JP7452022B2 - 粒子検出用流体 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の装置で測定できる粒子の種類は、ポリマー等の有機粒子から無機粒子、細胞、小胞、リポソーム、生体分子等多岐にわたり、これらを懸濁する流体の組成も様々である。よって、高感度な検出をするためには、粒子を希釈懸濁する流体の組成を適切に決定する必要がある。
図1に示す通り、粒子を含む流体100Pおよび粒子を含まない流体100Nは、流体導入口であるインレット14a、14bから導入され、送液部によって流路下流へと送液され、狭窄流路16、拡大流路17、粒子回収流路102aまたは102bまたは102c、それぞれ対応する粒子検出部103aまたは103bまたは103cを通過して、流体排出口であるアウトレット104aまたは104bまたは104cへ流出する。拡大流路17を流れる粒子は粒子回収流路102へと流れ、粒子回収流路102を経て到達した粒子検出部103において、電気的検出が行われる。この時、粒子検出部103の内部と、アウトレット104は電解質を含む溶液で満たされ、電極54a、54bが浸漬されている。さらに、電極54a、54bへは、それぞれに接続された導線55を介して電気測定器56、電源57が接続されている。粒子検出時は、電源57により任意の値の電流が流れており、アパーチャ53を介した閉回路ができている。さらに電気測定器56は解析部61に接続されており、電気測定器56から得られた検出シグナルを解析部61で計算し、粒子径分布を作成する。マイクロチップ10における流路の断面は、流路構造の作製上の容易さから、矩形であることが望ましいが、円形や楕円形、多角形などの断面であってもよく、また部分的に矩形以外の形状であってもよい。また、流路高さは作製の容易さから均一であることが好ましいが、部分的に深さが異なっていてもよい。
本発明による粒子検出方法を実施するための粒子検出装置の実施形態を備えたマイクロチップ10は、一般的なフォトリソグラフィーとソフトリソグラフィー技術を用いて作製した。具体的な手順を以下の通り示す。
4インチベアシリコンウェハ(株式会社フィルテック)上へ、フォトレジストSU-8 3005(Microchem社)を滴下後、スピンコーター(MIKASA社)を用いてフォトレジスト薄膜を形成した。この時、目的膜厚に応じて、SU-8 3005へ希釈剤Cyclopentanone(東京応化工業社)を添加した。続いて、マスクアライナー(ウシオ電機社)と、任意のパターンを形成したクロムマスクを用いて流路パターンをフォトレジスト膜へ形成し、SU-8Developer(Microchem社)を用いて流路パターンを現像することで、用いたい流路の鋳型を作製した。
続いて、作製した鋳型へ、未硬化のLSR7070FC(モメンティブパフォーマンス社)を流し込み、80℃で2時間加熱することで、流路の形状を転写されたポリジメチルシロキサン(PDMS)を作製した。硬化したPDMSを鋳型から剥がし、カッターで任意の大きさに成形後、パンチャーを用いて流路のインレット、アウトレットを形成した。剥離したPDMSとスライドガラス(松浪ガラス社)を酸素プラズマ発生装置(メイワフォーシス社)で表面処理後、PDMSとスライドガラスを貼り合わせることでマイクロチップ10を作製した。
作製したマイクロチップ10は、基板上へ載置され、マイクロチップ10内の複数の粒子検出部103へ電極を接続した。電極は一対の白金線より構成され、一方の電極は導線を介してプログラマブル電流増幅器CA5350(エヌエフ回路社)へ接続され、ADコンバーターを介してPCへと接続され、送信されてきたデジタルの信号をLabViewにより解析した。また粒子検出部103へ接続される電極のもう一方は9Vの乾電池へ導線を介して接続した。
各インレットは、テフロンチューブを介してP-PumpBasic(Dolomite Microfluidics社)へ接続し、一定の流量で送液した。
検出対象である、粒子を含む流体100P中の粒子として以下の標準粒子を用いた。
0.1μm粒子としてポリスチレン標準粒子3100A(ThermoFisher製)
0.2μm粒子としてポリスチレン標準粒子3200A(ThermoFisher製)
分離対象の粒子を含有する流体100Pとしては、
ツイーン20を0.05%(v/v)含有し塩化ナトリウムを0.3重量%含むリン酸緩衝液(電気伝導度5.4mS/cm)
ツイーン20を0.05%(v/v)含有し塩化ナトリウムを0.6重量%含むリン酸緩衝液(電気伝導度10.1mS/cm)
ツイーン20を0.05%(v/v)含有し塩化ナトリウムを1.2重量%含むリン酸緩衝液(電気伝導度18.1mS/cm)
ツイーン20を0.05%(v/v)含有し塩化ナトリウムを10.0重量%含むリン酸緩衝液(電気伝導度122.2mS/cm)
を調製した。前記各流体は、粒子を懸濁する前にポアサイズ0.1μmのシリンジフィルター(メルクミリポア社製)を用いて異物除去を行ってから実験に用いた。
図1で示されるマイクロチップ10を、上述の手順に基づき作製した。各検出部の形状は図2と同様とした。
0.1、0.2μm標準粒子は、電気伝導度10.1mS/cmのリン酸緩衝液によって希釈した後、両者を混合して粒子懸濁液(サンプル)とした。それぞれのポリスチレン粒子の濃度は5μg/mLの濃度となるよう調製し、粒子を含む流体101Pとした。また、粒子を含まない流体101N、粒子検出部103の内部とアウトレット104へ満たす流体は電気伝導度10.1mS/cmのリン酸緩衝液とした。
上述のマイクロチップ10を用い、インレット14へ粒子を含む流体101Pと粒子を含まない101Nを各々0.03μL/hourの流量で送液した。続いて、上述の電気検出実施例に基づき各アパーチャへ流入した粒子を1分間検出した。測定結果をヒストグラムへまとめると図3の通りとなり、混合粒子でもピークが分離することを確認した。結果を表1に示す。
ポリスチレン粒子の希釈液、粒子を含まない流体101N、粒子検出部103の内部とアウトレット104へ満たす流体を電気伝導度18.1mS/cmのとした点以外は実施例1と全て同様にして粒子を1分間検出した。測定結果をヒストグラムへまとめると図4の通りとなった。結果を表1に示す。
ポリスチレン粒子の希釈液、粒子を含まない流体101N、粒子検出部103の内部とアウトレット104へ満たす流体を電気伝導度122.2mS/cmのとした点以外は実施例1と全て同様にして粒子を1分間検出した。測定結果をヒストグラムへまとめると図5の通りとなった。結果を表1に示す。
ポリスチレン粒子の希釈液、粒子を含まない流体101N、粒子検出部103の内部とアウトレット104へ満たす流体を電気伝導度5.4mS/cmのリン酸緩衝液とした点以外は実施例1と全て同様にして粒子を1分間検出した。測定結果をヒストグラムへまとめると図6の通りとなった。0.1μm標準粒子の検出はされなかった。結果を表1に示す。
14a、14b インレット
16 狭窄流路
17 拡大流路
18a、18b 入口側分岐流路
22 ドレイン流路
50 粒子
51 粒子の流れる方向
52 アパーチャ形成構造
53 アパーチャ
54a、54b 電極
55 導線
56 電気測定器
57 電源
60 中継流路
61 解析部
62 粒子検出流路
100P 粒子を含む流体
100N 粒子を含まない流体
102a~c 粒子回収流路
103a~c 粒子検出部
104a~c アウトレット
Claims (2)
- Pinched Flow Fractionation法と電気的検知帯法の組み合わせによる非水溶性の粒子検出法に用いられる、電気伝導度8mS/cm以上であることを特徴とする溶媒が水である流体。
- 電気伝導度8mS/cm以上200mS/cm以下であることを特徴とする請求項1に記載の溶媒が水である流体。
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JP2020005593A JP7452022B2 (ja) | 2020-01-17 | 2020-01-17 | 粒子検出用流体 |
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- 2020-01-17 JP JP2020005593A patent/JP7452022B2/ja active Active
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