CN202346997U

CN202346997U - 微芯片

Info

Publication number: CN202346997U
Application number: CN2011200999794U
Authority: CN
Inventors: 山一真彦
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2021-04-06

Abstract

本实用新型提供一种微芯片，其为由树脂构成的微芯片，在以气密包装的状态、温度25℃下保存41天后的释放至微芯片外的环己烷、乙基环己烷和乙基苯的累计重量相对于构成微芯片的树脂1g分别为0.058μg以下、0.003μg以下和0.013μg以下。

Description

微芯片

技术领域

本实用新型涉及作为优选用于DNA、蛋白质、细胞、免疫和血液等生物化学检查、化学合成以及环境分析等中的μ-TAS(Micro Total AnalysisSystem)等有用的微芯片。

背景技术

近年来，在医疗、健康、食品、新型药物等领域中，对DNA(DeoxyriboNucleic Acid)或酶、抗原、抗体、蛋白质、病毒和细胞等生物体物质以及化学物质进行检测、化验或定量的重要性有所增加，提出了能够简单地对它们进行测定的各种生物芯片和微化学芯片(以下将它们总称作微芯片。)。

作为上述微芯片，已知例如在其内部具有试剂保持槽，将用于对成为检查或分析的对象的检体(例如血液等)进行处理的或者用于与该检体反应的试剂预先内置于试剂保持槽的试剂内置型微芯片(例如日本特开2007-033456号公报)。

这种微芯片由于在数cm见方、数mm～数cm左右厚度的芯片内进行在实验室内进行的一系列实验操作或分析操作，因而检体和试剂为微量即可，具有成本低、反应速度快、可进行高通量的检查、在采集检体的当场可立刻获得检查结果的很多优点，例如优选作为血液检查等生物化学检查使用。

一般来说，微芯片从成型容易性等的观点出发，多由各种树脂构成。但是，由树脂构成微芯片时，残存于树脂内的挥发性有机化合物具有对内置于微芯片内的试剂造成不良影响的问题。

即，树脂通常含有微量的未反应单体或聚合时使用的有机溶剂，当这些物质为挥发性有机化合物时，该挥发性有机化合物在调制树脂的阶段慢慢被释放。因而，由树脂构成试剂内置型微芯片时，通过将挥发性有机化合物慢慢地释放到保存有试剂的试剂保持槽内，具有不损害试剂的稳定性的问题。试剂的稳定性降低(劣化)会阻碍使用了微芯片的精密的检查或分析。此问题在将试剂长期保存于试剂保持槽时(例如从制造试剂内置型微芯片时开始至使用时的期间很长的情况等)或相对于试剂保持槽的容积所保存的试剂的量为微量时，特别明显。

另外，从调制树脂时开始至制造试剂内置型微芯片的期间各批次间不同，因而在将试剂注入至试剂保持槽的阶段中，残存于树脂内的挥发性有机化合物量会各批次间不同，因而还具有保存于试剂保持槽的试剂的稳定性降低的程度在各批次间不同的问题。

实用新型的内容

本实用新型的目的在于提供能够在微芯片内长期稳定地保持试剂、而且可进行精密的检查或分析的微芯片。

上述树脂优选在温度55℃以上80℃以下经过了加热处理24小时以上。另外，上述树脂优选为苯乙烯-丁二烯共聚物。本实用新型的微芯片优选具备填充有试剂的试剂保持部。

通过本实用新型的微芯片可以在微芯片内长期间稳定地保存试剂，由此可进行精密的检查或分析。

附图说明

图1为模式地表示实施例1中制作的独立包装的试剂内置型微芯片构成的截面图。

图2为进行加热处理、在温度25℃下保存41天后的GC/MS波谱。

图3为进行加热处理(温度55℃、相对湿度65％RH、加热时间168小时)后，在温度25℃下保存41天后的GC/MS波谱。

图4为表示实施例1的反应试剂的稳定性评价试验结果的图。

优选的实施方式

<微芯片>

本实用新型的微芯片可进行各种化学合成、检查或分析等，是由树脂构成的芯片，优选的实施方式为试剂内置型微芯片。“试剂内置型微芯片”是指在芯片内部预先保持有用于对成为使用该微芯片进行检查或分析的对象的检体(例如血液等)进行处理的或者与该检体反应的液体试剂等试剂的微芯片。本实用新型的微芯片通常在其内部具有作为由相对于流体进行特定处理的部位(室)和将这些部位适当连接的微细流路所构成的流路网络的流体线路，使用该流体线路，进行各种化学合成、检查或分析等。

本实用新型的微芯片可以为以下结构：以第2基板的沟槽形成侧表面与第1基板相对配置的方式，在第1基板上粘贴表面具有沟槽的第2基板。此时，微芯片在其内部具备由设于第2基板表面的沟槽和第1基板的与第2基板对置的一侧表面所构成的空洞部所形成的流体线路。形成于第2基板表面的沟槽的形状和图案并无特别限定，按照由该沟槽和第1基板表面构成的空洞部的构造成为所需的适当流体线路构造进行决定。也可在第1基板的第2基板侧表面上形成可形成流体线路的沟槽。予以说明，也可使用3张以上的基板构成微芯片。

作为粘贴基板之间的方法并无特别限定，例如可举出在所粘贴的基板中使至少一侧基板的粘贴面熔解、将其焊着的方法(焊着法)，使用粘接剂使其粘接的方法等。作为焊着法，可举出对基板进行加热使其焊着的方法；照射激光等光，利用光吸收时所产生的热量进行焊着的方法(激光焊着法)；使用超声波进行焊着的方法等。

本实用新型的微芯片的大小并无特别限定，例如可以制成纵横数cm左右、厚度数mm～1cm左右。

构成本实用新型微芯片的树脂(上述各基板的材质)并无特别限定，例如可使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚丙烯酸酯树脂(PAR)、丙烯腈·丁二烯·苯乙烯树脂(ABS)、氯乙烯树脂(PVC)、聚甲基戊烯树脂(PMP)、聚丁二烯树脂(PBD)、苯乙烯·丁二烯树脂(苯乙烯-丁二烯共聚物)、生物分解性聚合物(BP)、环烯烃聚合物(COP)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等热塑性树脂。其中，优选苯乙烯·丁二烯树脂(苯乙烯-丁二烯共聚物)。

作为在基板表面上形成构成流体线路的沟槽(流路图案)的方法并无特别限定，可举出使用了具有转印构造的模具的注射成形法、压印法等。

本实用新型的微芯片中，流体线路为了能够对流体线路内的流体进行适当的各种处理，具备配置于流体线路内的适当位置的各种部位，这些部位介由微细的流路适当地连接。

当本实用新型的微芯片为试剂内置型微芯片时，其流体线路作为构成其的部位之一，通常具备用于保持试剂的试剂保持槽。设置于流体线路内的试剂保持槽可以仅为1个，还可以为2个以上。另外，试剂可以将仅1种内置于1个微芯片内，也可将2种以上内置于1个微芯片内。

试剂内置型微芯片中，在试剂保持槽上通常设置作为从微芯片的一表面贯通至内部试剂保持槽的贯通口的用于将试剂注入至试剂保持槽内的试剂注入口。这种微芯片通常从试剂注入口注入试剂后，在微芯片表面上粘贴用于将该试剂注入口密封的标签或封印，供于使用。

本实用新型的微芯片中，流体线路可具备试剂保持槽以外的部位，作为该部位例如可举出用于从导入至流体线路内的检体取出特定成分的分离部；用于对检体(或检体中的特定成分。以下相同。)进行计量的检体计量部；用于对试剂进行计量的试剂计量部；用于将检体和试剂混合的混合部；用于对所得混合液进行检查或分析(例如混合液中的特定成分的化验或定量)的化验部等。本实用新型的微芯片可具有这些示例部位的全部部位，也可不具有其中任何1个以上。另外，还可具有这些示例的部位以外的部位。这些部位为了可进行所需的流体处理而配置于流体线路内的适当位置、且借助微细的流路进行连接。

通过混合检体和试剂而最终获得的混合液并无特别限定，例如供至向收纳有该混合液的部位(例如化验部)照射光、对透射的光的强度(透射率)进行检测的方法等的光学测定等，进行检查或分析。

从检体中提取特定成分(不要成分的分离)、检体和/或试剂的计量、检体与试剂的混合、所得混合液向化验部的导入等流体线路内的各种流体处理可以通过对微芯片依次施加适当方向的离心力进行。向微芯片的离心力的施加可以将微芯片载置在可施加离心力的装置(离心装置)而进行。离心装置具备可自由旋转的转动体(转子)和配置于该转动体上的可自由旋转的台子。通过在该台子上载置微芯片、使该台子旋转、任意地设定微芯片相对于转动体的角度，可以对微芯片施加任意方向的离心力。

这里，本实用新型的微芯片在以气密包装的状态、温度25℃下保存41天后的释放至微芯片外的环己烷、乙基环己烷和乙基苯的累计重量(累计释放重量)相对于构成微芯片的树脂1g分别为0.058μg以下、0.003μg以下和0.013μg以下。具有这种特征的本实用新型的微芯片可以抑制从构成微芯片的树脂慢慢释放的挥发性有机化合物对试剂所导致的不良影响，可以在试剂保持槽内长期间稳定地保存试剂。由此，即便是制造微芯片开始至使用时的期间很长时，由于所保存的试剂的劣化减少，因而可进行精密的检查或分析。另外，本实用新型的微芯片的制造后的挥发性有机化合物的释放量足够低，因而在将试剂注入到试剂保持槽时的阶段的残存于树脂内的挥发性有机化合物量处于很低的水平，因此可以将试剂稳定性的批间变动抑制为很低。

上述各挥发成分的累计释放重量如上所述，是在以气密包装的状态、温度25℃下保存微芯片41天之后测定的值。“气密包装的状态”是指使用铝层叠的包装膜将微芯片独立包装、密封的状态。保存开始的起点为刚制造微芯片后，对于试剂内置型微芯片而言为将试剂注入试剂保持槽内的时间。

环己烷、乙基环己烷和乙基苯的各累计重量为通过使用注射器采集保存41天结束后的独立包装的样品内的气体后进行GC/MS测定所求得的。即，通过GC/MS测定鉴定该气体中的环己烷、乙基环己烷和乙基苯并计算浓度，将所得浓度换算成相对于构成微芯片的树脂1g的重量，从而可求得各挥发成分的累计重量。

<微芯片的制造方法>

环己烷、乙基环己烷和乙基苯的累计释放重量分别为上述范围内的微芯片可通过使用施以了规定加热处理的树脂进行制造。所谓的规定的加热处理具体地是指将树脂在一定温度以上的环境下暴晒一定时间以上。树脂的加热处理可以在成型为构成微芯片的基板之后进行，也可在制成微芯片的形态后(但在将试剂注入试剂保持槽之前)进行。另外，还可在成型为构成微芯片的基板之前进行。

加热处理的温度优选为30℃以上、更优选为55℃以上。加热处理温度小于30℃时，难以获得环己烷、乙基环己烷和乙基苯的累计释放重量充分降低的微芯片。另外，加热处理温度优选为树脂的玻璃转移温度或热变形温度以下，具体地当作为树脂使用苯乙烯·丁二烯树脂时，优选为80℃以下。当在超过树脂的玻璃转移温度或负荷弯曲温度的温度下进行加热处理时，在成型为基板后或制成微芯片的形态后进行加热处理时，其形状有可能破坏。加热处理的温度特别优选为55℃附近。

加热处理温度为55℃以上时，加热处理时间优选为24小时以上、更优选为120小时以上。加热处理时间小于24小时时，难以获得环己烷、乙基环己烷和乙基苯的累计释放重量充分降低的微芯片。

优选的加热处理时间随加热处理温度而变化，加热处理温度越高，则环己烷、乙基环己烷和乙基苯越易释放，因此加热处理时间很短即可。使加热处理温度T(单位：℃)与加热处理时间H(单位：小时)之积为TH(单位：℃×小时)时，优选加热处理满足TH≥1320、更优选满足TH≥6600。

另外，加热处理时的相对湿度优选较高地设定，例如可以为60％RH以上、更优选为65％RH以上。由此，可以防止水分从树脂内部蒸散，可以防止在将试剂注入试剂保持槽至使用微芯片时树脂所导致的从试剂的吸水。

当通过将2张或更多张树脂基板粘贴来制作试剂内置型微芯片时，环己烷、乙基环己烷和乙基苯的累计释放重量分别为上述范围内的微芯片例如可以通过包含以下工序的制造方法进行制造。

(1)通过将树脂成型、制作构成微芯片的2张以上的树脂基板的工序、

(2)粘贴树脂基板制作微芯片的工序、

(3)实施加热处理的工序、

和(4)将试剂注入试剂保持部内的工序。

工序(1)的树脂基板的制作例如可通过注射成形法等进行。树脂基板的至少1个在其表面具备构成流体线路的沟槽(流路图案)。粘贴树脂基板的方法如上所述。工序(3)的加热处理例如可以在工序(1)与(2)之间或工序(2)与(4)之间进行。结束工序(4)之后，在微芯片表面粘贴用于密封试剂注入口的标签或封印，完成试剂内置型微芯片。

实施例

以下举出实施例进一步具体地说明本实用新型，本实用新型并非限定于这些例子。

<实施例1>

(1)试剂内置型微芯片的制作

按照以下顺序制作多个试剂内置型微芯片。首先，使用颗粒状的苯乙烯·丁二烯树脂，利用注射成形法制作2张树脂基板。其中一个的树脂基板在表面上形成有构成流体线路的沟槽(流路图案)。另外，在另一个树脂基板上设有在成为试剂注入口的基板的厚度方向上贯通的贯通口。贯通口的形成位置与具有沟槽的树脂基板的形成构成2个试剂保持槽的沟槽的位置相对应。接着，利用激光焊着法以表面具备沟槽的树脂基板的沟槽形成侧表面与另一个树脂基板相对配置的方式将这2张树脂基板粘贴，制作微芯片。

接着，在温度55℃、相对湿度65％RH下静置所得微芯片1.5～120小时，从而进行加热处理。然后，从试剂注入口将20μL的反应试剂R1液(血红蛋白Alc测定用试剂、商品名“ラピデイアオ一トHbAlc-L”)和反应试剂R2液(抗HbAlc剂)分别注入到不同的试剂保持槽中后，利用密封标签将试剂注入口密封，立刻用经层叠铝的包装膜将所得试剂内置型微芯片独立包装。将模式表示独立包装的试剂内置型微芯片的构成的截面图示于图1。

(2)环己烷、乙基环己烷和乙基苯的累计释放重量的计算

将独立包装的试剂内置型微芯片在温度25℃下保存41天(保存开始的起点为将试剂注入试剂保持槽中的时间)。保存结束后，用注射器采集包装膜内部的气体，通过GC/MS测定计算该气体中的环己烷、乙基环己烷和乙基苯的浓度。将结果示于表1。表1所示数值的单位为[μg/L]，表示所采集的气体1L中所含各成分的重量[μg]。另外，表2表示将表1所示各成分的浓度换算成相对于构成试剂内置型微芯片的苯乙烯·丁二烯树脂1g的各成分重量的结果。表2所示的数值为在温度25℃下保存41天后释放至微芯片外的环己烷、乙基环己烷和乙基苯相对于树脂1g的累计重量(累计释放重量)[μg]。予以说明，表1和表2还一并表示了未进行加热处理的试剂内置型微芯片的相关结果。另外，表3表示了GC/MS测定的分析条件。

表1

表2

表3

GC/MS装置	GC：6890(Agilent制)，MS：5973(Agilent制)
		MS分析构成	EI离子化、四极、HED+EM
色谱柱	HP-5ms、长度30m×内径0.25mm、df0.25μm
		流量	1mL/分钟(氦气)
注入口	裂缝(5∶1)、注入量：500μL、注入口温度：250℃
		MS温度	离子源温度：230℃、四极温度：150℃

本实施例中，如表2所示可知，通过使加热处理时间为120小时以上，环己烷、乙基环己烷和乙基苯的累计释放重量分别达到0.058μg以下、0.003μg以下和0.013μg以下。图2和图3为定性地表示环己烷、乙基环己烷和乙基苯的累计释放重量由于加热处理而减少的图，图2为未进行加热处理、在温度25℃下保存41天后的GC/MS波谱，图3为进行加热处理(温度55℃、相对湿度65％RH、加热时间168小时)后、在温度25℃下保存41天后的GC/MS波谱。

(3)保存于试剂保持槽的反应试剂的稳定性评价

除了仅将反应试剂R2液注入试剂保持槽之外，与上述同样地制作，与上述同样地将加热处理条件不同(包括不进行加热处理的5种)的试剂内置型微芯片独立包装，评价保持于微芯片内的R2液在保存期间中(温度25℃、41天)的稳定性(劣化的程度)。将结果示于表4和图4。

该评价试验中，作为用于评价R2液的劣化程度的指标，使用在微芯片内通过与实际的血液检查同样的流体处理所获得的混合液的吸光度变化(测光开始后的10秒至60秒的50秒间的吸光度差)，吸光度差越小，则评价R2液的劣化程度越大。图4的纵轴“输出”表示该吸光度差。更具体地说，经过一定的保存期间(0、7、14、21、27、34和41日)后，向微芯片内注入作为血液代替品的标准品(血红蛋白Alc浓度12.6％)和R1液，使用测定专用装置“バナリストエ一ス”(ウシオ电机制)对微芯片施加离心力，从而依次进行标准品与R1液的混合(R1液为乳胶液、通过该混合血红蛋白或血红蛋白Alc吸附在乳胶粒子的表面上)、所得混合液与R2液的混合(对应吸附于乳胶粒子表面的血红蛋白Alc的比例(浓度)，乳胶粒子经时地凝集)，接着使用相同装置，对最终获得的混合液照射测定光，测定吸光度变化。R2液的劣化程度很高时，则无法达成乳胶粒子本来应该具有的凝集性，结果吸光度变化降低。

表4 单位：输出(吸光度差)[mAbs]

由表4和图4所示的结果可知，通过使加热处理时间为120小时以上，使环己烷、乙基环己烷和乙基苯的累计释放重量相对于苯乙烯·丁二烯树脂1g分别为0.058μg以下、0.003μg以下和0.013μg以下，可充分地抑制保存中的反应试剂的劣化、可在微芯片内长期稳定地保存反应试剂。

Claims

1.一种微芯片，其为由苯乙烯-丁二烯共聚物树脂构成的微芯片，其特征是，

所述微芯片由多张基板构成，

在所述微芯片的内部具有流体线路，所述流体线路具备填充有试剂的试剂保持部。