專利名稱：微型芯片和微型芯片檢查系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及微型芯片和該微型芯片檢查系統。
背景技術：
近年來，通過自如地運用微型機械技術和超微細加工技術而把以往的、 用于進行試劑調制、化學分析和化學合成等的裝置、機構(例如泵、閥、 流路、傳感器等)微細化，并集成在一個芯片上的系統被廣泛關注。它們
也被叫做ju-TAS (Micro total Analysis System:樣丈全分析系統)，是在 被叫做微型芯片的部件中使試劑液與樣品液(例如處理接受檢查的被檢者 的尿、唾液、血液、被檢體而把抽出的DNA進行處理的抽出溶液等)匯合， 通過檢測其反應而調查#皮4企體特性的方法。
微型芯片是在由樹脂材料或玻璃材料構成的基體上、利用光刻處理(通 過藥品蝕刻圖形像而形成溝槽的方法)或利用激光進行槽加工，以所述加 工制作的結構為基礎進行成型，設置使被被檢體液和試劑液能流動的微細 流路和貯存試劑的貯存液部，各種圖形被提案。
并且，該iu-TAS被期待著應用在醫療檢查和診斷領域、環境測定領域、 農業制造領域。而現實中，如在基因檢查那樣，需要繁雜的工序、熟練的 技術和機器類的操作的情況下，通過自動化、高速化且簡化的微化分析系 統不僅在成本、必要的樣品量、需要的時間上具有優勢，而且可以不用選 擇時間和場地就能進行分析，可以說這樣的好處非常大。
在各種分析、檢查中很重視這些微型芯片的分析定量性、解析精度和 經濟性等。因此，在簡單結構的基礎上要求有精度高、可靠性優良的微型 芯片。發明人已經提出了適合該要求的微型泵系統及其控制方法(專利文 南夂1~4 )。
專利文獻1:(日本)特開2004-28589號公報 專利文獻2:(曰本)特開號公報 專利文獻3:(曰本)特開號公報
專利文獻4:特開(日本)號/>才艮
在使用上述H-TAS的分析中，為了迅速進行分析和檢查，希望在微型 芯片上形成的流路中預先封入有試劑。這時，需要使用很多試劑的分析就 需要把收容試劑的很多流路設置在微型芯片上。為此，微型芯片變大。
在微型芯片中預先封入有試劑的情況下要求在使用前保管時防止試劑 飛散等、以及防止試劑從收容試劑的保管部向與之連通的流路漏出。且在 使用時要求能把試劑迅速混合，而且能使試劑順利地從收容試劑的保管部 向后續流路流出。

發明內容
本發明的目的在于提供一種緊湊的微型芯片，能使被保管的試劑無飛 散等，且在使用時能使試劑迅速混合。 上述目的能通過下面結構解決。
1、 一種微型芯片，具有從流路至少供給試劑和樣品的一種，并通過加 熱而進行反應的反應部，其特征在于，所述反應部具有預先保管試劑的保 管部，預先被保管在所述保管部中的試劑被在保管溫度與反應溫度之間從 固體向液體進行相變的物質所密閉。
2、 在1記載的微型芯片中，所述相變物質是石蠟。
3、 一種微型芯片，具有從流路至少供給試劑和樣品的一種，并通過加 熱而進行反應的反應部，其特征在于，所述反應部具有預先保管試劑的保 管部，預先被保管在所述保管部中的試劑含有在保管溫度與反應溫度之間 從固體向液體進行相變的物質。
4、 在3記載的微型芯片中，所述相變物質是明膠或瓊脂糖。
5、 在1到4任一項記載的微型芯片中，所述保管部通過在所述反應部 的 一部分i殳置凹部而形成。
6、 一種微型芯片檢查系統，其特征在于，具備微型芯片檢查裝置，該 檢查裝置具有1至5中任一項所述的微型芯片、收容所述微型芯片的微型 芯片收容部、在所述微型芯片收容部收容有微型芯片時加熱所述微型芯片 反應部的加熱部。
根據本發明，由于把反應部作為試劑保管部使用，所以成為緊湊的微 型芯片。且由于在保管時能把反應部的試劑固定在保管部，而且在使用時
能把試劑簡單地從固定狀態釋放，因此，在保管時沒有試劑的飛散等，且 在使用時能使試劑迅速混合。


圖1是使用本實施例微型芯片的檢查裝置的外觀圖; 圖2是使用本實施例微型芯片的檢查裝置的結構圖; 圖3是本實施例微型芯片的結構圖； 圖4是表示第一實施例微型芯片的側面剖視圖； 圖5是表示第二實施例微型芯片的側面剖視具體實施例方式
說明本發明的實施例。根據圖示的實施例來說明本發明，但本發明并 不限定于該實施例。以下本發明實施例中的斷定性說明是表示最佳方式， 而并不限定本發明用語的意義和技術范圍。
以下根據

本發明的實施例。(裝置結構)
圖1是使用本實施例微型芯片的檢查裝置80的外觀圖。檢查裝置80 是使預先注入在微型芯片1中的被檢體與試劑自動反應并把反應結果自動 輸出的裝置。
檢查裝置80的框體82設置有用于把微型芯片1向裝置內部插入的 插入口 83、顯示部84、存儲卡口 85、打印輸出口 86、操作板87和外部輸 入輸出端子88。
檢查人員按圖1的箭頭方向把微型芯片l插入，搡作操作板87而開始 檢查。在檢查裝置80內部對微型芯片1內反應的檢查自動進行，當檢查結 束則顯示部84顯示結果。通過操作操作板87而能使檢查結果從打印輸出 口 86被打印輸出，或是存儲在被插入到存儲卡口 85內的存儲卡中。另夕卜， 例如使用LAN電纜能從外部輸入輸出端子88把數據保存在電腦等中。檢 查結束后，檢查人員把微型芯片l從插入口 83取出。
圖2是使用本實施例微型芯片的檢查裝置80的結構圖。圖2表示把微 型芯片從圖1所示的插入口 83插入而完成安裝的狀態。
檢查裝置80包括驅動液罐10,貯存用于對預先注入在微型芯片1 中的被檢體和試劑進行送液的驅動液11;微型泵5,用于把驅動液11向微
型芯片1供給；泵連接部6，以驅動液11不泄漏的方式連接微型泵5和微 型芯片1;溫度調節單元3，對微型芯片1的必要部分進行溫度調節；芯片 按壓板2,使微型芯片1不偏離地用于把溫度調節單元3和泵連接部6貼緊； 按壓板驅動部21,用于使芯片按壓板2升降；限制部件22,把微型芯片1 相對于微型泵5高精度進行定位；光檢測部，檢測微型芯片1內被檢體與 試劑反應狀態等。
在初始狀態，芯片按壓板2從圖2所示的位置向上方退避。這樣，微 型芯片1就能沿箭頭X方向插拔，檢查人員從插入口 83 (參照圖1)插入 微型芯片1直到與限制部件22接觸。然后，芯片按壓板2通過按壓板驅動 部21下降并與微型芯片l抵接，使微型芯片1的下面與溫度調節單元3和 泵連接部6緊密貼合。
溫度調節單元3在與微型芯片1相對的面上具備珀爾帖元件31和加熱 片32，在把微型芯片1安裝到檢查裝置80中時，珀爾帖元件31和加熱片 32與微型芯片1緊密貼合。由珀爾帖元件31冷卻收容有試劑的部分而使試 劑不變性，或是由設置在加熱部的加熱片32加熱被檢體與試劑反應的部分 而促進反應。
光才企測部由發光部4a和受光部4b構成，4巴來自發光部4a的光向樣么型 芯片1照射，把透過微型芯片l的光由受光部4b檢測。受光部4b被一體 設置在芯片按壓板2的內部。發光部4a和受光部4b被設置成與后述微型芯 片1的被檢測部148 (圖3 )相對。
微型泵5包括泵室52、使泵室52的容積變化的壓電'元件51、位于 泵室52的微型芯片1側的第一節流流路53、位于泵室驅動液罐10側的第 二節流流路5 4等。第 一 節流流路5 3和第二節流流路5 4是4皮縮小的狹窄流 路，且第 一 節流流路5 3是比第二節流流路5 4長的流路。
在^l巴驅動液11向順方向(朝向^:型芯片1的方向)送液時，首先驅動 壓電元件51以使泵室52的容積急劇減少。這樣，在短的節流流路即第二 節流流路54中發生紊流，第二節流流路54的流路阻力相對地比長的節流 流路即第一節流流路53大。這樣，泵室52內的驅動液11就被支配著向第 一節流流路53擠出而被送液。然后驅動壓電元件51以使泵室52的容積緩 慢地增加。這樣，隨著泵室52內容積的增加而驅動液11從第一節流流^各 53和第二節流流—路54流入。這時，由于第二節流流^各54與第 一節流流^各53相比長度短，所以第二節流流路54與第一節流流路53相比流路阻力小， 驅動液11被支配著從第二節流流路54向泵室52內流入。通過壓電元件51 反復進4亍以上的動作則驅動液11 一皮向順方向送液。
另一方面，在4巴驅動液11向逆方向(朝向驅動液罐10的方向)送液 時，首先驅動壓電元件51以使泵室52的容積緩慢地減少。這樣，由于第 二節流流路54與第一節流流路53相比長度短，所以第二節流流路54與第 一節流流^各53相比流^各阻力小。于是泵室52內的驅動液11就纟皮支配著向 第二節流流路54擠出而被送液。然后，驅動壓電元件51以使泵室52的容 積急劇增加。這樣隨著泵室52內容積的增加驅動液11從第一節流流路53 和第二節流流路54流入。這時，在短的節流流路即第二節流流路54中發 生紊流，第二節流流路54的流路阻力相對地比長的節流流路即第一節流流 路53的大。這樣，驅動液11被支配著從第 一節流流—路53向泵室52內流入。 通過壓電元件51反復進行以上的動作驅動液11被向逆方向送液。
為了確保必要的密封性而防止驅動液漏出，泵連接部6優選由聚四氟 乙烯、硅樹脂等具有柔軟性(彈性、形狀隨動性)的樹脂形成緊密貼合面。 這種具有柔軟性的緊密貼合面例如可以由微型芯片的結構基體材料自身所 形成，或者，也可以是泵連接部6流路開口周圍粘貼的具有柔軟性的其他 部件。
圖3表示本實施例微型芯片l一實施例的結構，但并不限定于此。
微型芯片1配置有用于把液狀的試劑與同樣為液狀的樣品(被檢體) 在微型芯片1上進行混合、反應的流路和流路元件。對利用這些流路和流 路元件在微型芯片1內進行處理的一實施例進行說明。微型芯片1由形成 有槽的基板和覆蓋該形成有槽的基板的覆蓋基板構成，而圖.3是表示把覆 蓋基板取下狀態的流路和流路元件的配置的示意圖。圖3中的箭頭表示把 微型芯片1向檢查裝置80插入的插入方向。
133是收容試劑的試劑收容部，137是收容樣品的樣品收容部。在各收 容部的上流設置有從微型芯片1 一側的面向外部開放的開口 132a、 132b。 在經由泵連接部6而把微型芯片l與微型泵5重疊地連接時，這些開口 132a、 132b與設置在微型泵5連接面上的流路開口對準位置而與微型泵5連通。
在試劑收容部133和樣品收容部137的下流設置有使來自試劑收容部 133的試劑與來自樣品收容部137的樣品進行混合并反應的反應部139。
反應部139的下流設置有被4企測部148,且在被檢測部的下流設置有廢 液部60。
利用從與開口 132a連通的微型泵5送入的驅動液，試劑收容部133中 收容的試劑向反應部139流入。另一方面，利用從與開口 132b連通的另外 的微型泵5送入的驅動液，樣品收容部137中收容的樣品向反應部139流 入。這樣，在反應部139從試劑收容部133送入的試劑與從樣品收容部137 送入的4羊品纟皮混合。
在反應部139混合的試劑和樣品被設置在檢查裝置80的加熱片32加 熱而開始反應。反應后的液體被送至被檢測部148。被檢測部148例如利用 光學檢測方法等來進行目的物質的檢測。由被檢測部148檢測完的液體向 廢液部60送出。
在此，除了在反應部139匯合的試劑和樣品之外還要與其他試劑混合 而進行反應時，注入試劑的流路不足。于是在圖4說明第一實施例。圖4 是反應部139的側面剖視圖。反應部139的一部分設置了凹部而形成保管 部150,把其他試劑保管在該凹部中。在保管部150中保管的試劑由在保管 溫度與反應溫度之間從固體向液體進行相變的片狀物質151所密閉。
相變的片狀物質151是熔點20 6(TC左右的石蠟、脂肪族的碳氫化合 物，例如能舉出十四烷、十五烷、十六烷、十七烷、十八烷、十九烷、 二十烷、蠟、石蠟等。且如明膠那樣在40。C附近進行液膠-凝膠(乂/P—歹 》)轉移的化合物膜也可以使用。
把高分子在溶液中以膠體狀存在的狀態叫做凝膠。凝膠表示高分子在 水溶液中形成氫結(水素結合)的狀態，由氫結戰勝高分子的布朗運動所 形成。作為表示這種液膠-凝膠相變的高分子，已知有明膠和天然多糖類例 如瓊脂糖(了力'口一7)等，通過以高溫的水溶解后進行冷卻而從液體狀 的液膠向柔軟的固體狀凝膠進行相變。由于該液膠-凝膠的相變溫度隨種類 的不同而不同，所以在保管反應性的試劑時，對于該試劑優選能使用在40 "C附近進行液膠-凝膠相變的明膠和在55度附近進行液膠-凝膠相變的低分 子量瓊脂糖等。熱起動PCR等在高溫下開始反應時，還能使用在80度附近 進行液膠-凝膠相變的高分子量瓊脂糖。把試劑凝膠化時，可以把試劑與液 膠混合而使其凝膠化，也可以預先把明膠放入保管部中，在使其凝膠化后 放入試劑而使試劑在凝膠中擴散而被凝膠化。由于后一情況在試劑調整時
不需要把試劑暴露在高溫狀態下，所以從保存穩定性的觀點出發是優選的形態。
下面把第二實施例表示在圖5。圖5是反應部139的側面剖視圖，表示 把在50。C熔化的明膠加入到保管部后使其凝膠化，然后添加試劑，把試劑 以凝膠狀態保管在保管部150的狀態。
這時，在把與凝膠化的試劑進行反應的液體填充到反應部中后，通過 把反應部加熱到4(TC以上而使凝膠液膠化，則成為被混合能進行反應的狀 態。例如在進行PCR反應時，把溫度突然變成98。C，則能開始反應。
作為第三實施例也可以在第二實施例的基礎上再加上利用片狀物質 151進行密閉(未圖示)。
制作以上實施例1 3的微型芯片，插入到檢查裝置80中以加熱溫度55 。C驗證在反應部試劑與樣品是否反應。其結果沒有特別的異常，確認正常 工作。
權利要求
1、一種微型芯片，具有從流路至少供給試劑和樣品的一種，并通過加熱而進行反應的反應部，其特征在于，所述反應部具有預先保管試劑的保管部，預先被保管在所述保管部中的試劑被在保管溫度與反應溫度之間從固體向液體進行相變的物質所密閉。
2、 如權利要求1所述的微型芯片，其特征在于，所述相變物質是石蠟。
3、 一種微型芯片，具有從流路至少供給試劑和樣品的一種，并通過加 熱而進行反應的反應部，其特征在于，所述反應部具有預先保管試劑的保 管部，預先被保管在所述保管部中的試劑含有在保管溫度與反應溫度之間 從固體向液體進行相變的物質。
4、 如權利要求3所述的微型芯片，其特征在于，所述相變物質是明膠 或瓊脂糖。
5、 如權利要求1至4中任一項所述的微型芯片，其特征在于，所述保 管部通過在所述反應部的 一 部分設置凹部而形成。
6、 一種微型芯片檢查系統，其特征在于，具備微型芯片檢查裝置，該 檢查裝置具有權利要求1至5中任一項所述的微型芯片、收容所述微型 芯片的微型芯片收容部、在所述微型芯片收容部收容有微型芯片時加熱所 述孩i型芯片反應部的加熱部。
全文摘要
本發明提供一種緊湊的微型芯片，能使被保管的試劑無飛散等，且在使用時能使試劑迅速混合。該微型芯片具有從流路至少供給試劑和樣品的一種、并通過加熱而進行反應的反應部，其中，反應部具有預先保管試劑的保管部，預先被保管在保管部中的試劑由在保管溫度與反應溫度之間從固體向液體進行相變的物質所密閉。
文檔編號G01N33/48GK101169404SQ20071016713
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月24日 優先權日2006年10月27日
發明者東野楠, 中島彰久, 山東康博, 青木洋一 申請人:柯尼卡美能達醫療印刷器材株式會社