特開 2025-6982 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】P2025006982

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】流路チップ

(51)【国際特許分類】

   B03B 5/00 20060101AFI20250109BHJP

   B03B 5/62 20060101ALI20250109BHJP

   G01N 35/08 20060101ALI20250109BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20250109BHJP

   C12M 1/26 20060101ALN20250109BHJP

【ＦＩ】

B03B5/00 Z

B03B5/62

G01N35/08 A

G01N37/00 101

C12M1/26

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023108067

(22)【出願日】2023-06-30

(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】110002310

【氏名又は名称】弁理士法人あい特許事務所

(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】河原 克明

【テーマコード（参考）】

2G058

4B029

4D071

【Ｆターム（参考）】

2G058DA07

2G058DA09

4B029AA09

4B029BB11

4B029CC01

4B029CC02

4B029HA05

4D071AA01

4D071AA90

4D071AB03

4D071AB04

4D071DA20

(57)【要約】

【課題】液に含まれる夾雑物を捕捉するとともに、捕捉体の下流側で粒子が滞留または付着することを抑制することが可能な流路チップを提供する。
【解決手段】ＨＤＦチップ１は、試料液供給流路１５と、第１捕捉体３１とを備える。試料液供給流路１５には、粒子を含有する液が流れる。第１捕捉体３１は、試料液供給流路１５内に配置される。第１捕捉体３１は、液に含まれる夾雑物９００を捕捉する。第１捕捉体３１は、翼形状の断面を有する。第１捕捉体３１は、試料液供給流路１５を流れる液の流通方向Ｄ１の上流側に配置される幅広部３１１と、流通方向Ｄ１の下流側に配置される幅狭部３１２とを有する。幅狭部３１２の流通方向Ｄ１に交差する交差方向の幅は、幅広部３１１の交差方向の幅よりも小さい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

粒子を含有する液が流れる第１流路と、
前記第１流路内に配置され、前記液に含まれる夾雑物を捕捉する捕捉体と
を備え、
前記捕捉体は、
翼形状の断面を有し、
前記第１流路を流れる前記液の流通方向の上流側に配置される幅広部と、前記流通方向の下流側に配置される幅狭部とを有し、
前記幅狭部の前記流通方向に交差する交差方向の幅は、前記幅広部の前記交差方向の幅よりも小さい、流路チップ。

【請求項2】

前記第１流路の下流側に配置され、前記液が流れる第２流路と、
前記第２流路から分岐し、前記粒子の一部が流れる複数の第３流路と
を備える、請求項１に記載の流路チップ。

【請求項3】

前記第１流路の流路幅は、前記第２流路の流路幅よりも大きい、請求項２に記載の流路チップ。

【請求項4】

前記捕捉体は、複数設けられ、
複数の前記捕捉体は、
前記第１流路の流路幅方向に互いに所定間隔をおいて配置される複数の第１列捕捉体を有する第１列と、
前記第１列の下流側に隣接して配置され、前記流路幅方向に互いに所定間隔をおいて配置される複数の第２列捕捉体を有する第２列と
を含み、
前記第２列捕捉体は、前記第１列捕捉体の前記幅広部の頂部と前記第１列捕捉体の前記幅狭部の頂部とを通過する直線に重ならない位置に配置される、請求項１から請求項３のいずれか１項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、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、主流路と、主流路から分岐する複数の分岐流路とを含むＨＤＦ部を備えた流路チップが記載されている。流路チップは、主流路の入口に連結する２つの入口流路をさらに備える。一方の入口流路には、サンプル液として血液が流入される。他方の入口流路には、バッファ液が流入される。また、２つの入口流路の各々には、流路チップの高さ方向に延在する複数のピラーが設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【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】

【0004】

特許文献１のような流路チップでは、入口流路に複数のピラーが設けられているため、サンプル液またはバッファ液に含まれる夾雑物を捕捉することができる。

【0005】

しかしながら、本願発明者が鋭意検討した結果、特許文献１のような流路チップでは、血液に含まれる粒子（例えば、がん細胞）の一部は、複数のピラーを通過した後、ピラーの下流側で滞留または付着する場合があることが判明した。このように、ピラーの下流側で粒子が滞留または付着した場合、ＨＤＦ部に到達する粒子（例えば、がん細胞）の数が減少してしまう。また、ピラーの下流側で粒子が滞留または付着した場合、ピラーの下流側で複数の粒子が集まって粒子の塊となった後、粒子の塊が下流側に流れてＨＤＦ部の主流路および／または副流路を詰まらせることがある。特に、粒子が細胞である場合、細胞同士が次々と付着して大きな塊になり、流路を詰まらせやすい。

【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、液に含まれる夾雑物を捕捉するとともに、捕捉体の下流側で粒子が滞留または付着することを抑制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】

【0007】

本発明の一局面による流路チップは、第１流路と、捕捉体とを備える。前記第１流路には、粒子を含有する液が流れる。前記捕捉体は、前記第１流路内に配置される。前記捕捉体は、前記液に含まれる夾雑物を捕捉する。前記捕捉体は、翼形状の断面を有する。前記捕捉体は、前記第１流路を流れる前記液の流通方向の上流側に配置される幅広部と、前記流通方向の下流側に配置される幅狭部とを有する。前記幅狭部の前記流通方向に交差する交差方向の幅は、前記幅広部の前記交差方向の幅よりも小さい。

【0008】

本発明の一態様において、第２流路と、複数の第３流路とを備えてもよい。前記第２流路は、前記第１流路の下流側に配置され、前記液が流れてもよい。前記複数の副流路は、前記第２流路から分岐し、前記粒子の一部が流れてもよい。

【0009】

本発明の一態様において、前記第１流路の流路幅は、前記第２流路の流路幅よりも大きくてもよい。

【0010】

本発明の一態様において、前記捕捉体は、複数設けられてもよい。複数の前記捕捉体は、第１列と、第２列とを含んでもよい。前記第１列は、前記第１流路の流路幅方向に互いに所定間隔をおいて配置される複数の第１列捕捉体を有してもよい。前記第２列は、前記第１列の下流側に隣接して配置されてもよい。前記第２列は、前記流路幅方向に互いに所定間隔をおいて配置される複数の第２列捕捉体を有してもよい。前記第２列捕捉体は、前記第１列捕捉体の前記幅広部の頂部と前記第１列捕捉体の前記幅狭部の頂部とを通過する直線に重ならない位置に配置されてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、液に含まれる夾雑物を捕捉するとともに、捕捉体の下流側で粒子が滞留または付着することを抑制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】

【0012】

【図1】本発明の第１実施形態によるＨＤＦチップを備える分離装置の構造を模式的に示す平面図である。

【図2】第１実施形態のＨＤＦチップの第１捕捉体周辺の構造を模式的に示す平面図である。

【図3】第１実施形態のＨＤＦチップの第１捕捉体の構造を模式的に示す図である。

【図4】ＨＤＦチップ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5】ＨＤＦの動作原理を説明するための模式図である。

【図6】第１実施形態の変形例によるＨＤＦチップの構造を模式的に示す平面図である。

【図7】本発明の第２実施形態によるＨＤＦチップを備える分離装置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】

【0013】

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。

【0014】

（第１実施形態）
図１～図５を参照して、本発明の第１実施形態によるＨＤＦチップ１を備える分離装置１００を説明する。図１は、本発明の第１実施形態によるＨＤＦチップ１を備える分離装置１００の構造を模式的に示す平面図である。

【0015】

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、粒子の分離および／または濃縮を目的としたマイクロ流路チップである。本実施形態では、ＨＤＦチップ１は、例えば、病理診断に用いることができる。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。なお、ＨＤＦチップ１は、本発明の「流路チップ」の一例である。

【0016】

ＨＤＦチップ１は、試料液供給流路１５と、第１捕捉体３１とを少なくとも備える。本実施形態では、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、第１捕捉体３１と、輸送液供給流路１７と、第２捕捉体３３と、上流側合流部１９と、収集部２１と、第１出口２３と、第２出口２５とを備える。なお、試料液供給流路１５は、本発明の「第１流路」の一例である。また、第１捕捉体３１は、本発明の「捕捉体」の一例である。また、主流路１１は、本発明の「第２流路」の一例である。また、副流路１３は、本発明の「第３流路」の一例である。

【0017】

主流路１１、複数の副流路１３、試料液供給流路１５、第１捕捉体３１、輸送液供給流路１７、第２捕捉体３３、上流側合流部１９、収集部２１、第１出口２３および第２出口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。具体的には、主流路１１、副流路１３、試料液供給流路１５、第１捕捉体３１、輸送液供給流路１７、第２捕捉体３３、上流側合流部１９、収集部２１、第１出口２３および第２出口２５を構成する面の全部または一部は、例えば、金属、絶縁体、半導体、ＰＤＭＳ（ジメチルポリシロキサン）、ガラスおよび／またはフォトレジストによって構成されている。

【0018】

試料液供給流路１５には、試料液５１０が流れる。試料液供給流路１５は、試料液５１０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。

【0019】

試料液５１０は、粒子を含有した液である。試料液５１０は、特に限定されるものではないが、例えば、血液である。粒子の粒径は、例えば、数十μｍ以下である。本実施形態では、粒子の粒径は、例えば、１μｍ以上２０μｍ以下である。

【0020】

粒子の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、球状であることが好ましい。ただし、粒子の形状は、球状以外の形状であってもよい。また、本実施形態において、粒子とは、１つの個体からなる粒子であってもよいし、複数の微粒子が集まって１つの塊となった微粒子群であってもよい。また、粒子は、点対称または線対称に形成されていてもよいし、非点対称または非線対称に形成されていてもよい。また、粒子は、表面に凹凸が形成されていなくてもよいし、表面に凹凸が形成されていてもよい。

【0021】

試料液供給流路１５は、試料液入口１５１と、上流側流路１５２と、下流側流路１５３とを有する。試料液入口１５１は、試料液供給流路１５の上流端に配置される。試料液入口１５１には、後述するように、試料液５１０が供給される。

【0022】

上流側流路１５２は、試料液入口１５１に接続される。上流側流路１５２には、試料液入口１５１に供給された試料液５１０が流入する。上流側流路１５２は、試料液５１０を上流側（試料液入口１５１側）から下流側（下流側流路１５３側）に向かって流通させる。

【0023】

下流側流路１５３は、上流側流路１５２に接続される。下流側流路１５３は、試料液５１０を上流側（上流側流路１５２側）から下流側（主流路１１側）に向かって流通させる。

【0024】

試料液供給流路１５のうちの第１捕捉体３１が配置される部分（ここでは、上流側流路１５２）の流路幅は、主流路１１の流路幅よりも大きい。また、試料液供給流路１５のうちの第１捕捉体３１が配置される部分（ここでは、上流側流路１５２）の流路幅は、下流側流路１５３の流路幅よりも大きい。

【0025】

図２は、第１実施形態のＨＤＦチップ１の第１捕捉体３１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、第１捕捉体３１は、試料液供給流路１５内に配置される。具体的には、第１捕捉体３１は、上流側流路１５２内に配置される。第１捕捉体３１は、液（ここでは、試料液５１０）に含まれる夾雑物９００を捕捉する。つまり、第１捕捉体３１は、フィルタとしての機能を有する。夾雑物９００は、例えば、ゴミ、埃または塵である。

【0026】

第１捕捉体３１は、翼形状の断面を有する。具体的には、第１捕捉体３１は、例えば、柱状または棒状に形成されている。そして、第１捕捉体３１の延びる方向と直交する方向に第１捕捉体３１を切断した断面は、翼形状を有する。言い換えると、延びる方向と直交する方向に沿った第１捕捉体３１の断面は、翼形状を有する。

【0027】

第１捕捉体３１は、上流側流路１５２内を横断するように配置される。本実施形態では、第１捕捉体３１は、上流側流路１５２の下面から上面まで延びる。つまり、第１捕捉体３１は、上流側流路１５２内で、ＨＤＦチップ１の厚み方向（図２の紙面に対して垂直方向）に延びる。なお、第１捕捉体３１と上流側流路１５２の下面との間、または、第１捕捉体３１と上流側流路１５２の上面との間に、隙間が形成されていてもよい。なお、第１捕捉体３１は、上流側流路１５２内において、液（ここでは、試料液５１０）の流通方向Ｄ１に対して交差する流路幅方向に延びてもよい。

【0028】

図３は、第１実施形態のＨＤＦチップ１の第１捕捉体３１の構造を模式的に示す図である。なお、図３では、液の流れを破線矢印で描いている。図３に示すように、第１捕捉体３１は、幅広部３１１と、幅狭部３１２とを有する。幅広部３１１は、試料液供給流路１５を流れる液（ここでは、試料液５１０）の流通方向Ｄ１の上流側に配置される。つまり、幅広部３１１は、第１捕捉体３１のうちの上流側の部分に配置される。幅狭部３１２は、流通方向Ｄ１の下流側に配置される。つまり、幅狭部３１２は、幅広部３１１に対して下流側に配置される。また、幅狭部３１２は、第１捕捉体３１のうちの下流側の部分に配置される。幅狭部３１２の流通方向Ｄ１に交差する交差方向の幅は、幅広部３１１の流通方向Ｄ１に交差する方向の幅よりも小さい。

【0029】

本実施形態では、上記のように、翼形状の断面を有する第１捕捉体３１を試料液供給流路１５内に配置し、第１捕捉体３１の幅広部３１１を上流側に配置し、第１捕捉体３１の幅狭部３１２を下流側に配置する。従って、試料液供給流路１５内に液を流した際に、第１捕捉体３１の下流側で流れの剥離（ｆｌｏｗ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）が生じることを抑制できる。このため、試料液５１０に含有される粒子が第１捕捉体３１の下流側で滞留または付着することを抑制できる。

【0030】

このように、試料液５１０に含有される粒子が第１捕捉体３１の下流側で滞留または付着することを抑制できるので、主流路１１に到達する粒子（ここでは、細胞）の数が減少することを抑制できる。また、第１捕捉体３１の下流側で複数の粒子が集まって粒子の塊になることを抑制できる。このため、粒子の塊が下流側に流れて主流路１１および／または副流路１３を詰まらせることを抑制できる。特に、主流路１１に到達させたい粒子（以下、目的の粒子と記載することがある）が細胞である場合、細胞同士が次々と付着して大きな塊になるおそれがある。よって、目的の粒子が細胞である場合に、粒子が第１捕捉体３１の下流側で滞留または付着することを抑制することは、特に有効である。

【0031】

上述したように、第１捕捉体３１は、翼形状の断面を有する。翼形状の種類は、特に限定されるものではないが、例えば、ＮＡＣＡ４桁系、ＮＡＣＡ５桁系、ＮＡＣＡ６系、ジューコフスキー等を用いることができる。翼形状の種類および／またはサイズは、例えば、液の流速、液の粘性、粒子の密度、粒子のサイズ、流路幅、または、流路高さ等に応じて決められてもよい。なお、第１捕捉体３１は、流線形の断面を有する。第１捕捉体３１の断面全体が流線形であることが好ましいが、第１捕捉体３１の断面の一部が流線形であってもよい。

【0032】

また、本実施形態では、第１捕捉体３１は、第１捕捉体３１の幅方向（長手方向に交差する方向）に対称に形成されている。本実施形態では、第１捕捉体３１は、流路幅方向に対称に形成されている。ただし、第１捕捉体３１は、第１捕捉体３１の幅方向、流路幅方向または所定の方向に対称に形成されていなくてもよい。つまり、第１捕捉体３１は、非対称形状であってもよい。

【0033】

また、本実施形態では、第１捕捉体３１は、流通方向Ｄ１と略平行に配置される。具体的には、第１捕捉体３１の上流側から下流側に向かう方向に延びる中心線は、流通方向Ｄ１と略平行に配置される。なお、第１捕捉体３１の中心線は、流通方向Ｄ１に対して傾斜して配置されてもよい。

【0034】

図２に示すように、本実施形態では、第１捕捉体３１は、複数設けられている。つまり、本実施形態では、複数の第１捕捉体３１によってフィルタが構成されている。複数の第１捕捉体３１は、特に限定されるものではないが、例えば、千鳥状に配置されている。具体的には、複数の第１捕捉体３１は、複数の列状に形成されている。複数の第１捕捉体３１は、第１列３２１と、第２列３２２とを含む。本実施形態では、複数の第１捕捉体３１は、第１列３２１と、第２列３２２と、第３列３２３とを含む。第１列３２１は、試料液供給流路１５の流路幅方向に互いに所定間隔をおいて配置される複数の第１列捕捉体３２１１を有する。第２列３２２は、流路幅方向に互いに所定間隔をおいて配置される複数の第２列捕捉体３２２１を有する。第３列３２３は、流路幅方向に互いに所定間隔をおいて配置される複数の第３列捕捉体３２３１を有する。従って、複数の第１捕捉体３１は、複数の第１列捕捉体３２１１と、複数の第２列捕捉体３２２１と、複数の第３列捕捉体３２３１とを有する。なお、第１列捕捉体３２１１同士の間隔（所定間隔）と、第２列捕捉体３２２１同士の間隔（所定間隔）と、第３列捕捉体３２３１同士の間隔（所定間隔）とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施形態では、第１列捕捉体３２１１同士の間隔（所定間隔）と、第２列捕捉体３２２１同士の間隔（所定間隔）と、第３列捕捉体３２３１同士の間隔（所定間隔）とは、同じである。

【0035】

第２列３２２は、第１列３２１の下流側に隣接して配置される。第３列３２３は、第２列３２２の下流側に隣接して配置される。

【0036】

また、本実施形態では、第２列捕捉体３２２１は、第１列捕捉体３２１１の幅広部３１１の頂部３１１１（図３参照）と第１列捕捉体３２１１の幅狭部３１２の頂部３１２１（図３参照）とを通過する直線Ｌ１に重ならない位置に配置される。頂部３１１１は、幅広部３１１の上流端である。頂部３１２１は、幅狭部３１２の下流端である。また、本実施形態では、流通方向Ｄ１から見て、第１列捕捉体３２１１と第２列捕捉体３２２１とは、重ならない位置に配置される。なお、本実施形態では、直線Ｌ１は、第１捕捉体３１の中心線である。

【0037】

また、本実施形態では、第３列捕捉体３２３１は、第２列捕捉体３２２１の幅広部３１１の頂部３１１１と第２列捕捉体３２２１の幅狭部３１２の頂部３１２１とを通過する直線Ｌ２に重ならない位置に配置される。また、本実施形態では、第２列捕捉体３２２１と第３列捕捉体３２３１とは、流通方向Ｄ１から見て重ならない位置に配置される。

【0038】

隣接する第１捕捉体３１同士の間の距離は、液に含有される粒子（ここでは、細胞）よりも大きいことが好ましいが、液に含有される粒子よりも小さくてもよい。本実施形態では、隣接する第１捕捉体３１同士の間の距離は、液に含有される粒子のうち最も大きい粒子（例えば、がん細胞）の粒径の１．１倍以上５倍以下であり、好ましくは、１．５倍以上３倍以下である。または、本実施形態では、隣接する第１捕捉体３１同士の間の距離は、液に含有される粒子のうち最も大きい粒子（例えば、がん細胞）の粒径に比べて、１μｍ以上１００μｍ以下大きく、好ましくは、５μｍ以上５０μｍ以下大きい。なお、隣接する第１捕捉体３１同士の間の距離は、夾雑物９００に比べて小さいことが好ましいが、夾雑物９００に比べて大きくてもよい。

【0039】

図１に示すように、輸送液供給流路１７には、輸送液５２０が流れる。輸送液供給流路１７は、輸送液５２０を主流路１１に供給するための流路である。輸送液５２０は、例えば、所定の粒径よりも大きい粒子を輸送するための液である。本実施形態では、輸送液５２０は、副流路１３に流れ込まない粒子を、主流路１１の下流側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。

【0040】

輸送液５２０は、例えば、粒子を含有しない液である。輸送液５２０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。

【0041】

輸送液供給流路１７は、輸送液入口１７１と、上流側流路１７２と、下流側流路１７３とを有する。輸送液入口１７１は、輸送液供給流路１７の上流端に配置される。輸送液入口１７１には、後述するように、輸送液５２０が供給される。

【0042】

上流側流路１７２は、輸送液入口１７１に接続される。上流側流路１７２には、輸送液入口１７１に供給された輸送液５２０が流入する。上流側流路１７２は、輸送液５２０を上流側（輸送液入口１７１側）から下流側（下流側流路１７３側）に向かって流通させる。

【0043】

下流側流路１７３は、上流側流路１７２に接続される。下流側流路１７３は、輸送液５２０を上流側（上流側流路１７２側）から下流側（主流路１１側）に向かって流通させる。

【0044】

上流側流路１７２の流路幅は、主流路１１の流路幅よりも大きい。また、上流側流路１７２の流路幅は、下流側流路１７３の流路幅よりも大きい。

【0045】

第２捕捉体３３は、輸送液供給流路１７内に配置される。具体的には、第２捕捉体３３は、上流側流路１７２内に配置される。第２捕捉体３３は、液（ここでは、輸送液５２０）に含まれる夾雑物９００を捕捉する。つまり、第２捕捉体３３は、フィルタとしての機能を有する。

【0046】

第２捕捉体３３は、円形状または四角形状の断面を有する。具体的には、第２捕捉体３３は、例えば、円柱状または四角柱状に形成されている。第２捕捉体３３は、上流側流路１７２の下面から上面まで延びる。

【0047】

なお、第２捕捉体３３は、第１捕捉体３１とは異なり、翼形状の断面を有しないため、第２捕捉体３３の下流側で流れの剥離（ｆｌｏｗ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）が生じる。しかしながら、輸送液５２０には粒子が含有されていないため、第２捕捉体３３の下流側で粒子が滞留または付着することはない。

【0048】

また、第２捕捉体３３は、複数設けられている。つまり、本実施形態では、複数の第２捕捉体３３によってフィルタが構成されている。隣接する第２捕捉体３３同士の間の距離は、例えば、隣接する第１捕捉体３１同士の間の距離と同じ、または、隣接する第１捕捉体３１同士の間の距離よりも小さい。本実施形態では、隣接する第２捕捉体３３同士の間の距離は、隣接する第１捕捉体３１同士の間の距離よりも小さい。

【0049】

試料液供給流路１５と輸送液供給流路１７とは、上流側合流部１９で合流する。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５１０と輸送液供給流路１７を通過した輸送液５２０とは、上流側合流部１９で合流し、主流路１１を流れる。

【0050】

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、液が流れる。本実施形態では、主流路１１には、試料液５１０および輸送液５２０が流れる。

【0051】

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、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。本実施形態では、複数の副流路１３は、主流路１１に対して垂直に接続される。ただし、複数の副流路１３は、主流路１１に対して垂直に接続されることが好ましいが、主流路１１に対して垂直でない角度で接続されてもよい。

【0052】

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。ただし、副流路１３の流路幅に比べて粒径の小さい粒子であっても、副流路１３に流れ込むとは限らない。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５１０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、例えば、がん細胞および白血球等の粒径の大きな粒子を血液から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。

【0053】

図４は、ＨＤＦチップ１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４に示すように、試料液供給流路１５は、試料液５１０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５２０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１１１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１１２に繋がる。

【0054】

図１に示すように、収集部２１は、複数の副流路１３を通過した液を収集する。収集部２１は、複数（ここでは、全て）の副流路１３に繋がっている。また、収集部２１は、第１出口２３に繋がる。収集部２１は、複数の副流路１３を通過した液を収集し、第１出口２３に案内する。

【0055】

複数の副流路１３を通過した液は、収集部２１および第１出口２３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。

【0056】

第２出口２５は、主流路１１の下流端に繋がっている。従って、主流路１１を通過した液は、第２出口２５に流れる。第２出口２５には、少なくとも、試料液５１０に含有される所定の粒径よりも大きい粒子が流れる。本実施形態では、所定の粒径よりも大きい粒子を含有する輸送液５２０が流れる。主流路１１を通過した液（ここでは、輸送液５２０）は、第２出口２５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。

【0057】

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３５と、輸送液送液部３６とをさらに備える。分離装置１００は、試料液送液部３５と、輸送液送液部３６とを駆動させる制御装置（図示せず）を備えてもよい。試料液送液部３５および輸送液送液部３６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。

【0058】

制御装置は、例えば、制御部および記憶部を含んでもよい。制御部は、例えば、プロセッサを有する。制御部は、例えば、中央処理演算機（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）、または、汎用演算機を有してもよい。記憶部は、例えば、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。記憶部はリムーバブルメディアを含んでいてもよい。

【0059】

試料液送液部３５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５１０を流す。具体的には、試料液送液部３５は、試料液供給流路１５の試料液入口１５１に繋がっている。試料液送液部３５が試料液入口１５１に試料液５１０を供給することによって、試料液５１０は、試料液供給流路１５および主流路１１を流れる。

【0060】

輸送液送液部３６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５２０を流す。具体的には、輸送液送液部３６は、輸送液供給流路１７の輸送液入口１７１に繋がっている。輸送液送液部３６が輸送液入口１７１に輸送液５２０を供給することによって、輸送液５２０は、輸送液供給流路１７および主流路１１を流れる。

【0061】

本実施形態では、試料液送液部３５は、試料液５１０が層流になるように試料液５１０を供給する。輸送液送液部３６は、輸送液５２０が層流になるように輸送液５２０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。

【0062】

次に、図５を参照して、ＨＤＦ２の動作原理について説明する。図５は、ＨＤＦ２の動作原理を説明するための模式図である。図５に示すように、試料液送液部３５が試料液５１０を供給し、輸送液送液部３６が輸送液５２０を供給すると、試料液５１０および輸送液５２０は、主流路１１を流れる。試料液５１０は、副流路１３側の内壁１１１に沿って流れ、輸送液５２０は、副流路１３とは反対側の内壁１１２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１１１から粒子の半径以上離隔した位置を通過する。

【0063】

ここで、主流路１１の流路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１１１および内壁１１２の近傍では、流速が小さくなる。一方、主流路１１のうち内壁１１１および内壁１１２から遠い位置（主流路１１の流路幅方向の中央）では、流速が最も大きくなる。

【0064】

このため、粒径が小さく内壁１１１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１１１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５１０および輸送液５２０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。

【0065】

以上、図１～図５を参照して説明したように、本実施形態では、翼形状の断面を有する第１捕捉体３１を試料液供給流路１５内に配置する。また、第１捕捉体３１の幅広部３１１を上流側に配置し、第１捕捉体３１の幅狭部３１２を下流側に配置する。従って、試料液供給流路１５内に液を流した際に、第１捕捉体３１の下流側で流れの剥離（ｆｌｏｗ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）が生じることを抑制できる。このため、試料液５１０に含有される粒子が第１捕捉体３１の下流側で滞留または付着することを抑制できる。よって、粘性の高い粒子（例えば、細胞）に対しても、ＨＤＦチップ１を用いることができるので、ＨＤＦチップ１の汎用性を向上させることができる。

【0066】

また、上記のように、ＨＤＦチップ１は、試料液供給流路１５の下流側に配置される主流路１１と、主流路１１から分岐する複数の副流路１３とを備える。つまり、ＨＤＦチップ１は、第１捕捉体３１が配置された試料液供給流路１５の下流側にＨＤＦ２（主流路１１および複数の副流路１３）を備える。従って、第１捕捉体３１の下流側で粒子が滞留または付着することを抑制することによって、主流路１１に到達する粒子（ここでは、細胞）の数が減少することを抑制できる。また、第１捕捉体３１の下流側で粒子が滞留または付着することを抑制することによって、第１捕捉体３１の下流側で複数の粒子が集まって粒子の塊になることを抑制できる。このため、粒子の塊が下流側に流れて主流路１１および／または副流路１３を詰まらせることを抑制できる。よって、所定サイズ以下の粒子および／または試料液５１０の液体成分が主流路１１の下流端に到達することを抑制できる。言い換えると、ＨＤＦチップ１の耐久性および／または頑健性を向上させることができる。特に、粒子が細胞である場合、細胞が次々と付着して大きな塊になるおそれがある。よって、粒子が細胞であり、かつ、試料液供給流路１５の下流側にＨＤＦ２が配置される構成において、粒子が第１捕捉体３１の下流側で滞留または付着することを抑制することは、特に有効である。

【0067】

また、上記のように、試料液供給流路１５の流路幅は、主流路１１の流路幅よりも大きい。具体的には、試料液供給流路１５のうちの第１捕捉体３１が配置される部分（ここでは、上流側流路１５２）の流路幅は、主流路１１の流路幅よりも大きい。従って、例えば、第１捕捉体３１を主流路１１に配置する場合に比べて、流路幅のより大きい部分で夾雑物９００を捕捉できる。よって、夾雑物９００により流路が詰まることを抑制できる。

【0068】

また、上記のように、第２列捕捉体３２２１は、第１列捕捉体３２１１の幅広部３１１の頂部３１１１と第１列捕捉体３２１１の幅狭部３１２の頂部３１２１とを通過する直線Ｌ１に重ならない位置に配置される。従って、夾雑物９００が隣接する第１列捕捉体３２１１同士の間を通過した場合であっても、第２列３２２の第２列捕捉体３２２１によって夾雑物９００を容易に捕捉できる。

【0069】

（変形例）
次に、図６を参照して、第１実施形態の変形例によるＨＤＦチップ１を説明する。図６は、第１実施形態の変形例によるＨＤＦチップ１の構造を模式的に示す平面図である。

【0070】

図６に示すように、第１実施形態の変形例によるＨＤＦチップ１では、複数の第１捕捉体３１の一部は、試料液供給流路１５の内壁と一体で形成されている。具体的には、流路幅方向において外側に配置される第１捕捉体３１は、試料液供給流路１５の内壁と一体で形成されている。つまり、流路幅方向において外側に配置される第１捕捉体３１と試料液供給流路１５とは、単一の部材である。また、流路幅方向において外側に配置される第１捕捉体３１の外面は、試料液供給流路１５の内面に連続して形成されている。本変形例では、第１列３２１および第３列３２３の各々の、流路幅方向の両端に配置される第１捕捉体３１は、試料液供給流路１５の内壁と一体で形成されている。

【0071】

第１実施形態の変形例のその他の構成および効果は、上記第１実施形態の構成および効果と同様である。

【0072】

（第２実施形態）
次に、図７を参照して、本発明の第２実施形態によるＨＤＦチップ３０１を備える分離装置３００を説明する。図７は、本発明の第２実施形態によるＨＤＦチップ３０１を備える分離装置３００の構造を模式的に示す平面図である。

【0073】

図７に示すように、本発明の第２実施形態による分離装置３００では、ＨＤＦチップ３０１は、主流路１１と、輸送液供給流路２６と、分離流路２７と、第１回収路５１と、第２回収路５３とを備える。また、ＨＤＦチップ３０１は、ＨＤＦチップ１と同様、複数の副流路１３と、試料液供給流路１５と、第１捕捉体３１と、輸送液供給流路１７と、第２捕捉体３３と、上流側合流部１９と、収集部２１と、第１出口２３とを備える。なお、ＨＤＦチップ３０１は、本発明の「流路チップ」の一例である。

【0074】

輸送液供給流路２６には、輸送液５３０が流れる。輸送液供給流路２６は、輸送液５３０を分離流路２７に供給するための流路である。輸送液５３０は、例えば、後述する誘電泳動により分離された粒子を第１回収路５１に輸送するための液である。輸送液５３０は、例えば、粒子を含有しない液である。なお、輸送液５３０は、特に限定されるものではないが、例えば、輸送液５２０と同じ成分である。

【0075】

分離流路２７は、主流路１１の下流端、および、輸送液供給流路２６の下流端に接続される。例えば、分離流路２７の流路幅は、主流路１１の流路幅、および、輸送液供給流路２６の流路幅よりも大きい。このように、分離流路２７の流路幅を、主流路１１の流路幅よりも大きくすることによって、分離流路２７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。

【0076】

第１回収路５１および第２回収路５３は、分離流路２７の下流端に接続される。つまり、分離流路２７は、第１回収路５１および第２回収路５３に分岐される。

【0077】

ＨＤＦチップ３０１では、第２出口２５は、第２出口２５１および第２出口２５２を含む。第２出口２５１は、第１回収路５１の下流端に繋がっており、第２出口２５２は、第２回収路５３の下流端に繋がっている。

【0078】

ここで、ＨＤＦチップ３０１は、誘電泳動（ＤＥＰ：Ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）によって、分離流路２７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３０１は、分離流路２７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。第２実施形態では、分離装置３００は、交流電源６１を備える。なお、分離装置３００は、交流電源６１を備えなくてもよい。

【0079】

電極５５および電極５７の歯部は、分離流路２７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、分離流路２７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。

【0080】

具体的には、分離流路２７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。分離流路２７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２５１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。

【0081】

第２実施形態による分離装置３００、ＨＤＦチップ３０１、主流路１１、複数の副流路１３、試料液供給流路１５、第１捕捉体３１と、輸送液供給流路１７、第２捕捉体３３と、上流側合流部１９、収集部２１、第１出口２３のその他の構造は、上記第１実施形態の分離装置１００、ＨＤＦチップ１、主流路１１、複数の副流路１３、試料液供給流路１５、第１捕捉体３１と、輸送液供給流路１７、第２捕捉体３３と、上流側合流部１９、収集部２１、第１出口２３と同様である。また、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態の効果と同様である。

【0082】

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。

【0083】

例えば、上記の実施形態では、試料液５１０として血液を用い、輸送液５２０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５１０として血液以外の液を用い、輸送液５２０として培地以外の液を用いてもよい。

【0084】

また、上記第１施形態では、ＨＤＦチップ１がＨＤＦ２を備える例について説明した。また、上記第２実施形態では、ＨＤＦチップ１がＨＤＦ２と、誘電泳動によって粒子を分離する分離流路２７、電極５５および電極５７とを備え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。例えば、流路チップは、ＨＤＦ２と、誘電泳動によって粒子を分離する分離流路２７、電極５５および電極５７との両方を備えなくてもよい。また、流路チップは、ＨＤＦ２を備えず、誘電泳動によって粒子を分離する分離流路２７、電極５５および電極５７を備えてもよい。

【0085】

また、上記の実施形態では、全ての第１捕捉体３１が同一の断面形状および同一の大きさを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、複数の第１捕捉体３１のうちの一部の第１捕捉体３１が、同一の断面形状および同一の大きさを有してもよい。また、例えば、複数の第１捕捉体３１は、互いに異なる幅、長さまたは形状を有してもよい。

【0086】

また、上記の実施形態では、複数の第１捕捉体３１が規則的に配置され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、複数の第１捕捉体３１は、不規則に配置されてもよい。

【0087】

また、上記の実施形態では、例えば、試料液供給流路１５内に、複数の第１捕捉体３１によって構成されるフィルタを１つ設け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、１つの流路内に、複数の第１捕捉体３１によって構成されるフィルタを直列に複数設けてもよい。また、例えば、試料液供給流路１５は分岐していてもよく、分岐した流路の各々に１つ以上のフィルタを設けてもよい。

【0088】

また、上記の実施形態では、試料液供給流路１５が上流側流路１５２および下流側流路１５３を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、試料液供給流路１５は、流路幅が一定の１つの流路によって構成されていてもよい。この場合、試料液供給流路１５の流路幅は、主流路１１の流路幅よりも大きいことが好ましいが、主流路１１の流路幅と同じであってもよい。

【0089】

また、上記第１実施形態では、目的の回収物として、第２出口２５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２３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。

【0090】

また、上記第２実施形態では、第２出口２５１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２５２から目的の粒子を回収してもよい。

【0091】

また、上記の実施形態では、粒子を含有しない液（例えば、輸送液５２０）を用いる例について説明した。つまり、粒子を含有する液（例えば、試料液５１０）に加えて、粒子を含有しない液（例えば、輸送液５２０）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、粒子を含有する液（例えば、試料液５１０）のみを主流路１１に流してもよい。また、例えば、粒子を含有する液（例えば、試料液５１０）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。

【0092】

また、上記の実施形態では、副流路１３が主流路１１の内壁１１１および内壁１１２のうち一方の内壁（内壁１１１）に接続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、副流路１３は、内壁１１１および内壁１１２の両方に接続してもよい。

【0093】

また、上記の実施形態では、ＨＤＦチップ１の流路（例えば、主流路１１および副流路１３）には、センサー等の構造物を配置しない例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、粒子を分離することが可能であれば、ＨＤＦチップ１の流路（例えば、試料液供給流路１５、主流路１１、副流路１３または分離流路２７）内に、物理的、電気的または磁気的なセンサー等の構造物を配置してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0094】

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】

【0095】

１、３０１ ：ＨＤＦチップ（流路チップ）
１１ ：主流路（第２流路）
１３ ：副流路（第３流路）
１５ ：試料液供給流路（第１流路）
３１ ：第１捕捉体（捕捉体）
３１１ ：幅広部
３１２ ：幅狭部
３２１ ：第１列
３２２ ：第２列
９００ ：夾雑物
３１１１ ：頂部
３１２１ ：頂部
３２１１ ：第１列捕捉体
３２２１ ：第２列捕捉体
Ｄ１ ：流通方向
Ｌ１ ：直線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】