JP5344414B2 - Manufacturing method of flow channel chip - Google Patents

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Description

本発明は、流路チップの製造方法に関する   The present invention relates to a method for manufacturing a channel chip.

近年、環境測定や生体・バイオ分析への応用を目的とした分離・分析チップに大きな注目が集まっている。そして、チップを高性能化するため、より複雑な流路のチップが求められている。このような観点から、最近、3次元の流路を有するチップが作られつつある。3次元のチップは、平面構造を積層させて作るのが一般的である。しかし、この方法は手間がかかるという欠点がある。   In recent years, a great deal of attention has been focused on separation / analysis chips for the purpose of environmental measurement and biological / bioanalysis applications. In order to improve the performance of the chip, a chip having a more complicated flow path is required. From such a viewpoint, a chip having a three-dimensional channel has been recently made. A three-dimensional chip is generally made by stacking planar structures. However, this method has a drawback that it takes time.

そこで、例えば、金属線やポリマーの糸で流路の立体構造を作り、周囲をシリコーン樹脂で固め、その後、シリコーン樹脂から金属線や糸を引き抜くという方法が報告されている(非特許文献1、非特許文献2)。はんだで3次元流路のテンプレートを作製して、周囲をシリコーン樹脂で固めた後、約200℃に加熱しながら減圧することによりシリコーン樹脂内部のはんだを取り除いて流路を作製する方法もある (非特許文献3)。また、シリコーン樹脂以外の素材では光造形を用いて3次元的に直接構造を樹脂の内部に作る方法も報告されている(非特許文献4)。   Therefore, for example, a method has been reported in which a three-dimensional structure of a flow path is made with a metal wire or polymer thread, the periphery is solidified with a silicone resin, and then the metal wire or thread is pulled out from the silicone resin (Non-Patent Document 1, Non-patent document 2). There is also a method in which a 3D flow path template is made with solder and the periphery is solidified with silicone resin, and then the flow path is created by removing the solder inside the silicone resin by reducing the pressure while heating to about 200 ° C ( Non-patent document 3). In addition, a method of directly creating a three-dimensional structure inside a resin using stereolithography using materials other than silicone resin has been reported (Non-Patent Document 4).

Agrawal S, Morarka A, Paknikar KM, Bodas D: In sutu synthesis of Au nanoparticles in 3D circular microchannels in PDMS using a simple and reliable molding method. Microelectron Eng, Vol. 90, PP104-107, 2011Agrawal S, Morarka A, Paknikar KM, Bodas D: In sutu synthesis of Au nanoparticles in 3D circular microchannels in PDMS using a simple and reliable molding method.Microelectron Eng, Vol. 90, PP104-107, 2011 Verma MKS, Majumder A, Ghatak A: Embedded template-assisted fabrication of complex microchannels in PDMS and design of a microfluidic adhesive. Langmuir, Vol. 22, PP.10291-10295, 2006Verma MKS, Majumder A, Ghatak A: Embedded template-assisted fabrication of complex microchannels in PDMS and design of a microfluidic adhesive.Langmuir, Vol. 22, PP.10291-10295, 2006 S-H Song, C-K Lee, T-J Kim, I Shin, S-C Jun, H-I Jung: A rapid and simple fabrication method for circular microfluidic channel using metal wire removal process. Microfluid Nanofluid, Vol. 9, PP.533-540, 2010S-H Song, C-K Lee, T-J Kim, I Shin, S-C Jun, H-I Jung: A rapid and simple fabrication method for circular microfluidic channel using metal wire removal process.Microfluid Nanofluid, Vol. 9, PP.533-540, 2010 Therriault D, White S, Lewis J: Chaotic mixing in three-dimensional microvascular networks fabricated by direct-write assembly. Nature mater, Vol. 2, PP.265-271, 2002Therriault D, White S, Lewis J: Chaotic mixing in three-dimensional microvascular networks fabricated by direct-write assembly.Nature mater, Vol. 2, PP.265-271, 2002

非特許文献1、非特許文献2に記載の方法では長い複雑な流路の作製が困難である。また、引き抜く操作に手間がかかるという問題もある。非特許文献3に記載の方法では、高温で減圧するという特殊な操作が必要であるとともに、はんだが気化する可能性があるので危険である。非特許文献4に記載の方法では、材料と装置が高価であるという問題がある。   With the methods described in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, it is difficult to produce a long and complicated flow path. In addition, there is a problem that the operation for pulling out takes time. The method described in Non-Patent Document 3 is dangerous because it requires a special operation of depressurizing at a high temperature and the solder may be vaporized. In the method described in Non-Patent Document 4, there is a problem that materials and apparatuses are expensive.

そこで本発明の目的は、比較的簡単な操作で、複雑な流路であっても形成可能な、内部に流路を有するチップを作製するための新たな方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a new method for producing a chip having a flow path inside, which can be formed even with a complicated flow path by a relatively simple operation.

内部に流路を有するチップの製造方法であって、
(1)0〜150℃の範囲の温度において融点を有する被覆材料を、前記被覆材料の融点において固体であり、溶解性を有する線状材料の表面に塗布して、流路のテンプレートを作製する工程、
(2)上記テンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設し、次いでチップ形成用材料を硬化させる工程、
(3)上記テンプレートを埋設した硬化物を、前記テンプレート表面に塗布した被覆材料の融点以上の温度に加熱して、テンプレート表面の被覆材料を熔解させ、硬化物内から流出させる工程、
(4)上記テンプレートの周囲に上記硬化物との間にできた間隙に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解する工程
を含む方法(本発明の第1の態様)。
A method of manufacturing a chip having a flow path therein,
(1) A coating material having a melting point at a temperature in the range of 0 to 150 ° C. is applied to the surface of a linear material that is solid at the melting point of the coating material and has a solubility, thereby producing a channel template. Process,
(2) a step of embedding the template in a curable chip forming material and then curing the chip forming material;
(3) A step of heating the cured material in which the template is embedded to a temperature equal to or higher than the melting point of the coating material applied to the template surface, melting the coating material on the template surface, and causing the cured material to flow out of the cured material;
(4) A method comprising a step of dissolving a linear material by injecting a solution for dissolving the linear material into a gap formed between the template and the cured product (first aspect of the present invention) ).

内部に流路を有するチップの製造方法であって、
(11)中空の線状材料を用いて流路のテンプレートを作製する工程、
(12)上記テンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設し、次いでチップ形成用材料を硬化させる工程、
(13)上記テンプレートの中空部分に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解して、内部に流路を有するチップを形成する工程
を含む方法(本発明の第2の態様)。
A method of manufacturing a chip having a flow path therein,
(11) A step of producing a channel template using a hollow linear material,
(12) a step of embedding the template in a curable chip forming material and then curing the chip forming material;
(13) A method comprising a step of injecting a solution for dissolving the linear material into the hollow portion of the template to dissolve the linear material to form a chip having a flow path therein (second embodiment of the present invention). Embodiment).

本発明によれば、比較的簡単な操作で、3次元流路のような複雑な流路であっても形成可能な流路を有するチップを作製することができる。   According to the present invention, a chip having a flow path that can be formed even with a complicated flow path such as a three-dimensional flow path can be manufactured by a relatively simple operation.

図1は実施例1における実験操作の斜視説明図である。FIG. 1 is a perspective explanatory view of an experimental operation in the first embodiment. 図2は実施例1における実験操作の断面概略説明図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional explanatory diagram of the experimental operation in Example 1. 図3は実施例2における実験操作の断面概略説明図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory diagram of the experimental operation in Example 2. 図4は実施例2における実験操作の斜視説明図である。FIG. 4 is a perspective explanatory view of an experimental operation in the second embodiment. 図5は実施例3における実験操作の斜視説明図である。FIG. 5 is a perspective explanatory view of an experimental operation in the third embodiment. 図6は実施例3において使用した光反応実験装置の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of the photoreaction experimental apparatus used in Example 3. 図7は実施例3における酸化チタンによる光反応実験結果を示す。FIG. 7 shows the results of a photoreaction experiment using titanium oxide in Example 3. 図8は実施例4におけるチップ流路の耐溶媒化実験における流路内壁を紫外線硬化型フッ素系エポキシ樹脂での被覆の様子を示す写真である。FIG. 8 is a photograph showing a state of coating the inner wall of the channel with an ultraviolet curable fluorine-based epoxy resin in the solvent resistance experiment of the chip channel in Example 4. 図9は、チップ流路の内壁に被覆層を形成する2種類の方法のフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart of two types of methods for forming a coating layer on the inner wall of the chip channel. 図10は実施例5(図9左側の方法(1))におけるチップの作製の様子を示す写真である。FIG. 10 is a photograph showing a state of manufacturing a chip in Example 5 (method (1) on the left side of FIG. 9). 図11は実施例6(図9左側の方法(2))におけるチップの作製の様子を示す写真である。FIG. 11 is a photograph showing a state of manufacturing a chip in Example 6 (method (2) on the left side of FIG. 9).

<本発明の第1の態様>
本発明の第1の態様の内部に流路を有するチップの製造方法は以下の工程(1)〜(4)を含む方法である。
(1)0〜150℃の範囲の温度において融点を有する被覆材料を、前記被覆材料の融点において固体であり、溶解性を有する線状材料の表面に塗布して、流路のテンプレートを作製する工程、
(2)上記テンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設し、次いでチップ形成用材料を硬化させる工程、
(3)上記テンプレートを埋設した硬化物を、前記テンプレート表面に塗布した被覆材料の融点以上の温度に加熱して、テンプレート表面の被覆材料を熔解させ、硬化物内から流出させる工程、
(4)上記テンプレートの周囲に上記硬化物との間にできた間隙に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解する工程
を含む方法。
<First embodiment of the present invention>
The method for producing a chip having a flow channel inside the first aspect of the present invention is a method including the following steps (1) to (4).
(1) A coating material having a melting point at a temperature in the range of 0 to 150 ° C. is applied to the surface of a linear material that is solid at the melting point of the coating material and has a solubility, thereby producing a channel template. Process,
(2) a step of embedding the template in a curable chip forming material and then curing the chip forming material;
(3) A step of heating the cured material in which the template is embedded to a temperature equal to or higher than the melting point of the coating material applied to the template surface, melting the coating material on the template surface, and causing the cured material to flow out of the cured material;
(4) A method comprising a step of dissolving the linear material by injecting a solution for dissolving the linear material into a gap formed between the template and the cured product.

工程(1)
工程(1)では流路のテンプレートを作製する。テンプレートは、0〜150℃の範囲の温度において融点を有する被覆材料を、前記被覆材料の融点において固体であり、溶解性を有する線状材料の表面に塗布して作製する。被覆材料は、線状材料の表面の端面を除く前面に被覆することが好ましく、被覆量は、工程(3)において、テンプレートの周囲に硬化物との間に形成したい間隙の量に応じて適宜決定される。被覆量は被覆材料の厚みにして例えば、0.01〜1.0mmの範囲、好ましくは0.05〜0.5mmの範囲、より好ましくは0.1〜0.4mmの範囲である。
Process (1)
In step (1), a flow path template is prepared. The template is prepared by applying a coating material having a melting point at a temperature in the range of 0 to 150 ° C. to the surface of a linear material that is solid at the melting point of the coating material and has solubility. The coating material is preferably coated on the front surface excluding the end surface of the surface of the linear material, and the coating amount is appropriately determined according to the amount of gap to be formed between the template and the cured product in step (3). It is determined. The coating amount is, for example, in the range of 0.01 to 1.0 mm, preferably in the range of 0.05 to 0.5 mm, and more preferably in the range of 0.1 to 0.4 mm in terms of the thickness of the coating material.

0〜150℃の範囲の温度において融点を有する被覆材料は、例えば、ポリエチレングリコール、パラフィン、低温はんだ(低融点合金)、イオン液体、ワセリン、ワックス(脂質)、カプロラクトン、ステアリン酸、及びパルミチン酸から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料であることができる。これら以外の材料であっても、0〜150℃の範囲の温度において融点を有する材料であれば、前記被覆材料として適宜使用できる。被覆材料の融点が0℃未満の温度の場合、塗布操作を0℃未満の温度で実施する必要があり、煩雑である。被覆材料の融点が150℃を超える温度の場合、工程(3)における熔解操作を、150℃を超える温度で実施する必要があり、チップを構成する硬化材料として高い耐熱性を有する材料を使用する必要が出てくること及び熔解操作を高温で実施する必要がでるなど簡便性が低下する。被覆材料が有する融点は、操作の容易さを考慮すると、例えば、30〜100℃の範囲であることが好ましく、50〜100℃の範囲であることがより好ましい。   Coating materials having a melting point at a temperature in the range of 0 to 150 ° C. include, for example, polyethylene glycol, paraffin, low temperature solder (low melting point alloy), ionic liquid, petroleum jelly, wax (lipid), caprolactone, stearic acid, and palmitic acid. It can be at least one material selected from the group consisting of: Even if it is a material other than these, if it is a material which has melting | fusing point in the temperature of the range of 0-150 degreeC, it can use suitably as said coating | coated material. When the melting point of the coating material is less than 0 ° C., it is necessary to perform the coating operation at a temperature less than 0 ° C., which is complicated. When the melting point of the coating material exceeds 150 ° C., the melting operation in the step (3) must be performed at a temperature exceeding 150 ° C., and a material having high heat resistance is used as the curing material constituting the chip. Convenience is reduced, such as the need to come out and the need to carry out the melting operation at a high temperature. The melting point of the coating material is, for example, preferably in the range of 30 to 100 ° C., more preferably in the range of 50 to 100 ° C., considering the ease of operation.

被覆材料としては、分子量に応じて任意の融点を有するポリエチレングリコールを用いることが好ましい。ポリエチレングリコールは、分子量が例えば、600(融点18-23 ℃)〜30万(融点 約65℃)の範囲であることができ、より好ましくは1000(融点35-39℃)〜2万(融点58-63℃)の範囲である。   As the coating material, it is preferable to use polyethylene glycol having an arbitrary melting point depending on the molecular weight. Polyethylene glycol can have a molecular weight in the range of, for example, 600 (melting point 18-23 ° C.) to 300,000 (melting point approximately 65 ° C.), more preferably 1000 (melting point 35-39 ° C.) to 20,000 (melting point 58 -63 ° C).

前記線状材料は、金属材料、無機材料及び有機材料から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料であることができる。さらに金属材料は、純金属または合金材料であることができ、無機材料は、ガラスまたはセラミックス材料(例えば、アルミナ)であることができる。純金属の例としては、鉄、アルミニウム、銅、マグネシウム、亜鉛、スズ、ケイ素、銀、鉛、マンガン、ニッケル、クロム、チタンを挙げることができる。合金の例としては、鉄合金(ステンレス鋼、クロムモリブデン鋼、マンガンモリブデン鋼、42アロイ、インバー、コバール、センダスト、パーメンデュール、ケイ素鋼、KS鋼、スピーゲルアイゼン)、銅合金(黄銅、丹銅、トムバック、洋白、青銅、白銅、赤銅、コンスタンタン、クニフェ)、アルミニウム合金(ジュラルミン、シルミン)、ニッケル合金(ニクロム、インコネル、ハステロイ、モネル、パーマロイ)、その他(マグネシウム合金、アマルガム、はんだ)を挙げることができる。有機材料としては、例えば、DNA、多糖類(デンプン、セルロース、キチン、キトサン、プルラン、カードラン、アルギン酸、ヒアルロン酸、デキストラン、キサンタン)、ペプチド(グルテン、ゼイン)、コラーゲン、ゼラチン、フィブロイン、セリシン、ケラチン、カゼイン、アルブミン、ポリアミノ酸(シアノフィシン、ポリグルタミン酸、ポリリジン、ポリアスパラギン酸)を挙げることができる。   The linear material may be at least one material selected from the group consisting of a metal material, an inorganic material, and an organic material. Furthermore, the metal material can be a pure metal or an alloy material, and the inorganic material can be a glass or a ceramic material (eg, alumina). Examples of pure metals include iron, aluminum, copper, magnesium, zinc, tin, silicon, silver, lead, manganese, nickel, chromium and titanium. Examples of alloys include iron alloys (stainless steel, chromium molybdenum steel, manganese molybdenum steel, 42 alloy, invar, kovar, sendust, permendur, silicon steel, KS steel, Spiegel Eisen), copper alloys (brass, red copper) , Tomback, white, bronze, white bronze, bronze, constantan, kunife), aluminum alloy (duralumin, silmine), nickel alloy (nichrome, inconel, hastelloy, monel, permalloy), others (magnesium alloy, amalgam, solder) Can be mentioned. Examples of organic materials include DNA, polysaccharides (starch, cellulose, chitin, chitosan, pullulan, curdlan, alginic acid, hyaluronic acid, dextran, xanthan), peptides (gluten, zein), collagen, gelatin, fibroin, sericin, Examples thereof include keratin, casein, albumin, and polyamino acid (cyanophycin, polyglutamic acid, polylysine, polyaspartic acid).

前記線状材料は、中実材料であっても中空材料であってもよい。但し、径の小さい材料の場合、中空材料の形成は容易ではないことから、中実材料であることが好ましい。一方、径が比較的大きい線状材料については、中空材料の形成は容易であり、また、工程(4)において、中空内にも線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料の溶解を促進することができるという利点もある。前記線状材料は、横断面が円形であっても、方形(例えば、三角形、正方形、長方形、五角以上の多角形)であってもよい。   The linear material may be a solid material or a hollow material. However, in the case of a material having a small diameter, the formation of a hollow material is not easy, and thus a solid material is preferable. On the other hand, for a linear material having a relatively large diameter, formation of a hollow material is easy, and in step (4), a solution for dissolving the linear material is also injected into the hollow to dissolve the linear material. There is also an advantage that can be promoted. The linear material may have a circular cross section or a square shape (for example, a triangle, a square, a rectangle, or a pentagon or more polygon).

テンプレートの形状はチップ内に形成したい流路の構造に応じて適宜決定できる。テンプレートの形状は、3次元構造、2次元構造または1次元構造であることができる。流路の構造によっては、複数のテンプレートを用いることもできる。また、線状材料は、長さ方向に均一な径を有するものであること以外に、部分的に径が変化したり、断面形状が変化したものであることもできる。   The shape of the template can be determined as appropriate according to the structure of the flow channel desired to be formed in the chip. The shape of the template can be a three-dimensional structure, a two-dimensional structure or a one-dimensional structure. Depending on the structure of the flow path, a plurality of templates can be used. The linear material may have a uniform diameter in the length direction, or may have a partially changed diameter or a changed sectional shape.

工程(2)
工程(2)では、工程(1)で形成したテンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設する。硬化性のチップ形成用材料は、有機材料から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料であることができる。但し、テンプレートは、0〜150℃の範囲の温度において融点を有する被覆材料からなる被覆層を有することから、硬化する際に被覆層が溶融しない条件を選択できるチップ形成用材料を適宜選択することが適当である。被覆層を構成する材料の種類にもよるが、硬化性のチップ形成用材料としては、例えば、有機材料としては、エポキシド;エポキシ(EP),フェノールホルムアルデヒド(PF),ポリウレタン(PUR),ユリア-ホルムアルデヒド(UF),不飽和ポリエステル(UP),ポリメタクリル酸メチル(PMMA),シリコーン樹脂などを例示できる。また、有機材料の一種としてバイオプラスチック材料であるポリカプロラクトン(PCL)を例示することもできる。
Process (2)
In step (2), the template formed in step (1) is embedded in a curable chip forming material. The curable chip-forming material can be at least one material selected from the group consisting of organic materials. However, since the template has a coating layer made of a coating material having a melting point at a temperature in the range of 0 to 150 ° C., a chip forming material that can select conditions under which the coating layer does not melt when cured is appropriately selected. Is appropriate. Although it depends on the type of material constituting the coating layer, the curable chip forming material includes, for example, an epoxide, an epoxy (EP), a phenol formaldehyde (PF), a polyurethane (PUR), a urea- Examples include formaldehyde (UF), unsaturated polyester (UP), polymethyl methacrylate (PMMA), and silicone resin. In addition, polycaprolactone (PCL), which is a bioplastic material, can be exemplified as a kind of organic material.

工程(2)では、テンプレートを埋設した硬化性のチップ形成用材料を硬化させる。硬化の方法や条件はチップ形成用材料の種類に応じて適宜決定できる。例えば、チップ形成用材料が光硬化性材料の場合には、紫外線または可視光線等の硬化性の光線を照射する。また、チップ形成用材料が熱硬化性材料の場合には、加熱することで、硬化させる。光硬化や熱硬化の方法や条件は常法を参照して適宜決定できる。   In the step (2), the curable chip forming material in which the template is embedded is cured. The curing method and conditions can be appropriately determined according to the type of chip forming material. For example, when the chip forming material is a photocurable material, a curable light beam such as ultraviolet light or visible light is irradiated. When the chip forming material is a thermosetting material, it is cured by heating. The photocuring and thermosetting methods and conditions can be determined as appropriate with reference to conventional methods.

工程(3)
工程(3)では、上記テンプレートを埋設した硬化物を、前記テンプレート表面の被覆材料の融点以上の温度に加熱して、テンプレート表面の被覆材料を熔解させ、硬化物内から流出させる。被覆材料は、0〜150℃の範囲の温度において融点を有する材料である。従って、この融点以上の温度に加熱することで、テンプレート表面の被覆材料を熔解させることができる。例えば、被覆材料が、ポリエチレングリコール2000(分子量2000、融点45-55℃)の場合には、融点以上の、例えば、70〜80℃の温度に加熱することで、被覆材料(ポリエチレングリコール2000)を熔解できる。
Process (3)
In the step (3), the cured product in which the template is embedded is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the template surface coating material to melt the template surface coating material and flow out of the cured product. The coating material is a material having a melting point at a temperature in the range of 0 to 150 ° C. Therefore, the coating material on the template surface can be melted by heating to a temperature higher than the melting point. For example, when the coating material is polyethylene glycol 2000 (molecular weight 2000, melting point 45-55 ° C.), the coating material (polyethylene glycol 2000) is heated by heating to a temperature above the melting point, for example, 70 to 80 ° C. Can be melted.

加熱方法は、例えば、オーブンまたはホットプレートを用いてチップを直接加熱して、コーティングを熔解させることができる。あるいは、例えば、電子レンジを用いることもできる。この場合、チップを水の中に入れ、電子レンジで水を加熱することによる熱伝導によってチップ内の温度を上昇させることにより、コーティングを熔解させることができる。水または水以外の媒体(例えば、シリコーンオイル等)にチップを入れて、オーブンまたはホットプレートを用いて媒体を加熱することにより、熱伝導によりチップ内のコーティングを熔解させることができる。また、テンプレートを形成する線状材料が金属の場合には、電流を流して加熱することにより熔解させることができる。   In the heating method, for example, the chip can be directly heated using an oven or a hot plate to melt the coating. Alternatively, for example, a microwave oven can be used. In this case, the coating can be melted by placing the chip in water and raising the temperature in the chip by heat conduction by heating the water in a microwave oven. By placing the chip in water or a medium other than water (for example, silicone oil) and heating the medium using an oven or a hot plate, the coating in the chip can be melted by heat conduction. Moreover, when the linear material which forms a template is a metal, it can be made to melt | dissolve by supplying current and heating.

被覆材料の熔解物は、例えば、アスピレーター等で吸引することで、硬化物内からの流出を促進することができる。   The melt of the coating material can be promoted to flow out of the cured product, for example, by sucking with aspirator or the like.

工程(4)
工程(4)では、テンプレートの周囲に硬化物との間にできた間隙に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解する。線状材料を溶解する溶液は、例えば、酸水溶液、酸及び過酸化水素混合水溶液、塩基水溶液または水であることができ、線状材料の材質に応じて適宜選択することができる。酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、フッ化水素酸、シュウ酸等を挙げることができる。酸及び過酸化水素混合水溶液としては、上記酸と過酸化水素水を混合した水溶液を例示できる。塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を挙げることができる。水を用いるのは、線状材料を水溶性物質で形成した場合である。テンプレートの線状材料を溶解し、除去することで、テンプレートの形状に応じた、3次元構造、2次元構造または1次元構造の流路をチップ内に形成することができる。
Process (4)
In the step (4), the linear material is dissolved by injecting a solution for dissolving the linear material into a gap formed between the template and the cured product. The solution for dissolving the linear material can be, for example, an acid aqueous solution, an acid and hydrogen peroxide mixed aqueous solution, a base aqueous solution or water, and can be appropriately selected according to the material of the linear material. Examples of the acid include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, perchloric acid, hydrofluoric acid, oxalic acid and the like. Examples of the acid and hydrogen peroxide mixed aqueous solution include an aqueous solution obtained by mixing the acid and hydrogen peroxide solution. Examples of the base include sodium hydroxide and potassium hydroxide. Water is used when the linear material is formed of a water-soluble substance. By dissolving and removing the linear material of the template, a flow path having a three-dimensional structure, a two-dimensional structure, or a one-dimensional structure corresponding to the shape of the template can be formed in the chip.

<本発明の第2の態様>
本発明の第2の態様の内部に流路を有するチップの製造方法は、以下の工程(11)〜(13)を含む方法である。
(11)中空の線状材料を用いて流路のテンプレートを作製する工程、
(12)上記テンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設し、次いでチップ形成用材料を硬化させる工程、
(13)上記テンプレートの中空部分に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解して、内部に流路を有するチップを形成する工程
を含む方法(本発明の第2の態様)。
<Second embodiment of the present invention>
The method for producing a chip having a flow channel inside the second aspect of the present invention is a method including the following steps (11) to (13).
(11) A step of producing a channel template using a hollow linear material,
(12) a step of embedding the template in a curable chip forming material and then curing the chip forming material;
(13) A method comprising a step of injecting a solution for dissolving the linear material into the hollow portion of the template to dissolve the linear material to form a chip having a flow path therein (second embodiment of the present invention). Embodiment).

工程(11)
中空の線状材料を用いて流路のテンプレートを作製する。
前記線状材料は中空であれば、金属材料、無機材料及び有機材料から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料であることができる。さらに金属材料は、純金属または合金材料であることができ、無機材料は、ガラスまたはセラミックス材料(例えば、アルミナ)であることができる。純金属の例としては、鉄、アルミニウム、銅、マグネシウム、亜鉛、スズ、ケイ素、銀、鉛、マンガン、ニッケル、クロム、チタンを挙げることができる。合金の例としては、鉄合金(ステンレス鋼、クロムモリブデン鋼、マンガンモリブデン鋼、42アロイ、インバー、コバール、センダスト、パーメンデュール、ケイ素鋼、KS鋼、スピーゲルアイゼン)、銅合金(黄銅、丹銅、トムバック、洋白、青銅、白銅、赤銅、コンスタンタン、クニフェ)、アルミニウム合金(ジュラルミン、シルミン)、ニッケル合金(ニクロム、インコネル、ハステロイ、モネル、パーマロイ)、その他(マグネシウム合金、アマルガム、はんだ)を挙げることができる。有機材料としては、例えば、DNA、多糖類(デンプン、セルロース、キチン、キトサン、プルラン、カードラン、アルギン酸、ヒアルロン酸、デキストラン、キサンタン)、ペプチド(グルテン、ゼイン)、コラーゲン、ゼラチン、フィブロイン、セリシン、ケラチン、カゼイン、アルブミン、ポリアミノ酸(シアノフィシン、ポリグルタミン酸、ポリリジン、ポリアスパラギン酸)を挙げることができる。
Process (11)
A channel template is prepared using a hollow linear material.
If the linear material is hollow, it can be at least one material selected from the group consisting of metal materials, inorganic materials, and organic materials. Furthermore, the metal material can be a pure metal or an alloy material, and the inorganic material can be a glass or a ceramic material (eg, alumina). Examples of pure metals include iron, aluminum, copper, magnesium, zinc, tin, silicon, silver, lead, manganese, nickel, chromium and titanium. Examples of alloys include iron alloys (stainless steel, chromium molybdenum steel, manganese molybdenum steel, 42 alloy, invar, kovar, sendust, permendur, silicon steel, KS steel, Spiegel Eisen), copper alloys (brass, red copper) , Tomback, white, bronze, bronze, bronze, bronze, constantan, kunife), aluminum alloy (duralumin, silmine), nickel alloy (nichrome, inconel, hastelloy, monel, permalloy), others (magnesium alloy, amalgam, solder) Can be mentioned. Examples of organic materials include DNA, polysaccharides (starch, cellulose, chitin, chitosan, pullulan, curdlan, alginic acid, hyaluronic acid, dextran, xanthan), peptides (gluten, zein), collagen, gelatin, fibroin, sericin, Examples thereof include keratin, casein, albumin, and polyamino acid (cyanophycin, polyglutamic acid, polylysine, polyaspartic acid).

中空線状材料における、中空は、工程(13)において、中空内に線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料の溶解を促進することから、形成すべき流路の径(線状材料の外径)と前記溶解溶液の注入の容易性(中空内径)及び線状材料作製の容易性を考慮して適宜決定することかできる。但し、前記溶解溶液の注入の容易性という観点からは、中空内径は、0.01mm以上であることが好ましく、0.1mm以上であることがより好ましく、0.5mm以上であることが一層好ましく、1mm以上であることがさらに一層好ましい。前記線状材料は、横断面が円形であっても、方形(例えば、三角形、正方形、長方形、五角以上の多角形)であってもよい。   In the hollow linear material, the hollow is formed by injecting a solution for dissolving the linear material into the hollow in the step (13) to promote the dissolution of the linear material. The outer diameter of the material), the ease of injection of the dissolution solution (hollow inner diameter), and the ease of production of the linear material can be determined as appropriate. However, from the viewpoint of ease of injection of the dissolved solution, the hollow inner diameter is preferably 0.01 mm or more, more preferably 0.1 mm or more, still more preferably 0.5 mm or more, 1 mm or more Even more preferably. The linear material may have a circular cross section or a square shape (for example, a triangle, a square, a rectangle, or a pentagon or more polygon).

テンプレートの形状はチップ内に形成したい流路の構造に応じて適宜決定できる。テンプレートの形状は、3次元構造、2次元構造または1次元構造であることができる。流路の構造によっては、複数のテンプレートを用いることもできる。また、線状材料は、長さ方向に均一な径を有するものであること以外に、部分的に径が変化したり、断面形状が変化したものであることもできる。   The shape of the template can be determined as appropriate according to the structure of the flow channel desired to be formed in the chip. The shape of the template can be a three-dimensional structure, a two-dimensional structure or a one-dimensional structure. Depending on the structure of the flow path, a plurality of templates can be used. The linear material may have a uniform diameter in the length direction, or may have a partially changed diameter or a changed sectional shape.

工程(12)
上記テンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設し、次いでチップ形成用材料を硬化させる。この工程は、第1の態様の工程(2)と同様に実施できる。但し、第2の態様においては、テンプレートが被覆層を有しないことから、埋設時の硬化における加熱によって被覆材料の溶融に対する配慮は不要である。硬化性のチップ形成用材料は、有機材料及び無機材料等から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料であることができる。
Process (12)
The template is embedded in a curable chip forming material, and then the chip forming material is cured. This step can be performed in the same manner as the step (2) of the first aspect. However, in the second aspect, since the template does not have a coating layer, it is not necessary to consider melting of the coating material due to heating during curing at the time of embedding. The curable chip-forming material can be at least one material selected from the group consisting of organic materials and inorganic materials.

有機材料の例を以下に示す。
エポキシド;エポキシ(EP),メラミン-ホルムアルデヒド(MF),ポリアミド(ナイロン)(PA),ポリアミド/イミド(PAI),ポリブチレンテレフタレート(PBT),ポリカーボネート(PC),ポリフタル酸ジアリル(PDAP),ポリエチレン(PE),ポリエーテルエーテルケトン(PEEK),ポリエーテルイミド(PEI),ポリエーテルスルホン(PES),ポリエチレンテレフタレート(PET),フェノールホルムアルデヒド(PF),ポリイミド(PI) ,ポリメタクリル酸メチル(PMMA),ポリプロピレン(PP),ポリフェニレンエーテル(PPE),ポリフェニレンスルフィド(PPS),ポリスチレン(PS),ポリスルホン(PSU),ポリウレタン(PUR),ポリビニルアルコール(PVAL),ポリ酢酸ビニル(PVAC),ポリ塩化ビニル(PVC),ポリ塩化ビニリデン(PVDC),ユリア-ホルムアルデヒド(UF),不飽和ポリエステル(UP),フッ素樹脂 ,シリコーン樹脂
Examples of organic materials are shown below.
Epoxide: Epoxy (EP), Melamine-formaldehyde (MF), Polyamide (nylon) (PA), Polyamide / imide (PAI), Polybutylene terephthalate (PBT), Polycarbonate (PC), Polyallyl diallyl (PDAP), Polyethylene ( PE), polyether ether ketone (PEEK), polyether imide (PEI), polyether sulfone (PES), polyethylene terephthalate (PET), phenol formaldehyde (PF), polyimide (PI), polymethyl methacrylate (PMMA), Polypropylene (PP), polyphenylene ether (PPE), polyphenylene sulfide (PPS), polystyrene (PS), polysulfone (PSU), polyurethane (PUR), polyvinyl alcohol (PVAL), polyvinyl acetate (PVAC), polyvinyl chloride (PVC) ), Polyvinylidene chloride (PVDC), Rear - formaldehyde (UF), unsaturated polyester (UP), fluorine resin, silicone resin

共重合体材料
アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン(ABS)
スチレン/アクリロニトリル(SAN)
Copolymer material Acrylonitrile / Butadiene / Styrene (ABS)
Styrene / Acrylonitrile (SAN)

バイオプラスチック材料
ポリヒドロキシアルカノエート(PHA)
ポリ乳酸(PLA)
ポリグリコール酸(PGA)
ポリカプロラクトン(PCL)
ポリブチレンサクシネート(PBSA)
ポリブチレンサクシネート・アジペート(PBAT)
ポリプロピレンテレフタレート(PPT)
Bioplastic material polyhydroxyalkanoate (PHA)
Polylactic acid (PLA)
Polyglycolic acid (PGA)
Polycaprolactone (PCL)
Polybutylene succinate (PBSA)
Polybutylene succinate adipate (PBAT)
Polypropylene terephthalate (PPT)

無機材料の例としては、例えば、ガラス、石英、シリコンなどを挙げることができる。   Examples of the inorganic material include glass, quartz, silicon, and the like.

工程(13)
上記テンプレートの中空部分に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解して、内部に流路を有するチップを形成する。工程(13)では、テンプレートの中空部分に線状材料を溶解する溶液を注入する。溶解溶液は、例えば、酸水溶液、酸及び過酸化水素混合水溶液、塩基水溶液または水であることができ、線状材料の材質に応じて適宜選択することができる。酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、フッ化水素酸、シュウ酸等を挙げることができる。酸及び過酸化水素混合水溶液としては、上記酸と過酸化水素水を混合した水溶液を例示できる。塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を挙げることができる。水を用いるのは、線状材料を水溶性物質で形成した場合である。テンプレートの線状材料を溶解し、除去することで、テンプレートの形状に応じた、3次元構造、2次元構造または1次元構造の流路をチップ内に形成することができる。
Process (13)
A solution for dissolving the linear material is injected into the hollow portion of the template to dissolve the linear material, thereby forming a chip having a flow path therein. In the step (13), a solution for dissolving the linear material is injected into the hollow portion of the template. The dissolving solution can be, for example, an acid aqueous solution, an acid and hydrogen peroxide mixed solution, a base aqueous solution, or water, and can be appropriately selected according to the material of the linear material. Examples of the acid include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, perchloric acid, hydrofluoric acid, oxalic acid and the like. Examples of the acid and hydrogen peroxide mixed aqueous solution include an aqueous solution obtained by mixing the acid and hydrogen peroxide solution. Examples of the base include sodium hydroxide and potassium hydroxide. Water is used when the linear material is formed of a water-soluble substance. By dissolving and removing the linear material of the template, a flow path having a three-dimensional structure, a two-dimensional structure, or a one-dimensional structure corresponding to the shape of the template can be formed in the chip.

工程(5)
第1の態様における工程(4)及び第2の態様における工程(13)で形成された内部に流路を有するチップの流路の内壁に被覆層を設ける工程(5)をさらに有することができる。工程(5)における被覆層の形成は、例えば、光硬化性材料を流路の内壁に塗布し、次いで光硬化することで行うことができる。光硬化性材料の流路内壁への塗布は、例えば、光硬化性材料を流路に導入し、次いで、窒素ガス等のガスを流路に流通させ、流通を維持しつつ光硬化することで行うことができる。前記被覆層を形成するための光硬化性材料は、例えば、フッ素系エポキシ樹脂であることができる。
Process (5)
The method may further include a step (5) of providing a coating layer on the inner wall of the flow channel of the chip having the flow channel inside formed in the step (4) in the first mode and the step (13) in the second mode. . Formation of the coating layer in the step (5) can be performed, for example, by applying a photocurable material to the inner wall of the flow path and then photocuring. Application of the photocurable material to the inner wall of the flow path is, for example, by introducing the photocurable material into the flow path, and then circulating a gas such as nitrogen gas through the flow path, and photocuring while maintaining the flow. It can be carried out. The photocurable material for forming the coating layer can be, for example, a fluorine-based epoxy resin.

上記工程(5)においては、流路の内壁に被覆層を有するチップが提供される。上記工程(5)以外の方法として、本発明の第2の態様において、工程 (12)におけるテンプレートとして、表面に被覆層を有する線状材料を用い、かつ工程(13)において前記テンプレートの線状材料を溶解し、かつ前記被覆層は残存させることで、チップの内部に被覆層を有する流路を形成することができる。この方法によっても、内部に被覆層を有する流路を有するチップを得ることができる。   In the step (5), a chip having a coating layer on the inner wall of the flow path is provided. As a method other than the step (5), in the second embodiment of the present invention, a linear material having a coating layer on the surface is used as the template in the step (12), and the template linear shape in the step (13) By dissolving the material and leaving the coating layer remaining, it is possible to form a channel having the coating layer inside the chip. Also by this method, a chip having a channel having a coating layer inside can be obtained.

前記工程 (12)におけるテンプレートの表面に被覆層を形成する材料としては、例えば、樹脂、ガラス、金属およびセラミックスを挙げることができる。樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン、フッ素系エポキシ樹脂を挙げることができる。金属としては、電解めっき又は化学めっきでコーティング可能な金属全般(金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム、スズ、鉛、白金など)を挙げることができる。セラミックスとしては、例えば、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、サイアロン等を挙げることができる。特に、チップを構成する材料が樹脂の場合、流路の耐溶媒性を向上するという観点からは、被覆層を構成する材料は、耐溶媒性が高い材料であることが適当であり、例えば、テフロン、フッ素系エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ガラス、金、白金、ジルコニア、酸化チタンなどを挙げることができる。   Examples of the material for forming the coating layer on the surface of the template in the step (12) include resins, glasses, metals and ceramics. Examples of the resin include polyethylene, polypropylene, Teflon, and a fluorine-based epoxy resin. Examples of the metal include all metals that can be coated by electrolytic plating or chemical plating (gold, silver, copper, iron, nickel, chromium, tin, lead, platinum, etc.). Examples of ceramics include alumina, zirconia, titanium oxide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, and sialon. In particular, when the material constituting the chip is a resin, from the viewpoint of improving the solvent resistance of the flow path, the material constituting the coating layer is suitably a material having high solvent resistance. Examples include Teflon, fluorine-based epoxy resin, polyethylene, polypropylene, glass, gold, platinum, zirconia, and titanium oxide.

テンプレートとする中空線状材料の表面に被覆層を形成する方法としては、図9の左側および右側に示す方法を挙げることができる。図9の左側に示す方法(1)は、可塑性のある被覆素材(ポリエチレン,ポリプロピレン等)を線状材料の表面に塗布し、次いで流路の形状に変形加工してテンプレートとする。この方法は、使用する被覆素材は可塑性のあるものに制限されるが、被覆層の形成を流路形状加工前に行うので、コーティングは容易であり、均一な厚みの被覆層を容易に形成できる。図9の右側に示す方法(2)は、線状材料を流路の形状に変形加工し、その後に表面に被覆素材を塗布して被覆層を形成してテンプレートを得る。この方法は、被覆素材の可塑性の有無にかかわらず適用可能である。そのため適用範囲は広いが、テンプレート形状が複雑になると、コーティングが難しくなり、均一な厚みの被覆層の形成が難しくなる傾向がある。   Examples of the method for forming the coating layer on the surface of the hollow linear material used as the template include the methods shown on the left and right sides of FIG. In the method (1) shown on the left side of FIG. 9, a plastic covering material (polyethylene, polypropylene, etc.) is applied to the surface of a linear material, and then deformed into the shape of a flow path to obtain a template. In this method, the coating material to be used is limited to a plastic material, but since the coating layer is formed before the flow path shape processing, coating is easy and a coating layer with a uniform thickness can be easily formed. . In the method (2) shown on the right side of FIG. 9, a linear material is deformed into the shape of a flow path, and then a coating material is applied to the surface to form a coating layer to obtain a template. This method can be applied regardless of whether the covering material is plastic. Therefore, although the application range is wide, when the template shape is complicated, coating becomes difficult, and formation of a coating layer having a uniform thickness tends to be difficult.

工程(13)においては、前述の工程(13)と同様に、テンプレートの線状材料を溶解する。線状材料を溶解し、線状材料の表面に形成した被覆層は残存させることで、チップの内部に被覆層を有する流路を形成することができる。線状材料を溶解し、線状材料の表面に形成した被覆層は残存させるという観点からは、被覆層は線状材料の溶解液に対して溶解性を有さない材料、または溶解性が線状材料より低い材料を選択することが、被覆層は残存させるという観点からは好ましい。   In step (13), the linear material of the template is dissolved as in step (13) described above. By dissolving the linear material and leaving the coating layer formed on the surface of the linear material, it is possible to form a channel having the coating layer inside the chip. From the viewpoint of dissolving the linear material and leaving the coating layer formed on the surface of the linear material, the coating layer is a material that is not soluble in the linear material solution, or the solubility is linear. It is preferable to select a material lower than the shape material from the viewpoint that the coating layer remains.

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

実施例1
図1及び2を参照して実施例1を説明する。図1は、斜視説明図、図2は断面概略説明図である。
Example 1
Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective explanatory view, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional explanatory view.

図1の(1A)及び図2の(2A)に示す通り、鉄線(径0.3mm)を流路の形状に変形させた。次いで図1の(1B)及び図2の(2B)に示す通り、ポリエチレングリコール(PEO)2000(和光純薬製)(平均分子量2000)を流路形状の鉄線に塗布してテンプレートを作製した。塗布の際には,PEOを加熱して液状にしたものをブラシを用いてテンプレートに塗った後,室温で冷却することによりPEOを固化した。PEOの塗布量は厚みで約0.18mmであった。次いで図1の(1C)及び図2の(2C)に示す通り、このテンプレートを容器内に充填された未硬化シリコーン樹脂(PDMS:ポリジメチルシロキサン)の中に入れた後,室温で静置してシリコーン樹脂を硬化させた。シリコーン樹脂についてはSILPOT184(東レ・ダウコーニング製)の基材と硬化剤を10:1の割合で混合したものを用いた。その後、図1の(1D)に示す通り、PEOを温水(90-100℃)により液状にし(図2の(2D))、次いで温水をチップの中に注入することにより,鉄線の表面のPEOをシリコーン樹脂内から溶出させ(図2の(2E))、次いで、PEOを溶出させたことによって生じた空隙に40%リン酸水溶液を流し込んで(図2の(2F))室温条件で鉄線を溶解させ流路を形成させた。最後に容器内からシリコーン樹脂を取り出してチップが完成した(図1の(1E)及び図2の(2G))   As shown in (1A) of FIG. 1 and (2A) of FIG. 2, an iron wire (diameter 0.3 mm) was deformed into the shape of a flow path. Next, as shown in FIG. 1 (1B) and FIG. 2 (2B), a template was prepared by applying polyethylene glycol (PEO) 2000 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (average molecular weight 2000) to an iron wire having a channel shape. At the time of application, PEO was heated to a liquid state, applied to a template using a brush, and then cooled at room temperature to solidify the PEO. The coating amount of PEO was about 0.18 mm in thickness. Next, as shown in (1C) of FIG. 1 and (2C) of FIG. 2, this template is placed in an uncured silicone resin (PDMS: polydimethylsiloxane) filled in a container and allowed to stand at room temperature. The silicone resin was cured. As for the silicone resin, a mixture of a base of SILPOT184 (manufactured by Dow Corning Toray) and a curing agent in a ratio of 10: 1 was used. After that, as shown in (1D) of FIG. 1, PEO is made liquid with hot water (90-100 ° C.) ((2D) of FIG. 2), and then hot water is injected into the chip, so that the PEO on the surface of the iron wire is obtained. Is then eluted from the silicone resin ((2E) in FIG. 2), and then a 40% aqueous phosphoric acid solution is poured into the void formed by the dissolution of PEO ((2F) in FIG. 2). Dissolved to form a flow path. Finally, the silicone resin was taken out of the container to complete the chip ((1E) in FIG. 1 and (2G) in FIG. 2).

実施例2
図3の(3A)及び図4の(4A)に示す通り、アルミ管(内径2 mm,外径3 mm)を変形させテンプレートを作製した。次いで,このテンプレートを容器内に充填された未硬化シリコーン樹脂(PDMS:ポリジメチルシロキサン)の中に入れた後,80℃で加熱することによりシリコーン樹脂を硬化させた。シリコーン樹脂についてはSILPOT184(東レ・ダウコーニング製)の基材と硬化剤を10:1の割合で混合したものを用いた。次いで、テンプレートの管の内部に溶解液を流し込んで室温条件でアルミ管を溶解させ流路を形成させた。溶解液には,濃塩酸(35〜37%)と30%過酸化水素水を1:1の割合で混合したものを用いた。最後に容器内からシリコーン樹脂を取り出してチップが完成した(図3の(3D)及び図4の(4D))。
Example 2
As shown in (3A) of FIG. 3 and (4A) of FIG. 4, an aluminum tube (inner diameter 2 mm, outer diameter 3 mm) was deformed to produce a template. Next, the template was placed in an uncured silicone resin (PDMS: polydimethylsiloxane) filled in a container, and then the silicone resin was cured by heating at 80 ° C. As for the silicone resin, a mixture of a base of SILPOT184 (manufactured by Dow Corning Toray) and a curing agent in a ratio of 10: 1 was used. Next, a solution was poured into the template tube to dissolve the aluminum tube at room temperature to form a flow path. The solution used was a mixture of concentrated hydrochloric acid (35-37%) and 30% hydrogen peroxide in a ratio of 1: 1. Finally, the silicone resin was taken out of the container to complete the chip ((3D) in FIG. 3 and (4D) in FIG. 4).

実施例3
実施例1と同様の方法で図5に示すように内部に流路を有するチップを作製した。このチップの流路の内壁には、以下の方法で酸化チタンを塗布した。
少量の未硬化のシリコーン樹脂を流路に流し,流路壁面に未硬化のシリコーン樹脂を塗布した。市販の酸化チタン粉末(二酸化チタン,アナターゼ型)(和光純薬製)をシリンジに入れ,このシリンジをチップの流路入り口に接続。そして,空気圧でシリンジ内の酸化チタン粉末を流路内に吹き入れ,酸化チタン粉末を流路壁面の未硬化シリコーン樹脂に付着させた。その後,流路内に室温条件下で窒素を流すことによって壁面のシリコーン樹脂を硬化することにより,酸化チタンを固定化した。
上記流路の内壁に酸化チタンを塗布したチップを用いて、図6に示す装置を用いて光反応実験を行った。一定流速(0.15 mL/min)でメチレンブルーの水溶液をチップ内に送液している状態で,チップに365 nmの紫外光を照射。チップから出てきた溶液の吸光度(664 nm)を測定することにより,酸化チタンによる光反応を評価した。
結果を図7に示す。
紫外光をチップに照射すると,酸化チタン表面でメチレンブルーの光還元が起こり,吸光度が減少。光照射を停止すると,光反応が止まるため吸光度が元に戻るという現象が観測された。
Example 3
As shown in FIG. 5, a chip having a channel inside was manufactured in the same manner as in Example 1. Titanium oxide was applied to the inner wall of the channel of this chip by the following method.
A small amount of uncured silicone resin was allowed to flow through the channel, and the uncured silicone resin was applied to the channel wall. A commercially available titanium oxide powder (titanium dioxide, anatase type) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is placed in a syringe, and this syringe is connected to the inlet of the chip channel. Then, the titanium oxide powder in the syringe was blown into the flow path by air pressure, and the titanium oxide powder was adhered to the uncured silicone resin on the flow path wall surface. Thereafter, the titanium oxide was fixed by curing the silicone resin on the wall surface by flowing nitrogen into the flow path at room temperature.
Using a chip in which titanium oxide was applied to the inner wall of the channel, a photoreaction experiment was performed using the apparatus shown in FIG. The chip is irradiated with 365 nm ultraviolet light while a methylene blue aqueous solution is being fed into the chip at a constant flow rate (0.15 mL / min). The photoreaction by titanium oxide was evaluated by measuring the absorbance (664 nm) of the solution coming out of the chip.
The results are shown in FIG.
When the chip is irradiated with ultraviolet light, methylene blue photoreduction occurs on the titanium oxide surface, and the absorbance decreases. When light irradiation was stopped, the photoreaction stopped and the absorbance returned to its original value.

実施例4
チップ流路の耐溶媒化
実施例1と同様の方法で内部に流路を有するチップを作製し、次いで流路内壁を紫外線硬化型フッ素系エポキシ樹脂で被覆した(図8参照)。
少量の紫外線硬化型フッ素系エポキシ樹脂(オプトダイン UV-1000)(ダイキン工業製)を流路に流し,流路壁面に樹脂を塗布した。次いで,流路がふさがることを防ぐために窒素を流路に流しながら,紫外光(365 nm)をチップに照射することにより流路壁面のエポキシ樹脂を硬化した。
このチップの流路は、内壁がシリコーン樹脂である場合に比べて、有機溶媒に対する耐溶媒化に優れるものとなった。
Example 4
Making the chip channel solvent-resistant A chip having a channel inside was prepared in the same manner as in Example 1, and then the inner wall of the channel was covered with an ultraviolet curable fluorine-based epoxy resin (see FIG. 8).
A small amount of UV-curable fluorine-based epoxy resin (Optodyne UV-1000) (manufactured by Daikin Industries) was allowed to flow through the channel, and the resin was applied to the channel wall. Next, the epoxy resin on the channel wall was cured by irradiating the chip with ultraviolet light (365 nm) while flowing nitrogen through the channel to prevent the channel from becoming blocked.
The flow path of this chip is superior in resistance to organic solvents compared to the case where the inner wall is made of silicone resin.

実施例5
チップ流路の耐溶媒化(その2,図9左側の方法(1))
本実施例の操作の写真は図10に示す。
内径 0.8 mm×外径1.3 mmのポリエチレン細管内部に,内径0.4 mm×外径0.8 mmの中空アルミ管を導入してテンプレートを用意した。ただし,この時点では,流路の分岐点となる箇所にはポリエチレン細管を導入しない状態であり,アルミ管を直接ポリビニールアルコール糊で接続させてある。
次に,この分岐点の周囲をポリエチレンシートで包み,はんだこてなどの加熱工具を用いてポリエチレン細管とポリエチレンシートおよびシートどうしを融着させ,分岐点周囲を被覆した。このように作製したポリエチレン被覆テンプレートを曲げることによりチップ内の流路の形状にした。
次いで,このテンプレートを容器内に充填された未硬化シリコーン樹脂(PDMS:ポリジメチルシロキサン)の中に入れた後,80℃で加熱することによりシリコーン樹脂を硬化させた。シリコーン樹脂についてはSILPOT184(東レ・ダウコーニング製)の基材と硬化剤を10:1の割合で混合したものを用いた。
次いで、テンプレートの管の内部に溶解液を流し込んで室温条件でアルミ管を溶解させ流路を形成させた。溶解液には,濃塩酸(35〜37%)と水を約1:1の割合で混合したものを用いた。最後に容器内からシリコーン樹脂を取り出してチップが完成した。
Example 5
Making the chip channel solvent-resistant (Part 2, method on the left side of Fig. 9 (1))
A photograph of the operation of this example is shown in FIG.
A template was prepared by introducing a hollow aluminum tube with an inner diameter of 0.4 mm and an outer diameter of 0.8 mm into a polyethylene tube with an inner diameter of 0.8 mm and an outer diameter of 1.3 mm. However, at this time, the polyethylene thin tube is not introduced at the branch point of the flow path, and the aluminum tube is directly connected with polyvinyl alcohol glue.
Next, the circumference of this branching point was wrapped with a polyethylene sheet, and a polyethylene thin tube, the polyethylene sheet and the sheet were fused together using a heating tool such as a soldering iron to cover the circumference of the branching point. The polyethylene-coated template produced in this way was bent into the shape of the flow path in the chip.
Next, the template was placed in an uncured silicone resin (PDMS: polydimethylsiloxane) filled in a container, and then the silicone resin was cured by heating at 80 ° C. As for the silicone resin, a mixture of a base of SILPOT184 (manufactured by Dow Corning Toray) and a curing agent in a ratio of 10: 1 was used.
Next, a solution was poured into the template tube to dissolve the aluminum tube at room temperature to form a flow path. The solution used was a mixture of concentrated hydrochloric acid (35-37%) and water at a ratio of approximately 1: 1. Finally, the silicone resin was taken out of the container to complete the chip.

実施例6(図9右側の方法(2))
本実施例の操作の写真は図11に示す。
内径0.4 mm×外径0.8 mmの中空アルミ管をテンプレートとして用意し,このアルミ管を曲げて流路の形状に形成した。次に,このアルミ管の外側に紫外線硬化型フッ素系エポキシ樹脂(オプトダイン UV-1000)(ダイキン工業製)を塗布した。そして,紫外光(365 nm)をアルミ管に照射することによりアルミ管表面のエポキシ樹脂を硬化した。このように作製したフッ素系エポキシ樹脂被覆テンプレートを容器内に充填された未硬化シリコーン樹脂(PDMS:ポリジメチルシロキサン)の中に入れた後,80℃で加熱することによりシリコーン樹脂を硬化させた。シリコーン樹脂についてはSILPOT184(東レ・ダウコーニング製)の基材と硬化剤を10:1の割合で混合したものを用いた。
次いで、テンプレートの管の内部に溶解液を流し込んで室温条件でアルミ管を溶解させ流路を形成させた。溶解液には,濃塩酸(35〜37%)と水を約1:1の割合で混合したものを用いた。最後に容器内からシリコーン樹脂を取り出してチップが完成した。
Example 6 (Method (2) on the right side of FIG. 9)
A photograph of the operation of this example is shown in FIG.
A hollow aluminum tube with an inner diameter of 0.4 mm and an outer diameter of 0.8 mm was prepared as a template, and this aluminum tube was bent to form a flow path. Next, an ultraviolet curable fluorine-based epoxy resin (Optodyne UV-1000) (manufactured by Daikin Industries) was applied to the outside of the aluminum tube. Then, the epoxy resin on the surface of the aluminum tube was cured by irradiating the aluminum tube with ultraviolet light (365 nm). The thus prepared fluorine-based epoxy resin-coated template was put into an uncured silicone resin (PDMS: polydimethylsiloxane) filled in a container, and then the silicone resin was cured by heating at 80 ° C. As for the silicone resin, a mixture of a base of SILPOT184 (manufactured by Dow Corning Toray) and a curing agent in a ratio of 10: 1 was used.
Next, a solution was poured into the template tube to dissolve the aluminum tube at room temperature to form a flow path. The solution used was a mixture of concentrated hydrochloric acid (35-37%) and water at a ratio of approximately 1: 1. Finally, the silicone resin was taken out of the container to complete the chip.

本発明は、内部に流路を有するチップが関連するあらゆる分野に有用である。   The present invention is useful in all fields related to a chip having a channel inside.

Claims (15)

内部に流路を有するチップの製造方法であって、
(1)0〜150℃の範囲の温度において融点を有する被覆材料を、前記被覆材料の融点において固体であり、溶解性を有する線状材料の表面に塗布して、流路のテンプレートを作製する工程、
(2)上記テンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設し、次いでチップ形成用材料を硬化させる工程、
(3)上記テンプレートを埋設した硬化物を、前記テンプレート表面に塗布した被覆材料の融点以上の温度に加熱して、テンプレート表面の被覆材料を熔解させ、硬化物内から流出させる工程、
(4)上記テンプレートの周囲に上記硬化物との間にできた間隙に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解して、内部に流路を有するチップを形成する工程
を含む方法。
A method of manufacturing a chip having a flow path therein,
(1) A coating material having a melting point at a temperature in the range of 0 to 150 ° C. is applied to the surface of a linear material that is solid at the melting point of the coating material and has a solubility, thereby producing a channel template. Process,
(2) a step of embedding the template in a curable chip forming material and then curing the chip forming material;
(3) A step of heating the cured material in which the template is embedded to a temperature equal to or higher than the melting point of the coating material applied to the template surface, melting the coating material on the template surface, and causing the cured material to flow out of the cured material;
(4) A solution that dissolves the linear material is injected into a gap formed between the template and the cured product to dissolve the linear material, thereby forming a chip having a flow path therein. A method comprising the steps.
前記被覆材料は、ポリエチレングリコール、パラフィン、低温はんだ(低融点合金)、イオン液体、ワセリン、ワックス(脂質)、カプロラクトン、ステアリン酸、及びパルミチン酸から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料である請求項1に記載の製造方法。 The coating material is at least one material selected from the group consisting of polyethylene glycol, paraffin, low temperature solder (low melting point alloy), ionic liquid, petrolatum, wax (lipid), caprolactone, stearic acid, and palmitic acid. Item 2. The production method according to Item 1. ポリエチレングリコールは分子量が600〜20万の範囲である請求項2に記載の製造方法。 3. The production method according to claim 2, wherein the polyethylene glycol has a molecular weight in the range of 600 to 200,000. 前記線状材料は、中実材料または中空材料である請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。 4. The manufacturing method according to claim 1, wherein the linear material is a solid material or a hollow material. 前記線状材料が、中空材料であり、工程(4)において、線状材料を溶解する上記溶液を中空材料の中空部分にも注入して線状材料を溶解する請求項1〜3のいずれかに記載 The linear material is a hollow material, and in the step (4), the solution for dissolving the linear material is injected into a hollow portion of the hollow material to dissolve the linear material. Described in 内部に流路を有するチップの製造方法であって、
(11)中空の線状材料を用いて流路のテンプレートを作製する工程、
(12)上記テンプレートを硬化性のチップ形成用材料に埋設し、次いでチップ形成用材料を硬化させる工程、
(13)上記テンプレートの中空部分に、上記線状材料を溶解する溶液を注入して線状材料を溶解して、内部に流路を有するチップを形成する工程
を含む方法。
A method of manufacturing a chip having a flow path therein,
(11) A step of producing a channel template using a hollow linear material,
(12) a step of embedding the template in a curable chip forming material and then curing the chip forming material;
(13) A method comprising a step of injecting a solution for dissolving the linear material into a hollow portion of the template to dissolve the linear material to form a chip having a flow path therein.
前記線状材料は、金属材料、無機材料及び有機材料から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料である請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。 7. The manufacturing method according to claim 1, wherein the linear material is at least one material selected from the group consisting of a metal material, an inorganic material, and an organic material. 前記金属材料は、純金属または合金材料である請求項7に記載の製造方法。 8. The manufacturing method according to claim 7, wherein the metal material is a pure metal or an alloy material. 無機材料は、ガラスまたはセラミックス材料である請求項7に記載の製造方法。 8. The production method according to claim 7, wherein the inorganic material is a glass or a ceramic material. 前記硬化性のチップ形成用材料は、有機材料及び無機材料から成る群から選ばれる少なくとも1種の材料である請求項1〜9のいずれかに記載の製造方法。 10. The manufacturing method according to claim 1, wherein the curable chip forming material is at least one material selected from the group consisting of an organic material and an inorganic material. 前記線状材料を溶解する溶液は、酸水溶液、酸及び過酸化水素混合水溶液、塩基水溶液または水である請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法。 11. The production method according to claim 1, wherein the solution for dissolving the linear material is an acid aqueous solution, an acid and hydrogen peroxide mixed aqueous solution, a basic aqueous solution, or water. 工程(4)または工程(13)で形成された内部に流路を有するチップの流路の内壁に被覆層を設ける工程(5)をさらに有する、請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法。 The production according to any one of claims 1 to 11, further comprising a step (5) of providing a coating layer on the inner wall of the flow channel of the chip having a flow channel inside formed in the step (4) or the step (13). Method. 工程(5)における被覆層の形成は、光硬化性材料を流路の内壁に塗布し、次いで光硬化することで行う請求項12に記載の製造方法。 13. The production method according to claim 12, wherein the formation of the coating layer in the step (5) is performed by applying a photocurable material to the inner wall of the flow path and then photocuring. 前記工程 (12)におけるテンプレートは、表面に被覆層を有し、
前記工程(13)において前記テンプレートの線状材料を溶解し、かつ前記被覆層は残存させることで前記チップの内部に被覆層を有する流路を形成して、内部に被覆層を有する流路を有するチップを得る請求項6に記載の製造方法。
The template in the step (12) has a coating layer on the surface,
In the step (13), the linear material of the template is dissolved, and the coating layer is left to form a channel having a coating layer inside the chip, and a channel having a coating layer inside is formed. 7. The manufacturing method according to claim 6, wherein a chip having the same is obtained.
前記被覆層は、樹脂、ガラス、金属又はセラミックスから成る群から選ばれる少なくとも1種の材料からなる請求項14に記載の製造方法。 15. The manufacturing method according to claim 14, wherein the coating layer is made of at least one material selected from the group consisting of resin, glass, metal, or ceramics.
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