血漿分離用微流路的製作方法

2023-09-16 05:21:50

專利名稱：血漿分離用微流路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種血漿分離用微流路，詳細地講，是涉及一 種用於在血液檢查用孩￡型晶片等中分離血液試樣中的血球和血 漿的流路結構。
背景技術：
血液檢查是用於診斷健康的最普通的手段。近年來，進行 了用於在微型晶片上進行血液檢查的技術開發，通過這樣的片 裝單片化，可以期待隨著需要的血液量減少而降低抽血的痛苦、 裝置的小型化、通過護理站檢查的檢查迅速化、通過降低試劑 量而使檢查低成本化等。
但是，血液檢查的檢查項目基本上都涉及血液中的可溶性
成分，血液中約佔50%體積的血球在這些才全查過程中成為妨礙 成分。因此，在檢查之前，需要自血液分離血球而僅取出血漿。
在以往的方法中，為了分離該血漿，可以採用使用過濾器 的方法、利用離心積J吏血J求沉澱的方法、通過添加藥劑4吏血5求 凝聚的方法等。 一般認為，也可將這樣的方法應用於在微型芯 片上進行血液檢查的情況。
例如，在專利文獻l中公開有在前處理成分中使用多孔性 體來分離血球的分析晶片。
另外，在專利文獻2、 3中提出了在使血液連續地流動的過 程中利用重力來分離血液成分的方法。例如，具有圖12的局部 剖視立體圖所示的密閉容器101的血液成分分離裝置為，被添 加了抗凝固劑的血液通過導入通路103，自血液導入口 103a繼 續向血液流路102的 一側被導入。血液隨著沿著血液流路102
5流動而被分離為由富血小板血漿構成的上清層104、和由紅血
球、白血球等血球構成的沉澱層105。然後，在血液流路102 的下遊末端，上清層104的富血小板血漿通過設置在最淺的部 位的排出口 106a而從排出通路106被排出，沉澱層105的血球通 過設置在最深的部位的排出口 107a而從排出通路107被排出。 例如，血液流路102的容積約為300ml，以約20ml/分鐘的流 量被導入的血液在密閉容器101內滯留約15分鐘的時間後— 皮分 離。
專利文獻l:曰本淨爭開2006 — 58280號7^才艮 專利文獻2:曰本淨爭開曰召57 — 131541號乂>才艮 專利文獻3:日本特開昭58 - 41822號/〉寺艮 但是，採用過濾器的方法存在易於發生血球溶解、被吸收 在過濾器中的血漿被浪費等缺點。採用離心機的方法存在因裝 置自身規模較大從而未必適合於微型晶片化等缺點。採用凝聚 劑的方法存在凝聚劑自身會成為檢查的妨礙成分、而且有可能 會堵塞微流路等缺點。
另外，圖12所示的血液成分分離裝置在其血液流路102的 下遊末端上下分離地設有排出口 106a、 107a,流i 各截面急劇變 化，為了不導致在血液流^各102的下遊血液成分分離的狀態混 亂，需要調整供給、排出血液的流量，花費時間慢慢地分離血 液成分。在血液流路102中的流速小於在排出通路106、 107中 的流速。即使在該狀態下使這樣的結構小型化，也難以高效地 分離孩i量的血液。

發明內容
本發明鑑於該實際情況，提供可以在微型晶片上簡便地進 行血漿分離的血漿分離用微流路。本發明為了解決上述問題而提供如下地構成的血漿分離用
微流路。
血漿分離用微流路包括(a)基板體；(b)分離用流路， 形成在上述基板體內部，與上述基板體的延伸方向平行地延伸；
(c)第l及第2連通口，至少為2個，在與上述基板體的延伸方 向垂直的厚度方向上相接近地形成於上述分離用流^各的 一 端；
(c)第l及第2分支流路，形成在上述基板體內部，分別連通 於上述第1及第2連通口。在上述基板體與重力方向垂直地延伸 的狀態下，自上述分離用流路的另 一端側流出含有血球和血漿 的血液試樣，在上述血液試樣到達上述分離用流路的上述一端 之前，上述血液試樣中的上述血球下沉。向上述第1及第2分支 流路中的重力方向下側的 一者中導入下沉的上述血^求，向上述 第l及第2分支流路中的重力方向上側的另 一者中導入上述血 漿的大部分。
在上述結構中，血液試樣在分離用流^各中流動時血球下沉， 在下遊側，血J求在分離用流路的下側流動。然後，在保持血J求 在分離用流^各的下側流動的狀態下，將血液試樣自上下相接近 地形成的第l及第2連通口導入到第l及第2分支流路而使其分 支，血球流到下側的分支管路，除血球之外的清液流到上側的 分支流路。由此，可以從上側的分支流路取出不含有血球的清 液、即血漿。
採用上述結構，通過相接近地形成第l及第2連通口 ，可以 在血液試樣在分離用流路中流動的同時、使血液成分分離的血 液試樣在分離用流路的一端側、血液成分的分離狀態(特別是 血液成分的分界面)不會混亂地將血液成分分離的血液試樣導 入到第1及第2連通口而使其分支，可以使分支前後的流速大致 恆定，因此，即使是微量的血液試樣也可以高效地分離。優選還包括分隔結構，該分隔結構自上述分離用流路的上 述一端突出到其上述另 一端側，沿上述厚度方向將上述分離用 流路的上述一 端側分割為至少2個部分。糹皮上述分隔結構分割 出的部分分別連通於上述第l及第2連通口 。
在這種情況下，利用分隔結構，可以在分離用流路內不擾 亂血球在分離用流路下側流動的層流狀態地將流動上下分離， 從而可以提高血漿分離的精度。
優選上述基板體包括互相接合的第l及第2基板。在上述第
l基板中形成有上述分離用流路的上述厚度方向 一側的部分，
在上述第2基板中形成有上述分離用流路的上述厚度方向另一 側的部分。為了 4黃截上述分離用流5^的上述一端側，上述分隔 結構由夾持在上述第l及第2基板之間的片狀構件構成。
在這種情況下，通過在基板之間夾入片狀的構件，可以簡 單地形成分隔結構。
更優選為，在形成於上述第l及第2基板的上述分離用流路 的上述第1及第2部分的上述 一 端側分別形成有沿上述厚度方 向延伸的第1及第2柱狀結構。在上述第1柱狀結構與第2柱狀結 構之間夾持有構成上述分隔結構的上述片狀構件。
在這種情況下，由於構成分隔結構的片狀構件被夾持且機 械地支承在第l基板側的第l柱狀結構與第2基板側的第2柱狀 結構之間，因此，可以防止由血液試才羊進入分隔結構(片狀構 件)時的表面張力引起的變形。
優選上述分離用流路的內表面與上述血液試樣所成的接觸 角度為70度以上。
在這種情況下，由於血液試樣在分離用流路內血球分離時 一致地流動，因此，可以提高血漿分離精度。
優選上述分離用流路的上述法線方向的深度為lmm以下。在這種情況下，可以在短時間內4吏血5求下沉，並且，可以 降低雷諾數而保持層流狀態，從微量的血液試樣中分離血漿。
另外，本發明為了解決上述問題而提供如下地構成的血漿 分離用^f鼓流路。
血漿分離用樣i流^各包括(a)基板體，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平面與上述第2基板的上述 第3平面接合；(b)主流路，由形成於上述第l基板的上述第2 平面的第1槽、和形成於上述第2基板的上述第3平面的第2槽互 相對地配置而成，沿著上述第l基板的上述第2平面與上述第2 基板的上述第3平面的界面延伸；(c)第1及第2連通口，在上 述主流路的 一端側分別形成於上述第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，與上述第l 連通口和上述第2連通口連通地分別形成於上述第l基板的上 述第2平面與上述第2基板的上述第3平面，沿著上述界面互相 分離地延伸。上述主流路具有在上述界面與重力方向垂直延伸 地配置的狀態下、使含有血球和血漿的血液試樣以層流狀態從 上述主流^各的另 一端流動到其上述一 端的結構，在上述血液試 樣到達上述主流路的上述一端之前，上述血液試樣中的上述血 球向重力方向下側下沉，向上述第l及第2分支流路中的重力方 向下側的一者中導入上述血球，向上述第l及第2分支流路中的 重力方向上側的另 一者中導入上述血漿的大部分。
優選還包括分隔結構，該分隔結構自上述主流路的上述一 端突出到其上述另 一端側，沿與上述界面垂直的方向將上述主 流路的上述一 端側分割為至少2個部分。被上述分隔結構分割 出的部分分別連通於上述第1及第2連通口 。
為了橫截上述主流路的上述一端側，優選上述分隔結構由
9夾持在上述第l及第2基板之間的片狀構件構成。
優選在形成於上述第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 端側分別形成有沿與上述界面垂直的方向延
伸的第1及第2柱狀結構。在上述第1柱狀結構與第2柱狀結構之
間夾持有構成上述分隔結構的上述片狀構件。
優選上述主流;洛的內表面與上述血液試樣所成的接觸角度
為70度以上。
優選上述主流路的與上述界面垂直的方向上的深度為 lmm以下
採用本發明，利用在微流路內血球下沉，保持流路內的層 流狀態，通過分支流路取出含有血漿的清液，從而可以在孩吏型 晶片上簡便地進行血漿分離。


圖l是血液檢查用微型晶片的(a)俯視透視圖，(b)剖視
圖。(實施例1 )
圖2是血液檢查用微型晶片的分解立體圖。(實施例l) 圖3是流路分支部的剖視圖。(實施例l) 圖4是基板的製作工序的說明圖。(實施例l) 圖5是血液檢查用微型晶片的(a)俯視透視圖，(b )側視
透視圖。(實施例2 )
圖6是上側基板的(a)俯視圖，(b)側視圖。(實施例2) 圖7是下側基板的(a)俯視圖，(b)側視圖。(實施例2) 圖8是流路分支部附近的放大照片。(實施例2) 圖9是血液衝企查用樣i型晶片陣列的俯一見透一見圖。(實施例3) 圖10是沿著圖9中的A-A截斷而成的剖視圖。(實施例3) 圖11是沿著圖9中的B-B截斷而成的剖視圖。(實施例3)圖12是血液的成分分離裝置的局部剖視立體圖。(以往例) 附圖標記說明
10、血液檢查用微型晶片(血漿分離用微流路)；10a、基 板體；11、分離用流路(主流路)；13、 14、分支流路(第l 及第2分支流路)；13a、 14a、連通口 (第1及第2連通口 )； 16、 分隔結構；20、下基板(第l基板)；28、柱狀結構(第l柱狀 結構)；30、上基板(第2基板)；38、柱狀結構(第2柱狀結構)； 40、薄板(片狀構件)；100、血液檢查用微型晶片(血漿分離 用孩i流^各)；110、分離用流^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(片狀構件)；200、血液檢查用微型晶片陣列(血漿分離 用微流路)；210、基板體；212、基板(第l基板)；214、基板 (第2基板)；230、主流路(分離用流路)；232、 234、分支流 路。
具體實施例方式
下面，參照圖1 ~圖ll說明本發明的實施方式。 實施例1
使用圖1 ~圖4說明本發明的實施例l的血液檢查用微型芯 片(以下也簡稱作"微型晶片")。
參照圖l說明微型晶片IO的基本結構。圖l的(a)是俯視 透視圖，圖1的(b )是沿著圖1的(a )中的b - b截斷而成的剖視圖。
如圖l的(a)所示，微型晶片IO在作為微型晶片IO主體的 基板體10a的內部、實質上與基板體10a的延伸方向平行地以大 致Y字狀形成有流路ll、 13、 14。即，在分離用流路ll的一端 llb側，自沿垂直於基板體10a延伸方向的厚度方向相接近地形成的連通口13a、 14a,分支出第l分支流^各13與第2分支流3各 14。
自另 一端lla側向分離用流路ll中供給血液試樣。血液試 樣在分離用流i 各ll中流動時血球下沉，在下遊側，血球在分離 用流路ll的下側流動。然後，血液試樣在保持血球在分離用流 路11下側流動的狀態的狀況下，自上下相接近地形成的連通口 13a、 14a一皮導入、分支至U分支力充3各13、 14中。jt匕日寸，血5求力乾s力 到下側的分支流路14中，除血球之外的清液流動到上側的分支 流路13中，從而可以自上側的分支流^各13耳又出不含有血球的清 液、即血漿。
由於連通口13a、 14a相接近地形成，因此，在分離用流路 ll的一端llb側，可以血液成分的分離狀態(特別是血液成分 的分界面)不會混亂地將在分離用流路ll中流動而血液成分分 離的血液試樣導入到連通口 13a、 14a。另夕卜，血液試樣能夠以 大致恆定的流速從分離用流路11向分支流路13、 14流動。因而， 即使是微量的血液試樣也可以高效地分離。
並且，在分離用流路ll的一端llb附近i殳有將分離用流路 ll分割為上下的分隔結構16 (標註了斜線的五邊形部分)時， 可以更高效地分離血液成分。分隔結構16由橫截分離用流路ll 的一端11b附近的薄板40中的、配置在分離用流路ll內的部分 構成。分隔結構16延伸至比分支流路13、 14自分離用流路11 開始分支的位置(分支開始位置)12更靠近分離用流路11的另 一端lla—側。為了在分支時不發生混亂，分隔結構16的前端 16a與分支開始位置12之間的距離T優選為T》0。
如圖l的(b)所示，分隔結構16與分離用流路11的延伸方 向平行地延伸，將分離用流路ll分割為2個部分lls、 llt。第l 分支流路13與第2分支流路14分別連通於被該分隔結構16分割
12出的部分lls、 llt。
基板體10a實質上水平地配置，各流3各11、 13、 14實質上 沿與箭頭18所示的重力方向垂直的方向、即實質上沿水平方向 延伸地配置，如箭頭llx所示地自分離用流路ll的另 一端lla供 給血液試樣。血液試樣在分離用流路ll中流動時，血液試樣中 的血球因重力而如箭頭lly所示地下沉，越向下遊行進(分離 用流^各ll的一端llb側)，越在分離用流^各11的重力方向下側流 動。另 一 方面，血液試樣中的血漿越向下遊4亍進，越在與血5求
相反一側、即分離用流路ll的重力方向上側流動。
通過適當地設定血液試樣在分離用流^各11中流動時的流
速v和在到達分隔結構16的前端16a為止的期間裡血液試樣流 動的距離L,在血液試樣到達分隔結構16的前端16a時，可以將 血球分離到重力方向下側，將血漿分離到重力方向上側。
即，臨床4企查中血沉的基準值為，男性l小時10mm以內、 女性l小時15mm以內為臨床4全查的基準，因此，在通常的重力 下的血球的下沉速度vs約為3 4nm/秒。在將從分離用流路的 另 一端lla到分隔結構16的前端16a的分離用流^各ll的長度i殳 為L、分離用流路11的深度設為D、血液試樣的流速設為v、血
液試樣中的血球下沉速度設為Vs時，若設定為滿足
L>(v/vs)xd
則在血液試樣到達分隔結構16的前端16a時，血球分離到重力 方向下側，血漿分離到重力方向上側。
在使分隔結構16的高度H與到達分隔結構16的前端16a時 下沉的血；求的高度為相同程度時，血^求的全部或大部分流入到 分隔結構16的重力方向下側的部分lit,血漿的大部分流入到 分隔結構的重力方向上側的部分lls。由此，可以向第l分支流 路13中導入血漿，向第2分支流路14中導入血球。另外，圖1中的分隔結構16為薄板狀的結構，但並不限定 於此，只要是具有刀刃狀的尖端的結構等可以將流動沿重力方 向一分為二，則可以是任何結構。
另外，流路ll、 13、 14在構成為截面一致且沿水平方向延 伸時流動的混亂較少，因此是優選，^旦並不限定於此。例如， 流路ll、 13、 14的截面也可以變化。另外，分離用流路ll只要 可以利用重力使血J求下沉，則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，如圖l的(a)所示，第1及第2分支流路13、 14相對 於分離用流路ll分支的角度ei、 02接近180°時流動的混亂較 少，因此是優選，j旦也可以為任意的值。
如圖2的分解立體圖所示，微型晶片IO可以通過分別在一 正面上形成有槽22、 24和槽32、 34的2個基板20、 30之間夾有 薄板40地將這2個基板20、 30粘合來製作。在基板20、 30上， 通過注射、才莫壓加工分別預先形成作為分離用流^各11一部分的 槽22、 32、作為第2分支流路14的槽或者作為第1分支流路13 的槽34。然後，對準作為分離用流路11的部分的槽22、 32的位 置，在其間夾有薄板40地將基板20、 30相互粘合。
另外，微型晶片IO的製作方法並不限定於此。例如，也可 以使用光固化性樹脂在基板體10a的內部形成流路ll、 13、 14 和分隔結構16。
在用薄板40構成分隔結構16的情況下，根據薄板40的厚 度、材質等，有時由血液試樣進入分隔結構16時的表面張力例 如圖3的(a)所示地拉伸薄板40,導致分隔結構16變形。
為了防止該狀況，也可以如圖3的(b)所示地在作為分離 用流路ll(參照圖l)的基板20、 30的槽22、 32中製作柱狀結 構28、 38,在柱狀結構28、 38之間夾入薄板40,機械地支承分隔結構16。
另外，也可以在分支流路13、 14內設置柱狀結構28、 38, 將露出到分支流路13、 14的薄板40按壓於流路壁面。
使用微型晶片IO分離血漿所需要的時間由血液下沉所需 要的時間決定，與分離用流路ll的深度成正比。通常，在晶片 上進行的血液檢查期望在幾分鐘左右結束，因此，分離用流路 ll的深度D (參照圖l的(b))優選不大於lmm。
用於由微型晶片IO順利地進行血漿分離的條件在於在分 離用流路ll中的流動保持層流狀態。在該狀態一皮破壞時，血球 下沉混亂，或者分離的血清和血球再次混合。因而，也為了降 低雷諾數而保持層流狀態，分離用流路11的深度D也需要為 lmm以下。
通常，在流路為親水性時，因毛細血管現象而水溶性流體 被自發地引入到流^各內。此時，在親水性過強時，毛細血管現 象在流路截面的角的部分較強地發揮作用，導致流體沿著該角 首先^皮引入，,人而在流^各內截面中不一致地流動，層流狀態混 亂。為了在分離用流路ll中一致地流動以使血球下沉，分離用 流路11的流路壁面需要是與血液的接觸角度為7 0度以上的、較 為憎水的。因此，對於使用玻璃作為形成分離用流路ll的基板 20、 30的材料，需要由有機材料、例如聚對亞苯基二曱基、有 機矽烷偶合劑等來塗覆管路內壁。
製作例
接著，說明微型晶片IO的製作例。 (1)鑄模的製作
如圖4的(a)所示，在玻璃基板2上旋塗SU-8-2 (微楷 化學(microchem) 7>司制)作為陰性抗蝕劑3，利用烘箱對 其加熱而使其半固化。
15接著，在半固化狀態的陰性抗蝕劑3上塗敷光致抗蝕劑， 將其曝光、顯影，如圖4的(b)所示地形成具有開口 5的掩模4。
在掩模4中形成作為流路的槽22、 24和槽32、 34的圖案，並且， 在分支開始位置12 (參照圖1 )附近的槽22、 24和槽32、 34內 也形成柱狀結構28、 38的圖案。
接著，如圖4的(c)中箭頭6所示，自掩模4的開口5對陰 性抗蝕劑3曝光紫外線之後，再次利用烘箱對其加熱。由此， 陰性抗蝕劑3的僅與掩模4的開口 5相對的部分3a正式固化。
接著，在利用SU- 8專用的顯影液使陰性抗蝕劑3顯影之 後，將其水洗，去除陰性抗蝕劑的不需要部分3b。接著，通過 將其烘乾，完成在玻璃基板2上形成有作為流路的部分3a的鑄 模。
(2) 流路的製作
在完成的鑄模上旋塗屏蔽性塗層(分型劑)。接著，如圖4 的(e)所示，用隔板(未圖示)圍在上表面形成有流路的凸起 圖案3a的玻璃基板2的周圍，使PDMS( Polydimethylsiloxane ) 樹脂7流入，利用烘箱將其加熱而使其固化。
接著，通過剝下冷卻後固化的PDMS樹脂7，完成在一正面 上形成有流路圖案的PDMS制的基板20、 30 (參照圖2)。
(3) 基板的接合 使形成有流^各圖案的面相互相對，在基板20、 30之間配置
厚度為7pm的聚醯亞胺薄膜作為薄板40,使基板20、 30相互緊 貼。由於PDMS具有粘著性，因此，薄板40被夾著接合在基板 20、 30之間。薄板40橫截槽22、 32的部分被夾著支承在形成於 槽22、 32內的柱狀結構28、 38之間。在槽24、 34內也設置柱 狀結構28、 38,利用柱狀結構28、 38的前端將薄板40按壓於另 一個基板20、 30,從而將薄板40露出到槽24、 34內的部分固定。在這樣地製作的樣i型晶片10中，由於薄才反40的聚醯亞胺薄 膜非常薄，因此，即使是在聚醯亞胺薄膜的邊緣部分，上下的
基板20、 30的PDMS也充分地緊貼，特別是即使不密封，也不 會出現血液試樣洩漏的問題。
但是，PDMS本身具有憎水性，無法原封不動地利用毛細 血管現象使血液流入，因此，需要利用某些方法使流路ll、 13、 14的內表面親水化。因此，使用添加了親水化劑的PDMS製作 基板20、 30。
也可以替代添加親水化劑而利用氧等離子體使其親水化。 例如，使用反應式離子蝕刻裝置，利用氧等離子體對基板的流 路內表面進行親水化處理。通過由氧等離子體將PDMS表面的 曱基置換為羥基而使其親水化。
即使進行了親水化處理，在相對於血液試樣的接觸角度小 於70度的情況下，也會因毛細血管現象而血液僅在矩形截面的 流路ll、 13、 14的角部分流動，不會在截面內一致地流動。在 相對於血液試樣的接觸角度大於等於7 0度的情況下，因毛細血 管現象而血液試樣在流路ll、 13、 14內行進時，在截面內一致 地流動。
因而，優選至少對分離用流路11的內表面進行親水化處 理，使得相對於血液試樣的接觸角度大於等於70度，在截面內 一致地流動的狀態下4吏iU求下沉。
這樣地製作的微型晶片10的基板20、 30是透明的，薄板40 是半透明的，因此，可以從外部觀察微型晶片IO的內部狀態。 因而，可以採用光學方法檢測流路內的反應，適合用於血液檢 查。
(實施例2 )
使用圖5~圖8說明實施例2的血液檢查用微型晶片(以下也簡稱作"微型晶片")100。
實施例2的孩i型晶片100與實施例l的孩i型晶片IO大致同樣 地構成。圖5是微型晶片100的(a)俯視透視圖、(b)側視透 視圖。圖6是上基板130的(a)俯視圖、(b)側視圖。圖7是下 基板120的(a)俯一見圖、(b)側視圖。
如圖5~圖7所示，微型晶片IOO與實施例l同樣地在形成有 4乍為Y字卄犬^^各的衝曹122、 124禾口衝曹132、 134的基才反120、 130 之間夾持用於形成分隔結構的薄板140,分離用流路110分支為 第1分支流^各113和第2分支流路114。
與實施例l不同，在上基板130僅到中途為止形成有作為分 離用流路110的槽134。
另外，下基板12 0形成有做成作為分離用流路110的槽而寬 度和深度不同的第1槽124和第2槽126。第1槽124的一端連接 於作為第2分支流路114的槽122,其另 一 端連接於第2槽126。 第2槽126的寬度及深度相對地大於第1槽124的寬度及深度，在 其底面形成有臺階123。
在第1槽124上重疊有上基板130的槽134,由下基板120的 槽124和上基板130的槽134形成分離用流路IIO的下遊側流路 112。
在第2槽126上重疊有上基板130的未形成有槽的部分，僅 由第2槽126形成分離用流路110的上遊側流路111。分離用流路 110的上遊側流路111和下遊側流路112僅通過連通第1槽124和 第2槽126之間的開口 125相連接。
另外，在下基板120上形成有連接於第2槽126的槽128。在 該槽128上，到中途為止重疊有上基板130的未形成有槽的部 分，與第2槽126相反的一側露出，形成有用於自外部供給血液 試樣的開口 。這樣，a)在分離用流路110的中間設置截面面積減小的開 口125而縮小流路，增大流體阻力，b)擴大分離用流路110的 上遊側流^各111, 乂人而，減十曼因毛細血管現象而一皮引入的血液 試樣的流速，可以可靠地獲得血球下沉的時間。
另外，由於在設置於分離用流路110的上遊側流路111和下 遊側流路112之間的臺階123上勾掛血球，因此，可以減小流到 分離用流^各110的下遊側流^各112中的血液試樣中的血J求比例， 直到分離用流^各110的上遊側流^各111#皮血5求填滿為止。
結果，實施例2的微型晶片IOO可以更高精度地分離血漿。
圖8是將與實施例1的製作例同樣地製作的微型晶片10 0的 分支開始位置附近的區域150 (參照圖5)的附近放大後的照片 的一個例子。圖中左側是分離用流路IIO,圖中的右上流路是 流動有血球的第2分支流路114，圖中的右下流路是流動有血漿 的第1流路113。血球顏色較濃，血漿透明，表示血球僅向圖中 右上的第2分支流路114流出，血漿僅可從圖中右下的第l分支 流路113被取出。此時，可以自以100(im /秒的流速流動的血 液試樣中分離出99%以上的血3求。
在該照片的微型晶片中，分離用流路110的下遊側流路112 及分支流路113、 114的寬度(與圖l中的Wo、 Wi、 \￥2相對應) 為lOOOjim，分離用流路110的下遊側流路112的深度為100(im, 分支流路113、 114的深度均為50iim。形成分離用流路110的上 遊側流路lll的第l槽124的寬度為2500pm，其深度為150(im, 形成分離用流路IIO的下遊側流路112的下側部分的第2槽124 的寬度為1000nm,其深度為50(im。
在分支開始位置附近，為了防止分隔結構彎曲而以100nm 的間隔形成有直徑為50nm的許多個柱狀結構，夾持薄板140。 在相鄰的柱狀結構之間設有比血球直徑(8jim左右)大的50jim
19的間隙。
另外，薄板140的厚度為7pm，不會從其與基板120、 130
之間的間隙漏出血主求。 (實施例3 )
參照圖9 ~圖ll說明實施例3的血液4企查用孩i型晶片陣列 (以下也簡稱作"微型晶片陣列，，)200。圖9是微型晶片陣列 200的俯視透—見圖。圖10是沿著圖9中的A- A截斷而成的剖視 圖。圖11是沿著圖9中的B-B截斷而成的剖視圖。
實施例3的孩i型晶片陣歹'J200與實施例1及實施例2同樣地 構成。下面，重點說明與實施例l及實施例2的不同點。
如圖9~圖11所示，微型晶片陣列200在具有一對互相平行 的平面的基板212、 214相互接合而成的基板體210上形成有2 組流路結構220。例如，在基板212、 214中採用玻璃基板，使 用CHsF等氟系氣體將其等離子蝕刻或離子束蝕刻，從而形成流 路結構220。
流路結構220包括主流路230和2條分支流路232、 234。與 實施例2同樣，主流路230由與各基板212、 214的接合面(即， 接合的基板212、 214之間的界面)互相相對地設置的槽形成。 分支流路232、 234形成在設置於一個基板212或基板214的接 合面的槽與另 一個基板214或基板212的未形成有槽的部分之 間，互相分離。在各基板212、 214的接合面上，形成主流路230 的槽與形成分支流路232、 234的槽的一端相互連接而連通，在 一端相互連接的部分形成有連通口 233、 235。
在圖中上側的 一 個基板212上形成有連通於主流路230的 另 一端的血液導入口 222。
一個分支流路232的另 一端連通於血漿槽240,另 一個分支 流路234的另 一端連通於血球積攢部236。
20如圖10所示，血漿槽240由與各基板212、 214的接合面相 對地設置的凹部形成。血漿槽240被圖9示意地表示的P禹板242 分隔為多個4僉查區域244。隔才反242可以構成為4#入到血漿槽 240內，也可以構成為預先配置在血漿槽240內而開閉。分別經 由形成於圖中上側的 一 個基板212的試劑液入口 224及試劑流 路250向被隔板242分隔的各檢查區域244中供給試劑液。
在使用孩i型晶片陣列200才全查血液試樣的情況下，實質上 沿水平方向配置微型晶片陣列2 0 0 ，向各流路結構2 2 0的血液導 入口 222供給血液試樣。在供給來的血液試樣以層流狀態在主 流路230中流動的同時，血液試樣中的血球下沉，血漿與血球 被沿上下方向分離。然後，在主流路230的一端側，血球在圖 中下側的分支流路234中流動，被導入血球積攢部236。另一方 面，血漿的大部分在圖中上側的分支流路232中流動，被導入 血漿槽240。血漿積攢在血漿槽240中時，由隔板242將血漿槽 240分隔為多個4全查區域244。接著，分別自試劑液入口 224經 由試劑流路250向被分隔出的各檢查區域244中供給試劑液，檢 查與試劑的反應。
例如，將微型晶片陣列200安裝在血液檢查裝置內，自血 液檢查裝置如箭頭2 4 6所示地朝向血漿槽2 4 0照射雷射，利用血 液檢查裝置的光傳感器248測定透射血漿槽240的透射光，根據 透射光的變化檢查血漿與試劑的反應。此時，可以對血漿槽240 的各檢查區域244掃描 一 束雷射，也可以分別對各檢查區域244 掃描各自的雷射。另外，也可以替代測定透射光而測定、檢查 來自血漿槽240的反射光。
另外，為了透射足夠用於檢查的光，根據需要減薄基板 212、 214，或者設置孔或窗口即可。另外，也可以利用除上述 之外的方法檢查血液試樣。例如，也可以測定電特性。另夕卜，如圖10中假想線所示，若1"吏血液導入口 222的底面 223在主流^各230之下，則自血液導入口 222供糹合血液試樣時， 下沉到血液導入口 222的底面223附近的血5求難以進入主流^各 230,血球較少的血液試樣的清液部分進入主流路230,因此， 可以提高血漿的分離精度。
為了以在主流路230中血球下沉的方式而一致地流動，根 據需要對主流^各230的內表面進行表面處理，4吏其與血液的接 觸角度大於等於70度。為了在主流路230中使流動保持層流狀 態，主流路230的深度(與基板232、 234的界面垂直方向上的 尺寸)小於等於lmm。另外，也可以與實施例1及實施例2同樣 地在主流路230的分支流路232、 234側設置分隔結構。
在釆用實施例3的孩i型晶片陣列200時，可以一次進行多種 血液的4全查。
總結
像以上說明的那樣，血液4全查用孩吏型晶片及血液檢查用《鼓 型晶片陣列可以在微型晶片上簡便地進行血漿分離。
另外，本發明不限定於上述實施方式，可以施加各種變更 來實施。
例如，為了在基板體內製作流路，也可以使用3張以上基 板。在接合2張基板來製作基板體的情況下，也可以僅在一個 基板上形成流路。也可以僅由l張基板構成基板體。基板體例 示了將具有一對互相平行的平面的基板接合而成的平板形狀， 但並不限定於此，可以做成任意形狀。
權利要求
1. 一種血漿分離用微流路，其特徵在於，包括基板體；分離用流路，形成在上述基板體內部，與上述基板體的延伸方向平行地延伸；第1及第2連通口，至少為2個，在與上述基板體的延伸方向垂直的厚度方向上相接近地形成於上述分離用流路的一端；第1及第2分支流路，形成在上述基板體內部，分別連通於上述第1及第2連通口；在上述基板體與重力方向垂直地延伸的狀態下，自上述分離用流路的另一端側流出含有血球和血漿的血液試樣，在上述血液試樣到達上述分離用流路的上述一端之前，上述血液試樣中的上述血球下沉；向上述第1及第2分支流路中的重力方向下側的一者中導入下沉的上述血球，向上述第1及第2分支流路中的重力方向上側的另一者中導入上述血漿的大部分。
2. —種血漿分離用微型晶片，其特徵在於， 包括基板體，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平面與上述第2基板的上述第3平面接合；主流路，由形成於上述第l基板的上述第2平面的第l槽、 和形成於上述第2基板的上述第3平面的第2槽互相相對地配置 而成，沿著上述第l基板的上述第2平面與上述第2基板的上述 第3平面的界面延伸；第1及第2連通口 ，在上述主流路的一端側分別形成於上述 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，與上述第l連通口和上述第2連通口連 通地分別形成於上述第l基板的上述第2平面和上述第2基板的 上述第3平面，沿著上述界面互相分離地延伸；上述主流路具有在上述界面與重力方向垂直延伸地配置的 狀態下、使含有血球和血漿的血液試樣以層流狀態從上述主流 路的另 一 端流動到其上述 一 端的結構，在上述血液試樣到達上 述主流3各的上述一端之前，上述血液試才羊中的上述血球向重力 方向下側下沉，向上述第1及第2分支流3各中的重力方向下側的 一者中導入上述血球，向上述第l及第2分支流路中的重力方向 上側的另 一者中導入上述血漿的大部分。
3. 根據權利要求l所述的血漿分離用微流路，其特徵在於， 還包括分隔結構，該分隔結構自上述分離用流路的上述一端突出到其上述另 一端側，沿上述厚度方向將上述分離用流路 的上述一端側分割為至少2個部分；被上述分隔結構分割出的部分分別連通於上述第l及第2 連通口 。
4. 根據權利要求2所述的血漿分離用微流路，其特徵在於， 還包括分隔結構，該分隔結構自上述主流^各的上述一端突出到其上述另 一端側，沿與上述界面垂直的方向將上述主流路 的上述一端側分割為至少2個部分；被上述分隔結構分割出的部分分別連通於上述第l及第2 連通口 。
5. 根據權利要求3所述的血漿分離用微流路，其特徵在於， 上述基板體包括互相接合的第l及第2基板；在上述第l基板中形成有上述分離用流路的上述厚度方向 一側的第l部分，在上述第2基板中形成有上述分離用流路的上 述厚度方向另 一側的第2部分；為了橫截上述分離用流路的上述一端側，上述分隔結構由 夾持在上述第l及第2基板之間的片狀構件構成。
6. 根據權利要求4所述的血漿分離用微流路，其特徵在於，為了橫截上述主流路的上述一端側，上述分隔結構由夾持在上述第l及第2基板之間的片狀構件構成。
7. 根據權利要求5所述的血漿分離用微流^各，其特徵在於， 在形成於上述第l及第2基板的上述分離用流路的上述第1及第2部分的上述 一 端側分別形成有沿上述厚度方向延伸的第 l及第2柱狀結構；在上述第l柱狀結構與上述第2柱狀結構之間夾持有構成 上述分隔結構的上述片狀構件。
8. 根據權利要求6所述的血漿分離用微流i 各，其特徵在於， 在形成於上述第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 端側分別形成有沿與上述界面垂直的方向延伸的 第l及第2柱狀結構；在上述第l柱狀結構與上述第2柱狀結構之間夾持有構成 上述分隔結構的上述片狀構件。
9. 根據權利要求l ~ 8中任一項所述的血漿分離用微流路， 其特徵在於，上述分離用流路或者上述主流路的內表面與上述血液試樣 所成的接觸角度為7 0度以上。
10. 根據權利要求l ~ 9中任一項所述的血漿分離用微流 路，其特徵在於，上述分離用流5^的上述法線方向上的深度或者上述主流3各 的與上述界面垂直的方向上的深度為1 m m以下。
全文摘要
本發明提供一種血漿分離用微流路。該血漿分離用微流路可以在微型晶片上簡便地進行血漿分離。包括基板體(10a)；分離用流路(11)，形成在基板體(10a)內部，與基板體(10a)的延伸方向平行地延伸；第1及第2連通口(13a、14a)，至少為2個，在與基板體(10a)的延伸方向垂直的厚度方向上相接近地形成於分離用流路(11)的一端；第1及第2分支流路(13、14)，形成在基板體(10a)內部，分別連通於第1及第2連通口(13a、14a)。在基板體(10a)與重力方向垂直地延伸的狀態下，自分離用流路(11)的另一端(11a)側流出含有血球和血漿的血液試樣，在血液試樣到達分離用流路(11)的一端(11b)之前，血液試樣中的血球下沉。向第1及第2分支流路中的重力方向下側的一者(14)中導入下沉的血球，向其重力方向上側的另一者(13)中導入血漿的大部分。
文檔編號G01N33/48GK101454664SQ20078001913
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月22日 優先權日2006年5月24日
發明者小寺秀俊, 小穴英廣, 鷲津正夫 申請人:國立大學法人京都大學