Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4864388B2 - Microchip and analysis method and apparatus using the same - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4864388B2 - Microchip and analysis method and apparatus using the same - Google Patents

Microchip and analysis method and apparatus using the same Download PDF

Info

Publication number
JP4864388B2
JP4864388B2 JP2005254240A JP2005254240A JP4864388B2 JP 4864388 B2 JP4864388 B2 JP 4864388B2 JP 2005254240 A JP2005254240 A JP 2005254240A JP 2005254240 A JP2005254240 A JP 2005254240A JP 4864388 B2 JP4864388 B2 JP 4864388B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
analysis
microchip
ray
sample
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005254240A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007064901A (en
Inventor
幸一 辻
武彦 北森
学 渡慶次
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Institute of Microchemical Technology
National Institute of Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Agency
Institute of Microchemical Technology
National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Agency, Institute of Microchemical Technology, National Institute of Japan Science and Technology Agency filed Critical Japan Science and Technology Agency
Priority to JP2005254240A priority Critical patent/JP4864388B2/en
Priority to PCT/JP2006/317078 priority patent/WO2007026750A1/en
Priority to EP06797052A priority patent/EP1933152A1/en
Priority to CN2006800315113A priority patent/CN101253410B/en
Priority to US12/064,456 priority patent/US7604406B2/en
Publication of JP2007064901A publication Critical patent/JP2007064901A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4864388B2 publication Critical patent/JP4864388B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

本発明は、基板内に設けられた流路をもつマイクロチップと、それを用いて分析を行う方法と装置に関するものである。   The present invention relates to a microchip having a flow path provided in a substrate, and a method and apparatus for performing analysis using the microchip.

近年、分析化学の分野ではμTAS(Micro Total Systems)の研究が盛んになりつつある。マイクロチップは、混合、化学反応、分離、抽出といった様々な化学プロセスを小型の、例えば数センチ角のチップ内に作成した微小な流路の中で行うものである。化学プロセスをマイクロサイズで行う場合、マクロサイズで行なう場合に比べて、化学反応が起きる単位体積あたりの界面積が大きいことから、化学装置の小型化、高速処理、試薬量とその廃棄量の低減、測定時間の短縮と高効率化、省エネルギー効果などが期待される。   In recent years, research on μTAS (Micro Total Systems) has become active in the field of analytical chemistry. The microchip performs various chemical processes such as mixing, chemical reaction, separation, and extraction in a small flow path formed in a small chip, for example, several centimeters square. When the chemical process is performed at the micro size, the interface area per unit volume where the chemical reaction occurs is larger than when the chemical process is performed at the macro size, thus reducing the size of the chemical device, high-speed processing, and reducing the amount of reagents and their disposal. Expected to shorten measurement time, increase efficiency and save energy.

マイクロチップにより処理された試料溶液は、これまで可視・紫外光の吸収法やレーザー分光法などにより検出されてきた。
しかし、これらの方法は複数の元素を同時に元素定量する方法ではないため、マイクロチップにより複数元素の微量分析を行うことは困難であった。
The sample solution processed by the microchip has been detected by a visible / ultraviolet absorption method or laser spectroscopy.
However, since these methods are not methods for quantitatively determining a plurality of elements at the same time, it is difficult to perform a microanalysis of the plurality of elements using a microchip.

一方、複数元素を同時に定量する方法として、蛍光X線分析方法が知られている。その中でも試料に対して1次X線を全反射の条件で入射させる全反射蛍光X線分析方法は、試料表面又はその上の不純物からの蛍光X線を高感度に測定することができる。全反射蛍光X線分析方法は、1次X線の入射角が微小であることから、反射X線や散乱X線がX線検出器に入射しにくく、X線検出器により検出される蛍光X線の出力レベルに比べて連続X線バックグラウンドノイズが小さく、S/B(シグナル/バックグラウンド)比を高めることができるという利点がある(特許文献1参照。)。
特開2003−202306号公報
On the other hand, a fluorescent X-ray analysis method is known as a method for simultaneously quantifying a plurality of elements. Among them, the total reflection X-ray fluorescence analysis method in which primary X-rays are incident on the sample under the condition of total reflection can measure the X-ray fluorescence from the sample surface or impurities thereon with high sensitivity. In the total reflection X-ray fluorescence analysis method, since the incident angle of primary X-rays is very small, reflected X-rays and scattered X-rays are difficult to enter the X-ray detector, and the fluorescence X detected by the X-ray detector The continuous X-ray background noise is small compared to the line output level, and there is an advantage that the S / B (signal / background) ratio can be increased (see Patent Document 1).
JP 2003-202306 A

しかし、全反射蛍光X線分析方法は平坦な固体表面で1次X線を全反射させるものであるため、マイクロ流路中を流れる試料に全反射条件を満たすような微小な入射角度でX線を照射することはできず、マイクロチップでの検出において全反射蛍光X線分析方法を用いるという発想自体がこれまでなされていなかった。
そこで本発明は、複数元素を同時に高感度に分析する方法として、マイクロチップを用いた分析方法と装置を提供することを目的とするものである。
However, since the total reflection X-ray fluorescence analysis method totally reflects primary X-rays on a flat solid surface, X-rays are incident at a small incident angle that satisfies the total reflection condition on the sample flowing in the microchannel. The idea itself of using a total reflection X-ray fluorescence analysis method for detection with a microchip has not been made so far.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an analysis method and apparatus using a microchip as a method for simultaneously analyzing a plurality of elements with high sensitivity.

本発明のマイクロチップは、基板と、この基板内部に形成された流路と、この基板の平坦な表面の一部からなり、前記流路の出口が開口として形成され、その開口から溢れ出た測定対象液が該基板の平坦な表面にとどまって分析試料となる分析部とを備えている。
前記分析部の好ましい一例は、全反射の条件で1次X線が入射され、その分析部にある分析試料から発生する蛍光X線が別途設けられたX線検出器により検出されるものである。
The microchip of the present invention comprises a substrate, a channel formed inside the substrate, and a part of a flat surface of the substrate, and an outlet of the channel is formed as an opening, and overflows from the opening. And an analysis unit that the measurement target liquid remains on the flat surface of the substrate and becomes an analysis sample.
A preferred example of the analysis unit is one in which primary X-rays are incident under the condition of total reflection, and fluorescent X-rays generated from an analysis sample in the analysis unit are detected by an X-ray detector provided separately. .

本発明の分析方法は、このマイクロチップを用い、以下の工程(A)から(C)を備えている。
(A)このマイクロチップを使用して、前記流路から開口を経て前記分析部に測定対象液を分析試料として溢れ出させる工程、
(B)前記分析部に溢れ出た分析試料に対し1次X線を全反射の条件で入射させる工程、及び
(C)前記分析試料から発生する蛍光X線を検出する工程。
The analysis method of the present invention uses the microchip and includes the following steps (A) to (C).
(A) Using this microchip, a step of causing the measurement target liquid to overflow as an analysis sample from the flow path through the opening to the analysis unit;
(B) A step of causing primary X-rays to be incident on the analysis sample overflowing the analysis unit under a condition of total reflection, and (C) a step of detecting fluorescent X-rays generated from the analysis sample.

分析試料が水溶液である場合、水はX線を吸収することから、X線が液体試料に吸収されるとS/B比が小さくなってしまうので、工程(A)と(B)の間に分析部の分析試料を乾燥させる工程を含むことが好ましい。
前記流路は、例えば送液、化学反応又は分離を行なうものである。
When the analysis sample is an aqueous solution, water absorbs X-rays. Therefore, when the X-rays are absorbed by the liquid sample, the S / B ratio becomes small. Therefore, between steps (A) and (B) It is preferable to include a step of drying the analysis sample of the analysis unit.
The flow path performs, for example, liquid feeding, chemical reaction, or separation.

本発明のマイクロチップ分析装置は、このマイクロチップを測定媒体とするものであり、1次X線を発生するX線源と、このマイクロチップの分析部に対し1次X線を全反射の条件で入射させる1次X線入射調整機構と、このマイクロチップの分析部に対向して配置され、その分析部にある分析試料から発生する蛍光X線を検出するX線検出器とを備えている。   The microchip analyzer of the present invention uses this microchip as a measurement medium, and the condition of total reflection of the primary X-rays to the X-ray source that generates primary X-rays and the analysis part of the microchip. And an X-ray detector that detects fluorescent X-rays generated from an analysis sample in the analysis unit, and is arranged to face the analysis unit of the microchip. .

これまでマイクロチップを用いて分析において複数元素を同時に検出するものはなかったが、本発明のマイクロチップを用いた分析方法によると、検出に全反射蛍光X線分析方法を適用することができることから、複数の元素を非破壊的に、しかも大気圧下で、高感度に同時に分析できるようになる。   Until now, there has been no method that uses a microchip to detect multiple elements at the same time. However, according to the analysis method using the microchip of the present invention, the total reflection X-ray fluorescence analysis method can be applied to the detection. It becomes possible to analyze a plurality of elements simultaneously with high sensitivity under non-destructive and atmospheric pressure.

分析部の分析試料を乾燥させるようにすると、蛍光X線のS/B比が向上し、測定感度が向上する。
また、全反射蛍光X線測定装置は小型化が可能であり、元々小型であるマイクロチップとの相性もよいことから、全体として携帯可能な分析システムの構築ができるようになる。
When the analysis sample in the analysis unit is dried, the S / B ratio of fluorescent X-rays is improved and the measurement sensitivity is improved.
In addition, the total reflection fluorescent X-ray measurement apparatus can be miniaturized and has good compatibility with a microchip that is originally small, so that it is possible to construct a portable analysis system as a whole.

以下に本発明の一実施例を説明する。
図1はマイクロチップの一実施例であり、(A)は斜視図、(B)は液入口9aから液出口9cに至る流路に沿った断面図、(C)は上面図、(D)はマイクロ流路の断面図の一例である。
An embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 1 is an embodiment of a microchip, (A) is a perspective view, (B) is a sectional view along a flow path from a liquid inlet 9a to a liquid outlet 9c, (C) is a top view, and (D). Is an example of a cross-sectional view of a microchannel.

マイクロチップ1は、基板30と、基板30の内部に形成された流路23と、基板30の平坦な表面の一部からなり、流路23の出口が開口9cとして形成され、その開口9cから溢れ出た測定対象液が基板30の平坦な表面にとどまって分析試料となる分析部10とを備えている。   The microchip 1 includes a substrate 30, a channel 23 formed inside the substrate 30, and a part of a flat surface of the substrate 30, and an outlet of the channel 23 is formed as an opening 9c. The measurement target liquid that overflows stays on the flat surface of the substrate 30 and includes an analysis unit 10 that becomes an analysis sample.

基板30は2枚の平坦な基板30a,30bを張り合わせたものである。一方の基板30aに流路となる溝23が形成され、溝23を覆うように他方の基板30bが張り合わせられている。基板30bには流路23の端部の位置に貫通穴9a〜9cがあけられている。基板30a,30bが張り合わされてマイクロチップ1となったとき、穴9a〜9cは基板30bの平坦な表面に開口となって現れる。穴9a,9bは反応液などの液入口、穴9cは液出口である。   The substrate 30 is a laminate of two flat substrates 30a and 30b. A groove 23 serving as a flow path is formed in one substrate 30a, and the other substrate 30b is bonded to cover the groove 23. Through holes 9 a to 9 c are formed in the substrate 30 b at the end portion of the flow path 23. When the substrates 30a and 30b are bonded to form the microchip 1, the holes 9a to 9c appear as openings on the flat surface of the substrate 30b. The holes 9a and 9b are liquid inlets for the reaction solution and the hole 9c is a liquid outlet.

マイクロチップ1の大きさは、例えば、縦x=70mm、横y=30mm、基板30a,30bの厚さはそれぞれ0.7mmである。流路23の断面36は、例えば、深さa=40μm、幅b=100μmである。貫通穴9aと9bの内径は0.5mm、貫通穴9cの内径は0.2mmである。しかし、本発明のマイクロチップや流路の形状や大きさは上記のものに限定されるものではない。   The size of the microchip 1 is, for example, length x = 70 mm, width y = 30 mm, and the thicknesses of the substrates 30a and 30b are each 0.7 mm. The cross section 36 of the flow path 23 has, for example, a depth a = 40 μm and a width b = 100 μm. The inner diameters of the through holes 9a and 9b are 0.5 mm, and the inner diameter of the through hole 9c is 0.2 mm. However, the shape and size of the microchip and the channel of the present invention are not limited to those described above.

図2はこのマイクロチップを用いた分析装置の概略正面図である。
13はマイクロチップ1を載置する試料台である。試料台13に載置されたマイクロチップ1の表面の分析部に対し1次X線を、全反射を起こす入射角で入射させる1次X線照射部2が設けられている。1次X線照射部2はX線を発生するX線源3、そのX線を単色化するための多層膜基板5、及び単色化されたX線のみを試料に照射するためのスリット7a,7bを備えている。
マイクロチップ1の分析部の試料から発生する蛍光X線を検出するために、試料台13に載置されたマイクロチップ1の分析部に対向してX線検出器11が配置されている。
FIG. 2 is a schematic front view of an analyzer using the microchip.
Reference numeral 13 denotes a sample table on which the microchip 1 is placed. A primary X-ray irradiating unit 2 is provided that allows primary X-rays to enter the analysis unit on the surface of the microchip 1 placed on the sample stage 13 at an incident angle causing total reflection. The primary X-ray irradiation unit 2 includes an X-ray source 3 for generating X-rays, a multilayer film substrate 5 for monochromaticizing the X-rays, and a slit 7a for irradiating only the monochromatic X-rays to the sample. 7b.
In order to detect fluorescent X-rays generated from the sample of the analysis part of the microchip 1, an X-ray detector 11 is arranged facing the analysis part of the microchip 1 placed on the sample stage 13.

試料台13は調整機構13a,13bを備えており、調整機構13a,13bにより試料台13上に載置されたマイクロチップ1の表面の高さ方向(Z方向)及び入射X線に対するそのマイクロチップ1の表面の傾き方向(θ)を調整することができる。調整機構13a,13bは、高さ方向の調整を行なうステッピングモータ13aと、ステッピングモータ13aの下に配置され、マイクロチップ1の表面の傾きを入射X線に対して調整する傾斜モータ13bとを含んでいる。   The sample stage 13 includes adjustment mechanisms 13a and 13b, and the height direction (Z direction) of the surface of the microchip 1 placed on the sample stage 13 by the adjustment mechanisms 13a and 13b and the microchip for incident X-rays. The tilt direction (θ) of the surface of 1 can be adjusted. The adjustment mechanisms 13a and 13b include a stepping motor 13a that performs adjustment in the height direction, and an inclination motor 13b that is disposed below the stepping motor 13a and adjusts the inclination of the surface of the microchip 1 with respect to incident X-rays. It is out.

X線源3としては市販のX線管を用い、X線源3のX線出射窓にはベリリウム、窒化ホウ素、グラファイトなどのX線透過材料が用いられている。X線源3のX線出射窓と多層膜基板5の間には、管球由来のX線が蛍光X線測定に影響を与えるのを防ぐために、ジルコニウム、アルミニウム、真鍮など、測定対象元素に応じて適当なフィルタが設けられることがある。
ここでは、X線源3として、モリブデンをターゲットとし、ベリリウムX線出射窓をもつX線管を使用し、X線源3のX線出射窓と多層膜基板5との間にジルコニウムフィルタを配置した。
A commercially available X-ray tube is used as the X-ray source 3, and an X-ray transmitting material such as beryllium, boron nitride, or graphite is used for the X-ray emission window of the X-ray source 3. Between the X-ray emission window of the X-ray source 3 and the multilayer film substrate 5, in order to prevent the X-ray derived from the tube from affecting the fluorescent X-ray measurement, the measurement target element such as zirconium, aluminum, brass, etc. A suitable filter may be provided accordingly.
Here, as the X-ray source 3, an X-ray tube having molybdenum as a target and a beryllium X-ray emission window is used, and a zirconium filter is disposed between the X-ray emission window of the X-ray source 3 and the multilayer substrate 5. did.

X線検出器11には波長分散型分光器を備えたものとエネルギー分散型X線分光器を備えたものがある。波長分散型分光器は湾曲型の結晶の回折現象を用いる。エネルギー分散型X線分光器は試料から発生する全てのX線を検出器に同時に取り込み、X線のエネルギー選別を電気的に行うものである。エネルギー分散型X線分光器は波長分散型分光器に比べてエネルギー分解能が劣るものの測定時間が短くてすみ、全エネルギー範囲を同時に測定することができるという利点をもっている。それに対して波長分散型分光器は、エネルギー分散型X線分光器よりも測定時間が長くなる反面、エネルギー分解能が優れているという利点をもっている。元素分析では、これらの分解能の異なる2種類の分光器のいずれを使用してもよく、併用することもできる。ここでは、測定時間を短くするためにエネルギー分散型X線分光器を用いる。   The X-ray detector 11 includes a type equipped with a wavelength dispersive spectrometer and a type equipped with an energy dispersive X-ray spectrometer. A wavelength dispersive spectrometer uses the diffraction phenomenon of a curved crystal. The energy dispersive X-ray spectrometer takes in all X-rays generated from a sample simultaneously into a detector, and electrically selects X-ray energy. The energy dispersive X-ray spectrometer has the advantage of being able to measure the entire energy range at the same time because the energy resolution is inferior to that of the wavelength dispersive spectrometer, but the measurement time is short. On the other hand, the wavelength dispersive spectrometer has the advantage that the measurement time is longer than that of the energy dispersive X-ray spectrometer, but the energy resolution is excellent. In elemental analysis, any of these two types of spectrometers having different resolutions may be used, or they may be used in combination. Here, an energy dispersive X-ray spectrometer is used to shorten the measurement time.

マイクロチップ1の分析部10に溢れ出した液体試料が水溶液である場合には、水によるX線の吸収を避けるために乾燥・濃縮させて固形試料にするのが好ましい。乾燥は自然乾燥によってもよいが、加熱して強制的に乾燥させる方が短時間ですむ。そのために、試料台13に加熱機構を設けておいてもよい。   When the liquid sample overflowing into the analysis unit 10 of the microchip 1 is an aqueous solution, it is preferably dried and concentrated to form a solid sample in order to avoid absorption of X-rays by water. Drying may be done by natural drying, but heating and forcing to dry will take less time. Therefore, a heating mechanism may be provided on the sample stage 13.

次に、マイクロチップ1の製造方法の一例を示す。
基板30a,30bとして石英ガラス基板を使用する。まず、一方のガラス基板30aにフォトレジストを塗布してプリベークし、フォトマスクを介してフォトレジストをUV(紫外)光で露光する。その後、フォトレジストを現像してパターニングし、ポストベークした後、フォトレジストパターンをマスクとして基板30aをエッチングして流路23となる溝を形成する。その後、フォトレジストを除去する。エッチングはドライエッチングでもウエットエッチングでもよいが、例えばフッ酸水溶液をエッチング液としてウエットエッチングを行う。
Next, an example of the manufacturing method of the microchip 1 is shown.
A quartz glass substrate is used as the substrates 30a and 30b. First, a photoresist is applied to one glass substrate 30a and prebaked, and the photoresist is exposed to UV (ultraviolet) light through a photomask. Thereafter, the photoresist is developed and patterned, post-baked, and then the substrate 30a is etched using the photoresist pattern as a mask to form a groove serving as the flow path 23. Thereafter, the photoresist is removed. Etching may be dry etching or wet etching. For example, wet etching is performed using a hydrofluoric acid aqueous solution as an etching solution.

他方の基板30bには貫通穴9a〜9cをサンドブラスト法などにより開ける。
そのように、流路溝23と貫通穴9a〜9cが形成された2枚の基板30a,30bを、基板30aの溝23が形成されている面に基板30bを重ね合わせ、加熱と加圧により液密に接合する。
Through holes 9a to 9c are opened in the other substrate 30b by a sandblasting method or the like.
As described above, the two substrates 30a and 30b in which the flow channel groove 23 and the through holes 9a to 9c are formed are superposed on the surface of the substrate 30a on which the groove 23 is formed, and heating and pressurization are performed. Join liquid-tight.

基板の素材としては石英ガラス基板の他、他のガラス基板やシリコン基板、樹脂基板を用いることもできる。いずれの場合も化学的もしくは機械的な手段により、又はレーザー照射やイオンエッチング等の各種の手段によって流路となる溝と貫通穴を形成することができる。   As a material of the substrate, in addition to the quartz glass substrate, other glass substrates, silicon substrates, and resin substrates can be used. In any case, the groove and the through hole can be formed by a chemical or mechanical means, or by various means such as laser irradiation or ion etching.

本実施例では石英ガラス製のマイクロチップを作製したが、石英ガラスは本来疎水性であるので、水溶液試料を扱いやすくするために、2枚の基板を接合する前に、流路の表面が親水性になるような化学処理を施すのが好ましい。   In this example, a microchip made of quartz glass was manufactured. However, since quartz glass is inherently hydrophobic, the surface of the flow path is hydrophilic before joining the two substrates in order to make the aqueous solution sample easier to handle. It is preferable to perform a chemical treatment that makes it more effective.

親水処理の一例を以下に工程順に示す。
(1)不純物金属成分を溶解させて除去するために塩酸に浸す。
(2)水洗する。
(3)水性溶媒と有機溶媒をつなぐためにエタノールに浸す。
(4)有機物を除去するためにアセトンに浸す。
(5)再び水性溶媒と有機溶媒をつなぐためにエタノールに浸す。
(6)水洗する。
(7)表面にOH基を修飾するためにNaOH溶液に30分間程度浸す。
(8)水洗してNaOHを洗い流す。
このような処理を経ることにより、マイクロチップ1に形成される流路が親水性になる。
An example of the hydrophilic treatment is shown below in the order of steps.
(1) Immerse in hydrochloric acid to dissolve and remove impurity metal components.
(2) Wash with water.
(3) Immerse in ethanol to connect aqueous and organic solvents.
(4) Soak in acetone to remove organic matter.
(5) Immerse in ethanol again to connect the aqueous and organic solvents.
(6) Wash with water.
(7) Immerse in a NaOH solution for about 30 minutes to modify OH groups on the surface.
(8) Wash with water to wash away NaOH.
By passing through such a process, the flow path formed in the microchip 1 becomes hydrophilic.

次に本実施例の動作を説明する。
図3はマイクロチップ1に試料溶液を注入して分析するときの実験操作の概略図である。マイクロシリンジ21を用いて反応液をマイクロチップ1の液入口9aに注入する。同様に液入口9bには他方の反応液を注入する。
両反応液は流路23中で反応し、流路23から液出口9cを経て基板30b上の分析部に溢れだして広がる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
FIG. 3 is a schematic diagram of an experimental operation when a sample solution is injected into the microchip 1 for analysis. The reaction solution is injected into the liquid inlet 9 a of the microchip 1 using the microsyringe 21. Similarly, the other reaction liquid is injected into the liquid inlet 9b.
Both reaction liquids react in the flow path 23, overflow from the flow path 23 to the analysis section on the substrate 30 b through the liquid outlet 9 c and spread.

図4は流れ出した溶液が液出口9cの周囲に広がった状態を示した画像であり、符合25で示されたほぼ円形の領域が分析部に広がった溶液である。
この溶液試料の溶媒を乾燥させて除去し、その後、1次X線を全反射条件で照射することによって全反射蛍光X線分析法により試料の元素分析を行う。
FIG. 4 is an image showing a state in which the flowed-out solution spreads around the liquid outlet 9c, and is a solution in which a substantially circular region indicated by reference numeral 25 spreads to the analysis section.
The solvent of this solution sample is removed by drying, and then elemental analysis of the sample is performed by total reflection X-ray fluorescence analysis by irradiating primary X-rays under total reflection conditions.

図5に、この実施例のマイクロチップを用いて測定した蛍光X線スペクトルの一例を示す。この場合、流路23は反応には使用せず、単に試料溶液の流通にのみ使用した。そのため、一方の液入口9bは閉じた状態で使用した。試料溶液としてZn標準溶液(1.017mg/mL)を測定した。その試料溶液の0.08mLをシリンジ21により流速0.2mL/hで液入口9aから供給し、液出口9cの周囲の分析部に溢れ出させて展開させた。その展開された試料溶液を乾燥させた後、全反射蛍光X線分析を行った。   FIG. 5 shows an example of a fluorescent X-ray spectrum measured using the microchip of this example. In this case, the channel 23 was not used for the reaction, but only for the flow of the sample solution. Therefore, one liquid inlet 9b was used in a closed state. A Zn standard solution (1.017 mg / mL) was measured as a sample solution. 0.08 mL of the sample solution was supplied from the liquid inlet 9 a by the syringe 21 at a flow rate of 0.2 mL / h, overflowed into the analysis part around the liquid outlet 9 c and developed. After the developed sample solution was dried, total reflection X-ray fluorescence analysis was performed.

測定には、X線源3のMoターゲットを30KeV、20mAで動作させ、蛍光X線はエネルギー分散型検出器で60秒間検出した。
図5の蛍光X線スペクトルで、横軸はエネルギー、縦軸は蛍光X線強度(カウント/秒)である。エネルギー1〜20keVの範囲の蛍光X線スペクトルのうち、10〜15keVの枠で囲まれた部分を右上に拡大して示している。1.8keV付近にあるピークはマイクロチップの基板である石英ガラス中のSiから発生した蛍光X線、8.5keVと9.5keV付近のピークはZn標準試料中のZnから発生した蛍光X線、10.5keV付近にあるピークはPbから発生した蛍光X線であり、X線の遮蔽に利用している鉛板が発生源と考えられる。17.4keV付近のピークは励起X線であるMoKa線である。
この結果から、シグナル全体としてノイズが小さく、本発明のマイクロチップを用いた分析方法はS/B比が良いことが観測された。
For the measurement, the Mo target of the X-ray source 3 was operated at 30 KeV and 20 mA, and the fluorescent X-ray was detected for 60 seconds with an energy dispersive detector.
In the fluorescent X-ray spectrum of FIG. 5, the horizontal axis represents energy, and the vertical axis represents fluorescent X-ray intensity (count / second). Of the fluorescent X-ray spectrum in the energy range of 1 to 20 keV, the portion surrounded by the frame of 10 to 15 keV is shown enlarged in the upper right. The peak near 1.8 keV is a fluorescent X-ray generated from Si in quartz glass as a microchip substrate, and the peaks near 8.5 keV and 9.5 keV are fluorescent X-rays generated from Zn in a Zn standard sample, The peak in the vicinity of 10.5 keV is fluorescent X-rays generated from Pb, and a lead plate used for shielding X-rays is considered to be the generation source. The peak in the vicinity of 17.4 keV is the MoKa line that is the excitation X-ray.
From this result, it was observed that noise was small as a whole signal, and that the analysis method using the microchip of the present invention had a good S / B ratio.

図6はZnイオンの濃度を0〜1000ppmの範囲で4種類に変化させて調製したZn標準試料についてのZn濃度(ppm)とZnKα線の蛍光X線スペクトルピークの強度(60秒間の計数値の積分値を蛍光X線強度とした。)との関係を示したものである。重相関係数R2が0.9959となって、良好な直線性を示しており、このデータが未知試料の濃度を測定する際の検量線となりうることを示している。 FIG. 6 shows the Zn concentration (ppm) and the intensity of the fluorescent X-ray spectrum peak of ZnKα rays (the count value for 60 seconds) for a Zn standard sample prepared by changing the concentration of Zn ions to 4 types in the range of 0 to 1000 ppm. The integrated value is the fluorescent X-ray intensity.) The multiple correlation coefficient R 2 is 0.9959, indicating good linearity, indicating that this data can serve as a calibration curve when measuring the concentration of an unknown sample.

図7は、複数成分の同時検出が可能であることを示すために、Fe、Cu及びZnを含む試料溶液を上記のマイクロチップを用いて図5に示した蛍光X線スペクトルを測定したのと同じ条件で測定したときの蛍光X線スペクトルである。横軸はエネルギー、縦軸は検出X線強度(カウント/秒)である。試料溶液はFeが330ppm、Cuが500ppm、Znが167ppmで、組成比はFe:Cu:Zn=2:3:1である。   FIG. 7 shows that the X-ray fluorescence spectrum shown in FIG. 5 was measured for a sample solution containing Fe, Cu and Zn using the above-mentioned microchip in order to show that simultaneous detection of a plurality of components is possible. It is a fluorescent X-ray spectrum when it measures on the same conditions. The horizontal axis represents energy, and the vertical axis represents detected X-ray intensity (count / second). The sample solution has 330 ppm of Fe, 500 ppm of Cu, and 167 ppm of Zn, and the composition ratio is Fe: Cu: Zn = 2: 3: 1.

エネルギー1〜20keVの範囲の全蛍光X線スペクトルのうち、6〜11keVの枠で囲まれた部分を右上に拡大して示している。6.5keV付近にあるピークはFeの蛍光X線、8keV付近にあるピークはCuの蛍光X線、9keV付近にあるピークはZnの蛍光X線である。
これらのピークは互いに明瞭に分離されていることから、複数の元素を同時に定量できることが確認された。
Of the total X-ray fluorescence spectrum in the energy range of 1 to 20 keV, the portion surrounded by the 6 to 11 keV frame is shown enlarged in the upper right. A peak near 6.5 keV is a fluorescent X-ray of Fe, a peak near 8 keV is a fluorescent X-ray of Cu, and a peak near 9 keV is a fluorescent X-ray of Zn.
Since these peaks are clearly separated from each other, it was confirmed that a plurality of elements can be quantified simultaneously.

本発明は上記の記載の実施例のみに限定されるものではなく、請求項に記載の範囲内において実施可能である。例えば、上記の実施例では1次X線の入射角を調整する調整機構としてステッピングモータ13a及び傾斜モータ13bを用いたが、X線照射部2を調整することによってマイクロチップ上で1次X線が全反射条件を満たすように調整してもよく、X線照射部2とステッピングモータ13a及び傾斜モータ13bの両方によってマイクロチップ上で1次X線が全反射条件を満たすように調整してもよい。   The invention is not limited to the embodiments described above but can be practiced within the scope of the claims. For example, in the above embodiment, the stepping motor 13a and the tilt motor 13b are used as the adjustment mechanism for adjusting the incident angle of the primary X-ray. However, the primary X-ray is adjusted on the microchip by adjusting the X-ray irradiation unit 2. May be adjusted so as to satisfy the total reflection condition, or the primary X-ray may be adjusted so as to satisfy the total reflection condition on the microchip by both the X-ray irradiation unit 2 and the stepping motor 13a and the tilting motor 13b. Good.

本発明は、マイクロチップを用いて微量の溶液の反応や分離などを扱い、その結果を検出する機器分析装置に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in an instrument analyzer that handles the reaction or separation of a small amount of solution using a microchip and detects the result.

マイクロチップの一実施例を示す図であり、(A)は斜視図、(B)は(A)の液入口9aから液出口9bに至る流路に沿った断面図、(C)は上面図、(D)はマイクロ流路の断面図である。It is a figure which shows one Example of a microchip, (A) is a perspective view, (B) is sectional drawing along the flow path from the liquid inlet 9a of (A) to the liquid outlet 9b, (C) is a top view. (D) is a cross-sectional view of the microchannel. 分析装置の一実施例を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows one Example of an analyzer. マイクロチップに試料溶液を注入して分析するときの実験操作の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of experiment operation when inject | pouring a sample solution into a microchip and analyzing. 分析部に流れ出した試料用液が展開された状態を示す画像である。It is an image which shows the state by which the liquid for samples which flowed out to the analysis part was developed. Zn標準試料を測定したときの蛍光X線スペクトルである。It is a fluorescent X-ray spectrum when measuring a Zn standard sample. 標準試料についての蛍光X線スペクトルピーク強度と濃度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the fluorescence X-ray spectrum peak intensity about a standard sample, and a density | concentration. Fe、Cu及びZnを含む試料溶液を測定したときの蛍光X線スペクトルである。It is a fluorescent X-ray spectrum when measuring the sample solution containing Fe, Cu, and Zn.

符号の説明Explanation of symbols

1 マイクロチップ
2 X線照射部
3 X線源
5 反射板
7a,7b スリット
9a,9b, 液入口
9c 液出口
10 分析部
11 検出器
13 試料台
13a ステッピングモータ
13b 傾斜モータ
21 マイクロシリンジ
23 流路
30a,30b 基板
36 流路断面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microchip 2 X-ray irradiation part 3 X-ray source 5 Reflector 7a, 7b Slit 9a, 9b, Liquid inlet 9c Liquid outlet 10 Analysis part 11 Detector 13 Sample stand 13a Stepping motor 13b Inclination motor 21 Micro syringe 23 Channel 30a 30b Substrate 36 Flow path cross section

Claims (5)

基板と、
該基板内部に形成された流路と、
該基板の平坦な表面の一部の領域からなり、前記流路の出口を含み、該出口は前記基板の平坦な表面内の開口として形成され、その開口から溢れ出た測定対象液が該基板の平坦な表面にとどまって分析試料となる分析部と、を備え
前記分析部は1次X線を全反射条件で入射させることのできる大きさの平坦な領域を有するものであり、かつ、
前記分析部はその分析部にある分析試料から発生する蛍光X線が別途設けられたX線検出器により検出されるものである全反射蛍光X線分析用マイクロチップ。
A substrate,
A flow path formed inside the substrate;
The substrate comprises a partial area of the flat surface of the substrate, and includes an outlet of the flow path. The outlet is formed as an opening in the flat surface of the substrate, and the liquid to be measured overflowing from the opening is the substrate. An analysis part that remains on the flat surface of the sample and serves as an analysis sample ,
The analysis unit has a flat region with a size that allows primary X-rays to be incident under total reflection conditions, and
The said analysis part is a microchip for total reflection X-ray fluorescence analysis in which the fluorescence X-rays generated from the analysis sample in the analysis part are detected by the X-ray detector separately provided .
請求項に記載の全反射蛍光X線分析用マイクロチップを用い、以下の工程(A)から(C)を備えた分析方法。
(A)前記マイクロチップを使用して、前記流路から開口を経て前記分析部に測定対象液を分析試料として溢れ出させる工程、
(B)前記分析部に溢れ出た分析試料に対し1次X線を全反射の条件で入射させる工程、及び
(C)前記分析試料から発生する蛍光X線を検出する工程。
An analysis method comprising the following steps (A) to (C) using the microchip for total reflection X-ray fluorescence analysis according to claim 1 .
(A) using the microchip, causing the analysis target liquid to overflow as an analysis sample from the flow path through the opening to the analysis unit;
(B) A step of causing primary X-rays to be incident on the analysis sample overflowing the analysis unit under a condition of total reflection, and (C) a step of detecting fluorescent X-rays generated from the analysis sample.
前記工程(A)と(B)の間に前記分析部の分析試料を乾燥させる工程を含む請求項に記載の分析方法。 The analysis method according to claim 2 , further comprising a step of drying the analysis sample of the analysis unit between the steps (A) and (B). 前記流路では送液、化学反応及び分離のうちの少なくとも1つを行なう請求項2又は3に記載の分析方法。 The analysis method according to claim 2 or 3 , wherein at least one of liquid feeding, chemical reaction, and separation is performed in the flow path. 請求項に記載の全反射蛍光X線分析用マイクロチップを測定媒体とするものであり、
1次X線を発生するX線源と、
前記マイクロチップの前記分析部に対し前記1次X線を全反射の条件で入射させる1次X線入射調整機構と、
前記マイクロチップの前記分析部に対向して配置され、前記分析部にある分析試料から発生する蛍光X線を検出するX線検出器と、
を備えたマイクロチップ分析装置。
The microchip for total reflection X-ray fluorescence analysis according to claim 1 is used as a measurement medium,
An X-ray source that generates primary X-rays;
A primary X-ray incidence adjusting mechanism for making the primary X-ray incident on the analysis unit of the microchip under conditions of total reflection;
An X-ray detector that is arranged opposite to the analysis part of the microchip and detects fluorescent X-rays generated from an analysis sample in the analysis part;
A microchip analyzer equipped with
JP2005254240A 2005-09-01 2005-09-02 Microchip and analysis method and apparatus using the same Expired - Fee Related JP4864388B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005254240A JP4864388B2 (en) 2005-09-02 2005-09-02 Microchip and analysis method and apparatus using the same
PCT/JP2006/317078 WO2007026750A1 (en) 2005-09-01 2006-08-30 Microchip and analyzing method and device employing it
EP06797052A EP1933152A1 (en) 2005-09-01 2006-08-30 Microchip and analyzing method and device employing it
CN2006800315113A CN101253410B (en) 2005-09-01 2006-08-30 Microchip and analyzing method and device employing it
US12/064,456 US7604406B2 (en) 2005-09-01 2006-08-30 Microchip and analyzing method and device employing it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005254240A JP4864388B2 (en) 2005-09-02 2005-09-02 Microchip and analysis method and apparatus using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007064901A JP2007064901A (en) 2007-03-15
JP4864388B2 true JP4864388B2 (en) 2012-02-01

Family

ID=37927249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005254240A Expired - Fee Related JP4864388B2 (en) 2005-09-01 2005-09-02 Microchip and analysis method and apparatus using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4864388B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5628035B2 (en) * 2007-08-16 2014-11-19 カルデラ・ファーマシューティカルズ・インコーポレーテッド Well plate
JP5557161B2 (en) * 2011-01-24 2014-07-23 住友電気工業株式会社 Structural analysis method
JP2013053873A (en) * 2011-09-01 2013-03-21 Jeol Ltd Spectrum display device, spectrum display method, and program
JP2018513984A (en) * 2015-04-06 2018-05-31 ナノサイトミクス,エルエルシー Automated specimen deposition system and related methods
JP2024002749A (en) * 2022-06-24 2024-01-11 Toppanホールディングス株式会社 Microchannel chip and method for manufacturing microchannel chip
WO2023248660A1 (en) * 2022-06-24 2023-12-28 Toppanホールディングス株式会社 Microchannel chip, microchannel base material, method for fabricating microchannel chip, and method for fabricating microchannel base material
JP2024002750A (en) * 2022-06-24 2024-01-11 Toppanホールディングス株式会社 Microchannel chip and method for manufacturing microchannel chip
JP2024002751A (en) * 2022-06-24 2024-01-11 Toppanホールディングス株式会社 Micro flow channel base material and method for manufacturing micro flow channel base material
WO2025094736A1 (en) * 2023-11-01 2025-05-08 Agc株式会社 Glass sorting method, glass sorting device, and glass sorting system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2630249B2 (en) * 1994-02-16 1997-07-16 日本電気株式会社 Total reflection X-ray fluorescence analyzer
JP2002022684A (en) * 2000-07-11 2002-01-23 Toshiba Corp X-ray fluorescence analysis substrate and X-ray fluorescence analysis standard sample
WO2004051234A1 (en) * 2002-11-29 2004-06-17 Nec Corporation Sample drying unit, and mass spectrometer and mass spectrometry system using same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007064901A (en) 2007-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1089436C (en) Spectral measuring apparatus and automatic analyzer
AU746051B2 (en) Analyzer
US5178836A (en) Analytical method for particulate substances, relevant analytical equipment and its application system
JP4864388B2 (en) Microchip and analysis method and apparatus using the same
Manor et al. Microfabrication and characterization of liquid core waveguide glass channels coated with Teflon AF
JP2005106815A (en) Optical alignment of x-ray microanalyzer
JP7407160B2 (en) Flowing nanoparticle measuring device and method for determining nanoparticles using the same
US4486272A (en) Method of electrochemical measurement utilizing photochemical reaction and apparatus therefor
CN101253410B (en) Microchip and analyzing method and device employing it
CN114441395A (en) Flow cell, flow nanoparticle measurement apparatus including the same, and measurement method
Abu-Hatab et al. Multiplexed microfluidic surface-enhanced Raman spectroscopy
CN101960292A (en) Total reflection attenuation type far ultraviolet spectrometry and concentration measuring device using the same
WO2017073601A1 (en) Liquid feeding method, liquid feeding device, and analysis device
KR100326286B1 (en) Isotope analysis process by optical emission spectroscopy on laser-generated plasma
JP3511910B2 (en) Detector cell
EP3230714A1 (en) Cuvette for optical spectroscopy
US11255757B2 (en) Apparatus and method for analysing a solid specimen material
Fu et al. Enhanced toxic trace element detection in water using LIBS combined with a femtosecond laser-engineered hydrophobic–hydrophilic structured substrate
US7471762B2 (en) Total reflection X-ray fluorescence analysis method
EP3822622B1 (en) X-ray analysis system, x-ray analysis device, and vapor phase decomposition device
JPH11305053A (en) X-ray optical element, method of manufacturing the same, and X-ray analyzer
KR101627187B1 (en) High sensitivity light absorption cell for small volume sample based on capillary tubing and measurement apparatus comprising it
JP2005283189A (en) Scanning probe microscope and measuring method using the microscope
EP2718691B1 (en) Method and apparatus for determining the concentration of an analyte contained in a liquid sample
Vereshchagina et al. Microfluidic Surface-Enhanced Raman Scattering Sensors based on Nanoimprint Resist for Sensitive Detection of Pesticides in Water

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080805

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101026

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110510

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111101

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111109

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141118

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees