复合结构体和用于分析微粒子的微芯片的制作方法_2

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每个间隙14都是长方体形状的间隙,所述长方体具有流路3从其打开的表面以及打开的相对表面。以类似于流路3的方式,间隙14利用诸如纳米压印、注入成型、机械加工等技术形成。
[0042]插入基板11和12的间隙14中的嗤合端(engagement end,接合端)21形成在构件2的两端上。啮合端21呈八棱柱形状形成,并且在前视图中具有八角形的形状(参阅图5(C)) ο啮合端21设置在具有长方体形状构件2的主体的两端上。单个流路3形成在构件2的主体中以及两个啮合端21中。
[0043]接下来,将说明第二处理。在第二处理中,将由热变形温度比上述热塑性树脂的热变形温度高的材料制成的构件2插入间隙14中。在第二处理中,将啮合端21插入由重叠的基板11和12形成的间隙14中。图6㈧示出了将啮合端21插入间隙14中的状态。可以执行将啮合端21插入间隙14中,从而使得在基板11和基板12彼此重叠之后,将啮合端21插入间隙14中。然而,可以优选以如下方式执行插入。即,首先,构件2的啮合端21与基板12的形成间隙14的凹部啮合。接下来,基板11与基板12重叠,从而使得基板11的形成间隙14的凹部匹配与基板12啮合的耦合端21的位置。
[0044]为了容易地将啮合端21插入间隙14中,优选的是,间隙14的内径L1等于或略大于啮合端21的外径I。要注意的是,即使当间隙14的内径L1大于啮合端21的外径I时,对形成间隙14并在基板11和12在热压缩下接合时被热变形的壁面13来说必须能够与啮合端21接触,如以下所说明的。要注意的是,这里,内径L1和外径I不被只理解成图6中的垂直方向(Y轴方向)上的内径L1和外径1,而可以被理解成包括水平方向(X轴方向)的任意方向上的直径。
[0045]接下来,将说明第三处理。在第三处理中,基板11和12通过热压缩接合,因此插入在间隙14中的构件2由形成热变形基板11和12的每个间隙14的壁面13固定并保持。在第三处理中,在将啮合端21插入间隙14中之后,基板11和12通过热压缩接合。热压缩接合在比形成基板11和12的热塑性树脂的热变形温度高且比形成构件2的材料的热变形温度低的温度下执行。由于该热压缩操作,基板11和12被热变形,形成间隙14的壁面13热收缩,并且间隙14收缩。另一方面,构件2并没有由于热压操作而热收缩。因此,热变形之后间隙14的内径L/变得小于啮合端21的外径1,并且每个啮合端21都由热收缩壁面13固定并保持,如图6(B)所示。因此,基板11和12以及构件2被接合在一起。
[0046]当执行热压缩操作时,壁面13的热收缩和间隙14的收缩以各向同性的方式发生。具体地,壁面13中形成每个间隙14的四个壁面13,S卩,沿Y轴方向彼此面对的壁面131和132以及沿X轴方向彼此面对的壁面133和134,由于热收缩而均匀向间隙14膨胀。因此,每个啮合端21都保持在间隙14中的中心并由被膨胀相同量的壁面131、132、133和134定位。然后,流路3的形成在基板11和12中的部分和流路3的形成在构件2中的部分被连结和连接在一起(参照图1和图2)。
[0047]以这种方式,利用基板11和12的热收缩将构件2保持并固定在间隙14中的中心。因此,流路3的分别形成在构件2中和基板11和12中的部分可以被容易地且高度准确地定位并被连接在一起而不发生移位。
[0048]考虑到以这种方式形成的壁面13的热收缩量,间隙14的内径LdP啮合端21的外径I被设为适当的直径,从而使得热收缩壁面13可以与每个啮合端21紧密接触。更具体地,间隙14的内径1^被事先设计从而使得热变形之后内径L 2小于啮合端21的外径I。
[0049]这里,说明了每个啮合端21的定位沿X轴方向和Y轴方向在间隙14的内部执行的情况。然而,定位可以只沿一个方向,即,只沿X轴方向由壁面131和132执行或只沿Y轴方向由壁面133和134执行。当定位只沿一个方向执行时,间隙14在X轴方向上的内径L1可以不同于Y轴方向上的内径,并且以类似的方式,啮合端21在X轴方向上的外径I可以不同于Y轴方向上的外径。进一步地,除了 X轴方向和/或Y轴方向之外,还可以沿Z轴方向(沿平行于流路3的方向)执行定位。
[0050]进一步地,优选将设计间隙14的形状和啮合端21的形状设计为使得在壁面13热收缩时壁面13的某些区域不与每个啮合端21接触。如果在壁面13热收缩时壁面13的整个区域与每个啮合端21密切接触,则存在构件2被膨胀至间隙14侧的热塑性树脂的压力变形和损坏的风险。为了避免这种情况的发生,间隙14以长方体形状形成而啮合端21以八棱镜形状形成。因此,当间隙14热收缩时,每个啮合端21的八个表面中的四个不与壁面13接触并在壁面13与这四个表面之间形成间隙。结果,这些间隙充当膨胀热塑性树脂的出口并抑制过多的压力被施加至构件2。
[0051]间隙14的形状和啮合端21的形状不限于长方体形状和八棱柱形状的组合,并且可以是各种形状的组合。例如,如图7(A)和图7(B)所示,啮合端21的形状可以是圆柱形状。进一步地,例如,如图7(C)和图7(D)所示,间隙14可以具有八棱柱形状,啮合端21可以具有圆柱形状。在任何一种情况下,当壁面13热收缩时,壁面13的某些区域与啮合端21紧密接触并用来在间隙14中定位每个啮合端21,同时壁面13的其他区域与每个啮合端21形成间隙并用来抑制过多的压力被施加至构件2。
[0052]为了改善液体密封性,可以设置密封剂或者可以对利用基板11和12的热变形接合的基板11和12和构件2之间的接合部执行利用密封剂的处理。密封可以通过由橡胶等制成的弹性构件(O形环等)设置在接合部上的方法,向接合部涂敷接合剂的方法来执行。
[0053]3.用于分析微粒子的微芯片
[0054]作为上述微芯片A的实施方式的具体实例,将说明微芯片A用于分析微粒子的实例。要注意的是,上述专利文献I可以被称为用于分析微粒子的微芯片。
[0055]在图8中所示的微芯片A中,由晶体制成的构件2被嵌入通过热压缩接合基板而形成的热塑性树脂基板中。包含微粒子的液体(以下称为“样本液体”)流过的流路3形成在基板和构件2中。
[0056]从样本入口 311将样本液体引入流路3。包含在样本液体中的微粒子可以是生物相关微粒子,比如细胞、微生物和脂质体,或者可以是合成粒子,比如胶乳粒子、凝胶粒子和工业粒子。生物相关微粒子包括形成各种类型的细胞的染色体、脂质体、线粒体和细胞器。将成为目标的细胞包括动物细胞(造血细胞等)和植物细胞。微生物包括细菌比如大肠杆菌,病毒比如烟草花叶病毒,真菌比如酵母等。进一步地,假设生物相关微粒子可以包括生物相关聚合物,比如核酸、蛋白质以及核酸和蛋白质的复合物。进一步地,工业粒子例如可以是有机或无机聚合物材料、金属等。有机聚合物材料包括聚苯乙烯、苯乙烯二乙烯苯、聚甲基丙烯酸甲酯等。无机聚合物材料包括玻璃、二氧化硅、磁性材料等。金属包括金胶体、铝等。通常,这些粒子的形状是球体。然而,这些粒子可以具有除球体之外的形状,这些粒子的尺寸和质量不受特别限制。
[0057]在样本液体由从鞘流入口 312引入的鞘液包围的状态下,将样本液体通过流路3送入。从鞘流入口 312引入的鞘液被分成两个方向上的流并送入。之后,在与从样本入口311引入的样本液体的汇流部处,鞘液结合样本液体从而使得鞘液的流从两个方向夹置样本液体。因此,在汇流部形成了三维层流,从而使得样本液体层流位于鞘液层流的中心。
[0058]参考编号4表示吸入流路。当流路3中出现阻塞或气泡时,吸入流路4通过向流路3的内部施加负压而暂时使液流反向以便解决阻塞或气泡。吸入出口 42形成在吸入流路4的一端,负压源,比如真空栗与这一端连接,而吸入流路4的另一端在流通开口 41处与流路3连接。
[0059]使微粒子流过流路3,从而使得微粒子在形成的三维层流中成行设置,并被送入由光学检测设备B照射的光照射部。光学检测设备B包括:照射系统,包括激光源、相对于微粒子聚焦/照射激光束的聚光透镜、二色镜、带通滤波器等;以及检测系统,检测通过照射激光从微粒子发出的待测光。检测系统例如由光电倍增管(PMT)、区域成像设备比如电荷耦合设备(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)元件等形成。要注意的是,在图8中,仅示出聚光透镜作为光学检测设备B。进一步地,图8示出了照射系统和检测系统利用相同的光路形成的情况。然而,照射系统和检测系统可以利用单独的光路形成。
[0060]由光学检测设备B的检测系统检测的待测光是通过照射测量光从微粒子发出的光。例如,可以使用前向散射光、侧散射光、来自瑞利散射和Mie散射等的散射光,以及荧光。将这些类型的待测光转换为电信号,并基于电信号确定微粒子的光学特性。
[0061]穿过光照射部的样本液体从设置在流路3 —端上的喷射端口 321被排至微芯片A外部的间隙。此时,如果微芯片A被振动元件振动,则样本液体可以作为包含微粒子的液滴被排至微芯片A外部的间隙。利用插入充电电极入口 5的电极将电荷施加至排出的液滴。
[0062]在微芯片A外部的间隙中,一对电极被设置为彼此面对从而使得这对电极沿排出的液滴的移动方向将移动液滴夹在中间。液滴的移动方向由这对电极与液滴之间的电排斥力(或吸力)控制。因此,包含在液
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