[發(fā)明專利]微流路設(shè)備的制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202080060412.8
• 申請(qǐng)日: 2020-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN114340776A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 山本毅;三浦淳;宮崎啟司;田中宏樹;深津慎;松川顯久;金澤貴之;水澤圭吾;關(guān)真范;田中正典
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佳能株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B01J19/00
• 分類號(hào): B01J19/00;B01L3/00;B81C1/00;G01N37/00
• 代理公司: 北京魏啟學(xué)律師事務(wù)所 11398
• 代理人: 魏啟學(xué)

提供一種微流路設(shè)備的制造方法，其可以根據(jù)需要高精度地形成疏水性高、耐溶劑性高、耐熱性和耐損傷性高的流路，使得以低的成本且高的生產(chǎn)率來制造微流路設(shè)備，其中通過電子照相法在多孔質(zhì)基材上形成由疏水性樹脂制成的流路圖案，然后通過加熱使所述流路圖案熔融并且滲透到所述多孔質(zhì)基材中，以在所述多孔質(zhì)基材的內(nèi)部形成流路。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種具有形成在多孔質(zhì)基材的內(nèi)部的微流路的設(shè)備的制造方法。

背景技術(shù)

近年來，在如生物化學(xué)研究、醫(yī)療、藥物發(fā)現(xiàn)、保健、環(huán)境和食品等廣泛的領(lǐng)域中，利用微小尺寸的微細(xì)流路，開發(fā)可以在一個(gè)芯片中高效地(微量、快速且簡單地)進(jìn)行生物化學(xué)分析的微流路設(shè)備已經(jīng)引起了人們的關(guān)注。在微流路設(shè)備中，基于紙的紙微分析芯片(paper micro-analysis chip)與傳統(tǒng)設(shè)備相比具有重量輕和成本低的優(yōu)點(diǎn)，并且不需要使用電源，并且進(jìn)一步還具有高的可處置性(disposability)。由于這個(gè)原因，在醫(yī)療設(shè)施不完善的發(fā)展中國家和偏遠(yuǎn)地區(qū)以及災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)的醫(yī)療活動(dòng)中，以及在必須在水邊阻止傳染病傳播的機(jī)場(chǎng)等地方，紙微分析芯片有望成為一種檢查設(shè)備。另外，由于價(jià)格低廉且易于操作，紙微分析芯片作為可以管理和監(jiān)測(cè)自身健康狀況的保健設(shè)備也引起了人們的關(guān)注。

在20世紀(jì)90年代初，開發(fā)了一種微分析芯片，其具有利用光刻法或模具等在玻璃或硅上形成的微尺寸的微細(xì)流路，并且在一個(gè)芯片上進(jìn)行樣品的預(yù)處理、攪拌、混合、反應(yīng)和檢測(cè)。結(jié)果，微分析芯片實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)系統(tǒng)的小型化、快速分析、減少標(biāo)本、試劑和廢液。然而，雖然使用這些光刻技術(shù)制造的微流路具有高的精度，但是其制造成本也變高，并且由于難以焚燒，其可處置性變低。另外，當(dāng)將檢測(cè)液送入微流路時(shí)，需要如注射泵等輔助設(shè)備；因此，微流路的使用限于其中布置有設(shè)施的環(huán)境；并且微流路主要應(yīng)用于生化系統(tǒng)的研究機(jī)構(gòu)。

雖然存在這些問題，但是紙微分析芯片使用如紙或布等廉價(jià)材料作為基材，還可以通過利用材料本身的毛細(xì)現(xiàn)象來驅(qū)動(dòng)樣本或檢查液，并且可以以低成本和在無電(non-electric)環(huán)境中使用。另外，運(yùn)輸(配送)容易，并且可處置性高(僅通過燃燒完成處置)。此外，該設(shè)備不需要維護(hù)，因此，可以由任何人(甚至是沒有知識(shí)的老人或兒童)在任何地方(無論包括沒有電源的地方)以低成本通過POC(護(hù)理點(diǎn))容易地實(shí)現(xiàn)診斷。因此，目前國際上的研究機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行針對(duì)各種傳染病、特定疾病、保健(慢性病管理、健康管理)的紙微分析芯片的研發(fā)。

作為在紙上實(shí)際形成微流路(以下也簡稱為“流路”)的方法，已經(jīng)提出了如光刻法和絲網(wǎng)印刷法等各種技術(shù)。如上所述，在通過光刻法形成流路的方法中，存在許多工藝步驟，例如掩模曝光和蝕刻處理，并且成本變高；在印刷中，按需性(on-demand property)低；并且因此，近年來，已經(jīng)提出了一種通過噴墨打印機(jī)形成流路的方法。

在專利文獻(xiàn)1中，提出了一種使用市售的噴墨打印機(jī)在濾紙內(nèi)部形成流路的方法。然而，該技術(shù)包括用聚苯乙烯等涂布濾紙的整個(gè)表面，然后用如氯仿等溶劑形成流路；并且因此，存在其中用戶的安全性受損的情況，并且存在流路本身受到溶劑污染的可能性。

因此，近年來，如在專利文獻(xiàn)2中所述，提出了一種使用墨用UV固化性樹脂形成流路的技術(shù)；并且根據(jù)該技術(shù)，可以自由地設(shè)計(jì)流路，并且可以形成剛性和耐溶劑性高的流路。然而，在該方法中，浸漬在紙的內(nèi)部的UV樹脂必須固化，并且因此需要用高能量的紫外線照射，并且需要比通常固化更長的固化時(shí)間；并且該方法導(dǎo)致在生產(chǎn)率和成本方面不利的流路形成技術(shù)。

另外，噴墨法通過使噴嘴通過壓電法或熱法噴射墨來形成對(duì)應(yīng)于微流路的圖案(以下稱為“流路圖案”)，因此必須將待噴射的樹脂的粘度抑制得低至一定程度。然后，存在噴射到紙張上的低粘度UV樹脂在滲透到紙的內(nèi)部的過程中發(fā)生擴(kuò)散的可能性以及該擴(kuò)散影響所形成的流路的精度的可能性。例如，存在其中實(shí)際流路寬度與目標(biāo)流路寬度相比變窄數(shù)百μm的情況，并且因此，在形成復(fù)雜流路或高清晰度流路時(shí)存在尺寸精度的問題。另外，在樹脂具有低粘度的情況下，難以通過一次噴射將大量樹脂放置在紙上。因此，為了將大量的樹脂放置在紙上，需要多次噴射墨，或者增大噴頭的尺寸，并且仍然存在生產(chǎn)率和分辨率降低這樣的問題。