JP2004189798A - Resin substrate for microreactor - Google Patents
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Abstract
【課題】極めて高い精度の溝や孔が形成されており、分析に用いる検体や流体が詰まったり漏れたりすることがないマイクロリアクター用樹脂基板を提供する。
【解決手段】樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、前記充填材は、アスペクト比が10以上の無機材料若しくは高分子材料、又は、2.5×104以上の複屈折率を有する高分子材料であり、前記樹脂100重量部に対して、前記充填材を0.01〜200重量部含有するマイクロリアクター用樹脂基板。
【選択図】 なしAn object of the present invention is to provide a microreactor resin substrate in which grooves and holes with extremely high precision are formed and a sample or fluid used for analysis is not clogged or leaked.
A microreactor resin substrate comprising a resin-filler composite material, wherein the filler material is an inorganic or polymer material having an aspect ratio of 10 or more, or a composite material having an aspect ratio of 2.5 × 10 4 or more. A resin substrate for a microreactor, which is a polymer material having a refractive index and contains 0.01 to 200 parts by weight of the filler based on 100 parts by weight of the resin.
[Selection diagram] None
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極めて高い精度の溝や孔が形成されたマイクロリアクター用樹脂基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、微小領域において検体の分離・濃縮、化学反応及び分析を行う研究が盛んに行われている。検体の分離・濃縮や化学反応を微小領域にて行えば、反応器との熱交換効率を大幅に向上し、大幅にエネルギーコストを節約することが可能となる。また、多種類の反応工程を微小領域に集積化することができれば、コンビナトリアル合成を容易に実現することができる。更に、分析システムを微小化することにより、分析時間を大幅に短縮し、試料量・廃棄量を大幅に低減することができる等、非常に多くの利点を有している。
【0003】
近年の社会情勢変化の中にあって、医療診断を患者近傍で行うベッドサイド診断、大気・水・土壌中の環境汚染物質のモニタリング、食品の安全性の検査等、安価でかつ短時間に行う必要のある診断/分析技術に関するニーズは、益々高まっている。例えば、高齢者の増加の著しい近年にあって、患者近傍にて患者家族が診断した健康指標数値が在宅管理され、更には採取データを病院に定期的に送信することができれば、在宅医療環境を更に高めることが可能となる。また、例えば、重金属やダイオキシン、環境ホルモン等の環境汚染物質を、高価かつ大掛かりな装置を使用せずに簡易測定することができれば、よりきめの細かい安全環境を供出することが可能となる。水、大気、土壌における膨大量の汚染の生態系への危険が明らかにされてきた昨今において、一つ一つの汚染要因を安価かつ簡便に知ることは、極めて重要な事柄である。このような簡易測定の概念は、「Point Of Care(POC)」と呼ばれ、今後の社会において非常に重要な概念である。
【0004】
このような測定を簡易に行うためには、微量の試料を用いて測定を行えることが必要であるが、微量試料の分析・検出には、高い感度が求められる。従来、微量・高感度にて分析できる方法としては、キャピラリーガスクロマトグラフィー(CGC)、キャピラリー液体クロマトグラフィー(CLC)等で分離し、質量分析計(MS)で検出するGC−MS、LC−MS等が広く用いられてきた。しかし、高価で大掛かりなGC−MS、LC−MSを簡単に持ち運ぶことはできないという問題があった。従って、測定が必要な現場で簡易に分析することができる、「オンサイト分析」に対応した、分析・検出手法の開発ニーズは極めて高い。
【0005】
これに対して、数cm〜10cm角程度以下のチップの表面に溝や孔を刻んで、その溝や孔における分離、濃縮又は反応等を利用して、微小領域中で微量試料の分析をおこなう手法が提案されている。この手法は、μTAS(micro又はminiaturized total analysis system)又はマイクロリアクターと総称されている。このようなマイクロリアクターについては、1990年には非特許文献1に既に概念が紹介されている。
【0006】
マイクロリアクターに用いるチップの基板には、その加工性や精度の点から、主としてガラスや石英、シリコン等の無機材料が用いられてきた。例えば、半導体微細加工技術において広く用いられている光リソグラフィー技術を利用すれば、ガラス基板やシリコン基板上にミクロンオーダーの溝を自在に形成することができる。しかしながら、膨大な汚染サイトに関する分析を行うに際しては、測定チップを大量に生産し、簡単・安価に廃棄できることが重要であり、ガラスやシリコンは高価であるという問題があった。また、医療の現場においても、ガラス基板を使う場合には、廃棄の際に適切な処理費用を支払うことが義務付けられている。
【0007】
そこで、樹脂からなるマイクロリアクター用基板が検討されている。マイクロリアクター用樹脂基板は、コスト、廃棄物としての処理等の点でガラス等よりも優れていることに加え、軽い、割れない等の特徴を備えている。更に、転写金型を利用した射出成形やホットプレス成形を行うことにより、非常に高い生産性にて表面に溝や孔を形成することが可能である。
しかし、マイクロリアクター用樹脂基板の表面の溝や孔には、分析に用いる検体や流体が詰まったり漏れたりすることがないよう、極めて高い精度が要求される。
【0008】
射出成形又はホットプレス成形により形成する溝や孔の金型に対する転写精度は、一般に転写する形状が微小になればなるほど、形成された溝や孔部にヒケ・ダレといった問題が生じる可能性が高い。これは、樹脂の収縮や応力緩和によるものであり、樹脂の収縮特性や応力緩和特性を制御することは、マイクロリアクター用樹脂基板の製造に際して、極めて重要な課題である。
【0009】
【非特許文献1】
A.Manz,N.Graber,H.M.Widmer:Sens.Actuators,B,1,244(1990)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑み、極めて高い精度の溝や孔が形成されたマイクロリアクター用樹脂基板を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明1は、樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、前記充填材は、アスペクト比が10以上の無機材料若しくは高分子材料、又は、2.5×104以上の複屈折率を有する高分子材料であり、前記樹脂100重量部に対して、前記充填材を0.01〜200重量部含有するマイクロリアクター用樹脂基板である。
【0012】
本発明2は、樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、平面で切断した切断面における樹脂と充填材との界面を観察したときに、100μm2あたりの界面長が2mm以上であるマイクロリアクター用樹脂基板である。
【0013】
なお、本明細書においてマイクロリアクター用樹脂基板とは、主として、1)樹脂基板表面に流動可能な微量試料が流動するための微細な溝を有し、微量検体が樹脂基板上で反応することにより検体中の目的物質を検出する構造を有するもの、2)微細孔を有する樹脂基板であり、微量検体が孔中で反応することにより検体中の目的物質を検出する構造を有するもの、3)樹脂基板表面に流動可能な微量試料が流動するための微細な溝を有し、微量試料が樹脂基板上で反応することにより目的物質を合成・製造する構造を有するもの、4)樹脂基板表面に流動可能な微量試料が流動するための微細な溝を有し、微量試料が樹脂基板上で吸着・脱着工程を経ることにより、目的物質を精製又は抽出する構造を有するものを意味する。
以下に本発明を詳述する。
【0014】
本発明1のマイクロリアクター用樹脂基板は、樹脂−充填材複合材料からなる。上記樹脂としては特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも用いることができる。なかでも、熱可塑性樹脂は、加熱により簡単に表面加工できることから好適である。また、熱硬化性樹脂の場合には、加熱により可塑化して表面加工することはできないが、予め硬化剤等を混合した前駆体液を転写金型に導入しておき、その場で硬化させることにより、樹脂表面を附形することは可能である。この場合、前駆体液が液状のため、転写金型の形状をより忠実に転写することができる。また一般に、静的に硬化された樹脂は、低い線膨張率、低い成形収縮率を示す。上記熱硬化樹脂として特に限定されないが、コストや取扱い性の点からエポキシ樹脂が好適である。
【0015】
上記樹脂としては特に限定されないが、安価なマイクロリアクター用樹脂基板を提供するという目的に鑑みれば、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等の安価な樹脂が好適である。
マイクロリアクター用樹脂基板を化学分析用途に用いる場合には、吸光光度測定や蛍光分析等、光学的に目的物質を検出することが多いことから、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂等の光透過性に優れた樹脂が好適である。
また、マイクロリアクター用樹脂基板を化学分析用途に用いる場合には、目的物質を検出するための反応物質として酸性物質やアルカリ性物質を用いることが多いことから、例えば、ポリオレフィン系樹脂等の耐酸・耐アルカリ性に優れる樹脂が好適である。ポリオレフィン系樹脂は、蛍光をほとんど発しないという点でも化学分析用途に適している。
【0016】
また、本発明1のマイクロリアクター用樹脂基板を生体に埋め込んだり、微生物、タンパク質、酵素、抗体等を載せたりする用途に用いる場合には、上記樹脂は、変異原性を有しないものが好ましい。
なお、本明細書において変異原性を有するとは、厚生労働省の有害性調査の結果、微生物を用いる変異原性試験及び哺乳類培養細胞を用いる染色体異常試験の2種類の変異原性試験で所定の基準を越える変異原性が認められ、健康障害を生じる可能性があることをいう。
【0017】
上記充填材は、アスペクト比が10以上の無機材料若しくは高分子材料、又は、2.5×104以上の複屈折率を有する高分子材料である。
上記充填材としてアスペクト比が10以上の無機材料又は高分子材料を用いる場合には、射出成形やホットプレス成形後の微小領域の変形を極めて効率的に抑制することができる。アスペクト比が10未満である充填材を用いた場合には、このような効果は得られない。
【0018】
アスペクト比の高い充填材は、図1に示すように、転写金型を溶融樹脂に押し当てる際に、容易に溝や孔の周りに配向する。アスペクト比を有する物質を充填材として用いる場合、充填材の長平面と樹脂材料の間により高い相互作用が発生する。即ち、充填材の配向方向に樹脂寸法変形率が小さくなるため、溝や孔の周囲の樹脂変形をより効果的に低減せしめることができる。また、溶融成形時に樹脂と充填材との間にすべりが起こるため、せん断速度に対するせん断応力が低くなる。このことも樹脂変形率の低減に繋がる副次効果である。
【0019】
上記アスペクト比が10以上の無機材料若しくは高分子材料は、長辺が500nm以下でありかつ短辺が50nm以下であることが好ましい。充填材がナノオーダーの大きさであれば、樹脂と充填材との界面長が飛躍的に増大し、微小領域の変形をより効率的に抑制することができる。また、本発明のマイクロリアクター用樹脂基板上の微細流路に微量液体を送液にするに際し、流路壁面の形状はスムーズな流れを形成する上で、極めて重要である。本発明1のマイクロリアクター用樹脂基板上に形成する流路幅が通常1μm程度であることに鑑みると、充填材が上述の大きさであれば充填材が流路の壁から突き出すといった問題を回避することができる。
また、上記アスペクト比が10以上の無機材料若しくは高分子材料の長辺が300nm以下であれば、得られるマイクロリアクター用樹脂基板は、可視光線波長領域である400〜800nmにおける光透過性に優れた材料となることからより好ましい。
【0020】
一方、充填材として2.5×104以上の複屈折率を有する高分子材料を用いる場合には、射出成形やホットプレス成形後の微小領域の変形を極めて効率的に抑制することができる。このような配向構造を有する高分子材料は、一般に延伸成形といった手法により形成することができる。延伸高分子は、延伸により発現した異方性のために、配向方向に無機材料並みの低い低い線膨張率、成形収縮率を示す。このような材料を充填すれば、配向部分とマトリックス材料の相互作用力により、射出成形やホットプレス成形後の微小領域の変形を極めて効率的に抑制することができる。また、2.5×104以上の複屈折率を有する高分子材料を充填材とすれば、そのアスペクト比が10未満であっても、溶融成形時に樹脂と充填材との間にすべりが起こるため、せん断速度に対するせん断応力が低くなる。このことも、樹脂変形率の低減に繋がる副次効果である。
【0021】
上記2.5×104以上の複屈折率を有する高分子材料としては特に限定されず、例えば、延伸成形された繊維等が挙げられる。また、上記2.5×104以上の複屈折率を有する高分子材料としては、液晶ポリマーも挙げられる。液晶ポリマーは、溶融状態において液晶構造を示すため、容易に分子配向せしめることができ、発現した異方性のために、配向方向に低い線膨張率、成形収縮率を示す。
【0022】
上記2.5×104以上の複屈折率を有する高分子材料の長径が300nm以下であれば、得られるマイクロリアクター用樹脂基板は、可視光線波長領域である400〜800nmにおける光透過性に優れた材料となることからより好ましい。
【0023】
上記充填材が無機材料からなる場合にはは、適当な表面処理が施されていてもよい。一般に、一次粒子径が500nmよりも小さくなると、粒子表面エネルギーの増大により、粒子同士が凝集しやすくなる。樹脂は、無機材料に比べて疎水的な性質を有することが殆どであり、異種材料間の親水−疎水度が異なる場合には、無機材料からなる充填材の凝集を生じ易い。従って、無機材料からなる充填材の表面を、適当な表面処理剤にて修飾することにより、充填材の凝集を効果的に抑制することができる。
上記表面処理剤としては特に限定されないが、例えば、ステアリン酸等の油脂酸;シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤等のカップリング剤;アミノドデカン酸等の長鎖アルキルアミノ酸等が好適である。
【0024】
また、無機材料からなる充填材の凝集の防止のためには、上記樹脂に酸成分を配合してもよい。上記酸成分としては特に限定されないが、例えば、マレイン酸、アクリル酸、カルボン酸等が好適である。上記酸成分の配合方法としては特に限定されず、例えば、酸成分を多く含有する高分子材料をブレンドする方法、樹脂に酸成分をグラフトする方法等が挙げられる。
【0025】
上記充填材としては特に限定されず、例えば、ガラス繊維、炭素繊維等の繊維状物質;ワラストナイト、カーボンピッチ、シリカピッチ等のウィスカー状物質;層状珪酸塩等が挙げられる。なかでも、天然に採掘することが可能であり、また合成によっても安価な製造が可能であることから層状珪酸塩が好適である。
上記層状珪酸塩とは、層間に交換性陽イオンを有する珪酸塩鉱物を意味し、通常、厚さが約1nm、平均アスペクト比が約20〜200程度の微細な薄片状結晶がイオン結合により凝集してなるものをいう。
【0026】
上記層状珪酸塩としては特に限定されず、例えば、モンモリロナイト,サポナイト,ヘクトライト,バイデライト,スティブンサイト,ノントロナイト等のスメクタイト系粘土鉱物、バーミキュライト,ハロイサイト等の天然雲母、膨潤性雲母(膨潤性マイカ)等の合成雲母等が挙げられ、天然のものでも合成されたものでも用いることができる。なかでも、膨潤性スメクタイト系粘度鉱物及び/又は膨潤性雲母が好適である。
【0027】
一般に、層状珪酸塩の結晶薄片は、例えば、図2に示したモンモリロナイトのように、珪素等のイオンの回りに4つの酸素イオンが配位した4面体、アルミニウム等のイオンの回りに6つの酸素イオンが配位した8面体、及び、OH基から構成され、各々の結晶薄片は、結晶表面(B)上にナトリウムやカルシウム等のカチオンが配列することによりイオン結合力により結びつけられている。このように、層間結合力よりも層内結合力の方が強い構造を有するため、適当なせん断力等を印加することにより、高アスペクト比を有する構造を容易に形成することができる。
【0028】
上記層状珪酸塩は、結晶表面(B)上のナトリウムやカルシウム等のイオンがカチオン性界面活性剤とイオン交換されたものであることが好ましい。これにより、層状結晶表面(B)は非極性化され、非極性樹脂中における層状珪酸塩の分散性が向上する。
【0029】
上記層状珪酸塩は、X線回折測定により検出される層状珪酸塩の平均層間距離が6nm以上あるように樹脂中に分散していることが好ましい。層状珪酸塩を樹脂中に高分散させれば、層状珪酸塩と樹脂との比界面積が飛躍的に増大し、層状珪酸塩と樹脂との間の相互摩擦力により、更に寸法安定性に優れた射出成形品又はホットプレス成形品を提供することができる。一般に、層状珪酸塩の層間引力は、層間距離が6nm以上になった場合に極めて小さくなるため、樹脂中により微細に分散する。従って、平均層間距離を6nm以上とすることで、射出成形やホットプレス成形後の樹脂−充填材複合材料の微小領域の変形を極めて効率的に抑制することができる。層状珪酸塩がイオン結合力により互いに凝集した状態、即ち層間距離が6nm未満であると、層状珪酸塩の添加による改質効果は非常に小さいものとなる。
なお、上記層状珪酸塩の平均層間距離とは、層状珪酸塩の薄片状結晶の001面間の距離、即ち図2における2枚の薄片状結晶の中心間距離をいうものとする。図3に、平均層間距離が6nm以上の場合のX線回折プロファイルを、図4に、平均層間距離が6nm未満の場合のX線回折プロファイルを示した。図3では、層間距離2nmの位置に小さな回折ピークが現れるものの6nm以上のブロードな回折線により、層間距離の大部分が6nm以上であることがわかる。
【0030】
上記充填材の配合量の下限は、樹脂100重量部に対して0.01重量部、上限は200重量部である。0.01重量部未満であると、寸法安定性に対する効果を発揮できず、200重量部を超えると、得られるマイクロリアクター用樹脂基板の透明性が充填材による散乱により低下する。好ましい下限は1重量部、好ましい上限は20重量部である。
【0031】
本発明2は、樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、平面で切断した切断面における樹脂と充填材との界面を観察したときに、100μm2あたりの界面長が2mm以上であるマイクロリアクター用樹脂基板である。ここで界面長とは、上記切断面に観察される樹脂と充填材の単位面積あたりの総長を意味する。
図5に、本発明2のマイクロリアクター用樹脂基板を平面で切断した切断面を、図6に平均粒子径と界面長との関係を示した。図6より、特に平均粒子径が150nm以下となったときに界面長が飛躍的に増大することがわかる。平均粒子径150nmのときの界面長は、100μm2あたり2mmであり、界面長が2mmを超えると、樹脂と充填材との界面の面積が飛躍的に増大する。樹脂と充填材の界面の面積が増大すれば、樹脂と充填材との相互作用が高まり、樹脂−充填材複合材料の線熱膨張係数や熱寸法変化率を低減せしめることができる。
なお、本発明2のマイクロリアクター用樹脂基板に用いる樹脂及び充填材としては、本発明1のマイクロリアクター用樹脂基板と同様のものを用いることができる。
【0032】
本発明1及び本発明2のマイクロリアクター用樹脂基板は、波長領域400〜800nmにおける光線透過率の最小値が50%以上であることが好ましい。50%未満であると、可視光線波長領域における光透過性に劣るものとなる。本発明1及び本発明2のマイクロリアクター用樹脂基板を物質の分析・検出に用いる場合、吸光光度測定や蛍光光度測定等の光学的検出法を用いることができることは、検出機構が簡便であるという点で好ましい。可視光線波長領域における光透過性を有することはマイクロリアクターを分析システムとして用いる場合、重要な特性である。また、本発明のマイクロリアクター用樹脂基板が透明性を有することにより、光学顕微鏡等を用い、微小流体の流れ状態や発色等を直接観察することも可能となる。
【0033】
本発明1及び本発明2のマイクロリアクター用樹脂基板の溝の断面形状としては特に限定されず、三角形、正方形、長方形等の多角形の形状;半円形、半楕円形等の円形形状が挙げられる。また、異なった形状の溝を組み合わせたものであってもよい。
上記溝の幅の好ましい下限は1μm、好ましい上限は3000μmであり、深さの好ましい下限は0.1μm、好ましい上限は2000μmであり、断面積の好ましい下限は0.1μm2、好ましい上限は600万μm2である。溝が小さいと、検体中の侠雑物によりキャピラリーが詰まる原因となったり、流れが乱されたりする。溝が大きいと、必要な試料量が多くなる。
【0034】
本発明1及び本発明2のマイクロリアクター用樹脂基板を用いてなるμTAS又はマイクロリアクターでは、10pL〜100μL程度の微量の試料を用いる。このような極微量成分の分析や定量分析等を行う上では、形成した溝の上をより均一に流れることが必要であり、その点で溝の寸法精度が優れていることが求められる。一般に、μTAS又はマイクロリアクターを用いて微量成分の分析を行う場合には、溝体積の大きさは目的化学物質の検出量に比例する。更に、溝体積のばらつきは、溝中に流れる流体の流れ均一性を乱すため、目的化学物質の検出量のばらつきを更に増大する。一般に、目的化学物質の定量分析を行う場合には、たとえ簡易的な分析であっても、分析精度は高いことが望まれる。従って、凸形状を有する金型を利用して溝を転写しようとする場合、意味のある検出結果を得る上で、凸形状を忠実に転写している必要がある。
【0035】
本発明1及び本発明2のマイクロリアクター用樹脂基板を作製する方法としては特に限定されず、上記樹脂と充填材とを従来公知の方法により混練したものを、射出形成又はホットプレス成形する方法等が挙げられる。
【0036】
本発明1のマイクロリアクター用樹脂基板は、樹脂に特定の性質を有する充填材を配合した樹脂−充填材複合材料からなることにより、また、本発明2のマイクロリアクター用樹脂基板は、樹脂に一定以上の界面長で充填材を配合した樹脂−充填材複合材料からなることにより、樹脂の収縮特性や応力緩和特性を効果的に制御することができることから、射出成形やホットプレス成形後の微小領域の変形を極めて効率的に抑制することができ、極めて高い精度の溝や孔が形成することができる。また、成形収縮率が低いことから、直線やカーブ等を含む複雑な図形の流路同士を異なるマイクロリアクター用樹脂基板同士で接合しても、流路間のズレを極小化することができる。
【0037】
本発明1及び本発明2のマイクロリアクター用樹脂基板は、表面に流動可能な微量試料が流動する微細な溝を有する基板、又は、所定の目的物質を検出するための微細反応孔を有する基板として好適に使用することができる。マイクロリアクター用樹脂基板の溝に、液体試料のサンプリング部、成分の異なる液体の合流部、希釈部、濃縮部、反応部、分離部、検出部を適宜設計・配置し、適当な素材にて蓋又はシールをして液漏れを防ぐことにより、マイクロリアクター又はμTASチップとすることができる。
【0038】
更に、液体を送液する手段として、例えば、ポンプ送液や電気浸透流による送液手段を付加することができる。上記電気浸透流を送液手段として用いる場合には、電気泳動分離を主な目的とした流路部分を作ることもできる。ポンプ送液や電気浸透流等のいずれの送液手段で送液する場合にも、1つの流路部分が複数の目的を兼ね備えていても良い。また、マイクロリアクター用樹脂基板は、流路が、1つの操作を主な目的とした流路部分のみからなっていてもよいが、複数の各々異なった操作を主な目的とした流路部分を組み合わせた流路となっていることにより、単なる定性分析ではなく、定量分析や反応等を伴うような高度な分析が可能な装置とする事ができる。
【0039】
一方、マイクロリアクター又はμTASチップの生産性の観点からは、少なくとも一方の板状部材は表面に液体が流れる溝を有する平板であって、この平板と他方の板又はフィルム状部材を、該平板の溝を内側にして張り合わせて作製されるキャピラリー構造をとることが好ましい。また、弾性フィルムを樹脂基板の上に貼ることにより、キャピラリーを形成する構造をとることも可能である。また、表面に液体が流れる溝を有する平板(板状部材)のみからなり、溝の上面が開放されたままの構造をとることも可能である。
【0040】
得られたマイクロリアクター又はμTASチップは、医療現場でのベッドサイド診断や環境汚染物質のオンサイト分析等に使用することができる。上記ベッドサイド診断としては、例えば、血液成分等の検査結果を外来患者が受診当日にその日の検査結果を知らさせ、その結果に基づく治療薬や治療方法の選択が行えるといったこと等が挙げられる。また、環境汚染物質のオンサイト分析としては、例えば、河川の汚濁、廃棄物中の有害物質の定量定性分析等が挙げられる。この利点として、従来には持ち帰ってGC−MS等の大掛かりな測定機器を用いることが必要であった分析を、持ち帰らずに汚染現場で行えるといったことが挙げられる。
【0041】
マイクロリアクター又はμTASチップの検出対象物質としては特に限定されないが、例えば、環境ホルモン物質、VOC、重金属、ダイオキシン等の環境汚染化学物質;血液、髄液、唾液、尿中等に含まれる生体成分;臓器、組織、粘膜由来の生体成分;感染源となる菌やウィルス等のタンパク質;DNA、RNA等の核酸;アレルゲン、種々の抗原等が挙げられる。
【0042】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【0043】
(実施例1)
日本製鋼所社製小型押出機TEX30中に、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)とガラス繊維(ユニチカ社製、ユニチカグラスファイバー)とを重量比率で100/10となるようにフィードし、設定温度200℃にて溶融混練し、押し出されたストランドをペレタイザーにてペレット化した。得られたペレットを、1.5mm厚の板状にプレス成形し、樹脂基板作製用板とした。
【0044】
プレス金型を、手動プレス機にて180℃で予熱した。この金型コア部に、得られた樹脂基板作製用板約4gを置き、プレス金型を180℃まで加熱した。プレス金型の温度が180℃になったのを確認したところで、圧力980N/cm2にて30秒間加圧し、材料に矩形の溝を転写成形した。プレス金型を冷却プレス機に移し、圧力980N/cm2にて加圧し、金型温度が室温まで低下したことを確認し、プレス金型を冷却プレス機から取り出した。金型コア部から、溝が転写された樹脂基板を取り出した。
【0045】
なお、用いたプレス金型を図7に示した。プレス金型のクリアランスは、1mmであり、成形された樹脂基板の厚みは1mmとなる。プレス金型には、図8に示す流路が描かれている評価用入れ子型が取り付けられており、その表面には、図9に示すように切削加工によって高さ50μm、幅50μmの矩形突起が彫り出されており、プレスにより図9に示した断面形状を有する樹脂基板が得られる。
【0046】
(実施例2)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)100重量部とタルク(日本タルク社製、汎用タルク)10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0047】
(実施例3)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)と酸変性ポリメチルメタクリレート(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8200)を95:5の割合で配合した樹脂100重量部とモンモリロナイト(サザンクレイ社製、Cloisite20A)10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0048】
(実施例4)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)と酸変性ポリメチルメタクリレート(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8200)を95:5の割合で配合した樹脂100重量部と合成雲母(コープケミカル社製、MAE)10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0049】
(実施例5)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)と酸変性ポリメチルメタクリレート(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8200)を95:5の割合で配合した樹脂100重量部と合成雲母(コープケミカル社製、MAE)50重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0050】
(実施例6)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)と酸変性ポリメチルメタクリレート(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8200)を95:5の割合で配合した樹脂100重量部と合成雲母(コープケミカル社製、MAE)5重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0051】
(実施例7)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)100重量部と、微細粉末PETフィラー10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
微細粉末PETフィラーは、膜厚100μmのPETフィルム(東レ合成フィルム社製、PET−G)を、縦方向に10倍、横方向に8倍、延伸温度200℃にて2軸延伸し、張力を保持しながら220℃にてアニール処理を行ったものを、フィルム裁断機により微細に裁断して得た。
なお、微細粉末PETフィラーのレーザー回折測定による平均径は5μm、アスペクト比は12程度、複屈折率は5×105であった。
【0052】
(実施例8)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)と酸変性ポリメチルメタクリレート(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8200)を95:5の割合で配合した樹脂100重量部とシリカ(日本アエロジル社製、グレード:R972)10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0053】
(実施例9)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)と酸変性ポリメチルメタクリレート(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8200)を95:5の割合で配合した樹脂100重量部とシリカ(日本アエロジル社製、グレード:R972)10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0054】
(実施例10)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)100重量部と高延伸ポリエチレンテレフタレート10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
高延伸ポリエチレンテレフタレートは、膜厚10μmの2軸延伸PETフィルム(東レ社製、ルミラー)を、フィルム裁断機により微細に裁断たものを用いた。高延伸ポリエチレンテレフタレートのレーザー回折測定による平均径は80μm、アスペクト比は10程度、複屈折率は5.0×104であった。
【0055】
(実施例11)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)100重量部と高延伸ポリエチレンテレフタレート10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
高延伸ポリエチレンテレフタレートは、膜厚20μmの2軸延伸PETフィルム(東レ社製、ルミラー)を、フィルム裁断機により微細に裁断したものを用いた。高延伸ポリエチレンテレフタレートのレーザー回折測定による平均径は60μm、アスペクト比は3程度、複屈折率は、2.8×104であった。
【0056】
(実施例12)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)100重量部と液晶高分子10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
液晶高分子は、日本製綱社製押出機TEX30の先端に紡糸用ノズルを装着し、押出成形した液晶高分子(ポリプラスチックス社製、グレード:ベクトラA410)を毎分500mの線速にて製糸を行うことにより予め配向させ、これを微細形状に裁断したものを用いた。
液晶高分子のレーザー回折測定による平均径は70μm、アスペクト比は9程度、複屈折率は3.3×104であった。
【0057】
(実施例13)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)と酸変性ポリメチルメタクリレート(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8200)を80:20の割合で配合した樹脂100重量部と、合成雲母(コープケミカル社製、MAE)10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0058】
(実施例14)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)と酸変性ポリメチルメタクリレート(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8200)を70:30の割合で配合した樹脂100重量部と、合成雲母(コープケミカル社製、MAE)10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0059】
(実施例15)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)と酸変性ポリメチルメタクリレート(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8200)を70:30の割合で配合した樹脂100重量部と、合成雲母(コープケミカル社製、MAE)150重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0060】
(実施例16)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)と酸変性ポリメチルメタクリレート(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8200)を70:30の割合で配合した樹脂100重量部と、モンモリロナイト(サザンクレイ社製、Cloisite20A)10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0061】
(実施例17)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)と酸変性ポリメチルメタクリレート(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8200)を70:30の割合で配合した樹脂100重量部と、合成スメクタイト(コープケミカル社製、SAN)10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0062】
(実施例18)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリプロピレン樹脂(日本ポリケム社製、グレード:EA9)と酸変性ポリプロピレン(三洋化成社製、グレード:ユーメックス1001)を80:20の割合で配合した樹脂100重量部と、合成雲母(コープケミカル社製、MAE)10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0063】
(実施例19)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリスチレン樹脂(旭化成社製、グレード:G8259)と酸変性ポリスチレン(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8100)を80:20の割合で配合した樹脂100重量部と、合成雲母(コープケミカル社製、MAE)10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0064】
(実施例20)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリ乳酸樹脂(島津社製、グレード:Lacty9030、MFR=5.5)と酸変性ポリスチレン(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8100)を80:20の割合で配合した樹脂100重量部と、合成雲母(コープケミカル社製、MAE)10重量部とを用い、転写成形温度210℃としたこと以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0065】
(実施例21)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリカーボネート樹脂(帝人化成社製、グレード:L−1250Z100、MFR=5.5)と酸変性ポリスチレン(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8100)を80:20の割合で配合した樹脂100重量部と、合成雲母(コープケミカル社製、MAE)10重量部とを用い、転写成形温度270℃としたこと以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0066】
(実施例22)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリエチレンテレフタラート樹脂(ユニチカ社製、ユニチカポリエステル)と酸変性ポリスチレン(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8100)を80:20の割合で配合した樹脂100重量部と、合成雲母(コープケミカル社製、MAE)10重量部とを用い、転写成形温度270℃としたこと以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0067】
(実施例23)
ビスフェノールAのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂(旭電化工業社製、アデカレジンEP−4100)と、硬化剤ポリオキシプロピレンジアミン(旭電化工業社製、EH260)と、モンモリロナイト(サザンクレイ社製、Cloisite20A)とを重量比率で10/3/1となるように容器中にて均質になるまで攪拌・混合し、液状前駆体を調製した。
【0068】
実施例1で用いたプレス金型を、手動プレス機にて75℃に予熱した。金型コア部に、調製した液状前駆体約4gを置き、金型を75℃まで加熱した。金型温度が75℃になったのを確認してから、材料を圧力980N/cm2にて3時間加圧し、その後、金型温度を125℃に上げ、更に3時間加圧を行い、矩形の溝を転写成形した。プレス金型を冷却プレス機に移し、圧力980N/cm2にて加圧し、金型温度が室温まで低下したことを確認してから、プレス金型を冷却プレス機から取り出した。金型コア部から、溝が転写された樹脂基板を取り出した。
【0069】
(比較例1)
樹脂として、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)を用い、充填材を用いなかった以外は、実験例1と同様の方法で樹脂基板を作製した。
【0070】
(比較例2)
樹脂として、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)と酸変性ポリメチルメタクリレート(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8200)を70:30の割合で配合したものを用い、充填材を用いなかった以外は、実験例1と同様の方法で樹脂基板を作製した。
【0071】
(比較例3)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)10重量部と、シリカ(日本アエロジル製、グレード:R972)10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0072】
(比較例4)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)と酸変性ポリメチルメタクリレート(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8200)を95:5の割合で配合した樹脂300重量部と、合成雲母(コープケミカル社製、MAE)10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0073】
(比較例5)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)と酸変性ポリメチルメタクリレート(油脂製品社製、グレード:モデイパーA8200)を70:30の割合で配合した樹脂10重量部と、合成雲母(コープケミカル社製、MAE)300重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0074】
(比較例6)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)100重量部と、シリカ(日本アエロジル社製、グレード:R972)10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0075】
(比較例7)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)100重量部と、モンモリロナイト(サザンクレイ社製、Cloisite20A)10重量部とを用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【0076】
(比較例8)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)100重量部と、PETフィラー10重量部を用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
フィラーは、膜厚100μmのPETフィルム(東レ合成フィルム社製、PET−G)を、フィルム裁断機により微細に裁断し、フィラーとしたものを用いた。フィラーのレーザー回折測定による平均径は200μm、アスペクト比は2程度、複屈折率は5×10であった。
【0077】
(比較例9)
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート(住友化学工業社製、グレード:LG)100重量部と、低延伸ポリエチレンテレフタレート10重量部を用いた以外は実験例1と同様の方法により樹脂基板を作製した。
低延伸ポリエチレンテレフタレートは、膜厚100μmのPETフィルム(東レ合成フィルム製、PET−G)を、延伸温度200℃にて、縦方向に1.5倍、横方向に1.2倍2軸延伸し、張力を保持しながら220℃にてアニール処理を行って得たフィルムを、フィルム裁断機により微細に裁断したものを用いた。
低延伸ポリエチレンテレフタレートのレーザー回折測定による平均径は50μm、アスペクト比は1.2程度、複屈折率は5×102であった。
【0078】
実施例1〜23お比較例1〜9で作製した樹脂基板について、以下の方法により評価を行った。
結果を表1に示した。
【0079】
(転写性評価)
樹脂基板を、図10に示した1、2及び3の部分で切断し、溝の11、12、13、14、21、22、31、32部の断面形状をキーエンス社製光学顕微鏡(VHP40)にて観測し、金型表面の凸形状を忠実に転写しているかどうかを以下の基準により評価した。
◎:特に忠実に転写したもの
〇:目的物質の分析に問題の無い範囲で忠実に転写したもの
×:目的物質の分析に明らかに問題があるもの
【0080】
(透明性評価)
波長範囲400〜800nmの可視光の光線透過率を日立社製可視光スペクトロフォトメーター(U−3500)にて測定を行い、以下の基準により評価した。
◎:全光線透過率が90%以上だったもの
〇:全光線透過率が50以上90%未満だったもの
×:全光線透過率が50%未満であったもの
【0081】
【表1】
【0082】
表1、2より、実施例1〜23で作製した樹脂基板はいずれも分析に問題の無い転写性を示したが、比較例1〜4、6〜9で作製した樹脂基板は分析に明らかな問題があった。また、比較例5で作製した樹脂基板は、転写性は優れているものの、透明性は得られていない。この場合、マイクロリアクター基板としての機能は有するものの、検出部として光学系を用いることはできない。
【0083】
【発明の効果】
本発明によれば、極めて高い精度の溝や孔が形成されたマイクロリアクター用樹脂基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】転写金型を溶融樹脂に押し当てた場合の充填材の状態を示す模式図である。
【図2】層状珪酸塩の結晶薄片の状態を説明するための模式図である。
【図3】層状珪酸塩の結晶薄片の平均層間距離が6nm以上の場合のX線回折プロファイルである。
【図4】層状珪酸塩の結晶薄片の平均層間距離が6nm未満の場合のX線回折プロファイルである。
【図5】本発明のマイクロリアクター用樹脂基板を平面で切断した切断面を示す模式図である。
【図6】平均粒子径と界面長との関係を示す図である。
【図7】実施例で用いたプレス金型を示す模式図である。
【図8】実施例で用いたプレス金型の入れ子型を示す模式図である。
【図9】実施例で作製した樹脂基板の凸形状を示す断面図である。
【図10】実施例の転写性評価において樹脂基板の切断方法を示す模式図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a microreactor resin substrate in which grooves and holes with extremely high precision are formed.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, researches on separation / concentration, chemical reaction, and analysis of a specimen in a minute area have been actively performed. If sample separation / concentration or chemical reaction is performed in a micro area, the efficiency of heat exchange with the reactor can be greatly improved, and energy costs can be greatly reduced. Further, if various types of reaction steps can be integrated in a microscopic region, combinatorial synthesis can be easily realized. Further, by miniaturizing the analysis system, there are many advantages such as the analysis time can be greatly reduced, and the amount of sample and the amount of waste can be significantly reduced.
[0003]
In the context of recent social changes, low-cost and short-term medical bedside diagnostics, monitoring of environmental pollutants in air, water and soil, food safety inspections, etc. The need for necessary diagnostic / analytical techniques is increasing. For example, in recent years when the number of elderly people is remarkably increasing, the health index values diagnosed by the patient's family near the patient are managed at home, and if the collected data can be transmitted to the hospital regularly, the home medical environment will be improved. It is possible to further increase. Further, if environmental pollutants such as heavy metals, dioxins, and environmental hormones can be easily measured without using expensive and large-scale equipment, it is possible to provide a finer safety environment. In recent years, as the danger to the ecosystem of enormous pollution of water, air and soil has been revealed, it is extremely important to know each and every pollution factor easily and cheaply. The concept of such simple measurement is called “Point of Care (POC)” and is a very important concept in the future society.
[0004]
In order to easily perform such measurement, it is necessary to be able to perform measurement using a small amount of sample, but high sensitivity is required for analysis and detection of a small amount of sample. Conventionally, methods that can be analyzed with a trace amount and high sensitivity include GC-MS and LC-MS, which are separated by capillary gas chromatography (CGC), capillary liquid chromatography (CLC), and detected by a mass spectrometer (MS). Etc. have been widely used. However, there is a problem that expensive and large-scale GC-MS and LC-MS cannot be easily carried. Therefore, there is an extremely high need for the development of an analysis / detection method that can be easily analyzed at the site where measurement is required and that supports “on-site analysis”.
[0005]
On the other hand, grooves or holes are cut in the surface of a chip having a size of several cm to about 10 cm square or less, and a small amount of sample is analyzed in a minute region by utilizing separation, concentration, or reaction in the grooves or holes. An approach has been proposed. This technique is collectively referred to as μTAS (micro or miniaturized total analysis system) or microreactor. The concept of such a microreactor was already introduced in Non-Patent
[0006]
For a substrate of a chip used in a microreactor, inorganic materials such as glass, quartz, and silicon have been mainly used in view of workability and accuracy. For example, if photolithography technology widely used in semiconductor fine processing technology is used, micron-order grooves can be freely formed on a glass substrate or a silicon substrate. However, when analyzing an enormous number of contaminated sites, it is important that measurement chips be mass-produced and discarded easily and inexpensively, and glass and silicon are expensive. Also, in the medical field, when a glass substrate is used, it is obliged to pay an appropriate processing cost at the time of disposal.
[0007]
Therefore, a microreactor substrate made of resin has been studied. The microreactor resin substrate is superior to glass and the like in terms of cost, disposal as waste, and the like, and is also characterized by being light and not cracking. Furthermore, by performing injection molding or hot press molding using a transfer mold, it is possible to form grooves and holes on the surface with extremely high productivity.
However, extremely high precision is required for the grooves and holes on the surface of the microreactor resin substrate so that samples and fluids used for analysis do not clog or leak.
[0008]
The transfer accuracy of a groove or a hole formed by injection molding or hot press molding to a mold is generally such that the smaller the shape to be transferred, the more likely it is that a problem such as sink or dripping occurs in the formed groove or hole. . This is due to the shrinkage and stress relaxation of the resin, and controlling the shrinkage and stress relaxation characteristics of the resin is a very important issue when manufacturing a resin substrate for a microreactor.
[0009]
[Non-patent document 1]
A. Manz, N .; Graber, H .; M. Widmer: Sens. Actuators, B, 1,244 (1990)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a microreactor resin substrate in which grooves and holes with extremely high precision are formed.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The
[0012]
The
[0013]
In this specification, the term “resin substrate for microreactor” mainly refers to 1) a fine groove that allows a flowable minute sample to flow on the resin substrate surface, and the minute sample reacts on the resin substrate. 2) A resin substrate having a structure for detecting the target substance in the sample, 2) a resin substrate having micropores, and having a structure for detecting the target substance in the sample by reacting a minute amount of the sample in the hole. It has fine grooves on the substrate surface to allow a flowable trace sample to flow, and has a structure in which the trace sample reacts on the resin substrate to synthesize and manufacture the target substance. 4) Flow to the resin substrate surface It means a material having a fine groove for allowing a possible trace sample to flow, and having a structure for purifying or extracting a target substance by passing the trace sample through an adsorption / desorption step on a resin substrate.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0014]
The resin substrate for a microreactor of the first invention is made of a resin-filler composite material. The resin is not particularly limited, and any of a thermoplastic resin and a thermosetting resin can be used. Among them, a thermoplastic resin is preferable because the surface can be easily processed by heating. In the case of a thermosetting resin, it is not possible to plasticize by heating and perform surface processing.However, a precursor liquid mixed with a curing agent or the like is introduced into a transfer mold in advance, and cured in place. It is possible to shape the resin surface. In this case, since the precursor liquid is liquid, the shape of the transfer mold can be transferred more faithfully. Generally, a resin which is statically cured exhibits a low coefficient of linear expansion and a low molding shrinkage. The thermosetting resin is not particularly limited, but an epoxy resin is preferred from the viewpoint of cost and handleability.
[0015]
The resin is not particularly limited, but in view of the purpose of providing an inexpensive microreactor resin substrate, for example, polyolefin resin, polystyrene resin, polylactic acid resin, acrylic resin, polycarbonate resin, polyethylene terephthalate An inexpensive resin such as a system resin is suitable.
When a resin substrate for a microreactor is used for chemical analysis, since the target substance is often detected optically, such as absorption spectroscopy or fluorescence analysis, for example, the light transmittance of an acrylic resin, a polycarbonate resin, etc. A resin excellent in the above is preferable.
When a resin substrate for a microreactor is used for chemical analysis, an acidic substance or an alkaline substance is often used as a reactant for detecting a target substance. A resin having excellent alkalinity is preferred. Polyolefin-based resins are suitable for chemical analysis applications in that they hardly emit fluorescence.
[0016]
Further, when the microreactor resin substrate of the
In the present specification, the term mutagenic means that a predetermined mutagenicity test in a mutagenicity test using a microorganism and a chromosome aberration test using a cultured mammalian cell result It means that mutagenicity exceeding the standard is recognized and may cause health disorders.
[0017]
The filler is an inorganic material or a polymer material having an aspect ratio of 10 or more, or 2.5 × 10 4 It is a polymer material having the above birefringence.
When an inorganic material or a polymer material having an aspect ratio of 10 or more is used as the filler, deformation of a minute region after injection molding or hot press molding can be suppressed extremely efficiently. When a filler having an aspect ratio of less than 10 is used, such an effect cannot be obtained.
[0018]
As shown in FIG. 1, the filler having a high aspect ratio easily orients around the grooves and holes when the transfer mold is pressed against the molten resin. When a substance having an aspect ratio is used as the filler, a higher interaction occurs between the long plane of the filler and the resin material. That is, since the resin dimensional deformation rate decreases in the orientation direction of the filler, the resin deformation around the grooves and holes can be more effectively reduced. In addition, since a slip occurs between the resin and the filler during the melt molding, the shear stress with respect to the shear rate decreases. This is also a secondary effect that leads to a reduction in the resin deformation rate.
[0019]
The inorganic material or the polymer material having an aspect ratio of 10 or more preferably has a long side of 500 nm or less and a short side of 50 nm or less. If the size of the filler is on the order of nanometers, the interface length between the resin and the filler is significantly increased, and the deformation of the minute region can be suppressed more efficiently. In addition, when a minute amount of liquid is sent to the fine flow path on the microreactor resin substrate of the present invention, the shape of the flow path wall is extremely important for forming a smooth flow. In view of the fact that the width of the flow path formed on the resin substrate for a microreactor of the
In addition, when the long side of the inorganic material or the polymer material having the aspect ratio of 10 or more is 300 nm or less, the obtained microreactor resin substrate has excellent light transmittance in the visible light wavelength region of 400 to 800 nm. It is more preferable because it becomes a material.
[0020]
On the other hand, 2.5 × 10 4 When a polymer material having the above-described birefringence is used, deformation of a minute region after injection molding or hot press molding can be suppressed very efficiently. The polymer material having such an orientation structure can be generally formed by a technique such as stretch molding. The stretched polymer exhibits a low linear expansion coefficient and a low molding shrinkage in the orientation direction, as low as the inorganic material, due to the anisotropy developed by stretching. If such a material is filled, deformation of a minute region after injection molding or hot press molding can be suppressed extremely efficiently due to the interaction force between the oriented portion and the matrix material. Also, 2.5 × 10 4 If the filler is a polymer material having the above birefringence, even if the aspect ratio is less than 10, slip occurs between the resin and the filler at the time of melt molding. Lower. This is also a secondary effect that leads to a reduction in the resin deformation rate.
[0021]
2.5 × 10 above 4 The polymer material having the above-mentioned birefringence is not particularly limited, and examples thereof include stretch-formed fibers. In addition, the above 2.5 × 10 4 As a polymer material having the above birefringence, a liquid crystal polymer can also be used. Since the liquid crystal polymer exhibits a liquid crystal structure in a molten state, it can be easily molecularly oriented, and exhibits a low linear expansion coefficient and a molding shrinkage rate in the alignment direction due to the developed anisotropy.
[0022]
2.5 × 10 above 4 When the major axis of the polymer material having the above birefringence is 300 nm or less, the obtained microreactor resin substrate becomes a material having excellent light transmittance in the visible light wavelength region of 400 to 800 nm. preferable.
[0023]
When the filler is made of an inorganic material, an appropriate surface treatment may be applied. Generally, when the primary particle diameter is smaller than 500 nm, the particles are likely to aggregate due to an increase in particle surface energy. In most cases, resins have hydrophobic properties as compared with inorganic materials, and when different materials have different hydrophilic-hydrophobic degrees, fillers made of inorganic materials tend to aggregate. Therefore, by modifying the surface of the filler made of an inorganic material with an appropriate surface treatment agent, aggregation of the filler can be effectively suppressed.
The surface treatment agent is not particularly limited, but examples thereof include fatty acids such as stearic acid; coupling agents such as silane coupling agents and titanate coupling agents; and long-chain alkyl amino acids such as aminododecanoic acid. .
[0024]
Further, in order to prevent aggregation of the filler made of an inorganic material, an acid component may be blended with the above resin. The acid component is not particularly limited. For example, maleic acid, acrylic acid, carboxylic acid and the like are preferable. The method for blending the acid component is not particularly limited, and examples thereof include a method of blending a polymer material containing a large amount of an acid component, a method of grafting an acid component to a resin, and the like.
[0025]
The filler is not particularly limited, and examples thereof include fibrous substances such as glass fibers and carbon fibers; whisker-like substances such as wollastonite, carbon pitch, and silica pitch; and layered silicates. Among them, layered silicates are preferable because they can be mined naturally and can be produced at low cost by synthesis.
The above-mentioned layered silicate means a silicate mineral having exchangeable cations between layers. Usually, fine flaky crystals having a thickness of about 1 nm and an average aspect ratio of about 20 to 200 are aggregated by ionic bonding. What we do.
[0026]
The layered silicate is not particularly restricted but includes, for example, smectite clay minerals such as montmorillonite, saponite, hectorite, beidellite, stevensite, nontronite, natural mica such as vermiculite and halloysite, and swelling mica (swelling mica). Synthetic mica such as mica), and natural and synthetic ones can be used. Among them, swellable smectite-based viscous minerals and / or swellable mica are preferred.
[0027]
Generally, a crystal flake of a layered silicate is, for example, a tetrahedron in which four oxygen ions are coordinated around ions such as silicon, and six oxygen atoms around ions such as aluminum, like montmorillonite shown in FIG. It is composed of an octahedron to which ions are coordinated and OH groups, and each of the crystal flakes is linked by ionic bonding force by arrangement of cations such as sodium and calcium on the crystal surface (B). As described above, since a structure having a stronger intra-layer bonding force than an interlayer bonding force is used, a structure having a high aspect ratio can be easily formed by applying an appropriate shearing force or the like.
[0028]
The layered silicate is preferably one in which ions such as sodium and calcium on the crystal surface (B) are ion-exchanged with a cationic surfactant. Thereby, the layered crystal surface (B) is made non-polar, and the dispersibility of the layered silicate in the non-polar resin is improved.
[0029]
The layered silicate is preferably dispersed in the resin such that the average interlayer distance of the layered silicate detected by X-ray diffraction measurement is 6 nm or more. If the phyllosilicate is highly dispersed in the resin, the relative area between the phyllosilicate and the resin will increase dramatically, and the mutual friction force between the phyllosilicate and the resin will further improve dimensional stability. Injection molded articles or hot press molded articles can be provided. In general, the interlayer attraction of the layered silicate becomes extremely small when the interlayer distance becomes 6 nm or more, and thus the layered silicate is finely dispersed in the resin. Therefore, by setting the average interlayer distance to 6 nm or more, the deformation of the minute region of the resin-filler composite material after injection molding or hot press molding can be suppressed extremely efficiently. When the layered silicate is aggregated with each other due to the ionic bonding force, that is, when the interlayer distance is less than 6 nm, the modification effect by the addition of the layered silicate becomes very small.
Note that the average interlayer distance of the layered silicate refers to the distance between the 001 planes of the flaked crystal of the layered silicate, that is, the distance between the centers of the two flaked crystals in FIG. FIG. 3 shows an X-ray diffraction profile when the average interlayer distance is 6 nm or more, and FIG. 4 shows an X-ray diffraction profile when the average interlayer distance is less than 6 nm. In FIG. 3, although a small diffraction peak appears at the position of the interlayer distance of 2 nm, the broad diffraction line of 6 nm or more indicates that most of the interlayer distance is 6 nm or more.
[0030]
The lower limit of the amount of the filler is 0.01 part by weight and the upper limit is 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin. If the amount is less than 0.01 part by weight, the effect on the dimensional stability cannot be exerted. If the amount exceeds 200 parts by weight, the transparency of the obtained microreactor resin substrate decreases due to scattering by the filler. A preferred lower limit is 1 part by weight, and a preferred upper limit is 20 parts by weight.
[0031]
The
FIG. 5 shows a cross section of the microreactor resin substrate of the
The resin and the filler used for the microreactor resin substrate of the second aspect of the present invention can be the same as those of the microreactor resin substrate of the first aspect of the present invention.
[0032]
In the microreactor resin substrates of the first and second aspects of the present invention, the minimum value of the light transmittance in the wavelength region of 400 to 800 nm is preferably 50% or more. If it is less than 50%, the light transmittance in the visible light wavelength region will be poor. When the microreactor resin substrates of the
[0033]
The cross-sectional shape of the groove of the resin substrate for a microreactor of the
A preferred lower limit of the width of the groove is 1 μm, a preferred upper limit is 3000 μm, a preferred lower limit of the depth is 0.1 μm, a preferred upper limit is 2000 μm, and a preferred lower limit of the cross-sectional area is 0.1 μm. 2 The preferable upper limit is 6 million μm. 2 It is. If the groove is small, the foreign matter in the sample may cause the capillary to be clogged or the flow may be disturbed. Larger grooves require more sample.
[0034]
In a μTAS or a microreactor using the microreactor resin substrate of the
[0035]
The method for producing the microreactor resin substrate of the
[0036]
The resin substrate for a microreactor according to the first aspect of the present invention is made of a resin-filler composite material in which a resin having a specific property is blended with a resin. By using a resin-filler composite material in which a filler is blended with the above interface length, the shrinkage characteristics and stress relaxation characteristics of the resin can be effectively controlled. Can be suppressed very efficiently, and grooves and holes with extremely high precision can be formed. In addition, since the molding shrinkage is low, even if flow paths of complicated figures including straight lines and curves are joined with different microreactor resin substrates, deviation between flow paths can be minimized.
[0037]
The resin substrate for a microreactor of the
[0038]
Further, as a means for sending the liquid, for example, a liquid sending means using a pump liquid sending or an electroosmotic flow can be added. When the above-mentioned electroosmotic flow is used as a liquid sending means, a flow path portion mainly for electrophoretic separation can be formed. In the case where liquid is supplied by any liquid supply means such as a pump liquid supply or an electroosmotic flow, one channel portion may have a plurality of purposes. In the microreactor resin substrate, the flow path may consist of only a flow path part mainly for one operation, but a plurality of flow path parts mainly for different operations may be used. Because of the combined flow path, it is possible to provide a device capable of performing not only qualitative analysis but also advanced analysis involving quantitative analysis and reaction.
[0039]
On the other hand, from the viewpoint of the productivity of the microreactor or the μTAS chip, at least one plate-like member is a flat plate having a groove through which a liquid flows on the surface, and this flat plate and the other plate or the film-like member are replaced by the flat plate. It is preferable to adopt a capillary structure produced by laminating the grooves inside. Further, it is also possible to adopt a structure in which a capillary is formed by attaching an elastic film on a resin substrate. It is also possible to adopt a structure consisting only of a flat plate (plate-like member) having a groove through which liquid flows on the surface, with the upper surface of the groove kept open.
[0040]
The obtained microreactor or μTAS chip can be used for bedside diagnosis at medical sites, on-site analysis of environmental pollutants, and the like. As the bedside diagnosis, for example, the outpatient can be notified of the test results of blood components and the like on the day of the consultation and can select a therapeutic drug and a treatment method based on the results. Examples of the on-site analysis of environmental pollutants include quantitative and qualitative analysis of pollutants in rivers and harmful substances in waste. An advantage of this is that an analysis that had conventionally been required to be brought back and used with a large measuring device such as a GC-MS can be performed at a contamination site without bringing it back.
[0041]
The substance to be detected by the microreactor or the μTAS chip is not particularly limited, but includes, for example, environmental pollutants such as environmental hormones, VOCs, heavy metals, and dioxins; biological components contained in blood, cerebrospinal fluid, saliva, urine, and the like; And biological components derived from tissues and mucous membranes; proteins such as bacteria and viruses as infection sources; nucleic acids such as DNA and RNA; allergens and various antigens.
[0042]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[0043]
(Example 1)
In a small extruder TEX30 manufactured by Nippon Steel Works, polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and glass fiber (unitika glass fiber, unitika) are adjusted to have a weight ratio of 100/10. The mixture was fed, melt-kneaded at a set temperature of 200 ° C., and the extruded strand was pelletized with a pelletizer. The obtained pellet was press-molded into a 1.5 mm-thick plate to obtain a plate for resin substrate production.
[0044]
The press mold was preheated at 180 ° C. with a manual press. About 4 g of the obtained resin substrate manufacturing plate was placed on this mold core, and the press mold was heated to 180 ° C. When it was confirmed that the temperature of the press mold reached 180 ° C., the pressure was 980 N / cm. 2 For 30 seconds to transfer-mold a rectangular groove in the material. The press mold was transferred to a cooling press, and the pressure was 980 N / cm. 2 Then, it was confirmed that the mold temperature had dropped to room temperature, and the press mold was taken out of the cooling press. The resin substrate to which the groove was transferred was taken out of the mold core.
[0045]
The press die used is shown in FIG. The clearance of the press die is 1 mm, and the thickness of the molded resin substrate is 1 mm. The press mold is provided with a nest for evaluation in which the flow path shown in FIG. 8 is drawn, and a rectangular projection having a height of 50 μm and a width of 50 μm formed by cutting as shown in FIG. Are engraved, and a resin substrate having the cross-sectional shape shown in FIG. 9 is obtained by pressing.
[0046]
(Example 2)
Same as Experimental Example 1 except that as a combination of a resin and a filler, 100 parts by weight of polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and 10 parts by weight of talc (manufactured by Nippon Talc, general-purpose talc) were used. A resin substrate was produced by the method described in (1).
[0047]
(Example 3)
As a combination of a resin and a filler, a resin 100 in which polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and acid-modified polymethyl methacrylate (manufactured by Yushi Kabushiki Kaisha, grade: Modeper A8200) are blended in a ratio of 95: 5. A resin substrate was produced in the same manner as in Experimental Example 1, except that 10 parts by weight of montmorillonite (manufactured by Southern Clay Co., Cloisite 20A) was used.
[0048]
(Example 4)
As a combination of a resin and a filler, a resin 100 in which polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and acid-modified polymethyl methacrylate (manufactured by Yushi Kabushiki Kaisha, grade: Modeper A8200) are blended in a ratio of 95: 5. A resin substrate was produced in the same manner as in Experimental Example 1, except that 10 parts by weight and 10 parts by weight of synthetic mica (manufactured by Corp Chemical Co., Ltd., MAE) were used.
[0049]
(Example 5)
Resin 100 in which polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and acid-modified polymethyl methacrylate (manufactured by Yushi Kabushiki Kaisha, grade: Modeper A8200) are combined at a ratio of 95: 5 as a combination of resin and filler. A resin substrate was produced in the same manner as in Experimental Example 1, except that 50 parts by weight and 50 parts by weight of synthetic mica (manufactured by Corp Chemical Co., Ltd., MAE) were used.
[0050]
(Example 6)
As a combination of a resin and a filler, a resin 100 in which polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and acid-modified polymethyl methacrylate (manufactured by Yushi Kabushiki Kaisha, grade: Modeper A8200) are blended in a ratio of 95: 5. A resin substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, except that 5 parts by weight and 5 parts by weight of synthetic mica (manufactured by Corp Chemical Co., Ltd., MAE) were used.
[0051]
(Example 7)
A resin substrate was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that 100 parts by weight of polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and 10 parts by weight of fine powder PET filler were used as a combination of the resin and the filler. Was prepared.
The fine powder PET filler is biaxially stretched at a stretching temperature of 200 ° C. by stretching a PET film having a thickness of 100 μm (PET-G, manufactured by Toray Synthetic Film Co., Ltd.) 10 times in the longitudinal direction and 8 times in the transverse direction. Annealed at 220 ° C. while holding, was finely cut by a film cutter to obtain.
The average diameter of the fine powder PET filler measured by laser diffraction was 5 μm, the aspect ratio was about 12, and the birefringence was 5 × 10 5 Met.
[0052]
(Example 8)
As a combination of a resin and a filler, a resin 100 in which polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and acid-modified polymethyl methacrylate (manufactured by Yushi Kabushiki Kaisha, grade: Modeper A8200) are blended in a ratio of 95: 5. A resin substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, except that 10 parts by weight of silica and 10 parts by weight of silica (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., grade: R972) were used.
[0053]
(Example 9)
As a combination of a resin and a filler, a resin 100 in which polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and acid-modified polymethyl methacrylate (manufactured by Yushi Kabushiki Kaisha, grade: Modeper A8200) are blended in a ratio of 95: 5. A resin substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, except that 10 parts by weight of silica and 10 parts by weight of silica (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., grade: R972) were used.
[0054]
(Example 10)
A resin substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that 100 parts by weight of polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and 10 parts by weight of highly stretched polyethylene terephthalate were used as a combination of a resin and a filler. Produced.
As the highly stretched polyethylene terephthalate, a 10 μm-thick biaxially stretched PET film (manufactured by Toray Industries, Inc., Lumirror) finely cut by a film cutting machine was used. The average diameter of the highly stretched polyethylene terephthalate measured by laser diffraction is 80 μm, the aspect ratio is about 10, and the birefringence is 5.0 × 10. 4 Met.
[0055]
(Example 11)
A resin substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that 100 parts by weight of polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and 10 parts by weight of highly stretched polyethylene terephthalate were used as a combination of a resin and a filler. Produced.
As the highly stretched polyethylene terephthalate, a biaxially stretched PET film (Lumirror, manufactured by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 20 μm was finely cut by a film cutting machine. The average diameter of high-stretched polyethylene terephthalate measured by laser diffraction is 60 μm, the aspect ratio is about 3, and the birefringence is 2.8 × 10 4 Met.
[0056]
(Example 12)
A resin substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that 100 parts by weight of polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and 10 parts by weight of a liquid crystal polymer were used as a combination of a resin and a filler. did.
As for the liquid crystal polymer, a spinning nozzle was attached to the tip of an extruder TEX30 manufactured by Nippon Steel Corp., and an extruded liquid crystal polymer (manufactured by Polyplastics, grade: Vectra A410) was drawn at a linear speed of 500 m / min. The fiber was oriented in advance by spinning and then cut into a fine shape.
The average diameter of the liquid crystal polymer measured by laser diffraction is 70 μm, the aspect ratio is about 9, and the birefringence is 3.3 × 10 4 Met.
[0057]
(Example 13)
Resin 100 in which polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., grade: LG) and acid-modified polymethyl methacrylate (manufactured by Yushi Kagaku Co., grade: Modepar A8200) are mixed at a ratio of 80:20 as a combination of resin and filler. A resin substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, except that 10 parts by weight of synthetic mica (manufactured by Corp Chemical Co., MAE) was used.
[0058]
(Example 14)
Resin 100 in which polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., grade: LG) and acid-modified polymethyl methacrylate (manufactured by Yushi Kagaku Co., grade: Modeper A8200) are mixed at a ratio of 70:30 as a combination of a resin and a filler. A resin substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, except that 10 parts by weight of synthetic mica (manufactured by Corp Chemical Co., MAE) was used.
[0059]
(Example 15)
Resin 100 in which polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., grade: LG) and acid-modified polymethyl methacrylate (manufactured by Yushi Kagaku Co., grade: Modeper A8200) are mixed at a ratio of 70:30 as a combination of a resin and a filler. A resin substrate was produced in the same manner as in Experimental Example 1, except that the weight part and 150 parts by weight of synthetic mica (manufactured by Corp Chemical Co., Ltd., MAE) were used.
[0060]
(Example 16)
Resin 100 in which polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., grade: LG) and acid-modified polymethyl methacrylate (manufactured by Yushi Kagaku Co., grade: Modeper A8200) are mixed at a ratio of 70:30 as a combination of a resin and a filler. A resin substrate was produced in the same manner as in Experimental Example 1, except that 10 parts by weight of montmorillonite (Cloisite 20A, manufactured by Southern Clay) was used.
[0061]
(Example 17)
Resin 100 in which polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., grade: LG) and acid-modified polymethyl methacrylate (manufactured by Yushi Kagaku Co., grade: Modeper A8200) are mixed at a ratio of 70:30 as a combination of a resin and a filler. A resin substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that 10 parts by weight of synthetic smectite (manufactured by Corp Chemical Co., SAN) was used.
[0062]
(Example 18)
As a combination of a resin and a filler, 100 parts by weight of a resin obtained by mixing a polypropylene resin (manufactured by Nippon Polychem, grade: EA9) and an acid-modified polypropylene (manufactured by Sanyo Chemical Co., grade: Umex 1001) in a ratio of 80:20; A resin substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that 10 parts by weight of synthetic mica (manufactured by Corp Chemical Co., Ltd., MAE) was used.
[0063]
(Example 19)
As a combination of a resin and a filler, 100 parts by weight of a resin in which a polystyrene resin (manufactured by Asahi Kasei Corporation, grade: G8259) and an acid-modified polystyrene (manufactured by Yushi Kagaku Co., Ltd., grade: Modeper A8100) were mixed at a ratio of 80:20, and synthesized. A resin substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, except that 10 parts by weight of mica (manufactured by Corp Chemical, MAE) was used.
[0064]
(Example 20)
As a combination of a resin and a filler, a polylactic acid resin (manufactured by Shimadzu Corp., grade: Lacty9030, MFR = 5.5) and an acid-modified polystyrene (manufactured by Yushi Kabushiki Kaisha, grade: Modeper A8100) were blended at a ratio of 80:20. A resin substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, except that 100 parts by weight of resin and 10 parts by weight of synthetic mica (manufactured by Corp Chemical Co., Ltd., MAE) were used and the transfer molding temperature was 210 ° C.
[0065]
(Example 21)
As a combination of a resin and a filler, a polycarbonate resin (manufactured by Teijin Chemicals Ltd., grade: L-1250Z100, MFR = 5.5) and an acid-modified polystyrene (manufactured by Yushi Kagaku Co., grade: Model A8100) were used in a ratio of 80:20. Using 100 parts by weight of the compounded resin and 10 parts by weight of synthetic mica (manufactured by Corp Chemical Co., Ltd., MAE), a resin substrate was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that the transfer molding temperature was 270 ° C.
[0066]
(Example 22)
As a combination of a resin and a filler, 100 parts by weight of a resin in which a polyethylene terephthalate resin (manufactured by Unitika Ltd., Unitika Polyester) and an acid-modified polystyrene (manufactured by Yushi Kabushiki Kaisha, grade: Modiper A8100) are mixed at a ratio of 80:20; A resin substrate was produced in the same manner as in Experimental Example 1, except that 10 parts by weight of synthetic mica (manufactured by Corp Chemical Co., Ltd., MAE) was used and the transfer molding temperature was 270 ° C.
[0067]
(Example 23)
A glycidyl ether type epoxy resin of bisphenol A (Adeka Resin EP-4100, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.), a curing agent polyoxypropylene diamine (Eahi Denka Kogyo, EH260), and montmorillonite (Southern Clay Co., Cloisite20A) Was stirred and mixed in a container until it became homogeneous at a weight ratio of 10/3/1 to prepare a liquid precursor.
[0068]
The press die used in Example 1 was preheated to 75 ° C. by a manual press. About 4 g of the prepared liquid precursor was placed in the mold core, and the mold was heated to 75 ° C. After confirming that the mold temperature reached 75 ° C., the material was pressured to 980 N / cm. 2 For 3 hours, then the mold temperature was raised to 125 ° C., and the pressure was further increased for 3 hours to transfer-mold a rectangular groove. The press mold was transferred to a cooling press, and the pressure was 980 N / cm. 2 After confirming that the mold temperature had dropped to room temperature, the press mold was removed from the cooling press. The resin substrate to which the groove was transferred was taken out of the mold core.
[0069]
(Comparative Example 1)
A resin substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, except that polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) was used as the resin, and no filler was used.
[0070]
(Comparative Example 2)
As the resin, a mixture of polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and acid-modified polymethyl methacrylate (manufactured by Yushi Kabushiki Kaisha, grade: Modeper A8200) in a ratio of 70:30 is used. A resin substrate was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that the resin substrate was not used.
[0071]
(Comparative Example 3)
Experimental Example 1 except for using 10 parts by weight of polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., grade: LG) and 10 parts by weight of silica (manufactured by Nippon Aerosil, grade: R972) as a combination of resin and filler. A resin substrate was manufactured in the same manner.
[0072]
(Comparative Example 4)
Resin 300 in which polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and acid-modified polymethyl methacrylate (manufactured by Yushi Kabushiki Kaisha, grade: Modeper A8200) are combined at a ratio of 95: 5 as a combination of resin and filler. A resin substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, except that 10 parts by weight of synthetic mica (manufactured by Corp Chemical Co., MAE) was used.
[0073]
(Comparative Example 5)
Resin 10 in which polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and acid-modified polymethyl methacrylate (manufactured by Yushi Kagaku Co., grade: Modeper A8200) are combined at a ratio of 70:30 as a combination of a resin and a filler. A resin substrate was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that 300 parts by weight of synthetic mica (MAE, manufactured by Corp Chemical) was used.
[0074]
(Comparative Example 6)
Experimental Example 1 except that as a combination of a resin and a filler, 100 parts by weight of polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and 10 parts by weight of silica (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., grade: R972) were used. A resin substrate was produced in the same manner as in the above.
[0075]
(Comparative Example 7)
Same as Experimental Example 1 except that as a combination of a resin and a filler, 100 parts by weight of polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and 10 parts by weight of montmorillonite (manufactured by Southern Clay, Cloisite 20A) were used. A resin substrate was produced by the method described in (1).
[0076]
(Comparative Example 8)
A resin substrate was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that 100 parts by weight of polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and 10 parts by weight of PET filler were used as a combination of a resin and a filler. .
As the filler, a PET film (PET-G, manufactured by Toray Synthetic Film Co., Ltd.) having a film thickness of 100 μm was finely cut by a film cutting machine and used as a filler. The average diameter of the filler as measured by laser diffraction measurement was 200 μm, the aspect ratio was about 2, and the birefringence was 5 × 10.
[0077]
(Comparative Example 9)
A resin substrate was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that 100 parts by weight of polymethyl methacrylate (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., grade: LG) and 10 parts by weight of low-stretched polyethylene terephthalate were used as a combination of a resin and a filler. Produced.
The low-stretch polyethylene terephthalate is biaxially stretched from a PET film (PET-G, manufactured by Toray Synthetic Film Co., Ltd.) with a thickness of 100 μm at a stretching temperature of 200 ° C. by 1.5 times in the longitudinal direction and 1.2 times in the lateral direction. A film obtained by performing an annealing treatment at 220 ° C. while maintaining the tension was finely cut by a film cutting machine.
The average diameter of low-stretched polyethylene terephthalate measured by laser diffraction is 50 μm, the aspect ratio is about 1.2, and the birefringence is 5 × 10 2 Met.
[0078]
The resin substrates prepared in Examples 1 to 23 and Comparative Examples 1 to 9 were evaluated by the following methods.
The results are shown in Table 1.
[0079]
(Evaluation of transferability)
The resin substrate is cut at
◎: Especially faithfully transcribed
〇: Faithfully transcribed to the extent that there is no problem in the analysis of the target substance
×: Clearly problematic in analysis of target substance
[0080]
(Transparency evaluation)
The light transmittance of visible light in a wavelength range of 400 to 800 nm was measured with a visible light spectrophotometer (U-3500) manufactured by Hitachi, Ltd., and evaluated according to the following criteria.
◎: The total light transmittance was 90% or more.
〇: Total light transmittance of 50 or more and less than 90%
X: The total light transmittance was less than 50%.
[0081]
[Table 1]
[0082]
From Tables 1 and 2, all of the resin substrates prepared in Examples 1 to 23 showed transferability with no problem in analysis, whereas the resin substrates prepared in Comparative Examples 1 to 4 and 6 to 9 were clear in analysis. There was a problem. Further, the resin substrate produced in Comparative Example 5 was excellent in transferability but was not obtained in transparency. In this case, although it has a function as a microreactor substrate, an optical system cannot be used as a detection unit.
[0083]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a microreactor resin substrate in which grooves and holes with extremely high precision are formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a state of a filler when a transfer mold is pressed against a molten resin.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a state of a crystal flake of a layered silicate.
FIG. 3 is an X-ray diffraction profile when the average interlayer distance of a crystal flake of a layered silicate is 6 nm or more.
FIG. 4 is an X-ray diffraction profile when the average interlaminar distance of a crystal flake of a layered silicate is less than 6 nm.
FIG. 5 is a schematic view showing a cut surface obtained by cutting the resin substrate for a microreactor of the present invention in a plane.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an average particle diameter and an interface length.
FIG. 7 is a schematic view showing a press die used in the example.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a nesting type of a press die used in an example.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a convex shape of the resin substrate manufactured in the example.
FIG. 10 is a schematic view showing a method for cutting a resin substrate in the evaluation of transferability in Examples.
Claims (10)
前記充填材は、アスペクト比が10以上の無機材料若しくは高分子材料、又は、2.5×104以上の複屈折率を有する高分子材料であり、
前記樹脂100重量部に対して、前記充填材を0.01〜200重量部含有することを特徴とするマイクロリアクター用樹脂基板。A resin substrate for a microreactor comprising a resin-filler composite material,
The filler is an inorganic material or a polymer material having an aspect ratio of 10 or more, or a polymer material having a birefringence of 2.5 × 10 4 or more,
A resin substrate for a microreactor, comprising 0.01 to 200 parts by weight of the filler based on 100 parts by weight of the resin.
平面で切断した切断面における樹脂と充填材との界面を観察したときに、100μm2あたりの界面長が2mm以上である
ことを特徴とするマイクロリアクター用樹脂基板。A resin substrate for a microreactor comprising a resin-filler composite material,
A resin substrate for a microreactor, wherein an interface length per 100 μm 2 is 2 mm or more when an interface between a resin and a filler is observed on a cut surface cut in a plane.
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