專(zhuān)利名稱(chēng)：微流控芯片、微粒分類(lèi)裝置以及流控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在諸如細(xì)胞和孩i珠的翁L粒收集中的孩i流控芯片、 其上安裝有微流控芯片的微粒分類(lèi)裝置以及控制微流控芯片中的 流動(dòng)的方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于從混合存在多種微粒的溶 液中分離和收集所需微粒的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，已開(kāi)發(fā)了孩i流控芯片，其中，通過(guò)用在半導(dǎo)體工業(yè)中 的樣乏加工才支術(shù)的應(yīng)用，在由i者如石圭和3皮璃的無(wú)才幾材津?；蛑T如塑庫(kù)牛的 聚合物材料形成的基板中制造用于化學(xué)和生物分析的微細(xì)通道和 區(qū)(zone )。能夠-使用少量樣品進(jìn)行測(cè)量的這些纟效流控芯片可以以寸氐 成本制造，并且適合于任意使用。因此，這些微流控芯片已開(kāi)始用 在各種領(lǐng)域(諸如流式細(xì)胞儀、液相色譜法中的電化學(xué)檢測(cè)器、醫(yī)
療保現(xiàn)場(chǎng)中的小型電化學(xué)傳感器等)中。
另外，也提出用于基于在分析區(qū)中的分析結(jié)果來(lái)分類(lèi)和收集諸 如細(xì)胞和微珠的微粒的技術(shù)(參見(jiàn)下文稱(chēng)為專(zhuān)利文獻(xiàn)1的日本專(zhuān)利
47>開(kāi)第2003-107099號(hào)、下文稱(chēng)為專(zhuān)利文獻(xiàn)2的曰本專(zhuān)利7>開(kāi)第 2006-220423號(hào)、下文稱(chēng)為專(zhuān)利文獻(xiàn)3的日本專(zhuān)利^^開(kāi)第2004-85323 號(hào)、下文稱(chēng)為專(zhuān)利文獻(xiàn)4的曰本專(zhuān)利爿>開(kāi)第2003-344260號(hào))。例如， 在專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的微流控芯片中，在用于分類(lèi)和收集微粒的分類(lèi) 通道的入口附近生成交變電場(chǎng)，并通過(guò)相斥的介電遷移力來(lái)對(duì)孩爻粒 進(jìn)行分類(lèi)。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所述的細(xì)胞分類(lèi)器芯片中，在與含 微粒液體接觸的位置處設(shè)置具有含電解質(zhì)凝膠的凝膠電極，并通過(guò) 利用電泳力對(duì)樣i粒進(jìn)4于分類(lèi)。
另一方面，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3所述的細(xì)胞分析和分離裝置中，通過(guò) 利用超聲波或靜電力將^f效粒導(dǎo)入預(yù)定的分支通道來(lái)分離《效粒。此 外，專(zhuān)利文獻(xiàn)4披露了一種用于控制微粒的移動(dòng)方向的方法，其中， 用激光照射禁止纟鼓粒穿透的分支通道，并且在液體中生成沖擊波。
發(fā)明內(nèi)容
然而，根據(jù)相關(guān)技術(shù)的上述微流控芯片具有以下問(wèn)題。在如專(zhuān) 利文獻(xiàn)1~4中所述的相關(guān)技術(shù)的分離和收集方法中，樣t粒將沿與 含微粒液體的流動(dòng)方向不同的方向移動(dòng)，為此，需要向樣吏粒施加強(qiáng) 作用力。因此，將收集的微粒易于受到損害。具體地，在微粒為諸 如細(xì)胞的生物材料的情況下，會(huì)殺死將被收集的細(xì)胞等。
另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1~4中所述的方法中，在通道中連續(xù)流動(dòng) 的液體中所包含的微粒的移動(dòng)方向被改變。在移動(dòng)方向的這個(gè)改變 的影響下，擾亂了在上游側(cè)的流動(dòng)，從而降低了微粒的分析精度和 收集精度。此外，在應(yīng)用通過(guò)電場(chǎng)或磁場(chǎng)控制孩t粒的移動(dòng)方向的方 法的情況下，微流控芯片的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
此外，在根據(jù)相關(guān)技術(shù)的流式細(xì)胞儀中所使用的"Jet in "系 統(tǒng)中，諸如細(xì)胞的微粒在大氣中被分離和收集，從而易于生成包含孩吏粒的氣溶膠。因此，存在微粒相互污染的可能性或由于包含在氣 溶膠中的生物危害材料(微粒)而引起的測(cè)量操作者受傳染病感染
的可能性。
因此，需要樣么流控芯片、孩史粒分類(lèi)裝置以及流控方法，它們幾
乎對(duì)樣i粒沒(méi)有損害，并且通過(guò)它們，可以快速、并奇確且安全地控制 微粒在密封的微流控芯片通道中的移動(dòng)方向。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種微流控芯片，包括通道， 含微粒液體從中流過(guò)；以及氣體噴射部，帔配置為朝向從通道噴出 的含孩i粒液體噴射氣體。
在該微流控芯片中，從氣體噴射部朝向含孩i粒液體噴射氣體， 從而可以在抑制對(duì)微粒的損害的同時(shí)精確地控制微粒的移動(dòng)方向。
另夕卜，微流控芯片可以包括腔區(qū)，包含微粒的液滴被引入其 中；以及多個(gè)分支區(qū)，與腔區(qū)連通。在這種情況下，可以通過(guò)氣體 來(lái)改變液滴在腔區(qū)中的移動(dòng)方向，/人而將液滴導(dǎo)入任意選4奪的一個(gè) 分支區(qū)中。
此夕卜，在設(shè)置氣體引入部的情況下，在通道中流動(dòng)的液體可以 4皮通過(guò)氣體引入部引入的氣體分成液滴，其中，氣體引入部從至少 一個(gè)^黃向側(cè)與通道合流(join)并且氣體通過(guò)其^皮引入通道。
此外，也可以通過(guò)調(diào)節(jié)氣體的流率和/或壓力來(lái)任意地控制樣i粒 的移動(dòng)方向。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例，提供了 一種其上可以安裝上述凝: 流控芯片的微粒分類(lèi)裝置。
6在微粒分類(lèi)裝置中，通過(guò)氣體來(lái)控制微粒的移動(dòng)方向，以使對(duì) 微粒的損害很少。另外，可以快速、精確且安全地控制孩史粒的移動(dòng)方向。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了4效流控芯片中的流控方
法，包括以下步驟朝向包含微粒并且在微流控芯片中形成的通道 中流動(dòng)的液體噴射氣體，以控制樣M立的移動(dòng)方向。
在該流控方法中，可以基于預(yù)定凄t量的樣M立，將含^鼓粒液體分 為液滴。
此外，為了收集，含微粒液體可以通過(guò)氣體被導(dǎo)入任選的一個(gè) 區(qū)中。
#4居本實(shí)施例，通過(guò)吹氣體來(lái)控制^t粒的移動(dòng)方向，以在幾乎 不會(huì)4吏樣i粒受到損害的同時(shí)，可以快速且津fr確地控制孩i粒的移動(dòng)方 向。另外，可以在微流控芯片中的封閉空間中分類(lèi)并收集微粒。因 此，不存在微粒相互污染的可能性或由于氣溶膠等引起的測(cè)量操作 者受傳染病感染的可能性。因此，即使在微粒為生物危害材料的情 況下，仍能夠安全且衛(wèi)生地^M于預(yù)期的操作。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的微流控芯片的結(jié)構(gòu)的平面
圖2是示意性示出利用圖1所示的微流控芯片來(lái)對(duì)微粒進(jìn)行分 類(lèi)的方法的截面圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第 一實(shí)施例的變型的微流控芯片的結(jié)構(gòu) 的平面圖；以及圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的微流控芯片的部分結(jié)構(gòu)的 》文大截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，以下將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。順便提及， 本發(fā)明并不限于以下的實(shí)施例。
首先，將描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的微流控芯片。圖l是示 意性示出根據(jù)本實(shí)施例的微流控芯片的結(jié)構(gòu)的平面圖。如圖1所示， 該實(shí)施例中的微流控芯片1具有液體通道2，含孩i粒液體從中流 過(guò)；以及氣體通道3，諸如空氣或惰性氣體(例如，二氧化^灰或氮) 的氣體/人中流過(guò)。
在液體通道2的上游側(cè)，形成有通過(guò)其引入其中分散有微粒的 樣品液的樣品液引入通道21和用于將鞘液引入其中的鞘液引入通 道22。樣品液4皮鞘液包住以形成層流，并且4吏處于這個(gè)狀態(tài)的層流 流入液體通道2。這就確〗呆樣品液中的樣Ui在浮皮鞘液包圍的狀態(tài)下 相繼流動(dòng)，并且粒子基本上沿流動(dòng)方向4要4于^"準(zhǔn)。
用于形成這種層力t的方法實(shí)例包4舌以下方法沖羊品'液51入通道 21由微管構(gòu)成，并且樣品液被引入到流過(guò)鞘液引入通道22的鞘液 的中心部分中。用以此方式配置的樣品液引入通道21和鞘液引入 通道22，無(wú)需形成復(fù)雜通道就能夠容易產(chǎn)生層流。
另夕卜，可以在樣品液引入通道21和鞘液引入通道22合流的位 置或者合流位置的下游側(cè)i殳置通道寬度向下游逐漸縮小的縮小部 23。在通道寬度在合流位置的下游側(cè)縮小的情況下，可以將樣品液 引入通道21的寬度設(shè)置為充分大于微粒的尺寸，使得可以防止發(fā) 生通道21被微粒堵塞。此外，在設(shè)置這種縮小部23的情況下，可以將在樣品液和鞘液形成層流的條件下的流動(dòng)寬度調(diào)節(jié)為任意尺 寸，使得還能夠提高用測(cè)量光進(jìn)行照射的精度。
順便提及，樣品液引入通道21和鞘液引入通道22并不限于圖 1中所示的結(jié)構(gòu)，而是在可以由沖羊品'液和鞘'液形成上述層;克的范圍 內(nèi)，可以應(yīng)用各種結(jié)才勾。
另 一方面，在液體通道2和氣體通道3的下游端部處i殳置腔(腔 區(qū))4,并且液體通道2和氣體通道3被配置為使分別流過(guò)它們的 液體和氣體的流動(dòng)方向在腔4內(nèi)交叉。具體地，在才艮據(jù)本實(shí)施例的 微流控芯片1中，從氣體通道3中噴射的氣體撞擊在從液體通道2 噴出的含樣支粒液體或液滴上。
另外，腔4的內(nèi)部充滿了從氣體通道3噴射的氣體。流過(guò)液體 通道2的含孩t粒液體一旦流入腔4就被分為液滴，4吏得在腔4中， 含孩t粒流體以含樣t粒液滴的狀態(tài)移動(dòng)。因此，在液體通道2的末端 處將氣體吹向含纟效粒液體或液滴，從而可以抑制氣體噴射對(duì)液體通 道2中的上游側(cè)上的流動(dòng)的影響。順使j是及，腔4的表面優(yōu)選地凈皮 拋光以防水，以在腔4中維持液滴狀態(tài)。
此外，分支區(qū)5和分支區(qū)6祐 沒(méi)置為與腔4相連。分支區(qū)5和 6中的一個(gè)用作用于保留將^^皮收集的孩t粒的收集液體貯存部，而另
如，分支區(qū)5和6可以:故配置為如圖1所示，4吏分支區(qū)5與液體通 道2的流動(dòng)方向同軸地形成，并且在與分支區(qū)5相比更遠(yuǎn)離氣體通 道3的末端(氣體噴出部)的位置處形成分支區(qū)6。
在這種情況下，可以通過(guò)從氣體通道3噴射的氣體的存在/不存 在來(lái)調(diào)節(jié)含孩i粒液滴的移動(dòng)方向。具體地，當(dāng)期望將液滴導(dǎo)入分支區(qū)5中時(shí)，并不乂人氣體通道3向液滴噴射氣體，并JM又對(duì)應(yīng)當(dāng)導(dǎo)入 分支區(qū)6中的液滴噴射氣體。
另夕卜，分支區(qū)5和6需要設(shè)置有通過(guò)其取出保留在內(nèi)部的微粒 和液體的孔或開(kāi)口 (aperture),并i殳置有通過(guò)其釋》文乂人氣體通道3 噴射的氣體的排氣口。通過(guò)排氣口排出從氣體通道3噴射的氣體， 乂人而可以防止月空4內(nèi)部的壓力上升。
順便提及，構(gòu)成上述微流控芯片1的材料實(shí)例包括聚碳酸酯、 環(huán)烯聚合物、聚丙烯、PDMS (聚二甲基硅氧烷)、玻璃和硅。在這 些材料中，鑒于其良好的可加工性及其利用成型裝置就能夠廉價(jià)復(fù) 制的能力，優(yōu)選的是諸如聚碳酸酯、環(huán)烯聚合物和聚丙烯的聚合物材料。
現(xiàn)在，以下將以孩i流控芯片在^皮安裝在樣t粒分類(lèi)裝置上的狀態(tài) 下被使用的情況為例來(lái)描述本實(shí)施例中的微流控芯片l的操作。圖 2是示意性示出通過(guò)使用本實(shí)施例中的微流控芯片1來(lái)分類(lèi)微粒的 方法的截面圖。順便提及，圖2示出了與微流控芯片1的厚度方向 垂直的截面。
其上安裝本實(shí)施例中的微流控芯片1的微粒分類(lèi)裝置可能需要 至少包括樣品液供給部，用于將樣品液引入樣品液引入通道21; 鞘液供給部，用于將鞘液引入鞘液引入通道22;氣體供給部，能夠 在預(yù)定條件下將氣體引入氣體通道3;以及沖企測(cè)部，用于4企測(cè)在液 體通道2中流動(dòng)的樣^立。
在將微流控芯片1安裝在細(xì)微粒分類(lèi)裝置上并且從包含多種微 粒10a、 10b的樣品液中收集將^皮收集的所需橫b險(xiǎn)10a的情況下， 首先，將樣品液引入通道21和鞘液引入通道22連接至分別設(shè)置在樣品液供給部和鞘'液供給部中的液體進(jìn)給泵。通過(guò)液體進(jìn)菱合泵將樣
品液供給樣品液引入通道21，并將鞘液供給鞘液引入通道22。
這導(dǎo)致樣品液^1鞘液外圍包圍并在縮小部23中形成了具有預(yù) 定寬度的層流。在這種情況下，通過(guò)在樣品液和鞘液之間產(chǎn)生輕凝: 的壓力差，基本上就可以使包含在樣品液中的多種孩史粒10a和10b
按行對(duì)準(zhǔn)。
接下來(lái)，在沖企測(cè)部處，；險(xiǎn)測(cè)引入到液體通道2中的孩i粒10a和 10b中的每一個(gè)并辨別該微粒是否為將收集的所需微粒。用于辨別 的方法沒(méi)有具體限制，而是可以采用在根據(jù)相關(guān)技術(shù)的基于微流控 芯片的微粒分析系統(tǒng)中所使用的任何方法。例如，當(dāng)用作為激發(fā)光 的激光來(lái)照射穿過(guò)液體通道2的層流時(shí)，孩史粒10a和10b逐一4黃穿 (pass across)激光。在這種情況下，才企測(cè)到通過(guò)激光的激發(fā)而乂人 每個(gè)微粒產(chǎn)生的熒光和/或散射光，從而可以辨別每個(gè)微粒的種類(lèi) 等。
隨后，如圖2所示，基于在檢測(cè)部的辨別結(jié)果，將層流7中的 孩i粒10a和樣i粒10b均導(dǎo)入分支區(qū)6或分支區(qū)5。例如，在分支區(qū) 6為用于保留將收集的微粒10a的收集液體貯存部而分支區(qū)5為用 于保留包含另一些微粒10b的廢棄液體的廢棄液體貯存部的情況 下，當(dāng)噴出將被收集的微粒10a時(shí)，以預(yù)定流速和預(yù)定流率從氣體 通道3噴射空氣或諸如二氧化碳和氮的惰性氣體。結(jié)果，通過(guò)從氣 體通道3噴射的氣體引導(dǎo)包含將被收集的微粒10a的液滴9a并且 使液滴9a在腔4中朝向分支區(qū)6移動(dòng)。
另一方面，當(dāng)噴出不是將被收集的微粒10b時(shí)或當(dāng)噴出不包含 任何孩i粒的液滴時(shí)，并不進(jìn)行,人氣體通道3的氣體噴射。結(jié)果，包 含不是將被收集的微粒10b的液滴9b和不包含任何微粒的液滴均 被導(dǎo)致在腔4中朝向分支區(qū)5移動(dòng)。因此，在使用本實(shí)施例中的微
ii流控芯片l的分類(lèi)方法中，可以通過(guò)從氣體通道3噴射的氣體的存 在/不存在來(lái)控制孩i粒10a、 10b的移動(dòng)方向。
順侵^是及，例如，可以乂人才全測(cè)部至液體通道2的下游端部(液 滴噴出部)的3巨離和流過(guò)液體通道2的液體(層流7)的流速來(lái)計(jì) 算用于從氣體通道3噴射氣體的定時(shí)。雖然在本實(shí)施例中分支區(qū)6 用作收集液體貯存部并且向包含將被收集的微粒10a的液滴噴射氣 體，但是本發(fā)明并不限于該結(jié)構(gòu)，而是可以采用分支區(qū)5用作收集 液體貯存部的結(jié)構(gòu)。在后一情況下，當(dāng)噴出包含將被收集的微粒10a
的液滴時(shí)，不凈丸行從氣體通道3的氣體噴射，而當(dāng)噴出另 一些液滴 時(shí)，噴射氣體。例如，在樣品液中包含的將被收集的微粒的比例較 高的情況下，該方法4艮有^:。
如上所述，在根據(jù)本實(shí)施例的微流控芯片l中，向?qū)⒈皇占?所需微粒10a噴射氣體，從而控制微粒10a的移動(dòng)方向。因此，與 通過(guò)電場(chǎng)或,茲場(chǎng)控制孩t粒的移動(dòng)方向的相關(guān)才支術(shù)的樣i流控芯片的 情況相比，可以減少只于樣b粒10a的損害。
另外，雖然在通過(guò)電場(chǎng)控制^^滴的移動(dòng)方向的情況下需要以高 精度對(duì)含微粒的液滴進(jìn)行充電，但是在根據(jù)本實(shí)施例的微流控芯片 1中，無(wú)需使液滴經(jīng)歷充電處理等。因此，在本實(shí)施例的微流控芯 片l中，可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，此外，盡管簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，但仍可以快速且精 確地控制微粒的移動(dòng)方向。結(jié)果，與根據(jù)相關(guān)技術(shù)的微流控芯片的 情況相比，可以實(shí)現(xiàn)以較低成本并且更高速和更高精度進(jìn)行分類(lèi)。
此外，在根據(jù)本實(shí)施例的微流控芯片l中，可以在微流控芯片 1的封閉內(nèi)部空間中分類(lèi)并收集微粒10a,從而不必?fù)?dān)心微粒相互 污染或由于包含在氣溶膠等中的生物危害材料引起的測(cè)量者受傳 染的感染。因此，即使微粒為生物材料，仍可以安全且衛(wèi)生地執(zhí)行
預(yù)期操作。順便提及，雖然在根據(jù)本實(shí)施例的微流控芯片1中，在微流控
芯片體內(nèi)部形成氣體通道3并且從氣體通道3朝向樣t粒噴射氣體， ^f旦是本發(fā)明并不限于該結(jié)構(gòu)，并且代替氣體通道3，可以〗吏用細(xì)管。 這確?？梢愿菀椎卣{(diào)節(jié)噴射條件，諸如朝向含樣i粒液體或液滴噴 射氣體的位置。
此外，雖然在圖1所示的孩i流控芯片中，液體通道2和氣體通 道3一皮配置在其流動(dòng)方向垂直相交的^f立置，^f旦是本發(fā)明并不限于該 配置。具體地，可以沖艮據(jù)期望液滴移動(dòng)的方向^f壬意;l也i殳置流動(dòng)方向 相交的角度。
此外，在本實(shí)施例的孩"危控芯片l中，用于保留收集液體的分 支區(qū)6可以填滿防干燥凝膠。將被分類(lèi)的稀有細(xì)胞(諸如干細(xì)胞) 的數(shù)量(比例)極其小，在從每成千上萬(wàn)個(gè)細(xì)胞有一個(gè)細(xì)胞到每幾 百萬(wàn)個(gè)細(xì)胞有一個(gè)細(xì)胞的范圍內(nèi)。因此，即使被分類(lèi)到分支區(qū)6中， 但是在測(cè)量和恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，細(xì)胞也可能干燥致死。另夕卜， 在分支區(qū)6填滿用于防止細(xì)胞干燥的生理鹽水的情況下，包含在收 集液體中的細(xì)胞的凄t量4艮小^f吏得難以^^人液體中沖合取細(xì)胞。此夕卜，這 些稀有細(xì)胞具有以下問(wèn)題當(dāng)分類(lèi)速度>^是高時(shí)，通過(guò)與通道或分類(lèi) 區(qū)的側(cè)壁的碰撞會(huì)損害細(xì)胞。
鑒于此，用于保留收集液體的分支區(qū)6優(yōu)選地填滿抗干燥凝膠， 從而能防止分類(lèi)細(xì)胞干燥并且防止細(xì)胞與分支區(qū)等的側(cè)壁碰撞。另 外，在通過(guò)打開(kāi)收集液體保留的分支區(qū)6的上表面進(jìn)行分類(lèi)操作之 后連同凝膠一起恢復(fù)分類(lèi)細(xì)胞的情況下，可以確定且容易地收集分 類(lèi)細(xì)胞。在這種情況下，在從分支區(qū)6填滿凝膠到連同凝膠一起恢 復(fù)分類(lèi)細(xì)胞的期間，分支區(qū)6的上表面中的開(kāi)口可以保持用膜等封 閉，,人而可以防止凝力交干燥。可以才艮據(jù)將收集的細(xì)月包的種類(lèi)和特4正來(lái)適當(dāng)?shù)剡x擇抗干燥凝 膠。例如，可以使用瓊脂培養(yǎng)基、常用于細(xì)胞的凝膠等作為抗干燥凝膠。
另夕卜，在用磁抗體等預(yù)先改變諸如細(xì)胞的微粒的情況下，可以
通過(guò)利用磁力等將被分類(lèi)到分支區(qū)6中的將被收集的微粒10a收集 到特定位置。這樣即使所需微粒的數(shù)量極小，仍能夠有效地收集將 收集的所需微粒。
另一方面，雖然在根據(jù)本實(shí)施例的微流控芯片1中僅設(shè)置兩個(gè) 分支區(qū)，但是本發(fā)明并不限于該結(jié)構(gòu)，而是可以設(shè)置三個(gè)以上的分 支區(qū)。例如，在極少收集多種微粒的情況下，設(shè)置用于保留收集液 體的對(duì)應(yīng)數(shù)量的分支區(qū)，從而，可以基于種類(lèi)來(lái)分類(lèi)并收集將收集 的微粒。圖3是示出根據(jù)本實(shí)施例的變型的微流控芯片的結(jié)構(gòu)的平 面圖。順便提及，在圖3中，與圖1所示孩i流控芯片l相同的組件 用與以上使用相同的符號(hào)來(lái)表示，并且這里省略了這些組件的詳細(xì) 描述。
如圖3所示，在該變型中的孩t流控芯片11中，三個(gè)分支區(qū)5、 6a和6b祐:i殳置為與腔4相連。在這些分支區(qū)5、 6a和6b中，與液 體通道2的流動(dòng)方向同軸地形成的分支區(qū)5用作廢棄液體貯存部， 并且在與分支部5相比更遠(yuǎn)離氣體通道3的下游端部(氣體噴出部) 的位置處形成的分支區(qū)6a和6b用作收集液體貯存部。
在微流控芯片11中，基于在檢測(cè)部處進(jìn)行的辨別結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié) 從氣體通道3噴射的氣體的流率或壓力，乂人而可以控制孩史粒的移動(dòng) 方向。具體地，在將孩i粒導(dǎo)入分支區(qū)6a的情況下，與將微粒導(dǎo)入 分支區(qū)6b的情況相比，充分降低了從氣體通道3噴射的氣體的流 率或壓力。這確保了可以基于種類(lèi)來(lái)對(duì)微粒進(jìn)行分類(lèi)。順便提及，
14除前述結(jié)果和效果之外，本實(shí)施例中的微流控芯片11的結(jié)構(gòu)和效 果與上述第一實(shí)施例中的纟鼓流控芯片l相同。
現(xiàn)在，以下將描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的微流控芯片。圖4 是示出本實(shí)施例中的部分微流控芯片的放大截面圖。順便提及，在 圖4中，與才艮據(jù)以上第一實(shí)施例的孩支流控芯片l相同的組件用與以 上所使用相同的符號(hào)來(lái)表示，并且這里省略了這些組件的詳細(xì)描 述。雖然在上述第一實(shí)施例的樣i流控芯片1中，在向液體通道2的 下游端部或腔4中噴出液體時(shí)形成液滴，但是本發(fā)明并不限于該結(jié) 構(gòu)，而是可以在液體通道2中形成液滴。
如圖4所示，在才艮據(jù)本實(shí)施例的孩i流控芯片31中，在才企測(cè)部 和液體通道32的下游端部之間設(shè)置一對(duì)氣體引入部34a和34b。此 外，在該孩i流控芯片31中，以預(yù)定定時(shí)乂人氣體引入部34a和34b 引入氣體，乂人而^1尋由樣品液和在才羊品液的外圍中流動(dòng)的鞘液構(gòu)成的 層流分為液滴。結(jié)果，在液體通道32中形成包含微粒10a或微粒 10b的'液滴。
順便提及，雖然在圖4中將氣體引入部34a和34b設(shè)置液體通 道32的兩個(gè)一黃向側(cè)，^f旦是本發(fā)明并不限于該結(jié)構(gòu)，只要將至少一 個(gè)氣體引入部設(shè)置在液體通道32的4黃向側(cè)。
與上述的第一實(shí)施例相同，基于在檢測(cè)部中進(jìn)行的辨別的結(jié) 果，通過(guò)從氣體通道33噴射的氣體來(lái)分別控制包含微粒10a和10b 的液滴9a和9b中的每一個(gè)的移動(dòng)方向。具體i也，i殳置與液體通道 32連通的兩個(gè)分支通道35和36，在流動(dòng)方向與液體通道32的流 動(dòng)方向同軸的分支通道35的端部處形成廢棄液體貯存區(qū)37，并且 與流動(dòng)方向與氣體通道33的流動(dòng)方向同軸的分支通道36相連i也形 成收集液體貯存區(qū)38。當(dāng)從液體通道32噴出包含將被收集的樣i粒10a的液滴9a時(shí)， 從氣體通道33噴出諸如空氣或惰性氣體(例如，二氧化石友或者氮) 的氣體，從而將液滴9a導(dǎo)入與收集液體貯存區(qū)38連通的分支通道 36。另一方面，當(dāng)從液體通道32的端部噴出包含不是將被收集的 孩吏粒10b的液滴9b時(shí)，不進(jìn)行乂人氣體通道33的氣體噴射，以將液 滴9b導(dǎo)入與廢棄液體貯存區(qū)37連通的分支通道35中。
順便提及，雖然在本實(shí)施例中的微流控芯片31中將包含微粒 的液滴9a、 9b導(dǎo)入分支通道35和36， ^f旦是本發(fā)明并不限于該結(jié)構(gòu)。 可以采用另一結(jié)構(gòu)，其中，與圖1所示的孩i流控芯片l相同，在液 體通道32的下游端部處設(shè)置一個(gè)腔，并且液滴在被從氣體通道噴 射的氣體引導(dǎo)的同時(shí)移入預(yù)定的分支區(qū)中。此外，與在^f艮據(jù)上述第 一實(shí)施例的變型的孩t流控芯片 一 樣，可以:沒(méi)置三個(gè)以上的分支通 道，并且可以調(diào)節(jié)氣體噴射的強(qiáng)度或方向，A人而可以控制每個(gè)液滴 的移動(dòng)距離或移動(dòng)方向等。
在才艮據(jù)本實(shí)施例的樣i流控芯片31中，由此在含孩吏粒的液體流 過(guò)液體通道32的過(guò)禾呈中形成了含孩M立液滴，乂人而含樣M立液體可以 以任意定時(shí)分離，以在液體通道32中形成液滴。這確?？梢匀我?設(shè)置包含在每個(gè)液滴中的微粒的數(shù)量。此外，由于液體通過(guò)氣體的 引入而#皮強(qiáng)制性地分為液滴，所以可以形成穩(wěn)定液滴。
順便提及，除上述之外，本實(shí)施例中的微流控芯片31的結(jié)構(gòu) 和效果與在上述第一實(shí)施例中的樣i流控芯片相同。
另外，能夠在收集諸如生物聚合物材料的生物相關(guān)微粒(例如， 細(xì)胞或微生物)以及各種合成微粒等時(shí)應(yīng)用根據(jù)本實(shí)施例的微流控 芯片。細(xì)胞的實(shí)例包括諸如血細(xì)胞的動(dòng)物細(xì)月包以及植物細(xì)胞。此夕卜， 樣史生物的實(shí)例包括諸如大腸桿菌等的細(xì)菌、諸如煙草花葉病毒等的病毒以及諸如酵母的真菌。此外，生物聚合物材料的實(shí)例包括諸如 染色體、脂質(zhì)體、線粒體和細(xì)胞器官的、構(gòu)成各種細(xì)胞的那些材料。
另一方面，合成微粒包括由諸如聚苯乙烯、苯乙烯-二乙烯苯、 聚甲基丙烯酸甲酯等有機(jī)聚合體材料形成的微粒；由諸如玻璃、硅 石、磁性材料等無(wú)機(jī)材料形成的微粒；以及由諸如金膠體、鋁等金 屬材料形成的微粒。順便提及，雖然微粒通常為球形形狀，但是根 據(jù)本實(shí)施例的收集孩i粒的方法還可應(yīng)用于非^求形孩t粒，并且孩i粒的 尺寸和質(zhì)量沒(méi)有具體限制。
此外，由于根據(jù)本實(shí)施例的微流控芯片能夠在封閉空間中進(jìn)行 分類(lèi)，所以該微流控芯片對(duì)臨床再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的細(xì)胞分類(lèi)尤其優(yōu)選。
本領(lǐng)域的4支術(shù)人員應(yīng)理解，才艮據(jù)i殳計(jì)要求和其4也因素，可以有 多種修改、組合、再組合和改進(jìn)，均應(yīng)包含在本發(fā)明的4又利要求或 等同物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微流控芯片，包括通道，含微粒液體從中流過(guò)；以及氣體噴射部，被配置為朝向從所述通道噴出的所述含微粒液體噴射氣體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的孩i流控芯片，還包括腔區(qū)，從所述通道向其中引入包含所述微粒的液滴；以及多個(gè)分支區(qū)，與所述腔區(qū)連通；其中，所述液滴在所述腔區(qū)中的移動(dòng)方向被所述氣體改 變，以將所述液滴導(dǎo)入任意選擇的一個(gè)所述分支區(qū)中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微流控芯片，包括氣體引入部，從至少一個(gè)4黃向側(cè)與所述通道合流并通過(guò) 其將氣體引入所述通道，其中，在所述通道中流動(dòng)的所述液體被通過(guò)所述氣體引 入部引入的所述氣體分為液滴。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其中，通過(guò)調(diào)節(jié)所述氣體 的流率和/或所述氣體的壓力來(lái)控制所述;f效粒的移動(dòng)方向。
5. —種孩i粒分類(lèi)裝置，其上安裝有才艮據(jù)^^利要求1至4中任一項(xiàng) 所述的微流控芯片。
6. —種流控方法，包括以下步驟朝向包含樣吏粒并在^效流控芯片 中所形成的通道中流動(dòng)的液體噴射氣體，以控制所述孩t粒的移 動(dòng)方向。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的流控方法，包括以下步驟基于預(yù)定數(shù) 量的所述樣i粒，將所述含樣i粒液體分為液滴。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的流控方法，包括以下步驟通過(guò)所述氣 體將所述含孩M立液滴導(dǎo)入到4壬意選擇的一個(gè)區(qū)中，以對(duì)所述液 滴進(jìn)4亍分類(lèi)。
全文摘要
本文中披露了微流控芯片、微粒分類(lèi)裝置以及流控方法，其中，該微流控芯片包括通道，含微粒液體從中流過(guò)；以及氣體噴射部，被配置為朝向從通道噴出的含微粒液體噴射氣體。通過(guò)本發(fā)明，幾乎對(duì)微粒沒(méi)有損害并且可以快速、精確且安全地控制微粒在密封的微流控芯片通道中的移動(dòng)方向。
文檔編號(hào)G01N33/48GK101644703SQ20091016406
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者篠田昌孝 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社