知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2024041777
(43)【公開日】2024-03-27
(54)【発明の名称】分離デバイス
(51)【国際特許分類】
B03B 5/00 20060101AFI20240319BHJP
C12M 1/00 20060101ALI20240319BHJP
C12M 1/26 20060101ALI20240319BHJP
G01N 33/48 20060101ALI20240319BHJP
【ＦＩ】
B03B5/00 Z
C12M1/00 A
C12M1/26
G01N33/48 A
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023216107
(22)【出願日】2023-12-21
(62)【分割の表示】P 2019107995の分割
【原出願日】2019-06-10
(71)【出願人】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社
(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】100139686
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 史朗
(74)【代理人】
【識別番号】100169764
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 雄一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100147267
【弁理士】
【氏名又は名称】大槻 真紀子
(72)【発明者】
【氏名】新井 憲彰
(57)【要約】
【課題】分離デバイスのサンプル供給部に標的粒子が滞留することを抑制する技術を提供する。
【解決手段】標的粒子及び非標的粒子を含む流体サンプル中に含まれる前記標的粒子を前記流体サンプルから分離するための分離デバイスであって、前記流体サンプルを前記分離デバイスに供給するためのサンプル供給穴１１と、前記サンプル供給穴１１と接続するポート１２と、前記ポート１２のサンプル出口１３から前記流体サンプルが供給され、前記標的粒子を前記流体サンプルから分離する分離領域３０と、を有し、前記ポート１２の前記サンプル供給穴１１よりも上流側の上流側内壁面１５と、前記サンプル供給穴１１の重心との間の最長距離Ｌが、１．５ｍｍ以下である、分離デバイス。
【選択図】図１
【解決手段】標的粒子及び非標的粒子を含む流体サンプル中に含まれる前記標的粒子を前記流体サンプルから分離するための分離デバイスであって、前記流体サンプルを前記分離デバイスに供給するためのサンプル供給穴１１と、前記サンプル供給穴１１と接続するポート１２と、前記ポート１２のサンプル出口１３から前記流体サンプルが供給され、前記標的粒子を前記流体サンプルから分離する分離領域３０と、を有し、前記ポート１２の前記サンプル供給穴１１よりも上流側の上流側内壁面１５と、前記サンプル供給穴１１の重心との間の最長距離Ｌが、１．５ｍｍ以下である、分離デバイス。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
標的粒子及び非標的粒子を含む流体サンプル中に含まれる前記標的粒子を前記流体サンプルから分離するための分離デバイスであって、
前記流体サンプルを前記分離デバイスに供給するためのサンプル供給穴と、
前記サンプル供給穴と接続するポートと、
前記ポートのサンプル出口から前記流体サンプルが供給され、前記標的粒子を前記流体サンプルから分離する分離領域と、
を有し、
前記ポートの前記サンプル供給穴よりも上流側の上流側内壁面と、前記サンプル供給穴の重心との間の最長距離Ｌが、１．５ｍｍ以下である、
分離デバイス。
前記流体サンプルを前記分離デバイスに供給するためのサンプル供給穴と、
前記サンプル供給穴と接続するポートと、
前記ポートのサンプル出口から前記流体サンプルが供給され、前記標的粒子を前記流体サンプルから分離する分離領域と、
を有し、
前記ポートの前記サンプル供給穴よりも上流側の上流側内壁面と、前記サンプル供給穴の重心との間の最長距離Ｌが、１．５ｍｍ以下である、
分離デバイス。
【請求項2】
前記流体サンプルを前記分離デバイスに供給するための送液経路を更に有し、前記送液経路は前記サンプル供給穴に接続されている、請求項１に記載の分離デバイス。
【請求項3】
前記送液経路が、前記分離デバイスに対して略垂直に接続されている、請求項２に記載の分離デバイス。
【請求項4】
前記標的粒子の比重が、前記流体サンプルの流体成分の比重の０．８５倍以上１．１５倍以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項5】
前記標的粒子が、細胞であるか、又は、細胞と捕捉分子を固定した担体との複合体であり、前記担体が樹脂、金属、ガラス及びシリカからなる群から選ばれる１種以上の材料からなる、請求項１～４のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項6】
前記上流側内壁面が、上流側へ向けて円弧状に湾曲した形状をなしている、請求項１～５のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項7】
さらに、バッファーを供給するバッファー供給部を備え、
前記バッファー供給部から供給されるバッファーを前記分離領域へ排出するバッファー出口が、流路幅方向における前記サンプル出口の両外側に、前記サンプル出口に近接して配置されており、
前記バッファー供給部から下流に延びる流路は、前記分離領域の上流の位置で、且つ前記流路の延在方向における前記ポートが位置する部分に、流路幅方向に拡張された拡張部を有しており、
前記分離領域の幅が、前記拡張部の幅よりも狭い、請求項１～６のいずれか一項に記載の分離デバイス。
前記バッファー供給部から供給されるバッファーを前記分離領域へ排出するバッファー出口が、流路幅方向における前記サンプル出口の両外側に、前記サンプル出口に近接して配置されており、
前記バッファー供給部から下流に延びる流路は、前記分離領域の上流の位置で、且つ前記流路の延在方向における前記ポートが位置する部分に、流路幅方向に拡張された拡張部を有しており、
前記分離領域の幅が、前記拡張部の幅よりも狭い、請求項１～６のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、分離デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
有機物、生体高分子、細胞等を含む液性の試料から、目的物質、細胞を分離するための方法として、ＤＬＤ（Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ Ｌａｔｅｒａｌ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を応用した、マイクロ流体デバイス（分離デバイス）を用いた方法が知られている（例えば、非特許文献１を参照）。この手法によれば、液性試料中に含まれる複数種類の粒子から、大きさに応じて標的の粒子を分離することができる。
【0003】
上述の分離デバイスを用いた方法では、液性試料中の目的物質、細胞と結合することができる捕捉分子を表面に固定した捕捉粒子を用いる。捕捉粒子を液性試料と混合して標的粒子を形成させた後、分離デバイスを用いることにより、標的粒子を分離して回収することができる（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】Inglis DW et al., Critical particle size for fractionation by deterministic lateral displacement, Lab Chip, 2006, vol. 6, 655-658.
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第２０１６／１３６２７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、標的粒子を含む流体サンプルを分離デバイスのサンプル供給部へ供給したときに、サンプル供給部に標的粒子が滞留し、標的粒子の回収率が低下するという問題があった。
【0007】
そこで、本発明は、分離デバイスのサンプル供給部に標的粒子が滞留することを抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、以下の態様を含む。
［１］標的粒子及び非標的粒子を含む流体サンプル中に含まれる前記標的粒子を前記流体サンプルから分離するための分離デバイスであって、前記流体サンプルを前記分離デバイスに供給するためのサンプル供給穴と、前記サンプル供給穴と接続するポートと、前記ポートのサンプル出口から前記流体サンプルが供給され、前記標的粒子を前記流体サンプルから分離する分離領域と、を有し、前記ポートの前記サンプル供給穴よりも上流側の上流側内壁面と、前記サンプル供給穴の重心との間の最長距離Ｌが、１．５ｍｍ以下である、分離デバイス。
［２］前記流体サンプルを前記分離デバイスに供給するための送液経路を更に有し、前記送液経路は前記サンプル供給穴に接続されている、［１］に記載の分離デバイス。
［３］前記送液経路が、前記分離デバイスに対して略垂直に接続されている、［２］に記載の分離デバイス。
［４］前記標的粒子の比重が、前記流体サンプルの流体成分の比重の０．８５倍以上１．１５倍以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の分離デバイス。
［５］前記標的粒子が、細胞であるか、又は、細胞と捕捉分子を固定した担体との複合体であり、前記担体が樹脂、金属、ガラス及びシリカからなる群から選ばれる１種以上の材料からなる、［１］～［４］のいずれかに記載の分離デバイス。
［６］前記上流側内壁面が、上流側へ向けて円弧状に湾曲した形状をなしている、［1］～［５］のいずれか一つに記載の分離デバイス。
［７］さらに、バッファーを供給するバッファー供給部を備え、前記バッファー供給部から供給されるバッファーを前記分離領域へ排出するバッファー出口が、流路幅方向における前記サンプル出口の両外側に、前記サンプル出口に近接して配置されており、前記バッファー供給部から下流に延びる流路は、前記分離領域の上流の位置で、且つ前記流路の延在方向における前記ポートが位置する部分に、流路幅方向に拡張された拡張部を有しており、前記分離領域の幅が、前記拡張部の幅よりも狭い、［1］～［６］のいずれか一つに記載の分離デバイス。
［１］標的粒子及び非標的粒子を含む流体サンプル中に含まれる前記標的粒子を前記流体サンプルから分離するための分離デバイスであって、前記流体サンプルを前記分離デバイスに供給するためのサンプル供給穴と、前記サンプル供給穴と接続するポートと、前記ポートのサンプル出口から前記流体サンプルが供給され、前記標的粒子を前記流体サンプルから分離する分離領域と、を有し、前記ポートの前記サンプル供給穴よりも上流側の上流側内壁面と、前記サンプル供給穴の重心との間の最長距離Ｌが、１．５ｍｍ以下である、分離デバイス。
［２］前記流体サンプルを前記分離デバイスに供給するための送液経路を更に有し、前記送液経路は前記サンプル供給穴に接続されている、［１］に記載の分離デバイス。
［３］前記送液経路が、前記分離デバイスに対して略垂直に接続されている、［２］に記載の分離デバイス。
［４］前記標的粒子の比重が、前記流体サンプルの流体成分の比重の０．８５倍以上１．１５倍以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の分離デバイス。
［５］前記標的粒子が、細胞であるか、又は、細胞と捕捉分子を固定した担体との複合体であり、前記担体が樹脂、金属、ガラス及びシリカからなる群から選ばれる１種以上の材料からなる、［１］～［４］のいずれかに記載の分離デバイス。
［６］前記上流側内壁面が、上流側へ向けて円弧状に湾曲した形状をなしている、［1］～［５］のいずれか一つに記載の分離デバイス。
［７］さらに、バッファーを供給するバッファー供給部を備え、前記バッファー供給部から供給されるバッファーを前記分離領域へ排出するバッファー出口が、流路幅方向における前記サンプル出口の両外側に、前記サンプル出口に近接して配置されており、前記バッファー供給部から下流に延びる流路は、前記分離領域の上流の位置で、且つ前記流路の延在方向における前記ポートが位置する部分に、流路幅方向に拡張された拡張部を有しており、前記分離領域の幅が、前記拡張部の幅よりも狭い、［1］～［６］のいずれか一つに記載の分離デバイス。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、分離デバイスのサンプル供給部に標的粒子が滞留することを抑制する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】分離デバイス１Ａの内部に形成された分離流路部６を示す模式図である。
【図2】分離デバイス１Ａの部分正断面図である。
【図3】分離デバイス１Ａのサンプル供給部１０付近の部分破断斜視図である。
【図4】分離デバイス１Ａのサンプル供給部１０付近の部分正断面図である。
【図5】分離デバイス１Ａのサンプル出口１３付近の部分平断面図である。
【図6】分離デバイス１Ａの分離領域３０の平面図である。
【図7】ＤＬＤを説明する模式図である。
【図8】捕捉粒子７３を説明する模式図である。
【図9】標的粒子７０を説明する模式図である。
【図10】分離デバイス１Ｂの平面図である。
【図11】サンプル供給部のポート径が６ｍｍである場合の、流体サンプルの軌跡をシミュレーションにより解析した結果である。
【図12】サンプル供給部のポート径が１．５ｍｍである場合の、流体サンプルの軌跡をシミュレーションにより解析した結果である。
【図13】サンプル供給部のポート径が６ｍｍである場合の、流体サンプルの流速をシミュレーションにより解析した結果である。
【図14】サンプル供給部のポート径が１．５ｍｍである場合の、流体サンプルの流速をシミュレーションにより解析した結果である。
【図15】サンプル供給部のポート径が６ｍｍである場合の、各時刻の流体サンプルの位置をシミュレーションにより解析した結果である。
【図16】サンプル供給部のポート径が１．５ｍｍである場合の、各時刻の流体サンプルの位置をシミュレーションにより解析した結果である。
【図17】サンプル供給部のポート径が６ｍｍである場合の、流体サンプルを送液開始直後の、ポートにおける粒子の写真である。
【図18】サンプル供給部のポート径が６ｍｍである場合の、流体サンプルの送液開始から１５秒後の、ポートにおける粒子の写真である。
【図19】サンプル供給部のポート径が１．５ｍｍである場合の、流体サンプルを送液開始直後の、ポートにおける粒子の写真である。
【図20】サンプル供給部のポート径が１．５ｍｍである場合の、流体サンプルの送液開始から１５秒後の、ポートにおける粒子の写真である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
［分離デバイス］
まず、本発明の１実施形態にかかる分離デバイスを説明する。図１は、分離デバイス１Ａの内部に形成された分離流路部６を示す模式図である。図２は、分離デバイス１Ａの正断面図である。
本実施形態のデバイスは、標的粒子及び非標的粒子を含む流体サンプル中に含まれる前記標的粒子を前記流体サンプルから分離するためのものである。
まず、本発明の１実施形態にかかる分離デバイスを説明する。図１は、分離デバイス１Ａの内部に形成された分離流路部６を示す模式図である。図２は、分離デバイス１Ａの正断面図である。
本実施形態のデバイスは、標的粒子及び非標的粒子を含む流体サンプル中に含まれる前記標的粒子を前記流体サンプルから分離するためのものである。
【0012】
分離デバイス１Ａは板状蓋部材５とベース板４の接合により形成されている。分離流路部６は、板状蓋部材５に溝状に形成された凹部によって、板状蓋部材５とベース板４との間に確保された空間である。
【0013】
図１に例示されるように、分離デバイス１Ａの分離流路部６は、バッファーを供給するバッファー供給部２０と、流体サンプルを供給するサンプル供給部１０と、バッファー供給部２０から延びる流路２２と、標的粒子を回収する第１の回収部４０と、非標的粒子を回収する第２の回収部５０とを備えている。流路２２は、板状蓋部材５に溝状に形成され、板状蓋部材５とベース板４との間に確保された空間である。
【0014】
図１に例示するように、分離デバイス１Ａの分離流路部６の流路２２は、バッファー供給部２０の下流に、拡張部２４を有している。拡張部２４は、流路２２が、板状蓋部材５の面方向において流路２２の延在方向に垂直の流路幅方向に、拡張されて形成されている。
また、流路２２は、拡張部２４の下流に、サンプルに含まれる標的粒子と非標的粒子とを分離する分離領域３０を有している。第１の回収部４０及び第２の回収部５０は、分離領域３０の下流端に連通されている。
拡張部２４の幅は、流路２２におけるバッファー供給部２０とサンプル供給部１０の間の部分及び分離領域３０の幅よりも広く設計されている。
また、流路２２は、拡張部２４の下流に、サンプルに含まれる標的粒子と非標的粒子とを分離する分離領域３０を有している。第１の回収部４０及び第２の回収部５０は、分離領域３０の下流端に連通されている。
拡張部２４の幅は、流路２２におけるバッファー供給部２０とサンプル供給部１０の間の部分及び分離領域３０の幅よりも広く設計されている。
【0015】
図１に例示するように、拡張部２４には、サンプル供給部１０を確保するために、板状蓋部材５に突出形成された隔壁２５が設けられている。隔壁２５は、拡張部２４の内部における板状蓋部材５の面方向の一部の領域を取り囲むように形成されている。サンプル供給部１０は隔壁２５によって取り囲まれた内側の空間全体を指す。
ただし、隔壁２５の下流端は不連続部分を有し、不連続部分はサンプル出口１３として開放されている。隔壁２５は、流路２２の流路幅方向の両側の内壁から離間された位置に形成されている。隔壁２５と、流路２２の内壁との間は流路２２の一部となっている。
ただし、隔壁２５の下流端は不連続部分を有し、不連続部分はサンプル出口１３として開放されている。隔壁２５は、流路２２の流路幅方向の両側の内壁から離間された位置に形成されている。隔壁２５と、流路２２の内壁との間は流路２２の一部となっている。
【0016】
図１、図２に例示されるように、板状蓋部材５には、バッファー供給部２０に連通するバッファー供給穴２１が貫通形成されている。バッファー供給穴２１は、板状蓋部材５の面方向における、バッファー供給部２０の中央部に設けられている。
【0017】
図３は、分離デバイス１Ａのサンプル供給部１０付近の部分破断斜視図である。また、図４は、分離デバイス１Ａのサンプル供給部１０付近の部分正断面図である。
図３、４に例示されるように、板状蓋部材５には、サンプル供給部１０に連通するサンプル供給穴１１が貫通形成されている。サンプル供給穴１１は、板状蓋部材５の面方向における、サンプル供給部１０の中央部に設けられている。
本明細書において、サンプル供給部１０は、ポートという場合がある。
図３、４に例示されるように、板状蓋部材５には、サンプル供給部１０に連通するサンプル供給穴１１が貫通形成されている。サンプル供給穴１１は、板状蓋部材５の面方向における、サンプル供給部１０の中央部に設けられている。
本明細書において、サンプル供給部１０は、ポートという場合がある。
【0018】
また、図４に例示されるように、サンプル供給穴１１には、流体サンプルをサンプル供給部１０へ供給する送液経路１４が接続されていてもよい。サンプル供給部１０の送液経路１４は、分離デバイス１Ａに対して略垂直に接続されていてもよい。
【0019】
【0020】
板状蓋部材５の面方向におけるサンプル供給穴１１の重心と、上流側内壁面１５との最長距離Ｌは、１．５ｍｍ以下である。
【0021】
図１に例示されるように、流路２２におけるバッファー供給部２０とサンプル供給部１０の間の部分は、流路２２の拡張部２４における隔壁２５の外側の部分に連通され、隔壁２５の下流端付近の流路２２はバッファー出口２３となっている。
【0022】
送液経路１４によって、サンプル供給穴１１から供給された流体サンプルは、サンプル供給部１０の内部を流動し、サンプル出口１３から流出して、分離領域３０へ流入する。
【0023】
バッファー供給穴２１から供給されたバッファーは、バッファー供給部２０の内部を流動し、流路２２におけるバッファー供給部２０とサンプル供給部１０の間の部分を通り、バッファー出口２３から流出し、分離領域３０へ流入する。
【0024】
図５は、サンプル出口１３付近の部分平断面図である。図１、図５に例示されるように、サンプル出口１３はバッファー出口２３と近接して配置され、サンプル出口１３から排出された流体サンプル２とバッファー出口２３から排出されたバッファー３は、サンプル出口１３及びその両側のバッファー出口２３の下流側の合流部３１においてなめらかに合流し、分離領域３０へ流入する。
【0025】
図５に例示されるように、分離領域３０において、サンプル出口１３から排出された流体サンプル２と、バッファー出口２３から排出されたバッファー３とは、層流を形成する。
【0026】
図６は、分離デバイス１Ａの分離領域３０の平面図である。図５、図６に例示されるように、分離領域３０は、粒子を大きさによって分離するピラー３２を連続的に有している。分離領域３０へ流入した粒子のうち、一定の大きさ以上の標的粒子７０は、流れの方向に対して直進せずに斜めに移動し、一定の大きさより小さい非標的粒子７１は、流れの方向に沿って直進する。
【0027】
図７は、ＤＬＤを説明する模式図である。上述した、分離領域３０において、粒子の大きさによって粒子を分離する方法はＤＬＤ法（Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ Ｌａｔｅｒａｌ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）であってもよい（例えば、非特許文献１を参照）。 図７に示すように、流れの方向に対して斜めに移動する粒子の臨界直径（上述した一定の大きさ）をＤｃ、流体の流れ方向と垂直方向のピラー間隔をｇ、ピラー３２のずれ角度をθ、ε＝ｔａｎθと定義すると、
Ｄｃ＝１．４ｇε０．４８
となることが知られている。
ここで、上述の一定の大きさとは、臨界直径Ｄｃに相当する。
ただし、０．０６＜ε＜０．１であることが好ましい。
Ｄｃ＝１．４ｇε０．４８
となることが知られている。
ここで、上述の一定の大きさとは、臨界直径Ｄｃに相当する。
ただし、０．０６＜ε＜０．１であることが好ましい。
【0028】
臨界直径Ｄｃが所望の大きさとなるように、ピラー間隔ｇ、ピラー３２のずれ角度θでピラー３２を配置した分離領域３０を用いることにより、直径が臨界直径より大きい標的粒子７０と、直径が臨界直径より小さい非標的粒子７１とを分離することができる。
【0029】
図１に例示されるように、第１の回収部４０は、臨界直径Ｄｃより大きい粒子を含む流体が流入する第１の回収流路４１と、臨界直径Ｄｃより大きい粒子を含む流体を回収する第１の回収口４２とを有している。第２の回収部５０は、臨界直径Ｄｃより小さい粒子を含む流体が流入する第２の回収流路５１と、臨界直径Ｄｃより小さい粒子を含む流体を回収する第２の回収口５２とを有している。
【0030】
合流部３１において合流した流体サンプル２とバッファー３は、分離領域３０へ流入する。臨界直径Ｄｃより大きい粒子は流れ方向に対して斜めの方向に移動して、第１の回収流路４１へ流入し、第１の回収口４２から回収される。臨界直径Ｄｃより小さい粒子は流れ方向に沿って直進して、第２の回収流路５１へ流入し、第２の回収口５２から回収される。
【0031】
図８は、捕捉粒子７３を説明する模式図である。図８に例示するように、流体サンプル２は、目的物質７２と、非目的物質７６を含む。図８に例示するように、目的物質７２と結合する捕捉粒子７３は、目的物質７２と結合する捕捉分子７４が固定された担体７５である。
【0032】
【0033】
実施形態に係る分離デバイス１Ａを用いることにより、流体サンプル２から、標的粒子７０を分離することができる。標的粒子７０は、目的物質７２よりも大きく、かつ、捕捉粒子７３よりも大きい。ここで、非標的粒子７１（図示略）は、流体サンプル２中に含まれる、標的粒子７０より小さい粒子を指す。
【0034】
実施形態に係る分離デバイス１Ａを用いることにより、流体サンプル２に含まれる目的物質７２と、捕捉粒子７３とを含む流体サンプル２から、標的粒子７０を分離することができる。
【0035】
本実施形態に係る分離デバイス１Ａは、第１の回収流路４１、第２の回収流路５１の２個の回収流路を有しているが、回収流路の数は２個に限定されず、分離デバイス１Ａの回収流路の数は３個以上であってもよい。
【0036】
サンプル供給穴１１、バッファー供給穴２１の形状は、特に限定されず、円形状であってもよいし、三角形状、正方形状、矩形状等の多角形状であってもよい。
【0037】
サンプル供給穴１１、バッファー供給穴２１、第１の回収口４２、第２の回収口５２には、チューブを接合させてもよいし、シリンジ等の接合部を設けてもよい。
【0038】
サンプル供給穴１１への流体サンプル２の供給、バッファー供給穴２１へのバッファー３の供給は、一定速度で送液してもよい。例えば、シリンジポンプ等を用いて、流体サンプル２、バッファー３を供給することができる。
【0039】
流体サンプル２は、血液、唾液、尿、涙、リンパ液等の体液；組織、細胞等の破砕液；組織、細胞等の培養液；排せつ物懸濁液；細胞、組織、生体等と接触させた液体等を含んでもよい。流体サンプル２は、上記の液体に、任意の希釈液が加えられていてもよい。目的物質７２としては、細胞、タンパク質、核酸、脂質、糖鎖等の物質を挙げることができる。
【0040】
標的粒子７０は、目的物質７２と捕捉粒子７３の複合体であってもよいし、目的物質７２そのものであってもよい。標的粒子７０は、例えば、細胞そのものであってもよい。
【0041】
捕捉分子７４としては、例えば、抗体、レクチン、アプタマー、細胞接着分子、糖鎖等が挙げられるがこれに限定されず、目的物質７２を認識する分子であれば、どのような分子であってもよい。
【0042】
担体７５の材料としては、樹脂、金属、ガラス、シリカ等が挙げられる。担体７５は、１種の材料から形成されてもよいし、これら複数種類の材料から形成されてもよい。担体７５の材料としては、ポリスチレン、ラテックス等が好ましい。
【0043】
担体７５の比重は、流体サンプル２の比重の０．８５倍以上１．１５倍以下であることが好ましい。担体７５と目的物質７２が結合した標的粒子の比重は、流体サンプル２の比重の０．８５倍以上１．１５倍以下であることが好ましい。
【0044】
非標的粒子７１と、標的粒子７０とを、分離領域３０において分離するためには、臨界直径Ｄｃは、非標的粒子７１の大きさ以上、標的粒子７０の大きさ以下に設定することが好ましい。
【0045】
例えば、目的物質７２が、大きさが９～１５μｍの細胞であり、非標的粒子７１が、大きさが７～１３μｍの細胞である場合、捕捉粒子７３の大きさは、５μｍ以上であることが好ましい。より具体的には、捕捉粒子７３の大きさは、１５μｍ～５０μｍであることが好ましく、２０μｍ～４０μｍであることが更に好ましい。
【0046】
例えば、血液中から、標的粒子７０として循環性腫瘍細胞（Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｔｕｍｏｕｒ Ｃｅｌｌ、ＣＴＣ）を分離する場合、赤血球の大きさは６～８μｍであり、白血球の大きさは９～１５μｍであり、ＣＴＣの大きさは１０～２０μｍであるため、臨界直径Ｄｃは、２０μｍ以上であることが好ましく、３０μｍ以上であることが更に好ましい。捕捉粒子７３の大きさは、７μｍ～６０μｍであることが好ましく、１０μｍ～５５μｍであることが更に好ましく、１５μｍ～５０μｍであることが更に好ましく、２０μｍ～４０μｍであることが更に好ましい。
【0047】
ピラー３２の構造としては、特に限定されず、三角柱、四角柱、六角柱、八角柱等の多角柱構造、円柱構造等を挙げることができる。
【0048】
流体サンプル２及びバッファー３と接触する部材の材料としては、ガラス、シリコーン、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、プラスチック等を用いることができる。上述の材料は、目的物質７２を吸着しない材料であることが好ましい。流体サンプル２及びバッファー３と接触する部材の表面を、生体物質の付着を防ぐＭＰＣ（２－メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン）等によりコーティングした材料を用いてもよい。
【0049】
バッファー供給穴２１より流入するバッファーとしては、細胞への悪影響及びタンパク質の変性等を防ぐために、生理食塩水、ＰＢＳ等を用いることができる。
【0050】
標的粒子７０を含む流体サンプル２を、サンプル供給穴１１から流入させると、流体サンプル２はサンプル供給部（ポート）１０を流動する。実施例において後述するように、流体サンプル２中の標的粒子７０は、サンプル供給穴１１よりも上流側の上流側内壁面１５付近に滞留することがある。
【0051】
実施例において後述するように、サンプル供給穴１１の重心と、サンプル供給穴１１よりも上流側の上流側内壁面１５との最長距離Ｌが長いほど、サンプル供給部１０の上流側内壁面１５付近を流れる流体サンプル２の流速は小さくなり、ポート１２の上流側内壁面１５付近に滞留しやすくなる。
【0052】
標的粒子７０が、サンプル供給部１０の上流側内壁面１５付近に滞留すると、標的粒子７０が分離領域３０へ流入しにくくなり、その結果、分離デバイス１Ａによる標的粒子７０の回収率が低下する。
【0053】
標的粒子７０がサンプル供給部１０の上流側内壁面１５付近に滞留することを防止するために、サンプル供給穴１１の重心と、ポート１２の上流側内壁面１５との最長距離Ｌは、１．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【0054】
サンプル供給部１０の上流側内壁面１５の形状としては、特に限定されないが、サンプル供給部１０の上流側内壁面１５付近における標的粒子７０の滞留を防止するために、円弧状であることが好ましい。
【0055】
図１０は、変形例の分離デバイス１Ｂの平面図である。図１０に例示するように、分離デバイス１Ｂにおいて、サンプル供給部１０は、サンプル出口１３よりも上流側に、凝集物除去領域６０を有していてもよい。凝集物除去領域６０は複数の除去部を有していてもよい。除去部はピラー構造を有していることが好ましい。
【0056】
図１０に例示するように、凝集物除去領域６０は、除去部６１、６２を備え、除去部６１はピラー６１ａ（図示略）を有し、除去部６２はピラー６２ａ（図示略）を有している。
【0057】
除去部６１、６２のピラー間隔は、目的物質７２と捕捉粒子７３が結合した標的粒子７０よりも広くすることが好ましい。ピラー６１ａ及びピラー６２ａのピラー間隔は、８０μｍ～２５０μｍが好ましく、１００μｍ～２３０μｍがより好ましく、１２０～２２０μｍが更に好ましい。
【0058】
ピラー６１ａ及びピラー６２ａの構造としては、特に限定されず、三角柱、四角柱、六角柱、八角柱等の多角柱構造、円柱構造等を挙げることができる。
【0059】
ピラー６１ａのピラー間隔は、ピラー６２ａのピラー間隔と同等か、それ以上であることが好ましい。上述のようにピラー間隔を設定することにより、流体サンプル２に含まれる微小凝集物を大きいものから順に除去することにより、微小凝集物の除去効率を上げ、微小凝集物が分離領域３０において詰まることを防止し、より多くの流体サンプル２を処理することができる。
【0060】
各ピラー間隔をこのように設定することにより、流体サンプル２に含まれる微小凝集物をより効率的に除去することができる。分離領域３０よりも上流において微小凝集物を除去することにより、分離領域３０のピラー３２において微小凝集物が詰まることを防止し、分離領域３０における分離効率を向上させることができる。
【実施例0061】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0062】
［実験例１］
サンプル供給部（ポート）のポート径が、６ｍｍの場合と、１．５ｍｍの場合とについて、シミュレーションにより、サンプル供給部に供給された流体の軌跡を解析した。シミュレーションソフトとして、ＦｌｏＤＥＦ（メンター・グラフィックス・コーポレーション製）を用いた。
サンプル供給部（ポート）のポート径が、６ｍｍの場合と、１．５ｍｍの場合とについて、シミュレーションにより、サンプル供給部に供給された流体の軌跡を解析した。シミュレーションソフトとして、ＦｌｏＤＥＦ（メンター・グラフィックス・コーポレーション製）を用いた。
【0063】
サンプル供給穴の重心と、ポートの上流側内壁面との最長距離Ｌの２倍が、ポート径に相当する。また、流速は、（５０μＬ／ｍｉｎ）に設定した。
【0064】
【0065】
その結果、サンプル供給穴から流入した流体は、サンプル供給部の出口から直接に流出する場合と、サンプル供給穴からポートの上流側内壁面へ流れる場合とがあることが明らかになった。
【0066】
次に、ポート径が１．５ｍｍの場合についても、流体の軌跡をシミュレーションにより解析した。結果を図１２に示す。
【0067】
その結果、ポート径が６ｍｍの場合と同様に、サンプル供給穴から流入した流体は、サンプル供給部の出口から直接に流出する場合と、サンプル供給穴からポートの上流側内壁面へ流れる場合とがあることが明らかになった。
【0068】
［実験例２］
実験例１と同様の条件下で、サンプル供給部の各位置における、流速と、流体の流れる方向とを、シミュレーションにより算出された値を基に可視化した。
実験例１と同様の条件下で、サンプル供給部の各位置における、流速と、流体の流れる方向とを、シミュレーションにより算出された値を基に可視化した。
【0069】
まず、ポート径が６ｍｍの場合について、流速と、流体の流れる方向とをシミュレーションにより解析した。結果を図１３に示す。
【0070】
その結果、ポートの上流側内壁面付近の流体の速度は、サンプル供給部の出口付近の流体の速度と比較して、遅いことが明らかになった。
【0071】
次に、ポート径が１．５ｍｍの場合について、流速と、流体の流れる方向とをシミュレーションにより解析した。結果を図１４に示す。
【0072】
その結果、ポート径が６ｍｍの場合と同様に、ポートの上流側内壁面付近の流体の速度は、サンプル供給部の出口付近の流体の速度と比較して、遅いことが明らかになった。
【0073】
また、ポート径が６ｍｍの場合、ポート径が１．５ｍｍの場合と比較して、ポートの上流側内壁面付近の流体の速度は、より遅くなることが明らかになった。
【0074】
［実験例３］
流体サンプルが、サンプル供給部へ供給されてから、サンプル出口へ到達するまでの時間（滞留時間）を、シミュレーションにより解析した。
流体サンプルが、サンプル供給部へ供給されてから、サンプル出口へ到達するまでの時間（滞留時間）を、シミュレーションにより解析した。
【0075】
まず、ポート径が６ｍｍである場合について、シミュレーションにより、滞留時間を解析した。結果を図１５に示す。
【0076】
図１５中、横軸は流体サンプルが流入してからの経過時間を示し、縦軸はサンプル供給穴の中心（重心）からのサンプル出口方向への変位を示す。図１５中の各曲線は、実施例２と同様の各軌跡を流体サンプルが通過することを示す。ただし、出口方向への変位を正とした。
【0077】
その結果、ポート径が６ｍｍである場合、流体サンプルが流入してからサンプル出口に到達するまでの時間は、２～８秒であることが明らかになった。また、サンプル供給穴から流入した流体のうち、ポートの上流側内壁面付近を流れる流体は、出口に到達するまでの時間が長いことが明らかになった。
【0078】
次に、ポート径が１．５ｍｍである場合について、シミュレーションにより滞留時間を解析した。結果を図１６に示す。
【0079】
その結果、ポート径が１．５ｍｍである場合、流体サンプルが流入してからサンプル出口に到達するまでの時間は、０．２～０．７秒であることが明らかになった。
【0080】
これらの結果から、ポート径が６ｍｍである場合、ポート径が１．５ｍｍである場合に比べて、サンプル出口に到達するまでの時間が顕著に長いことが明らかになった。
【0081】
サンプル出口に到達するまでの時間が長いということは、その軌跡を通過する流体サンプルの速度が遅いことを意味している。すなわち、サンプル出口に到達するまでの時間が顕著に長い軌跡を通過しようとする標的粒子は、流体サンプルの流れから受ける力が弱く、それだけサンプル供給部に滞留しやすいことを示唆している。
【0082】
［実験例４］
粒子を含む流体サンプルが、サンプル供給部へ供給された後、粒子がポート内を移動する様子を観察した。
粒子を含む流体サンプルが、サンプル供給部へ供給された後、粒子がポート内を移動する様子を観察した。
【0083】
まず、ポート径が６ｍｍであるサンプル供給部へ、粒子を含む流体を供給し、粒子がポート内を移動する様子を観察した。図１７は、粒子を含む流体を供給した直後のポート内の様子を示す写真であり、図１８は、粒子を含む流体を供給してから１５秒後のポート内の様子を示す写真である。
【0084】
その結果、ポート径が６ｍｍである場合、流体を供給した直後から１５秒後を比較すると、ポートの上流側内壁面付近にある流体中の粒子は、ほとんど移動していないことが明らかになった。
【0085】
次に、ポート径が３ｍｍであるサンプル供給部へ、粒子を含む流体を供給し、粒子がポート内を移動する様子を観察した。図１９は、粒子を含む流体を供給した直後のポート内の様子を示す写真であり、図２０は、粒子を含む流体を供給してから１５秒後のポート内の様子を示す写真である。
【0086】
その結果、ポート径が３ｍｍである場合、流体を供給した直後から１５秒後を比較すると、ポートの上流側内壁面付近にある流体中の粒子は、１５秒の間に移動していることが明らかになった。
【0087】
これらの結果から、ポート径が大きい場合、ポートの上流側内壁面付近にある流体中の粒子は滞留し、出口に到達するまでの時間が顕著に長くなることが明らかになった。
【0088】
以上の結果から、サンプル供給穴の中心（重心）と、ポートの上流側内壁面との最長距離Ｌが、３ｍｍであると粒子は滞留し、１．５ｍｍであると粒子は滞留しないことが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【0089】
本発明によれば、分離デバイスのサンプル供給部に標的粒子が滞留することを抑制する技術を提供することができる。
【符号の説明】
【0090】
１Ａ…分離デバイス、１Ｂ…分離デバイス、２…流体サンプル、３…バッファー、４…ベース板、５…板状蓋部材、６…分離流路部、１０…サンプル供給部（ポート）、１１…サンプル供給穴、１３…サンプル出口、１４…送液経路、１５…上流側内壁面、２０…バッファー供給部、２１…バッファー供給穴、２２…流路、２３…バッファー出口、２４…拡張部、２５…隔壁、３０…分離領域、３１…合流部、３２…ピラー、４０…第１の回収部、４１…第１の回収流路、４２…第１の回収口、５０…第２の回収部、５１…第２の回収流路、５２…第２の回収口、６０…凝集物除去領域、６１…除去部、６１ａ…ピラー、６２…除去部、６２ａ…ピラー、７０…標的粒子、７１…非標的粒子、７２…目的物質、７３…捕捉粒子、７４…捕捉分子、７５…担体、７６…非目的物質
【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】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
