(57)【要約】【課題】  モノリスでは、１）アルカリ処理により貫通孔を形成するが、再現性難。２）４００度で焼成するので、基板が変形。３）リガンド修飾を均一に実施することが難しい。【解決手段】マイクロチャネル内に、予めリガンド修飾した単分散の微粒子が規則的に配列してなる分離層と、分離層と分離層との間隙に形成された連通孔とから形成された微粒子を集積化してなる二重細孔構造体を有するマイクロカラムチップ。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロチャネル内に、予めリガンド修飾した単分散の微粒子が規則的に配列してなる分離層と、分離層と分離層との間隙に形成された連通孔とから形成された微粒子を集積化してなる二重細孔構造体を有するマイクロカラムチップ。
【請求項２】
前記分離層は、マイクロチャネル壁面に偏って形成され、前記連通孔はチャネルほぼ中央部分に形成されている請求項1に記載のマイクロカラムチップ。
【請求項３】
前記微粒子とチャネル壁面及び微粒子同士とは、予めそれらに導入されている化学種同士によって結合されている請求項２に記載のマイクロカラムチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）用のマイクロカラムチップに関し、特に、分離能に優れた低圧力のマイクロカラムチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、フォトリソグラフィーの技術による微細加工によって、平板ガラスからなるチップ上にマイクロチャネル（微細流路）が形成されたチップを、キャピラリー電気泳動に用いることにより、高性能で高速な電気泳動分離を行うことが可能であることが知られている。このキャピラリー電気泳動用チップは、ガラスやSi／SiO2などのシリコンを材料とした基板を用いて、基板上に微細加工によりキャピラリーチャネルを形成するものである。一般的に、チャネルの径（カラム径）が小さいほど感度が向上することが知られているため、このようなチップを用いたマイクロ分析システムが急速に進歩している。このマイクロ分析システムの一つとして、マイクロチップを用いた高速液体クロマトグラフィー（μHPLC）も検討されている。
【０００３】
しかしながら、クロマトグラフィーを行う際に、試料をキャピラリー電気泳動用チップのようなマイクロチャネルをクロマトグラフィー用のチップとして用いるため、マイクロチャネル部分にシリカゲル等の無機多孔性微粒子を基材とする分離剤を充填する必要があるが、粒子の充填は、カラム径が小さくなるほど困難となる。
そこで、粒子充填法にかわり、一体型（モノリス）のクロマトグラフィー用のカラムが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−３１１００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記モノリスでは、１）アルカリ処理により貫通孔を形成するが、再現性難。２）４００度で焼成するので、基板が変形。３）リガンド修飾を均一に実施することが難しい。などの問題点があり、信頼性の高いカラムチップを提供することが困難である。
一方、シリカなどの多孔質基材を用いた充填剤は、古くから研究がされていて、クロマトグラフィーを実施する者（クロマトグラファー）にとって、慣れ親しんだ技術で、分離を行う場合、かかる微粒子の表面との相互作用をイメージしながら分離条件の検討などを行い、最適なアプローチを可能としている。したがって、全く新しい基材を用いることには抵抗があるし、これまでの分離ノウハウを活かすことが難しくなり、安心して使用することができない。
【０００５】
そこで、本発明は、これまでのHPLC用の分離剤も利用可能なよう、微粒子集積化技術により二重細孔構造を実現することを目的としてなされた発明である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を克服するために、
＊１；マイクロチャネル内に、予めリガンド修飾した単分散の微粒子が規則的に配列してなる分離層と、分離層と分離層との間隙に形成された連通孔とから形成された微粒子を集積化してなる二重細孔構造体を有するマイクロカラムチップ。
＊２：前記分離層は、マイクロチャネル壁面に偏って形成され、前記連通孔はチャネルほぼ中央部分に形成されている1に記載のマイクロカラムチップ。
【０００７】
＊３；前記微粒子とチャネル壁面及び微粒子同士とは、予めそれらに導入されている化学種同士によって結合されている２に記載のマイクロカラムチップ。
とした。
【発明の効果】
【０００８】
このような微粒子を集積化してなる二重細孔構造体により、上記１）−３）の問題の生じないマイクロカラムチップが得られる。すなわち、連通孔部分で圧力を逃し、分離層において、分離を実現する二重細孔構造体を得る。この意義は、次の点にある。
コンパクトなマイクロカラムを実現しようとする場合、充填する微粒子を更に小さくする必要があり、現行では１um−2umにして、数センチのカラムでも理論段数を1万―2万段得ようとする試みもある。しかし、このような充填剤を旧来どおり充填していたのでは、圧力が高くなり、液漏れなどの危険性が増すことになりかねない。特に、MEMSと融合したμHPLCは、チップ上に複雑な流路を形成することが可能であるので、次世代の汎用分析デバイスとして発展が期待されるものである。このことから、複雑な流路設計とした場合にも、液漏れが起こりにくいような分離カラム内の圧力を下げられるような充填形態が求められる。一方、大きめの微粒子を充填すれば圧力を下げることは可能であるが、分離能が低下することになる。かかる相反する問題点を両立できる分離場の構造体として二重細孔構造体がある。しかも、本願にかかる二重細孔構造体は、微粒子を集積化して形成したものであるので、上記１）−３）に記載したような、製造技術上の問題のない信頼性のきわめて高いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
あらかじめ分離モードを決めるリガンド修飾したシリカ基材をチャネルに集積する。集積の形態は、連通孔のある領域と、微粒子が密に集積した分離に供される領域とからなる構造体を形成するよう、集積する。
その手法としては、図１のとおり、微粒子４を壁面に所定層積層し、チャネル中央部分を空洞状とすることで可能となる。壁面への微粒子の配列は、移流集積方法などによって実現する。
【００１０】
微粒子と壁面との固定、微粒子同士の固定は、反応性リガンドにより連結固定する方法が考えられる。
空洞部５の径と、微粒子の径、層などは、物質の拡散係数、流速、カラム長、圧力などを考慮して決定する。集積する微粒子は、単分散であることが望ましい。単分散でないと、微粒子が規則的に配列せず、最密充填状態を実現しにくいからである。また、中空部分が閉塞されてしまう可能性があるからである。
【００１１】
チップは、図１のように、マイクロチャネルが形成された基板１（ガラス、樹脂製）と、カバープレート（ガラス、樹脂製）２と、チャネル内に形成された分離カラム３とからなる。
分離カラム３は、上述のとおり、分離剤が集積化された二重細孔構造体を備えている。
分離剤は、汎用的な分離モードいずれも適用できるが、例えば、シリカゲルをODS（オクタデシルシラン剤）で修飾した分離剤を代表的に用いることができる。ODS充填剤を基板とまた粒子同士とを固定するために、化学結合種を導入しておくことが望ましい。結合形態はいずれにも限定されないが、例えば、−ｓ−ｓ−結合、−０−Si-0―結合などを利用することが可能である。
【００１２】
図２に、ODS結合シリカ微粒子の結合のイメージを示す。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明は、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）用のマイクロカラムチップに適している。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】微粒子集積による二重細孔構造体のイメージ図。
【図２】ODS結合シリカ微粒子の固定化方法イメージ図。
【符号の説明】
【００１５】
１    基板
２    カバープレート
３    分離カラム
４    微粒子
５    空洞部
６    ODS結合シリカ微粒子
７    リガンド
【図１】
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【図２】
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