01-04 学校法人 慶應義塾 Microwell plate for forming droplet array, and method for manufacturing droplet array
CN111170269A (en) * 2020-01-02 2020-05-19 清华大学 Method for preparing array micro-circular hole flexible membrane system by blowing PDMS (polydimethylsiloxane) through mesh framework
EP3798268A1 (en) 2019-09-30 2021-03-31 Sumitomo Riko Company Limited Silicone member and micro device
JP2021070786A (en) * 2019-11-01 2021-05-06 ダウ・東レ株式会社 Curable silicone composition for forming microchannel and cured product thereof, and microchannel device and method for producing the same
JP2021162411A (en) * 2020-03-31 2021-10-11 住友理工株式会社 Silicone member and manufacturing method therefor
US11548194B2 (en) 2018-03-30 2023-01-10 Sumitomo Riko Company Limited Method for manufacturing fluid device composite member
CN116175999A (en) * 2022-11-11 2023-05-30 西北工业大学 Replica transfer preparation method of flexible reentrant hydrophobic microstructure array
JP7518677B2 (en) 2019-09-30 2024-07-18 住友理工株式会社 Silicone member and microdevice

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009543702A (en) * 2006-07-17 2009-12-10 サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィク Fabrication of microfluidic polymer devices by light-assisted and / or heat-assisted printing
JP5777045B2 (en) * 2008-09-02 2015-09-09 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Cell detection method and microarray chip used in the method
US9249445B2 (en) 2008-09-02 2016-02-02 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Cell detection method, and microarray chip for use in the method
EP2404867A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-11 Trinean NV Method for preparing microfluidic devices
WO2012004353A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Trinean Nv Method for preparing microfluidic devices
JP2013534632A (en) * 2010-07-09 2013-09-05 トリネアン・ナムローゼ・フェンノートシャップ Manufacturing method of microfluidic device
JP2012128777A (en) * 2010-12-17 2012-07-05 Century Corp Fire alarm
JP2014001940A (en) * 2012-06-15 2014-01-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Flow cell and method for manufacturing the same
EP3219400A2 (en) 2016-03-17 2017-09-20 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Surface treatment method, anti-static agent, and hydrophilizing treatment agent
KR20170108876A (en) 2016-03-17 2017-09-27 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 Surface treatment method, anti-static agent, and hydrophilizing treatment agent
US10940504B2 (en) 2016-03-17 2021-03-09 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Surface treatment method, anti-static agent, and hydrophilizing treatment agent
JPWO2017188214A1 (en) * 2016-04-25 2019-02-28 ナノシータ株式会社 Water-insoluble self-supporting thin film with high adhesion
WO2017188214A1 (en) * 2016-04-25 2017-11-02 学校法人早稲田大学 Non-water-soluble self-supporting thin film having high adhesiveness
WO2018003856A1 (en) * 2016-06-28 2018-01-04 学校法人 慶應義塾 Microwell plate for forming droplet array, and method for manufacturing droplet array
US11548194B2 (en) 2018-03-30 2023-01-10 Sumitomo Riko Company Limited Method for manufacturing fluid device composite member
US11752501B2 (en) 2019-09-30 2023-09-12 Sumitomo Riko Company Limited Silicone member and micro device
EP3798268A1 (en) 2019-09-30 2021-03-31 Sumitomo Riko Company Limited Silicone member and micro device
JP7518677B2 (en) 2019-09-30 2024-07-18 住友理工株式会社 Silicone member and microdevice
JP2021070786A (en) * 2019-11-01 2021-05-06 ダウ・東レ株式会社 Curable silicone composition for forming microchannel and cured product thereof, and microchannel device and method for producing the same
JP7403281B2 (en) 2019-11-01 2023-12-22 ダウ・東レ株式会社 Curable silicone composition and cured product thereof for forming microchannel, microchannel device and manufacturing method thereof
CN111170269B (en) * 2020-01-02 2022-08-16 清华大学 Method for preparing array micro-circular hole flexible membrane system by blowing PDMS (polydimethylsiloxane) through mesh framework
CN111170269A (en) * 2020-01-02 2020-05-19 清华大学 Method for preparing array micro-circular hole flexible membrane system by blowing PDMS (polydimethylsiloxane) through mesh framework
JP2021162411A (en) * 2020-03-31 2021-10-11 住友理工株式会社 Silicone member and manufacturing method therefor
JP7399017B2 (en) 2020-03-31 2023-12-15 住友理工株式会社 Silicone member and its manufacturing method
CN116175999A (en) * 2022-11-11 2023-05-30 西北工业大学 Replica transfer preparation method of flexible reentrant hydrophobic microstructure array

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