JP7709726B2 - Channel chip, separation system, and separation method - Google Patents
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Description
本開示は、流路チップ、分離システム、及び、分離方法に関する。 The present disclosure relates to a channel chip, a separation system, and a separation method.
マイクロ流体デバイスのようなマイクロ空間内の粒子制御技術として、誘電泳動が活用されている。バイオ分野では主に細胞や微生物を対象として特性解析や分離濃縮について様々な研究開発が行われている。形態はさまざまであるが例えば特許文献1が挙げられる。 Dielectrophoresis is used as a particle control technology in microspaces such as microfluidic devices. In the bio field, various research and development projects are being conducted on the characteristics analysis and separation and concentration of cells and microorganisms. There are various forms, but Patent Document 1 is an example.
特許文献1に開示される分離装置は、血中循環癌細胞(特定種類の誘電体粒子)を含む試料液(懸濁液)が所定方向(液流方向)に流れる流路と、置換部と、解析部と、分離部とを備える。分離部は、一対の電極と、電源部と、収集部とを備える。電源部は、交流電圧を発生して、一対の電極間に供給する。これにより、正の誘電泳動力(引力)が癌細胞に作用し、癌細胞は一対の電極に引きつけられながら一対の電極の延在方向に沿って流路を流れ、収集部に収集される。 The separation device disclosed in Patent Document 1 comprises a flow path through which a sample liquid (suspension) containing circulating cancer cells (a specific type of dielectric particles) flows in a predetermined direction (liquid flow direction), a replacement section, an analysis section, and a separation section. The separation section comprises a pair of electrodes, a power supply section, and a collection section. The power supply section generates an AC voltage and supplies it between the pair of electrodes. As a result, a positive dielectrophoretic force (attraction force) acts on the cancer cells, and the cancer cells are attracted to the pair of electrodes and flow through the flow path in the extension direction of the pair of electrodes, and are collected in the collection section.
本開示は、懸濁液からの特定種類の誘電体粒子の分離の精度を向上できる流路チップ、分離システム、及び制御方法を提供する。 The present disclosure provides a flow path chip, a separation system, and a control method that can improve the accuracy of separating a specific type of dielectric particle from a suspension.
本開示の一態様の流路チップは、特定種類の誘電体粒子を含む複数種類の誘電体粒子を含む懸濁液が導入される入口と前記入口から導入された前記懸濁液の複数種類の誘電体粒子が流れる流路とを有する基体と、前記複数種類の誘電体粒子のうち前記特定種類の誘電体粒子を前記流路の幅方向の第1端側に導く第1電極と、前記入口と前記第1電極との間にあって前記複数種類の誘電体粒子を前記流路の幅方向の第2端側に導く第2電極とを備える。 A flow channel chip according to one embodiment of the present disclosure includes a substrate having an inlet into which a suspension containing multiple types of dielectric particles including a specific type of dielectric particles is introduced and a flow channel through which the multiple types of dielectric particles of the suspension introduced from the inlet flow, a first electrode that guides the specific type of dielectric particles among the multiple types of dielectric particles to a first end side in the width direction of the flow channel, and a second electrode that is located between the inlet and the first electrode and guides the multiple types of dielectric particles to a second end side in the width direction of the flow channel.
本開示の一態様の分離システムは、上記の流路チップと、前記懸濁液に含まれる前記特定種類の誘電体粒子を含む前記複数種類の誘電体粒子を前記流路の幅方向の第2端側に導くように前記第2電極の電圧を制御し、かつ、前記複数種類の誘電体粒子のうち前記特定種類の誘電体粒子を前記流路の幅方向の第1端側に導くように前記第1電極の電圧を制御する電圧制御装置とを備える。 A separation system according to one aspect of the present disclosure includes the above-mentioned flow path chip, and a voltage control device that controls the voltage of the second electrode so as to guide the multiple types of dielectric particles, including the specific type of dielectric particles contained in the suspension, to a second end side in the width direction of the flow path, and controls the voltage of the first electrode so as to guide the specific type of dielectric particles among the multiple types of dielectric particles to a first end side in the width direction of the flow path.
本開示の一態様の分離方法は、上記の流路チップを用いる分離方法であって、前記懸濁液に含まれる前記特定種類の誘電体粒子を含む前記複数種類の誘電体粒子を前記流路の幅方向の第2端側に導くように前記第2電極の電圧を制御し、前記複数種類の誘電体粒子のうち前記特定種類の誘電体粒子を前記流路の幅方向の第1端側に導くように前記第1電極の電圧を制御する。 A separation method according to one aspect of the present disclosure is a separation method using the above-mentioned flow channel chip, in which the voltage of the second electrode is controlled so as to guide the multiple types of dielectric particles, including the specific type of dielectric particles contained in the suspension, to a second end side in the width direction of the flow channel, and the voltage of the first electrode is controlled so as to guide the specific type of dielectric particles among the multiple types of dielectric particles to a first end side in the width direction of the flow channel.
本開示の態様によれば、懸濁液からの特定種類の誘電体粒子の分離の精度を向上できる。 According to aspects of the present disclosure, the accuracy of separating specific types of dielectric particles from a suspension can be improved.
[1.実施の形態]
[1.1 実施の形態1]
[1.1.1 概要]
図1は、実施の形態1の分離システム1の構成例のブロック図である。図1の分離システム1は、懸濁液L1からの特定種類の誘電体粒子P1の分離を可能とする。懸濁液L1は、特定種類の誘電体粒子P1を含む複数種類の誘電体粒子を含む。図1の分離システム1は、誘電泳動の原理を利用して、懸濁液L1に含まれる複数種類の誘電体粒子から特定種類の誘電体粒子P1を分離する。本実施の形態では、懸濁液L1は、血液である。複数種類の誘電体粒子は、例えば、血液に含まれる細胞である。血液に含まれる細胞の例としては、がん細胞及び白血球が挙げられる。本実施の形態では、説明を容易にするために、懸濁液L1は、2種類の誘電体粒子P1,P2を含むとする。特定種類の誘電体粒子P1はがん細胞、特に、血中循環癌細胞(CTC)である。誘電体粒子P2は、白血球である。図1の分離システム1は、血液(懸濁液L1)から血中循環癌細胞(特定種類の誘電体粒子P1)を分離するために利用される。
1. Embodiment
1.1 First embodiment
1.1.1 Overview
FIG. 1 is a block diagram of a configuration example of a separation system 1 according to a first embodiment. The separation system 1 of FIG. 1 enables separation of a specific type of dielectric particles P1 from a suspension L1. The suspension L1 includes a plurality of types of dielectric particles including the specific type of dielectric particles P1. The separation system 1 of FIG. 1 separates the specific type of dielectric particles P1 from the plurality of types of dielectric particles included in the suspension L1 by utilizing the principle of dielectrophoresis. In this embodiment, the suspension L1 is blood. The plurality of types of dielectric particles are, for example, cells included in the blood. Examples of cells included in the blood include cancer cells and white blood cells. In this embodiment, for ease of explanation, it is assumed that the suspension L1 includes two types of dielectric particles P1 and P2. The specific type of dielectric particles P1 are cancer cells, particularly circulating cancer cells (CTCs). The dielectric particles P2 are white blood cells. The separation system 1 of FIG. 1 is used to separate circulating cancer cells (specific type of dielectric particles P1) from blood (suspension L1).
図1の分離システム1は、懸濁液L1を流す流路チップ10を備える。図1の流路チップ10は、基体10aと、第1電極50と、第2電極60とを備える。基体10aは、特定種類の誘電体粒子P1を含む複数種類の誘電体粒子P1,P2を含む懸濁液L1が導入される入口21と、入口21から導入された懸濁液L1の複数種類の誘電体粒子P1,P2が流れる流路30とを有する。第1電極50は、複数種類の誘電体粒子P1,P2のうち特定種類の誘電体粒子P1を流路30の幅方向W1の第1端311側に導く。第2電極60は、入口21と第1電極50との間にあって複数種類の誘電体粒子P1,P2を流路30の幅方向W1の第2端312側に導く。 The separation system 1 in FIG. 1 includes a flow path chip 10 through which the suspension L1 flows. The flow path chip 10 in FIG. 1 includes a base 10a, a first electrode 50, and a second electrode 60. The base 10a has an inlet 21 into which the suspension L1 containing multiple types of dielectric particles P1 and P2 including a specific type of dielectric particle P1 is introduced, and a flow path 30 through which the multiple types of dielectric particles P1 and P2 of the suspension L1 introduced from the inlet 21 flow. The first electrode 50 guides the specific type of dielectric particles P1 of the multiple types of dielectric particles P1 and P2 to the first end 311 side of the width direction W1 of the flow path 30. The second electrode 60 is between the inlet 21 and the first electrode 50 and guides the multiple types of dielectric particles P1 and P2 to the second end 312 side of the width direction W1 of the flow path 30.
図1の流路チップ10では、入口21と第1電極50との間に第2電極60が配置されている。第2電極60は、複数種類の誘電体粒子P1,P2を流路30の幅方向W1の第2端312側に導くことができる。つまり、第1電極50により複数種類の誘電体粒子P1,P2のうち特定種類の誘電体粒子P1を流路30の幅方向W1の第1端311側に導く前に、第2電極60により複数種類の誘電体粒子P1,P2を流路30の幅方向W1の第2端312側に位置させることが可能である。これによって、複数種類の誘電体粒子P1,P2のうちの特定種類の誘電体粒子P1以外の誘電体粒子P2が流路30の幅方向W1の第1端311側に存在する確率を減らすことができる。したがって、流路チップ10によれば、懸濁液L1からの特定種類の誘電体粒子P1の分離の精度を向上できる。 In the flow channel chip 10 of FIG. 1, the second electrode 60 is disposed between the inlet 21 and the first electrode 50. The second electrode 60 can guide the multiple types of dielectric particles P1 and P2 to the second end 312 of the width direction W1 of the flow channel 30. In other words, before the first electrode 50 guides the specific type of dielectric particles P1 among the multiple types of dielectric particles P1 and P2 to the first end 311 of the width direction W1 of the flow channel 30, the second electrode 60 can position the multiple types of dielectric particles P1 and P2 on the second end 312 of the width direction W1 of the flow channel 30. This can reduce the probability that the dielectric particles P2 other than the specific type of dielectric particles P1 among the multiple types of dielectric particles P1 and P2 are present on the first end 311 of the width direction W1 of the flow channel 30. Therefore, according to the flow channel chip 10, the accuracy of separation of the specific type of dielectric particles P1 from the suspension L1 can be improved.
[1.1.2 詳細]
以下、実施の形態1の流路チップ10及び分離システム1について更に説明する。図1に示すように、分離システム1は、流路チップ10と、電圧制御装置11と、解析装置12とを備える。
[1.1.2 Details]
The following further describes the channel chip 10 and the separation system 1 of the first embodiment. As shown in FIG.
[1.1.2.1 流路チップ]
流路チップ10は、懸濁液L1からの特定種類の誘電体粒子P1の分離のためのマイクロ流路を構成する。分離システム1においては、懸濁液L1は、流路チップ10に流され、流路チップ10内において懸濁液L1から特定種類の誘電体粒子P1が分離される。分離システム1では、流路チップ10は、コンタミネーションの防止の観点から、使い捨て可能に構成される。
[1.1.2.1 Flow Channel Chip]
The flow channel chip 10 constitutes a micro flow channel for separating a specific type of dielectric particles P1 from the suspension liquid L1. In the separation system 1, the suspension liquid L1 is flowed through the flow channel chip 10, and the specific type of dielectric particles P1 are separated from the suspension liquid L1 in the flow channel chip 10. In the separation system 1, the flow channel chip 10 is configured to be disposable from the viewpoint of preventing contamination.
図2は、流路チップ10の概略平面図である。図2の流路チップ10は、基体10aと、第1電極50と、第2電極60と、第1電極パッド71,72と、第2電極パッド81,82とを備える。 Figure 2 is a schematic plan view of the flow channel chip 10. The flow channel chip 10 in Figure 2 includes a base body 10a, a first electrode 50, a second electrode 60, first electrode pads 71 and 72, and second electrode pads 81 and 82.
基体10aは、入口21,22と、流路30と、複数の収集部40-1,40-2(以下、総称して符号40を付す)とを有する。基体10aは、流路チップ10の外形を規定する部分である。本実施の形態では、基体10aは、矩形の板状である。基体10aは、例えば、ガラス又はシリコーン(例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS))製の基板等を用いて形成される。一例として、基体10aは、第1電極50と第2電極60と第1電極パッド71,72と第2電極パッド81,82とが表面に形成された第1基板(例えば、ガラス基板)に、入口21と入口22と流路30と複数の収集部40-1,40-2とにそれぞれ対応する空間が表面に形成された第2基板(例えば、PDMS基板)を張り付けて構成されてよい。 The base 10a has the inlets 21 and 22, the flow channel 30, and a number of collecting parts 40-1 and 40-2 (hereinafter collectively referred to as 40). The base 10a is a part that defines the outer shape of the flow channel chip 10. In this embodiment, the base 10a is a rectangular plate. The base 10a is formed, for example, using a substrate made of glass or silicone (for example, polydimethylsiloxane (PDMS)). As an example, the base 10a may be configured by attaching a second substrate (for example, a PDMS substrate) on which spaces corresponding to the inlets 21 and 22, the flow channel 30, and the multiple collecting parts 40-1 and 40-2 are formed, to a first substrate (for example, a glass substrate) on which the first electrode 50, the second electrode 60, the first electrode pads 71 and 72, and the second electrode pads 81 and 82 are formed on the surface.
入口21は、図1に示すように、基体10aにおいて懸濁液L1が導入される部分である。入口21は、例えば、懸濁液L1の供給源にチューブにより接続され、チューブを介して懸濁液L1が供給される。入口22は、図1に示すように、基体10aにおいて置換液L2が導入される部分である。置換液L2は、例えば、懸濁液L1から不要成分を除去して、懸濁液L1の複数種類の誘電体粒子P1,P2を搬送するために用いられる。不要成分は、懸濁液L1からの特定種類の誘電体粒子P1の分離において不要な成分である。不要成分としては、血液に含まれる赤血球等の小型細胞P3及び溶液が挙げられる。置換液L2は、複数種類の誘電体粒子P1,P2の搬送が可能で、複数種類の誘電体粒子P1,P2への誘電泳動力を作用させることを阻害しないように選択されてよい。特に、置換液L2は特定種類の誘電体粒子P1の分離を容易にするために、懸濁液L1の溶液よりも導電率が低い液体が利用される。ただし、懸濁液L1の溶液の導電率が低い場合はその限りではない。 As shown in FIG. 1, the inlet 21 is a portion of the substrate 10a into which the suspension L1 is introduced. The inlet 21 is connected to a supply source of the suspension L1 by a tube, for example, and the suspension L1 is supplied through the tube. The inlet 22 is a portion of the substrate 10a into which the replacement liquid L2 is introduced, as shown in FIG. 1. The replacement liquid L2 is used, for example, to remove unnecessary components from the suspension L1 and transport multiple types of dielectric particles P1 and P2 of the suspension L1. The unnecessary components are components that are unnecessary in the separation of a specific type of dielectric particle P1 from the suspension L1. Examples of the unnecessary components include small cells P3 such as red blood cells contained in blood and a solution. The replacement liquid L2 may be selected so as to be capable of transporting multiple types of dielectric particles P1 and P2 and not to inhibit the application of the dielectrophoretic force to the multiple types of dielectric particles P1 and P2. In particular, the replacement liquid L2 is a liquid having a lower conductivity than the solution of the suspension L1 in order to facilitate the separation of the specific type of dielectric particle P1. However, this does not apply if the conductivity of the suspension L1 solution is low.
流路30は、基体10aにおいて入口21から導入された懸濁液L1の複数種類の誘電体粒子P1,P2が流れる部分である。図2に示すように、流路30は、主流路31と、連結流路32と、複数(図示例では2つ)の分岐流路33-1,33-2(以下、総称して符号33を付す)と、接続路34、35と、フィルタ90とを含む。本実施の形態では、流路30における基体10aの第1基板側の面を底面とし、流路30における基体10aの第2基板側の面を上面とする。 The flow path 30 is a portion of the base 10a through which multiple types of dielectric particles P1, P2 of the suspension L1 introduced from the inlet 21 flow. As shown in FIG. 2, the flow path 30 includes a main flow path 31, a connecting flow path 32, multiple (two in the illustrated example) branch flow paths 33-1, 33-2 (hereinafter collectively referred to as 33), connection paths 34, 35, and a filter 90. In this embodiment, the surface of the flow path 30 facing the first substrate of the base 10a is the bottom surface, and the surface of the flow path 30 facing the second substrate of the base 10a is the top surface.
主流路31は、流路30の主体を構成する。主流路31は、流路30において特定種類の誘電体粒子P1の分離をするための部分である。本実施の形態では、主流路31は、平面視において(基体10aの厚み方向から見て)矩形状である。主流路31は、主流路31の長さ方向に直交する面での断面形状は矩形状である。主流路31の幅方向は、流路30の幅方向W1に対応する。主流路31の幅方向W1の第1端311及び第2端312は、流路30の幅方向W1の第1端及び第2端に対応する。図2に示すように、主流路31には、第1電極50が配置される。この点については後に詳しく説明する。 The main flow path 31 constitutes the main part of the flow path 30. The main flow path 31 is a part for separating a specific type of dielectric particle P1 in the flow path 30. In this embodiment, the main flow path 31 is rectangular in plan view (seen from the thickness direction of the substrate 10a). The cross-sectional shape of the main flow path 31 is rectangular in a plane perpendicular to the length direction of the main flow path 31. The width direction of the main flow path 31 corresponds to the width direction W1 of the flow path 30. The first end 311 and the second end 312 of the width direction W1 of the main flow path 31 correspond to the first end and the second end of the width direction W1 of the flow path 30. As shown in FIG. 2, a first electrode 50 is arranged in the main flow path 31. This point will be explained in detail later.
連結流路32は、流路30において主流路31と入口21との間の部分である。したがって、連結流路32は、主流路31に対して上流側(図2における左側)に位置する。本実施の形態では、連結流路32は、平面視において(基体10aの厚み方向から見て)矩形状である。連結流路32は、連結流路32の長さ方向に直交する面での断面形状は矩形状である。連結流路32の長さ方向の第1端が入口21に接続され、連結流路32の長さ方向の第2端が主流路31に接続される。連結流路32の幅方向は、流路30の幅方向W1に対応する。連結流路32の幅方向W1の第1端321及び第2端322は、流路30の幅方向W1の第1端及び第2端に対応する。本実施の形態では、連結流路32の幅は、主流路の幅より狭い。図2に示すように、連結流路32には、第2電極60が配置される。この点については後に詳しく説明する。 The connecting flow path 32 is a portion between the main flow path 31 and the inlet 21 in the flow path 30. Therefore, the connecting flow path 32 is located upstream (left side in FIG. 2) with respect to the main flow path 31. In this embodiment, the connecting flow path 32 is rectangular in plan view (seen from the thickness direction of the base body 10a). The connecting flow path 32 has a rectangular cross-sectional shape in a plane perpendicular to the length direction of the connecting flow path 32. A first end in the length direction of the connecting flow path 32 is connected to the inlet 21, and a second end in the length direction of the connecting flow path 32 is connected to the main flow path 31. The width direction of the connecting flow path 32 corresponds to the width direction W1 of the flow path 30. The first end 321 and the second end 322 in the width direction W1 of the connecting flow path 32 correspond to the first end and the second end in the width direction W1 of the flow path 30. In this embodiment, the width of the connecting flow path 32 is narrower than the width of the main flow path. As shown in FIG. 2, a second electrode 60 is arranged in the connecting flow path 32. This point will be explained in detail later.
複数の分岐流路33-1,33-2は、流路30において、主流路31で互いに分離された誘電体粒子P1,P2同士が再び混ざらないように誘電体粒子P1,P2を搬送する部分である。複数の分岐流路33-1,33-2は、主流路31において連結流路32とは反対側にある。したがって、各分岐流路33は、主流路31に対して下流側(図2における右側)に位置する。分岐流路33-1は、主流路31の幅方向W1の第1端311側に接続される。図1に示すように、分岐流路33-1は、主流路31で分離された特定種類の誘電体粒子P1が流れる部分である。分岐流路33-2は、主流路31の幅方向W1の第2端312側に接続される。図2に示すように、分岐流路33-1は、複数種類の誘電体粒子P1,P2から特定種類の誘電体粒子P1が分離された残りの誘電体粒子P2が流れる部分である。 The branch flow paths 33-1 and 33-2 are portions of the flow path 30 that transport the dielectric particles P1 and P2 separated from each other in the main flow path 31 so that they do not mix again. The branch flow paths 33-1 and 33-2 are on the opposite side of the main flow path 31 from the connecting flow path 32. Therefore, each branch flow path 33 is located downstream (on the right side in FIG. 2) with respect to the main flow path 31. The branch flow path 33-1 is connected to the first end 311 side of the width direction W1 of the main flow path 31. As shown in FIG. 1, the branch flow path 33-1 is a portion through which the specific type of dielectric particles P1 separated in the main flow path 31 flows. The branch flow path 33-2 is connected to the second end 312 side of the width direction W1 of the main flow path 31. As shown in FIG. 2, the branch flow path 33-1 is a portion through which the remaining dielectric particles P2 flow after the specific type of dielectric particles P1 is separated from the multiple types of dielectric particles P1 and P2.
接続路34は、流路30において入口21と連結流路32とを接続する部分である。接続路34は、連結流路32の長さ方向の第1端と入口21との間に位置する。接続路35は、流路30において入口22と連結流路32とを接続する部分である。接続路35は、連結流路32の長さ方向の第1端側において連結流路32の幅方向W1の第1端321と入口22との間に位置する。 The connection path 34 is a portion of the flow path 30 that connects the inlet 21 and the connecting flow path 32. The connection path 34 is located between the first end in the longitudinal direction of the connecting flow path 32 and the inlet 21. The connection path 35 is a portion of the flow path 30 that connects the inlet 22 and the connecting flow path 32. The connection path 35 is located on the first end side in the longitudinal direction of the connecting flow path 32 between the first end 321 in the width direction W1 of the connecting flow path 32 and the inlet 22.
フィルタ90は、流路30において入口21と第2電極60との間にある。フィルタ90は、流路30の幅方向W1の第2端側に接続される。フィルタ90は、懸濁液L1から複数種類の誘電体粒子P1,P2よりサイズが小さい粒子を除去する。フィルタ90は、サイズにより粒子の分離を行う。複数種類の誘電体粒子P1,P2よりサイズが小さい粒子は、複数種類の誘電体粒子P1,P2のうち最もサイズが小さい誘電体粒子よりサイズが小さい粒子である。本実施の形態では、複数種類の誘電体粒子P1,P2よりサイズが小さい粒子は、懸濁液L1の上述の不要成分である赤血球等の小型細胞P3である。図2のフィルタ90は、水力学的濾過法(hydrodynamic filtration;HDF)の原理により、懸濁液L1から複数種類の誘電体粒子P1,P2を分離する。具体的には、図2のフィルタ90は、収集部91と、複数の排出路92と、連結路93とを備える。複数の排出路92の寸法(長さ、幅、及び高さ)は、複数の排出路92が接続される連結流路32の寸法より小さいが、複数種類の誘電体粒子P1,P2よりサイズが小さい粒子を通すように設定される。複数の排出路92の長さ方向の第1端は、連結流路32の長さ方向の第1端側において連結流路32の幅方向W1の第2端322に接続される。複数の排出路92は、流路30において接続路35より下流側にある。これによって、入口21及び接続路34を経由して連結流路32に入った懸濁液L1の不要成分が、入口22及び接続路35を経由して連結流路32に入った置換液L2により複数の排出路92に押し出される。複数種類の誘電体粒子P1,P2は、複数の排出路92に押し出されることなく、連結流路32の幅方向W1の第2端322側に偏った状態で、連結流路32内を流れる。フィルタ90によれば、複数種類の誘電体粒子P1,P2を、流路30の幅方向W1の第2端側に導くことができる。このように、フィルタ90によっても、複数種類の誘電体粒子P1,P2の流路30の幅方向W1の第2端側への配向は実現されるが、流路30の形状によっては(特に流路30の幅が広くなる場合には)、複数種類の誘電体粒子P1,P2が流路30内を進行するにつれて、複数種類の誘電体粒子P1,P2が分散する傾向を示す。そのため、フィルタ90だけでは、複数種類の誘電体粒子P1,P2を流路30の幅方向W1の第2端側に安定的に位置させることは難しい。連結路93は、複数の排出路92の長さ方向の第2端を収集部91に接続する。これによって、懸濁液L1から除去された不要成分が収集部91に搬送される。収集部91は、例えば、排出口を備え、これによって、懸濁液L1から除去された不要成分を含む溶液S3が流路チップ10から外部に排出される。フィルタ90では、主に排出路92の寸法(長さ、幅、及び高さ)を変えることで所望のサイズ以上の粒子のみを主流路31に導入することができる。 The filter 90 is located between the inlet 21 and the second electrode 60 in the flow path 30. The filter 90 is connected to the second end side of the width direction W1 of the flow path 30. The filter 90 removes particles smaller than the multiple types of dielectric particles P1, P2 from the suspension L1. The filter 90 separates particles by size. The particles smaller than the multiple types of dielectric particles P1, P2 are particles smaller than the smallest dielectric particle among the multiple types of dielectric particles P1, P2. In this embodiment, the particles smaller than the multiple types of dielectric particles P1, P2 are small cells P3 such as red blood cells, which are the above-mentioned unnecessary components of the suspension L1. The filter 90 in FIG. 2 separates the multiple types of dielectric particles P1, P2 from the suspension L1 by the principle of hydrodynamic filtration (HDF). Specifically, the filter 90 in FIG. 2 includes a collection section 91, multiple discharge paths 92, and a connecting path 93. The dimensions (length, width, and height) of the multiple discharge paths 92 are set to be smaller than the dimensions of the connecting flow path 32 to which the multiple discharge paths 92 are connected, but to pass particles smaller in size than the multiple types of dielectric particles P1 and P2. The first ends of the multiple discharge paths 92 in the length direction are connected to the second ends 322 in the width direction W1 of the connecting flow path 32 at the first end side in the length direction of the connecting flow path 32. The multiple discharge paths 92 are located downstream of the connecting path 35 in the flow path 30. As a result, unnecessary components of the suspension L1 that entered the connecting flow path 32 via the inlet 21 and the connecting path 34 are pushed out to the multiple discharge paths 92 by the replacement liquid L2 that entered the connecting flow path 32 via the inlet 22 and the connecting path 35. The multiple types of dielectric particles P1 and P2 flow in the connecting flow path 32 in a state biased toward the second ends 322 in the width direction W1 of the connecting flow path 32 without being pushed out to the multiple discharge paths 92. According to the filter 90, the plurality of types of dielectric particles P1, P2 can be guided to the second end side of the width direction W1 of the flow path 30. In this way, the filter 90 also realizes the orientation of the plurality of types of dielectric particles P1, P2 to the second end side of the width direction W1 of the flow path 30, but depending on the shape of the flow path 30 (particularly when the width of the flow path 30 is wide), the plurality of types of dielectric particles P1, P2 tend to disperse as they proceed through the flow path 30. Therefore, it is difficult to stably position the plurality of types of dielectric particles P1, P2 on the second end side of the width direction W1 of the flow path 30 by the filter 90 alone. The connecting path 93 connects the second ends of the plurality of discharge paths 92 in the length direction to the collecting section 91. As a result, the unnecessary components removed from the suspension L1 are transported to the collecting section 91. The collecting section 91 is provided with, for example, a discharge port, and as a result, the solution S3 containing the unnecessary components removed from the suspension L1 is discharged from the flow path chip 10 to the outside. In the filter 90, only particles of a desired size or larger can be introduced into the main flow path 31 by changing the dimensions (length, width, and height) of the discharge path 92.
複数の収集部40は、流路30の幅方向W1の第1端側に接続される第1収集部40-1と、流路30の幅方向W1の第2端側に接続される第2収集部40-2とを含む。第1収集部40-1は、分岐流路33-1を介して主流路31の幅方向W1の第1端311側に接続される。第1収集部40-1は、分岐流路33-1を流れる特定種類の誘電体粒子P1を収集する。第1収集部40-1は、例えば、排出口を備え、これによって、特定種類の誘電体粒子P1を含む溶液S1を流路チップ10から外部に供給してよい。第2収集部40-2は、分岐流路33-2を介して主流路31の幅方向W1の第2端312側に接続される。第2収集部40-2は、分岐流路33-2を流れる誘電体粒子P2を収集する。第2収集部40-2は、例えば、排出口を備え、これによって、誘電体粒子P2を含む溶液S2を流路チップ10から外部に供給してよい。 The multiple collection units 40 include a first collection unit 40-1 connected to the first end side of the width direction W1 of the flow channel 30, and a second collection unit 40-2 connected to the second end side of the width direction W1 of the flow channel 30. The first collection unit 40-1 is connected to the first end 311 side of the width direction W1 of the main flow channel 31 via the branch flow channel 33-1. The first collection unit 40-1 collects a specific type of dielectric particles P1 flowing through the branch flow channel 33-1. The first collection unit 40-1 may, for example, have an outlet, which allows the solution S1 containing the specific type of dielectric particles P1 to be supplied from the flow channel chip 10 to the outside. The second collection unit 40-2 is connected to the second end 312 side of the width direction W1 of the main flow channel 31 via the branch flow channel 33-2. The second collection unit 40-2 collects the dielectric particles P2 flowing through the branch flow channel 33-2. The second collection section 40-2 may, for example, have an outlet through which the solution S2 containing the dielectric particles P2 may be supplied from the flow channel chip 10 to the outside.
第1電極50は、懸濁液L1の複数種類の誘電体粒子P1,P2のうち特定種類の誘電体粒子P1を流路30の幅方向W1の第1端側に導くために用いられる。本実施の形態では、図2に示すように、第1電極50は、流路30の主流路31に配置され、懸濁液L1の複数種類の誘電体粒子P1,P2のうち特定種類の誘電体粒子P1を主流路31の幅方向W1の第1端311側に導く。第1電極50は、特定種類の誘電体粒子P1に流路30の幅方向W1の第1端(主流路31の幅方向W1の第1端311)側に向かう向きの誘電泳動力を与えるように構成される。一例として、図2に示すように、特定種類の誘電体粒子P1は、流路30を流れる方向の力F11を受けて、流路30内を移動する。第1電極50は、特定種類の誘電体粒子P1に誘電泳動力F12を与えることによって、特定種類の誘電体粒子P1を主流路31の幅方向W1の第1端311側に向かう向きの力F13を作用させる。 The first electrode 50 is used to guide a specific type of dielectric particle P1 among the multiple types of dielectric particles P1 and P2 in the suspension L1 to the first end side in the width direction W1 of the flow path 30. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the first electrode 50 is disposed in the main flow path 31 of the flow path 30, and guides a specific type of dielectric particle P1 among the multiple types of dielectric particles P1 and P2 in the suspension L1 to the first end 311 side in the width direction W1 of the main flow path 31. The first electrode 50 is configured to apply a dielectrophoretic force to the specific type of dielectric particle P1 in a direction toward the first end side in the width direction W1 of the flow path 30 (the first end 311 in the width direction W1 of the main flow path 31). As an example, as shown in FIG. 2, the specific type of dielectric particle P1 receives a force F11 in the direction of flow through the flow path 30 and moves within the flow path 30. The first electrode 50 applies a dielectrophoretic force F12 to the specific type of dielectric particles P1, thereby exerting a force F13 on the specific type of dielectric particles P1 in a direction toward the first end 311 of the width direction W1 of the main flow channel 31.
第1電極50は、流路30の一面に配置される。本実施の形態では、第1電極50は、主流路31の底面に配置される。第1電極50は、例えば、比較的安価な平面電極により形成されてよい。一例として、第1電極50は、基体10aの第1基板に形成される電極層と、電極層上に形成される保護層とを備えて構成されてよい。電極層の材料は、例えば、Al等の金属である。保護層は、例えば、酸化ケイ素である。 The first electrode 50 is disposed on one side of the flow path 30. In this embodiment, the first electrode 50 is disposed on the bottom surface of the main flow path 31. The first electrode 50 may be formed, for example, of a relatively inexpensive planar electrode. As an example, the first electrode 50 may be configured to include an electrode layer formed on the first substrate of the base body 10a and a protective layer formed on the electrode layer. The material of the electrode layer is, for example, a metal such as Al. The protective layer is, for example, silicon oxide.
第1電極50は、第1所定方向D1に並ぶ複数の歯部511,521を有するくし形電極である。第1所定方向D1は、流路30において懸濁液L1が流れる方向(図2における右方向)に沿って流路30の幅方向W1の第1端(図2における上端)から第2端(図2における下端)に向かう方向である。複数の歯部511,521は、複数の第1歯部511と複数の第2歯部521とを含む。第1歯部511と第2歯部521とは交互に並ぶ。複数の第1歯部511は、流路30の幅方向W1の第1端から第2端に向かって延びる。つまり、複数の第1歯部511は、主流路31の幅方向W1の第1端311から第2端312に向かって延びる。複数の第2歯部521は、流路30の幅方向の第2端から第1端に向かって延びる。つまり、複数の第2歯部521は、主流路31の幅方向W1の第2端312から第1端311に向かって延びる。 The first electrode 50 is a comb-shaped electrode having a plurality of teeth 511, 521 arranged in a first predetermined direction D1. The first predetermined direction D1 is a direction from the first end (upper end in FIG. 2) to the second end (lower end in FIG. 2) of the width direction W1 of the flow channel 30 along the direction in which the suspension L1 flows in the flow channel 30 (the right direction in FIG. 2). The plurality of teeth 511, 521 includes a plurality of first teeth 511 and a plurality of second teeth 521. The first teeth 511 and the second teeth 521 are arranged alternately. The plurality of first teeth 511 extend from the first end to the second end of the width direction W1 of the flow channel 30. That is, the plurality of first teeth 511 extend from the first end 311 to the second end 312 of the width direction W1 of the main flow channel 31. The plurality of second teeth 521 extend from the second end to the first end of the width direction of the flow channel 30. In other words, the multiple second teeth 521 extend from the second end 312 to the first end 311 in the width direction W1 of the main flow path 31.
図2の第1電極50は、一対の電極パターン51,52を含む。電極パターン51は、複数の第1歯部511と、主流路31の幅方向W1の第1端311側にあって複数の歯部511の基端を連結する連結部512とを備える。連結部512は流路30の外部にある。電極パターン52は、複数の第2歯部521と、主流路31の幅方向W1の第2端312側にあって複数の第2歯部521の基端を連結する連結部522とを備える。連結部522は流路30の外部にある。 The first electrode 50 in FIG. 2 includes a pair of electrode patterns 51, 52. The electrode pattern 51 includes a plurality of first tooth portions 511 and a connecting portion 512 that is located on the first end 311 side of the width direction W1 of the main flow channel 31 and connects the base ends of the plurality of tooth portions 511. The connecting portion 512 is located outside the flow channel 30. The electrode pattern 52 includes a plurality of second tooth portions 521 and a connecting portion 522 that is located on the second end 312 side of the width direction W1 of the main flow channel 31 and connects the base ends of the plurality of second tooth portions 521. The connecting portion 522 is located outside the flow channel 30.
第2電極60は、入口21と第1電極50との間にある。第2電極60は、懸濁液L1の複数種類の誘電体粒子P1,P2を流路30の幅方向W1の第2端312側に導くために用いられる。図3は、流路チップ10の第2電極60の周辺の部位の拡大図である。図3では、図面を簡略化するために、第2電極60のみを図示している。図3に示すように、第2電極60は、流路30の連結流路32に配置され、懸濁液L1の複数種類の誘電体粒子P1,P2を連結流路32の幅方向W1の第2端322側に導く。第2電極60は、複数種類の誘電体粒子P1,P2に流路30の幅方向W1の第2端(連結流路32の幅方向W1の第2端322)側に向かう向きの誘電泳動力を与えるように構成される。一例として、図3に示すように、複数種類の誘電体粒子P1,P2は、流路30を流れる方向の力F21を受けて、流路30内を移動する。第2電極60は、複数種類の誘電体粒子P1,P2に誘電泳動力F22を与えることによって、複数種類の誘電体粒子P1,P2を連結流路32の幅方向W1の第2端322側に向かう向きの力F23を作用させる。 The second electrode 60 is between the inlet 21 and the first electrode 50. The second electrode 60 is used to guide the multiple types of dielectric particles P1 and P2 of the suspension L1 to the second end 312 of the width direction W1 of the flow channel 30. FIG. 3 is an enlarged view of the area around the second electrode 60 of the flow channel chip 10. In FIG. 3, only the second electrode 60 is illustrated in order to simplify the drawing. As shown in FIG. 3, the second electrode 60 is disposed in the connecting flow channel 32 of the flow channel 30, and guides the multiple types of dielectric particles P1 and P2 of the suspension L1 to the second end 322 of the width direction W1 of the connecting flow channel 32. The second electrode 60 is configured to apply a dielectrophoretic force to the multiple types of dielectric particles P1 and P2 in a direction toward the second end of the width direction W1 of the flow channel 30 (the second end 322 of the width direction W1 of the connecting flow channel 32). As an example, as shown in FIG. 3, the multiple types of dielectric particles P1 and P2 move in the flow channel 30 under the force F21 in the direction of flow through the flow channel 30. The second electrode 60 applies a dielectrophoretic force F22 to the multiple types of dielectric particles P1 and P2, thereby exerting a force F23 on the multiple types of dielectric particles P1 and P2 in a direction toward the second end 322 of the width direction W1 of the connecting flow path 32.
第2電極60は、流路30の一面に配置される。本実施の形態では、第2電極60は、連結流路32の底面に配置される。第2電極60は、例えば、比較的安価な平面電極により形成されてよい。一例として、第2電極60は、基体10aの第1基板に形成される電極層と、電極層上に形成される保護層とを備えて構成されてよい。電極層の材料は、例えば、Al等の金属である。保護層は、例えば、酸化ケイ素である。 The second electrode 60 is disposed on one side of the flow path 30. In this embodiment, the second electrode 60 is disposed on the bottom surface of the connecting flow path 32. The second electrode 60 may be formed, for example, of a relatively inexpensive planar electrode. As an example, the second electrode 60 may be configured to include an electrode layer formed on the first substrate of the base body 10a and a protective layer formed on the electrode layer. The material of the electrode layer is, for example, a metal such as Al. The protective layer is, for example, silicon oxide.
図2及び図3に示すように、第2電極60は、第2所定方向D2に並ぶ複数の歯部611,621を有するくし形電極である。第2所定方向D2は、流路30の幅方向W1において、上述の第1所定方向D1と反対側に向かう方向である。より詳細には、第2所定方向D2は、流路30において懸濁液L1が流れる方向(図2における右方向)に沿って流路30の幅方向W1の第2端(図2における下端)から第1端(図2における上端)に向かう方向である。複数の歯部611,621は、複数の第1歯部611と複数の第2歯部621とを含む。第1歯部611と第2歯部621とは交互に並ぶ。複数の第1歯部611は、流路30の幅方向W1の第1端から第2端に向かって延びる。つまり、複数の第1歯部611は、連結流路32の幅方向W1の第1端321から第2端322に向かって延びる。複数の第2歯部621は、流路30の幅方向の第2端から第1端に向かって延びる。つまり、複数の第2歯部621は、連結流路32の幅方向W1の第2端322から第1端321に向かって延びる。図3に示すように、第2電極60では、第1歯部611の先端611a及び第2歯部621の先端621aは、流路30の外部、つまり、連結流路32の外部にある。図3の第2電極60では、第1歯部611の先端611a及び第2歯部621の先端621aが流路30の外部にあればよいから、第2電極60と流路30との位置合わせが容易になる。特に、上述したように基体10aが第1基板に第2基板を貼り合わせて構成される場合、第2電極60が形成された第1基板に対して、流路30に対応する凹部が形成された第2基板を高精度に位置合わせしなくて済むから、高いアライメント精度が要求されない。よって、流路チップ10の製造の容易化が図れる。 2 and 3, the second electrode 60 is a comb-shaped electrode having a plurality of teeth 611, 621 arranged in a second predetermined direction D2. The second predetermined direction D2 is a direction toward the opposite side to the first predetermined direction D1 in the width direction W1 of the flow channel 30. More specifically, the second predetermined direction D2 is a direction from the second end (lower end in FIG. 2) to the first end (upper end in FIG. 2) of the width direction W1 of the flow channel 30 along the direction in which the suspension L1 flows in the flow channel 30 (rightward in FIG. 2). The plurality of teeth 611, 621 includes a plurality of first teeth 611 and a plurality of second teeth 621. The first teeth 611 and the second teeth 621 are arranged alternately. The plurality of first teeth 611 extend from the first end to the second end of the width direction W1 of the flow channel 30. That is, the first teeth 611 extend from the first end 321 to the second end 322 in the width direction W1 of the connecting flow path 32. The second teeth 621 extend from the second end to the first end in the width direction of the flow path 30. That is, the second teeth 621 extend from the second end 322 to the first end 321 in the width direction W1 of the connecting flow path 32. As shown in FIG. 3, in the second electrode 60, the tip 611a of the first teeth 611 and the tip 621a of the second teeth 621 are outside the flow path 30, that is, outside the connecting flow path 32. In the second electrode 60 in FIG. 3, it is only necessary that the tip 611a of the first teeth 611 and the tip 621a of the second teeth 621 are outside the flow path 30, so that the second electrode 60 and the flow path 30 can be easily aligned. In particular, when the base body 10a is constructed by bonding a first substrate to a second substrate as described above, the second substrate on which the recess corresponding to the flow channel 30 is formed does not need to be aligned with high precision to the first substrate on which the second electrode 60 is formed, and therefore high alignment precision is not required. This facilitates the manufacture of the flow channel chip 10.
図2の第2電極60は、一対の電極パターン61,62を含む。電極パターン61は、複数の第1歯部611と、連結流路32の幅方向W1の第1端321側にあって複数の歯部611の基端を連結する連結部612とを備える。連結部612は流路30の外部にある。電極パターン62は、複数の第2歯部621と、連結流路32の幅方向W1の第2端322側にあって複数の第2歯部621の基端を連結する連結部622とを備える。連結部622は流路30の外部にある。 The second electrode 60 in FIG. 2 includes a pair of electrode patterns 61, 62. The electrode pattern 61 includes a plurality of first teeth 611 and a connecting portion 612 that is located on the first end 321 side of the width direction W1 of the connecting flow channel 32 and connects the base ends of the plurality of teeth 611. The connecting portion 612 is located outside the flow channel 30. The electrode pattern 62 includes a plurality of second teeth 621 and a connecting portion 622 that is located on the second end 322 side of the width direction W1 of the connecting flow channel 32 and connects the base ends of the plurality of second teeth 621. The connecting portion 622 is located outside the flow channel 30.
図4(a)~(c)は、第2電極60により複数種類の誘電体粒子P1,P2が移動する様子を示す流路チップ10の断面図である。図4(a)は、第2電極60における入口21側の端部(図2での左端部)での流路チップ10の断面図である。図4(b)は、第2電極60の中央部での流路チップ10の断面図である。図4(c)は、第2電極60における第1電極50側の端部(図2での右端部)での流路チップ10の断面図である。図4(a)~(c)から理解されるように、流路30の連結流路32内の誘電体粒子P1,P2は、第2電極60に引き付けられる。これによって、誘電体粒子P1,P2は、第2電極60が設けられている流路30の底面に引き付けられる。さらに、誘電体粒子P1,P2は、連結流路32の幅方向W1の第2端322側に導かれる。 4(a) to (c) are cross-sectional views of the flow channel chip 10 showing the movement of multiple types of dielectric particles P1 and P2 by the second electrode 60. FIG. 4(a) is a cross-sectional view of the flow channel chip 10 at the end of the second electrode 60 on the inlet 21 side (the left end in FIG. 2). FIG. 4(b) is a cross-sectional view of the flow channel chip 10 at the center of the second electrode 60. FIG. 4(c) is a cross-sectional view of the flow channel chip 10 at the end of the second electrode 60 on the first electrode 50 side (the right end in FIG. 2). As can be seen from FIG. 4(a) to (c), the dielectric particles P1 and P2 in the connecting flow channel 32 of the flow channel 30 are attracted to the second electrode 60. As a result, the dielectric particles P1 and P2 are attracted to the bottom surface of the flow channel 30 on which the second electrode 60 is provided. Furthermore, the dielectric particles P1 and P2 are led to the second end 322 side of the width direction W1 of the connecting flow channel 32.
本実施の形態では、流路30において入口21と第2電極60との間にフィルタ90を設け、フィルタ90によっても、複数種類の誘電体粒子P1,P2を流路30の幅方向W1の第2端側に配向している。つまり、流路チップ10では、フィルタ90によって複数種類の誘電体粒子P1,P2をある程度流路30の幅方向W1の第2端側に配向した後に、さらに第2電極60による誘電泳動力によって、複数種類の誘電体粒子P1,P2を流路30の幅方向W1の第2端側に安定的に位置させている。 In this embodiment, a filter 90 is provided between the inlet 21 and the second electrode 60 in the flow channel 30, and the filter 90 also orients the multiple types of dielectric particles P1, P2 toward the second end side of the width direction W1 of the flow channel 30. In other words, in the flow channel chip 10, after the multiple types of dielectric particles P1, P2 are oriented to a certain extent toward the second end side of the width direction W1 of the flow channel 30 by the filter 90, the multiple types of dielectric particles P1, P2 are further stably positioned toward the second end side of the width direction W1 of the flow channel 30 by the dielectrophoretic force of the second electrode 60.
第1電極パッド71,72は、第1電極50に第1所定電圧を印加するために用いられる。第1電極パッド71,72は、第1電極50の一対の電極パターン51,52間に第1所定電圧を印加するために、第1電極50の一対の電極パターン51,52にそれぞれ接続される。第1電極パッド71,72は、例えば、配線パターン等により第1電極50の一対の電極パターン51,52にそれぞれ接続される。第1電極パッド71,72は、基体10aの外面に位置するように配置される。第1電極パッド71,72間の電圧を制御することによって、第1電極50の電圧が制御可能である。 The first electrode pads 71 and 72 are used to apply a first predetermined voltage to the first electrode 50. The first electrode pads 71 and 72 are connected to the pair of electrode patterns 51 and 52 of the first electrode 50, respectively, to apply a first predetermined voltage between the pair of electrode patterns 51 and 52 of the first electrode 50. The first electrode pads 71 and 72 are connected to the pair of electrode patterns 51 and 52 of the first electrode 50, respectively, by, for example, a wiring pattern or the like. The first electrode pads 71 and 72 are arranged so as to be located on the outer surface of the base 10a. By controlling the voltage between the first electrode pads 71 and 72, the voltage of the first electrode 50 can be controlled.
第2電極パッド81,82は、第1電極パッド71,72とは別に設けられる。第2電極パッド81,82は、第2電極60に第1所定電圧とは異なる第2所定電圧を印加するために用いられる。第2電極パッド81,82は、第2電極60の一対の電極パターン61,62間に第2所定電圧を印加するために、第2電極60の一対の電極パターン61,62にそれぞれ接続される。第2電極パッド81,82は、例えば、配線パターン等により第2電極60の一対の電極パターン61,62にそれぞれ接続される。第2電極パッド81,82は、基体10aの外面に位置するように配置される。第2電極パッド81,82間の電圧を制御することによって、第2電極60の電圧が制御可能である。 The second electrode pads 81 and 82 are provided separately from the first electrode pads 71 and 72. The second electrode pads 81 and 82 are used to apply a second predetermined voltage, which is different from the first predetermined voltage, to the second electrode 60. The second electrode pads 81 and 82 are connected to the pair of electrode patterns 61 and 62 of the second electrode 60, respectively, in order to apply a second predetermined voltage between the pair of electrode patterns 61 and 62 of the second electrode 60. The second electrode pads 81 and 82 are connected to the pair of electrode patterns 61 and 62 of the second electrode 60, respectively, by, for example, a wiring pattern or the like. The second electrode pads 81 and 82 are arranged so as to be located on the outer surface of the base 10a. By controlling the voltage between the second electrode pads 81 and 82, the voltage of the second electrode 60 can be controlled.
以上述べたように、流路チップ10では、分離に特化した分離用誘電泳動電極である第1電極50の上流に位置制御に特化した位置制御用電極である第2電極60が配置されている。流路チップ10では、第1電極50による特定種類の誘電体粒子P1の分離の前に、複数種類の誘電体粒子P1,P2を所望の位置に制御できるため、分離精度の向上が図れる。より低い電圧を第1電極50に印加しても分離が可能となり、同じ電圧であれば流量を上げることができ、分離速度の向上が図れる。また、位置制御用の第2電極60を分離用の第1電極50と分けて設置しているため、第1電極50及び第2電極60の電圧を個別に設定できる。例えば、第1電極50に特定種類の誘電体粒子P1の分離に適した周波数及び振幅の電圧を印加しながら、第2電極60に複数種類の誘電体粒子P1,P2の位置制御に適した周波数及び振幅の電圧を印加することが可能となる。これによっても、分離精度及び分離速度の向上が図れる。 As described above, in the flow channel chip 10, the second electrode 60, which is a position control electrode specialized for position control, is arranged upstream of the first electrode 50, which is a dielectrophoretic electrode specialized for separation. In the flow channel chip 10, since the multiple types of dielectric particles P1 and P2 can be controlled to the desired positions before the specific type of dielectric particle P1 is separated by the first electrode 50, the separation accuracy can be improved. Separation is possible even if a lower voltage is applied to the first electrode 50, and the flow rate can be increased at the same voltage, and the separation speed can be improved. In addition, since the second electrode 60 for position control is installed separately from the first electrode 50 for separation, the voltages of the first electrode 50 and the second electrode 60 can be set individually. For example, it is possible to apply a voltage of a frequency and amplitude suitable for the separation of the specific type of dielectric particle P1 to the first electrode 50, while applying a voltage of a frequency and amplitude suitable for the position control of the multiple types of dielectric particles P1 and P2 to the second electrode 60. This also improves the separation accuracy and separation speed.
[1.1.2.2 電圧制御装置]
図1の電圧制御装置11は、誘電泳動力を発生させるために流路チップ10に与える電圧を制御する。本実施の形態では、電圧制御装置11は、第1電極50の電圧と第2電極60の電圧とをそれぞれ制御することで、懸濁液L1に含まれる複数種類の誘電体粒子P1,P2からの特定種類の誘電体粒子P1の分離をする。電圧制御装置11は、例えば、ファンクションジェネレータを備える。
1.1.2.2 Voltage Control Device
1 controls a voltage applied to the flow channel chip 10 to generate a dielectrophoretic force. In this embodiment, the voltage control device 11 separates a specific type of dielectric particle P1 from multiple types of dielectric particles P1, P2 contained in the suspension L1 by controlling the voltage of the first electrode 50 and the voltage of the second electrode 60, respectively. The voltage control device 11 includes, for example, a function generator.
図1の電圧制御装置11は、第1電極パッド71,72を介して第1電極50に接続される。図1の電圧制御装置11は、第2電極パッド81,82を介して第2電極60に接続される。 The voltage control device 11 in FIG. 1 is connected to the first electrode 50 via the first electrode pads 71 and 72. The voltage control device 11 in FIG. 1 is connected to the second electrode 60 via the second electrode pads 81 and 82.
電圧制御装置11は、複数種類の誘電体粒子P1,P2のうち特定種類の誘電体粒子P1を流路30の幅方向W1の第1端側に導くように第1電極50の電圧を制御する。本実施の形態では、電圧制御装置11は、第1電極パッド71,72を介して、第1電極50に第1所定電圧を印加する。第1所定電圧は、例えば、交流電圧である。第1所定電圧の周波数は、第1電極50によって特定種類の誘電体粒子P1に対して正の誘電泳動力が作用するように設定される。この場合に、複数種類の誘電体粒子P1,P2のうちの特定種類の誘電体粒子P1以外の誘電体粒子P2に対しては、誘電泳動力が作用しないか、又は、正又は負の誘電泳動力(引力又は斥力)が作用したとしてもその誘電泳動力は比較的小さくなるように、周波数が設定される。第1所定電圧の周波数は、例えば、600kHzである。 The voltage control device 11 controls the voltage of the first electrode 50 so as to guide the specific type of dielectric particles P1 of the multiple types of dielectric particles P1, P2 to the first end side of the width direction W1 of the flow path 30. In this embodiment, the voltage control device 11 applies a first predetermined voltage to the first electrode 50 via the first electrode pads 71, 72. The first predetermined voltage is, for example, an AC voltage. The frequency of the first predetermined voltage is set so that a positive dielectrophoretic force acts on the specific type of dielectric particles P1 by the first electrode 50. In this case, the frequency is set so that no dielectrophoretic force acts on the dielectric particles P2 other than the specific type of dielectric particles P1 of the multiple types of dielectric particles P1, P2, or even if a positive or negative dielectrophoretic force (attractive force or repulsive force) acts on the dielectric particles P2, the dielectrophoretic force is relatively small. The frequency of the first predetermined voltage is, for example, 600 kHz.
電圧制御装置11は、懸濁液L1に含まれる特定種類の誘電体粒子P1を含む複数種類の誘電体粒子P1,P2を流路30の幅方向W1の第2端側に導くように第2電極60の電圧を制御する。本実施の形態では、電圧制御装置11は、第2電極パッド81,82を介して、第2電極60に第2所定電圧を印加する。第2所定電圧は、第1所定電圧と異なる。第2所定電圧は、例えば、第1所定電圧とは異なる交流電圧である。第2所定電圧の周波数は、第2電極60によって特定種類の誘電体粒子P1を含む複数種類の誘電体粒子P1,P2に対して正の誘電泳動力が作用するように設定される。第2所定電圧の周波数は、例えば、1500kHzである。 The voltage control device 11 controls the voltage of the second electrode 60 so as to guide the multiple types of dielectric particles P1, P2, including the specific type of dielectric particle P1, contained in the suspension L1, to the second end side of the width direction W1 of the flow path 30. In this embodiment, the voltage control device 11 applies a second predetermined voltage to the second electrode 60 via the second electrode pads 81, 82. The second predetermined voltage is different from the first predetermined voltage. The second predetermined voltage is, for example, an AC voltage different from the first predetermined voltage. The frequency of the second predetermined voltage is set so that a positive dielectrophoretic force acts on the multiple types of dielectric particles P1, P2, including the specific type of dielectric particle P1, by the second electrode 60. The frequency of the second predetermined voltage is, for example, 1500 kHz.
第2所定電圧は、振幅及び周波数が固定された交流電圧であってよい。このような第2所定電圧が第2電極60に継続的に印加された場合には、図3に示すように、誘電体粒子P1,P2は第2電極60(特に歯部611,621)に引き付けられて、連結流路32の幅方向W1の第2端322側において歯部611,621近傍に溜まる。誘電体粒子P1,P2がある程度溜まると、後続の誘電体粒子P1,P2に押し出される形で、連結流路32から主流路31に流入する。振幅及び周波数が固定された交流電圧を継続的に第2電極60に印加する場合には、連結流路32の幅方向W1の第2端322側に溜まった誘電体粒子P1,P2が後続の誘電体粒子P1,P2に押し出されることを利用する。後続の誘電体粒子P1,P2に押し出された誘電体粒子P1,P2は、第2電極60から浮き上がって連結流路32内を主流路31に向かって移動することになる。誘電体粒子P1,P2を連結流路32の幅方向W1の第2端322側に安定的に位置させたい場合には、このような押し出しを利用しないほうがよい。また、誘電体粒子P1,P2は後続の誘電体粒子P1,P2に押し出されるまでは第2電極60に接触したままとなるから、第2電極60との接触時間が比較的長い。そのため、誘電体粒子P1,P2の負担を考慮すると接触時間は短いほうがよい。 The second predetermined voltage may be an AC voltage with a fixed amplitude and frequency. When such a second predetermined voltage is continuously applied to the second electrode 60, as shown in FIG. 3, the dielectric particles P1 and P2 are attracted to the second electrode 60 (particularly the teeth 611 and 621) and accumulate near the teeth 611 and 621 on the second end 322 side of the width direction W1 of the connecting flow path 32. When the dielectric particles P1 and P2 accumulate to a certain extent, they flow from the connecting flow path 32 into the main flow path 31 in a form pushed out by the subsequent dielectric particles P1 and P2. When an AC voltage with a fixed amplitude and frequency is continuously applied to the second electrode 60, the dielectric particles P1 and P2 accumulated on the second end 322 side of the width direction W1 of the connecting flow path 32 are pushed out by the subsequent dielectric particles P1 and P2. The dielectric particles P1, P2 pushed out by the succeeding dielectric particles P1, P2 will rise from the second electrode 60 and move through the connecting flow path 32 toward the main flow path 31. If it is desired to stably position the dielectric particles P1, P2 on the second end 322 side of the width direction W1 of the connecting flow path 32, it is better not to use such pushing. In addition, the dielectric particles P1, P2 remain in contact with the second electrode 60 until they are pushed out by the succeeding dielectric particles P1, P2, so the contact time with the second electrode 60 is relatively long. Therefore, considering the burden on the dielectric particles P1, P2, it is better for the contact time to be short.
そこで、第2所定電圧は、時間により振幅が変化するように設定されてよい。例えば、第2所定電圧は、振幅が第1値である第1期間と振幅が第2値である第2期間とが交互に現れるように設定されてよい。例えば、第1期間は、第1値が規定値であるオン期間、第2期間は第2値が0であるオフ期間であってよい。この場合、第2所定電圧は、間欠的に第2電極60に印加される。つまり、第2所定電圧にはデューティ比が設定されてよい。デューティ比は、例えば、50%以上又は90%以上であってよく、99%以下であってよい。 Therefore, the second predetermined voltage may be set so that the amplitude changes with time. For example, the second predetermined voltage may be set so that a first period in which the amplitude is a first value and a second period in which the amplitude is a second value alternate. For example, the first period may be an on period in which the first value is a specified value, and the second period may be an off period in which the second value is 0. In this case, the second predetermined voltage is applied intermittently to the second electrode 60. That is, a duty ratio may be set for the second predetermined voltage. The duty ratio may be, for example, 50% or more or 90% or more, or 99% or less.
図5は、第2電極60に印加される電圧(第2所定電圧)の振幅が時間で変化する場合の誘電体粒子P1,P2の移動の様子を示す流路チップ10の部分平面図である。第2所定電圧の振幅が時間で変化することによって、第2電極60により誘電体粒子P1,P2に作用する誘電泳動力を時間的に変化させることができる。そのため、誘電泳動力が比較的大きい間に誘電体粒子P1,P2が第2電極60に引き付けられて、誘電泳動力が比較的小さい間に誘電体粒子P1,P2が第2電極60から離れやすくなる。そのため、誘電体粒子P1,P2は、後続の誘電体粒子P1,P2に押されなくても、第2電極60から離れて主流路31に流れやすくなる。これにより、上述のような押し出しに頼る場合に比べれば、第2電極60による誘電体粒子P1,P2の配向の精度が向上する。また、誘電体粒子P1,P2が第2電極60に接触する時間を短くできて、誘電体粒子P1,P2への負担を軽減できる。 5 is a partial plan view of the flow channel chip 10 showing the movement of the dielectric particles P1 and P2 when the amplitude of the voltage (second predetermined voltage) applied to the second electrode 60 changes with time. By changing the amplitude of the second predetermined voltage with time, the dielectrophoretic force acting on the dielectric particles P1 and P2 by the second electrode 60 can be changed over time. Therefore, the dielectric particles P1 and P2 are attracted to the second electrode 60 while the dielectrophoretic force is relatively large, and the dielectric particles P1 and P2 tend to move away from the second electrode 60 while the dielectrophoretic force is relatively small. Therefore, the dielectric particles P1 and P2 tend to move away from the second electrode 60 and flow into the main flow channel 31 without being pushed by the following dielectric particles P1 and P2. This improves the accuracy of the orientation of the dielectric particles P1 and P2 by the second electrode 60 compared to the case of relying on the above-mentioned push-out. In addition, the time that the dielectric particles P1 and P2 contact the second electrode 60 can be shortened, and the burden on the dielectric particles P1 and P2 can be reduced.
第2所定電圧は、時間により周波数が変化するように設定されてよい。第2電極60により誘電体粒子に作用する誘電泳動力は、第2電極60に印加される電圧の周波数の影響を受ける。そのため、第2所定電圧の周波数が時間で変化することによって、第2電極60により誘電体粒子P1,P2に作用する誘電泳動力を時間的に変化させることが可能となる。 The second predetermined voltage may be set so that its frequency changes over time. The dielectrophoretic force acting on the dielectric particles by the second electrode 60 is affected by the frequency of the voltage applied to the second electrode 60. Therefore, by changing the frequency of the second predetermined voltage over time, it becomes possible to change the dielectrophoretic force acting on the dielectric particles P1, P2 by the second electrode 60 over time.
このように、第2所定電圧の振幅と周波数との少なくとも一つを時間で変化させてよい。第2所定電圧の振幅の時間変化は、デューティ比の設定又は振幅変調により実行されてよい。第2所定電圧の周波数の時間変化は、周波数変調により実行されてよい。このようにすることによって、第2電極60により誘電体粒子P1,P2に作用する誘電泳動力を時間的に変化させることが可能となる。そのため、誘電泳動力が比較的大きい間に誘電体粒子P1,P2が第2電極60に引き付けられて、誘電泳動力が比較的小さい間に誘電体粒子P1,P2が第2電極60から離れやすくなる。これにより、上述のような押し出しに頼る場合に比べれば、第2電極60による誘電体粒子P1,P2の配向の精度が向上する。また、誘電体粒子P1,P2が第2電極60に接触する時間を短くできて、誘電体粒子P1,P2への負担を軽減できる。 In this way, at least one of the amplitude and frequency of the second predetermined voltage may be changed over time. The time change of the amplitude of the second predetermined voltage may be performed by setting a duty ratio or by amplitude modulation. The time change of the frequency of the second predetermined voltage may be performed by frequency modulation. In this way, it is possible to change the dielectrophoretic force acting on the dielectric particles P1 and P2 by the second electrode 60 over time. Therefore, while the dielectrophoretic force is relatively large, the dielectric particles P1 and P2 are attracted to the second electrode 60, and while the dielectrophoretic force is relatively small, the dielectric particles P1 and P2 are easily separated from the second electrode 60. This improves the accuracy of the orientation of the dielectric particles P1 and P2 by the second electrode 60 compared to the case where the above-mentioned pushing is relied upon. In addition, the time during which the dielectric particles P1 and P2 are in contact with the second electrode 60 can be shortened, and the burden on the dielectric particles P1 and P2 can be reduced.
以上述べた電圧制御装置11では、流路チップ10を用いる分離方法が実行可能である。この分離方法は、懸濁液L1に含まれる特定種類の誘電体粒子P1を含む複数種類の誘電体粒子P1,P2を流路30の幅方向W1の第2端側に導くように第2電極60の電圧を制御し、複数種類の誘電体粒子P1,P2のうち特定種類の誘電体粒子P1を流路30の幅方向W1の第1端側に導くように第1電極50の電圧を制御する。この分離方法によれば、懸濁液L1からの特定種類の誘電体粒子P1の分離の精度を向上できる。 The voltage control device 11 described above can perform a separation method using the flow channel chip 10. This separation method controls the voltage of the second electrode 60 so as to guide multiple types of dielectric particles P1, P2, including a specific type of dielectric particle P1 contained in the suspension L1, to the second end side of the width direction W1 of the flow channel 30, and controls the voltage of the first electrode 50 so as to guide the specific type of dielectric particle P1 among the multiple types of dielectric particles P1, P2 to the first end side of the width direction W1 of the flow channel 30. This separation method can improve the accuracy of separation of the specific type of dielectric particle P1 from the suspension L1.
[1.1.2.3 解析装置]
図1の解析装置12は、懸濁液L1に含まれる複数種類の誘電体粒子P1,P2からの特定種類の誘電体粒子P1の分離に関する解析を実行する。図1の解析装置12は、撮像装置121と、処理装置122と、表示装置123とを備える。
[1.1.2.3 Analysis device]
The analysis device 12 in Fig. 1 performs an analysis regarding separation of a specific type of dielectric particle P1 from a plurality of types of dielectric particles P1 and P2 contained in a suspension L1. The analysis device 12 in Fig. 1 includes an imaging device 121, a processing device 122, and a display device 123.
撮像装置121は、流路チップ10における対象部位の画像を取得する。対象部位は、例えば、主流路31である。主流路31の画像から、主流路31を通過する誘電体粒子P1,P2の移動軌跡が得られる。撮像装置121は、例えば、CCDイメージセンサ又は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備える。光学顕微鏡モジュールは、位相差顕微鏡であってもよいし、落射顕微鏡であってもよい。また、光学顕微鏡モジュールは、例えばレンズ交換などにより、位相差顕微鏡と落射顕微鏡とに切替え可能に構成されてもよい。また、蛍光観察を行う場合、適宜、蛍光フィルタを用いる。撮像装置121の動作は、処理装置122によって制御されてよい。 The imaging device 121 acquires an image of a target portion in the flow channel chip 10. The target portion is, for example, the main flow channel 31. From the image of the main flow channel 31, the movement trajectories of the dielectric particles P1 and P2 passing through the main flow channel 31 are obtained. The imaging device 121 includes, for example, a camera having an imaging element such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor, and an optical microscope module. The optical microscope module may be a phase contrast microscope or an epi-illumination microscope. The optical microscope module may be configured to be switchable between a phase contrast microscope and an epi-illumination microscope, for example, by lens replacement. When performing fluorescent observation, a fluorescent filter is used as appropriate. The operation of the imaging device 121 may be controlled by the processing device 122.
表示装置123は、処理装置122からの情報を表示する。表示装置123は、例えば、液晶ディスプレイ及びや有機ELディスプレイディスプレイである。 The display device 123 displays information from the processing device 122. The display device 123 is, for example, a liquid crystal display or an organic electroluminescence display.
処理装置122は、解析装置12の動作を制御する。処理装置122は、例えば、1以上のプロセッサ(マイクロプロセッサ)と1以上のメモリとを含むコンピュータシステムにより実現され得る。1以上のプロセッサが(1以上のメモリ等に記憶された)プログラムを実行することで、所定の機能を実現する。一例として、処理装置122は、撮像装置121で撮像された画像について画像解析を行い、主流路31を通過する誘電体粒子P1,P2の移動軌跡を求める。処理装置122は、撮像装置121で撮像された画像、又は、画像解析によって求められた移動軌跡を、表示装置123により表示してもよい。 The processing device 122 controls the operation of the analysis device 12. The processing device 122 can be realized, for example, by a computer system including one or more processors (microprocessors) and one or more memories. The one or more processors execute programs (stored in one or more memories, etc.) to realize a predetermined function. As an example, the processing device 122 performs image analysis on the image captured by the imaging device 121 and determines the movement trajectories of the dielectric particles P1 and P2 passing through the main flow path 31. The processing device 122 may display, on the display device 123, the image captured by the imaging device 121 or the movement trajectories determined by image analysis.
[1.1.3 試験]
上記の流路チップ10を備える分離システム1の効果を確認するために、特定種類の誘電体粒子P1の分離率を測定した。図6は、図1の分離システム1での分離率の時間変化を示すグラフである。図6において、丸のドットは所定間隔(例えば10秒)で測定した分離率を示し、実線は対応する期間における分離率の平均を示す。図6の分離率は、分岐流路33-1と分岐流路33-2に流れる誘電体粒子P1全体の内、分岐流路33-1に流れる誘電体粒子P1の割合である。図6において、時刻t1~t2の期間及び時刻t3~t4の期間においては、第2電極60に電圧(第2所定電圧)を印加していない。時刻t2~t3及び時刻t4~t5の期間においては、第2電極60に電圧(第2所定電圧)を印加している。図6から理解されるように、第2電極60に電圧を印加している期間(時刻t2~t3の期間及び時刻t4~t5の期間)のほうが、第2電極60に電圧を印加していない期間(時刻t1~t2の期間及び時刻t3~t4の期間)よりも、分離率が高い。
1.1.3 Testing
In order to confirm the effect of the separation system 1 including the above-mentioned flow channel chip 10, the separation rate of a specific type of dielectric particles P1 was measured. FIG. 6 is a graph showing the time change of the separation rate in the separation system 1 of FIG. 1. In FIG. 6, the circular dots indicate the separation rate measured at a predetermined interval (for example, 10 seconds), and the solid line indicates the average separation rate in the corresponding period. The separation rate in FIG. 6 is the ratio of the dielectric particles P1 flowing in the branch flow channel 33-1 to the total dielectric particles P1 flowing in the branch flow channel 33-1 and the branch flow channel 33-2. In FIG. 6, during the period from time t1 to t2 and the period from time t3 to t4, a voltage (second predetermined voltage) is not applied to the second electrode 60. During the period from time t2 to t3 and the period from time t4 to t5, a voltage (second predetermined voltage) is applied to the second electrode 60. As can be seen from FIG. 6, the separation rate is higher during the periods when a voltage is applied to the second electrode 60 (the periods from time t2 to t3 and the periods from time t4 to t5) than during the periods when a voltage is not applied to the second electrode 60 (the periods from time t1 to t2 and the periods from time t3 to t4).
[1.1.4 効果等]
以上述べた流路チップ10は、特定種類の誘電体粒子P1を含む複数種類の誘電体粒子P1,P2を含む懸濁液L1が導入される入口21と入口21から導入された懸濁液L1の複数種類の誘電体粒子P1,P2が流れる流路30とを有する基体10aと、複数種類の誘電体粒子P1,P2のうち特定種類の誘電体粒子P1を流路30の幅方向W1の第1端側に導く第1電極50と、入口21と第1電極50との間にあって複数種類の誘電体粒子P1,P2を流路30の幅方向W1の第2端側に導く第2電極60とを備える。この構成によれば、懸濁液L1からの特定種類の誘電体粒子P1の分離の精度を向上できる。
[1.1.4 Effects, etc.]
The flow path chip 10 described above includes a base 10a having an inlet 21 into which a suspension L1 containing a plurality of types of dielectric particles P1, P2 including a specific type of dielectric particle P1 is introduced and a flow path 30 through which the plurality of types of dielectric particles P1, P2 of the suspension L1 introduced from the inlet 21 flows, a first electrode 50 that guides the specific type of dielectric particles P1 of the plurality of types of dielectric particles P1, P2 to a first end side in the width direction W1 of the flow path 30, and a second electrode 60 that is between the inlet 21 and the first electrode 50 and guides the plurality of types of dielectric particles P1, P2 to a second end side in the width direction W1 of the flow path 30. With this configuration, the accuracy of separation of the specific type of dielectric particles P1 from the suspension L1 can be improved.
また、流路チップ10において、第1電極50は、第1所定方向D1に並ぶ複数の歯部511,521を有するくし形電極である。第2電極60は、第2所定方向D2に並ぶ複数の歯部611,621を有するくし形電極である。第1所定方向D1と第2所定方向D2とは、流路30の幅方向W1において互いに反対側に向かう方向である。この構成によれば、懸濁液L1からの特定種類の誘電体粒子P1の分離の精度を向上できる。 In addition, in the flow channel chip 10, the first electrode 50 is a comb-shaped electrode having multiple teeth 511, 521 arranged in a first predetermined direction D1. The second electrode 60 is a comb-shaped electrode having multiple teeth 611, 621 arranged in a second predetermined direction D2. The first predetermined direction D1 and the second predetermined direction D2 are directions toward opposite sides in the width direction W1 of the flow channel 30. This configuration can improve the accuracy of separation of a specific type of dielectric particles P1 from the suspension L1.
また、流路チップ10において、第1電極50及び第2電極60の各々は、流路30の一面にある。この構成によれば、第1電極50及び第2電極60の各々を平面電極により構成することができ、製造コストの低下が図れる。 In addition, in the flow channel chip 10, the first electrode 50 and the second electrode 60 are each located on one side of the flow channel 30. With this configuration, the first electrode 50 and the second electrode 60 can each be configured as a planar electrode, which reduces manufacturing costs.
また、流路チップ10において、第1所定方向D1は、流路30において懸濁液L1が流れる方向に沿って流路30の幅方向W1の第2端から第1端に向かう方向である。第2所定方向D2は、流路30において懸濁液L1が流れる方向に沿って流路30の幅方向W1の第1端から第2端に向かう方向である。この構成によれば、懸濁液L1からの特定種類の誘電体粒子P1の分離の精度を向上できる。 In addition, in the flow channel chip 10, the first predetermined direction D1 is a direction from the second end to the first end of the width direction W1 of the flow channel 30 along the direction in which the suspension L1 flows in the flow channel 30. The second predetermined direction D2 is a direction from the first end to the second end of the width direction W1 of the flow channel 30 along the direction in which the suspension L1 flows in the flow channel 30. With this configuration, the accuracy of separation of a specific type of dielectric particle P1 from the suspension L1 can be improved.
また、流路チップ10において、第2電極60の複数の歯部611,621は、流路30の幅方向W1の第1端から第2端に向かって延びる第1歯部611と、流路30の幅方向W1の第2端から第1端に向かって延びる第2歯部621とを含む。第1歯部611の先端611a及び第2歯部621の先端621aは、流路30の外部にある。この構成によれば、第2電極60と流路30との位置合わせが容易になり、流路チップ10の製造の容易化が図れる。 In addition, in the flow channel chip 10, the multiple teeth 611, 621 of the second electrode 60 include a first tooth 611 extending from a first end to a second end in the width direction W1 of the flow channel 30, and a second tooth 621 extending from the second end to the first end in the width direction W1 of the flow channel 30. The tip 611a of the first tooth 611 and the tip 621a of the second tooth 621 are outside the flow channel 30. This configuration makes it easier to align the second electrode 60 with the flow channel 30, and facilitates the manufacture of the flow channel chip 10.
また、流路チップ10において、流路30は、主流路31と、主流路31と入口21との間の連結流路32とを含む。第1電極50は、主流路31にある。第2電極60は、連結流路32にある。連結流路32の幅は、主流路31の幅より狭い。この構成によれば、製造コストの低下が図れる。 In addition, in the channel chip 10, the channel 30 includes a main channel 31 and a connecting channel 32 between the main channel 31 and the inlet 21. The first electrode 50 is in the main channel 31. The second electrode 60 is in the connecting channel 32. The width of the connecting channel 32 is narrower than the width of the main channel 31. This configuration reduces manufacturing costs.
また、流路チップ10において、基体10aは、流路30の幅方向W1の第1端側に接続される第1収集部40-1と、流路30の幅方向W1の第2端側に接続される第2収集部40-2とを有する。この構成によれば、懸濁液L1からの特定種類の誘電体粒子P1の分離の精度を向上できる。 In addition, in the flow channel chip 10, the base 10a has a first collection section 40-1 connected to the first end side of the flow channel 30 in the width direction W1, and a second collection section 40-2 connected to the second end side of the flow channel 30 in the width direction W1. This configuration can improve the accuracy of separation of a specific type of dielectric particle P1 from the suspension L1.
また、流路チップ10において、流路30は、入口21と第2電極60との間において流路30の幅方向W1の第2端側に接続され懸濁液L1から複数種類の誘電体粒子P1,P2よりサイズが小さい粒子P3を除去するフィルタ90を備える。この構成によれば、懸濁液L1からの特定種類の誘電体粒子P1の分離の精度を向上できる。 In addition, in the flow channel chip 10, the flow channel 30 is provided with a filter 90 that is connected to the second end side of the flow channel 30 in the width direction W1 between the inlet 21 and the second electrode 60 and removes particles P3 that are smaller in size than the multiple types of dielectric particles P1 and P2 from the suspension L1. This configuration can improve the accuracy of separating a specific type of dielectric particle P1 from the suspension L1.
また、流路チップ10において、第1電極50に第1所定電圧を印加するための第1電極パッド71,72と、第1電極パッドとは別に設けられて第2電極60に第1所定電圧とは異なる第2所定電圧を印加するための第2電極パッド81,82とを備える。この構成によれば、懸濁液L1からの特定種類の誘電体粒子P1の分離の精度を向上できる。 The flow channel chip 10 also includes first electrode pads 71, 72 for applying a first predetermined voltage to the first electrode 50, and second electrode pads 81, 82 provided separately from the first electrode pads for applying a second predetermined voltage different from the first predetermined voltage to the second electrode 60. This configuration can improve the accuracy of separating a specific type of dielectric particle P1 from the suspension L1.
また、流路チップ10において、第2所定電圧は、時間により振幅と周波数との少なくとも一つが変化するように設定される。この構成によれば、第2電極60による誘電体粒子P1,P2の配向の精度が向上する。また、誘電体粒子P1,P2が第2電極60に接触する時間を短くできて、誘電体粒子P1,P2への負担を軽減できる。 In addition, in the flow channel chip 10, the second predetermined voltage is set so that at least one of the amplitude and the frequency changes over time. This configuration improves the precision of the orientation of the dielectric particles P1, P2 by the second electrode 60. In addition, the time that the dielectric particles P1, P2 are in contact with the second electrode 60 can be shortened, reducing the burden on the dielectric particles P1, P2.
以上述べた分離システム1は、流路チップ10と、懸濁液L1に含まれる特定種類の誘電体粒子P1を含む複数種類の誘電体粒子P1,P2を流路30の幅方向W1の第2端側に導くように第2電極60の電圧を制御し、かつ、複数種類の誘電体粒子P1,P2のうち特定種類の誘電体粒子P1を流路30の幅方向W1の第1端側に導くように第1電極50の電圧を制御する電圧制御装置11とを備える。この構成によれば、懸濁液L1からの特定種類の誘電体粒子P1の分離の精度を向上できる。 The above-described separation system 1 includes a flow path chip 10 and a voltage control device 11 that controls the voltage of the second electrode 60 so as to guide multiple types of dielectric particles P1, P2, including a specific type of dielectric particle P1 contained in the suspension L1, to the second end side of the width direction W1 of the flow path 30, and controls the voltage of the first electrode 50 so as to guide the specific type of dielectric particle P1 among the multiple types of dielectric particles P1, P2 to the first end side of the width direction W1 of the flow path 30. This configuration can improve the accuracy of separation of the specific type of dielectric particle P1 from the suspension L1.
また、分離システム1において、流路チップ10は使い捨て可能である。この構成によれば、コンタミネーションを防止でき、さらに分離システム1の使い勝手が向上する。 In addition, in the separation system 1, the channel chip 10 is disposable. This configuration prevents contamination and further improves the ease of use of the separation system 1.
以上述べた分離方法は、流路チップ10を用いる分離方法であって、懸濁液L1に含まれる特定種類の誘電体粒子P1を含む複数種類の誘電体粒子P1,P2を流路30の幅方向W1の第2端側に導くように第2電極60の電圧を制御し、複数種類の誘電体粒子P1,P2のうち特定種類の誘電体粒子P1を流路30の幅方向W1の第1端側に導くように第1電極50の電圧を制御する。この構成によれば、懸濁液L1からの特定種類の誘電体粒子P1の分離の精度を向上できる。 The above-described separation method is a separation method using a flow path chip 10, in which the voltage of the second electrode 60 is controlled so as to guide multiple types of dielectric particles P1, P2, including a specific type of dielectric particle P1 contained in the suspension L1, to the second end side of the width direction W1 of the flow path 30, and the voltage of the first electrode 50 is controlled so as to guide the specific type of dielectric particle P1 among the multiple types of dielectric particles P1, P2 to the first end side of the width direction W1 of the flow path 30. With this configuration, the accuracy of separation of the specific type of dielectric particle P1 from the suspension L1 can be improved.
[1.2 実施の形態2]
図7は、実施の形態2の流路チップ10Aの構成例における第2電極60の周辺の部位の拡大図である。実施の形態2の流路チップ10Aは、連結流路32に対する第2電極60の位置が、実施の形態1の流路チップ10と異なっている。
[1.2 Second embodiment]
7 is an enlarged view of a portion around the second electrode 60 in a configuration example of the flow channel chip 10A of embodiment 2. The flow channel chip 10A of embodiment 2 differs from the flow channel chip 10 of embodiment 1 in the position of the second electrode 60 relative to the connecting flow channel 32.
図7の第2電極60は、実施の形態1と同様に、流路30の連結流路32に配置され、懸濁液L1の複数種類の誘電体粒子P1,P2を連結流路32の幅方向W1の第2端322側に導く。第2電極60は、複数種類の誘電体粒子P1,P2に流路30の幅方向W1の第2端(連結流路32の幅方向W1の第2端322)側に向かう向きの誘電泳動力を与えるように構成される。一例として、図7に示すように、複数種類の誘電体粒子P1,P2は、流路30を流れる方向の力F21を受けて、流路30内を移動する。第2電極60は、複数種類の誘電体粒子P1,P2に誘電泳動力F22を与えることによって、複数種類の誘電体粒子P1,P2を連結流路32の幅方向W1の第2端322側に向かう向きの力F23を作用させる。 The second electrode 60 in FIG. 7 is disposed in the connecting flow path 32 of the flow path 30, as in the first embodiment, and guides the multiple types of dielectric particles P1 and P2 of the suspension L1 to the second end 322 in the width direction W1 of the connecting flow path 32. The second electrode 60 is configured to apply a dielectrophoretic force to the multiple types of dielectric particles P1 and P2 in a direction toward the second end of the width direction W1 of the flow path 30 (the second end 322 in the width direction W1 of the connecting flow path 32). As an example, as shown in FIG. 7, the multiple types of dielectric particles P1 and P2 move in the flow path 30 under the force F21 in the flow direction through the flow path 30. The second electrode 60 applies a dielectrophoretic force F22 to the multiple types of dielectric particles P1 and P2, thereby applying a force F23 in a direction toward the second end 322 in the width direction W1 of the connecting flow path 32.
図7に示すように、第2電極60は、実施の形態1と同様に、流路30の底面に第2所定方向D2に並ぶ複数の歯部611,621を有するくし形電極である。複数の歯部611,621は、複数の第1歯部611と複数の第2歯部621とを含む。第1歯部611と第2歯部621とは交互に並ぶ。複数の第1歯部611は、流路30の幅方向W1の第1端から第2端に向かって延びる。つまり、複数の第1歯部611は、連結流路32の幅方向W1の第1端321から第2端322に向かって延びる。複数の第2歯部621は、流路30の幅方向の第2端から第1端に向かって延びる。つまり、複数の第2歯部621は、連結流路32の幅方向W1の第2端322から第1端321に向かって延びる。図7の第2電極60では、第1歯部611の先端611aは、連結流路32の外部ではなく、連結流路32の幅方向W1の第2端322と所定の距離を隔てて連結流路32の内部にある。つまり、第1歯部611の先端611aは、流路30の幅方向W1の第2端と所定の距離を隔てて流路30の内部にある。一方で、第2歯部621の先端621aは、連結流路32の外部、つまり、流路30の外部にある。 7, the second electrode 60 is a comb-shaped electrode having a plurality of teeth 611, 621 arranged in the second predetermined direction D2 on the bottom surface of the flow path 30, as in the first embodiment. The plurality of teeth 611, 621 includes a plurality of first teeth 611 and a plurality of second teeth 621. The first teeth 611 and the second teeth 621 are arranged alternately. The plurality of first teeth 611 extend from the first end to the second end in the width direction W1 of the flow path 30. That is, the plurality of first teeth 611 extend from the first end 321 to the second end 322 in the width direction W1 of the connecting flow path 32. The plurality of second teeth 621 extend from the second end to the first end in the width direction of the flow path 30. That is, the plurality of second teeth 621 extend from the second end 322 to the first end 321 in the width direction W1 of the connecting flow path 32. In the second electrode 60 of FIG. 7, the tip 611a of the first tooth portion 611 is not outside the connecting flow path 32, but is inside the connecting flow path 32 at a predetermined distance from the second end 322 of the connecting flow path 32 in the width direction W1. In other words, the tip 611a of the first tooth portion 611 is inside the flow path 30 at a predetermined distance from the second end of the flow path 30 in the width direction W1. On the other hand, the tip 621a of the second tooth portion 621 is outside the connecting flow path 32, that is, outside the flow path 30.
図7の第2電極60において、第1歯部611の先端611aが、連結流路32の外部ではなく、連結流路32の幅方向W1の第2端322と所定の距離を隔てて連結流路32の内部にあることで、連結流路32の幅方向W1の第2端322と第1歯部611の先端611aとの間に、誘電体粒子P1,P2の通路が形成されやすい。つまり、図7に矢印Aで示すように、第2電極60により連結流路32の幅方向W1の第2端322側に導かれた誘電体粒子P1,P2が第2電極60の第1歯部611の先端611aと連結流路32の幅方向W1の第2端322との間を通って第2電極60から第1電極50に向かいやすくなる。そのため、実施の形態1で述べた、後続の誘電体粒子P1,P2による押し出しがなくても、自然と第2電極60から離れて主流路31に向かうことになる。そのため、第2電極60による誘電体粒子P1,P2の配向の精度が向上する。また、誘電体粒子P1,P2が第2電極60に接触する時間を短くできて、誘電体粒子P1,P2への負担を軽減できる。なお、所定の距離は、特に限定されないが、誘電体粒子P1,P2を第2電極60から第1電極50に移動させることができるように適宜設定され得る。 In the second electrode 60 in FIG. 7, the tip 611a of the first tooth portion 611 is not outside the connecting flow path 32, but is inside the connecting flow path 32 at a predetermined distance from the second end 322 in the width direction W1 of the connecting flow path 32, so that a passage for the dielectric particles P1 and P2 is easily formed between the second end 322 in the width direction W1 of the connecting flow path 32 and the tip 611a of the first tooth portion 611. In other words, as shown by arrow A in FIG. 7, the dielectric particles P1 and P2 guided by the second electrode 60 to the second end 322 side in the width direction W1 of the connecting flow path 32 tend to pass between the tip 611a of the first tooth portion 611 of the second electrode 60 and the second end 322 in the width direction W1 of the connecting flow path 32 and move from the second electrode 60 to the first electrode 50. Therefore, even if there is no pushing by the subsequent dielectric particles P1 and P2 as described in the first embodiment, they will naturally move away from the second electrode 60 and move toward the main flow path 31. This improves the precision of the orientation of the dielectric particles P1, P2 by the second electrode 60. In addition, the time that the dielectric particles P1, P2 are in contact with the second electrode 60 can be shortened, reducing the burden on the dielectric particles P1, P2. The specified distance is not particularly limited, but can be set appropriately so that the dielectric particles P1, P2 can be moved from the second electrode 60 to the first electrode 50.
以上述べたように、流路チップ10Aでは、第2電極60の複数の歯部611,621は、流路30の幅方向W1の第1端から第2端に向かって延びる第1歯部611と、流路30の幅方向W1の第2端から第1端に向かって延びる第2歯部621とを含む。第1歯部611の先端611aは、流路30の幅方向W1の第2端と所定の距離を隔てて流路30の内部にある。第2歯部621の先端621aは、流路30の外部にある。この構成によれば、流路30の幅方向W1の第2端側に導かれた誘電体粒子P1,P2が第2電極60の第1歯部611の先端611aと流路30の幅方向W1の第2端との間を通って第2電極60から第1電極50に向かいやすくなるから、第2電極60による誘電体粒子P1,P2の配向の精度が向上する。また、誘電体粒子P1,P2が第2電極60に接触する時間を短くできて、誘電体粒子P1,P2への負担を軽減できる。 As described above, in the flow channel chip 10A, the multiple teeth 611, 621 of the second electrode 60 include the first teeth 611 extending from the first end to the second end in the width direction W1 of the flow channel 30, and the second teeth 621 extending from the second end to the first end in the width direction W1 of the flow channel 30. The tip 611a of the first teeth 611 is inside the flow channel 30 at a predetermined distance from the second end in the width direction W1 of the flow channel 30. The tip 621a of the second teeth 621 is outside the flow channel 30. According to this configuration, the dielectric particles P1, P2 guided to the second end side in the width direction W1 of the flow channel 30 are easily directed from the second electrode 60 to the first electrode 50 through between the tip 611a of the first teeth 611 of the second electrode 60 and the second end in the width direction W1 of the flow channel 30, so that the accuracy of the orientation of the dielectric particles P1, P2 by the second electrode 60 is improved. In addition, the time that the dielectric particles P1 and P2 are in contact with the second electrode 60 can be shortened, reducing the burden on the dielectric particles P1 and P2.
[2.変形例]
本開示の実施の形態は、上記実施の形態に限定されない。上記実施の形態は、本開示の課題を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、上記実施の形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
2. Modifications
The embodiments of the present disclosure are not limited to the above-mentioned embodiments. The above-mentioned embodiments can be modified in various ways depending on the design, etc., as long as the object of the present disclosure can be achieved. Below, modified examples of the above-mentioned embodiments are listed. The modified examples described below can be applied in appropriate combination.
一変形例において、分離システム1は、必ずしも解析装置12を備えている必要はない。分離システム1は、少なくとも流路チップ10と電圧制御装置11とを備えていればよい。 In one modified example, the separation system 1 does not necessarily have to include an analysis device 12. The separation system 1 only needs to include at least a flow path chip 10 and a voltage control device 11.
一変形例において、懸濁液L1は血液に限定されない。懸濁液L1は、分離対象となる誘電体粒子を含んでいれば特に限定されない。誘電体粒子は、上記の細胞に限定されない。誘電体粒子は、例えば、膜小胞や、微生物、真菌、芽胞、ウイルス、エクソソーム、DNAやRNAなどの核酸であってもよい。 In one modified example, the suspension L1 is not limited to blood. The suspension L1 is not particularly limited as long as it contains dielectric particles to be separated. The dielectric particles are not limited to the above-mentioned cells. The dielectric particles may be, for example, membrane vesicles, microorganisms, fungi, spores, viruses, exosomes, or nucleic acids such as DNA and RNA.
一変形例において、流路チップ10の形状は変更可能である。特に、基体10aの形状は上記の実施の形態に限定されない。基体10aの形状は、流路30に応じて適宜設定されればよい。流路30は、上記の実施の形態のような直線状ではなく、曲線状であってよい。流路30は、主流路31、連結流路32、分岐流路33、及び接続路34、35のように明確に分かれている必要はない。主流路31と連結流路32との幅は同じであってよいし、連結流路32は主流路31に対して曲がっていてもよい。 In one modified example, the shape of the channel chip 10 can be changed. In particular, the shape of the base 10a is not limited to the above embodiment. The shape of the base 10a may be set appropriately according to the channel 30. The channel 30 may be curved, not linear as in the above embodiment. The channel 30 does not need to be clearly separated into a main channel 31, a connecting channel 32, a branch channel 33, and connecting paths 34 and 35. The widths of the main channel 31 and the connecting channel 32 may be the same, and the connecting channel 32 may be curved with respect to the main channel 31.
一変形例において、入口22は必須ではない。つまり、懸濁液L1の成分の、置換液L2による置換は必須ではない。また、流路30の形状によっては、収集部40も必須ではない。 In one variation, the inlet 22 is not required. In other words, replacement of the components of the suspension L1 with the replacement liquid L2 is not required. Also, depending on the shape of the flow path 30, the collection section 40 is not required.
一変形例において、第1電極50の数及び形状は変更可能である。第1電極50は、複数種類の誘電体粒子から特定種類の誘電体粒子を流路30の幅方向W1の第1端側に導くことができればよい。第1電極50の形状によっては、第1電極パッド71,72は省略可能である。 In one modified example, the number and shape of the first electrodes 50 can be changed. The first electrodes 50 only need to be able to guide a specific type of dielectric particles from multiple types of dielectric particles to the first end side of the width direction W1 of the flow path 30. Depending on the shape of the first electrodes 50, the first electrode pads 71 and 72 can be omitted.
一変形例において、第2電極60の形状は変更可能である。第2電極60は、複数種類の誘電体粒子を流路30の幅方向W1の第2端側に導くことができればよい。流路チップ10は、複数の第2電極60を備えてよい。複数の第2電極60は互いに協働して、複数種類の誘電体粒子を流路30の幅方向W1の第2端側に導いてよい。例えば、複数の第2電極60によって第1~第4誘電体粒子を流路30の幅方向W1の第2端側に導く場合には、第1の第2電極60が第1及び第2誘電体粒子を流路30の幅方向W1の第2端側に導き、第2の第2電極60が第3及び第4誘電体粒子を流路30の幅方向W1の第2端側に導いてよい。また、第2電極60の形状によっては、第2電極パッド81,82は省略可能である。 In one modified example, the shape of the second electrode 60 can be changed. The second electrode 60 only needs to be able to guide multiple types of dielectric particles to the second end side of the width direction W1 of the flow channel 30. The flow channel chip 10 may include multiple second electrodes 60. The multiple second electrodes 60 may cooperate with each other to guide multiple types of dielectric particles to the second end side of the width direction W1 of the flow channel 30. For example, when the first to fourth dielectric particles are guided to the second end side of the width direction W1 of the flow channel 30 by the multiple second electrodes 60, the first second electrode 60 may guide the first and second dielectric particles to the second end side of the width direction W1 of the flow channel 30, and the second second electrode 60 may guide the third and fourth dielectric particles to the second end side of the width direction W1 of the flow channel 30. Depending on the shape of the second electrode 60, the second electrode pads 81 and 82 may be omitted.
一変形例において、フィルタ90の数及び形状は変更可能である。フィルタ90は、HDF(hydrodynamic filtration)を利用する構成に限定されない。フィルタ90は、例えば、DLD(Deterministic lateral displacement)を利用する構成であってよい。また、フィルタ90は必須ではない。 In one variation, the number and shape of the filters 90 can be changed. The filters 90 are not limited to a configuration that utilizes HDF (hydrodynamic filtration). The filters 90 may be configured to utilize DLD (deterministic lateral displacement), for example. Also, the filters 90 are not required.
[3.態様]
上記実施の形態及び変形例から明らかなように、本開示は、下記の態様を含む。以下では、実施の形態との対応関係を明示するためだけに、符号を括弧付きで付している。
3. Aspects
As is apparent from the above-described embodiment and modified examples, the present disclosure includes the following aspects. In the following, reference symbols are given in parentheses only to clarify the correspondence with the embodiment.
第1の態様は、流路チップ(10;10A)であって、特定種類の誘電体粒子(P1)を含む複数種類の誘電体粒子(P1,P2)を含む懸濁液(L1)が導入される入口(21)と前記入口(21)から導入された前記懸濁液(L1)の複数種類の誘電体粒子(P1,P2)が流れる流路(30)とを有する基体(10a)と、前記複数種類の誘電体粒子(P1,P2)のうち前記特定種類の誘電体粒子(P1)を前記流路(30)の幅方向(W1)の第1端側に導く第1電極(50)と、前記入口(21)と前記第1電極(50)との間にあって前記複数種類の誘電体粒子(P1,P2)を前記流路(30)の幅方向(W1)の第2端側に導く第2電極(60)とを備える。この態様によれば、懸濁液(L1)からの特定種類の誘電体粒子(P1)の分離の精度を向上できる。 The first aspect is a flow path chip (10; 10A) including a base (10a) having an inlet (21) into which a suspension (L1) containing a plurality of types of dielectric particles (P1, P2) including a specific type of dielectric particle (P1) is introduced and a flow path (30) through which the plurality of types of dielectric particles (P1, P2) of the suspension (L1) introduced from the inlet (21) flows, a first electrode (50) that guides the specific type of dielectric particle (P1) among the plurality of types of dielectric particles (P1, P2) to a first end side in the width direction (W1) of the flow path (30), and a second electrode (60) that is between the inlet (21) and the first electrode (50) and guides the plurality of types of dielectric particles (P1, P2) to a second end side in the width direction (W1) of the flow path (30). According to this aspect, the accuracy of separation of the specific type of dielectric particle (P1) from the suspension (L1) can be improved.
第2の態様は、第1の態様に基づく流路チップ(10;10A)である。第2の態様において、前記第1電極(50)及び前記第2電極(60)の各々は、前記流路(30)の一面にある。この態様によれば、前記第1電極(50)及び前記第2電極(60)の各々を平面電極により構成することができて、製造コストの低下が図れる。 The second aspect is a flow channel chip (10; 10A) based on the first aspect. In the second aspect, the first electrode (50) and the second electrode (60) are each located on one side of the flow channel (30). According to this aspect, the first electrode (50) and the second electrode (60) can each be configured as a planar electrode, which reduces manufacturing costs.
第3の態様は、第1又は第2の態様に基づく流路チップ(10;10A)である。第3の態様において、前記第1電極(50)は、前記流路(30)の底面に第1所定方向(D1)に並ぶ複数の歯部(511,521)を有するくし形電極である。前記第2電極(60)は、前記流路(30)の底面に第2所定方向(D2)に並ぶ複数の歯部(611,621)を有するくし形電極である。前記第1所定方向(D1)と前記第2所定方向(D2)とは、前記流路(30)の幅方向(W1)において互いに反対側に向かう方向である。この態様によれば、懸濁液(L1)からの特定種類の誘電体粒子(P1)の分離の精度を向上できる。 The third aspect is a flow channel chip (10; 10A) based on the first or second aspect. In the third aspect, the first electrode (50) is a comb-shaped electrode having a plurality of teeth (511, 521) arranged in a first predetermined direction (D1) on the bottom surface of the flow channel (30). The second electrode (60) is a comb-shaped electrode having a plurality of teeth (611, 621) arranged in a second predetermined direction (D2) on the bottom surface of the flow channel (30). The first predetermined direction (D1) and the second predetermined direction (D2) are directions toward opposite sides in the width direction (W1) of the flow channel (30). According to this aspect, the accuracy of separation of a specific type of dielectric particle (P1) from the suspension (L1) can be improved.
第4の態様は、第3の態様に基づく流路チップ(10;10A)である。第4の態様において、前記第1所定方向(D1)は、前記流路(30)において前記懸濁液(L1)が流れる方向に沿って前記流路(30)の幅方向(W1)の第2端から第1端に向かう方向である。前記第2所定方向(D2)は、前記流路(30)において前記懸濁液(L1)が流れる方向に沿って前記流路(30)の幅方向(W1)の第1端から第2端に向かう方向である。この態様によれば、懸濁液(L1)からの特定種類の誘電体粒子(P1)の分離の精度を向上できる。 The fourth aspect is a flow path chip (10; 10A) based on the third aspect. In the fourth aspect, the first predetermined direction (D1) is a direction from the second end to the first end of the width direction (W1) of the flow path (30) along the direction in which the suspension (L1) flows in the flow path (30). The second predetermined direction (D2) is a direction from the first end to the second end of the width direction (W1) of the flow path (30) along the direction in which the suspension (L1) flows in the flow path (30). According to this aspect, the accuracy of separation of a specific type of dielectric particle (P1) from the suspension (L1) can be improved.
第5の態様は、第2~第4の態様のいずれか一つに基づく流路チップ(10)である、第5の態様において、前記第2電極(60)の複数の歯部(611,621)は、前記流路(30)の幅方向(W1)の第1端から第2端に向かって延びる第1歯部(611)と、前記流路(30)の幅方向(W1)の第2端から第1端に向かって延びる第2歯部(621)とを含む。前記第1歯部(611)の先端(611a)及び前記第2歯部(621)の先端(621a)は、前記流路(30)の外部にある。この態様によれば、第2電極(60)と流路(30)との位置合わせが容易になり、流路チップ(10)の製造の容易化が図れる。 The fifth aspect is a flow channel chip (10) based on any one of the second to fourth aspects. In the fifth aspect, the multiple teeth (611, 621) of the second electrode (60) include a first tooth (611) extending from a first end to a second end in the width direction (W1) of the flow channel (30), and a second tooth (621) extending from the second end to the first end in the width direction (W1) of the flow channel (30). The tip (611a) of the first tooth (611) and the tip (621a) of the second tooth (621) are outside the flow channel (30). According to this aspect, it is easy to align the second electrode (60) with the flow channel (30), and it is easy to manufacture the flow channel chip (10).
第6の態様は、第2~第4の態様のいずれか一つに基づく流路チップ(10A)である、第6の態様において、前記第2電極(60)の複数の歯部(611,621)は、前記流路(30)の幅方向(W1)の第1端から第2端に向かって延びる第1歯部(611)と、前記流路(30)の幅方向(W1)の第2端から第1端に向かって延びる第2歯部(621)とを含む。前記第1歯部(611)の先端(611a)は、前記流路(30)の幅方向(W1)の第2端と所定の距離を隔てて前記流路(30)の内部にある。前記第2歯部(621)の先端(621a)は、前記流路(30)の外部にある。この態様によれば、流路(30)の幅方向(W1)の第2端側に導かれた誘電体粒子(P1,P2)が第2電極(60)の第1歯部(611)の先端(611a)と流路(30)の幅方向(W1)の第2端との間を通って第2電極(60)から第1電極(50)に向かいやすくなるから、第2電極(60)による誘電体粒子(P1,P2)の配向の精度が向上する。また、誘電体粒子(P1,P2)が第2電極(60)に接触する時間を短くできて、誘電体粒子(P1,P2)への負担を軽減できる。 The sixth aspect is a flow channel chip (10A) based on any one of the second to fourth aspects. In the sixth aspect, the multiple tooth portions (611, 621) of the second electrode (60) include a first tooth portion (611) extending from a first end to a second end in the width direction (W1) of the flow channel (30) and a second tooth portion (621) extending from the second end to the first end in the width direction (W1) of the flow channel (30). The tip (611a) of the first tooth portion (611) is located inside the flow channel (30) at a predetermined distance from the second end in the width direction (W1) of the flow channel (30). The tip (621a) of the second tooth portion (621) is located outside the flow channel (30). According to this aspect, the dielectric particles (P1, P2) guided to the second end side of the width direction (W1) of the flow path (30) pass between the tip (611a) of the first tooth portion (611) of the second electrode (60) and the second end of the width direction (W1) of the flow path (30) and easily move from the second electrode (60) to the first electrode (50), improving the accuracy of the orientation of the dielectric particles (P1, P2) by the second electrode (60). In addition, the time that the dielectric particles (P1, P2) are in contact with the second electrode (60) can be shortened, reducing the burden on the dielectric particles (P1, P2).
第7の態様は、第1~第6の態様のいずれか一つに基づく流路チップ(10;10A)である、第7の態様において、前記流路(30)は、主流路(31)と、前記主流路(31)と前記入口(21)との間の連結流路(32)とを含む。前記連結流路(32)の幅は、前記主流路(31)の幅より狭い。この態様によれば、製造コストの低下が図れる。 The seventh aspect is a flow channel chip (10; 10A) based on any one of the first to sixth aspects. In the seventh aspect, the flow channel (30) includes a main flow channel (31) and a connecting flow channel (32) between the main flow channel (31) and the inlet (21). The width of the connecting flow channel (32) is narrower than the width of the main flow channel (31). According to this aspect, the manufacturing cost can be reduced.
第8の態様は、第1~第7の態様のいずれか一つに基づく流路チップ(10;10A)である、第8の態様において、前記基体(10a)は、前記流路(30)の幅方向(W1)の第1端側に接続される第1収集部(40-1)と、前記流路(30)の幅方向(W1)の第2端側に接続される第2収集部(40-2)とを有する。この態様によれば、懸濁液(L1)からの特定種類の誘電体粒子(P1)の分離の精度を向上できる。 The eighth aspect is a flow path chip (10; 10A) based on any one of the first to seventh aspects. In the eighth aspect, the base (10a) has a first collection section (40-1) connected to a first end side of the flow path (30) in the width direction (W1) and a second collection section (40-2) connected to a second end side of the flow path (30) in the width direction (W1). According to this aspect, it is possible to improve the accuracy of separation of a specific type of dielectric particles (P1) from a suspension (L1).
第9の態様は、第1~第8の態様のいずれか一つに基づく流路チップ(10;10A)である、第9の態様において、前記流路(30)は、前記入口(21)と前記第2電極(60)との間において前記流路(30)の幅方向の第2端側に接続され前記懸濁液(L1)から前記複数種類の誘電体粒子(P1,P2)よりサイズが小さい粒子(P3)を除去するフィルタ(90)を備える。この態様によれば、懸濁液(L1)からの特定種類の誘電体粒子(P1)の分離の精度を向上できる。 The ninth aspect is a flow path chip (10; 10A) based on any one of the first to eighth aspects. In the ninth aspect, the flow path (30) is provided with a filter (90) that is connected to the second end side in the width direction of the flow path (30) between the inlet (21) and the second electrode (60) and removes particles (P3) smaller in size than the multiple types of dielectric particles (P1, P2) from the suspension (L1). According to this aspect, the accuracy of separation of a specific type of dielectric particle (P1) from the suspension (L1) can be improved.
第10の態様は、第1~第9の態様のいずれか一つに基づく流路チップ(10;10A)である。第10の態様において、前記第1電極(50)に第1所定電圧を印加するための第1電極パッド(71,72)と、前記第1電極パッドとは別に設けられて前記第2電極(60)に前記第1所定電圧とは異なる第2所定電圧を印加するための第2電極パッド(81,82)とを備える。この態様によれば、懸濁液(L1)からの特定種類の誘電体粒子(P1)の分離の精度を向上できる。 The tenth aspect is a flow channel chip (10; 10A) based on any one of the first to ninth aspects. In the tenth aspect, the flow channel chip includes a first electrode pad (71, 72) for applying a first predetermined voltage to the first electrode (50), and a second electrode pad (81, 82) provided separately from the first electrode pad for applying a second predetermined voltage different from the first predetermined voltage to the second electrode (60). According to this aspect, the accuracy of separation of a specific type of dielectric particle (P1) from the suspension (L1) can be improved.
第11の態様は、第10の態様に基づく流路チップ(10;10A)である。第11の態様において、前記第2所定電圧は、時間により振幅と周波数との少なくとも一つが変化するように設定される。この態様によれば、第2電極(60)による誘電体粒子(P1,P2)の配向の精度が向上する。また、誘電体粒子(P1,P2)が第2電極(60)に接触する時間を短くできて、誘電体粒子(P1,P2)への負担を軽減できる。 The eleventh aspect is a flow path chip (10; 10A) based on the tenth aspect. In the eleventh aspect, the second predetermined voltage is set so that at least one of the amplitude and the frequency changes with time. According to this aspect, the precision of the orientation of the dielectric particles (P1, P2) by the second electrode (60) is improved. In addition, the time that the dielectric particles (P1, P2) are in contact with the second electrode (60) can be shortened, and the burden on the dielectric particles (P1, P2) can be reduced.
第12の態様は、分離システム(1)であって、第1~第11の態様のいずれか一つに記載の流路チップ(10;10A)と、前記懸濁液(L1)に含まれる前記特定種類の誘電体粒子(P1)を含む前記複数種類の誘電体粒子(P1,P2)を前記流路(30)の幅方向(W1)の第2端側に導くように前記第2電極(60)の電圧を制御し、かつ、前記複数種類の誘電体粒子(P1,P2)のうち前記特定種類の誘電体粒子(P1)を前記流路(30)の幅方向(W1)の第1端側に導くように前記第1電極(50)の電圧を制御する電圧制御装置(11)とを備える。この態様によれば、懸濁液(L1)からの特定種類の誘電体粒子(P1)の分離の精度を向上できる。 The twelfth aspect is a separation system (1), comprising a flow path chip (10; 10A) according to any one of the first to eleventh aspects, and a voltage control device (11) that controls the voltage of the second electrode (60) so as to guide the plurality of types of dielectric particles (P1, P2) including the specific type of dielectric particle (P1) contained in the suspension (L1) to the second end side of the width direction (W1) of the flow path (30), and controls the voltage of the first electrode (50) so as to guide the specific type of dielectric particle (P1) among the plurality of types of dielectric particles (P1, P2) to the first end side of the width direction (W1) of the flow path (30). According to this aspect, the accuracy of separation of the specific type of dielectric particle (P1) from the suspension (L1) can be improved.
第13の態様は、第12の態様に基づく分離システム(1)である。第13の態様において、前記流路チップ(10;10A)は使い捨て可能である。この態様によれば、コンタミネーションを防止でき、さらに分離システム(1)の使い勝手が向上する。 The thirteenth aspect is a separation system (1) based on the twelfth aspect. In the thirteenth aspect, the channel chip (10; 10A) is disposable. According to this aspect, contamination can be prevented, and the ease of use of the separation system (1) is further improved.
第14の態様は、第1~第11の態様のいずれか一つに記載の流路チップ(10;10A)を用いる分離方法であって、前記懸濁液(L1)に含まれる前記特定種類の誘電体粒子(P1)を含む前記複数種類の誘電体粒子(P1,P2)を前記流路(30)の幅方向(W1)の第2端側に導くように前記第2電極(60)の電圧を制御し、かつ、前記複数種類の誘電体粒子(P1,P2)のうち前記特定種類の誘電体粒子(P1)を前記流路(30)の幅方向(W1)の第1端側に導くように前記第1電極(50)の電圧を制御する。この態様によれば、懸濁液(L1)からの特定種類の誘電体粒子(P1)の分離の精度を向上できる。 The fourteenth aspect is a separation method using the flow channel chip (10; 10A) according to any one of the first to eleventh aspects, in which the voltage of the second electrode (60) is controlled so as to guide the plurality of types of dielectric particles (P1, P2) including the specific type of dielectric particle (P1) contained in the suspension (L1) to the second end side of the width direction (W1) of the flow channel (30), and the voltage of the first electrode (50) is controlled so as to guide the specific type of dielectric particle (P1) among the plurality of types of dielectric particles (P1, P2) to the first end side of the width direction (W1) of the flow channel (30). According to this aspect, the accuracy of separation of the specific type of dielectric particle (P1) from the suspension (L1) can be improved.
本開示は、流路チップ、分離システム、及び、分離方法に適用される。具体的には、懸濁液に含まれる複数種類の誘電体粒子から特定種類の誘電体粒子を分離するための流路チップ、分離システム、及び、分離方法に、本開示は適用可能である。 The present disclosure is applicable to a flow path chip, a separation system, and a separation method. Specifically, the present disclosure is applicable to a flow path chip, a separation system, and a separation method for separating a specific type of dielectric particles from multiple types of dielectric particles contained in a suspension.
1 分離システム
10,10A 流路チップ
10a 基体
11 電圧制御装置
21 入口
30 流路
31 主流路
32 連結流路
40-1 第1収集部
40-2 第2収集部
50 第1電極
511 第1歯部(歯部)
521 第2歯部(歯部)
60 第2電極
611 第1歯部(歯部)
611a 先端
621 第2歯部(歯部)
621a 先端
71,72 第1電極パッド
81,82 第2電極パッド
90 フィルタ
L1 懸濁液
P1,P2 誘電体粒子
P3 粒子
W1 幅方向
D1 第1所定方向
D2 第2所定方向
REFERENCE SIGNS LIST 1 Separation system 10, 10A Channel chip 10a Substrate 11 Voltage control device 21 Inlet 30 Channel 31 Main channel 32 Connecting channel 40-1 First collection section 40-2 Second collection section 50 First electrode 511 First tooth section (tooth section)
521 Second tooth portion (tooth portion)
60 Second electrode 611 First tooth portion (teeth portion)
611a Tip 621 Second tooth portion (tooth portion)
621a Tip 71, 72 First electrode pad 81, 82 Second electrode pad 90 Filter L1 Suspension P1, P2 Dielectric particles P3 Particles W1 Width direction D1 First predetermined direction D2 Second predetermined direction
Claims (10)
前記複数種類の誘電体粒子のうち前記特定種類の誘電体粒子を前記流路の幅方向の第1端側に導く第1電極と、
前記入口と前記第1電極との間にあって前記複数種類の誘電体粒子を前記流路の幅方向の第2端側に導く第2電極と、
を備え、
前記第1電極及び前記第2電極の各々は、前記流路の一面にあり、
前記第2電極の複数の歯部は、
前記流路の幅方向の第1端から第2端に向かって延びる第1歯部と、
前記流路の幅方向の第2端から第1端に向かって延びる第2歯部と、
を含み、
前記第1歯部の先端は、前記流路の幅方向の第2端と所定の距離を隔てて前記流路の内部にあり、
前記第2歯部の先端は、前記流路の外部にある、
流路チップ。 A substrate having an inlet through which a suspension containing a plurality of types of dielectric particles including a specific type of dielectric particles is introduced and a flow path through which the plurality of types of dielectric particles of the suspension introduced from the inlet flows;
a first electrode that guides the specific type of dielectric particles among the plurality of types of dielectric particles to a first end side in a width direction of the flow path;
a second electrode disposed between the inlet and the first electrode and configured to guide the plurality of types of dielectric particles to a second end side in a width direction of the flow path;
Equipped with
each of the first electrode and the second electrode is on one side of the flow channel;
The plurality of teeth of the second electrode include
a first tooth portion extending from a first end to a second end in a width direction of the flow channel;
a second tooth portion extending from a second end toward a first end in a width direction of the flow channel;
Including,
a tip end of the first tooth portion is located inside the flow passage and spaced a predetermined distance from a second end of the flow passage in a width direction of the flow passage,
The tip of the second tooth portion is outside the flow path.
Flow channel chip.
前記第2電極は、第2所定方向に沿って並ぶ複数の歯部を有するくし形電極であり、
前記第1所定方向と前記第2所定方向とは、前記流路の幅方向において互いに反対側に向かう方向である、
請求項1に記載の流路チップ。 the first electrode is a comb-shaped electrode having a plurality of teeth arranged along a first predetermined direction,
the second electrode is a comb-shaped electrode having a plurality of teeth arranged along a second predetermined direction,
The first predetermined direction and the second predetermined direction are directions toward opposite sides to each other in a width direction of the flow path.
The channel chip according to claim 1 .
前記第2所定方向は、前記流路において前記懸濁液が流れる方向に沿って前記流路の幅方向の第1端から第2端に向かう方向である、
請求項2に記載の流路チップ。 the first predetermined direction is a direction from a second end toward a first end in a width direction of the flow path along a direction in which the suspension flows in the flow path,
the second predetermined direction is a direction from a first end to a second end in a width direction of the flow path along a direction in which the suspension flows in the flow path,
The channel chip according to claim 2 .
前記流路の幅方向の第1端から第2端に向かって延びる第1歯部と、
前記流路の幅方向の第2端から第1端に向かって延びる第2歯部と、
を含み、
前記第1歯部の先端及び前記第2歯部の先端は、前記流路の外部にある、
請求項1~3のいずれか一つに記載の流路チップ。 The plurality of teeth of the second electrode include
a first tooth portion extending from a first end to a second end in a width direction of the flow channel;
a second tooth portion extending from a second end toward a first end in a width direction of the flow channel;
Including,
A tip of the first tooth portion and a tip of the second tooth portion are outside the flow path.
The channel chip according to claim 1 .
前記流路の幅方向の第1端側に接続される第1収集部と、
前記流路の幅方向の第2端側に接続される第2収集部と、
を有する、
請求項1~4のいずれか一つに記載の流路チップ。 The substrate is
A first collection section connected to a first end side in a width direction of the flow channel;
a second collection section connected to a second end side of the flow channel in a width direction;
having
The channel chip according to any one of claims 1 to 4 .
前記第1電極パッドとは別に設けられて前記第2電極に前記第1所定電圧とは異なる第2所定電圧を印加するための第2電極パッドと、
を備える、
請求項1~5のいずれか一つに記載の流路チップ。 a first electrode pad for applying a first predetermined voltage to the first electrode;
a second electrode pad provided separately from the first electrode pad for applying a second predetermined voltage to the second electrode, the second predetermined voltage being different from the first predetermined voltage;
Equipped with
The channel chip according to any one of claims 1 to 5 .
請求項6に記載の流路チップ。 The second predetermined voltage is set so that at least one of an amplitude and a frequency changes with time.
The channel chip according to claim 6 .
前記懸濁液に含まれる前記特定種類の誘電体粒子を含む前記複数種類の誘電体粒子を前記流路の幅方向の第2端側に導くように前記第2電極の電圧を制御し、かつ、前記複数種類の誘電体粒子のうち前記特定種類の誘電体粒子を前記流路の幅方向の第1端側に導くように前記第1電極の電圧を制御する電圧制御装置と、
を備える、
分離システム。 A channel chip according to any one of claims 1 to 7 ,
a voltage control device that controls a voltage of the second electrode so as to guide the plurality of types of dielectric particles including the specific type of dielectric particles contained in the suspension to a second end side in a width direction of the flow channel, and controls a voltage of the first electrode so as to guide the specific type of dielectric particles among the plurality of types of dielectric particles to a first end side in the width direction of the flow channel;
Equipped with
Separation system.
請求項8に記載の分離システム。 The channel chip is disposable.
The separation system of claim 8 .
前記懸濁液に含まれる前記特定種類の誘電体粒子を含む前記複数種類の誘電体粒子を前記流路の幅方向の第2端側に導くように前記第2電極の電圧を制御し、
前記複数種類の誘電体粒子のうち前記特定種類の誘電体粒子を前記流路の幅方向の第1端側に導くように前記第1電極の電圧を制御する、
分離方法。 A separation method using the channel chip according to any one of claims 1 to 7 ,
controlling a voltage of the second electrode so as to guide the plurality of types of dielectric particles including the specific type of dielectric particles contained in the suspension to a second end side in a width direction of the flow channel;
a voltage applied to the first electrode is controlled so as to guide the specific type of dielectric particles among the plurality of types of dielectric particles to a first end side in a width direction of the flow channel;
Separation method.
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