[发明专利]微流控芯片和微流控芯片中的送流方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包含于2008年6月16日向日本专利局提交的日本优先 专利申请JP 2008-156118和于2008年9月9日向日本专利局提交 的日本优先专利申请JP 2008-231248的主题，其全部内容结合于此 作为参考。

技术领域

本发明涉及微流控芯片(micro-fluidic chip)、其中可结合这种 微流控芯片的液体分析装置和这种微流控芯片中的送流方法。更具 体地，本发明涉及一种将带电液滴引入设置在微流控芯片中的中空 区域并基于电力控制液滴在中空区域中的移动方向的微流控芯片 等等。

背景技术

近年来，开发进行到通过在半导体工业中应用微加工技术在由 硅或玻璃制成的基板上设置用于执行化学和生物分析的区域和流 动通道(flow channel)而获得的微流控芯片。例如，已将这些微流 控芯片用作液相色谱的电化学检测器和医疗服务站中的小型电化 学传感器。

具有这种微流控芯片的分析系统称为微全分析系统(μ-TAS)、 芯片实验室、生物芯片等，并且作为能够提高化学和生物分析的速 度、效率和集成度并且使分析装置在尺寸上减小的技术而受到关 注。

期望将μ-TAS应用于微量的宝贵样品(sample)或大量标本 (specimens)由于例如用少量的样品就能够进行分析并且可以使用 可任意处理(一次性)芯片而受到特殊对待的生物分析。

μ-TAS的应用实例包括微粒分析技术，其中，诸如细胞或微珠 的微粒的特性在设置于微流控芯片上的流动通道中被光学、电学或 磁学地分析。在这种微粒分析技术中，还要执行作为分析结果从微 粒中分别收集(fractional collection)满足预定条件的种群(组)。

关于这种微粒分类技术，在日本专利公开第Hei 7-24309号中 披露了一种采用激光捕捉的粒子分离装置。这种粒子分离装置用扫 描光照射诸如细胞的移动粒子，从而向粒子施加取决于粒子种类的 作用力并对粒子进行分类。

作为类似技术，在日本专利公开第2004-167479号中披露了一 种采用光学力(或光学压力)的微粒收集装置。这种微粒收集装置 用与微粒的流动方向相交的激光束来照射微粒的流动通道，从而使 应在激光束的聚集方向上收集的微粒的移动方向偏转并收集微粒。

此外，在日本专利公开第2003-107099号中，披露了一种具有 用于控制微粒的移动方向的电极的微粒分离微流控芯片。这个电极 被设置在从微粒测量部分到微粒分离流动通道的流动通道口附近， 并用于通过与电场的交互作用来控制微粒的移动方向。

发明内容

如上述专利文件中披露，在相关技术的μ-TAS中，作用力通过 激光捕捉、光学力、电力等被直接施加给在流动通道中以某一方向 流动的液体中的微粒，从而使微粒以不同于液体的流动方向的方向 移动，可以说，逆着流动。因此，为了控制微粒的送流方向，需要 将相当大的作用力施加给微粒。

然而，对于通过激光捕捉、光学力、电力等等直接向微粒施加 作用力的系统，难以施加足以高速且高精度地控制微粒的送流方向 的作用力。

期望本发明提供一种可以高速且高精度地控制微粒的送流方 向的微流控芯片。

根据本发明的实施例，提供了一种微流控芯片，包括带电液滴 被引入其中的中空区域和被配置为朝向中空区域设置的电极。该微 流控芯片还包括与中空区域连通的多个分支区域。由于这个特性， 在根据本发明实施例的微流控芯片中，通过基于作用于施加给液滴 的电荷和电极之间的电力控制液滴在中空区域中的移动方向，液滴 可以被引导至任意选择的一个分支区域。

此外，根据本发明实施例的微流控芯片包括以下结构(1)～ (4)中的任一个。

具体地，该微流控芯片包括：流动通道，将液体送到中空区域； 以及(1)压电元件，用于在流动通道到中空区域的连通口处使液 体变成液滴，或(2)流体入口，至少从流动通道的一侧与流动通 道相会并将作为气体或绝缘液体的流体引入流动通道，从而分割流 过流动通道的液体并使液体变成液滴。

该微流控芯片包括：(3)微管，将第一液体引入到流过流动通 道的第二液体的层流中。由于该特性，在根据本发明实施例的微流 控芯片中，第一液体和第二液体可以以从微管引入的第一液体的层 流被第二液体的层流围绕的方式被送到流动通道的连通口或流体 入口的汇合处。