CN110711490B - 粒子分离装置 - Google Patents

粒子分离装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110711490B
CN110711490B CN201910621337.7A CN201910621337A CN110711490B CN 110711490 B CN110711490 B CN 110711490B CN 201910621337 A CN201910621337 A CN 201910621337A CN 110711490 B CN110711490 B CN 110711490B
Authority
CN
China
Prior art keywords
particle
particles
separation
target
pair
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910621337.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110711490A (zh
Inventor
饭塚邦彦
满仲健
佐藤大纪
藤井辉夫
金秀炫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
University of Tokyo NUC
Original Assignee
Sharp Corp
University of Tokyo NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp, University of Tokyo NUC filed Critical Sharp Corp
Publication of CN110711490A publication Critical patent/CN110711490A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110711490B publication Critical patent/CN110711490B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502761—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D57/00—Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C
    • B01D57/02—Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C by electrophoresis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C5/00—Separating dispersed particles from liquids by electrostatic effect
    • B03C5/005—Dielectrophoresis, i.e. dielectric particles migrating towards the region of highest field strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C5/00—Separating dispersed particles from liquids by electrostatic effect
    • B03C5/02—Separators
    • B03C5/022—Non-uniform field separators
    • B03C5/026—Non-uniform field separators using open-gradient differential dielectric separation, i.e. using electrodes of special shapes for non-uniform field creation, e.g. Fluid Integrated Circuit [FIC]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1456—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
    • G01N15/1459—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0652—Sorting or classification of particles or molecules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0668—Trapping microscopic beads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0645—Electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0864—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices comprising only one inlet and multiple receiving wells, e.g. for separation, splitting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0415—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic
    • B01L2400/0424—Dielectrophoretic forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/26—Details of magnetic or electrostatic separation for use in medical or biological applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/149—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry specially adapted for sorting particles, e.g. by their size or optical properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N2015/1477—Multiparameters
    • G01N2015/1479—Using diffuse illumination or excitation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)

Abstract

本发明提供一种能够节省空间的粒子分离装置，其包括：流路(4)，其包含沿特定上表面形成的干线(14)；以及偏转电极对(9及19)，其通过介电电泳使非目标微粒(1)和目标微粒(2)在与特定上表面大致垂直的方向上分离。

Description

粒子分离装置
技术领域
本发明涉及粒子分离装置。
背景技术
以往已知对液体中的粒子进行分离的粒子分离装置。作为细胞及生物分子等粒子的分离装置的具体例，已知使含有该粒子的液体在流路上流动并利用介电电泳对该粒子进行分离的技术。
例如，专利文献1及非专利文献1分别公开了利用介电电泳力使在流路中流动的液体中的粒子的移动方向在水平面内偏转的技术。此处的水平面是沿着流路干线的面。该技术被开发用于例如作为用于癌症诊断的液体活检，将癌细胞从在血液中流动的细胞分离并捕捉，进而对捕捉到的癌细胞进行基因解析等用途。
使用图6、图7及图8说明以往技术的粒子分离装置的一例。图6是以往技术中的粒子分离装置300的俯视图及A-A’剖视图。图7是表示使含有非目标微粒(粒子)201和目标微粒(粒子)202的液体203从流路204的流入口205流入图6中示出的粒子分离装置300的状态的俯视图及A-A’剖视图。并且，在各图中，对于会妨碍图示对象的粒子分离装置的特征构成的图示的部件适当省略图示。
如图6所示，以往技术中的粒子分离装置300具有CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)集成电路芯片206，形成有流路204。CMOS集成电路芯片206具有光电二极管207及208、偏转电极对209以及捕捉用电极对210及211。流路204利用二甲基聚硅氧烷(PDMS)等形成在CMOS集成电路芯片206上。
偏转电极对209具有两片能以与从流入口205流入的液体203的主行进方向斜交的方式形成的平行电极212及213。平行电极212和平行电极213构成一对电极对。偏转电极对209向平行电极212与平行电极213之间施加交流电压，按照对液体203中含有的非目标微粒201作用正的介电电泳力的方式进行控制。
目标微粒202被标记使用荧光分子的标志。因此，光电二极管207及208分别在液体203中流动的目标微粒202从自身上通过时检测荧光。在目标微粒202依次从光电二极管207及208上通过时，光电二极管207及208分别输出信号。然后，能够根据光电二极管207的输出信号与光电二极管208的输出信号的时间间隔推定目标微粒202的移动速度。进而能够推定目标微粒202到达偏转电极对209上的时刻。
通过在目标微粒202到达偏转电极对209上的推定时刻将施加于偏转电极对209的交流电压关断，从而不对目标微粒202作用介电电泳力，目标微粒202的流动方向不偏转。因此，目标微粒202在流路204的干线214中流动。
在干线214的与后述支线215分支的分支部分的下游设有捕捉用电极对210及211。捕捉用电极对210及211分别捕捉目标微粒202。使用捕捉用电极对210及211各自捕捉到的目标微粒202进行解析，从而能够进行各目标微粒202的解析。
在无标志的非目标微粒201从偏转电极对209上通过时，对非目标微粒201作用正的介电电泳力。因此，非目标微粒201被拉入平行电极212与平行电极213之间，由此，非目标微粒201的移动方向结果变为与平行电极212及平行电极213的长尺寸方向与大致平行的方向。非目标微粒201在从偏转电极对209上通过时流动方向变化，在从干线214分支的流路204的支线215中流动。
在干线214的终点附近及支线215的终点附近分别形成有排出口216及217。在流路204中流动液体203分别从排出口216及217排出。
需要说明的是，粒子分离装置300能够解释为具有用于粒子分离的分离系统218的构成。
图8为粒子分离装置300的变形例的粒子分离装置301的俯视图。粒子分离装置301包括三组分离系统218。粒子分离装置301由于具有三组分离系统218，因此与粒子分离装置300相比，能够在短时间内实现非目标微粒201和目标微粒202的分离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利公开2017/0128941号公报(2017年5月11日公开)
非专利文件
非专利文献1：Kim,U.；Qian,J.；Kenrick,S.A.；Daugherty,P.S.；Soh,H.T.“Multitarget dielectrophoresis activated cell sorter.”Anal.Chem.2008,80,8656-8661.
发明内容
本发明所要解决的技术问题
在分离系统218中，干线214与支线215沿同一水平面形成。因此，粒子分离装置300及301各自的沿该水平面的面积很大。因此，存在为了设置粒子分离装置300及301中的任一个必须确保宽敞空间的问题。
本发明一方案的目的在于实现能够节省空间的粒子分离装置。
解决问题的方案
为了解决上述课题，本发明一方案的粒子分离装置的特征在于，包括：流路，其包含沿特定上表面形成的干线；以及分离用电极，其通过介电电泳使第一粒子和第二粒子在与所述上表面大致垂直的方向上分离。
发明效果
根据本发明的一方案能够节省空间。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的粒子分离装置的俯视图及A-A’剖视图。
图2是本发明第二实施方式的粒子分离装置的俯视图。
图3是本发明第三实施方式的粒子分离装置的俯视图。
图4是本发明第四实施方式的粒子分离装置的俯视图及A-A’剖视图。
图5是本发明第五实施方式的粒子分离装置的俯视图。
图6是以往技术的粒子分离装置的俯视图及A-A’剖视图。
图7是表示使含有粒子的液体从流路的流入口流入图6中示出的粒子分离装置的状态的俯视图及A-A’剖视图。
图8是图6中示出的粒子分离装置的变形例的俯视图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
图1是本实施方式的粒子分离装置100的俯视图及A-A’剖视图。具体来说，在图1中示出使含有非目标微粒1和目标微粒2的液体3从流路4的流入口5流入粒子分离装置100的状态。典型来说，非目标微粒1为非解析对象的粒子，目标微粒2为解析对象的粒子。在此，非目标微粒1和目标微粒2中的一方与本发明的第一粒子对应，非目标微粒1和目标微粒2中的另一方与本发明的第二粒子对应。
粒子分离装置100具有CMOS集成电路芯片(集成电路)6，并形成有流路4。CMOS集成电路芯片6具有光电二极管7及8、偏转电极对(分离用电极)9及19、捕捉用电极对(捕捉用电极)10及11以及控制部20。作为各光电二极管7及8的一例，能够举出SPAD(Single PhotonAvalanche Diode：单光子雪崩二极管)。
作为流路4形成有干线14和从干线14分支的支线15。在此，本发明的特定上表面定义为平行于与图1的俯视图对应的平面，干线14定义为沿该特定上表面形成。支线15在粒子分离装置100的A-A’剖视观察中形成在干线14上。在该情况下，可以说支线15相对于干线14配置在与该特定上表面大致垂直的方向上。另外，流路4由二甲基聚硅氧烷等形成，可以说相对于CMOS集成电路芯片6配置在与该特定上表面大致垂直的方向上。
偏转电极对9具有沿从流路4的流入口5流入的液体3的主行进方向即图1的各图中从左向右的方向形成的两片平行电极12及13。平行电极12和平行电极13构成一对电极对。偏转电极对9向平行电极12与平行电极13之间施加交流电压，按照对液体3中含有的目标微粒2作用正的介电电泳力的方式进行控制。通过对目标微粒2作用正的介电电泳力，从而目标微粒2被拉向偏转电极对9。
偏转电极对19具有沿从流路4的流入口5流入的液体3的主行进方向形成的两片平行电极21及22。平行电极21和平行电极22构成一对电极对。偏转电极对19向平行电极21与平行电极22之间施加交流电压，以对液体3中含有的非目标微粒1作用负的介电电泳力的方式进行控制。通过对非目标微粒1作用负的介电电泳力，非目标微粒1远离偏转电极对19。
控制部20构成为参照光电二极管7及8的各输出信号，确定目标微粒2通过偏转电极对9上的时机，基于该时机的确定结果，控制使偏转电极对9驱动的期间。另外，控制部20构成为参照光电二极管7及8的各输出信号，确定目标微粒2通过偏转电极对19上的时机，基于该时机的确定结果控制使偏转电极对19驱动的期间。
目标微粒2被标记使用荧光分子的标志。因此，光电二极管7及8在液体3中流动的目标微粒2通过自身上时检测(接收)荧光。换言之，该荧光为用于区分非目标微粒1和目标微粒2的光。在目标微粒2依次通过光电二极管7及8上时，光电二极管7及8分别输出信号。控制部20接收光电二极管7的输出信号及光电二极管8的输出信号。并且，控制部20根据光电二极管7的输出信号与光电二极管8的输出信号的时间间隔推定目标微粒2的移动速度。进而，控制部20推定目标微粒2到达偏转电极对9的时刻(时机)和目标微粒2到达偏转电极对19的时刻(时机)。
在目标微粒2到达偏转电极对9的推定时刻，控制部20使偏转电极对9驱动。具体来说，控制部20在该推定时刻接通应施加于偏转电极对9的交流电压。由此，对目标微粒2作用正的介电电泳力，能够防止目标微粒2在液体3中上升。因此，在流路4中的相对于偏转电极对9及19的下游处，目标微粒2在干线14中流动。
在干线14的与支线15分支的分支部分的下游设有捕捉用电极对10及11。捕捉用电极对10及11各自通过介电电泳捕捉与非目标微粒1分离后的目标微粒2。通过使用捕捉用电极对10及11各自捕捉到的目标微粒2进行解析，从而能够进行各目标微粒2的解析。具体来说，捕捉用电极对10及11按照对目标微粒2作用正的介电电泳力的方式进行控制，因此将目标微粒2拉入。然后，目标微粒2被捕捉用电极对10或11捕捉。
需要说明的是，使捕捉用电极对10及11分别驱动的时机能够通过控制部20控制。在该情况下，控制部20只要以与偏转电极对9同样的方式控制使捕捉用电极对10及11分别驱动的期间即可。也就是说，控制部20参照光电二极管7及8各自的输出信号确定目标微粒2分别通过捕捉用电极对10及11上的时机，基于该时机的确定结果控制使捕捉用电极对10及11分别驱动的期间即可。另外，为了使捕捉用电极对10及11能够可靠地捕捉目标微粒2，捕捉用电极对10及11分别作用于目标微粒2的正的介电电泳力必须足够大。因此，必须使分别施加于捕捉用电极对10及11的交流电压足够大。
在目标微粒2到达偏转电极对19的推定时刻以外的时刻，控制部20使偏转电极对19驱动。具体来说，控制部20在该推定时刻以外的时刻接通应施加于偏转电极对19的交流电压。由此，能够对非目标微粒1作用负的介电电泳力，使非目标微粒1在液体3中上升。因此，在流路4的相对于偏转电极对9及19的下游处，非目标微粒1在干线14上形成的(相对于干线14沿与上述特定上表面大致垂直的方向配置的)支线15中流动。
然而，在图1的俯视图示出粒子分离装置100上表面的情况下，在粒子分离装置100中，必须使非目标微粒1抵抗重力而与目标微粒2分离。以非目标微粒1的比重为1.06左右、液体3的比重为1的情况为例，在未作用介电电泳力的状态下，液体3内的非目标微粒1下沉。为了使这样的非目标微粒1抵抗下沉力而使非目标微粒1在液体3中上升，优选偏转电极对19中的平行电极21与平行电极22的间隔为10μm以下。由此，能够使非目标微粒1在液体3中上升，容易产生足以向支线15引导的负的介电电泳力。
在干线14的终点附近及支线15的终点附近分别形成有排出口16及17。在流路4中流动液体3分别从排出口16及17排出。
并且，粒子分离装置100能够解释为具有用于粒子分离的分离系统18的构成。分离系统18包括：包含沿上述特定上表面形成的干线14的流路4；通过介电电泳使非目标微粒1和目标微粒2在与该特定上表面大致垂直的方向上分离的偏转电极对9及19。
根据上述构成，在分离系统18中，干线14和支线15以相对于同一上述特定上表面(与水平面对应)相互垂直的方式形成。因此，粒子分离装置100沿该特定上表面的面积小。按照这种方式，粒子分离装置100实现了空间节省。
粒子分离装置100包括具有偏转电极对9及19的CMOS集成电路芯片6，流路4在CMOS集成电路芯片6上沿与上述特定上表面大致垂直的方向配置。由此，能够进一步减小沿上述特定上表面的面积，因此能够实现进一步的空间节省。
粒子分离装置100包括控制部20，该控制部20参照多个光电二极管7及8各自的输出信号，确定目标微粒2分别通过偏转电极对9及19上的时机，基于该时机的确定结果控制使偏转电极对9及19分别驱动的期间。由此，能够根据目标微粒2的位置恰当地控制使偏转电极对9及19分别驱动的期间。
可以使偏转电极对9的功能与偏转电极对19的功能调转。即，也可以由偏转电极对9对非目标微粒1作用负的介电电泳力，由偏转电极对19对目标微粒2作用正的介电电泳力。并且，为了实现上述方式，控制部20的构成能够适当变更。
另外，也可以不使用偏转电极对9的功能和偏转电极对19的功能中的某一个，或者，在能够实现将非目标微粒1向支线15引导且将目标微粒2向干线14引导的分离的情况下，省略上述功能中的某一方。
〔第二实施方式〕
以下为了便于说明，存在对与前面说明的部件具有相同功能的部件标注相同的附图标记并省略其说明的情况。
图2是本实施方式的粒子分离装置101的俯视图。
粒子分离装置101包括六组分离系统18。六组分离系统18分别大致沿上述特定上表面配置。
粒子分离装置101具有六组分离系统18，因此与粒子分离装置100相比，能够在短时间内实现非目标微粒1与目标微粒2的分离。
〔第三实施方式〕
图3是本实施方式的粒子分离装置102的俯视图。
粒子分离装置102的构成与粒子分离装置101的构成的区别如下。即，粒子分离装置102使六组分离系统18共用一个流入口5。在粒子分离装置102中，能够使液体3从一个流入口5流入六组分离系统18各自的流路4。
根据粒子分离装置102，由于六组分离系统18共用一个流入口5，因此与粒子分离装置101相比，能够简化用于使液体3流入流路4的装置(未图示)的构成。其理由在于，在使流体3同时流入各分离系统18的流路4的情况下，粒子分离装置101需要六个注液机构(例：喷嘴)(未图示)，但粒子分离装置102只需要一个注液机构即可。
〔第四实施方式〕
图4是本实施方式的粒子分离装置103的俯视图及A-A’剖视图。
粒子分离装置103在粒子分离装置100的构成的基础上，还包括光电二极管23及24。作为各光电二极管23及24的一例，能够举出SPAD。光电二极管23设置在捕捉用电极对10下方，在捕捉用电极对10捕捉到目标微粒2时，检测(接收)该目标微粒2所带的标志发出的荧光。光电二极管24设置在捕捉用电极对11的下方，在捕捉用电极对11捕捉到目标微粒2时，检测(接收)该目标微粒2所带的标志发出的荧光。
根据粒子分离装置103，无需使用荧光显微镜等装置就能够进行目标微粒2的荧光解析。
〔第五实施方式〕
图5是本实施方式的粒子分离装置104的俯视图。
粒子分离装置104的构成与粒子分离装置101的构成的区别如下。即，粒子分离装置104使六组分离系统18共用一个流入口5。另外，粒子分离装置104使六组分离系统18共用一条流路4。另外，粒子分离装置104使六组分离系统18共用一个排出口16。此外，粒子分离装置104使六组分离系统18共用一个排出口17。
根据粒子分离装置104，能够增大共用的流路4的宽度。因此，粒子分离装置104与粒子分离装置101相比，能够降低流路4堵塞的可能性而实现长寿命化。
〔总结〕
本发明第一方案的粒子分离装置100包括：流路4，其包含沿特定上表面形成的干线14；以及分离用电极(偏转电极对9及19)，其通过介电电泳使第一粒子和第二粒子(非目标微粒1和目标微粒2)在与上述上表面大致垂直的方向上分离。
根据上述构成，干线和从干线分支的支线相对于同一上述特定上表面(与水平面对应)以相互垂直的方式形成。因此，上述粒子分离装置沿该特定上表面的面积小。由此，上述粒子分离装置实现了空间节省。
本发明第二方案的粒子分离装置在上述第一方案的基础上，具备带有上述分离用电极的集成电路(CMOS集成电路芯片6)，上述流路在上述集成电路中配置在与上述上表面大致垂直的方向上。
根据上述构成，能够进一步减小沿上述特定上表面的面积，因此能够实现进一步的空间节省。
本发明第三方案的粒子分离装置在上述第一或第二方案的基础上，具有多组以上述流路和上述分离用电极为一组的分离系统18，多组上述分离系统大致沿上述上表面配置。
根据上述构成，能够在短时间内实现第一粒子与第二粒子的分离。
本发明第四方案的粒子分离装置在上述第一至第三方案中任一方案的基础上，包括接收用于区分上述第一粒子和上述第二粒子的光的多个光电二极管7及8。
根据上述构成，能够检测(接收)第一粒子或第二粒子所带的标志发出的荧光。
本发明第五方案的粒子分离装置在上述第四方案的基础上，包括控制部20，其参照上述多个光电二极管各自的输出信号，确定上述第一粒子和上述第二粒子中的任一方通过上述分离用电极上的时机，基于该时机的确定结果控制使上述分离用电极驱动的期间。
根据上述构成，能够根据第一粒子或第二粒子的位置恰当地控制使分离用电极驱动的期间。
本发明第六方案的粒子分离装置在上述第一至第五方案中任一方案的基础上，包括捕捉用电极(捕捉用电极对10及11)，其通过介电电泳捕捉与上述第一粒子和上述第二粒子中的一方分离后的上述第一粒子和上述第二粒子中的另一方。
根据上述构成，对于第一粒子和第二粒子中的另一方，通过使用捕捉用电极捕捉到的粒子进行解析，从而能够实现各粒子的解析。
本发明不限定于上述各实施方式，能够在权利要求表示的范围内进行多种变更，将不同实施方式中分别公开的技术手段适当组合得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。此外，能够通过将各实施方式中分别公开的技术手段组合来形成新的技术特征。
附图标记说明
1 非目标微粒(第一粒子及第二粒子的一方)
2 目标微粒(第一粒子和第二粒子中的另一方)
3 液体
4 流路
5 流入口
6 CMOS集成电路芯片(集成电路)
7、8 光电二极管
9 偏转电极对(分离用电极)
10、11 捕捉用电极对(捕捉用电极)
12、13 平行电极
14 干线
15 支线
16、17 排出口
18 分离系统
19 偏转电极对(分离用电极)
20 控制部
21、22 平行电极
23、24 光电二极管
100～104 粒子分离装置

Claims (6)

1.一种粒子分离装置，其特征在于，包括：
流路，其包含沿特定上表面形成的干线、在与所述上表面大致垂直的方向上从所述干线分支的支线；以及
分离用电极，其通过介电电泳使第一粒子和第二粒子在所述干线与所述支线上分离，
所述分离用电极仅形成在所述流路的一侧，该侧位于与所述上表面大致垂直的方向上，且该侧为相对所述上表面的下侧。
2.根据权利要求1所述的粒子分离装置，其特征在于，
包括具有所述分离用电极的集成电路，
所述流路在所述集成电路上沿与所述上表面大致垂直的方向配置。
3.根据权利要求1或2所述的粒子分离装置，其特征在于，
具有多组将所述流路和所述分离用电极设为一组的分离系统，
多组所述分离系统大致沿着所述上表面配置。
4.根据权利要求1或2所述的粒子分离装置，其特征在于，
包括多个光电二极管，它们接收用于区分所述第一粒子和所述第二粒子的光。
5.根据权利要求4所述的粒子分离装置，其特征在于，
包括控制部，其参照所述多个光电二极管各自的输出信号，确定所述第一粒子和所述第二粒子中的某一方通过所述分离用电极上的时机，基于该时机的确定结果控制使所述分离用电极驱动的期间。
6.根据权利要求1或2所述的粒子分离装置，其特征在于，
包括捕捉用电极，其通过介电电泳捕捉与所述第一粒子和所述第二粒子中的一方分离后的所述第一粒子和所述第二粒子中的另一方。
CN201910621337.7A 2018-07-11 2019-07-10 粒子分离装置 Active CN110711490B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018131700A JP6941840B2 (ja) 2018-07-11 2018-07-11 粒子分別装置
JP2018-131700 2018-07-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110711490A CN110711490A (zh) 2020-01-21
CN110711490B true CN110711490B (zh) 2022-09-06

Family

ID=69140063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910621337.7A Active CN110711490B (zh) 2018-07-11 2019-07-10 粒子分离装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20200016608A1 (zh)
JP (1) JP6941840B2 (zh)
CN (1) CN110711490B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023006164A (ja) * 2021-06-30 2023-01-18 株式会社Ａｆｉテクノロジー 流路チップ、分離システム、及び、分離方法
JP2023005958A (ja) * 2021-06-30 2023-01-18 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 流路チップおよび誘電泳動装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3930982A (en) * 1973-04-06 1976-01-06 The Carborundum Company Ferroelectric apparatus for dielectrophoresis particle extraction
JP2009014342A (ja) * 2005-10-19 2009-01-22 Sharp Corp 誘電泳動チップおよび誘電泳動装置並びに誘電泳動システム
CN104321126A (zh) * 2012-03-27 2015-01-28 加利福尼亚大学董事会 连续的整体芯片三维dep细胞分选器及相关制造方法
CN105854961A (zh) * 2015-02-05 2016-08-17 国际商业机器公司 用于操纵粒子的设备和方法
WO2018078999A1 (ja) * 2016-10-27 2018-05-03 シャープ株式会社 蛍光検査システム、誘電泳動デバイス及び分子検査方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6641708B1 (en) * 1996-01-31 2003-11-04 Board Of Regents, The University Of Texas System Method and apparatus for fractionation using conventional dielectrophoresis and field flow fractionation
ITBO20050646A1 (it) * 2005-10-26 2007-04-27 Silicon Biosystem S R L Metodo ed apparato per la caratterizzazione ed il conteggio di particelle
US7439014B2 (en) * 2006-04-18 2008-10-21 Advanced Liquid Logic, Inc. Droplet-based surface modification and washing
US9891157B2 (en) * 2010-12-03 2018-02-13 Cellply S.R.L. Microanalysis of cellular function
JP5991236B2 (ja) * 2013-03-13 2016-09-14 ソニー株式会社 分取装置
US10343165B2 (en) * 2013-09-05 2019-07-09 Bio-Rad Laboratories, Inc. On-demand particle dispensing system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3930982A (en) * 1973-04-06 1976-01-06 The Carborundum Company Ferroelectric apparatus for dielectrophoresis particle extraction
JP2009014342A (ja) * 2005-10-19 2009-01-22 Sharp Corp 誘電泳動チップおよび誘電泳動装置並びに誘電泳動システム
CN104321126A (zh) * 2012-03-27 2015-01-28 加利福尼亚大学董事会 连续的整体芯片三维dep细胞分选器及相关制造方法
CN105854961A (zh) * 2015-02-05 2016-08-17 国际商业机器公司 用于操纵粒子的设备和方法
WO2018078999A1 (ja) * 2016-10-27 2018-05-03 シャープ株式会社 蛍光検査システム、誘電泳動デバイス及び分子検査方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110711490A (zh) 2020-01-21
JP6941840B2 (ja) 2021-09-29
US20200016608A1 (en) 2020-01-16
JP2020008495A (ja) 2020-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110711490B (zh) 粒子分离装置
KR100746431B1 (ko) 셀 소터 칩
US9605298B2 (en) Device and methods for molecular analysis
EP3035030B1 (en) Particle fractionation device, particle fractionation method, and program
JP2014174139A (ja) 流路デバイス、粒子分取装置、粒子流出方法、及び粒子分取方法
TWI304752B (en) Multi-sample microfluidic dielectrophoresis separator
US20060121555A1 (en) Bio-enrichment device to enhance sample collection and detection
KR101133288B1 (ko) 미세입자 분리 장치 및 방법
JP2007503597A5 (zh)
EP3712593B1 (en) Microchip for separating microparticles, and device for separating microparticles
US11733152B2 (en) Microfluidic system with combined electrical and optical detection for high accuracy particle sorting and methods thereof
JP2012098075A (ja) 細胞分取装置、細胞分取チップ及び細胞分取方法
CN105907633A (zh) 一种用于细胞精细分选、计数和检测的微流控芯片装置
JP2019518971A5 (zh)
JP2021181991A (ja) マイクロチップ及び微小粒子分取装置
KR100473362B1 (ko) 미세 입자 분석 장치 및 방법
US20210060560A1 (en) Microfacs for detection and isolation of target cells
US20070057748A1 (en) Traveling wave arrays, separation methods, and purification cells
US11371001B2 (en) Cell screening device and cell screening method
CN113234588A (zh) 一种基于不对称孔的直流介电泳细胞外泌体分离装置及方法
KR20170107723A (ko) 둑을 구비하는 미세입자 분리소자
WO2023276935A1 (ja) 流路チップ、分離システム、及び、分離方法
WO2012032802A1 (ja) 粒子濃縮装置及び粒子濃縮・抽出装置
US20120312690A1 (en) Method and Apparatus for Separating Particles by Dielectrophoresis
KR100573926B1 (ko) 3차원 광학적 에너지 준위를 이용한 연속적인 다종미소입자 분리기

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant