CN102327785A - 样品液供应容器、样品液供应容器组件和微芯片组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了样品液供应容器、样品液供应容器组件和微芯片组件。该样品液供应容器包括：第一区域，其内部被减压，并被气密地密封；第二区域，其内部能够容纳液体；第一穿透部，中空针通过其从外部刺入第一区域的内部；以及第二穿透部，插入第一穿透部并到达第一区域内的中空针通过其刺入第二区域的内部。

Description

样品液供应容器、样品液供应容器组件和微芯片组件
技术领域
本发明涉及样品液供应容器、样品液供应容器组件和微芯片组件。更具体地，本发明涉及样品液供应容器等，该样品液供应容器能够容易地进行对形成在微芯片中的区域的液体注入。
背景技术
近年来，已经开发了微芯片，其中通过应用半导体工业中所使用的微机加工技术，在硅基板或玻璃基板上设置用于进行化学或生物分析的阱和/或流路，(例如，参考日本未审专利申请公开第2004-219199)。这些微芯片已开始用于液相色谱中的电化学检测器、医疗服务现场的电化学传感器等。
使用这种微芯片的分析系统称为μ-TAS(微全分析系统)、芯片实验室(lab-on-a-chip)、生物芯片等，并且作为一项可以是化学和生物分析高速化、高效化并且高集成化、或者可以使分析装置小型化的技术而引起了关注。
能够用少量样品进行分析，并且能够实现微芯片的一次性使用的μ-TAS预期具体应用于(处理珍贵的痕量样品或多重标本的)生物分析。
μ-TAS的一个应用实例是一种光学检测装置，其中，将物质引入到形成在微芯片上的多个区域中，可以光学地检测该物质。这种光学检测装置包括电泳装置和反应装置(例如，实时PCR装置)，电泳装置能够在微芯片的流路中电泳分离多种物质，以光学检测各分离物质；反应装置能够在微芯片的阱中进行多种物质之间的反应，以光学检测生成的物质。
对于μ-TAS，由于样品是痕量的，所以很难将样品溶液引入阱或流路中。另外，由于在阱等中存在空气，所以样品溶液的引入可能受到干扰或者可能花费很长时间来引入样品溶液。此外，在引入样品溶液时，在阱等中会产生气泡。结果，存在如下问题，即，引入到各阱等中的样品溶液量之间存在变化，从而降低了分析精度和分析效率。此外，当加热类似PCR的样品时，存在如下问题，即，阱等中存在的气泡膨胀，干扰反应，从而降低分析精度。
为了在μ-TAS中容易地注入样品溶液，在日本未审专利申请公开第2009-284769号中公开了一种基板，其中，该基板包括引入样品的样品引入部、多个容纳样品的样品容纳部以及多个空气排放部，每个空气排放部都连接到各容纳部，其中，两个以上的空气排放部与具有一个开放端的一个开放流路相连通。利用这种基板，由于空气排放部连接到各容纳部，所以当样品溶液从样品引入部引入到容纳部时，容纳部中存在的空气从空气排放部排放出来，从而容纳部能顺利地充满样品溶液。
发明内容
如上所述，使用现有技术中的μ-TAS，很难将样品溶液引入阱或流路中，由于在阱等中存在空气，样品溶液的引入会受到干扰或引入样品溶液需要花费很长时间。此外，在引入样品溶液的同时，在阱等中会产生气泡。由于这个原因，存在分析精度或分析效率方面的问题。
因此，本发明期望提供一种样品溶液供应容器，能够在短时间内容易地引入样品溶液，并能获得高分析精度。
为了解决上述问题，提供了一种样品液供应容器，包括：第一区域，其内部被减压并被气密地密封；第二区域，其内部能够容纳液体；第一穿透部，其中中空针从外部刺入第一区域的内部；以及第二穿透部，其中插入第一穿透部并到达第一区域内的中空针刺入第二区域的内部。
在样品液供应容器中，第一穿透部和第二穿透部由中空针能够穿透的具有气密性和弹性的密封部件形成。
样品液供应容器还包括，在内部空间中形成第二区域的内筒和在内部空间中容纳至少一部分内筒的外筒，其中，由内筒的外表面和外筒的内表面形成的空间被气密地密封，以形成第一区域，以及内筒和外筒的在同一侧的末端由密封部件封闭，以形成第一穿透部和第二穿透部。
除样品液供应容器之外，还提供了一种样品液供应容器组件，包括：中空针，用于刺入作为液体注入对象的注入区域；以及微芯片组件，包括具有气密地密封的、作为液体注入对象的注入区域的微芯片。
在样品液供应容器、样品液供应容器组件和微芯片组件中，注入区域内的空气被第一区域中的负压吸收，在内部被减压之后，利用注入区域的负压，第二区域中的样品溶液能够被引入到注入区域中。由于这个原因，期望微芯片组件中所包含的微芯片的注入区域的内部处于常压下。
此外，在微芯片中，期望中空针从外部刺入注入区域的内部所穿过的部分包括：具有中空针能够穿透的弹性和由弹性变形造成的自密封性的基板层。此外，尤其期望将具有非透气性的基板层层压在具有由弹性变形造成的自密封性的基板层的两个表面上，以及具有非透气性的基板层具有穿刺孔，中空针通过穿刺孔从外部刺入注入区域的内部。
在这种情况下，具有由弹性变形造成的自密封性的基板层由选自由硅类弹性体、丙烯酸类弹性体、聚氨酯类弹性体、氟类弹性体、苯乙烯类弹性体、环氧类弹性体以及天然橡胶构成的组中的材料形成。此外，具有非透气性的基板层由选自由玻璃、塑料、金属以及陶瓷构成的组中的材料形成。
本发明提供的所述样品液供应容器能够在短时间内容易地引入样品溶液，并能获得高分析精度。
附图说明
图1A～1C是概念性地示出了根据本发明的样品液供应容器的构造的示意图；
图2A～2C是示出了根据本发明的第一实施方式的样品液供应容器的截面示意图；
图3A～3C是示出了根据本发明的第二实施方式的样品液供应容器的截面示意图；
图4是示出了根据本发明的第二实施方式的样品液供应容器的变形例的截面示意图；
图5A～5C是示出了根据本发明的第三实施方式的样品液供应容器的截面示意图；
图6是示出了根据本发明的第一实施方式的微芯片的俯视示意图；
图7是示出了根据本发明的第一实施方式的微芯片的截面示意图(沿着图6中VII-VII线截取的截面图)；
图8示出了根据本发明的第一实施方式的微芯片的截面示意图(沿着图6中VIII-VIII线截取的截面图)；
图9A和9B是示出了通过使用根据第一实施方式的样品液供应容器将样品溶液引入根据第一实施方式的微芯片的方法的截面示意图；
图9C和9D是示出了通过使用根据第一实施方式的样品液供应容器将样品溶液引入根据第一实施方式的微芯片的方法的截面示意图；
图10是示出了根据本发明的第二实施方式的微芯片的截面示意图；
图11A和11B是示出了通过使用根据第二实施方式的样品液供应容器将样品溶液引入根据第二实施方式的微芯片的方法的截面示意图；
图11C和11D是示出了通过使用根据第二实施方式的样品液供应容器将样品溶液引入根据第二实施方式的微芯片的方法的截面示意图；以及
图12是示出了中空针前端的构造的截面示意图。
具体实施方式
现在将参照附图描述用于实现本发明的优选实施方式。在这种情况下，下面描述的实施方式均示出了根据本发明的典型实施方式的一个实例，因此，不能以较窄的方式解释本发明的范围。将按如下顺序进行描述。
1.样品液供应容器和样品液供应容器组件
(1-1)构造概略
(1-2)样品液供应容器的第一实施方式
(1-3)样品液供应容器的第二实施方式
(1-4)样品液供应容器的第三实施方式
2.微芯片组件
(2-1)微芯片的第一实施方式
(2-1-1)微芯片的构造及其成形方法
(2-1-2)在微芯片中样品溶液的引入
(2-2)微芯片的第二实施方式
(2-2-1)微芯片的构造及其成形方法
(2-2-2)在微芯片中样品溶液的引入
1.样品液供应容器和样品液供应容器组件
(1-1)构造概略
图1A～1C是概念性地示出了根据本发明的样品液供应容器的构造的示意图。
在图中，参考标号1所指定的样品液供应容器包括内部被减压且气密地密封的第一区域11，以及内部能够容纳液体(样品溶液)的第二区域12(参照图1A)。参考标号13表示第一穿透部(参照图1B)，其中中空针2从外部刺入第一区域11的内部。参考标号14表示第二穿透部(参照图1C)，其中插入第一穿透部13并到达第一区域11内部的中空针2刺入第二区域12的内部。根据本发明的样品液供应容器组件包括样品液供应容器1和中空针2。
第一穿透部13和第二穿透部14由具有气密性的密封部件形成。因此，第一区域11的内部能够保持负压(优选地，真空压)，且第二穿透部14能够保持其内部所存储的样品溶液。形成(中空针2能够穿透的)第一穿透部13和第二穿透部14的密封部件除了具有气密性之外还具有弹性。密封部件的材料包括各种橡胶，诸如硅橡胶和热塑性弹性体。
在将样品溶液注入到注入区域31(作为样品溶液注入对象)的情况下，通过使用样品溶液供应容器组件，首先用样品溶液充满第二区域12(见图1A)。接下来，中空针2的一端刺入气密性密封的注入区域31，另一端从第一穿透部13刺入第一区域11内部(参照图1B)。由于第一区域11的内部被减压，所以中空针2的前端到达第一区域11的内部，并且当第一区域11的内部与注入区域31通过中空针2连通时，注入区域31内部的空气被第一区域11内部的负压吸收，使得注入区域31的内部被减压(参照图1B中的箭头)。
接下来，(插入第一穿透部13且到达第一区域11内部的)中空针2的前端进一步从第二穿透部14刺入第二区域12的内部(参照图1C)。在这种情况下，由于注入区域31的内部被减压，所以中空针2的前端到达第二区域12的内部，并且当第二区域12的内部与注入区域31通过中空针2连通时，第二区域内部的样品溶液被注入区域31内部的负压吸收，使得样品溶液被引入到注入区域31中(参照图1C中的空心箭头)。
在根据本发明的样品溶液供应容器组件中，注入区域31内部的空气被第一区域11内部的负压吸收，当注入区域31内部被减压后，通过利用注入区域31的负压被，第二区域12内部的样品溶液能够被引入到注入区域31内部。因此，不会由于注入区域31中存在空气而干扰样品溶液的注入，能够在短时间内通过一系列操作而使样品溶液顺利地注入到注入区域31内部。此外，如果注入区域31内的空气被完全吸收，则能够在不产生气泡的情况下向注入区域31中引入样品溶液。
(1-2)样品液供应容器的第一实施方式
图2A～2C是示出了根据本发明的优选实施方式的样品液供应容器的示意图。
根据本实施方式的样品液供应容器1包括用于微移液器的移液器芯片，即，样品液供应容器1包括用于在内部空间中形成第二区域12的移液器芯片(内筒)16以及用于在内部空间中容纳至少一部分移液器芯片16的移液器芯片(外筒)15，如图所示。由移液器芯片16的外表面和移液器芯片15的内表面形成的空间被气密性地密封，以形成第一区域11，并且移液器芯片15和16的前端由密封部件密封，以形成第一穿透部13和第二穿透部14。
根据本实施方式的样品液供应容器1通过以下方式获得，即，准备具有由硅橡胶等密封的前端的移液器芯片15和16，并将移液器芯片15的前端叠置在移液器芯片16上以在减压室中密封移液器芯片15的前端。通过在移液器芯片16的外表面与移液器芯片15的内表面之间设置和压缩诸如硅橡胶的橡胶环，能够获得移液器芯片15和移液器芯片16之间的密封。
在通过使用根据本实施方式的样品液供应容器1将样品溶液注入到注入区域31中的情况下，移液器芯片16(第二区域12)中首先充满样品溶液(见图2A)。接下来，中空针2的一端刺入气密地密封的注入区域31，而另一端从第一穿透部13刺入移液器芯片15的内部(第一区域11)(参照图2B)。由于移液器芯片15的内部被减压，所以中空针2的前端到达移液器芯片15的内部，当移液器芯片15的内部与注入区域31的内部通过中空针2连通时，注入区域31内部的空气被移液器芯片15内部的负压吸收，使得注入区域31的内部被减压(参照图2B中的箭头)。
接下来，插入第一穿透部13以到达移液器芯片15内部的中空针2的前端，进一步从第二穿透部14刺入移液器芯片16的内部(第二区域12)(参照图2C)。在这种情况下，由于注入区域31的内部被减压，所以中空针2的前端到达移液器芯片16的内部，当移液器芯片16内部与注入区域31之间通过中空针2连通时，移液器芯片16内部的样品溶液被注入区域31内部的负压吸收，使得样品溶液被引入到注入区域31的内部(参照图2C中的空心箭头)。
(1-3)样品液供应容器的第二实施方式
图3A～3C是示出了根据本发明的另一优选实施方式的样品液供应容器的截面示意图。
根据本实施方式的样品液供应容器1包括注入器的注射器。即，样品液供应容器1包括用于在内部空间中形成第二区域12的注射器16(内筒)，以及用于在内部空间中容纳至少一部分注射器16的注射器15(外筒)，如图所示。由注射器16的外表面和注射器15的内表面形成的空间被气密地密封，以形成第一区域11，且注射器15和16的前端用密封部件密封，以形成第一穿透部13和第二穿透部14。
根据本实施方式的样品液供应容器1通过下列方式获得，即，准备前端由硅橡胶等密封的大注射器15和小注射器16，在减压室中将注射器16插入注射器15中以密封注射器。通过在注射器16的外表面和注射器15的内表面之间设置和压缩诸如硅橡胶的橡胶圈以形成密封部17，能够获得注射器15和注射器16之间的密封。
在通过使用根据本实施方式的样品液供应容器1将样品溶液注入到注入区域31中的情况下，注射器16首先充满样品溶液(见图3A)。接下来，中空针2的一端刺入气密地密封的注入区域31，而另一端从第一穿透部13刺入注射器15的内部(第一区域11)(参照图3B)。由于移液器芯片15的内部被减压，所以中空针2的前端到达注射器15的内部，当注射器15的内部与注入区域31的内部通过中空针2连通时，注入区域31内部的空气被注射器15内部的负压吸收，使得注入区域31的内部被减压(参照图3B中的箭头)。
接下来，插入第一穿透部13而到达注射器15内部的中空针2的前端，进一步从第二穿透部14刺入注射器16的内部(第二区域12)(参照图3C)。在这种情况下，由于注入区域31的内部被减压，所以中空针2的前端到达注射器16的内部，当注射器16的内部与注入区域31通过中空针2连通时，注射器16内部的样品溶液被注入区域31内部的负压吸收，使得样品溶液31被引入到注入区域31的内部(参照图3C中的空心箭头)。
为了进一步加快从注射器16到注入区域31的样品溶液的注入，将栓18从与第二穿透部14相对的注射器16的末端开口插入注射器16中，由此增加了注射器16的内部压力。此外，代替栓18而将注射器的活塞18插入注射器16中，以增加注射器16的内部压力，从而输送样品溶液(参照图4)
(1-4)样品液供应容器的第三实施方式
图5A～5C是示出了根据本发明的另一优选实施方式的样品液供应容器的截面示意图。
根据本实施方式的样品液供应容器1包括注入器的注射器，与根据上述第二实施方式的容器相似。即，样品液供应容器1包括用于在内部空间中形成第二区域12的注射器16(内筒)，以及用于在内部空间中容纳至少一部分注射器16的注射器15(外筒)。由注射器16的外表面和注射器15的内表面形成的空间被气密地密封以形成第一区域11，且注射器15和16的前端用密封部件密封，以形成第一穿透部13和第二穿透部14。
根据本实施方式的样品液供应容器1通过下列方式获得，即，准备前端由硅橡胶等密封的大注射器15和小注射器16，在减压室中将注射器16插入注射器15中以密封注射器。通过在注射器16的外表面和注射器15的内表面之间设置和压缩诸如硅橡胶的橡胶圈以形成密封部17，能够获得注射器15和注射器16之间的密封。根据本实施方式的样品液供应容器1与根据第二实施方式的容器的不同之处在于，注射器16的底部具有与注射器15啮合的凸缘，且凸缘适于沿着破裂部19发生破裂。
在通过使用根据本实施方式的样品液供应容器1将样品溶液注入到注入区域31中的情况下，注射器16中首先充满样品溶液(见图5A)。接下来，中空针2的一端刺入气密地密封的注入区域31，而另一端从第一穿透部13刺入注射器15的内部(第一区域11)(参照图5B)。由于注射器15的内部被减压，所以中空针2的前端到达注射器15的内部，当注射器15的内部与注入区域31的内部通过中空针2连通时，注入区域31内部的空气被注射器15内部的负压吸收，使得注入区域31的内部被减压(参照图5B中的箭头)。
接下来，通过破坏将注射器16锁在注射器15上的破裂部19，将注射器16推入注射器15中。因此，插入第一穿透部13到达注射器15内部的位置的中空针2的前端刺入第二穿透部14，并到达注射器16的内部(第二区域12)，注入区域31的内部与注射器16的内部通过中空针2连通(参照图5C)。在这种情况下，由于注入区域31的内部被减压，所以注射器16内部的样品溶液被注入区域31内部的负压吸收，使得样品溶液被引入到注入区域31的内部(参照图5C中的空心箭头)。
2.微芯片组件
(2-1)微芯片的第一实施方式
接下来，将描述根据本发明的微芯片组件。除了上述的样品液供应装置和中空针之外，微芯片组件还包括具有(作为样品溶液的注入对象的)气密地密封的区域的微芯片。
(2-1-1)微芯片的构造及其成形方法
图6是示出了根据本发明的第一实施方式的微芯片的俯视示意图，图7和8是截面示意图。图7是沿着图6中VII-VII线截取的截面图，图8是沿着图6中VIII-VIII线截取的截面图。
微芯片(由参考标号3指定)包括注入部31(样品溶液穿过其并从外部注入)、多个阱34(作为包含在样品溶液中的物质或该物质的反应产物的分析场所)、主流路32(在其一端与注入部31连通)以及分支流路33(从主流路32分支出来)。主流路32的另一端被构造为终端部35，分支流路33从主流路32的注入部31的连通部与终端部35的连通部之间分支出来，然后连接到各阱34。
注入部31、主流路32、分支流路33、阱34以及终端部35是样品溶液被注入或引入其中的注入区域。
微芯片3通过将基板层a2粘附到基板层a1构造而成，基板层a1上形成有注入部31、主流路32、分支流路33、阱34以及终端部35，以及气密地密封的注入区域，诸如注入部31。
基板层a1和a2的材料包括玻璃或各种塑料(聚丙烯、聚碳酸酯、环烯聚合物或聚二甲基硅氧烷)，但是期望基板层a1和a2中的至少一层由弹性材料构成。除了诸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)的硅类弹性体之外，弹性材料还包括丙烯酸类弹性体、聚氨酯类弹性体、氟类弹性体、苯乙烯类弹性体、环氧类弹性体以及天然橡胶。通过用弹性材料来形成基板层a1和a2中的至少一层，可以使得微芯片3具有使中空针刺入的弹性，以及由弹性变形产生的自密封性。(后面将详细描述自密封性)
在这种情况下，对引入阱34中的物质光学地进行分析，期望选择一种具有小光学误差的材料，由于基板层a1和a2的材料具有光学透明性，所以自体荧光和波长色散很小。
基板层a1上的注入部31、主流路32、分支流路33、阱34以及终端部35的成形能够通过如下方式来实现，即，例如对由玻璃构成的基板层进行湿法蚀刻或干法蚀刻、或者对由塑料构成的基板层进行纳米压印、注入成形或切割加工。注入部31等可以形成在基板层a2上，注入部31的一部分可以形成在基板层a1上，其余部分可以形成在基板层a2上。此外，基板层a2与基板层a1的粘贴可以通过例如一般方法来实现，诸如热熔结合、粘接剂、阳极结合，使用粘合片的结合、等离子激活结合，超声结合等。
(2-1-2)微芯片中的样品溶液的引入
接下来，将参考图9A～9D来描述将样品溶液引入根据本实施方式的微芯片的方法。图9A～9D是示出了微芯片、样品液供应容器和中空针的截面示意图，且对应于图6中的沿着线IX-IX截取的截面图。在这里，将描述根据上述第一实施方式的容器的情况作为样品液供应容器的实例。
首先，如图9A所示，中空针2刺入注入部31。中空针2刺穿并刺入基板层a1，使得中空针的前端从基板层a1表面到达注入部31的内部空间。
接下来，中空针2的一端从(其中第二区域12中充满样品溶液样品液的)供应容器1的第一穿透部13刺入第一区域11的内部(参照图9B)。由于第一区域11的内部被减压，所以中空针2的前端到达第一区域11的内部，当第一区域11的内部与注入区域31的内部通过中空针2连通时，注入区域(注入部31、主流路32、分支流路33、阱34以及终端部35)内部的空气被第一区域11内部的负压吸收，使得注入区域的内部被减压(参照图9B中的箭头)。
接下来，插入第一穿透部13而到达第一区域11内部的中空针2的前端进一步从第二穿透部14刺入第二区域12(参照图9C)。在这种情况下，由于注入区域的内部被减压，所以中空针2的前端到达第二区域12，当第二区域12的内部通过中空针2与注入区域的内部连通时，第二区域12内部的样品溶液被注入区域内部的负压吸收，使得样品溶液被被引入注入区域内部(参照图9C中的空心箭头)。
以这种方式，从注入部31引入的样品溶液通过主流路32输送至终端35(参照图9C中的空心箭头)，样品溶液按顺序从位于液体输送方向的上游侧的分支流路33和阱34引入到内部(参照图6)。在这种情况下，由于注入部31、主流路32、分支流路33、阱34以及终端部35被减压，所以引入注入部31的样品溶液被负压吸收，从而被输送至终端部35。
如上所述，使用根据本发明的微芯片组件，注入区域内部的空气能够被第一区域11内部的负压吸收，当内部被减压之后，通过利用注入区域的负压，能够将第二区域12内部的样品溶液引入注入区域。因此，样品溶液的引入没有受到注入区域中存在的空气的干扰，样品溶液能够在短时间内通过一系列操作顺利地注入注入区域。此外，如果注入区域中的空气被完全吸收，则可以在注入区域内不产生气泡的情况下引入样品溶液。
此外，由于注入区域内部能够通过第一区域11内部的负压来减压，在减压状态(真空状态)下实现基板层a2到基板层a1的粘附。因此，与将注入区域(诸如注入部31)提前置于负压下的情况相比，可以简化制作微芯片的过程。即，在根据本发明的微芯片组件中，由于注入区域的内部处于常压下，所以能够在常压下进行基板层a1和a2的粘附。
此外，通过在减压下进行基板层的粘附的、提前在注入区域上施加负压的方法的问题在于：在芯片的保管期间内，注入区域的减压程度降低，或者问题在于：样品溶液的注入执行一次。相反，在根据本发明的微芯片组件中，由于无论何时注入样品溶液，注入区域的内部都能通过第一区域11内部的负压来减压，所以不存在保管期间内减压程度降低的问题，可以重复进行样品溶液的注入。
在样品溶液被引入之后，如图9D所示，拔出中空针2，基板层a1的刺入部分被密封。样品液供应容器1和中空针2在使用后可以随意处理。
此外，由于基板层a1由诸如PDMS的弹性材料构成，所以刺入部分能够在拔出中空针2之后通过弹性变形由基板层a1的恢复力自然密封。在本发明中，通过基板层的弹性变形带来的针刺入部分的自然密封被定义为基板层的“自密封性”。
为了提高基板层a1的自密封性，从基板层a1的表面到刺入部分中的注入部31内部空间的表面的厚度(参照图9D中的符号d)必须根据基板层a1的材料和中空针2的直径设定在适当范围之内。此外，在分析的同时加热微芯片3的情况下，必须设定厚度d，从而不会由于加热所导致的升高的内部压力而失去自密封性。
为了确保弹性变形带来的基板层a1的自密封性，期望使用基于样品溶液能够注入的条件具有小直径的中空针2。具体地，适当地使用具有前端外径为0.2mm的、用作胰岛素注射针的无痛针。
在将前端外径为0.2mm的无痛针用作中空针2的情况下，如果基板层要受热，则期望由PDMS构成的基板层a1的厚度d为0.5mm以上，或者0.7mm以上。
描述在微芯片3上以均等间隔3×3地设置9个阱34的情况作为本实施方式中的一个实例，但阱的数量或安装位置可任意设定。阱34的形状不限于图中所示的圆柱形。另外，用于将引入注入部31的样品溶液输送至各阱34的主流路32和分支流路33的安装位置不限于图中所示的实施方式。此外，描述了基板层a1由弹性材料构成且中空针2从基板层a1的表面刺入的情况。然而，中空针2可以从基板层a2的表面刺入。在这种情况下，基板层a2由弹性材料构成从而赋予基板层自密封性。
(2-2)微芯片的第二实施方式
(2-2-1)微芯片的构造及其成形方法
图10和图11A～11D是示出了根据本发明第二实施方式的微芯片的截面示意图。
微芯片(通过参考标号3指定)包括注入部31(样品溶液穿过其并从外部注入)、多个阱34(作为包含在样品溶液中的物质或该物质的反应产物的分析场所)、主流路32(其一端与注入部31连通)。另外，虽然这里未示出，但微芯片3具有与上述根据第一实施方式的微芯片的那些相同的分支流路33和终端部(终端区域)35。
注入部31、主流路32、分支流路33、阱34以及终端部35是样品溶液被注入或引入其中的注入区域。
微芯片3通过将基板层b3粘附到基板层b2构造而成，基板层b2上形成有注入部31、主流路32、分支流路33、阱34和终端部35，以及气密地密封的注入区域，诸如注入部31。
基板层b2由具有弹性(中空针能够穿过其中)且具有(由弹性变形产生的)自密封性的材料构成，诸如丙烯酸类弹性体、聚氨酯类弹性体、氟类弹性体、苯乙烯类弹性体、环氧类弹性体以及天然橡胶，除了诸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)的硅类弹性体之外。基板层b2上的注入部31、主流路32、分支流路33、阱34和终端部35的成形可以通过例如纳米压印、注入成形或切割加工来实现。
PDMS等不仅具有柔性和弹性变形性，而且具有透气性。由于这个原因，在由PDMS构成的基板层中，存在如下情况，即，当加热引入阱中的样品溶液时，蒸发的样品溶液透过基板层。由样品溶液蒸发导致的散失(液体损失)使得分析精度降低，并且是阱中混入新气泡的原因。
为了防止这种情况，微芯片3具有三层结构，其中将具有非透气性的基板层b1和b3粘附到具有自密封性的基板层b2上。
具有非透气性的基板层b1和b3的材料可以包括玻璃、塑料、金属和陶瓷。
塑料包括PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯:丙烯酸树脂)、PC(聚碳酸酯)、PS(聚苯乙烯)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、二甘醇双烯丙基碳酸脂、SAN树脂(苯乙烯-丙烯腈共聚物)、MS树脂(MMA-苯乙烯共聚物)TPX(聚(四甲基戊烯-1))、聚烯烃、SiMA(硅氧烷甲基丙烯酸酯单体)-MMA共聚物、SiMA-含氟单体共聚物、硅大分子单体-(A)-HFBuMA(七氟代丁烯丙烯酸甲酯)-MMA三元共聚物，以及双取代聚乙炔基聚合物。
金属包括铝、铜、不锈钢(SUS)、硅、钛和钨。
陶瓷包括氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)、氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)以及石英。
在对引入阱34中的物质进行光学分析的情况下，期望选择一种具有小光学误差的材料，由于基板层b1和b3的材料具有光学透明性，所以自体荧光和波长色散很小。
基板层b1～b3的粘附可以通过例如一般方法来实现，诸如热熔结合、粘接剂、阳极结合，使用粘合片的结合、等离子激活结合，超声结合等。
(2-2-2)样品溶液向微芯片的引入
接下来，将参考图11A～11D描述将样品溶液引入根据本实施方式的微芯片的方法。图11A～11D是示出了微芯片、样品液供应容器以及中空针的截面示意图。此处，将描述根据上述第二实施方式的容器作为样品液供应容器的实例。
首先，如图11A所示，中空针2刺入注入部31。基板层b1具有穿刺孔36，用于刺入并将样品溶液从外部注入到注入部31中。中空针2插入穿刺孔36，刺入基板层b2使得其前端从基板层b2的表面到达注入部31的内部空间。
在这种情况下，通过将中空针2的前端加工成平坦形状，可以将(到达注入部31内部空间的)中空针2的前端的位置稳定为紧靠基板层b3的表面，如图12所示。中空针2的前端可通过例如切割无痛针的前端的一部分(参见图12中的符号t)来加工。
接下来，中空针2的一端从样品液供应容器1(其中第二区域中充满样品溶液)的第一穿透部13刺入第一区域11的内部(参照图11B)。由于第一区域的内部被减压，所以中空针2的前端到达第一区域11的内部，当第一区域11的内部与注入区域31的内部通过中空针2连通时，注入区域(注入部31、主流路32、分支流路33、阱34和终端部35)内的空气被第一区域11内部的负压吸收，使得注入区域的内部被减压(参照图11B中的箭头)。
接下来，插入第一穿透部13到达第一区域11内部的中空针2的前端，进一步从第二穿透部14刺入第二区域12(参见图11C)。在这种情况下，由于注入区域的内部被减压，所以中空针2的前端到达第二区域12，当第二区域12的内部与注入区域的内部通过中空针2连通时，第二区域12内部的样品溶液被注入区域内部的负压吸收，使得样品溶液被引入到注入区域内部(参见图11C的空心箭头)。
以这种方式，从注入部31引入的样品溶液通过主流路32被输送到终端部35(参见图11C中的空心箭头)，和样品溶液按顺序从分支流路33和阱34中引入内部，该分支流路33和阱34设置在液体输送方向上的上游侧(参照图6)。在这种情况下，由于注入部31、主流路32、分支流路33、阱34和终端部35的内部被减压，所以引入到注入部31中的样品溶液被负压吸收，从而被送入终端部35。
如上所述，使用根据本发明的微芯片组件，注入区域内部的空气能够被第一区域11内部的负压吸收，在其内部被减压之后，通过利用注入区域的负压，第二区域12内部的样品溶液能够被引入到注入区域。因此，样品溶液的引入不会受到注入区域中存在的空气的干扰，且样品溶液能够在短时间内通过一系列操作顺利地注入到注入区域内。此外，如果注入区域中的空气被完全吸收，则可以在不产生气泡的情况下将样品溶液引入注入区域中。
此外，由于注入区域的内部能够被第一区域11内部的负压所减压，所以在减压状态(真空状态)下实现基板层b1～b3的粘附。因此，与将注入区域(诸如注入部31)提前置于负压下的情况相比，可以简化制作微芯片的过程。即，在根据本发明的微芯片组件中，由于注入区域的内部处于常压下，所以基板层b1～b3的粘附能够在常压下进行。
此外，通过在减压下进行基板层的粘附的、提前在注入区域上施加负压的方法的问题在于：在芯片的保管期间内，注入区域的减压程度降低，或者问题在于：样品溶液的注入执行一次。相反，在根据本发明的微芯片组件中，由于无论何时注入样品溶液，注入区域的内部都能通过第一区域11内部的负压来减压，所以不存在保管期间内减压程度降低的问题，可以重复进行样品溶液的注入.
在样品溶液被引入之后，如图11D所示，拔出中空针2，基板层b2的刺入部分被密封。样品液供应容器1和中空针2在使用后可以随意处理。
此外，由于基板层b2由诸如PDMS的弹性材料构成，所以刺入部分能够在拔出中空针2之后通过弹性变形由基板层b2的恢复力自然密封。
为了提高基板层b2的自密封性，从基板层b2的表面到刺入部分中的注入部31内部空间的表面的厚度(参照图11D中的符号d)必须根据基板层b2的材料和中空针2的直径设定在适当范围之内。此外，在分析的同时加热微芯片3的情况下，必须设定厚度d，从而不会由于加热所导致的升高的内部压力而失去自密封性。
本发明包含于2010年6月14日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP2010-134689相关的主题，其全部内容结合于此作为参考。
本领域技术人员应该理解的是，根据设计需要和其他因素可以进行各种变形、组合、子组合和修改，只要它们在附加的权利要求或其等同替代的范围之内。

Claims (10)

1.一种样品液供应容器，包括：
第一区域，其内部被减压，并被气密地密封；
第二区域，其内部能够容纳液体；
第一穿透部，中空针通过其从外部刺入所述第一区域的内部；以及
第二穿透部，插入所述第一穿透部并到达所述第一区域内部的所述中空针通过其刺入所述第二区域的内部。
2.根据权利要求1所述的样品液供应容器，其中，所述第一穿透部和所述第二穿透部由所述中空针能够穿透的具有气密性和弹性的密封部件形成。
3.根据权利要求2所述的样品液供应容器，还包括：在内部空间中形成所述第二区域的内筒和在内部空间中容纳至少一部分所述内筒的外筒，
其中，由所述内筒的外表面和所述外筒的内表面形成的空间被气密地密封，以形成所述第一区域，以及
所述内筒和外筒的在同一侧的末端由所述密封部件封闭，以形成所述第一穿透部和所述第二穿透部。
4.一种样品液供应容器组件，包括：
中空针，用于刺入作为液体注入对象的注入区域；以及
样品液供应容器，包括：
第一区域，其内部被减压，并被气密地密封；
第二区域，其内部能够容纳液体；
第一穿透部，所述中空针通过其从外部刺入所述第一区域的内部；以及
第二穿透部，插入所述第一穿透部并到达所述第一区域内部的所述中空针通过其刺入所述第二区域的内部。
5.一种微芯片组件，包括：
微芯片，设置有作为液体注入对象并被密封的注入区域；
中空针，从外部刺入所述注入区域的内部；以及
样品液供应容器，包括：
第一区域，其内部被减压，并被气密地密封；
第二区域，其内部能够容纳液体；
第一穿透部，所述中空针通过其从外部刺入所述第一区域的内部；以及
第二穿透部，插入所述第一穿透部并到达所述第一区域内部的所述中空针通过其刺入所述第二区域的内部。
6.根据权利要求5所述的微芯片组件，其中，所述注入区域的内部处于常压下。
7.根据权利要求6所述的微芯片组件，其中，所述中空针从外部刺入所述注入区域所通过的部分包括基板层，所述基板层具有所述中空针能够穿透的弹性和由弹性变形造成的自密封性。
8.根据权利要求7所述的微芯片组件，其中，
具有非透气性的基板层被层压在具有由弹性变形造成的自密封性的所述基板层的两个表面上，以及
具有非透气性的所述基板层设置有穿刺孔，所述中空针通过所述穿刺孔从外部刺入所述注入区域的内部。
9.根据权利要求8所述的微芯片组件，其中，具有由弹性变形造成的自密封性的所述类板层由选自由硅类弹性体、丙烯酸类弹性体、聚氨酯类弹性体、氟类弹性体、苯乙烯类弹性体、环氧类弹性体以及天然橡胶构成的组中的材料形成。
10.根据权利要求9所述的微芯片组件，其中，具有非透气性的所述基板层由选自由玻璃、塑料、金属以及陶瓷构成的组中的材料形成。
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