TWI852694B - 流道晶片 - Google Patents
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Abstract
本發明之流道晶片(1)具備數個過濾層(40)、第1共通供給路徑(5)、共通流道(7)、及介電泳層(50)。數個過濾層(40)各自具有HDF(3)。第1共通供給路徑(5)將試樣液(L1)供給至數個過濾層(40)之HDF(3)。共通流道(7)供通過數個HDF(3)後之液體通過。介電泳層(50)具有使通過共通流道(7)之液體中含有之介電粒子進行介電泳的電極(51)及電極(53)。將數個過濾層(40)及介電泳層(50)積層。
Description
本發明係關於一種流道晶片。
習知已知一種自作為試樣液之血液分離出特定細胞之流道晶片(例如，參照專利文獻1)。於專利文獻1中，記載有一種流道晶片，該流道晶片具備：置換部，其自血液中提取既定尺寸以上之細胞；及分離部，其藉由介電泳力自已通過置換部之數種細胞中分離出癌細胞。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2017-134020號公報
(發明所欲解決之問題)
然而，就如專利文獻1所記載之流道晶片而言，通常處理能力較低，為數十～數百μL/分鐘。因此，期望能處理更多試樣液之流道晶片。
本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種能處理更多試樣液之流道晶片。
(解決問題之技術手段)
本發明之一態樣之流道晶片具備數個過濾層、共通供給路徑、共通流道、及介電泳層。上述數個過濾層各自具有流體動力學過濾器。上述共通供給路徑將試樣液供給至上述數個過濾層之上述流體動力學過濾器。上述共通流道供通過上述數個流體動力學過濾器後之液體通過。上述介電泳層具有使通過上述共通流道之液體中含有之介電粒子進行介電泳的電極。將上述數個過濾層及上述介電泳層積層。
本發明之一態樣中，上述數個過濾層可包含積層於上述介電泳層之第1過濾層、及積層於上述第1過濾層之1個以上之第2過濾層。上述共通流道可配置於上述第1過濾層。
本發明之一態樣中，上述數個過濾層可包含數個上述第2過濾層。上述流道晶片可具備數個出口側連接流道，該等出口側連接流道連接數個上述第2過濾層之上述流體動力學過濾器之出口與上述共通流道。上述數個出口側連接流道可延伸至上述第1過濾層並連接於上述共通流道，而不於上述第2過濾層中相互合流。
本發明之一態樣中，上述過濾層各自可具有數個上述流體動力學過濾器。
本發明之一態樣中，上述各過濾層之上述數個流體動力學過濾器係相對於上述共通流道對稱地配置。
本發明之一態樣中，流道晶片可於上述各過濾層中具備數個入口側連接流道，該等入口側連接流道連接上述共通供給路徑與上述數個流體動力學過濾器之入口。於上述各過濾層中，上述數個入口側連接流道之流道長度可大致相同。
本發明之一態樣中，流道晶片可具備連接於上述共通流道之下游部之第1回收路徑及一對第2回收路徑。上述一對第2回收路徑可夾隔著上述第1回收路徑而配置。自已通過上述流體動力學過濾器之液體中分離出之上述介電粒子可流入上述第1回收路徑。
(對照先前技術之功效)
根據本發明，可提供能處理更多試樣液之流道晶片。
以下，參照圖式對本發明之實施形態進行說明。再者，圖中，對相同或相當之部分標記相同之參照符號，不重複進行說明。
參照圖1至圖11，對具備本發明之一實施形態之流道晶片1的分離裝置100進行說明。圖1係示意性表示具備本發明之一實施形態之流道晶片1的分離裝置100之構造之剖視圖。圖2係示意性表示將流道晶片1分解成數個過濾層40及介電泳層50之構造所得之立體圖。
如圖1及圖2所示，本實施形態之分離裝置100具備流道晶片1。流道晶片1具備數個過濾層40、及介電泳層50。數個過濾層40各自具有流體動力學過濾器3(Hydrodynamic filtration：HDF)(以下記載為HDF3)。圖1中，為了簡化圖式，以矩形之虛線描繪HDF3。例如，流道晶片1係用以實現微粒子之分離、濃縮之微流道晶片(micro flow channel chip)。例如，流道晶片1可如下所述自血液中分離出特定之細胞。
本實施形態中，將數個過濾層40及介電泳層50積層。因此，針對1個流道晶片1配置有數個HDF3，故能處理更多下述試樣液L1。又，無需針對數個HDF3之各者設置介電泳層50。即，無需設置與HDF3相同數量之介電泳層50。因此，可抑制流道晶片1大型化，且可抑制分離裝置100大型化。
HDF3自通過之試樣液L1(參照圖5)中分離出較既定粒徑更大之粒子。再者，關於HDF3之詳細構造將於下文進行敍述。
介電泳層50具有電極51及電極53。電極51及電極53係用以使通過下述共通流道7之液體中含有之介電粒子進行介電泳(DEP：Dielectrophoresis)之電極。再者，關於介電泳層50之詳細構造將於下文進行敍述。
又，數個過濾層40包含積層於介電泳層50之第1過濾層41、及積層於第1過濾層41之1個以上之第2過濾層42。再者，本實施形態中，下述共通流道7配置於第1過濾層41。因此，可將介電泳層50配置於共通流道7之附近，故可容易地使介電泳力作用於通過共通流道7之液體中含有之介電粒子。又，與將第1過濾層41配置於介電泳層50之一面，且將第2過濾層42配置於介電泳層50之另一面之情形相比，可容易地積層第2過濾層42。換而言之，與以隔著介電泳層50之方式配置數個過濾層40之情形相比，可容易地製造流道晶片1。
流道晶片1還具備第1共通供給路徑5、及共通流道7。再者，第1共通供給路徑5為本發明之「共通供給路徑」之一例。第1共通供給路徑5沿過濾層40及介電泳層50之積層方向延伸。第1共通供給路徑5將試樣液L1供給至數個過濾層40之HDF3。再者，圖1中，為了容易理解，描繪有2個第1共通供給路徑5，但亦可如圖2所示，僅設置1個第1共通供給路徑5。以下，對僅設置1個第1共通供給路徑5之例進行說明。又，數個過濾層40之HDF3之出口3b連接於共通流道7。通過數個HDF3後之液體流入共通流道7。
本實施形態中，過濾層40各自具有數個(此處為2個)HDF3。因此，與過濾層40各自僅具有1個HDF3之情形相比，可藉由1個流道晶片1處理更多試樣液L1。
各過濾層40之數個HDF3相對於共通流道7對稱地配置。因此，可簡化各過濾層40之設計。又，於各過濾層40之數個HDF3間，構成HDF3之流道(下述主流道31及副流道33)之尺寸(長度、寬度及深度)形成為相互相同之大小。本實施形態中，於所有過濾層40中，構成HDF3之流道尺寸形成為相互相同之大小。
圖3係示意性表示第1過濾層41之構造之俯視圖。圖4係示意性表示第2過濾層42之構造之俯視圖。如圖3及圖4所示，流道晶片1還具備第1連接流道9、及第2連接流道11。再者，第1連接流道9為本發明之「入口側連接流道」之一例。又，第2連接流道11為本發明之「出口側連接流道」之一例。
第1連接流道9連接第1共通供給路徑5與HDF3之入口3a。具體而言，流道晶片1於各過濾層40中，具備數個第1連接流道9。於各過濾層40中，自第1共通供給路徑5至數個HDF3之入口3a之流道長度大致相同。即，於各過濾層40中，數個(此處為2個)第1連接流道9之流道長度大致相同。因此，於將試樣液L1供給至第1共通供給路徑5之情形時，在各過濾層40中，試樣液L1大致同時流經數個HDF3。因此，試樣液L1於大致相同之條件下流經數個HDF3，故可抑制HDF3之分離性能偏差。
再者，為了使數個第1連接流道9之流道長度大致相同，至少1個第1連接流道9具有迂迴部9a，但為了簡化圖式，用3個點描繪出迂迴部9a。又，於各過濾層40中，數個第1連接流道9之寬度及深度等剖面尺寸大致相同。再者，於數個過濾層40之間，第1連接流道9之流道長度及剖面尺寸可大致相同，亦可考慮流道阻力等而使其等不同。
第2連接流道11連接HDF3之出口3b與共通流道7。具體而言，連接第1過濾層41之HDF3之出口3b與共通流道7之第2連接流道11包含自HDF3之出口3b沿面方向(與積層方向正交之方向)延伸之第1部分11a。連接第2過濾層42之HDF3之出口3b與共通流道7之第2連接流道11包含自HDF3之出口3b沿面方向延伸之第1部分11a、自第1部分11a沿積層方向延伸之第2部分11b、及自第2部分11b沿面方向延伸並連接於共通流道7之第3部分11c。再者，圖1中，為了簡化圖式，於第1過濾層41中，將第1部分11a與第3部分11c描繪為共通部分。
流道晶片1還具備第2共通供給路徑13、及第3連接流道15。再者，圖1中，為了簡化圖式，省略了第2共通供給路徑13及第3連接流道15。如圖2至圖4所示，第2共通供給路徑13沿過濾層40及介電泳層50之積層方向延伸。第2共通供給路徑13將輸送液L2(參照圖5)供給至數個過濾層40之HDF3。第3連接流道15連接第2共通供給路徑13與HDF3之入口3a。
於各過濾層40中，自第2共通供給路徑13至數個HDF3之入口3a之流道長度大致相同。即，於各過濾層40中，數個(此處為2個)第3連接流道15之流道長度大致相同。再者，為了使數個第3連接流道15之流道長度大致相同，至少1個第3連接流道15具有迂迴部15a，但為了簡化圖式，用3個點描繪出迂迴部15a。又，於各過濾層40中，數個第3連接流道15之寬度及深度等剖面尺寸大致相同。再者，於數個過濾層40間，第3連接流道15之流道長度及剖面尺寸可大致相同，亦可考慮流道阻力等而使其等不同。
流道晶片1還具備回收液供給路徑17、及第4連接流道19。再者，圖1中，為了簡化圖式，省略了回收液供給路徑17及第4連接流道19。回收液供給路徑17將回收液L3(參照圖10)供給至共通流道7。回收液L3並無特別限定，例如為與輸送液L2相同之成分。再者，回收液L3亦可為與輸送液L2不同之成分。第4連接流道19配置於第1過濾層41。第4連接流道19連接回收液供給路徑17與共通流道7。
繼而，參照圖1，對流道晶片1之剖面構造進行說明。如圖1所示，介電泳層50除具有電極51及電極53以外，還具有基板55及絕緣保護膜57。基板55並無特別限定，例如為玻璃製。本實施形態中，基板55為石英玻璃製。又，基板55例如為大致矩形之平板。
電極51及電極53配置於基板55之一面上。電極51及電極53例如為包含鋁或銅等之金屬。電極51及電極53例如藉由真空蒸鍍法、光微影法及蝕刻法而形成為既定之形狀。
絕緣保護膜57覆蓋電極51、電極53及基板55。絕緣保護膜57並無特別限定，例如為氧化矽膜或氮化矽膜等氧化膜。絕緣保護膜57例如抑制由水分所致之電極51及電極53之經時劣化。
過濾層40進而具有絕緣層45。絕緣層45例如為樹脂製。本實施形態中，絕緣層45為透明。絕緣層45例如由二甲基聚矽氧烷(PDMS)形成。於絕緣層45，形成有HDF3及各種流道。數個過濾層40係例如將形成有HDF3及各種流道之數個絕緣層45依序積層於介電泳層50上而形成。再者，過濾層40例如可藉由將未硬化之樹脂積層於介電泳層50上並使其硬化而形成。
繼而，參照圖5，對HDF3之構造詳細地進行說明。圖5係示意性表示HDF3之構造之俯視圖。如圖5所示，HDF3具有主流道31、及數個副流道33。
主流道31例如朝向既定方向呈一直線狀延伸。試樣液L1流經主流道31。本實施形態中，試樣液L1及輸送液L2流經主流道31。試樣液L1為含有微粒子之液體。試樣液L1並無特別限定，例如為血液。輸送液L2例如為不含微粒子之液體。輸送液L2並無特別限定，例如為液態之培養基。
數個副流道33自主流道31分支。具體而言，數個副流道33例如沿主流道31之延伸方向以大致相等之間距配置。數個副流道33例如具有相同之長度。數個副流道33沿與主流道31交叉之方向延伸。本實施形態中，數個副流道33沿與主流道31正交之方向延伸。
又，數個副流道33以流道阻力自主流道31之上游側朝向下游側逐漸減小之方式形成。具體而言，本實施形態中，各副流道33之基端側(靠近主流道31之側)之部分形成為第1寬度。另一方面，各副流道33之末端側(遠離主流道31之側)之部分形成為大於第1寬度之第2寬度。而且，越是下游側之副流道33，自第1寬度變化為第2寬度之位置配置得越靠基端側。第1寬度並無特別限定，例如為10 μm至數10 μm左右。第2寬度並無特別限定，例如為數10 μm至100 μm左右。再者，所有副流道33可形成為相同之一定寬度。於該情形時，例如亦可為越靠下游側之副流道33形成得越短。
流過主流道31之液體之一部分流入數個副流道33。又，流過主流道31之液體中含有之粒子之一部分流入數個副流道33。粒子是否流入數個副流道33例如取決於粒徑。粒徑越小之粒子越容易流入副流道33，粒徑越大之粒子越不易流入副流道33。例如於使用血液作為試樣液L1之情形時，可使作為血液之液體成分之血漿(亦稱為電漿)、與紅血球及血小板流入副流道33，並使血液中含有之癌細胞及白血球不流入副流道33。即，可自血液中分離出癌細胞及白血球等粒徑較大之粒子。
繼續參照圖3至圖5，對HDF3之動作原理進行說明。如圖3及圖4所示，當將試樣液L1供給至第1共通供給路徑5，將輸送液L2供給至第2共通供給路徑13時，試樣液L1及輸送液L2分別經由第1連接流道9及第3連接流道15流過主流道31。如圖5所示，試樣液L1沿副流道33側之內壁31a流動，輸送液L2沿與副流道33為相反側之內壁31b流動。此時，各種粒子之中心沿與主流道31之內壁31a相距粒子之半徑以上之位置通過。
此處，流速根據主流道31之寬度方向之位置而發生變化。具體而言，於主流道31中之內壁31a及內壁31b之附近，流速減小。另一方面，於主流道31中之遠離內壁31a及內壁31b之位置(主流道31之寬度方向中央)，流速最大。
因此，粒徑較小且通過內壁31a附近之粒子由於流速較小，故容易流入副流道33。另一方面，粒徑較大且通過遠離內壁31a之位置之粒子由於流速較大，故不流入副流道33而沿主流道31直進。即，大於既定尺寸之粒子不自主流道31排出至副流道33，而是既定尺寸以下之粒子自主流道31排出至副流道33。自主流道31向副流道33之排出係藉由數個副流道33而反覆進行，故既定尺寸以下之粒子不會到達主流道31之下游端(HDF3之出口3b)。再者，作為液體成分之血漿亦不會到達主流道31之下游端。因此，藉由流道晶片1，例如可自血液中分離出癌細胞及白血球等粒徑較大之粒子。
繼而，參照圖6，對第1過濾層41進一步進行說明。圖6係示意性表示共通流道7周邊之構造之俯視圖。如圖6所示，於第1過濾層41，配置有共通流道7。共通流道7朝向既定方向呈一直線狀延伸。共通流道7具有合流部7a與分支部7b。合流部7a配置於共通流道7之上游側端部。分支部7b配置於共通流道7之下游側端部。
於共通流道7之上游端，連接有第2連接流道11。本實施形態中，於共通流道7之上游端，連接有4個第2連接流道11。又，於共通流道7之上游端，連接有第4連接流道19。本實施形態中，第4連接流道19配置於2個第2連接流道11與2個第2連接流道11之間。再者，4個第2連接流道11相對於第4連接流道19對稱地配置。第2連接流道11及第4連接流道19於共通流道7之合流部7a合流。
流道晶片1還具備連接於共通流道7之下游部之第1回收路徑21及第2回收路徑23。本實施形態中，流道晶片1具備連接於共通流道7之下游部之第1回收路徑21、及一對第2回收路徑23。第1回收路徑21及一對第2回收路徑23連接於共通流道7之下游端。共通流道7於分支部7b分支為第1回收路徑21及一對第2回收路徑23。一對第2回收路徑23以隔著第1回收路徑21之方式配置。因此，如下所述，於自第1回收路徑21回收目標回收物(此處為癌細胞)之情形時，可自1個第1回收路徑21回收目標回收物。因此，與設置一對第1回收路徑21之情形相比，可容易地回收目標回收物。
如圖2所示，第1回收路徑21及第2回收路徑23自共通流道7沿面方向引出後，沿積層方向延伸。又，第1回收路徑21及第2回收路徑23分別具有出口21a及出口23a。出口21a及出口23a配置於第2過濾層42。通過第1回收路徑21之液體經由出口21a，被回收至未圖示之第1回收部。第1回收部例如包含回收容器。通過第2回收路徑23之液體經由出口23a，被回收至未圖示之第2回收部。第2回收部例如包含回收容器。再者，本實施形態中，如下所述，自通過HDF3後之液體中分離出之介電粒子(此處為癌細胞)流入第1回收路徑21。
繼而，參照圖7至圖10，對藉由介電泳層50及介電泳實施之分離進行說明。圖7係示意性表示介電泳層50之構造之俯視圖。如圖7所示，介電泳層50除具有電極51及電極53以外，還具有引出配線52及引出配線54。引出配線52之一端連接於電極51。引出配線52具有端子部52a。端子部52a配置於引出配線52之另一端。分離裝置100具備交流電源110，引出配線52之端子部52a電性連接於交流電源110。引出配線54之一端連接於電極53。引出配線54具有端子部54a。端子部54a配置於引出配線54之另一端。引出配線54之端子部54a電性連接於交流電源110。藉由交流電源110，對端子部52a與端子部54a之間施加交流電壓。
圖8係示意性表示共通流道7、電極51及電極53之構造之俯視圖。圖9係示意性表示流道晶片1之構造之俯視圖。再者，圖9中，為了易於理解，以實線表示第1過濾層41及第2過濾層42，以虛線表示介電泳層50。介電泳層50可藉由介電泳而進一步分離出流經共通流道7之粒子。具體而言，如圖8及圖9所示，電極51及電極53以與共通流道7重疊之方式配置。即，電極51及電極53於積層方向上與共通流道7對向。電極51及電極53係相互對向之梳齒狀之電極。電極51及電極53之齒部相對於共通流道7例如傾斜10°以上且60°以下。本實施形態中，電極51及電極53之齒部於共通流道7之寬度方向上對稱地配置。具體而言，電極51及電極53之齒部自上游側朝向下游側，自共通流道7之寬度方向外側朝向寬度方向中央延伸。
藉由利用交流電源110對電極51與電極53之間施加交流電壓，可使通過共通流道7之粒子進行介電泳。而且，藉由調整所施加之交流電壓之頻率，可自通過共通流道7之數種粒子之中使所需粒子進行介電泳而將其等分離並回收。
具體而言，於通過共通流道7之數種粒子包含介電粒子之情形時，可藉由介電泳自數種粒子中分離出特定之介電粒子。例如，癌細胞及白血球為介電粒子。於通過共通流道7之數種粒子包含癌細胞、及除癌細胞以外之大於既定尺寸之粒子(白血球等)之情形時，例如對電極51與電極53之間施加特定頻率之交流電壓，以使介電泳力容易作用於癌細胞。藉此，如圖8所示，由於可使癌細胞沿電極51及電極53移動，故可藉由介電泳而僅將癌細胞引導至第1回收路徑21。因此，可分離出癌細胞、及其他粒子(白血球等)。再者，圖8中，以箭頭A表示癌細胞之流向，以箭頭B表示其他粒子之流向。
圖10係示意性表示共通流道7之分支部7b周邊構造之俯視圖。更具體而言，如圖10所示，於第1回收路徑21中，未流過輸送液L2，而僅流過回收液L3。本實施形態中，輸送液L2於第2回收路徑23中流動，而不於第1回收路徑21中流動。回收液L3於第1回收路徑21及第2回收路徑23中流動。因此，於不使介電泳力發揮作用之情形時，粒子不於第1回收路徑21中流動。另一方面，本實施形態中，藉由使介電泳力發揮作用，例如可使癌細胞自共通流道7之寬度方向外側朝寬度方向內側移動。因此，可僅將數種粒子中之癌細胞引導至第1回收路徑21。
繼而，參照圖4，進一步說明分離裝置100。如圖4所示，分離裝置100還具備試樣液送液部61、輸送液送液部63及回收液送液部65。分離裝置100亦可具備控制部，該控制部驅動試樣液送液部61、輸送液送液部63及回收液送液部65。本實施形態中，下述控制部131驅動試樣液送液部61、輸送液送液部63及回收液送液部65。試樣液送液部61、輸送液送液部63及回收液送液部65並無特別限定，例如為微泵。微泵可為機械式泵，亦可為非機械式泵。
試樣液送液部61與第1共通供給路徑5相連，使試樣液L1流入第1共通供給路徑5。藉由試樣液送液部61將試樣液L1供給至第1共通供給路徑5，而使試樣液L1流向各過濾層40之第1連接流道9及HDF3。
輸送液送液部63與第2共通供給路徑13相連，使輸送液L2流入第2共通供給路徑13。藉由輸送液送液部63將輸送液L2供給至第2共通供給路徑13，而使輸送液L2流向各過濾層40之第3連接流道15及HDF3。
回收液送液部65與回收液供給路徑17相連，使回收液L3流入回收液供給路徑17。藉由回收液送液部65將回收液L3供給至回收液供給路徑17，而使回收液L3流經第4連接流道19及共通流道7。
本實施形態中，試樣液送液部61以試樣液L1成為層流之方式供給試樣液L1。輸送液送液部63以輸送液L2成為層流之方式供給輸送液L2。回收液送液部65以回收液L3成為層流之方式供給回收液L3。因此，本實施形態中，於流道晶片1中，各液體成為層流。
繼而，參照圖11，進一步說明分離裝置100。圖11係表示分離裝置100之構成之方塊圖。如圖11所示，分離裝置100還具備攝像部120及控制裝置130。攝像部120取得流道晶片1之既定區域之圖像。攝像部120將所拍攝之圖像資料發送至控制裝置130之下述控制部131。攝像部120例如包含具有電荷耦合器件(CCD，Charge Coupled Device)圖像感測器或互補金氧半導體(CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)圖像感測器等攝像元件之攝影機、及光學顯微鏡模組。攝像部120亦可包含其他攝影機，還可包含其他顯微鏡。再者，分離裝置100亦可還具備顯示部，該顯示部顯示攝像部120所拍攝到之圖像。
攝像部120被用於確認流道晶片1之動作。例如，本實施形態中，攝像部120被用於確認是否藉由HDF3分離為大於既定粒徑之粒子與既定粒徑以下之粒子。又，本實施形態中，攝像部120被用於確認是否藉由介電泳分離出癌細胞與其他粒子。
此處，本實施形態中，如圖10所示，於攝像部120之攝像區域R120內，配置有第1回收路徑21及一對第2回收路徑23。具體而言，於攝像區域R120內，配置有第1回收路徑21之寬度方向全域、及一對第2回收路徑23之寬度方向全域。因此，攝像部120可拍攝通過第1回收路徑21之全部粒子、及通過一對第2回收路徑23之全部粒子。因此，與對各回收路徑(第1回收路徑21、一對第2回收路徑23)各設置1個攝像部120之情形相比，可簡化分離裝置100之構成。
控制裝置130包含控制部131及記憶部132。控制部131具有處理器。控制部131例如具有中央處理運算機(Central Processing Unit：CPU)。
記憶部132記憶資料及電腦程式。記憶部132包含主記憶裝置及輔助記憶裝置。主記憶裝置例如為半導體記憶體。輔助記憶裝置例如為半導體記憶體及/或硬碟。記憶部132可包含可移媒體。
控制部131執行記憶部132記憶之電腦程式，並執行分離裝置100之動作。控制部131接收來自攝像部120之圖像資料。
例如，控制部131基於來自攝像部120之圖像資料，判定既定粒徑以下之粒子是否通過第1回收路徑21或第2回收路徑23。於既定粒徑以下之粒子通過第1回收路徑21或第2回收路徑23之情形時，利用HDF3之分離很有可能未正常地進行。因此，控制部131於判定既定粒徑以下之粒子通過第1回收路徑21或第2回收路徑23之情形時，停止試樣液送液部61、輸送液送液部63及回收液送液部65之驅動。
又，控制部131基於來自攝像部120之圖像資料，判定粒子是否通過第2回收路徑23。於粒子未通過第2回收路徑23之情形時，利用HDF3之分離、或利用介電泳之分離很有可能未正常地進行。因此，控制部131於判定為粒子未通過第2回收路徑23之情形時，停止試樣液送液部61、輸送液送液部63及回收液送液部65之驅動。再者，控制部131亦可基於來自攝像部120之圖像資料，判定粒子是否通過第1回收路徑21。而且，控制部131亦可於判定為粒子未通過第1回收路徑21之情形時，停止試樣液送液部61、輸送液送液部63及回收液送液部65之驅動。
繼而，參照圖12，對本發明之第1變化例之分離裝置100進行說明。圖12係示意性表示具備本發明第1變化例之流道晶片1之分離裝置100之構造的剖視圖。第1變化例中，與使用圖1至圖11進行說明之上述實施形態不同，對數個過濾層40包含2個以上之第2過濾層42之例進行說明。
如圖12所示，於本發明之第1變化例之分離裝置100中，數個過濾層40包含第1過濾層41、及積層於第1過濾層41之2個以上之第2過濾層42。第1變化例中，數個過濾層40包含第1過濾層41、及3個第2過濾層42。因此，與使用圖1至圖11加以說明之上述實施形態之流道晶片1相比，第1變化例之流道晶片1可處理更多試樣液L1。再者，數個過濾層40亦可包含2個第2過濾層42、或4個以上之第2過濾層42。
又，流道晶片1具備數個第2連接流道11，該等第2連接流道11連接數個(此處為3個)第2過濾層42之HDF3之出口3b與共通流道7。第1變化例中，數個第2連接流道11於第2過濾層42中不相互合流，而延伸至第1過濾層41並連接於共通流道7。此處，於在第2過濾層42中使第2連接流道11彼此合流之情形時，於積層第2過濾層42時需要較高之定位精度。然而，第1變化例中，於第2過濾層42中不使第2連接流道11彼此合流，故可抑制於積層第2過濾層42時需要較高之定位精度。即，可抑制流道晶片1之製造變得複雜。再者，數個第2連接流道11亦可於在第2過濾層42中相互合流後，於第1過濾層41中連接於共通流道7。
第1變化例之其他構造及效果與上述實施形態相同。
繼而，參照圖13，對本發明之第2變化例之分離裝置100進行說明。圖13係示意性表示本發明之第2變化例之流道晶片1之第1過濾層41之構造的俯視圖。第2變化例中，與使用圖1至圖11加以說明之上述實施形態不同，對第1連接流道9及第3連接流道15合流後連接於HDF3之例進行說明。
如圖13所示，於本發明之第2變化例之流道晶片1中，第1連接流道9及第3連接流道15於相互合流後連接於HDF3之入口3a。因此，可簡化第1連接流道9及第3連接流道15通過之路徑，故可簡化流道晶片1之設計。
又，第2變化例之流道晶片1中，第2連接流道11以交叉之方式連接於共通流道7。具體而言，第2連接流道11大致垂直地連接於共通流道7。於將第2連接流道11例如大致垂直地連接於共通流道7之情形、及以傾斜之方式連接於共通流道7之情形時，均與上述實施形態同樣地，可藉由介電泳分離出特定之粒子。再者，雖未圖示，但與第1連接流道9及第3連接流道15同樣，數個第2連接流道11亦可於相互合流後連接於共通流道7。
第2變化例之其他構造及效果與上述實施形態相同。
以上，參照圖式對本發明之實施形態進行說明。然而，本發明並不限於上述實施形態，可於不脫離其主旨之範圍內實施各種態樣。又，藉由適當組合上述實施形態中揭示之數個構成要素，可形成各種發明。例如可自實施形態所示之全部構成要素刪除幾個構成要素。進而，亦可適當組合不同實施形態之構成要素。為了易於理解，圖式係以各構成要素為主體進行示意性表示，為了便於製作圖式，圖示之各構成要素之厚度、長度、個數、間隔等亦可能與實際不同。又，上述實施形態中示出之各構成要素之材質、形狀、尺寸等為一例，並無特別限定，可於實質上不脫離本發明之效果之範圍內進行各種變更。
再者，上述說明中，例如「A以上B以下」之表述係指「A以上且B以下」。「大於A小於B」之表述係指「大於A且小於B」。「高於A低於B」之表述係指「高於A且低於B」。同樣地，「濃度高於A低於B」等其他表述亦指「濃度高於A且低於B」等。
例如，上述實施形態中，對數個過濾層40包含配置於介電泳層50之一面之第1過濾層41、及配置於第1過濾層41之第2過濾層42之例進行了說明，但本發明並不限於此。例如，數個過濾層40可包含配置於介電泳層50之一面之過濾層40、及配置於介電泳層50之另一面之過濾層40。
又，上述實施形態中，對將共通流道7配置於數個過濾層40中之配置於介電泳層50之一面之第1過濾層41之例進行了說明，但本發明並不限於此。例如，可將共通流道7配置於積層在第1過濾層41上之1個以上之第2過濾層42中之任一個。
又，上述實施形態中，對將共通流道7配置於具有HDF3之過濾層40之例進行了說明，但本發明並不限於此。例如，可另外設置不具有HDF3之層，並將共通流道7配置於不具有HDF3之層。
又，上述實施形態中，對各過濾層40具有數個HDF3之例進行了說明，但本發明並不限於此。例如，各過濾層40可僅具有1個HDF3。
又，上述實施形態中，說明了於各過濾層40中將HDF3相對於共通流道7對稱地配置之例，但本發明並不限於此。例如，可於各過濾層40中，將HDF3非對稱地配置。
又，上述實施形態中，例如說明了於各過濾層40中，數個第1連接流道9之流道長度大致相同，且數個第3連接流道15之流道長度大致相同之例，但本發明並不限於此。例如，於各過濾層40中，數個第1連接流道9之流道長度可不同。又，於各過濾層40中，數個第3連接流道15之流道長度亦可不同。
又，上述實施形態中，雖未進行說明，但回收液送液部65可調整向回收液供給路徑17供給之回收液L3之量。即，回收液送液部65可調整流過共通流道7之回收液L3之量。於該情形時，藉由使流過共通流道7之回收液L3之量變化，而使流過共通流道7之試樣液L1及輸送液L2之量變化。即，試樣液L1及輸送液L2相對於共通流道7之流動容易度變化。因此，於與共通流道7相連之HDF3中，自主流道31向副流道33之流動容易度變化。因此，例如，即便於因製造偏差而導致HDF3之各位置之流道之寬度及深度等尺寸偏離設定值之情形時，亦可藉由調整流入回收液供給路徑17之回收液L3之量，來抑制大於既定粒徑之粒子(例如癌細胞及白血球)流入副流道33，且抑制既定粒徑以下之粒子(例如紅血球及血小板)通過主流道31而流入共通流道7。因此，即便於流道尺寸偏離設定值之情形時，亦可分離出既定粒徑之粒子。
又，上述實施形態中，說明了控制部131於判定既定粒徑以下之粒子已通過第1回收路徑21或第2回收路徑23之情形、判定粒子未通過第2回收路徑23之情形、或判定粒子未通過第1回收路徑21之情形時，停止試樣液送液部61、輸送液送液部63及回收液送液部65之驅動之例。然而，本發明並不限於此。
例如，於控制部131判定既定粒徑以下之粒子已通過第1回收路徑21或第2回收路徑23之情形，可調整流經共通流道7之回收液L3之量，以使既定粒徑以下之粒子不通過第1回收路徑21或第2回收路徑23。又，例如，於控制部131判定粒子未通過第2回收路徑23之情形時，可調整流經共通流道7之回收液L3之量，以使粒子通過第2回收路徑23。又，例如，於控制部131判定粒子未通過第1回收路徑21之情形時，可調整流經共通流道7之回收液L3之量，以使粒子通過第1回收路徑21。
又，上述實施形態中，對使用血液作為試樣液L1，使用液態之培養基作為輸送液L2之例進行了說明，但本發明並不限於此。例如，可使用除血液以外之液體作為試樣液L1，使用除培養基以外之液體作為輸送液L2。
又，上述實施形態中，作為目標回收物，雖例舉自出口21a回收之粒子(例如癌細胞)，但本發明並不限於此。例如，可將自出口23a回收之粒子或液體成分作為目標回收物。
又，上述實施形態中，說明了輸送液L2及回收液L3不含有粒子之例，但本發明並不限於此。輸送液L2及回收液L3亦可含有粒子。但較佳為藉由介電泳將輸送液L2及回收液L3所含有之粒子、與試樣液L1所含有之粒子分離。
又，上述實施形態中，說明了使用輸送液L2之例。即，說明了除試樣液L1以外還使輸送液L2流入HDF3之例。但本發明並不限於此。例如，可僅使試樣液L1流入HDF3。例如，可使用含有粒子之海水作為試樣液L1，自海水中分離出粒子。
(產業上之可利用性)
本發明可用於流道晶片之領域。
1:流道晶片
3:HDF(流體動力學過濾器)
3a:入口
3b、21a、23a:出口
5:第1共通供給路徑(共通供給路徑)
7:共通流道
7a:合流部
7b:分支部
9:第1連接流道(入口側連接流道)
9a、15a:迂迴部
11:第2連接流道(出口側連接流道)
11a:第1部分
11b:第2部分
11c:第3部分
13:第2共通供給路徑
15:第3連接流道
17:回收液供給路徑
19:第4連接流道
21:第1回收路徑
23:第2回收路徑
31:主流道
31a、31b:內壁
33:副流道
40:過濾層
41:第1過濾層
42:第2過濾層
45:絕緣層
50:介電泳層
51、53:電極
52、54:引出配線
52a、54a:端子部
55:基板
57:絕緣保護膜
61:試樣液送液部
63:輸送液送液部
65:回收液送液部
100:分離裝置
110:交流電源
120:攝像部
130:控制裝置
131:控制部
132:記憶部
A、B:箭頭
L1:試樣液
L2:輸送液
L3:回收液
R120:攝像區域
圖1係示意性表示具備本發明之一實施形態之流道晶片的分離裝置之構造之剖視圖。
圖2係示意性表示將流道晶片分解成數個過濾層及介電泳層所得之構造之立體圖。
圖3係示意性表示第1過濾層之構造之俯視圖。
圖4係示意性表示第2過濾層之構造之俯視圖。
圖5係示意性表示流體動力學過濾器之構造之俯視圖。
圖6係示意性表示共通流道周邊之構造之俯視圖。
圖7係示意性表示介電泳層之構造之俯視圖。
圖8係示意性表示共通流道及電極之構造之俯視圖。
圖9係示意性表示流道晶片之構造之俯視圖。
圖10係示意性表示共通流道之分支部周邊之構造之俯視圖。
圖11係表示分離裝置之構成之方塊圖。
圖12係示意性表示具備本發明之第1變化例之流道晶片的分離裝置之構造之剖視圖。
圖13係示意性表示本發明之第2變化例之流道晶片之第1過濾層之構造的俯視圖。
1:流道晶片
3:HDF(流體動力學過濾器)
3a:入口
3b:出口
5:第1共通供給路徑(共通供給路徑)
7:共通流道
9:第1連接流道(入口側連接流道)
11:第2連接流道(出口側連接流道)
11a:第1部分
11b:第2部分
11c:第3部分
40:過濾層
41:第1過濾層
42:第2過濾層
45:絕緣層
50:介電泳層
51、53:電極
55:基板
57:絕緣保護膜
100:分離裝置
Claims (7)
- 一種流道晶片，其具備： 數個過濾層，其等各自具有流體動力學過濾器； 共通供給路徑，其將試樣液供給至上述數個過濾層之上述流體動力學過濾器； 共通流道，其供通過上述數個流體動力學過濾器後之液體通過；及 介電泳層，其具有使通過上述共通流道之液體中含有之介電粒子進行介電泳之電極；且 將上述數個過濾層與上述介電泳層積層。
- 如請求項1之流道晶片，其中，上述數個過濾層包含 積層於上述介電泳層之第1過濾層、及 積層於上述第1過濾層之1個以上之第2過濾層， 上述共通流道配置於上述第1過濾層。
- 如請求項2之流道晶片，其中，上述數個過濾層包含數個上述第2過濾層， 上述流道晶片具備數個出口側連接流道，該等出口側連接流道連接數個上述第2過濾層之上述流體動力學過濾器之出口與上述共通流道， 上述數個出口側連接流道係於上述第2過濾層中不相互合流，而延伸至上述第1過濾層並連接於上述共通流道。
- 如請求項1之流道晶片，其中，上述過濾層各自具有數個上述流體動力學過濾器。
- 如請求項4之流道晶片，其中，上述各過濾層之上述數個流體動力學過濾器係相對於上述共通流道對稱地配置。
- 如請求項4或5之流道晶片，其於上述各過濾層中具備數個入口側連接流道，該等入口側連接流道連接上述共通供給路徑與上述數個流體動力學過濾器之入口， 於上述各過濾層中，上述數個入口側連接流道之流道長度大致相同。
- 如請求項4或5之流道晶片，其具備連接於上述共通流道之下游部之第1回收路徑及一對第2回收路徑， 上述一對第2回收路徑以隔著上述第1回收路徑之方式配置， 自通過上述流體動力學過濾器後之液體中分離出之上述介電粒子流經上述第1回收路徑。
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