JP2007232476A - 電気泳動用カセットおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】合成樹脂からなる２枚の基板を組み合わせて構成されるカセットにおいて、支持体前駆液のスムースな注入が行え、かつ注入後の分離ゲルと濃縮ゲルとの境界が歪むことなどがなく、良好な支持体の形成が行えるようにすることにある。
【解決手段】合成樹脂からなる２枚の基板を組み合わせて構成され、その内部に支持体を形成するためのキャビティを有する電気泳動用カセットにおいて、上記基板１１の支持体に接する表面にアンカーコート層１２を設け、これの上にＳｉＯｘ膜１３を設ける。このＳｉＯｘ膜１３の水に対する接触角が３０度以下、好ましくは１０度以下とする。基板１１上にプラスチックフィルムを貼付し、これの表面にアンカーコート層とＳｉＯｘ膜を設けてもよい。
【選択図】図１

Description

この発明は、化学分析などに用いられる電気泳動用カセットおよびその製造方法に関し、支持体前駆液の注入、支持体の形成が良好に行えるようにしたものである。

電気泳動用カセット（以下、カセットと略記することがある。）は、例えば図３に示すように、２枚の基板１、２を対向して組み合わせて構成されるもので、一方の基板１には、凹部３が形成され、この凹部３の存在によりポリアクリルアミドゲルなどの支持体が形成されるキャビティが形成されるようになっている。

このようなカセットにあっては、従来ガラス製の基板を用いるものが主流であったが、最近スチレン樹脂、アクリル樹脂などの合成樹脂製の基板を用いたものが使用されるようになってきている（特許文献１参照）。
合成樹脂製基板を用いたカセットでは、射出成型法などによって容易に大量生産ができ、破損しにくいなどの利点がある。

しかし、合成樹脂製基板を用いたカセットにあっては、基板表面の特性が疎水的で、親水性がガラス製基板に比べて低いため、未硬化のアクリルアミド溶液などの支持体前駆液を流し込む際に、支持体前駆液と基板表面との親和性が不足し、前駆液がスムースに注入できず、不均一な注入になることがあり、さらには注入後の分離ゲルと濃縮ゲルとの境界が歪むなどの不都合があった。
特開平１０−１３２７８５号公報

よって、本発明における課題は、合成樹脂からなる２枚の基板を組み合わせて構成されるカセットにおいて、支持体前駆液のスムースな注入が行え、かつ注入後の分離ゲルと濃縮ゲルとの境界が歪むことなどがなく、良好な支持体の形成が行えるようにすることにある。

かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、合成樹脂からなる基板を組み合わせて構成され、その内部に支持体を形成するためのキャビティを有する電気泳動用カセットであって、
上記基板の支持体に接する表面にアンカーコート層が設けられ、このアンカーコート層上にＳｉＯｘ膜が設けられ、このＳｉＯｘ膜の水に対する接触角が３０度以下である電気泳動用カセットである。

請求項２にかかる発明は、合成樹脂からなる基板を組み合わせて構成され、その内部に支持体を形成するためのキャビティを有する電気泳動用カセットであって、
上記基板の支持体に接する表面にプラスチックフィルムが貼付され、このプラスチックフィルムの表面にアンカーコート層が設けられ、このアンカーコート層上にＳｉＯｘ膜が設けられ、このＳｉＯｘ膜の水に対する接触角が３０度以下である電気泳動用カセットである。

請求項３にかかる発明は、アンカーコート層とＳｉＯｘ膜とが連続して成膜されたものである請求項１または２記載の電気泳動用カセットである。

請求項４にかかる発明は、合成樹脂からなる基板を組み合わせて構成される電気泳動用カセットを製造するに際して、上記基板に直接またはプラスチックフィルムを介して、プラズマＣＶＤ法によりアンカーコート層、ＳｉＯｘ膜を成膜する電気泳動用カセットの製造方法であって、
前記プラズマＣＶＤ法によるアンカーコート層、ＳｉＯｘ膜の成膜が、共通する原料ガスを用いて連続して成膜することを特徴とする電気泳動用カセットの製造方法である。

本発明にあっては、支持体前駆液と基板最表面との親和性、換言すれば濡れ性が良好となり、支持体前駆液を流し込む際にスムースな注入が可能になり、分離ゲルと濃縮ゲルとの境界が歪むことがなく、良好な支持体を形成することができる。

また、基板とＳｉＯｘ膜との間にアンカーコート層が存在するので、基板とＳｉＯｘ膜との密着性が高められ、ＳｉＯｘ膜の基板からの剥落が防止され、長期間の使用が可能となる。
さらに、アンカーコート層とＳｉＯｘ膜とを連続して成膜することで、両者の密着力が高まり、結果的に基板とＳｉＯｘ膜との接合力が高められる。

また、プラスチックフィルムを基板表面に貼付して、この上にアンカーコート層およびＳｉＯｘ膜をもうけることで、カセットより電気泳動を完了したゲルを取り出す際、カセットの破損等によるゲルの損傷を回避できることになる。
さらに、ＳｉＯｘ膜は、酸素透過性が比較的低く、アクリルアミドなどの支持体前駆液の重合時に合成樹脂製基板からの酸素の移行が防止されて支持体前駆液の重合が阻害されることもない。

図１は、本発明のカセットの第１の例の要部を示すもので、符号１１はカセットを構成する基板を示す。
この基板１１は、スチレン樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、セルロース樹脂、塩化ビニル樹脂などの合成樹脂からなるもので、射出成形法などの成形方法によって製作されたものである。

この基板１１の支持体と接することになる表面には、アンカーコート層１２が設けられており、このアンカーコート層１２上にＳｉＯｘ膜１３が設けられている。このアンカーコート層１２は、基板１１に対するＳｉＯｘ膜１３の密着力を高めるためのもので、厚さ２０〜３００ｎｍのヘキサメチルジシロキサンなどのジシロキサン類の重合膜である。

アンカーコート層１２の形成は、基板１１の表面に直接種々の薄膜形成手段、例えばＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などよって行われる。これらの薄膜形成手段のうち、なかでも原料ガスとしてヘキサメチルジシロキサンなどのシロキサン類を用いたプラズマＣＶＤ法が特に好ましい。

例えば、プラズマＣＶＤ法によって、このようなアンカーコート層１２を成膜する場合の成膜条件としては、基板温度を−３０〜５０℃、圧力０．０１〜３００Ｐａ、プラズマ出力５０〜８００Ｗ、ジシロキサン類流量３〜５０ｓｃｃｍ、時間１０〜６００秒の範囲から定められる。

上記ＳｉＯｘ膜１３は、Ｘ＝１〜２の組成を有する酸化ケイ素からなる厚さ３０〜１００ｎｍの薄膜であって、その水に対する接触角が３０度以下、好ましくは１０度以下となっているものである。この接触角が３０度を超えると基板１１の表面の親水性が不足し、支持体前駆液のスムースな注入が行えなくなる。

また、このＳｉＯｘ膜１３は、アンカーコート層１２上に直接種々の薄膜形成手段、例えば蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などよって形成されたものである。これらの薄膜形成手段のうち、なかでも原料ガスとしてヘキサメチルジシロキサンなどのシロキサン類と酸素とを流量比１０：１００〜５：１００の混合割合として用いたプラズマＣＶＤ法が特に好ましい。
このような薄膜形成手段によって接触角が３０度以下のＳｉＯｘ膜１３を得るには、原料となるシロキサン類と酸素との混合割合などの成膜条件を制御することで可能になる。

例えば、プラズマＣＶＤ法によって、このような接触角を有するＳｉＯｘ膜１３を成膜する場合の成膜条件としては、基板温度を−３０〜５０℃、圧力０．０１〜３００Ｐａ、プラズマ出力５０〜８００Ｗ、ジシロキサン類流量３〜５０ｓｃｃｍ、酸素流量５０〜２００ｓｃｃｍ、時間１０〜６００秒の範囲から定められる。

さらに、このＳｉＯｘ膜１３は、その組成中の炭素含有率が原子百分率で１０％以下、好ましくは５％以下であることが望ましく、炭素含有率が低いほど親水性が高い膜となって結果的に接触角を小さくすることができる。炭素含有率を１０％以下とするには、プラズマＣＶＤ法などの薄膜形成手段での成膜条件を制御することで可能になる。

また、アンカーコート層１２およびＳｉＯｘ膜１３の成膜にプラズマＣＶＤ法を用いる場合には、これらを連続して成膜することが好ましい。すなわち、プラズマＣＶＤ装置のチャンバーに原料としてヘキサメチルジシロキサンなどのジシロキサン類を供給してプラズマ重合させてアンカーコート層１２を基板１１上に成膜し、そのままの状態のチャンバーに引き続いて原料としてヘキサメチルジシロキサンなどのジシロキサン類と酸素とを供給してプラズマＣＶＤによりＳｉＯｘ膜１３をアンカーコート層１２上に連続して形成するものである。
すなわち、アンカーコート層１２の成膜は、酸素をゼロまたは微量として成膜し、ＳｉＯｘ膜１２の成膜は酸素の流量比を増やして、連続して成膜するものである。
この連続成膜方法を採用することによって、アンカーコート層１２とＳｉＯｘ膜１３との密着性が高まり、生産性も向上する。

このようなカセットにあっては、基板１１の表面にＳｉＯｘ膜１２を設けることで、基板１１の表面が高い親水性を示すものとなり、支持体前駆液をキャビティに流し込む際に、前駆液が基板１１表面によく濡れて流れ、その注入がスムースに行える。
また、注入後の分離ゲルと濃縮ゲルとの境界が歪むことがなく、境界が均一となる。
さらには、ＳｉＯｘ膜１３は、ある程度の酸素遮断性を有することから、基板１１からの酸素の移行が防止され、酸素によるアクリルアミドなどの前駆液の重合阻害も防止することもできる。

また、アンカーコート層１２を設けることで、ＳｉＯｘ膜１３と基板１１との密着性が高められ、長期間の使用に際しても、ＳｉＯｘ膜１３が剥落することがなく、ＳｉＯｘ膜１３による上記効果が持続する。

図２は、本発明のカセットの第２の例の要部を示すもので、第１の例と共通する構成部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
この例では、基板１１の支持体と接することになる表面にプラスチックフィルム１４が貼付され、このプラスチックフィルム１４の表面にアンカーコート層１２とＳｉＯｘ膜１３が設けられてものである。

上記プラスチックフィルム１４としては、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、環状オレフィン、ポリエチレン、セルロースアセテートなどからなる厚さ１０〜３００μｍのフィルムが用いられ、基板１１に対して接着、溶着などの接合手段によって貼付されている。
このプラスチックフィルム１４の表面へのアンカーコート層１２とＳｉＯｘ膜１３の形成は、先の例と同様の薄膜形成手段、なかでもプラズマＣＶＤ法によって行うことができる。

このように基板１１の表面にプラスチックフィルム１４を貼付し、このプラスチックフィルム１４の表面にアンカーコート層１２とＳｉＯｘ膜１３を設けることで、先の例と同様の作用効果が得られる以外に、カセットより電気泳動を完了したゲルを取り出す際、カセットの破損等によるゲルの損傷を回避できる効果を新たに得ることができる。

以下、具体例を示す。
まず、カセットを構成する２枚１組の基板をスチレン樹脂の射出成形法によって作成した。
この基板をプラズマＣＶＤ装置のチャンバー内に設置し、チャンバー内の圧力を１．５×１０^−３Ｐａまで減圧した。次に、このチャンバー内にヘキサメチルジシロキサンを流量２０ｓｃｃｍで導入し、プラズマ出力６００Ｗ、基板温度２０℃、時間約６０秒とし、プラズマ重合を行い、厚さ約１１０ｎｍのアンカーコート層を成膜した。

このようにしてアンカーコート層を成膜した基板をそのままプラズマＣＶＤ装置のチャンバー内に置き、チャンバー内の圧力を１．５×１０^−３Ｐａに保ったまままこのチャンバー内にヘキサメチルジシロキサンと酸素とを同時に導入し、プラズマ出力３００Ｗ、基板温度 ℃、時間約１２０秒とし、プラズマＣＶＤによって、厚さ約７０ｎｍのＳｉＯｘ膜を成膜した。

この時、チャンバー内に導入するヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳ）および酸素の流量を表１に示すように変化させて、ＳｉＯｘ膜を成膜した。得られたＳｉＯｘ膜の水に対する接触角を測定し、表１にヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳ）および酸素の流量と対応して示した。

表１から、チャンバー内に導入するヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳ）および酸素の流量を変化させることで、得られるＳｉＯｘ膜の水に対する接触角を変化、制御することができることがわかる。

ついで、このようにしてＳｉＯｘ膜が形成された基板を使って、カセットを作成し、そのキャビティにアクリルアミド溶液を流し込み、その注入状態およびアクリルアミドゲルの形成状態を観察した。
まず、分離ゲル用のアクリルアミド溶液を以下のように調製した。

・３０％アクリルアミド溶液（アクリルアミド２８％、Ｎ，Ｎ´−メチレンビスアクリルアミド２％）： ２．１５ｍｌ
・蒸留水： １．５５ｍｌ
・トリス塩酸緩衝液（ｐＨ８．８、１．５Ｍ）： １．２５ｍｌ
・過硫酸アンモニウム： ５０μｌ
・Ｎ，Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−テトラメチルエチレンジアミン： ５μｌ

このアクリルアミド溶液をカセットのキャビティに注入し、蒸留水を重畳してアクリルアミドゲルからなる分離ゲルとした。分離ゲルが形成された後、重畳した蒸留水を除き、さらに以下のように調製した濃縮ゲル用アクリルアミド溶液を注入し、蒸留水を重畳して濃縮ゲルを形成した。

・３０％アクリルアミド溶液（アクリルアミド２８％、Ｎ，Ｎ´−メチレンビスアクリルアミド２％）： ０．６５ｍｌ
・蒸留水： ３．０５ｍｌ
・トリス塩酸緩衝液（ｐＨ８．８、１．５Ｍ）： １．２５ｍｌ
・過硫酸アンモニウム： ５０μｌ
・Ｎ，Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−テトラメチルエチレンジアミン：１０μｌ

この２種のアクリルアミド溶液の注入時の状況および注入後のゲルの形成状況を目視により観察し、その結果を表２および表３に示す。
なお、表２および表３には、比較のために、ヘキサメチルジシロキサンのみを用いて基板上にプラズマＣＶＤ法によって成膜された撥水膜を有する基板を備えたもの（試験番号５）と、ガラス製基板を用いたもの（試験番号６）についても評価を行っている。

表２および表３の結果から、接触角が３０度以下のＳｉＯｘ膜を有する合成樹脂製基板では、ガラス製基板と同等の充填性、ゲル形成性が得られることが判る。
なお、射出成形によって得られたスチレン樹脂製基板の表面にポリエチレンテレフタレートからなるプラスチックフィルムをエポキシ接着剤で貼付し、このプラスチックフィルムの表面に同様のアンカーコート層とＳｉＯｘ膜を形成したものについても、表２および表３に示す評価と同様の評価が得られた。

本発明のカセットを構成する基板の第１の例の要部を示す概略断面図である。 本発明のカセットを構成する基板の第２の例の要部を示す概略断面図である。 本発明にかかるカセットの構成を示す概略斜視図である。

符号の説明

１、２、１１・・・基板、１２・・・アンカーコート層、１３・・・ＳｉＯｘ膜、１３・・・プラスチックフィルム

Claims (4)

1. 合成樹脂からなる基板を組み合わせて構成され、その内部に支持体を形成するためのキャビティを有する電気泳動用カセットであって、
   上記基板の支持体に接する表面にアンカーコート層が設けられ、このアンカーコート層上にＳｉＯｘ膜が設けられ、このＳｉＯｘ膜の水に対する接触角が３０度以下である電気泳動用カセット。
2. 合成樹脂からなる基板を組み合わせて構成され、その内部に支持体を形成するためのキャビティを有する電気泳動用カセットであって、
   上記基板の支持体に接する表面にプラスチックフィルムが貼付され、このプラスチックフィルムの表面にアンカーコート層が設けられ、このアンカーコート層上にＳｉＯｘ膜が設けられ、このＳｉＯｘ膜の水に対する接触角が３０度以下である電気泳動用カセット。
3. アンカーコート層とＳｉＯｘ膜とが連続して成膜されたものである請求項１または２記載の電気泳動用カセット。
4. 合成樹脂からなる基板を組み合わせて構成される電気泳動用カセットを製造するに際して、上記基板に直接またはプラスチックフィルムを介して、プラズマＣＶＤ法によりアンカーコート層、ＳｉＯｘ膜を成膜する電気泳動用カセットの製造方法であって、
   前記プラズマＣＶＤ法によるアンカーコート層、ＳｉＯｘ膜の成膜が、共通する原料ガスを用いて連続して成膜することを特徴とする電気泳動用カセットの製造方法。
   
   

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