CN1675536A - 微芯片、制造微芯片的方法、以及检测成分的方法 - Google Patents

Abstract

一种微芯片包括具有流过样本的通道的包层，和形成在所述包层中并且具有折射率高于所述包层的光波导。光波导形成为光学地作用在通道上。这样，即使在具有精细结构的微芯片中，也可以高精度地分析在通道中流动的样本。

Description

微芯片、制造微芯片的方法、以及检测成分的方法

技术领域

本发明涉及一种微芯片、制造微芯片的方法、以及检测成分的方法。

背景技术

在临床研究和蛋白质组(proteomics)分析中强烈地需要微芯片。微芯片用于分离诸如核酸和蛋白质的生物分子，以及用于分析所分离的样本。在这种样本分析中，已经利用了一种光学检测非常少量的分离样本的方法。作为一种光学分析样本的技术，已知有透射光技术和漫反射技术。

根据漫反射技术，通过检测照射到样本的激光的反射光对样本进行分析。在日本未决专利申请No.2002-98637中描述的密度测定设备采用了激光发射装置，并且通过使用漫反射技术测量包含在所测量的目标液体中的悬胶体成分的密度。在该密度测定设备中，将用于产生激光的多个光纤和用于接收激光的多个光纤捆束起来以构成传感器单元。

另一方面，图1是示出了使用了在日本未决实用新型申请No.Sho-62-108858中所述的透射光技术的密度测定设备的图。在该密度测定设备中，通过光引导光纤束222将从光源221发出的光引向液体通道201，从光引导光纤束222的端部发出的光通过液体通道201进入到光接收光纤束223的端部，并且通过光探测器224测量在液体通道中流动的液体浓度。

而且，在日本未决专利申请No.Hei-1-233345中所述的光学类型分析器的特征在于通过分支光纤将从光源发出的光分支到多个通道中。一个分支通道中的光进入参考光接收装置，而不会进入样本。其它分支通道中的光进入样本，并且通过样本的光进入样本光接收装置。

图2是示出了在日本未决专利申请No.Hei-9-288090中所述的毛细管电泳设备的图。该毛细管电泳设备由其上形成有通道120的基底114、内置于基底114的光纤108、与光纤108连接的光源103、和与基底114连接的光探测器135组成。在该设备中，光探测器135设置在通道120上面，并且在通过使用荧光试剂将样本液体制成电介质的条件下将样本液体导入到该通道中。将采样激发光从光源103引导到光纤108的另一端，并且从光纤108得到的光照射到通道120的传感部分。在传感部分接收光照射的液体样本产生荧光，并且所产生的荧光进入到光探测器135。

根据如在日本未决实用新型申请No.Sho-62-108858中所述的上述密度测定设备中在液体通道的两端都设置光纤束的结构，难以正确地将光引导光纤束222与光接收光纤束223对准。结果，存在的风险是，不能高精度地测量流过通道的样本的浓度。

在光探测器135设置在通道120上面的结构中，如在日本未决专利申请No.Hei-9-288090中所述的毛细管电泳设备，当通道120浅并且从上方进行观察时，难以保证足以测量吸收的光程。而且，光纤108通过粘胶材料被固定到在基底114上形成的沟槽122中。结果，除了定位光纤之外，还通过使用粘胶材料固定光纤的处理也是必需的。于是制造它的方法变得复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种即使在具有精细结构的微芯片中也可以高精度地分析在通道中流动的样本的技术。

本发明的另一目的是提供一种即使在平面上形成的非常小的通道中也可以光学地检测样本成分的技术。

本发明还有另一目的是提供一种即使在浅通道中也可以确保足够长的光程，并且高精度地检测在通道中流动的样本成分的技术。

本发明还有另一目的是简化微芯片的结构。

根据本发明，微芯片包括具有样本所流过的通道的包层，和形成在该包层中并具有比该包层更高折射率的光波导。所形成的光波导在通道上光学地作用，并且其因此可能分析流过该通道的样本成分。这里，光学地作用意指在该光波导中传播的光对通道中的样本产生影响。因此，光波导可以物理地与通道连接，或可以光学地与通道连接。而且，光波导可以与通道交叉，或可以与通道具有边界。

包层由反射率低于芯层(光波导)的反射率的材料制成。该包层可以包括覆盖芯层的底部和侧边的包层。而且，该包层也可以包括覆盖芯层顶部作为组件的包层。在这种情况下，包层可以包括在覆盖芯层顶部的包层的表面上的通道。使用上述的结构，芯层可以被包层包围，并且该芯层用作光波导。应该注意，该包层具有的结构可以是反射率从临近芯层的内部向外部逐渐地降低。

根据本发明的微芯片，在包层中形成光波导。因此，不必要像在常规设备中通过使用粘胶材料将光波导与包层固定，这样就简化了结构。而且，由于在平面形式的包层中形成光波导，就能够进行精细处理。而且，还能够简化制造微芯片的处理。于是，可以减少制造微芯片的成本。而且，由于是在包层中形成通道和光波导，能够使得通道和光波导的尺寸为理想的值，并具有优良的可控制性。

在本发明的第一方面，光波导与通道交叉。在这种情况下，从光波导的一端引出的光穿过通道，并从光波导的另一端出来。使用这种结构，能够根据从光波导的另一端出来的光的性质(诸如密度)来检测在通道中流动的样本的成分。通道可以形成为分开光波导。

在本发明的微芯片中，在包层中形成样本所流过的通道和与通道交叉设置的光波导。于是，不必调节它们的位置，并且跨过通道形成的光波导的一端可以用于引导光，并且另一端可以用于接收光。而且，由于在包层中形成通道，能够通过使用可以进行精细处理，例如蚀刻的现有技术形成具有理想尺寸的通道。

光波导的一端和另一端可以形成为比该光波导的别的区域更宽。该光波导可以在光波导与通道之间的边界形成为比该光波导的别的区域更宽。根据该结构，拓宽了从跨过通道形成的光波导的一端进入通道的光。因此能够跨过通道从一端到另一端高精度地透射光线，并从而精确地检测已经通过该通道中所流动的样本的光的性质。

可以在包层中形成多个光波导。可以以预定间隔形成彼此相互隔开的多个光波导，并且也可以基本上相互平行地形成。使用这种结构，能够几乎同时地在通道中的不同位置检测已通过样本的光的性质，并且从而检测该通道中流动的样本的分离图案。

可以在包层中形成多个光波导。该多个光波导可以包括多个光引导光波导和光接收光波导。在该多个光引导光波导与该光接收光波导之间形成通道。多个光引导光波导形成为在通道的多个不同位置引导光。光接收光波导形成为接收和输出通过多个不同位置中每一个的光。可以彼此相互隔开并基本上垂直于通道形成该多个光引导光波导。可以沿通道形成该光接收光波导。在这种情况下，沿通道的侧表面和光接收光波导的相反侧表面制成镜面可以制成镜面。使用这种结构，能够在该光接收光波导中没有损失地传输通过通道进入光接收光波导的光，并且从而高精度地检测样本的成分。

而且，在包层中形成多个光波导，并且该多个光波导可以包括多个光引导光波导、与多个光引导光波导一样多的多个第一光接收光波导、和一个第二光接收光波导。在该多个光引导光波导与该多个第一光接收光波导之间形成通道。多个光引导光波导形成为在通道的多个不同位置引导光。多个第一光接收光波导中的每一个形成为接收通过多个不同位置中对应一个的光。第二光接收光波导形成为接收和输出传播通过多个第一光接收光波导中每一个的光。可以彼此相互隔开并基本上垂直于通道形成该多个光引导光波导。可以彼此相互隔开并基本上垂直于通道形成该多个第一光接收光波导。可以沿通道形成该第二光接收光波导。

当该微芯片包括如上所述的多个光引导光波导时，通过以预定时间间隔将光引导到通道的不同位置，能够测得流通该通道的样本的时间变化。于是，当将本发明的微芯片用于分离样本成分时，能够在分离过程下检测收集成分的定时。特别地，毫无疑问地能够收集目标成分，因为即使是在分离和收集未知样本的情况下，能够预测每一成分的流下(defluxion)时间。而且，多个光波导中的一个可用作参考。于是能够高精度地检测样本的成分。在本发明的微芯片中，如上所述，通道形成为与其中形成有光波导的包层中的光波导交叉。因此不必调节它们的位置，并且跨过通道形成的光波导的一端可以用于引导光，并且另一端可以用于接收光。这样，可以轻易地制得其中设置有多个光波导的结构。

在本发明中，光波导不必在相同平面上与通道交叉。只需要从光波导的一端进入的光以某种方式受到在通道中流动的样本的影响，并且其从另一端出来。

在本发明的第二方面，光波导形成为与通道共用边界。部分光波导与通道共用边界就足够了。该光波导可以包括具有通道的边界的区域、将光引到该区域的光引导光波导、以及接收和输出传播通过该区域的光的光接收光波导。使用这种结构，损耗波在光波导与通道接触的地方与样本相互作用，这能够检测样本的成分。

在本发明的第三实施例中，该光波导用作干涉仪。该光波导具有光引导光波导和光接收光波导。光引导光波导在包层中分支为第一光引导光波导和第二光引导光波导。光接收光波导在包层中分支为第一光接收光波导和第二光接收光波导。通道形成为在第一光引导光波导和第一光接收光波导之间以及在第二光引导光波导和第二光接收光波导之间通过。从第一光引导光波导引入通道的第一光通过通道并进入第一光接收光波导。从第二光引导光波导引入通道的第二光通过通道并进入第二光接收光波导。第一光和第二光在光接收光波导中叠加。这能够根据干涉现象检测通道的状态。

在本发明的第四实施例中，光波导具有用于将光引到通道的光引导光波导，用于接收和输出通过该通道的光的光接收光波导，和加热光波导。该加热光波导相对于通道形成为光引导光波导的上游。该加热光波导可以形成为与通道交叉，或与通道共用边界，或包围该通道。加热光波导与通道之间的边界表面是有色的。引到该加热光波导的光被有色边界表面吸收，并且由此与该边界表面接触的通道中的样本被加热。于是，不需要添加外部加热器或电子电路就可以在适当的温度下检测样本。因此通过使用简单的微芯片就可以高精度地分析样本。

在本发明的第五实施例中，通过在具有精细通道的微芯片中使用近场光进行样本的检测。光波导沿着通道方向，并且具有第一光波导和第二光波导，其每一个具有暴露于通道的表面。通道形成在第一光波导和第二光波导之间。通道宽度可以与样本中的分子相比拟。通道的宽度可以不超过50nm。可替换地，该微芯片可以进一步包括近场探针。该近场探针的尖端到达通道内部。光波导沿着通道形成，并且在面对近场探针的尖端的区域向通道暴露。光波导的表面可以进行处理，以捕获样本的中的生物分子。使用这种结构，即使在极其小的通道中也能够光学地检测样本的成分。

在本发明的微芯片中，该通道可以包括用于分离样本的分离区域，和用于检测被分离在分离区域中的样本的检测区域。光从光波导被引到检测区域中的通道。该检测区域不必与该分离区域对准，并且可以与分离区域以一角度连接。

如上所述，根据本发明的微芯片，由于该通道和该光波导形成在包层中，因此能够使得通道和光波导具有理想的大小值，并具有良好的可控制性。例如，如果通过精细处理产生通道的分离区域，但是检测区域中通道的容积较大，那么分离在分离区域中的成分就被混合在检测区域中。这就使得不能够检测样本中的成分和收集分离的成分。根据本发明的微芯片，该检测区域也可以制得精细。能够在分离状态下高精度地检测被分离在分离区域中的样本，并因此收集所分离的成分。根据本发明，可以适当地控制光波导的大小，并且于是通过对例如50nm至5μm的通道深度进行纳米技术处理形成该分离区域。

在本发明的微芯片中，通道可以是形成在包层上的沟槽。由于通过形成在包层上的沟槽形成该通道，所以能够使得通道的尺寸(宽度、深度)为理想的值，并具有良好的可控制性。例如，通道的宽度可以制作得比通道的深度大。如上所述，可以适当地控制通道的尺寸，通道可以形成为具有精确地分离样本所需要的深度和精确地检测样本所需要的宽度。例如，沟槽的深度可以制成不超过5μm。不具体地限定沟槽深度的下限，但是深度可以制成例如不小于50nm。

在本发明的微芯片中，光波导可以形成为在端部与光纤是可连接的。光波导的端部可以制成斜面形状。由于在包层中形成的光波导可以与光纤连接，所以能够通过该光纤透射来自外部光源的光，并可以将光透射到外部探测器。而且，使用这种结构，如果有必要，可以将光纤贴附到微芯片上，并可以从微芯片上取下来，因此简化了微芯片的结构。该光纤可以构造为可贴附到微芯片的侧表面或上表面。在微芯片中，通常在微芯片上侧上提供用于提供样本和收集所分离的样本的液体容器。因此，当微芯片的上侧构造为可与光纤连接时，可以在该相同的平面上设置工作平面。于是，提高了该微芯片的可使用性。

根据本发明，制造微芯片的方法包括步骤：(a)在基底上形成下包层；(b)在该下包层上形成至少一个沟槽；(c)在该沟槽中形成光波导，该光波导具有比下包层高的折射率；(d)在下包层上形成上包层，以覆盖该光波导，该上包层具有比光波导低的折射率；和(d)形成通道，以光学地作用于光波导。

在形成步骤(e)中，通道可以形成为与该光波导交叉。在形成步骤(e)中，通道可以形成为将该光波导分离。在形成步骤(e)中，通道可以形成为与该光波导共用边界。

在形成步骤(b)中，沟槽端部可以形成为斜面。在形成步骤(b)中，可以在沟槽的表面上形成反射层。在形成步骤(d)中，可以形成上包层，使得其具有的折射率基本上与下包层的折射率相等。

可以通过蚀刻形成通道。也能够通过切割出薄膜形成通道，其中使用模具在薄膜上形成光波导，并然后制造包层，其中通过将该薄膜与另一薄膜粘接在一起在包层中形成通道和光波导。可以在如上所形成的通道的表面上进行亲水性处理和防粘附处理，以防止样本粘附到通道上。同防粘附处理一样，可以将具有与由细胞壁和碳氟化合物聚合物组成的磷脂类似的结构的材料应用到通道的侧壁上。

根据本发明，提供一种在微芯片中检测成分的方法。该微芯片包括具有通道的包层，和形成在包层中与通道交叉的多个光引导光波导以及多个光接收光波导。该方法包括步骤：(A)在通道中流动样本；(B)通过多个光引导光波导几乎同时地将光输入到通道的多个位置；(C)光在多个位置流动通过样本；(D)通过多个光接收光波导中的每个来接收流动通过多个位置的光；和(E)根据所接收的光的性质分析在通道中流动的样本。

这里，可以通过使用多个光源，通过基本上同时地向多个光波导输入光线，实现几乎同时地输入，或者通过扫描来自一个光源的光，通过基本上同时地向多个光波导输入光线而实现。光的性质就是光分布，诸如强度分布和波长分布。根据该方法，几乎同时地从多个光波导提供光。由于可以相对于通道的位置获得流动通过通道的光，所以能够检测到样本成分的分离图案。因此，当本发明的微芯片用于分离样本的成分时，能够在分离过程中检测收集成分的定时。特别地，能够肯定地收集目标成分，因为即使在分离和收集未知样本的情况下也可以预测每一成分的流下时间。

在分析步骤(E)中，几乎可以同时地分析多个位置的样本。而且，也可以预定的间隔多次重复输入步骤(B)和接收步骤(D)。在这种情况下，根据该多个位置和该预定间隔在分析步骤(E)中检测沿通道传播的样本的速度。

根据本发明，提供一种在微芯片中检测成分的方法。该微芯片包括具有通道的包层、形成在包层中与通道交叉的多个光引导光波导、以及在包层中沿通道形成的多个光接收光波导。该方法包括步骤：(F)在通道中流动样本；(G)通过使用多个光引导光波导顺序地将光输入到通道的多个位置；(H)光在多个位置通过样本；(I)通过多个光接收光波导的每个顺序地收通过多个位置的光；和(J)根据所接收的光的性质分析在通道中流动的样本。

在顺序输入光的步骤(G)中，可以以比基本上大于流过通道的样本的速度来扫描光。通过使用来自一个光源的光实现光的扫描。而且，可以通过提供多个光源实现扫描，多个光源直接或通过光波导等与多个光引导光波导的端部连接，并从多个光源顺序地发射光。这里，可以将扫描光的速度设置得相对于样本沿通道的速度足够快，达到可以检测到样本的位置的程度。使用这种结构，可以得到的结果类似于在几乎同时地向多个光引导光波导提供光时的情况下所得到的结果。根据该方法，能够通过使用一个光源向多个光波导提供光。

几乎同时地从多个光波导引入光，并且通过通道的光可以顺序地与通道的位置有关。因此可以检测到样本成分的分离图案。传统的，使用显微镜或CCD来检测流经通道的样本的成分。然而，在检测流经精细通道的样本的位置的情况下，通过显微镜或CCD只可能从上面进行观察，并且只可以获得受限制区域中的图像。因此，多次从上面获得通道的图像，并且只可以通过组合这些图像检测到样本成分的分离图案。而且，当从上面获得浅通道的图像时，因为光程不足，不可能获得关于样本成分的浓度的信息。根据本发明的检测成分的方法，仅仅通过将从光源发射的光顺序地从多个光波导的端部提供到通道中，可以根据沿其宽度方向通过通道的光检测通道中的成分。而且，可以根据输出光的强度分布得到关于样本成分的浓度信息。

可以预定的间隔多次重复输入步骤(G)和接收步骤(I)。在这种情况下，可以在分析步骤(J)中根据该多个位置和预定间隔检测沿通道传播的样本的速度。因此当本发明的微芯片用于分离样本的成分时，能够在分离过程中检测收集成分的定时。特别地，在分离和收集未知样本的情况下，尽管不可能根据常规设备检测样本的每一成分的传播速度，但是能够肯定地收集目标成分，因为可以检测到每一成分的传播速度。而且，由于检测了流经通道的样本的传播速度，能够根据传播速度以更高精度检测样本的成分。

根据本发明，提供一种在微芯片中检测成分的方法。该微芯片包括具有通道的包层、和形成在包层中与通道共用边界的光波导。该方法包括步骤：(K)在通道中流动样本；(L)从光波导的一端输入光；(M)在光波导与通道接触的区域出现光的损耗波和样本之间的相互作用；(N)从光波导的另一端接收光；和(O)根据所接收的光的性质分析在通道中流动的样本。

根据本发明，提供一种在微芯片中检测成分的方法。该微芯片包括具有通道的包层、形成在包层中并分支成与通道交叉的第一光引导光波导和第二光引导光波导的光引导光波导、以及形成在包层中并分支成与通道交叉的第一光接收光波导和第二光接收光波导的光接收光波导。该方法包括步骤：(P)在通道中流动样本；(Q)将从光引导光波导引出的光分成在第一光引导光波导中传播的第一光和在第二光引导光波导中传播的第二光；(R)通过第一光引导光波导将第一光引到通道；(S)通过第二光引导光波导将第二光引到通道；(T)通过第一光接收光波导接收通过通道的第一光；(U)通过第二光接收光波导接收通过通道的第二光；(V)在光接收光波导中将第一光和第二光叠加；和(W)根据所叠加的光的性质分析在通道中流动的样本。

根据本发明，提供一种在微芯片中检测成分的方法。该微芯片包括具有通道的包层、形成在包层中与通道交叉的光引导光波导和光接收光波导、以及具有关于通道的边界表面的加热光波导，其中该加热光波导形成为相对于通道的光引导光波导的上游，并且该边界表面是有色的。该方法包括步骤：(AA)在通道中流动样本；(BB)将加热光引到加热光波导；(CC)通过加热光对加热光波导与通道之间的边界表面进行加热；(DD)对与所加热的边界表面接触的样本进行加热；(EE)引到光引导光波导的光通过所加热的样本；(FF)通过光接收光波导接收光；和(GG)根据所接收的光的性质分析在通道中流动的样本。

根据本发明，提供一种在微芯片中检测成分的方法。该微芯片包括具有通道的包层、沿通道形成在包层中的光波导、以及其尖端达到通道内部的近场探针，其中该光波导在面对近场探针的尖端的区域向通道暴露。该方法包括步骤：(HH)在通道中流动样本；(II)将光引到该近场探针；(JJ)产生与该近场探针的尖端邻近的近场；(KK)通过该近场与样本之间的相互作用产生散射光；(LL)通过光波导接收散射光；和(MM)根据所接收的散射光的性质分析在通道中流动的样本。

根据本发明，提供一种在微芯片中检测成分的方法。该微芯片包括具有通道的包层、和在包层中沿通道形成并具有露向通道的表面的第一光波导以及第二光波导。该方法包括步骤：(NN)在通道中流动样本；(OO)将光引到第一光波导；(PP)产生与向通道暴露的第一光波导的表面相邻近的近场；(QQ)通过该近场与样本之间的相互作用产生散射光；(RR)通过第二光波导接收散射光；和(SS)根据所接收的散射光的性质分析在通道中流动的样本。

附图说明

图1是示出了常规的密度测定设备的图。

图2是示出了常规的毛细管电泳设备的图。

图3A是示出了根据本发明第一实施例的微芯片的示意图。

图3B为图3A中的微芯片沿A-A′的截面图。

图3C为图3B中的微芯片沿B-B′的截面图。

图4A是示出了根据本发明第一实施例的微芯片的另一范例的示意图。

图5是示出了根据本发明第二实施例的微芯片的结构的截面图。

图6A是示出了根据本发明第三实施例的微芯片的示意图。

图6B是示出了根据本发明第三实施例的微芯片的结构的示意图。

图7是示出了根据本发明第四实施例的微芯片的结构的示意图。

图8A和8B是表示在本发明第四实施例中从光接收光波导出来的光的强度的图。

图9是示出了根据本发明第四实施例的微芯片的修改的示意图。

图10A是示出了根据本发明第五实施例的微芯片的结构的截面图。

图10B为图10A中的微芯片沿C-C′的截面图。

图11A是表示根据本发明第五实施例的微芯片的修改的结构的截面图。

图11B为图11A中的微芯片沿线D-D′的截面图。

图11C是表示图11A中的微芯片的侧视图。

图12A是表示根据本发明第五实施例的微芯片的另一修改的结构的截面图。

图12B是表示根据本发明第五实施例的微芯片的又另一修改的结构的截面图。

图12C为图12B中的微芯片沿D-D′的截面图。

图13是示出了根据本发明第六实施例的微芯片的结构的截面图。

图14A是示出了根据本发明第七实施例的微芯片的结构的截面图。

图14B是示出了图14A中的微芯片的详细结构的图。

图15A是示出了根据本发明第八实施例的微芯片的示意图。

图15B为图15A中的微芯片沿A-A′的截面图。

图16是示出了根据本发明第九实施例的微芯片的结构的截面图。

图17A至17H是表示关于图3A至3C中所示的微芯片的制造步骤的图。

图18A至18D是表示关于微芯片的光波导的制造步骤的范例的图。

图19A至19C是表示关于微芯片的制造步骤的范例的图。

图20A和20B是表示关于微芯片的制造步骤的范例的图。

图21A至21C是表示关于微芯片的制造步骤的范例的图。

图22A和22B是表示关于微芯片与光纤之间的连接的范例的图。

图23A和23B是图22A和22B中所示的微芯片和光纤的顶视图。

具体实施方式

<第一实施例>

图3A至3C是示出了根据本发明第一实施例的微芯片的结构的图。根据本实施例的微芯片10具有能够分离包含在样本中的成分的功能。图3A为该微芯片10的顶视图。该微芯片10具有液体容器22a、液体容器22b、液体容器23、液体容器24、液体容器25a、和液体容器25b。而且，光引导光纤42a通过光学连接器40a与微芯片10连接，并且光接收光纤42b通过光学连接器40b与微芯片10连接。

图3B为图3A中的微芯片沿A-A′的截面图。微芯片10具有基底12和盖部件20。基底12包括下包层14、和设置在下包层14上的上包层18。在基底12中形成有光引导光波导32a和光接收光波导32b。在基底12的表面上，光引导光波导32a与光接收光波导32b之间，设置有分离通道28。光引导光波导32a与光接收光波导32b用于检测在分离通道28中流动通过的样本中包含的成分。光引导光纤42a与外部光源(未示出)连接，并且光接收光纤42b与外部探测器(未示出)连接。

图3C是图3B中的微芯片沿B-B′的截面图。在液体容器22a与液体容器22b之间形成有输入通道26，在输入通道26与液体容器24之间形成有分离通道28，并且在液体容器25a与液体容器25b之间形成有收集通道27。在分离通道28中设置有传感部分30，并且在传感部分30的双侧上设置有光引导光波导32a和光接收光波导32b，与分离通道28交叉。结果，可以光学地检测和分析通过传感部分30的样本。为每一液体容器22a、22b、23、24、25a和25b提供电极，并且例如通过采用这些电极，可以向分离通道28的两端都施加电压。

可以根据其目的，将微芯片10的外部尺寸确定为合适的值。例如，在该实施例中，纵向尺寸从5mm到5cm，并且横向尺寸从3mm到3cm。而且，可以选择下包层14的厚度例如为15μm。盖部件20的厚度可以选为大约200μm。分离通道28的宽度可以例如从50μm至200μm，其对应于当光从光引导光波导32a引到分离通道28，并然后从光接收光波导32b接收通过分离通道28的光时，高精度地检测透射光所需的光程。分离通道28的深度可以例如从50nm至5μm，其对应于可以分离在分离通道28中流动的样本中的成分所需要的深度。尽管没有具体限制光引导光波导32a、光接收光波导32b和上包层18的厚度，但这些厚度可以比分离通道28的深度薄。光引导光波导32a和光接收光波导32b的宽度可以例如从1μm至5μm。

可以通过采用石英系列材料或有机系列聚合物材料形成下包层14、光引导光波导32a、光接收光波导32b、上包层18和盖部件20。光引导光波导32a和光接收光波导32b形成为具有比下包层14和上包层18高的折射率。根据材料通过适当的方式控制这些部件的折射率，如下将详述。

现在参照图17A至17H和图18A至18D，描述制造微芯片10的方法，其下包层14、光引导光波导32a、光接收光波导32b、上包层18和盖部件20由石英系列材料制成。基底层61由硅或石英玻璃制成。通过采用常压化学气相沉积法(通过TEOS-O3的APCVD)在基底层61上形成由其中添加有磷(P)和硼(B)的石英系列膜(BPSG：SiO2+P2O5+B2O3)制成的下包层14，该方法中通过臭氧(O3)分解由原硅酸四乙酯(Si(OC2H5)4)组成的有机源(参见图17A)。此后，在下包层14中形成沟槽，并且在沟槽中形成光波导32(图17B)。

现在参照图18A至18D解释光波导32的制造方法。首先，通过光刻以及反应离子刻蚀(RIE)或反应离子束刻蚀(RIBE)在下包层14中形成沟槽。以光波导32的理想形状形成该沟槽的形状。在本实施例中，沟槽的端部形成为斜面(图18A)。接着，将铬或钛等气相沉积到沟槽的表面上，其上面气相沉积有金、银或铝以形成反射层66(图18B)。接着，以将芯层62内置在沟槽中的方式，在下包层14的整个表面上形成芯层62(图18C)。芯层62由其中添加有磷(P)和锗(Ge)的石英系列膜(BPSG：SiO2+P2O5+GeO2)制成。接下来，通过抛光将形成在该沟槽外部的反射层66和芯层62都除去，以得到具有预定形状的光波导(图18D)。在这种情况下，光波导形成为具有例如大约5μm的宽度和从1μm至5μm的厚度。如果其厚度制得具有使得导入到分离通道28的波长的光可以透射的尺寸，那么光波导32可以制得更细。

返回到图17C，在下包层14上形成上包层18以覆盖光波导32(图17C)。上包层18可以与下包层14的类似的方式形成。在下包层14的每一膜形成之后，形成芯层62和上包层18，优选地对每一膜进行退火处理。也应该理解的是，除了上述材料之外，各种材料可以用作下包层14、上包层18和芯层62的材料(参照图18C)；诸如包含从P、Ge和B选择的一个或多个掺杂剂的石英系列材料，或者诸如SiON膜、SiN膜等。可以通过改变掺杂剂P、G或B的浓度来控制下包层14、芯层62和上包层18的折射率。这里，优选地制得下包层14与上包层18的折射率彼此相等。在这种情况下，可以通过具有相同折射率的材料环绕后面将要形成的光引导光波导32a和光接收光波导32b。结果，光引导光波导32a和光接收光波导32b中的透射率制得更高。

接着，通过蚀刻处理在光波导32上的上包层18的区域中形成接触光波导32的连接孔18a和18b(图17D)。然后以将这些连接孔18a和18b嵌入的方式，在上包层18上面沉积芯层64。通过采用与芯层62类似的材料，以类似的方式形成芯层64(图17E)。接下来，例如通过RIE处理将形成在连接孔18a和18b外部的芯层64除去。于是，形成连接部分31a和31b(图17F)。

接着，通过将光波导32分成两部分的蚀刻处理，来形成与光波导32交叉的分离通道28。结果，形成了光引导光波导32a和光接收光波导32b(图17G)。也应该注意到，可以通过执行例如热氧化方法和化学气相沉积法(CVD)将分离通道28的表面转换成氧化硅膜。在这种情况下，样本的水溶液可以流过分离通道28。接着，在上包层18上设置其上形成有连接部分21a和连接部分21b的盖部件20，并然后通过使用粘合剂等将其固定到上包层18上。连接部分21a和连接部分21b形成为使得这些连接部分21a和21b能够在其中容纳支持光纤的光学连接器(图17H)。在这种情况下，根据所要连接到其的光学连接器，这些连接部分21a和21b可以形成为各种尺寸。例如，每一个这些连接部分的直径可以等于3mm。

可以根据上述制造方法制造微芯片10。由于在光引导光波导32a和光接收光波导32b的端部上设置有形成反射层66的斜面，从上侧进入的光可以通过光引导光波导32a和光接收光波导32b传播，并可以再次从上侧出来。通过将支持光纤的光学连接器与按照上述制造的微芯片10连接，可以得到如图3A至3C中所示的结构。可以通过采用各种现有的光学连接器进行光纤与微芯片10的光引导光波导32a和光接收光波导32b之间的连接。可以将光纤固定到微芯片10，或者可以通过使用可分离的光学连接器将其与微芯片10可分离地连接。

如图4中所示，可以以如下的方式形成光引导光波导32a和光接收光波导32b，即使得连接光引导光纤42a和光接收光纤42b的部分比其它部分宽。在这种情况下，光引导光波导32a可以更加固定地与光引导光纤42a连接，而且光接收光波导32b可以更加固定地与光接收光纤42b连接。

接着，现在将解释通过使用有机系列聚合物材料用于制造下包层14、光引导光波导32a、光接收光波导32b、上包层18和盖部件20的方法。而且在这种情况下，也参照图17A至17H解释该制造方法。首先，在通过旋涂法将环氧树脂涂到基底层61之后，进行加热处理操作以固化环氧树脂，形成下包层14。接着，类似于上述参照图18A至图18D的石英玻璃范例，通过光刻以及反应离子刻蚀(RIE)处理或反应离子束刻蚀(RIBE)处理在下包层14中形成具有预定形状的沟槽(图18A)，并且形成反射层66(图18B)。接下来，类似于下包层14的方法，通过采用折射率比下包层14的材料的折射率高的材料(例如，环氧树脂)形成芯层62(图18C)。除去形成在沟槽外部的反射层66和芯层62，并因此得到具有预定形状的光波导32(图18D)。接着，类似于下包层14的方法，通过使用与下包层14的材料相同的材料在基底层61的整个表面上形成上包层18(图17C)。也应该主要到，在将光固化树脂涂到对应的基层上之后，用光照射光固化树脂以固化该树脂，可以通过这种方式选择地形成下包层14、芯层62和上包层18。

此后，例如通过RIE处理形成连接孔18a和18b(图17D)。然后类似于芯层62的方法，通过采用与芯层62的材料相同的材料形成芯层64(图17E)。接下来，例如通过RIE处理除去形成在连接孔18a和18b外部的芯层64，以形成连接部分31a和31b(图1 7F)。接着，在上包层18上形成光刻胶膜，并然后执行关于光刻胶膜的预定曝光处理和预定的显影处理。因此，光刻胶膜被处理成具有对应于分离通道28的预定图案。接着，例如通过使用光刻胶膜作为掩膜的RIE处理进行光波导32的各向异性刻蚀。结果，形成与光波导32交叉的分离通道28。此后，除去光刻胶膜(图17G)。

如前所解释，根据本实施例，在下包层14上形成光波导32之后，形成分离通道28，以将光波导32分成光引导光波导32a和光接收光波导32b。结果，可以解决如在光引导光纤与光接收光纤之间的定位的传统问题。

而且，可以根据下面所述方法制造光引导光波导32a和光接收光波导32b。现在参照图19A至19C以及图20A和20B解释该制造方法。首先，通过机械处理或蚀刻处理形成母版(master)，并然后形成下包层14，其中通过执行使用印模的注入成型法或诸如挤压成型法形成有沟槽70，该印模是通过对母版进行倒电熔铸(electric-casting-inverting)制造的。而且，在这种情况下，沟槽70的端部形成为具有斜面形状，并且通过镜表面处理对形状的表面进行处理(图19A)。此后，将单体条件下的芯层材料71涂到下包层14的沟槽70上(图19B)。当被固化的时候，芯层材料71的折射率变得比下包层14的折射率高。通过采用夹紧的夹具将由与下包层14的材料相似的材料制成的上包层18从上面压下。在除去了额外的芯层材料71之后，用紫外线照射整个部分，以固化该芯层材料71(图19C)。图20A为通过该方法制得的基底的顶视图。在通过该方法制得的基底上通过执行例如RIE方法，可以形成分离通道28，使得形成光引导光波导32a和光接收光波导32b(图20B)。

而且，如图21A中所示，可以制备在其中预定区域上形成有光波导32的膜状的包层座72。然后通过模具对与分离通道28对应的区域进行冲孔形成开口部分74(图21B)。在此之后，通过将包层座72结合到由与包层座72的材料相同的材料制成的包层基底76，可以制得下包层14、分离通道28、光引导光波导32a和光接收光波导32b(图21C)。在这种情况下，可以通过超声压接处理、热压接处理或通过使用粘合剂执行包层座72与包层基底76的结合。

下包层14、光引导光波导32a、光接收光波导32b、上包层18和盖部件20根据目的可以由各种类型的材料制成。这里，制成光引导光波导32a和光接收光波导32b的材料可以是其折射率大于诸如组成下包层14和上包层18的材料。例如，下包层14和上包层18都可以由折射率大约为1.52的环氧树脂制成，而光引导光波导32a和光接收光波导32b都可以由折射率大约为1.54的环氧树脂制成。如果满足光引导光波导32a和光接收光波导32b的折射率都大于下包层14和上包层18的折射率这样的条件，那么下包层14、光引导光波导32a、光接收光波导32b、上包层18和盖部件20可以由其它材料制成：例如，由诸如聚酰亚胺和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的丙烯酸树脂；聚乙烯、聚苯乙烯和试管聚烯烃的聚烯烃树脂；PDMS；或合成橡胶。

在当下包层14和光波导32由具有亲水性质的材料制成时的情况下，在形成分离通道28之后，可以进行表面处理操作以应用亲水性质。当为了应用亲水性质进行表面处理操作时，例如，可以将具有亲水基的偶联剂(coupling agent)涂到分离通道28的侧壁上。作为具有亲水基的偶联剂，例如，可以考虑具有氨基的硅烷偶联剂。更具体地，例如有N-β(氨乙基aminoethyl)γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(aminopropylmethyldimethoxysilane)、N-β(氨乙基)γ-氨丙基甲基三甲氧基硅烷(aminopropyltrimethoxysilane)、N-β(氨乙基)γ-氨丙基甲基三乙氧基硅烷(aminopropyltriethoxysilane)、γ-氨丙基甲基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基甲基三乙氧基硅烷等。可以通过进行旋涂法、喷雾法、浸染法和气相沉积法等来涂敷这些偶联剂。而且，为了防止样本分子粘附到通道壁上，可以对分离通道28进行防粘附处理。在防粘附处理时，例如，可以将具有类似于组成细胞壁的磷脂的结构的这种物质涂到分离通道28的侧壁上。在当样本对应于生物成分，诸如蛋白质等的情况下，能够使用这种处理来防止成分的变性。而且能够抑制分离通道28中具体成分的非具体粘附，并因此增强恢复。关于亲水性处理和防粘附处理，例如，可以采用“Lipidure”(由Yushi K.K拥有的注册商标)。在这种情况下，“Lipidure”(注册商标)溶解在诸如TBE缓冲剂的缓冲溶液中，使得“Lipidure”变为0.5wt％。然后分离通道28中充满了液体溶液，并放置几分钟，从而可以对分离通道28的内壁进行处理。在此之后，通过使用气枪等将该液体溶液吹走，并将分离通道28干燥。作为防粘附处理的另一范例，例如，可以将碳氟聚合物涂到分离通道28的侧壁上。

返回到图3A至3C，描述了一种通过使用微芯片10用于分离并检测包含在样本中的成分的方法。在检测样本成分之前，微芯片10的光引导光波导32a通过光引导光纤42a与外部光源连接，并且光接收光波导32b通过光接收光纤42b与外部探测器连接。各种类型的设备，诸如吸收仪器(absortiometer)等可以用作探测器，其能够检测通过光接收光纤42b透射的光的性质。

首先将样本注入到液体容器22a或液体容器22b中。在将样本注入到液体容器22a的情况下，施加电压使得样本流向液体容器22b中。在将样本注入到液体容器22b的情况下，施加电压使得样本流向液体容器22a中。结果，样本流入到注入通道26中，注入通道26的整个部分都充满了样本。在此时，只是在分离通道28上与注入通道26的交叉点出现样本。

接着，停止在液体容器22a与液体容器22b之间应用的电压，并在液体容器23与液体容器24之间施加电压，使得样本流向液体容器24。结果，样本流过分离通道28。微芯片10通过利用例如毛细管电泳原理就可以分离出包含在分离通道28中的样本中的成分。结果，通过分离通道28的样本就被分离成各种带的成分。可替换地，分离通道28可以配置成在其中具有大量的柱形结构，该结构通过例如纳米工艺技术形成，并设置有常数间隔。根据分子大小改变在上述方式中设置的样本可以容易通过的柱形结构的间隔的度。于是，当将包含有各种大小分子的样本导入设置有大量柱形结构的分离通道28中时，流过分离通道28的分子的速度根据其尺寸而彼此都不相同，并且因此将分子分离成以不同速度移动的带。这里，带表示具有窄宽度的组，其通过包含在样本中的每一成分形成。

当这些分离带到达传感部分30时，通过光学方法检测这些分离带。在该光学检测方法中，例如，可以采用可见光/紫外光吸收光谱(UV光谱)方法。例如，蛋白质表现出具有位置最大接近280nm的紫外光吸收光谱，而DNA和RNA表现出在260nm附近的最大值。结果，在将蛋白质、DNA、或RNA设置为检测目标的情况下，光引导光波导32a和光吸收光波导32b优选地由具有UV透射特征的材料制成。而且在诸如血红蛋白等的色蛋白的情况下，色蛋白表现出具有位置最大在550nm附近的吸收光谱。光引导光波导32a和光接收光波导32b都可以由这种材料制成，该材料在其中透射具有波长对应于目标成分的吸收光谱的最大位置的光。将从外部光源发射的光通过光引导光波导32a提供给传感部分30。然后，通过光接收光波导32b将通过分离通道28内的分离带的光透射到外部探测器。因此，外部探测器可以探测诸如通过分离带的光强度的属性。如果目标是已知物质，能够通过使用物质的吸收指数根据样本的吸收检测样本的浓度。可以逐个带地进一步收集分离带。当所希望的带通过传感部分30时，停止液体容器23与液体容器24之间施加的电压。相反，在液体容器25a与液体容器25b之间施加电压。结果，位于分离通道28与收集通道27交叉点的带就流入到收集通道27中。当经过预定时间周期之后，停止液体容器25a与液体容器25b之间施加的电压时，包含在分离带中的所希望的成分就被收集到液体容器25a或液体容器25b中。在根据本实施例的微芯片10中，采用了通过应用电压使得样本移动的技术。可以通过应用压力的技术、或通过由于毛细现象使得样本移动的技术来替代应用电压的技术。

根据本发明实施例的微芯片10可以用于检测和定量各种类型的物质。例如可以在血液生物研究、免疫血清研究、和肿瘤标志分析中应用该微芯片10。血液生物研究对葡萄糖、丙氨酸转氨酶(alanineaminotransferase)、白蛋白、碱性磷酸酯酶、淀粉酶、钙离子、总胆固醇、脂质过氧化物、肌氨酸、钾离子、胆红素、总蛋白质等进行研究。免疫血清研究对Hbs抗原/抗体、HCV抗体、HIV抗体等进行研究。肿瘤标志包含CEA、CA19-9、PSA、CA-125等。

在检测到葡萄糖的情况下，将具有颜色特征的混和微粒，诸如葡萄糖氧化酶、过氧化物酶和4-氨基安替比林(aminoantipyrine)和N-乙烯-N-(2-羟基-3-磺酸丙基(sulfopropyl))-m-甲苯胺钠，或包含这些混和微粒的干燥试剂颗粒引入到分离通道28的传感部分30。在这种情况下，可以根据具有颜色特征的混和微粒的颜色现象确认葡萄糖的存在。原理给出如下。当葡萄糖传送到上述已经吸收水份变为凝胶试剂颗粒的试剂中时，葡萄糖由于葡糖氧化酶的作用分解成过氧化氢和葡萄糖酸。所产生的过氧化氢由于过氧化物酶的作用与4-氨基安替比林和N-乙烯-N-(2-羟基-3-磺酸丙基)-m-甲苯胺钠发生反应。结果产生了氙系列染料，并且颜色是紫红色。通过测量氙系列染料的颜色，可以定量葡萄糖。由于所形成的根据本实施例的微芯片10可以具有非常细微的结构，即使在非常少量样本的情况下也可以高精度地测量。

也应该注意到，可以如下制造上述干燥试剂颗粒：也就是，首先设置包含吸水聚合物的溶胶，诸如琼脂糖、聚丙烯酰胺、和甲基纤维素(methylecellulose)等，作为赋形剂。这种方式形成的溶胶一段时间过后就自然地成为凝胶。将该溶胶与预定量的葡萄糖氧化酶、过氧化物酶、4-氨基安替比林和N-乙烯-N-(2-羟基-3-磺酸丙基)-m-甲苯胺钠进行混合。将所得到的溶胶喷洒在干燥空气中，从而变成液滴。由于该液滴在下落的时候成为凝胶并被干燥，可以得到理想的干燥试剂颗粒。

可替换地，下面提到的方法也可以用作生产上述干燥试剂颗粒的方法。也就是，将包含上述试剂的溶胶在烧瓶等表面上制成凝胶，并然后冻干。结果，可以得到具有大量空泡的固态材料。该固态材料很容易破碎成颗粒或粉末。

接着，描述用于将通过上述方式形成的干燥试剂颗粒填充到微芯片10中的方法。首先，预先从液体容器23插入适当量的吸水部件。接着，从液体容器23提供由上述干燥试剂颗粒和水制成的混合物颗粒。该干燥试剂颗粒由于毛细现象在分离通道28中移动到液体容器24，从而将该干燥试剂颗粒填充到微芯片10中。包含在干燥试剂颗粒中的水份通过上述吸水部件吸收。在吸水部件吸收了水份之后，除去吸水部件。然后，通过在低压下干燥的真空干燥或冻干升华对微芯片10进行干燥。这样，就可以将干燥试剂颗粒填充到微芯片10的分离通道28中。可替换地，例如试剂和粘剂都可以溶解于溶液中，或均匀地悬浮；该溶液或悬浊液可以进入到分离通道28；所进入的溶液或所进入的悬浊液可以通过在低压下干燥的真空干燥，或冻干升华来进行干燥。结果，可以将具有颜色特征的混和微粒填充到微芯片10中。

而且，为了检测包含在样本中的HCV抗体，例如，可以采用固体层免疫量化法和ELISA(酶联免疫吸附化验(Enzyme-Linckedimmuno-sorbent Assay))法。在这种情况下，将对应于HCV结构蛋白质的核蛋白粘附到分离通道28的传感部分30的底面上。更具体地，由于分离通道28中引入了分散该核蛋白的缓冲剂，可以将该核蛋白粘附在分离通道28的底面上。此后，当样本中包含识别该核蛋白的HCV抗体时，抗体与核蛋白结合形成抗体-抗原结合体。接着，从液体容器22a或液体容器22b提供缓冲剂，并然后缓冲剂穿透分离通道28，以清洁分离通道28的内部。然后，将识别HCV抗体的多克隆抗体(第二抗体)导入到分离通道28中，并且第二抗体与抗体-抗原结合体进一步结合，从而再次以类似的方式清洁分离通道28的内部。此时，通过将第二抗体与荧光标志或诸如碱性磷酸酶的酶结合，能够获得HCV抗体的高灵敏度检测。当在荧光标志与第二抗体结合的情况下，能够通过使用黑光等照射分离通道28的内部来确认HCV抗体的存在。另一方面，当在碱性磷酸酶与第二抗体结合的情况下，如果向分离通道28提供颜色基底，诸如p-硝基苯磷酸(nitophenylphosphate)，然后由于碱性磷酸酶出现酶反应，于是颜色基底发出颜色。结果，可以检测到HCV抗体。

在上面的描述中，当检测到包含在样本中的HCV抗体时，将HCV抗体作为范例。可替换地，为了检测包含在样本中的具体蛋白质时，例如，对应于HCV结构蛋白质的核蛋白，可以采用下述方法。识别与HCV结构蛋白质对应的核蛋白的“N”端区域的单克隆抗体(原发抗体)被预先与分离通道28的底面结合。样本从液体容器22a或液体容器22b提供，并然后由于毛细现象移动到分离通道28。当样本中包含上述核蛋白时，原发抗体与核蛋白结合，从而形成抗原-抗体结合体。接着，进行类似于上述情况的过程操作，从而清洁分离通道28的内部。然后，将可以识别不是核蛋白的“N”端区域的单克隆抗体(第二抗体)提供到分离通道28，该第二抗体与抗原-抗体结合体进一步结合，从而以类似于上述方式的方式再次清洁分离通道28的内部。此时，由于荧光标志或诸如碱性磷酸酶的酶与第二抗体结合，也可以根据类似于上述HCV抗体情况下的方式高精度地检测HCV抗原。

<第二实施例>

图5示出了根据本发明第二实施例的微芯片结构的截面图。在本实施例中，与图3C中所示第一实施例相同的附图标记表示相同的组件，并且适当地省略了对其的解释。

当从外部光源经过光引导光波导32a透射的光进入分离通道28时，所进入的光在分离通道28中被展宽和散射。在这种情况下，降低了透射到光接收光波导32b中的光量。因此，根据本实施例，通过这样一种方式形成光引导光波导32a和光接收光波导32b，使得这些光波导32a和32b在关于分离通道28的边界处具有宽的宽度部分。宽的宽度部分比其它区域宽。例如，光引导光波导32a和光接收光波导32b的其它区域的宽度都可以设为大约5μm，而关于分离通道28的宽度可以设为大约10μm。结果，可以抑止透射到光接收光波导32b的光量的降低，并且可以将足够量的光透射到外部探测器。于是，能够以更高精度检测包含在样本中的成分。

而且，如图4中所示，光引导光波导32a和光接收光波导32b在分别与光引导光纤42a和光接收光纤42b连接的部分可以做的更宽。

<第三实施例>

图6A是示出了根据本发明第三实施例的微芯片结构的截面图。图6B是示出了图6A的微芯片的截面图。在本实施例中，与图3A至3C中所示第一实施例相同的附图标记表示相同的组件，并且适当地省略了对其的解释。

根据本实施例，微芯片52与第一实施例的区别在于该微芯片52不仅具有光引导光波导32a与光接收光波导32b的组合，而且具有光引导光波导34a和光接收光波导34b的组合。光引导光波导32a和光接收光波导32b在分离通道28的两侧彼此相对地设置。此外，光引导光波导34a和光接收光波导34b在分离通道28的两侧彼此相对地设置。

根据本实施例的结构，能够对在分离通道28中的不同位置流动的样本同时进行分析。例如，光引导光波导32a与光接收光波导32b的组合以及光引导光波导34a和光接收光波导34b的组合中任何一个都可以用作参考。在这种情况下，可以通过使用在相同的条件下测得的参考数据来修正所测得的数据。于是能够更高精度地分析样本。

而且，由于分析了分离通道28中不同位置的样本，所以可以检测每一分离样本的传播速度。结果，能够检测在分离过程下收集样本成分的定时。特别地，即使在分离和收集未知样本的情况下，可以预测每一成分的流出时间。因此能够稳定地收集目标成分。

而且在本实施例中，光引导光波导32a与光接收光波导32b，以及光引导光波导34a和光接收光波导34b可以在与微芯片的外部连接的部分做的更宽，如图4中所示。而且它们可以在关于分离通道28的边界处制作的比其它区域宽，如图5中所示。

<第四实施例>

图7是示出了根据本发明第四实施例的微芯片结构的截面图。在本实施例中，与图3C中所示第一实施例相同的附图标记表示相同的组件，并且适当地省略了对其的解释。微芯片54与第一实施例的区别在于该微芯片54具有多个光引导光波导56，并且也具有光接收光波导58，其跨过分离通道28与多个光引导光波导56相对地设置。

在本实施例中，多个光引导光波导56形成为基本上与样本流过分离通道28的方向垂直。多个光引导光波导56以预定的间隔彼此隔开地形成。而且，沿分离通道28形成的光接收光波导58基本上与样本流过分离通道28的方向平行。在本实施例中，一个光引导光波导56的宽带形成为宽于或等于3μm，并且多个光引导光波导56以长于或等于6μm的间隔彼此相隔地设置。光接收光波导58的宽带做得宽于或等于3μm。

通过这样一种方式形成每一光引导光波导56，使得从外部光源发射的光可以从不同于与分离通道28接触的一端56a的位置进入其中。例如，在本实施例中，通过这样一种方式形成每一光引导光波导56，使得从外部光源发射的光可以位于与分离通道28接触的一端56a相对的另一端56b进入其中。从光引导光波导56的另一端56b直接地提供或通过光纤等间接地提供从外部光源发射的光。在这种情况下，通过扫描一个外部光源，能够将光顺序地引到多个光引导光波导56的各个其它端56b。而且，发光二极管(LED)可以直接地连接或通过光纤间接地连接到多个光引导光波导56的其它各个端56b。在这种情况下，通过从发光二极管顺序地发射光，能够将光顺序地引到多个光引导光波导56的各个其它端56b。在本实施例中，通过使用聚焦透镜60将从一个外部光源发射的光聚焦，并扫描一个外部光源，光顺序地进入多个光引导光波导56。

光接收光波导58被配置成可以与外部探测器连接。例如，根据本实施例，光接收光波导58的端部58a形成为斜面，并被处理成镜面。结果，通过光接收光波导58透射的光可以在端部58a透射到上面。如在第一实施例中所示的微芯片10的情况下一样，光可以发射到微芯片54的上面。可以类似于参照图17A至17H和图18A至18D所解释的第一实施例中的方式形成这种结构。

接着，描述通过使用微芯片54分离样本，并且测量照射到分离样本且穿透样本的光强的方法。在这种情况下，微芯片10的光接收光波导58连接着外部探测器(未示出)。

如第一实施例中所述，样本首先注入到液体容器22a和液体容器22b中。样本通过各自的注入通道26，并然后在注入通道26与分离通道28交叉的位置导入到分离通道28中。在这种情况下，分离通道28中的样本由于电压的应用而移动到液体容器24中。

接下来，如附图中所示，通过聚焦透镜60聚焦从外部光源发射的光，并且这样扫描光，使得该光顺序地提供到各个光引导光波导56的其它端56b。从每一光引导光波导56的其它端56b提供的光在每一光引导光波导56中传播，并然后通过对应的一端56a引导到分离通道28中。通过在分离通道28中流动的样本的光通过光接收光波导58传播，并从光接收光波导58的端部58a透射到外部探测器。结果，就可以通过外部探测器检测到通过在分离通道28中流动的样本的光强。

在这种情况下，将各个光引导光波导56的其它端56a的扫描光的速度设置地比样本在分离通道28中的移动速度足够高。可以确定扫描光的速度为高于或等于1m/sec-10m/sec。例如，由于流过分离通道28的样本的移动速度的数量级为100μm/sec，即使将扫描光的速度设为1m/sec，该扫描速度也足以比分离通道28中样本的移动速度高。因此能够检测样本在分离通道28中的何处。当在这种条件下扫描一次从外部光源发射的光时，可以将从光接收光波导58的端部58a接收的光作为基本上同时所测得的光。因此通过扫描一次从外部光源发射的光就可以检测进入分离通道28中的样本的分离图案。

也能够通过以预定时间间隔扫描从外部光源发射的光，来检测各个分离样本的移动速度，并然后测量通过该样本的光的强度。而且，由于可以检测包含在样本中的成分的移动速度，所以能够根据该移动速度以更高精度检测包含在样本中的各个成分。例如，通过提供参考物质以及样本，并然后比较参考物质的移动速度和各个成分的移动速度，能够检测各个成分。

图8A和8B是示出了当通过扫描从外部光源发射的光，顺序地将光提供到各个光引导光波导56的其它端56b的时，所得到的出来的光的强度。在图8A和8B中，将时间t1和自时间t1经过预定时间之后的时间t2分别用作起始时间。在附图中，纵坐标表示光强，横坐标表示从外部光源发射的光的照射位置(时间)。使用这些附图，能够基本上实时地检测样本在分离通道28中的位置。在这种情况下，例如，发现在时间t1时，包含在样本中的成分“a”、“b”和“c”在分离通道28中分离。也能够发现，在时间t2时成分“b”与“c”之间的间隔变得宽于在时间t1时成分“b”与“c”之间的间隔。能够根据在时间t1和时间t2之间各个成分“a”、“b”和“c”在位置上的改变，以及时间t1和时间t2之间的时间间隔来检测各成分的移动速度。根据本实施例的微芯片54，如上所述，由于可以检测在分离通道28中流动的样本的分离图案和各个样本的移动速度，所以能够在分离过程中检测收集样本成分的定时。特别地，即使当分离和收集未知样本的时，由于可以预测各个成分的流出时间，可以肯定地收集目标成分。而且，可以更高精度地标识目标物质。

如前所解释，根据本实施例，实现了能够在分离过程中检测样本成分的峰值位置的功能，这是根据传统技术所不能实现的。

而且，可替换地可以如图9中所示配置微芯片54。在图9中，微芯片54包括多个光接收光波导59，其跨过分离通道28与多个光引导光波导56相对地设置。多个光接收光波导59在位于与分离通道28接触的区域相对的端部光学地连接着光接收光波导58。而且在这种情况下，通过这样一种方式形成光接收光波导58，使得可以从端部58a以类似于图7的方式接收光。结果，如在图7所示的情况中那样，将通过多个光引导光波导56的各个光波导导入的光作为一个传出的光来收集和传出。因此，能够在分离过程下检测收集样本成分的定时。特别地，即使当分离和收集未知样本的时候，由于可以预测各个成分的流出时间，可以肯定地收集目标成分。

<第五实施例>

图10A示出了根据本发明第五实施例的微芯片结构的截面图。图10B是沿图10A中C-C′的微芯片的截面图。

在上述实施例中，微芯片10的分离通道28设置在光引导光波导32a与光接收光波导32b之间。根据本实施例，如图10A中所示，光引导光波导32a和光接收光波导32b形成为是一个集成体的光波导32，并且该光波导32制成具有与分离通道28的共用边界。

而且，如图10B中所示，光波导32的边缘部分形成为倾斜的，并且可以在端部的表面上形成反射层66。结果，从基底12的上方提供的光可以被引导通过光波导32，并且传播通过光波导32的光可以传出到基底12的上方。

在这种情况下，当将光引入光波导32中时，损耗波在光波导32与分离通道28共用边界的区域穿透分离通道28。通过检测损耗波与在分离通道28中流动的样本之间的相互作用，能够检测包含在样本中的成分。

图11A是示出了根据该当前实施例的微芯片修改的结构的截面图。图11B是示出了沿图11A中D-D′的微芯片的截面图。

根据该修改，如图11B中所示，在分离通道28下面形成光波导32。在这种情况下，光从基底12的侧表面通过光引导光波导32c引到光波导32，并且光通过光接收光波导32d从基底12的侧表面传出。在图11C是示出了在侧表面上形成有光引导光波导32c和光接收光波导32d的图。根据本修改，当光引到光波导32时，损耗波也在光波导32与分离通道28共用边界的区域穿透分离通道28。通过检测损耗波与在分离通道28中流动的样本之间的相互作用，能够检测包含在样本中的成分。

图12A是根据本实施例的微芯片的另一修改的结构的截面图。微芯片10包括分离通道28、收集通道27、和设置在分离通道28与收集通道27之间的检测通道29。检测通道29制成为与分离通道28和收集通道27成一角度。在本修改的范例中，由于例如毛细现象和电压的应用使得提供到液体容器23的样本向液体容器24移动。在这种情况下，在检测通道29中设置传感部分30。

如图12A中所示，设置光波导32与检测通道29共用边界。可替换地，如图12B中所示，光波导32可以设置在检测通道29下面。图12C是示出了沿图12B中所示D-D′的微芯片的截面图。根据这些修改，当光引到光波导32时，损耗波也在光波导32与分离通道28共用边界的区域穿透分离通道28。通过检测损耗波与在分离通道28中流动的样本之间的相互作用，能够检测包含在样本中的成分。

<第六实施例>

图13是示出了根据本发明第六实施例的微芯片结构的截面图。在这种情况下，光引导光波导32a在基底内的分支部分85被分支成第一光引导光波导32a1和第二光引导光波导32a2。而且，光接收光波导32b被细分为第一光接收光波导32b1和光接收光波导32b2，并且这两个光波导在基底中的结合部分86彼此汇合。分离通道28设置为与第一和第二光引导光波导32a1和32a2都交叉，以及与第一和第二光接收光波导32b1和32b2都交叉。类似于第三实施例中的光波导，第一光接收光波导32b1和第二光接收光波导32b2分别与第一光引导光波导32a1和第二光引导光波导32a2相关联。

按照上述方式设置的光波导用作微芯片上的干涉仪。进入光引导光波导32a的光在分支部分85被分成通过第一光引导光波导32a1传播的第一光和通过第二光引导光波导32a2传播的第二光。各个第一光和第二光通过分离通道28，并然后分别进入第一光接收光波导32b1和第二光接收光波导32b2中对应的一个。第一光和第二光在结合部分86叠加。所叠加的光通过光接收光波导32b透射到外部探测器。

其中溶解有生物成分的液体的折射率增加。结果，当光通过其中溶解有生物成分的液体时，该光有轻微的相移。当在分离通道28中流动通过的样本中包含的生物成分没有达到第一光引导光波导32a1和第一光接收光波导32b1之间的区域时，通过通道的光的相位不偏移。结果，从光引导光波导32a进入的光从光接收光波导32b传出，而没有任何衰减。当生物成分达到第一光引导光波导32a1和第一光接收光波导32b1其中任何一个时，通过通道的光的相位偏移。结果，从光引导光波导32a进入的光在结合部分86产生衰减，并且从光接收光波导32b传出的光相比于所提供的光要显著变弱。因此能够通过测量所传出的光的强度来检测生物成分的达到。

如在第三实施例中，在设置与分离通道28交叉的两个光波导之后，分支部分和结合部分都可以形成在微芯片外部。在这种情况下，所产生的问题就是，由于微芯片上的温度分布差异的产生检测误差。然而，如上述范例中，当在微芯片上形成小规模干涉电路时，可以抑制由于微芯片上的温度分布差异产生的影响，并于是可以正确地进行检测。干涉电路的尺寸优选地为几平方毫米。根据本实施例，即使在非常精细的微芯片的情况下，也可能高精度地分析流过通道的样本。

<第七实施例>

图14A示出了根据本发明第七实施例的微芯片结构的截面图。在该情况下，除了光引导光波导32a和光接收光波导32b之外，加热光波导32h形成为与分离通道28交叉。加热光波导32h形成在关于分离通道28的光引导光波导32a和光接收光波导32b的上游。图14B是示出了本实施例中的分离通道28和光波导的透视图。在加热光波导32h与分离通道28交叉地方的平面88着有颜色。应该注意到，光波导32h可以形成为与分离通道28共用边界，或者可以通过这样的方式形成：分离通道28被加热光波导32h包围。

有色平面88通过进入加热光波导32h的加热光进行加热，并因此流通分离通道28的样本也被加热。换言之，加热光波导32h用作加热器。如在上述实施例中，光引导光波导32a和光接收光波导32b都被用于分析样本。由于加热光波导32h形成在光引导光波导32a和光接收光波导32b的上游，所以样本在被光学地分析之前进行加热。

已知在用于临床研究的与酶相关的生物反应大多数在大约38进行。通常，通道的温度大约等于25，即室温。由于微芯片的非常小的区域被加热，可以促进生物反应，并因此可以提高分析样本的效率。

为了加热微芯片的这样非常小的区域，需要在微芯片外部提供加热设备，或在微芯片内除了用于分析目的的光波导之外提供加热电路(加热器)。然而，根据上面所提到的实施例，光波导用作加热器，其形成方式可以类似于用于分析的光波导。结果，在微芯片外部不需要准备加热设备。而且，能够省去在微芯片内形成电子电路的附加步骤。该设备能够通过在分析之前，以较短的时间将样本加热到适当的温度，以高精度地分析样本，而不会增加微芯片结构的复杂性。

<第八实施例>

图15A是示出了根据本发明第八实施例的微芯片的通道和光波导的示意图。图15B是示出了沿图15A中A-A′的微芯片的截面图。

光波导32形成在分离通道28的底面上，并且一部分光波导32露向该通道的底面。采用折射率大于水的材料作为光波导32的材料。在这种情况下，在光波导32与分离通道28的缓冲剂之间的界面可以出现全反射。露向分离通道28的一部分光波导32的表面形成为可以积极地捕集分子。所以，存在没有应用防吸收处理或可以覆盖抗体分子的这种装置。通道盖91形成在分离通道28上，并且设置近场探针90穿透该通道盖91。近场探针90的尖端部分进入分离通道28中，并且从通道的底面测得的距离等于“d”。距离“d”设为10nm至大约50nm。近场探针90的结构是普通的一种。

作为通过使用近场光检测样本的方法，发光模式的检测方法和收集模式的检测方法是可能的。

根据通过发光模式的检测方法，近场探针90用作发光，并引入具有低强度的光。当低强度的光引到近场探针90时，在近场探针90的尖端部分产生近场。如前所解释，所形成的露向分离通道28的光波导32的表面可以容易地捕集生物分子。近场与所捕获的生物分子之间的相互作用的结果就是产生弱散射光。通过光波导32接收该散射光，并然后在光接收光波导32的发光部分对其进行检测。当生物分子被捕获到露向分离通道28的光波导32的表面部分时，散射光的强度因为近场探针90尖端部分的近场靠近其是电介物质的生物分子而增强。结果，能够检测生物分子的存在。

根据通过收集模式的检测方法，将光引入到光波导32，并在近场探针90的输出部分设置高灵敏度探测器(未示出)。当将光引到光波导到32时，在被捕获到露向分离通道28的光波导32的生物分子的表面上也形成近场。结果，在近场探针90的尖端部分附近产生弱散射光。通过高灵敏度探测器检测该散射光。当生物分子被捕获到露向分离通道28的光波导32的部分时，散射光的强度因为近场靠近了近场探针90而增强。结果，能够检测到生物分子的存在。

在用于检测生物分子的普通吸收比色计分析中，需要足够长的光程(长于或等于100μm)和足够高的摩尔浓度(几百千摩尔每毫升)。当由于更高集成度的生物芯片和更少量的样本而使通道的大小变的更小并且生物分子的浓度降低时，不能检测通道内的生物分子。根据该实施例，即使当通道的尺寸小(小于或等于1μm)并且生物分子的浓度降低(几百摩尔每毫升)，也能够检测通道内的生物分子。即使在极其小的通道中，也可以光学地检测包含在样本中的成分。

<第九实施例>

图16是表示根据本发明第九实施例的微芯片的通道和光波导的结构的示意图。同第八实施例中一样，在本实施例中也可以通过利用近场检测样本。

在本实施例中，分离通道28非常精细，并且其宽度小于或等于50nm。光波导32i和光波导32j都沿分离通道28形成，并跨过分离通道28彼此相对地设置。在这种情况下，光波导32i和32j在分离通道28的侧边上露向分离通道28。而且，同在第八实施例中的光波导中一样，使用折射率大于水的这样的材料作为光波导32i和32j的材料。结果，在光波导32i/32j和分离通道28的缓冲剂之间的边界面处可以出现全反射。光波导32i和32j的宽度可以设为5μm-100μm。

当光引到一个光波导32i时，在分离通道28的侧面上产生近场。此时，由于分离通道28的宽度太窄，与流过分离通道28的生物分子的大小程度相同，当生物分子仅仅通过分离通道28，即使生物分子没有被捕获到光波导的表面上时，近场可以与生物分子相互作用。当近场与包含在样本中的生物分子之间彼此相互作用时，就产生弱散射光。该散射光通过其它光波导32j，由高灵敏度的光电探测器(未示出)进行检测。根据本实施例，即使在简单的微芯片结构中，也能够光学地检测在极其小的通道中流动的样本中所包含的成分。

根据各种实施例描述了本发明。应该注意到，这些实施例仅仅是作为范例。因此本领域的技术人员可以理解，可以通过各种方式修改关于各个组件和各个处理操作的组合，并且这种修改被本发明的技术范围和精神所覆盖。

如图22A、22B、23A和23B中所示，光引导光波导32a和光接收光波导32b可以被配置成与光引导光纤42a和光接收光纤42b在其侧面上分别连接。图22A是微芯片和用于连接微芯片的连接器41的侧边的截面图。图22B是表示图22A中所示微芯片与连接器41相连接的状态的图。图23A和23B分别是示出了图22A和22B中所示的结构的顶视图。

在这种情况下，微芯片10的光引导光波导32a和光接收光波导32b分别通过连接器41与光引导光纤42a和光接收光纤42b连接。连接器41包括包层43和芯层45，并且包层43可以被配置成包括其中可以容纳微芯片10的这种凹面部分。而且，以这种方式形成连接器41，即使得当将微芯片10容纳在形成于包层43中的凹面部分中时，微芯片10的光引导光波导32a和光接收光波导32b分别与芯层45连接。

连接器41和/或基底12设置有定位部分，其用于将连接器41相对于基底12定位。各种类型的结构可以考虑用作定位部分。例如，如图23A和23B中所示，可以在基底12上形成凸起部分80a、80b、80c和80d。可替换地，可以在连接器41上形成凸起部分，并且可以在基底12上形成与该凸起部分配合的沟槽。而且，可在盖部件20上形成能够将连接器41a容纳在预定位置中的槽口部分，并且可以将连接器41容纳在该槽口部分中。

这种连接器41可以应用于上述所有实施例中所有的微芯片。

而且如前在第四实施例中所解释，从光源发出的光可以通过聚焦透镜进入，或可以直接地进入光引导光波导。而且，在上述实施例中，光从光接收光波导通过光纤透射到外部探测器，而用于将光从光接收光波导透射的装置并不仅限于光纤，该装置可替换地通过这样的方式设置，例如，可以直接通过探测器检测光，或可以通过其它装置将光透射到探测器。

而且，其中形成光波导的基底并不仅限于实施例中所述的一种，而是可以替换地通过各种方法形成。例如，在石英系列材料的情况下，可以根据低压CVD(LPCVD)方法、等离子体CVD法、火焰沉积法(flame deposition)、喷射法、溶胶-凝胶法、离子扩散法等制造基底。

而且，根据实施例，微芯片在液体容器23与液体容器24之间具有分通道28。可替换地，微芯片不仅可以包括分离通道，而且可以包括用于其它目的的其它分离通道，诸如仅仅用于传送样本的通道等。

Claims (43)

1.一种微芯片，包括：

包层，其具有样本从其中通过的通道；和

光波导，其形成在所述包层中，并且具有比所述包层高的折射率，

其中所述光波导形成为光学地作用于所述通道。

2.根据权利要求1的微芯片，

其中从所述光波导的一端引入的光通过所述通道并从所述光波导的另一端出来。

3.根据权利要求2的微芯片，

其中所述通道形成为划分所述光波导。

4.根据权利要求2或3的微芯片，

其中在所述包层中彼此隔开地形成多个所述光波导。

5.根据权利要求2至4中的任何一个的微芯片，

其中所述光波导的所述一端和所述另一端形成为比所述光波导的另外的区域宽。

6.根据权利要求2至5中的任何一个的微芯片，

其中所述光波导形成为在所述光波导和所述通道之间的边界比所述光波导的另外的区域宽。

7.根据权利要求1的微芯片，

其中在所述包层中形成多个光波导，所述多个光波导包括：多个光引导光波导，和一光接收光波导，

在所述多个光引导光波导与所述光接收光波导之间形成所述通道，

所述多个光引导光波导形成为在所述通道的多个不同位置引导光，和

所述光接收光波导形成为接收和输出通过所述多个不同位置的所述光。

8.根据权利要求7的微芯片，

其中所述多个光引导光波导形成为彼此相互隔开并基本上与所述通道垂直。

9.根据权利要求7或8的微芯片，

其中沿所述通道形成所述光接收光波导。

10.根据权利要求1的微芯片，

其中在所述包层中形成多个光波导，所述多个光波导包括：多个光引导光波导；与所述多个光引导光波导一样多的多个第一光接收光波导；和一第二光接收光波导，

在所述多个光引导光波导与所述多个第一光接收光波导之间形成所述通道，

所述多个光引导光波导形成为在所述通道的多个不同位置引导光，

所述多个第一光接收光波导中的每一个形成为接收通过所述多个不同位置中相应的一个位置的所述光，和

所述第二光接收光波导形成为接收和输出传播通过所述多个第一光接收光波导中的每一个的所述光。

11.根据权利要求10的微芯片，

其中所述多个光引导光波导形成为彼此相互隔开，并基本上与所述通道垂直，和

所述多个第一光接收光波导形成为彼此相互隔开，并基本上与所述通道垂直。

12.根据权利要求10或11的微芯片，

其中沿所述通道形成所述第二光接收光波导。

13.根据权利要求1的微芯片，

其中所述光波导形成为与所述通道共用边界。

14.根据权利要求13的微芯片，

其中所述光波导包括：

具有与所述通道共用的边界的区域；

光引导光波导，其与所述区域连接，并将光引到所述区域；和

光接收光波导，其与所述区域连接，并接收和输出传播通过所述区域的所述光。

15.根据权利要求13的微芯片，

其中所述通道包括：

分离区域，用于分离所述样本；和

检测区域，其与所述分离区域连接并且与所述分离区域成角度地形成，

其中所述光波导与所述检测区域共用边界。

16.根据权利要求1的微芯片，

其中所述光波导具有：

光引导光波导，用于将光引到所述通道，其在所述包层中分支成第一光引导光波导和第二光引导光波导；

光接收光波导，用于接收通过所述通道的所述光，其在所述包层中分支成第一光接收光波导和第二光接收光波导，

其中所述通道形成为在所述第一光引导光波导与所述第一光接收光波导之间，和在所述第二光引导光波导与所述第二光接收光波导之间通过，

从所述第一光引导光波导引到所述通道的第一光进入所述第一光接收光波导，

从所述第二光引导光波导引到所述通道的第二光进入所述第二光接收光波导，和

所述第一光和所述第二光在所述光接收光波导中叠加。

17.根据权利要求1的微芯片，

其中所述光波导具有：

光引导光波导，用于将光引到所述通道；

光接收光波导，用于接收和输出通过所述通道的所述光；和

加热光波导，其形成在关于所述通道的所述光引导光波导的上游，

其中在所述加热光波导与所述通道之间形成边界表面，和

所述边界表面有颜色。

18.根据权利要求1的微芯片，

进一步包括近场探针，其尖端到达所述通道之内，

其中沿着所述通道形成所述光波导，并且其在面对所述近场探针的所述尖端的区域露向所述通道。

19.根据权利要求18的微芯片，

其中处理所述光波导的表面，以捕获所述样本中的分子。

20.根据权利要求1的微芯片，

其中所述光波导包括：

沿所述通道的第一光波导，其具有向所述通道暴露的表面；

沿所述通道的第二光波导，其具有向所述通道暴露的表面，

其中在所述第一光波导与所述第二光波导之间形成所述通道，并且所述通道的宽度与所述样本中的分子可比拟。

21.根据权利要求20的微芯片，

其中通道的所述宽度不超过50nm。

22.根据权利要求1至21中的任何一个的微芯片，

其中所述光波导形成为在不光学地作用于所述通道的端部与光纤是可连接的。

23.根据权利要求22的微芯片，

其中所述光波导的所述端部形成为斜面。

24.根据权利要求1至23中的任何一个的微芯片，

其中所述通道是形成在所述包层中的沟槽。

25.一种制造微芯片的方法，包括步骤：

(a)在基底上形成下包层；

(b)在所述下包层上形成至少一个沟槽；

(c)在所述沟槽中形成光波导，所述光波导具有比所述下包层高的折射率；

(d)在所述下包层上面形成上包层，以覆盖所述光波导，所述上包层具有比所述光波导低的折射率；和

(e)形成通道，以光学地作用于所述光波导。

26.根据权利要求25的制造微芯片的方法，

其中所述形成步骤(e)包括形成与所述光波导交叉的所述通道。

27.根据权利要求25的制造微芯片的方法，

其中所述形成步骤(e)包括形成所述通道，以划分所述光波导。

28.根据权利要求25的制造微芯片的方法，

其中所述形成步骤(e)包括形成所述通道，以与所述光波导共用边界。

29.根据权利要求25至28中的任何一个的制造微芯片的方法，其中所述形成步骤(b)包括将所述沟槽的端部形成为斜面。

30.根据权利要求25至29中的任何一个的制造微芯片的方法，其中所述形成步骤(b)包括在所述沟槽的表面上形成反射层。

31.根据权利要求25至30中的任何一个的制造微芯片的方法，其中所述形成步骤(d)包括形成所述上包层，其具有与所述下包层基本上相等的折射率。

32.一种通过使用微芯片检测成分的方法，该微芯片包括具有通道的包层、和形成在所述包层中与所述通道交叉的多个光引导光波导和多个光接收光波导，该方法包括步骤：

(A)在所述通道中流动样本；

(B)通过所述多个光引导光波导几乎同时地将光输入到所述通道的多个位置；

(C)所述光在所述多个位置通过所述样本；

(D)通过所述多个光接收光波导的每个接收通过所述多个位置的所述光；和

(E)根据所述接收的光的性质分析在所述通道中流动的所述样本。

33.根据权利要求32的检测成分的方法，

其中所述分析步骤(E)包括几乎同时地分析在所述多个位置的所述样本。

34.根据权利要求32或33的检测成分的方法，

其中以预定间隔多次重复所述输入步骤(B)和所述接收步骤(D)，和

在所述分析步骤(E)中根据所述多个位置和所述预定间隔检测所述样本沿所述通道的传播速度。

35.一种通过使用微芯片检测成分的方法，该微芯片包括具有通道的包层、形成在所述包层中与所述通道交叉的多个光引导光波导、和在所述包层中沿所述通道形成的光接收光波导，该方法包括步骤：

(F)在所述通道中流动样本；

(G)通过使用所述多个光引导光波导顺序地将光输入到所述通道的多个位置；

(H)所述光在所述多个位置通过所述样本；

(I)通过各个所述多个光接收光波导顺序地接收通过所述多个位置的所述光；和

(J)根据所述接收的光的性质分析在所述通道中流动的所述样本。

36.根据权利要求35的检测成分的方法，

其中所述输入步骤(G)包括扫描所述光，其中扫描速度基本上大于所述样本流过所述通道的速度。

37.根据权利要求35或36的检测成分的方法，

其中以预定间隔多次重复所述输入步骤(G)和所述接收步骤(I)，和

在所述分析步骤(J)中根据所述多个位置和所述预定间隔检测所述样本沿所述通道的传播速度。

38.根据权利要求34或37的检测成分的方法，

其中根据所述样本的所述传播速度预测收集所述样本的定时。

39.一种通过使用微芯片检测成分的方法，该微芯片包括具有通道的包层和形成在所述包层中与所述通道共用边界的光波导，该方法包括步骤：

(K)在所述通道中流动样本；

(L)从所述光波导的一端输入光；

(M)在所述光波导与所述通道接触的区域出现所述光的损耗波与所述样本之间的相互作用；

(N)从所述光波导另一端接收所述光；和

(O)根据所述接收的光的性质分析在所述通道中流动的所述样本。

40.一种通过使用微芯片检测成分的方法，该微芯片包括具有通道的包层、形成在所述包层中并分支成与所述通道交叉的第一光引导光波导和第二光引导光波导的光引导光波导、以及形成在所述包层中并分支成与所述通道交叉的第一光接收光波导和第二光接收光波导的光接收光波导，该方法包括步骤：

(P)在所述通道中流动样本；

(Q)将从所述光引导光波导引出的光分成在所述第一光引导光波导中传播的第一光和在所述第二光引导光波导中传播的第二光；

(R)通过所述第一光引导光波导将所述第一光引到所述通道；

(S)通过所述第二光引导光波导将所述第二光引到所述通道；

(T)通过所述第一光接收光波导接收通过所述通道的所述第一光；

(U)通过所述第二光接收光波导接收通过所述通道的所述第二光；

(V)在所述光接收光波导中将所述第一光和所述第二光叠加；和

(W)根据所述叠加光的性质分析在所述通道中流动的所述样本。

41.一种通过使用微芯片检测成分的方法，该微芯片包括具有通道的包层、形成在所述包层中与所述通道交叉的光引导光波导和光接收光波导、以及具有关于所述通道的边界表面的加热光波导，其中所述加热光波导形成在关于所述通道的所述光引导光波导的上游，并且所述边界表面是有色的，该方法包括步骤：

(AA)在所述通道中流动样本；

(BB)将加热光引到所述加热光波导；

(CC)通过所述加热光对所述加热光波导与所述通道之间的所述边界表面进行加热；

(DD)对与所述加热的边界表面接触的所述样本进行加热；

(EE)引到所述光引导光波导的光通过所述加热的样本；

(FF)通过所述光接收光波导接收所述光；和

(GG)根据所述接收的光的性质分析在所述通道中流动的所述样本。

42.一种通过使用微芯片检测成分的方法，该微芯片包括具有通道的包层、沿所述通道形成在所述包层中的光波导、以及其尖端达到所述通道之内的近场探针，其中所述光波导在面对所述近场探针的所述尖端的区域露向所述通道，该方法包括步骤：

(HH)在所述通道中流动样本；

(II)将光引到所述近场探针；

(JJ)产生与所述近场探针的所述尖端邻近的近场；

(KK)通过所述近场与所述样本之间的相互作用产生散射光；

(LL)通过所述光波导接收所述散射光；和

(MM)根据所述接收的散射光的性质分析在所述通道中流动的所述样本。

43.一种通过使用微芯片检测成分的方法，该微芯片包括具有通道的包层、和在所述包层中沿所述通道形成并具有露向所述通道的表面的第一光波导和第二光波导，该方法包括步骤：

(NN)在所述通道中流动样本；

(OO)将光引到所述第一光波导；

(PP)产生与露向所述通道的所述第一光波导的所述表面相邻近的近场；

(QQ)通过所述近场与所述样本之间的相互作用产生散射光；

(RR)通过所述第二光波导接收所述散射光；和

(SS)根据所述接收的散射光的性质分析在所述通道中流动的所述样本。

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