公开/公告号CN105474018A
专利类型发明专利
公开/公告日2016-04-06
原文格式PDF
申请/专利权人 株式会社朝日精细橡胶研究所;
申请/专利号CN201380079055.X
申请日2013-08-23
分类号G01N35/08;B01J19/00;B81B1/00;B81C3/00;G01N37/00;
代理机构上海专利商标事务所有限公司;
代理人刘多益
地址 日本埼玉县
入库时间 2023-12-18 15:16:23
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2018-01-23
授权
授权
2016-07-27
实质审查的生效 IPC(主分类):G01N35/08 申请日:20130823
实质审查的生效
2016-04-06
公开
公开
技术领域
本发明涉及一种微量化学芯片，该微量化学芯片是通过将其安装于用于生 物组分微量分析的分析装置中来使用的，所述生物组分包含于测试样品中，所 述测试样品是来源于生物体的样本；或者，该微量化学芯片是通过安装于用于 化学微量合成的反应装置如微量反应器中来使用的，所述化学微量合成是显示 药理学效果的生物组分等有用物质的化学微量合成。
发明背景
为了通过显色度来对作用于样本中基质的酶的反应量或对基质的量进行 定量而使用微量生物芯片，所述显色度取决于被酶或基质着色的试剂。在这点 上，通过使用μl级那样的痕量的例如血液、尿液等来源于生物体的样本的测 试样品，来利用酶的特定基质选择性。另外，在μM级下进行以下操作时使用 微量反应器芯片：利用包含酶的膜和电极将酶的反应量转化为电信号以对基质 的量进行的定量分析；DNA萃取及其聚合酶链反应(PCR)扩增；或离子浓 度测量；核酸、糖、蛋白质或肽的微量合成等。
微量生物芯片和微量反应器等微量化学芯片具有作为反应通道的通道状 微细流路，该微细流路使经过加压、注入并且流动的样本和/或试剂进行混合、 反应、分离和检测。根据常规的微量化学芯片，几十至几百微米的微细流路利 用切割或蚀刻而形成于例如不锈钢基材、硅基材、石英基材和玻璃基材等无机 基材中以及树脂基材或橡胶基材等有机基材中。
由不锈钢基材、硅基材或石英基材构成的微量化学芯片由于其原材料十分 坚硬，相互结合的基材难以发生形变，因而难以进行切割加工以形成微细流路， 所以难以大规模制造、价格昂贵且缺乏泛用性。由玻璃基材构成的微量化学芯 片必须通过以下步骤来制造：向玻璃基材的原材料表面依次施涂铬等金属和光 致抗蚀剂；通过使光致抗蚀剂曝光来刻印微细通道的图案；使光致抗蚀剂显影； 利用氢氟酸来进行化学蚀刻；以及去除光致抗蚀剂。因此，该繁琐的步骤具有 费力的工艺，导致难以精确地形成微细流路，且不适合大规模制造。
另一方面，专利文献1披露了一种由有机基材制成的微量化学芯片，该有 机基材由高透明度的塑料树脂形成。因为树脂基材和橡胶基材易于成形或切 割，通过将这些基材利用粘合剂进行粘合或通过热封来形成的微量化学芯片适 合大规模制造。特别是，由透明树脂基材制成的微量化学芯片可用于光学系统 分析。
由于有机基材不容易因水溶性样本和/或溶解金属的试剂如氢氟酸等强酸 或水溶性化学试剂而劣化，所以由有机基材制成的微量化学芯片是化学稳定 的。但是，因为形成有流路的树脂片或橡胶片是通过粘合剂来粘合或通过加热 来密封的，所以微量化学芯片具有的较低的粘合强度。因此，当高压样本和/ 或试剂流入流路时，粘合的基材无法承受压力而会在彼此的粘合处发生破裂， 所以微量化学芯片是物理上脆弱且容易破裂的。即使对样本和/或试剂施加较低 的压力以避免微量化学芯片的破裂来使样本或试剂流入微细、分叉和复杂图案 的流路中，样本或试剂也难以抵达流路的末端。因为粘合剂的介入或过热会导 致粘合剂外流至流路中、折射率波动、或热变形和扭变，所以具有利用粘合剂 来粘合或通过热封来结合的流路的透明树脂制微量化学芯片难以在流路上具 有均匀的透明度，而透明度对于精细光学系统分析是重要的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开第2006-218611号公报。
发明内容
本发明所要解决的技术问题
本发明是为了解决上述技术问题而完成的发明，其目的在于提供一种简便 而紧凑的微量化学芯片，该微量化学芯片中切实地形成有微细流路，使来源于 生物体的珍贵而少量的样本和/或痕量的稀释试剂流过该流路；即使在低温至高 温的条件下通过加压使流体试样流过也不发生破裂；使流体试样能够精确、切 实地依照要求流过流路；使样本的有用物质如生物组分能够被精确、简便、快 速地分析，并使有用物质能够发生反应；且可以进行高成品率、大规模且均匀 的制造。本发明的另一个目的在于提供一种使用该微量化学芯片的反应装置。
解决技术问题的方法
为了达到上述目的而开发的微量化学芯片包括：橡胶片，所述橡胶片具有 贯通的流路，所述贯通的流路通过使选自样本和试剂的加压流体试样流入来使 它们发生化学反应；基材片，选自金属、陶瓷、玻璃和树脂的所述基材片将橡 胶片夹在中间并与橡胶片的两面通过直接结合或由硅烷偶联剂而介在的化学 键来结合；和在基材片中开孔的、用于将流体试样注入流路的孔和用于将流体 试样从流路排出的孔。
在微量化学芯片中，橡胶片与基材片通过在减压和/或加压的条件下形成 的化学键来结合。
在微量化学芯片中，橡胶片和基材片通过在减压之后加压和/或加热的条 件下形成的化学键来结合。
在微量化学芯片中，橡胶片和/或基材片在它们的结合面上进行活化处理。
在微量化学芯片中，夹在基材片之间的多片橡胶片通过堆叠而构成。
在微量化学芯片中，最外层的基材片夹在板状夹具之间，且与橡胶片一起 固定以防止流体试样的渗漏。
在微量化学芯片中，橡胶片由硅橡胶制成。
在微量化学芯片中，由硅橡胶制成的橡胶片和基材片通过在它们的结合面 中的至少任何一个面上进行电晕放电处理、等离子体处理和/或紫外线照射处理 来进行活化，并通过直接结合来结合。
在微量化学芯片中，由硅橡胶或非硅橡胶制成的橡胶片与基材片通过在它 们的结合面中的至少任何一个面上进行电晕放电处理、等离子体处理和/或紫外 线照射处理来进行活化，并通过由具有氨基和/或烷氧基的硅烷偶联剂而介在的 化学键来结合。
在微量化学芯片中，基材片由选自聚碳酸酯树脂、环烯烃树脂、聚对苯二 甲酸乙二醇酯树脂、丙烯酸树脂和环氧树脂中的至少一种的树脂制成；硅烷偶 联剂具有氨基和烷氧基。
在微量化学芯片中，橡胶片的流路的至少一个侧面用涂料进行涂覆。
一种微量化学芯片的制造方法，包括以下步骤：流路形成步骤，其中，流 路通过贯通橡胶片而形成在橡胶片中，所述流路通过使选自样本和试剂的加压 流体试样流入来使它们发生化学反应；开孔步骤，在选自金属、陶瓷、玻璃和 树脂的基材片中形成用于将流体试样注入流路的孔和用于将的流体试样从流 路排出的孔；结合步骤，在将橡胶片夹在基材片之间的同时，通过直接结合或 由硅烷偶联剂而介在的化学键来将基材片结合至橡胶片的两面上。
微量化学芯片的制造方法，其中，橡胶片通过减压下的化学键与基材片相 结合。
一种反应装置，包括：微量化学芯片，所述微量化学芯片包括：橡胶片， 所述橡胶片具有贯通的流路，所述贯通的流路通过使选自样本和试剂的加压流 体试样流入来使它们发生化学反应；基材片，选自金属、陶瓷、玻璃和树脂的 所述基材片将橡胶片夹在中间并与橡胶片的两面通过直接结合或由硅烷偶联 剂而介在的化学键来结合；和在基材片中开孔的、用于将流体试样注入流路的 孔和用于将的流体试样从流路排出的孔；加压器，所述加压器与用于将流体试 样注入流路的孔相连，通过在流体试样注入后对其加压来使流体试样流入流 路；和用于安装微量化学芯片的装置主体。
发明效果
在本发明的微量化学芯片中，橡胶片和基材片通过基于直接结合或由硅烷 偶联剂的单分子而介在的化学分子间键合而产生的强力粘合，在它们的除了流 路区域以外的结合面上进行可靠的结合。因此，切实地形成了微细流路，该流 路不会泄漏痕量的来源于生物体的珍贵样本和/或痕量的稀释试剂，且能够通过 加压而使这些物质流动。
在微量化学芯片中，宽度为0.5μm～5mm的微细流路精确地形成于橡胶 片中，该流路具有直线与曲线相组合的线型形状，或具有在流路末端或中间扩 展、汇聚或分叉的复杂图案形状。尽管具有这种微细流路，当样本和/或试剂的 流体试样通过加压被注入流路中并在其中流动时，橡胶片与基材片之间的粘合 也不会破坏，因此不会发生微量化学芯片的破裂。
在微量化学芯片中，即使在液态或气态样本和/或试剂这样的流动物通过 从正常大气压加压至约5个大气压来被注入微细流路的情况下，或者在从冻结 温度或更低温度升温至80℃、通常为从20℃至80℃这样的从低温至高温的范 围内注入微细流路同时进行反复加热和冷却的情况下，流路也不会由于橡胶片 的弹性而破裂。
通过微量化学芯片，样本和/或试剂能够被切实和精确地注入所需的流路。 结果是微量化学芯片可以在短时间内对样本中的有用物质如生物组分等进行 精确而简便的分析以及使这些有用物质发生反应。
微量化学芯片通过橡胶片上的微细流路而尽可能避免了样本与橡胶片之 间的接触，并可以防止样本和/或试剂的污染和吸附。
当微量化学芯片被用过并丢弃时，不会由于其它样本或试剂的沾染而产生 污染，且因此其可以取得可靠的结果。
微量化学芯片具有简单的组件和从几毫米至几十厘米的尺寸极小的方形 外部形状。尽管尺寸小，但微量化学芯片仍包括多个串行、并行或分叉的流路， 且可具有注入口和排出口。因此，微量化学芯片可提供多种功能，从而可以通 过多个串行或并行的工序来进行反应。所以，通过使用便携式分析装置而不是 大型分析装置，不仅可以在室内而且可以在室外进行多个定性或定量分析。而 且，可以将用于微量化学芯片中的分析试剂和反应试剂的量限制在较小的量。 另外，由于废液的量比通过利用烧瓶或试管来进行的分析或反应所产生的废液 的量要少得多，因此微量化学芯片有利于环保。
根据微量化学芯片的制造方法，可以利用例如激光束加工等简单的工艺而 无需光致抗蚀剂的显影蚀刻来在橡胶片中形成微细流路。橡胶片和基材片简便 且牢固地结合在一起，该结合相比于利用粘合剂进行的粘合要强得多，因为通 过橡胶片与基材片在除了流路区域以外的区域的接触而直接形成了醚键的化 学分子间结合；并且在其间形成了由被施涂、喷涂或浸渍的硅烷偶联剂的单分 子而介在的共价键；并且在其间形成了基于氢键和/或静电引力而介在的化学分 子间结合。这种分子粘合不需要像热塑性树脂的热封这样的高温加热，且可以 通过短时间在低于热封温度的温度下进行加热就足以形成。因此，不会发生限 制光学分析精确度的折射率波动或热变形和扭变。
本方法非常简便且具有较短的处理过程，且可以大规模制造高质量、均一、 低成本、高成品率的微量化学芯片。
根据本发明的反应装置，通过使用装入装置主体中的微量化学芯片，可以 在短时间内对包含于来源于痕量的生物体的珍贵样本和/或痕量的稀释试剂中 的有用物质如生物组分进行精确而简便的微量分析和/或微量合成。
附图说明
图1是显示本发明微量化学芯片的制造过程的示意性透视图。
图2是显示本发明其它微量化学芯片的制造过程的示意性透视图。
图3是显示使用本发明微量化学芯片时的状态的透视图。
图4是显示本发明实施例3的其它微量化学芯片的制造过程的示意性透视 图。
具体实施方式
在下文中，将详细阐述本发明的实施方式，但本发明的范围不受这些实施 方式所限。
参照图1，图1显示了作为本发明一实施方式的微量化学芯片1的制造过 程，微量化学芯片1装有橡胶片20，该橡胶片20具有挠性且堆叠在遮盖用金 属基材片10与底面支承用金属基材片30之间。
通道状的流路26通过贯通橡胶片20的两个面而在橡胶片上形成。流体试 样即液态或气态试样和/或试剂通过加压而流入流路26并在此处发生化学反 应。流路26从作为起点末端的流体试样注入部21a、21b开始延伸；在这些注 入部的下游汇聚；分叉成从该处延伸至流体试样排出部22a的分支通道和从该 处延伸至流体试样排出部22b、22c的主通道；且在主通道的下游分叉而延伸 至作为终点末端的流体试样排出部22b、22c。橡胶片20的上面24和下面25 的流路26区域以外的表面被活化。
流体试样注入孔11a、11b和流体试样排出孔12a、12b、12c在遮盖用基 材片10中开孔，该基材片10与橡胶片20具有相同尺寸并重叠在橡胶片上。 在与流体试样注入部21a、21b以及流体试样排出部22a、22b、22c分别对应 的位置配置流体试样注入孔11a、11b和流体试样排出孔12a、12b、12c。遮盖 用基材片10面向橡胶片20的下面15的除了流体试样注入孔11a、11b以及流 体试样排出孔12a、12b、12c的区域以外的表面被活化。
底面支承用基材片30面向橡胶片20的上面34的整个表面被活化。
在由活化处理所产生的或本来就存在的活性基团如羟基之间通过脱水形 成醚键这样强力的共价键，或者由硅烷偶联剂分子中多个官能团形成新的共价 键。因此在这些片10、20、30之间通过活性基团而形成了直接的化学结合。
橡胶片20除了硅橡胶以外，可由任一种非硅橡胶制成。具体而言，橡胶 片20可由硅橡胶例如过氧化物交联型硅橡胶、加成交联型硅橡胶和缩合交联 型硅橡胶；三维硅橡胶例如用上述这样的硅橡胶与烯烃橡胶掺合而成的共混 胶；或非硅橡胶制成。橡胶片20可以是由这些橡胶通过注塑或拉伸并且在需 要时进行交联而制得的硅橡胶弹性片。这些橡胶原料具有10000～1000000的 数均分子量。
作为橡胶片20原料的过氧化物交联型硅橡胶只要能够由硅原料化合物合 成橡胶且能够利用过氧化物型交联剂进行交联，则不作限定。具体而言，可以 例举聚二甲基硅氧烷、乙烯基甲基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚物、乙烯基封端 的聚二甲基硅氧烷、乙烯基封端的二苯基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚物、乙烯 基封端的二乙基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚物、乙烯基封端的三氟丙基甲基硅 氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚物、乙烯基封端的聚苯基甲基硅氧烷、乙烯基甲基硅 氧烷/二甲基硅氧烷共聚物、三甲基硅氧烷基封端的二甲基硅氧烷/乙烯基甲基 硅氧烷共聚物、三甲基硅氧烷基封端的二甲基硅氧烷/乙烯基甲基硅氧烷/二苯 基硅氧烷共聚物、三甲基硅氧烷基封端的二甲基硅氧烷/乙烯基甲基硅氧烷/二 (三氟丙基)甲基硅氧烷共聚物、三甲基硅氧烷基封端的聚乙烯基甲基硅氧烷、 甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷、丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基 硅氧烷、(甲基丙烯酰氧基丙基)甲基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚物、以及(丙烯 酰氧基丙基)甲基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物。
作为共存的过氧化物型交联剂，可以例举例如酮过氧化物、二酰基过氧化 物、过氧化氢、二烷基过氧化物、过氧缩酮、烷基过酸酯、过碳酸盐。更具体 而言，可以例举酮过氧化物、过氧缩酮、过氧化氢、二烷基过氧化物、过氧碳 酸盐、过氧酯、苯甲酰过氧化物、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、叔丁基 过氧化氢、二叔丁基过氧化氢、二(二环苯甲酰)过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔 丁基过氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己炔、二苯甲酮、米蚩酮、 二甲基氨基苯甲酸乙酯、和苯甲酸乙酯。
过氧化物型交联剂的用量可以根据选择性使用的硅烷交联剂的性质、和由 硅橡胶制成的橡胶片20的性质或者所制备的硅橡胶的种类来适当确定。作为 过氧化物型交联剂的用量，优选基于100质量份的硅橡胶为0.01～10质量份， 进一步优选为0.1～2质量份。如果用量低于该范围，则交联密度过低，无法得 到作为硅橡胶的所需性质。相反，如果用量高于该范围，则交联密度过高，无 法得到所需的弹性。
作为橡胶片20原料的加成型硅橡胶可以通过在Pt催化剂的存在下利用以 下组合物进行合成而得到。组合物包括：含有乙烯基的聚硅氧烷，例如乙烯基 甲基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚物、乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、乙烯基封 端的二苯基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚物、乙烯基封端的二乙基硅氧烷/聚二 甲基硅氧烷共聚物、乙烯基封端的三氟丙基甲基硅氧烷/聚二甲基硅氧烷共聚 物、乙烯基封端的聚苯基甲基硅氧烷、乙烯基甲基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物、 三甲基硅氧烷基封端的二甲基硅氧烷/乙烯基甲基硅氧烷/二苯基硅氧烷共聚 物、三甲基硅氧烷基封端的二甲基硅氧烷/乙烯基甲基硅氧烷/二(三氟丙基) 甲基硅氧烷共聚物、三甲基硅氧烷基封端的聚乙烯基甲基硅氧烷等；和含有H 基的聚硅氧烷，例如H封端的聚硅氧烷、甲基H硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物、 聚甲基H硅氧烷、聚乙基H硅氧烷、H封端的聚苯基(二甲基H硅氧基)硅氧 烷、甲基H硅氧烷/苯基甲基硅氧烷共聚物、甲基H硅氧烷/辛基甲基硅氧烷共 聚物等。其它用于制备加成型硅橡胶的组合物包括：含有氨基的聚硅氧烷，例 如氨基丙基封端的聚二甲基硅氧烷、氨基丙基甲基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚 物、氨基乙基氨基异丁基甲基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物、氨基乙基氨基丙基 甲氧基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物、二甲基氨基封端的聚二甲基硅氧烷；和含 有环氧基的聚硅氧烷，例如环氧丙基封端的聚二甲基硅氧烷、(环氧环己基乙 基)甲基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物、含有酸酐基的聚硅氧烷例如琥珀酸酐封 端的聚二甲基硅氧烷、或含有异氰酸基的化合物例如二异氰酸甲苯甲酰酯、1,6- 六亚甲基二异氰酸酯等。
由这些组合物来制备橡胶片20的加工条件无法一概而论，因为加工条件 根据加成反应的种类和特性而不同，但是通常可以在0～200℃、1分钟～24 小时的条件下进行制备。在这些条件下，可以得到作为橡胶片20的加成型硅 橡胶。在制备于低温下进行的情况中，为了得到具有良好物性的硅橡胶，应当 延长反应时间。在更重视生产性而非物性的情况中，应当在更高的温度下以更 短的时间来进行制备。如果根据制造过程或加工条件必须在某一时间段内进行 制备，则应当在相对较高的温度范围下进行制备，以配合所需的加工时间段。
作为橡胶片20原料的缩合型硅橡胶可以通过在锡催化剂的存在下利用以 下组合物进行合成而得到。作为该组合物，可以例举由硅烷醇基封端的聚硅氧 烷所组成的单缩合组分的组合物，作为硅烷醇基封端的聚硅氧烷，可以例举硅 烷醇封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷醇封端的聚二苯基硅氧烷、硅烷醇封端的聚 三氟甲基硅氧烷、硅烷醇封端的二苯基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物等；
该缩合型硅橡胶也可以由这些硅烷醇基封端的聚硅氧烷和交联剂所组成 的另一种组合物得到，作为交联剂，可以例举四乙酰氧基硅烷、三乙酰氧基甲 基硅烷、二叔丁氧基二乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、四乙氧基硅烷、 三乙氧基甲基硅烷、二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷、四正丙氧基硅烷、乙烯基三 甲氧基硅烷、甲基三(甲基乙基酮肟)硅烷、乙烯基三(甲基乙基酮肟酰基)硅烷、 乙烯基三异丙烯基硅烷(vinyltriisopropenoxysilane)、三乙酰氧基甲基硅烷、 三(乙基甲基)肟甲基硅烷、二(N-甲基苯并酰氨基)乙氧基甲基硅烷、三(环己基 氨基)甲基硅烷、三乙酰基酰氨基甲基硅烷、三(二甲基氨基)甲基硅烷；或 者
该缩合型硅橡胶也可以由这些硅烷醇基团封端的聚硅氧烷和端基封闭的 聚硅氧烷得到的另一种组合物得到，作为端基封闭的聚硅氧烷，可以例举氯封 端的聚二甲基硅氧烷、二乙酰氧基甲基封端的聚二甲基硅氧烷、端基封闭的聚 硅氧烷。
由这些组合物来制备缩合型硅橡胶的加工条件无法一概而论，因为加工条 件根据缩合反应的种类和特性而不同，但是通常可以在0～100℃、10分钟～ 24小时的条件下进行制备。在这些条件下，可以得到作为橡胶片20的缩合型 硅橡胶。在制备于低温下进行的情况中，为了得到具有良好物性的硅橡胶，应 当延长反应时间。在更重视生产性而非物性的情况中，应当在更高的温度下以 更短的时间来进行制备。如果根据制造过程或加工条件必须在某一时间段内进 行制备，则应当在相对较高的温度范围下进行制备，以配合所需的加工时间段。
用于橡胶片20的经过掺合的橡胶材料包含硅橡胶和烯烃橡胶。作为烯烃 橡胶，可以例举1,4-顺式丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物橡 胶、聚丁烯橡胶、聚异丁烯橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯烃橡胶、氯 化乙烯-丙烯橡胶、氯化丁基橡胶。
用于橡胶片20的非硅橡胶的原料通过用原料橡胶状物质的混合物进行交 联而得到，这些原料橡胶状物质可以例举天然橡胶、1,4-顺式丁二烯橡胶、异 戊二烯橡胶、聚氯丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶、氢化苯乙烯丁二烯共 聚物橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶、氢化丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶、聚丁 烯橡胶、聚异丁烯橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯烃橡胶、环氧乙烷- 表氯醇共聚物橡胶、氯化聚乙烯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、烷基化的氯磺化聚 乙烯橡胶、氯丁二烯橡胶、氯化丙烯酸橡胶、溴化丙烯酸橡胶、氟橡胶、表氯 醇橡胶及其共聚物橡胶、氯化乙烯丙烯橡胶、氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶、 利用四氟乙烯、六氟丙烯、偏二氟乙烯和四氟乙烯等单体而得到的均聚物橡胶 或二维或三维的共聚物或三聚物橡胶、乙烯/四氟乙烯共聚物橡胶、丙烯/四氟 乙烯共聚物橡胶、乙烯-丙烯酸橡胶、环氧橡胶、聚氨酯橡胶、两端不饱和基 弹性体等线性聚合物。这些橡胶可以单独使用或使用它们的混合物。
橡胶片20的原料优选为硅橡胶。
橡胶片20的流路26的宽度可以为0.5μm～5mm、优选为10～1000μm， 对其形状不作特别的限定，可以是具有连续线形形状和/或分叉线形形状的直线 和曲线中的任一种，且可以设成单一线的形式或多条线并排的形式。橡胶片20 的厚度优选为5～100μm。由于流路26的宽度窄且橡胶片20的厚度薄，样本 和/或试剂与橡胶片之间的接触区域可最小化。而且，可以防止由于橡胶组分从 橡胶片的泄漏所导致的样本和/或试剂的污染以及上述物质对橡胶组分的吸附。 为了防止样本和/或试剂的污染和吸附，当使用非反应性的树脂对橡胶片20的 流路26的至少一个侧面27进行涂覆或沉积、或使用例如二氧化钛和二氧化硅 等非反应性的无机物对上述侧面27进行沉积时，可以更好地防止样本和/试剂 的污染和吸附，从而完全避免橡胶片与样本和/或试剂之间的接触，作为所述非 反应性的树脂，可以例举含氟树脂例如聚四氟乙烯树脂、磷酸树脂例如2-(甲 基丙烯酰氧基)乙基2-(三甲基胺基)乙基磷酸酯(MPC)聚合物、和聚二甲苯树 脂例如聚对二甲苯。
基材片10、30除了金属以外还可以由陶瓷、玻璃或树脂制成；可以形成 为单一的板状或薄层状；且可以利用层压来进行加工。虽然基材片10、30对 于样本或试剂具有相当的稳定性，但是基材片10、30中与样本或试剂相接触 的部分优选由树脂来制造，经过树脂的涂覆或利用层压来形成。
作为形成基材片10、30的材料的金属，可以例举金、银、铜、铁、钴、 硅、铅、猛、钨、钽、铂、镉、锡、钯、镍、铬、钛、锌、铝、镁，以及由这 些金属所构成的二元、三元或多元组分的金属合金。
作为形成基材片10、30的材料的陶瓷，可以例举金属例如银、铜、铁、 钴、硅、铅、猛、钨、钽、铂、镉、锡、钯、镍、铬、铟、钛、锌、钙、钡、 铝、镁、钠、钾等的氧化物、氮化物和碳化物，以及它们的单体或复合体。
作为形成基材片10、30的材料的玻璃，可以例举石英、硼硅酸盐玻璃和 无碱玻璃。
作为形成基材片10、30的材料的树脂，可以例举树脂例如聚碳酸酯树脂、 环烯烃树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二 甲酸丁二醇酯树脂、纤维素及其衍生物、羟乙基纤维素、淀粉、二乙酰纤维素、 经过表面皂化的乙酸乙烯酯树脂、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、等规聚丙烯、 石油树脂、聚苯乙烯、s-聚苯乙烯、色烷-茚树脂、萜烯树脂、苯乙烯-二乙烯 基苯共聚物、ABS树脂、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯腈、聚甲基丙 烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚氰基丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、 聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩醛、聚氯乙烯、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯 乙烯-乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-乙烯共聚物、偏二氟乙烯-丙烯 共聚物、1,4-反式-聚丁二烯、聚甲醛、聚乙二醇、聚丙二醇、苯酚甲醛树脂、 甲酚甲醛树脂、间苯二酚树脂、三聚氰胺树脂、二甲苯树脂、甲苯树脂、甘酞 树脂、改性甘酞树脂、不饱和聚酯树脂、烯丙酯树脂、尼龙6、尼龙66、尼龙 610、聚酰亚胺、聚酰胺、聚苯并咪唑、聚酰胺酰亚胺、硅树脂、硅橡胶、硅 酮树脂、呋喃树脂、聚氨酯树脂、聚苯醚、聚二甲基苯醚、三烯丙基异氰脲酸 酯化合物与聚苯醚或聚二甲基苯醚的混合物、(聚苯醚或聚二甲基苯醚、三烯 丙基异氰脲酸酯、过氧化物)的混合物、聚二甲苯、聚苯硫醚(PPS)、聚砜 (PSF)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PPI，Kapton)、 聚四氟乙烯(PTFE)、液晶树脂、芳纶纤维、碳纤维，以多种这些树脂的混 合物例示的聚合物材料，及其交联产物。
当位于基材片10、30与橡胶片20之间的结合面利用人工方法来活化时， 可以使用例如电晕放电处理、等离子体处理和/或紫外线照射处理。
由金属、陶瓷或玻璃制成的基材片10、30与橡胶片20通过由在它们的活 化处理所生成的活性基团如羟基之间脱水所生成的醚键来牢固结合。当仅通过 堆叠这些片材就能够使活性基团如羟基进行足够的初步接触从而形成醚键时， 则无需进行活性处理。
虽然作为一实施方式给出了基材片10、30与橡胶片20通过醚键的直接结 合，但是基材片10、30与橡胶片20也可以通过由硅烷偶联剂通过而介在的化 学键如共价键或氢键而进行间接结合。在这种情况中，可通过硅烷偶联剂的单 分子居间于基材片10、30与橡胶片20之间来形成化学键。例如，通过电晕放 电处理、等离子体处理和/或紫外线照射处理对位于由硅橡胶或非硅橡胶制成的 橡胶片20与由金属、陶瓷、玻璃或树脂制成的基材片10、30之间的结合面的 至少一个进行活化，且基材片10、30与橡胶片20通过由具有能够与羟基反应 形成醚键的氨基和/或具有1～4个碳原子的烷氧基或具有可水解性的烷氧基等 价基团的硅烷偶联剂而介在的该化学键来结合。
因此，具有烷氧基而不含氨基的硅烷偶联剂包括市售可得的硅烷偶联剂。 具体而言，可以例举：具有乙烯基和烷氧基的硅烷偶联剂，例如乙烯基甲氧基 硅烷(KBM-1033)和乙烯基三乙氧基硅烷(KBE-1033)；具有环氧基和烷氧 基的硅烷偶联剂，例如2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(KBM-303)、 3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷(KBM-402)、3-缩水甘油氧基丙基三 甲氧基硅烷(KBM-403)、3-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷(KBE-402) 和3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷(KBE-403)；具有苯乙烯基和烷氧基的 硅烷偶联剂，例如对苯乙烯基甲氧基硅烷(KBM-1403)；具有(甲基)丙烯 酰基和烷氧基的硅烷偶联剂，例如3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷 (KBM-502)、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM-503)、3-甲基丙 烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷(KBE-502)、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧 基硅烷(KBE-503)、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM-5103)；具有 脲基和烷氧基的硅烷偶联剂，例如3-脲基丙基三乙氧基硅烷(KBE-585)；具 有巯基和烷氧基的硅烷偶联剂，例如3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷(KBM-802) 和3-巯基丙基三甲氧基硅烷(KBM-803)；具有硫化基和烷氧基的硅烷偶联 剂，例如四硫化二(三乙氧基硅烷基丙基)(KBE-846)；和具有异氰酸酯基和 烷氧基的硅烷偶联剂，例如3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷(KBE-9007)(以 上均由信越化学工业株式会社(信越シリコーン株式会社)制造；商品名)。 另外，还可以例举：具有乙烯基和乙酰氧基的硅烷偶联剂，例如乙烯基三乙酰 氧基硅烷(Z-6075)；具有烯丙基和烷氧基的硅烷偶联剂，例如烯丙基三甲氧 基硅烷(Z-6285)；具有烷基和烷氧基的硅烷偶联剂，例如甲基三甲氧基硅烷 (Z-6366)、二甲基二甲氧基硅烷(Z-6329)、三甲基甲氧基硅烷(Z-6013)、 甲基三乙氧基硅烷(Z-6383)、甲基三苯氧基硅烷(Z-6721)、乙基三甲氧基 硅烷(Z-6321)、正丙基三甲氧基硅烷(Z-6265)、二异丙基二甲氧基硅烷 (Z-6258)、异丁基三甲氧基硅烷(Z-2306)、二异丁基二甲氧基硅烷(Z-6275)、 异丁基三乙氧基硅烷(Z-6403)、正己基三甲氧基硅烷(Z-6583)、正己基三 乙氧基硅烷(Z-6586)、环己基甲基二甲氧基硅烷(Z-6187)、正辛基三乙氧 基硅烷(Z-6341)和正癸基三甲氧基硅烷(Z-6210)；具有芳基和烷氧基的硅 烷偶联剂，例如苯基三甲氧基硅烷(Z-6124)；具有烷基和氯硅烷基的硅烷偶 联剂，例如正辛基二甲基氯硅烷(ACS-8)；烷氧基硅烷的硅烷偶联剂，例如 四乙氧基硅烷(Z-6697)(以上均由东丽·道康宁株式会社(東レ·ダウコー ニング株式会社)制造；商品名)。
作为具有烷氧基而不含氨基的硅烷偶联剂，还可以例举具有氢化硅烷基 (SiH基)的烷氧基硅烷基化合物。例如，可以选用：
(CH3O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(CH3O)3SiCH2CH2CH2Si(OCH3)2OSi(OCH3)3、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(OCH3)2OSi(OCH3)3、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2H、
(CH3O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2H、
(i-C3H7O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)H2、
(n-C3H7O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2Si(CH3)2Si(CH3)2H、
(n-C4H9O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(t-C4H9O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(C2H5O)2CH3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(CH3O)2CH3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2Si(CH3)2Si(CH3)2H、
CH3O(CH3)2SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(n-C3H7)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(i-C3H7O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(n-C4H9)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(t-C4H9O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2CH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2H、
(CH3O)3SiCH2C6H4CH2CH2Si(CH3)2C6H4Si(CH3)2H、
(CH3O)2CH3SiCH2C6H4CH2CH2Si(CH3)2C6H4Si(CH3)2H、
CH3O(CH3)2SiCH2C6H4CH2CH2Si(CH3)2C6H4Si(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2C6H4CH2CH2Si(CH3)2C6H4Si(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2C6H4OC6H4Si(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2C2H4Si(CH3)2H、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2O[Si(CH3)2O]p1Si(CH3)2H、
C2H5O(CH3)2SiCH2CH2CH2Si(CH3)2O[Si(CH3)2O]p2Si(C2H5)2H、
(C2H5O)2CH3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2O[Si(CH3)2O]p3Si(CH3)2H、
(CH3)3SiOSiH(CH3)O[SiH(CH3)O]p4Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(C2H5OSi(CH3)CH2CH2CH2)SiCH3]O[SiH(CH3)O]p5Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(C2H5OSiOCH3CH2CH2CH2)SiCH3]O[SiH(CH3)O]p6Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(C2H5OSi(CH3)CH2CH2CH2)SiCH3]O[SiH(CH3)O]p7Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(Si(OC2H5)2CH2CH2CH2)SiCH3]O[SiH(CH3)O]p8Si(CH3)3、
(CH3)3SiOSi(OC2H5)2O[SiH(CH3)O]p9[Si(CH3)2O]q1Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(C2H5Osi(CH3)CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][SiH(CH3)O]p10[Si(CH3)2O]q2Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][SiH(CH3)O]p11[Si (CH3)2O]q3Si(CH3)3、
(CH3)3SiOSi(OC2H5)2O[SiH(C2H5)O]p12Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(Si(OC2H5)2CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(C2H5)]O[SiH(C2H5)O]p13Si(CH3)3、
(CH3)3SiO[(C2H5OSi(CH3)CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(C2H5)]O[SiH(C2H5)O ]p14Si(CH3)3、
C2H5OSi(CH3)2CH2CH2CH2CH2CH2CH2(CH3)2SiO[HSi(CH3)2OSiC6H5O]p15Si(CH3)2H、
Si(OCH3)3CH2CH2CH2CH2CH2CH2(CH3)2SiO[HSi(CH3)2OSiC6H5O]p16Si(CH 3)2H、
H(CH3)2SiO[(C2H5OSi(CH3)2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p17Si(CH3)2H 、
H(CH3)2SiO[(C2H5OSi(CH3)2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p18Si(C H3)2H、
H(CH3)2SiO[(C2H5OSi(CH3)2CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O] p19Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(C2H5OSi(CH3)2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][H SiCH3O]p20Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(C2H5OSi(CH3)2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(C H3)O][HSiCH3O]p21Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2C6H4CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p22Si(C H3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2C6H4CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p23Si(C H3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2C6H4CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p24Si(CH3)2H 、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3C6H4CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p25Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p26Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p27Si(CH3)2H 、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p28Si (CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH 3O]p29Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2)Si(CH3)O ][HSiCH3O]p30Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2C6H4CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p31Si(C H3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2C6H4CH2CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p32Si(C H3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2C6H4CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p33Si(CH3)2H 、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3C6H4CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p34Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[(Si(OCH3)3CH2CH2C6H4CH2CH2)Si(CH3)O][HSiCH3O]p35Si(C H3)2H、
H(CH3)2SiO[(CH3O)Si(CH3)CH2CH2CH2CH2CH2CH2Si(CH3)2OSiC6H5O]p36[ HSi(CH3)2OSiC6H5O]q4Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO[Si(OCH3)2CH2CH2CH2CH2CH2CH2Si(CH3)2OSiC6H5O]p37[HSi( CH3)2OSiC6H5O]q5Si(CH3)2H、
C2H5O(CH3)2SiO[SiH(CH3)O]p38[SiCH3(C6H5)O]q6Si(CH3)2H、
Si(OC2H5)3CH2CH2CH2CH2CH2CH2(CH3)2SiO[SiH(CH3)O]p39[SiCH3(C6H5) O]q7Si(CH3)2H、
C2H5OSi(CH3)2CH2CH2CH2CH2CH2CH2(CH3)2SiO[SiH(CH3)O]p40[SiCH3(C6H5)O]q8Si(CH3)2H、
H(CH3)2SiO(C2H5O)Si(CH3)O[SiH(CH3)O]p41[SiCH3(C6H5)O]q9Si(CH3)2H和
H(CH3)2SiO[Si(OC2H5)3CH2CH2CH2Si(CH3)]O[SiH(CH3)O]p42[SiCH3(C6H5) O]q10Si(CH3)2H。
在这些基团中，p1～p42以及q1～q10是1～100的数字。具有氢化硅烷 基的烷氧基硅烷基化合物优选在单一分子中具有1～99个氢化硅烷基。
作为具有烷氧基而不含氨基的硅烷偶联剂，还可以例举具有氢化硅烷基的 烷氧基硅烷基化合物。例如，可以选用：
(C2H5O)3SiCH2CH＝CH2、
(CH3O)3SiCH2CH2CH＝CH2、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH＝CH2、
(CH3O)3SiCH2CH2CH2CH2CH＝CH2、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2CH2CH＝CH2、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH＝CH2、
(CH3O)3SiCH2(CH2)7CH＝CH2、
(C2H5O)2Si(CH＝CH2)OSi(OC2H5)CH＝CH2、
(CH3O)3SiCH2CH2C6H4CH＝CH2、
(CH3O)2Si(CH＝CH2)O[SiOCH3(CH＝CH2)O]t1Si(OCH3)2CH＝CH2、
(C2H5O)2Si(CH＝CH2)O[SiOC2H5(CH＝CH2)O]t2Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2[Si(CH3)2O]t3CH＝CH2、
(CH3O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2[Si(CH3)2O]t4CH＝CH2、
CH3O(CH3)2SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2[Si(CH3)2O]t5CH＝CH2、
(C2H5O)2CH3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2[Si(CH3)2O]t6CH＝CH 、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2[Si(CH3)2O]t7CH＝CH、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2(Si(CH3)3O)Si(CH3)O[Si CH3(-)O]u1Si(CH3)3CH＝CH2、
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2Si(CH3)2OSi(CH3)2CH2CH2(Si(CH3)3O)Si(CH3)O[Si CH3(-)O]u2[Si(CH3)2O]t8Si(CH3)3CH＝CH2、
(C2H5O)2Si(CH＝CH2)O[SiCH3(OC2H5)O]u3Si(OC2H5)2CH＝CH2、
(C2H5O)2Si(CH＝CH2)O[Si(OC2H5)2O]u4Si(OC2H5)2CH＝CH2和
(C2H5O)2Si(CH＝CH2)O[Si(OC2H5)2O]u5Si(OC2H5)2CH＝CH2。
在这些基团中，t1～t8以及u1～u5是1～30的数字。具有氢化硅烷基的 烷氧基硅烷基化合物优选在单一分子中具有1～30个乙烯基。
可以利用金属催化剂例如包含铂的化合物来加速这些乙烯基和SiH基的 反应，从而可以使基材片与橡胶片结合。
作为具有烷氧基而不含氨基的硅烷偶联剂，还可以例举在两末端具有烷氧 基硅烷基的烷氧基硅烷基化合物。例如，可以选用：
(C2H5O)3SiCH2CH2Si(OC2H5)3、
(C2H5O)2CH3SiCH2CH2Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3SiCH＝CHSi(OC2H5)3、
(CH3O)3SiCH2CH2Si(OCH3)3(CH3O)3SiCH2CH2C6H4CH2CH2Si(OCH3)3、
(CH3O)3Si[CH2CH2]3Si(OCH3)3、
(CH3O)2Si[CH2CH2]4Si(OCH3)3、
(C2H5O)2Si(OC2H5)2、
(CH3O)2CH3SiCH2CH2Si(OCH3)2CH3、
(C2H5O)2CH3SiOSi(OC2H5)2CH3、
(CH3O)3SiO[Si(OCH3)2O]v1Si(OCH3)3、
(C2H5O)3SiO[Si(OC2H5)2O]v2Si(OC2H5)3和
(C3H7O)3SiO[Si(OC3H7)2O]v3Si(OC3H7)3。
在这些基团中，v1～v3是0～30的数字。
作为具有烷氧基而不含氨基的硅烷偶联剂，还可以例举具有含水解基团的 硅烷基的烷氧基硅烷基化合物，例如：
CH3Si(OCOCH3)3、(CH3)2Si(OCOCH3)2、n-C3H7Si(OCOCH3)3、 CH2＝CHCH2Si(OCOCH3)3、C6H5Si(OCOCH3)3、CF3CF2CH2CH2Si(OCOCH3)3、 CH2＝CHCH2Si(OCOCH3)3、CH3OSi(OCOCH3)3、C2H5OSi(OCOCH3)3、 CH3Si(OCOC3H7)3、CH3Si[OC(CH3)＝CH2]3、(CH3)2Si[OC(CH3)＝CH2]3、 n-C3H7Si[OC(CH3)＝CH2]3、CH2＝CHCH2Si[OC(CH3)＝CH2]3、 C6H5Si[OC(CH3)＝CH2]3、CF3CF2CH2CH2Si[OC(CH3)＝CH2]3、 CH2＝CHCH2Si[OC(CH3)＝CH2]3、CH3OSi[OC(CH3)＝CH2]3、 C2H5OSi[OC(CH3)＝CH2]3、CH3Si[ON＝C(CH3)C2H5]3、 (CH3)2Si[ON＝C(CH3)C2H5]2、n-C3H7Si[ON＝C(CH3)C2H5]3、 CH2＝CHCH2Si[ON＝C(CH3)C2H5]3、C6H5Si[ON＝C(CH3)C2H5]3、 CF3CF2CH2CH2Si[ON＝C(CH3)C2H5]3、CH2＝CHCH2Si[ON＝C(CH3)C2H5]3、 CH3OSi[ON＝C(CH3)C2H5]3、C2H5OSi[ON＝C(CH3)C2H5]]3、 CH3Si[ON＝C(CH3)C2H5]3、CH3Si[N(CH3)]3、(CH3)2Si[N(CH3)]2、 n-C3H7Si[N(CH3)]3、CH2＝CHCH2Si[N(CH3)]3、C6H5Si[N(CH3)]3、 CF3CF2CH2CH2Si[N(CH3)]3、CH2＝CHCH2Si[N(CH3)]3、CH3OSi[N(CH3)]3、 C2H5OSi[N(CH3)]3和CH3Si[N(CH3)]3。
作为含有氨基且具有烷氧基的硅烷偶联剂，包括市售可得的硅烷偶联剂。 具体而言，可以使用以下例示的含有氨基的烷氧基硅烷基化合物：N-2-(氨基乙 基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷(KBM-602)、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙 基三甲氧基硅烷(KBM-603)、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷 (KBE-603)、3-氨基丙基三甲氧基硅烷(KBM-903)、3-氨基丙基三乙氧基 硅烷(KBE-903)、3-三乙氧基硅烷基-N-(1,3-二甲基-丁二烯)丙胺(KBE-9103)、 N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(KBM-573)和N-(乙烯基苄基)-2-氨基乙 基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷盐酸盐(KBM-575)(以上均由信越化学工业株 式会社制造；商品名)。另外，还可以使用以下例示的含有氨基的烷氧基硅烷 基化合物：3-氨基丙基三甲氧基硅烷(Z-6610)、3-氨基丙基三甲氧基硅烷 (Z-6611)、3-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷(Z-6094)、3-苯基氨基 丙基三甲氧基硅烷(Z-6883)和N[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]-N’-[(乙烯基苯基) 甲基]-1,2-乙二胺盐酸盐(Z-6032)(以上均由东丽·道康宁株式会社制造； 商品名)。
当基材片10、30由金属、陶瓷或玻璃制成而橡胶片20由硅橡胶制成时， 这些片材优选通过直接的醚键来结合。在这种情况中，活性基团如羟基通过电 晕放电处理在基材片10、30以及橡胶片20的表面上形成，从而通过加压或减 压下的压合在基材片10、30与橡胶片20之间经其水解而形成醚键。
当基材片10、30由金属、陶瓷或玻璃制成而橡胶片20由非硅橡胶制成时， 这些片材优选通过由具有烷氧基而不含氨基的硅烷偶联剂而介在的共价键即 碳氧键、碳碳键和硅氧键来结合。在这种情况中，活性基团如羟基通过电晕放 电处理在基材片10、30以及橡胶片20的表面上形成，从而通过施涂包含烷氧 基或烷氧基等价基团和可选地不饱和基团、环氧基、脲基、硫化物基团或异氰 酸酯基而不含氨基的烷基偶联剂，在常压、加压或减压下且在常温或加热温度 下压合而形成共价键。
当基材片10、30由树脂制成而橡胶片20由硅橡胶或非硅橡胶制成时，这 些片材优选通过由具有氨基和烷氧基的硅烷偶联剂而介在的共价键即硅氧键、 和羟基-氨基的氢键这些化学键来结合；以及通过新生成的活性基团如羧基或 羰基所形成的共价键例如酰胺键或亚胺键来结合。在这种情况中，活性基团如 羟基通过实施电晕放电处理在基材片10、30以及橡胶片20的表面上形成；包 含烷氧基或烷氧基等价基团的硅烷偶联剂被施涂于这些片材上；在常压、加压 或减压下且在常温或加热温度下对这些片材进行压合时，形成这些化学键。在 这种情况中，硅烷偶联剂的氨基容易吸附于树脂。当树脂是聚碳酸酯树脂、环 烯烃树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、丙烯酸树脂或环氧树脂时，尤其进行 反应，因此这些片材被快速、牢固、容易地结合。在这些树脂中，当树脂是聚 碳酸酯树脂或环烯烃树脂时，呈现出优异的防水性。
活性基团如基材片10、30的羟基和橡胶片20的羟基或与之反应的硅烷偶 联剂的反应性官能团的接近可以通过在减压或真空条件下去除接触界面的气 体介质、或者通过对它们的接触界面施加例如10～200kgf的应力(负荷)以 及进一步对它们的接触界面加热来加速，所述减压或真空条件，例如可以为50 托或更低，更具体而言，减压条件为50～10托，或真空条件为小于10托、更 具体为10托以下至1×10-3托、优选小于10托至1×10-2托。优选对基材片10、 30的羟基与橡胶片20的结合面的整个表面进行均匀的加压。如果数值超出上 述范围以外，则无法均匀地加压。
籍此，微量化学芯片1如显示一实施方式的图1所示，其制造如下所述。
将硅橡胶20切割成长方体的形状。通过激光束加工对橡胶片20进行钻孔 以形成贯通橡胶片20的微细流路26。通过激光束加工，流路26成形为以下形 状：即，从作为起点末端的流体试样注入部21a、21b处开始延伸，在这些注 入部的下游汇聚，形成从该处延伸至流体试样排出部22a的分支通道和从该处 延伸至流体试样排出部22b、22c的主通道，且在主通道的下游分叉，并在下 游延伸至作为终点末端的流体试样排出部22b、22c。接着，将遮盖用金属基材 片10切割成与橡胶片20相同的尺寸。通过打孔和冲压，使流体试样注入孔11a、 11b和流体试样排出孔12a、12b、12c分别在与流体试样注入部21a、21b和流 体试样排出部22a、22b、22c相对应的位置开孔。然后，将底面支承用金属基 材片30切割成与橡胶片20相同的尺寸。
用醇或水对基材片10、30和橡胶片20进行清洗。当利用电晕放电处理对 基材片10的下面15、基材片30的上面34以及橡胶片20的两面24、25这些 表面进行处理时，在这些表面上新形成了羟基。将橡胶片20夹在基材片10、 30之间并将压力降至例如10托或更低。接着，这些片材通过在例如80～120 ℃下加热同时以例如10～200kgf加压而热压结合。结果是通过基材片10、30 的羟基与橡胶片20的羟基之间的脱水而形成了醚键，使这些片材结合。从而， 得到了微量化学芯片1。
顺便一提的是，虽然给出的是对基材片10、30和橡胶片20施用电晕放电 处理的实施方式，但是也可以对其施用常压等离子体处理和/或紫外线照射处 理。通过这些处理，在有机或无机的基材片10、30和橡胶片20的表面生成了 羟基活性基团。另外，通过这些处理，还在有机基材片10、30和橡胶片20的 表面生成了例如羧基或羰基的活性基团。
基材片10、30和橡胶片20可以原本就具有羟基或原本不含羟基。当这些 片材原本不在表面具有羟基时，通过施用电晕放电处理、常压等离子体处理或 紫外线照射处理，可以高效地在其表面上生成羟基。
最佳的处理条件根据基材片10、30和橡胶片20的表面的材料的来历和种 类而变化。重要的是连续实施处理直至取得高达55kJ/m的表面张力。藉此得 到足够的粘合强度。
具体而言，基材片10、30和橡胶片20的电晕放电处理在例如以下条件下 利用电晕表面改性装置(例如信光电子仪器株式会社(信光電気計装株式会社) 制造的CoronaMaster)进行：电源：100V、输出电压：0～20kV、震荡频率： 0～40kHz下0.1～60秒、温度：0～60℃。
基材片10、30和橡胶片20的常压等离子体处理在例如以下条件下利用空 气等离子体发生器(例如松下电工株式会社(松下電工株式会社)制造的商品 名Aiplasma)进行：等离子体处理速度：10～100mm/秒、电源：200或220V AC(30A)、压缩空气：0.5MPa(1NL/分钟)、10kHz/300W～5GHz、电 功率：100～400W、照射时间：1～60秒。
基材片10、30和橡胶片20的紫外线照射处理在例如以下条件下利用紫外 线-发光二极管(UV-LED)辐照器(例如欧姆龙株式会社(オムロン株式会社) 制造的UV辐照器：商品名ZUV-C30H)进行：波长：200～400nm、电源： 100VAC、光源峰值照度：400～3000mW/cm2、照射时间：0.1～60秒。
经过电晕放电处理等活化处理后，将应该已经结合的基材片10、30的表 面15、34浸渍入作为分子粘合剂的硅烷偶联剂中，或者也可以在将硅烷偶联 剂喷涂于表面15、34上之后使基材片10、30与橡胶片20相接触。对浸渍或 喷涂的时间不作限定，重要的是使基材片10、30的基材表面均匀润湿。
施涂有硅烷偶联剂的基材片10、30可通过置于烘箱中、利用干燥器喷扫 热空气、或者通过照射高频波来加热和干燥。加热和干燥可以在50～250℃的 温度范围内进行1～60分钟。如果温度低于50℃，则基材片10、30表面上生 成的羟基与硅烷偶联剂之间的反应需要很长的时间，降低了生产性且增加了成 本。另一方面，如果温度超过250℃，则即使进行较短时间，基材片10、30 的表面也会变形或分解。如果加热和干燥的时间少于1分钟，则会热导率不足 并因此导致基材片10、30表面的羟基与硅烷偶联剂结合不充分。另一方面， 如果加热和干燥的时间超过60分钟，则生产性降低。
当基材片10、30表面的羟基与硅烷偶联剂之间的反应进行得不充分时， 可以使浸渍和干燥重复约1～5次。藉此，可以缩短每次浸渍和干燥的时间， 因此反应可通过增加反应频率来充分进行。
参照图1进行阐述，例如在微量合成的场合下，微量化学芯片1如下使用。 将微量化学芯片1安装于反应装置的微反应器(未示出)的装置主体中。使用 与用于注入流体试样的孔相连的加压器以在流体试样注入后通过对其加压来 使流体试样流入流路。注射器(未示出)气密性地插入遮盖用基材片10的注 入孔11a、11b中。流体试样即液态样本和液态试剂在各自被施加大于100kPa 至3MPa或更低的压力的同时，分别从注射器通过流体试样注入部21a、21b 注入流路26中。这两种流体试样在流路26中流动而汇聚、混合、并发生相互 反应。废液选择性地通过分支通道的流体试样排出部22a从流体试样排出孔12a 排出。含有极少量合成产物的流体试样排出，从而得到目标产物。
本发明的反应装置至少由微量化学芯片1、用于安装微量化学芯片1的装 置主体和用于在将流体试样注入微量化学芯片1后对其加压的加压器组成。加 压器具有与用于注入流体试样的孔相连的注入器如注射器、和用于输送流体试 样的流体机械如泵。流体试样可以通过使用加压器注入流路26并在流路26中 流动。流速优选为0.1～500μl/分钟。反应装置可具有在微量化学芯片1的上 侧和下侧与其相连或不与微量化学芯片相连的加热机构如加热器和/或冷却机 构。
微量化学芯片1的另一实施方式示于图2。在微量化学芯片1中，遮盖用 金属基材片10、第一橡胶片20、用作隔板的基材片30；第二橡胶片40、和底 面支承用金属基材片50依此顺序堆叠。
通过贯通橡胶片20、40的两个面来在橡胶片上形成流路26、46。在橡胶 片20中，流路26从作为起点末端的流体试样注入部21a、21b处分别延伸， 在这些注入部的下游汇聚，分叉成从该处延伸至流体试样排出部22a的分支通 道和从该处延伸至流体试样转移部23的主通道。流体试样转移孔33在用作隔 板的金属基材片30上与流体试样转移部23相对应的位置处开孔。流体试样转 移孔33处可设置止回阀。通过贯通第二橡胶片40的两面来在该橡胶片上与流 体试样转移孔33相对应的位置处形成流体试样输入部43，并通过贯通第二橡 胶片40的两面来在该橡胶片上形成流路46。流路46从作为另一个起点末端的 流体试样注入部41a延伸至流体试样输入部43，在此处汇聚，在汇聚处的下游 分叉，延伸至作为终点末端的流体试样排出部42a、42b。流体试样注入孔51a 和流体试样排出孔51b、51c在底面支承用金属基材片50上与流体注入部41a 以及流体试样排出部42a、42b相对应的位置处开孔。基材片10、20、30与橡 胶片20、40按照与图1相同的方式通过醚键来直接结合。基材片10、20、30 和橡胶片20、40可用上述原材料制成，可具有上述形状，且可以通过硅烷偶 联剂来结合。该微量化学芯片1可以通过与图1相同地利用加压来注入流体试 样的方式来使用。当注入在分子量、组分组成以及物性上各不相同的流体试样 时，微量化学芯片1可以通过多个橡胶片20、40的各流路26、46来防止意料 之外的污染。另外，通过发生在流路26、46中的反应，微量化学芯片1可对 流动试样中目标物质的分子量发生变化的流体试样和/或其比重发生变化的试 样进行适当的分离。
微量化学芯片1的另一实施方式示于图3。该微量化学芯片1由图1所示 的基材片10、30和橡胶片20组成。最外层的基材片10、30与橡胶片20一起 夹持在具有硬度和刚性的由两块树脂板或金属板制成的夹具60a、60b之间。 这些板材通过螺丝来固定。注入引导孔61a、61b和排出引导孔62a、62b、62c 分别在夹具60a、60b上与基材片10、30的流体试样注入孔11a、11b和流体 试样排出孔12a、12b、12c相对应的位置处开孔。该微量化学芯片1可以通过 与图1相同地利用加压来将流体试样注入流路26的方式来使用。夹具60a、60b 按压具有挠性的基材片10、30和橡胶片20以使流体试样在流路26中流动并 矫正这些片材以防止弯曲。该微量化学芯片1也可具有如图2所示的基材片10、 30、50和橡胶片20、40。在图1和图2所示的微量化学芯片1中，可以在基 材片10、30与橡胶片20之间插入或连结加热器(未示出)，也可以将加热器 设置在图3中所示的夹具上。可以在流体试样注入部21a、21b、流体试样排出 部22a、22b、22c、流体试样注入部41a以及流体试样排出部42a、42b中的任 一处连接用于探测样本、试剂和/或反应产物的传感器如电极等。
实施方式
下面详细描述了本发明的实施方式，但是本发明的范围不受这些实施方式 所限。
(实施例1)
使用环烯烃树脂基材片10、30和硅橡胶片20来制造图1中所示的微量化 学芯片1。环烯烃树脂基材片10、30由作为环烯烃树脂的ZEONOR(注册商 标，由日本瑞翁株式会社(日本ゼオン株式会社)制造)制成且具有2mm的 厚度和30×40mm的尺寸。硅橡胶片20由作为聚二甲基硅氧烷的SH-851-U (商品名，由东丽·道康宁株式会社制造)制成，形成与环烯烃树脂基材片10、 30相同的形状且具有50μm的厚度。就如图1所示的那样，利用激光束加工 装置(型号：LaserProSPIRIT，由COMNET株式会社(コムネット株式会社) 制造，加工条件：Speed10、power30、PPI400)形成宽度为500μm的通道状 且分叉的流路26，所述流路26具有各自直径为1mm的流体试样注入部21a、 21b和流体试样排出部22a、22b、22c。在遮盖用基材片10中钻出流体试样注 入孔11a、11b和流体试样排出孔12a、12c。在利用醇和水对遮盖用基材片10 和底面支承用基材片30进行清洗后，在以下条件下利用电晕放电处理对基材 片10、30的表面进行三次活化：间隙长度1mm、电压13.5kV、70mm/秒。 在将基材片10、30浸渍入含有0.1重量％的硅烷偶联剂3-(2-氨基乙基氨基)丙 基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中后，用离子交换水对基材片10、30进行清洗， 用气枪进行干燥，在80℃下加热10分钟，再次用乙醇清洗，用3-(2-氨基乙基 氨基)丙基三甲氧基硅烷处理和干燥，然后在相同的条件下利用电晕放电处理 来进行处理。在将流体试样注入孔11a、11b和流体试样排出孔12a、12b、12c 分别与流体试样注入部21a、21b和流体试样排出部22a、22b、22c对准的状 态下，将橡胶片20夹在基材片10、30之间。在将所得片材暴露于10托的减 压条件下15秒后，将所得片材通过在80℃下以70kgf压合15秒而使其热压 结合，从而得到微量化学芯片1。
当流体试样注入孔11b和流体试样排出孔12a、12b、12c关闭且继而通过 流体试样注入孔11a从流体试样注入部21a引入压缩空气时，呈现出高达1.5 Mpa的耐压性。
(实施例2)
使用分别具有30mm的水平和垂直侧面以及2mm厚度的不锈钢片10、 30，以及具有与其相同的形状但厚度为50μm的硅橡胶片20，来制造图1中 所示的微量化学芯片1。就像图1中所示的那样，利用激光束加工装置形成具 有试样注入部21a、21b、21c和流体试样排出部22a、22b、22c的流路26。在 基材片10中钻出流体试样注入孔11a、11b和流体试样排出孔12a、12b、12c。 用乙醇和水对基材片10、30进行清洗。在利用乙醇和水对基材片10、30和用 于橡胶片20进行清洗后，在与实施例1相同的条件下利用电晕放电处理对这 些片材的表面进行活化。在将流体试样注入孔11a、11b和流体试样排出孔12a、 12b、12c分别与流体试样注入部21a、21b和流体试样排出部22a、22b、22c 对准的状态下，将橡胶片20夹在基材片10、30之间。在将所得片材暴露于10 托的减压条件下15秒后，对所得片材通过在80℃下以70kgf压合15秒而使 其热压结合，从而得到微量化学芯片1。
呈现出与实施例1中的微量化学芯片相同的耐压性。
(实施例3)
(1)微量化学芯片的制造
使用环烯烃树脂基材片10、30和硅橡胶片20来生产图4中所示的微量化 学芯片1。环烯烃树脂基材片10、30由作为环烯烃树脂的ZEONOR(注册商 标，由日本瑞翁株式会社制造)制成。环烯烃树脂基材片10具有2mm的厚 度，而环烯烃树脂基材片30具有188μm的厚度，且这两种基材片都具有30 ×40mm的尺寸。硅橡胶片20由作为聚二甲基硅氧烷的SH-851-U(商品名， 由东丽·道康宁株式会社制造)制成，形成与环烯烃树脂片基材片10、30相 同的形状且具有500μm的厚度。就如图4所示的那样，利用激光束加工装置 (型号：LaserProSPIRIT，由COMNET株式会社生产，加工条件：Speed10、 power30、PPI400)形成宽度为500μm的通道状且分叉的流路26，所述流路 26具有各自直径为1mm的流体试样注入部21a、21b、21c和流体试样排出部 22a。在遮盖用基材片10中钻出流体试样注入孔11a、11b、11c和流体试样排 出孔12a。在利用乙醇和水对遮盖用基材片10和底面支承用基材片30进行清 洗后，在以下条件下利用电晕放电处理对基材片10、30的表面进行三次活化： 间隙长度1mm、电压13.5kV、70mm/秒。在将基材片10、30浸渍入含有0.1 重量％的硅烷偶联剂3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷(AEAPS)的乙醇 溶液中后，用气枪干燥所得片材，在80℃下加热10分钟，再次用乙醇清洗， 用3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷处理和干燥，然后在相同的条件下利 用电晕放电处理来进行处理。在将流体试样注入孔11a、11b和流体试样排出 孔12a、12b、12c分别与流体试样注入部21a、21b和流体试样排出部22a、22b、 22c对准的状态下，将橡胶片20夹在基材片10、30之间。在将所得片材暴露 于10托的减压条件下15秒后，对所得片材通过在80℃下以70kgf压合15秒 而热压结合，从而得到微量化学芯片。
(2)各试剂的制备
流体试样A：将7g五水合硫酸铜(II)(由和光纯药工业株式会社(和 光純薬工業株式会社)制造)溶解于100mL离子交换水中。
流体试样B：将35g酒石酸钾钠(由和光纯药工业株式会社制造)和10g 氢氧化钠(由和光纯药工业株式会社制造)溶解于100mL离子交换水中。
流体试样C：35.0～38.0％的甲醛溶液(由和光纯药工业株式会社制造)。
(3)微量化学芯片中的反应
将微量化学芯片在加热至90℃的金属板上预热5分钟后，利用加压器分 别以3μl/分钟、3μl/分钟和1μl/分钟的流速将制得的流体试样A、B和C从流 体试样注入孔11a、11b、11c注入。将微量化学芯片放置一段预设的时间。当 能用肉眼观察到从流体试样排出孔12a排出的废液时，能够发现其颜色变成棕 红色，从而确认液态试样在微量化学芯片中发生了混合和反应。
工业适用性
本发明的微量化学芯片可用于：在需要快速得到分析结果的急救医疗现场 对患者生物组分的分析；在犯罪现场从例如痕量的血迹、体液、毛发和生物组 织细胞等遗留物中提取DNA并进行扩增DNA的PCR扩增后利用电泳对DNA 进行鉴定的DNA分析；为了探索新药而对各种候选药物的物性和药效进行的 评价；用于定制医疗的诊断；肽、DNA和官能性低分子的微量合成等。
微量化学芯片由于可以简便地形成各种形状的流路，可用于定制医疗、各 种动植物的DNA分析等。
由本发明的微量化学芯片的制造方法所制得的微量化学芯片在安装于微 量反应器或分析装置上之后可用于医疗领域的遗传诊断或治疗；犯罪调查领域 中利用生物试剂进行的各种分析；在偏远地区如海洋或湖泊和水库等利用水下 装置进行的微生物搜索；以及药品开发中的各种合成。
本发明的反应装置是用于进行痕量样本和/或试剂的分析反应或合成反应 的装置，特别是可用作分析仪器或微量反应器。
对字母或数字的说明
1：微量化学芯片；10：基材片；11a、11b：流体试样注入孔；12a、12b、 12c：流体试样排出孔；15：下面；20：橡胶片；21a、21b：流体试样注入部； 22a、22b、22c：流体试样排出部；23：流体试样转移部；24：上面；25：下 面；26：流路；27：侧面；30：基材片；33：流体试样转移孔；34：上面；40： 橡胶片；41a：流体试样注入部；42a、42b：流体试样排出部；43：流体试样 输入部；50：基材片；51a：流体试样注入孔；52a、52b：流体试样排出孔； 60a、60b：夹具；61a、62b：注入引导孔；62a、62b、62c：排出引导孔。
机译： 使用能够准确，快速地分析微量生物化学物质的分光光度计中的化学发光分析芯片分析生物化学物质的方法
机译： 流体芯片，使用该芯片的流体运动控制方法以及化学反应装置
机译： 流体芯片，使用该芯片的流体运动控制方法以及化学反应装置
