CN102284429B - 微粒分选设备、微芯片、微芯片模块以及微粒分选方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了微粒分选设备、微芯片、微芯片模块以及微粒分选方法，微芯片包括基板和基板中的样品流道。样品流道包括变化流道和连接至变化流道的微细管。变化流道配置为将样品流道的横截面形状从第一端的四边形改变成第二端的圆形。微细管连接至变化流道的第二端并设置在基板上。

Description

微粒分选设备、微芯片、微芯片模块以及微粒分选方法
相关申请的参考
本申请要求于2010年5月6日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2010-106802的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种微粒分选设备、微芯片、以及微芯片模块。更具体地，本发明涉及一种用于在对流经微芯片中形成的流道的微粒特性进行检测后将内含有微粒的液滴排出，并根据微粒的特性控制液滴的移动方向，从而分选微粒的微粒分选设备、微芯片、以及微芯片模块。
背景技术
迄今为止，已经使用了这样的设备，即该设备用于将微粒的分散液体引入流道，从而以光学方式测定由此引入流道的微粒特性，以辨别诸如细胞、微生物、和脂质体的生物相关微粒或诸如以乳胶颗粒、凝胶颗粒、和工业用颗粒为例的合成颗粒的微粒的特性。
具体地，关于生物相关微粒，在许多情况下使用称为流式细胞仪的装置。例如，在Hiromitsu Nakauchi Shujunsha有限公司于2006年8月31日出版的第二版非专利文献“能够自由操纵的细胞工程试验性协议系列流式细胞仪的附加卷(Additional Volume of Cell Engineering ExperimentalProtocol Series Flow Cytometry Capable of being Manipulated withFreedom)”中描述了流式细胞仪。一些流式细胞仪被构造为仅着眼于测定微粒的特性，而另一些则被构造为能够根据测定结果只分选每个都具有所需特性的微粒。具体地，目的在于分选细胞的后者设备被称为“细胞分选仪”。目前，借助于市场上提供的细胞分选仪，可以以每秒几千个细胞至每秒几万个细胞的高速度来对细胞特性进行测定，从而分选细胞。
借助于现有流式细胞仪，以如下方式测定诸如细胞或微珠的微粒的诸如尺寸和结构的特性。首先，使其中含有每个均作为流量计中的测定对象的微粒的样品液体溶液在鞘液的层流中心流动，从而在流量计中将微粒排成一行。接着，在光学检测部，向排成一行并被促使流经流量计的微粒照射测定光，并检测从微粒产生的散射光或荧光，从而测定微粒的特性。随后，当执行微粒分选时，样品溶液被制备成其中含有微粒的液滴，然后将液滴排出到流量计外部的空间。在该情况下，控制液滴的移动方向，从而分选每个都具有所需特性的微粒。
第2007-046947号日本专利申请(参照图14)公开了一种由液体系统、光学系统、以及分选系统组成的设备。在该情况下，借助于液体系统，浸染有荧光标准测试溶液的细胞被排成一行。借助于光学系统，向细胞照射激光束，以检测从细胞产生的散射光或荧光。并且，借助于分选系统，控制排出到流量计外部的空间的液滴的移动方向。
在这些现有流式细胞仪(细胞分选仪)中，组成流道系统的流量计部分或组件由昂贵的石英制成。并且，这些现有流式细胞仪中的每个都由与流量计分离的孔部件或组件组成。因此，这些现有流式细胞仪中的每个都不具有简单经用户用后扔掉的结构。为此，存在即使每次执行测定时都充分地清洁流量计部件或组件以及孔部件或组件也会在测定之间引起样品交叉污染的可能性。测定之间的样品的这种交叉污染，以及昂贵流量计和孔部件或组件的应用，在再生医学中使用由细胞分选仪分选的干细胞等的这种情况下尤其成为大的障碍。
近年来，已经开发了其中用于执行化学和生物分析的区域和流道设置在由硅或玻璃制成的基板上的微芯片，作为用于解决测定之间的样品交叉污染以及昂贵流量计和孔部件或组件的使用技术。使用这种微芯片的分析系统称为微型全分析系统(μ-TAS)、实验室芯片、生物芯片等。
用于对设置在微芯片上的流道或区域内的微粒的特性进行光学的、电气的、或磁性的分析的微粒分析技术被认为是将μ-TAS应用于微粒分选技术的实例。例如，第2003-107099号日本专利申请公开了一种微粒分选微芯片，该微粒分选微芯片在基板上具有用于引导其中含有微粒的液体溶液的流道、至少设置在流道的一侧部的鞘流形成流道、微粒测定部、以及两个或多个微粒分选流道。在该情况下，微粒测定部测定所引入的微粒。并且，两个或多个微粒分选流道相对于微粒测定部安装在下游，以分选和收集微粒。该微粒分选微芯片在从微粒测定部到两个或多个微粒分选流道的流道口附近具有电极。根据包括该微粒分选微芯片的微粒分选设备，微粒的移动方向可以根据微粒与电极之间产生的电场的相互作用来控制，从而对微粒进行分选。
借助于应用μ-TAS的流式细胞仪(细胞分选仪)，流道系统可以由能够经使用后丢弃的微芯片组成。因此，在测定之间不会产生样品的交叉污染。另外，由于分选系统可以在设置在芯片上的气密流道中被构造，因此防止了在测定期间样品被混入诸如气雾剂的污染物。另一方面，然而，其中包含有微粒的液体需要在高压下被馈送到芯片上设置的流道，因此微粒移动方向的控制需要在微粒在液体中流动的状态下执行。为此，难以增大微粒的流动速度和分选速度，因此难以以每秒几千个细胞至每秒几万个细胞的高速度来测定细胞的特性，从而像以现有流式细胞仪(细胞分选仪)的方式那样分选细胞。
发明内容
如上所述，在现有流式细胞仪(细胞分选仪)中，组成流道系统的流量计不具有能够经使用后丢弃的结构。因此，存在产生测定之间样品的交叉污染的可能性。另外，在应用μ-TAS的流式细胞仪(细胞分选仪)中，由于难以增大微粒的流动速度和分选速度，因此引起了难以实现增大的高生产量的问题。
因此，为了解决上述问题，期望提供一种能够通过排除测定之间的样品交叉污染以及对昂贵的流量计和昂贵的孔部件或组件的使用，来执行高速分析以及安全、高速、廉价的分选的微粒分选设备、微芯片和微芯片模块。
根据实施方式，提供了一种微芯片，包括基板；以及基板中的样品流道。样品流道包括：变化流道，配置为将样品流道的横截面形状从变化流道的第一端的四边形改变成变化流道的第二端的圆形；以及微细管，连接至变化流道的第二端，其中，微细管设置在基板内。
根据实施方式的微芯片可以进一步包括吸引流道，该吸引流道具有与样品流道连通的第一端和连接至负压源的第二端。
在根据实施方式的微芯片中，吸引流道的第一端可以相对于样品流动方向进一步设置在变化流道的上游。
在根据实施方式的微芯片中，微细管可以由选自由金属、陶瓷、石英、或树脂组成的组中的材料组成。
在根据实施方式的微芯片中，贵重金属膜可以形成在微细管的表面上。
在根据实施方式的微芯片中，微细管的内径的范围可以为约20μm～约500μm。
在根据实施方式的微芯片中，样品流道包括连接至样品液入口的第二微细管。
在根据实施方式的微芯片中，微芯片可以包括鞘液入口。
在根据实施方式的微芯片中，样品流道可以包括窄化流道，在窄化流道中，垂直于样品流动方向的横截面面积在样品流动方向变小。
在根据实施方式的微芯片中，微芯片可以由选自由玻璃和塑料组成的组中的材料组成。
根据另一实施方式，提供了一种微粒分选设备，包括：微芯片；检测部；以及成对电极。微芯片包括：基板；以及基板中的样品流道，其中，样品流道包括：变化流道，配置为将样品流道的横截面形状从变化流道的第一端的四边形改变成变化流道的第二端的圆形；以及微细管，连接至变化流道的第二端，其中，微细管设置在基板中。检测部对被促使流经样品流道的微粒的特性进行检测。成对电极基于由检测部检测到的特性控制微粒移动到收集部的特定部分。
在根据实施方式的微粒分选设备中，微芯片可以进一步包括吸引流道，吸引流道具有与样品流道连通的第一端和连接至负压源的第二端。
在根据实施方式的微粒分选设备中，吸引流道的第一端可以相对于样品流动方向进一步设置在变化流道的上游。
在根据实施方式的微粒分选设备中，微细管可以由选自由金属、陶瓷、石英、或树脂组成的组中的材料组成。
在根据实施方式的微粒分选设备中，贵重金属膜可以形成在微细管的表面上。
在根据实施方式的微粒分选设备中，微细管的内径的范围可以为约20μm～约500μm。
在根据实施方式的微粒分选设备中，样品流道可以包括连接至样品液入口的第二微细管。
在根据实施方式的微粒分选设备中，微芯片可以包括鞘液入口。
在根据实施方式的微粒分选设备中，微芯片可以包括电极入口，并且成对电极可以插入电极入口。
在根据实施方式的微粒分选设备中，样品流道可以包括窄化流道，在窄化流道中，垂直于样品流动方向的横截面面积在样品流动方向变小。
在根据实施方式的微粒分选设备中，收集部可以包括多个容器。
根据实施方式的微粒分选设备可以包括设置在微芯片上的振动元件。
根据实施方式的微粒分选设备可以包括接地电极。
在根据实施方式的微粒分选设备中，微芯片可以由选自由玻璃和塑料组成的组中的材料组成。
在根据实施方式的微粒分选设备中，检测部可以包括激光源、照射系统、和检测系统。
在根据实施方式的微粒分选设备中，检测部可以检测微粒的光学、电特性、或磁特性。
在根据实施方式的微粒分选设备中，成对电极可以设置为在微芯片的外部彼此面对。
根据实施方式，提供了一种微芯片模块，包括：微芯片；设置在微芯片上的振动元件；以及把持器，配置为用于把持微芯片并将微芯片安装到设备。微芯片包括：基板；以及基板中的样品流道，其中，样品流道包括：变化流道，配置为将样品流道的横截面形状从变化流道的第一端的四边形改变成变化流道的第二端的圆形；以及微细管，连接至变化流道的第二端，其中，微细管设置在基板中。
在根据实施方式的微芯片模块中，微芯片可以进一步包括吸引流道，吸引流道具有与样品流道连通的第一端和连接至负压源的第二端。
在根据实施方式的微芯片模块中，吸引流道的第一端可以相对于样品流动方向进一步设置在变化流道的上游。
在根据实施方式的微芯片模块中，微细管可以由选自由金属、陶瓷、石英、或树脂组成的组中的材料组成。
在根据实施方式的微芯片模块中，贵重金属膜可以形成在微细管的表面上。
在根据实施方式的微芯片模块中，微细管的内径的范围可以为约20μm～约500μm。
在根据实施方式的微芯片模块中，样品流道可以包括连接至样品液入口的第二微细管。
在根据实施方式的微芯片模块中，微芯片可以包括鞘液入口。
在根据实施方式的微芯片模块中，样品流道可以包括窄化流道，在窄化流道中，垂直于样品流动方向的横截面面积在样品流动方向变小。
在根据实施方式的微芯片模块中，微芯片可以由选自由玻璃和塑料组成的组中的材料组成。
根据另一实施方式，提供了一种微粒分选方法。该方法包括以下步骤：使含有微粒的样品液流经微芯片；检测微粒的特性；以及对于每个粒子，基于检测到的微粒的特性，控制微粒移动到收集部的特定部分。微芯片包括：基板；以及基板中的样品流道，其中，样品流道包括：变化流道，配置为将样品流道的横截面形状从变化流道的第一端的四边形改变成变化流道的第二端的圆形；以及微细管，连接至变化流道的第二端，其中，微细管设置在基板中。
在根据实施方式的方法中，微芯片可以进一步包括吸引流道，吸引流道具有与样品流道连通的第一端和连接至负压源的第二端。
在根据实施方式的方法中，吸引流道的第一端可以相对于样品流动方向进一步设置在变化流道的上游。
在根据实施方式的方法中，微细管可以由选自由金属、陶瓷、石英、或树脂组成的组中的材料组成。
在根据实施方式的方法中，贵重金属膜可以形成在微细管的表面上。
在根据实施方式的方法中，微细管的内径的范围可以为约20μm～约500μm。
在根据实施方式的方法中，样品流道可以包括连接至样品液入口的第二微细管。
在根据实施方式的方法中，微芯片可以包括鞘液入口。
在根据实施方式的方法中，通过在微芯片的外部设置为彼此面对的成对电极来控制微粒移动到收集部的特定部分。
在根据实施方式的方法中，样品流道可以包括窄化流道，在窄化流道中，垂直于样品流动方向的横截面面积在样品流动方向变小。
在根据实施方式的方法中，收集部可以包括多个容器。
在根据实施方式的方法中，微芯片可以由选自由玻璃和塑料组成的组中的材料组成。
在根据实施方式的方法中，所检测的微粒的特性可以选自由光学特性、电特性、和磁特性组成的组。
本文中描述了其他特征和优点，并将以下详细的描述及附图而变得显而易见。
附图说明
图1A和图1B是均用以说明根据实施方式的微粒分选设备的示意性结构的透视图。
图2是说明根据实施方式的微粒分选设备的示意性结构的透视图。
图3是说明根据实施方式的微粒分选设备的示意性结构的透视图。
图4是示意性地示出了根据实施方式的微粒分选设备的示意性结构的概略构造的透视图。
图5是说明根据实施方式的微粒分选设备的变形例的透视图。
图6是示出了根据第一实施方式的微芯片的示意性结构的透视图。
图7A和图7B分别是水平横截面图和垂直横截面图，每个都用以说明微芯片的窄化流道和微细管附近的样品流道结构，以及被促使流动的样品液层流和鞘液层流的样子。
图8A和图8B分别是水平横截面图和垂直横截面图，每个都用以说明微芯片的孔和变化流道附近的样品流道结构，以及被促使流动的样品液层流和鞘液层流的样子。
图9是示意性地示出了微芯片的孔和变化流道附近的样品流道的结构，以及被改变成液滴以从孔排出的样品液和鞘液的透视图。
图10A和图10B分别是水平横截面图和垂直横截面图，每个都用以说明根据第二实施方式的微芯片的孔和变化流道附近的样品流道的结构，以及被促使流动的样品液层流和鞘液层流的样子。
图11是示意性地示出了微芯片的孔和变化流道附近的样品流道的结构，以及被改变成液滴以从孔排出的样品液和鞘液的透视图。
图12A、12B、和12C分别是说明微细管的开口位置处的样品流道的宽度和深度的横截面图、说明光照射部分中的样品流道的宽度和深度的横截面图、以及说明孔中的样品流道的宽度和深度的横截面图。
图13是说明根据实施方式的微芯片模块的实施方式的结构的透视图。
图14是示意性地示出由根据实施方式的微粒分选设备进行的微粒分选的示图。
具体实施方式
以下将参照根据实施方式的附图详细地描述本申请。应当注意，以下将描述的实施方式仅仅是典型实施方式，因此，本申请的范围不以限制的观念来诠释。将以如下顺序进行描述：
1.微粒分选设备
2.微芯片
3.微芯片的每个部分中的流道宽度和深度
4.微芯片模块
5.微粒分选设备的操作
1.微粒分选设备
图1A和1B分别是各自用以说明根据实施方式的微粒分选设备的示意性结构的透视图。在图1A和1B中，在微粒分选设备A中，由分选盖A3保护的微粒分选场设置在由主体A1的盖A2保护的部分中。微粒分选场被构造为包括插入分选盖A3的上部开口中以安装到分选盖A3的微芯片1。在图2中，块箭头指示具有微芯片1作为其组成元件的微芯片模块插入分选盖A3中所沿的插入方向。值得注意的是，图3中省略了分选盖A3的示出，此外，在图示中省略了插入到分选盖A3中的微芯片模块的微芯片1以外的任何部分。
微粒分选场包括：微芯片1；光学检测部3，设置在主体A1中用于向微芯片1的预定部分照射光；成对电极4，4，均设置在主体A1中；以及三个收集部，即，三个容器51、52、和53。三个容器51、52、和53均可拆卸地安装到主体A1。
以下将参照图4详细地描述微粒分选场的构造。图4是示意性地示出了微粒分选设备A的概略构造的透视图。图4中示出了微芯片1、光学检测部3、成对电极4，4、以及容器51～53。在图4中，参考符号2指示设置在微芯片1上的振动元件。另外，参考符号6，6分别指示每个都接地的接地电极。
其中包含有每个都作为分选对象的微粒的液体(样品液)流经的样品流道11形成在微芯片1中。光学检测部3向样品流道11的预定部分照射光(测定光)，并且检测从被促使流经样品流道11的微粒产生的光(作为测定对象的光)。在下文中，也将样品流道11中被测定光照射的部分称为“光照射部”。
微芯片1可以由玻璃或各种塑料的任一种(诸如PP、PC、COP、和PDMS)制成。微芯片1的材料优选的是对从光学测定部3向其照射的测定光具有透过性、自身荧光少、并且由于波长色散小而光学误差小的材料。
可以通过对由玻璃制成的基板进行湿蚀刻或干蚀刻、或对由塑料制成的基板进行纳米压印、注塑成型、或机械加工来执行微芯片1中的样品流道11的形状形成。微芯片1可以通过将其上形成有样品流道11等的基板和与其上形成有样品流道11等的基板相同的材料或与该基板不同的材料制成的基板封装来形成。
光学检测部3可以以与现有流式细胞仪的情况类似的方式构造。具体地，光学检测部3由激光源、照射系统、以及检测系统组成。在该情况下，照射系统由用于将激光束会聚或照射到微粒的聚光透镜或分色镜、带通滤波器等组成。另外，检测系统对通过激光束照射从微粒产生的作为测定对象的光进行检测。此外，检测系统例如由光电倍增管(PMT)、诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)的区域图像拾取元件等组成。值得注意的是，在图4中，仅将聚光透镜作为光学检测部3示出。另外，尽管图4示出了照射系统和检测系统由同一光学路径构造的情况，但是照射系统和检测系统还可以分别通过不同的光学路径来构造。
作为测定对象被光学检测部3的检测系统检测的光是通过测定光的照射从微粒产生的光。因此，作为测定对象的光例如可以是前方散射光、侧方散射光、由瑞利散射和米氏散射引起的散射光、荧光等。每个都作为测定对象的这些光被转换成电信号，并且根据产生的电信号来检测微粒的光学特性。
穿过光照射部的样品液从设置在样品流道11的一端的孔12向微芯片1外部的空间排出。在该情况下，可以通过振动元件2使微芯片1振动，以将样品液改变成液滴，从而将所产生的液滴排出到微芯片1外部的空间中。在图4中，参考符号D指示排出到微芯片1外部的空间的液滴。
作为分选对象的微粒可以包含在液滴D中。成对电极4，4沿被排出到微芯片1外部的空间的液滴D的移动方向设置，并且设置为通过移动的液滴D彼此面对。充电部(未示出)将电荷给予由此排出的液滴D。因此，成对电极4，4通过与给予液滴D的电荷相对的电排斥力(或电吸引力)来控制液滴D的移动方向，并将液滴D引导到容器51～53中的相应一个。如图4所示，容器51～53中的每个可以是由通常使用的塑料制成的测试管容器等，或者可以是塑料基板上设置有96个贮液器(well)的分注板容器等。
微粒分选设备A通过微芯片1中的光学检测部3能够执行微粒的特性检测。之后，微粒分选设备A对微芯片1外部空间中的微粒的移动方向执行控制。借助于微粒分选设备A，其中含有微粒的液滴D的移动方向由成对电极4，4根据光学检测部3检测出的微粒的光学特性来控制，从而具有所需特性的微粒可被收集在容器51～53中的相应一个容器，从而被分选。
应当注意的是，在微粒分选设备A中，光学检测部3例如可以用电气的或磁性的检测部替代。当以电气方式或磁性方式检测微粒特性时，在样品流道11的两侧微电极被设置为彼此面对，且电阻值、电容值、电感值、阻抗、微电极之间产生的电场的变化值、磁化变化、磁场变化、磁化场变化等被测定。在该情况下，根据微粒的电或磁特性执行微粒分选。
另外，尽管在该情况下，已关于成对电极4，4和接地电极6固定在主体A1侧的情况给出了描述，但是如图5所示，成对电极4，4和接地电极6还可以设置在分选盖A3侧。也就是说，成对电极4，4还可以以成对电极4，4电连接至外部分别经由的成对电极端子43，43从外侧面露出的这样的方式，设置在组成分选盖A3的基材的盖内侧面上。同样，接地电极6也可以以接地电极6电连接至外部所经由的接地电极端子63从外侧面露出的这样方式，设置在组成分选盖A3的基材的盖内侧面上。当从外侧表面露出的成对电极端子43，43和接地电极端子63安装到分选盖A3的主体A1时，成对电极端子43，43和接地电极端子63电连接至主体A1侧。
值得注意的是，在图5中，参考符号511、521、和531分别指示分选孔，移动方向被成对电极4，4以电气方式控制的液滴D通过这些分选孔被排出到分选盖A3中的容器51～53中的相应一个容器中。为了防止成对电极4，4和接地电极6与液滴D接触的目的，优选地，如图5所示，用于将液滴D的移动空间与成对电极4，4、或接地电极6彼此分开的隔板(partition wall)设置在组成分选盖A3的基材中。
在下文中，将按顺序描述微粒分选设备A的组成元件的细节和功能。
2.微芯片
第一实施方式
(1-1)样品流道
首先，将参照图6至图9描述微芯片1的第一实施方式。图6是示出微芯片1的示意性结构的透视图。样品入口15、鞘入口14、以及充电电极入口20形成在微芯片1中。在该情况下，样品液被引导到样品入口15。鞘液被引导到鞘入口14。并且，浸入鞘液的充电电极(充电部)插入充电电极入口20。在已经使引入鞘入口14的鞘液流入充电电极入口20之后，鞘液分成两个方向，即，Y轴正方向和Y轴负方向，以通过样品流道11被馈送。并且，在每个鞘液都以大约90°回折两次之后，二者合流从而向下游馈送。
(1-2)吸引流道
具有一端与样品流道11连通的吸引流道18形成在微芯片1中。参考符号181指示吸引流道18与样品流道11相连通所经由的连通孔。吸引部(负压源)(未示出)连接至的吸引出口19形成在与吸引流道18的连通孔181相对的一端。由真空泵等构成的吸引部给予吸引流道18的内部负压。当样品流道11(特别是，稍后将描述的变化流道13或微细管121)被微粒或气泡堵塞时，吸引部给予吸引流道18内部负压，从而将样品流道11中的样品液和鞘液从连通孔181中吸出。因此，暂时使样品液等在样品流道11中的液流反向流动，从而使得可以解决微粒或气泡的堵塞。优选地，如图6所示，吸引流道18设置有作为一对的两个流道。两个吸引流道18的设置使得即使在一个吸引流道18被从样品流道11反向流动的微粒或气泡堵塞时，另一个吸引流道18也可以运行。
(1-3)微细管和窄化流道
用于将从样品入口15引入的样品液引导到鞘液层流的微细管16设置在样品流道11中的两个鞘液汇合的部分中。使样品液的层流流过微细管16以被引导到从鞘入口14引入而被促使流经样品流道11的鞘液层流。因此，可以在样品液层流的周围被鞘液层流包围的状态下将样品液层流馈送到样品流道11的下游。
吸引流道18与样品流道11连通所经由的连通孔181优选地相对于微细管16的开口161设置在液体馈送方向的下游。其原因是因为当连通孔181相对于开口161设置在上游时，存在当吸引部给予吸引流道18内部负压以吸出样品流道11中的样品液等从而使样品液等反向流动时，反向流动的微粒或气泡从开口161侵入微细管16中，结果微细管16被微粒或气泡堵塞的可能性。
在图6中，参考符号17指示构造在样品流道11中的窄化流道。窄化流道17以相对于液体馈送方向的垂直横截面的面积从液体馈送方向的上游到下游逐渐地或者以阶梯方式变小的方式形成。
图7A和图7B是示意性横截面图，均用于说明微细管16的设置部位以及窄化流道17附近的样品流道11的结构，以及被促使流动的样品液层流和鞘液层流的情况。这里，图7A示出了水平横截面图(XY横截面图)，并且图7B示出了垂直横截面图(ZX横截面图)。在图7A和7B中，参考符号S指示样品液层流，参考符号T指示鞘液层流，并且参考符号P指示样品液中含有的微粒。另外，参考符号1a和1b分别指示基板层。通过将基板层1a和1b彼此贴合形成微芯片1、诸如样品流道11的流道、以及孔12。
样品液层流S通过微细管16被引导到流经样品流道11的鞘液层流，并且如图7A和7B所示，在样品液层流S被鞘液层流T包围的状态(三维层流)下被馈送。
在图7A和7B中，窄化流道17的流道侧壁被形成为沿液体馈送方向在Y轴方向变窄。并且，窄化流道17具有窄化流道17就顶面视图而言逐渐变细的锤状形状。通过采用锤状形状，窄化流道17使鞘液层流T和样品液层流S中的每个的宽度在Y轴方向变窄，以将鞘液层流T和样品液层流S中的每一个馈送。另外，窄化流道17以这样的方式形成，即其流道底面变成其中其流道底面在从上游到下游的深度方向(Z轴正方向)变高的倾斜面。因此，窄化流道17还在深度方向使鞘液层流T和样品液层流S中的每个的宽度变窄。
三维层流形成为其中样品液层流S被鞘液层流T以这样的方式包围。三维层流以层流宽度变窄的方式被馈送，从而微粒P可以逐个地排列在这样变窄的样品液层流S中，来被馈送。并且，在样品流道11中微粒P被馈送的位置被定位，从而测定光可以从光学测定部3精确地照射到微粒P。
特别地，根据窄化流道17，样品液层流S的层流宽度不仅可以在微芯片1的水平方向(图7A中的Y轴方向)变窄，还可以在微芯片1的垂直方向(图7B中的Z轴方向)变窄。因此，可以使测定光的焦点在样品流道11的深度方向中的位置与被馈送的微粒P的位置精细地一致。由此，测定光可以准确地照射到微粒P，因此可以获得高的测定精度(sensitivity)。
这里，预计当样品流道11被形成为足够窄的流道，并且通过使用具有小直径的微细管16使样品液层流S被引导到流经样品流道11的鞘液层流T时，还可以形成层流宽度被预先变窄的三维层流。然而，在该情况下，微细管16的直径的减小导致存在微细管16被微粒P堵塞的可能性。
在微芯片1中，通过设置窄化流道17，可以在通过使用直径足以大于样品液中含有的每个微粒P的直径的微细管16来形成三维层流之后，使层流宽度变窄。因此，不会引起上述关于微细管16阻塞的问题。
图7A和7B示出了以微细管16的中心被定位在与样品流道11的中心相同的轴的方式设置微细管16的情况。在该情况下，样品液层流S被引导到流经样品流道11的鞘液层流T的中心。可以通过调整微细管16的开口在样品流道11中的位置来任意设置样品液层流S在鞘液层流T中的位置。另外，为了使层流宽度变窄，只需以相对于液体馈送方向的垂直横截面的面积从流道的上游到下游逐渐变小的方式来形成窄化流道17。因此，窄化流道17的形状决不局限于图7A和7B示出的形状，因此，例如，流道的底面和顶面分别形成为倾斜面，从而使得可以执行窄化。
可以根据均作为分选对象的每个微粒P的直径来适当地设置微细管16的内径。例如，当血液用作样品液，并执行红血球或白血球细胞的分析时，微细管16的优选内径在约10μm～约500μm的范围内。另外，可以根据反映每个微粒P的直径的微细管16的外径，适当地设置样品流道11在微细管16的开口位置处的宽度和深度。例如，当微细管16的内径在约10μm～约500μm的范围内时，优选地，样品流道11在微细管16的开口位置处的宽度和深度均在约100μm～约2,000μm的范围内。值得注意的是，除了圆形，微细管16的横截面形状还可以采用诸如椭圆形、四边形、或三角形的任意形状。
样品液层流S和鞘液层流T中的每个的层流宽度在窄化流道17中变窄之前可以根据样品流道11的宽度和深度以及微细管16的直径来改变。然而，样品液层流S和鞘液层流T中的每个的层流宽度在窄化流道17中变窄之前，可通过对相对于窄化流道17的液体馈送方向的垂直横截面的面积进行适当地调整来变窄到任意层流宽度。例如，在图7B中，当假设窄化流道17的流道长度为L，并且假设流道底面的倾斜角为θ3时，窄化流道17中的三维层流层的变窄宽度用(L×tanθ3)表示。因此，适当地调整流道长度L和倾斜角θ3，从而使设置任意变窄宽度变为可行。另外，在图7A中，假设窄化流道17的Y轴方向的流道侧壁在Y轴方向的变窄角度分别为θ1和θ2，并且被形成为确立“θ3＝2×θ1，且θ1＝θ2”的关系，据此可以各向同性地减少样品液层流S和鞘液层流T中的每个，从而窄化层流宽度而没有扰乱由微细管16形成的三维层流。
这里，在微芯片1的第一实施方式中，窄化流道17不是必须的组成元件。例如，在样品流道11形成为足够窄的流道，并且通过使用具有小直径的微细管16将样品液层流S引导到流经样品流道11的鞘液层流T，从而使在预先将层流宽度变窄而不需要设置窄化流道17状态下形成三维层流变为可行。也就是说，微细管16的设置部分以及接下来将描述的光照射部分的流道宽度和深度可以彼此相同。另外，就微芯片而言，不排除光照射部的流道宽度和深度被设置为长于微细管16的设置部分的流道宽度等的微芯片。
(1-4)光照射部
在图6中，参考符号33指示测定光从光学检测部3照射到的光照射部。在光照射部33中，通过来自光学检测部3的测定光的照射从微粒P产生的作为测定对象的光被检测。
如上所述，样品液层流S和鞘液层流T中的每个的层流宽度通过窄化流道17被变窄。因此，在光照射部33中，可以使测定光的焦点位置与样品流道11中的样品液层流S的液体馈送位置精细地一致，从而准确地向微粒P照射测定光。
通过适当调整相对于窄化流道17的液体馈送方向的垂直横截面面积，可以将光照射部33中的样品液层流S和鞘液层流T中的每个的层流宽度设置为任意层流宽度。然而，优选地，样品流道11的宽度和深度都设置在约20μm～约2,000μm的范围内。
(1-5)变化流道和微细管
在图6中，参考符号12指示用于将已流经光照射部33的鞘液和样品液排出到微芯片1外部的空间的孔。根据以下将描述的振动元件2的作用，鞘液和样品液均变成孔12中的液滴，从而被排出到微芯片1的外部。
通过将基板层1a和1b彼此贴合来形成孔12。然而，当期望仅通过使基板层1a和1b彼此贴合来形成孔12时，引起如下问题。也就是说，首先，当分别在基板层1a和1b上形成每个都具有半圆形的孔时，金属模的生产要求高精度，因此难以在几微米至几十微米的误差内获得两个半圆形的直径和圆度。另外，当基板层1a和1b彼此贴合时，要求两个半圆形之间的对准高精度。因此，难以生产具有高圆度的孔。当孔的圆度较低时，排出的液滴D的形状变得不均匀，因此由成对电极4，4进行的对液滴D的移动方向的控制的精确度降低。另外，当孔的直径改变时，还会遇到重新生产金属模的问题，这导致成本增加。
为了解决上述问题，在微芯片1中，孔部分的样品流道11由埋设在基板层1a和1b之间的微细管121的管腔组成。微细管121以这样的方式设置，即微细管121埋设在与样品流道11形成在同一条轴上的槽中，并且用粘接剂密封，并且通过样品流道11馈送的样品流等被引导到管腔。被引导到微细管121的管腔的样品液等在与微细管121的端部一致的位置处从孔12排出。
孔部分以这样的方式由微细管121组成，据此可以制作具有高圆度的孔，稳定了从孔12排出的液滴D的形状，并且由成对电极4，4进行的对液滴D的移动方向的控制的执行可以具有高的再现性和精确度。另外，只需在基板层1a和1b的每个中仅形成要埋设微细管121的槽。因此，贴合以及金属模生产阶段中的对准的允许误差范围可以变大，因此可以降低微芯片1的制造成本。此外，通过适当地改变微细管121的内径可容易地改变孔12的直径。因此，实现了成本降低，这是因为只仅改变微细管121的内径而微细管121的外径保持不变时，就无需重新生产金属模。
在第一实施方式中，已经关于样品流道11、要埋设微细管121的槽等形成在基板层1b中，并且基板层1b贴合到基板层1a的情况进行了描述。然而，还可以采用样品流道11、槽等的部件分别形成在基板层1a和1b中，并且基板层1a和1b彼此贴合的结构。
微细管121可以由金属、陶瓷、石英、或树脂制成。优选地，微细管121由金属或陶瓷制成。由金、铂金等制成的贵重金属膜优选地形成在微细管121的管腔的表面上。微细管121由金属或陶瓷制成，从而使得可以增大孔部分的耐久性。另外，贵重金属膜被形成在管腔的表面上，从而当细胞等被特别视为微粒P时，可以防止微粒P附着到管腔的表面，或者管腔被微粒P堵塞。组成微细管121的孔部分的流道长度被设置为不大于3,000μm，优选地，不大于100μm～500μm，并且更优选地不大于100μm～300μm。因此，可以抑制液体馈送压力的损失。
在图6中，参考符号13指示变化流道，其在液体馈送方向相对于孔12在上游或者相对于光照射部33在下游被构造在样品流道11中。变化流道13是用于使样品流道11的横截面形状转变为微细管121的横截面形状的流道。也就是说，变化流道13以流道的横截面形状沿液体馈送方向从四边形变成圆形的这样的方式构造(另外参照图9)。
另外，变化流道13以这样的方式形成，即相对于液体馈送方向的垂直横截面的面积沿液体馈送方向逐渐地或以阶梯方式变小。也就是说，与窄化流道17的情况类似，变化流道13以这样的方式形成，即其流道侧壁沿液体馈送方向在图7A和7B的Y轴方向变窄，并且其流道底面变成流道底面在从上游到下游的深度方向(Z轴正方向)变高的倾斜面。
图8A和8B分别是示意性横截面图，分别用以说明孔12和变化流道13附近的样品流道11的结构以及被促使流动的样品液层流和鞘液层流的样子。这里，图8A是水平横截面图(XY横截面图)，图8B是垂直横截面图(ZX横截面图)。在图8A和8B中，参考符号S指示样品液层流，参考符号T指示鞘液层流，并且参考符号P指示样品液中含有的微粒。另外，图9是示意性示出了孔12和变化流道13附近的样品流道11的结构以及被改变成液滴D以从孔12排出的样品液和鞘液的透视图。
变化流道13以流道的横截面形状沿液体馈送方向从四边形变成圆形的方式构造。因此，样品液层流S和鞘液层流T中的每个的层流宽度在图8A和8B中的Y轴方向和Z轴方向变窄，而由微细管16形成的三维层流被保持不变。因此，样品液层流S和鞘液层流T中的每个都被引导到微细管121的管腔。层流宽度的窄化导致样品流道11中的样品液和鞘液的液体馈送压力增加，因此样品液和鞘液中的每个都以高压从孔12排出。通过增加样品液等从孔12排出的压力，可以以高频率在孔12中形成液滴D，从而以高速度分选微粒。在图8A和8B中，被排出的液滴D的移动方向用参考符号F指示。
由于层流宽度在变化流道13和微细管121的管腔中被大幅地变窄，因此存在变化流道13和微细管121的管腔中的每个都被微粒P或气泡阻塞的可能性。当变化流道13和微细管121的管腔中的每个被微粒P堵塞时，吸引部给予吸引流道18的内部负压，暂时使样品流道11中的样品液等的液流反向流动，从而解决了微粒P或气泡堵塞的问题。为此，吸引流道18与样品流道11连通所经由的连通孔181相对于变化流道13设置在液体馈送方向的上游。
通过适当地调整相对于变化流道13的液体馈送方向的垂直横截面的面积，可以在微细管121进行窄化之前将样品液层流S和鞘液层流T中的每个的层流宽度变窄到任意层流宽度。例如，在图8B中，当假设变化流道13的流道长度为L，假设流道底面的倾斜角为θ3时，变化流道13中的三维层流层的变窄宽度用(L×tanθ3)表示。因此，流道长度L和倾斜角θ3均可被适当地调整，从而使得可以设置任意变窄宽度。优选地，微细管121中的样品液层流S和鞘液层流T中的每个的层流宽度(直径)在约20μm～约500μm的范围内。
值得注意的是，与窄化流道17的情况相同的是，可通过将变化流道13的流道底面和顶面二者分别形成为倾斜面来执行样品液层流S和鞘液层流T中的每个的层流宽度的窄化，并且变化流道13的形状决不限于图8A和8B中示出的形状。另外，仍如参照窄化流道17所述，在图8A中，当假设在窄化流道13的流道侧壁的Y轴方向的变窄角度分别为θ1和θ2，并且假设Z轴方向上的变窄角度为θ3时，则变化流道13形成为确立“θ3＝2×θ1，且θ1＝θ2”的关系，据此可以各向同性地减少由微细管16形成的三维层流层，从而将层流窄化而不会扰乱三维层流层。
这里，在微芯片1的第一实施方式中，在一些情况下，变化流道13可以不以相对于变化流道13的液体馈送方向的垂直横截面的面积沿液体馈送方向变小的方式形成。例如，当通过上述窄化流道17足以执行三维层流的层流宽度的窄化时，变化流道13的横截面可以仅改变其形状。另外，例如，即使在微细管121的内径充分大于光照射部33的流道宽度和深度中的每个时，变化流道13的横截面也可以仅改变其形状。也就是说，在这些情况下，光照射部33的流道横截面面积和微细管121的流道横截面面积可以彼此相同。此外，就实施方式的微芯片而言，不排除变化流道13的横截面面积设置为大于光照射部33的流道横截面的微芯片。
(2)第二实施方式
(2-1)变化流道和微细管
接下来，将参照图10A和10B以及图11描述微芯片101的第二实施方式。
除了变化流道和微细管，微芯片101的关于样品流道、吸引流道、微细管、窄化流道、以及光照射部的结构与微芯片1的第一实施方式相同。为此，在下文中，将仅给出关于微芯片101的变化流道和微细管的结构的描述。
图10A和10B分别是示意性横截面图，各个用于说明孔12和变化流道13附近的样品流道11的结构、以及被促使流动的样品液层流和鞘液层流的样子。这里，图10A是水平横截面图(XY横截面图)，图10B是垂直横截面图(ZX横截面图)。在图10A和10B中，参考符号S指示样品液层流，参考符号T指示鞘液层流，并且参考符号P指示样品液中含有的微粒。另外，图11是示意性地示出了孔12和变化流道13附近的样品流道11的结构以及被改变成液滴D要从孔12排出的样品液和鞘液的透视图。
微芯片101与上述微芯片1的不同之处在于，除了孔部分的流道，样品流道11的变化流道13也由微细管121的管腔组成。
微细管121以这样的方式设置，即微细管121被植入与基板层1a和1b之间的样品流道11形成在相同轴上的孔中，并且用粘接剂密封，因此经过样品流道11馈送的样品流等被引导到管腔。用于增加至基板层1a和1b的接合性的切入部和凸部外围地设置在微细管121的外周表面中。
变化流道13以这样的方式形成，即在样品流道的横截面面积在微细管121的端面大幅增大之后，样品流道的横截面面积沿液体馈送方向变小。流道横截面面积以这样的方式在样品流道的微细管121的入口处增大，据此可以在由微细管16形成的三维层流保持不变的同时，在图10A和10B的Y轴方向和Z轴方向使样品液层流S和鞘液层流T中的每个的层流宽度变窄。通过变化流道13进行的层流宽度的窄化使得样品流道11中的样品液和鞘液的液体馈送压力的增大，因此样品液和鞘液中的每个都以高压从孔12排出。通过增大样品液等中的每个从孔12排出的压力，可以以高频率在孔12中形成液滴D，从而高速分选微粒P变为可行。在图10A和10B中，被排出的液滴D的移动方向用参考符号F指示。
在图10A和10B中，变化流道13以流道的横截面形状沿液体馈送方向从四边形变为圆形的方式构造。然而，在微芯片101的第二实施方式中，变化流道13的横截面形状还可以连续形成为圆形。也就是说，当样品流道11的微细管121的入口处的流道横截面被扩大为足以大于孔部分中的流道横截面时，变化流道13可以形成为圆锥形。
3.微芯片的每个部分中的流道宽度和深度
图12A、12B、和12C分别是示意性横截面图，每个都用于说明YZ横截面中的样品流道11的各部分的宽度和深度。图12A示出了微细管16的开口位置的横截面，图12B示出了光照射部33的横截面，以及图12C示出了孔12中的样品流道11的横截面。
如图12A所示，在微细管16的开口位置中，样品液层流S和鞘液层流T作为样品液层流S的周边被鞘液层流T包围的三维层流被馈送。如上所述，根据反映每个微粒P的直径的微细管16的外径，适当地设置微细管16的开口位置中的样品流道11的宽度和深度中的每一个。例如，微细管16的开口位置中的样品流道11的宽度和深度中的每一个都设置在约100μm～约2,000μm的范围内。
由微细管16形成的三维层流在三维层流的层流宽度被窄化流道17变窄的状态下被馈送到光照射部33(参照图7A和7B)。要被馈送的三维层流的层流宽度变窄，从而微粒P逐个地排列在这样变窄的样品液层流S中，以被馈送到光照射部33。
通过适当地调整相对于窄化流道17的液体馈送方向的垂直横截面的面积，可以任意地设置光照射部33中的样品液层流S和鞘液层流T中的每个的层流宽度。光照射部33中的样品流道11的宽度W和深度H中的每个都优选地设置在约20μm～约2,000μm的范围内，以使由光学检测部3进行的光学检测角(光学系统的开口数)足够大。
另外，优选地，关于光照射部33中的样品流道11的形状，形成为宽度W大于深度H，因此，光照射部33中的样品流道11的形状相对于由光学测定部3执行的测定光的照射方向设置为长方形。使光照射部33中的样品流道11具有这种宽形状，从而使可以获得光学系统的大开口数变为可行。
如图8A和8B所示，已经流经光照射部33的样品液层流S和鞘液层流T中的每个的层流宽度被再次变窄，以被馈送到孔12。层流宽度通过变化流道13变窄，从而使得可以增大样品液和鞘液中的每个从孔12排出的压力。
通过适当地调整相对于变化流道13的液体馈送方向的垂直横截面的面积，可以任意设置孔12中的样品液层流S和鞘液层流T中的每个的层流宽度。为了在孔12中高速形成高频液滴D，优选地，使得孔12中的样品液层流S和鞘液层流T中的每个的层流宽度很小，因此充分地增大了样品液和鞘液中的每个的排出压力。为此，组成孔部分的流道的微细管121的内径d优选地设置在约20μm～约500μm的范围内。
4.微芯片模块
(1)振动元件
图13是示出包括上述微芯片1作为其组成元件的微芯片模块的实施方式的结构的透视图。
在图13中，参考符号2指示微芯片1中设置的振动元件。微芯片1被振动元件2振动，从而样品液和鞘液中的每个都被改变成孔12中的液滴D，以被排出到微芯片1外部的空间。另外，振动元件2使微芯片1的振动具有预定频率，从而以微粒P一个一个地包含在排出的液滴D中的方式将样品液和鞘液中的每个改变成液滴D(另外参照图6)。
在该情况下，根据光照射部33(参照图3)中的光学检测部3检测到的微粒P的液体馈送速度(流速)、微芯片1的共振频率、孔12中的液体馈送压力、孔12的直径等设置振动元件2的振动频率。
类似于使用流量计的现有流式细胞仪的情况，通过使用这种振动元件2来将样品液和鞘液中的每个改变成液滴D。例如喷墨打印机中使用的压电振动元件等也可以用作振动元件2。
振动元件2优选地设置在微芯片1的背面上，即设置在在微芯片模块插入并安装到分选盖A3的状态下变为主体A1侧的表面上(另外参照图4)。将振动元件2设置在微芯片1的背面上使得防止了在安装微芯片模块阶段样品流道被振动元件2覆盖。为此，确保了样品流道的可见性，因此可以确认样品流道是否被微粒或气泡阻塞。另外，为了有效地将振动传递到孔12，优选地，振动元件2设置在靠近孔12的位置。应当注意的是，振动元件2还可以设置在主体A1侧。在该情况下，振动元件2还可以设置在主体A1中，以在安装微芯片模块的阶段与微芯片1的一部分接触(参照图3)。
(2)把持器(holder)和口
在图13中，参考符号7指示把持器，其用作用于把持微芯片1并将微芯片1安装到微粒分选设备的主体的接合器(adapter)。优选地，把持器7由具有与微芯片1的材料相同的光透过性的材料制成，以确保微芯片1中形成的样品流道、吸引流道等的可见性。因此，当流道被微粒或气泡等阻塞时，易于确认阻塞位置。
在把持器7中，吸引口71、鞘口72、样品口73、以及连接器74设置在直线上。吸引口71与吸引出口19连通，并且负压源连接至吸引口71。鞘口72和样品口73分别与鞘入口14和样品入口15连通，并且样品液或鞘液的供给路径连接至样品口73或鞘口72。
振动元件2的两个电极、以及一个充电电极在连接器74中相互成一体，并且从主体分布的配线分别连接至振动元件2的两个电极、以及一个充电电极。配线从连接器74中的振动元件2的两个电极延伸至设置在微芯片1的背面上的振动元件2。另外，连接器74的充电电极插入微芯片1的充电电极入口20中，并浸入鞘液。充电电极用作充电部，用于将正电荷或负电荷给予被促使流经样品流道11的鞘液和样品液中的每个。鞘液和样品液中的每个都被改变成设置在样品流道11的一端的孔12中的液滴D，以被排出到微芯片1外部的空间。此时，向充电电极施加电压，从而使得可以将正电荷或负电荷给予被排出的液滴D。
在微芯片模块的实施方式中，吸引出口19、样品入口15、鞘入口14、以及充电电极入口20在微芯片1的中央(在图13中的Y轴方向的中央)成行设置。并且，分别对应于吸引出口19、样品入口15、鞘入口14、以及充电电极入口20的吸引口71、样品口73、鞘口72、以及连接器74在把持器7上线性设置。因此，微芯片1中形成的样品流道、吸引流道等的可见性增强。
5.微粒分选设备的操作
随后，将参照图14详细地描述微粒分选设备A的操作。
已穿过样品流道11的光照射部的样品液和鞘液中的每个都从孔12排出到微芯片1外部的空间。在光照射部33中，光学检测部在检测微粒P的光学特性的同时，检测微粒P的液体馈送速度(流速)、微粒P的间隔等。关于检测到的微粒P的光学特性、流速、间隔等的数据被转换成各自的电信号，并且得到的电信号被输出到微粒分选设备A的总体控制部(未示出)。总体控制部根据这些信号控制振动元件2的振动频率，并且以微粒P逐个地包含在孔12中形成的液滴D中的方式振动微芯片1。
另外，总体控制部将施加到插入充电电极入口20的充电电极的电压控制为与振动元件2的振动频率共振。因此，总体控制部对给予被促使流经样品流道11的鞘液和样品液中的每个的电荷的正与负进行切换，从而给与孔12中形成的每个液滴D以正电荷或负电荷。将由光学检测部检测的微粒P的光学特性转换成电信号，并将所得到的电信号输出到总体控制部。总体控制部根据该电信号控制施加到充电电极的电压，并根据每个液滴D中含有的微粒P的光学特性，确定要给予液滴D的电荷的类型。具体地，例如，总体控制部对其中含有具有所需特性的作为分选对象的微粒P的液滴D进行正充电，并对其中不含有作为分选对象的微粒P的液滴D进行负充电。
在该情况下，为了稳定液滴D的充电状态的目的，在微粒分选设备A中，接地电极6，6沿排出到微芯片1外部的空间的液滴D的移动方向设置在孔12附近。接地电极6，6设置为关于移动的液滴D彼此面对。因此，接地电极6，6设置在用于控制微粒P的移动方向的成对电极41和42与孔12之间。
从孔12排出的带电液滴D的移动方向由成对电极41和42之间作用的电力控制。在该情况下，为了准确地执行移动方向的控制，必须给予液滴D稳定的电荷。在成对电极41和42两端施加非常高的电压。因此，存在当成对电极41和42两端产生的高电位对给予孔12中来自微细管16的液滴D的电荷产生影响时，液滴D的带电状态变得不稳定的可能性。于是，在微粒分选设备A中，通过在孔12与成对电极41和42之间设置每个都接地的接地电极6，6，排除了这种由成对电极41和42两端的高电位产生的影响。
例如，对从孔12排出的液滴D的移动方向的控制被执行为如下。也就是说，在使其中包含具有所需特性的作为分选对象的微粒P的液滴D带有正电，并且使其中不包含具有所需特性的作为分选对象的微粒P的液滴D带有负电的前一种情况下，对成对电极41和42中的一个电极41进行正充电，并对成对电极41和42中的另一个电极42进行负充电，从而使得可以只将作为分选对象的微粒P分选到容器53中。具体地，通过逆着成对电极41和42中的一个电极41的电排斥力，以及朝向成对电极41和42中的另一个电极42的电吸引力，其中含有作为分选对象的微粒P的液滴D(具有所给予的正电荷)的移动方向被控制在由箭头f3指示的方向，以引导到容器53。另一方面，其中不含有作为分选对象的微粒P的液滴D(具有所给予的负电荷)的移动方向控制在由箭头f2指示的方向，以引导到容器52。
或者，例如，当不将电荷给予其中含有具有所需特性的作为分选对象的微粒P的液滴D时，对其中不含有作为分选对象的微粒P的液滴D进行正充电或负充电，并且对成对电极41和42均进行正充电或负充电，只有作为分选对象的微粒P被分选到容器53中。类似于现有流式细胞仪的情况，可以以各种组合执行诸如由成对电极41和42执行的对液滴D的移动方向的控制、以及给予液滴D的电荷的其他因素。值得注意的是，可设置两个或多个用于收集各个液滴D的容器，因此容器的数量绝不局限于三个。另外，这些容器也可以构造为排放路径，用于排放所收集的液滴而将所收集的液滴贮留。或者，还可以丢弃均不是分选对象的每个收集的微粒P。
至此，已经关于根据液滴D中含有的微粒P的特性来切换正电荷和负电荷以给予液滴D，从而分选液滴D的情况进行了描述。然而，使所有液滴D都带有正电荷或负电荷，并且根据微粒P的特性切换分别施加到成对电极41和42的电压的极性，从而使得可以分选微粒D。另外，即使在用电气或磁性检测部替代光学检测部的情况下，根据微粒P的电特性或磁特性以类似方式控制液滴D的移动方向，从而可以将具有所需特性的微粒P收集到容器51～53中的相应一个，从而分选微粒P。
如上所述，在使用流量计的现有流式细胞仪中，组成用于形成层流的流道系统的流量计部件或组件、以及用于形成液滴D的孔部件或组件均是昂贵的，各部分需要被进行微调节(互相对准)为不扰乱层流，因此未被构造为能够经使用后丢弃。因此，存在测定之间产生样品的交叉污染的可能性。另一方面，在微粒分选设备A中，层流的形成、以及微粒P的特性检测在流量计部件或组件以及孔部件或组件相互成一体为能够经使用后丢弃的微芯片1中执行。因此，在测定之间不产生样品的交叉污染。另外，不同于现有技术，对准变得不必要，因此用户能够更容易地执行分选。
另外，借助于微粒分选设备A，在微芯片1外部的空间中执行微粒P的移动方向的控制，从而不同于使用μ-TAS的流式细胞仪，无需在被促使流动的液体中执行微粒P的移动方向的控制，并且可以达到更高的分选速度。另外，借助于微粒分选设备A，样品流道11内用于样品液和鞘液的液体馈送压力被充分增大，因此可以高速度将高频液滴从孔12排出，从而获得高分选速度。
应当理解到，本文中描述的当前优选实施方式的各种变化和修改对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。在不背离精神和范围并且不减少本发明的预期优势的情况下，可以进行这种变化和修改。因此，意图在于这种变化和修改被所附权利要求覆盖。

Claims (50)

1.一种微芯片，包括：
基板；以及
在所述基板内的样品流道；
其中，所述样品流道包括：
变化流道，被配置为将所述样品流道的横截面形状从所述变化流道的第一端的四边形改变成所述变化流道的第二端的圆形；以及
微细管，连接至所述变化流道的所述第二端，其中，所述微细管埋设于在所述基板内与所述样品流道形成在同一条轴上的槽中。
2.根据权利要求1所述的微芯片，进一步包括吸引流道，所述吸引流道具有与所述样品流道连通的第一端和连接至负压源的第二端。
3.根据权利要求2所述的微芯片，其中，所述吸引流道的所述第一端相对于样品流动方向设置在所述变化流道的上游。
4.根据权利要求1所述的微芯片，其中，所述微细管由选自由金属、陶瓷、石英或树脂组成的组中的材料组成。
5.根据权利要求1所述的微芯片，其中，贵重金属膜形成在所述微细管的表面上。
6.根据权利要求1所述的微芯片，其中，所述微细管的内径的范围为20μm～500μm。
7.根据权利要求1所述的微芯片，其中，所述样品流道包括连接至样品液入口的第二微细管。
8.根据权利要求1所述的微芯片，其中，所述微芯片包括鞘液入口。
9.根据权利要求1所述的微芯片，其中，所述样品流道包括窄化流道，在所述窄化流道中，垂直于样品流动方向的横截面面积在所述样品流动方向上变小。
10.根据权利要求1所述的微芯片，其中，所述微芯片由选自由玻璃和塑料组成的组中的材料组成。
11.一种微粒分选设备，包括：
微芯片，包括：
基板；以及
在所述基板内的样品流道；
其中，所述样品流道包括：
变化流道，被配置为将所述样品流道的横截面形状从所述变化流道的第一端的四边形改变成所述变化流道的第二端的圆形；以及
微细管，连接至所述变化流道的所述第二端，其中，所述微细管埋设于在所述基板内与所述样品流道形成在同一条轴上的槽中；
检测部，对被促使流经所述样品流道的微粒的特性进行检测；以及
成对电极，基于由所述检测部检测到的所述特性来控制所述微粒移动到收集部的特定部分。
12.根据权利要求11所述的微粒分选设备，其中，所述微芯片包括吸引流道，所述吸引流道具有与所述样品流道连通的第一端和连接至负压源的第二端。
13.根据权利要求12所述的微粒分选设备，其中，所述吸引流道的所述第一端相对于样品流动方向设置在所述变化流道的上游。
14.根据权利要求11所述的微粒分选设备，其中，所述微细管由选自由金属、陶瓷、石英或树脂组成的组中的材料组成。
15.根据权利要求11所述的微粒分选设备，其中，贵重金属膜形成在所述微细管的表面上。
16.根据权利要求11所述的微粒分选设备，其中，所述微细管的内径的范围为20μm～500μm。
17.根据权利要求11所述的微粒分选设备，其中，所述样品流道包括连接至样品液入口的第二微细管。
18.根据权利要求11所述的微粒分选设备，其中，所述微芯片包括鞘液入口。
19.根据权利要求11所述的微粒分选设备，其中，所述微芯片包括电极入口，并且所述成对电极插入所述电极入口。
20.根据权利要求11所述的微粒分选设备，其中，所述样品流道包括窄化流道，在所述窄化流道中，垂直于样品流动方向的横截面面积在所述样品流动方向上变小。
21.根据权利要求11所述的微粒分选设备，其中，所述收集部包括多个容器。
22.根据权利要求11所述的微粒分选设备，包括设置在所述微芯片上的振动元件。
23.根据权利要求11所述的微粒分选设备，包括接地电极。
24.根据权利要求11所述的微粒分选设备，其中，所述微芯片由选自由玻璃和塑料组成的组中的材料组成。
25.根据权利要求11所述的微粒分选设备，其中，所述检测部包括激光源、照射系统以及检测系统。
26.根据权利要求11所述的微粒分选设备，其中，所述检测部检测所述微粒的光学特性、电特性或磁特性。
27.根据权利要求11所述的微粒分选设备，其中，所述成对电极设置为在所述微芯片的外部彼此面对。
28.一种微芯片模块，包括：
微芯片，包括：
基板；以及
在所述基板内的样品流道；
其中，所述样品流道包括：
变化流道，被配置为将所述样品流道的横截面形状从所述变化流道的第一端的四边形改变成所述变化流道的第二端的圆形；以及
微细管，连接至所述变化流道的所述第二端，其中，所述微细管埋设于在所述基板内与所述样品流道形成在同一条轴上的槽中；
振动元件，设置在所述微芯片上；以及
把持器，配置用于把持所述微芯片并将所述微芯片安装到设备。
29.根据权利要求28所述的微芯片模块，其中，所述微芯片包括吸引流道，所述吸引流道具有与所述样品流道连通的第一端和连接至负压源的第二端。
30.根据权利要求29所述的微芯片模块，其中，所述吸引流道的所述第一端相对于样品流动方向设置在所述变化流道的上游。
31.根据权利要求28所述的微芯片模块，其中，所述微细管由选自由金属、陶瓷、石英或树脂组成的组中的材料组成。
32.根据权利要求28所述的微芯片模块，其中，贵重金属膜形成在所述微细管的表面上。
33.根据权利要求28所述的微芯片模块，其中，所述微细管的内径的范围为20μm～500μm。
34.根据权利要求28所述的微芯片模块，其中，所述样品流道包括连接至样品液入口的第二微细管。
35.根据权利要求28所述的微芯片模块，其中，所述微芯片包括鞘液入口。
36.根据权利要求28所述的微芯片模块，其中，所述样品流道包括窄化流道，在所述窄化流道中，垂直于样品流动方向的横截面面积在所述样品流动方向上变小。
37.根据权利要求28所述的微芯片模块，其中，所述微芯片由选自由玻璃和塑料组成的组中的材料组成。
38.一种微粒分选方法，包括：
使含有微粒的样品液流经微芯片，所述微芯片包括：
基板；以及
在所述基板内的样品流道；
其中，所述样品流道包括：
变化流道，被配置为将所述样品流道的横截面形状从所述变化流道的第一端的四边形改变成所述变化流道的第二端的圆形；以及
微细管，连接至所述变化流道的所述第二端，其中，所述微细管埋设于在所述基板内与所述样品流道形成在同一条轴上的槽中；
检测所述微粒的特性；以及
对于每个粒子，基于检测到的所述微粒的特性，控制所述微粒移动到收集部的特定部分。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，所述微芯片包括吸引流道，所述吸引流道具有与所述样品流道连通的第一端和连接至负压源的第二端。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述吸引流道的所述第一端相对于样品流动方向设置在所述变化流道的上游。
41.根据权利要求38所述的方法，其中，所述微细管由选自由金属、陶瓷、石英或树脂组成的组中的材料组成。
42.根据权利要求38所述的方法，其中，贵重金属膜形成在所述微细管的表面上。
43.根据权利要求38所述的方法，其中，所述微细管的内径的范围为20μm～500μm。
44.根据权利要求38所述的方法，其中，所述样品流道包括连接至样品液入口的第二微细管。
45.根据权利要求38所述的方法，其中，所述微芯片包括鞘液入口。
46.根据权利要求38所述的方法，其中，通过在所述微芯片的外部设置彼此面对的成对电极来控制所述微粒移动到所述收集部的特定部分。
47.根据权利要求38所述的方法，其中，所述样品流道包括窄化流道，在所述窄化流道中，垂直于样品流动方向的横截面面积在所述样品流动方向上变小。
48.根据权利要求38所述的方法，其中，所述收集部包括多个容器。
49.根据权利要求38所述的方法，其中，所述微芯片由选自由玻璃和塑料组成的组中的材料组成。
50.根据权利要求38所述的方法，其中，所检测的所述微粒的特性选自由光学特性、电特性和磁特性组成的组中。
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