CN103026239A - 微流路芯片和微分析系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种微流路芯片，其在板状体的侧面具有开口部，且能够实现产品成本的低廉化。在该微流路芯片中结合有第一板(11)和第二板(21)，该第一板(11)在接合面(14)形成有在一个侧面(13)和接合面(14)开口的第三凹部(17)；该第二板(21)在接合面(14)形成有在一个侧面(23)开口的第六凹部(26)、并形成有与第六凹部(26)连通的槽部(27’)。使第一板(11)的第三凹部(17)与第二板(21)的第六凹部(26)相对，利用第三凹部(17)和第六凹部(26）形成有具有比流路(27)的宽度大的宽度的玻璃管导入口(33)。在玻璃管导入口(33)注入粘合剂而被插入玻璃管。

Description

微流路芯片和微分析系统
技术领域
本发明涉及一种在内部形成有微流路的树脂基板的微流路芯片和微分析系统。
背景技术
近年来，在生物化学、分析化学等科学领域或医学领域中，为了高精度且高速进行蛋白质、核酸（例如DNA）等微量物质的检查分析，正在使用微分析系统。
作为这样的微分析系统，例如在专利文献1中公开了一种形成有多个可插入放入了试料的试验容器的容纳空腔的试验容器插入物，以作为多个试料的贮藏系统。另外，该专利文献1还公开了一种容纳空腔，其为了有助于所插入的试验容器内的试料的洗净、冲洗工序而朝向底部形成小径的流路，从而被敞开。
另外，在专利文献2公开了如下的结构，即：在多目的流动模型的流动板上安装连接部，将流体的分析采样导入到流动板的流路内。
在先技术文献
专利文献
【专利文献1】日本特表2009－541038号公报
【专利文献2】日本特表2009－524508号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在想要一体形成如上述专利文献1所公开的容纳空腔那样具有从开口部较深地凹入的凹部形状的树脂产品、或者包括具有截面积较大的开口部的凹部形状和与其对应的截面积较小的流路这两者的树脂产品时，金属模构造变得复杂并且成形的难度也变高。另外，在上述专利文献2所公开的安装到流动板的连接部为具有内径不同的多个区域的管状构造的零件，在想要将这种形状的零件以树脂成形时，进而想要将该连接部与流动板一体成形时，均与专利文献1所公开的试验容器插入物同样地会导致金属模构造变得复杂。这样，在板状体的侧面具有开口部，与此对应地形成有流路的产品会随着金属模构造的复杂化而出现产品的成本高涨这样的问题。
本发明的目的在于，提供一种能够使产品成本低廉的、在板状体的侧面具有开口部的微流路芯片和微分析系统。
解决问题的方案
本发明的微流路芯片采用如下的结构，即，该微流路芯片通过接合作为薄板的第一板和第二板而成，形成有在所述第一板的接合面和侧面具有开口部的第一凹部，在所述第二板的接合面上，形成有在所述第二板的接合面和侧面具有开口部的第二凹部、以及在与侧面平行的截面上的宽度方向和深度方向的尺寸比所述第二凹部小的槽部，所述第一凹部和所述第二凹部形成为没有沉割部的形状，以使得与所述接合面平行的截面形状随着远离所述接合面时相同或变小，以使所述第一凹部与所述第二凹部相对的方式接合所述第一板和所述第二板，形成作为在侧面开口的凹处的侧面开口区域、以及所述槽部被所述第一板的所述接合面闭塞而成的流路。
本发明的微分析系统采用具有上述微流路芯片的结构。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够使成本低廉的、在板状体的侧面具有开口部的微流路芯片和微分析系统。
附图说明
图1是表示构成本发明的实施方式1的微流路芯片的第一板的形状的图。
图2是表示构成本发明的实施方式1的微流路芯片的第二板的形状的图。
图3是表示本发明的实施方式1的微流路芯片的形状的图。
图4是表示构成本发明的实施方式2的微流路芯片的第一板的形状的图。
图5是表示构成本发明的实施方式2的微流路芯片的第二板的形状的图。
图6是在接合了第一板41和第二板51的状态下的图4（b）的A－A线处的剖面图。
图7是表示构成本发明的其他实施方式的具有突起部的微流路芯片的第一板的形状的图。
图8是表示构成本发明的其他实施方式的具有突起部的微流路芯片的第二板的形状的图。
图9是表示构成本发明的其他实施方式的具有突起部的微流路芯片的形状的图。
标号说明
11、41第一板
15、44第一凹部
16、53第二凹部
17第三凹部
21第二板
24第四凹部
25第五凹部
26第六凹部
27’、28’、45’槽部
27、28、45流路
31液体导入口
33玻璃管导入口
34连接部
91管接头
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
（实施方式1）
在本发明的实施方式1中，说明接合2片板而成的微流路芯片。
图1是表示构成本发明的实施方式1的微流路芯片的第一板11的形状的图。图1（a）是表示第一板11的形状的俯视图。图1（b）是表示形成在第一板11上的第一凹部15和第二凹部16的位置的侧面图。图1（c）是表示形成在第一板11上的第三凹部17的位置的侧面图。图1（d）是表示在图1（a）中以虚线的圆C1所包围的部分的放大图。图1（e）是图1（d）的A－A线剖面图。图1（f）是表示在图1（a）中以虚线的圆C2所包围的部分的放大图。图1（g）是图1（f）的B-B线剖面图。
在图中和以下的说明中，为了避免重复的结构的说明，对代表性的结构添加标号，对其结构进行说明。
第一板11由平面形状的板状体的树脂材料构成，在第一板11上，在一个侧面（图中上侧的侧面）12和接合面14开口的第一凹部15和第二凹部16在接合面14分别形成有多个。
另外，在第一板11上，形成有多个在另一侧面（图中为下侧的侧面）13和接合面14开口的第三凹部17，该多个第三凹部17位于与多个的第一凹部15分别相对的位置上。
此外，第一凹部15～第三凹部17的与侧面12、13平行的截面形状为四边形状。在第一凹部15～第三凹部17取为将接合面14作为基准面的凹处时，这些凹处具有底部、侧面开口端部、与侧面开口端部相反一侧的一端部、以及从底部向接合面14延伸的内壁部。第三凹部17在与侧面开口端部相反的一侧，形成有与侧面开口端部侧的底部17a和内壁部17c相比深度方向（从接合面14到底部的距离）和宽度方向（相对的内壁面间距离）的尺寸更大的区域，并且该第三凹部17具有底部17b和内壁部17c。这些凹部15～17不具有从接合面14的开口部向底部展宽的部分，在本实施方式中，与接合面14平行的凹部截面形状在任何位置均大致相同。
图2是表示构成本发明的实施方式1的微流路芯片的第二板21的形状的图。图2（a）是表示第二板21的形状的俯视图。图2（b）是表示形成在第二板21上的第四凹部24和第五凹部25的位置的侧面图。图2（c）是表示形成在第二板21上的第六凹部26的位置的侧面图。图2（d）是表示在图2（a）中由虚线的圆C3所包围的部分的放大图。图2（e）是图2（d）的C－C线剖面图。图2（f）是在图2（a）中由虚线的圆C4所包围的部分的放大图。图2（g）是图2（f）的D－D线剖面图。
在图中和以下的说明中，为了避免重复的结构的说明，对代表性的结构添加标号，对其结构进行说明。
第二板21由平面形状的树脂材料，在第二板21上，在一个侧面（图中上侧的侧面）22和接合面14开口的第四凹部24和第五凹部25分别形成有多个。
另外，在第二板21上，形成有多个在另一侧面（图中为下侧的侧面）23和接合面14开口的第六凹部26，该多个第六凹部23位于与多个的第四凹部24分别相对的位置上。
另外，在第二板21上，形成有从第四凹部24连通到第六凹部26的槽部27’，并且形成有从第五凹部25连通到槽部27’的槽部28’。槽部27’、28’的宽度取为小于第四凹部24～第六凹部26的宽度。
此外，第四凹部24～第六凹部26的与侧面22、23平行的截面形状四边形状。第四凹部24～第六凹部26取为将接合面14作为基准面的凹处时，这些凹处具有从底部、侧面开口端部、与侧面开口端部相反的一侧的一端部、以及底部向接合面14延伸的内壁部。第六凹部26在与侧面开口端部相反的一侧，形成有与侧面开口端部侧的底部26a和内壁部26c相比深度方向（从接合面14到底部的距离）和宽度方向（相对的内壁面间距离）的尺寸更大的区域，并且该第六凹部26具有底部26b和内壁部26c。这些凹部24～26不具有从接合面14的开口部向底部展宽的部分，在本实施方式中，与接合面14平行的凹部截面形状在任何位置均大致相同。
图3是表示本发明的实施方式1的微流路芯片30的形状的图。图3（a）是表示微流路芯片30的形状的俯视图。图3（b）是表示形成在微流路芯片30上的作为侧面开口区域的液体导入口31的位置的侧面图。图3（c）是表示作为形成在微流路芯片30上的侧面开口区域的玻璃管导入口33的位置的侧面图。图3（d）是表示在图3（a）中由虚线的圆C5所包围的部分的放大图。图3（e）是图3（d）的E－E线剖面图。图3（f）是表示在图3（a）中由虚线的圆C6所包围的部分的放大图。图3（g）是图3（f）的F－F线剖面图。
微流路芯片30通过以接合面14将图1所示的第一板11、图2所示的第二板21接合而形成。第一板11的第一凹部15、第二凹部16和第三凹部17分别与第二板21的第四凹部24、第五凹部25和第六凹部26相对。由第一凹部15和第四凹部24形成有作为侧面开口区域的液体导入口31。由第三凹部17和第六凹部26形成有作为侧面开口区域的玻璃管导入口33、连接该玻璃管导入口和流路27的作为展宽区域的连接部34。
另外，槽部27’和槽部28’的开口部由第一板11的接合面14闭塞而形成流路27、28。
第一板11和第二板21通过利用有机粘合剂的粘合、或者热压接等而接合在一起。
第一板11和第二板21优选的是例如由丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚烯烃等光透射性优异的树脂材料形成，并由相同的材料形成。
在玻璃管导入口插入了玻璃管之后，在玻璃管与玻璃管导入口的内壁的间隙注入适量的粘合剂。此时，所注入的粘合剂利用毛细管引力导入到玻璃管导入口33的深处。在玻璃管与玻璃管导入口33的内壁之间的间隙流动而导入到深处的粘合剂到达连接部34的入口时，玻璃管与连接部34的内壁之间的间隙急剧地扩充，因此由于毛细管斥力能够防止粘合剂流入连接部34内。因此，能够固定所插入的玻璃管而不会使粘合剂流入流路内。
这样，根据实施方式1，能够将包括在板状体的侧面具有开口部的侧面开口区域、与该侧面开口区域连通的流路的微流路芯片在板状体的厚度方向划分为2个，从而分为2个板形成，并通过将2个板的接合面相互接合而形成。由此，能够抑制微流路芯片的制造成本的高涨。即，与将侧面开口区域在1个板上作为1个凹部形成相比，划分为2个板形成凹部能够使距离接合面的凹部深度变浅，在构成金属模的空腔部的面上也能够抑制凸量。因此，能够容易进行金属模型的制作和板的成形。另外，在将侧面开口区域划分为2个的较浅的凹部和构成流路的槽部形成在同一接合面的情况下，即使是复杂的形状也能够将接合面的形成模型做成一体件，能够将与凹部、槽部对应的部分以如电铸等的相同工序形成。使用一体件的模型而成形的微流路芯片的接合面与组合多个的模型而成形的接合面相比，能够得到位置精度高的接合面。
另外，在如实施方式1那样将侧面开口区域用作液体导入口的情况下，能够将通过第一板11的第二凹部16和第二板21的第五凹部25形成的侧面开口区域作为气体排出口而利用。即，能够将利用从液体导入口所注入的液体的导入而排除的流路内的气体从气体排出口排出到外部。
另外，在具有多个侧面开口区域和流路的微流路芯片中，容易将宽度尺寸大的侧面开口区域划分为2个的凹部相互接合，但将宽度尺寸小的流路划分为2个而接合的凹部难以定位。但是，如本发明的实施方式1那样，将板厚度方向的尺寸和宽度比流路大的侧面开口区域划分为2个板而在接合面形成凹部，使构成流路的槽部仅形成在一个板上，从而能够易于进行接合2个板时的定位。
另外，根据实施方式1，将包括在板状体的侧面具有开口部的侧面开口区域、与侧面平行的截面积比开口部面积大的展宽区域、以及通过该展宽区域与侧面开口区域连通的流路的微流路芯片在板状体的厚度方向上划分为2个而分成2个板形成，并使2个板的接合面相互接合而形成，从而能够抑制微流路芯片的制造成本的高涨。即，与将侧面开口区域和展宽区域分别在1个板上作为1个凹部形成相比，分别划分为2个板形成凹部能够使距离接合面的凹部深度变浅，在构成金属模的空腔部的面上也能够抑制凸量。因此，能够容易进行金属模型的制作和板的成形。另外，在将侧面开口区域和展宽区域分别划分为2个的较浅的凹部和构成流路的槽部形成在同一接合面的情况下，即使是复杂的形状也能够将接合面的形成模型做成一体件，能够将与凹部、槽部对应的部分以如电铸等的相同工序形成。使用一体件的模型而成形的微流路芯片的接合面与组合多个的模型而成形的接合面相比，能够得到位置精度高的接合面。
另外，在如实施方式1那样将侧面开口区域用作玻璃管导入口的情况下，能够在展宽区域使注入侧面开口区域的内壁与玻璃管之间的间隙的粘合剂止住流动，因此能够防止粘合剂侵入流路。
这样，对于在侧面开口区域与流路之间具有形成有与侧面平行的截面积变大的区域的展宽区域的、难以通过一体成形而形成的微流路芯片，能够如本发明那样通过将2个板接合形成而容易地制作出来。
（实施方式2）
在实施方式1中，对形成在板侧面的侧面开口区域用作玻璃管导入口的情况进行了说明，而在本发明的实施方式2中，假定同时对接近的多点检测点进行荧光测量，而对将侧面开口区域用作光纤导入口的情况进行说明。
图4是表示构成本发明的实施方式2的微流路芯片的第一板41的形状的图。图4（a）是表示第一板41的形状的俯视图。图4（b）是表示在图4（a）中由虚线的圆C7所包围的部分的放大图。图4（c）是图4（b）的A－A线剖面图。
在图中和以下的说明中，为了避免重复的结构的说明，对代表性的结构添加标号，对其结构进行说明。
在第一板41形成有多个在一个侧面（图中为左侧的侧面）42和接合面43开口的第一凹部44。第一凹部44具有宽度随着从一个侧面42朝向中央而变窄的三角形状，且具有在宽度变窄的顶点附近与长方形状的槽部44a连通的形状。
另外，在第一板41形成有与第一凹部44的顶端接近的槽部45’，在槽部45’的两端形成有成为用于填充试料和电泳液的端口46、47的贯穿孔46’、47’。
图5是表示构成本发明的实施方式2的微流路芯片的第二板51的形状的图。图5（a）是表示第二板51的形状的俯视图。图5（b）是表示在图5（a）中由虚线的圆C8所包围的部分的放大图。图5（c）是图5（b）的B－B线剖面图。
在图中和以下的说明中，为了避免重复的结构的说明，对代表性的结构添加标号，对其结构进行说明。
在第二板51上，形成有多个在一个侧面（图中左侧的侧面）52和接合面43开口的第二凹部53。第二凹部53具有宽度随着从一个侧面朝向中央而变窄的三角形状，且具有在宽度狭窄的顶点附近与长方形状的槽部53a连通的形状。
图6是在接合了第一板41和第二板51的状态下的图4（b）的A－A线处的剖面图。
微流路芯片通过接合图4所示的第一板41、图5所示的第二板51而形成。第一板41的第一凹部44与第二板51的第二凹部53相对。利用第一凹部44和第二凹部53形成作为侧面开口区域的光纤导入口61。另外，槽部45’和贯穿孔46’、47’在第二板51的接合面被闭塞，形成流路45和端口46、47。
这样，根据实施方式2，将包括在板状体的侧面具有开口部的侧面开口区域、配置在该侧面开口区域附近的流路的微流路芯片在板状体的厚度方向上划分为2个而分成2个板形成，并使2个板的接合面相互接合而形成。由此，能够抑制微流路芯片的制造成本的高涨。即，与将侧面开口区域分别在1个板上作为1个凹部形成相比，划分为2个板形成凹部能够使距离接合面的凹部深度变浅，在构成金属模的空腔部的面上也能够抑制凸量，因此，能够容易进行金属模型的制作和板的成形。另外，在将侧面开口区域划分为2个的较浅的凹部和构成流路的槽部形成在同一接合面的情况下，即使是复杂的形状也能够将接合面的形成模型做成一体件，能够将与凹部、槽部对应的部分以如电铸等的相同工序形成。使用一体件的模型而成形的微流路芯片的接合面与组合多个的模型而成形的接合面相比，能够得到位置精度高的接合面。
另外，在如实施方式2那样将侧面开口区域用作光纤插入口的情况下，能够以高精度对流路的检测部和光纤端进行定位。
（其他实施方式）
本发明也可以如图7～图9所示，还在玻璃管导入口和光纤导入口以外，将设在板上的侧面开口区域作为突起部形成在板侧面，用作管接头。
图7是表示构成本发明其他实施方式的具有突起部的微流路芯片的第一板71的形状的图。图7（a）是表示第一板71的形状的俯视图。图7（b）是表示在图7（a）中由虚线的圆C9所包围的部分的放大图。图7（c）是图7（b）的A－A线剖面图。
图8是表示构成本发明其他实施方式的具有突起部的微流路芯片的第二板81的形状的图。图8（a）是表示第二板81的形状的俯视图。图8（b）是表示在图8（a）中由虚线的圆C10所包围的部分的放大图。图8（c）是图8（b）的B－B线剖面图。
图9是表示本发明的其他实施方式的具有突起部的微流路芯片90的形状的图。图9（a）是表示微流路芯片90的形状的俯视图。图9（b）是表示图9（a）中由虚线的圆C11所包围的部分的放大图。图9（c）是图9（b）的C－C线剖面图。
在图7～图9中，微流路芯片90的突起部形成为管接头91。在管接头91，在顶端部具有开口部。对于与管接头91的开口部的侧面平行的截面积，开口部大于与该管接头91连通的流路。另外，在管接头91的外周面形成有凸形形状。形成有在管子的管内插入了管接头时难以拔出管子的锥面。
这样，在本实施方式中，对于分成第一板和第二板而形成的侧面开口区域，将第一板与第二板的接合面相互接合而形成作为侧面开口区域的管接头，因此，在图9（c）所示的截面处能够看到第一板与第二板的接合面的存在。
这样的管接头分为2个板而制作，因此能够容易制作在内部和外周部具有复杂的凹凸形状的管接头，能够实现制造成本的低廉化。
此外，在表示本发明的各实施方式的微流路芯片的俯视图（图3（a）、图9（a））中，为了容易理解，以实现示出了微流路芯片内部的流路和侧面开口区域。
对于本发明的所有实施方式的微流路芯片，示出了与形成在2个板上的各凹部的接合面72平行的凹部截面形状在任何位置均大致相同的情况，但本发明不限于此，只要从接合面72朝向凹部内的底部，未形成成为沉割的凹凸即可。
另外，对于本发明的所有实施方式的微流路芯片，示出了形成有多个的侧面开口区域和与此对应的流路的情况，但本发明不限于此，只要形成1个以上的侧面开口区域和与此对应的流路即可。
2010年7月26日提交的日本专利申请特愿2010－167227所包含的说明书、附图和摘要中的公开内容全部引用于本申请中。
产业上的可利用性
本发明的微流路芯片和微分析系统能够用于生物化学、分析化学等科学领域或医学领域中高精度地进行微量物质的检查分析的装置上。

Claims (6)

1.一种微流路芯片，其通过接合作为薄板的第一板和第二板而成，其特征在于，
形成有在所述第一板的接合面和侧面具有开口部的第一凹部，
在所述第二板的接合面上，形成有在所述第二板的接合面和侧面具有开口部的第二凹部、以及在与侧面平行的截面上的宽度方向和深度方向的尺寸比所述第二凹部小的槽部，
所述第一凹部和所述第二凹部形成为没有沉割部的形状，以使得与所述接合面平行的截面形状随着远离所述接合面时相同或变小，
以使所述第一凹部与所述第二凹部相对的方式接合所述第一板和所述第二板，形成作为在侧面开口的凹处的侧面开口区域、以及所述槽部被所述第一板的所述接合面闭塞而成的流路。
2.根据权利要求1所述的微流路芯片，其特征在于，
所述侧面开口区域与所述流路形成为相连通，
所述侧面开口区域为液体导入口。
3.根据权利要求1所述的微流路芯片，其特征在于，
所述侧面开口区域和所述流路形成为通过展宽区域连通，
所述侧面开口区域为玻璃管插入口。
4.根据权利要求1所述的微流路芯片，其特征在于，
形成在所述流路的一部分上的检测部与所述侧面开口区域的处于所述开口部相反一侧的端部被邻近配置，
所述侧面开口区域为光纤导入口。
5.根据权利要求1所述的微流路芯片，其特征在于，
所述侧面开口区域和所述流路形成为相连通，所述侧面开口区域为管接头。
6.一种微分析系统，其具有权利要求1所述的微流路芯片。
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