專利名稱：分析用具的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造分析用具的技術(shù)，所述分析用具用于進(jìn)行試樣液分析而使用，且在使試樣液移動(dòng)后進(jìn)行分析。
背景技術(shù)：
作為分析用具有依靠毛細(xì)管作用使試樣液移動(dòng)的裝置。這種分析用具具有令其發(fā)生毛細(xì)管作用的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)。另一方面，應(yīng)相對(duì)試樣液發(fā)揮適當(dāng)?shù)拿?xì)管作用，于毛細(xì)管的內(nèi)面進(jìn)行親水處理。比如，如圖9所示，在基板90上形成凹部91的同時(shí)，用蓋子92覆蓋該凹部91形成毛細(xì)管93的結(jié)構(gòu)中，對(duì)凹部91的底面91a和蓋子92的單面92a實(shí)行親水處理。在毛細(xì)管93的內(nèi)面實(shí)行親水處理的典型方法可舉出如紫外線照射法、表面活性劑附著法、輝光放電或電暈放電等等離子體放電法(如參考日本特開2001-159618號(hào)公報(bào)，日本特開2002-168821號(hào)公報(bào))。
近些年由于試樣液微量化以及分析用具小型化的需要，毛細(xì)管93的截面積有變小的趨勢(shì)。特別是在一個(gè)分析用具中分析多各項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)的分析用具中，需要要求每個(gè)毛細(xì)管93的截面積很小。分析用具其厚度本來就小，要達(dá)到分析用具小型化的目的，須將分析用具的平面尺寸做小。這時(shí)，如果分析用具既要小型化，毛細(xì)管93的截面積又要小，如圖10所示，毛細(xì)管93的幅寬尺寸將相對(duì)變小。因此，像以往那樣，在凹部91的底面91a和蓋子92的單面92a進(jìn)行親水處理的方法中，伴隨毛細(xì)管93的截面積變小，進(jìn)行親水處理的面所占比例也將變小。其結(jié)果，如果不對(duì)凹部91的側(cè)面91b也進(jìn)行親水處理，則不能使試樣液在毛細(xì)管93內(nèi)適宜地移動(dòng)。
但是，用表面活性劑附著法或者紫外線照射法，很難對(duì)凹部91的側(cè)面91b進(jìn)行親水處理。比如，用紫外線照射法，由于紫外線等光顯示的是直行性，正如圖11A所示，很難對(duì)微細(xì)流路(凹部)91的側(cè)面91b進(jìn)行紫外線照射。
并且，表面活性劑附著法是將含有表面活性劑的材料液供給凹部91內(nèi)后，使材料液干燥進(jìn)行的。因此，要使凹部91的側(cè)面91b附著表面活性劑，需要像圖11B所示，將凹部91整個(gè)埋入地供給材料液，使材料液干燥。因此，使用表面活性劑附著法，為了使側(cè)面91b附著表面活性劑，要通過表面活性劑將凹部91埋住，很難構(gòu)筑所需截面積的流路。
另一方面，用等離子放電的方法，需要發(fā)生等離子體放電的設(shè)備，故設(shè)備成本或者制造成本高，與紫外線照射情況相同，很難對(duì)凹部91的側(cè)面91b進(jìn)行充分的親水化處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為即使分析用具中的流路是微細(xì)結(jié)構(gòu)，也要成本合理，并且能夠適宜地進(jìn)行親水處理。
本發(fā)明涉及一種分析用具的制造方法，特征在于，上述分析用具具有形成使試樣液移動(dòng)的凹部、且由高分子材料構(gòu)成的基板；以及覆蓋上述凹部、與上述基板疊放的蓋子，上述分析用具的制造方法包括對(duì)上述凹部的內(nèi)面進(jìn)行親水處理工序，上述親水處理包括令上述凹部?jī)?nèi)面接觸改性氣體、使上述凹部?jī)?nèi)面的性狀第1次改性的第1次改性作業(yè)和、將上述凹部?jī)?nèi)面的性狀進(jìn)行第2次改性的第2次改性作業(yè)。
親水處理時(shí)根據(jù)第1次和第2次改性作業(yè)，如在基板表層存在的高分子鏈上導(dǎo)入作為親水基的羧基，于是，凹部的內(nèi)面被親水化。親水化程度比如對(duì)凹部?jī)?nèi)面中純水的接觸角為0～80度，優(yōu)選是0～60度范圍。
親水處理可在將蓋子疊放在基板前的階段，或者與基板疊放的狀態(tài)中進(jìn)行。后者階段的親水處理，如果用高分子材料構(gòu)成蓋子，不僅基板凹部的內(nèi)面，而且蓋子中面對(duì)凹部的面也可同時(shí)進(jìn)行親水處理。
第1次改性作業(yè)比如改性氣體的分壓為10～2000hPa、溫度為0～100℃的環(huán)境條件下，優(yōu)選改性氣體的分壓為100～1100hPa，溫度為0～40℃的環(huán)境條件下進(jìn)行1～60分鐘。第1次改性作業(yè)中，作為改性氣體優(yōu)選使用含有氟以及氧的氣體。此時(shí)氟與氧的氣體混合比以容積為基準(zhǔn)，優(yōu)選是1∶1～1000。
另一方面，第2次改性作業(yè)比如可使凹部?jī)?nèi)面接觸水或者水蒸汽進(jìn)行。使凹部?jī)?nèi)面接觸水和水蒸汽，如可向基板進(jìn)行水和水蒸汽噴霧，也可將基板浸泡在水槽內(nèi)進(jìn)行。當(dāng)然，也可使基板接觸空氣，依靠空氣中的水分進(jìn)行凹部?jī)?nèi)面的第2次改性。這種情況下，還可以積極地使空氣中含有水分。
本發(fā)明可適用在利用毛細(xì)管現(xiàn)象，使試樣液移動(dòng)結(jié)構(gòu)的分析用具中，將其流路內(nèi)面親水化的技術(shù)。特別是能夠適用于像微型裝置那樣具有微型化流路的分析用具。作為微型裝置，比如流路的主截面可以為(相當(dāng)于本發(fā)明的基板凹部的主截面)如幅寬W為10～500μm，深度D為5～500μm，并且D/W≥0.5的矩形截面的結(jié)構(gòu)。這里本發(fā)明講的所謂“主截面”指的是與試樣液的行進(jìn)方向正交的縱截面，指在截面形狀不一樣的情況下，以使試樣液行進(jìn)為主要目的部分的縱截面。
本發(fā)明使用改性氣體進(jìn)行第1次改性作業(yè)，使用例如水蒸汽或水那樣的氣體或液體進(jìn)行第2次改性作業(yè)。這些物質(zhì)沒有紫外線那樣的直行性，故可以使基板的凹部?jī)?nèi)面適宜地接觸改性氣體和水蒸氣。其結(jié)果，可以對(duì)整個(gè)凹部?jī)?nèi)面進(jìn)行適宜的親水處理。這種效果，在制造具有微細(xì)流路(凹部的截面積小)的分析用具時(shí)也可以得到。并且，用于于改性氣體或水、水蒸汽接觸的設(shè)備可以簡(jiǎn)單、廉價(jià)地構(gòu)成，有利于降低制造成本。


圖1為表示本發(fā)明制造對(duì)象的微型分析裝置一例的立體圖。
圖2為沿圖1的II-II線的截面圖及其主要部分的放大截面圖。
圖3表示微型分析裝置的整體立體圖。
圖4為表示微型裝置基板的整體立體圖。
圖5為用于說明本發(fā)明制造方法中親水處理工序的第1次改性作業(yè)的截面圖。
圖6為用于說明本發(fā)明制造方法中親水處理工序的第2次改性作業(yè)的截面圖。
圖7為用于說明本發(fā)明制造方法中親水處理工序的第2次改性作業(yè)其它例的截面圖。
圖8為用于說明本發(fā)明制造方法中接合工序的截面圖。
圖9為用于說明現(xiàn)有技術(shù)的分析用具的截面圖。
圖10為用于說明現(xiàn)有技術(shù)的分析用具的截面圖。
圖11A以及圖11B為用于說明現(xiàn)有技術(shù)的親水處理方法的截面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明為涉及安裝在分析裝置上使用的分析用具的制造方法。比如通過光學(xué)或電化學(xué)的方法，用分析裝置分析供給至分析用具中的試樣液。
作為制造對(duì)象的分析用具，比如可舉圖1乃至圖4的例子。這些圖中表示的分析用具1，作為所謂微型分析裝置，是通過光學(xué)方法進(jìn)行試樣分析的結(jié)構(gòu)。該微型裝置1為提供反應(yīng)場(chǎng)的裝置，于形成凹部20的基板2上，借助接合片4，使蓋子3以疊放狀態(tài)覆蓋在凹部20上。
如圖1以及圖4所示，凹部20具有試樣導(dǎo)入路21、試劑導(dǎo)入路22以及反應(yīng)用流路23。試樣導(dǎo)入路21和試劑導(dǎo)入路22與反應(yīng)用流路23的端部23a相連。整個(gè)反應(yīng)用流路23呈蛇腹?fàn)畋P曲，設(shè)法使流路變長(zhǎng)。并且，反應(yīng)用流路23的端部23b構(gòu)成接受來自測(cè)定用光源照射的光的測(cè)定部。
如圖2所示，凹部20的主截面幅寬W為10～500μm、深度D為5～500μm，并且為D/W≥0.5的矩形截面。凹部20的內(nèi)面施以親水處理。凹部20內(nèi)面中對(duì)純水的接觸角，比如可以是0～80度。
與此相對(duì)，如圖1至3所示，蓋子3具有試樣導(dǎo)入口30、試劑導(dǎo)入口31以及排氣孔32。試樣導(dǎo)入口30、試劑導(dǎo)入口31、排氣孔32分別形成在與試樣導(dǎo)入路21的端部21a、試劑導(dǎo)入路22的端部22a以及反應(yīng)用流路23的端部23b等對(duì)應(yīng)的部位。
分析試樣時(shí)，針對(duì)微型分析裝置1，分別從試樣導(dǎo)入口30導(dǎo)入試樣，從試劑導(dǎo)入口31導(dǎo)入試劑。這些試樣以及試劑通過毛細(xì)管現(xiàn)象，分別在試樣導(dǎo)入路21以及試劑導(dǎo)入路22移動(dòng)，在反應(yīng)用流路23匯合。于是，試樣和試劑開始反應(yīng)。試樣以及試劑一面進(jìn)行反應(yīng)，一面通過毛細(xì)管現(xiàn)象在反應(yīng)用流路23中向排氣孔32移動(dòng)，最終到達(dá)測(cè)定部23b。在測(cè)定部23b中，試樣和試劑的反應(yīng)生成物在上述分析裝置中進(jìn)行分析。
下面就微型分析裝置1的制造方法進(jìn)行說明。但是，以下就分別制造各個(gè)分析用具的情況舉例說明。
微型裝置1經(jīng)蓋子形成工序、基板形成工序、親水處理工序以及接合工序制成。
蓋子形成工序是在透明樹脂膜上打孔后，切成所需樹脂膜大小(參照?qǐng)D3)。進(jìn)行打孔時(shí)，形成應(yīng)成為試樣導(dǎo)入口30、試劑導(dǎo)入口31以及排氣孔32的貫通孔。當(dāng)然，也可以將樹脂膜切斷后進(jìn)行打孔加工，形成蓋子3?？蓪?duì)蓋子3的單面進(jìn)行紫外線照射，或涂敷表面活性劑等，進(jìn)行親水處理。作為形成樹脂膜的材料(制成蓋子3的材料)，可列舉聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高分子材料。樹脂膜(蓋子3)也可以是兩種高分子材料組合而成。比如，既可以使用兩種以上所列舉的高分子材料混合形成，也可以將不同高分子材料形成的薄膜或者薄板粘在一起作為樹脂膜(蓋子3)。
基板形成工序比如可使用熱可塑性樹脂噴射成型。噴射成型中，可改變鑄模的形狀，將凹部20鑄進(jìn)基板2中，凹部20可以通過激光加工或蝕刻處理形成。作為基板材料可是列舉的如聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高分子材料。
親水處理工序包括使凹部20內(nèi)面接觸改性氣體，第1次將凹部20內(nèi)面性狀改變的第1次改性作業(yè)和，第2次將凹部20內(nèi)面性狀改變的第2次改性作業(yè)。
如圖5所示，第1次改性作業(yè)在腔室5內(nèi)，以收放多個(gè)基板2的狀態(tài)進(jìn)行。腔室5內(nèi)連接有將改性氣體供給腔室5的改性氣體供給用配管50、以及將腔室5內(nèi)的氣體排出的清除用配管51。
作為改性氣體，例如使用含有氟以及氧的氣體。這時(shí)，氟與氧的氣體的混合比如以容積為基準(zhǔn)為1∶1～1000，優(yōu)選是1∶10～20。第1次改性作業(yè)中，例如腔室5內(nèi)的改性氣體的分壓為10～2000hPa、溫度為0～100℃，優(yōu)選是將改性氣體的分壓維持在100～1100hPa、溫度維持在0～40℃。這樣的環(huán)境下，比如使基板2與改性氣體接觸1～60分鐘。由此，構(gòu)成基板2的高分子鏈中，相對(duì)側(cè)鏈和末端基，氟原子以和酮基結(jié)合的狀態(tài)被導(dǎo)入。
另一方面，第2次改性作業(yè)例如通過使凹部20的內(nèi)面接觸水或者水蒸汽進(jìn)行。因此，先導(dǎo)入的氟原子被氫氧基置換，高分子鏈上羧基被導(dǎo)入，結(jié)果是凹部20的內(nèi)面被親水化。
凹部20的內(nèi)面和水或者水蒸汽接觸，如圖6所示，可在腔室6內(nèi)，以收放基板2的狀態(tài)，向腔室6內(nèi)供給水或者水蒸汽的方法進(jìn)行。當(dāng)然，也可以在開放系統(tǒng)中讓基板2接觸水或水蒸汽。如圖7所示，使凹部20的內(nèi)面和水接觸，也可以比如在存放水70的容器7內(nèi)，浸泡基板2的方法進(jìn)行。并且，第2次改性作業(yè)也可以通過將腔室6內(nèi)的混合氣體和空氣置換的方法，使空氣中的水分和凹部20的內(nèi)面接觸。這時(shí)的空氣，既可以是積極地使其含有水分的空氣，也可以是室內(nèi)的空氣。
如圖8所示，接合工序通過在基板2與蓋子3之間的放置接合片4，依靠作用在接合片4的按壓力進(jìn)行。作為接合片4，雙面都具有粘接性，并且在對(duì)應(yīng)基板2的試樣導(dǎo)入口30、試劑導(dǎo)入口31以及排氣孔32的部位形成開口40、42。
本實(shí)施形式的親水處理中，第1次改性作業(yè)使用改性氣體進(jìn)行，第2次改性作業(yè)比如使用水蒸汽、水那樣的氣體或液體進(jìn)行。這些物質(zhì)沒有紫外線樣的直行性，故可以使凹部20的內(nèi)面適宜地接觸改性氣體和水蒸氣等。其結(jié)果，可對(duì)整個(gè)凹部20的內(nèi)面實(shí)施妥善的親水處理。這種效果，在制造具有微細(xì)流路(凹部20的截面積小)的微型分析裝置1時(shí)也可以獲得。并且，供給改性氣體或者水、水蒸汽的裝置由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可廉價(jià)制成，故有利于降低制造成本。
當(dāng)然，本發(fā)明不局限于上述實(shí)施形式，可以進(jìn)行種種設(shè)計(jì)變更。比如，親水工序是在蓋子接合于基板之前針對(duì)基板進(jìn)行的，但也可以將蓋子接合在基板上后進(jìn)行。這時(shí)，不僅凹部?jī)?nèi)面，而且蓋子面對(duì)流路的一面也可同時(shí)進(jìn)行親水處理。
作為本發(fā)明適用對(duì)象的微型分析裝置，可以為三種以上液體混合的結(jié)構(gòu)、可構(gòu)筑多個(gè)反應(yīng)系形成多個(gè)流路的結(jié)構(gòu)、或是事先在流路內(nèi)放置試劑，僅將試樣供給流路內(nèi)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，不局限于根據(jù)光學(xué)方法進(jìn)行試樣分析構(gòu)成的分析用具，使用電化學(xué)方法進(jìn)行試樣分析構(gòu)成的分析用具也適用本發(fā)明。
同時(shí)制造多個(gè)分析用具的情況也適用本發(fā)明。比如，也可將應(yīng)成為基板的多個(gè)材料形成的板材進(jìn)行樹脂成型后，對(duì)該板材進(jìn)行親水處理。這時(shí)，將應(yīng)成為蓋子的多個(gè)材料形成的板材與基板接合后，將該接合體切斷，即可同時(shí)制造多個(gè)分析用具。
基板上事先形成貫通孔的接合片以及蓋子疊放，但也可以將沒有貫通孔的接合片以及蓋子疊放后，再針對(duì)蓋子以及接合片進(jìn)行打孔。
蓋子與基板的接合，沒有必要一定使用接合片，比如，也可使用接合材料進(jìn)行接合，或使用熱熔、超音波熔合進(jìn)行接合。
本發(fā)明的凹部的截面形狀不局限于矩形，也可以是具有半圓形或三角形等矩形以外的截面形狀的凹部，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠H水處理。
權(quán)利要求
1.一種分析用具的制造方法，該分析用具具有形成用于使試樣液移動(dòng)的凹部、且由高分子材料構(gòu)成的基板；以及覆蓋所述凹部地與所述基板疊放的蓋子，在包括對(duì)所述凹部的內(nèi)面實(shí)施親水處理工序的制造方法中，其特征在于，所述親水處理具有使所述凹部的內(nèi)面接觸改性氣體，將所述凹部?jī)?nèi)面的性狀進(jìn)行第1次改性的第1次改性作業(yè)；以及將所述凹部?jī)?nèi)面的性狀進(jìn)行第2次改性的第2次改性作業(yè)。
2.如權(quán)利要求1所述的分析用具的制作方法，其特征在于，在所述親水處理中，通過導(dǎo)入羧基而將所述凹部的內(nèi)面親水化。
3.如權(quán)利要求1所述的分析用具的制作方法，其特征在于，所述改性氣體含有氟氣以及氧氣。
4.如權(quán)利要求3所述的分析用具的制作方法，其特征在于，所述氟氣和所述氧氣的混合比以容積為基準(zhǔn)為1∶1～1000。
5.如權(quán)利要求4所述的分析用具的制作方法，其特征在于，所述氟氣和所述氧氣的混合比以容積為基準(zhǔn)為1∶10～20。
6.如權(quán)利要求1所述的分析用具的制作方法，其特征在于，所述第1次改性作業(yè)在改性氣體的分壓為10～2000hPa、溫度為0～100℃的環(huán)境下進(jìn)行1～60分鐘。
7.如權(quán)利要求6所述的分析用具的制作方法，其特征在于，所述改性氣體的分壓為100～1100hPa、溫度為0～40℃。
8.如權(quán)利要求1所述的分析用具的制作方法，其特征在于，所述第2次改性作業(yè)是通過使所述凹部的內(nèi)面接觸水或者水蒸汽而進(jìn)行的。
9.如權(quán)利要求8所述的分析用具的制作方法，其特征在于，使所述凹部的內(nèi)面接觸水或者水蒸汽，是通過向所述基板的內(nèi)面噴灑水或水蒸汽進(jìn)行的。
10.如權(quán)利要求8所述的分析用具的制作方法，其特征在于，使所述凹部的內(nèi)面接觸水或者水蒸汽，是通過將所述基板浸泡于水槽中進(jìn)行的。
11.如權(quán)利要求8所述的分析用具的制作方法，其特征在于，使所述凹部的內(nèi)面接觸水或水蒸汽，是通過將所述基板置于空氣中進(jìn)行的。
12.如權(quán)利要求11所述的分析用具的制作方法，其特征在于，所述空氣為積極地令其含有水分的空氣。
13.如權(quán)利要求1所述的分析用具的制作方法，其特征在于，所述親水處理是在所述凹部的內(nèi)面中相對(duì)于純水的接觸角為0～80度下進(jìn)行的。
14.如權(quán)利要求13所述的分析用具的制作方法，其特征在于，所述接觸角為0～60度。
15.如權(quán)利要求1所述的分析用具的制作方法，其特征在于，所述分析用具是利用毛細(xì)管現(xiàn)象使試樣液移動(dòng)而構(gòu)成的。
16.如權(quán)利要求15所述的分析用具的制作方法，其特征在于，所述凹部的主截面是幅寬W為10～500μm，深度D為5～500μm，且D/W≥0.5的矩形截面。
17.如權(quán)利要求1所述的分析用具的制作方法，其特征在于，所述親水處理是在所述蓋子疊放在所述基板前的階段中進(jìn)行。
18.如權(quán)利要求1所述的分析用具的制作方法，其特征在于，所述蓋子由高分子材料構(gòu)成，所述親水處理是在所述蓋子疊放在所述基板上的狀態(tài)下，對(duì)所述基板的凹部?jī)?nèi)面以及所述蓋子中面對(duì)所述凹部的面的雙方同時(shí)進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明涉及分析用具的制造方法，該分析用具具有用于形成使試樣液移動(dòng)的凹部(20)、且由高分子材料構(gòu)成的基板(2)、以及覆蓋凹部(20)地疊放在基板(2)上的蓋子。該制造方法包括對(duì)凹部(20)的內(nèi)面實(shí)行親水處理的工序。親水處理包括令凹部(20)的內(nèi)面接觸改性氣體，第1次改變凹部(20)的內(nèi)面性狀的第1次改性作業(yè)、和第2次改變凹部(20)的內(nèi)面性狀的第2次改性作業(yè)。
文檔編號(hào)G01N30/88GK1685237SQ0382268
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月26日
發(fā)明者田口尊之, 北村茂, 野田雄一, 高間利夫 申請(qǐng)人:愛科來株式會(huì)社