单一粒子捕获装置、单一粒子捕获系统及单一粒子的捕获方法
阅读：779发布：2023-12-28
专利汇可以提供单一粒子捕获装置、单一粒子捕获系统及单一粒子的捕获方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供的是一种单一粒子捕获装置，其能够将粒子逐个地捕获在凹部(16)中，同时防止其它粒子堆积在捕获的粒子上。单一粒子捕获装置包括设置在基材(11)上的流动通道(12)，其中在流动通道(12)中设置有具有山部(13)和谷部(14)的 波形 结构，在每个山部(13)的顶部(15)设置有凹部(16)，并且凹部(16)设置有引入通路(17)。，下面是单一粒子捕获装置、单一粒子捕获系统及单一粒子的捕获方法专利的具体信息内容。
1.一种单一粒子捕获装置，包括
基材上的流动通道，
所述单一粒子捕获装置在所述流动通道上具有波形结构，所述波形结构具有山部和谷部，
在所述山部的顶部具有凹部，
所述凹部具有引入通路。
2.根据权利要求1所述的单一粒子捕获装置，其中，所述凹部的深度等于或小于待捕获的粒子的粒径。
3.根据权利要求1所述的单一粒子捕获装置，其中，所述凹部的直径是等于或大于待捕获的粒子的粒径的一倍且小于两倍的尺寸。
4.根据权利要求1所述的单一粒子捕获装置，其中，从所述谷部到所述山部的高度等于或大于待捕获的粒子的粒径。
5.根据权利要求1所述的单一粒子捕获装置，其中，所述山部之间的间距是等于或大于待捕获的粒子的粒径的2倍且等于或小于20倍的长度。
6.根据权利要求1所述的单一粒子捕获装置，其中，所述流动通道的通道宽度在所述山部处相对较小且在所述谷部处相对较大。
7.根据权利要求1所述的单一粒子捕获装置，其中，所述引入通路使所述凹部与外部之间连通。
8.根据权利要求7所述的单一粒子捕获装置，其中，所述外部与所述流动通道连接。
9.根据权利要求1所述的单一粒子捕获装置，其中，多个所述山部和多个所述谷部在所述流动通道的底表面上排列。
10.根据权利要求1所述的单一粒子捕获装置，其中，所述流动通道和所述波形结构是弯曲的或弯折的。
11.根据权利要求7所述的单一粒子捕获装置，其中，所述流动通道和所述波形结构弯曲成U形，并且所述U形的内侧是所述外部。
12.一种单一粒子捕获系统，包括：
单一粒子捕获单元，所述单一粒子捕获单元包括：
基材上的流动通道，
在所述流动通道上具有波形结构，所述波形结构具有山部和谷部，
在所述山部的顶部具有凹部，
所述凹部具有引入通路；以及
液体供给单元。
13.根据权利要求12所述的单一粒子捕获系统，其中，所述流动通道包括阀。
14.根据权利要求12所述的单一粒子捕获系统，进一步包括废液单元。
15.根据权利要求12所述的单一粒子捕获系统，进一步包括配置用于观察所述单一粒子捕获单元的单一粒子捕获观察单元。
16.根据权利要求12所述的单一粒子捕获系统，进一步包括配置用于控制所述液体供给单元的液体供给控制单元。
17.一种单一粒子捕获方法，其中，将含有待捕获的粒子的样品供给到单一粒子捕获装置，所述单一粒子捕获装置包括：
基材上的流动通道，
所述流动通道具有波形结构，所述波形结构具有山部和谷部，
在所述山部的顶部具有凹部，
所述凹部具有引入通路，以及
在供给的同时，所述样品通过所述引入通道从所述凹部吸入到外部，从而捕获待捕获的粒子。
18.根据权利要求17所述的单一粒子捕获方法，包括使供给的液体逆流。
单一粒子捕获装置、单一粒子捕获系统及单一粒子的捕获
方法
技术领域
[0001] 本发明涉及单一粒子捕获装置、单一粒子捕获系统和单一粒子捕获方法。
背景技术
[0002] 近年来，已经开发了以流式细胞术等为代表的单独捕获细胞的技术。单独捕获后的细胞被用于分析或培养。
[0003] 作为捕获单个细胞的方法，例如，已经开发了专利文献1中描述的技术。专利文献1公开了一种单个细胞捕获阵列，其中在流动通道上形成足够用于单个细胞的孔，含有细胞的样品流过所述流动通道，并且在含有细胞的样品流动的同时将单个细胞捕获在孔中(图1至图8)。此外，公开了一种结构，其中通过设置在孔上的狭缝来吸入细胞(图23、图25等)。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
发明内容
[0007] 本发明要解决的问题
[0008] 然而，使用上述专利文献1的流动通道的结构，产生这样的现象：即使在将细胞捕获到孔中之后，另一个细胞被吸入到孔中并粘附到所捕获的细胞上，导致多个细胞的堆积。
[0009] 可能的原因之一是供给的细胞数量过多。一旦细胞堆积，堆积开始在堆积点滚雪球并且生长直到流动通道被堵塞。一旦堆积的细胞难以移动，即导致可操作性不方便。
[0010] 问题的解决方案
[0011] 为了解决上述问题，本技术提供了一种单一粒子捕获装置，其包括基材上的流动通道，在流动通道上具有波形结构，所述波形结构具有山部和谷部，以及在山部的顶部上具有凹部，所述凹部具有引入通路(draw-in passage)。
[0012] 凹部的深度可以等于或小于待捕获的粒子的粒径，并且凹部的直径可以是等于或大于待捕获的粒子的粒径的一倍且小于待捕获的粒子的粒径的两倍的尺寸。
[0013] 此外，从谷部到山部的高度可以等于或大于待捕获的粒子的粒径，山部之间的间距可以是等于或大于待捕获的粒子的粒径的2倍且等于或小于待捕获的粒子的粒径的20倍的长度，并且流动通道的通道宽度可以在山部相对较小且在谷部相对较大。
[0014] 此外，引入通路可以使凹部与外部之间连通。
[0015] 此外，多个山部和谷部可以在流动通道的底表面上排列。
[0016] 此外，流动通道和波形结构可以是弯曲的或弯折的。
[0017] 例如，流动通道和波形结构弯曲成U形，并且该U形的内侧是前述外部。
[0018] 本技术可以提供一种单一粒子捕获系统，包括：
[0019] 单一粒子捕获单元，其包括
[0020] 基材上的流动通道，在流动通道上具有波形结构，所述波形结构具有山部和谷部，以及在山部的顶部上具有凹部，所述凹部具有引入通路；和
[0021] 液体供给单元。
[0022] 流动通道可包括阀。此外，单一粒子捕获系统可以包括废液单元、单一粒子捕获观察单元和液体供给控制单元。
[0023] 此外，本技术提供了一种单一粒子捕获方法，其中将含有待捕获粒子的样品供给到单一粒子捕获装置，该单一粒子捕获装置包括：
[0024] 基材上的流动通道，所述流动通道具有波形结构，所述波形结构具有山部和谷部，以及在山部的顶部上具有凹部，所述凹部具有引入通路，和
[0025] 在供给样品的同时，样品经由引入通路被从凹部吸入到外部，从而捕获了待捕获的粒子。
[0026] 单一粒子捕获方法可以包括使所供给的液体逆流。
[0027] 本发明的效果
[0028] 根据本技术，可以在一个凹部中捕获一个粒子，同时防止另一个粒子堆积在所捕获的粒子上。
[0030] [图1]是本技术的单一粒子捕获装置的横截面图。
[0031] [图2]是示出本技术的单一粒子捕获装置的山部、谷部、凹部和引入通路的透视图。
[0032] [图3]是示出本技术的单一粒子捕获装置中的样品流动和粒子捕获状态的示意图。
[0033] [图4]是示出本技术的单一粒子捕获装置中的样品流动和粒子捕获状态的示意图。
[0034] [图5]是示出本技术的单一粒子捕获装置的尺寸的示例的示意图。
[0035] [图6]是示出本技术的单一粒子捕获装置的示例的示意图。
[0036] [图7]是示出传统技术的单一粒子捕获装置和粒子捕获状态的图示代用照片。
[0037] [图8]是示出传统技术的单一粒子捕获装置和粒子捕获状态的图示代用照片。
[0038] [图9]是示出单一粒子捕获装置和粒子捕获状态的图示代用照片。
[0039] [图10]是示出单一粒子捕获装置和粒子捕获状态的图示代用照片。
[0040] [图11]是示出本技术的单一粒子捕获装置和粒子捕获状态的图示代用照片。
[0041] [图12]是示出本技术和传统技术的单一粒子捕获装置以及粒子捕获状态的图示代用照片。
[0042] [图13]是示出本技术的单一粒子捕获装置和粒子捕获状态的图示代用照片。
[0043] [图14]是示出本技术的单一粒子捕获装置的示例的图示代用照片。
[0044] [图15]是示出本技术的单一粒子捕获装置的示例的示意图。
[0045] [图16]是示出本技术的单一粒子捕获装置的示例的图。
[0046] [图17]是示出本技术的单一粒子捕获装置的示例的图。
[0047] [图18]是示出本技术的单一粒子捕获系统的示例的示意图。
具体实施方式
[0048] 以下描述了用于实施本技术的优选方面。需要注意的是，下面描述的实施方式指示了本技术的代表性实施方式，并且它们不使得本技术的范围被狭义地理解。以下面阐述的顺序提供所述描述。
[0049] 1.单一粒子捕获装置
[0050] 2.实施方式
[0051] (1)实施方式1
[0052] (2)传统技术示例1
[0053] (3)传统技术示例2和实施方式2
[0054] (4)实施方式3
[0055] (5)实施方式4
[0056] (6)实施方式5
[0057] (7)实施方式6
[0058] (8)实施方式7
[0059] (9)实施方式8
[0060] (10)实施方式9
[0061] (11)实施方式10
[0062] 3.单一粒子捕获系统
[0063] 4.单一粒子捕获方法
[0064] <1.单一粒子捕获装置>
[0066] 可以应用本技术的单一粒子捕获装置的技术领域的实例包括混合生物/无机材料、纳米混合环境传感器、环境传感器:传感器阵列形成技术、用于太阳能电池的聚光材料、用于高密度封装模块的芯片形部件的自组织布置、使用具有对提高发光器件等的光提取效率所必需的亚波长(亚μm)尺寸的循环凹凸结构的自组织图案的模板的形成技术、通过光学轮询用于有机光开关器件的非线性有机染料形成准相位匹配结构、用于量子点存储器的金属或半导体纳米粒子的自组织、用于纳米晶体存储器的聚合物自组织材料等。
[0067] 下面参考图1和图2给出描述。
[0068] 本技术的单一粒子捕获装置包括基材11中的流动通道12。
[0069] 基材11没有特别限制，包括：树脂，如聚乙烯、聚丙烯、氯乙烯树脂、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸类树脂、聚碳酸酯、氟树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂和聚二甲基硅氧烷；玻璃；金属等。
[0070] 对于流动通道12，流动通道的宽度和高度可以根据待捕获的粒子的大小、形状和类型或者在流动通道中流动的样品的量、粘度等来确定。
[0071] 流动通道12上包括具有山部13和谷部14的波形结构，并且在山部13的顶部15上形成凹部16。样品中的粒子被捕获在凹部16中。
[0072] 通过流动通道12内的底表面上的波形结构，防止另一个细胞粘附到在波型顶部的凹部中捕获的细胞。因此，可以防止细胞的堆积。
[0073] 另外，如图3所示，包括顶表面19的流动通道12具有如下特征：其中样品的液体流动是层流的，并且流动通道12的中心处的流速总是快于流动通道的侧表面附近的流速(左上角的四个箭头)。因此，由于在波形结构的波形顶部15处设置有凹部16，顶部15处的流速变得更快。因此，通过在顶部15处设置凹部16，可以防止双重-两个或更多个粒子进入凹部16(虚线圆圈)。也就是说，即使粘附第二个细胞或珠子而成为两个，由于更快的流速，通过中心层流的流动，第二个和随后的细胞和珠子很难进入。例如，中心层流比液体流的总体流速快了约20％。
[0074] 凹部16还包括引入通路17。如图4所示，样品在液体流动方向22上移动并随着阀21打开而向下游移动。然后，由于引入通路17的存在，凹部16通过该引入通路17与外部(阀21的下游侧)连通，在从流动通道12侧到外部18的方向上产生由正压拉入23的力。由于流动通道12的内部与外部之间的压力差，粒子容易进入凹部16。需要注意的是，在图4中，外部是阀21下游侧的流动通道12，并且与流动通道12邻接(contiguous，连续)。
[0075] 需要注意的是，阀的安装不限于上述。例如，用于使样品液体流动的阀可以安装在与凹部16邻接的流动通道12的上游，并且用于吸入样品液体的阀可以安装在下游。
[0076] 凹部16的形状可以根据待捕获的粒子的形状等来确定。凹部16的形状的实例包括圆柱形、圆形截头圆锥形、倒圆形截头圆锥形、椭圆柱形、椭圆形截头形状、倒椭圆形截头圆锥形、锥形、倒锥形、三角柱或具有更多角的柱的多边形柱等。
[0077] 另外，凹部16的深度优选等于或小于待捕获粒子的粒径。利用这样的深度，可以防止凹部16中的粒子加倍以及在捕获的粒子上堆积另一粒子。
[0079] 例如，凹部16的深度与待捕获粒子的粒径的比率可以优选为2或更小，更优选为1或更小。
[0080] 可替代地，凹部16的深度与凹部16开口处的内切圆的直径的比率可以优选为2或更小，更优选为1或更小。
[0081] 另外，凹部16的深度与从谷部14到山部13的高度的比率可以优选为1或更小，更优选为0.8或更小。
[0082] 此外，在开口具有圆形形状的情况下，其中凹部16的三维形状例如是圆柱形、圆形截头圆锥形、倒圆形截头圆锥形、锥形或倒锥形，凹部16的直径优选地为等于或大于待捕获的粒子的粒径的一倍且小于两倍的尺寸。此外，在凹部16的开口具有三角柱或具有更多角的柱的多边形形状的情况下，在具有奇数n个边的多边形的情况下，从顶角到基部的法线可以被认为是直径，并且在具有偶数n个边的多边形的情况下，对角线可以被认为是直径。如果直径小于一倍，则单个细胞几乎不进入凹部16。在两倍或更多倍的情况下，多个细胞可以进入凹部16。
[0083] 从谷部14到山部13的高度优选等于或大于待捕获的粒子的粒径。流动通道12中液体的流速朝向中心部增加。因此，在山部13和谷部14的高度小于粒子的粒径的情况下，即使在山部13附近，粒子受到的流速也很慢。当山部13附近的流速较慢时，随后流动的粒子倾向于粘附在凹部16中捕获的粒子上。随后流动的粒子也因为流速慢而具有降低的冲击能量，并且越来越多地粘附到捕获的粒子上，导致粒子的堆积。
[0084] 山部13之间的间距可以是等于或大于待捕获粒子的粒径的2倍且等于或小于20倍的长度。具体而言，从山部13的顶部15跨越一个谷部14到相邻山部13的顶部15的距离等于或大于待捕获粒子的粒径的2倍并且等于或小于20倍。在小于两倍的情况下，粒子可以进入谷部14。在超过20倍的情况下，根据山部13的高度，波形结构变得接近扁平结构，可能无法充分展现本技术的效果。
[0085] 应当注意的是，山部13之间的间距更优选为等于或大于待捕获粒子的粒径的5倍且等于或小于15倍的长度。在前述范围内，可以表现出由本技术的波形结构提供的效果。另外，在本技术的单一粒子捕获装置用于捕获微米级单个微粒的情况下，需要在基材上形成精细的波形结构或凹部。在该情况下，还可以考虑可制造性而采用上述范围。
[0086] 应当注意的是，山部13的右侧间距和左侧间距可以相等，并且可以是不同的。
[0087] 此外，关于流动通道12，当底表面和顶表面平行并且波形结构形成于底表面上时，流动通道12的通道宽度在山部13处可以相对较小且在谷部14处较大。通过这样的通道宽度，可以使留在顶部15的粒子流动，因为液体流的中央层流很快。
[0088] 图5中示出了上述单一粒子捕获装置的各部的尺寸的示例。假设本文的单一粒子捕获装置用于捕获直径尺寸为10μm的单个细胞或珠子。
[0089] 在图5中，山部13的宽度为70μm，山部13的高度为15μm，顶部15的宽度为20μm，凹部16的开口的直径为15μm，凹部16的深度为10μm，引入通路17的长度为35μm，并且引入通路的宽度为3μm。
[0090] <2.实施方式>
[0091] (1)实施方式1
[0092] 图6示出了实施方式1的单一粒子捕获装置。待由单一粒子捕获装置捕获的粒子是直径为15μm的聚苯乙烯珠。对于基材，使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为材料并倒入作为母模的模具中以形成PDMS树脂，从而生产包括生产的流动通道和微孔(micro well，微井)的小片。将PDMS基板(为生产的小片)通过在100W下用O2:10cc直接等离子体(DP)灰化30秒以在表面上进行亲水化，并且在大气中粘合到盖玻片上。
[0093] 通过前述生产方法制造的单一粒子捕获装置100包括在基材板的中央部处的流动通道12。流动通道12在顶表面侧包括如上所述的波形结构31和凹部16，并且在底表面侧包括外部18。因此，波形结构31构成顶表面侧流动通道和底表面侧流动通道(外部28)。基材板的左上端口连接到流动通道12，并且含有粒子的样品被引入到该端口。然后，在基材板的右侧安装旁路24。旁路24连接顶表面侧流动通道和底表面侧流动通道。阀21安装在旁路24上。左下端口是从顶表面侧流动通道流到底表面侧流动通道的样品液体流入的部分。
[0094] 通过左上部孔引入的含粒子样品可以通过用于在顶表面侧流动通道中引入含粒子样品的力、下游流动力、通过打开和关闭安装在旁路24处的阀21产生的样品液体流动力、通过左下端口吸入取样品液体的力等或它们的适合组合中的任一种来流入到流动通道12中。
[0095] (2)传统技术示例1
[0096] 图7和图8示出了传统技术的单一粒子捕获装置。以与实施方式1类似的方式生产单一粒子捕获装置，不同之处在于波形结构是平面结构。
[0097] 如图7所示，传统技术的单一粒子捕获装置包括位于顶表面侧的流动通道12的平面上的凹部16，并且包括用于凹部16与外部18之间的连通的引入通路17。将含有粒子的样品沿图7的左上箭头方向引入到顶表面侧的流动通道12中，样品液体流通过管25移动到外部18并且沿图7的左下箭头方向排出，该管25包括增量26并将顶表面侧的流动通道12连接到外部18。
[0098] 使用上述图7的传统技术的单一粒子捕获装置进行了珠子捕获实验。
[0099] 首先，为了制备含粒子的样品，将直径为20μm的聚苯乙烯珠的液体浓缩物稀释1000倍。
[0101] 以-10kPa开始抽吸，并且抽吸量逐渐增加至-35kPa。通过使用1.1mm的增量26将管25压缩约0.7mm来调节抽吸压力。由注射泵供给液体的开始流速设定为50μL/min，流速逐渐增加至100μL/min。
[0102] 如图7所示，在传统技术的单一粒子捕获装置的凹部16中开始捕获珠子102。然而，当珠子稀释液体连续流动时，如图8所示，看到如下现象：其中两个或更多个珠子进入凹部16或另一个珠子粘附到捕获的珠子上。
[0103] (3)传统技术示例2和实施方式2
[0104] 图9的9A示出了作为实施方式2的包括波形结构的单一粒子捕获装置。9C示出了作为传统技术示例2的包括平坦表面的单一粒子捕获装置。9B示出了包括虚线左侧的平面结构和右侧的波形结构的单一粒子捕获装置。
[0105] 作为含有粒子的样品，将直径为15μm的聚苯乙烯珠子的液体浓缩物稀释1000倍，制备珠子稀释液，其具有1.7μl个珠子浓度和0.05％的Tween20。
[0106] 将珠子稀释液流到9A、9B和9C所示的单一粒子捕获装置中。在9A的情况下，观察到在波形结构的顶部的每个凹部中捕获了一个或两个珠子。
[0107] 在9C的情况下，观察到珠子被捕获在平坦表面结构上存在的凹部中，并且其它珠子粘附到被捕获的珠子上并且堆积。
[0108] 在9B的情况下，观察到虽然平面结构和波形结构被安排在同一流动通道上，珠子堆积在平面结构的凹部中，但珠子没有堆积在波形结构的凹部中。
[0109] 需要注意的是，图10的10A和10B中示出了凹部的尺寸。
[0110] 10A的波形结构的凹部的直径为15μm且深度为25μm。深度大于珠子粒径15μm的直径，在凹部中捕获两个珠子。
[0111] 10B的平坦表面结构的凹部直径为15μm且深度为25μm。不仅在凹部中捕获了多个珠子，而且其它珠子也粘附并堆积在所捕获的珠子上。
[0112] (4)实施方式3
[0113] 图11的11A和11B示出了本技术的单一粒子捕获装置。该单一粒子捕获装置以与实施方式1类似的方式生产。需要注意的是，凹部的深度为10μm。
[0114] 将单一粒子捕获装置安装在夹具上，通过注射泵将珠子稀释液插入通过入口端口，并且通过出口端口经由抽吸泵减少流动通道中的压力以便于液体流体。
[0115] 操作条件如下所述。
[0116] 注射泵流速：6mL/h(＝100mL/min)
[0117] 抽吸压力：维持在-10kPa(旁路管压缩量：0.7mm)
[0118] 珠子流量：0.28个/秒
[0119] 内部流速：0.6ml/h＝0.167ul/秒
[0120] 另外，作为含粒子的样品，将直径为15μm的聚苯乙烯珠子的液体浓缩物稀释1000倍，并且制备的珠子稀释液具有1.7个μl的珠子浓度和0.05％的Tween20。
[0121] 当珠子稀释液流入单一粒子捕获装置时，如11A所示，单个珠子稳定地进入凹部。其原因被认为是这样的事实，由于存在流动通道中布置的波动结构的流动通道侧面和布置在山部的顶部的凹部，因此即使在凹部中捕获了第一个珠子并且下一个珠子被吸到凹部且试图粘附到所捕获的珠子上，由于顶部的流速比侧壁处的流速快约20％，所述试图粘附的珠子与后续的珠子或液体流接触并流动到下游。因此，捕获的珠子几乎不会成双。
[0122] 然而，当珠子过量供给时，如11B所示，看到如下现象：珠子沿着波形结构堆积。当释放抽吸压力以改变珠子稀释液的流动时，珠子的堆积能够再分散。
[0123] (5)实施方式4
[0124] [通过脉动分散粒子的考虑1]
[0125] 图12示出了单一粒子捕获装置，其包括形成在虚线左侧的平坦表面上的凹部(平坦表面孔)和形成在右侧的波形结构上的凹部(波形孔)。
[0126] 当珠子稀释液被提供给单一粒子捕获装置时，如图12顶部的照片“排列(alignment，对齐，对准)”所示，另一个粒子开始粘附在平坦表面孔的凹部中的捕获粒子上。当连续进一步供给珠子稀释液时，如图12的照片“堆积”所示，珠子开始在平坦表面孔上堆积并且也在波形孔上堆积。
[0127] 此处，如图12的照片“脉动”所示，当向图12的流动通道反复施加减压和加压以脉动珠子稀释液的流动时，观察到堆积的珠子被移动。
[0128] 然而，尽管通过脉动提供了珠子分散功能，随后的珠子在珠子返回过程中粘附和聚集在平坦表面孔处。最终，在脉动之前和之后产生了类似的堆积状态(图12中的照片“洗掉”)。通过脉动产生的粒子分散效果在波形孔处比在平坦表面孔处产生更有利的结果。
[0129] (6)实施方式5
[0130] [通过脉动分散粒子的考虑2]
[0131] 考虑在包括波形结构的单一粒子捕获装置的流动通道的中心部和端部通过脉动产生的粒子分散效果。
[0132] 如图13所示，当在单一粒子捕获装置100的流动通道的中央部看波形结构的凹部时，当过量供给珠子稀释液时，观察到珠子的堆积。当在流动通道的端部观看波形结构的凹部时，观察到许多未捕获珠子的地方。
[0133] 接下来，对流动通道重复施加减压和加压以使珠子稀释液脉动。然后，珠子再分散并且消除了在中心部的珠子堆积点处的堆积(被洗掉)。在其中未捕获珠子的端部的凹部中捕获了单个珠子(再排列)。
[0134] 从上面可以明显看出，尽管过多的珠子供给导致沿着流动通道形状的堆积，当含粒子样品的压力周期性释放时，堆积的粒子可以再分散，粒子可以在操作期间被捕获在空的凹部中，并且粒子可以流动和移动。
[0135] (7)实施方式6
[0136] [具有独立的抽吸路径和液体供给路径的高密度布置的单一粒子捕获装置的示例]
[0137] 如图14所示，生产了单一粒子捕获装置，其包括具有横向U形的流动通道、在横向U形的内侧的波形结构和凹部、在横向U形的内侧的中心的用于抽吸的外部、和引入通路，凹部通过该引入通路与外部连通。将样品沿细箭头所示的方向流入，并沿粗箭头所示的方向进行抽吸(suction，吸引，吸入)。
[0138] 以这种方式，可以生产以高密度布置的单一粒子捕获装置，其包括波形结构，其中用一个笔画笔绘制的一个流动通道的侧面是正弦波，凹部位于波形结构的顶部，引入通路布置在凹部的底表面，波形结构和凹部形成在流动通道的左右侧表面和上下侧表面上。这样，当多个一维流动通道平行设置时，可以增加捕获的粒子的数量。
[0139] 需要注意的是，在本技术中，弯曲或弯折不限于U形，而是包括任何弯曲或弯折的图案，包括C形、E形、H形、I形、L形、M形、N形、S形、T形、V形、W形、X形、Y形、蜿蜒形、螺旋形等。
[0140] (8)实施方式7
[0141] [三维高密度布置的单一粒子捕获装置的示例]
[0142] 如图15中示意性所示，还可以产生三维高密度布置。15C是波形结构的山部具有圆形截头圆锥形并且凹部形成在顶部的示例。从顶部和侧面观察到纵向和横向密集排列的圆形截头圆锥的布置的示例是15A，并且从顶部和侧面观察到具有移位的行的布置的示例是15B。
[0143] 以这种方式，当在顶部包括凹部的圆形截头圆锥密集地布置在平坦表面上时，可以在平面上安排部署一维波流动通道。然后，当流动被配置为从平坦表面上的一个方向发生时，可以获得相当于一维波流动通道的效果。
[0144] (9)实施方式8
[0145] [并行流动通道的示例]
[0146] 图16示出了单一粒子捕获装置，其中流动通道并行布置。在16A，流动通道排列成三排。在16B，流动通道左端的结构被放大以便观看。在16C，流动通道右端的结构被放大以便观看。
[0147] 如16E和16F的透视图所示，每个流动通道在两侧(流动通道的上下内侧)包括波形结构、凹部和引入通路。
[0148] 含有粒子的样品从16A左侧的引入部供给并且通过每个流动通道。流在右端分成两部分，样品液体向外部流动，使得由于引入通路的存在而产生正压，并且在每个凹部中捕获粒子。捕获珠子前的照片是16D，并且捕获后的照片是16G。可以观察到，珠子被捕获在流动通道两侧的凹部中(16G)。
[0149] (10)实施方式9
[0150] [IC芯片自排列安装技术的示例]
[0151] 本技术的单一粒子捕获装置由片上IC(SoC：硅上系统)基材生产。
[0152] 作为待捕获的粒子，通过使用晶圆上方的切片机将在硅晶圆上通过半导体工艺制造的高密度IC芯片切割成100μm正方形而制成的那些。取决于切口尺寸和切割余量的宽度，待制备的IC芯片数量是从300mm晶圆制备出700万个。
[0153] 传统上，通过自排列以等间隔和窄间距将上述芯片安装在排列的物质状态中，芯片安装器存在限制(0.4mm x 0.2mm正方形)。
[0154] 然而，通过使用自组装方法，该自组装方法使用根据本技术的包括波形结构31的流动通道，可以以相等的间隔安装窄间距的微芯片。
[0155] 布置在波形结构顶部凹部的IC芯片可以在后续工艺中与不同的芯片组合和布线。
[0156] 此外，可以生产与流动通道基材集成的基材，使得在波形流动通道的顶部附近预先形成不同的电路基材，并且当IC芯片被捕获在凹部中以进行大量布置时，通过引线接合器等进行布线。
[0157] 此外，通过切断可以有效地生产片上IC器件。
[0158] (11)实施方式10
[0159] [应用于生产微型LED显示器]
[0160] 生产了图17所示的单一粒子捕获装置。制备了包括波形结构的三条独立的流动通道，将不同的微LED芯片分散在所述各条流动通道的液体中，在图17的左侧箭头方向上供给液体，并且在相应的通道中流动红色LED、蓝色LED和绿色LED。因此，可以以150μm的间距以相等的间隔安装LED。
[0162] 此外，类似地，在有源驱动型显示器的情况下，例如有机EL，可以应用这种安装技术，并且可以以相等的间隔间距安装IC芯片，IC芯片上目前由多晶硅制成的IC电路相对于像素独立制造。因此，可以用稳定可操作的IC芯片代替昂贵且产率低的有源矩阵多晶硅电路。
[0163] <3.单一粒子捕获系统>
[0164] 本技术的单一粒子捕获系统在单一粒子捕获装置中包括液体供给单元。
[0165] 图18示出了单一粒子捕获系统101的示例。
[0166] 单一粒子捕获单元102经由阀21连接到液体供给单元103。液体供给单元103将含粒子的样品供给到单一粒子捕获单元102。可以通过打开和关闭阀21来控制样品的流动。可以由液体供给控制单元106来执行该控制。控制程序可以包括在计算机中以实现自动液体供给控制。控制液体供给不仅可以使样品流动/停止，还可以产生逆流，和甚至是定期改变流动的脉动流动。
[0167] 另外，单一粒子捕获系统101可包括单一粒子观察单元105。单一粒子观察单元105没有特别限制。然而，流动通道以及粒子流动和捕获的状态可以在电子显微镜等下放大，以便用肉眼观察，或者可以在不用肉眼的情况下通过图像处理设备等进行数据处理。在这种情况下观察的结果可以反馈到液体供给控制单元106，并且可以进一步控制样品的流动。
[0168] 另外，单一粒子捕获系统101可在下游侧包括废液单元104。可以将包括减少了粒子含量的样品液体作为废液回收。可以在废液单元104的上游侧或下游侧进一步包括阀或泵，以便将抽吸力施加在单一粒子捕获单元102的流动通道上。
[0169] <4.单一粒子捕获方法>
[0170] 本技术的单一粒子捕获方法是这样一种方法，其中将含有待捕获的粒子的样品供给到单一粒子捕获装置，并且在供给的同时通过引入通路将样品从凹部吸入到外部，以便捕获待捕获的粒子。
[0171] 如上所述，供给的液体可以逆流。重复产生向前流动和逆流以分散堆积的粒子，使得粒子进入所有凹部。
[0172] 需要注意的是，本技术可以采用下述配置。
[0173] [1]一种单一粒子捕获装置，包括：
[0174] 基材上的流动通道，
[0175] 在流动通道上具有波形结构，所述波形结构具有山部和谷部，
[0176] 在山部的顶部具有凹部，
[0177] 凹部具有引入通路。
[0178] [2]根据[1]的单一粒子捕获装置，其中凹部的深度等于或小于待捕获的粒子的粒径。
[0179] [3]根据[1]或[2]的单一粒子捕获装置，其中凹部的直径是等于或大于待捕获的粒子的粒径的一倍且小于两倍的尺寸。
[0180] [4]根据[1]至[3]中任一项的单一粒子捕获装置，其中从谷部到山部的高度等于或大于待捕获的粒子的粒径。
[0181] [5]根据[1]至[4]中任一项的单一粒子捕获装置，其中山部之间的间距是等于或大于待捕获的粒子的粒径的2倍且等于或小于20倍的长度。
[0182] [6]根据[1]至[5]中任一项的单一粒子捕获装置，其中流动通道的通道宽度在山部相对较小且在谷部相对较大。
[0183] [7]根据[1]至[6]中任一项的单一粒子捕获装置，其中引入通路使凹部与外部之间连通。
[0184] [8]根据[7]的单一粒子捕获装置，其中外部连接到流动通道。
[0185] [9]根据[1]至[8]中任一项的单一粒子捕获装置，其中多个山部和多个谷部在流动通道的底表面上排列。
[0186] [10]根据[1]至[9]的单一粒子捕获装置，其中流动通道和波形结构是弯曲的或弯折的。
[0187] [11]根据[10]的单一粒子捕获装置，其中流动通道和波形结构弯曲成U形，并且U形的内侧为外部。
[0188] [12]一种单一粒子捕获系统，包括：
[0189] 单一粒子捕获单元，包括
[0190] 基材上的流动通道，
[0191] 在流动通道上具有波形结构，所述波形结构具有山部和谷部，
[0192] 在山部的顶部具有凹部，
[0193] 凹部具有引入通路；和
[0194] 液体供给单元。
[0195] [13]根据[12]的单一粒子捕获系统，其中流动通道包括阀。
[0196] [14]根据[12]或[13]的单一粒子捕获系统，进一步包括废液单元。
[0197] [15]根据[12]至[14]中任一项的单一粒子捕获系统，进一步包括配置用于观察单一粒子捕获单元的单一粒子捕获观察单元。
[0198] [16]根据[12]至[15]中任一项的单一粒子捕获系统，进一步包括配置用于控制液体供给单元的液体供给控制单元。
[0199] [17]一种单一粒子捕获方法，其中将含有待捕获的粒子的样品供给到单一粒子捕获装置，该单一粒子捕获装置包括：
[0200] 基材上的流动通道，
[0201] 流动通道具有波形结构，所述波形结构具有山部和谷部，
[0202] 在山部的顶部具有凹部，
[0203] 凹部具有引入通道，和
[0204] 在供给的同时，样品通过引入通道从凹部吸入到外部，从而捕获待捕获的粒子。
[0205] [18]根据[17]的单一粒子捕获方法，包括使供给的液体逆流。
[0206] 符号说明
[0207] 11 基材
[0208] 12 流动通道
[0209] 13 山部
[0210] 14 谷部
[0211] 15 顶部
[0212] 16 凹部
[0213] 17 引入通路
[0214] 18 外部
[0215] 19 顶表面
[0216] 21 阀
[0217] 22 液体流动方向
[0218] 23 由正压拉入
[0219] 24 旁路
[0220] 25 管
[0221] 26 增量
[0222] 27 总体布线
[0223] 31 波形结构
[0224] 100 单一粒子捕获装置
[0225] 101 单一粒子捕获系统
[0226] 102 珠子
[0227] 103 液体供给单元
[0228] 104 废液单元
[0229] 105 单一粒子观察单元
[0230] 106 液体供给控制单元。
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