CN1867831A - 芯片、使用该芯片的设备、以及使用该设备的方法 - Google Patents

Abstract

形成在芯片上的沟道在没有污染沟道的容纳物的情况下被打开。通过将由树脂层(102)和板状盖子(101)构成的盖子(113)压到衬底(103)的表面来覆盖位于衬底(103)上的沟道(107a)和(107b)。固定设备具有用于保持芯片(112)的板状盖子(101)的护圈板(104)、在其上放置衬底(103)的支板(108)以及螺丝钉(106)。当覆盖沟道(107a)和(107b)时，拧紧螺丝钉(106)，并且将盖子(113)压到被固定的衬底(103)。并且，当打开沟道(107a)和(107b)的上部时，朝上转动螺丝钉(106)并且释放压力，并且从衬底(103)的上部去除盖子(113)。

Description

芯片、使用该芯片的设备、以及使用该设备的方法

技术领域

本发明涉及对样本执行预定操作的芯片、使用该芯片的设备、以及使用该设备的方法。

背景技术

最近，在微芯片上执行诸如对样本进行的预处理、反应、分离和检测等化学操作的微化学分析(μ-TAS)得到快速发展。微化学分析仅使用少量的样本，从而以较小的环境负担得到了高灵敏度分析。

尽管在包括μ-TAS在内的化学分析中和在生物化学分析中使用的芯片的结构，能够对在衬底上形成的沟道中和在诸如反应贮存器等沟道中的样本执行预定的操作，但是样本容易从沟道中泄漏出来，并且在沟道中变干，因此，容易发生样本损耗和分析灵敏度下降。

在专利文献1中，公开了一种芯片，其中用于毛细电泳的微型试管是通过在其上形成有凹槽的塑料板状部件的表面上接合由塑料膜制成的密封部件来形成的。以此方式，当芯片的构造使得其沟道除了开口部分之外被覆盖住并且不可被打开时，这被认为对上述变干和泄漏是有效的。

不过，当位于芯片上的沟道被覆盖并且不可被打开时，就难以直接操作沟道中的液体和组分。因此，操作的选择就会受到限制。并且，需要用于将沟道中的液体和组分传递到芯片上的其他区域的操作。

例如，为了实现对样本中包括的组分进行质谱分析，需要将被分离组分暴露在真空或空气中，并且通过使用激光束等对其进行照射来使其蒸发。不过，当通过使用用于分离的被覆盖芯片执行分离时，由于阻碍的覆盖物而难以直接蒸发被分离组分。因此，当对芯片的沟道中存在的材料执行质谱分析时，需要通过使用诸如泵等驱动机构来从芯片中取出要测量的材料(非专利文献1)。

另外，如果位于芯片上的沟道被覆盖，则难以使用其他样本来代替沟道中的样本，并且难以从外部直接操作样本的组分。

在专利文献2中，建议使用如下电泳芯片，其中填充了迁移缓冲液的贮存器被可拆封条密封。专利文献2的芯片的目的在于通过省去耗时的处理来加速操作，其中当操作时，贮存器和用于迁移的沟道被迁移缓冲液填充，中间不留空隙。也就是说，提供了如下芯片，其中事先在贮存器和用于迁移的沟道中填充迁移缓冲液并且贮存器被封条进一步密封。在该芯片中，没有被固定的芯片部分位于膜上，以便该部分可以从衬底上被手动剥离。并且，当使用芯片时覆盖贮存器的膜从没有被固定的部分剥离出来，以暴露出该贮存器，并且通过使用吸液管直接移去填充该贮存器的迁移缓冲液，以便使用期望被迁移的样本液来代替它，从而实现样本的填充。

[专利文献1]

日本未决公开专利申请第2003-4700号。

[专利文献2]

日本未决公开专利申请第2000-314719号。

[非专利文献1]

Daria Peterson和其他四人合写的“A New Approach for Fabricatinga Zero Dead Volume Electrospray Tip for Non-Aqueous MicrochipCE-MS”，Micro Total Analysis Systems 2002，2002，Vol.2，pp.691-693。

[非专利文献2]

M.Baba和其他五人合写的“DNA size separation using artificiallynanostructured matrix”，Applied Physics Letters，2003，Vol.83，p.1468。

发明内容

不过，现有芯片需要在以下各点进行改进。首先，难以打开位于芯片上的沟道。因此，当对沟道中的样本进行其他操作时，需要用于将沟道中的样本传递到芯片中或芯片之外的预定位置的驱动机构。因此，包括有芯片的设备结构很复杂并且其生产成本很高。并且，完成对样本的整个处理所需的时间也很长。

并且在专利文献2所公开的芯片的情况中，由于该芯片构造为通过对膜进行剥离来打开贮存器，因此在贮存器相互靠近的情况下，当打开贮存器时，贮存器中的样本会被混合和污染。因此，难以对贮存器进行集成。

也就是说，当对膜进行剥离时，在被剥离的膜和衬底之间必定产生微小的间隙。通过由间隙产生的毛细效应，沟道中的样本沿着膜和衬底之间的界面泄漏。此外，当剥离通过热密封或者使用粘合剂牢固地结合的膜时，产生了振荡。沟道中的溶液由于振荡而散开，相邻沟道中的样本被混合和污染。因此，在打开多个沟道相互靠近的高度集成的芯片的沟道的情况下，难以应用在专利文献2中所公开的结构。

为了上述问题，实现了本发明。本发明的目的是提出一种在不污染形成于芯片上的沟道中的样本的情况下打开沟道的技术。

根据本发明，提供了一种具有形成于衬底表面上的槽形沟道和覆盖该沟道的可移动盖子的芯片、使用该芯片的设备、以及使用该设备的方法。

在本发明中，“芯片”指的是衬底和盖子，为其提供了对引入样本执行预定操作的功能。如果样本在沟道中，则样本指的是沟道中的容纳物。样本可以是液体或者溶液，并且在样本中可以包含一个或多个组分。并且，沟道可以形成为例如带状形状。本发明的芯片可以被构造成例如使沟道槽位于衬底的表面上，并且液体可以在沟道槽中流动。样本可以通过毛细现象等或者通过施加诸如电场和压力等外力来在沟道中传递。通过传递样本，可以对样本执行诸如分离和分析等预定操作。

本发明的芯片具有可移动盖子。因此，在去除盖子之前，盖子形成了沟道的上表面，以便将沟道与沟道的外部隔开。因此，可以在防止沟道中的样本蒸发和变干、样本泄漏和异物渗透的情况下对样本执行预定处理。并且在使用之后，可以在稳定地将样本保留在沟道中的情况下，去除盖子以打开沟道的上部。因此，当打开沟道时，可以防止沟道中的样本通过毛细现象等从沟道中泄漏，并且可以防止样本通过混合而受到污染。

同时，在本发明的申请中，沟道的“污染”包括例如沟道的容纳物的变干和蒸发、样本的泄漏、异物渗透到沟道、不同沟道的样本中包含的组分的混合、以及通过电泳等在一个沟道中空间上分离的组分的混合。

并且，对于当打开沟道时产生的沟道中的样本污染，存在停留在一个沟道的预定范围中的样本在沟道中传递较大并且分离的组分被混合的情况，或者位于衬底上的多个沟道中的样本相互混合的情况。本发明的芯片能够防止这种污染。根据本发明的芯片，可以在不污染样本的情况下打开沟道，以便可以直接操作存在于沟道中的微小空间内的可选区域中的样本。从而，可以进行快速和可靠的操作。

并且本发明的芯片包括形成于衬底表面上的槽状沟道和覆盖沟道的盖子。通过提供覆盖槽状沟道的盖子，可以稳定地对沟道中的样本执行预定操作。并且，这防止了沟道中的样本通过毛细现象在衬底和盖子之间的间隙中进行传递，从而防止当从衬底表面去除盖子时沟道中样本的分离组分发生混合。并且，不需要依次将沟道中的样本从沟道的出口传递到其他处理场所，并且可以对存在于沟道中的预定区域内的样本执行预定操作。另外还可以对样本进行连续处理。

在本发明的芯片中，盖子可以通过板状部件来形成。并且，盖子可以为板状盖子。通过这样做，可以确定地覆盖沟道的上部，并且防止样本变干和泄漏。

根据本发明，提供了使用芯片的方法，其中在衬底邻接盖子的状态下在垂直方向上对盖子的表面添加压力。根据该方法，可以用盖子更确定地覆盖形成于衬底表面上的槽状沟道。并且，当打开沟道的上部时，通过释放压力可以容易地将盖子从衬底上去除。同时，作为将盖子进行压焊到衬底表面的单元，可以使用螺丝钉、液压设备、水压设备或气压设备。通过这样做，可以以粘合的状态来固定衬底和盖子。

在本发明的芯片中，与衬底接触的盖子表面可以由疏水或斥水材料构成。并且在本发明的芯片中，用于形成沟道的槽的壁表面和盖子的表面中的任何一个，或者壁表面和盖子的表面二者都是疏水或斥水的。通过这样做，防止沟道中的样本传递到盖子的表面。因此，可以确定地防止当去除盖子时沟道中的样本发生污染。

在本发明的芯片中，其上形成有沟道的衬底的表面可以是疏水或斥水的。通过这样做，防止了沟道中的样本传递到衬底表面。因此，可以确定地防止当去除盖子时沟道中的样本发生污染。

在本发明的芯片中，盖子的至少一部分是由弹性材料构成的。通过这样做，盖子可以更确定地粘合到衬底的表面。因此，可以更确定地覆盖沟道。在该结构中，弹性材料可以被粘合到衬底并且可以具有粘弹性。通过这样做，可以进一步改善盖子和衬底的粘合。

在本发明的芯片中，衬底可以包括多个沟道，并且衬底或盖子可以具有抗污剂。通过这样做，当从衬底上分离出盖子时，可以防止水溶剂通过衬底和盖子之间的间隙流动以及通过毛细现象从一个沟道中传递过来而在另一个沟道中发生混合。从而，可以防止多个沟道中的样本发生混合。因此，防止了沟道污染。例如，在本发明的芯片中，用于容纳抗污剂的槽部分可以位于衬底上或者盖子的表面上。

在本发明的芯片中，抗污剂可以是油。通过这样做，可以防止含水样本从一个沟道通过衬底和盖子之间的间隙在另一个沟道中发生混合。

在本发明的芯片中，盖子可以具有吸到衬底表面的吸盘部分。通过具有吸盘部分的盖子吸到衬底表面，可以更确定地覆盖沟道。并且，在期望时刻可以容易地去除盖子。

在本发明的芯片中，疏水或斥水粘合剂可以位于与衬底接触的盖子的表面上。通过这样做，可以更确定地覆盖沟道。

本发明的芯片可以具有带状(strip)部分，用于打开沟道的预定位置。通过这样做，可以更确定地防止沟道中的样本发生污染。因此，在芯片中可以高度集成和形成沟道。在本发明中，带状部分可以形成为条带(tape)状。通过这样做，可以更容易地打开沟道。并且，带状部分可以包括未连接到衬底的区域。

并且，带状部分可以为薄层中的多个切口被制成其外围的区域。并且在这种结构中，薄层可以通过配向高分子膜来形成，并且切口可以沿着配向高分子的配向方向分布。通过这样做，可以更容易地从衬底上剥离带状部分。

在本发明的芯片中，带状部分可以被构造成包括连接到盖子表面的用于去除的膜并且通过剥离用于去除的膜来打开开口部分。通过这样做，可以容易地打开沟道的预定位置。在本发明中，切口可以沿着用于去除的膜的外围的纵向位于盖子上。通过这样做，可以更容易地从衬底剥离带状部分。

在本发明的芯片中，带状部分可以位于沟道附近的盖子中，并且带状部分可以由热收缩系数大于衬底的热收缩系数的材料构成。通过这样做，可以通过加热带状部分以使盖子裂开，来打开沟道。并且通过加热带状部分的预定位置可以选择打开沟道的位置。

并且根据本发明，提供使用该芯片的方法，其中通过用激光对带状部分进行照射来打开沟道。根据本发明，通过用激光对衬底表面的预定位置进行照射，有选择地对衬底表面的预定位置进行加热。因此，可以通过确定地加热带状部分来去除位于沟道上部的盖子。

在本发明的芯片中，衬底或盖子可以由硅树脂(silicone resin)来形成。通过这样做，可以更确定地粘合衬底和盖子。因此，可以更确定地防止沟道中的样本变干和泄漏。并且，可以防止在去除盖子时沟道中的样本在衬底上或者在盖子的表面上发生泄漏。因此，可以更确定地防止盖子中的样本发生污染。

在本发明的芯片中，盖子为包含硅树脂的封条，并且芯片的操作温度范围包括不低于-20℃并且不高于30℃的温度范围，其中在芯片的操作温度范围内，硅树脂的粘性的退化程度在不低于-20℃并且不高于30℃的温度范围内的粘性的最大值的20％以内。通过这样做，在上述温度范围内衬底和盖子可以更确定地相互粘合，并且在上述温度范围下可以更容易地去除盖子。

在本发明的芯片中，衬底或芯片可以通过丙烯酸树脂来形成。通过这样做，衬底和盖子可以更确定地相互粘合。因此，可以更确定地防止沟道中的样本变干和泄漏。并且，可以防止在去除盖子时沟道中的样本在衬底上或者在盖子的表面上发生泄漏。因此，可以更确定地防止沟道中的样本发生污染。

在本发明的芯片中，盖子为包含丙烯酸树脂的封条，并且芯片的操作温度范围包括不低于-20℃并且不高于30℃的温度范围，其中在芯片的操作温度范围内，丙烯酸树脂的粘性的退化程度在不低于-20℃并且不高于30℃的温度范围内的粘性的最大值的20％以内。通过这样做，在上述温度范围内衬底和盖子可以更确定地相互粘合，并且在上述温度范围下可以更容易地去除盖子。

在本发明的芯片中，导气槽可以形成于与盖子接触的衬底表面上或者与衬底接触的盖子表面上。并且本发明的芯片可以被构造成在衬底的表面上具有导气槽，其至少一部分被暴露在外部空气中。通过这样做，可以将气体引到导气槽中，以使气体在衬底和盖子之间的界面上进行流通。因此，通过气体的压力可以容易从衬底的表面分离盖子，并且此时可以防止沟道中的样本发生污染。并且，当将盖子粘合到衬底时，它用作释放空气的孔，从而防止在盖子和衬底之间存留气泡。

本发明的芯片可以在衬底的沟道中具有至少盖子的部分上提供凸结构。通过这样做，可以防止沟道因盖子的挠曲而受到挤压。并且通过这样做，当去除盖子时或者在后面的实验过程中，可以将样本保留在沟道中。

本发明的芯片可以被构造成在沟道的宽度方向上以不大于80μm的间隔形成一个或多个凸结构，并且在沟道的纵向上以不大于80μm的间隔形成一个或多个凸结构，并且凸结构的上表面可以与盖子接触。从而，可以确定地防止沟道因盖子的挠曲而受到挤压。

在本发明的芯片中，凸结构可以特别地形成为其中心之间的距离不大于20μm。从而，可以更确定地防止沟道因盖子的挠曲而受到挤压。并且，可以增加接触面积，因此增加了沟道中的样本和凸结构之间的摩擦阻力。因此，当去除盖子时或者在后面的实验过程中，可以将样本保留在沟道中。

本发明的芯片可以是这样的芯片，其中凸结构投影到与沟道的上表面相垂直的表面上的投影面积的整周内的总和不小于盖子与沟道中的样本接触的表面面积的一半。例如，当凸结构的侧表面是倾斜表面或者是相对于其上表面的垂直表面时，凸结构投影到与沟道的上表面相垂直的表面上的投影面积的整周内的总和指的是：对通过将凸结构投影到与沟道的上表面相垂直的表面得到的投影面积沿着凸结构的周边进行积分而得到的面积。从而，可以更为确定地防止沟道因盖子的挠曲而受到挤压。并且，可以增加接触面积，因此增加了沟道中的样本和凸结构之间的摩擦阻力。因此，当去除盖子时或者在后面的实验过程中，可以将样本保留在沟道中。

本发明的芯片可以是这样的芯片，即凸结构的上表面的面积大于沟道的上表面的面积的0.06％。从而，当凸结构是易于制作的柱形结构时，可以更为确定地防止沟道因盖子的挠曲而受到挤压。并且，可以增加接触面积，因此增加了沟道中的样本和凸结构之间的摩擦阻力。因此，当去除盖子时或者在后面的实验过程中，可以将样本保留在沟道中。

本发明的芯片可以是具有如下结构，即凸结构的上表面的面积大于凸结构的底表面的面积。凸结构的上表面的面积大于凸结构的底表面的面积的结构包括倒锥形或锤头形。通过这样做，当去除盖子时或者在后面的实验过程中，可以将样本保留在沟道中。

本发明的芯片可以是这样的，即沟道的侧表面为凹结构。通过这样做，当去除盖子时或者在后面的实验过程中，可以将样本保留在沟道中。

本发明的芯片可以具有通过冷却来使盖子会失去芯片与盖子的粘合状态的属性。通过这样做，当从衬底去除盖子时，通过冷却盖子可以容易地去除盖子。此外，可以防止残留在沟道和沟道的样本中的盖子的组分引发的污染。并且当通过冷却来冷冻沟道中的样本时，可以在样本的组分是分离的状态下固定样本。因此，在防止沟道中的样本受到污染的同时可以容易地去除盖子。

在本发明的芯片中，盖子可以包括被构造成覆盖沟道的隔离壁和填充形成于沟道中的样本和隔离壁之间的空间的液体。通过这样做，可以防止在沟道中的样本和盖子之间产生间隙。因此，可以更确定地防止样本发生泄漏和变干。

在本发明的芯片中，液体的重力可以小于沟道中样本的重力。通过这样做，可以防止液体和样本的混合，并且可以确定地用液体来覆盖样本。

在本发明的芯片中，液体的凝固点可以小于沟道中样本的凝固点。通过这样做，只有样本可以有选择地凝固。因此，可以去除液体并且在样本被固定的状态下可以打开沟道的上部。

根据本发明，提供的芯片被构造成沟道形成于其内部，槽位于其表面上，并且当沿着槽裂开时可以打开沟道的一部分。

由于本发明的芯片被构造成当沿着槽裂开时打开沟道的一部分，因此通过在期望时刻裂开芯片就可以打开沟道。因此，可以直接操作沟道中的样本。并且当打开沟道时可以防止样本受到污染。同时，打开沟道的位置和方向根据槽所处的位置可以进行适当地设计。

本发明的芯片可以包括其上表面上具有沟道的衬底和覆盖沟道的盖子，并且槽可以位于衬底和盖子的至少一个上。通过这样做，可以沿着凹口裂开芯片并且允许形成于衬底表面上的沟道从凹口侧被暴露。因此，可以确定地打开微小空间并且对样本直接执行操作。并且，可以单独地制作其上表面上具有沟道的衬底和盖子，以及组合它们。结果，可以改善芯片设计的灵活性。并且可以稳定地制造芯片。在本发明中，凹口可以位于与其上具有沟道的表面相平行的表面上。

本发明的芯片可以构造成通过将盖子连接到衬底来使盖子覆盖沟道，沿着沟道的形成方向从不与衬底接触的表面一直到与衬底接触的表面的凹口位于非接触表面上，并且当沿着凹口进行裂开时，打开了沟道。通过这样做，当从凹口裂开盖子时也可以容易地打开沟道。并且当打开时可以防止沟道发生污染。

在本发明的芯片中，凹口可以进一步沿着沟道的形成方向位于衬底的底表面上。通过这样做，通过较小的力就可以确定地裂开衬底和盖子，从而打开沟道。

在本发明中，通过对沟道中的样本进行冷冻膨胀可以从凹口裂开盖子。通过对样本进行冷冻，在不增加外力的情况下可以容易地打开沟道。

在本发明的芯片中，多孔层可以位于与衬底接触的盖子的表面上。通过这样做，当分离衬底和盖子时可以防止沟道中的样本发生污染，并且另一方面，当在垂直于衬底的表面的方向上增加外力时，可以确定地将沟道中的样本传递到多孔层中的孔，以将其转移到盖子。因此，可以容易地从沟道中取出沟道中的样本。在本发明的芯片中，在垂直于衬底表面的方向上添加的外力可以是例如电压。

在本发明的芯片中，衬底可以由多孔材料构成。通过这样做，通过在垂直于衬底的方向上增加空气压力就可以容易地将沟道中的样本传递到盖子。

在本发明的芯片中，沟道中的样本可以是冷冻状态。通过这样做，可以防止诸如沟道中的样本组分发生混合等污染。特别地，防止通过对沟道中的样本执行诸如分离等处理使在空间上已经分离的样本中的组分发生混合。并且当去除盖子时，可以防止样本通过在盖子和衬底之间产生的微小间隙发生泄漏。

使用本发明的芯片的设备可以至少包括芯片和沟道中的用于固定沟道中的样本的机构。通过这样做，用于固定沟道中的样本的操作变得更简单。

使用本发明的芯片的设备可以具有芯片、沟道中的用于固定沟道中的样本的机构，以及用于打开包括有用盖子密封的沟道的容纳物的区域的机构。通过这样做，用于固定沟道中的样本和打开沟道的操作变得更简单。

使用本发明的芯片的设备可以具有芯片、沟道中的用于固定沟道中的样本的机构、用于打开包括有用盖子密封的沟道中的样本的区域的机构，以及溶剂干燥机构。通过这样做，设备执行用于固定沟道中的样本、打开沟道和对沟道中的样本进行干燥的操作，从而使操作变得更简单。

使用本发明的芯片的设备可以包括芯片和沟道中的用于固定沟道中的样本的机构。并且用于固定的机构可以通过使沟道中的样本失去流动性来进行固定。通过这样做，通过使沟道中的样本失去流动性可以固定样本，从而操作变得更简单。

使用本发明的芯片的设备可以包括芯片和沟道中的用于固定沟道中的样本的机构。并且用于固定的机构可以特别地为芯片冷却机构，其中沟道中的溶液被冷冻。通过这样做，可以对沟道中的样本进行冷冻，从而使沟道中的样本失去流动性。因此，用于固定的操作变得更简单。

使用本发明的芯片的设备可以包括芯片、沟道中的用于固定沟道中的样本的机构、用于打开包括有用盖子密封的沟道中的样本的区域的机构，以及溶剂干燥机构。并且溶剂干燥机构是由密封容器和特别地用于将密封容器的内部降压到溶剂可被升华的压力的机构构成的。通过这样做，在沟道中的样本被固定并且沟道被打开的状态下对沟道中样本的溶剂进行升华的操作变得更为容易。

使用本发明的芯片的设备可以包括芯片、沟道中的用于固定沟道中的样本的机构、用于打开包括有用盖子密封的沟道中的样本的区域的机构，以及溶剂干燥机构。并且溶液干燥机构可以特别地为用于将芯片加热到溶剂可被蒸发的温度的机构。通过这样做，在沟道中的样本被固定并且沟道被打开的状态下对沟道中样本的溶剂进行蒸发的操作变得容易。

根据本发明，提供了使用在固定沟道中的样本之后打开沟道的芯片的方法。通过这样做，可以防止当从衬底分离盖子时样本在微小空间中的移动。因此，优选情况下进一步防止样本发生污染。并且本发明可以包括形成于衬底表面上的槽状沟道和覆盖沟道的可移动盖子，其中在沟道被覆盖的状态下对样本进行固定之后可以打开沟道。

在使用本发明的芯片的方法中，通过冷冻可以将沟道中的样本固化。通过这样做，可以容易地使沟道中的样本固定不动。因此，可以容易地防止样本发生污染。

同时，在根据本发明的芯片中，当对沟道中的样本增加预定操作时，虽然通过增加外力可以起作用，但是优选情况下预定组分根据样本的流动来自动传递。通过这样做，在不使用外部驱动设备的情况下，通过芯片自身的结构可以执行诸如样本的分离和分析等操作。通过利用毛细现象等作为传递液体的驱动力，可以实现这种结构。

根据本发明，提供了使用在打开沟道之后沟道中的样本被自然干燥的芯片的方法。根据该结构，沟道中的样本可以在不被污染的情况下变干，以便可以改善芯片的处理。

根据本发明，提供了使用在打开沟道之后对沟道中的样本进行冷冻干燥的芯片的方法。根据该结构，即使沟道中的样本量很大，沟道中的样本也可以在不被污染的情况下变干，从而可以改善芯片的处理。

在使用本发明的芯片的方法中，当在垂直于衬底表面的方向上增加外力时，可以确定地将沟道中的样本传递到多孔层中的孔，以将其转移到盖子。通过这样做，可以容易地使沟道中的样本固定不动。因此，可以容易地防止样本发生污染。并且，可以容易地从沟道中取出沟道中的样本。

如上所述，根据本发明，提出了在不污染形成于芯片上的沟道中的样本的情况下打开沟道的技术。

附图说明

通过下面要讲述的优选实施例和以下附图，上述目的和其他目的、特性以及优势将更为明显。

图1为俯视图，示出了根据实施例的芯片的组件。

图2为俯视图，示出了根据实施例的芯片的组件。

图3为俯视图，示出了根据实施例的芯片的组件。

图4为截面图，示出了根据实施例的芯片的组件。

图5为透视图，示出了根据实施例的芯片被固定到固定设备的状态。

图6为沿着图5中的线B-B’的截面图。

图7为截面图，示出了根据实施例的芯片被固定到固定设备的状态。

图8为俯视图，示出了根据实施例的芯片和固定设备的支板被组装的状态。

图9为截面图，示出了根据实施例的芯片被固定到固定设备的状态。

图10为俯视图，示出了根据实施例的芯片的盖子的结构。

图11为截面图，示出了根据实施例的芯片的结构。

图12为截面图，示出了根据实施例的芯片的结构。

图13为俯视图，示出了根据实施例的芯片的结构。

图14为沿着图13中的线C-C’的截面图。

图15为俯视图，示出了根据实施例的芯片的结构。

图16为沿着图15中的线C-C’的截面图。

图17为沿着图15中的线C-C’的截面图。

图18为俯视图，示出了根据实施例的芯片的结构。

图19为沿着图18中的线A-A’的截面图。

图20为俯视图，示出了根据实施例的芯片的结构。

图21为俯视图，示出了根据实施例的芯片的组件。

图22为俯视图，示出了根据实施例的芯片的组件。

图23为截面图，示出了使用根据实施例的芯片的程序。

图24为截面图，示出了使用根据实施例的芯片的程序。

图25为截面图，示出了使用根据实施例的芯片的程序。

图26为截面图，示出了使用根据实施例的芯片的程序。

图27为截面图，示意性地示出了将样本引到根据实施例的芯片中的方法。

图28为截面图，示出了使用根据实施例的芯片的程序。

图29为截面图，示出了使用根据实施例的芯片的程序。

图30为截面图，示出了使用根据实施例的芯片的程序。

图31为截面图，示出了使用根据实施例的芯片的程序。

图32为俯视图，示出了根据实施例的芯片的组件。

图33为俯视图，示出了根据实施例的芯片的组件。

图34为截面图，示出了根据实施例的芯片的结构。

图35为透视图，示出了根据实施例的芯片的沟道的结构。

图36为截面图，示出了根据实施例的芯片的沟道的结构。

图37为平面图，示出了根据实施例的芯片的沟道的结构。

图38为平面图，示出了根据实施例的芯片的衬底的结构。

图39为截面图，示出了根据实施例的芯片的结构。

图40为截面图，示出了根据实施例用于冷冻干燥(freeze-drying)的附加装置的结构。

图41为截面图，示出了根据实施例的芯片的结构。

图42是示出了根据实施例的芯片的冷冻干燥设备的图。

图43示出了图42所示的冷冻干燥设备的干燥室和芯片级的结构。

图44是示出了图42所示的冷冻干燥设备的干燥过滤器的结构的图。

图45是示出了图42所示的冷冻干燥设备的加热单元的结构的图。

图46是示出了根据例子在等电点分离(isoelectric separation)之后执行蛋白质的光子计数的结果的曲线。

图47示出了根据例子在等电点分离和冷冻干燥之后执行蛋白质的光子计数的结果的曲线。

图48是示出了使用根据实施例的芯片的设备的结构的图。

图49是示出了使用根据实施例的芯片的设备的结构的图。

具体实施方式

下面参照附图来讲述本发明的实施例。同时，相同的标号表示相同的组件，并且将适当地不对其进行重复讲述。

在本发明中，芯片具有沟道，并且沟道可被打开。并且它的结构使得当打开沟道时可防止沟道中的样本被污染。在下文中，在本发明的芯片中，将以沟道为位于衬底的表面上的沟道槽的情况作为例子进行讲述。沟道的使用不限于是在衬底表面上形成槽这个方面的沟道。例如，沟道可以是这样的贮存器，诸如对样本执行预定反应的反应贮存器和进行样本中组分检测的检测贮存器，或者可以是根据其他方面。并且，扩展区位于槽状沟道的一部分上。此时，扩展区可以为上述反应贮存器和检测贮存器，并且其他区可以是沟道。

虽然本发明的芯片可以应用于诸如分离、分析、分散、稀释等各种类型的操作，但是下面如果没有特别说明，都是以在芯片的沟道中对样本中的组分进行分离的情况作为例子进行讲述的。下面参照附图来讲述本发明的实施例。并且在所有附图中，相同的标号表示相同的组件，并且将适当地不对其进行重复讲述。

(第一实施例)

该实施例涉及一种芯片，其中覆盖位于衬底表面上的沟道的盖子贴装于衬底表面上。图1至图3为俯视图，每个图都示出了该实施例的芯片的组件。图4为沿着图1至图3中的线A-A’的截面图，示出了该实施例的芯片112被组装的状态。图5为透视图，示出了将该实施例的芯片112固定到固定设备的状态，并且图6为沿着图5中的线B-B’的截面图。图48是示出了使用该实施例的芯片的设备的图。图49是示出了使用该实施例的芯片的设备的图。下面参照图1至图6、图48和49来讲述本实施例的芯片。

如图4所示，芯片112包括衬底103和盖子113。盖子113包括可以相互连接的树脂层102和板状盖子101。并且板状盖子101是由树脂制成，并且可以由树脂层102制成。板状部件101、树脂层102和衬底103的尺寸可以是基本上相等的。

如图3所示，沟道107a和107b形成于衬底103上，并且贮存器105a和105b、以及105c和105d分别形成于各沟道的两端。沟道107a和107b与上述沟道相对应。这里，沟道107a为用于引入的沟道，而沟道107b为用于分离的沟道。优选情况下使用诸如石英、玻璃和硅等能够进行微加工的材料来作为衬底103的材料。

如图1和2所示，在板状盖子101和树脂层102上，每一个的尺寸都与位于衬底103上的贮存器105a、105b、105c和105d的尺寸基本相等的孔115a、115b、115c和115d位于与各贮存器相对应的部分上。流动的缓冲液可以通过孔115a～115d被引入到衬底103上的沟道107a和107b中。并且放置了用于电泳的电极。

同时，导管100可以位于每一个孔中，每一个导管的外径都等于每一个孔115a～115d的内径。通过提供管子110，可以通过调整管子110的长度可以容易地调节每一个孔115a～115d的深度。例如，通过使管子110突出于板状盖子101的上表面上，可以将孔115a～115d做得足够深。因此，当执行电泳时，在防止孔115a～115d中的液体变干的同时，可以确定地在电极之间施加电压。

作为板状盖子101的材料，优选情况下使用诸如石英、玻璃、包括PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的丙烯酸树脂和包括PDMS(聚二甲基硅氧烷)的硅树脂；包括PTFE(聚四氟乙烯)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)和聚氯乙烯的聚烯烃；以及聚酯等类能够顺利进行处理的高强度材料。并且作为树脂层102的材料，例如使用PDMS；诸如PTFE(聚四氟乙烯)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、聚氯乙烯等聚烯烃；丙烯酸树脂；以及聚酯等。作为树脂层102，优选情况下使用允许一定弹性变形的材料。通过使用允许弹性变形的材料，可以通过施加压力使板状盖子101与衬底103的表面接触，从而确定地将树脂层102粘合到衬底103的表面。并且，作为树脂层102的材料，例如优选情况下使用诸如包括PTFE(聚四氟乙烯)的氟化树脂等具有斥水性和斥油性的材料。并且，树脂层102的主体部分可以由另一材料制成，并且可以对其表面应用通过PTFE等进行的斥水处理或斥油处理。

芯片112的制造例如如下所述。在衬底103上形成槽，以便形成沟道107a和107b。并且形成与沟道相通的贮存器105a～105d。在使用塑料作为衬底103的材料的情况下，芯片和贮存器是通过使用适用于衬底103的各种材料的方法形成的，诸如包括蚀刻和浮雕形成(embossforming)的使用金属模具的压模、注模和光固化成型等。根据对沟道中的样本执行的操作来适当地设定每一个沟道107a和107b的宽度。例如，当从细胞的液体分馏成分(细胞质)中提取高分子量成分(DNA、RNA、蛋白质、糖链)时，可以将宽度设定为5μm～1000μm。并且当结合板状盖子101和树脂层102时，可以使用粘合剂进行结合，或者可以进行热密封。孔115a～115d形成于得到的盖子113上。

如图5和6所示，该实施例的芯片112可以被固定到固定设备111。固定设备111具有护圈板104、其上放置有衬底103的支板108以及能够调节压力以夹紧护圈板104的螺丝钉106。

作为固定设备111的材料，优选情况下使用诸如铝、不锈钢(SUS)、钛(titan)等高强度材料。并且在应用于固定设备111的芯片112为用于电泳的芯片的情况下，可以用诸如环氧树脂等绝缘材料来覆盖固定设备111的表面。

通过使用固定设备111，可以将芯片112的盖子113固定在衬底103上。此时，盖子113被夹到要固定的衬底103，以便在沟道107a和107b被覆盖的状态下，在防止样本从沟道泄漏的同时，通过粘合它们可以使它们稳定地彼此固定。

接下来，讲述使用该实施例的芯片112的方法。首先，为了覆盖衬底103上的沟道107a和107b，在调节贮存器105a～105d的位置的同时将盖子113放置在衬底103上，并且将衬底103安装在支板108上。接下来，如图6所示，通过护圈板104夹住盖子113的一部分并且拧紧螺丝钉，将盖子113夹到衬底103。拧紧螺丝钉106直到树脂层102变形到一定程度，并且沟道107a和107b完全用盖子113覆盖住，其间没有任何间隙。从而，将盖子113固定到衬底103。

并且，当打开沟道107a和107b时，通过松动固定设备111的螺丝钉106来释放将盖子113夹到衬底103的压力，并且盖子113与护圈板104一起被去除。即使在衬底103和盖子113之间产生小间隙的情况下，通过用诸如PTFE基树脂和PDMS等斥水材料制造树脂层102，来防止在间隙中发生毛细现象，并且防止沟道中的液体被污染。

以此方式，通过使用该实施例的芯片112和固定设备111，盖子113通过夹具被固定到衬底103。从而，沟道107a和107b被确定地覆盖。并且，通过用疏液或斥液材料的盖子来构造表面，可以确定地防止样本粘到盖子113上。例如，盖子113的表面可以做成疏水或斥水的。并且，由于盖子113可以容易地从衬底103上去除，因此可以直接处理沟道107a和107b中的样本。

同时，盖子113的板状盖子101和树脂层102中的每一个都可以是独立部件。

同时，固定设备111可以具有温控功能。可以使用珀耳帖效应(Peltier)等用作温控功能。从而，为了当分离样本时改善分离功能而需要控制温度时，可以使用该固定设备111。通过将芯片112贴装到固定设备，可以在适于分离的温度下执行分离。

并且，固定设备111可以用于固定沟道107a和107b中的样本。例如，当固定设备111具有冷却功能时，可以对沟道107a和107b中的样本进行冷冻。因此，可以固定样本以及其组分的空间位置。

同时，用于固定沟道107a和107b中的样本的设备可以是图48中的样本固定设备4000。因此，当使用固定设备111来固定样本时，其还是样本固定设备4000。并且样本固定设备4000可以只具有用于固定样本的机构，例如温控机构或者用于冷却样本的冷却机构，而不具有用于固定盖子113的机构。

并且，如图48和49所示，除了芯片112之外，固定设备111可以具有密封容器4007。具体地，样本固定设备4000可以被置于密封容器4007中，并且样本固定设备4000可以只与芯片112接触，或者与芯片112和固定设备111接触。

并且如图48和49所示，仅将芯片112、或者将芯片112和固定设备111一起置于密封容器4007中。具体地，样本固定设备4000可以置于密封容器4007中，并且样本固定设备4000可以只与芯片112接触、或者与芯片112和固定设备111都接触。

并且，密封容器4007具有用于抽真空的阀门4005，并且用于抽真空的阀门4005可以通过由金属或树脂制成的管子连接到真空泵4006。从而，密封容器4007可以变成真空状态。并且，密封容器4007具有用于将与芯片112的电极相通的导体延伸到密封容器4007的外部的连接器，以便可以通过连接器将电压从外部电源4001施加到电极上。

并且，用于监控样本组分的分离状态的测量机构4004可以位于密封容器4007的外部或内部。检测测量机构4004的方法可以是光学方法。例如，通过将样本的组分和荧光材料事先结合在一起、用激光沿着沟道107a和107b对其进行照射，并且观察从样本组分发射的荧光，可以执行光学检测。此时，通过使用通过组合X-Y自动台、荧光显微镜和光电倍增管(photo multiplier)得到的荧光测量系统，可以执行测量。X-Y自动台被用作荧光显微镜的支板。芯片被放置在X-Y自动台的台上，并且通过荧光显微镜的光学系统将激发光照射到沟道107a和107b。当执行沟道107a和107b的荧光测量时，通过荧光显微镜的光学系统由光电倍增管来执行光子计数。

并且，密封容器4007可以具有图49所示的开口机构4002，用于从衬底103上去除盖子113。开口机构4002可以进一步具有用于去除盖子113的机械臂4003。同时，开口机构不仅可以具有机械臂，还可以具有一对真空镊子。通过使用机械臂4003，取下固定盖子113的螺丝钉106，以移开护圈板104。

同时，图48和49所示的结构稍后将在第十二实施例中进行讲述。

再来讲述图5和图6。通过在芯片112上提供预定沟道和贮存器，可以对样本和样本组分执行诸如分离和分析等期望操作。例如，可以通过使用芯片112依次执行电泳和质谱分析。在这种情况下，芯片112首先被贴装到固定设备111，并且在沟道107a和107b完全被盖子113覆盖的状态下，迁移缓冲液从贮存器105a～105d中的一个被导入，以便用它来填充沟道107a和107b。

接下来，迁移样本被导入到沟道107a的贮存器105a中。然后，将铂电极插入到贮存器105a～105d中。当通过铂电极在贮存器105a和105b之间施加电压时，贮存器105a内的样本在贮存器105b的方向上流出，并且填充沟道107a。此时，形成的矩形的长度与沟道107a和107b的宽度近似相同，也就是说，在沟道107a和107b的交叉点上出现窄的带状样本。在这种状态下，在贮存器105c和105d之间施加电压，从而通过电泳对沟道107b中的样本组分进行分离。

在通过电泳进行分离之后，通过使用位于固定设备111中的温控机构来冷却和冷冻样本和迁移缓冲液。通过对它们进行冷冻可防止样本组分发生混合。在这一阶段，芯片112被冷冻，并且冷冻的样本及其组分、以及冷冻的迁移缓冲液分别被存储在沟道107a和107b中。

通过开口机构4002的机械臂4003，在借助于位于固定设备111中的温控机构使沟道中的样本和迁移缓冲液保持在冷冻状态的同时，取下铂电极，放松固定设备111的螺丝钉106，取下护圈板104和盖子113，从而使沟道107a和107b变成开口状态。

此后，在迁移之后对样本中的组分执行质谱分析，但是由于通过冷冻衬底103而冷冻的样本难以处理，因此优选情况下使样本中的溶剂干燥。例如，当从固定设备111分离冷冻样本时，它容易随着温度升高而融化，并且样本的组分会扩散。因此，需要一种能够在保持分离的样本组分的同时使样本中的溶剂干燥的方法。

在样本量很小的情况下，仅通过位于固定设备111中的温控功能来加热衬底103，就可以在无污染的情况下干燥衬底103。

但是，在许多情况下，仅通过加热衬底103，在冷冻样本中产生了样本融化的部分和样本蒸发的部分。在这种状态下的衬底103上，会发生样本融化的部分流到样本蒸发的部分的沟道中的现象，或者发生在样本融化的部分中样本被混合的现象，并且分离的样本组分会扩散。为了解决这一问题，冷冻样本不被融化并且其溶剂被升华。

在该实施例中，迁移之后的样本可以进一步冷冻干燥，并且其溶剂可以被升华。

在仅有衬底103、或者衬底103和固定设备111都置于密封容器4007中(图48和49)的情况下，通过固定设备111的温控机构或者样本固定设备4000的冷却机构，可以使衬底103保持在冷冻。之后，打开用于抽真空的阀门4005，并且通过真空泵4006将密封容器4007抽成真空。从而，沟道107a和107b中的样本的溶剂可被升华。并且从而，沟道107a和107b中的样本的溶剂被升华，并且在保持样本组分的位置关系并且不让组分相互混合的同时使其变干。

接着，对在通过电泳进行分离之后变干的样本中的组分执行质谱分析。为了对沟道107b中的组分执行质谱分析，对于去除了板状盖子101的衬底103，如果它被置于容器4007中，则将其从容器4007中取出，并且将基质添加到衬底103，并且在使衬底103变干之后，将其放到质谱分析设备的真空室，并且在调整照射部分之后用激光进行照射，以便用激光照射沟道107b。从而，可以找到在样本中包含的组分的分子质量。

同时，在该实施例，除了上述结构之外，进而可以由诸如硅树脂和丁二烯橡胶等弹性体来制成板状盖子101，并且粘合到衬底103的得到的板状盖子101的表面可以被处理，使得在板状盖子101的中心附近距离衬底103最近，并且在板状盖子101的边缘部分中距离衬底103最远。通过这种构造，当释放固定设备111的压力时，通过弹性体返回到其原始形状的力量可以更顺利地去除盖子113。

根据上述结构，可以得到能够不留间隙地覆盖沟道并且在不污染沟道中的样本的溶液或组分的情况下容易地打开的芯片，以及使用该芯片的设备。

(第二实施例)

用于固定第一实施例中所述的芯片112的固定设备并不限于上述结构。例如，加压可以通过液压设备等来执行。图7为截面图，示出了根据该实施例的芯片被设置到固定设备的状态。图8为俯视图，示出了在将盖子设置在芯片上之前，将芯片和固定设备的支板组装起来的状态。

该实施例的芯片212是通过被设置到固定设备208上来使用的。固定设备208构造为通过夹紧芯片212的盖子的上表面来将芯片212的盖子压接到衬底表面。芯片212具有衬底201和板状盖子205。沟道202和贮存器203形成于衬底201上。并且，尺寸与贮存器近似203相等的孔213位于衬底201的贮存器203部分上。例如，当通过使用芯片212来执行电泳时，可以将迁移缓冲液通过孔213导入到位于衬底201上并且提供用于电泳的电极(图中未示出)的沟道202中。

衬底201的形式和材料可以与第一实施例的相同。可以使用诸如石英板、玻璃板和丙烯酸树脂板等能够顺利进行处理的高强度材料来作为板状盖子205的材料。并且，通过使用PTFE基树脂等对位于衬底201侧上的板状盖子205的表面施加斥水处理或斥油处理，更为有效地防止了泄漏。

可以使用例如桌面伺服压力设备和油压设备等类设备来作为固定设备208。优选情况下使用例如液压活塞、水压活塞和气动活塞等来作为加压活塞204。

芯片112中的沟道上部，也就是沟道202是通过以下处理进行覆盖的。也就是说，将衬底201设定在支板207上。并且将板状盖子205设定在衬底201上。然后，通过加压活塞204进行把持来固定板状盖子205并且对其进行向下加压和固定。另一方面，通过释放加压活塞204的压力，将盖子从衬底201中取出，从而打开沟道202的上部。

另外在该实施例中，通过在衬底201和板状盖子205相互邻接的状态下从板状盖子205的上表面进行加压，可以确定地覆盖沟道202的上部。从而。可以防止沟道202中的液体的蒸发。并且，通过释放加压活塞204的压力，可以容易地从衬底201去除板状盖子205。从而，可以容易地取出处理之后的沟道202中的液体。

如第一实施例中那样，该实施例的芯片212可应用于诸如分离和分析等期望操作。例如，当通过使用芯片212来执行电泳时，可以通过使用以下方法来执行。首先，衬底201和板状盖子205被设定在固定设备208上，通过加压活塞204进行加压，以便防止迁移缓冲液发生泄漏，从而将板状盖子205固定在衬底201上。从而，沟道202的上部被覆盖。接下来，如第一实施例中那样，在从孔213引入迁移缓冲液和样本时，将铂电极从孔213插入到贮存器203，并且执行电泳。从而，可以分离样本中的成分。在电泳之后，取下电极，释放加压活塞204的压力，并且取下板状盖子205。

(第三实施例)

该实施例涉及一种具有沟道的芯片的盖子是由多孔坯体制成的模式。在该实施例中，芯片的沟道中的样本被构造为在多孔坯体中进行传递。下面来讲述通过施加电压来实现向多孔坯体传递的例子。

图9为截面图，示出了该实施例的芯片被固定到固定设备的状态。在图9中，芯片312包括衬底301和盖子313。沟道302位于衬底301上。位于衬底301上的沟道302被盖子313覆盖。沟道302可以为例如沟道和贮存器。可以使用例如(100)硅衬底来作为衬底301的材料。并且诸如铂、烧结碳等导电材料可被制模，并且用于衬底301。

盖子313构造为使得多孔层304位于护圈板303的表面上。护圈板303可由导电材料构成。例如，护圈板303可由厚度为几毫米的不锈钢、黄铜等高强度金属板制成。

多孔层304可以通过在护圈板303的下表面上沉淀多孔硅或者通过涂覆硅胶粉末并且对其进行烧结来形成。多孔层304的材料可以为例如诸如多孔玻璃、多孔硅等多孔材料。并且，多孔层304的厚度可以设定成从几十毫米到几百毫米。当多孔层304的材料为诸如多孔玻璃等亲水材料时，通过对其表面应用诸如硅树脂处理等斥水处理，可以防止沟道302中的溶液通过毛细效应进入多孔层304。并且，当通过导电多孔硅来形成多孔层304并且其厚度被设定成从几毫米到几十毫米的足够厚时，则可以省略护圈板303。通过将芯片312设置到固定设备并且从盖子313的上表面对其加压，沟道302可被盖子313覆盖。

固定设备具有固定板306、护圈板305、螺丝钉307和电极310。固定设备的基本结构与第一实施例中所述的固定设备相类似。在固定板306上，当将芯片312设置到护圈板时，电极310位于化学芯片的底表面邻接的部分上，以便在电极310和护圈板303之间施加电压。通过从电源设备308在电极310和护圈板303之间施加电压，可以将沟道302中的材料传递到盖子313的多孔层104。电压的施加方向根据沟道302中材料的电荷是不同的。当材料带正电时，施加电压使得电极310为正电极并且护圈板303为负电极。并且当材料带负电时，在与上述方向相反的方向上施加电压。

接下来，以经过SDS处理的蛋白质作为样本中的组分进行讲述。下面以对蛋白质进行SDS处理和回收(recover)的处理为例子来讲述使用芯片312的方法。首先，将由护圈板303和多孔层304构成的盖子313设置在衬底301上，并且将护圈板303插入到衬底301和固定设备的护圈板305之间，如图9所示。并且，通过拧紧螺丝钉307，将护圈板303被夹到衬底301上并且覆盖沟道302。在该状态下，包括有蛋白质和SDS的样本被导入到沟道中，整个设备被放入烤炉中，并且在约100℃的温度下对其加热约1小时。在设备被冷却到室温之后，在将护圈板303设定为正极并且将位于固定设备的底板上的电极310设定为负极的同时，施加例如约1000V的直流电压约30分钟。从而，吸附有SDS的带负电的蛋白质在护圈板303的方向上迁移并且在多孔层304中进行传递。最后，放松螺丝钉307，以释放护圈板305的压力，从而从固定设备取下化学芯片，并且盖子313被取下。之后，对传递固定到盖子313的多孔层304表面的SDS吸附蛋白质执行诸如质谱分析等期望处理。

如上所述，通过用可拆卸盖子313覆盖芯片312的沟道302并且通过将沟道302中的样本或样本组分传递到由多孔坯体制成的盖子313，可以得到能够在防止沟道302中的样本被污染的同时容易地打开沟道302的芯片312。根据沟道302中的材料被存储在多孔坯体中这一事实，在防止通过电泳在沟道302中产生的样本组分的空间位置因扩散等原因消失的同时，可以回收材料并且使其更快速地变干。

同时，尽管在上述情况下使用电压来进行传递，但是当使用该实施例的芯片312时可以使用空气压力来传递样本。在这种情况下，护圈板303例如由透气材料形成，诸如多孔玻璃。在这种情况下，护圈板303不必是导电材料，并且不需将电极310放置在固定支板306的底表面上。除了护圈板303之外，衬底301也是由诸如多孔玻璃等透气材料构成的。在这种情况下，通过将斥水处理应用到衬底301和多孔层304的表面，可以防止当从衬底301上去除盖子313时发生污染。

代替上述情况下施加电压和传递，当通过使用空气压力来传递材料时，将连接到抽吸泵的防压管的一端置于沟道302的正上方。从而，由于通过衬底301、多孔层304和护圈板303的空气吸入，沟道302中的溶液或材料被吸到多孔层304中并且保持在其中。

(第四实施例)

该实施例涉及具有被吸到衬底表面的盖子的芯片。下面参照图10至图12来讲述该实施例的芯片。图10为平面图，示出了该实施例的盖子的结构。图11为截面图，示出了图10中的盖子被吸到衬底之前的状态。图12为截面图，示出了图10的盖子被吸到衬底的状态。

如图11和12所示，芯片1012包括衬底1001和盖子1004。衬底1001具有沟道1002和贮存器(图中未示出)。

盖子1004是由用于覆盖沟道1002的覆盖单元1005、用于实现吸盘效果的吸盘部分1006、以及作为吸盘部分1006的通气单元的拉片1007组成。覆盖单元1005平坦地成形，吸盘部分1006在未被压缩的状态下具有浮起的“凹面”，并且拉片1007位于凹面的附近。吸盘部分1006形成于沟道1002和贮存器(图中未示出)之外的部分上。拉片1007位于覆盖单元1005的边缘附近。

在覆盖单元1005上，尺寸与贮存器(图中未示出)相同的孔1003形成在与衬底1001的贮存器相同的位置上。通过使用诸如橡胶和PDMS等材料进行注模等，吸盘部分1006和拉片1007可以与覆盖单元1005进行整体成型。

接下来讲述使用芯片1012的方法。首先，盖子1004被置于衬底1001上，以便贮存器和孔1003的位置相互一致(图11)。接下来，从上面按压吸盘部分1006，以便将覆盖单元1005吸到衬底1001(图12)。此时，通过将覆盖单元1005压到沟道1002上的衬底1001以使空气溢出到除了吸盘部分1006之外的衬底1001的外围侧，可以将吸盘部分1006吸到衬底1001的表面。通过这样做，可将覆盖单元1005粘合到沟道1002的上部。

迁移缓冲液和样本从位于覆盖单元1005上的孔1003引入到衬底1001的沟道1002，以执行诸如电泳等处理。之后，拉起拉片1007，以在衬底1001和盖子1004之间形成间隙。通过这样做，将空气引入到吸盘部分1006，以便从衬底1001分离盖子1004之后通过去除盖子1004来打开沟道1002。

虽然在上述情况中通过拉起拉片1007来使吸盘部分1006通气，但是也可以使用其它通气单元。例如，通过使构成吸盘部分1006的树脂部分较薄，并且当去除盖子1004时，通过针等穿透隔离薄膜进行通气，可以从衬底1001上分离盖子1004。

在该实施例中，通过在由弹性体形成的盖子1004上提供突出部分来用作吸盘，衬底1001上的沟道1002确定地被盖子1004覆盖并且被打开。并且，通过在靠近盖子1004上的突出部分的上表面的衬底1001的周边部分附近提供通气单元以将空气引入到突出部分，可以更容易地贴上和分离盖子。因此，在不使用固定设备的情况下芯片的沟道可被覆盖并且容易打开。

同时，在该实施例中可以形成吸盘部分1006的突出物具有其两端闭合的槽来作为组件的模式。从而，可以更容易地将空气引入到突出部分。因此，更容易地打开和关闭沟道1002。并且，虽然在上述情况中使用了拉片突起形状的通气单元，但是通气单元可以是构成盖子1004的一部分的可穿透隔离膜。通过这样做，通过针等穿透隔离膜，容易将空气引入到突出部分中。因此，可以更容易地打开沟道1002。

(第五实施例)

该实施例涉及一种具有覆盖衬底的沟道和硅树脂的局部封条的芯片。尽管在上述实施例中，当从衬底去除盖子时盖子被完全去除，但是在该实施例的芯片中，只从期望被打开的沟道附近的部分去除盖子。

图13和14示出了根据该实施例的芯片的结构。图13为俯视图，图14为沿着线C-C’的截面图。

衬底401具有沟道402和贮存器403来作为沟道，并且沟道被封条404覆盖。封条404在与衬底401的贮存器403相对应的位置上具有孔413，此外，在位于衬底401的沟道402上的封条404上，粘附了矩形封条405。为了粘合封条405，使用了比封条404的粘合剂更强的粘合剂。并且，通过使封条405的长度长于封条404的沟道长度，封条405的至少一侧没有被粘贴并且可被解开，以便可以容易地分离封条405。

可以使用诸如聚酯和聚乙烯等树脂材料膜来作为封条404的材料。并且，可以使用诸如高密度聚乙烯等具有在一个方向上裂开的特性的树脂膜来作为封条404的材料。在这种情况下，优选情况下在封条404沿着衬底的沟道402裂开的方向上贴上封条404。通过用粘合剂进行粘合或者进行热密封，可以将封条404连到衬底401。

并且，可以使用诸如PDMS等硅树脂来作为薄膜形封条405的材料。通过粘合硅树脂，位于衬底表面上的沟道可以被准确覆盖，并且此外，由于硅树脂的斥水性，防止了当去除封条405时发生毛细效应，并且防止了沟道中的样本和样本组分被污染。此外，通过用硅树脂来形成衬底401，可以实现由粘合硅树脂带来的较高的覆盖效果。

当使用该实施例的芯片时，首先，封条404被连到衬底401。此时，封条405被设置为与衬底的沟道402相重叠。接下来，迁移缓冲液和样本从贮存器403被导入到沟道402中。然后，如第一实施例的情况那样，将铂电极插入到贮存器403，并且通过样本的电泳来分离组分。在进行电泳后，如果需要，则冷冻沟道中的迁移缓冲液和样本，以在分离之后提供不流动的模式，然后从其端点分离封条405，以打开沟道402。

这样构造的芯片能够在不使用特殊固定设备的情况下，在防止邻近沟道发生污染的同时覆盖和容易地打开芯片的沟道。

(第六实施例)

根据该实施例，在将盖子粘合到衬底之后，通过利用盖子和衬底的热膨胀系数的差异，从衬底分离盖子。图15为俯视图，示出了根据该实施例的芯片的结构。图16和17为沿着图15中的线C-C’的截面图。图16示出了沟道被盖子覆盖的状态，并且图17示出了覆盖被去除的状态。

该实施例的芯片具有衬底501和通过可热收缩的树脂形成的与盖子相对应的封条。衬底501具有沟道502和贮存器(图中未示出)来作为沟道。衬底501的表面覆盖有可热收缩的树脂封条504。

可热收缩的树脂封条504在与贮存器相对应的位置上具有尺寸与衬底501的贮存器(图中未示出)的尺寸相对应的孔503。可热收的缩树脂封条504在扩展的同时对衬底501进行热密封，如图15所示。

该实施例的芯片的使用如下。首先，迁移缓冲液和样本从在可热收缩的树脂封条504上制成的孔503被导入沟道502中，以执行电泳。之后，当打开沟道502时，沿着沟道502的延伸方向用激光来照射期望被打开的沟道502的上部略朝外的位置(图16)。结果，已经扩展的可热收缩的树脂封条504收缩并且破裂，从而打开了沟道502的上部，如图16所示。

同时，用作该实施例的盖子的材料并不限于可热收缩的树脂。例如，可以使用由具有不同膨胀系数的树脂、玻璃等来形成的板状盖子。在这种情况下，通过例如环氧树脂基粘合剂可以将板状盖子粘合到衬底501。另外，通过热密封可以粘合盖子。当对整个芯片进行加热或冷却时，通过热膨胀系数和收缩系数的差异产生的应力，在板状盖子和衬底501之间的界面上产生偏离(declination)，以便释放粘附，并且可以去除板状盖子。此外，通过限制沟道附近的板状盖子和衬底501的粘合部分，可以减小分离板状盖子和衬底501所需的应力，以便可以更为容易地去除板状盖子。

通过采用这种构造，可以提供能够在不使用特殊固定设备的情况下覆盖和容易地打开芯片的沟道的芯片。

(第七实施例)

该实施例的芯片具有打开沟道的切口或凹口。提供凹口以便沿着它打开沟道。这里，以在使形成于衬底表面上的沟道中的溶液固定且不流动之后，裂开芯片以打开沟道为例来进行讲述。图18和19是示出了根据该实施例的芯片的结构的视图。图18为芯片的俯视图，并且图19为沿着图18中的线A-A’的截面图。

该实施例的芯片具有衬底601和盖子605。作为衬底601的基本结构，可以使用根据上述实施例的芯片中使用的衬底的结构。例如，衬底601的结构可以与衬底103、201和301的结构相类似，沟道602和贮存器603位于衬底601上。在该实施例中，使用了完全粘合到衬底601的盖子605。例如，当通过硅来形成衬底601时，盖子是由Pyrex(注册商标)玻璃制成的，并且它们通过静电键合完全相互粘合在一起。但是粘合方法并不限于此。盖子605在与衬底601的贮存器603相对应的位置上具有孔(图中未示出)。使用通过使用划片机等沿着沟道602分别形成了凹口604和606的衬底601和盖子605，如图19所示。

凹口606的深度可以设定为不小于盖子605厚度的1/4，更为优选情况下，不小于其厚度的2/3。通过这样做，使用较小的力就可以容易地裂开盖子605。并且，凹口606的深度可以设定为不大于盖子605厚度的9/10，更为优选地不大于其厚度的5/6。通过这样做，可以确保盖子605的强度。

在上述结构中，该实施例的设备的操作执行如下。迁移缓冲液和样本从位于盖子605上的孔通过贮存器603被引到衬底的沟道602，从而执行电泳。接下来，冷冻迁移缓冲液，并且增加外力，以便沿着衬底601的凹口604和盖子605的凹口606裂开沟道，以打开沟道602。通过冷冻，沟道，也就是沟道602中的样本和样本组分被固定在沟道602中，以便可以在防止其被污染的情况下打开沟道。

虽然在该实施例中沟道中的样本可以通过冷冻来固定，但是也可以通过其他方法来凝固溶液。例如，通过用热凝固聚合物溶液来填充沟道，例如具有甲基纤维素溶液和卵清蛋白溶液作为基质的溶液，并且对整个芯片进行加热，可以凝固和固定溶液。

根据该实施例的结构，可以提供能够在防止位于芯片上的沟道中的溶液和材料被污染的同时容易地打开的芯片。

同时，在上述情况下，虽然讲述了凹口606位于衬底601和盖子605二者上的结构，但是在该实施例的芯片中，凹口606位于衬底601和盖子605中的至少一个上也足够了。通过将凹口606提供给衬底601和盖子605二者，可以确定地裂开芯片，以打开沟道602。并且，虽然以在垂直于衬底601的表面的方向上裂开芯片的情况作为例子来讲述，但是可以提供用于打开沟道602的上表面的凹口606。

并且，虽然构造了盖子605被连到衬底601的表面以使其不被去除，但是也可构造盖子605可拆卸地连到衬底601的表面。通过这种构造，可以从去除盖子605和裂开芯片适当地选择来作为打开沟道602的方法。从而，可以根据操作来选择沟道602的打开表面。因此，使用芯片的操作灵活性可以增加。并且，例如，并不限于衬底601和盖子605为不同部件的情况，而是它们可以集成地形成。

(第八实施例)

图20至27是示出了根据该实施例的芯片的结构的视图。图20为芯片的俯视图，图21和22为芯片组分的俯视图。并且，图23～26为截面图，示出了使用该芯片的程序。图27为截面图，示意性地示出了将样本引到芯片中的方法。

在该实施例的芯片中，可以使用用于上述实施例的芯片的衬底结构作为衬底701的基本结构。例如，衬底701的结构可以与衬底103、201和301的结构相同。在图21中，衬底701具有沟道703和贮存器702。在该实施例中，使用重力小于沟道703中液体的重力的液体作为盖子。并且，使用封条704和板状盖子705以使液体盖确定地位于衬底701上。封条704和板状盖子705的每一个在与衬底701的贮存器相对应的位置上都具有类似尺寸和形状的孔722(图22)。作为双粘合型的隔离物708被粘合到板状盖子705的衬底701侧上的表面的整个外围。

参照图20和图23～26来讲述使用该实施例的芯片的方法。首先，将封条704粘合到衬底701，以得到图20所示的状态。并且，从贮存器702引入迁移缓冲液，以填充沟道703(图23)。接下来，冷冻迁移缓冲液707并且分离封条704(图24)。然后，粘合了隔离物708的板状盖子705被粘合到衬底701，以得到图25所示的状态。在这一步骤中，沟道703被填充有迁移缓冲液707，但是在迁移缓冲液707和盖子之间存在间隙709。接下来，将油710覆盖在迁移缓冲液707上，以填充间隙709(图26)。在适当情况下可以使用温度在约0℃时的防冻剂材料和绝缘材料来作为油710。例如，可以使用凝固点不低于-100℃并且不高于-20℃的材料来作为油710。从而，可以得到在不冷冻油710的情况下只冷冻沟道703中的液体的状态。因此，可以在沟道703中的样本被冷冻的状态下用油710来确定地覆盖沟道703的上部。

通过上述处理，完成了引入样本和铂电极的制备。在该实施例中，讲述了该样本作为样本或生物样本。在溶解迁移缓冲液707之后，从贮存器702引入样本。如图27所示，通过将吸液管711从位于板状盖子705上的孔722插入到贮存器702之一来填入样本712。此时，通过穿透覆盖油710的层，将样本712直接注入迁移缓冲液707。接下来，将铂电极插入到贮存器702，以通过电泳分离样本的成分。在进行电泳之后，取下电极，并且如果需要，冷冻或类似处理沟道中的迁移缓冲液707，以防止分离模式混乱，然后去除隔离物708和板状盖子705，以打开沟道703。通过氮气等进行吹风可以去除被用作盖子的多余油710。

根据该结构，可以得到能够在不留间隙的情况下覆盖芯片的沟道并且在不污染芯片的沟道中的样本或样本组分的情况下容易地打开沟道的芯片。

(第九实施例)

该实施例涉及一种被构造为当从衬底取下盖子时可以防止沟道中的样本泄漏和被污染的芯片。图28～31为截面图，示出了根据该实施例的芯片的结构。之后，参照这些图来讲述使用该实施例的芯片的过程。

在该实施例的芯片中，使用例如用于上述实施例的芯片的衬底结构来作为衬底801的基本结构。例如，衬底801的结构可以与衬底103、201和301的相同。在图28中，沟道802和贮存器(图中未示出)位于衬底801上。并且，可以应用在所有上述实施例中所述的盖子来作为盖子806的基本结构。

该实施例的芯片的使用如下。疏水墨804被涂覆到墨垫803并且变干。可以使用例如诸如PDMS和PMMA等树脂来作为墨垫803，但是并不限于这些材料。作为疏水墨804，可应用油和疏水自组装单层，但是也可以使用其他疏水或斥水材料。根据它与衬底801形成化学键并且不飞溅到沟道部分这一点，优选情况下使用自组装单层来作为疏水墨804。作为涂覆疏水墨804的方法，有旋涂方法。接下来，使衬底801与涂覆了疏水墨804的墨垫803接触，沟道802一侧向下(图29)，然后从墨垫803取下衬底801。在这一阶段衬底801处于如下状态中，即只在除了沟道802之外的芯片的上表面上印刷疏水墨804(图30)。

图31是示出了涂覆了疏水墨804的衬底801被盖子覆盖以便可以执行电泳的状态。通过使用第一实施例等实施例中的方法，在沟道802中对样本执行电泳。之后，可以从衬底801去除盖子806。根据该结构，可以提供能够覆盖芯片的沟道并且在防止芯片的沟道中的溶液或样本组分被污染的同时容易地打开沟道的芯片。

(第十实施例)

该实施例涉及其结构可以防止当从衬底取下盖子时沟道中的样本发生泄漏或者被污染的芯片的另一方面。图32和33为俯视图，示出了该实施例的芯片的组件。并且图34是示出了该实施例的芯片被组装的状态。并且图34为沿着图32和33中的线A-A’的截面图。

在该实施例的芯片中，可以使用上述实施例的芯片中使用的衬底结构来作为衬底901的基本结构。例如，衬底901的结构与衬底103、201和301的结构相同。并且如图33所示，可以形成两个沟道902，使得在图33所示的衬底901上具有带状样式。沟道902与贮存器903相通。衬底901进一步具有用于油904的沟道以及用于油904的贮存器905。用于油904的沟道的形状并不受任何限制，只要其设计可以闭合用于迁移缓冲液和样本的沟道和贮存器就行。

可以应用第一和第二实施例中所述的所有盖子来作为盖子906。如图32所示，盖子906在与贮存器903和905相对应的部分上分别具有孔913和915。

该实施例的芯片的使用如下。也就是说，衬底901被盖子906覆盖。接下来，油被导入用于油905的贮存器，以填充用于油904的沟道。油防止了迁移缓冲液等在衬底的表面上发生泄漏。

接下来，迁移缓冲液或样本被导入用于样本的贮存器中以进行电泳的状态如图34所示。之后，用与上述实施例中相同的方式来执行电泳。之后，在沟道902中的样本被冷冻的状态下调节固定设备，并且去除盖子906。通过将诸如空气和惰性气体等气体引入到用于油904的沟道中，可以去除附着到衬底901上的油。同时，可以使用温度在约0℃时的防冻剂材料和绝缘材料来作为油。例如，油的凝固点可以不低于-100℃并且不高于-20℃。通过这种设置，可以在只有沟道902中的液体被冷冻的状态下去除盖子906。

根据该结构，可以提供能够覆盖芯片的沟道并且在防止芯片的沟道中的溶液或样本组分被污染的同时打开沟道的芯片。

(第十一实施例)

导气路径可以位于上述实施例中所述的芯片的衬底上。导气路径可以是形成于衬底表面上的用于引入空气的沟道。并且，当盖子不是液体时，用于引入空气的槽可以形成于盖子上。之后，以第十实施例的芯片结构作为例子进行讲述。在这种情况下，用于油904的沟道(图33)可以被设置成用于引入空气的沟道。

在该实施例中，首先，使用于油904的沟道为空，并且在使用沟道完成了处理之后，将空气引入其中。通过这样做，在使用芯片中间或之后，通过将气体引入到被用作引入空气的槽的用于油904的沟道中，可以容易地去除盖子906。此时，例如可以让用于引入从泵机引进的气体的防压管位于用于油904的沟道的油入口部分。被引入到用于油904的沟道的气体可以是例如空气。并且这可以是氮气或诸如氦气的惰性气体。

根据该结构，可以提供能够覆盖形成于衬底表面上的沟道并且容易地打开沟道的芯片。例如，在上述实施例中所述的芯片中，当通过硅来形成衬底并且通过玻璃来形成板状盖子时，当从衬底表面上去除板状盖子时，由于位于界面上的水的存在，板状盖子的分离会很困难。另外在这种情况下，通过从用于引入空气的槽引入气体，可以容易地分离板状盖子。

(第十二实施例)

在第一实施例中所述的芯片112中，如果盖子113的树脂层102的疏水性足够防止沟道中的样本发生泄漏，并且如果盖子113的粘性很强，则不需要使用用于防止样本从沟道泄漏的固定设备。

图41是示出了该实施例的芯片112被组装的状态的视图。图41为从与图1至3中的截面A-A’相同的方向看的视图。另外在该实施例中，作为芯片112的组件的衬底103、树脂层102和板状盖子101的基本结构可以被设置为在第一实施例中所述的基本结构(图1至3)。不过，在图41中，其结构是这样的，即放置管子110使其从板状盖子101突出出来，并且贮存器105d和105c被置于板状盖子101的上表面上。图48是示出了使用该实施例的芯片的设备的视图。图49是示出了使用该实施例的芯片的设备的视图。

如图41所示，芯片112包括衬底103和盖子113。盖子113包括树脂层102和板状盖子101，并且可以通过热密封或通过粘合剂成分将它们相互连在一起。板状盖子101、树脂层102和衬底103的尺寸被设定为近似相等。

尽管可以适当地选择沟道的结构，但是其构造可以是例如只形成线性沟道107a并且贮存器105c和105d形成于图3所示的衬底103上的沟道的两端。这里，沟道107b与上述沟道相对应。这里，沟道107b被设置成用于引入和分离的沟道。另外在该结构中，如参照图1和2所述的，板状盖子101和树脂层102在与贮存器105c和105d相对应的部分上具有孔115c和115d，其每一个的尺寸分别与位于衬底103上的贮存器105c和105d的尺寸近似相等。用于迁移的液体可以通过孔115c和115d被导入衬底103上的沟道107b中。并且，用于电泳的电极通过孔115c和115d进行放置。

同时，尺寸等于或略大于孔115c和115d的内径的管子110可被置于孔115c上，以便这些孔彼此相通。根据孔115c或115d的形状或尺寸适当地选择管子110的尺寸。通过提供管子110，可以通过调节管子110的长度来容易地调节孔115c和115d的深度，以使孔足够深。因此，可以防止当执行电泳时孔115c和115d中的液体变干，从而可以确定地在电极之间施加电压。

在芯片112中，支持盖子113的凸结构可以位于沟道107b中。图35为透视图，示出了具有凸结构的沟道的结构。在图35中，与衬底103相对应的衬底2003具有与沟道107b相对应的凹部，并且凹部的底表面具有凸结构2001。同时，下面来讲述图35中所示的槽状结构2002。

凸结构2001由多个圆柱形突起构成。凸结构2001具有防止沟道107b因盖子113的挠曲而受到挤压的效果，以及当去除盖子113时和在后面的实验程序中将样本保留在沟道107b中的效果。

同时，在该实施例的芯片112中，可以在沟道的宽度方向上以不大于80μm的间隔来形成一个或多个凸结构2001，并且可以在沟道的纵向上以不大于80μm的间隔来形成一个或多个凸结构2001，并且凸结构2001的上表面可以与盖子113接触。从而，可以确定地防止沟道107b因盖子113的挠曲而受到挤压。

同时，在芯片112中，可以特别地形成凸结构2001，以便其中心之间的距离不大于20μm。从而，可以防止沟道107b因盖子113的挠曲而受到挤压。并且，可以增加接触区域，因此增加了沟道107b中的样本和凸结构2001之间的摩擦阻力。因此，当去除盖子113时和在后面的实验程序中可以将样本保留在沟道107b中。首先，解决了当分离盖子113时由于粘到树脂层102侧而去除了冷冻样本的问题。并且，增强了保留变干样本的组分的效果。同时，虽然凸结构的中心之间的距离的下限没有特别限制，但是可以将其设定为例如不小于1μm。

该实施例的芯片可以是如下芯片，其中凸结构2001是这样的，即其投影到与沟道107b的上表面相垂直的表面上的投影面积的整周的总和不小于盖子113与沟道107b中的样本接触的表面面积的一半。从而，可以更加确定地防止沟道107b因盖子113的挠曲而受到挤压。并且，可以增加接触面积，因此增加沟道107b中的样本和凸结构2001之间的摩擦阻力。因此，当去除盖子113时和在后面的实验程序中可以将样本保留在沟道107b中。首先，解决了当分离盖子113时由于粘到树脂层102侧而去除了冷冻样本的问题。并且，增强了保留变干样本的组分的效果。

该实施例的芯片可以是凸结构2001的上表面面积大于沟道107b的上表面面积的0.06％的芯片。从而，当凸结构2001为具有简单制造工艺的柱形结构时，可以更加确定地防止沟道107b因盖子113的挠曲而受到挤压。并且，可以增加接触面积，因此增加沟道107b中的样本和凸结构2001之间的摩擦阻力。并且，当去除盖子113时和在后面的实验程序中可以将样本保留在沟道107b中。首先，解决了当分离盖子113时由于粘到树脂层102侧而去除了冷冻样本的问题。并且，增强了保留变干样本的组分的效果。

本发明的发明者根据实验确认了该实施例的每一个沟道通过形成上述凸结构而具有所述效果。

该实施例的芯片可以是沟道107b的侧表面具有凹结构的芯片。例如，其可以被构造为沟道107b的侧表面上形成预定形状的凹部。从而，当去除盖子113时和在后面的实验程序中可以将样本保留在沟道107b中。

同时，本发明的发明者根据实验确认了通过以凹结构形成沟道107b的上述侧表面存在将样本保留在沟道107b中的效果。

该实施例的芯片可以具有盖子113失去与盖子103接触的状态这一属性。通过这样做，当从衬底103去除盖子113时，可以通过冷却盖子113容易地去除盖子113。此外，通过这样做，可以防止沟道107b和107d中的样本受到污染。并且当通过冷却来冷冻沟道107b中的样本时，可以将样本固定在样本组分被分离的状态中。因此，可以在防止沟道107b中的样本被污染的同时容易地去除盖子113。

参照图3和35，在使用石英来作为衬底103的材料的情况中，通过干蚀来制造沟道107b。通过在这里使用的掩模中来执行用于形成沟道107b中的凸结构2001的图案的布局，可以同时形成凸结构2001。

并且，微小的不规则可以形成于沟道107b的壁表面和底表面上或者凸结构2001的表面上。通过微小的不规则，沟道107b侧面的表面面积变得大于盖子113侧面的表面面积，从而样本可被保留在沟道107b中。微小的不规则可以由多孔氧化铝来形成。例如，在衬底103是由石英形成的情况中，在铝在衬底103的表面上进行真空沉淀之后，通过阳极氧化方法将其氧化成多孔铝，以形成微小的不规则。

并且，沟道107b中的凸结构2001的表面和沟道107b的壁表面可以是亲水的。作为实现亲水表面的方法，可以对整个衬底103执行等离子灰化处理。并且，在衬底103的表面或沟道107b上可以涂上诸如丙烯酰胺等亲水树脂、可光固化的甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和包括有作为光催化的氧化钛在内的硅树脂或丙烯酸树脂等。这里，优选情况下在涂层之前将衬底103的表面改成亲水的。具有上述亲水性的表面具有较好的可湿性，并且通过固着效果被牢牢固定到经过强冷冻的溶液，从而可以更加确定地将样本保留在沟道107b中。

同时，虽然包括凸结构2001的圆柱体为圆柱形的情况作为例子如图35所示，但是只要凸结构2001具有可以支持盖子113的形状，凸结构2001也可以是例如环形截锥形、圆环形和诸如四方棒等矩形柱形。并且，虽然作为例子在图35中示出了凸结构2001具有多个柱形体的结构，但是柱形体的个数没有特别限定；这可以是单个或者是多个。

凸结构2001可以具有这样的结构，即凸结构2001的上表面的面积大于凸结构2001的底表面的面积。凸结构2001的上表面的面积大于凸结构2001的底表面的面积的结构包括倒锥形或者锤头形。通过这样做，当去除盖子113时和后面实验处理中可将样本保留在沟道107b中。本发明的发明人已经确认，可以在通过凸结构2001确保将冷冻样本保留在沟道107b中的同时打开沟道107b(图35)。

图36为截面图，示出了该实施例的芯片的沟道结构的另一例子。并且，图37为平面图，示出了具有图36所示的结构的沟道结构。在图36和37中，示出了与沟道107b相对应的凹部形成于与衬底103相对应的衬底2103上并且凸结构2102位于凹部中的状态。如图36所示，沟道107b的壁表面2101或凸结构2102可以为倒台面结构或凹结构或较大的不规则结构。

通过以上述结构中的任一个来制造壁表面2101或凸结构2102，可以增加样本和壁表面2101之间的接触面积和摩擦阻力。在本发明人检验了使用具有图1～3、42、36和37所示结构的芯片之后，确认了通过以上述结构中的任一个来制造壁表面2101或凸结构2102，可以将样本保留在沟道107b中。同时，当通过使用金属掩模来执行干蚀时，通过选择适当的气体混合比率，可以通过控制侧蚀刻来实现如图36和37所示的结构。

再次讲述图35。用于空气出孔的另一槽状结构可以位于除了作为衬底2003的表面上的沟道107b的凹部的形成区域之外的区域上。槽状结构2002延伸到除了沟道107b之外的区域中的衬底2003的端部，以便空气自由进出。当将盖子113放置到衬底2003时，空气进入其间，从而其间易于存留气泡。不过，通过提供槽状结构2002，可以完全消除气泡。

在该实施例中，虽然在优选情况下例如使用诸如石英、玻璃和硅等能够容易地进行微制造的材料来作为衬底103的材料，但是也可以使用树脂材料，例如PDMS或PMMA。

并且，在第一实施例中进行示例的材料可以用作板状盖子101的材料。

并且，在第一实施例中进行示例的材料可以用作树脂层102的材料。另外，在该实施例中，优选情况下使用能够允许一定弹性变形的材料来作为树脂层102。通过使用具有弹性变形的材料，可以确定地将其粘合到衬底103的表面。并且树脂层102可以具有粘性，这使其可以肯定地粘合到衬底103的表面。特别地，优选情况下为诸如具有自粘性的PDMS等硅树脂。

特别地，优选情况下材料包括操作温度范围之内的不低于-20℃并且不高于30℃的温度范围，其中操作温度范围中，在不低于-20℃并且不高于30℃的温度范围中薄层的粘性的退化在粘性的最大值的20％以内。由于实验是在上述温度下在需要盖子113的阶段中执行的，因此其可以足够地用作盖子。并且在不需要盖子113的阶段，通过将芯片112冷却到不高于上述温度范围，树脂层102硬化，并且可以在没有粘合剂沉积的情况下容易地分离盖子113。

例如，使用硅树脂基树脂来作为粘合剂的封条9795(由3M公司制造)包括粘性的退化不超过20％的温度范围中的-30℃～30℃的范围。因此，封条在-150℃的温度下被硬化，并且自然地从衬底分离。因此，可以在没有粘合剂沉积的情况下容易地分离封条9795。

并且，使用丙烯酸树脂来作为粘合剂的封条5564A(由3M公司制造)包括粘性的退化不超过20％的温度范围中的-20℃～30℃的温度范围。因此，封条在-100℃的温度下被硬化，并且自然地从衬底分离。因此，可以在没有粘合剂沉积的情况下容易地分离封条5564A。

并且，树脂层102可以具有粘性并且可以通过UV辐射进行硬化来分离树脂层102。在进行UV辐射之前，树脂层102通过粘合可以用作盖子。并且在不需要盖子113的阶段中，根据需要来照射具有适当波长的UV，从而使树脂层102硬化，并且在没有粘合剂沉积的情况下容易地分离盖子113。

并且，板状盖子101和树脂层102可以彼此连接。并且，可以只使用板状盖子101或树脂层102。并且优选情况下使用诸如氟化树脂等包括有PTFE等的斥水或斥油材料来作为树脂层102。并且，树脂层102的主部分可以通过另一材料来形成，并且可以在其表面上执行通过PTFE等的斥水或斥油处理。

通过使用例如第一实施例中所述的方法可以执行芯片112的制作。在衬底103上形成槽，以制造沟道107b。盖子113被粘合到衬底103。并且，形成与沟道107b相通的贮存器105c和105d。当使用塑料材料来作为衬底103时，其形成可以通过适用于衬底103的各种材料的方法来执行，例如诸如蚀刻和浮雕等使用了金属模具的压模、注模和通过光固化等进行的模塑等。根据对沟道中的样本执行的操作来适当地设定沟道107b的宽度。例如，当对高分子量成分(DNA、RNA、蛋白质、糖链)执行分馏时，可以将宽度设定为5μm～10μm。并且当将盖子101连到树脂层102时，可以使用粘合剂的粘连或者进行热密封来执行接合。孔115c和115d形成于得到的盖子113上。

可以通过将芯片112置于密封容器4007中来改进芯片112的处理，下面将参照图48和19对其进行讲述。样本固定设备4000置于密封容器4007中，其可以固定沟道107b中的样本。例如，样本固定设备4000可以具有温控机构或冷却机构。从而，可以通过冷冻来固定沟道107b中的样本。并且，样本固定设备4000由于与芯片112接触，可以在较短的时间内通过较小的能量来固定沟道107b中的样本。

并且，密封容器4007具有用于真空的阀门4005，并且用于真空的阀门4005可以通过金属或树脂管子连接到真空泵4006。从而，密封容器4007可以被抽成真空。并且，密封容器4007具有连接器，以将与芯片112的电极相通的导体延伸到密封容器4007的外部。通过连接器将电压从外部电源4001施加到电极。

并且，用于监控样本组分的分离状态的测量机构4004可以位于密封容器4007的外侧或内侧。测量机构4004的检测方法可以是光学方法。例如，光学检测可以通过事先将样本组分和荧光材料组合起来、沿着沟道107b用激光对其进行照射并且观察从样本组分发射出的荧光来执行。此时，可以通过使用通过组合X-Y自动台、荧光显微镜和光电倍增管得到的荧光测量系统来执行测量。X-Y自动台被用作荧光显微镜的支板。芯片被放置在X-Y自动台的台上，并且通过荧光显微镜的光学系统将激励光照射到沟道107b。当执行沟道107b的荧光测量时，通过作为测量机构4004的荧光显微镜的光学系统由光电倍增管来执行光子计数。并且，密封容器4007可以具有图49所示的开口机构4002，用于从衬底103去除盖子113。开口机构4002可以进一步具有机械臂4003，用于执行去除盖子113的操作。同时，开口机构不仅可以具有机械臂，而且还可以具有一对真空镊子。通过使用机械臂4003，可以去除盖子113。

接下来讲述使用芯片112的方法和使用芯片112的设备。首先，为了覆盖衬底103上的沟道107b，在调节贮存器105c和105d的位置的同时，将盖子113置于衬底103上。接下来，在盖子113上形成贮存器105c和105d。

相反，当打开沟道107b时，首先，冷却芯片112，并且在冷冻沟道107b中的样本之后，可以去除盖子113。通过冷冻样本，可以在扩散之前固定分离的样本组分。当从衬底103去除盖子113时，通过在冷冻样本之后去除盖子113，可以防止样本组分相互混合，并且防止样本发生泄漏和被污染。

以此方式，该实施例的芯片112可以确定地覆盖沟道107b。并且，例如，通过用疏液或者斥液材料来形成盖子113的表面，盖子113的表面可以是疏液的或斥液的，从而防止样本附着到盖子113。并且，通过制作沟道107b中的凸结构2001，可以防止样本中的组分发生扩散，并且防止冷冻的样本附着到盖子113。

通过在芯片112上提供预定沟道和贮存器，可以对样本组分执行诸如分离和分析等期望操作。例如，通过使用芯片112，可以在执行电泳之后依次执行质谱分析。在这种情况下，首先，在芯片112的沟道107b被盖子113完全覆盖的状态下从贮存器105c和105d的任一个引入包括有样本组分的用于迁移的溶液，以填充沟道107b。

虽然适当地选择用于迁移的溶液来使用，但是也可以是用于等电聚焦电泳的溶液。等电聚焦电泳为用于根据等电点(pI)来分离载体两性电解质的电泳的方法之一，这种方法适合于诸如作为样本组分的蛋白质等载体两性电解质。点pI表示样本组分的正电荷和负电荷完全相等时的pH。样本组分具有对应于溶解有样本组分的溶液的pH值的电荷，并且对每一个pI区域执行电泳。在达到每一个pI之后，样本组分的电泳流动性消失了，并且电泳完成。通过这一现象，对于每一个pI，可以对样本组分进行集中和分离。在用于等电聚焦电泳的溶液中，除了被分离的样本组分之外，还包括了用于形成pH梯度的载体两性电解质。为了形成沟道107b中的pH梯度，用于等电聚焦电泳的溶液被导入到沟道107b中，并且接下来，酸性溶液和碱性溶液被分别放到贮存器105c和105d中，并且在置于贮存器中的电极之间施加电压。

在该实施例中，将样本组分和包括有组分的用于迁移的溶液作为样本进行讲述。在将样本导入到沟道107b之后，将酸性溶液和碱性溶液分别放到贮存器105c和105d中，并且将铂电极插入到贮存器105c和105d。通过铂电极可以在贮存器105c和105d之间施加电压。首先，关于芯片112，以这种方式将样本导入沟道107b中，并且将酸性溶液和碱性溶液分别放到贮存器105c和105d中。

接下来，芯片112可以置于图49所示的密封容器4007中。首先讲述芯片置于图49中的密封容器4007中的情况。通过将芯片112放置在图49中的密封容器4007中，当打开沟道107b时可以通过使用密封容器4007中的样本固定机构4000来固定样本。在通过样本固定机构4000中的冷却机构来冷却芯片112并且冷冻沟道107b中的样本之后，通过去除盖子113来打开沟道107b。在分离样本的组分之后，整个样本被冷冻，以便防止分离的样本组分例如蛋白质和DNA发生扩散。通过在冷冻样本之后去除盖子113，可以防止包括有样本组分扩散的沟道中组分的混合以及样本的污染和泄漏。铂电极被插入到置于密封容器4007中的芯片112的贮存器105c和105d，并且密封容器4007被密封。铂电极通过导体与电源4001连通，并且通过电源4001在电极之间施加电压，根据沟道107b中的每一个pI来分离每一个样本的组分。在该实施例的芯片中，检测单元109在整个沟道中延伸。通过检测单元109中的测量机构4004对分离的样本的组分进行光学检测(图5)。光学检测可以例如通过事先将分子和荧光材料组合起来、沿着沟道107b用激光对与检测单元109相对应的沟道107b进行照射并且观察从分子发射出的荧光来执行。

在沟道107b中，作为根据每一个pI对每一个样本中的成分进行分离的结果，组分集中到沟道的一部分，以成为诸如宽度为沟道宽度的带的状态(带状态)。在通过等电聚焦电泳完成分离并且停止施加电压之后，为了防止集中成带状态的样本组分发生扩散，通过使用样本固定设备4000来固定样本。在样本固定设备4000具有冷却机构的情况下，快速冷冻整个芯片112，以固定样本。样本组分容易通过布朗运动等在液体中发生扩散，不过，它不在固体中扩散，从而优选情况下在分离样本组分之后尽快固定沟道中的样本。

并且，样本固定设备4000的冷却机构可以为通过使用冷冻机或液氮被冷却到在-20℃～-200℃的范围中适当选择的温度的平台，也就是冷却平台，并且可以将芯片112置于其上。并且，这可以是珀耳帖冷却平台。这可以是通过诸如铜和铝等高导热金属的块平台形成的冷却平台。通过例如在冰箱中或在液氮中冷却块平台，并且将芯片112置于其上，或者将块平台置于芯片112上，可以有效地冷冻芯片112。并且，被冷却的块平台的材料并不限于此，并且可以使用诸如不锈钢等高加工性材料。

并且当从存在大量样本的贮存器105c和105d进行冷冻时，当样本被固化时样本膨胀，从而在推出沟道中的样本的同时得到冷冻。结果，样本转移并且分离的样本组分发生混合。不过，本发明的发明者通过将芯片112放置在具有不带贮存器部分的形状的冷却平台上并且从沟道107b部分对样本进行冷冻，来使样本转移达到最小。并且此时，通过沿着沟道制造样本被更快速地冷冻的部分，可以进一步抑制样本转移。

虽然图3示出了沟道107b的平面形状为线性的结构，但是制成的沟道107b可以具有如图38所示的曲折结构。图38为平面图，示出了芯片112的衬底103的另一结构。并且，图39为具有图38所示的衬底2203的芯片2208的截面图。在图38所示的芯片2208中，曲折形沟道2205形成于与衬底103相对应的衬底2203上。贮存器2204a和2204b位于沟道2205的两端。贮存器2204a和2204b分别与贮存器105c和105d相对应。

并且如图39所示，构造与盖子113相对应的盖子2207，使得与板状盖子101相对应的板状盖子2201和与树脂层102相对应的树脂层2202相互层叠。

在图38所示的芯片中，衬底2203位于冷却平台2206上并且在由图中的箭头2209所示的方向上进行冷却，以从图中的A-A’侧逐渐向B-B’侧进行冷冻。

通过提供曲折形沟道2205，可以在防止样本发生转移和由分离的样本组分构成的带状态发生混合的同时对样本进行固化。并且，衬底2203的底表面上除了贮存器2204a和2204b的形成区域之外的区域可以事先进行蒸发金属。例如，通过用诸如铝等高导热材料来形成具有足够膜厚度的沉淀金属膜，例如厚度不小于100nm，与通过空气进行冷却的贮存器2204a和2204b部分相比，通过铝进行冷却的沟道107b的冷却更为有效。

因此，仅通过将芯片112置于冷却平台2206上，可以从沟道2205部分冷却芯片112。并且，通过升高冷却平台2206的沟道2205部分或者通过使衬底2203的贮存器2204a的形成区域不与冷却平台2206接触，以便在冷却平台2206的表面上产生垂直间隔，可以实现类似效果。并且，通过使用热传导率不同的材料用于冷却平台，可以实现具有沟道部分处于低温并且贮存器部分所处温度高于沟道部分的温度分布的平台。通过使用冷却平台2206，可以从沟道部分冷却芯片112。

在图41所示的平台中，冷冻芯片112并且将冷冻样本保留在沟道107b中。沟道107b中的样本处于固态，并且树脂层102被硬化。接下来，通过使用图49中的开口机构4002和机械臂4003来从衬底103去除盖子113，从而打开沟道107b。此时，例如，在使用具有高粘性的粘合剂来作为树脂层102的情况下，当在室温下去除盖子113时，存在部分树脂层102残留在衬底103侧上的问题。残留的部分可能引起沟道107b被污染。不过，如果通过将芯片112降温到不高于操作温度范围的温度来硬化树脂层102，其中在操作温度范围中，在-20℃～30℃的温度范围中粘性在其最大值的20％以内，则在去除盖子113之前，可以在不存在由分离困难产生的粘合剂沉积的情况下去除盖子113。在这一阶段，冷却芯片112，并且将冷冻样本保留在去除了盖子113的沟道107b中。

连续地，在迁移之后对样本组分执行质谱分析。优选情况下由于进行冷冻衬底103的处理可能有困难，因此使样本变干。例如，如果从冷却平台取下冷冻样本，则样本随着温度升高容易融化并且样本成分发生扩散。因此，需要在保持分离的样本中的组分的同时使样本变干的方法。在许多情况下，如果只加热样本中的组分，则会产生冷冻样本发生融化的部分以及冷冻样本被蒸发的部分。在处于这种条件下的衬底103上，由于融化的样本流入样本被蒸发或样本在融化部分中发生混合的沟道中的现象，分离的样本发生扩散。为了解决这一问题，样本可被升华而不被融化。

在该实施例中，迁移之后的样本可以进一步被冷冻干燥。此时，如果芯片112置于密封容器4007中，则通过固定设备111的温控机构或样本固定设备4000的冷却机构使去除了盖子113的衬底103保持冷冻，并且通过打开用于真空的阀门4005由真空泵4006将密封容器4007抽成真空。从而，沟道107b中的样本溶剂可被升华。并且从而，可以升华沟道107b中的样本溶剂，保持样本中的组分的位置关系，并且在不混合组分的情况下对其进行干燥。

进而，可以在冷冻样本或干燥样本被保持在衬底103上的状态下对沟道107b中的样本执行质谱分析。停止真空泵4006，并且以样本不扩散的速度使密封容器4007的内部返回到大气状态。之后，从密封容器4007取出衬底103，并且可以连续执行质谱分析。

此时，如果在不将芯片112放置在密封容器4007中的情况下执行分离，则可以将样本被冷冻的衬底103放置在用于冷冻干燥的附属装置上，并且进一步在密封情况下对其进行冷冻干燥。图40为截面图，示出了该附属装置的结构。图40所示的附属装置2308由盖2302和支板2303构成，并且通过铰链来自由打开和关闭。支板2303具有导气路径2305，其使得与衬底103相对应的衬底2301不直接地暴露在空气中。

当对芯片112中的样本进行冷冻干燥时，衬底2301置于事先进行冷却的附属装置2308上，并且放置将盖2302固定于关闭状态的制动器2307。并且附属装置2308位于真空室2309中，并且真空室被密封。通过在冷冻干燥之前对附属装置2308进行冷却，可以将具有小尺寸和小热容量的衬底2301保持在冷冻状态，直到将真空室2309完全抽成真空。

优选情况下附属装置的材料为具有高热容量的金属。例如，优选情况下使用不锈钢等。不过，也存在通过透明材料形成的盖2302易于使用的情况，并且在这种情况下，盖子可以通过丙烯酸树脂和石英等来形成。在放置了沟道中的样本被冷冻的衬底103之后，可以在这种情况(真空室2309)下进行冷冻干燥。在进行冷冻干燥后，在真空室2309中引入空气。此时，通过使用附属装置2308来防止样本发生扩散。

进而，在将冷冻或干燥样本保留在衬底2301上的状态下，可以对沟道2205中的样本执行质谱分析。

在该实施例的衬底中，将基质溶液添加到沟道中的冷冻或干燥样本。合适地选择基质，并且优选情况下将芥子酸添加于蛋白质。从通过使用喷墨的喷射方法、通过使用喷雾器对芯片进行喷雾的方法等中合适地选择添加方法。

例如，当通过使用喷雾器对芯片进行喷雾时，如果担心冷冻样本被融化并且沟道107b中的冷冻样本因基质溶液的较大喷雾量而发生扩散，可以提前对样本103进行冷却。通过将基质溶液喷射到保持冷却的衬底103，可以防止冷冻样本被溶解。之后，样本可以通过上述方法进行升华。结果，可以在防止沟道中的样本发生扩散的同时增加基质。

在这一阶段，用于保持基质和样本的混合物的衬底103的沟道107b被暴露，并且通过使用第一实施例中所述的方法，可以通过对暴露部分执行质谱分析来对样本进行分析。

(第十三实施例)

通过使用干燥气体和下面要讲述的设备可以容易地实现第十二实施例中所述的冷冻干燥方法。

干燥气体指的是由在作为惰性气体的液氮、液氦等蒸发而产生的极低温度下被干燥的气体，并且通过控制其压力、流动速率和温度来进行使用。压力和流动速率的控制一般可以通过连接到液氮罐和液氦罐的调整器来实现。由于刚从罐流出的干燥气体保持接近初始液气的沸点的低温，因此可以将其用来冷冻在芯片上形成的少量液体，并且通过使温度不高于其可用温度来容易地剥离覆盖芯片的封条。此外，可以使干燥气体处于水蒸气分压力很低的极干燥状态，并且可以通过将芯片上的少量液体暴露到干燥气体中在短时间内对其干燥。此外，通过逐渐使干燥气体的温度接近室温，可以通过在室温条件中保持其干燥状态来取出芯片。

使用利用下述干燥气体的芯片的冷冻干燥设备，通过冷冻和干燥，来固定通过使用干燥气体在芯片上产生的少量液体样本。

图42为正视图，示出了使用干燥气体的芯片的冷冻干燥设备的例子。图43(a)和43(b)分别为平面图和正视图，每一个都示出了图42所示的冷冻干燥设备的干燥室3000和芯片平台3002的结构。图44(a)和44(b)分别为平面图和正视图，示出了图42所示的冷冻干燥设备的干燥过滤器3100的结构。图45(a)和45(b)分别为平面图和正视图，示出了图42所示的冷冻干燥设备的加热单元3200的结构。

之后，参照图42～45来讲述利用干燥气体的芯片的冷冻干燥设备的结构。

图42所示的利用干燥气体的芯片的冷冻干燥设备具有导管3008、位于导管3008上的旋塞3007、连接到导管3008的加热单元3200、连接到加热单元的干燥过滤器3100、连接到干燥过滤器的芯片室3010和位于芯片室3010中的芯片平台3002。

导管3008的一端连接到用于通过旋塞3007供应干燥气体的罐(图中未示出)。当干燥气体穿过加热单元3200时控制通过导管3008流出的干燥气体的温度，并且当气体穿过干燥过滤器3100以进一步变成干燥状态时吸收干燥气体的水蒸气成分，并且之后，将干燥气体引入到位于芯片室3010中的芯片平台3002中。

从位于芯片平台3002的侧表面上的多个气体出口3003排放被引入到芯片平台3002中的干燥气体，以填充作为芯片室3010的内腔的干燥室3000。并且通过位于芯片室3010的上部的盖3001上的空气入口3009从干燥室3000排出干燥气体。芯片3005通过芯片夹持器3004被夹持在芯片平台3002上，并且通过干燥气体填充干燥室3000来对其进行冷冻干燥。芯片3005的结构可以是例如如第十二实施例中所述的结构。

盖3001通过铰链3006连接到芯片室3010，以便进行打开和关闭。通过打开盖3001，可以将芯片3005从芯片室3010的上部设置在芯片平台3002上并且从芯片平台3002上将其取下。支持芯片3005的芯片平台3002的上端从芯片室3010的底表面上升高度H，以便使芯片3005不直接暴露在从气体出口3003发射出的干燥气体的喷气中。从而，防止在芯片3005上产生的样本被发射的干燥空气吹动。根据从气体出口3003发射的干燥气体的流动速率和动量，将高度H设定成例如5cm～20cm。

导体管子3008是通过强度退化即使在低温条件或极端的温度变化中都很小的材料来形成的，例如诸如铜或不锈钢等金属，并且其周围用诸如聚氨酯泡沫等热绝缘材料来覆盖，并且连接到罐(图中未示出)。使用通过与毛细管等的材料相同的材料形成的螺钉型阀门来作为旋塞3007。

芯片室3010和盖3001也可以通过将在低温条件下或者在温度变化时退化很小的诸如金属等材料制作成盒形来得到。除了空气入口3009部分和铰链3006部分之外，其内面和外面用具有合适厚度(从几毫米到几厘米)的热绝缘材料来覆盖。

使用耐低温条件和极端温度变化并且具有高热传导率的材料，例如诸如铜、镍、黄铜、铁和不锈钢等金属来作为芯片平台3002的材料。为了防止芯片3005粘到芯片平台3002，其上放置有芯片3005的芯片平台3002的上端表面可以涂覆薄的Teflon(注册商标)树脂的涂层。实现芯片夹持器3004使得通过铰链或通过焊接将诸如钢或不锈钢等弹性材料形成的板簧的一端连到芯片平台3002的表面上，并且将另一端保持在释放状态中以夹住芯片。

接下来，参照图43(a)和43(b)来更为详细地讲述图42所示的冷冻干燥设备的干燥室和芯片平台的结构。如图43(a)和43(b)所示，与导管3013相通的空隙空间3011位于芯片平台3002内，并且空隙空间3011的部分与多个气体出口3003相通。通过使用铣刀等从底表面切掉芯片平台3002的材料，并且然后通过焊接或通过铰链用通过相同材料形成的板来密封底表面，可以实现空隙空间3011和与气体出口3003相通的空隙空间3011的部分。芯片3005置于放置区域3014上，并且被固定在芯片平台3002上，其一部分被芯片夹持器3004夹住。

从间隙空间3011的上表面到芯片平台3002的表面的厚度3012被不均一地选择，以便使期望最先降低温度的部分较薄，使期望最后降低温度的部分较厚。由于从间隙空间3011到表面的厚度较薄，因此流入到间隙空间3011的干燥气体的低温传递到芯片平台3002的上表面的时间比较短，并且按照从薄到厚的顺序来冷却芯片平台3002，以便芯片3005上的期望部分可以通过选择其厚度首先被冷冻。

接下来，参照图44(a)和44(b)更为详细地讲述图42所示的冷冻干燥设备的干燥过滤器的结构。如图44(a)和44(b)所示，干燥过滤器3100由具有与加热单元3200的导管3205相通的孔的空气管3101、填充在其周围的干燥剂3102、用于容纳干燥剂的外部套管3106、用于密封外部套管3106内部的外部套管盖3104、用于增加掩体密度的填料3105，以及经过焊接以与芯片平台3002的内部和外部套管3106相通的导管3103构成。

外部套管盖3104的内表面和与外部套管盖3104的内表面相连的套管3106的部分是带螺纹的，并且通过旋转外部套管盖3104来释放外部套管3106的内部，可以更换干燥剂3102。并且通过在其间插有填料3105的情况下拧紧外部套管盖3104，可以对外部套管3106的内部进行密封。

在干燥气体流入干燥剂3102中的间隙的同时，去除流入空气管3101的干燥气体的灰尘和水蒸气，并且处于较干燥状态的干燥气体通过导管3103被导入到芯片平台3002中。

外部套管3106、空气管3101、导管3103和外部套管盖3104也是由诸如铜、镍、黄铜和不锈钢等耐低温条件和极端温度变化以及压力并且抗化学反应的材料制成的。其内表面可以用Teflon(注册商标)等来涂布，以改善防腐蚀属性。填料3105可以通过以板环形形成诸如铜和铝等具有高柔韧性的金属得到的O环来形成。干燥剂3102可以由以粒状形成的诸如氯化钙和硅胶等碱石灰或强吸湿剂制成。

接下来，参照图45(a)和45(b)更为详细地讲述图42所示的冷冻干燥设备的加热单元的结构。如图45(a)和45(b)所示，加热单元3200是由保护套管3201、螺旋管3202、加热器3203、热绝缘材料3204和导管3205制成。

螺旋管3202与导管3008相通，并且以螺旋方式缠绕加热器3203。螺旋管3202的出口与毛细管3205相通。可以使用电加热器和油加热器来作为加热器3202，并且其表面通过诸如铜等高度热传导金属进行保护。螺旋管3202耐低温条件和温度变化。由于螺旋管3202是由诸如铜、黄铜、镍和不锈钢等高度热传导金属制成并且通过加热器3203进行加热，因此可以在干燥气体流入螺旋管3202的同时将干燥气体加热到期望温度。

优选情况下使用很难扩展或收缩的耐低温、高温和温度变化的材料例如硅藻土来作为热绝缘材料3204。保护套管3201是由耐低温、高温和温度变化的材料例如诸如铜、镍、铁和不锈钢等金属制成的，并且其外壁用诸如耐火聚氨酯泡沫等热绝缘材料覆盖。

为了提高温度控制准确度，可以通过在螺旋管3202或导管3205内提供热敏电阻温度计来监控温度。并且此外，可以进行改进，从而通过给加热器3203的输出提供温度测量结果的负反馈，来自动控制到预设温度。

接下来，下面来讲述通过使用利用干燥气体的冷冻干燥设备来对在芯片上产生的样本进行冷冻干燥的过程。

首先，打开盖3001，并且其上产生有样本的芯片3005被芯片夹持器3004夹住并且被固定在芯片平台3002上。接下来，在关闭盖3001之后，释放旋塞3007并且通过芯片平台3002用干燥气体来填充干燥室3000。此时，加热器3202没有被加热。此时，由于首先冷却芯片平台3002的较薄部分，因此可以从其期望部分对芯片进行冷冻。在冷冻的同时，降低覆盖芯片的盖子113的树脂层102(密封盖)的粘性，并且剥离树脂层102，以便在短时间内打开盖3001，以去除盖子113(封条)。

如果进一步连续注入低温干燥气体，则样本中的湿气在干燥气体中被蒸发，并且样本变干并被固化。干燥和固化所用的时间根据芯片的沟道尺寸而变化，所以事先通过实验来确定合适的冷冻干燥时间。

最后，对加热器3203进行加热，以逐渐提高流经螺旋管3202的干燥气体的温度，最后一直上升到室温(约25℃)。通过在预定时间内保持该状态，干燥室3000、芯片平台3002和芯片的温度被返回到约室温，然后在这一阶段，打开盖3001，并且取出芯片，其中样本在该芯片上变干并被固化。

通过这样做，容易通过使用干燥气体和以下设备来对芯片中分离的样本进行冷冻干燥。

虽然上面讲述了本发明的实施例，但是本发明并不限于此，并且每一个实施例中使用的结构可以有选择地进行组合。

例如，本发明可以具有以下结构。

(1)将流体引入到沟道中的芯片。

(2)将溶液引入到沟道中的芯片。

(3)将包括有蛋白质的溶液引入到沟道中的芯片。

(4)根据(3)的芯片，其使蛋白质执行电泳。

(5)根据(3)的芯片，其对蛋白质进行分离。

(6)根据(2)的芯片，其通过电泳进行分离。

(7)根据(2)的芯片，其通过等电聚焦电泳进行分离。

(8)根据(2)的芯片，其通过亲和力进行分离。

(9)使用根据(3)的芯片的方法，其具有冷冻干燥处理。

(10)电泳系统，其包括冷冻机构。

(11)电泳系统，其包括冷冻干燥机构。

(12)电泳系统，其包括芯片传输机构。

(13)电泳系统，包括干燥机构。

(14)电泳系统，包括真空机构。

(15)根据(3)的芯片，其经过冷冻状态。

(16)根据(2)的芯片，其通过质谱分析设备进行分析。

本发明可以独立地包括上述结构(1)至(16)中的每一个，或者可以同时包括两个或多个结构。

并且，本发明可以包括以下结构。

(17)沟道结构，其包括其表面上具有微小不规则的凸结构或壁表面。

(18)沟道结构，其包括每一个都具有亲水表面的凸结构或壁表面。

(19)沟道结构，其包括具有如下的部分的凸结构，该部分的直径小于顶部的直径。

(20)凸部的壁表面和底表面的角度以及沟道的壁表面和底表面的角度不大于90°。

(21)沟道结构，其包括倒台结构的凸结构或壁表面或者凹面。

(22)侧槽结构，其形成于除了沟道之外的衬底表面上。侧槽结构从一端到衬底的另一端。

(23)密封芯片，其中封条具有由硅树脂制成的盖子，密封芯片具有在操作温度范围内的-20℃～30℃的温度范围，在所述操作温度范围中，粘性的退化在不低于-20℃并且不高于30℃的温度范围中在粘性的最大值的20％之内。

(24)密封芯片，其中封条具有由丙烯酸树脂制成的盖子，密封芯片具有在操作温度范围内的-20℃～30℃的温度范围，在所述操作温度范围中，粘性的退化在不低于-20℃并且不高于30℃的温度范围中在粘性的最大值的20％之内。

(25)芯片，其将冷冻溶液保留在沟道中。

本发明可以独立地包括上述结构(17)至(25)中的每一个，或者可以同时包括两个或多个结构。

并且，本发明可以具有以下结构。

(26)芯片冷却平台，其包括用于实现温度梯度以便贮存器在沟道之后被冷却的机构。

(27)芯片冷冻平台，其包括具有不同热传导率的部分，用于实现温度梯度以便贮存器在沟道之后被冷却。

(28)芯片的底表面，特别的是贮存器之外的底表面是金属蒸发的。

(29)曲折沟道结构。

具有温度分布的芯片冷却平台，其使用具有不同热传导率的材料。

(30)芯片冷却平台，在其表面上具有垂直间隔，并且与芯片的接触部分限于贮存器之外的部分。

(31)芯片冷却平台，具有芯片的贮存器部分被去除的形状。

(32)用于真空冷冻干燥的附属装置，其包括有导气路径，使用了具有大热容量的材料。

本发明可以独立地包括上述结构(26)至(33)中的每一个，或者可以同时包括两个或多个结构。

(例子1)

在该实施例中，制造了第一实施例中所述的芯片112和固定设备111(图5和图6)。衬底103是由硅衬底形成的。板状盖子101由玻璃板制成，并且树脂层102由聚烯烃制成。护圈板104和支板108分别由SUS和铝制成。根据用途合适地选择衬底103的表面的外部尺寸，并且在该例子中被设定成20cm乘70mm。

在衬底103上，如图3所示，形成沟道107b，并且形成作为输入沟道的沟道107a，以与沟道107b相交。贮存器105a和105b以及贮存器105c和105d分别形成于沟道107a和107b的两端。沟道107a和107b是通过干蚀形成的。每一个沟道被设定成深度为0.4μm～2μm，宽度为40μm～100μm。

接下来，通过分别将贮存器105a～105d的位置调整为孔115a～115d的位置，将树脂层102放置在衬底103上。在这种状态下，内径为1.8mm、外径为3.0mm并且高度为3.0mm的玻璃管110用环氧树脂被粘合在树脂层102的每一个贮存器位置上。接下来，通过调整与每一个贮存器相对应的孔的位置，以类似的方式来放置板状盖子101。之后，层叠的衬底103、树脂层102和板状盖子101被置于固定设备111的支板108上。然后，通过被螺丝钉106拧紧的护圈板104来施加压力。由固定设备111施加的压力被设定为10～20N/cm2。此外，电极被设置在每一个贮存器上。通过使用电极，可以在沟道107a和107b的两端上施加电场。

作为迁移缓冲液，pH7的1M三硼酸EDTA缓冲液被导入贮存器105a、105b、105c和105d中，并且确认沟道结构中不存在泄漏。已经证明，通过压力设备将包括有板状盖子101和树脂层102的盖子113压焊到衬底103，可以防止迁移缓冲液发生泄漏。

进而，DNA溶液作为样本被导入到贮存器105b中，并且将100V的电压施加到位于贮存器105b中的电极。结果，证明芯片112可以耐高压并且通过以下方法DNA可以在沟道107b中执行电泳。下面参照图5来讲述通过使用该实施例的设备来执行样本组分的电泳的方法。首先，将DNA溶液作为样本注入到贮存器105a。接下来，施加100V的电压，以便样本朝着贮存器105b的方向流动。从而，样本流入沟道107a，并且因而填充整个沟道107a。此时，在沟道107b上，仅在沟道107b和沟道107a的交叉点上存在样本。

接下来，停止在贮存器105a和105b之间施加电压，并且在贮存器105c和105d之间施加100V的电压五分钟，以便样本朝着贮存器105d的方向流动。从而，样本穿过沟道107b。

同时，在该例子的芯片中，在检测单元109中对样本组分进行光学检测。例如通过事先组合分子和荧光材料、用激光在检测单元109上对其进行照射并且观察从分子发射出的荧光，可以执行光学检测。

接下来，通过将样本放在-20℃的温度下达1小时对其进行冷冻，可以防止当去除盖子113时沟道107a和107b中的样本发生泄漏。之后，通过放松固定设备111的螺丝钉106，取下护圈板104，并且从衬底103取下板状盖子101。然后，在衬底103被固定的状态下去除树脂层102。结果，打开沟道107a和107b，并且确认了样本被保留在沟道结构中。

在该例子中，通过去除盖子113来打开沟道107a和107b。沟道中的样本没有泄漏。在这一阶段，在衬底103上，暴露容纳样本的沟道107b，并且通过使用第一实施例中所述的方法来对该部分执行质谱分析，来对DNA进行分析。

(例子2)

在该例子中，通过使用与例子1中相同的方法来制作衬底103。板状盖子101、护圈板104、螺丝钉106、平台108和管子110的材料也与例子1中的相同。但是，树脂层102由聚烯烃制成，其上涂覆了丙烯酸粘合剂。当将树脂层102放置在衬底103上时，树脂层102的放置使得具有粘合剂的表面面对衬底103一侧，并且通过环氧树脂以类似的方式粘合玻璃管110。

通过使用得到的设备，以与例子1中类似的方式对DNA执行电泳。接下来，通过将样本放在-20℃的温度下达1小时对其进行冷冻，可以防止当去除盖子113时沟道中的样本发生泄漏。之后，通过放松压力设备的螺丝钉106来取下护圈板104，并且从衬底103的上部取下板状盖子101。然后，在衬底103被固定的状态下去除树脂层102。结果，打开沟道107a和107b，并且确认了样本被保留在沟道中。

如上所述，通过该例子的设备，防止了样本从沟道结构中泄漏，并且通过去除盖子113来打开沟道107a和沟道107b。在这一阶段，暴露了容纳衬底103的样本的沟道107b，并且以与例子1中相同的方法对该部分执行质谱分析，来对DNA进行分析。

(例子3)

在该实施例中，在第十二实施例中所述的芯片112(图41)中，制作了仅具有图3所示的沟道形状中的沟道107b的笔直沟道的芯片。衬底103是通过石英玻璃衬底形成的。板状盖子101由聚烯烃制成，并且树脂层102由硅树脂形成。盖子113为通过连接板状盖子101和树脂层102而得到的薄片。根据用途适当地选择衬底103的表面的外部尺寸，并且在该例子中设定为20cm乘70mm。

在衬底103上，如图3所示的笔直沟道107b被形成为用于分离的沟道，并且贮存器105c和105d形成于其两端。通过干蚀来形成沟道107b。沟道的深度、宽度和长度分别被设定成10μm、100μm和60mm。间距为10μm并且直径为4μm的凸结构形成于沟道107b上。通过该凸结构，防止了盖子113发生弯曲，并且确认了冷冻溶液被保留在沟道中。

接下来，通过将贮存器105c和105d的位置调整到孔115c和115d的位置，将盖子113放置在衬底103上。在这种状态下，内径为1.8mm、外径为3.0mm并且高度为3.0mm的玻璃管110通过环氧树脂被粘合在盖子113的每一个贮存器位置上。此外，电极被设置在每一个贮存器中。通过使用电极，可以在沟道107b的两端上施加电场。

通过使用这样得到的芯片，通过等电聚焦电泳来分离蛋白质。蛋白质为两性电解质，并且具有适合的等电点(pI)。结果，诸如蛋白质等样本通过迁移到pH与pH梯度上的每一个等电点相对应的位置而被分离，并且同时被浓缩。

通过将包括蛋白质的载体两性电解质溶液作为用于迁移的液体也就是作为样本引入到贮存器105c中并且通过贮存器105d将沟道抽成真空，来用样本填充沟道。之后，可以确认在沟道结构中没有发生泄漏。使用肌红蛋白(1μg/μl，pI 7.2)和β乳球蛋白A(1μg/μl，pI 5.1)这两种类型来作为蛋白质。通过使用荧光染料Cy3提前对这些蛋白质进行染色。

接下来，将0.02M的氢氧化钠和0.1M的磷酸溶液分别引入到贮存器105c和105d中，将电极设定到每一个贮存器上，并且将1.8kV的电压施加到电极之间。结果，确认了当将高压施加到电极时可以在样本不泄漏的情况下使用芯片112。

蛋白质在沟道107b中迁移，从而在pH与pH梯度上的每一个等电点相对应的位置上浓缩。结果，蛋白质根据每一个等电点pI而被分离，并且被浓缩成带形。

在该实施例的芯片中，检测单元109延伸到整个沟道107b。在检测单元109处对分离的蛋白质进行光学检测。例如，通过将分子和荧光材料事先组合在一起、用激光对处于检测单元109的样本进行照射，并且观察从分子中发射出的荧光，可以执行光学检测。

在该例子中，通过使用X-Y自动台、荧光显微镜和光电倍增管被组合的荧光测量系统，使用X-Y自动台来作为在其上执行测量的荧光显微镜的平台。芯片被置于X-Y自动台的平台上，并且通过荧光显微镜的光学系统用激发光对检测单元进行照射。当执行检测单元的荧光测量时，通过荧光显微镜的光学系统由光电倍增管执行光子计数。

图46示出了在分离蛋白质之后执行光子计数的结果。横轴表示沿着沟道的平台的移动距离，其中右侧为酸性pI并且左侧为碱性pI。纵轴表示光子数的数量。其上浓缩有经过荧光染色的蛋白质的部分的光子数的数量大，并且观察到峰值。在图46中，箭头A和B分别表示肌红蛋白和β乳球蛋白A的峰值。从图46可以发现，通过使用本例子的芯片可以根据它们的等电点pI来分离蛋白质。

接下来，为了防止经过分离和浓缩的蛋白质发生扩散，对芯片112进行快速冷却。根据样本和盖子113的种类以及用途合适地选择冷却温度。在本例子中，通过使用液氮将铝的块平台冷却到-150℃，并且将芯片置于作为冷却平台的块平台上，从而对其进行快速冷却。此时，沟道中的样本首先被固化，并且接下来，薄层的粘合剂层被硬化。通过冷冻样本，在沟道107b中的样本不发生泄漏的情况下去除盖子113。

之后，在没有粘合剂沉积的情况下将易于通过硬化进行分离的树脂层102从衬底103上去除。此时，确认了如果凸结构以10μm的间距和4μm的直径形成于沟道中，则冷冻样本可以在不粘到树脂层102的情况下被保留在沟道中。结果，沟道107b被打开并且冷冻样本被保留在沟道结构中。

下一步是对容纳有分离的蛋白质的芯片执行质谱分析。不过，冷冻芯片难以进行处理。如果从冷却平台取走冷冻样本，则它容易随着温度上升发生融化并且分离的蛋白质发生扩散。因此，在该例子中，通过在第十二实施例中所述的方法，通过使用事先被冷却到-80℃的附属装置2308来对沟道107b中的蛋白质进行冷冻干燥。

作为使用附属装置2308进行冷冻干燥的结果，确认了在衬底103上，在沟道107b中分离出样本组分，并且分离的样本保持在干燥状态下。

图47示出了在根据等电点对蛋白质进行分离之后对其进行冷冻干燥并且在蛋白质上执行光子计数的结果。箭头A和B分别表示肌红蛋白和β乳球蛋白A的峰值。图46和47中的峰值A和B相互对应。从图47可以确认，在保持分离的蛋白质的峰值被分离的同时蛋白质被保留在沟道107b中。

接下来，将基质溶液(芥子酸10mg/ml)添加到沟道107b中处于干燥状态的蛋白质中。添加方法为使用喷雾器的喷雾方法。之后，衬底103上的基质溶液自然变干。

在这一阶段，在衬底103上，容纳基质和蛋白质的混合物的沟道107b被暴露，并且通过使用第一实施例中所述的方法来执行质谱分析，对蛋白质进行分析。对与由图47中的箭头A和B表示的部分相对应的沟道107b部分执行质谱分析。从由箭头A和B所示的部分的质谱分析结果来看，恢复了肌红蛋白和β乳球蛋白A。

在该例子中，通过去除盖子113可以打开沟道107b。沟道中的样本没有发生泄漏，并且没有产生任何污染。并且接下来，通过使用附属装置2308来执行冷冻干燥，从而在保持分离的蛋白质的峰值被分离的同时升华溶解的组分。在这一阶段，在衬底103上，容纳蛋白质的样本被暴露，并且通过将基质溶液添加到该部分并且执行第一实施例中所述的质谱分析，对蛋白质进行分析。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1.一种芯片，

其中形成在衬底的表面上的槽状微小空间是沟道，芯片具有覆盖所述微小空间的可移动盖子。

2.如权利要求1所述的芯片，

其中所述盖子为板状部件。

3.如权利要求1或2所述的芯片，

其中与所述衬底接触的所述盖子的表面的一部分或所述盖子的整个表面为疏水的或斥水的。

4.如权利要求1或2所述的芯片，

其中形成所述沟道的槽的壁表面和所述盖子的表面的任一个或者所述壁表面和所述盖子的所述表面二者为疏水的或斥水的。

5.如权利要求1或2所述的芯片，

其中具有粘弹性以粘合到所述衬底的弹性部件被置于所述盖子的至少一部分上。

6.如权利要求1或2所述的芯片，

其中所述盖子具有

吸到所述衬底的表面的吸盘部分，以及

分离拉片，其帮助所述盖子的分离。

7.如权利要求1或2所述的芯片，

其中所述盖子具有仅位于所述沟道附近的带状部分，并且

所述带状部分包括分离拉片，其帮助所述盖子的分离。

8.如权利要求7所述的芯片，

其中所述带状部分包括用于去除的膜，该膜由与所述盖子的其它部分的材料不同的材料构成，并且

所述用于去除的膜仅位于要分离的所述沟道附近的范围中。

9.如权利要求1或2所述的芯片，

其中所述盖子由可热收缩的部件构成，并且沿着所述沟道形成比所述盖子的其它部分更容易裂开的部分。

10.一种芯片，包括：

衬底；

形成在所述衬底上的槽；

覆盖所述槽的打开部分的盖子；以及

位于所述盖子上并且与所述槽连通的通孔；

其中所述盖子包括弹性部件，并且

形成与所述衬底接触的所述盖子的表面，使其从所述盖子的周边部分向中心部分凸出。

11.如权利要求10所述的芯片，

其中所述衬底或所述盖子由包括聚二甲基硅氧烷的硅树脂形成。

12.如权利要求10所述的芯片，

其中所述衬底或所述盖子由丙烯酸树脂形成。

13.如权利要求10所述的芯片，

其中所述槽形成沟道，

具有其至少一部分被暴露在外部空气中的导气槽，并且

所述导气槽形成在与所述盖子接触的所述衬底的表面上或者与所述衬底接触的所述盖子的表面上，从而不与所述沟道接触。

14.如权利要求10所述的芯片，

其中所述槽形成沟道，

比所述沟道的宽度小的凸结构位于所述沟道中的具有所述盖子的至少一部分上，并且

所述凸结构的表面具有细小的不规则。

15.如权利要求14所述的芯片，

其中在所述沟道的宽度方向上以不大于80μm的间隔形成一个或多个所述凸结构，

在所述沟道的纵向上以不大于80μm的间隔形成一个或多个所述凸结构，并且

所述凸结构的上表面与所述盖子接触。

16.如权利要求14所述的芯片，

其中所述凸结构的中心之间的距离不大于20μm。

17.如权利要求14所述的芯片，

其中所述凸结构投影到与所述沟道的上表面相垂直的表面的整周内的投影面积的总和不小于与所述沟道的容纳物接触的所述盖子的表面面积的一半。

18.如权利要求14所述的芯片，

其中所述凸结构的上表面的面积大于所述沟道的上表面的面积的0.06％。

19.如权利要求14所述的芯片，

其中所述凸结构的上表面的面积大于所述凸结构的底表面的面积。

20.如权利要求1所述的芯片，

其中所述盖子包括

构造为覆盖所述沟道的隔离壁，以及

用于填充所述沟道中的溶液和所述隔离壁之间形成的空间的液体。

21.如权利要求20所述的芯片，

其中所述液体的重力小于所述沟道中的所述溶液的重力。

22.如权利要求20或21所述的芯片，

其中所述液体的凝固点低于所述沟道中的所述溶液的凝固点。

23.如权利要求10所述的芯片，

其中所述槽形成沟道，

与所述衬底接触的所述盖子的至少一部分是多孔层，并且

所述多孔层由所述沟道中的液体和疏水部件构成。

24.如权利要求10所述的芯片，

其中与所述衬底接触的所述盖子的至少一部分表面为多孔层，并且

所述多孔层的空洞与所述盖子的两表面连通。

25.如权利要求10所述的芯片，

其中所述衬底由多孔材料形成。

26.一种设备，至少包括如权利要求1所述的芯片；和用于将所述沟道的容纳物固定在所述沟道中的机构。

27.如权利要求26所述的设备，包括用于打开包括用所述盖子密封的所述沟道的容纳物的区域的机构。

28.如权利要求27所述的设备，包括溶剂干燥机构。

29.如权利要求26所述的设备，

其中所述固定机构通过使所述沟道的容纳物失去流动性来进行固定。

30.如权利要求29所述的设备，

其中通过使所述沟道的容纳物失去流动性来进行固定的所述固定机构是用于冷冻所述沟道中的溶液的芯片冷却机构。

31.如权利要求28所述的设备，

其中所述溶剂干燥机构由密封容器和用于将所述密封容器的内部降压到溶剂可被升华的压力的机构构成。

32.如权利要求28所述的设备，

其中所述溶剂干燥机构由用于将所述芯片加热到溶剂可被蒸发的温度的机构构成。

33.使用如权利要求27～32中的任一个所述的设备的方法，

其中在固定所述沟道的容纳物之后打开所述沟道。

34.如权利要求33所述的使用设备的方法，

其中所述沟道的容纳物通过被冷冻而进行固定。

35.如权利要求33所述的使用设备的方法，

其中在打开所述沟道之后所述沟道的容纳物被冷冻干燥。

36.如权利要求33所述的使用设备的方法，

其中在打开所述沟道之后所述沟道的容纳物被自然干燥。

37.使用如权利要求23～25中的任何一个所述的芯片的方法，

其中所述槽形成沟道，并且所述沟道的容纳物通过被转到多孔材料而被固定。

Claims (44)

1.一种芯片，

其中形成在衬底的表面上的槽状微小空间是沟道，芯片具有覆盖所述微小空间的可移动盖子。

2.如权利要求1所述的芯片，

其中所述盖子为板状部件。

3.如权利要求1所述的芯片，

其中与所述衬底接触的所述盖子的表面的一部分或所述盖子的整个表面为疏水的或斥水的。

4.如权利要求1所述的芯片，

其中形成所述沟道的槽的壁表面和所述盖子的表面的任一个或者所述壁表面和所述盖子的所述表面二者为疏水的或斥水的。

5.如权利要求2所述的芯片，

其中具有粘弹性以粘合到所述衬底的弹性部件被置于所述盖子的至少一部分上。

6.如权利要求5所述的芯片，

其中所述衬底具有多个所述沟道，并且所述衬底或所述盖子具有抗污剂。

7.如权利要求6所述的芯片，

其中所述抗污剂为油。

8.如权利要求5所述的芯片，

其中所述盖子具有吸到所述衬底的表面的吸盘部分。

9.如权利要求5所述的芯片，

其中与所述衬底接触的所述盖子的表面具有疏水的或斥水的粘合剂。

10.如权利要求9所述的芯片，

其中所述盖子具有用于打开所述沟道的预定部分的带状部分。

11.如权利要求10所述的芯片，

其中构造所述带状部分使其包括连在所述盖子的表面上的用于去除的膜，并且通过剥离用于去除的所述膜来打开所述沟道的上部。

12.如权利要求10所述的芯片，

其中所述带状部分位于所述沟道附近的所述盖子中，并且由热收缩系数大于所述衬底的热收缩系数的材料构成。

13.如权利要求5所述的芯片，

其中所述衬底或所述盖子由硅树脂形成。

14.如权利要求13所述的芯片，

其中所述盖子的主组分为硅树脂，并且芯片的操作温度范围包括不低于-20℃并且不高于30℃的温度范围，其中在所述操作温度范围中，所述硅树脂的粘性的退化在不低于-20℃并且不高于30℃的温度范围内在粘性的最大值的20％以内。

15.如权利要求5所述的芯片，

其中所述衬底或所述盖子由丙烯酸树脂形成。

16.如权利要求15所述的芯片，

其中所述盖子的主组分为丙烯酸树脂，并且芯片的操作温度范围包括不低于-20℃并且不高于30℃的温度范围，其中所述操作温度范围中，所述丙烯酸树脂的粘性的退化在不低于-20℃并且不高于30℃的温度范围内在粘性的最大值的20％以内。

17.如权利要求5所述的芯片，包括导气槽，该导气槽的至少一部分被暴露在外部空气中，其中所述导气槽形成在与所述盖子接触的所述衬底的表面上或者与所述衬底接触的所述盖子的表面上，从而不与所述沟道接触。

18.如权利要求2所述的芯片，

其中凸结构至少位于所述衬底的所述沟道中的具有所述盖子的部分上。

19.如权利要求18所述的芯片，

其中在沟道的宽度方向上以不大于80μm的间隔形成一个或多个所述凸结构，并且在沟道的纵向上以不大于80μm的间隔形成一个或多个所述凸结构，并且所述凸结构的上表面与所述盖子接触。

20.如权利要求18所述的芯片，

其中所述凸结构特别地形成为所述凸结构的中心之间的距离不大于20μm。

21.如权利要求18所述的芯片，

其中所述凸结构是这样的，即所述凸结构投影到与所述沟道的上表面相垂直的表面的整周内的投影面积的总和不小于与所述沟道的容纳物接触的所述盖子的表面面积的一半。

22.如权利要求18所述的芯片，

其中所述凸结构是这样的，即所述凸结构的上表面的面积大于沟道的上表面的面积的0.06％。

23.如权利要求18所述的芯片，

其中所述凸结构的上表面的面积大于该凸结构的底表面的面积。

24.如权利要求1所述的芯片，

其中所述沟道的侧表面为凹结构。

25.如权利要求5所述的芯片，

其中通过冷却使所述盖子失去对所述衬底的粘合状态。

26.如权利要求1所述的芯片，

其中所述盖子包括构造为覆盖所述沟道的隔离壁和用于填充所述沟道中的溶液和所述隔离壁之间形成的空间的液体。

27.如权利要求26所述的芯片，

其中所述液体的重力小于所述沟道中的所述溶液的重力。

28.如权利要求26或27所述的芯片，

其中所述液体的凝固点低于所述沟道中的所述溶液的凝固点。

29.如权利要求1所述的芯片，

其中所述衬底和所述盖子的至少任一个具有沿着所述沟道的凹口，并且所述沟道的一部分在沿着所述凹口裂开时被打开。

30.如权利要求2所述的芯片，

其中与所述衬底接触的所述盖子的至少一部分表面为多孔层。

31.如权利要求27所述的芯片，

其中所述衬底由多孔材料构成。

32.如权利要求1～26的任一个所述的芯片，其中所述沟道的容纳物处于冷冻状态。

33.一种设备，至少包括如权利要求1所述的芯片和用于将所述沟道的容纳物固定在所述沟道中的机构。

34.如权利要求33所述的设备，进一步包括用于打开包括由所述盖子密封的所述沟道的容纳物的区域的机构。

35.如权利要求34所述的设备，进一步包括溶剂干燥机构。

36.如权利要求33所述的设备，

其中所述固定机构通过使所述沟道的容纳物失去流动性来进行固定。

37.如权利要求36所述的设备，

其中通过使流动性失去来进行固定的所述固定机构特别地为用于冷冻所述沟道中的所述溶液的芯片冷却机构。

38.如权利要求35所述的设备，

其中所述溶剂干燥机构特别地由密封容器和用于将所述密封容器降压到溶剂可被升华的压力的机构构成。

39.如权利要求35所述的设备，

其中所述溶剂干燥机构特别地由用于将所述芯片加热到溶剂可被蒸发的温度的机构构成。

40.一种使用如权利要求1～29中的任一个所述的芯片的方法，

其中在固定所述沟道的容纳物之后打开所述沟道。

41.如权利要求40所述的使用芯片的方法，

其中所述沟道的容纳物通过被冷冻而进行固定。

42.如权利要求40所述的使用芯片的方法，

其中在打开所述沟道之后所述沟道的容纳物被冷冻干燥。

43.使用如权利要求37所述的芯片的方法，

其中在打开所述沟道之后所述沟道的容纳物被自然干燥。

44.使用如权利要求30或31所述的芯片的方法，

其中所述沟道的容纳物通过被转到多孔材料而被固定。

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