特開 2024-13994 流路チップ

(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】P2024013994

(43)【公開日】2024-02-01

(54)【発明の名称】流路チップ

(51)【国際特許分類】

   B03C 5/00 20060101AFI20240125BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20240125BHJP

   C12M 1/34 20060101ALN20240125BHJP

【ＦＩ】

B03C5/00 Z

G01N37/00 101

C12M1/34 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022116506

(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

(72)【発明者】

【氏名】真田 雅和

【テーマコード（参考）】

4B029

4D054

【Ｆターム（参考）】

4B029AA07

4B029AA08

4B029BB11

4B029CC01

4B029FA04

4B029FA05

4B029HA06

4D054FA06

4D054FB09

4D054FB20

(57)【要約】

【課題】試料液をより多く処理することが可能な流路チップを提供する。
【解決手段】流路チップ１は、複数のフィルタ層４０と、第１共通供給路５と、共通流路７と、誘電泳動層５０とを備える。複数のフィルタ層４０は、各々がＨＤＦ３を有する。第１共通供給路５は、複数のフィルタ層４０のＨＤＦ３に試料液Ｌ１を供給する。共通流路７には、複数のＨＤＦ３を通過した液が通過する。誘電泳動層５０は、共通流路７を通過する液に含有される誘電体粒子を誘電泳動させる電極５１および電極５３を有する。複数のフィルタ層４０および誘電泳動層５０は、積層される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々が流体力学的フィルタを有する複数のフィルタ層と、
前記複数のフィルタ層の前記流体力学的フィルタに試料液を供給する共通供給路と、
前記複数の流体力学的フィルタを通過した液が通過する共通流路と、
前記共通流路を通過する液に含有される誘電体粒子を誘電泳動させる電極を有する誘電泳動層と
を備え、
前記複数のフィルタ層および前記誘電泳動層は、積層される、流路チップ。

【請求項2】

前記複数のフィルタ層は、
前記誘電泳動層に積層される第１フィルタ層と、
前記第１フィルタ層に積層される１つ以上の第２フィルタ層と
を含み、
前記共通流路は、前記第１フィルタ層に配置される、請求項１に記載の流路チップ。

【請求項3】

前記複数のフィルタ層は、前記第２フィルタ層を複数含み、
前記流路チップは、複数の前記第２フィルタ層の前記流体力学的フィルタの出口と前記共通流路とを接続する複数の出口側接続流路を備え、
前記複数の出口側接続流路は、前記第２フィルタ層において互いに合流することなく、前記第１フィルタ層まで延びて前記共通流路に接続する、請求項２に記載の流路チップ。

【請求項4】

前記フィルタ層の各々は、複数の前記流体力学的フィルタを有する、請求項１に記載の流路チップ。

【請求項5】

前記各フィルタ層の前記複数の流体力学的フィルタは、前記共通流路に対して対称に配置される、請求項４に記載の流路チップ。

【請求項6】

前記各フィルタ層において、前記共通供給路と前記複数の流体力学的フィルタの入口とを接続する複数の入口側接続流路を備え、
前記各フィルタ層において、前記複数の入口側接続流路の流路長は、略同じである、請求項４または請求項５に記載の流路チップ。

【請求項7】

前記共通流路の下流部に接続される第１回収路および一対の第２回収路を備え、
前記一対の第２回収路は、前記第１回収路を挟むように配置され、
前記第１回収路には、前記流体力学的フィルタを通過した液から分離された前記誘電体粒子が流れる、請求項４または請求項５に記載の流路チップ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流路チップに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、試料液である血液から特定の細胞を分離する流路チップが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、血液から所定サイズ以上の細胞を抽出する置換部と、置換部を通過した数種類の細胞から誘電泳動力によってがん細胞を分離する分離部とを備えた流路チップが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１３４０２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、通常、特許文献１に記載のような流路チップでは、処理能力は、数十～数百μＬ／分と低い。このため、より多くの試料液を処理することが可能な流路チップが望まれている。

【0005】

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、試料液をより多く処理することが可能な流路チップを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一局面による流路チップは、複数のフィルタ層と、共通供給路と、共通流路と、誘電泳動層とを備える。前記複数のフィルタ層は、各々が流体力学的フィルタを有する。前記共通供給路は、前記複数のフィルタ層の前記流体力学的フィルタに試料液を供給する。前記共通流路には、前記複数の流体力学的フィルタを通過した液が通過する。前記誘電泳動層は、前記共通流路を通過する液に含有される誘電体粒子を誘電泳動させる電極を有する。前記複数のフィルタ層および前記誘電泳動層は、積層される。

【0007】

本発明の一態様において、前記複数のフィルタ層は、前記誘電泳動層に積層される第１フィルタ層と、前記第１フィルタ層に積層される１つ以上の第２フィルタ層とを含んでもよい。前記共通流路は、前記第１フィルタ層に配置されてもよい。

【0008】

本発明の一態様において、前記複数のフィルタ層は、前記第２フィルタ層を複数含んでもよい。前記流路チップは、複数の前記第２フィルタ層の前記流体力学的フィルタの出口と前記共通流路とを接続する複数の出口側接続流路を備えてもよい。前記複数の出口側接続流路は、前記第２フィルタ層において互いに合流することなく、前記第１フィルタ層まで延びて前記共通流路に接続してもよい。

【0009】

本発明の一態様において、前記フィルタ層の各々は、複数の前記流体力学的フィルタを有してもよい。

【0010】

本発明の一態様において、前記各フィルタ層の前記複数の流体力学的フィルタは、前記共通流路に対して対称に配置されてもよい。

【0011】

本発明の一態様において、流路チップは、前記各フィルタ層において、前記共通供給路と前記複数の流体力学的フィルタの入口とを接続する複数の入口側接続流路を備えてもよい。前記各フィルタ層において、前記複数の入口側接続流路の流路長は、略同じであってもよい。

【0012】

本発明の一態様において、流路チップは、前記共通流路の下流部に接続される第１回収路および一対の第２回収路を備えてもよい。前記一対の第２回収路は、前記第１回収路を挟むように配置されてもよい。前記第１回収路には、前記流体力学的フィルタを通過した液から分離された前記誘電体粒子が流れてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、試料液をより多く処理することが可能な流路チップを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態による流路チップを備える分離装置の構造を模式的に示す断面図である。

【図2】流路チップを複数のフィルタ層および誘電泳動層に分解した構造を模式的に示す斜視図である。

【図3】第１フィルタ層の構造を模式的に示す平面図である。

【図4】第２フィルタ層の構造を模式的に示す平面図である。

【図5】流体力学的フィルタの構造を模式的に示す平面図である。

【図6】共通流路周辺の構造を模式的に示す平面図である。

【図7】誘電泳動層の構造を模式的に示す平面図である。

【図8】共通流路および電極の構造を模式的に示す平面図である。

【図9】流路チップの構造を模式的に示す平面図である。

【図10】共通流路の分岐部周辺の構造を模式的に示す平面図である。

【図11】分離装置の構成を示すブロック図である。

【図12】本発明の第１変形例による流路チップを備える分離装置の構造を模式的に示す断面図である。

【図13】本発明の第２変形例による流路チップの第１フィルタ層の構造を模式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１１を参照して、本発明の一実施形態による流路チップ１を備える分離装置１００を説明する。図１は、本発明の一実施形態による流路チップ１を備える分離装置１００の構造を模式的に示す断面図である。図２は、流路チップ１を複数のフィルタ層４０および誘電泳動層５０に分解した構造を模式的に示す斜視図である。

【0017】

図１および図２に示すように、本実施形態の分離装置１００は、流路チップ１を備える。流路チップ１は、複数のフィルタ層４０と、誘電泳動層５０とを備える。複数のフィルタ層４０の各々は、流体力学的フィルタ３（Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ：ＨＤＦ）（以下、ＨＤＦ３と記載する）を有する。図１では、図面簡略化のため、ＨＤＦ３を矩形状の破線で描いている。例えば、流路チップ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。例えば、流路チップ１は、後述するように血液から特定の細胞を分離することが可能である。

【0018】

本実施形態では、複数のフィルタ層４０および誘電泳動層５０は、積層される。従って、１つの流路チップ１に対して複数のＨＤＦ３が配置されるため、後述する試料液Ｌ１をより多く処理することができる。また、複数のＨＤＦ３の各々に対して誘電泳動層５０を設ける必要がない。つまり、ＨＤＦ３と同じ数の誘電泳動層５０を設ける必要がない。よって、流路チップ１が大型化したり、分離装置１００が大型化したりすることを抑制できる。

【0019】

ＨＤＦ３は、通過する試料液Ｌ１（図５参照）から所定の粒径よりも大きい粒子を分離する。なお、ＨＤＦ３の詳細構造については、後述する。

【0020】

誘電泳動層５０は、電極５１および電極５３を有する。電極５１および電極５３は、後述する共通流路７を通過する液に含有される誘電体粒子を誘電泳動（ＤＥＰ：Ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）させるための電極である。なお、誘電泳動層５０の詳細構造については、後述する。

【0021】

また、複数のフィルタ層４０は、誘電泳動層５０に積層される第１フィルタ層４１と、第１フィルタ層４１に積層される１つ以上の第２フィルタ層４２とを含む。なお、本実施形態では、後述する共通流路７は、第１フィルタ層４１に配置される。従って、誘電泳動層５０を共通流路７の近傍に配置できるため、共通流路７を通過する液に含有される誘電体粒子に対して誘電泳動力を容易に作用させることができる。また、第１フィルタ層４１を誘電泳動層５０の一方面に配置し、第２フィルタ層４２を誘電泳動層５０の他方面に配置する場合に比べて、第２フィルタ層４２を容易に積層できる。言い換えると、誘電泳動層５０を挟むように複数のフィルタ層４０を配置する場合に比べて、容易に流路チップ１を製造できる。

【0022】

流路チップ１は、第１共通供給路５と、共通流路７とをさらに備える。なお、第１共通供給路５は、本発明の「共通供給路」の一例である。第１共通供給路５は、フィルタ層４０および誘電泳動層５０の積層方向に延びる。第１共通供給路５は、複数のフィルタ層４０のＨＤＦ３に試料液Ｌ１を供給する。なお、図１では、理解を容易にするために第１共通供給路５を２つ描いているが、図２に示すように第１共通供給路５は、１つだけ設けられてもよい。以下では、第１共通供給路５が１つだけ設けられる例について説明する。また、複数のフィルタ層４０のＨＤＦ３の出口３ｂは、共通流路７に接続される。共通流路７には、複数のＨＤＦ３を通過した液が流れる。

【0023】

本実施形態では、フィルタ層４０の各々は、複数（ここでは、２つ）のＨＤＦ３を有する。従って、フィルタ層４０の各々がＨＤＦ３を１つだけ有する場合に比べて、１つの流路チップ１によって、より多くの試料液Ｌ１を処理できる。

【0024】

各フィルタ層４０の複数のＨＤＦ３は、共通流路７に対して対称に配置される。従って、各フィルタ層４０の設計を簡素化できる。また、各フィルタ層４０の複数のＨＤＦ３間において、ＨＤＦ３を構成する流路（後述する主流路３１および副流路３３）の寸法（長さ、幅および深さ）は、互いに同じ大きさに形成される。本実施形態では、全てのフィルタ層４０において、ＨＤＦ３を構成する流路の寸法は、互いに同じ大きさに形成される。

【0025】

図３は、第１フィルタ層４１の構造を模式的に示す平面図である。図４は、第２フィルタ層４２の構造を模式的に示す平面図である。図３および図４に示すように、流路チップ１は、第１接続流路９と、第２接続流路１１とをさらに備える。なお、第１接続流路９は、本発明の「入口側接続流路」の一例である。また、第２接続流路１１は、本発明の「出口側接続流路」の一例である。

【0026】

第１接続流路９は、第１共通供給路５とＨＤＦ３の入口３ａとを接続する。具体的には、流路チップ１は、各フィルタ層４０において、複数の第１接続流路９を備える。各フィルタ層４０において、第１共通供給路５から複数のＨＤＦ３の入口３ａまでの流路長は、略同じである。つまり、各フィルタ層４０において、複数（ここでは、２つ）の第１接続流路９の流路長は、略同じである。従って、第１共通供給路５に試料液Ｌ１を供給した場合に、各フィルタ層４０において試料液Ｌ１が複数のＨＤＦ３を略同時に流れる。よって、複数のＨＤＦ３に対して試料液Ｌ１が略同じ条件で流れるため、ＨＤＦ３による分離性能がばらつくことを抑制できる。

【0027】

なお、複数の第１接続流路９の流路長を略同じにするために、少なくとも１つの第１接続流路９は、迂回部９ａを有するが、図面簡略化のため、迂回部９ａを３つのドットで描いている。また、各フィルタ層４０において、複数の第１接続流路９の幅および深さ等の断面寸法は、略同じである。なお、複数のフィルタ層４０の間において、第１接続流路９の流路長および断面寸法は、略同じであってもよいし、流路抵抗等を考慮して異ならせていてもよい。

【0028】

第２接続流路１１は、ＨＤＦ３の出口３ｂと共通流路７とを接続する。具体的には、第１フィルタ層４１のＨＤＦ３の出口３ｂと共通流路７とを接続する第２接続流路１１は、ＨＤＦ３の出口３ｂから面方向（積層方向と直交する方向）に延びる第１部分１１ａによって構成される。第２フィルタ層４２のＨＤＦ３の出口３ｂと共通流路７とを接続する第２接続流路１１は、ＨＤＦ３の出口３ｂから面方向に延びる第１部分１１ａと、第１部分１１ａから積層方向に延びる第２部分１１ｂと、第２部分１１ｂから面方向に延びて共通流路７に接続される第３部分１１ｃとによって構成される。なお、図１では、図面簡略化のため、第１フィルタ層４１において、第１部分１１ａと第３部分１１ｃとを共通部分として描いている。

【0029】

流路チップ１は、第２共通供給路１３と、第３接続流路１５とをさらに備える。なお、図１では、図面簡略化のため、第２共通供給路１３および第３接続流路１５を省略している。図２～図４に示すように、第２共通供給路１３は、フィルタ層４０および誘電泳動層５０の積層方向に延びる。第２共通供給路１３は、複数のフィルタ層４０のＨＤＦ３に輸送液Ｌ２（図５参照）を供給する。第３接続流路１５は、第２共通供給路１３とＨＤＦ３の入口３ａとを接続する。

【0030】

各フィルタ層４０において、第２共通供給路１３から複数のＨＤＦ３の入口３ａまでの流路長は、略同じである。つまり、各フィルタ層４０において、複数（ここでは、２つ）の第３接続流路１５の流路長は、略同じである。なお、複数の第３接続流路１５の流路長を略同じにするために、少なくとも１つの第３接続流路１５は、迂回部１５ａを有するが、図面簡略化のため、迂回部１５ａを３つのドットで描いている。また、各フィルタ層４０において、複数の第３接続流路１５の幅および深さ等の断面寸法は、略同じである。なお、複数のフィルタ層４０の間において、第３接続流路１５の流路長および断面寸法は、略同じであってもよいし、流路抵抗等を考慮して異ならせていてもよい。

【0031】

流路チップ１は、回収液供給路１７と、第４接続流路１９とをさらに備える。なお、図１では、図面簡略化のため、回収液供給路１７および第４接続流路１９を省略している。回収液供給路１７は、共通流路７に回収液Ｌ３（図１０参照）を供給する。回収液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。なお、回収液Ｌ３は、輸送液Ｌ２と異なる成分であってもよい。第４接続流路１９は、第１フィルタ層４１に配置される。第４接続流路１９は、回収液供給路１７と共通流路７とを接続する。

【0032】

次に、図１を参照して、流路チップ１の断面構造について説明する。図１に示すように、誘電泳動層５０は、電極５１および電極５３に加え、基板５５および絶縁保護膜５７をさらに有する。基板５５は、特に限定されるものではないが、例えば、ガラス製である。本実施形態では、基板５５は、石英ガラス製である。また、基板５５は、例えば、略矩形の平板である。

【0033】

電極５１および電極５３は、基板５５の一方面上に配置される。電極５１および電極５３は、例えば、アルミニウムまたは銅等からなる金属である。電極５１および電極５３は、例えば、真空蒸着法、フォトリソグラフィ法およびエッチング法によって所定の形状に形成される。

【0034】

絶縁保護膜５７は、電極５１、電極５３および基板５５を覆う。絶縁保護膜５７は、特に限定されるものではないが、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜等の酸化膜である。絶縁保護膜５７は、例えば、水分による電極５１および電極５３の経時劣化を抑制する。

【0035】

フィルタ層４０は、絶縁層４５をさらに有する。絶縁層４５は、例えば、樹脂製である。本実施形態では、絶縁層４５は、透明である。絶縁層４５は、例えば、ＰＤＭＳ（ジメチルポリシロキサン）により形成される。絶縁層４５には、ＨＤＦ３および各種流路が形成される。複数のフィルタ層４０は、例えば、ＨＤＦ３および各種流路が形成された複数の絶縁層４５を誘電泳動層５０上に順に積層して形成される。なお、フィルタ層４０は、例えば、誘電泳動層５０上に未硬化の樹脂を積層して硬化させることによって、形成されてもよい。

【0036】

次に、図５を参照して、ＨＤＦ３の構造について詳細に説明する。図５は、ＨＤＦ３の構造を模式的に示す平面図である。図５に示すように、ＨＤＦ３は、主流路３１と、複数の副流路３３とを有する。

【0037】

主流路３１は、例えば、所定方向に向かって一直線状に延びる。主流路３１には、試料液Ｌ１が流れる。本実施形態では、主流路３１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。

【0038】

複数の副流路３３は、主流路３１から分岐する。具体的には、複数の副流路３３は、例えば、主流路３１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３３は、例えば、同じ長さを有する。複数の副流路３３は、主流路３１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３３は、主流路３１に対して直交する方向に延びる。

【0039】

また、複数の副流路３３は、主流路３１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３３の基端側（主流路３１に近い側）の部分は、第１の幅に形成される。一方、各副流路３３の末端側（主流路３１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、下流側の副流路３３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３３が同じ一定の幅に形成されてもよい。この場合、例えば、下流側の副流路３３ほど、短く形成されてもよい。

【0040】

複数の副流路３３には、主流路３１を流れる液の一部が流れ込む。また、複数の副流路３３には、主流路３１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３３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３３に流れ込みやすく、粒径の大きな粒子ほど副流路３３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３３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３３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。

【0041】

引き続き図３～図５を参照して、ＨＤＦ３の動作原理について説明する。図３および図４に示すように、第１共通供給路５に試料液Ｌ１が供給され、第２共通供給路１３に輸送液Ｌ２が供給されると、試料液Ｌ１および輸送液Ｌ２は、第１接続流路９および第３接続流路１５をそれぞれ介して主流路３１を流れる。図５に示すように、試料液Ｌ１は、副流路３３側の内壁３１ａに沿って流れ、輸送液Ｌ２は、副流路３３とは反対側の内壁３１ｂに沿って流れる。このとき、各種粒子の中心は、主流路３１の内壁３１ａから粒子の半径以上離隔した位置を通過する。

【0042】

ここで、主流路３１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３１のうち内壁３１ａおよび内壁３１ｂの近傍では、流速が小さくなる。一方、主流路３１のうち内壁３１ａおよび内壁３１ｂから遠い位置（主流路３１の幅方向中央）では、流速が最も大きくなる。

【0043】

このため、粒径が小さく内壁３１ａの近傍を通過する粒子は、流速が小さいので、副流路３３に流れ込みやすい。その一方、粒径が大きく内壁３１ａ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３３に流れ込まず、主流路３１を直進する。つまり、所定サイズよりも大きい粒子は、主流路３１から副流路３３に排出されない一方、所定サイズ以下の粒子は、主流路３１から副流路３３に排出される。主流路３１から副流路３３への排出は、複数の副流路３３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３１の下流端（ＨＤＦ３の出口３ｂ）に到達しない。なお、液体成分である血漿も、主流路３１の下流端に到達しない。従って、流路チップ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。

【0044】

次に、図６を参照して、第１フィルタ層４１についてさらに説明する。図６は、共通流路７周辺の構造を模式的に示す平面図である。図６に示すように、第１フィルタ層４１には、共通流路７が配置される。共通流路７は、所定方向に向かって一直線状に延びる。共通流路７は、合流部７ａと分岐部７ｂとを有する。合流部７ａは、共通流路７の上流側端部に配置される。分岐部７ｂは、共通流路７の下流側端部に配置される。

【0045】

共通流路７の上流端には、第２接続流路１１が接続される。本実施形態では、共通流路７の上流端には、４つの第２接続流路１１が接続される。また、共通流路７の上流端には、第４接続流路１９が接続される。本実施形態では、第４接続流路１９は、２つの第２接続流路１１と２つの第２接続流路１１との間に配置される。なお、４つの第２接続流路１１は、第４接続流路１９に対して対称に配置される。第２接続流路１１および第４接続流路１９は、共通流路７の合流部７ａで合流する。

【0046】

流路チップ１は、共通流路７の下流部に接続される第１回収路２１および第２回収路２３をさらに備える。本実施形態では、流路チップ１は、共通流路７の下流部に接続される第１回収路２１と、一対の第２回収路２３とを備える。第１回収路２１および一対の第２回収路２３は、共通流路７の下流端に接続される。共通流路７は、分岐部７ｂで第１回収路２１および一対の第２回収路２３に分岐する。一対の第２回収路２３は、第１回収路２１を挟むように配置される。従って、後述するように、目的の回収物（ここでは、がん細胞）を第１回収路２１から回収する場合、１つの第１回収路２１から目的の回収物を回収できる。よって、第１回収路２１が一対設けられる場合に比べて、目的の回収物を容易に回収できる。

【0047】

図２に示すように、第１回収路２１および第２回収路２３は、共通流路７から面方向に引き出された後、積層方向に延びる。また、第１回収路２１および第２回収路２３は、出口２１ａおよび出口２３ａをそれぞれ有する。出口２１ａおよび出口２３ａは、第２フィルタ層４２に配置される。第１回収路２１を通過した液は、出口２１ａ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回収路２３を通過した液は、出口２３ａ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。なお、本実施形態では、後述するように、第１回収路２１には、ＨＤＦ３を通過した液から分離された誘電体粒子（ここでは、がん細胞）が流れる。

【0048】

次に、図７～図１０を参照して、誘電泳動層５０および誘電泳動による分離について説明する。図７は、誘電泳動層５０の構造を模式的に示す平面図である。図７に示すように、誘電泳動層５０は、電極５１および電極５３に加え、引出配線５２および引出配線５４をさらに有する。引出配線５２の一端は、電極５１に接続される。引出配線５２は、端子部５２ａを有する。端子部５２ａは、引出配線５２の他端に配置される。分離装置１００は、交流電源１１０を備え、引出配線５２の端子部５２ａは、交流電源１１０に電気的に接続される。引出配線５４の一端は、電極５３に接続される。引出配線５４は、端子部５４ａを有する。端子部５４ａは、引出配線５４の他端に配置される。引出配線５４の端子部５４ａは、交流電源１１０に電気的に接続される。交流電源１１０によって、端子部５２ａおよび端子部５４ａの間に交流電圧が印加される。

【0049】

図８は、共通流路７、電極５１および電極５３の構造を模式的に示す平面図である。図９は、流路チップ１の構造を模式的に示す平面図である。なお、図９では、理解を容易にするために、第１フィルタ層４１および第２フィルタ層４２を実線で示し、誘電泳動層５０を破線で示している。誘電泳動層５０は、誘電泳動によって、共通流路７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、図８および図９に示すように、電極５１および電極５３は、共通流路７に対して重なるように配置される。つまり、電極５１および電極５３は、共通流路７に対して積層方向に対向する。電極５１および電極５３は、互いに対向する櫛歯状の電極である。電極５１および電極５３の歯部は、共通流路７に対して例えば１０°以上６０°以下傾斜する。本実施形態では、電極５１および電極５３の歯部は、共通流路７の幅方向において対称に配置される。具体的には、電極５１および電極５３の歯部は、上流側から下流側に向かって、共通流路７の幅方向外側から幅方向中央に向かって延びる。

【0050】

交流電源１１０により電極５１と電極５３との間に交流電圧を印加することによって、共通流路７を通過する粒子を誘電泳動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７を通過する複数種類の粒子から所望の粒子を誘電泳動させて分離回収することが可能である。

【0051】

具体的には、共通流路７を通過する複数種類の粒子が誘電体粒子を含む場合、誘電泳動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７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５１と電極５３との間に印加する。これにより、図８に示すように、がん細胞を電極５１および電極５３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１回収路２１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。なお、図８では、がん細胞の流れを矢印Ａで示し、その他の粒子の流れを矢印Ｂで示している。

【0052】

図１０は、共通流路７の分岐部７ｂ周辺の構造を模式的に示す平面図である。より具体的には、図１０に示すように、第１回収路２１には、輸送液Ｌ２は流れず、回収液Ｌ３のみが流れる。本実施形態では、輸送液Ｌ２は、第１回収路２１に流れず、第２回収路２３に流れる。回収液Ｌ３は、第１回収路２１および第２回収路２３に流れる。よって、誘電泳動力を作用させない場合、第１回収路２１に粒子は流れない。その一方、本実施形態では、誘電泳動力を作用させることによって、例えば、がん細胞を共通流路７の幅方向外側から幅方向内側に移動させることが可能である。従って、複数種類の粒子のうちがん細胞のみを第１回収路２１に誘導することが可能である。

【0053】

次に、図４を参照して、分離装置１００についてさらに説明する。図４に示すように、分離装置１００は、試料液送液部６１と、輸送液送液部６３と、回収液送液部６５とをさらに備える。分離装置１００は、試料液送液部６１と、輸送液送液部６３と、回収液送液部６５とを駆動させる制御部を備えてもよい。本実施形態では、後述する制御部１３１は、試料液送液部６１と、輸送液送液部６３と、回収液送液部６５とを駆動させる。試料液送液部６１、輸送液送液部６３および回収液送液部６５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。

【0054】

試料液送液部６１は、第１共通供給路５に繋がっており、第１共通供給路５に試料液Ｌ１を流す。試料液送液部６１が第１共通供給路５に試料液Ｌ１を供給することによって、試料液Ｌ１は、各フィルタ層４０の第１接続流路９およびＨＤＦ３に流れる。

【0055】

輸送液送液部６３は、第２共通供給路１３に繋がっており、第２共通供給路１３に輸送液Ｌ２を流す。輸送液送液部６３が第２共通供給路１３に輸送液Ｌ２を供給することによって、輸送液Ｌ２は、各フィルタ層４０の第３接続流路１５およびＨＤＦ３に流れる。

【0056】

回収液送液部６５は、回収液供給路１７に繋がっており、回収液供給路１７に回収液Ｌ３を流す。回収液送液部６５が回収液供給路１７に回収液Ｌ３を供給することによって、回収液Ｌ３は、第４接続流路１９および共通流路７を流れる。

【0057】

本実施形態では、試料液送液部６１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６３は、輸送液Ｌ２が層流になるように輸送液Ｌ２を供給する。回収液送液部６５は、回収液Ｌ３が層流になるように回収液Ｌ３を供給する。従って、本実施形態では、流路チップ１において、各液は層流になる。

【0058】

次に、図１１を参照して、分離装置１００についてさらに説明する。図１１は、分離装置１００の構成を示すブロック図である。図１１に示すように、分離装置１００は、撮像部１２０と、制御装置１３０とをさらに備える。撮像部１２０は、流路チップ１の所定領域の画像を取得する。撮像部１２０は、撮像した画像データを制御装置１３０の後述する制御部１３１に送信する。撮像部１２０は、例えば、ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子を有するカメラと、光学顕微鏡モジュールとを含む。撮像部１２０は、その他のカメラを含んでもよいし、その他の顕微鏡を含んでもよい。なお、分離装置１００は、撮像部１２０が撮像した画像を表示する表示部をさらに備えてもよい。

【0059】

撮像部１２０は、流路チップ１の動作を確認するために用いられる。例えば、本実施形態では、撮像部１２０は、ＨＤＦ３によって所定の粒径よりも大きい粒子と所定の粒径以下の粒子とに分離されているか否かを確認するために用いられる。また、本実施形態では、撮像部１２０は、誘電泳動によってがん細胞とその他の粒子とが分離されているか否かを確認するために用いられる。

【0060】

ここで、本実施形態では、図１０に示すように、撮像部１２０の撮像領域Ｒ１２０内には、第１回収路２１および一対の第２回収路２３が配置される。具体的には、撮像領域Ｒ１２０内には、第１回収路２１の幅方向全域と、一対の第２回収路２３の幅方向全域とが配置される。このため、撮像部１２０は、第１回収路２１を通過する全ての粒子、および、一対の第２回収路２３を通過する全ての粒子を撮像可能である。従って、各回収路（第１回収路２１、一対の第２回収路２３）に対して１つずつ撮像部１２０を設ける場合に比べて、分離装置１００の構成を簡素化できる。

【0061】

制御装置１３０は、制御部１３１および記憶部１３２を含む。制御部１３１は、プロセッサを有する。制御部１３１は、例えば、中央処理演算機（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）を有する。

【0062】

記憶部１３２は、データおよびコンピュータプログラムを記憶する。記憶部１３２は、主記憶装置と、補助記憶装置とを含む。主記憶装置は、例えば、半導体メモリである。補助記憶装置は、例えば、半導体メモリおよび／またはハードディスクドライブである。記憶部１３２はリムーバブルメディアを含んでいてもよい。

【0063】

制御部１３１は、記憶部１３２の記憶しているコンピュータプログラムを実行して、分離装置１００の動作を実行する。制御部１３１は、撮像部１２０からの画像データを受信する。

【0064】

例えば、制御部１３１は、撮像部１２０からの画像データに基づいて、所定の粒径以下の粒子が第１回収路２１または第２回収路２３を通過したか否かを判定する。所定の粒径以下の粒子が第１回収路２１または第２回収路２３を通過した場合、ＨＤＦ３による分離が正常に行われなかった可能性が高い。従って、制御部１３１は、所定の粒径以下の粒子が第１回収路２１または第２回収路２３を通過したと判定した場合、試料液送液部６１、輸送液送液部６３および回収液送液部６５の駆動を停止する。

【0065】

また、制御部１３１は、撮像部１２０からの画像データに基づいて、粒子が第２回収路２３を通過したか否かを判定する。粒子が第２回収路２３を通過しない場合、ＨＤＦ３による分離、または、誘電泳動による分離が正常に行われなかった可能性が高い。従って、制御部１３１は、粒子が第２回収路２３を通過していないと判定した場合、試料液送液部６１、輸送液送液部６３および回収液送液部６５の駆動を停止する。なお、制御部１３１は、撮像部１２０からの画像データに基づいて、粒子が第１回収路２１を通過したか否かを判定してもよい。そして、制御部１３１は、粒子が第１回収路２１を通過していないと判定した場合、試料液送液部６１、輸送液送液部６３および回収液送液部６５の駆動を停止してもよい。

【0066】

次に、図１２を参照して、本発明の第１変形例による分離装置１００を説明する。図１２は、本発明の第１変形例による流路チップ１を備える分離装置１００の構造を模式的に示す断面図である。第１変形例では、図１～図１１を用いて説明した上記実施形態とは異なり、複数のフィルタ層４０が２つ以上の第２フィルタ層４２を含む例について説明する。

【0067】

図１２に示すように、本発明の第１変形例による分離装置１００では、複数のフィルタ層４０は、第１フィルタ層４１と、第１フィルタ層４１に積層される２つ以上の第２フィルタ層４２とを含む。第１変形例では、複数のフィルタ層４０は、第１フィルタ層４１と、３つの第２フィルタ層４２とを含む。従って、第１変形例の流路チップ１は、図１～図１１を用いて説明した上記実施形態の流路チップ１に比べて、試料液Ｌ１をさらに多く処理することができる。なお、複数のフィルタ層４０は、２つの第２フィルタ層４２、または、４つ以上の第２フィルタ層４２を含んでもよい。

【0068】

また、流路チップ１は、複数（ここでは、３つ）の第２フィルタ層４２のＨＤＦ３の出口３ｂと共通流路７とを接続する複数の第２接続流路１１を備える。第１変形例では、複数の第２接続流路１１は、第２フィルタ層４２において互いに合流することなく、第１フィルタ層４１まで延びて共通流路７に接続する。ここで、第２フィルタ層４２において第２接続流路１１同士を合流させる場合、第２フィルタ層４２を積層する際に高い位置決め精度が必要となる。しかしながら、第１変形例では、第２フィルタ層４２において第２接続流路１１同士を合流させないため、第２フィルタ層４２を積層する際に高い位置決め精度が必要となることを抑制できる。つまり、流路チップ１の製造が煩雑になることを抑制できる。なお、複数の第２接続流路１１は、第２フィルタ層４２において互いに合流した後、第１フィルタ層４１において共通流路７に接続してもよい。

【0069】

第１変形例のその他の構造および効果は、上記実施形態と同様である。

【0070】

次に、図１３を参照して、本発明の第２変形例による分離装置１００を説明する。図１３は、本発明の第２変形例による流路チップ１の第１フィルタ層４１の構造を模式的に示す平面図である。第２変形例では、図１～図１１を用いて説明した上記実施形態とは異なり、第１接続流路９および第３接続流路１５が合流した後にＨＤＦ３に接続される例について説明する。

【0071】

図１３に示すように、本発明の第２変形例による流路チップ１では、第１接続流路９および第３接続流路１５は、互いに合流した後に、ＨＤＦ３の入口３ａに接続される。従って、第１接続流路９および第３接続流路１５が通過する経路を簡素化できるため、流路チップ１の設計を簡素化できる。

【0072】

また、第２変形例による流路チップ１では、第２接続流路１１は、共通流路７に対して交差するように接続される。具体的には、第２接続流路１１は、共通流路７に対して略垂直に接続される。第２接続流路１１を、例えば、共通流路７に対して略垂直に接続する場合も、共通流路７に対して傾斜するように接続する場合も、上記実施形態と同様に、誘電泳動により特定の粒子を分離することが可能である。なお、図示しないが、複数の第２接続流路１１は、第１接続流路９および第３接続流路１５と同様、互いに合流した後に、共通流路７に接続されてもよい。

【0073】

第２変形例のその他の構造および効果は、上記実施形態と同様である。

【0074】

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。

【0075】

例えば、上記の実施形態では、複数のフィルタ層４０が、誘電泳動層５０の一方面に配置される第１フィルタ層４１と、第１フィルタ層４１に配置される第２フィルタ層４２とを含む例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、複数のフィルタ層４０は、誘電泳動層５０の一方面に配置されるフィルタ層４０と、誘電泳動層５０の他方面に配置されるフィルタ層４０とを含んでもよい。

【0076】

また、上記の実施形態では、複数のフィルタ層４０のうち誘電泳動層５０の一方面に配置される第１フィルタ層４１に共通流路７を配置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１フィルタ層４１に積層される１つ以上の第２フィルタ層４２のいずれかに共通流路７を配置してもよい。

【0077】

また、上記の実施形態では、ＨＤＦ３を有するフィルタ層４０に共通流路７を配置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、ＨＤＦ３を有しない層を別途設け、ＨＤＦ３を有しない層に共通流路７を配置してもよい。

【0078】

また、上記の実施形態では、各フィルタ層４０がＨＤＦ３を複数有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、各フィルタ層４０は、ＨＤＦ３を１つだけ有してもよい。

【0079】

また、上記の実施形態では、各フィルタ層４０において、ＨＤＦ３を共通流路７に対して対称に配置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、各フィルタ層４０において、ＨＤＦ３を非対称に配置してもよい。

【0080】

また、上記の実施形態では、例えば、各フィルタ層４０において、複数の第１接続流路９の流路長が略同じで、かつ、複数の第３接続流路１５の流路長が略同じであ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、各フィルタ層４０において、複数の第１接続流路９の流路長は、異なっていてもよい。また、各フィルタ層４０において、複数の第３接続流路１５の流路長は、異なっていてもよい。

【0081】

また、上記の実施形態では、説明しなかったが、回収液送液部６５は、回収液供給路１７に供給する回収液Ｌ３の量を調整可能であってもよい。つまり、回収液送液部６５は、共通流路７を流れる回収液Ｌ３の量を調整可能であってもよい。この場合、共通流路７を流れる回収液Ｌ３の量を変化させることにより、共通流路７を流れる試料液Ｌ１および輸送液Ｌ２の量が変化する。つまり、共通流路７に対する試料液Ｌ１および輸送液Ｌ２の流れやすさが変化する。従って、共通流路７に繋がるＨＤＦ３において、主流路３１から副流路３３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ＨＤＦ３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、回収液供給路１７に流す回収液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、がん細胞および白血球）が副流路３３に流れたり、所定の粒径以下の粒子（例えば、赤血球および血小板）が主流路３１を通過して共通流路７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。

【0082】

また、上記の実施形態では、制御部１３１は、所定の粒径以下の粒子が第１回収路２１または第２回収路２３を通過したと判定した場合、粒子が第２回収路２３を通過していないと判定した場合、または、粒子が第１回収路２１を通過していないと判定した場合、試料液送液部６１、輸送液送液部６３および回収液送液部６５の駆動を停止する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。

【0083】

例えば、制御部１３１は、所定の粒径以下の粒子が第１回収路２１または第２回収路２３を通過したと判定した場合、所定の粒径以下の粒子が第１回収路２１または第２回収路２３を通過しないように、共通流路７を流れる回収液Ｌ３の量を調整してもよい。また、例えば、制御部１３１は、粒子が第２回収路２３を通過していないと判定した場合、粒子が第２回収路２３を通過するように、共通流路７を流れる回収液Ｌ３の量を調整してもよい。また、例えば、制御部１３１は、粒子が第１回収路２１を通過していないと判定した場合、粒子が第１回収路２１を通過するように、共通流路７を流れる回収液Ｌ３の量を調整してもよい。

【0084】

また、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。

【0085】

また、上記の実施形態では、目的の回収物として、出口２１ａから回収される粒子（例えば、がん細胞）を例に挙げたが、本発明はこれに限らない。例えば、出口２３ａ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。

【0086】

また、上記の実施形態では、輸送液Ｌ２および回収液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および回収液Ｌ３は、粒子を含有してもよい。ただし、誘電泳動によって、輸送液Ｌ２および回収液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。

【0087】

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ＨＤＦ３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ＨＤＦ３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。

【産業上の利用可能性】

【0088】

本発明は、流路チップの分野に利用可能である。

【符号の説明】

【0089】

１ ：流路チップ
３ ：ＨＤＦ（流体力学的フィルタ）
３ａ ：入口
３ｂ ：出口
５ ：第１共通供給路（共通供給路）
７ ：共通流路
９ ：第１接続流路（入口側接続流路）
１１ ：第２接続流路（出口側接続流路）
２１ ：第１回収路
２３ ：第２回収路
４０ ：フィルタ層
４１ ：第１フィルタ層
４２ ：第２フィルタ層
５０ ：誘電泳動層
５１、５３ ：電極
Ｌ１ ：試料液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】