[发明专利]微芯片和用于微芯片的通道结构

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包含于2008年5月13日、2008年8月1日和2008年 11月11日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-125946、JP 2008-199585和JP 2008-288896公开的主题，其全 部内容结合于此作为参考。

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行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)的微芯片。

背景技术

近年来，微芯片得到了发展，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、医疗服务站的小型电化学传感器等。

将使用这种微芯片的分析系统称为μ-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 面提高化学和生物分析或者可以减小分析装置尺寸的技术而引人 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μ-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。

μ-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、电或磁分析诸如细胞和微珠的微粒特性。在微粒分 析技术中，还进行基于微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，日本专利公开第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微粒分离微芯片”。微粒分离微 芯片还具有：“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，设置在从微粒测量部直至微粒分离通道的通道 端口开口附近以控制微粒的移动方向”。

通常，专利文献1中所公开的微粒分离微芯片被设计为通过“三 叉通道”形成流体层流，该三叉通道具有用于引入含有微粒的溶液 的通道和两个鞘流形成通道(参见该文献的“图1”)。

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，用实线描述样品液层流，用虚线描述通道结构。

在专利文献1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微粒的溶液，并且使微粒通过微粒测 量部的通道中心流动。因此，在光学测量微粒的情况下，例如，可 以用测量光精确地照射每个微粒。

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)，很难控制样品液的进液位置。换句 话说，在图13A和图13B所示的三叉通道中，仅能够形成Z轴方 向上的长方形(oblong)(截面中)的样品层流。

因此，具有根据现有技术的三叉通道的微芯片具有以下问题： 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微粒。

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胞，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)样品液层流并且可以获得 高精度分析。