CN105164538B - 流路设备、分析装置和流体装置 - Google Patents

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Abstract

一种流路设备，设置有容器层和流路层。该容器层具有包含样品的流体被注入其中的注入容器部；和用于回收该流体的收集容器部。该流路层具有连接至该注入容器部和该收集容器部的流路，并且该流路层接合至该容器层。

Description

流路设备、分析装置和流体装置
技术领域
本技术涉及包含样品的流体的流路设备和使用该流路设备的分析装置和流体装置。
背景技术
专利文献1公开了被用于执行样品的化学反应的箱盒(cartridge)。该箱盒由作为刚性体的基板和作为弹性体的容器构成，且在容器中形成流路和通过该流路耦接的两个或多个腔室。例如，箱盒包括用于累积两种溶液的腔室、其中溶液混合以引起反应的反应腔室和流出物收纳腔室。通过旋转和移动滚筒(roller)等并对箱盒的弹性体施加外力，弹性体被粉碎且流路或腔室中的溶液移动(例如，参见专利文献1中的说明书中的段落[0013]和[0016]和图2、图3等)。
专利文献
专利文献1：日本专利申请第2005-37368号。
发明内容
本发明要解决的问题
在专利文献1中公开的箱盒中，例如如在专利文献1的图18中所示，反应物需要通过滚筒的按压力将反应物从排出口挤出。因此，在需要收集样品时，箱盒的操作性差，这是不利的。
本技术的一个目的是提供适用于样品注入和收集任务的流路设备和使用该流路设备的分类装置和流体装置。
用于解决问题的手段
为了实现上述目的，根据本技术提供了一种流路设备，该流路设备包括容器层和流路层。
容器层包括将包含样品的流体注入其中的注入容器部和收集所述流体的收集容器部；和
流路层包括连接至注入容器部和收集容器部的流路并且该流路层与容器层接合。
由于流路层接合到容器层并且注入容器部和收集容器部设置在相同容器层中，所以注入和收集包含样品的流体变的简单且提高了可使用性。
注入容器部可由设置在容器层中的通孔形成或包括设置在容器层中的凹部，同时使用流路层的表面作为底部。
可替代地，收集容器部可由设置在容器层中的通孔形成或包括设置在容器层中的凹部，同时使用流路层的表面作为底部。
收集容器部可包括设置在通孔或凹部中的凹状的累积部。收集容器部还可包括连接至通孔或凹部中的所述累积部的外部区域的收集容器流入通道。通过这种结构，在流体从流路流入收集容器部中的情况下，如果流体经由收集容器流入通道流到累积部的外部区域，则包含在流体沉积物中的样品通过重力累积在累积部。
流路层的流路还可包括相对收集容器流入通道并且连接至流路的收集容器流出通道。以比下沉样品的速度高的速度流动的流体趋于朝向被设置为与收集容器流入通道相对的收集容器流出通道行进，且因此可顺利地流出收集容器流出通道。
容器层可包括不包含样品的流体的第一流入通道，第一流入通道与流路设备的外部和流路层的流路彼此连通。此外，流路层的流路可包括连接至第一流入通道的第一流路，和从第一流路分支并连接至注入容器部的注入容器流入通道和注入容器流出通道。通过这种结构，经由第一流入通道流入第一流路中的流体可围绕注入容器流入通道、注入容器部和注入容器流出通道。包含样品的流体(其已经经由注入容器流出通道流出至第一流路)与不包含样品的流体(其流过第一流路)合流。
注入容器流出通道可具有比第一流路横截面面积小的流路横截面积并且在在第一流路的宽度的中心位置处以与流体的流体方向正交的方向连接至第一流路。通过这种结构，使已经从注入容器流出通道流出的流体与流过第一流路的流体融合以变为层流，并且可排列包括在流体中的样品。
流路层的流路可包括狭窄的通道和经由狭窄的通道和收集容器部连接至第一流路的第二流路。如上所述，通过提供狭窄的通道，可使诸如细胞的微粒作为样品穿过狭窄的通道并进行分析。
容器层可包括连接至第二流路的第二流入通道。可通过第一流路和第二流路形成流体的横向流动。
容器层可包括与第一流路和流路设备的外部彼此连通的流出通道。
流路层的第二流路可包括分支的多个分支通道；并且多个分支通道中的一个连接至收集容器部。通过这种结构，样品穿过所选择的多个分支通道中的一个以在收集容器部中被收集。
流路层可包括电极对，所述电极对被设置在所述流路中并且夹持所述狭窄的通道。通过这种结构，可以对样品进行电分析。
流路层可包括操作电极部，所述操作电极部在所述第二流路中被设置在所述狭窄的通道与所述多个分支通道之间并且将电泳力施加于所述样品。
该容器层可以包括不包含该样品的流体的第一流入通道和第二流入通道，该第一流入通道和该第二流入通道与该流路设备的外部和该流路层的该流路彼此连通。该流路层的该流路可以包括连接至该第一流入通道的第一流路和连接至该第二流入通道的第二流路。该容器层可以包括与该第一流路和该流路设备的外部彼此连通的第一流出通道；和与该第二流路和该流路设备的外部彼此连通的第二流出通道。
流路设备还可包括设置在所述容器层的所述注入容器部和所述收集容器部的上方的膜状的密封构件。通过膜状的密封构件的弹性，例如当在注入容器部中有气泡时，操作者可通过将气泡挤到流路设备外部来密封注入容器部。
流路设备还可包括设置在所述注入容器部与所述流路层的所述流路之间的阀门。通过这种结构，注入容器部和流路可彼此隔离。
阀门可以是水溶性的密封构件。通过这种结构，可隔离注入容器部和流路并且由于包含样品的流体被注入到注入容器部中，所以流体可在预定时间保持在注入容器部内部。
根据本技术，提供了一种分析设备，包括流路设备和装置。
流路设备包括容器层和流路层。容器层包括将包含样品的流体注入其中的注入容器部并且和收集流体的收集容器部。流路层包括连接至注入容器部和收集容器部的流路和包括设置在流路的预定位置处的电极部，且该流路层被接合到容器层。
装置包括使电极部生成电压信号的信号生成部和在样品通过预定位置时测量预定位置处的电量的测量部。
根据本技术的另一方面，提供了一种分析装置，包括流路设备、光照射部和检测部。
流路设备包括容器层和流路层。容器层包括注入有包含样品的流体的注入容器部和收集流体的收集容器部。流路层包括连接至注入容器部和收集容器部的流路并且该流路层被接合到容器层。
光照射部能够将光照射到穿过流路层的流路的预定位置的样品。
检测部检测由于光的照射而从样品发射的荧光和散射光中的至少一个。
根据本技术，提供了一种包括流路设备和流动控制机构的流体设备。
流路设备包括容器层和流路层。容器层包括包含样品的流体被注入其中的注入容器部，和收集流体的收集容器部。流路层包括连接至注入容器部和收集容器部的流路、流路的入口和流路的出口，并且该流路层被接合到容器层。
流动控制机构连接至流路的入口和出口中的每一个并且控制在流路中流动的流体的流动。
容器层可包括不包含样品的流体的第一流入通道和第二流入通道，第一流入通道和第二流入通道与流路设备的外部和流路层的流路彼此连通。流路层的流路可包括连接至第一流入通道的第一流路和连接至第二流入通道的第二流路。容器层可包括与第一流路和流路设备的外部彼此连通的第一流出通道和与第二流路和流路设备的外部彼此连通的第二流出通道。
发明的效果
如上所述，根据本技术可改善样品的注入和收集的操作性。
附图说明
[图1]图1是根据本技术的实施例的流路设备的分解透视图。
[图2]图2是主要示出流路设备的流路的平面图。
[图3]图3是沿图2的线A-A截取的横截面图。
[图4]图4是示出了容器层的注入容器部附近的横截面图。
[图5]图5是示出了容器层的收集容器部附近的横截面图。
[图6]图6A是示出了第一流路和注入容器流出通道的交流附近的平面图。图6B是沿图6A的线B-B截取的横截面图。
[图7]图7是示出了由图3中的虚线包围的正方形区域的部分放大图。
[图8]图8是示出了包括流路设备的分析装置的结构的框图。
[图9]图9是示出了针对注入容器部的样品注入操作。
[图10]图10是示出了在水溶性密封件被溶解时的注入容器部附近的流体流动。
[图11]图11A和B是示出了其中包含样品的流体收纳在注入容器部中的状态。
[图12]图12A和B是示出了在水溶性密封件溶解时流体开始流出至第一流路的状态。
[图13]图13A和B是示出了限制流体从第一流出通道排出并且流体开始流出至第二流路的状态。
[图14]图14A和B是示出了其中流体开始从第二流出通道排出的状态。
[图15]图15是示出了收纳有微粒的收集容器部的收纳部分中的状态。
[图16]图16是示出了从收集容器部收集样品的操作。
[图17]图17A和B是用于说明在变窄的通道附近解除微粒的粘附的方法的示图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本技术的实施例。
1.流路设备
图1是根据本技术的实施例的流路设备的分解透视图。图2主要示出了流路设备100的流路的平面图。图3是沿图2的线A-A截取的横截面图。如将在后面描述的，使用诸如生物细胞的微粒作为样品，且流路设备100是使包括那些微粒的流体流过流路的设备。
如在图2中所示，流路设备100包括流路层40和设置在流路层40上方的容器层50。如图1中所示，流路层40包括多层(例如5层)膜P1、P2、P3、P4和P5，各个层使用树脂作为其底部材料。通常地，容器层50还由包括作为基材的树脂的材料形成。膜P1至P5具有基本相同的尺寸和外形。通过将膜P1至P5层压和粘接而形成流路层40，且通过层压和粘接流路层40和容器层50而形成流路设备100。
如图1中所示，在膜P1至P5之中的预先确定的膜上以预定形状形成为孔的端口A1、A2，...，和形成为狭缝的通道B1、B2，...。端口和通道将膜从前表面(上表面)穿透至后表面(下表面)。因此，通过经由端口彼此连通的通道和经由通道彼此连通的端口，三维地形成跨越多层的流路的任意形状。应注意，膜P5不包括端口和通道并且起到覆盖面的作用。
应注意，为了帮助理解附图，端口和通道的宽度被有意地放大示出，但宽度实际上约为几μm至几百μm的极小的宽度。
容器层50包括由通孔形成的注入容器部51和形成为凹部的收集容器部53。注入容器部51具有在容器部51中流路层40的前表面是其底部的结构。包括微粒的流体被注入到注入容器部51中。当微粒是生物样品时，可用生理盐水溶液或类似物作为流体。由流路层40处理的微粒被收集在收集容器部53中。同样在容器层50中，将端口C1、C2，...设置为孔(通孔)。在收集容器部53中，收集容器流入通道54和收集容器流出通道55被设置为孔(通孔)，如将在后面描述的。
如在图1和图2中所示，通道B1和B2形成于膜P2上，且通道B3和B4形成于膜P4上。当在平面图中看时，通道B1和B3彼此部分重叠。
设置在膜P2中的通道B1主要形成第一流路11、注入容器流入通道13和注入容器流出通道15。设置在膜P4中的通道B3主要形成第二流路12和分支部(多个分支通道16和17)。如在图2中所示，第二流路12设置在第一流路11下方，且第一流路11和第二流路12经由形成于膜P3上的狭窄的通道K(端口A14)彼此连通。狭窄的通道K的流路横截面积比流路设备100的其它流路的横截面积小。例如，狭窄的通道K的直径被设置为约为单个微粒可穿过的尺寸(10μm至20μm)。
容器层50的端口C1用作不包括微粒的流体流入其中的第一流入通道56的入口，且端口C1经由膜P1的端口A1连接至第一流路11的上游端。注入容器流入通道13朝向上游端从第一流路11分叉，且注入容器流出通道15朝向下游端从第一流路11分叉。注入容器流出通道15是设置在膜P4中的通道B4。
注入容器流入通道13的下游端经由膜P1的端口A2连接至注入容器部51。注入容器流出通道15的上游端经由设置在膜P3中的端口A18、设置在膜P2中的端口A19和设置在膜P1中的端口A3连接至注入容器部51。具体而言，形成注入容器流入通道13、注入容器部51，和注入容器流出通道15以绕过第一流路。第一流路11的下游端经由膜P1的端口A4连接至第一流出通道57(流出通道)，和容器层50的端口C3，即，与流路设备100的外部连通。
通道B1的第一流路11中沿着x方向形成的流路的宽度(图2中的y方向上的宽度)被设置为大于注入容器流入通道13、注入容器流出通道15等的宽度(图2中的x方向上的宽度)。注入容器流出通道15的结构具体设计如下。
图6A是示出第一流路11和注入容器流出通道15的合流处附近的平面图。图6B是沿图6A的线B-B截取的横截面图。注入容器流出通道15的流路截面面积被设计为比第一流路11的流路截面面积小。此外，注入容器流出通道15在正交于第一流路11的流动方向(本文中的x方向)的方向(本文中的y方向)上在第一流路11的基本上中心位置处经由端口A17连接至第一流路11并且与第一流路11合流。
具体而言，设计注入容器流出通道15和第一流路11的流路阻力且每次流体流出流动控制机构76(将在后面描述)的流速被设置为使得注入容器流出通道15与第一流路11的流速比落入1：2至1：100的范围内。例如，注入容器流出通道15具有约为微粒C的直径的2至10倍的流路宽度，且第一流路11的宽度足够大于该宽度。优选地，注入容器流出通道15与第一流路11的流速比是1：5至1:20，更优选地是1：9。因此，微粒可一个一个排列，如将在后面描述的。
应注意，类似于第一流路11，注入容器流入通道13的流路横截面面积被设计为比注入容器流出通道15的流路横截面面积小，但结构不限于此，且流路横截面积可与第一流路11的流路横截面面积相同。
容器层50的端口C2起到不包括微粒的流体流入其中的第二流入通道58的入口的作用。端口C2分别经由膜P1、P2和P3的端口A5、A10和A13连接至通道B3的第二流路12的上游端。此外，两个分支通道16和17之中的外部的分支通道16的下游端分别经由膜P3、P2和P1的端口A15、A11和A6连接至容器层50的收集容器流入通道54。分支通道17的下游端连接至容器层50的流出通道(作为第二流出通道)和作为其入口的端口C4，即，分别经由膜P3、P2和P1的端口A16、A12和A7与流路设备100的外部连通。
容器层50的收集容器流出通道55经由膜P1的端口A8连接至膜P2的通道B2的上游端。通道B2的下游端连接至容器层50的端口C5且经由膜P1的端口A9和容器层50的流出通道(作为第二流出通道)59与外部连通。
如在图3中所示，在容器层50的前表面设置了由例如树脂或纸形成的且能够覆盖注入容器部51和收集容器部53的膜型密封构件S1。密封构件S1的下表面具有粘性，并且例如将粘合剂层设置在表面上。对于密封构件S1的粘合剂层来说能够重复粘接是很有利的。作为密封构件S1，可使用通常使用的粘合剂带、粘性密封，或类似物。因为施加了压力的流体流过流路(将在后面描述)，所以由于注入容器部51和收集容器部53被密封构件S1密封而可在流路中生成流体压力。
面将描述通过设置如上所述的具有弹性的膜型密封构件S1，具有很容易去除留在注入容器部51中的气泡的优点。
由橡胶等形成的密封构件(其可相对于容器层50拆卸)例如可设置在容器层50的前表面以代替具有上述粘性的膜型密封构件S1。然而，可削减制造成本且与橡胶或类似物形成的密封构件相比，流路设备100成为具有膜类型的密封构件S1的适合一次性使用的设备。
图4示出了容器层50的注入容器部51附近的横截面图。图4示出了流路层40的容器层50和一部分的层(膜P1至P4)。
流路设备100包括注入容器部51与流路层40的流路之间的阀门S2。例如，阀门S2附接到端口A2和A3与注入容器部51之间的注入容器部51的底部且例如均是水溶性密封件。例如，除了淀粉和支链淀粉外的用作食品膜的药物膜和水溶性膜也是水溶性密封件材料。
端口A2和A3和连接至注入容器部51的流路(诸如注入容器流入通道13和注入容器流出通道15)具有疏水特性，其可取代水溶性的密封件。采用这种结构，根据流体或样品的类型，即使没有密封件，注入容器部51也可在内部存储包括微粒的流体。在这种情况下，理想的是将流路13和15的宽度设置为约几十μm等。这样的疏水性流路结构还适用于收集容器部53。
图5示出了容器层50的收集容器部53的横截面图。图5还示出了如图4中的流路层40的容器层50和一部分的层(膜P1至P4)。
如在图1、图3和图5中所示，将能够累积主要样品的凹状的累积部53a设置在收集容器部53内部。凹状的累积部53a具有自容器层50的前表面的预定深度。在收集容器部53中，将比累积部53a浅的区域53b设置在累积部53a的外侧。收集容器流入通道54连接至浅的区域53b的前表面，且收集容器流出通道55在相对于收集容器流入通道54的位置处连接至浅区域53b的前表面。
图7示出了由图3中的虚线所包围的正方形部分F的部分放大图。本实施例的流路设备100是分类微粒的装置，诸如细胞分类器。流路设备100包括作为导电部的测量电极部25，且测量电极部25包括构成平行平板型电容器的电极24(电极对)。两个电极24被布置为将狭窄的通道K夹在中间。具体而言，两个电极24分别设置在第一流路11的底表面和第二流路12的顶表面。例如，AC测量电压信号被施加到测量电极部25，且测量当微粒C穿过狭窄的通道K时狭窄的通道K中的包括微粒C的流体的电量。
由多个电极28构成的操作电极部29被设置在第二流路12下游侧的位置处，在该位置处和分支通道的上游侧(分支通道16和17)设置了两个电极24。在第二流路12中沿着作为主流动方向的x方向布置电极28。通过将操作电压信号施加于操作电极部29，电泳力或介电电泳力可被传递到微粒C。电泳力引起微粒C的路径位移，且从分支通道16和B3b中选择一个作为微粒C的路径。
流路层40的膜P1至P5的基材通常是聚酰亚胺。在图1中所示的流路层40中，从顶部的第一、第三和第五层膜P1、P3和P5是非热塑性聚酰亚胺膜，且从顶部的第二和第四层膜P2和P4是热塑性聚酰亚胺膜，例如。换言之，非热塑性聚酰亚胺膜P1、P3和P5和热塑性聚酰亚胺膜P2和P4交替层叠并接合。由于膜P1至P5由聚酰亚胺形成，所以增强了膜的粘附性。
对于作为膜P1至P5的基材的材料，可使用PDMS(聚二甲基硅氧烷或二甲基聚硅氧烷)、丙烯醛基、PES(聚醚砜)、聚碳酸酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、COP(环烯烃聚合物)、COC(循环烯烃共聚物)，或类似物来代替聚酰亚胺。
聚酰亚胺也通常用于作为容器层50的基材的材料，但也可使用如上所述的其它已知树脂材料。当聚酰亚胺被用作容器层50的材料时，通常使用热塑性聚酰亚胺，虽然可使用非热塑性聚酰亚胺来代替。容器层50的材料和流路层40的材料可以不同。
例如，膜P1至P5的厚度为5至300μm，更优选地是10至100μm、20至80μm、40至60μm，或50μm。包括作为基材的非热塑性聚酰亚胺的膜P1、P3和P5的厚度可不同于包括作为基材的热塑性聚酰亚胺的膜P2和P4的厚度。在本实施例中，包括作为基材的热塑性聚酰亚胺的膜P2和P4比包括作为基材的非热塑性聚酰亚胺的膜P1、P3和P5厚。当然，所有膜P1至P5具有相同厚度。
容器层50的厚度比流路层40的厚度大，并且例如是1毫米或大于1毫米以及几厘米或小于几厘米。
通常通过光刻、蚀刻等的技术在膜P1至P5的基材上形成通道、端口和导电部。容器层50通过例如注塑成型或热冲压成型而形成。
在通道、端口和导电部形成之后，将固定销(未示出)***定位孔E(通常形成在膜P1至P5中的每一层的4个角落和容器层50中)中。然后，在定位并层压之后，膜P1至P5和容器层50通过压接(pressure bonding)(例如，热压接)等处理而接合。
应注意，孔E可通过上述光刻和蚀刻处理形成或可通过其它机械处理形成。
膜P1至P5的接合工艺和容器层50相对于膜P1至P5的接合工艺可作为不同工艺来实施。换言之，容器层50可在流路层40形成之后接合到流路层40。
当膜P1至P5由聚酰亚胺形成时，压力接合的加热温度被设置为接近聚酰亚胺的玻璃化转变点(约250°)的温度，其为例如250℃±50℃。通过加热，热塑性聚酰亚胺膜P2和P4被软化和被扩大由此被接合到非热塑性聚酰亚胺膜P1、P3和P5上。因此，形成流路层40。
当膜P2和P4是热塑性聚酰亚胺膜时，膜P1至P5通过热塑性材料本身的重熔而接合。因此，没有必要使用粘合剂。此外，由于所有的膜P1至P5由诸如聚酰亚胺的相同材料形成，所以膜的粘合性可如上述增强。
通过使用诸如聚酰亚胺的相同材料作为流路层40和容器层50的基材，流路层40和容器层50可在不使用粘合剂的情况下接合。
流路层40的膜P1至P5当然也可通过粘合剂彼此粘合。同样适用于流路层40和容器层50的粘合力。例如可在容器层50和/或流路层40的前表面上预先(在接合处理之前)形成粘合层。虽然将例如具有热固特性的环氧树脂用作粘合剂的材料，但是也可使用具有热塑性、光(例如，紫外线)固化性等的树脂来代替。
构成图7中所示的电极部25和29的导电部例如可由铜、银、金、铂、镍、锌、钛或不锈钢形成，或可通过对这些部分进行各种电镀处理来形成。
2.分析装置
图8示出了包括流路设备100的分析装置的结构的框图。
分析装置200主要包括流路设备100、测量控制器75、电气连接至流路设备100的处理部(装置)70和控制该流路设备100的流体的流动控制机构76。
用户能够使用由键盘、鼠标、触摸面板等构成的用户接口74将信息输入到测量控制器75。测量控制器75将与输入信息相对应的控制信号输出到处理部70并获取由处理部70测量出的如后面所描述的电量等或其它数据。测量控制器75还能够将从处理部70和流动控制机构76输出的信息输出到高阶设备(higher-order device)以将其置于用户存在的状态中。
测量控制器75和处理部70主要由诸如PC的计算机和专用设备构成。测量控制器75和处理部70可以是物理上分离的装置或者可以被集成。
流路设备100主要机械地连接至控制在流路设备100中流体流动的流动控制机构76。流动控制机构76包括泵、压力罐、流量计和压力表。例如，流动控制机构76经由管、阀等连接至流路设备100的端口C1至C5。流体装置至少由流路设备100和流动控制机构76构成。
处理部70包括测量设备71、判定部72和操作信号生成部73，并电气连接至例如测量电极部25和流路设备100的操作电极部29。处理部70基于由测量电极部25获得的测量信号生成操作信号并且将对应于操作信号的操作电压输出到操作电极部29。
测量设备71电气连接至流路设备100的测量电极部25。通过生成预定频率范围的AC测量电压信号，测量设备71如上所述将电压施加到测量电极部25。此外，在将测量电压信号施加到测量电极部25的同时，测量设备71测量在微粒通过狭窄的通道K时获得的电量。例如，由于在在微粒通过狭窄的通道K时电极24之间的电阻值变化，所以测量设备71可检测在电极24之间流动的电流。电量不限于电流，并且电压、电阻、阻抗、导电性、电导和上面所描述的那些的复杂数值等也可以使用。
测量设备71还计算如上所述所测量的电流值的复阻抗。具体而言，测量设备71针对流过狭窄的通道K的每个细胞计算复介电常数作为电特性，这取决于介电松弛现象而出现发生的AC电压频率范围(例如，0.1MHz到50MHz)内的多点频率(3个或更多，典型地是约10至20个点)之间的细胞。
测量设备71从所获得的电量生成测量数据。例如，测量设备71使用已知的电转换表达式从复阻抗计算复介电常数，并且获得包括复介电常数的数据作为测量数据。
作为电气上等同于复介电常数的量，存在复阻抗、复导纳、复电容、复电导等(这些可通过上述简单已知的电量转换相互转换)。此外，复阻抗或复介电常数的测量包括仅实部或虚部的测量。
判定部72获取由测量设备71测量的测量数据并判断是否对微粒进行分选，即，微粒是否基于所测量的数据而被引导到两个预定的分支通道16和17中的一个(在本实施例中是分支通道16)。例如，判定部72将所测量的数据与在用于分选所需微粒的存储器中的任意预设数据的判断条件进行对比以执行判断处理。
当测量对象微粒是待分选的微粒(在这种情况下微粒被引导到分支通道16)时，操作信号生成部73生成操作信号并且不以其它方式生成操作信号。可替换地，它也有可能是在测量对象微粒是待分选的微粒时，操作信号生成部73不生成操作信号，并且不以其它方式操作信号。
3.流路设备和分析装置的操作
如在图9中所示，操作者移除注入容器部51上的密封构件S1以打开注入容器部51并使用诸如吸液管60的工具将包括微粒的流体注入到注入容器部51中。然后，操作者将密封构件S1重新附接到注入容器部51以密封注入容器部51。在这种情况下，当以气动方式使流体在流路设备100中流动时，有利的是，气泡不会留在注入容器部51的内部以使压力损失尽可能小。因此，优选的是，将包括微粒的流体注入比注入容器部51大的容器中。
此处，在本实施例中，由于设置了膜类型的柔软的密封构件S1，所以操作者可附接密封构件S1，同时使气泡从注入容器部51中出来，即，同时逐步释放密封构件S1的弯曲。因此，可容易地去除气泡。
在流体被注入到注入容器部51中之后，作为水溶性密封件的阀门S2在预定时间(例如几分钟)内不会溶解。因此，注入容器部51可在预定时间收纳该流体。图11A和B示出了包含样品的流体被收纳在注入容器部51中的状态。
如在图12A和B中所示，在阀门S2溶解的时候或阀门S2溶解之前，流动控制机构76(参见图8)开始经由端口C1与第一流入通道56将液体输送到第一流路11中。从流动控制机构76输送的流体是不包括微粒的流体。该流体与包括微粒的流体相同，其被收纳在注入容器部51中，或者是即使当两种流体混合时也不影响微粒的流体。第一流路11中的流体的流动由黑色粗箭头指示。虽然阀门S2不溶解，流体流过第一流路11而不围绕注入容器部51且经由作为具有比狭窄的通道K大的流路阻力的流路的第一流出通道57从端口C3排出，如图12和B所示。
如在图10中所示，在阀门S2溶解之后，已流过第一流路11的流体被分支到注入容器流入通道13并流入注入容器部51中。通过流体压力，注入容器部51中的包括微粒的流体流出到注入容器流出通道15并连接第一流路11。如上所述，基于注入容器流出通道15和第一流路11的流路阻力的关系，已流出注入容器流出通道15的流体连接流过第一流路11的流体(参见图6A和B)以在第一流路11中形成层流。因此，微粒可在排列状态下流过第一流路11。
在本实施例中，还可以在没有用于机械地打开和关闭容器部的阀门的情况下通过设置阀门S2使流体流动。
通向端口C3的阀门由流动控制机构76打开，直到微粒稳定地流过第一流路11，且包括微粒的流体经由第一流出通道和端口C3排出。在阀门S2溶解且微粒流出注入容器部51之后微粒稳定地流过第一流路11所需的时间约为几秒。
为了检查微粒是否稳定地流动，可通过照相机或类似装置从流路设备100上方拍摄第一流路11的内部，使得可通过计算机对图像的分析或由人目视检查图像做出判断。
当微粒稳定地流过第一流路11时，通向端口C3的阀门由流动控制机构76关闭，且限制了流体从第一流出通道的排出(参见图13A和B)。因此，包括微粒的流体(流过第一流路11)经由狭窄的通道K流入到第二流路12中。
如在图13A和B中所示，在流体从第一流出通道排出受到限制的时刻或在该时刻之后，流动控制机构76打开通向端口C4的阀门以使不包含微粒的流体经由第二流入通道58从端口C2流入第二流路12中。此时，通向端口C5的阀门关闭，但流动控制机构76还可在打开端口C4时或正好在打开端口C4之后打开通向端口C5的阀门(参见图14A和B)。
流过第二流路12的流体在图13和随后的图中由白色粗箭头表示。流体与流过狭窄的通道K的下游侧的第一流路11的流体合流。具体而言，形成了第二流路12中的流体流动(交叉流(crossflow))，该流体流动包括速度分量(水平方向上的速度分量；这里是x分量)，该速度分量正交于狭窄的通道K中的包含微粒的流体的流动方向(z方向)。因此，第二流路12和随后的通道中的流动状态由交叉流支配，并且第二流路12中的微粒的流动可被稳定。其结果是，已经退出狭窄的通道K的微粒容易远离狭窄的通道K移动以流过第二流路12。因此，可以防止微粒返回到狭窄的通道K的***。
第一流路11与第二流路12的流速比被设置在例如1：5至1：1000的范围内。
当微粒穿过狭窄的通道K时，处理部70(参见图8)使用测量电极部25的测量电压信号测量狭窄的通道K中的包含微粒的流体的电量并如上所述指定微粒的类型和状态。在这里，由于如上述形成了交叉流，所以稳定了微粒的流动，且测量电极部25中的每个微粒的测量精度可提高。
处理部70根据微粒的特定类型和状态判断是否生成和输出操作电压信号。当判定部72判断出特定微粒是累积在收集容器部53中的微粒时，则操作信号生成部73生成操作电压信号并将其施加于到操作电极部29(参见图7和图8)。因此，在其中操作电极部29被设置在第二流路12中的区域中，电泳力(electrophoretic force)被施加至微粒以给予y方向上的力的分量，并且因此微粒被引导到分支通道16。当判定部72判断特定微粒不是累积在收集容器部53中的微粒时，则不生成操作电压信号并且将微粒引导到分支通道17。
当然，可以设计第二流路12的结构、操作电极部29的结构等使得当判断出微粒不是累积在收集容器部53中的微粒时，生成并输出操作电压信号，使得微粒被引导到分支通道17。
申请人具体公开了如在日本专利申请公开第2012-98075号或在过去提交的其它申请中所描述的处理部70的操作内容和流路设备100。这些说明书所公开的内容落在本技术的公开的范围内。
期望的是使两个分支通道16和17的流速比稳定。例如，作为流动控制机构76的一部分的压力罐连接至端口C4和C5中的每一个。流动控制机构76控制压力罐之间的压力比，以增强分支流路16和17的流速比的稳定性。
如上所述，引导到分支通道16的微粒经由端口C4被排出到流路设备100的外部。应注意，图13示出了收集容器部53的横截面，但没有示出分支通道17和通向端口C4的流出通道(第二流出通道)。实际上，在图13中，分支流路16和17彼此重叠，且第二流出通道和收集容器流入通道54彼此重叠。因此，为了帮助理解图13和图14，流体从第二流出通道的流出路径由虚线中的白色箭头表示，同时取代收集容器流入通道54。
如在图14A和B中所示，引导到分支通道16的微粒经由收集容器流入通道54流入收集容器部53中。在收集容器部53内部，作为收集容器流入通道54的出口的累积部53a的外侧的区域比累积部53a浅。理想的是，紧接在收集容器流入通道54的出口之后的流路截面积是收集容器流入通道54的出口的流路截面积的约十几倍。因此，与朝向收集容器流出通道55流动的流体的流动方向的分量相比，已经流出收集容器流入通道54的微粒的速度分量的重力方向分量变大，即，x方向上的流速显著降低，其结果是微粒朝向累积部53a下沉。因此可以有效地将微粒累积在累积部53a中。
此外，由于收集容器流出通道55被布置在与收集容器流入通道54相对的位置处，所以已经从收集容器流入通道54流入收集容器部53中的流体易于朝向收集容器流出通道55移动。因此，流体可顺利地流出收集容器流出通道55之外。
当微粒累积在累积部53a中且由处理部70进行微粒分选操作结束时，流动控制机构76的操作停止，且流路设备100中的流体流动停止。如在图16中所示，操作者可从容器层50上剥离密封构件S1以使用如吸液管60的工具取出包括累积在收集容器部53的累积部53a中高浓度的微粒的流体。
应注意，如图14A和B所示，当微粒堵住狭窄的通道K或其附近的流路以在流路设备100的操作期间堵住流路时，如在图17A和B中所示，流动控制机构76可暂时打开端口C3以释放堵塞物。由微粒造成的堵塞可通过由上述电装置(即，狭窄的通道K附近的处理部70)测量电量进行检测。当微粒滞留在狭窄通道K附近时，由于连续地获得比正常时高的电阻值，所以处理部70可检测到由微粒造成的堵塞。
不仅可通过电气手段而且可通过光学手段，诸如由相机在狭窄的通道K附近拍照和通过分析由光学辐射引起的狭窄通道K附近的反射光或散射光来检测到由微粒造成的堵塞。
如上所述，在本实施例的流路设备100中，由于流路层40接合到容器层50且注入容器部51和收集容器部53被设置在相同的容器层50中，所以包含样品的流体的注入和收集变得容易，而且使使用性提高。
此外，由于通向流动控制机构76的入口端口C1和C2和出口端口C3至C5被设置在容器层50的前表面，所以操作者可容易地执行流动控制机构76和流路设备100的机械连接任务。
通常单独创建用于注入或者收集样品的容器或者与构成流路的设备分开来创建用于注入或收集样品的容器。然而，在流路设备100中，注入容器部51、流路层40的流路和收集容器部53被一体地构造，且在单个流路设备100上完成样品的注入到收集。这意味着没有可以与样品共享的路径(诸如管道和容器)，该样品是由在路径中的其他人从样品的注入到收集所提取的。因此，所收集的样品可重复使用(例如，在生物体上重新培养和再施用)，从而有利于再生医学的领域。
此外，由于如上所述的污染不会发生，所以没有必要在使用前对流路设备100进行清洁和消毒，并且可以一定程度地节省时间和成本。当然也可已对流路设备100进行清洁和消毒以重新使用流路设备100。
与使用艾本德(Eppendorf)管等进行收集的相关技术的流式细胞仪相比，样品不会被浪费且可在高浓度状态下收集样品。
当作为本实施例的膜P1至P5和容器层50的基材的材料是相同的聚酰亚胺材料时，例如，没有必要使用用于层的粘合剂。因此，即使当包括生物样品的流体流过流路设备100的流路时，由于粘合剂造成的损害不会传递到生物样品。此外，由于聚酰亚胺是高度耐化学品，所以不仅是生理盐水溶液，而且可以将醇、有机溶剂、酸等用作流体。
由于没有必要使用粘合剂和聚酰亚胺膜，所以耐化学性和耐热性变高。例如由于耐热性变高，所以对于各个流路设备100，可使用高压蒸汽灭菌。可替代地，由于耐热性变高，所以具有根据本技术的基本概念的结构的流路设备(流路层40和容器层50)还可被应用于包括反应、燃料电池等的化学合成。
4.其它实施例
本技术不限于上述实施例，且还可实现各种其它实施例。
在上述实施例的容器层50中，注入容器部51形成为通孔，且收集容器部53形成为凹部。然而，注入容器部51可以是凹部，且收集容器部53可以是通孔或它们两者都可以是凹部或通孔。
在上述实施例中，容器层50通过模制形成，但容器层50可通过对膜进行层压而形成(例如流路层40)。
虽然上述实施例中细胞被例示为生物样品，但是可以使用DNA、蛋白质和类似物来代替。样品不限于生物样品，并且还可以使用其它物质或材料。
上述实施例的流路设备100包括测量电极部25并由分析装置200使用，该分析装置执行测量狭窄的通道K中的包括微粒的流体的电量的电气测量。然而，分析装置可以是用来进行光学分析的装置。在这种情况下，分析装置仅需要包括将光(例如，激光)照射到传递到流路设备的预定位置的样品上的光照射部；和检测由于光照射而从样品发射的荧光和散射光中的至少一个的检测部。本申请人目前生产和销售本技术所适用的光谱型细胞分析仪。
可以组合上述实施例的至少两个特征部分。
本技术还可采取以下配置。
(1)一种流路设备，包括：
容器层，包括注入有包含样品的流体的注入容器部和收集所述流体的收集容器部；以及
流路层，包括连接至所述注入容器部和所述收集容器部的流路，并且所述流路层接合到所述容器层。
(2)根据(1)所述的流路设备，
其中，所述注入容器部由设置在所述容器层中的通孔形成或包括设置在所述容器层中的凹部并且使用所述流路层的表面作为底部。
(3)根据(1)所述的流路设备，
其中，所述收集容器部由设置在所述容器层中的通孔形成或包括设置在所述容器层中的凹部并且使用所述流路层的表面作为底部。
(4)根据(3)所述的流路设备，
其中，所述收集容器部包括：
凹状的累积部，被设置在所述通孔或所述凹部中；和
收集容器流入通道，连接至所述通孔或所述凹部中的所述累积部的外部区域。
(5)根据(4)所述的流路设备，
其中，所述流路层的所述流路还包括与所述收集容器流入通道相对并且连接至所述流路的收集容器流出通道。
(6)根据(1)所述的流路设备，其中：
所述容器层包括不包含所述样品的流体的第一流入通道，所述第一流入通道与所述流路设备的外部和所述流路层的所述流路彼此连通，并且
所述流路层的所述流路包括：连接至所述第一流入通道的第一流路；和从所述第一流路分支并且连接至所述注入容器部的注入容器流入通道和注入容器流出通道。
(7)根据(6)所述的流路设备，
其中，所述注入容器流出通道具有比所述第一流路的流路横截面面积小的流路横截面面积并且在与所述流体的流动方向正交的方向上在所述第一流路的宽度的中心位置处连接至所述第一流路。
(8)根据(6)或(7)所述的流路设备，
其中，所述流路层的所述流路包括狭窄的通道和经由所述狭窄的通道连接至所述第一流路的并且连接至所述收集容器部的第二流路。
(9)根据(8)所述的流路设备，
其中，所述容器层包括连接至所述第二流路的第二流入通道。
(10)根据(6)至(9)中任一项所述的流路设备，
其中，所述容器层包括与所述第一流路和所述流路设备的外部彼此连通的流出通道。
(11)根据(8)至(10)中任一项所述的流路设备，其中,
所述流路层的所述第二流路包括分支的多个分支通道；且
所述多个分支通道中的一个连接至所述收集容器部。
(12)根据(8)至(11)中任一项所述的流路设备，
其中，所述流路层包括电极对，所述电极对被设置在所述流路中并且夹持所述狭窄的通道。
(13)根据(11)或(12)所述的流路设备，
其中，所述流路层包括操作电极部，所述操作电极部在所述第二流路中被设置在所述狭窄的通道与所述多个分支通道之间并且将电泳力施加于所述样品。
(14)根据(1)所述的流路设备，其中,
所述容器层包括不包含所述样品的流体的第一流入通道和第二流入通道，所述第一流入通道和所述第二流入通道与所述流路设备的外部和所述流路层的所述流路彼此连通；
所述流路层的所述流路包括连接至所述第一流入通道的第一流路和连接至所述第二流入通道的第二流路；并且
所述容器层包括与所述第一流路和所述流路设备的外部彼此连通的第一流出通道；以及与所述第二流路和所述流路设备的外部彼此连通的第二流出通道。
(15)根据(1)至(14)中任一项所述的流路设备，还包括：
膜状的密封构件，设置在所述容器层的所述注入容器部和所述收集容器部的上方。
(16)根据(1)至(15)中任一项所述的流路设备，还包括：
阀门，设置在所述注入容器部与所述流路层的所述流路之间。
(17)根据(16)所述的流路设备，
其中，所述阀门是水溶性的密封构件。
(18)一种分析装置，包括：
流路设备，包括：
容器层，包括注入有包含样品的流体的注入容器部和收集所述流体的收集容器部；以及
流路层，包括连接至所述注入容器部和所述收集容器部的流路和设置在所述流路内的预定位置处的电极部，并且所述流路层接合到所述容器层，以及
装置，包括：
信号生成部，被配置为使所述电极部生成电压信号；和
测量部，被配置为当所述样品通过所述预定位置时在所述预定位置处测量电量。
(19)一种分析装置，包括：
流路设备，包括：
容器层，包括注入有包含样品的流体的注入容器部和收集所述流体的收集容器部；和
流路层，包括连接至所述注入容器部和所述收集容器部的流路，并且所述流路层接合到所述容器层，以及
光照射部，能够将光照射到穿过所述流路层的所述流路的预定位置的所述样品；和
检测部，检测由于光的照射而从所述样品发射的荧光和散射光中的至少一个。
(20)一种流体装置，包括：
流路设备，包括：
容器层，包括注入有包含样品的流体的注入容器部和收集所述流体的收集容器部；和
流路层，包括连接至所述注入容器部和所述收集容器部的流路、所述流路的入口和所述流路的出口，并且所述流路层接合到所述容器层，以及
流动控制机构，所述流动控制机构连接至所述流路的入口和所述流路的出口中的每一个并且控制在所述流路中流动的所述流体的流动。
(21)根据(20)所述的流体装置，其中，
所述容器层包括不包含所述样品的流体的第一流入通道和第二流入通道，所述第一流入通道和所述第二流入通道与所述流路设备的外部和所述流路层的所述流路彼此连通；
所述流路层的所述流路包括连接至所述第一流入通道的第一流路和连接至所述第二流入通道的第二流路；并且
所述容器层包括与所述第一流路和所述流路设备的外部彼此连通的第一流出通道；和与所述第二流路和所述流路设备的外部彼此连通的第二流出通道。
符号说明
S1 密封构件
S2 阀门
P1～P5 膜
11 第一流路
12 第二流路
13 注入容器流入通道
15 注入容器流出通道
16、17 分支通道
25 测量电极部
29 操作电极部
40 流路层
50 容器层
51 注入容器部
53 收集容器部
53a 累积部
54 收集容器流入通道
55 收集容器流出通道
56 第一流入通道
57 第一流出通道
58 第二流入通道
59 流出通道(第二流出通道)
70 处理部
76 流动控制机构
100 流路设备
200 分析装置

Claims (19)

1.一种流路设备，包括：
容器层，包括注入有包含样品的流体的注入容器部和收集所述流体的收集容器部；以及
流路层，包括连接至所述注入容器部和所述收集容器部的流路，并且所述流路层接合到所述容器层，
其中，所述容器层包括不包含所述样品的流体的第一流入通道，所述第一流入通道与所述流路设备的外部和所述流路层的所述流路彼此连通，
其中，所述流路层的所述流路包括：连接至所述第一流入通道的第一流路；和从所述第一流路分支并且连接至所述注入容器部的注入容器流入通道和注入容器流出通道。
2.根据权利要求1所述的流路设备，
其中，所述注入容器部由设置在所述容器层中的通孔形成或包括设置在所述容器层中的凹部并且使用所述流路层的表面作为底部。
3.根据权利要求1所述的流路设备，
其中，所述收集容器部由设置在所述容器层中的通孔形成或包括设置在所述容器层中的凹部并且使用所述流路层的表面作为底部。
4.根据权利要求3所述的流路设备，
其中，所述收集容器部包括：
凹状的累积部，被设置在所述通孔或所述凹部中；以及
收集容器流入通道，连接至所述通孔或所述凹部中的所述累积部的外部区域。
5.根据权利要求4所述的流路设备，
其中，所述流路层的所述流路还包括与所述收集容器流入通道相对并且连接至所述流路的收集容器流出通道。
6.根据权利要求1所述的流路设备，
其中，所述注入容器流出通道具有比所述第一流路的流路横截面面积小的流路横截面面积并且在与所述流体的流动方向正交的方向上在所述第一流路的宽度的中心位置处连接至所述第一流路。
7.根据权利要求1所述的流路设备，
其中，所述流路层的所述流路包括狭窄的通道和经由所述狭窄的通道连接至所述第一流路的并且连接至所述收集容器部的第二流路。
8.根据权利要求7所述的流路设备，
其中，所述容器层包括连接至所述第二流路的第二流入通道。
9.根据权利要求1所述的流路设备，
其中，所述容器层包括与所述第一流路和所述流路设备的外部彼此连通的流出通道。
10.根据权利要求7所述的流路设备，其中，
所述流路层的所述第二流路包括分支的多个分支通道；并且
所述多个分支通道中的一个连接至所述收集容器部。
11.根据权利要求7所述的流路设备，
其中，所述流路层包括电极对，所述电极对被设置在所述流路中并且夹持所述狭窄的通道。
12.根据权利要求10所述的流路设备，
其中，所述流路层包括操作电极部，所述操作电极部在所述第二流路中被设置在所述狭窄的通道与所述多个分支通道之间并且将电泳力施加于所述样品。
13.根据权利要求1所述的流路设备，其中，
所述容器层包括不包含所述样品的流体的第一流入通道和第二流入通道，所述第一流入通道和所述第二流入通道与所述流路设备的外部和所述流路层的所述流路彼此连通；
所述流路层的所述流路包括连接至所述第一流入通道的第一流路和连接至所述第二流入通道的第二流路；并且
所述容器层包括与所述第一流路和所述流路设备的外部彼此连通的第一流出通道；和与所述第二流路和所述流路设备的外部彼此连通的第二流出通道。
14.根据权利要求1所述的流路设备，还包括：
膜状的密封构件，设置在所述容器层的所述注入容器部和所述收集容器部的上方。
15.根据权利要求1所述的流路设备，还包括：
阀门，设置在所述注入容器部与所述流路层的所述流路之间。
16.根据权利要求15所述的流路设备，
其中，所述阀门是水溶性的密封构件。
17.一种分析装置，包括：
流路设备，包括：
容器层，包括注入有包含样品的流体的注入容器部和收集所述流体的收集容器部；以及
流路层，包括连接至所述注入容器部和所述收集容器部的流路和设置在所述流路内的预定位置处的电极部，并且所述流路层接合到所述容器层，
其中，所述容器层包括不包含所述样品的流体的第一流入通道，所述第一流入通道与所述流路设备的外部和所述流路层的所述流路彼此连通，
其中，所述流路层的所述流路包括：连接至所述第一流入通道的第一流路；和从所述第一流路分支并且连接至所述注入容器部的注入容器流入通道和注入容器流出通道，以及
装置，包括：
信号生成部，被配置为使所述电极部生成电压信号；和
测量部，被配置为当所述样品通过所述预定位置时在所述预定位置处测量电量。
18.一种分析装置，包括：
流路设备，包括：
容器层，包括注入有包含样品的流体的注入容器部和收集所述流体的收集容器部；以及
流路层，包括连接至所述注入容器部和所述收集容器部的流路，并且所述流路层接合到所述容器层，
其中，所述容器层包括不包含所述样品的流体的第一流入通道，所述第一流入通道与所述流路设备的外部和所述流路层的所述流路彼此连通，
其中，所述流路层的所述流路包括：连接至所述第一流入通道的第一流路；和从所述第一流路分支并且连接至所述注入容器部的注入容器流入通道和注入容器流出通道，
光照射部，能够将光照射到穿过所述流路层的所述流路的预定位置的所述样品；以及
检测部，检测由于光的照射而从所述样品发射的荧光和散射光中的至少一个。
19.一种流体装置，包括：
流路设备，包括：
容器层，包括注入有包含样品的流体的注入容器部和收集所述流体的收集容器部；和
流路层，包括连接至所述注入容器部和所述收集容器部的流路、所述流路的入口和所述流路的出口，并且所述流路层接合到所述容器层，
其中，所述容器层包括不包含所述样品的流体的第一流入通道，所述第一流入通道与所述流路设备的外部和所述流路层的所述流路彼此连通，
其中，所述容器层包括不包含所述样品的流体的第二流入通道，所述第二流入通道与所述流路设备的外部和所述流路层的所述流路彼此连通；
所述流路层的所述流路包括连接至所述第一流入通道的第一流路和连接至所述第二流入通道的第二流路；并且
所述容器层包括与所述第一流路和所述流路设备的外部彼此连通的第一流出通道；和与所述第二流路和所述流路设备的外部彼此连通的第二流出通道；和
流动控制机构，所述流动控制机构连接至所述流路的入口和所述流路的出口中的每一个并且控制在所述流路中流动的所述流体的流动。
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