專利名稱：微芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種微芯片，更具體地，涉及一種用于將溶液導(dǎo)入設(shè)置在微芯片上的區(qū)域中并分析溶液中包含的物質(zhì)或該物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物的微芯片。
背景技術(shù)：
近些年，通過(guò)在半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用微加工技術(shù)，已開發(fā)出具有形成在由硅或玻璃制成的基底上用于進(jìn)行化學(xué)和生物分析的井和流路的微芯片。微芯片可分析少量樣品且可以是可任意處理的(一次性使用)，并因此被用于處理微量貴重樣品或許多測(cè)試體的生物分析。應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例是光學(xué)檢測(cè)器，其將物質(zhì)導(dǎo)入設(shè)置在微芯片中的多個(gè)區(qū)域內(nèi)，并光學(xué)檢測(cè)物質(zhì)或它們的反應(yīng)產(chǎn)物。光學(xué)檢測(cè)器的一個(gè)實(shí)例是在微芯片中通過(guò)電泳來(lái)分離多種物質(zhì)并光學(xué)檢測(cè)所分離的物質(zhì)的電泳裝置、在微芯片上的井中進(jìn)行多種物質(zhì)的反應(yīng)并光學(xué)檢測(cè)生成物質(zhì)的反應(yīng)裝置(例如，核酸擴(kuò)增裝置)等。在使用微芯片的分析中，難以將微量樣品液導(dǎo)入井或流路中，而且樣品液的導(dǎo)入可能被井內(nèi)的空氣等阻擋且占用很長(zhǎng)時(shí)間。當(dāng)導(dǎo)入樣品液時(shí)，在井內(nèi)等可能產(chǎn)生氣泡從而改變導(dǎo)入每個(gè)井等中的樣品液的量，這可能非理想地降低分析精度。當(dāng)通過(guò)加熱來(lái)分析樣品時(shí)，井內(nèi)等存留的氣泡可能膨脹從而使樣品液移動(dòng)并抑制反應(yīng)，這構(gòu)成了降低分析精度和效率的因素。為便于使樣品液導(dǎo)入微芯片中，日本待審查專利申請(qǐng)公開第2011-163984號(hào)公開了“包括向其導(dǎo)入溶液的內(nèi)部具有相對(duì)大氣壓的負(fù)壓的區(qū)域的微芯片”。在微芯片中，使用針頭將樣品液注入內(nèi)部具有負(fù)壓的區(qū)域中。通過(guò)負(fù)壓下的吸引，樣品液可在短時(shí)間內(nèi)很容易地被導(dǎo)入。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，以前的微芯片具有當(dāng)導(dǎo)入樣品液時(shí)可能在井或流路內(nèi)產(chǎn)生氣泡從而降低分析精度或效率的問(wèn)題。因此，期望提供一種能在短時(shí)間內(nèi)很容易地將樣品液導(dǎo)入井或流路中而不產(chǎn)生氣泡的微芯片。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式，提供了一種微芯片，獨(dú)立地包括:導(dǎo)入?yún)^(qū)，其內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，液體通過(guò)穿入而注入該導(dǎo)入?yún)^(qū)中；以及除氣區(qū)，其內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，且穿入所述導(dǎo)入?yún)^(qū)用于注入液體的中空管穿入除氣區(qū)以對(duì)中空管的空腔除氣。在微芯片中，中空管穿入除氣區(qū)并隨后穿入導(dǎo)入?yún)^(qū)，由此在中空管中的空氣被除去的狀態(tài)下，液體可被注入導(dǎo)入?yún)^(qū)。在微芯片中，理想地，導(dǎo)入?yún)^(qū)和除氣區(qū)可被設(shè)置為使得中空管穿入并穿過(guò)除氣區(qū)且進(jìn)一步穿入導(dǎo)入?yún)^(qū)。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式，提供了一種可在短時(shí)間內(nèi)將樣品液很容易地導(dǎo)入井或流路中而不產(chǎn)生氣泡的微芯片。
根據(jù)以下對(duì)如附圖所示的其最佳模式的實(shí)施方式的詳細(xì)描述，本公開的這些和其他目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯。


圖1是示出根據(jù)本技術(shù)第一實(shí)施方式的微芯片Ia的構(gòu)造的示意性頂視圖；圖2是示出微芯片Ia的構(gòu)造的示意性截面圖；圖3A和圖3B是示出將樣品液導(dǎo)入微芯片Ia中的方法的示意圖；圖4是示出根據(jù)本技術(shù)第一實(shí)施方式的可選實(shí)施方式的微芯片Ib的構(gòu)造的示意圖；圖5是示出根據(jù)本技術(shù)第二實(shí)施方式的微芯片Ic的構(gòu)造的示意圖；圖6A和圖6B是示出將樣品液導(dǎo)入微芯片Ic中的方法的示意圖；圖7是示出根據(jù)本技術(shù)第三實(shí)施方式的微芯片Id的構(gòu)造的示意圖；以及圖8是示出根據(jù)本技術(shù)第四實(shí)施方式的微芯片Ie的構(gòu)造的示意圖。
具體實(shí)施例方式下文中，將參照附圖描述本公開的實(shí)施方式。以下所述的實(shí)施方式僅描述了本公開的典型實(shí)施方式，且本公開的范圍不應(yīng)被解釋得較窄。實(shí)施方式將按照以下順序描述。1.根據(jù)第一實(shí)施方式的微芯片(I)微芯片Ia的構(gòu)造(2)樣品液向微芯片Ia中的導(dǎo)入2.根據(jù)第二實(shí)施方式的微芯片(I)微芯片Ic的構(gòu)造(2)樣品液向微芯片Ic中的導(dǎo)入3.根據(jù)第三實(shí)施方式的微芯片(I)微芯片Id的構(gòu)造(2)樣品液向微芯片Id中的導(dǎo)入4.根據(jù)第四實(shí)施方式的微芯片(I)微芯片Ie的構(gòu)造(2)樣品液向微芯片Ie中的導(dǎo)入1.根據(jù)第一實(shí)施方式的微芯片(I)微芯片Ia的構(gòu)造圖1和圖2是示出根據(jù)本技術(shù)第一實(shí)施方式的微芯片的構(gòu)造的示意圖。圖1是示意性頂視圖，以及圖2是對(duì)應(yīng)于圖1中的P-P截面的示意性截面圖。微芯片Ia包括作為向其中導(dǎo)入樣品液(樣品液體)的區(qū)域的導(dǎo)入部(導(dǎo)入?yún)^(qū))2、流路31至35和井41至45。導(dǎo)入部2是從外部向其中注入樣品液體的區(qū)域。井41至45是作為包含在樣品液體中的物質(zhì)或物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物的分析場(chǎng)所的區(qū)域。流路31至35中的每一個(gè)均包括一端與導(dǎo)入部2相通的主流路，以及從主流路分支并分支到井41至45中的分支流路。注入導(dǎo)入部2中的樣品液體被送至井41至45。這里，從流路31向其提供樣品液體的五個(gè)井被稱為井41。類似地，從流路32、33、34和35向其提供樣品液體的五個(gè)井被分別稱為井42、43、44和45。微芯片Ia包括作為與導(dǎo)入部2、流路31至35和井41至45分離的獨(dú)立區(qū)域的除氣區(qū)5。除氣區(qū)5對(duì)為注入樣品液體而穿入導(dǎo)入?yún)^(qū)2的中空管(針)除氣。通過(guò)將具有導(dǎo)入部2、流路31至35、井41至45和除氣區(qū)5的基底層12與基底層11鍵合，以及將基底層11與基底層13鍵合來(lái)配置微芯片la。在微芯片Ia中，在相對(duì)大氣壓的負(fù)壓下將基底層11與基底層12鍵合，使得導(dǎo)入部2、流路31至35、井41至45和除氣區(qū)5的內(nèi)部具有相對(duì)大氣壓的負(fù)壓(例如，一個(gè)大氣壓的1/100)且被密封。此外，理想地，在真空下鍵合基底層11與基底層12，使得導(dǎo)入部2和其他部分的內(nèi)部處在真空下并被密封。基底層11、12和13的材料可以是玻璃和各種塑料。理想地，基底層11包括具有彈性的材料，以及基底層12和13包括具有不透氣性的材料。作為具有彈性的材料，可使用諸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)的硅酮基彈性體，以及丙烯酸酯基彈性體、聚氨酯基彈性體、氟化基彈性體、苯乙烯基彈性體、環(huán)氧基彈性體、天然橡膠等。在這些材料中，包括具有彈性和透氣性的材料的基底層11 (例如，PDMS)可在大氣壓(正常壓強(qiáng))下與基底層12鍵合。在鍵合之后，允許在負(fù)壓(真空)下靜置基底層11和12，使得導(dǎo)入部2內(nèi)的空氣通過(guò)基底層11排出，且導(dǎo)入部2和其他部分的內(nèi)部可具有相對(duì)大氣壓的負(fù)壓(真空)。 作為具有不透氣性的材料，可使用玻璃、塑料、金屬、陶瓷等。塑料的實(shí)例包括PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯:丙烯酸樹脂)、PC (聚碳酸酯)、PS (聚苯乙烯)、PP (聚丙烯)、PE (聚乙烯)、PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、二甘醇雙烯丙基碳酸酯、SAN樹脂(苯乙烯-丙烯腈共聚物)、MS樹脂(MMA-苯乙烯共聚物)、TPX (聚(4-甲基戊烯-1))、聚烯烴、SiMA (硅氧烷甲基丙烯酸酯單體)-ΜΜΑ共聚物、含有氟單體的SiMA共聚物、有機(jī)硅大分子單體(A)-HFBuMA(七氟甲基丙烯酸甲酯)-MMA三元共聚物、分布的聚乙炔基聚合物等。金屬的實(shí)例包括鋁、銅、不銹鋼(SUS)、硅、鈦、鎢等。陶瓷的實(shí)例包括氧化鋁(Α1203)、氮化鋁(Α1Ν)、碳化硅(SiC)、氧化鈦(TiO2)、氧化鋯(ZrO2)、石英等。當(dāng)基底層11由諸如PDMS的具有彈性的材料形成時(shí)，可對(duì)微芯片Ia增加稍后將描述的“自封閉特性”。當(dāng)基底層12和13由具有不透氣性的材料形成時(shí)，其可防止導(dǎo)入井41至45中的樣品液體的耗散(滲漏)，該樣品液體被加熱、蒸發(fā)并通過(guò)基底層11傳送。當(dāng)導(dǎo)入井41至45中的物質(zhì)被光學(xué)分析時(shí)，期望選擇具有透光性、較少自身熒光、以及較小的由于小波長(zhǎng)散射而產(chǎn)生的光學(xué)誤差的材料。導(dǎo)入部2、流路31至35、井41至45和除氣區(qū)5可通過(guò)例如對(duì)玻璃基底層的濕法刻蝕或干法刻蝕或通過(guò)對(duì)塑料基底層的納米壓印、注入成型或切削加工來(lái)形成在基底層12上。導(dǎo)入部2和其他部分可在基底層11上形成，或它們的一些部分可在基底層11上形成，以及余下部分可在基底層12上形成?；讓?1、12和13可通過(guò)包括熱熔鍵合、粘合劑鍵合、陽(yáng)極鍵合、用粘合劑片鍵合、等離子體活化鍵合和超聲波鍵合等的已知方法來(lái)鍵合。(2)樣品液體向微芯片Ia中的導(dǎo)入現(xiàn)將參照?qǐng)D3A和圖3B來(lái)描述向微芯片Ia中導(dǎo)入樣品液體的方法。圖3A和圖3B是微芯片Ia的截面圖且對(duì)應(yīng)于圖1中的P-P截面。[注入過(guò)程]
如圖3B所示，通過(guò)使用中空管(下文稱為“針頭N”)向?qū)氩?中穿入并注入樣品液體來(lái)將樣品液導(dǎo)入微芯片Ia中。用于使針頭N插入和通過(guò)的開口被置于對(duì)應(yīng)于基底層13的導(dǎo)入部2的位置處。針頭N從開口穿入基底層11的表面。針頭N繼續(xù)穿入直到其尖端穿入基底層11并到達(dá)導(dǎo)入部2。在微芯片Ia中，作為導(dǎo)入部2的內(nèi)部，流路31至35和井41至45具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，一旦針頭N的尖端到達(dá)導(dǎo)入部2，在連接至針頭N另一端的樣品液體保持容器中的樣品液體被負(fù)壓吸出并通過(guò)針頭N的空腔被導(dǎo)入至導(dǎo)入部2中。導(dǎo)入至導(dǎo)入部2中的樣品液體還通過(guò)負(fù)壓傳送至流路31至35和井41至45。此時(shí)，當(dāng)穿入導(dǎo)入部2的針頭N的空腔內(nèi)存在空氣時(shí)，空氣可被導(dǎo)入部2吸出且可能在流路31至35或井41至45內(nèi)產(chǎn)生氣泡。為防止該情況，在微芯片Ia中，當(dāng)注入樣品液體時(shí)，在執(zhí)行通過(guò)針頭N刺入導(dǎo)入部2來(lái)注入樣品液體的注入過(guò)程之前，執(zhí)行通過(guò)針頭N刺入除氣區(qū)5來(lái)去除空腔內(nèi)的空氣的除氣過(guò)程(參見圖3A)。[除氣過(guò)程]換言之，在樣品液體被注入之前，針頭N首先插入并穿過(guò)置于對(duì)應(yīng)于基底層13的除氣區(qū)5的位置處的開口，且穿入基底層11的表面使得針頭N的尖端刺穿基底層11而到達(dá)除氣區(qū)5。由于除氣區(qū)5的內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，所以一旦針頭N的尖端到達(dá)除氣區(qū)5，則空腔內(nèi)的空氣被負(fù)壓吸出并與樣品液體一起從針頭N的尖端排出。因此，針頭N的空腔被除氣。為將針頭N的空腔內(nèi)的空氣完全吸出，期望除氣區(qū)5的容積大于針頭N的空腔的容積。在空腔被除氣之后，針頭N從除氣區(qū)5中抽出。當(dāng)基底層11由諸如TOMS的具有彈性的材料形成時(shí)，被刺部分可通過(guò)由基底層11的彈性形變產(chǎn)生的彈力來(lái)自發(fā)封閉。在本技術(shù)中，通過(guò)基底層的彈性形變的被針頭穿入部分的自發(fā)封閉被定義為基底層的“自封閉特性”。當(dāng)除氣區(qū)5的容積大于針頭N的空腔容積時(shí)，具有相當(dāng)于該容積差的體積的樣品液體被除氣區(qū)5吸出。自封閉特性可防止排出至除氣區(qū)5的樣品液體滲出到微芯片外部。樣品液體向微芯片外部的滲出可能形成樣品的混入(雜質(zhì))和污染的因素。在從除氣區(qū)5中抽出針頭N之后，將已除氣的針頭N穿入導(dǎo)入部2以根據(jù)上述過(guò)程來(lái)進(jìn)行注入過(guò)程，從而可將樣品液體導(dǎo)入流路31至35或井41至45的內(nèi)部而不產(chǎn)生氣泡。在導(dǎo)入樣品液體之后，從導(dǎo)入部2中抽出針頭N。同時(shí)，當(dāng)基底層11由諸如PDMS的具有彈性的材料形成時(shí)，在針頭N被抽出之后，被刺部分可通過(guò)由基底層11的彈性形變產(chǎn)生的彈力來(lái)自發(fā)封閉。為保證通過(guò)基底11的彈性形變的自封閉，期望針頭N具有設(shè)置為可注入樣品液體的很小直徑。具體地，期望使用用作胰島素注射的針頭的具有約0.2mm尖端外直徑的無(wú)痛針頭。作為連接至無(wú)痛針頭基座的樣品液體保持容器，可使用具有切斷尖端的通用微量移液器芯片。使用該構(gòu)造，芯片尖端填充有樣品液體且無(wú)痛針頭穿入導(dǎo)入部2，由此在連接至無(wú)痛針頭的芯片的尖端內(nèi)的樣品液體被微芯片Ia中的負(fù)壓吸至導(dǎo)入部2。當(dāng)具有0.2mm的尖端外直徑的無(wú)痛針頭被用作針頭N時(shí)，可期望例如由PDMS形成的基底11具有0.5mm以上的厚度，且當(dāng)要加熱時(shí)具有0.7mm以上的厚度。如上所述，在根據(jù)本實(shí)施方式的微芯片Ia中，當(dāng)針頭N在除氣過(guò)程中刺入除氣區(qū)5來(lái)去除空腔內(nèi)的空氣之后，在注入過(guò)程中，針頭N刺入導(dǎo)入部2，使得樣品液體可被導(dǎo)入流路31至35或井41至45的內(nèi)部而不產(chǎn)生氣泡。本實(shí)施方式描述了具有基底層12、基底層11和基底層13的三層結(jié)構(gòu)的微芯片Ia,基底層12具有不透氣性，其上形成有導(dǎo)入部2、流路31至35、井41至45和除氣區(qū)5 ;基底層11具有自封閉特性，其與基底層12鍵合；以及基底層13具有不透氣性。為保持導(dǎo)入部2、流路31至35、井41至45和除氣區(qū)5處于減小的壓強(qiáng)下，以及為防止導(dǎo)入井41至45中的樣品液體的泄露，期望將基底層13鍵合至基底層11?？商娲?，根據(jù)本技術(shù)實(shí)施方式的微芯片可不具有基底層13，且可具有基底層11和12的兩層結(jié)構(gòu)，諸如圖4所示的微芯片Ib02.根據(jù)第二實(shí)施方式的微芯片(I)微芯片Ic的構(gòu)造圖5是示出根據(jù)本技術(shù)第二實(shí)施方式的微芯片的構(gòu)造的示意圖。類似于根據(jù)第一實(shí)施方式的微芯片la，微芯片Ic包括導(dǎo)入部2、流路31至35、井41至45以及基底層11和12。微芯片Ic與微芯片Ia的不同之處在于除氣區(qū)5被配置在內(nèi)嵌構(gòu)件51內(nèi)，且嵌入在基底層13中。在微芯片Ic中，作為與導(dǎo)入部2、流路31至35和井41至45分離的獨(dú)立區(qū)域，除氣區(qū)5被配置在內(nèi)嵌構(gòu)件51內(nèi)。內(nèi)嵌構(gòu)件51由具有自封閉特性的構(gòu)件組成，其具體是類似于基底層11的諸如PDMS的具有彈性的材料?；讓?1、12和13的材料類似于由微芯片Ia的相同附圖標(biāo)記指示的基底層材料。通過(guò)使具有導(dǎo)入部2、流路31至35和井41至45的基底層12與基底層11鍵合，并將內(nèi)嵌構(gòu)件51嵌入與基底層11鍵合的基底層13中來(lái)配置微芯片lc。類似于微芯片Ia,在微芯片Ic中，基底層11也在相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓下與基底層12鍵合，使得導(dǎo)入部2、流路31至35和井41至45的內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓(理想為真空)并被密封封閉。此夕卜，通過(guò)在負(fù)壓下形成構(gòu)件，內(nèi)嵌構(gòu)件51的內(nèi)部可具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓。當(dāng)基底層11和內(nèi)嵌構(gòu)件51除了由諸如PDMS的具有彈性的材料形成之外還能由具有透氣性的材料形成時(shí)，當(dāng)基底層在大氣壓(正常壓強(qiáng))下鍵合并形成構(gòu)件之后，可允許導(dǎo)入部2和內(nèi)嵌構(gòu)件51的內(nèi)部在負(fù)壓(真空)下靜置以具有減小的壓強(qiáng)。(2)樣品液體向微芯片Ic中的導(dǎo)入現(xiàn)將參照?qǐng)D6A和圖6B來(lái)描述向微芯片Ic中導(dǎo)入樣品液體的方法。[除氣過(guò)程]如圖6A所示，通過(guò)用針頭N穿入嵌入在與基底層13的導(dǎo)入部2相對(duì)應(yīng)的位置處的內(nèi)嵌構(gòu)件51使得針頭N的尖端到達(dá)由內(nèi)嵌構(gòu)件51包圍的除氣區(qū)5，樣品液被導(dǎo)入微芯片Ic中。由于除氣區(qū)5具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，所以一旦針頭N的尖端到達(dá)除氣區(qū)5，則空腔中的空氣與從連接至針頭N另一端的樣品液體保持容器中吸出的樣品液體一起，被負(fù)壓吸出并從針頭N的尖端排出。因此，針頭N的空腔被除氣。[注入過(guò)程]在空腔被除氣后，針頭N通過(guò)內(nèi)嵌構(gòu)件51而穿入基底層11，并繼續(xù)穿入到導(dǎo)入部2中，直到其尖端通過(guò)基底層11到達(dá)導(dǎo)入部2。在微芯片Ic中，由于導(dǎo)入部2、流路31至35和井41至45的內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，所以一旦針頭N的尖端到達(dá)導(dǎo)入部2，則樣品液體保持容器中的樣品液體會(huì)被負(fù)壓吸出并被導(dǎo)入至導(dǎo)入部2中。導(dǎo)入至導(dǎo)入部2中的樣品液體進(jìn)一步被負(fù)壓傳送至流路31至35和井41至45。在導(dǎo)入樣品液體之后，從導(dǎo)入部2和內(nèi)嵌構(gòu)件51中抽出針頭N。當(dāng)基底層11和內(nèi)嵌構(gòu)件51由諸如PDMS的具有彈性的材料形成時(shí)，在針頭N被抽出之后，被刺部分可通過(guò)由基底層11和內(nèi)嵌構(gòu)件51的彈性形變產(chǎn)生的彈力來(lái)自發(fā)封閉。在內(nèi)嵌構(gòu)件51中，針頭N刺穿的表面可由諸如PDMS的具有彈性的材料形成，以及針頭N未刺穿的表面可由其他材料(諸如具有高強(qiáng)度的材料)形成。如上所述，在根據(jù)本實(shí)施方式的微芯片Ic中，當(dāng)針頭N在除氣過(guò)程中刺入除氣區(qū)5來(lái)去除空腔內(nèi)的空氣之后，在注入過(guò)程中，針頭N刺入導(dǎo)入部2，使得樣品液體可被導(dǎo)入流路31至35或井41至45的內(nèi)部而不產(chǎn)生氣泡。在本實(shí)施方式中，通過(guò)將具有自封閉特性的基底層11和具有不透氣性的基底層13順序?qū)盈B在具有不透氣性的基底層12上，并將內(nèi)嵌構(gòu)件51嵌入在基底層13中來(lái)配置微芯片lc。為使導(dǎo)入部2、流路31至35、井41至45和除氣區(qū)5維持在減小的壓強(qiáng)下并防止導(dǎo)入井41至45中的樣品液體的滲漏，期望基底層13與基底層11鍵合。根據(jù)本技術(shù)實(shí)施方式的微芯片可具有基底層11和12的兩層結(jié)構(gòu)。在這種情況下，內(nèi)嵌構(gòu)件51將被配置在與基底層11表面的除氣區(qū)5相對(duì)應(yīng)的位置處。3.根據(jù)第三實(shí)施方式的微芯片(I)微芯片Id的構(gòu)造圖7是示出根據(jù)本技術(shù)第三實(shí)施方式的微芯片的構(gòu)造的示意圖。類似于根據(jù)第一實(shí)施方式的微芯片la，微芯片Id包括導(dǎo)入部2、流路31至35、井41至45和基底層11、12和13。在微芯片Id中，通過(guò)層疊基底層14并覆蓋配置在微芯片Id中的基底層13的與導(dǎo)入部2相對(duì)應(yīng)的位置處的用于使針頭N插入并穿過(guò)的開口來(lái)配置除氣區(qū)5。在微芯片Id中，通過(guò)鍵合基底層13和14將除氣區(qū)5配置為與導(dǎo)入部2、流路31至35和井41至45分離的獨(dú)立區(qū)域。與基底層11 一樣，基底層14由具有自封閉特性的材料形成。基底層11、12和13的材料類似于由微芯片Ia的相同附圖標(biāo)記指示的基底層材料。通過(guò)依次將具有導(dǎo)入部2、流路31至35和井41至45的基底層12與基底層11鍵合，以及將具有除氣區(qū)5的基底層13與基底層14鍵合來(lái)配置微芯片Id。在微芯片Id中，在相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓下，基底層11與基底層12鍵合，以及基底層13與基底層14鍵合，使得導(dǎo)入部2、流路31至35、井41至45和除氣區(qū)5的內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓(理想為真空)并被密封封閉。當(dāng)基底層11和14除了由諸如PDMS的具有彈性的材料形成之外還能由具有透氣性的材料形成時(shí)，當(dāng)在大氣壓(正常壓強(qiáng))下鍵合基底層之后，可允許導(dǎo)入部2和除氣區(qū)5在負(fù)壓(真空)下靜置以具有減小的壓強(qiáng)。(2)樣品液體向微芯片Id中的導(dǎo)入[除氣過(guò)程]通過(guò)用針頭N在與除氣區(qū)5相對(duì)應(yīng)的位置處穿入基底層14使得針頭N的尖端刺穿基底層14到達(dá)除氣區(qū)5來(lái)將樣品液導(dǎo)入微芯片Id中。由于除氣區(qū)5具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，所以一旦針頭N的尖端到達(dá)除氣區(qū)5，空腔中的空氣與從連接至針頭N另一端的樣品液體保持容器中吸出的樣品液體一起，被負(fù)壓吸出并從針頭N的尖端排出。因此，針頭N的空腔被除氣。[注入過(guò)程]在空腔被除氣之后，針頭N通過(guò)除氣區(qū)5而穿入基底層11，并繼續(xù)穿入導(dǎo)入部2中，直到其尖端穿過(guò)基底層11到達(dá)導(dǎo)入部2。在微芯片Id中，由于導(dǎo)入部2、流路31至35和井41至45的內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，所以一旦針頭N的尖端到達(dá)導(dǎo)入部2，則樣品液體保持容器中的樣品液體會(huì)被負(fù)壓吸出并被導(dǎo)入至導(dǎo)入部2中。導(dǎo)入至導(dǎo)入部2中的樣品液體進(jìn)一步被負(fù)壓傳送至流路31至35和井41至45。在導(dǎo)入樣品液體之后，從導(dǎo)入部2和除氣區(qū)5中抽出針頭N。當(dāng)基底層11和14由諸如PDMS的具有彈性的材料形成時(shí)，在抽出針頭N之后，被刺部分可通過(guò)由基底層11和14的彈性形變產(chǎn)生的彈力來(lái)自發(fā)封閉。如上所述，在根據(jù)本實(shí)施方式的微芯片Id中，當(dāng)針頭N在除氣過(guò)程中刺入除氣區(qū)5來(lái)去除空腔內(nèi)的空氣之后，在注入過(guò)程中，針頭N刺入導(dǎo)入部2，使得樣品液體可被導(dǎo)入流路31至35和井41至45的內(nèi)部而不產(chǎn)生氣泡。4.根據(jù)第四實(shí)施方式的微芯片(I)微芯片Ie的構(gòu)造圖8是示出根據(jù)本技術(shù)第四實(shí)施方式的微芯片的構(gòu)造的示意圖。類似于根據(jù)第一實(shí)施方式的微芯片la，微芯片Ie包括導(dǎo)入部2、流路31至35和井41至45。微芯片Ie的特征在于除氣區(qū)5被內(nèi)嵌構(gòu)件51包圍并嵌入在鍵合的基底層12和13之間。在微芯片Ie中，作為與導(dǎo)入部2、流路31至35和井41至45分離的獨(dú)立區(qū)域，除氣區(qū)5被內(nèi)嵌構(gòu)件51包圍。內(nèi)嵌構(gòu)件51由具有自封閉特性的材料形成，具體地，由與基底層11 一樣的諸如PDMS的具有彈性的材料形成?；讓?2和13的材料類似于由微芯片Ia的相同附圖標(biāo)記指示的基底層材料。通過(guò)在具有導(dǎo)入部2、流路31至35和井41至45的基底層12與基底層13之間插入內(nèi)嵌構(gòu)件51并鍵合基底層來(lái)配置微芯片le。在微芯片Ie中,基底層12在相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓下與基底層13鍵合，使得導(dǎo)入部2、流路31至35和井41至45的內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓(理想為真空)并被密封封閉。同時(shí)，當(dāng)內(nèi)嵌構(gòu)件51在負(fù)壓下形成時(shí)，其內(nèi)部可具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓。當(dāng)內(nèi)嵌構(gòu)件51除了由諸如PDMS的具有彈性的材料形成之外還能由具有透氣性的材料形成時(shí)，在大氣壓(正常壓強(qiáng))下形成構(gòu)件之后，可允許導(dǎo)入部2和其他部分以及內(nèi)嵌構(gòu)件51在負(fù)壓(真空)下靜置以具有減小的壓強(qiáng)。(2)樣品液體向微芯片Ie中的導(dǎo)入[除氣過(guò)程]通過(guò)用針頭N穿入嵌入在基底層12與基底層13之間與導(dǎo)入部2相對(duì)應(yīng)的位置處的內(nèi)嵌構(gòu)件51使得針頭N的尖端到達(dá)由內(nèi)嵌構(gòu)件51包圍的除氣區(qū)5來(lái)將樣品液導(dǎo)入微芯片Ie中。由于除氣區(qū)5具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，所以一旦針頭N的尖端到達(dá)除氣區(qū)5，空腔內(nèi)的空氣與從連接至針頭N另一端的樣品液體保持容器中吸出的樣品液體一起，被負(fù)壓吸出并從針頭N的尖端排出。因此，針頭N的空腔被除氣。
[注入過(guò)程]在空腔被除氣之后，針頭N穿入內(nèi)嵌構(gòu)件51中，直到其尖端到達(dá)臨近內(nèi)嵌構(gòu)件51的導(dǎo)入部2。在微芯片Ie中，由于導(dǎo)入部2、流路31至35和井41至45的內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，所以一旦針頭N的尖端到達(dá)導(dǎo)入部2，則樣品液體保持容器中的樣品液體會(huì)被負(fù)壓吸出并被導(dǎo)入至導(dǎo)入部2中。導(dǎo)入至導(dǎo)入部2中的樣品液體進(jìn)一步被負(fù)壓傳送至流路31至35和井41至45。在導(dǎo)入樣品液體之后，從導(dǎo)入部2和內(nèi)嵌構(gòu)件51中抽出針頭N。當(dāng)內(nèi)嵌構(gòu)件51由諸如PDMS的具有彈性的材料形成時(shí)，在針頭N被抽出之后，被刺部分可通過(guò)由內(nèi)嵌構(gòu)件51的彈性形變產(chǎn)生的彈力來(lái)自發(fā)封閉。如上所述，在根據(jù)本實(shí)施方式的微芯片Ie中，當(dāng)針頭N在除氣過(guò)程中刺入除氣區(qū)5來(lái)去除空腔內(nèi)的空氣之后，在注入過(guò)程中，針頭N刺入導(dǎo)入部2，使得樣品液體可被導(dǎo)入流路31至35或井41至45的內(nèi)部而不產(chǎn)生氣泡。在上述各種實(shí)施方式中，流路、井和除氣區(qū)的形狀、位置和數(shù)量可以是任意的且不具體限定。同樣在各種實(shí)施方式中，井被描述為作為包含在樣品液體中的物質(zhì)或物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物的分析場(chǎng)所的區(qū)域。該區(qū)域可具有諸如流路的任何形狀。本公開可具有以下構(gòu)造。(I) 一種微芯片，獨(dú)立包括:導(dǎo)入?yún)^(qū)，其內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，且通過(guò)穿刺將液體注入導(dǎo)入?yún)^(qū)中；以及除氣區(qū)，其內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，且穿入導(dǎo)入?yún)^(qū)用于注入液體的中空管穿入除氣區(qū)以對(duì)中空管的空腔除氣。( 2 )根據(jù)(I)所述的微芯片，其中，導(dǎo)入?yún)^(qū)和除氣區(qū)被設(shè)置為使得中空管穿入并穿過(guò)除氣區(qū)且進(jìn)一步穿入導(dǎo)入?yún)^(qū)。(3)根據(jù)(I)或(2)所述的微芯片，其中，除氣區(qū)被配置為包括具有由彈性形變引起的自封閉特性的基底層。( 4 )根據(jù)(I)至(3 )中任一項(xiàng)所述的微芯片，其中，除氣區(qū)包括構(gòu)成導(dǎo)入?yún)^(qū)的具有由彈性形變引起的自封閉特性的基底層；以及層疊在具有自封閉特性的基底層上的具有不透氣性的基底層。(5)根據(jù)(I)或(2)所述的微芯片，其中，除氣區(qū)由具有由彈性形變引起的自封閉特性的構(gòu)件構(gòu)成，構(gòu)件被設(shè)置在形成微芯片的基底層的表面上或嵌入形成微芯片的基底層的表面中。( 6 )根據(jù)(5 )所述的微芯片，其中，構(gòu)件被嵌入具有不透氣性的基底層中，該具有不透氣性的基底層層疊在具有由彈性形變引起的自封閉特性且構(gòu)成導(dǎo)入?yún)^(qū)的基底層上。(7) 一種微芯片，包括:至少一個(gè)區(qū)域，其內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，該至少一個(gè)區(qū)域被設(shè)置為與通過(guò)穿入來(lái)注入液體的導(dǎo)入?yún)^(qū)分離的獨(dú)立區(qū)域。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式，提供了一種可在短時(shí)間內(nèi)將樣品液很容易地導(dǎo)入井或流路中而不產(chǎn)生氣泡從而進(jìn)行高精度和有效分析的微芯片。因此，本技術(shù)實(shí)施方式的微芯片可有利地用作通過(guò)電泳來(lái)分離微芯片中的多種物質(zhì)并光學(xué)檢測(cè)所分離物質(zhì)的電泳裝置、在微芯片上的井中進(jìn)行多種物質(zhì)的反應(yīng)并光學(xué)檢測(cè)生成物質(zhì)的反應(yīng)裝置(例如，核酸擴(kuò)增裝
置)等。本公開包括涉及于2011年12月20日在日本專利局提交的日本在先專利申請(qǐng)第JP2011-277831號(hào)中所公開的主題，將其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此供參考。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求或其等同物范圍內(nèi)，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素進(jìn)行各種修改、組合、子組合和變更。
權(quán)利要求
1.一種微芯片，獨(dú)立地包括: 導(dǎo)入?yún)^(qū)，其內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，且液體通過(guò)穿入而注入所述導(dǎo)入?yún)^(qū)中；以及 除氣區(qū)，其內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，且穿入所述導(dǎo)入?yún)^(qū)而注入所述液體的中空管穿入所述除氣區(qū)以對(duì)所述中空管的空腔除氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微芯片，其中， 所述導(dǎo)入?yún)^(qū)和所述除氣區(qū)被設(shè)置為使得所述中空管穿入并通過(guò)所述除氣區(qū)且進(jìn)一步穿入所述導(dǎo)入?yún)^(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微芯片，其中， 所述除氣區(qū)被配置為包括具有由彈性形變引起的自封閉特性的基底層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微芯片，其中， 所述除氣區(qū)包括構(gòu)成所述導(dǎo)入?yún)^(qū)的具有由彈性形變引起的自封閉特性的基底層；以及層疊在具有所述自封閉特性的所述基底層上的具有不透氣性的基底層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微芯片，其中， 所述除氣區(qū)由具有由彈性形變引起的自封閉特性的構(gòu)件構(gòu)成， 所述構(gòu)件被設(shè)置在形成所述微芯片的基底層的表面上或嵌入形成所述微芯片的基底層的表面中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微芯片，其中， 所述構(gòu)件被嵌入具有不透氣性的基底層中，所述具有不透氣性的基底層層疊在具有由彈性形變引起的所述自封閉特性且構(gòu)成所述導(dǎo)入?yún)^(qū)的基底層上。
7.一種微芯片,包括: 至少一個(gè)區(qū)域，其內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，所述至少一個(gè)區(qū)域被設(shè)置為與通過(guò)穿入來(lái)注入液體的導(dǎo)入?yún)^(qū)分離的獨(dú)立區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微芯片，其中， 穿入所述導(dǎo)入?yún)^(qū)用于注入所述液體的中空管穿入所述至少一個(gè)區(qū)域以對(duì)所述中空管的空腔除氣。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種微芯片，獨(dú)立地包括導(dǎo)入?yún)^(qū)，其內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，且通過(guò)穿刺將液體注入該導(dǎo)入?yún)^(qū)中；以及除氣區(qū)，其內(nèi)部具有相對(duì)于大氣壓的負(fù)壓，以對(duì)穿入導(dǎo)入?yún)^(qū)用于注入液體的中空管的空腔除氣。
文檔編號(hào)B01L3/00GK103170380SQ20121054089
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者松本真寬, 大西通博, 加藤義明, 渡邊俊夫 申請(qǐng)人:索尼公司