JP6925926B2 - Microchips, analytical systems and methods for manufacturing microchips - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロチップ、分析システム及びマイクロチップの製造方法に関する。 The present invention relates to a microchip, an analysis system and a method for manufacturing a microchip.
従来よりキャピラリー電気泳動法による検体分析が行われており、近年では装置の小型化・簡略化のために、チップデバイス化したマイクロチップを用いた電気泳動法が行われている。また、マイクロチップとしては、検体の分離速度及び分離精度を向上させる観点から、キャピラリー管等の分析部内壁にカチオン性ポリマーを固定させて正電荷層を導入することが好ましい。 Specimen analysis by capillary electrophoresis has been performed conventionally, and in recent years, electrophoresis using a microchip made into a chip device has been performed in order to reduce the size and simplification of the apparatus. Further, as the microchip, from the viewpoint of improving the separation speed and the separation accuracy of the sample, it is preferable to fix the cationic polymer on the inner wall of the analysis part such as the capillary tube and introduce the positive charge layer.
例えば、一対の樹脂基板のそれぞれの少なくとも一方の表面に、第4級オニウム基を有するカチオン性ポリマーを固定化すること、及び前記カチオン性ポリマーを固定化した面を接合面として前記樹脂基板を接合することを含む、マイクロ流路を備えるチップの製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 For example, a cationic polymer having a quaternary onium group is immobilized on at least one surface of each of the pair of resin substrates, and the resin substrate is bonded using the surface on which the cationic polymer is immobilized as a bonding surface. A method for manufacturing a chip provided with a microchannel including the above has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、検体分析に用いる分析デバイスとしては、試料採取部を備えた第一ユニットと、キャピラリー管等の分析部を備えた第二ユニットと、を別々に備えるものが挙げられ、使用者は、第一ユニットを用いて検体試料(試料)を採取した後、第一ユニットを第二ユニットにセットして検体分析を行う。 Further, as an analysis device used for sample analysis, a first unit having a sampling unit and a second unit having an analysis unit such as a capillary tube may be separately provided, and the user may use the first unit. After collecting a sample sample (sample) using one unit, the first unit is set in the second unit and sample analysis is performed.
一般的に、試料採取部は毛細管力で試料を吸引するため、試料採取部の内壁は親水性が高いことが望ましい。そこで試料採取部の内壁を親水化処理することが好ましく、例えば、樹脂成形品の表面に加水分解性有機珪素化合物及び無機化合物微粒子を含む組成物が硬化した親水膜を形成し、樹脂成形品の表面を親水化する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In general, since the sampling section sucks the sample by capillary force, it is desirable that the inner wall of the sampling section has high hydrophilicity. Therefore, it is preferable to hydrophilize the inner wall of the sampling portion. For example, a hydrophilic film in which a composition containing a hydrolyzable organic silicon compound and inorganic compound fine particles is cured is formed on the surface of the resin molded product to form a resin molded product. A method of hydrolyzing the surface has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
試料採取部を備えた第一ユニットと、キャピラリー管等の分析部を備えた第二ユニットと、を別々に備えた分析デバイス(マイクロチップ)では、試料採取部と分析部とを別ユニットが備えるため、二つのユニットを各々製造する必要があり、生産コストが高くなってしまう。そこで、生産コスト抑制の観点から、同一ユニットが試料採取部及び分析部を備えることが好ましい。 In an analysis device (microchip) having a first unit having a sampling unit and a second unit having an analysis unit such as a capillary tube separately, a separate unit has a sampling unit and an analysis unit. Therefore, it is necessary to manufacture each of the two units, which increases the production cost. Therefore, from the viewpoint of suppressing production costs, it is preferable that the same unit includes a sampling unit and an analysis unit.
ここで、前述のように、試料採取部は毛細管力で試料を吸引するため、親水性が高いことが好ましく、分析部は、特にキャピラリー管のようなマイクロ流路である場合、分析性能(分離速度、分離精度等)を良好とするため、正電荷層を有することが好ましい。チップデバイスの生産コスト抑制の観点から、親水性が付与された試料採取部と、正電荷層が付与された分析部と、を同一工程にて形成可能なマイクロチップの製造方法が望ましい。 Here, as described above, since the sampling unit sucks the sample by the capillary force, it is preferable that the sampling unit has high hydrophilicity, and the analysis unit has analysis performance (separation) especially when it is a microchannel such as a capillary tube. It is preferable to have a positive charge layer in order to improve the speed, separation accuracy, etc.). From the viewpoint of suppressing the production cost of the chip device, a method for producing a microchip capable of forming a sampling unit to which hydrophilicity is imparted and an analysis unit to which a positive charge layer is provided in the same process is desirable.
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、マイクロ流路等に正電荷層を安定して付与することが可能であるものの、高い親水性を付与することができない。また、特許文献2に記載の方法では、マイクロ流路等に高い親水性を付与することが可能であるものの、安定した正電荷層を付与することができない。
However, although the method described in
本発明は、試料採取部及び分析部を備え、試料採取部及び分析部に親水性及び正電荷層の両方が付与されたマイクロチップ、及び前述のマイクロチップを備えた分析システム、並びに、前述のマイクロチップの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention includes a microchip provided with a sampling unit and an analysis unit, and the sampling unit and the analysis unit are provided with both a hydrophilic layer and a positive charge layer, an analysis system provided with the above-mentioned microchip, and the above-mentioned analysis system. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a microchip.
上述した目的を達成するための具体的な手段は、以下の通りである。
<1> 一対の基材における試料を採取する試料採取部が形成される領域及び前記試料の分析を行う分析部が形成される領域に親水化物質が結合したカチオン性ポリマーを固定化させる固定化工程と、前記固定化工程の後に、前記一対の基材を接合する接合工程と、を含み、前記接合工程により、前記親水化物質が結合したカチオン性ポリマーが固定化された、前記試料採取部及び前記分析部が形成されるマイクロチップの製造方法。
<2> 前記固定化工程は、前記試料採取部が形成される領域及び前記分析部が形成される領域に前記カチオン性ポリマーを固定化する修飾工程と、固定化された前記カチオン性ポリマーに前記親水化物質を結合させる親水化工程と、を含む<1>に記載のマイクロチップの製造方法。
<3> 前記固定化工程では、前記カチオン性ポリマーに前記親水化物質を結合させた後、前記試料採取部が形成される領域及び前記分析部が形成される領域に前記親水化物質が結合したカチオン性ポリマーを固定化させる<1>に記載のマイクロチップの製造方法。
<4> 前記親水化物質は、一つ以上のアニオン性官能基を有する<1>〜<3>のいずれか一つに記載のマイクロチップの製造方法。
<5> 前記アニオン性官能基は、カルボキシ基及びスルホ基の少なくとも一方を含む<4>に記載のマイクロチップの製造方法。
<6> 前記親水化物質は、一つ以上の親水性官能基を有する<1>〜<5>のいずれか一つに記載のマイクロチップの製造方法。
<7> 前記親水性官能基は、水酸基及びアミノ基の少なくとも一方を含む<6>に記載のマイクロチップの製造方法。
<8> 前記カチオン性ポリマーは、ポリクオタニウム及びジメチルアミン−エピクロロヒドリンコポリマーの少なくとも一方を含む<1>〜<7>のいずれか一つに記載のマイクロチップの製造方法。
Specific means for achieving the above-mentioned objectives are as follows.
<1> Immobilization of a cationic polymer in which a hydrophilic substance is bound to a region where a sampling part for collecting a sample is formed and a region where an analysis part for analyzing the sample is formed on a pair of base materials. The sampling unit, which comprises a step and a joining step of joining the pair of base materials after the immobilization step, wherein the cationic polymer to which the hydrophilic substance is bound is immobilized by the joining step. And a method for manufacturing a microchip on which the analysis unit is formed.
<2> The immobilization step includes a modification step of immobilizing the cationic polymer in a region where the sampling unit is formed and a region where the analysis unit is formed, and the immobilization step of the cationic polymer. The method for producing a microchip according to <1>, which comprises a hydrophilization step of binding a hydrophilization substance.
<3> In the immobilization step, after the hydrophilic substance was bound to the cationic polymer, the hydrophilized substance was bound to the region where the sampling portion was formed and the region where the analysis portion was formed. The method for producing a microchip according to <1>, wherein the cationic polymer is immobilized.
<4> The method for producing a microchip according to any one of <1> to <3>, wherein the hydrophilic substance has one or more anionic functional groups.
<5> The method for producing a microchip according to <4>, wherein the anionic functional group contains at least one of a carboxy group and a sulfo group.
<6> The method for producing a microchip according to any one of <1> to <5>, wherein the hydrophilic substance has one or more hydrophilic functional groups.
<7> The method for producing a microchip according to <6>, wherein the hydrophilic functional group contains at least one of a hydroxyl group and an amino group.
<8> The method for producing a microchip according to any one of <1> to <7>, wherein the cationic polymer contains at least one of polyquaternium and a dimethylamine-epichlorohydrin copolymer.
<9> 試料を採取する試料採取部と、前記試料の分析を行う分析部と、を備え、前記試料採取部及び前記分析部の内壁に親水化物質が結合したカチオン性ポリマーが固定化されているマイクロチップ。
<10> 一つのユニットが前記試料採取部及び前記分析部を備える<9>に記載のマイクロチップ。
<11> 前記試料採取部及び前記分析部は、一対の基材の接合により形成された部位である<9>又は<10>に記載のマイクロチップ。
<12> 前記試料採取部の内壁に固定化されている前記カチオン性ポリマーと、前記分析部の内壁に固定化されている前記カチオン性ポリマーと、が同一である<9>〜<11>のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
<13> 前記親水化物質は、一つ以上のアニオン性官能基を有する<9>〜<12>のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
<14> 前記アニオン性官能基は、カルボキシ基及びスルホ基の少なくとも一方を含む<13>に記載のマイクロチップ。
<15> 前記親水化物質は、一つ以上の親水性官能基を有する<9>〜<14>のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
<16> 前記親水性官能基は、水酸基及びアミノ基の少なくとも一方を含む<15>に記載のマイクロチップ。
<17> 前記カチオン性ポリマーは、ポリクオタニウム及びジメチルアミン−エピクロロヒドリンコポリマーの少なくとも一方を含む<9>〜<16>のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
<18> 前記試料採取部は、毛細管力を用いて前記試料を採取する<9>〜<17>のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
<19> 前記分析部は、キャピラリー管である<9>〜<18>のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
<20> 電気泳動による前記試料中の生物由来物質の分析に用いられる<9>〜<19>のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
<21> 前記生物由来物質は、ヘモグロビンである<20>に記載のマイクロチップ。
<9> A sampling unit for collecting a sample and an analysis unit for analyzing the sample are provided, and a cationic polymer in which a hydrophilic substance is bound is immobilized on the sampling unit and the inner wall of the analysis unit. Microchip.
<10> The microchip according to <9>, wherein one unit includes the sampling unit and the analysis unit.
<11> The microchip according to <9> or <10>, wherein the sampling unit and the analysis unit are sites formed by joining a pair of base materials.
<12> Of <9> to <11>, the cationic polymer immobilized on the inner wall of the sampling unit and the cationic polymer immobilized on the inner wall of the analysis unit are the same. The microchip described in any one.
<13> The microchip according to any one of <9> to <12>, wherein the hydrophilic substance has one or more anionic functional groups.
<14> The microchip according to <13>, wherein the anionic functional group contains at least one of a carboxy group and a sulfo group.
<15> The microchip according to any one of <9> to <14>, wherein the hydrophilic substance has one or more hydrophilic functional groups.
<16> The microchip according to <15>, wherein the hydrophilic functional group contains at least one of a hydroxyl group and an amino group.
<17> The microchip according to any one of <9> to <16>, wherein the cationic polymer contains at least one of polyquaternium and a dimethylamine-epichlorohydrin copolymer.
<18> The microchip according to any one of <9> to <17>, wherein the sampling unit collects the sample using capillary force.
<19> The microchip according to any one of <9> to <18>, which is a capillary tube.
<20> The microchip according to any one of <9> to <19> used for analysis of a biological substance in the sample by electrophoresis.
<21> The microchip according to <20>, wherein the biological substance is hemoglobin.
<22> <9>〜<21>のいずれか一つに記載のマイクロチップと、前記マイクロチップが取り付けられる分析装置と、を備える分析システム。 <22> An analysis system including the microchip according to any one of <9> to <21> and an analyzer to which the microchip is attached.
本発明の一態様によれば、試料採取部及び分析部を備え、試料採取部及び分析部に親水性及び正電荷層の両方が付与されたマイクロチップ、及び前述のマイクロチップを備えた分析システム、並びに、前述のマイクロチップの製造方法を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, an analysis system including a sampling unit and an analysis unit, a microchip having both a hydrophilic and positively charged layer added to the sampling unit and the analysis unit, and the above-mentioned microchip. , And the above-mentioned method for manufacturing a microchip can be provided.
以下、本発明の一態様のマイクロチップの製造方法及びマイクロチップについて説明する。
本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
Hereinafter, a method for manufacturing a microchip according to one aspect of the present invention and the microchip will be described.
In the present specification, the numerical range represented by using "~" means a range including the numerical values before and after "~" as the lower limit value and the upper limit value.
〔マイクロチップの製造方法〕
本発明の一態様のマイクロチップの製造方法は、一対の基材における試料を採取する試料採取部が形成される領域及び前記試料の分析を行う分析部が形成される領域に親水化物質が結合したカチオン性ポリマーを固定化させる固定化工程と、前記固定化工程の後に、前記一対の基材を接合する接合工程と、を含み、前記接合工程により、前記親水化物質が結合したカチオン性ポリマーが固定化された、前記試料採取部及び前記分析部が形成される。
固定化工程にて一対の基板における試料採取部が形成される領域及び分析部が形成される領域に親水性及び正電荷層の両方を付与することが可能であり、固定化工程の後の接合工程にて一対の基材を接合し、親水化物質が結合したカチオン性ポリマーが固定化された、試料採取部及び分析部を形成可能である。また、一連の工程にて、試料採取部と分析部との各々に要求される性質を、固定化工程にて試料採取部となる領域及び分析部となる領域に付与することが可能であるため、工程が簡略化されており、マイクロチップの生産コストの低減が可能となる。
[Manufacturing method of microchip]
In the method for producing a microchip according to one aspect of the present invention, a hydrophilic substance is bound to a region in which a sampling portion for collecting a sample is formed and a region in which an analysis portion for analyzing the sample is formed on a pair of substrates. The cationic polymer to which the hydrophilized substance is bound by the joining step includes an immobilization step of immobilizing the cationic polymer and a joining step of joining the pair of base materials after the immobilization step. The sampling unit and the analysis unit are formed.
It is possible to impart both hydrophilic and positively charged layers to the region where the sampling part is formed and the region where the analysis part is formed in the pair of substrates in the immobilization step, and joining after the immobilization step. In the process, a pair of base materials can be joined to form a sampling section and an analysis section in which a cationic polymer to which a hydrophilic substance is bound is immobilized. Further, in a series of steps, it is possible to impart the properties required for each of the sampling unit and the analysis unit to the region to be the sampling unit and the region to be the analysis unit in the immobilization step. The process is simplified, and the production cost of the microchip can be reduced.
本態様のマイクロチップの製造方法で得られるマイクロチップ、及び後述する本態様のマイクロチップは、様々な試料を対象とした種々の分析方法に用いられ、好ましくは、電気泳動(好ましくはキャピラリー電気泳動)による試料中の物質(好ましくは生物由来物質)の分析に用いられる。試料としては、生物由来の血液、尿、汗等の検体、水質調査、地質調査等の環境調査の対象となる試料などが挙げられる。試料としては、人体等から採取された血液であることが好ましい。また、分析対象としては、試料中に含まれる生物由来物質が好ましく、血液中に含まれる生物由来物質がより好ましい。また、生物由来物質の中でもヘモグロビンが好ましい。 The microchip obtained by the method for producing a microchip of this embodiment and the microchip of this embodiment described later are used in various analytical methods for various samples, and are preferably electrophoresis (preferably capillary electrophoresis). ) Is used for the analysis of substances (preferably biological substances) in the sample. Examples of the sample include samples of biological blood, urine, sweat, etc., and samples subject to environmental surveys such as water quality surveys and geological surveys. The sample is preferably blood collected from the human body or the like. Further, as the analysis target, a biological substance contained in the sample is preferable, and a biological substance contained in blood is more preferable. Hemoglobin is preferable among biological substances.
血液に含まれる成分のうち分析対象となる成分としては、ヘモグロビン(Hb)、アルブミン(Alb)、グロブリン(α1、α2、β、γグロブリン)、フィブリノーゲン等が挙げられる。ヘモグロビンとしては、たとえば、正常ヘモグロビン(HbA0)、糖化ヘモグロビン、修飾ヘモグロビン、胎児ヘモグロビン(HbF))、変異ヘモグロビン等が挙げられる。糖化ヘモグロビンとしては、たとえば、ヘモグロビンA1a(HbA1a)、ヘモグロビンA1b(HbA1b)、ヘモグロビンA1c(HbA1c)、GHbLys等が挙げられる。前記ヘモグロビンA1cとしては、たとえば、安定型HbA1c(S−HbA1c)、不安定型HbA1c(L−HbA1c)等が挙げられる。修飾ヘモグロビンとしては、たとえば、カルバミル化Hb、アセチル化Hb等が挙げられる。 Among the components contained in blood, the components to be analyzed include hemoglobin (Hb), albumin (Alb), gamma globulin (α1, α2, β, gamma globulin), fibrinogen and the like. Examples of hemoglobin include normal hemoglobin (HbA0), glycated hemoglobin, modified hemoglobin, fetal hemoglobin (HbF)), mutant hemoglobin, and the like. Examples of the saccharified hemoglobin include hemoglobin A1a (HbA1a), hemoglobin A1b (HbA1b), hemoglobin A1c (HbA1c), GHbLys and the like. Examples of the hemoglobin A1c include stable HbA1c (S-HbA1c) and unstable HbA1c (L-HbA1c). Examples of the modified hemoglobin include carbamylated Hb and acetylated Hb.
<固定化工程>
固定化工程では、一対の基材における試料採取部が形成される領域及び分析部が形成される領域に親水化物質が結合したカチオン性ポリマーを固定化させる。この工程にて、試料採取部が形成される領域及び分析部が形成される領域に親水化物質が結合したカチオン性ポリマーが固定化され、次の接合工程にて、試料採取部及び分析部に親水性及び正電荷層の両方が付与されたマイクロチップが形成される。
<Immobilization process>
In the immobilization step, the cationic polymer in which the hydrophilic substance is bound is immobilized in the region where the sampling portion is formed and the region where the analysis portion is formed on the pair of substrates. In this step, the cationic polymer in which the hydrophilic substance is bound is immobilized in the region where the sampling part is formed and the region where the analysis part is formed, and in the next joining step, the sampling part and the analysis part are subjected to. A microchip with both hydrophilic and positively charged layers is formed.
(基材)
基材としては、例えば、接合することで試料を採取する試料採取部及び前記試料の分析を行う分析部が形成される一対の基材を用いる。一対の基材としては、例えば、図1、2に示すように、略長矩形状の板状部材であるチップ部品A及びチップ部品Bが挙げられる。
(Base material)
As the base material, for example, a pair of base materials on which a sampling unit for collecting a sample by joining and an analysis unit for analyzing the sample are formed is used. Examples of the pair of base materials include chip component A and chip component B, which are substantially elongated rectangular plate-shaped members, as shown in FIGS. 1 and 2.
図1に示すように、チップ部品Aは、貫通孔11〜14、検出用窓15及び第1の溝16(試料採取部1が形成される領域)を備える。また、図2に示すように、チップ部品Bは、検出用窓15及び第2の溝18(分析部2が形成される領域)を備える。さらに、チップ部品Aは、図1の(b)に示す面にて、貫通孔13と貫通孔14との間に分析部2が形成される領域19を有し、チップ部品Bは、図2の(b)に示す面にて、試料採取部1が形成される領域17を有する。そして、接合工程にて、図1の(b)及び図2の(b)に示す面を接合面とし、第1の溝16と領域17とが対面し、かつ第2の溝18と領域19とが対面するようにチップ部品A及びチップ部品Bを接合することにより、図3に示すように、試料採取部1及び分析部2を有するマイクロチップ100が形成される。
As shown in FIG. 1, the chip component A includes through
チップ部品Aにおける貫通孔11〜14は、チップ部品Aを厚さ方向に貫通しており、それぞれの貫通孔が、マイクロチップ100における試料採取口3、試料到達口4、試料保持部5及び泳動液保持部6に対応する。
The through holes 11 to 14 in the chip component A penetrate the chip component A in the thickness direction, and each of the through holes penetrates the
チップ部品A及びチップ部品Bにおける検出用窓15は、マイクロチップ100について電気泳動による分析を行う際、分析に供される光を入射及び出射するためのものであり、例えば、吸光度測定に用いられる。チップ部品Bにおいて、検出用窓15は、第2の溝18の少なくとも一部と対面するように配置される。
The
チップ部品Aにおける第1の溝16は、試料採取部1が形成される領域に対応し、図1の(b)に示す面にて、貫通孔11と貫通孔12との間に設けられた溝である。固定化工程にて、第1の溝16の壁面に親水化物質が結合したカチオン性ポリマーが固定化されて親水性及び正電荷層が付与される。さらに、後述する接合工程にて、チップ部品Aにおける第1の溝16と、チップ部品Bにおける領域17と、が対面するようにチップ部品A及びチップ部品Bを接合することにより、第1の溝16と領域17とが対面する位置に試料採取部1が形成される。
The
第1の溝16は、貫通孔11と貫通孔12との間に設けられたマイクロ流路であることが好ましい。また、第1の溝16のサイズは特に限定されず、例えば、深さが100μm〜1000μm、幅が100μm〜2000μm、及び長さが1mm〜20mmであることが好ましい。
The
チップ部品Aにおける領域19は、分析部2が形成される領域に対応し、図1の(b)に示す面にて、貫通孔13と貫通孔14との間に設けられた領域である。固定化工程にて、領域19に親水化物質が結合したカチオン性ポリマーが固定化されて親水性及び正電荷層が付与される。さらに、後述する接合工程にて、チップ部品Aにおける領域19と、チップ部品Bにおける第2の溝18と、が対面するようにチップ部品A及びチップ部品Bを接合することにより、領域19と第2の溝18とが対面する位置に分析部2が形成される。
The
チップ部品Bにおける第2の溝18は、分析部2が形成される領域に対応し、チップ部品Aとチップ部品Bとを接合した際、第2の溝18の両端部に貫通孔13及び貫通孔14に対応する試料保持部5及び泳動液保持部6が位置するように設けられる。固定化工程にて、第2の溝18の壁面に親水化物質が結合したカチオン性ポリマーが固定化されて親水性及び正電荷層が付与される。
The
第2の溝18は、チップ部品Aとチップ部品Bとを接合した際、試料の分析を行う分析部、好ましくは電気泳動による試料の分析を行うキャピラリー管として機能する。また、第2の溝18は、チップ部品Bの長手方向に沿って直線状に延びている。第2の溝18のサイズは特に限定されず、例えば、深さが25μm〜100μm、幅が25μm〜100μm及び長さが5mm〜150mmであることが好ましい。
The
チップ部品Bにおける領域17は、試料採取部1が形成される領域に対応し、図2の(b)に示す面に設けられた領域である。固定化工程にて、領域17に親水化物質が結合したカチオン性ポリマーが固定化されて親水性及び正電荷層が付与される。さらに、後述する接合工程にて、チップ部品Aにおける第1の溝16と、チップ部品Bにおける領域17と、が対面するようにチップ部品A及びチップ部品Bを接合することにより、第1の溝16と領域17とが対面する位置に試料採取部1が形成される。
The
基材(チップ部品A及びチップ部品B)の材質としては、ガラス、溶融シリカ、樹脂等が挙げられ、コスト、加工のしやすさ、及びカチオン性ポリマーの固定化のし易さの点から、樹脂が好ましい。樹脂としては、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)等のアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニリデン、環状ポリオレフィン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、シクロオレフィン、ポリプロピレン、及びポリエチレン等が挙げられ、光透過性に優れる点から、ポリメタクリル酸メチルが好ましい。 Examples of the material of the base material (chip component A and chip component B) include glass, molten silica, resin, etc., from the viewpoint of cost, ease of processing, and ease of immobilization of the cationic polymer. Resin is preferred. Examples of the resin include acrylic resins such as polymethylmethacrylate (PMMA), polymethylmethacrylate, polycarbonate, polyvinylidene chloride, cyclic polyolefin, polyether ether ketone, polystyrene, polytetrafluoroethylene (PTFE), cycloolefin, polypropylene, and Examples thereof include polyethylene, and polymethyl methacrylate is preferable from the viewpoint of excellent light transmission.
(固定化工程の具体例1)
固定化工程は、試料採取部が形成される領域及び分析部が形成される領域にカチオン性ポリマーを固定化する修飾工程と、固定化された前記カチオン性ポリマーに親水化物質を結合させる親水化工程と、を含んでいてもよい。この場合、まず試料採取部が形成される領域及び分析部が形成される領域にカチオン性ポリマーを固定化し、その後、固定化されたカチオン性ポリマーに親水化物質を結合させることにより、上記領域に親水化物質が結合したカチオン性ポリマーを固定化する。これにより、一連の工程にて、試料採取部が形成される領域及び分析部が形成される領域に親水性及び正電荷層を付与することができる。
(Specific example 1 of the immobilization process)
The immobilization step is a modification step of immobilizing a cationic polymer in a region where a sampling part is formed and a region where an analysis part is formed, and a hydrophilization step in which a hydrophilic substance is bound to the immobilized cationic polymer. The process and may be included. In this case, the cationic polymer is first immobilized in the region where the sampling unit is formed and the region where the analysis portion is formed, and then the hydrophilic substance is bound to the immobilized cationic polymer to form the above region. Immobilizes a cationic polymer to which a hydrophilic substance is bound. As a result, a hydrophilic and positively charged layer can be imparted to the region where the sampling unit is formed and the region where the analysis unit is formed in a series of steps.
例えば、カチオン性ポリマーを含有する溶液1を準備し、少なくとも一対の基材における試料採取部が形成される領域及び分析部が形成される領域に溶液1を付与して上記領域にカチオン性ポリマーを固定化する。上記領域にカチオン性ポリマーを固定化した後、必要に応じて水等を用いて一対の基材を洗浄してもよい。次に、親水化物質を含有する溶液2を準備し、少なくとも一対の基材におけるカチオン性ポリマーが固定化された試料採取部が形成される領域及び分析部が形成される領域に溶液2を付与して固定化されたカチオン性ポリマーに親水化物質を結合させてもよい。
For example, a
例えば、修飾工程にて、試料採取部1が形成される領域に対応する、チップ部品Aにおける第1の溝16及びチップ部品Bにおける領域17にカチオン性ポリマーを固定化する。同様に、修飾工程にて、分析部2が形成される領域に対応する、チップ部品Bにおける第2の溝18及びチップ部品Aにおける領域19にカチオン性ポリマーを固定化する。そして、親水化工程にて、第1の溝16及び領域17に固定化されたカチオン性ポリマーに親水化物質を結合させ、かつ、第2の溝18及び領域19に固定化されたカチオン性ポリマーに親水化物質を結合させる。
For example, in the modification step, the cationic polymer is immobilized in the
(固定化工程の具体例2)
他にも、固定化工程では、カチオン性ポリマーに親水化物質を結合させた後、試料採取部が形成される領域及び分析部が形成される領域に親水化物質が結合したカチオン性ポリマーを固定化させてもよい。この場合、例えば、カチオン性ポリマー及び親水化物質を含有する溶液3を調製し、溶液3中にてカチオン性ポリマーに親水化物質を結合させ、少なくとも一対の基材における試料採取部が形成される領域及び分析部が形成される領域に溶液3を付与することにより、上記領域に親水化物質が結合したカチオン性ポリマーを固定化してもよい。これにより、同一の工程にて、試料採取部が形成される領域及び分析部が形成される領域に親水性及び正電荷層を付与することができる。
(Specific example 2 of the immobilization process)
In addition, in the immobilization step, after the hydrophilic substance is bound to the cationic polymer, the cationic polymer to which the hydrophilic substance is bound is fixed in the region where the sampling part is formed and the region where the analysis part is formed. You may make it. In this case, for example, a
例えば、カチオン性ポリマーに親水化物質を結合させた後、試料採取部1が形成される領域に対応する、チップ部品Aにおける第1の溝16及びチップ部品Bにおける領域17、並びに、分析部2が形成される領域に対応する、チップ部品Bにおける第2の溝18及びチップ部品Aにおける領域19に、上記カチオン性ポリマーを固定化する。
For example, the
固定化工程の具体例1、2において、溶液1〜3を試料採取部が形成される領域及び分析部が形成される領域に付与する方法としては、例えば、塗布、浸漬、滴下、噴霧等が挙げられる。なお、試料採取部が形成される領域及び分析部が形成される領域に溶液1〜3が付与されていればよく、基材(チップ部品A及びチップ部品B)における上記領域以外の箇所に溶液1〜3が付与されても構わない。
In Specific Examples 1 and 2 of the immobilization step, as a method of applying the
なお、固定化工程の前工程として、試料採取部が形成される領域及び分析部が形成される領域にカチオン性ポリマーをより好適に固定化させる点から、アルカリ溶液処理等の液相表面処理、真空紫外線処理、プラズマ処理、コロナ放電処理、フレーム処理、オゾン処理等の気相表面処理などを行ってもよい。 As a pre-step of the immobilization step, a liquid phase surface treatment such as an alkaline solution treatment can be performed from the viewpoint of more preferably immobilizing the cationic polymer in the region where the sampling part is formed and the region where the analysis part is formed. Gas phase surface treatment such as vacuum ultraviolet treatment, plasma treatment, corona discharge treatment, frame treatment, ozone treatment and the like may be performed.
(カチオン性ポリマー)
マイクロチップの製造方法にて用いるカチオン性ポリマーとしては、マイクロチップに固定化され、かつカチオン性基又はカチオン性基にイオン化されうる基を有するポリマーであればよい。カチオン性ポリマーは、カチオン性基を有するモノマーの単独重合体、その他のモノマーとの共重合体又は縮重合体であってもよい。カチオン性基又はカチオン性基にイオン化されうる基としては、窒素を含む基が挙げられ、例えば、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、イミノ基、オニウム基、ヒドラジド基等が挙げられ、強いカチオン性を示し、マイクロチップの分析性能の向上の観点から、オニウム基が好ましく、第4級オニウム基が好ましい。また、カチオン性ポリマーは、水溶性であることが好ましい。カチオン性ポリマーは、分析性能の向上の観点から、直鎖であることが好ましい。また、カチオン性ポリマーは、分析性能の向上の観点から、カチオン性基及びカチオン性基にイオン化されうる基の合計が2個以上であることが好ましく、カチオン性基を2個以上有することが好ましい。
なお、カチオン性ポリマーは、1種を用いてもよく、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Cationic polymer)
The cationic polymer used in the method for producing a microchip may be a polymer that is immobilized on the microchip and has a cationic group or a group that can be ionized into the cationic group. The cationic polymer may be a homopolymer of a monomer having a cationic group, a copolymer with another monomer, or a condensed polymer. Examples of the cationic group or the group that can be ionized into the cationic group include a group containing nitrogen, for example, a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, an imino group, an onium group, and a hydrazide. From the viewpoint of improving the analytical performance of the microchip, the onium group is preferable, and the quaternary onium group is preferable. Further, the cationic polymer is preferably water-soluble. The cationic polymer is preferably linear from the viewpoint of improving analytical performance. Further, from the viewpoint of improving analytical performance, the cationic polymer preferably has a total of two or more cationic groups and groups that can be ionized into the cationic groups, and preferably has two or more cationic groups. ..
The cationic polymer may be used alone or in combination of two or more.
第1級アミノ基〜第3級アミノ基を有するカチオン性ポリマーとしては、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリリジン、ポリアルギニン、ポリヒスチジン、ポリオルニチン、ポリジアリルアミン、ポリメチルジアリルアミン等が挙げられる。
イミノ基を有するカチオン性ポリマーとしては、ポリエチレンイミン等が挙げられる。
Examples of the cationic polymer having a primary amino group to a tertiary amino group include polyallylamine, polyvinylamine, polylysine, polyarginine, polyhistidine, polyornithine, polydiallylamine, and polymethyldiallylamine.
Examples of the cationic polymer having an imino group include polyethyleneimine.
オニウム基としては、非共有電子対を持つ元素を含む化合物に、H+又は陽イオン(R+、Rはアルキル基等)が配位して生じるカチオンであればよく、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、オキソニウムイオン、スルホニウムイオン、フルオロニウムイオン、クロロニウムイオン等が挙げられる。中でも、第4級オニウム基であるアンモニウムイオン、ホスホニウムイオンが好ましく、アンモニウムイオンがより好ましい。また、カチオン性ポリマーとしては、ポリマー一分子中にオニウム基(好ましくは第4級オニウム基、より好ましくはアンモニウムイオン)を2個以上有するポリカチオン性ポリマーであることが好ましい。また、カチオン性ポリマーは、塩化物、硫化物等の塩であってもよい。 The onium group may be a cation formed by coordinating H + or a cation (R + , R is an alkyl group, etc.) to a compound containing an element having an unshared electron pair, and is an ammonium ion, a phosphonium ion, or the like. Examples thereof include oxonium ion, sulfonium ion, fluoronium ion and chloronium ion. Among them, ammonium ion and phosphonium ion, which are quaternary onium groups, are preferable, and ammonium ion is more preferable. The cationic polymer is preferably a polycationic polymer having two or more onium groups (preferably quaternary onium groups, more preferably ammonium ions) in one molecule of the polymer. Moreover, the cationic polymer may be a salt such as chloride and sulfide.
カチオン性ポリマーとしては、アンモニウムイオンを有するポリマーを含むことが好ましく、ポリクオタニウム及びジメチルアミン−エピクロロヒドリンコポリマーの少なくとも一方を含むことがより好ましく、ポリクオタニウム及びジメチルアミン−エピクロロヒドリンコポリマーの少なくとも一方であることがさらに好ましい。 The cationic polymer preferably contains a polymer having ammonium ions, more preferably contains at least one of a polyquaternium and a dimethylamine-epichlorohydrin copolymer, and more preferably at least one of a polyquaternium and a dimethylamine-epichlorohydrin copolymer. Is more preferable.
本開示において「ポリクオタニウム」とは、アンモニウムイオンを有するモノマーに由来する構成単位を含むカチオン性ポリマーをいう。ポリクオタニウムは、INCI(International Nomenclature for Cosmetic Ingredients) directoryで確認できる。ポリクオタニウムとしては、ポリクオタニウム−6(poly(diallyldimethylammonium chloride)、ポリクオタニウム−7(copolymer of acrylamide and diallyldimethylammonium chloride)、ポリクオタニウム−4(Diallyldimethylammonium chloride-hydroxyethyl cellulose copolymer)、ポリクオタニウム−22(copolymer of acrylic acid and diallyldimethylammonium chloride)等のポリジアリルジメチルアンモニウム塩、ポリクオタニウム−1(Ethanol, 2,2',2''-nitrilotris-, polymer with 1,4-dichloro-2-butene and N,N,N',N'-tetramethyl-2-butene-1,4-diamine)、ポリクオタニウム−11(Copolymer of vinylpyrrolidone and quaternized dimethylaminoethyl methacrylate)及びポリクオタニウム−2(poly[bis(2-chloroethyl)ether-alt-1,3-bis[3-(dimethylamino)propyl]urea])等が挙げられる。 In the present disclosure, "polyquaternium" refers to a cationic polymer containing a structural unit derived from a monomer having ammonium ions. Polyquaternium can be found in the INCI (International Nomenclature for Cosmetic Ingredients) directory. Examples of polyquaternium include polyquaternium-6 (poly (diallyldimethylammonium chloride), polyquaternium-7 (copolymer of amine and diallyldimethylammonium chloride), polyquaternium-4 (Diallyldimethylammonium chloride-hydroxyethyl cellulose copolymer), and polyquaternium-22 (copolymer of acrylic acid and diallyldimethylammonium chloride). Etc., Polyquaternium dimethylammonium salt, Polyquaternium-1 (Ethanol, 2,2', 2''-nitrilotris-, polymer with 1,4-dichloro-2-butene and N, N, N', N'-tetramethyl- 2-butene-1,4-diamine), polyquaternium-11 (Copolymer of vinylpyrrolidone and quaternized dimethylaminoethylryl) and polyquaternium-2 (poly [bis (2-chloroethyl) ether-alt-1,3-bis [3- (dimethylamino)) ) propyl] urea]) and the like.
ヒドラジド基を有するカチオン性ポリマーとしては、アミノポリアクリルアミド等が挙げられる。 Examples of the cationic polymer having a hydrazide group include aminopolyacrylamide and the like.
カチオン性ポリマーの重量平均分子量は、分析性能の向上の観点から、10000以上であることが好ましく、50000以上であることが好ましく、100000以上であることがより好ましい。また、カチオン性ポリマーの重量平均分子量は、溶液の粘性増加を抑える観点から、500000以下であることが好ましく、300000以下であることがより好ましい。 The weight average molecular weight of the cationic polymer is preferably 10,000 or more, preferably 50,000 or more, and more preferably 100,000 or more from the viewpoint of improving analytical performance. The weight average molecular weight of the cationic polymer is preferably 500,000 or less, and more preferably 300,000 or less, from the viewpoint of suppressing an increase in the viscosity of the solution.
マイクロチップの製造方法にて用いる親水化物質としては、前述のカチオン性ポリマーに結合可能であり、試料採取部が形成される領域及び分析部が形成される領域(好ましくは試料採取部が形成される領域)に親水性を付与できる物質であればよい。 As the hydrophilic substance used in the method for producing a microchip, a region capable of binding to the above-mentioned cationic polymer, a region in which a sampling portion is formed and a region in which an analysis portion is formed (preferably, a sampling portion is formed). Any substance that can impart hydrophilicity to the region) may be used.
(親水化物質)
親水化物質としては、カチオン性ポリマーに好適に結合可能となる点から、一つ以上のアニオン性官能基を有することが好ましい。アニオン性官能基としては、カルボキシ基(カルボン酸基)、スルホ基(スルホン酸基)、硫酸エステル基、リン酸エステル基、ホスホン酸基、シラノール基等が挙げられ、カルボキシ基及びスルホ基が好ましい。なお、アニオン性官能基は、塩であってもよい。
(Hydrophilic substance)
The hydrophilic substance preferably has one or more anionic functional groups from the viewpoint that it can be suitably bonded to a cationic polymer. Examples of the anionic functional group include a carboxy group (carboxylic acid group), a sulfo group (sulfonic acid group), a sulfuric acid ester group, a phosphoric acid ester group, a phosphonic acid group, a silanol group and the like, and a carboxy group and a sulfo group are preferable. .. The anionic functional group may be a salt.
親水化物質としては、親水性を好適に付与することができる点から、一つ以上(好ましくは、一つ又は二つ)の親水性官能基を有することが好ましく、一つ以上のアニオン性官能基を有し、かつ一つ以上の親水性官能基を有することがより好ましく、一つのアニオン性官能基を有し、かつ一つ以上の親水性官能基を有することがさらに好ましい。親水性官能基としては、水酸基、アミノ基等が挙げられ、例えば、水酸基及びアミノ基の少なくとも一方であることが好ましい。 The hydrophilic substance preferably has one or more (preferably one or two) hydrophilic functional groups, and one or more anionic functional groups, from the viewpoint that hydrophilicity can be preferably imparted. It is more preferable to have a group and one or more hydrophilic functional groups, and it is further preferable to have one anionic functional group and one or more hydrophilic functional groups. Examples of the hydrophilic functional group include a hydroxyl group and an amino group, and for example, at least one of a hydroxyl group and an amino group is preferable.
親水化物質としては、カルボキシ基及びスルホ基の少なくとも一方と水酸基及びアミノ基の少なくとも一方とを有する化合物が好ましく、下記一般式(1)で表される化合物がより好ましい。 As the hydrophilic substance, a compound having at least one of a carboxy group and a sulfo group and at least one of a hydroxyl group and an amino group is preferable, and a compound represented by the following general formula (1) is more preferable.
(一般式(1)中、Pは、カルボキシ基及びスルホ基の少なくとも一方を表し、Aは、水酸基及びアミノ基の少なくとも一方を表し、Rは、m+n価の連結基を表す。mは1〜3の整数を表し、nは1〜3の整数を表す。複数のP及び複数のAは、それぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。) (In the general formula (1), P represents at least one of a carboxy group and a sulfo group, A represents at least one of a hydroxyl group and an amino group, and R represents an m + n-valent linking group. Represents an integer of 3, n represents an integer of 1-3. The plurality of Ps and the plurality of As may be the same or different.)
一般式(1)において、Rとしては、炭素を含む連結基であることが好ましく、直鎖又は分岐の炭化水素基であることがより好ましく、2価の連結基であるアルキレン基(例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等)、フェニレン基等であることがさらに好ましく、アルキレン基であることが特に好ましい。
一般式(1)において、mとしては、1であることが好ましく、nとしては、1であることが好ましい。
In the general formula (1), R is preferably a linking group containing carbon, more preferably a linear or branched hydrocarbon group, and an alkylene group (for example, methylene) which is a divalent linking group. A group, an ethylene group, a propylene group, etc.), a phenylene group, etc. are more preferable, and an alkylene group is particularly preferable.
In the general formula (1), m is preferably 1 and n is preferably 1.
親水化物質としては、より具体的には、グリシン、リシン等のアミノ酸、ヒドロキシメタンスルホン酸、ヒドロキシエタンスルホン酸、ヒドロキシプロパンスルホン酸、ヒドロキシブタンスルホン酸、グリコール酸、乳酸、タルトロン酸、グリセリン酸、ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸、酒石酸、シトラマル酸、クエン酸、イソクエン酸、ロイシン酸、メバロン酸、パントイン酸、アミノメタンスルホン酸、アミノエタンスルホン酸(タウリン)、アミノプロパンスルホン酸等が挙げられる。なお、親水化物質としては、塩であってもよく、例えば、アルカリ金属塩(リチウム塩、ナトリウム塩)であってもよい。 More specifically, the hydrophilizing substances include amino acids such as glycine and lysine, hydroxymethanesulfonic acid, hydroxyethanesulfonic acid, hydroxypropanesulfonic acid, hydroxybutanesulfonic acid, glycolic acid, lactic acid, tartronic acid, and glyceric acid. Examples thereof include hydroxybutyric acid, malic acid, tartaric acid, citramalic acid, citric acid, isocitrate, leucic acid, mevalonic acid, pantoic acid, aminomethanesulfonic acid, aminoethanesulfonic acid (taurine), aminopropanesulfonic acid and the like. The hydrophilic substance may be a salt, for example, an alkali metal salt (lithium salt, sodium salt).
<接合工程>
本態様のマイクロチップの製造方法は、固定化工程の後に、前記一対の基材を接合する接合工程を含む。接合工程により、試料採取部及び分析部に親水性及び正電荷層の両方が付与されたマイクロチップが得られる。
<Joining process>
The method for producing a microchip of this embodiment includes a joining step of joining the pair of base materials after the immobilization step. The joining step provides a microchip in which both the hydrophilic and positively charged layers are imparted to the sampling section and the analysis section.
接合工程にて、チップ部品Aにおける第1の溝16と、チップ部品Bにおける領域17と、が対面し、かつ、チップ部品Aにおける領域19と、チップ部品Bにおける第2の溝18と、が対面するように、チップ部品A及びチップ部品Bを接合すればよい。これにより、第1の溝16と領域17とが対面する位置に試料採取部1が形成され、かつ、領域19と第2の溝18とが対面する位置に分析部2が形成される。
In the joining step, the
一対の基材(例えば、チップ部品A及びチップ部品B)を接合する方法としては、特に限定されず、例えば、一対の基材の接合面同士を接触させた状態で加熱圧着する方法が挙げられる。 The method of joining the pair of base materials (for example, the chip component A and the chip component B) is not particularly limited, and examples thereof include a method of heat-pressing the joint surfaces of the pair of base materials in contact with each other. ..
〔マイクロチップ〕
本発明の一態様のマイクロチップは、試料を採取する試料採取部と、前記試料の分析を行う分析部と、を備え、前記試料採取部及び前記分析部の内壁に親水化物質が結合したカチオン性ポリマーが固定化されている。本態様のマイクロチップは、試料採取部及び分析部に親水性及び正電荷層の両方が付与されたマイクロチップであり、例えば、前述の本態様のマイクロチップの製造方法により製造することができる。なお、本態様のマイクロチップの製造に用いるカチオン性ポリマー及び親水化物質は、前述の本態様のマイクロチップの製造方法にて説明したカチオン性ポリマー及び親水化物質と同様であるため、その説明を省略する。
[Microchip]
The microchip according to one aspect of the present invention includes a sampling unit for collecting a sample and an analysis unit for analyzing the sample, and a cation in which a hydrophilic substance is bound to the sampling unit and the inner wall of the analysis unit. The sex polymer is immobilized. The microchip of this embodiment is a microchip in which both a hydrophilic and a positive charge layer are imparted to a sampling unit and an analysis unit, and can be produced, for example, by the method for producing a microchip of the present embodiment described above. Since the cationic polymer and the hydrophilizing substance used for producing the microchip of this embodiment are the same as those of the cationic polymer and the hydrophilizing substance described in the above-described method for producing the microchip of this embodiment, the description thereof will be described. Omit.
また、本態様のマイクロチップは、生産コスト抑制の観点から、マイクロチップを構成する一つのユニットが試料採取部及び分析部を備えることが好ましい。このようなマイクロチップは、前述のマイクロチップの製造方法にて記載したように、一対の基材を接合させることにより得られるものであってもよく、試料採取部及び分析部は、一対の基材の接合により形成された部位であってもよい。 Further, in the microchip of this embodiment, from the viewpoint of suppressing the production cost, it is preferable that one unit constituting the microchip includes a sampling unit and an analysis unit. Such a microchip may be obtained by joining a pair of base materials as described in the method for producing a microchip described above, and the sampling unit and the analysis unit are a pair of bases. It may be a portion formed by joining the materials.
また、試料採取部の内壁に固定化されているカチオン性ポリマーと、分析部の内壁に固定化されているカチオン性ポリマーと、が同一であることが好ましく、試料採取部の内壁に固定化されている、親水化物質が結合したカチオン性ポリマーと、分析部の内壁に固定化されている、親水化物質が結合したカチオン性ポリマーと、が同一であることがより好ましい。 Further, it is preferable that the cationic polymer immobilized on the inner wall of the sampling section and the cationic polymer immobilized on the inner wall of the analysis section are the same, and the cationic polymer is immobilized on the inner wall of the sampling section. It is more preferable that the cationic polymer to which the hydrophilic substance is bound and the cationic polymer to which the hydrophilic substance is bound, which are immobilized on the inner wall of the analysis unit, are the same.
一例として、図3に示すマイクロチップ100について以下に説明する。マイクロチップ100は、図3に示すように、チップ部品A及びチップ部品Bを接合してなり、試料採取部1と、分析部2と、試料採取口3と、試料到達口4と、試料保持部5と、泳動液保持部6と、を備える。以下、各構成について説明する。
As an example, the
試料採取口3は、開口部から分析対象となる試料が供給(好ましくは点着)される部位であり、試料採取部1の端部と繋がっている。試料採取部1に供給された試料は、試料採取部1に採取される。
The
試料採取部1は、試料採取口3と試料到達口4とを繋ぎ、試料採取口3に供給された試料を採取するための流路であり、好ましくは、毛細管力を用いて試料採取口3に供給された試料を採取するためのマイクロ流路である。試料採取口3に供給された試料は、好ましくは毛細管力により試料採取部1に採取され、試料到達口4に吸引される。このとき、試料採取部1は親水性が付与されているため、試料採取部1は試料の採取性に優れており、採取された試料は試料採取部1を通じて短時間で試料到達口4に到達する。
The
試料採取部1のサイズは特に限定されず、例えば、深さが100μm〜1000μm、幅が100μm〜2000μm、及び長さが1mm〜20mmであることが好ましい。
The size of the
試料到達口4は、試料採取部1の端部と繋がっており、試料採取部1を通じて到達した試料を保持するための部位である。また、試料到達口4では、例えば開口部から希釈液を供給し、試料と希釈液とを混合することにより、希釈試料を調製してもよい。希釈液の主剤は特に限定されず、水、生理食塩水が挙げられ、好ましい例として後述する泳動液と類似の成分の液体が挙げられる。また、希釈液は、例えば、主剤に、陰極性基含有化合物が添加されたものであってもよい。陰極性基含有化合物としては、例えば、陰極性基含有多糖類が挙げられ、より具体的には、硫酸化多糖類、カルボン酸化多糖類、スルホン酸化多糖類、リン酸化多糖類等が挙げられる。カルボン酸化多糖類としては、アルギン酸及びその塩(例えば、アルギン酸ナトリウム)が好ましい。硫酸化多糖類としては、例えば、コンドロイチン硫酸が好ましい。コンドロイチン硫酸は、A、B、C、D、E、H、Kの七種類があり、いずれを用いてもよい。陰極性基含有化合物(コンドロイチン硫酸)の濃度は、例えば、0.01質量%〜5質量%の範囲であることが好ましい。
試料を希釈液と混合して得られる希釈試料は、試料保持部5に供給される。
The
The diluted sample obtained by mixing the sample with the diluent is supplied to the
試料保持部5は、開口部から供給される希釈試料を保持するための槽であり、分析部2の端部と繋がっている。
The
分析部2は、試料保持部5と泳動液保持部6とを繋ぎ、試料保持部5に供給された試料(希釈試料)を分析するための流路であり、好ましくは電気泳動による試料の分析を行うキャピラリー管である。
The
分析部2のサイズは特に限定されず、例えば、深さが25μm〜100μm、幅が25μm〜100μm及び長さが5mm〜150mmであることが好ましい。
The size of the
泳動液保持部6は、分析部2の端部と繋がっており、開口部から供給された泳動液を分析部2に導入するための槽である。泳動液は、泳動液保持部6の開口部から供給され、分析部2に導入されることにより、電気泳動における電気浸透流を生じさせる媒体である。泳動液は、特に制限されないが、酸を用いたもの好ましい。酸としては、例えば、クエン酸、マレイン酸、酒石酸、こはく酸、フマル酸、フタル酸、マロン酸、リンゴ酸が挙げられる。また、泳動液は、弱塩基を含むことが好ましい。弱塩基としては、例えば、アルギニン、リジン、ヒスチジン、トリス等が挙げられる。泳動液のpHは、例えば、pH4.5〜6の範囲であることが好ましい。泳動液のバッファーとしては、MES、ADA、ACES、BES、MOPS、TES、HEPES等が挙げられる。また、泳動液にも、希釈液の説明で述べた陰極性基含有化合物が添加されてもよい。陰極性基含有化合物(コンドロイチン硫酸等)の濃度は、例えば、0.01質量%〜5質量%の範囲であることが好ましい。
The running
マイクロチップ100では、試料保持部5に希釈試料を供給し、泳動液保持部6に泳動液を供給し、かつ加圧により分析部2に泳動液を導入した後、試料保持部5に陽極を接触させ、泳動液保持部6に負極を接触させて電圧を印加する。これにより、分析部2に電気浸透流が生じ、試料保持部5から分析部2へ希釈試料が導入され、希釈試料が試料保持部5から泳動液保持部6に向かって移動する際、希釈試料中の成分が分離される。印加する電圧としては、例えば、0.5kV〜10kVであることが好ましく、0.5kV〜5kVであることがより好ましい。
In the
マイクロチップ100では、分析部2に正電荷層が付与されているため、分析部2における分析性能に優れている。
In the
分析部2にて分離された成分(分析対象物質)の測定は、吸光度測定等の光学的手法により行うことができる。例えば、チップ部品A側の検出用窓15から光を照射して吸光度を測定してもよい。希釈試料に含まれる分析対象物質がヘモグロビンの場合、例えば、波長415nmの吸光度の測定を行うことが好ましい。また、吸光度の測定を行って得られたエレクトロフェログラムのピーク高さ、ピークの面積等を計算することにより、希釈試料中の成分比率等を求めてもよい。
The component (substance to be analyzed) separated by the
分析部2にて分離された成分の測定を行う位置、すなわち、検出用窓15を配置する位置は、分析部2の長さ等に応じて適宜決定すればよい。
The position where the
〔キット〕
なお、本態様のマイクロチップは、分析用の溶液を貯留するカートリッジと組み合わせてキットとしてもよい。上記キットとしては、例えば、本態様のマイクロチップと、希釈液及び泳動液をそれぞれ貯留するカートリッジと、を備えていてもよい。
〔kit〕
The microchip of this embodiment may be combined with a cartridge for storing a solution for analysis as a kit. The kit may include, for example, the microchip of the present embodiment and a cartridge for storing the diluent and the running solution, respectively.
〔分析システム〕
また、本態様のマイクロチップは、マイクロチップが取り付けられる分析装置と組み合わせて分析システムとしてもよい。上記分析システムとしては、例えば、前述のマイクロチップ100と、電極、発光部、測定部、希釈液槽、泳動液槽、ポンプ、制御部等を備える分析装置と、を備える。
[Analysis system]
Further, the microchip of this embodiment may be used as an analysis system in combination with an analyzer to which the microchip is attached. The analysis system includes, for example, the above-mentioned
電極としては、分析部2に所定の電圧を印加するものであり、例えば、試料保持部5に挿入される陽極及び泳動液保持部6に挿入される負極が挙げられる。
Examples of the electrode include an anode inserted into the
発光部は、例えば、吸光度測定するための光を発し、検出用窓15に光を照射する部位である。発光部は、例えば、所定の波長域の光を出射するLEDチップ、光学フィルタ、レンズ等を備える。また、発光部は、スリットを備えていてもよい。
The light emitting portion is, for example, a portion that emits light for measuring the absorbance and irradiates the
測定部は、例えば、検出用窓15に照射された光を受光し、吸光度を測定する部位である。測定部は、例えば、フォトダイオード、フォトIC等を備える。
The measuring unit is, for example, a portion that receives the light emitted to the
希釈液槽は、例えば、試料到達口4に供給される希釈液を貯留する槽であり、泳動液槽は、例えば、泳動液保持部6に供給される泳動液を貯留する槽である。
The diluent tank is, for example, a tank for storing the diluent supplied to the
ポンプは、例えば、圧力付与により希釈液を試料到達口4に供給し、圧力付与により泳動液を泳動液保持部6に供給し、かつ分析部2に導入するための部位である。また、ポンプにより、試料到達口4中の希釈試料を試料保持部5に供給してもよい。
The pump is, for example, a site for supplying the diluted solution to the
制御部は、分析装置における前述の各構成を制御するものであり、例えば、CPU、メモリ、インターフェース等を具備する。 The control unit controls each of the above-mentioned configurations in the analyzer, and includes, for example, a CPU, a memory, an interface, and the like.
次に、本発明の一態様を以下の実施例に基づき説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 Next, one aspect of the present invention will be described based on the following examples, but the present invention is not limited to the examples.
〔実施例1〕
<1:チップ部品の準備>
チップ部品を作製するための材料としてPMMA(ポリメタクリル酸メチル)を使用し、成形によって図1に示すチップ部品Aと、図2に示すチップ部品Bを準備した。チップ部品A、Bにおける厚さ及び各構成のサイズは、以下の通りである。後工程でチップ部品Aとチップ部品Bを接合することで、図3に示すように、第1の溝16及びチップ部品Bの表面における領域17から形成される試料採取部1と、第2の溝18及びチップ部品Aの裏面(接合面)における領域19から形成される分析部2と、を備えるマイクロチップ100が形成される。
(チップ部品A)
厚さ・・・1.5mm
第1の溝16(試料採取部1)・・・深さ0.5mm×幅1mm×長さ6mm
貫通孔11(試料採取口3)・・・φ1.0mm
貫通孔12(試料到達口4)・・・φ1.0mm
貫通孔13(試料保持部5)・・・容量10μL
貫通孔14(泳動液保持部6)・・・容量10μL
(チップ部品B)
厚さ・・・1.5mm
第2の溝18・・・深さ0.04mm×幅0.04mm×長さ30mm
[Example 1]
<1: Preparation of chip parts>
PMMA (polymethyl methacrylate) was used as a material for producing the chip parts, and the chip parts A shown in FIG. 1 and the chip parts B shown in FIG. 2 were prepared by molding. The thickness of the chip parts A and B and the size of each configuration are as follows. By joining the chip component A and the chip component B in the subsequent process, as shown in FIG. 3, the
(Chip part A)
Thickness: 1.5 mm
First groove 16 (sampling unit 1): depth 0.5 mm ×
Through hole 11 (sampling port 3): φ1.0 mm
Through hole 12 (sample arrival port 4): φ1.0 mm
Through hole 13 (sample holding portion 5) ...
Through hole 14 (electrophoretic solution holding portion 6) ...
(Chip part B)
Thickness: 1.5 mm
<2:水溶液Aの調製>
以下の各成分を混和して水溶液Aを調製した。水溶液Aでは、カチオン性ポリマーであるポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドに、親水化物質であるヒドロキシメタンスルホン酸ナトリウムが結合する。本実施例にて用いた親水化物質(ヒドロキシメタンスルホン酸ナトリウム)は、アニオン性官能基として一つのスルホ基を含み、親水性官能基として一つの水酸基を含む。
(水溶液A)
・ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド(PDADMAC、ポリクオタニウム−6、重量平均分子量100000〜500000、センカ社製 商品名:FPA1000L)1%w/v
・水酸化ナトリウム(NaOH、キシダ化学社製)10mM
・ヒドロキシメタンスルホン酸ナトリウム0.5水和物(HMS−Na、東京化成工業社製)100mM
<2: Preparation of aqueous solution A>
Aqueous solution A was prepared by mixing the following components. In the aqueous solution A, the hydrophilic substance sodium hydroxymethanesulfonate is bound to the cationic polymer polydiallyldimethylammonium chloride. The hydrophilic substance (sodium hydroxymethanesulfonate) used in this example contains one sulfo group as an anionic functional group and one hydroxyl group as a hydrophilic functional group.
(Aqueous solution A)
-Polydialyldimethylammonium chloride (PDADMAC, polyquaternium-6, weight average molecular weight 100,000-500000, manufactured by Senka, trade name: FPA1000L) 1% w / v
・ Sodium hydroxide (NaOH, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) 10 mM
-Sodium hydroxymethanesulfonate 0.5 hydrate (HMS-Na, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 100 mM
<3:固定化工程>
チップ部品A及びチップ部品Bの接合面に、VUV照射装置(エム・ディ・コム社製 型番:MECL−I−3−500)を用いて真空紫外光(VUV)を積算照度420mJ/cm2にて照射した。その後、チップ部品A及びチップ部品Bを前述の水溶液Aに室温(23±2℃)にて24時間浸漬した。浸漬後、水にてチップ部品A及びチップ部品Bを十分に洗浄し、圧縮空気を噴射してチップ部品A及びチップ部品Bに付着した水分を除去した。これまでの一連の工程により、チップ部品A及びチップ部品Bの接合面に、親水化物質としてヒドロキシメタンスルホン酸が結合したカチオン性ポリマーが固定化される。
<3: Immobilization process>
Vacuum ultraviolet light (VUV) is applied to the joint surface of chip component A and chip component B using a VUV irradiation device (model number: MECL-3-500 manufactured by MD.com) to an integrated illuminance of 420 mJ / cm 2 . And irradiated. Then, the chip component A and the chip component B were immersed in the above-mentioned aqueous solution A at room temperature (23 ± 2 ° C.) for 24 hours. After the immersion, the chip component A and the chip component B were thoroughly washed with water, and compressed air was injected to remove the water adhering to the chip component A and the chip component B. Through the series of steps up to this point, a cationic polymer to which hydroxymethanesulfonic acid is bound as a hydrophilic substance is immobilized on the bonding surface of the chip component A and the chip component B.
<4:接合工程>
チップ部品A及びチップ部品Bの接合面同士を接触させた状態で加熱圧着(温度80℃、圧力16kgf/cm2(1.57MPa)、1分間)して、チップ部品A及びチップ部品Bを接合した。これにより、図3に示すような、親水化物質が結合したカチオン性ポリマーが固定化された、試料採取部1及び分析部2が、同一ユニットに設けられたマイクロチップ100を製造した。
<4: Joining process>
With the joint surfaces of the chip component A and the chip component B in contact with each other, heat crimping (temperature 80 ° C.,
<5:親水性評価>
以下の手順に従い、製造直後と、乾燥剤とともに密封の上、50℃で1週間保存した後との二時点において、マイクロチップにおける試料採取部の親水性の評価を実施した。試料にはヒト全血を用いた。
1)規定量(3μL)の試料を試料採取部の試料採取口に点着した。点着した試料は、毛細管力によって試料到達口に向けて吸引される。
2)点着時点を0秒とし、試料が試料到達口に達するまでに要する時間(試料採取に要した時間)を測定した。
〔評価基準〕
製造直後及び50℃で1週間保存した後において、親水性の評価基準は以下の通りである。評価A又は評価Bであれば、試料採取部の親水性は良好である。
A 製造直後及び50℃で1週間保存した後において、試料が試料到達口に達するまでに要する時間に差がなかった。
B 製造直後及び50℃で1週間保存した後において、試料が試料到達口に達するまでに要する時間に差はあったが、製造直後及び50℃で1週間保存した後の両方において、試料が試料到達口に到達した。
C 製造直後及び50℃で1週間保存した後の少なくとも一方において、試料が試料到達口に到達しなかった。
結果は、以下の表1、2に示すとおりである。
<5: Hydrophilicity evaluation>
According to the following procedure, the hydrophilicity of the sampling part of the microchip was evaluated at two time points, immediately after production and after being sealed with a desiccant and stored at 50 ° C. for 1 week. Whole human blood was used as a sample.
1) A specified amount (3 μL) of sample was spotted on the sampling port of the sampling section. The spotted sample is sucked toward the sample arrival port by capillary force.
2) The time of instillation was set to 0 seconds, and the time required for the sample to reach the sample arrival port (time required for sample collection) was measured.
〔Evaluation criteria〕
Immediately after production and after storage at 50 ° C. for 1 week, the evaluation criteria for hydrophilicity are as follows. If it is evaluation A or evaluation B, the hydrophilicity of the sampling part is good.
A There was no difference in the time required for the sample to reach the sample arrival port immediately after production and after storage at 50 ° C. for 1 week.
B There was a difference in the time required for the sample to reach the sample arrival port immediately after production and after storage at 50 ° C for 1 week, but the sample was sample both immediately after production and after storage at 50 ° C for 1 week. You have reached the arrival port.
C The sample did not reach the sample arrival port immediately after production and at least one after storage at 50 ° C. for 1 week.
The results are shown in Tables 1 and 2 below.
<6:正電荷層機能評価>
以下の手順に従い、ヒト全血中のヘモグロビンの分析を行うことでマイクロチップにおける分析部の正電荷層機能の評価を実施した。分析にはマイクロチップとともに電気泳動用のアークレイ製専用装置を用いた。
1)マイクロチップを、アークレイ製専用装置にセットした。
2)下記の泳動液(2)をマイクロチップの泳動液保持槽(泳動液保持部)に添加し、加圧により分析部へ泳動液(2)を導入した。
3)下記の泳動液(1)にてヒト全血を41倍に希釈し、希釈試料を試料保持槽(試料保持部)へ添加した。
4)試料保持槽に陽極、泳動液保持槽に負極を接触させ、72μA定電流制御にて電気泳動を開始した。
5)測定部にて415nmの吸光度を測定し、エレクトロフェログラムを得た。電気泳動は60秒間行った。
(泳動液(1))
クエン酸 38mM、コンドロイチン硫酸Cナトリウム 0.95%w/v、1−(3−スルホプロピル)ピリジニウムヒドロキシド分子内塩 475mM、2−モルホリノエタンスルホン酸 19mM、エマルゲンLS−110 0.1%w/v、アジ化ナトリウム 0.02%w/v、プロクリン300 0.025%w/v、 ジメチルアミノエタノール(pH調整用)、pH6.0
〔泳動液(2)〕
クエン酸 40mM、コンドロイチン硫酸Cナトリウム 1.25%w/v、ピペラジン 20mM、エマルゲンLS−110 0.1%w/v、アジ化ナトリウム 0.02%w/v、プロクリン300 0.025%w/v、ジメチルアミノエタノール(pH調整用)、pH5.0
〔評価基準〕
正電荷層機能の評価基準は以下の通りである。
A 得られたエレクトロフェログラムにて、L−HbA1c(L−A1C)、S−HbA1c(s−A1C)及びHbA0が分離されていることが確認できた。
B 得られたエレクトロフェログラムにて、L−HbA1c、S−HbA1c及びHbA0が分離されていることが確認できなかった。
結果は、以下の図4及び表2に示すとおりである。
<6: Positive charge layer function evaluation>
The positive charge layer function of the analysis unit in the microchip was evaluated by analyzing hemoglobin in whole human blood according to the following procedure. For the analysis, a special device made by ARKRAY for electrophoresis was used together with the microchip.
1) The microchip was set in a special device made by ARKRAY.
2) The following running solution (2) was added to the running solution holding tank (running solution holding part) of the microchip, and the running solution (2) was introduced into the analysis part by pressurization.
3) Human whole blood was diluted 41-fold with the following running solution (1), and the diluted sample was added to the sample holding tank (sample holding part).
4) The anode was brought into contact with the sample holding tank and the negative electrode was brought into contact with the running solution holding tank, and electrophoresis was started under 72 μA constant current control.
5) The absorbance at 415 nm was measured in the measuring section to obtain an electropherogram. Electrophoresis was performed for 60 seconds.
(Electrophoretic solution (1))
Citric acid 38 mM, chondroitin sulfate C sodium 0.95% w / v, 1- (3-sulfopropyl) pyridinium hydroxide intramolecular salt 475 mM, 2-
[Electrophoretic solution (2)]
Citric acid 40 mM, chondroitin sulfate C sodium 1.25% w / v, piperazine 20 mM, emalgen LS-110 0.1% w / v, sodium azide 0.02% w / v, proclin 300 0.025% w / v, Dimethylaminoethanol (for pH adjustment), pH 5.0
〔Evaluation criteria〕
The evaluation criteria for the positive charge layer function are as follows.
A In the obtained electropherogram, it was confirmed that L-HbA1c (LA1C), S-HbA1c (s-A1C) and HbA0 were separated.
B In the obtained electropherogram, it could not be confirmed that L-HbA1c, S-HbA1c and HbA0 were separated.
The results are shown in FIG. 4 and Table 2 below.
〔実施例2〕
実施例1の<2:水溶液Aの調製>において、水溶液Aの代わりに以下の水溶液Bを調製したこと以外は、実施例1と同様にしてマイクロチップを製造した。製造したマイクロチップについて、実施例1と同様にして、<5:親水性評価>及び<6:正電荷層機能評価>を実施した。なお、本実施例にて用いた親水化物質(タウリン)は、アニオン性官能基として一つのスルホ基を含み、親水性官能基として一つのアミノ基を含む。
(水溶液B)
・ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド(PDADMAC、ポリクオタニウム−6、重量平均分子量100000〜500000、センカ社製 商品名:FPA1000L)1%w/v
・水酸化ナトリウム(NaOH、キシダ化学社製)10mM
・タウリン(ナカライ社製)100mM
[Example 2]
A microchip was produced in the same manner as in Example 1 except that the following aqueous solution B was prepared in place of the aqueous solution A in <2: Preparation of aqueous solution A> of Example 1. With respect to the manufactured microchip, <5: hydrophilicity evaluation> and <6: positive charge layer function evaluation> were carried out in the same manner as in Example 1. The hydrophilic substance (taurine) used in this example contains one sulfo group as an anionic functional group and one amino group as a hydrophilic functional group.
(Aqueous solution B)
-Polydialyldimethylammonium chloride (PDADMAC, polyquaternium-6, weight average molecular weight 100,000-500000, manufactured by Senka, trade name: FPA1000L) 1% w / v
・ Sodium hydroxide (NaOH, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) 10 mM
・ Taurine (manufactured by Nakarai) 100 mM
〔実施例3〕
実施例1の<2:水溶液Aの調製>において、水溶液Aの代わりに以下の水溶液Cを調製したこと以外は、実施例1と同様にしてマイクロチップを製造した。製造したマイクロチップについて、実施例1と同様にして、<5:親水性評価>及び<6:正電荷層機能評価>を実施した。なお、本実施例にて用いた親水化物質(乳酸リチウム)は、アニオン性官能基として一つのカルボキシ基を含み、親水性官能基として一つの水酸基を含む。
(水溶液C)
・ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド(PDADMAC、ポリクオタニウム−6、重量平均分子量100000〜500000、センカ社製 商品名:FPA1000L)1%w/v
・水酸化ナトリウム(NaOH、キシダ化学社製)10mM
・乳酸リチウム(ナカライ社製)100mM
[Example 3]
A microchip was produced in the same manner as in Example 1 except that the following aqueous solution C was prepared in place of the aqueous solution A in <2: Preparation of aqueous solution A> of Example 1. With respect to the manufactured microchip, <5: hydrophilicity evaluation> and <6: positive charge layer function evaluation> were carried out in the same manner as in Example 1. The hydrophilic substance (lithium lactate) used in this example contains one carboxy group as an anionic functional group and one hydroxyl group as a hydrophilic functional group.
(Aqueous solution C)
-Polydialyldimethylammonium chloride (PDADMAC, polyquaternium-6, weight average molecular weight 100,000-500000, manufactured by Senka, trade name: FPA1000L) 1% w / v
・ Sodium hydroxide (NaOH, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) 10 mM
・ Lithium lactate (manufactured by Nakarai) 100 mM
〔実施例4〕
実施例1の<2:水溶液Aの調製>において、水溶液Aの代わりに以下の水溶液Dを調製したこと以外は、実施例1と同様にしてマイクロチップを製造した。製造したマイクロチップについて、実施例1と同様にして、<5:親水性評価>及び<6:正電荷層機能評価>を実施した。なお、本実施例にて用いた親水化物質(グリシン)は、アニオン性官能基として一つのカルボキシ基を含み、親水性官能基として一つのアミノ基を含む。
(水溶液D)
・ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド(PDADMAC、ポリクオタニウム−6、重量平均分子量100000〜500000、センカ社製 商品名:FPA1000L)1%w/v
・水酸化ナトリウム(NaOH、キシダ化学社製)10mM
・グリシン(ナカライ社製)100mM
[Example 4]
A microchip was produced in the same manner as in Example 1 except that the following aqueous solution D was prepared in place of the aqueous solution A in <2: Preparation of aqueous solution A> of Example 1. With respect to the manufactured microchip, <5: hydrophilicity evaluation> and <6: positive charge layer function evaluation> were carried out in the same manner as in Example 1. The hydrophilic substance (glycine) used in this example contains one carboxy group as an anionic functional group and one amino group as a hydrophilic functional group.
(Aqueous solution D)
-Polydialyldimethylammonium chloride (PDADMAC, polyquaternium-6, weight average molecular weight 100,000-500000, manufactured by Senka, trade name: FPA1000L) 1% w / v
・ Sodium hydroxide (NaOH, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) 10 mM
・ Glycine (manufactured by Nakarai) 100 mM
〔実施例5〕
実施例1の<2:水溶液Aの調製>において、水溶液Aの代わりに以下の水溶液Eを調製したこと以外は、実施例1と同様にしてマイクロチップを製造した。製造したマイクロチップについて、実施例1と同様にして、<5:親水性評価>及び<6:正電荷層機能評価>を実施した。なお、本実施例にて用いた親水化物質(リシン)は、アニオン性官能基として一つのカルボキシ基を含み、親水性官能基として二つのアミノ基を含む。
(水溶液E)
・ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド(PDADMAC、ポリクオタニウム−6、重量平均分子量100000〜500000、センカ社製 商品名:FPA1000L)1%w/v
・水酸化ナトリウム(NaOH、キシダ化学社製)10mM
・リシン(ナカライ社製)100mM
[Example 5]
A microchip was produced in the same manner as in Example 1 except that the following aqueous solution E was prepared in place of the aqueous solution A in <2: Preparation of aqueous solution A> of Example 1. With respect to the manufactured microchip, <5: hydrophilicity evaluation> and <6: positive charge layer function evaluation> were carried out in the same manner as in Example 1. The hydrophilic substance (lysine) used in this example contains one carboxy group as an anionic functional group and two amino groups as a hydrophilic functional group.
(Aqueous solution E)
-Polydialyldimethylammonium chloride (PDADMAC, polyquaternium-6, weight average molecular weight 100,000-500000, manufactured by Senka, trade name: FPA1000L) 1% w / v
・ Sodium hydroxide (NaOH, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) 10 mM
・ Lysine (manufactured by Nakarai) 100 mM
〔実施例6〕
実施例1の<2:水溶液Aの調製>において、水溶液Aの代わりに以下の水溶液F、Gを調製し、かつ、<3:固定化工程>において、以下の操作を行ったこと以外は、実施例1と同様にしてマイクロチップを製造した。製造したマイクロチップについて、実施例1と同様にして、<5:親水性評価>及び<6:正電荷層機能評価>を実施した。
(水溶液F)
・ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド(PDADMAC、ポリクオタニウム−6、重量平均分子量100000〜500000、センカ社製 商品名:FPA1000L)1%w/v
・水酸化ナトリウム(NaOH、キシダ化学社製)10mM
(水溶液G)
・ヒドロキシメタンスルホン酸ナトリウム0.5水和物(HMS−Na、東京化成工業社製)100mM
[Example 6]
Except that the following aqueous solutions F and G were prepared in place of the aqueous solution A in <2: Preparation of aqueous solution A> of Example 1 and the following operations were performed in <3: Immobilization step>. A microchip was produced in the same manner as in Example 1. With respect to the manufactured microchip, <5: hydrophilicity evaluation> and <6: positive charge layer function evaluation> were carried out in the same manner as in Example 1.
(Aqueous solution F)
-Polydialyldimethylammonium chloride (PDADMAC, polyquaternium-6, weight average molecular weight 100,000 to 500,000, manufactured by Senka, trade name: FPA1000L) 1% w / v
・ Sodium hydroxide (NaOH, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) 10 mM
(Aqueous solution G)
-Sodium hydroxymethanesulfonate 0.5 hydrate (HMS-Na, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 100 mM
<3:固定化工程(修飾工程)>
チップ部品A及びチップ部品Bの接合面に、VUV照射装置(エム・ディ・コム社製 型番:MECL−I−3−500)を用いて真空紫外光(VUV)を積算照度420mJ/cm2にて照射した。その後、チップ部品A及びチップ部品Bを前述の水溶液Fに室温(23±2℃)にて24時間浸漬した。浸漬後、水にてチップ部品A及びチップ部品Bを十分に洗浄し、圧縮空気を噴射してチップ部品A及びチップ部品Bに付着した水分を除去した。この工程により、チップ部品A及びチップ部品Bの接合面に、カチオン性ポリマーが固定化される。
<3: Immobilization process (modification process)>
Vacuum ultraviolet light (VUV) is applied to the joint surface of chip component A and chip component B using a VUV irradiation device (model number: MECL-3-500 manufactured by MD.com) to an integrated illuminance of 420 mJ / cm 2 . And irradiated. Then, the chip component A and the chip component B were immersed in the above-mentioned aqueous solution F at room temperature (23 ± 2 ° C.) for 24 hours. After the immersion, the chip component A and the chip component B were thoroughly washed with water, and compressed air was injected to remove the water adhering to the chip component A and the chip component B. By this step, the cationic polymer is immobilized on the joint surface of the chip component A and the chip component B.
<3:固定化工程(親水化工程)>
チップ部品A及びチップ部品Bを前述の水溶液Gに室温(23±2℃)にて10分間浸漬した。浸漬後、水にてチップ部品A及びチップ部品Bを十分に洗浄し、圧縮空気を噴射してチップ部品A及びチップ部品Bに付着した水分を除去した。この工程により、チップ部品A及びチップ部品Bの接合面に固定化されたカチオン性ポリマーに親水化物質が結合し、親水化工程が完了する。なお、本実施例においては、実施例1と同様に、親水化物質としてヒドロキシメタンスルホン酸ナトリウムを使用した。
<3: Immobilization step (hydrophilization step)>
The chip component A and the chip component B were immersed in the above-mentioned aqueous solution G at room temperature (23 ± 2 ° C.) for 10 minutes. After the immersion, the chip component A and the chip component B were thoroughly washed with water, and compressed air was injected to remove the water adhering to the chip component A and the chip component B. By this step, the hydrophilic substance is bonded to the cationic polymer immobilized on the joint surface of the chip component A and the chip component B, and the hydrophilic step is completed. In this example, sodium hydroxymethanesulfonate was used as the hydrophilizing substance as in Example 1.
〔実施例7〕
実施例6にて、水溶液Gの代わりに以下の水溶液Jを調製し、<3:固定化工程(親水化工程)>にて水溶液Gの代わりに水溶液Jを用いたこと以外は、実施例6と同様にしてマイクロチップを製造した。製造したマイクロチップについて、実施例6と同様にして、<5:親水性評価>及び<6:正電荷層機能評価>を実施した。なお、本実施例では、親水化物質として、アニオン性官能基として三つのカルボキシ基を含み、親水性官能基として一つの水酸基を含むクエン酸三ナトリウムを使用した。
(水溶液J)
・クエン酸三ナトリウム(和光純薬工業社製)100mM
[Example 7]
Example 6 except that the following aqueous solution J was prepared in place of the aqueous solution G in Example 6 and the aqueous solution J was used in place of the aqueous solution G in <3: Immobilization step (hydrophilization step)>. The microchip was manufactured in the same manner as in the above. With respect to the manufactured microchip, <5: hydrophilicity evaluation> and <6: positive charge layer function evaluation> were carried out in the same manner as in Example 6. In this example, trisodium citrate containing three carboxy groups as an anionic functional group and one hydroxyl group as a hydrophilic functional group was used as the hydrophilic substance.
(Aqueous solution J)
・ Trisodium citrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 100 mM
〔比較例1〕
実施例6にて、<3:固定化工程(親水化工程)>を実施しなかったこと以外は、実施例6と同様にしてマイクロチップを製造した。製造したマイクロチップについて、実施例6と同様にして、<5:親水性評価>及び<6:正電荷層機能評価>を実施した。
[Comparative Example 1]
A microchip was produced in the same manner as in Example 6 except that <3: Immobilization step (hydrophilization step)> was not carried out in Example 6. With respect to the manufactured microchip, <5: hydrophilicity evaluation> and <6: positive charge layer function evaluation> were carried out in the same manner as in Example 6.
〔比較例2〕
実施例6にて、水溶液Gの代わりに以下の水溶液Hを調製し、<3:固定化工程(修飾工程)>を実施し、<3:固定化工程(親水化工程)>にて水溶液Gの代わりに水溶液Hを用いたこと以外は、実施例6と同様にしてマイクロチップを製造した。製造したマイクロチップについて、実施例6と同様にして、<5:親水性評価>及び<6:正電荷層機能評価>を実施した。なお、本比較例では、親水化物質として、無機化合物微粒子であるシリカ(カチオン性ポリマーと結合可能ではない親水性物質)を使用した。
(水溶液H)
・シリカ含有水溶液(主成分:二酸化珪素、商品名:セルフェイスコート、丸昌産業社製)
[Comparative Example 2]
In Example 6, the following aqueous solution H was prepared in place of the aqueous solution G, <3: immobilization step (modification step)> was carried out, and <3: immobilization step (hydrophilization step)> was performed on the aqueous solution G. A microchip was produced in the same manner as in Example 6 except that the aqueous solution H was used instead of the above. With respect to the manufactured microchip, <5: hydrophilicity evaluation> and <6: positive charge layer function evaluation> were carried out in the same manner as in Example 6. In this comparative example, silica (a hydrophilic substance that cannot be bonded to a cationic polymer), which is fine particles of an inorganic compound, was used as the hydrophilic substance.
(Aqueous solution H)
・ Silica-containing aqueous solution (main component: silicon dioxide, trade name: cell face coat, manufactured by Marusho Sangyo Co., Ltd.)
〔比較例3〕
実施例6にて、水溶液Gの代わりに以下の水溶液Iを調製し、<3:固定化工程(修飾工程)>を実施し<3:固定化工程(親水化工程)>にて水溶液Gの代わりに水溶液Iを用いたこと以外は、実施例6と同様にしてマイクロチップを製造した。製造したマイクロチップについて、実施例6と同様にして、<5:親水性評価>及び<6:正電荷層機能評価>を実施した。なお、本比較例では、親水化物質として、アニオン性官能基を含まず、親水性官能基としてポリオキシアルキレン鎖を含むポリオキシアルキレンアルキルエーテル(カチオン性ポリマーと結合可能ではない親水性物質)を使用した。
(水溶液I)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(商品名:エマルゲンLS−110、花王社製)0.1%w/v
[Comparative Example 3]
In Example 6, the following aqueous solution I was prepared in place of the aqueous solution G, <3: immobilization step (modification step)> was carried out, and <3: immobilization step (hydrophilization step)> of the aqueous solution G. A microchip was produced in the same manner as in Example 6 except that the aqueous solution I was used instead. With respect to the manufactured microchip, <5: hydrophilicity evaluation> and <6: positive charge layer function evaluation> were carried out in the same manner as in Example 6. In this comparative example, a polyoxyalkylene alkyl ether (a hydrophilic substance that cannot be bonded to a cationic polymer) that does not contain an anionic functional group and contains a polyoxyalkylene chain as a hydrophilic functional group is used as the hydrophilic substance. used.
(Aqueous solution I)
-Polyoxyalkylene alkyl ether (trade name: Emargen LS-110, manufactured by Kao Corporation) 0.1% w / v
実施例2〜7及び比較例1〜3について、<5:親水性評価>及び<6:正電荷層機能評価>の結果を以下の表1、2に示す。 The results of <5: hydrophilicity evaluation> and <6: positive charge layer function evaluation> for Examples 2 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in Tables 1 and 2 below.
表1、2に示すように、実施例1〜7(特に実施例1〜6)において、製造直後及び50℃で1週間保存後の両方で親水性が良好であった。一方、比較例1及び3においては、製造直後及び50℃で1週間保存後の少なくとも一方において、親水性が不良であった。
また、図4に示すように、実施例1〜7において、L−HbA1c、S−HbA1c及びHbA0が分離されていることが確認でき、正電荷層機能評価が良好であった。一方、比較例2及び3においては、L−HbA1c、S−HbA1c及びHbA0が分離されていることが確認できず、正電荷層機能評価が不良であった。
以上により、実施例1〜7では、親水性及び正電荷層の二つの機能が両立できていたのに対し、比較例1〜3では、親水性及び正電荷層の少なくとも一方の機能が不良であり、親水性及び正電荷層の二つの機能が両立できていなかった。
As shown in Tables 1 and 2, in Examples 1 to 7 (particularly Examples 1 to 6), the hydrophilicity was good both immediately after production and after storage at 50 ° C. for 1 week. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 3, the hydrophilicity was poor immediately after production and at least one after storage at 50 ° C. for 1 week.
Further, as shown in FIG. 4, it was confirmed that L-HbA1c, S-HbA1c and HbA0 were separated in Examples 1 to 7, and the positive charge layer function evaluation was good. On the other hand, in Comparative Examples 2 and 3, it could not be confirmed that L-HbA1c, S-HbA1c and HbA0 were separated, and the positive charge layer function evaluation was poor.
As described above, in Examples 1 to 7, the two functions of the hydrophilic and positive charge layers were compatible with each other, whereas in Comparative Examples 1 to 3, at least one of the functions of the hydrophilic and positive charge layers was poor. Yes, the two functions of hydrophilicity and positive charge layer were not compatible.
1 試料採取部、2 分析部、3 試料採取口、4 試料到達口、5 試料保持部、6 泳動液保持部、11、12、13、14 貫通孔、15 検出用窓、16 第1の溝(試料採取部が形成される領域)、17 領域(試料採取部が形成される領域)、18 第2の溝(分析部が形成される領域)、19 領域(分析部が形成される領域)、A、B チップ部品、100 マイクロチップ 1 Sample collection unit, 2 Analysis unit, 3 Sample collection port, 4 Sample arrival port, 5 Sample holding part, 6 Running fluid holding part, 11, 12, 13, 14 Through holes, 15 Detection window, 16 First groove (Region where the sampling part is formed), 17 area (Region where the sampling part is formed), 18 Second groove (Region where the analysis part is formed), 19 area (Region where the analysis part is formed) , A, B chip parts, 100 microchips
Claims (17)
前記試料採取口に点着された前記試料が導入される第1の流路と、
前記第1の流路と離間して設けられ前記第1の流路に導入された前記試料の分析を行う第2の流路と、
前記第1の流路及び前記第2の流路の内壁に親水化物質が結合したカチオン性ポリマーが固定化されているマイクロチップ。 A sampling port where a sample containing an analytical component is spotted, and
A first flow path into which the sample spotted on the sampling port is introduced, and
A second flow path that is provided apart from the first flow path and that analyzes the sample introduced into the first flow path, and a second flow path that analyzes the sample.
A microchip in which a cationic polymer in which a hydrophilic substance is bound is immobilized on the inner walls of the first flow path and the second flow path.
前記マイクロチップが取り付けられる分析装置と、
を備える分析システム。 The microchip according to any one of claims 1 to 11.
An analyzer to which the microchip is attached and
Analytical system with.
前記固定化工程の後に、前記一対の基材を接合する接合工程と、を含み、前記接合工程により、前記親水化物質が結合したカチオン性ポリマーが固定化された、前記第1の流路及び前記第2の流路が形成されるマイクロチップの製造方法。 Sample containing analyte is have you a pair of substrates provided with a sampling port to be spotted, region and the first first flow path spotted by the sample in the sample collection port is introduced is formed Cationicity in which a hydrophilic substance is bound to a region where a second flow path is formed to analyze the sample introduced into the first flow path, which is provided apart from the region where the first flow path is formed. The immobilization process for immobilizing the polymer and
The first flow path and the first flow path, which includes a joining step of joining the pair of substrates after the immobilization step, and the cationic polymer to which the hydrophilized substance is bound are immobilized by the joining step. A method for manufacturing a microchip in which the second flow path is formed.
を含む請求項13に記載のマイクロチップの製造方法。 The fixing step is a modified step of fixing the said cationic polymer in a region where the first region and the second flow path is formed in the flow path is formed, immobilized the cationic polymer The hydrophilization step of binding the hydrophilization substance to the
13. The method for manufacturing a microchip according to claim 13.
前記試料の分析を行うキャピラリー管と、を備え、 A capillary tube for analyzing the sample is provided.
前記試料採取部及び前記キャピラリー管の内壁に親水化物質が結合したカチオン性ポリマーが固定化されているマイクロチップ。 A microchip in which a cationic polymer in which a hydrophilic substance is bound is immobilized on the sampling section and the inner wall of the capillary tube.
前記固定化工程の後に、前記一対の基材を接合する接合工程と、を含み、前記接合工程により、前記親水化物質が結合したカチオン性ポリマーが固定化された、前記試料採取部及び前記分析部が形成され、
前記試料採取部は、毛細管力により試料を吸引して採取し、
前記分析部は、キャピラリー管であるマイクロチップの製造方法。 An immobilization step of immobilizing a cationic polymer in which a hydrophilic substance is bound to a region where a sampling part for collecting a sample is formed and a region where an analysis part for analyzing the sample is formed on a pair of base materials.
The sampling section and the analysis, which include a joining step of joining the pair of substrates after the immobilization step, in which the cationic polymer to which the hydrophilic substance is bound is immobilized by the joining step. Part is formed,
The sampling unit sucks and collects a sample by capillary force, and collects the sample.
The analysis unit is a method for manufacturing a microchip which is a capillary tube .
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