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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024130271
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】観測用チップ
(51)【国際特許分類】
G01N 21/05 20060101AFI20240920BHJP
G01N 15/1409 20240101ALI20240920BHJP
【ＦＩ】
G01N21/05
G01N15/14 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023039902
(22)【出願日】2023-03-14
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】517110494
【氏名又は名称】シンクサイト株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100114937
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 裕幸
(74)【代理人】
【識別番号】100196058
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 彰雄
(72)【発明者】
【氏名】岡本 純一
(72)【発明者】
【氏名】宮澤 達徳
(72)【発明者】
【氏名】山▲崎▼ 啓吾
【テーマコード（参考）】
2G057
【Ｆターム（参考）】
2G057AA03
2G057AB04
2G057AB06
2G057AC01
2G057BA05
2G057BB01
2G057BB06
2G057BB08
2G057CA07
2G057CB05
(57)【要約】
【課題】サンプル流体を安定して観測することができる観測用チップを提供する。
【解決手段】複数の基板１０を、複数の基板の厚さ方向Ｚに重ねた状態で備える観測用チップ１であって、複数の基板に沿う第１軸Ｏ１に沿って延伸する第１流路２５と、第１流路の端部から第１流路の全体合流地点Ｐ２までに、第１流路における第１軸に直交する断面において、第１流路を全周にわたって囲い、第１流路と一体となって、複数の基板に沿う第２軸Ｏ２に沿って延伸する第２流路５５を形成する囲い流路３０と、第２流路における全体合流地点よりも、第１流路から離間する側に設けられ、外部からの電磁波を第２流路まで透過する観測部６０と、を備え、全体合流地点から観測部までにおける第２流路の厚さ方向の長さは、一定である。
【選択図】図１
【解決手段】複数の基板１０を、複数の基板の厚さ方向Ｚに重ねた状態で備える観測用チップ１であって、複数の基板に沿う第１軸Ｏ１に沿って延伸する第１流路２５と、第１流路の端部から第１流路の全体合流地点Ｐ２までに、第１流路における第１軸に直交する断面において、第１流路を全周にわたって囲い、第１流路と一体となって、複数の基板に沿う第２軸Ｏ２に沿って延伸する第２流路５５を形成する囲い流路３０と、第２流路における全体合流地点よりも、第１流路から離間する側に設けられ、外部からの電磁波を第２流路まで透過する観測部６０と、を備え、全体合流地点から観測部までにおける第２流路の厚さ方向の長さは、一定である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の基板を、前記複数の基板の厚さ方向に重ねた状態で備える観測用チップであって、
前記複数の基板に沿う第１軸に沿って延伸する第１流路と、
前記第１流路の端部から前記第１流路の全体合流地点までに、前記第１流路における前記第１軸に直交する断面において、前記第１流路を全周にわたって囲い、前記第１流路と一体となって、前記複数の基板に沿う第２軸に沿って延伸する第２流路を形成する囲い流路と、
前記第２流路における前記全体合流地点よりも、前記第１流路から離間する側に設けられ、外部からの電磁波を前記第２流路まで透過する観測部と、
を備え、
前記全体合流地点から前記観測部までにおける前記第２流路の前記厚さ方向の長さは、一定である、観測用チップ。
前記複数の基板に沿う第１軸に沿って延伸する第１流路と、
前記第１流路の端部から前記第１流路の全体合流地点までに、前記第１流路における前記第１軸に直交する断面において、前記第１流路を全周にわたって囲い、前記第１流路と一体となって、前記複数の基板に沿う第２軸に沿って延伸する第２流路を形成する囲い流路と、
前記第２流路における前記全体合流地点よりも、前記第１流路から離間する側に設けられ、外部からの電磁波を前記第２流路まで透過する観測部と、
を備え、
前記全体合流地点から前記観測部までにおける前記第２流路の前記厚さ方向の長さは、一定である、観測用チップ。
【請求項2】
前記囲い流路は、
前記第１流路における前記全体合流地点よりも前記第２流路から離間する側に位置する一部合流地点において、前記第１軸及び前記厚さ方向にそれぞれ直交する第１直交方向に前記第１流路を挟む一対の第１分岐流路と、
前記第１流路の前記全体合流地点において、前記厚さ方向に前記第１流路を挟む一対の第２分岐流路と、
を有する、請求項１に記載の観測用チップ。
前記第１流路における前記全体合流地点よりも前記第２流路から離間する側に位置する一部合流地点において、前記第１軸及び前記厚さ方向にそれぞれ直交する第１直交方向に前記第１流路を挟む一対の第１分岐流路と、
前記第１流路の前記全体合流地点において、前記厚さ方向に前記第１流路を挟む一対の第２分岐流路と、
を有する、請求項１に記載の観測用チップ。
【請求項3】
前記一対の第１分岐流路は、前記第１軸を含み前記厚さ方向に沿う基準面に対して面対称である、請求項２に記載の観測用チップ。
【請求項4】
前記一対の第２分岐流路は、前記第１軸を含み前記厚さ方向に沿う基準面に対して面対称である、請求項２又は３に記載の観測用チップ。
【請求項5】
前記一部合流地点と前記全体合流地点との中間部における前記第１流路及び前記一対の第１分岐流路の前記第１直交方向の長さは、前記一部合流地点における前記第１流路及び前記一対の第１分岐流路の前記第１直交方向の長さよりも短い、請求項２に記載の観測用チップ。
【請求項6】
前記第２流路の前記全体合流地点と前記観測部との中間部における、前記第２軸及び前記厚さ方向にそれぞれ直交する第２直交方向の長さは、前記第２流路の前記全体合流地点における前記第２直交方向の長さよりも短い、請求項１又は２に記載の観測用チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、観測用チップに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、細胞や微粒子等を検出し、計数や選別をするため、フローサイトメーターが用いられている。フローサイトメーターでは、内部に微細流路が形成された観測用チップ（ソートデバイス）に細胞が含まれるサンプル液（サンプル流体）を導入する。そして、レーザー光等で各細胞の特徴を分析し、分析結果に応じて細胞を選別する。
観測用チップとしては、例えば、非引用文献１に記載されているように、複数の流路が形成されたシリコン基板の上下をガラス基板で封止した構成が知られている。この観測用チップでは、サンプル流路にシース液を上下方向（垂直方向）から導入するための流路とシース液を左右方向（水平方向）から導入するための流路が形成されている。
観測用チップとしては、例えば、非引用文献１に記載されているように、複数の流路が形成されたシリコン基板の上下をガラス基板で封止した構成が知られている。この観測用チップでは、サンプル流路にシース液を上下方向（垂直方向）から導入するための流路とシース液を左右方向（水平方向）から導入するための流路が形成されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】The Royal Society of Chemistry 2017, “On-chip cell sorting by high-speed local-flow control using dual membrane pumps”, Lab Chip, 2017, 17, 2760-2767
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、非特許文献１の観測用チップでは、サンプル流体を観測する際に、観測用チップ内を流れるサンプル流体の流れが乱れ、サンプル流体の観測が良好に行えない虞があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
（１）本発明の態様１は、複数の基板を、前記複数の基板の厚さ方向に重ねた状態で備える観測用チップであって、前記複数の基板に沿う第１軸に沿って延伸する第１流路と、前記第１流路の端部から前記第１流路の全体合流地点までに、前記第１流路における前記第１軸に直交する断面において、前記第１流路を全周にわたって囲い、前記第１流路と一体となって、前記複数の基板に沿う第２軸に沿って延伸する第２流路を形成する囲い流路と、前記第２流路における前記全体合流地点よりも、前記第１流路から離間する側に設けられ、外部からの電磁波を前記第２流路まで透過する観測部と、を備え、前記全体合流地点から前記観測部までにおける前記第２流路の前記厚さ方向の長さは、一定である、観測用チップである。
（１）本発明の態様１は、複数の基板を、前記複数の基板の厚さ方向に重ねた状態で備える観測用チップであって、前記複数の基板に沿う第１軸に沿って延伸する第１流路と、前記第１流路の端部から前記第１流路の全体合流地点までに、前記第１流路における前記第１軸に直交する断面において、前記第１流路を全周にわたって囲い、前記第１流路と一体となって、前記複数の基板に沿う第２軸に沿って延伸する第２流路を形成する囲い流路と、前記第２流路における前記全体合流地点よりも、前記第１流路から離間する側に設けられ、外部からの電磁波を前記第２流路まで透過する観測部と、を備え、前記全体合流地点から前記観測部までにおける前記第２流路の前記厚さ方向の長さは、一定である、観測用チップである。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】本発明の一実施形態の観測用チップの平面図である。
【図7】同観測用チップにおける観測部の断面図である。
【図8】同観測用チップの動作を説明する要部の断面図である。
【図9】従来の観測用チップの動作を説明する要部の断面図である。
【図10】同観測用チップのシミュレーション結果を説明する斜視図である。
【図11】本発明の一実施形態の変形例における観測用チップの動作を説明する要部の断面図である。
【図12】同観測用チップの動作を説明する要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、本発明に係る観測用チップの一実施形態を、図１から図１２を参照しながら説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の観測用チップ１は、複数の基板１０を、複数の基板１０の厚さ方向Ｚに重ねた状態で備える。
図２に示すように、例えば、複数の基板１０は、流路基板１１，１２，１３と、保護基板１６，１７と、を備える。すなわち、複数の基板１０は、３枚の流路基板１１，１２，１３を備える。
例えば、流路基板１１，１２，１３は、厚さ方向Ｚに見たときに、所定の方向に長い矩形状に形成されている。流路基板１１，１２，１３は、ステンレス鋼等の金属で形成されている。流路基板１１，１２，１３は、ヤング率が２ＧＰａ（ギガパスカル）程度の樹脂、ヤング率が７０ＧＰａ～５００ＧＰａ程度の金属、ガラス、セラミックス等で形成されてもよい。
例えば、流路基板１１，１２，１３の厚さは、０．１ｍｍ以下である。
図１及び図２に示すように、本実施形態の観測用チップ１は、複数の基板１０を、複数の基板１０の厚さ方向Ｚに重ねた状態で備える。
図２に示すように、例えば、複数の基板１０は、流路基板１１，１２，１３と、保護基板１６，１７と、を備える。すなわち、複数の基板１０は、３枚の流路基板１１，１２，１３を備える。
例えば、流路基板１１，１２，１３は、厚さ方向Ｚに見たときに、所定の方向に長い矩形状に形成されている。流路基板１１，１２，１３は、ステンレス鋼等の金属で形成されている。流路基板１１，１２，１３は、ヤング率が２ＧＰａ（ギガパスカル）程度の樹脂、ヤング率が７０ＧＰａ～５００ＧＰａ程度の金属、ガラス、セラミックス等で形成されてもよい。
例えば、流路基板１１，１２，１３の厚さは、０．１ｍｍ以下である。
【0008】
以下では、流路基板１２に対する流路基板１１側を、厚さ方向Ｚの第１側Ｚ１と言う（単に第１側Ｚ１とも言う）。流路基板１２に対する流路基板１３側を、厚さ方向Ｚの第２側Ｚ２と言う（単に第２側Ｚ２とも言う）。すなわち、流路基板１１，１２，１３は、第１側Ｚ１から第２側Ｚ２に向かって、流路基板１１，１２，１３の順で配置されている。
なお、観測用チップ１が備える流路基板の数に制限はなく、１枚、２枚でもよいし、４枚以上でもよい。
なお、観測用チップ１が備える流路基板の数に制限はなく、１枚、２枚でもよいし、４枚以上でもよい。
【0009】
保護基板１６，１７は、透明なガラス等で、流路基板１１，１２，１３と同様な外形形状に形成されている。保護基板１６は、流路基板１１よりも第１側Ｚ１に配置されている。保護基板１７は、流路基板１３よりも第２側Ｚ２に配置されている。
すなわち、保護基板１６、流路基板１１、流路基板１２、流路基板１３、及び保護基板１７は、第１側Ｚ１から第２側Ｚ２に向かって、この順で配置されている。厚さ方向Ｚに隣り合う基板１０同士は、図示しない公知の接着剤により互いに接合されている。
すなわち、保護基板１６、流路基板１１、流路基板１２、流路基板１３、及び保護基板１７は、第１側Ｚ１から第２側Ｚ２に向かって、この順で配置されている。厚さ方向Ｚに隣り合う基板１０同士は、図示しない公知の接着剤により互いに接合されている。
【0010】
流路基板１１，１２，１３には、厚さ方向Ｚに貫通するスリット（符号省略）等がそれぞれ形成されている。スリット等が形成された流路基板１１，１２，１３に保護基板１６，１７を重ねることで、図１及び図２に示すように、複数の基板１０がサンプル流体供給部２０、第１流路２５、囲い流路３０、及び第２流路５５、観測部６０、第３流路６５、分離部７０を備える。
【0011】
図１に示すように、サンプル流体供給部２０は、円柱状に形成されている。例えば、サンプル流体供給部２０は、流路基板１２に形成されている。サンプル流体供給部２０に、開口部２１が連通している。例えば、開口部２１は、流路基板１３及び保護基板１７に形成されている。
ここで、図１及び図２に示すように、複数の基板１０に沿うとともに、前記所定の方向に沿う第１軸Ｏ１を規定する。第１軸Ｏ１を含み厚さ方向Ｚに沿う基準面Ｓ１を規定する。第１軸Ｏ１に直交する断面Ｓ２を規定する（図２参照）。第１軸Ｏ１及び厚さ方向Ｚにそれぞれ直交する方向を、直交方向（第１直交方向）Ｙと規定する。
ここで、図１及び図２に示すように、複数の基板１０に沿うとともに、前記所定の方向に沿う第１軸Ｏ１を規定する。第１軸Ｏ１を含み厚さ方向Ｚに沿う基準面Ｓ１を規定する。第１軸Ｏ１に直交する断面Ｓ２を規定する（図２参照）。第１軸Ｏ１及び厚さ方向Ｚにそれぞれ直交する方向を、直交方向（第１直交方向）Ｙと規定する。
【0012】
第１流路２５は、サンプル流体供給部２０から第１軸Ｏ１に沿って延伸して（延びて）いる。図３に示すように、第１流路２５の断面Ｓ２による断面形状（以下では、第１流路断面形状と言う）は、矩形状である。図３以下の第１流路２５等の断面形状は、概略構成を示す。例えば、第１流路２５は、流路基板１２に形成されている。
図１及び図２に示すように、第１軸Ｏ１に沿う、第１流路２５に対するサンプル流体供給部２０側を、上流側Ｘ１と規定する。第１軸Ｏ１に沿う、サンプル流体供給部２０に対する第１流路２５側を、下流側Ｘ２と規定する。サンプル流体供給部２０は、第１流路２５の上流側Ｘ１の端部に設けられている。
図１及び図２に示すように、第１軸Ｏ１に沿う、第１流路２５に対するサンプル流体供給部２０側を、上流側Ｘ１と規定する。第１軸Ｏ１に沿う、サンプル流体供給部２０に対する第１流路２５側を、下流側Ｘ２と規定する。サンプル流体供給部２０は、第１流路２５の上流側Ｘ１の端部に設けられている。
【0013】
図１及び図２に示すように、囲い流路３０は、一対の第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂと、一対の第２分岐流路４１，４６と、を有する。
本実施形態では、第１分岐流路３１Ａの構成と第１分岐流路３１Ｂの構成とは、互いに第１基準面Ｓ１に対して面対称である。このため、第１分岐流路３１Ａの構成を、符号の数字に英大文字「Ａ」を付加することで示す。第１分岐流路３１Ｂのうち第１分岐流路３１Ａに対応する構成を、第１分岐流路３１Ａの符号と同一の数字に英大文字「Ｂ」を付加することで示す。これにより、重複する説明を省略する。例えば、第１分岐流路３１Ａの後述する直状部３２Ａと第１分岐流路３１Ｂの直状部３２Ｂとは、第１基準面Ｓ１に対して面対称である。
本実施形態では、第１分岐流路３１Ａの構成と第１分岐流路３１Ｂの構成とは、互いに第１基準面Ｓ１に対して面対称である。このため、第１分岐流路３１Ａの構成を、符号の数字に英大文字「Ａ」を付加することで示す。第１分岐流路３１Ｂのうち第１分岐流路３１Ａに対応する構成を、第１分岐流路３１Ａの符号と同一の数字に英大文字「Ｂ」を付加することで示す。これにより、重複する説明を省略する。例えば、第１分岐流路３１Ａの後述する直状部３２Ａと第１分岐流路３１Ｂの直状部３２Ｂとは、第１基準面Ｓ１に対して面対称である。
【0014】
第１分岐流路３１Ａは、直状部３２Ａと、折れ部３３Ａと、折れ部３４Ａと、を備える。
直状部３２Ａは、第１軸Ｏ１に沿って延伸している。直状部３２Ａは、第１流路２５に対する直交方向Ｙの第１側Ｙ１（以下では、単に第１側Ｙ１とも言う）に、第１流路２５から離間した位置に配置されている。
折れ部３３Ａは、直状部３２Ａの下流側Ｘ２の端部から、直交方向Ｙにおける第１側Ｙ１とは反対の第２側Ｙ２（以下では、単に第２側Ｙ２とも言う）に向かって突出している。折れ部３３Ａの第２側Ｙ２の端部は、第１流路２５における一部合流地点Ｐ１で第１流路２５に、第１流路２５の第１側Ｙ１から連なっている。
図１に示すように、折れ部３４Ａは、直状部３２Ａの上流側Ｘ１の端部から第２側Ｙ２に向かって、第１軸Ｏ１上まで突出している。
直状部３２Ａは、第１軸Ｏ１に沿って延伸している。直状部３２Ａは、第１流路２５に対する直交方向Ｙの第１側Ｙ１（以下では、単に第１側Ｙ１とも言う）に、第１流路２５から離間した位置に配置されている。
折れ部３３Ａは、直状部３２Ａの下流側Ｘ２の端部から、直交方向Ｙにおける第１側Ｙ１とは反対の第２側Ｙ２（以下では、単に第２側Ｙ２とも言う）に向かって突出している。折れ部３３Ａの第２側Ｙ２の端部は、第１流路２５における一部合流地点Ｐ１で第１流路２５に、第１流路２５の第１側Ｙ１から連なっている。
図１に示すように、折れ部３４Ａは、直状部３２Ａの上流側Ｘ１の端部から第２側Ｙ２に向かって、第１軸Ｏ１上まで突出している。
【0015】
第１分岐流路３１Ｂは、第１分岐流路３１Ａの直状部３２Ａ、折れ部３３Ａ、折れ部３４Ａと同様に構成された、直状部３２Ｂ、折れ部３３Ｂ、折れ部３４Ｂを備える。
直状部３２Ｂは、第１流路２５に対する第２側Ｙ２に、第１流路２５から離間した位置に配置されている。折れ部３３Ｂの第１側Ｙ１の端部は、第１流路２５における一部合流地点Ｐ１で第１流路２５に、第１流路２５の第２側Ｙ２から連なっている。
折れ部３４Ｂは、折れ部３４Ａに連通している。
以上のように、第１流路２５の一部合流地点Ｐ１において、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂは、第１流路２５を直交方向Ｙに挟んでいる。
直状部３２Ｂは、第１流路２５に対する第２側Ｙ２に、第１流路２５から離間した位置に配置されている。折れ部３３Ｂの第１側Ｙ１の端部は、第１流路２５における一部合流地点Ｐ１で第１流路２５に、第１流路２５の第２側Ｙ２から連なっている。
折れ部３４Ｂは、折れ部３４Ａに連通している。
以上のように、第１流路２５の一部合流地点Ｐ１において、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂは、第１流路２５を直交方向Ｙに挟んでいる。
【0016】
図４に示すように、第１流路２５及び第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂの一部合流地点Ｐ１における断面Ｓ２による断面形状（以下では、一部合流地点断面形状と言う）は、矩形状である。
一部合流地点断面形状の厚さ方向Ｚの長さＬ１３は、第１流路断面形状の厚さ方向Ｚの長さＬ１１（図３参照）に等しい。一部合流地点Ｐ１における第１流路２５の直交方向Ｙの長さＬ１４は、第１流路断面形状の直交方向Ｙの長さＬ１２（図３参照）と、同程度である。一部合流地点断面形状の直交方向Ｙの長さＬ１５は、第１流路断面形状の直交方向Ｙの長さＬ１２よりも長い。
例えば、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂは、流路基板１２に形成されている。
一部合流地点断面形状の厚さ方向Ｚの長さＬ１３は、第１流路断面形状の厚さ方向Ｚの長さＬ１１（図３参照）に等しい。一部合流地点Ｐ１における第１流路２５の直交方向Ｙの長さＬ１４は、第１流路断面形状の直交方向Ｙの長さＬ１２（図３参照）と、同程度である。一部合流地点断面形状の直交方向Ｙの長さＬ１５は、第１流路断面形状の直交方向Ｙの長さＬ１２よりも長い。
例えば、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂは、流路基板１２に形成されている。
【0017】
図１に示すように、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂは、第１基準面Ｓ１に対して面対称である。
例えば、折れ部３４Ａ，３４Ｂにおける互いに連通する部分には、開口部３６が連通している。例えば、開口部３６は、流路基板１３及び保護基板１７に形成されている。
例えば、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂは、流路基板１２に形成されている。
例えば、折れ部３４Ａ，３４Ｂにおける互いに連通する部分には、開口部３６が連通している。例えば、開口部３６は、流路基板１３及び保護基板１７に形成されている。
例えば、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂは、流路基板１２に形成されている。
【0018】
図１及び図２に示すように、第２分岐流路４１は、直状部４２と、折れ部４３と、折れ部４４と、を備える。
直状部４２は、第１軸Ｏ１に沿って延伸している。直状部４２は、第１分岐流路３１Ａの直状部３２Ａに対する第１側Ｙ１に、直状部３２Ａから離間した位置に配置されている。
折れ部４３は、直状部４２の下流側Ｘ２の端部から、第２側Ｙ２と上流側Ｘ１との間の向きに向かって突出している。折れ部４３の第２側Ｙ２の端部は、第１流路２５における全体合流地点Ｐ２で第１流路２５に、第１流路２５の第２側Ｚ２から連なっている。全体合流地点Ｐ２は、第１流路２５における一部合流地点Ｐ１よりも下流側Ｘ２（第２流路５５側）に位置する。言い換えれば、一部合流地点Ｐ１は、第１流路２５における全体合流地点Ｐ２よりも第２流路５５から離間する側に位置する。
直状部４２は、第１軸Ｏ１に沿って延伸している。直状部４２は、第１分岐流路３１Ａの直状部３２Ａに対する第１側Ｙ１に、直状部３２Ａから離間した位置に配置されている。
折れ部４３は、直状部４２の下流側Ｘ２の端部から、第２側Ｙ２と上流側Ｘ１との間の向きに向かって突出している。折れ部４３の第２側Ｙ２の端部は、第１流路２５における全体合流地点Ｐ２で第１流路２５に、第１流路２５の第２側Ｚ２から連なっている。全体合流地点Ｐ２は、第１流路２５における一部合流地点Ｐ１よりも下流側Ｘ２（第２流路５５側）に位置する。言い換えれば、一部合流地点Ｐ１は、第１流路２５における全体合流地点Ｐ２よりも第２流路５５から離間する側に位置する。
【0019】
図１に示すように、折れ部４４は、直状部４２の上流側Ｘ１の端部から、第２側Ｙ２に向かって、第１軸Ｏ１上まで突出している。折れ部４４は、第１分岐流路３１Ａの折れ部３４Ａよりも第１側Ｙ１に配置されている。
例えば、直状部４２及び折れ部４３は流路基板１３に形成され、折れ部４４は流路基板１２に形成されている。
例えば、直状部４２及び折れ部４３は流路基板１３に形成され、折れ部４４は流路基板１２に形成されている。
【0020】
第２分岐流路４６は、第２分岐流路４１の直状部４２、折れ部４３、折れ部４４と同様に構成された、直状部４７と、折れ部４８と、折れ部４９と、を備える。
直状部４７は、第１軸Ｏ１に沿って延伸している。直状部４７は、直状部３２Ｂに対する第２側Ｙ２に、直状部３２Ｂから離間した位置に配置されている。
折れ部４８は、直状部４７の下流側Ｘ２の端部から、第１側Ｙ１と上流側Ｘ１との間の向きに向かって突出している。折れ部４８の第１側Ｙ１の端部は、第１流路２５における全体合流地点Ｐ２で第１流路２５に、第１流路２５の第１側Ｚ１から連なっている。
折れ部４９は、直状部４７の上流側Ｘ１の端部から第１側Ｙ１に向かって突出し、折れ部４４に連通している。
第２分岐流路４１，４６は、基準面Ｓ１に対して面対称であることが好ましい。
直状部４７は、第１軸Ｏ１に沿って延伸している。直状部４７は、直状部３２Ｂに対する第２側Ｙ２に、直状部３２Ｂから離間した位置に配置されている。
折れ部４８は、直状部４７の下流側Ｘ２の端部から、第１側Ｙ１と上流側Ｘ１との間の向きに向かって突出している。折れ部４８の第１側Ｙ１の端部は、第１流路２５における全体合流地点Ｐ２で第１流路２５に、第１流路２５の第１側Ｚ１から連なっている。
折れ部４９は、直状部４７の上流側Ｘ１の端部から第１側Ｙ１に向かって突出し、折れ部４４に連通している。
第２分岐流路４１，４６は、基準面Ｓ１に対して面対称であることが好ましい。
【0021】
以上のように、第１流路２５の全体合流地点Ｐ２において、第２分岐流路４１，４６は、第１流路２５を厚さ方向Ｚに挟んでいる。囲い流路３０が有する第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂ及び第２分岐流路４１，４６は、第１流路２５の上流側Ｘ１の端部から第１流路２５の全体合流地点Ｐ２までに、第１流路２５における断面Ｓ２において、第１流路２５を全周にわたって囲う。そして、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂ及び第２分岐流路４１，４６は、第１流路２５と一体となって、複数の基板１０に沿う第２軸Ｏ２に沿って延伸する第２流路５５を形成する。
本実施形態では、第２軸Ｏ２は、第１軸Ｏ１に一致している。なお、第２軸Ｏ２は、複数の基板１０に沿う面上において、第１軸Ｏ１に交差していてもよい。
本実施形態では、第２軸Ｏ２及び厚さ方向Ｚにそれぞれ直交する第２直交方向は、直交方向Ｙに平行である。なお、第２直交方向は、直交方向Ｙに交差してもよい。
本実施形態では、第２軸Ｏ２は、第１軸Ｏ１に一致している。なお、第２軸Ｏ２は、複数の基板１０に沿う面上において、第１軸Ｏ１に交差していてもよい。
本実施形態では、第２軸Ｏ２及び厚さ方向Ｚにそれぞれ直交する第２直交方向は、直交方向Ｙに平行である。なお、第２直交方向は、直交方向Ｙに交差してもよい。
【0022】
図５に示すように、第１流路２５及び第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂの一部合流地点Ｐ１と全体合流地点Ｐ２との中間部における断面Ｓ２による断面形状（以下では、第１流路中間部断面形状と言う）は、矩形状である。第１流路中間部断面形状の厚さ方向Ｚの長さＬ１７は、一部合流地点断面形状の厚さ方向Ｚの長さＬ１３に等しい。第１流路中間部断面形状の直交方向Ｙの長さＬ１８は、一部合流地点断面形状の直交方向Ｙの長さＬ１５よりも短く、第１流路断面形状の直交方向Ｙの長さＬ１２程度である。すなわち、一部合流地点Ｐ１と全体合流地点Ｐ２との中間部における第１流路２５及び第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂの直交方向Ｙの長さＬ１８は、一部合流地点Ｐ１における第１流路２５及び第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂの直交方向Ｙの長さＬ１５よりも短い。
なお、一部合流地点Ｐ１と全体合流地点Ｐ２との中間部における第１流路２５及び第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂの直交方向Ｙの長さＬ１８は、一部合流地点Ｐ１における第１流路２５及び第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂの直交方向Ｙの長さＬ１５に等しくてもよい。
なお、一部合流地点Ｐ１と全体合流地点Ｐ２との中間部における第１流路２５及び第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂの直交方向Ｙの長さＬ１８は、一部合流地点Ｐ１における第１流路２５及び第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂの直交方向Ｙの長さＬ１５に等しくてもよい。
【0023】
図６に示すように、第２流路５５の全体合流地点Ｐ２における第２軸Ｏ２に直交する断面による断面形状（以下では、全体合流地点断面形状と言う）は、矩形状である。全体合流地点断面形状の厚さ方向Ｚの長さＬ２１は、第１流路中間部断面形状の厚さ方向Ｚの長さＬ１７よりも長い。全体合流地点断面形状の直交方向Ｙの長さＬ２２は、第１流路中間部断面形状の直交方向Ｙの長さＬ１８と同等である。
【0024】
図１に示すように、例えば、折れ部４４，４９における互いに連通する部分には、開口部５１が連通している。例えば、開口部５１は、流路基板１３及び保護基板１７に形成されている。
【0025】
観測部６０は、第２流路５５の下流側Ｘ２の端部に形成されている。言い換えれば、観測部６０は、第２流路５５における全体合流地点Ｐ２よりも、第１流路２５から離間する側に設けられている。
図７に示すように、例えば、観測部６０は、流路基板１１，１２，１３全てにわたって形成されている。観測部６０は、観測用チップ１の外部からのレーザー光（電磁波）Ｌ１を第２流路５５まで透過する。すなわち、観測部６０に対応する部分の保護基板１６，１７は、透明である。この例では、レーザー光Ｌ１は、観測部６０を厚さ方向Ｚに透過する。
なお、保護基板１６は透明でなくてもよい。この場合、観測部でレーザー光Ｌ１を反射させて観測する。電磁波は、レーザー光Ｌ１に限定されず、紫外線等でもよい。
全体合流地点Ｐ２から観測部６０までにおける第２流路５５の厚さ方向Ｚの長さＬ２１は、一定である。
図７に示すように、例えば、観測部６０は、流路基板１１，１２，１３全てにわたって形成されている。観測部６０は、観測用チップ１の外部からのレーザー光（電磁波）Ｌ１を第２流路５５まで透過する。すなわち、観測部６０に対応する部分の保護基板１６，１７は、透明である。この例では、レーザー光Ｌ１は、観測部６０を厚さ方向Ｚに透過する。
なお、保護基板１６は透明でなくてもよい。この場合、観測部でレーザー光Ｌ１を反射させて観測する。電磁波は、レーザー光Ｌ１に限定されず、紫外線等でもよい。
全体合流地点Ｐ２から観測部６０までにおける第２流路５５の厚さ方向Ｚの長さＬ２１は、一定である。
【0026】
全体合流地点Ｐ２から観測部６０までにおける第２流路５５の直交方向Ｙの長さは、全体合流地点Ｐ２から下流側Ｘ２に向かうに従い漸次短くなり、その後、下流側Ｘ２に向かうに従い漸次短くなる。すなわち、第２流路５５の全体合流地点Ｐ２と観測部６０との中間部における直交方向Ｙの長さは、第２流路５５の全体合流地点Ｐ２における直交方向Ｙの長さよりも短い。
なお、全体合流地点Ｐ２から観測部６０までにおける第２流路５５の直交方向Ｙの長さは、一定であってもよい。
なお、全体合流地点Ｐ２から観測部６０までにおける第２流路５５の直交方向Ｙの長さは、一定であってもよい。
【0027】
図１に示すように、第３流路６５は、観測部６０から第２軸Ｏ２に沿って下流側Ｘ２に延伸している。この例では、第３流路６５の直交方向Ｙの長さは、第２流路５５（観測部６０）の直交方向Ｙの長さＬ２２よりも長い。
分離部７０は、円柱状に形成されている。分離部７０は、第３流路６５の下流側Ｘ２の端部に設けられている。
例えば、第２流路５５、観測部６０、第３流路６５、及び分離部７０は、流路基板１２にそれぞれ形成されている。
分離部７０には、開口部７１が連通している。例えば、開口部７１は、流路基板１３及び保護基板１７に形成されている。
分離部７０は、円柱状に形成されている。分離部７０は、第３流路６５の下流側Ｘ２の端部に設けられている。
例えば、第２流路５５、観測部６０、第３流路６５、及び分離部７０は、流路基板１２にそれぞれ形成されている。
分離部７０には、開口部７１が連通している。例えば、開口部７１は、流路基板１３及び保護基板１７に形成されている。
【0028】
次に、以上のように構成された観測用チップ１の動作について説明する。
観測用チップ１を使用する際には、開口部２１には図示しないサンプル流体供給チューブが接続され、開口部３６，５１には図示しない保護流体チューブがそれぞれ接続される。サンプル流体供給チューブには図示しないサンプル流体供給ポンプが接続され、保護流体チューブには図示しない保護流体供給ポンプが接続されている。
まず、サンプル流体供給ポンプを駆動し、サンプル流体供給チューブ及び開口部２１を通して第１流路２５に、血清等の、細胞を含むサンプル流体を供給する。
次に、保護流体供給ポンプを駆動し、保護流体チューブ及び開口部３６，５１を通して、囲い流路３０が有する第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂ及び第２分岐流路４１，４６に、保護流体を供給する。例えば、保護流体は、水、生理食塩水等である。
観測用チップ１を使用する際には、開口部２１には図示しないサンプル流体供給チューブが接続され、開口部３６，５１には図示しない保護流体チューブがそれぞれ接続される。サンプル流体供給チューブには図示しないサンプル流体供給ポンプが接続され、保護流体チューブには図示しない保護流体供給ポンプが接続されている。
まず、サンプル流体供給ポンプを駆動し、サンプル流体供給チューブ及び開口部２１を通して第１流路２５に、血清等の、細胞を含むサンプル流体を供給する。
次に、保護流体供給ポンプを駆動し、保護流体チューブ及び開口部３６，５１を通して、囲い流路３０が有する第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂ及び第２分岐流路４１，４６に、保護流体を供給する。例えば、保護流体は、水、生理食塩水等である。
【0029】
なお、保護流体供給ポンプを駆動してからサンプル流体供給ポンプを駆動してもよい、両供給ポンプを同時に駆動してもよい。
図２から図６では、白抜きの矢印Ｂ１でサンプル流体の流れを表し、白抜きの丸印Ｃ１でサンプル流体を模式的に表す。灰色の（ハッチングを付した）矢印Ｂ２で第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂを通した保護流体の流れを表し、灰色の丸印Ｃ２で第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂを通した保護流体を模式的に表す。黒色の矢印Ｂ３で第２分岐流路４１，４６を通した保護流体の流れを表し、黒色の丸印Ｃ３で第２分岐流路４１，４６を通した保護流体を模式的に表す。
図２から図６では、白抜きの矢印Ｂ１でサンプル流体の流れを表し、白抜きの丸印Ｃ１でサンプル流体を模式的に表す。灰色の（ハッチングを付した）矢印Ｂ２で第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂを通した保護流体の流れを表し、灰色の丸印Ｃ２で第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂを通した保護流体を模式的に表す。黒色の矢印Ｂ３で第２分岐流路４１，４６を通した保護流体の流れを表し、黒色の丸印Ｃ３で第２分岐流路４１，４６を通した保護流体を模式的に表す。
【0030】
両供給ポンプを駆動し続けると、サンプル流体は第１流路２５を下流側Ｘ２に向かって流れ、保護流体は、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂ及び第２分岐流路４１，４６を下流側Ｘ２に向かって流れる。図４に示すように、第１流路２５の一部合流地点Ｐ１において、サンプル流体Ｃ１は、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂを通した保護流体Ｃ２により直交方向Ｙから挟まれる。そして、図５に示すように、一部合流地点Ｐ１と全体合流地点Ｐ２との中間部において、第１流路中間部断面形状の直交方向Ｙの長さＬ１８が、一部合流地点断面形状の長さＬ１５よりも短いことより、保護流体Ｃ２の間にサンプル流体Ｃ１が閉じ込められる。
そして、図６に示すように、全体合流地点Ｐ２において、サンプル流体Ｃ１及び保護流体Ｃ２が、第２分岐流路４１，４６を通した保護流体Ｃ３により厚さ方向Ｚから挟まれる。
そして、図６に示すように、全体合流地点Ｐ２において、サンプル流体Ｃ１及び保護流体Ｃ２が、第２分岐流路４１，４６を通した保護流体Ｃ３により厚さ方向Ｚから挟まれる。
【0031】
以上のように、観測用チップ１では、サンプル流体Ｃ１を保護流体Ｃ２により直交方向Ｙから挟んだ後で、サンプル流体Ｃ１及び保護流体Ｃ２を保護流体Ｃ３により厚さ方向Ｚから挟む。
こうして、保護流体Ｃ２，Ｃ３がサンプル流体Ｃ１を全周にわたって囲う。保護流体Ｃ２，Ｃ３により囲われたサンプル流体Ｃ１は、第２流路５５を流れる。そして、観測部６０において、レーザー光Ｌ１により観測される。
こうして、保護流体Ｃ２，Ｃ３がサンプル流体Ｃ１を全周にわたって囲う。保護流体Ｃ２，Ｃ３により囲われたサンプル流体Ｃ１は、第２流路５５を流れる。そして、観測部６０において、レーザー光Ｌ１により観測される。
【0032】
観測されたサンプル流体Ｃ１及び保護流体Ｃ２，Ｃ３は、第３流路６５を通して、分離部７０に流れ込む。分離部７０に流れ込んだサンプル流体Ｃ１及び保護流体Ｃ２，Ｃ３は、適宜処理される。
【0033】
ここで、観測用チップ１の第２流路５５におけるサンプル流体Ｃ１の流れについて説明する。
図８に示すように、観測用チップ１では、全体合流地点Ｐ２から観測部６０までにおける第２流路５５の厚さ方向Ｚの長さは一定である。このため、保護流体Ｃ３に挟まれたサンプル流体Ｃ１の流れは乱れにくい。
一方で、図９に、非特許文献１等の従来の観測用チップ２の断面図を示す。観測用チップ２の第２流路７５には、流路が厚さ方向Ｚに狭くなるように、段部７６，７７が形成されている。このため、段部７６，７７においてサンプル流体Ｃ１及び保護流体Ｃ３の流れが乱れ、サンプル流体Ｃ１が保護流体Ｃ２，Ｃ３により囲われ難くなる。従って、観測部８０において、レーザー光Ｌ１等によるサンプル流体Ｃ１の観測が困難になる。
図８に示すように、観測用チップ１では、全体合流地点Ｐ２から観測部６０までにおける第２流路５５の厚さ方向Ｚの長さは一定である。このため、保護流体Ｃ３に挟まれたサンプル流体Ｃ１の流れは乱れにくい。
一方で、図９に、非特許文献１等の従来の観測用チップ２の断面図を示す。観測用チップ２の第２流路７５には、流路が厚さ方向Ｚに狭くなるように、段部７６，７７が形成されている。このため、段部７６，７７においてサンプル流体Ｃ１及び保護流体Ｃ３の流れが乱れ、サンプル流体Ｃ１が保護流体Ｃ２，Ｃ３により囲われ難くなる。従って、観測部８０において、レーザー光Ｌ１等によるサンプル流体Ｃ１の観測が困難になる。
【0034】
次に、観測用チップ１の第２流路５５におけるサンプル流体Ｃ１の流れのシミュレーション結果について説明する。
図１０に示すように、保護流体Ｃ２，Ｃ３により囲われたサンプル流体Ｃ１の流れは、第２流路５５において第２軸Ｏ２に沿い、流れが乱れずに安定していることが分かる。
図１０に示すように、保護流体Ｃ２，Ｃ３により囲われたサンプル流体Ｃ１の流れは、第２流路５５において第２軸Ｏ２に沿い、流れが乱れずに安定していることが分かる。
【0035】
以上説明したように、本実施形態の観測用チップ１では、第１流路２５から全体合流地点Ｐ２に向かってサンプル流体Ｃ１を流し、囲い流路３０から全体合流地点Ｐ２に向かって保護流体Ｃ２，Ｃ３を流す。このときに、サンプル流体Ｃ１は、保護流体Ｃ２，Ｃ３により、断面Ｓ２において全周にわたって囲われる。そして、全体合流地点Ｐ２から観測部６０までにおける第２流路５５の厚さ方向Ｚの長さは一定であるため、サンプル流体Ｃ１及び保護流体Ｃ２，Ｃ３の流れが乱されない。従って、観測部６０において、サンプル流体Ｃ１を安定して観測することができる。
【0036】
囲い流路３０は、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂと、第２分岐流路４１，４６と、を有する。このため、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂを流れる保護流体Ｃ２によりサンプル流体Ｃ１を直交方向Ｙから一度に挟むとともに、第２分岐流路４１，４６を流れる保護流体Ｃ３によりサンプル流体Ｃ１及び保護流体Ｃ２を、厚さ方向Ｚから一度に挟むことができる。
第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂは、基準面Ｓ１に対して面対称である。このため、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂを流れる保護流体Ｃ２によりサンプル流体Ｃ１を安定して挟むことができる。
第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂは、基準面Ｓ１に対して面対称である。このため、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂを流れる保護流体Ｃ２によりサンプル流体Ｃ１を安定して挟むことができる。
【0037】
第２分岐流路４１，４６は、基準面Ｓ１に対して面対称である場合がある。この場合には、第２分岐流路４１，４６を流れる保護流体Ｃ３によりサンプル流体Ｃ１を安定して挟むことができる。
一部合流地点Ｐ１と全体合流地点Ｐ２との中間部における第１流路２５及び第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂの直交方向Ｙの長さＬ１８は、一部合流地点Ｐ１における第１流路２５及び第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂの直交方向Ｙの長さＬ１５よりも短い。これにより、第１流路２５を流れるサンプル流体Ｃ１を、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂを流れた保護流体Ｃ２の間に、より確実に閉じ込めることができる。
一部合流地点Ｐ１と全体合流地点Ｐ２との中間部における第１流路２５及び第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂの直交方向Ｙの長さＬ１８は、一部合流地点Ｐ１における第１流路２５及び第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂの直交方向Ｙの長さＬ１５よりも短い。これにより、第１流路２５を流れるサンプル流体Ｃ１を、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂを流れた保護流体Ｃ２の間に、より確実に閉じ込めることができる。
【0038】
第２流路５５の全体合流地点Ｐ２と観測部６０との中間部における直交方向Ｙの長さは、第２流路５５の全体合流地点Ｐ２における直交方向Ｙの長さＬ２２よりも短い。このため、保護流体Ｃ２，Ｃ３全体によるサンプル流体Ｃ１を閉じ込める性能を高めることができる。
【0039】
なお、図１１及び図１２に示すように、変形例の観測用チップ３を構成してもよい。観測用チップ３では、図１１に示すように、一部合流地点Ｐ６において、サンプル流体Ｃ１を保護流体Ｃ３により厚さ方向Ｚから挟む。その後で、図１２に示すように、全体合流地点Ｐ７において、サンプル流体Ｃ１及び保護流体Ｃ３を保護流体Ｃ２により直交方向Ｙから挟む。
変形例の観測用チップ３によっても、本実施形態の観測用チップ１と同様の効果を奏することができる。
変形例の観測用チップ３によっても、本実施形態の観測用チップ１と同様の効果を奏することができる。
【0040】
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。
例えば、前記実施形態では、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂは、基準面Ｓ１に対して面対称でなくてもよい。
なお、例えば、細胞をより分けるソートデバイスにも、本実施形態で用いられる、流路に直交する断面において、粒子が流路の定位置を安定して流れる構造が必須である。
例えば、前記実施形態では、第１分岐流路３１Ａ，３１Ｂは、基準面Ｓ１に対して面対称でなくてもよい。
なお、例えば、細胞をより分けるソートデバイスにも、本実施形態で用いられる、流路に直交する断面において、粒子が流路の定位置を安定して流れる構造が必須である。
【符号の説明】
【0041】
１，３ 観測用チップ
１０ 基板
２５ 第１流路
３０ 囲い流路
３１Ａ，３１Ｂ 第１分岐流路
４１，４６ 第２分岐流路
５５ 第２流路
６０ 観測部
Ｌ１ レーザー光（電磁波）
Ｏ１ 第１軸
Ｏ２ 第２軸
Ｐ１，Ｐ６ 一部合流地点
Ｐ２，Ｐ７ 全体合流地点
Ｓ１ 基準面
Ｓ２ 断面
Ｙ 直交方向（第１直交方向、第２直交方向）
Ｚ 厚さ方向
１０ 基板
２５ 第１流路
３０ 囲い流路
３１Ａ，３１Ｂ 第１分岐流路
４１，４６ 第２分岐流路
５５ 第２流路
６０ 観測部
Ｌ１ レーザー光（電磁波）
Ｏ１ 第１軸
Ｏ２ 第２軸
Ｐ１，Ｐ６ 一部合流地点
Ｐ２，Ｐ７ 全体合流地点
Ｓ１ 基準面
Ｓ２ 断面
Ｙ 直交方向（第１直交方向、第２直交方向）
Ｚ 厚さ方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】