CN110650805B - 流路装置和微粒浓缩方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种可以不依赖于静电相互作用、仅通过流体力学的流动来浓缩液体中的微粒的流路装置。本发明的一方式的流路装置(1)具备：用于使包含微粒的液体流动的主流路(11)；设置在上述主流路(11)的一端的用于浓缩微粒的腔室(15)；和，连接在上述主流路(11)的侧面的用于排出多余的液体的侧流路(12)，上述侧流路(12)的高度和宽度中的至少任一者小于上述微粒的粒径。

Description

流路装置和微粒浓缩方法
技术领域
本发明涉及流路装置和微粒浓缩方法。
背景技术
作为用于高灵敏度检测以低浓度包含于液体中的微粒的前处理，使用以微流路为基本结构的流路装置的微粒浓缩方法引起了关注。尤其是组合了微流路和微电极的介电电泳法，为液体中的代表性微粒操作技术。
例如，非专利文献1报道了通过介电电泳法从全血中分离细菌的技术。同样地，非专利文献2报道了通过介电电泳法将活细菌和死细菌分离的技术。这些介电电泳法的基本原理是，在电场强度极大的微电极外缘部上捕捉和脱离微粒。
另外，已知在流路装置中根据流经流路的微粒的大小而将该微粒分配到不同的流路中的技术。这种技术例如公开在专利文献1～3中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5870323号说明书(2016年2月24日公开)
专利文献2:日本公开专利公报“日本特开2004－354364号公报(2004年12月16日公开)”
专利文献3:日本公开专利公报“日本特开2012－223683号公报(2012年11月15日公开)”
非专利文献
非专利文献1:L.D'Amico et al.(2017)Lab on a Chip,Vol.17(Issue 7),pp.1340-1348
非专利文献2:Blanca H.Lapizco-Encinas et al.(2004)Anal.Chem.,Vol.76(Issue 6),pp.1571-1579
发明内容
发明要解决的课题
但是，介电电泳法之类的利用静电相互作用的微粒浓缩方法中，微粒有可能会吸附在电极表面。另外，上述浓缩方法限定在空间上的有效电场范围。而且，上述浓缩方法中，必需根据微粒的性质和/或微粒与液体的介电比率(日语：誘電比率)的差异来设定电泳参数。
本发明的一方式是鉴于上述现有问题而作出的，目的在于，不依赖于静电相互作用而实现对液体中的微粒进行浓缩的流路装置和微粒浓缩方法。
用于解决课题的方案
本发明人们为了达到上述目的反复进行了深入研究，结果发现，根据具有特定的流路结构的流路装置，不使用静电相互作用、仅通过流体力学的流动也能够捕捉和浓缩微粒，从而完成了本发明。即，本发明包含以下的构成。
＜1＞一种流路装置，其特征在于，具备：用于使包含微粒的液体流动的主流路；设置在上述主流路的一端的用于浓缩微粒的腔室；和连接在上述主流路的侧面的用于排出多余的液体的侧流路，上述侧流路的高度和宽度中的至少任一者小于上述微粒的粒径。
＜2＞根据＜1＞所述的流路装置，其特征在于，在上述侧流路中的与上述主流路的连接部的相反侧连接有液体排出流路，该液体排出流路具有该侧流路的宽度以上的宽度和该侧流路的高度以上的高度。
＜3＞根据＜1＞或＜2＞所述的流路装置，其特征在于，在上述主流路与上述腔室之间设置有液体停留部。
＜4＞根据＜1＞～＜3＞中任一项所述的流路装置，其特征在于，设置有多个上述侧流路。
＜5＞一种微粒浓缩方法，其特征在于，包含：导入工序，将包含微粒的液体导入主流路；捕捉工序，向连接在上述主流路的侧面的侧流路排出上述液体，并且在上述侧流路与上述主流路的连接部捕捉上述微粒；释放工序，将上述所捕捉的微粒向上述主流路释放；和浓缩工序，于设置在上述主流路的一端的腔室中浓缩上述释放的微粒，其中，上述侧流路的高度和宽度中的至少任一者小于上述微粒的粒径。
＜6＞根据＜5＞所述的微粒浓缩方法，其特征在于，在上述侧流路中的与上述主流路的连接部的相反侧连接有液体排出流路，所述液体排出流路具有该侧流路的宽度以上的宽度和该侧流路的高度以上的高度。
＜7＞根据＜5＞或＜6＞所述的微粒浓缩方法，其特征在于，在上述主流路与上述腔室之间设置有液体停留部。
＜8＞根据＜5＞～＜7＞中任一项所述的微粒浓缩方法，其特征在于，设置有多个上述侧流路。
发明的效果
根据本发明的一方式，发挥如下效果：提供一种可以不依赖于静电相互作用而浓缩液体中的微粒的流路装置和微粒浓缩方法。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式的流路装置的结构的示意图。
图2是示出本发明的一实施方式的流路装置的侧流路附近的结构的示意图。
图3是示出本发明的一实施方式的微粒浓缩方法的概要的示意图。
图4是示出本发明的一实施方式的流路装置的制造方法的示意图。
图5是示出用数字式显微镜观察实施例1－1中微粒被浓缩的情形的结果的图。
图6是示出用数字式显微镜观察实施例1－2中所捕捉的微粒的结果的图。
图7是示出用数字式显微镜观察实施例2中所捕捉的大肠杆菌的结果的图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式的一例进行详细说明，但本发明不受这些限定。需要说明的是，本说明书中，只要没有特别声明则表示数值范围的“A～B”是指“A以上且B以下”。另外，为了便于说明，对于具有相同功能的构件标记相同的符号并省略其说明。
〔1.流路装置〕
本发明的一实施方式的流路装置，其特征在于，具备：用于使包含微粒的液体流动的主流路；设置在上述主流路的一端的用于浓缩微粒的腔室；和连接在上述主流路的侧面的用于排出多余的液体的侧流路，其中，上述侧流路的高度和宽度中的至少任一者小于上述微粒的粒径。
利用上述流路装置，可以通过侧流路的入口来捕捉在流向侧流路的液流中夹带的微粒。另外，可以将多余的液体向侧流路排出，因此可以在与主流路连接的腔室内浓缩微粒。因此，通过上述流路装置，可以不依赖于静电相互作用而浓缩液体中的微粒。
本发明的一实施方式的流路装置在可以由侧流路排出多余的液体、浓缩微粒方面与专利文献1～3中记载的技术不同。以下简要地进行说明。
专利文献1中公开的癌细胞自动分离装置通过设置流路高度低于癌细胞的典型直径的部分，从而将癌细胞和癌细胞以外的细胞导入彼此不同的流路中。专利文献2公开的微粒操作单元通过具备针对一定大小以上的微粒的透过限制区域等，来操纵在流路内流动的微粒的流动方向。专利文献3公开的微粒分离装置将可通过过滤器部的微粒和不可通过过滤器部的微粒导入到不同的排出口。
但是，以上文献中记载的装置虽然将根据大小而分离的微粒导入到不同的流路，但是不具有从包含微粒的液体中分离并排出多余的液体(即，浓缩微粒)的功能。另一方面，本发明的一实施方式的流路装置具备侧流路，因此能够将微粒根据大小而分离，并且可以排出多余的液体并浓缩微粒。
这里，“多余的液体”例如是指用于分散微粒的分散介质。一“多余的液体”中可包含不作为浓缩对象的微粒(粒径小于成为浓缩对象的微粒的微粒)。本发明的一实施方式的流路装置可以将多余的液体通过侧流路排出，并使经浓缩的微粒留在腔室内。
本说明书中，流路装置是指：具备供液体流动的流路结构的装置。该液体的流动优选为基于毛细管流动的类型。
基于图1对本发明的一实施方式的流路装置的结构进行说明。图1是示出本发明的一实施方式的流路装置1的结构的示意图。流路装置1具备主流路11、侧流路12、液体排出流路13、液体导入部14、腔室15和液体停留部(斥水性流路16)。
需要说明的是，本说明书中，“连接”流路等是指：连通状态，从而液体能够流通。
＜1－1.主流路＞
主流路11是包含微粒的液体所流过的流路。主流路11的长度、宽度和高度可根据在流路装置1中流通的微粒的粒径和液体的量、与主流路11连接的侧流路12的条数等适当设定。若列举一例，主流路11的长度可以设为1～20mm，宽度可以设为100～500μm，高度可以设为10～200μm。需要说明的是，本说明书中，主流路的长度表示沿着流经主流路的液体的流动方向的长度。
主流路11的形状不限于图1所示那样的直线状。例如，主流路11可以是曲折的流路。从使液体所含的微粒接触侧流路的机会增加的观点出发，主流路11的形状优选为曲折的形状。另一方面，从容易进行流路设计的观点出发，主流路11的形状优选为直线状。另外，主流路11的、与液体的流动方向垂直的剖面的形状也没有特别限定，可以为矩形也可以为圆形。
另外，主流路11的一端可以设置有液体导入部14。液体导入部14是为了使包含微粒的液体在主流路11中流通而导入上述包含微粒的液体的部分。液体导入部14可以是在主流路11的一端简单地形成孔的构成，也可以是图1所示的储液部(reservoir)之类的构成。液体导入部14的容量可根据所导入的包含微粒的液体的量等适当设定。
流路装置1中，主流路11的表面(与液体接触的面)优选为亲水性。例如，主流路11的表面可以形成有氧化硅(SiOX)膜，也可以具有羟基、羰基、醛基或羧基等官能团。另外，主流路11的表面可以利用氧等离子体法、真空紫外光处理法、氟气处理法实施表面处理。
通过使主流路11的表面显示亲水性，从而在所导入的液体为水性分散液时，容易通过毛细管流动效应使上述水性分散液在主流路11中流动。因此，浓缩微粒所需时间缩短。
＜1－2.侧流路＞
在主流路11的侧面连接有侧流路12。以下将主流路11与侧流路12的连接部称为第一连接部12a。即，第一连接部12a也可以说是从主流路11向侧流路12流动的入口。侧流路12是将在主流路11中流动的液体导向主流路11外的流路。利用侧流路12，可以排出多余的液体。另外，侧流路12的高度和宽度中的至少任一者小于微粒2的粒径。因此，可以利用第一连接部12a来捕捉在流向侧流路12的液流中夹带的微粒2。
图2是示出本发明的一实施方式的流路装置1的侧流路12附近的结构的示意图。这里，当液体在流路装置1内流通时，产生主流路11中的液体液流A1和侧流路12中的液体液流A2。A1和A2的箭头方向表示液体流动的方向。随着液流A1而移动的微粒2接近侧流路12附近(第一连接部12a)时，改变移动方向而随着液流A2流向侧流路12。但是，第一连接部12a处的侧流路12的高度h12小于作为浓缩对象的微粒2的粒径。采取这种结构的结果是，粒径大于侧流路12的高度h12的微粒2无法通过第一连接部12a，从而不能进入侧流路12。因此，微粒2在第一连接部12a处停止移动(被捕捉)。
然后，如果再次将微粒2释放而使其随着液流A1，则可以在设置于主流路11的末端的腔室15中浓缩微粒2。
图2例示了侧流路12的高度小于微粒2的粒径的情形，如上所述，侧流路12的宽度可以小于微粒2的粒径。需要说明的是，在侧流路12的高度小于微粒2的粒径的情况下，与侧流路12的宽度小于微粒2的粒径时相比，具有容易进行侧流路12的加工的优点。
需要说明的是，主流路11具有微粒2可以流动的大小。因此，图2中，第一连接部12a处的侧流路12的高度h12小于第一连接部12a处的主流路11的高度h11。即，在主流路11与侧流路12之间设有高度差。
侧流路12的长度、宽度、高度和条数可根据在流路装置1中流通的液体的量、上述液体所含的微粒的数量等适当设定。需要说明的是，本说明书中，侧流路的长度表示沿着在侧流路中流通的液体的流动方向的长度。侧流路12的宽度和高度优选较窄以达到想要捕捉的微粒不会聚集的程度。例如，优选1条侧流路12中捕捉1个微粒。另外，一般而言，侧流路12的长度越短、条数越多，则排出液体所需的时间也变短，因此是优选的。
若列举一例，侧流路12的长度可以是1～100μm，也可以是1～50μm。侧流路12的宽度和/或高度可以是0.05～10μm，也可以是0.05～5μm，也可以是0.05～0.5μm，也可以是0.05～0.15μm。侧流路12的条数可以是1条也可以是多条，例如可以是1～1000条，可以是100～800条，可以是300～700条。
需要说明的是，只要第一连接部12a满足侧流路12的宽度或高度小于微粒2的粒径的结构就是充分的。即，第一连接部12a以外的部分的、侧流路12的宽度或高度可以为微粒2的粒径以上。
这里，在流路装置1中，可以设置具有不同的高度的多个侧流路12。根据这种构成，，可以用1个流路装置捕捉不同粒径的微粒。另外，可以将侧流路12的高度不同的多个流路装置1相连。根据这种构成，可以在各个流路装置1中从同一液体样品中分离和浓缩不同粒径的微粒(例如，可以从血液中分离和浓缩红细胞、白细胞和血小板)。
另外，采取使主流路11中流动的微粒中的部分微粒可以通过侧流路12的设计，则可以根据粒径来分离微粒。若设为这种构成，则不能通过侧流路12的微粒会滞留在主流路11中，与此相对地，可通过侧流路12的粒子则从主流路11流出。从而，可以仅将不能通过侧流路12的微粒分离、浓缩。然后，对于可通过侧流路12的粒子，回收从侧流路12中流出的液体并可以再次利用流路装置1(改变了第一连接部12a的宽度和高度中的至少一者的装置)进行回收·浓缩。
另外，流路装置1可以是将由多个侧流路12构成的列在主流路11的侧面设置1列的构成，也可以是设置2列以上的构成。图1中例示了设有2列由多个侧流路12构成的列的构成。
另外，与主流路11同样地，侧流路12的表面(与液体接触的面)优选为亲水性。
＜1－3.液体排出流路＞
可以在上述侧流路12中的与上述主流路11的连接部(第一连接部12a)的相反侧连接液体排出流路13。以下，将侧流路12与液体排出流路13的连接部称为第二连接部12b。液体排出流路13是排出从主流路11流入侧流路12的液体的流路。
液体排出流路的形状没有特别限定。液体排出流路13发挥排出从主流路11流入侧流路12的液体的功能即可，也可以不形成流路而是为储液部(reservoir)。另外，为了提高排出来自主流路11的液体的功能，也可以从液体排出流路13向着图1所示的范围的外部连接排出液体的管等。
液体排出流路13的长度、宽度和高度可根据在流路装置1中流通的液体的量等适当设定。需要说明的是，本说明书中，液体排出流路的长度表示沿着在液体排出流路中流通的液体的流动方向的长度。若列举一例，液体排出流路13的长度可以设为1～20mm，宽度可以设为50～200μm，高度可以设为10～200μm。液体排出流路13具有能够在加压下排出液体的宽度和高度，优选具有侧流路12的宽度以上的宽度和侧流路12的高度以上的高度。这种情况下，可以将粒径小于浓缩对象的微粒的微粒(可通过侧流路12的大小的粒子)从液体排出流路排出。需要说明的是，这种情况下，液体排出流路13的高度和侧流路12的高度是指在第二连接部12b中的高度。
另外，可以是多个侧流路12连接在1个液体排出流路13的构成。例如，如图1所示，在流路装置1中可以设置2组以上这样的构成。
另外，与主流路11同样地，液体排出流路13的表面(与液体接触的面)优选为亲水性。
＜1－4.腔室＞
在主流路11的一端设置有用于浓缩微粒的腔室15。腔室15被设置在主流路11中的与导入液体的一侧(液体导入部14)相反侧的端部。即，腔室15被设置在主流路11的液流的下游。腔室15是成为浓缩对象的微粒被送入的部分。腔室15的容量可根据捕捉的微粒的粒径和/或数量等适当设定。
从第一连接部12a释放出的微粒2通过主流路11到达腔室15。如上所述，多余的液体被朝着侧流路12排出，因此腔室15中为微粒浓度相较于导入时上升的状态。
另外，与主流路11同样地，腔室15的表面(与液体接触的面)优选为亲水性。
＜1－5.液体停留部＞
优选主流路11和腔室15借助液体停留部而连接。液体停留部是具有暂时阻碍主流路11与腔室15之间的液体流通的功能的部位。通过设置液体停留部，可以防止在进行液体排出和微粒捕捉的过程中液体向腔室15流入。
在一例中，液体停留部为斥水性流路16。斥水性流路16的表面为斥水性，因此在导入到主流路11的液体为水性分散液时，其通常不会跨过斥水性流路16。斥水性流路16优选表面(与液体接触的面)为斥水性且在产生压差时液体可跨过的流路设计。斥水性流路16的表面例如可以形成有碳化硅(SiCX)膜，也可以具有甲基等官能团，还可以由氟化合物来形成表面(例如，向表面导入三氟甲基)。
相反，在导入到主流路11中的液体为无极性分散液时，可以将亲水性流路作为液体停留部。需要说明的是，在导入到主流路11中的液体为无极性分散液时，与上述的说明相反地，优选将主流路11、侧流路12、液体排出流路13和腔室15的表面(与无极性分散液接触的面)设为疏水性。为了将这些表面设为疏水性，例如，可以形成碳化硅(SiCX)膜、导入甲基等官能团或者用氟化合物来形成表面(例如，向表面导入三氟甲基)。
在其它例子中，液体停留部是用于暂时关闭主流路11的机构。作为这种机构的例子，可列举用空气压力驱动的膜片式的微阀门。
这里，为了向腔室15中送入微粒，例如可以使主流路11中按照导入液体的一侧(液体导入部14侧)为高压的方式产生液体的压力差、或者不再关闭主流路11。
从而，可以容易地操控向腔室15送入微粒的时机。由此，例如在腔室15上连接有传感器时，可以防止测定前的传感器污染，可以期待对浓缩后的微粒进行更准确的测定。
＜1－6.其它结构＞
流路装置1可以具有如下构成：在主流路11中按照导入液体的一侧为高压的方式产生液体的压力差(即，产生正压的构成)。例如，可以在主流路11的导入液体的一侧(液体导入部14)连接流体压力控制设备。
通过在主流路11中按照导入液体的一侧为高压的方式产生液体的压力差，产生以下的优点。即，在液体向侧流路12排出、微粒被第一连接部12a捕捉的状态下，施加正压而使追加的液体流动，可以使被捕捉的微粒2释放并向腔室15移动。另外，通过施加正压，还可以使微粒2跨越上述的液体停留部(斥水性流路16等)而向着腔室15送入。
流路装置1可以具有下述构成：使侧流路12的、第一连接部12a与第二连接部12b之间产生液体的压力差的构成。这种构成可以是例如使主流路11与侧流路12之间产生液体的压力差的构成。作为更具体的例子，可列举在主流路11、侧流路12和/或液体排出流路13上连接流体压力控制设备的构成。
通过使侧流路12的、第一连接部12a与第二连接部12b之间产生液体的压力差，产生以下的优点。当第一连接部12a中的流体压力高于第二连接部12b中的流体压力时(第一连接部12a侧为正压时、或第二连接部12b侧为负压时)，液体流过侧流路12并向液体排出流路13流动的流速加快，可缩短排出液体所需的时间。另一方面，当使第一连接部12a的流体压力低于第二连接部12b的流体压力时，液体从液体排出流路13向侧流路12逆向流动，因此可以使被第一连接部12a捕捉的微粒向着主流路11中释放。
另外，在流路装置1上可以连接各种传感器。上述传感器可以连接于腔室15等。
＜1－7.包含微粒的液体＞
浓缩对象为包含微粒的液体即可，微粒的粒径、浓度和种类、分散介质的种类等没有特别限定。本说明书中，也将该包含微粒的液体称为分散液。需要说明的是，只要可以利用上述流路装置浓缩期望的微粒即可，不需要浓缩液体所含的全部微粒。例如，不要的微粒可以介由侧流路向液体排出流路等排出。
微粒的粒径是长径、短径、特定方向直径、当量直径、有效直径等通过计算粒径的公知手法确定的值，可以根据上述微粒的性质选择适当的计算方法。例如，微粒的粒径可以是100μm以下。
微粒的浓度可利用电敏感区法等测定方法来测定。微粒的浓度可以是例如1010个/mL以下。
微粒可以是无机微粒也可以是有机微粒。另外，分散介质可以是水，也可以是有机分散介质。从易于处理的观点出发，分散介质优选为水。
包含微粒的液体例如可以是血液、唾液、鼻涕或尿等源自生物体的液体。这种情况下，例如可以将红细胞、白细胞、血小板、花粉、细菌、病毒和其它细胞等视为微粒。
〔2.微粒浓缩方法〕
本发明的一实施方式的微粒浓缩方法，其特征在于，包含：导入工序，将包含微粒的液体导入到主流路；捕捉工序，向连接在上述主流路的侧面的侧流路排出上述液体，并且在上述侧流路与上述主流路的连接部捕捉上述微粒；释放工序，将上述所捕捉的微粒向上述主流路释放；和浓缩工序，于设置在上述主流路的一端的腔室中浓缩上述释放的微粒，其中，上述侧流路的高度和宽度中的至少任一者小于上述微粒的粒径。上述微粒浓缩方法可以使用上述本发明的一实施方式的流路装置进行。
根据上述微粒浓缩方法，可以将液体所含的微量的微粒浓缩至高浓度。因此，例如在选择病毒作为微粒时，可以将收集自被检体的样品中所含的病毒浓缩。因此，可以容易地检测上述病毒，也有助于对于感染症的早期诊断。
基于图3说明上述微粒浓缩方法。图3是示出本发明的一实施方式的微粒浓缩方法的概要的示意图。
＜2－1.导入工序＞
上述微粒浓缩方法包含导入工序，其将包含微粒的液体导入主流路。图3的(a)中，包含微粒2的液体被导入到液体导入部14。微粒2与液体一起在主流路11中流动。
＜2－2.捕捉工序＞
上述微粒浓缩方法包含捕捉工序，其向连接在上述主流路的侧面的侧流路排出上述液体，并且在上述侧流路与上述主流路的连接部捕捉上述微粒。捕捉工序中，向侧流路12排出液体的液流中所夹带的微粒2如图3的(b)所示那样在第一连接部12a中被捕捉。这是由于，微粒2的粒径大于第一连接部12a的侧流路12的高度和宽度中的至少任一者。
此时，若将第一连接部12a的压力设为高于第二连接部12b的压力，则液体流经侧流路12而向着液体排出流路13流动的流速加快，可缩短排出液体所需的时间。需要说明的是，在捕捉工序中，优选将液体全部向着侧流路12排出。
＜2－3.释放工序＞
上述微粒浓缩方法包含释放工序，其将上述所捕捉的微粒向上述主流路释放。释放工序中，如图3的(c)所示，被第一连接部12a捕捉的微粒2向着主流路11释放。作为释放微粒2的方法，可列举例如以下方法：(1)释放为了促进液体的排出而施加于侧流路12的、使第一连接部12a侧为高压的压力；(2)按照使第一连接部12a的流体压力低于第二连接部12b的流体压力的方式对侧流路12施加压力；(3)在主流路11中流通追加的液体。
＜2－4.浓缩工序＞
上述微粒浓缩方法包含浓缩工序，其于设置在上述主流路的一端的腔室中浓缩上述释放的微粒。浓缩工序中，如图3的(d)所示，使被释放到主流路11中的微粒2随着少量的液体(例如从侧流路12逆向流动的液体或导入到主流路11中的追加的液体)向腔室15移动。向腔室15移动的微粒2处于浓缩状态。本说明书中，“浓缩微粒”是指：使单位体积的液体中所含的微粒数量相较于液体导入时增加。根据流路装置1，可以将包含微粒的液体浓缩通常100倍以上、优选为500倍以上、更优选为1000倍以上。
另外，在主流路11与腔室15之间设置液体停留部(斥水性流路16等)、并且使主流路11中按照导入液体的一侧为高压的方式产生液体的压力差的方式，由于可以在任一的时机进行浓缩工序而优选。
〔3.流路装置的制造方法〕
以下说明本发明的一实施方式的流路装置的制造方法。本发明的一实施方式的流路装置可以按照常规方法制作具有微流路的构件并且任选与流体压力控制设备、各种传感器等连接。
流路装置的制造方法可根据流路装置的材质来适当选择。流路装置的材质可以是聚二甲基硅氧烷等硅氧烷树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂或环状烯烃/共聚物等烯烃系树脂，也可以是玻璃等。流路装置的制造方法可以是基于软光刻、纳米压痕或薄膜层叠的方法，没有特别限定。以下，基于图4说明作为一例的使用硅氧烷树脂的基于软光刻的制造方法。
首先如下所述地制作流路的铸型。在合适材质(硅等)的基板21上涂布光致抗蚀剂而形成抗蚀膜。通过曝光形成流路图案。这里，可以如图4的(a)所示地形成对应于侧流路的图案22后，如图4的(b)所示地形成对应于主流路的图案23。可以通过改变抗蚀膜的厚度来制作存在于第一连接部的高度差。
然后，向通过上述工序制作的铸型中流入硅氧烷树脂。在通过热固化而使硅氧烷树脂固化后，如图4的(c)所示，得到转印有流路图案的构件24。构件24中，与液体接触的表面可以任选进行亲水化处理。上述亲水化处理可以通过下述来进行：利用脉冲等离子体CVD法形成亲水性膜、利用氧等离子体法进行表面处理、利用真空紫外光进行表面改性等。
另一方面，如图4的(d)所示，准备与流路的底面相当的基板25。基板25的表面可以实施亲水化处理和/或斥水化处理。可以如图4的(d)所示在基板25上形成斥水性区域26后，如图4的(e)所示对斥水性区域26以外的区域进行亲水化处理。上述亲水化处理可以通过下述来进行：利用脉冲等离子体CVD法形成亲水性膜、利用氧等离子体法进行表面处理、利用真空紫外光进行表面改性等。上述斥水化处理可以通过利用脉冲等离子体CVD法形成斥水性膜、氟气表面处理法等进行。
最后，如图4的(f)所示将构件24和基板25贴合。
上述各项目中记载的内容也可以适当援引到其它项目中。另外，本发明不受上述各实施方式限定，可以在权利要求所示的范围内进行各种变更，将不同实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
实施例
以下通过实施例进一步详细说明本发明，但本发明并非仅限于下述实施例。
〔制造例：流路装置的制作〕
首先，在直径100mm的硅基板(4英寸硅晶圆、株式会社Electronics EndMaterials Corporation制)上涂布负型感光性抗蚀剂(SU-8 2000.5、MicroChem制)，从而形成厚度为0.5μm的抗蚀膜。然后用无掩模曝光装置(高亮度LED描绘装置、株式会社PIMTE制)通过LED描绘形成侧流路的图案。侧流路的宽度为5μm，高度为0.5μm，长度为50μm，条数为660条。另外，侧流路的间隔为15μm。
这里，第一连接部的侧流路的开口部的大小为5μm×0.5μm，因此大于该尺寸的微粒不能通过侧流路。即，粒径为侧流路的高度(0.5μm)以上的微粒不能通过侧流路。
然后，在上述硅基板上涂布负型感光性抗蚀剂(SU-8 3050、MicroChem制)，形成厚度30μm的抗蚀膜。然后用曝光装置(掩模对准机)(PEM-800、Union光学株式会社制)形成主流路、液体排出流路、液体导入部和腔室的图案。上述主流路的宽度为200μm，高度为30μm，长度为6mm。上述液体排出流路的宽度为100μm，流路高度为30μm。
在通过上述工序制作的具有流路图案的铸型中，流入聚二甲基硅氧烷(Sylgard184(注册商标)Silicone Elastomer、东丽道康宁株式会社制)，使其热固化。然后，从铸型中切出转印有流路图案的聚二甲基硅氧烷制流路结构。
对于上述流路结构的、与后述的玻璃基板对合的表面，使用等离子体清洗装置(FEMTO CUTE-MP、Femto Science公司制)实施氧等离子体表面处理。从而对上述流路结构的表面进行亲水化处理。
另外，对于石英玻璃基板(4英寸合成石英玻璃晶圆、株式会社大兴制作所制)的表面中的、与斥水性流路相当的区域，用脉冲等离子体CVD法形成SiCX的斥水性膜。斥水性膜的形成中，使用脉冲等离子体CVD装置(实验用、神港精机株式会社制)。
然后，对于石英玻璃基板的表面的上述斥水性膜以外的区域，使用脉冲等离子体CVD法形成SiOX的亲水性膜。在亲水性膜的形成中，使用脉冲等离子体CVD装置(实验用、神港精机株式会社制)。
将得到的亲水化处理后的流路结构和石英玻璃基板贴合。
在液体导入部中开直径为4mm孔，浓缩工序时与流体压力控制设备(ELVEFLOWOB1、Elvesys公司制)连接。另外，在液体排出流路的一部分中也开孔，孔的直径为2mm，与流体压力控制设备(ELVEFLOW OB1、Elvesys公司制)连接。
〔实施例1：羧基修饰聚苯乙烯微粒的浓缩〕
＜实施例1－1＞
首先，使用包含粒径6μm的羧基修饰聚苯乙烯微粒的分散液(Polybead(注册商标)Carboxylate Microspheres 6.00μm、Polysciences公司制)。将上述分散液用磷酸缓冲液稀释，从而制备微粒浓度为104个/mL(液量30μL)的分散液。使上述分散液流入上述制造例中制作的流路装置，对上述微粒进行浓缩。
图5是示出用数字式显微镜(KH-8700、株式会社ハイロックス制)观察微粒被浓缩的情形的结果的图。图5的(a)示出分散液导入前的流路装置。将如上制备的分散液滴加到液体导入部，使其在流路内流通。需要说明的是，图5的(b)～(e)中，由于侧流路12中流入了液体，因此由于折射率的影响而难以看到一条一条的侧流路。图5的(b)示出微粒2在主流路11中流动的情形。这里，使用流体压力控制设备按照主流路侧的流体压高、液体排出流路侧的流体压低的方式施加－80kPa的压力。图5的(c)示出微粒2逐渐被侧流路12捕捉的情形。该结果是，用10分钟左右完成了液体的排出。另外，如图5的(d)所示，微粒2被侧流路12的开口部捕捉。
在完成液体的排出的时刻，停止上述的压力施加。该结果是，不能通过侧流路12的开口部的、被捕捉的羧基修饰聚苯乙烯微粒2如图5的(e)所示那样向主流路11中释放。
然后，使用流体压力控制设备按照液体导入部侧的流体压高、腔室侧的流体压低的方式施加10kPa的压力。该结果是，羧基修饰聚苯乙烯微粒2随着微量的液体，如图5的(f)所示越过斥水性流路16向腔室15移动。
(结果)
移动到腔室的羧基修饰聚苯乙烯微粒的浓度为约107个/mL，被浓缩至约800倍。
＜实施例1－2＞
将侧流路的长度设为100μm，除此以外与上述的制造例同样地制作流路装置。使用粒径为1μm的羧基修饰聚苯乙烯微粒，进行与实施例1－1同样的实验。
具体而言，将微粒浓度为4.55×104个/mL的包含羧基修饰聚苯乙烯微粒的分散液30μL滴加到液体导入部。使用流体压力控制设备按照主流路侧的流体压高、液体排出流路侧的流体压低的方式施加－80kPa的压力。其结果是，用约33分钟完成了液体的排出。
(结果)
图6是示出用数字式显微镜(KH-8700、株式会社ハイロックス制)观察被捕捉的微粒的结果的图。图6中的箭头表示被捕捉的羧基修饰聚苯乙烯微粒。
另外，移动到腔室的羧基修饰聚苯乙烯微粒的浓度为约107个/mL，被浓缩至约800倍。
〔实施例2：大肠杆菌的分离〕
使用将侧流路的长度设为100μm、除此以外与上述的制造例同样制作的流路装置，从包含大肠杆菌(Escherichia coli、1μm×5μm左右的圆柱状)的磷酸缓冲液中捕捉大肠杆菌。
具体而言，将包含大肠杆菌的磷酸缓冲液30μL滴加到液体导入部。使用流体压力控制设备按照主流路侧的流体压高、液体排出流路侧的流体压低的方式施加－80kPa的压力。其结果是，用约30分钟完成了液体的排出。
(结果)
图7是示出用数字式显微镜(KH-8700、株式会社ハイロックス制)观察被捕捉的大肠杆菌的结果的图。图7中的箭头表示被捕捉的大肠杆菌。从而，利用本发明的一实施方式的流路装置，也能够捕捉大肠杆菌(细胞)之类比较软的微粒。
产业上的可利用性
本发明可以用于例如检测微量微粒的技术领域(感染症的早期诊断等)。
符号说明
1 流路装置
2 微粒
11 主流路
12 侧流路
13 液体排出流路
15 腔室
16 斥水性流路(液体停留部)

Claims (6)

1.一种流路装置，其特征在于，具备：
用于使包含微粒的液体流动的主流路；
设置在所述主流路的一端的用于浓缩微粒的腔室；
连接在所述主流路的两侧的侧面、用于排出多余的液体的侧流路；和
能够按照所述侧流路与所述主流路的连接部侧相对于在所述侧流路中的与所述主流路的连接部的相反侧为低压的方式，对所述侧流路施加流体压力的如此构成的流体压力控制设备，
其中，所述侧流路的高度和宽度中的至少任一者小于所述微粒的粒径，
在所述主流路与所述腔室之间设置有液体停留部。
2.根据权利要求1所述的流路装置，其特征在于，在所述侧流路中的与所述主流路的连接部的相反侧连接有液体排出流路，该液体排出流路具有该侧流路的宽度以上的宽度和该侧流路的高度以上的高度。
3.根据权利要求1或2所述的流路装置，其特征在于，设置有多个所述侧流路。
4.一种微粒浓缩方法，其特征在于，包含：
导入工序，将包含微粒的液体导入主流路；
捕捉工序，向连接在所述主流路的两侧的侧面的侧流路排出所述液体，并且在所述侧流路与所述主流路的连接部捕捉所述微粒；
释放工序，将所捕捉的微粒向所述主流路释放；和
浓缩工序，于设置在所述主流路的一端的腔室中浓缩所述释放的微粒，
其中，所述侧流路的高度和宽度中的至少任一者小于所述微粒的粒径，
在所述主流路与所述腔室之间设置有液体停留部，
在所述侧流路中，
(i)在所述捕捉工序中，按照主流路侧为高压的方式施加流体压力，并且在所述释放工序中停止所述流体压力的施加或者按照所述主流路侧为低压的方式施加流体压力，或者
(ii)在所述释放工序中，按照所述主流路侧为低压的方式施加流体压力。
5.根据权利要求4所述的微粒浓缩方法，其特征在于，在所述侧流路中的与所述主流路的连接部的相反侧连接有液体排出流路，所述液体排出流路具有该侧流路的宽度以上的宽度和该侧流路的高度以上的高度。
6.根据权利要求4或5所述的微粒浓缩方法，其特征在于，设置有多个所述侧流路。
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