JP6965953B2 - Microchip and fine particle analyzer - Google Patents

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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 analyzer. More specifically, the present invention relates to a microchip or the like for optically, electrically or magnetically analyzing the characteristics of fine particles such as cells and microbeads in the arranged flow path.

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, by applying microfabrication technology in the semiconductor industry, microchips having regions and flow paths for performing chemical and biological analysis on a silicon or glass substrate have been developed. These microchips are beginning to be used, for example, in liquid chromatography electrochemical detectors and small electrochemical sensors in medical practice.

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。 Analysis systems using such microchips are called μ-TAS (micro-Total-Analysis System), lab-on-a-chip, biochip, etc., and they are called high-speed and high-efficiency chemical and biological analysis. It is attracting attention as a technology that enables integration, integration, or miniaturization of analyzers.

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。 Since μ-TAS can be analyzed with a small amount of sample and the disposable microchip can be used (disposable), it is expected to be applied to biological analysis that handles a particularly valuable trace amount of sample or 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 flow path arranged on a microchip. In this fine particle analysis technique, as a result of analysis, populations (groups) satisfying a predetermined condition are separately collected from the fine particles.

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 microchip for separating fine particles having a fine particle-containing solution introduction flow path and a sheath flow forming flow path arranged on at least one side of the flow path". There is. This fine particle separation microchip further includes "a fine particle measurement site for measuring introduced fine particles and two or more fine particles for separately collecting fine particles installed downstream of the fine particle measurement site. It has a sorting 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 measuring site to the fine particle sorting 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 is provided by a "three-pronged flow path" including a fine particle-containing solution introduction flow path for introducing a sample liquid containing fine particles and two sheath flow forming flow paths. It forms a fluid laminar flow (see the document "Fig. 1").

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 the flow path structure (A) of the conventional trident flow path and the sample liquid laminar flow (B) formed by the flow path structure (A). In this three-pronged flow path, in (A), the sample liquid laminar flow flowing through the flow path 101 in the direction of the solid arrow is sandwiched from the left and right by the sheath liquid laminar flow introduced into the flow paths 102 and 102 from the direction of the dotted arrow. Then, as shown in (B), the sample liquid laminar flow can be sent to the center of the flow path. In FIG. 17B, the sample liquid laminar flow is shown by a solid line, and the flow path 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 flow path, by sandwiching the sample liquid layer flow with the sheath liquid layer flow from the left and right, the sample liquid is placed at an arbitrary position in the flow path in the sandwiching direction (Y-axis direction in FIG. 17). The laminar flow can be deflected and the liquid can be sent. However, it was not possible to control the liquid feeding position of the sample liquid layer flow in the vertical direction of the flow path (Z-axis direction in FIG. 17). That is, in the conventional trident flow path, only a vertically long sample liquid layer flow can be formed in the Z-axis direction.

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 provided with a three-pronged flow path, for example, when a solution containing fine particles is passed through the flow path as a sample liquid for optical analysis, the microchip is minute in the vertical direction (depth direction) of the flow path. There was variation in the flow position of the particles. For this reason, there is a problem that the flow speed of the fine particles differs depending on the flow position, the variation of the detection signal becomes large, and the analysis accuracy is lowered.

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, the sample liquid laminar flow is introduced by introducing the sample liquid into the center of the sheath liquid laminar flow from an opening provided at the center of the flow path through which the sheath liquid laminar flow is sent. A flow path structure for sending liquid in a state of being surrounded by a sheath liquid laminar flow is disclosed (see the relevant document, FIGS. 2 and 3). According to this flow path structure, the sample liquid can be introduced into the center of the sheath liquid laminar flow, so that high analysis accuracy can be obtained by eliminating variations in the flow position of fine particles in the depth direction of the flow path. Can be done.

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 path structure (A) adopted for introducing the sample liquid into the center of the sheath liquid laminar flow, and a sample liquid laminar flow (B) formed by the conventional flow path structure (A). In this flow path structure, the sheath liquid laminar flow is introduced into the flow paths 102 and 102 from the direction of arrow T in (A), respectively, and is sent to the flow path 103. Then, the sample liquid sent to the flow path 101 in the direction of arrow S can be introduced from the opening 104 into the center of the sheath liquid layer flow to which the flow path 103 is sent. As a result, as shown in FIG. 18B, the sample liquid laminar flow can be focused and sent to the center of the flow path 103. 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 path structure, when the sample liquid layer flow is introduced into the sheath liquid layer flow, the sample liquid layer flow is disturbed and the sample liquid layer flow is flat and stable. It has been pointed out that the laminar flow may not occur (see the relevant document, page 4, lines 12 to 46 on the right). Here, the "flat laminar flow" means a laminar flow focused in the depth direction (Z-axis direction) of the flow path in FIG. 18, and the "non-flat laminar flow" means the flow path of the flow path. It means a laminar flow that diffuses in the depth direction and spreads.

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 the document, a pair of plate-like protrusions (corresponding to the above) are described in the opening of the flow path into which the sample laminar flow is introduced in order to suppress the laminar flow turbulence (wake) at the confluence of the sample laminar flow and the sheath laminar flow. It has been proposed to provide literature, FIG. 10, reference numeral 18) and the like. The plate-shaped protrusion 18 extends from the opening wall of the flow path into which the sample liquid layer flow is introduced in the flow direction of the sample liquid layer flow, and guides the sample liquid flowing out from the opening.

特開2003−107099号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-1070999 特公平7−119686号公報Special Fair 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-shaped protrusion 18 disclosed in Patent Document 2, the sample liquid flowing out from the opening is guided, and the sample liquid is made into a stable laminar flow focused in the depth direction of the flow path. It is said that it can be flushed to.

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 path into which the sample liquid laminar flow is introduced, the flow path structure becomes complicated. Further, in order to form such a flow path structure on the microchip, it is necessary to bond three or more substrates. Therefore, there is a problem that high accuracy is required for forming the flow path structure on each substrate and bonding the substrates, and the manufacturing cost of the microchip is 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 feeding the liquid, and easily forming a microchip.

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と、前記テーパ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し、前記テーパ部は、前記基板層の一方及び他方の両方に形成され、前記検出部は、前記基板層の一方のみに形成される、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。
さらに、前記テーパ部の送流方向下流には、流路深さ及び/又は流路幅が送流方向に従って次第に小さくなる縮流部を設けることができる。
また、前記縮流部の始点の流路深さ及び流路幅は前記テーパ部の終点の流路深さ及び流路幅と同一であることが好ましい。
さらに、前記テーパ部と前記縮流部の間に形成される流路の深さ及び/又は幅が一定であることが好ましい
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と、前記テーパ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し、前記テーパ部は、前記基板層の一方及び他方の両方に形成され、前記検出部は、前記基板層の一方のみに形成される、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 arranged so as to sandwich the first introduction flow path for introducing the sample liquid and the first introduction flow path, and each joins the first introduction flow path from the side. A merging flow path that communicates with the two second introduction flow paths for introducing the sheath liquid and the first and second introduction flow paths, and the fluids sent from these flow paths merge and flow through. And are formed in the laminated substrate layer, the first introduction flow path is formed only in one of the substrate layers, and the second introduction flow path is formed in both one and the other of the substrate layers. In the merging flow path, the sample liquid flows through the center of the sheath liquid, and the merging flow path is at least a confluence portion between the first introduction flow path and the second introduction flow path. Downstream in the flow direction, a tapered portion in which the width of the flow path in the sandwiching direction of the second introduction flow path with respect to the first introduction flow path gradually decreases according to the flow direction of the fluid, and the first downstream portion of the tapered portion. It has a detection unit for fine particles contained in the fluid sent from one introduction flow path, the tapered portion is formed on both one and the other of the substrate layer, and the detection unit is the substrate layer. Provided is a microchip formed on only one side.
In the tapered portion, it is preferable that the flow path depth in the direction perpendicular to the plane including the first introduction flow path and the second introduction flow path gradually decreases according to the fluid flow direction.
Further, the second introduction flow path may be formed on both one and the other of the substrate layer.
Further, in the second introduction flow path, the flow path depth in one of the substrate layers can be made larger than the flow path depth in the other of the substrate layers.
In addition, the merging flow path may be partially formed on both one and the other of the substrate layer, and the other part may be formed on only one of the substrate layers.
Further, the taper angle of the tapered portion in the depth direction of the flow path may be larger than the merging angle of the second introduction flow path to the first introduction flow path or the throttle angle of the merging flow path. can.
Further, the flow path depth of the first introduction flow path is formed to be smaller than the flow path depth of the second introduction flow path, and the communication port of the first introduction flow path to the merging flow path is formed. It may be provided at a substantially central position in the flow path depth direction of the second introduction flow path.
In addition, the communication port of the first introduction flow path to the merging flow path may be opened in the region including each flow path wall of the second introduction flow path.
Further, it is possible that the starting point of the tapered portion is provided at a position corresponding to the communication port or on the upstream side or the downstream side of the communication port.
In addition, a laminar flow can be formed by the sample liquid and the sheath liquid in the confluence flow path.
Further, downstream of the tapered portion in the flow direction, a flow contraction portion in which the depth of the flow path and / or the width of the flow path gradually decreases in the flow direction can be provided.
Further, it is preferable that the flow path depth and the flow path width at the start point of the contracted portion are the same as the flow path depth and the flow path width at the end point of the tapered portion.
Further, it is preferable that the depth and / or width of the flow path formed between the tapered portion and the contracted portion is constant .
Also, in the present invention, the first inlet flow path for introducing a sample liquid, wherein the first disposed to sandwich the introduction flow path, the sheath liquid merges laterally into the first introduction channel, respectively The two second introduction flow paths that introduce the The first introduction flow path is formed in only one of the substrate layers, and the second introduction flow path is formed in both one and the other of the substrate layers. In the merging flow path, the sample liquid flows through the center of the sheath liquid, and the merging flow path is downstream in the flow direction of the merging portion of the first introduction flow path and the second introduction flow path. A tapered portion in which the width of the flow path in the sandwiching direction of the second introduction flow path with respect to the first introduction flow path gradually decreases according to the fluid flow direction, and the first introduction flow path downstream of the tapered portion. It has a detection part for fine particles contained in the fluid sent from the substrate, the tapered part is formed on both one and the other of the substrate layer, and the detection part is formed on only one of the substrate layers. that, a microchip, an irradiation system for irradiating a laser light to microparticles flowing the merge channel, a detection system for detecting light from the fine particles, even fine particle analyzing apparatus comprising a providing ..

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, the "fine particles" broadly include biologically related fine particles such as cells, microorganisms and liposomes, or synthetic particles such as latex particles, gel particles and industrial particles.
Biologically-related microparticles include chromosomes, liposomes, mitochondria, organelles (organelles) and the like that make up various cells. The cells of interest include animal cells (such as blood cell lineage cells) and plant cells. Microorganisms include bacteria such as Escherichia coli, viruses such as tobacco mosaic virus, and 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. Organic polymer materials include polystyrene, styrene / divinylbenzene, polymethylmethacrylate and the like. Inorganic polymer materials include glass, silica, magnetic materials and the like. Metals include colloidal gold, aluminum and the like. 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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, there is provided a microchip capable of concentrating a sample liquid laminar flow in the center of a flow path and feeding the liquid, and easily forming a microchip.

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 cross-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 flow path 12 of the microchip which concerns on 1st Embodiment of this invention. (A) is a cross-sectional view taken along the line PP in FIG. 1, (B) is a cross-sectional view taken along the line QQ, and (C) is a cross-sectional view taken along the line RR. 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 row shows a top view, and the lower row 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 cross-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 flow path 12 of the microchip which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (A) is a cross-sectional view taken along the line PP in FIG. 6, (B) is a cross-sectional view taken along the line QQ, and (C) is a cross-sectional view taken along the line RR. 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 row shows a top view, and the lower row 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 path depth direction of the taper part 123 of the microchip which concerns on 2nd Embodiment of this invention. The upper row shows a top view, and the lower row 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 portion 123 and the condensing portion 121 of the microchip according to the second embodiment of the present invention. (A) is a top view, and (B) is a cross-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 cross-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 flow path 12 of the microchip which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. (A) is a cross-sectional view taken along the line PP in FIG. 11, (B) is a cross-sectional view taken along the line QQ, and (C) is a cross-sectional view taken along the line RR. 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 part 122, 123 of the microchip which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. The upper row shows a top view, and the lower row 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 modification of the taper portion 123 and the condensing portion 121 of the microchip according to the third embodiment of the present invention. (A) is a top view, and (B) is a cross-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 molding method of the microchip which concerns on this invention, and is the top surface schematic diagram of the 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 molding method of the microchip which concerns on this invention, and is the cross-sectional schematic diagram of a chip. (B) corresponds to the middle PP cross section of (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 trident 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 for introducing a sample liquid into the center of a sheath liquid laminar flow, and the sample liquid laminar flow (B) formed by this structure. 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 cross-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. (A) is a cross-sectional view taken along the line PP in FIG. 19, (B) is a cross-sectional view taken along the line QQ, and (C) is a cross-sectional view taken along the line RR. 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, suitable embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments described below show an example of typical embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not narrowly interpreted by this. The explanation will be given in the following order.

1. 1. Flow velocity vector field of fluid in conventional flow path structure 2. 3. Microchip according to the first embodiment of the present invention. Deformation example of the flow path structure of the microchip according to the first embodiment 4. 5. Microchip according to the second embodiment of the present invention. 2. Deformation example of the flow path structure of the microchip according to the second embodiment. 6. Microchip according to the third embodiment of the present invention. 8. Deformation example of the flow path structure of the microchip according to the third embodiment. 9. Method for molding a microchip 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. 1. Fluid flow velocity vector field in the conventional flow path structure In the conventional flow path structure adopted for introducing the sample liquid into the center of the sheath laminar flow shown in FIG. 18, the sample liquid layer is in the sheath laminar flow. When introducing the flow, there is a problem that the sample laminar flow is disturbed and the sample laminar flow is not converged at the center of the flow path.

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 paths 102 and 102 and flows through the flow path 103, respectively, the sample liquid The laminar flow S sometimes diffused in the depth direction (Z-axis direction) of the flow path. If the sample liquid laminar flow S is not converged to the center of the flow path in this way, the flow position of the fine particles contained in the sample liquid laminar flow S varies in the depth direction of the flow path, so that the detection signal of the fine particles is also included. 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 path structure in order to clarify the cause of the turbulence of the sample liquid laminar flow that occurred in the conventional flow path structure. As a result, it was clarified that the spiral flow field generated after the merging of the sample laminar flow and the sheath laminar flow causes the turbulence of the sample 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 path structure will be described with reference to FIGS. 19 and 20. 20A and 20B are schematic cross-sectional views of a conventional flow path structure, in which FIG. 20A corresponds to a cross-sectional view taken along the line PP in 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 laminar flow S is introduced from the opening 104 into the center of the sheath laminar flow T to which the flow path 103 is sent, a fast flow velocity vector appears in the center of the flow path in the depth direction immediately after that ( (A), see arrow). It is considered that this fast flow velocity vector is generated because the merged sample laminar flow S and the sheath laminar flow T are concentrated in the center of the flow path in the depth direction 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 in which the flow fields from the flow paths 101 and the flow paths 102 and 102 merge and develop into one flow field, a fast flow velocity vector generated in the center of the flow path in the depth direction is shown in FIG. 20 (B). As shown in FIG. 20, it becomes a flow field that swirls in the positive or negative direction of the Z axis, 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 this flow field and diffused in the depth direction of the flow path. It was also clarified that the deformation of the sample laminar flow S due to this spiral flow field increases depending on the flow rate of the sheath liquid sent from the flow paths 102 and 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 numerical calculation of the flow velocity vector field (flow field), the present inventors have found that the slow flow field generated near the opening for introducing the sample laminar flow into the center of the sheath laminar flow is the sample laminar flow. It was also revealed that it was causing the disturbance of.

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 near the opening 104 of the conventional flow path 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, shear is performed between the sheath liquid laminar flow T and the sample liquid laminar flow S as the sheath liquid sent from the flow paths 102 and 102 merges with the sample liquid discharged from the opening 104. Force 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 stagnant is formed. Then, it was found that the sample liquid laminar flow S became unstable due to this stagnant flow field and was diffused in the depth direction of the flow path. It was also clarified that the deformation of the sample laminar flow S due to this stagnant flow field increases as the flow rate of the sample liquid discharged from the opening 104 decreases.

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 The microchip according to the present invention suppresses the spiral flow field generated after the merging of the sample laminar flow and the sheath laminar flow as described above, and turbulence of the sample laminar flow. The first feature is that a flow path structure that does not cause the above is provided. Further, the microchip according to the present invention suppresses a stagnant flow field generated near the opening for introducing the sample laminar flow at the center of the sheath laminar flow as described above, and causes turbulence of the sample laminar flow. The second feature is that a flow path structure is provided to prevent the flow.

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 view showing a flow path structure formed on 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 cross-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 flow path (hereinafter, referred to as “sample liquid introduction flow path 11”) into which the first fluid (hereinafter, referred to as “sample liquid”) is introduced. Reference numerals 21 and 22 are arranged so as to sandwich the sample liquid introduction flow path 11, and each of them joins the sample liquid introduction flow path 11 from the side to introduce a second fluid (hereinafter, referred to as “sheath liquid”). The second introduction flow path (hereinafter, referred to as “sheath liquid introduction flow path 21 and 22”) is shown. Further, reference numeral 12 indicates a merging flow path that communicates with the sample liquid introduction flow path 11 and the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22, and the sample liquid and the sheath liquid sent from these flow paths merge and flow through. 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 is provided at the center of the confluence flow path 12 through which the sheath liquid laminar flow T flows at the confluence portion of the sample liquid introduction flow path 11 with the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22. Has been done. The flow path depth of the sample liquid introduction flow path 11 in the Z-axis direction is formed to be smaller than the flow path depth of the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22, and the communication port 111 is the sheath liquid introduction flow path 21 and 22. It is provided at a substantially central position in the depth direction of the flow path. Further, the communication port 111 is provided at a substantially central position also in the flow path width direction (Y-axis direction) of the merging flow path 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 from the communication port 111, the sample liquid laminar flow S can be fed as being surrounded by the sheath liquid laminar flow T (next). See also FIG. 2 described in). The position where the communication port 111 is provided is the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 as long as the sample liquid layer flow S is surrounded by the sheath liquid layer flow T in the confluence flow path 12 and the liquid can be fed. It can be located not only at the center position in the depth direction of the flow path but also near it. Similarly, the position of the merging flow path 12 of the communication port 111 in the flow path width direction 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 spiral flow field generated after the merging of the sample laminar flow and the sheath laminar flow described with reference to FIG. The tapered portion 122 is provided in the confluence flow path 12 in the vicinity of the confluence portion of the sample liquid introduction flow path 11 with the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22. The tapered portion 122 is formed so that the flow path width in the sandwiching direction (Y-axis direction) of the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 with respect to the sample liquid introduction flow path 11 gradually expands and increases in the liquid feeding direction.

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 merging flow path 12 and the function of the tapered portion 122 will be described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the merging flow path 12. 2 (A) corresponds to a PP cross-sectional view in FIG. 1, (B) corresponds to a QQ cross-sectional view, and (C) corresponds to an RR cross-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 into the center of the sheath liquid laminar flow T flowing through the merging flow path 12, a fast flow velocity vector appears in the center of the flow path in the depth direction immediately after that (Fig. 2 (A), see the dotted arrow). This fast flow velocity vector is generated because the merged sample laminar flow S and the sheath laminar flow T are concentrated in the center of the flow path in the depth direction and tend to flow faster, as described above.

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)。 In the tapered portion 122, when the laminar flow widths of the sample laminar flow S and the sheath laminar flow T after merging are expanded in the Y-axis direction, the direction is opposite to the fast flow velocity vector generated in the center of the depth direction of the flow path. Flow field (see solid arrow in FIG. 2B) is generated. By generating the flow field in the opposite direction, the tapered portion 122 cancels out the flow field generated in the center of the flow path in the depth direction and suppresses the development into a spiral flow field. As a result, the sample liquid laminar flow S is maintained in a state of being converged to the center of the flow path 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 laminar flow portion that functions to narrow the laminar flow widths of the sample laminar flow S and the sheath laminar flow T after merging in the Y-axis and Z-axis directions. The condensing portion 121 is provided downstream of the tapered portion 122 in the merging flow path 12. The condensing portion 121 is formed so that the width of the flow path gradually narrows again in the liquid feeding direction and becomes smaller. Further, the flow condensing portion 121 is formed so that the depth of the flow path gradually narrows and becomes smaller according to the liquid feeding direction. That is, the flow path wall of the condensing 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 condensing portion 121 has a vertical cross section with respect to the liquid feeding direction (X-axis positive direction). It is formed so that the area of is gradually reduced. Due to this shape, the laminar flow portion 121 narrows the laminar flow widths of the sample laminar flow S and the sheath laminar flow T after merging 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 views showing the configuration of the communication port 111. The flow path depth of the sample liquid introduction flow path 11 in the Z-axis direction is formed to be smaller than the flow path depth of the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22, and the communication port 111 is the sheath liquid introduction flow path 21 and 22. It is provided at a substantially central position in the flow path depth direction of (see FIG. 3). Further, the communication port 111 is opened in a region including the flow path walls 211 and 221 of the sheath liquid introduction flow path 21 and the sheath liquid introduction flow path 22 in order to suppress the 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, the configuration of the opening 104 of the conventional flow path structure (see FIG. 18) will be described with reference to FIG. 4 (B). In the conventional flow path structure, between the sheath liquid layer flow T and the sample liquid layer flow S as the sheath liquid sent from the flow paths 102 and 102 merges with the sample liquid discharged from the opening 104. Due to the generated shearing force, an unstable flow field (hatched area in the figure) in which the flow stagnated 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 into an unstable flow field where the flow is stagnant. Therefore, the sample laminar flow S becomes unstable before coming into contact with the fast-flowing sheath flow sent from the flow paths 102, 102, and diffuses in the depth direction of the flow path.

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 the region including the flow path walls 211 and 221 of the sheath liquid introduction flow path 21 and the sheath liquid introduction flow path 22, and thus is a communication port. The sample liquid discharged from 111 comes into direct contact with the fast-flowing sheath flow sent 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 port 111, is stably maintained in a state of being converged to the center of the flow path, and does not diffuse 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 communication port 111 side of the sample liquid introduction flow path 11 is cut out by the flow path walls 211 and 221 of the sheath liquid introduction flow path 21 and the sheath liquid introduction flow path 22. It can also be said that it has a shape. Since the shape of the communication port 111 is notched by the flow path walls 211 and 221 of the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22, the flow path width indicated by reference numeral W in FIG. 4 is larger than the flow path width after the notch indicated by reference numeral 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. 3. Deformation example of the flow path structure of the microchip according to the first embodiment In FIG. 1, the tapered portion 122 is formed in the merging flow path 12 at the merging portion of the sample liquid introducing flow path 11 with the sheath liquid introducing flow paths 21 and 22. The case where it is provided downstream of a certain communication port 111 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 portion of the sample liquid introduction flow path 11 with the sheath liquid introduction flow paths 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 modified example of the tapered portion 122. The upper part of the figure shows a schematic upper surface view of the tapered portion 122, and the lower part shows a schematic cross-sectional view. As shown in FIG. 5A, for example, the tapered portion 122 may be provided so that the starting point at which the flow path 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 at which the flow path width in the Y-axis direction begins to expand coincides with the communication port 111. Note that FIG. 5C shows a case where the starting point at which the flow path width in the Y-axis direction starts to expand is positioned downstream of the communication port 111 and the tapered portion 122 is provided downstream of the communication port 111, as in FIG. Is shown.

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 the second embodiment of the present invention FIG. 6 is a schematic view showing a flow path structure formed on the microchip according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4A is a top view of the microchip, and FIG. 4B is a cross-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 indicate sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 which are arranged with the sample liquid introduction flow path 11 interposed therebetween and join the sample liquid introduction flow path 11 from the side to introduce the sheath liquid. Further, reference numeral 12 indicates a merging flow path that communicates with the sample liquid introduction flow path 11 and the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22, and the sample liquid and the sheath liquid sent from these flow paths merge and flow through. 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 is provided at the center of the confluence flow path 12 through which the sheath liquid laminar flow T flows at the confluence portion of the sample liquid introduction flow path 11 with the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22. Has been done.

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 path depth of the sample liquid introduction flow path 11 in the Z-axis direction is formed to be smaller than the flow path depth of the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22, and the communication port 111 is the sheath liquid introduction flow path 21 and 22. It is provided at a substantially central position in the depth direction of the flow path. Further, the communication port 111 is provided at a substantially central position also in the flow path width direction (Y-axis direction) of the merging flow path 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 from the communication port 111, the sample liquid laminar flow S can be fed as being surrounded by the sheath liquid laminar flow T (next). See also FIG. 7 described in). The position where the communication port 111 is provided is the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 as long as the sample liquid layer flow S is surrounded by the sheath liquid layer flow T in the confluence flow path 12 and the liquid can be fed. It can be located not only at the center position in the depth direction of the flow path but also near it.
Similarly, the position of the merging flow path 12 of the communication port 111 in the flow path width direction 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 tapered portion that functions to suppress the spiral flow field generated after the merging of the sample laminar flow and the sheath laminar flow described with reference to FIG. The tapered portion 123 is provided in the confluence flow path 12 in the vicinity of the confluence portion of the sample liquid introduction flow path 11 with the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22. In the tapered portion 123, the flow path depth in the direction (Z-axis direction) perpendicular to the plane (XY plane) including the sample liquid introduction flow path 11 and the sheath liquid introduction flow path 21 and 22 gradually narrows according to the flow direction and becomes smaller. It is formed to be.

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 merging flow path 12 and the function of the tapered portion 123 will be described. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the merging flow path 12. 7 (A) corresponds to a PP cross-sectional view in FIG. 6, (B) corresponds to a QQ cross-sectional view, and (C) corresponds to an RR cross-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 into the center of the sheath liquid laminar flow T flowing through the merging flow path 12, a fast flow velocity vector appears in the center of the flow path in the depth direction immediately after that (Fig. 7 (A), see dotted arrow). This fast flow velocity vector is generated because the merged sample laminar flow S and the sheath laminar flow T are concentrated in the center of the flow path in the depth direction and tend to flow faster, as described above.

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)。 In the tapered portion 123, when the laminar flow widths of the sample laminar flow S and the sheath laminar flow T after merging are narrowed in the Z-axis direction, the direction is opposite to the fast flow velocity vector generated in the center of the depth direction of the flow path. Flow field (see the solid line arrow in FIG. 7B) is generated. By generating the flow field in the opposite direction, the tapered portion 123 cancels out the flow field generated in the center of the flow path in the depth direction and suppresses the development into a spiral flow field. As a result, the sample liquid laminar flow S is maintained in a state of being converged to the center of the flow path without being stretched in the Z-axis direction by the spiral flow field (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 laminar flow portion that functions to narrow the laminar flow widths of the sample laminar flow S and the sheath laminar flow T after merging in the Y-axis and Z-axis directions. Since the configuration and operation of the condensing portion 121 are the same as those of the microchip according to the first embodiment, the description thereof will be omitted here. Further, the configuration and operation of the communication port 111 are the same as 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. Deformation example of the flow path structure of the microchip according to the second embodiment FIG. 6 describes a case where the tapered portion 123 is provided so that the starting point at which the flow path depth in the Z-axis direction starts to narrow coincides with the position of the communication port 111. bottom. However, the position where the tapered 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 portion of the sample liquid introduction flow path 11 with the sheath liquid introduction flow paths 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 modified example of the tapered portion 123. The upper part of the figure shows a schematic upper surface view of the tapered portion 123, and the lower part shows a schematic cross-sectional view. As shown in FIG. 8A, for example, the tapered portion 123 may be provided so that the starting point at which the flow path depth in the Z-axis direction begins to narrow is located upstream of the communication port 111. Further, as shown in FIG. 8C, the starting point at which the flow path depth in the Z-axis direction begins to narrow may be provided so as to be located downstream of the communication port 111. Note that FIG. 8B shows a case where the starting point at which the flow path depth in the Z-axis direction starts to narrow is provided so as to coincide with the position of the communication port 111, as in FIG.

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 tapered portion 123 in the flow path depth direction (see reference numeral θz in FIG. 9) can be freely set as long as the function of the tapered portion 23 is exhibited. By setting the taper angle θz larger than the merging angle of the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 into the sample introduction flow path 11 (see reference numeral θy in FIG. 9A), the generation of a spiral flow field can be generated. The effect of suppressing can be enhanced. Further, when the flow path width of the merging flow path 12 is formed so as to gradually narrow and become smaller according to the liquid feeding direction, the throttle angle of the merging flow path 12 (see reference numeral θy in FIG. 9B). However, by increasing the taper angle θz, a sufficient effect of suppressing the vortex-shaped flow field can be obtained.

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。 In FIG. 6, the case where the tapered portion 123 and the contracted flow portion 121 are discontinuously configured has been described, but the tapered portion 123 and the contracted flow portion 121 may be continuous as shown in FIG. ..

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 the third embodiment of the present invention FIG. 11 is a schematic view showing a flow path structure formed on the microchip according to the third embodiment of the present invention. FIG. 11A is a top view of the microchip, and FIG. 11B is a cross-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 indicate sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 which are arranged with the sample liquid introduction flow path 11 interposed therebetween and join the sample liquid introduction flow path 11 from the side to introduce the sheath liquid. Further, reference numeral 12 indicates a merging flow path that communicates with the sample liquid introduction flow path 11 and the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22, and the sample liquid and the sheath liquid sent from these flow paths merge and flow through. 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 is provided at the center of the confluence flow path 12 through which the sheath liquid laminar flow T flows at the confluence portion of the sample liquid introduction flow path 11 with the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22. Has been done.

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 path depth of the sample liquid introduction flow path 11 in the Z-axis direction is formed to be smaller than the flow path depth of the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22, and the communication port 111 is the sheath liquid introduction flow path 21 and 22. It is provided at a substantially central position in the depth direction of the flow path. Further, the communication port 111 is provided at a substantially central position also in the flow path width direction (Y-axis direction) of the merging flow path 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 from the communication port 111, the sample liquid laminar flow S can be fed as being surrounded by the sheath liquid laminar flow T (next). See also FIG. 12 described in). The position where the communication port 111 is provided is the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 as long as the sample liquid layer flow S is surrounded by the sheath liquid layer flow T in the confluence flow path 12 and the liquid can be fed. It can be located not only at the center position in the depth direction of the flow path but also near it. Similarly, the position of the merging flow path 12 of the communication port 111 in the flow path width direction 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 indicate tapered portions that function to suppress the spiral flow field generated after the merging of the sample laminar flow and the sheath laminar flow described with reference to FIG. The tapered portions 122 and 123 are provided in the confluence flow path 12 in the vicinity of the confluence portion of the sample liquid introduction flow path 11 with the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22. The tapered portion 122 is formed so that the flow path width in the sandwiching direction (Y-axis direction) of the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 with respect to the sample liquid introduction flow path 11 gradually expands and increases in the liquid feeding direction. Further, in the tapered portion 123, the flow path depth in the direction (Z-axis direction) perpendicular to the plane (XY plane) including the sample liquid introduction flow path 11 and the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 gradually narrows according to the flow direction. , Is formed to be small. In the microchip according to the present embodiment, the tapered portions 122 and 123 are configured in a partially overlapping region in the merging flow path 12.

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。 The flow velocity vector field of the fluid in the merging flow path 12 and the functions of the tapered portions 122 and 123 will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the merging flow path 12. 12 (A) corresponds to a PP cross-sectional view in FIG. 11, (B) corresponds to a QQ cross-sectional view, and (C) corresponds to an RR cross-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 into the center of the sheath liquid laminar flow T flowing through the merging flow path 12, a fast flow velocity vector appears in the center of the flow path in the depth direction immediately after that (Fig. In 12 (A), see the dotted arrow). This fast flow velocity vector is generated because the merged sample laminar flow S and the sheath laminar flow T are concentrated in the center of the flow path in the depth direction and tend to flow faster, as described above.

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 width of the sample liquid flow S and the sheath liquid flow T after merging is widened in the Y-axis direction, and in the tapered portion 123, the sample liquid laminar flow S and the sheath liquid layer after merging are expanded. When the laminar flow width of the flow T is narrowed in the Z-axis direction, a flow field (see the solid line arrow in FIG. 12B) is generated in the direction opposite to the fast flow velocity vector generated in the center of the flow path in the depth direction. do. The tapered portions 122 and 123 cancel the flow field generated in the center of the flow path in the depth direction by generating the flow field in the opposite direction, and suppress the development into a spiral flow field. As a result, the sample liquid laminar flow S is maintained in a state of being converged to the center of the flow path 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 laminar flow portion that functions to narrow the laminar flow widths of the sample laminar flow S and the sheath laminar flow T after merging in the Y-axis and Z-axis directions. Since the configuration and operation of the condensing portion 121 are the same as those of the microchip according to the first embodiment, the description thereof will be omitted here. Further, the configuration and operation of the communication port 111 are the same as 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. Deformation example of the flow path structure of the microchip according to the third embodiment In FIG. 11, the tapered portion 122 is formed at the merging flow path 12 at the merging portion of the sample liquid introducing flow path 11 with the sheath liquid introducing flow paths 21 and 22. The case where it is provided downstream of a certain communication port 111 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 portion of the sample liquid introduction flow path 11 with the sheath liquid introduction flow paths 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 where the tapered portion 123 is provided so that the starting point at which the flow path depth in the Z-axis direction starts to narrow coincides with the position of the communication port 111 has been described. 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 portion of the sample liquid introduction flow path 11 with the sheath liquid introduction flow paths 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, a case has been described in which a starting point at which the flow path depth of the tapered portion 123 in the Z-axis direction begins to narrow is provided upstream from the starting point at which the flow path width in the Y-axis direction of the tapered portion 122 begins to widen. 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, there is a case where the end point where the flow path width of the tapered portion 122 in the Y-axis direction ends to widen and the end point where the flow path depth of the tapered portion 123 ends in narrowing in the Z-axis direction are provided at the same positions. As described above, the positions of the end point of the tapered portion 122 and the end point of 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 modified example of the tapered portions 122 and 123. In this modification, the positions of the starting point where the flow path width of the tapered portion 122 starts to widen in the Y-axis direction and the starting point where the flow path depth of the tapered portion 123 starts to narrow in the Z-axis direction are both provided so as to coincide with the communication port 111. ing. Further, the positions of the end point of the tapered portion 122 and the end point of the tapered portion 123 are also provided so as 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 tapered portion 123 and the contracted flow portion 121 are discontinuously configured has been described, but the tapered portion 123 and the contracted flow portion 121 may be continuous as shown in FIG. 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 may be glass or various plastics (PP, PC, COP, PDMS). When an analysis using a microchip is performed optically, it is preferable to select a material having light transmittance, low autofluorescence, and low wavelength dispersion, and therefore 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 laminate a so-called hard coat layer used for an optical disk on the surface thereof. If stains such as fingerprints adhere to the surface of the microchip, particularly the surface of the optical detection unit, the amount of transmitted light may decrease and the optical analysis accuracy may decrease. By laminating a 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 by using a commonly used hard coat agent, and for example, a UV curable hard coat agent to which an anti-fingerprint agent such as a fluorine-based or silicon-based antifouling additive is added is used. Can form a film. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-157579 describes a polyfunctional compound (A) having two or more polymerizable functional groups that can be polymerized by active energy rays, an organic group having a mercapto group, and a hydrolyzable group as a hard coding agent. Alternatively, active energy ray curability containing modified colloidal silica (B) having an average particle size of 1 to 200 nm and surface-modified with a mercaptosilane compound in which a hydroxyl group is bonded to a silicon atom, and a photopolymerization initiator (C). The 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 molding of the sample introduction flow path 11, the sheath liquid introduction flow path 21, 22, the merging flow path 12 including the tapered portions 122, 123, and the condensing portion 121, etc., which are arranged on the microchip, is performed by wet etching of the glass substrate layer. It can be performed by dry etching, nano-imprinting of a plastic substrate layer, injection molding, or cutting. Then, a microchip can be formed by laminating two substrates on which the sample introduction flow path 11 and the like are formed. The substrates can be bonded by a known method such as heat fusion, adhesive, anode bonding, bonding using an adhesive sheet, plasma activation bonding, ultrasonic bonding, or 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 for forming a microchip according to the present invention will be described with reference to FIGS. 15 and 16. FIG. 15 shows a schematic top view of a substrate constituting the microchip according to the present invention. Further, FIG. 16 shows a cross-sectional view of the microchip according to the present invention. FIG. 16B corresponds to the PP cross section in (A).

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 introduction flow paths 21 and 22 and a part of the merging flow path 12 are formed on the substrate a (see FIG. 15 (A)). The substrate a has a sample liquid supply port 3 for supplying the sample liquid to the sample introduction flow path 11, a sheath liquid supply port 4 for supplying the sheath liquid to the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22, and a merging flow path. A discharge port 5 for discharging the sample liquid and the sheath liquid from 12 is also formed. Next, a part of the sample introduction flow path 11, a part of the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 and a part of the confluence flow path 12 are formed on the substrate b (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 together by thermocompression bonding or the like to form a microchip. At this time, the sheath liquid introduction flow paths 21 and 22 have different depths on the substrates a and b so that the sample liquid introduction flow path 11 is located substantially in 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 molded by laminating the substrates a and b on which the sample introduction flow path 11 and the like are formed. Therefore, unlike the microchip in which the guide structure is provided at the opening of the flow path into which the sample liquid layer flow is introduced, which is disclosed in Patent Document 2 described above, it can be manufactured by laminating only two substrates. Therefore, it is easy to form a flow path 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 analyzer according to the present invention The microchip described above can be mounted on the microparticle analyzer according to the present invention. This fine particle analyzer can also be applied as a fine particle sorter that analyzes the characteristics of fine particles and separates the fine particles 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 fine particles contained in the sample liquid sent from the sample introduction flow path 11 downstream of the taper portion 122 or 123 and the condensing portion 121 in the confluence flow path 12 of the microchip. A detection unit for this purpose (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 fed in a state of being converged to the center of the confluence flow path 12 by the tapered portions 122 and 123, and the flow position of the fine particles in the depth direction of the flow path. It is possible to eliminate the variation in the flow rate and the difference in the flow rate of the fine particles caused by this (see FIG. 2 and the like). Therefore, by configuring the detection unit D downstream of the taper units 122 and 123 and detecting the fine particles, the variation of the detection signal based on the difference in the flow speed of the fine particles can be 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, the laminar flow widths of the sample laminar flow S and the sheath laminar flow T can be narrowed down in the flow path width direction and the depth direction by the condensing portion 121 to supply the liquid. It is said that. By narrowing the laminar flow widths of the sample laminar flow S and the sheath laminar flow T, fine particles can be arranged in a row in the sample laminar flow S, and the fine particles in the depth direction of the flow path can be arranged. The variation in the flow position and the difference in the flow rate of the fine particles due to this can be further reduced. Therefore, by configuring the detection unit D downstream of the condensing unit 121 and detecting the fine particles, the fine particles are detected one by one, and the detection signal varies based on the difference in the flow velocity of the fine particles. Can be detected by eliminating as much as possible.

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 detection unit D can be configured as an optical detection system, an electrical detection system, or a magnetic detection system. These detection systems can be configured in the same manner as a conventional microparticle analysis system using a microchip.
Specifically, the optical detection system includes an irradiation system consisting of a laser light source, a condenser lens for condensing and irradiating fine particles with laser light, and light generated from the fine particles by irradiation with the laser light. It is composed of a detection system that detects using a dichroic mirror, a bandpass filter, and the like. The detection of light generated from fine particles can be performed by, for example, a PMT (photomultiplier tube), an area image sensor such as a CCD or CMOS element, or the like.
Further, in the electric detection system or the magnetic detection system, microelectrodes 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. Or, for example, the magnetization, magnetic field change, magnetic field change, etc. of 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 fine particles, scattered light such as Rayleigh scattering or Me 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 measuring the optical characteristics are the forward scattered light when determining the size of the fine particles and the lateral scattered light when determining the structure, depending on the target fine particles and the purpose of sorting. When determining the presence or absence of a fluorescent substance labeled on fine particles, 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 movement direction of the fine particle separation flow path as disclosed in Patent Document 1 and the movement direction of the fine particle installed near the flow path opening to the fine particle separation flow path are controlled. It is also possible to provide an electrode to be used, analyze the characteristics of the fine particles by the overall control unit, and separate 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 the sample liquid laminar flow can be focused at the center of the flow path and fed. Therefore, when a solution containing fine particles is passed through the flow path as a sample liquid to analyze the characteristics of the fine particles, the variation in the flow position of the fine particles in the depth direction of the flow path is eliminated and the analysis accuracy is high. 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 flow path (sample introduction flow path)
111 Communication port 12 Confluence flow path 121 Constriction part 122, 123 Tapered part 21, 22 Second introduction flow path (sheath liquid introduction flow path)
3 Sample liquid supply port 4 Sheath liquid supply port 5 Discharge ports a, b Substrate D Detection unit S Sample liquid laminar flow T Sheath liquid laminar flow

Claims (13)

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と、
前記テーパ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し、
前記テーパ部は、前記基板層の一方及び他方の両方に形成され、
前記検出部は、前記基板層の一方のみに形成され
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、マイクロチップ。
The first introduction flow path for introducing the sample liquid and
Two second introduction channels, which are arranged so as to sandwich the first introduction channel and join the first introduction channel from the side to introduce the sheath liquid, respectively.
A merging flow path that communicates with the first and second introduction flow paths and that the fluids sent from these flow paths merge and flow through is formed in a laminated substrate layer.
The first introduction flow path is formed only on one of the substrate layers,
The second introduction flow path is formed in both one and the other of the substrate layer.
In the merging flow path, the sample liquid flows through the center of the sheath liquid.
The confluence flow path
At least downstream of the confluence of the first introduction flow path and the second introduction flow path in the flow direction, the flow path width in the sandwiching direction of the second introduction flow path with respect to the first introduction flow path is A tapered part that gradually becomes smaller according to the flow direction of the fluid,
A detection unit for fine particles contained in the fluid sent from the first introduction flow path is provided downstream of the tapered portion.
The tapered portion is formed on both one and the other of the substrate layer.
The detection unit is formed on only one of the substrate layers .
The tapered portion is a microchip in which the depth of the flow path in the direction perpendicular to the plane including the first introduction flow path and the second introduction flow path gradually decreases according to the flow direction of the fluid .
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、請求項1に記載のマイクロチップ。 The microchip according to claim 1, wherein the second introduction flow path is formed in both one and the other of the substrate layer. 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、請求項に記載のマイクロチップ。 The second introducing flow path, the flow path depth at one of the substrate layer is larger than the channel depth in the other of said substrate layer, microchip according to claim 2. 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からのいずれか一項に記載のマイクロチップ。 The merge channel is partially formed in both one and the other of said substrate layer, said some non formed only on one of the substrate layer, according to any one of claims 1 3 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からのいずれか一項に記載のマイクロチップ。 The tapered portion has a taper angle in the depth direction of the flow path larger than the merging angle of the second introduction flow path to the first introduction flow path or the throttle angle of the merging flow path, according to claim 1. The microchip according to any one of 4. 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からのいずれか一項に記載のマイクロチップ。
The flow path depth of the first introduction flow path is formed to be smaller than the flow path depth of the second introduction flow path.
The communication port of the first introduction flow path to the merging flow path is provided at a substantially central position in the flow path depth direction of the second introduction flow path , according to any one of claims 1 to 5. The described microchip.
前記連通口は、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に記載のマイクロチップ。 Said communication port, said second is opened in a region including the respective flow path wall of the introduction passage, microchip according to claim 6. 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又はに記載のマイクロチップ。 The starting point of the taper portion than said communication opening with the position or the communication port match is provided on the upstream side or downstream side, microchip of claim 6 or 7. 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からのいずれか一項に記載のマイクロチップ。 In the confluent channel, said sample liquid, and the sheath liquid, a laminar flow is formed, the microchip according to any one of claims 1 to 8. 前記テーパ部の送流方向下流には、流路深さ及び/又は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ている、請求項1からのいずれか一項に記載のマイクロチップ。 The feed stream downstream of the tapered portion, the channel depth and / or channel width is contracted flow section is provided which gradually decreases with flow sending direction, according to any one of claims 1 9 Microchip. 前記縮流部の始点の流路深さ及び流路幅は前記テーパ部の終点の流路深さ及び流路幅と同一である、請求項10に記載のマイクロチップ。 The microchip according to claim 10 , wherein the flow path depth and the flow path width at the start point of the condensing portion are the same as the flow path depth and the flow path width at the end point of the tapered portion. 前記テーパ部と前記縮流部の間に形成される流路の深さ及び/又は幅が一定である、請求項11に記載のマイクロチップ。 The microchip according to claim 11 , wherein the depth and / or width of the flow path formed between the tapered portion and the contracted portion is constant. 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と、前記テーパ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し、前記テーパ部は、前記基板層の一方及び他方の両方に形成され、前記検出部は、前記基板層の一方のみに形成され、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、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。
Two second introduction channels, which are arranged so as to sandwich the first introduction flow path for introducing the sample liquid and the first introduction flow path, and join the first introduction flow path from the side to introduce the sheath fluid. And the merging flow path that communicates with the first and second introduction flow paths, and the fluids sent from these flow paths merge and flow through, are formed in the laminated substrate layer. The first introduction flow path is formed in only one of the substrate layers, the second introduction flow path is formed in both one and the other of the substrate layer, and the sample is formed in the confluence flow path. The structure is such that the liquid flows through the center of the sheath liquid, and the merging flow path is at least downstream of the confluence of the first introduction flow path and the second introduction flow path in the flow direction of the first introduction flow path. A tapered portion in which the width of the flow path in the sandwiching direction of the second introduction flow path with respect to the introduction flow path gradually decreases according to the flow direction of the fluid, and a fluid sent from the first introduction flow path downstream of the tapered portion. It has a detection unit for fine particles contained therein, the tapered portion is formed on both one and the other of the substrate layer, the detection portion is formed on only one of the substrate layers, and the tapered portion is formed. The microchip, in which the depth of the flow path in the direction perpendicular to the plane including the first introduction flow path and the second introduction flow path gradually decreases according to the fluid flow direction .
An irradiation system that irradiates the fine particles passing through the confluence flow path with laser light, and
A detection system that detects light from the fine particles,
A fine particle analyzer consisting of.
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