TWI334925B - - Google Patents

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1334925 (1) 九、發明說明 ' 【發明所屬之技術領域】 此發明係關於：使用了爲了藉由吸光光度法而進行溶 液分析而使用的微晶片之吸光度測定單元。 【先前技術】 近年來，應用半導體的微細加工技術或微機械的製作 • 技術，注目於將化學分析等，比起先前的裝置，進行細微 化的被稱爲# 一 TAS(微全分析系統）或Lab.on a chip(實驗 室晶片）的微晶片之分析手法。在將// _TAS使用於醫療 領域的情況，例如··可以減少如血液的檢體的量，減輕對 患者的負擔、可以減少試藥的量而減低檢査的成本。另外 ，具有因爲裝置爲小型，所以可簡易的進行檢查等有利點 〇 如藉由使用了微晶片的吸光光度法的分析，由進行（1) Φ 由無痛針而將已採血的血液引入晶片內、（2)對晶片內的血 液，施以離心分離處理而分離爲血漿與血球、（3)將血漿和 試藥藉由混合機而使其均勻的混合而作爲測定液、（4)由吸 引幫浦將測定液引入吸光度測定部、（5)對已引入吸光度測 定部的測定液’照射由光源的光，測定特定波長的光之衰 減量的吸光度測定，之一貫的作業，可測定包含於血獎中 的所希望之酵素的濃度。在診斷肝機能上爲必要，例如關 於分析如 GTP(Glutamyltranspeptidase轉胺基胜肽酶）或 7 —GTP的包含於血液中的酵素濃度的手法，例如：開示 (2) 1334925 於日本特開2004-109099號公報》 ' 在同公報，表示：將由發光二極體等的光源放射，由 _ 晶片的上面入射，例如以塡充如血漿的分析檢體的晶片內 命 的微小流路全反射，而由晶片上面出來的光，藉由矽光二 ' 極體（silicon photodiode)等的檢出器而檢出的方法。 但是，因爲：由發光二極體放射的光爲發散光，將入 射於晶片內的光之全部，在微小流路內使其全反射爲非常 # 困難’所以有不能精度佳的測定吸光度的問題。亦即，如 上述公報，在微晶片的上面配置光源和檢出器的兩方而測 定吸光度之情事，係因爲成爲產生測定誤差的原因，所以 不理想。 在其一方，如第6圖所示的，使由光源之光，從微晶 片的一方之側面入射，藉由塡充於微晶片40內的檢出用 流路41的檢體而使光吸收，檢出從他方的側面出來的螢 光的技術，記載於日本特開2004-773 05號公報。認爲於 • 使用微晶片的直線狀的檢體的檢出用流路之方法，如使用 作爲檢體之血液而測定吸光度，則可精度佳的測定。 在爲了藉由吸光光度法而測定試料濃度而使用微晶片 的情況，光路徑長係因爲由得到吸收量的必要性不能短， 所以吸光度測定部的光入出射部分的面積係有成爲例如： 爲0.49mm2，非常小、非常細長的槽（cell)的必要。因此正 確的吸光度測定係有使平行度高的光入射的必要。如光的 平行度能高，則通過吸光度測定部側面而洩漏至吸光度測 定部外部的光減少，所以由雜散光的測定誤差變小。在此 -5- (3) 1334925 所謂雜散光，係通過吸光度測定部以外的晶片部分而進λ ' 光檢出器的光。 作爲理想的光源係考慮電射，但在化學分析必要的波 長係涉及多方面，爲單色光的雷射係每個必要的波長需要 • 別的雷射，另外在成本上亦成爲高價，爲不適合，或者亦 認爲放射必要的波長的雷射不存在。所以在光源，組合放 射連續波長範圍的光的氣氣燈等的放電燈、和波長選擇渡 • 光片等的波長選擇手段的構成之光源爲理想。 但是’放電燈係因爲發光點大而不能有效的放射平行 光，所以通過吸光度測定部以外的部分而進入受光器的雜 散光對策變爲必要。因爲雜散光係對測定値帶來影響。 而且’作爲使平行度低的光入射至微晶片的吸光度測 定部時的辦法’有將吸光度測定部內部以氟系樹脂或鋁等 塗佈’利用全反射而將光導至出口的方法。另外，亦有在 吸光度測定部端面黏上石英材料，使基板對測定波長作爲 • 不透明之物的方法。 作爲在吸光度測定部導光的手段，在晶片的溝插入光 纖，在槽（cell)內部爲利用全反射的方法。 【專利文獻1】日本特開2004- 1 09099號 【專利文獻2】日本特開2004-77305號 【發明內容】 在塗佈吸光度測定部內部的方法’對吸光度測定部端 面而斜的入射的光係爲了在內部全反射而到達受光器，比 (4) 1334925 起吸光度測定部的長度’光路徑變長而比起實際而言透過 ' 率變低，所以不能測定正確的透過率。在將端面以外的部 * 分作爲不透明的方法’在比全反射臨界角淺的角度，照到 ' 了吸光度測定部的側面的光爲全反射，因爲比起吸光度測 ' 定部的長度，光路徑變長而比起實際而言，透過率變低， 所以成爲測定誤差的主要原因。在使用光纖而導光的方法 ，因爲由光纖先端所出的光擴大，所以有在吸光度測定部 φ 內部產生反射而在測定値產生誤差之虞。 因此，本發明的目的在提供：使用了即使使用放電燈 於測定用光源而進行微晶片的吸光度測定，亦爲能誤差少 的測定的微晶片之吸光度測定單元。 【欲解決課題的手段】 爲了解決上述課題，記載於申請專利範圍第1項的發 明作爲，由已黏合的板構件所構成，成爲具備：在黏合面 # 具有空洞部，連通該空洞部而構成：分析液導入部'試藥 積蓄部、試藥混合部和沿著該板構件的一端面，配設爲直 線狀的吸光度測定部的微晶片、與安裝該微晶片的晶片夾 具所構成的使用了微晶片的吸光度測定單元，其特徵爲： 在該晶片夾具，作爲形成與該吸光度測定部光軸一致，具 有比起對吸光度測定部垂直的光軸的剖面徑窄的開口徑， 形成爲了向該吸光度測定部引入光的毛細管部之吸光度測 定單元。 記載於申請專利範圍第2項的發明作爲，如申請專利 (5) 1334925 範圍第1項所記載的吸光度測定單元，其中，前述毛細管 _ 部內面成爲非反射處理。 . 記載於申請專利範圍第3項的發明作爲’如申請專利 範圍第2項所記載的吸光度測定單元，其中，前述晶片夾 具爲鋁製，將前述毛細管部內面成爲黑耐酸鋁 （alumite) 處理。 另外，記載於申請專利範圍第4項的發明作爲，如申 ^ 請專利範圍第2項或第3項所記載的吸光度測定單元，其 中’前述毛細管部係在內部具有擴徑部。 然後，記載於申請專利範圍第5項的發明作爲，如申 請專利範圍第1項至第3項任一項所記載的吸光度測定單 元其中，對前述毛細管部的光軸垂直的最大長度作爲 D】、毛細管部的光軸方向的長度作爲L,、對前述吸光度測 定部的光軸垂直的最大長度作爲D2、微晶片的，包含前 述吸光度測定部，將該吸光度測定部的光軸方向的端面間 鲁的距離作爲 L2 時，(D2-D|)/2L2。 記載於申請專利範圍第6項的發明作爲，如申請專利 範圍第1項至第3項任一項所記載的吸光度測定單元，其 中’前述晶片夾具，由挾持微晶片的2個構件所構成，在 〜方或兩方的構件內面形成溝，以合上2個構件而形成毛 細管部。 s己載於申請專利範圍第7項的發明作爲，如申請專利 範圍第1項至第3項任一項所記載的吸光度測定單元，其 中’前述晶片夾具，將前述微晶片嵌入該晶片夾具，而該 -8- (6) 1334925 晶片夾具的毛細管部與該微晶片的吸光度測定部的光軸爲 ' —致，該微晶片係在該晶片夾具藉由彈性構件壓住而保持 〇 « ' 【發明的效果】 如藉由申請專利範圍第1項的發明，通過毛細管部而 入射吸光度測定部的光係平行光成分多，吸光度測定精度 # 比起不使用毛細管部的情況爲可提高。 如藉由申請專利範圍第2項及第3項的發明，以在毛 細管部內部失去反射的光，可變多平行光成分，吸光度測 定精度比起不使用毛細管部的情況爲可提高。 如藉由申請專利範圍第4項的發明，可大略完全的失 去在毛細管部內部反射的光。 如藉由申請專利範圍第5項的發明，通過了吸光度測 定部入射口前面的毛細管的光，一定進入試料中，不照到 # 吸光度測定部的側面而到達檢出器。因而，可進行無誤差 、精度佳的吸光度測定。 如藉由申請專利範圍第6項的發明，可將毛細管部簡 便的形成於晶片夾具內。 如藉由申請專利範圍第7項的發明，以將微晶片嵌入 晶片夾具，而使晶片夾具的毛細管部與微晶片的吸光度測 定部的光軸爲一致’微晶片係在晶片夾具藉由彈性構件壓 住而保持，微晶片不由晶片夾具脫落，可爲安定的吸光度 測定β (7) 1334925 【實施方式】 在第4圖表示被使用於本發明的吸光度測定單元的微 晶片1 0的一構成例。微晶片1 〇由ρ Μ Μ A聚甲基丙烯酸甲 酯（poly methyl methacrylate)、PET 聚乙烯對苯二甲酸酯 ' (Polyethylene T e r e p ht h a 1 a t e ) 、 PC 聚 碳酸酯 (poly carbonate)等的熱可塑性樹脂或環氧樹脂等的熱硬化 性樹脂等的塑膠材料所構成。微晶片1 0係可被黏合。在 Φ 黏合面的一面事先形成溝，以黏合而溝形成空洞。然後具 備：與晶片外部連通，將分析液引入晶片的分析液導入部 Π、和塡充了爲了與分析液反應的試藥的試藥積蓄部12、 和混合分析液與試藥的試藥混合部1 3、和對混合而成的檢 查液，使由外部的光通過的吸光度測定部14。吸光度測定 部14係沿者板構件的一端面而配設至直線狀。而且，在 第4圖係試藥積蓄部1 2、試藥混合部1 3 、吸光度測定部 14等，在微晶片10內部爲了方便，以實線表示。 • 在第一圖係表示本發明的微晶片用的吸光度測定單元 。在第1(a)圖係表示將微晶片10嵌入晶片夾具20的狀態 。晶片夾具20係如表示於爲第1(a)圖的A—A’剖面圖之 第1(b)圖，由2個分離的構件所構成，在一方的內面形成 直線狀的溝，藉由合上2個晶片夾具構件201與202，成 爲形成如第〗（b)圖的毛細管部21。如此，藉由合上2個構 件，能將毛細管部2 1簡便的形成於晶片夾具20內。而且 ，亦可在2個分離的構件的兩方形成直線狀的溝。 在第9圖表示晶片夾具的槪略的立體圖。晶片夾具20 -10- (8) 1334925 係以將微晶片（不圖示）嵌入對晶片夾具20箭頭的方向，微 ' 晶片係以與晶片夾具內壁20a、20b碰上而決定位置，晶 ' 片夾具20的毛細管部2 1與微晶片的吸光度測定部的光軸 ' —致。然後，微晶片1 〇係如表示於第1 (b)圖的在晶片夾 . 具20藉由彈性構件22壓住而保持。彈性構件係具體上例 如爲板彈簧，或可使用橡膠構件等。而且，在第9圖記號 42爲受光器用光取出部。 Φ 毛細管部21的開口徑成爲比對吸光度測定部的光軸 垂直的剖面的徑狹的徑。如舉一例，毛細管部的開口徑爲 0.3mm平方、對吸光度測定部的光軸垂直的剖面的徑爲 0.7mm平方。另外，毛細管部的光軸係與吸光度測定部的 光軸一致。進入毛細管部21的光係爲後述的，而爲以濾 光片選別的光，通過毛細管部而進入吸光度測定部，以光 二極體等的受光元件受光。通過毛細管部21而入射吸光 度測定部的光係平行光成分多，提高吸光度的測定之精度 •。 另外，在毛細管部內部，例如：如毛細管部內面爲由 鋁所構成，若施以黑耐酸鋁（alumite)處理，則在毛細管部 內反射的光減少，可將平行度高的光引導至吸光度測定部 〇 而且，若如第7圖的毛細管部21內部具有擴徑部21a ，例如使毛細管中央部作爲凹陷的形狀，可完全的抑制在 毛細管部內部反射的光。 第2圖爲說明毛細管部與吸光度測定部與受光器的關 -11 - 1334925

係的圖。將對毛細管部的光軸垂直的最大長度作爲D!、 ' 毛細管部的光軸方向的長度作爲L ,、對前述吸光度測定部 的光軸垂直的最大長度作爲D2、微晶片的，包含前述吸 光度測定部，將該吸光度測定部的光軸方向的端面間的距 • 離作爲 L2 時，滿足 D, < D2，D,/ L, S (D2- D,) / 2 L2 的 關係式時，照到毛細管部內側面的光沒有了，在受光器， 以僅通過了毛細管部的光入射，更提高測定精度。 Φ 第3圖係表示由毛細管部端部入射的光通過吸光度測 定部的情況。此第3圖的狀態爲D!/ Lf (D2- D〇/ 2 L2 的關係時之物。在由毛細管部端部入射至毛細管部的光線 ，具有最大角度而入射的光線，在毛細管內部不反射，達 到吸光度測定部的端部。 第5圖係關於上式，表示爲了驗證效果而進行的測定 實驗的結果。 於第1圖的吸光度測定單元，在吸光度測定部各個塡 # 充純水、5 —胺基一 2 —硝基安息香酸溶液（1、5、10、20 、30、50"mol/L)的7種溶液，組合表示於第8圖的測定 係，由組合氙氣燈30、透鏡3 1、和帶通濾光片（B and-pass Filte〇32組合的光源，使中心波長405nm的光（405±5nm) 由毛細管部21入射，將通過吸光度測定部14後的光，以 由矽光二極體所構成的受光器33受光，硏究其衰減比例 。亦即，以僅純水進入吸光度測定部時的光到達量作爲 100%，在受光器33何種程度衰減而到達？觀察其到達量。 5—胺基一2—硝基安息香酸溶液係有在波長405 nm附近吸 -12- (10) 1334925 收，依其濃度而變化吸收量。圖中繪製線係爲將通過吸光 ' 度測定部1 4後的光，以由矽光二極體所構成的受光器3 3 受光時的到達量之値。該値的近似直線爲圖中之直線。而 且，在第5圖所謂標準値係使中心波長405nm的光（40 5 土 * 5 n m)，透過上述的純水、5 —胺基一 2 —硝基安息香酸溶液 (1、5、10、20、30、50//m〇l/L)的7種溶液，以分光光度 計另外測定的値，在圖中以虛線表示。 φ 第5 (a)圖係對吸光度測定部的光軸垂直的最大長度D2 爲〇.7mm、微晶片的，包含前述吸光度測定部，該吸光度 測定部的光軸方向的端面間的距離L2爲1 0mm、對毛細管 部的光軸垂直的最大長度Di爲0.5mm，光軸方向的長度 L!，爲l〇mm時，亦即在爲Di<D2的情況，爲在Di/ Li>(D2 — Di)/2 L2的關係的情況。挾持微晶片的吸光度 測定部的兩側之晶片構成構件的部分係各個有1 mm。 然後，第5 (b)圖爲本申請發明，對吸光度測定部的光 Φ 軸垂直的最大長度D2爲0.7mm、微晶片的，包含前述吸 光度測定部，該吸光度測定部的光軸方向的端面間的距離 L2爲l〇mm、對毛細管部的光軸垂直的最大長度Di爲 0.3mm，光軸方向的長度L,，爲l〇mm時，亦即在爲Di< D2的情況’爲在Dr/ 1^>(ϋ2- D,) / 2 L2的關係的情況。 在第5(b)圖，表示全部各試藥與標準値（由分光光度 計的測定値）大略相同的光衰減比例。在第5 (a)圖，成爲 由雜散光成爲比標準値高光衰減比例的結果。 而且’在此雖不圖示，但爲在D,<D2的情況，在D! -13- (11) (11)1334925 / L , = (D2 - D ,) / 2 L2的關係時，具體而言對吸光度測定 部的光軸垂直的最大長度〇2爲0.7mm'微晶片的，包含 前述吸光度測定部，該吸光度測定部的光軸方向的端面間 的距離L2爲10mm、對毛細管部的光軸垂直的最大長度 0!爲0.3mm，光軸方向的長度Li，爲時，亦以複數 種的濃度的試藥確認，而都表示與標準値略相同的衰減比 例。 由以上之情事，對吸光度測定部的光軸垂直的最大長 度作爲D 2、微晶片的’包含前述吸光度測定部’該吸光 度測定部的光軸方向的端面間的距離作爲h、對毛細管部 的光軸垂直的最大長度作爲Di’光軸方向的長度作爲Li 時，爲 Di<D2，Di/ImS (D2-DO/2 L2。確認 了可精 度佳而測定吸光度。 【圖式簡單說明】 【第1圖】表示本發明的微晶片用的吸光度測定單元 〇 【第2圖】表示吸光度測定部與毛細管部的關係。 【第3圖】表示由毛細管部端部入射的光通過吸光度 測定部的狀態。 【第4圖】表示使用本發明的吸光度測定單元的微晶 片之構成例。 【第5圖】表示確認本發明的效果之實驗結果。 【第6圖】表示關於先前的微晶片之光測定。 •14- (12) 1334925 【第7圖】表示擴徑毛細管部內部的例子。 ' 【第8圖】表示吸光度的測定系之槪略圖。 ' 【第9圖】表示本發明的吸光度測定單元用的晶片夾 ' 具的槪略立體圖。 【主要元件符號說明】 10 微晶片 • 11 分析液導入部 12 試藥積蓄部 13 試藥混合部 14 吸光度測定部 1 4 ’包含吸光度測定部的晶片部位 2 0 晶片夾具 20a、20b 晶片夾具內壁 2 1 毛細管部 # 2 1 a擴徑部 22 彈性構件 30 氙氣燈 3 1 透鏡 32 帶通濾光片 33 受光器 40 微晶片 4 1 檢出用流路 42 受光器用光取出部 -15 - (13)1334925 20 1 ' 202 晶片夾具構件

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Claims (1)

1334925 年έ月V曰谚正替換頁 十、申請專利範圍 - 第94 1 2 1 909號專利申請案 • 中文申請專利範圍修正本 . 民國99年6月23.曰修正 1. 一種吸光度測定單元，係包含了：由已黏合的板構 件所構成， Φ 在黏合面具有空洞部，成爲具備有構成了連通該空洞 部且沿著分析液導入部、試藥積蓄部、試藥混合部與該板 構件的一端面，配設爲直線狀的吸光度測定部之微晶片； 和 安裝該微晶片之晶片夾具； 其特徵爲：在該晶片夾具，形成該吸光度測定部與光 軸一致，具有比起對吸光度測定部的光軸垂直的剖面徑還 要窄的開口徑，形成爲了向該吸光度測定部導入光的毛細 Φ 管部。 2. 如申請專利範圍第1項所記載的吸光度測定單元， 其中：前述毛細管部內面施以非反射處理。 3. 如申請專利範圍第2項所記載的吸光度測定單元 ，其中：前述晶片夾具爲鋁製，將前述毛細管部內面施以 黑耐酸銘（a 1 u m i t e)處理。 4. 如申請專利範圍第2項或第3項所記載的吸光度 測定單元，其中：前述毛細管部係在內部具有擴徑部。 5·如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所記載 1334925 ?柃UyElH替换頁 的吸光度測定單元，其中：對前述毛細管部的光軸垂直的 最大長度爲D,，毛細管部的光軸方向的長度爲Ll，對前 述吸光度測定部的光軸垂直的最大長度爲D2，微晶片的 '包含前述吸光度測定部之該吸光度測定部的光軸方向的 端面間的距離作爲L2時，當D! < D2，則D,/ L! $ (D2 — D,)/ 2L2 ο 6. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所記載 的吸光度測定單元，其中：前述晶片夾具，由挾持微晶片 的2個構件所構成，在一方或兩方的構件內面形成溝，以 合上2個構件而形成毛細管部。 7. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所記載 的吸光度測定單元，其中：前述晶片夾具，係將前述微晶 片嵌入該晶片夾具，且該晶片夾具的毛細管部與該微晶片 的吸光度測定部的光軸爲一致；該微晶片係在該晶片夾具 藉由彈性構件壓住而保持。