專利名稱：微流體器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及微流體器件。
背景技術：
近年來，微流體器件用于分析流體樣本。微流體器件使得這種樣本和其它流體在每個微流路中流動，并且還使得在其中進行化學和生物化學反應。因此，監測到包含在樣本中的監測對象材料(例如見JP-A-)。圖10描述了在JP-A-中描述的微流體器件。在JP-A-中描述的微流體器件101電化學監測包含在樣本中的過敏原。微流體器件101具有基板104，其中堆疊兩個基板構件102和103。在基板構件102和 103之間形成微流路105。微流路105包括反應部分106、監測部分107、以及連接反應部分 106和監測部分107的耦合部分108。特別地吸收包含在樣本中的過敏原的抗體固定在反應部分106中。電極109配置有監測部分107。經受預處理以將預定酵結合到過敏原的樣本被使得在微流路105中流動。包含在樣本中的過敏原由在反應部分106中固定的抗體捕獲。因此，包含基板材料的緩沖溶液被使得在微流路105中流動，所述緩沖溶液要由結合到過敏原的酵改變為電極活性材料。包含在緩沖溶液中的基板材料在工藝中變化，其中緩沖溶液在反應部分106中流動、由結合到在反應部分106中捕獲的過敏原的酵變成電極活性材料。該電極活性材料達到監測部分 107并且作用在電極109上，以藉此產生電流。包含在樣本中的過敏原通過測量電流而被監測。在JP-A-中所描述的器件中，與在反應區域106處的相比，在監測部分107處的微流路厚度(即，底表面與頂表面之間的距離)被設定為小的。這利于電極反應材料在電極109上的反應。因此，可增強該器件的靈敏度。

發明內容
為了防止產生氣泡和穩定流體運輸，在JP-A-中描述的微流體器件中，連接反應部分106和監測部分107的耦合部分108形成為錐形，使得微流路的厚度從反應部分106朝向監測部分107逐漸減少，該反應區域106和監測區域107在微流路的厚度上彼此不同。然而，仍將在耦合部分108中產生氣泡。圖11示意性地描述了在圖10中描述的微流體器件中的流體運輸。由于流體L的表面張力，流體L的前部趨向于在其其余部分之前沿著微流路105 的每個角部以及基板構件102和103的分界面(在下文中通常稱為邊緣)移動，所述基板構件102和103暴露于微流路105。雖然邊緣類似地存在于微流路105的寬度方向上的兩側上，但是沿著一個側面上的邊緣流動的流體L的前部趨于在流體L的其余部分前面移動 (見圖11A)。在監測區域107中，流體的流率是高的，在該監測區域107中微流路的厚度與在反應部分106的厚度相比是小的。因而，流體快速擴張以潤濕其表面。因此，流體的前部在耦合部分108的寬度方向上沿著對應于一個側面的邊緣在其其余部分的前面移動。當流體達到監測部分107時，監測部分107的端部在流體的隨后部分達到監測區域107之前填充流體。因此，在耦合部分108，氣泡A在耦合部分108的寬度方向上被捕獲在一個側面上。由于氣泡，流體的流動在微流路的寬度方向上變得不均勻。因此，擾亂了穩定的流體運輸(見圖 11B-11D)。本發明在上述環境中實現。本發明的目的在于提供一種實現穩定流體運輸的微流體器件。根據本發明，提供一種包括流動流路的微流體器件，流體在流動流路中流動。流動流路包括主流路和彼此跨過主流路配置的一對分支流路，所述該對分支流路均連接到主流路。主流路包括第一區域、第二區域、以及連接第一區域和第二區域的耦合區域。第二區域在底表面與頂表面之間的距離上比第一區域更小。耦合區域配置成使得其底表面與頂表面之間的距離從第一區域朝向第二區域逐漸減少。配置在主流路中并且連接到該對分支流路中每個的連接區域與耦合區域重疊。該對分支流路至少在連接區域和耦合區域彼此重疊的區域中連接到主流路，通過分別跨接主流路的底表面和頂表面而實現。根據本發明，在連接區域的寬度方向上防止氣泡被捕獲在一個側面上。因此，實現穩定的流體運輸。


圖1是描述了微流體器件示例的視圖，示出了本發明的實施例；圖2是描述了微流體器件的截面的視圖，所述視圖沿著圖1中的線II-II截取；圖3是描述了在圖1中所描述的微流體器件的主流路和一對分支流路之間的連接部位的視圖；圖4是描述了在圖1中所描述的微流體器件的主流路與一對分支流路之間的連接部位的視圖；圖5是示意性地描述了在圖1中所描述的微流體器件的分支流路中的每個邊緣的切斷(division)的平面圖；圖6A-6D是示意性地描述了在圖1中所描述的微流體器件中執行流體運輸的視圖；圖7是描述了根據在圖1中所描述的微流體器件的變型示例的在主流路與一對分支流路之間的連接部位的視圖；圖8是描述了在圖7中所描述的主流路與一對分支流路之間的連接部位的視圖；圖9A-9D是示意性地描述了在圖1中所描述的微流體器件中執行流體運輸的視圖；圖10是描述了常規微流體器件的視圖；以及圖11A-11D是示意性地描述了在圖10中所描述的微流體器件中執行流體運輸的視圖。
具體實施方式
圖1和2是微流體器件的示例。將在下文描述的微流體器件使得包含在監測對象材料的流體樣本在其中流動。于是，在流動流路中，微流體器件捕獲監測對象材料，在被激發時適于發出光線的標記物質耦合到所述監測對象材料。通過觀測耦合到被捕獲監測對象材料的標記物質的光線發射，探測到監測對象材料。然而，根據本發明的微流體器件并不如此受限制。本發明可應用到例如類似于上述常規器件的微流體器件，其機電地探測監測對象材料。微流體器件1具有基板2。基板2通過堆疊兩個基板構件10和11來構造成。具有預定圖案的微溝槽12形成在用作下層的基板構件10的前表面上。具有預定圖案的微溝槽13形成在基板構件11的后表面上，所述后表面接觸基板構件10的前表面。形成兩個孔 14和15，以在基板構件11后表面的寬度方向上穿透所述后表面。基板構件11堆疊在基板構件10上。此外，形成于基板構件10中的微溝槽12結合形成于基板構件11中的微溝槽 13。因此，流動流路3形成于基板2中。孔14與流動流路的一端部分連通，并且用作用于將諸如樣本的流體引入到流動流路3中的引入孔。孔15與流動流路3的另一端部分重疊， 并且用作用于將流經流動流路3的流體排出的排出孔。如上所述，微流體器件1通過觀測標記物質的光線發射而探測監測對象材料。因此，基板構件10和11中的至少一個是透明的。當微流體器件1通過與上述常規技術相類似的方式機電地探測到監測對象材料時，這將與基板構件10和11是否透明無關。例如，樹脂用作基板構件10和11的材料。用于構造流動流路3的溝槽12和13 可通過將樹脂注入模中、并接著固化樹脂來制造，溝槽12和13的圖案形成在該模中。替代性地，溝槽12和13可通過在樹脂平坦板上熱雕刻溝槽12和13的圖案來制造。此外，流動流路可配置成通過僅在一個基板構件中形成溝槽并且用另一基板構件覆蓋該溝槽來形成。流動流路3包括主流路4和一對分支流路5。主流路4包括引入區域(第一區域)20、監測區域(第二區域)21、用于連接引入區域20和監測區域21的耦合區域、以及排出區域23。引入區域20連接到引入孔14。排出區域23連接到排出孔15。用于探測包含在樣本中的監測對象材料的監測機構配置在監測區域21中。如上所述，根據本實施例的微流體器件1配置成在流動流路中捕獲監測對象材料并且觀測耦合至被捕獲監測對象材料的標記物質的光線發射，適于在激發時發射光線的標記物質耦合到該監測對象材料。因此，探測到監測對象材料。用于捕獲監測對象材料的機構配置在監測區域21中。例如，在監測對象材料是諸如過敏原的抗原時，通過特別地吸收抗原來捕獲抗原的抗體被固定到監測區域21的表面上。監測機構根據用于探測監測對象材料的方法來合適地選擇。當監測對象材料與上述常規技術類似地機電探測時，電極配置在監測區域21 的表面上。在監測區域21的流路厚度(底表面30與頂表面31之間的距離)T2與在引入區域20處的流路深度Tl相比是小的。與引入區域20相比，監測區域21是平坦的。因此，包含在樣本中的監測對象材料可容易地接觸監測區域21的表面，監測機構配置在所述監測區域中。因此，可改進器件的監測靈敏度。引入區域20的流路厚度Tl通常在1毫米(mm) 至2mm之間。優選地，監測區域21的流路厚度T2等于或小于0. 2mm，使得整個樣本由于毛細作用力而滲透。耦合區域22成錐形，使得在耦合區域22處的流路厚度從引入區域20朝向監測區域21逐漸減少。在主流路4上彼此配置一對分支流路5，它們均連接到主流路4。主流路4的連接區域M (其連接到分支流路5，即，每個分支流路5的連接端口 25所延伸的區域)被包括在耦合區域22中。整個連接區域M與耦合區域22重疊。因此，每個分支流路5的連接端口 25僅在耦合區域22中開通。連接區域M可與耦合區域22—致。此外，連接區域M可延伸到引入區域20或延伸到監測區域21。圖3和4描述了在圖1中所描述的主流路4與一對分支流路5中的每個之間的連接部位。然而，圖4描述了省除一個基板構件的連接部位。分支流路5通過分別跨接主流路4的底表面和頂表面而連接到主流路4。也就是說，相對于基板2的前表面，分支流路5的底表面32位于比主流路4的底表面30更深的位置。因此，在每個分支流路5的底表面32與主流路4的底表面30之間形成臺階。因此，在連接區域M，鄰近于主流路4的底表面30的每個側邊緣30a處提供空間。每個分支流路5 的頂表面33處于比主流路4的頂表面31更淺的位置。因此，在每個分支流路5的頂表面 33與主流路4的頂表面31之間形成臺階。所以，在連接區域M中，鄰近于主流路4的頂表面31的側邊緣處提供空間。主流路4的角部沿著其底表面30和頂表面31延伸。由于分支流路5以上述方式連接到主流路4，因此在主流路4的底表面30的側邊緣30a和頂表面31的側邊緣附近提供空間。因此，主流路4的角部在連接區域M處分離。由于主流路4和分支流路5形成于基板構件10和11之間，因此在基板構件10和 11之間的分界面B暴露于主流路4的底表面30與頂表面31之間以及暴露于分支流路5的底表面32與頂表面33之間。在連接區域對，分支流路5通過跨接主流路4的底表面30和頂表面31而連接到主流路4。因此，基板構件10和11之間的分界面B總是延伸通過分支流路5。此外，由于分支流路5跨接基板構件10和11，在平面圖中位于基板構件10和11 之間的分界面B在分支流路5中被切斷。圖5示意性地描述了在平面圖中的邊緣如何被切斷為分支流路5。在圖5中，實線表示這樣的邊緣，所述邊緣通過將配置分支流路5的基板構件10 的溝槽12的邊緣投影到基板構件10的前表面上來示出。虛線表示這樣的邊緣，所述邊緣通過將配置分支流路5的基板構件11的溝槽13的邊緣投影到基板構件11的后表面上來示出。在分支流路5中且在基板構件10和11之間的分界面B (見圖3)包括基板構件10 的溝槽12的邊緣以及基板構件11的溝槽13的邊緣，所述邊緣均相對于彼此調節到位。然而，由于在形成溝槽12和13以及組裝基板構件10和11中的誤差，基板構件10的溝槽12 的邊緣與基板構件11的溝槽13的邊緣相交。基板構件10和11之間的分界面B在邊緣之間的相交點P處不連續地被切斷。在下文簡要地描述一種使用如上配置的微流體器件1來探測諸如過敏原的抗原的方法。在包含抗原的液態樣本上執行用于將標記物質結合到抗原的預處理，所述標記物質適于在激發時發射光線。于是，經受預處理的樣本被注入到引入孔14中。減壓泵連接到排出孔15。然后，在引入孔14與排出孔15之間引起壓力差。因此，注入到引入孔14中的樣本被抽吸到流動流路3中。樣本從排出孔15排出通過引入區域20、耦合區域22、監測區域21和排出區域23。在樣本在監測區域21中流動的過程中，包含在樣本中的抗原尤其被固定在監測區域21的表面上的抗體吸收并捕獲。于是，激發光線被輻照到監測區域21上。 觀測到耦合至由監測區域21捕獲的抗原的標記物質的光線發射。包含在樣本中的抗原根據光線發射的存在性和強度來探測。已經描述了標記物質通過預處理制成以結合到抗原。然而，在引起樣本在引入區域20中流動的過程中，通過初步將標記物質放置到引入區域20的表面上或者在引入區域 20中設置運載標記物質的載體，標記物質可結合到包含在樣本中的抗原。圖6A-6D示意性地描述了圖1中所描述的微流體器件中的流體運輸。如上所述，由于流體L的表面張力，流經引入區域20的流體L的前部在其其余部分之前在引入區域20的寬度方向上沿著一個邊緣移動。在圖6A-6D中所描述的示例中，流體L的前部沿著下側在其其余部分之前移動，如在附圖中所示的(如圖6A所示)。流體L的前部達到連接區域22。接著，流體的前部達到在連接區域M連接到分支流路5的引入區域20的側面處的一端。如上所述，主流路4沿著其底表面30和頂表面 31的側邊緣延伸的角部在連接區域M處分離。此外，如上所述，基板構件10和11之間的分界面B延伸通過分支流路5。因此，沿著邊緣前進的流體L的前部沿著分界面B流入到分支流路5中。然而，在主流路4中，流體L的前部保留在連接區域M的引入區域20的側面的那端處或者被約束不處于其其余部分前面。為了在部分地高達監測區域21的程度上連續地約束流體L的前部不沿著邊緣移動，優選地，連接區域M達到耦合區域22的監測區域21的側面的那端或者延伸至監測區域21超過耦合區域22的監測區域21的側面的那端 (見圖6B)。當流體的前部保持在主流路4的連接區域M的引入區域20的側面的那端處或者被約束不在其其余部分前面時，流體的隨后部分追上其前部。于是，流體流動通過耦合區域 22，使得流經耦合區域22的大致寬度上的中心部分的流體部分在其其余部分前面。如上所述，基板構件10和11之間的分界面B在分支流路5中被不連續地切斷。因此，分別流入到分支流路5中的流體部分既不在主流路4中結合到一起通過分界面B也不在其其余部分前面(見圖6C)。流體處于其其余部分前面通過耦合區域21的大致寬度上的中心部分的前部逐漸擴散到兩側并且接著流動到監測區域21中。因此，避免氣泡被捕獲在耦合區域22的一個側面上。因此，流體運輸被穩定化(見圖6D)。圖7和8描述了在圖1中所描述的微流體器件的變型示例的主流路與一對分支流路的每個之間的連接部位。圖8描述了其間省除一個基板構件的連接部位。在圖7和8所描述的微流體器件中，連接到分支流路5的主流路4的連接區域M 從耦合區域22的監測區域21的側面的那端延伸至引入區域20。每個分支流路5的流路厚度T3被設定為等于在主流路4的引入區域20處的流路厚度Tl。在連接區域M與引入區域20重疊的區段24b中，每個分支流路5的底表面32和主流路4的底表面30布置成相對于基板2的前表面處于相同的深度。因此，每個分支流路5的頂表面33和主流路4的頂表面31布置在相同深度。也就是說，在區段Mb，每個分支流路5的底表面32與主流路4 的底表面30齊平。每個分支流路5的頂表面33與主流路4的頂表面31齊平。在連接區域M與耦合區域22重疊的區段Ma中，分支流路5通過跨接底表面30和頂表面31而連接到主流路4。主流路4的角部分別沿著其底表面30的側邊緣30a和頂表面31的側邊緣延伸。 每個分支流路5的角部分別沿著底表面32的邊緣3 和頂表面33的邊緣延伸。分支流路 5以上述方式連接到主流路4，使得主流路4的角部在連接區域M的引入區域20的側面的那端(即，引入區域20至耦合區域22的近端)分別連接到分支流路5的角部。基板構件 10和11之間的分界面B在連接區域M的引入區域20的側面的那端處(即在引入區域20 的耦合區域22的近端處)引入到分支流路5中。圖9A-9D示意性地描述了圖7中所描述的微流體器件中的流體運輸。如上所述，在引入區域20中流動的流體前部由于其表面張力而沿著引入區域20 的一個寬度上側邊緣在前面移動。在附圖(即，圖9A)中所述的示例中，流體的前部沿著下側在前面移動，如圖9A所示。流體的前部達到連接區域M連接到分支流路5的引入區域20的側面的那端。如上所述，主流路4的角部連接到在此的分支流路5的角部。基板構件10和11的分界面B 被引入到分支流路5中。因此，流體的前部在連接區域M的引入區域20的側面的那端流入到分支流路5中。在主流路4，流體的前部確切地保留在連接區域M的引入區域20的側面的那端(見圖9B)。當流體的前部保持在連接區域M的引入區域20的側面的那端時，即在引入區域 20至耦合區域22的近端時，流體的隨后部分追上其前部。于是，在主流路4中流動的流體流經連接區域M和從其引出的耦合區域22(見圖9C)，以便在大致寬度上的中心部分中移動。流體在其其余部分前面移動通過耦合區域22的大致寬度上的中心部分的前部逐漸擴散至其兩側并且接著流入到監測區域21中。因此，避免氣泡被捕獲在耦合區域22的一側上。因此，流體運輸被穩定化(見圖9D)。因此，流體的前部被設定成在連接區域M的引入區域20的側面上的那端(即在引入區域20至耦合區域22的近端)流入到分支流路5中。因此，流體的前部被設定為這樣的狀態，其中流體的前部在主流路4的大致寬度上的中心部分在前面移動，可能達到耦合區域22。因此，可能更確切地保證避免氣泡被捕獲在耦合區域22的一側。如上所述，本說明書中所公開的微流體器件是一種包括流體在其中流動的流動流路的微流體器件。流動流路包括主流路和彼此配置在主流路上的一對分支流路，所述一對分支流路均可連接到主流路。主流路包括第一區域、第二區域、以及連接第一區域和第二區域的耦合區域。第二區域在底表面與頂表面之間的距離上小于第一區域。耦合區域配置成使得其底表面與頂表面之間的距離從第一區域朝向第二區域逐漸減少。在主流路中配置并且連接到該對分支流路中的每個的連接區域與耦合區域重疊。該對分支流路至少在連接區域和耦合區域彼此相互重疊的區域中連接到主流路，這通過分別跨接主流路的底表面和頂表面來實現。在本說明書中公開的微流體器件使得，連接區域達到第一區域、以及該對分支流路中每個的底表面與主流路的第一區域中的底表面齊平、以及該對分支流路中每個的頂表面與主流路的第一區域中的頂表面齊平。
本說明書中公開的微流體器件使得，連接區域達到耦合區域的第二區域的側面的那端或者達到第二區域。本說明書中公開的微流體器件還包括基板，所述基板包括堆疊在其中的多個基板構件。該微流體器件使得，主流路和一對分支流路形成于彼此相鄰的兩個基板構件之間、并且該對分支流路跨接兩個基板構件。本說明書中公開的微流體器件使得，流體被毛細作用力滲入到第二區域中。本說明書中公開的微流體器件使得，在第二區域中底表面與頂表面之間的距離等于或小于0. 2mmο本說明書中公開的微流體器件使得，在所述第二區域中提供監測機構，所述監測機構配置成探測被包含在所述第二區域中流動的流體的監測對象材料。本說明書中公開的微流體器件使得，監測對象材料是抗原、并且監測機構是特別地吸收抗原的抗體。
權利要求
1.一種微流體器件，所述微流體器件包括流體在其中流動的流動流路，其中，流動流路包括主流路和彼此跨過主流路設置的一對分支流路，所述一對分支流路均連接到主流路；其中，主流路包括第一區域、第二區域、以及將第一區域和第二區域連接的耦合區域； 其中，第二區域在其底表面與頂表面之間的距離上小于第一區域； 其中，耦合區域配置成使得在其底表面與頂表面之間的距離從第一區域朝向第二區域逐漸減少；其中，配置在主流路中并且連接到該對分支流路的每個的連接區域與耦合區域重疊；以及其中，該對分支流路至少在連接區域和耦合區域彼此相互重疊的區域中連接到主流路，通過分別跨接主流路的底表面和頂面來實現。
2.根據權利要求1所述的微流體器件，其特征在于，連接區域達到第一區域， 其中，該對分支流路中的每個的底表面與主流路的第一區域中的底表面齊平；以及其中，該對分支流路中的每個的頂表面與主流路的第一區域中的頂表面齊平。
3.根據權利要求1或2所述的微流體器件，其特征在于，連接區域達到在耦合區域的第二區域的側面的那端或者達到第二區域。
4.根據權利要求1或2所述的微流體器件，還包括 基板，所述基板包括堆疊在其中的多個基板構件；其中，主流路和一對分支流路形成于彼此相鄰的兩個基板構件之間；以及其中，該對分支流路跨接兩個基板構件。
5.根據權利要求1或2所述的微流體器件，其特征在于，流體通過毛細作用力滲透到第二區域中。
6.根據權利要求1或2所述的微流體器件，其特征在于，在第二區域中的底表面與頂表面之間的距離等于或小于0. 2mm。
7.根據權利要求1或2所述的微流體器件，其特征在于，在第二區域中配置監測單元， 所述監測單元配置成探測被包含在于第二區域中流動的流體中的監測對象材料。
8.根據權利要求7所述的微流體器件，其特征在于，監測對象材料是抗原，且其中，監測單元是特別地吸收抗原的抗體。
全文摘要
本發明涉及微流體器件。微流體器件包括在其中流動的流體的流動流路。流動流路包括主流路和彼此跨過主流路提供的一對分支流路，所述該對分支流路均連接到主流路。主流路包括第一區域、第二區域、以及連接第一區域和第二區域的耦合區域。第二區域在底表面與頂表面之間的距離上小于第一區域。耦合區域配置成使得其底表面與頂表面之間的距離從第一區域朝向第二區域逐漸減少。配置在主流路中并且連接到該對分支流路中的每個的連接區域與耦合區域重疊。
文檔編號G01N33/50GK102192977SQ201110037570
公開日2011年9月21日 申請日期2011年2月10日 優先權日2010年2月10日
發明者唐木英行, 澤屋敷吉弘 申請人:富士膠片株式會社