JP2000346793A - Detector cell and optical measuring apparatus - Google Patents
Detector cell and optical measuring apparatusInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、極微量の液体試料
中の成分を検出する場合に利用される、紫外あるいは可
視領域の光線の吸収もしくは発光を測定するための検出
計セル、およびこの検出計セルを用いた光学測定装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a detector cell for measuring the absorption or emission of light in the ultraviolet or visible region, which is used for detecting a component in a very small amount of liquid sample, and the detection of the cell. The present invention relates to an optical measuring device using a measuring cell.
【0002】[0002]
【従来の技術】紫外あるいは可視領域における検体の光
吸収を測定するための検出計セルは、分析化学の分野
(特に、環境分析分野、臨床分野、医薬品分野など)に
おいて、極微量成分を正確かつ迅速に分析する手法(例
えば、キャピラリー電気泳動(CE)、液体クロマトグ
ラフィー(LC)またはフローインジェクション分析
(FIA)など)の検出計としてよく使用されている。
この検出計セルは、通常、分析対象となる液体試料を導
入するための試料導入口、液体試料の流路および液体試
料を排出する試料排出口を有し、その流路中に液体試料
と紫外あるいは可視領域の光線との相互作用領域となる
測定室を有し、前記分析手法に用いられる分析カラムの
出口に配して使用される。また測定室には測定光の入射
口と出射口が設けられており、紫外あるいは可視領域の
光線は、入射口を通って測定室に存在する液体試料を通
過し、出射口から出て、測光光学系により検出される。
図9に移動相に液体を用いる液体クロマトグラフィー
(LC)の装置構成図を示す。装置は送液部30と試料
注入部31と分離部32と検出部33から構成されてい
る。送液ポンプ30aは、70〜400kg/cm2程
度の吐出圧で移動相タンク30bの溶液を試料注入部3
1に送液する。分析する微量の試料をマイクロシリンジ
により試料注入部31のセプタムから注入し、移動相と
共に分離部32の分析カラム32aに送る。多孔性微粒
子が充填されたクロマト管の分析カラム32aを通り、
分離された試料が検出計セル33aに入る。図10に検
出計セル33aを用いた光学測定装置を示す。装置は光
源21(通常光源21から出た光は分光器で単色光に分
けられて試料に照射されるが、ここでは分光器を出た光
を光源21として説明する)と測定室36の検出計セル
33aと光検出器22とデータ分析部34とから構成さ
れている。測定室36は、検出計セル33aとこれを保
持するセルホルダーからなっている。検出計セル33a
は内容積の小さいフローセルで、通常角形のものが用い
られるが、特殊な形状のものも製作されており、目的に
応じて使い分けられる。材質は、石英ガラスが普通であ
るが、ポリスチレン樹脂やアクリル樹脂のものもある。
石英ガラスは紫外、可視いずれにも使用でき、他のもの
は可視領域で用いられる。そして、試料が移動相と共に
分析カラム32aを通って分離され、入口流路25から
検出計セル33aに入る。光源21からの光が検出計セ
ル33a内の試料に照射され、試料で吸光または透過し
光検出器22に検出される。検出された信号は増幅処理
され、吸光度または透過パーセントとしてデータ分析部
34で表示、記録される。検出計セル33aを通過した
試料は出口流路28からコレクタータンク35に排出さ
れる。近年、「Science、Vol.261、p.
895〜897(1993)」に記載されているよう
に、ガラス(例えば、パイレックスガラス)基板を材料
とした電気泳動部材上に、液体試料を導入するための流
路と液体試料を分離するための流路を、半導体製造技術
を基盤とするマイクロマシニング技術を用いて形成した
電気泳動装置が開発されており、従来のキャピラリー電
気泳動装置と比較して、高速分析が可能、溶媒消費量が
極めて少ない、装置の小型化が可能などの利点を有する
ことが報告されている。これらの特徴は、上記した分析
化学の分野において従来の分析装置では実現が困難であ
った、現場(オンサイト、ベッドサイド)分析を可能と
するものとして、またDNA分析などの分野に対しては
高速分析の視点からスクリーニングに有利なものとして
有望視されている。2. Description of the Related Art A detector cell for measuring the light absorption of a sample in the ultraviolet or visible region is used in the field of analytical chemistry (particularly, in the field of environmental analysis, clinical field, pharmaceutical field, etc.) to accurately and extremely trace components. It is often used as a detector for rapid analysis techniques (eg, capillary electrophoresis (CE), liquid chromatography (LC), flow injection analysis (FIA), etc.).
The detector cell usually has a sample inlet for introducing a liquid sample to be analyzed, a flow path for the liquid sample, and a sample outlet for discharging the liquid sample. Alternatively, it has a measurement chamber serving as an interaction region with light rays in the visible region, and is used by being arranged at an outlet of an analysis column used in the analysis method. The measurement chamber is provided with an entrance port and an exit port for measuring light, and light rays in the ultraviolet or visible range pass through the entrance port, pass through a liquid sample existing in the measurement chamber, exit from the exit port, and exit from the exit port. It is detected by the optical system.
FIG. 9 shows an apparatus configuration diagram of liquid chromatography (LC) using a liquid as a mobile phase. The apparatus includes a liquid sending section 30, a sample injection section 31, a separation section 32, and a detection section 33. The liquid sending pump 30a transfers the solution in the mobile phase tank 30b to the sample injection section 3 at a discharge pressure of about 70 to 400 kg / cm 2.
Send to 1 A small amount of sample to be analyzed is injected from the septum of the sample injection unit 31 with a micro syringe, and sent to the analysis column 32a of the separation unit 32 together with the mobile phase. Through an analytical column 32a of a chromatographic tube filled with porous fine particles,
The separated sample enters the detector cell 33a. FIG. 10 shows an optical measurement device using the detector cell 33a. The apparatus includes a light source 21 (normally, the light emitted from the light source 21 is split into monochromatic light by a spectroscope and is irradiated on the sample, but the light emitted from the spectroscope is described as the light source 21 here) and the detection of the measurement chamber 36. It comprises a total cell 33a, a photodetector 22, and a data analyzer 34. The measurement chamber 36 includes a detector cell 33a and a cell holder for holding the detector cell 33a. Detector cell 33a
Is a flow cell having a small internal volume, which is usually of a square shape, but also has a special shape, which can be used depending on the purpose. The material is usually quartz glass, but there are also polystyrene resins and acrylic resins.
Quartz glass can be used for both ultraviolet and visible light, while others are used in the visible region. Then, the sample is separated through the analysis column 32a together with the mobile phase, and enters the detector cell 33a from the inlet channel 25. The light from the light source 21 is applied to the sample in the detector cell 33a, absorbed or transmitted by the sample, and detected by the photodetector 22. The detected signal is amplified and displayed and recorded by the data analysis unit 34 as an absorbance or a transmission percentage. The sample that has passed through the detector cell 33a is discharged from the outlet channel 28 to the collector tank 35. Recently, “Science, Vol. 261, p.
895-897 (1993) ", a flow path for introducing a liquid sample and a liquid sample for separating the liquid sample on an electrophoresis member made of a glass (for example, Pyrex glass) substrate. Electrophoresis devices with flow paths formed using micromachining technology based on semiconductor manufacturing technology have been developed.Compared with conventional capillary electrophoresis devices, high-speed analysis is possible and solvent consumption is extremely low. It has been reported that it has the advantage that the device can be downsized. These features make it possible to perform on-site (on-site, bedside) analysis, which has been difficult to achieve with conventional analyzers in the field of analytical chemistry described above, and in the field of DNA analysis, etc. From the viewpoint of high-speed analysis, it is considered promising as an advantage for screening.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の検出計セルおよ
び光学測定装置は以上のように構成されているが、しか
し、例えばキャピラリー電気泳動装置で使用されている
従来の検出計セルは、試料を分離するガラスキャピラリ
ーに比べて一般的に測定室の容積が大きく、極微量成分
を分析する場合、キャピラリー電気泳動法の有する分離
能力を生かせないことが多々あった。なぜならば、測定
室の体積が大きいため、分離した微量成分の再混合や媒
体中への拡散が生じるからである。また一方、分離キャ
ピラリーカラム自体を検出セルとして利用する方式が研
究されている。この場合、分析に必要な試料体積および
測定室の容積は極めて小さくできるが、光路長が短い、
検出に寄与しない光(迷光)が検出器に入射してしまうな
どの理由で検出感度が不足することが問題となってい
る。マイクロマシニング技術を用いてガラス基板上に流
路を形成し、電気泳動用チップとして用いる場合、流路
が微小であるため、検出法に吸光度検出を用いる場合に
光路長が短く、十分な検出感度が得られないという問題
がある。高分解能を保ったまま光路長を長くするために
は、高アスペクト比(流路の深さ/幅の比)の流路を形
成する必要があるが、通常用いられるウエットエッチン
グによる流路形成方法ではエッチングが等方的に進行す
るため、アスペクト比が1以上の流路は形成できない。
ドライエッチングを用いる場合は高アスペクト比の流路
を形成することが可能であるが、一般にシリコンと比較
してガラスのエッチングレートは小さく、流路形成に長
時間を要する。またドライエッチングのマスク材料はガ
ラスとのエッチング選択比を大きく取れないため、厚い
膜が必要であり、高精度パターニングが困難である。本
発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、測定室の体積が上記した各種分離分析手段の分離能
力を損なわない程度、すなわち流路断面積が分離キャピ
ラリーカラムと同程度な検出計セルを実現し、しかも、
検出感度を改善するため、アスペクト比の高い流路を持
つセルを、生産性よく作製することのできる検出計セル
および光学測定装置を提供することを目的とする。The conventional detector cell and the optical measuring device are configured as described above. However, the conventional detector cell used in, for example, a capillary electrophoresis device is a method in which a sample is used for a sample. In general, the volume of the measurement chamber is larger than that of the glass capillary to be separated, and in the case of analyzing a trace component, the separation ability of the capillary electrophoresis method cannot often be utilized. This is because the volume of the measurement chamber is large, so that the separated trace components are remixed or diffused into the medium. On the other hand, a method of using a separation capillary column itself as a detection cell has been studied. In this case, the sample volume and the volume of the measurement chamber required for the analysis can be extremely small, but the optical path length is short,
The problem is that the detection sensitivity is insufficient because light (stray light) that does not contribute to detection enters the detector. When a flow path is formed on a glass substrate using micromachining technology and used as an electrophoresis chip, the flow path is very small, so when using absorbance detection for the detection method, the optical path length is short and sufficient detection sensitivity is obtained. There is a problem that can not be obtained. In order to increase the optical path length while maintaining high resolution, it is necessary to form a flow path having a high aspect ratio (ratio of flow path depth / width). In this case, since the etching proceeds isotropically, a flow path having an aspect ratio of 1 or more cannot be formed.
When dry etching is used, a channel having a high aspect ratio can be formed. However, in general, the etching rate of glass is lower than that of silicon, and it takes a long time to form the channel. Further, since a mask material for dry etching cannot obtain a large etching selectivity with glass, a thick film is required, and high-precision patterning is difficult. The present invention has been made in view of such circumstances, and has a detection chamber in which the volume of the measurement chamber does not impair the separation capability of the various separation and analysis means described above, that is, the cross-sectional area of the flow channel is substantially the same as that of the separation capillary column. Total cell, and
An object of the present invention is to provide a detector cell and an optical measuring device which can produce a cell having a channel having a high aspect ratio with high productivity in order to improve detection sensitivity.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の検出計セルは、液体試料を導入するための試
料導入口と、導入された液体試料の流路と、液体試料を
排出する試料排出口が設けられ、前記流路のうちの少な
くとも一部の領域を測定室として用いる検出計セルにお
いて、前記検出計セルが、ガラス板Aとシリコン基板と
ガラス板Bとを3層構造に接合して構成され、ガラス板
Aには前記試料導入口と前記試料排出口とが設けられ、
シリコン基板には液体試料の前記流路が設けられたもの
である。To achieve the above object, a detector cell of the present invention comprises a sample inlet for introducing a liquid sample, a flow path for the introduced liquid sample, and a liquid sample discharge port. The detector cell provided with a sample outlet to be used and using at least a part of the area of the flow path as a measurement chamber, the detector cell has a three-layer structure of a glass plate A, a silicon substrate, and a glass plate B. The glass plate A is provided with the sample introduction port and the sample discharge port,
The silicon substrate is provided with the flow path for the liquid sample.
【0005】さらに、本発明の検出計セルは、前記流路
の断面形状の深さ/幅の寸法比が1以上であることを特
徴としている。Further, the detector cell of the present invention is characterized in that the cross-sectional shape of the flow path has a depth / width dimensional ratio of 1 or more.
【0006】そして、本発明の光学測定装置は、前記検
出計セルのガラス板A面側から検出光を前記流路に照射
する光源と、前記検出計セルのガラス板B面側から検出
光を測定する光検出器と、前記検出計セルを位置決めす
る手段とを備えて、前記検出計セルによる光学測定をす
るものである。The optical measuring device according to the present invention comprises a light source for irradiating the flow path with detection light from the glass plate A side of the detector cell, and a detection light from the glass plate B surface side of the detector cell. It comprises a photodetector for measurement and a means for positioning the detector cell, and performs optical measurement by the detector cell.
【0007】本発明の検出計セルおよび光学測定装置は
上記のように構成されており、検出計セルが、ガラス板
Aとシリコン基板とガラス板Bとを3層構造に接合して
構成され、試料の流路となる部分がシリコン基板をドラ
イエッチングすることによって加工され、その上部のガ
ラス板Aには試料導入口と試料排出口とが設けられ、上
下のガラス板を接合することによって形成される。そし
て、フォトファブリケーション技術を用いることによ
り、シリコン基板上の流路の断面形状の深さ/幅の寸法
比が、1以上の高アスペクト比になる溝を形成すること
は、ガラスと比較して短時間で加工が可能である。ま
た、エッチングマスクはフォトレジスト膜で行うことが
できる。その結果、検出感度に優れた検出計セルを生産
性良く製作することができる。そして、高精度に形成さ
れた幅、深さともに微小で、流路断面積が分離キャピラ
リーカラムとほぼ同程度な流路を測定室として使用する
ため、各種分離分析手段の分離能力を損なわない程度
に、微小な体積の測定室を実現できる。The detector cell and the optical measurement device of the present invention are configured as described above, and the detector cell is formed by joining a glass plate A, a silicon substrate, and a glass plate B in a three-layer structure, A portion to be a flow path of the sample is processed by dry etching the silicon substrate, and a sample introduction port and a sample discharge port are provided in a glass plate A on the upper portion thereof, and formed by joining the upper and lower glass plates. You. By using the photofabrication technology, forming a groove having a depth / width dimensional ratio of the cross-sectional shape of the flow path on the silicon substrate of 1 or more is higher than that of glass. Processing is possible in a short time. The etching mask can be formed using a photoresist film. As a result, a detector cell having excellent detection sensitivity can be manufactured with high productivity. In addition, since the width and depth formed with high precision are very small and the cross-sectional area of the flow path is almost the same as that of the separation capillary column, the separation capacity of various separation and analysis means is not impaired. Thus, a measurement chamber having a small volume can be realized.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】本発明の検出計セルおよび光学測
定装置の一実施例を図1、図2を参照しながら説明す
る。図1は本発明の検出計セル20を示す図であり、
(a)は平面図、(b)はA−A断面の側面図、(c)
はB−B断面の正面図を示す。図2は本発明の検出計セ
ル20を用いた光学測定装置を示す図である。検出計セ
ル20は、ガラス板2とシリコン基板3とガラス板1と
の3層で形成されている。ガラス板2は、可視領域から
紫外領域にいたる広い範囲で透過性の良い材質、例えば
石英ガラス基板が用いられ、試料を導入する導入口2a
と試料を排出する排出口2bを備えている。シリコン基
板3は、20μm幅、100μm深さを有する液体試料
用流路として用いる微小な流路溝8が形成されている。
この流路溝8の断面形状は、深さ/幅の寸法比が1以上
になるように高アスペクト比で形成されている。ガラス
板1は、ガラス板2と同様に石英ガラス基板が用いられ
る。そしてガラス板2とシリコン基板3とガラス板1と
が接合すべき面を合わせて、フッ酸溶液で密着接合され
ている。分析カラムから出た液体試料がガラス板2の導
入口2aから導入され、シリコン基板3の流路溝8に流
れ、ガラス板2の排出口2bから排出される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a detector cell and an optical measuring device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a detector cell 20 of the present invention,
(A) is a plan view, (b) is a side view of AA section, (c)
Shows a front view of a BB section. FIG. 2 is a diagram showing an optical measurement device using the detector cell 20 of the present invention. The detector cell 20 is formed of three layers of a glass plate 2, a silicon substrate 3, and a glass plate 1. The glass plate 2 is made of a material having a high transmittance in a wide range from the visible region to the ultraviolet region, for example, a quartz glass substrate, and has an inlet 2a for introducing a sample.
And a discharge port 2b for discharging a sample. The silicon substrate 3 is formed with a micro channel groove 8 having a width of 20 μm and a depth of 100 μm used as a liquid sample channel.
The cross-sectional shape of the flow channel 8 is formed with a high aspect ratio so that the dimensional ratio of depth / width becomes 1 or more. As the glass plate 1, a quartz glass substrate is used similarly to the glass plate 2. The glass plate 2, the silicon substrate 3, and the glass plate 1 are tightly joined with a hydrofluoric acid solution with their surfaces to be joined together. The liquid sample coming out of the analysis column is introduced from the inlet 2a of the glass plate 2, flows into the flow channel 8 of the silicon substrate 3, and is discharged from the outlet 2b of the glass plate 2.
【0009】検出計セル20を用いて光学測定をする光
学測定装置は、光源21と、検出計セル20と、その検
出計セルをセットするステージ23と、測定室8aを透
過した光を検出する光検出器22とから構成されてい
る。光源21は、重水素ランプ、タングステンランプ等
が用いられ、分光器により所定の単波長に分光されて、
測定室8aに照射するもので、紫外領域から可視領域ま
での所定の波長の光を出すことができる。ステージ23
は、検出計セル20を正確に位置決めできる凹部24を
有し、検出計セル20を凹部24に挿入することによ
り、ステージ23に形成された入口流路25と検出計セ
ル20の導入口2aとが密着でき、同時にステージ23
に形成された出口流路28と排出口2bとが密着でき
る。そして、光源21からの光が検出計セル20の測定
室8aを照射する位置になり、また、測定室8aを透過
した検出光11が光検出器22に入射する位置になる。
これにより、ステージ23の凹部24に検出計セル20
をセットするだけで、光学測定が可能になる。光検出器
22は、光電管、光電子増倍管、光電池、光伝導セル、
フォトダイオードアレイ検出器等を使用し、測定室8a
の液体試料を透過して透過光を検出する。その信号は増
幅処理され、データ分析部で吸光度又は透過パーセント
として表示される。An optical measuring apparatus for performing optical measurement by using the detector cell 20 detects a light source 21, a detector cell 20, a stage 23 for setting the detector cell, and light transmitted through the measuring chamber 8a. And a photodetector 22. As the light source 21, a deuterium lamp, a tungsten lamp, or the like is used, and the light source 21 is separated into a predetermined single wavelength by a spectroscope,
By irradiating the measurement chamber 8a, light of a predetermined wavelength from the ultraviolet region to the visible region can be emitted. Stage 23
Has a concave portion 24 for accurately positioning the detector cell 20, and by inserting the detector cell 20 into the concave portion 24, the inlet channel 25 formed in the stage 23 and the inlet 2a of the detector cell 20 Stage 23
The outlet channel 28 formed at the bottom and the outlet 2b can be in close contact with each other. The light from the light source 21 illuminates the measurement chamber 8a of the detector cell 20 and the detection light 11 transmitted through the measurement chamber 8a is incident on the photodetector 22.
Thereby, the detector cell 20 is placed in the concave portion 24 of the stage 23.
By simply setting, optical measurement becomes possible. The photodetector 22 includes a phototube, a photomultiplier, a photocell, a photoconductive cell,
Measurement room 8a using photodiode array detector etc.
Transmitted through the liquid sample to detect transmitted light. The signal is amplified and displayed in the data analyzer as absorbance or percent transmission.
【0010】次に、検出計セルおよび光学測定装置の操
作について説明する。まず、検出計セル20をステージ
23にセットし、分析装置を動作させる。分析カラムか
ら分離されて出てきた液体試料は、入口流路25から検
出計セル20の導入口2aに導入され、検出計セル20
の流路溝8に流れる。この流路溝8の一部を測定室8a
としているので、この十分に微小な体積の測定室8aを
液体試料は流れる。この流路溝8の断面形状は、深さ/
幅の寸法比が1以上になるように高アスペクト比で形成
されているので、光路長が深さの方向に長くなる。そし
て、光源21からの光が検出計セル20に入射し、液体
試料用流路溝8の一部である測定室8aのみを光が通過
し、それ以外の光はスリットとして機能するシリコン基
板3によって遮られ、検出光11は光検出器22に入
る。このために、従来に比べて迷光を減少させることが
でき、検出感度が向上する。検出が終わった液体試料は
検出計セル20の排出口2bから出口流路28を通過し
て、外部のコレクタータンクに排出される。Next, the operation of the detector cell and the optical measuring device will be described. First, the detector cell 20 is set on the stage 23, and the analyzer is operated. The liquid sample separated from the analytical column and introduced out of the inlet channel 25 is introduced into the inlet 2a of the detector cell 20, and the detector cell 20
Flow channel 8. A part of the flow channel 8 is connected to the measuring chamber 8a.
Therefore, the liquid sample flows through the measurement chamber 8a having a sufficiently small volume. The cross-sectional shape of the flow channel 8 is depth /
Since it is formed with a high aspect ratio so that the width dimension ratio becomes 1 or more, the optical path length increases in the depth direction. Then, the light from the light source 21 enters the detector cell 20, the light passes only through the measurement chamber 8a which is a part of the liquid sample flow channel 8, and the other light is the silicon substrate 3 functioning as a slit. The detection light 11 enters the photodetector 22. For this reason, stray light can be reduced as compared with the related art, and the detection sensitivity is improved. After the detection, the liquid sample passes through the outlet channel 28 from the outlet 2b of the detector cell 20, and is discharged to an external collector tank.
【0011】次に、検出計セル20の製作プロセスにつ
いて説明する。製作プロセスはシリコンーガラス接合工
程(a)、製作前工程(b)、流路製作工程(c)、ガ
ラス板加工工程(d)、アッセンブリ工程(e)で行わ
れる。図3に示すシリコンーガラス接合工程では、手順
a−1としてシリコン基板3とガラス板1を洗浄し、シ
リコン基板3の表面に熱酸化により酸化膜37を形成す
る。そして、手順a−2としてシリコン基板3とガラス
板1を接合面に1%フッ酸水溶液を塗布し、両者を合わ
せて上部から1MP程度の荷重を印加しつつ、室温で2
4時間放置する。ここではフッ酸接合法を用いるが、他
の方法、例えば直接接合による方法でも良い。手順a−
3としてシリコン基板3の表面の酸化膜37をフッ酸溶
液で除去する。図4に示す製作前工程(b)では、手順
b−1としてシリコン基板3とガラス基板1を接合した
ものを回転台にセットして、表面にフォトレジスト6、
例えばAZ4620を、3000rpmの回転スピード
で40秒間、スピンコーティングを行う。このとき、フ
ォトレジスト6の厚みは約7μmとなる。使用するフォ
トレジスト6の材質及び厚みは、特に限定されるもので
はなく、後のエッチング工程に耐える材質および厚みで
あればよい。手順b−2としてフォトレジスト6は、フ
ォトマスク7を用いてUV光で露光され、その後現像さ
れる。ここで、フォトレジスト6の露光は、一般に半導
体製造に用いられているアライナーを使用することがで
きる。さらに、フォトレジスト6を現像する現像液は、
用いるフォトレジスト6を現像するために使用されてい
るものであれば、特に限定されるものではない。図5に
示す流路製作工程(c)では、手順C−1としてSF6
とCHF3とArの混合ガス中で高周波プラズマを用い
たドライエッチングによりシリコン基板3をエッチング
する。このときに流路溝8が形成される。ここで使用さ
れるエッチングガスは、特に限定されるものではなく、
シリコン基板3の高アスペクト比の流路溝8の加工が可
能なガスであれば何れでも良い。手順C−2としてフォ
トレジスト6を除去する。そして、手順C−3としてシ
リコン基板3を加熱し、表面に酸化膜37を形成する。
図6に示すガラス板加工工程(d)では、ガラス板2を
例えばサンドブラストなどの加工により、液体試料の導
入口2aと排出口2bを加工し、貫通穴を形成する。図
7に示すアッセンブリ工程(e)では、(a)〜(c)
の工程により試料用の流路溝8を形成したシリコン基板
3、ガラス板1と、(d)の工程により貫通穴を形成し
たガラス板2を重ね合わせ、シリコンーガラス接合工程
(a)と同様の接合方法によって接合し、ガラス板2と
シリコン基板3とを接着させて検出計セル20を完成さ
せる。Next, the manufacturing process of the detector cell 20 will be described. The production process is performed in a silicon-glass bonding step (a), a pre-production step (b), a flow path production step (c), a glass plate processing step (d), and an assembly step (e). In the silicon-glass bonding step shown in FIG. 3, as step a-1, the silicon substrate 3 and the glass plate 1 are washed, and an oxide film 37 is formed on the surface of the silicon substrate 3 by thermal oxidation. Then, as a procedure a-2, a 1% hydrofluoric acid aqueous solution is applied to the bonding surface of the silicon substrate 3 and the glass plate 1, and the two are combined at room temperature while applying a load of about 1 MP from above.
Leave for 4 hours. Here, the hydrofluoric acid bonding method is used, but another method, for example, a method by direct bonding may be used. Procedure a-
As 3, the oxide film 37 on the surface of the silicon substrate 3 is removed with a hydrofluoric acid solution. In the pre-manufacturing step (b) shown in FIG. 4, the procedure in which the silicon substrate 3 and the glass substrate 1 are bonded to each other is set on a turntable as step b-1, and a photoresist 6 is formed on the surface.
For example, AZ4620 is spin-coated at a rotation speed of 3000 rpm for 40 seconds. At this time, the thickness of the photoresist 6 is about 7 μm. The material and thickness of the photoresist 6 to be used are not particularly limited, and may be any material and thickness that can withstand a subsequent etching step. As step b-2, the photoresist 6 is exposed to UV light using the photomask 7, and then developed. Here, for the exposure of the photoresist 6, an aligner generally used in semiconductor manufacturing can be used. Further, a developing solution for developing the photoresist 6 includes:
There is no particular limitation as long as it is used for developing the photoresist 6 to be used. In the flow channel manufacturing step (c) shown in FIG. 5, SF 6 is used as the procedure C-1.
The silicon substrate 3 is etched by dry etching using high frequency plasma in a mixed gas of CHF 3 and Ar and Ar. At this time, the flow channel 8 is formed. The etching gas used here is not particularly limited,
Any gas can be used as long as it can process the high aspect ratio flow channel 8 of the silicon substrate 3. In step C-2, the photoresist 6 is removed. Then, as step C-3, the silicon substrate 3 is heated to form an oxide film 37 on the surface.
In the glass plate processing step (d) shown in FIG. 6, the inlet 2a and the outlet 2b of the liquid sample are processed by, for example, sandblasting the glass plate 2 to form a through hole. In the assembly step (e) shown in FIG. 7, (a) to (c)
The silicon substrate 3 and the glass plate 1 in which the flow channel 8 for the sample is formed in the step (d) and the glass plate 2 in which the through hole is formed in the step (d) are overlapped, and the same as the silicon-glass bonding step (a) And the glass plate 2 and the silicon substrate 3 are bonded to each other to complete the detector cell 20.
【0012】上記の実施例では、シリコン基板3に流路
溝8として一流路を形成した場合を説明したが、図8に
示すように、シリコン基板3に複数の流路溝8を形成す
ることもできる。シリコン基板3に対する深いドライエ
ッチング技術は確立されており、例えば幅10μm、深
さ100μmの溝を20μm間隔で並べて形成すること
もできる。この場合、複数の分析を同時に行うことが可
能であり、分析のスループットを向上させることができ
る。In the above embodiment, a case was described in which one flow path was formed as the flow groove 8 in the silicon substrate 3. However, as shown in FIG. 8, a plurality of flow grooves 8 were formed in the silicon substrate 3. Can also. A deep dry etching technique for the silicon substrate 3 has been established. For example, grooves having a width of 10 μm and a depth of 100 μm can be formed at intervals of 20 μm. In this case, a plurality of analyzes can be performed simultaneously, and the throughput of the analysis can be improved.
【0013】また、シリコン基板3上に2本の交わった
流路溝8を形成することもできる。この場合、一方の流
路をサンプル導入用とし、他方を分離用として用いるこ
とにより、高精度なサンプル注入が可能である。Also, two intersecting flow channels 8 can be formed on the silicon substrate 3. In this case, high-precision sample injection is possible by using one flow path for sample introduction and the other for separation.
【0014】[0014]
【発明の効果】本発明の検出計セルおよび光学測定装置
は上記のように構成されており、検出計セルにおける試
料流路となる溝は、フォトファブリケーション技術を用
いて、シリコン基板上に形成されているため、その溝幅
と深さは微小に高精度に加工され、流路断面積が分離キ
ャピラリーカラムとほぼ同程度で測定室に使用でき、各
種分離分析手段の分離能力を損なわない程度に、微小な
体積の測定室を実現できる。そしてシリコン基板を加工
して、高アスペクト比の試料の流路を形成しているた
め、吸光度分析における光路長を長くとることができ
る。さらに流路部を通過する以外の入射光は、シリコン
で遮られる構成であるため、検出器に入射する迷光が低
減でき、従来に比べて検出感度が向上する。また、本発
明の検出計セルは半導体製造技術を用いて製造されるた
め、検出計セル全体が小型・高精度に加工されており、
さらに複数の検出計セルを一括して生産することができ
るため、コストの低減になる。The detector cell and the optical measuring device of the present invention are configured as described above, and the groove serving as a sample flow path in the detector cell is formed on a silicon substrate by using a photofabrication technique. The width and depth of the grooves are very small and highly precise, and the cross-sectional area of the channel is almost the same as that of the separation capillary column. Thus, a measurement chamber having a small volume can be realized. Since the silicon substrate is processed to form a flow path for the sample having a high aspect ratio, the optical path length in the absorbance analysis can be increased. Further, since the incident light other than that passing through the flow path portion is blocked by silicon, stray light incident on the detector can be reduced, and the detection sensitivity is improved as compared with the related art. In addition, since the detector cell of the present invention is manufactured using semiconductor manufacturing technology, the entire detector cell is processed with small size and high accuracy,
Further, since a plurality of detector cells can be produced collectively, the cost is reduced.
【図1】 本発明の検出計セルの一実施例を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a detector cell of the present invention.
【図2】 本発明の光学測定装置の一実施例を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the optical measuring device of the present invention.
【図3】 本発明の検出計セルのシリコンーガラス接合
工程を示す図である。FIG. 3 is a view showing a silicon-glass bonding step of the detector cell of the present invention.
【図4】 本発明の検出計セルの製作前工程を示す図で
ある。FIG. 4 is a view showing a pre-fabrication process of the detector cell of the present invention.
【図5】 本発明の検出計セルの流路製作工程を示す図
である。FIG. 5 is a view showing a flow channel manufacturing process of the detector cell of the present invention.
【図6】 本発明の検出計セルのガラス板加工工程を示
す図である。FIG. 6 is a view showing a glass plate processing step of the detector cell of the present invention.
【図7】 本発明の検出計セルのアッセンブリ工程を示
す図である。FIG. 7 is a view showing an assembly process of the detector cell of the present invention.
【図8】 本発明の検出計セルの他の実施例を示す図で
ある。FIG. 8 is a diagram showing another embodiment of the detector cell of the present invention.
【図9】 従来の液体クロマトグラフィの分析装置を示
す。FIG. 9 shows a conventional liquid chromatography analyzer.
【図10】 従来の光学測定装置を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a conventional optical measurement device.
1…ガラス板 2…ガラス板 2a…導入口 2b…排出口 3…シリコン基板 6…フォトレジ
スト 7…フォトマスク 8…流路溝 11…検出口 20…検出計セ
ル 20a…検出計セル 21…光源 22…光検出器 23…ステージ 24…凹部 25…入口流路 28…出口流路 30…送液部 30a…送液ポンプ 30b…移動相
タンク 31…試料注入部 32…分離部 32a…分析カラム 33…検出部 33a…検出計セル 34…データ分
析部 35…コレクタータンク 36…測定室 37…酸化膜DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass plate 2 ... Glass plate 2a ... Inlet 2b ... Outlet 3 ... Silicon substrate 6 ... Photoresist 7 ... Photomask 8 ... Channel groove 11 ... Detection port 20 ... Detector cell 20a ... Detector cell 21 ... Light source Reference Signs List 22 photodetector 23 stage 24 recess 25 inlet flow path 28 outlet flow path 30a liquid feed section 30a liquid feed pump 30b mobile phase tank 31 sample injection section 32 separation section 32a analysis column 33 Detector 33a Detector cell 34 Data analyzer 35 Collector tank 36 Measurement chamber 37 Oxide film
Claims (3)
導入された液体試料の流路と、液体試料を排出する試料
排出口が設けられ、前記流路のうちの少なくとも一部の
領域を測定室として用いる検出計セルにおいて、前記検
出計セルが、ガラス板Aとシリコン基板とガラス板Bと
を3層構造に接合して構成され、ガラス板Aには前記試
料導入口と前記試料排出口とが設けられ、シリコン基板
には液体試料の前記流路が設けられたことを特徴とする
検出計セル。A sample introduction port for introducing a liquid sample;
A channel for the introduced liquid sample and a sample outlet for discharging the liquid sample are provided, and in a detector cell using at least a part of the channel as a measurement chamber, the detector cell is made of glass. Plate A, a silicon substrate, and a glass plate B are joined in a three-layer structure, the glass plate A is provided with the sample inlet and the sample outlet, and the silicon substrate is provided with the flow path for a liquid sample. Detector cell, characterized in that:
の断面形状の深さ/幅の寸法比が1以上であることを特
徴とする検出計セル。2. The detector cell according to claim 1, wherein a depth / width dimension ratio of a cross-sectional shape of the flow path is 1 or more.
計セルを用いた光学測定装置において、前記ガラス板A
面側から検出光を前記流路に照射する光源と、前記検出
計セルのガラス板B面側から検出光を測定する光検出器
と、前記検出計セルを位置決めする手段とを備え、前記
検出計セルによる光学測定をすることを特徴とする光学
測定装置。3. An optical measuring apparatus using the detector cell according to claim 1 or 2, wherein the glass plate A
A light source that irradiates the flow path with detection light from the surface side, a photodetector that measures the detection light from the glass plate B side of the detection meter cell, and a unit that positions the detection meter cell; An optical measuring device for performing optical measurement by a measuring cell.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16131799A JP3978937B2 (en) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | Detector cell and optical measuring device |
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ID=15732808
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6620735B2 (en) * | 2000-11-21 | 2003-09-16 | Robert Bosch Gmbh | Method for processing substrates |
JP2003262588A (en) * | 2001-12-05 | 2003-09-19 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Apparatus and method for reading microarray of organism-related substance |
KR101124118B1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-03-16 | (주)화백엔지니어링 | Etching solution control apparatus comprising rgb sensor and cnd sensor |
KR101285093B1 (en) * | 2011-04-22 | 2013-07-11 | (주)화백엔지니어링 | PLATING SOLUTION CONTROL APPARATUS COMPRISING RGB COLOR SENSOR AND pH SENSOR |
-
1999
- 1999-06-08 JP JP16131799A patent/JP3978937B2/en not_active Expired - Lifetime
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