JP6708978B2 - Microchip and microparticle analyzer - Google Patents

Microchip and microparticle analyzer Download PDF

Info

Publication number
JP6708978B2
JP6708978B2 JP2017253242A JP2017253242A JP6708978B2 JP 6708978 B2 JP6708978 B2 JP 6708978B2 JP 2017253242 A JP2017253242 A JP 2017253242A JP 2017253242 A JP2017253242 A JP 2017253242A JP 6708978 B2 JP6708978 B2 JP 6708978B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow
channel
introduction
flow path
microchip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017253242A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018077244A (en
Inventor
達巳 伊藤
達巳 伊藤
秋山 昭次
昭次 秋山
角田 正也
正也 角田
山崎 剛
剛 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2017253242A priority Critical patent/JP6708978B2/en
Publication of JP2018077244A publication Critical patent/JP2018077244A/en
Priority to JP2020035047A priority patent/JP6965953B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6708978B2 publication Critical patent/JP6708978B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Description

本発明は、マイクロチップ及び微小粒子分析装置に関する。より詳しくは、配設された流路内において、細胞やマイクロビーズ等の微小粒子の特性を光学的、電気的あるいは磁気的に分析するためのマイクロチップ等に関する。 The present invention relates to a microchip and a microparticle analysis device. More specifically, the present invention relates to a microchip or the like for optically, electrically, or magnetically analyzing the characteristics of microparticles such as cells and microbeads in a channel provided.

近年、半導体産業における微細加工技術を応用し、シリコンやガラス製の基板上に化学的及び生物学的分析を行うための領域や流路を設けたマイクロチップが開発されてきている。これらのマイクロチップは、例えば、液体クロマトグラフィーの電気化学検出器や医療現場における小型の電気化学センサーなどに利用され始めている。 In recent years, microchips in which regions and channels for performing chemical and biological analyzes are provided on a substrate made of silicon or glass have been developed by applying fine processing technology in the semiconductor industry. These microchips have begun to be used, for example, in electrochemical detectors for liquid chromatography and small electrochemical sensors in the medical field.

このようなマイクロチップを用いた分析システムは、μ−TAS(micro-Total-Analysis System)やラボ・オン・チップ、バイオチップ等と称され、化学的及び生物学的分析の高速化や高効率化、集積化あるいは分析装置の小型化を可能にする技術として注目されている。 Such an analysis system using a microchip is called a μ-TAS (micro-Total-Analysis System), a lab-on-chip, a biochip, etc., and is used for high speed and high efficiency of chemical and biological analysis. This technology is attracting attention as a technology that enables integration, integration, or downsizing of analysis equipment.

μ−TASは、少量の試料で分析が可能なことや、マイクロチップのディスポーザブルユーズ(使い捨て)が可能なことから、特に貴重な微量試料や多数の検体を扱う生物学的分析への応用が期待されている。 μ-TAS can be analyzed with a small amount of sample, and disposable tip (disposable) of a microchip is possible, so it is expected to be applied to biological analysis that handles particularly valuable trace amount samples and a large number of samples. Has been done.

μ−TASの応用例として、マイクロチップ上に配設された流路内で細胞やマイクロビーズ等の微小粒子の特性を光学的、電気的あるいは磁気的に分析する微小粒子分析技術がある。この微小粒子分析技術では、分析の結果、所定の条件を満たすポピュレーション(群)を微小粒子中から分別回収することも行われている。 As an application example of μ-TAS, there is a microparticle analysis technique for optically, electrically, or magnetically analyzing the characteristics of microparticles such as cells and microbeads in a channel arranged on a microchip. In this microparticle analysis technique, as a result of the analysis, a population (group) satisfying a predetermined condition is also separately collected from the microparticles.

例えば、特許文献1には、「微小粒子含有溶液導入流路と、当該流路の少なくとも一方の側部に配置されたシース流形成流路と、を有する微小粒子分別マイクロチップ」が開示されている。この微小粒子分別マイクロチップは、さらに「導入された微小粒子を計測するための微小粒子計測部位と、該微小粒子計測部位の下流に設置された微小粒子を分別回収するための2以上の微小粒子分別流路と、微小粒子計測部位から微小粒子分別流路への流路口付近に設置された微小粒子の移動方向を制御するための2以上の電極」を有するものである。 For example, Patent Document 1 discloses a "microparticle fractionation microchip having a microparticle-containing solution introducing flow channel and a sheath flow forming flow channel disposed on at least one side of the flow channel". There is. This microparticle separation microchip further includes a "microparticle measurement site for measuring introduced microparticles, and two or more microparticles for separating and collecting microparticles installed downstream of the microparticle measurement site. It has a separation flow path and two or more electrodes for controlling the moving direction of the fine particles installed near the flow path opening from the fine particle measurement site to the fine particle separation flow path.

この特許文献1に開示される微小粒子分別マイクロチップは、微小粒子含むサンプル液を導入するための微小粒子含有溶液導入流路と2つのシース流形成流路とからなる「三叉流路」によって、流体層流の形成を行うものである(当該文献「図1」参照)。 The microparticle separation microchip disclosed in Patent Document 1 has a “trifurcated flow path” including a microparticle-containing solution introduction flow path for introducing a sample solution containing microparticles and two sheath flow formation flow paths. A laminar fluid flow is formed (see the document “FIG. 1” in the document).

図17に、従来の三叉流路の流路構造(A)と、これにより形成されるサンプル液層流(B)を示す。この三叉流路では、(A)中、実線矢印方向に流路101を通流するサンプル液層流を、点線矢印方向から流路102,102に導入されるシース液層流によって左右から挟み込むことで、(B)に示すようにサンプル液層流を流路中央に送液することができる。なお、図17(B)中、サンプル液層流は実線で、流路構造は点線で示している。 FIG. 17 shows a conventional three-way channel structure (A) and a sample liquid laminar flow (B) formed thereby. In this trifurcated flow path, in (A), the sample liquid laminar flow that flows through the flow path 101 in the direction of the solid line arrow is sandwiched from the left and right by the sheath liquid laminar flow that is introduced into the flow paths 102 and 102 from the direction of the dotted line arrow. Then, the sample liquid laminar flow can be sent to the center of the channel as shown in FIG. Note that in FIG. 17B, the sample liquid laminar flow is shown by a solid line and the flow channel structure is shown by a dotted line.

このような三叉流路によれば、サンプル液層流をシース液層流で左右から挟み込むことにより、挟み込む方向(図17中、Y軸方向)に関しては、流路内の任意の位置にサンプル液層流を偏向させて送液することができる。しかし、流路の上下方向(図17中、Z軸方向)に関しては、サンプル液層流の送液位置を制御することはできなかった。すなわち、従来の三叉流路では、Z軸方向に縦長のサンプル液層流しか形成することができなかった。 According to such a three-pronged channel, the sample liquid laminar flow is sandwiched by the sheath liquid laminar flow from the left and right, so that the sample liquid is located at an arbitrary position in the flow channel in the sandwiching direction (Y-axis direction in FIG. 17). The laminar flow can be deflected to deliver the liquid. However, with respect to the vertical direction of the flow path (Z-axis direction in FIG. 17), it was not possible to control the liquid sending position of the sample liquid laminar flow. That is, in the conventional three-way channel, only the sample liquid laminar flow that is vertically long in the Z-axis direction can be formed.

従って、従来の三叉流路を備えるマイクロチップでは、例えば、サンプル液として微小粒子を含む溶液を流路内に通流させて光学分析を行う場合、流路の上下方向(深さ方向)における微小粒子の送流位置にばらつきが生じていた。このため、送流位置によって微小粒子の通流速度に差が生じ、検出信号のばらつきが大きくなり、分析精度が低下するという問題があった。 Therefore, in a conventional microchip having a three-way channel, for example, when a solution containing fine particles as a sample solution is flowed through the channel for optical analysis, a microscopic amount in the vertical direction (depth direction) of the channel is used. There was variation in the position where the particles were sent. Therefore, there is a problem in that the flow velocity of the fine particles varies depending on the flow position, the detection signal varies greatly, and the analysis accuracy decreases.

特許文献2には、シース液層流が送液されている流路の中心に位置して設けられた開口から、サンプル液をシース液層流の中心に導入することにより、サンプル液層流をシース液層流で取り囲まれた状態として送液する流路構造が開示されている(当該文献、図2・3参照)。この流路構造によれば、サンプル液をシース液層流の中心に導入することができるため、流路の深さ方向における微小粒子の送流位置のばらつきをなくして、高い分析精度を得ることができる。 In Patent Document 2, a sample liquid laminar flow is introduced by introducing the sample liquid into the center of the sheath liquid laminar flow through an opening provided at the center of the flow path through which the sheath liquid laminar flow is fed. A flow path structure is disclosed in which the liquid is sent while being surrounded by the sheath liquid laminar flow (see the document, FIGS. 2 and 3). According to this flow channel structure, since the sample liquid can be introduced into the center of the sheath liquid laminar flow, it is possible to eliminate variations in the delivery position of the fine particles in the depth direction of the flow channel and obtain high analysis accuracy. You can

図18に、シース液層流の中心にサンプル液を導入するために採用される従来の流路構造(A)と、これにより形成されるサンプル液層流(B)を示す。この流路構造では、シース液層流は、(A)中、矢印T方向から流路102,102にそれぞれ導入され、流路103に送液される。そして、矢印S方向に流路101へ送液されるサンプル液を、開口104から、流路103を送液されるシース液層流の中心に導入することができる。これよって、図18(B)に示すように、サンプル液層流を流路103の中心に集束させて送液することが可能である。なお、図18(B)中、サンプル液層流は実線で、流路構造は点線で示している。 FIG. 18 shows a conventional flow channel structure (A) adopted for introducing the sample liquid into the center of the sheath liquid laminar flow, and the sample liquid laminar flow (B) formed thereby. In this flow channel structure, the sheath liquid laminar flow is introduced into the flow channels 102 and 102 from the direction of arrow T in (A) and is sent to the flow channel 103. Then, the sample liquid sent to the channel 101 in the direction of the arrow S can be introduced from the opening 104 to the center of the laminar flow of the sheath liquid sent to the channel 103. Accordingly, as shown in FIG. 18B, it is possible to focus the sample liquid laminar flow on the center of the channel 103 and send the liquid. In addition, in FIG. 18B, the sample liquid laminar flow is shown by a solid line and the flow path structure is shown by a dotted line.

一方で、特許文献2では、このような流路構造においては、シース液層流中にサンプル液層流を導入する際に、サンプル液層流に乱れが生じ、サンプル液層流が偏平な安定した層流にならない場合があることが指摘されている(当該文献、4頁、右欄12〜46行目参照)。なお、ここで「偏平な層流」とは、図18中、流路の深さ方向(Z軸方向)に集束された層流を意味し、「偏平でない層流」とは、流路の深さ方向に拡散し、広がった層流を意味している。 On the other hand, in Patent Document 2, in such a flow channel structure, when the sample liquid laminar flow is introduced into the sheath liquid laminar flow, the sample liquid laminar flow is disturbed and the sample liquid laminar flow is flat and stable. It has been pointed out that the above-mentioned laminar flow may not occur (see the document, page 4, right column, lines 12 to 46). Here, the "flat laminar flow" means a laminar flow focused in the depth direction of the flow channel (Z-axis direction) in FIG. 18, and the "non-flat laminar flow" is the flow channel of the flow channel. It means a laminar flow that diffuses and spreads in the depth direction.

当該文献には、サンプル液層流とシース液層流の合流部の層流の乱れ(ウェイク)を抑制するため、サンプル液層流が導入される流路の開口に一対の板状突起(当該文献、第10図、符号18参照)等を設けることが提案されている。この板状突起18は、サンプル液層流が導入される流路の開口壁からサンプル液層流の流れ方向に延在され、開口から流出してくるサンプル液を案内するものである。 In this document, in order to suppress the turbulence (wake) of the laminar flow at the confluence of the sample liquid laminar flow and the sheath liquid laminar flow, a pair of plate-shaped projections (corresponding to It is proposed to provide documents, FIG. 10, reference numeral 18) and the like. The plate-like protrusion 18 extends in the flow direction of the sample liquid laminar flow from the opening wall of the flow path into which the sample liquid laminar flow is introduced, and guides the sample liquid flowing out from the opening.

特開2003−107099号公報JP, 2003-107099, A 特公平7−119686号公報Japanese Patent Publication No. 7-196686

上記特許文献2に開示される板状突起18によれば、開口から流出してくるサンプル液を案内して、サンプル液を安定した、流路の深さ方向に集束された層流として流路に流すことが可能とされている。 According to the plate-like protrusion 18 disclosed in Patent Document 2, the sample liquid flowing out from the opening is guided, and the sample liquid is stabilized as a laminar flow focused in the depth direction of the flow path. It is possible to flush it.

しかしながら、サンプル液層流が導入される流路の開口にこのようなガイド構造を設ける場合には、流路構造が複雑となる。また、マイクロチップ上にこのような流路構造を形成するためには、3枚以上の基板の貼り合わせが必要となる。そのため、各基板への流路構造の形成や基板の貼り合わせに高い精度が要求され、マイクロチップの製造コストが高くなるという問題がある。 However, when such a guide structure is provided at the opening of the flow channel into which the sample liquid laminar flow is introduced, the flow channel structure becomes complicated. Further, in order to form such a flow channel structure on the microchip, it is necessary to bond three or more substrates. Therefore, there is a problem that high precision is required for forming the flow channel structure on each substrate and bonding the substrates, and the manufacturing cost of the microchip becomes high.

そこで、本発明は、サンプル液層流を流路の中心に集束させて送液することができ、かつ、成形が容易なマイクロチップを提供することを主な目的とする。 Therefore, it is a main object of the present invention to provide a microchip capable of concentrating a sample liquid laminar flow in the center of a flow path and sending the liquid, and being easy to mold.

上記課題解決のため、本発明は、サンプル液を導入する第一の導入流路と、前記第一の導入流路を挟んで配設され、それぞれ第一の導入流路に側方から合流してシース液を導入する2つの第二の導入流路と、前記第一及び前記第二の導入流路に連通し、これらの流路から送流される流体が合流して通流する合流流路と、が積層された基板層に形成され、前記第一の導入流路が前記基板層の一方にのみ形成され、前記第二の導入流路は、前記基板層の一方及び他方の両方に形成され、前記合流流路において、前記サンプル液が前記シース液の中心を流れる構成であり、前記合流流路は、少なくとも前記第一の導入流路と前記第二の導入流路との合流部の送流方向下流に、前記第一の導入流路に対する前記第二の導入流路の挟み込み方向における流路幅が流体の送流方向に従って次第に小さくなるテーパ部が設けられ、前記テーパ部の送流方向下流に、流路深さ及び流路幅が送流方向に従って次第に小さくなる縮流部が設けられ、前記テーパ部と前記縮流部の間に、前記テーパ部の終点から前記縮流部の始点までの流路幅が一定の流路が設けられているマイクロチップを提供する。
前記テーパ部は、前記第一の導入流路及び前記第二の導入流路を含む平面に対する垂直方向における流路深さが流体の送流方向に従って次第に小さくなることが好ましい。
また、前記第二の導入流路が、前記基板層の一方及び他方の両方に形成されるものとすることができる。
さらに、前記第二の導入流路は、前記基板層の一方における流路深さが、前記基板層の他方における流路深さよりも大きくすることができる。
加えて、前記合流流路は、一部が前記基板層の一方及び他方の両方に形成され、前記一部以外は前記基板層の一方のみに形成されるものとすることができる。
また、前記テーパ部は、流路深さ方向におけるテーパ角度が、前記第一の導入流路への前記第二の導入流路の合流角度又は前記合流流路の絞り角よりも大きくすることができる。
さらに、前記第一の導入流路の流路深さは、前記第二の導入流路の流路深さよりも小さく形成され、前記合流流路への第一の導入流路の連通口は、第二の導入流路の流路深さ方向の略中央位置に設けられているものとすることができる。
加えて、前記合流流路への第一の導入流路の連通口は、前記第二の導入流路のそれぞれの流路壁を含む領域に開口されているものとすることができる。
また、前記テーパ部の起点が、前記連通口と一致する位置又は前記連通口よりも上流側若しくは下流側に設けられているものとすることができる。
加えて、前記合流流路において、前記サンプル液と、前記シース液と、により、層流が形成されるものとすることができる
えて、前記合流流路は、前記縮流部の下流に前記第一の導入流路から送流される流体中に含まれる微小粒子の検出部を有するものとすることができる。
また、本発明では、サンプル液を導入する第一の導入流路と、前記第一の導入流路を挟んで配設され、それぞれ第一の導入流路に側方から合流してシース液を導入する2つの第二の導入流路と、前記第一及び前記第二の導入流路に連通し、これらの流路から送流される流体が合流して通流する合流流路と、が積層された基板層に形成され、前記第一の導入流路が前記基板層の一方にのみ形成され、前記第二の導入流路は、前記基板層の一方及び他方の両方に形成され、前記合流流路において、前記サンプル液が前記シース液の中心を流れる構成であり、前記合流流路は、前記第一の導入流路と前記第二の導入流路の合流部の送流方向下流に、前記第一の導入流路に対する前記第二の導入流路の挟み込み方向における流路幅が流体の送流方向に従って次第に小さくなるテーパ部が設けられ、前記テーパ部の送流方向下流に、流路深さ及び流路幅が送流方向に従って次第に小さくなる縮流部が設けられ、前記テーパ部と前記縮流部の間に、前記テーパ部の終点から前記縮流部の始点までの流路幅が一定の流路が設けられているマイクロチップと、前記合流流路を通流する微小粒子に対してレーザー光を照射する照射系と、前記微小粒子からの光を検出する検出系と、からなる微小粒子分析装置も提供する。
In order to solve the above problems, the present invention is provided with a first introduction channel for introducing a sample liquid and the first introduction channel sandwiched therebetween, and each merges into the first introduction channel from the side. Two second introduction flow passages for introducing sheath liquid with the first and second introduction flow passages, and confluence passages through which fluids sent from these flow passages merge and flow Are formed on the laminated substrate layers, the first introduction channel is formed only on one side of the substrate layer, and the second introduction channel is formed on both one side and the other side of the substrate layer. In the merging flow channel, the sample liquid flows through the center of the sheath liquid, and the merging flow channel is at least a merging portion of the first introducing flow channel and the second introducing flow channel. the flow sending direction downstream taper portion gradually decreases with flow sending direction of the channel width fluid is provided in said second pinching direction of the introduction passage with respect to the first inlet flow path, flow sending of the tapered portion Downstream of the direction, a flow-contracting portion in which the flow-channel depth and the flow-channel width gradually decrease in accordance with the flow direction is provided. Provided is a microchip provided with a flow channel having a constant flow channel width up to a starting point .
It is preferable that the taper portion has a channel depth in a direction perpendicular to a plane including the first introduction channel and the second introduction channel that gradually decreases in a fluid flow direction.
Further, the second introduction channel may be formed in both one and the other of the substrate layers.
Furthermore, in the second introduction flow channel, the flow channel depth in one of the substrate layers can be made larger than the flow channel depth in the other of the substrate layers.
In addition, a part of the confluence channel may be formed in both one and the other of the substrate layers, and a part other than the part may be formed in only one of the substrate layers.
Further, the taper portion may have a taper angle in a flow channel depth direction larger than a confluence angle of the second introduction flow channel to the first introduction flow channel or a throttle angle of the confluence flow channel. it can.
Furthermore, the flow path depth of the first introduction flow path is formed smaller than the flow path depth of the second introduction flow path, the communication port of the first introduction flow path to the confluent flow path, It may be provided at a substantially central position of the second introduction channel in the channel depth direction.
In addition, the communication port of the first introduction flow path to the merging flow path may be opened in a region including each flow path wall of the second introduction flow path.
Further, the starting point of the tapered portion may be provided at a position that coincides with the communication port or at an upstream side or a downstream side of the communication port.
In addition, a laminar flow can be formed by the sample liquid and the sheath liquid in the confluent channel .
Pressurized forte, the merge channel may be assumed to have a detection portion of the fine particles contained in the fluid flowing sent from said first introducing flow path downstream of the contraction portion.
Further, in the present invention, a first introduction flow path for introducing the sample liquid and the first introduction flow path are disposed so as to sandwich the first introduction flow path, and the first introduction flow path and the first introduction flow path are joined together from the side to form the sheath liquid. Two second introduction flow paths to be introduced and a merge flow path that communicates with the first and second introduction flow paths and through which the fluids sent from these flow paths merge and flow Formed on the substrate layer, the first introduction channel is formed only on one side of the substrate layer, the second introduction channel is formed on both one and the other of the substrate layer, the confluence In the flow channel, the sample liquid is configured to flow through the center of the sheath liquid, and the confluent flow channel is downstream in the flow direction of the confluent portion of the first introduction flow channel and the second introduction flow channel, A taper portion is provided in which a flow path width in the sandwiching direction of the second introduction flow path with respect to the first introduction flow path is gradually reduced according to a fluid flow direction, and a flow path is provided downstream of the tapered portion in the flow direction. A contraction part whose depth and channel width become gradually smaller according to the flow direction is provided, and between the taper part and the contraction part, the channel width from the end point of the taper part to the start point of the contraction part. A microchip provided with a constant flow path, an irradiation system for irradiating the microparticles flowing through the confluent flow path with laser light, and a detection system for detecting light from the microparticles, Also provided is a microparticle analyzer.

本発明において、「微小粒子」には、細胞や微生物、リポソームなどの生体関連微小粒子、あるいはラテックス粒子やゲル粒子、工業用粒子などの合成粒子などが広く含まれるものとする。
生体関連微小粒子には、各種細胞を構成する染色体、リポソーム、ミトコンドリア、オルガネラ(細胞小器官)などが含まれる。対象とする細胞には、動物細胞(血球系細胞など)および植物細胞が含まれる。微生物には、大腸菌などの細菌類、タバコモザイクウイルスなどのウイルス類、イースト菌などの菌類などが含まれる。さらに、生体関連微小粒子には、核酸やタンパク質、これらの複合体などの生体関連高分子も包含され得るものとする。
また、工業用粒子は、例えば有機もしくは無機高分子材料、金属などであってもよい。有機高分子材料には、ポリスチレン、スチレン・ジビニルベンゼン、ポリメチルメタクリレートなどが含まれる。無機高分子材料には、ガラス、シリカ、磁性体材料などが含まれる。金属には、金コロイド、アルミなどが含まれる。これら微小粒子の形状は、一般には球形であるのが普通であるが、非球形であってもよく、また大きさや質量なども特に限定されない。
In the present invention, "microparticles" are intended to broadly include biologically relevant microparticles such as cells, microorganisms and liposomes, or synthetic particles such as latex particles, gel particles and industrial particles.
The biologically related microparticles include chromosomes, liposomes, mitochondria, organelles (cellular organelles), etc. that make up various cells. Target cells include animal cells (such as hematopoietic cells) and plant cells. Microorganisms include bacteria such as Escherichia coli, viruses such as tobacco mosaic virus, fungi such as yeast. Further, the bio-related microparticles may include bio-related macromolecules such as nucleic acids, proteins and complexes thereof.
Further, the industrial particles may be, for example, an organic or inorganic polymer material, a metal or the like. The organic polymer material includes polystyrene, styrene/divinylbenzene, polymethylmethacrylate and the like. The inorganic polymer material includes glass, silica, magnetic material and the like. Metals include gold colloid and aluminum. The shape of these fine particles is generally spherical, but may be non-spherical, and the size and mass are not particularly limited.

本発明により、サンプル液層流を流路の中心に集束させて送液することができ、かつ、成形が容易なマイクロチップが提供される。 According to the present invention, a microchip capable of concentrating a sample liquid laminar flow in the center of a flow path to send a liquid and easily forming the microchip is provided.

本発明の第一実施形態に係るマイクロチップに形成された流路構造を説明する模式図である。(A)は上面図、(B)は断面図を示す。It is a schematic diagram explaining the flow path structure formed in the microchip which concerns on 1st embodiment of this invention. (A) is a top view and (B) is a sectional view. 本発明の第一実施形態に係るマイクロチップの合流流路12の断面を説明する模式図である。(A)は図1中P−P断面図、(B)はQ−Q断面図、(C)はR−R断面図を示す。It is a schematic diagram explaining the cross section of the confluence|merging flow path 12 of the microchip which concerns on 1st embodiment of this invention. 1A is a sectional view taken along line PP of FIG. 1, FIG. 6B is a sectional view taken along line QQ, and FIG. 本発明の第一実施形態に係るマイクロチップの連通口111の構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the structure of the communication port 111 of the microchip which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係るマイクロチップの連通口111の構成(A)と図18に示す従来の流路構造の開口104(B)を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the structure (A) of the communication port 111 of the microchip which concerns on 1st embodiment of this invention, and the opening 104 (B) of the conventional flow path structure shown in FIG. 本発明の第一実施形態に係るマイクロチップのテーパ部122の変形例を説明する模式図である。上段は上面図、下段は断面図を示す。It is a schematic diagram explaining the modification of the taper part 122 of the microchip which concerns on 1st embodiment of this invention. The upper stage shows a top view and the lower stage shows a cross-sectional view. 本発明の第二実施形態に係るマイクロチップに形成された流路構造を説明する模式図である。(A)は上面図、(B)は断面図を示す。It is a schematic diagram explaining the flow path structure formed in the microchip which concerns on 2nd embodiment of this invention. (A) is a top view and (B) is a sectional view. 本発明の第二実施形態に係るマイクロチップの合流流路12の断面を説明する模式図である。(A)は図6中P−P断面図、(B)はQ−Q断面図、(C)はR−R断面図を示す。It is a schematic diagram explaining the cross section of the confluence|merging flow path 12 of the microchip which concerns on 2nd embodiment of this invention. 6A is a sectional view taken along the line PP of FIG. 6, FIG. 6B is a sectional view taken along the line QQ, and FIG. 本発明の第二実施形態に係るマイクロチップのテーパ部123の変形例を説明する模式図である。上段は上面図、下段は断面図を示す。It is a schematic diagram explaining the modification of the taper part 123 of the microchip which concerns on 2nd embodiment of this invention. The upper stage shows a top view and the lower stage shows a cross-sectional view. 本発明の第二実施形態に係るマイクロチップのテーパ部123の流路深さ方向におけるテーパ角度を説明する模式図である。上段は上面図、下段は断面図を示す。It is a schematic diagram explaining the taper angle in the flow channel depth direction of the taper part 123 of the microchip which concerns on 2nd embodiment of this invention. The upper stage shows a top view and the lower stage shows a cross-sectional view. 本発明の第二実施形態に係るマイクロチップのテーパ部123と縮流部121の変形例を説明する模式図である。(A)は上面図、(B)は断面図を示す。It is a schematic diagram explaining the modification of the taper part 123 of the microchip and the constriction part 121 which concern on 2nd embodiment of this invention. (A) is a top view and (B) is a sectional view. 本発明の第三実施形態に係るマイクロチップに形成された流路構造を説明する模式図である。(A)は上面図、(B)は断面図を示す。It is a schematic diagram explaining the flow path structure formed in the microchip which concerns on 3rd embodiment of this invention. (A) is a top view and (B) is a sectional view. 本発明の第三実施形態に係るマイクロチップの合流流路12の断面を説明する模式図である。(A)は図11中P−P断面図、(B)はQ−Q断面図、(C)はR−R断面図を示す。It is a schematic diagram explaining the cross section of the confluence|merging flow path 12 of the microchip which concerns on 3rd embodiment of this invention. 11A is a sectional view taken along the line PP of FIG. 11, FIG. 11B is a sectional view taken along the line QQ, and FIG. 本発明の第三実施形態に係るマイクロチップのテーパ部122,123の変形例を説明する模式図である。上段は上面図、下段は断面図を示す。It is a schematic diagram explaining the modification of the taper parts 122 and 123 of the microchip which concerns on 3rd embodiment of this invention. The upper stage shows a top view and the lower stage shows a cross-sectional view. 本発明の第三実施形態に係るマイクロチップのテーパ部123と縮流部121の変形例を説明する模式図である。(A)は上面図、(B)は断面図を示す。It is a schematic diagram explaining the modified example of the taper part 123 and the constriction part 121 of the microchip which concerns on 3rd embodiment of this invention. (A) is a top view and (B) is a sectional view. 本発明に係るマイクロチップの成形方法を説明する図であり、チップを構成する基板の上面模式図である。It is a figure explaining the shaping|molding method of the microchip which concerns on this invention, and is an upper surface schematic diagram of the board|substrate which comprises a chip. 本発明に係るマイクロチップの成形方法を説明する図であり、チップの断面模式図である。(B)は、(A)中P−P断面に対応する。It is a figure explaining the shaping|molding method of the microchip which concerns on this invention, and is a cross-sectional schematic diagram of a chip. (B) corresponds to the PP cross section in (A). 従来の三叉流路の流路構造(A)と、これにより形成されるサンプル液層流(B)を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the flow path structure (A) of the conventional trifurcated flow path, and the sample liquid laminar flow (B) formed by this. シース液層流の中心にサンプル液を導入するために採用される従来の流路構造(A)と、これにより形成されるサンプル液層流(B)を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the conventional flow path structure (A) adopted in order to introduce|transduce a sample liquid into the center of a sheath liquid laminar flow, and the sample liquid laminar flow (B) formed by this. 図18に示した従来の流路構造を説明する模式図である。(A)は上面図、(B)は断面図を示す。It is a schematic diagram explaining the conventional flow path structure shown in FIG. (A) is a top view and (B) is a sectional view. 図18に示した従来の流路構造中における流体の流速ベクトル場を説明する模式図である。(A)は図19中P−P断面図、(B)はQ−Q断面図、(C)はR−R断面図を示す。It is a schematic diagram explaining the flow velocity vector field of the fluid in the conventional flow-path structure shown in FIG. 19A is a sectional view taken along the line PP of FIG. 19, FIG. 19B is a sectional view taken along the line QQ, and FIG. 図18に示した従来の流路構造中における流体の流速ベクトル場を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the flow velocity vector field of the fluid in the conventional flow-path structure shown in FIG.

以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。

1.従来の流路構造における流体の流速ベクトル場
2.本発明の第一実施形態に係るマイクロチップ
3.第一実施形態に係るマイクロチップの流路構造の変形例
4.本発明の第二実施形態に係るマイクロチップ
5.第二実施形態に係るマイクロチップの流路構造の変形例
6.本発明の第三実施形態に係るマイクロチップ
7.第三実施形態に係るマイクロチップの流路構造の変形例
8.本発明に係るマイクロチップの成形方法
9.本発明に係る微小粒子分析装置
Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below are examples of typical embodiments of the present invention, and the scope of the present invention should not be construed narrowly. The description will be given in the following order.

1. 1. Flow velocity vector field of fluid in conventional flow path structure 2. Microchip according to the first embodiment of the present invention Modification of Microchip Channel Structure According to First Embodiment 4. Microchip according to the second embodiment of the present invention 5. Modified example of flow path structure of microchip according to second embodiment 7. Microchip according to the third embodiment of the present invention Modification of Microchip Channel Structure According to Third Embodiment 8. 8. Microchip molding method according to the present invention Microparticle analyzer according to the present invention

1.従来の流路構造における流体の流速ベクトル場
図18に示した、シース液層流の中心にサンプル液を導入するために採用される従来の流路構造では、シース液層流中にサンプル液層流を導入する際に、サンプル液層流に乱れが生じ、サンプル液層流が流路の中心に収束されないという問題があった。
1. Flow velocity vector field of fluid in conventional flow channel structure In the conventional flow channel structure adopted for introducing the sample liquid into the center of the sheath liquid laminar flow shown in FIG. When the flow is introduced, there is a problem that the sample liquid laminar flow is disturbed and the sample liquid laminar flow is not converged at the center of the flow channel.

すなわち、図19に示すように、流路102,102にそれぞれ導入されて流路103を通流するシース液層流Tの中心に、開口104からサンプル液層流Sを導入した場合、サンプル液層流Sが、流路の深さ方向(Z軸方向)に拡散してしまうことがあった。このようにサンプル液層流Sが流路の中心に収束されないと、サンプル液層流Sに含まれる微小粒子の送流位置が流路の深さ方向においてばらつくため、微小粒子の検出信号にもばらつきが生じ、分析精度が低下する。 That is, as shown in FIG. 19, when the sample liquid laminar flow S is introduced from the opening 104 at the center of the sheath liquid laminar flow T which is introduced into the flow channels 102 and 102 and flows through the flow channel 103, The laminar flow S may be diffused in the depth direction of the flow path (Z-axis direction). If the sample liquid laminar flow S is not converged to the center of the flow path in this way, the delivery positions of the fine particles contained in the sample liquid laminar flow S will vary in the depth direction of the flow path, and therefore the detection signal of the fine particles will also be detected. Variations occur and analysis accuracy decreases.

本発明者らは、従来の流路構造で生じていたサンプル液層流の乱れの要因を明らかにするため、流路構造中における流体の流速ベクトル場(流れ場)を数値計算した。その結果、サンプル液層流とシース液層流の合流後に生じる渦状の流れ場が、サンプル液層流の乱れを引き起こしていることを明らかにした。 The present inventors numerically calculated the flow velocity vector field (flow field) of the fluid in the flow channel structure in order to clarify the cause of the turbulence of the sample liquid laminar flow that has occurred in the conventional flow channel structure. As a result, it was clarified that the vortex-like flow field generated after the merging of the sample liquid laminar flow and the sheath liquid laminar flow causes the turbulence of the sample liquid laminar flow.

図19・図20を参照して、従来の流路構造中における流体の流速ベクトル場について説明する。図20は従来の流路構造の断面模式図であり、(A)は図19中P−P断面図、(B)はQ−Q断面図、(C)はR−R断面図に対応する。 The flow velocity vector field of the fluid in the conventional flow channel structure will be described with reference to FIGS. 20A and 20B are schematic cross-sectional views of a conventional flow path structure. FIG. 20A corresponds to the P-P cross-sectional view in FIG. 19, FIG. 20B corresponds to the Q-Q cross-sectional view, and FIG. ..

サンプル液層流Sを、開口104から、流路103を送液されるシース液層流Tの中心に導入すると、その直後より、流路の深さ方向中央に、速い流速ベクトルが出現する(図20(A)中、矢印参照)。この速い流速ベクトルは、合流したサンプル液層流S及びシース液層流Tが流路の深さ方向中央に集中し、早く流れようとするために生じると考えられる。 When the sample liquid laminar flow S is introduced from the opening 104 to the center of the sheath liquid laminar flow T which is fed through the flow channel 103, a fast flow velocity vector appears immediately after that at the center in the depth direction of the flow channel ( In FIG. 20(A), refer to the arrow). It is considered that this fast flow velocity vector is generated because the combined sample liquid laminar flow S and sheath liquid laminar flow T concentrate in the center in the depth direction of the flow channel and try to flow quickly.

さらに、流路101及び流路102,102からの流れ場が合流し、ひとつの流れ場に発達する過程で、この流路の深さ方向中央に生じた速い流速ベクトルが、図20(B)に示すようにZ軸正方向あるいは負方向に旋回する流れ場となり、やがて図20(C)に示すような渦状の流れ場に発達する。そして、この流れ場によって、サンプル液層流SがZ軸正方向及び負方向に引き伸ばされて、流路の深さ方向に拡散されていることが分かった。また、この渦状の流れ場によるサンプル液層流Sの変形は、流路102,102から送液されるシース液の流量に依存して大きくなることも明らかとなった。 Further, in the process of the flow fields from the flow channel 101 and the flow channels 102 and 102 joining and developing into one flow field, a fast flow velocity vector generated at the center of the flow channel in the depth direction is shown in FIG. The flow field swirls in the Z-axis positive direction or in the negative direction as shown in, and eventually develops into a spiral flow field as shown in FIG. 20(C). Then, it was found that the sample liquid laminar flow S was stretched in the positive and negative directions of the Z axis by the flow field and diffused in the depth direction of the flow channel. It was also clarified that the deformation of the sample liquid laminar flow S due to the vortex-like flow field becomes large depending on the flow rate of the sheath liquid sent from the flow paths 102, 102.

また、本発明者らは、流速ベクトル場(流れ場)の数値計算の結果、シース液層流の中心にサンプル液層流を導入するための開口付近で生じる遅い流れ場が、サンプル液層流の乱れを引き起こしていることも明らかにした。 In addition, as a result of the numerical calculation of the flow velocity vector field (flow field), the inventors found that the slow flow field generated near the opening for introducing the sample liquid laminar flow into the center of the sheath liquid laminar flow was the sample liquid laminar flow. It has also revealed that it is causing the disorder.

図21に、図18に示した、シース液層流の中心にサンプル液を導入するために採用される従来の流路構造の開口104付近で生じる遅い流れ場を模式的に示す(図中、矢印参照)。 FIG. 21 schematically shows a slow flow field generated in the vicinity of the opening 104 of the conventional flow channel structure adopted for introducing the sample liquid into the center of the sheath liquid laminar flow shown in FIG. 18 (in the figure, (See arrow).

開口104付近では、流路102,102から送液されるシース液と、開口104から吐出されるサンプル液との合流に伴って、シース液層流T及びサンプル液層流Sとの間に剪断力が生じる。この剪断力によって、開口104付近には、遅い流速ベクトルが生じ、流れが澱んだ不安定な流れ場が形成される。そして、この澱んだ流れ場によって、サンプル液層流Sが不安定になり、流路の深さ方向に拡散されていることが分かった。また、この澱んだ流れ場によるサンプル液層流Sの変形は、開口104から吐出されるサンプル液の流量が小さい程、大きくなることも明らかとなった。 In the vicinity of the opening 104, shearing occurs between the sheath liquid laminar flow T and the sample liquid laminar flow S as the sheath liquid fed from the flow channels 102 and 102 merges with the sample liquid discharged from the opening 104. Power is generated. Due to this shearing force, a slow flow velocity vector is generated in the vicinity of the opening 104, and an unstable flow field in which the flow is settled is formed. Then, it was found that the laminar flow S of the sample liquid became unstable due to the stagnant flow field and was diffused in the depth direction of the flow channel. It was also clarified that the deformation of the sample liquid laminar flow S due to the stagnant flow field becomes larger as the flow rate of the sample liquid discharged from the opening 104 becomes smaller.

2.本発明の第一実施形態に係るマイクロチップ
本発明に係るマイクロチップは、上述のようなサンプル液層流とシース液層流の合流後に生じる渦状の流れ場を抑制し、サンプル液層流の乱れを生じさせない流路構造を設けたことを第一の特徴とする。さらに、本発明に係るマイクロチップは、上述のようなシース液層流の中心にサンプル液層流を導入するための開口付近で生じる澱んだ流れ場を抑制し、サンプル液層流の乱れを生じさせない流路構造を設けたことを第二の特徴とする。
2. Microchip according to the first embodiment of the present invention A microchip according to the present invention suppresses a vortex-like flow field generated after the above-described merging of a sample liquid laminar flow and a sheath liquid laminar flow, and disturbs the sample liquid laminar flow. The first feature is that a flow path structure that does not cause the above is provided. Furthermore, the microchip according to the present invention suppresses the stagnant flow field generated near the opening for introducing the sample liquid laminar flow into the center of the sheath liquid laminar flow as described above, and causes the turbulence of the sample liquid laminar flow. A second feature is that a flow path structure that does not prevent the flow is provided.

図1は、本発明の第一実施形態に係るマイクロチップに形成された流路構造を示す模式図である。図1(A)はマイクロチップの上面図、(B)は断面図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a flow channel structure formed in a microchip according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a top view of the microchip, and FIG. 1B is a sectional view.

図中、符号11は、第一の流体(以下、「サンプル液」という)が導入される第一の導入流路(以下、「サンプル液導入流路11」という)を示す。符号21,22は、サンプル液導入流路11を挟んで配設され、それぞれサンプル液導入流路11に側方から合流し、第二の流体(以下、「シース液」という)が導入される第二の導入流路(以下、「シース液導入流路21,22」という)を示す。また、符号12は、サンプル液導入流路11及びシース液導入流路21,22に連通し、これらの流路から送液されるサンプル液及びシース液が合流して通流する合流流路を示す。 In the figure, reference numeral 11 indicates a first introduction channel (hereinafter referred to as “sample solution introduction channel 11”) into which a first fluid (hereinafter referred to as “sample solution”) is introduced. Reference numerals 21 and 22 are arranged so as to sandwich the sample liquid introduction flow channel 11 and merge into the sample liquid introduction flow channel 11 from the side, and a second fluid (hereinafter, referred to as “sheath liquid”) is introduced. A second introduction channel (hereinafter referred to as "sheath liquid introduction channels 21 and 22") is shown. Further, reference numeral 12 is a confluent flow path communicating with the sample liquid introduction flow path 11 and the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 so that the sample liquid and the sheath liquid sent from these flow paths merge and flow. Show.

サンプル液導入流路11のシース液導入流路21,22との合流部には、シース液層流Tが通流する合流流路12の中心にサンプル液を導入するための連通口111が設けられている。サンプル液導入流路11のZ軸方向における流路深さは、シース液導入流路21,22の流路深さよりも小さく形成されており、連通口111は、シース液導入流路21,22の流路深さ方向の略中央位置に設けられている。また、連通口111は、合流流路12の流路幅方向(Y軸方向)においても略中央位置に設けられている。 A communication port 111 for introducing the sample liquid to the center of the merging flow channel 12 through which the sheath liquid laminar flow T flows is provided at the confluence portion of the sample liquid introducing flow channel 11 with the sheath liquid introducing flow channels 21, 22. Has been. The flow channel depth of the sample liquid introduction flow channel 11 in the Z-axis direction is formed to be smaller than the flow channel depths of the sheath liquid introduction flow channels 21 and 22, and the communication port 111 includes the sheath liquid introduction flow channels 21 and 22. Is provided at a substantially central position in the flow channel depth direction. The communication port 111 is also provided at a substantially central position in the flow channel width direction (Y-axis direction) of the confluent flow channel 12.

この連通口111から、サンプル液層流Sをシース液層流Tの中心に導入することにより、サンプル液層流Sをシース液層流Tで取り囲まれた状態として送液することができる(次に説明する図2も参照)。なお、連通口111が設けられる位置は、合流流路12内に、サンプル液層流Sをシース液層流Tで取り囲まれた状態で送液可能な限りにおいて、シース液導入流路21,22の流路深さ方向の中央位置のみならず、その近傍とできる。同様に、連通口111の合流流路12の流路幅方向における位置も、中央位置のみならず、その近傍としてよい。 By introducing the sample liquid laminar flow S into the center of the sheath liquid laminar flow T through the communication port 111, the sample liquid laminar flow S can be sent in a state of being surrounded by the sheath liquid laminar flow T (next. (See also FIG. 2 described below). The position where the communication port 111 is provided is such that as long as the sample liquid laminar flow S is surrounded by the sheath liquid laminar flow T and can be fed into the confluent flow passage 12, the sheath liquid introduction flow passages 21 and 22 are provided. Not only at the central position of the channel depth direction, but also in the vicinity thereof. Similarly, the position of the communication port 111 in the flow channel width direction of the merging flow channel 12 may be not only the central position but also the vicinity thereof.

図中、符号122は、図20で説明したサンプル液層流とシース液層流の合流後に生じる渦状の流れ場を抑制するために機能するテーパ部を示す。テーパ部122は、合流流路12において、サンプル液導入流路11のシース液導入流路21,22との合流部の近傍に設けられる。テーパ部122は、サンプル液導入流路11に対するシース液導入流路21,22の挟み込み方向(Y軸方向)における流路幅が、送液方向に従って次第に拡がり、大きくなるように形成されている。 In the figure, reference numeral 122 indicates a tapered portion that functions to suppress the vortex-like flow field generated after the merging of the sample liquid laminar flow and the sheath liquid laminar flow described in FIG. The taper portion 122 is provided in the confluence channel 12 in the vicinity of the confluence portion of the sample liquid introduction channel 11 with the sheath liquid introduction channels 21 and 22. The taper portion 122 is formed so that the flow channel width in the sandwiching direction (Y-axis direction) of the sheath liquid introduction flow channels 21, 22 with respect to the sample liquid introduction flow channel 11 gradually increases in accordance with the liquid feeding direction and increases.

図1・2を参照して、合流流路12における流体の流速ベクトル場と、テーパ部122の機能について説明する。図2は合流流路12の断面模式図である。図2(A)は図1中P−P断面図、(B)はQ−Q断面図、(C)はR−R断面図に対応する。 With reference to FIGS. 1 and 2, the flow velocity vector field of the fluid in the confluence channel 12 and the function of the taper portion 122 will be described. FIG. 2 is a schematic sectional view of the confluence channel 12. 2A corresponds to the P-P sectional view in FIG. 1, FIG. 2B corresponds to the Q-Q sectional view, and FIG. 2C corresponds to the RR sectional view.

サンプル液層流Sを、開口111から、合流流路12を通流するシース液層流Tの中心に導入すると、その直後より、流路の深さ方向中央に速い流速ベクトルが出現する(図2(A)中、点線矢印参照)。この速い流速ベクトルは、既に説明したように、合流したサンプル液層流S及びシース液層流Tが流路の深さ方向中央に集中し、早く流れようとするために生じる。 When the sample liquid laminar flow S is introduced from the opening 111 to the center of the sheath liquid laminar flow T flowing through the confluent flow channel 12, immediately after that, a fast flow velocity vector appears at the center in the depth direction of the flow channel (Fig. 2(A), refer to dotted arrow). As described above, the fast flow velocity vector is generated because the combined sample liquid laminar flow S and sheath liquid laminar flow T are concentrated in the depth direction center of the flow channel and try to flow quickly.

テーパ部122において、合流後のサンプル液層流S及びシース液層流Tの層流幅がY軸方向に拡げられると、流路の深さ方向中央に生じた速い流速ベクトルに対して逆向きの流れ場(図2(B)中、実線矢印参照)が発生する。テーパ部122は、この逆向きの流れ場を発生させることにより、流路の深さ方向中央に生じた流れ場を相殺し、渦状の流れ場へ発達するのを抑制する。その結果、サンプル液層流Sは、渦状の流れ場によってZ軸方向に引き伸ばされることなく、流路の中心に収束された状態に維持される(図2(B)・(C)参照)。 When the laminar flow widths of the combined sample liquid laminar flow S and sheath liquid laminar flow T are expanded in the Y-axis direction in the taper portion 122, they are opposite to the fast flow velocity vector generated in the depth direction center of the flow path. Flow field (see the solid line arrow in FIG. 2B). The tapered portion 122 generates the flow field in the opposite direction, cancels the flow field generated at the center of the flow channel in the depth direction, and suppresses the development into the spiral flow field. As a result, the sample liquid laminar flow S is maintained in a state of being converged at the center of the flow channel without being stretched in the Z-axis direction by the spiral flow field (see FIGS. 2B and 2C).

図中、符号121は、合流後のサンプル液層流S及びシース液層流Tの層流幅をY軸及びZ軸方向に絞り込むために機能する縮流部を示す。縮流部121は、合流流路12において、テーパ部122の下流に設けられる。縮流部121は、流路幅が送液方向に従って次第に再度狭まり、小さくなるように形成されている。また、縮流部121は、流路深さも、送液方向に従って次第に狭まり、小さくなるように形成されている。すなわち、縮流部121の流路壁は、送液方向に従ってY軸及びZ軸方向に狭窄するように形成されており、縮流部121は、送液方向(X軸正方向)に対する垂直断面の面積が次第に小さくなるように形成されている。この形状によって、縮流部121は、合流後のサンプル液層流Sとシース液層流Tの層流幅を、Y軸及びZ軸方向に絞り込んで送液させる。 In the figure, reference numeral 121 indicates a contracting portion that functions to narrow the laminar flow widths of the combined sample liquid laminar flow S and sheath liquid laminar flow T in the Y-axis and Z-axis directions. The contraction section 121 is provided downstream of the tapered section 122 in the confluence channel 12. The contraction section 121 is formed such that the flow channel width gradually narrows again and becomes smaller in the liquid feeding direction. In addition, the contraction portion 121 is formed so that the depth of the flow passage gradually narrows and becomes smaller in the liquid feeding direction. That is, the flow path wall of the contracting portion 121 is formed so as to be narrowed in the Y-axis and Z-axis directions according to the liquid feeding direction, and the contracting portion 121 has a cross section perpendicular to the liquid feeding direction (X-axis positive direction). Is formed so that the area of the is gradually reduced. With this shape, the contracting section 121 narrows the laminar flow widths of the combined sample liquid laminar flow S and sheath liquid laminar flow T in the Y-axis and Z-axis directions to feed the liquid.

図3・4は、連通口111の構成を示す模式図である。サンプル液導入流路11のZ軸方向における流路深さは、シース液導入流路21,22の流路深さよりも小さく形成されており、連通口111は、シース液導入流路21,22の流路深さ方向の略中央位置に設けられている(図3参照)。さらに、連通口111は、付近で生じる澱んだ流れ場を抑制するため、シース液導入流路21及びシース液導入流路22の流路壁211,221を含む領域に開口されている。 3 and 4 are schematic diagrams showing the configuration of the communication port 111. The flow channel depth of the sample liquid introduction flow channel 11 in the Z-axis direction is formed to be smaller than the flow channel depths of the sheath liquid introduction flow channels 21 and 22, and the communication port 111 includes the sheath liquid introduction flow channels 21 and 22. Is provided at a substantially central position in the flow channel depth direction (see FIG. 3). Further, the communication port 111 is opened in a region including the flow passage walls 211 and 221 of the sheath liquid introduction flow passage 21 and the sheath liquid introduction flow passage 22 in order to suppress a stagnant flow field generated in the vicinity.

図4を参照して、より具体的に説明する。まず、図4(B)を参照して、従来の流路構造(図18参照)の開口104の構成を説明する。従来の流路構造では、流路102,102から送液されるシース液と、開口104から吐出されるサンプル液との合流に伴ってシース液層流T及びサンプル液層流Sとの間に生じる剪断力によって、開口104付近に流れが澱んだ不安定な流れ場(図中、斜線領域)が形成されていた(図21も参照)。 A more specific description will be given with reference to FIG. First, with reference to FIG. 4B, the structure of the opening 104 of the conventional flow channel structure (see FIG. 18) will be described. In the conventional flow channel structure, between the sheath liquid laminar flow T and the sample liquid laminar flow S accompanying the confluence of the sheath liquid fed from the flow channels 102 and 102 and the sample liquid discharged from the opening 104. Due to the shearing force generated, an unstable flow field (shaded area in the figure) where the flow settled was formed near the opening 104 (see also FIG. 21).

この場合、サンプル液は、開口104から、流れが澱んだ不安定な流れ場に吐出されることとなる。そのため、サンプル液層流Sは、流路102,102から送液される流れの速いシース流と接触する前に不安定な状態となり、流路の深さ方向に拡散してしまうこととなる。 In this case, the sample liquid is discharged from the opening 104 to an unstable flow field in which the flow is stagnant. Therefore, the sample liquid laminar flow S becomes unstable before coming into contact with the fast-flowing sheath flow sent from the flow channels 102 and 102, and diffuses in the depth direction of the flow channels.

これに対して、本実施形態に係るマイクロチップの連通口111は、シース液導入流路21及びシース液導入流路22の流路壁211,221を含む領域に開口されているため、連通口111から吐出されるサンプル液が、シース液導入流路21,22から送液される流れの速いシース流に直接に接触する。そのため、サンプル液層流Sは、通口111からの吐出直後からシース流によって加速され、安定して流路の中心に収束された状態に維持され、深さ方向に拡散することがない。 On the other hand, the communication port 111 of the microchip according to the present embodiment is opened in a region including the flow channel walls 211 and 221 of the sheath liquid introduction flow channel 21 and the sheath liquid introduction flow channel 22, and therefore, the communication port 111. The sample liquid discharged from 111 directly contacts the fast-flowing sheath flow delivered from the sheath liquid introduction channels 21 and 22. Therefore, the sample liquid laminar flow S is accelerated by the sheath flow immediately after being discharged from the through-hole 111, is stably maintained in the state of being converged at the center of the channel, and is not diffused in the depth direction.

なお、ここで説明した連通口111の形状は、サンプル液導入流路11の連通口111側端が、シース液導入流路21及びシース液導入流路22の流路壁211,221によって切欠かれた形状ということもできる。連通口111の形状は、シース液導入流路21,22の流路壁211,221による切欠のため、図4中、符号Wで示す流路幅が、符号Cで示す切欠後流路幅よりも小さく形成されるものである。 In the shape of the communication port 111 described here, the end of the sample liquid introduction channel 11 on the communication port 111 side is cut by the channel walls 211 and 221 of the sheath liquid introduction channel 21 and the sheath liquid introduction channel 22. It can be said that it has a different shape. Since the shape of the communication port 111 is notched by the channel walls 211 and 221 of the sheath liquid introduction channels 21 and 22, the channel width indicated by the symbol W in FIG. 4 is smaller than the channel width after notch indicated by the symbol C. Is also formed small.

3.第一実施形態に係るマイクロチップの流路構造の変形例
図1では、テーパ部122を、合流流路12において、サンプル液導入流路11のシース液導入流路21,22との合流部である連通口111の下流に設ける場合を説明した。しかし、テーパ部122を設ける位置は、サンプル液導入流路11のシース液導入流路21,22との合流部の近傍であれば、図1に示す位置に限定されない。
3. Modified Example of Microchip Channel Structure According to First Embodiment In FIG. 1, the taper portion 122 is formed at the confluence portion of the confluence channel 12 with the sheath liquid introduction channels 21 and 22 of the sample liquid introduction channel 11. The case where the communication port 111 is provided downstream has been described. However, the position where the tapered portion 122 is provided is not limited to the position shown in FIG. 1 as long as it is in the vicinity of the confluence of the sample liquid introduction flow passage 11 with the sheath liquid introduction flow passages 21 and 22.

図5に、テーパ部122の変形例を示す。図上段はテーパ部122の上面模式図、下段は断面模式図を示している。テーパ部122は、例えば図5(A)に示すように、Y軸方向における流路幅が拡がり始める起点が、連通口111よりも上流に位置するように設けてもよい。また、テーパ部122は、図5(B)に示すように、Y軸方向における流路幅が拡がり始める起点が、連通口111と一致する位置に設けてもよい。なお、図5(C)は、図1と同様に、Y軸方向における流路幅が拡がり始める起点を連通口111よりも下流に位置させ、テーパ部122を連通口111の下流に設けた場合を示す。 FIG. 5 shows a modification of the tapered portion 122. The upper part of the figure shows a schematic top view of the tapered portion 122, and the lower part shows a schematic cross-sectional view. For example, as shown in FIG. 5A, the tapered portion 122 may be provided so that the starting point where the flow passage width in the Y-axis direction begins to expand is located upstream of the communication port 111. Further, as shown in FIG. 5B, the tapered portion 122 may be provided at a position where the starting point where the width of the flow passage in the Y-axis direction starts to expand coincides with the communication port 111. Note that, similar to FIG. 1, FIG. 5C shows a case where the starting point where the width of the flow channel in the Y-axis direction begins to be widened is located downstream of the communication port 111 and the tapered portion 122 is provided downstream of the communication port 111. Indicates.

4.本発明の第二実施形態に係るマイクロチップ
図6は、本発明の第二実施形態に係るマイクロチップに形成された流路構造を示す模式図である。図4(A)はマイクロチップの上面図、(B)は断面図である。
4. Microchip According to Second Embodiment of the Present Invention FIG. 6 is a schematic diagram showing a flow channel structure formed in a microchip according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4A is a top view of the microchip and FIG. 4B is a sectional view.

図中、符号11は、サンプル液が導入されるサンプル液導入流路を示す。符号21,22は、サンプル液導入流路11を挟んで配設され、それぞれサンプル液導入流路11に側方から合流し、シース液が導入されるシース液導入流路21,22を示す。また、符号12は、サンプル液導入流路11及びシース液導入流路21,22に連通し、これらの流路から送液されるサンプル液及びシース液が合流して通流する合流流路を示す。 In the figure, reference numeral 11 indicates a sample liquid introduction flow path into which the sample liquid is introduced. Reference numerals 21 and 22 denote sheath liquid introduction flow passages 21 and 22 which are arranged with the sample liquid introduction flow passage 11 sandwiched therebetween and which merge into the sample liquid introduction flow passage 11 from the side and into which the sheath liquid is introduced. Further, reference numeral 12 is a confluent flow path communicating with the sample liquid introduction flow path 11 and the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 so that the sample liquid and the sheath liquid sent from these flow paths merge and flow. Show.

サンプル液導入流路11のシース液導入流路21,22との合流部には、シース液層流Tが通流する合流流路12の中心にサンプル液を導入するための連通口111が設けられている。 A communication port 111 for introducing the sample liquid to the center of the merging flow channel 12 through which the sheath liquid laminar flow T flows is provided at the confluence portion of the sample liquid introducing flow channel 11 with the sheath liquid introducing flow channels 21, 22. Has been.

サンプル液導入流路11のZ軸方向における流路深さは、シース液導入流路21,22の流路深さよりも小さく形成されており、連通口111は、シース液導入流路21,22の流路深さ方向の略中央位置に設けられている。また、連通口111は、合流流路12の流路幅方向(Y軸方向)においても略中央位置に設けられている。 The flow channel depth of the sample liquid introduction flow channel 11 in the Z-axis direction is formed to be smaller than the flow channel depths of the sheath liquid introduction flow channels 21 and 22, and the communication port 111 includes the sheath liquid introduction flow channels 21 and 22. Is provided at a substantially central position in the flow channel depth direction. The communication port 111 is also provided at a substantially central position in the flow channel width direction (Y-axis direction) of the confluent flow channel 12.

この連通口111から、サンプル液層流Sをシース液層流Tの中心に導入することにより、サンプル液層流Sをシース液層流Tで取り囲まれた状態として送液することができる(次に説明する図7も参照)。なお、連通口111が設けられる位置は、合流流路12内に、サンプル液層流Sをシース液層流Tで取り囲まれた状態で送液可能な限りにおいて、シース液導入流路21,22の流路深さ方向の中央位置のみならず、その近傍とできる。
同様に、連通口111の合流流路12の流路幅方向における位置も、中央位置のみならず、その近傍としてよい。
By introducing the sample liquid laminar flow S into the center of the sheath liquid laminar flow T through the communication port 111, the sample liquid laminar flow S can be sent in a state of being surrounded by the sheath liquid laminar flow T (next. (See also FIG. 7 described below). The position where the communication port 111 is provided is such that as long as the sample liquid laminar flow S is surrounded by the sheath liquid laminar flow T and can be fed into the confluent flow passage 12, the sheath liquid introduction flow passages 21 and 22 are provided. Not only at the central position of the channel depth direction, but also in the vicinity thereof.
Similarly, the position of the communication port 111 in the flow channel width direction of the merging flow channel 12 may be not only the central position but also the vicinity thereof.

図中、符号123は、図20で説明したサンプル液層流とシース液層流の合流後に生じる渦状の流れ場を抑制するために機能するテーパ部を示す。テーパ部123は、合流流路12において、サンプル液導入流路11のシース液導入流路21,22との合流部の近傍に設けられる。テーパ部123は、サンプル液導入流路11及びシース液導入流路21,22を含む平面(XY平面)に垂直方向(Z軸方向)における流路深さが、送流方向に従って次第に狭まり、小さくなるように形成されている。 In the figure, reference numeral 123 indicates a taper portion that functions to suppress the vortex-like flow field that occurs after the sample liquid laminar flow and the sheath liquid laminar flow described in FIG. 20 merge. The tapered portion 123 is provided in the confluence channel 12 in the vicinity of the confluence of the sample liquid introduction channel 11 and the sheath liquid introduction channels 21, 22. The taper portion 123 has a small channel depth in a direction (Z-axis direction) perpendicular to a plane (XY plane) including the sample liquid introduction channel 11 and the sheath liquid introduction channels 21 and 22 and gradually becomes smaller in the flow direction. Is formed.

図6・7を参照して、合流流路12における流体の流速ベクトル場と、テーパ部123の機能について説明する。図7は合流流路12の断面模式図である。図7(A)は図6中
P−P断面図、(B)はQ−Q断面図、(C)はR−R断面図に対応する。
With reference to FIGS. 6 and 7, the flow velocity vector field of the fluid in the confluence channel 12 and the function of the taper portion 123 will be described. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the confluence channel 12. 7A corresponds to the P-P sectional view in FIG. 6, FIG. 7B corresponds to the QQ sectional view, and FIG. 7C corresponds to the RR sectional view.

サンプル液層流Sを、開口111から、合流流路12を通流するシース液層流Tの中心に導入すると、その直後より、流路の深さ方向中央に速い流速ベクトルが出現する(図7(A)中、点線矢印参照)。この速い流速ベクトルは、既に説明したように、合流したサンプル液層流S及びシース液層流Tが流路の深さ方向中央に集中し、早く流れようとするために生じる。 When the sample liquid laminar flow S is introduced from the opening 111 to the center of the sheath liquid laminar flow T flowing through the confluent flow channel 12, immediately after that, a fast flow velocity vector appears at the center in the depth direction of the flow channel (Fig. 7(A), see dotted arrow). As described above, the fast flow velocity vector is generated because the combined sample liquid laminar flow S and sheath liquid laminar flow T are concentrated in the depth direction center of the flow channel and try to flow quickly.

テーパ部123において、合流後のサンプル液層流S及びシース液層流Tの層流幅がZ軸方向に狭められると、流路の深さ方向中央に生じた速い流速ベクトルに対して逆向きの流れ場(図7(B)中、実線矢印参照)が発生する。テーパ部123は、この逆向きの流れ場を発生させることにより、流路の深さ方向中央に生じた流れ場を相殺し、渦状の流れ場へ発達するのを抑制する。その結果、サンプル液層流Sは、渦状の流れ場によってZ軸方向に引き伸ばされることなく、流路の中心に収束された状態に維持される(図7(B)・(C)参照)。 When the laminar flow widths of the combined sample liquid laminar flow S and sheath liquid laminar flow T are narrowed in the Z-axis direction at the taper portion 123, they are opposite to the fast flow velocity vector generated in the depth direction center of the flow path. Flow field (see the solid line arrow in FIG. 7B) occurs. The taper portion 123 cancels the flow field generated in the center of the flow path in the depth direction by suppressing the flow field in the spiral direction by generating the flow field in the opposite direction. As a result, the sample liquid laminar flow S is not stretched in the Z-axis direction by the spiral flow field but is maintained in a state of being converged at the center of the flow channel (see FIGS. 7B and 7C).

図中、符号121は、合流後のサンプル液層流S及びシース液層流Tの層流幅をY軸及びZ軸方向に絞り込むために機能する縮流部を示す。縮流部121の構成及び作用は、第一実施形態に係るマイクロチップと同様であるので、ここでは説明を省略する。また、連通口111の構成及び作用も、第一実施形態に係るマイクロチップと同様である。 In the figure, reference numeral 121 indicates a contracting portion that functions to narrow the laminar flow widths of the combined sample liquid laminar flow S and sheath liquid laminar flow T in the Y-axis and Z-axis directions. The structure and operation of the flow contracting unit 121 are the same as those of the microchip according to the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here. Further, the configuration and operation of the communication port 111 are similar to those of the microchip according to the first embodiment.

5.第二実施形態に係るマイクロチップの流路構造の変形例
図6では、テーパ部123を、Z軸方向における流路深さが狭まり始める起点を連通口111の位置に一致させて設ける場合を説明した。しかし、テーパ部123を設ける位置は、サンプル液導入流路11のシース液導入流路21,22との合流部の近傍であれば、図6に示す位置に限定されない。
5. Modified Example of Microchip Channel Structure According to Second Embodiment In FIG. 6, a case where the tapered portion 123 is provided such that the starting point where the channel depth in the Z-axis direction starts to narrow is aligned with the position of the communication port 111 will be described. did. However, the position where the taper portion 123 is provided is not limited to the position shown in FIG. 6 as long as it is in the vicinity of the confluence of the sample liquid introduction flow passage 11 with the sheath liquid introduction flow passages 21 and 22.

図8に、テーパ部123の変形例を示す。図上段はテーパ部123の上面模式図、下段は断面模式図を示している。テーパ部123は、例えば図8(A)に示すように、Z軸方向における流路深さが狭まり始める起点が、連通口111よりも上流に位置するように設けてもよい。また、図8(C)に示すように、Z軸方向における流路深さが狭まり始める起点が、連通口111よりも下流に位置するように設けてもよい。なお、図8(B)は、図6と同様に、Z軸方向における流路深さが狭まり始める起点を連通口111の位置に一致させて設けた場合を示す。 FIG. 8 shows a modification of the tapered portion 123. The upper part of the drawing is a schematic top view of the tapered portion 123, and the lower part is a schematic cross-sectional view. For example, as shown in FIG. 8A, the tapered portion 123 may be provided so that the starting point where the flow channel depth in the Z-axis direction starts to narrow is located upstream of the communication port 111. Further, as shown in FIG. 8C, the starting point at which the depth of the flow path in the Z-axis direction starts to narrow may be provided downstream of the communication port 111. Note that FIG. 8B shows a case where the starting point where the flow channel depth in the Z-axis direction starts to narrow is provided at the same position as the communication port 111, as in FIG. 6.

テーパ部123の流路深さ方向におけるテーパ角度(図9中、符号θz参照)は、テーパ部23の機能が発揮される限りにおいて自由に設定され得る。テーパ角度θzは、サンプル導入流路11へのシース液導入流路21,22の合流角度(図9(A)中、符号θy参照)よりも大きく設定することで、渦状の流れ場の発生を抑制する効果を高めることができる。また、合流流路12の流路幅が送液方向に従って次第に狭まり、小さくなるように形成されている場合には、合流流路12の絞り角(図9(B)中、符号θy参照)よりも、テーパ角度θzを大きくすることで、十分な渦状の流れ場の抑制効果を得ることができる。 The taper angle of the taper portion 123 in the flow channel depth direction (see reference numeral θz in FIG. 9) can be freely set as long as the function of the taper portion 23 is exhibited. The taper angle θz is set to be larger than the confluence angle of the sheath liquid introduction channels 21 and 22 with the sample introduction channel 11 (see reference numeral θy in FIG. 9A), so that the generation of the vortex-like flow field can be prevented. The suppressing effect can be enhanced. Further, when the flow passage width of the merge flow passage 12 is formed so as to gradually narrow and become smaller in accordance with the liquid feeding direction, from the throttle angle of the merge flow passage 12 (see reference numeral θy in FIG. 9B). However, by increasing the taper angle θz, it is possible to obtain a sufficient effect of suppressing the flow field in a spiral shape.

図6では、テーパ部123と縮流部121とを不連続に構成する場合を説明したが、テーパ部123と縮流部121は、図10に示すように連続していてもよいものとする。 Although the case where the taper portion 123 and the contraction portion 121 are discontinuously formed has been described with reference to FIG. 6, the taper portion 123 and the contraction portion 121 may be continuous as shown in FIG. 10. ..

6.本発明の第三実施形態に係るマイクロチップ
図11は、本発明の第三実施形態に係るマイクロチップに形成された流路構造を示す模式図である。図11(A)はマイクロチップの上面図、(B)は断面図である。
6. Microchip According to Third Embodiment of the Present Invention FIG. 11 is a schematic view showing a flow channel structure formed in the microchip according to the third embodiment of the present invention. 11A is a top view of the microchip, and FIG. 11B is a sectional view.

図中、符号11は、サンプル液が導入されるサンプル液導入流路を示す。符号21,22は、サンプル液導入流路11を挟んで配設され、それぞれサンプル液導入流路11に側方から合流し、シース液が導入されるシース液導入流路21,22を示す。また、符号12は、サンプル液導入流路11及びシース液導入流路21,22に連通し、これらの流路から送液されるサンプル液及びシース液が合流して通流する合流流路を示す。 In the figure, reference numeral 11 indicates a sample liquid introduction flow path into which the sample liquid is introduced. Reference numerals 21 and 22 denote sheath liquid introduction flow passages 21 and 22 which are arranged with the sample liquid introduction flow passage 11 sandwiched therebetween and which merge into the sample liquid introduction flow passage 11 from the side and into which the sheath liquid is introduced. Further, reference numeral 12 is a confluent flow path communicating with the sample liquid introduction flow path 11 and the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 so that the sample liquid and the sheath liquid sent from these flow paths merge and flow. Show.

サンプル液導入流路11のシース液導入流路21,22との合流部には、シース液層流Tが通流する合流流路12の中心にサンプル液を導入するための連通口111が設けられている。 A communication port 111 for introducing the sample liquid to the center of the merging flow channel 12 through which the sheath liquid laminar flow T flows is provided at the confluence portion of the sample liquid introducing flow channel 11 with the sheath liquid introducing flow channels 21, 22. Has been.

サンプル液導入流路11のZ軸方向における流路深さは、シース液導入流路21,22の流路深さよりも小さく形成されており、連通口111は、シース液導入流路21,22の流路深さ方向の略中央位置に設けられている。また、連通口111は、合流流路12の流路幅方向(Y軸方向)においても略中央位置に設けられている。 The flow channel depth of the sample liquid introduction flow channel 11 in the Z-axis direction is formed to be smaller than the flow channel depths of the sheath liquid introduction flow channels 21 and 22, and the communication port 111 includes the sheath liquid introduction flow channels 21 and 22. Is provided at a substantially central position in the flow channel depth direction. The communication port 111 is also provided at a substantially central position in the flow channel width direction (Y-axis direction) of the confluent flow channel 12.

この連通口111から、サンプル液層流Sをシース液層流Tの中心に導入することにより、サンプル液層流Sをシース液層流Tで取り囲まれた状態として送液することができる(次に説明する図12も参照)。なお、連通口111が設けられる位置は、合流流路12内に、サンプル液層流Sをシース液層流Tで取り囲まれた状態で送液可能な限りにおいて、シース液導入流路21,22の流路深さ方向の中央位置のみならず、その近傍とできる。同様に、連通口111の合流流路12の流路幅方向における位置も、中央位置のみならず、その近傍としてよい。 By introducing the sample liquid laminar flow S into the center of the sheath liquid laminar flow T through the communication port 111, the sample liquid laminar flow S can be sent in a state of being surrounded by the sheath liquid laminar flow T (next. (See also FIG. 12 described below). The position where the communication port 111 is provided is such that as long as the sample liquid laminar flow S is surrounded by the sheath liquid laminar flow T and can be fed into the confluent flow passage 12, the sheath liquid introduction flow passages 21 and 22 are provided. Not only at the central position of the channel depth direction, but also in the vicinity thereof. Similarly, the position of the communication port 111 in the flow channel width direction of the merging flow channel 12 may be not only the central position but also the vicinity thereof.

図中、符号122,123は、図20で説明したサンプル液層流とシース液層流の合流後に生じる渦状の流れ場を抑制するために機能するテーパ部を示す。テーパ部122,123は、合流流路12において、サンプル液導入流路11のシース液導入流路21,22との合流部の近傍に設けられる。テーパ部122は、サンプル液導入流路11に対するシース液導入流路21,22の挟み込み方向(Y軸方向)における流路幅が、送液方向に従って次第に拡がり、大きくなるように形成されている。また、テーパ部123は、サンプル液導入流路11及びシース液導入流路21,22を含む平面(XY平面)に垂直方向(Z軸方向)における流路深さが、送流方向に従って次第に狭まり、小さくなるように形成されている。本実施形態に係るマイクロチップでは、テーパ部122,123は、合流流路12において一部重複する領域に構成されている。 In the figure, reference numerals 122 and 123 denote tapered portions that function to suppress the vortex-like flow field generated after the merging of the sample liquid laminar flow and the sheath liquid laminar flow described in FIG. The tapered portions 122 and 123 are provided in the confluence channel 12 in the vicinity of the confluence portions of the sample liquid introduction channel 11 and the sheath liquid introduction channels 21 and 22. The taper portion 122 is formed so that the flow channel width in the sandwiching direction (Y-axis direction) of the sheath liquid introduction flow channels 21, 22 with respect to the sample liquid introduction flow channel 11 gradually increases in accordance with the liquid feeding direction and increases. Further, in the taper portion 123, the flow channel depth in the direction (Z-axis direction) perpendicular to the plane (XY plane) including the sample liquid introduction flow channel 11 and the sheath liquid introduction flow channels 21, 22 gradually narrows in the flow direction. , Are formed to be small. In the microchip according to this embodiment, the tapered portions 122 and 123 are formed in regions where the confluence channels 12 partially overlap.

図11・図12を参照して、合流流路12における流体の流速ベクトル場と、テーパ部122,123の機能について説明する。図12は合流流路12の断面模式図である。図12(A)は図11中P−P断面図、(B)はQ−Q断面図、(C)はR−R断面図に対応する。 With reference to FIGS. 11 and 12, the flow velocity vector field of the fluid in the confluence channel 12 and the functions of the tapered portions 122 and 123 will be described. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the merge channel 12. 12A corresponds to the P-P sectional view in FIG. 11, FIG. 12B corresponds to the Q-Q sectional view, and FIG. 12C corresponds to the RR sectional view.

サンプル液層流Sを、開口111から、合流流路12を通流するシース液層流Tの中心に導入すると、その直後より、流路の深さ方向中央に速い流速ベクトルが出現する(図12(A)中、点線矢印参照)。この速い流速ベクトルは、既に説明したように、合流したサンプル液層流S及びシース液層流Tが流路の深さ方向中央に集中し、早く流れようとするために生じる。 When the sample liquid laminar flow S is introduced from the opening 111 to the center of the sheath liquid laminar flow T flowing through the confluent flow channel 12, immediately after that, a fast flow velocity vector appears at the center in the depth direction of the flow channel (Fig. 12(A), see dotted arrow). As described above, the fast flow velocity vector is generated because the combined sample liquid laminar flow S and sheath liquid laminar flow T are concentrated in the depth direction center of the flow channel and try to flow quickly.

テーパ部122において、合流後のサンプル液層流S及びシース液層流Tの層流幅がY軸方向に拡げられ、かつ、テーパ部123において、合流後のサンプル液層流S及びシース液層流Tの層流幅がZ軸方向に狭められると、流路の深さ方向中央に生じた速い流速ベクトルに対して逆向きの流れ場(図12(B)中、実線矢印参照)が発生する。テーパ部122,123は、この逆向きの流れ場を発生させることにより、流路の深さ方向中央に生じた流れ場を相殺し、渦状の流れ場へ発達するのを抑制する。その結果、サンプル液層流Sは、渦状の流れ場によってZ軸方向に引き伸ばされることなく、流路の中心に収束された状態に維持される(図12(B)・(C)参照)。 In the tapered portion 122, the laminar flow widths of the combined sample liquid laminar flow S and the sheath liquid laminar flow T are expanded in the Y-axis direction, and in the tapered portion 123, the combined sample liquid laminar flow S and the sheath liquid layer are formed. When the laminar width of the flow T is narrowed in the Z-axis direction, a flow field (see the solid arrow in FIG. 12B) opposite to the fast flow velocity vector generated in the depth direction center of the flow path is generated. To do. The tapered portions 122 and 123 cancel the flow field generated in the center in the depth direction of the flow path by generating the flow field in the opposite direction, and suppress the development into the spiral flow field. As a result, the sample liquid laminar flow S is maintained in a state of being converged at the center of the flow channel without being stretched in the Z-axis direction by the spiral flow field (see FIGS. 12B and 12C).

図中、符号121は、合流後のサンプル液層流S及びシース液層流Tの層流幅をY軸及びZ軸方向に絞り込むために機能する縮流部を示す。縮流部121の構成及び作用は、第一実施形態に係るマイクロチップと同様であるので、ここでは説明を省略する。また、連通口111の構成及び作用も、第一実施形態に係るマイクロチップと同様である。 In the figure, reference numeral 121 indicates a contracting portion that functions to narrow the laminar flow widths of the combined sample liquid laminar flow S and sheath liquid laminar flow T in the Y-axis and Z-axis directions. The structure and operation of the flow contracting unit 121 are the same as those of the microchip according to the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here. Further, the configuration and operation of the communication port 111 are similar to those of the microchip according to the first embodiment.

7.第三実施形態に係るマイクロチップの流路構造の変形例
図11では、テーパ部122を、合流流路12において、サンプル液導入流路11のシース液導入流路21,22との合流部である連通口111の下流に設ける場合を説明した。しかし、テーパ部122を設ける位置は、サンプル液導入流路11のシース液導入流路21,22との合流部の近傍であれば、図11に示す位置に限定されない。
7. Modification Example of Microchip Channel Structure According to Third Embodiment In FIG. 11, the taper portion 122 is formed in the confluent channel 12 at the confluent portion of the sample liquid introduction channel 11 with the sheath liquid introduction channels 21, 22. The case where the communication port 111 is provided downstream has been described. However, the position where the tapered portion 122 is provided is not limited to the position shown in FIG. 11 as long as it is in the vicinity of the confluence of the sample liquid introduction flow passage 11 with the sheath liquid introduction flow passages 21 and 22.

また、図11では、テーパ部123を、Z軸方向における流路深さが狭まり始める起点を連通口111の位置に一致させて設ける場合を説明した。しかし、テーパ部123を設ける位置は、サンプル液導入流路11のシース液導入流路21,22との合流部の近傍であれば、図11に示す位置に限定されない。 Further, in FIG. 11, the case has been described in which the tapered portion 123 is provided such that the starting point where the flow path depth in the Z-axis direction starts to narrow is aligned with the position of the communication port 111. However, the position where the tapered portion 123 is provided is not limited to the position shown in FIG. 11 as long as it is in the vicinity of the confluence of the sample liquid introduction flow passage 11 with the sheath liquid introduction flow passages 21 and 22.

さらに、図11では、テーパ部122のY軸方向における流路幅が拡がり始める起点よりも、テーパ部123のZ軸方向における流路深さが狭まり始める起点を上流に設ける場合を説明した。しかし、テーパ部122の起点とテーパ部123の起点の位置は、異なっていてもよく、同一であってもよい。同様に、図11では、テーパ部122のY軸方向における流路幅が拡がり終わる終点と、テーパ部123のZ軸方向における流路深さが狭まり終わる終点とを、一致する位置に設ける場合を説明したが、テーパ部122の終点とテーパ部123の終点の位置は、異なっていてもよく、同一であってもよい。 Further, in FIG. 11, the case where the starting point where the flow path depth of the taper portion 123 starts to narrow in the Z-axis direction is provided upstream of the starting point where the flow path width of the taper portion 122 starts to expand in the Y-axis direction has been described. However, the positions of the starting point of the tapered portion 122 and the starting point of the tapered portion 123 may be different or the same. Similarly, in FIG. 11, a case where the end point where the width of the flow passage in the Y-axis direction of the taper portion 122 ends and the end point where the depth of the flow passage in the Z-axis direction of the taper portion 123 ends decreases are provided at the same position. As described above, the positions of the end points of the tapered portion 122 and the tapered portion 123 may be different or the same.

図13に、テーパ部122,123の変形例を示す。この変形例では、テーパ部122のY軸方向における流路幅が拡がり始める起点及びテーパ部123のZ軸方向における流路深さが狭まり始める起点の位置を、ともに連通口111に一致させて設けている。また、テーパ部122の終点とテーパ部123の終点の位置も一致させて設けている。 FIG. 13 shows a modification of the tapered portions 122 and 123. In this modification, the positions of the starting point where the width of the flow passage in the Y-axis direction of the tapered portion 122 starts to expand and the starting point where the depth of the flow passage in the Z-axis direction of the tapered portion 123 starts to narrow are both aligned with the communication port 111. ing. Further, the positions of the end points of the taper portion 122 and the taper portion 123 are also made to coincide with each other.

また、図11では、テーパ部123と縮流部121とを不連続に構成する場合を説明したが、テーパ部123と縮流部121は、図14に示すように連続していてもよいものとする。 Further, in FIG. 11, the case where the taper portion 123 and the contraction portion 121 are discontinuously described has been described, but the taper portion 123 and the contraction portion 121 may be continuous as shown in FIG. 14. And

8.本発明に係るマイクロチップの成形方法
本発明に係るマイクロチップの材質は、ガラスや各種プラスチック(PP,PC,COP、PDMS)とすることができる。マイクロチップを用いた分析を光学的に行う場合には、光透過性を有し、自家蛍光が少なく、波長分散が小さいために光学誤差の少ない材質を選択することが好ましい。
8. Molding Method of Microchip According to the Present Invention The material of the microchip according to the present invention can be glass or various plastics (PP, PC, COP, PDMS). When optically performing analysis using a microchip, it is preferable to select a material having optical transparency, small autofluorescence, and small wavelength dispersion, and thus having a small optical error.

マイクロチップの光透過性を維持するため、その表面には光ディスクに用いられる、いわゆるハードコート層を積層することが望ましい。マイクロチップの表面、特に光学検出部表面に指紋等の汚れが付着すると、透過光量が減少して、光学分析精度が低下するおそれがある。マイクロチップの表面に透明性及び防汚性に優れたハードコート層を積層することで、このような分析精度の低下を防止できる。 In order to maintain the light transmittance of the microchip, it is desirable to stack a so-called hard coat layer used for an optical disc on the surface thereof. If a stain such as a fingerprint adheres to the surface of the microchip, particularly the surface of the optical detection portion, the amount of transmitted light may decrease, and the accuracy of optical analysis may decrease. By laminating the hard coat layer having excellent transparency and antifouling property on the surface of the microchip, it is possible to prevent such a decrease in analysis accuracy.

ハードコート層は、通常使用されるハードコート剤を用いて製膜でき、例えば、フッ素系又はシリコン系防汚添加剤等の指紋付着防止剤を添加したUV硬化型ハードコート剤等を使用して製膜できる。特開2003−157579号公報には、ハードコード剤として、活性エネルギ線によって重合しうる重合性官能基を2個以上有する多官能性化合物(A)、メルカプト基を有する有機基と加水分解性基または水酸基とがケイ素原子に結合しているメルカプトシラン化合物で表面修飾された平均粒径1〜200nmの修飾コロイド状シリカ(B)、および、光重合開始剤(C)を含む活性エネルギ線硬化性組成物(P)が開示されている。 The hard coat layer can be formed using a commonly used hard coat agent, for example, by using a UV-curable hard coat agent to which a fingerprint adhesion preventing agent such as a fluorine-based or silicon-based antifouling agent is added. Can form a film. JP-A-2003-157579 discloses, as a hard code agent, a polyfunctional compound (A) having two or more polymerizable functional groups capable of being polymerized by active energy rays, an organic group having a mercapto group and a hydrolyzable group. Or active energy ray curability containing a modified colloidal silica (B) having an average particle diameter of 1 to 200 nm which is surface-modified with a mercaptosilane compound having a hydroxyl group bonded to a silicon atom, and a photopolymerization initiator (C) Composition (P) is disclosed.

マイクロチップに配設されるサンプル導入流路11、シース液導入流路21,22、テーパ部122,123及び縮流部121を含む合流流路12等の成形は、ガラス製基板層のウェットエッチングやドライエッチングによって、またプラスチック製基板層のナノインプリントや射出成型、切削加工によって行うことができる。そして、サンプル導入流路11等を形成した2枚の基板を貼り合せることで、マイクロチップを形成することができる。基板の貼り合せは、例えば、熱融着、接着剤、陽極接合、粘着シートを用いた接合、プラズマ活性化結合、超音波接合等の公知の手法により行うことができる。 The sample introducing channel 11, the sheath liquid introducing channels 21 and 22, the merging channel 12 including the taper portions 122 and 123 and the contracting portion 121, which are arranged in the microchip, are formed by wet etching of the glass substrate layer. Or by dry etching, or by nanoimprinting, injection molding or cutting of the plastic substrate layer. Then, the microchip can be formed by bonding the two substrates on which the sample introduction channel 11 and the like are formed. The substrates can be bonded by known methods such as heat fusion, adhesives, anodic bonding, bonding using a pressure sensitive adhesive sheet, plasma activated bonding, ultrasonic bonding and the like.

図15・図16を参照して、本発明に係るマイクロチップの成形方法を説明する。図15は、本発明に係るマイクロチップを構成する基板の上面模式図を示す。また、図16は、本発明に係るマイクロチップの断面図を示す。図16(B)は、(A)中P−P断面に対応する。 A method of molding a microchip according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a schematic top view of a substrate that constitutes the microchip according to the present invention. 16 shows a sectional view of the microchip according to the present invention. FIG. 16B corresponds to the P-P cross section in FIG.

まず、基板aに対して、シース液導入流路21,22の一部と合流流路12の一部を形成する(図15(A)参照)。基板aには、サンプル導入流路11にサンプル液を供給するためのサンプル液供給口3と、シース液導入流路21,22にシース液を供給するためのシース液供給口4、合流流路12からサンプル液及びシース液を排出するための排出口5も形成される。次に、基板bに対して、サンプル導入流路11、シース液導入流路21,22の一部と合流流路12の一部を形成する(図15(B)参照)。 First, a part of the sheath liquid introducing channels 21 and 22 and a part of the confluent channel 12 are formed on the substrate a (see FIG. 15A). On the substrate a, a sample liquid supply port 3 for supplying the sample liquid to the sample introduction flow channel 11, a sheath liquid supply port 4 for supplying the sheath liquid to the sheath liquid introduction flow channels 21, 22 and a confluent flow channel. A discharge port 5 for discharging the sample liquid and the sheath liquid from 12 is also formed. Next, on the substrate b, the sample introduction flow channel 11, a part of the sheath liquid introduction flow channels 21, 22 and a part of the merging flow channel 12 are formed (see FIG. 15B).

続いて、図16に示すように基板aと基板bを熱圧着等によって貼り合せることによって、マイクロチップを成形する。このとき、サンプル液導入流路11がシース液導入流路21,22の流路深さ方向の略中央に位置するように、基板a,bに異なる深さでシース液導入流路21,22を形成しておく。 Subsequently, as shown in FIG. 16, the substrate a and the substrate b are bonded by thermocompression bonding or the like to form a microchip. At this time, the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 are provided at different depths in the substrates a and b so that the sample liquid introduction flow path 11 is located substantially at the center of the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 in the flow path depth direction. Is formed.

以上のように、本発明に係るマイクロチップは、サンプル導入流路11等を形成した基板a,bを貼り合わせることによって成形することができる。このため、上述の特許文献2に開示される、サンプル液層流が導入される流路の開口にガイド構造を設けたマイクロチップと異なり、基板2枚のみの貼り合わせによって製造できる。従って、各基板への流路構造の形成や基板の貼り合わせが容易で、マイクロチップの製造コストを抑えることが可能である。 As described above, the microchip according to the present invention can be formed by bonding the substrates a and b on which the sample introduction channel 11 and the like are formed. Therefore, unlike the microchip disclosed in the above-mentioned Patent Document 2 in which the guide structure is provided at the opening of the flow path into which the sample liquid laminar flow is introduced, it can be manufactured by bonding only two substrates. Therefore, it is easy to form the flow channel structure on each substrate and to bond the substrates, and it is possible to suppress the manufacturing cost of the microchip.

9.本発明に係る微小粒子分析装置
本発明に係る微小粒子分析装置には、上記したマイクロチップが搭載され得る。この微小粒子分析装置は、微小粒子の特性を分析し、その分析結果に基づいて微小粒子の分別を行う微小粒子分取装置としても応用可能である。
9. Microparticle Analysis Device According to the Present Invention The above-described microchip can be mounted on the microparticle analysis device according to the present invention. This microparticle analysis device can also be applied as a microparticle sorting device that analyzes the characteristics of microparticles and sorts the microparticles based on the analysis result.

この微小粒子分析装置は、マイクロチップの合流流路12において、テーパ部122あるいは123と縮流部121の下流に、サンプル導入流路11から送流されるサンプル液中に含まれる微小粒子を検出するための検出部(図15中、符号D参照)が構成されている。 This microparticle analyzer detects microparticles contained in the sample liquid sent from the sample introduction flow path 11 downstream of the taper part 122 or 123 and the contraction part 121 in the confluence flow path 12 of the microchip. The detection unit (see reference numeral D in FIG. 15) is configured.

本発明に係るマイクロチップでは、テーパ部122,123によって、サンプル液層流Sを合流流路12の中心に収束された状態として送液し、流路の深さ方向における微小粒子の送流位置のばらつきと、これに起因する微小粒子の通流速度差をなくすこと可能とされている(図2等参照)。従って、テーパ部122,123の下流に検出部Dを構成し、微小粒子の検出を行うことで、微小粒子の通流速度差に基づく検出信号のばらつきを排除して、高い精度で微小粒子の検出を行うことができる。 In the microchip according to the present invention, the sample liquid laminar flow S is delivered by the tapered portions 122 and 123 in a state of being converged at the center of the confluence channel 12, and the delivery position of the fine particles in the depth direction of the channel. It is possible to eliminate the variation in the flow rate and the flow velocity difference of the fine particles caused by the variation (see FIG. 2 and the like). Therefore, by configuring the detection unit D downstream of the tapered portions 122 and 123 to detect the fine particles, the variation in the detection signal based on the difference in the flow velocity of the fine particles is eliminated, and the fine particles can be detected with high accuracy. Detection can be performed.

さらに、本発明に係るマイクロチップでは、縮流部121によって、サンプル液層流Sとシース液層流Tの層流幅を、流路幅方向及び深さ方向に絞り込んで送液することが可能とされている。サンプル液層流Sとシース液層流Tの層流幅を絞り込むことで、サンプル液層流S中に微小粒子を一列に配列させることができ、かつ、流路の深さ方向における微小粒子の送流位置のばらつきと、これに起因する微小粒子の通流速度差をさらに小さくすることができる。従って、縮流部121の下流に検出部Dを構成し、微小粒子の検出を行うことで、微小粒子を一つ一つ検出し、かつ、微小粒子の通流速度差に基づく検出信号のばらつきを最大限に排除して検出を行うことができる。 Further, in the microchip according to the present invention, it is possible to reduce the laminar flow width of the sample liquid laminar flow S and the sheath liquid laminar flow T in the flow channel width direction and the depth direction by the contracting portion 121 and to feed the liquid. It is said that. By narrowing the laminar flow widths of the sample liquid laminar flow S and the sheath liquid laminar flow T, the fine particles can be arranged in a line in the sample liquid laminar flow S, and the fine particles in the depth direction of the channel can be formed. It is possible to further reduce the variation in the feeding position and the difference in the flow velocity of the fine particles caused by the variation. Therefore, by configuring the detection unit D downstream of the contraction unit 121 to detect the fine particles, the fine particles are detected one by one, and the variation of the detection signal based on the flow velocity difference of the fine particles is detected. Can be detected with maximum exclusion.

検出部Dは、光学検出系、電気的検出系又は磁気的検出系として構成できる。これらの検出系は、従来のマイクロチップを用いた微小粒子の分析システムと同様に構成することができる。
具体的には、光学検出系は、レーザー光源と、微小粒子に対しレーザー光を集光・照射するための集光レンズなどからなる照射系と、レーザー光の照射によって微小粒子から発生する光をダイクロイックミラー、バンドパスフィルター等を用いて検出する検出系と、によって構成される。微小粒子から発生する光の検出は、例えば、PMT(photo multiplier tube)や、CCDやCMOS素子等のエリア撮像素子等によって行うことができる。
また、電気的検出系又は磁気的検出系は、検出部Dの流路に微小電極を配し、例えば抵抗値、容量値(キャパシタンス値)、インダクタンス値、インピーダンス、電極間の電界の変化値等、あるいは、例えば微小粒子に関する磁化、磁界変化、磁場変化等を測定する。
The detector D can be configured as an optical detection system, an electrical detection system, or a magnetic detection system. These detection systems can be configured similarly to the conventional microparticle analysis system using a microchip.
Specifically, the optical detection system uses a laser light source, an irradiation system including a condenser lens for condensing and irradiating the laser light to the microparticles, and a light generated from the microparticles by the irradiation of the laser light. And a detection system for detecting using a dichroic mirror, a bandpass filter, or the like. The light generated from the fine particles can be detected by, for example, a PMT (photo multiplier tube), an area image pickup device such as a CCD or a CMOS device, or the like.
In the electrical detection system or the magnetic detection system, minute electrodes are arranged in the flow path of the detection unit D, and for example, resistance value, capacitance value (capacitance value), inductance value, impedance, change value of electric field between electrodes, etc. Alternatively, for example, the magnetization, the magnetic field change, the magnetic field change, and the like of the fine particles are measured.

検出部Dにおいて検出された微小粒子から発生する光や抵抗値、磁化等は、電気信号に変換され、全体制御部に出力される。なお、検出する光は、微小粒子の前方散乱光や側方散乱光、レイリー散乱やミー散乱等の散乱光や蛍光などであってよい。 Light, resistance value, magnetization, etc. generated from the fine particles detected by the detection unit D are converted into electric signals and output to the overall control unit. The light to be detected may be forward scattered light or side scattered light of minute particles, scattered light such as Rayleigh scattering or Mie scattering, or fluorescence.

全体制御部は、この電気信号に基づいて、微小粒子の光学特性を測定する。この光学特性測定のためのパラメーターは、対象とする微小粒子及び分取目的に応じて、微小粒子の大きさを判定する場合には前方散乱光を、構造を判定する場合には側方散乱光を、微小粒子に標識された蛍光物質の有無を判定する場合には蛍光等が採用される。 The overall control unit measures the optical characteristics of the fine particles based on this electric signal. The parameters for this optical property measurement are the forward scattered light when determining the size of the fine particles and the side scattered light when determining the structure, according to the target fine particles and the purpose of sorting. In the case of determining the presence or absence of the fluorescent substance labeled on the microparticles, fluorescence or the like is adopted.

また、本発明に係る微小粒子分析装置に、上記特許文献1に開示されるような微小粒子分別流路と、微小粒子分別流路への流路口付近に設置された微小粒子の移動方向を制御する電極を設け、全体制御部により微小粒子の特性を分析し、その分析結果に基づいて微小粒子の分別を行うこともできる。 Further, in the fine particle analyzer according to the present invention, the fine particle sorting channel as disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 and the moving direction of the fine particles installed near the channel opening to the fine particle sorting channel are controlled. It is also possible to dispose the electrodes to be used, analyze the characteristics of the fine particles by the overall control unit, and sort the fine particles based on the analysis result.

本発明に係るマイクロチップは、成形が容易であり、サンプル液層流を流路の中心に集束させて送液することができる。そのため、サンプル液として微小粒子を含む溶液を流路内に通流させて微小粒子の特性を分析する場合、流路の深さ方向における微小粒子の送流位置のばらつきをなくして、高い分析精度を得ることができる。従って、本発明に係るマイクロチップは、細胞やマイクロビーズ等の微小粒子の特性を光学的、電気的あるいは磁気的に分析する微小粒子分析技術に好適に用いられる。 The microchip according to the present invention is easy to mold, and it is possible to focus the sample liquid laminar flow on the center of the flow path and send the liquid. Therefore, when analyzing the characteristics of the microparticles by passing a solution containing microparticles as a sample solution through the flow channel, eliminate the variation in the flow position of the microparticles in the depth direction of the flow channel and achieve high analysis accuracy. Can be obtained. Therefore, the microchip according to the present invention is suitably used for a microparticle analysis technique for optically, electrically or magnetically analyzing the characteristics of microparticles such as cells and microbeads.

11 第一の導入流路(サンプル導入流路)
111 連通口
12 合流流路
121 縮流部
122,123 テーパ部
21,22 第二の導入流路(シース液導入流路)
3 サンプル液供給口
4 シース液供給口
5 排出口
a,b 基板
D 検出部
S サンプル液層流
T シース液層流
11 First introduction channel (sample introduction channel)
111 communication port 12 confluent flow channel 121 constricted flow sections 122, 123 tapered sections 21, 22 second introduction flow channel (sheath liquid introduction flow channel)
3 Sample Liquid Supply Port 4 Sheath Liquid Supply Port 5 Discharge Ports a, b Substrate D Detector S Sample Liquid Laminar Flow T Sheath Liquid Laminar Flow

Claims (11)

サンプル液を導入する第一の導入流路と、
前記第一の導入流路を挟んで配設され、それぞれ第一の導入流路に側方から合流してシース液を導入する2つの第二の導入流路と、
前記第一及び前記第二の導入流路に連通し、これらの流路から送流される流体が合流して通流する合流流路と、が積層された基板層に形成され、
前記第一の導入流路が前記基板層の一方にのみ形成され、
前記第二の導入流路は、前記基板層の一方及び他方の両方に形成され、
前記合流流路において、前記サンプル液が前記シース液の中心を流れる構成であり、
前記合流流路は、
少なくとも前記第一の導入流路と前記第二の導入流路との合流部の送流方向下流に、前記第一の導入流路に対する前記第二の導入流路の挟み込み方向における流路幅が流体の送流方向に従って次第に小さくなるテーパ部が設けられ
前記テーパ部の送流方向下流に、流路深さ及び流路幅が送流方向に従って次第に小さくなる縮流部が設けられ、
前記テーパ部と前記縮流部の間に、前記テーパ部の終点から前記縮流部の始点までの流路幅が一定の流路が設けられているマイクロチップ。
A first introduction channel for introducing the sample liquid,
Two second introduction channels that are arranged with the first introduction channel sandwiched therebetween and that respectively merge into the first introduction channel from the side to introduce the sheath liquid;
Communicating with the first and second introduction channels, a confluent channel in which fluids sent from these channels merge and flow, and are formed in a laminated substrate layer,
The first introduction channel is formed only on one of the substrate layer,
The second introduction channel is formed in both one and the other of the substrate layer,
In the confluence channel, the sample liquid is configured to flow through the center of the sheath liquid,
The confluent channel is
At least in the flow direction downstream of the merging portion of the first introduction flow path and the second introduction flow path, the flow path width in the sandwiching direction of the second introduction flow path with respect to the first introduction flow path A taper portion is provided that gradually decreases according to the direction of fluid flow ,
Downstream of the taper portion in the flow direction, a flow contracting portion having a flow channel depth and a flow channel width gradually decreasing in the flow direction is provided.
A microchip in which a channel having a constant channel width from the end point of the tapered section to the start point of the contracted section is provided between the tapered section and the contracted section .
前記テーパ部は、前記第一の導入流路及び前記第二の導入流路を含む平面に対する垂直方向における流路深さが流体の送流方向に従って次第に小さくなる、請求項1に記載のマイクロチップ。 The microchip according to claim 1, wherein the tapered portion has a channel depth in a direction perpendicular to a plane including the first introduction channel and the second introduction channel that gradually decreases in a fluid flow direction. .. 前記第二の導入流路は、前記基板層の一方における流路深さが、前記基板層の他方における流路深さよりも大きい、請求項1又は2に記載のマイクロチップ。 The microchip according to claim 1, wherein the second introduction flow channel has a flow channel depth in one of the substrate layers larger than a flow channel depth in the other of the substrate layers. 前記合流流路は、一部が前記基板層の一方及び他方の両方に形成され、前記一部以外は前記基板層の一方のみに形成される、請求項1〜3のいずれか一項に記載のマイクロチップ。 4. The confluence channel is partly formed on both of the one and the other of the substrate layers, and the part other than the part is formed on only one of the substrate layers. Microchip. 前記テーパ部は、流路深さ方向におけるテーパ角度が、前記第一の導入流路への前記第二の導入流路の合流角度又は前記合流流路の絞り角よりも大きい、請求項1〜4のいずれか一項に記載のマイクロチップ。 The taper portion, the taper angle in the flow channel depth direction is larger than the confluence angle of the second introduction flow channel or the constriction angle of the confluence flow channel to the first introduction flow channel, 4. The microchip according to any one of 4 above. 前記第一の導入流路の流路深さは、前記第二の導入流路の流路深さよりも小さく形成され、
前記合流流路への第一の導入流路の連通口は、第二の導入流路の流路深さ方向の略中央位置に設けられている請求項1〜5のいずれか一項に記載のマイクロチップ。
The channel depth of the first introduction channel is formed smaller than the channel depth of the second introduction channel,
The communication port of the first introduction flow path to the confluence flow path is provided at a substantially central position in the flow path depth direction of the second introduction flow path. Microchip.
前記合流流路への第一の導入流路の連通口は、前記第二の導入流路のそれぞれの流路壁を含む領域に開口されている請求項1〜6のいずれか一項に記載のマイクロチップ。 7. The communication port of the first introduction flow path to the confluence flow path is opened in a region including each flow path wall of the second introduction flow path. Microchip. 前記テーパ部の起点が、前記連通口と一致する位置又は前記連通口よりも上流側若しくは下流側に設けられている請求項6又は7に記載のマイクロチップ。 The microchip according to claim 6 or 7, wherein a starting point of the tapered portion is provided at a position that coincides with the communication port or on an upstream side or a downstream side of the communication port. 前記合流流路において、前記サンプル液と、前記シース液と、により、層流が形成される請求項1〜8のいずれか一項に記載のマイクロチップ。 The microchip according to claim 1, wherein a laminar flow is formed by the sample liquid and the sheath liquid in the confluence channel. 前記合流流路は、前記縮流部の下流に前記第一の導入流路から送流される流体中に含まれる微小粒子の検出部を有する請求項1〜9のいずれか一項に記載のマイクロチップ。 10. The micro according to any one of claims 1 to 9 , wherein the confluence channel has a detection unit for fine particles contained in a fluid sent from the first introduction channel downstream of the contraction unit. Chips. サンプル液を導入する第一の導入流路と、前記第一の導入流路を挟んで配設され、それぞれ第一の導入流路に側方から合流してシース液を導入する2つの第二の導入流路と、前記第一及び前記第二の導入流路に連通し、これらの流路から送流される流体が合流して通流する合流流路と、が積層された基板層に形成され、前記第一の導入流路が前記基板層の一方にのみ形成され、前記第二の導入流路は、前記基板層の一方及び他方の両方に形成され、前記合流流路において、前記サンプル液が前記シース液の中心を流れる構成であり、前記合流流路は、少なくとも前記第一の導入流路と前記第二の導入流路との合流部の送流方向下流に、前記第一の導入流路に対する前記第二の導入流路の挟み込み方向における流路幅が流体の送流方向に従って次第に小さくなるテーパ部が設けられ、前記テーパ部の送流方向下流に、流路深さ及び流路幅が送流方向に従って次第に小さくなる縮流部が設けられ、前記テーパ部と前記縮流部の間に、前記テーパ部の終点から前記縮流部の始点までの流路幅が一定の流路が設けられているマイクロチップと、
前記合流流路を通流する微小粒子に対してレーザー光を照射する照射系と、
前記微小粒子からの光を検出する検出系と、
からなる微小粒子分析装置。
A first introduction flow channel for introducing the sample liquid and two second flow passages, which are arranged so as to sandwich the first introduction flow channel, and which respectively merge with the first introduction flow channel from the side to introduce the sheath liquid. Is formed on the substrate layer in which the introduction flow path of (1) and the confluence flow path that communicates with the first and second introduction flow paths and through which the fluids sent from these flow paths merge and flow The first introduction channel is formed only on one of the substrate layers, the second introduction channel is formed on both one and the other of the substrate layer, in the confluence channel, the sample The liquid is configured to flow through the center of the sheath liquid, and the merging flow path is at least downstream of the merging portion of the first introducing flow path and the second introducing flow path in the flow direction. A taper portion is provided in which a flow path width in the sandwiching direction of the second introduction flow path with respect to the introduction flow path is gradually reduced in the flow direction of the fluid. A contraction section whose path width gradually decreases in the flow direction is provided, and a flow path having a constant flow passage width from the end point of the taper section to the start point of the contraction section is provided between the taper section and the contraction section. A microchip with a channel ,
An irradiation system for irradiating a laser beam to the fine particles flowing through the confluence channel,
A detection system for detecting light from the microparticles,
Micro particle analyzer.
JP2017253242A 2017-12-28 2017-12-28 Microchip and microparticle analyzer Active JP6708978B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017253242A JP6708978B2 (en) 2017-12-28 2017-12-28 Microchip and microparticle analyzer
JP2020035047A JP6965953B2 (en) 2017-12-28 2020-03-02 Microchip and fine particle analyzer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017253242A JP6708978B2 (en) 2017-12-28 2017-12-28 Microchip and microparticle analyzer

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016038885A Division JP6509759B2 (en) 2016-03-01 2016-03-01 Microchip and microparticle analyzer

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020035047A Division JP6965953B2 (en) 2017-12-28 2020-03-02 Microchip and fine particle analyzer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018077244A JP2018077244A (en) 2018-05-17
JP6708978B2 true JP6708978B2 (en) 2020-06-10

Family

ID=62149233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017253242A Active JP6708978B2 (en) 2017-12-28 2017-12-28 Microchip and microparticle analyzer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6708978B2 (en)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0833340B2 (en) * 1987-03-18 1996-03-29 株式会社日立製作所 Flow cell device
JPH07119686B2 (en) * 1987-04-08 1995-12-20 株式会社日立製作所 Flow cell device
DE3851458T2 (en) * 1987-04-08 1995-02-09 Hitachi Ltd Device with a vaginal flow cell.
US5601234A (en) * 1994-08-01 1997-02-11 Abbott Laboratories Fluid nozzle and method of introducing a fluid
US7105355B2 (en) * 2001-07-18 2006-09-12 The Regents Of The University Of Michigan Flow cytometers and detection system of lesser size
GB2383127B (en) * 2001-12-12 2004-10-20 Proimmune Ltd Device and method for investigating analytes in liquid suspension or solution
JP2006071388A (en) * 2004-09-01 2006-03-16 Horiba Ltd Microchip and fluid control method in microchip
WO2007029720A1 (en) * 2005-09-06 2007-03-15 Arkray, Inc. Flowmeter for fine channel, and analyzer and cartridge for analyzer that use the flowmeter
KR20080110167A (en) * 2007-06-14 2008-12-18 삼성전자주식회사 A apparatus for focusing and detecting particles in a sample and a method of manufacturing the same
JP4572973B2 (en) * 2008-06-16 2010-11-04 ソニー株式会社 Microchip and flow-feeding method in microchip

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018077244A (en) 2018-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5691195B2 (en) Microchip and fine particle analyzer
JP4661942B2 (en) Microchip and its channel structure
EP2191895B1 (en) Microparticle analysis device, microfluidic chip for microparticle analysis, and microparticle analysis method
JP4572973B2 (en) Microchip and flow-feeding method in microchip
JP5897681B2 (en) Microchip and fine particle analyzer
JP7188506B2 (en) Microchip and microparticle sorting device
JP5316530B2 (en) Microchip and its channel structure
JP6509759B2 (en) Microchip and microparticle analyzer
JP6708978B2 (en) Microchip and microparticle analyzer
JP6965953B2 (en) Microchip and fine particle analyzer
JP5092881B2 (en) Channel structure and microchip

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180129

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180129

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181114

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181120

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190121

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190625

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190821

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20191210

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200302

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20200309

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200422

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200505

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6708978

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151