JP5872971B2 - Flow cell and manufacturing method thereof - Google Patents
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本発明は、試料溶液を移送する流路を備えたフローセルおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a flow cell having a flow path for transferring a sample solution and a manufacturing method thereof.
抗原抗体反応やＤＮＡ断片（ＤＮＡプローブ）とＤＮＡとの結合などの高度な生体分子の識別機能を利用した測定は、臨床検査および生化学分野での測定および環境汚染物質の測定で重要な技術となっている。この測定の適用先としては、例えば、マイクロＴＡＳ（Total analysis systems），マイクロコンビナトリアルケミストリ，化学ＩＣ，化学センサ，バイオセンサ，微量分析，電気化学分析，ＱＣＭ測定，ＳＰＲ測定，ＡＴＲ測定などがある。このような測定の分野では、測定対象の試料溶液は微量な場合が多い。 Measurements using advanced biomolecular identification functions such as antigen-antibody reaction and DNA fragment (DNA probe) -DNA binding are important technologies for clinical laboratory and biochemical measurements and environmental pollutants. It has become. Application destinations of this measurement include, for example, micro TAS (Total analysis systems), micro combinatorial chemistry, chemical IC, chemical sensor, biosensor, trace analysis, electrochemical analysis, QCM measurement, SPR measurement, ATR measurement and the like. In such a measurement field, the sample solution to be measured is often in a very small amount.
上述したような測定においては、試料溶液を保持可能な試料セルが用いられている。この試料セルに微量の試料溶液を供給し、当該試料セルの測定を行う検出部まで移送する。これにより、試料溶液に溶解または分散しているＤＮＡや抗体などの検体の濃度を低下させることなく、より高感度・高効率に測定を行う。このように試料溶液を測定部分に流す試料セルは、フローセルと呼ばれる。 In the measurement as described above, a sample cell capable of holding a sample solution is used. A small amount of sample solution is supplied to the sample cell, and the sample cell is transferred to a detection unit for measuring the sample cell. As a result, measurement is performed with higher sensitivity and higher efficiency without reducing the concentration of a sample such as DNA or antibody dissolved or dispersed in the sample solution. A sample cell that allows the sample solution to flow through the measurement portion in this way is called a flow cell.
フローセルで微量な試料溶液の移送を実現する技術としては、例えば、以下のような方法がある。例えば、フローセルの検出部に対面する流路を設けるとともに、シリンジポンプなどによる外部からの圧力で試料溶液を移送させる方法，静電気力で移送させる方法，エレクトロウエッティング法，加熱による体積変化や気泡の生成により溶液を移送させる方法，および電気浸透流を利用する方法などがある。 As a technique for realizing the transfer of a very small amount of sample solution in the flow cell, for example, there are the following methods. For example, a flow channel facing the detection part of the flow cell is provided, and a sample solution is transferred by an external pressure such as a syringe pump, a method of transferring by electrostatic force, an electrowetting method, a volume change caused by heating, There are a method of transferring a solution by generation and a method of using electroosmotic flow.
しかしながら、これらの方法で微量な試料溶液を移送させるためには、例えば、基板（チップ）の上に微細な溝を流路や検出部として形成するとともに、同じ基板の上に電極や加熱器などの構成部品が設けられている状態とする必要があり、作製が容易ではない。また、外部からの圧力で試料溶液を移送する場合、検出部を構成するチップ以外に、ポンプや配管などの部品が必要となり、加えて、移送経路に大きな無駄が発生することになり、試料溶液の微量化には限界がある。 However, in order to transfer a small amount of sample solution by these methods, for example, a fine groove is formed on the substrate (chip) as a flow path or a detection unit, and an electrode, a heater, or the like is formed on the same substrate. It is necessary to be in a state in which the component parts are provided, and the production is not easy. In addition, when transferring the sample solution with external pressure, parts such as a pump and piping are required in addition to the chip constituting the detection unit, and in addition, a large waste is generated in the transfer path. There is a limit to the miniaturization of.
上述した試料移送の技術の他に、毛細管力を利用した溶液の移送技術がある。毛細管力を利用した送液は、非常に簡便な方法である。この毛細管力を利用した移送技術として、フローセル中に、試料溶液に対して毛細管現象が発現可能な流路またはポンプとなる領域を形成する技術が提案されている（特許文献１、２参照）。この技術によるフローセルは、試料溶液が導入される導入口（供給部）と、導入された試料溶液を吸引する毛細管ポンプ（移送部）と、これら導入口と毛細管ポンプとの間に設けられた測定のための流路とが板状のセルの平面方向に沿って直線状に並んで形成されている。このフローセルでは、導入口に試料溶液を供給すると、供給された試料溶液は導入口から流路を通って毛細管ポンプへと達し、毛細管ポンプに吸引されて連続的に流路を流れる。 In addition to the sample transfer technique described above, there is a solution transfer technique using capillary force. Liquid feeding using capillary force is a very simple method. As a transfer technique using this capillary force, a technique has been proposed in which a flow path or a region serving as a pump capable of expressing a capillary phenomenon is formed in a flow cell in a flow cell (see Patent Documents 1 and 2). The flow cell according to this technique has an introduction port (supply unit) through which a sample solution is introduced, a capillary pump (transfer unit) that sucks the introduced sample solution, and a measurement provided between the introduction port and the capillary pump. Are formed in a straight line along the planar direction of the plate-like cell. In this flow cell, when a sample solution is supplied to the introduction port, the supplied sample solution reaches the capillary pump from the introduction port through the flow path, and is sucked by the capillary pump and continuously flows through the flow path.
また、他の試料移送の手段として、流路の両端に半径の異なる液滴を形成し、液滴に生じる表面張力の大きさの違いにより、液体を移送する方法も提案されている（非特許文献１参照）。 As another sample transfer means, a method has been proposed in which liquid droplets having different radii are formed at both ends of a flow path, and the liquid is transferred according to the difference in surface tension generated in the liquid droplets (non-patent document). Reference 1).
上述した毛細管力や表面張力を利用した送液方法は、外部からの駆動力を必要とせず、パッシブポンプと呼ばれている。パッシブポンプを内蔵するフローセルは、送液のための周辺装置を必要としないため、オンサイトでの測定が容易であり、また、一度に多数の測定を行う場合に有利となる。 The liquid feeding method using the capillary force and the surface tension described above does not require an external driving force and is called a passive pump. Since the flow cell incorporating the passive pump does not require a peripheral device for liquid feeding, it is easy to perform on-site measurement, and is advantageous when performing many measurements at once.
このようなフローセルを作製する材料としては、リソグラフィによる製造方法を利用するため、一般に、シリコン，石英，ガラスウエハなどが用いられてきた。フローセルの形成では、流路となる溝を形成した基板と、溝を閉じて流路とする基板とを接着している。この２つの基板を接着する方法として、高温にして融着する方法，陽極接合，フッ酸による接合などがある。 As a material for producing such a flow cell, silicon, quartz, glass wafers and the like have been generally used in order to use a manufacturing method by lithography. In the formation of the flow cell, a substrate on which a groove serving as a flow path is formed and a substrate that closes the groove and forms a flow path are bonded. As a method of bonding the two substrates, there are a method of fusing at a high temperature, anodic bonding, bonding with hydrofluoric acid, and the like.
ところで、バイオセンサとして機能させるために、バイオ材料をフローセル内に固定化する方法が多く採用されている。しかしながら、バイオ材料は高温，強酸，強アルカリ，有機溶剤などに対して耐性が低い。このため、一般には、バイオ材料を固定化した後、上記の様な接合方法でフローセルを作製してもバイオセンサとして機能させることは困難である。 By the way, in order to function as a biosensor, many methods of immobilizing a biomaterial in a flow cell are employed. However, biomaterials have low resistance to high temperatures, strong acids, strong alkalis, organic solvents, and the like. For this reason, it is generally difficult to function as a biosensor even if a flow cell is produced by the above-described joining method after immobilizing a biomaterial.
近年、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を材料とするフローセルが多く研究されている。これは、ＰＤＭＳが、ガラスやシリコン基板に対する自己接着力が強く、接着のプロセスを必要せずに両者を接着できるためである。ＰＤＭＳを用いて流路となる溝を備える流路基板を作製すれば、これを平坦な支持基板に搭載するだけで、これら２つの基板を接着せることができ、簡便にフローセルを作製することができる。また、これらの接着では、高温処理，強酸，強アルカリ，有機溶剤などを用いないため、バイオ材料の固定化が容易である。 In recent years, many researches have been conducted on flow cells made of polydimethylsiloxane (PDMS). This is because PDMS has a strong self-adhesive force with respect to glass and a silicon substrate, and can bond them together without requiring a bonding process. If a flow path substrate having a groove serving as a flow path is manufactured using PDMS, these two substrates can be bonded by simply mounting the flow path substrate on a flat support substrate, and a flow cell can be easily manufactured. it can. Moreover, in these adhesion | attachment, since high temperature processing, a strong acid, a strong alkali, an organic solvent, etc. are not used, fixation of biomaterial is easy.
ここで、ＰＤＭＳは、水溶液に対する接触角が９０度以上あり、疎水性である。液滴の表面張力による送液に関しては、液滴を形成するために、疎水性であることは好都合であるが、予め呼び水となる溶液を導入するにはピペットなどによる強制的な送液が前準備として必要となる。これは、支持基板が親水性であっても、ＰＤＭＳで構成する流路基板に形成されている流路の面が疎水性であるため、外部から加圧しなければ水溶液は入っていかないためである。 Here, PDMS has a contact angle with respect to an aqueous solution of 90 degrees or more and is hydrophobic. Concerning liquid feeding due to the surface tension of the liquid droplets, it is convenient to be hydrophobic in order to form liquid droplets. Necessary as a preparation. This is because even if the support substrate is hydrophilic, the surface of the flow channel formed on the flow channel substrate made of PDMS is hydrophobic, so that the aqueous solution does not enter unless pressure is applied from the outside. .
このことからも、毛細管力を駆動力とするパッシブポンプを備えるフローセルの流路基板をＰＤＭＳだけで実現することは難しいことは明らかである。このため、ＰＤＭＳ表面に試薬を塗布し親水性にすることが行われるが、時間と共に親水性が失われていくといった問題点があった。このため、ＰＤＭＳ自体に改質剤を添加し、ＰＤＭＳ自体を親水性にしてフローセルを作製した研究が行われている（非特許文献２参照）。 From this, it is clear that it is difficult to realize a flow path substrate of a flow cell including a passive pump that uses a capillary force as a driving force only by PDMS. For this reason, a reagent is applied to the PDMS surface to make it hydrophilic, but there is a problem that the hydrophilicity is lost with time. For this reason, studies have been conducted in which a flow cell is produced by adding a modifier to PDMS itself to make PDMS itself hydrophilic (see Non-Patent Document 2).
しかしながら、ＰＤＭＳ自体を親水化すると、流路の近傍において、支持基板と流路基板との間に微細な不純物粒子などを原因とする僅かな隙間があると、この隙間に流路から水溶液が漏れだしてしまうといった問題点があった。これは、支持基板の表面および流路基板の表面の両方が親水性のため、微小な間隙を水溶液が侵入しやすいためである。このような状態では、隣接する流路間で溶液が混合する可能性がある。このため、上述した技術では、１つのフローセル内に多数の微細な流路を集積して配置することができず、例えば、高度な溶液処理を必要とする分析や多重測定への応用が困難であるという問題がある。 However, when the PDMS itself is hydrophilized, if there is a slight gap between the support substrate and the flow path substrate due to fine impurity particles in the vicinity of the flow path, the aqueous solution leaks from the flow path to this gap. There was a problem of getting out. This is because both the surface of the support substrate and the surface of the flow path substrate are hydrophilic, so that the aqueous solution can easily enter the minute gap. In such a state, the solution may be mixed between adjacent flow paths. For this reason, in the above-described technique, a large number of fine flow paths cannot be integrated and arranged in one flow cell, and for example, it is difficult to apply to analysis and multiplex measurement that require advanced solution processing. There is a problem that there is.
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ポリジメチルシロキサンを材料としたフローセルにおいて、流路からの液漏れが抑制できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to make it possible to suppress liquid leakage from a flow path in a flow cell made of polydimethylsiloxane.
本発明に係るフローセルは、親水性のポリジメチルシロキサンから構成されて流路となる溝を備える溝形成部と、疎水性のポリジメチルシロキサンから構成されて接着面を有する接着面形成部と、接着面形成部が溝形成部を覆う状態に形成されて溝形成部および接着面形成部が一体とされた流路基板と、ポリジメチルシロキサンの自己接着力により流路基板の接着面に接着された支持基板と、流路基板の支持基板との接着面の側に形成された溝からなる流路とを少なくとも備え、流路基板の支持基板との接着面は疎水性とされ、流路は親水性とされている。
また、本発明に係るフローセルは、親水性のポリジメチルシロキサンから構成されて流路となる溝を備える溝形成部と、疎水性のポリジメチルシロキサンから構成されて接着面を有する接着面形成部と、接着面形成部以外に溝形成部が配置されて接着面形成部を覆う状態に溝形成部が形成され、溝形成部および接着面形成部が一体とされた流路基板と、ポリジメチルシロキサンの自己接着力により流路基板の接着面に接着された支持基板と、流路基板の支持基板との接着面の側に形成された溝からなる流路とを少なくとも備え、流路基板の支持基板との接着面は疎水性とされ、流路は親水性とされている。
The flow cell according to the present invention includes a groove forming portion including a groove formed of hydrophilic polydimethylsiloxane and serving as a flow path, an adhesive surface forming portion formed of hydrophobic polydimethylsiloxane and having an adhesive surface, The surface forming portion is formed so as to cover the groove forming portion, and the groove forming portion and the bonding surface forming portion are integrated with each other, and the self-adhesive force of polydimethylsiloxane is adhered to the adhesive surface of the flow path substrate. A support substrate and at least a flow path including a groove formed on a side of the flow path substrate that is bonded to the support substrate. The flow path substrate is bonded to the support substrate with a hydrophobic surface, and the flow path is hydrophilic. It is considered sex.
In addition, the flow cell according to the present invention includes a groove forming portion including a groove formed of hydrophilic polydimethylsiloxane and serving as a flow path, and an adhesive surface forming portion formed of hydrophobic polydimethylsiloxane and having an adhesive surface. A flow path substrate in which a groove forming part is formed in a state where the groove forming part is disposed in addition to the adhesive surface forming part and covers the adhesive surface forming part, and the groove forming part and the adhesive surface forming part are integrated; and polydimethylsiloxane A support substrate that is bonded to the bonding surface of the flow path substrate by the self-adhesive force and a flow path that is formed by a groove formed on the bonding surface side of the flow path substrate with the support substrate. The adhesion surface with the substrate is hydrophobic, and the flow path is hydrophilic.
上記フローセルにおいて、流路に沿って流路の脇の流路基板の支持基板との接着面側に形成された流路より小さな側溝を備えるようにしてもよい。 The flow cell may be provided with a side groove smaller than the flow path formed along the flow path on the adhesion surface side of the flow path substrate on the side of the flow path with the support substrate.
また、本発明に係るフローセルの製造方法は、親水性のポリジメチルシロキサンから構成されて流路となる溝を備える溝形成部を形成する溝形成部形成工程と、疎水性のポリジメチルシロキサンから構成されて接着面を有する接着面形成部を形成する接着面形成工程と、溝形成部および接着面形成部が一体とされた流路基板の接着面をポリジメチルシロキサンの自己接着力により支持基板に接着して溝による流路を形成する接着工程とを少なくとも備え、溝形成部を形成した後で、溝形成部を覆う状態に接着面形成部を形成し、溝形成部および接着面形成部が一体とされた流路基板とする。 In addition, the flow cell manufacturing method according to the present invention includes a groove forming portion forming step for forming a groove forming portion including a groove that is made of hydrophilic polydimethylsiloxane and serves as a flow path, and a hydrophobic polydimethylsiloxane. The adhesive surface forming step of forming an adhesive surface forming portion having an adhesive surface, and the adhesive surface of the flow path substrate in which the groove forming portion and the adhesive surface forming portion are integrated into the support substrate by the self-adhesive force of polydimethylsiloxane. An adhesion step of forming a flow path by a groove by bonding, and after forming the groove forming portion, the adhesive surface forming portion is formed so as to cover the groove forming portion, and the groove forming portion and the adhesive surface forming portion are shall be the channel substrate is integrated.
また、本発明に係るフローセルの製造方法は、親水性のポリジメチルシロキサンから構成されて流路となる溝を備える溝形成部を形成する溝形成部形成工程と、疎水性のポリジメチルシロキサンから構成されて接着面を有する接着面形成部を形成する接着面形成工程と、溝形成部および接着面形成部が一体とされた流路基板の接着面をポリジメチルシロキサンの自己接着力により支持基板に接着して溝による流路を形成する接着工程とを少なくとも備え、接着面形成部を形成した後で、接着面形成部以外に溝形成部が配置されて接着面形成部を覆う状態に溝形成部を形成し、溝形成部および接着面形成部が一体とされた流路基板とする。 In addition, the flow cell manufacturing method according to the present invention includes a groove forming portion forming step for forming a groove forming portion including a groove that is made of hydrophilic polydimethylsiloxane and serves as a flow path, and a hydrophobic polydimethylsiloxane. The adhesive surface forming step of forming an adhesive surface forming portion having an adhesive surface, and the adhesive surface of the flow path substrate in which the groove forming portion and the adhesive surface forming portion are integrated into the support substrate by the self-adhesive force of polydimethylsiloxane. A bonding step of forming a flow path by a groove by bonding, and forming the bonding surface forming portion, and then forming the groove so that the groove forming portion is arranged in addition to the bonding surface forming portion to cover the bonding surface forming portion part is formed, the groove forming portion and the adhesive surface forming portion is a channel substrate which has been integrated.
上記フローセルの製造方法において、ポリジメチルシロキサンから構成されて溝形成部の脇に形成された溝形成部より小さな側溝を形成する側溝形成工程を備え、接着工程では、溝形成部，側溝，および接着面形成部が一体とされた流路基板の接着面をポリジメチルシロキサンの自己接着力により支持基板に接着してもよい。 The flow cell manufacturing method includes a side groove forming step of forming a side groove smaller than a groove forming portion made of polydimethylsiloxane and formed on the side of the groove forming portion. In the bonding step, the groove forming portion, the side groove, and the bonding You may adhere | attach the adhesion surface of the flow-path board | substrate with which the surface formation part was united with a support substrate by the self-adhesive force of polydimethylsiloxane.
以上説明したことにより、本発明によれば、ポリジメチルシロキサンを材料としたフローセルにおいて、流路からの液漏れが抑制できるようになるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, in the flow cell using polydimethylsiloxane as a material, an excellent effect that liquid leakage from the flow path can be suppressed can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について、図１Ａ〜図１Ｄを用いて説明する。図１Ａ〜図１Ｄは、本発明の実施の形態１におけるフローセルの製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。
[Embodiment 1]
First, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 1D. 1A to 1D are cross-sectional views schematically showing states in respective steps for explaining the flow cell manufacturing method according to Embodiment 1 of the present invention.
まず、図１Ａに示すように、型基板１０１および型枠１０２からなる型を用意し、型基板１０１の型枠１０２内に流路型１０３を形成する。型基板１０１は、例えば、シリコンウエハである。また、流路型１０３は、公知のフォトリソグラフィ技術により形成したレジストパターンであればよい。
First, as shown in FIG. 1A, a mold including a
例えば、まず、濃硫酸（濃度約９８ｗｔ％）と過酸化水素水（濃度３０ｗｔ％）とを混合した洗浄液にシリコンウエハである型基板１０１を３０分程度浸漬することなどにより洗浄し、水洗の後、２００℃・２０分の加熱乾燥処理をする。次いで、型基板１０１の上に、ネガ型のフォトレジストを塗布する。フォトレジストは、例えば、化薬マイクロケム株式会社製の「ＳＵ−８」であればよい。このフォトレジストをスピンコート法により塗布し、６５℃・３０分、引き続き、９５℃・２７０分の条件でプリベークをした後、流路となる溝形成部形成のためのパターンを露光する。この後、９０℃・９０分の加熱処理をした後、現像液を用いて現像し、イソプロピルアルコール・アセトンでリンスを行い、流路型１０３を形成する。このようにして流路型１０３を形成した後、型枠１０２を形成する。
For example, first, the
次に、図１Ｂに示すように、流路型１０３の上面および側面を覆う状態に親水性のポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）の膜を形成（塗布）して溝形成部１０４を形成する。親水性ＰＤＭＳは固化前の疎水性ＰＤＭＳにポリエーテル変性シリコーンであるトリシロキサンエトキシレート（ＳＩＬＷＥＴ Ｌ−７７）を重量比で１パーセント添加し、減圧脱泡したものである。固化前の疎水性ＰＤＭＳは、ＰＤＭＳのベース（ＳＹＬＧＡＲＤ １８４）と重合開始剤とを１０：１で混合し減圧脱泡したものである。
Next, as shown in FIG. 1B, a film of hydrophilic polydimethylsiloxane (PDMS) is formed (applied) so as to cover the upper surface and side surfaces of the
溝形成部１０４の形成は、例えば、上記親水性ＰＤＭＳをマイクロディスペンサで流路型１０３を覆うように塗布することで形成すればよい。また、刷毛などを用い流路型１０３を覆うように上記親水性ＰＤＭＳを塗布することで、溝形成部１０４を形成してもよい。また、凹版印刷，凸版印刷，平版印刷，孔版印刷技術により、流路型１０３の箇所に選択的に親水性ＰＤＭＳのパターンを形成することで、溝形成部１０４を形成してもよい。親水性ＰＤＭＳを塗布した後、８０℃・１２０分の加熱条件で加熱して硬化（固化）する。
The
次に、図１Ｃに示すように、型枠１０２の内側に疎水性ＰＤＭＳを充填して硬化し、接着面形成部１０５を形成する。疎水性ＰＤＭＳは、ＰＤＭＳのベース（ＳＹＬＧＡＲＤ １８４）と重合開始剤とを１０：１で混合し減圧脱泡したものである。充填した後、８０℃・１２０分の加熱条件により熱硬化すればよい。これらのことにより、溝形成部１０４と接着面形成部１０５とが一体に成型された状態となる。
Next, as shown in FIG. 1C, the inside of the
次に、一体に成型された溝形成部１０４および接着面形成部１０５からなる流路基板を型基板１０１および型枠１０２からなる型より離型し、図１Ｄに示すように、離型した流路基板１１１の接着面を支持基板１１２に接着する。流路基板１１１の溝形成部１０４が形成されて溝形成部１０４の開口領域が配置されている側の面が、接着面である。この接着面を支持基板１１２の上に載置すれば、ＰＤＭＳの自己接着力により接着する。このように両者を接着することで、溝形成部１０４の開口領域が支持基板１１２により閉じられ、図２の斜視図にも示すように、溝形成部１０４の溝による流路１０６が形成される。なお、支持基板１１２は、ＰＤＭＳの自己接着力により接着可能な材料から構成されていればよい。
Next, the flow path substrate composed of the integrally formed
実施の形態１により製造されたフローセルは、ＰＤＭＳから構成された流路基板１１１と、ＰＤＭＳの自己接着力により流路基板１１１に接着された支持基板１１２と、流路基板１１１の支持基板１１２との接着面の側に形成された溝からなる流路１０６とを少なくとも備えたものとなる。また、このフローセルは、流路基板１１１の支持基板１１２との接着面は、疎水性ＰＤＭＳから形成した接着面形成部１０５から構成され、疎水性とされており、流路１０６は親水性ＰＤＭＳから形成した溝形成部１０４より構成され、親水性とされていることになる。
The flow cell manufactured according to the first embodiment includes a
このフローセルは、例えば、予め、支持基板１１２の流路１０６となる箇所にバイオ材料を固定しておけば、バイオセンサとして用いることができる。流路１０６の内側面は親水性ＰＤＭＳであるため、流路１０６の一端に供給される水溶液は、毛細管力により自発的に流路１０６を流れるようになる。
This flow cell can be used as a biosensor if, for example, a biomaterial is fixed in advance to a location that becomes the
一方、支持基板１１２に密着する接着面は、疎水性のＰＤＭＳから形成した接着面形成部１０５であるため、流路１０６からの液漏れが抑制できるようになる。この点について説明すると、まず、図３の（ａ）の断面図に示すように、親水性ＰＤＭＳから形成した流路基板３０５を支持基板３１２に貼り合わせている場合について説明する。この状態では、微粒子の混入や、製造プロセスの不具合などで生じた微小間隙が形成されると、拡大した図３の（ａ’）にも示すように、微小間隙の両面が親水性のため、流路３０６内の水溶液は通常の毛細管力により、微小間隙内を進行する。これが流路３０６からの液漏れの原因となり、複数の流路が接近している場合、液体が混合してしまう。
On the other hand, since the adhesive surface that is in close contact with the
次に、図３の（ｂ）の断面図に示すように、親水性ＰＤＭＳから形成した流路基板１１１を支持基板１１２に貼り合わせている実施の形態１の場合について説明する。上述同様に、微粒子の混入や、製造プロセスの不具合などで生じた微小間隙が形成されると、拡大した図３の（ｂ’）にも示すように、微小間隙の流路基板１１１（接着面形成部１０５）の面は、疎水性であるため、メニスカスの接触角は鈍角となる。十分大きな鈍角の接触角が得られれば、微小間隔の中に水溶液が進行することがない。この結果、上述したように微小間隔が形成されても、流路１０６からの液漏れが抑制されるようになる。このため、実施の形態１によれば、複数の微細な流路１０６を接近して配置することが可能になり、高度な集積化が可能となる。
Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3B, the case of Embodiment 1 in which the
ところで、上述した実施の形態１では、溝形成部１０４の形成と接着面形成部１０５の形成とを異なる工程で行い、親水性ＰＤＭＳと疎水性ＰＤＭＳとが互いに混じり合わない状態としたが、集積度が低くある程度の混合が許容される場合には、これらを同時に硬化することも可能である。
By the way, in the first embodiment described above, the formation of the
また、図１Ａで説明した流路型１０３に、部分的に厚い箇所を設けることで、接着面形成部１０５を貫通する部分（貫通孔）が形成できる。このような貫通孔を設けることで、この部分を表面張力ポンプとして利用することができる。上述した貫通孔においては、貫通孔側壁が親水性ＰＤＭＳで被覆された状態になるため、貫通孔および流路１０６にかけては親水性の状態であり、試料となる溶液の液滴を、流路基板１１１（接着面形成部１０５）の上より貫通孔の部分に滴下すれば、溶液は、毛細管現象により親水性の貫通孔を流れて流路１０６内に到達し、流路１０６内を溶液で満たすことができる。このようにすることで、ピペットなどを用いて外部から加圧して導入する必要がない。
Further, by providing a thick part in the flow path mold 103 described with reference to FIG. 1A, a portion (through hole) that penetrates the adhesive
また、上述した貫通孔を、流路１０６の両端に各々接続して形成すれば、一端から他端にかけて送液することができる。接着面形成部１０５の上面は疎水性であるため、一方の貫通孔には大きな液滴を滴下し、他方の貫通孔には小さな液滴を滴下すれば、表面張力の差により、流路１０６内を小さな液滴側から、大きな液滴側に送液することができる（非特許文献１参照）。
In addition, if the above-described through holes are connected to both ends of the
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について図４Ａ〜図４Ｄを用いて説明する。図４Ａ〜図４Ｄは、本発明の実施の形態２におけるフローセルの製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。
[Embodiment 2]
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A to 4D. 4A to 4D are cross-sectional views schematically showing states in respective steps for explaining the method of manufacturing the flow cell in the second embodiment of the present invention.
まず、図４Ａに示すように、型基板４０１および型枠４０２からなる型を用意し、型基板４０１の型枠４０２内に流路型４０３を形成する。型基板４０１は、例えば、シリコンウエハである。また、流路型４０３は、公知のフォトリソグラフィ技術により形成したレジストパターンであればよい。
First, as illustrated in FIG. 4A, a mold including a
例えば、まず、前述した実施の形態１と同様に、濃硫酸と過酸化水素水とを混合した洗浄液にシリコンウエハである型基板４０１を３０分程度浸漬することなどにより洗浄し、水洗の後、２００℃・２０分の加熱乾燥処理をする。次いで、型基板４０１の上に、ネガ型のフォトレジストを塗布する。引き続き、所定の加熱条件でプリベークをした後、流路となる溝形成部形成のためのパターンを露光する。この後、所定の加熱処理をした後、現像処理・リンス処理を行い、流路型４０３を形成する。このようにして流路型４０３を形成した後、型枠４０２を形成する。
For example, as in the first embodiment described above, first, the
次に、流路型４０３が形成されずに露出している型枠４０２内側の型基板４０１の上に、図４Ｂに示すように、疎水性ＰＤＭＳの膜を形成（塗布）して接着面形成部４０４を形成する。例えば、疎水性ＰＤＭＳをマイクロディスペンサで流路型４０３が形成されていない型基板４０１の表面を覆うように塗布することで形成すればよい。また、刷毛などを用い流路型４０３が形成されていない型基板４０１の表面を覆うように疎水性ＰＤＭＳを塗布することで、接着面形成部４０４を形成してもよい。また、凹版印刷，凸版印刷，平版印刷，孔版印刷技術により、流路型４０３が形成されていない型基板４０１の表面に選択的に疎水性ＰＤＭＳのパターンを形成することで、接着面形成部４０４を形成してもよい。疎水性ＰＤＭＳを塗布した後、８０℃・１２０分の加熱条件で加熱して硬化する。
Next, as shown in FIG. 4B, a hydrophobic PDMS film is formed (applied) on the
次に、図４Ｃに示すように、型枠４０２の内側に親水性ＰＤＭＳを充填して硬化し、溝形成部４０５を形成する。溝形成部４０５には、流路型４０３による溝が形成される。なお、疎水性ＰＤＭＳおよび親水性ＰＤＭＳは、前述した実施の形態１と同様である。充填した後、８０℃・１２０分の加熱条件により熱硬化すればよい。これらのことにより、接着面形成部４０４と溝形成部４０５とが一体に成型された状態となる。
Next, as shown in FIG. 4C, hydrophilic PDMS is filled inside the
次に、一体に成型された接着面形成部４０４および溝形成部４０５からなる流路基板を型基板４０１および型枠４０２からなる型より離型し、図４Ｄに示すように、離型した流路基板４１１の接着面を支持基板４１２に接着する。流路基板４１１の接着面形成部４０４が形成されている領域が、接着面である。この接着面の側に、溝形成部４０５に形成されている溝が開口している。この接着面を支持基板４１２の上に載置すれば、ＰＤＭＳの自己接着力により接着する。このように両者を接着することで、溝形成部４０５に形成されている溝の開口領域が支持基板４１２により閉じられ、溝形成部４０５の溝による流路４０６が形成される。
Next, the flow path substrate composed of the integrally formed adhesive
実施の形態２により製造されたフローセルは、ＰＤＭＳから構成された流路基板４１１と、ＰＤＭＳの自己接着力により流路基板４１１に接着された支持基板４１２と、流路基板４１１の支持基板４１２との接着面の側に形成された溝からなる流路４０６とを少なくとも備えたものとなる。また、このフローセルは、流路基板４１１の支持基板４１２との接着面は、疎水性ＰＤＭＳから形成した接着面形成部４０４であり、疎水性とされており、流路４０６は親水性ＰＤＭＳから形成した溝形成部４０５から構成され、親水性とされていることになる。
The flow cell manufactured according to Embodiment 2 includes a
このフローセルは、例えば、予め、支持基板４１２の流路４０６となる箇所にバイオ材料を固定しておけば、バイオセンサとして用いることができる。流路４０６の内側面は親水性ＰＤＭＳであるため、流路４０６の一端に供給される水溶液は、毛細管力により自発的に流路４０６を流れるようになる。
This flow cell can be used as a biosensor if, for example, a biomaterial is fixed in advance at a location that becomes the
一方、支持基板４１２に密着する接着面は、疎水性のＰＤＭＳから形成した接着面形成部４０４であるため、支持基板４１２と接着面形成部４０４との密着面に微粒子などによる微小間隙が形成され、これが流路４０６の一端まで届いていたとしても、水溶液はこの間隙には入っていくことはできず、液漏れを起こすことはない。このため、実施の形態２においても、複数の微細な流路４０６を接近して配置することが可能になり、高度な集積化が可能となる。
On the other hand, since the adhesive surface that is in close contact with the
また、実施の形態２においても、接着面形成部４０４の形成と溝形成部４０５の形成とを異なる工程で行い、親水性ＰＤＭＳと疎水性ＰＤＭＳとが互いに混じり合わない状態としたが、集積度が低くある程度の混合が許容される場合には、これらを同時に硬化することも可能である。
Also in the second embodiment, the formation of the adhesive
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について、図５Ａ〜図５Ｄを用いて説明する。図５Ａ〜図５Ｄは、本発明の実施の形態３におけるフローセルの製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。
[Embodiment 3]
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A to 5D. 5A to 5D are cross-sectional views schematically showing states in respective steps for explaining the flow cell manufacturing method according to Embodiment 3 of the present invention.
まず、図５Ａに示すように、型基板５０１および型枠５０２からなる型を用意し、型基板５０１の型枠５０２内に流路型５０３および側溝型５１３を形成する。側溝型５１３は、流路型５０３の両側部（両脇）に形成され、流路型５０３と同様に延在している。また、側溝型５１３は、断面形状が流路型５０３より小さく形成されている。流路型５０３は、２つの側溝型５１３に挟まれて設けられている。なお、型基板５０１は、例えば、シリコンウエハである。また、流路型５０３および側溝型５１３は、公知のフォトリソグラフィ技術により形成したレジストパターンであればよい。
First, as shown in FIG. 5A, a mold including a
例えば、まず、濃硫酸と過酸化水素水とを混合した洗浄液にシリコンウエハである型基板５０１を３０分程度浸漬することなどにより洗浄し、水洗の後、乾燥処理をする。次いで、型基板５０１の上に、ネガ型のフォトレジストを塗布する。このフォトレジストをスピンコート法により塗布し、所定の温度条件でプリベークをした後、流路となる溝形成部形成のためのパターンを露光する。この後、所定の温度条件で加熱処理をした後、現像・リンスを行い、流路型５０３および側溝型５１３を形成する。このようにして流路型５０３および側溝型５１３を形成した後、型枠５０２を形成する。
For example, the
次に、図５Ｂに示すように、流路型５０３の上面および側面を覆う状態に親水性のＰＤＭＳの膜を形成（塗布）して溝形成部５０４を形成する。例えば、上記親水性ＰＤＭＳをマイクロディスペンサで流路型５０３を覆うように塗布することで、溝形成部５０４を形成すればよい。また、刷毛などを用い流路型５０３を覆うように親水性ＰＤＭＳを塗布することで、溝形成部５０４を形成してもよい。また、凹版印刷，凸版印刷，平版印刷，孔版印刷技術により、流路型５０３の箇所に選択的に親水性ＰＤＭＳのパターンを形成することで、溝形成部５０４を形成してもよい。親水性ＰＤＭＳを塗布した後、８０℃・１２０分の加熱条件で加熱して硬化（固化）する。ここで、溝形成部５０４が、側溝型５１３を覆わないように形成する。溝形成部５０４と側溝型５０３との間に、ある程度の間隙があってもよい。
Next, as shown in FIG. 5B, a
次に、図５Ｃに示すように、型枠５０２の内側に疎水性ＰＤＭＳを充填して硬化し、接着面形成部５０５を形成する。充填した後、８０℃・１２０分の加熱条件により熱硬化すればよい。これらのことにより、溝形成部５０４と接着面形成部５０５とが一体に成型された状態となる。また、実施の形態３では、接着面形成部５０５に、側溝型５０３による側溝が形成された状態となる。
Next, as shown in FIG. 5C, hydrophobic PDMS is filled inside the
次に、一体に成型された溝形成部５０４および接着面形成部５０５からなる流路基板を型基板５０１および型枠５０２からなる型より離型し、図５Ｄに示すように、離型した流路基板５１１の接着面を支持基板５１２に接着する。流路基板５１１の溝形成部５０４が形成されて溝形成部５０４の開口領域が配置されている側の面が、接着面である。この接着面を支持基板５１２の上に載置すれば、ＰＤＭＳの自己接着力により接着する。このように両者を接着することで、溝形成部５０４の開口領域が支持基板５１２により閉じられ、溝形成部５０４の溝による流路５０６が形成される。また、流路５０６の両脇には、接着面形成部５０５に設けられた側溝５１６が形成される。側溝５１６の内側面などは、疎水性となる。
Next, the flow path substrate made up of the integrally formed
実施の形態３により製造されたフローセルは、ＰＤＭＳから構成された流路基板５１１と、ＰＤＭＳの自己接着力により流路基板５１１に接着された支持基板５１２と、流路基板５１１の支持基板５１２との接着面の側に形成された溝からなる流路５０６とを少なくとも備えたものとなる。また、このフローセルは、流路基板５１１の支持基板５１２との接着面は、疎水性ＰＤＭＳから形成した接着面形成部５０５から構成され、疎水性とされており、流路５０６は親水性ＰＤＭＳから形成した溝形成部５０４より構成され、親水性とされていることになる。加えて、流路５０６に沿って流路５０６の脇の流路基板５１１の支持基板５１２との接着面側に形成された流路５０６より小さな側溝５１６を備える。
The flow cell manufactured according to Embodiment 3 includes a
このフローセルは、例えば、予め、支持基板５１２の流路５０６となる箇所にバイオ材料を固定しておけば、バイオセンサとして用いることができる。流路５０６の内側面は親水性ＰＤＭＳであるため、流路５０６の一端に供給される水溶液は、毛細管力により自発的に流路５０６を流れるようになる。
This flow cell can be used as a biosensor if, for example, a biomaterial is fixed in advance at a location that becomes the
一方、支持基板５１２に密着する接着面は、疎水性のＰＤＭＳから形成した接着面形成部５０５であるため、流路５０６からの液漏れが抑制できるようになる。支持基板５１２と接着面形成部５０５との密着面に微粒子などによる微小間隙が形成されても、接着面形成部５０５の接着面は疎水性であるため、水溶液はこの間隙には入っていくことができない。また、実施の形態３では、側溝５１６を設けているので、流路５０６から漏れた溶液は、ある程度が側溝５１６に収容されるようになり、この点でも、液漏れの拡散が抑制できるようになる。このため、実施の形態３によれば、微細な流路５０６を接近して配置することが可能になり、高度な集積化が可能となる。
On the other hand, since the adhesive surface that is in close contact with the
また、実施の形態３では、流路基板５１１の上面が疎水性であるため、前述した実施の形態１と同様の表面張力ポンプの構造が応用できる。
In the third embodiment, since the upper surface of the
［実施の形態４］
次に、本発明の実施の形態４について、図６Ａ〜図６Ｄを用いて説明する。図６Ａ〜図６Ｄは、本発明の実施の形態４におけるフローセルの製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。
[Embodiment 4]
Next, Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A to 6D. 6A to 6D are cross-sectional views schematically showing the states in the respective steps for explaining the flow cell manufacturing method according to Embodiment 4 of the present invention.
まず、図６Ａに示すように、型基板６０１および型枠６０２からなる型を用意し、型基板６０１の型枠６０２内に流路型６０３および側溝型６１３を形成する。側溝型６１３は、流路型６０３の両側部（両脇）に形成され、流路型６０３と同様に延在している。また、側溝型６１３は、断面形状が流路型６０３より小さく形成されている。流路型６０３は、２つの側溝型６１３に挟まれて設けられている。なお、型基板６０１は、例えば、シリコンウエハである。また、流路型６０３および側溝型６１３は、公知のフォトリソグラフィ技術により形成したレジストパターンであればよい。このようにして流路型６０３および側溝型６１３を形成した後、型枠６０２を形成する。
First, as shown in FIG. 6A, a mold including a
次に、流路型６０３および側溝型６１３が形成されずに露出している型枠６０２内側の型基板６０１の上に、図６Ｂに示すように、疎水性ＰＤＭＳの膜を形成（塗布）して接着面形成部６０４を形成する。なお、流路型６０３と側溝型６１３との間には、接着面形成部６０４が形成されないようにする。例えば、疎水性ＰＤＭＳをマイクロディスペンサで塗布することで、接着面形成部６０４を形成すればよい。また、刷毛などを用いて疎水性ＰＤＭＳを塗布することで、接着面形成部６０４を形成してもよい。また、凹版印刷，凸版印刷，平版印刷，孔版印刷技術により、対象とする箇所に選択的に疎水性ＰＤＭＳのパターンを形成することで、接着面形成部６０４を形成してもよい。疎水性ＰＤＭＳを塗布した後、８０℃・１２０分の加熱条件で加熱して硬化する。
Next, as shown in FIG. 6B, a hydrophobic PDMS film is formed (applied) on the
次に、図６Ｃに示すように、型枠６０２の内側に親水性ＰＤＭＳを充填して硬化し、溝形成部６０５を形成する。溝形成部６０５には、流路型６０３による溝が形成される。なお、疎水性ＰＤＭＳおよび親水性ＰＤＭＳは、前述した実施の形態１と同様である。充填した後、８０℃・１２０分の加熱条件により熱硬化すればよい。これらのことにより、接着面形成部６０４と溝形成部６０５とが一体に成型された状態となる。
Next, as shown in FIG. 6C, hydrophilic PDMS is filled inside the
次に、一体に成型された接着面形成部６０４および溝形成部６０５からなる流路基板を型基板６０１および型枠６０２からなる型より離型し、図６Ｄに示すように、離型した流路基板６１１の接着面を支持基板６１２に接着する。流路基板６１１の接着面形成部６０４が形成されている領域が、接着面である。この接着面の側に、溝形成部６０５に形成されている溝が開口している。この接着面を支持基板６１２の上に載置すれば、ＰＤＭＳの自己接着力により接着する。このように両者を接着することで、溝形成部６０５に形成されている溝の開口領域が支持基板６１２により閉じられ、溝形成部６０５の溝による流路６０６が形成される。また、流路６０６の両脇には、溝形成部６０５に設けられた側溝６１６が形成される。側溝６１６の内側面などは、親水性となる。
Next, the flow path substrate made up of the integrally formed adhesive
実施の形態４により製造されたフローセルは、ＰＤＭＳから構成された流路基板６１１と、ＰＤＭＳの自己接着力により流路基板６１１に接着された支持基板６１２と、流路基板６１１の支持基板６１２との接着面の側に形成された溝からなる流路６０６とを少なくとも備えたものとなる。また、このフローセルは、流路基板６１１の支持基板６１２との接着面は、疎水性ＰＤＭＳから形成した接着面形成部６０４であり、疎水性とされており、流路６０６は親水性ＰＤＭＳから形成した溝形成部６０５から構成され、親水性とされていることになる。加えて、流路６０６に沿って流路６０６の脇の流路基板６１１の支持基板６１２との接着面側に形成された流路６０６より小さな側溝６１６を備える。
A flow cell manufactured according to Embodiment 4 includes a
このフローセルは、例えば、予め、支持基板６１２の流路６０６となる箇所にバイオ材料を固定しておけば、バイオセンサとして用いることができる。流路６０６の内側面は親水性ＰＤＭＳであるため、流路６０６の一端に供給される水溶液は、毛細管力により自発的に流路６０６を流れるようになる。
This flow cell can be used as a biosensor if, for example, a biomaterial is fixed in advance at a location that becomes the
一方、支持基板６１２に密着する接着面は、疎水性のＰＤＭＳから形成した接着面形成部６０４であるため、支持基板６１２と接着面形成部６０４との密着面に微粒子などによる微小間隙が形成され、これが流路６０６の一端まで届いていたとしても、水溶液はこの間隙には入っていくことはできず、液漏れを起こすことはない。また、実施の形態４では、側溝６１６を設けているので、流路６０６から漏れた溶液は、ある程度が側溝６１６に収容されるようになり、この点でも、液漏れの拡散が抑制できるようになる。このため、実施の形態４においても、微細な流路６０６を接近して配置することが可能になり、高度な集積化が可能となる。
On the other hand, since the adhesion surface that is in close contact with the
［実施の形態５］
次に、本発明の実施の形態５について図７Ａ〜図７Ｄを用いて説明する。図７Ａ〜図７Ｄは、本発明の実施の形態５におけるフローセルの製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。
[Embodiment 5]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A to 7D. 7A to 7D are cross-sectional views schematically showing the states in the respective steps for explaining the flow cell manufacturing method according to Embodiment 5 of the present invention.
まず、図７Ａに示すように、型基板７０１および型枠７０２からなる型を用意し、型基板７０１の型枠７０２内に流路型７０３および吸引流路型７０４を形成する。型基板７０１は、例えば、シリコンウエハである。また、流路型７０３は、公知のフォトリソグラフィ技術により形成したレジストパターンであればよい。また、流路型７０３および吸引流路型７０４を形成した後、型枠７０２を形成する。
First, as shown in FIG. 7A, a mold including a
次に、図７Ｂに示すように、流路型７０３および吸引流路型７０４が形成されずに露出している型枠７０２内側の型基板７０１の上に、疎水性ＰＤＭＳの膜を形成（塗布）して接着面形成部７０５を形成する。疎水性ＰＤＭＳを塗布した後、８０℃・１２０分の加熱条件で加熱して硬化する。次に、図７Ｃに示すように、型枠７０２の内側に親水性ＰＤＭＳを充填して溝形成部７０６を形成する。この状態では、溝形成部７０６を未硬化状態とする。溝形成部７０６には、流路型７０３による溝および吸引流路型７０４による溝が形成される。なお、疎水性ＰＤＭＳおよび親水性ＰＤＭＳは、前述した実施の形態１と同様である。
Next, as shown in FIG. 7B, a hydrophobic PDMS film is formed (coated) on the
次いで、図７Ｄに示すように、複数のピン７０７を備えた押し型部品７０８を用意する。ピン７０７は、吸引流路型７０４の領域に配置されている。このように構成した押し型部品７０８を、型基板７０１の型枠７０２内に形成されている溝形成部７０６の上より押し付け、図７Ｅに示すように、ピン７０７を溝形成部７０６に挿入する。ピン７０７の先端が、吸引流路型７０４に到達する状態とする。このように、ピン７０７を挿入した状態で、溝形成部７０６を熱硬化する。例えば、８０℃・１２０分の加熱条件により熱硬化すればよい。これらのことにより、接着面形成部７０５と溝形成部７０６とが一体に成型された状態となる。
Next, as shown in FIG. 7D, a
次に、押し付け型７０８を取り除いた後、一体に成型された接着面形成部７０５および溝形成部７０６からなる流路基板を型基板７０１および型枠７０２からなる型より離型し、図７Ｆに示すように、離型した流路基板７１１の接着面を支持基板７１２に接着する。流路基板７１１の接着面形成部７０５が形成されている領域が、接着面である。この接着面の側に、溝形成部７０６に形成されている溝が開口している。この接着面を支持基板７１２の上に載置すれば、ＰＤＭＳの自己接着力により接着する。このように両者を接着することで、溝形成部７０６に形成されている溝の開口領域が支持基板７１２により閉じられ、溝形成部７０６の溝による流路７１３が形成され、吸引流路型７０４の溝による吸引流路７１４が形成される。また、吸引流路７１４においては、溝形成部７０６に、複数の貫通孔７１７が形成される。貫通孔７１７は、例えば円筒形状である。
Next, after the
実施の形態５により製造されたフローセルは、ＰＤＭＳから構成された流路基板７１１と、ＰＤＭＳの自己接着力により流路基板７１１に接着された支持基板７１２と、流路基板７１１の支持基板７１２との接着面の側に形成された溝からなる流路７１３とを少なくとも備えたものとなる。また、このフローセルは、流路基板７１１の支持基板７１２との接着面は、疎水性ＰＤＭＳから形成した接着面形成部７０５であり、疎水性とされており、流路７１３は親水性ＰＤＭＳから形成した溝形成部７０６から構成され、親水性とされていることになる。
A flow cell manufactured according to Embodiment 5 includes a
また、このフローセルは、図７Ｇの斜視図にも示すように、流路基板７１１に、流路７１３に接続する吸引流路７１４を設けている。図７Ｇでは、流路基板７１１のみを示している。なお、流路７１３の一端には、流路基板７１１（溝形成部７０６）に形成した導入口７１８が連通し、試料溶液が投入可能とされている。ここで、流路７１３は、液体に対して毛細管現象が発現する範囲の断面寸法とされ、同様に、貫通孔７１７は、液体に対して毛細管現象が発現する範囲の管径とされている。また、吸引流路７１４の流路高さは、流路７１３より液体が浸入したときに、上下方向に隙間が形成されない範囲とされている。言い換えると、浸入した液体が、吸引流路７１４の上下の両面に同時に接触可能な状態とされている。
In addition, as shown in the perspective view of FIG. 7G, this flow cell is provided with a
このフローセルは、例えば、予め、支持基板７１２の流路７１３となる箇所にバイオ材料を固定しておけば、バイオセンサとして用いることができる。流路７１３の内側面は親水性ＰＤＭＳであるため、流路７１３の一端に供給される水溶液は、毛細管力により自発的に流路７１３を流れるようになる。
This flow cell can be used as a biosensor if, for example, a biomaterial is fixed in advance at a location that becomes the
一方、支持基板７１２に密着する接着面は、疎水性のＰＤＭＳから形成した接着面形成部７０５であるため、支持基板７１２と接着面形成部７０５との密着面に微粒子などによる微小間隙が形成され、これが流路７１３の一端まで届いていたとしても、水溶液はこの間隙には入っていくことはできず、液漏れを起こすことはない。このため、実施の形態５においても、微細な流路７１３を接近して配置することが可能になり、高度な集積化が可能となる。
On the other hand, since the adhesion surface that is in close contact with the
また、実施の形態５では、吸引流路７１４を設けており、導入口７１８より導入されて毛細管現象により流路７１３を流れて吸引流路７１４に浸入した試料溶液は、毛細管現象により貫通孔７１７に吸い上げられる。このように、導入口７１８に導入された試料溶液は、吸引流路７１４における複数の貫通孔７１７に吸い上げられることで、流路７１３を所定の流速で吸引流路７１４の方向に流れていくことになる。また、実施の形態５では、流路７１３の側方（両側）に、吸引流路７１４が展開して配置されているようにしたので、フローセル全体の面積を大きく広げることなく、吸引流路７１４の領域を拡大することができ、吸引流路７１４による送液能力を、より拡大させることができる。
In the fifth embodiment, the
以上に説明したように、本発明によれば、試料溶液が流れる流路における試料溶液が接触する領域は、親水性のＰＤＭＳから形成し、流路となる溝が設けられている流路基板が支持基板に密着する領域は、疎水性のＰＤＭＳから構成したので、ＰＤＭＳを材料としたフローセルにおいて、流路からの液漏れが抑制できるようになる。この結果、複数の微細な流路を、１チップ上に集積化することが可能となり、フロー分析，ケミカルセンサ，バイオセンサなどに適用すれば、測定精度，確度，利便性を著しく向上させることができる。 As described above, according to the present invention, the region where the sample solution contacts in the channel through which the sample solution flows is formed from hydrophilic PDMS, and the channel substrate provided with the groove serving as the channel is provided. Since the region in close contact with the support substrate is composed of hydrophobic PDMS, in the flow cell made of PDMS, liquid leakage from the flow path can be suppressed. As a result, a plurality of fine channels can be integrated on one chip, and if applied to flow analysis, chemical sensors, biosensors, etc., measurement accuracy, accuracy, and convenience can be significantly improved. it can.
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、実施の形態５を用いて説明した複数の貫通孔による吸引流路を備えるフローセルは、実施の形態１を用いて説明した製造方法により形成してもよい。この場合、吸引流路型を形成するとともに、貫通孔を形成するための複数の突起部を吸引流路型に形成しておけばよい。このようにすることで、内壁が親水性ＰＤＭＳで被覆された複数の貫通孔が、疎水性ＰＤＭＳによる接着面形成部（流路基板）に形成できる。また、形成する流路は、直線状に限るものではなく、曲線状に形成してもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications and combinations can be implemented by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious. For example, the flow cell including the suction flow path with the plurality of through holes described using the fifth embodiment may be formed by the manufacturing method described using the first embodiment. In this case, the suction channel mold may be formed, and a plurality of protrusions for forming the through holes may be formed in the suction channel mold. By doing in this way, the several through-hole by which the inner wall was coat | covered with hydrophilic PDMS can be formed in the adhesion surface formation part (flow-path board | substrate) by hydrophobic PDMS. Moreover, the flow path to be formed is not limited to a linear shape, and may be formed in a curved shape.
１０１…型基板、１０２…型枠、１０３…流路型、１０４…溝形成部、１０５…接着面形成部、１０６…流路、１１１…流路基板、１１２…支持基板。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
疎水性のポリジメチルシロキサンから構成されて接着面を有する接着面形成部を形成する接着面形成工程と、
前記溝形成部および前記接着面形成部が一体とされた流路基板の前記接着面をポリジメチルシロキサンの自己接着力により支持基板に接着して前記溝による流路を形成する接着工程と
を少なくとも備え、
前記溝形成部を形成した後で、前記溝形成部を覆う状態に前記接着面形成部を形成し、前記溝形成部および前記接着面形成部が一体とされた前記流路基板とすることを特徴とするフローセルの製造方法。 A groove forming part forming step of forming a groove forming part comprising a groove made of hydrophilic polydimethylsiloxane and serving as a flow path;
An adhesive surface forming step of forming an adhesive surface forming portion having an adhesive surface made of hydrophobic polydimethylsiloxane;
An adhesion step of forming the flow path by the groove by adhering the adhesive surface of the flow path substrate in which the groove forming portion and the adhesive surface forming portion are integrated to a support substrate by the self-adhesive force of polydimethylsiloxane. Prepared ,
Wherein after forming the groove forming portion, the forming the adhesive surface forming portion to cover the groove forming portion, said channel substrate and to Rukoto the groove forming portion and the adhesive surface forming portion is integral A process for producing a flow cell characterized by the above.
疎水性のポリジメチルシロキサンから構成されて接着面を有する接着面形成部を形成する接着面形成工程と、
前記溝形成部および前記接着面形成部が一体とされた流路基板の前記接着面をポリジメチルシロキサンの自己接着力により支持基板に接着して前記溝による流路を形成する接着工程と
を少なくとも備え、
前記接着面形成部を形成した後で、前記接着面形成部以外に前記溝形成部が配置されて前記接着面形成部を覆う状態に前記溝形成部を形成し、前記溝形成部および前記接着面形成部が一体とされた前記流路基板とすることを特徴とするフローセルの製造方法。 A groove forming part forming step of forming a groove forming part comprising a groove made of hydrophilic polydimethylsiloxane and serving as a flow path;
An adhesive surface forming step of forming an adhesive surface forming portion having an adhesive surface made of hydrophobic polydimethylsiloxane;
An adhesion step of forming the flow path by the groove by adhering the adhesive surface of the flow path substrate in which the groove forming portion and the adhesive surface forming portion are integrated to a support substrate by the self-adhesive force of polydimethylsiloxane;
Comprising at least
After forming the adhesive surface forming section, said forming a groove forming portion in a state in which the is arranged a groove forming portion in addition to the adhesive surface forming portion covering the adhesive surface forming section, front Kimizo forming portion and the A method of manufacturing a flow cell, characterized in that the flow path substrate is integrated with an adhesive surface forming portion.
ポリジメチルシロキサンから構成されて前記溝形成部の脇に形成された前記溝形成部より小さな側溝を形成する側溝形成工程を備え、
前記接着工程では、前記溝形成部，前記側溝，および前記接着面形成部が一体とされた流路基板の前記接着面をポリジメチルシロキサンの自己接着力により支持基板に接着する
ことを特徴とするフローセルの製造方法。 In the manufacturing method of the flow cell of Claim 1 or 2 ,
A side groove forming step of forming a side groove smaller than the groove forming part formed of polydimethylsiloxane and formed on the side of the groove forming part,
In the bonding step, the bonding surface of the flow path substrate in which the groove forming portion, the side groove, and the bonding surface forming portion are integrated is bonded to a support substrate by a self-adhesive force of polydimethylsiloxane. A manufacturing method of a flow cell.
疎水性のポリジメチルシロキサンから構成されて接着面を有する接着面形成部と、
前記接着面形成部が前記溝形成部を覆う状態に形成されて前記溝形成部および前記接着面形成部が一体とされた流路基板と、
ポリジメチルシロキサンの自己接着力により前記流路基板の前記接着面に接着された支持基板と、
前記流路基板の前記支持基板との前記接着面の側に形成された前記溝からなる流路と
を少なくとも備え、
前記流路基板の前記支持基板との接着面は疎水性とされ、前記流路は親水性とされていることを特徴とするフローセル。 A groove forming portion comprising a groove made of hydrophilic polydimethylsiloxane and serving as a flow path;
An adhesive surface forming portion made of hydrophobic polydimethylsiloxane and having an adhesive surface;
A flow path substrate in which the adhesive surface forming portion is formed so as to cover the groove forming portion, and the groove forming portion and the adhesive surface forming portion are integrated ;
A support substrate bonded to the adhesive surface of the flow path substrate by the self-adhesive force of polydimethylsiloxane;
Comprising at least a flow path consisting of the groove formed on a side of the bonding surface between the supporting substrate of the channel substrate,
A flow cell characterized in that an adhesive surface of the flow path substrate with the support substrate is hydrophobic, and the flow path is hydrophilic.
疎水性のポリジメチルシロキサンから構成されて接着面を有する接着面形成部と、An adhesive surface forming portion made of hydrophobic polydimethylsiloxane and having an adhesive surface;
前記接着面形成部以外に前記溝形成部が配置されて前記接着面形成部を覆う状態に前記溝形成部が形成され、前記溝形成部および前記接着面形成部が一体とされた流路基板と、A flow path substrate in which the groove forming part is formed in a state where the groove forming part is disposed in addition to the adhesive surface forming part and covers the adhesive surface forming part, and the groove forming part and the adhesive surface forming part are integrated. When,
ポリジメチルシロキサンの自己接着力により前記流路基板の前記接着面に接着された支持基板と、A support substrate bonded to the adhesive surface of the flow path substrate by the self-adhesive force of polydimethylsiloxane;
前記流路基板の前記支持基板との前記接着面の側に形成された前記溝からなる流路とA flow path comprising the grooves formed on the side of the adhesion surface of the flow path substrate with the support substrate;
を少なくとも備え、Comprising at least
前記流路基板の前記支持基板との接着面は疎水性とされ、前記流路は親水性とされていることを特徴とするフローセル。A flow cell characterized in that an adhesive surface of the flow path substrate with the support substrate is hydrophobic, and the flow path is hydrophilic.
前記流路に沿って前記流路の脇の前記流路基板の前記支持基板との接着面側に形成された前記流路より小さな側溝を備えることを特徴とするフローセル。 The flow cell according to claim 4 or 5,
A flow cell comprising a side groove smaller than the flow path formed on the side of the flow path substrate adjacent to the flow path along the flow path.
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