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JP4392517B2 - Micro blood collection device and microfluidic device using the same - Google Patents
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JP4392517B2 - Micro blood collection device and microfluidic device using the same - Google Patents

Micro blood collection device and microfluidic device using the same Download PDF

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Description

本発明は、いわゆるμ−TASを実現するマイクロ流体素子および微小量採血装置に関する。   The present invention relates to a microfluidic device and a micro blood sampling device that realize so-called μ-TAS.

SARS、AIDSなどの重大感染症に対して、また、高齢者の健康管理、医療保険の負担軽減などに関連して、予防医療の重要性が高まっている。しかし、これまで、予防医療で必要とされる、赤血球や白血球の数のカウントをはじめとして、各種のタンパク質、ホルモンや抗原抗体等のさまざまなパラメータを測定するのには、最終的には非常に高価かつ大がかりな生化学分析装置が使用されてきた。   The importance of preventive medicine is increasing against serious infectious diseases such as SARS and AIDS, and related to health management of elderly people and reduction of the burden of medical insurance. However, until now, in order to measure various parameters such as various proteins, hormones, antigens and antibodies, including counting of red blood cells and white blood cells, which are required in preventive medicine, it is extremely Expensive and large-scale biochemical analyzers have been used.

一方、各種検査を行う分野において、分離器、混合器、検出部、分析部をカードサイズに小型・集積化したマイクロ化学分析システム(μ−TAS)というマイクロ流体素子が注目されている。μ−TASは、カードサイズで作成できるため、これを用いた化学検査は、従来の検査法に比べ、測定試料が微少量で済むだけではなく、試薬や廃液の量を低減でき、分析時間も短縮することができる。さらにμ−TASを使うことにより、部品の取り替えなどが簡易化でき、血液分析では感染の心配がなくなり、医療分野での衛生面の発展にも寄与することが期待されている。   On the other hand, in the field of performing various tests, a microfluidic device called a microchemical analysis system (μ-TAS) in which a separator, a mixer, a detection unit, and an analysis unit are miniaturized and integrated into a card size has attracted attention. Since μ-TAS can be created in card size, chemical testing using this method not only requires a very small amount of measurement sample, but also reduces the amount of reagents and waste liquid and analysis time compared to conventional testing methods. It can be shortened. Furthermore, by using μ-TAS, replacement of parts can be simplified, blood analysis eliminates the risk of infection, and is expected to contribute to the development of hygiene in the medical field.

本発明者は、低環境負荷、低人体負荷、低コストを目的に、リサイクル型μ−TASを開発してきた(特許文献1参照)。その作成工程を簡単に示すと、まず、はじめにマイクロ機構部品や検出部などが埋め込まれたシリコンや石英の基板にスピンコート法などで樹脂層を形成する。次に、その樹脂層をレーザーにより溝などを形成し、それらを樹脂ラミネート方法で覆いμ−TASとする。使用後は樹脂部のみを剥がすか洗い流すかし、マイクロ部品が組み込まれた基板は再利用する、というものである。
また、基板にラミネートフィルムを多層化し、その層を重ねる毎に立体流路の要素をレーザーで形成し、立体混合流路を作製することも可能となっている。
特開2002−283293号公報
The inventor has developed a recycle type μ-TAS for the purpose of low environmental load, low human load, and low cost (see Patent Document 1). The production process will be briefly described. First, a resin layer is formed by spin coating or the like on a silicon or quartz substrate in which a micro mechanism component, a detection unit, or the like is embedded. Next, grooves or the like are formed on the resin layer with a laser, and these are covered with a resin laminating method to form μ-TAS. After use, only the resin part is peeled off or washed away, and the substrate in which the micro component is incorporated is reused.
It is also possible to produce a three-dimensional mixed flow path by forming a multilayer film on a substrate and forming a three-dimensional flow path element with a laser each time the layers are stacked.
JP 2002-283293 A

従来、血液検査などの生化学検査において、いつでも、どこでも、だれもが早く、簡単に、正確にできるようなシステムの構築はなされていないかった。そこで、本発明は、いつでも、どこでも、だれもが普遍的(ユビキタス)に血液検査ができるシステムに用いられる微小量採血装置を提供することを目的とする。   Conventionally, in biochemical tests such as blood tests, no system has been constructed that allows anyone to be quick, easy and accurate anytime, anywhere. Accordingly, an object of the present invention is to provide a micro blood sampling device used in a system in which anyone can perform blood tests universally (ubiquitous) anytime, anywhere.

本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、特定の機構を有するμ−TASを用いることにより、ユビキタス血液検査が可能となることを見出した。本発明はこのような知見に基づきなされるに至ったものである。
すなわち本発明は、
(1)基板と、基板上の樹脂層に形成された流体回路と、流体回路を覆う樹脂コートと、中空の針とからなり、前記針は樹脂層と樹脂コートとの間に挿入され、一端が基板の端から突き出し、他端が流体回路との間に樹脂コートと樹脂層が密着した部分が存在するように置かれ、前記針を基板中心方向に押し入れることにより、針が樹脂コートを剥がし、流体回路と針の中空部とが連通することを特徴とする微小量採血装置、
(2)前記流体回路が減圧されたものであることを特徴とする(1)項記載の微小量採血装置、
(3)前記樹脂コートが真空中での樹脂ラミネート法で形成さたことを特徴とする(1)又は(2)項記載の微小量採血装置、
(4)前記基板の端から突き出すように置かれた針の一端が無痛針であることを特徴とする(1)項記載の微小量採血装置、
(5)前記流体回路と前記樹脂コートされた側の針先端との間に液溜めがあることを特徴とする(1)項記載の微小量採血装置、
(6)マイクロ流体素子に用いられることを特徴とする(1)〜(5)のいずれか1項に記載の微小量採血装置、
(7)基板と、基板上の形成された樹脂層と、該樹脂層上に形成された樹脂接着層と、該樹脂接着層をレーザ加工するこにとより除去、形成された、所定のパターンの溝からなる流体回路と、加工後の樹脂接着層の表面全体を覆う樹脂コートと、中空の針とからなり、前記針は、樹脂接着層と樹脂コートの間に挿入され、一端が基板の端から突き出し、他端が流体回路との間に樹脂コートと樹脂接着層が密着した部分が存在するように置かれ、前記針を基板中心方向に押し入れることにより、針状先端が樹脂コートを剥がし、流体回路と針の中空部とが連通することを特徴とするマイクロ流体素子、および、
(8)前記樹脂層および前記樹脂コートがフッ素樹脂からなることを特徴とする(7)項記載のマイクロ流体素子
を提供するものである。
本発明において、微小量の採血とは、特に制限するものではないが、好ましくは0.01mm〜1mmをいうものである。
また、減圧とは、大気圧よりも低い圧力を意味するものである。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that a ubiquitous blood test can be performed by using μ-TAS having a specific mechanism. The present invention has been made based on such findings.
That is, the present invention
(1) A substrate, a fluid circuit formed in a resin layer on the substrate, a resin coat covering the fluid circuit, and a hollow needle, the needle being inserted between the resin layer and the resin coat, Is placed so that there is a portion where the resin coat and the resin layer are in close contact with each other between the fluid circuit and the other end, and when the needle is pushed toward the center of the substrate, the needle A micro blood sampling device characterized in that the fluid circuit and the hollow portion of the needle communicate with each other,
(2) The micro blood sampling device according to (1), wherein the fluid circuit is decompressed,
(3) The micro blood sampling apparatus according to (1) or (2), wherein the resin coat is formed by a resin laminating method in a vacuum.
(4) The micro blood sampling apparatus according to (1), wherein one end of the needle placed so as to protrude from the end of the substrate is a painless needle.
(5) The micro blood sampling device according to (1), wherein there is a liquid reservoir between the fluid circuit and the needle tip on the resin-coated side,
(6) The micro blood sampling device according to any one of (1) to (5), which is used for a microfluidic device,
(7) A substrate, a resin layer formed on the substrate, a resin adhesive layer formed on the resin layer, and a predetermined pattern removed and formed by laser processing the resin adhesive layer A fluid circuit comprising a groove, a resin coat covering the entire surface of the resin adhesive layer after processing, and a hollow needle, the needle being inserted between the resin adhesive layer and the resin coat, one end of the substrate It is placed so that there is a part where the resin coat and the resin adhesive layer are in close contact with each other and the other end is in contact with the fluid circuit. By pushing the needle toward the center of the substrate, the needle tip A microfluidic device characterized in that the fluid circuit and the hollow portion of the needle communicate with each other, and
(8) The microfluidic device according to (7), wherein the resin layer and the resin coat are made of a fluororesin.
In the present invention, the blood of a minute amount is not particularly limited, preferably to say 0.01 mm 3 ~ 1 mm 3.
The reduced pressure means a pressure lower than the atmospheric pressure.

本発明の微小量採血装置によれば、採血量が微小量で済み、検査対象者に対して低負担であると同時に、試薬や廃液の量も低減でき、また、分析時間も短縮することができる。
また本発明の微小量採血装置は、使用後において、汚染された流体回路のある樹脂層のみを洗浄、除去し、各種部品が組み込まれた基板部は再利用ができるため低価格化、並びに、洗浄、交換を簡素化することができる。また、使い捨ての樹脂層も少ないので環境に対しても低負担である。
さらに、本発明の装置は小型で携帯が可能であり、本発明の装置と、μ−TAS再生器と通信のできるパソコンがあれば、毎日でも血液検査ができ、その情報をパソコン通信で病院に送ることができる。
According to the minute amount blood collecting apparatus of the present invention, the amount of collected blood is only a small amount, and the burden on the subject to be examined is low. At the same time, the amount of reagent and waste liquid can be reduced and the analysis time can be shortened. it can.
In addition, the micro blood sampling device of the present invention, after use, cleans and removes only the resin layer with the contaminated fluid circuit, and the substrate part in which various components are incorporated can be reused, and the cost is reduced. Cleaning and replacement can be simplified. Moreover, since there are few disposable resin layers, it is a low burden also with respect to an environment.
Furthermore, if the device of the present invention is small and portable, and there is a personal computer that can communicate with the device of the present invention and a μ-TAS regenerator, blood tests can be performed every day. Can send.

本発明の微小量採血装置は、基板と、基板上の樹脂層に形成された流体回路、流体回路を覆う樹脂コートと、中空の針とからなり、前記針は、樹脂層と樹脂コートの間に挿入され、一端が基板の端から突き出し、他端が流体回路との間に樹脂コートと樹脂層が密着した部分が存在するように置かれ、前記針を基板中心方向に押し入れることにより、針が樹脂コートを剥がし、流体回路と針の中空部とが連通するものである。
本発明の微小量採血装置は、好ましくは、分離器、混合器、検出部、分析部などを集積化し、流体等の成分分析を行うマイクロ流体素子に用いられるものである。マイクロ流体素子としては、マイクロ機構部品や検出器が基板に埋め込まれたものが好ましい。
The micro blood sampling apparatus of the present invention comprises a substrate, a fluid circuit formed on a resin layer on the substrate, a resin coat covering the fluid circuit, and a hollow needle, and the needle is between the resin layer and the resin coat. Is inserted so that one end protrudes from the end of the substrate, and the other end is placed so that the resin coat and the resin layer are in close contact with the fluid circuit, and by pushing the needle toward the center of the substrate, The needle peels off the resin coat, and the fluid circuit communicates with the hollow portion of the needle.
The micro blood sampling device of the present invention is preferably used for a microfluidic device that integrates a separator, a mixer, a detection unit, an analysis unit, and the like and analyzes a component such as a fluid. As the microfluidic device, a device in which a micro mechanism component or a detector is embedded in a substrate is preferable.

本発明において基板として、シリコン、ソーダガラス、石英ガラス、セラミックス、金属などの無機材料のほか、ポリテトラフルオロエチレン、その他のプラスチックスなども用いられる。マイクロ流体素子の流体回路形成面と反対側から光照射して、分析等を行う場合は、基板としては石英のような光透過性材料を用いるのが好ましい。基板の厚さは特に制限するものではないが、好ましくは、0.1〜5mm、より好ましくは0.4〜1mmの範囲である。   In the present invention, in addition to inorganic materials such as silicon, soda glass, quartz glass, ceramics, and metal, polytetrafluoroethylene, other plastics, and the like are used as the substrate. When performing analysis or the like by irradiating light from the side opposite to the fluid circuit formation surface of the microfluidic device, it is preferable to use a light-transmitting material such as quartz as the substrate. The thickness of the substrate is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 5 mm, more preferably 0.4 to 1 mm.

基板上に塗布する樹脂層の厚さも特に制限はないが、好ましくは10〜1000μm、より好ましくは20〜50μmである。この樹脂層の厚さは、測定する種類、それに必要な試料の量などとの関係で定められる。この厚さがあまりに厚すぎるとレーザー加工が困難であり、また薄すぎるとサンプル液などの流体が流れなくなる。使用する樹脂としては、基板上にスピンコート法、ラミネート法などにより塗布しやすく、分析サンプルと反応したりそれに溶出することのないものであれば、どのようなものでも良く、低価格化、洗浄や交換の簡易化を図るために、使用したのち容易に洗い落とす、または剥がすことができるような樹脂が好ましい。このような樹脂を用いることにより、すべてを捨てずに済み、シリコン基板を再利用することが出来る。   The thickness of the resin layer applied on the substrate is not particularly limited, but is preferably 10 to 1000 μm, more preferably 20 to 50 μm. The thickness of the resin layer is determined in relation to the type to be measured, the amount of sample necessary for it, and the like. If this thickness is too thick, laser processing is difficult, and if it is too thin, fluid such as sample liquid does not flow. Any resin can be used as long as it is easy to apply to the substrate by spin coating or laminating, and does not react with or elute from the analytical sample. In order to simplify the replacement, a resin that can be easily washed off or removed after use is preferable. By using such a resin, it is not necessary to discard everything, and the silicon substrate can be reused.

樹脂としては、上記の条件を満たすものであればどのようなものでもよいが、例えば、ベンゾシクロブテン樹脂(BCB)、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂などがあげられる。樹脂層の厚さと流体回路の溝の深さは通常同じとする。しかし、流体回路のある部分の機能によっては部分的に樹脂を残すようにしてもよい。また、光計測を行う場合は、計測光の波長以下であれば樹脂が部分的に残っていても問題無い。   Any resin may be used as long as it satisfies the above conditions, and examples thereof include benzocyclobutene resin (BCB) and fluorine resin such as polytetrafluoroethylene. The thickness of the resin layer and the depth of the fluid circuit groove are usually the same. However, the resin may be partially left depending on the function of a certain part of the fluid circuit. Further, when optical measurement is performed, there is no problem even if the resin is partially left as long as it is shorter than the wavelength of the measurement light.

流体回路を構成する流路を樹脂層に形成する加工はレーザ加工で行うのが好ましい。レーザとしては紫外レーザが好ましい。
紫外線による加工により、熱的影響の少ない加工ができる。機械加工等は、熱による歪や損傷によって精密な加工が困難であるが、紫外線レーザを用いた加工により、発生する熱が少なく、被加工物の熱による精度の低下を抑制できる。さらにレーザの集光性は波長に大きく依存し、波長が短いほど集光性が良い。よって高精度が要求される精密加工や微細加工への利用が可能である。また熱が発生しにくいことは、熱に弱い樹脂などの材料への加工も可能にする。
このような紫外レーザ光の中で、好ましい紫外レーザ光は、波長350nm以下であり、より好ましくは150〜300nmの範囲である。
The processing for forming the flow path constituting the fluid circuit in the resin layer is preferably performed by laser processing. As the laser, an ultraviolet laser is preferable.
Processing with less thermal influence is possible by processing with ultraviolet rays. In machining and the like, precise processing is difficult due to distortion and damage due to heat, but processing using an ultraviolet laser generates less heat and can suppress a decrease in accuracy due to the heat of the workpiece. Furthermore, the light condensing property of the laser greatly depends on the wavelength, and the shorter the wavelength, the better the light condensing property. Therefore, it can be used for precision processing and fine processing that require high precision. In addition, the fact that heat is difficult to generate enables processing into a material such as resin that is weak against heat.
Among such ultraviolet laser beams, a preferable ultraviolet laser beam has a wavelength of 350 nm or less, and more preferably in the range of 150 to 300 nm.

本発明において紫外レーザ光で加工した場合、レーザアブレーション現象により溝形成が行われると考えられる。この機構は次のように考えられる。紫外レーザを高分子材料に照射すると、分子の結合が切れて蒸発する。(a)最初に波長が250nmなどの紫外線レーザを数十nsで高分子材料に照射すると、(b)高分子材料表面に励起分子や種々の活性種が高密度に生成する。(c)分子がレーザから受け取ったエネルギがその分子を構成する化学結合よりも大きい場合(材料固有の値である加工しきい値を上回っている場合)には、その化学結合が切断され、分子レベルあるいは原子レベルにまで分解される。そのため、急激な体積膨張を生じる。(d)このとき過剰に与えられたエネルギが分子の運動エネルギとなり、分子は被加工物上方の開放された空間へ噴出し除去が行われる。   In the present invention, when processing is performed with ultraviolet laser light, it is considered that grooves are formed by a laser ablation phenomenon. This mechanism is considered as follows. When a polymer material is irradiated with an ultraviolet laser, the molecular bonds are broken and the polymer material evaporates. (A) When a polymer material is first irradiated with an ultraviolet laser having a wavelength of 250 nm or the like in several tens of ns, (b) excited molecules and various active species are generated at a high density on the surface of the polymer material. (C) When the energy received from the laser by the molecule is greater than the chemical bond that constitutes the molecule (when it exceeds the processing threshold value that is unique to the material), the chemical bond is broken and the molecule It is broken down to the level or atomic level. Therefore, rapid volume expansion occurs. (D) At this time, the excessively applied energy becomes the kinetic energy of the molecule, and the molecule is ejected and removed to the open space above the workpiece.

本発明においては、カードサイズのμ−TASを実現するため、流路を樹脂部に深さ20〜30μm、幅20〜100μmの大きさで作成することが好ましい。流路を樹脂レーザアブレーション法により作成することにより、1.樹脂の加工が容易、2.3次元的な構造の作成が可能、3.マスクを利用しパターンの除去ができるという利点がある。   In the present invention, in order to realize card-sized μ-TAS, it is preferable that the flow path is formed in the resin portion with a depth of 20 to 30 μm and a width of 20 to 100 μm. By creating the flow path by the resin laser ablation method, 1. 2. Easy processing of resin, 2. Creation of three-dimensional structure is possible. There is an advantage that a pattern can be removed using a mask.

本発明において、中空の針は、樹脂層と樹脂コートの間に挿入され、一端が基板の端から突き出し、他端が流体回路との間に樹脂コートと樹脂層が密着した部分が存在するように置かれたもので、針を基板中心方向(内方)に押し入れることにより、針が樹脂コートを剥がし、流体回路と針の中空部とが連通するものである。
針を形成する材料は、例えば、ステンレス、カーボン、石英があり、ステンレスが好ましい。
針の外径は、50μm〜300μmが好ましく、50μm〜100μmがさらに好ましい。
針の内径は、20μm〜250μmが好ましく、30μm〜70μmがさらに好ましい。
針の長さは、5mm〜30mmが好ましく、10mm〜20mmがさらに好ましい。
針は、好ましくは、樹脂層上に、流体回路と一端が少し間を置いて、他端が基板の端から突き出すように横に置かれ、その上にラミネートを行い、設置される。
In the present invention, the hollow needle is inserted between the resin layer and the resin coat, one end protrudes from the end of the substrate, and the other end seems to have a portion where the resin coat and the resin layer are in close contact with the fluid circuit. When the needle is pushed in the center direction (inward) of the substrate, the needle peels off the resin coat, and the fluid circuit and the hollow portion of the needle communicate with each other.
Examples of the material forming the needle include stainless steel, carbon, and quartz, and stainless steel is preferable.
The outer diameter of the needle is preferably 50 μm to 300 μm, more preferably 50 μm to 100 μm.
The inner diameter of the needle is preferably 20 μm to 250 μm, more preferably 30 μm to 70 μm.
The length of the needle is preferably 5 mm to 30 mm, and more preferably 10 mm to 20 mm.
The needle is preferably placed on the resin layer so that one end of the fluid circuit and the other end protrudes from the end of the substrate.

本発明において樹脂コートは、樹脂層の上面及び針の一方の先端を含む部分を覆い、流流体回路の上面を完全に密閉して、微小量採血装置に所定のパターンの流体回路を形成しうるに十分な強度を与えるものであればよい。このような樹脂コートの厚さは、通常10〜200μm、好ましくは20〜100μmである。
樹脂コートは、好ましくは、ラミネート加工により形成されたものである。ラミネート方法自体は幾つかの種類があり、いずれの方法を用いて行ってもよい。その具体例としては、プラスチックフィルムのラミネートの場合、エキストルージョンラミネート、ドライラミネート、ウェットラミネートが代表的である。
In the present invention, the resin coat covers the upper surface of the resin layer and the portion including one tip of the needle, and completely seals the upper surface of the flow fluid circuit, so that a fluid circuit having a predetermined pattern can be formed in the micro blood sampling device. Any material may be used as long as it provides sufficient strength. The thickness of such a resin coat is usually 10 to 200 μm, preferably 20 to 100 μm.
The resin coat is preferably formed by laminating. There are several types of lamination methods themselves, and any method may be used. As specific examples, in the case of a plastic film laminate, an extrusion laminate, a dry laminate, and a wet laminate are typical.

一つの実施態様において、樹脂コートは、真空中での樹脂ラミネート法で形成さたものである。真空中で樹脂ラミネートすることにより流体回路を減圧にすることができる。   In one embodiment, the resin coat is formed by a resin laminating method in a vacuum. The fluid circuit can be decompressed by laminating the resin in a vacuum.

本発明の、さらに別の実施態様においては、基板と、基板上の形成された樹脂層と、該樹脂層上に形成された樹脂接着層と、該樹脂接着層をレーザ加工することより除去、形成された、所定のパターンの溝からなる流体回路と、加工後の樹脂接着層の表面全体を覆う樹脂コートと、中空の針とからなり、前記針は、樹脂接着層と樹脂コートの間に挿入され、一端が基板の端から突き出し、他端が流体回路との間に樹脂コートと樹脂接着層が密着した部分が存在するように置かれ、前記針を基板中心方向に押し入れることにより、針が樹脂コートを剥がし、流体回路と針の中空部とが連通するマイクロ流体素子を提供するものである。ここでは、前記樹脂層および前記コートはフッ素樹脂であることが好ましい。また、樹脂接着層とは樹脂層と樹脂コートを接着する層であり、この層は接着剤や溶融メルティングによって表面が接着性を示す樹脂などにより形成することができる。樹脂層上の樹脂接着層に流路を形成することによって、ガラス基板への血液成分の付着を防ぐことができ、基板のリサイクルが一層容易になる。   In still another embodiment of the present invention, the substrate, the resin layer formed on the substrate, the resin adhesive layer formed on the resin layer, and the resin adhesive layer are removed by laser processing. The formed fluid circuit including a groove having a predetermined pattern, a resin coat covering the entire surface of the resin adhesive layer after processing, and a hollow needle, the needle between the resin adhesive layer and the resin coat Inserted, one end protrudes from the end of the substrate, the other end is placed so that there is a portion where the resin coat and the resin adhesive layer are in close contact with the fluid circuit, and by pushing the needle toward the center of the substrate, The needle peels off the resin coat to provide a microfluidic device in which the fluid circuit communicates with the hollow portion of the needle. Here, the resin layer and the coat are preferably made of a fluororesin. The resin adhesive layer is a layer for adhering the resin layer and the resin coat, and this layer can be formed of an adhesive or a resin whose surface exhibits adhesiveness by melt melting. By forming the flow path in the resin adhesive layer on the resin layer, it is possible to prevent blood components from adhering to the glass substrate, and the recycling of the substrate is further facilitated.

本発明において、流体回路は、好ましくは減圧にしたものである。流体回路内の圧力は8×10〜8×10Paが好ましく、1×10〜1×10Paが更に好ましい。流体回路を減圧にするためには、上記の真空中で樹脂ラミネートすること以外に、例えば、ラミネート後注射器で減圧を行うことができる。 In the present invention, the fluid circuit is preferably decompressed. The pressure in the fluid circuit is preferably 8 × 10 2 to 8 × 10 5 Pa, more preferably 1 × 10 4 to 1 × 10 5 Pa. In order to reduce the pressure of the fluid circuit, in addition to the resin lamination in the above vacuum, for example, the pressure can be reduced with a syringe after lamination.

一つの実施態様において、基板の端から突き出した針の一端は無痛針である。
本発明において、無痛針とは、外径150μm以下の中空ステンレスの先端を30度以下に研磨したものが好ましい。採血時には先端が皮膚にささり血液を吸引するが、無痛針を使用することにより、検査対象者に痛覚を生じさせないものである。したがって、検査対象者の苦痛の少ない微少量採血を行うことができる。
In one embodiment, one end of the needle protruding from the end of the substrate is a painless needle.
In the present invention, the painless needle is preferably one in which the tip of a hollow stainless steel having an outer diameter of 150 μm or less is polished to 30 degrees or less. At the time of blood collection, the tip touches the skin and sucks blood, but using a painless needle does not cause pain in the subject to be examined. Therefore, a very small amount of blood can be collected with less pain for the subject to be examined.

一つの実施態様において、流体回路と針先端との間に液溜めがあるマイクロ流体素子である。液溜めは、流体経路の形成と同様に樹脂層に形成することができる。液溜めにはラミネート後、注射器で注液しシールをおこなうことで、希釈液などの溶液を入れておくことができる。液溜めに入れる溶液としては、それに限定されるものではないが、例えば、ヘパリン(抗凝固剤)を加えた生理的食塩水を挙げることができる。   In one embodiment, a microfluidic device with a reservoir between the fluid circuit and the needle tip. The liquid reservoir can be formed in the resin layer similarly to the formation of the fluid path. After laminating, the liquid reservoir can be filled with a syringe and sealed, so that a solution such as a diluting solution can be placed therein. Examples of the solution to be added to the liquid reservoir include, but are not limited to, physiological saline containing heparin (anticoagulant).

図1は、本発明の微小量採血装置による採血方法の1例を模式的に示した略図である。図1(A)は、採血の開示時点を示すものからなる。微小量採血装置は、断面図により表されており、基板1、樹脂層2に形成された流体回路3、中空の針4、流体回路3と針4の一部を覆う樹脂コート5とからなる。流体回路3と針4の先端4aとの間には、樹脂コートが樹脂層に密着した部分6が存在し、流体回路3は減圧されている。基板1の端から突き出した側の針4の先端4bを指7に刺して採血を開始する。針4を刺したまま指を軽く押し込むと、針4は基板中心方向に移動し、流体回路3と針の中空部が連通され、(B)に示した状態になる。指7から採血されたサンプルは、針4の中空部をとおり点線矢印のように、流体回路3に入る。
また、針4の先端4bは皮膚等に刺すことから、針状の構造を有する。一方、樹脂コート側の先端4aの構造は、特に限定されるものではないが、図示されるように針状であることが好ましい。
FIG. 1 is a schematic view schematically showing an example of a blood collection method using a minute amount blood collection apparatus of the present invention. FIG. 1A is a diagram showing the time point at which blood collection is disclosed. The micro blood sampling device is represented by a cross-sectional view, and includes a substrate 1, a fluid circuit 3 formed on the resin layer 2, a hollow needle 4, and a fluid circuit 3 and a resin coat 5 that covers a part of the needle 4. . Between the fluid circuit 3 and the tip 4a of the needle 4, there is a portion 6 in which the resin coat is in close contact with the resin layer, and the fluid circuit 3 is decompressed. Blood sampling is started by inserting the tip 4b of the needle 4 protruding from the end of the substrate 1 into the finger 7. When the finger is lightly pushed in while the needle 4 is pierced, the needle 4 moves toward the center of the substrate, the fluid circuit 3 communicates with the hollow portion of the needle, and the state shown in FIG. The sample collected from the finger 7 passes through the hollow part of the needle 4 and enters the fluid circuit 3 as indicated by a dotted arrow.
The tip 4b of the needle 4 has a needle-like structure because it pierces the skin or the like. On the other hand, the structure of the tip 4a on the resin coat side is not particularly limited, but preferably has a needle shape as shown.

図2は、本発明の別の例の微小量採血装置による採血開始時を模式的に示した略図である。図中、記号1〜7は図1と同じものである。針4の先端4aと流体回路3の間には液溜め8が存在する。基板1の端から突き出した側の針4の先端4bを指7に刺して採血を開始する。針4を刺したまま指を軽く押し込むと、針4は基板中心方向に移動し、液溜め8にある溶液と共に血液が流体回路3に入る。   FIG. 2 is a schematic view schematically showing the start of blood collection by a micro blood sampling apparatus according to another example of the present invention. In the figure, symbols 1 to 7 are the same as those in FIG. A liquid reservoir 8 exists between the tip 4 a of the needle 4 and the fluid circuit 3. Blood sampling is started by inserting the tip 4b of the needle 4 protruding from the end of the substrate 1 into the finger 7. When the finger is lightly pushed in while the needle 4 is pierced, the needle 4 moves toward the center of the substrate, and blood enters the fluid circuit 3 together with the solution in the liquid reservoir 8.

本発明のマイクロ流体素子は、採血後、例えば、光透過性材料の基板を有している場合には、光学的測定手段をもった各種分析機器にそのまま適用し、流体回路中の血液の分析を行うことができる。   For example, when the microfluidic device of the present invention has a substrate made of a light-transmitting material after blood collection, the microfluidic device is applied as it is to various analytical instruments having optical measuring means to analyze blood in the fluid circuit. It can be performed.

本発明の微小採血装置における流体回路の製造方法の一例を図3に従って説明する。図(a)はシリコンや石英ガラスなどの基板1を示し、図(b)はこの基板11に、BCBなどの樹脂層12をスピンコート法などで樹脂層形成基板13を示す。図(c)はレーザ加工工程を示し、前記の樹脂層形成基板13をレーザ光14により加工して流路15を形成した状態を示す斜視図である。レーザ光14により流体回路15を形成する方法は、特に限定するものではなく、レーザ光の光源を目的とする形成しようとする回路のパターン(溝の幅、深さ、回路の形)に合わせて走査露光させる方法、レーザ光源を固定して基板13を目的とする回路に合わせたパターンが形成されるようにレーザ光に対して移動させる方法などがある。このレーザ加工により、流体回路15が形成される。このようにして樹脂流体回路形成基板16を作成する。針(図示せず)を樹脂流体回路形成基板16上にを置き、次に図(d)に示すように、流体回路15を有する基板の上面にラミネート17を施し、構成要素全体を覆って、マイクロ流体素子18を製作する。   One example of a method for producing a fluid circuit in the micro blood collection device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A shows a substrate 1 such as silicon or quartz glass, and FIG. 2B shows a resin layer forming substrate 13 by spin coating or the like with a resin layer 12 such as BCB on this substrate 11. FIG. 3C shows a laser processing step, and is a perspective view showing a state in which the resin layer forming substrate 13 is processed with a laser beam 14 to form a flow path 15. The method of forming the fluid circuit 15 with the laser light 14 is not particularly limited, and is adapted to the circuit pattern (groove width, depth, circuit shape) to be formed for the purpose of the laser light source. There are a scanning exposure method, a method in which the laser light source is fixed, and the substrate 13 is moved with respect to the laser light so that a pattern matching the target circuit is formed. The fluid circuit 15 is formed by this laser processing. In this way, the resin fluid circuit forming substrate 16 is prepared. A needle (not shown) is placed on the resin fluid circuit forming substrate 16, and then a laminate 17 is applied to the upper surface of the substrate having the fluid circuit 15 as shown in FIG. The microfluidic device 18 is manufactured.

また、樹脂を多層構造にし、流体回路を立体構造としてもよい。立体構造流体回路の形成過程の1例を図4に従って説明する。はじめにガラス上のフィルムに図4(a)で黒塗りで示した1層目の溝21をレーザで作成する。次に、2層目のフィルムをラミネートし、図4(b)で黒塗りで示した1層目の溝に貫通する2層目の貫通穴22をレーザで作成する。次ぎに、3層目のフィルムをラミネートし、図4(c)で黒塗りで示した3層目の溝23及び2層目の穴22に貫通する貫通穴24をレーザで作成する。最後に、4層目をラミネートし、図4(d)で黒塗りで示した4層目の入口25をレーザで作成し流体回路を作成する。
針(図示せず)を4層目のフィルム上に置き、さらに上面にラミネートを施し、構成要素全体を覆って微少量採血装置を製作する。
Further, the resin may have a multilayer structure, and the fluid circuit may have a three-dimensional structure. One example of the process of forming the three-dimensional fluid circuit will be described with reference to FIG. First, the first groove 21 shown by black in FIG. 4A is formed on the film on the glass with a laser. Next, the second-layer film is laminated, and a second-layer through hole 22 penetrating the first-layer groove indicated by black in FIG. Next, a third layer film is laminated, and a through hole 24 penetrating through the third layer groove 23 and the second layer hole 22 shown in black in FIG. Finally, the fourth layer is laminated, and the inlet 25 of the fourth layer, shown in black in FIG. 4D, is created with a laser to create a fluid circuit.
A needle (not shown) is placed on the fourth layer of film, laminated on the upper surface, and the entire component is covered to produce a micro blood collection device.

注液実験
ガラス基板(長さ75mm×幅25mm×厚さ1mm)にフッ素樹脂を厚さ45μmにラミネートした。この上に樹脂接着層を45μm厚塗布し、この樹脂に流路(長さ600μm×幅200μm×深さ45μm)をレーザで加工した。次に、図1(A)に示すように両端を斜めに切った長さ10mmのシリカチューブ針(外径140μm×内径40μm)を流路の端から3mm、基板から5mm突き出して横に置いた。その後、厚み45μmのフッ素樹脂フィルムをラミネートし、流体回路を作製した。このとき流体回路と針の間は接着されていた。
続いて、最上層のラミネートフィルムにレーザで150μm□の貫通穴を流体回路上にあけ、シリカチューブを接着した。シリカチューブの先に注射器を付け、シリンダを引っ張り、流体回路内を減圧にした状態でシリンダにストッパーをはめ、微小量採血装置を作製した。
基板に突き出したシリカチューブの針にインクジェット用カートリッジのフィルム部分を押し当てて針を押し込んだ。針と流体回路の間のラミネートが剥がれ、流体回路内にインクが流れ込むことが確認できた。
Liquid injection experiment A fluororesin was laminated to a thickness of 45 μm on a glass substrate (length 75 mm × width 25 mm × thickness 1 mm). A resin adhesive layer having a thickness of 45 μm was applied thereon, and a flow path (length: 600 μm × width: 200 μm × depth: 45 μm) was processed into the resin with a laser. Next, as shown in FIG. 1 (A), a 10 mm long silica tube needle (outer diameter 140 μm × inner diameter 40 μm) with both ends obliquely cut protrudes 3 mm from the end of the flow path and 5 mm from the substrate, and is placed horizontally. . Thereafter, a fluororesin film having a thickness of 45 μm was laminated to produce a fluid circuit. At this time, the fluid circuit and the needle were bonded.
Subsequently, a 150 μm square through hole was drilled on the fluid circuit in the uppermost laminate film, and a silica tube was adhered. A syringe was attached to the tip of the silica tube, the cylinder was pulled, and a stopper was put on the cylinder in a state where the pressure in the fluid circuit was reduced, thereby producing a micro blood sampling device.
The film portion of the ink jet cartridge was pressed against the needle of the silica tube protruding from the substrate, and the needle was pushed in. It was confirmed that the laminate between the needle and the fluid circuit was peeled off, and ink flowed into the fluid circuit.

本発明の微小量採血装置による採血方法の1例を模式的に示した略図である。It is the schematic which showed typically an example of the blood collection method by the micro amount blood collection apparatus of this invention. 本発明の別の例の微小量採血装置による採血開始時を模式的に示した略図である。It is the schematic which showed typically the time of the blood collection start by the micro blood collection device of another example of this invention. 本発明の微小採血装置における流体回路の製造方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing method of the fluid circuit in the micro blood-collecting apparatus of this invention. 本発明の微小採血装置における流体回路の製造方法の別の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another example of the manufacturing method of the fluid circuit in the micro blood-collecting apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 樹脂層
3 流体回路
4 中空の針
4A,4B 先端
5 樹脂コート
6 樹脂コートが樹脂層に密着した部分
7 指
8 液溜め
11 基板
12 樹脂層
13 樹脂層形成基板
14 レーザ光
15 流体回路
16 樹脂流体回路形成基板
17 ラミネート
18 マイクロ流体素子
21 1層目の溝
22 2層目の貫通穴
23 3層目の溝
24 3層目の貫通穴
25 4層目の入口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Resin layer 3 Fluid circuit 4 Hollow needle 4A, 4B Tip 5 Resin coat 6 Part where resin coat is in close contact with resin layer 7 Finger 8 Liquid reservoir 11 Substrate 12 Resin layer 13 Resin layer forming substrate 14 Laser light 15 Fluid circuit 16 Resin fluid circuit forming substrate 17 Laminate 18 Microfluidic device 21 First layer groove 22 Second layer through hole 23 Third layer groove 24 Third layer through hole 25 Fourth layer inlet

Claims (8)

基板と、基板上の樹脂層に形成された流体回路と、流体回路を覆う樹脂コートと、中空の針とからなり、前記針は、樹脂層と樹脂コートの間に挿入され、一端が基板の端から突き出し、他端が流体回路との間に樹脂コートと樹脂層が密着した部分が存在するように置かれ、前記針を基板中心方向に押し入れることにより、針が樹脂コートを剥がし、流体回路と針の中空部とが連通することを特徴とする微小量採血装置。   A substrate, a fluid circuit formed in a resin layer on the substrate, a resin coat covering the fluid circuit, and a hollow needle, the needle being inserted between the resin layer and the resin coat, one end of the substrate It is placed so that there is a part where the resin coat and the resin layer are in contact with each other between the fluid circuit and the other end. By pushing the needle toward the center of the substrate, the needle peels off the resin coat, A micro blood sampling apparatus characterized in that a circuit and a hollow portion of a needle communicate with each other. 前記流体回路が減圧されたものであることを特徴とする請求項1記載の微小量採血装置。   2. The micro blood sampling apparatus according to claim 1, wherein the fluid circuit is decompressed. 前記樹脂コートが真空中での樹脂ラミネート法で形成さたことを特徴とする請求項1又は2記載の微小量採血装置。   3. The micro blood sampling apparatus according to claim 1, wherein the resin coat is formed by a resin laminating method in a vacuum. 前記基板の端から突き出すように置かれた針の一端が無痛針であることを特徴とする請求項1記載の微小量採血装置。   The micro blood sampling apparatus according to claim 1, wherein one end of the needle placed so as to protrude from the end of the substrate is a painless needle. 前記流体回路と前記針の樹脂コートされた側の先端との間に液溜めがあることを特徴とする請求項1記載の微小量採血装置。   2. The micro blood sampling apparatus according to claim 1, wherein a liquid reservoir is provided between the fluid circuit and a tip of the needle on the resin-coated side. マイクロ流体素子に用いられることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の微小量採血装置。   The micro blood sampling apparatus according to claim 1, wherein the micro blood sampling apparatus is used for a microfluidic device. 基板と、基板上に形成された樹脂層と、該樹脂層上に形成された樹脂接着層と、該樹脂接着層をレーザ加工することにより除去、形成された、所定のパターンの溝からなる流体回路と、加工後の樹脂接着層の表面全体を覆う樹脂コートと、中空の針とからなり、前記針は、樹脂接着層と樹脂コートの間に挿入され、一端が基板の端から突き出し、他端が流体回路との間に樹脂コートと樹脂接着層が密着した部分が存在するように置かれ、前記針を基板内方向に押し入れることにより、針先端が樹脂コートを剥がし、流体回路と針の中空部とが連通することを特徴とするマイクロ流体素子。   A fluid comprising a substrate, a resin layer formed on the substrate, a resin adhesive layer formed on the resin layer, and a groove having a predetermined pattern formed by removing the resin adhesive layer by laser processing. It consists of a circuit, a resin coat covering the entire surface of the resin adhesive layer after processing, and a hollow needle, and the needle is inserted between the resin adhesive layer and the resin coat, one end protrudes from the end of the substrate, and the other It is placed so that there is a part where the resin coat and the resin adhesive layer are in close contact with the end of the fluid circuit, and when the needle is pushed inward into the substrate, the tip of the needle peels off the resin coat, and the fluid circuit and the needle A microfluidic device characterized by communicating with a hollow portion of the microfluidic device. 前記樹脂層および前記樹脂コートがフッ素樹脂からなることを特徴とする請求項7記載のマイクロ流体素子。
The microfluidic device according to claim 7, wherein the resin layer and the resin coat are made of a fluororesin.
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