JP6761153B1 - 粒子計測デバイスならびに粒子分離計測デバイスおよび粒子分離計測装置 - Google Patents

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Abstract

本開示の粒子計測デバイス（３）は、計測対象の粒子を含む第１流体が流入する第１流入口（２３）を上面に有し、第１流入口（２３）に接続された、粒子を計測するための第１流路（１６）、および第１流路（１６）と第１流入口（２３）との接続部の上流側に接続されている、第１流入口（２３）よりも幅が小さい第３流路（２９）を有しており、第１流路（１６）は、第３流路（２９）の幅および第１流入口（２３）の幅よりも幅が大きい第１平面部（２７）と、第１平面部（２７）の下流側に接続されている幅増大部（１６ａ）と、幅増大部（１６ａ）の下流側に接続されている第２平面部（２８）とを有している。

Description

本開示は、流路を利用して液体中に含まれた粒子を計測するのに用いられる粒子計測デバイス、ならびにそれを備えた、液体中に含まれた複数種類の粒子から特定の粒子を分離して計測するのに用いられる粒子分離計測デバイスおよび粒子分離計測装置に関する。
従来、流入口と複数の流出口とを有する、幅が数μｍ〜数百μｍの微小な流路構造（マイクロ流路）を用いて、液体中の粒子を分離して抽出する粒子分離デバイスが知られている（例えば、特開2012−76016号公報を参照）。このような粒子分離デバイスでは、例えば、複数種類の粒子（例えば、赤血球および白血球）を含む液体（例えば、血液）を流入口から流入させると、その中の特定の粒子（例えば、白血球）を分離して、特定の粒子とそれ以外の粒子とを複数の流出口から別々に抽出することができる。
また、その後に、分離抽出した特定の粒子について、その種類または数もしくは濃度、あるいは光学特性などを計測することが行なわれる。
本開示の粒子計測デバイスは、内部に複数の流路が配された板状の流路デバイスからなり、計測対象の特定の粒子を含む第１流体が流入する第１流入口、および前記特定の粒子を含まない第２流体が流入する第２流入口を上面に有し、前記第１流入口に接続されて前記第１流体が通過する、前記特定の粒子を計測するための第１流路、および前記第２流入口に接続されて前記第２流体が通過する第２流路、ならびに前記第１流路と前記第１流入口との接続部に対して平面方向の上流側に接続されている、前記第１流入口よりも幅が小さい第３流路を有しており、前記第１流路は、前記第１流入口との接続部に位置している、前記第３流路の幅および前記第１流入口の幅よりも幅が大きい第１平面部と、該第１平面部の下流側に接続されている、下流側に向かうにつれて流路の幅が大きくなる幅増大部と、該幅増大部の下流側に接続されている、前記第１平面部の幅よりも幅が大きい第２平面部とを有している。
本開示の粒子分離計測デバイスは、分離対象である特定の粒子を含む流体を流入させる分離前流入口、該分離前流入口に接続された主流路、該主流路にそれぞれ接続された複数の分岐流路、および分離された前記特定の粒子を含む第１流体が流出する分離後流出口を有する板状の粒子分離デバイスと、該粒子分離デバイスが載置される第１領域および前記特定の粒子の計測領域となる第２領域を有する、上記の本開示の粒子計測デバイスとを備え、下面に前記分離後流出口が配置された前記粒子分離デバイスが、前記第１領域の上面に前記第１流入口が配置された前記粒子計測デバイスに載置されて、前記分離後流出口と前記第１流入口とが対向して接続されている。
本開示の粒子分離計測装置は、上記の本開示の粒子分離計測デバイスと、該粒子分離計測デバイスの前記第１流路および前記第２流路のそれぞれの計測部に光を照射するとともに、前記第１流路および前記第２流路の計測部を通過したそれぞれの光を受光する光学センサと、該光学センサによって得られる前記第１流路の計測部を通過した光の強度および前記第２流路の計測部を通過した光の強度を比較することによって、前記特定の粒子を計測する制御部とを備える。
本開示の実施形態に係る粒子分離計測デバイスの例を示す上面図である。 本開示の実施形態に係る粒子分離計測デバイスの例を示す断面図である。 本開示の実施形態に係る粒子分離計測デバイスにおける粒子分離デバイスの例を示す平面図である。 本開示の実施形態に係る粒子分離計測デバイスにおける粒子分離デバイスの例の一部を示す平面図である。 本開示の実施形態に係る粒子分離計測デバイスの例の一部を示す断面図である。 本開示の実施形態に係る粒子分離計測デバイスの例の一部を示す断面図である。 本開示の実施形態に係る粒子分離計測デバイスの例の一部を示す断面図である。 本開示の実施形態に係る粒子計測デバイスの例を示す平面図である。 本開示の実施形態に係る粒子計測デバイスの例の一部を示す平面図である。 本開示の実施形態に係る粒子分離計測デバイスにおける粒子計測デバイスの例を示す断面図である。 本開示の実施形態に係る粒子分離計測デバイスを有する粒子分離計測装置の例を示す断面図である。 本開示の実施形態に係る粒子分離計測装置の全体構成の例を模式的に示すブロック図である。 本開示の実施形態に係る粒子計測デバイスの例を示す平面図である。 本開示の実施形態に係る粒子計測デバイスの例の一部を示す平面図である。
マイクロ流路を用いて液体中の特定の粒子を分離するには、主流路に複数の分岐流路が接続された構成のマイクロ流路を用い、分離対象の粒子とともに複数種類の粒子を含む液体である検体と、主流路から分岐流路への押付け流れを発生させる流体とをそれぞれ流入させる構成を有する粒子分離デバイスが用いられる。次に、粒子分離デバイスによって分離された粒子の濃度などを計測するために、その粒子を含む液体を続いて粒子計測デバイスに流入させて、計測部の流路に導入して計測が行なわれる。そして、これらの作業を一連の手順で行なうために、これら粒子分離デバイスと粒子計測デバイスとを接続した粒子分離計測デバイスが用いられる。
この粒子分離計測デバイスにおいては、粒子分離デバイスにおいて分離された粒子を含む液体を、粒子計測デバイスにスムーズに流入させて、両者の接続部における粒子の滞留などの不具合の発生を低減するのに有利な構成を備えたものが望まれている。
本開示の粒子計測デバイスによれば、計測対象の特定の粒子を含む第１流体が流入する第１流入口と、第１流入口に接続されて第１流体が通過する、特定の粒子を計測するための第１流路と、第１流路と第１流入口との接続部に対して平面方向の上流側に接続されている、第１流入口よりも幅が小さい第３流路とを有している。そして、特定の粒子を計測するための第１流路が、第１流入口との接続部に位置している、第３流路の幅および第１流入口の幅よりも幅が大きい第１平面部と、第１平面部の下流側に接続されている、下流側に向かうにつれて流路の幅が大きくなる幅増大部と、該幅増大部の下流側に接続されている、前記第１平面部の幅よりも幅が大きい第２平面部とを有している。これにより、第１流入口から第１平面部に流入した第１流体中の特定の粒子が、流路の内壁を伝って上流側に広がって流れてしまうのを低減することができる。また、第１平面部が第１流体に含まれる特定の粒子の一時的な溜まりを形成するように作用し、そこから幅拡大部を通って特定の粒子が拡散しながら第２平面部に流れていくので、第２平面部において粒子の偏りを低減して計測することができる。
本開示の粒子分離計測デバイスおよび粒子分離計測装置によれば、下面に分離後流出口が配置された粒子分離デバイスが、第１領域の上面に第１流入口が配置された粒子計測デバイスに載置されて、分離後流出口と第１流入口とが対向して接続されている。これにより、粒子分離デバイスによって分離された特定の粒子を含む第１流体が、粒子計測デバイスの第１流入口から第１流路に流入する際に、特定の粒子が第１流路に偏りなく流れるので、安定して精度の良い計測を行なうことができる。
以下、本開示の粒子計測デバイスならびにそれを備える粒子分離計測デバイスおよび粒子分離計測装置の実施形態の例について、図面を参照しつつ説明する。本開示では、便宜的に直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を定義してＺ軸方向の正側を上方とするが、本開示は、いずれの方向が上方または下方とされてもよい。以下の内容は本開示の実施形態を例示するものであって、本開示はこれらの実施形態に限定されるものではない。
（粒子分離計測デバイス）
図１および図２に、本開示の実施形態に係る粒子計測デバイスおよびそれを備える本開示の実施形態に係る粒子分離計測デバイスの例を模式的に示す。図１は、粒子分離計測デバイス１の上面図である。図２は、図１に示したＡ−Ａ線で粒子分離計測デバイス１を切断したときの断面図である。
粒子分離計測デバイス１は、分離対象である特定の粒子を含む流体（検体）を、粒子分離デバイスである第１流路デバイス２中に流すことによって、検体中の特定の粒子である分離対象の粒子を分離して回収する。その特定の粒子（分離した粒子）を、第１流路デバイス２に接続した粒子計測デバイスである第２流路デバイス３中に流すことによって、その特定の粒子を計測することができる。例えば、粒子分離計測デバイス１は、血液から特定の成分である白血球を分離して回収し、白血球の数を計測することができる。
図３に、粒子分離デバイスである第１流路デバイス２の例を模式的に示す。図３は、第１流路デバイス２を上面透視したときの平面図である。
（粒子分離デバイス：第１流路デバイス）
第１流路デバイス２は、分離対象である特定の粒子を始めとして複数種類の粒子を含む液体（検体）から分離対象である特定の粒子を分離して回収することができる、粒子分離デバイスである。この第１流路デバイス２は、分離対象である特定の粒子を含む流体を流入させる分離前流入口12、この分離前流入口12に接続された主流路５、この主流路５にそれぞれ接続された複数の分岐流路６、および分離された特定の粒子を含む第１流体が流出する分離後流出口13を有する。
第１流路デバイス２は全体として板状であり、板状の基体２ａの内部に、分離用流路４を有している。分離用流路４は、直線状の主流路５と、主流路５から分岐するように接続された複数の分岐流路６とを有している。本開示の第１流路デバイス２においては、第１流路デバイス２内を流れる検体（例えば血液）は、主流路５に流入し、特定の粒子（第１粒子、例えば白血球）とは異なる粒子（第２粒子、例えば赤血球）が主流路５から分岐流路６に流れ込むことによって、検体中の特定の粒子（第１粒子）を分離することができる。なお、第２粒子が分岐流路６に流れ込むことによって、検体中から第２粒子を分離することもできる。
なお、分岐流路６は、主流路５からの分岐によって第２粒子が流れ込むように設計するが、必ずしも第２粒子のみが流れ込むとは限らない。分岐流路６には、第２粒子とは異なる粒子（第３粒子など）が流入することもある。
図４に、主流路５および分岐流路６によって第１粒子と第２粒子とが分離される様子を模式的に示す。図４は、図３の破線部を拡大して示した平面図である。図４において、図中の大きい円が第１粒子Ｐ１を示し、小さい円が第２粒子Ｐ２を示す。また、Ｘ軸方向に沿ったハッチングを施した矢印が主流の流れを示し、Ｙ軸方向に沿った白抜きの矢印が、後述する「押付け流れ」を示す。さらに、図中のハッチングを施した領域は、後述する「引込み流れ」を示す。
本開示の分離用流路４は、１つの主流路５と、１つの主流路５の途中の側面に対して直交する方向に接続された複数の分岐流路６とを有している。第１流路デバイス２では、主流路５および分岐流路６のそれぞれの断面積および長さ、ならびに検体の流速などを調整することによって、主流路５内に、主流路５から分岐流路６へ流れ込む「引込み流れ」を発生させることができる。そして、第１流路デバイス２では、分離用流路４に、主流路５内を流れる検体を分岐流路６側に押付け可能な押付け流れを発生させている。その結果、図４に示したように、引込み流れが流れ込む分岐流路６の幅を、検体中を流れる特定の粒子としての第１粒子Ｐ１の大きさよりも小さく、また他の粒子としての第２粒子Ｐ２の大きさよりも大きくすることによって、分岐流路６に第２粒子Ｐ２を引き込むことができる。また、押付け流れによって押し付けられて主流路５の分岐流路６側を流れる引込み流れの幅を、検体中を流れる第２粒子Ｐ２の重心位置よりも大きく、また第１粒子Ｐ１の重心位置よりも小さくすることによって、分岐流路６に第２粒子Ｐ２を効果的に引き込むことができる。これにより、検体中の特定の粒子である第１粒子Ｐ１を分離し、主流路５の流れに乗せて回収することができる。なお、これと同時に、検体中から第２粒子Ｐ２を分離して、分岐流路６の流れに乗せて回収することもできる。
本開示の第１流路デバイス２は、特に、検体としての血液中の赤血球と白血球とを分離するのに好適に使用できる。ここで、血液中の赤血球の大きさは例えば６〜８μｍであり、重心位置は例えば縁から３〜４μｍの位置である。また、白血球の大きさは例えば10〜30μｍであり、重心位置は例えば縁から５〜15μｍの位置である。この場合、主流路５は、例えば、断面積が300〜1000μｍ2で、長さが0.5〜20ｍｍであればよい。断面の寸法は、上記の断面積の範囲で、例えば、幅が30μｍ程度で、高さが20μｍ程度であればよい。また、分岐流路６は、例えば断面積が100〜500μｍ2で、長さが３〜25ｍｍであればよい。断面の寸法は、上記の断面積の範囲で、例えば、幅が15μｍ程度で、高さが20μｍ程度であればよい。また、分離用流路４内の流速は、例えば0.2〜５ｍ／ｓにすればよい。その結果、引込み流れの幅を、例えば２〜15μｍに設定することができ、血液から赤血球と白血球を効果的に分離することができる。
また、特定の粒子としては、白血球または赤血球の他にも、例えば種々の細胞外小胞であってもよく、エクソソーム（Exosome、大きさ30〜200ｎｍ）、マイクロベシクル（Microvesicle、大きさ200〜1000ｎｍ）、ラージオンコソーム（Large oncosome、１〜10μｍ）などであってもよい。また、特定の粒子は無機物であってもよく、微粉末を含む懸濁液などの流体中の特定の微粒子であってもよい。いずれの場合も、分離対象である特定の粒子の大きさなどに応じて分離用流路４の形状および寸法を適宜設計すればよい。
第１流路デバイス２は、基体２ａの上面および下面の少なくとも一方に開口した複数の第１開口９を有している。第１開口９のうちの少なくとも２つは、主流路５に検体および流体を流入させるための流入口である。流入口は、主流路５に向けて分離対象である特定の粒子（例えば第１粒子Ｐ１）を含む流体である検体が流入する分離前流入口12と、主流路５に対して複数の分岐流路６の上流側に位置する反対側の側面に対して直交する方向に接続された、押付け流れを発生させる流体が流入する押付流入口15とを含んでいる。
このとき、分離前流入口12としての第１開口９は、形状を円形状として、その大きさは例えば１〜３ｍｍとすればよい。また、各流路の高さは、分離用流路４として同じ高さに設定すればよい。分離前流入口12の深さは、基体２ａの例えば上面の開口から主流路５の底面までの深さとすればよい。
押付流入口15としての第１開口９は、形状を円形状として、その大きさは例えば１〜３ｍｍとすればよい。押付け流れ用の流路の高さは、分離用流路４として同じ高さに設定すればよい。押付流入口15の深さは、基体２ａの例えば上面の開口から主流路５の底面までの深さとすればよい。
分離用流路４は、主流路５に接続した回収流路７をさらに有しており、回収流路７によって、分離した第１粒子Ｐ１を回収することができる。本開示では、分離用流路４により、押付け流れを利用して、回収流路７に第１粒子Ｐ１を回収することができる。
また、分離用流路４は、複数の分岐流路６に接続した廃棄流路７′を有していてもよい。廃棄流路７′によって、分岐流路６で分離された第２粒子Ｐ２を回収してもよいし、廃棄してもよい。なお、複数の分岐流路６によって第２粒子Ｐ２を回収する場合には、複数の分岐流路６が接続した１つの廃棄流路７′は、第２粒子Ｐ２を回収する流路として機能する。この場合には、主流路５から回収流路７まで流れた第１粒子Ｐ１を含む流体は、廃棄してもよい。
第１流路デバイス２は、板状の基体２ａを有する部材である。板状の基体２ａの内部には、分離用流路４が配されている。また、第１流路デバイス２は、厚み方向（Ｚ軸方向）の上下に位置する一対の第１上下面８を有している。分離用流路４は、一対の第１上下面８の少なくとも一方に配されて開口している複数の第１開口９を有している。
本開示では、説明の便宜上、一対の第１上下面８の一方を第１上面10とし、他方を第１下面11とする。一対の第１上下面８のうち、第１上面10はＺ軸の正側に位置した面であり、第１下面11はＺ軸の負側に位置した面である。本開示では、複数の第１開口９の少なくとも１つは、第１下面11に位置している。
複数の第１開口９は、少なくとも主流路５に検体が流入する分離前流入口12と、回収流路７から分離した特定の粒子である第１粒子Ｐ１を含む流体を第１流体として流出させて回収する分離後流出口13と、検体から第１粒子Ｐ１を除いた成分を回収する少なくとも１つの廃棄流出口14とを有している。また、本開示では、第１開口９は、検体を分岐流路６側に押し付ける押付け流れのための流体が流入する押付流入口15を有している。なお、本開示では、廃棄流出口14は、主流路５および廃棄流路７′に接続されている。廃棄流出口14から流出する流体は、後述する第２流路デバイス３に形成された貫通孔14′を介して回収される。
本開示の第１流路デバイス２の平面形状は、矩形状である。また、第１上下面８のそれぞれは、平坦面である。なお、第１流路デバイス２の平面形状は、矩形状には限られない。また、第１上下面８のそれぞれは、平坦面には限られない。第１上下面８は、第１上面10および第１下面11が異なる形状であってもよい。
第１流路デバイス２は、例えば、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）またはＰＭＭＡ（アクリル）などの材料で形成される。第１流路デバイス２の厚みは、例えば１〜５ｍｍであればよい。第１流路デバイス２の平面形状は、矩形状の場合、例えば短辺が10〜20ｍｍ、長辺が10〜30ｍｍであればよい。第１流路デバイス２は、例えば、２つの基板を準備し、一方に分離用流路４となる溝を形成し、この溝を塞ぐように他方の基板を貼り合わせて内部に分離用流路４を有する基体２ａとすることによって作製することができる。
（粒子計測デバイス：第２流路デバイス）
粒子計測デバイスである第２流路デバイス３は、第１流路デバイス２で分離して回収した特定の粒子を計測するための流路デバイスであり、第１流路デバイス２とともに粒子分離計測デバイスを構成するものである。この第２流路デバイス３は、第１流路デバイス２が載置される第１領域21および特定の粒子の計測領域となる第２領域22を上面に有し、第１流体が流入する第１流入口23、後述する特定の粒子を含まない第２流体が流入する第２流入口、ならびにそれぞれ第２領域22に配置された、第１流入口23に接続されて第１流体が通過する第１流路16および第２流入口に接続されて第２流体が通過する、後述する第２流路を有している。第２流路デバイス３の形状は、第１流路デバイス２と同様に、全体として板状である。
図２に示すように、第２流路デバイス３は、第１流路デバイス２の分離用流路４に接続した第１流路16を有している。そして、第２流路デバイス３は、透光性である。その結果、第２流路デバイス３は、第１流路デバイス２で分離して回収した特定の粒子を含む第１流体を第１流路16に流し、後述する光センサを使用して、特定の粒子を計測することができる。具体的には、第１流路16における特定の粒子を含む第１流体を通過した光の強度を測定することによって、特定の粒子を計測する。
第２流路デバイス３は、板状の基体の内部に流路が形成されている部材である。板状の基体の内部には、第１流路16が配されている。また、第２流路デバイス３は、厚み方向（Ｚ軸方向）の上下に位置する一対の第２上下面17を有している。第１流路16は、一対の第２上下面17の少なくとも一方に配されて開口している複数の第２開口18を有している。
なお、本開示では、説明の便宜上、一対の第２上下面17の一方を第２上面19、他方を第２下面20とする。一対の第２上下面17のうち、第２上面19はＺ軸の正側に位置した面であり、第２下面20はＺ軸の負側に位置した面である。
本開示の第２流路デバイス３の平面形状は、矩形状である。また、第２上下面17のそれぞれは、平坦面である。なお、第２流路デバイス３の平面形状は、矩形状には限られない。また、第２上下面17のそれぞれは、平坦面には限られない。第２上下面17は、第２上面19および第２下面20が異なる形状であってもよい。
第２流路デバイス３は、例えば、ＰＭＭＡ（アクリル）またはＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）で形成される。第２流路デバイス３の厚みは、例えば0.5〜５ｍｍであればよい。第２流路デバイス３の平面形状は、矩形状の場合、例えば短辺が20〜40ｍｍ、長辺が20〜80ｍｍであればよい。第２流路デバイス３は、例えば、２つの基板を準備し、一方に第１流路16となる溝を形成し、この溝を塞ぐように他方の基板を貼り合わせて内部に第１流路16を有する基体とすることによって作製することができる。
図５に、粒子分離デバイスである第１流路デバイス２と粒子計測デバイスである第２流路デバイス３とを有する粒子分離計測デバイス１の例の一部を模式的に示す。図５は、図２の破線部を拡大した断面図である。
本開示の第２流路デバイス３では、複数の第２開口18の少なくとも１つは、第２上面19に位置している。そして、第２上面19の第１領域21の上には、第１流路デバイス２が第１下面11を介して載置されており、第１下面11に位置した第１開口９のうちの分離後流出口13と、第２上面19に位置した第２開口18のうちの第１流入口23とが対向して接続されている。したがって、本開示の粒子分離計測デバイス１は、第１流路デバイス２の流路が直接、第２流路デバイス３の流路に接続されており、検体中の特定の粒子の分離、回収から計測までを連続して実行できることから、処理効率を向上させることができる。また、板状の第１流路デバイス２および第２流路デバイス３を厚み方向に積み上げるように配置していることから、粒子分離計測デバイス１を小型化することができる。
本開示の第２流路デバイス３は、第２上面19に第１流路デバイス２が載置される第１領域21および特定の粒子の計測領域となる第２領域22を有している。また、平面視したときに、第２流路デバイス３の第１流路16は第１領域21から第２領域22にわたって配されており、第１流路デバイス２は、第２流路デバイス３の第１領域21のみに配されている。その結果、第２領域22に第１流路16が第１流路デバイス２に重ならないように位置していることから、第２領域22を粒子の計測領域として使用することができ、第２領域22に位置する第１流路16を計測用流路として使用することができる。
なお、粒子分離計測デバイス１は、後述するように、光を反射することができる部材を第２領域22に配置してもよい。
第１流路デバイス２は、第２流路デバイス３と異なる材料で形成されていてもよい。本開示では、例えば、第１流路デバイス２はＰＤＭＳなどで形成され、第２流路デバイス３はＣＯＰなどで形成されている。
また、本開示のように、第１流路デバイス２は第２流路デバイス３の上側に位置している。具体的には、第２流路デバイス３の第２上面19の第１領域21に第１流路デバイス２が配されている。その結果、第１流路デバイス２で分離して回収した特定の粒子を含む第１流体を、重力も利用して第２流路デバイス３に効率よく流入させることができ、特定の粒子を含む第１流体が途中の流路、例えば第１流路デバイス２と第２流路デバイス３との接続部の流路で滞留してしまうことを低減することができる。
なお、本開示は、第１流路デバイス２が第２流路デバイス３の第２下面20に配されている実施形態を排除するものではない。
複数の第２開口18は、第１流路16に分離した特定の粒子を含む第１流体が流入するための第１流入口23と、第１流路16からその第１流体を回収するための第１流出口24とを有している。第１流入口23は、その開口が第２上面19に配されており、第１流路デバイス２の分離後流出口13に対向して接続されている。第１流出口24は第２下面20に配されている。その結果、重力を利用することによって、第１流入口23に第１流路デバイス２から第１流体を流入しやすくすることができ、第１流出口24から第１流体を回収しやすくすることができる。
（第１流路デバイスと第２流路デバイスとの接続構造）
第１流路デバイス２は、第２流路デバイス３の第２上面19の第１領域21に載置されている。そして、第１流路デバイス２の分離後流出口13と、第２流路デバイス３の第１流入口23とが、対向して接続されている。本開示においては、図５に示すように、第１流出口24の第２開口18の大きさは、分離後流出口13の第１開口９の大きさよりも大きい。その結果、第１流路デバイス２と第２流路デバイス３との接続部において、第１流体の滞留を低減することができる。なお、分離後流出口13の開口の大きさは、例えば0.5〜３ｍｍ、好適には２ｍｍ程度であればよい。第１流出口24の開口の大きさは、例えば1.5〜６ｍｍ、好適には2.5ｍｍ程度であればよい。
なお、分離後流出口13および第１流入口23の開口の形状は、基本的には円形状であるが、特定の粒子および第１流体の性質に応じて、楕円形状としてもよく、正方形状、長方形状あるいは菱形状などの矩形状としてもよい。開口を楕円形状とする場合は、開口に近接する他の流路がある場合にはその方向を短径側とし、周囲に余裕がある方向を長径側とすることによって、他の流路との干渉などの影響を低減することができる。また、開口を菱形状とする場合は、第１流体の流速に開口の中央部と周辺部とで差をつけやすくなるので、接続部における流れの制御を行なえる場合がある。
また、分離後流出口13と第１流入口23とは基本的には同心状に対向するように、中心を合わせるようにして配置されるが、互いの中心をずらせて対向するように配置してもよい。第１流入口23の中心に対して、分離後流出口13の中心を第１流路16の下流側に寄るようにずらせた場合には、後述する第２流体の流れなどとの関係で、第１流体が第１流路16の下流側に流れやすくなる傾向がある。
第１流路16は、第１流入口23（第２開口18）に接続しているとともに厚み方向に延びている鉛直部25と、鉛直部25に接続しているとともに平面の一方向に沿って第２領域22に延びている平面部26とをさらに有している。第１流路16は、鉛直部25を有することによって、分離用流路４との接続部で第１流体の滞留を低減することができる。また、第１流路16は、平面部26を有することによって、粒子の計測に際して平面部26中に第１流体を保持することができ、安定して計測することができる。
なお、鉛直部25の幅は、例えば1.5〜４ｍｍであり、平面部26の幅は、例えば1.5〜６ｍｍであればよい。鉛直部25の長さは、例えば0.5〜１ｍｍであり、平面部26の高さは、例えば0.5〜２ｍｍであればよい。
なお、図２においては、第１流路デバイス２と第２流路デバイス３との間にシート部材44を配している例を示しているが、このシート部材44は必須のものではないので、図５に示す例においてはそれを用いない例を示している。第１流路デバイス２の第１下面11または第２流路デバイス３の第２上面19の少なくとも一方にシランカップリング剤などを塗布することによって、両者を直接接続することができる。
これに対して、図６に図５と同様の断面図で示すように、第１流路デバイス２の第１下面11と第２流路デバイス３の第２上面19との間には、図２に示す例におけるように、シート部材44を介在させてもよい。すなわち、粒子分離計測デバイス１は、第１流路デバイス２と第２流路デバイス３との間に配されたシート部材44を有していてもよい。すなわち、第１流路デバイス２がシート部材44を介して第２流路デバイス３に載置されて、分離後流出口13と第１流入口23とが、シート部材44の貫通孔45を介して接続されていてもよい。このとき、シート部材44の貫通孔45の開口の大きさは、分離後流出口13の開口の大きさと実質的に同じでもよく、分離後流出口13の開口の大きさよりも大きくてもよい。なお、実質的に同じとは、製造における許容誤差程度の違いを含むものは同じ大きさとみなしてよいということである。
また、このときの貫通孔45の大きさは、第１流入口23の開口の大きさよりも小さい。この例においても、図５に示す例と同様に、分離後流出口13から貫通孔45を通して、特定の粒子を第１流入口23の中央部に効率よく流入させることができ、鉛直部25を通して第１流路16の中央部に特定の粒子を効果的に流入させることができるとともに、第１流路16における流体の流れによって特定の粒子を流体中で良好に分散させることができる。その結果、良好な計測を行なうことができるようになる。
また、シート部材44における貫通孔45の大きさは、上下方向にわたって同じ大きさとすればよいが、下方向に向かって大きくなるような、いわゆる逆テーパー状であってもよい。このように貫通孔45の下流に向かって貫通孔45の大きさが大きくなるような場合には、貫通孔45を通して第１流入口23に流入する特定の粒子の分布を広げることができるという効果が期待できる。
第１流路デバイス２と第２流路デバイス３との間にシート部材44を介在させることにより、第１流路デバイス２と第２流路デバイス３とが難接着の材料同士でできている場合であっても、両者を良好に接合するための中間層としてシート部材44を機能させることができ、粒子分離計測デバイス１を安定して構成することができるようになる。また、図７に図６と同様の断面図で示すように、分離後流出口13と第１流入口23との間に介在する貫通孔45の開口の大きさを、上下の開口の大きさの中間の大きさで適宜に設定することにより、第１流路デバイス２と第２流路デバイス３との接続部において第１流体および特定の粒子の滞留を効果的に防止することができる。
シート部材44は、第１流路デバイス２と第２流路デバイス３との接着面からの第１流体などの漏洩を低減するとともに、難接着性の材料同士を接合するための中間層としての機能を有している。シート部材44は、例えばシリコーンまたはＰＤＭＳなどの材料で形成されていればよい。また、シート部材44を介在させることによって、接着面としての第１下面11および第２上面19の表面のうねりなどを吸収することができる。なお、シート部材44は、分離後流出口13と第１流入口23との間の他にも、必要に応じて複数の貫通孔を有していてもよい。これら貫通孔45を含む複数の貫通孔は、複数の第１開口９および第２開口18に対向している。その結果、第１流路デバイス２と第２流路デバイス３との間で、これら貫通孔を介してそれぞれ流体が流れることになる。
シート部材44の厚みは、例えば0.5〜３ｍｍ程度であればよく、２ｍｍ程度とすれば、接着する面のうねりなどを良好に吸収することができるとともに、分離後流出口13と第１流入口23との間の距離を不必要に大きくすることもない。また、第１流路デバイス２と第２流路デバイス３との接着の際にクラックなどが発生するのを低減することができる。
また、シート部材44の大きさ（面積）は、貫通孔45の周辺で必要な接着ができる大きさ以上で、第１流路デバイス２の第１下面11の大きさ以下であれば、適宜に設定可能である。また、シート部材44は必ずしも１枚である必要はなく、所定の形状および大きさの複数のものを組み合わせたものであってもよい。
本開示の第１流路デバイス２と第２流路デバイス３は、シート部材44との間が直接に接続されていてもよく、シート部材44の上下面に塗布された接着剤を介して接続されていてもよい。接着剤は、例えば紫外線で硬化する光硬化性樹脂または熱可塑性樹脂などであればよい。
本開示の粒子分離計測デバイス１においては、図７に図６と同様の断面図で示すように、シート部材44の貫通孔45の開口の大きさは、分離後流出口13の開口の大きさよりも大きく、第１流入口23の開口の大きさよりも小さいことも好ましい。このような貫通孔45の開口の大きさとしては、例えば、分離後流出口13の開口の大きさが1.5〜２ｍｍであり、第１流入口23の開口の大きさが2.5〜３ｍｍである場合に、２〜2.5ｍｍとすればよい。このような範囲の大きさの組合せで、貫通孔45の開口の大きさが、分離後流出口13の開口の大きさよりも大きく、第１流入口23の開口の大きさよりも小さいものとすればよい。これにより、分離後流出口13から貫通孔45を通して、特定の粒子を第１流入口23に対して広げるようにして効率よく流入させることができ、鉛直部25を通して第１流路16の中央部に特定の粒子を効果的に流入させることができるとともに、第１流路16における流体の流れによって特定の粒子を流体中で良好に分散させることができる。その結果、良好な計測を行なうことができるようになる。
本開示の粒子分離計測デバイス１においては、第１流路デバイス２と第２流路デバイス３との間に配されたシート部材44を有する場合に、第１流路デバイス２の硬度よりもシート部材44の硬度が高く、このシート部材44の硬度よりも第２流路デバイス３の硬度が高いことが好ましい。これにより、第１流路デバイス２とシート部材44との間では、相対的に柔らかい第１流路デバイス２に形成される流路の形状が、平坦で相対的に硬い土台となるシート部材44の上にしっかり保持できるようになる。また、第２流路デバイス３とシート部材44との間では、相対的に硬い土台となる第２流路デバイス３と、これに接合されるシート部材44との密着力を上げて、両者の接合を強固なものにすることができる。またこのとき、第１流路デバイス２とシート部材44との接合面およびシート部材44と第２流路デバイス３との接合面は、それぞれ同等の表面粗さであることが望ましい。それら接合面の表面粗さは、具体的には算術平均粗さＲａで0.005〜0.05μｍ程度が好ましい。
このとき、各部材の硬度については、一般的にゴム成型品の硬さは国際ゴム硬さＩＲＨＤ（International Rubber Hardness Degree）で評価され、樹脂成型品はロックウェル硬度で評価されるが、それぞれの硬度を相対評価する上ではＩＲＨＤで評価すればよい。例えば第１流路デバイス２の硬度はＩＲＨＤで30以上80未満であり、シート部材44の硬度はＩＲＨＤで80程度であり、第２流路デバイス３の硬度はＩＲＨＤで80を超えていることが好ましい。このような硬度の組合せとなる材料としては、例えば第１流路デバイス２がＰＤＭＳからなり、シート部材44がシリコーンシートからなり、第２流路デバイス３がＣＯＰまたはＰＭＭＡからなるものとすればよい。これらの材料であれば、具体的にはＰＤＭＳがＩＲＨＤで30程度、シリコーンシートがＩＲＨＤで80程度、ＣＯＰはＩＲＨＤで80を超えており（ロックウェル硬さでＲ50程度）、硬度の組合せとして好ましい。
なお、硬度の測定方法としては、測定する対象の表面に鋭利ではない針（押針、インデンタ）を所定の力で押し込んで、その変形量を測定して数値化する方法を適用すればよい。針を押し込む力には、スプリングを用いるデュロメーター硬さと、分銅などで一定の定荷重を用いる国際ゴム硬さＩＲＨＤとがあるが、前者の方が、測定器が簡便であることから一般に広く普及しているので、これを採用すればよい。
図８および図９に、粒子分離計測デバイス１に用いる第２流路デバイス３の例を模式的に示す。図８は、第２流路デバイス３を上面透視したときの平面図である。図９は、図８に示した破線部を拡大した平面図である。なお、図８中のＡ−Ａ線は、図１中のＡ−Ａ線と同じ位置である。
第１流路16の平面部26は、鉛直部25に接続している、鉛直部25の幅よりも大きい幅を有している第１平面部27と、第１平面部27の下流側に接続している、下流側に向かうにつれて流路の幅が大きくなる幅増大部16ａと、幅増大部16ａの下流側に接続されている、第１平面部27の幅よりも幅が大きい第２平面部28とを有している。また、第２流路デバイス３は、第１流路16と第１流入口23との接続部に対して平面方向の上流側に接続されている、第３流路29を有している。そして、第３流路29の幅よりも、第１平面部27の幅が大きい。すなわち、第２流路デバイス３は、第１流入口23と、第２領域22に位置して第１流路16の計測部として使用される第２平面部28との間に、鉛直部25の幅よりも大きい幅を有している第１平面部27と、第１流体の流れの下流側に向かうにつれて流路の幅が大きくなる幅増大部16ａを有している。また、第１平面部27の上流側に第３流路29が接続されており、第１平面部27の幅は、第３流路29の幅および第１流入口23の幅よりも大きい。
これにより、鉛直部25に接続している第１平面部27が、鉛直部25の幅よりも大きい幅を有していることによって、平面部26と鉛直部25との接続部において、第１流体の滞留を低減することができる。また、第１流路16の第１平面部27の上流側に接続されている第３流路29が、第１流入口23よりも幅が小さいので、第１流入口23から第１平面部27に流入した第１流体中の特定の粒子が、流路の内壁を伝って上流側に広がって流れてしまうのを低減することができる。また、第１流路16の第１平面部27の幅が、第１流入口23の幅よりも大きく、かつ第１流入口23よりも幅が小さい第３流路29の幅よりも大きいことから、第１平面部27が、第１流体に含まれる特定の粒子の一時的な溜まりを形成するように作用し、そこから幅増大部16ａを通って第２平面部28に流れていくので、幅増大部16ａにおいて、第１流体に対して幅方向に広がる流れが生じ、それによって第１流体に含まれる特定の粒子が分散するため、第２平面部28において、計測に際して粒子の偏りを低減して計測することができる。そして、第３流路29は、例えばガスなどを流すことによって、平面部26に滞留した流体を下流側に押し流す機能を有する。その結果、第１流路16内での流体の滞留を低減して、繰り返し安定して粒子の計測を行なうことができる。
第１平面部27の幅は、例えば0.7〜３ｍｍであればよい。第２平面部28の幅は、例えば１〜５ｍｍであればよい。第２平面部28の幅は、例えば第１平面部27の２〜10倍であればよい。第１平面部27および第２平面部28の接続部における幅増大部16ａは、本開示では、徐々に幅広になっている。すなわち、幅増大部16ａの形状は、流路の下流方向に向かう幅方向に見て逆テーパー状と言える。このときの逆テーパー状の広がり角度は、平面部26（第１平面部27および第２平面部28）の幅の中心線に対して片側で20〜40°の末広がりになっているようにすればよい。また、逆テーパー部分の長さは、例えば３〜５ｍｍ程度とすればよい。
なお、幅増大部16ａは、直線状に徐々に幅広になっている形状の他にも、曲線状に変化している形状、あるいは段階的に幅広になっている形状であってもよい。幅増大部16ａにおける流路の幅を、例えば、１ｍｍ→2.5ｍｍ→５ｍｍと階段状に幅広として、第１平面部27と第２平面部28とを流路の幅が２倍以上に急拡大するような幅増大部16ａで接続するようにすれば、そこを流れる第１流体に渦が起こるようになり、第１流体に含まれる特定の粒子の撹拌混合が促進されるという効果が期待できる。
第３流路29と第１平面部27との間は、流路の幅に段差状の変化を有するように接続されていてもよいが、図９に示すように、第３流路29と第１平面部27との間に、第３流路29から第１平面部27に向かうにつれて流路の幅が大きくなる第２の幅増大部16ｂを有することが好ましい。第２の幅増大部16ｂを有することによって、第１流入口23から第１平面部27に流入した第１流体中の特定の粒子が、流路の内壁を伝って上流側に広がって流れてしまうのを低減することができるとともに、第３流路29から流体（例えば特定の粒子を含まない生理食塩水、ガスなど）を流して特定の粒子を第２平面部28に送る際に、第１平面部27から粒子をスムーズに押し出すことができ、第１平面部27に粒子が留まるのを低減することができる。
第３流路29の幅は、例えば0.5〜１ｍｍ程度であればよい。第３流路29および第１平面部27の接続部における第２の幅増大部16ｂは、本開示では、徐々に幅広になっている。すなわち、第２の幅増大部16ｂの形状は、流路の下流方向に向かう幅方向に見て逆テーパー状と言える。このときの逆テーパー状の広がり角度は、第３流路29および第１平面部27の幅の中心線に対して片側で25〜50°の末広がりになっているようにすればよい。この逆テーパー状の広がり角度は、特定の粒子として白血球を対象とする場合であれば、例えば、片側で27°程度に設定し、全体として53°程度に設定すればよい。また、逆テーパー部分の長さは、例えば２〜４ｍｍ程度とすればよい。
第２平面部28は、第１平面部27よりも高さが大きいことが好ましい。そして、図10に図２と同様の断面図で示すように、第２流路デバイス３は、第１流入口23と、第２領域22に位置して第１流路16の計測部として使用される第２平面部28との間に、第１流体の流れの下流側に向かうにつれて流路の高さが大きくなる高さ増大部16ｃを有することが好ましい。これにより、高さ増大部16ｃにおいて第１流体に高さ方向に広がる流れが生じ、それによって第１流体に含まれる特定の粒子が分散するので、計測に際して特定の粒子の偏りを低減することができる。また、流路の高さが比較的短い長さの間で増大することによって、流体の流れの中に渦状の動きが発生して、特定の粒子の撹拌が促進される。その結果、分離した特定の粒子である例えば第１粒子Ｐ１を拡散しやすくすることができる。
第１平面部27の高さは、例えば0.2〜１ｍｍであればよい。第２平面部28の高さは、例えば１〜５ｍｍであればよい。そして、本開示では、第１平面部27および第２平面部28の接続部における高さ増大部16ｃは、徐々に高さが高くなるようになっている。すなわち、高さ増大部16ｃの形状は、流路の下流方向に向かう高さ方向に見て逆テーパー状と言える。このとき、例えば第１平面部27の高さは0.5ｍｍとし、第２平面部28の高さは１ｍｍとして、逆テーパーの角度は45°程度で広がっているようにすればよい。
第１流路16の平面部26に幅増大部16ａと高さ増大部16ｃとを組み合わせて設定する場合には、流路の上流側に先に高さ増大部16ｃを設け、その直後に幅増大部16ａを設けるのがよい。また、両者はできるだけ近付けて配置するのがよい。これは、流路の寸法が高さ方向よりも幅方向が広いため、先に幅が狭い状態で高さ方向に広げて上下に攪拌した後で、幅方向に広げて左右に撹拌する方が、より均一に攪拌できるからである。これに対し、先に幅方向に広げると、高さ方向の攪拌の影響・効果が小さくなる傾向がある。
本開示の第２流路デバイス３では、図８および図９に示すように、第３流路29の一端は、第１流路16に接続している。また、第３流路29の他端は、一対の第２上下面17に位置した第３開口30である。すなわち、第３流路29は、一対の第２上下面17の一方（本開示では第２上面19）に位置した第３開口30を有している。第３開口30は、第１流路16の第２平面部28から流体を押し流すための、例えばガスなどの押出用流体を流入させるための開口である。
第３流路29のうち第１流路16に接続している少なくとも一部は、図８に示すように、第１流路16の平面部26（第２平面部28）の延長方向に沿って延びていてもよい。また、第３流路29は、図８に示すように、それぞれが所定の一方向に延びているとともに、その一方向に交わる方向に並んでいる複数の直線部31を有していることが好ましい。第３流路29が複数の直線部31を有していることによって、第１流路16から流体が逆流して第３開口30から流体が漏れるのを低減することができる。
第１開口９のうちの分離前流入口12は、第１開口９のうちの分離後流出口13と同じ面（本開示では第１下面11）に配されていてもよい。この場合には、検体が下方（Ｚ軸方向の負側）から第１流路デバイス２に流入することになる。その結果、第２粒子Ｐ２の比重が第１粒子Ｐ１の比重よりも大きい場合に、第２粒子Ｐ２を沈ませることができ、分離しやすくすることができる。
第２流路デバイス３は、図８に示すように、第１流路16および第３流路29とは異なる第４流路32をさらに有していてもよい。また、第４流路32は、一対の第２上下面17の少なくとも一方に位置した複数の第４開口33を有していてもよい。第４流路32は、特定の粒子を分離する前の検体が流れる流路として機能させることができる。その結果、第１流路デバイス２に検体を流入させる前に、第２流路デバイス３の第４流路32に検体を流入させることによって、流入する検体に混入した異物などを予め低減することができる。
複数の第４開口33は、第４流入口34および第４流出口35を有している。第４流入口34は、検体を第４流路32に流入させるための開口である。第４流出口35は、検体を第４流路32から流出させるための開口である。第４流入口34は外部から検体を流入できるように開口しており、第４流出口35は第１流路デバイス２の分離前流入口12に接続される。
第４流入口34および第４流出口35は、第２上面19に位置していてもよい。その場合には、検体を流入させるための外部接続などの操作を上側から行なうことができる。なお、本開示では、第４流入口34は第１流出口24と同じ面に位置している。また、本開示では、第４流出口35も第１流出口24と同じ面に位置している。また、第４流入口34は第３開口30と同じ面に位置している。
第２流路デバイス３は、図８に示すように、第１流路16、第３流路29および第４流路32とは異なる、第２流路36を有している。第１流路16は、第１流路デバイス２で分離して回収した特定の粒子を含む第１流体を流す流路であるのに対して、第２流路36は、特定の粒子を含まない第２流体を流す流路であり、例えば第１流体の計測時における比較用あるいは校正用の第２流体が通過する流路となる。第２流体には、第１流体と同じもので特定の粒子を含まない流体を用いてもよく、異なる流体を用いてもよい。その結果、特定の粒子の計測毎に、第１流路16と第２流路36とを順に計測することによって、両者の光強度の差から特定の粒子の数を推測することができ、光センサの劣化の影響を低減することができる。
第２流路36は、一対の第２上下面17に位置した複数の第５開口37を有している。第５開口37は、第２流入口38および第２流出口39を有している。第２流入口38は、第２流体を第２流路36に流入させるための開口である。第２流出口39は、第２流体を第２流路36から流出させるための開口である。また、第２流路36は、計測部として、第１流路16の第２平面部28と同様の形状の部分を有している。
複数の第５開口37のうちの第２流入口38は、第３開口30と同じ面に位置している。その結果、第２流体の流入および流出の操作を上側から同じ面で作業することができる。なお、第２流出口39は、第２下面20に配されているとよい。
第２流路デバイス３は、第１流路16、第３流路29、第４流路32および第２流路36とは異なる、第６流路40をさらに有していてもよい。第６流路40は、一対の第２上下面17の少なくとも一方に位置した複数の第６開口41を有している。複数の第６開口41は、第６流入口42および第６流出口43を有している。第６流入口42は、押付流れのための流体が第６流路40に流入するための開口である。第６流出口43は、押付流れのための流体が第６流路40から流出するための開口である。第６流入口42は流体を流入させることができるように位置しており、第６流出口43は第１流路デバイス２の押付流入口15に接続されている。
なお、第３流路29、第４流路32、第２流路36および第６流路40は、第１流路16と同様にして形成することができる。
（粒子分離装置）
次に、本開示の粒子分離計測装置における粒子分離装置について説明する。本開示の粒子分離装置は、粒子分離デバイスである第１流路デバイス２と、分離前流入口12に検体を流入させるための第１ポンプおよび押付流入口15に流体を流入させるための第２ポンプとを有する。粒子分離デバイスは上述の第１流路デバイス２であり、第１流路デバイス２の分離前流入口12に第１ポンプが例えば第１チューブで接続されている。そして、第１ポンプから送られた検体は、第１チューブを通って第１流路デバイス２の分離前流入口12へ流入する。また、第１流路デバイス２の押付流入口15に第２ポンプが例えば第２チューブで接続されている。そして、第２ポンプから送られた流体は、第２チューブを通って第１流路デバイス２の押付流入口15へ流入する。それにより、上述のように、主流路５と複数の分岐流路６とによって検体中から特定の粒子、例えば第１粒子Ｐ１を分離して回収することができる。
第１ポンプおよび第２ポンプには、それぞれ流体を送出できるものであれば、既知の種々のポンプを使用することができる。第１ポンプには、粒子を含んだ少量の流体、例えば血液を一定の流速で第１流路デバイス２の分離前流入口12へ流入させる機能を有していることが望ましい。また、第２ポンプには、押付流れを発生させるための流体、例えばリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ：Phosphate Buffered Saline）を適切な流量および流速、圧力で第１流路デバイス２の押付流入口15へ流入させる機能を有していることが望ましい。これら第１ポンプおよび第２ポンプには、例えばシリンジポンプを好適に使用することができる。また、電気浸透流ポンプ、蠕動ポンプ、ガスポンプ等の他のポンプを用いることもできる。
第１チューブおよび第２チューブは、使用する流体に応じて既知の種々の材質からなるチューブを用いて構成することができる。検体が血液であり、流体がＰＢＳである場合であれば、例えばシリコーンチューブを好適に用いることができる。なお、これらチューブは必須の部材ではなく、例えば、第１流路デバイス２と第１ポンプおよび第２ポンプとを直接接続するような場合、あるいはアダプタを介して接続するような場合には、これらチューブを有していなくても構わない。
（粒子分離計測装置）
次に、本開示の粒子計測デバイスを備える本開示の粒子分離計測デバイスを有する、本開示の粒子分離計測装置について説明する。
図11および図12に、粒子分離計測装置47を模式的に示す。図11は、粒子分離計測装置47を図２および図10と同じ視点で見たときの断面図である。なお、図２および図10と同様の符号のいくつかについては記載を省略している。図12は、粒子分離計測装置47の全体構成の例をブロック図で模式的に示している。
粒子分離計測装置47は、粒子分離計測デバイス１と、光学センサ48とを有している。光学センサ48は、発光素子49と受光素子50とを有している。それにより、粒子分離計測デバイス１の第１流路デバイス２によって、検体から必要な特定の粒子（例えば、第１粒子Ｐ１）を分離することができる。そして、粒子分離計測デバイス１の第２流路デバイス３の第１流路16（第２平面部28）まで流れてきた特定の粒子に対して、光学センサ48の発光素子49から光を照射し、第１流路16（第２平面部28）を通過した光を光学センサ48の受光素子50で受光することによって、粒子を計測することができる。具体的には、第１流路16中を通過する光は、第１流体中の粒子（第１粒子Ｐ１）によって散乱、反射または吸収され、光の強度が減衰する。その光を受光し、粒子の数が既知である検体と光の減衰量との関係を示した検量線を予め準備しておいて、粒子分離計測装置47で計測した光の減衰量を検量線に照らし合わせることによって、検体中の粒子を計測することができる。
本開示の粒子分離計測装置47は、上述の本開示の粒子分離計測デバイス１と、この粒子分離計測デバイス１の第１流路16および第２流路36のそれぞれの計測部に光を照射するとともに、第１流路16および第２流路36の計測部を通過したそれぞれの光を受光する光学センサ48と、この光学センサ48によって得られる第１流路16の計測部を通過した光の強度および第２流路36の計測部を通過した光の強度を比較することによって、特定の粒子を計測する制御部とを備える。
なお、発光素子49は、例えばＬＥＤ（Light emitting Diode）であればよい。受光素子50は、例えばＰＤ（Photo Diode）であればよい。受光素子50は、例えば、上面に一導電型の領域および他導電型の領域を有して受光素子50のＰＤが形成された半導体基板を有しており、この半導体基板上に積層された複数の半導体層を有する発光素子49のＬＥＤを有している。
また、本開示の粒子分離計測装置47の粒子分離計測デバイス１は、第２流路デバイス３の第２上面19の第２領域22にミラー部材51を配置している。そして、光学センサ48の発光素子49および受光素子50は、第２流路デバイス３の第２下面20側に位置している。したがって、光学センサ48の受光素子50は、発光素子49から照射され、第１流路16（第２平面部28）を通過し、ミラー部材51で反射した光を受光することができる。ミラー部材51は、例えばアルミニウムまたは金などの材料で形成されていればよい。ミラー部材51は、例えば、蒸着法またはスパッタリング法などによって形成することができ、金属箔などを配置することによっても形成することができる。
粒子分離計測装置47は、粒子分離計測デバイス１に接続された、検体を供給する第１供給部52と、押付流れのための流体を供給する第２供給部53と、押出用流体を供給する第３供給部54と、校正用流体としての第２流体を供給する第４供給部55とをさらに有している。第１供給部52は、第４流入口34に接続されている。第２供給部53は、第６流入口42に接続されている。第３供給部54は、第３開口30に接続されている。第４供給部55は、第２流入口38に接続されている。粒子分離計測装置47は、制御部（図示せず）を有しており、第１供給部52、第２供給部53、第３供給部54、第４供給部55および光学センサ48は制御部によって制御されている。
このような本開示の粒子分離計測装置47によれば、本開示の粒子分離計測デバイス１を有していることから、検体中から特定の粒子を分離して良好に安定して計測することができる。
なお、本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。
上述した実施形態では、第２流路36の一端に第２流出口39を有している例を説明したが、図13および図14に示すように、第２流路36の一端は、第１流路16に接続されていてもよい。この場合には、第１流路16に第２流路36内の第２流体を注入することができ、第１流路16内の第１流体に含まれる白血球などの特定の粒子の濃度を希釈することができるという効果を奏する。なお、図13および図14は、図８および図９と同様の視点から見た同様の図であり、詳細な説明は省略する。
上述した実施形態では、第２流路デバイス３が第２流路36および第６流路40を有している例を説明したが、第２流路36を第６流路40として機能させてもよい。すなわち、第２流路36および第６流路40が１つの流路とされて、分離用流路４（押付流入口15）に接続されていてもよい。
１ 粒子分離計測デバイス
２ 粒子分離デバイス（第１流路デバイス）
３ 粒子計測デバイス（第２流路デバイス）
４ 分離用流路
５ 主流路
６ 分岐流路
７ 回収流路
12 分離前流入口
13 分離後流出口
16 第１流路
16ａ 幅増大部
16ｂ 第２の幅増大部
16ｃ 高さ増大部
21 第１領域
22 第２領域
23 第１流入口
25 鉛直部
26 平面部
27 第１平面部
28 第２平面部
29 第３流路
36 第２流路
38 第２流入口
44 シート部材
45 貫通孔
47 粒子分離計測装置
48 光学センサ

Claims (6)

  1. 内部に複数の流路が配された板状の流路デバイスからなり、
    計測対象の特定の粒子を含む第１流体が流入する第１流入口、および前記特定の粒子を含まない第２流体が流入する第２流入口を上面に有し、前記第１流入口に接続されて前記第１流体が通過する、前記特定の粒子を計測するための第１流路、および前記第２流入口に接続されて前記第２流体が通過する第２流路、ならびに前記第１流路と前記第１流入口との接続部に対して平面方向の上流側に接続されている、前記第１流入口よりも幅が小さい第３流路を有しており、
    前記第１流路は、前記第１流入口との接続部に位置している、前記第３流路の幅および前記第１流入口の幅よりも幅が大きい第１平面部と、該第１平面部の下流側に接続されている、下流側に向かうにつれて流路の幅が大きくなる幅増大部と、該幅増大部の下流側に接続されている、前記第１平面部の幅よりも幅が大きい第２平面部とを有している、粒子計測デバイス。
  2. 前記第３流路と前記第１平面部との間に、前記第３流路から前記第１平面部に向かうにつれて流路の幅が大きくなる第２の幅増大部を有する、請求項１に記載の粒子計測デバイス。
  3. 分離対象である特定の粒子を含む流体を流入させる分離前流入口、該分離前流入口に接続された主流路、該主流路にそれぞれ接続された複数の分岐流路、および分離された前記特定の粒子を含む第１流体が流出する分離後流出口を有する板状の粒子分離デバイスと、該粒子分離デバイスが載置される第１領域および前記特定の粒子の計測領域となる第２領域を有する、請求項１に記載の粒子計測デバイスとを備え、
    下面に前記分離後流出口が配置された前記粒子分離デバイスが、前記第１領域の上面に前記第１流入口が配置された前記粒子計測デバイスに載置されて、前記分離後流出口と前記第１流入口とが対向して接続されている、粒子分離計測デバイス。
  4. 前記粒子分離デバイスが、シート部材を介して前記粒子計測デバイスに載置されて、前記分離後流出口と前記第１流入口とが、前記シート部材の貫通孔を介して接続されている、請求項３に記載の粒子分離計測デバイス。
  5. 前記粒子分離デバイスの硬度よりも前記シート部材の硬度が高く、該シート部材の硬度よりも前記粒子計測デバイスの硬度が高い、請求項４に記載の粒子分離計測デバイス。
  6. 請求項３〜５のいずれかに記載の粒子分離計測デバイスと、
    該粒子分離計測デバイスの前記第１流路および前記第２流路のそれぞれに光を照射するとともに、前記第１流路および前記第２流路を通過したそれぞれの光を受光する光学センサと、
    該光学センサによって得られる前記第１流路を通過した光の強度および前記第２流路を通過した光の強度を比較することによって、前記特定の粒子を計測する制御部とを備える、粒子分離計測装置。
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