微流路设备的制造方法技术

提供一种微流路设备的制造方法，其可以根据需要高精度地形成疏水性高、耐溶剂性高、耐热性和耐损伤性高的流路，使得以低的成本且高的生产率来制造微流路设备，其中通过电子照相法在多孔质基材上形成由疏水性树脂制成的流路图案，然后通过加热使所述流路图案熔融并且渗透到所述多孔质基材中，以在所述多孔质基材的内部形成流路。的内部形成流路。的内部形成流路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微流路设备的制造方法


[0001]本公开涉及一种具有形成在多孔质基材的内部的微流路的设备的制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，在如生物化学研究、医疗、药物发现、保健、环境和食品等广泛的领域中，利用微小尺寸的微细流路，开发可以在一个芯片中高效地(微量、快速且简单地)进行生物化学分析的微流路设备已经引起了人们的关注。在微流路设备中，基于纸的纸微分析芯片(paper micro
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analysis chip)与传统设备相比具有重量轻和成本低的优点，并且不需要使用电源，并且进一步还具有高的可处置性(disposability)。由于这个原因，在医疗设施不完善的发展中国家和偏远地区以及灾难现场的医疗活动中，以及在必须在水边阻止传染病传播的机场等地方，纸微分析芯片有望成为一种检查设备。另外，由于价格低廉且易于操作，纸微分析芯片作为可以管理和监测自身健康状况的保健设备也引起了人们的关注。
[0003]在20世纪90年代初，开发了一种微分析芯片，其具有利用光刻法或模具等在玻璃或硅上形成的微尺寸的微细流路，并且在一个芯片上进行样品的预处理、搅拌、混合、反应和检测。结果，微分析芯片实现了检测系统的小型化、快速分析、减少标本、试剂和废液。然而，虽然使用这些光刻技术制造的微流路具有高的精度，但是其制造成本也变高，并且由于难以焚烧，其可处置性变低。另外，当将检测液送入微流路时，需要如注射泵等辅助设备；因此，微流路的使用限于其中布置有设施的环境；并且微流路主要应用于生化系统的研究机构。
[0004]虽然存在这些问题，但是纸微分析芯片使用如纸或布等廉价材料作为基材，还可以通过利用材料本身的毛细现象来驱动样本或检查液，并且可以以低成本和在无电(non
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electric)环境中使用。另外，运输(配送)容易，并且可处置性高(仅通过燃烧完成处置)。此外，该设备不需要维护，因此，可以由任何人(甚至是没有知识的老人或儿童)在任何地方(无论包括没有电源的地方)以低成本通过POC(护理点)容易地实现诊断。因此，目前国际上的研究机构都在进行针对各种传染病、特定疾病、保健(慢性病管理、健康管理)的纸微分析芯片的研发。
[0005]作为在纸上实际形成微流路(以下也简称为“流路”)的方法，已经提出了如光刻法和丝网印刷法等各种技术。如上所述，在通过光刻法形成流路的方法中，存在许多工艺步骤，例如掩模曝光和蚀刻处理，并且成本变高；在印刷中，按需性(on
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demand property)低；并且因此，近年来，已经提出了一种通过喷墨打印机形成流路的方法。
[0006]在专利文献1中，提出了一种使用市售的喷墨打印机在滤纸内部形成流路的方法。然而，该技术包括用聚苯乙烯等涂布滤纸的整个表面，然后用如氯仿等溶剂形成流路；并且因此，存在其中用户的安全性受损的情况，并且存在流路本身受到溶剂污染的可能性。
[0007]因此，近年来，如在专利文献2中所述，提出了一种使用墨用UV固化性树脂形成流路的技术；并且根据该技术，可以自由地设计流路，并且可以形成刚性和耐溶剂性高的流路。然而，在该方法中，浸渍在纸的内部的UV树脂必须固化，并且因此需要用高能量的紫外
线照射，并且需要比通常固化更长的固化时间；并且该方法导致在生产率和成本方面不利的流路形成技术。
[0008]另外，喷墨法通过使喷嘴通过压电法或热法喷射墨来形成对应于微流路的图案(以下称为“流路图案”)，因此必须将待喷射的树脂的粘度抑制得低至一定程度。然后，存在喷射到纸张上的低粘度UV树脂在渗透到纸的内部的过程中发生扩散的可能性以及该扩散影响所形成的流路的精度的可能性。例如，存在其中实际流路宽度与目标流路宽度相比变窄数百μm的情况，并且因此，在形成复杂流路或高清晰度流路时存在尺寸精度的问题。另外，在树脂具有低粘度的情况下，难以通过一次喷射将大量树脂放置在纸上。因此，为了将大量的树脂放置在纸上，需要多次喷射墨，或者增大喷头的尺寸，并且仍然存在生产率和分辨率降低这样的问题。
[0009]另外，存在一种使用可以喷射高粘度墨并且形成高清晰度点的打印机的方法，但是已知通过该方法，形成流路图案的速度变得非常慢，并且流路的生产率显著降低。
[0010]另外，在专利文献3中，提出了一种使使用固体墨(蜡墨)的喷墨打印机将蜡墨浸渍在滤纸中，并且从而在基材的内部形成流路的方法。然而，该方法采用通过将固体蜡熔融并且喷射熔融的蜡来绘制流路图案的技术；并且因此，实质分辨率低，并且导致流路图案的边缘精度等低。另外，形成流路的材料的主要组分是蜡，并且因此存在耐热性和耐溶剂性降低的可能性，以及所形成的流路的坚牢性及其使用受到限制的可能性。
[0011]此外，在专利文献4中，提出了一种通过热转印型打印机将热塑性材料渗透到多孔质构件中从而形成流路的方法。在该方法中，可以使用与喷墨法相比具有相对高的熔融粘度的热塑性材料，并且因此该方法具有减少模糊或未渗透部分的效果，但是当将大量的热塑性材料转印到纸上时，在某些情况下由于热扩散而降低了分辨率。因此，在形成构成高精度的微流路的壁(以下，称为“流路壁”)方面仍然存在不足。形成高度精确的流路壁仍然存在不足够之处。
[0012]鉴于上述，需要一种用于制造纸微分析芯片的技术，该技术可以根据需要以高精度(减少纸的内部的模糊)和在具有高的生产率的同时以低成本形成具有高的疏水性、高的耐溶剂性以及耐热性和耐损伤性的流路。
[0013]鉴于上述，本公开提出了一种使用电子照相法在如滤纸等基材的内部形成流路的技术，并且满足了上述需求。
[0014]然而，通常，在通过电子照相法的图像形成中，将树脂设计成使得调色剂尽可能不渗透到纸中以保持图像品质，并且因此难以使用一般的调色剂在纸的内部形成流路。此外，一般的调色剂具有一定程度的疏水性，但不充分，并且也不具有高的耐溶剂性；因此，考虑到渗出等，不能将其用于形成流路壁。
[0015]基于这些情况，提出了一种具有使用电子照相法形成的高精度流路的微流路设备的制造方法。另外，提出了一种微流路设备的制造方法，该方法使用可以通过热熔融而迅速地渗透到基材的内部并且可以高精度地形成流路的树脂。
[0016]引用列表
[0017]专利文献
[0018]PTL 1：日本专利申请特开No.2015
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52584
[0019]PTL 2：日本专利No.5935153
[0020]PTL 3：美国专利申请公开No.2012/0198684
[0021]PTL 4：日本专利申请特开No.2015
‑
131257

技术实现思路

[0022]专利技术要解决的问题
[0023]本公开旨在提供一种方法，该方法可以根据需要以高精度形成具有高的疏水性、高的耐溶剂性以及耐热性和耐损伤性的流路，并且在具有高的生产率的同时以低成本制造微流路设备。
[0024]用于解决问题的方案
[0025]根据本公开的一个方面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微流路设备的制造方法，所述微流路设备具有夹在形成在多孔质基材的内部的流路壁之间的流路，其特征在于，所述方法包括：通过电子照相法将第一疏水性树脂放置在所述多孔质基材的表面上，以在所述多孔质基材的表面上形成流路图案；和通过加热使所述第一疏水性树脂熔融，以使所述第一疏水性树脂渗透到所述多孔质基材的内部，从而在所述多孔质基材的内部形成流路壁。2.一种微流路设备的制造方法，所述微流路设备具有夹在形成在多孔质基材的内部的流路壁之间的流路，其特征在于，所述方法包括：将第一疏水性树脂放置在所述多孔质基材的表面上，以在所述多孔质基材的表面上形成流路图案；和通过加热使所述第一疏水性树脂熔融，以使所述第一疏水性树脂渗透到所述多孔质基材的内部，从而在所述多孔质基材的内部形成流路壁，其中当形成所述流路壁时，在所述第一疏水性树脂的贮能弹性模量G'为14Pa以下并且其损耗弹性模量G"为10Pa以上的温度下，使所述第一疏水性树脂渗透。3.根据权利要求1所述的微流路设备的制造方法，其中在所述第一疏水性树脂的贮能弹性模量G'为14Pa以下并且其损耗弹性模量G"为10Pa以上的温度下，使所述第一疏水性树脂渗透到所述多孔质基材的内部。4.根据权利要求1至3中任一项所述的微流路设备的制造方法，其中所述第一疏水性树脂的吸水率为1％以下。5.根据权利要求4所述的微流路设备的制造方法，其中所述第一疏水性树脂的所述吸水率为0.1％以下。6.根据权利要求1至5中任一项所述的微流路设备的制造方法，其中所述第一疏水性树脂在100℃下的熔融粘度为1000Pa
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s以上。7.根据权利要求1至6中任一项所述的微流路设备的制造方法，其中所述第一疏水性树脂为环状烯烃共聚物。...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本毅，三浦淳，宫崎启司，田中宏树，深津慎，松川显久，金泽贵之，水泽圭吾，关真范，田中正典，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：