CN1742199B - 分析用具的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种分析用具的制造方法，包括试药部形成工艺，用于形成含有用于与试料液中的特定成分发生反应的试药的试药部。试药部形成工艺包括在涂敷了含有试药的材料液之后使材料液干燥的多次涂敷、干燥作业。多次涂敷、干燥作业例如使用含有同一试药的材料液来进行。多次涂敷、干燥作业例如进行2～200次。
Description
技术领域
本发明涉及制造用于分析试料中的特定成分所利用的分析用具的方法。更具体地说，作为制造对象的分析用具设置有含有用于与上述特定成分反应的试药的试药部。
背景技术
作为试料的分析方法，例如有通过光学方法分析使试料和试药反应时的反应液这样的方法。在通过这种方法进行试料的分析的情况下，作为分析用具，利用形成微细流路的微器件。另一方面，分析用具中的试料和试药的反应，例如通过预先在分析用具中形成试药部，向该试药部供给试料来进行。
分析用具的试药部，例如，如图11A所示，是通过在对反应部90供给含有试药的材料液92之后，如图11B所示那样使材料液92干燥而形成。对反应部90的材料液92的供给，典型地如图11A所示那样，使用涂敷机91来进行。材料液92的供给也可以使用利用喷墨方式的吐出装置来进行(例如参照日本国特开2000-229245公报)。
在上述试药部的形成方法中，当干燥保持在反应部90内的材料液92寸，在位于反应部90的中央部的材料液92中，液体成分积极地蒸发，固体成分的浓度增大。另一方面，如微器件那样，在微细化包括反应部90的整个流路的结构中，关于材料液92的与反应部90的侧面90a接触的部分，即使在干燥材料液92的情况下，也会因为材料液92的表面张力(毛细管力)而维持与反应部90的侧面90a接触的状态。即，就干燥材料液92时的蒸发速度而言，与存在于反应部90的周缘部的材料液92相比，存在于反应部90的中央部的材料液92的蒸发速度比较快。其结果，如图11B所示，最终形成的试药部93的中央部厚度变小，周缘部紧密附着在侧面90a上且厚度增大。因此，对于像微器件这种分析用具来说，当采用使用涂敷机91来形成试药部93的方法的情况下，试药部93的厚度产生不均匀，而且，在溶解试药部93时，在反应部90中试药的浓度会产生偏差。
为了消除这种不良情况，如图12所示，考虑到一边通过压力棒94按压保持在反应部90内的材料液92表面，一边干燥材料液92来形成试药部(例如参照日本国特开平9-101297号公报)。
如果一边通过压力棒94按压材料液92表面一边干燥材料液92，则关于和压力棒94接触的部分，可以使试药部的厚度一定，能够抑制试药浓度偏差。可是，正如图12所示，例如当仅仅按压住位于反应部90的中央部的材料液92表面的情况下，关于位于反应部90的周缘部的部分，与不使用压力棒94的情况一样，试药部的厚度比中央部增大。
为了最小限度地抑制这种厚度不均，需要使压力棒94的按压部94a的尺寸更加接近反应部90的尺寸。但是，如前所述，在微器件中，由于反应部90的尺寸小，所以为了使按压部分94a的尺寸接近反应部90的尺寸，要求严格的尺寸公差，从而压力棒94的制造困难，制造成本上也不利。此外，微器件的试药部，有时形成厚度尺寸在10μm以下的薄层，在这种试药部上，为了抑制厚度不均，当按压材料液92表面时，在反应部90的底面90b和按压部分94a的表面之间，需要维持高水平的平行性。为此，要求对压力棒94进行高精度加工，另外，在由压力棒94按压材料液92时，对压力棒94要求苛刻的位置精度。因此，就一边通过压力棒94按压材料液92表面一边形成试药部的方法而言，在压力棒94的加工方面以及操作方面是不利的。
发明内容
本发明的目的在于：在制造具备试药部的分析用具的情况下，即使对于尺寸较小的试药部，也可以在成本上有利，减小厚度不均。
根据本发明提供的分析用具的制造方法，其特征在于：包括试药部形成工艺，用于在基板上形成含有用于与试料液中的特定成分发生反应的试药的试药部，其中，上述试药部形成工艺包括在涂敷了含有上述试药的材料液之后使上述材料液干燥的多次涂敷、干燥作业。
上述多次涂敷、干燥作业例如使用含有同一试药的材料液，进行2～200次。作为材料液，例如使用含有上述试药0.1～60wt％的液体。
作为本发明的制造对象的分析用具，例如是在形成于基板上的试药保持部上形成有试药部的分析用具。此时，试药保持部例如作为具有底面和侧面的凹部所形成，试药部通过紧密附着在试药保持部的底面上而形成。试药保持部的深度为50～200μm。试药部优选对试药保持部的侧面隔开间隔而形成。因此，材料液的涂敷，在从试药保持部的底面上的试药保持部的侧面隔开一定距离的区域内进行。此时，试药保持部的侧面和涂敷材料液的区域之间的距离例如为0.1μm以上。试药保持部的容积例如为0.05～5μL。
材料液的涂敷，优选使用利用了喷墨方式的吐出装置来进行。作为该吐出装置，例如使用形成为可以吐出10～2000pL的液滴的装置。此时，材料液的涂敷通过使用吐出装置使多个液滴附着在涂敷对象部位上来进行。在各涂敷、干燥作业时的上述材料液的涂敷量例如为1～200nL。
材料液的干燥例如通过供给热能来进行。热能的供给通过利用从材料液的上方由红外线等光线给与的放射热来进行，或者通过使基板的里面与热源接触来进行。当然，也可以通过送风使材料液干燥。
在各涂敷、干燥作业中，形成厚度为0.1～5.0μm的薄膜。在整个上述试药部形成工艺中，试药部的厚度例如形成为1.0～50.0μm。
作为本发明的制造对象的分析用具，例如具有含有互不相同的试药的多个试药层层积的形态的试药部。本发明也可以使用在下述分析用具上：具备集合了含有互不相同的试药的个别试药部的试药部的分析用具，或者，平面地分离设置含有互不相同的试药的多个试药部的分析用具。
附图说明
图1是表示通过本发明的制造方法所制造的分析用具的一个例子的整体立体图。
图2是沿着图1的II-II线的截面图。
图3是集合基板的整体立体图以及集合基板的主要部分的放大截面图。
图4是表示形成在集合基板上的试药保持部的试药部状态的整体立体图。
图5是用于说明对试药保持部进行材料液涂敷作业的说明图，是吐出装置的主要部分的简图以及集合基板的主要部分截面图。
图6A是表示在试药保持部上涂敷了材料液的状态的集合基板的主要部分截面图，图6B是表示干燥材料液的状态的主要部分截面图。
图7是表示试药部完成状态的集合基板的主要部分截面图。
图8是用于说明贴着盖板作业的分析用具集合体的整体立体图。
图9A以及图9B是表示作为本发明的制造对象的分析用具的另一例的图。
图10A以及图10B是表示作为本发明的制造对象的分析用具的再一例的图。
图11是用于说明形成现有分析用具的试药部的作业的一个例子的截面图。
图12是用于说明形成现有分析用具的试药部的作业的另一例的截面图。
具体实施方式
本发明涉及分析用具的制造方法，在说明该制造方法之前，先参照图1以及图2来说明作为制造对象的分析用具的一个例子。
图1及图2所示的分析用具1是适合微量试料的分析而构造的微器件。分析用具1利用毛细管现象使试料液移动，并且提供反应场。对于该分析用具1来说，在形成微细流路20的基板2上，以覆盖流路20的方式层积盖部3。流路20具有受液部21以及试药保持部22，同时，在分析用具1的端面10开放。在试药保持部22中，形成含有用于与试料液中的特定成分发生反应的试药的试药部4。与其对应，盖部3具有连通基板2上的受液部21且用于将试料导入到流路20的导入口30。
下面，参照图3～图8对本发明的分析用具制造方法的一个例子进行说明。
首先，形成如图3所示的集合基板5。该集合基板5具有由虚拟切断线L1、L2所区划的多个基板形成区域50。在各基板形成区域50上形成具有试药保持部22的流路20。试药保持部22例如形成为深度尺寸D1为50～200μm，容积为0.05～5μL。这种集合基板5可以通过使用树脂材料的模具成形来形成。集合基板5也可以通过对树脂板进行激光加工或者蚀刻加工而形成。
然后，如图4所示，在集合基板5上的各试药保持部22上形成试药部4。试药部4可以通过在对试药保持部22涂敷了材料液之后，多次进行使材料液干燥的涂敷、干燥作业而形成。
材料液的涂敷，例如，如图5所示那样使用采用喷墨方式的吐出装置6来进行。作为吐出装置6，例如使用构成为可以吐出10～2000pL的液滴60的装置。当使用该吐出装置6的情况下，一边从吐出装置6吐出材料液的液滴60一边移动吐出装置6，通过向试药保持部22的底面22A附着大量的液滴60来进行材料液的涂敷。当通过这种方法进行材料液的涂敷的情况下，可以在距离试药保持部22的侧面22B一定距离的区域(除去试药保持部22的底面22A的周缘部的区域)涂敷材料液。图6中表示了从侧面22B隔离间隔来涂敷材料液的例子，将应该涂敷材料液的区域和侧面22B之间的距离D2设定在例如0.1μm以上。
另一方面，材料液的干燥可以通过加热或者吹风进行。材料液最好在最短时间内干燥。在本实施方式中，例如通过热能的供给，以0.5～30秒的程度使材料液干燥。热能的供给例如通过从试药液的上方给予放射热来进行。放射热的供给例如通过使用能够发射红外线或者近红外线的振动装置，对试料液照射红外线或者近红外线来进行。当然，也可以照射红外线或者近红外线以外波长的光线来对试料液施加发射热。热能的供给也可以通过使热源接触集合基板5的背面传热来进行。
在干燥材料液的情况下，通过蒸发材料液的水分，如图6B所示，形成厚度T1比涂敷的材料液还小的薄膜40。
在本实施方式中，作为材料液，使用使试药分散在溶剂中的液体。材料液中试药的浓度例如为0.1～60wt％。作为溶剂，典型地可以使用水，也可以根据试药种类的不同而使用有机溶剂。
每次涂敷、干燥作业时的材料液的涂敷量，在先前例示的深度D1以及容积中形成有试药保持部22的情况下(参照图3)，例如为1～200nL。此时，在每次的涂敷、干燥作业中，如图6B所示，形成厚度T1为0.1～5μm的薄膜40。这种涂敷、干燥作业如上述那样进行多次，典型地进行2～200次。此时，试药部4形成厚度T2为1～50μm(参照图7)。
接下来，如图8所示，当对集合基板5贴着盖板7而形成分析用具集合体8之后，通过沿着切断线L1、L2切断分析用具集合体8，可得到图1以及图2所示的各个分析用具1。
对于上述制造方法来说，在试药部的形成过程中，将材料液的涂敷、干燥作业分成多次来进行。因此，在每次的干燥作业中，材料液被迅速地干燥，如图6B所示那样形成薄膜40，最终，如图7所示那样形成了层积有薄膜40形态的试药部4。由于在每次的涂敷、干燥作业中所形成的薄膜40厚度小，因此厚度不均也小，所以，最终形成的试药部4的厚度不均也小。
另外，如本实施方式那样，如果从试药保持部22的侧面22B隔离间隔来涂敷材料液(参照图6A)，则如图6B及图7所示，在干燥材料液时，可以抑制住材料液附着在侧面22B上的状态。其结果，可以减小薄膜40的厚度不均，降低试药部4的厚度不均。并且，为了在微细的试药保持部22上形成不与侧面22B接触的薄膜40，在涂敷材料液时，如本实施方式那样，采用可吐出微量液滴的喷墨方式是有利的。
从以上说明可知，通过本发明，即使是尺寸较小的试药部4，也可以减小试药部4的厚度不均，通过供给试料可以均一化试药部4在溶解时的浓度。这种效果在现有的使用压力棒按压材料液的状态下来干燥材料液是不可能获得的。从这点来看，可以说不需要生产压力棒所需成本或者精密地操作压力棒，相应地，通过上述制造方法，可以低成本地且更好地制造试药部4乃至分析用具1。
本发明的制造方法并不局限于制造图1以及图2所示的分析用具1的情况，可以广泛地适用于制造具备试药部的分析用具的情况。作为可适用本发明的分析用具，除了上述说明的之外，典型地，可以是图9A以及图9B、和图10A以及图10B所例示的分析用具。
在图9A所示的分析用具1A中，试药部4A在试药保持部22中具有层积含有不同试药的第一以及第二试药层4Aa、4Ab的结构。第二试药层4Ab通过水溶性的分离层4Ac而层积在第一试药层4Aa之上。分离层4Ac是在对试药保持部22供给试料之前、用于抑制第一试药层4Aa所含有的试药和第二试药层4Ab所含有的试药互相混合的部件，典型地通过CMC(羧甲基纤维素)而形成。在分析用具1A中，在向试药保持部22供给有试料的情况下，第一试药层4Aa的试药、第二试药层4Ab的试药以及试料发生反应。即使在这种分析用具1A中，在形成各试药层4Aa、4Ab的情况下，也可以采用与上述说明的相同的方法。
图9B所示的分析用具1B是具备集合了多种个别试药部4Ba、4Bb、4Bc(图中为三种)的试药部4B的分析用具。其中，在该图中，为说明方便起见，大幅度夸张描写了各个别试药部4Ba、4Bb、4Bc。另外，各个别试药部4Ba、4Bb、4Bc也可以相互重合地保持在试药保持部22上。这种试药部4B例如可以这样形成：在涂敷含有第一试药的材料液之后使其干燥，接着，在涂敷含有第二试药的材料液之后使其干燥，再在涂敷含有第三试药的材料液之后使其干燥。
图10A所示的分析用具1C是平面分离包含不同试药的多个试药部4Ca、4Cb、4Cc而构成的。另一方面，对于图10B所示的分析用具1D来说，并非在凹部(试药保持部)，而是在整体为平面的基板10D上形成多个试药部4D的分析用具。在这些分析用具1C、1D中，在形成各试药部4Ca、4Cb、4Cc、4D的情况下，也可以采用与上述说明的相同的方法。
Claims (11)
1.一种分析用具的制造方法，其特征在于：
包括试药部形成工艺，用于在基板上形成含有用于与试料液中的特定成分反应的试药的试药部，其中，
所述试药部形成工艺通过对所述基板上的同一试药保持部进行在涂敷了含有与所述试药相同的试药的材料液之后使所述材料液干燥的多次涂敷、干燥作业，
所述基板的试药保持部作为具有底面和侧面的凹部而形成，所述侧面和所述底面上的涂敷所述材料液的区域之间的距离为0.1μm以上，且所述凹部的容积为0.05～5μL，所述各涂敷、干燥作业中的所述材料液的涂敷量为1～200nL。
2.如权利要求1所述的分析用具的制造方法，其特征在于：
所述多次涂敷、干燥作业进行2～200次。
3.如权利要求1所述的分析用具的制造方法，其特征在于：
所述材料液含有所述试药0.1～60wt％。
4.如权利要求1所述的分析用具的制造方法，其特征在于：
所述试药部通过紧密附着所述底面而形成。
5.如权利要求1所述的分析用具的制造方法，其特征在于：
所述试药保持部的深度为50～200μm。
6.如权利要求1所述的分析用具的制造方法，其特征在于：
所述材料液的涂敷，使用利用了喷墨方式的吐出装置来进行。
7.如权利要求6所述的分析用具的制造方法，其特征在于：
所述吐出装置构成为可以吐出10～2000pL的液滴，
所述材料液的涂敷，通过使用所述吐出装置使多个液滴附着在涂敷对象部位上来进行。
8.如权利要求1所述的分析用具的制造方法，其特征在于：
所述材料液的干燥通过供给热能来进行。
9.如权利要求8所述的分析用具的制造方法，其特征在于：
所述热能的供给利用从材料液的上方给予的放射热来进行。
10.如权利要求8所述的分析用具的制造方法，其特征在于：
所述热能的供给通过使热源接触所述基板的背面来进行。
11.如权利要求1所述的分析用具的制造方法，其特征在于：
在所述各涂敷、干燥作业中，形成厚度为0.1～5.0μm的薄膜，二且，
在整个所述试药部形成工艺中，所述试药部的厚度形成为1.0～50.0μm。
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