JP2007216123A

JP2007216123A - Micro-channel chip

Info

Publication number: JP2007216123A
Application number: JP2006038515A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kondo; 賢近藤; Takahide Maguchi; 挙秀間口; Toshio Yoshida; 敏雄吉田
Original assignee: FLUIDWARE TECHNOLOGIES KK; YMC Co Ltd
Current assignee: FLUIDWARE TECHNOLOGIES KK; YMC Co Ltd
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-08-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro-channel chip for separation which allows further lowering of the pressure in the column compared with current chips and a micro-channel chip for reaction which enables a reactor of a compact shape compared with current columns in which fine tubes are wound. <P>SOLUTION: A micro-chip has a micro-channel 16 which has a substrate 12 having a groove portion of a specified shape on the surface and a cover plate 14 covering the groove portion and is composed of the inside walls of the groove part and the back surface of the cover plate 14, with the back surface of the cover plate 14 connected with the inside walls of the groove part. The micro-channel 16 has on at least a part of its inner peripheral wall a ligand species which contributes to separation or reaction of a moving phase flowing through the micro-channel 16. Alternatively, it has on both ends weir structures 20 or filling spaces capable of being filled with particulates. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロチャネルチップに関し、より詳しくはチャネル内で溶液を分離又は反応させることが可能な構造を有するマイクロチャネルチップに関する。 The present invention relates to a microchannel chip, and more particularly to a microchannel chip having a structure capable of separating or reacting a solution in a channel.

昨今より、フォトリソグラフィーの技術による微細加工によって、平板ガラスからなるチップ上にマイクロチャネル（微細流路）が形成されたチップがマイクロリアクタに用いられる場合がある。 In recent years, a chip in which a microchannel (microchannel) is formed on a chip made of flat glass by microfabrication by a photolithography technique may be used for a microreactor.

例えば、表面に互いに交差する泳動用キャピラリー溝を形成した基材と、その溝に対応する位置に貫通孔を設けた基材とを重ねた電気泳動用チップや、１００μｍから２００μｍの直径を有するガラスキャピラリーの内壁面に分離マトリックスをコートしたキャピラリーカラムや、ステンレス細管に分離ビーズを充填したマイクロカラムを備えたマイクロ高速液体クロマトグラフィー（μＨＰＬＣ）等が挙げられる。 For example, an electrophoresis chip in which a base material in which capillary grooves for electrophoresis intersecting each other are formed on a surface and a base material in which through holes are provided at positions corresponding to the grooves are stacked, or glass having a diameter of 100 μm to 200 μm Examples thereof include a capillary column in which a separation matrix is coated on the inner wall surface of the capillary, and a micro high performance liquid chromatography (μHPLC) equipped with a micro column in which stainless beads are filled with separation beads.

マイクロ高速液体クロマトグラフィー用のカラムとしては、上記のように、マイクロカラム管に分離ビーズを充填したもの、あるいはフューズドシリカの内面を高機能分子からなる配位子によってリガンド修飾したものが用いられている。 As described above, a column for micro high performance liquid chromatography is one in which separation beads are packed in a microcolumn tube, or one in which the inner surface of fused silica is modified with a ligand composed of a high-functional molecule. ing.

更に、このようなカラムのマイクロ化とμＴＡＳ（ＭｉｃｒｏＴｏｔａｌＡｎａｌｉｔｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）の技術とを融合し、接続の問題を解決し得る技術として、下記特許文献１〜４に記載されるように、クレジットカードサイズもしくはＡ５サイズのチップ基板上に、レーザなどでエッチングを施したり、フォトリソ法によって、チップ基板上に流路や液体アクセスポートを作製するとともに、流路にクロマト分離に用いられる種々の充填材を充填した高速液体クロマトグラフィーチップがある。 Furthermore, as described in Patent Documents 1 to 4 below, credit card size is a technique that can solve such a connection problem by fusing such a column micronization and the technology of μTAS (Micro Total Analytical System). Alternatively, the A5 size chip substrate is etched with a laser or the like, and a flow path and a liquid access port are produced on the chip substrate by photolithography, and the flow path is filled with various fillers used for chromatographic separation. There is a high performance liquid chromatography chip.

このような高速液体クロマトグラフィーチップを用いれば、カラムへのインジェクションと分離と検出器への注入もしくは検出自体を、一枚のチップ上で実施でき、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などの分析を高速に行なうことができる。また、これまで複数のモジュールで行なっていた試料の調製や分離を１つのチップ上で行なうことも可能となり、接続のためのバルブやチューブの数を大幅に削減でき、また、作業効率も大きく改善できる。 By using such a high-performance liquid chromatography chip, column injection and separation and detector injection or detection itself can be performed on a single chip, and DNA, RNA, protein, etc. can be analyzed at high speed. be able to. In addition, sample preparation and separation that have been performed by multiple modules can now be performed on a single chip, greatly reducing the number of valves and tubes for connection, and greatly improving work efficiency. it can.

更に、下記特許文献５には、このようなマイクロチャネル（微細流路）が形成されたチップを反応場とするマイクロリアクタが知られている。
米国特許第６，４８１，６４８号特公表９−５０８７０６号公報特開２００２−３１１００８号公報特開２００１−２０８７３８号公報特開２００３−２６０３５１号公報 Further, Patent Document 5 below discloses a microreactor using a chip in which such a microchannel (fine channel) is formed as a reaction field.
US Pat. No. 6,481,648 Publication No. 9-508706 JP 2002-31008 A JP 2001-208738 A JP 2003-260351 A

上記のように、マイクロチップの用途は多岐に亘る反面、使用されるマイクロチップの構造は、用途に応じて最適化された設計であって、共通化されたものではなく、開発段階においてその調達に不便であり、コストが嵩むという問題点がある。 As described above, the use of microchips is diverse, but the structure of the microchips used is optimized according to the use and is not a common design. This is inconvenient and increases the cost.

本発明は、かかる観点に鑑みてなされた発明であり、マイクロリアクタに共通の構造体を提供することを目的としてなされた発明である。 The present invention has been made in view of such a viewpoint, and is an invention made for the purpose of providing a common structure for a microreactor.

より具体的には本発明は、以下のようなものを提供する。 More specifically, the present invention provides the following.

（１）所定の形状の溝部が表面に形成された基板と、前記溝部を覆うカバープレートとを備え、前記溝部の内壁と当該内壁に連続する前記カバープレートの裏面とで構成されるマイクロチャネルを有し、前記マイクロチャネルの内周壁の少なくとも一部は、このマイクロチャネル内を流れる移動相が分離又は反応するように寄与するリガンド種、又は両端に堰止構造体、多孔体を形成することが可能な多孔体形成スペース、のいずれかを有するマイクロチャネルチップ。 (1) A microchannel comprising: a substrate having a groove portion having a predetermined shape formed on a surface thereof; and a cover plate covering the groove portion; and an inner wall of the groove portion and a back surface of the cover plate continuous with the inner wall. And at least a part of the inner peripheral wall of the microchannel may form a ligand species that contributes to the separation or reaction of the mobile phase flowing in the microchannel, or a blocking structure or a porous body at both ends. A microchannel chip having any of the possible porous body forming spaces.

（１）の発明によれば、マイクロカラム及びマイクロリアクタに共通の構造体を提供する。即ち、マイクロチャネルの内周壁の少なくとも一部を、移動相が分離又は反応するように寄与するリガンド種、又は両端に堰止構造を備えるように処理し、微粒子を充填したり、ゾル−ゲル反応により細孔構造を基板に一体的に形成したりして形成する多孔体形成のスペースとすることによって、マイクロチャネルに分離能を備えることが可能となり、マイクロカラムチップ構造体が実現される。また、マイクロチャネル部分が反応通路として機能し、多孔体形成スペース部分がミキサ部分として機能し得るので、マイクロリアクタチップ構造体が実現され得る。このように、両者に共通の構造体が実現される。 According to the invention of (1), a common structure is provided for the microcolumn and the microreactor. That is, at least a part of the inner peripheral wall of the microchannel is treated so as to have a ligand species that contributes to the separation or reaction of the mobile phase, or a weir structure at both ends, and is filled with fine particles or a sol-gel reaction By forming a porous structure by forming the pore structure integrally with the substrate by the above, it becomes possible to provide the microchannel with a separation capability, thereby realizing a microcolumn chip structure. Moreover, since the microchannel portion can function as a reaction passage and the porous body forming space portion can function as a mixer portion, a microreactor chip structure can be realized. In this way, a common structure is realized for both.

また、移動相の分離は、疎水的モード、親水的モード、イオン的モード、アフィニティモード、サイズ排除モードより選択される１種のモードにより分離することができる。このような、いずれかのモードとなるよう処理を行なうことによって、タンパク質、糖質、核酸液性の溶媒に可溶な物質を分離することが可能となる。また、ダイオキシン、フロン、ポリ塩化ビフェニル、カフェイン、農薬等の不揮発性物質の分析を行うことも可能となる。 The mobile phase can be separated by one mode selected from a hydrophobic mode, a hydrophilic mode, an ionic mode, an affinity mode, and a size exclusion mode. By performing the treatment so as to be in any one of these modes, it becomes possible to separate a substance soluble in a protein, carbohydrate, or nucleic acid liquid solvent. In addition, non-volatile substances such as dioxins, chlorofluorocarbons, polychlorinated biphenyls, caffeine, and agricultural chemicals can be analyzed.

ここで、「分離又は反応するように寄与するリガンド種を有する」とは、チャネル内の壁面が、それぞれの分離モードに対応する固定相となるように処理されていることをいう。具体的には、酸処理や、シラン剤、タンパク質、金属酸化物、金属等で被覆処理することが挙げられる。また、「両端に堰止構造体を備え、微粒子を充填することが可能な充填スペースを有する」とは、チャネル内の一部に、微粒子を堰き止めるリブを設けることにより充填スペースを設けることが挙げられる。また、チャネル内にリブを列設することにより、更に、微粒子が堰止構造から通過することを防止することができる。 Here, “having a ligand species that contributes to separate or react” means that the wall surface in the channel is processed so as to be a stationary phase corresponding to each separation mode. Specific examples include acid treatment and coating treatment with a silane agent, protein, metal oxide, metal, and the like. In addition, “having damming structures at both ends and having a filling space capable of filling fine particles” means that a filling space is provided by providing ribs for damming fine particles in a part of the channel. Can be mentioned. Further, by arranging the ribs in the channel, it is possible to further prevent the fine particles from passing through the blocking structure.

（２）前記多孔体形成スペースは、微粒子が充填され所定の化合物を分離及び／又は濃縮する前処理カラムを更に有する（１）に記載のマイクロチャネルチップ。 (2) The microchannel chip according to (1), wherein the porous body forming space further includes a pretreatment column that is filled with fine particles and separates and / or concentrates a predetermined compound.

（２）の発明によれば、前処理カラムを有するため、不純物が混入されている溶液でも、容易に分離することができる。また、濃縮することもできるため、検出感度を向上させることが可能となる。 According to the invention of (2), since the pretreatment column is provided, even a solution in which impurities are mixed can be easily separated. Moreover, since it can also concentrate, it becomes possible to improve a detection sensitivity.

（３）前記多孔体形成スペースは、微粒子が充填され少なくとも２種の液体を混合するマイクロミキサを更に有する（１）又は（２）に記載のマイクロチャネルチップ。 (3) The microchannel chip according to (1) or (2), wherein the porous body forming space further includes a micromixer filled with fine particles and mixing at least two kinds of liquids.

（３）の発明によれば、２種の液体を混合するマイクロミキサを有するため、複数の原料液を乱流の発生により均一的に混合させることができる。 According to the invention of (3), since the micromixer that mixes two kinds of liquids is provided, a plurality of raw material liquids can be uniformly mixed by generation of turbulent flow.

（４）前記溝部は、蛇行状に形成されている（１）から（３）いずれかに記載のマイクロチャネルチップ。 (4) The microchannel chip according to any one of (1) to (3), wherein the groove is formed in a meandering shape.

（４）の発明によれば、溝部が蛇行状に形成されているため、マイクロチャネルチップの形状をコンパクトにすることができる。また、溶液の分離に使用する場合には、高い分離能を有し、かつ、適切な長さの反応経路を有するため、コンパクトなチップを提供することができる。 According to the invention of (4), since the groove portion is formed in a meandering shape, the shape of the microchannel chip can be made compact. Moreover, when using for the separation of a solution, since it has high resolution and has a reaction path of an appropriate length, a compact chip can be provided.

（５）前記基板は、ポリジメチルシロキサンである（１）から（４）いずれかに記載のマイクロチャネルチップ。 (5) The microchannel chip according to any one of (1) to (4), wherein the substrate is polydimethylsiloxane.

（５）の発明によれば、基板をポリジメチルシロキサンとしたことによって、フォトリソグラフィーの技術による微細加工によって、壁面の平滑性の高いマイクロチャネルが形成されたチップを製造することができるとともに、両基板の気密な張り合わせ工程において、プラズマ接着などの永久接着工程を省力することが可能となるという利点を有する。あるいは、特定の波長の紫外線照射により、張り合わせを行ったり、パターニングも行ったりし得るという加工技術としての利点も有する。さらに、ガラスを素材とした場合と比べて、このチップは従来のカラムよりも小型で軽量であるため、分析システム全体の小型化、軽量化を図ることが可能となる。 According to the invention of (5), since the substrate is made of polydimethylsiloxane, it is possible to manufacture a chip in which microchannels with high wall surface smoothness are formed by microfabrication by photolithography technology. In the hermetic bonding process of the substrates, there is an advantage that a permanent bonding process such as plasma bonding can be saved. Alternatively, it has an advantage as a processing technique in which bonding can be performed or patterning can be performed by irradiation with ultraviolet rays having a specific wavelength. Furthermore, since this chip is smaller and lighter than the conventional column compared with the case where glass is used as the material, the entire analysis system can be reduced in size and weight.

（６）前記マイクロチャネルの内周壁は、分析対象物と相互作用をする被覆剤で被覆処理されている（１）から（５）いずれかに記載のマイクロチャネルチップ。 (6) The microchannel chip according to any one of (1) to (5), wherein an inner peripheral wall of the microchannel is coated with a coating agent that interacts with an analysis object.

（６）の発明によれば、様々な分離モードのキャピラリーカラムチップとすることが可能となる。また、壁面に触媒を保持させて反応を実行させることもできるし、壁面へのものの吸着を防止すること、及び濡れ性を制御することなどのように、壁面の物性を所望の形態に制御されたチップが提供される。ここで、「分析対象物と相互作用をする被覆剤」とは、例えばシラン剤（逆相、順相、イオン交換、アフィニティモードなど様々なクロマトモードのリガントを含む）、抗体、その他のタンパク質、金属酸化物、金属等が挙げられる。 According to the invention of (6), it is possible to obtain capillary column chips of various separation modes. In addition, the reaction can be carried out by holding the catalyst on the wall surface, and the physical properties of the wall surface can be controlled to a desired form, such as preventing adsorption of objects on the wall surface and controlling wettability. Chips are provided. Here, the “coating agent that interacts with the analyte” includes, for example, silane agents (including ligands in various chromatographic modes such as reverse phase, normal phase, ion exchange, affinity mode), antibodies, other proteins, A metal oxide, a metal, etc. are mentioned.

（７）前記マイクロチャネルの内周壁は、実質的に分離に寄与する凹凸部を有している（１）から（６）いずれかに記載のマイクロチャネルチップ。 (7) The microchannel chip according to any one of (1) to (6), wherein an inner peripheral wall of the microchannel has an uneven portion that substantially contributes to separation.

（７）の発明によれば、チャネルの内周壁に凹凸部を設けたことによって、比表面積の向上を図ることで、分離能や反応性又は、濡れ性等を向上させることが可能となる。また、サイズ排除モードを実現することが可能となる。ここで、「実質的に分離に寄与する」とは、この凹凸部が固定相として機能することをいう。凹凸部は、任意のパターンで形成されていても、不規則に形成されていてもよい。 According to the invention of (7), it is possible to improve the separability, the reactivity, the wettability, etc. by improving the specific surface area by providing the uneven portion on the inner peripheral wall of the channel. In addition, the size exclusion mode can be realized. Here, “substantially contributes to separation” means that the uneven portion functions as a stationary phase. The uneven part may be formed in an arbitrary pattern or irregularly.

（８）前記マイクロチャネルの内周壁は、実質的に反応に寄与する微粒子が充填されている（１）から（７）いずれかに記載のマイクロチャネルチップ。 (8) The microchannel chip according to any one of (1) to (7), wherein the inner peripheral wall of the microchannel is filled with fine particles that substantially contribute to the reaction.

（８）の発明によれば、マイクロチャネルの内周壁に、微粒子が充填されているため、更に、比表面積の増大を図ることができ、分離能や反応性又は、攪拌性等を向上させることが可能となる。 According to the invention of (8), since the inner peripheral wall of the microchannel is filled with the fine particles, the specific surface area can be further increased, and the separability, reactivity, stirring ability, etc. can be improved. Is possible.

本発明に係るマイクロチャネルチップによれば、タンパク質など物質の分離を、前処理カラムで濃縮した後、中空状のマイクロチャネル内で行なうことも可能となるため、チップにかかる圧力を抑制した状態で分離し、高感度で検出することが可能となる。また、充填剤がトラップされて形成されたマイクロミキサにより複数液を混合して中空状の反応空間に通液させて反応を実行させることができるため、通常のＹ字合流、Ｔ字合流などによるいわゆる層流による攪拌混合と比べ、均一に反応させることができるチップ型のリアクタが提供されることになる。また、マイクロチャネルチップの形状をコンパクトにすることができる。 According to the microchannel chip according to the present invention, separation of substances such as proteins can be performed in a hollow microchannel after being concentrated in a pretreatment column, so that the pressure applied to the chip is suppressed. It can be separated and detected with high sensitivity. In addition, since a plurality of liquids can be mixed and passed through a hollow reaction space by a micromixer formed by trapping a filler, the reaction can be executed, so that the normal Y-shaped merging, T-shaped merging, etc. Compared with so-called laminar stirring and mixing, a chip-type reactor capable of causing a uniform reaction is provided. Moreover, the shape of the microchannel chip can be made compact.

＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係るマイクロチャネルチップを示した図である。このマイクロチャネルチップ１０は、ポリジメチルシロキサンにより形成された平板状の基板１２と、この基板１２の上面に配設されるガラス又はポリジメチルシロキサンにより形成された平板状のカバープレート１４とを有して構成されている。そして、基板１２には、液体の流路としてマイクロチャネル１６が形成されている。なお、カバープレート１４によって、基板１２の上面に形成されたマイクロチャネル１６は封止（シール）されている。また、カバープレート１４には、その上面１４ａから下面１４ｂへ貫通するようにして形成されたサンプル導入ならびに電極装着のための２つのポート１８ａ、１８ｂが穿設されている。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a view showing a microchannel chip according to the present invention. The microchannel chip 10 has a flat substrate 12 formed of polydimethylsiloxane and a flat cover plate 14 formed of glass or polydimethylsiloxane disposed on the upper surface of the substrate 12. Configured. A microchannel 16 is formed on the substrate 12 as a liquid flow path. Note that the microchannel 16 formed on the upper surface of the substrate 12 is sealed (sealed) by the cover plate 14. Further, the cover plate 14 is provided with two ports 18a and 18b for introducing a sample and mounting electrodes formed so as to penetrate from the upper surface 14a to the lower surface 14b.

ここで、基板１２の具体的な大きさとしては、長手方向が５０ｍｍから１００ｍｍであることが好ましく、７０ｍｍから９０ｍｍであることがより好ましい。短手方向は５０ｍｍから１００ｍｍであることが好ましく、６０ｍｍから８０ｍｍであることがより好ましい。また、厚さは０．１ｍｍから１０ｍｍであることが好ましく、０．３ｍｍから１ｍｍであることがより好ましいが、これに限られるものではない。なお、本実施形態においては基板１２及びカバープレート１４の材質をポリジメチルシロキサンとしているが、ポリメチルメタクリレート又は、ガラスを用いてもよい。カバープレート１４は接着剤や、放電プラズマ溶着等、公知の方法を用いて基板１２に封着させてもよい。 Here, the specific size of the substrate 12 is preferably 50 mm to 100 mm in the longitudinal direction, and more preferably 70 mm to 90 mm. The short direction is preferably 50 mm to 100 mm, and more preferably 60 mm to 80 mm. The thickness is preferably 0.1 mm to 10 mm, more preferably 0.3 mm to 1 mm, but is not limited thereto. In the present embodiment, the material of the substrate 12 and the cover plate 14 is polydimethylsiloxane, but polymethyl methacrylate or glass may be used. The cover plate 14 may be sealed to the substrate 12 using a known method such as an adhesive or discharge plasma welding.

ここで、２つのポート１８ａ、１８ｂとマイクロチャネル１６とは、２つのポート１８ａ、１８ｂの一部にマイクロチャネル１６の両方の端部１６ａ、１６ｂとがそれぞれ位置するように寸法設定されて配置されており、ポート１８ａと端部１６ａとが連通し、ポート１８ｂと端部１６ｂとが連通するようになされている。 Here, the two ports 18a and 18b and the microchannel 16 are sized and arranged so that both ends 16a and 16b of the microchannel 16 are respectively located in a part of the two ports 18a and 18b. The port 18a and the end portion 16a communicate with each other, and the port 18b and the end portion 16b communicate with each other.

また、マイクロチャネル１６の長さは、例えば、２４０ｍｍに設定され、マイクロチャネル１６の幅は、例えば、２００μｍに設定され、マイクロチャネル１６の深さは、例えば、数十μｍに設定されている。なお、マイクロチャネル１６の長さや形状、幅等は特に限定されるものではなく、分子の拡散による対向する壁面への到達時間や分離能を考慮して決定する。これらを考慮すると、内径が１μｍから５００μｍ、長さ２０ｃｍから数ｍとすることが好ましい。本実施形態では、限られた面積の数センチ角のチップ上に２０ｃｍから３０ｃｍのカラムを形成するため、図のように複数の直線部分をと複数のコーナー部分で連結して平面視で曲線状のカラム形状とし、カラム長を長く設定している。なお、一つの基板で数メートルを設定できない場合には、複数の基板を連結してもよい。 The length of the microchannel 16 is set to, for example, 240 mm, the width of the microchannel 16 is set to, for example, 200 μm, and the depth of the microchannel 16 is set to, for example, several tens of μm. Note that the length, shape, width, and the like of the microchannel 16 are not particularly limited, and are determined in consideration of the arrival time to the opposing wall surface due to the diffusion of molecules and the resolution. Considering these, it is preferable that the inner diameter is 1 μm to 500 μm and the length is 20 cm to several m. In this embodiment, in order to form a 20 cm to 30 cm column on a chip having a limited area of several centimeters square, a plurality of straight portions are connected to each other by a plurality of corner portions as shown in the figure, and curved in plan view. The column length is set long. If several meters cannot be set with one substrate, a plurality of substrates may be connected.

図２は、本発明に係るマイクロチャネルチップのＸ−Ｘ´断面の拡大図である。マイクロチャネル１６内には凸部１６１が設けられている。この凸部１６１の間隔Ｗ１は特に限定されるものではないが、分子の移動度を異なるものとすることができる程度の間隔を有していればよい。具体的には１０ｎｍから１００ｎｍであることが好ましい。また、凸部１６１は、マイクロチャネル１６内の全部に形成されていても一部であってもよい。また、凸部１６１は、例えば金型パターンを転写して形成するような公知の方法を用いて形成してよい。更にマイクロチャネル１６と同時に形成してもよい。また、凸部１６１の高さは、チャネル高さと同等であることが望ましい。これは、凸部がない部分（中空部分）を移動する物質が凸部１６１に接触しない可能性を低減して、分離を効率的に行わせるためである。 FIG. 2 is an enlarged view of the XX ′ cross section of the microchannel chip according to the present invention. A convex portion 161 is provided in the microchannel 16. The interval W1 between the convex portions 161 is not particularly limited as long as it has an interval that can change the mobility of molecules. Specifically, it is preferably 10 nm to 100 nm. Further, the convex portion 161 may be formed on the entire microchannel 16 or a part thereof. Moreover, you may form the convex part 161 using the well-known method which transfers and forms a metal mold | die pattern, for example. Further, it may be formed simultaneously with the microchannel 16. In addition, the height of the convex portion 161 is desirably equal to the channel height. This is to reduce the possibility that a substance that moves in a portion without a convex portion (hollow portion) does not come into contact with the convex portion 161 and to efficiently perform separation.

また、マイクロチャネル１６の壁面を分析対象物と相互作用をする被覆剤で被覆処理する方法は、表面加工として公知の手法を適用することができる。例えば、ＰＤＭＳの表面部分を加水分解させたのち、シラン剤を被覆させる方法や、シリカを被覆させた後、シラン剤で再度被覆処理をする方法、抗体や様々なタンパク質をコートする方法等が挙げられる。 In addition, as a method of coating the wall surface of the microchannel 16 with a coating agent that interacts with an analysis target, a known method can be applied as surface processing. For example, a method of hydrolyzing the PDMS surface portion and then coating with a silane agent, a method of coating silica, and then coating again with a silane agent, a method of coating antibodies and various proteins, etc. It is done.

また、図３は本発明に係る他のマイクロチャネルチップ内を上面から見た拡大断面図である。マイクロチャネル１６内には、微粒子２２が充填されており、この微粒子２２を堰き止めるための堰止構造体２０を有している。この堰止構造体２０は、図１中の両方の端部１６ａ、又は１６ｂに設けることができ、また、マイクロチャネル１６内の複数の箇所に設けてもよい。堰止構造体２０を複数個所に設けた場合には、サンプル導入のためのポート１８ａを、マイクロチャネル１６内の端部１６ａと連通させることなく、任意にポート１８ａの位置を設定することができ、分析、反応に用いるカラムの長さを調節することができる。 FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of another microchannel chip according to the present invention as viewed from above. The microchannel 16 is filled with fine particles 22, and has a damming structure 20 for damming the fine particles 22. This damming structure 20 can be provided at both ends 16 a or 16 b in FIG. 1, or may be provided at a plurality of locations in the microchannel 16. When the damming structures 20 are provided at a plurality of locations, the position of the port 18a can be arbitrarily set without connecting the port 18a for sample introduction with the end portion 16a in the microchannel 16. The length of the column used for analysis and reaction can be adjusted.

また、堰止構造体２０は、図４に示すように、複数個交互に列設してもよい。複数個列設することにより、マイクロチャネル１６内に充填されている微粒子２２をより堰き止めることができる。 Further, as shown in FIG. 4, a plurality of damming structures 20 may be arranged alternately. By arranging a plurality, it is possible to further dam the fine particles 22 filled in the microchannel 16.

本発明に用いられる微粒子としては、シリカをベースとした充填剤、ポリマーをベースとした充填剤、ガラスビーズ、金属ビーズ等、高速液体クロマトグラフィー、ミキサの用途に使用される粉体、ビーズを挙げることができる。 The fine particles used in the present invention include silica-based fillers, polymer-based fillers, glass beads, metal beads, etc., high-performance liquid chromatography, powders and beads used for mixer applications. be able to.

また、本発明に係るマイクロチャネルチップを、クロマトグラフィーの装置に用いる場合は、以下のような構成で用いる。それぞれポートは、ポンプと検出器にそれぞれ連結されている配管に連結されている。試料の抽出の際は、一方のポートに試料用ポンプから試料が注入される。注入された試料は、マイクロカラムを通って排出される。この試料を検出する場合、例えば、光源からの光を分析流路に入射させ、分析流路内での光の吸収を検出することができるものや、また流路に電極を挿入して電気化学変化量を測定するものなどを用いることができるが、特にこれらに限定されない。光源としては、紫外・可視域の光源、例えばＨｅ−Ｃｄ半導体レーザ、発光ダイオード、重水素ランプ、タングステンランプを用いることができ、これらの光は光ファイバーにより導いてもよい。また、検出器としては、例えば光電子増倍管、ＰＩＮダイオード、ＣＣＤカメラ、ＳＰＲ測定装置などを用いることができるが、これらに限定されない。 When the microchannel chip according to the present invention is used in a chromatography apparatus, it is used in the following configuration. Each port is connected to a pipe connected to the pump and the detector, respectively. When extracting the sample, the sample is injected into one port from the sample pump. The injected sample is discharged through the microcolumn. When this sample is detected, for example, light from a light source can be incident on the analysis channel to detect light absorption in the analysis channel, or an electrode can be inserted into the channel and electrochemical Although what measures a variation | change_quantity etc. can be used, it does not specifically limit to these. As the light source, an ultraviolet / visible light source such as a He—Cd semiconductor laser, a light emitting diode, a deuterium lamp, or a tungsten lamp can be used, and these lights may be guided by an optical fiber. As the detector, for example, a photomultiplier tube, a PIN diode, a CCD camera, an SPR measuring device, or the like can be used, but the detector is not limited thereto.

上記では、微粒子を充填して、マイクロチャネル空間に多孔体を形成したが、ゾルーゲル反応により基板に一体的に形成することもできる。この場合、貫通孔（μサイズ）と美細孔（数ｎｍから数百ｎｍ）の２つの径の二重細孔構造体とすることが望ましい。圧力を下げつつ、溶媒との接触面積（比表面積）増やすことができるからである。 In the above, the porous body is formed in the microchannel space by filling the fine particles, but it can be formed integrally with the substrate by a sol-gel reaction. In this case, a double pore structure having two diameters, that is, a through hole (μ size) and a fine pore (several nm to several hundred nm) is desirable. This is because the contact area (specific surface area) with the solvent can be increased while lowering the pressure.

ここで、上記多孔体部分（微粒子、一体形成双方の場合）に触媒、酵素などを担持させて攪拌と同時に反応をさせるようにすることもできる。 Here, a catalyst, an enzyme, or the like may be supported on the porous body portion (in the case of both fine particles and integral formation) and reacted simultaneously with stirring.

そして、この構造体において、複数の反応部をひとつの基板上に形成して、並列的に反応系のスクリーニングをするシステムと応用することもできる。 And in this structure, a plurality of reaction parts can be formed on one substrate and applied to a system for screening reaction systems in parallel.

＜第２実施形態＞
図５は、本発明に係るマイクロチャネルチップの第２実施形態を示した図である。このマイクロチャネルチップ積層体１００は、第１実施形態と同様のマイクロチャネルチップ１０´と、熱媒体流通プレート層２４を積層させて構成されている。このように、積層させることで、マイクロチャネル１６´内の反応経路を増大することができるため、反応量を増やすことができる。また、それぞれのマイクロチャネルチップ１０´の間に、熱媒体流通プレート層２４を設けることにより、マイクロチャネル１６´内の温度を一定に保つことができる。 Second Embodiment
FIG. 5 is a view showing a second embodiment of the microchannel chip according to the present invention. The microchannel chip stack 100 is configured by stacking a microchannel chip 10 ′ similar to that of the first embodiment and a heat medium flow plate layer 24. Thus, by laminating | stacking, since the reaction path | route in microchannel 16 'can be increased, the reaction amount can be increased. Further, by providing the heat medium flow plate layer 24 between each microchannel chip 10 ', the temperature in the microchannel 16' can be kept constant.

また、図６は、第２実施形態におけるマイクロチャネルチップ積層体１００のＸ１−Ｘ１´断面を示す。マイクロチャネル１６´は、サンプル導入のためのポート１８ａ´が上部に設けられており、蛇行上に、マイクロチャネル１６´が形成された後、下部に、下段のマイクロチャネルチップ１０´に流れるためのポート１８ｂ´が設けられている。 FIG. 6 shows an X1-X1 ′ cross section of the microchannel chip stack 100 in the second embodiment. The microchannel 16 ′ is provided with a port 18 a ′ for introducing a sample at the upper part. After the microchannel 16 ′ is formed on the meander, the lower part is used for flowing to the lower microchannel chip 10 ′. A port 18b 'is provided.

マイクロチャネルチップ積層体１００は、第１実施形態と同様のマイクロチャネルチップ１０´と熱媒体流通プレート層２４を複数層積層させて形成されるが、その積層数は、反応量、反応条件等により、適宜選択可能である。 The microchannel chip laminate 100 is formed by laminating a plurality of microchannel chips 10 'and a heat medium flow plate layer 24 similar to those in the first embodiment. The number of laminations depends on the reaction amount, reaction conditions, and the like. Can be appropriately selected.

本発明に係るマイクロチャネルチップの第１実施形態を示した斜視図である。1 is a perspective view showing a first embodiment of a microchannel chip according to the present invention. 第１実施形態のマイクロチャネルチップのＸ−Ｘ´断面付近を示した拡大断面図である。It is the expanded sectional view which showed the XX 'cross section vicinity of the microchannel chip | tip of 1st Embodiment. 第１実施形態のマイクロチャネルチップ内を上面からみた拡大断面図である。It is the expanded sectional view which looked at the inside of the microchannel chip of a 1st embodiment from the upper surface. 第１実施形態のマイクロチャネルチップ内の他の例を示した拡大断面図である。It is the expanded sectional view which showed the other example in the microchannel chip | tip of 1st Embodiment. マイクロチャネルチップの第２実施形態を示した斜視図である。It is the perspective view which showed 2nd Embodiment of the microchannel chip | tip. 第２実施形態のマイクロチャネルチップのＸ１−Ｘ１´断面付近を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the X1-X1 'cross-section vicinity of the microchannel chip | tip of 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０マイクロチャネルチップ
１２基板
１４カバープレート
１６マイクロチャネル
１６１凸部
１８ポート
２０堰止構造体
２２微粒子
２４熱媒体流通プレート層
１００マイクロチャネルチップ積層体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Microchannel chip 12 Board | substrate 14 Cover plate 16 Microchannel 161 convex part 18 Port 20 Damping structure 22 Fine particle 24 Heat-medium distribution | circulation plate layer 100 Microchannel chip laminated body

Claims

所定の形状の溝部が表面に形成された基板と、前記溝部を覆うカバープレートとを備え、前記溝部の内壁と当該内壁に連続する前記カバープレートの裏面とで構成されるマイクロチャネルを有し、前記マイクロチャネルの内周壁の少なくとも一部は、このマイクロチャネル内を流れる移動相が分離又は反応するように寄与するリガンド種、及び両端に堰止構造体、多孔体を形成することが可能な多孔体形成スペース、のいずれかを有するマイクロチャネルチップ。 A substrate having a groove portion of a predetermined shape formed on the surface, a cover plate covering the groove portion, and having a microchannel configured by an inner wall of the groove portion and a back surface of the cover plate continuous to the inner wall; At least a part of the inner peripheral wall of the microchannel has a porous species capable of forming a damming structure and a porous body at both ends, and a ligand species that contributes to the separation or reaction of the mobile phase flowing in the microchannel. A microchannel chip having one of body forming spaces.