專利名稱：微型綜合分析芯片及微型綜合分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微型綜合分析芯片及微型綜合分析系統(tǒng)，特別涉及備 有從外部注入試料的試料注入部和收容注入到試料注入部中的試料的 試料收容部的、微型綜合分析芯片及微型綜合分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于微型機(jī)器技術(shù)及超微細(xì)加工技術(shù)的運(yùn)用，開發(fā)出把 已往進(jìn)行試料調(diào)制、化學(xué)分析、化學(xué)合成等的裝置、機(jī)構(gòu)(例如泵、 閥、流路、傳感器等)微細(xì)化并集成在一個(gè)芯片上的微型綜合分析芯 片。
微型綜合分才斤芯片，也稱為n-TAS( Micro total Analysis System )、 生物反應(yīng)器、芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-on-chips)、生物芯片，可應(yīng)用于醫(yī) 療檢查/診斷領(lǐng)域、環(huán)境測(cè)定領(lǐng)域、農(nóng)產(chǎn)品制造領(lǐng)域。現(xiàn)實(shí)中，如遺傳 因子檢查時(shí)那樣，在需要煩雜的工序、熟練的手工技術(shù)、機(jī)器類的操 作時(shí)，自動(dòng)化、高速化及簡(jiǎn)便化的微型化分析系統(tǒng)，不僅在成本、試 料用量、所需時(shí)間方面具有優(yōu)越性，而且不必選擇時(shí)間和場(chǎng)所就可以 進(jìn)行分析，具有很大的優(yōu)勢(shì)。
在使用該微型綜合分析芯片的分析、檢查等中，當(dāng)從外部把檢體、 試劑等的試料導(dǎo)入微型綜合分析芯片內(nèi)時(shí)，如果試料的注入量有偏差， 則在試料容器內(nèi)留有空隙，該空隙成為空氣阻尼器而成為使送液精度 降低的因素。
為此，提出了方法，如下對(duì)流路實(shí)施表面處理，利用該表面處理 產(chǎn)生的毛細(xì)管力，把滴下到注入口的血液等試料導(dǎo)入試料保持腔內(nèi)， 將注入口蓋上蓋后，用空氣將試料從試料保持腔的上流側(cè)推出，這樣， 得到穩(wěn)定送液(例如見專利文獻(xiàn)l)。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-126206號(hào)公報(bào)
但是，專利文獻(xiàn)l的方法，通過(guò)控制流路容積、表面積等形狀和 流速，雖然能使送液量穩(wěn)定化，但是很難使送液速度穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述問(wèn)題而提供使檢體或試劑等試料的 送液量及送液速度穩(wěn)定化、提高分析精度的微型綜合分析芯片及微型 綜合分析系統(tǒng)。
為了克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的上述目的可用下述的微型綜合分析 芯片及微型分析系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
1. 微型綜合分析芯片，其備有第1連接部、試料注入部、第l 試料送液路、第2連接部、試料收容部、以及第2試料送液路；上述 第1連接部用于與輸送液體用的第1送液裝置連接；上述試料注入部 與上述第l連接部的下游連通，具有從外部注入試料的試料注入口； 上述第1試料送液路與上述試料注入部的下游連通，用于輸送已注入 上述試料注入部的試料；上述第2連接部用于與輸送液體用的第2送 液裝置連接；上述試料收容部與上述第2連接部及上述第1試料送液 路的下游連通，收容從上述第1試料送液路送來(lái)的試料；上述第2試 料送液路與上述試料收容部的下游連通，把收容在上述試料收容部?jī)?nèi) 的試料往下游輸送。
2. 微型綜合分析系統(tǒng)，其備有輸送液體用的第l送液裝置、輸送 液體用的第2送液裝置、和l記載的微型綜合分析芯片；借助上述第 1送液裝置的送液，把從上述試料注入口注入到上述試料注入部的試 料通過(guò)上述第l試料送液路收容到上述試料收容部?jī)?nèi)，然后，借助上 述第2送液裝置的送液，把收容在上述試料收容部?jī)?nèi)的試料通過(guò)上述 第2試料送液路送到下游。
3. 如2記載的微型綜合分析系統(tǒng)，其特征在于，上述試料注入部 具有比上述試料收容部大的容積，借助上述第1送液裝置的送液，用 試料填滿上述試料收容部。
4. 如2或3記載的微型綜合分析系統(tǒng)，其特征在于，在上述試料 收容部與上述第2連接部之間設(shè)有第2疏水閥，在上述試料收容部與
上述第2試料送液路之間設(shè)有第3疏水閥，在上述第1送液裝置送液 時(shí)，用上述第2疏水閥及上述第3疏水閥的液體保持壓力以下的送液 壓力送液，用試料填滿上述試料收容部。
5. 如2至4中任一項(xiàng)記載的微型綜合分析系統(tǒng)，其特征在于，在 上述第l試料送液路上設(shè)置了第1高阻力部，在上述第2送液裝置送 液時(shí)，該第1高阻力部防止收容在上述試料收容部?jī)?nèi)的試料往上述試 料注入部方向倒流。
6. 如2至5中任一項(xiàng)記載的微型綜合分析系統(tǒng)，其特征在于，在 借助上述第2送液裝置的送液把收容在上述試料收容部?jī)?nèi)的試料通過(guò) 上述第2試料送液路往下游輸送時(shí)，用比上述第2送液裝置的送液壓 力低的送液壓力使上述第l送液裝置動(dòng)作，以防止收容在上述試料收 容部?jī)?nèi)的試料往上述試料注入部倒流。
7. 如2至6中任一項(xiàng)記載的微型綜合分析系統(tǒng)，其特征在于，上 述第l送液裝置和上述第2送液裝置中的任一方或雙方，是用驅(qū)動(dòng)液 輸送液體的微型泵。
8. 如2至7中任一項(xiàng)記載的微型綜合分析系統(tǒng)，其特征在于，在 上述第l連接部與上述試料注入部之間、或者在上述第2連接部與上 述試料收容部之間，具有把上述第1連接部與上述試料注入部之間的、 或上述第2連接部與上述試料收容部之間的空氣的一部分或全部排出 的空氣排出部。


圖l是表示微型綜合分析系統(tǒng)之一例的示意圖。
圖2是表示檢查芯片的第1實(shí)施方式的示意圖。
圖3是表示檢查芯片的第1實(shí)施方式的送液動(dòng)作的時(shí)間圖。
圖4是表示微型泵的構(gòu)造示例的示意圖。
圖5是表示檢查芯片的第2實(shí)施方式的第l例的示意圖。
圖6是表示檢查芯片的第2實(shí)施方式的第2例的示意圖。。
圖7是表示檢查芯片的第2實(shí)施方式的第3例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面，基于圖示實(shí)施方式來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。但本發(fā)明并不局限于該 實(shí)施方式。圖中，相同或相當(dāng)?shù)牟糠肿⒁韵嗤瑯?biāo)記，其重復(fù)說(shuō)明從略。
先用圖l說(shuō)明本發(fā)明的微型綜合分析系統(tǒng)。圖l是表示微型綜合 分析系統(tǒng)之一例的示意圖。
在圖1中，本發(fā)明的微型綜合分析系統(tǒng)、即檢查裝置1，包括本
發(fā)明的微型綜合分析芯片即檢查芯片100、進(jìn)行檢查芯片內(nèi)的送液的 微型泵機(jī)構(gòu)210、促進(jìn)及抑制檢查芯片內(nèi)的反應(yīng)的加熱冷卻機(jī)構(gòu)230、 檢測(cè)由檢查芯片內(nèi)的反應(yīng)而得到的生成液中所含標(biāo)的物質(zhì)的檢測(cè)部 250、以及進(jìn)行檢查裝置內(nèi)各部的驅(qū)動(dòng)、控制、檢測(cè)等的驅(qū)動(dòng)控制部 270等。
微型泵機(jī)構(gòu)210包括進(jìn)行送液的微型泵211、將微型泵211和 檢查芯片100連接起來(lái)的芯片連接部213、供給送液用驅(qū)動(dòng)液216的 驅(qū)動(dòng)液槽215、以及把驅(qū)動(dòng)液216從驅(qū)動(dòng)液槽215供給到微型泵211 的驅(qū)動(dòng)液供給部217等。驅(qū)動(dòng)液槽215可從驅(qū)動(dòng)液供給部217上卸下 更換，以便補(bǔ)充驅(qū)動(dòng)液216。在微型泵211上，至少形成2個(gè)泵(第1 泵211a和第2泵211b ),各泵可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)或連動(dòng)地驅(qū)動(dòng)。在此，第1 泵211a和第2泵211b分別作為本發(fā)明中的第l及第2送液裝置而起 作用。
加熱冷卻機(jī)構(gòu)230由冷卻部231和加熱部233等構(gòu)成。冷卻部231 由珀耳帖元件等構(gòu)成，加熱部233由加熱器等構(gòu)成。當(dāng)然，加熱部也 可以由珀耳帖元件構(gòu)成。檢測(cè)部250由發(fā)光二極管(LED) 251和受 光元件(PD) 253等構(gòu)成，光學(xué)地檢測(cè)由檢查芯片內(nèi)的反應(yīng)得到的生 成液中所含的標(biāo)的物質(zhì)。
檢查芯片100與一般稱為分析芯片、微型反應(yīng)芯片等的芯片同樣， 例如由樹脂、玻璃、硅、陶瓷等材料制成，用微細(xì)加工技術(shù)在其上形 成了寬度及高度為數(shù)ftm 數(shù)百nm左右的微細(xì)流路。檢查芯片100 的尺寸，通常是縱橫為數(shù)十mm，高度為數(shù)mm左右。
檢查芯片100和微型泵211通過(guò)芯片連接部213連接而連通，微 型泵211驅(qū)動(dòng)時(shí)，收容于檢查芯片100內(nèi)的若干收容部中的各種試劑、
檢體，借助從微型泵211通過(guò)芯片連接部213流入檢查芯片100內(nèi)的 驅(qū)動(dòng)液216而,皮輸送。
下面，用圖2和圖3說(shuō)明本發(fā)明中的檢查芯片IOO的第1實(shí)施方 式。圖2是表示檢查芯片100的第1實(shí)施方式的示意圖。在此，說(shuō)明 如下構(gòu)成例，把檢體、試劑等的試料從試料注入口注入到試料注入部， 輸送注入的試料、收容到試料收容部?jī)?nèi)，將收容的試料往下游輸送， 從而可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的送液量及送液速度。
如圖2所示，在檢查芯片100上，備有第1連接部131、第1驅(qū) 動(dòng)液路133、試料注入部111、第1試料送液路113、第2連接部141、 第2驅(qū)動(dòng)液路143、試料收容部121、以及第2試料送液路125等。第 1連接部131通過(guò)芯片連接部213與微型泵211上的第1泵211a連接。 第1驅(qū)動(dòng)液路133與第1連接部131的下游連通，將驅(qū)動(dòng)液216往下 游輸送。試料注入部111與第1驅(qū)動(dòng)液路133的下游連通，備有從外 部注入檢體、試劑等試料301的試料注入口 117。第1試料送液部113 與試料注入部111的下游連通，把注入到試料注入部111中的試料301 往下游輸送。第2連接部141通過(guò)芯片連接部213與微型泵211上的 第2泵211b連接。第2驅(qū)動(dòng)液路143與第2連接部141的下游連通， 將驅(qū)動(dòng)液216往下游輸送。試料收容部121與第2驅(qū)動(dòng)液路143及第 1試料送液路113的下游連通，收容從第1試料送液路113輸送來(lái)的 試料301。第2試料送液路125與試料收容部121的下游連通，把收 容在試料部121內(nèi)的試料301往下游輸送。
在第1驅(qū)動(dòng)液路133與試料注入口 117之間，設(shè)有第l疏水閥135。 在第2驅(qū)動(dòng)液路143與試料收容部121之間，設(shè)有第2疏水閥145。 在試料收容部121與第2試料送液路125之間，設(shè)有第3疏水閥123。
在此，疏水閥是疏水性的、寬度變窄的細(xì)流路，在用預(yù)定壓力以 下的壓力輸送液體時(shí)，借助細(xì)流路的疏水力，可以使液體的流動(dòng)在該 處停止。本例中的第1疏水閥135、第2疏水閥145及第3疏水閥123 的寬度是25jim左右，該大小的疏水閥的液體保持力約為4kPa左右。
另外，第1試料送液路113具有第1高阻力部115，該第l高阻
力部115的作用是，在由后述第2泵211b的送液動(dòng)作將試料301從試 料收容部121向第2試料送液路125輸送時(shí)，該第1高阻力部115抑 止試料301的倒流。第1高阻力部115的流路阻力值必須是這樣的高 阻力值，即，由第2泵211b將試料301從試料收容部121朝第2試料 送液路125輸送時(shí)，使得朝試料注入部111方向的倒流量比朝第2試 料送液路125方向的送液量小得多。該第1高阻力部115的阻力值優(yōu) 選是使倒流量為1/10以下的高阻力值。
在本例中，將第1高阻力部115的流路阻力值設(shè)定為大約 40xl(^N.s/mS以上，可以將倒流量控制在1/10以下。設(shè)液體的粘度設(shè) 為lxl(T3Pa.s(相當(dāng)于20'C的水)時(shí)，第1高阻力部115的寬度為25nm、 深度為40pm、長(zhǎng)度為1.18mm左右。
"流路阻力"相當(dāng)于對(duì)流路施加每單位壓力的液體流量的倒數(shù)， 即，對(duì)流路入口施加預(yù)定的壓力，測(cè)定液體流過(guò)時(shí)的流量，用流量的 值除此時(shí)的壓力，即可求出該流路阻力。尤其是如上述例那樣是細(xì)長(zhǎng) 的流路，如果流路內(nèi)主要是層流，則流路阻力值R可用下式算出。
[算式ll
式中，il是液體的粘度，S是流路的斷面積，cp是流路的等效直徑， L是流路的長(zhǎng)度。當(dāng)流路斷面是寬度為a、高度為b的長(zhǎng)方形斷面時(shí)， 流路的等效直徑(p用下式表示。
—(axb) /{(a+b)/2}……(式2)
另外，在第1驅(qū)動(dòng)液路133的末端和第2驅(qū)動(dòng)液路143的末端， 優(yōu)選設(shè)置用于把殘存在第1驅(qū)動(dòng)液路133及第2驅(qū)動(dòng)液路143內(nèi)的空 氣排出的空氣排出部137、 147?？諝馀懦霾?37、 147把殘存在第1 驅(qū)動(dòng)液路133及第2驅(qū)動(dòng)液路143內(nèi)的空氣排出，這樣，從微型泵送 入的驅(qū)動(dòng)液216與試料301之間沒(méi)有空氣，沒(méi)有壓力阻尼器，所以能 更正確地送液。
空氣排出部137、 147可以由流路變窄的細(xì)管流路構(gòu)成。該細(xì)管流 路，優(yōu)選內(nèi)壁表面具有疏水性，使空氣能排出，而液體借助表面張力
不能從細(xì)管流路流到外邊。該細(xì)管流路的寬度為例如15jim左右。
或者，構(gòu)成空氣排出部137、 147的方法，也可以是做成流路阻力 高的細(xì)長(zhǎng)形狀的方法。在該方法中，在空氣排出后、液體到達(dá)空氣排 出部時(shí)，由于流路阻力高，所以液體極少?gòu)目諝馀懦霾啃孤?，可?shí)現(xiàn) 正確的送液。該細(xì)長(zhǎng)形狀的流路，例如，將流路阻力值設(shè)定為大約 1000xl012 ( N.s/m5)，可以將泄漏量控制在1%以下，可正確地送液。 當(dāng)設(shè)液體的粘度為lxl(T3Pa.s (相當(dāng)于20。C的水)時(shí)，該高阻力部的 寬度為IO拜、深度為25拜、長(zhǎng)度為1.60mm左右。
下面，用圖3說(shuō)明檢查芯片100的第1實(shí)施方式的送液動(dòng)作。圖 3是表示檢查芯片100的第1實(shí)施方式的送液動(dòng)作的時(shí)間圖。
先將試料301注入試料注入口 117，然后，用粘結(jié)帶等蓋151將 試料注入口 117封住。例如，試料注入口 117的直徑為3mm左右、 試料注入部111的容積為40nm3左右。試料301的注入例如是作業(yè)者 用吸液管手工地滴下，所以滴下量會(huì)有一定程度的偏差。這里，例如 將試料收容部121的容積i殳定為比試料注入部111的容積小的30nm3， 使試料301的滴下注入量的容許值有30 40nmS的幅度，這樣，即使 在吸液管的使用中因人而異，也可以達(dá)到不產(chǎn)生問(wèn)題的程度。
用蓋151將試料注入口 117封住后，在圖3的時(shí)間T1，用2kPa 左右的比較弱的壓力驅(qū)動(dòng)第1泵211a，將驅(qū)動(dòng)液216從第l連接部131 送到第1驅(qū)動(dòng)液路133。在時(shí)間T2，用超過(guò)第1疏水閥135的液體保 持力的高壓力(例如10kPa以上)驅(qū)動(dòng)第l泵211a，使驅(qū)動(dòng)液216通 過(guò)第1疏水岡135、送入試料注入部111，然后，把試料注入部111 內(nèi)的試料301通過(guò)第1試料送液路113輸送到試料收容部121。
驅(qū)動(dòng)液216通過(guò)了第1疏水閥135后，在時(shí)間T3，再用2kPa左 右的比較弱的壓力驅(qū)動(dòng)第1泵211a，把注入到試料注入部111的試料 301通過(guò)第1試料送液路113輸送到試料收容部121、將試料收容部 121充填滿，即使其到達(dá)了設(shè)在試料收容部121兩端的第2疏水閥145 和第3疏水閥123，也借助第2疏水岡145和第3疏水閥123的拒水 性所產(chǎn)生的液體保持力而停止。 在時(shí)間T4，用2kPa左右的比較弱的壓力驅(qū)動(dòng)第2泵211b，將驅(qū) 動(dòng)液216從第2連接部141送到第2驅(qū)動(dòng)液路143。在時(shí)間T5,用超 過(guò)第2疏水閥145及第3疏水閥123的液體保持力的高壓力(例如 10kPa以上)驅(qū)動(dòng)第2泵211b，使驅(qū)動(dòng)液216通過(guò)第2疏水閥145、 送入試料收容部121。這樣，試料收容部121內(nèi)的試料301超過(guò)第3 疏水閥123,從第2試料送液路125被往下游輸送。
在驅(qū)動(dòng)液216通過(guò)第2疏水閥145、且試料收容部121內(nèi)的試料 301超過(guò)第3疏水閥123而流出到第2試料送液路125后，雖然也可 以如時(shí)間T3那樣，再次用2kPa左右的比較弱的壓力驅(qū)動(dòng)第2泵211b， 但是這里，假定在第2試料送液路125的下游還設(shè)有圖未示的疏水閥， 第2泵211b用超過(guò)第2疏水閥145和第3疏水閥123的液體保持力的 高壓力(例如10kPa以上)持續(xù)驅(qū)動(dòng)。
這時(shí)，由于高阻力部115的流路阻力的作用，雖然試料301往試 料注入部111方向的倒流只有一點(diǎn)點(diǎn)，但畢竟有一定程度的量倒流， 產(chǎn)生送液量的誤差。為此，為了進(jìn)一步減少倒流，在時(shí)間T5，與第2 泵211b的驅(qū)動(dòng)同步地、用第1泵211a進(jìn)行倒流防止驅(qū)動(dòng)。這時(shí)的第 1泵211a的驅(qū)動(dòng)壓力比第2泵211b的送液驅(qū)動(dòng)力稍弱、保持平衡， 可以使倒流量減少。例如，在本例中，將該倒流防止驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)壓力 設(shè)定為大約8kPa，就可以將倒流量抑制在向第2試料送液路125的送 液量的1%以下，可以實(shí)現(xiàn)向下游正確的送液。
下面，用圖4說(shuō)明上述檢查芯片IOO的第1實(shí)施方式中的、送液 用的微型泵211的一個(gè)例子。作為微型泵211，可以使用在設(shè)有促動(dòng) 器的閥室的流出入孔設(shè)置了逆止閥的逆止閥型泵等各種泵，但最好采 用壓電泵。圖4是表示微型泵211的構(gòu)造示例的示意圖。圖4(a)是 表示壓電泵之一例的剖面圖，圖4(b)是其俯視圖，圖4(c)是表示 另一例壓電泵的剖面圖。
在圖4 (a)和(b)中，微型泵211設(shè)有基板402、疊置在基板 402上的上側(cè)基板401、疊置在上側(cè)基板401上的振動(dòng)板403、疊置在 振動(dòng)板403的與加壓室405相向側(cè)上的壓電元件404、以及驅(qū)動(dòng)壓電 元件404的圖未示驅(qū)動(dòng)部。在基板402上形成了第1液室408、第l 流路406、加壓室405、第2流路407及第2液室409。
驅(qū)動(dòng)部與壓電元件404的兩面上的2個(gè)電極，用柔性纜線等的配 線連接，通過(guò)該配線，由驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)回路對(duì)壓電元件404施加驅(qū)動(dòng) 電壓。驅(qū)動(dòng)時(shí)，第1液室408、第1流路406、加壓室405、第2流路 407及第2液室409的內(nèi)部充滿驅(qū)動(dòng)液216。
作為一個(gè)例子，基板402是采用厚度500jtm的感光性玻璃基板， 進(jìn)行深度達(dá)到lOOjim的蝕刻而形成了第1液室408、第1流路406、 加壓室405、第2流路407及第2液室409。第1流路406的寬度是 25fim，長(zhǎng)度是20fim。第2流路407的寬度是25nm，長(zhǎng)度是150jim。
把玻璃基板即上側(cè)基板401疊置在基板402上，形成了第1液室 408、第1流路406、第2液室409及第2流路407的上面。上側(cè)基板 401的相當(dāng)于加壓室405上面的部分，用蝕刻等而被加工貫通。
在上側(cè)基板401的上面疊置由厚度50nm的薄板玻璃構(gòu)成的振動(dòng) 板403，在其上面，疊置粘貼有例如由厚度50jim的鋯鈦酸鉛(PZT) 陶瓷等構(gòu)成的壓電元件404。來(lái)自驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)電壓4吏壓電元件404 及粘貼在其上的振動(dòng)板403振動(dòng)，這樣，加壓室405的體積增減。
第1流路406和第2流路407的寬度及深度相同，第2流路407 的長(zhǎng)度比第1流路406的長(zhǎng)度的長(zhǎng)，在第1流路406中，當(dāng)壓差增大 時(shí)，在流路的出入口及其周邊產(chǎn)生紊流，流路阻力增加。另一方面， 在第2流路407中，由于流路長(zhǎng)度長(zhǎng)，所以，即使壓差增大也容易成 為層流，與第1流路406相比，流路阻力相對(duì)于壓差變化的變化比例 小。即，根據(jù)壓差的大小，第1流路406和第2流路407的液體流動(dòng) 容易性的關(guān)系變化。利用這一點(diǎn)，對(duì)壓電元件404控制驅(qū)動(dòng)電壓波形， 進(jìn)行送液。
例如，對(duì)壓電元件404施加驅(qū)動(dòng)電壓，j吏振動(dòng)板403快速地朝加 壓室405的內(nèi)方向變位， 一邊賦予大的壓差、 一邊使加壓室405的體 積減小，接著，使振動(dòng)板403慢慢地從加壓室405向外方向變位，一 邊賦予小的壓差、 一邊〗吏加壓室405的體積增加，這樣，液體從加壓
室405朝著第2液室409的方向(圖4 ( a )的B方向)輸送。
反之，使振動(dòng)板403快速地朝加壓室405的外方向變位， 一邊賦 予大的壓差、 一邊使加壓室405的體積增加，接著，使振動(dòng)板403慢 慢地從加壓室405向內(nèi)方向變位， 一邊賦予小的壓差、 一邊使加壓室 405的體積減小，這樣，液體從加壓室405朝著第1液室408的方向 (圖4 (a)的A方向)輸送。
另外，流路阻力相對(duì)于第l流路406和第2流路407中的壓差變 化的變化比例的不同，不一定要通過(guò)流路長(zhǎng)度的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以 用形狀的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)上述構(gòu)造的微型泵211，通過(guò)改變泵的驅(qū)動(dòng)電壓及頻率，就 可以控制所需的液體送液方向、送液速度。在第1液室408設(shè)置了與 驅(qū)動(dòng)液槽215相連的開口 (圖4 (a) (b)中未示出)，第1液室408 起到"容器"的作用，用開口接受來(lái)自驅(qū)動(dòng)液槽215的驅(qū)動(dòng)液216的供 給。第2液室409形成了微型泵機(jī)構(gòu)210的流路，在其前面有芯片連 接部213,與檢查芯片相連。
在圖4 (c)中，微型泵211由硅基板471、壓電元件404、基板 474、和圖未示柔性配線構(gòu)成。硅基板471是用光刻技術(shù)將硅晶片加工 成預(yù)定形狀而形成的。用蝕刻形成了加壓室405、振動(dòng)板403、第1 流路406、第1液室408、第2流路407、及第2液室409。驅(qū)動(dòng)時(shí)， 加壓室405、第1流路406、第2流路407、第1液室408、及第2液 室409的內(nèi)部充滿驅(qū)動(dòng)液216。
在基板474上，在第1液室408的上部設(shè)有開口 472，在第2液 室409的上部設(shè)有開口 473。例如，當(dāng)該微型泵211與檢查芯片100 是分體構(gòu)造時(shí)，可以通過(guò)開口 473與檢查芯片IOO的泵連接部連通。 例如，把穿設(shè)了開口 472、 473的基板474和檢查芯片IOO的泵連接部 附近上下重合，可以將微型泵211連接在檢查芯片IOO上。
另外，如上所述，微型泵211是用光刻技術(shù)將硅晶片加工成預(yù)定 形狀而形成的，所以，在一片硅基板上可以形成若干個(gè)微型泵211。 這時(shí)，與檢查芯片IOO連接的開口 473的相反側(cè)開口 472，最好連接
著驅(qū)動(dòng)液槽215。微型泵211為若干個(gè)時(shí)，它們的開口 472也可以與 共同的驅(qū)動(dòng)液槽215相連。
上述的微型泵211是小型的，而且從微型泵211到檢查芯片100 的配管等產(chǎn)生的死區(qū)小，壓力變動(dòng)小，能瞬間進(jìn)行正確的排出壓力控 制，所以，可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)控制部270的正確送液控制。
根據(jù)上述檢查芯片100的第1實(shí)施方式，把檢體或試劑等的試料 301從試料注入口 117注入到試料注入部111，用第l泵211a輸送已 注入到試料注入部111的試料301、將其收容到試料收容部121內(nèi)， 用第2泵211b把收容在試料收容部121內(nèi)的試料301往下游輸送，這 樣，在試料注入時(shí)，即使試料301的滴下量有偏差，也能使試料301 往下游的輸送量及輸送速度穩(wěn)定。
另外，用第2泵211b把收容在試料收容部121內(nèi)的試料301往下 游輸送時(shí)，用第1泵211a對(duì)試料注入部lll施加壓力，這樣，可以防 止試料301往試料注入部111的倒流，可以使試料301往下游的輸送 量及輸送速度更加穩(wěn)定。
下面，用圖5至圖7說(shuō)明檢查芯片100的第2實(shí)施方式。圖5至 圖7分別是表示檢查芯片100的第2實(shí)施方式的第1至第3例的示意 圖。
在圖5所示的例中，與圖2的第1實(shí)施方式不同，第l驅(qū)動(dòng)液路 133的空氣排出部137不是在第1驅(qū)動(dòng)液路133的末端，而是配置在 第1驅(qū)動(dòng)液路133的途中，在空氣排出部137與試料注入部lll之間 設(shè)有一定容積的空氣室139。這樣，可以把一定容積的空氣夾入到微 型泵的驅(qū)動(dòng)液216與試料301之間，可防止送液時(shí)驅(qū)動(dòng)液216與試料 301混合，在因驅(qū)動(dòng)液216與試料301混合而導(dǎo)致的試料301最終端 的濃度及特性變化成為問(wèn)題時(shí)等有效。
空氣室可以設(shè)在試料注入部111的上流和試料收容部121的上流 這兩個(gè)部位上，也可以只設(shè)在其中的一方上。圖5是將空氣室139配 置在試料注入部lll上流的第l例。圖6是將空氣室149配置在試料 收容部121上流的第2例。圖7是將空氣室139和空氣室149配置在 試料注入部111上流和試料收容部121上流的第3例。
另外，在上述第2實(shí)施方式中，空氣室139或空氣室149的容積 的設(shè)定，必須滿足驅(qū)動(dòng)液216與試料301不混合、以及空氣阻尼器不 過(guò)大這樣兩個(gè)條件。在本例中，優(yōu)選為1 15nmS左右。
根據(jù)上述檢查芯片100的第2實(shí)施方式，在空氣排出部137與試 料注入部lll及空氣排出部147與試料收容部121之間，設(shè)置了空氣 室139及149，把一定容積的空氣夾入到驅(qū)動(dòng)液216與試料301之間， 這樣，可防止送液時(shí)驅(qū)動(dòng)液216與試料301混合，可以防止因驅(qū)動(dòng)液 216與試料301混合而導(dǎo)致的試料301最終端的濃度及特性變化。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可提供微型綜合分析芯片和微型綜合分 析系統(tǒng)，把檢體或試劑等的試料從試料注入口注入到試料注入部，輸 送已注入到試料注入部的試料、將其收容到試料收容部?jī)?nèi)，把收容在 試料收容部?jī)?nèi)的試料往下游輸送，這樣，可以使試料的送液量及送液 速度穩(wěn)定，提高分析精度。
另外，關(guān)于構(gòu)成本發(fā)明的微型綜合分析芯片及微型綜合分析系統(tǒng) 的各部的細(xì)節(jié)構(gòu)造及細(xì)節(jié)動(dòng)作，在不脫離本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)可作適 當(dāng)變更。
根據(jù)本發(fā)明，可提供微型綜合分析芯片和微型綜合分析系統(tǒng)，把 檢體或試劑等的試料從試料注入口注入到試料注入部，輸送已注入到 試料注入部的試料、將其收容到試料收容部?jī)?nèi)，把收容在試料收容部 內(nèi)的試料往下游輸送，這樣，可以使試料的送液量及送液速度穩(wěn)定， 提高分析精度。
權(quán)利要求
1.一種微型綜合分析芯片，其備有第1連接部、試料注入部、第1試料送液路、第2連接部、試料收容部、以及第2試料送液路；上述第1連接部用于與輸送液體用的第1送液裝置連接；上述試料注入部與上述第1連接部的下游連通，具有從外部注入試料的試料注入口；上述第1試料送液路與上述試料注入部的下游連通，用于輸送已注入到上述試料注入部中的試料；上述第2連接部用于與輸送液體用的第2送液裝置連接；上述試料收容部與上述第2連接部及上述第1試料送液路的下游連通，收容從上述第1試料送液路送來(lái)的試料；上述第2試料送液路與上述試料收容部的下游連通，把收容在上述試料收容部?jī)?nèi)的試料往下游輸送。
2. —種微型綜合分析系統(tǒng)，其備有輸送液體用的第l送液裝置、 輸送液體用的第2送液裝置、和權(quán)利要求1記載的微型綜合分析芯片； 借助上述第l送液裝置的送液，把從上述試料注入口注入到上述試料 注入部的試料通過(guò)上述第l試料送液路收容到上述試料收容部?jī)?nèi)，然 后，借助上述第2送液裝置的送液，把收容在上述試料收容部?jī)?nèi)的試 料通過(guò)上述第2試料送液路送到下游。
3. 如權(quán)利要求2所述的微型綜合分析系統(tǒng)，其特征在于，上述試 料注入部具有比上述試料收容部大的容積，借助上述第l送液裝置的 送液，用試料填滿上述試料收容部。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的微型綜合分析系統(tǒng)，其特征在于，在 上述試料收容部與上述第2連接部之間設(shè)有第2疏水閥，在上述試料 收容部與上述第2試料送液路之間設(shè)有第3疏水岡，在上述第1送液 裝置送液時(shí)，用上述第2疏水閥及上述第3疏水閥的液體保持壓力以 下的送液壓力送液，用試料填滿上述試料收容部。
5. 如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的微型綜合分析系統(tǒng)，其特征 在于，在上述第l試料送液路上設(shè)置了第1高阻力部，在上述第2送 液裝置送液時(shí)，該第1高阻力部防止收容在上述試料收容部?jī)?nèi)的試料 往上述試料注入部方向倒流。
6. 如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的微型綜合分析系統(tǒng)，其特征 在于，在借助上述第2送液裝置的送液把收容在上述試料收容部?jī)?nèi)的 試料通過(guò)上述第2試料送液路往下游輸送時(shí)，用比上述第2送液裝置 的送液壓力低的送液壓力使上述第l送液裝置動(dòng)作，以防止收容在上 述試料收容部?jī)?nèi)的試料往上述試料注入部倒流。
7. 如權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的微型綜合分析系統(tǒng)，其特征 在于，上述第l送液裝置和上述第2送液裝置中的任一方或雙方，是 用驅(qū)動(dòng)液輸送液體的微型泵。
8. 如權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的微型綜合分析系統(tǒng)，其特征 在于，在上述第1連接部與上述試料注入部之間、或者在上述第2連 接部與上述試料收容部之間，具有把上述第l連接部與上述試料注入 部之間的、或上述第2連接部與上述試料收容部之間的空氣的一部分 或全部排出的空氣排出部。
全文摘要
本發(fā)明提供能使檢體或試劑等的試料的送液量及送液速度穩(wěn)定化、提高分析精度的微型綜合分析芯片及微型綜合分析系統(tǒng)。本發(fā)明的微型綜合分析芯片及微型綜合分析系統(tǒng)，把檢體或試劑等的試料從試料注入口注入到試料注入部，輸送已注入到試料注入部的試料、將其收容到試料收容部?jī)?nèi)，把收容在試料收容部?jī)?nèi)的試料往下游輸送，這樣，可以使試料的送液量及送液速度穩(wěn)定，提高分析精度。
文檔編號(hào)G01N33/48GK101183102SQ20071016926
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月13日
發(fā)明者東野楠, 中島彰久, 山東康博, 青木洋一 申請(qǐng)人:柯尼卡美能達(dá)醫(yī)療印刷器材株式會(huì)社