特開 2024-13993 分離装置

(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】P2024013993

(43)【公開日】2024-02-01

(54)【発明の名称】分離装置

(51)【国際特許分類】

   B03B 5/00 20060101AFI20240125BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20240125BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

B03B5/00 Z

C12M1/00 A

G01N37/00 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022116505

(22)【出願日】2022-07-21

(71)【出願人】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100168583

【弁理士】

【氏名又は名称】前井 宏之

(72)【発明者】

【氏名】浦川 哲

【テーマコード（参考）】

4B029

4D071

【Ｆターム（参考）】

4B029AA09

4B029BB01

4B029CC01

4B029DG08

4B029GB05

4B029HA05

4D071AA90

4D071AB42

4D071AB62

(57)【要約】

【課題】流路の寸法が設定値からずれた場合であっても、所定の粒径の粒子を分離することが可能な分離装置を提供する。
【解決手段】分離装置１００は、主流路１１と、複数の副流路１３と、制御液流路２１と、下流側合流部２３と、共通流路２５とを備える。主流路１１には、粒子を含有する試料液Ｌ１が流れる。複数の副流路１３は、主流路１１から分岐する。制御液流路２１は、主流路１１のうち副流路１３よりも下流側の部分に合流し、制御液Ｌ３が流れる。下流側合流部２３では、主流路１１と制御液流路２１とが合流する。共通流路２５は、下流側合流部２３に接続される。共通流路２５には、少なくとも、所定の粒径よりも大きい粒子と制御液Ｌ３とが流れる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

粒子を含有する試料液が流れる主流路と、
前記主流路から分岐する複数の副流路と、
前記主流路のうち前記副流路よりも下流側の部分に合流し、制御液が流れる制御液流路と、
前記主流路と前記制御液流路とが合流する第１合流部と、
前記第１合流部に接続される共通流路と
を備え、
前記共通流路には、少なくとも、所定の粒径よりも大きい前記粒子と前記制御液とが流れる、分離装置。

【請求項2】

前記制御液流路を流れる前記制御液の量を調整可能な制御液調整部をさらに備える、請求項１に記載の分離装置。

【請求項3】

前記主流路に前記試料液を流す試料液送液部をさらに備え、
前記制御液調整部と前記試料液送液部とは、互いに独立して駆動する、請求項２に記載の分離装置。

【請求項4】

前記試料液が流れる試料液供給流路と、
前記粒子を前記共通流路に輸送する輸送液が流れる輸送液供給流路と、
前記試料液供給流路と前記輸送液供給流路とが合流する第２合流部と、
前記輸送液供給流路に前記輸送液を流す輸送液送液部と
をさらに備え、
前記輸送液送液部と前記制御液調整部とは、互いに独立して駆動する、請求項２または請求項３に記載の分離装置。

【請求項5】

前記制御液と前記輸送液とは、同じ成分である、請求項４に記載の分離装置。

【請求項6】

前記共通流路の幅は、前記主流路の幅と前記制御液流路の幅との和よりも大きい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の分離装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分離装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、血液から特定の細胞を分離する分離装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、主流路と、主流路から分岐する複数の分岐流路とを備えた流路チップが記載されている。流路チップは、主流路の一端に連結する２つの入口流路と、主流路の他端に連結する出口流路とをさらに備える。

【0003】

一方の入口流路には、サンプル液としての血液が流される。他方の入口流路には、バッファ液が流される。これにより、主流路の一端には、血液とバッファ液とが流入する。そして、血液中に存在するがん細胞は、主流路の他端に到達し、出口流路を流れる。その一方、がん細胞以外の血液成分は、複数の分岐流路に流れる。このようにして、血液からがん細胞が分離される。なお、バッファ液の一部は、複数の分岐流路に流れ、バッファ液の残りは、主流路の他端に到達して出口流路を流れる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－９９２５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１の流路チップでは、例えば、各流路の断面寸法が設定値に比べて１μｍ以下だけでも大きくまたは小さく形成されると、各部の流路抵抗が設定値に比べて数１０％以上、小さくまたは大きくなってしまう。この場合、がん細胞が分岐流路に流れたり、がん細胞よりも小さい粒子または血液の液体成分が出口流路に流れたりすることがある。つまり、血液からがん細胞を分離することができない場合がある、という問題点がある。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、流路の寸法が設定値からずれた場合であっても、所定の粒径の粒子を分離することが可能な分離装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一局面による分離装置は、主流路と、複数の副流路と、制御液流路と、第１合流部と、共通流路とを備える。前記主流路には、粒子を含有する試料液が流れる。前記複数の副流路は、前記主流路から分岐する。前記制御液流路は、前記主流路のうち前記副流路よりも下流側の部分に合流する。前記制御液流路には、制御液が流れる。前記第１合流部では、前記主流路と前記制御液流路とが合流する。前記共通流路は、前記第１合流部からに接続される。前記共通流路には、少なくとも、所定の粒径よりも大きい前記粒子と前記制御液とが流れる。

【0008】

本発明の一態様において、前記制御液流路を流れる前記制御液の量を調整可能な制御液調整部をさらに備えてもよい。

【0009】

本発明の一態様において、前記主流路に前記試料液を流す試料液送液部をさらに備えてもよい。前記制御液調整部と前記試料液送液部とは、互いに独立して駆動してもよい。

【0010】

本発明の一態様において、試料液供給流路と、輸送液供給流路と、第２合流部と、輸送液送液部とをさらに備えてもよい。前記試料液供給流路には、前記試料液が流れてもよい。前記輸送液供給流路には、前記粒子を前記共通流路に輸送する輸送液が流れてもよい。前記第２合流部では、前記試料液供給流路と前記輸送液供給流路とが合流してもよい。前記輸送液送液部は、前記輸送液供給流路に前記輸送液を流してもよい。前記輸送液送液部と前記制御液調整部とは、互いに独立して駆動してもよい。

【0011】

本発明の一態様において、前記制御液と前記輸送液とは、同じ成分であってもよい。

【0012】

本発明の一態様において、前記共通流路の幅は、前記主流路の幅と前記制御液流路の幅との和よりも大きくてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、流路の寸法が設定値からずれた場合であっても、所定の粒径の粒子を分離することが可能な分離装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態による分離装置の構造を模式的に示す平面図である。

【図2】分離装置の上流側合流部周辺の構造を模式的に示す平面図である。

【図3】ＨＤＦの動作原理を説明するための模式図である。

【図4】主流路、副流路および共通流路における、試料液および輸送液に作用する流路抵抗を説明するための概念図である。

【図5】制御液の供給量と共通流路を流れる輸送液の量との関係を説明するための模式図である。

【図6】制御液の供給量と共通流路を流れる輸送液の量との関係を説明するための模式図である。

【図7】本発明の変形例による分離装置の構造を概略的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

【0016】

図１～図６を参照して、本発明の一実施形態による分離装置１００を説明する。図１は、本発明の一実施形態による分離装置１００の構造を模式的に示す平面図である。

【0017】

図１に示すように、本実施形態の分離装置１００は、ＨＤＦ（Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）チップ１を備える。ＨＤＦチップ１は、流体力学的フィルタとしての機能を有する。例えば、ＨＤＦチップ１は、微粒子の分離・濃縮を目的としたマイクロ流路チップである。また、例えば、ＨＤＦチップ１は、透明基板等によって構成される。

【0018】

ＨＤＦチップ１は、主流路１１と、複数の副流路１３と、試料液供給流路１５と、輸送液供給流路１７と、上流側合流部１９と、制御液流路２１と、下流側合流部２３と、共通流路２５とを備える。主流路１１、複数の副流路１３、試料液供給流路１５、輸送液供給流路１７、上流側合流部１９、制御液流路２１、下流側合流部２３および共通流路２５は、例えば、透明基板上に配置された樹脂層等によって形成される。なお、上流側合流部１９は、本発明の「第２合流部」である。また、下流側合流部２３は、本発明の「第１合流部」の一例である。

【0019】

主流路１１は、例えば、所定方向に向かって一直線状に延びる。主流路１１には、試料液Ｌ１が流れる。本実施形態では、主流路１１には、試料液Ｌ１および輸送液Ｌ２が流れる。試料液Ｌ１は、微粒子を含有した液である。試料液Ｌ１は、特に限定されるものではないが、例えば、血液である。輸送液Ｌ２は、例えば、微粒子を含有しない液である。輸送液Ｌ２は、特に限定されるものではないが、例えば、液状の培地である。

【0020】

複数の副流路１３は、主流路１１から分岐する。具体的には、複数の副流路１３は、例えば、主流路１１の延びる方向に沿って略等ピッチで配置される。複数の副流路１３は、例えば、同じ長さを有する。複数の副流路１３は、主流路１１に対して交差する方向に延びる。本実施形態では、複数の副流路１３は、主流路１１に対して直交する方向に延びる。

【0021】

また、複数の副流路１３は、主流路１１の上流側から下流側に向かって流路抵抗が徐々に小さくなるように形成される。具体的には、本実施形態では、各副流路１３の基端側（主流路１１に近い側）の部分は、第１の幅に形成される。一方、各副流路１３の末端側（主流路１１から遠い側）の部分は、第１の幅よりも大きい第２の幅に形成される。そして、下流側合流部２３に近い副流路１３ほど、第１の幅から第２の幅に変化する位置は、基端側に配置される。第１の幅は、特に限定されるものではないが、例えば、１０μｍから数１０μｍ程度である。第２の幅は、特に限定されるものではないが、例えば、数１０μｍから１００μｍ程度である。なお、全ての副流路１３が同じ一定の幅に形成されてもよい。この場合、例えば、下流側合流部２３に近い副流路１３ほど、短く形成されてもよい。

【0022】

主流路１１および複数の副流路１３によって、ＨＤＦ２が構成される。具体的には、複数の副流路１３には、主流路１１を流れる液の一部が流れ込む。また、複数の副流路１３には、主流路１１を流れる液に含有される粒子の一部が流れ込む。粒子が複数の副流路１３に流れ込むか否かは、例えば、粒径に起因する。粒径の小さな粒子ほど副流路１３に流れ込みやすく、粒径の大きな粒子ほど副流路１３に流れ込みにくい。例えば、試料液Ｌ１として血液を用いる場合、血液の液体成分である血漿（プラズマともいう）と赤血球および血小板とを副流路１３に流し、血液に含有されるがん細胞および白血球を副流路１３に流さないようにすることが可能である。つまり、血液からがん細胞および白血球等の粒径の大きな粒子を分離することが可能である。なお、ＨＤＦ２の動作原理については、後述する。

【0023】

図２は、分離装置１００の上流側合流部１９周辺の構造を模式的に示す平面図である。図２に示すように、試料液供給流路１５には、試料液Ｌ１が流れる。試料液供給流路１５は、試料液Ｌ１を主流路１１に供給するための流路である。なお、本実施形態では、試料液供給流路１５は、主流路１１に対して傾斜しているが、本発明はこれに限らない。例えば、試料液供給流路１５は、主流路１１に対して平行であってもよいし、主流路１１に対して垂直であってもよい。

【0024】

輸送液供給流路１７には、輸送液Ｌ２が流れる。輸送液供給流路１７は、輸送液Ｌ２を主流路１１に供給するための流路である。輸送液Ｌ２は、例えば、所定の粒径よりも大きい粒子を共通流路２５に輸送するための液である。言い換えると、輸送液Ｌ２は、副流路１３に流れ込まない粒子を、共通流路２５に輸送するための液である。なお、本実施形態では、輸送液供給流路１７は、主流路１１に対して傾斜しているが、本発明はこれに限らない。例えば、輸送液供給流路１７は、主流路１１に対して平行であってもよいし、主流路１１に対して垂直であってもよい。

【0025】

また、試料液供給流路１５は、試料液Ｌ１が主流路１１のうち副流路１３側の部分を流れるように配置される。一方、輸送液供給流路１７は、輸送液Ｌ２が主流路１１のうち副流路１３とは反対側の部分を流れるように配置される。本実施形態では、試料液供給流路１５は、主流路１１の内壁のうち副流路１３側の内壁１１ａに繋がる。一方、輸送液供給流路１７は、主流路１１の内壁のうち副流路１３とは反対側の内壁１１ｂに繋がる。

【0026】

上流側合流部１９では、試料液供給流路１５と輸送液供給流路１７とが合流する。上流側合流部１９は、主流路１１の上流端に配置される。従って、試料液供給流路１５を通過した試料液Ｌ１と輸送液供給流路１７を通過した輸送液Ｌ２とは、上流側合流部１９で合流し、主流路１１を流れる。

【0027】

図１に示すように、制御液流路２１は、主流路１１のうち副流路１３よりも下流側の部分に合流する。本実施形態では、制御液流路２１は、主流路１１の下流端に合流する。制御液流路２１には、制御液Ｌ３が流れる。制御液流路２１は、制御液Ｌ３を共通流路２５に供給するための流路である。制御液Ｌ３は、例えば、微粒子を含有しない液である。制御液Ｌ３は、特に限定されるものではないが、例えば、輸送液Ｌ２と同じ成分である。例えば、制御液Ｌ３の液体成分は、輸送液Ｌ２の液体成分と同じである。また、例えば、制御液Ｌ３の導電率は、輸送液Ｌ２の導電率と同じである。

【0028】

ここで、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を調整することによって、主流路１１から複数の副流路１３に流れ込む粒子の粒径を制御することが可能である。言い換えると、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を調整することによって、分離する粒子の粒径を制御することが可能である。なお、本実施形態では、制御液流路２１は、主流路１１に対して垂直であるが、本発明はこれに限らない。例えば、制御液流路２１は、主流路１１に対して平行であってもよいし、主流路１１に対して傾斜していてもよい。なお、制御液流路２１によって、分離する粒子の粒径を制御する方法については、後述する。

【0029】

下流側合流部２３では、主流路１１と制御液流路２１とが合流する。下流側合流部２３は、主流路１１の下流端に配置される。

【0030】

共通流路２５は、下流側合流部２３に接続される。従って、主流路１１を通過した液と制御液流路２１を通過した制御液Ｌ３とは、下流側合流部２３で合流し、共通流路２５を流れる。共通流路２５には、少なくとも、試料液Ｌ１に含有される所定の粒径よりも大きい粒子と制御液Ｌ３とが流れる。本実施形態では、所定の粒径よりも大きい粒子と制御液Ｌ３と輸送液Ｌ２とが流れる。

【0031】

引き続き図１を参照して、分離装置１００およびＨＤＦチップ１についてさらに説明する。分離装置１００は、試料液送液部３１と、輸送液送液部３３と、制御液調整部３５とをさらに備える。分離装置１００は、試料液送液部３１と、輸送液送液部３３と、制御液調整部３５とを駆動させる制御部を備えてもよい。試料液送液部３１、輸送液送液部３３および制御液調整部３５は、特に限定されるものではないが、例えば、マイクロポンプである。マイクロポンプは、機械式ポンプであってもよいし、非機械式ポンプであってもよい。

【0032】

試料液送液部３１は、試料液供給流路１５に繋がっており、試料液供給流路１５に試料液Ｌ１を流す。具体的には、試料液供給流路１５は、試料液入口１５ａを有する。試料液入口１５ａは、試料液供給流路１５の上流端に配置される。試料液送液部３１は、試料液入口１５ａに繋がっている。試料液送液部３１が試料液入口１５ａに試料液Ｌ１を供給することによって、試料液Ｌ１は、試料液供給流路１５および主流路１１を流れる。

【0033】

輸送液送液部３３は、輸送液供給流路１７に繋がっており、輸送液供給流路１７に輸送液Ｌ２を流す。具体的には、輸送液供給流路１７は、輸送液入口１７ａを有する。輸送液入口１７ａは、輸送液供給流路１７の上流端に配置される。輸送液送液部３３は、輸送液入口１７ａに繋がっている。輸送液送液部３３が輸送液入口１７ａに輸送液Ｌ２を供給することによって、輸送液Ｌ２は、輸送液供給流路１７および主流路１１を流れる。

【0034】

制御液調整部３５は、制御液流路２１に繋がっており、制御液流路２１に制御液Ｌ３を流す。具体的には、制御液流路２１は、制御液入口２１ａを有する。制御液入口２１ａは、制御液流路２１の上流端に配置される。制御液調整部３５は、制御液入口２１ａに繋がっている。制御液調整部３５が制御液入口２１ａに制御液Ｌ３を供給することによって、制御液Ｌ３は、制御液流路２１および共通流路２５を流れる。

【0035】

本実施形態では、試料液送液部３１は、試料液Ｌ１が層流になるように試料液Ｌ１を供給する。輸送液送液部３３は、輸送液Ｌ２が層流になるように輸送液Ｌ２を供給する。制御液調整部３５は、制御液Ｌ３が層流になるように制御液Ｌ３を供給する。従って、本実施形態では、ＨＤＦチップ１において、各液は層流になる。なお、制御液調整部３５は、制御液Ｌ３が層流にならないように制御液Ｌ３を供給してもよい。

【0036】

また、本実施形態では、制御液調整部３５は、制御液流路２１を流れる制御液Ｌ３の量を調整可能である。つまり、制御液調整部３５は、制御液流路２１に供給する制御液Ｌ３の量を調整可能である。なお、試料液送液部３１は、試料液供給流路１５を流れる試料液Ｌ１の量を調整可能であってもよいし、調整できなくてもよい。また、輸送液送液部３３は、輸送液供給流路１７を流れる輸送液Ｌ２の量を調整可能であってもよいし、調整できなくてもよい。

【0037】

また、本実施形態では、制御液調整部３５と試料液送液部３１とは、互いに独立して駆動する。このため、例えば、試料液Ｌ１の供給量にかかわらず、制御液Ｌ３の供給量を変化させることができる。また、輸送液送液部３３と制御液調整部３５とは、互いに独立して駆動する。このため、例えば、輸送液Ｌ２の供給量にかかわらず、制御液Ｌ３の供給量を変化させることができる。なお、試料液送液部３１と輸送液送液部３３とは、互いに独立して駆動してもよいし、独立して駆動できなくてもよい。また、試料液送液部３１と輸送液送液部３３とは、同一のポンプであってもよい。

【0038】

ＨＤＦチップ１は、第１出口２７および第２出口２９をさらに備える。第１出口２７は、複数の副流路１３に繋がっている。複数の副流路１３を通過した液は、第１出口２７を介して、図示しない第１回収部に回収される。第１回収部は、例えば、回収容器を含む。第２出口２９は、共通流路２５の下流端に繋がっている。共通流路２５を通過した粒子、輸送液Ｌ２および制御液Ｌ３は、第２出口２９を介して、図示しない第２回収部に回収される。第２回収部は、例えば、回収容器を含む。

【0039】

次に、図３を参照して、ＨＤＦ２の動作原理について説明する。図３は、ＨＤＦ２の動作原理を説明するための模式図である。図３に示すように、試料液送液部３１が試料液Ｌ１を供給し、輸送液送液部３３が輸送液Ｌ２を供給すると、試料液Ｌ１および輸送液Ｌ２は、主流路１１を流れる。試料液Ｌ１は、副流路１３側の内壁１１ａに沿って流れ、輸送液Ｌ２は、副流路１３とは反対側の内壁１１ｂに沿って流れる。このとき、各種粒子の中心は、主流路１１の内壁１１ａから粒子の半径以上離隔した位置を通過する。

【0040】

ここで、主流路１１の幅方向の位置に応じて、流速が変化する。具体的には、主流路１１のうち内壁１１ａおよび内壁１１ｂの近傍では、流速が小さくなる。一方、主流路１１のうち内壁１１ａおよび内壁１１ｂから遠い位置（主流路１１の幅方向中央）では、流速が最も大きくなる。

【0041】

このため、粒径が小さく内壁１１ａの近傍を通過する粒子は、流速が小さいので、副流路１３に流れ込みやすい。その一方、粒径が大きく内壁１１ａから遠い位置を通過する粒子は、流速が大きいので、副流路１３に流れ込まず、主流路１１を直進する。つまり、試料液Ｌ１および輸送液Ｌ２の供給量が一定である等の所定条件下において、所定サイズよりも大きい粒子は、主流路１１から排出されない一方、所定サイズ以下の粒子は、主流路１１から排出される。主流路１１から副流路１３への排出は、複数の副流路１３によって繰り返されるため、所定サイズ以下の粒子は、主流路１１の下流端（下流側合流部２３）に到達しない。なお、液体成分である血漿も、主流路１１の下流端に到達しない。従って、ＨＤＦチップ１によって、例えば、血液からがん細胞および白血球等の粒径の大きな粒子を分離することが可能である。

【0042】

次に、図４～図６を参照して、制御液流路２１を用いて、分離する粒子の粒径を制御する方法について説明する。図４は、主流路１１、副流路１３および共通流路２５における、試料液Ｌ１および輸送液Ｌ２に作用する流路抵抗を説明するための概念図である。図５および図６は、制御液Ｌ３の供給量と共通流路２５を流れる輸送液Ｌ２の量との関係を説明するための模式図である。

【0043】

図４に示すように、複数の副流路１３の流路抵抗を上流側から順にｒ１、ｒ３、ｒ５・・・ｒｎ－２とする。下流側合流部２３と共通流路２５とを合わせた流路抵抗をｒｎとする。ただし、ｎは、正の奇数である。また、副流路１３同士の間における主流路１１の流路抵抗を上流側から順にｒ２、ｒ４、ｒ６・・・とする。また、最下流の副流路１３と下流側合流部２３との間の流路抵抗をｒｎ－１とする。

【0044】

最上流の副流路１３と主流路１１との分岐部Ｐ１において、副流路１３への流れやすさは、流路抵抗ｒ１と、流路抵抗ｒ２から流路抵抗ｒｎまでの合成抵抗との比率によって決まる。同様に、上流側から２番目の副流路１３と主流路１１との分岐部Ｐ２において、副流路１３への流れやすさは、流路抵抗ｒ３と、流路抵抗ｒ４から流路抵抗ｒｎまでの合成抵抗との比率によって決まる。それ以降も同様である。

【0045】

ここで、図５および図６に示すように、制御液流路２１に制御液Ｌ３を流すと、主流路１１から共通流路２５に流れる輸送液Ｌ２の量が制限される。具体的には、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３を少なくすると、共通流路２５を流れる輸送液Ｌ２の流路面積は、大きくなる（図５参照）。その一方、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３を多くすると、共通流路２５を流れる輸送液Ｌ２の流路面積は、小さくなる。このように、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を変化させることによって、共通流路２５を流れる輸送液Ｌ２の流路面積が変化する。言い換えると、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を変化させることによって、輸送液Ｌ２に作用する流路抵抗ｒｎが変化する。

【0046】

また、流路抵抗ｒｎが変化すると、流路抵抗ｒ２からｒｎまでの合成抵抗が変化する。従って、流路抵抗ｒ１と、流路抵抗ｒ２からｒｎまでの合成抵抗との比率が変化するため、分岐部Ｐ１における副流路１３への流れやすさが変化する。同様に、流路抵抗ｒ３と、流路抵抗ｒ４からｒｎまでの合成抵抗との比率が変化するため、分岐部Ｐ２における副流路１３への流れやすさが変化する。分岐部Ｐ３、Ｐ４・・・Ｐ（ｎ－１）／２も同様である。なお、例えば、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を多くすると、流路抵抗ｒｎが大きくなる。従って、例えば、流路抵抗ｒ２からｒｎまでの合成抵抗が大きくなるので、分岐部Ｐ１から副流路１３に液が流れやすくなる。つまり、例えば、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を多くすると、主流路１１から複数の副流路１３に試料液Ｌ１が流れやすくなる。

【0047】

以上、図１～図６を参照して説明したように、分離装置１００は、主流路１１のうち副流路１３よりも下流側の部分に合流し、制御液Ｌ３が流れる制御液流路２１を備える。従って、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を変化させることによって、各分岐部Ｐ１・・・における副流路１３への流れやすさが変化する。よって、例えば、製造ばらつきによってＨＤＦチップ１の各位置における流路の幅および深さ等の寸法が、設定値からずれた場合であっても、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を調整することによって、所定の粒径よりも大きい粒子（例えば、がん細胞、白血球）が副流路１３に流れたり、所定の粒径以下の粒子（例えば、赤血球、血小板）が主流路１１を通過して共通流路２５に流れたりすることを抑制できる。よって、流路の寸法が設定値からずれた場合であっても、所定の粒径の粒子を分離することができる。

【0048】

また、上記のように、分離装置１００は、制御液流路２１を流れる制御液Ｌ３の量を調整可能な制御液調整部３５を備える。従って、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を容易に変化させることができる。よって、所定の粒径よりも大きい粒子が副流路１３に流れたり、所定の粒径以下の粒子が共通流路２５に流れたりすることを容易に抑制できる。

【0049】

また、上記のように、制御液調整部３５と試料液送液部３１とは、互いに独立して駆動する。従って、試料液Ｌ１の供給量を例えば一定に維持しながら、制御液Ｌ３の供給量を変化させることができる。よって、制御液Ｌ３の供給量に連動して試料液Ｌ１の供給量が連動する場合と異なり、副流路１３に流れる粒子の粒径、および、共通流路２５に流れる粒子の粒径を、容易に調整できる。

【0050】

また、上記のように、輸送液送液部３３と制御液調整部３５とは、互いに独立して駆動する。従って、輸送液Ｌ２の供給量を例えば一定に維持しながら、制御液Ｌ３の供給量を変化させることができる。よって、制御液Ｌ３の供給量に連動して輸送液Ｌ２の供給量が連動する場合と異なり、副流路１３に流れる粒子の粒径、および、共通流路２５に流れる粒子の粒径を、容易に調整できる。

【0051】

また、上記のように、制御液Ｌ３と輸送液Ｌ２とは、同じ成分である。従って、制御液Ｌ３の供給量に起因して、第２出口２９で回収される液の液体成分が変化することを抑制できる。

【0052】

次に、図７を参照して、本発明の変形例による分離装置１００ａを説明する。図７は、本発明の変形例による分離装置１００ａの構造を概略的に示す平面図である。

【0053】

図７に示すように、本発明の変形例による分離装置１００ａでは、ＨＤＦチップ１ａは、主流路１１と、制御液流路２１ｂと、下流側合流部２３ａと、共通流路２５ａと、第１回収路５１と、第２回収路５３とを備える。なお、下流側合流部２３ａは、本発明の「第１合流部」の一例である。また、ＨＤＦチップ１ａは、ＨＤＦチップ１と同様、複数の副流路１３、試料液供給流路１５、輸送液供給流路１７、および、上流側合流部１９を備える。

【0054】

主流路１１および制御液流路２１ｂは、例えば、平行に配置される。下流側合流部２３ａでは、主流路１１と制御液流路２１ｂとが合流する。下流側合流部２３ａの幅は、主流路１１の幅と制御液流路２１ｂの幅との和よりも大きい。共通流路２５ａの幅は、主流路１１の幅と制御液流路２１ｂの幅との和よりも大きい。共通流路２５ａの幅は、下流側合流部２３ａの幅と同じ大きさである。また、主流路１１の深さ、制御液流路２１ｂの深さ、下流側合流部２３ａの深さ、および、共通流路２５ａの深さは、略等しい。このため、下流側合流部２３ａの断面積は、主流路１１の断面積と制御液流路２１ｂの断面積との和よりも大きい。また、共通流路２５ａの断面積は、主流路１１の断面積と制御液流路２１ｂの断面積との和よりも大きい。

【0055】

このように、共通流路２５ａの幅を、主流路１１の幅と制御液流路２１ｂの幅との和よりも大きくすることによって、共通流路２５ａを流れる液の流速を低くできる。よって、後述する誘電泳動による粒子の分離を容易に行うことができる。

【0056】

第１回収路５１および第２回収路５３は、共通流路２５ａの下流端に接続される。つまり、共通流路２５ａは、第１回収路５１および第２回収路５３に分岐される。

【0057】

ＨＤＦチップ１ａでは、第２出口２９は、第２出口２９ａおよび第２出口２９ｂを含む。第２出口２９ａは、第１回収路５１の下流端に繋がっており、第２出口２９ｂは、第２回収路５３の下流端に繋がっている。

【0058】

ここで、ＨＤＦチップ１ａは、誘電泳動（ＤＥＰ：Ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）によって、共通流路２５ａを流れる粒子をさらに分離することが可能である。具体的には、ＨＤＦチップ１ａは、共通流路２５ａに対して重なるように配置される電極５５および電極５７をさらに備える。電極５５および電極５７は、互いに対向する櫛歯状の電極である。電極５５は、例えば、交流電源６１に接続される。電極５７は、例えば、接地される。この変形例では、分離装置１００ａは、交流電源６１を備える。なお、分離装置１００ａは、交流電源６１を備えなくてもよい。

【0059】

電極５５および電極５７の歯部は、共通流路２５ａに対して例えば１０°以上６０°以下傾斜する。交流電源６１により電極５５と電極５７との間に交流電圧を印加することによって、誘電泳動を生じさせることが可能である。そして、印加する交流電圧の周波数を調整することによって、共通流路２５ａを通過する複数種類の粒子から所望の粒子を分離回収することが可能である。

【0060】

具体的には、共通流路２５ａを通過する複数種類の粒子が誘電体粒子を含む場合、ＤＥＰによって複数種類の粒子から特定の誘電体粒子を分離することが可能である。例えば、がん細胞および白血球は、誘電体粒子である。共通流路２５ａを通過する複数種類の粒子が、がん細胞と、がん細胞以外の所定サイズよりも大きい粒子（白血球等）とを含む場合、例えば、がん細胞に誘電泳動力が作用しやすくなるように、特定の周波数の交流電圧を電極５５と電極５７との間に印加する。これにより、がん細胞を電極５５および電極５７に沿って移動させることが可能であるため、がん細胞のみを誘電泳動により第２出口２９ａに誘導することが可能である。よって、がん細胞と、その他の粒子（白血球等）とを分離することが可能である。

【0061】

本発明の変形例による分離装置１００ａ、ＨＤＦチップ１ａ、制御液流路２１ｂ、下流側合流部２３ａおよび共通流路２５ａのその他の構造は、上記実施形態の分離装置１００、ＨＤＦチップ１、制御液流路２１、下流側合流部２３および共通流路２５と同様である。また、本発明の変形例のその他の効果は、上記実施形態の効果と同様である。

【0062】

以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0063】

例えば、上記の実施形態では、試料液Ｌ１として血液を用い、輸送液Ｌ２として液状の培地を用いる例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、試料液Ｌ１として血液以外の液を用い、輸送液Ｌ２として培地以外の液を用いてもよい。

【0064】

また、上記の実施形態では、目的の回収物として、第２出口２９から回収される粒子（例えば、がん細胞および白血球）を例に挙げたが、本発明はこれに限らない。例えば、第１出口２７から回収される粒子または液体成分を目的の回収物としてもよい。

【0065】

また、上記の変形例では、第２出口２９ａから目的の粒子（例えば、がん細胞）を回収する例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、第２出口２９ｂから目的の粒子を回収してもよい。

【0066】

また、上記の実施形態では、輸送液Ｌ２および制御液Ｌ３が粒子を含有しない例について説明したが、本発明はこれに限らない。輸送液Ｌ２および制御液Ｌ３は、粒子を含有してもよい。ただし、この場合、図７を参照して説明したような構造を設け、輸送液Ｌ２および制御液Ｌ３が含有する粒子と、試料液Ｌ１が含有していた粒子とを分離することが好ましい。

【0067】

また、上記の実施形態では、輸送液Ｌ２を用いる例について説明した。つまり、試料液Ｌ１に加えて輸送液Ｌ２を主流路１１に流す例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、試料液Ｌ１のみを主流路１１に流してもよい。例えば、試料液Ｌ１として、粒子を含有する海水を用い、海水から粒子を分離してもよい。

【0068】

また、上記の実施形態では、制御液調整部３５が、制御液流路２１を流れる制御液Ｌ３の量を調整できる例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、複数種類の制御液調整部３５を準備しておき、そのうち適切な量の制御液Ｌ３を供給する制御液調整部３５を用いて、試料液Ｌ１から粒子を分離してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本発明は、分離装置の分野に利用可能である。

【符号の説明】

【0070】

１１ ：主流路
１３ ：副流路
１５ ：試料液供給流路
１７ ：輸送液供給流路
１９ ：上流側合流部（第２合流部）
２１、２１ｂ ：制御液流路
２３、２３ａ ：下流側合流部（第１合流部）
２５、２５ａ ：共通流路
３１ ：試料液送液部
３３ ：輸送液送液部
３５ ：制御液調整部
１００、１００ａ ：分離装置
Ｌ１ ：試料液
Ｌ２ ：輸送液
Ｌ３ ：制御液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】