JP2020201239A - Particle classification device - Google Patents

Particle classification device Download PDF

Info

Publication number
JP2020201239A
JP2020201239A JP2020051161A JP2020051161A JP2020201239A JP 2020201239 A JP2020201239 A JP 2020201239A JP 2020051161 A JP2020051161 A JP 2020051161A JP 2020051161 A JP2020051161 A JP 2020051161A JP 2020201239 A JP2020201239 A JP 2020201239A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particle
particles
sorting
electrode
electrodes
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.)
Granted
Application number
JP2020051161A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6884901B2 (en
Inventor
佐藤 大紀
Daiki Sato
大紀 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of JP2020201239A publication Critical patent/JP2020201239A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6884901B2 publication Critical patent/JP6884901B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

To eliminate the influence of a passivation layer on a dielectrophoretic electrode and classify particles without reducing a dielectrophoretic force; and to eliminate the step between a surface of the dielectrophoretic electrode and an interlayer insulating film along a channel, stabilize the flow of particles included in a specimen, and detect target particles.SOLUTION: A particle classification device (1) comprises: a channel (14) that is formed along a specific top face; and electrodes for classification (16) to (23) that classify a plurality of particles in a direction substantially perpendicular to the top face by dielectrophoresis. The particle classification device (1) includes a semiconductor substrate (10) and forms a groove on the semiconductor substrate in the same direction as the channel (14) including the electrodes for classification (16) to (23); a bottom face of the groove is formed to have the same height to be matched with the surfaces of the electrodes for classification (16) to (23).SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は粒子分別装置に関する。 The present invention relates to a particle separator.

細胞などの微小な被検査体を解析する手法の一つとして、フローサイトメトリ法と呼ばれる方法がある。この方法では、微細な被検査体が分散した液体をマイクロ流路に流しながら光学的に分析する。そして、このフローサイトメトリ法を利用し、誘電泳動法による被検査体を分析した結果を基に粒子を分別する粒子分別装置も存在する。 As one of the methods for analyzing minute objects to be inspected such as cells, there is a method called a flow cytometry method. In this method, a liquid in which fine objects to be inspected are dispersed is optically analyzed while flowing through a microchannel. Then, there is also a particle sorting device that separates particles based on the result of analyzing the test object by the dielectrophoresis method using this flow cytometry method.

上述のような粒子分別装置の一例として、特許文献1ではマイクロ流路内に細胞を含む流体を流し、流路内の複素インピーダンスおよび複素誘電率を計測した結果に基づいて細胞の種類を特定し、誘電泳動によって細胞を振り分け、粒子の分別を行う粒子分別装置が開示されている。 As an example of the particle sorting device as described above, in Patent Document 1, a fluid containing cells is allowed to flow in a microchannel, and the cell type is specified based on the results of measuring the complex impedance and the complex dielectric constant in the channel. , A particle sorting apparatus that sorts cells by dielectrophoresis and separates particles is disclosed.

また、複雑な構造のセンサを構成し、当該センサを集積化することによって小型化・高機能化を図る際にはセンサと誘電泳動電極とを同一の半導体基板に構成することが考えられる。特許文献2では誘電泳動により粒子を操作するための装置が開示されており、さらに実施例の1例では集積回路技術によって粒子を検出するためのセンサと誘電泳動電極とが同一の半導体基板上に構成されている。 Further, when a sensor having a complicated structure is configured and the sensor is integrated to reduce the size and enhance the functionality, it is conceivable to configure the sensor and the dielectrophoresis electrode on the same semiconductor substrate. Patent Document 2 discloses an apparatus for manipulating particles by dielectrophoresis, and further, in one example of the embodiment, a sensor for detecting particles by integrated circuit technology and a dielectrophoresis electrode are on the same semiconductor substrate. It is configured.

特開2014−169925号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-169925 特表2002−543972号公報Special Table 2002-543972

しかし、集積回路としてCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)集積回路を用いて誘電泳動電極を形成し、CMOS集積回路表面に流れる粒子に誘電泳動力を与える場合では、誘電泳動電極をCMOS集積回路の最上位メタル層で形成することにより、当該粒子に誘電泳動力を与える効率が向上する。そこで、CMOS集積回路を用いて誘電泳動電極を形成した場合では、CMOS集積回路はシリコン半導体基板の最表面に酸化シリコン及び窒化シリコンなどが積層することにより構成されたパッシベーション層により被膜されている。 However, in the case where a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) integrated circuit is used as an integrated circuit to form a dielectricing electrode and a dielectricing force is applied to particles flowing on the surface of the CMOS integrated circuit, the dielectricing electrode Is formed of the uppermost metal layer of the CMOS integrated circuit, so that the efficiency of imparting a dielectricing force to the particles is improved. Therefore, when the dielectric migration electrode is formed by using the CMOS integrated circuit, the CMOS integrated circuit is coated with a passivation layer formed by laminating silicon oxide, silicon nitride, or the like on the outermost surface of the silicon semiconductor substrate.

そのため、微小流路をCMOS集積回路上に形成し、当該微小流路に検体が含まれる流体を流す場合では、CMOS集積回路の表面と、誘電泳動電極との間にパッシベーション層が存在する。そして、誘電泳動電極に与える信号電圧により液体中に電界が発生することにより、検体に働く誘電泳動力が生じる。しかし、CMOS集積回路の表面に形成されたパッシベーション層の厚さによっては、液体中においての電界強度が弱化し、誘電泳動力が低下することにより検体を分別する効率が低下するという課題がある。また、パッシベーション層の厚さは、CMOS集積回路の形成において、COMS集積回路の製造時の歩留まりに影響を与える。さらにパッシベーション層の厚さは、誘電泳動力のばらつきに影響する虞がある。 Therefore, when a microchannel is formed on a CMOS integrated circuit and a fluid containing a sample is allowed to flow through the microchannel, a passivation layer exists between the surface of the CMOS integrated circuit and the dielectrophoresis electrode. Then, an electric field is generated in the liquid by the signal voltage applied to the dielectrophoretic electrode, so that the dielectrophoretic force acting on the sample is generated. However, depending on the thickness of the passivation layer formed on the surface of the CMOS integrated circuit, there is a problem that the electric field strength in the liquid is weakened and the dielectrophoretic force is lowered, so that the efficiency of separating the sample is lowered. Further, the thickness of the passivation layer affects the yield at the time of manufacturing the COMS integrated circuit in the formation of the CMOS integrated circuit. Further, the thickness of the passivation layer may affect the variation in the dielectrophoretic force.

(1)本発明の一実施形態は、特定の上面に沿って形成される流路と、誘電泳動により、複数の粒子を上記上面と略垂直な方向に分別する分別用電極とを備える粒子分別装置であって、前記粒子分別装置は半導体基板を含み、前記分別用電極上を含む前記流路と同じ方向の半導体基板上に溝を形成し、前記溝の底面は前記分別用電極の表面と一致するよう、同じ高さに形成する、粒子分別装置。
(2)また、本発明のある実施形態は、上記(1)の構成に加え、1組以上の前記分別用電極を一対として分別用電極対を形成し、複数の前記分別用電極対を前記流路にそって複数配置する、粒子分別装置。
(3)また、本発明のある実施形態は、上記(1)または、上記(2)の構成に加え、1組以上の前記分別用電極に対応したスイッチ回路を備え、前記スイッチ回路によって前記分別用電極への交流電圧の印加を制御する、粒子分別装置。
(4)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)または、上記(3)の構成に加え、前記分別用電極の上面を流れる前記粒子の通過に伴って、前記分別用電極対の直上にあると推定されるときのみ、前記スイッチ回路によって前記分別用電極への交流電圧の印加を与える、粒子分別装置。
(5)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)、上記(3)または、上記(4)の構成に加え、記複数の粒子を個別に区別するための光を受光する複数のフォトダイオードを備え、前記複数のフォトダイオードの各々の出力信号を参照して、複数の粒子中における第1粒子が上記分別用電極の上を通過するタイミングを特定し、当該タイミングの特定結果に基づいて、上記分別用電極を駆動させる期間を制御する制御部を備えている、粒子分別装置。
(6)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)、上記(3)、上記(4)または、上記(5)の構成に加え、前記溝の底面が、前記フォトダイオード上の表面まで形成され、かつ同じ高さに形成される、粒子分別装置。
(1) One embodiment of the present invention includes a flow path formed along a specific upper surface and a particle separation electrode for separating a plurality of particles in a direction substantially perpendicular to the upper surface by dielectric migration. The particle sorting device includes a semiconductor substrate and forms a groove on the semiconductor substrate in the same direction as the flow path including the sorting electrode, and the bottom surface of the groove is the surface of the sorting electrode. A particle separator that forms at the same height so that they match.
(2) Further, in an embodiment of the present invention, in addition to the configuration of (1) above, one or more sets of the sorting electrodes are paired to form a sorting electrode pair, and a plurality of the sorting electrode pairs are used. A particle separation device that arranges multiple particles along the flow path.
(3) Further, in an embodiment of the present invention, in addition to the configuration of (1) or (2) above, a switch circuit corresponding to one or more sets of the sorting electrodes is provided, and the sorting is performed by the switch circuit. A particle separator that controls the application of AC voltage to the electrodes.
(4) Further, in an embodiment of the present invention, in addition to the above (1), the above (2), or the above (3), the particles are passed through the upper surface of the sorting electrode. A particle sorting device that applies an AC voltage to the sorting electrode by the switch circuit only when it is presumed to be directly above the sorting electrode pair.
(5) Further, in an embodiment of the present invention, in addition to the above (1), the above (2), the above (3), or the above (4), the light for individually distinguishing a plurality of particles is described. A plurality of photodiodes that receive light are provided, and the timing at which the first particle in the plurality of particles passes over the separation electrode is specified by referring to the output signals of each of the plurality of photodiodes, and the timing is specified. A particle separation device including a control unit that controls a period for driving the separation electrode based on the specific result of the above.
(6) Further, in an embodiment of the present invention, in addition to the above (1), the above (2), the above (3), the above (4), or the above (5), the bottom surface of the groove is the said. A particle separator that is formed up to the surface on the photodiode and at the same height.

上述した構成により、誘電泳動電極上のパッシベーション層の影響が無くなることから、誘電泳動力を低下させることなく、粒子を分別することができる。さらに、流路にそって誘電泳動電極の表面と、層間絶縁膜との段差が無くなることにより、検体に含まれる粒子の流れを安定させることができ、目的の粒子を検出する分別効率が高くなる。 With the above-described configuration, the influence of the passivation layer on the dielectrophoretic electrode is eliminated, so that the particles can be separated without lowering the dielectrophoretic force. Furthermore, by eliminating the step between the surface of the dielectrophoresis electrode and the interlayer insulating film along the flow path, the flow of particles contained in the sample can be stabilized, and the sorting efficiency for detecting the target particles is improved. ..

(a)本発明の一実施形態に係る粒子分別装置の断面の模式図であり、(b)本発明の一実施形態に係る粒子分別装置の別の断面の模式図である。(A) It is a schematic diagram of the cross section of the particle sorting apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, and (b) is the schematic diagram of another cross section of the particle separating apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る粒子分別装置における粒子にかかる力を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the force applied to the particle in the particle sorting apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る粒子分別装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the particle separation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る粒子分別装置の別の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another example of the particle separation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る粒子分別装置における粒子の分別方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the particle separation method in the particle separation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る粒子分別装置における粒子の分別方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the particle separation method in the particle separation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る粒子分別装置における粒子の分別の方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the method of the particle separation in the particle separation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る粒子分別装置における粒子の分別の方法を示すフロー図である。It is a flow figure which shows the method of the particle separation in the particle separation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、本発明の一実施形態に係る粒子分別装置について説明する。 Hereinafter, the particle sorting apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.

<粒子分別装置の概要について>
粒子分別装置1の概要について、図1の(a)、図1の(b)および図2を用いて説明する。
<Overview of particle separator>
The outline of the particle sorting apparatus 1 will be described with reference to FIG. 1A, FIG. 1B, and FIG.

図1の(a)は、粒子分別装置のマイクロ流路の断面の模式図であり、図1の(b)は、マイクロ流路の図1の(a)とは別の断面を示す模式図である。また、図2は、粒子分別装置の粒子分別装置における粒子にかかる力を示す模式図である。 FIG. 1A is a schematic view of a cross section of a microchannel of the particle sorting device, and FIG. 1B is a schematic view showing a cross section of the microchannel different from that of FIG. 1A. Is. Further, FIG. 2 is a schematic view showing the force applied to the particles in the particle sorting device of the particle sorting device.

〔粒子にかかる力について〕
粒子分別装置1において粒子にかかる力(誘電泳動力)について図2を用いて説明する。なお、図2では、粒子40が液体41により紙面向かって左から右に移動し、誘電泳動電極18と誘電泳動電極19とにかかる誘電泳動力により粒子40にかかる力について説明する。
[About the force applied to particles]
The force (dielectrophoretic force) applied to the particles in the particle sorting device 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the force applied to the particles 40 by the dielectrophoretic force applied to the dielectrophoretic electrode 18 and the dielectrophoretic electrode 19 as the particles 40 move from left to right toward the paper surface by the liquid 41 will be described.

粒子40に角周波数ωの正弦波電圧信号により、液体41中の粒子40に及ぼされる誘電泳動力、 Dielectrophoretic force exerted on the particles 40 in the liquid 41 by a sinusoidal voltage signal having an angular frequency ω on the particles 40.

Figure 2020201239
Figure 2020201239

は、液体41の複素誘電率、 Is the complex permittivity of the liquid 41,

Figure 2020201239
Figure 2020201239

、粒子40の複素誘電率、 , Complex permittivity of particle 40,

Figure 2020201239
Figure 2020201239

、粒子40の半径r、および正弦波電圧によって発生する電界強度の実効値ERMSを用いて、以下の式(4)で表すことが出来る。 , The radius r of the particle 40, and the effective value ERMS of the electric field strength generated by the sinusoidal voltage can be expressed by the following equation (4).

Figure 2020201239
Figure 2020201239

そして、液体41中の粒子40に及ぼされる誘電泳動力において、 Then, in the dielectrophoretic force exerted on the particles 40 in the liquid 41,

Figure 2020201239
Figure 2020201239

が負の場合では、電界強度の強い方向へ向かう力に反発する力(負の誘電泳動力)が粒子40に働く。また、式(5)が正の場合では、誘電体粒子に対して電界強度の強い方向へ向かう力(正の誘電泳動力)が粒子40に働く。そして、これらの正の誘電泳動力および負の誘電泳動力は、式(6)に示すように電界強度の実効値を自乗した勾配の絶対値に比例する。 When is negative, a force (negative dielectrophoretic force) that repels the force in the direction of strong electric field strength acts on the particles 40. When the equation (5) is positive, a force (positive dielectrophoretic force) toward the dielectric particles in the direction of strong electric field strength acts on the particles 40. Then, these positive dielectrophoretic forces and negative dielectrophoretic forces are proportional to the absolute value of the gradient obtained by squared the effective value of the electric field strength as shown in the equation (6).

Figure 2020201239
Figure 2020201239

また、図2に示すように、誘電泳動電極(分別用電極)18および誘電泳動電極(分別用電極)19(誘電泳動電極対(分別用電極対)33)の表面は基板溝12の底を形成している。換言すれば、誘電泳動電極対33は、パッシベーション層15から液体41中に露出している。それにより、液体41中の電界強度は、誘電泳動電極対33がパッシベーション層15に覆われている構造(不図示)に比べ、パッシベーション層15に電界が遮られない。それにより、誘電泳動電極対33がパッシベーション層15に覆われていない構造における液体41中の電界強度は、大きくなる。 Further, as shown in FIG. 2, the surfaces of the dielectrophoresis electrode (separation electrode) 18 and the dielectrophoresis electrode (separation electrode) 19 (dielectrophoresis electrode pair (separation electrode pair) 33) are formed on the bottom of the substrate groove 12. Is forming. In other words, the dielectrophoresis electrode pair 33 is exposed from the passivation layer 15 into the liquid 41. As a result, the electric field strength in the liquid 41 is such that the passivation layer 15 does not block the electric field as compared with the structure in which the dielectrophoresis electrode pair 33 is covered with the passivation layer 15 (not shown). As a result, the electric field strength in the liquid 41 in the structure in which the dielectrophoretic electrode pair 33 is not covered with the passivation layer 15 becomes large.

なお、電界強度の実効値は、一般的に誘電泳動電極対から離れるほど、指数関数的に減少する。そのため、上記式(4)より、電界強度の強化は、誘電泳動力の強化に等しい。また、CMOS集積回路のような集積回路を構成するトランジスタなどの素子は、電圧の所定の上限耐圧が定められている。そのため、上述の素子に上限耐圧を超えて電圧を印加することにより、集積回路が故障するリスクを有する。そのため、集積回路にマイクロ流路(流路)14を形成する場合、無制限に交流電圧の実効値を高めることが困難であり、後述する信号源38から供給する信号の電圧振幅に対し、効率よく電界強度を高める必要がある。 The effective value of the electric field strength generally decreases exponentially as the distance from the dielectrophoretic electrode pair increases. Therefore, from the above equation (4), the enhancement of the electric field strength is equivalent to the enhancement of the dielectrophoretic force. Further, an element such as a transistor constituting an integrated circuit such as a CMOS integrated circuit has a predetermined upper limit voltage withstand voltage. Therefore, there is a risk that the integrated circuit will break down by applying a voltage exceeding the upper limit withstand voltage to the above-mentioned element. Therefore, when the microchannel (channel) 14 is formed in the integrated circuit, it is difficult to increase the effective value of the AC voltage indefinitely, and it is efficient with respect to the voltage amplitude of the signal supplied from the signal source 38 described later. It is necessary to increase the electric field strength.

<粒子分別装置>
本発明の実施形態に係る粒子分別装置1について図1〜図8を用いて説明する。図1は、CMOS集積回路とマイクロ流体システムとで構成される粒子分別装置の模式図である。図2は、粒子分別装置の一面における断面の模式図である。図3は、粒子分別装置の図2とは異なる断面における模式図である。図4は、粒子分別装置におけるパッシベーション層を除去した場合における断面の模式図である。図5〜図7は、粒子分別装置における粒子の分別の様子を示す断面の模式図である。図8は粒子分別装置における粒子の分別方法についてのフロー図である。
<Particle separator>
The particle sorting apparatus 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. 1 is a schematic diagram of a particle separator composed of a CMOS integrated circuit and a microfluidic system. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of one surface of the particle sorting device. FIG. 3 is a schematic view of the particle sorting device having a cross section different from that of FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the particle separation device when the passivation layer is removed. 5 to 7 are schematic cross-sectional views showing a state of particle separation in the particle separation device. FIG. 8 is a flow chart of a particle separation method in the particle separation device.

〔粒子分別装置の構成〕
粒子分別装置1は、制御装置39、CMOS集積回路(半導体基板)10、およびマイクロ流体システム11を含み、CMOS集積回路10に形成される基板溝12と、マイクロ流体システム11に形成される流路溝13とによりマイクロ流路14が形成される。なお、CMOS集積回路10およびマイクロ流体システム11は、積層するように形成される。粒子分別装置1はCMOS集積回路10を単数含んでもよく、同一の基板上に、CMOS集積回路10と同様の回路を複数含んでもよい。CMOS集積回路10と同様の回路を複数含むことにより、目的となる粒子を一層精度よく分別できる。
[Configuration of particle separator]
The particle separation device 1 includes a control device 39, a CMOS integrated circuit (semiconductor substrate) 10, and a microfluidic system 11, a substrate groove 12 formed in the CMOS integrated circuit 10, and a flow path formed in the microfluidic system 11. A microchannel 14 is formed by the groove 13. The CMOS integrated circuit 10 and the microfluidic system 11 are formed so as to be stacked. The particle sorting device 1 may include a single CMOS integrated circuit 10, or may include a plurality of circuits similar to the CMOS integrated circuit 10 on the same substrate. By including a plurality of circuits similar to the CMOS integrated circuit 10, the target particles can be separated more accurately.

(制御装置)
制御装置39は、フォトダイオード(第1のセンサ)36およびフォトダイオード(第2のセンサ)37から伝えられる信号を受信し、誘電泳動電極16〜23(誘電泳動電極16、誘電泳動電極17、誘電泳動電極18、誘電泳動電極19、誘電泳動電極20、誘電泳動電極21、誘電泳動電極22、および誘電泳動電極23)と、誘電泳動電極16〜23に接続される信号源38とを接続するスイッチ回路24〜31(スイッチ回路24、スイッチ回路25、スイッチ回路26、スイッチ回路27、スイッチ回路28、スイッチ回路29、スイッチ回路30、およびスイッチ回路31)との接続状態を、開放状態もしくは短絡状態となるように、スイッチ回路24〜31のそれぞれを個別に制御する。制御装置39の機能は、記憶装置(不図示)に格納されたプログラムを、CPU(Central Processing Unit)が実行することで実現されてもよい。また、制御装置39は、例えばCPUから独立して粒子分別装置1に内蔵されていてもよいし、粒子分別装置1の外部の情報処理装置に搭載されていてもよい。制御装置39が外部の情報処理装置に搭載される場合、例えば、第1のセンサ36および第2のセンサ37から伝えられる信号を情報処理装置と制御装置39との間で送受信することにより、誘電泳動電極16〜23と、誘電泳動電極16〜23に接続される信号源38との接続を開放状態もしくは短絡状態に切り換える。
(Control device)
The control device 39 receives the signals transmitted from the photodiode (first sensor) 36 and the photodiode (second sensor) 37, and the dielectricing electrodes 16 to 23 (dielectric electrode 16, dielectric electrode 17, dielectric). A switch for connecting a running electrode 18, a dielectricing electrode 19, a dielectricing electrode 20, a dielectricing electrode 21, a dielectricing electrode 22, and a dielectricing electrode 23) and a signal source 38 connected to the electrophoresis electrodes 16 to 23. The connection state with the circuits 24 to 31 (switch circuit 24, switch circuit 25, switch circuit 26, switch circuit 27, switch circuit 28, switch circuit 29, switch circuit 30, and switch circuit 31) is set to an open state or a short-circuit state. Each of the switch circuits 24 to 31 is individually controlled so as to be. The function of the control device 39 may be realized by the CPU (Central Processing Unit) executing the program stored in the storage device (not shown). Further, the control device 39 may be built in the particle sorting device 1 independently of the CPU, for example, or may be mounted in an information processing device external to the particle sorting device 1. When the control device 39 is mounted on an external information processing device, for example, by transmitting and receiving signals transmitted from the first sensor 36 and the second sensor 37 between the information processing device and the control device 39, the dielectric The connection between the migration electrodes 16 to 23 and the signal source 38 connected to the dielectric migration electrodes 16 to 23 is switched between an open state and a short-circuit state.

(CMOS集積回路)
CMOS集積回路10は、フォトダイオード(第1のセンサ)36、フォトダイオード(第2のセンサ)37、誘電泳動電極16〜23、およびスイッチ回路24〜31を有し、マイクロ流体システム11に対向する面側に基板溝12が形成される。そして、CMOS集積回路10の、マイクロ流体システム11に対向する面側に、パッシベーション層15が形成される。フォトダイオード(第1のセンサ)36、フォトダイオード(第2のセンサ)37、誘電泳動電極16〜23、およびスイッチ回路24〜31は、同一のCMOS集積回路10に形成される。
(CMOS integrated circuit)
The CMOS integrated circuit 10 has a photodiode (first sensor) 36, a photodiode (second sensor) 37, dielectric electrodes 16 to 23, and switch circuits 24 to 31, and faces the microfluidic system 11. The substrate groove 12 is formed on the surface side. Then, the passivation layer 15 is formed on the surface side of the CMOS integrated circuit 10 facing the microfluidic system 11. The photodiode (first sensor) 36, the photodiode (second sensor) 37, the dielectrophoresis electrodes 16 to 23, and the switch circuits 24 to 31 are formed in the same CMOS integrated circuit 10.

CMOS集積回路10は、当該CMOS集積回路10の、マイクロ流体システム11に対向する面側に絶縁膜42が積層するように形成され、さらにパッシベーション層15が絶縁膜42のマイクロ流体システム11に対向する面側に積層するように形成される。そして、誘電泳動電極16〜23は、絶縁膜42と略面一となるように当該絶縁膜42に埋設されて形成される。それにより、誘電泳動電極同士(例えば誘電泳動電極16および誘電泳動電極17)の間が絶縁膜42により絶縁されることにより、CMOS集積回路10に誤作動などが発生することを抑制できる。なお、基板溝12は、パッシベーション層15が除去される、またはパッシベーション層15が形成されないことにより形成されてよい。 The CMOS integrated circuit 10 is formed so that the insulating film 42 is laminated on the surface side of the CMOS integrated circuit 10 facing the microfluidic system 11, and the passivation layer 15 faces the microfluidic system 11 of the insulating film 42. It is formed so as to be laminated on the surface side. Then, the dielectrophoresis electrodes 16 to 23 are formed by being embedded in the insulating film 42 so as to be substantially flush with the insulating film 42. As a result, the dielectric film 42 insulates the dielectrophoretic electrodes (for example, the dielectrophoretic electrode 16 and the dielectrophoretic electrode 17) from each other, so that the CMOS integrated circuit 10 can be prevented from malfunctioning. The substrate groove 12 may be formed by removing the passivation layer 15 or not forming the passivation layer 15.

フォトダイオード(第1のセンサ)36、およびフォトダイオード(第2のセンサ)37は、目的とする粒子40を検出できれば特に限定されないが、フォトダイオードを第1のセンサおよび第2のセンサとして用いることにより、粒子40を検出する精度を向上させることができる。また、第1のセンサ36と、第2のセンサ37とで粒子40を検出する機構を変更してもよい。さらに、1つのセンサで粒子40の流れる速さを測定できれば、第1のセンサおよび第2のセンサと2つセンサを設けなくてもよい。 The photodiode (first sensor) 36 and the photodiode (second sensor) 37 are not particularly limited as long as they can detect the target particle 40, but the photodiode is used as the first sensor and the second sensor. Therefore, the accuracy of detecting the particles 40 can be improved. Further, the mechanism for detecting the particles 40 by the first sensor 36 and the second sensor 37 may be changed. Further, if the flow speed of the particles 40 can be measured by one sensor, it is not necessary to provide the first sensor, the second sensor, and the two sensors.

第1のセンサ36および第2のセンサ37は、CMOS集積回路10に埋設される。また、第1のセンサ36および第2のセンサ37は、後述するマイクロ流路14において、誘電泳動電極16〜23の上流側に形成される。ここで、上流側とは、マイクロ流路14において、粒子40および液体41がマイクロ流路14に流入する側(図2では紙面左側)であり、下流側とは、マイクロ流路14において、粒子40および液体41がマイクロ流路14から流出する側(図2では紙面右側)である。なお、液体41は、図示しないポンプにより上流側から下流側へ移動する。そして、粒子40は液体41に追従して上流側から下流側へ移動する。 The first sensor 36 and the second sensor 37 are embedded in the CMOS integrated circuit 10. Further, the first sensor 36 and the second sensor 37 are formed on the upstream side of the dielectrophoresis electrodes 16 to 23 in the microchannel 14 described later. Here, the upstream side is the side where the particles 40 and the liquid 41 flow into the microchannel 14 (on the left side of the paper surface in FIG. 2) in the microchannel 14, and the downstream side is the particles in the microchannel 14. This is the side where the 40 and the liquid 41 flow out from the microchannel 14 (on the right side of the paper in FIG. 2). The liquid 41 is moved from the upstream side to the downstream side by a pump (not shown). Then, the particles 40 follow the liquid 41 and move from the upstream side to the downstream side.

誘電泳動電極16〜23は、CMOS集積回路10において、それぞれの誘電泳動電極16〜23が枕木状に配置され、少なくとも誘電泳動電極16〜23の一部がマイクロ流路14と接するように形成される。換言すれば、誘電泳動電極16〜23は、マイクロ流路14を形成する基板溝12の底面(基板溝12のマイクロ流体システム11に対向する面)を形成する。誘電泳動電極16〜23の基板溝12の底面における露出は、図1の(b)のように、誘電泳動電極16〜23の一部であってよい。なお、CMOS集積回路10において、上述の誘電泳動電極を複数備えることにより、粒子にかかる誘電泳動力を向上させることができ、粒子を分別する精度を向上できる。 The dielectrophoresis electrodes 16 to 23 are formed in the CMOS integrated circuit 10 so that the dielectrophoresis electrodes 16 to 23 are arranged in a sleeper shape and at least a part of the dielectrophoresis electrodes 16 to 23 is in contact with the microchannel 14. To. In other words, the dielectrophoresis electrodes 16 to 23 form the bottom surface of the substrate groove 12 forming the microchannel 14 (the surface of the substrate groove 12 facing the microfluidic system 11). The exposure of the dielectrophoresis electrodes 16 to 23 on the bottom surface of the substrate groove 12 may be a part of the dielectrophoresis electrodes 16 to 23 as shown in FIG. 1 (b). By providing the plurality of dielectrophoretic electrodes described above in the CMOS integrated circuit 10, the dielectrophoretic force applied to the particles can be improved, and the accuracy of separating the particles can be improved.

誘電泳動電極16〜23は、それぞれスイッチ回路24〜31を介して、信号源38と接続される。そして、信号源38により誘電泳動電極16〜23が印加されることにより、誘電泳動力を発生させる。なお、誘電泳動力は、誘電泳動電極を2つ用いて誘電泳動電極対を形成し発生させる。そのため、例えば、誘電泳動電極16と誘電泳動電極17とを組み合わせることにより誘電泳動電極対32を形成し、誘電泳動力を発生させてよい。同様に、誘電泳動電極18と誘電泳動電極19とを組み合わせることにより誘電泳動電極対33、誘電泳動電極20と誘電泳動電極21とを組み合わせることにより誘電泳動電極対34、または誘電泳動電極22と誘電泳動電極23とを組み合わせることにより誘電泳動電極対35を形成してよい。このように、複数の誘電泳動電極対を有することにより、1組の誘電泳動電極(1つの誘電泳動電極対)を用いた場合に比べ、誘電泳動力を強めることができ、粒子をより確実に分別することができる。また、誘電泳動電極16〜23が、それぞれスイッチ回路24〜31を介して信号源と接続されることにより、目的の粒子と目的外の粒子とが混入した場合であっても、スイッチ回路24〜31を切り換えることにより、目的の粒子のみに誘電泳動力をかけることができる。それにより、個別の粒子の分別を確実に行うことが出来る。 The dielectrophoresis electrodes 16 to 23 are connected to the signal source 38 via switch circuits 24 to 31, respectively. Then, the dielectrophoretic force is generated by applying the dielectrophoretic electrodes 16 to 23 by the signal source 38. The dielectrophoretic force is generated by forming a pair of dielectrophoretic electrodes using two dielectrophoretic electrodes. Therefore, for example, the dielectrophoretic electrode 16 and the dielectrophoretic electrode 17 may be combined to form a dielectrophoretic electrode pair 32 to generate a dielectrophoretic force. Similarly, by combining the dielectrophoresis electrode 18 and the dielectrophoresis electrode 19, the dielectrophoresis electrode pair 33, by combining the dielectrophoresis electrode 20 and the dielectrophoresis electrode 21, the dielectrophoresis electrode pair 34, or the dielectrophoresis electrode 22 and the dielectric A dielectrophoretic electrode pair 35 may be formed by combining with the dielectrophoretic electrode 23. By having a plurality of dielectrophoretic electrode pairs in this way, the dielectrophoretic force can be strengthened as compared with the case where one set of dielectrophoretic electrodes (one dielectrophoretic electrode pair) is used, and the particles can be more reliably obtained. Can be sorted. Further, since the dielectrophoresis electrodes 16 to 23 are connected to the signal source via the switch circuits 24 to 31, respectively, even when the target particles and the non-target particles are mixed, the switch circuits 24 to 24 to By switching 31, the dielectrophoretic force can be applied only to the target particles. As a result, individual particles can be reliably separated.

また、誘電泳動電極16〜23は、図3に示すように、CMOS集積回路10のマイクロ流体システム11側に対向する面からマイクロ流体システム11までの距離と、誘電泳動電極16〜23のマイクロ流体システム11に対向する面からマイクロ流体システム11までの距離との距離が、略一致することが好ましい。換言すれば、図4に示すように、CMOS集積回路10のマイクロ流体システム11側に対向する面と、誘電泳動電極16〜23のマイクロ流体システム11に対向する面とが凸凹にならなれければよい。凸凹により液体41の流れが不均一にならないため、液体41の流れを一定にでき、粒子40を分別する効率を高めることができる。 Further, as shown in FIG. 3, the dielectricing electrodes 16 to 23 include the distance from the surface of the CMOS integrated circuit 10 facing the microfluidic system 11 side to the microfluidic system 11, and the microfluidics of the dielectricing electrodes 16 to 23. It is preferable that the distances from the surface facing the system 11 to the microfluidic system 11 are substantially the same. In other words, as shown in FIG. 4, if the surface of the CMOS integrated circuit 10 facing the microfluidic system 11 side and the surface of the dielectrophoresis electrodes 16 to 23 facing the microfluidic system 11 should not be uneven. Good. Since the flow of the liquid 41 does not become non-uniform due to the unevenness, the flow of the liquid 41 can be made constant, and the efficiency of separating the particles 40 can be improved.

パッシベーション層15は、通常、パッシベーション層として従来一般的な材料により構成されれば特に制限されない。また、パッシベーション層15は、1μm以上の厚みを有する。そのため、マイクロ流路14において、誘電泳動電極とパッシベーション層15とが積層した箇所では、パッシベーション層15により、誘電泳動電極から放出される誘電泳動力の一部が遮られるため、誘電泳動力が低下する。 The passivation layer 15 is usually not particularly limited as long as it is made of a material conventionally used as a passivation layer. Further, the passivation layer 15 has a thickness of 1 μm or more. Therefore, in the microchannel 14, where the dielectrophoretic electrode and the passivation layer 15 are laminated, the passivation layer 15 blocks a part of the dielectrophoretic force emitted from the dielectrophoretic electrode, so that the dielectrophoretic force decreases. To do.

基板溝12は、例えば最表面配線層を用いてパッド電極を形成する。そして、基板溝12の形状に沿って、CMOS集積回路10をリソグラフィ技術によって選択的にエッチングするなどにより形成することができる。 The substrate groove 12 forms a pad electrode using, for example, the outermost wiring layer. Then, the CMOS integrated circuit 10 can be formed by selectively etching the CMOS integrated circuit 10 along the shape of the substrate groove 12 by a lithography technique.

(マイクロ流体システム)
マイクロ流体システム11は、特に限定されず、マイクロ流体システム11に流路溝13を形成できれば、特に限定されない。マイクロ流体システム11を形成する材料は、例えばシリコーンゴムの一種である、ポリジメチルシロキサン(PMDS)であってよい。
(Microfluidic system)
The microfluidic system 11 is not particularly limited, and is not particularly limited as long as the flow path groove 13 can be formed in the microfluidic system 11. The material forming the microfluidic system 11 may be, for example, polydimethylsiloxane (PMDS), which is a type of silicone rubber.

流路溝13は、例えばマイクロ流体システム11をリソグラフィ技術によって選択的にエッチングするなどにより形成することができる。 The flow path groove 13 can be formed, for example, by selectively etching the microfluidic system 11 by a lithography technique.

(マイクロ流路)
マイクロ流路14は、基板溝12および流路溝13から成り、誘電泳動電極16〜23の下流側に前方出口60および後方出口61が形成される。そして、マイクロ流路14では、CMOS集積回路10に形成される誘電泳動電極16〜23から発生する誘電泳動力により粒子40を移動させることにより、粒子40を分別する。
(Micro flow path)
The microchannel 14 is composed of a substrate groove 12 and a channel groove 13, and a front outlet 60 and a rear outlet 61 are formed on the downstream side of the dielectrophoresis electrodes 16 to 23. Then, in the microchannel 14, the particles 40 are separated by moving the particles 40 by the dielectrophoretic force generated from the dielectrophoretic electrodes 16 to 23 formed in the CMOS integrated circuit 10.

なお、図1〜図8に示すマイクロ流路14では、マイクロ流路14の内部を流れる液体41は、慣性よりも粘性が支配的となる層流となっている。そのため、上流側でマイクロ流路14の上方(例えば図3において紙面上方、流路溝13側)を通る液体41の流れは、前方出口60と後方出口61との分岐において、上層へ片寄り前方出口60へ流れる。また、上流側でマイクロ流路14の下方(例えば図3において紙面下方、基板溝12側)を通る液体41の流れは、前方出口60と後方出口61との分岐において、下層へ片寄り後方出口61へ流れる。 In the microchannels 14 shown in FIGS. 1 to 8, the liquid 41 flowing inside the microchannels 14 is a laminar flow in which viscosity is more dominant than inertia. Therefore, the flow of the liquid 41 passing above the micro flow path 14 on the upstream side (for example, above the paper surface in FIG. 3 and on the flow path groove 13 side) is offset forward to the upper layer at the branch between the front outlet 60 and the rear outlet 61. Flow to exit 60. Further, the flow of the liquid 41 passing below the micro flow path 14 on the upstream side (for example, below the paper surface in FIG. 3, on the substrate groove 12 side) is offset to the lower layer at the branch between the front outlet 60 and the rear outlet 61, and the rear outlet. Flow to 61.

〔粒子分別装置による分別〕
粒子分別装置1による分別の一例を図5〜図8を用いて説明する。
[Separation by particle separator]
An example of sorting by the particle sorting device 1 will be described with reference to FIGS. 5 to 8.

図5〜図7に示すように、目的粒子A50、目的外粒子51および目的粒子B52が上述した順番で上流から下流に流れる場合を例にとり説明する。そして、下流において、CMOS集積回路10の上面に対し、略垂直な方向に分別する粒子分別装置1を用いて説明する。なお、粒子分別装置1において、目的粒子A50、目的外粒子51および目的粒子B52は、マイクロ流路14において、下方(基板溝12側)を通る流れ構造を例として挙げる。また、目的粒子A50および目的粒子B52は、蛍光分子によるマーカーが付与された場合を示すが、マーカーは、蛍光分子に限定されない。 As shown in FIGS. 5 to 7, a case where the target particle A50, the non-target particle 51, and the target particle B52 flow from upstream to downstream in the above-mentioned order will be described as an example. Then, a particle sorting device 1 that separates the CMOS integrated circuit 10 in a direction substantially perpendicular to the upper surface of the CMOS integrated circuit 10 will be described downstream. In the particle sorting device 1, the target particle A50, the non-target particle 51, and the target particle B52 have a flow structure that passes downward (on the substrate groove 12 side) in the microchannel 14 as an example. Further, the target particle A50 and the target particle B52 show a case where a marker by a fluorescent molecule is given, but the marker is not limited to the fluorescent molecule.

図8に示すように、まず、目的粒子か否かを判定する(S101)。目的粒子か否かの判定は、例えば、図5〜図7に示すように、レーザ2を粒子に照射することにより、目的粒子にマーカーとして付与した蛍光分子を励起させ、励起した蛍光分子をフォトダイオード(第1のセンサ)36およびフォトダイオード(第2のセンサ)37にて測定することにより目的粒子か否かを判定してよい。目的の粒子を判定できれば、判定する機構は特に制限されない。 As shown in FIG. 8, first, it is determined whether or not the particle is the target particle (S101). In the determination of whether or not the particle is the target particle, for example, as shown in FIGS. 5 to 7, the particle is irradiated with the laser 2 to excite the fluorescent molecule imparted to the target particle as a marker, and the excited fluorescent molecule is photographed. Whether or not it is a target particle may be determined by measuring with a diode (first sensor) 36 and a photodiode (second sensor) 37. As long as the target particle can be determined, the determination mechanism is not particularly limited.

そして、判定の結果、測定した粒子が目的外粒子51であった場合(S101にてNo.)、液体41を流れる他の粒子(例えば目的粒子B52など)が目的粒子か否かの判定を行う。 Then, as a result of the determination, when the measured particle is the non-target particle 51 (No. in S101), it is determined whether or not the other particles flowing through the liquid 41 (for example, the target particle B52) are the target particles. ..

なお、図5〜図7では、目的外粒子51に蛍光分子が付与されていない。そのため、目的外粒子51にレーザ2を照射した場合であっても、当該粒子が励起されず、フォトダイオード36および37では蛍光を検出(受光)しない。そのため、フォトダイオード36および37から制御装置39に向けて信号が出力されず、誘電泳動電極対32〜35において、誘電泳動力が働かない。それにより、目的外粒子51は下方を通る流れのまま移動する。 In FIGS. 5 to 7, fluorescent molecules are not added to the non-target particles 51. Therefore, even when the unintended particles 51 are irradiated with the laser 2, the particles are not excited, and the photodiodes 36 and 37 do not detect (receive) fluorescence. Therefore, no signal is output from the photodiodes 36 and 37 toward the control device 39, and the dielectrophoretic force does not work on the dielectrophoretic electrode pairs 32 to 35. As a result, the unintended particles 51 move while flowing downward.

一方、判定の結果、測定した粒子が目的粒子A50または目的粒子B52であった場合(S101にてYes)、目的粒子A50または目的粒子B52がフォトダイオード36およびフォトダイオード37を通過するまでに要した時間を検出する(S102)。そして、フォトダイオード36からフォトダイオード37までの距離を用いて、目的粒子A50または目的粒子B52が流れる速さを算出する(S103)。 On the other hand, when the measured particle was the target particle A50 or the target particle B52 as a result of the determination (Yes in S101), it took time for the target particle A50 or the target particle B52 to pass through the photodiode 36 and the photodiode 37. Detect time (S102). Then, the speed at which the target particle A50 or the target particle B52 flows is calculated using the distance from the photodiode 36 to the photodiode 37 (S103).

そして、算出した目的粒子A50および目的粒子B52の流れる速さから、目的粒子A50および目的粒子B52が、誘電泳動電極対32〜36(誘電泳動電極16〜23)に到着する時間(タイミング)を推定する(S104)。そして、制御装置39は、誘電泳動電極対32〜35に目的粒子A50および目的粒子B52が到着するタイミングに、スイッチ回路24〜31を稼働させ、誘電泳動電極対32〜35に印加すべき交流電圧を与える。それにより、目的粒子A50および目的粒子B52に対して誘電泳動力を働かせる(S105)。なお、例として、目的粒子A50および目的粒子B52に対し、負の誘電泳動力を働かせる交流電圧を与えた場合では、目的粒子A50および目的粒子B52は、誘電泳動電極対32〜35から離れる方向に移動する。換言すれば、図6に示すように、目的粒子A50および目的粒子B52は、流路溝13側へ移動する。このように、目的粒子A50および目的粒子B52にのみ誘電泳動力を掛けることにより、目的粒子A50および目的粒子B52のみを確実に分別することが出来る。また、図5〜図7に示すように、粒子が、目的粒子A50、目的外粒子51、そして目的粒子B52のように目的の粒子と、目的外の粒子とが混在している場合であっても、スイッチ回路24〜31を用いることにより、分別する精度を向上させることができる。 Then, the time (timing) at which the target particles A50 and the target particles B52 arrive at the dielectrophoresis electrode pairs 32 to 36 (dielectrophoresis electrodes 16 to 23) is estimated from the calculated flow speeds of the target particles A50 and the target particles B52. (S104). Then, the control device 39 operates the switch circuits 24 to 31 at the timing when the target particles A50 and the target particles B52 arrive at the dielectrophoretic electrode pairs 32 to 35, and the AC voltage to be applied to the dielectrophoretic electrode pairs 32 to 35. give. As a result, a dielectrophoretic force is exerted on the target particles A50 and the target particles B52 (S105). As an example, when an AC voltage for exerting a negative dielectrophoretic force is applied to the target particle A50 and the target particle B52, the target particle A50 and the target particle B52 move away from the dielectrophoretic electrode pairs 32 to 35. Moving. In other words, as shown in FIG. 6, the target particles A50 and the target particles B52 move toward the flow path groove 13. In this way, by applying the dielectrophoretic force only to the target particles A50 and the target particles B52, only the target particles A50 and the target particles B52 can be reliably separated. Further, as shown in FIGS. 5 to 7, when the particles are a mixture of the target particles and the non-target particles such as the target particles A50, the non-target particles 51, and the target particles B52. However, by using the switch circuits 24 to 31, the accuracy of sorting can be improved.

そして、目的粒子A50および目的粒子B52は、前方出口60と後方出口61とを区切る壁面62により前方出口60から排出される。また、目的外粒子51では、壁面62により区切られず、後方出口61から排出される。それにより、目的粒子A50および目的粒子B52と、目的外粒子51とを区別できる。また、目的粒子A50および目的粒子B52に対して、別のマーカーを付与し、上述の処理(S101〜S105)を繰り返すことにより、目的となる粒子を分別する精度を向上させることができる。 Then, the target particles A50 and the target particles B52 are discharged from the front outlet 60 by the wall surface 62 that separates the front outlet 60 and the rear outlet 61. Further, the unintended particles 51 are not separated by the wall surface 62 and are discharged from the rear outlet 61. Thereby, the target particles A50 and the target particles B52 can be distinguished from the non-target particles 51. Further, by adding different markers to the target particles A50 and the target particles B52 and repeating the above-mentioned processes (S101 to S105), the accuracy of separating the target particles can be improved.

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
[Additional notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, new technical features can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.

1 粒子分別装置
2 レーザ
10 CMOS集積回路
11 マイクロ流体システム
12 基板溝
13 流路溝
14 マイクロ流路
15 パッシベーション層
16、17、18、19、20、21、22、23、32 誘電泳動電極
24、25、26、27、28、29、30、31 スイッチ回路
32、33、34、35 誘電泳動電極対
36 フォトダイオード(第1のセンサ)
37 フォトダイオード(第2のセンサ)
38 信号源
39 制御装置
40 粒子
41 液体
42 絶縁膜
51 目的外粒子
60 前方出口
61 後方出口
62 壁面
50 目的粒子A
51 目的外粒子
52 目的粒子B
1 Particle separation device 2 Laser 10 CMOS integrated circuit 11 Microfluidic system 12 Substrate groove 13 Channel groove 14 Microchannel 15 Passion layer 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 32 Dielectric migration electrode 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 Switch circuit 32, 33, 34, 35 Dielectric electrode pair 36 photodiode (first sensor)
37 Photodiode (second sensor)
38 Signal source 39 Control device 40 Particle 41 Liquid 42 Insulating film 51 Non-target particle 60 Front outlet 61 Rear exit 62 Wall surface 50 Target particle A
51 Non-target particle 52 Target particle B

Claims (6)

特定の上面に沿って形成される流路と、誘電泳動により、複数の粒子を上記上面と略垂直な方向に分別する分別用電極とを備える粒子分別装置であって、
前記粒子分別装置は半導体基板を含み、
前記分別用電極上を含む前記流路と同じ方向の前記半導体基板上に溝を形成し、
前記溝の底面は前記分別用電極の表面と一致するよう、同じ高さに形成することを特徴とする粒子分別装置。
A particle separation device including a flow path formed along a specific upper surface and a separation electrode for separating a plurality of particles in a direction substantially perpendicular to the upper surface by dielectrophoresis.
The particle separator includes a semiconductor substrate and includes a semiconductor substrate.
A groove is formed on the semiconductor substrate in the same direction as the flow path including the separation electrode.
A particle sorting device characterized in that the bottom surface of the groove is formed at the same height so as to coincide with the surface of the sorting electrode.
1組以上の前記分別用電極を一対として分別用電極対を形成し、複数の前記分別用電極対を前記流路にそって複数配置することを特徴とする請求項1に記載の粒子分別装置。 The particle sorting apparatus according to claim 1, wherein one or more sets of the sorting electrodes are paired to form a sorting electrode pair, and a plurality of the sorting electrode pairs are arranged along the flow path. .. 1組以上の前記分別用電極に対応したスイッチ回路を備え、前記スイッチ回路によって前記分別用電極への交流電圧の印加を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の粒子分別装置。 The particle sorting apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a switch circuit corresponding to one or more sets of the sorting electrodes, and controlling the application of an AC voltage to the sorting electrodes by the switch circuit. 前記分別用電極の上面を流れる前記粒子の通過に伴って、前記分別用電極対の直上にあると推定されるときのみ、前記スイッチ回路によって前記分別用電極へ交流電圧を印加することを特徴とする請求項1または2に記載の粒子分別装置。 It is characterized in that an AC voltage is applied to the sorting electrode by the switch circuit only when it is presumed that the particles are directly above the sorting electrode pair as the particles flow on the upper surface of the sorting electrode. The particle sorting apparatus according to claim 1 or 2. 前記複数の粒子を個別に区別するための光を受光する複数のフォトダイオードを有し、前記複数のフォトダイオードの各々の出力信号を参照して、複数の粒子中における第1粒子が上記分別用電極の上を通過するタイミングを特定し、当該タイミングの特定結果に基づいて、上記分別用電極を駆動させる期間を制御する制御部を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の粒子分別装置。 It has a plurality of photodiodes that receive light for individually distinguishing the plurality of particles, and the first particle in the plurality of particles is used for sorting by referring to the output signals of the plurality of photodiodes. The invention according to claim 1 or 2, further comprising a control unit that specifies the timing of passing over the electrodes and controls the period for driving the sorting electrode based on the specific result of the timing. Particle separator. 前記溝の底面が、前記フォトダイオード上の表面まで形成され、かつ同じ高さに形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の粒子分別装置。 The particle sorting apparatus according to claim 1 or 2, wherein the bottom surface of the groove is formed up to the surface on the photodiode and is formed at the same height.
JP2020051161A 2019-06-10 2020-03-23 Particle separator Active JP6884901B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962859475P 2019-06-10 2019-06-10
US62/859,475 2019-06-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020201239A true JP2020201239A (en) 2020-12-17
JP6884901B2 JP6884901B2 (en) 2021-06-09

Family

ID=73743371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020051161A Active JP6884901B2 (en) 2019-06-10 2020-03-23 Particle separator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6884901B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023276935A1 (en) * 2021-06-30 2023-01-05 株式会社Afiテクノロジー Flow channel chip, separation system, and separation method
TWI803153B (en) * 2022-01-18 2023-05-21 醫華生技股份有限公司 Contactless selection device and biological particle selection

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003107099A (en) * 2001-09-27 2003-04-09 Japan Science & Technology Corp Microchip and device for classifying fine particles
US20140102948A1 (en) * 2011-06-02 2014-04-17 Industry-Academic Cooperation Foundation Yonsei University High efficiency particle separating apparatus and method
JP2017136583A (en) * 2016-02-02 2017-08-10 国立研究開発法人科学技術振興機構 Particle collecting device and particle collecting method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003107099A (en) * 2001-09-27 2003-04-09 Japan Science & Technology Corp Microchip and device for classifying fine particles
US20140102948A1 (en) * 2011-06-02 2014-04-17 Industry-Academic Cooperation Foundation Yonsei University High efficiency particle separating apparatus and method
JP2017136583A (en) * 2016-02-02 2017-08-10 国立研究開発法人科学技術振興機構 Particle collecting device and particle collecting method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023276935A1 (en) * 2021-06-30 2023-01-05 株式会社Afiテクノロジー Flow channel chip, separation system, and separation method
TWI803153B (en) * 2022-01-18 2023-05-21 醫華生技股份有限公司 Contactless selection device and biological particle selection

Also Published As

Publication number Publication date
JP6884901B2 (en) 2021-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20080070311A1 (en) Microfluidic flow cytometer and applications of same
JP6871116B2 (en) Cell sorter
CN102284429B (en) Microparticle sorting apparatus and method, microchip and microchip module
KR101615177B1 (en) Microchip, channel structure, fluid analyzing apparatus, particulate fractionating apparatus, and liquid feeding method
US7294249B2 (en) Microfluidic component and method for sorting particles in a fluid
Moon et al. Continuous separation of breast cancer cells from blood samples using multi-orifice flow fractionation (MOFF) and dielectrophoresis (DEP)
JP6884901B2 (en) Particle separator
US10024819B2 (en) Microfluidics with wirelessly powered electronic circuits
Kemna et al. Label-free, high-throughput, electrical detection of cells in droplets
US20120160746A1 (en) Particle sorting
US9285338B2 (en) Separation of particles using multiplexed dielectrophoresis
EP3164692B1 (en) Flow cytometry system and method
Wang et al. Experimental analysis of particle and fluid motion in ac electrokinetics
KR20130045236A (en) Microchip and particulate analyzing device
Holmes et al. On-chip high-speed sorting of micron-sized particles for high-throughput analysis
JP2003107099A (en) Microchip and device for classifying fine particles
JP2012098075A (en) Cell collector, cell collection chip, and cell collection method
KR101511569B1 (en) Particle separation apparatus
JP7188506B2 (en) Microchip and microparticle sorting device
CN104568684A (en) Nanoparticle detection system and screening analysis method
Park et al. Direct coupling of a free-flow isotachophoresis (FFITP) device with electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS)
WO2008036083A1 (en) Microfluidic flow cytometer and applications of same
Frankowski et al. Simultaneous optical and impedance analysis of single cells: A comparison of two microfluidic sensors with sheath flow focusing
Lee et al. Low-electric-potential-assisted diffusiophoresis for continuous separation of nanoparticles on a chip
Wang et al. Dielectrophoresis microsystem with integrated flow cytometers for on‐line monitoring of sorting efficiency

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210202

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210329

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210413

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210512

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6884901

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150