微芯片和用于微芯片的通道结构的利记博彩app

专利名称：微芯片和用于微芯片的通道结构的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及微芯片和用于微芯片的通道结构。更具体地，例如， 本发明涉及设置有用于执4亍化学和生物分析的通道或多个通道并 且在通道中由鞘液(sheath liquid )的层流包围样品液的层流的条件 下进行液体供给(liquid feeding )的《效芯片。
背景技术：
近年来，；徵芯片得到了发展，其中，通过用在半导体产业中的 微加工技术的应用来设置用于执行化学和生物分析的区域和/或通 道或多个通道。这些微芯片已经开始被用于液相色谱法的电化学检 测器、医疗H务站的小型电4匕学传感器等。
将使用这种微芯片的分析系统称为p-TAS (微全分析系统)、 片上实验室、生物芯片等，并且作为可以在速度、效率和集成度方 面"R高化学和生物分析或者可以减小分析装置尺寸的4支术而引人注目。期望将能够以少量样品进行分析以及能够任意使用微芯片的
的p-TAS具体应用于处理珍贵的微量样品或大量标本的生物分析。
p-TAS的应用实例是微粒分析技术，其中，在配置在微芯片上 的通道内光学、电或,兹分析诸如细胞和微珠的微粒特性。在孩i粒分 析技术中，还进行基于^f鼓粒分析结果的从;微粒中分离收集满足预定 条件的种群。
例如，日本专利/>开第2003-107099号(下文称作专利文献1 ) 公开了 "具有用于引入含有微粒的溶液的通道和配置在引入通道的 至少一个侧面上的鞘流形成通道的孩t粒分离孩史芯片"。獨L粒分离孩吏 芯片还具有"獨Ui测量部，用于测量所引入的獨W立；至少两条孩吏 粒分离通道，设置在微粒测量部的下游侧以执行微粒的分离收集； 以及至少两个电一及，i殳置在,人纟鼓粒测量部直至孩t粒分离通道的通道 端口开口附近以4空制孩i4立的移动方向"。
通常，专利文献1中所公开的微粒分离孩i芯片被设计为通过"三 叉通道，，形成流体层流，该三叉通道具有用于引入含有孩M立的溶液 的通道和两个鞘流形成通道(参见该文献的"图l")。
图13A和图13B示出了通常的三叉通道结构(图13A)以及由 通道结构形成的样品液和鞘层流(图13B)。在三叉通道中，可以 通过沿图中虚线箭头方向由通道102、 102引入的鞘液层流从左侧 和右侧夹置沿图13A实线箭头方向穿过通道101的样品液层流。此 时，如图13B所示，可以通过通道中心来供应样品液层流。顺便提 及，在图13B中，用实线描述4羊品液层流，用虚线描述通道结构。
在专利文献l中公开的微粒分离微芯片中，三叉通道保证从左 侧和右侧由鞘液流来夹置含有孩i粒的溶液，并且使孩i粒通过微粒测量部的通道中心流动。因此，在光学测量樣i粒的情况下，例如，可 以用测量光精确地照射每个樣史粒。

发明内容
根据图13A和图13B所示的三叉通道，通过鞘液层流从左侧 和右侧夹置样品液层流，从而相对于夹置方向(图13A和图13B 中的Y轴正负方向)，可以在通道中偏移至任意位置的状态下供应 样品液层流。然而，对于其他方向，例如，通道的垂直方向(图13A 和图13B中的Z轴正负方向)，4艮难控制才羊品液的进液位置。才奐句 话iJt，在图13A和图13B所示的三叉通道中，4又能够形成Z轴方 向上的长方形(oblong)(截面中)的才羊品层流。
因此，具有才艮据现有技术的三叉通道的孩i芯片具有以下问题 例如，在使作为样品液体的含有微粒的溶液通过通道流动并经受光 学分析的情况下，沿通道的垂直方向(深度方向)存在微粒的供给 位置的偏差。因此，难以通过测量光精确地照射每个4鼓粒。
具体地，在分析诸如血球细胞的细胞的情况下，以在通道的底 面上滚动的方式供应细力包，并且在通道的垂直方向(深度方向)上 存在细胞供应位置和测量光的焦点位置之间的巨大差异，从而引起 分析精度的降低。
因此，需要这样的微芯片，其中，也可以沿通道的垂直方向(深 度方向)实现通过鞘液层流夹置(包围)才羊品液层流并且可以获得
高精度分析。
根据本发明的实施例，提供了一种微芯片，包括通道，允许 鞘液流过其中；以及孩t管，用于将样品液体引入流过通道的鞘液的 层流中。在微芯片中，通过微管将样品液体引入鞘液的层流，从而可以在通过鞘液层流包围样品液层流的条件下执4亍液体供给。作为 ^微管，可以以成束状态配置多个^f敬管，并且可以经由多个^f敖管中的 至少一个引入才羊品液体。
在《鼓芯片中，通道可以具有其垂直于液体供给方向的截面面积 沿着液体供纟会方向逐渐或逐步减少的缩小部。通过缩小部，在层流 的层流宽度缩小的同时〗吏鞘'液层流和才羊品液层流通过。
优选地，缩小部纟皮形成为其垂直于液体供纟合方向的截面面积逐 渐减小。尤其期待的是，缩小部的通道底面和通道顶面中的一个谬皮 形成为倾杀牛表面。通过形成为倾杀牛表面的缩小部的通道底面和通道 顶面中的一个，在朝向《鼓芯片的上侧或下侧偏移并^皮缩小的同时可 以 <吏鞘液层流和才羊品液层流通过。
另夕卜，可以^吏缩小部中的通道底面和通道顶面老|5形成为倾杀牛表 面。此夕卜，通道底面和通道顶面中的至少一个可以形成为类阶梯形 状，佳J寻垂直于液体供给方向垂直的截面面积逐步减小。此外，可 以以沿着液体供纟会方向逐渐或逐步收缩的方式形成通道侧壁。
在微芯片中，可以由允许电压被施加在其上的金属形成微芯 片。通过由允许电压^皮施加在其上的金属形成的孩史管，可以将电荷 赋予樣史管内流动的才羊品液。
在这种情况下，通道可设置有从通道的缩小部的下游侧的通道
开始分支的分支通道，乂人而在分支通道的分支部处，可以通过i殳置 在分支部处的电极来控制给予电荷的样品液的流动方向。
此夕卜，通道可i殳置有流体引入部，该流体引入部至少从一个侧 面连接分支部的上游侧的通道，并且通过其可以将气体和绝缘液中 的任一种流体？ 1入通道，从而在通过经由流体卩1入部引入的流体分成液滴的同时可以使穿过通道的鞘液层流和样品液层流通过。或 者，可选地，可以设置能够对流过微管的样品液给予压力差的压电 元件，乂人而可以以液滴化的状态(以已^皮分成液滴的状态)将冲羊品 液引入流过通道的鞘液层流。通过这种配置，含有孩t粒的样品液可
以被液滴化同时祐:给予电荷，这4吏得可以在分支部处控制液体供给方向。
根据本发明的其他实施例，4是供了其上均可以安装上述樣i芯片 的液体分析装置和微粒分离装置。
另外，根据另一实施例，提供了一种通道结构，包括允许流 体流过其中的通道以及用于将另 一 流体引入流过通道的液体层流 的微管。通过该通道结构，可以在由流过通道的流体的层流包围通 过微管引入的另一流体的层流的条件下执行流体供给。此外，才艮据 本发明的又一实施例，提供了用于微芯片通道的液体供给方法，其 中，通过《效管将才羊品液引入流过通道的鞘液层流，并且在通过鞘液 层流包围样品液层流的条件下执行液体供给。
在液体供给方法中，利用通过允许电压施加在其上的金属^:管 给予样品液的电荷，可将样品液引入流过具有分支部的通道的鞘液 层流，/人而在通道的分支部处，可通过i殳置在分支部处的电才及来控 制才羊'液的;危动方向。
在这种情况下，可以将气体和绝缘液体中的任一种流体引入鞘 液层流和冲羊品液层流穿过的通道，/人而可以将正在流动的鞘液层流 和样品液层流分成液滴，同时可通过金属微管对样品液给予电荷。 或者，可选地，可通过压电元件将压力差施加^会流过樣i管的样品液， 乂人而可以以液滴的状态将冲羊品液引入流过通道的鞘液层流，同时可 通过金属微管对样品液给予电荷。通过这种结构，可以使含有微粒的样品液进4于液滴化，同时^j"4羊品液给予电荷，,人而控制分支部处 的液体供纟会方向。
因此，根据本发明的实施例，才是供了还可以沿通道的垂直方向 (深度方向)实现通过鞘液层流夹置(包围)样品液层流并且可以 获得高精度分析的微芯片。


图1是示出才艮据本发明实施例的孩i芯片1的结构的简化顶面
图2A和图2B是示出在微芯片1中的通道内部形成的鞘液层 流和样品液层流的截面示意图，其中，图2A示出了图1的》文大图 的截面P-P,图2B示出了截面Q-Q;
图3是以成束状态配置的多个孩i管(microtube)中的每一个的 截面示意图，该图对应于图1的方文大图的截面Q-Q;
图4A和图4B是示出在微芯片1中的缩小部的上游侧(图4A) 和下游侧(图4B)上的鞘液层流和才羊品液层流的截面示意图，其 中，图4A示出了图2的截面R广R!，以及图4B示出了截面R2-R2;
图5A和图5B是示出沿液体供给方向逐步减少与液体供给方 向垂直的截面面积的缩小部的结构的截面示意'图6A-图6C是示出用于制造微芯片1的方法实例的概念图7是示出用于通过利用根据本发明实施例的微芯片2分离包 含在样品液中的樣i粒的方法的概念图，其中，通过允许电压施加在 其上的金属来形成微管。图8是示出孩史芯片2中用于液滴化样本液的压电元件的布置位 置的截面示意图9A和图9B是示出才企测部表面部分凹陷的孩史芯片2的结构 的简化透视图10是示出根据本发明实施例的微芯片3的结构的简化顶面
图IIA和图11B是以放大形式示出微芯片3的连接部的示意 图，其中，图IIA是顶面图，图IIB是沿包含微管的ZX平面截取 的截面图12是示出根据本发明实施例的液体分析装置(微粒分离装 置)的结构的示意图；以及
图13A和图13B是示出普通的三叉通道结构(图13A)和由 此形成的液体层流状态(图13B)的简化透^L图。
具体实施例方式
现在，将参照附图描述用于实现本发明的优选实施例。顺i"更4是 及，下文所述的实施例为本发明的典型示例性实施例，这些实施例 不^L用于狹义地解释本发明。
1.樣￡芯片
图1是示出根据本发明实施例的微芯片的结构的简化顶面图。
由图1中的标号l表示的孩允芯片在其中i殳置有包括弯曲部lll、 112、 113、 114的通道11,其中，通道11以约90度弯曲。在图1中，标号12表示用于将鞘液引入通道11的鞘液进口，标号13表 示用于将鞘液等排出至通道ll外部的出口。通过鞘液进口 12引入 通道ll的鞘液被供给并在弯曲部111、 112、 113、 114以约90度偏 移并经由出口 13 4非出。
(1-1 )微管
在通道11的弯曲部112处，配置用于将样本液引入流过通道 11的鞘液层流的樣史管14。在图1中，标号15表示用于将^f羊品液引 入微管14的样品液进口，标号141表示通道11侧端处的微管14 的开口，标号142表示^f品液进口 15侧端处的孩i管14—的开口。 乂人 样品液进口 15向开口 142提供的样品液流过孩史管14，以经由开口 141引入流过通道11的鞘液层流。
因此，在微芯片1中，通过微管14将样品液引入穿过通道11 的鞘液层流，从而，可以在通过鞘液层流包围样品液层流的条件下 执行液体供给。
(1-2)缩小部
在图1中，标号115表示i殳置在通道11中的缩小部。缩小部 115被形成为其垂直于液体供给方向的截面面积沿着从通道11的上 游侧朝向其下游侧的方向逐渐减小。具体地，形成缩小部115的通 道侧壁，^f吏得通道尺寸沿着液体供主会方向在图中Y轴方向上逐渐收 缩。因此，可以将缩小部115的形状看作在顶面图中宽度逐渐减小 的类纺锤形。对于该形状，缩小部115保证在沿图中Y轴方向缩小 层流宽度的同时可以^f吏革肖液层流和冲羊品液层流通过。jt匕夕卜，^口此形 成缩小部115以^吏通道底面为沿着下游方向在深度方向(图中的Z 轴方向)上变高的倾4牛表面。这确^呆了在深度方向上也可以缩小层 流宽度(下文将对此进行详细描述)。2.通过孩i管形成层流
图2A和图2B是示出形成在通道11内部的鞘液层流和样品液 层流的示意图。图2A是与图1的》文大图的截面P-P相对应的截面 示意图，并以放大形式示出了微管14的开口 141和通道11的缩小 部115。图2B是与图1的》文大图的截面Q-Q相对应的截面示意图， 并以;改大形式示出了,人通道的下游侧正面，见察的开口 141。
如图2A所示，通过微管14将样品液引入穿过通道11的鞘液 层流(参见图中的标号T)， /人而在通过鞘液层流T包围^^品液层 流(参见图中的标号S )的条件下可以执行液体供给。
图2A和图2B示出了i殳置孩i管14以^f吏其中心^皮定位为与通道 11的中心同轴的情况。在这种情况下，将才羊品液层流S引入穿过通 道11的鞘液层流T的中心。可通过调整通道11中微管14的布置 位置来4壬意地-没置才羊品液层流S在鞘液层流T中的形成位置。
另外，图2A和图2B示出了将微管14配置为单管的情况。微 管14不限于这种配置。例如，如图3所示，樣t管14可以为一束多 个管(图中为四个管)。在将一束管用作-敞管的情况下，例如，可 通过樣吏管14a、 14b、 14c、 14d中的4壬意一个引入才羊品液，也可以 通过樣i管14a、 14b、 14c、 14d中的其他樣史管引入除样品液和鞘液 之外的其他溶剂。顺便提及，图3示出了通过集成形成四个微管14a、 14b、 14c、 14d来实现成束的情况。
更具体地，例如，可以考虑以下才莫式，其中，通过4鼓管14a引 入含有微粒的样品液，并通过微管14b、 14c、 14d引入能够与樣史粒
反应的含有物质的溶液，从而使孩i粒与形成在通道11内部的层流 中的物质进行反应。能够与微粒反应的物质的实例包括结合至微粒 表面的抗体以及能够与孩t粒进行化学反应的化合物。如稍后将描述的，在〗吏含有孩M立的卩容液作为才羊品液流过通道并 使微粒经受光学分析和/或取样的情况下，可以在形成样品液层流时 1入结合至微粒表面的抗体，从而可以基于由结合至樣t粒的抗体所 拥有的荧光标签来执行微粒的分析和/或取样。此外，在引入能够与 微粒进行化学反应的化合物的情况下，能够在通道11内部检测微
粒和化合物之间的反应，并基于反应的存在与否"^M于孩吏粒的分析和
/或取样。
一起成束的微管数量可以为两个以上，并且可以根据引入的样 品液和溶剂的数量任意地设置数量。另外，在通道11侧端的相对 侧的每个微管的开口处，设置与样品液进口 15类似的用于提供各 种样本液或溶剂的结构。
3.通过缩小部缩小层流宽度
缩'J、部115 #皮形成为其垂直于液体供给方向的截面面积沿着通 道的下游方向逐渐减小。具体地，如图2A所示，形成缩小部115, 以l吏其通道底面为沿着下游方向在图中的Z轴方向上变高的倾4牛表 面。该形状确保了向缩小部115供给的鞘液层流和样品液层流穿过 同时朝向;f效芯片l的上表面侧偏移并在图中的Z轴方向上层流宽度 缩小。
图4A和图4B是示出在缩小部115的上游侧(图4A)和下游 侧(图4B )上的鞘液层流和样品液层流的示意图。图4A是与图2A 中的截面R4-R!相^f应的截面示意图，图4B是与图2A中的截面
R2-R2相对应的截面示意图。
如上面参照图l描述的，以沿着下游方向在Y轴方向上尺寸逐 渐减小的类纺^t垂形形状形成缩小部115。另外，如上面参照图2A 和图2B描述的，将缩小部115的通道底面形成为在沿着下游方向在z轴方向上变高的倾4+表面。因此，缩小部115#:形成为其垂直 于液体供纟合方向的截面面积沿着通道的下游方向减小，/人而4吏鞘液
层流T和样品液层流S穿过同时沿着Y轴和Z轴方向缩小层流宽 度并且朝向孩i芯片1的上侧(沿图4A和图4B中的Z轴正向)偏 移。具体地，如图4B所示， -使图4A所示的鞘液层流T和样品液 层流S穿过同时其层流宽度在缩小部115中^皮缩小。
因此，在鞘液层流和样品液层流的层流宽度缩小的同时执^f亍液 体供给。这确保了例如在使含有微粒的溶液作为样品液流过通道并 进行微粒的光学分析的情况下，可以用测量光精确地照射如此缩小 的样品液层流中的孩吏粒。具体地，根据缩小部115，不〗义可以沿孩i 芯片1的水平方向(图1中的Y轴方向)而且可以沿垂直方向(图 2A和图2B中的Z轴方向)缩小样品液层流的层流宽度。因此，在 通道11深度方向上的测量光的焦点位置可以精确地与^f敬粒的进液 位置一致。因此，能够用测量光精确地照射孩i粒，乂人而获得高测量 灵敏度。
还可以通过形成缩小部115的通道底面和通道顶面来完成鞘液 层流和样品液层流的层流宽度的这种缩小。另外，如图5A所示， 在缩小部115中，可以沿着下游方向以类阶梯形状形成通道顶面(和 /或通道底面)。在这种情况下，还以在顶—见图中其尺寸沿Y轴方向 逐步减小的类阶梯形状形成缩小部115。当缩小部115^皮形成为其 垂直于液体供纟合方向的截面面积沿着通道的下游方向逐步减小,人 而缩小层流宽度时，得到了形成缩小部115的优点。
如稍后将描述的，通过玻璃制成的基板层的湿蚀刻或干蚀刻或 通过树脂制成的基板层的纳米压印技术或注塑成型或切割来执行 配置在微芯片1中的缩小部115等的形成。在这种情况下，与形状 为类阶梯形状的情况相比，缩小部115的形状为倾斜表面的情况下更容易4丸行缩小部115的形成，具体地，可以通过才几械加工或光刻 更容易地实现这种形成。
例如，在枳4成加工情况下，为了形成作为倾杀牛表面的缩小部 115，可能需要通过以几微米为单位重复地往复移动钻机来执;f亍切 割，这样很费力。另外，钻机更容易磨损，并且可能在切割部生成 毛边。另一方面，在以1又具有几个台阶的类阶4弟形状形成缩小部115 的情况下，容易执行切割，钻机磨损小，并且不太可能生成毛边。 此外，在光刻的情况下，以4又具有几个台阶的类阶梯形状形成缩小 部115，重复CAD处理和光刻处理的次H可以大大降^f氐，并且可以 减少制造时间和成本。
在通过形成缩小部115实现缩小以使其垂直于液体供给方向的 截面面积沿着下游方向逐步减小的情况下，如图5B所示，垂直截 面的面积也可以减少至与以单个台阶缩小之后的层流宽度相对应 的面积。at匕夕卜，在这种情况下已经确f人，可以沿Y寿由和Z轴方向缩 小鞘液层流T和样品液层流S而不生成湍流。
这里，可以想象，当通道11形成为截面尺寸充分小的通道并利 用小直径的微管14将样品液引入穿过通道11的鞘液层流时，可形 成层流宽度预先缩小的鞘液层流和冲羊品液层流。然而，在这种情况 下，微管14的直径减小产生了包含在样品液中的微粒堵塞微管14 的问题。
在樣么芯片l中，通过所i殳置的缩小部115，可以在利用樣i管14 形成才羊品液层流和鞘液层流之后进^亍层流宽度的缩小，其中，该掷: 管的直径与包含在样品液中的微粒的直径相比充分大。因此，可以 消除上述孩i管14阻塞的问题。顺便提及，本实施例中的"微粒"广义地包括诸如细胞、微生 物、脂质体等的微观生物微粒以及诸如乳胶微粒、凝胶微粒、工业 孩史粒等的合成纟鼓粒子。
微观生物粒子包括构成各种细胞的染色体、脂质体、线粒体、 细胞器官等。这里，细胞包括动物细胞(血球细胞等)和植物细胞。 微生物包括诸如大肠杆菌等的细菌、诸如烟草花叶病毒等的病毒以 及诸如酵母等的真菌。此外，微观生物粒子还可以包括诸如核酸、 蛋白质及其合成的微观生物高聚物。例如，工业微粒可以是有机或 无机聚合体材料、金属等。有机聚合体材料包括聚苯乙烯、苯乙烯 -乙蹄基苯和聚甲基丙烯酸曱酯。无机聚合体材料包括玻璃、硅石和 磁材料。金属包括胶体金和铝。这些微粒的形状通常为球形，但也 可以为非球形。此外，微粒的尺寸、质量等不被具体限制。
可以根据包含在将被分析的样品液中的微粒的直径，根据需要
i殳置微管14的内径。例如，在血液^皮用作样品液并对血球细胞进 行分析的情况下，微管14的合适内经约为10pm~ 500)am。另夕卜， 可以根据反映将被分析的微粒直径的微管14的内径，根据需要设 置通道11的宽度和深度。例如，在孩t管14的内径约为10 pm ~ 500 (am的情况下，优选地，通道11的宽度和深度均约为100 pm ~2000 fim。顺便提及，微管的横截面形状不限于圆形，而可以为诸如椭圆 形、四边形和三角形的4壬意形;)犬。
在缩小部115中缩小之前的鞘液层流和样品液层流的层流宽度 可以根据如上设置的通道11的宽度和深度以及微管14的直径而变 化。在这种情况下，可以根据需要通过调节与缩小部115的液体供 给方向垂直的截面面积将层流宽度缩小至任意的层流宽度。例如， 在图2中，假设缩小部115的通道长度为L且通道底面的倾斜角为 ez,则缩小部115中的鞘液层流T和才羊品液层流S的层流宽度的缩
18小宽度为L.tan6z。因此，可以通过适当调节通道长度L和倾斜角 度0z来设置任意的缩小宽度。此外，假设图1中Y轴方向上缩小
部115的通道侧壁的收缩角分别为0Yi和0Y2，则通过将这些收缩角
i殳置为等于倾杀牛角ez,可以如图4A和图4B所示等向性;也减少并 缩小鞘液层流T和样品液层流S。
4. -微芯片1的制造方法
作为微芯片1的材料，可以使用玻璃和各种树脂(PP、 PC、 COP、 PDMS)。在使用微芯片l执行光学分析的情况下，选择透光 的、自体荧光较少的、波长色散较小的并且因此具有较小的光学误
差的材料。
为了维持微芯片l的透光特性，期望在微芯片l的表面上层压 通常用在光盘中的所谓的硬涂层。如果用指紋等弄脏微芯片1的表 面，具体地，光检测部的表面(参见稍后描述的在图7中的"检测 部")，则减少了透过其的光量，可能导致光学分析精度的降低。当 在微芯片1的表面上层压透明度和防污特性良好的硬涂层时，可以 防止发生分析精度的降低。
可以利用通常使用的硬涂覆剂(例如，与诸如氟基或硅树脂防 污剂的指紋防污剂混合的UV固化型硬涂覆剂)中的一种来形成硬 涂层(或膜)。日本专利公开第2003-157579号公开了活性能射线固 化合成物(P)作为硬涂覆剂，其包括多官能化合物(A),具有 能够在活性能射线下聚合的至少两个可聚合官能团；改性硅溶胶 (B),其平均粒径为1 nm~200 nm，并且其表面通过具有悉化基和 水解基团或羟基的有机基团结合至硅原子的巯基硅烷化合物修改； 以及光聚合引发剂(C)。可以通过JE皮璃帝J成的基;f反层的2 制成的基一反层的纳米压印#支术或注塑成型或切割来4丸4于配置在微: 芯片1中的通道ll等的形成。然后，通过其材料与该基板层的材 料相同或不同的基板层密封覆盖由通道11等形成的基板层，从而 可以制作樣i芯片1。
图6A-图6C是示出樣i芯片1的制造方法实例的概念图。例如， 可以通过由使用模具的注塑成型形成单个基板层来简单地制造凝: 芯片1。顺便提及，图6A~图6C是与在图1中的放大图的截面P-P 相只于应的截面示意图。
首先，将设置有包括弯曲部111 ~ 114和缩小部115的通道11 的形状和样品液进口 15等的形状的才莫具i殳置在注塑成型4几构上， 并进行基板层la的形状转印。如此注塑成型的基4反层lai殳置有包 括弯曲部111 ~ 114和缩小部115的通道11的形状和才羊品液进口 15 等的形状(参见图6A)。
接下来，如图6B所示，设置微管14。以使」微管适合以互相连 接的方式形成在样品液进口 15和通道11之间的凹槽的方式设置微 管14, 4吏得引入才羊品液进口 15的才羊品液通过孩史管14供给通道11。
在如此配置微管14之后，如图6C所示，将基板层la和基板 层lb 4皮此层压。可以通过适当地/使用已知方法^M亍4皮此层压基斗反 层la和基板层lb。例如，可以根据需要使用热熔化、通过粘合剂 粘合、阳极接合、利用压敏涂胶片的接合、等离子激活接合、超声 接合等。在图6C中，标号c表示用于将微管14固定至基板层la 和lb的粘合剂。该粘合剂c还用于密封安装有微管14的凹槽，以 使样品进口 15和通道11 4皮此隔离。结果，样品进口 15和通道11 1，又通过樣么管14的内部4皮此连通，从而使引入样品进口 15的样品液 通过孩i管14供给通道11。可以与其定位(正面/背面)无关地^使用通过上述方法获得的孩丈
芯片1。因此，自然也可以在基板层la为上侧且基板侧lb为下侧 的条件下使用图6C所示的孩i芯片1。在图6C的条件下，缩小部115 -故形成为其通道底面为沿着下游方向逐渐变高的倾杀牛表面。然而， 当将微芯片l反转而背面朝上时，可以认为缩小部115的通道顶面 被形成为沿着下游方向在通道深度方向上变低的倾斜表面。在这种 情况下，供给缩小部115的鞘液层流和才羊品液层流在朝向孩i芯片1 的下侧偏移的同时层流宽度^皮缩小。如参照图5A和图5B描述的， 这还适用于以类阶梯形状形成缩小部115的通道顶面(和/或通道底 面)的情况。
作为微管14，可以采用由玻璃、陶瓷或各种树脂(PP、 PC、 COP、 PDMS)制成的管，并且不具体限制材冲+。作为实例，可以 采用石英管作为4敖管14。具有几十微米 几百孩i米范围内的内径的 石英管可在市场上购4f, 乂人而可以利用具有合适直径的管。由于石 英管具有高耐热性，所以利用石英管能够形成在基4反层的热压缩结 合时稳定的微芯片。
在采用金属管作为微管14的情况下，可通过微管14将电荷给 予流过其内部的^=羊品液。因此，例如，樣t芯片1可i殳置有在专利文 献l中描述的"微粒测量部，用于测量所引入的微粒；至少两条微 粒分离通道，设置在微粒测量部的下游侧以执行微粒的分离收集； 以及至少两个电极，设置在从《效粒测量部直至孩i粒分离通道的通道 端口开口附近以控制微粒的移动方向"，从而执行纟效粒的分离。
另外，如稍后描述的微芯片3，根据本发明实施例的微芯片可 i殳置有至少一个;危体引入部，其至少/人一个侧面连4妄通道11并且 通过其将气体和绝缘液体的任一种流体引入通道11。还以与通道11
等相同的方式通过湿蚀刻、干蚀刻、纳米压印4支术、注塑成型或片几 才成加工来形成流体？ 1入部。
215.通过樣i芯片分离孩i粒的方法 (5-1 )微芯片2
图7是示出利用具有由允许电压施加在其上的金属形成的微管 14的微芯片2分离包含在样品液中的微粒的方法的概念图。除下文 具体描述的结构之外，微芯片2具有与微芯片l相同的结构。
微芯片2中的通道11设置有在缩小部115的下游侧在分支部 116处进4亍分支的分支通道lla、 lib,并且可以向分支通道lla、 lib中的一个选择性地供给包含在经由微管14引入通道11的样品
液中的微:粒。
在图7中，标号143表示用于将电压施加在微管14上的充电 部。充电部143对流过其内部的包含孩t粒的样品液给予正或负电荷。 可以基于通过充电部143对包含樣t粒的样品液给予的电荷进行分支 部116处樣i寿立供纟会方向的控制。
更具体地，例如，在将样品液引入通道ll时将孩史小压力差施加 给微管14,从而，如图7所示，以每个均包含一个微粒或预定数量 的獨t粒的液滴P的形式向穿过通道11的鞘液层流供给样品液。同 时地，转换施加在充电部143上的电压极性，从而将正或负电荷给 予供给鞘液层流的液滴P中的每一滴。在这种情况下，为了〗吏液滴 P彼此电绝缘，期望使用电绝缘液体作为鞘液。
作为用于将压力差施加给樣史管14的方法，例如，可以采用与 微管14接触地配置能够微小振动的压电元件(微振动元件)的方 法以及将压电元件设置在临近样品液进口 15的内部的方法。图8示出了用于液滴化3羊品液的压电元件的布置^f立置。该图为 对应于图6C的截面示意图。这里，示出了将压电元件配置在样品 液进口 15的底面处的情况。
在图中，由标号151表示的压电元件以朝向样品液进口 15的 内部的状态配置在样品液进口 15的底面处。当将电压加在其上时， 压电元4牛151变形以对流过才羊品液进口 15的才羊品液施力口压力。通 过这种压力，也对与样品液进口 15连通的纟敬管14中的样品液施加 了压力。在这种情况下，脉沖电压^皮用作施加在压电元件151上的 电压以^吏压电元件151振动，从而周期性地变换施加在孩史管14中 的样品液上的压力。因此，以液滴的形式(以液滴化的状态)将样 品液乂人孩t管14 4非入到通道11中。
例如，可以以与用在喷墨打印机中的利用压力振动元件的墨滴 喷出相同的方式执行这种利用压电元件151的液滴化。尽管在这里 描述了将压电元件151 f殳置为朝向冲羊品液进口 15的内部的情况， 但是还可以采用其他结构。例如，可以采用压电元件151,皮设置为 与微管14的外壁接触的结构，由压电元件151变形所引起的压力 一皮直4妄施加纟会;微管14, /人而液滴化冲羊品液。顺〗更提及，施力口在用于 施加压力差的压电元件上的信号和用于向樣t管14施加电压的施加 信号同步，从而可以以任意定时执行液滴形成和液滴充电(带电)。
在分支部116处， 一对电4及1161和1162相对地配置在通道11 的两侧(参见图7)。电才及1161、 1162能够以正或负才及性充电，并 且它们通过给予液滴P的电荷和其自身电荷之间所生成的电排斥力 (或吸引力)将液滴P导入分支通道lla和lib的任一个。电极1161、 1162可预先^皮配置在孩i芯片2中，或者，可选地，它们净皮配置在其 上安装有微芯片2的微粒分离装置中，以这种方式将它们定位在如 此安装的孩t芯片2的分支部116处。此外，如稍后描述的孩t芯片3，可以以这种结构i殳置电才及1161、 1162:分支通道lla、 lib在分支 部116附近的那些部分由金属管构成并且金属管用作电极。
在由图7的标号D表示的才企测部处，基于《鼓粒特性的确定结果 进行微粒的分离。这里，将对以下示例性情况进行描述，其中，检 测部D被配置为光学检测系统并检测通过激光束照射通道11中的 微粒所生成的光，从而确定微粒的特性。可以以与使用根据现有技 术的樣i芯片的微粒分析系统相同的方式配置光学才企测系统和孩吏粒 分离装置。具体地，光学^r测系统包括激光束源；用于聚集激光 束以通过其照射微粒的聚光透镜、二向色镜、带通滤波器等；以及 用于检测通过激光束照射孩t粒所生成的光的检测器。作为检测器， 例如，可以使用PMT(光电倍增管)、CCD(电荷耦合器件)或CMOS (互补金属氧化物半导体)装置等的区域图像拍摄元件。
在检测部D被配置为光学检测系统的情况下，期望提供防止由 于如上所述用指紋等弄脏所引起的分析精度下降的措施。例如，如 图9A和图9B所示，与樣i芯片2的其他部分的表面相比，；险测部D 的表面可以凹进，乂人而防止指紋或污垢与4企测部的表面4妄触。图9A 示出了由4企测部D区i^中的凹部(凹陷)形成孩i芯片2的表面的情 况，而图9B示出了由包括4企测部D区域中的表面的凹槽形成孩吏芯 片2的表面的情况。
可以才艮据所考虑的孩i粒和分离目的从用于测量孩i粒尺寸的前 向散射光、用于测量结构的侧向散射光以及由瑞利(Reyleigh)散 射、米氏(Mie)散射等引起的散射光、荧光等中选择用于确定微 粒的光学特性的参婆欠。^r测部D分析才艮据这种参凄t;险测的光，并确 定讨论中的微粒是否具有预定的光学特性。
然后，例如，在通过充电部143对包含樣t粒的冲羊品液的液滴P 给予的电荷极性为正的情况下，当确定孩i粒具有预定光学特性时，
24以负才及性对电才及1161进4亍充电并以正才及性对电才及1162进4亍充电， 使得通过电排斥力将液滴P导入分支通道lla。相反，当确定微粒 不具有预定光学特性时，以正极性对电极1161进行充电并以负极 性对电极1162进行充电，使得通过电排斥力将液滴导入分支通道 llb。通过这种处理，可以^f又将具有预定光学特性的孩支粒导入分支 通道lla,以一皮分离地收集。
因此，在微芯片2中，通过由金属形成的微管14，可以将包含 微粒的样品液液滴P供给穿过通道11的鞘液层流T的中心并且可 以同时^皮症会予电荷，并基于电荷可以实现獨t粒的分离。
此外，在4鼓芯片2中，在孩t芯片2的水平方向和垂直方向上缩 小鞘液层流和样品液液滴P的层流宽度的同时，可以向4企测部D供 纟会鞘液层流和样品液液滴P， 乂人而可以〗吏测量光的焦点位置与樣i粒 的供给位置精确地一致。因此，可以用测量光精确地照射纟鼓粒，并 且可以以高灵敏度检测微粒的光学特性。
此外，在微芯片2中，可以通过微管14和缩小部115在缩小的 层流中基本上以一行配置包含微粒的样品液液滴P。通过基本配置 为一行的液滴P,易于将来自分支部116处的电极1161、 1162的电 排斥力施加给包含具有预定特性的微粒的液滴P。此外，通过充分 缩小的分支部116处的层流宽度，可以仅通过电极1161、 1162对其 施加弱4非斥力^1寻'液滴P导入分支通道lla或llb。
虽然这里描述了^r测部D ^t配置为光学^^测系统并且光学地 测量微粒特性的情况，但是还可以用电或磁测量微粒特性。具体地， 在测量樣i粒的电特性和》兹特性的情况下，；敞电极可以;故配置在^r测 部D处，乂人而测量例3口电阻、电容、电感、阻:阮、电才及之间电场的 变4匕等，或者，可选i也，可以测量关于孩￡#立的》兹4匕、i兹场变4匕等。 此外，可以同时测量这些特性中两个以上的特性。例如，在将通过荧光染料所标记的磁珠等测量作为微粒的情况下，同时执行光学特 性的测量和》兹特性的测量。
根据微芯片2，即使在测量微粒的电特性或磁特性的情况下， 也能够精确地使配置在检测部D处的微电极的测量位置与微粒的 供给位置一致，并以高灵敏度检测微粒的特性。
(5-2)樣￡芯片3
现在，对通过使用至少设置有一个流体引入部的微芯片3分离 包含在样品液中的微粒的方法进行描述，其中，该流体引入部从至 少一侧连^妄通道11以3夸气体和绝*彖液体中的4壬一种流体引入通道 11。
图10是示出才艮据本发明实施例的樣i芯片3的结构的简化顶面 图。除以下具体描述的结构之外，微芯片3的结构与微芯片l和微 芯片2相同。
在图10中，标号91和92表示用于将气体和绝缘液体中的任 一种流体引入通道11的流体引入部。流体引入部91、 92在其一侧 端与通道11连通，并在其另一侧端i殳置有每一个均4是供有流体的 流体进口 911、921。在由标号117表示的连接部处将通过增压泵(未 示出)经由流体进口 911、 921^是供全合流体引入部91、 92的气体或 绝缘液体(下文称作"气体等")引入通道ll。
在微芯片3中，可以通过经由流体引入部91、 92引入连接部 117的流体将流过通道11的液体分成液滴(液滴化)，并且可将液 滴供给分支通道lla、 lib的分支部116。图11A和图11B是以;故大形式示出连接部117的示意图。图 IIA是顶面图，图11B是包括孩t管14的ZX截面图。图中示出了将 通过纟鼓管14和缩小部115供给连接部117的鞘液层流T和样品液 层流S分成液滴的情况。
具体i也，在连4妻部117处，在预定定时乂人流体引入部91、 92 将气体等引入所供主合的鞘液层流T和才羊品液层流S。结果，如图所 示，通过引入其中的气体等将鞘液层流T和样品液层流S分成液滴。 通过这种处理，在通道ll中被分成液滴之后(参见图IIA和图11B 中的液滴P )，可以向分支部116供《会鞘液层流T和才羊品液层流S。 在使含有微粒的液体作为样品液流动并在预定定时将气体等引入 液体的情况下，可以形成每一个均包含一个孩t粒或预定凄t量的孩"立 的液滴P。
虽然在图10、图IIA和图11B中示出了将一个流体引入部设 置在通道11的每个侧面上的情况，但是将流体引入部设置在通道 11的至少一个侧面上就足够了 。此外，在连接部117处，可以配置 两个以上的流体引入部以连4妻通道11。另外，虽然在图lO和图ll 中流体引入部以直角连接通道11,但可以任意设置流体引入部的连 接角。
在上述微芯片2中，在分支部116处，将一对电极1161和1162 相乂于i也配置在通道11的两侧。另一方面，在这里的《效芯片3中， 采用分支通道lla和lib在分支部116附近的那些部分由金属管 1163和1164构成的结构，并且金属管1163和1164用作电才及。可 以以正极性或负极性对金属管1163、 1164充电，并通过给予液滴P 的电荷和其电荷之间作用的电排斥力(或吸引力) 每个液滴P引 入分支通道lla、 llb中的l壬一个。具体地，如参照孩吏芯片2描述的，在通过充电部143 (参见图 7)对包含微粒的样品液液滴P给予的电荷的极性为正的情况下， 当确定考虑中的微粒具有预定光学特性时，以负极性对金属管1163 进行充电并以正极性对金属管1164进行充电，使得通过电排斥力 将液滴P引入分支通道lla。另一方面，当确定讨论中的微粒不具 有预定光学特性时，以正才及性对金属管1163进4亍充电并以负才及性 对金属管1164进行充电，使得通过电排斥力将液滴引入分支通道 llb。顺便提及，在图中，标号131和132表示出口，通过其将各 自分离收集至分支部lla、 lib的微粒取出至微芯片3的外部。
因此，在孩i芯片3中，通过所i殳置的流体引入部91和92，可 以将含有微粒的样品液分成液滴并同时通过微管14给予电荷，并 且基于电荷可以实现孩i粒的分离。
为了维持对形成在通道11中的样品液液滴主会予的电荷，优选 地，气体被用作经由流体引入部91、 92引入的流体。在这种情况 下，如果通道11中的鞘液层流和样品液层流的分离不另人满意并 且相邻的液滴变4寻部分相互连续，则纟合予、液滴的电荷^1寻消失。在这 种情况下，可能不能控制分支部116中的液体供给方向或者控制可 能不准确。因此，为了通过引入的气体令人满意地分离鞘液层流和 样品液层流并且为了维持所分离液滴之间的电绝缘，期望将抗水性 贝武予通道11的表面(具体地，f武予连4妄部117下游侧的通道部)。 此夕卜，将电绝纟彖特性贝武予通道11的表面以阻止所分离液滴之间的 电荷转移也是有效的。例如，可以通过用绝纟彖材碑+涂覆通道表面或 者在通道表面上形成绝缘材料膜来赋予电绝缘特性。另外，还可以 通过使诸如超纯水的绝缘液体沿着通道表面来实现阻止液滴之间 电流流动。此夕卜，为了维持形成在通道ll中的样品液液滴的电荷，可将电 绝缘液体("绝缘液体")用作流体。作为绝缘液体，例如，可以使 用上述超纯水等。这^f吏;彈可以阻止所分离、液滴之间的电荷转移。
6.流体分析装置(孩i粒分离装置)
图12是示出根据本发明实施例的流体分析装置的结构的示意 图。流体分析装置优选被用作分析微粒特性并基于分析结果分离微 粒的微粒分离收集装置。下文将参照将上述孩史芯片3安装在装置上 的示例性情况描述流体分析装置(微粒分离收集装置)的每种结构。
图12所示樣t粒分析装置12包括光学才全测系统(照射部102、 才全测部103)，用于才全测樣t芯片3中的连4妾部117的上游侧的穿过通 道11的孩t粒；光学才企测系统(照射部104、才企测部105)，用于确 定连4妄部117的下游侧的纟鼓粒的光学特性；以及增压泵106，用于 向微芯片3的流体进口 911、 921提供气体等。在图中，标号101 表示用于控制这些光学检测系统和增压泵以及分别加在微管14和 金属管1163、 1164上的电压的总控制单元。
此外，-徵粒分离收集装置具有液体供给装置(未示出)，从而 经由微芯片3的鞘液进口 12提供鞘液层流，并经由样品液进口 15 才是供样品液层流。在通过鞘液层流包围才羊品液层流并且在樣i管14 和缩小部115的作用下缩小层流宽度作为条件之后，向连接部117 供纟合^是供给樣i芯片3的鞘液和样品液。
(6-1 )樣M立的4企测
孩M立分离收集装置在连^妻部117的上游侧具有用于光学才企测包 含在样品液层流中的微粒的光学检测系统。可以与根据现有技术的 使用微芯片的微粒分析系统中相同的方式配置该光学^r测系统。具体地，光学检测系统包括激光束源；照射部102，由用于聚集激 光束并用激光束照射每个微粒的聚光透镜等构成；以及检测系统 103，用于利用二向色镜、带通滤波器等检测从被激光束照射的微 沣立所生成的光。例如，冲企测部包4舌PMT (光电4咅增管)、CCD或 CMOS装置等的区域图^f象拍才聂元件。
在樣￡芯片3中，在将层流供《合照射部102的激光照射位置之前， 可通过缩小部115缩小鞘液层流和样品液层流的层流宽度。因此， 可以使从照射部102发射的激光束的焦点位置和通道11中的微粒 的供给位置彼此精确地一致。这使得可以通过激光束精确地照射每 个孩t粒，从而以高灵壽丈度4全测,敖粒。
元101的电信号。^皮4企测部103 4全测的光可以为来自孩丈粒的前向散 射光或侧向散射光、或者由瑞利散射、米氏散射等引起的散射光、
荧光等。
总控制单元101基于电信号检测在通过通道11供给的样品液层 流中的樣t粒。然后，总控制单元101在预定定时控制增压泵106以 通过流体进口 911、 921和流体引入部91、 92将气体等引入连接部 117, /人而将鞘液层流和样品液层流分成液滴(参见图11A和图 11B )。
对于向连接部117引入流体的定时，以MJJ'J时间间隔引入气体 等，例如，基于来自4企测部103的电信号每次检测一个微粒。通过 照射部102的激光束照射位置和连4妻部117之间的距离以及通道11 中样品液的供给率来确定从微粒检测至流体引入的时间段。通过适 当地调节该时间段并且每当检测一个孩i粒时将气体等引入连接部 117，可以4夸鞘液层流和才羊品液层流分成基于单个孩"立的液滴。在这种情况下，每个液滴包含一个微粒。然而，可以根据需要
通过调节将流体引入连接部117的定时来任意设置包含在每个液滴 中的微粒的数量。具体地，通过每当检测到预定数量的微粒时引入 气体等，可以使每个液滴包含预定数量的樣么粒。
这里，已经对通过光学检测系统检测包含在样品液层流中的微 粒的情况进行了描述。检测微粒的装置不仅限于光学装置，并且还 可以〗吏用电或^兹装置。在电或^兹才佥测-微粒的情况下，」微电极可以配 置在连4妻部117的上游侧，乂人而测量例如电阻、电容、电感、阻抗、 电极之间的电场变化等，或者，可选地，可以测量关于微粒的^兹化、 》兹场变化等。然后，将测量结果作为电信号输出，并基于该信号通 过总控制单元101执行微粒的检测。
在樣么芯片3中，即使在电4企测或磁检测樣史粒的情况下，也能够 4吏如此配置的微电极的测量位置和孩t粒的供给位置彼此一致，从而 以高灵敏度检测微粒。
顺便提及，在微粒具有磁性的情况下，具体地，可以考虑构成 金属管1163和1164作为磁极的结构，从而基于磁力控制分支部116
处孩i粒的供给方向。
(6-2)确定^f效粒的光学特性
微粒分离收集装置在连接部117的下游侧还具有包括照射部 104和才企测部105的光学才企测系统。该光学4企测系统用于确定(辨 别)孩i粒的特性。照射部104和检测部105的结构可以与上述照射 部102和才企测部103相同。
照射部104使激光束照射包含在连接部117处所形成的液滴中 的每个孩i粒。通过;f企测部105 4企测通过照射而从孩支并立生成的光。#皮检测部检测的光可以为来自微粒的前向散射光或侧向散射光、或者 由瑞利散射、米氏散射等引起的散射光、荧光等，这种光被转换为
输出至总控制单元101的电信号。
基于输入的电信号，将来自微粒的前向散射光或侧向散射光、 或者由瑞利散射、米氏散射等引起的散射光、荧光作为参数的同时，
总控制单元101确定(辨别)微粒的光学特性。根据考虑中的微粒
和分离收集的目的来选择用于确定光学特性的参数。具体地，在确 定微粒大小的情况下釆用前向散射光，在确定构成的情况下采用侧 向散射光，在确定是否存在标记微粒的荧光材料的情况下采用荧光。
总控制单元101分析才艮据参凄t检测的光，以确定讨i仑中的孩吏粒
是否具有预定的光学特性。
这里，已经对光学确定包含在液滴中的4效粒特性的情况进行了 描述。然而，还可以用电或f兹确定樣t粒的特性。在测量微粒的电特
性和磁特性的情况下，微电极可被配置在连接部117的下游侧，从 而测量例如电阻、电容、电感、阻抗、电才及之间的电场变化等，或 者，可选地，可以测量关于微粒的磁化、磁场变化等。可同时测量 两个以上的这些特性。例如，在将通过荧光染冲+标记的》兹J朱等测量 为樣么粒的情况下，同时批Z亍光学特性测量和》兹特性测量。
(6-3 )微粒的分离收集
基于微粒特性的确定结果，总控制单元101基于微粒特性的确 定结果控制分别加在微管14和金属管1163、 1164上的电压，使得 将包含具有预定特性的摆"立的液滴导入分支通道lla和lib的4壬一 个，从而执行微粒的分离或分离收集。例如，在确定包含在液滴中的樣b险具有预定特性的情况下，当 通过微管14对考虑中的包含孩M立的液滴给予正电荷时，以负才及性 对金属管1163进4亍充电并以正极性对金属管1164进行充电。这样， 将分支部116处的'液滴的移动方向导入分支通道lla。以这种方式， 通过出口 131收集具有预定特性的樣吏粒。
反之，当确定包含在考虑中的液滴的微粒不具有预定特性时， 以正极性对金属管1163进行充电并以负极性对金属管1164进行充 电，从而将液滴导入分支通道llb，并经由出口 132排出樣吏粒。
因此，在根据本发明实施例的微粒分离装置中，才艮据每个微粒 特性的4企测结果，将给予包含微粒的液滴的电荷和施加在电极之间 的电压在控制下适当地转换为正极性或负才及性，从而可以将考虑中 的;f效粒导入任意选择的一个分支通道，并实现分离收集。
这里，将用于4全测流过通道11的样品液层流中的孩i粒并用于 #1行液滴化的光学4企测系统(照射部102、 4企测部103)和用于确 定包含在液滴中的凝:粒的光学特性的光学才全测系统(照射部104、 ;险测部105)独立地分别i殳置在连接部117的上游侧和下游侧，但 是可以集成配置这些光学才企测系统。
本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素，可以 有多种修改、组合、再组合和改进，它们均应包含在本发明的权利 要求或等同物的范围之内。
权利要求
1.一种微芯片，包括通道，允许鞘液流过其中；以及微管，被配置为将样品液引入流过所述通道的所述鞘液的层流；其中，在通过所述鞘液的层流包围通过所述微管引入的所述样品液的层流的条件下执行液体供给。
2. 根据权利要求1所述的微芯片，其中，所述通道具有缩小部， 所述缩小部的垂直于液体供给方向的截面面积沿着所述液体 供纟合方向逐渐或逐步减小；以及在所述缩小部中缩小所述层流的层流宽度的同时使所述 鞘液层流和所述样品液层流通过。
3. 根据权利要求2所述的微芯片，其中，所述缩小部具有以下结 构通道底面和通道顶面中的一个^皮形成为倾杀+表面，佳j寻在 朝向所述樣i芯片的上侧或下侧偏移并浮皮缩小的同时j吏所述鞘 液层流和所述样品液层流通过。
4. 根据权利要求3所述的微芯片，其中，所述微管由允许电压被 施加在其上的金属形成，并且可以向在所述孩i管内部流动的所 述样品液U武予电荷。
5. 根据权利要求4所述的微芯片，还包括从所述通道的所述缩小 部的下游侧的通道开始进4于分支的分支通道；其中，在所述分支通道的分支部处，可通过设置在所述 分支部处的电极来控制被给予了所述电荷的所述样品液的流 动方向。
6. 根据权利要求5所述的樣i芯片，还包括流体引入部，所述流体 亏1入部至少从一个侧面连接所述分支部的上游侧的通道，并通 过所述流体31入部将气体和绝缘液体中的任一种流体引入所 述通道；以及在通过经由所述流体引入部引入的流体将穿过所述通道 的所述鞘液层流和所述才羊品'液层流分成液滴的同时^f吏所述鞘 液层流和所述样品液层流通过。
7. 根据权利要求5所述的微芯片，还包括压电元件，所述压电元 件能够向流过所述孩吏管的所述样品液给予压力差，并且以液滴 化状态将所述样品液引入穿过所述通道的所述鞘液层流。
8. 根据权利要求6或7所述的微芯片，控制在包含微粒并且已被 液滴化并祐:纟会予所述电荷的所述才羊品液在所述分支部处的流 动方向，乂人而可以批J亍所述《效粒的分离。
9. 才艮据权利要求1所述的^f敛芯片，其中，以成束的状态配置多个 所述微管，并通过至少一个所述孩i管引入所述样品液。
10. 根据权利要求2所述的微芯片，其中，所述缩小部具有通道底 面和通道顶面纟皮形成为倾名+表面的结构。
11. 根据权利要求2所述的微芯片，其中，所述缩小部具有以类阶 梯形状形成其通道的底面和顶面中的至少一个的结构。
12. 根据权利要求3或10或11所述的微芯片，其中，所述缩小部 还具有用于沿液体流动方向逐渐或逐步收缩的通道侧壁。
13. —种通道结构，包4舌通道，允"i午流体流过其中；以及孩吏管，^L配置为将另 一流体引入流过所述通道的所述流 体的层流；其中，在通过流过所述通道的所述流体的所述层流包围 通过所述微管引入的所述另 一流体的层流的条件下执行流体供给。
14. 一种流体分析装置，其上可以安装如权利要求1所述的孩i芯片。
15. —种樣i粒分离装置，其上可以安装如4又利要求8所述的纟效芯 片。
16. —种用于微芯片通道的液体供给方法，其中，通过微管将样品 液引入流过通道的鞘液的层流，并在由所述鞘液的层流包围所 述样品液的层流的条件下执行液体供给。
17. 根据权利要求16所述的液体供给方法，其中，利用通过允许 电压施加在其上的金属樣史管给予所述样品液的电荷，将所述样 品液引入流过具有分支部的 所述通道的所述鞘液的所述层;危； 以及在所述通道的所述分支部处，通过设置在所述分支部处 的电才及来控制所述才羊品液的流动方向。
18. 才艮据4又利要求17所述的液体供给方法，其中，将气体和绝續^ 液体中的4壬一种流体引入所述鞘液层流和所述才羊品液层流穿 过的所述通道，/人而将正在流动的所述鞘液层流和所述才羊品液 层流分成液滴，同时通过所述金属孩史管对所述样品液症合予电荷。
19. 根据权利要求17所述的液体供给方法，其中，通过压电元件 将压力差施加给流过所述孩i管的所述样品液，从而以液滴化状 态将所述才羊品液引入流过所述通道的所述鞘液的所述层流，同 时通过所述金属孩i管对所述样品液给予电荷。
20. 根据权利要求18或19所述的液体供给方法，其中，控制包含樣l粒并且已液滴化并#:给予所述电荷的所述样品液在所述分支部处的流动方向，从而执行所述微粒的分离。
全文摘要
本发明公开了微芯片和用于微芯片的通道结构。其中，该微芯片包括通道，允许鞘液流过其中；以及微管，用于将样品液引入流过通道的鞘液的层流；其中，在由鞘液的层流包围通过微管引入的样品液层流的条件下执行液体供给。通过本发明，还可以沿通道的垂直方向(深度方向)实现通过鞘液层流夹置样品液层流并且可以实现高精度分析。
文档编号G01N35/00GK101581728SQ200910136490
公开日2009年11月18日 申请日期2009年5月12日 优先权日2008年5月13日
发明者篠田昌孝, 高清水亨 申请人:索尼株式会社