血浆分离用微流路的制作方法

专利名称：血浆分离用微流路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种血浆分离用微流路，详细地讲，是涉及一 种用于在血液检查用孩￡型芯片等中分离血液试样中的血球和血 浆的流路结构。
背景技术：
血液检查是用于诊断健康的最普通的手段。近年来，进行 了用于在微型芯片上进行血液检查的技术开发，通过这样的片 装单片化，可以期待随着需要的血液量减少而降低抽血的痛苦、 装置的小型化、通过护理站检查的检查迅速化、通过降低试剂 量而使检查低成本化等。
但是，血液检查的检查项目基本上都涉及血液中的可溶性
成分，血液中约占50%体积的血球在这些才全查过程中成为妨碍 成分。因此，在检查之前，需要自血液分离血球而仅取出血浆。
在以往的方法中，为了分离该血浆，可以采用使用过滤器 的方法、利用离心积J吏血J求沉淀的方法、通过添加药剂4吏血5求 凝聚的方法等。 一般认为，也可将这样的方法应用于在微型芯 片上进行血液检查的情况。
例如，在专利文献l中公开有在前处理成分中使用多孔性 体来分离血球的分析芯片。
另外，在专利文献2、 3中提出了在使血液连续地流动的过 程中利用重力来分离血液成分的方法。例如，具有图12的局部 剖视立体图所示的密闭容器101的血液成分分离装置为，被添 加了抗凝固剂的血液通过导入通路103，自血液导入口 103a继 续向血液流路102的 一侧被导入。血液随着沿着血液流路102
5流动而被分离为由富血小板血浆构成的上清层104、和由红血
球、白血球等血球构成的沉淀层105。然后，在血液流路102 的下游末端，上清层104的富血小板血浆通过设置在最浅的部 位的排出口 106a而从排出通路106被排出，沉淀层105的血球通 过设置在最深的部位的排出口 107a而从排出通路107被排出。 例如，血液流路102的容积约为300ml，以约20ml/分钟的流 量被导入的血液在密闭容器101内滞留约15分钟的时间后— 皮分 离。
专利文献l:曰本净争开2006 — 58280号7^才艮 专利文献2:曰本净争开曰召57 — 131541号乂>才艮 专利文献3:日本特开昭58 - 41822号/〉寺艮 但是，采用过滤器的方法存在易于发生血球溶解、被吸收 在过滤器中的血浆被浪费等缺点。采用离心机的方法存在因装 置自身规模较大从而未必适合于微型芯片化等缺点。采用凝聚 剂的方法存在凝聚剂自身会成为检查的妨碍成分、而且有可能 会堵塞微流路等缺点。
另外，图12所示的血液成分分离装置在其血液流路102的 下游末端上下分离地设有排出口 106a、 107a,流i 各截面急剧变 化，为了不导致在血液流^各102的下游血液成分分离的状态混 乱，需要调整供给、排出血液的流量，花费时间慢慢地分离血 液成分。在血液流路102中的流速小于在排出通路106、 107中 的流速。即使在该状态下使这样的结构小型化，也难以高效地 分离孩i量的血液。

发明内容
本发明鉴于该实际情况，提供可以在微型芯片上简便地进 行血浆分离的血浆分离用微流路。本发明为了解决上述问题而提供如下地构成的血浆分离用
微流路。
血浆分离用微流路包括(a)基板体；(b)分离用流路， 形成在上述基板体内部，与上述基板体的延伸方向平行地延伸；
(c)第l及第2连通口，至少为2个，在与上述基板体的延伸方 向垂直的厚度方向上相接近地形成于上述分离用流^各的 一 端；
(c)第l及第2分支流路，形成在上述基板体内部，分别连通 于上述第1及第2连通口。在上述基板体与重力方向垂直地延伸 的状态下，自上述分离用流路的另 一端侧流出含有血球和血浆 的血液试样，在上述血液试样到达上述分离用流路的上述一端 之前，上述血液试样中的上述血球下沉。向上述第1及第2分支 流路中的重力方向下侧的 一者中导入下沉的上述血^求，向上述 第l及第2分支流路中的重力方向上侧的另 一者中导入上述血 浆的大部分。
在上述结构中，血液试样在分离用流^各中流动时血球下沉， 在下游侧，血J求在分离用流路的下侧流动。然后，在保持血J求 在分离用流^各的下侧流动的状态下，将血液试样自上下相接近 地形成的第l及第2连通口导入到第l及第2分支流路而使其分 支，血球流到下侧的分支管路，除血球之外的清液流到上侧的 分支流路。由此，可以从上侧的分支流路取出不含有血球的清 液、即血浆。
采用上述结构，通过相接近地形成第l及第2连通口 ，可以 在血液试样在分离用流路中流动的同时、使血液成分分离的血 液试样在分离用流路的一端侧、血液成分的分离状态(特别是 血液成分的分界面)不会混乱地将血液成分分离的血液试样导 入到第1及第2连通口而使其分支，可以使分支前后的流速大致 恒定，因此，即使是微量的血液试样也可以高效地分离。优选还包括分隔结构，该分隔结构自上述分离用流路的上 述一端突出到其上述另 一端侧，沿上述厚度方向将上述分离用 流路的上述一 端侧分割为至少2个部分。纟皮上述分隔结构分割 出的部分分别连通于上述第l及第2连通口 。
在这种情况下，利用分隔结构，可以在分离用流路内不扰 乱血球在分离用流路下侧流动的层流状态地将流动上下分离， 从而可以提高血浆分离的精度。
优选上述基板体包括互相接合的第l及第2基板。在上述第
l基板中形成有上述分离用流路的上述厚度方向 一侧的部分，
在上述第2基板中形成有上述分离用流路的上述厚度方向另一 侧的部分。为了 4黄截上述分离用流5^的上述一端侧，上述分隔 结构由夹持在上述第l及第2基板之间的片状构件构成。
在这种情况下，通过在基板之间夹入片状的构件，可以简 单地形成分隔结构。
更优选为，在形成于上述第l及第2基板的上述分离用流路 的上述第1及第2部分的上述 一 端侧分别形成有沿上述厚度方 向延伸的第1及第2柱状结构。在上述第1柱状结构与第2柱状结 构之间夹持有构成上述分隔结构的上述片状构件。
在这种情况下，由于构成分隔结构的片状构件被夹持且机 械地支承在第l基板侧的第l柱状结构与第2基板侧的第2柱状 结构之间，因此，可以防止由血液试才羊进入分隔结构(片状构 件)时的表面张力引起的变形。
优选上述分离用流路的内表面与上述血液试样所成的接触 角度为70度以上。
在这种情况下，由于血液试样在分离用流路内血球分离时 一致地流动，因此，可以提高血浆分离精度。
优选上述分离用流路的上述法线方向的深度为lmm以下。在这种情况下，可以在短时间内4吏血5求下沉，并且，可以 降低雷诺数而保持层流状态，从微量的血液试样中分离血浆。
另外，本发明为了解决上述问题而提供如下地构成的血浆 分离用^f鼓流路。
血浆分离用樣i流^各包括(a)基板体，包括具有互相平行 的第l及第2平面的第l基板、和具有互相平行的第3及第4平面 的第2基板，上述第l基板的上述第2平面与上述第2基板的上述 第3平面接合；(b)主流路，由形成于上述第l基板的上述第2 平面的第1槽、和形成于上述第2基板的上述第3平面的第2槽互 相对地配置而成，沿着上述第l基板的上述第2平面与上述第2 基板的上述第3平面的界面延伸；(c)第1及第2连通口，在上 述主流路的 一端侧分别形成于上述第l基板的上述第l槽和上 述第2基板的上述第2槽；(d)第1及第2分支流路，与上述第l 连通口和上述第2连通口连通地分别形成于上述第l基板的上 述第2平面与上述第2基板的上述第3平面，沿着上述界面互相 分离地延伸。上述主流路具有在上述界面与重力方向垂直延伸 地配置的状态下、使含有血球和血浆的血液试样以层流状态从 上述主流^各的另 一端流动到其上述一 端的结构，在上述血液试 样到达上述主流路的上述一端之前，上述血液试样中的上述血 球向重力方向下侧下沉，向上述第l及第2分支流路中的重力方 向下侧的一者中导入上述血球，向上述第l及第2分支流路中的 重力方向上侧的另 一者中导入上述血浆的大部分。
优选还包括分隔结构，该分隔结构自上述主流路的上述一 端突出到其上述另 一端侧，沿与上述界面垂直的方向将上述主 流路的上述一 端侧分割为至少2个部分。被上述分隔结构分割 出的部分分别连通于上述第1及第2连通口 。
为了横截上述主流路的上述一端侧，优选上述分隔结构由
9夹持在上述第l及第2基板之间的片状构件构成。
优选在形成于上述第l及第2基板的上述主流路的上述第1 及第2槽的上述 一 端侧分别形成有沿与上述界面垂直的方向延
伸的第1及第2柱状结构。在上述第1柱状结构与第2柱状结构之
间夹持有构成上述分隔结构的上述片状构件。
优选上述主流;洛的内表面与上述血液试样所成的接触角度
为70度以上。
优选上述主流路的与上述界面垂直的方向上的深度为 lmm以下
采用本发明，利用在微流路内血球下沉，保持流路内的层 流状态，通过分支流路取出含有血浆的清液，从而可以在孩吏型 芯片上简便地进行血浆分离。


图l是血液检查用微型芯片的(a)俯视透视图，(b)剖视
图。(实施例1 )
图2是血液检查用微型芯片的分解立体图。(实施例l) 图3是流路分支部的剖视图。(实施例l) 图4是基板的制作工序的说明图。(实施例l) 图5是血液检查用微型芯片的(a)俯视透视图，(b )侧视
透视图。(实施例2 )
图6是上侧基板的(a)俯视图，(b)侧视图。(实施例2) 图7是下侧基板的(a)俯视图，(b)侧视图。(实施例2) 图8是流路分支部附近的放大照片。(实施例2) 图9是血液冲企查用樣i型芯片阵列的俯一见透一见图。(实施例3) 图10是沿着图9中的A-A截断而成的剖视图。(实施例3) 图11是沿着图9中的B-B截断而成的剖视图。(实施例3)图12是血液的成分分离装置的局部剖视立体图。(以往例) 附图标记说明
10、血液检查用微型芯片(血浆分离用微流路)；10a、基 板体；11、分离用流路(主流路)；13、 14、分支流路(第l 及第2分支流路)；13a、 14a、连通口 (第1及第2连通口 )； 16、 分隔结构；20、下基板(第l基板)；28、柱状结构(第l柱状 结构)；30、上基板(第2基板)；38、柱状结构(第2柱状结构)； 40、薄板(片状构件)；100、血液检查用微型芯片(血浆分离 用孩i流^各)；110、分离用流^各(主流;洛)；113、 114、分支流 路；120、下基板(第l基板)；130、上基板(第2基板)；140、 薄板(片状构件)；200、血液检查用微型芯片阵列(血浆分离 用微流路)；210、基板体；212、基板(第l基板)；214、基板 (第2基板)；230、主流路(分离用流路)；232、 234、分支流 路。
具体实施例方式
下面，参照图1 ~图ll说明本发明的实施方式。 实施例1
使用图1 ~图4说明本发明的实施例l的血液检查用微型芯 片(以下也简称作"微型芯片")。
参照图l说明微型芯片IO的基本结构。图l的(a)是俯视 透视图，图1的(b )是沿着图1的(a )中的b - b截断而成的剖视图。
如图l的(a)所示，微型芯片IO在作为微型芯片IO主体的 基板体10a的内部、实质上与基板体10a的延伸方向平行地以大 致Y字状形成有流路ll、 13、 14。即，在分离用流路ll的一端 llb侧，自沿垂直于基板体10a延伸方向的厚度方向相接近地形成的连通口13a、 14a,分支出第l分支流^各13与第2分支流3各 14。
自另 一端lla侧向分离用流路ll中供给血液试样。血液试 样在分离用流i 各ll中流动时血球下沉，在下游侧，血球在分离 用流路ll的下侧流动。然后，血液试样在保持血球在分离用流 路11下侧流动的状态的状况下，自上下相接近地形成的连通口 13a、 14a一皮导入、分支至U分支力充3各13、 14中。jt匕日寸，血5求力乾s力 到下侧的分支流路14中，除血球之外的清液流动到上侧的分支 流路13中，从而可以自上侧的分支流^各13耳又出不含有血球的清 液、即血浆。
由于连通口13a、 14a相接近地形成，因此，在分离用流路 ll的一端llb侧，可以血液成分的分离状态(特别是血液成分 的分界面)不会混乱地将在分离用流路ll中流动而血液成分分 离的血液试样导入到连通口 13a、 14a。另夕卜，血液试样能够以 大致恒定的流速从分离用流路11向分支流路13、 14流动。因而， 即使是微量的血液试样也可以高效地分离。
并且，在分离用流路ll的一端llb附近i殳有将分离用流路 ll分割为上下的分隔结构16 (标注了斜线的五边形部分)时， 可以更高效地分离血液成分。分隔结构16由横截分离用流路ll 的一端11b附近的薄板40中的、配置在分离用流路ll内的部分 构成。分隔结构16延伸至比分支流路13、 14自分离用流路11 开始分支的位置(分支开始位置)12更靠近分离用流路11的另 一端lla—侧。为了在分支时不发生混乱，分隔结构16的前端 16a与分支开始位置12之间的距离T优选为T》0。
如图l的(b)所示，分隔结构16与分离用流路11的延伸方 向平行地延伸，将分离用流路ll分割为2个部分lls、 llt。第l 分支流路13与第2分支流路14分别连通于被该分隔结构16分割
12出的部分lls、 llt。
基板体10a实质上水平地配置，各流3各11、 13、 14实质上 沿与箭头18所示的重力方向垂直的方向、即实质上沿水平方向 延伸地配置，如箭头llx所示地自分离用流路ll的另 一端lla供 给血液试样。血液试样在分离用流路ll中流动时，血液试样中 的血球因重力而如箭头lly所示地下沉，越向下游行进(分离 用流^各ll的一端llb侧)，越在分离用流^各11的重力方向下侧流 动。另 一 方面，血液试样中的血浆越向下游4亍进，越在与血5求
相反一侧、即分离用流路ll的重力方向上侧流动。
通过适当地设定血液试样在分离用流^各11中流动时的流
速v和在到达分隔结构16的前端16a为止的期间里血液试样流 动的距离L,在血液试样到达分隔结构16的前端16a时，可以将 血球分离到重力方向下侧，将血浆分离到重力方向上侧。
即，临床4企查中血沉的基准值为，男性l小时10mm以内、 女性l小时15mm以内为临床4全查的基准，因此，在通常的重力 下的血球的下沉速度vs约为3 4nm/秒。在将从分离用流路的 另 一端lla到分隔结构16的前端16a的分离用流^各ll的长度i殳 为L、分离用流路11的深度设为D、血液试样的流速设为v、血
液试样中的血球下沉速度设为Vs时，若设定为满足
L>(v/vs)xd
则在血液试样到达分隔结构16的前端16a时，血球分离到重力 方向下侧，血浆分离到重力方向上侧。
在使分隔结构16的高度H与到达分隔结构16的前端16a时 下沉的血；求的高度为相同程度时，血^求的全部或大部分流入到 分隔结构16的重力方向下侧的部分lit,血浆的大部分流入到 分隔结构的重力方向上侧的部分lls。由此，可以向第l分支流 路13中导入血浆，向第2分支流路14中导入血球。另外，图1中的分隔结构16为薄板状的结构，但并不限定 于此，只要是具有刀刃状的尖端的结构等可以将流动沿重力方 向一分为二，则可以是任何结构。
另外，流路ll、 13、 14在构成为截面一致且沿水平方向延 伸时流动的混乱较少，因此是优选，^旦并不限定于此。例如， 流路ll、 13、 14的截面也可以变化。另外，分离用流路ll只要 可以利用重力使血J求下沉，则也可以沿非水平方向延伸。另夕卜， 流路13、 14也可以沿非水平方向延伸。
另外，如图l的(a)所示，第1及第2分支流路13、 14相对 于分离用流路ll分支的角度ei、 02接近180°时流动的混乱较 少，因此是优选，j旦也可以为任意的值。
如图2的分解立体图所示，微型芯片IO可以通过分别在一 正面上形成有槽22、 24和槽32、 34的2个基板20、 30之间夹有 薄板40地将这2个基板20、 30粘合来制作。在基板20、 30上， 通过注射、才莫压加工分别预先形成作为分离用流^各11一部分的 槽22、 32、作为第2分支流路14的槽或者作为第1分支流路13 的槽34。然后，对准作为分离用流路11的部分的槽22、 32的位 置，在其间夹有薄板40地将基板20、 30相互粘合。
另外，微型芯片IO的制作方法并不限定于此。例如，也可 以使用光固化性树脂在基板体10a的内部形成流路ll、 13、 14 和分隔结构16。
在用薄板40构成分隔结构16的情况下，根据薄板40的厚 度、材质等，有时由血液试样进入分隔结构16时的表面张力例 如图3的(a)所示地拉伸薄板40,导致分隔结构16变形。
为了防止该状况，也可以如图3的(b)所示地在作为分离 用流路ll(参照图l)的基板20、 30的槽22、 32中制作柱状结 构28、 38,在柱状结构28、 38之间夹入薄板40,机械地支承分隔结构16。
另外，也可以在分支流路13、 14内设置柱状结构28、 38, 将露出到分支流路13、 14的薄板40按压于流路壁面。
使用微型芯片IO分离血浆所需要的时间由血液下沉所需 要的时间决定，与分离用流路ll的深度成正比。通常，在芯片 上进行的血液检查期望在几分钟左右结束，因此，分离用流路 ll的深度D (参照图l的(b))优选不大于lmm。
用于由微型芯片IO顺利地进行血浆分离的条件在于在分 离用流路ll中的流动保持层流状态。在该状态一皮破坏时，血球 下沉混乱，或者分离的血清和血球再次混合。因而，也为了降 低雷诺数而保持层流状态，分离用流路11的深度D也需要为 lmm以下。
通常，在流路为亲水性时，因毛细血管现象而水溶性流体 被自发地引入到流^各内。此时，在亲水性过强时，毛细血管现 象在流路截面的角的部分较强地发挥作用，导致流体沿着该角 首先^皮引入，,人而在流^各内截面中不一致地流动，层流状态混 乱。为了在分离用流路ll中一致地流动以使血球下沉，分离用 流路11的流路壁面需要是与血液的接触角度为7 0度以上的、较 为憎水的。因此，对于使用玻璃作为形成分离用流路ll的基板 20、 30的材料，需要由有机材料、例如聚对亚苯基二曱基、有 机硅烷偶合剂等来涂覆管路内壁。
制作例
接着，说明微型芯片IO的制作例。 (1)铸模的制作
如图4的(a)所示，在玻璃基板2上旋涂SU-8-2 (微楷 化学(microchem) 7>司制)作为阴性抗蚀剂3，利用烘箱对 其加热而使其半固化。
15接着，在半固化状态的阴性抗蚀剂3上涂敷光致抗蚀剂， 将其曝光、显影，如图4的(b)所示地形成具有开口 5的掩模4。
在掩模4中形成作为流路的槽22、 24和槽32、 34的图案，并且， 在分支开始位置12 (参照图1 )附近的槽22、 24和槽32、 34内 也形成柱状结构28、 38的图案。
接着，如图4的(c)中箭头6所示，自掩模4的开口5对阴 性抗蚀剂3曝光紫外线之后，再次利用烘箱对其加热。由此， 阴性抗蚀剂3的仅与掩模4的开口 5相对的部分3a正式固化。
接着，在利用SU- 8专用的显影液使阴性抗蚀剂3显影之 后，将其水洗，去除阴性抗蚀剂的不需要部分3b。接着，通过 将其烘干，完成在玻璃基板2上形成有作为流路的部分3a的铸 模。
(2) 流路的制作
在完成的铸模上旋涂屏蔽性涂层(分型剂)。接着，如图4 的(e)所示，用隔板(未图示)围在上表面形成有流路的凸起 图案3a的玻璃基板2的周围，使PDMS( Polydimethylsiloxane ) 树脂7流入，利用烘箱将其加热而使其固化。
接着，通过剥下冷却后固化的PDMS树脂7，完成在一正面 上形成有流路图案的PDMS制的基板20、 30 (参照图2)。
(3) 基板的接合 使形成有流^各图案的面相互相对，在基板20、 30之间配置
厚度为7pm的聚酰亚胺薄膜作为薄板40,使基板20、 30相互紧 贴。由于PDMS具有粘着性，因此，薄板40被夹着接合在基板 20、 30之间。薄板40横截槽22、 32的部分被夹着支承在形成于 槽22、 32内的柱状结构28、 38之间。在槽24、 34内也设置柱 状结构28、 38,利用柱状结构28、 38的前端将薄板40按压于另 一个基板20、 30,从而将薄板40露出到槽24、 34内的部分固定。在这样地制作的樣i型芯片10中，由于薄才反40的聚酰亚胺薄 膜非常薄，因此，即使是在聚酰亚胺薄膜的边缘部分，上下的
基板20、 30的PDMS也充分地紧贴，特别是即使不密封，也不 会出现血液试样泄漏的问题。
但是，PDMS本身具有憎水性，无法原封不动地利用毛细 血管现象使血液流入，因此，需要利用某些方法使流路ll、 13、 14的内表面亲水化。因此，使用添加了亲水化剂的PDMS制作 基板20、 30。
也可以替代添加亲水化剂而利用氧等离子体使其亲水化。 例如，使用反应式离子蚀刻装置，利用氧等离子体对基板的流 路内表面进行亲水化处理。通过由氧等离子体将PDMS表面的 曱基置换为羟基而使其亲水化。
即使进行了亲水化处理，在相对于血液试样的接触角度小 于70度的情况下，也会因毛细血管现象而血液仅在矩形截面的 流路ll、 13、 14的角部分流动，不会在截面内一致地流动。在 相对于血液试样的接触角度大于等于7 0度的情况下，因毛细血 管现象而血液试样在流路ll、 13、 14内行进时，在截面内一致 地流动。
因而，优选至少对分离用流路11的内表面进行亲水化处 理，使得相对于血液试样的接触角度大于等于70度，在截面内 一致地流动的状态下4吏iU求下沉。
这样地制作的微型芯片10的基板20、 30是透明的，薄板40 是半透明的，因此，可以从外部观察微型芯片IO的内部状态。 因而，可以采用光学方法检测流路内的反应，适合用于血液检 查。
(实施例2 )
使用图5~图8说明实施例2的血液检查用微型芯片(以下也简称作"微型芯片")100。
实施例2的孩i型芯片100与实施例l的孩i型芯片IO大致同样 地构成。图5是微型芯片100的(a)俯视透视图、(b)侧视透 视图。图6是上基板130的(a)俯视图、(b)侧视图。图7是下 基板120的(a)俯一见图、(b)侧视图。
如图5~图7所示，微型芯片IOO与实施例l同样地在形成有 4乍为Y字卄犬^^各的冲曹122、 124禾口冲曹132、 134的基才反120、 130 之间夹持用于形成分隔结构的薄板140,分离用流路110分支为 第1分支流^各113和第2分支流路114。
与实施例l不同，在上基板130仅到中途为止形成有作为分 离用流路110的槽134。
另外，下基板12 0形成有做成作为分离用流路110的槽而宽 度和深度不同的第1槽124和第2槽126。第1槽124的一端连接 于作为第2分支流路114的槽122,其另 一 端连接于第2槽126。 第2槽126的宽度及深度相对地大于第1槽124的宽度及深度，在 其底面形成有台阶123。
在第1槽124上重叠有上基板130的槽134,由下基板120的 槽124和上基板130的槽134形成分离用流路IIO的下游侧流路 112。
在第2槽126上重叠有上基板130的未形成有槽的部分，仅 由第2槽126形成分离用流路110的上游侧流路111。分离用流路 110的上游侧流路111和下游侧流路112仅通过连通第1槽124和 第2槽126之间的开口 125相连接。
另外，在下基板120上形成有连接于第2槽126的槽128。在 该槽128上，到中途为止重叠有上基板130的未形成有槽的部 分，与第2槽126相反的一侧露出，形成有用于自外部供给血液 试样的开口 。这样，a)在分离用流路110的中间设置截面面积减小的开 口125而缩小流路，增大流体阻力，b)扩大分离用流路110的 上游侧流^各111, 乂人而，减十曼因毛细血管现象而一皮引入的血液 试样的流速，可以可靠地获得血球下沉的时间。
另外，由于在设置于分离用流路110的上游侧流路111和下 游侧流路112之间的台阶123上勾挂血球，因此，可以减小流到 分离用流^各110的下游侧流^各112中的血液试样中的血J求比例， 直到分离用流^各110的上游侧流^各111#皮血5求填满为止。
结果，实施例2的微型芯片IOO可以更高精度地分离血浆。
图8是将与实施例1的制作例同样地制作的微型芯片10 0的 分支开始位置附近的区域150 (参照图5)的附近放大后的照片 的一个例子。图中左侧是分离用流路IIO,图中的右上流路是 流动有血球的第2分支流路114，图中的右下流路是流动有血浆 的第1流路113。血球颜色较浓，血浆透明，表示血球仅向图中 右上的第2分支流路114流出，血浆仅可从图中右下的第l分支 流路113被取出。此时，可以自以100(im /秒的流速流动的血 液试样中分离出99%以上的血3求。
在该照片的微型芯片中，分离用流路110的下游侧流路112 及分支流路113、 114的宽度(与图l中的Wo、 Wi、 \￥2相对应) 为lOOOjim，分离用流路110的下游侧流路112的深度为100(im, 分支流路113、 114的深度均为50iim。形成分离用流路110的上 游侧流路lll的第l槽124的宽度为2500pm，其深度为150(im, 形成分离用流路IIO的下游侧流路112的下侧部分的第2槽124 的宽度为1000nm,其深度为50(im。
在分支开始位置附近，为了防止分隔结构弯曲而以100nm 的间隔形成有直径为50nm的许多个柱状结构，夹持薄板140。 在相邻的柱状结构之间设有比血球直径(8jim左右)大的50jim
19的间隙。
另外，薄板140的厚度为7pm，不会从其与基板120、 130
之间的间隙漏出血主求。 (实施例3 )
参照图9 ~图ll说明实施例3的血液4企查用孩i型芯片阵列 (以下也简称作"微型芯片阵列，，)200。图9是微型芯片阵列 200的俯视透—见图。图10是沿着图9中的A- A截断而成的剖视 图。图11是沿着图9中的B-B截断而成的剖视图。
实施例3的孩i型芯片阵歹'J200与实施例1及实施例2同样地 构成。下面，重点说明与实施例l及实施例2的不同点。
如图9~图11所示，微型芯片阵列200在具有一对互相平行 的平面的基板212、 214相互接合而成的基板体210上形成有2 组流路结构220。例如，在基板212、 214中采用玻璃基板，使 用CHsF等氟系气体将其等离子蚀刻或离子束蚀刻，从而形成流 路结构220。
流路结构220包括主流路230和2条分支流路232、 234。与 实施例2同样，主流路230由与各基板212、 214的接合面(即， 接合的基板212、 214之间的界面)互相相对地设置的槽形成。 分支流路232、 234形成在设置于一个基板212或基板214的接 合面的槽与另 一个基板214或基板212的未形成有槽的部分之 间，互相分离。在各基板212、 214的接合面上，形成主流路230 的槽与形成分支流路232、 234的槽的一端相互连接而连通，在 一端相互连接的部分形成有连通口 233、 235。
在图中上侧的 一 个基板212上形成有连通于主流路230的 另 一端的血液导入口 222。
一个分支流路232的另 一端连通于血浆槽240,另 一个分支 流路234的另 一端连通于血球积攒部236。
20如图10所示，血浆槽240由与各基板212、 214的接合面相 对地设置的凹部形成。血浆槽240被图9示意地表示的P禹板242 分隔为多个4佥查区域244。隔才反242可以构成为4#入到血浆槽 240内，也可以构成为预先配置在血浆槽240内而开闭。分别经 由形成于图中上侧的 一 个基板212的试剂液入口 224及试剂流 路250向被隔板242分隔的各检查区域244中供给试剂液。
在使用孩i型芯片阵列200才全查血液试样的情况下，实质上 沿水平方向配置微型芯片阵列2 0 0 ，向各流路结构2 2 0的血液导 入口 222供给血液试样。在供给来的血液试样以层流状态在主 流路230中流动的同时，血液试样中的血球下沉，血浆与血球 被沿上下方向分离。然后，在主流路230的一端侧，血球在图 中下侧的分支流路234中流动，被导入血球积攒部236。另一方 面，血浆的大部分在图中上侧的分支流路232中流动，被导入 血浆槽240。血浆积攒在血浆槽240中时，由隔板242将血浆槽 240分隔为多个4全查区域244。接着，分别自试剂液入口 224经 由试剂流路250向被分隔出的各检查区域244中供给试剂液，检 查与试剂的反应。
例如，将微型芯片阵列200安装在血液检查装置内，自血 液检查装置如箭头2 4 6所示地朝向血浆槽2 4 0照射激光，利用血 液检查装置的光传感器248测定透射血浆槽240的透射光，根据 透射光的变化检查血浆与试剂的反应。此时，可以对血浆槽240 的各检查区域244扫描 一 束激光，也可以分别对各检查区域244 扫描各自的激光。另外，也可以替代测定透射光而测定、检查 来自血浆槽240的反射光。
另外，为了透射足够用于检查的光，根据需要减薄基板 212、 214，或者设置孔或窗口即可。另外，也可以利用除上述 之外的方法检查血液试样。例如，也可以测定电特性。另夕卜，如图10中假想线所示，若1"吏血液导入口 222的底面 223在主流^各230之下，则自血液导入口 222供纟合血液试样时， 下沉到血液导入口 222的底面223附近的血5求难以进入主流^各 230,血球较少的血液试样的清液部分进入主流路230,因此， 可以提高血浆的分离精度。
为了以在主流路230中血球下沉的方式而一致地流动，根 据需要对主流^各230的内表面进行表面处理，4吏其与血液的接 触角度大于等于70度。为了在主流路230中使流动保持层流状 态，主流路230的深度(与基板232、 234的界面垂直方向上的 尺寸)小于等于lmm。另外，也可以与实施例1及实施例2同样 地在主流路230的分支流路232、 234侧设置分隔结构。
在釆用实施例3的孩i型芯片阵列200时，可以一次进行多种 血液的4全查。
总结
像以上说明的那样，血液4全查用孩吏型芯片及血液检查用《鼓 型芯片阵列可以在微型芯片上简便地进行血浆分离。
另外，本发明不限定于上述实施方式，可以施加各种变更 来实施。
例如，为了在基板体内制作流路，也可以使用3张以上基 板。在接合2张基板来制作基板体的情况下，也可以仅在一个 基板上形成流路。也可以仅由l张基板构成基板体。基板体例 示了将具有一对互相平行的平面的基板接合而成的平板形状， 但并不限定于此，可以做成任意形状。
权利要求
1. 一种血浆分离用微流路，其特征在于，包括基板体；分离用流路，形成在上述基板体内部，与上述基板体的延伸方向平行地延伸；第1及第2连通口，至少为2个，在与上述基板体的延伸方向垂直的厚度方向上相接近地形成于上述分离用流路的一端；第1及第2分支流路，形成在上述基板体内部，分别连通于上述第1及第2连通口；在上述基板体与重力方向垂直地延伸的状态下，自上述分离用流路的另一端侧流出含有血球和血浆的血液试样，在上述血液试样到达上述分离用流路的上述一端之前，上述血液试样中的上述血球下沉；向上述第1及第2分支流路中的重力方向下侧的一者中导入下沉的上述血球，向上述第1及第2分支流路中的重力方向上侧的另一者中导入上述血浆的大部分。
2. —种血浆分离用微型芯片，其特征在于， 包括基板体，包括具有互相平行的第l及第2平面的第l基板、 和具有互相平行的第3及第4平面的第2基板，上述第l基板的上 述第2平面与上述第2基板的上述第3平面接合；主流路，由形成于上述第l基板的上述第2平面的第l槽、 和形成于上述第2基板的上述第3平面的第2槽互相相对地配置 而成，沿着上述第l基板的上述第2平面与上述第2基板的上述 第3平面的界面延伸；第1及第2连通口 ，在上述主流路的一端侧分别形成于上述 第l基板的上述第l槽和上述第2基板的上述第2槽；第1及第2分支流路，与上述第l连通口和上述第2连通口连 通地分别形成于上述第l基板的上述第2平面和上述第2基板的 上述第3平面，沿着上述界面互相分离地延伸；上述主流路具有在上述界面与重力方向垂直延伸地配置的 状态下、使含有血球和血浆的血液试样以层流状态从上述主流 路的另 一 端流动到其上述 一 端的结构，在上述血液试样到达上 述主流3各的上述一端之前，上述血液试才羊中的上述血球向重力 方向下侧下沉，向上述第1及第2分支流3各中的重力方向下侧的 一者中导入上述血球，向上述第l及第2分支流路中的重力方向 上侧的另 一者中导入上述血浆的大部分。
3. 根据权利要求l所述的血浆分离用微流路，其特征在于， 还包括分隔结构，该分隔结构自上述分离用流路的上述一端突出到其上述另 一端侧，沿上述厚度方向将上述分离用流路 的上述一端侧分割为至少2个部分；被上述分隔结构分割出的部分分别连通于上述第l及第2 连通口 。
4. 根据权利要求2所述的血浆分离用微流路，其特征在于， 还包括分隔结构，该分隔结构自上述主流^各的上述一端突出到其上述另 一端侧，沿与上述界面垂直的方向将上述主流路 的上述一端侧分割为至少2个部分；被上述分隔结构分割出的部分分别连通于上述第l及第2 连通口 。
5. 根据权利要求3所述的血浆分离用微流路，其特征在于， 上述基板体包括互相接合的第l及第2基板；在上述第l基板中形成有上述分离用流路的上述厚度方向 一侧的第l部分，在上述第2基板中形成有上述分离用流路的上 述厚度方向另 一侧的第2部分；为了横截上述分离用流路的上述一端侧，上述分隔结构由 夹持在上述第l及第2基板之间的片状构件构成。
6. 根据权利要求4所述的血浆分离用微流路，其特征在于，为了横截上述主流路的上述一端侧，上述分隔结构由夹持在上述第l及第2基板之间的片状构件构成。
7. 根据权利要求5所述的血浆分离用微流^各，其特征在于， 在形成于上述第l及第2基板的上述分离用流路的上述第1及第2部分的上述 一 端侧分别形成有沿上述厚度方向延伸的第 l及第2柱状结构；在上述第l柱状结构与上述第2柱状结构之间夹持有构成 上述分隔结构的上述片状构件。
8. 根据权利要求6所述的血浆分离用微流i 各，其特征在于， 在形成于上述第l及第2基板的上述主流路的上述第l及第2槽的上述一 端侧分别形成有沿与上述界面垂直的方向延伸的 第l及第2柱状结构；在上述第l柱状结构与上述第2柱状结构之间夹持有构成 上述分隔结构的上述片状构件。
9. 根据权利要求l ~ 8中任一项所述的血浆分离用微流路， 其特征在于，上述分离用流路或者上述主流路的内表面与上述血液试样 所成的接触角度为7 0度以上。
10. 根据权利要求l ~ 9中任一项所述的血浆分离用微流 路，其特征在于，上述分离用流5^的上述法线方向上的深度或者上述主流3各 的与上述界面垂直的方向上的深度为1 m m以下。
全文摘要
本发明提供一种血浆分离用微流路。该血浆分离用微流路可以在微型芯片上简便地进行血浆分离。包括基板体(10a)；分离用流路(11)，形成在基板体(10a)内部，与基板体(10a)的延伸方向平行地延伸；第1及第2连通口(13a、14a)，至少为2个，在与基板体(10a)的延伸方向垂直的厚度方向上相接近地形成于分离用流路(11)的一端；第1及第2分支流路(13、14)，形成在基板体(10a)内部，分别连通于第1及第2连通口(13a、14a)。在基板体(10a)与重力方向垂直地延伸的状态下，自分离用流路(11)的另一端(11a)侧流出含有血球和血浆的血液试样，在血液试样到达分离用流路(11)的一端(11b)之前，血液试样中的血球下沉。向第1及第2分支流路中的重力方向下侧的一者(14)中导入下沉的血球，向其重力方向上侧的另一者(13)中导入血浆的大部分。
文档编号G01N33/48GK101454664SQ20078001913
公开日2009年6月10日 申请日期2007年5月22日 优先权日2006年5月24日
发明者小寺秀俊, 小穴英广, 鹫津正夫 申请人:国立大学法人京都大学