JP2021056128A - Flow passage device and in-fluid particle analysis system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流路デバイスおよび流体中粒子解析システムに関する。 The present invention relates to flow path devices and fluid particle analysis systems.
従来、生体由来または非生体の微小な粒子を含む液体を流路に流し、流体中の粒子を光学的に分析するフローサイトメータが知られている。このようなフローサイトメータでは、流体にレーザ光源から励起光を照射し、励起光の照射によって分析対象の粒子から発生した散乱光および蛍光等の光を検出することで、当該粒子の分析を行っている。 Conventionally, a flow cytometer is known in which a liquid containing fine particles derived from a living body or a non-living body is passed through a flow path to optically analyze the particles in the fluid. In such a flow cytometer, the fluid is irradiated with excitation light from a laser light source, and the particles are analyzed by detecting scattered light and light such as fluorescence generated from the particles to be analyzed by the irradiation of the excitation light. ing.
特許文献1には、粒子を含む流体が一本の細い管の中を通過するときに、流体中を流れる粒子から発生する光を検出するフローサイトメータの例が示されている。また特許文献2には、流路が形成されたチップ型フローセルに粒子を含む液体を流し、当該フローセルに形成された流路内で発生した光を検出するフローサイトメータの例が示されている。
特許文献1および特許文献2に開示されたフローサイトメータは、流体の流速を上げると粒子が損傷を受けやすくなる。これは、粒子が細胞等の生体由来である場合に特に問題となる。細胞が損傷を受けると、解析後の細胞を培養等することが困難となるためである。一方、流体の流速を下げると、解析対象の粒子の平均的なサイズより大きな粒子や、複数の粒子が凝集した粒子塊等が原因で、流路中に詰まりを生じやすくなるという問題がある。
In the flow cytometers disclosed in
本発明の一態様は、粒子の損傷が少なく、かつ流路が詰まりにくい流路デバイスを実現することを目的とする。 One aspect of the present invention is to realize a flow path device in which particles are less damaged and the flow path is less likely to be clogged.
前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る流路デバイスは、流体中を流れる粒子が、当該粒子の流路における目標領域上を通過する目標経路に漸近しながら流れるように、前記粒子の流れる方向を制御する流路デバイスであって、前記流路は、前記粒子の流れる方向が、前記流路における一方の側に偏向するように配置された、複数の柱状構造体を含む第1柱状構造体列と、前記粒子の流れる方向が、前記流路における前記一方の側とは反対の側に偏向するように配置された、複数の柱状構造体を含む第2柱状構造体列と、を対として備えており、前記第1柱状構造体列に含まれる、前記目標経路に最も近接している前記柱状構造体の配置位置と、前記第2柱状構造体列に含まれる、前記目標経路に最も近接している前記柱状構造体の配置位置とは、前記目標経路と平行な方向において重ならない。 In order to solve the above-mentioned problems, the flow path device according to one aspect of the present invention is such that the particles flowing in the fluid flow while gradually approaching the target path passing over the target region in the flow path of the particles. A flow path device that controls the flow direction of the particles, the flow path includes a plurality of columnar structures arranged such that the flow direction of the particles is deflected to one side of the flow path. A first columnar structure array and a second columnar structure array including a plurality of columnar structures arranged so that the flow direction of the particles is deflected to a side opposite to the one side in the flow path. And, as a pair, the arrangement position of the columnar structure closest to the target path included in the first columnar structure row and the said said to be included in the second columnar structure row. The arrangement position of the columnar structure closest to the target path does not overlap in a direction parallel to the target path.
本発明の一態様によれば、粒子の損傷が少なく、かつ流路が詰まりにくい流路デバイスを実現できる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to realize a flow path device in which the particles are less damaged and the flow path is less likely to be clogged.
〔実施形態1〕
<流路デバイスの構成>
本発明の一実施形態について、図1〜5を参照して以下に説明する。図1に示すように、本実施形態に係る流路デバイス1は、流路7を備えている。
[Embodiment 1]
<Structure of flow path device>
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1-5. As shown in FIG. 1, the
(流路)
流路7には、液体が流れる。流路7を流れる液体は、特に限定されず、例えば水または有機溶媒を含む液体であって良い。当該液体は、後述する粒子の種類等によって最適な種類の液体が選択されて良い。
(Flow path)
A liquid flows through the
本明細書において、流路7を流れている液体を「流体」という。流体中には、微小な粒子を流すことができる。流体中に含まれる粒子は、生体由来または非生体の粒子である。当該粒子は、粒子径が0.5μm以上50μm以下であることが好ましいが、これに限られるものではない。
In the present specification, the liquid flowing through the
生体由来の粒子としては、細胞、細菌、プランクトンおよび花粉等が例示できる。また、非生体の粒子としては、人工的に製造されたビーズ等が例示できる。流体中には、複数の種類の粒子が含まれていて良い。 Examples of biological particles include cells, bacteria, plankton, pollen and the like. Further, examples of the non-living particles include artificially manufactured beads and the like. The fluid may contain a plurality of types of particles.
図1において、紙面に向かって右方向を、流路7における粒子を含む流体が流れる方向とする。また、紙面に向かって上側を流路7の左側、紙面に向かって下側を流路7の右側とし、紙面に向かって奥行き方向を流路7の深さ方向とする。ただし、流路7の上下左右および流路7における流体の流れる方向は、これに限られるものではない。これは、図2〜7においても同様である。
In FIG. 1, the right direction toward the paper surface is the direction in which the fluid containing particles flows in the
流路7は、第1柱状構造体列10と、第2柱状構造体列20とを、対として備えている。第1柱状構造体列10は、複数の柱状構造体11を含んでいる。また、第2柱状構造体列20は、複数の柱状構造体21を含んでいる。流路7は、第1柱状構造体列10および第2柱状構造体列20を備えることにより、決定論的側方移動(DLD:Deterministic Lateral Displacement)の原理によって、流体に含まれる粒子の流れる方向を制御する。
The
(DLDについて)
図2および図3を参照して、DLDについて説明する。DLDは、流体中における粒子の移動を制御する技術である。図2に示すように、粒子の移動を制御するために、流路に複数の柱状構造体31を並べる。
(About DLD)
The DLD will be described with reference to FIGS. 2 and 3. DLD is a technique for controlling the movement of particles in a fluid. As shown in FIG. 2, a plurality of
ここで、柱状構造体31の、延伸方向と直交する方向の断面は、直径Dpostの正円形状である。また、2つの柱状構造体31における、前記断面の中心間の、粒子の流れの方向におけるピッチをλ、粒子が流れる方向と直交する方向のシフトをΔλとする。このとき、流体中における粒子の流れる方向は、当該粒子の粒子径が、下記式(1)により定められるDc(Critical Dimension)より大きいか小さいかによって異なる。
Dc=1.4(λ−Dpost)(λ/Δλ)−0.48 ・・・(1)
図3の参考例301および参考例302に示すように、粒子径がDcよりも大きな粒子51は、複数の柱状構造体31が形成する柱状構造体列に沿って流れる方向が偏向する。一方、粒子径がDcよりも小さな粒子52は、複数の柱状構造体31の間を通過して、柱状構造体31を避けながら流れるため、流れる方向が偏向しない。
Here, the cross section of the
Dc = 1.4 (λ-Dpost) (λ / Δλ) −0.48 ... (1)
As shown in Reference Example 301 and Reference Example 302 of FIG. 3, the
以上のように、DLDによれば、柱状構造体31を、流体中を流れる粒子の大きさに従って定められる所定の間隔により配置することにより、粒子の流れる方向を偏向させることができる。また、それぞれ異なる粒子径を有する複数種類の粒子が流体中を流れる場合、柱状構造体31の直径および配置を調整することにより、特定の粒子径を有する粒子の流れる方向を選択的に偏向させることができる。
As described above, according to the DLD, the flow direction of the particles can be deflected by arranging the
(第1柱状構造体列および第2柱状構造体列)
第1柱状構造体列10および第2柱状構造体列20は、流体中を流れる粒子が、流路7における目標領域R上を通過するように、DLDの原理により粒子の流れる方向を制御する部材である。第1柱状構造体列10および第2柱状構造体列20は、流体中を流れる粒子が、目標領域R上を通過する目標経路Ctに漸近しながら流れるように配置される。
(1st columnar structure row and 2nd columnar structure row)
The first
第1柱状構造体列10において、複数の柱状構造体11は、粒子の流れる方向が流路7における右側に偏向するように配置されている。この一例として、図1では、粒子の流れる方向Cp1を示している。より具体的には、各柱状構造体11は、流路7における目標経路Ctの左側に配置されており、流体の流れる方向において目標経路Ctとの距離が段階的に近くなるように、所定の間隔により一列に配置されている。
In the first
ここで、前記の所定の間隔は、図2に示すように、柱状構造体11間のピッチλおよびシフトΔλの値から決定される。また、柱状構造体11間のピッチλおよびシフトΔλの値は、柱状構造体11の直径Dpostとの関係において、前記式(1)により定められるDcの値が粒子の直径よりも小さくなるように設定される。言い換えれば、前記の所定の間隔は、流体中を流れる粒子の大きさに従って定められる。
Here, as shown in FIG. 2, the predetermined interval is determined from the values of the pitch λ and the shift Δλ between the
なお、前記式(1)は経験則により導き出される数式である。そのため、前記式(1)は第1柱状構造体列10の設計の指針を与えるものであるが、粒子の流れを目的の方向に制御できるのであれば、ピッチλ、シフトΔλ、柱状構造体11の直径DpostおよびDcの間の関係は、必ずしも前記式(1)を満たす必要はない。
The formula (1) is a formula derived by an empirical rule. Therefore, the above equation (1) gives a guideline for designing the first
柱状構造体11の、延伸方向に直交する方向の断面形状は、略正円形状であることが好ましい。このような構成によれば、柱状構造体11におけるDcの値を容易に算出できるため、第1柱状構造体列10における柱状構造体11の配置を容易に設計できる。なお、ここでいう略正円形状とは、正円形状および製造上必然的に生じる誤差の範囲内で歪んだ円形状となる場合も含む。また、柱状構造体11の前記断面形状はこれに限られず、例えば、楕円形状または角丸の矩形状等であっても良い。
The cross-sectional shape of the
柱状構造体11の延伸方向の長さは、流路7を流れる流体の深さ以上であることが好ましい。このような構成によれば、粒子の流体中における深さ方向の位置によらず、第1柱状構造体列10により、当該粒子の流れる方向を意図した方向に偏向させることができる。
The length of the
第2柱状構造体列20において、複数の柱状構造体21は、粒子の流れる方向が、流路7における左側に偏向するように配置されている。この一例として、図1では、粒子の流れる方向Cp2を示している。第2柱状構造体列20のその他の構成は、第1柱状構造体列10と同様である。
In the second
第1柱状構造体列10に含まれる柱状構造体11の数と、第2柱状構造体列20に含まれる柱状構造体21の数とは、同じ数であってもよく、異なる数であっても良い。図1に示すように、第1柱状構造体列10に含まれる柱状構造体11の数と、第2柱状構造体列20に含まれる柱状構造体21の数とが同じであれば、粒子の流れる方向Cp1が、第1柱状構造体列10により右側に偏向される量と、粒子の流れる方向Cp2が第2柱状構造体列20により左側に偏向される量とを揃えることが容易となる。
The number of
(第1柱状構造体列と第2柱状構造体列との位置関係)
ここで、第1柱状構造体列10と、第2柱状構造体列20との、流路7における相対的な位置関係について説明する。目標経路Ctを挟んで、第1柱状構造体列10は流路7の左側に、第2柱状構造体列20は流路7の右側に、それぞれ配置されている。
(Positional relationship between the first columnar structure row and the second columnar structure row)
Here, the relative positional relationship between the first
このような構成によれば、流体中を流れる粒子は、その流れる方向が第1柱状構造体列10により右側に偏向されることで、第1柱状構造体列10の右側に位置する目標経路Ctに近づく。また、流体中を流れる粒子は、その流れる方向が第2柱状構造体列20により左側に偏向されることで、第2柱状構造体列20の左側に位置する目標経路Ctに近づく。
According to such a configuration, the flow direction of the particles flowing in the fluid is deflected to the right by the first
したがって、第1柱状構造体列10および第2柱状構造体列20の間を通過する粒子が、目標経路Ctに漸近しながら流れるように、Cp1・Cp2等の、粒子の流れる方向が制御される。流体中を流れる粒子を目標経路Ctに漸近しながら流れるように制御することにより、当該粒子を、目標領域R上を通過させることが容易となる。
Therefore, the flow direction of the particles such as Cp1 and Cp2 is controlled so that the particles passing between the first
また、第1柱状構造体列10に含まれる、目標経路Ctに最も近接している柱状構造体11aの配置位置と、第2柱状構造体列20に含まれる、目標経路Ctに最も近接している柱状構造体21aの配置位置とは、目標経路Ctと平行な方向において重ならない。具体的には、柱状構造体11aの中心を通過し目標経路Ctと直交する線分と、目標経路Ctとの交点を最接近点P1、柱状構造体21aの中心を通過し目標経路Ctと直交する線分と、目標経路Ctとの交点を最接近点P2とすれば、最接近点P1と最接近点P2とが重ならない位置関係となるように、第1柱状構造体列10および第2柱状構造体列20が配置される。
Further, the arrangement position of the
ここで、図4に示すように、第1柱状構造体列10および第2柱状構造体列20が、流路7において目標経路Ctを挟んで対称となるように、すなわち、図3における最接近点P1と最接近点P2とが重なって、同一の最接近点Pとなるように配置されていた場合、柱状構造体11aと柱状構造体21aとの間の間隔が狭くなる。そのため、解析対象の粒子の平均的なサイズより大きな粒子や、複数の粒子が凝集した粒子塊等が流体中を流れていた場合、これらが柱状構造体11aと柱状構造体21aとの間に詰まりやすくなる。
Here, as shown in FIG. 4, the first
一方、図5に示すように、例えば、第2柱状構造体列20の配置位置を、第1柱状構造体列10の配置位置に対して、目標経路Ctと平行な方向に向かって移動させることにより、最接近点P1と最接近点P2との間隔が開き、これに伴って柱状構造体11aと柱状構造体21aとの間隔も開く。
On the other hand, as shown in FIG. 5, for example, the arrangement position of the second
例えば、Dc=10μm、λ=50μm、Δλ=13.8μm、Dpost=30μmとして第1柱状構造体列10および第2柱状構造体列20を配置し、目標領域Rの幅を50μmとした場合、図4の流路7における柱状構造体11aと柱状構造体21aとの間隔は、30μmとなる。一方、図1の流路7において、第1柱状構造体列10と第2柱状構造体列20とが最接近する位置である、柱状構造体11aと、目標経路Ctと直交する方向に配置された柱状構造体21との間隔は60μmとなり、粒子がより詰まりにくい間隔を確保できる。
For example, when the first
したがって、流体の流速を上げなくても、流体中の粒子が第1柱状構造体列10と第2柱状構造体列20との間で詰まってしまうことを抑制できる。また、詰まり抑制のために流体の流速を上げる必要がないため、流体中の粒子の損傷を防止できる。
Therefore, it is possible to prevent particles in the fluid from being clogged between the first
なお、目標経路Ctと平行な方向において、柱状構造体11aと柱状構造体21aとの間は、柱状構造体11aまたは柱状構造体21aの直径Dpostの長さよりも離れていることが好ましい。このような構成によれば、流体中の粒子が、第1柱状構造体列10と第2柱状構造体列20との間に詰まることを、より効果的に抑制できる。
In the direction parallel to the target path Ct, the
このような流路デバイス1は、例えば、フローサイトメータまたはセルソータ等の、流体中粒子解析システムに備えられていても良い。このような構成によれば、流体中粒子解析システムの解析対象である粒子について、損傷が少ない状態により効率的に解析することができる。また、流路デバイス1は、チップ型フローセル等であっても良い。このような構成によれば、フローサイトメータ等による解析を行うにあたり、解析対象の粒子の大きさに応じて最適な流路デバイス1を選択することができる。
Such a
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、図6を参照して以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 2]
Other embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG. For convenience of explanation, the members having the same functions as the members described in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
本実施形態に係る流路デバイス2は、図6に示すように、実施形態1に係る流路デバイス1と同様に、流路7が、第1柱状構造体列10および第2柱状構造体列20を備えている。しかしながら、流路デバイス2は、第1柱状構造体列10に含まれる柱状構造体11の数と、第2柱状構造体列20に含まれる柱状構造体21の数とが異なる。また、複数の柱状構造体11の配置位置と、複数の柱状構造体21の配置位置とが、目標経路Ctと平行な方向においていずれも重ならないように、第1柱状構造体列10および第2柱状構造体列20が配置されている点において、流路デバイス1と異なる。
In the
具体的には、図6に示すように、流路デバイス2が備える第2柱状構造体列20は、図1に示す流路デバイス1が備える第2柱状構造体列20から、柱状構造体11と目標経路Ctと平行な方向において配置位置が重なっていた3本の柱状構造体21が除かれている。したがって、流路デバイス2において、柱状構造体21の数は、柱状構造体11の数よりも少ない。
Specifically, as shown in FIG. 6, the second
そのため、流路7において、柱状構造体11および柱状構造体21の配置位置は、目標経路Ctと平行な方向においていずれも重ならない。具体的には、図6において2点鎖線で示すように、1つの柱状構造体11の中心を通過し、目標経路Ctと直交する断面上には、他の柱状構造体11・21は存在しない。したがって、流路7における目標経路Ctと直交する断面上には、流路7におけるいずれの位置であっても、1つの柱状構造体11・21のみが配置されている。
Therefore, in the
これにより、流路7における前記断面の断面積が、柱状構造体11・21が配置されているか否かによって大きく変化することを抑制できるため、図6に示すCp1・Cp2等の、粒子の流れる方向について直線性を保たせやすい。したがって、粒子の流れる方向を目標経路Ctと合わせやすくなり、当該粒子について目標領域Rを通過させることが容易になる。
As a result, it is possible to prevent the cross-sectional area of the cross section in the
なお、流路デバイス2は、第1柱状構造体列10に含まれる柱状構造体11の数が、第2柱状構造体列20に含まれる柱状構造体21の数よりも多いが、柱状構造体11および柱状構造体21の数はこれに限られない。柱状構造体11と柱状構造体21とが、目標経路Ctと平行な方向においていずれも重なっていなければ、柱状構造体11および柱状構造体21のそれぞれの数は同じであっても良い。また、図6とは異なり、柱状構造体21の数が柱状構造体11の数より多くても良い。
In the
〔実施形態3〕
本発明の他の実施形態について、図7を参照して以下に説明する。図7に示すように、本実施形態に係る流路デバイス3は、第1柱状構造体列10に含まれる柱状構造体11における1つの柱状構造体11bの配置位置と、第1柱状構造体列10と対となる第2柱状構造体列20に含まれる柱状構造体21における1つの柱状構造体21bの配置位置とが、目標経路Ctと平行な方向において重なっており、重なっているそれぞれの柱状構造体11b・21bは、延伸方向と直交する方向の断面積が、他の柱状構造体11・21における当該断面積よりも小さい点において、流路デバイス2と異なる。
[Embodiment 3]
Other embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 7, in the flow path device 3 according to the present embodiment, the arrangement position of one
具体的には、流路デバイス3において、図7において2点鎖線で示すように、柱状構造体11bの中心を通過し、目標経路Ctと直交する断面上には、柱状構造体21bが配置されている。また、柱状構造体11bおよび柱状構造体21bは、延伸方向と直交する断面の形状が、目標経路Ctに対向する面が曲面となるような略半円形状となっている。
Specifically, in the flow path device 3, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 7, the
これにより、柱状構造体11b・21bが、流体中の粒子に対してDLDによる制御を与えつつ、柱状構造体11b・21bの延伸方向と直交する方向の断面積は、他の柱状構造体11・21よりも小さくできる。なお、柱状構造体11b・21bの前記断面の形状は、略半円形状に限られず、当該断面の断面積が柱状構造体11・21よりも小さければよい。
As a result, while the
このような構成によれば、流路7において、目標経路Ctと平行な方向において重なる柱状構造体11b・21bは、他の柱状構造体11・21よりも、延伸方向と直交する方向の断面積が小さい。それゆえ、流路7における目標経路Ctと直交する断面上には、流路7のいずれの位置であっても、当該断面上に存在する柱状構造体の前記断面積が、2つの柱状構造体11・21の前記断面積を足し合わせた面積よりも小さくなる。
According to such a configuration, in the
これにより、流路7における前記断面の広さが、柱状構造体11・21または柱状構造体11b・21bによって大きく変化することを抑制できるため、図7に示すCp1・Cp2等の、粒子の流れる方向について直線性を保たせやすい。したがって、Cp1・Cp2等の、粒子の流れる方向を目標経路Ctと合わせやすくなり、当該粒子について目標領域Rをより確実に通過させることが容易となる。
As a result, it is possible to prevent the width of the cross section in the
なお、図7に示すように、柱状構造体11b・21bの前記断面積は、他の柱状構造体11・21の前記断面積の略半分であることが好ましい。このような構成によれば、流路7における目標経路Ctと直交する断面上には、流路7におけるいずれの位置であっても、当該断面上に存在する柱状構造体の前記断面積が、1つの柱状構造体11または柱状構造体21の前記断面積以下となる。したがって、Cp1・Cp2等の、粒子の流れる方向について、より効果的に直線性を保たせることができる。また、Cp1・Cp2等の、粒子の流れる方向を目標経路Ctと合わせることがさらに容易となり、当該粒子について目標領域Rをより確実に通過させることができる。
As shown in FIG. 7, it is preferable that the cross-sectional area of the
〔実施形態4〕
本発明の他の実施形態について、図8を参照して以下に説明する。図8に示すように、本実施形態に係る流路デバイス4は、流路7に、複数対の第1柱状構造体列10a・10b・10cおよび第2柱状構造体列20a・20b・20cを備えている点において、実施形態1に係る流路デバイス1と異なる。
[Embodiment 4]
Other embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 8, in the flow path device 4 according to the present embodiment, a plurality of pairs of first
流路デバイス4は、流体中の粒子が目標領域Ra上を通過する目標経路Cta、目標領域Rb上を通過する目標経路Ctbまたは目標領域Rc上を通過する目標経路Ctcのいずれかを流れるように、これらの目標経路Cta・Ctb・Ctcに対応した複数対の柱状構造体列が並んで配置されている。したがって、流路デバイス4は、より多くの粒子について、流体の流速を抑えて粒子への損傷を抑制しつつ効率的に処理することができる。 The flow path device 4 causes the particles in the fluid to flow through either the target path Cta passing over the target region Ra, the target path Ctb passing over the target region Rb, or the target path Ctc passing over the target region Rc. , A plurality of pairs of columnar structure rows corresponding to these target paths Cta, Ctb, and Ctc are arranged side by side. Therefore, the flow path device 4 can efficiently process more particles while suppressing the flow velocity of the fluid and suppressing damage to the particles.
また、第1柱状構造体列10aおよび第2柱状構造体列20aの対と、第1柱状構造体列10bおよび第2柱状構造体列20bの対と、第1柱状構造体列10cおよび第2柱状構造体列20cの対とは、それぞれ異なる大きさの粒子について流れる方向を偏向させるように配置されていても良い。このような構成によれば、単一の広い流路7により、複数の異なる大きさの粒子を、それぞれ対応した目標領域Ra、RbまたはRc上を通過させることができる。したがって、流路デバイス4によれば、異なる大きさの粒子を、流体の流速を抑えて粒子への損傷を抑制しつつ、それぞれ効率的に処理することができる。
Further, a pair of the first
なお、図8では流路7が3対の柱状構造体列を備える例を示しているが、これに限られず、流路7が備える柱状構造体列は2対であってもよく、4対以上であってもよい。
Note that FIG. 8 shows an example in which the
〔実施形態5〕
本発明の他の実施形態について、図9を参照して以下に説明する。図9に示すように、本実施形態に係る流路デバイス5は、目標領域Ra・Rb・Rcにそれぞれフォトダイオードが配置されている点において、実施形態4に係る流路デバイス4と異なる。
[Embodiment 5]
Other embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 9, the
フォトダイオード40は、検知した光の強度に応じた光電流を発生する部材である。フォトダイオード40は、目標領域Ra・Rb・Rcを通過する粒子が発している蛍光等の光を検知する。したがって、流路デバイス5は、粒子を解析するために用いられるフローサイトメータ等の流体中粒子解析システムに、より好適に用いることができる。
The
〔実施形態6〕
本発明の他の実施形態について、図10を参照して以下に説明する。図10に示すように、本実施形態に係る流路デバイス6は、流路7が備えている一つの第2柱状構造体列20が、第2柱状構造体部分列20xと、第2柱状構造体部分列20yとからなる点において、実施形態1に係る流路デバイス1と異なる。
[Embodiment 6]
Other embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 10, in the
第2柱状構造体部分列20xは、柱状構造体21xが一直線状に配置されて形成されている。また、第2柱状構造体部分列20yは、柱状構造体21yが一直線状に配置されて形成されている。しかしながら、第2柱状構造体部分列20xと第2柱状構造体部分列20yとは、異なる直線上に配置されるように形成されている。このように、第2柱状構造体列20に含まれている全ての柱状構造体は、必ずしも一直線状に配置されていなくても良い。これは、第1柱状構造体列10についても同様である。
The second
このような第2柱状構造体列20によれば、柱状構造体21x・21yの配置の自由度が高くなる。したがって、柱状構造体21x・21yの配置を工夫することで、図10に示すCp1・Cp2等の、粒子の流れる方向をより細かく制御できる。そのため、当該粒子を、目標領域R上を通過させることがさらに容易となる。
According to the second
また、図10に示すように、柱状構造体11および柱状構造体21x・21yのそれぞれの数が多いほど、第1柱状構造体列10と第2柱状構造体列20との間の距離を広くすることが容易となり、流路7中でより広い範囲を流れる粒子の流れる方向を制御できる。したがって、より多くの粒子について目標領域R上を通過させることが容易となる。なお、本実施形態に係る流路デバイス6は、実施形態4に係る流路デバイス4と同様に、流路7に複数対の柱状構造体を備えていてもよい。これにより、流路7中でさらに広い範囲を流れる粒子の流れる方向を容易に制御できる。
Further, as shown in FIG. 10, the larger the number of each of the
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る流路デバイスは、流体中を流れる粒子が、当該粒子の流路における目標領域上を通過する目標経路に漸近しながら流れるように、前記粒子の流れる方向を制御する流路デバイスであって、前記流路は、前記粒子の流れる方向が、前記流路における一方の側に偏向するように配置された、複数の柱状構造体を含む第1柱状構造体列と、前記粒子の流れる方向が、前記流路における前記一方の側とは反対の側に偏向するように配置された、複数の柱状構造体を含む第2柱状構造体列と、を対として備えており、前記第1柱状構造体列に含まれる、前記目標経路に最も近接している前記柱状構造体の配置位置と、前記第2柱状構造体列に含まれる、前記目標経路に最も近接している前記柱状構造体の配置位置とは、前記目標経路と平行な方向において重ならない。
[Summary]
The flow path device according to the first aspect of the present invention is a flow that controls the flow direction of the particles so that the particles flowing in the fluid flow while gradually approaching the target path passing over the target region in the flow path of the particles. In the path device, the flow path includes a first columnar structure row including a plurality of columnar structures arranged so that the flow direction of the particles is deflected to one side of the flow path, and the above. A pair of second columnar structure rows including a plurality of columnar structures arranged so that the flow direction of the particles is deflected to the side opposite to the one side in the flow path is provided. The arrangement position of the columnar structure closest to the target path included in the first columnar structure row and the closest to the target path included in the second columnar structure row. The arrangement position of the columnar structure does not overlap in the direction parallel to the target path.
本発明の態様2に係る流路デバイスは、前記態様1において、前記第1柱状構造体列および前記第2柱状構造体列はいずれも、複数の前記柱状構造体が、前記粒子の流れる方向において前記目標経路との距離が段階的に近くなるように、前記粒子の大きさに従って定められる所定の間隔により一列に配置されていてもよい。 In the flow path device according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, both the first columnar structure row and the second columnar structure row have a plurality of the columnar structures in the direction in which the particles flow. They may be arranged in a row at predetermined intervals determined according to the size of the particles so that the distance from the target path is gradually reduced.
本発明の態様3に係る流路デバイスは、前記態様1または2において、前記目標経路と平行な方向において、前記第1柱状構造体列に含まれる、前記目標経路に最も近接している前記柱状構造体と、前記第2柱状構造体列に含まれる、前記目標経路に最も近接している前記柱状構造体との間は、前記柱状構造体の直径の長さよりも離れていてもよい。 In the first or second aspect, the flow path device according to the third aspect of the present invention includes the columnar column closest to the target path, which is included in the first columnar structure row in a direction parallel to the target path. The structure and the columnar structure included in the second columnar structure row and closest to the target path may be separated from the length of the diameter of the columnar structure.
本発明の態様4に係る流路デバイスは、前記態様1から3において、前記第1柱状構造体列に含まれる複数の前記柱状構造体の配置位置と、当該第1柱状構造体列と対となる前記第2柱状構造体列に含まれる複数の前記柱状構造体の配置位置とは、前記目標経路と平行な方向においていずれも重ならないように、前記第1柱状構造体列および前記第2柱状構造体列が配置されていてもよい。 In the flow path device according to the fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects, the arrangement position of the plurality of the columnar structures included in the first columnar structure row and the pair with the first columnar structure row. The first columnar structure row and the second columnar structure so that the arrangement positions of the plurality of columnar structures included in the second columnar structure row do not overlap with each other in a direction parallel to the target path. Structure rows may be arranged.
本発明の態様5に係る流路デバイスは、前記態様1から3において、前記第1柱状構造体列に含まれるいずれかの前記柱状構造体の配置位置と、当該第1柱状構造体列と対となる前記第2柱状構造体列に含まれるいずれかの前記柱状構造体の配置位置とが、前記目標経路と平行な方向において重なっており、当該重なっているそれぞれの前記柱状構造体は、延伸方向と直交する方向の断面積が、他の前記柱状構造体における当該断面積よりも小さくてもよい。 In the first to third aspects, the flow path device according to the fifth aspect of the present invention is paired with the arrangement position of any of the columnar structures included in the first columnar structure row and the first columnar structure row. The arrangement position of any of the columnar structures included in the second columnar structure row is overlapped in a direction parallel to the target path, and each of the overlapping columnar structures is stretched. The cross-sectional area in the direction orthogonal to the direction may be smaller than the cross-sectional area in the other columnar structure.
本発明の態様6に係る流路デバイスは、前記態様1から5において、前記流路は、複数対の前記第1柱状構造体列および前記第2柱状構造体列を備えていてもよい。 In the flow path device according to the sixth aspect of the present invention, in the first to fifth aspects, the flow path may include a plurality of pairs of the first columnar structure row and the second columnar structure row.
本発明の態様7に係る流路デバイスは、前記態様1から6において、前記目標領域にはフォトダイオードが配置されており、当該フォトダイオードが前記粒子から生じた蛍光を検知してもよい。 In the flow path device according to the seventh aspect of the present invention, in the first to sixth aspects, the photodiode is arranged in the target region, and the photodiode may detect the fluorescence generated from the particles.
本発明の態様8に係る流体中粒子解析システムは、前記態様1から5のいずれかの流路デバイスを備えている。 The in-fluid particle analysis system according to the eighth aspect of the present invention includes the flow path device according to any one of the first to fifth aspects.
〔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.
R、Ra、Rb、Rc 目標領域
Ct、Cta、Ctb、Ctc 目標経路
1、2、3、4、5、6 流路デバイス
7 流路
11、11a、21、21a、21x、21y 柱状構造体
10、10a、10b、10c 第1柱状構造体列
20、20a、20b、20c 第2柱状構造体列
20x、20y 第2柱状構造体部分列
Dpost 直径
40 フォトダイオード
R, Ra, Rb, Rc Target region Ct, Cta, Ctb,
Claims (8)
前記流路は、
前記粒子の流れる方向が、前記流路における一方の側に偏向するように配置された、複数の柱状構造体を含む第1柱状構造体列と、
前記粒子の流れる方向が、前記流路における前記一方の側とは反対の側に偏向するように配置された、複数の柱状構造体を含む第2柱状構造体列と、を対として備えており、
前記第1柱状構造体列に含まれる、前記目標経路に最も近接している前記柱状構造体の配置位置と、前記第2柱状構造体列に含まれる、前記目標経路に最も近接している前記柱状構造体の配置位置とは、前記目標経路と平行な方向において重ならないことを特徴とする、流路デバイス。 A flow path device that controls the flow direction of the particles so that the particles flowing in the fluid flow while asymptotically approaching the target path passing over the target region in the flow path of the particles.
The flow path is
A first columnar structure row including a plurality of columnar structures arranged so that the flow direction of the particles is deflected to one side in the flow path.
A pair of second columnar structure rows including a plurality of columnar structures arranged so that the flow direction of the particles is deflected to the side opposite to the one side in the flow path is provided. ,
The position of the columnar structure closest to the target path included in the first columnar structure row and the position closest to the target path included in the second columnar structure row. A flow path device characterized in that the arrangement position of the columnar structure does not overlap in a direction parallel to the target path.
当該重なっているそれぞれの前記柱状構造体は、延伸方向と直交する方向の断面積が、他の前記柱状構造体における当該断面積よりも小さいことを特徴とする、請求項1から3の何れか1項に記載の流路デバイス。 The arrangement position of any of the columnar structures included in the first columnar structure row and any of the columnar structures included in the second columnar structure row paired with the first columnar structure row. The arrangement position of is overlapped in the direction parallel to the target path.
Any of claims 1 to 3, wherein each of the overlapping columnar structures has a cross-sectional area in a direction orthogonal to the stretching direction smaller than the cross-sectional area of the other columnar structures. The flow path device according to item 1.
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