JP2006218611A - Plastic product having minute flow passage - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は微細流路を有するプラスチック製品、特に分析精度良好なプラスチック製マイクロ分析チップもしくはマイクロリアクターチップに関するものであり、更にはプラスチック製バイオチップに関するものである。 The present invention relates to a plastic product having a fine channel, particularly to a plastic micro-analysis chip or microreactor chip with good analysis accuracy, and further to a plastic biochip.
近年、創薬研究や臨床検査のハイスループット化を達成する手段として、生理活性物質を固層基板上に固定化したデバイスであるバイオチップが注目されている。固定化される生理活性物質としては、核酸、たんぱく質、抗体、糖鎖、糖タンパク、アプタマーなどが代表的なものであり、特に核酸を固定化したバイオチップである核酸マイクロアレイはすでに多数の商品が上市されている。チップの形態としては、平板の基板上に各種生理活性物質がスポットされ固定化されている形態であり、主に研究機関における研究分析用に活用されている。 In recent years, biochips, which are devices in which a physiologically active substance is immobilized on a solid substrate, have attracted attention as means for achieving high throughput in drug discovery research and clinical tests. Typical examples of the physiologically active substance to be immobilized include nucleic acids, proteins, antibodies, sugar chains, glycoproteins, aptamers, etc. Nucleic acid microarrays, which are biochips on which nucleic acids are immobilized, are already available in many products. It is on the market. The form of the chip is a form in which various physiologically active substances are spotted and immobilized on a flat substrate, and are mainly used for research analysis in research institutions.
さらに近年、マイクロ分析チップとか、μTAS(micro total analytical system)とか、ラボオンチップと呼ばれる、微細加工技術を利用した化学反応や分離、分析システムの微小化の研究が盛んになっており、マイクロチャネル(微細流路)上で各種の化学反応、特に生理学的反応を行うことが可能となっている。このシステムにおいては、微少量のサンプルを迅速分析できるため、この特長を生かした次期のバイオチップ、特に医療機関における診断用バイオチップとして商品化されることが期待されており、注目されている(これ以降、これらのシステムを、マイクロ分析チップと称する)。また同じく微細流路を保有するが、マイクロ分析チップと異なり分析目的ではなく、物質生産を目的とするマイクロリアクターチップも検討されている。 In recent years, research on miniaturization of chemical reaction, separation, and analysis system using microfabrication technology called micro analysis chip, μTAS (micro total analytical system), or lab-on-chip has become active. Various chemical reactions, particularly physiological reactions, can be performed on the (fine channel). In this system, since a very small amount of sample can be analyzed quickly, it is expected to be commercialized as a next-generation biochip that takes advantage of this feature, particularly as a diagnostic biochip in a medical institution ( Hereinafter, these systems are referred to as micro-analysis chips). The microreactor chip, which also has a microchannel, is different from the microanalysis chip and is not intended for analysis but for the purpose of producing substances.
このマイクロ分析チップやマイクロリアクターチップは、現在はガラス製やシリコン製やステンレス製のものが主流である。例えばガラス基板でマイクロ分析チップを作成する場合は、ガラス基板表面にクロム、さらにフォトレジスト樹脂をコートし、レジストを露光してマイクロチャネルのパターンを焼いた後に、レジストの現像、さらにはフッ酸によるエッチング処理を行う方法がある。加工にかなりの手間が必要である。シリコンやステンレスに関しても同様で、大量生産には向かない。そこで成形や切削加工で安価に生産できるプラスチックに注目が集まっている。 Currently, the micro analysis chip and the microreactor chip are mainly made of glass, silicon or stainless steel. For example, when making a micro analysis chip with a glass substrate, the glass substrate surface is coated with chromium and a photoresist resin, and after exposing the resist to burn the microchannel pattern, the resist is developed and further with hydrofluoric acid. There is a method of performing an etching process. A considerable amount of work is required for processing. The same applies to silicon and stainless steel, which are not suitable for mass production. Therefore, attention has been focused on plastics that can be produced at low cost by molding and cutting.
プラスチック製のバイオチップやマイクロ分析チップは、種々のプラスチックを用いて射出成形、ホットエンボス成形等の各種の成形方法で製造することが可能であり、効率よく経済的なチップ製造が可能であるため、大量生産に向いている。しかし反面、成形加工は少量生産に不向きのため、プラスチック製品を少量多品種製造する場合には成形加工ではなく切削加工が好適に用いられる。これらの加工により比較的性能の良好なプラスチック製マイクロ分析チップもしくはマイクロリアクターチップを生産することが可能である。しかしプラスチック製のチップにはまだ問題が有り、実用化が不十分である。問題点はいろいろあるが、その一例としては透明性の不足が挙げられる。分析対象もしくは生産対象の化学物質を検出するために、通常は光学的検出装置、たとえば蛍光強度の確認や、熱レンズ顕微鏡による検出、IRスペクトルやUVスペクトルによる検出などが好適に行われるが、その多くはチップに光を入射し、反対面もしくは入射面から光の強度を確認するという方式である。それゆえプラスチック製、非プラスチック製を問わず、マイクロ分析チップやマイクロリアクターチップ、特にマイクロ分析チップは透明性が高いことが要求される(特許文献1)。 Plastic biochips and microanalysis chips can be manufactured by various molding methods such as injection molding and hot embossing using various plastics, and thus efficient and economical chip manufacturing is possible. Suitable for mass production. On the other hand, however, the molding process is not suitable for small-scale production, and when plastic products are manufactured in a small quantity and in a large variety, cutting rather than molding is preferably used. By these processes, it is possible to produce a plastic microanalysis chip or microreactor chip with relatively good performance. However, there are still problems with plastic chips and their practical application is insufficient. There are various problems, but one example is lack of transparency. In order to detect a chemical substance to be analyzed or produced, usually an optical detection device, for example, confirmation of fluorescence intensity, detection by a thermal lens microscope, detection by IR spectrum or UV spectrum, etc. is suitably performed. In many cases, light is incident on the chip and the intensity of light is confirmed from the opposite surface or the incident surface. Therefore, regardless of whether it is made of plastic or non-plastic, the micro analysis chip and the microreactor chip, particularly the micro analysis chip, are required to have high transparency (Patent Document 1).
しかし今まではもともと透明度の高いガラス製が主体であったため、透明性の数値については特に限定がされていなかった。ところがプラスチック製のマイクロ分析チップの場合、プラスチックそのものの透明性がガラスより劣る傾向がある上に、微細流路の加工方法によっては微細流路部分の透明性すなわち光の透過率が著しく劣る場合が有り、分析対象もしくは生産対象の化学物質の検出感度が大幅に低下する傾向が見られている。それゆえ微細流路の透明性を数値化限定することがこれらのマイクロ分析チップやマイクロリアクターチップにきわめて重要であると判断された。 However, until now, since it was mainly made of glass with high transparency, the numerical value of transparency was not particularly limited. However, in the case of a plastic microanalysis chip, the transparency of the plastic itself tends to be inferior to that of glass, and depending on the processing method of the fine channel, the transparency of the fine channel part, that is, the light transmittance may be significantly inferior. Yes, the detection sensitivity of chemical substances to be analyzed or produced tends to decrease significantly. Therefore, it was judged that it was extremely important to limit the transparency of the microchannels numerically for these microanalysis chips and microreactor chips.
本発明の目的は、透明性の良好な流路を有するプラスチック製品、特に流路部分の透明性が良好なために光学的な分析の精度や感度の良好なプラスチック製マイクロ分析チップ、マイクロリアクターチップ、さらにはバイオチップを提供することである。 It is an object of the present invention to provide a plastic product having a channel with good transparency, particularly a plastic micro-analysis chip and a microreactor chip with good optical analysis accuracy and sensitivity because the channel portion has good transparency. And even provide a biochip.
本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、微細流路を有するプラスチック製品、特にプラスチック製マイクロ分析チップならびにマイクロリアクターチップにおいては、微細流路における光の透過率が重要な因子であることを見出し、本発明に至った。 As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have found that in a plastic product having a fine channel, particularly a plastic microanalysis chip and a microreactor chip, the light transmittance in the fine channel is an important factor. And found out that the present invention.
すなわち本発明は、
(1)プラスチックから構成されるプラスチック製品において、その内部もしくは表面に幅1mm以下、深さ1mm以下の微細流路を保有し、かつ微細流路部分の光の透過率が70%以上であることを特徴とするプラスチック製品、
(2)前記微細流路部分の表面粗さ(Ra)が0.2μm以下である(1)1記載のプラスチック製品、
(3)前記微細流路部分における偏光顕微鏡の直交ニコル下における光の透過率が30%以下である(1)又は(2)記載のプラスチック製品、
(4)前記微細流路の形成が切削加工、ホットエンボス成形、又は射出成形によるものである(1)〜(3)いずれか記載のプラスチック製品、
(5)(1)〜(4)いずれか記載のプラスチック製品から構成されたマイクロリアクターチップ、
(6)(1)〜(4)いずれか記載のプラスチック製品から構成されたバイオチップ又はマイクロ分析チップ、
(7)核酸チップ、プロテインチップ、抗体チップ、アプタマーチップ、及び糖タンパクチップから選ばれる少なくとも1つである(6)5記載のプラスチック製のバイオチップ、
である。
That is, the present invention
(1) A plastic product made of plastic has a fine flow channel having a width of 1 mm or less and a depth of 1 mm or less inside or on the surface, and the light transmittance of the fine flow channel part is 70% or more. Plastic products, characterized by
(2) The plastic product according to (1) 1, wherein a surface roughness (Ra) of the fine channel portion is 0.2 μm or less,
(3) The plastic product according to (1) or (2), wherein the transmittance of light under the crossed Nicols of the polarizing microscope in the fine channel portion is 30% or less,
(4) The plastic product according to any one of (1) to (3), wherein the formation of the fine flow path is by cutting, hot embossing, or injection molding.
(5) A microreactor chip composed of the plastic product according to any one of (1) to (4),
(6) A biochip or a micro analysis chip composed of the plastic product according to any one of (1) to (4),
(7) The plastic biochip according to (6), which is at least one selected from a nucleic acid chip, a protein chip, an antibody chip, an aptamer chip, and a glycoprotein chip,
It is.
微細流路を有するプラスチック製品、特にプラスチック製マイクロ分析チップやマイクロリアクターチップにおいて、微細流路部分の光の透過率を限定することにより、各種の光学的検出に対して良好な性能を有するチップを得ることが可能となる。 In plastic products with fine flow paths, especially plastic microanalysis chips and microreactor chips, by limiting the light transmittance of the fine flow path parts, chips with good performance for various optical detections Can be obtained.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明は、微細流路を保有するプラスチック製品に関するものであり、特にプラスチック製マイクロ分析チップやマイクロリアクターチップに関するものである。それらの定義としては、プラスチックの表面ないしは内部に、液体、気体、超臨界流体、及びそれらの混合物化や、それらと固体成分の混合物を流すことを前提とする、微細流路加工がなされているものを示す。なお本発明における微細流路とは、幅1mm以下、深さ1mm以下の溝を指す。溝(流路)の断面形状は特に限定せず、矩形、台形、三角形、半円形、更にそれらの複合形でも問題は無い。しかし矩形や台形のような、底面がプラスチック表面に対して平行な面を有する形状がもっとも好適に使用されるし、光学計測にも好適で有ると判断される。また微細流路の全体的な形状形状、例えば直線状態であるとかY字状であるとか屈曲しているとか、あるいは流路全体の長さなど、に関しても特に制限はなく、目的に応じた自由な形態を利用することに対し、いかなる制約もない。なおプラスチック製品の全体の形状としては、板状、キューブ状、直方体状、球状、その他のいかなる形状でも問題なく限定も無いが、板状が最も使用しやすいため好適に使用される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The present invention relates to a plastic product having a fine flow path, and particularly to a plastic microanalysis chip and a microreactor chip. As their definition, micro-channel processing is performed on the premise that liquid, gas, supercritical fluid, and mixtures thereof, or a mixture of them and solid components flow on the surface or inside of plastic. Show things. The fine flow path in the present invention refers to a groove having a width of 1 mm or less and a depth of 1 mm or less. The cross-sectional shape of the groove (flow path) is not particularly limited, and there is no problem even if it is rectangular, trapezoidal, triangular, semicircular, or a composite shape thereof. However, a shape having a bottom surface parallel to the plastic surface, such as a rectangle or a trapezoid, is most preferably used, and it is determined that it is also suitable for optical measurement. There are no particular restrictions on the overall shape and shape of the fine channel, for example, whether it is linear, Y-shaped or bent, or the length of the entire channel, and it is free according to the purpose. There are no restrictions on the use of various forms. The overall shape of the plastic product may be any shape such as a plate shape, a cube shape, a rectangular parallelepiped shape, a spherical shape, or any other shape without any problem, but the plate shape is preferably used because it is the easiest to use.
本発明に使用されるプラスチックとは、たとえば高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、各種環状ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリノルボルネン、ポリフェニレンオキサイド、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、各種シリコーン樹脂、半硬化もしくは完全硬化状態のフェノール樹脂、半硬化もしくは完全硬化状態のエポキシ樹脂、その他各種の熱可塑性もしくは熱硬化性プラスチック全般のことを示す。プラスチックの種類や重合度、融点やTgや弾性率、ガスバリヤ性などの物性に関して特に限定するものではない。さらには複数のプラスチックの複合体でも問題は無い。さらにプラスチックの表面又は内部に金属、金属酸化物、各種無機物質、生理活性物質、各種油状物質が混合/塗布/接着/埋設されていても問題は無い。なお光の透過率に関しては、透過率の高いプラスチック素材を選択するほうが望ましいが、本発明における光の透過率の限定はプラスチック素材に関する限定ではなく、プラスチック製品における微細流路部分における光の透過率を限定しているものであるため、使用されるプラスチック素材における光の透過率に関してもなんら制限がないといえる。 Examples of the plastic used in the present invention include high-density polyethylene, low-density polyethylene, polypropylene, polystyrene, various cyclic polyolefins, polymethyl methacrylate, polynorbornene, polyphenylene oxide, polycarbonate, polyamide, polyester, polytetrafluoroethylene, and various silicones. Resin, semi-cured or fully cured phenolic resin, semi-cured or fully cured epoxy resin, and other various thermoplastic or thermosetting plastics in general. It does not specifically limit regarding physical properties, such as a kind of plastic, a polymerization degree, melting | fusing point, Tg, an elasticity modulus, and gas barrier property. Furthermore, there is no problem with a composite of a plurality of plastics. Further, there is no problem even if a metal, metal oxide, various inorganic substances, physiologically active substances, and various oily substances are mixed / applied / adhered / embedded on the surface or inside of the plastic. Regarding the light transmittance, it is preferable to select a plastic material having a high transmittance. However, the light transmittance limitation in the present invention is not a limitation regarding the plastic material, but the light transmittance in the fine channel portion of the plastic product. Therefore, it can be said that there is no restriction on the light transmittance of the plastic material used.
本発明で使用される微細流路の加工方法は、特に限定しないが、少量生産時の切削加工、大量生産時の射出成形やホットエンボス成形、RIM成形、トランスファ成形などにより加工されることが望ましい。特に各種エンドミルによる切削加工、射出成形、又はホットエンボス成形がもっとも好適に使用される。 The processing method of the fine flow path used in the present invention is not particularly limited, but it is desirable that the processing is performed by cutting processing at the time of small-scale production, injection molding at the time of mass production, hot emboss molding, RIM molding, transfer molding, or the like. . In particular, cutting by various end mills, injection molding, or hot embossing is most preferably used.
本発明における重要な技術的要素として、微細流路を有するプラスチック製品において、微細流路部分の光の透過率が70%以上であることを特徴とする。マイクロ分析チップやマイクロリアクターチップにおいては、微細流路内を流れる液体の計測を行う場合、前述したようにもっぱら光学的手法で計測を行うため、その部分における光の透過率はきわめて重要になるからである。光の透過率の計測方法としては、プラスチック製品に入射する光の光量をA、プラスチック製品における微細流路部分を透過した光の光量をBとした場合、微細流路部分における光の透過率T1(%)は下式(1)で示される。
T1(%)=B/A×100 式(1)
光量Aと光量Bの計測方法に関しては、特に限定はしないが、透過型の光学顕微鏡の画像解析によって光量を計測することが望ましい。また流路部分の光の透過率T1(%)の計測に用いられる光は、マイクロ分析チップもしくはマイクロリアクターチップにおいて内部情報の計測に用いられる光と同じ波長の光を用いることがもっとも望ましいが、可視光を用いて計測することも問題はない。微細流路部分における光の透過率が70%未満である場合、そのプラスチック製品、特にプラスチック製マイクロ分析チップやマイクロリアクターチップにおいてはチップ外部からの光学的な計測の感度が低下し、マイクロチップとしての性能は劣化する。なお微細流路部における透過光の計測は、流路に水、各種有機溶媒、各種ガス、それらの混合流体、それらと固体成分の混合物、などを流していない状態、すなわち流路内に空気が入っている状態での計測であることとする。なお本発明のプラスチック製品における微細流路において、流路全体を通してすべての透過率が70%以上で有る必要はなく、ごく一部、例えば光学的計測がなされる部分のみの透過率が70%以上であれば問題ない。
As an important technical element in the present invention, in a plastic product having a fine channel, the light transmittance of the fine channel part is 70% or more. In the micro analysis chip and the microreactor chip, when measuring the liquid flowing in the fine flow path, since the measurement is performed exclusively by the optical method as described above, the light transmittance in the portion becomes extremely important. It is. As a method for measuring the light transmittance, when the amount of light incident on the plastic product is A and the amount of light transmitted through the fine channel portion in the plastic product is B, the light transmittance T1 in the fine channel portion. (%) Is represented by the following formula (1).
T1 (%) = B / A × 100 Formula (1)
The measuring method of the light quantity A and the light quantity B is not particularly limited, but it is desirable to measure the light quantity by image analysis of a transmission type optical microscope. The light used for measuring the light transmittance T1 (%) of the flow path portion is most preferably light having the same wavelength as the light used for measuring internal information in the micro analysis chip or microreactor chip. There is no problem to measure using visible light. When the light transmittance in the fine channel portion is less than 70%, the sensitivity of optical measurement from the outside of the plastic product, especially the plastic microanalysis chip or microreactor chip is reduced, and the microchip The performance of will deteriorate. The measurement of transmitted light in the fine channel section is performed in a state where water, various organic solvents, various gases, a mixed fluid thereof, a mixture of them and a solid component, etc. are not flowing in the channel, that is, air is present in the channel. It is assumed that the measurement is in the state where it is in. In the fine flow path in the plastic product of the present invention, it is not necessary that all the transmittances are 70% or more throughout the entire flow path, and the transmittance of only a part, for example, a portion where optical measurement is performed is 70% or more. If so, no problem.
本発明においては、微細流路部分における表面粗さ(Ra)が0.2μm以下であることが望ましい。流路の表面粗さが粗いと光の散乱が生じやすく、結果として流路における光の透過率が低下する傾向にあるためである。流路の表面粗さの計測は特に限定しないが、接触式の表面粗さ計、レーザー式の非接触型表面粗さ計、超深度顕微鏡などによる計測が望ましい。表面粗さRaが0.2μmを超える場合は、光による計測が困難になる可能性がある。 In the present invention, it is desirable that the surface roughness (Ra) in the fine channel portion is 0.2 μm or less. This is because if the surface roughness of the flow path is rough, light scattering tends to occur, and as a result, the light transmittance in the flow path tends to decrease. Measurement of the surface roughness of the flow path is not particularly limited, but measurement with a contact-type surface roughness meter, a laser-type non-contact type surface roughness meter, an ultra-deep microscope, or the like is desirable. When the surface roughness Ra exceeds 0.2 μm, measurement by light may be difficult.
本発明においては、微細流路部分における偏光顕微鏡の直交ニコル下における光の透過率が30%以下であることが望ましい。マイクロ分析チップやマイクロリアクターチップにおいては、微細流路内を流れる液体の計測を行う場合、前述したようにもっぱら光学的手法で計測を行うが、それゆえチップによる分析・計測結果は、その計測部分における光の偏向性に大きく影響されるためである。計測方法としては、偏光顕微鏡において、偏向子及びプラスチック製品を挿入しない場合の透過光の光量をC、直行ニコル状態の偏向子を挿入しかつプラスチック製品を挿入しない場合の透過光の光量をD、そして直行ニコル状態の偏向子を挿入しかつプラスチック製品を挿入して微細流路部分に焦点を合わせた場合の透過光の光量をEとした場合、偏光顕微鏡の直交ニコルしたにおける光の透過率T2(%)は式(2)で示される。
T2(%)=(E−D)/(C−D)×100 式(2)
光量C、D,Eの計測方法に関しては、特に限定はしないが、偏光顕微鏡の画像解析によって光量を計測することが望ましい。また光量C,D,Eの計測に用いられる光は、マイクロ分析チップもしくはマイクロリアクターチップにおいて内部情報の計測に用いられる光の波長と同様のものを用いることがもっとも望ましいが、可視光を用いて計測することも問題はない。微細流路部分の偏光顕微鏡の直交ニコル下における光の透過率が30%を超えた場合、そのプラスチック製品、特にプラスチック製マイクロ分析チップやマイクロリアクターチップにおいてはチップの分析感度が低下し、マイクロチップとしての性能は劣化する。なお微細流路部における透過光の計測は、流路に水、各種有機溶媒、各種ガス、それらの混合流体、それらと固体成分の混合物、などを流していない状態、すなわち流路内に空気が入っている状態での計測であることとする。なお本プラスチック製品における微細流路において、流路全体を通してすべてのT2が30%以下で有る必要はなく、ごく一部、例えば光学的計測がなされる部分においてのみT2が30%以下であれば問題ない。
In the present invention, it is desirable that the light transmittance in the fine channel portion under the crossed Nicols of the polarizing microscope is 30% or less. In the micro analysis chip and the microreactor chip, when measuring the liquid flowing in the fine flow path, the measurement is performed exclusively by the optical method as described above. This is because it is greatly influenced by the light deflectability of the light. As a measuring method, in a polarizing microscope, the amount of transmitted light when the deflector and the plastic product are not inserted is C, the amount of transmitted light when the deflector in the direct Nicole state is inserted and the plastic product is not inserted is D, Then, when the amount of transmitted light when a deflector in a straight Nicole state is inserted and a plastic product is inserted to focus on the fine flow path portion is E, the light transmittance T2 when the polarization microscope is crossed Nicol (%) Is shown by Formula (2).
T2 (%) = (ED) / (CD) × 100 Formula (2)
Although there is no particular limitation on the measurement method of the light amounts C, D, and E, it is desirable to measure the light amount by image analysis with a polarizing microscope. The light used for measuring the light amounts C, D, and E is most preferably the same as the wavelength of light used for measuring internal information in the micro analysis chip or microreactor chip, but visible light is used. There is no problem to measure. When the light transmittance of the microchannel portion under the crossed Nicols of the polarizing microscope exceeds 30%, the analysis sensitivity of the plastic product, especially the plastic microanalysis chip or microreactor chip, is reduced. As a result, the performance deteriorates. The measurement of transmitted light in the fine channel section is performed in a state where water, various organic solvents, various gases, a mixed fluid thereof, a mixture of them and a solid component, etc. are not flowing in the channel, that is, air is present in the channel. It is assumed that the measurement is in the state where it is in. In the fine flow path in this plastic product, it is not necessary that all T2 is 30% or less throughout the entire flow path, and if T2 is 30% or less only in a small part, for example, a portion where optical measurement is performed, there is a problem. Absent.
本発明におけるプラスチック製品は、その使用目的、使用方法等に関して一切制限しない。ただしマイクロ分析チップやマイクロリアクターチップ、特に核酸チップ、プロテインチップ、抗体チップ、アプタマーチップ、及び糖タンパクチップ等のプラスチック製のバイオチップが好適な用途例として挙げられる。 The plastic product in the present invention is not limited at all in terms of its intended use and usage. However, examples of suitable applications include microanalysis chips and microreactor chips, in particular, plastic biochips such as nucleic acid chips, protein chips, antibody chips, aptamer chips, and glycoprotein chips.
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
3cm角で厚さ1mmの環状ポリオレフィンのシートに、0.2mm径のエンドミルにより切削加工を施し、図1に示したようなマイクロ流路(幅0.2mm、長さ18mm、深さ0.1mm)を加工した。加工条件としては、エンドミル回転数は3万回転(rpm)、送り速度は0.1mm/秒、切削深さのピッチは50μmごとに切削し、最終の流路深さは100μmとした。流路断面は矩形である。さらに1mmφのドリルによって、図1に示したような貫通孔(内径1mm)を設けた。これに3cm角で厚さ1mmの環状ポリオレフィンのシート(流路加工無し)をかぶせ、熱圧着によって封止することにより、マイクロ分析チップを得た。
Example 1
A 3 mm square, 1 mm thick cyclic polyolefin sheet was cut by a 0.2 mm diameter end mill, and a microchannel (width 0.2 mm, length 18 mm, depth 0.1 mm) as shown in FIG. ) Was processed. As processing conditions, the end mill rotational speed was 30,000 (rpm), the feed speed was 0.1 mm / second, the cutting depth pitch was cut every 50 μm, and the final flow path depth was 100 μm. The channel cross section is rectangular. Further, through holes (
(実施例2)
流路部分や蓋部分の素材として、3cm角で厚さ1mmのポリメチルメタクリレートのシートを利用した以外は、実施例1と同条件で加工することによりマイクロ分析チップを得た。
(Example 2)
A microanalysis chip was obtained by processing under the same conditions as in Example 1 except that a sheet of polymethyl methacrylate having a size of 3 cm square and a thickness of 1 mm was used as a material for the flow path portion and the lid portion.
(実施例3)
3cm角で厚さ1mmのポリメチルメタクリレートのシートに、シリコンウエットエッチングによって得たマイクロ金型を利用してホットエンボッシング成形により図1の流路部分(幅0.2mm、長さ18mm、深さ0.1mm)成形加工し、さらに1mmφのドリルによって図1の貫通孔(内径1mm)を設けた。流路断面形状は台形である。これに3cm角で厚さ1mmのポリメチルメタクリレートのシート(流路加工無し)をかぶせ、熱圧着によって封止することにより、マイクロ分析チップを得た。
(Example 3)
A channel portion of FIG. 1 (width 0.2 mm, length 18 mm, depth) by hot embossing using a micro mold obtained by silicon wet etching on a 3 cm square
(比較例1)
実施例1において、流路の加工条件として、エンドミル回転数は5000回転(rpm)、送り速度は0.5mm/秒とした以外は実施例1とまったく同様にしてマイクロ分析チップを得た。
(Comparative Example 1)
In Example 1, a microanalysis chip was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the processing conditions of the flow path were 5000 rpm (end mill) and the feed rate was 0.5 mm / sec.
(評価方法1)流路部分の光線透過率の計測:
透過型の光学顕微鏡を使用する。接眼部にはデジタルカメラを接続し、それで画像を保管できるようにしている。光源は電球による白色光を使用した。まず、マイクロ分析チップのサンプルを置かない状態で透過光の写真を撮る。次に、実施例1〜3、比較例1で得たマイクロ分析チップのサンプルを顕微鏡にセットし、流路部分に焦点を当てた状態で写真を撮る。ここでマイクロ流路には水や溶剤を流さず、流路には空気が入っている状態で計測する。サンプルの無い状態で取った写真を画像解析することにより光量Aを算出した。サンプルを置いて流路部分に焦点を当てた状態で撮った写真を画像解析することにより透過光の光量Bを算出した。その結果を元に、式3に従って流路面の光の透過率T1を算出して求めた。
T1(%)=B/A×100 式(3)
(Evaluation method 1) Measurement of light transmittance of flow path portion:
A transmission type optical microscope is used. A digital camera is connected to the eyepiece so that images can be stored. The light source was white light from a light bulb. First, a photograph of the transmitted light is taken without placing a sample of the microanalysis chip. Next, the sample of the microanalysis chip obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 is set in a microscope, and a photograph is taken in a state where the channel portion is focused. Here, measurement is performed in a state where water or solvent does not flow through the microchannel and air is contained in the channel. The amount of light A was calculated by image analysis of a photograph taken without a sample. The amount of transmitted light B was calculated by image analysis of a photograph taken with the sample placed and focused on the flow path portion. Based on the result, the light transmittance T1 of the flow path surface was calculated and obtained according to
T1 (%) = B / A × 100 Formula (3)
(評価方法2)流路部分の表面粗さの計測
レーザー式非接触方表面形状測定器を用いて、実施例1〜3及び比較例1で得たマイクロ流路の表面粗さを計測した。
(Evaluation Method 2) Measurement of Surface Roughness of Channel Portion The surface roughness of the microchannel obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was measured using a laser-type non-contact surface shape measuring instrument.
(評価方法3)流路部分の偏向性の計測
偏光顕微鏡を計測に使用する。接眼部にはデジタルカメラを接続し、それで画像を保管できるようにしている。光源は電球による白色光を使用した。まず、マイクロ分析チップのサンプルを置かず、偏向子をいっさい入れない状態で、透過光の写真を撮る。次に、直交ニコル状態の偏向子を挿入して写真をとる。さらに実施例1〜3、比較例1で得たマイクロ分析チップのサンプルを顕微鏡にセットし、サンプルを回して最も明るい画像を得ることができるサンプル配置を選択した後に、を流路部分に焦点を当てた状態で写真を撮る。ここでマイクロ流路には水や溶剤を流さず、流路には空気が入っている状態で計測する。偏向子とサンプルの無い状態で取った写真を画像解析することにより光量Cを算出した。偏向子を挿入しサンプルの無い状態で取った写真を画像解析することにより光量Dを算出した。偏向子及びサンプルを挿入した状態で流路部分に焦点を当てた状態で撮った写真を画像解析することにより透過光の光量Eを算出した。その結果を元に、式4に従って流路面の光の透過率T2を算出して求めた。
T2(%)=(E−D)/(C−D)×100 式(4)
(Evaluation method 3) Measurement of deflection of flow path portion A polarizing microscope is used for measurement. A digital camera is connected to the eyepiece so that images can be stored. The light source was white light from a light bulb. First, a photograph of the transmitted light is taken with no sample of the microanalysis chip and no deflector inserted. Next, a deflector in a crossed Nicols state is inserted to take a picture. Furthermore, after setting the sample of the microanalysis chip obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 in a microscope and selecting a sample arrangement that can obtain the brightest image by turning the sample, focus on the channel portion. Take a photo in contact. Here, measurement is performed in a state where water or solvent does not flow through the microchannel and air is contained in the channel. The amount of light C was calculated by image analysis of a photograph taken without a deflector and a sample. The light quantity D was calculated by image analysis of a photograph taken with a deflector inserted and no sample. The amount of transmitted light E was calculated by image analysis of a photograph taken with the deflector and sample inserted and focused on the flow path portion. Based on the result, the light transmittance T2 of the flow path surface was calculated according to Equation 4 and obtained.
T2 (%) = (ED) / (CD) × 100 Formula (4)
(評価方法4)流路部分の熱レンズ顕微鏡による計測
実施例1〜3、比較例1で得られたマイクロ分析チップのマイクロ流路部に水を満たし、その状態で熱レンズ顕微鏡を利用して計測を試みた。
(Evaluation Method 4) Measurement of Flow Channel Part with Thermal Lens Microscope The micro flow channel part of the microanalysis chip obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 is filled with water, and in this state, a thermal lens microscope is used. I tried to measure.
(評価結果)
表1に流路部分の光線透過率結果、流路部分の表面粗さの計測結果、流路部分の偏向性の計測結果、流路部分の熱レンズ顕微鏡による計測結果を示す。比較例は流路の透明性が悪く光線透過率が低いため、その結果熱レンズ顕微鏡による計測が困難であるのに対し、実施例に関しては何れも問題がないことが確認された。
(Evaluation results)
Table 1 shows the result of light transmittance of the channel part, the measurement result of the surface roughness of the channel part, the measurement result of the deflection of the channel part, and the measurement result of the channel part by the thermal lens microscope. In the comparative example, the transparency of the flow path is poor and the light transmittance is low, and as a result, it is difficult to measure with a thermal lens microscope.
1 環状ポリオレフィン又はポリメチルメタクリレートのシート
2 切削加工又はホットエンボッシング成形によって加工されたマイクロ流路
3 切削加工によって得られた貫通孔
DESCRIPTION OF
Claims (7)
The plastic biochip according to claim 6, which is at least one selected from a nucleic acid chip, a protein chip, an antibody chip, an aptamer chip, and a glycoprotein chip.
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