JP2008281366A - Support unit for microfluid system - Google Patents

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JP2008281366A JP2007123868A JP2007123868A JP2008281366A JP 2008281366 A JP2008281366 A JP 2008281366A JP 2007123868 A JP2007123868 A JP 2007123868A JP 2007123868 A JP2007123868 A JP 2007123868A JP 2008281366 A JP2008281366 A JP 2008281366A
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Kunihiko Akai
邦彦 赤井
Hiroshi Kawazoe
宏 河添
Ken Hosoya
憲 細矢
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Showa Denko Materials Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a support unit for microfluid systems which does not restrict reactions, number of analytical steps, or quantities and is manufactured easily. <P>SOLUTION: The support unit for microfluid systems is provided with a first support 1 and at least one of hollow filaments 501, 511, and the like which functions as a channel of a microfluid system, the hollow filament is fixed in an arbitrary shape to the first support, and the hollow filament has monolithic structures 301, 311, and the like at prescribed locations in the inside. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロ流体システム用支持ユニットに関するものであり、特には支持体に固定し、流路として機能する中空フィラメント内に、モノリス構造体を有するマイクロ流体システム用支持ユニットに関する。   The present invention relates to a support unit for a microfluidic system, and more particularly to a support unit for a microfluidic system having a monolith structure in a hollow filament fixed to a support and functioning as a flow path.

化学や生化学の分野ではMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を応用した反応系や分析装置の小型化に関する研究が進められている。従来の研究開発では、構成要素の一つとなるマイクロポンプ、マイクロバルブといった単一機能を有する機械要素(マイクロマシン)がある(例えば非特許文献1、2参照)。   In the fields of chemistry and biochemistry, research on miniaturization of reaction systems and analyzers using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology is underway. In conventional research and development, there are mechanical elements (micromachines) having a single function such as a micropump and a microvalve that are one of the constituent elements (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2).

目的の化学反応や化学分析を行うためには、マイクロマシンなどの各種部品を複数組み合わせてシステム化する必要がある。一般にそれらのシステムの完成形は、マイクロリアクター(Micro Reactor System)、マイクロ化学分析システム(Micro Total Analysis System:μTAS)などと呼称されている。通常、マイクロマシンは半導体製造プロセスを適用してシリコンチップ上に形成する。複数の要素を一つのチップに形成(集積)し、システム化することは、原理的には可能であり、その取り組みも実際行われている(例えば、非特許文献3参照)。しかし、その作製プロセスは複雑であり、量産レベルでこれを製造することは困難と予想されている。複数のマイクロマシンなどを接続して流体回路(システム)を形成する方法として、シリコン基板の所定の位置にエッチング等で溝を形成し、流路とするチップ型基板(ナノリアクター)が提案されている。これは上記の集積化する方法より、製造ははるかに容易というメリットがある。しかし、流路断面積が小さく流体と溝側面との界面抵抗が大きく、その流路長は最大でmm単位といったところが現状であり、流路層の多層化が難しく、実際に行われる合成反応や化学分析では反応や分析の種類、ステップ数や量が制限されてしまうという点が克服されていなかった。   In order to perform a target chemical reaction or chemical analysis, it is necessary to systematize a plurality of various parts such as micromachines. Generally, a completed form of these systems is called a microreactor system, a micro chemical analysis system (μTAS), or the like. Usually, a micromachine is formed on a silicon chip by applying a semiconductor manufacturing process. It is possible in principle to form (integrate) a plurality of elements on a single chip and systematize them, and such efforts are actually being carried out (for example, see Non-Patent Document 3). However, the manufacturing process is complicated, and it is expected that it is difficult to manufacture it at the mass production level. As a method of forming a fluid circuit (system) by connecting a plurality of micromachines or the like, a chip-type substrate (nanoreactor) is proposed in which a groove is formed by etching or the like at a predetermined position of a silicon substrate and used as a flow path. . This has the advantage that it is much easier to manufacture than the integration method described above. However, the channel cross-sectional area is small and the interface resistance between the fluid and the groove side surface is large, and the channel length is at most in millimeters, and it is difficult to make the channel layer multi-layered. In chemical analysis, the limitations of reaction, type of analysis, number of steps and amount were not overcome.

さらに、複数のマイクロマシンなどを接続する流路内で、流体へ必要な処理を施すことが出来れば、流体回路(システム)がより高効率化、小型化できることから、流路内に所望の機能が備わっていることが望まれている。特にこの機能が流路の単位長さ当り、より大きな表面積を持つことで、流体との接触確立が高まり更なる効率化が可能となると期待されていた。
庄子,「化学工業」,2001年4月,第52巻,第4号,p.45−55 前田,「エレクトロニクス実装学会誌」,2002年1月,第5巻,第1号,p.25−26 伊永,「日本学術会議50周年記念環境工学連合講演論文集」,1999年,第14号,p.25−32
Furthermore, if the necessary processing can be performed on the fluid in the flow path connecting a plurality of micromachines, etc., the fluid circuit (system) can be made more efficient and downsized. It is desirable to have it. In particular, since this function has a larger surface area per unit length of the flow path, it has been expected that contact with the fluid can be established and further efficiency can be improved.
Shoko, “Chemical Industry”, April 2001, Vol. 52, No. 4, p. 45-55 Maeda, "Journal of Electronics Packaging Society", January 2002, Vol. 5, No. 1, p. 25-26 Inaga, “Proceedings of the 50th Anniversary of Environmental Sciences Conference of the Japan Society of Science”, 1999, No. 14, p. 25-32

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。即ち、本発明の目的は反応や分析のステップ数や量を制限しない、且つ、製造が容易であるマイクロ流体システム用支持ユニットを提供することである。また、本発明の他の目的は、複雑な流体回路を高密度に実装できるマイクロ流体システム用支持ユニットを提供することである。   The present invention has been made to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a support unit for a microfluidic system that does not limit the number and amount of steps of reaction and analysis and is easy to manufacture. Another object of the present invention is to provide a support unit for a microfluidic system capable of mounting complicated fluid circuits at high density.

上記目的を達成するために、本発明の第1の特徴は、(イ)第一の支持体と、(ロ)マイクロ流体システムの流路として機能する少なくとも一つの中空フィラメントとを備え、(ハ)この中空フィラメントが前記第一の支持体に任意の形状に固定され、(ニ)かつこの中空フィラメントの内側の所定箇所にモノリス構造体を有することを特徴としたマイクロ流体システム用支持ユニットであることを要旨とする。本発明の第1の特徴においては、中空フィラメントを流路として用いるため、精度が良く、製造が容易であり、且つ反応や分析のステップ数や量を制限しない多機能のマイクロ流体システムを提供することができる。   In order to achieve the above object, a first feature of the present invention includes (a) a first support and (b) at least one hollow filament functioning as a flow path of a microfluidic system. The support unit for a microfluidic system is characterized in that the hollow filament is fixed to the first support in an arbitrary shape, and (d) has a monolith structure at a predetermined position inside the hollow filament. This is the gist. In the first feature of the present invention, since a hollow filament is used as a flow path, a multi-function microfluidic system is provided that is highly accurate, easy to manufacture, and that does not limit the number of steps of reaction and analysis. be able to.

又、本発明の第2の特徴は、モノリス構造体が有機ポリマーモノリス構造体であることを特徴としたマイクロ流体システム用支持ユニットであることを要旨とする。これにより、モノリス構造体の材料選択の幅が広がり、流体の諸特性(pH、粘度、極性)や所望の機能にあわせたモノリス構造体を提供できる。更に、柔軟なモノリス構造体が得られるため、中空フィラメントを曲げることが出来る。   A second feature of the present invention is a support unit for a microfluidic system characterized in that the monolith structure is an organic polymer monolith structure. Thereby, the range of material selection of the monolith structure is widened, and the monolith structure can be provided in accordance with various characteristics (pH, viscosity, polarity) of the fluid and a desired function. Furthermore, since a flexible monolith structure can be obtained, the hollow filament can be bent.

又、本発明の第3の特徴によれば、モノリス構造体が無機モノリス構造体であり、好ましくはシリカモノリス構造体、チタニアモノリス構造体であることを特徴としたマイクロ流体システム用支持ユニットであることを要旨とする。本発明の第3の特徴によれば、無機系材料のモノリス構造体を有した多機能のマイクロ流体システム用支持ユニットを提供することが出来る。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a support unit for a microfluidic system, wherein the monolith structure is an inorganic monolith structure, preferably a silica monolith structure or a titania monolith structure. This is the gist. According to the third aspect of the present invention, it is possible to provide a multifunctional microfluidic system support unit having a monolith structure of an inorganic material.

又、本発明の第4の特徴によれば、モノリス構造体の一部又は全部に表面修飾がなされていることを特徴としたマイクロ流体システム用支持ユニットであることを要旨とする。本発明の第4の特徴においては、モノリス構造体の表面を修飾することができるので、モノリス構造体を流体の諸特性(pH、粘度、極性)や所望する機能に適応させやすい。更に、本発明の第4の特徴によれば、同一のモノリス構造体(材質、ポア径、空隙率)でも、任意に機能性を発揮させることが出来る。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a microfluidic support unit characterized in that a surface modification is applied to a part or all of the monolith structure. In the fourth aspect of the present invention, since the surface of the monolith structure can be modified, the monolith structure can be easily adapted to various characteristics (pH, viscosity, polarity) of the fluid and desired functions. Furthermore, according to the fourth feature of the present invention, even with the same monolith structure (material, pore diameter, porosity), functionality can be exhibited arbitrarily.

又、本発明の第5の特徴によれば、モノリス構造体が、吸・脱着、イオン交換、分離、除去、分配、酸化、還元、触媒からなる群から選ばれる少なくとも一つの機能体であることを特徴としたマイクロ流体システム用支持ユニットであることを要旨とする。本発明の第5の特徴によれば、多種多様な吸/脱着、分配、分離、濃縮等の化学操作を、簡単な構造で逐次的にかつ多段に構築することができる。その結果、反応や分析のステップ数や量を制限しない更に多機能のマイクロ流体システム用支持ユニットを提供することが出来る。   According to the fifth aspect of the present invention, the monolith structure is at least one functional body selected from the group consisting of adsorption / desorption, ion exchange, separation, removal, distribution, oxidation, reduction, and catalyst. The gist of the present invention is a support unit for a microfluidic system. According to the fifth aspect of the present invention, a wide variety of chemical operations such as adsorption / desorption, distribution, separation, and concentration can be constructed sequentially and in multiple stages with a simple structure. As a result, it is possible to provide a more multi-functional support unit for a microfluidic system that does not limit the number of steps of reaction and analysis.

又、本発明の第6の特徴によれば、内側の所定箇所にモノリス構造体を有した少なくとも一つの中空フィラメントの他に、モノリス構造体を有さない中空フィラメントが第一の支持体に任意の形状に少なくとも一つ固定されたことを特徴としたマイクロ流体システム用支持ユニットであることを要旨とする。これにより、分析や化学合成反応などの複雑な流路システムを組みやすい。   According to the sixth aspect of the present invention, in addition to at least one hollow filament having a monolith structure at a predetermined position inside, a hollow filament not having a monolith structure is optionally used as the first support. The gist of the present invention is a support unit for a microfluidic system, characterized in that at least one of them is fixed to the shape. Thereby, it is easy to build a complicated flow path system such as analysis and chemical synthesis reaction.

又、本発明の第7の特徴によれば、(イ)第一の支持体と、(ロ)マイクロ流体システムの流路として機能する中空フィラメントとを備え、(ハ)この中空フィラメントが交差するように前記第一の支持体に任意の形状に固定され、(ニ)かつこの中空フィラメントの内側の所定箇所にモノリス構造体を有することを特徴としたマイクロ流体システム用支持ユニットであることを要旨とする。本発明の第7の特徴においては、中空フィラメントが自身または他の中空フィラメント、自身と他の中空フィラメントの両方と一回または複数回、交差することができ、単位面積当りに高密度に中空フィラメントを配線することができるため、複雑な流体回路であっても場所を要しない小型マイクロ流体システム用支持ユニットを提供することが出来る。この結果、マイクロ流体システム自体のコンパクト化を図ることが出来る。更に本発明の第7の特徴によれば、流路を簡便に交差させることができるので、製造が容易で、且つ反応や分析のステップ数や量を制限しない多機能のマイクロ流体システム用支持ユニットを提供することが出来る。   According to a seventh aspect of the present invention, (b) a first support and (b) a hollow filament functioning as a flow path for the microfluidic system are provided, and (c) the hollow filaments intersect. The microfluidic system support unit is characterized in that it is fixed to the first support in an arbitrary shape and has a monolith structure at a predetermined location inside the hollow filament. And In the seventh aspect of the present invention, the hollow filament can intersect itself or other hollow filaments, both itself and other hollow filaments one or more times, and the hollow filament is densely formed per unit area. Therefore, it is possible to provide a support unit for a small microfluidic system that does not require a place even in a complicated fluid circuit. As a result, the microfluidic system itself can be made compact. Furthermore, according to the seventh feature of the present invention, since the flow paths can be easily crossed, a multi-functional support unit for a microfluidic system that is easy to manufacture and does not limit the number or amount of steps of reaction and analysis. Can be provided.

又、本発明の第8の特徴によれば、(イ)第一の支持体と、(ロ)マイクロ流体システムの流路として機能する中空フィラメントと、(ホ)第二の支持体とを備え、(ハ)この中空フィラメントが前記第一の支持体と前記第二の支持体との間に挟まれた構造であり、(ニ)かつこの中空フィラメントの内側の所定箇所にモノリス構造体を有することを特徴としたマイクロ流体システム用支持ユニットであることを要旨とする。本発明の第8の特徴においては、精度が良く、製造が容易で、且つ反応や分析のステップ数や量を制限しない、更に多機能のマイクロ流体システム用支持ユニットを提供することが出来る。更に、本発明の第8の特徴においては、中空フィラメントが破損しにくく、取り扱い性に優れた小型のマイクロ流体システム用支持ユニットを提供することが出来る。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided (a) a first support, (b) a hollow filament that functions as a flow path for a microfluidic system, and (e) a second support. (C) The hollow filament is sandwiched between the first support and the second support, (d) and has a monolith structure at a predetermined position inside the hollow filament. The gist of the present invention is a support unit for a microfluidic system. In the eighth aspect of the present invention, it is possible to provide a multi-functional support unit for a microfluidic system that has high accuracy, is easy to manufacture, and does not limit the number and amount of reaction and analysis steps. Furthermore, according to the eighth feature of the present invention, a small microfluidic system support unit can be provided which is less susceptible to breakage of the hollow filament and has excellent handleability.

本発明によれば、モノリス構造体を有した中空フィラメントを流路とし、且つ製造が容易で、反応や分析の工程数や量を制限しないcm単位の長い距離のマイクロ流体システム用支持ユニットを提供することが出来る。   According to the present invention, there is provided a support unit for a microfluidic system having a long distance in cm, which uses a hollow filament having a monolith structure as a flow path, is easy to manufacture, and does not limit the number and amount of reaction and analysis steps. I can do it.

この結果、本発明によれば、精度が良く、且つ製造ばらつきが少ない流体回路(マイクロ流体システム)を提供することが出来る。更に、立体的に複数の中空フィラメントからなる第一の中空フィラメント群とこれに交差する複数の中空フィラメントからなる第二の中空フィラメント群を敷設できることから複雑な流体回路であっても小型のマイクロ流体システムを提供することが出来る。   As a result, according to the present invention, it is possible to provide a fluid circuit (microfluidic system) with high accuracy and less manufacturing variation. Furthermore, since a first hollow filament group consisting of a plurality of hollow filaments in a three-dimensional manner and a second hollow filament group consisting of a plurality of hollow filaments crossing the first hollow filament group can be laid, even a complicated fluid circuit has a small microfluid A system can be provided.

又、本発明によれば、中空フィラメントを配列し流体の流路としたマイクロ流体システム用支持ユニットと、そのようなマイクロ流体システム用支持ユニットを精度良くかつ製造ばらつきが少なく製造する方法を提供できる。   In addition, according to the present invention, it is possible to provide a microfluidic system support unit in which hollow filaments are arranged to form a fluid flow path, and a method for manufacturing such a microfluidic system support unit with high accuracy and less manufacturing variation. .

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。ただし、図面は模式的なものであり、数や長さ、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。又、これらは所望する機能や用途によって異なり、適宜判断するべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the number and length, the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in light of the following description. These differ depending on the desired function and application and should be determined appropriately. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

(第1の実施の形態)
図1に本発明のマイクロ流体システム用支持ユニットの平面図(b)および断面図(a)を示した。図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係るマイクロ流体システム用支持ユニットは、第一の支持体1と、この第一の支持体1に任意の形状に敷設された中空フィラメント501〜508及び511〜518と、所定箇所にモノリス構造体301〜308、311〜318とを備える。中空フィラメント501〜508及び511〜518は、本発明の第1の実施の形態に係るマイクロ流体システム用支持ユニットの薬液の流路層を構成している。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a plan view (b) and a sectional view (a) of a support unit for a microfluidic system according to the present invention. As shown in FIG. 1, the support unit for a microfluidic system according to the first embodiment of the present invention includes a first support 1 and a hollow laid in an arbitrary shape on the first support 1. Filaments 501 to 508 and 511 to 518 and monolith structures 301 to 308 and 311 to 318 are provided at predetermined positions. The hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 constitute a flow path layer for the chemical solution of the support unit for the microfluidic system according to the first embodiment of the present invention.

中空フィラメント501〜508、511〜518の内径及び外径は目的に応じて選択すれば良いが、単位時間当たりの流量がミリリットル(mL)〜マイクロリットル(μL)単位となる場合が多いと考えられるので、内径は、φ0.01mm〜2.0mm程度のものが好ましい。この様な径の中空フィラメント501〜508及び511〜518を作製する場合は、ガラス、石英、石英ガラスなどの無機材料や、ポリイミド(PI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)などの有機材料が特に適している。φ0.01mm以下の内径にすると、中空フィラメント501〜508及び511〜518の内壁面と流体との界面抵抗の影響が無視できなくなり、詰まりなどの不具合を生じやすい。一方、φ2.0mmより大きい内径では流体を連続的に流すためには高圧が必要となり他の部品への負担が増え、又流体中への気泡の混入などが生じてしまう。中空フィラメント501〜508及び511〜518に流している流体に化学反応を生じさせる場合は、中空フィラメント501〜508及び511〜518は耐薬品性を備えるものが良い。   The inner and outer diameters of the hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 may be selected according to the purpose, but it is considered that the flow rate per unit time is often in units of milliliters (mL) to microliters (μL). Therefore, the inner diameter is preferably about φ0.01 mm to 2.0 mm. When producing hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 having such diameters, inorganic materials such as glass, quartz and quartz glass, polyimide (PI), polyetheretherketone (PEEK), polyetherimide (PEI) are used. ), Polyphenylene sulfide (PPS), and organic materials such as tetrafluoroethylene / perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA) are particularly suitable. If the inner diameter is φ0.01 mm or less, the influence of the interface resistance between the inner wall surfaces of the hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 and the fluid cannot be ignored, and problems such as clogging are likely to occur. On the other hand, if the inner diameter is larger than φ2.0 mm, a high pressure is required to allow the fluid to flow continuously, increasing the burden on other parts, and introducing bubbles into the fluid. When a chemical reaction is caused in the fluid flowing through the hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518, the hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 preferably have chemical resistance.

所定箇所に付与するモノリス構造体301〜308、311〜318は、本発明の第1の実施の形態に係るマイクロ流体システム用支持ユニットの機能体を構成している。坦持する機能としては、吸・脱着、イオン交換、分離、除去、分配、酸化・還元、触媒からなる群から選ばれる一種または二種以上の機能を有している。本発明で述べるモノリス構造体とは、骨格と空隙(スルーポア)が立体的に絡み合った連続的、且つ周期的な三次元網目状構造のことを指す。骨格の形状は、球体凝集状または柱状、またはこれらが共存した形状を有している。また、立体的な骨格によって形成される空隙(スルーポア)の孔径は0.05μmから50μmが好ましい。特に、平均孔径は、0.5μmから50μmがより好ましい。中空フィラメントがcm単位の長さを要する場合は、平均孔径が0.5μm以下では流体の背圧が高い。また、平均孔径が50μm以上の場合、モノリス構造体の強度が低下する。   The monolith structures 301 to 308 and 311 to 318 applied to the predetermined locations constitute the functional body of the microfluidic system support unit according to the first embodiment of the present invention. The supported function has one or more functions selected from the group consisting of adsorption / desorption, ion exchange, separation, removal, distribution, oxidation / reduction, and catalyst. The monolith structure described in the present invention refers to a continuous and periodic three-dimensional network structure in which a skeleton and voids (through pores) are intertwined in three dimensions. The shape of the skeleton has a spherical aggregate shape or a column shape, or a shape in which these coexist. In addition, the pore diameter of the void (through pore) formed by the three-dimensional skeleton is preferably 0.05 μm to 50 μm. In particular, the average pore diameter is more preferably 0.5 μm to 50 μm. When the hollow filament requires a length in cm, the back pressure of the fluid is high when the average pore diameter is 0.5 μm or less. In addition, when the average pore diameter is 50 μm or more, the strength of the monolith structure is lowered.

更に、骨格の表面に、ナノメートル(nm)オーダーの細孔(メソポア)を有していることが好ましく、1nmから500nmが好ましい。特に、10nmから50nmであると細孔を制御して作製しやすくより好ましい。骨格の表面に細孔(メソポア)を有していることで、比表面積をより大きくできる。これにより、所望の機能を効率的に流体へ作用させることができる。このようなモノリス構造体を所定箇所に有した中空フィラメントが、任意の形状に基材に固定されているので、精度が良く、且つ反応や分析のステップ数や量を制限しない多機能のマイクロ流体システムを提供することができる。   Further, the surface of the skeleton preferably has pores (mesopores) on the order of nanometers (nm), preferably 1 nm to 500 nm. In particular, it is more preferable that the thickness is from 10 nm to 50 nm because the pores can be easily controlled. By having pores (mesopores) on the surface of the skeleton, the specific surface area can be increased. Thereby, a desired function can be made to act on a fluid efficiently. Since a hollow filament having such a monolith structure at a predetermined location is fixed to a base material in an arbitrary shape, it is highly accurate and does not limit the number and amount of steps of reaction and analysis. A system can be provided.

また、モノリス構造体は、溶液又は懸濁液(ゾル)を相変換して得るために、本発明の流路として機能する中空フィラメントの内径φ0.01mm〜2.0mm程度の微小領域にでも、自在に機能体を成形できる特徴がある。その結果、製造が容易で、多機能のマイクロ流体システムを提供することができる。   In addition, since the monolith structure is obtained by phase-converting a solution or suspension (sol), even in a minute region having an inner diameter of about 0.01 mm to 2.0 mm of the hollow filament that functions as the flow path of the present invention, There is a feature that a functional body can be molded freely. As a result, it is easy to manufacture and a multifunctional microfluidic system can be provided.

本発明のモノリス構造体は、上記の形態を有するものであれば、既知の材質や既知の製造方法を適応できる。   As long as the monolith structure of the present invention has the above-described form, a known material or a known manufacturing method can be applied.

モノリス構造体は、有機材料または無機材料など各種の材料が適応でき、有機材料からなる有機ポリマーモノリス構造体や無機材料からなるシリカモノリス構造体、チタニアモノリス構造体などがある。これらモノリス構造体の材料は、所望する機能、流体の特性に合わせて適宜選択するべきである。例えば、曲げ、振動、衝撃などの外力が印加される場合は、骨格がより柔軟である有機ポリマーモノリス構造体が好ましい。また、流体がpH8以上のアルカリ性の場合、有機ポリマーモノリス構造体やシリカモノリス構造体、チタニアモノリス構造体が使用でき、繰り返し連続使用する場合は有機ポリマーモノリス構造体がより好ましい。更に、pH10以上の場合は、アルカリによる性能劣化が少ない有機ポリマーモノリス構造体が好ましい。   Various materials such as an organic material or an inorganic material can be applied to the monolith structure, and examples thereof include an organic polymer monolith structure made of an organic material, a silica monolith structure made of an inorganic material, and a titania monolith structure. The material of these monolith structures should be appropriately selected according to the desired function and fluid characteristics. For example, when an external force such as bending, vibration, or impact is applied, an organic polymer monolith structure having a more flexible skeleton is preferable. In addition, when the fluid is alkaline having a pH of 8 or more, an organic polymer monolith structure, a silica monolith structure, and a titania monolith structure can be used. When the fluid is repeatedly used continuously, the organic polymer monolith structure is more preferable. Furthermore, when the pH is 10 or more, an organic polymer monolith structure with little performance deterioration due to alkali is preferable.

酸化・還元、触媒などの機能を発揮させるには、骨格材料自体が触媒作用を持つチタニアモノリス構造体が好ましい。また、下記に示す様に、触媒作用を持つ貴金属や金属酸化物を骨格に取り込んだハイブリットな有機ポリマーモノリス構造体、シリカモノリス構造体なども挙げられる。このように、骨格に取り込むことによって骨格材質の選択の幅が広がること、触媒の選択幅が広いことの特徴があり、自在に組み合わせが可能な点が特長である。   In order to exhibit functions such as oxidation / reduction and catalyst, a titania monolith structure having a catalytic action of the skeleton material itself is preferable. In addition, as shown below, a hybrid organic polymer monolith structure, a silica monolith structure, and the like in which a noble metal or metal oxide having a catalytic action is incorporated into the skeleton are also included. As described above, the incorporation of the material into the skeleton widens the range of selection of the skeleton material, and the selection range of the catalyst is wide. The feature is that the combinations can be freely made.

モノリス構造体は、空隙(スルーポア)と細孔(メソポア)のサイズはそれぞれ、目的にあわせて選択可能であり、互いのサイズは任意に選択可能で、組み合わせは自在に選択出来る。空隙(スルーポア)と細孔(メソポア)のサイズを独立して制御する場合は、シリカモノリス構造体がより好ましく、例えば、アンモニア処理により細孔(メソポア)の調製ができる。   In the monolith structure, the sizes of the voids (through pores) and the pores (mesopores) can be selected according to the purpose, the sizes of each other can be arbitrarily selected, and the combination can be freely selected. When the sizes of the voids (through pores) and the pores (mesopores) are controlled independently, a silica monolith structure is more preferable. For example, the pores (mesopores) can be prepared by ammonia treatment.

有機ポリマーモノリス構造体の材質や作製方法などは、機能や流体の諸特性に合わせて適宜選択することが望ましく、特に限定されるものではない。例えば、以下に示すような既知の材料や方法を用いることが可能である。   The material and manufacturing method of the organic polymer monolith structure are desirably selected according to the functions and various characteristics of the fluid, and are not particularly limited. For example, known materials and methods as shown below can be used.

例えば、有機ポリマーモノリス構造体としては、0.05μmから0.5μmの架橋ポリマー微小球状態が相互に連結されて形成する特開平2−1747号公報、ラジカル重合を用いて作製する特許第3168006号公報、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート又はトリメチロールプロパントリメタクリレートの共重合を超臨界二酸化炭素を用いて作製する特表2002−536478号公報、エポキシのような無溶剤型熱硬化性樹脂とそれと相溶するポリアルキレンオキシド、ポリアルキレングリコールなどを混合して重合する特許第3556551号公報、特開2004−244607号公報に記載の方法及び作製方法で得られる有機ポリマーモノリス構造体が挙げられる。これらは、骨格が粒子凝集型の形状がえられやすい。   For example, as an organic polymer monolith structure, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-1747 in which crosslinked polymer microsphere states of 0.05 μm to 0.5 μm are connected to each other, and Japanese Patent No. 3168006 prepared using radical polymerization are used. Gazette, JP-T 2002-536478, which produces a copolymer of divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate or trimethylolpropane trimethacrylate using supercritical carbon dioxide, solvent-free thermosetting resin such as epoxy and its phase Examples thereof include organic polymer monolith structures obtained by the method and the production method described in Japanese Patent No. 3556551 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-244607 which polymerize mixed polyalkylene oxide and polyalkylene glycol. These tend to have a particle aggregation type skeleton.

更に、骨格が柱状であると、骨格に対する空隙の割合がより大きくなり、背圧が低くなるため好ましい。例えば、エチレン性二重結合を分子内に2個以上もち、水酸基及び/またはアミド基を有するアクリル又はスチレンを特定の条件で重合する特開2006−15333号公報、エポキシを重合する国際公開番号WO2006/073173号公報に記載の構造及び作製方法で得られる有機ポリマーモノリス構造体が特に好ましい。   Furthermore, it is preferable that the skeleton is columnar because the ratio of voids to the skeleton becomes larger and the back pressure becomes lower. For example, JP 2006-15333 A that polymerizes acrylic or styrene having two or more ethylenic double bonds in the molecule and having a hydroxyl group and / or an amide group under specific conditions, International Publication Number WO 2006 that polymerizes epoxy An organic polymer monolith structure obtained by the structure and production method described in JP0773173 is particularly preferable.

エチレン性二重結合を分子内に2個以上もち、水酸基及び/またはアミド基を有するアクリル又はスチレンを特定の条件で重合する特開2006−15333号公報によると、モノマー混合物(架橋剤、水酸基及び/またはアミド基を有するモノマー)、希釈剤、重合開始剤、及び必要に応じて非架橋性ポリマーを混合した懸濁液を容器(中空フィラメント)に充填し重合を行う。架橋剤としては、エチレン性二重結合を分子内に2個以上もつ(メタ)アクリレート系架橋剤、(メタ)アクリルアミド系架橋剤が挙げられ、具体的には、グリセリンジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、メチレンビスアクリルアミド、N,N’−(1,2−ジヒドロキシエチレン)ビス−アクリルアミド、ジビニルベンゼン、トリアリルイソシアヌレート、またはそれらのうち2種以上の混合物がより好ましい。特に好ましいものとしては、ジビニルベンゼンなどが挙げられている。   According to Japanese Patent Laid-Open No. 2006-15333 which polymerizes acrylic or styrene having two or more ethylenic double bonds in a molecule and having a hydroxyl group and / or an amide group under specific conditions, a monomer mixture (crosslinking agent, hydroxyl group and (Or a monomer having an amide group), a diluent, a polymerization initiator, and, if necessary, a suspension mixed with a non-crosslinkable polymer is filled in a container (hollow filament) to perform polymerization. Examples of the cross-linking agent include (meth) acrylate-based cross-linking agents having two or more ethylenic double bonds in the molecule, and (meth) acrylamide-based cross-linking agents. Specifically, glycerin dimethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate. More preferred are trimethylolpropane trimethacrylate, methylene bisacrylamide, N, N ′-(1,2-dihydroxyethylene) bis-acrylamide, divinylbenzene, triallyl isocyanurate, or a mixture of two or more thereof. Particularly preferred are divinylbenzene and the like.

また、水酸基及び/またはアミド基を有するアクリル又はスチレンとしては、グリセリンジメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、メチレンビスアクリルアミド、N,N’−(1,2−ジヒドロキシエチレン)ビス−アクリルアミド、N−アルキルアクリルアミド、N−ビニルアルキルアミド、4−(ヒドロキシメチル)スチレン、4−(アセトアミドメチル)スチレンなどが好ましい。前記モノマーが架橋剤としての役割も兼ねれば生成するポリマーの膨潤収縮の抑制にも寄与できることを考えると、グリセリンジメタクリレート、メチレンビスアクリルアミド、N,N’−(1,2−ジヒドロキシエチレン)ビス−アクリルアミドがより好ましく、前記モノマーが水酸基を有していれば有機ポリマーモノリスを修飾を施しやすいという利点があることを考えると、グリセリンジメタクリレート、N,N’−(1,2−ジヒドロキシエチレン)ビス−アクリルアミドがさらに好ましい。これらは単独で用いてもよいし、複数組み合わせて用いてもよい。   Examples of acrylic or styrene having a hydroxyl group and / or an amide group include glycerin dimethacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, methylene bisacrylamide, N, N ′-(1,2-dihydroxyethylene) bis-acrylamide, and N-alkyl. Acrylamide, N-vinylalkylamide, 4- (hydroxymethyl) styrene, 4- (acetamidomethyl) styrene and the like are preferable. Considering that the monomer can also serve as a crosslinking agent, it can contribute to the suppression of swelling and shrinkage of the polymer produced, and glycerin dimethacrylate, methylene bisacrylamide, N, N ′-(1,2-dihydroxyethylene) bis. -Acrylamide is more preferable, and considering that there is an advantage that the organic polymer monolith can be easily modified if the monomer has a hydroxyl group, glycerin dimethacrylate, N, N '-(1,2-dihydroxyethylene) Bis-acrylamide is more preferred. These may be used alone or in combination.

有機ポリマーモノリス構造体にエポキシ樹脂を用いると耐熱性が高まり好ましい。柱状の骨格を持つエポキシ樹脂の有機ポリマーモノリス構造体(国際公開番号WO2006/073173号公報)としては、芳香族エポキシ樹脂と非芳香族の硬化剤(脂環式アミン)の組み合わせ、非芳香族(脂環式)エポキシ樹脂と芳香族の硬化剤(アミン)の組み合わせが挙げられており、これらエポキシ樹脂及び硬化剤をポロゲン中に溶かし、重合を行うことによって有機ポリマーモノリス構造体を得る。ポロゲンとは、エポキシ樹脂及び硬化剤及び/又は硬化促進剤を溶かすことが可能で、且つ重合した後に、反応誘起相分離が起こりうる溶媒のことを指す。さらに、硬化促進剤を添加することで、目的の有機ポリマーモノリス構造体がより得られやすい場合がある。   It is preferable to use an epoxy resin for the organic polymer monolith structure because heat resistance is increased. As an organic polymer monolith structure of an epoxy resin having a columnar skeleton (International Publication No. WO2006 / 073173), a combination of an aromatic epoxy resin and a non-aromatic curing agent (alicyclic amine), non-aromatic ( A combination of an alicyclic) epoxy resin and an aromatic curing agent (amine) is mentioned. The epoxy resin and the curing agent are dissolved in porogen and polymerized to obtain an organic polymer monolith structure. A porogen refers to a solvent capable of dissolving an epoxy resin and a curing agent and / or a curing accelerator and capable of causing reaction-induced phase separation after polymerization. Furthermore, the target organic polymer monolith structure may be more easily obtained by adding a curing accelerator.

芳香族エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、テトラキス(ヒドロキシフェニル)エタンベースなどのポリフェニルベースエポキシ樹脂、フルオレン含有エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、トリアジン環含有エポキシ樹脂などが挙げられる。また、非芳香族の硬化剤(脂環式アミン)としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、1,3,6−トリスアミノメチルヘキサン、ポリエチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ポリエーテルジアミン等の脂肪族アミン、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタンなどの脂環族ポリアミン類などが挙げられる。   Aromatic epoxy resins include bisphenol A type epoxy resins, brominated bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, bisphenol AD type epoxy resins, stilbene type epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, bisphenol A novolak type epoxy resins, Examples include cresol novolac type epoxy resins, polyphenyl-based epoxy resins such as tetrakis (hydroxyphenyl) ethane base, fluorene-containing epoxy resins, triglycidyl isocyanurate, and triazine ring-containing epoxy resins. Non-aromatic curing agents (alicyclic amines) include ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, iminobispropylamine, bis (hexamethylene) triamine, 1,3,6-trisamino. Aliphatic amines such as methyl hexane, polyethylene diamine, trimethyl hexamethylene diamine, and polyether diamine, and alicyclic polyamines such as bis (4-amino-3-methylcyclohexyl) methane are exemplified.

更に、非芳香族(脂肪族または脂環式)エポキシ樹脂としては、脂肪族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、脂肪族グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、脂環族グリシジルエステル型エポキシ樹脂などが挙げられる。また、芳香族の硬化剤(アミン)としては、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族アミン、無水フタル酸等の芳香族酸無水物などが挙げられる。   Further, non-aromatic (aliphatic or alicyclic) epoxy resins include aliphatic glycidyl ether type epoxy resins, aliphatic glycidyl ester type epoxy resins, alicyclic glycidyl ether type epoxy resins, and alicyclic glycidyl ester type epoxies. Resin etc. are mentioned. Examples of the aromatic curing agent (amine) include aromatic amines such as metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, and diaminodiphenylsulfone, and aromatic acid anhydrides such as phthalic anhydride.

背圧を低くすることは、ポンプやバルブなどの部材への負担を低減でき、システム全体のコストが低減できる。更には、例えば同じ背圧を印加する場合、有機ポリマーモノリス構造体をより長く中空フィラメント内に作り込むことができるため、機能を流体へより長く作用させることができる。このように、長さでモノリス構造体と流体の接触割合を稼ぐ場合、中空フィラメントが数十センチメートルから数メートルの長さになり、嵩張り、更に扱い難いものとなる。本発明のマイクロ流体システム用支持ユニットは、中空フィラメントを支持体に任意の形状に固定することができるので、中空フィラメントを渦巻きなどの曲げ部分や交差させることにより、コンパクトで扱い性に優れた多機能なマイクロ流体システムを得られる。   Lowering the back pressure can reduce the burden on members such as pumps and valves, thereby reducing the cost of the entire system. Furthermore, for example, when the same back pressure is applied, the organic polymer monolith structure can be made longer in the hollow filament, so that the function can be applied to the fluid longer. As described above, when the contact ratio between the monolith structure and the fluid is increased by the length, the hollow filament becomes several tens centimeters to several meters in length and becomes bulky and more difficult to handle. The support unit for a microfluidic system according to the present invention can fix the hollow filament to the support in an arbitrary shape. Therefore, the microfilament system is compact and excellent in handleability by intersecting the hollow filament with a bent portion such as a spiral. A functional microfluidic system can be obtained.

無機材料からなる無機モノリス構造体は代表的なものとしてシリカモノリスや、チタニアモノリスがあり、シリカまたはチタニアを主成分とする反応溶液を、相分離を伴うゾル・ゲル転移を起こさせることにより得られる。例えば、シリカモノリス構造体としては、国際公開番号WO95/03256号公報や国際公開番号WO98/29350号公報、チタニアモノリス構造体としては、特開平6−107461などに挙げる方法及び作製方法がある。ゲル形成を起こす骨格成分の前駆体としては、金属アルコキシド、錯体、金属塩、有機修飾金属アルコキシド、有機架橋金属アルコキシド、およびこれらの部分加水分解生成物、部分重合生成物である多量体を用いることができる。具体的には、チタンアルコキシドには、チタン(IV)エトキシド、チタン(IV)n−プロポキシド、チタン(IV)i−プロポキシド、チタン(IV)n−ブトキシド、チタン(IV)sec−ブトキシド、チタン(IV)t−ブトキシドなどである。他の適当なアルコキシドには、例えばチタン(IV)イソアミロキシド、チタン(IV)n−カプリロキシドなどが包含される。   Typical examples of inorganic monolith structures made of inorganic materials include silica monoliths and titania monoliths, which are obtained by causing a sol-gel transition with phase separation in a reaction solution containing silica or titania as the main component. . For example, examples of the silica monolith structure include International Publication No. WO95 / 03256 and International Publication No. WO98 / 29350, and examples of the titania monolith structure include a method and a production method described in JP-A-6-107461. As a precursor of the skeleton component that causes gel formation, metal alkoxides, complexes, metal salts, organically modified metal alkoxides, organic cross-linked metal alkoxides, and multimers that are partial hydrolysis products and partial polymerization products thereof are used. Can do. Specifically, titanium alkoxide includes titanium (IV) ethoxide, titanium (IV) n-propoxide, titanium (IV) i-propoxide, titanium (IV) n-butoxide, titanium (IV) sec-butoxide, Titanium (IV) t-butoxide. Other suitable alkoxides include, for example, titanium (IV) isoamyloxide, titanium (IV) n-capryloxide, and the like.

また、珪素アルコキシドには、テトラエチルオルトシリケート、テトラプロピルオルトシリケート、テトラブチルオルトシリケートなどが包含される。他の好適な珪素アルコキシドには、例えばテトラメチルオルトシリケート、メチルトリエトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシリケート、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、トリエトキシシランなどが包含される。これらのものは、全て市販されている。他にも、文献〔「オルガノシリコン化合物」、ブイ・バザント、ブイ・シャバロブスキイおよびジェイ・ラトブスキイ、アカデミック・プレス、ニューヨーク、1965年〕に記載されているような方法で調製すればよい。エトキシ化合物がより好ましい。この化合物は、対応するメトキシ化合物よりも毒性がより少なく、また対応するプロポキシ、ブトキシおよびそれ以上の同族化合物よりもより急速に反応する。テトラエチルオルトシケケートが最も好ましい。   The silicon alkoxide includes tetraethyl orthosilicate, tetrapropyl orthosilicate, tetrabutyl orthosilicate, and the like. Other suitable silicon alkoxides include, for example, tetramethylorthosilicate, methyltriethoxysilane, octadecyltriethoxysilicate, vinyltriethoxysilane, allyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, triethoxysilane, and the like. These are all commercially available. In addition, it may be prepared by a method described in the literature [“organosilicon compound”, buoy bazanto, buoy shabarovskiy and jay latbuskiy, Academic Press, New York, 1965]. An ethoxy compound is more preferable. This compound is less toxic than the corresponding methoxy compound and reacts more rapidly than the corresponding propoxy, butoxy and higher homologous compounds. Most preferred is tetraethylorthosilicate.

更には、水ガラスほかケイ酸塩水溶液のpHを変化させることによるゾル・ゲル転移によって得ることができる。   Furthermore, it can be obtained by sol-gel transition by changing the pH of water glass or other silicate aqueous solutions.

また、無機材料や貴金属などを含有した有機ポリマーモノリス構造体やシリカモノリス構造体も有用である。例えば、「Annual Report of The Murata Science Foundation No.19 (2005) 81-83」、特開2003−326166号公報、特開2002−66319号公報などが挙げられる。   Also useful are organic polymer monolith structures and silica monolith structures containing inorganic materials and precious metals. For example, “Annual Report of The Murata Science Foundation No. 19 (2005) 81-83”, JP-A No. 2003-326166, JP-A No. 2002-66319 and the like can be mentioned.

本発明が示すモノリス構造体の作製には、熱、光、放射線などを用いて作製される。   The monolith structure according to the present invention is manufactured using heat, light, radiation, or the like.

本発明が示す、モノリス構造体の表面修飾によって、表面に所定のDNAプローブ、抗体、イオン交換基を導入することで、生体関連反応や分析に使用用途が広がるので好ましい。さらには金属や触媒などを担持させると有毒ガスの分解、高効率反応など環境や合成化学の反応システムとして活用出来る。それらの方法としては、コーティング、めっき、グラフト重合、放射線グラフト重合、表面改質が挙げられる。具体的には、モノリス構造体の表面との相互作用(吸着)によるコーティングや、化学還元及び/又は電気還元によって金属又はプラスチックや無機物などを取り込んだ複合体金属を析出させるめっき、モノリス構造体の表面に残存する二重結合や各種反応基を利用して所望の分子を導入するグラフト重合、電子線を利用しモノリス構造体に反応点を作製した上で分子を導入する放射線グラフト重合法、更には、モノリス構造体表面の分子鎖を薬品や光などを用いて分子構造を変化させ、性質を変更する改質などが挙げられる。特に電子線グラフト重合法は、中空フィラメントの所定箇所に電子線やガンマ線といった高エネルギーの放射線を照射し、ラジカルを生成させ、グリシジルメタクリレート(GMA)モノマーを中空フィラメントに流しグラフト重合側鎖を生成させる。この側鎖に目的とする機能基を導入するものである。任意形状の中空フィラメントの所定箇所に機能基を導入することが、様々な機能を付与することが出来るので好ましい。更に、表面修飾方法としてめっきを用いると、直接的にモノリス構造体としては作製不可能な材料(金属など)の表面を有するモノリス構造体を得られる。例えば、得られる材料としては、ニッケルや金、銀、銅、パラジウムなどの金属であり、特にニッケルはリンやホウ素などが共析しためっき皮膜や、フッ素樹脂などを含有しためっき皮膜を得られる。   It is preferable to introduce a predetermined DNA probe, antibody, or ion exchange group on the surface by surface modification of the monolith structure shown by the present invention, since the usage can be expanded for biologically related reactions and analysis. Furthermore, when a metal or a catalyst is supported, it can be used as a reaction system for environmental and synthetic chemistry such as decomposition of toxic gas and high efficiency reaction. These methods include coating, plating, graft polymerization, radiation graft polymerization, and surface modification. Specifically, coating by interaction (adsorption) with the surface of the monolith structure, plating for depositing a composite metal incorporating a metal, plastic, or inorganic substance by chemical reduction and / or electroreduction, or monolith structure Graft polymerization that introduces desired molecules using double bonds and various reactive groups remaining on the surface, radiation graft polymerization that introduces molecules after creating reactive sites in monolith structures using electron beams, and The modification includes changing the molecular structure of the molecular chain on the surface of the monolith structure by using chemicals or light to change the properties. In particular, the electron beam graft polymerization method irradiates a predetermined portion of a hollow filament with high-energy radiation such as an electron beam or gamma ray to generate a radical, and a glycidyl methacrylate (GMA) monomer is allowed to flow through the hollow filament to generate a graft polymerization side chain. . The target functional group is introduced into this side chain. It is preferable to introduce a functional group at a predetermined position of a hollow filament having an arbitrary shape because various functions can be imparted. Furthermore, when plating is used as the surface modification method, a monolith structure having a surface of a material (such as a metal) that cannot be directly produced as a monolith structure can be obtained. For example, the obtained material is a metal such as nickel, gold, silver, copper, or palladium. In particular, nickel can be used to obtain a plating film containing eutectoid such as phosphorus or boron, or a plating film containing a fluororesin.

特に、改質する方法としては、粒子充填型の分離/分析カラムに利用されてきたような、粒子表面修飾方法などが挙げられる。   In particular, examples of the modification method include a particle surface modification method that has been used in a particle-packed separation / analysis column.

これらの修飾方法は、中空フィラメント内にモノリス構造体を作製した後に、各種薬品を接触させるなどして修飾を行う方法や予め作製したモノリス構造体に修飾を行ってから、中空フィラメント内に入れる方法などが挙げられる。有機ポリマーモノリス構造体の場合、骨格材料として前述の材料が使用でき、特には反応性官能基を分子鎖に含有するモノマー由来の有機ポリマーモノリス構造体を用いると、後の表面修飾がし易い為に好ましい。反応性官能基としては、エポキシ基、スルホン基、水酸基、アミノ基、アミド基などが挙げられる。   These modification methods include a method of making a monolith structure in a hollow filament and then making a modification by bringing various chemicals into contact with each other, or a method of modifying a previously prepared monolith structure and then putting it in the hollow filament Etc. In the case of an organic polymer monolith structure, the above-mentioned materials can be used as the skeletal material. In particular, when an organic polymer monolith structure derived from a monomer containing a reactive functional group in the molecular chain is used, the subsequent surface modification is easy. Is preferable. Examples of the reactive functional group include an epoxy group, a sulfone group, a hydroxyl group, an amino group, and an amide group.

モノリス構造体の破損を防ぐ為には、中空フィラメント内にモノリス構造体を作製した後に修飾する方法が好ましい。前述のように、中空フィラメント内にモノリス構造体を作製した後に修飾する方法が好ましい場合としては、中空フィラメントの内径(モノリス構造体の外径)が1.0mm以下の場合が好ましい。更に、モノリス構造体を有する中空フィラメントが直線状でなく、湾曲部分や交差部分などを有する場合は、より好ましい。更に、モノリス構造体の長さが2cm以上の場合が好ましく、5cm以上である場合はより好ましい。これらの表面修飾やその方法は、所望する機能を適宜判断し選択することは言うまでもない。   In order to prevent damage to the monolith structure, a method of modifying the monolith structure after producing it in the hollow filament is preferable. As described above, when the method of modifying the monolith structure after producing it in the hollow filament is preferable, the inner diameter of the hollow filament (the outer diameter of the monolith structure) is preferably 1.0 mm or less. Furthermore, it is more preferable when the hollow filament having the monolith structure is not linear but has a curved portion or a crossing portion. Further, the length of the monolith structure is preferably 2 cm or more, and more preferably 5 cm or more. Needless to say, these surface modifications and methods thereof are performed by appropriately determining a desired function.

本発明が示す、モノリス構造体は、吸・脱着、イオン交換、分離、除去、分配、酸化、還元、触媒からなる群から選ばれる少なくとも一つの機能体であることを特徴としている。これらの機能は中空フィラメント内に形成された一片のモノリス構造体に上記の機能を1つのみ有していてもよく、2つ以上を兼ね備えていてもよい。一片のモノリス構造体に2つ以上の機能を兼ね備えていると、流体を一度接触又は透過させるだけで流体に二つの機能を作用させることができ好ましい。例えば、骨格表面が疎水性、且つ空隙(スルーポア)が5〜8μmの場合、平均直径10μm以上の固形分を含む混合液を流した場合に、空隙(スルーポア)サイズによる固形分の分離と疎水性相互作用の分配による溶解成分の分離が同時に行える。このような複数の機能は、モノリス構造体の骨格サイズと組成で発揮する機能であると、製造工程が短く好ましい。また、機能はモノリス構造体の骨格組成物の性質によって発揮されることは言うまでもない。例えば、有機ポリマーモノリスの場合は、主鎖分子構造や官能基の性質を利用できる。例えば、骨格がアルキル基などの疎水性基が支配的な場合は、モノリス構造体は疎水性を示すため、逆層クロマトグラフの分離媒体として好ましい。逆に、親水性基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、ケトン基、スルホン基などが挙げられる。   The monolith structure shown by the present invention is characterized in that it is at least one functional body selected from the group consisting of adsorption / desorption, ion exchange, separation, removal, distribution, oxidation, reduction, and catalyst. As for these functions, one piece of monolith structure formed in the hollow filament may have only one of the above functions, or may have two or more. When one piece of monolith structure has two or more functions, it is preferable that two functions can be applied to the fluid only by contacting or permeating the fluid once. For example, when the skeleton surface is hydrophobic and the voids (through pores) are 5 to 8 μm, when a mixed liquid containing a solid content with an average diameter of 10 μm or more is flowed, the solids are separated and hydrophobic due to the void (through pore) size. The dissolved components can be separated simultaneously by the distribution of interaction. Such a plurality of functions is preferably a function that exerts the skeleton size and composition of the monolith structure because the manufacturing process is short. Needless to say, the function is exhibited by the properties of the skeleton composition of the monolith structure. For example, in the case of an organic polymer monolith, the main chain molecular structure and the properties of the functional group can be used. For example, when the skeleton is predominantly a hydrophobic group such as an alkyl group, the monolith structure is preferable as a separation medium for reverse layer chromatography because it exhibits hydrophobicity. On the other hand, examples of the hydrophilic group include a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, a ketone group, and a sulfone group.

また、モノリス構造体を作製した後に、表面修飾などで更に機能を付与する方法を用いると、モノリス構造体の骨格サイズと組成だけでは発揮出来ない機能を付与できることや、所望の機能を自在に組み合わせることが出来る為より好ましい。   Furthermore, after a monolith structure is produced, if a method for imparting further functions by surface modification or the like is used, functions that cannot be exhibited only by the skeleton size and composition of the monolith structure can be imparted, or desired functions can be freely combined. It is more preferable because it is possible.

本発明によると、モノリス構造体は中空フィラメントの内側の所定箇所に有することができ、中空フィラメントの内側の全部に備えることができるため、モノリス構造体の所望の機能を流体により長く作用させることができ、好ましいものが得られる。更に、一つの中空フィラメントの中に2つ以上のモノリス構造体を兼ね備えることが出来るため、薬液を一度中空フィラメント内に通液するだけで、2つ以上の機能を薬液に作用させることができ、より多機能なマイクロ流体システム用支持ユニットを提供できる。一つの中空フィラメント内に2つ以上のモノリス構造体がある場合、骨格サイズと組成が同一のモノリス構造体である場合や、骨格サイズが同一で組成が異なるモノリス構造体異である場合や、骨格サイズが異なり組成が同一のモノリス構造体である場合や、骨格サイズと組成が異なるモノリス構造体である場合や、あるいはこれらを組み合わせて用いることができるため、中空フィラメント内で複数の機能を作用させることが出来る為より好ましいものとなる。これらの2つ以上のモノリス構造体は、表面処理を施すことができ、前述同様一片のモノリス構造体に2つ以上の機能を備えることも可能である。この場合、中空フィラメント内のモノリス構造体の数以上の機能を持つことが出来る為に、一つの中空フィラメント内でより高機能で効率的な流体への機能作用を実現できる。例えば、一つの中空フィラメントの長さ方向に3種類(a、b、c)のモノリス構造体を有している場合、aはエポキシ樹脂からなりポア径サイズが30〜50μm、bはaと同一のエポキシ樹脂からなりポア径サイズが5〜10μm、cはアクリル樹脂系からなりポア径サイズが20〜50μmの粒子凝集型モノリス構造体を備えるなどが挙げられる。その結果、反応や分析のステップ数や量を制限しない、多機能なマイクロ流体システム用支持ユニットを提供することが出来る。また、これらの2つ以上のモノリス構造体は、同時、又は随時的に作製されることはいうまでもない。更に、作製方法は所望のモノリス構造体に合わせて選択すべきである。   According to the present invention, the monolith structure can be provided at a predetermined position inside the hollow filament and can be provided in the entire inside of the hollow filament, so that the desired function of the monolith structure can be caused to act longer by the fluid. Can be obtained. Furthermore, since two or more monolith structures can be combined in a single hollow filament, two or more functions can be applied to the chemical by simply passing the chemical once through the hollow filament. A multi-functional support unit for a microfluidic system can be provided. When there are two or more monolith structures in one hollow filament, when the monolith structure has the same skeleton size and composition, or when the skeleton size is the same and the composition is different, Multiple monolithic structures with different sizes and compositions, monolithic structures with different skeletal sizes and compositions, or combinations of these can be used, so that multiple functions can act in the hollow filament This is preferable because it can be performed. These two or more monolith structures can be subjected to a surface treatment, and a single monolith structure can have two or more functions as described above. In this case, since it can have more functions than the number of monolith structures in the hollow filament, it is possible to realize a higher-function and efficient functional action on the fluid in one hollow filament. For example, when there are three types (a, b, c) of monolith structures in the length direction of one hollow filament, a is made of epoxy resin and the pore diameter size is 30-50 μm, and b is the same as a. And a particle agglomeration type monolith structure having a pore size of 5 to 10 μm and c of acrylic resin and a pore size of 20 to 50 μm. As a result, it is possible to provide a multi-functional support unit for a microfluidic system that does not limit the number and amount of reaction and analysis steps. Further, it goes without saying that these two or more monolith structures are produced simultaneously or at any time. Furthermore, the fabrication method should be selected according to the desired monolith structure.

本発明が示す、モノリス構造体の機能は、所望の目的に合わせて自在に組み合わせることが出来る。また、モノリス構造体によって発現する機能は、骨格サイズや材質、表面状態だけでなく、周囲の温度、流体の温度、pH、極性、粘度、などの条件によって、異なった機能を発現する。発現させたい機能に合わせて、モノリス構造体の組成や骨格サイズを選択でき、表面修飾方法を適宜選択して所望の表面を得て機能を発揮させることが出来る。   The functions of the monolith structure shown by the present invention can be freely combined according to a desired purpose. The functions expressed by the monolith structure are different depending on conditions such as ambient temperature, fluid temperature, pH, polarity, viscosity, as well as the skeleton size, material, and surface state. The composition and skeleton size of the monolith structure can be selected in accordance with the function to be expressed, and the surface modification method can be appropriately selected to obtain a desired surface and exhibit the function.

更に、イオン交換の機能を有する官能基としては、陽イオン交換基としてはスルホプロピル、スルホエチル、スルホネート、ホスフェート、カルボキシメチル等があり、陰イオン交換基としてはクオータナリーアミノエチル、クオータナリーアミノ、ジエチルアミノエチル等が挙げられる。これらは単独、あるいは複数組み合わせて導入することができ、複数の官能基を導入することが多機能性という点で好ましい。   Furthermore, as functional groups having an ion exchange function, cation exchange groups include sulfopropyl, sulfoethyl, sulfonate, phosphate, carboxymethyl, and the like, and anion exchange groups include quarterly aminoethyl, quarterly amino, and diethylamino. And ethyl. These can be introduced singly or in combination, and introduction of a plurality of functional groups is preferred from the viewpoint of multifunctionality.

これらの官能基を含有した材料を予め選択し、モノリス構造体を形成すると製造が容易で好ましい。更に、前述の表面修飾を用いることは、例えばモノリス構造体を作りこんだ中空フィラメントを予め多数作製しておき、顧客からの注文など必要に合わせて、モノリス構造体にそれぞれ要望に合致した機能を付与することが出来る為、製造が容易であるマイクロ流体システム用支持ユニットを提供することが出来る。   It is preferable that the material containing these functional groups is selected in advance and a monolith structure is formed, which is easy to manufacture. Furthermore, the use of the above-mentioned surface modification means that, for example, a large number of hollow filaments in which a monolith structure is formed are prepared in advance, and the monolith structure has a function that meets each request according to needs such as orders from customers. Therefore, it is possible to provide a support unit for a microfluidic system that can be easily manufactured.

中空フィラメント501〜508、511〜518に流している流体に光を照射し、光化学反応を生じさせたり、分光分析をする場合は、中空フィラメント501〜508、511〜518に光透過性があると良い。光透過率は目的に応じた値で良いが、目的波長において80%以上であることが好ましく、更に、90%以上あれば最適である。所定箇所の第一の支持体1、及び/又は、第二の支持体2が透明であること、又は図2に示すように、中空フィラメント58が露出させる必要がある。なお、図2は上述のような中空フィラメントの露出窓を備えるマイクロ流体システム用支持ユニットの概略を示したものであり、図中、参照符号3はモノリス構造体、8は接着剤層、9は露出窓、59は金属膜で覆われた中空フィラメントを示している。   When light is irradiated to the fluid flowing through the hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 to cause a photochemical reaction or spectroscopic analysis, the hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 have light transmittance. good. The light transmittance may be a value according to the purpose, but is preferably 80% or more at the target wavelength, and more preferably 90% or more. The first support 1 and / or the second support 2 at a predetermined location must be transparent, or the hollow filament 58 needs to be exposed as shown in FIG. FIG. 2 schematically shows a support unit for a microfluidic system having a hollow filament exposure window as described above. In the figure, reference numeral 3 is a monolith structure, 8 is an adhesive layer, and 9 is an adhesive layer. An exposed window 59 indicates a hollow filament covered with a metal film.

中空フィラメント501〜508、511〜518を第一の支持体1に固定することは、中空フィラメント単体の場合と比較して、周囲の温度・電場・磁場など様々な環境を制御し易いという優れたメリットがある。このことは、化学反応や化学分析を行う際に有利であり、特にマイクロ化された反応系及び分析系においては不可欠である。又、部品とのアライメントが容易で接続し易く、且つ多数の中空フィラメント501〜508、511〜518をコンパクトに収容できるという利点もある。   Fixing the hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 to the first support 1 is excellent in that it is easy to control various environments such as ambient temperature, electric field, and magnetic field as compared with the case of the hollow filament alone. There are benefits. This is advantageous when a chemical reaction or chemical analysis is performed, and is indispensable particularly in a micro reaction system and an analysis system. In addition, there is an advantage that alignment with parts is easy and easy to connect, and a large number of hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 can be accommodated in a compact manner.

化学分析を行う場合、複数の中空フィラメント501〜508、511〜518を有していることが作業効率を高める点で好ましい。この場合、第一の中空フィラメント群を構成する複数の中空フィラメント501〜508は、反応時間、泳動距離、エネルギー印可量等の条件を等しくしたいという観点から、互いに等長であることが好ましい。同様に、第二の中空フィラメント群を構成する複数の中空フィラメント511〜518も等長であることが求められる。つまり、試料の流入部から流出部まで外部から受けるエネルギー量が均一であり、更に他の中空フィラメントが受けるエネルギー量ともほとんど差がないことが重要である。この様な観点から、中空フィラメント501〜508、511〜518に伝わる熱の分布が均一になるように中空フィラメント501〜508、511〜518が2枚以上の支持体間に挟まれていることが好ましい。又、第一の中空フィラメント群を構成する複数の中空フィラメント501〜508及び第二の中空フィラメント群を構成する複数の中空フィラメント511〜518の管の厚みは均一である方が良い。   In the case of performing chemical analysis, it is preferable to have a plurality of hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 in terms of improving work efficiency. In this case, it is preferable that the plurality of hollow filaments 501 to 508 constituting the first hollow filament group have the same length from the viewpoint of equalizing the reaction time, the migration distance, the energy application amount, and the like. Similarly, the plurality of hollow filaments 511 to 518 constituting the second hollow filament group are also required to have the same length. That is, it is important that the amount of energy received from the outside from the inflow portion to the outflow portion of the sample is uniform and that there is almost no difference from the amount of energy received by other hollow filaments. From this point of view, the hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 are sandwiched between two or more supports so that the distribution of heat transmitted to the hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 is uniform. preferable. Moreover, it is better that the thicknesses of the plurality of hollow filaments 501 to 508 constituting the first hollow filament group and the plurality of hollow filaments 511 to 518 constituting the second hollow filament group are uniform.

上記のような場合において、互いに等長な第一の中空フィラメント群の長さと、互いに等長な第二の中空フィラメント群の長さは異なっていることが出来、そうすることで、第一の中空フィラメント群と、第二の中空フィラメント群にそれぞれ発揮させたい機能を備えることが出来る。更には、図示はしないが、第三の中空フィラメント群を設けることが出来る。第三の中空フィラメントは、一つでもよいし、複数でもよく、複数の場合は互いに等長であることで先述のような利点を更に加えることが出来る。例えば、第三の中空フィラメント群は4つの中空フィラメントからなり、そのうち3つが互いに等長であり、且つ第一の中空フィラメント群や第二の中空フィラメント群とは長さが異なるなどの組み合わせが可能である。これらの場合、長さが同じ中空フィラメント同士でも、中空フィラメントの固定パターンや、内径、外径が異なることも可能である。但し、この場合は先述したように同じ背圧を印加した場合に、4本同時に流体が流れ落ちることはない。   In the case as described above, the length of the first hollow filament group having the same length can be different from the length of the second hollow filament group having the same length from each other. The hollow filament group and the second hollow filament group can each have a function desired to be exhibited. Further, although not shown, a third hollow filament group can be provided. The number of the third hollow filaments may be one or plural, and in the case of a plurality of the third hollow filaments, the same advantages as described above can be further added by being equal to each other. For example, the third hollow filament group consists of four hollow filaments, three of which are equal in length to each other and can be combined such as different lengths from the first hollow filament group and the second hollow filament group. It is. In these cases, hollow filaments having the same length can have different fixing patterns, inner diameters, and outer diameters. However, in this case, when the same back pressure is applied as described above, the four fluids do not flow down simultaneously.

中空フィラメント501〜508、511〜518は、市販の各種材質のチューブを使用することが出来、目的に応じて任意の材質のものを選択する。例えば、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂(PVA)、ポリスチレン樹脂(PS)、スチレン・アクリロニトリル・ブタジエン共重合体(ABS)、ポリエチレン樹脂(PE)、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリ4−メチルペンテン(TPX)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、PEEK、PI、PEI、PPS、酢酸セルロース、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)、四フッ化・六フッ化プロピレン樹脂(FEP)、PFA、四フッ化エチレン・エチレン共重合体(ETFE)、三フッ化塩化エチレン(PCTFE)、フッ化ビニリデン(PVDF)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリアミド樹脂(ナイロン)、ポリアセタール(POM)、ポリフェニレンテレフタレート(PPO)、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリウレタン樹脂、ポリエステルエラストマ、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などの有機材質や、ガラス、石英、カーボンなどの無機材質がある。   As the hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518, commercially available tubes of various materials can be used, and those of any material are selected according to the purpose. For example, polyvinyl chloride resin (PVC), polyvinylidene chloride resin, polyvinyl acetate resin, polyvinyl alcohol resin (PVA), polystyrene resin (PS), styrene / acrylonitrile / butadiene copolymer (ABS), polyethylene resin (PE) , Ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), polypropylene resin (PP), poly-4-methylpentene (TPX), polymethyl methacrylate (PMMA), PEEK, PI, PEI, PPS, cellulose acetate, tetrafluoroethylene resin (PTFE), tetrafluoride / hexafluoropropylene resin (FEP), PFA, ethylene tetrafluoride-ethylene copolymer (ETFE), ethylene trifluoride chloride (PCTFE), vinylidene fluoride (PVDF), polyethylene terephthalate Resin (PET), Polyamide Organic materials such as resin (nylon), polyacetal (POM), polyphenylene terephthalate (PPO), polycarbonate resin (PC), polyurethane resin, polyester elastomer, polyolefin resin, silicone resin, polyimide resin, and inorganic materials such as glass, quartz, and carbon There is material.

第一の支持体1、第二の支持体2の材質、形状、サイズなどは目的に応じて選定すれば良い。板厚、フィルム厚の適正な範囲は目的や求められる機能によって異なる。例えば、電気絶縁性を求める場合は、プリント配線板などに用いられているエポキシ樹脂板やポリイミド樹脂板や、フレキシブル配線板に用いられているデュポン社製のカプトンフィルムに代表されるようなポリイミドフィルムや東レ社製のルミラーフィルムに代表されるようなPETフィルムを選定する。第一の支持体1の板厚(フィルム厚)は厚い方が好ましく、特には0.05mm以上であることが望ましい。又、第一の支持体1に放熱性を求める場合は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ステンレス、チタン(Ti)など金属製の箔や板を選定する。この場合、第一の支持体1の板厚は更に厚い方が好ましく、特には0.5mm以上であることが望ましい。また、第一の支持体1に光透過性を求める場合は、ガラス、石英板など透明無機材料の板や、ポリカーボネートやアクリルなど透明有機材料の板やフィルムを選定する。第一の支持体1の板厚(フィルム厚)は薄い方が好ましく、特には0.5mm以下であることが望ましい。更に、第一の支持体1の表面に銅等の金属パターンをエッチングやめっきで形成したいわゆるフレキシブル回路基板やプリント回路基板を用いても良い。このことで、マイクロマシン、発熱素子、圧電素子、温度・圧力・歪み・振動・電圧・磁界など各種のセンサーや抵抗・コンデンサ・コイル・トランジスタやICなどの電子部品、更に半導体レーザー(LD)、発光ダイオード(LED)、及びフォトダイオード(PD)などの光部品など、様々な部品や素子を実装する端子や回路を形成でき、システム化が容易になる。   What is necessary is just to select the material, shape, size, etc. of the 1st support body 1 and the 2nd support body 2 according to the objective. The appropriate range of plate thickness and film thickness varies depending on the purpose and required function. For example, when electrical insulation is required, a polyimide film such as an epoxy resin plate or a polyimide resin plate used for printed wiring boards or the like, or a DuPont Kapton film used for flexible wiring boards, etc. PET film as represented by Lumirror film manufactured by Toray Industries, Inc. is selected. The plate thickness (film thickness) of the first support 1 is preferably thick, and is particularly preferably 0.05 mm or more. In addition, when heat dissipation is required for the first support 1, a metal foil or plate such as aluminum (Al), copper (Cu), stainless steel, titanium (Ti) is selected. In this case, the plate thickness of the first support 1 is preferably thicker, and particularly preferably 0.5 mm or more. When the first support 1 is required to have optical transparency, a transparent inorganic material plate such as glass or quartz plate, or a transparent organic material plate or film such as polycarbonate or acrylic is selected. The plate thickness (film thickness) of the first support 1 is preferably thin, and particularly preferably 0.5 mm or less. Further, a so-called flexible circuit board or printed circuit board in which a metal pattern such as copper is formed on the surface of the first support 1 by etching or plating may be used. This enables micromachines, heating elements, piezoelectric elements, various sensors such as temperature, pressure, strain, vibration, voltage, and magnetic field, electronic components such as resistors, capacitors, coils, transistors, and ICs, as well as semiconductor lasers (LD) and light emission. Terminals and circuits for mounting various components and elements such as optical components such as a diode (LED) and a photodiode (PD) can be formed, and systemization is facilitated.

中空フィラメントの固定を容易にする目的で、第一の支持体1、及び/または、第二の支持体2の表面に接着剤層8を設けると、中空フィラメントの固定がより確実で容易になるため好ましい。例えば、高分子量合成ゴムやシリコーン樹脂系の接着剤が適する。高分子量合成ゴムの接着剤としては、例えば、トーネックス社製のビスタネックスMML−120の様なポリイソブチレンや、日本ゼオン社製のニポールN1432等のアクリロニトリルブタジエンゴムや、デュポン社製のハイパロン20の様なクロルスルホン化ポリエチレン等を用いることが出来る。更に、必要に応じてこれら材料に架橋剤を配合することも出来る。又、日東電工社製No.500やスリーエム社製のA−10、A−20、A−30等のアクリル樹脂系の粘着テープ等も使用できる。シリコーン樹脂系の接着剤としては、高分子量のポリジメチルシロキサン又はポリメチルフェニルシロキサンからなり末端にシラノール基を有したシリコーンゴムと、メチルシリコーンレジン又はメチルフェニルシリコーンといったシリコーンレジンとを主成分としたシリコーン接着剤が適している。凝集力を制御するため各種の架橋を行っても良い。例えば、シランの付加反応、アルコキシ縮合反応、アセトキシ縮合反応、過酸化物などによるラジカル反応などにより架橋を行うことが出来る。この様な接着剤として市販のものでは、YR3286(GE東芝シリコーン株式会社製、商品名)やTSR1521(GE東芝シリコーン株式会社製、商品名)、DKQ9−9009(ダウコーニング社製、商品名)などがある。   If the adhesive layer 8 is provided on the surface of the first support 1 and / or the second support 2 for the purpose of facilitating the fixation of the hollow filament, the hollow filament can be fixed more reliably and easily. Therefore, it is preferable. For example, a high molecular weight synthetic rubber or a silicone resin adhesive is suitable. Examples of the high molecular weight synthetic rubber adhesive include polyisobutylene such as Vistanex MML-120 manufactured by Tonex, acrylonitrile butadiene rubber such as Nipol N1432 manufactured by Nippon Zeon, and Hypalon 20 manufactured by DuPont. For example, chlorosulfonated polyethylene can be used. Furthermore, a crosslinking agent can be added to these materials as necessary. In addition, Nitto Denko Corporation No. Acrylic resin adhesive tapes such as 500 and 3-10 A-10, A-20, and A-30 can also be used. Silicone resin-based adhesives are silicones mainly composed of high molecular weight polydimethylsiloxane or polymethylphenylsiloxane and having a silanol group at the terminal and a silicone resin such as methylsilicone resin or methylphenylsilicone. Adhesive is suitable. Various cross-linkings may be performed to control the cohesive force. For example, the crosslinking can be performed by a silane addition reaction, an alkoxy condensation reaction, an acetoxy condensation reaction, a radical reaction with a peroxide, or the like. Commercially available adhesives such as YR3286 (manufactured by GE Toshiba Silicone Co., Ltd., trade name), TSR1521 (manufactured by GE Toshiba Silicone Co., Ltd., trade name), DKQ9-9909 (manufactured by Dow Corning Co., Ltd., trade name), etc. There is.

また感光性の接着剤を用いても良い。例えば、プリント基板のエッチングレジストとして使用されているドライフィルムレジストやソルダーレジストインクやプリント基板の感光性ビルドアップ材等が適用できる。具体的には、日立化成工業(株)製のH−K440やチバガイギー社製のプロビマー等がある。特に、ビルドアップ配線板用途として提供されているフォトビア材料は、プリント配線板の製造工程やはんだによる部品実装工程にも耐えることが出来る。この様な材料としては、光によって架橋可能な官能基を有した共重合体或いは単量体を含んだ組成物及び/又は光の他に熱で架橋可能な官能基と熱重合開始剤を混合した組成物であれば何れも使用可能である。たとえば、エポキシ樹脂、ブロム化エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂、ゴム分散エポキシ樹脂等の脂環式エポキシ樹脂又はビスフェノールA系エポキシ樹脂及びこれらエポキシ樹脂の酸変性物などが挙げられる。特に光照射を行って光硬化を行う場合にはこれらエポキシ樹脂と不飽和酸との変性物が好ましい。不飽和酸としては無水マレイン酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、イタコン酸無水物、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。これらはエポキシ樹脂のエポキシ基に対し当量若しくは当量以下の配合比率で不飽和カルボン酸を反応させることによって得られる。このほかにもメラミン樹脂、シアネートエステル樹脂のような熱硬化性材料、或いはこのものとフェノール樹脂との組み合わせ等も好ましい適用例の一つである。他には可とう性付与材の使用も好適な組み合わせであり、その例としてはブタジエンアクリロニトリルゴム、天然ゴム、アクリルゴム、SBR、カルボン酸変性ブタジエンアクリロニトリルゴム、カルボン酸変性アクリルゴム、架橋NBR粒子、カルボン酸変性架橋NBR粒子等が挙げられる。この様な種々の樹脂成分を加えることで光硬化性、熱硬化性という基本性能を保持したまま硬化物に色々な性質を付与することが可能になる。例えばエポキシ樹脂やフェノール樹脂との組み合わせによって硬化物に良好な電気絶縁性を付与することが可能になる。ゴム成分を配合した時には硬化物に強靭な性質を与えると共に、酸化性薬液による表面処理によって硬化物表面の粗化を簡単に行うことが可能になり、積層が容易となる。   A photosensitive adhesive may also be used. For example, a dry film resist or solder resist ink used as an etching resist for a printed circuit board, a photosensitive build-up material for a printed circuit board, or the like can be applied. Specifically, there are H-K440 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. and Provimer manufactured by Ciba Geigy. In particular, a photovia material provided as a build-up wiring board application can withstand a printed wiring board manufacturing process and a component mounting process using solder. Such materials include compositions containing copolymers or monomers having functional groups that can be crosslinked by light and / or mixing functional groups and thermal polymerization initiators that can be crosslinked by heat in addition to light. Any composition can be used. Examples thereof include alicyclic epoxy resins such as epoxy resins, brominated epoxy resins, rubber-modified epoxy resins, and rubber-dispersed epoxy resins, or bisphenol A-based epoxy resins and acid-modified products of these epoxy resins. In particular, when photocuring is performed by light irradiation, modified products of these epoxy resins and unsaturated acids are preferred. Examples of the unsaturated acid include maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, itaconic anhydride, acrylic acid, and methacrylic acid. These can be obtained by reacting an unsaturated carboxylic acid at a blending ratio equal to or less than the equivalent of the epoxy group of the epoxy resin. In addition, thermosetting materials such as melamine resins and cyanate ester resins, or combinations of these with phenol resins are also preferable applications. Besides, the use of a flexibility imparting material is also a suitable combination. Examples thereof include butadiene acrylonitrile rubber, natural rubber, acrylic rubber, SBR, carboxylic acid-modified butadiene acrylonitrile rubber, carboxylic acid-modified acrylic rubber, crosslinked NBR particles, Examples thereof include carboxylic acid-modified crosslinked NBR particles. By adding such various resin components, it is possible to impart various properties to the cured product while maintaining the basic performance of photocuring property and thermosetting property. For example, a combination with an epoxy resin or a phenol resin makes it possible to impart good electrical insulation to the cured product. When a rubber component is blended, tough properties are imparted to the cured product, and the surface of the cured product can be easily roughened by surface treatment with an oxidizing chemical solution, facilitating lamination.

又、通常使用される添加剤(重合安定剤、レベリング剤、顔料、染料等)を添加しても良い。又フィラーを配合することもなんら差し支えない。フィラーとしてはシリカ、溶融シリカ、タルク、アルミナ、水和アルミナ、硫酸バリウム、水酸化カルシウム、エーロジル、炭酸カルシウム等の無機微粒子、粉末状エポキシ樹脂、粉末状ポリイミド粒子等の有機微粒子、粉末状ポリテトラフロロエチレン粒子等が挙げられる。これらのフィラーには予めカップリング処理を施してあっても良い。これらの分散はニーダー、ボールミル、ビーズミル等既知の混練方法によって達成される。この様な感光性樹脂の形成方法は、液状の樹脂をロールコート、カーテンコート、ディプコート等の方法で塗布する方式や、絶縁樹脂をキャリアフィルム上でフィルム化してラミネートで張合わせる方式を用いることが出来る。具体的には、日立化成工業(株)製のフォトビアフィルムBF−8000等がある。   Ordinarily used additives (polymerization stabilizer, leveling agent, pigment, dye, etc.) may be added. Also, there is no problem with blending a filler. As fillers, inorganic fine particles such as silica, fused silica, talc, alumina, hydrated alumina, barium sulfate, calcium hydroxide, aerosil, calcium carbonate, organic fine particles such as powdered epoxy resin and powdered polyimide particles, powdered polytetra Examples include fluoroethylene particles. These fillers may be subjected to a coupling treatment in advance. These dispersions are achieved by a known kneading method such as a kneader, a ball mill, or a bead mill. As a method for forming such a photosensitive resin, a method in which a liquid resin is applied by a method such as roll coating, curtain coating, or dip coating, or a method in which an insulating resin is formed on a carrier film and laminated with a laminate is used. I can do it. Specifically, there is a photo via film BF-8000 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.

以上のような接着剤を支持体状の塗布あるいは積層することにより接着剤層を設け、その上に中空フィラメントあるいはモノリス構造体を内部に形成した中空フィラメントを敷設し、固定することにより流路層を形成する。   An adhesive layer is formed by applying or laminating the above-mentioned adhesive in the form of a support, and a flow path layer is formed by laying and fixing hollow filaments having hollow filaments or monolith structures formed therein. Form.

中空フィラメントを敷設する方法としては、公知の敷設方法が使用でき、例えば、上述の接着剤層の上に敷設する方法(この場合、接着剤層に中空フィラメントが埋め込まれた構造となってもよい)の他、支持体に中空フィラメントを融着させる方法(中空フィラメントや支持体の少なくとも一部を溶融し、固定化する方法であり、この場合、支持体に中空フィラメントの一部が埋め込まれた構造となってもよい)や、支持体上に接着剤を用いながら敷設する方法、または、支持体または接着剤層の中空フィラメントを敷設する箇所にエッチングなどにより凹状のパターンを形成し、そこに中空フィラメントを敷設する方法などがあげられる。   As a method of laying the hollow filament, a known laying method can be used. For example, a method of laying on the above-mentioned adhesive layer (in this case, the structure may be such that the hollow filament is embedded in the adhesive layer). ) And a method of fusing hollow filaments to a support (a method of melting and fixing at least a part of a hollow filament or a support, in which case a part of the hollow filament is embedded in the support Or a method of laying while using an adhesive on the support, or forming a concave pattern by etching or the like at the place where the hollow filament of the support or the adhesive layer is laid, Examples thereof include a method of laying a hollow filament.

具体的な敷設方法としては、NC配線装置等の市販の装置を適用することができ、例えば、導線(中空フィラメント)に荷重と超音波を印加しながら敷設する装置、導線(中空フィラメント)に荷重の印加とレーザー光を照射しながら敷設する装置、導線(中空フィラメント)に荷重を印加し、接着剤層に配線する装置などを用いることができる。   As a concrete laying method, a commercially available device such as an NC wiring device can be applied. For example, a device laid while applying a load and an ultrasonic wave to a conducting wire (hollow filament), a load on the conducting wire (hollow filament) And a device for laying while irradiating a laser beam, a device for applying a load to a conductive wire (hollow filament), and wiring to an adhesive layer, and the like can be used.

NC配線装置は、数値制御され超音波振動と荷重の出力制御が可能であり、このNC配線装置を用いることにより、中空フィラメントの敷設パターンを精密に制御でき、NC配線装置を支持体に対して水平に移動させながら、中空フィラメントに荷重および超音波による振動を加えながら支持体(接着剤層を介して)上および敷設した中空フィラメント上に所望のパターンで中空フィラメントを敷設することができる。   The NC wiring device is numerically controlled and output control of ultrasonic vibration and load is possible. By using this NC wiring device, the laying pattern of the hollow filament can be precisely controlled. While moving horizontally, the hollow filament can be laid in a desired pattern on the support (via the adhesive layer) and on the laid hollow filament while applying a load and ultrasonic vibration to the hollow filament.

なお、敷設する中空フィラメントは、モノリス構造体を形成する前の中空フィラメントでも、中空フィラメント内にモノリス構造体を形成した後の中空フィラメントでもよく、したがって、流路層の形成は、第一の支持体に中空フィラメントを敷設した後に、モノリス構造体を中空フィラメント内に形成することも、逆に、モノリス構造体を形成した後の中空フィラメントを第一の支持体に敷設ことによっても本発明のマイクロ流体システム用支持ユニットを作製することができる。また、中空フィラメント内にモノリス構造体を形成した後には、モノリス前駆体由来の残渣を中空フィラメント内から除去したり、あるいは、モノリス構造体に表面修飾を施すこともできる。   The hollow filament to be laid may be a hollow filament before the monolith structure is formed or a hollow filament after the monolith structure is formed in the hollow filament. Therefore, the formation of the flow path layer is the first support. After the hollow filament is laid on the body, the monolith structure is formed in the hollow filament, or conversely, the hollow filament after the monolith structure is formed is laid on the first support. A support unit for the fluid system can be made. In addition, after the monolith structure is formed in the hollow filament, the residue derived from the monolith precursor can be removed from the hollow filament, or the monolith structure can be surface-modified.

また、中空フィラメントに流体を外部から注入、及び/または、外部へ排出するためのポートの構造や形状は任意で良い。たとえば、中空フィラメントの内径或は外径と同程度或はそれ以下の径の穴をレーザー加工や切削加工などで形成しシリコーンゴムなどで蓋をする方法や、やはり同径程度の径を有するニードルをチューブに突き刺し、該ニードルを固定する方法などがある。穴やニードルの大きさは基本的に任意で良いが、倍以上の大きさになると無駄な容量が増加しマイクロ化のメリットが減少してしまったり、気泡などの混入を引き起こす原因となるので、注意が必要である。   The structure and shape of the port for injecting fluid into the hollow filament from the outside and / or discharging it to the outside may be arbitrary. For example, a method of forming a hole having a diameter equal to or smaller than the inner diameter or outer diameter of the hollow filament by laser processing or cutting, and capping with silicone rubber, or a needle having the same diameter. There is a method of inserting the needle into the tube and fixing the needle. The size of the hole or needle is basically arbitrary, but if it becomes more than double, the wasteful capacity will increase and the benefits of microfabrication will decrease, or it will cause mixing of bubbles, etc. Caution must be taken.

(第2の実施の形態)
図3に本発明の第2の実施の形態であるマイクロ流体システム用支持ユニットの平面図(c)および断面図(a、b)を示した。図3は、モノリス構造体を所定箇所に有した任意形状の中空フィラメントからなるマイクロ流体システム用支持ユニットの模式図である。所定箇所に付与したモノリス構造体3011、3012、3013、3014、3031、3071、3081は、本発明の第2の実施の形態に係るマイクロ流体システム用支持ユニットの機能体を構成している。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a plan view (c) and cross-sectional views (a, b) of a support unit for a microfluidic system according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic diagram of a support unit for a microfluidic system formed of a hollow filament having an arbitrary shape having a monolith structure at a predetermined position. The monolith structures 3011, 3012, 3013, 3014, 3031, 3071, and 3081 provided at predetermined locations constitute the functional body of the microfluidic system support unit according to the second embodiment of the present invention.

本発明によると、モノリス構造体3011、3012、3013、3014、3031、3071、3081を有した中空フィラメント501、503、507、508の他にモノリス構造体を有さない中空フィラメント502、504、505、506を備えるマイクロ流体システム用支持ユニットが得られる。このようなマイクロ流体システム用支持ユニットは、モノリス構造体3011、3012、3013、3014、3031、3071、3081において合成反応や分離などの機能を発揮する一方、リファレンスを送液する中空フィラメントを備えることが出来る。例えば、中空フィラメント507内に形成されたモノリス構造体3071がUVによるオンカラム検出が可能な分離カラム機能を持つ場合、中空フィラメント507と506に同時に検体を流し、中空フィラメント506をリファレンスとすることが出来る。これは、マイクロリアクターやμ−TASなどのシステムを設計する場合に有益であり、製造が容易で、且つ反応や分析のステップ数や量を制限しない多機能のマイクロ流体システム用支持ユニットを提供することが出来る。   According to the present invention, in addition to the hollow filaments 501, 503, 507, 508 having the monolith structures 3011, 3012, 3013, 3014, 3031, 3071, 3081, the hollow filaments 502, 504, 505 having no monolith structure are included. 506, a support unit for a microfluidic system is obtained. Such a support unit for a microfluidic system includes a hollow filament for delivering a reference while performing functions such as synthesis reaction and separation in the monolith structures 3011, 3012, 3013, 3014, 3031, 3071, and 3081. I can do it. For example, when the monolith structure 3071 formed in the hollow filament 507 has a separation column function capable of on-column detection by UV, the specimen can be simultaneously passed through the hollow filaments 507 and 506 and the hollow filament 506 can be used as a reference. . This is useful when designing a system such as a microreactor or μ-TAS, and provides a support unit for a multifunctional microfluidic system that is easy to manufacture and does not limit the number of steps of reaction and analysis. I can do it.

本発明によると、モノリス構造体は中空フィラメントの内側の所定箇所に有することができ、中空フィラメントの内側の全部に備えることができる。例えば、モノリス構造体3031のように中空フィラメント503の内側全部に備えることが出来る。このような場合は、中空フィラメント503の流路長さを全て使用できるために、モノリス構造体の機能を流体により長く、より多く作用させることができるため好ましい。更に、モノリス構造体3071のように中空フィラメント507の一部に備えることが出来る。特に、モノリス構造体3071のように支持体平面内にのみ有している場合は、外部から熱や光を加える場合に、モノリス構造体3071の周囲の支持体などの構成材が同一であることから、例えば電磁波、熱、光などのエネルギーを印加する場合にモノリス構造体3071周辺のエネルギー環境が均一になりやすく、モノリス構造体3071の機能が長さ方向で均一になり、好ましい。   According to the present invention, the monolith structure can be provided at a predetermined position inside the hollow filament, and can be provided on the entire inside of the hollow filament. For example, it can be provided on the entire inside of the hollow filament 503 like a monolith structure 3031. In such a case, since the entire flow path length of the hollow filament 503 can be used, it is preferable because the function of the monolith structure can be made longer and act more on the fluid. Furthermore, a part of the hollow filament 507 can be provided like the monolith structure 3071. In particular, in the case where the monolith structure 3071 has only in the support plane, when heat or light is applied from the outside, the constituent materials such as the support around the monolith structure 3071 are the same. Therefore, for example, when energy such as electromagnetic waves, heat, and light is applied, the energy environment around the monolith structure 3071 tends to be uniform, and the function of the monolith structure 3071 becomes uniform in the length direction, which is preferable.

図3の中空フィラメント501の内側の所定箇所に有するモノリス構造体3011、3012、3013、3014のように、一つの中空フィラメント501の中に2つ以上のモノリス構造体を兼ね備えることが出来る。薬液を中空フィラメント501に一度通液させるだけで、複数の機能を薬液に作用させることができるため、好ましい。すなわち、反応や分析のステップ数や量を制限しない多機能のマイクロ流体システム用支持ユニットを提供することが出来る。   Two monolith structures can be combined in one hollow filament 501 like monolith structures 3011, 3012, 3013, and 3014 at predetermined locations inside the hollow filament 501 in FIG. It is preferable because a plurality of functions can be applied to the chemical solution by passing the chemical solution once through the hollow filament 501. That is, it is possible to provide a multi-functional support unit for a microfluidic system that does not limit the number and amount of reaction and analysis steps.

更に、図3のモノリス構造体3071、3081が同一長さ、同一構造、同一組成である場合、例えば中空フィラメント507、508に同時に且つ同流速で検体を送液すると、ほぼ同時に分析結果が得られやすく好ましい。中空フィラメント507、508が等長であると、双方に掛かる背圧がほぼ同じになるため、一つの送液ポンプでも同時に結果が得られるため、好ましい。   Further, when the monolith structures 3071 and 3081 in FIG. 3 have the same length, the same structure, and the same composition, for example, when the sample is fed simultaneously to the hollow filaments 507 and 508 at the same flow rate, the analysis result is obtained almost simultaneously. It is easy and preferable. It is preferable that the hollow filaments 507 and 508 have the same length, because the back pressure applied to both the hollow filaments 507 and 508 is almost the same, and the result can be obtained at the same time with one liquid feed pump.

図3に示す本発明、第二の実施の形態に係るマイクロ流体システム用支持ユニットの機能体を構成するモノリス構造体3011、3012、3013、3014、3031、3071、3081は、骨格サイズと組成が同一のモノリス構造体である場合や、骨格サイズが同一で組成がそれぞれ異なるモノリス構造体である場合や、骨格サイズが異なり組成が同一のモノリス構造体である場合や、骨格サイズと組成が異なるモノリス構造体である場合などがあり、さらにこれらを組み合わせて構成することができるため、多機能なマイクロ流体システム用支持ユニットを得られる。中空フィラメント501の内側に形成されたモノリス構造体3011、3012、3013、3014についても、その骨格、組成、機能が様々な組み合わせが可能であり、一度の送液で複数の機能を作用させることが可能であり、好ましい。図3のモノリス構造体3011、3012、3013、3014、3031、3071、3081には、表面修飾処理を施すことができ、前述同様一片のモノリス構造体に2つ以上の機能を備えることも可能である。この場合、中空フィラメント内のモノリス構造体の数以上の機能を持つことが出来る為に、一つの中空フィラメント内でより高機能で効率的な流体への機能作用を実施できる。図3において、中空フィラメント501〜508は、ほぼ同じ長さ、同一形状(直線)に記載されているが、これらは実際の形態、特に長さと直線形状に限定するものではない。それぞれ、所望の長さ、形状に固定するべきことは言うまでもない。   The monolith structures 3011, 3012, 3013, 3014, 3031, 3071 and 3081 constituting the functional body of the microfluidic system support unit according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. In case of the same monolith structure, in case of monolith structure with the same skeleton size and different composition, in case of monolith structure with different skeleton size and the same composition, or monolith with different skeleton size and composition In some cases, the structure is a structure, and these can be combined to form a multifunctional microfluidic system support unit. The monolith structures 3011, 3012, 3013, and 3014 formed inside the hollow filament 501 can have various combinations of skeletons, compositions, and functions, and a plurality of functions can be caused to act by a single liquid feeding. Possible and preferred. The monolith structure 3011, 3012, 3013, 3014, 3031, 3071, 3081 in FIG. 3 can be subjected to surface modification treatment, and a single monolith structure can have two or more functions as described above. is there. In this case, since it can have more functions than the number of monolith structures in the hollow filament, it is possible to implement a functional action on the fluid with higher functionality and efficiency in one hollow filament. In FIG. 3, the hollow filaments 501 to 508 are described in substantially the same length and the same shape (straight line), but these are not limited to the actual form, particularly the length and the linear shape. Needless to say, each should be fixed to a desired length and shape.

(第3の実施の形態)
図4に本発明の第3の実施の形態であるマイクロ流体システム用支持ユニットの平面図(a、b)および断面図(c)を示した。図4は、モノリス構造体31、32、33からなる機能体を有するマイクロ流体システム用支持ユニットを示す。本発明によれば、内側の所定箇所にモノリス構造体31が形成された中空フィラメント51が、自身の中空フィラメント51と交差していることにより、より高密度に中空フィラメント51が固定可能である。更に、図4の中空フィラメント51は、自身と2回以上の複数回交差をすることで、よりセンチメートルからメートルオーダーの長さを持つ中空フィラメントでも、コンパクトで小型マイクロ流体システム用支持ユニットを提供することが出来るため、好ましいものとなる。
(Third embodiment)
FIG. 4 shows a plan view (a, b) and a sectional view (c) of a support unit for a microfluidic system according to a third embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a support unit for a microfluidic system having a functional body composed of the monolith structures 31, 32, and 33. According to the present invention, the hollow filament 51 in which the monolith structure 31 is formed at a predetermined position on the inner side intersects with its own hollow filament 51, so that the hollow filament 51 can be fixed at a higher density. Furthermore, the hollow filament 51 of FIG. 4 provides a compact and compact support unit for a microfluidic system even with a hollow filament having a length of centimeter to metric order by crossing with itself several times more than once. This is preferable.

図4(b)は、本発明の第三の実施の形態に係るマイクロ流体システム用支持ユニットの模式図である。モノリス構造体31を備えた中空フィラメント51は、モノリス構造体32、33を備えた中空フィラメント53と交差している。更には、中空フィラメント51は、モノリス構造体を有しない中空フィラメント52とも交差をすることが可能である。交差回数には制限はなく、自身の中空フィラメント及び他の中空フィラメントと複数回の交差とすることができるため、複雑な流体回路であっても場所を要しない小型マイクロ流体システム用支持ユニットを提供することが出来る。   FIG. 4B is a schematic diagram of a support unit for a microfluidic system according to the third embodiment of the present invention. The hollow filament 51 provided with the monolith structure 31 intersects the hollow filament 53 provided with the monolith structures 32 and 33. Furthermore, the hollow filament 51 can also cross the hollow filament 52 that does not have a monolith structure. There is no limit to the number of crossings, and it is possible to make multiple crossings with one's own hollow filament and other hollow filaments, providing a compact microfluidic system support unit that does not require space even in complex fluid circuits I can do it.

(その他の実施の形態)
その他の実施の形態としては、図2(a)に示すように、マイクロ流体システム用支持ユニットの一部に貫通孔9を設け、例えば、カム付きモータなどで中空フィラメント58の一部に時間周期的な力を加えこの箇所の中空フィラメントを変形させ、この箇所にある流体を移動させて、脈動流を生じさせるマイクロポンプ、若しくはマイクロバルブのような使い方をする場合は、中空フィラメント58に弾性があると良い。特に、中空フィラメント58は、ヤング率で10MPa以下であることが好ましい。
(Other embodiments)
As another embodiment, as shown in FIG. 2 (a), a through hole 9 is provided in a part of a support unit for a microfluidic system, and a time period is provided in a part of a hollow filament 58 by a motor with a cam, for example. When a micropump or microvalve that generates a pulsating flow by deforming the hollow filament at this location by applying a specific force and moving the fluid at this location, the hollow filament 58 is elastic. Good to have. In particular, the hollow filament 58 preferably has a Young's modulus of 10 3 MPa or less.

又、図2(b)に示す、露出した中空フィラメント58の一部に金属膜59を形成し、電圧などを印加するための端子を形成することが出来る。この場合、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、金(Au)、等を単層、或いは多層化してめっきや蒸着などで形成すると良い。   Further, a metal film 59 can be formed on a part of the exposed hollow filament 58 shown in FIG. 2B, and a terminal for applying a voltage or the like can be formed. In this case, copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni), chromium (Cr), gold (Au), or the like may be formed as a single layer or multiple layers by plating or vapor deposition.

更に、第一の中空フィラメント群と第二の中空フィラメント群は必ずしも90度に直交している必要はなく、交差していれば良い。図4(b)にあるように、自身の中空フィラメント51と任意の角度で交差している場合や、他の中空フィラメント52、53と任意の角度で交差している場合などが可能なため、中空フィラメント群の固定する制限が緩くなり、より複雑マイクロ流体システム用支持ユニットを得られる。   Furthermore, the first hollow filament group and the second hollow filament group do not necessarily need to be orthogonal to each other at 90 degrees, and may be crossed. As shown in FIG. 4B, it is possible to cross the hollow filament 51 of its own at an arbitrary angle or to cross the other hollow filaments 52, 53 at an arbitrary angle. The restriction of fixing the hollow filament group becomes loose, and a support unit for a more complex microfluidic system can be obtained.

また、例えば、前述のように第一及び第二の中空フィラメント群だけでなく、更に第三の中空フィラメント群を敷設することも可能である。   Further, for example, not only the first and second hollow filament groups as described above but also a third hollow filament group can be laid.

一方、中空フィラメントは必ずしも交差させる必要はなく、図3に示すように、一方向に走行する複数の中空フィラメント501〜508からなる第一の中空フィラメント群のみから構成しても良い。又、図4に示すように、湾曲を描く複数の中空フィラメント51〜53を敷設しても良い。また、湾曲部は固有の曲率半径で描ける円弧に限定されない。例えば、複数の曲率半径の円弧が組み合わさった形状も可能である。そうすることで、必要以上に精度を有しなくてもよい用途では、専用のNC制御配線装置を用いなくてもすむ為に、コストを低減できるため好ましい。   On the other hand, the hollow filaments do not necessarily need to cross each other, and as shown in FIG. 3, the hollow filaments may be composed only of a first hollow filament group including a plurality of hollow filaments 501 to 508 running in one direction. Moreover, as shown in FIG. 4, you may lay several hollow filaments 51-53 which draw a curve. Further, the curved portion is not limited to an arc that can be drawn with a specific radius of curvature. For example, a shape in which a plurality of arcs of curvature radii are combined is possible. By doing so, it is preferable to use an application that does not need to be more accurate than necessary, because it is not necessary to use a dedicated NC control wiring device, and the cost can be reduced.

尚、中空フィラメントは、必ずしも複数敷設されていなくても良く、即ち中空フィラメントは単数であっても良い。   Note that a plurality of hollow filaments do not necessarily have to be laid, that is, a single hollow filament may be provided.

(作製例1)
[前処理]
ジーエルサイエンス社製のフューズドシリカキャピラリー(内径100μm、外径375μm、長さ600mm)に1N NaOH水溶液を通液し、60℃の湯浴に1時間浸し、キャピラリー内壁のシラノール基を活性化した。このキャピラリーを水で洗浄し、1N HClで満たした後、60℃の湯浴に30分浸した。このキャピラリーを過剰量の水で水洗した後、乾燥させた。
(Production Example 1)
[Preprocessing]
A 1N NaOH aqueous solution was passed through a fused silica capillary (inner diameter: 100 μm, outer diameter: 375 μm, length: 600 mm) manufactured by GL Sciences, and immersed in a 60 ° C. hot water bath for 1 hour to activate silanol groups on the inner wall of the capillary. The capillary was washed with water, filled with 1N HCl, and then immersed in a 60 ° C. water bath for 30 minutes. The capillary was washed with an excess amount of water and then dried.

[ビニル修飾]
ピリジンとビニルトリメトキシシランを体積比1:1で混合し、前記前処理を行ったキャピラリーに充填し、80℃のオーブンで24時間反応させた。反応後はメタノールで洗浄し、乾燥させた。
[Vinyl modification]
Pyridine and vinyltrimethoxysilane were mixed at a volume ratio of 1: 1, filled in the pretreated capillary, and reacted in an oven at 80 ° C. for 24 hours. After the reaction, it was washed with methanol and dried.

[モノリス形成]
ポリスチレン(15mg、MW=3840000)を溶解させたクロロベンゼン(0.75ml)に、グリセリンジメタクリレート(GDMA)(0.25ml)と、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル(ADVN)(2.66mg)を加え、スターラーで撹拌した後、アルゴンガスで10分間バブリングした。この混合液を、前処理済みのキャピラリーに充填し、60℃、24時間重合を行った。重合後のキャピラリーをトルエンで洗浄し、アセトンで置換した。
[Monolith formation]
Chlorobenzene (0.75 ml) in which polystyrene (15 mg, MW = 3840000) was dissolved, glycerin dimethacrylate (GDMA) (0.25 ml), and 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile (ADVN)) (2.66 mg) was added, and the mixture was stirred with a stirrer and bubbled with argon gas for 10 minutes, and this mixture was filled into a pretreated capillary and polymerized at 60 ° C. for 24 hours. Was washed with toluene and replaced with acetone.

[観察]
キャピラリーの一部を切断し、断面を出した。この断面にイオンスパッタにより金を蒸着し表面を走査型顕微鏡(SEM:HITACHI S−510)で観察したところ、厚み約1.0〜5.0μmの連続した骨格と骨格間の距離が1.0〜3.0μmのよく繋がったスルーポアとが、互いに連続的に絡み合った粒子凝集型の網目構造が確認された。SEM写真を図5に示す。キャピラリー内にGDMAポリマーモノリス構造体が形成された。
[Observation]
A part of the capillary was cut to obtain a cross section. When gold was deposited on the cross section by ion sputtering and the surface was observed with a scanning microscope (SEM: HITACHI S-510), the distance between the continuous skeleton having a thickness of about 1.0 to 5.0 μm and the skeleton was 1.0. A particle agglomeration type network structure in which through-pores of ~ 3.0 μm were well intertwined with each other was confirmed. An SEM photograph is shown in FIG. A GDMA polymer monolith structure was formed in the capillary.

次に、このキャピラリーを曲率半径が約10mmとなるように手で曲げて輪を作った。曲げた部分を切断し、上記と同様にSEM観察を行った。手で曲げた部分のモノリス構造体には、破壊は見られず、キャピラリー内壁との剥れ、欠損なども見られず、曲げを行わなかった前者のSEM写真と比べても外観的な変化は観測されなかった。SEM写真を図6に示す。   Next, this capillary was bent by hand so that the radius of curvature was about 10 mm to form a ring. The bent part was cut and SEM observation was performed in the same manner as described above. In the monolith structure bent by hand, there was no breakage, no peeling from the inner wall of the capillary, no defects, etc., and there was no change in appearance compared to the former SEM photograph without bending Not observed. An SEM photograph is shown in FIG.

(作製例2)
[前処理]
ジーエルサイエンス社製のフューズドシリカキャピラリー(内径100μm、外径375μm、長さ600mm)に1N NaOH水溶液を通液し、60℃の湯浴に1時間浸し、キャピラリー内壁のシラノール基を活性化した。このキャピラリーを水で洗浄し、1N HClで満たした後、60℃の湯浴に30分浸した。このキャピラリーを過剰量の水で水洗したのち、乾燥させた。
(Production Example 2)
[Preprocessing]
A 1N NaOH aqueous solution was passed through a fused silica capillary (inner diameter: 100 μm, outer diameter: 375 μm, length: 600 mm) manufactured by GL Sciences, and immersed in a 60 ° C. hot water bath for 1 hour to activate silanol groups on the inner wall of the capillary. The capillary was washed with water, filled with 1N HCl, and then immersed in a 60 ° C. water bath for 30 minutes. The capillary was washed with an excessive amount of water and then dried.

[アミノプロピル修飾]
THFと3−アミノプロピルトリエトキシシランを体積比1:1で混合し、前記前処理を行ったキャピラリーに充填し、80℃のオーブンで24時間反応させた。反応後はエタノールで洗浄し、乾燥させた。
[Aminopropyl modification]
THF and 3-aminopropyltriethoxysilane were mixed at a volume ratio of 1: 1, filled into the pretreated capillary, and reacted in an oven at 80 ° C. for 24 hours. After the reaction, it was washed with ethanol and dried.

[モノリス形成]
トリス−(2,3−エポキシプロピル)―イソシアヌレート (TEPIC)(1.6g、日産化学社製 商品名TEPIC)と4−[(4−アミノシクロヘキシル)メチル]シクロヘキシルアミン(BACM)(0.37g)をPEG200(7.0g)に溶解した。この混合液を、前処理済みのキャピラリーに充填し、キャピラリーの両端を上記混合液が満たされたバイアル内に差し込み、80℃、12時間加熱した。重合後のキャピラリーを水で洗浄した。
[Monolith formation]
Tris- (2,3-epoxypropyl) -isocyanurate (TEPIC) (1.6 g, trade name TEPIC manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) and 4-[(4-aminocyclohexyl) methyl] cyclohexylamine (BACM) (0.37 g ) Was dissolved in PEG200 (7.0 g). This mixed solution was filled into a pretreated capillary, and both ends of the capillary were inserted into a vial filled with the mixed solution and heated at 80 ° C. for 12 hours. The capillary after polymerization was washed with water.

[観察]
キャピラリーの一部を切断し、断面を出した。この断面にイオンスパッタにより金を蒸着し表面を走査型顕微鏡(SEM:HITACHI S−510)で観察したところ、厚み0.5〜1.0μmの連続した柱状の骨格と、骨格間の距離が1.0〜5.0μmのよく繋がったスルーポアとが、互いに連続的に絡み合った網目構造が確認され、TEPICポリマーモノリス構造体を得た。作製例1と比較して、骨格が細くより細かい網目構造体が確認できた。SEM写真を図7に示す。
[Observation]
A part of the capillary was cut to obtain a cross section. When gold was deposited on this cross section by ion sputtering and the surface was observed with a scanning microscope (SEM: HITACHI S-510), a continuous columnar skeleton having a thickness of 0.5 to 1.0 μm and the distance between the skeletons were 1. A network structure in which 0.0 to 5.0 μm well-connected through pores were continuously intertwined with each other was confirmed, and a TEPIC polymer monolith structure was obtained. Compared to Production Example 1, a finer network structure with a fine skeleton was confirmed. A SEM photograph is shown in FIG.

次に、キャピラリーを曲率半径が約10mmとなるように手で曲げて輪を作った。この曲げた部分を切断し、上記と同様にSEM観察を行った。SEM写真を図8に示す。手で曲げた部分のモノリス構造体には、破壊は見られず、キャピラリー内壁との剥れ、欠損なども見られず、曲げを行わなかった前者のSEM写真と比べても外観的な変化は観測されなかった。   Next, the capillary was bent by hand so that the radius of curvature was about 10 mm to form a ring. This bent portion was cut and observed with an SEM in the same manner as described above. An SEM photograph is shown in FIG. In the monolith structure bent by hand, there was no breakage, no peeling from the inner wall of the capillary, no defects, etc., and there was no change in appearance compared to the former SEM photograph without bending Not observed.

(作製例3)
[前処理]
ジーエルサイエンス社製のフューズドシリカキャピラリー(内径100μm、外径375μm、長さ600mm)に1N NaOH水溶液を通液し、60℃の湯浴に2時間浸し、キャピラリー内壁のシラノール基を活性化した。このキャピラリーを水で洗浄し、1N HClで満たした後、60℃の湯浴に30分浸した。このキャピラリーを過剰量の水で水洗したのち、乾燥させた。
(Production Example 3)
[Preprocessing]
A 1N NaOH aqueous solution was passed through a fused silica capillary manufactured by GL Sciences (inner diameter: 100 μm, outer diameter: 375 μm, length: 600 mm) and immersed in a 60 ° C. hot water bath for 2 hours to activate silanol groups on the inner wall of the capillary. The capillary was washed with water, filled with 1N HCl, and then immersed in a 60 ° C. water bath for 30 minutes. The capillary was washed with an excessive amount of water and then dried.

[モノリス形成]
尿素(2.0g)とPEG(0.9g)に0.01N酢酸20mlを加えて溶解した。その後、氷冷下で、シラン溶液(9.0ml)を加えて30分撹拌した。これを40℃、10分撹拌し、フィルターでろ過した。この溶液を、前処理済みのキャピラリーに充填し、40℃、24時間重合を行った。次に、キャピラリーの両端を尿素水(0.06g/ml)に浸した状態で80℃、10時間加熱し、その後、120℃で熱処理を行った。その後、キャピラリーをメタノールで約1時間洗浄し330℃で24時間熱処理を行い、シリカモノリスキャピラリーカラムを得た。
[Monolith formation]
Urea (2.0 g) and PEG (0.9 g) were dissolved by adding 20 ml of 0.01N acetic acid. Thereafter, under ice cooling, a silane solution (9.0 ml) was added and stirred for 30 minutes. This was stirred at 40 ° C. for 10 minutes and filtered through a filter. This solution was filled in a pretreated capillary and polymerized at 40 ° C. for 24 hours. Next, the both ends of the capillary were heated at 80 ° C. for 10 hours while being immersed in urea water (0.06 g / ml), and then heat-treated at 120 ° C. Thereafter, the capillary was washed with methanol for about 1 hour and heat treated at 330 ° C. for 24 hours to obtain a silica monolith capillary column.

(作製例4)
第一の支持体1に、接着剤層として厚さ250μmで室温で粘着性であるスリーエム社製VHB(F−9473PC)を有したフィルム(厚さ75μm、デュポン社製、商品名:カプトン300H)を用いた。この接着剤層を有する第一の支持体1の接着剤層の表面に、図9に示すように中空フィラメントの端部となる位置に、スリット4(4a〜4d)を設け、離形層6(6a〜6d)を配置した。この離形層は市販の離形剤を塗布したり、離形フィルムを貼り付けることによってあらかじめ形成することができる。次いで、この第一の支持体1の接着剤層表面および離形層の所望の位置に、超音波振動と荷重の出力制御が可能であって、NC制御でX−Yテーブルを可動できるNC配線装置を用い、仁礼工業株式会社の高機能エンプラチューブ(材質:PEEK、内径0.5mm、外形1.0mm)からなる中空フィラメント501〜508を、次いで511〜518を敷設する。敷設する中空フィラメント501〜508、511〜518には、荷重300gと周波数40kHzの超音波による振動をかけ、半径25mmの円弧状の部分(図示省略)と、交差する部分も設けた。また、複数の中空フィラメント511〜518からなる第二の中空フィラメント群を敷設する際には、第一の中空フィラメント群501〜508と交差する部分では荷重と超音波振動を止めるようにし、中空フィラメントの破損を防ぐようにした。第二の中空フィラメント群511〜518を敷設した後、第二の支持体2として、接着剤層付きのデュポン社製カプトン300Hを用いて、中空フィラメントが敷設された第一の支持体1(支持ユニット)とラミネートした。その後、プリント基板用の小径穴あけ用途のレーザー穴あけ機を用い、パルス幅5ms、ショット数4ショットでφ0.2mmの穴を0.1mm間隔で移動させて、図9(b)に示す所望の切断線に沿って、外形加工する。その後、中空フィラメント501〜508、511〜518の端部付近の第一の支持体1の所定部分を除去し、8本の全長20cmの中空フィラメント501〜508からなる第一の中空フィラメント群、及び8本の全長15cmの中空フィラメント511〜518からなる第二の中空フィラメント群を、それぞれの端部の10mmの長さを露出させた形状である図1に示す、マイクロ流体システム用支持ユニットを作製した。敷設部分全般、特に交差する部分で中空フィラメントの破損はなかった。
(Production Example 4)
A film having a VHB (F-9473PC) manufactured by 3M which is 250 μm thick and adhesive at room temperature as an adhesive layer on the first support 1 (thickness 75 μm, manufactured by DuPont, trade name: Kapton 300H) Was used. As shown in FIG. 9, slits 4 (4a to 4d) are provided on the surface of the adhesive layer of the first support 1 having the adhesive layer at positions corresponding to the ends of the hollow filaments, and the release layer 6 (6a-6d) was arranged. This release layer can be formed in advance by applying a commercially available release agent or attaching a release film. Next, the NC wiring capable of controlling the output of ultrasonic vibration and load to desired positions of the surface of the adhesive layer and the release layer of the first support 1 and moving the XY table by NC control. Using the apparatus, hollow filaments 501 to 508 made of high-performance engineering plastic tubes (material: PEEK, inner diameter 0.5 mm, outer diameter 1.0 mm) manufactured by Nirei Kogyo Co., Ltd., and then 511 to 518 are laid. The hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 to be laid were subjected to vibration by an ultrasonic wave having a load of 300 g and a frequency of 40 kHz, and an arcuate portion (not shown) having a radius of 25 mm and an intersecting portion were also provided. Further, when laying a second hollow filament group composed of a plurality of hollow filaments 511 to 518, the load and ultrasonic vibration are stopped at a portion intersecting with the first hollow filament group 501 to 508, and the hollow filament The damage was prevented. After laying the second hollow filament group 511 to 518, the first support 1 (support) in which the hollow filament is laid using the DuPont Kapton 300H with an adhesive layer as the second support 2. Unit). Then, using a laser drilling machine for small-diameter drilling for printed circuit boards, a hole with a pulse width of 5 ms and a shot number of 4 shots and moving φ0.2 mm at intervals of 0.1 mm, the desired cutting shown in FIG. Outline processing along the line. Thereafter, a predetermined portion of the first support 1 near the ends of the hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 is removed, and a first hollow filament group consisting of eight hollow filaments 501 to 508 having a total length of 20 cm, and A support unit for a microfluidic system shown in FIG. 1 is produced in which a second hollow filament group consisting of eight hollow filaments 511 to 518 having a total length of 15 cm is exposed at a length of 10 mm at each end. did. There was no breakage of the hollow filament in the laying part in general, especially in the intersecting part.

この結果、複数の中空フィラメント501〜508からなる第一の中空フィラメント群、及び複数の中空フィラメント511〜518からなる第二の中空フィラメント群で形成した流路の位置ばらつきは、設計図面に対し、±10μm以内に収まる。マイクロ流体システム用支持ユニットを温度調節器内に入れ、60℃に保ち、液状の着色インクを一方の端から流入し、流出までの時間をストップウォッチ等の計測機器で計測した場合、複数の中空フィラメント501〜508からなる第一の中空フィラメント群は、8本ともほぼ同じタイミング(±1秒以下)で他端から流出した。同様の試験を第二の中空フィラメントについても行ったところ、複数の中空フィラメント511〜518からなる第二の中空フィラメント群も8本ともほぼ同じタイミング(±1秒以下)で他端から流出した。   As a result, the positional variation of the flow path formed by the first hollow filament group consisting of a plurality of hollow filaments 501 to 508 and the second hollow filament group consisting of a plurality of hollow filaments 511 to 518 is as follows: Within ± 10 μm. When the microfluidic support unit is placed in a temperature controller and kept at 60 ° C., liquid colored ink flows in from one end, and the time until outflow is measured with a measuring device such as a stopwatch, multiple hollows The first hollow filament group composed of the filaments 501 to 508 flowed out from the other end at almost the same timing (± 1 second or less). When the same test was performed on the second hollow filament, the second hollow filament group including a plurality of hollow filaments 511 to 518 also flowed out from the other end at almost the same timing (± 1 second or less).

(作製例5)
第一の支持体1に、厚さ200μmの非粘着型感圧接着剤ダウコーニングアジア社製のS9009を有した厚さ0.5mmのアルミ板を用いた。これに、超音波振動と荷重の出力制御が可能でNC制御でX−Yテーブルを可動できるNC配線装置を用い、日星電気株式会社製のPFAチューブ(内径1.0mm 外径1.5mm)を敷設する。敷設する中空フィラメント501〜508、511〜518には、荷重500gと周波数40kHzの超音波による振動をかけた。中空フィラメント501〜508、511〜518の敷設は、半径30mmの円弧状に行い、交差する部分も設けた。その交差する部分の近傍では、荷重と超音波振動を止めることとする。第二の支持体2には、厚さ200μmの非粘着型感圧接着剤ダウコーニングアジア社製のS9009を有した、三井化学社製TPXフィルム(厚さ50μm)を用い、真空ラミネート(圧力と熱を印加)を用いて中空フィラメント501〜508、511〜518を施設した支持ユニット上にラミネートする。その際、流入部、流出部、及び交差部の中空フィラメント501〜508、511〜518近傍に温度測定用の熱電対を埋め込む。その後の外形加工では、プリント基板用の外形加工機を用いて所望の形に切断する。所定部分の支持体を除去し、12本の全長40cmの中空フィラメント501〜508、511〜518を50mmの長さを露出させた形状のマイクロ流体システム用支持ユニットを作製できる。中空フィラメント501〜508、511〜518で形成した流路の位置ばらつきは設計図面に対し、±20μm以内に収まる。敷設部分全般、特に交差配線部分で中空フィラメント501〜508、511〜518の破損はない。更に、シート全体にボイドは無く、特にキャピラリー近傍や交差部分にも空気の抱きこみやボイド(気泡)は確認されなかった。
(Production Example 5)
As the first support 1, an aluminum plate having a thickness of 0.5 mm having S9009 made by Dow Corning Asia, a non-adhesive pressure-sensitive adhesive having a thickness of 200 μm was used. For this, an NC wiring device that can control the output of ultrasonic vibration and load and move the XY table by NC control is used. A PFA tube manufactured by Nissei Electric Co., Ltd. (inner diameter 1.0 mm, outer diameter 1.5 mm) Laying. The hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 to be laid were subjected to vibration with ultrasonic waves having a load of 500 g and a frequency of 40 kHz. The hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 were laid in an arc shape with a radius of 30 mm, and intersecting portions were also provided. In the vicinity of the intersecting portion, the load and the ultrasonic vibration are stopped. The second support 2 is a TPX film (thickness 50 μm) manufactured by Mitsui Chemicals, which has S9009 manufactured by Dow Corning Asia, a non-adhesive pressure-sensitive adhesive having a thickness of 200 μm. The hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 are laminated on the installed support unit by applying heat). At that time, a thermocouple for temperature measurement is embedded in the vicinity of the hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 at the inflow portion, the outflow portion, and the intersecting portion. In the subsequent contour processing, the substrate is cut into a desired shape using a contour processing machine for a printed circuit board. A support body for a microfluidic system having a shape in which a length of 50 mm is exposed from 12 hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 having a total length of 40 cm can be produced by removing a predetermined portion of the support. The positional variation of the flow path formed by the hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 is within ± 20 μm with respect to the design drawing. There is no breakage of the hollow filaments 501 to 508 and 511 to 518 in the entire laid portion, particularly in the cross wiring portion. Furthermore, there were no voids in the entire sheet, and in particular, no air entrapment or voids (bubbles) were observed near the capillaries or at the intersections.

共立電子産業製のフィルムヒートFTH−40をアルミ板裏面の全面に貼り付け80℃に設定する。約20℃の水を一方の端から流入し、他端から流出した水の温度を測定したところ、78±1℃である。又、流入部、流出部、及び交差部の各温度は79±0.5℃であり、精度良い温度制御が可能である。   A film heat FTH-40 manufactured by Kyoritsu Electronics Industry is attached to the entire back surface of the aluminum plate and set to 80 ° C. About 20 ° C. water was introduced from one end, and the temperature of the water flowing out from the other end was measured to be 78 ± 1 ° C. Moreover, each temperature of the inflow part, the outflow part, and the crossing part is 79 ± 0.5 ° C., and temperature control with high accuracy is possible.

(作製例6)
第一の支持体1に、接着剤層として厚さ250μmで室温で粘着性であるスリーエム社製VHB(F−9473PC)を有した厚さ0.06mmのポリフェニレンサルファイドフィルム(東レ社製、商品名トレリナ)を用いた。この第一の支持体1の所望の位置に、超音波振動と荷重の出力制御が可能でNC制御でX−Yテーブルを可動できるNC配線装置を用い、ポリマイクロ社製のフューズドシリカキャピラリー(内径100μm、外径360μm、長さ600mm)を敷設した。キャピラリーは、直線部分と渦巻状の部分を設けて敷設した。渦巻状の部分ではキャピラリー同士のピッチが0.5mmとなるように敷設し、キャピラリーの両端部は渦巻状の部分の円接線方向に、平行且つ同一方向に敷設した。渦巻状の最大曲率半径が10mm(最小曲率半径8.5mm、周回数4周)、15mm(最小曲率半径14mm、周回数2周)、20mm(最小曲率半径19.5mm、周回数1周)の三種類を作製した。渦巻状の部分で自身のキャピラリーと交差する部分の近傍では、荷重と超音波振動を止めて敷設した。第二の支持体2には、第一の支持体1と同様の接着剤付きポリフェニレンサルファイドフィルムを用い、真空ラミネートにてキャピラリーを敷設した支持ユニット上にラミネートした。その後、ぞれぞれのキャピラリーの両端部が余長として150mmづつ露出するようプリント基板用の外形加工機を用いて図4(a)に示す縦55mm、横90mmの形に切断しマイクロ流体システム用支持ユニットを作製した。キャピラリーを顕微鏡で観察したところ、敷設部分全般、特に交差配線部分でキャピラリーの破損はなかった。このようにして、長さ600mmのキャピラリーを名刺サイズのシート状(シート内有効長300mm)にコンパクトに収めることが出来た。
(Production Example 6)
A 0.06 mm thick polyphenylene sulfide film (trade name, manufactured by Toray Industries, Inc.) having VHB (F-9473PC) manufactured by 3M which is 250 μm thick and adhesive at room temperature as an adhesive layer on the first support 1. Torelina) was used. Using an NC wiring device capable of controlling the output of ultrasonic vibration and load and moving the XY table by NC control at a desired position of the first support 1, a fused silica capillary (manufactured by Polymicro) ( The inner diameter was 100 μm, the outer diameter was 360 μm, and the length was 600 mm). The capillary was laid with a straight portion and a spiral portion. In the spiral portion, the capillaries were laid so that the pitch between the capillaries was 0.5 mm, and both ends of the capillary were laid in parallel and in the same direction as the circular tangential direction of the spiral portion. The maximum spiral radius of curvature is 10 mm (minimum curvature radius 8.5 mm, 4 turns), 15 mm (minimum curvature radius 14 mm, 2 turns), 20 mm (minimum curvature radius 19.5 mm, 1 turn) Three types were made. In the vicinity of the spiral portion that intersects with its own capillary, the load and ultrasonic vibration were stopped and laid. For the second support 2, the same polyphenylene sulfide film with an adhesive as that of the first support 1 was used and laminated on a support unit in which capillaries were laid by vacuum lamination. Thereafter, the microfluidic system is cut into a shape of 55 mm in length and 90 mm in width as shown in FIG. 4 (a) by using an outline processing machine for a printed circuit board so that both ends of each capillary are exposed as extra lengths of 150 mm. A support unit was prepared. When the capillaries were observed with a microscope, there was no damage to the capillaries in the entire laid portion, particularly in the cross wiring portion. In this way, a capillary having a length of 600 mm could be compactly accommodated in a business card size sheet (effective length in the sheet 300 mm).

(作製例7)
ポリマイクロ社製のフューズドシリカキャピラリー(内径100μm、外径360μm、長さ600mm)を用意し、作製例6の方法に従い、最大曲率半径10mm、15mm、20mmの渦巻きパターンを有した三種類のマイクロ流体システム用支持ユニット(全長600mm、シート内有効長300mm、各余長150mm)をそれぞれ2つずつ、合計6つ用意した。これらのキャピラリー内に、作製例1の方法を用いてGDMAポリマーモノリス構造体を作製した。キャピラリーの一端を、以下に示すHPLC装置にUpchurch社製のキャピラリーコネクタを用いて接続し、H−ν(H:理論段高さ、ν:線速度)プロットを作製した。比較対象として、作製例1で作製したシート状になっていないGDMAポリマーモノリスキャピラリーを8本準備し、上記同様にしてH−ν(H:理論段高さ、ν:線速度)プロットを作成した。結果を図10に示す。
(Production Example 7)
Fused silica capillaries (inner diameter: 100 μm, outer diameter: 360 μm, length: 600 mm) manufactured by Polymicro Corporation were prepared, and three types of micros having spiral patterns with maximum curvature radii of 10 mm, 15 mm, and 20 mm were prepared according to the method of Preparation Example 6. A total of six fluid system support units (total length 600 mm, in-seat effective length 300 mm, each extra length 150 mm) were prepared. A GDMA polymer monolith structure was produced in these capillaries using the method of Production Example 1. One end of the capillary was connected to the HPLC apparatus shown below using a capillary connector manufactured by Upchurch, and an H-ν (H: theoretical plate height, ν: linear velocity) plot was prepared. For comparison, eight GDMA polymer monolith capillaries not prepared in the form of sheet prepared in Preparation Example 1 were prepared, and an H-ν (H: theoretical plate height, ν: linear velocity) plot was prepared in the same manner as described above. . The results are shown in FIG.

[HPLC装置の構成]
送液ポンプ:KYA DiNa S
インジェクタ:Valco V2 CIAG Inter Nation
検出器:CE−2075UV(Jasco社製)(オフカラム検出)
オフカラム:フューズドシリカキャピラリー(内径50μm)
オフカラム長:90mm
[条件]
移動相:アセトニトリル/水=60/40(v/v)
試料:ウラシル(1mg/ml)
注入量:10nL
温度:20℃
検出:UV210nm
[Configuration of HPLC system]
Liquid feed pump: KYA DiNa S
Injector: Valco V2 CIAG Inter Nation
Detector: CE-2075UV (manufactured by Jasco) (off-column detection)
Off-column: fused silica capillary (inner diameter 50 μm)
Off-column length: 90mm
[conditions]
Mobile phase: acetonitrile / water = 60/40 (v / v)
Sample: Uracil (1 mg / ml)
Injection volume: 10nL
Temperature: 20 ° C
Detection: UV210nm

次に、HPLC測定において用い、評価の対象となるパラメータについて、図11に示すクロマトグラムのピークを例に、振られた符号に基づいて説明する。   Next, parameters used in the HPLC measurement and to be evaluated will be described based on the assigned symbols, taking the peak of the chromatogram shown in FIG. 11 as an example.

[パラメータの説明]
(1)線速度:ν
線速度νは次式で表される。
[Parameter description]
(1) Linear velocity: ν
The linear velocity ν is expressed by the following equation.

(数1)
ν = L / t (1−1)
L : カラム長、 t : 保持のない溶質の溶出時間
(2)理論段高さ:H
理論段高さは1理論段に相当するカラム長であり、次式で表される。
(Equation 1)
ν = L / t 0 (1-1)
L: column length, t 0 : elution time of solute without retention (2) theoretical plate height: H
The theoretical plate height is a column length corresponding to one theoretical plate, and is represented by the following formula.

(数2)
H = σ/ L = L / N (1−2)
σ:ピークの広がり(正規分布の標準偏差),L:カラム長、N:理論段数
(3)理論段数:N
理論段数Nは次式で表される。
(Equation 2)
H = σ 2 / L = L / N (1-2)
σ: spread of peak (standard deviation of normal distribution), L: column length, N: number of theoretical plates (3) number of theoretical plates: N
The theoretical plate number N is expressed by the following equation.

(数3)
N = (L / σ) (1−3)
もしくは、
N = (t/ σ) (1−4)
:溶質の溶出時間
またピーク幅Wは4σ法で求めると、
W = 4σ (1−5)
理論段数Nは式(1−6)、(1−7)で表される。
(Equation 3)
N = (L / σ) 2 (1-3)
Or
N = (t R / σ) 2 (1-4)
t R : Solute elution time
Further, when the peak width W is obtained by the 4σ method,
W = 4σ (1-5)
The theoretical plate number N is expressed by the equations (1-6) and (1-7).

N = 16 × (t/ W) (1−6)
また(W1 / 2 ) = 8σln2 より
N = 5.54 × (t/ W1 / 2 (1−7)
W:ピーク幅、W1 / 2 :ピークの半値幅
N = 16 × (t R / W) 2 (1-6)
From (W 1/2 ) 2 = 8σ 2 ln2
N = 5.54 × (t R / W 1/2 ) 2 (1-7)
W: Peak width, W 1/2 : Half width of peak

図10より、GDMAポリマーモノリスを直線状のキャピラリー内に作製した場合も、渦巻き(湾曲部)形状に固定したキャピラリー内に作製したキャピラリーも、両方とも分離能を有していることがわかった。よって、GDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムが得られたことがわかる。特に、最大曲率半径が10mm、15mm、20mmの渦巻き状にキャピラリーが固定されたマイクロ流体システム用支持ユニットは、キャピラリー内にGDMAポリマーモノリスを有しており、シート状GDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムである。   From FIG. 10, it was found that both the GDMA polymer monolith produced in a linear capillary and the capillary produced in a capillary fixed in a spiral (curved portion) shape have the separation ability. Thus, it can be seen that a GDMA polymer monolith capillary column was obtained. In particular, a support unit for a microfluidic system in which a capillary is fixed in a spiral shape with a maximum curvature radius of 10 mm, 15 mm, and 20 mm has a GDMA polymer monolith in the capillary and is a sheet-like GDMA polymer monolith capillary column.

更に図10から、最大曲率半径の違う三種類のシート状GDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムは、最大曲率半径が10mm、15mm、20mmと異なることによる理論段高さの有意な変化は認められず、分離カラム性能に対する曲げ方の影響はないことがわかる。   Further, from FIG. 10, three types of sheet-like GDMA polymer monolith capillary columns with different maximum radii of curvature showed no significant change in the theoretical plate height due to the difference in maximum radii of curvature of 10 mm, 15 mm, and 20 mm, and the performance of the separation column It can be seen that there is no influence of the bending method on.

次に、渦巻き(湾曲部)の最大曲率半径の分離性能に対する影響は無いとして、渦巻き(湾曲部)を有するキャピラリー内に作製した前述の6つのシート状GDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムと、直線状で且つシート化されていない8本のキャピラリーカラムとを比較した。線速度1mm/sの時の平均理論段高を比較し、表1に性能評価結果としてまとめた。
Next, assuming that there is no influence on the separation performance of the maximum curvature radius of the spiral (curved portion), the above-described six sheet-like GDMA polymer monolith capillary columns produced in the capillary having the spiral (curved portion), a linear and sheet Comparison was made with eight capillary columns that were not converted. The average theoretical plate height at a linear velocity of 1 mm / s was compared, and Table 1 summarizes the performance evaluation results.

表1から、直線状で作製したGDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムの理論段高さに対し、曲げ部分を有するシート状GDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムの理論段高さは95%であった。このことから、予めキャピラリーを渦巻き(湾曲部)のような曲げの部分を有する任意な形状に固定した後に、このキャピラリー内に有機ポリマーモノリス構造体を作製した場合でも、分離カラム性能を有するGDMAポリマーモノリスが作製可能であり、更に、分離カラム性能に対する曲げの影響は小さいことがわかった。   From Table 1, the theoretical plate height of the sheet-like GDMA polymer monolith capillary column having a bent portion was 95% with respect to the theoretical plate height of the GDMA polymer monolith capillary column produced in a straight line. Therefore, even when an organic polymer monolith structure is produced in the capillary after fixing the capillary in an arbitrary shape having a bent portion such as a spiral (curved portion) in advance, a GDMA polymer having separation column performance It has been found that monoliths can be made and that the effect of bending on separation column performance is small.

(作製例8)
作製例7との比較のために、内径200μmのジーエルサイエンス社製フューズドシリカキャピラリー(外径350μm、長さ600mm)を使用し、同様の実験を行った。
(Production Example 8)
For comparison with Preparation Example 7, a similar experiment was performed using a fused silica capillary (outer diameter 350 μm, length 600 mm) having an inner diameter of 200 μm manufactured by GL Sciences.

第一の支持体1に、接着剤層として厚さ250μmのスリーエム社製VHB(F−9473PC)を有した厚さ0.05mmのPETフィルム(帝人デュポンフィルム社製、商品名テトロン(登録商標))を用いた。作製例6で作製した最大曲率半径10mmと15mmの二つのサンプルの写真を撮り、実物大サイズに印刷したものを、テーブルに両面テープで固定した。この上に、第一の支持体1を載せテーブルにしっかりと固定した。第一の支持体1は半透明で下の印刷が透けて見えることを利用し、作製例6と同様のパターンに、内径200μmのキャピラリーを固定した。第一の支持体1と同様の材料を第二の支持体2として、ロールラミネータでキャピラリーを固定した支持ユニット上にラミネートした。カッターを用いて余分な部分を取り除いた。キャピラリーがある部分はカッタ刃がキャピラリーに当たらないよう慎重にカットし、第一の支持体1と第二の支持体2を除去した。このようにして、キャピラリー内径が200μmであることと、第一の支持体1にPETフィルムを用いたこと以外は、作製例6と外観が同様なマイクロ流体システム用支持ユニット(縦55mm、横90mm)を作製した。このマイクロ流体システム用支持ユニットは可撓性を有しており、曲げることができる。手で10回、20回と曲げを繰り返しても、キャピラリーの位置が変わることはなかった。   A PET film having a thickness of 0.05 mm having a VHB (F-9473PC) having a thickness of 250 μm as an adhesive layer on the first support 1 (trade name: Tetron (registered trademark) manufactured by Teijin DuPont Films Ltd.) ) Was used. Two samples with maximum curvature radii of 10 mm and 15 mm produced in Production Example 6 were taken and printed in actual size, and fixed to the table with double-sided tape. On this, the 1st support body 1 was put on the table firmly. Utilizing the fact that the first support 1 was translucent and the lower printing was seen through, a capillary having an inner diameter of 200 μm was fixed in the same pattern as in Production Example 6. The same material as that of the first support 1 was laminated as a second support 2 on a support unit having a capillary fixed by a roll laminator. The excess part was removed using a cutter. The part with the capillary was carefully cut so that the cutter blade did not hit the capillary, and the first support 1 and the second support 2 were removed. In this way, the microfluidic system support unit (55 mm long and 90 mm wide) having the same appearance as that of Production Example 6 except that the inner diameter of the capillary is 200 μm and a PET film is used for the first support 1. ) Was produced. This support unit for a microfluidic system has flexibility and can be bent. Even if the bending was repeated 10 times and 20 times by hand, the position of the capillary did not change.

次に、上記マイクロ流体システム用支持ユニットのキャピラリー内に作製例1に従い、GDMAポリマーモノリスを作製した。更に、内径200μmの直線状のキャピラリー3本に、作製例1に従いGDMAポリマーモノリスを作製し、作製例7と同様の条件でH−ν(H:理論段高さ、ν:線速度)プロットを作成した。結果を図12に示す。   Next, a GDMA polymer monolith was produced in the capillary of the microfluidic system support unit according to Production Example 1. Further, a GDMA polymer monolith was produced on three linear capillaries with an inner diameter of 200 μm according to Production Example 1, and an H-ν (H: theoretical plate height, ν: linear velocity) plot was made under the same conditions as in Production Example 7. Created. The results are shown in FIG.

図12の結果から、内径200μmのキャピラリーを用いても、直線状で有機ポリマーモノリス構造体を作製したキャピラリーカラムと、曲げの部分を有するキャピラリー内に有機ポリマーモノリス構造体を作製したキャピラリーカラムの、理論段高さの有意差は認められなかった。   From the results shown in FIG. 12, even if a capillary having an inner diameter of 200 μm is used, a capillary column in which a linear organic polymer monolith structure is produced and a capillary column in which the organic polymer monolith structure is produced in a capillary having a bent portion are theoretical stages. There was no significant difference in height.

(作製例9)
内径100μm×外径375μm、内径200μm×外径350μmのフューズドシリカキャピラリー(ジーエルサイエンス社製)を用意した。作製例1に従い、キャピラリー内部にGDMAポリマーモノリスを作製し、GDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムを得た。これを作製例7同様の装置、条件(以下記載)で通液実験を行い、H−ν(H:理論段高さ、ν:線速度)プロットを作成した。結果を図13に示す。
(Production Example 9)
A fused silica capillary (manufactured by GL Sciences Inc.) having an inner diameter of 100 μm × outer diameter of 375 μm and an inner diameter of 200 μm × outer diameter of 350 μm was prepared. In accordance with Production Example 1, a GDMA polymer monolith was produced inside the capillary to obtain a GDMA polymer monolith capillary column. This was subjected to a liquid passing experiment using the same apparatus and conditions (described below) as in Preparation Example 7, and a H-ν (H: theoretical plate height, ν: linear velocity) plot was created. The results are shown in FIG.

第一の支持体1として、厚さ200μmの非粘着型感圧接着剤ダウコーニングアジア社製のS9009を有した、厚さ0.05mmのTPXフィルム(三井化学社製)を用いた。第一の支持体1のS9009の表面に、超音波振動と荷重の出力制御が可能でNC制御でX−Yテーブルを可動できるNC配線装置を用い、先に作製した内径の異なる二種類のGDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムを最大曲率半径10mmの円弧部分を有するパターンに敷設した。この時、GDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムには、荷重250gと周波数40kHzの超音波による振動をかけた。第二の支持体2には、第一の支持体1と同様のS9009を有するTPXフィルムを用い、真空ラミネート(圧力と熱を印加)にてGDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムを敷設した支持ユニット上にラミネートし、マイクロ流体システム用支持ユニット(シート状GDMAポリマーモノリスキャピラリーカラム)を得た。敷設部分全般、特に交差配線部分でキャピラリーの破損はなかった。更に、シート全体にボイドは無く、特にキャピラリー近傍や交差部分にも空気の抱きこみやボイド(気泡)は確認されなかった。   As the first support 1, a TPX film (manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.) having a thickness of 0.05 mm and having S9009 made by Dow Corning Asia, a non-adhesive pressure-sensitive adhesive having a thickness of 200 μm, was used. On the surface of S9009 of the first support 1, two types of GDMA with different inner diameters were prepared using an NC wiring device that can control the output of ultrasonic vibration and load and move the XY table by NC control. A polymer monolith capillary column was laid in a pattern having an arc portion with a maximum curvature radius of 10 mm. At this time, the GDMA polymer monolith capillary column was vibrated by ultrasonic waves having a load of 250 g and a frequency of 40 kHz. The second support 2 is a TPX film having S9009 similar to that of the first support 1, and is laminated on a support unit in which a GDMA polymer monolith capillary column is laid by vacuum lamination (applying pressure and heat). A support unit for microfluidic system (sheet-like GDMA polymer monolith capillary column) was obtained. There was no breakage of the capillary in the laying part in general, especially in the cross wiring part. Furthermore, there were no voids in the entire sheet, and in particular, no air entrapment or voids (bubbles) were observed near the capillaries or at the intersections.

カッターを用いて余分な部分を取り除いき、キャピラリーの両端部を各50mmを露出させ、余長とした。GDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムがある部分はカッター刃がキャピラリーに当たらないよう慎重にカットした。露出したキャピラリーの一端をHPLC装置に接続し、通液実験を行いH−ν(H:理論段高さ、ν:線速度)プロットを作成した。結果を図13に示す。   An excess portion was removed using a cutter, and 50 mm of each end of the capillary was exposed to make an extra length. The part with the GDMA polymer monolith capillary column was carefully cut so that the cutter blade did not hit the capillary. One end of the exposed capillary was connected to an HPLC apparatus, and a liquid flow experiment was performed to create an H-ν (H: theoretical plate height, ν: linear velocity) plot. The results are shown in FIG.

[HPLC装置の構成]
送液ポンプ:KYA DiNa S
インジェクタ:Valco V2 CIAG Inter Nation
検出器:CE−2075UV(Jasco社製)(オフカラム検出)
オフカラム:フューズドシリカキャピラリー(内径50μm)
オフカラム長:90mm
[条件]
移動相:アセトニトリル/水=60/40(v/v)
試料:ウラシル(1mg/ml)
注入量:10nL
温度:20℃
検出:UV210nm
[Configuration of HPLC system]
Liquid feed pump: KYA DiNa S
Injector: Valco V2 CIAG Inter Nation
Detector: CE-2075UV (manufactured by Jasco) (off-column detection)
Off-column: fused silica capillary (inner diameter 50 μm)
Off-column length: 90mm
[conditions]
Mobile phase: acetonitrile / water = 60/40 (v / v)
Sample: Uracil (1 mg / ml)
Injection volume: 10 nL
Temperature: 20 ° C
Detection: UV210nm

図13から、内径100μmのGDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムが、直線状から曲率半径10mmに曲げることによって変化した理論段高の差は1%であり、内径200μmの場合は3%であった。このことから、キャピラリー内にGDMAポリマーモノリスを作製し、支持体上に曲率半径10mmの湾曲部のような曲げの部分を有する任意な形状に固定した場合でも、カラム性能は低下しないことが明らかとなった。よって、内径100μmと200μmのGDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムは、カラム性能に対する曲げの影響は小さいことがわかった。   From FIG. 13, the difference in theoretical plate height changed by bending the GDMA polymer monolith capillary column having an inner diameter of 100 μm from a linear shape to a curvature radius of 10 mm was 1%, and 3% when the inner diameter was 200 μm. From this, it is clear that even when a GDMA polymer monolith is produced in a capillary and fixed to an arbitrary shape having a bent portion such as a curved portion having a curvature radius of 10 mm on a support, the column performance does not deteriorate. became. Therefore, it was found that the GDMA polymer monolith capillary column having an inner diameter of 100 μm and 200 μm has a small influence of bending on the column performance.

また、図13の結果から、上記GDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムを第一の支持体1上に固定する際に印加した超音波と荷重、及び真空ラミネートの際に印加した圧力と熱とが、GDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムのカラム性能を低下させないことが明らかになった。   Further, from the results of FIG. 13, the ultrasonic wave and the load applied when the GDMA polymer monolith capillary column is fixed on the first support 1 and the pressure and heat applied during the vacuum laminating are determined by the GDMA polymer monolith. It was revealed that the column performance of the capillary column was not deteriorated.

更に、H−ν(H:理論段高さ、ν:線速度)プロットを作製に使用した上記シート状GDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムの一部を切断し、SEMによる観察を行ったところ、GDMAポリマーモノリスの構造的な破壊、キャピラリー内壁との剥れ、欠損などは確認されなかった。よって、GDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムを第一の支持体1上に固定する際に印加した超音波と荷重、及び真空ラミネートの際に印加した圧力と熱とは、GDMAポリマーモノリスの構造に影響を及ぼさないことが明らかとなった。   Furthermore, when a part of the sheet-like GDMA polymer monolith capillary column used for producing the H-ν (H: theoretical plate height, ν: linear velocity) plot was cut and observed by SEM, the GDMA polymer monolith No structural destruction, peeling from the inner wall of the capillary, or loss was found. Therefore, the ultrasonic wave and load applied when fixing the GDMA polymer monolith capillary column on the first support 1 and the pressure and heat applied during vacuum lamination do not affect the structure of the GDMA polymer monolith. It became clear.

(作製例10)
内径100μm×外径360μmのフューズドシリカキャピラリー(ポリマイクロ社製)に作製例2に従い、TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムを調製した。このカラムを用いて作製例9と同様に直線状での通液実験を行った後、作製例9と同様の方法で曲率半径10mmのパターンを有するマイクロ流体システム用支持ユニット(シート状TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラム)を得て、再度通液実験を行いH−ν(H:理論段高さ、ν:線速度)プロットを作成した。結果を図14に示す。
(Production Example 10)
A TEPIC polymer monolith capillary column was prepared according to Production Example 2 on a fused silica capillary (manufactured by Polymicro) having an inner diameter of 100 μm and an outer diameter of 360 μm. After conducting a linear flow experiment using this column in the same manner as in Production Example 9, a support unit for a microfluidic system (sheet-like TEPIC polymer monolith having a pattern with a radius of curvature of 10 mm was produced in the same manner as in Production Example 9. Capillary column) was obtained, and a liquid passage experiment was performed again to create a H-ν (H: theoretical plate height, ν: linear velocity) plot. The results are shown in FIG.

[条件]
移動相:アセトニトリル/20mMリン酸緩衝水溶液:pH7=60/40(v/v)
試料:ウラシル(0.1mg/ml)
注入量:10nL
温度:20℃
検出:UV210nm
[conditions]
Mobile phase: acetonitrile / 20 mM phosphate buffer aqueous solution: pH 7 = 60/40 (v / v)
Sample: Uracil (0.1 mg / ml)
Injection volume: 10 nL
Temperature: 20 ° C
Detection: UV210nm

更に、保持のある溶質として、ベンゼンを用いてH−ν(H:理論段高さ、ν:線速度)プロットを作成した。結果を図15示す。   Furthermore, H-ν (H: theoretical plate height, ν: linear velocity) plot was created using benzene as a retained solute. The results are shown in FIG.

[条件]
移動相:アセトニトリル/20mMリン酸緩衝水溶液:pH7=60/40(v/v)
試料:ベンゼン(1mg/ml)
注入量:10nL
温度:20℃
検出:UV210nm
[conditions]
Mobile phase: acetonitrile / 20 mM phosphate buffer aqueous solution: pH 7 = 60/40 (v / v)
Sample: benzene (1 mg / ml)
Injection volume: 10 nL
Temperature: 20 ° C
Detection: UV210nm

図14と図15とから、溶質にウラシル(保持無し)を用いた場合の、直線状のキャピラリー内に作製した後に、曲率半径10mmに曲げることによって変化した理論段高さの差は5%であり、GDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムの10倍以上高性能(線速度1mm/s、溶質:ウラシル)なTEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムにおいても、曲げによるカラム性能のへの影響は極めて小さいことがわかった。また、溶質にベンゼンを用いた場合の理論段高さの差は5%であり、保持のある溶質においても曲げによるカラム性能のへの影響は極めて小さいことがわかった。   From FIG. 14 and FIG. 15, the difference in the theoretical plate height changed by bending to a radius of curvature of 10 mm after being produced in a linear capillary when uracil (without retention) is used as the solute is 5%. In addition, it was found that even in a TPIC polymer monolith capillary column having a performance 10 times or more higher than that of a GDMA polymer monolith capillary column (linear velocity: 1 mm / s, solute: uracil), the influence of bending on the column performance is extremely small. The difference in theoretical plate height when benzene was used as the solute was 5%, and it was found that the influence on the column performance due to bending was extremely small even in the retained solute.

更に、上記TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムにおいても、第一の支持体1上に固定する際に印加した超音波と荷重、及び真空ラミネートの際に印加した圧力と熱とが、TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムのカラム性能を低下させないことが明らかになった。   Further, in the above-mentioned TEPIC polymer monolith capillary column, the ultrasonic wave and load applied when fixing on the first support 1 and the pressure and heat applied during vacuum lamination are the column performance of the TEPIC polymer monolith capillary column. It has become clear that it will not decrease.

更に、H−ν(H:理論段高さ、ν:線速度)プロットを作製に使用した上記シート状TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムの一部を切断し、SEMによる観察を行ったところ、TEPICポリマーモノリスの構造的な破壊、キャピラリー内壁との剥れ、欠損などは確認されなかった。よって、TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムにおいても第一の支持体1上に固定する際に印加した超音波と荷重、及び真空ラミネートの際に印加した圧力と熱とは、TEPICポリマーモノリスの構造に影響を及ぼさないことが明らかとなった。   Furthermore, when a part of the sheet-shaped TEPIC polymer monolith capillary column used for the production of the H-ν (H: theoretical plate height, ν: linear velocity) plot was cut and observed by SEM, the TEPIC polymer monolith was No structural destruction, peeling from the inner wall of the capillary, or loss was found. Therefore, also in the TEPIC polymer monolith capillary column, the ultrasonic wave and load applied when fixing on the first support 1 and the pressure and heat applied during vacuum laminating affect the structure of the TEPIC polymer monolith. It became clear that there was no.

(実施例11)
内径100μm×外径360μmのフューズドシリカキャピラリー(ポリマイクロ社製)に作製例3に従いキャピラリー内部にシリカモノリス構造体を作製し、シリカモノリスキャピラリーカラムを得た。作製例9と同様に、直線状での通液実験を行った。結果を図16に示す。
(Example 11)
A silica monolith structure was prepared in a capillary according to Preparation Example 3 in a fused silica capillary (manufactured by Polymicro) having an inner diameter of 100 μm and an outer diameter of 360 μm to obtain a silica monolith capillary column. Similar to Production Example 9, a linear flow experiment was performed. The results are shown in FIG.

次に、第一の支持体1として、厚さ250μmのスリーエム社製VHB(F−9473PC)を有した、厚さ0.1mmのガラスエポキシ樹脂板を用意し、縦80mm、横100mmに切断した。この第一の支持体上に、先のシリカモノリスキャピラリーカラムを、手によって曲率半径10mmの円弧部分を有するパターンに固定した。両端部は、第一の支持体上から各50mm露出させた。第二の支持体として、PETフィルム(厚さ0.025mm、東レ製)をシリカモノリスキャピラリーカラム側からゴムローラを用いてラミネートし、マイクロ流体システム用支持ユニット(シート状シリカモノリスキャピラリーカラム)を得た。実施例9と同様に、直線状での通液実験と曲率半径10mmのパターンを有するマイクロ流体システム用支持ユニットでの通液実験からH-ν(H:理論段高さ、ν:線速度)プロットを作成した。結果を図16に示す。   Next, a glass epoxy resin plate having a thickness of 0.1 mm and having a VHB (F-9473PC) made by 3M having a thickness of 250 μm was prepared as the first support 1 and cut into a length of 80 mm and a width of 100 mm. . On the first support, the previous silica monolith capillary column was fixed by hand to a pattern having an arc portion having a curvature radius of 10 mm. Both ends were exposed 50 mm each from the top of the first support. As a second support, a PET film (thickness: 0.025 mm, manufactured by Toray) was laminated from the silica monolith capillary column side using a rubber roller to obtain a support unit for microfluidic system (sheet-like silica monolith capillary column). Similar to Example 9, H-ν (H: theoretical plate height, ν: linear velocity) was obtained from a liquid flow experiment in a straight line and a liquid flow experiment in a support unit for a microfluidic system having a pattern with a curvature radius of 10 mm. A plot was created. The results are shown in FIG.

[条件]
移動相:アセトニトリル/20mMリン酸緩衝水溶液:pH7=60/40(v/v)
試料:ウラシル(1mg/ml)
注入量:10nL
温度:20℃
検出:UV210nm
[conditions]
Mobile phase: acetonitrile / 20 mM phosphate buffer aqueous solution: pH 7 = 60/40 (v / v)
Sample: Uracil (1 mg / ml)
Injection volume: 10 nL
Temperature: 20 ° C
Detection: UV210nm

図16から、このシリカモノリスキャピラリーカラムは、十分な分離性能を有していることがわかった。すなわち、シート状シリカモノリスキャピラリーカラムが得られた。   From FIG. 16, it was found that this silica monolith capillary column has sufficient separation performance. That is, a sheet-like silica monolith capillary column was obtained.

直線状から曲率半径10mmに曲げることによって変化した理論段高の差は3%であり、シリカモノリスキャピラリーカラムにおいても曲げによるカラム性能のへの影響は極めて小さいことがわかった。   The difference in theoretical plate height that was changed by bending from a linear shape to a curvature radius of 10 mm was 3%, and it was found that the influence on the column performance by bending was extremely small even in the silica monolith capillary column.

(作製例12)
長さ1000mm、内径100μm×外径360μmのフューズドシリカキャピラリー(ポリマイクロ社製)に作製例2に従いキャピラリー内部に有機ポリマーモノリス構造体を作製し、TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムを得た。両端部を25mmづつ切り落とし、きれいな端面を出した。このTEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムについて、以下の条件でアルキルベンゼンの分離性能評価を行った。得られたクロマトグラフを図17に示す。
(Production Example 12)
An organic polymer monolith structure was produced inside a capillary in a fused silica capillary (manufactured by Polymicro) having a length of 1000 mm, an inner diameter of 100 μm and an outer diameter of 360 μm according to Production Example 2 to obtain a TEPIC polymer monolith capillary column. Both ends were cut off by 25 mm, and a clean end face was obtained. This TEPIC polymer monolith capillary column was evaluated for the separation performance of alkylbenzene under the following conditions. The obtained chromatograph is shown in FIG.

[HPLC装置の構成]
システムコントローラー:CBM−20A(Shimadzu社製)
送液ポンプ:LC−10ADVP(Shimadzu社製)
インジェクタ:RHEODYNE7725(RHEODYNE社製)
検出器:CE−2075UV(Jasco社製)
オフカラム:フューズドシリカキャピラリー(内径50μm)
オフカラム長:90mm
[条件]
移動相:アセトニトリル/20mMリン酸緩衝水溶液:pH7=60/40(v/v)
線速度:0.58mm/s
温度:20℃
検出:UV210nm
[Configuration of HPLC system]
System controller: CBM-20A (manufactured by Shimadzu)
Liquid feed pump: LC-10ADVP (manufactured by Shimadzu)
Injector: RHEODYNE7725 (RHEODYNE)
Detector: CE-2075UV (manufactured by Jasco)
Off-column: fused silica capillary (inner diameter 50 μm)
Off-column length: 90mm
[conditions]
Mobile phase: acetonitrile / 20 mM phosphate buffer aqueous solution: pH 7 = 60/40 (v / v)
Linear velocity: 0.58 mm / s
Temperature: 20 ° C
Detection: UV210nm

次に、接着剤層としてスリーエム社製VHB(厚さ250μm、F−9473PC)を有した、厚さ0.075mmのポリイミドフィルム(デュポン社製、商品名:カプトン300H)で構成された第一の支持体1を用意し、超音波振動と荷重の出力制御が可能でNC制御でX−Yテーブルを可動できるNC配線装置を用い、先の評価に用いたTEPICポリマーモノリスキャピラリーカラム(長さ950mm)を第一の支持体1の接着剤層面に超音波40V、荷重250gを印加して敷設した。TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムの敷設形状は、キャピラリー同士のピッチが0.5mmである渦巻状の部分を有しており、最大曲率半径は20mm(最小曲率半径=17.5mm、周回数6周)とした。キャピラリーの両端部は、互いに平行且つ同一方向に向くように直線状に敷設した。渦巻状の部分で自身のキャピラリーと交差する部分の近傍では、荷重と超音波振動を止めた。第二の支持体2には、第一の支持体1と同様の接着剤付きポリイミドフィルムを用い、真空ラミネート(圧力と熱を印加)にてキャピラリーを敷設した支持ユニット上にラミネートした。その後、ぞれぞれのキャピラリーの両端部が余長として70〜80mmづつ露出するように、カッターを用いて外形加工を行い図4(a)に示す縦55mm、横90mmの形に切断しキャピラリー内にTEPIC樹脂製モノリス構造体が形成されたマイクロ流体システム用支持ユニットを作製し、シート状TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムを得た。キャピラリーを顕微鏡で観察したところ、敷設部分全般、特に交差配線部分でキャピラリーの破損はない。このシート状TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムは、キャピラリーがむき出しの状態よりも、コンパクトであり取扱い性に優れている。更に、キャピラリーがフィルムと接着剤に保護されているために、外力や衝撃で損傷・破損する可能性が低い。このことは、一般的に分離・分析用カラムは高価であることや、分離・分析用カラムは個体差があることのために、可能な限り同一個体(カラム)で分析を行えることが望ましいといった利用者の希望に沿えるという特徴を有するものである。   Next, a first film composed of a 0.075 mm thick polyimide film (trade name: Kapton 300H, manufactured by DuPont) having 3H VHB (250 μm thick, F-9473PC) as an adhesive layer. Prepare the support 1, use the NC wiring device that can control the output of ultrasonic vibration and load and move the XY table by NC control, and use the TEPIC polymer monolith capillary column (length: 950 mm) used in the previous evaluation. An ultrasonic wave of 40 V and a load of 250 g were applied to the adhesive layer surface of the first support 1 and laid. The laying shape of the TEPIC polymer monolith capillary column has a spiral portion with a pitch between the capillaries of 0.5 mm, and the maximum curvature radius is 20 mm (minimum curvature radius = 17.5 mm, 6 turns). . Both ends of the capillary were laid in a straight line so as to be parallel to each other and in the same direction. The load and the ultrasonic vibration were stopped in the vicinity of the spiral portion that intersected with its own capillary. For the second support 2, a polyimide film with an adhesive similar to that of the first support 1 was used, and was laminated on a support unit in which capillaries were laid by vacuum lamination (applying pressure and heat). Thereafter, the outer shape is processed using a cutter so that both end portions of each capillary are exposed by 70 to 80 mm as extra lengths, and the capillaries are cut into a 55 mm length and 90 mm width as shown in FIG. A support unit for a microfluidic system in which a monolith structure made of TEPIC resin was formed was produced, and a sheet-like TEPIC polymer monolith capillary column was obtained. When the capillary was observed with a microscope, there was no breakage of the capillary in the entire laying portion, particularly in the cross wiring portion. This sheet-shaped TEPIC polymer monolith capillary column is more compact and easier to handle than a bare capillary. Furthermore, since the capillary is protected by the film and the adhesive, the possibility of being damaged or broken by an external force or impact is low. This is because separation / analysis columns are generally expensive, and separation / analysis columns are subject to individual differences, so it is desirable to perform analysis on the same individual (column) as much as possible. It has the feature of meeting the user's wishes.

このようにして得られたシート状TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムを、先と同様にHPLC装置に接続し、アルキルベンゼンの分離性能評価をおこなった。得られたクロマトグラフを図18に示す。   The sheet-like TEPIC polymer monolith capillary column thus obtained was connected to an HPLC apparatus in the same manner as described above, and the separation performance of alkylbenzene was evaluated. The obtained chromatograph is shown in FIG.

[条件]
移動相:アセトニトリル/20mMリン酸緩衝水溶液:pH7=60/40(v/v)
線速度:1.53mm/s
温度:20℃
検出:UV210nm
[conditions]
Mobile phase: acetonitrile / 20 mM phosphate buffer aqueous solution: pH 7 = 60/40 (v / v)
Linear velocity: 1.53 mm / s
Temperature: 20 ° C
Detection: UV210nm

図17と図18とから、TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムを湾曲部(曲げ)を有した形状に敷設しコンパクトにシート化しても、高い理論段数を維持することが明らかとなった。   FIG. 17 and FIG. 18 reveal that a high number of theoretical plates can be maintained even when a TEPIC polymer monolith capillary column is laid in a shape having a curved portion (bent) and formed into a compact sheet.

この時の背圧は6.1MPaであり、背圧20MPa以上が必要な一般的な粒子充填型のカラム(内径4.6mm、長さ150mm)よりも、低背圧で高分離能を有していることがわかった。すなわち、低背圧で高分離能を有し、取扱い性に優れたマイクロ流体システム用支持ユニット(シート状TEPICポリマーモノリスカラム)が得られた。 The back pressure at this time is 6.1 MPa, and it has a lower back pressure and higher resolution than a general particle packed column (inner diameter 4.6 mm, length 150 mm) that requires a back pressure of 20 MPa or more. I found out. That is, a support unit for microfluidic system (sheet-like TEPIC polymer monolith column) having a low back pressure, a high resolution, and an excellent handleability was obtained.

(作製例13)
長さ1000mm、内径100μm×外径360μmのフューズドシリカキャピラリー(ポリマイクロ社製)に作製例2に従いキャピラリー内部に有機ポリマーモノリス構造体を作製し、TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムを得た。両端部を50mmづつ切り落とし、きれいな端面を出した(有効長900mm)。次に、接着剤層としてスリーエム社製VHB(厚さ250μm、F−9473PC)を有した、厚さ0.075mmのポリイミドフィルム(デュポン社製、商品名:カプトン300H)で構成された第一の支持体1を用意し、超音波振動と荷重の出力制御が可能でNC制御でX−Yテーブルを可動できるNC配線装置を用い、先のTEPICポリマーモノリスキャピラリーカラム(長さ900mm)を第一の支持体1の接着剤層面に超音波40kHz、荷重250gを印加して敷設した。TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムの敷設形状は、半円の円弧部と直線部を組み合わせた運動場トラック形状で、キャピラリー同士のピッチが0.5mmであり、半円の最大曲率半径は20mm(最小曲率半径=17.5mm)、直線部は40mm(周回数4周)とした。キャピラリーの両端部は、互いに平行且つ同一方向に向くように直線状に敷設した。半円の円弧部分で自身のキャピラリーと交差する部分の近傍では、荷重と超音波振動を止めた。第二の支持体2には、接着剤層としてスリーエム社製VHB(厚さ250μm、F−9473PC)を有した、厚さ0.05mmのPETフィルム(ユニチカ社製)を用い、真空ラミネート(圧力と熱を印加)にてキャピラリーを敷設した支持ユニット上にラミネートした。その後、ぞれぞれのキャピラリーの両端部が余長として50mmづつ露出するように、カッターを用いて外形加工を行い図4(a)に示す縦55mm、横90mmの形に切断しキャピラリー内にTEPIC樹脂製モノリス構造体が形成されたマイクロ流体システム用支持ユニットを作製し、シート状TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムを得た。下記の装置及び条件でヌクレオシド及び核酸塩基の分離を行った。結果を図19に示す。
(Production Example 13)
An organic polymer monolith structure was produced inside a capillary in a fused silica capillary (manufactured by Polymicro) having a length of 1000 mm, an inner diameter of 100 μm and an outer diameter of 360 μm according to Production Example 2 to obtain a TEPIC polymer monolith capillary column. Both ends were cut off by 50 mm, and a clean end face was obtained (effective length 900 mm). Next, a first film composed of a 0.075 mm thick polyimide film (trade name: Kapton 300H, manufactured by DuPont) having 3H VHB (250 μm thick, F-9473PC) as an adhesive layer. Prepare the support 1, use the NC wiring device that can move the XY table by NC control and can control the output of ultrasonic vibration and load, the first support the TEPIC polymer monolith capillary column (length 900mm) An ultrasonic wave of 40 kHz and a load of 250 g were applied to the surface of the adhesive layer of the body 1 and laid. The laying shape of the TEPIC polymer monolith capillary column is a motion field track shape combining a semicircular arc portion and a straight portion, the pitch between the capillaries is 0.5 mm, and the maximum curvature radius of the semicircle is 20 mm (minimum curvature radius = 17). 0.5 mm), and the straight portion is 40 mm (4 rounds). Both ends of the capillary were laid in a straight line so as to be parallel to each other and in the same direction. The load and ultrasonic vibration were stopped in the vicinity of the part of the semicircular arc that intersected the capillary. The second support 2 is a PET film (manufactured by Unitika) having a VHB (thickness 250 μm, F-9473PC) made by 3M as an adhesive layer, and vacuum laminating (pressure) And heat was applied), and was laminated on the support unit on which the capillary was laid. Thereafter, the outer shape is processed with a cutter so that both end portions of each capillary are exposed by 50 mm each as an extra length, and cut into a 55 mm vertical and 90 mm horizontal shape as shown in FIG. A support unit for a microfluidic system in which a monolith structure made of TEPIC resin was formed was produced, and a sheet-like TEPIC polymer monolith capillary column was obtained. Nucleosides and nucleobases were separated using the following equipment and conditions. The results are shown in FIG.

[HPLC装置の構成]
システムコントローラー:CBM−20A(Shimadzu社製)
送液ポンプ:LC−10ADVP(Shimadzu社製)
インジェクタ:RHEODYNE7725(RHEODYNE社製)
検出器:CE−2075UV(Jasco社製)
オフカラム:フューズドシリカキャピラリー(内径50μm)
オフカラム長:90mm
[条件]
移動相:アセトニトリル/20mMリン酸緩衝水溶液:pH7=60/40(v/v)
線速度:1.53mm/s
温度:20℃
検出:UV210nm
背圧:8.6MPa
[Configuration of HPLC system]
System controller: CBM-20A (manufactured by Shimadzu)
Liquid feed pump: LC-10ADVP (manufactured by Shimadzu)
Injector: RHEODYNE7725 (RHEODYNE)
Detector: CE-2075UV (manufactured by Jasco)
Off-column: fused silica capillary (inner diameter 50 μm)
Off-column length: 90mm
[conditions]
Mobile phase: acetonitrile / 20 mM phosphate buffer aqueous solution: pH 7 = 60/40 (v / v)
Linear velocity: 1.53 mm / s
Temperature: 20 ° C
Detection: UV210nm
Back pressure: 8.6 MPa

図19より、一部分離が出来ないものが見られたが、核酸塩基やヌクレオシドについても良好な分離が可能なシート状TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムが得られた。   As shown in FIG. 19, a sheet-like TEPIC polymer monolith capillary column capable of satisfactory separation of nucleobases and nucleosides was obtained, although some of them could not be separated.

本発明は上記の形態によって記載したが、この開示の一部をなす部分及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。   Although the present invention has been described in the above form, it should not be understood that the parts and drawings that form a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係るモノリス構造体を備えるマイクロ流体システム用支持ユニットの構成を示す図であって、図1(b)は平面図であり、図1(a)は、(b)に示すA−A線矢印方向から見た断面図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a support unit for a microfluidic system including the monolith structure according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 (b) is a plan view, and FIG. ) Is a cross-sectional view seen from the direction of the arrows AA shown in FIG. 図2(a)は、本発明の実施の形態に係る中空フィラメントの露出窓を備えるマイクロ流体システム用支持ユニットの鳥瞰図で、図2(b)は、本発明の実施の形態に係るマイクロ流体システム用支持ユニットが備える中空フィラメントの露出形態及び端部形態を示した鳥瞰図である。FIG. 2A is a bird's-eye view of a support unit for a microfluidic system including a hollow filament exposure window according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a microfluidic system according to an embodiment of the present invention. It is the bird's-eye view which showed the exposure form and end part form of the hollow filament with which the support unit for operation is equipped. 図3は、本発明の第2の実施の形態に係るモノリス構造体を備えるマイクロ流体システム用支持ユニットの構成を示す図であって、図3(c)は平面図であり、図3(a)および(b)は、それぞれ、図3(c)に示すA−A線矢印およびB−B線矢印方向から見た断面図である。FIG. 3 is a view showing a configuration of a support unit for a microfluidic system including a monolith structure according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 3 (c) is a plan view, and FIG. ) And (b) are cross-sectional views as seen from the directions of arrows AA and BB shown in FIG. 図4(a)および(b)は、本発明の第3の実施の形態に係るモノリス構造体を備えるマイクロ流体システム用支持ユニットの構成を示す平面図であり、図4(c)は、図4(b)に示すA−A線矢印方向から見た断面図である。4 (a) and 4 (b) are plan views showing a configuration of a support unit for a microfluidic system including a monolith structure according to a third embodiment of the present invention, and FIG. It is sectional drawing seen from the AA arrow direction shown to 4 (b). 実施例1により作製されたGDMAポリマーモノリス構造体(直線部分)の断面SEM写真である。2 is a cross-sectional SEM photograph of a GDMA polymer monolith structure (straight line portion) manufactured according to Example 1; 実施例1により作製されたGDMAポリマーモノリス構造体(曲げた部分)の断面SEM写真である。2 is a cross-sectional SEM photograph of a GDMA polymer monolith structure (bent portion) manufactured according to Example 1; 実施例2により作製されたTEPICポリマーモノリス構造体(直線部分)の断面SEM写真である。4 is a cross-sectional SEM photograph of a TEPIC polymer monolith structure (straight line portion) produced according to Example 2. FIG. 実施例2により作製されたTEPICポリマーモノリス構造体(曲げた部分)の断面SEM写真である。4 is a cross-sectional SEM photograph of a TEPIC polymer monolith structure (bent portion) produced according to Example 2. FIG. 図9は、本発明の他の実施形態に係るモノリス構造体を備えるマイクロ流体システム用支持ユニットの構成を説明するための図であって、図9(b)は、平面図であり、図9(a)は、図9(b)に示すA−A線矢印方向から見た断面図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a configuration of a support unit for a microfluidic system including a monolith structure according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a plan view. (A) is sectional drawing seen from the AA arrow direction shown in FIG.9 (b). 実施例7により作製されたGDMAポリマーモノリスキャピラリーカラム(内径100μm)のH−νプロットである。6 is an H-ν plot of a GDMA polymer monolith capillary column (inner diameter 100 μm) produced according to Example 7. FIG. 図11は、HPLC測定において用い、評価の対象となるパラメータについて、説明するために、クロマトグラムのピークを模式的に示した図である。FIG. 11 is a diagram schematically showing a chromatogram peak in order to explain parameters to be used in HPLC measurement and to be evaluated. 実施例8により作製されたGDMAポリマーモノリスキャピラリーカラム(内径200μm)のH−νプロットである。10 is an H-ν plot of a GDMA polymer monolith capillary column (inner diameter 200 μm) produced according to Example 8. 実施例9により作製されたGDMAポリマーモノリスキャピラリーカラムのH−νプロットである。10 is an H-ν plot of a GDMA polymer monolith capillary column made according to Example 9. 実施例10により作製されたTEPICポリマーモノリスキャピラリーカラム(溶質:ウラシル)のH−νプロットである。4 is an H-ν plot of a TEPIC polymer monolith capillary column (solute: uracil) made according to Example 10. 実施例10により作製されたTEPICポリマーモノリスキャピラリーカラム(溶質:ベンゼン)のH−νプロットである。4 is an H-ν plot of a TEPIC polymer monolith capillary column (solute: benzene) produced according to Example 10. 実施例11により作製されたシリカモノリスキャピラリーカラムのH−νプロットである。2 is an H-ν plot of a silica monolith capillary column made according to Example 11. 実施例12により作製されたTEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムを用いたアルキルベンゼンのクロマトグラフである。10 is an alkylbenzene chromatograph using a TEPIC polymer monolith capillary column produced according to Example 12. FIG. 実施例12により作製されたシート状TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムを用いたアルキルベンゼンのクロマトグラフである。10 is an alkylbenzene chromatograph using the sheet-like TEPIC polymer monolith capillary column produced in Example 12. FIG. 実施例13により作製されたシート状TEPICポリマーモノリスキャピラリーカラムを用いたヌクレオシド及び核酸塩基のクロマトグラフである。14 is a nucleoside and nucleobase chromatograph using a sheet-like TEPIC polymer monolith capillary column prepared according to Example 13. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…第一の支持体
2…第二の支持体
3、31〜33、301〜308、311〜318…モノリス構造体が形成された所定箇所
4、4a、4b、4c、4d…スリット
51〜53、58、501〜508、511〜518…中空フィラメント
59…金属膜
6、6a、6b、6c、6d…離型層
7…切断線
8…接着剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st support body 2 ... 2nd support body 3, 31-33, 301-308, 311-318 ... Predetermined location where the monolith structure was formed 4, 4a, 4b, 4c, 4d ... Slit 51- 53, 58, 501 to 508, 511 to 518 ... hollow filament 59 ... metal film 6, 6a, 6b, 6c, 6d ... release layer 7 ... cutting line 8 ... adhesive

Claims (13)

第一の支持体と、マイクロ流体システムの流路として機能する、少なくとも一つの中空フィラメントとを備え、該中空フィラメントが前記第一の支持体に任意の形状に固定され、かつ前記中空フィラメントの内側の所定箇所にモノリス構造体を有するマイクロ流体システム用支持ユニット。   A first support and at least one hollow filament that functions as a flow path of the microfluidic system, the hollow filament being fixed to the first support in an arbitrary shape, and an inner side of the hollow filament A support unit for a microfluidic system having a monolith structure at a predetermined position. 上記モノリス構造体が有機ポリマーモノリス構造体であることを特長とした請求項1記載のマイクロ流体システム用支持ユニット。   2. The support unit for a microfluidic system according to claim 1, wherein the monolith structure is an organic polymer monolith structure. 上記モノリス構造体が無機モノリス構造体であることを特長とした請求項1に記載のマイクロ流体システム用支持ユニット。   The support unit for a microfluidic system according to claim 1, wherein the monolith structure is an inorganic monolith structure. 上記無機モノリス構造体がシリカモノリス構造体またはチタニアモノリス構造体であることを特長とした請求項3に記載のマイクロ流体システム用支持ユニット。   The support unit for a microfluidic system according to claim 3, wherein the inorganic monolith structure is a silica monolith structure or a titania monolith structure. モノリス構造体の一部又は全部に表面修飾がなされていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム用支持ユニット。   The microfluidic support unit according to any one of claims 1 to 4, wherein a surface modification is applied to a part or all of the monolith structure. モノリス構造体が、吸・脱着、イオン交換、分離、除去、分配、酸化、還元、触媒からなる群から選ばれる少なくとも一つの機能体である請求項1から5のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム用支持ユニット。   The microlith according to any one of claims 1 to 5, wherein the monolith structure is at least one functional body selected from the group consisting of adsorption / desorption, ion exchange, separation, removal, distribution, oxidation, reduction, and catalyst. Support unit for fluid system. 内側の所定箇所にモノリス構造体を有した少なくとも一つの中空フィラメントの他に、モノリス構造体を有さない中空フィラメントが第一の支持体に任意の形状に少なくとも一つ固定された請求項1から6いずれか一項に記載のマイクロ流体システム用支持ユニット。   2. From at least one hollow filament not having a monolith structure, in addition to at least one hollow filament having a monolith structure at a predetermined position inside, fixed to the first support in an arbitrary shape. 6. The support unit for a microfluidic system according to any one of claims 6. 第一の支持体に任意の形状に固定された中空フィラメントが、該中空フィラメント自身と交差していることを特長とした請求項1から7いずれか一項に記載のマイクロ流体システム用支持ユニット。   The support unit for a microfluidic system according to any one of claims 1 to 7, wherein the hollow filament fixed to the first support in an arbitrary shape intersects the hollow filament itself. 第一の支持体に任意の形状に固定された中空フィラメントが、他の少なくとも一つの中空フィラメントに交差していることを特長とした請求項1から8いずれか一項に記載のマイクロ流体システム用支持ユニット。   9. The microfluidic system according to claim 1, wherein the hollow filament fixed to the first support in an arbitrary shape intersects at least one other hollow filament. Support unit. 中空フィラメントの交差が複数回であることを特徴とした請求項8、9いずれか一項に記載のマイクロ流体システム用支持ユニット。   The support unit for a microfluidic system according to any one of claims 8 and 9, wherein the hollow filament intersects a plurality of times. 第二の支持体を有し、該第二の支持体と該第一の支持体との間に少なくとも一つの中空フィラメントが挟まれた構造であることを特徴とした請求項1から10いずれか一項に記載のマイクロ流体システム用支持ユニット。   11. The structure according to claim 1, further comprising a second support, wherein at least one hollow filament is sandwiched between the second support and the first support. The support unit for microfluidic systems according to one item. モノリス構造体の平均孔径が0.5μm以上50μm以下であることを特徴とした請求項1から11いずれか一項に記載のマイクロ流体システム用支持ユニット。   The support unit for a microfluidic system according to any one of claims 1 to 11, wherein the monolith structure has an average pore diameter of 0.5 µm or more and 50 µm or less. モノリス構造体を備えた中空フィラメントの流路断面直径が20μm以上、200μm以下であることを特徴とした請求項1から12いずれか一項に記載のマイクロ流体システム用支持ユニット。   The support unit for a microfluidic system according to any one of claims 1 to 12, wherein the hollow filament provided with the monolith structure has a channel cross-sectional diameter of 20 µm or more and 200 µm or less.
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