CN1708691A - 分离装置、制造该装置的方法以及分析系统 - Google Patents

Abstract

一种分离装置(100)，具有分离通道(112)、隔壁(301a)和隔壁(301b)，其中隔壁(301a)和隔壁(301b)中的每一个都具有形成于其上的捕获部分(300)。具有位于隔壁(301a)和隔壁(301b)上的捕获部分(300)可接受尺寸的分子被捕获部分(300)所捕获，并且通过分离通道(112)来减小其穿行速度，这使得能够根据分子尺寸对样本进行准确分离。

Description

分离装置、制造该装置的方法以及分析系统

技术领域

本发明涉及分离样品的装置和方法，特别涉及优选情况下可用于对包括有诸如细胞和核酸片段等各种尺寸的核酸片段；诸如氨基酸、缩氨酸和蛋白质等有机分子；金属离子、胶体和乳胶粒等的物质进行精细级分离的装置和分离方法。

背景技术

对诸如细胞、核酸和蛋白质等生物物质进行分析，需要事先对样本进行分离和净化，或者事先根据它们的尺寸和电荷进行离析。例如，双脱氧方法(桑格方法)被广泛用于测定DNA的基本序列。在通过使用目标单链DNA作为模板的桑格方法来合成互补DNA的处理过程中，添加Taq聚合酶和四种脱氧核苷酸以及四种双脱氧核苷酸中的一种，以防止DNA合成，从而合成具有各种长度的片段。对上述四种的每一种重复该反应，然后将该片段加载在具有单基分辨率的聚丙烯酰胺电泳设备上并分离，从而弄清楚DNA序列。这种分离操作是确定分析所耗时间的关键，并且减少分离所耗时间被看作是本领域的重要技术问题。因此，需要研制一种具有满意的高水平分辨率并且能够在短时间内精确分离所需物质的分离装置。

目前所使用的分离装置包括超离心分离装置和毛细分离装置。不过，超离心分离装置和毛细分离装置的分离时间较长，并且需要大量样本。分辨率并不能总是达到满意的水平。

另一方面，美国专利第6,027,623公开了分离目标物质的装置，它具有以矩阵方式分布的大量障碍物，以能够根据其长度来进行DNA分子的分离。在这种装置中，形成了以多个障碍物列为界的多个流体通道和以多个障碍物行为界的多个流体过道。当施加了电场时，分子流过障碍物线路之间的流体通道，但是被障碍物的背壁部分推回，并且可以扩散到流体通道之间的多个部分中。由于分子的扩散速率取决于它们的分子尺寸和其他物理特性，因此可以分离出不同的分子。在这种情况下，较小的分子会扩散得较快，并且在流体通道中扩散较长的时间。

专利文件1：美国专利第6,027,623

发明内容

不过，这种技术难以精确地制造这样大量的障碍物而同时确保其间小的缝隙，因此结果是难以充分地减小障碍物之间的缝隙。还可知其中以矩阵方式排列着大量精细障碍物的结构又引发了另一个问题，即在形成处理中或分离装置的使用期间障碍物很可能会被损坏。还需要注意的是，这里分子的分离是根据扩散速率的差异进行的，但是由于分子的扩散速率不仅取决于分子尺寸，而且取决于各种物理属性，因此对包含有不同尺寸的分子的样本的较精确的分离还需要进一步检查。

本发明在考虑了上述情况之后而进行构思，并且其一个目的是提供一种能够以良好分辨率来分离包含有各种尺寸的物质的样本的分离技术。本发明的另一目的是提供能够在短时间内分离包含有各种尺寸的物质的样本的分离技术。本发明的另一个目的是提供一种能够降低用于分离包含有各种尺寸的物质的样本的成本的分离技术。本发明的再一个目的是提供一种能够稳定地制造用于分离包含有各种尺寸的物质的样本的分离装置的技术。

根据本发明，提供的分离装置包括样本流经的通道；通道的壁部分；以及位于通道的样本分离区；其中在样本分离区中，壁部分具有用于捕获样本中的特定成分的捕获部分。

在本发明中，壁部分是指将通道的内部与外部隔开的组件，并且是覆盖通道外部的组件，或者是将通道内部隔开的组件。壁部分可以由单个组件或多个组件组成。捕获部分是指其中保留有样本的成分的区域。捕获部分可以位于通道旁边。穿过通道的样本成分根据它们的尺寸而在捕获部分中的滞留时间有所不同，因此捕获部分可以捕获样本的特定成分，从而根据它们的尺寸对样本的成分进行分离。由于捕获部分形成于壁部分上，因此即使样本分离区的构造非常精细，捕获部分也可以成功地避免被损坏，从而可以进行精确制造。由于可以避免损坏，因此可以以稳定的方式制造出分离装置，并且可以降低成本。由于捕获部分形成于壁部分上，因此根据被分离的目标样本，捕获部分可以是各种几何形状，这可以确保具有不同尺寸的成分在滞留时间上有较大差异，并因而提高分辨率。分辨率的提高可以缩短分离所需的时间，并且可以提供快速分离。

本发明的分离区可以具有形成在分离区中的多个捕获部分。这使得它可以更为准确地分离样本的成分。

在本发明的分离装置中，形成的捕获部分垂直于通道延伸的方向，并且具有小宽度。这使得只有尺寸不大于预定尺寸的成分才被捕获部分所捕获，从而可以对样本的特定成分进行准确地分离。其中捕获部分可以具有圆形或椭圆形的其底部。这成功地避免样本的成分的堵塞和确保更进一步的精确分离。

在本发明的分离装置中，形成的捕获部分在离通道的中心较远的部分中的开口宽度收窄。这里宽度是指在分离装置的通道的水平面上和垂直于水平面的方向上所测量的两个宽度。该结构使得尺寸较小的成分可以深入离通道中心较远的捕获部分，并且尺寸较小的成分从捕获部分中出来的时间较长。根据该结构，尺寸较大的成分可以更快地流经通道，这使得可以根据它们的尺寸来准确地分离成分。由于如上所述尺寸较大的成分可以较顺利地通过样本分离区，因此堵塞是可避免的，并且可以显著地提高通过量。

在本发明的分离装置中，形成的捕获部分具有近三角几何形状的底面。该结构防止了尺寸较大的成分深入捕获部分，而只允许尺寸较小的成分深入捕获部分，从而可以有效地分离包含有不同尺寸的成分的样本。

在本发明的分离装置中，壁部分可以具有形成于其上并且向通道中心突出的多个突出物，并且捕获部分可以形成于相邻的突出物之间。

在本发明的分离装置中，捕获部分可以是位于壁部分上的凹穴部分。这里凹穴部分是指在远离通道的中心的方向上凹陷的凹区域。凹穴部分在通道的水平面方向上的壁部分上可以是空心的，或者在垂直于水平面的方向上是空心的。组成单一凹穴部分的捕获部分可以由单一组件构成。单一凹穴部分可以在由多个组件包围的隙缝中形成。

本发明的分离装置可以具有形成于衬底的表面上并且具有开口的通道；以及覆盖开口的盖子；其中盖子可以由一部分壁部分组成；并且衬底和盖子之间的隙缝部分可以构成捕获部分。该结构只允许较小的成分进入位于衬底和盖子之间的隙缝部分的捕获部分。结果，这可以使它根据它们的尺寸有效地分离样本的成分。

在本发明的分离装置中，捕获部分的构造是在沿着通道延伸的方向上延伸的。

在本发明的分离装置中，壁部分具有相对于所述捕获部分的凸曲面。这可以收窄捕获部分的深部分的宽度。该结构防止了较大尺寸的成分深入捕获部分，而只允许较小尺寸的成分深入捕获部分，从而可以有效地分离包含有不同尺寸的成分的样本。

在本发明的分离装置中，壁部分的表面可以具有相对于所述捕获部分的凸曲面。该结构也允许尺寸较大的成分进入捕获部分，但是根据它们的尺寸具有精细分级的穿透度，以便可以有效地分离包含有尺寸上只有稍微差别的成分的样本。

在本发明的分离装置中，通道可以具有形成于通道的下游侧上的捕获部分，其大于形成于通道的上游侧上的捕获部分。这里较大的捕获部分是指其形成为能够捕获尺寸较大的样本。也可以形成多个捕获部分使其在流经通道的样本的方向上逐步进行扩大。也可以在流经通道的样本的方向上逐步扩大地形成的捕获部分之间分布多个合适尺寸的捕获部分。这种结构允许在当样本进一步流经通道时，虽然相对较大但仍是小尺寸分子的分子稍早一些被捕获部分所捕获，从而可以更为准确地根据它们的尺寸分离分子。

在本发明的分离装置中，通道可以具有形成于通道的下游侧上的通道中的捕获部分，其具有的开口宽度比形成于通道的上游侧上的通道中的捕获部分的宽度宽。在这种结构中，通道在样本流动的方向上的较远位置处具有较大的成分捕获尺寸，这允许虽然相对较大但仍是尺寸较小的分子的分子稍早一些被捕获部分所捕获，从而可以根据它们的尺寸更为准确地分离分子。

在本发明的分离装置中，通道可以具有形成于通道的下游侧上的通道中的捕获部分，其具有的深度小于形成于通道的上游侧上的通道中的捕获部分的深度。在这种结构中，通道在样本流动的方向上的较远位置处具有较大的成分捕获尺寸，这允许虽然相对较大但仍是小尺寸分子的分子稍早一些被捕获部分所捕获，从而可以根据它们的尺寸更为准确地分离分子。

根据本发明，提供的分离装置包括样本流经的通道；通道的壁部分；以及位于通道的样本分离区；其中在样本分离区中通道具有多个扩展的部分，与样本分离区的剩余部分相比，形成的延伸部分具有扩展的宽度。

在该结构中，样本的成分被保留在加宽部分中。这实现了其中扩展部分起到用于捕获样本的成分的捕获部分的结构。由于样本的成分根据它们的尺寸而在捕获部分中的滞留时间不同，因此样本的成分可以根据它们的尺寸被分离。

在本发明的分离装置中，通道可以具有沿着样本流动的方向上交替分布的加宽部分和收窄部分。这种结构允许样本的成分保留在加宽的部分中，并且使得在捕获部分中成分的滞留时间不同，从而能够根据它们的尺寸分离样本的成分。

在本发明的分离装置中，形成的样本分离区可以以连续的方式被加宽和收窄。

在本发明的分离装置中，样本分离区可以被逐步加宽和收窄。

根据本发明，提供的分离装置包括样本流经的通道；以及位于该通道的样本分离区；其中在样本分离区中，通道进一步包括：隔壁；由隔壁分开的多个平行通道；以及用于捕获样本中的特定成分的多个捕获部分，其形成于位于多个平行通道的每一个的旁边的隔壁上。这里捕获部分可以形成于隔壁和通道的侧壁之一或两者上。

在本发明的分离装置中，在多个平行通道中的捕获部分可以形成为具有不同的尺寸、几何形状和图形。这使得可以在各种条件下同时对样本进行分离。

在本发明的分离装置中，隔壁可以具有形成于隔壁中的能够允许多个平行通道相互连通的多个连通部分。这里连通部分的尺寸可以足够大，以允许由根据本发明的分离装置分离的目标样本的成分中的尺寸较小的分子从中穿过，但是也可以具有更小的尺寸。这里连通部分具有允许溶剂通过连通部分的功能。通过例如对引起区域中的堵塞的样本分离区进行清洗来解决堵塞，这种结构有助于对装置进行操作。

在样本分离区中，本发明的分离装置可以进一步包括横向外力施加单元，用于在通道横向上将外力施加到样本上。外力通常为电压和压力等。对于外力为电压的情况，横向外力施加单元可以包括电极。通过在过道的横向上施加外力，样本的成分更易于被捕获部分所捕获，从而可以准确地对样本中的成分进行分离。对于分离装置包括由隔壁隔开的多个平行通道的情况，为隔壁提供连通部分可以同时将横向外力施加于多个平行通道，从而显著提高通过量(throughput)。

根据本发明，提供的分离装置包括样本流经的多个通道；位于通道的多个样本分离区；以及在通道的纵向上将外力施加给样本的外力施加单元，从而使样本以不同的流动速率流过多个通道。外力通常为电压、压力和毛细现象。对于外力为电压的情况，外力施加单元可以包括电极。

该结构可以同时在各种条件下进行样本分离，并且产生的效果如下：

(1)在使用分离装置对样本的成分进行分离时，可以被最准确地分离的成分的尺寸是根据分离过程中成分的迁移速度而变化的。例如，在大迁移速度下可以对尺寸相对较大的成分进行准确分离。相反，在小迁移速度下可以对尺寸相对较小的成分进行准确分离。通过将不同的电压值施加到多个样本分离区从而改变样本的迁移速度，因此可以对具有的尺寸与所关心的成分的尺寸相等的成分进行准确的分离。

(2)样本成分的流动性μ可以表示为v＝Eμ(这里，E为电场，v为成分的速度)。更为准确的流动性μ能够根据表示在多个样本分离区处的成分的多个峰位置和所施加的外力之间关系的线的斜率来确定。

在本发明的分离装置中，通道为形成于衬底上的凹槽，并且分离装置可以进一步包括样本引入单元，用于将样本引入通道；位于每一个通道的样本分离区，用于将样本分离成多个成分；以及样本恢复单元，用于分析或分馏由样本分离区所分离的分离样本。该结构使得样本的分离、分析和恢复可以在衬底上进行，并且成功地提高了通过量。这还可以降低用于分离包括有各种尺寸的物质的样本的成本。

根据本发明，提供了一种分析系统，用于检测特定成分，它包括上述分离装置中的任一个，以及一种用于检测由分离装置所分离的特定成分的检测单元。这里，分析系统能够被构造成质谱分析仪系统，除了包括有检测单元和分离装置之外，它还进一步包括注入单元、电离单元和分析单元。分析系统还可以被构造成包括有GC单元或者LC设备的GC-MS分析仪或LC-MS分析仪。

由本发明的分离装置所分离的目标样本包括诸如具有各种精细级尺寸的核酸片段等核酸；诸如氨基酸、缩氨酸和蛋白质等有机分子；金属离子；胶体；以及胶乳颗粒。其中，核酸或蛋白质可以更为有效地用作样本。由于必须以高分辨率来对尺寸较小的分子进行分离，因此这些样本的分离基本上需要其中提供了几百纳米水平或更小的精细隙缝的结构。另一方面，还需要有效地抑制巨型物质所造成的堵塞。本发明在处理这两个要求方面是成功的，因此适合于核酸或蛋白质的分离。

在本发明的分离装置中，捕获部分的表面覆盖有亲水膜。亲水膜通常为组成捕获部分的材料的氧化物膜。更具体地说，可能的结构是诸如使用硅来作为衬底材料，并且在形成以具有预定几何形状的衬底的表面上提供硅氧化物膜来作为吸水膜。有必要将缓冲溶液(水溶液)等引入用于样本分离的装置，其中上述结构可以顺利地将缓冲溶液等引入装置中。在该装置的实际操作中，在引入缓冲溶液等的同时，这还有效地抑制了空洞的产生并使样本平稳流动。

根据本发明，提供了制造分离装置的方法，该分离装置包括样本分离区，其中用于捕获样本的特定成分的捕获部分形成于样本所流经的通道中，并且该方法包括：在衬底上形成作为通道的凹槽，并在凹槽中的衬底上形成多个凹穴部分；以及对多个凹穴部分的表面进行氧化，以在每一个凹进处的表面上生长氧化膜，从而形成捕获部分。这里，凹进处形成为具有在远离通道的中心处凹陷的几何形状。

由于捕获部分是通过在通常由光刻工艺形成凹穴部分之后允许硅氧化物膜在凹穴部分中生长来形成的，因此与捕获部分仅由光刻工艺来形成的情况相比，可以形成具有更精细结构的捕获部分。对于在凹穴部分的相对壁表面之上或之间还有任何其他表面的情况，硅氧化物膜从这些表面上生长，并且相互接触，从而形成了在远离通道的部分上具有较窄宽度的捕获部分。

根据本发明，提供了制造分离装置的方法，该分离装置包括样本分离区，其中用于捕获样本的特定成分的捕获部分形成于样本所流经的通道中，该方法包括在衬底上形成多个柱形结构，以相互隔开；以及对柱形结构的侧面进行氧化，以在柱形结构的侧面上生长氧化膜，从而收窄柱形结构之间的隙缝并且形成捕获部分。硅氧化物膜可以生长到使相邻柱形结构相接触或相接近的程度。在这种结构中，在由光刻工艺来形成多个柱形结构之后，通过允许在柱形结构的表面上生长硅氧化物膜，在相邻的柱形结构之间形成了捕获部分，从而与仅由光刻工艺来形成捕获部分的情况相比，可以形成捕获部分的更为精细的结构。

根据本发明，提供了制造分离装置的方法，该分离装置包括样本分离区，其中用于捕获样本的特定成分的捕获部分形成于样本所流经的通道中，该方法包括在衬底的表面上形成抗蚀剂膜；按压具有在模型表面上形成的不规则轮廓的模型表面，以与抗蚀剂膜相接触，从而将不规则轮廓转移抗蚀剂膜；去除在不规则轮廓的凹部中形成的一部分抗蚀剂膜，从而形成抗蚀剂开口；以及通过由具有形成于抗蚀剂掩模中的开口的抗蚀剂膜组成的掩模来对衬底进行蚀刻，从而形成捕获部分。

根据本发明，通过按压硬模的模型表面以与其接触，不规则轮廓被转移到抗蚀剂膜，从而能够以200nm或更小，甚至100nm或更小的间隔来精确地形成捕获部分。这种水平的精细处理一般需要借助于电子束曝光的光刻工艺，但是会遭遇难以全面提高生产力的困难。本发明成功地摆脱光刻工艺，并大幅度提高生产力。需要注意的是，本发明中的抗蚀剂膜不必是光敏的或是电子束敏感的，并且优选情况下是由可以通过加热或加压处理而成具有期望的几何形状的材料构成的，并且可以抵抗干蚀刻。例如，优选情况下使用聚甲基丙烯酸甲酯基树脂。在凹部中的抗蚀剂膜通常是通过灰化来去除的。

根据本发明，提供了一种制造分离装置的方法，该分离装置包括样本分离区，其中用于捕获样本的特定成分的捕获部分形成于样本所流经的通道中，该方法包括按压具有在模型表面上形成的不规则轮廓的模型表面，以至少在其表层部分中与由树脂材料构成的衬底相接触，从而在表层部分中形成捕获部分。

该制造方法成功地去除了光刻工艺，并大幅度提高了生产力。

根据本发明，提供了一种制造分离装置的方法，该分离装置包括样本分离区，其中用于捕获样本的特定成分的多个捕获部分形成于样本所流经的通道中，该方法包括在具有由硅氧化物构成的层的衬底上形成在由硅氧化物组成的层上的由硅组成的层；有选择地对由硅组成的层进行蚀刻；以及对由硅组成的层进行热氧化，从而将由硅组成的层和由硅氧化物组成的层集成在一起。由于通道的表面与衬底完全绝缘，当借助电场来执行分离和分析时如此构造的分离装置是特别有效的。在这些情况下更高水平的电压也是适用的，并且允许在更高的自由度下进行分离和分析。

根据本发明，提供了一种制造分离装置的方法，该分离装置包括样本分离区，其中用于捕获样本的特定成分的捕获部分形成于样本所流经的通道中，该方法包括在衬底的表面上形成作为通道的凹槽，并在凹槽的表面上形成凹穴部分；以及在样本分离区中的衬底上提供盖子，从而在凹穴部分和盖子之间的隙缝中形成捕获部分。

该方法可以通过简单的方法来稳定地制造分离装置。此外，本方法可以降低分离装置的制造成本。

本发明的分离装置可以具有形成于样本分离区中的多个捕获部分。因此可以稳定地制造能够更为精确地对样本成分进行分离的分离装置。

可以理解本发明的分离装置具有样本分离区就足够了，并且装置本身可以不具有提供给该装置的样本引入区或外力施加单元。例如，本发明的分离装置可以构造为处理盒(disposal cartridge)类型，这是为便于装入预定单元中而设计的。

因此，本发明能够以良好的分辨率来对包含有各种尺寸的物质的样本进行分离。

附图说明

图1是示出了根据实施例的示例分离装置的图；

图2是示出了根据示例实施例的流体贮存器的结构的图；

图3是示出了根据示例实施例的流体贮存器的结构的图；

图4是详细示出了图1所示的分离通道的结构的图；

图5是详细示出了图1所示的分离通道的结构的图；

图6说明了制造根据实施例的分离装置的方法；

图7说明了制造根据实施例的分离装置的方法；

图8说明了制造根据实施例的分离装置的另一个方法；

图9说明了制造根据实施例的分离装置的另一个方法；

图10说明了制造根据实施例的分离装置的另一个方法；

图11说明了根据实施例的分离通道的修改例子；

图12说明了根据实施例的分离通道的修改例子；

图13说明了根据实施例的分离通道的修改例子；

图14说明了根据实施例的分离通道的修改例子；

图15说明了根据实施例的分离通道的修改例子；

图16说明了根据实施例的分离通道的修改例子；

图17说明了根据实施例的分离通道的修改例子；

图18说明了根据实施例的分离通道的修改例子；

图19说明了根据实施例的分离通道的修改例子；

图20说明了根据实施例的分离通道的修改例子；

图21为俯视图，详细示出了根据实施例的分离通道的结构；

图22为俯视图，详细示出了根据实施例的分离通道的结构；

图23为俯视图，详细示出了根据实施例的分离通道的结构；

图24为俯视图，详细示出了根据实施例的分离通道的结构；

图25为俯视图，详细示出了根据实施例的分离通道的结构；

图26为俯视图，示出了根据实施例的示例分离装置；

图27是示出了包括有分离装置的分析系统的构造的图；

图28是示出了包括有分离装置的分析系统的构造的图；

图29是示出了包括有分离装置的分析系统的构造的图；

图30是示出了包括有分离装置的分析系统的构造的图；

图31是示出了本发明的示例分离装置的图；

图32是示出了用于本发明的分离装置的接合的具体结构；

图33为俯视图，通过在电子显微镜下拍摄的照片示出了例子的分离通道；

图34是示出了例子中所使用的样本片段的图；

图35是示出了例子中的分离结果的图；

图36是示出了例子中的分离结果的图；

图37为俯视图，通过在电子显微镜下拍摄的照片示出了参考例子的分离通道；

图38是示出了参考例子中的分离结果的图；

图39是示出了参考例子中的分离结果的图；

图40是示出了包括有分离装置的分析系统的构造的图；

图41是示出了其中捕获部分形成于通道的底部上的构造的图；

图42是示出了其中捕获部分形成于通道的底部上的构造的图；

图43是示出了例子中的分离结果的图；

图44是详细示出了实施例中的分离通道的结构的图；

图45是详细示出了实施例中的分离通道的结构的图；

图46是详细示出了实施例中的分离通道的结构的图；

图47是详细示出了实施例中的分离通道的结构的图；

图48是详细示出了实施例中的分离通道的结构的图；

图49是详细示出了实施例中的分离通道的结构的图；

图50是示出了形成于实施例的分离通道中的衬底上的突出物的图；

图51是详细示出了实施例的分离通道的图；

具体实施方式

在本发明中，通道和样本分离区可以在硅衬底、诸如由石英等制成的玻璃衬底或者由诸如硅树脂等可塑材料组成的衬底的表面上形成。在示例情况下，为包含有表面组件的这些衬底中的任一个的表面提供凹槽部分，并且通道或样本分离区可以在由这些结构所包围的空间之内形成。

以下段落将参照附图来进一步讲述本发明的实施例。

(第一实施例)

图1示出了根据本发明第一实施例的示例分离装置。

分离通道112形成于衬底110上，并且形成了样本流入通道111和恢复通道114，以与之交叉。样本流入通道111、分离通道112和恢复通道114在它们的两端上分别具有流体贮存器102a、流体贮存器102b、流体贮存器101a、流体贮存器101b、流体贮存器103a和流体贮存器103b。这些流体贮存器中的每一个都具有提供给它们的电极，通过该电极可以将电场施加在样本流入通道111、分离通道112和恢复通道114的每一个的两端上。

分离通道112具有提供给它的检测单元113。该装置的外部尺寸根据使用目的来进行合理选择，其中通常是在如图所示的5mm～50mm长和3mm～50mm宽的范围中进行选择。

图2为放大图，示出了图1所示的流体贮存器101a及其外围。图3为沿着图2的线A-A’的截面图。在其上具有分离通道112和流体贮存器101a的衬底110上，放置了具有允许缓冲溶液通过其注入的开口802的盖子801。在盖子801上，提供了允许连接到外部电源的导电路径803。放置电极板804，以沿着流体贮存器101a的壁表面和导电路径803延伸。电极板804和导电路径803是按压接触的，从而建立起电气连接。其他的流体贮存器101b、102a、102b、103a和103b具有类似的结构。

图4详细示出了分离装置100的分离通道112的结构。图4(a)为分离通道112的透视图，图4(b)为分离通道112的俯视图。分离通道112包括在衬底120中形成的宽度为W和深度为D的凹槽部分，其中提供了两行隔壁301a和隔壁301b。隔壁301a和隔壁301b中的每一个都是由一串多个柱形结构302组成的。每一个柱形结构302为具有菱形底面和高度d的方杆。排列多个柱形结构302，以便隔壁301a和隔壁301b具有形成于其间的多个捕获部分300，每一个都具有宽度为p和深度为q的开口。将隔壁301a和隔壁301b之间的距离表示为r，将隔壁301a和通道壁129a之间或者隔壁301b和通道壁129b之间的距离表示为s。在分离通道112中，样本分别在隔壁301a和隔壁301b之间、或者隔壁301a和通道壁129a之间、或者隔壁301b和通道壁129b之间流动。单个尺寸通常如下所示：

W：10μm～30mm；

D：10nm～500μm；

d：10nm～5μm；

p：10nm～10μm；

q：10nm～10μm；

r：10nm～10μm；以及

s：5nm～5μm。

在该实施例中，对凹槽部分的宽度W和深度D、柱形结构302的高度d、捕获部分300的开口宽度p和深度q、隔壁301a和隔壁301b之间的距离r以及隔壁301a或隔壁301b和通道壁129a或通道壁129b之间的距离s进行适当的选择，以适应待分离的成分(诸如核酸、氨基酸、缩氨酸和蛋白质等有机分子；诸如螯合金属离子等分子；以及离子)的尺寸。示例选择如下所列。

(i)细胞和其他成分的分离和浓缩

W：3mm～30mm；

D：1μm～500μm；

d：1μm～500μm；

p：1μm～10μm；

q：1μm～10μm；

r：1μm～10μm；以及

s：500nm～5μm。

(ii)通过细胞解构而得到的成分中的固体物质(细胞膜、线粒体、内质网的片段)和液体片段(细胞质)的分离和浓缩

W：300μm～3mm；

D：100nm～50μm；

d：100nm～50μm；

p：100nm～1μm；

q：100nm～1μm；

r：100nm～1μm；以及

s：50nm～500nm。

(iii)液体片段成分中的高分子量成分(DNA、RNA、蛋白质、糖链)和低分子量成分(类固醇、葡萄糖等)的分离和浓缩

W：30μm～300μm；

D：10nm～5μm；

d：10nm～5μm；

p：10nm～100nm；

q：10nm～100nm；

r：10nm～100nm；以及

s：5nm～50nm。

例如，隔壁301a和隔壁301b之间太大的距离r或者隔壁301a或隔壁301b和通道壁129a或通道壁129b之间太大的距离s会导致对尺寸较小的分子的分离不充分，而距离r或s太小又很可能会导致发生堵塞。适当地选择这些尺寸可以进一步提高分辨率。

图5为示意图，示出了样本是如何在隔壁301a和301b之间通过的。关于捕获部分300，如图5所示，较小的分子可以更深地进入捕获部分300，因此从捕获部分300中出来所需的时间更长。这允许较大的分子比较小的分子更快地通过本实施例的分离通道112。这是由于尺寸较小的分子深入到捕获部分300内部，穿行的路线较长，而尺寸较大的分子在隔壁301之间顺利地穿行。这使得分离的方式是尺寸较小的物质在尺寸较大的物质之后被射出。尺寸较大的物质可以相对平滑的方式通过分离区，从而可以避免堵塞和显著提高通过量。

虽然以上讲述是针对示出了其中在分离通道112中放置了两个隔壁301a和隔壁301b的情况的图作出的，但是提供两个或更多隔壁或者只提供单个隔壁也是可以的。通道壁129a和通道壁129b也可构造为具有提供给它的多个捕获部分300。在这种情况下，分离通道112可以不具有隔壁。虽然以上讲述的隔壁被构造成在其两个侧面上具有捕获部分300，但是也可以构造仅在其一个侧面上具有捕获部分300的隔壁。

现在回头参照图1来讲述使用了分离装置100的分离样本的方法。首先，将样本注入到流体贮存器102a或流体贮存器102b。当将样本注入到流体贮存器102a时，施加电压以使样本流向流体贮存器102b，而当将样本注入到流体贮存器102b时，施加电压以使样本流向流体贮存器102a。这使得样本进入样本流入通道111，结果填满了样本流入通道111的整个部分。此时，在分离通道112上，样本只停留在与样本流入通道111的交叉处，并且形成了约与样本流入通道111的宽度一样窄的带。

接下来，中断流体贮存器102a和流体贮存器102b之间的电压应用，然后在流体贮存器101a和流体贮存器101b之间施加电压，以使样本流向流体贮存器101b。这使得样本流经分离通道112。样本以取决于分子尺寸和电荷强度的速度通过分离通道112。结果，样本的不同分子组被分离到分别以不同速度迁移的带中。如此分离的带到达检测单元113，并且通过光学方法或者其他的物理化学方法来进行检测。例如，这里光学检测是指预先将荧光物质结合到分子上，并且检测单元113用于将激光辐射到分子上并且观察从其中发射出来的荧光。分离的带可以进一步由带集合而成。在收到期望的带通过检测单元113的信号时，中断流体贮存器101a和流体贮存器101b之间的电压应用，并且相反，在流体贮存器103a和流体贮存器103b之间施加电压。这使得停留在分离通道112中和与恢复通道114的内部交叉点上的带进入恢复通道114。通过在预定时间段过去之后中断流体贮存器103a和流体贮存器103b之间的电压应用，在流体贮存器103a或流体贮存器103b中恢复出分离的带中所包含的期望分子。

以下段落将参照图6和图7来讲述制造本实施例的分离装置100的方法。分离装置100是通过将凹槽部分(图中未显示)提供给硅衬底201的表面，从而形成图1所示的样本流入通道111、分离通道112、恢复通道114、流体贮存器101a、101b、102a、102b、103a和103b，然后通过在分离通道112的预定位置上形成样本分离区来形成的。下面来讲述制造分离通道112的样本分离区的方法。这里图6示出了图4(b)所示的分离通道112的结构中沿着线B-B’的部分，图7为图4(b)所示的分离通道112的结构的俯视图。首先，如图6(a)所示，在硅衬底201上，依次形成了硅氧化物膜202和芳烃(calixarene)电子束负性抗蚀剂203。硅氧化物膜202和芳烃电子束负性抗蚀剂203的厚度值被分别设定为40nm和65nm。

接下来，分离通道112的隔壁301a和隔壁301b的区域被暴露在电子束(EB)中。使用丙酮来显影抗蚀剂，并且使用乙醇来冲洗。该处理导致了如图6(b)所示的构图的抗蚀剂204。在该阶段所观察到的俯视图如图7(a)所示。

接下来，通过使用CF₄和CHF₃的混合气体的RIE对硅氧化物膜202进行蚀刻(图6(c))。通过使用丙酮、酒精和水的混合溶液进行有机清洗来去除抗蚀剂，并且对抗蚀剂进行氧化等离子处理(图6(d))。在该阶段所观察到的俯视图如图7(b)所示。接下来，使用HBr气体对硅衬底201进行ECR蚀刻。例如，经过蚀刻之后的硅衬底201的蚀刻深度可以在从400nm～1μm的范围内进行调整(图6(e))。接下来，使用缓冲氢氟酸BHF来执行湿蚀刻，以去除硅氧化物膜202(图6(f))。在该阶段所观察到的俯视图如图7(c)所示。

通过硅衬底201的退火而进行的随后的热氧化引发了硅衬底201的表面的氧化，以产生氧化物膜211，并且这允许柱形结构扩展，并且允许相邻的柱形结构相互接触，从而形成了隔壁301a和隔壁301b(图6(g))。在该阶段所观察到的俯视图如图7(d)所示。如上所述，硅衬底201的表面的退火可以赋予分离通道112亲水性。通过这些处理，制造了图4所示的分离通道112的结构。

硅衬底201的表面的亲水处理也可以通过例如覆盖具有亲水基的耦合剂或者通过使衬底与化学溶液相接触的化学氧化来进行。考虑到形成均匀薄膜的能力，优选情况下对硅衬底的表面进行化学氧化。化学氧化的示例方法为例如使用浓硝酸，通过该方法可以形成薄到2nm的薄膜。

为了防止DNA、蛋白质等的粘合，更为优选情况下对通道壁进行防粘合处理。这允许分离装置展现出期望的分离能力。示例防粘合处理为诸如在通道壁上覆盖结构类似于组成细胞膜的磷脂的物质。这种物质可以拿Lipidure(注册商标，NOF公司的产品)来作为例子。使用的Lipidure(注册商标)以0.5wt％的浓度溶解在诸如TBE(三硼酸-EDTA)等缓冲液中，所得到的溶液填充通道，并且持续几分钟，从而覆盖通道。对于被恢复的成分为诸如蛋白质等生物成分的情况，这种覆盖方式成功地展现了防止成分发生变性的效果，抑制了成分非特定地吸收到装置的通道上，从而可以提高恢复量。这还可以通过在通道壁上覆盖含氟树脂或牛血清蛋白来防止诸如DNA等分子粘到通道壁上。

下面的段落将参照图8来讲述制造本实施例的分离装置100的另一种方法。上面参照图6(g)讲述的硅衬底201的热氧化根据氧化条件有时可能会导致膜的不充分形成。这会引起电流泄漏到衬底上，并且意味着当由电泳对样本进行分离时不能获得必要的电场电平。为了避免这一问题，也可以制造如后所述的分离装置100。

首先，对硅衬底201进行热氧化，从而形成二氧化硅膜202。然后在二氧化硅膜202上淀积多晶硅，从而形成多晶硅膜707。接下来，对多晶硅膜707进行热氧化，从而形成氧化物膜708(图8(a))。

接下来，芳烃电子束负性抗蚀剂形成于氧化物膜708上，然后通过使用电子束(EB)对与流体贮存器和样本通道相对应的其区域的图形曝光，来对抗蚀剂进行构图。之后，使用抗蚀剂作为掩模，通过RIE蚀刻对氧化物膜708进行蚀刻，然后去除抗蚀剂(图8(b))。接下来，通过如此蚀刻的氧化物膜708作为掩模，对多晶硅膜707进行ECR蚀刻(图8(c))。之后，去除氧化物膜708(图8(d))。通过如此蚀刻的多晶硅膜707的退火进行的随后的热氧化引起了多晶硅膜707的表面的氧化，以产生氧化物膜709，并且这允许柱形结构扩展，并且允许相邻的柱形结构相互接触，从而形成隔壁301a和隔壁301b(图8(e))。这里氧化物膜709与二氧化硅膜202集成在一起。

以上讲述的分离通道与硅衬底201完全绝缘，这使得它能够完全地确保用于电泳的电场。

可知上述实施例中的硅衬底201和二氧化硅膜202可以被石英衬底所替代。也可以使用SOI(绝缘体上的硅)衬底来替代硅衬底201、二氧化硅膜202和多晶硅膜707。

下面参照图9来讲述制造本实施例的分离装置100的又一方法。通过抗蚀剂掩模直接对硅衬底201进行蚀刻，也可以形成分离装置100的分离通道112。首先，抗蚀剂900形成于硅衬底201上(图9(a))，对抗蚀剂进行构图(图9(b))，并且通过使用得到的图形作为掩模，来对硅衬底201进行蚀刻(图9(c))。通过与前面参照图6(f)和图6(g)讲述的技术相类似的技术，来执行随后的处理。

下面参照图10来讲述制造本实施例的分离装置的又一方法。通过其中将诸如不规则形状的模型等样板按压到衬底上的抗蚀剂等上从而构图掩模的纳米印刷技术，也可以形成分离装置100的分离通道112。首先，如图10(a)所示，得到了由硅组成的其上形成有树脂膜160的硅衬底201和具有被处理成具有凸凹的模型表面的硬模106。硬模106的模型表面的不规则形状如图7(a)所示。构成树脂膜160的材料为聚甲基丙烯酸甲酯基材料，并且将其厚度调整到200nm左右。这里对构成硬模106的材料没有具体限制，其中Si、SiO₂、SiC等都是适合的。

接下来，如图10(b)所示，将硬模106的模型表面与树脂膜160的表面相接触，并且在加热条件下对其进行按压。将压力调到600～1900psi左右，并且将温度调到140～180℃左右。之后，从模型中释放出衬底，并对其进行氧等离子灰化，从而对树脂膜160进行构图(图10(c))。

接下来，通过树脂膜160作为掩模来对硅衬底201进行干蚀刻。这里所使用的蚀刻气体为例如卤基气(图10(d))。用与前面参照图6(f)和图6(g)讲述的技术相类似的技术执行的随后处理。

通过这些处理，制造出如图4所示的分离通道112的结构。本实施例通过电子束曝光成功地去掉掩了模开口部分的形成处理，并且能够显著地提高生产力。

在制造分离装置100的方法的又一例子中，可以使用硬模来直接形成柱形结构302。更为确切地说，在衬底上覆盖预定的可塑材料，并且通过与图10所示的处理相同的处理对材料进行压模。在这种情况下，硬模106的不规则形状如图7(d)所示。优选情况下在衬底上覆盖的可塑材料诸如具有期望的可塑性和适当的亲水性水平。其优选例子包括聚乙烯醇基(polyvinylalcohol-base)树脂，特别是乙烯乙烯醇共聚物树脂(ethylene-vinyl alcohol resin)(EVOH)、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚二甲基硅氧烷(PDMS)。甚至疏水树脂也是适合的，这是由于如果上述涂层是在压模之后提供的，则过道的表面就变成亲水的。

下面的段落将参照图11～16来讲述图4所示的分离通道112的修改例子。

图4所示的示例情况分布有两个隔壁301a和隔壁301b，以便其各捕获部分300彼此相对，而分布隔壁301a和隔壁301b以便其各捕获部分300在通道的左边和右边上交错也是可以的，如图11所示。在这种结构中，尺寸较大的分子穿过由图中的虚线表示的主通道311，而尺寸较小的分子可以更深地进入捕获部分300，因此从捕获部分300中出来的时间也更长。因此还是在该例子中，通过分离通道112对样本的成分进行分离。

在分离通道112中，构造分别由隔壁301a和隔壁301b组成的并且每一个形如具有圆形底面的圆柱体的多个柱形结构302也是可以的，如图12所示。该结构允许捕获部分300具有凸曲面。根据该结构，尺寸较大的分子不会深入捕获部分300中，但是尺寸较小的分子可以深入捕获部分300中，这使得能够对包含有尺寸差异较大的成分的样本进行有效的分离。虽然这里给出的柱形结构302是具有圆形底面的圆柱体，但是圆柱体也可以是诸如每一个都具有椭圆形底面的柱体。

隔壁301a和隔壁301b可以不总是构造为包含有多个柱形结构302，而是可以构造为捕获部分300具有凸曲面，如图13所示。这种情况对包含有尺寸差异较大的成分的样本进行有效的分离也是成功的，这与图12所示的情况相类似。

还可以构造隔壁301a和隔壁301b使得捕获部分300具有凸曲面，如图14所示。根据该结构，尺寸较大的分子也可以进入捕获部分300，但是进入的深度在尺寸上略有差别，这使得可以对包含有尺寸差异不大的成分的样本进行分离。这种隔壁301a和隔壁301b可以通过使用具有预定图形的掩模的电子束曝光来形成。还可以使硅衬底201形成矩形凹面(图15(a))，并且然后通过各向同性蚀刻来形成具有凹曲面的捕获部分300(图15(b))，如图15所示。

还可以形成隔壁301a和隔壁301b以便捕获部分300在远离主通道311的方向上逐步收窄，如图16所示。在这种结构中，较小的分子可以更深地进入捕获部分300，并且从捕获部分300出来的时间较长。这使得可以对尺寸不同的成分进行有效的分离。

还可以使隔壁301a和隔壁301b具有图17～图19所示的几何形状。在这些情况下，在光刻处理之后对硅衬底201进行蚀刻，以具有分别如图17(a)、图18(a)和图19(a)所示的预定的几何形状，并且氧化物膜310是通过对硅衬底201的侧面进行氧化而形成的。这使得可以形成具有如图17(b)、图18(b)和图19(b)所示的窄宽度的捕获部分300的隔壁301a(或隔壁301b)。在形成的凹穴部分具有如图17(c)和(d)所示的精细结构的示例情况中，从每一个凹穴部分的相对壁表面和其间的表面上生成硅氧化物膜，以允许这些二氧化硅膜相互接触，从而形成的捕获部分300在远离通道的方向上收窄。这可以形成不能通过光刻来处理的精细捕获部分300。

还可以形成捕获部分300使其具有如图20所示的在较深部分中宽度收窄的几何形状也是可以的。在这种结构中，较小的分子可以更深地进入捕获部分300中，并且从捕获部分300中出来的时间更长。这使得可以对尺寸不同的成分进行有效的分离。

(第二实施例)

图21为俯视图，详细示出了根据本实施例的分离通道112的结构。本实施例的分离装置的大体结构与图1所示的分离装置100的结构相类似。另外在该实施例中，与第一实施例中的分离通道112相类似，分离通道112具有为它提供的两个隔壁301a和隔壁301b。分别形成的隔壁301a和隔壁301b具有多个捕获部分300，其中捕获部分300的开口比率(开口宽度/深度)在分离通道112种的流动的前进方向上是增加的。另外在该实施例中，隔壁301a和隔壁301b是通过一系列多个柱形结构302a、302b和302c来形成的。柱形结构302a、302b和302c为每一个具有菱形底面的方杆。形成的柱形结构302a、302b和302c使得位于在分离通道112中的流动方向上的较为靠前的位置处的一个柱形结构在该菱形的锐角部分具有较大角度。这里形成的柱形结构302a、302b和302c具有相等的高度h，但是位于在分离通道112中的流动方向上较为靠前的位置处的一个柱形结构具有较小的宽度w。

例如，在这种结构中，形成于柱形结构302a之间的捕获部分300的开口比率(开口宽度p1/深度q1)小于形成于位于在分离通道112中的流动方向上较为靠前位置处的柱形结构302c之间的捕获部分300的开口比率(开口宽度p2/深度q2)。通过减少位于如上所述的分离通道112的样本引入区附近的捕获部分300的开口比率，尺寸较大的分子不能被位于样本引入区附近的捕获部分300所捕获，并且在分离通道112中的流动方向上快速前进。由于随着样本在分离通道112中进一步前进，捕获部分300的开口比率逐渐变大，因此小尺寸分子中那些相对较大的分子可以逐渐被捕获部分300所捕获，这使得可以根据它们的尺寸进行精确的分离。

虽然上述实施例中的各柱形结构302a、302b和302c的构造具有相等的高度h，并且在分离通道112中的流动方向上较远位置处的柱形结构302a、302b和302c的宽度w是收窄的，但是也可以使得各柱形结构302a、302b和302c具有相等的宽度w，如图22所示，但是在分离通道112中的流动方向上较远位置处的柱形结构302a、302b和302c的高度h是增加的。

隔壁301a和隔壁301b的构造并不总是需要具有多个柱形结构302，而是可以构造成其上形成有凸部和凹部的板状隔壁。另外在这种情况下，隔壁可以包含捕获部分300，其形成为捕获位于在分离通道112中的流动方向上的较远位置处的尺寸较大的分子。

(第三实施例)

图23为俯视图，详细示出了根据本实施例的分离通道112的结构。本实施例的分离装置的大体结构与图1所示的分离装置100的结构相类似。另外在该实施例中，与第一实施例中的分离通道112相类似，分离通道112具有为它提供的两个隔壁301a和隔壁301b。另外，这里隔壁301a和隔壁301b分别是由多个柱形结构302组成的，因此具有多个捕获部分300。在该实施例中，隔壁301a和隔壁301b与第一实施例和第二实施例中的不同之处在于它们具有形成于那里的多个连通部分303。这使得在隔壁301a和隔壁301b之间的通道、隔壁301a和通道壁129a之间的通道和通道壁129b和隔壁301b之间的通道可以连通。形成的连通部分303只能使由本实施例的分离装置100所分离的目标样本的成分中的尺寸较小的分子穿过其中，但是形成的尺寸也可以更小。由于为如上所述的隔壁301a和隔壁301b提供连通部分303的该方式可以促进流体在通道之间的移动，因此操作可以得到简化，例如使得分离通道112中发生的任何堵塞可以通过清洗来解决。

图24示出了图23所示的分离通道112的另一个例子。分离通道112的通道壁129a和流体通道129b分别具有电极304a和电极304b。在该实施例中，交替执行其中在流体贮存器101a和流体贮存器101b之间施加电压的条件下使样本穿过分离通道112的处理，以及在电极304a和电极304b之间施加电压的处理。这里在电极304a和电极304b之间施加的电压小于在流体贮存器101a和流体贮存器101b之间施加的电压。这里，分离通道112中的样本被施加流动方向上的大的力，在从流体贮存器101a到流体贮存器101b的方向上移动，并且然后在分离通道112的宽度方向上施加弱的力。因此，能够进入为隔壁301a和隔壁301b提供的捕获部分300的分子更有可能被捕获部分300所捕获，并且这在进一步改善分离性能上是成功的。

另外在该实施例中，如图25所示，分别构成分离通道112中的隔壁301a和隔壁301b的多个柱形结构302可以是每一个具有圆形底面的圆柱体。这使得捕获部分300具有凸曲面，其中尺寸较大的分子不能深入到捕获部分300，而只有尺寸较小的分子可以深入捕获部分300。因此，这可以对包含有尺寸差异较大的成分的样本进行有效的分离。虽然柱形结构302被构造成每一个具有圆形底面的圆柱体，但是它们也可以是每一个具有椭圆形底面的柱体。

也可以构造分离通道112使得其通道壁129a和通道壁129b分别具有电极304a和电极304b，如图25(b)所示。

(第四实施例)

图26为俯视图，示出了本发明第四实施例的分离装置100的结构。从包含有多个分离通道112a、112b和112c的角度看，本实施例的分离装置100与第一至第三实施例中所讲述的分离装置100有所不同。多个分离通道112a、分离通道112b和分离通道112c在其两端上分别具有形成于那里的流体贮存器401a和流体贮存器401b、流体贮存器402a和流体贮存器402b以及流体贮存器403a和流体贮存器403b。形成的样本流入通道111与分离通道112a、分离通道112b和分离通道112c中的每一个相交叉，并且样本流入通道111在其两端上形成有流体贮存器102a和流体贮存器102b。还提供了恢复通道114a、恢复通道114b和恢复通道114c，并分别与分离通道112a、分离通道112b和分离通道112c相交叉。恢复通道114a、恢复通道114b和恢复通道114c在其两端上分别具有流体贮存器404a和流体贮存器404b、流体贮存器405a和流体贮存器405b以及流体贮存器406a和流体贮存器406b。

各流体贮存器中的每一个都具有电极，这使得一般可以将电场施加给分离通道112a、分离通道112b、分离通道112c、样本流入通道111、恢复通道114a、恢复通道114b和恢复通道114c的两端的每一个。这里将不同的电压值施加给分离通道112a、分离通道112b和分离通道112c。

该结构可以在不同条件下同时进行样本分离，产生的效果如下：

(1)在使用分离装置100对样本成分进行分离的过程中，可以被最精确地分离的成分的尺寸是根据分离过程中成分的迁移速度而变化的。例如，较高的施加电压会导致较高的迁移速度，以便可以对尺寸较大的分子进行精确地分离。相反，较低的施加电压会导致较低的迁移速度，以便可以对尺寸较小的分子进行精确地分离。通过将不同的电压值施加给分离通道112a、分离通道112b和分离通道112c从而改变样本的迁移速度，就可以在任一个分离通道中对尺寸与所关心的成分的尺寸相等的成分进行精确地分离。

(2)样本成分的流动性μ可以表示为v＝Eμ(这里，E为电场，v为成分的迁移速度)。更为精确的流动性μ可以根据表示在多个分离通道112a、分离通道112b或者分离通道112c处的成分的多个峰位置和所施加的电压之间的关系的线的斜率来确定。

虽然以上实施例解释了其中通过施加电场来使样本移动的情况，但是也可以采用其中施压下使样本移动的系统。在这种情况下，在本实施例中也可以调整泵压以便将不同的压力水平施加给多个分离通道112a、分离通道112b或者分离通道112c。另外这种情况也成功地得到了与在将不同的电压水平施加给多个分离通道112a、分离通道112b或者分离通道112c时所得到的效果相同的效果。也可以使这些分离通道112a、分离通道112b或者分离通道112c的宽度不同并且施加相同的压力。

分离装置100可以具有在隔壁301a和隔壁301b的结构或尺寸上有差异的多个分离通道。另外该设计在得到上述效果(1)方面是成功的。

这里只示出了三个分离通道，但是分离装置100也可以被构造成包括有更多数量的分离通道。在这种情况下，多个分离通道可以具有如图所示的共用样本流入通道，但是每一个分离通道可以被构造成具有为其形成的自己的样本流入通道。类似地，多个分离通道可以具有共用恢复通道。

上述实施例只解释了其中捕获部分300形成于通道的侧面部分上的情况，但是其中捕获部分300形成于通道的底部上的情况在根据尺寸对样本的成分进行分离方面也是成功的。图41和图42示出了在通道的底部上形成捕获部分300的处理步骤。如图41所示，通过干蚀刻在硅衬底201上形成了具有V形部分的孔(图41(a))，并且然后将硅衬底201的上表面氧化成氧化物膜310(图41(b))。这成功地在通道的底部上形成了捕获部分300。

还可以对具有(100)平面取向的表面的硅衬底312进行湿蚀刻，从而形成具有相对于表面倾斜的侧壁的方锥形凹槽313，如图42所示。图42(b)为沿着图42(a)中的线B-B’的截面图。将角α调整到约54.70°。与图41所示的情况类似，硅衬底312的上表面的随后的氧化，可以在通道(图中未显示)的底部上形成捕获部分300。

(第五实施例)

图44(a)和图44(b)详细示出了本实施例的分离通道112的结构。图44(a)为分离通道112的截面图。图44(b)为透视图，示出了构成图44(a)所示的分离通道112的衬底120的结构。本实施例的分离装置的大体结构与图1所示的分离装置100的结构类似。

在图44(a)中，在衬底120上形成的凹槽形的分离通道112在其底面上具有在分离通道112的延伸方向上相互平行地形成的多个拱背的突出物323。每一个突出物323都具有凸曲面。在分离通道112上提供了平板型盖子322。

在本实施例的分离通道112中，在分离通道112的纵向上延伸的捕获部分300形成于具有凸曲面的突出物323和盖子322之间。如图44(a)和44(b)所示，每一个捕获部分300形成为在其深度方向的宽度朝向盖子322和突出物323之间的接触部分逐渐收窄的隙缝。

突出物323的尺寸可以根据样本的种类进行选择，其中通常将其高度和半径调整到1μm～100μm左右。可以放置突出物323，以使突出物323的中心线之间保持在2～200μm左右的距离。

在如图44(a)和图44(b)所示的结构中，在由图44(b)中的箭头所表示的方向上，样本的成分移动穿过由两个相邻的突出物323和盖子322形成的分离通道112。移动的驱动力通常为电泳，这与上述的其他实施例相类似。根据尺寸筛析色谱法的原理，由于能够深入到捕获部分300的分子与不能深入的分子相比，需要更长的时间从隙缝中出来，因此较大的分子流动迅速而较小的分子流动缓慢，这就实现了由尺寸依赖分离。

在该实施例中，适当地使用热塑的和高度绝缘的材料来作为组成衬底的材料。优选情况下其具体例子包括玻璃、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。盖子322可以由与衬底120相同的材料构成。

图45(a)～45(d)为分步骤的截面图，示出了优选情况下制造图44(a)和图44(b)所示的分离通道112的过程。在图45(a)～45(d)中，使用了形成衬底120上的突出物323的硬模325(图45(a))。硬模325具有凹槽形的凹面，每一个都具有与每一个突出物323的宽度相对应的宽度。这种硬模325可以通常通过优选情况下在纵向上对硅衬底进行气体蚀刻或湿蚀刻来得到。还可以使用具有通过电铸处理转移于其上的硬模325的几何形状的镍板。凹面326并不总是需要具有与拱背的突出物323相对应的几何形状，而可以是矩形凹槽，或者是通过对硅(100)衬底进行各向异性蚀刻而产生的台面形的凹槽。

将硬模325和衬底120加热到接近组成衬底120的材料的玻璃转换点的温度，并且使衬底120和硬模325相互按压(图45(b))。这里衬底120在自身变形的同时，进入硬模325中所刻的凹面326的内部，从而形成了每一个都具有凸曲面的突出物323。这里突出物323的高度或凸曲面的几何形状是由施压过程中的压力和温度来控制的。由盖子322和突出物323形成的捕获部分300的狭窄和收窄的程度可以根据调整的程度来控制，并且捕获部分300的构造通常与待分离的样本中所包含的成分的尺寸相适应。

接下来，冷却硬模325和衬底120，并且从衬底120中释放出硬模325(图45(c))。所释放的硬模325用于接下来的施压。在释放之后将盖子322放置在具有这样得到的突出物323的衬底120(图45(d))。这样，形成了如图44(a)和图44(b)所示的分离通道112。

在图45(d)中，本实施例的分离通道112是通过将平板型盖子322置于突出物323的顶端上而得到的。将盖子322置于突出物323上的示例方法可以通过在使盖子322与突出物323的顶端相接触的同时在衬底120和盖子322之间提供适当的隔板，并且通过粘合将隔板固定到衬底120和盖子322上来实现。也可以适当地对盖子322或衬底120进行加热并将它们熔合在一起。也可以在盖子322的粘合表面上喷射能够溶解构成盖子322的材料的微量溶剂，例如丙酮，并将其压到突出物323的上部。也可以通过在盖子322的表面上覆盖微量粘合剂并类似地将其粘合到突出物323的上端上来将盖子322固定到突出物323上。

图46(a)和图46(b)示出了突出物的另一个例子。图46(a)为分离通道112的截面图。图46(b)为俯视图。需要注意的是，盖子322在图46(b)中没有示出。

在图46(a)和46(b)中，多个半球状突出物324形成于分离通道112的底面上。对于突出物323在如图44(a)和图44(b)所示的分离通道的纵向上形成的情况，样本的成分不能从形成于相邻的突出物323之间的一个通道迁移到其他通道。这会引起样本在捕获部分300中发生堵塞。相反，具有图46(a)和图46(b)所示的几何形状的突出物324的构造成功地抑制了堵塞。如图46(b)所示，即使样本的成分会在一个方向上发生堵塞，每一个都具有圆形底面的突出物324的整体也可以使样本流向如图中的箭头所指示的其他方向，并且可以减少成分的堵塞。

形成的突出物324具有半球形的几何形状，其中通常可以将其高度和半径调整到1μm～100μm左右。可以放置突出物324，以使突出物323的中心线之间保持在2～200μm左右的距离。除了模型的形状不同之外，用于制造分离通道112的材料和方法与形成突出物323的情况相类似。每一个突出物324可以具有椭圆形的底面。

也可以形成其中突出物324具有球形的几何形状的分离通道112。图47(a)～图47(d)为分步骤截面图，示出了制造这种情况中的分离通道112的过程。

上述材料中的任一个都可用于衬底120(图47(a))。在衬底120上形成了厚度约为1μm或小于1μm的包含有丙烯酸树脂等作为基的粘合剂328(图47(b))。在粘合剂328上，沿着分离通道112的纵向粘合了密封分离通道112的侧边缘的阻挡板329。构成阻挡板329的材料可以是例如玻璃或者丙烯酸树脂。接下来，散开具有几微米至100μm左右半径的并由玻璃和丙烯酸树脂等制成的珠子327，并且将其固定到分离通道112的内部(图47(c))。与上面的讲述相类似，最后对盖子322进行固定(图47(d))。

通过使用珠子327来作为突出物，在珠子327和衬底120之间以及珠子327和盖子322之间的接触部分附近，形成捕获部分300，其在远离分离通道112的方向上逐渐收窄。这种结构在实现尺寸筛析色谱法上也是成功的。

也可以对每一个都具有上述几何形状的突出物的衬底120进行堆叠，从而使分离通道具有垂直平行结构，如图48所示。

根据本实施例的构造，可以在不使用任何昂贵处理装置的情况下，通过廉价简单的方法来制造分离通道。这在仅以较低的成本得到具有适用于对诸如DNA和蛋白质等较小的生物分子进行分离的足够窄的宽度的具有捕获部分300的分离通道112上是成功的，

也可以使用具有形成于其上的突出物作为盖子322以取代平板型盖子322的衬底。在盖子322上形成的突出物的几何形状通常为上述的拱背形或半球形。图49示出了衬底和盖子323的堆叠状态，衬底具有如图44(a)所示的突出物323，而盖子322与衬底120相类似，具有每一个都具有以平行方式形成于其上的凸曲面的多个突出物323。

在图49中，盖子322置于衬底120上，以便位于衬底120上的突出物323的顶部和形成于盖子322上的突出物323的顶部在期望的位置交错。以适当量交错而非突出物323的顶部相毗连的这种形式使得可以按照期望来调整捕获部分300的几何形状，并且可以对样本执行成分适应性分离。这在改善分离效果方面是成功的。

对衬底120和盖子322进行堆叠，以使突出物323的顶部相交错，这可以使在分离通道112中形成的捕获部分300的个数增加约几倍。下面参照图50(a)和图50(b)来讲述。

图50(a)和图50(b)为在分离通道112中的衬底120上形成的突出物的俯视图。图50(a)示出了具有形成于其中的拱背突出物323的分离通道112的示例情况。图50(b)示出了其中集成了半球形突出物324的示例情况。在这些图中所表示的突出物323或突出物324的较明亮部分从衬底120的底面上突出得更长一些。在图中用黑点表示的接触点330表示突出物与盖子322相接触的位置。在图50(a)和图50(b)的每一个中，左图表示当突出物323或突出物324的顶部分别与在盖子322上形成的突出物323或突出物324的顶部相接触时所形成的接触部分330的位置。每一个右图表示当衬底120的顶部和盖子322的顶部相交错时所形成的接触部分330的位置。

如图50(a)的右图所示，在使顶部相交错的同时对衬底120和盖子322进行堆叠使可以用作捕获部分300的部分的个数翻倍。由图50(b)的右图中的黑色虚线所示的三角形表示与形成于盖子322上的一个半球形突出物324相接触的位于衬底120侧上的三个突出物324的接触部分330的连接。可知在这种情况下可以用作捕获部分300的部分的个数增加了6倍。

在本实施例中，作为在分离通道112的深度方向上宽度收窄的部分的捕获部分300如此形成于构成分离通道112的侧表面的壁部分上。这里所指的壁部分可以是分离通道112的侧壁，或者可以是从衬底120的底面朝向分离通道的中心突出的突出物。另外这种结构可以成功地将样本中所包含的小分子捕获到捕获部分300中，并且可以稳定地分离样本中的成分。

在本实施例中，可以在不使用诸如电子束光刻、气体蚀刻和热氧化等昂贵的处理步骤的情况下制造分离通道112。本实施例的分离通道112可以通过诸如湿蚀刻、按压和粘合等廉价的处理步骤来制造，这确保了以较低的制造成本来稳定地制造分离通道112。

虽然以上段落讲述了其中在衬底120上形成的突出物和在盖子322上形成的突出物具有相同的几何形状的实例情况，但是在衬底120上形成的突出物和在盖子322上形成的突出物的几何形状并不限于相同，而是通常根据被分离的成分的尺寸进行适当的选择。通常通过参照45(a)～图45(d)讲述的方法来在盖子322上形成突出物323或突出物324。

以上段落讲述了其中多个捕获部分300位于分离通道112中的例子，但是只将单一捕获部分300提供给捕获部分300也是可以的。图51为截面图，示出了只具有单一捕获部分300的分离通道112的结构。如图51所示，分离通道112的侧壁之一为凸曲面，并且在衬底120和盖子322之间的隙缝中形成了捕获部分300，以在分离通道112的纵向上延伸。该结构在对只具有较简单结构的样本的特定成分进行稳定的分离方面是成功的。

<分析系统>

接下来，参照图27来讲述包括有在第一至第五实施例中所讲述的分离装置100的分析系统的构造。如图27所示，分离系统包括装备有样本引入单元、检测单元和分析输出单元的分析装置；以及在其中包括根据上述实施例中的任一个的分离装置。将待分析的样本引入分析器的样本引入单元，并且通过本发明的分离装置将其分离为各成分，如此分离的成分由检测单元检测。因此得到的检测结果是通过分析输出单元进行分析的，并且输出所分析的数据。

分析器可以进一步包括反应单元和试剂组保持单元，如图28所示。将由本发明的分离装置分离的样本的各成分送到反应单元，并且在其中与染色试剂等混合在一起。检测单元对反应单元中的反应结果进行检测。分析-输出单元对如此得到的检测结果进行分析，并且输出所分析的结果。如果反应单元中的反应为例如染色反应或发光反应，则检测和测量单元可以省略，因此可以进行可视的检测和测量。

上述分析器可以包括恢复单元用来取代检测单元和分析-输出单元，如图29所示。恢复单元对由本发明的分离装置进行分离的样本的各成分进行恢复。

分析器还可以包括分离判断单元和恢复单元用来取代分析-输出单元，通常如图30所示。检测单元对由本发明的分离装置所分离的样本的各成分进行检测，并且根据所检测的结果，由分离判断单元来对分离状态和目标成分进行确认。由分离判断单元判断的结果被传输给恢复单元，并且恢复单元恢复出目标成分。

构造的分析器也可以起到质量分析器系统的作用，如图40所示。图40(a)示出了本实施例的质量分析器系统(MS分析器)的基本结构。本实施例的分析系统的构造使得上述实施例的分离装置中的任一个被引入到包括有注入单元、电离单元、化验单元、检测单元和分析单元的分析器中。将被分析的样本引入到分离装置，并分离出被检测的成分和多余的成分。然后将被检测的成分引入到分析器的注入单元，送到电离单元并且进行电离。化验单元和检测单元依次对被检测的电离成分进行分析和检测。分析单元对如此得到的数据进行分析，并且输出所分析的结果。

构造的分析系统也可以包括GC单元，从而构造出GC-MS分析器，如图40(b)所示。构造的分析系统也可以包括贮存器和LC设备，从而构造出LC-MS分析器，如图40(c)所示。尽管在图40(c)中提供了贮存器，用于将相对较大量的被检测成分供应给LC设备的目的，但是贮存器并不总是必要的。虽然图40(b)没有示出贮存器，但是在GC单元的前一个阶段中可以提供贮存器。

这里样本没有作具体限定，可以示例为血液和组织提取液等。

以上讲述的所有组件或者诸如样本引入区、本发明的分离装置、反应单元、试剂保持单元和恢复单元等部分组件可以位于分析芯片上。

虽然第一至第五实施例讲述了允许样本在施加电场的条件下移动的分离装置100，但是采用基于施加压力来取代施加电场的系统也是可以的。图31示出了这种类型的示例装置。置于分离芯片上的样本流入通道和分离通道的端点上的流体贮存器部分具有固定在其上的套筒接头。将每一个套筒接头连接到具有空管13、14、15和16之一的插入式接头。使用接头的原因是为了避免液体泄漏。接头的具体结构为诸如图32所示。

被连接到插入式接头的各管分别与电磁阀10、4、5和11相连接。通过分离泵8和等速率注射器9将来自流体贮存器7的缓冲液提供给电磁阀10。通过充电泵2和等速率注射器3将来自样本贮存器1的样本提供给电磁阀4。将通过样本流入通道19发送的样本提供给电磁阀5，并且将样本引入废液贮存器6。将通过分离通道20分离的样本提供给电磁阀11，并且自动取样器12对样本进行恢复。

控制单元21控制电磁阀4、5、10和11，分离泵8，充电泵2，等速率注射器9和等速率注射器3的操作时序。

使用该设备进行的分离和恢复的过程如下。首先，关闭电磁阀10和电磁阀11。这成功地防止了样本从样本流入通道19进入分离通道20。接下来，打开电磁阀4和电磁阀5。将样本置入样本贮存器1中。

接下来，使用充电泵2对样本加压，然后通过等速率注射器3、电磁阀4和管14将样本引入样本流入通道19。通过管15和电磁阀5将经由样本流入通道19泄漏的样本引入废液贮存器6。

在样本填充样本流入通道19之后，关闭电磁阀4和电磁阀5，并且打开电磁阀10和电磁阀11。接下来，使用分离泵8来对缓冲液进行加压，并且通过等速率注射器9、电磁阀10和管13将样本引入分离通道20。现在准备启动分离。所分离的物质与缓冲液一起从分离通道20的前方经由管16和电磁阀11出来，并且自动采样器12周期性地收集样本。

因此，通过这些过程来进行样本分离。通过使用压力作为用于使样本迁移的外力，该设备只需要相对简单的外力施加单元，因此从降低生产成本和减小设备的尺寸的角度看是有优势的。

图1所示的分离装置100还可以采用其中借助于毛细现象来进行样本迁移的系统。无需施加诸如电源或压力等外力，因此不需要驱动能量。

(例子1)

图1和图4所示的分离装置100的制造与参照图6和图7讲述的相类似。图33为分离装置100的分离通道112的俯视图，示出了电子显微照片。这里距离p约为700nm，距离q约为2μm，距离r约为1.2μm。使用包括有如此构成的分离通道112的分离装置100来对分子量标记进行分离。这里采用的分子量标记为Lambda DNA-Hind IIIDigest(Takara生物公司的产品)和phiX-174RF DNA-Hae III Digest(Takara生物公司的产品)。Lambda DNA-Hind III Digest和phiX-174RF DNA-Hae III Digest分别具有如图34(a)和图34(b)所示的片段。

图35示出了当使用Lambda DNA-Hind III Digest作为分子量标记时得到的分离结果。图35(b)是通过平滑图35(a)所示的数据而得到的。如图35(b)所示，在23kbp、9.4kbp、6.6kbp、4.4kbp和2.3kbp或更低处检测到峰。

图36示出了当使用phiX-174 RF DNA-Hae III Digest作为分子量标记时得到的分离结果。图36(b)是通过平滑图36(a)所示的数据而得到的。如图36(b)所示，在1.4kbp、1.1kbp、872bp、603bp和310bp或更低处检测到峰。

(参考例子)

作为参考例子，Lambda DNA-Hind III Digest和phiX-174 RFDNA-Hae III Digest是使用包括有具有如图37所示的多个柱形结构的分离通道的分离装置来进行分离的。这里距离h约为1.1μm，距离i约为400nm。在这些例子中的多个柱形结构是以常规间隔来排列的。

图38示出了当使用Lambda DNA-Hind III Digest作为分子量标记时得到的分离结果。图38(b)是通过平滑图38(a)所示的数据而得到的。如图38(b)所示，在23kbp、9.4～6.6kbp、4.4kbp和2.3kbp或更低处检测到峰。

图39示出了当使用phiX-174RF DNA-Hae III Digest作为分子量标记时得到的分离结果。图39(b)是通过平滑图39(a)所示的数据而得到的。如图39(b)所示，指发现范围从1.4kbp到603bp的峰，它们是表示分离不成功的宽峰。

对用于表示该例子的图35和用于表示参考例子的图38进行比较，这两个都使用了Lambda DNA-Hind III Digest，比较显示：该例子的分离装置100成功地清晰分离出处于23kbp、9.4kbp、6.6kbp、4.4kbp和2.3kbp上的峰，但是参考例子的分离装置展宽了处于9.4kbp和6.6kbp上的峰，其表明不成功的分离。对用于表示该例子的图36和用于表示参考例子的图39进行类似的比较，这两个都使用了phiX-174 RFDNA-Hae III Digest，比较显示：该例子的分离装置100成功地清晰分离出处于1.4kbp、1.1kbp、872bp、603bp和310bp或更低处的峰，但是参考例子的分离装置展宽了处于1.4kbp～603bp上的峰，其表明不成功的分离。

(例子2)

在该例子中，制造楔形芯片并用于蛋白质的分离。与参考图6和图7所讲述的相类似地来制造图1和图4所示的分离装置100。对于图33所示的尺寸，距离p约为600nm，距离q约为1.5μm，距离r约为1.2μm。通过使用包括有如此组成的分离通道112的分离装置100来对蛋白质样本进行分离和检测。

通过将含SDS的水溶液在100℃煮沸7分钟来使两个蛋白质样本(97kD和31kD)变性，然后在冰块上进行快速冷却。接下来将千分之一的荧光染料SYPRO ORANGE(分子探索公司的产品)添加到蛋白质样本中并进行一个小时的染色。接下来，在整个通道上覆盖TBL缓冲液(0.1M Tris +0.25M硼酸+0.6％Lipidure HM(NOF公司的产品))，并且对经过染色的蛋白质样本和TBL缓冲液的混合物进行分离。分离是在120V的施加电压下进行的。通过测量蛋白质的荧光强度来检测所分离的蛋白质。

图43示出了蛋白质的分离结果。在图43中，从距离注入部分7mm的位置对荧光强度进行测量并绘图。在改变两个这些种类的浓度比率的情况下进行观察，并且可以肯定峰A与97-kD蛋白质相对应，而峰B与31-kD蛋白质相对应。从上面可以很清楚地看到，使用本例子的分离装置在根据尺寸对变性的蛋白质进行分离和测量方面是成功的。

如上所述，例子的分离装置100在对各种尺寸的分子进行准确分离方面是成功的。

虽然以上段落讲述了本发明的实施例，但是也可以任意地组合在实施例中分别采用的结构。

Claims (26)

1.一种分离装置，包括：

样本流经的通道；

所述通道的壁部分；以及

位于所述通道的样本分离区；

其中，在所述样本分离区中，所述壁部分具有用于捕获所述样本中的特定成分的捕获部分。

2.如权利要求1所述的分离装置，具有多个所述捕获部分。

3.如权利要求1或2所述的分离装置，其中形成的所述捕获部分垂直于所述通道延伸的方向，并且具有小宽度。

4.如权利要求1～3中的任何一个所述的分离装置，其中形成的所述捕获部分在离所述通道的中心较远的部分中的开口宽度收窄。

5.如权利要求1～4中的任何一个所述的分离装置，其中所述捕获部分是位于所述壁部分的凹穴部分。

6.如权利要求1～5中的任何一个所述的分离装置，包括：

形成于衬底的表面上并且具有开口的所述通道；以及

覆盖所述开口的盖子；

其中所述盖子构成一部分所述壁部分；并且

所述衬底和所述盖子之间的隙缝部分构成所述捕获部分。

7.如权利要求6所述的分离装置，其中所述盖子具有凹穴部分。

8.如权利要求1～7中的任何一个所述的分离装置，其中所述壁部分的表面具有相对于所述捕获部分的凸曲面。

9.如权利要求1～7中的任何一个所述的分离装置，其中所述壁部分具有相对于所述捕获部分的凹曲面。

10.如权利要求1～9中的任何一个所述的分离装置，其中所述通道具有形成于通道的下游侧的通道中的所述捕获部分，其大于形成于通道的上游侧的通道中的所述捕获部分。

11.如权利要求1～10中的任何一个所述的分离装置，其中所述通道具有形成于通道的下游侧的通道中的所述捕获部分，其具有的开口宽度宽于形成于通道的上游侧的通道中的所述捕获部分的开口宽度。

12.如权利要求1～11中的任何一个所述的分离装置，其中所述通道具有形成于其下游侧中的所述捕获部分，其具有的深度小于形成于其上游侧的通道中的所述捕获部分的深度。

13.一种分离装置，包括：

样本流经的通道；

所述通道的壁部分；以及

位于所述通道的样本分离区；

其中，在所述样本分离区中，所述通道具有多个扩展部分，与所述样本分离区的剩余部分相比，形成的扩展部分具有扩展的宽度。

14.如权利要求1～13中的任何一个所述的分离装置，其中所述通道具有沿着样本流动的方向上交替分布的加宽部分和收窄部分。

15.一种分离装置，包括：

样本流经的通道；以及

位于所述通道的样本分离区；

其中，在所述样本分离区中，所述通道进一步包括：

隔壁；

由所述隔壁分开的多个平行通道；以及

多个捕获部分，用于捕获所述样本中的特定成分，其形成于位于所述多个平行通道的每一个旁边的所述隔壁上。

16.如权利要求15所述的分离装置，其中所述隔壁具有形成于所述隔壁中的能够允许所述多个平行通道相互连通的多个连通部分。

17.如权利要求1～16中的任何一个所述的分离装置，其中所述样本分离区进一步包括横向外力施加单元，用于在所述通道的横向上将外力施加给所述样本。

18.一种分离装置，包括：

样本流经的多个通道；

位于所述多个通道的多个样本分离区；以及

外力施加单元，用于在所述通道的纵向上将外力施加给所述样本，从而使所述样本以不同的流动速率流过所述多个通道。

19.如权利要求1～18中的任何一个所述的分离装置，其中所述通道为形成于衬底上的凹槽，

并且所述分离装置进一步包括：

样本引入单元，用于将样本引入所述通道；

位于所述通道的样本分离区，用于将所述样本分离成多个成分；以及

样本恢复单元，用于分析或分馏由所述样本分离区所分离的所述分离样本。

20.一种分析系统，用于检测特定成分，它包括：

权利要求1～19中的任何一个所述的分离装置；以及

检测单元，用于检测由所述分离装置所分离的特定成分。

21.一种制造分离装置的方法，该分离装置包括样本分离区，其中用于捕获样本的特定成分的捕获部分形成于所述样本所流经的通道中，该方法包括：

在衬底上形成用作所述通道的凹槽，并在所述凹槽中，在所述衬底上形成多个凹穴部分；以及

对所述多个凹穴部分的表面进行氧化，以在每一个所述凹穴部分的表面上生长氧化物膜，从而形成捕获部分。

22.一种制造分离装置的方法，该分离装置包括样本分离区，其中用于捕获样本的特定成分的捕获部分形成于所述样本所流经的通道中，该方法包括：

在衬底上形成多个柱形结构，以相互隔开；以及

对所述柱形结构的侧面进行氧化，以在所述柱形结构的侧面上生长氧化物膜，从而收窄柱形结构之间的隙缝并且形成所述捕获部分。

23.一种制造分离装置的方法，该分离装置包括样本分离区，其中用于捕获样本的特定成分的捕获部分形成于所述样本所流经的通道中，该方法包括：

在衬底的表面上形成抗蚀剂膜；

按压其上形成有不规则轮廓的模型表面，以接触所述抗蚀剂膜，从而将不规则的轮廓转移到抗蚀剂膜；

去除在所述不规则轮廓的凹陷部分中形成的一部分所述抗蚀剂膜，从而形成抗蚀剂开口；以及

通过由具有形成于所述抗蚀剂膜中的所述开口的所述抗蚀剂膜构成的掩模对所述衬底进行蚀刻，从而形成所述捕获部分。

24.一种制造分离装置的方法，该分离装置包括样本分离区，其中用于捕获样本的特定成分的捕获部分形成于所述样本所流经的通道中，该方法包括：

按压具有形成在所述模型结构上的不规则轮廓的模型表面，以至少在所述模型结构的表层部分中与由树脂材料构成的衬底相接触，从而在所述表层部分中形成所述捕获部分。

25.一种制造分离装置的方法，该分离装置包括样本分离区，其中用于捕获样本的特定成分的多个捕获部分形成于所述样本所流经的通道中，该方法包括：

在衬底的表面上形成用作所述通道的凹槽，并且在所述凹槽的表面上形成凹穴部分；以及

在所述样本分离区中的所述衬底上提供盖子，从而在所述凹穴部分和所述盖子之间的隙缝中形成所述捕获部分。

26.制造如权利要求21～25中的任何一个所述的分离装置的方法，形成多个所述捕获部分。

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