JP2011013208A - Biological operation system and industrial operation system - Google Patents

Biological operation system and industrial operation system Download PDF

Info

Publication number
JP2011013208A
JP2011013208A JP2010096498A JP2010096498A JP2011013208A JP 2011013208 A JP2011013208 A JP 2011013208A JP 2010096498 A JP2010096498 A JP 2010096498A JP 2010096498 A JP2010096498 A JP 2010096498A JP 2011013208 A JP2011013208 A JP 2011013208A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
operation system
particles
flow path
biological
branch
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.)
Pending
Application number
JP2010096498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobukane Urakabe
伸周 浦壁
Taiichiro Aoki
大一郎 青木
Yukihiko Yamasaki
侑彦 山崎
Kiyono Shiraishi
清乃 白石
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.)
Advance Co Ltd
Original Assignee
Advance Co Ltd
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 Advance Co Ltd filed Critical Advance Co Ltd
Priority to JP2010096498A priority Critical patent/JP2011013208A/en
Publication of JP2011013208A publication Critical patent/JP2011013208A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1095Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices for supplying the samples to flow-through analysers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers 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
    • B01L3/502753Containers 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 characterised by bulk separation arrangements on lab-on-a-chip devices, e.g. for filtration or centrifugation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0652Sorting or classification of particles or molecules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0819Microarrays; Biochips
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0864Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices comprising only one inlet and multiple receiving wells, e.g. for separation, splitting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers 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
    • B01L3/502761Containers 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00029Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
    • G01N2035/00099Characterised by type of test elements
    • G01N2035/00158Elements containing microarrays, i.e. "biochip"

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a labo-on-the-disk (chip) type biological operation system acquiring accurate information, while usable easily, and to provide an industrial operation system separating and detecting a true sphere as a standard sphere.SOLUTION: In the biological operation system, one carrier includes a body fluid-based solution adjustment input part for adjusting and inputting a body fluid-based solution including cells or a medium including spheres, a separation extraction part for separating and extracting objective particles or liquid relative to particles and liquid in adjustment liquid inputted into the adjustment input part, and an analysis operation means for performing analysis operation of the particles or the liquid acquired by the separation extraction part, and the means of the carrier is connected through a channel, and the channel performs moving operation of the body fluid-based solution by a flow generated by a physical driving means. The industrial operation system is also provided.

Description

本発明は、免疫診断、健康・疾病診断、感染症検査、抗体作製等に用いられる生物学的操作システムに関し、ラボ・オン・ザ・デスク(チップ)の様なマイクロ流路を利用した体液系溶液を操作集約的に処理するデバイスを用いたシステム及び測定機械器具の標準体として使用される特定の大きさの真球を弁別分離する工業的操作システムに関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a biological operation system used for immunodiagnosis, health / disease diagnosis, infectious disease test, antibody production, and the like, and a body fluid system using a micro-channel such as a lab on the desk (chip). The present invention relates to a system using a device for operation-intensive processing of a solution and an industrial operation system for discriminating and separating a true sphere of a specific size used as a standard body of a measuring machine instrument.

試薬の高感度化、抗原抗体反応の解明、体液成分の検査による、生活習慣病の診断が在宅でできるようなシステムが、医療分野の合理化等の影響から今般注目されるようになった。
各種疾病の診断、免疫診断等で用いられる体液の採取は、現在でも、注射針を用いた採取が定量性、確実性等から未だにこれに全体的に変わるものがなく、血液を利用した診断が相変わらず主流である。
注射針の利用は、生体に一時的にも苦痛を与えることから、苦痛を短期間で解消させるためにも、少量の体液で、正確で、確実な診断が行えるものも状況によっては希求される。
他方で、微細加工技術の進歩、コンピュータの進歩等は、粒子単位での移動操作、分級操作、を行うためのマイクロ流路、マイクロバルブ、等微小な素子の利用を可能とするものであり、粒子レベルの操作ユニットの実現は、POC等のモバイル診断の拡大の可能性を示唆し、ICチップを製造する電気機器メーカーのこの分野への進出が盛んになってきており、分野にとらわれない多様性が見受けられるようになってきた。
この多様性は、例えば検出して得られた細胞からDNAが得られることから、このDNAから有用なものを分離してこれを増幅し、治療、検査に用いる遺伝子操作の対象までも含まれているのである。
A system that can diagnose lifestyle-related diseases at home by increasing the sensitivity of reagents, elucidating antigen-antibody reactions, and examining body fluid components has recently attracted attention because of the rationalization of the medical field.
As for the collection of body fluids used for diagnosis of various diseases and immunodiagnosis, there is still no change in overall collection using an injection needle due to its quantitativeness and certainty. It is still mainstream.
The use of injection needles causes temporary pain to the living body, and in order to resolve the pain in a short period of time, there is a need for an accurate and reliable diagnosis with a small amount of body fluid depending on the situation. .
On the other hand, advances in microfabrication technology, advancements in computers, etc. enable the use of micro devices such as microchannels, microvalves, etc. for performing movement operations and classification operations in units of particles, The realization of particle-level operation units suggests the possibility of expansion of mobile diagnostics such as POC, and electrical equipment manufacturers that manufacture IC chips are actively expanding into this field. Sex has come to be seen.
This diversity includes, for example, DNA obtained from cells obtained by detection, so that useful things are separated from this DNA, amplified, and subjected to genetic manipulation used for treatment and testing. It is.

即ち、ラボ・オン・ザ・デスク(ラボ・オン・ザ・チップ)といったより小型でありながら、性能は、研究・開発レベルの操作ができるチップ状のデバイスが、より多く提案されているのである。特開2000−180452、特開2001−50384、特開2009−63590等は、回転力を利用した流体の移動停止制御を行う構成を備え、その用途は、多岐にわたることが開示されている。
特許文献、非特許文献では、粒子単位での移動、分級を実現しようとする手段が開示され、特許文献5は、ロータの中心に血液を供給し、希釈、遠心分離による血球の除去、除去後の血漿の定量分配、試薬部への定量供給、発色反応等のプロセスを毛管流路の物理的現象、回転運動の調整により行うことが開示されている。
このような遠心力を利用した血液分析装置は、1970年代から実用的なものが提案されており、国内でも、特開2009−58354号公報に記載されているような、回転力と毛管現象を利用する診断ユニットの提案がされている。
遠心駆動を用いずとも、非特許文献1,2には、層流を利用し、T字状、十字状の主流路と分岐流路を利用した粒子分級、分離濃縮工程が記載されており、粒子の大きさを主流路と分岐流路の関係から得られるようなものも提案されるにいたっている。
特開2009−511001号は、細胞の磁気特性に基づいて、磁界で血球の分離をすることが開示され、特に有核赤血球の分離手法が記載されている。
In other words, there are more proposals for chip-like devices that can be operated at the research and development level while having a smaller size, such as lab-on-the-desk (lab-on-the-chip). . Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-180452, 2001-50384, 2009-63590, and the like have a configuration for performing fluid movement stop control using a rotational force, and disclose that the usage is diverse.
Patent Documents and Non-Patent Documents disclose means for achieving movement and classification in particle units, and Patent Document 5 supplies blood to the center of a rotor, and after removal and removal of blood cells by dilution and centrifugation It is disclosed that processes such as quantitative distribution of plasma, quantitative supply to the reagent section, and color development reaction are performed by adjusting the physical phenomenon of the capillary channel and the rotational motion.
A blood analyzer utilizing such centrifugal force has been proposed since the 1970s, and even in Japan, the blood force and capillary phenomenon as described in JP 2009-58354 A have been proposed. A diagnosis unit to be used has been proposed.
Non-Patent Documents 1 and 2 describe laminar flow, particle classification using T-shaped, cross-shaped main flow path and branch flow path, separation / concentration process, without using centrifugal drive, Proposals have also been made to obtain the particle size from the relationship between the main channel and the branch channel.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-511001 discloses that blood cells are separated by a magnetic field based on the magnetic properties of cells, and in particular, a method for separating nucleated red blood cells is described.

更に特開2009−511001号は、磁性粒子は更に抗体( 例: 抗C D 7 1 、抗C D 3 6 、抗C D4 5 、抗G P A 、抗抗原i 、抗C D 3 4 、抗胎児ヘモグロビン、抗E p C A M 、抗E − カドヘリン、若しくは抗M u c − 1 ) 又はその抗原結合性断片を含むことで、更に磁力への感度を上げている事が記載されている。
特開2004−77387には、マイクロ流路上に、標識キットで金コロイド標識した抗ヒトミオグロビンウサギ抗体を含む第1の抗体反応部と抗ウサギI g G マウス抗体を固定した第2の抗体反応部を形成し、血中のヒトミオグロブリンの検出を行う免疫チップが示されている。
特公平8−1434号には、血液試料にチアゾールオレンジ、蛍光ラベルした抗CD45モノクローナル抗体および蛍光ラベルした抗CD71モノクローナル抗体を添加して、染色又は蛍光標識を抗体を介して結合した細胞をフローサイトメトリーで検出することが記載されている。
これらの引用例は、血中の目的とする細胞、成分に対する染色、抗原抗体反応による検出するための構成を示している。
Further, JP-A-2009-511001 discloses that magnetic particles are further antibodies (for example, anti-CD71, anti-CD36, anti-CD45, anti-GPA, anti-antigen i, anti-CD34, It is described that the sensitivity to magnetic force is further increased by including fetal hemoglobin, anti-EpCAM, anti-E-cadherin, or anti-Muc-1) or an antigen-binding fragment thereof.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-77387 discloses a first antibody reaction part containing an anti-human myoglobin rabbit antibody labeled with colloidal gold with a labeling kit and a second antibody reaction part having an anti-rabbit IgG mouse antibody immobilized on a microchannel. And an immune chip for detecting human myoglobulin in blood is shown.
In Japanese Patent Publication No. 8-1434, thiazole orange, a fluorescently labeled anti-CD45 monoclonal antibody and a fluorescently labeled anti-CD71 monoclonal antibody are added to a blood sample, and then cells stained or bound with a fluorescent label via the antibody are flow sites. It is described that it is detected by a meter.
These cited examples show a configuration for detection by staining of target cells in blood, components, and antigen-antibody reaction.

特開2007−21465号JP 2007-21465 特開2007−175684号JP 2007-175684 A 特開平7−60193号JP-A-7-60193 特開2004−88843号JP 2004-88843 A 特表平5−508709号Special table hei 5-508709 特開2009−058354号JP 2009-058354 A 特開2009−511001号JP 2009-511001 特開2004−77387号JP 2004-77387 A 特公平8−1434号Japanese Patent Publication No.8-1434

M.Yamada、M.Seki、BiomedMicrodevice(2007)9:637-645M.M. Yamada, M .; Seki, Biomed Microdevice (2007) 9: 637-645 M.Yamada、M.Seki、LabChip、2005,5,1233-1239M.M. Yamada, M .; Seki, LabChip, 2005, 5, 1233-1239

マイクロ流路、遠心分離部、試薬反応部等を備えたロータを回転させることで血球分離、定量操作、試薬発色反応等の一連の動作を行わせることは、単にロータを回転させるだけでは、困難であり、精度の高い回転、回転方向の変更、停止、等が必要であって、いわゆる、エンコーデイング制御された回転が必要となることから、装置的にも複雑かつ高価なものになる。さらには、高い回転による強い遠心力等、生体試料本来の環境から大きく異なる環境変化を与えることは、生体試料自身の性質に影響を及ぼすことも多く、適切な検査結果や分離結果が得られなくなる可能性も懸念される。   It is difficult to perform a series of operations such as blood cell separation, quantitative operation, reagent color reaction, etc. by rotating a rotor equipped with a microchannel, centrifuge, reagent reaction unit, etc., simply by rotating the rotor. Therefore, it is necessary to perform highly accurate rotation, change of rotation direction, stop, etc., and so-called encoding-controlled rotation is required, which makes the apparatus complicated and expensive. Furthermore, giving an environmental change that is significantly different from the original environment of the biological sample, such as strong centrifugal force due to high rotation, often affects the properties of the biological sample itself, making it impossible to obtain appropriate test results and separation results. The possibility is also a concern.

粒子単位での操作は、微小領域での操作になるため、駆動するための構成要素も微小化されることから、通常の機器とは異なる毛管力等の力を受けるため、機器形成の為には、更に多くの条件を克服しなければならず、よりシンプルな構成による体液操作により診断用のデバイスの実現が求められるのである。
また、この数十年を経て、発展したマイクロ単位の流路、バルブ、定量操作、分級操作をよりシンプルで、取り扱いが容易な流体操作用のチップであって、実用的な用途に適用したデバイスは、未だ存在しない。実用化が困難である理由としては、まずチップの大量生産をマイクロメートルレベルで高精度に行うことが非常に難しいということが挙げられる。例えば数マイクロメートルのサイズを有する細胞をマイクロ構造だけで実現させようとすれば、1マイクロメートル単位での構造精度管理が必要となる。とくに大量生産を前提とする場合、金型による樹脂成型が代表的な方法となるが、金型から成型部品を円滑に離脱させるためには、垂直壁部分にも勾配をもたせる必要があり、これがマイクロメートルレベルの構造では物理特性を大きく変えるほどの影響を与えてしまう。また、微細構造内においては液体の表面張力も大きな影響を及ぼし、例えば気泡が混入すると容易には移動せず、やはり物理特性を変化させる要因となりうる。通常の操作を人間が真空条件下で行うことはできないため、気泡の混入は実用上大きな課題となっている。
Since the operation in particle units is an operation in a minute region, the components for driving are also miniaturized, so it receives a force such as capillary force that is different from that of a normal device. In this case, more conditions must be overcome, and it is required to realize a diagnostic device by manipulating body fluid with a simpler configuration.
In addition, these micro-channels, valves, quantitative operations, and classification operations that have been developed over the past few decades are simpler and easier to handle fluid handling chips that are applied to practical applications. Does not yet exist. The reason why it is difficult to put to practical use is that it is very difficult to mass-produce chips at a micrometer level with high accuracy. For example, if a cell having a size of several micrometers is to be realized only by a micro structure, structural accuracy management in units of 1 micrometer is required. Especially when mass production is premised, resin molding with a mold is a typical method, but in order to smoothly remove the molded part from the mold, it is necessary to give a gradient to the vertical wall part as well. A micrometer-level structure will have a significant impact on physical properties. In addition, the surface tension of the liquid has a great influence in the fine structure. For example, when bubbles are mixed, it does not move easily, and can also be a factor for changing physical properties. Since a normal operation cannot be performed by a human under a vacuum condition, mixing of bubbles is a big problem in practical use.

上記に鑑み本発明は、
体液系溶液等の生物学的成分を調整入力する成分調整入力部、
前記成分調整入力部に調整入力された調整液内の目的の成分又は液体を分離抽出する分離抽出部、前記分離抽出部でえられた粒子又は液体を分析操作し関連する情報を出力するための分析操作手段を備えた一つの担体であって、前記担体の各手段は、流路によって接続され、当該流路は、前記体液系溶液を物理的駆動手段によって生じる流れによって移動操作する組み合わせ構成により、流体を好ましくは層流による一方向の流れにより、移動させて、当該流れと、流路形状により、要不要な粒子の弁別、必要な液体の確保を行うことで、後段の試薬、試験キットへ目的とする粒子、液体を提供する構成を実現する。なお、成分調整入力部では必ずしもチップの使用に必要な全ての調整が行われるわけではなく、例えば血液を希釈する、特定の成分にあらかじめ蛍光ビーズを修飾させるといった調整はあらかじめ使用者によってチップ外部で行われた上で、検体がチップに導入されることもありうる。
本発明は、上記構成に基づいて有核赤血球と白血球のように似た大きさを持つ細胞の分別を、一乃至複数の担体で行う事も可能とする。即ち主流路に接続された分岐流路の組み合わせにおいて、血液を層流駆動して、赤血球を分岐流路へ流し、主流路を白血球レベルの大きさの血球のみとし、その後、有核赤血球又は赤血球を染色したり、細胞膜抗原に対する標識を接続した抗体との結合による免疫学的手法を組み合わせた分離抽出手段で粒子の大きさに基づいて区別する構成といった、一つの流れの中で、2つの分離手法を形成して、同じ様な大きさの細胞を分離可能とするものである。当該分離は、例えば成人においては、その存在により白血病の診断が可能な有核赤血球等の希少細胞の検出に相当するものであり、流路上に検体を流す駆動部だけで、容易に免疫診断を可能とする。本発明でしめす希少細胞には、成熟網赤血球、未成熟網赤血球、成熟有核赤血球、未成熟網赤血球、成熟有核赤血球、未成熟有核赤血球、芽細胞、プラズマ細胞、巨核球、好中球、エオシン好球、好塩基球、単球、リンパ球、等も含まれる。
In view of the above, the present invention
A component adjustment input unit that adjusts and inputs biological components such as body fluid solutions,
A separation / extraction unit for separating and extracting a target component or liquid in the adjustment liquid adjusted and input to the component adjustment input unit, for analyzing and operating particles or liquid obtained in the separation / extraction unit and outputting related information One carrier provided with an analysis operation means, wherein each means of the carrier is connected by a flow path, and the flow path has a combined configuration in which the body fluid solution is moved and operated by a flow generated by a physical drive means. By moving the fluid, preferably in a unidirectional flow by laminar flow, and by discriminating unnecessary particles and securing the necessary liquid by the flow and the shape of the flow path, the reagent and test kit in the subsequent stage A configuration for providing target particles and liquids is realized. The component adjustment input unit does not necessarily perform all adjustments necessary for the use of the chip. For example, adjustments such as diluting blood or modifying fluorescent beads in advance to specific components are performed by the user outside the chip. Once done, the specimen may be introduced into the chip.
Based on the above configuration, the present invention also makes it possible to sort cells having similar sizes, such as nucleated red blood cells and white blood cells, using one or more carriers. That is, in the combination of branch channels connected to the main channel, blood is driven in a laminar flow to flow red blood cells to the branch channel, and the main channel is made only of blood cells of a white blood cell level, and then nucleated red blood cells or red blood cells Separation in a single flow, such as a structure that distinguishes based on particle size by means of separation and extraction combined with an immunological technique by binding to an antibody connected with a label for cell membrane antigen. A method is formed so that cells of the same size can be separated. This separation is equivalent to the detection of rare cells such as nucleated red blood cells that can be diagnosed with leukemia due to their presence, for example in adults. Make it possible. The rare cells shown in the present invention include mature reticulocytes, immature reticulocytes, mature nucleated red blood cells, immature reticulocytes, mature nucleated red blood cells, immature nucleated red blood cells, blast cells, plasma cells, megakaryocytes, neutrophils. Also included are spheres, eosinophils, basophils, monocytes, lymphocytes, and the like.

また、本明細書でいう「層流」とは、本来の目的に適した方向の流れとは異なる方向への乱流や渦流が発生しない流れという意味であり、異なる流入口からの複数の流れの間に界面が形成されて互いに交わらない状態で進行していくという一般的な層流現象を必ずしも意味するものではない。本発明のシステムの目的は流体内に含まれる粒子の分離抽出であるが、これは主流路を進行する流体の一部を分岐流路側に分離させることで実現されている。すなわち、主流路と分岐流路との分岐点において主流路を直進する流れと分岐流路側に方向を変えて進行する流れとに分かれることになり、これらは異なる流れが同一の主流路を進行してきたものと便宜上みなせるので、「層流」と表現してもよいものである。主流路を直進する流れと分岐流路側に吸収される流れの流量の比は、それぞれの流路の抵抗値の比で厳密に定められるものであり、このことはすなわち分岐流路群の入口から一定の幅にある流体成分が分岐流路側に進行することを意味する。この一定の幅を有する分岐流路側への流れを「分岐流路側の層流」、主流路を直進する流れを「主流路側の層流」と表現するのが好都合である。本発明のシステムによる流体中の粒子分離の最大の特徴は、各流路抵抗値の比によって厳密に定められる分岐流路側の層流幅に、粒子(の重心の位置)が含まれるかどうかによって当該粒子が分岐流路側に分離されるかどうかが決定されるということである。分岐流路側の層流の一部が分岐流路に吸収された後は、主流路側の層流の一部が分岐流路側に補われ、次の分岐点において同様の分離現象が発生する。したがってこれらの層流は互いに交わらないわけではなく、常に補完される関係にある。このことは一般的な層流の定義とは異なる意味を含んでいる。   In addition, the term “laminar flow” in this specification means a flow in which a turbulent flow or a vortex flow is not generated in a direction different from the direction suitable for the original purpose, and a plurality of flows from different inlets. It does not necessarily mean a general laminar flow phenomenon in which an interface is formed between the two layers and proceeds without crossing each other. The purpose of the system of the present invention is the separation and extraction of particles contained in the fluid, which is realized by separating a part of the fluid traveling in the main flow path to the branch flow path side. In other words, at the branch point between the main flow path and the branch flow path, it is divided into a flow that goes straight through the main flow path and a flow that changes direction toward the branch flow path, and these different flows travel along the same main flow path. For the sake of convenience, it may be expressed as “laminar flow”. The ratio of the flow rate of the flow that goes straight through the main flow path and the flow absorbed by the branch flow path side is strictly determined by the ratio of the resistance values of the respective flow paths. This means that a fluid component having a certain width travels to the branch channel side. It is convenient to express the flow toward the branch flow path having a certain width as “laminar flow on the branch flow path” and the flow straight on the main flow path as “laminar flow on the main flow path”. The greatest feature of the particle separation in the fluid by the system of the present invention depends on whether or not the particle (the position of the center of gravity) is included in the laminar flow width on the side of the branch flow path strictly determined by the ratio of the flow path resistance values. It is determined whether or not the particles are separated to the branch flow path side. After a part of the laminar flow on the branch channel side is absorbed by the branch channel, a part of the laminar flow on the main channel side is supplemented to the branch channel side, and the same separation phenomenon occurs at the next branch point. Therefore, these laminar flows do not intersect with each other, and are always in a complementary relationship. This has a different meaning from the general definition of laminar flow.

本発明における体液系溶液等の生物学的成分は、汗、血液、精液、骨髄液、胸水、浸出液、リンパ液、尿、糞便、脳脊髄液、唾液、歯周周辺の浸出液等生体より得られるもの、農薬検査、食中毒検査用調整溶液、雨水、上下水道水等が示され、更に細胞懸濁液の様な細胞を含む、又は、核酸や、蛋白質、細胞内容物、細菌、微生物、ウィルスを含む溶液も含まれる。
当該溶液には、その粘性、流路の大きさ形状によって量を調整する為、生理食塩水等による希釈液を加えて調整するステップも含まれる。
本発明における分離抽出部は、例えば、物理的駆動、流体を、シリンジに充填した液体、空気を介した加圧型ポンプによる駆動や、圧電体の変位による液体が収容された容器の容積変化を行わせるポンプにより、流体に好ましくは一方向の流れを形成して粒子を運ぶと共に、主流路の側面に分岐流路を接続し、当該分岐流路に進入する層流の幅を各流路の抵抗値の比によって制御することにより、粒子の混入が生じない、例えば血液であれば液体成分の抽出を行ったり、外部磁力、電気力により細胞を補足、分別したりする構成、好ましくは、流体力学的に特定の細胞を分岐流路で分岐移動させて補足する構成等が例示される。
Biological components such as bodily fluid solutions in the present invention are obtained from a living body such as sweat, blood, semen, bone marrow fluid, pleural effusion, exudate, lymph, urine, feces, cerebrospinal fluid, saliva, and periodontal exudate. , Pesticide testing, food poisoning adjustment solution, rain water, water and sewage water, etc., and also contains cells such as cell suspension, or contains nucleic acids, proteins, cell contents, bacteria, microorganisms, viruses Solutions are also included.
In order to adjust the amount of the solution according to its viscosity and the size and shape of the flow path, a step of adjusting by adding a diluting solution such as physiological saline is included.
The separation and extraction unit according to the present invention performs, for example, physical drive, liquid filled in a syringe, drive by a pressurized pump via air, or volume change of a container containing liquid by displacement of a piezoelectric body. The flow of the fluid preferably forms a unidirectional flow in the fluid to carry the particles, and a branch channel is connected to the side of the main channel, and the width of the laminar flow entering the branch channel is set to the resistance of each channel. Controlled by the ratio of values, particle mixing does not occur. For example, in the case of blood, liquid components are extracted, and cells are captured and separated by external magnetic force or electric force, preferably fluid mechanics. In particular, a configuration in which a specific cell is supplemented by branching and moving in a branch channel is exemplified.

メッシュなどの構造物のサイズと粒子のサイズの大小関係によって粒子をサイズ分離する一般的なフィルタと異なり、本発明の層流の幅によって粒子のサイズ分離を行う方式では、構造物のサイズは必ずしも分離したい粒子サイズの閾値以下である必要はない。例えば分岐流路の入口の幅が20μmであっても、分岐流路側の層流の幅が1μmであるように設計しておけば、2μmの粒子は20μm幅の分岐流路に入ることができない。このことは本発明の非常に大きな特長であり、数十μm程度の比較的製作しやすい物理構造を用いて、数μmの極めて微細な差異を有する粒子群を分離できるということである。これにより、第一の課題として前述した、数マイクロメートルレベルの精度管理は必要なくなり、チップの生産性を飛躍的に向上させることができる。あらためて本発明で用いられる流路構成の特徴は、1から3のようになる。
1.主流路の側方に接続された分岐流路が存在する構造を有し、主流路と分岐流路に進行する各流量を制御することにより分岐流路側に進行する流れの幅を決定すること、
2.前記主流路と分岐流路に進行する各流量を制御する手段が、主流路と分岐流路の流路抵抗値の比によるものであること、
3.前記分岐流路側に進行する流れの幅を分岐流路の幅よりも小さくすることにより、粒子のサイズによる分離の閾値を分岐流路の幅よりも小さく設定することができること、
前記分岐流路側に進行する流れの幅は、分岐流路の幅の半値以下であること、
Unlike a general filter that separates particles according to the size relationship between the size of the structure such as a mesh and the size of the particle, the size of the structure is not always the same in the method of separating the particles according to the laminar flow width of the present invention. It is not necessary to be below the threshold value of the particle size to be separated. For example, even if the width of the entrance of the branch channel is 20 μm, if the width of the laminar flow on the side of the branch channel is designed to be 1 μm, 2 μm particles cannot enter the branch channel of 20 μm width. . This is a very significant feature of the present invention, and it is possible to separate a group of particles having a very fine difference of several μm using a physical structure that is relatively easy to manufacture of about several tens of μm. This eliminates the need for accuracy management at the level of several micrometers as described above as the first problem, and can dramatically improve chip productivity. The characteristics of the flow path configuration used in the present invention are as follows.
1. Having a structure in which there is a branch channel connected to the side of the main channel, and determining the width of the flow proceeding to the branch channel by controlling each flow rate proceeding to the main channel and the branch channel,
2. The means for controlling each flow rate proceeding to the main channel and the branch channel is based on the ratio of the channel resistance values of the main channel and the branch channel,
3. By making the width of the flow proceeding to the branch flow channel side smaller than the width of the branch flow channel, the separation threshold based on the particle size can be set smaller than the width of the branch flow channel,
The width of the flow traveling toward the branch channel is not more than half the width of the branch channel;

なお、主流路に接続される分岐流路の数は、1本よりは複数本存在する方が好ましい。分岐流路側の層流に含まれる同程度のサイズの粒子の数が多い場合、本来であれば分岐流路側の層流に入ることのできる粒子が、粒子間の干渉により入ることができず、分岐流路側に分離されない現象が発生するため、同サイズの分離閾値を有する分岐流路を複数用意することにより、確実に粒子を設計通りの分岐流路へ進行させることができるようになる。これは確率的に決定される内容であるが、例えば1ml中に存在する粒子数nに対し、この粒子を分離させる分岐流路をlognから20logn(logは10を底とする対数)の範囲で存在させればよい。   In addition, it is more preferable that the number of branch flow paths connected to the main flow path is more than one. If there are a large number of particles of the same size included in the laminar flow on the branch flow path side, particles that can enter the laminar flow on the branch flow path side cannot enter due to interference between the particles, Since a phenomenon that is not separated on the branch flow path side occurs, by preparing a plurality of branch flow paths having the same size separation threshold, it is possible to reliably advance the particles to the designed branch flow path. This is a content that is determined probabilistically. For example, for a number n of particles existing in 1 ml, a branch flow path for separating the particles is in a range of logn to 20 logn (log is a logarithm with 10 as the base). It only has to exist.

本発明における分析操作手段は、流路面あるいは分岐先の液溜め等に抗体、核酸等を直接定着させて蛍光あるいは電流値といったシグナルを得る方法の他、例えば、イムノクロマト試験片、発色指示試薬を含む試験片、センサー、計数カウンター、分光光度計、カメラ、イメージセンサー、フォトダイオード、レーザー光等を単独あるいは適宜組み合わせるなどして利用することが例示される。抗原抗体反応や核酸のハイブリダイゼーションを利用して粒子を補足する場合、液溜め等に目的とする粒子を補足するように抗体、核酸等を定着させておくか、あるいは、液溜め等に目的以外の粒子を補足するように抗体、核酸等を定着させ、さらに下流の出口部分から目的とする粒子のみが回収されるようにしておくという2つの方式が存在する。また、いずれの粒子もチップ内部に補足せず、ビーズなどを付与した抗体、核酸等が分離後のサンプルの特定粒子にのみ付着するようにすることで、出口から回収される各粒子サイズを変更し、あらためてサイズ分離を行ってもよい。このように、粒子サイズで分離する原理を利用する場合、本来の粒子サイズそのものではなく、人工的に修飾物を粒子に結合させることで得られる複合的な粒子サイズに基づいて分離を行う、粒子の複合体(例えば細胞塊など)のサイズに基づいて分離を行う、鎖状に連なった粒子の複合体の長さに基づいて分離を行う、といったことも可能であり、これらの目的に合わせて適宜流路パターンを設計して適用すればよい。これらの情報は、例えば、発色情報、移動位置情報、蛍光情報、大きさ情報、その他の形状情報、シーケンス情報、結合の有無等の状態情報、ビーズに結合した状態で生じる免疫沈降情報、沈降の有無情報、電荷の有無、強弱、極性等の情報、磁性の有無、強弱、極性等の情報、濃度情報、温度情報、歪み情報、粘度情報等であり、コンピュータ処理され、インターネット等による広域通信網により、生活習慣の指導、生活習慣病等の早期発見、改善指導を受けるシステムにも供される。詳細を表1に示した。
表1について、説明する。
The analysis operation means in the present invention includes, for example, an immunochromatographic test strip and a color development indicator reagent in addition to a method of obtaining a signal such as fluorescence or current value by directly fixing an antibody, a nucleic acid or the like on a flow path surface or a branch destination reservoir. Examples include using a test piece, a sensor, a counter, a spectrophotometer, a camera, an image sensor, a photodiode, a laser beam, or the like alone or in combination. When capturing particles using antigen-antibody reaction or nucleic acid hybridization, fix the antibody, nucleic acid, etc. so that the target particle is captured in the liquid reservoir, or other than the intended purpose in the liquid reservoir. There are two systems in which antibodies, nucleic acids and the like are fixed so as to capture the particles, and only the target particles are recovered from the downstream outlet portion. In addition, the size of each particle collected from the outlet can be changed by not allowing any particles to be captured inside the chip, but allowing the antibody, nucleic acid, etc., to which beads are attached, to adhere only to the specific particles of the sample after separation. However, size separation may be performed again. Thus, when using the principle of separation by particle size, particles are separated based on the composite particle size obtained by artificially binding the modified product to the particles, not the original particle size itself. It is also possible to perform separation based on the size of the complex (for example, a cell mass) or separation based on the length of the complex of chained particles. An appropriate flow path pattern may be designed and applied. These information includes, for example, color information, movement position information, fluorescence information, size information, other shape information, sequence information, state information such as the presence or absence of binding, immunoprecipitation information generated in the state of binding to beads, sedimentation Presence / absence information, presence / absence of charge, strength / polarity information, magnetic presence / absence / strength / polarity information, concentration information, temperature information, strain information, viscosity information, etc. Thus, it is also provided for a system for receiving lifestyle guidance, early detection of lifestyle-related diseases, and improvement guidance. Details are shown in Table 1.
Table 1 will be described.

サンプル:血液
分離対象:血漿
適用分野:臨床検査
例1:酵素電極法による、グルコース、乳酸、クレアチニン等の測定
例2:イオン選択性電極法による、Na+, K+, Cl-の測定
例3:水素イオン選択性電極法による、pHの測定
例4:クラーク型電極法による、血中酸素濃度の測定
例5:免疫抗体反応(ELISA、ラテックス免疫比濁法、金コロイド凝集法、オクタロニー法など)による各種血漿蛋白抗原(サイトカイン類、アルブミン、コラーゲン、CRPなど)または血中抗体(IgA, IgD, IgE, IgG, IgM、抗ウィルス抗体、抗細菌抗体)の測定
サンプル:血液
分離対象:リンパ球
適用分野:臨床検査
例1:T細胞、B細胞、NK細胞活性を測定
例2:細胞表面マーカー(CD抗原)及び、産生するサイトカイン類(Th1/Th2など)の解析
サンプル:血液
分離対象:赤血球
適用分野:臨床検査
例1:母体血液からの胎児由来の有核赤血球の分離回収
例2:赤血球の変形能の差異による分離
サンプル:血液
分離対象:循環腫瘍細胞
適用分野:臨床検査
例1:癌の転移の判定
Sample: Blood Separation target: Plasma Application field: clinical test Example 1: Measurement of glucose, lactic acid, creatinine, etc. by enzyme electrode method Example 2: Measurement of Na + , K + , Cl by ion selective electrode method Example 3 : Measurement of pH by hydrogen ion selective electrode method Example 4: Measurement of blood oxygen concentration by Clark type electrode method Example 5: Immunoantibody reaction (ELISA, latex immunoturbidimetric method, colloidal gold aggregation method, octalony method, etc.) ) Measurement of various plasma protein antigens (cytokines, albumin, collagen, CRP, etc.) or blood antibodies (IgA, IgD, IgE, IgG, IgM, antiviral antibodies, antibacterial antibodies) Sample: Blood Separation target: Lymphocytes Field of application: clinical test Example 1: Measure T cell, B cell, NK cell activity Example 2: Analysis of cell surface markers (CD antigen) and cytokines produced (Th1 / Th2 etc.) Sample: Blood Separation target: Red Application area: clinical test Example 1: Separation and recovery of nucleated red blood cells derived from fetus from maternal blood Example 2: Separation sample according to difference in deformability of red blood cells: Blood Separation target: Circulating tumor cells Application field: Clinical examination Example 1: Determination of cancer metastasis

サンプル:骨髄・血液
分離対象:造血幹細胞
適用分野:臨床、実験
例1:移植、実験等に使用する造血幹細胞、間葉系幹細胞の分離・濃縮。他の血球よりも大きいのでHDFで分離が可能で、存在頻度が非常に低い(0.004%)ため濃縮が有用。
Sample: Bone marrow / blood Separation target: Hematopoietic stem cells Application field: clinical, experiment Example 1: Separation and concentration of hematopoietic stem cells and mesenchymal stem cells used for transplantation, experiments, etc. Since it is larger than other blood cells, it can be separated with HDF, and its presence is very low (0.004%), so concentration is useful.

サンプル:組織
分離対象:目的の細胞
適用分野:実験
例1:肝臓組織から実質細胞と非実質細胞を大きさの違いを利用して分離・濃縮(Yamada, 2007)
サンプル:組織
分離対象:幹細胞
適用分野:臨床、実験
例1:移植、実験等に使用する組織幹細胞を分離・濃縮。他の細胞と大きさが異なるのでHDFで分離が可能で、存在頻度が低いため濃縮が有用。
サンプル:組織
分離対象:iPS細胞(人工多能性幹細胞)
適用分野:再生医療等
例1:組織から採取した細胞からiPS化した細胞のみを分離回収する。
例2:iPS細胞群から特定細胞に分化した細胞のみを分離回収する。
サンプル:培養細胞
分離対象:同調細胞
適用分野:実験
例1:細胞周期(G0/G1, S, G2/M期)ごとに大きさの違いを利用して分離・濃縮
Sample: Tissue Separation target: Target cell Application field: Experiment Example 1: Separation and concentration of parenchymal cells and non-parenchymal cells from liver tissue using the difference in size (Yamada, 2007)
Sample: Tissue Separation target: Stem cells Application field: Clinical, experiment Example 1: Isolation and concentration of tissue stem cells used for transplantation, experiments, etc. Since it is different in size from other cells, it can be separated by HDF, and its concentration is useful because it is not frequently present.
Sample: Tissue Separation target: iPS cells (artificial pluripotent stem cells)
Field of application: Regenerative medicine, etc. Example 1: Separate and collect only iPS cells from cells collected from tissues.
Example 2: Only cells differentiated into specific cells from the iPS cell group are separated and recovered.
Sample: Cultured cell Separation target: Synchronous cell Application field: Experiment Example 1: Separation and concentration using the difference in size for each cell cycle (G0 / G1, S, G2 / M phase)

サンプル:培養細胞
分離対象:アポトーシス細胞
適用分野:実験
例1:アポトーシス期にある細胞が小さくなることを利用して分離・濃縮または除去
サンプル:培養細胞
分離対象:細胞の死骸
適用分野:実験
例1:実験の妨げになる細胞死骸の除去
Sample: Cultured cells Separation target: Apoptotic cells Application field: Experiment Example 1: Separation / concentration / removal using the fact that cells in apoptotic phase become smaller Sample: Cultured cell Separation target: Cell dead body Application field: Experiment Example 1 : Removal of cell dead bodies that hinder the experiment

サンプル:酵母
分離対象:同調細胞
適用分野:実験
例1:細胞周期(G0/G1, S, G2/M期)ごとに大きさの違いを利用して分離・濃縮
サンプル:細菌
分離対象:目的の細菌
適用分野:実験、検査
例1:分裂段階ごとに、大きさの違いを利用した分離・濃縮
Sample: Yeast Separation target: Synchronized cells Field of application: Experiment Example 1: Separation / concentration using the difference in size for each cell cycle (G0 / G1, S, G2 / M phase) Sample: Bacteria Separation target: Target Bacteria Field of application: Experiment, inspection Example 1: Separation / concentration using size differences at each division stage

サンプル:飲用水、下水、環境水
分離対象:真菌、細菌、浮遊粒子状物質
適用分野:水質検査、衛生管理
例1:汚染度の測定・検査
サンプル:飲用水、下水、環境水
分離対象:病原性微生物
適用分野:水質検査、衛生管理
例1:クリプトスポリジウム・オーシスト(病原性原虫)の検出。濃縮
Sample: Drinking water, sewage, environmental water Separation target: Fungus, bacteria, suspended particulate matter Application field: Water quality inspection, hygiene management Example 1: Pollution degree measurement / inspection sample: Drinking water, sewage, environmental water Separation target: pathogen Application areas: Water quality inspection, hygiene management Example 1: Detection of Cryptosporidium oocysts (pathogenic protozoa). concentrated

Figure 2011013208

なお、数ナノメートル単位で微細構造を形成させることが技術的に可能となった現在では、流路形成時に検出対象を検出するための微細構造を同時に形成することにより、とくに流路形成後に検出のための分子等を定着あるいは付与する行程を不要とすることも可能である。例えば検出したいタンパク質あるいは核酸、細胞等と特異的に結合する構造を、抗体あるいは核酸を後から流路に定着させるのではなく、流路構造の一部として直接形成するといった方法が例示される。
その他、分析を行う対象として
抗原抗体反応による免疫計測、細菌、白血球の測定による感染症等の各種疾病、コ
レステロール、血糖等の成分値の測定、その他、表1参照 が例示される。
Figure 2011013208

In addition, now that it is technically possible to form a fine structure in units of several nanometers, it can be detected especially after the flow path is formed by simultaneously forming a fine structure to detect the detection target when the flow path is formed. It is possible to eliminate the process of fixing or imparting molecules for the purpose. For example, a structure that specifically binds to a protein, nucleic acid, cell, or the like to be detected is directly formed as a part of the flow channel structure instead of fixing the antibody or nucleic acid to the flow channel later.
In addition, examples of the subject to be analyzed include immunoassay by antigen-antibody reaction, various diseases such as infectious diseases by measurement of bacteria and leukocytes, measurement of component values such as cholesterol and blood glucose, and others, see Table 1.

本発明は、例えば、主流路に対し、その一方、又は両方に主流路に対して垂直または斜方に、延びた分岐流路とで形成される液体成分分離抽出部を有する検体分離部と当該液体成分分離抽出された分岐流路部に測定対象となる標識付きの遊離抗体を配置した遊離抗体配置部と、その後方に、固定された抗体を配置する固定部を形成して、当該固定部で標識の濃度、数を測定する測定部を形成する一体化した担体の組み合わせが示される。
又、更に、主流路と分岐流路の組み合わせにより、粒径サイズの異なる粒子の弁別が可能であるが、本発明は、更に分岐流路のサイズでは分離できない同じサイズであるが異なる性質を備えた例えば有核赤血球と白血球を分別することを、赤血球用抗体を用いた分離部を設けた1乃至複数の担体を示す。
即ち、主流路に対し垂直または斜方に分岐し、成熟(無核)赤血球を分岐除去するサイズを有する主流路及び分岐流路より構成される分離部、その後方の主流路又は分岐流路に赤血球と特異的に結合する抗体であって、金、プラチナ、磁石成分、蛍光成分等よりなるコロイド粒子等で形成される標識と結合した遊離抗体を貯留する貯留部、及びその後段に前記抗体を固定した膜が配置された固定部を形成することで、成熟赤血球を分離した後のおおよそ同サイズの粒子から、有核赤血球を補足し取り出す又は、検出することができる。
検出手法は、表面プラズモン共鳴質量分析装置、その他、標識に応じた分析装置を用いても良い。
The present invention includes, for example, a sample separation unit having a liquid component separation / extraction unit formed by a branch channel extending in a direction perpendicular to or oblique to the main channel, or both of the main channel and the main channel. A free antibody placement part in which a labeled free antibody to be measured is placed in a branched flow path part that has been separated and extracted from a liquid component, and a fixed part in which the fixed antibody is placed behind the free antibody placement part. The combination of integrated carriers forming a measuring part for measuring the concentration and number of labels is shown.
Furthermore, the combination of the main flow channel and the branch flow channel enables the discrimination of particles having different particle sizes, but the present invention further has the same size but different properties that cannot be separated by the size of the branch flow channel. For example, the separation of nucleated red blood cells and white blood cells is indicated by one or more carriers provided with a separation unit using an antibody for red blood cells.
That is, the main channel or branch channel, which is branched from the main channel perpendicularly or obliquely, has a size that branches and removes mature (nuclear) red blood cells, and a branch channel. An antibody that specifically binds to red blood cells, and stores a free antibody that is bound to a label formed of colloidal particles made of gold, platinum, a magnet component, a fluorescent component, and the like, and the antibody in the subsequent stage. By forming a fixed part in which the fixed membrane is arranged, nucleated red blood cells can be captured and detected or detected from particles of approximately the same size after separating the mature red blood cells.
As a detection method, a surface plasmon resonance mass spectrometer or other analyzer according to the label may be used.

有核赤血球の場合、成人の末梢血から検出される検出数、その存在によっては、貧血や白血病などの各種疾病に関係するため、上述した組み合わせは、免疫診断の一例となるものである。
有核赤血球の細胞膜表面抗原と結合する抗体は、赤血球の細胞膜抗原に対する抗体と同じであれば良く、例えば、GlycophorinA(BD Bioscience Pharmingen社製)、Band3,Anion Exchanger1(Santa Cruz社製)、common Leukocyte Antigen(BD Bioscience Pharmingen社製)、グリコシルーホスファチジルイノシトール(GPI)結合型単鎖膜糖蛋白、Epsilon-globlin(Europa Bioproducts,UK社製)、Transferrin Receptor(BD Bioscience Pharmingen社製)、Integrin-Associated protein(BD Bioscience Pharmingen社製)、Thrombospondin receptor、Complement receptor1( BD Bioscience Pharmingen社製 )が示される。尚、有核赤血球を検出する為の組み合わせは、これに限らず、例えば、上記抗体を固定した固定部のみとし、通過後、金、プラチナ、磁性を備えたコロイド粒子を標識として結合した遊離抗体を改めて上記固定部に供給し更に、その後、生理食塩水等で形成される洗浄を目的とした溶液を流すような構成であってもよい。当該構成は、大量の不要な無核の赤血球を、主流路に検体を流すだけで、分離除去でき、更に、粒子サイズでは検出不可能な希少細胞を抗原抗体反応を用いて分離検出することで、各種診断を可能とする。
In the case of nucleated red blood cells, the number of detections detected from the peripheral blood of adults and the presence thereof are related to various diseases such as anemia and leukemia. Therefore, the above-described combination is an example of immunodiagnosis.
The antibody that binds to the cell membrane surface antigen of nucleated erythrocytes may be the same as the antibody against the cell membrane antigen of erythrocytes. For example, Glycophorin A (BD Bioscience Pharmingen), Band 3, Anion Exchanger 1 (Santa Cruz), common Leukocyte Antigen (BD Bioscience Pharmingen), glycosyl-phosphatidylinositol (GPI) -linked single chain membrane glycoprotein, Epsilon-globlin (Europa Bioproducts, UK), Transferrin Receptor (BD Bioscience Pharmingen), Integrin-Associated protein (BD Bioscience Pharmingen), Thrombospondin receptor, Complement receptor 1 (BD Bioscience Pharmingen) are shown. In addition, the combination for detecting nucleated red blood cells is not limited to this. For example, a free antibody in which only the fixing part to which the above antibody is fixed is used, and after passing, the colloidal particles having gold, platinum and magnetism are bound as a label. It may be configured such that the solution is supplied again to the fixing portion and then a solution formed with physiological saline or the like is flowed. In this configuration, a large amount of unnecessary anucleated red blood cells can be separated and removed simply by flowing a sample through the main channel, and furthermore, rare cells that cannot be detected by particle size are separated and detected using an antigen-antibody reaction. Various diagnostics are possible.

本発明における物理的な駆動手段は、例えば、物理的駆動、流体を、シリンジに充填した液体、空気を介した加圧型ポンプによる駆動や、圧電体の変位による液体が収容された容器の容積変化を行わせるポンプが例示され、好ましくは、担体と1カ所で接続して駆動源として利用する。   The physical drive means in the present invention includes, for example, physical drive, liquid filled in a syringe, drive by a pressurized pump via air, and volume change of a container in which liquid is accommodated by displacement of a piezoelectric body A pump that performs the above-described operation is exemplified, and is preferably used as a drive source by being connected to the carrier at one point.

マイクロ流路への送液手段として最も一般的なシリンジポンプを用いる場合、課題として前述したように、シリンジとチップをチューブ等で接続する際に、気泡が混入しやすいという問題点がある。チップの材質がポリジメチルシロキサン(PDMS)のように空気を含みやすいものであれば、事前にチップを真空化処理しておくことで、チップ内に検体とともに導入された空気がチップに吸収されるため、この課題を解消することができる。 ただし、アクリル樹脂のように堅い材料ではこのような効果は期待できないため、別の手段が必要となる。例えば図17のように、混入した空気を除去するための流路を設ける方法が一例である。すなわち、主流路1701から分岐する分岐流路群1702の上流側に、空気除去流路1703を設ける。主流路1701内の流体は、図中、左から右へ流れる。 空気除去流路1703は脱気口1704へと通じている。空気除去流路1703の抵抗値を分岐流路群1702の抵抗値よりも十分小さくなるように設計すれば、チップに導入されたほとんどの液体は空気除去流路1703側へ流れることになり、混入した空気も脱気口1704から除去される。空気の除去が完了した段階で脱気口1704を栓などで閉じれば、空気除去流路1703側の抵抗値は無限大、すなわち流路がない状態と同等となり、主流路1701および分岐流路群1702の方へ流れが進行し、設計通りの分離処理が行われるようになる。このようにして、気泡の混入の課題を解決することができる。   When the most common syringe pump is used as a means for feeding liquid to the microchannel, as described above, there is a problem that bubbles are easily mixed when the syringe and the chip are connected by a tube or the like. If the material of the chip is likely to contain air, such as polydimethylsiloxane (PDMS), the air introduced together with the specimen into the chip is absorbed by the chip by vacuuming the chip in advance. Therefore, this problem can be solved. However, such an effect cannot be expected with a hard material such as an acrylic resin, so another means is required. For example, as shown in FIG. 17, a method of providing a flow path for removing mixed air is an example. That is, the air removal channel 1703 is provided on the upstream side of the branch channel group 1702 that branches from the main channel 1701. The fluid in the main channel 1701 flows from left to right in the figure. The air removal channel 1703 communicates with the deaeration port 1704. If the resistance value of the air removal flow path 1703 is designed to be sufficiently smaller than the resistance value of the branch flow path group 1702, most of the liquid introduced into the chip will flow to the air removal flow path 1703 side. The removed air is also removed from the deaeration port 1704. If the deaeration port 1704 is closed with a stopper or the like when air removal is completed, the resistance value on the air removal channel 1703 side is infinite, that is, equivalent to a state where there is no channel, and the main channel 1701 and the branch channel group The flow advances toward 1702, and the separation process as designed is performed. In this way, the problem of air bubble mixing can be solved.

本発明における体液系溶液調整入力部、分離抽出部、分析操作手段の全部又は一部は少なくとも一つの担体上に凹部として形成され、上からシートまたは必要箇所に液溜め構造を形成させた部材を蓋として接合したものが示されるが、これに限らず、スルーホールにより上下に連通して積層したものであってもよい。担体の材質は、例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、アクリル、シリコーン等が例示される。   All or part of the body fluid system solution adjustment input unit, separation / extraction unit, and analysis operation means in the present invention is formed as a recess on at least one carrier, and a member in which a liquid storage structure is formed on a sheet or a necessary portion from above is provided. Although what was joined as a lid | cover is shown, not only this but the thing laminated | stacked up and down by the through hole may be used. Examples of the material of the carrier include polydimethylsiloxane (PDMS), acrylic, and silicone.

更に本発明は、マイクロ流路における層流を利用して、粒子の移動を制御する体液を入力部、前記体液を、一方向へ層流状態で移動させるための駆動手段、前記駆動手段の駆動により、移動した流体内の、粒子を分岐させない程度の大きさを備えた流路A、前記流体内の粒子の大きさにより目的とする大きさの粒子を分岐させる流路B、前記各流路で得られた体液流体から、目的とする情報を得るための分析操作部を備えた生物学的操作システムにより、層流駆動が可能な一方向への駆動源と、その他、流路パターン及び目的とする反応を得る操作領域との組み合わせ構成により、取り扱いが、簡便でありながら、様々な診断目的が満足できるデバイスも実現できる。   Furthermore, the present invention uses a laminar flow in a microchannel to input a body fluid for controlling the movement of particles, a driving unit for moving the body fluid in a laminar flow state in one direction, and driving the driving unit The flow path A having a size that does not cause the particles to branch in the moved fluid, the flow path B that branches the particles having a target size depending on the size of the particles in the fluid, and the flow paths. A biological operation system equipped with an analytical operation unit for obtaining target information from the body fluid fluid obtained in step 1, a unidirectional drive source capable of laminar flow drive, and a flow path pattern and purpose With the combined configuration with the operation region that obtains the reaction, it is possible to realize a device that can be easily handled and satisfy various diagnostic purposes.

層流を積極的に利用することの第一の利点としては、検出対象物を一つの層流内に閉じ込めることが可能であるため、検出対象物の流れよりも流路の物理的な幅を大きくすることができることである。例えば本発明の一実施例としては、試料の層流幅が4マイクロメートル未満であって、流路幅は50マイクロメートルとしている場合もある。これにより、細胞等流路に吸着しやすい粒子を多く含有する試料であっても、流路が詰まって使用できなくなるといった問題を防ぐことができる。また、流路幅を大きくすることができるということは、それだけ流路を形成する技術的な難易度が低くなり、低コストで安定した流路デバイスを製造することが容易になる。   The first advantage of actively using laminar flow is that the detection object can be confined within a single laminar flow, so that the physical width of the flow path is greater than the flow of the detection object. It can be enlarged. For example, in one embodiment of the present invention, the laminar flow width of the sample may be less than 4 micrometers and the flow path width may be 50 micrometers. Thereby, even if it is a sample containing many particles which are easy to adsorb | suck to flow paths, such as a cell, the problem that a flow path is clogged and it becomes impossible to use can be prevented. In addition, the fact that the flow path width can be increased reduces the technical difficulty of forming the flow path, and it is easy to manufacture a stable flow path device at low cost.

第二の利点としては、試料を層流の幅に閉じ込めることにより、試料を濃縮することが可能になるということである。実際には後述するように、層流に閉じ込めた試料からさらに特定のサイズ範囲の粒子を分級する手段を備えることにより、単に分級を行うのみならず、そのサイズ範囲の粒子を濃縮して収集することが確実に実行されるようになる。生体試料であれば、白血球、幹細胞、癌マーカー物質等、もともと存在頻度の低い検出対象を濃縮して収集することにより、それらを検出するための蛍光シグナル等を強化することができ、高感度で確実な検出系を実現させることが可能になる。
本発明における体液系溶液は、汗、血液、精液、骨髄液、胸水、浸出液、唾液、歯周周辺の浸出液等生体より得られるもの、その他細胞懸濁液、農薬混入食品溶液、食中毒細菌検査用溶液、水道水、排水、雨水、測定機械器具用標準球等も測定対象物として含まれるものとする。
A second advantage is that the sample can be concentrated by confining the sample to the laminar flow width. In fact, as will be described later, by providing means for classifying particles in a specific size range from a sample confined in a laminar flow, not only classification but also concentration and collection of particles in that size range are collected. Will surely be implemented. If it is a biological sample, it is possible to enhance the fluorescent signal for detecting them by concentrating and collecting the detection target, such as leukocytes, stem cells, cancer marker substances, etc. A reliable detection system can be realized.
The bodily fluid solution in the present invention is obtained from a living body such as sweat, blood, semen, bone marrow fluid, pleural effusion, exudate, saliva, periodontal exudate, other cell suspension, agricultural chemical-contaminated food solution, food poisoning bacteria test Solutions, tap water, drainage, rainwater, standard balls for measuring instruments, etc. shall also be included as objects to be measured.

本発明における駆動手段は、少なくとも流路の断面の大きさに合わせた大きさを流体が層流状態で流れるような駆動力をあたえるものであればよく、例えば、手押し型のシリンジ、シリンジポンプ駆動のシリンジ、浸透圧用マイクロポンプ等、で流路内の流体を移動させるための駆動力が形成されればよく、空気、窒素等の気体を介したポンプ駆動が例示される。
本発明における層流は、一つの流れの他、複数の流れを重ねたような流れを利用しても良い。この場合、異なる種類の体液を同時に運び、途中障害物を形成して分岐させ、分岐した層流に対し更に十字型の分岐流路により分離検査するなどして、多数の種類の粒子について操作するものであっても良い。
本発明における流路は、主流路に対し、目的とする粒子の分級、粒子を分級させない為の流路を分岐して形成するものであって、例えば、十字路又はT字路状の直交した流路形態をそなえたものが好ましい。
The driving means in the present invention may be any means that provides a driving force that allows the fluid to flow in a laminar flow state at least in accordance with the cross-sectional size of the flow path. For example, a hand-held syringe, a syringe pump drive The driving force for moving the fluid in the flow path may be formed by a syringe, a micro pump for osmotic pressure, etc., and pump driving via a gas such as air or nitrogen is exemplified.
The laminar flow in the present invention may use a flow in which a plurality of flows are stacked in addition to a single flow. In this case, different types of bodily fluids are transported at the same time, and obstacles are formed on the way to branch, and the branched laminar flow is further separated and inspected by a cross-shaped branch flow path to operate on many types of particles. It may be a thing.
The flow path in the present invention is formed by branching a target particle classification and a flow path for preventing particles from being classified with respect to the main flow path. For example, a cross flow or a T-shaped cross flow Those having a road form are preferred.

即ち、非特許文献2(M.Yamada、M.Seki、LabChip、2005,5,1233-1239)で示す文献のFig.2で示す十字状の流路と、層流及び粒子の関係におけるハーゲンポワズイユの式等をもちいて得られる壁面からの距離(仮想的な幅)w1と粒子の大きさとの関係に基づいた分岐流路への取り込みを利用する。
ここで示す仮想的な幅w1は、層流状態における壁面からの距離であり、液体の粘度、分岐流路の深さ、幅及び長さから決定される分岐流路抵抗値と、分岐流路間の主流路の深さ、幅及び長さから決定される主流路抵抗値と、の関係から、求められるものであり、目的に応じて分岐流路、主流路の大きさが選択的に決定される。
本発明は、主流路の条件と主流路の側面に形成した流路の諸条件から、全く粒子をとりこまない流路、目的とする粒子を取り込む流路、それ以外の粒子を取り込む流路の3つを形成するものであり、
本発明が、赤血球、白血球等の血液細胞を粒子として用いる場合の、主流路の口径は、20μm〜50μmが好ましく、分岐流路であって、粒子を取り込まない流路は、10μm〜20μm、赤血球を取り込む流路の口径は、15μm〜40μm等が好ましい。
That is, in the literature shown in Non-Patent Document 2 (M. Yamada, M. Seki, LabChip, 2005, 5, 1233-1239), FIG. Based on the relationship between the particle size and the distance (virtual width) w1 from the wall surface obtained by using the Hagen-Poiseuille equation in the relationship between the cross-shaped flow path shown in FIG. Use uptake into branch channel.
The virtual width w1 shown here is the distance from the wall surface in the laminar flow state, the branch channel resistance value determined from the viscosity of the liquid, the depth, width and length of the branch channel, and the branch channel It is obtained from the relationship with the main channel resistance value determined from the depth, width and length of the main channel between them, and the size of the branch channel and main channel is selectively determined according to the purpose Is done.
The present invention is based on the conditions of the main flow path and the conditions of the flow paths formed on the side surfaces of the main flow path, the flow path that does not capture particles at all, the flow path that takes in target particles, and the flow path that takes in other particles. Forming three,
When the present invention uses blood cells such as red blood cells and white blood cells as particles, the diameter of the main flow path is preferably 20 μm to 50 μm, and the flow path that is a branched flow path and does not take in particles is 10 μm to 20 μm, red blood cells The diameter of the flow path for taking in is preferably 15 μm to 40 μm or the like.

本発明における情報を取得する領域としては、得られる液体、血球等の検体に応じて適宜選択されるものであるが、
本発明は、情報取得領域が検査主体の領域とする他、例えば、バイオリアクターの構成を備え、特定の細胞に対し、体外免疫を行う領域を設定するものであってもよい。
本発明は、体液の他、目的とする細胞を含む懸濁液等を用いる場合もある。
更に、本発明における粒子の対象は、血球、血小板に限らず、微生物、蛋白質、核酸 等にも粒子の対象は、血球、血小板に限らず、微生物、蛋白質、核酸、ウィルス、真菌、原虫、細菌等にも及び、結果、本発明の適用範囲は、体液分析、免疫分析、感染症の診断、細胞の培養、体外免疫用の細胞分離他、表1が例示される。
又、本発明は、工業的手法における真球の分離も可能である、即ち、顕微鏡分野で用いられる標準球となる所定の大きさを持つより真球に近い球体の分別も可能であり、比較対象となる標準球体の分級にも利用可能である。
即ち、球体を含む媒体を調整入力する成分調整入力部、
前記成分調整入力部に調整入力された調整液内の目的の球体を分離抽出する分離抽出部、前記分離抽出部でえられた球体を分析操作し真球特定情報を出力するための分析操作手段を備えた担体を備えるものであっても良い。
前記媒体は、球体に対し不活性な液体が好ましく、当該球体のなかから電子顕微鏡等の測定機器に使用される標準球としての真球が分離され取得できる。
The region for acquiring information in the present invention is appropriately selected according to the obtained sample such as liquid, blood cell,
In the present invention, the information acquisition region may be a region mainly subject to examination, for example, a bioreactor configuration may be provided, and a region for performing in vitro immunity against specific cells may be set.
The present invention may use a suspension containing a target cell in addition to a body fluid.
Furthermore, the target of particles in the present invention is not limited to blood cells and platelets, and the target of particles of microorganisms, proteins, nucleic acids, and the like is not limited to blood cells and platelets, and microorganisms, proteins, nucleic acids, viruses, fungi, protozoa, bacteria As a result, the scope of application of the present invention is exemplified by Table 1, including body fluid analysis, immunoassay, diagnosis of infectious diseases, cell culture, cell separation for in vitro immunization, and the like.
In addition, the present invention enables separation of true spheres in industrial methods, that is, separation of spheres closer to true spheres having a predetermined size, which is a standard sphere used in the field of microscopy, is also possible. It can also be used to classify target standard spheres.
That is, a component adjustment input unit for adjusting and inputting a medium including a sphere,
A separation / extraction unit that separates and extracts a target sphere in the adjustment liquid that has been adjusted and input to the component adjustment input unit, and an analysis operation unit that analyzes the sphere obtained by the separation / extraction unit and outputs true sphere identification information It may be provided with a carrier provided with.
The medium is preferably a liquid inert to a sphere, and a true sphere as a standard sphere used in a measuring instrument such as an electron microscope can be separated and acquired from the sphere.

本発明は、担体上に体液系溶液調整入力部、分離抽出部、分析操作手段の全部又は一部を凹部として形成し、蓋をするなどして構成され、層流、方向変更流等の流れによって、処理することで、簡易でありながら正確な操作を実現する。
・ 又、層流を利用する際、主流路と分岐流路を十字又はT字に形成し、主流路に粒子を含む流体に層流を形成し、且つ主流路と分岐流路の流路の口径、長さ、及び流体の粘性の要件等から、液体程度の流体を分岐する流路、と目的とする粒子を分岐する流路、及び得られた検体から情報を得るための処理部等の組み合わせにより、駆動系が簡便な診断チップが得られる。分岐流路側の層流の幅を粒子の選別原理に利用することにより、主流路あるいは分岐流路の幅よりもはるかに小さい分離閾値を実現することができ、これによって比較的製造しやすい数十μm程度の流路を利用して、数μm以下の粒子のサイズ分離を行うことが可能になる。
・ 図2,図4で示す水力学的濾過(HDF)を利用するチップの場合は、ある大きさの粒子の“分離”と“濃縮”が可能であり、分離粒子に対しレーザーや電場などを必要とせずダメージが少ない点で特徴がある。

The present invention is configured by forming all or a part of the body fluid system solution adjustment input unit, the separation and extraction unit, and the analysis operation unit as a concave part on a carrier and capping the flow, such as laminar flow, direction change flow, etc. By processing, a simple but accurate operation is realized.
・ In addition, when using laminar flow, the main flow path and the branch flow path are formed in a cross or T shape, the laminar flow is formed in a fluid containing particles in the main flow path, and the flow paths of the main flow path and the branch flow path Based on the requirements of the aperture, length, fluid viscosity, etc., a flow path for branching fluid of a liquid level, a flow path for branching target particles, a processing unit for obtaining information from the obtained specimen, etc. By the combination, a diagnostic chip with a simple drive system can be obtained. By utilizing the laminar flow width on the branch flow path side for the particle selection principle, a separation threshold much smaller than the width of the main flow path or the branch flow path can be realized. Using a flow path of about μm, it becomes possible to perform size separation of particles of several μm or less.
・ In the case of the chip using hydrodynamic filtration (HDF) shown in Fig. 2 and Fig. 4, it is possible to "separate" and "concentrate" particles of a certain size. It is characterized in that it is not necessary and has little damage.

図1は本発明の一実施例を示した図である。(実施例1)FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Example 1 図2は本発明の他の実施例を示した図である。(実施例2)FIG. 2 is a view showing another embodiment of the present invention. (Example 2) 図3は、図2のX−X’断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line X-X ′ of FIG. 2. 図4は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例3)FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention. Example 3 図5は、本発明で使用されるマイクロ流路パターンの一例を示した図である。(実施例4)FIG. 5 is a diagram showing an example of a microchannel pattern used in the present invention. (Example 4) 図6は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例5)FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 5) 図7は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例5)FIG. 7 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 5) 図8は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例5)FIG. 8 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 5) 図9は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例5)FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 5) 図10は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例5)FIG. 10 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 5) 図11は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例5)FIG. 11 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 5) 図12は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例5)FIG. 12 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 5) 図13は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例5)FIG. 13 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 5) 図14は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例5)FIG. 14 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 5) 図15は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例6)FIG. 15 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 6) 図16は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例7)FIG. 16 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 7) 図17は、本発明で使用されるマイクロ流路パターンの一例を示した図である。FIG. 17 is a diagram showing an example of a microchannel pattern used in the present invention. 図18は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例4)FIG. 18 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 4) 図19は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例4)FIG. 19 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 4) 図20は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例5)FIG. 20 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 5) 図21は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例5)FIG. 21 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 5) 図22は、本発明の他の実施例を示した図である。(実施例6)FIG. 22 is a diagram showing another embodiment of the present invention. (Example 6)

本発明は、得ようとする情報により主流路と分岐流路のサイズは変化するが、少なくとも層流が形成される程度の大きさの流路と、得ようとする粒子のサイズに対応する流路及び粒子を取り込まず液体成分程度の液体を得ようとする流路を得る、くし歯型の流路構成と、分離した液体と発色反応させる情報取得部、白血球、造血幹細胞等の免疫細胞に、体外免疫を施し、所望の免疫物質を得るような構成の一部を形成しても良い。
白血球を分級した場合は、この白血球を計数することで、白血病、感染症等、各種疾病の診断をおこなう為の情報取得領域(詳細は図示せず)を担体上に備える場合もある。
本発明における層流は、中央が速度が速く、壁面に近くなるにつれて、速度が遅くなるものであり、途中側面に形成された分岐流路の口径の幅、深さ及び長さと、後段の主流路の口径の幅、深さ及び長さとの関係から、壁面からの粒子取り込み幅が決定され、この取り込み幅内におおよそ重心が入る粒子が分岐流路へ取り込まれる。
この取り込み幅を小さくすることで、粒子をとりこまず、液体のみを取り込むことが可能であり、その原理は非特許文献2(M.Yamada、M.Seki、LabChip、2005,5,1233-1239)の記載(Fig.2等)の通りである。
According to the present invention, the sizes of the main flow channel and the branch flow channel change depending on the information to be obtained, but the flow channel is at least large enough to form a laminar flow and the flow corresponding to the size of the particle to be obtained. A comb-shaped channel configuration that obtains a channel that does not take in the channel and particles and obtains a liquid of about the liquid component, an information acquisition unit that performs color reaction with the separated liquid, leukocytes, and immune cells such as hematopoietic stem cells Alternatively, a part of the configuration may be formed such that in vitro immunization is performed to obtain a desired immunity substance.
When leukocytes are classified, the leukocytes are counted to provide an information acquisition area (not shown in detail) on the carrier for diagnosis of various diseases such as leukemia and infectious diseases.
The laminar flow in the present invention has a high speed at the center and a slow speed as it approaches the wall surface. The width, depth, and length of the diameter of the branch channel formed on the side surface in the middle, and the mainstream in the latter stage The particle uptake width from the wall surface is determined from the relationship between the width, depth, and length of the diameter of the path, and particles having a center of gravity within the uptake width are taken into the branch channel.
By reducing the take-up width, it is possible to take in only the liquid without taking in the particles, and the principle is non-patent document 2 (M. Yamada, M. Seki, LabChip, 2005, 5, 1233-1239). (Fig. 2 etc.).

本発明の一実施例を図1を参照して詳細に説明する。
1は、体液系溶液入力部であり、血液、唾液、細胞懸濁液等を外部から供給する供給部1aを備え、場合によっては、希釈液供給部1bを備え、体液系溶液入力部1内部で、混合するための混合攪拌手段を備える場合もある。
また予め体液系溶液入力部1へ希釈調整されたものが入力されても良い。
尚、体液系溶液入力部1は、真球を得る為の媒体の場合は、媒体入力部に置き換えて説明することができる。
2は、分離抽出部であり、層流上の粒子をその大きさごとに分別したり、帯電性、磁性により分離したり、標識物質の添加結合した粒子以外を通過又は通過阻止したりするものである。

3は、分析操作手段であり、分離抽出部2で、抽出された粒子に対し目的とする粒子の数、性状、又は得られた目的とする液体に試薬を混ぜて発色反応させるなどの操作をし、得られた信号、色情報等を外部処理装置、処理担体等へ出力する(1c)。
球体の分級の場合は、球形、歪み、変形を判断するカメラ、レーザ光による非接触形状計測器が設定され、白血球等の分級、計測の場合も利用可能である。
又、層流で一方向の流れにたいし、更にY字型の2つの流路に分岐させ、この分岐部に、粒子の流れを変更させるレーザ光、超音波等を利用した進路変更手段を設け、進路変更手段の手前でこの標識を検知し、標識の状態に応じて進路変更手段が標識のついた粒子の分岐方向を決定するようなレーザ光、超音波の照射を行って、方向を変更させて得られる変更流も例示される。
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
Reference numeral 1 denotes a body fluid system solution input unit, which includes a supply unit 1a that supplies blood, saliva, cell suspension, and the like from the outside. In some cases, a body fluid system solution input unit 1 includes a diluent supply unit 1b. In some cases, mixing agitation means for mixing may be provided.
In addition, a previously adjusted dilution may be input to the body fluid system solution input unit 1.
The body fluid system solution input unit 1 can be described by replacing it with a medium input unit in the case of a medium for obtaining a true sphere.
2 is a separation and extraction unit that separates the particles on the laminar flow according to their size, separates them by electrification and magnetism, and passes or blocks the passage of particles other than those bound by the addition of labeling substances. It is.

3 is an analytical operation means, and the separation / extraction unit 2 performs operations such as the number of particles to be extracted, their properties, or a color reaction by mixing a reagent with the obtained target liquid. Then, the obtained signals, color information, etc. are output to an external processing device, processing carrier, etc. (1c).
In the case of classification of spheres, a spherical shape, a camera for judging distortion and deformation, and a non-contact shape measuring instrument using laser light are set, and the classification and measurement of leukocytes can also be used.
In addition, for a unidirectional flow in a laminar flow, it is further branched into two Y-shaped flow paths, and a path changing means using laser light, ultrasonic waves, etc. for changing the flow of particles is provided at this branch. Provide a laser beam and an ultrasonic wave so that the sign is detected before the course changing means, and the course changing means determines the branching direction of the labeled particles according to the state of the sign. The change flow obtained by making it change is also illustrated.

4は、駆動手段であり、好ましくは層流を出力するものであって、例えば、手動又は自動で動かすシリンジポンプ、圧電体による電歪動作による流体駆動が例示される。
層流は、動かす液体の性状、流路の形状、大きさにもよるが、シリンジポンプによる駆動であっても十分に流路内に層流が形成される。
5は、担体であって、PDMS、シリコーン、アクリル等によって形成され、表面に、凹部で形成される流路、処理部を持つものである。
Reference numeral 4 denotes a driving means, which preferably outputs a laminar flow, and examples thereof include a syringe pump that is manually or automatically operated, and fluid drive by electrostriction operation using a piezoelectric body.
Although the laminar flow depends on the properties of the liquid to be moved and the shape and size of the flow channel, the laminar flow is sufficiently formed in the flow channel even when driven by a syringe pump.
Reference numeral 5 denotes a carrier, which is formed of PDMS, silicone, acrylic, or the like, and has a flow path and a processing part formed by recesses on the surface.

本実施例における構成は、一つの担体5に各構成を凹状に形成し、さらに蓋を積層して形成される。
この状態で、供給部1aから、検体又は球体含有媒体を供給する。供給後、駆動手段4をこの部分に結合し、流路上に層流を形成させるように駆動させる。
層流は、複数の異なる性質の流れを、混ざることなく1層或いは複数層形成できるため、各構成での処理を、層流ごとに分離し再度結合するなどして行うことで、一度に複数の異なった診断が可能となる場合もある。

試薬類も層流化すれば、反応槽が、担体内部にあり、直接供給できない場合、供給口を一カ所にしたい場合でも、遊離抗体を、遠隔操作的に供給できる構成も可能となる。

供給部1aから供給された体液系溶液は、分離抽出部2に供給され目的とする粒子、又は溶液を分離し抽出する。
抽出された溶液又は粒子は、分析操作手段3で、試薬、抗体試薬と反応させたりしてその発色状況、蛍光物質を付加させた場合は、蛍光情報、抗原抗体反応、粒子の計数をするなどして目的とする情報を得るか、外部装置へ提供する。
The configuration in the present embodiment is formed by forming each configuration in a concave shape on one carrier 5 and further laminating a lid.
In this state, the specimen or the sphere-containing medium is supplied from the supply unit 1a. After the supply, the driving means 4 is coupled to this portion and driven to form a laminar flow on the flow path.
A laminar flow can form a single layer or a plurality of layers without mixing a plurality of flows having different properties. Therefore, a plurality of processes can be performed at one time by separating and recombining each laminar flow. Different diagnosis may be possible.

If the reagents are also made into a laminar flow, it is possible to provide a configuration in which the free antibody can be supplied remotely even when the reaction tank is inside the carrier and cannot be directly supplied, or even if it is desired to have a single supply port.

The body fluid solution supplied from the supply unit 1a is supplied to the separation and extraction unit 2 to separate and extract target particles or solutions.
The extracted solution or particle is reacted with a reagent or an antibody reagent in the analytical operation means 3 and its color development state, when a fluorescent substance is added, fluorescence information, antigen-antibody reaction, particle counting, etc. The target information is obtained or provided to an external device.

尚、当該分析操作手段3では、例えば大きさ検出された免疫候補細胞に、更に刺激物質を添加して体外免疫を行い、抗体産生細胞に分化誘導するものであってもよい。
その後、これを取り出して、DNAを抽出し、所用の部位を検出増幅して、一本鎖抗体遺伝子を形成増幅したり、ヒト型の遺伝子を形成したりして、抗体の製造を行っても良い。
本実施例で示すように、粒子の大きさで区別する手段と、その後、免疫学的手法により、特定の粒子を計測する手段との組み合わせにおいては、特に、粒径が同じ様な粒子を区別し、抽出する構成を有効に示すことができる。
例えば、有核赤血球と白血球との区別の際は、分級による区別では、困難な場合があるが、その場合、上述のような磁性、蛍光性を備えた標識物質と結合した例えば赤血球の細胞膜の抗原に対する抗体を用意して、白血球レベルの大きさの細胞のみを主流路に残し、更にこの標識抗体と結合する領域を分析操作手段3として後段に設けて、有核赤血球のみを標識し、これを目視的又は、磁力、電界力、固定された上記の細胞膜抗原に対する抗体、等で有核赤血球のみを補足する手法が付加され、同じ様な大きさの血球の識別も可能である。
標本作製等を利用する場合は、ギムザ染色、パッペンハイム染色等の赤血球染色を行うことで、有核赤血球の目視的識別も可能であり、診断用チップの一例ともなる。
In the analysis operation means 3, for example, a stimulating substance may be further added to the immunity candidate cell whose size has been detected to perform in vitro immunization and induce differentiation into antibody-producing cells.
After that, it can be taken out, DNA can be extracted, and a desired site can be detected and amplified to form and amplify a single chain antibody gene or a human type gene to produce an antibody. good.
As shown in this example, in the combination of the means for discriminating by particle size and the means for measuring specific particles by immunological technique, particles having the same particle size are distinguished. Thus, the configuration to be extracted can be shown effectively.
For example, when distinguishing between nucleated red blood cells and white blood cells, classification by classification may be difficult, but in that case, for example, the cell membrane of red blood cells bound to a labeling substance having magnetic and fluorescent properties as described above. Prepare an antibody against the antigen, leave only cells of the size of the white blood cell level in the main flow path, and provide a region that binds to the labeled antibody as the analysis operation means 3 in the subsequent stage to label only nucleated red blood cells. A method of supplementing only nucleated red blood cells with a visual or magnetic force, electric field force, antibody against the above-mentioned fixed cell membrane antigen, etc. is added, and blood cells of the same size can be identified.
When specimen preparation or the like is used, nucleated red blood cells can be visually identified by performing red blood cell staining such as Giemsa staining or Pappenheim staining, which is an example of a diagnostic chip.

本発明における図1で示した実施例の分離抽出部2付近を具体的に示した図を図2,図3で示し詳細に説明する。
図3は、図2のX−X’の断面図である。
図2の200は、基板であり、マイクロ流路となる溝が形成され、両面又は片面に蓋部(図2で示す302)が装着されて形成される。
材質は、流路の幅によって選択されるが、主にPDMS、シリコーン、アクリル、ポリカーボネート等の樹脂材やガラスが用いられるが、PDMSがテーパーを必要としない矩形の流路が形成される点と蓋接合の簡便さの点で、好ましい。
製造方法は、例えばフォトリソグラフィーやエッチング処理の技術を利用して形成された型用基盤を用いて、射出成型やホットエンボスの手法により成型加工を行う方法が示される。
A diagram specifically showing the vicinity of the separation and extraction unit 2 of the embodiment shown in FIG. 1 according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
3 is a cross-sectional view taken along the line XX ′ of FIG.
Reference numeral 200 in FIG. 2 denotes a substrate, which is formed with grooves serving as micro-channels and with lids (302 shown in FIG. 2) mounted on both sides or one side.
The material is selected depending on the width of the flow path, but resin materials such as PDMS, silicone, acrylic, and polycarbonate, and glass are mainly used, but a rectangular flow path that does not require taper is formed. It is preferable in terms of simplicity of lid joining.
As the manufacturing method, for example, a method of performing a molding process by injection molding or hot embossing using a mold base formed by using a technique of photolithography or etching treatment is shown.

11は、検体入力部であり、汗、血液、精液、骨髄液、胸水、浸出液、唾液等が供給され孔状の部分である。当該検体入力部には、検体入力後、駆動手段の出力部が接続される場合がある。
12は主流路であり、幅20μm〜100μm、深さ10μm〜50μm、長さ3000μm 〜10000μm が示されるが、体液の種類によって、異なるものであり、主流路12と垂直に交差する分岐流路13a、13b、14a、14b、15a,15bも、同様の溝で形成されるが、幅、深さ、及び長さは、分級しようとしない場合、赤血球、白血球等、粒子を分級して取り込むための粒子の大きさに依存して決定される。

13a及び13bは、液体採取用流路群であり、検体中の粒子を取り込まず、液状のもの、例えば血漿のみを検出する複数の流路である、これら複数の流路は、個々の流路の口径が小さいため、一つの処理量が少ないことから、複数の流路を並列に配置したものである。
又、液体採取用流路の幅及び深さは、10μm〜30μm、10μm〜50μmであり、長さは、10000μm〜30000μm各分岐流路の接続間隔は、20μm〜50μmが示される。
Reference numeral 11 denotes a sample input unit, which is a hole-like portion to which sweat, blood, semen, bone marrow fluid, pleural effusion, exudate, saliva, and the like are supplied. The sample input unit may be connected to the output unit of the driving unit after sample input.
Reference numeral 12 denotes a main flow path, which has a width of 20 μm to 100 μm, a depth of 10 μm to 50 μm, and a length of 3000 μm to 10000 μm, and differs depending on the type of body fluid, and the branch flow path 13a that intersects the main flow path 12 perpendicularly. , 13b, 14a, 14b, 15a, 15b are also formed by similar grooves, but the width, depth, and length are for classifying and taking up particles such as red blood cells and white blood cells when classification is not intended. It depends on the size of the particles.

Reference numerals 13a and 13b are liquid collection flow path groups, which are a plurality of flow paths that detect only liquid, for example, plasma without taking in particles in the specimen. These multiple flow paths are individual flow paths. Since the diameter of each is small, one processing amount is small, so that a plurality of flow paths are arranged in parallel.
The width and depth of the flow path for collecting liquid are 10 μm to 30 μm, 10 μm to 50 μm, and the length is 10000 μm to 30000 μm. The connection interval of each branch flow path is 20 μm to 50 μm.

13a1及び13a2は、液体貯留部であり、流路から流れてきた液体を一時的に貯留する。
13a2及び13b2は、液体出力部であり、免疫試験片、成分発色試験片、輸送用容器
が挿入された場合、ここに液体を供給する部分である。
当該部分は、微小な場合が多く、外側から吸引する装置、毛管吸引装置を別途必要とする場合がある。
14a及び14bは、赤血球分離用流路群であり、液体採取用流路とは、幅、深さ及び長さが相違するが、同様に主流路12と接続する。赤血球分離用流路の幅は、15μm〜50μmで、深さは、10μm〜50μmが示され又、各分岐流路の接続間隔は、20μm〜50μmが示される。
Reference numerals 13a1 and 13a2 denote liquid storage units that temporarily store the liquid flowing from the flow path.
Reference numerals 13a2 and 13b2 denote liquid output portions, which are liquid supply portions when an immune test piece, a component color development test piece, and a transport container are inserted.
The part is often very small and may require a device for sucking from the outside and a capillary suction device.
Reference numerals 14a and 14b denote red blood cell separation flow path groups, which are connected to the main flow path 12 in the same manner, although the width, depth, and length are different from the liquid collection flow path. The width of the red blood cell separation channel is 15 μm to 50 μm, the depth is 10 μm to 50 μm, and the connection interval of each branch channel is 20 μm to 50 μm.

14a1及び14b1は、赤血球を一時的に貯留する赤血球貯留部であり、14a2及び14b2は、通気口であるほか、赤血球を外部へ取り出す取り出し孔でもある。
赤血球の数は非常に多いことから、流路の本数も多く形成されている。
15a及び15bは、白血球採取用流路群であり、白血球を分離採取するための、幅、深さ、及び長さを備えた白血球採取用流路群15a及び15bが形成されている。
白血球採取用流路の幅及び深さは、20μm〜50μmであり、長さは、10000μm〜20000μmで、各分岐流路の接続間隔は、20μm〜50μmが示される。 白血球採取用流路路群は、図中白血球採取用流路群15aと下の白血球採取用流路群15bで、流路の本数、幅、深さが相違しており、白血球の種類によって異なる大きさのものを分別できる構成となっ
ている。
14a1 and 14b1 are red blood cell reservoirs for temporarily storing red blood cells, and 14a2 and 14b2 are vent holes and also are extraction holes for taking out red blood cells to the outside.
Since the number of red blood cells is very large, a large number of channels are formed.
Reference numerals 15a and 15b denote white blood cell collection flow path groups, in which white blood cell collection flow path groups 15a and 15b having a width, a depth, and a length for separating and collecting white blood cells are formed.
The width and depth of the leukocyte collection channel are 20 μm to 50 μm, the length is 10000 μm to 20000 μm, and the connection interval of each branch channel is 20 μm to 50 μm. The leukocyte collection channel group in the figure is the leukocyte collection channel group 15a and the lower leukocyte collection channel group 15b, and the number, width, and depth of the channels are different and differ depending on the type of leukocytes. It has a structure that can sort the size.

白血球は、体外免疫による抗体遺伝子の採取のための操作を伴う場合もある。
尚、白血球の種類(好中球、好酸球、好塩基球、単球、リンパ球、B細胞、T細胞、NK細胞、等)に応じて、大きさが異なる場合(例えば白血球以外の粒子も含めて表2参照)、図1の15aと15bで示すように白血球採取用流路群の採取流路の幅、深さ及び数を変えた配置であっても良い。

Figure 2011013208
15a1、15b1は、白血球貯留部であり、一時的に集められ濃縮貯留される部分である。15a2及び15b2は、通気口であり、場合によっては、白血球取り出し部にもなる。
16は、白血球操作部であり、得られた白血球を濃縮し、その容積から計数したり、形状、色等で白血球の種類を更に細分化したりする領域を示したものである。
又、予め標識を付けた特定の抗体と抗原の結合した遊離抗原を供給し、この遊離抗原と抽出した白血球との結合の有無による免疫学的手法により、白血球の種類や、各種の免疫疾患の診断も可能である。
17は、残余粒子検出部であり、造血幹細胞等の特殊な細胞などを検出するための部位である。
18は、免疫試験片Aであり、図3で示す試験片挿入部A304に免疫試験片を挿入する。 Leukocytes may be accompanied by manipulations for collecting antibody genes by in vitro immunity.
If the size varies depending on the type of leukocyte (neutrophil, eosinophil, basophil, monocyte, lymphocyte, B cell, T cell, NK cell, etc.) (for example, particles other than leukocytes) 1) and 15a and 15b in FIG. 1, the arrangement may be such that the width, depth and number of collection channels of the leukocyte collection channel group are changed.
Figure 2011013208
15a1 and 15b1 are leukocyte reservoirs, which are temporarily collected and concentrated and stored. 15a2 and 15b2 are vent holes, and in some cases, they also serve as leukocyte extraction units.
Reference numeral 16 denotes a leukocyte operation unit, which shows an area where the obtained leukocytes are concentrated and counted from the volume, or the types of leukocytes are further subdivided by shape, color and the like.
In addition, a free antigen in which a specific antibody labeled with an antigen and an antigen are bound is supplied, and an immunological technique based on the presence or absence of binding between the free antigen and the extracted leukocyte, the type of leukocytes and various immune diseases Diagnosis is also possible.
Reference numeral 17 denotes a residual particle detection unit, which is a part for detecting special cells such as hematopoietic stem cells.
Reference numeral 18 denotes an immune test strip A, which is inserted into the test strip insertion portion A304 shown in FIG.

免疫試験片とは、いわゆる試験紙に抗体が付着し、抗原と結合することで、色が変わったりする、試験紙のことであり、市販されているイムノクロマト試験片等が例示される。
19は、免疫試験片Bであり、 必要に応じ、免疫試験片A18とは異なる免疫計測のための試験片の導入部である。図3で示すように試験片挿入部B305に挿入された状態で使用される。
イムノクロマトは、イムノクロマトグラフィーのことであり、富士レビオ社等で市販されており、毛管現象を利用して、検体を移動させ、途中標識を結合した遊離抗体を含むテスト領域を通過させ、その後固定化された抗体領域で、標識付き抗体を結合させた抗原が固定抗体部で、結合して、標識による目視可能なラインを形成する。
目的とする抗原が無い場合は、ラインはできず、目的とする抗原がある場合は、標識色のラインができる。これは、目視できる程度のものから、光学的センサを利用するものまであり、精度を求める場合は、光学的センサの利用も可能である。
またELISAキット等の利用の場合は、得られた血漿を輸送する容器を代用する場合もある。
更に、従来の不織布のような多孔質シートの毛管力を利用した液体の移動を利用することなく直接流路の途中に、標識のついた遊離抗体を含めた領域を予め設定しておき、その後、貯留部に固定された抗体領域を設定しても良く、
更に、粒子を取り込む流路についても同様の遊離抗体領域と、固定抗体領域を設定しても良い場合もある。さらには、主流路においても同様の抗体を配列しても良い場合がある。
An immunological test strip is a test paper whose color changes when an antibody adheres to a so-called test paper and binds to an antigen, and examples thereof include a commercially available immunochromatographic test strip.
Reference numeral 19 denotes an immune test strip B, which is an introduction portion of a test strip for immunoassay different from the immune test strip A18 as necessary. As shown in FIG. 3, it is used in a state of being inserted into the test piece insertion portion B305.
Immunochromatography refers to immunochromatography, which is commercially available from Fujirebio Inc., and uses capillary action to move the sample, pass it through the test area containing the free antibody bound to the label, and then immobilize it. In the antibody region thus formed, the antigen to which the labeled antibody is bound is bound at the fixed antibody portion to form a visible line by the label.
If there is no target antigen, a line cannot be formed, and if there is a target antigen, a label color line is formed. This can range from a visible level to an optical sensor, and an optical sensor can be used when accuracy is required.
In the case of using an ELISA kit or the like, a container for transporting the obtained plasma may be substituted.
Furthermore, a region including the labeled free antibody is set in advance directly in the middle of the flow path without using the liquid movement utilizing the capillary force of a porous sheet such as a conventional nonwoven fabric, and then The antibody region fixed in the reservoir may be set,
Furthermore, there may be a case where a similar free antibody region and a fixed antibody region may be set for the flow path for taking in particles. Furthermore, the same antibody may be arranged also in the main channel.

尚、免疫試験片A18と免疫試験片B19とを底面に又は担体の縁部の周囲に形成した流路で連結し、片方の分離では不足する液体を補う構成であっても良い場合もある。301は、駆動手段であり、検体が供給される前後で検体入力部11に装着され、主流路12へ、検体を含む液体の層流を形成するものである。303は、支持部であり、基板200を支持固定するものであって、前段の体液系溶液入力部1、分析操作手段3も同じ支持部303上に支持固定される。基板の大きさは、おおよそ200mm2 〜2000mm2 が示される。以上の数値の決定は、適宜選択の範囲である。   In some cases, the immunological test strip A18 and the immunological test strip B19 may be connected to each other by a flow path formed on the bottom surface or around the edge of the carrier to compensate for the liquid that is insufficient in the separation of one side. Reference numeral 301 denotes a driving unit which is attached to the sample input unit 11 before and after the sample is supplied, and forms a laminar flow of the liquid containing the sample in the main channel 12. Reference numeral 303 denotes a support unit that supports and fixes the substrate 200, and the body fluid system solution input unit 1 and the analysis operation means 3 in the previous stage are also supported and fixed on the same support unit 303. The size of the substrate is approximately 200 mm @ 2 to 2000 mm @ 2. The determination of the above numerical values is within a selection range as appropriate.

次に図2で示す分離抽出部の動作について説明する。
検体入力部1から、血液又は希釈血液からなる検体を供給し、図3で示す外部の駆動手段301を接続する。外部の駆動手段301は、生理食塩水をシリンジポンプにより押し出すなどして検体入力部11から主流路12方向へ血液を押し出す。
主流路中の血液又は希釈血液は、層流状態で図中左から右へ流れるが、途中液体採取用流路群13a、13bで液体が分岐して、液体採取用流路群13aの液体は液体貯留部13a1で一時的に貯留され、液体出力部13a2を介して、装着された免疫試験片B19へ移動し、液体採取用流路群13bの液体は液体貯留部13b1で一時的に貯留され、液体出力部13b2を介して、試験片挿入部A304に挿入された免疫試験片A18及び試験片挿入部B305に挿入された免疫試験片B19へ移動しそれぞれの免疫試験片に到達し、含浸供給される。それぞれの免疫試験片は、多孔質材で形成され、内部を含浸しながら、抗体ラインを通過していく、その場合、特定の抗体ラインで、液体中の抗原が合った場合、そこで結合することで、その部分で濃淡が生じ、どのような抗原が含まれているかわかる仕組みである。
Next, the operation of the separation / extraction unit shown in FIG. 2 will be described.
A sample made of blood or diluted blood is supplied from the sample input unit 1, and an external driving unit 301 shown in FIG. 3 is connected. The external drive unit 301 pushes blood from the sample input unit 11 toward the main flow path 12 by pushing physiological saline with a syringe pump.
The blood or diluted blood in the main flow path flows from left to right in the figure in a laminar flow state, but the liquid branches in the liquid collection flow path groups 13a and 13b, and the liquid in the liquid collection flow path group 13a The liquid is stored temporarily in the liquid storage part 13a1, moves to the mounted immunological test strip B19 via the liquid output part 13a2, and the liquid in the liquid collection channel group 13b is temporarily stored in the liquid storage part 13b1. Then, it moves to the immunological test strip A18 inserted into the test strip insertion section A304 and the immunological test strip B19 inserted into the test strip insertion section B305 via the liquid output section 13b2, and reaches the respective immunological test strips to supply the impregnation. Is done. Each immunological test strip is made of a porous material and passes through the antibody line while impregnating the inside. In this case, when the antigen in the liquid matches with the specific antibody line, it binds there. In this part, light and shade occurs in that part, and it is a mechanism that can understand what kind of antigen is contained.

他方、試験片は、この液体を含浸し、予め含浸配置されたグルコース検査用、その他血中成分と反応する試薬と反応し発色するドライケミストリー、ウェットケミストリーで用いるものであっても良い。
液体採取用流路群13a、13bを通過した主流路12中の血液は、赤血球分離用流路群14a、14bの流路群に入り込み移動して分級分離がされる。
赤血球分離用流路群14a、14bを通過した赤血球は、貯留部14a1、14b1で一時的に貯留される。
赤血球分離用流路群14a、14bの領域を通過した血液は、層流により白血球採取用流路群15a、15bの領域で白血球が分離し、それぞれ白血球貯留部15a1、15b1で一時的に貯留する。一時的に貯留された白血球は、白血球操作部16に移動する。
白血球貯留部15a1がそのまま白血球操作部16であってもよい。
On the other hand, the test piece may be used for a glucose test impregnated with this liquid and used in a dry chemistry or a wet chemistry that develops color by reacting with a reagent that reacts with a blood component that has been preliminarily disposed.
The blood in the main flow path 12 that has passed through the liquid collection flow path groups 13a and 13b enters and moves into the flow path groups of the red blood cell separation flow path groups 14a and 14b, and is classified and separated.
Red blood cells that have passed through the red blood cell separation channel groups 14a and 14b are temporarily stored in the storage units 14a1 and 14b1.
The blood that has passed through the region of the red blood cell separation channel group 14a, 14b is separated into white blood cells in the region of the white blood cell collection channel group 15a, 15b by laminar flow, and temporarily stored in the white blood cell reservoirs 15a1, 15b1, respectively. . The temporarily stored white blood cells move to the white blood cell operation unit 16.
The leukocyte reservoir 15a1 may be the leukocyte operation unit 16 as it is.

白血球操作部16は、上下で、検出する白血球が異なるため、本数と流路一つの大きさが相違する。
尚、白血球操作部16の途中には、計数カウンタ用センサが接続されている場合もある。
最終的に残った粒子等は、残余粒子検出部17に集められる。この部分は、更に巨大な細胞が存在している場合もあるため、これを採取して2次検査も可能である。
本実施例は、例えばPDMSよりなるチップ状の基板200に凹部として形成されていおり、最終的に入力部、取り出し部等を除いてガラスシートを蓋部302として接合している。
In the leukocyte operation unit 16, the number of leukocytes to be detected is different between the upper and lower sides, and therefore the number of the white blood cells and the size of one channel are different.
In some cases, a counting counter sensor may be connected in the middle of the leukocyte operation unit 16.
The finally remaining particles and the like are collected in the residual particle detector 17. In this part, there may be a case where a larger cell may exist, so that it can be collected and subjected to a secondary inspection.
In this embodiment, a chip-like substrate 200 made of, for example, PDMS is formed as a recess, and finally a glass sheet is bonded as a lid 302 except for an input portion, a take-out portion, and the like.

更に本発明の図2で示した分離抽出部の他の実施例について図4を参照して説明する。
尚、図2から図4で示す構成は、場合によっては、本発明の実施例にもなり得るものである。
41は、検体入力部であり、おおよそ図2と同様の構成を有している。42は、バッファ導入部であり、異なる層流を形成して、主流路43中の血液をより、分岐流路に近い状態で流すためのものである。
44は、液体抽出用分岐流路であり、粒子が入り込まない深さと幅を持つ流路が複数並列に形成され、液体抽出部45で集められる。
液体抽出部45は、図2と同様、下方向に装着される試験片45Pへ液体成分を供給するための供給口が形成されている。
46は、赤血球分離用分岐流路であり、主に赤血球をこの赤血球分離用分岐流路46へ、取り込む為の深さと幅を備えている。
47は、分岐流路で抽出された赤血球を一時的に蓄積する部分である。47aは、通気口である。
Furthermore, another embodiment of the separation and extraction unit shown in FIG. 2 of the present invention will be described with reference to FIG.
2 to 4 can be an embodiment of the present invention depending on circumstances.
Reference numeral 41 denotes a sample input unit, which has a configuration similar to that shown in FIG. Reference numeral 42 denotes a buffer introduction part for forming different laminar flows so that blood in the main channel 43 flows more in a state closer to the branch channel.
Reference numeral 44 denotes a branch channel for liquid extraction. A plurality of channels having a depth and a width that do not allow particles to enter are formed in parallel and collected by the liquid extraction unit 45.
As in FIG. 2, the liquid extraction unit 45 has a supply port for supplying a liquid component to the test piece 45P mounted in the downward direction.
Reference numeral 46 denotes a branch channel for separating red blood cells, which mainly has a depth and a width for taking red blood cells into the branch channel 46 for separating red blood cells.
47 is a part for temporarily accumulating red blood cells extracted in the branch flow path. 47a is a vent.

48は、白血球分離用分岐流路であり、白血球を分岐流路で補足するための幅と深さを持つ流路が複数形成されている。白血球もその種類により大きさが変わる場合は、口径を変えた流路が接続されても良い。
49は、白血球計数部であり、流れてくる白血球の数を光学的、磁気的、電磁気的に計数するセンサを配置して形成される。
50は、白血球分離部であり、この部分に分離濃縮された白血球の容積から計数しても良い。50aは、通気口である。
又、光学的手段による白血球の形状、大きさ、色、歪みを測定することで、血液疾患の診断が可能となる。
51は、特異細胞検出部であり、流路で検出されなかった粒子が貯留する部位であって、
例えば造血幹細胞等が貯留する場合もある。
これらの構成も図2で示した実施例と同様に、一つの基板400上に形成されている。
Reference numeral 48 denotes a leukocyte separation branch channel, and a plurality of channels having a width and a depth for capturing leukocytes in the branch channel are formed. When the size of leukocytes changes depending on the type, a flow path with a different diameter may be connected.
Reference numeral 49 denotes a white blood cell counting unit, which is formed by arranging a sensor for optically, magnetically, and electromagnetically counting the number of flowing white blood cells.
Reference numeral 50 denotes a leukocyte separation unit, which may be counted from the volume of leukocytes separated and concentrated in this part. 50a is a vent.
In addition, blood diseases can be diagnosed by measuring the shape, size, color, and distortion of white blood cells using optical means.
51 is a specific cell detection unit, a part where particles that have not been detected in the flow path are stored,
For example, hematopoietic stem cells may accumulate.
These structures are also formed on one substrate 400 as in the embodiment shown in FIG.

図4で示す実施例は、図2の双方向流路を片方のみを使用したものであり、その為、バッファ導入部42からバッファを導入して2つの層流とし、主流路43中の血液を分岐流路側にするためのものである。このバッファの導入により、液体、血球の補足効率が向上する。バッファ緩衝液の供給量は、検体量と比べて、1:1〜1:5の範囲で適宜選択される。 The embodiment shown in FIG. 4 uses only one of the bidirectional flow paths of FIG. 2. Therefore, a buffer is introduced from the buffer introduction section 42 to form two laminar flows, and blood in the main flow path 43 is obtained. Is for the branch channel side. By introducing this buffer, the efficiency of capturing liquid and blood cells is improved. The supply amount of the buffer buffer is appropriately selected in the range of 1: 1 to 1: 5, compared with the sample amount.

主流路43中には、分岐流路側に血液又は希釈血液が層流状態で流れており、液体抽出用分岐流路44、赤血球分離用分岐流路46及び白血球分離用分岐流路48でそれぞれ、流体力学的作用により、それぞれの液体、粒子が補足されていくものである。
図4で示す実施例は、バッファを必要とせずとも、上述の機能は果たせる他、血漿成分を中心に検出する場合は、不必要に成る場合もある。
又、血液、又は希釈血液中の粒子以外の液体、主に血漿といわれるものを抽出する部位は、必ずしも、最初に来る必要はなく、赤血球抽出用分岐流路群の後段、白血球抽出用分岐流路の後段、であっても良い場合がある。
In the main channel 43, blood or diluted blood flows in a laminar flow state on the side of the branch channel. In the liquid extraction branch channel 44, the red blood cell separation branch channel 46, and the leukocyte separation branch channel 48, respectively. Each fluid and particle is supplemented by hydrodynamic action.
The embodiment shown in FIG. 4 can perform the above-described function without requiring a buffer, and may be unnecessary when detecting mainly a plasma component.
In addition, the portion where blood or liquid other than particles in diluted blood, mainly blood plasma, is extracted does not necessarily have to come first, the latter stage of the red blood cell extraction branch group, the white blood extraction branch flow In some cases, it may be a later stage of the road.

その他の構成

本発明は、ラボ・オン・ザ・ディスク(チップ)の範疇から、体液に限らず、例えば脾臓細胞、骨髄細胞、造血幹細胞、末梢血リンパ球等の免疫細胞を多く含む臓器、血液、皮膚等の生体組織より摘出した細胞を含む溶液等の細胞懸濁液を含む。
又、体液系としたのは、更に植物においても細胞単位での使用において有効に利用される場合があるからである。
即ち、本発明は分析だけでなく、抗体産生細胞のような白血球の仲間であるB細胞、リンパ球等に体外免疫処理を施す免疫作製工程を前段即ち図1で示す体液系溶液入力部1の前後に形成したり、分析操作手段4の前後に形成してもよいのである。
この点について詳細に説明する。
例えば図2で示す分離抽出部の検体入力部11に臓器細胞懸濁液を入力して、分岐流路群で赤血球を分離してB細胞等の白血球を白血球採取用流路群15a、15b、残余粒子検出部17、で得るものであっても良く、ここで、残った血漿成分のような液体の採取を行っても良い。
Other configurations

The present invention falls within the category of lab-on-the-disk (chip), and is not limited to body fluids. For example, organs, blood, skin, and the like that contain many immune cells such as spleen cells, bone marrow cells, hematopoietic stem cells, and peripheral blood lymphocytes. Cell suspension such as a solution containing cells excised from the living tissue.
In addition, the reason why the body fluid system is used is that it may be effectively used in plant units even in plants.
That is, the present invention provides not only the analysis but also the immunization preparation process in which extracorporeal immunization is performed on B cells, lymphocytes, etc., which are white blood cells such as antibody-producing cells. Alternatively, it may be formed before or after the analysis operation means 4.
This point will be described in detail.
For example, an organ cell suspension is input to the sample input unit 11 of the separation / extraction unit shown in FIG. 2 to separate red blood cells in the branch flow path group, and white blood cells such as B cells are collected into white blood cell collection flow path groups 15a, 15b, It may be obtained by the residual particle detector 17, and here, a liquid such as a remaining plasma component may be collected.

当該B細胞、リンパ球に白血球操作部16で、サイトカイン、刺激物質、抗原を添加して体外免疫を行う領域を形成してもよい。
添加後は、恒温槽内で、数日から数週間程度培養するため、別途インキュベータ又はそれに相当するものが必要となる場合もある。
添加物は、貯留部を形成して、自動的な添加も可能である。刺激物質としては例えば、IL−2、IL-4、IL-5、IL-10、MDP、anti-CD38、ムラミルジペプチド、anti-CD40が示され、
抗原としては例えば、腫瘍抗原、細菌細胞膜成分、コメアレルゲン、カゼイン、ホボアルブミン、h(ヒト)S100ファミリー、he(鶏)EL、h(ヒト)Ras、ダニ抽出物、h(ヒト)rap74,h(ヒト)TOPO2B、スギ花粉、b(ウシ)SA、b(ウシ)Casein等のマウス由来以外の蛋白質、mSA、mMapk1等の蛋白質 が例示される。
これらの添加物を供給した後、これらの免疫細胞は、その性質に応じ、記憶B細胞又は抗体産生細胞へ分化誘導及び、抗体のアフィニテイマーチュレーション・クラススイッチが生じ、実用性の高い、免疫グロブリンが得られる細胞となる。
尚、末梢血ヒトリンパ球のような末梢血から得られる白血球類を用いても良い場合もある。
A region for performing in vitro immunity may be formed by adding cytokines, stimulating substances, and antigens to the B cells and lymphocytes at the leukocyte operation unit 16.
After the addition, the cells are cultured for several days to several weeks in a thermostatic chamber, so that an incubator or an equivalent thereof may be required separately.
The additive forms a reservoir and can be added automatically. Examples of stimulating substances include IL-2, IL-4, IL-5, IL-10, MDP, anti-CD38, muramyl dipeptide, anti-CD40,
Examples of antigens include tumor antigens, bacterial cell membrane components, rice allergen, casein, hoboalbumin, h (human) S100 family, he (chicken) EL, h (human) Ras, mite extract, h (human) rap74, h Examples include (human) TOPO2B, cedar pollen, proteins other than mice such as b (bovine) SA, b (bovine) Casein, and proteins such as mSA and mMapk1.
After supplying these additives, these immune cells are induced to differentiate into memory B cells or antibody-producing cells depending on their properties, and affinity maturation class switching of antibodies is highly practical. It becomes a cell from which immunoglobulin can be obtained.
In some cases, white blood cells obtained from peripheral blood such as peripheral blood human lymphocytes may be used.

更に大腸菌等の宿主細胞により、好ましくはコロニー化させて抗体を得るステップを組み合わせることで、抗体を短時間で作製可能とすることができる。これらの遺伝子操作は、チップ上では、困難な面が多いが、宿主細胞で抗体を産生する場合は、小型のバイオリアクター機能・インキュベータ機能を組み合わせてラボ・オン・ザ・ディスク(チップ)の形成も可能である。
この細胞を選択的に取り出して、細胞から得られる抗体遺伝子(VH遺伝子、VL遺伝子等)をPCR(polymerase chain reaction)法により増幅し、1本鎖抗体(scfv)等を形成したりする。
これらの抗体作製手法は、特開2006−180708号、特開2004−121237号、化学と生物、(2007,11月)、vol.45no.11、p751−753、BMB2008講演要旨集、2008年11月20日発行、1P-1344、に掲載されており、その他の記載も同様に本発明において利用できる。
Furthermore, the antibody can be produced in a short time by combining the step of obtaining an antibody by colonizing it with a host cell such as Escherichia coli. These genetic manipulations are difficult on the chip, but when producing antibodies in host cells, a small bioreactor function and incubator function are combined to form a lab-on-the-disk (chip). Is also possible.
The cells are selectively removed, and antibody genes (VH gene, VL gene, etc.) obtained from the cells are amplified by PCR (polymerase chain reaction) method to form a single chain antibody (scfv) or the like.
These antibody production methods are described in JP 2006-180708 A, JP 2004-121237 A, Chemistry and Biology, (2007, November), vol. 45no. 11, p751-753, Abstract of BMB2008 Lecture, published on November 20, 2008, 1P-1344, and other descriptions can be used in the present invention as well.

さらに本発明の図2で示した分離抽出部の他の実施例について図5を参照して説明する。
本実施例は検体中の粒子を採取するのではなく排除し、一定以上の大きさの粒子を含まない液体成分のみを回収することを目的とするものであって、例えば血液から血漿成分のみを回収する場合が該当する。血漿成分のみを回収する一般的な方法としては遠心分離法やメッシュ構造などを利用した濾過フィルタを利用する方法などが挙げられるが、遠心分離法では装置が大きい上に血漿成分の検出システムと一体化することが困難であるし、濾過フィルタでは血球などの粒子が目詰まりを起こすため処理量が限られる。本発明のようにチップ上で血漿成分のみを回収できれば、回収部あるいはその延長上に血漿成分に対して試薬や蛍光発光などを利用する検出部を一体化させることは容易であるため、全体的に小型化が実現できるだけでなく、検査者が検体に全く触れることなく処理を完了することが可能であるため安全性が高いというメリットが得られる。また、既に述べたように層流を利用することで分離したい粒子のサイズよりも大きな幅を有する流路構造を利用できるため、原理的には目詰まりを起こすことがなく、処理量の制限がないというメリットも有する。
Furthermore, another embodiment of the separation and extraction unit shown in FIG. 2 of the present invention will be described with reference to FIG.
The purpose of this example is not to collect particles in a specimen but to collect only liquid components that do not contain particles of a certain size or larger. For example, only plasma components from blood are collected. Applicable when collecting. Common methods for recovering only plasma components include centrifugation and a filtration filter that uses a mesh structure, etc., but the centrifugal method is large and integrated with the plasma component detection system. In addition, the filtration filter limits the amount of processing because clogging of particles such as blood cells occurs. If only the plasma component can be recovered on the chip as in the present invention, it is easy to integrate a detection unit that uses a reagent or fluorescent light emission with respect to the plasma component on the recovery unit or its extension. In addition to the miniaturization, it is possible to complete the processing without touching the specimen at all by the examiner, so that there is an advantage that the safety is high. In addition, as described above, since a flow channel structure having a width larger than the size of particles to be separated can be used by using laminar flow, in principle, clogging does not occur, and the processing amount is limited. It also has the advantage of not.

図5は、PDMS、アクリル等で形成された平板からなる担体50Tに検体導入部501
、主流路502、分岐流路群503、通気口504、血漿回収部505をそれぞれ、円筒状、直方体状の凹部を形成して構成されており、担体50Tが例えばPDMSで形成されている場合は、平面のガラス板上に凹部が形成されている面を接触させて、管状の流路等が形成される。
具体的にはまず、検体は検体導入部501から導入される。実施例3のように、粒子を分離回収する目的では、粒子が分岐流路側の層流に入りやすくなるようにバッファ流で粒子を押しつける構造が必要となるが、本実施例のように粒子を回収することが目的でない場合には、バッファ流は存在しなくてもよく、バッファ導入部は省略可能である。導入された血液などの検体は、主流路502を進行して通気口504へと行き着くが、その途中で分岐流路群503には血球などの粒子を含まない液体成分のみが回収されていく。分岐流路群の流路幅は、排除したい粒子のサイズよりも大きくてもよく、主流路の抵抗値に対して排除したい粒子が分岐流路側に進入する層流に入れない程度の層流幅が形成されるための抵抗値を、分岐流路が有するように設計されていればよい。このようにして分離された粒子を含まない液体成分は、血漿回収部505から回収されることとなる。
FIG. 5 shows a specimen introduction part 501 on a carrier 50T made of a flat plate made of PDMS, acrylic or the like.
When the main flow path 502, the branch flow path group 503, the vent 504, and the plasma collection part 505 are respectively formed by forming cylindrical and rectangular parallelepiped recesses, and the carrier 50T is formed of, for example, PDMS A tubular channel or the like is formed by bringing a surface on which a recess is formed on a flat glass plate into contact with each other.
Specifically, first, the sample is introduced from the sample introduction unit 501. As in Example 3, for the purpose of separating and recovering the particles, a structure in which the particles are pressed with a buffer flow so that the particles can easily enter the laminar flow on the branch flow path side is required. If the purpose is not to collect, the buffer flow may not be present and the buffer introduction can be omitted. The introduced specimen such as blood travels through the main flow path 502 and reaches the vent 504, but only the liquid component not containing particles such as blood cells is collected in the branch flow path group 503 along the way. The flow path width of the branch flow path group may be larger than the size of the particles to be excluded, and the laminar flow width is such that the particles to be excluded do not enter the laminar flow entering the branch flow path side with respect to the resistance value of the main flow path. It suffices if the branch channel has a resistance value for forming the. The liquid component that does not contain particles separated in this way is collected from the plasma collection unit 505.

なお、血液検体から血漿成分を回収する場合、血漿成分には赤血球以上の大きさを有する粒子成分が混入しないようにするため、分岐流路側には直径1μm以上の粒子が入れないように設計を行う。また、図5の例は図2と異なり主流路502に対して一方向のみに分岐流路群503を設けている。これは分岐側に流したい(すなわち回収したい)液量によって適宜構造を使い分ければよいことを意味しており、分岐側の流量を増やしたければ分岐流路の数を多くするか、図2のように主流路に対して複数の方向に分岐流路を設ければよい。以下の実施例においても、この点は共通である。   When collecting plasma components from blood samples, the plasma components are designed so that particles with a diameter of 1 μm or more do not enter the branch flow path side so that particle components having a size larger than red blood cells are not mixed in the plasma components. Do. 5 differs from FIG. 2 in that a branch channel group 503 is provided only in one direction with respect to the main channel 502. This means that the structure should be properly used depending on the amount of liquid to be flowed to the branch side (that is, the liquid to be collected). If the flow rate on the branch side is to be increased, the number of branch flow paths can be increased, or as shown in FIG. In this way, the branch channels may be provided in a plurality of directions with respect to the main channel. This point is common in the following embodiments.

また、血漿のように液体成分のみを回収したい場合であっても、検体として自然界から得られたような不純物の多いものを扱う場合、主流路よりも大きなサイズを有する不純物が存在する場合もありうる。主流路がこのような不純物によって詰まってしまうと、それによって抵抗値のバランスが変化し、本来ならば分岐流路には入れない粒子が回収されてしまう現象が発生する。このような問題の発生を防ぐため、検体導入部501から主流路502の間に、主流路よりも大きな空隙をもつフィルタ構造を形成しておき、不純物をあらかじめ除去できるようにしておくことが好ましい。あるいは、層流を利用した分離により、ある程度サイズの揃った回収サンプルに対して、チップの下流域において物理的な空隙のサイズを利用したフィルタ構造を形成し、二段階目の分離を行ってもよい。初期段階では多数の粒子が存在することにより物理的な空隙を利用したフィルタでは目詰まりを起こす恐れがある場合でも、層流を利用した分離後であれば大きなサイズの粒子は存在せず、粒子数自体も減少しているため、目詰まりの恐れが消失している場合も少なくないからである。   In addition, even when only liquid components such as plasma are desired to be collected, there are cases where impurities having a size larger than that of the main flow path are present when handling a sample having a large amount of impurities such as that obtained from nature. sell. When the main flow path is clogged with such impurities, the resistance value balance changes, and a phenomenon occurs in which particles that would otherwise not enter the branch flow path are recovered. In order to prevent the occurrence of such a problem, it is preferable to form a filter structure having a larger gap than the main channel between the sample introduction unit 501 and the main channel 502 so that impurities can be removed in advance. . Alternatively, by using a laminar flow separation, it is possible to form a filter structure using the physical void size in the downstream area of the chip for the collected sample having a certain size, and perform the second-stage separation. Good. Even if there is a risk of clogging in a filter using physical voids due to the presence of many particles in the initial stage, there will be no large size particles after separation using laminar flow. This is because the number itself is also decreasing, and there are many cases where the risk of clogging has disappeared.

図5の例と異なり、検体中の細胞などの粒子を積極的に分岐流路から回収したい場合には、図18(a)のような流路構成が有用である。図2あるいは図5の例と異なり、この場合は検体導入部1801の他に、バッファ導入部1802が分岐流路群1804よりも上流側の主流路1803に接続されている。検体導入部1801からは分離回収したい粒子を含む検体を導入するのに対し、バッファ導入部1802からは粒子を含まないバッファ液を導入する。このような構成の場合、図18(b)に示すように、各導入部からの液体はこれらの接続点において接触し、界面1808を形成する。検体中に含まれる粒子はバッファ流れによって分岐流路群1804側に押しつけられるため、分離効率が高められる。なぜなら、分岐流路側の層流幅に入れないサイズの粒子は分岐流路に進入できないことはバッファ流の存在に関係なく成立する事象であるが、分岐流路側の層流幅に入れるサイズの粒子が実際に当該層流に入るかどうかは、粒子が分岐流路側の壁面近傍に存在するかどうかによって決定されるからである。すなわち、バッファ流によって粒子を分岐流路側の壁面近傍に予め押しつけておくことにより、分離効率を高めることができるのである。以下の実施例においても、基本的に粒子を分岐流路から分離回収したい場合においては、検体導入部の他にバッファ導入部が存在するものとして考えてよい。なお、本発明のシステムでは分岐流路側の層流幅を流路抵抗値によって制御しているため、同一のチップで分離サイズ範囲の異なる複数の分岐流路群を設けることは容易であり、第一段階の分離サイズ範囲の粒子は第一分離回収部1806から、第二段階の分離サイズ範囲の粒子は第二分離回収部1807から、というようにそれぞれに対応した出口から回収される。また、いずれの分離サイズ範囲にも収まらない大きな粒子は、主流路1803を直進して非分岐回収部1805から回収される。   Unlike the example of FIG. 5, when it is desired to positively collect particles such as cells in the specimen from the branch channel, a channel configuration as shown in FIG. 18A is useful. Unlike the example of FIG. 2 or 5, in this case, in addition to the sample introduction unit 1801, a buffer introduction unit 1802 is connected to the main channel 1803 upstream of the branch channel group 1804. A sample containing particles to be separated and recovered is introduced from the sample introduction unit 1801, while a buffer solution not containing particles is introduced from the buffer introduction unit 1802. In the case of such a configuration, as shown in FIG. 18B, the liquid from each introduction portion contacts at these connection points to form an interface 1808. Since the particles contained in the specimen are pressed against the branch channel group 1804 side by the buffer flow, the separation efficiency is improved. This is because the fact that particles that cannot be included in the laminar flow width on the branch flow path side cannot enter the branch flow path is an event that occurs regardless of the existence of the buffer flow, but particles that are included in the laminar flow width on the branch flow path side. This is because whether or not actually enters the laminar flow is determined by whether or not the particles are present near the wall surface on the branch flow path side. That is, the separation efficiency can be increased by preliminarily pressing the particles near the wall surface on the branch flow path side by the buffer flow. Also in the following embodiments, when it is basically desired to separate and collect particles from the branch flow path, it may be considered that there is a buffer introduction part in addition to the specimen introduction part. In the system of the present invention, since the laminar flow width on the branch channel side is controlled by the channel resistance value, it is easy to provide a plurality of branch channel groups having different separation size ranges on the same chip. Particles in one stage separation size range are collected from the first separation / recovery unit 1806, particles in the second stage separation size range are collected from the second separation / recovery unit 1807, and so on. In addition, large particles that do not fall within any separation size range travel straight through the main flow path 1803 and are collected from the non-branch collection unit 1805.

このように、あるサイズを有する粒子が分岐流路側の層流に入って分離されるかどうかは、単に層流の幅のみならず、粒子の位置の影響も大きく受けることから、分離の目的に応じた層流幅の設計が必要となる。例えば平均半径(短径)aの粒子群と平均半径(短径)bの粒子群を含む検体において、a<bの関係が成立しているとする。もし平均半径(短径)aの粒子群を分岐流路から分離回収したいとすると、論理的には分岐流路側の層流幅がaとなるように流路パターンを設計すれば、分岐流路にはaの粒子のみが進入できることから、この粒子のみを回収することができる。しかしながら、このような分離閾値では、半径が平均値aよりも若干大きい粒子や、存在位置が分岐流路側の壁面から若干離れている粒子は、例え同種の粒子であっても分岐流路側の層流に入ることができないため、分離回収効率が著しく低下する。分離回収効率を高めるためには、分岐流路側の層流幅にある程度の余裕をもたせることが必要である。例えば、平均半径がa<bなる関係を有する二つの粒子群を含む検体の分離において、分岐流路側の層流幅がa+(b-a)×k(kは調整値)となるように形成された分岐流路によって、平均半径aの粒子群のみを分岐流路側に分離させるようにする。そして当該調整値kは、0.2から0.8の間の値となるように設定すると、高い効率で目的の分離を実現させることができるのである。なお一般的にはその他の粒子群も含まれることが通常であるが、分岐流路から分離回収させたい粒子群の平均半径aに、最も近い粒子群の平均半径をbとすれば、局所的に上記の関係は成立するので、多段階に分離を行う流路パターンにおいても、同様に設計を行えばよい。図18(a)は二段階の分離を行う例であるが、検体に含まれる粒子群の平均半径がa、b、c(a<b<c。ただしcはbよりも大きい複数種の粒子群であってもよく、aはbよりも小さい複数種の粒子群であってもよい)とすると、第一段階分離回収部1806と、第二段階分離回収部1807、非分岐回収部1805のそれぞれにa、b、cの粒子群が進行するように設計すればよい。すなわち、第一段階分離回収部1806へ通じる分岐流路群での層流幅mはa<m<bとなるように設計し、第二段階分離回収部1807へ通じる分岐流路群での層流幅nはb<n<cとなるように設計すればよい。   Thus, whether particles having a certain size enter the laminar flow on the branch flow path side is separated not only by the width of the laminar flow but also greatly influenced by the position of the particles. A corresponding laminar width design is required. For example, it is assumed that a relationship of a <b is established in a specimen including a particle group having an average radius (short diameter) a and a particle group having an average radius (short diameter) b. If you want to separate and collect particles with an average radius (short diameter) a from the branch channel, logically design the channel pattern so that the laminar flow width on the branch channel side is a. Since only the particles of a can enter, the particles can be recovered. However, with such a separation threshold, particles whose radius is slightly larger than the average value a, or particles whose location is slightly separated from the wall surface on the branch channel side, even if they are the same type of particles, Since it cannot enter the stream, the separation and recovery efficiency is significantly reduced. In order to increase the separation and recovery efficiency, it is necessary to provide a certain margin for the laminar flow width on the branch flow path side. For example, in the separation of a specimen containing two particle groups having an average radius of a <b, the laminar flow width on the branch channel side is a + (ba) × k (k is an adjusted value). Only the particle group having the average radius a is separated to the branch channel side by the branch channel. If the adjustment value k is set to a value between 0.2 and 0.8, the target separation can be realized with high efficiency. In general, other particle groups are also included, but if the average radius a of the particle group that is desired to be separated and recovered from the branch flow path is b, In addition, since the above relationship is established, the same design may be performed for the flow path pattern that performs separation in multiple stages. FIG. 18 (a) is an example in which two-stage separation is performed. The average radius of the particle group contained in the specimen is a, b, c (a <b <c, where c is a plurality of types of particles larger than b. Group, and a may be a plurality of particle groups smaller than b), the first stage separation / recovery unit 1806, the second stage separation / recovery unit 1807, and the non-branch collection unit 1805 What is necessary is just to design so that the particle group of a, b, and c may advance to each. That is, the laminar flow width m in the branch channel group leading to the first stage separation / recovery unit 1806 is designed so that a <m <b, and the layer in the branch channel group leading to the second stage separation / recovery unit 1807 is designed. The flow width n may be designed so that b <n <c.

ここで、各検体および分離の目的に応じて分岐流路群の分離サイズ範囲を設定する一例を示しておく。臨床用途として最も一般的な血液が検体の場合、最上流に位置する第一段階分岐流路群の分離サイズ範囲を(3−α)μm以下(ただしαは0≦α≦2を満たすいずれかの値)に設定することにより、血球を含まない血漿成分のみを分岐流路群を通じて回収することができる。これはすなわち、当該分岐流路群の位置において、主流路に形成される分岐流路側の層流の幅が(3−α)/2となるように設計されていることになる。また、同様に血液が検体の場合、分岐流路群の分離サイズ範囲を(7−α)μm以下(ただしαは0≦α≦2を満たすいずれかの値)に設定することにより、血球成分のうち赤血球のみを分岐流路群を通じて回収することができる。また、このような赤血球用の分岐流路群よりも主流路下流側に、分離サイズ範囲が(10+α)μm以下(ただしαは0≦α≦4を満たすいずれかの値)に設定された分岐流路群を配置することにより、血球成分のうち赤血球を含まない白血球を主成分とする粒子群を当該分岐流路群を通じて回収することができる。また、第一段階の分岐流路群の分離サイズ範囲が(10+α)μm以下(ただしαは0≦α≦4を満たすいずれかの値)に設定され、当該分岐流路群よりも主流路下流側に配置された第二段階の分岐流路群の分離サイズ範囲が(20+α)μm以下(ただしαは0≦α≦5を満たすいずれかの値)に設定されることにより、白血球よりも平均的に大きい幹細胞、循環腫瘍細胞、iPS化した細胞、各種の細胞塊等の粒子を当該分岐流路群を通じて回収することができる。また、サイズ分離範囲がnずつ異なるm種類の分岐流路群を配置した流路パターンを有することにより、分解能n、ステップ数mの粒度分布が求められる分析用チップを実現させることができる。   Here, an example of setting the separation size range of the branch channel group according to each sample and the purpose of separation will be described. When the most common blood for clinical use is a specimen, the separation size range of the first-stage branch channel group located at the most upstream is (3-α) μm or less (where α satisfies 0 ≦ α ≦ 2) In this case, only plasma components that do not contain blood cells can be collected through the branch channel group. This means that the width of the laminar flow on the branch flow path side formed in the main flow path is designed to be (3-α) / 2 at the position of the branch flow path group. Similarly, when the blood is a specimen, the separation size range of the branch channel group is set to (7−α) μm or less (where α is any value satisfying 0 ≦ α ≦ 2), so that blood cell components Among them, only red blood cells can be collected through the branch channel group. Further, a branch whose separation size range is set to (10 + α) μm or less (where α is any value satisfying 0 ≦ α ≦ 4) on the downstream side of the main flow channel from such a branch flow channel group for red blood cells. By arranging the flow path group, a particle group mainly composed of white blood cells not containing red blood cells among blood cell components can be collected through the branch flow path group. In addition, the separation size range of the first-stage branch channel group is set to (10 + α) μm or less (where α is any value satisfying 0 ≦ α ≦ 4), and is downstream of the main channel from the branch channel group. The separation size range of the second-stage branch channel group arranged on the side is set to (20 + α) μm or less (where α is any value satisfying 0 ≦ α ≦ 5), so that it is more average than white blood cells. Particles such as large stem cells, circulating tumor cells, iPS cells, and various cell masses can be collected through the branch channel group. Further, by having a flow path pattern in which m types of branch flow path groups having different size separation ranges by n are arranged, an analysis chip that requires a resolution n and a particle size distribution with a step number m can be realized.

以上、図2および図4、図5、図18に示したような流路の構成が本発明の代表的な例となるが、このような物理的構成のみの場合、層流の幅を制御することによる粒子のサイズ分離が基本的な機能となる。しかしながら実際には、検体中に含まれる粒子は多種存在しており、しかも種類は同じであっても粒子サイズにはある程度の分布を有していることが通常である。したがって、粒子を大きさのみの次元で分離しようとしても、十分な分離が得られない場合も多い。現実的には図2の14b1や図4の47のような、サイズに基づいた分離が行われた後の粒子群が通過あるいは貯蔵される部位において、サイズとは異なる物理的あるいは化学的、生物学的性質に基づき、粒子群をさらに分離する機能が求められることになる。   As described above, the configuration of the flow path as shown in FIGS. 2, 4, 5, and 18 is a typical example of the present invention. When only such a physical configuration is used, the laminar flow width is controlled. Particle size separation by doing this is a basic function. In practice, however, there are many types of particles contained in the specimen, and even if the types are the same, the particle size usually has a certain distribution. Therefore, there are many cases where sufficient separation cannot be obtained even if the particles are separated only in the dimension of size. Actually, the physical or chemical or biological substance different from the size in the part where the particle group after the separation based on the size is passed or stored, such as 14b1 in FIG. 2 or 47 in FIG. Based on the physical properties, a function of further separating the particle group is required.

とくに、検体中の存在頻度が非常に低い粒子を回収したい場合には、このような機能は非常に有効なものとなる。例えば、検体中に含まれる粒子群のうち、わずか0.01%以下程度しか存在しないような粒子を回収したい場合、元の検体に対して抗体を利用して回収しようとしても、目的以外の粒子が多すぎて抗原抗体反応が適切に行われない可能性が高くなる。フローサイトメトリーのように個々の粒子を検出できるような方法を用いても、やはり目的物以外の粒子があまりにも多いため、個々の粒子を検出しているのではあまりにも時間効率が悪い。存在頻度が低い粒子を目的とする場合、その粒子が1個も回収されないという事態を防ぐため、検体量自体を増やさなければならず、余計にその効率の悪さが目立つことになる。メッシュ構造を利用したフィルタを用いても、やはり目詰まりを起こすため検体量を増やすのは容易ではなく、目的の粒子がその他の粒子に埋もれてしまうため検出できないということも起こりうる。   In particular, when it is desired to collect particles having a very low frequency in the specimen, such a function is very effective. For example, if you want to recover particles that are present in the sample only in an amount of about 0.01% or less from the group of particles contained in the sample, even if you try to recover the original sample using an antibody, Therefore, there is a high possibility that the antigen-antibody reaction is not appropriately performed. Even when a method capable of detecting individual particles such as flow cytometry is used, there are too many particles other than the target, so that detecting individual particles is too time-efficient. When aiming at particles with a low presence frequency, in order to prevent a situation in which none of the particles are collected, the amount of the sample itself must be increased, and the inefficiency becomes more conspicuous. Even when a filter using a mesh structure is used, it is not easy to increase the amount of the specimen because clogging is caused, and the target particles may be buried in other particles and cannot be detected.

このような目的において、本発明のシステムは非常に有効に機能する。まずサイズ分離を行うことによって、目的の粒子と異なるサイズを有する粒子のほとんどを排除することができる。これにより、元の検体中に含まれる全粒子のうち0.1%以下程度しか存在しないような粒子であっても、分離された液体中の全粒子に対しては1%程度以上に存在する程度まで濃縮を行うことができる。この程度まで存在頻度を高めることができれば、抗体を利用する検出のような一般的な手法を用いやすくなる。例えば図4の47のようなサイズ分離後のサンプル貯蔵部(あるいは通過部)に、目的とする粒子を補足する抗体を配置しておき、粒子をこの部分に貯蔵していくことが可能になる。あるいは、この部分に目的以外の粒子を補足する抗体を配置しておき、目的とする粒子のみが出口(通気口47a)に進むことができる構成にしてもよい。また、貯蔵部と出口の間に細い流路を設け、この流路でフローサイトメトリーのように個々の粒子を検出するようにしてもよい。ここでは目的の粒子の存在頻度が高くなっているため、個々の粒子を検出する方法でも効率はよいからである。検出に必要な蛍光標識や磁気ビーズによる標識は、貯蔵部で行われるようにしておけばよい。   For this purpose, the system of the present invention functions very effectively. By first performing size separation, most of the particles having a size different from the target particles can be eliminated. As a result, even if the particles are present in only about 0.1% or less of the total particles contained in the original specimen, they are present in about 1% or more with respect to all the particles in the separated liquid. Concentration can be performed to the extent. If the presence frequency can be increased to this extent, it becomes easy to use a general technique such as detection using an antibody. For example, in the sample storage part (or passage part) after size separation as shown in 47 of FIG. 4, it is possible to store an antibody supplementing the target particle and store the particle in this part. . Alternatively, an antibody that supplements particles other than the target particles may be arranged in this portion, and only the target particles may advance to the outlet (vent hole 47a). Further, a narrow flow path may be provided between the storage unit and the outlet, and individual particles may be detected in this flow path as in flow cytometry. This is because the presence frequency of the target particles is high here, and the efficiency is high even in the method of detecting individual particles. Labeling with a fluorescent label or magnetic beads necessary for detection may be performed in the storage unit.

サイズ分離と抗体による分離または回収の例を、図19を用いてより詳細に説明する。分離回収部1901と、分離回収部1901へと通じる分岐流路群1902との間にトラップ領域1903を配置した場合は、分岐流路群1902へ進入するサイズ範囲の粒子のうち、不要な粒子をトラップ領域1903で補足し、回収したい粒子のみが分離回収部1901へ通過できるようにすればよい。この構成では、粒子の回収が容易になる反面、不要な粒子があまりにも多いとトラップ領域が途中で詰まる可能性があるため、注意が必要である。分岐流路群1902は抵抗値を調整する目的で細く設計することが多いため、トラップ領域は分岐流路内ではなく、これらの下流域で分離回収部よりは上流側の位置がよい。なお、想定する粒子が細胞であれば、トラップ領域1903には不要な細胞のみを補足する抗体を設置しておけばよい。一方、分離回収部1904にトラップ領域1905を配置した場合は、トラップ領域で不要な粒子を補足するか、またはトラップ領域で必要な粒子を補足するかのいずれの構成も可能である。前者の場合、分離回収部1905から回収物を吸引すれば、必要な粒子を中心に回収できるが、補足しきれなかった不要な粒子も混入する可能性がある。後者の場合、回収物を吸引した後に、必要な粒子が分離回収部1905に残存することになるため、これを別途回収する必要がある。なお、分離回収部1905において、必要な粒子に結合する物質は必ずしも固定されていなくてもよい。例えば磁気粒子や蛍光粒子と繋がった抗体を必要な細胞に結合させるような場合は、磁場を利用して必要な細胞を集めたり、蛍光発光を利用して選択的に回収してもよい。このような標識を必要な粒子に行う場合には、トラップ領域の下流で特定の蛍光を有する粒子のみをレーザー光等で別の流路に振り分けたり、磁場を加えて標識された粒子のみが特定の流路に進行するような構造と組み合わせてもよい。 An example of size separation and separation or collection with an antibody will be described in more detail with reference to FIG. When the trap region 1903 is disposed between the separation / collection unit 1901 and the branch flow channel group 1902 leading to the separation / recovery unit 1901, unnecessary particles out of the size range particles entering the branch flow channel group 1902 are removed. The trap region 1903 may be supplemented so that only particles to be collected can pass to the separation and collection unit 1901. With this configuration, it is easy to collect the particles, but care must be taken because there is a possibility that the trap region may be clogged if there are too many unnecessary particles. Since the branch flow channel group 1902 is often designed to be thin for the purpose of adjusting the resistance value, the trap region is not located in the branch flow channel, but is located upstream of the separation and recovery unit in these downstream regions. If the assumed particle is a cell, the trap region 1903 may be provided with an antibody that supplements only unnecessary cells. On the other hand, when the trap region 1905 is disposed in the separation / recovery unit 1904, either a configuration in which unnecessary particles are supplemented in the trap region or a necessary particle in the trap region is supplemented is possible. In the former case, if the recovered material is sucked from the separation / recovery unit 1905, it is possible to recover mainly the necessary particles, but there is a possibility that unnecessary particles that could not be captured may also be mixed. In the latter case, the necessary particles remain in the separation / recovery unit 1905 after the collected material is sucked, so that it is necessary to separately collect the particles. Note that the substance that binds to the necessary particles in the separation and recovery unit 1905 does not necessarily have to be fixed. For example, when an antibody linked to magnetic particles or fluorescent particles is bound to necessary cells, the necessary cells may be collected using a magnetic field or may be selectively collected using fluorescent light emission. When performing such labeling on necessary particles, only particles with specific fluorescence downstream of the trapping region are distributed to another flow path with laser light, or only particles labeled with a magnetic field are specified. You may combine with the structure which advances to this flow path.

存在頻度の低い粒子の回収の応用例としては、母体抹消血に含まれる胎児の有核赤血球の回収が挙げられる。母体の赤血球はほぼ全てが無核の赤血球であるが、妊娠すると胎児側で作られた有核赤血球が胎盤を通じてわずかに母体中に混入してくる現象が発生する。これを回収して診断に利用することができれば、母体から羊水を採取しなくとも末梢血で診断ができるようになるため、非常に簡便で安全性の高い診断方法が実現できる。しかしながら、母体の末梢血に含まれる胎児の有核赤血球は1mlあたり1〜2個程度と非常に少なく、無核の赤血球が1mlあたり10の9乗程度存在することを考慮すると、元の検体のままで有核赤血球を回収することは非常に困難である。しかしながら有核赤血球は核を有する分だけ無核赤血球よりもサイズが大きくなっているため、これを利用してまずサイズ分離を行い、無核赤血球を含まないサンプルを得ればよい。具体的には、無核赤血球が7μm前後の直径を有するのに対して、有核赤血球は10μm程度の直径を有するため、本発明のシステムで使用する流路では、まずこれらのサイズ分離が行われる機能を有する。赤血球は球形というよりも円盤形に近いため、実際には分岐流路側の層流幅が2〜3μm程度であってもその中に入ることができるため、このような層流幅を生じるように設計を行う。すなわち、主流路幅をWとすると、そのうち分岐流路側の壁面から2〜3μmの幅にある流体成分が分岐流路側に進入し、残りのW−(2〜3μm)の幅にある流体成分が主流路をそのまま直進するように、主流路側の抵抗値と分岐流路側の抵抗値の比を設計する。有核赤血球は核を有する分だけ厚みも大きく、この分岐側の層流幅には入ることができない。このような分岐流路側の層流幅を有する領域に、分岐流路を20〜100本設け、確実に無核赤血球が分岐流路側に振り分けられるようにする。分岐流路の数をこのように多く用意するのは、無核赤血球は非常に数が多く、分岐点において互いに干渉して分岐流路側に進入できないものが発生する可能性が高いためである。   As an application example of the collection of particles with low presence frequency, there is a collection of fetal nucleated red blood cells contained in maternal peripheral blood. Most of the maternal red blood cells are anucleated red blood cells, but when pregnant, the nucleated red blood cells made on the fetus side are slightly mixed into the mother through the placenta. If this can be collected and used for diagnosis, diagnosis can be made with peripheral blood without collecting amniotic fluid from the mother's body, and thus a very simple and highly safe diagnostic method can be realized. However, fetal nucleated red blood cells contained in maternal peripheral blood are very few, about 1-2 per ml, and considering that there are about 10 9 power per ml of anucleated red blood cells, It is very difficult to recover nucleated red blood cells. However, since nucleated erythrocytes are larger in size than nucleated erythrocytes by the amount of nuclei, size separation is first performed using this to obtain a sample that does not contain nucleated erythrocytes. Specifically, the nucleated red blood cells have a diameter of about 10 μm while the non-nucleated red blood cells have a diameter of about 7 μm. Therefore, in the flow path used in the system of the present invention, the size separation is first performed. It has a function to be called. Since erythrocytes are closer to a disc shape than a spherical shape, they can actually enter even if the laminar flow width on the branch flow path side is about 2 to 3 μm. Do the design. That is, if the main channel width is W, a fluid component having a width of 2 to 3 μm enters the branch channel side from the wall surface on the branch channel side, and the remaining fluid component having a width of W− (2 to 3 μm) is present. The ratio of the resistance value on the main channel side and the resistance value on the branch channel side is designed so that the main channel goes straight as it is. Nucleated erythrocytes are thicker than they have nuclei, and cannot enter the laminar flow width on the branch side. 20 to 100 branch channels are provided in such a region having a laminar flow width on the branch channel side so that the non-nucleated red blood cells are reliably distributed to the branch channel side. The reason why such a large number of branch flow paths is prepared is that there are a large number of non-nucleated red blood cells, and there is a high possibility that some of them will interfere with each other at the branch point and cannot enter the branch flow path.

このようにして無核赤血球を分離した後、さらに主流路の下流側では、分岐流路側の層流幅が3〜5μmの範囲のいずれかの値になるように設計する。これは無核赤血球を排除した後に6〜10μmの範囲のいずれかのサイズ以下の粒子が分岐流路側に進入するように設計していることになる。有核赤血球はこの範囲の分岐流路に振り分けられることになるが、白血球のサイズ分布とも重なっているため、このようなサイズ分離によって得られるサンプルは多数の白血球にわずかな有核赤血球が混在するものとなる。第二段階の分岐流路側の層流幅が小さいほど白血球の数は減ることになるが、有核赤血球も分岐側に入れず直進してしまう確率が高まるため、層流幅の設定には慎重を要する。いずれにせよ、第二段階の分離によって得られるサンプルには、母体由来の白血球の核酸が含まれていることから、そのままでは胎児の染色体診断あるいは遺伝子診断を行うことができない。したがって第二段階の分離によって貯蔵部に進入してきたサンプルに対して、抗体を利用して有核赤血球のみを回収するか、白血球を補足して有核赤血球のみを通過させるか、あるいは誘電泳動法により有核赤血球を特定の出口に導くといった機能を別途有している必要がある。しかしながら一段階目で既に無核赤血球は除去されているため、二段階目の分離に利用される抗体は必ずしも有核赤血球に対して特異的である必要はなく、赤血球と白血球とで反応が異なるものを利用すればよい。これならば一般的に販売されているGlycophorin A、Band 3, Anion Exchanger 1、common leukocyte antigen、epsilon-globlin、transferrin receptor、integrin-associated protein、thrombospondin receptor、complement receptor 1といったタンパク抗原に対する抗体を利用することができる。
誘電泳動法によっても、赤血球と白血球では帯電状態が異なるため、無核赤血球を排除した後のサンプルであれば、有核赤血球を回収する目的に利用することができる。
After separating the non-nucleated red blood cells in this manner, the laminar flow width on the branch flow path side is further designed to be any value in the range of 3 to 5 μm on the downstream side of the main flow path. This is designed so that particles of any size in the range of 6 to 10 μm enter the branch flow path after removing the non-nucleated red blood cells. Nucleated erythrocytes are distributed to the branch flow path in this range, but because the size distribution of white blood cells overlaps, the sample obtained by such size separation contains a small number of nucleated red blood cells in many white blood cells. It will be a thing. The smaller the laminar flow width on the branch flow path side in the second stage, the less the number of white blood cells. However, the probability of nucleated red blood cells going straight without entering the branch side increases, so be careful when setting the laminar flow width. Cost. In any case, since the sample obtained by the second-stage separation contains leukocyte nucleic acid derived from the maternal body, fetal chromosome diagnosis or genetic diagnosis cannot be performed as it is. Therefore, for samples that have entered the reservoir by separation in the second stage, only nucleated red blood cells are collected using antibodies, white blood cells are captured and only nucleated red blood cells are passed, or dielectrophoresis Therefore, it is necessary to separately have a function of guiding nucleated red blood cells to a specific outlet. However, since the anucleated red blood cells have already been removed in the first stage, the antibody used for the second stage separation does not necessarily need to be specific for nucleated red blood cells, and the reaction differs between red blood cells and white blood cells. You can use something. In this case, generally used antibodies against protein antigens such as Glycophorin A, Band 3, Anion Exchanger 1, common leukocyte antigen, epsilon-globlin, transferrin receptor, integrin-associated protein, thrombospondin receptor, complement receptor 1 are used. be able to.
Even in the dielectrophoresis method, the charged state is different between red blood cells and white blood cells. Therefore, any sample after removing non-nucleated red blood cells can be used for the purpose of collecting nucleated red blood cells.

また、存在頻度が低いうちに検出できることの意義が大きい粒子を目的とする場合にも同様の効果が期待できる。例えば癌マーカーに利用できるような細胞であって、循環腫瘍細胞(CTC)の検出を行う場合が挙げられる。CTCは赤血球や白血球に対して10〜20μmという大きなサイズ分布を有することに加え、血液検体7.5ml中に2個程度の存在頻度であっても癌転移の指標となることから、サイズ分離後に抗体等を利用して検出する方法が極めて有効な例の一つとなる。本発明のシステムでCTCの検出を行う場合、一段階目のサイズ分離は8〜10μmの範囲のいずれかの値で行われるように設定する。すなわち、一段階目の分岐側層流幅は4〜5μmになるように分岐流路と主流路の抵抗値比を設計する。やはり不要な赤血球は非常に数が多いため、この範囲での分岐流路数は30〜100本程度設けておく必要がある。二段階目のサイズ分離は16〜22μmの範囲のいずれかの値で行われるように設定する。すなわち、二段階目の分岐流路側層流幅は8〜11μmになるように分岐流路と主流路の抵抗値比を設計する。これにより、二段階目の分岐流路から得られるサンプルには数多くの白血球と数個のCTCが混在したものとなる。これに対し、やはり抗体等を利用してCTCのみを補足あるいは通過させるような機能が、図4の貯蔵部47に相当する部分に設けられる。   The same effect can also be expected when aiming at particles whose significance is that they can be detected while the presence frequency is low. For example, it is a cell that can be used as a cancer marker, and the case of detecting circulating tumor cells (CTC) can be mentioned. In addition to having a large size distribution of 10 to 20 μm for red blood cells and white blood cells, CTC can be an indicator of cancer metastasis even if the frequency is about 2 in 7.5 ml of blood sample. A detection method using an antibody or the like is an extremely effective example. When CTC detection is performed in the system of the present invention, the size separation at the first stage is set to be performed at any value in the range of 8 to 10 μm. That is, the resistance value ratio between the branch flow path and the main flow path is designed so that the first-stage branch side laminar flow width is 4 to 5 μm. Since there are too many unnecessary red blood cells, it is necessary to provide about 30 to 100 branch channels in this range. The size separation at the second stage is set to be performed at any value in the range of 16 to 22 μm. That is, the resistance value ratio between the branch flow path and the main flow path is designed so that the laminar flow width on the branch flow path side in the second stage is 8 to 11 μm. As a result, the sample obtained from the second-stage branch flow path is a mixture of many white blood cells and several CTCs. On the other hand, a function of supplementing or passing only the CTC using an antibody or the like is also provided in a portion corresponding to the storage unit 47 in FIG.

有核赤血球やCTCのように、回収される細胞数が非常に少ない場合には、回収後にポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法を利用してシグナルを増強させる必要があることも多い。したがってこれらの目的に利用されるマイクロ流路チップでは、細胞を回収する部位において細胞を破壊し、得られる核酸をチップ上でPCR法により増幅させることが可能な構造になっていることが好ましい。あるいはPCR法を利用せずとも、チップ上で細胞培養を行うことで、シグナルが増強されるような構造になっていてもよい。細胞培養をチップ上で行う機能を有する場合、幹細胞、iPS細胞、その他未分化状態の細胞を培養すると、その分化後に細胞表面の電位状態等の性質が変化することも少なくない。したがって、細胞培養を行う部位の後段に、さらに誘電泳動、電気泳動、抗原抗体反応等を利用して細胞の分離を行う手段を有していてもよい。 When the number of collected cells is very small, such as nucleated red blood cells and CTCs, it is often necessary to enhance the signal using the polymerase chain reaction (PCR) method after the collection. Therefore, it is preferable that the microchannel chip used for these purposes has a structure capable of destroying cells at a site where the cells are collected and amplifying the obtained nucleic acid on the chip by the PCR method. Alternatively, the structure may be such that the signal is enhanced by performing cell culture on the chip without using the PCR method. In the case of having a function of performing cell culture on a chip, when stem cells, iPS cells, and other undifferentiated cells are cultured, properties such as the potential state of the cell surface often change after the differentiation. Therefore, there may be further provided means for separating cells by using dielectrophoresis, electrophoresis, antigen-antibody reaction, etc., after the cell culture site.

本発明は以上の例のように、検体中の存在頻度が非常に低い粒子を検出する目的に高い効果を発揮する流路チップを用いる。具体的にまとめると、1から16で示すようになる。
1.主流路に対し最も上流の主流路側方に配置された第一段階の分岐流路群によって、目的とする粒子よりもサイズが小さい粒子が排除される機能を有する
2.前記第一段階の分岐流路群よりも主流路に対し下流側に配置された第二段階以降の分岐流路群によって、目的とする粒子を含むサイズ範囲の粒子が分離される機能を有する。
3.前記分岐流路群のサイズ分離機能は、当該分岐流路側に進行する液体の流れの幅を制御する。
4.前記第一段階の分岐流路群の分離サイズ範囲は(3−α)μm以下(ただしαは0≦α≦2を満たすいずれかの値)に設定されることにより、検体が血液の場合に、血球を含まない血漿成分のみを当該分岐流路群を通じて回収することができる。
5.前記第一段階の分岐流路群の分離サイズ範囲は(7−α)μm以下(ただしαは0≦α≦2を満たすいずれかの値)に設定されることにより、検体が血液の場合に、当該検体中の赤血球が当該分岐流路群を通じて排除される。
6.第n段階の分岐流路群によって赤血球が排除され、さらに主流路に対し当該第n段階の分岐流路群の下流側に配置される第(n+1)段階の分岐流路群の分離サイズ範囲が(10+α)μm以下(ただしαは0≦α≦4を満たすいずれかの値)に設定されることにより、赤血球を含まない白血球を主成分とする粒子群が当該第(n+1)分岐流路群を通じて排除される。
7.第n段階の分岐流路群の分離サイズ範囲が(10+α)μm以下(ただしαは0≦α≦4を満たすいずれかの値)に設定され、当該分岐流路群よりも主流路下流側に配置された第(n+1)段階の分岐流路群の分離サイズ範囲が(20+α)μm以下(ただしαは0≦α≦5を満たすいずれかの値)に設定されることにより、白血球よりも平均的に大きい幹細胞、循環腫瘍細胞、iPS化した細胞、各種の細胞塊等の粒子を当該分岐流路群を通じて回収することができる。
As described above, the present invention uses a channel chip that exhibits a high effect for the purpose of detecting particles having a very low presence frequency in a specimen. Specifically, it is as shown by 1 to 16.
1. 1. It has a function of eliminating particles having a size smaller than the target particle by the first-stage branching channel group disposed on the side of the main channel upstream of the main channel. It has a function of separating particles in a size range including the target particles by a branch channel group in the second and subsequent stages disposed downstream of the main channel in the first stage branch channel group.
3. The size separation function of the branch channel group controls the width of the liquid flow that proceeds to the branch channel side.
4). The separation size range of the first-stage branch channel group is set to (3-α) μm or less (where α is any value satisfying 0 ≦ α ≦ 2), so that the specimen is blood. Only plasma components that do not contain blood cells can be collected through the branch channel group.
5. The separation size range of the first-stage branch channel group is set to (7−α) μm or less (where α is any value satisfying 0 ≦ α ≦ 2), so that the specimen is blood. The red blood cells in the sample are excluded through the branch channel group.
6). Red blood cells are excluded by the n-th branch channel group, and the separation size range of the (n + 1) -th branch channel group arranged downstream of the n-th branch channel group with respect to the main channel is By setting (10 + α) μm or less (where α is any value satisfying 0 ≦ α ≦ 4), the particle group mainly composed of white blood cells not containing red blood cells becomes the (n + 1) -th branch channel group. Is eliminated through.
7). The separation size range of the n-th branch channel group is set to (10 + α) μm or less (where α is any value that satisfies 0 ≦ α ≦ 4), and is located downstream of the branch channel group from the main channel. By setting the separation size range of the arranged (n + 1) -th branch channel group to (20 + α) μm or less (where α is any value satisfying 0 ≦ α ≦ 5), the average size is higher than that of white blood cells. Particles such as large stem cells, circulating tumor cells, iPS cells, and various cell masses can be collected through the branch channel group.

8.複数の種類の粒子群を含有する液体試料に対し、粒子サイズの差異に応じて当該粒子群を分離する手段と、当該手段を経て得られる同一サイズ範囲に限定された粒子群を含有する分画成分のうち、サイズ以外の性質を利用して目的とする粒子を補足する、または目的とする粒子以外を補足する機能を有する。
9.前記粒子サイズの差異に応じて当該粒子群を分離する手段とは、主流路を進行する液体試料のうち一部を主流路に接続された分岐流路に進行させることにより実現させている前記生物学的操作システム及び工業的操作システム。
10.前記粒子を補足する手段が、抗原抗体反応の利用による。
11.前記粒子を補足する手段が、誘電泳動または電気泳動による。
12.前記目的とする粒子の存在割合が、検体中に含まれる全粒子の0.1%以下である。
13.前記目的とする粒子とは、血液中の有核赤血球である。
14.前記目的とする粒子とは、血液中の循環腫瘍細胞である。
15.サイズ分離によりチップ上の特定部位に回収された細胞に対し、細胞内の核酸を抽出する手段と、ポリメラーゼ連鎖反応を利用して核酸を増幅させる機能を有する。
16.サイズ分離によりチップ上の特定部位に回収された細胞を、当該チップ上で培養することができる機能を有する。
8). For a liquid sample containing a plurality of types of particle groups, a means for separating the particle groups according to the difference in particle size, and a fraction containing the particle groups limited to the same size range obtained through the means Among the components, it has a function of supplementing target particles using properties other than size, or supplementing other than target particles.
9. The means for separating the particle group according to the difference in the particle size is the organism realized by advancing a part of the liquid sample traveling in the main channel to the branch channel connected to the main channel. Operation system and industrial operation system.
10. The means for capturing the particles is by using an antigen-antibody reaction.
11. The means for capturing the particles is by dielectrophoresis or electrophoresis.
12 The ratio of the target particles to be present is 0.1% or less of the total particles contained in the specimen.
13. The target particles are nucleated red blood cells in blood.
14 The target particles are circulating tumor cells in the blood.
15. For cells collected at a specific site on the chip by size separation, there are means for extracting nucleic acids in the cells and a function for amplifying the nucleic acids using the polymerase chain reaction.
16. It has a function of allowing cells collected at a specific site on the chip by size separation to be cultured on the chip.

なお、これまでは本発明のシステムの利用対象を中心に説明を行ってきたが、実用上はシステムで利用するマイクロ流路チップの構造自体や、マイクロ流路へ検体を導入するための構造、分離後のサンプルを検出する方式等についてもさまざまな工夫が必要である。ここでは図を参照しながら、マイクロ流路チップの構造およびチップへ検体を導入する方法について詳述を行う。
一般的にマイクロ流路構造はまだ研究段階であるものが多いため、図3に示したような平板状のデバイスに接着などでチューブを付け、これにシリンジポンプのような流速を制御しつつ送液できる装置を接続して実験を行うことが多い。しかしながらチューブの接続時には気泡が混入しやすく、マイクロメートルレベルの構造に気泡が進入した場合、表面抵抗が大きく長時間流路内に留まってしまい、そのために設計通りの性能が得られなくなることが頻繁に発生する。研究レベルでは操作に慣れることによってほとんど気泡が混入しないようにチューブを接続することができるようになるが、誰が使用しても同じ結果が失敗なく得られるようにしなければ実用性がえられない。そのための工夫が例えば図6のようなチップ構造である。PDMSやアクリル等の流路担体601には凹状のマイクロ流路パターン602が形成され、さらにガラス、アクリル、ポリカーボネイト、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、およびPDMSとの結合のため必要に応じてこれらの材料表面にシリカ膜を塗布した処理を施したもので形成されるプレート603を接合することで流路部が形成されていることは図3と同様である。
Until now, the description has focused on the use target of the system of the present invention, but in practice, the structure of the microchannel chip used in the system itself, the structure for introducing the sample into the microchannel, Various devices are also required for the method of detecting the separated sample. Here, the structure of the microchannel chip and the method for introducing the specimen into the chip will be described in detail with reference to the drawings.
In general, since many microchannel structures are still in the research stage, a tube is attached to a flat device as shown in Fig. 3 by bonding or the like, and this is sent while controlling the flow rate like a syringe pump. In many cases, an experiment is performed by connecting a device capable of liquid. However, bubbles tend to get mixed in when connecting tubes, and when bubbles enter a micrometer-level structure, the surface resistance is large and the tube stays in the flow path for a long time, so it is often impossible to obtain the performance as designed. Occurs. At the research level, by getting used to the operation, it becomes possible to connect the tube so that almost no air bubbles are mixed in. However, if anyone uses it, the same results can be obtained without failure. A device for that is, for example, a chip structure as shown in FIG. A concave micro-channel pattern 602 is formed on the channel carrier 601 such as PDMS and acrylic, and the surface of these materials is used as necessary for bonding with glass, acrylic, polycarbonate, polypropylene, cycloolefin polymer, and PDMS. It is the same as in FIG. 3 that the flow path portion is formed by joining a plate 603 formed by applying a silica film to the substrate.

図6の構造ではさらに、流路の出入口の周囲に例えば、アクリル等のプラスチック材で形成される筒状の液溜め604が形成されている。これは流路担体601に接合されるのでも、一体成型により形成されるのでもよい。 既に述べたように、本発明のシステムで利用するマイクロ流路では入口あるいは出口が複数存在する場合もあるが、考え方は図6と同様であるためとくに区別はしない。使用者にこのチップを供給する際には、目的に適したバッファで流路内を満たし、さらにバッファの液面605が出入口の液溜め604の下部に位置する状態とした上で液溜め604にシールを貼り付けておく。使用者はまずこのシールをはがし、適量の検体を入口部分に重層する。これならば通常のピペット操作で簡単に検体をセットすることができ、しかも流路内に通じるバッファと検体の界面に気泡も混入しないため、分離に失敗する可能性をなくすことができる。なお、あらかじめ流路を満たしておくバッファとしては、想定する検体を希釈する目的で使用する生理食塩水等の他、検体に含まれる粒子の沈殿を防ぐために目的の粒子の比重に近い密度を有する液体等が考えられる。   Further, in the structure of FIG. 6, a cylindrical liquid reservoir 604 formed of a plastic material such as acrylic is formed around the entrance / exit of the flow path. This may be joined to the channel carrier 601 or may be formed by integral molding. As already described, there may be a plurality of inlets or outlets in the microchannel used in the system of the present invention, but the concept is the same as in FIG. When supplying this chip to the user, the flow path is filled with a buffer suitable for the purpose, and the liquid level 605 of the buffer is positioned below the liquid reservoir 604 at the inlet / outlet, and then the liquid reservoir 604 is filled. Affix the sticker. The user first removes this seal and overlays an appropriate amount of specimen on the inlet. If this is the case, the sample can be easily set by a normal pipette operation, and air bubbles are not mixed at the interface between the buffer and the sample that communicates in the flow path, so that the possibility of failure in separation can be eliminated. The buffer that fills the flow path in advance has a density close to the specific gravity of the target particle in order to prevent sedimentation of particles contained in the sample in addition to physiological saline used for the purpose of diluting the assumed sample. A liquid etc. can be considered.

図20は図6に示した断面構造を有するチップを立体的に描いた例である。流路担体2001の表面に流路パターン2002が形成され、さらにこの面にプレート2003を接合させることで閉じられた流路が形成されている。流路の導入口としては、検体用液溜め2004の他、前述したように、粒子を分岐流路側に押しつけるためのバッファ用液溜め2005が必要に応じて設けられる。分岐流路群の下流の出口には回収用液溜め2006が設けられ、各分離サイズごとに別々に回収される。いずれの分離サイズよりも大きな粒子は分岐流路には進入しないため、主流路の先にある非分岐回収用液溜め2007から回収されることになる。なお、出入口の数が多い場合には、図21のように流路担体2101をブロック状とし、ここに流路パターンへの導入口2102および回収口2103が設けられる構造にしてもよい。   FIG. 20 shows an example in which a chip having the cross-sectional structure shown in FIG. A flow path pattern 2002 is formed on the surface of the flow path carrier 2001, and a closed flow path is formed by joining a plate 2003 to this surface. As the introduction port of the flow path, in addition to the sample liquid reservoir 2004, as described above, a buffer liquid reservoir 2005 for pressing particles to the branch flow path side is provided as necessary. A collection liquid reservoir 2006 is provided at the outlet downstream of the branch channel group, and is collected separately for each separation size. Since particles larger than any separation size do not enter the branch flow path, they are recovered from the non-branch recovery liquid reservoir 2007 ahead of the main flow path. When the number of entrances / exits is large, the flow path carrier 2101 may be formed in a block shape as shown in FIG. 21, and the structure may be provided with the inlet port 2102 and the recovery port 2103 to the flow path pattern.

図6のような構成で検体をセットした後、どのように流路への送液を実現させるかが次なる課題となる。最も自然な方法は、液溜め604にチューブを接続し、コンプレッサーやポンプなどで加圧することである。図7にその構成例を示す。本発明のシステムで使用するマイクロ流路チップは、これまでと同様に流路担体701にプレート702を接合させて形成されている。チップの入口には筒状の液溜め703が形成されており、この下部まで満たされたバッファ液面上に検体704を重層させてセットする。この状態からまず液溜め703にチューブ705を接続し、さらにそのチューブ705のもう一端を加圧タンク706から突き出されるように備え付けられたチップ側配管707に接続する。チップ側配管707には、バルブ708が設置され、必要に応じてチップへの加圧を開始または停止させることができる。また、圧力調整弁(レギュレータ)709も設置されており、チップ側に加えられる圧力を調整できる。一方、圧力源側配管710には、ガスボンベ、加圧ポンプ、コンプレッサーなど加圧器711が接続され、これによって加圧タンク706内部が加圧される。加圧器711としてガスボンベを使用すれば電力を必要とすることなく本発明のシステムが利用できるようになる。   After setting the specimen with the configuration as shown in FIG. 6, how to realize liquid feeding to the flow path is the next issue. The most natural method is to connect a tube to the liquid reservoir 604 and pressurize with a compressor or a pump. FIG. 7 shows an example of the configuration. The microchannel chip used in the system of the present invention is formed by joining the plate 702 to the channel carrier 701 as before. A cylindrical liquid reservoir 703 is formed at the inlet of the chip, and the specimen 704 is set in a layered manner on the buffer liquid surface filled to the bottom. From this state, first, a tube 705 is connected to the liquid reservoir 703, and the other end of the tube 705 is connected to a tip side pipe 707 provided so as to protrude from the pressurized tank 706. A valve 708 is installed in the chip side pipe 707, and pressurization to the chip can be started or stopped as necessary. In addition, a pressure adjustment valve (regulator) 709 is also installed, and the pressure applied to the chip side can be adjusted. On the other hand, the pressure source side pipe 710 is connected with a pressurizer 711 such as a gas cylinder, a pressurizing pump, and a compressor, and thereby the inside of the pressurizing tank 706 is pressurized. If a gas cylinder is used as the pressurizer 711, the system of the present invention can be used without requiring electric power.

加圧タンク706がそれほど大きな容量を必要としない場合には、加圧器711として注射器あるいは自転車用空気入れのように手動でピストンを押すことにより加圧し、その状態で固定できるような簡素な構成でも利用することができる。加圧器711としてコンプレッサーなどを使用すれば、厳密な圧力制御も可能になる。加圧タンク706には圧力ゲージ712も設置されており、通常はこれで圧力を確認しながら圧力調整弁709を調整して、チップに加えられる圧力、すなわちチップへの送液速度をコントロールすることになるが、この圧力ゲージ712が電気的出力可能なものであれば、出力をフィードバックして圧力を自動調整することも可能である。
特に流路担体701上の主流路に層流を形成する際の加圧の仕方としては、例えば主流路断面が100μm×50μmのとき、1時間当たりの流量が0.2ml/h〜3.0ml/h程度となるような流速に調整する。
When the pressurized tank 706 does not require a large capacity, the pressurizer 711 can be pressurized by manually pushing the piston, such as a syringe or a bicycle inflator, and can be fixed in that state. Can be used. If a compressor or the like is used as the pressurizer 711, strict pressure control is possible. The pressure tank 706 is also provided with a pressure gauge 712. Normally, the pressure adjustment valve 709 is adjusted while checking the pressure to control the pressure applied to the chip, that is, the liquid feeding speed to the chip. However, if the pressure gauge 712 is capable of electrical output, the pressure can be automatically adjusted by feeding back the output.
In particular, as a method of pressurization when forming a laminar flow in the main flow path on the flow path carrier 701, for example, when the cross section of the main flow path is 100 μm × 50 μm, the flow rate per hour is 0.2 ml / h to 3.0 ml. The flow rate is adjusted to about / h.

図8はガスによる加圧を利用した送液システムの別の形態を示したものである。マイクロ流路チップは、これまでと同様に流路担体801にプレート802を接合させて形成されている。ここではチップの入口部分の液溜めに検体803をセットした後、チップを加圧タンク804内に収容する構造となっている。加圧タンク804には圧力源側配管805を通じて加圧器により加圧されることは図7の例と同様である。さらに加圧タンク804には通気口806が設けられており、チップ出口807と通気口806をチューブ等で接続することにより、チップの出口側は大気圧に晒されることとなる。チップの入口側にはとくに何も接続せずとも加圧タンク804内で加圧されるため、チップ内部には圧力差が発生し、送液を実行することができる。加圧タンク804にはチップを出し入れするために上部を開放あるいは密着固定できる機構が備えられているものとする。なお、複数のチップを同時に使用する場合には、加圧タンク804に最大同時使用数分のチップ出口に対応した複数の通気口806を設け、加圧タンク804内に各チップを収容すればよい。あるいは加圧タンク804を複数用意し、加圧器にそれぞれ接続するか、複数の加圧タンクに同じ圧力を分配するための加圧タンクを別途用意し、この分配用加圧タンクに加圧器を接続してもよい。   FIG. 8 shows another form of a liquid feeding system using gas pressurization. The microchannel chip is formed by joining a plate 802 to a channel carrier 801 as before. Here, the sample 803 is set in the liquid reservoir at the inlet portion of the chip, and then the chip is accommodated in the pressurized tank 804. The pressurization tank 804 is pressurized by the pressurizer through the pressure source side pipe 805 as in the example of FIG. Further, the pressurized tank 804 is provided with a vent 806. By connecting the tip outlet 807 and the vent 806 with a tube or the like, the outlet side of the tip is exposed to atmospheric pressure. Even if nothing is connected to the inlet side of the chip, it is pressurized in the pressurized tank 804, so that a pressure difference is generated inside the chip and liquid feeding can be executed. It is assumed that the pressurized tank 804 is provided with a mechanism capable of opening or closely fixing the upper part in order to insert and remove chips. When a plurality of chips are used at the same time, the pressurized tank 804 may be provided with a plurality of vent holes 806 corresponding to the maximum number of simultaneously used chip outlets, and each chip may be accommodated in the pressurized tank 804. . Alternatively, prepare multiple pressurization tanks 804 and connect to each pressurizer, or prepare separate pressurization tanks to distribute the same pressure to multiple pressurization tanks, and connect the pressurizer to this distribution pressurization tank May be.

図9はガスによる加圧を利用した送液システムのさらに別の形態を示したものである。これまでの例と同様にマイクロ流路チップ901を加圧タンク902に設置し、入口側の液溜め903に検体をセットした上で加圧タンクを閉じて使用するが、マイクロ流路チップ901の出口904は入口とは反対の面(背面)に形成されている。加圧タンク902には排液口905が開けられており、チップ出口904と位置を合わせることにより、ここから分離後のサンプルを回収することができる。ただし、加圧タンク内のガスが排液口905を通じて漏洩してしまうと加圧ができないため、チップ背面と加圧タンクの間に弾性のあるパッキン材906を挟んでチップを固定する。パッキン材906は最初からチップ背面に貼り付けられていれば操作は簡便になる。   FIG. 9 shows still another embodiment of a liquid feeding system using gas pressurization. As in the previous examples, the microchannel chip 901 is installed in the pressurized tank 902, the sample is set in the liquid reservoir 903 on the inlet side, and the pressurized tank is closed for use. The outlet 904 is formed on a surface (back surface) opposite to the inlet. A drainage port 905 is opened in the pressurized tank 902, and the sample after separation can be collected from this by aligning the position with the tip outlet 904. However, if gas in the pressurization tank leaks through the drainage port 905, pressurization cannot be performed. Therefore, the chip is fixed by sandwiching an elastic packing material 906 between the back surface of the chip and the pressurization tank. If the packing material 906 is attached to the back surface of the chip from the beginning, the operation becomes simple.

生物由来の検体を扱う場合、できるだけ検体への接触は避けたい要望が強いので、パッキン材906は図9のように加圧タンクの排液口905の内面までカバーできる形状であることが好ましい。このような構造であれば、チップの入口と出口のいずれもチューブなどを接続する必要はなく、さらにチップを扱いやすくなる。加圧タンク902は底面側にサンプル回収容器907を設置できるような構造である必要がある。図9の例では模式的に出口を1つとして描いているが、複数の出口が存在する場合には排液口905も複数開けられ、サンプル回収容器907にも内側に仕切りを設けるか、さらに小型のサンプル回収チューブを複数設置できるようにしておくとよい。サンプル回収容器907はチップサイズの制約を受けないため、長時間の分離により大量の回収物を得たい場合にはとくに好適である。
なお、チップの背面からサンプルを回収できれば上記のような利点が得られるため、図10のようにチップ背面側にサンプル回収容器1001を直接固定できる構造にしておけば、チップの入口に加圧用のチューブを接続する場合でも、チップ全体を加圧タンク内に設置する場合でも、いずれも対応できるようになる。
When handling biological specimens, there is a strong demand to avoid contact with specimens as much as possible. Therefore, it is preferable that the packing material 906 has a shape that can cover the inner surface of the drainage port 905 of the pressurized tank as shown in FIG. With such a structure, it is not necessary to connect a tube or the like at both the inlet and outlet of the chip, and it becomes easier to handle the chip. The pressurized tank 902 needs to be structured so that the sample collection container 907 can be installed on the bottom side. In the example of FIG. 9, the outlet is schematically illustrated as one, but when there are a plurality of outlets, a plurality of drainage ports 905 are opened, and the sample collection container 907 is also provided with a partition inside, It is preferable to install a plurality of small sample collection tubes. Since the sample collection container 907 is not limited by the chip size, it is particularly suitable when it is desired to obtain a large amount of collection by long-time separation.
If the sample can be collected from the back surface of the chip, the above-described advantages can be obtained. Therefore, if the sample collection container 1001 can be directly fixed to the back surface side of the chip as shown in FIG. Whether connecting a tube or installing the entire chip in a pressurized tank, both can be accommodated.

また図11のように、チップのプレート1101側にチップ入口の液溜め1102を設け、流路担体1103側に出口1104を設ける構成も有用である。図11のように加圧タンクにチップを配置すれば、マイクロ流路担体1103は加圧の影響を受けない。とくにマイクロ流路担体1103がPDMSのように弾力のある材料で形成されている場合、加圧によって流路が変形を受ける可能性が懸念されるが、この問題点を解消することができる。なお、タンク内のガスの漏洩を防ぐためのパッキン材1105は必要である。   Further, as shown in FIG. 11, a configuration in which a liquid reservoir 1102 at the chip inlet is provided on the chip plate 1101 side and an outlet 1104 is provided on the flow path carrier 1103 side is also useful. If the chip is arranged in the pressurized tank as shown in FIG. 11, the microchannel carrier 1103 is not affected by the pressurization. In particular, when the microchannel carrier 1103 is formed of an elastic material such as PDMS, there is a concern that the channel may be deformed by pressurization, but this problem can be solved. Note that the packing material 1105 for preventing leakage of gas in the tank is necessary.

本発明のシステムで処理したい検体量が、例えばチップ容量の10倍を超えるなど比較的多い場合には、図12のような構成も有用である。すなわち検体1201は検体容器1202に注入され、加圧タンク1203内部にセットされる。検体容器1202とマイクロ流路チップの入口1205とはホースあるいはチューブなどの接続管1204を介して接続される。加圧タンク1203に接続中継口1206が設けられていれば、ここに検体側からとチップ側からの接続管を別々に接続することができるため、チップを加圧タンク外に配置しやすくなる。この状態で加圧タンク1203に加圧を行えば、簡単に送液を実現させることができる。検体容器1202はマイクロ流路チップとは完全に独立しているため、チップの大きさによる容量の制限を受けないことから、検体量が多い場合には図12の構成が有用となるのである。   When the amount of specimen to be processed by the system of the present invention is relatively large, for example, exceeding 10 times the chip capacity, the configuration shown in FIG. 12 is also useful. That is, the specimen 1201 is injected into the specimen container 1202 and set inside the pressurized tank 1203. The sample container 1202 and the inlet 1205 of the microchannel chip are connected via a connection tube 1204 such as a hose or a tube. If the connection relay port 1206 is provided in the pressure tank 1203, the connection pipe from the sample side and the chip side can be separately connected to the pressure tank 1203, so that the chip can be easily arranged outside the pressure tank. If pressure is applied to the pressure tank 1203 in this state, liquid feeding can be easily realized. Since the sample container 1202 is completely independent of the microchannel chip, the capacity of the sample container 1202 is not limited by the size of the chip. Therefore, the configuration of FIG. 12 is useful when the amount of the sample is large.

また、本発明のシステムで処理したい検体の粒子サイズが1μm以下など比較的小さく、マイクロ流路チップの流路抵抗を大きくせざるを得ない場合には、図13のような構成が有用である。すなわち、マイクロ流路チップ1301の入口の液溜め1302のみが加圧タンク1303内部にセットされるようにすることで、送液のために必要な加圧の面積を液溜め1302の断面積に限定する。これにより加圧タンク1303の容積を小さくすることができるため、流路抵抗に応じて大きな加圧が必要な場合でも、加圧タンク全体としてはそれほど大きな圧力にする必要はなくなり、安全に利用しやすくなるのである。チップへの加圧も全くないため、大きな加圧による流路の変形といった影響も受けずに済む。   In addition, when the particle size of the specimen to be processed by the system of the present invention is relatively small, such as 1 μm or less, and the channel resistance of the microchannel chip must be increased, the configuration as shown in FIG. 13 is useful. . That is, only the liquid reservoir 1302 at the inlet of the microchannel chip 1301 is set inside the pressurized tank 1303, thereby limiting the area of pressure necessary for liquid feeding to the cross-sectional area of the liquid reservoir 1302. To do. As a result, the volume of the pressurized tank 1303 can be reduced. Therefore, even when a large pressure is required according to the flow path resistance, the pressure tank as a whole does not need to be so large and can be used safely. It becomes easier. Since there is no pressurization to the chip, it is not affected by the deformation of the flow path due to the large pressurization.

このような構成では、加圧タンク1303からのガス漏洩を防ぐためのパッキン1304は、接触部である液溜め1302の周辺に挿入されることになる。図13に示すような形状では液溜め1302を円形の穴に通すことは不可能であるため、2つの半円状の切り欠きを有する構造物により、液溜め1302を挟み込むようにして固定する構造が必要である。なお図14のように、マイクロ流路チップ1401の入口の液溜め1402のみに加圧する方法としては、液溜め1402の内面に密着する弾性体1403を利用して、注射器のように押すことで加圧してもよいが、このような機械的接触が存在するとチップ自体にも大きな力が加えられるため変形の恐れがある上、液溜め1402の容量のみでは圧力を安定させることが困難であるため、あまり適切な方法とはいえない。   In such a configuration, the packing 1304 for preventing gas leakage from the pressurized tank 1303 is inserted around the liquid reservoir 1302 which is a contact portion. In the shape shown in FIG. 13, it is impossible to pass the liquid reservoir 1302 through the circular hole. Therefore, the liquid reservoir 1302 is sandwiched and fixed by a structure having two semicircular cutouts. is required. As shown in FIG. 14, as a method of pressurizing only the liquid reservoir 1402 at the inlet of the microchannel chip 1401, an elastic body 1403 that is in close contact with the inner surface of the liquid reservoir 1402 is used to apply pressure by pushing like a syringe. However, if there is such a mechanical contact, a large force is applied to the chip itself, which may cause deformation, and it is difficult to stabilize the pressure only with the capacity of the liquid reservoir 1402. It's not a very appropriate method.

実施例5において説明を行った本発明で用いられるマイクロ流路チップ及び流体駆動部等をまとめると、1〜10で示すような記述となる。
1.不活性ガスによる流路への直接的又は空間を介した間接的な加圧を利用してチップに送液する駆動手段で形成されるマイクロ流路用流体駆動装置。
2.前記チップの入口に筒状の液溜め構造を有し、当該液溜め構造内部に検体を注入した上で、当該液溜め構造に加圧されることで容易な流路への検体の供給を可能とする駆動手段が提案される。
3.前記チップの入口が複数存在し、各入口に同一の加圧源から筒状の液溜めを介して直接的に又は、密閉空間を介して間接的に加圧する構成を有するチップ及び駆動手段の組み合わせ構成が提案される。
4.前記チップの入口の液溜め構造に加圧源からのチューブを接続することにより送液が実行される駆動手段との組み合わせ構成、
5.前記チップを加圧容器内に収容して間接的に加圧する駆動手段との組み合わせ構成、
When the microchannel chip and the fluid drive unit used in the present invention described in the fifth embodiment are summarized, the description is as shown in 1 to 10.
1. A fluid drive device for a micro flow path formed by a drive means for feeding liquid to a chip by using an indirect pressurization to a flow path by an inert gas or indirectly through a space.
2. It has a cylindrical liquid reservoir structure at the inlet of the chip, and the sample can be easily supplied to the flow path by injecting the sample into the liquid reservoir structure and then pressurizing the liquid reservoir structure. A driving means is proposed.
3. A combination of a chip and a driving means in which there are a plurality of inlets of the chip, and each inlet is pressurized directly from the same pressure source through a cylindrical liquid reservoir or indirectly through a sealed space. A configuration is proposed.
4). A combined configuration with driving means for performing liquid feeding by connecting a tube from a pressure source to the liquid reservoir structure at the inlet of the chip;
5. A combined configuration with a driving means for accommodating the chip in a pressurized container and indirectly pressing the chip;

6.前記チップの出口を加圧容器に設けられた通気孔に接続して、外部への液体の排出を行う構成、
7.前記チップの入口が上面、出口が背面に形成されていることチップ構成
8.前記背面に形成されたチップの出口と、加圧容器底面に形成された排液口の位置を一致させ、当該排液口からサンプルを回収することを可能とするチップ構成、
9.システムで利用されるチップにあらかじめバッファ液が満たされた状態で提供することで、流路内に残存する空気の消失を待機する手間を省くことや、検体とチップ内部に通じる液体との界面への空気の混入を防止することを可能とする構成、
10.チップにあらかじめ分離回収を目的とする粒子の比重と同程度の密度を有する液体が満たされた状態とすることで、チップ内での粒子の沈殿を防止することを可能とする構成、
6). A configuration for discharging the liquid to the outside by connecting the outlet of the chip to a vent provided in the pressurized container,
7). 7. Chip configuration in which the inlet of the chip is formed on the top surface and the outlet is formed on the back surface. A chip configuration that allows the outlet of the chip formed on the back surface to coincide with the position of the drainage port formed on the bottom surface of the pressurized container, and allows the sample to be collected from the drainage port;
9. By providing the chip used in the system with the buffer solution filled in advance, there is no need to wait for the disappearance of the air remaining in the flow path, or to the interface between the sample and the liquid leading to the inside of the chip. A configuration that can prevent air contamination
10. A configuration that enables the precipitation of particles in the chip to be prevented by preliminarily filling the chip with a liquid having a density comparable to the specific gravity of the particles for separation and recovery.

このように、シリンジポンプのような流量制御型の送液装置と比較して、ガスによる加圧を利用した送液システムの利点を挙げるとすれば、次のようになる。
第一の利点は、電力がない場所でもシステムを利用できるため、システムの用途を拡張できることである。例えば河川の水を採取してその場で検査したり、災害現場での感染状況をその場で調査するといったことが可能である。
第二の利点は、脈動のない送液が可能になることである。シリンジポンプのようにステッピングモーターを利用して送液速度を制御するものでは、回転速度を低下させたときに脈動が発生してしまう。これにより、局所的に層流の乱れが発生したり、複数の入口からの瞬間的な送液量のバランスが崩れることがある。これは本発明のシステムに対しては物理的な原理が成立しなくなってしまうため、致命的である。ガスによる加圧であれば脈動は原理的に発生することがなく、複数の入口に対しても同一の加圧タンクに接続されていれば必ず同じ送液力が加えられるため、上記のような問題は発生せず、安定した送液が可能となる。複数の入口だけでなく、複数のチップを同時に利用することも容易であるため、大量の検体を短時間で処理したい場合には非常に有効である。
As described above, the advantages of the liquid feeding system using the pressurization by gas compared with the flow rate control type liquid feeding device such as a syringe pump are as follows.
The first advantage is that the use of the system can be expanded because the system can be used even in places where there is no power. For example, it is possible to collect river water and inspect it on the spot, or to investigate the infection situation at the disaster site on the spot.
The second advantage is that liquid feeding without pulsation becomes possible. In the case of controlling the liquid feeding speed using a stepping motor like a syringe pump, pulsation occurs when the rotational speed is lowered. As a result, laminar turbulence may occur locally, or the instantaneous balance of the amount of liquid fed from a plurality of inlets may be lost. This is fatal because the physical principle does not hold for the system of the present invention. In the case of pressurization with gas, pulsation does not occur in principle, and even if multiple inlets are connected to the same pressurization tank, the same liquid feeding force is always applied. There is no problem and stable liquid feeding is possible. Since it is easy to use not only a plurality of inlets but also a plurality of chips at the same time, it is very effective when a large amount of samples are to be processed in a short time.

第三の利点は、検体のセットが容易であり、無駄もないことである。既に述べたように、チューブを用いて検体をチップに送る場合、チューブの接続時に気泡が混入しやすく、しかもチューブ内に残った検体は無駄になってしまう。とくに貴重で少量しか検体が用意できない場合には、後者は致命的な問題点となる。
以上のようなガスによる加圧を利用した送液システムは、送液を必要とするチップ等のデバイス全般に使用できるものであるから、本発明のシステムで使用する層流を利用したマイクロ流路チップに用途が限定されるものではない。なお、本発明のシステムで使用される加圧時の圧力は、例えば1.1〜2.5気圧の範囲である。ガスとしては検体に影響を与えにくい窒素等の不活性ガスが主に利用されるが、検体に含まれる細胞を生存させておくことが前提の場合、酸素、二酸化炭素、空気なども適宜利用される。また、チップ入口側への加圧による以上の効果は、チップ出口側の減圧によっても同様に実現可能なものである。例えば、チップ(少なくとも出口部分)を加圧タンクに入れる代わりに減圧タンクに入れる、出口側にチューブを接続して吸引するといった方法も、本質的には同等であるということができる。
The third advantage is that the specimen can be easily set and there is no waste. As already described, when a sample is sent to a chip using a tube, bubbles are easily mixed when the tube is connected, and the sample remaining in the tube is wasted. The latter is a fatal problem, especially when only a small amount of specimen can be prepared.
Since the liquid feeding system using the pressurization by the gas as described above can be used for all devices such as chips that require liquid feeding, the micro flow path using the laminar flow used in the system of the present invention. The application is not limited to the chip. In addition, the pressure at the time of pressurization used with the system of this invention is the range of 1.1-2.5 atmospheres, for example. As the gas, an inert gas such as nitrogen that does not affect the specimen is mainly used, but oxygen, carbon dioxide, air, etc. are also used as appropriate if it is assumed that the cells contained in the specimen remain alive. The Further, the above-described effects due to pressurization to the chip inlet side can be similarly realized by reducing the pressure on the chip outlet side. For example, a method in which a chip (at least an outlet portion) is placed in a decompression tank instead of being placed in a pressurized tank, and suction is performed by connecting a tube to the outlet side is essentially equivalent.

本発明を臨床検査あるいは工業生産物の分級といった用途に応用する場合、システム全体を自動化する方が便利である。自動化したシステムの例を図15に示す。
本発明の自動化システム1501は、マイクロ流路チップ1502を設置するためのステージ1503、送液装置1504を有する。送液装置として一般的なシリンジポンプのようなモーターによって駆動される定量送液装置を組み込む場合には、マイクロ流路チップ1502とはチューブ1505によって接続し、チューブ1505を通じて検体がチップに導入される。既に述べたように、このような送液装置にはチューブ内に残存してしまうデッドボリュームが大きいことや、脈流が発生しやすいといった課題があるため、ガスによる加圧系によって送液する方法でもよい。この場合は、実施例5で説明したような加圧タンクがシステム内に組み込まれることになる。なお、加圧源となるガスボンベあるいはポンプなどは、自動化システム1501の筺体内部に組み込まれている必要はなく、外部から接続してもよい。ガスによる加圧系を利用する場合には、チューブ1505による接続も煩雑であるため、マイクロ流路チップ1502の入口の液溜めに検体をセットした後、マイクロ流路チップ1502を自動化システム1501の加圧タンクに設置すれば利用できる方式が好ましい。構造としては図8から図14に示したような加圧系がシステムに組み込まれていることになる。
When the present invention is applied to uses such as clinical examination or industrial product classification, it is more convenient to automate the entire system. An example of an automated system is shown in FIG.
The automation system 1501 of the present invention includes a stage 1503 for installing the microchannel chip 1502 and a liquid feeding device 1504. When a fixed-quantity liquid feeding device driven by a motor such as a general syringe pump is incorporated as a liquid feeding device, the micro-channel chip 1502 is connected by a tube 1505, and the specimen is introduced into the chip through the tube 1505. . As already mentioned, such a liquid delivery device has a problem that a dead volume that remains in the tube is large and a pulsating flow is likely to occur. But you can. In this case, a pressurized tank as described in the fifth embodiment is incorporated in the system. Note that a gas cylinder or a pump serving as a pressurizing source does not need to be incorporated in the housing of the automation system 1501, and may be connected from the outside. When a gas pressurization system is used, the connection with the tube 1505 is complicated, and therefore, after setting the specimen in the liquid reservoir at the inlet of the microchannel chip 1502, the microchannel chip 1502 is added to the automation system 1501. A system that can be used if installed in a pressure tank is preferred. As a structure, a pressurization system as shown in FIGS. 8 to 14 is incorporated in the system.

自動化システムとして重要なことは、マイクロ流路チップ1502の状態をモニターできることである。モニタリング装置1506としては、カメラ、イメージセンサ、フォトダイオードアレイなどが好ましい。本発明で使用するマイクロ流路のパターンは非常に流路の数が多く、定点観測するよりは全体を画像として捕えてモニターする方が適しているからである。これにより、例えば流路内に気泡が存在することを検出して通知を行う、送液をバッファのみとして気泡が消失する状態になるまで検体の送液を待機するといった自動制御が可能になる。検体の送液を開始した後も、大きな不純物によって流路の一部が詰まったことを検出して通知および送液を停止することも可能である。また、複数の流路を通過する粒子を画像解析によりカウントすることで、一流路を利用する粒子カウンターよりもはるかに高速で粒子をカウントすることも可能である。粒子の形状を画像解析によって計測し、粒子の形状に応じて流路の分岐先を切り替えるような制御を行えば、蛍光標識が不要なセルソーターシステム、あるいはより微細な特徴を利用したセルソーターシステムが実現することになる。なお、光ファイバを複数利用し、流路パターンの複数の箇所を同時にモニターできるような構成であれば、必ずしも画像を得られるモニタリング装置である必要はない場合もありうる。また、本発明で使用するマイクロ流路のパターンは、分離回収されるサイズ範囲を段階的(連続的)に変化させることができるため、検体中の粒子のサイズ分布を測定することも可能である。このような製品は粒度分布計として流通しているが、段階的に分離サイズ範囲を変化させたマイクロ流路チップの各出口に向かう粒子数をカウントする機能を設ければ、これと同等の処理を行うことができる。   What is important as an automated system is that the state of the microchannel chip 1502 can be monitored. The monitoring device 1506 is preferably a camera, an image sensor, a photodiode array, or the like. This is because the microchannel pattern used in the present invention has a very large number of channels, and it is more suitable to monitor the whole as an image rather than to observe the fixed point. Thereby, for example, it is possible to perform automatic control such as detecting that bubbles are present in the flow path and notifying them, and waiting for liquid feeding of the specimen until the bubbles disappear with the liquid feeding only as a buffer. Even after the liquid feeding of the specimen is started, it is possible to detect that a part of the flow path is clogged with a large impurity and stop the notification and liquid feeding. In addition, by counting particles passing through a plurality of channels by image analysis, it is possible to count particles at a much higher speed than a particle counter using a single channel. Cell sorter systems that do not require fluorescent labeling or cell sorter systems that use more detailed features can be realized by controlling the shape of particles by image analysis and switching the flow path branch destination according to the particle shape. Will do. Note that a monitoring apparatus that can obtain an image may not necessarily be used as long as it is configured to use a plurality of optical fibers and simultaneously monitor a plurality of portions of the flow path pattern. In addition, since the microchannel pattern used in the present invention can change the size range to be separated and recovered stepwise (continuously), it is also possible to measure the size distribution of particles in the specimen. . Such products are distributed as particle size distribution analyzers, but if you have a function to count the number of particles going to each outlet of the microchannel chip whose separation size range has been changed in stages, the same processing It can be performed.

図15のようなシステム内部で処理を行う場合、検出光源1507も必要である。画像をモニターする場合には白色光源が望ましいが、検体に含まれる粒子あるいはその標識が蛍光を発する場合には、蛍光に適した励起波長を有するレーザーあるいは発光ダイオード等の光源であってもよい。また、必要に応じてモニタリング装置1506以外に、センサ1508を設置する場合もありうる。センサ1508としては、フォトダイオード、光電子増倍管、磁気センサ、静電容量センサ、超音波センサなどが挙げられる。   When processing is performed inside the system as shown in FIG. 15, a detection light source 1507 is also necessary. When monitoring an image, a white light source is desirable, but when a particle contained in a specimen or a label thereof emits fluorescence, a light source such as a laser or a light emitting diode having an excitation wavelength suitable for fluorescence may be used. In addition to the monitoring device 1506, a sensor 1508 may be installed as necessary. Examples of the sensor 1508 include a photodiode, a photomultiplier tube, a magnetic sensor, a capacitance sensor, and an ultrasonic sensor.

モニタリング装置あるいはセンサによる検出で、とくに意義が大きいのは希薄粒子のカウントである。既に述べたように、本発明のシステムで利用されるマイクロ流路チップは、非常に存在頻度が低い、すなわち希薄な粒子の回収を目的とする場合に非常に有用である。とくに、検体量ではなく希薄な粒子を一定数回収したいという目的の場合、そのために必要な検体量が処理の開始時点では不定であり、したがって処理に要する時間も不明である。例えば、特定の細胞で遺伝子診断を行うことを目的する場合や、特定の細胞を確実に培養することを目的とする場合に、その細胞を一定数回収する必要があるという状況がこれに該当する。目的の粒子が捕捉あるいは貯蔵される部位をモニタリングしていれば、必要な数に到達した時点で通知を行い、次の処理へと移行することができる。また、一定量の検体内に含まれる特定の粒子数が規定値を超えていれば何らかの判断ができるというような場合にも、検体の処理量が一定量に達する前に規定値を超えたことがモニタリングにより確認できれば、より素早い判断が可能になる。 In the detection by the monitoring device or sensor, the count of dilute particles is particularly significant. As described above, the microchannel chip used in the system of the present invention is very useful when the existence frequency is very low, that is, when the purpose is to collect dilute particles. In particular, when it is desired to collect a certain number of dilute particles instead of the amount of specimen, the amount of specimen necessary for that purpose is indefinite at the start of processing, and therefore the time required for processing is unknown. For example, this is the case when a certain number of cells need to be collected when the purpose is to perform genetic diagnosis on a specific cell or when the purpose is to reliably culture a specific cell. . If the site where the target particles are captured or stored is monitored, a notification is given when the required number is reached, and the process can proceed to the next process. In addition, even if it is possible to make a judgment if the number of specific particles contained in a certain amount of sample exceeds the specified value, the specified amount of sample exceeded the specified value before reaching the specified amount. If it can be confirmed by monitoring, quicker judgment will be possible.

例えば、血中の循環腫瘍細胞数が規定値を超えていれば腫瘍の転移が認められるといった診断に応用できる。このようなモニタリングは必ずしもチップによる分離直後の状態だけでなく、チップ内部で遺伝子増幅(PCR)法や細胞培養、酵素反応のように時間の経過とともにシグナルが増幅されていく検出方法が実行できる構成になっている場合は、その部位をモニタリングしていれば同様の効果が得られる。層流を用いた分離を利用するチップでは、特定のサイズ範囲の分画を濃縮して回収することもできるため、濃縮とこれらの検出方法を組み合わせることで、より迅速にシグナルが得られる効果も期待できる。なお、循環腫瘍細胞に対して複数種の抗体により補足する手段を有することにより、抗体を固定した位置あるいは抗体に結合させた蛍光粒子の蛍光色等により細胞の種類を特定し、循環腫瘍細胞をカウントするだけでなく、腫瘍が発生した部位も判定できる手段を備えていてもよい。 For example, it can be applied to a diagnosis that tumor metastasis is observed if the number of circulating tumor cells in the blood exceeds a specified value. Such monitoring is not limited to the state immediately after separation by the chip, but can be implemented as a detection method in which the signal is amplified with the passage of time, such as gene amplification (PCR) method, cell culture, and enzyme reaction inside the chip. If it is, the same effect can be obtained if the site is monitored. Chips that use laminar flow separation can concentrate and collect fractions in a specific size range, so combining these detection methods with concentration also has the effect of obtaining signals more quickly. I can expect. In addition, by having means for supplementing circulating tumor cells with multiple types of antibodies, the type of cell is specified by the position where the antibody is immobilized or the fluorescent color of the fluorescent particles bound to the antibody, etc. There may be provided means for not only counting but also determining a site where a tumor has occurred.

より詳細には、本発明は、血中の腫瘍細胞を血中粒子分級手段と、抗原抗体反応、試薬反応を行う腫瘍細胞検出手段の組み合わせ構成を示すことができる。
血中粒子分級手段は、複数の分岐流路群と主流路の組み合わせにおいて、腫瘍細胞の大きさの範囲の粒子グループを抽出するものであって、例えば図19(a)でしめすトラップ領域1903に腫瘍細胞表面抗原と結合する抗体を固定した膜を配置し、トラップ領域1903を通過しようとする腫瘍細胞を補足し、その後、上述した標識を結合した遊離抗体をトラップ領域1903へ供給した後、洗浄後のトラップ領域1903の標識の有無を測定する手法や、
予め腫瘍細胞に特異的に結合する標識のついた抗体を血液に供給しておいて、これを入力部1900aから供給してもよい。
その際、分岐流路群1902への分級操作を積極的に行う為に形成されたバッファ導入部1900bからバッファを導入して、分級操作をおこなってもよい。
More specifically, the present invention can show a combined configuration of a blood particle classifying means for tumor cells in blood and a tumor cell detecting means for performing an antigen-antibody reaction and a reagent reaction.
The blood particle classifying means extracts a particle group in the size range of tumor cells in a combination of a plurality of branch channel groups and a main channel. For example, in the trap region 1903 shown in FIG. A membrane on which an antibody that binds to a tumor cell surface antigen is immobilized is placed, the tumor cells that pass through the trap region 1903 are captured, and then the free antibody to which the above-described label is bound is supplied to the trap region 1903, followed by washing. A method of measuring the presence or absence of a label in the later trap region 1903,
An antibody with a label that specifically binds to tumor cells may be supplied to the blood in advance and supplied from the input unit 1900a.
At that time, the classification operation may be performed by introducing a buffer from the buffer introduction portion 1900b formed in order to positively perform the classification operation to the branch channel group 1902.

又、不特定の腫瘍細胞を検出するため、想定される腫瘍細胞膜に特異的に結合する複数種類の抗体を用意し、これを、トラップ領域1903に抗体の種類ごとに固定して、不特定な腫瘍細胞の存在を検出したり、予め複数種類のそれぞれ異なる標識と結合した抗体を検体に供給しておき、その後、トラップ領域1903のそれぞれに抗体毎に異なる領域を設定医師、癌の診断を行うものであってもよい。
尚、トラップ領域1903は分岐流路群1902側に配置したがこれに限ることなく主流路に設けてもよい。
この場合の分岐流路群1902は、不要な血球、血漿を分岐除去するものであるから、トラップ領域1903は、その後に設けられることが好ましい。
本実施例では、トラップ領域1903で目的とする腫瘍細胞、又は不特定の腫瘍細胞を補足する構成を示したが、単に遊離抗体に標識を結合させたものを供給し、粒径によって分級された腫瘍細胞を含む範囲の粒子グループとして、出力部1900c(分離回収部1901)、分離回収部1901、1904で回収して観察するか、その場で、標識の有無を観察するものであっても良い。その場合、腫瘍毎に異なる標識(蛍光波長、色素等)を抗体に結合させれば、観察装置によって、種類の異なる腫瘍細胞の検出も可能である。
In addition, in order to detect unspecified tumor cells, a plurality of types of antibodies that specifically bind to an assumed tumor cell membrane are prepared, and these are fixed to the trap region 1903 for each type of antibody, and unspecified. Presence of tumor cells is detected, or antibodies that are previously bound to a plurality of different types of labels are supplied to the specimen, and then a different region is set for each antibody in each of the trap regions 1903, and a doctor diagnoses cancer It may be a thing.
Although the trap region 1903 is arranged on the branch channel group 1902 side, the trap region 1903 is not limited to this and may be provided in the main channel.
Since the branch channel group 1902 in this case is for removing unnecessary blood cells and plasma by branching, the trap region 1903 is preferably provided after that.
In this example, the trapping region 1903 is configured to capture target tumor cells or unspecified tumor cells. However, the trapping region 1903 is simply supplied with a label bound to a free antibody, and classified according to particle size. The particle group in the range including tumor cells may be collected and observed by the output unit 1900c (separation collection unit 1901) and separation collection units 1901 and 1904, or the presence or absence of the label may be observed on the spot. . In that case, different types of tumor cells can be detected by an observation device by binding a different label (fluorescence wavelength, dye, etc.) for each tumor to the antibody.

図19(b)は、トラップ領域1903の具体的一例を示した。
1903aは、磁性部材であり、永久磁石又は電磁石で構成され、流路の外側に配置されている。磁性部材1903aは、これに限らず、例えば電極対で直流電界を形成したり、交番電界を形成するためのものであってもよく、負に帯電した赤血球等には適当な態様となる場合がある。
1903bは、補足細胞貯留部であり、有核細胞、腫瘍細胞、その他の希少細胞を一時的に貯留する部位であり、主流路方向へ移動しないように低くなる段差等が設けられている。
1903cは、補足細胞であり、有核赤血球、腫瘍細胞等の補足を目的とする細胞である。1903dは、標識であり、Dynabeads(インビトロジェン社製)やMACSbeads(ミルテニーバイオテク社製)が例示される。ここでは、S極の磁性粒子を示す。標識1903dは、補足細胞の抗原部位と特異的に結合する抗体と結合している。
図19(b)で示す構成の動作説明をする。 トラップ領域1903又は、その前の領域で、補足細胞1903cにS極の磁性粒子を抗体を介して結合させる。
標識1903dと結合した補足細胞1903cは、磁性部材1903aの磁界の影響で、移動方向が変化し、補足細胞貯留部1903bに貯留する。
尚、磁性部材1903aの磁界が強い場合や、流れが緩やかな場合は、補足細胞貯留部1903bまで移動させず磁性部材1903aの部位に補足されても良い場合もある。
FIG. 19B shows a specific example of the trap region 1903.
Reference numeral 1903a denotes a magnetic member, which is composed of a permanent magnet or an electromagnet, and is disposed outside the flow path. The magnetic member 1903a is not limited to this, and may be, for example, for forming a DC electric field with an electrode pair or for forming an alternating electric field. is there.
Reference numeral 1903b denotes a supplemental cell storage unit that temporarily stores nucleated cells, tumor cells, and other rare cells, and is provided with a step or the like that is lowered so as not to move in the direction of the main flow path.
Reference numeral 1903c is a supplemental cell, which is a cell intended to supplement nucleated red blood cells, tumor cells and the like. 1903d is a label, and examples thereof include Dynabeads (manufactured by Invitrogen) and MACSbeads (manufactured by Miltenyi Biotech). Here, magnetic particles of the S pole are shown. The label 1903d is bound to an antibody that specifically binds to the antigenic site of the supplemental cell.
The operation of the configuration shown in FIG. In the trap region 1903 or the region in front of it, the south pole magnetic particles are bound to the supplementary cell 1903c via an antibody.
The supplemental cells 1903c combined with the label 1903d change in the moving direction under the influence of the magnetic field of the magnetic member 1903a and are stored in the supplemental cell storage unit 1903b.
In addition, when the magnetic field of the magnetic member 1903a is strong or when the flow is slow, the magnetic member 1903a may be supplemented without moving to the supplemental cell reservoir 1903b.

本発明は、腫瘍細胞の検出に有効な判断であると共に、腫瘍に関連して血中に生じる腫瘍マーカーの検出においても有効に機能する。腫瘍マーカーの場合は、例えば、図1で示す様に、血漿を採取する部位である液体採取用流路群13a、13bと、腫瘍マーカーに対する発色試薬、又は腫瘍マーカー抗原に対して特異的に結合する抗体を装着した免疫試験片A18、免疫試験片B19との組み合わせによって検出可能である。
又、分岐流路で、粒子を全部分離除去した後の主流路の部分に腫瘍マーカー用の試薬、又は上記抗体を固定的に配置したものであってもよい。
抗体の場合は、別途蛍光、磁気等の標識を付けた遊離抗体を用意し、固定された抗体に結合した腫瘍マーカーに更に標識付きの遊離抗体を結合させて、当該標識を測定するものであってもよい場合もある。
The present invention is an effective judgment for detection of tumor cells, and also functions effectively for detection of tumor markers generated in blood in relation to tumors. In the case of a tumor marker, for example, as shown in FIG. 1, it specifically binds to a liquid collection channel group 13a, 13b, which is a site for collecting plasma, and a coloring reagent for a tumor marker or a tumor marker antigen. It can be detected by a combination with the immunological test strip A18 and the immunological test strip B19 equipped with the antibody to be tested.
Alternatively, a tumor marker reagent or the above-described antibody may be fixedly disposed in the main channel after separating and removing all the particles in the branch channel.
In the case of an antibody, a separate free antibody labeled with fluorescence, magnetism or the like is prepared, and the labeled free antibody is further bound to a tumor marker bound to the immobilized antibody, and the label is measured. It may be possible.

上記のように一定数以上の粒子がカウントされれば何らかの判定が可能となる検体に対しては、粒子のカウント数が一定数未満であったというだけでは分離動作が正常に行われたことの保証がないため、判定の正確さに疑問が残る。したがって、検体にあらかじめカウントしたい粒子と同サイズに分離されるマーカー粒子を混合し、分離後の分画成分に対して目的の粒子だけでなく、マーカー粒子を併せてカウントする機能を有することが好ましい。
また、チップに何らかの作用を行う能動型デバイス1509も必要に応じて利用される。例としては、電磁石などの磁場発生器を作用させて粒子あるいは粒子に結合させた磁気ビーズを流路内で移動させる、電極からチップに電場を与えて誘電泳動による粒子の移動を行う、ヒーターあるいはレーザーによる熱をチップに与えてチップ内の流路を変形させる、ヒーターによってチップ全体を一定温度に保ち検体の変質を防ぐ、といった作用が挙げられる。なお、検体の保温あるいは冷却に関しては、加圧に利用するガスの温度や加圧タンクの温度をヒーターなどで制御できるようになっていてもよい。このようにしてマイクロ流路チップ1502により処理された検体は、チップの各出口から回収される。検体容器1510をシステム内にセットしておき、出口からの回収物を蓄えられるようになっていることが望ましい。出口が複数存在する場合には、それに対応して検体容器1510の内部も仕切りによって複数の領域に分けられており、それぞれ混合しないようになっている。あるいは検体容器1510には、一般的に使用されるサンプルチューブをセットできるように各出口に対応した位置に穴が設けられているような形状でもよい。
For specimens that can be judged if a certain number or more of particles are counted as described above, the separation operation was performed normally only by the fact that the particle count was less than a certain number. Since there is no guarantee, questions remain about the accuracy of the judgment. Therefore, it is preferable to mix the marker particles separated in the same size as the particles to be counted in advance in the specimen, and to count not only the target particles but also the marker particles with respect to the separated components after separation. .
An active device 1509 that performs some action on the chip is also used as necessary. For example, a magnetic field generator such as an electromagnet is operated to move particles or magnetic beads bonded to the particles in the flow path, an electric field is applied from the electrode to the chip to move the particles by dielectrophoresis, a heater or For example, the heat of the laser is applied to the chip to deform the flow path in the chip, and the entire chip is kept at a constant temperature by a heater to prevent the sample from being altered. In addition, regarding the heat retention or cooling of the specimen, the temperature of the gas used for pressurization or the temperature of the pressurization tank may be controlled by a heater or the like. The specimen processed by the microchannel chip 1502 in this way is collected from each outlet of the chip. It is desirable that the sample container 1510 is set in the system so that the collected material from the outlet can be stored. When there are a plurality of outlets, the inside of the sample container 1510 is also divided into a plurality of regions by a partition so as not to be mixed. Alternatively, the specimen container 1510 may have a shape in which a hole is provided at a position corresponding to each outlet so that a commonly used sample tube can be set.

なお、検体中に含まれる細胞の情報を得る測定器としては、上でも述べたようにフローサイトメーターが一般的に普及している。これは本発明のシステムにおいても、構造上の工夫をすれば実現できるものである。例えば図22のように、検体導入部2201を挟むようにバッファ導入部2202を配置すれば、検体の流れ2203はこれまでの例のように片側に押しつけられるのではなく、主流路2204の中央部に集まるようになる。一般的なフローサイトメーターでは、このように中央に細胞の流れを絞り、レーザー光等で細胞の検出を行うため、これと同様の検出ができるようになる。検体およびバッファを送液する駆動力としては、既に述べたように各導入口に同じ圧力が加えられるような構造を利用すれば、安定的な送液が可能となる。検出後にこれまでと同様のサイズ分離を行いたいとすれば、検体の流れ2203を分岐流路側に押しつける必要があるが、これは検出部よりも下流側の主流路片側にバッファ導入部を追加するか、あるいは片側のバッファ流を吸収するバッファ分岐流路群2205を設けておけば実現できる。なお、サイズ分離を先に実施し、その分岐流路群の下流において図22のようなバッファ導入部を設け、検体流を流路中央に配置させるようにしてもよい。この場合、既に特定サイズ範囲に分離された粒子のみに対して検出を行うことから、当該範囲についてのみ情報を得たい場合には、検出効率を飛躍的に向上させることができる。   As described above, a flow cytometer is generally used as a measuring instrument for obtaining information on cells contained in a specimen. This can also be realized in the system according to the present invention by devising the structure. For example, as shown in FIG. 22, if the buffer introduction unit 2202 is arranged so as to sandwich the sample introduction unit 2201, the sample flow 2203 is not pushed to one side as in the previous examples, but the central part of the main channel 2204. Get together. In a general flow cytometer, the flow of cells is narrowed in the center and the cells are detected with a laser beam or the like, so that the same detection can be performed. As the driving force for feeding the sample and the buffer, if a structure in which the same pressure is applied to each inlet port as described above is used, stable liquid feeding is possible. If it is desired to perform the same size separation as before after detection, it is necessary to press the specimen flow 2203 to the branch flow path side, but this adds a buffer introduction part to the main flow path one side downstream of the detection part. Alternatively, this can be realized by providing a buffer branch channel group 2205 for absorbing the buffer flow on one side. Note that size separation may be performed first, and a buffer introduction portion as shown in FIG. 22 may be provided downstream of the branch flow channel group so that the sample flow is arranged at the center of the flow channel. In this case, since detection is performed only on particles that have already been separated into a specific size range, when it is desired to obtain information only about the range, the detection efficiency can be dramatically improved.

以上の他、自動化システムで適宜利用されうる機能としては、上記の他に、所定の検体設置領域からマイクロ流路チップの入口に自動的に検体を分注する機能、マイクロ流路チップの使用後にマイクロ流路内を洗浄するためのバッファ液等を送液する機能、マイクロ流路チップの出口から回収されるサンプルから特定の粒子(細胞)をピックアップする機能、検体が収容されている液溜め部分あるいはマイクロ流路チップ全体を振とうまたは撹拌する機能、初期の層流状態が不安定な間にチップから回収されるサンプルの廃棄、等を挙げることができる。 In addition to the above, functions that can be used as appropriate in an automated system include, in addition to the above, a function that automatically dispenses a specimen from a predetermined specimen installation region to the inlet of the microchannel chip, after the use of the microchannel chip. The function of feeding a buffer solution for washing the inside of the microchannel, the function of picking up specific particles (cells) from the sample collected from the outlet of the microchannel chip, and the reservoir part in which the specimen is stored Or the function which shakes or stirs the whole microchannel chip | tip, the discard of the sample collect | recovered from a chip | tip while the initial laminar flow state is unstable, etc. can be mentioned.

以上、本実施例で説明した本発明におけるチップ及び駆動手段、及びチップ上の流体、粒子をモニターするモニター手段をまとめると、以下のようになる。
1.システム内部に設置されたチップに対し、送液を行うための加圧源となるガスボンベまたはポンプを接続する構造
2.システム内部に設置されたチップに対し、チップ内の複数の流路状態をモニターするカメラ等のモニター手段
3.前記モニター手段でモニターされるチップ内の複数の流路状態が、気泡の有無、流路の詰まりの発生、通過する粒子数、通過する粒子の形状のうちのいずれか一つ以上を含む

4.前記チップ内の複数の流路状態をモニターする手段が、流路の画像情報を、動画又は静止画として取得する手段を有する。
5.あらかじめ指定された粒子が回収された数をモニターし、当該粒子数があらかじめ設定された値に到達したことを画面表示、音声表示等で通知する通知手段を有する。
6.あらかじめ指定された粒子が回収された数をモニターし、当該粒子数があらかじめ設定された値に到達した時点で、当該粒子に対して指定された処理を自動的に実行する自動処理手段を有する。
The chip and driving means according to the present invention described in this embodiment and the monitoring means for monitoring the fluid and particles on the chip are summarized as follows.
1. 1. A structure in which a gas cylinder or a pump serving as a pressurizing source for supplying liquid is connected to a chip installed in the system. 2. Monitor means such as a camera for monitoring a plurality of flow path states in the chip with respect to the chip installed in the system. The plurality of flow path states in the chip monitored by the monitoring means include one or more of the presence or absence of bubbles, the occurrence of clogging of the flow path, the number of passing particles, and the shape of passing particles.

4). The means for monitoring a plurality of flow path states in the chip has means for acquiring the image information of the flow path as a moving image or a still image.
5. It has a notifying means for monitoring the number of collected particles designated in advance and notifying that the number of particles has reached a preset value by means of screen display, voice display or the like.
6). An automatic processing means is provided for monitoring the number of collected particles designated in advance and automatically executing the designated processing on the particles when the number of particles reaches a preset value.

本発明のシステムにおける流体中の粒子のふるまいを制御する方法の最大の特徴は、本明細書あるいは特開2007−175684号等の文献でも既に述べられているように、主流路と分岐流路との流路抵抗比を適切に設計することにより、これらの方向への各流量が正確に制御されることにある。これによって分岐流路側の層流の幅が決定され、流体中の粒子が分岐流路方向へ進行できるかどうかは、分岐流路側の層流の中にその粒子(の重心)が入れるサイズであるかどうかで決定される。この原理をあらためて図16を用いて説明すれば、主流路1601を進行する流体が、主流路1601と分岐流路1602との分岐点1603に到達すると、分岐点1603以降の主流路1601’の流路抵抗値と分岐流路1602の流路抵抗値との比に基づいて、それぞれの方向に進行する流量が決定される。流量分布は流体力学原理に従って壁面部で0、流路中心部で最大となる2次関数となるため、流量が決定されれば自動的に分岐流路側の層流の幅Wも決定されるということである。   The greatest feature of the method for controlling the behavior of particles in the fluid in the system of the present invention is that the main flow path and the branch flow path are already described in this specification or in a document such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-175684. By appropriately designing the flow path resistance ratio, the flow rates in these directions are accurately controlled. This determines the width of the laminar flow on the branch channel side, and whether or not the particles in the fluid can travel in the direction of the branch channel is the size that the particle (the center of gravity) puts in the laminar flow on the branch channel side Is determined by whether or not. This principle will be described with reference to FIG. 16. When the fluid traveling in the main flow path 1601 reaches the branch point 1603 between the main flow path 1601 and the branch flow path 1602, the flow of the main flow path 1601 ′ after the branch point 1603 is flown. Based on the ratio between the channel resistance value and the channel resistance value of the branch channel 1602, the flow rate traveling in each direction is determined. The flow distribution is a quadratic function that is 0 at the wall surface and maximum at the center of the flow path in accordance with the hydrodynamic principle. Therefore, when the flow rate is determined, the width W of the laminar flow on the branch flow path side is automatically determined. That is.

なお、主流路を直進する流量と分離流路側に進行する流量は、それぞれの流路の末端の圧力が等しければ単純に流路抵抗値の比で決定される。通常はいずれの流路の末端も開放端となっており、末端での圧力はいずれも大気圧になっているため、この前提条件は成立している。しかしながら、いずれかの末端(出口)に加圧または減圧を行う場合は、分岐点1603と各末端との圧力勾配を流路抵抗値で除算した値が各流量となるため、単純に流路抵抗値の比だけでは各流路の流量すなわち層流の幅は決定されないことになる。この原理を積極的に利用すれば、例えば分岐流路側の出口に加圧を行うことにより、分岐流路側の流量をより減少させて層流の幅を小さくすることができる。これは、主流路側の出口に減圧を行うことにより、主流路側の流量を増加させても同様の現象が発生する。分岐流路側に例えば1μm以下のような非常に小さい粒子のみを分離させたい場合、分岐流路側の流量を減少させて層流幅Wを0.5μm程度に抑制する必要があるが、これを流路抵抗値の増加のみで実現させようとすると、分岐流路の流路幅を狭くするか長くせざるをえず、流路が詰まりやすくなったりチップ全体が大型化してしまうという問題が生じる。   Note that the flow rate that travels straight through the main flow channel and the flow rate that travels toward the separation flow channel are determined simply by the ratio of the flow channel resistance values if the pressure at the end of each flow channel is equal. Usually, the end of any flow path is an open end, and the pressure at the end is at atmospheric pressure, so this precondition is satisfied. However, when pressurizing or depressurizing any terminal (exit), each flow rate is obtained by dividing the pressure gradient between the branch point 1603 and each terminal by the channel resistance value. The flow rate of each flow path, that is, the width of the laminar flow is not determined only by the ratio of the values. If this principle is positively utilized, for example, by applying pressure to the outlet on the branch flow path side, the flow rate on the branch flow path side can be further reduced and the width of the laminar flow can be reduced. The same phenomenon occurs even if the flow rate on the main channel side is increased by reducing the pressure at the outlet on the main channel side. When it is desired to separate only very small particles such as 1 μm or less on the branch channel side, it is necessary to reduce the flow rate on the branch channel side to suppress the laminar flow width W to about 0.5 μm. If an attempt is made to increase the resistance only by increasing the path resistance value, the flow path width of the branch flow path must be narrowed or lengthened, resulting in a problem that the flow path is easily clogged or the entire chip is enlarged.

したがって、流路の出口側の圧力を制御して層流の幅を制御する方法は、非常に効果が大きいのである。出口側の圧力を適切に変化させれば、同じ流路パターンで複数の層流幅を実現させることができ、目的に応じた使い分けも可能となる。出口側の減圧を、出口に真空容器を取り付けることにより行えば、この真空容器で分離後の検体を回収することもできる。流路抵抗値を変化させる方法としては、流路パターンの一部をレーザー光などで局所的に加熱して変形させる、流路パターンに部品を着脱する、流路パターンに電界や磁場を印加して変形させる、分岐流路を湾曲させたり柱構造を設ける、といった方法も適宜利用しうる。
Therefore, the method of controlling the width of the laminar flow by controlling the pressure on the outlet side of the flow path is very effective. If the pressure on the outlet side is appropriately changed, a plurality of laminar flow widths can be realized with the same flow path pattern, and the proper use according to the purpose is also possible. If the pressure reduction on the outlet side is performed by attaching a vacuum container to the outlet, the separated specimen can be recovered by this vacuum container. As a method of changing the flow path resistance value, a part of the flow path pattern is locally heated and deformed with a laser beam or the like, a part is attached to or detached from the flow path pattern, and an electric field or magnetic field is applied to the flow path pattern. A method of deforming, bending the branch flow path, or providing a column structure can be used as appropriate.

本発明は、流れにより例えば血液の分離、供給を行う機能を備えた診断機能を伴うチップであり、その他、抗体作製、環境水分析、食中毒関連の微生物検査、感染症診断等、多種多様にわたることから、POC等のモバイル型の診断チップ、感染症検査チップ、免疫チップ、歯周病等の疾病診断チップ、環境検査チップ、標準球分別装置等への適用が可能となる。   The present invention is a chip with a diagnostic function having the function of separating and supplying blood, for example, according to the flow. In addition, there are a wide variety of such things as antibody production, environmental water analysis, food poisoning related microbiological tests, infectious disease diagnosis, etc. Therefore, it can be applied to mobile diagnostic chips such as POC, infectious disease testing chips, immune chips, disease diagnostic chips such as periodontal disease, environmental testing chips, standard ball sorting devices, and the like.

1 体液系溶液入力部
2 分離抽出部
3 分析操作手段
4 駆動手段
5 担体
1a 供給部
1b 希釈液供給部
1c 出力先
501 検体導入部
502 主流路
503 分岐流路群
504 通気口
505 血漿回収部
601 流路担体
602 流路パターン
603 プレート
604 液溜め
605 液面
701 流路担体
702 プレート
703 液溜め
704 検体
705 チューブ
706 加圧タンク
707 チップ側配管
708 バルブ
709 圧力調整弁
710 圧力源側配管
711 加圧器
712 圧力ゲージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Body fluid type | system | group solution input part 2 Separation extraction part 3 Analysis operation means 4 Drive means 5 Carrier 1a Supply part 1b Diluent supply part 1c Output destination 501 Specimen introduction part 502 Main flow path 503 Branch flow path group 504 Vent 505 Plasma recovery part 601 Channel carrier 602 Channel pattern 603 Plate 604 Liquid reservoir 605 Liquid level 701 Channel carrier 702 Plate 703 Liquid reservoir 704 Sample 705 Tube 706 Pressure tank 707 Chip side piping 708 Valve 709 Pressure adjustment valve 710 Pressure source side piping 711 Pressurizer 712 Pressure gauge

Claims (47)

体液系溶液等の生物学的成分を調整入力する成分調整入力部、
前記成分調整入力部に調整入力された調整液内の目的の成分又は液体を分離抽出する分離抽出部、前記分離抽出部でえられた粒子又は液体を分析操作し関連する情報を出力するための分析操作手段を備えた担体であって、前記担体の各部、各手段は、流路によって接続され、当該流路は、前記生物学的成分を駆動手段によって生じる流れによって移動操作する生物学的操作システム。
A component adjustment input unit that adjusts and inputs biological components such as body fluid solutions,
A separation / extraction unit for separating and extracting a target component or liquid in the adjustment liquid adjusted and input to the component adjustment input unit, for analyzing and operating particles or liquid obtained in the separation / extraction unit and outputting related information A carrier comprising an analysis operation means, wherein each part and each means of the carrier are connected by a flow path, and the flow path is a biological operation in which the biological component is moved by a flow generated by a drive means. system.
前記駆動手段によって生じる流れは、層流、更に分岐した流路を粒子の特性によって選択された方向へ流れの方向を変更した流れのいずれか一方又は他方である請求項1に記載の生物学的操作システム。 2. The biological flow according to claim 1, wherein the flow generated by the driving means is one of the laminar flow and the flow obtained by changing the flow direction of the branched flow path in a direction selected according to the characteristics of the particles. Operation system. 前記分離抽出部は、移動した流体内の、粒子を分岐させない程度の大きさを備えた流路A、前記流体内の粒子の大きさにより目的とする大きさの粒子を分岐させる流路Bを備えた請求項1に記載の生物学的操作システム。 The separation and extraction unit includes a flow path A having a size that does not cause the particles to branch in the moved fluid, and a flow path B that branches the particles having a target size depending on the size of the particles in the fluid. The biological manipulation system according to claim 1 provided. 前記分析操作手段が免疫診断情報、アレルギー情報を提供する請求項1に記載の生物学的操作システム。 The biological operation system according to claim 1, wherein the analysis operation means provides immunodiagnosis information and allergy information. 前記分析操作手段が、免疫作製工程である請求項1に記載の生物学的操作システム。 The biological manipulation system according to claim 1, wherein the analysis manipulation means is an immunization production step. 前記分析操作手段が、健康・疾病関連情報、環境水、上下水等の関連情報を出力する請求項1に記載の生物学的操作システム。 The biological operation system according to claim 1, wherein the analysis operation means outputs related information such as health / disease related information, environmental water, and water and sewage. 前記分析操作手段が、腫瘍マーカー情報・ウィルス感染症等の診断情報を出力する請求項1に記載の生物学的操作システム。 The biological operation system according to claim 1, wherein the analysis operation means outputs diagnostic information such as tumor marker information and virus infection. 前記分析操作手段が、糖尿病・動脈硬化関連症等の生活習慣病診断情報を出力する請求項1に記載の生物学的操作システム。 The biological operation system according to claim 1, wherein the analysis operation means outputs lifestyle-related disease diagnosis information such as diabetes / arteriosclerosis-related disease. 前記分析操作手段で出力する情報が、直接診断できる直接情報、2次、3次等、複数回の検査に用いられる為の間接情報である請求項1に記載の生物学的操作システム。 The biological manipulation system according to claim 1, wherein the information output by the analysis manipulation means is direct information that can be directly diagnosed, or indirect information that is used for a plurality of examinations, such as secondary and tertiary. 前記情報が、発色情報、移動位置情報、蛍光情報、大きさ情報、その他の形状情報、シーケンス情報、結合の有無等の状態情報、ビーズに結合した状態で生じる免疫沈降情報、沈降の有無情報、電荷の有無、強弱、極性等の情報、磁性の有無、強弱、極性等の情報、濃度情報、温度情報、粘度情報、歪み情報である請求項1、4、5,6,7、8、9に記載の生物学的操作システム。 The information is color development information, movement position information, fluorescence information, size information, other shape information, sequence information, state information such as presence / absence of binding, immunoprecipitation information generated in the state of binding to beads, presence / absence information of sedimentation, Information on presence / absence, strength, polarity, etc. of electric charge, information on presence / absence of magnetism, strength, polarity, etc., concentration information, temperature information, viscosity information, strain information. A biological manipulation system as described in. 球体を含む媒体を調整入力する調整入力部、前記調整入力部に調整入力された調整媒体内の目的の球体を分離抽出する分離抽出部、前記分離抽出部で得られた球体を分析操作し真球特定情報を出力するための分析操作手段を備えた担体であって、前記担体の各部、各手段は、流路によって接続され、当該流路は、前記媒体を駆動手段によって生じる流れによって移動操作する工業的操作システム。 An adjustment input unit that adjusts and inputs a medium including a sphere, a separation and extraction unit that separates and extracts a target sphere in the adjustment medium that is input to and adjusted by the adjustment input unit, and a sphere obtained by the separation and extraction unit is analyzed and operated. A carrier having analysis operation means for outputting sphere specifying information, wherein each part and each means of the carrier are connected by a flow path, and the flow path is operated by a flow generated by the drive means. Industrial operation system. 前記駆動手段によって生じる流れは、層流、更に分岐した流路を球体粒子の特性によって選択された方向へ移動させる方向を変更した流れのいずれか一方又は他方である請求項11に記載の工業的操作システム。 12. The industrial flow according to claim 11, wherein the flow generated by the driving means is one of the laminar flow and the flow in which the direction of moving the branched flow path in the direction selected by the characteristics of the spherical particles is changed. Operation system. 主流路の側方に接続された分岐流路が存在する構造を有し、主流路と分岐流路に進行する各流量を制御することにより分岐流路側に進行する流れの幅を決定することを特徴とする生物学的操作システム及び工業的操作システム。 It has a structure in which there is a branch flow channel connected to the side of the main flow channel, and the flow width traveling to the branch flow channel side is determined by controlling each flow rate traveling to the main flow channel and the branch flow channel. Biological and industrial operating systems characterized. 前記主流路と分岐流路に進行する各流量を制御する手段が、主流路と分岐流路の流路抵抗値の比によるものであることを特徴とする請求項13に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 14. The biological operation according to claim 13, wherein the means for controlling each flow rate proceeding to the main channel and the branch channel is based on a ratio of channel resistance values of the main channel and the branch channel. System and industrial operation system. 前記分岐流路側に進行する流れの幅を分岐流路の幅よりも小さくすることにより、粒子のサイズによる分離の閾値を分岐流路の幅よりも小さく設定することができることを特徴とする請求項13、14に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 The separation threshold based on the particle size can be set smaller than the width of the branch flow path by making the width of the flow traveling toward the branch flow path smaller than the width of the branch flow path. The biological operation system and industrial operation system of 13 and 14. 前記分岐流路側に進行する流れの幅は、分岐流路の幅の半値以下であることを特徴とする請求項15に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 The biological operation system and the industrial operation system according to claim 15, wherein the width of the flow traveling toward the branch channel is equal to or less than half the width of the branch channel. 前記分岐流路の本数は、分離回収を目的とする粒子の検体1mlあたりの存在数nに対し、lognから20logn(logは10を底とする対数)の範囲となっていることを特徴とする請求項13〜16に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 The number of the branch channels is in the range of logn to 20 logn (log is a logarithm with 10 as a base) with respect to the number n of particles per 1 ml of the sample for separation and recovery. The biological operation system and industrial operation system of Claims 13-16. 主流路に対し最も上流の主流路側方に配置された第一段階の分岐流路群によって、目的とする粒子よりもサイズが小さい粒子が排除される機能を有する生物学的操作システム及び工業的操作システム。 Biological operating system and industrial operation having a function of eliminating particles having a size smaller than the target particle by the first-stage branching channel group disposed on the side of the main channel upstream of the main channel system. 前記第一段階の分岐流路群よりも主流路に対し下流側に配置された第二段階以降の分岐流路群によって、目的とする粒子を含むサイズ範囲の粒子が分離される機能を有する請求項18に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 A function having a function of separating particles in a size range including target particles by a branch channel group of the second and subsequent stages disposed downstream of the main channel from the branch channel group of the first stage. Item 19. The biological manipulation system and the industrial manipulation system according to Item 18. 前記分岐流路群のサイズ分離機能は、当該分岐流路側に進行する液体の流れの幅を制御することによって実現されている請求項18、19に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 The biological operation system and the industrial operation system according to claim 18 or 19, wherein the size separation function of the branch channel group is realized by controlling a width of a flow of a liquid traveling to the branch channel side. . 前記第一段階の分岐流路群の分離サイズ範囲は(3−α)μm以下(ただしαは0≦α≦2を満たすいずれかの値)に設定されることにより、検体が血液の場合に、血球を含まない血漿成分のみが当該第一段階の分岐流路群を通じて回収される請求項18〜20に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 The separation size range of the first-stage branch channel group is set to (3-α) μm or less (where α is any value satisfying 0 ≦ α ≦ 2), so that the specimen is blood. 21. The biological operation system and the industrial operation system according to claim 18, wherein only the plasma component not containing blood cells is recovered through the first-stage branch flow path group. 第n段階の分岐流路群の分離サイズ範囲は(7−α)μm以下(ただしαは0≦α≦2を満たすいずれかの値)に設定されることにより、検体が血液の場合に、当該検体中の赤血球が当該第n段階の分岐流路群を通じて排除される請求項18〜21に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 When the separation size range of the n-th branch channel group is set to (7−α) μm or less (where α is any value satisfying 0 ≦ α ≦ 2), The biological operation system and the industrial operation system according to claim 18 to 21, wherein red blood cells in the sample are excluded through the n-th stage branch channel group. 前記第n段階の分岐流路群によって赤血球が排除され、さらに主流路に対し前記第n段階の分岐流路群の下流側に配置される第(n+1)段階の分岐流路群の分離サイズ範囲が(10+α)μm以下(ただしαは0≦α≦4を満たすいずれかの値)に設定されることにより、赤血球を含まない白血球を主成分とする粒子群が当該第(n+1)分岐流路群を通じて排除される請求項22に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 Red blood cells are eliminated by the n-th branch channel group, and the separation size range of the (n + 1) -th branch channel group disposed downstream of the n-th branch channel group with respect to the main channel. Is set to (10 + α) μm or less (where α is any value satisfying 0 ≦ α ≦ 4), so that a group of particles mainly composed of white blood cells not containing red blood cells becomes the (n + 1) -th branch channel. 23. The biological and industrial operating system of claim 22 that is excluded through the group. 第n段階の分岐流路群の分離サイズ範囲が(10+α)μm以下(ただしαは0≦α≦4を満たすいずれかの値)に設定され、当該分岐流路群よりも主流路下流側に配置された第(n+1)段階の分岐流路群の分離サイズ範囲が(20+α)μm以下(ただしαは0≦α≦5を満たすいずれかの値)に設定されることにより、検体が血液の場合に、白血球よりも平均的に大きい幹細胞、循環腫瘍細胞、iPS化した細胞、各種の細胞塊等の粒子を当該分岐流路群を通じて回収することができる請求項18〜23に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 The separation size range of the n-th branch channel group is set to (10 + α) μm or less (where α is any value that satisfies 0 ≦ α ≦ 4), and is located downstream of the branch channel group from the main channel. By setting the separation size range of the arranged (n + 1) -th branch flow path group to (20 + α) μm or less (where α is any value satisfying 0 ≦ α ≦ 5), In some cases, particles such as stem cells, circulating tumor cells, iPS cells, and various cell masses that are larger than leukocytes on average can be collected through the branch channel group. Operation system and industrial operation system. 複数の種類の粒子群を含有する液体試料に対し、粒子サイズの差異に応じて当該粒子群を分離する手段と、当該手段を経て得られる同一サイズ範囲に限定された粒子群を含有する分画成分のうち、サイズ以外の性質を利用して目的とする粒子を補足する、または目的とする粒子以外を補足する機能を有する生物学的操作システム及び工業的操作システム。 For a liquid sample containing a plurality of types of particle groups, a means for separating the particle groups according to the difference in particle size, and a fraction containing the particle groups limited to the same size range obtained through the means A biological operation system and an industrial operation system having a function of supplementing target particles using properties other than size among components, or having a function of capturing other than target particles. 前記粒子サイズの差異に応じて当該粒子群を分離する手段とは、主流路を進行する液体試料のうち一部を主流路に接続された分岐流路に進行させることにより実現させている前記生物学的操作システム及び工業的操作システム。 The means for separating the particle group according to the difference in the particle size is the organism realized by advancing a part of the liquid sample traveling in the main channel to the branch channel connected to the main channel. Operation system and industrial operation system. 前記粒子を補足する手段が、抗原抗体反応の利用によるものである請求項25、26に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 27. The biological manipulation system and the industrial manipulation system according to claim 25, wherein the means for capturing the particles is by using an antigen-antibody reaction. サイズ分離によりチップ上の特定部位に回収された細胞に対し、細胞内の核酸を抽出する手段と、ポリメラーゼ連鎖反応を利用して核酸を増幅させる機能を有する生物学的操作システム及び工業的操作システム。 Biological operation system and industrial operation system having means for extracting nucleic acid in cells from cells collected at a specific site on the chip by size separation, and a function of amplifying nucleic acid using polymerase chain reaction . サイズ分離によりチップ上の特定部位に回収された細胞を、当該チップ上で培養することができる機能を有する生物学的操作システム及び工業的操作システム。 A biological operation system and an industrial operation system having a function capable of culturing cells collected on a specific site on a chip by size separation on the chip. ガスによる加圧を利用してチップに送液することを特徴とする生物学的操作システム及び工業的操作システム。 A biological operating system and an industrial operating system, wherein liquid is fed to a chip using pressurization by gas. 前記チップの入口に筒状の液溜め構造を有し、当該液溜め構造内部に検体を注入した上で、当該液溜め構造に加圧されることを特徴とする請求項30に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 31. The biology according to claim 30, wherein the tip has a cylindrical liquid reservoir structure, and a specimen is injected into the liquid reservoir structure, and then pressurized to the liquid reservoir structure. Operation system and industrial operation system. 前記チップの入口が複数存在し、各入口に同一の加圧源から加圧されることを特徴とする請求項30、31に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 32. The biological operation system and the industrial operation system according to claim 30, wherein there are a plurality of inlets of the chip, and each inlet is pressurized from the same pressure source. 前記チップの入口の液溜め構造に加圧源からのチューブを接続することにより送液が実行される請求項30〜32に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 33. The biological operation system and the industrial operation system according to claim 30 to 32, wherein liquid feeding is executed by connecting a tube from a pressure source to a liquid reservoir structure at the inlet of the chip. 前記チップを加圧容器内に収容して加圧することを特徴とする請求項30〜32に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 The biological operation system and the industrial operation system according to claim 30, wherein the chip is accommodated in a pressurized container and pressurized. 前記チップの出口を加圧容器に設けられた通気孔に接続することを特徴とする請求項34に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 The biological operation system and the industrial operation system according to claim 34, wherein an outlet of the chip is connected to a vent provided in a pressurized container. 前記チップの入口が上面、出口が背面に形成されていることを特徴とする請求項34に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 The biological operation system and the industrial operation system according to claim 34, wherein an inlet of the chip is formed on an upper surface and an outlet is formed on a rear surface. 前記背面に形成されたチップの出口と、加圧容器底面に形成された排液口の位置を一致させ、当該排液口からサンプルを回収することを特徴とする請求項36に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 37. The biology according to claim 36, wherein the outlet of the chip formed on the back surface and the position of the drainage port formed on the bottom surface of the pressurized container are matched, and the sample is collected from the drainage port. Operation system and industrial operation system. システムで利用されるチップにあらかじめ生理食塩水が満たされた状態で提供されることを特徴とする生物学的操作システム及び工業的操作システム。 A biological operation system and an industrial operation system, characterized in that a chip used in the system is provided in a state in which physiological saline is filled in advance. システムで利用されるチップにあらかじめ分離回収を目的とする粒子の比重と同程度の密度を有する液体が満たされた状態で提供されることを特徴とする生物学的操作システム及び工業的操作システム。 A biological operation system and an industrial operation system, characterized in that a chip used in the system is provided in a state where a liquid having a density comparable to the specific gravity of particles intended for separation and recovery is filled in advance. システム内部に設置されたチップに対し、送液を行うための加圧源となるガスボンベまたはポンプを接続する構造を有する生物学的操作システム及び工業的操作システム。 A biological operation system and an industrial operation system having a structure in which a gas cylinder or a pump serving as a pressurizing source for supplying a liquid is connected to a chip installed in the system. システム内部に設置されたチップに対し、チップ内の複数の流路状態をモニターする機能を有する生物学的操作システム及び工業的操作システム。 A biological operation system and an industrial operation system having a function of monitoring a plurality of flow path states in a chip installed in the system. 前記モニターされるチップ内の複数の流路状態とは、気泡の有無、流路の詰まりの発生、通過する粒子数、通過する粒子の形状のうちのいずれか一つを含むものである請求項41に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 42. The plurality of flow path states in the chip to be monitored include any one of presence / absence of bubbles, occurrence of clogging of the flow path, the number of passing particles, and the shape of passing particles. Biological and industrial operating systems as described. 前記チップ内の複数の流路状態をモニターする手段が、流路の画像情報を取得するものである請求項41、42に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。 43. The biological operation system and the industrial operation system according to claim 41, wherein the means for monitoring a plurality of flow path states in the chip acquires image information of the flow path. あらかじめ指定された粒子が回収された数をモニターし、当該粒子数があらかじめ設定された値に到達したことを通知する手段を有する生物学的操作システム及び工業的操作システム。 A biological operation system and an industrial operation system having means for monitoring the number of particles collected in advance and notifying that the number of particles has reached a preset value. あらかじめ指定された粒子が回収された数をモニターし、当該粒子数があらかじめ設定された値に到達した時点で、当該粒子に対して指定された処理を自動的に実行することを特徴とする生物学的操作システム及び工業的操作システム。 The number of collected particles specified in advance is monitored, and when the number of particles reaches a preset value, a specified process is automatically executed on the particles. Operation system and industrial operation system. 前記分析操作手段は、特定の腫瘍細胞に特異的に結合する抗原乃至抗体が遊離的乃至固定的に配置されることで特定の腫瘍細胞を検出する請求項1に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。   2. The biological manipulation system according to claim 1, wherein the analysis operation means detects a specific tumor cell by arranging an antigen or an antibody that specifically binds to the specific tumor cell in a free or fixed manner. Industrial operation system. 前記分析操作手段は、腫瘍細胞に特異的に結合する抗原乃至抗体が遊離的乃至固定的に複数種類配置されることで、腫瘍細胞を不特定に診断可能とする請求項1に記載の生物学的操作システム及び工業的操作システム。
2. The biology according to claim 1, wherein the analysis operation means can unconditionally diagnose tumor cells by arranging a plurality of antigens or antibodies that specifically bind to the tumor cells in a free or fixed manner. Operation system and industrial operation system.
JP2010096498A 2009-06-05 2010-04-19 Biological operation system and industrial operation system Pending JP2011013208A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010096498A JP2011013208A (en) 2009-06-05 2010-04-19 Biological operation system and industrial operation system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009135614 2009-06-05
JP2010096498A JP2011013208A (en) 2009-06-05 2010-04-19 Biological operation system and industrial operation system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011013208A true JP2011013208A (en) 2011-01-20

Family

ID=43297837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010096498A Pending JP2011013208A (en) 2009-06-05 2010-04-19 Biological operation system and industrial operation system

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2011013208A (en)
WO (1) WO2010140706A1 (en)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012080821A (en) * 2010-10-12 2012-04-26 Univ Of Tsukuba Method of concentrating nucleated cell component in blood
WO2014181500A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 ソニー株式会社 Flow channel device, analytical apparatus, and fluid apparatus
JP2014226623A (en) * 2013-05-24 2014-12-08 株式会社島津製作所 Microchip reactor
JP2015058394A (en) * 2013-09-18 2015-03-30 凸版印刷株式会社 Component separation method, component analysis method, and component separator
JP2015194354A (en) * 2014-03-31 2015-11-05 ブラザー工業株式会社 inspection chip
JP2017075911A (en) * 2015-10-16 2017-04-20 ウシオ電機株式会社 Micro channel chip and method for forming the chip
WO2017081979A1 (en) * 2015-11-13 2017-05-18 ウシオ電機株式会社 Detection method and analysis chip
JP2017215217A (en) * 2016-05-31 2017-12-07 シスメックス株式会社 Analysis method, analysis device, and analysis system
JPWO2017111119A1 (en) * 2015-12-25 2017-12-28 ウシオケミックス株式会社 Microreactor
WO2020045434A1 (en) * 2018-08-28 2020-03-05 京セラ株式会社 Particle separation device and particle separation apparatus
WO2020067025A1 (en) * 2018-09-27 2020-04-02 京セラ株式会社 Particle separating and measuring device, and particle separating and measuring apparatus
WO2020203510A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-08 株式会社 TL Genomics Apparatus for driving combination of microcircuit and syringe
JP2021099359A (en) * 2013-11-14 2021-07-01 ケンブリッジ・エンタープライズ・リミテッド Fluidic separation and detection
JP2022003342A (en) * 2018-01-30 2022-01-11 京セラ株式会社 Flow channel device and measurement apparatus
EP4130753A4 (en) * 2020-03-24 2024-04-24 Kyocera Corporation Flow path device

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5910772B2 (en) * 2015-03-02 2016-04-27 コニカミノルタ株式会社 Measuring device and measuring method
JP6761152B1 (en) * 2019-02-27 2020-09-23 京セラ株式会社 Particle separation measurement device and particle separation measurement device
US20220155208A1 (en) * 2019-03-20 2022-05-19 Kyocera Corporation Particle measuring device, particle separating and measuring device, and particle separating and measuring apparatus
WO2023153331A1 (en) * 2022-02-08 2023-08-17 京セラ株式会社 Method for preparing flow channel device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6432630B1 (en) * 1996-09-04 2002-08-13 Scandinanian Micro Biodevices A/S Micro-flow system for particle separation and analysis
JP2007021465A (en) * 2005-07-12 2007-02-01 Minoru Seki Flow passage structure and method for concentrating/separating particle continuously
JP2009511001A (en) * 2005-09-15 2009-03-19 アルテミス ヘルス,インク. Device and method for magnetic concentration of cells and other particles

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012080821A (en) * 2010-10-12 2012-04-26 Univ Of Tsukuba Method of concentrating nucleated cell component in blood
US10493446B2 (en) 2013-05-08 2019-12-03 Sony Corporation Flow channel device, analysis apparatus, and fluid apparatus
WO2014181500A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 ソニー株式会社 Flow channel device, analytical apparatus, and fluid apparatus
CN105164538A (en) * 2013-05-08 2015-12-16 索尼公司 Flow channel device, analytical apparatus, and fluid apparatus
JPWO2014181500A1 (en) * 2013-05-08 2017-02-23 ソニー株式会社 Channel device, analyzer, and fluid device
JP2014226623A (en) * 2013-05-24 2014-12-08 株式会社島津製作所 Microchip reactor
JP2015058394A (en) * 2013-09-18 2015-03-30 凸版印刷株式会社 Component separation method, component analysis method, and component separator
JP2021099359A (en) * 2013-11-14 2021-07-01 ケンブリッジ・エンタープライズ・リミテッド Fluidic separation and detection
JP2015194354A (en) * 2014-03-31 2015-11-05 ブラザー工業株式会社 inspection chip
WO2017065210A1 (en) * 2015-10-16 2017-04-20 ウシオ電機株式会社 Microchannel chip and method for manufacturing same
JP2017075911A (en) * 2015-10-16 2017-04-20 ウシオ電機株式会社 Micro channel chip and method for forming the chip
WO2017081979A1 (en) * 2015-11-13 2017-05-18 ウシオ電機株式会社 Detection method and analysis chip
JPWO2017111119A1 (en) * 2015-12-25 2017-12-28 ウシオケミックス株式会社 Microreactor
US10512889B2 (en) 2015-12-25 2019-12-24 Ushio Chemix Corporation Microreactor
JP2017215217A (en) * 2016-05-31 2017-12-07 シスメックス株式会社 Analysis method, analysis device, and analysis system
US11592383B2 (en) 2018-01-30 2023-02-28 Kyocera Corporation Flow path device and measurement apparatus
JP7213932B2 (en) 2018-01-30 2023-01-27 京セラ株式会社 Fluidic device and measurement equipment
JP2022003342A (en) * 2018-01-30 2022-01-11 京セラ株式会社 Flow channel device and measurement apparatus
WO2020045434A1 (en) * 2018-08-28 2020-03-05 京セラ株式会社 Particle separation device and particle separation apparatus
JPWO2020045434A1 (en) * 2018-08-28 2021-08-26 京セラ株式会社 Particle Separator and Particle Separator
CN112601613A (en) * 2018-08-28 2021-04-02 京瓷株式会社 Particle separation device and particle separation apparatus
JP6999825B2 (en) 2018-08-28 2022-01-19 京セラ株式会社 Particle Separation Device and Particle Separation Device
CN112601613B (en) * 2018-08-28 2022-07-05 京瓷株式会社 Particle separation device and particle separation apparatus
JPWO2020067025A1 (en) * 2018-09-27 2021-08-30 京セラ株式会社 Particle separation measurement device and particle separation measurement device
WO2020067025A1 (en) * 2018-09-27 2020-04-02 京セラ株式会社 Particle separating and measuring device, and particle separating and measuring apparatus
WO2020203510A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-08 株式会社 TL Genomics Apparatus for driving combination of microcircuit and syringe
EP4130753A4 (en) * 2020-03-24 2024-04-24 Kyocera Corporation Flow path device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010140706A1 (en) 2010-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010140706A1 (en) Biological and industrial operating systems
JP7453653B2 (en) Particle separation systems and methods
US20180364186A1 (en) Counting particles using an electrical differential counter
US6432630B1 (en) Micro-flow system for particle separation and analysis
Chung et al. Recent advances in miniaturized microfluidic flow cytometry for clinical use
JP5943521B2 (en) A method for detecting low-concentration specific cells from high-concentration cell groups and a method for collecting and analyzing the detected cells
CN105026932B (en) Micro-fluidic distributing equipment
JP6349327B2 (en) System and method for determining a chemical state
EP2602608B1 (en) Analysis and sorting of biological cells in flow
JP5337912B2 (en) Sheath flow apparatus and method
US20070059718A1 (en) Systems and methods for enrichment of analytes
Sasso et al. Automated microfluidic processing platform for multiplexed magnetic bead immunoassays
CN108535239A (en) Micro-fluidic chip based on microlayer model and detecting system
US20070059774A1 (en) Kits for Prenatal Testing
US20070059719A1 (en) Business methods for prenatal Diagnosis
US20200070167A1 (en) Processing systems for isolating and enumerating cells or particles
US20100273675A1 (en) Methods for detecting fetal abnormality
US9186668B1 (en) Microfluidic devices, systems, and methods for quantifying particles using centrifugal force
JP2006220423A (en) Cell sorter tip with gel electrode
CN101310025A (en) Systems and methods for enrichment of analytes
JP2009537826A (en) Chip-based flow cytometer-type system for analyzing fluorescently labeled particles
Kavanagh et al. Current and emerging techniques of fetal cell separation from maternal blood
US20150076049A1 (en) Microfilter and apparatus for separating a biological entity from a sample volume
CN109416314A (en) Mthods, systems and devices for concentrated granular
US20230415153A1 (en) Microfluidic devices and method for sampling and analysis of cells using optical forces and raman spectroscopy