CN103487491B - 分析芯片以及分析装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种分析芯片以及分析装置,其在糖化血红蛋白和葡萄糖两者的分析中,能够使装置小型化、分析简略化以及能够缩短分析时间、且能够高精度地分析糖化血红蛋白和葡萄糖两者。所述芯片包括上基板(4)、下基板(1)、第1导入槽(2a)、第1回收槽(2b)以及试样分析用的毛细管流路(3x),在前述下基板(1)上形成有前述第1导入槽(2a)和前述第1回收槽(2b),前述第1导入槽(2a)与前述第1回收槽(2b)通过前述试样分析用的毛细管流路(3x)被连通。
Description
本分案申请为申请号200880005982.6(国际申请号PCT/JP2008/057827)、申请日2008年4月23日的发明专利的分案申请,该发明专利申请的发明名称为“分析芯片以及分析装置”。
技术领域
本发明涉及分析芯片以及分析装置。
背景技术
作为表示生物体状态的指标,例如出于糖尿病的治疗或诊断目的,广泛进行对糖化血红蛋白和葡萄糖两者的分析。血细胞中的血红蛋白(Hb)的糖化率、特别是HbA1c由于反映出生物体内血糖值的以往的历程,因而被视为糖尿病的诊断和治疗等中重要的指标。HbA1c是HbA(α2β2)的β链N末端的缬氨酸糖化的产物。
HbA1c通过例如免疫法、酶法、高效液相色谱(HPLC)法等进行分析。通常,免疫法及酶法在处理、分析大量待测体时使用,但其在判断并发症的危险性时精度较低。另一方面,HPLC法在处理能力方面比免疫法及酶法差,但在判断并发症的危险性时有效。然而,HPLC法的分析装置在结构上非常大型且价格高。另一方面,葡萄糖通过例如酶法、电极法等进行分析。
作为能够分析HbA1c和葡萄糖两者的装置,有例如通过免疫法分析HbA1c、通过酶法分析葡萄糖的装置。另外,还有通过HPLC法分析HbA1c、通过电极法分析葡萄糖的装置。特别是后者由于能够精度良好地分析试样(待测体)中的HbA1c的含量,因而在检查现场有效。
然而,由于这些现有的装置是将HbA1c分析装置与葡萄糖分析装置连接在一起作为一台装置,因而存在设置面积、装置本身以及消耗品带来的成本需要二台装置份这样的问题。特别是使用HPLC法的装置如前所述,HbA1c的分析精度良好,但存在如下(1)~(4)这样的问题。即,(1)如前述所述,分析装置在结构上非常大型且价格高。例如组成部件多、高压泵等的小型化困难。(2)为了保持装置在能够高精度地分析的状态下而实际进行高精度地分析,需要熟练的技术。(3)使用试剂量多、产生大量废液。(4)即使在分析少量待测体的情况下,启动操作也需要时间。这些问题不仅在分析HbA1c时、而且在分析糖化血红蛋白和葡萄糖两者时都存在。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种分析芯片,其在糖化血红蛋白和葡萄糖两者的分析中,能够使装置小型化、分析简略化以及能够缩短分析时间,且能高精度地分析糖化血红蛋白和葡萄糖两者。
为了达成前述目的,本发明的分析芯片,其特征在于,其是能够分析糖化血红蛋白和葡萄糖两者的分析芯片,至少前述糖化血红蛋白的分析通过毛细管电泳法进行,所述分析芯片包括基板、多个液槽、以及用于前述毛细管电泳法的毛细管流路,前述多个液槽包括第1导入槽和第1回收槽,前述毛细管流路包括试样分析用的毛细管流路,在前述基板上形成有前述第1导入槽和前述第1回收槽,前述第1导入槽与前述第1回收槽通过前述试样分析用的毛细管流路被连通。
本发明的分析装置,其特征在于,其是包括分析芯片和分析部的分析装置,前述分析芯片是前述本发明的分析芯片。
本发明的分析芯片,第1导入槽和第1回收槽形成于基板上,前述第1导入槽和前述第1回收槽通过试样分析用的毛细管流路被连通。因此,根据本发明,在糖化血红蛋白和葡萄糖两者的分析中,能够使装置小型化、分析简略化以及缩短分析时间、且可高精度地分析糖化血红蛋白和葡萄糖两者。因此,根据本发明的分析芯片,例如POC(Point Of Care,及时现场护理)检查中精密分析糖化血红蛋白和葡萄糖成为可能,并发症的危险管理也成为可能。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施例中的分析芯片的图。
图2是表示前述分析芯片的制造工序的一例的工序图。
图3是表示前述分析芯片的制造工序的其他例子的工序图。
图4是表示具有用于毛细管电泳法的电极的前述分析芯片的图。
图5是表示包括本发明的前述分析芯片的分析装置的一个例子的图。
图6是表示包括本发明的前述分析芯片的分析装置的其他例子的图。
图7是表示本发明的其他实施例中的分析芯片的图。
图8是表示本发明的另一实施例中的分析芯片的图。
图9是表示本发明的另一实施例的分析芯片的图。
图10是表示具有用于毛细管电泳法的电极的前述分析芯片的图。
图11是表示包括本发明的前述分析芯片的分析装置的另一例子的图。
图12是表示本发明的另一实施例的分析芯片的图。
图13是表示本发明的另一实施例的分析芯片的图。
图14是表示本发明的另一实施例的分析芯片的图。
具体实施方式
本发明的分析芯片中,前述多个液槽还包括第2导入槽和第2回收槽;
前述毛细管流路还包括试样导入用的毛细管流路;
在前述基板上形成前述第2导入槽和前述第2回收槽;
前述第2导入槽和前述第2回收槽通过前述试样导入用的毛细管流路被连通;
前述试样分析用的毛细管流路与前述试样导入用的毛细管流路是交叉的;
前述试样分析用的毛细管流路与前述试样导入用的毛细管流路通过前述交叉部分被连通。
本发明的分析芯片中,从前述试样分析用的毛细管流路的一部分分支出第1分支流路,前述第1分支流路与前述第2导入槽连通,从前述第1分支流路下游侧的前述试样分析用的毛细管流路的一部分分支出第2分支流路,前述第2分支流路与前述第2回收槽连通,由前述第1分支流路、前述第2分支流路、以及连接它们的前述试样分析用的毛细管流路的一部分形成前述试样导入用的毛细管流路。
本发明的分析芯片,芯片整体的最大长度是例如10~100mm的范围,优选30~70mm的范围,芯片整体的最大宽度是例如10~60mm的范围,芯片整体的最大厚度是例如0.3~5mm的范围。另外,前述芯片整体的最大长度是指前述芯片的长度方向的最长部的长度,前述芯片整体的最大宽度是指与前述芯片的前述长度方向垂直的方向(宽度方向)的最长部的长度,前述芯片整体的最大厚度是指与前述芯片的前述长度方向和前述宽度方向两者垂直的方向(厚度方向)的最长部的长度。
本发明的分析芯片在分析前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖时,在前述多个液槽中的至少一个槽中导入用电泳液稀释包含前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖的试样而得到的稀释试样,前述试样:前述电泳液(体积比)优选为1:4~1:99的范围。前述试样:前述电泳液(体积比)更优选为1:9~1:59的范围,进一步优选为1:19~1:29的范围。
本发明的分析芯片中,优选在前述毛细管流路中填充有电泳液。
本发明的分析芯片,前述毛细管流路最大直径是例如10~200μm的范围,优选25~100μm的范围,其最大长度是例如0.5~15cm的范围。另外,前述毛细管流路的最大直径是指在前述毛细管流路的截面形状不为圆的情况下,与截面积最大部分的截面积相应的面积的圆的直径。
本发明的分析芯片中,可以通过含有阳极性基团的化合物覆盖前述毛细管流路的内壁。作为前述含有阳极性基团的化合物,是例如包含前述阳极性基团和反应基团的化合物。作为前述阳极性基团,优选是氨基、铵基。作为前述含有阳极性基团的化合物优选的是具有氨基和铵基中的至少一个的甲硅烷基化剂。前述氨基可以是伯、仲、叔氨基中的任一个。
作为前述甲硅烷基化剂,可列举出N-(2-二氨基乙基)-3-丙基三甲氧基硅烷、氨基苯氧基二甲基乙烯基硅烷、3-氨基丙基二异丙基乙氧基硅烷、3-氨基丙基甲基双(三甲基硅氧基)硅烷、3-氨基丙基五甲基二硅氧烷、3-氨基丙基硅烷三醇、双(对氨基苯氧基)二甲基硅烷、1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷、双(二甲基氨基)二甲基硅烷、双(二甲基氨基)乙烯基甲基硅烷、双(2-羟乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氰基丙基(二异丙基)二甲基氨基硅烷、(氨基乙基氨基甲基)苯乙基三甲氧基硅烷、N-甲基氨基丙基三乙氧基硅烷、四(二乙基氨基)硅烷、三(二甲基氨基)氯硅烷、三(二甲基氨基)硅烷等。
前述甲硅烷基化剂中,可以使用将硅原子取代为钛或者锆的甲硅烷基化剂。前述甲硅烷基化剂可以单独使用一种,也可以二种以上组合使用。
使用前述甲硅烷基化剂的前述毛细管流路的内壁的覆盖如下实施。首先,将甲硅烷基化剂溶解或者分散于有机溶剂,调制处理液。作为用于调制前述处理液的前述有机溶剂,可以使用例如二氯甲烷、甲苯等。前述处理液的甲硅烷基化剂的浓度没有特别限定。将该处理液通入到前述毛细管流路,进行加热。通过该加热,前述甲硅烷基化剂以共价键结合到前述毛细管流路的内壁上,结果是阳极性基团被配置于前述毛细管流路的内壁。然后,使用有机溶剂(二氯甲烷、甲醇、丙酮等)、酸性溶液(磷酸等)、碱性溶液以及表面活性剂溶液中的至少一个进行洗涤(后处理)。另外,该洗涤是任选的,但优选实施该洗涤。另外,如后所述,作为除前述基板外的另一部件的毛细管作为前述毛细管流路时,可以使用市售的通过前述甲硅烷基化剂使前述含有阳极性基团的化合物将其内壁覆盖的毛细管。
前述由含有阳极性基团的化合物覆盖的前述毛细管流路的内壁优选进一步层叠有由含有阴极性基团的化合物形成的阴极性层。由此,可以防止后述试样中的血红蛋白等吸附在前述毛细管流路的内壁。另外,前述试样与前述含有阴极性基团的化合物形成复合体,该复合体进行电泳,因此比试样单独进行电泳的分离效率高。这些的结果是可以以更短的时间、更高精度地分析糖化血红蛋白等。作为与前述试样形成复合体的前述含有阴极性基团的化合物优选是含有阴极性基团的多糖类。作为前述含有阴极性基团的多糖类,有例如硫酸化多糖类、羧酸化多糖类、磺酸化多糖类以及磷酸化多糖类,其中优选硫酸化多糖类以及羧酸化多糖类。作为前述硫酸化多糖类,优选硫酸软骨素、肝素等,更优选为硫酸软骨素。作为前述羧酸化多糖类,优选藻酸或其盐(例如藻酸钠)。硫酸软骨素有A、B、C、D、E、H、K七种,可以使用任一个。前述阴极性层可如下述这样形成,即,例如使含有前述含有阴极性基团的化合物的液体与被前述含有阳极性基团的化合物覆盖的前述毛细管流路的内壁接触而形成。这种情况下,用于形成阴极性层的液体可以另外制备,但从操作效率方面出发,优选制备包含含有阴极性基团的化合物的电泳液,将其通入到内壁被前述含有阳极性基团的化合物覆盖的前述毛细管流路。
前述电泳液没有特别限制,优选为使用有机酸的电泳液。前述有机酸有例如马来酸、酒石酸、琥珀酸、富马酸、邻苯二甲酸、丙二酸、苹果酸等。此外,前述电泳液优选为含有弱碱的电泳液。前述弱碱有例如精氨酸、赖氨酸、组氨酸、Tris等。前述电泳液的pH在例如pH4.5~6的范围。前述电泳液中,前述含有阴极性基团的化合物的浓度在例如0.001~10重量%的范围。
本发明的分析芯片还包括用于使含前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖的试样溶血并将其稀释的前处理槽,前述前处理槽可与前述多个液槽中的至少一个槽连通。前述前处理槽优选与前述第1导入槽和前述第2导入槽中的至少一个槽连通,更优选仅与任意一个槽连通。
本发明中,前述葡萄糖的分析方法没有限定,可以采用现有公知的方法。作为具体例子,有如下方法:例如以前述葡萄糖作为底物进行氧化还原反应,通过分析前述氧化还原反应来进行前述葡萄糖的分析。在该方法的情况下,本发明的分析芯片还优选包含后述那样的葡萄糖分析用试剂。本发明的分析芯片在包含前述葡萄糖分析用试剂的情况下,前述葡萄糖分析用试剂可以包含在例如前述多个液槽和前述前处理槽中的至少一个槽中。另外,本发明的分析芯片还可以包括试剂槽,在前述试剂槽中包含前述葡萄糖分析用试剂。在这种情况下,前述试剂槽优选与例如前述多个液槽和前述前处理槽中的至少一个槽连通。
接着,结合与前述试剂对应的前述葡萄糖的分析方法,对前述葡萄糖分析用试剂的具体例子进行说明。但是,本发明并不限定于此。
首先,作为前述葡萄糖分析用试剂,可列举出例如包含葡萄糖氧化酶、过氧化物酶以及显色底物的试剂。作为前述显色底物,优选例如通过氧化显色的底物,可列举出例如N-(羧甲基氨基羰基)-4,4’-双(二甲基氨基)二苯基胺钠(商品名DA-64、和光纯药工业公司制)、10-(羧甲基氨基羰基)-3,7-双(二甲基氨基)吩噻嗪或其盐(例如商品名DA-67、和光纯药公司制)、N,N,N’,N’,N”,N”-六(3-磺丙基)-4,4’,4”-三氨基三苯基甲烷六钠盐(例如商品名TPM-PS、同仁化学公司制)、N-(羧甲基氨基羰基)-4,4’-双(二甲基氨基)二苯基胺钠、邻苯二胺(OPD)、将特林德试剂与4-氨基安替比林组合而成的底物等。作为前述特林德试剂,可列举出例如苯酚、苯酚衍生物、苯胺衍生物、萘酚、萘酚衍生物、萘基胺、萘基胺衍生物等。另外,不仅可以使用4-氨基安替比林以外,还可以使用氨基安替比林衍生物、香兰素二胺磺酸、甲基苯并噻唑腙(MBTH)、磺化甲基苯并噻唑腙(SMBTH)等。在使用这样的葡萄糖分析用试剂的情况下,例如可以按如下分析前述葡萄糖。即,首先,使前述葡萄糖(底物)与葡萄糖氧化酶作用,产生葡糖酸内酯以及过氧化氢。并且,通过以所产生的前述过氧化氢和前述显色底物作为底物的过氧化物酶的催化反应(氧化还原反应),前述显色底物被氧化、呈现出显色。该显色程度与前述过氧化氢的量对应、前述过氧化氢的量与前述葡萄糖的量对应,因而通过测定前述显色,能够间接地对前述葡萄糖进行定量。
另外,作为前述葡萄糖分析用试剂,可列举出例如包含氧化还原酶和电致变色物质的试剂。作为前述电致变色物质,只要是例如通过接受电子而产生色调变化的物质就没有特别限定。作为具体例子,可列举出例如紫精、紫精衍生物等。作为前述紫精衍生物,可列举出例如二苯基紫精、二硝基苯基紫精等。这些当中优选二硝基苯基紫精。另外,这些电致变色物质可以使用市售品,也可以通过现有公知的方法调制得到。作为前述氧化还原酶,可列举出例如葡萄糖氧化酶(GOD)、葡萄糖脱氢酶等。在使用这样的葡萄糖分析用试剂的情况下,能够如下所述地分析前述葡萄糖。即,在前述电致变色物质的存在下使前述葡萄糖与前述氧化还原酶发生作用。通过该酶反应(氧化还原反应),电子从前述葡萄糖脱离。并且,脱离的前述电子被传递到前述电致变色物质,由此前述电致变色物质的色调产生变化。该色调变化与前述葡萄糖的量对应,因而通过测定前述电致变色物质的色调变化,能够间接地对前述葡萄糖进行定量。
进一步,作为前述葡萄糖分析用试剂,还可列举出例如包含氧化还原酶以及具有介质功能(mediator function)的四唑盐的试剂。作为前述氧化还原酶,可以列举出例如与包含前述电致变色物质的前述试剂中所使用的酶同样的物质。作为前述四唑盐,优选例如具有硝基苯基、噻唑基以及苯并噻唑基中的至少一个基团的物质。作为前述四唑盐,有例如3-(4,5-二甲基-2-噻唑基)-2,5-联苯基-2H-溴化四唑(MTT)、2-(4-碘苯基)-3-(4-硝基苯基)-5-苯基-2H-氯化四唑(INT)、3,3’-[3,3’-二甲氧基-(1,1’-联苯基)-4,4’-二基]-双[2-(4-硝基苯基)-5-苯基-2H-氯化四唑](硝基-TB)、2-(4-碘苯基)-3-(4-硝基苯基)-5-(2,4-二磺苯基)-2H-四唑单钠盐(WST-1)、2-(4-碘苯基)-3-(2,4-二硝基苯基)-5-(2,4-二磺苯基)-2H-四唑单钠盐(WST-3)、2-苯并噻唑基-3-(4-羧基-2-甲氧基苯基)-5-[4-(2-磺乙基氨甲酰基)苯基]-2H-四唑(WST-4)、2,2’-二苯并噻唑基-5,5’-双[4-二(2-磺苯基)氨甲酰基苯基]-3,3’-(3,3’-二甲氧基-4,4’-联苯撑)二(四唑)二钠盐(WST-5)、2-(2-甲氧基-4-硝基苯基)-3-(4-硝基苯基)-5-(2,4-二磺苯基)-2H-四唑单钠盐(WST-8)、2,3-双(4-硝基苯基)-5-苯基氯化四唑、2-(2-苯并噻唑基)-3,5-二苯基溴化四唑、2-(2-苯并噻唑基)-3-(4-硝基苯基)-5-苯基溴化四唑、2,3-二(4-硝基苯基)四唑高氯酸盐、3-(3-硝基苯基)-5-甲基-2-苯基氯化四唑、3-(4-硝基苯基)-5-甲基-2-苯基氯化四唑等。在使用这样的葡萄糖分析用试剂的情况下,能够如下所述地对前述葡萄糖进行分析。即,在前述四唑盐的存在下使前述葡萄糖与氧化还原酶发生作用。通过该酶反应(氧化还原反应),电子从前述葡萄糖脱离。并且,脱离的前述电子被传递到前述四唑化合物,由此前述四唑化合物产生显色。该显色程度与前述葡萄糖的量对应,因而通过测定前述显色的程度,能够间接地对前述葡萄糖进行定量。
测定前述葡萄糖与前述葡萄糖分析用试剂的反应的方法没有特别限定,可以使用适当的光学测定机器。前述光学测定机器可以是本发明的分析芯片(分析装置)的一部分、也可以是外部机器。前述光学测定机器没有特别限定,可以使用例如分光光度计、光传感器、UV光谱仪、安装有LED的光学测定机器等。另外,在本发明的分析芯片(分析装置)中,可以在例如多个成分(例如酶或底物)被混合的状态下配置前述那样的葡萄糖分析用试剂、也可以各成分分别独立地配置。
另外,本发明中,前述葡萄糖的分析方法如前所述,除了检测伴随前述氧化还原反应产生的显色以外,还可以是例如电极法。在前述电极法的情况下,本发明的分析芯片例如还包括用于电极法的电极(阴极以及阳极)以及葡萄糖分析用试剂,前述用于电极法的电极和前述葡萄糖分析用试剂优选被配置成位于前述多个液槽和前述前处理槽中的至少一个槽的内部。这样的分析芯片中,可以使用例如前述用于电极法的电极和前述葡萄糖分析用试剂、通过电极法分析前述葡萄糖。前述用于电极法的电极和前述葡萄糖分析用试剂更优选被配置成位于例如前述第1导入槽、前述第2导入槽以及前述前处理槽中的至少一个槽的内部。另外,本发明的分析芯片中,前述用于电极法的电极是任选的组成部件。前述用于电极法的电极可以在使用例如前述分析芯片时,插入前述多个液槽和前述前处理槽中的至少一个槽的内部。另外,前述用于电极法的电极可以是例如本发明的分析装置的组成部件。下面示出这样的能够用于电极法的前述葡萄糖分析用试剂的具体例子。但是,本发明并不限定于此。
作为能够用于前述电极法的前述葡萄糖分析用试剂,可列举出例如包含氧化还原酶以及电子受体的试剂。作为前述氧化还原酶,可列举出例如与包含前述电致变色物质的前述试剂中使用的酶同样的物质。作为前述电子受体,可以使用例如铁氰化钾、对苯醌、吩嗪甲基硫酸酯(Phenazine methosulfate)、靛酚及其衍生物、β-萘醌-4-磺酸钾、亚甲基蓝、二茂铁及其衍生物、锇络合物、钌络合物、NAD+、NADP+、吡咯喹啉醌(PQQ)等。在使用这样的葡萄糖分析用试剂的情况下,可以如下所述地分析前述葡萄糖。即,通过前述氧化还原酶的催化反应,前述葡萄糖被氧化、同时前述电子受体被还原。并且,通过电化学的方法使前述被还原的电子受体再氧化。通过该再氧化得到的氧化电流值由于与前述葡萄糖量对应,因而通过测定前述电流,能够间接地对前述葡萄糖进行定量。前述用于电极法的电极没有特别限定,可列举出例如金电极、碳电极、银电极等。前述用于电极法的电极的形态也没有特别限定,可以是例如在膜状电极表面固定有GOD酶膜的电极(葡萄糖电极膜)。
本发明的分析芯片中,前述葡萄糖的分析可以通过例如毛细管电泳法进行。该情况下的分析手段没有特别限定,例如本发明的分析芯片还优选包括通过间接吸光法(间接紫外检测法)分析前述葡萄糖的检测器。
本发明的分析芯片中,在通过毛细管电泳法对前述葡萄糖进行分析的情况下,从分析精度等观点出发,前述葡萄糖优选是导入了离子性官能团的葡萄糖衍生物。将离子性官能团导入到前述葡萄糖以生成衍生物的方法没有特别限定,可列举出例如在碱性条件下以前述葡萄糖和硼酸形成硼酸络合物的方法。由于前述硼酸络合物是阴离子性的,因而能够使其进行毛细管电泳。另外,作为将离子性官能团导入前述葡萄糖而生成衍生物的方法,可列举出例如以4-氨基安息香酸乙酯形成前述葡萄糖的衍生物的方法。由于前述葡萄糖的衍生物是阳离子性的,因此能够使其进行毛细管电泳。
通过本发明的分析芯片分析的前述糖化血红蛋白没有特别限定,可列举出例如HbA1c、不稳定型HbA1c、GHbLys等,特别优选HbA1c。
本发明的分析芯片中,前述基板包括上基板和下基板,在前述上基板形成有多个导通孔,在前述下基板上形成有沟槽,在前述下基板上层叠前述上基板,通过形成于前述上基板的多个导通孔的底部被前述下基板密封而形成空间,该空间成为前述多个液槽,通过形成于前述下基板上的沟槽的上部被前述上基板密封而形成空间,该空间成为前述毛细管流路。
本发明的分析芯片中,在前述基板上形成多个凹部和沟槽,前述基板表面被在与前述多个凹部对应的位置开孔的密封材料密封,形成于前述基板上的多个凹部成为前述多个液槽,通过形成于前述基板上的沟槽的上部被前述密封材料密封而形成空间,该空间成为前述毛细管流路。
本发明的分析芯片中,还包括密封材料,在前述基板形成有多个导通孔,在前述基板的底面形成沟槽,前述基板的底面被前述密封材料密封,通过形成于前述基板的多个导通孔的底部被前述密封材料密封而形成空间,该空间成为前述多个液槽,通过形成于前述基板的底面的沟槽的下部被前述密封材料密封而形成空间,该空间成为前述毛细管流路。
本发明的分析芯片中,前述多个液槽通过作为除前述基板外的另一部件的毛细管被连通,前述毛细管可成为前述毛细管流路。前述毛细管的材质没有特别限定。作为前述毛细管的材质,可列举出例如玻璃、熔融二氧化硅、塑料等。前述玻璃制以及前述熔融二氧化硅制的毛细管可以使用市售品。前述塑料制的毛细管也可以使用市售品、可列举出例如由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)等形成的毛细管。
本发明的分析芯片中,前述多个液槽的容积没有特别限定,例如分别为1~1000mm3的范围,优选50~100mm3的范围。
本发明的分析芯片中,还具有多个用于毛细管电泳法的电极,前述多个用于毛细管电泳法的电极可以分别配置成其一端位于前述多个液槽内。
本发明的分析装置还包括用于电极法的电极(阳极以及阴极)。
实施例
接着,对于本发明的实施例进行说明。但是,本发明并不受下述实施例的任何限定或限制。
(实施例1)
图1表示本例子的分析芯片。图1的(A)是该例的分析芯片的平面图,图1的(B)是图1的(A)的I-I处的截面图,图1的(C)是图1的(A)的II-II处的截面图。此外,为了便于理解,该图中各构成元素的大小、比率等与实际不同。如图所示,该分析芯片是在下基板1上层叠上基板4而构成的。前述上基板4形成有多个(该例中为4个)导通孔。前述上基板4上所形成的4个导通孔的底部被前述下基板1封闭,从而形成4个液槽2a~d。前述下基板1上形成有十字状的沟槽。前述下基板1上所形成的十字状的沟槽的上部被前述上基板4封闭,从而形成试样分析用的毛细管流路3x和试样导入用的毛细管流路3y。前述4个液槽2a~d包括第1导入槽2a、第1回收槽2b、第2导入槽2c和第2回收槽2d。前述第1导入槽2a和前述第1回收槽2b通过前述试样分析用的毛细管流路3x被连通。前述第1导入槽2c和前述第2回收槽2d通过前述试样导入用的毛细管流路3y被连通。前述试样分析用的毛细管流路3x与前述试样导入用的毛细管流路3y交叉。前述试样分析用的毛细管流路3x和前述试样导入用的毛细管流路3y通过前述交叉部分被连通。予以说明,该例的分析芯片为长方体状。但本发明并不限定于此。本发明的分析芯片只要不对前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖的测定带来影响就可以是任意形状。此外,该例的分析芯片的平面形状是长方形。但本发明并不限定于此。本发明的分析芯片的平面形状可以是例如正方形、其它形状。并且该例的分析芯片中,前述试样分析用的毛细管流路3x和前述试样导入用的毛细管流路3y的最大长度不同。但本发明并不限定于此。本发明的分析芯片中,前述试样分析用的毛细管流路3x和前述试样导入用的毛细管流路3y的最大长度也可以相同。进而,该例的分析芯片包含2根毛细管流路(3x、3y)。但本发明的分析芯片并不限定于此。本发明的分析芯片也可以例如仅含有前述试样分析用的毛细管流路3x。这种情况下,前述下基板1上仅形成前述第1导入槽2a和前述第1回收槽2b,前述第1导入槽2a和前述第1回收槽2b通过前述试样分析用的毛细管流路3x被连通。另外,在该分析芯片中,在通过前述电极法分析前述葡萄糖的情况下,对前述用于电极法的电极(阴极和阳极)与前述葡萄糖分析用试剂(未图示)的位置没有特别限定,但优选位于前述4个液槽2a~d中的至少一个槽的内部。例如,前述第2导入槽2c的内部可以具有前述用于电极法的电极(阴极和阳极)以及前述葡萄糖分析用试剂。另外,在例如使用伴随前述氧化还原反应而显色的试剂分析前述葡萄糖的情况下,包含前述葡萄糖分析用试剂的部位没有特别限定,优选包含在例如前述4个液槽2a~d中的至少一个槽的内部。可以是前述4个液槽2a~d中,在仅任一个如前述第2导入槽2c内部包含前述葡萄糖分析用试剂。进而,该例的分析芯片包含2个基板(上基板4和下基板1)。但本发明的分析芯片并不限定于此。本发明的分析芯片也可以例如如后面所述由1个基板构成。
接着说明该例的分析芯片的制造方法。但是前述分析芯片也可以通过下述制造方法以外的方法制造。
该例的分析芯片中,作为前述下基板1可以使用例如由玻璃、聚合物材料等形成的基板。前述玻璃材料可举出例如合成石英玻璃、硼硅酸盐玻璃等。前述聚合物材料可举出例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环烯烃聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚苯乙烯(PS)、聚乳酸等。
该例的分析芯片中,前述下基板1的长度和宽度成为前述芯片整体的最大长度和最大宽度。所以,前述下基板1的长度和宽度与前述芯片整体的最大长度和最大宽度同样即可。该例的分析芯片中的前述下基板1的厚度在例如0.1~3mm的范围,优选在0.1~1mm的范围。
前述上基板4的材质只要对后述的吸光度测定没有影响就没有特别限制。前述上基板4可以使用由例如与前述下基板1同样的材质形成的基板。
前述上基板4的长度和宽度与前述下基板1的长度和宽度同样。前述上基板4的厚度可根据前述多个液槽2a~d的容积等适当决定,但在例如0.1~3mm的范围,优选1~2mm的范围。
前述十字状的沟槽(前述试样分析用的毛细管流路3x和前述试样导入用的毛细管流路3y)的宽度和深度可由前述毛细管流路的最大直径适当确定,例如其宽度在25~200μm的范围,其深度在25~200μm的范围,优选其宽度在40~100μm的范围,其深度在25~200μm的范围。前述试样分析用的毛细管流路3x和前述试样导入用的毛细管流路3y的最大长度如前所述。
前述多个液槽2a~d的容积如前所述。图1中,前述多个液槽2a~d的形状为圆柱状。但本发明的分析芯片并不限于该例。本发明的分析芯片中,前述多个液槽的形状只要不影响后述的试样的导入和回收就没有特别限制,例如可以是四棱柱状、四棱锥状、圆锥状、将它们组合而成的形状等任意形状。此外,前述多个液槽的容积和形状可以全部相同,也可以各自不同。
该例的分析芯片中,前述芯片整体的最大厚度为前述下基板1与前述上基板4的厚度的总计。前述芯片整体的最大厚度如前所述。
例如前述下基板1的材质为前述玻璃的情况下,前述分析芯片可例如下面这样来进行制造。
首先,如图2的(A)所示,将玻璃板20表面用铬和金的合金21覆盖。然后,将前述合金21的表面涂上光致抗蚀剂22。
接着,如图2的(B)所示,使设有前述试样分析用的毛细管流路3x和前述试样导入用的毛细管流路3y的预设图案的感光膜紧密贴合在前述光致抗蚀剂22表面,来制作光掩模23。接着,从前述光掩模23的上方照射紫外线24,由此进行曝光。
如图2的(C)所示,通过前述曝光而使曝光部分的前述光致抗蚀剂22增溶,在前述合金21上形成(转印)前述预设图案。
接着,如图2的(D)所示,通过王水除去露出的前述合金21。
接着,如图2的(E)所示,通过氟化氢在前述玻璃板20上蚀刻出前述预设图案。
接着,如图2的(F)所示,通过除去前述光致抗蚀剂22和前述合金21,获得前述下基板1。
接着,制作前述上基板4(未图示)。在前述上基板4上形成前述4个导通孔的方法没有特别限制。例如前述上基板4的材质为前述玻璃的情况下,前述形成方法可举出例如超声波加工等。例如在前述上基板4的材质为前述聚合物材料的情况下,前述形成方法可举出例如使用模具进行的注射成型、浇铸、挤压成型等成型法、切削加工法等。前述4个导通孔既可以分别形成各导通孔,也可以同时形成全部导通孔。在分别形成前述4个导通孔的情况下,可以按照任意的顺序来形成。通过前述使用模具的方法等可以同时形成前述全部4个导通孔,其由于减少工序而优选。
最后,通过将前述下基板1和前述上基板4层叠,能够制造该例的分析芯片。予以说明,前述下基板1和前述上基板4的层叠方法没有特别限制,优选例如通过加热进行熔着。此外,图2中示出了图1的(C)所示截面的制造工序,但图1的(B)所示的截面也可以按照同样的制造工序来制造。
例如前述下基板1的材质为前述聚合物材料的情况下,前述分析芯片可例如下述这样来制造。
首先,如图3的(A)所示,将硅板31表面涂上光致抗蚀剂32。
接着,如图3的(B)所示,使设有前述试样分析用的毛细管流路3x和前述试样导入用的毛细管流路3y的预设图案的感光膜紧密贴合在前述光致抗蚀剂32表面,来制作光掩模33。接着,从前述光掩模33的上方照射紫外线34,由此进行曝光。
如图3的(C)所示,通过前述曝光而使曝光部分的前述光致抗蚀剂32增溶,在前述硅板31上形成(转印)前述预设图案。
接着,如图3的(D)所示,在前述硅板31上蚀刻出前述预设图案,制作母模35。前述蚀刻可列举例如干蚀刻、各向异性蚀刻等。从前述试样分析用的毛细管流路3x和前述试样导入用的毛细管流路3y的尺寸精度、表面平滑性的观点出发,前述蚀刻优选为干蚀刻。
接着,如图3的(E)所示,对前述母模35进行电镀镀敷金属镍,制成注射成型用模具36。
接着,如图3的(F)所示,使用前述注射成型用模具36,通过注射成型制作由前述聚合物材料形成的下基板1。
接着,制作前述上基板4(未图示)。前述上基板4的制作方法与前述下基板1的材质为前述玻璃的情况时相同。
最后,将前述下基板1和前述上基板4层叠,由此能够制造该例的分析芯片。前述下基板1和前述上基板4的层叠方法与前述下基板1的材质为前述玻璃的情况相同。予以说明,图3中示出图1的(C)所示截面的制造工序,但图1的(B)所示的截面也可以按照同样的制造工序来制造。
如前所述,本发明的分析芯片还可具有多个毛细管电泳用的电极。图4中示出前述具有多个用于毛细管电泳法的电极的、该例的分析芯片。该图中,与图1相同的部分带有相同附图标记。如图所示,该分析芯片具有4根用于毛细管电泳法的电极6a~d。前述4根用于毛细管电泳法的电极6a~d分别被配置为其一端位于前述多个液槽2a~d内。前述4根用于毛细管电泳法的电极6a~d被埋入前述上基板4中。前述4根用于毛细管电泳法的电极6a~d能够通过例如在制造前述上基板4时,在前述上基板4侧面预先形成前述4根用于毛细管电泳法的电极6a~d的导入孔而容易地配置。予以说明,本发明的分析芯片中,前述多个用于毛细管电泳法的电极为任选的构成部件。前述多个用于毛细管电泳法的电极可以在例如使用前述分析芯片时插入前述多个液槽内。
前述多个用于毛细管电泳法的电极6a~d只要是电泳法中能够使用的电极就可以任意使用。前述多个用于毛细管电泳法的电极6a~d例如分别是不锈钢(SUS)制电极、白金(Pt)电极、金(Au)电极等。
本发明的分析芯片还可以包含用于使含有前述糖化血红蛋白及前述葡萄糖的试样溶血且将其稀释的前处理槽。前述试样的溶血处理没有特别限制,可以是例如通过溶血剂使前述试样溶血的处理。前述溶血剂破坏例如后述试样中的血细胞成分的血细胞膜。前述溶血剂可举出例如前述电泳液、皂甙、ナカライテスク(株)制的商品名“Triton X-100”等,尤其优选前述电泳液。前述前处理槽优选例如与前述导入槽连通。前述前处理槽可形成于与其连通的前述液槽、例如前述第2导入槽2c的附近等适当的地方。存在前述前处理槽的情况下,后述的试样被导入前述前处理槽中。由此,经前处理的前述试样通过连接前述前处理槽和与其连通的前述液槽、例如前述第2导入槽2c的流路,被导入前述第2导入槽2c。另外,在具有前述前处理槽且通过前述电极法分析前述葡萄糖的情况下,例如,前述葡萄糖分析用试剂被加入到前述4个液槽2a~d中的至少一个槽(例如前述第2导入槽2c),或者代替其,前述前处理槽还可以含有前述用于电极法的电极(阴极和阳极)及前述葡萄糖分析用试剂。在具有前述前处理槽且通过用伴随前述氧化还原反应而显色的试剂分析前述葡萄糖的情况下,例如,前述葡萄糖分析用试剂被加入到前述4个液槽2a~d中的至少一个槽(例如前述第2导入槽2c),或者代替其,前述前处理槽还可以含有前述葡萄糖分析用试剂。前述前处理槽可以是如下的构成,即,与用于使前述试样溶血的槽和用于稀释前述试样的槽2个槽连通。
图5中示出包含该例的分析芯片的分析装置的一例。该图中,与图1、图4相同的部分带有相同的附图标记。如图所示,该分析装置包含分析部7。该例的分析装置中,前述分析部7为检测器(在线检测器)。前述在线检测器在前述上基板4上被配置成位于从前述试样分析用的毛细管流路3x和前述试样导入用的毛细管流路3y的交叉部分至前述第1回收槽2b侧的前述试样分析用的毛细管流路3x的上部。前述在线检测器内部容纳着光源和检测部。前述在线检测器,通过由前述光源向试样发光并利用前述检测部检测来自检测试样的反射光来测定吸光度。前述分析部7并不限于前述在线检测器,只要是能进行前述糖化血红蛋白的分析的检测器就可以任意使用。例如前述分析部7可以由配置在前述分析芯片的下方的光源、和配置在与前述在线检测器的配置处对应的位置的检测部构成。这种情况下,从前述光源向着试样发光,通过前述检测部检测来自试样的透射光来测定吸光度。
图6中示出含有该例的分析芯片的分析装置的其它例子。该图中,与图5相同的部分带有相同的附图标记。如图所示,该例的分析装置除分析部7不同之外,与图5所示的分析装置组成相同。如该例所示,前述分析部7可以在1个点测定吸光度。
接着,以使用图5和6所示的分析装置的情况为例,对本发明的前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖的分析方法进行说明。
使用该例子的分析装置(分析芯片)的糖化血红蛋白的分析通过毛细管电泳法进行。首先,将电泳液通过压力或毛细管作用填充到前述试样分析用的毛细管流路3x和前述试样导入用的毛细管流路3y中。前述电泳液如前所述。
予以说明,若在不使用分析装置时(非分析时)前述毛细管流路中预先填充有电泳液,则能够省略前述的电泳液填充工序而立即进入以下的工序,因此是优选的。
接着,将作为分析对象的试样(含有前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖的试样)导入到前述第2导入槽2c中。此时,优选导入已稀释为前述试样:电泳液(体积比)在1:4~1:99的范围的稀释试样。即,优选在使用本发明的(分析装置)分析芯片的糖化血红蛋白和前述葡萄糖的分析方法中,将含有前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖的试样用电泳液稀释而成的稀释试样导入前述多个液槽中的至少一个槽中,并使前述试样:电泳液(体积比)在1:4~1:99的范围。但前述体积比并不限定于此。前述分析装置(分析芯片)具有前述前处理槽(未图示)的情况下,将前述试样导入前述前处理槽,在其中进行前处理。接着,对前述用于毛细管电泳法的电极6c和前述用于毛细管电泳法的电极6d施加电压,使前述试样导入用的毛细管流路3y的两端产生电位差。由此,使前述试样移动到前述试样分析用的毛细管流路3x和前述试样导入用的毛细管流路3y的交叉部分。前述试样可举出例如全血、对全血进行溶血处理后的溶血试样、离心分离血液、自然沉降血液等。前述溶血处理可举出例如超声波处理、冷冻解冻处理、加压处理、渗透压处理、表面活性剂处理等。前述溶血处理可在例如前述前处理槽中进行。此外,也可以将通过其它装置等预先进行溶血处理的试样导入前述分析装置(分析芯片)中。前述试样可以是被例如水、生理盐水、电泳液等适当稀释后的试样。前述稀释可在例如前述前处理槽中进行。此外,也可以将通过其它装置等预先进行稀释处理的稀释试样导入到分析装置(分析芯片)中。
前述用于毛细管电泳法的电极6c与前述用于毛细管电泳法的电极6d间的电位差在例如0.5~5kV的范围。
接着,对前述用于毛细管电泳法的电极6a以及前述用于毛细管电泳法的电极6b施加电压,使前述试样分析用的毛细管流路3x的两端产生电位差。这样,将两端具有电位差的毛细管流路从前述试样导入用的毛细管流路3y瞬间切换到前述试样分析用的毛细管流路3x,从而如图5以及6中箭头所示,将前述试样8从前述试样分析用的毛细管流路3x与前述试样导入用的毛细管流路3y的交叉部分移动到前述第1回收槽2b侧。
前述用于毛细管电泳法的电极6a与前述用于毛细管电泳法的电极6b间的电位差是例如0.5~5kV的范围。
接着,通过前述检测器7,检测通过移动速度差被分离的前述试样中的各成分。由此,能够分析(分离测定)前述试样中的各成分。根据本发明,能够高精度地分析(分离测定)包含血红蛋白(Hb)的试样中的糖化血红蛋白以及其他成分。
对于该例子的分析装置(分析芯片),在例如通过前述电极法分析前述葡萄糖的情况下,前述葡萄糖的分析使用如下所述的测定机器(未图示)进行。前述测定机器包括电源和电流计。首先,将前述用于电极法的电极(阴极以及阳极)连接到前述电源,在前述用于电极法的电极与前述电源之间配置前述电流计。接着,对前述用于电极法的电极施加电压。然后,测定前述试样到达配置有前述用于电极法的电极和前述葡萄糖分析用试剂的槽时的前述氧化电流值。最后,基于前述氧化电流值,对前述葡萄糖进行定量。前述测定机器可以是本发明的分析装置(分析芯片)的一部分、也可以是外部的机器。
该例子的分析装置(分析芯片)在例如通过使用前述伴随氧化还原反应而显色的试剂的方法分析前述葡萄糖的情况下,前述葡萄糖的分析通过例如使用前述光学测定机器的方法进行。具体来说,测定前述试样到达配置有前述葡萄糖分析用试剂的槽时的前述试剂的显色(色调变化),由前述显色(色调变化)的程度对前述葡萄糖进行定量。
另外,本发明的分析装置(分析芯片)能够分析前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖两者,也可以仅分析其中一个。例如,可以首先分析前述葡萄糖,相应于所测定的前述葡萄糖的量等,进行实施或中止糖化血红蛋白分析的判断。这样的话,可以进一步有效地进行糖尿病并发症的诊断等。判断实施或中止前述糖化血红蛋白分析可以按照例如糖尿病诊断(病型分类)的流程进行。这样的判断可以通过例如连接到外部的电子计算机自动进行。另外,在这种情况下,在输出前述葡萄糖的分析结果的同时,还可以同时输出由其判定的糖尿病病型分类。
另外,能够使用该例子的分析装置(分析芯片),通过毛细管电泳法同时分析前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖。在该情况下,如前所述,从分析精度等观点出发,前述葡萄糖优选是导入了离子性官能团的葡萄糖衍生物。在该情况下前述葡萄糖的分析可以与使用例如前述毛细管电泳法的糖化血红蛋白的分析同样地进行。
(实施例2)
图7中示出本例的分析芯片。该图中,与图1相同的部分带有相同的附图标记。该例的分析芯片中,在基板(下基板)1上,形成有多个(该例中是4个)凹部和十字状的沟槽。前述基板(下基板)1的表面被密封材料(上基板)4密封,所述密封材料上的与前述4个凹部对应的位置开有孔。前述基板(下基板)1上所形成的4个凹部即为4个液槽2a~d。前述基板(下基板)1上所形成的十字状的沟槽的上部被前述密封材料(上基板)4封闭,由此而形成试样分析用的毛细管流路3x和试样导入用的毛细管流路3y。除这些外,该例的分析芯片与图1所示的分析芯片组成相同。
该例的分析芯片例如可如下述这样进行制造。但前述分析芯片也可以通过下述制造方法以外的方法来制造。
前述基板(下基板)1可使用例如由与图1所示的分析芯片的下基板1同样的材质形成的基板。
该例的分析芯片中,前述基板(下基板)1的长度和宽度为前述芯片整体的最大长度和最大宽度。所以,前述基板(下基板)1的长度和宽度与前述芯片整体的最大长度和最大宽度相同即可。该例的分析芯片中的前述基板(下基板)1的厚度在例如0.1~3mm的范围,优选1~2mm的范围。
前述密封材(上基板)4的材质也没有特别限制,可使用例如由与图1所示的分析芯片的下基板1同样的材质形成的密封材料。
前述密封材料(上基板)4的长度和宽度与前述下基板1的长度和宽度相同。前述密封材料(上基板)4的厚度在例如50~1000μm的范围,优选100~300μm的范围。
前述密封材料(上基板)4可使用例如在与前述4个凹部(前述4个液槽2a~d)对应的位置开有孔的市售的密封材料。
该例的分析芯片中,前述芯片整体的最大厚度为前述基板(下基板)1和前述密封材料(上基板)4的厚度的总计。前述芯片整体的最大厚度如前所述。
下面示出该例的分析芯片的制造工序的一例。但前述分析芯片也可以通过下述制造工序以外的工序来制造。
首先,制作前述基板(下基板)1。在前述基板(下基板)1上形成前述试样分析用的毛细管流路3x和前述试样导入用的毛细管流路3y的方法没有特别限制,例如,可以与前述实施方式1同样形成。在前述基板(下基板)1上形成前述4个液槽2a~d的方法也没有特别限制。例如,前述基板(下基板)1的材质为前述玻璃的情况下,前述形成方法可举出例如超声波加工等。例如在前述基板(下基板)1的材质为前述聚合物材料的情况下,前述形成方法可举出例如使用模具进行的注射成型、浇铸、挤压成型等成型法、切削加工法等。前述4个液槽2a~d既可以各自分别形成,也可以全都同时形成。分别形成前述4个液槽2a~d的情况下,可以按照任意顺序来形成。通过使用前述模具的方法等同时形成前述全部的4个液槽2a~d,由于可以减少工序,故优选。
接着,通过用在与前述4个凹部(前述4个液槽2a~d)对应的位置开有孔的密封材料(上基板)4密封前述基板(下基板)1的表面,能够制作该例的分析芯片。
该例的分析芯片的构成并不限于图7的组成。例如既可以与图4等同样具有多个电极,也可以具有前述的前处理槽等。使用该例的分析芯片的分析装置的组成也没有特别限定,可以具有与例如图5或6的分析装置同样的检测器。进而,使用前述分析装置的前述糖化血红蛋白及前述葡萄糖的分析方法也没有特别限定,能够与例如使用图5或6所示的分析装置时同样的方法来实施。
(实施例3)
图8中示出本例子的分析芯片。该图中,与图1相同的部分带有相同的附图标记。在该例的分析芯片中,基板(上基板)4上形成有多个(该例中为4个)导通孔。在前述基板(上基板)4的底面形成有十字状的沟槽。前述基板(上基板)4的底面被密封材料(下基板)1密封。前述基板(上基板)4上所形成的4个导通孔的底部被前述密封材料(下基板)1封闭,由此形成4个液槽2a~d。前述基板(上基板)上所形成的十字状的沟槽的下部被前述密封材料封闭,由此而形成试样分析用的毛细管流路3x和试样导入用的毛细管流路3y。除这些以外,该例的分析芯片与图1所示的分析芯片组成相同。
该例的分析芯片可例如下述这样来制造。但前述分析芯片也可以通过下述制造方法以外的方法来制造。
前述基板(上基板)4可以使用例如由与图1所示的分析芯片的下基板1同样的材质所形成的基板。
在该例的分析芯片中,前述基板(上基板)4的长度和宽度为前述芯片整体的最大长度和最大宽度。所以前述基板(上基板)4的长度和宽度与前述芯片整体的最大长度和最大宽度相同即可。该例的分析芯片中的前述基板(上基板)4的厚度在例如0.1~3mm的范围,优选1~2mm的范围。
前述密封材料(下基板)1的材质也没有特别限制,例如可使用由与图1所示的分析芯片的下基板1同样的材质所形成的基板。
前述密封材料(下基板)1的长度和宽度与前述基板(上基板)4的长度和宽度相同。前述密封材料(上基板)4的厚度在例如50~1000μm的范围,优选100~300μm的范围。
前述密封材料(下基板)1还可以使用例如市售的密封材料。
该例的分析芯片中,前述芯片整体的最大厚度为前述基板(上基板)4和前述密封材料(下基板)1的厚度的总计。前述芯片整体的最大厚度如前所述。
下面示出该例的分析芯片的制造工序的一例。但前述分析芯片也可以通过下述制造工序以外的工序来制造。
首先,制作前述基板(上基板)4。在前述基板(上基板)4上形成前述试样分析用的毛细管流路3x和前述试样导入用的毛细管流路3y的方法没有特别限制,例如可以与前述实施方式1同样形成。在前述基板(上基板)4上形成前述4个导通孔的方法也没有特别限制,例如可以与前述实施方式1同样形成。
接着,通过用密封材料(下基板)1密封前述基板(上基板)4的底面,由此能够制作该例的分析芯片。
该例的分析芯片的构成并不限定于图8的组成。例如可以与图4等同样具有多个用于毛细管电泳法的电极,也可以适当具有后述的前处理槽等。使用该例的分析芯片的分析装置的组成也没有特别限定,例如可以具有与图5或6的分析装置同样的检测器。进而,使用前述分析装置的糖化血红蛋白的分析方法也没有特别限定,例如可以通过与使用图5或6所示的分析装置时同样的方法来实施。
(实施例4)
图9示出本例子的分析芯片。该图中,与图1相同的部分带有相同的附图标记。该例的分析芯片只有1个基板,前述多个液槽通过作为除前述基板外的另一部件的毛细管被连通。前述毛细管由4根毛细管3x1、3x2、3y1和3y2构成。前述4根毛细管各自的一端在中心部c聚集并连结。这样,前述4根毛细管的内部能够连通。前述基板1设有用于前述4根毛细管嵌入的空洞(未图示)。前述毛细管3x1的另一端以位于前述第1导入槽2a的底面的方式嵌入基板1中。前述毛细管3x2的另一端以位于前述第1回收槽2b的底面的方式嵌入前述基板1中。前述毛细管3x1和3x2成为前述试样分析用的毛细管流路3x。前述毛细管3y1的另一端以位于前述第2导入槽2c的底面的方式嵌入前述基板1中。前述毛细管3y2的另一端以位于前述第2回收槽2d的底面的方式嵌入前述基板1中。前述毛细管3y1和3y2成为前述试样导入用的毛细管流路3y。前述多个液槽2a~d分别在前述基板1上形成为凹部。前述基板1在前述试样导入用的毛细管流路3y至第1回收槽2b侧具有长方体状的开口部(窗)9。除此之外,该例的分析芯片与图1所示的分析芯片组成相同。
该例的分析芯片可例如下述那样来制造。但前述分析芯片也可以通过下述制造方法以外的方法来制造。
前述基板1可以使用例如由与图1所示的分析芯片的下基板1同样的材质所形成的基板。
该例的分析芯片中,前述基板1的长度、宽度和厚度为前述芯片整体的最大长度、最大宽度和最大厚度。所以前述基板1的长度、宽度和厚度与前述芯片整体的最大长度、最大宽度和最大厚度相同即可。
前述4根毛细管的内径分别按照前述毛细管流路的最大直径。前述4根毛细管的长度分别由前述试样分析用的毛细管流路3x和前述试样导入用的毛细管流路3y的最大长度来决定。
下面示出该例的分析芯片的制造工序的一例。但前述分析芯片也可以通过下述制造工序以外的工序来制造。
首先,制作前述基板1。在前述基板1形成前述4个液槽2a~d和前述开口部(窗)9的方法没有特别限制,例如可以通过与图6所示的分析芯片的4个液槽2a~d同样的方法来形成。前述4个液槽2a~d和前述开口部(窗)9既可以各自分别形成,也可以全部同时形成。分别形成前述4个液槽2a~d和前述开口部(窗)9的情况下,可以按照任意顺序来形成。通过前述使用模具的方法等来同时形成全部前述4个液槽2a~d和前述开口部(窗)9,能够减少工序,故优选。
接着,将前述4根毛细管嵌入前述基板1。由此能够获得该例的分析芯片。
图10示出具有多个用于毛细管电泳法的电极的该例的分析芯片。该图中,与图4相同的部分带有相同的附图标记。如图所示,该分析芯片中,前述4根用于毛细管电泳法的电极6a~d埋入前述基板1中。除此以外,该例的分析芯片与图4所示的分析芯片组成相同。前述4根用于毛细管电泳法的电极6a~d能够通过例如在前述基板1制造时在前述基板1侧面预先形成前述4根用于毛细管电泳法的电极6a~d的导入孔而容易地配置。
图11中示出含有该例的分析芯片的分析装置的一例。该图中,与图5相同的部分带有相同的附图标记。如图所示,该分析装置中,分析部(在线检测器)7直接配置在前述毛细管上。此外,该分析装置中,基板1不仅设有用于前述4根毛细管嵌入的空洞,而且设有用于前述分析部(在线检测器)7嵌入的空洞(未图示)。除此以外,该例的分析装置与图5所示的分析装置组成相同。该例的分析装置并不限于图11的构成,还可以具有例如与图6的分析装置相同的检测器。使用该例的分析装置的前述糖化血红蛋白及前述葡萄糖的分析也可以通过与使用图5或6所示的分析装置时同样的方法来实施。
(实施例5)
图12示出本例子的分析芯片。该图中,与图1相同的部分带有相同的附图标记。该图为该例的分析芯片的平面图。如图所示,该分析芯片中,在下基板1(未图示)上形成双T字状的沟槽来代替十字状的沟槽,由此而形成试样分析用的毛细管流路3x和试样导入用的毛细管流路3y。即,首先,试样分析用的毛细管流路3x为直线状,第1导入槽2a和第1回收槽2b通过前述试样分析用的毛细管流路3x被连通。从前述试样分析用的毛细管流路3x的一部分分支出第1分支流路11x。前述第1分支流路11x与第2导入槽2c连通。从前述第1分支流路11x的下游侧(该图中为右侧)的前述试样分析用的毛细管流路3x的一部分分支出第2分支流路11y。前述第2分支流路11y与前述第2回收槽2d连通。前述第1分支流路11x、前述第2分支流路11y、以及连接它们的前述试样分析用的毛细管流路3x的一部分形成了前述试样导入用的毛细管流路3y。前述第1分支流路11x和前述第2分支流路11y与前述试样分析用的毛细管流路3x大致垂直,与前述试样分析用的毛细管流路3x一起形成为双T字状的槽。除此以外,该例的分析芯片与图1所示的分析芯片组成相同。
此外,该例的分析芯片的组成并不限于图12的组成。例如也可以与图8同样地仅由1枚基板构成。此外,可以与图4和10等同样地具有多个用于毛细管电泳法的电极,也可以适当具有前述的前处理槽等。该例的分析芯片的制造方法也没有特别限定,例如可以与前述实施例1~4中说明的制造方法相同。使用该例的分析芯片的分析装置的组成也没有特别限定,例如可以具有与图5、6或11的分析装置同样的检测器。进而,使用前述分析装置的前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖的分析方法也没有特别限定,例如可以通过与使用图5、6或11所示的分析装置时同样的方法来实施。
(实施例6)
图13表示本例子的分析芯片。在该图中,与图1同样部分使用相同的附图标记。该图是该例子的分析芯片的平面图。该例子的分析芯片中,使用伴随前述氧化还原反应而显色的试剂分析前述葡萄糖。如图所示,该分析芯片在前述第2导入槽2c的附近形成有试剂槽100。前述试剂槽100通过形成于前述上基板4的导通孔的底部被前述下基板1密封而形成。前述试剂槽100通过前述试样分析用的毛细管流路3x以及与前述试样导入用的毛细管流路3y不同的流路3w而与前述第2导入槽2c连通。前述试剂槽100包括伴随前述氧化还原反应产生显色的试剂。另外,前述试剂槽100可以具有例如用于毛细管电泳法的电极等。除此之外,该例子的分析芯片是与图1所示的分析芯片同样的组成。
该例子的分析芯片的组成并不限定为图13的组成。例如还可以与图9同样地仅由1个基板组成。另外,可以与图4及10等同样地具有多个用于毛细管电泳法的电极、也可以适当具有前述前处理槽等。该例子的分析芯片的制造方法也没有特别限定,例如可以是与在前述实施例1~4中说明的制造方法同样的方法。使用该例子的分析芯片的分析装置的组成也没有特别限定,可以具有与例如图5、6或11的分析装置同样的检测器。
进一步,使用前述分析装置的分析前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖的方法也没有特别限定,如下所述。即,首先,通过与使用图5、6或11所示的分析装置时同样的方法向前述第2导入槽2c中导入试样。在具有前述前处理槽的情况下还可以导入其中。然后,使前述试样移动到前述试剂槽100内部,在其中分析前述葡萄糖。使前述试样移动到前述试剂槽100内部的方法没有特别限定,例如可以对设置于前述试剂槽100内部的用于毛细管电泳法的电极施加电压来进行。前述葡萄糖的分析方法也没有特别限定,可以通过与使用例如图5、6或11所示的分析装置时同样的方法进行分析。然后,通过与使用图5、6或11所示的分析装置时同样的方法,使前述试样导入用的毛细管流路3y的两端产生电位差,进一步可以分析前述糖化血红蛋白。
(实施例7)
图14表示本例子的分析芯片。该例子的分析芯片使用毛细管电泳法分析前述葡萄糖。该图中,与图1同样部分使用相同的附图标记。该图是该例子的分析芯片的平面图。如图所示,该分析芯片还包括第3导入槽2e和第3回收槽2f,它们通过葡萄糖分析用的毛细管流路3z连通。前述第3导入槽2e以及前述第3回收槽2f与其他4个液槽同样,通过形成于前述上基板4的导通孔的底部被前述下基板1密封而形成。前述葡萄糖分析用的毛细管流路3z与其他2个毛细管流路同样,通过形成于前述下基板1上的沟槽的上部被前述上基板4密封而形成。前述葡萄糖分析用的毛细管流路3z被配置成与前述试样分析用的毛细管流路3x平行,与前述试样导入用的毛细管流路3y交叉,并且,通过前述交叉部分与前述试样导入用的毛细管流路3y连通。并且,前述葡萄糖分析用的毛细管流路3z比前述试样分析用的毛细管流路3x更靠近前述第2导入槽2c而形成。除此之外,该例子的分析芯片是与图1所示的分析芯片同样的组成。
该例子的分析芯片的组成并不限于图14的组成。还可以与例如图9同样地仅由1个基板组成。另外,还可以与图4及10等同样地具有多个用于毛细管电泳法的电极、可以适当具有前述前处理槽等。另外,例如前述葡萄糖分析用的毛细管流路3z与前述试样分析用的毛细管流路3x的配置也可以相反。即,前述葡萄糖分析用的毛细管流路3z可以比前述试样分析用的毛细管流路3x更靠近前述第2回收槽2d地形成。该例子的分析芯片的制造方法也没有特别限定,可以是与例如前述实施例1~4中说明的制造方法同样的方法。
使用该例子的分析芯片的分析装置的组成也没有特别限定。例如前述第3导入槽2e及前述第3回收槽2f还可以与其他4个液槽同样地具有用于毛细管电泳法的电极(未图示)。另外,前述葡萄糖分析用的毛细管流路3z还可以具有适当的葡萄糖检测器。前述葡萄糖检测器没有特别限定,可以是例如通过间接吸光法(间接紫外检测法)分析葡萄糖的检测器等。其结构也没有特别限定,可以是与例如图5、6或11的装置中分析部7同样的结构。除此之外,该例子的分析装置的组成可以与图5、6或11的分析装置相同。使用该装置的前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖的分析方法也没有特别限定。例如对前述葡萄糖分析用的毛细管流路3z的两端施加电压、通过前述葡萄糖检测器分析前述葡萄糖,除此之外,可以与使用图5、6或11的分析装置的分析方法同样。
根据本发明,通过精度良好地分析例如前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖,能够掌握准确的血糖状态。由此,能够进行以例如予防糖尿病并发症为目的的严密的糖尿病治疗。另外,本发明的分析芯片及分析装置由于装置的小型化和低价格化,还可以输入到小医院等。本发明的分析芯片及分析装置的组成简洁且能够简单地进行分析。例如通过将分析芯片制成一次性装置,不需要后处理,因此,操作进一步简化。通过进一步进行装置的小型化及缩短分析时间,可以在例如患者的面前即时地提供诊断结果(分析结果)。
产业上的可利用性
本发明的分析芯片是能够使装置小型化、分析简略化以及缩短分析时间、且能够高精度地分析糖化血红蛋白和葡萄糖。本发明的分析芯片能够应用于例如临床检查、生化检查、医学研究等中的糖化血红蛋白及葡萄糖的分析的全部领域,其用途没有限定,能应用于广阔的领域中。
Claims (17)
1.一种分析芯片,其特征在于,其是能够分析糖化血红蛋白和葡萄糖两者的分析芯片,
其中,前述糖化血红蛋白和葡萄糖的分析通过毛细管电泳法进行;
所述分析芯片包括基板、多个液槽、以及用于前述毛细管电泳法的毛细管流路;
前述多个液槽包括第1导入槽和第1回收槽;
前述毛细管流路包括试样分析用的毛细管流路;
在前述基板上形成有前述第1导入槽和前述第1回收槽;
前述第1导入槽与前述第1回收槽通过前述试样分析用的毛细管流路被连通,
在分析前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖时,在前述多个液槽中的至少一个槽中导入用电泳液稀释包含前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖的试样而得到的稀释试样,其中,前述试样与前述电泳液的体积比为1:9~1:59的范围。
2.根据权利要求1所述的分析芯片,前述多个液槽还包括第2导入槽和第2回收槽;
前述毛细管流路还包括试样导入用的毛细管流路;
在前述基板上形成有前述第2导入槽和第2回收槽;
前述第2导入槽和前述第2回收槽通过前述试样导入用的毛细管流路被连通;
前述试样分析用的毛细管流路与前述试样导入用的毛细管流路是交叉的;
前述试样分析用的毛细管流路与前述试样导入用的毛细管流路通过前述交叉部分被连通。
3.根据权利要求2所述的分析芯片,从前述试样分析用的毛细管流路的一部分分支出第1分支流路;
前述第1分支流路与前述第2导入槽连通;
从前述第1分支流路下游侧的前述试样分析用的毛细管流路的一部分分支出第2分支流路;
前述第2分支流路与前述第2回收槽连通;
由前述第1分支流路、前述第2分支流路、以及连接它们的前述试样分析用的毛细管流路的一部分形成前述试样导入用的毛细管流路。
4.根据权利要求1所述的分析芯片,芯片整体的最大长度为10~100mm的范围,芯片整体的最大宽度为10~60mm的范围,芯片整体的最大厚度为0.3~5mm的范围。
5.根据权利要求1所述的分析芯片,在前述毛细管流路中填充有电泳液。
6.根据权利要求1所述的分析芯片,前述毛细管流路中,其最大直径为10~200μm的范围,其最大长度为0.5~15cm的范围。
7.根据权利要求1所述的分析芯片,前处理槽与前述多个液槽连通,在前述前处理槽中,使包含前述糖化血红蛋白和前述葡萄糖的试样溶血并稀释。
8.根据权利要求1所述的分析芯片,其还包括通过间接吸光法来分析前述葡萄糖的检测器。
9.根据权利要求1所述的分析芯片,前述葡萄糖是导入了离子性官能团的葡萄糖衍生物。
10.根据权利要求1所述的分析芯片,前述糖化血红蛋白是HbA1c。
11.根据权利要求1所述的分析芯片,
前述基板包括上基板和下基板;
在前述上基板形成有多个导通孔;
在前述下基板上形成沟槽;
在前述下基板上层叠有前述上基板;
通过形成于前述上基板的多个导通孔的底部被前述下基板密封而形成空间,该空间成为前述多个液槽;
通过形成于前述下基板上的沟槽的上部被前述上基板密封而形成空间,该空间成为前述毛细管流路。
12.根据权利要求1所述的分析芯片,
在前述基板上形成多个凹部和沟槽;
前述基板表面被在与前述多个凹部对应的位置上开孔的密封材料密封;
形成于前述基板上的多个凹部成为前述多个液槽;
通过形成于前述基板上的沟槽的上部被前述密封材料密封而形成空间,该空间成为前述毛细管流路。
13.根据权利要求1所述的分析芯片,
其还包括密封材料;
在前述基板上形成有多个导通孔;
在前述基板的底面形成沟槽;
前述基板的底面被前述密封材料密封;
通过形成于前述基板的多个导通孔的底部被前述密封材料密封而形成空间,该空间成为前述多个液槽;
通过形成于前述基板的底面的沟槽的下部被前述密封材料密封而形成空间,该空间成为前述毛细管流路。
14.根据权利要求1所述的分析芯片,前述多个液槽通过作为除前述基板外的另一部件的毛细管被连通,前述毛细管成为前述毛细管流路。
15.根据权利要求1所述的分析芯片,前述多个液槽的容积分别在1~1000mm3的范围。
16.根据权利要求1所述的分析芯片,其还具有多个用于毛细管电泳法的电极,前述多个用于毛细管电泳法的电极分别被配置成其一端位于前述多个液槽内。
17.一种分析装置,其包括分析芯片和分析部,前述分析芯片是权利要求1所述的分析芯片。
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