WO2014181500A1 - 流路デバイス、分析装置及び流体装置 - Google Patents

流路デバイス、分析装置及び流体装置 Download PDF

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洋一 勝本
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Definitions

  • the present technology relates to a flow path device for circulating a fluid containing a sample, an analysis apparatus using the flow path device, and a fluid apparatus.
  • Patent Document 1 discloses a cartridge used for performing a chemical reaction of a sample.
  • This cartridge is composed of a rigid substrate and an elastic container. In the container, a flow path and two or more chambers connected by the flow path are formed.
  • this cartridge has a chamber for storing two kinds of solutions, a reaction chamber in which a reaction occurs when they are mixed, and a waste liquid storage chamber.
  • the roller or the like is moved while rotating and an external force is applied to the elastic body of the cartridge, the elastic body is crushed and the solution in the flow path or the chamber moves (for example, the paragraph in the specification of Patent Document 1). [0013], [0016], see FIGS. 2 and 3 etc.).
  • An object of the present technology is to provide a flow channel device suitable for sample injection and recovery, a sorting device and a fluid device using the flow channel device.
  • a flow channel device includes a container layer and a flow channel layer.
  • the container layer has an injection container part into which a fluid containing a sample is injected, and a recovery container part that recovers the fluid.
  • the channel layer has a channel connected to the injection container part and the recovery container part, and is joined to the container layer.
  • the flow path layer is joined to the container layer, and the injection container part and the recovery container part are provided in the same container layer, the injection and recovery of the fluid containing the sample is simplified and the workability is improved.
  • the injection container part may be formed by a through-hole provided in the container layer with the surface of the flow path layer as a bottom, or may include a recess provided in the container layer.
  • the collection container part may be formed by a through hole provided in the container layer with the surface of the flow path layer as a bottom, or may include a recess provided in the container layer.
  • the collection container may have a concave reservoir provided in the through hole or the recess.
  • the recovery container part may have a recovery container inflow passage connected to a region outside the reservoir part in the through hole or the recess.
  • the flow path of the flow path layer may further include a recovery container outflow path connected to the flow path, provided at a position facing the recovery container inflow path. Since the fluid flowing at a speed higher than the speed of the settling sample easily proceeds toward the recovery container outflow path provided at a position facing the recovery container inflow path, it can smoothly flow out from the recovery container outflow path.
  • the container layer may have a first inflow path of a fluid that does not include the sample and communicates the outside of the flow path device and the flow path of the flow path layer.
  • the flow path of the flow path layer includes a first flow path connected to the first inflow path and an injection container branched from the first flow path and connected to the injection container section. You may have an inflow path and an injection container outflow path.
  • the fluid that has flowed into the first flow path via the first inflow path can be bypassed via the injection container inflow path, the injection container section, and the injection container outflow path.
  • the fluid containing the sample that has flowed out to the first flow path through the injection container outflow path can merge with the fluid that does not contain the sample flowing through the first flow path.
  • the injection container outlet channel has a channel cross-sectional area smaller than the channel cross-sectional area of the first channel, and a central position of the width of the first channel in a direction orthogonal to the fluid flow direction Thus, it may be connected to the first flow path.
  • the fluid that has flowed out of the injection container outflow passage merges with the fluid that flows in the first flow passage to form a laminar flow, and the samples contained in the fluid can be aligned.
  • the flow path of the flow path layer may include a narrow path and a second flow path connected to the first flow path via the narrow path and connected to the collection container section.
  • the sample can be analyzed by passing particles such as cells through the narrow path as a sample.
  • the container layer may have a second inflow path connected to the second flow path.
  • the first flow path and the second flow path can form a fluid cross flow.
  • the container layer may include an outflow passage that communicates the first flow path and the outside of the flow path device.
  • the second flow path of the flow path layer may have a plurality of branched branches, and one of the plurality of branches may be connected to the collection container section. Thereby, the sample passes through one branch path selected from the plurality of branch paths and is collected in the collection container section.
  • the flow path layer may include an electrode pair provided in the flow path so as to sandwich the narrow path. Thereby, the electrical analysis of the sample becomes possible.
  • the flow path layer may include a working electrode portion that applies a migration force to the sample in the second flow path and between the narrowed path and the plurality of branch paths.
  • the container layer may have a first inflow passage and a second inflow passage for fluid that does not include the sample and communicates the outside of the flow path device and the flow path of the flow path layer.
  • the flow path of the flow path layer may include a first flow path connected to the first inflow path and a second flow path connected to the second inflow path.
  • the container layer has a first outflow path that communicates the first flow path and the outside of the flow path device, and a second outflow path that communicates the second flow path and the outside of the flow path device. You may have a road.
  • the channel device may further include a film-like sealing material provided on the injection container part and the recovery container part of the container layer. Due to the flexibility of the film-like sealing material, for example, when there are bubbles in the injection container part, the operator can seal the injection container part by pushing the bubbles out of the flow channel device.
  • the flow channel device may further include a valve provided between the injection container portion and the flow channel of the flow channel layer. Thereby, between the injection container part and the flow path can be isolated.
  • the valve may be a water-soluble sealing material.
  • the analysis apparatus includes a flow channel device and equipment.
  • the flow channel device has a container layer and a flow channel layer.
  • the container layer has an injection container part into which a fluid containing a sample is injected, and a recovery container part that recovers the fluid.
  • the flow path layer includes a flow path connected to the injection container section and the recovery container section, and an electrode section provided at a predetermined position in the flow path, and is joined to the container layer.
  • the apparatus includes a signal generation unit that generates a voltage signal in the electrode unit, and a measurement unit that measures the amount of electricity at the predetermined position when the sample passes through the predetermined position.
  • the flow channel device includes a container layer and a flow channel layer.
  • the container layer has an injection container part into which a fluid containing a sample is injected, and a recovery container part that recovers the fluid.
  • the channel layer has a channel connected to the injection container part and the recovery container part, and is joined to the container layer.
  • the light irradiation unit can irradiate light to the sample passing through a predetermined position of the flow path of the flow path layer.
  • the detection unit detects at least one of fluorescence and scattered light emitted from the sample by the light irradiation.
  • the fluid apparatus includes a flow channel device and a flow control mechanism.
  • the flow channel device includes a container layer and a flow channel layer.
  • the container layer has an injection container part into which a fluid containing a sample is injected, and a recovery container part that recovers the fluid.
  • the channel layer has a channel connected to the injection container part and the recovery container part, an inlet of the channel, and an outlet of the channel, and is joined to the container layer.
  • the flow control mechanism is connected to an inlet and an outlet of the flow path, respectively, and controls the flow of the fluid flowing in the flow path.
  • the container layer may have a first inflow passage and a second inflow passage for fluid that does not include the sample and communicates the outside of the flow path device and the flow path of the flow path layer.
  • the flow path of the flow path layer may include a first flow path connected to the first inflow path and a second flow path connected to the second inflow path.
  • the container layer has a first outflow path that communicates the first flow path and the outside of the flow path device, and a second outflow path that communicates the second flow path and the outside of the flow path device. You may have a road.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a flow channel device according to an embodiment of the present technology.
  • FIG. 2 is a plan view mainly showing the flow path of the flow path device.
  • 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the vicinity of the injection container portion of the container layer.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the vicinity of the collection container portion of the container layer.
  • FIG. 6A is a plan view showing the vicinity of the merge between the first flow path and the injection container outflow path.
  • 6B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 6A.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a square portion surrounded by a broken line in FIG. FIG.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of an analyzer including a flow channel device.
  • FIG. 9 shows the injection operation of the sample into the injection container.
  • FIG. 10 shows the flow of fluid near the injection container when the water-soluble seal is melted.
  • 11A and 11B show a state where the fluid containing the sample is held in the injection container part.
  • FIGS. 12A and 12B show a state in which the delivery of fluid into the first flow path is started when the water-soluble seal is melted.
  • 13A and 13B show a state in which the discharge of the fluid from the first outflow path is restricted and the delivery of the fluid into the second flow path is started.
  • FIGS. 14A and 14B show a state in which the discharge of fluid from the second outflow is started.
  • FIG. 15 shows how particles are stored in the reservoir of the collection container.
  • FIG. 16 shows the operation of collecting the sample from the collection container section.
  • FIGS. 17A and 17B are diagrams for explaining a method of releasing
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a channel device according to an embodiment of the present technology.
  • FIG. 2 is a plan view mainly showing the flow path of the flow path device 100.
  • 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • particles such as living cells are used as a sample
  • the flow channel device 100 is a device that circulates a fluid containing the particles in the flow channel.
  • the flow channel device 100 includes a flow channel layer 40 and a container layer 50 provided on the flow channel layer 40.
  • the flow path layer 40 includes a plurality of, for example, five films P1, P2, P3, P4, and P5 whose base material is resin.
  • the container layer 50 is also typically made of a resin-based material. Each film P1 to P5 has substantially the same size and shape.
  • the flow path layer 40 is formed by laminating and bonding these films P1 to P5, and the flow path device 100 is formed by laminating and bonding the flow path layer 40 and the container layer 50. Is done.
  • a predetermined film is formed with ports A1, A2,... That are holes, and channels B1, B2,. , Is formed. These ports and channels penetrate from the front surface (upper surface) to the back surface (lower surface) of the film. Therefore, these channels communicate with each other through the ports, and these ports communicate with each other through the channels to form a flow path having an arbitrary shape three-dimensionally across multiple layers. Note that the film P5 does not have a port and a channel, and serves as a cover.
  • the width of the port and the channel is intentionally thick in FIG. 1 and the like, but it is actually a fine width of about several ⁇ m to several hundred ⁇ m.
  • the container layer 50 has an injection container part 51 formed by a through hole and a recovery container part 53 formed as a recess.
  • the injection container part 51 is configured with the surface of the flow path layer 40 as a bottom part.
  • a fluid containing particles is injected into the injection container portion 51.
  • the particle is a biological sample, physiological fluid or the like is used as the fluid.
  • the container layer 50 is formed with ports C1, C2, which are holes (through holes).
  • the recovery container portion 53 is provided with a recovery container inflow passage 54 and a recovery container outflow passage 55 which are holes (through holes).
  • channels B1 and B2 are formed on the film P2
  • channels B3 and B4 are formed on the film P4.
  • a part of each of the channels B1 and B3 is arranged so as to overlap in a plan view.
  • the channel B1 provided in the film P2 mainly forms the first flow path 11, the injection container inflow path 13, and the injection container outflow path 15.
  • the channel B3 provided in the film P4 mainly forms the second flow path 12 and the branch portions (the plurality of branch paths 16 and 17).
  • a second flow path 12 is disposed below the first flow path 11, and the first flow path 11 and the second flow path 12 are narrow paths formed in the film P3.
  • K (port A14) communicates.
  • the channel cross-sectional area of the narrow path K is formed smaller than the channel cross-sectional area of other channels in the channel device 100.
  • the diameter of the constriction path K is designed so that, for example, a single particle can pass (10 to 20 ⁇ m).
  • the port C1 of the container layer 50 functions as an inlet of the first inflow path 56 into which a fluid not containing particles flows, and the port C1 is an upstream end of the first flow path 11 through the port A1 of the film P1.
  • the injection container inflow path 13 is provided on the upstream side, and the injection container outflow path 15 is provided on the downstream side thereof.
  • the injection container outflow passage 15 is a channel B4 provided in the film P4.
  • the downstream end of the injection container inflow path 13 is connected to the injection container part 51 via the port A2 of the film P1.
  • the upstream end of the injection container outflow path 15 is connected to the injection container part 51 via a port A18 provided in the film P3, a port A19 provided in the film P2, and a port A3 provided in the film P1. Yes. That is, the injection container inflow path 13, the injection container section 51, and the injection container outflow path 15 are formed so as to bypass the first flow path 11.
  • the downstream end of the first flow path 11 is connected to the first outflow path 57 (outflow path) and the port C3 of the container layer 50 via the port A4 of the film P1, that is, from the outside of the flow path device 100. Communicate.
  • the width of the flow path along the x direction is the width of the injection container inflow path 13 and the injection container outflow path 15 (in FIG. 2). It is designed to be larger than the width in the x direction.
  • the form of the injection container outlet 15 is designed as follows.
  • FIG. 6A is a plan view showing the vicinity of the merge between the first flow path 11 and the injection container outflow path 15.
  • 6B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 6A.
  • the channel cross-sectional area of the injection container outflow channel 15 is designed to be small.
  • the injection container outflow path 15 is located at a substantially central position in a direction (here, the y direction) orthogonal to the flow direction (here, the x direction) of the first flow path 11 via the port A17. 11 is connected.
  • the flow resistance of these flow paths is designed so that the flow rate ratio of the injection container outflow path 15 and the first flow path 11 is in the range of 1: 2 to 1: 100.
  • a flow rate at the time of fluid delivery by the flow control mechanism 76 described later is set.
  • the injection container outflow path 15 has a flow path width of about 2 to 10 times the diameter of the particles C, and the width of the first flow path 11 is sufficiently larger than that.
  • the flow rate ratio between the injection container outlet 15 and the first channel 11 is 1: 5 to 1:20, more preferably 1: 9. Thereby, as will be described later, the particles can be made to flow in an aligned manner.
  • the flow passage cross-sectional area of the injection container inflow path 13 is designed to be smaller than that of the first flow path 11 as in the case of the injection container outflow path 15, but is not limited to such a configuration. It may be the same as the channel cross-sectional area of the channel 11.
  • the port C2 of the container layer 50 functions as an inlet of the second inflow path 58 into which a fluid not containing particles flows.
  • the port C2 is connected to the upstream end of the second flow path 12 of the channel B3 via the ports A5, A10, and A13 of the films P1, P2, and P3.
  • the downstream end of the branch path 16 of the two branch paths 16 and 17 is connected to the recovery container inflow path 54 of the container layer 50 via the ports A15, A11 and A6 of the films P3, P2 and P1. .
  • the downstream end of the branch path 17 is connected to the outflow path (which functions as the second outflow path) of the container layer 50 and the port C4 which is the inlet thereof through the ports A16, A12 and A7 of the films P3, P2 and P1. That is, it communicates with the outside of the flow channel device 100.
  • the collection container outflow passage 55 of the container layer 50 is connected to the upstream end of the channel B2 of the film P2 via the port A8 of the film P1.
  • the downstream end of the channel B2 is connected to the port C5 of the container layer 50 via the port A9 of the film P1 and the outflow path (functioning as the second outflow path) 59 of the container layer 50, and communicates with the outside. .
  • a resin or paper film-like sealing material S1 capable of covering the injection container part 51 and the recovery container part 53 is provided on the surface of the container layer 50.
  • the lower surface of the sealing material S1 is an adhesive surface, and for example, an adhesive layer is provided on the surface.
  • sealing material S1 it is preferable that the contact bonding layer is comprised so that it can stick repeatedly.
  • a general adhesive tape, tack seal, or the like can be used as will be described later, in order to flow a fluid under pressure in the flow path, the injection container 51 and the recovery container 53 are sealed by the sealing material S1, thereby generating fluid pressure in the flow path. It becomes possible.
  • a sealing material such as rubber that can be attached to and detached from the container layer 50 may be provided on the surface of the container layer 50.
  • the film-shaped sealing material S1 can reduce the manufacturing cost as compared with a sealing material such as rubber, and the flow path device 100 is more suitable for disposable applications.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the vicinity of the injection container portion 51 of the container layer 50.
  • FIG. 4 illustrates the container layer 50 and a part of the flow path layer 40 (films P1 to P4).
  • the flow channel device 100 includes a valve S ⁇ b> 2 provided between the injection container unit 51 and the flow channel of the flow channel layer 40.
  • the valve S2 is affixed to the bottom of the injection container part 51 between the ports A2 and A3 and the injection container part 51, and is, for example, a water-soluble seal.
  • water-soluble seal materials include starch and pullulan, as well as water-soluble films used for pharma films and food films.
  • the flow paths connected to the injection container 51 such as the ports A2 and A3, the injection container inflow path 13 and the injection container outflow path 15 may be made hydrophobic.
  • the injection container part 51 can hold
  • the width of the flow paths 13 and 15 is preferably designed to be several tens of ⁇ m or the like.
  • Such a hydrophobic flow path structure can also be applied to the collection container portion 53.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the collection container portion 53 of the container layer 50. 5 also illustrates the container layer 50 and a part of the flow path layer 40 (films P1 to P4) as in FIG.
  • the collection container 53 is provided with a concave reservoir 53a capable of mainly storing a sample.
  • the reservoir 53a has a predetermined depth from the surface of the container layer 50.
  • a region 53b shallower than the depth of the reservoir 53a is provided in a region outside the reservoir 53a.
  • a recovery container inflow path 54 is connected to the surface of the shallow area 53b, and a recovery container outflow path 55 is connected to the surface of the shallow area 53b at a position facing the recovery container inflow path 54.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a rectangular portion F surrounded by a broken line in FIG.
  • the flow channel device 100 is a device that sorts particles like a cell sorter.
  • the flow channel device 100 includes a measurement electrode portion 25 that is a conductive portion, and the measurement electrode portion 25 includes electrodes 24 and 24 (electrode pairs) constituting a parallel plate type capacitor.
  • the electrode 24 is disposed so as to sandwich the narrow path K between them.
  • the electrodes 24 are respectively disposed on the bottom surface of the first flow path 11 and the ceiling surface of the second flow path 12.
  • an AC measurement voltage signal is applied to the measurement electrode unit 25, and the amount of electricity of the fluid containing the particles C in the constriction path K when the particles C pass through the constriction path K is measured.
  • a working electrode portion 29 composed of a plurality of electrodes 28 is provided downstream of the position where the electrode 24 is disposed and upstream of the branch path (branch paths 16 and 17). Is provided. These electrodes 28 are arranged along the x direction which is the main flow direction in the second flow path 12.
  • An action voltage signal is applied to the working electrode portion 29, whereby an electrophoretic force or a dielectrophoretic force can be applied to the particles C.
  • the migration force displaces the path of the particle C, and one of the branch paths 16 and B3b is selected as the path of the particle C.
  • the base material of the films P1 to P5 of the flow path layer 40 is typically made of polyimide.
  • the first, third, and fifth layers P1, P3, and P5 from the top are, for example, non-thermoplastic polyimide films, and the second and fourth layers from the top, P2 and P4, It is a thermoplastic polyimide film. That is, the non-thermoplastic polyimide films P1, P3 and P5 and the thermoplastic polyimide films P2 and P4 are alternately laminated and bonded.
  • the films P1 to P5 are made of the same polyimide, the adhesion between the films can be improved.
  • PDMS polydimethylsiloxane or dimethylpolysiloxane
  • acrylic polyethyl methacrylate
  • PES polyethersulfone
  • polycarbonate polypropylene
  • polystyrene polystyrene
  • polyimide polyimide
  • COP cyclic olefin polymer
  • COC cyclic olefin copolymer
  • polyimide As the base material of the container layer 50, polyimide is typically used, but other known resin materials as described above may be used. When polyimide is used as the material of the container layer 50, thermoplastic polyimide is typically used, but non-thermoplastic polyimide may be used. The material of the container layer 50 and the material of the flow path layer 40 may be different.
  • the thickness of the films P1 to P5 is, for example, 5 to 300 ⁇ m, and more preferably 10 to 100 ⁇ m, 20 to 80 ⁇ m, 40 to 60 ⁇ m, or 50 ⁇ m.
  • the thicknesses of the films P1, P3, and P5 based on the non-thermoplastic polyimide may be different from the thicknesses of the films P2 and P4 based on the thermoplastic polyimide.
  • the thermoplastic polyimide films P2 and P4 are thicker than the films P1, P3, and P5 having a non-thermoplastic polyimide as a base material.
  • all the films P1 to P5 may have the same thickness.
  • the thickness of the container layer 50 is larger than the thickness of the flow path layer 40, for example, 1 mm or more and several cm or less.
  • channels, ports, and conductive portions are formed on the bases of the films P1 to P5 by techniques such as photolithography and etching.
  • the container layer 50 is formed by, for example, injection molding or hot press molding.
  • jig pins (not shown) are inserted into the positioning holes E formed in common at the four corners of the films P1 to P5 and the container layer 50, respectively. Is done. Then, after these films P1 to P5 and the container layer 50 are aligned and laminated, they are joined by a process such as pressure bonding (for example, thermocompression bonding).
  • Each hole E may be formed by the above-described photolithography and etching process, or may be formed by other mechanical processing.
  • the bonding process of the films P1 to P5 and the bonding process of the container layer 50 to the films P1 to P5 may be performed as separate processes. That is, after the flow path layer 40 is formed, the container layer 50 may be joined to the flow path layer 40.
  • the heating temperature at the time of pressure bonding is a temperature near the glass transition point (about 250 ° C.) of the polyimide, for example, 250 ° C. ⁇ 50 ° C.
  • the thermoplastic polyimide films P2 and P4 are softened and expanded, thereby being joined to the non-thermoplastic polyimide films P1, P3 and P5.
  • the flow path layer 40 is formed.
  • the films P2 and P4 are thermoplastic polyimide films
  • the films P1 to P5 are joined by remelting the thermoplastic material itself. Therefore, it is not necessary to use an adhesive. Further, since the films P1 to P5 are all made of the same material, for example, polyimide, the adhesion between the films can be improved as described above.
  • the flow path layer 40 and the container layer 50 can be joined without using an adhesive.
  • the films P1 to P5 of the flow path layer 40 may be bonded with an adhesive.
  • an adhesive layer may be provided in advance on the surface of the container layer 50 and / or the flow path layer 40 (before the bonding step).
  • an epoxy resin having thermosetting properties is used as the material of the adhesive.
  • other resins such as thermoplasticity and light (for example, ultraviolet ray) curing properties may be used.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the analysis device including the flow channel device 100.
  • the analysis apparatus 200 includes a flow channel device 100, a measurement controller 75, a processing unit (equipment) 70 electrically connected to the flow channel device 100, and a flow control mechanism 76 that controls the fluid of the flow channel device 100. And mainly.
  • the user can input information to the measurement controller 75 using a user interface 74 constituted by a keyboard, a mouse, a touch panel, or the like.
  • the measurement controller 75 outputs a control signal corresponding to the input information to the processing unit 70, or acquires a measured value such as an electric quantity (described later) measured by the processing unit 70 and other data.
  • the measurement controller 75 can output the information output from the processing unit 70 and the flow control mechanism 76 to a higher-level device so that the information can be presented to the user.
  • the measurement controller 75 and the processing unit 70 are mainly configured by a computer such as a PC or a dedicated machine.
  • the measurement controller 75 and the processing unit 70 may be physically separate devices or may be integrated devices.
  • the flow path device 100 is mainly mechanically connected to a flow control mechanism 76 that controls the flow of fluid in the flow path device 100.
  • the flow control mechanism 76 includes a pump, a pressure tank, a flow meter, a pressure gauge, and the like.
  • the flow control mechanism 76 is connected to the ports C1 to C5 of the flow channel device 100 via tubes and valves.
  • At least the flow path device 100 and the flow control mechanism 76 constitute a fluid device.
  • the processing unit 70 includes a measuring instrument 71, a determination unit 72, and an action signal generation unit 73.
  • the measurement electrode unit 25 and the working electrode unit 29 of the flow channel device 100 are electrically connected.
  • the processing unit 70 generates an action signal based on the measurement signal obtained by the measurement electrode part 25 and outputs an action voltage corresponding to the action signal to the working electrode part 29.
  • the measuring instrument 71 is electrically connected to the measurement electrode unit 25 of the flow channel device 100.
  • the measuring device 71 applies the voltage to the measurement electrode unit 25 as described above by generating an alternating measurement voltage signal in a predetermined frequency region.
  • the measuring device 71 measures the amount of electricity when the particles pass through the constriction path K in a state where the measurement voltage signal is applied to the measurement electrode unit 25. For example, since the resistance value between the electrodes 24 and 24 changes when particles pass through the constriction path K, the measuring instrument 71 can detect the current flowing between these electrodes 24.
  • the amount of electricity is not limited to current, but includes voltage, resistivity, impedance, conductivity, conductance, or complex values thereof.
  • the measuring instrument 71 calculates its complex impedance from the current value measured as described above.
  • the measuring device 71 has a multipoint frequency (three points) in the frequency range of AC voltage (for example, 0.1 MHz to 50 MHz) in which a dielectric relaxation phenomenon occurs with respect to each cell flowing in the constriction path K.
  • the complex dielectric constant is calculated as an electrical characteristic depending on the cells over a range of about 10 to 20 points.
  • the measuring device 71 generates measurement data from the obtained quantity of electricity. For example, the measuring device 71 calculates a complex dielectric constant from the complex impedance by a known electrical conversion formula, and obtains data including the complex dielectric constant as measurement data.
  • Quantities that are electrically equivalent to the complex permittivity include complex impedance, complex admittance, complex capacitance, and complex conductance. These can be converted into each other by the known simple electric quantity conversion described above.
  • the measurement of complex impedance and complex permittivity includes measurement of only the real part or only the imaginary part.
  • the determination unit 72 acquires the measurement data measured by the measuring device 71 and determines whether the particle is a particle to be sorted based on the measurement data, that is, a predetermined one of the two branch paths 16 and 17. It is determined whether or not the particle should be guided to the branch path (branch path 16 in this embodiment). For example, the determination unit 72 can perform the determination process by collating data determination conditions arbitrarily set in advance in the memory in order to select desired particles with the measurement data.
  • the action signal generation unit 73 generates an action signal when the particles to be measured are particles to be sorted (here, particles to be guided to the branch path 16), and otherwise outputs the action signal. Do not generate. Alternatively, the action signal generation unit 73 may not generate an action signal when the particle to be measured is a particle to be sorted, and may generate an action signal otherwise.
  • the operator peels off the sealing material S ⁇ b> 1 on the injection container part 51 to open the injection container part 51, and contains particles with an instrument such as a pipette 60.
  • the fluid is injected into the injection container part 51.
  • an operator seals injection container part 51 by sticking this sealing material S1 on injection container part 51 again.
  • the operator by providing the film-like flexible sealing material S1, the operator causes the bubbles to escape from the injection container portion 51, that is, the sealing material S1 is gradually bent. Since the sealing material S1 can be adhered while being released, it is easy to remove bubbles.
  • valve S2 which is a water-soluble seal, does not melt for a predetermined time, for example, several minutes. Therefore, the injection container unit 51 can hold the fluid for a predetermined time.
  • 11A and 11B show a state in which the fluid containing the sample is held in the injection container section 51.
  • the flow control mechanism 76 passes through the port C ⁇ b> 1 and the first inflow path 56 before the valve S ⁇ b> 2 melts or before it melts.
  • the fluid sent from the flow control mechanism 76 is a fluid that does not contain particles. This fluid is the same fluid as the fluid for the particles held in the injection container section 51, or a fluid that does not affect the particles even if both fluids are used.
  • the flow of fluid in the first flow path 11 is illustrated by a thick black arrow. In a state where the valve S2 is not melted, as shown in FIGS. 12 and B, the fluid flows in the first flow path 11 without detouring to the injection container 51, and the flow resistance is larger than that of the constriction path K. It is discharged from the port C3 through the first outflow passage 57 that is a passage.
  • the fluid that has been flowing through the first flow path 11 until then is branched into the injection container inflow path 13 and flows into the injection container section 51. Due to the pressure of the fluid, the fluid containing the particles in the injection container portion 51 flows out to the injection container outflow path 15 and joins the first flow path 11. As described above, due to the relationship between the flow path resistances of the injection container outflow path 15 and the first flow path 11, the fluid flowing out from the injection container outflow path 15 merges with the fluid flowing through the first flow path 11 ( 6A and B), a laminar flow is formed in the first flow path 11. Thereby, the particles can flow in the first flow path 11 in an aligned state.
  • valve S2 by providing the valve S2, the fluid can be operated without requiring a valve that is mechanically opened and closed.
  • the valve connected to the port C3 is opened by the flow control mechanism 76, and the fluid containing the particles is discharged through the first outflow path and the port C3.
  • the time from when the valve S2 melts and the particles flow out of the injection container 51 until the particles stably flow through the first flow path 11 is about several seconds.
  • the inside of the first flow path 11 is photographed by a camera or the like from the upper part of the flow path device 100, and the image is analyzed by a computer or the image is captured by a human. Visual judgment may be made.
  • the flow control mechanism 76 opens the valve connected to the port C4 and the second from the port C2. A fluid containing no particles is caused to flow into the second flow path 12 through the inflow path 58. At this time, the valve connected to the port C5 remains closed, but the flow control mechanism 76 may also open the valve connected to the port C5 at or immediately after opening the valve of the port C4 (FIGS. 14A and 14B). reference).
  • the fluid flowing through the second flow path 12 is indicated by a thick white arrow in FIG.
  • This fluid merges with the fluid flowing through the first flow path 11 on the downstream side of the constriction path K. That is, the flow of the fluid in the second flow path 12 including the velocity component (horizontal velocity component, here the x component) perpendicular to the flow direction (z direction) of the fluid containing particles in the constriction path K ( Cross flow) is formed.
  • the flow mode after the second channel 12 is governed by the cross flow, and the flow of particles in the second channel 12 can be stabilized.
  • the particles that have exited the constriction path K quickly leave the constriction path K and flow through the second flow path 12, so that the particles can be prevented from returning to the vicinity of the constriction path K.
  • the flow rate ratio in the first flow path 11 and the second flow path 12 is set, for example, in the range of 1: 5 to 1: 1000.
  • the processing unit 70 uses the measurement voltage signal of the measurement electrode unit 25 to measure the amount of electricity of the fluid containing the particles in the constriction path K. Then, the type and state of the particles are specified.
  • the measurement accuracy of each particle in the measurement electrode unit 25 can be increased.
  • the processing unit 70 determines whether to generate and output an action voltage signal according to the type and state of the identified particle.
  • the action signal generation unit 73 generates an action voltage signal, which is generated in the working electrode unit 29 (see FIGS. 7 and 8). Apply. Then, in the region where the working electrode portion 29 is disposed in the second flow path 12, a migration force that applies a component force in the y direction to the particles is applied to the particles and guided to the branch path 16.
  • the determination unit 72 determines that the identified particle is not a particle to be accumulated in the collection container unit 53, the determination unit 72 does not generate an action voltage signal and the particle is guided to the branch path 17.
  • the structure and operation of the second flow path 12 are such that the particles are guided to the branch path 17 by generating and outputting an action voltage signal.
  • the structure or the like of the electrode part 29 may be designed.
  • a pressure tank that is a part of the flow control mechanism 76 is connected to the ports C4 and C5, for example.
  • the flow control mechanism 76 can increase the stability of the flow rate ratio of the branch paths 16 and 17 by controlling the pressure ratio between these pressure tanks.
  • FIG. 13 shows a cross section at the collection container 53, and the outflow path (second outflow path) connected to the branch path 17 and the port C4 is not drawn.
  • the branch paths 16 and 17 overlap with each other as seen in FIG. 13, and the second outflow path and the recovery container inflow path 54 overlap. Therefore, in order to make FIGS. 13 and 14 easier to understand, the outflow path of the fluid from the second outflow path is drawn by a broken line white arrow by shifting the outflow path from the recovery container inflow path 54.
  • the particles guided to the branch path 16 flow into the recovery container portion 53 via the recovery container inflow path 54.
  • region outside the reservoir part 53a which is an exit of the collection container inflow path 54 is shallower than the reservoir part 53a. It is desirable that the cross-sectional area of the flow channel immediately after the outlet of the recovery container inflow passage 54 is several tens of times the cross-sectional area of the outlet of the recovery container inflow passage 54.
  • the velocity component of the particles flowing out from the recovery container inflow passage 54 is larger in the gravitational direction than the fluid flow direction toward the recovery container outflow passage 55, that is, in the x direction. Since the speed of the particles decreases sufficiently, the particles settle toward the reservoir 53a. In this way, the particles can be efficiently stored in the reservoir 53a.
  • recovery container outflow path 55 is disposed at a position facing the recovery container inflow path 54, the fluid that has flowed into the recovery container section 53 from the recovery container inflow path 54 toward the recovery container outflow path 55. Since it advances easily, it can flow out smoothly from the collection container outflow passage 55.
  • the operation by the flow control mechanism 76 is stopped, and the flow of the fluid in the flow channel device 100 is stopped.
  • the operator peels off the sealing material S1 from the container layer 50 and uses a device such as a pipette 60 to store the fluid containing particles at a high concentration stored in the reservoir 53a of the recovery container 53. Can be taken out.
  • the flow path device 100 As shown in FIGS. 14A and 14B, when particles are clogged in the narrow path K or the flow path in the vicinity thereof, the flow path is closed as shown in FIGS. 17A and 17B.
  • the clogging can be released by the control mechanism 76 temporarily opening the port C3.
  • the electric means as described above, that is, the processing unit 70 measures the amount of electricity, whereby the clogging of the particles can be detected.
  • the processing unit 70 continuously obtains a higher resistance value than usual, and therefore can detect that the particles are clogged.
  • the clogging of particles can be detected not only by electrical means but also by optical means such as photographing near the narrow path K by a camera or analyzing reflected light or scattered light near the narrow path K by light irradiation. .
  • the flow channel layer 40 is joined to the container layer 50, and the injection container 51 and the recovery container 53 are provided in the same container layer 50. Fluid injection and recovery are simplified and workability is improved.
  • the inlet ports C1 and C2 and the outlet ports C3 to C5 connected to the flow control mechanism 76 are provided on the surface of the container layer 50, the operator can connect the flow control mechanism 76 and the flow channel device. 100 can be easily mechanically connected.
  • the containers for injecting or collecting the samples are individually made, and are made separately from the devices constituting the flow path.
  • the injection container unit 51, the flow channel of the flow channel layer 40, and the recovery container unit 53 are integrally configured, and this single flow channel device 100 is from the injection to the recovery of the sample. It is completed with.
  • the flow channel device 100 can be reused after being cleaned, sterilized, or the like.
  • the sample can be collected in a high concentration state without wasting the sample.
  • the materials of the base materials of the films P1 to P5 and the container layer 50 according to the present embodiment are, for example, the same polyimide material, an adhesive for each layer is not required, so that a fluid containing a biological sample can flow in the flow channel device 100. Even if it flows in the road, the biological sample is not damaged by the adhesive.
  • the fluid is not limited to physiological saline, and alcohols, organic solvents, acids, and the like can also be used.
  • the flow channel device having the basic concept structure (the flow channel layer 40 and the container layer 50) according to the present technology can be applied to chemical synthesis including a reaction, a fuel cell, and the like. It is.
  • the injection container part 51 was formed as a through hole, and the recovery container part 53 was formed as a recess.
  • the injection container portion 51 may be a recess
  • the recovery container portion 53 may be a through hole, or both may be a recess or a through hole.
  • the container layer 50 is formed by molding, but may be formed by laminating films like the flow path layer 40.
  • a cell is taken as an example of a biological sample, but it may be DNA, protein, or the like. Further, the sample is not limited to a biological sample, and may be another substance or material.
  • the flow channel device 100 is used in the analyzer 200 that includes the measurement electrode unit 25 and performs an electrical measurement such as measuring the amount of electricity of a fluid containing particles in the constriction path K.
  • the analyzer may be a device that optically analyzes it.
  • the analyzer includes a light irradiation unit that irradiates light (for example, laser light) to a sample passing through a predetermined position of the flow path device, and a detection unit that detects at least one of fluorescence and scattered light emitted from the sample.
  • the applicant currently manufactures and sells optical spectrum cell analyzers to which the present technology can be applied.
  • the present technology can be configured as follows. (1) a container layer having an injection container part into which a fluid containing a sample is injected, and a recovery container part for recovering the fluid; A flow path device having a flow path connected to the injection container section and the recovery container section and having a flow path layer joined to the container layer. (2) The flow path device according to (1), The injection container section is formed by a through-hole provided in the container layer with the surface of the flow path layer as a bottom, or includes a recess provided in the container layer. (3) The flow path device according to (1), The recovery container part is formed by a through-hole provided in the container layer with the surface of the flow path layer as a bottom, or includes a recess provided in the container layer.
  • the flow path device is A concave reservoir provided in the through hole or the recess; A flow channel device comprising: a recovery container inflow channel connected to a region outside the reservoir portion in the through hole or the recess.
  • the flow path device further includes a recovery container outflow path connected to the flow path, wherein the flow path of the flow path layer is provided at a position facing the recovery container inflow path.
  • the container layer has a first inflow channel for fluid that does not include the sample, and communicates the outside of the channel device and the channel of the channel layer.
  • the flow path of the flow path layer includes a first flow path connected to the first inflow path, and an injection container inflow path branched from the first flow path and connected to the injection container section. And a flow channel device having an injection container outflow channel.
  • the flow path device according to (6), The injection container outlet channel has a channel cross-sectional area smaller than the channel cross-sectional area of the first channel, and a central position of the width of the first channel in a direction orthogonal to the fluid flow direction A flow channel device connected to the first flow channel.
  • the flow path device according to (6) or (7), The flow path device includes a flow path device including a narrow path and a second flow path connected to the first flow path via the narrow path and connected to the recovery container section.
  • the flow path device according to (8), The container layer has a second inflow path connected to the second flow path.
  • the flow path device according to any one of (6) to (9), The said container layer has a flow-out device which has an outflow path which connects the said 1st flow path and the exterior of the said flow-path device.
  • the flow path device according to (8) to (10), The second flow path of the flow path layer has a plurality of branched branches. A flow path device in which one of the plurality of branch paths is connected to the collection container section.
  • the flow channel layer includes a pair of electrodes provided in the flow channel so as to sandwich the narrowed channel therebetween.
  • the flow path device includes a working electrode unit that applies a migration force to the sample in the second flow channel and between the narrowed channel and the plurality of branch channels.
  • the flow path device according to (1), The container layer has a first inflow passage and a second inflow passage for fluid that does not include the sample, and communicates the outside of the flow path device and the flow path of the flow path layer.
  • the flow path of the flow path layer includes a first flow path connected to the first inflow path, and a second flow path connected to the second inflow path
  • the container layer has a first outflow path that communicates the first flow path and the outside of the flow path device, and a second outflow path that communicates the second flow path and the outside of the flow path device.
  • a flow path device having a path.
  • the flow path device is a water-soluble sealing material.
  • a container layer having an injection container part into which a fluid containing a sample is injected, and a recovery container part for recovering the fluid;
  • a flow path having a flow path connected to the injection container section and the recovery container section, and an electrode section provided at a predetermined position in the flow path, and a flow path layer joined to the container layer.
  • a signal generating unit for generating a voltage signal in the electrode unit;
  • An analyzer comprising: a measuring unit that measures an amount of electricity at the predetermined position when the sample passes through the predetermined position.
  • a container layer having an injection container part into which a fluid containing a sample is injected, and a recovery container part for collecting the fluid
  • a flow path device having a flow path connected to the injection container section and the recovery container section, and having a flow path layer joined to the container layer
  • a light irradiation unit capable of irradiating light to the sample passing through a predetermined position of the flow path of the flow path layer
  • An analyzer comprising: a detection unit that detects at least one of fluorescence and scattered light emitted from the sample by the light irradiation.
  • a container layer having an injection container part into which a fluid containing a sample is injected, and a recovery container part for recovering the fluid;
  • a flow path device having a flow path connected to the injection container section and the recovery container section, an inlet of the flow path, and an outlet of the flow path, and a flow path layer joined to the container layer.
  • a fluid device comprising: a flow control mechanism that is connected to each of an inlet and an outlet of the flow path and controls a flow of the fluid flowing in the flow path.
  • the container layer has a first inflow passage and a second inflow passage for fluid that does not include the sample, and communicates the outside of the flow path device and the flow path of the flow path layer.
  • the flow path of the flow path layer includes a first flow path connected to the first inflow path, and a second flow path connected to the second inflow path
  • the container layer has a first outflow path that communicates the first flow path and the outside of the flow path device, and a second outflow path that communicates the second flow path and the outside of the flow path device.
  • a fluidic device having a path.

Abstract

（解決手段）流路デバイスは、容器層と、流路層とを具備する。前記容器層は、試料を含む流体が注入される注入容器部と、前記流体を回収する回収容器部とを有する。前記流路層は、前記注入容器部及び前記回収容器部に接続された流路を有し、前記容器層に接合されている。

Description

流路デバイス、分析装置及び流体装置
　本技術は、試料を含む流体を流通させる流路デバイス、これを用いた分析装置及び流体装置に関する。
　特許文献１には、試料の化学反応を行うために用いられるカートリッジが開示されている。このカートリッジは、剛性体の基板と弾性体の容器とから構成され、容器内には流路及びこの流路により連結されて配置された２つ以上の室が形成されている。例えば、このカートリッジは、２種類の溶液をそれぞれ溜める室と、それらが混合されて反応が起きる反応部室と、廃液収容室とを有する。ローラ等を回転させながら移動させて、そのカートリッジの弾性体に外力が加えられることにより、弾性体が押しつぶされ、その流路または室内にある溶液が移動する（例えば、特許文献１の明細書段落［００１３］、［００１６］、図２及び３等を参照）。
特開2005-37368号公報
　特許文献１に記載のカートリッジでは、例えばその図１８に示されるように、ローラの押圧力によって、反応物を排出口から押し出す必要がある。したがって、このカートリッジでは、試料を回収する必要がある場合に、作業性が悪いという欠点がある。
　本技術の目的は、試料の注入及び回収の作業に適した流路デバイス、これを用いた分取装置及び流体装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本技術に係る流路デバイスは、容器層と、流路層とを具備する。
　前記容器層は、試料を含む流体が注入される注入容器部と、前記流体を回収する回収容器部とを有する。
　前記流路層は、前記注入容器部及び前記回収容器部に接続された流路を有し、前記容器層に接合されている。
　流路層が容器層に接合され、注入容器部及び回収容器部が同じ容器層に設けられるので、試料を含む流体の注入及び回収が簡単になり、その作業性が向上する。
　前記注入容器部は、前記流路層の表面を底部として前記容器層に設けられた貫通穴により形成され、または、前記容器層に設けられた凹部を含んでもよい。
　あるいは、前記回収容器部は、前記流路層の表面を底部として前記容器層に設けられた貫通穴により形成され、または、前記容器層に設けられた凹部を含んでもよい。
　前記回収容器部は、前記貫通穴または前記凹部内に設けられた凹状の溜め部を有してもよい。また、回収容器部は、前記貫通穴または前記凹部内であって前記溜め部の外側の領域に接続された回収容器流入路を有してもよい。これにより、流体が流路から回収容器部に流入する場合、回収容器流入路を介して溜め部の外側の領域へ流体が流入すると、流体に含まれる試料が重力で沈降することにより、その溜め部に溜められる。
　前記流路層の前記流路は、前記回収容器流入路に対向する位置に設けられた、前記流路に接続された回収容器流出路をさらに有してもよい。沈降する試料の速度より速い速度で流れる流体は、回収容器流入路に対向する位置に設けられた回収容器流出路に向かって進みやすいので、この回収容器流出路からスムーズに流出することができる。
　前記容器層は、前記流路デバイスの外部と前記流路層の前記流路とを連通する、前記試料を含まない流体の第１の流入路を有していてもよい。そして、前記流路層の前記流路は、前記第１の流入路に接続された第１の流路と、前記第１の流路から分岐して前記注入容器部に接続された、注入容器流入路及び注入容器流出路とを有してもよい。これにより、第１の流入路を介して第１の流路に流入した流体は、注入容器流入路、注入容器部及び注入容器流出路を介して迂回することができる。注入容器流出路を介して第１の流路に流出された試料を含む流体は、第１の流路を流れる試料を含まない流体と合流することができる。
　前記注入容器流出路は、前記第１の流路の流路断面積より小さい流路断面積を有し、前記第１の流路の、前記流体の流れ方向に直交する方向の幅の中央位置で、前記第１の流路と接続されてもよい。これにより、注入容器流出路から流出された流体が第１の流路で流れる流体と合流して層流となり、流体に含まれる試料を整列させることができる。
　前記流路層の前記流路は、狭窄路と、前記狭窄路を介して前記第１の流路に接続され、前記回収容器部に接続された第２の流路とを有してもよい。このように狭窄路が設けられることにより、試料として例えば細胞等の粒子を狭窄路を通過させて、試料を分析することができる。
　前記容器層は、前記第２の流路に接続された第２の流入路を有してもよい。第１の流路及び第２の流路により、流体のクロスフローを形成することができる。
　前記容器層は、前記第１の流路と前記流路デバイスの外部とを連通する流出路とを有してもよい。
　前記流路層の前記第２の流路は、分岐された複数の分岐路を有し、前記複数の分岐路のうちの１つが、前記回収容器部に接続されてもよい。これにより、試料は、複数の分岐路のうち選択された１つの分岐路を通って、回収容器部に回収される。
　前記流路層は、前記狭窄路を間に挟むように前記流路内に設けられた電極対を有してもよい。これにより、試料の電気的な分析が可能となる。
　前記流路層は、前記第２の流路内であって前記狭窄路と前記複数の分岐路との間に、前記試料に泳動力を加える作用電極部を有してもよい。
　前記容器層は、前記流路デバイスの外部と前記流路層の前記流路とを連通する、前記試料を含まない流体の第１の流入路及び第２の流入路を有してもよい。前記流路層の前記流路は、前記第１の流入路に接続された第１の流路と、前記第２の流入路に接続された第２の流路とを含んでもよい。前記容器層は、前記第１の流路と前記流路デバイスの外部とを連通する第１の流出路と、前記第２の流路と前記流路デバイスの外部とを連通する第２の流出路とを有してもよい。
　前記流路デバイスは、前記容器層の前記注入容器部及び前記回収容器部上に設けられたフィルム状のシール材をさらに具備してもよい。フィルム状のシール材のフレキシブル性によって、例えば注入容器部内に気泡がある場合に、作業者は、その気泡を流路デバイスの外部へ押し出すようにして、注入容器部を密閉することができる。
　前記流路デバイスは、前記注入容器部と前記流路層の前記流路との間に設けられた弁をさらに具備してもよい。これにより、注入容器部及び流路の間を隔絶することができる。
　前記弁は、水溶性のシール材であってもよい。これにより、試料を含む流体が注入容器部に注入されてから所定時間、注入容器部と流路とを隔絶し、流体を注入容器部内に保持することができる。
　本技術に係る分析装置は、流路デバイスと、機器とを具備する。
　流路デバイスは、容器層と、流路層とを有する。前記容器層は、試料を含む流体が注入される注入容器部と、前記流体を回収する回収容器部とを有する。前記流路層は、前記注入容器部及び前記回収容器部に接続された流路と、前記流路内の所定位置に設けられた電極部とを有し、前記容器層に接合されている。
　前記機器は、前記電極部に電圧信号を発生させる信号発生部と、前記試料が前記所定位置を通過する時の前記所定位置での電気量を測定する測定部とを有する。
　本技術に係る他の分析装置は、流路デバイスと、光照射部と、検出部とを具備する。
　前記流路デバイスは、容器層と、流路層とを有する。前記容器層は、試料を含む流体が注入される注入容器部と、前記流体を回収する回収容器部とを有する。前記流路層は、前記注入容器部及び前記回収容器部に接続された流路を有し、前記容器層に接合されている。
　前記光照射部は、前記流路層の前記流路の所定位置を通る前記試料に光を照射することが可能である。
　前記検出部は、前記光の照射による前記試料から発せられる蛍光及び散乱光のうち少なくとも一方を検出する。
　本技術に係る流体装置は、流路デバイスと、流動制御機構とを具備する。
　前記流路デバイスは、容器層と、流路層とを有する。前記容器層は、試料を含む流体が注入される注入容器部と、前記流体を回収する回収容器部とを有する。前記流路層は、前記注入容器部及び前記回収容器部に接続された流路と、前記流路の入口と、前記流路の出口とを有し、前記容器層に接合されている。
　前記流動制御機構は、前記流路の入口及び出口にそれぞれ接続され、前記流路内に流れる前記流体の流れを制御する。
　前記容器層は、前記流路デバイスの外部と前記流路層の前記流路とを連通する、前記試料を含まない流体の第１の流入路及び第２の流入路を有してもよい。前記流路層の前記流路は、前記第１の流入路に接続された第１の流路と、前記第２の流入路に接続された第２の流路とを含んでもよい。前記容器層は、前記第１の流路と前記流路デバイスの外部とを連通する第１の流出路と、前記第２の流路と前記流路デバイスの外部とを連通する第２の流出路とを有してもよい。
　以上、本技術によれば、試料の注入及び回収の作業性を高めることができる。
図１は、本技術の一実施形態に係る流路デバイスの分解斜視図である。 図２は、この流路デバイスの流路を主に示す平面図である。 図３は、図２におけるＡ－Ａ線断面図である。 図４は、容器層の注入容器部付近を示す断面図である。 図５は、容器層の回収容器部付近を示す断面図である。 図６Ａは、第１の流路と注入容器流出路との合流付近を示す平面図である。図６Ｂは、図６ＡにおけるＢ－Ｂ線断面図である。 図７は、図３中、破線で囲まれた四角形の部分を拡大して示す図である。 図８は、流路デバイスを含む分析装置の構成を示すブロック図である。 図９は、試料の注入容器部への注入動作を示す。 図１０は、水溶性のシールが溶けた時の注入容器部付近の流体の流れを示す。 図１１Ａ及びＢは、注入容器部に試料が含まれた流体が保持された状態を示す。 図１２Ａ及びＢは、水溶性のシールが溶けた時、第１の流路内への流体の送出が開始された状態を示す。 図１３Ａ及びＢは、第１の流出路からの流体の排出が規制され、また、第２の流路内への流体の送出が開始された状態を示す。 図１４Ａ及びＢは、第２の流出とからの流体の排出が開始された状態を示す。 図１５は、粒子が回収容器部の溜め部に貯溜される様子を示す。 図１６は、回収容器部から試料が回収される動作を示す。 図１７Ａ及びＢは、狭窄路付近の粒子の詰まりを解除する方法を説明する図である。
　以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態を説明する。
　１．流路デバイス
　図１は、本技術の一実施形態に係る流路デバイスの分解斜視図である。図２は、この流路デバイス１００の流路を主に示す平面図である。図３は、図２におけるＡ－Ａ線断面図である。後述するように生体細胞等の粒子が試料として用いられ、この流路デバイス１００は、その粒子を含む流体を流路に流通させるデバイスである。
　図２に示すように、流路デバイス１００は、流路層４０と、この流路層４０上に設けられた容器層５０とを備える。図１に示すように、流路層４０は、複数、例えば５枚の樹脂を基材とするフィルムＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４及びＰ５を備える。また、容器層５０も典型的には樹脂を基材とする材料で構成される。各フィルムＰ１～Ｐ５は、実質的に同じサイズ及び外形を有する。これらフィルムＰ１～Ｐ５が積層されて接合されることにより流路層４０が形成され、また、この流路層４０と容器層５０とが積層されて接合されることにより、流路デバイス１００が形成される。
　図１に示すように、フィルムＰ１～Ｐ５のうち、所定のフィルムには、孔であるポートＡ１、Ａ２、、、が形成され、また、所定の形状で、スリットであるチャネルＢ１、Ｂ２、、、が形成されている。これらポート及びチャネルは、フィルムの表面（上面）から裏面（下面）を貫通している。したがって、これらのチャネルがポートを介して連通し、また、これらのポートがチャネルを介して連通することで、多層にわたり３次元的に任意の形状の流路が形成される。なお、フィルムＰ５は、ポート及びチャネルを有しておらず、カバーの役割を果たす。
　なお、図を理解しやすくするために、図１等では、ポート及びチャネルの幅は意図的に太く表されているが、実際には数μm～数百μm程度の微細な幅である。
　容器層５０は、貫通穴により形成された注入容器部５１と、凹部として形成された回収容器部５３とを有する。注入容器部５１は、流路層４０の表面を底部として構成されている。注入容器部５１には、粒子を含む流体が注入される。粒子が生体試料である場合、流体は生理食塩水等が用いられる。回収容器部５３には、流路層４０で処理された粒子が集められる。また、容器層５０には、孔（貫通孔）であるポートＣ１、Ｃ２、、、が形成されている。回収容器部５３には、後述するように孔（貫通孔）である回収容器流入路５４及び回収容器流出路５５が設けられている。
　図１及び２に示すように、フィルムＰ２にはチャネルＢ１及びＢ２が形成され、フィルムＰ４にはチャネルＢ３及びＢ４が形成されている。チャネルＢ１及びＢ３のそれぞれの一部は、平面で見て重なるように配置される。
　フィルムＰ２に設けられたチャネルＢ１は、第１の流路１１、注入容器流入路１３及び注入容器流出路１５を主に形成する。フィルムＰ４に設けられたチャネルＢ３は、第２の流路１２及び分岐部（複数の分岐路１６及び１７）を主に形成する。図２に示すように、第１の流路１１より下層に第２の流路１２が配置され、これら第１の流路１１及び第２の流路１２は、フィルムＰ３に形成された狭窄路Ｋ（ポートＡ１４）によって連通されている。狭窄路Ｋの流路断面積は、流路デバイス１００内の他の流路の流路断面積より小さく形成されている。狭窄路Ｋの直径は、例えば単一の粒子が通過できる程度（１０～２０μm）に設計されている。
　容器層５０のポートＣ１は、粒子を含まない流体が流入する第１の流入路５６の入口として機能し、ポートＣ１は、フィルムＰ１のポートＡ１を介して、第１の流路１１の上流端に接続される。第１の流路１１から分岐して、上流側に上記注入容器流入路１３、それより下流側に注入容器流出路１５が設けられている。注入容器流出路１５は、フィルムＰ４に設けられたチャネルＢ４である。
　注入容器流入路１３の下流端は、フィルムＰ１のポートＡ２を介して注入容器部５１に接続されている。注入容器流出路１５の上流端は、フィルムＰ３に設けられたポートＡ１８、フィルムＰ２に設けられたポートＡ１９、及び、フィルムＰ１に設けられたポートＡ３を介して、注入容器部５１に接続されている。すなわち、第１の流路１１から迂回するように、注入容器流入路１３、注入容器部５１及び注入容器流出路１５が形成される。第１の流路１１の下流端は、フィルムＰ１のポートＡ４を介して、容器層５０の、第１の流出路５７（流出路）及びポートＣ３に接続され、つまり流路デバイス１００の外部と連通している。
　チャネルＢ１の第１の流路１１のうち、ｘ方向に沿った流路の幅（図２ではｙ方向の幅）は、注入容器流入路１３及び注入容器流出路１５等の幅（図２ではｘ方向の幅）より、大きく設計されている。特に注入容器流出路１５の形態は、以下のような設計となっている。
　図６Ａは、第１の流路１１と注入容器流出路１５との合流付近を示す平面図である。図６Ｂは、図６ＡにおけるＢ－Ｂ線断面図である。第１の流路１１の流路断面積に比べ、注入容器流出路１５の流路断面積が小さく設計されている。また、注入容器流出路１５は、第１の流路１１の流れ方向（ここではｘ方向）に直交する方向（ここではｙ方向）のほぼ中央位置で、ポートＡ１７を介して第１の流路１１に接続されて合流している。
　具体的には、注入容器流出路１５及び第１の流路１１の流量比は、１：２～１：１００の範囲を取るように、それらの流路の流路抵抗が設計されており、また、後述する流動制御機構７６による流体の送出時の流量が設定される。例えば、注入容器流出路１５は、粒子Ｃの直径の２～１０倍程度の流路幅を有し、第１の流路１１の幅はそれよりも十分に大きくなっている。好ましくは、注入容器流出路１５及び第１の流路１１の流量比は、１：５～１：２０、より好ましくは１：９である。これにより、後述するように粒子を一個一個整列させて流すことができる。
　なお、注入容器流入路１３の流路断面積は、注入容器流出路１５と同様に、第１の流路１１のそれより小さく設計されているが、このような形態に限られず、第１の流路１１の流路断面積と同じであってもよい。
　容器層５０のポートＣ２は、粒子を含まない流体が流入する第２の流入路５８の入口として機能する。ポートＣ２は、フィルムＰ１、Ｐ２及びＰ３の、ポートＡ５、Ａ１０及びＡ１３を介して、チャネルＢ３の第２の流路１２の上流端に接続されている。また、２つの分岐路１６及び１７のうち分岐路１６の下流端は、フィルムＰ３、Ｐ２及びＰ１のポートＡ１５、Ａ１１及びＡ６を介して、容器層５０の回収容器流入路５４に接続されている。分岐路１７の下流端は、フィルムＰ３、Ｐ２及びＰ１のポートＡ１６、Ａ１２及びＡ７を介して、容器層５０の流出路（第２の流出路として機能する）及びその入口であるポートＣ４に接続され、つまり流路デバイス１００の外部と連通している。
　容器層５０の回収容器流出路５５は、フィルムＰ１のポートＡ８を介して、フィルムＰ２のチャネルＢ２の上流端に接続されている。このチャネルＢ２の下流端は、フィルムＰ１のポートＡ９及び容器層５０の流出路（第２の流出路として機能する）５９を介して容器層５０のポートＣ５に接続され、外部に連通している。
　図３に示すように、容器層５０の表面には、注入容器部５１及び回収容器部５３を覆うことが可能な、例えば樹脂製または紙製のフィルム状のシール材Ｓ１が設けられている。シール材Ｓ１の下面は粘着性を有する面であり、例えばその面には接着層が設けられている。シール材Ｓ１は、繰り返し貼着できるようにその接着層が構成されることが好ましい。シール材Ｓ１として、例えば一般的な粘着テープやタックシール等が用いられ得る。後述するように、流路内には圧力が加えられた流体を流すため、シール材Ｓ１によって注入容器部５１及び回収容器部５３が封止されることにより、流路内に流体圧を発生させることが可能となる。
　このようにフィルム状のフレキシブル性を有するシール材Ｓ１が設けられることにより、後述するように、注入容器部５１に残存する気泡を除去しやすい、というメリットがある。
　このような粘着性を有するフィルム状のシール材Ｓ１に代えて、例えば容器層５０に対して着脱可能なゴム等のシール材が容器層５０の表面に設けられてもよい。しかし、フィルム状のシール材Ｓ１の方が、ゴム等のシール材に比べ、製造コストを低減でき、また、流路デバイス１００が使い捨て用途に適したものとなる。
　図４は、容器層５０の注入容器部５１付近を示す断面図である。図４では、容器層５０と、流路層４０の一部の層（フィルムＰ１～Ｐ４）とを図示している。
　流路デバイス１００は、注入容器部５１と流路層４０の流路との間に設けられた弁Ｓ２を備える。例えば弁Ｓ２は、ポートＡ２及びＡ３と、注入容器部５１内との間であって、注入容器部５１内の底部に貼り付けられており、例えば水溶性のシールである。水溶性のシールの材料として、例えば澱粉、プルランの他、ファーマフィルム、食品用フィルムに使われる水溶性フィルムがある。
　水溶性のシールの代わりに、例えばポートＡ２、Ａ３、注入容器流入路１３及び注入容器流出路１５等、注入容器部５１に接続された流路が疎水性とされてもよい。これにより、注入容器部５１は、流体や試料の種類によっては、シールが無くてもその内部に試料を含む流体を保持しておくことができる。その場合、それらの流路１３及び１５の幅は数十μm等の設計とされることが好ましい。このような疎水性の流路構造は、回収容器部５３にも適用可能である。
　図５は、容器層５０の回収容器部５３を示す断面図である。この図５でも、図４と同様に、容器層５０と、流路層４０の一部の層（フィルムＰ１～Ｐ４）とを図示している。
　図１、３及び５に示すように、回収容器部５３内には、主に試料を溜めることが可能な凹状の溜め部５３ａが設けられている。溜め部５３ａは、容器層５０の表面から所定の深さを有する。回収容器部５３内において、溜め部５３ａの外側の領域には、溜め部５３ａの深さよりも浅い領域５３ｂが設けられている。この浅い領域５３ｂの表面に、回収容器流入路５４が接続されており、その回収容器流入路５４に対向する位置においてその浅い領域５３ｂの表面に、回収容器流出路５５が接続されている。
　図７は、図３中、破線で囲まれた四角形の部分Ｆを拡大して示す図である。本実施形態に係る流路デバイス１００は、セルソータのように粒子を分取するデバイスである。流路デバイス１００は、導電部である測定電極部２５を備え、測定電極部２５は、平行平板型のキャパシタを構成する電極２４及び２４（電極対）を有している。電極２４は、狭窄路Ｋをそれらの間に挟むように配置されている。具体的には、第１の流路１１の底面及び第２の流路１２の天井面に電極２４がそれぞれ配置されている。測定電極部２５には、例えば交流の測定電圧信号が印加され、狭窄路Ｋを粒子Ｃが通過する時の、狭窄路Ｋ内の粒子Ｃを含む流体の電気量が測定される。
　第２の流路１２において、電極２４が配置される位置より下流側であって、分岐路（分岐路１６及び１７）より上流側には、複数の電極２８により構成される作用電極部２９が設けられている。これらの電極２８は、第２の流路１２内での主流方向であるｘ方向に沿って配列されている。作用電極部２９には、作用電圧信号が印加されるようになっており、これにより、粒子Ｃに電気泳動力または誘電泳動力を加えることができる。その泳動力は粒子Ｃの進路を変位させ、分岐路１６及びＢ３ｂのうち１つの分岐路が、粒子Ｃの進路として選択される。
　流路層４０のフィルムＰ１～Ｐ５の基材は、典型的にはポリイミドでなる。図１における流路層４０において、上から第１、３及び５層のフィルムＰ１、Ｐ３及びＰ５は、例えば非熱可塑性ポリイミドフィルムであり、上から第２及び４層のフィルムＰ２及びＰ４は、熱可塑性ポリイミドフィルムである。すなわち、非熱可塑性ポリイミドフィルムＰ１、Ｐ３及びＰ５と熱可塑性ポリイミドフィルムＰ２及びＰ４とが交互に積層されて接合される。フィルムＰ１～Ｐ５が同じポリイミドであることにより、各フィルムの互いの密着性を高めることができる。
　フィルムＰ１～Ｐ５の基材の材料として、ポリイミドに代えて、PDMS（ポリジメチルシロキサンまたはジメチルポリシロキサン）、アクリル、PES（ポリエーテルサルフォン）、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイミド、COP（環状オレフィンポリマー）、または、COC（環状オレフィンコポリマー）等が用いられる。
　容器層５０の基材の材料としても典型的にはポリイミドが用いられるが、その他、上記のような公知の樹脂材料が用いられてもよい。容器層５０の材料としてポリイミドが用いられる場合、典型的には熱可塑性ポリイミドが用いられるが、非熱可塑性ポリイミドであってもよい。容器層５０の材料と、流路層４０の材料とが異なっていてもよい。
　フィルムＰ１～Ｐ５の厚さは、例えば５～３００μmであり、より好ましくは、１０～１００μm、２０～８０μm、４０～６０μm、あるいは５０μmである。非熱可塑性ポリイミドを基材とするフィルムＰ１、Ｐ３及びＰ５の厚さと、熱可塑性ポリイミドを基材とするフィルムＰ２及びＰ４の厚さとは、異なっていてもよい。本実施形態では、非熱可塑性ポリイミドを基材とするフィルムＰ１、Ｐ３及びＰ５より、熱可塑性ポリイミドフィルムＰ２及びＰ４の方が厚くなっている。もちろん、すべてのフィルムＰ１～Ｐ５が同じ厚さでもよい。
　容器層５０の厚さは、流路層４０の厚さより厚く、例えば１mm以上、数cm以下とされる。
　フィルムＰ１～Ｐ５の基材には、典型的には、フォトリソグラフィ及びエッチング等の技術によって、チャネル、ポート及び導電部が形成される。容器層５０は、例えば射出成形または熱プレス成形により形成される。
　これらチャネル、ポート及び導電部が形成された後、各フィルムＰ１～Ｐ５及び容器層５０の４つの角部にそれぞれ共通して形成された、位置決め用の穴Ｅに図示しない治具のピンが挿通される。そして、これらのフィルムＰ１～Ｐ５及び容器層５０が位置合わせされて積層された後、圧着（例えば熱圧着）等の処理により、接合される。
　なお、各穴Ｅは、上記したフォトリソグラフィ及びエッチング処理により形成されてもよいし、それ以外の別の機械的加工によって形成されてもよい。
　フィルムＰ１～Ｐ５の接合工程と、これらフィルムＰ１～Ｐ５への容器層５０の接合工程とが、別々の工程として行われてもよい。つまり、流路層４０が形成された後、この流路層４０に容器層５０が接合されてもよい。
　フィルムＰ１～Ｐ５がポリイミドである場合、圧着時の加熱温度は、ポリイミドのガラス転移点（２５０℃程度）付近の温度、例えば、２５０℃±５０℃である。この加熱により、熱可塑性ポリイミドフィルムＰ２及びＰ４が軟化、膨張し、これにより、非熱可塑性ポリイミドフィルムＰ１、Ｐ３及びＰ５と接合される。これにより、流路層４０が形成される。
　フィルムＰ２及びＰ４が熱可塑性ポリイミドフィルムである場合、熱可塑性材料自体の再溶融によって各フィルムＰ１～Ｐ５が接合される。したがって、接着剤を用いる必要がない。また、フィルムＰ１～Ｐ５がすべて同じ材料、例えばポリイミドであるので、上述したように互いのフィルムの密着性を高めることができる。
　流路層４０及び容器層５０の基材として、すべて同じ材料、例えばポリイミドが用いられることにより、接着剤を用いることなく、流路層４０及び容器層５０を接合することができる。
　もちろん、流路層４０の各フィルムＰ１～Ｐ５が、接着剤により接着される場合もあり得る。流路層４０及び容器層５０との接着についても同様である。例えば、容器層５０及び／または流路層４０の表面に予め（接合工程より前に）接着層が設けられていてもよい。接着剤の材料としては、例えば熱硬化性を有するエポキシ樹脂が用いられるが、他にも、熱可塑性や光（例えば紫外線）硬化性等の樹脂が用いられてもよい。
　図７に示した、各電極部２５及び２９を構成する導電部は、例えば銅、銀、金、白金、ニッケル、亜鉛、チタン、またはステンレスにより形成され、あるいはそれらへの各種のメッキ処理を施すことにより形成され得る。
　２．分析装置
　図８は、流路デバイス１００を含む分析装置の構成を示すブロック図である。
　分析装置２００は、流路デバイス１００と、測定制御器７５と、この流路デバイス１００に電気的に接続された処理部（機器）７０と、流路デバイス１００の流体を制御する流動制御機構７６とを主に備える。
　ユーザは、キーボード、マウス、あるいはタッチパネル等により構成されるユーザインターフェース７４を利用して測定制御器７５に情報を入力可能となっている。測定制御器７５は、入力された情報に応じた制御信号を処理部７０に出力したり、処理部７０で測定された後述する電気量等の測定値やその他のデータを取得したりする。また、測定制御器７５は、処理部７０及び流動制御機構７６から出力された情報を、ユーザに提示可能な状態にするために、上位の機器に出力することも可能である。
　測定制御器７５及び処理部７０は、ＰＣまたは専用機等、主にコンピュータにより構成される。測定制御器７５及び処理部７０は、物理的に別体の装置であってもよいし、一体的な装置であってもよい。
　流路デバイス１００は、流路デバイス１００内での流体の流動を制御する流動制御機構７６に主に機械的に接続されている。流動制御機構７６は、ポンプ、圧力タンク、流量計及び圧力計等を含む。例えば、流動制御機構７６は、流路デバイス１００のポートＣ１～Ｃ５に、チューブ及び弁等を介して接続されている。少なくとも流路デバイス１００及び流動制御機構７６により、流体装置が構成される。
　処理部７０は、測定器７１、判定部７２及び作用信号生成部７３を含む。例えば流路デバイス１００の測定電極部２５及び作用電極部２９に電気的に接続されている。処理部７０は、測定電極部２５により得られた測定信号に基づき、作用信号を生成し、これに対応する作用電圧を作用電極部２９に出力する。
　測定器７１は、流路デバイス１００の測定電極部２５に電気的に接続されている。測定器７１は、所定の周波数領域の交流の測定電圧信号を発生することにより、上述したように測定電極部２５にその電圧を印加する。また、測定器７１は、測定電圧信号を測定電極部２５に印加した状態で、粒子が狭窄路Ｋを通過する時の電気量を測定する。例えば、狭窄路Ｋを粒子が通る時に、電極２４及び２４間の抵抗値が変化するので、測定器７１は、これら電極２４間に流れる電流を検出することができる。電気量としては、電流に限られず、電圧、抵抗率、インピーダンス、導電率、コンダクタンス、あるいはこれらの複素数値などがある。
　また測定器７１は、上述のように測定された電流値からその複素インピーダンスを算出する。具体的には、測定器７１は、狭窄路Ｋ中を流れる一個一個の細胞に対して、誘電緩和現象が起こる、交流電圧の周波数範囲（例えば０．１MHzから５０MHz）の多点周波数（３点以上、典型的には１０から２０点程度）にわたり、それらの細胞に依存する、電気的特性として複素誘電率を算出する。
　測定器７１は、得られた電気量から測定データを生成する。例えば、測定器７１は、複素インピーダンスから公知の電気変換式により複素誘電率を算出し、この複素誘電率を含むデータを測定データとして得る。
　複素誘電率に電気的に等価な量として、複素インピーダンス、複素アドミッタンス、複素キャパシタンス、複素コンダクタンスなどがある。これらは上述の公知の単純な電気量変換によって相互に変換可能である。また、複素インピーダンスや複素誘電率の測定には、実数部のみあるいは虚数部のみの測定も含まれる。
　判定部７２は、測定器７１により測定された測定データを取得し、その測定データに基づきその粒子が分取すべき粒子か否か、つまり、２つの分岐路１６及び１７のうち所定の一方の分岐路（本実施形態では分岐路１６）に導くべき粒子か否かを判定する。例えば、判定部７２は、所望の粒子を選別するために任意に予めメモリに設定されたデータの判定条件と、上記測定データとを照合することにより、判定処理を行うことができる。
　作用信号生成部７３は、測定対象とされた粒子が分取すべき粒子（ここでは、分岐路１６へ導くべき粒子）の場合には、作用信号を生成し、そうでない場合には作用信号を生成しない。あるいは、作用信号生成部７３は、測定対象とされた粒子が、分取すべき粒子の場合には作用信号を生成せず、そうでない場合に作用信号を生成してもよい。
　３．流路デバイス及び分析装置の動作
　図９に示すように、作業者は、注入容器部５１上のシール材Ｓ１を剥離して注入容器部５１を開放させ、ピペット６０等の器具で、粒子を含む流体を注入容器部５１に注入する。そして、作業者はこのシール材Ｓ１を再び注入容器部５１上に貼着することによって、注入容器部５１を密閉する。この場合、流体を流路デバイス１００内で圧送する場合に、圧力損失をできるだけ小さくするため、注入容器部５１内に気泡が残らないようにすることが好ましい。したがって、注入容器部５１の容積より、やや多めの試料を含む流体を注入することが好ましい。
　ここで、本実施形態では、フィルム状のフレキシブル性を有するシール材Ｓ１が設けられることにより、作業者は、気泡を注入容器部５１から逃がすようにして、つまり、シール材Ｓ１の曲がりを徐々に解除しながらシール材Ｓ１を貼着することができるので、気泡を除去しやすい。
　注入容器部５１内に流体が注入された後、所定時間、例えば数分間は水溶性のシールである弁Ｓ２が溶けない。したがって、注入容器部５１は、所定時間、流体を保持することができる。図１１Ａ及びＢは、注入容器部５１に試料が含まれた流体が保持された状態を示す。
　図１２Ａ及びＢに示すように、弁Ｓ２が溶けるタイミング、あるいは溶ける前に、流動制御機構７６（図８参照）は、ポートＣ１及び第１の流入路５６を介して、第１の流路１１内への流体の送出を開始する。この流動制御機構７６から送られる流体は、粒子を含まない流体である。この流体は、注入容器部５１に保持された粒子を流体と同じ流体であり、あるいは、両流体がされても粒子には影響のない流体である。第１の流路１１内における流体の流れを太い黒の矢印で図示している。弁Ｓ２が溶けていない状態では、図１２及びＢに示すように、流体は、注入容器部５１に迂回せずに第１の流路１１内を流れ、狭窄路Ｋより流路抵抗が大きい流路である第１の流出路５７を介してポートＣ３から排出されていく。
　弁Ｓ２が溶けると、図１０に示すように、それまで第１の流路１１を流れていた流体は、注入容器流入路１３に分岐し、注入容器部５１内に流入する。その流体の圧力により、注入容器部５１内の粒子を含む流体は、注入容器流出路１５へ流出し、第１の流路１１に合流する。上述したように、注入容器流出路１５及び第１の流路１１の流路抵抗の関係により、注入容器流出路１５から流出した流体が、第１の流路１１を流れる流体と合流して（図６Ａ及びＢ参照）、第１の流路１１内で層流を形成する。これにより、粒子が整列した状態で第１の流路１１内を流れることができる。
　本実施形態では、弁Ｓ２が設けられることにより、機械的に開閉する弁を必要とすることなく、流体を作動させることができる。
　粒子が安定して第１の流路１１内を流れるまで、流動制御機構７６によってポートＣ３につながる弁は開放されており、第１の流出路及びポートＣ３を介して粒子を含む流体は排出される。弁Ｓ２が溶けて粒子が注入容器部５１から流れ出た後、粒子が安定して第１の流路１１内を流れるまでの時間は、数秒程度である。
　粒子が安定して流れているかどうかを確認するために、流路デバイス１００の上部からカメラ等により第１の流路１１内が撮影され、コンピュータによるその画像の解析、または、人間によるその画像の目視による判断が行われてもよい。
　粒子が安定して第１の流路１１内を流れている時、流動制御機構７６により、ポートＣ３につながる弁が閉じられ、第１の流出路からの流体の排出が規制される（図１３Ａ及びＢ参照）。これにより、第１の流路１１を流れる粒子を含む流体は、狭窄路Ｋを介して第２の流路１２に流れ込む。
　図１３Ａ及びＢに示すように、第１の流出路からの流体の排出が規制されるタイミングで、またはそれより後に、流動制御機構７６は、ポートＣ４につながる弁を開き、ポートＣ２から第２の流入路５８を介して第２の流路１２に、粒子を含まない流体を流す。この時、ポートＣ５につながる弁は閉じられたままであるが、流動制御機構７６は、ポートＣ４の弁を開くタイミングでまたはその直後に、ポートＣ５につながる弁も開いてもよい（図１４Ａ及びＢ参照）。
　第２の流路１２を流れる流体を、図１３以降では太い白矢印で示す。この流体は、狭窄路Ｋの下流側で第１の流路１１を流れる流体と合流する。すなわち、狭窄路Ｋ内における粒子を含む流体の流れ方向（ｚ方向）に直交する速度成分（水平方向の速度成分、ここではｘ成分）を含む、第２の流路１２内の流体の流れ（クロスフロー）が形成される。これにより、第２の流路１２以降の流動態様はクロスフローに支配され、第２の流路１２内での粒子の流れを安定させることができる。その結果、狭窄路Ｋを出た粒子は、速やかに狭窄路Ｋを離れ、第２の流路１２を流れていくので、粒子が狭窄路Ｋ付近に舞い戻ることを防止することができる。
　第１の流路１１及び第２の流路１２での流量比は、例えば、１：５～１：１０００の範囲で設定される。
　粒子が狭窄路Ｋを通過する時、上述したように、処理部７０（図８参照）は測定電極部２５の測定電圧信号を用いて、狭窄路Ｋ内の粒子を含む流体の電気量を測定し、その粒子の種類や状態を特定する。ここで、上記したようにクロスフローが形成されることにより、粒子の流れが安定するので、測定電極部２５における一個一個の粒子の測定精度を高めることができる。
　処理部７０は、特定された粒子の種類や状態に応じて、作用電圧信号を生成して出力するか否かを判定する。判定部７２は、その特定した粒子が回収容器部５３に溜めるべき粒子と判定した場合、作用信号生成部７３は作用電圧信号を生成し、これを作用電極部２９（図７及び８参照）に印加する。そうすると、第２の流路１２内の、作用電極部２９が配置される領域では、粒子にｙ方向の成分の力が加えられるような泳動力が粒子に加えられ、分岐路１６に導かれる。判定部７２は、その特定した粒子が、回収容器部５３に溜めるべき粒子ではないと判定した場合、作用電圧信号を生成せず、その粒子は分岐路１７に導かれる。
　もちろん、回収容器部５３に溜めるべき粒子でないと判定された場合に、作用電圧信号を生成して出力することによって粒子が分岐路１７に導かれるように、第２の流路１２の構造や作用電極部２９の構造等が設計されてもよい。
　本出願人は、このような処理部７０及び流路デバイス１００の動作の内容を、過去に出願した特開２０１２－９８０７５号公報や他の出願に詳細に開示している。それらの出願明細書の開示内容は、本技術の開示の範囲内である。
　２つの分岐路１６及び１７での流量比を安定させておくことが望ましい。例えば、ポートＣ４及びＣ５に、例えば流動制御機構７６の一部である圧力タンクがそれぞれ接続される。流動制御機構７６は、これらの圧力タンク間の圧力比を制御することにより、分岐路１６及び１７の流量比の安定性を高めることができる。
　上記のように、分岐路１６に導かれた粒子はポートＣ４を介して流路デバイス１００の外部へ廃棄される。なお、図１３では、回収容器部５３での断面を示しており、分岐路１７及びポートＣ４へつながる流出路（第２の流出路）は描かれていない。実際は、図１３で見て分岐路１６及び１７とが重なり、また、当該第２の流出路と回収容器流入路５４とが重なる。したがって、図１３及び１４をわかりやすくするため、第２の流出路からの流体の流出経路は、その流出経路を回収容器流入路５４からずらして、破線の白矢印で描かれている。
　図１４Ａ及びＢに示すように、分岐路１６に導かれた粒子は、回収容器流入路５４を介して回収容器部５３に流入する。回収容器部５３内では、回収容器流入路５４の出口である、溜め部５３ａの外側の領域が、溜め部５３ａより浅くなっている。回収容器流入路５４の出口直後の流路断面積が、回収容器流入路５４の出口の流路断面積の、数十倍程度となっていることが望ましい。これにより、図１５に示すように、回収容器流入路５４から流出した粒子の速度成分は、回収容器流出路５５へ向かう流体の流れ方向に比べ、重力方向の成分が大きくなり、つまり、ｘ方向への速度が十分に低下するので、粒子は溜め部５３ａに向かって沈降する。このようにして粒子を溜め部５３ａに効率良く貯溜することができる。
　また、回収容器流出路５５が、回収容器流入路５４と対向する位置に配置されているので、回収容器流入路５４から回収容器部５３内へ流入した流体は、回収容器流出路５５に向かって進みやすいので、回収容器流出路５５からスムーズに流出することができる。
　粒子が溜め部５３ａに貯溜され、処理部７０による粒子の分取動作が終了すると、流動制御機構７６による動作が停止され、流路デバイス１００内での流体の流動が停止される。作業者は、図１６に示すように、シール材Ｓ１を容器層５０から剥がし、ピペット６０等の器具を用いて、回収容器部５３の溜め部５３ａに貯溜された、粒子を高濃度で含む流体を取り出すことができる。
　なお、図１４Ａ及びＢで示したような流路デバイス１００の動作中、狭窄路Ｋまたはその付近の流路に粒子が詰まり、流路が閉塞した場合、図１７Ａ及びＢに示すように、流動制御機構７６がポートＣ３を一時的に開放することで、その詰まりを解除することができる。狭窄路Ｋ付近において、上述したような電気的手段、つまり処理部７０が電気量を測定することにより、その粒子の詰まりを検出することができる。粒子が狭窄路Ｋ付近で詰まると、処理部７０は、通常より高い抵抗値を継続して得るので、粒子が詰まったことを検出することができる。
　電気的手段に限られず、カメラによる狭窄路Ｋ付近の撮影、または、光照射による狭窄路Ｋ付近の反射光または散乱光の解析等、光学的手段によっても、粒子の詰まりを検出することができる。
　以上のように、本実施形態に係る流路デバイス１００では、流路層４０が容器層５０に接合され、注入容器部５１及び回収容器部５３が同じ容器層５０に設けられるので、試料を含む流体の注入及び回収が簡単になり、その作業性が向上する。
　また、流動制御機構７６とつながる、入口のポートＣ１、Ｃ２、及び、出口のポートＣ３～Ｃ５が、容器層５０の表面に設けられているので、作業者は、流動制御機構７６と流路デバイス１００とを機械的な接続作業を容易に行うことができる。
　試料を注入または回収する容器は、それぞれ個別に作られ、また、流路を構成するデバイスとは別個に作られることが一般的である。しかしながら、本実施形態に係る流路デバイス１００は、注入容器部５１、流路層４０の流路及び回収容器部５３が一体として構成され、試料の注入から回収まで、この１つの流路デバイス１００で完結される。このことは、試料の注入から回収までの経路において、他人から抽出された試料と共有する配管や容器などの経路がない。したがって、回収した試料の再利用（例えば再培養、生体への再投与など）が可能となり、再生医療分野に貢献できる。
　また、このようにコンタミネーションが起こらないので、これまでのように流路デバイス１００を洗浄、殺菌等する必要がなく、その分の時間及びコストを削減することができる。もちろん、この流路デバイス１００を洗浄、殺菌等して、再利用することもできる。
　エッペンドルフチューブ等に回収する従来のフローサイトメータと比較して、試料の無駄なく、かつ高濃度な状態で試料を回収することができる。
　本実施形態に係るフィルムＰ１～Ｐ５及び容器層５０の基材の材料が、例えば同じポリイミドの材料である場合、各層の接着剤が必要ないので、生体試料を含む流体が流路デバイス１００の流路内を流れたとしても、接着剤に起因するダメージを生体試料に与えることがない。さらに、ポリイミドは耐薬品性が高いので、流体として生理食塩水に限られず、アルコール類、有機溶媒、酸等を用いることもできる。
　接着剤を用いる必要がなく、また、ポリイミドフィルムが用いられるので、耐薬品性及び耐熱性が高くなる。耐熱性が高くなることから、例えば、個々の流路デバイス１００ごとに高圧蒸気滅菌が可能となる。あるいは、耐熱性が高くなることから、反応も含む化学合成、燃料電池等にも、本技術に係る基本的な概念の構造（流路層４０及び容器層５０）を持つ流路デバイスを適用可能である。
　４．その他の実施形態
　本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
　上記実施形態に係る容器層５０では、注入容器部５１が貫通穴として形成され、回収容器部５３が凹部として形成された。しかし、注入容器部５１が凹部であり、回収容器部５３が貫通穴であってもよいし、両者とも凹部であってもよいし、貫通穴であってもよい。
　上記実施形態では、容器層５０は成形により形成されたが、流路層４０のようにフィルムの積層によって形成されてもよい。
　上記実施形態では、生体試料として細胞を例に挙げたが、ＤＮＡ、たんぱく等であってもよい。また、試料は、生体試料に限られず、他の物質や材料であってもよい。
　上記実施形態に係る流路デバイス１００は、測定電極部２５を備え、狭窄路Ｋでの粒子を含む流体の電気量を測定する、といった電気的測定を行う分析装置２００に用いられた。しかし、分析装置は、それを光学的に分析する装置であってもよい。この場合、分析装置は、流路デバイスの所定位置を通る試料に光（例えばレーザ光）を照射する光照射部と、それにより試料から発せられる蛍光及び散乱光のうち少なくとも一方を検出する検出部とを備えていればよい。本出願人は、現在、本技術が適用可能な光学スペクトル型セルアナライザを製造及び販売している。
　以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。
　本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）試料を含む流体が注入される注入容器部と、前記流体を回収する回収容器部とを有する容器層と、
　前記注入容器部及び前記回収容器部に接続された流路を有し、前記容器層に接合された流路層と
　を具備する流路デバイス。
（２）（１）に記載の流路デバイスであって、
　前記注入容器部は、前記流路層の表面を底部として前記容器層に設けられた貫通穴により形成され、または、前記容器層に設けられた凹部を含む
　流路デバイス。
（３）（１）に記載の流路デバイスであって、
　前記回収容器部は、前記流路層の表面を底部として前記容器層に設けられた貫通穴により形成され、または、前記容器層に設けられた凹部を含む
　流路デバイス。
（４）（３）に記載の流路デバイスであって、
　前記回収容器部は、
　前記貫通穴または前記凹部内に設けられた凹状の溜め部と、
　前記貫通穴または前記凹部内であって前記溜め部の外側の領域に接続された回収容器流入路とを有する
　流路デバイス。
（５）（４）に記載の流路デバイスであって、
　前記流路層の前記流路は、前記回収容器流入路に対向する位置に設けられた、前記流路に接続された回収容器流出路をさらに有する
　流路デバイス。
（６）（１）に記載の流路デバイスであって、
　前記容器層は、前記流路デバイスの外部と前記流路層の前記流路とを連通する、前記試料を含まない流体の第１の流入路を有し、
　前記流路層の前記流路は、前記第１の流入路に接続された第１の流路と、前記第１の流路から分岐して前記注入容器部に接続された、注入容器流入路及び注入容器流出路とを有する
　流路デバイス。
（７）（６）に記載の流路デバイスであって、
　前記注入容器流出路は、前記第１の流路の流路断面積より小さい流路断面積を有し、前記第１の流路の、前記流体の流れ方向に直交する方向の幅の中央位置で、前記第１の流路と接続される
　流路デバイス。
（８）（６）または（７）に記載の流路デバイスであって、
　前記流路層の前記流路は、狭窄路と、前記狭窄路を介して前記第１の流路に接続され、前記回収容器部に接続された第２の流路とを有する
　流路デバイス。
（９）（８）に記載の流路デバイスであって、
　前記容器層は、前記第２の流路に接続された第２の流入路を有する
　流路デバイス。
（１０）（６）から（９）のうちいずれか１つに記載の流路デバイスであって、
　前記容器層は、前記第１の流路と前記流路デバイスの外部とを連通する流出路とを有する
　流路デバイス。
（１１）（８）から（１０）のうちに記載の流路デバイスであって、
　前記流路層の前記第２の流路は、分岐された複数の分岐路を有し、
　前記複数の分岐路のうちの１つが、前記回収容器部に接続される
　流路デバイス。
（１２）（８）から（１１）のうちいずれか１つに記載の流路デバイスであって、
　前記流路層は、前記狭窄路を間に挟むように前記流路内に設けられた電極対を有する
　流路デバイス。
（１３）（１１）または（１２）に記載の流路デバイスであって、
　前記流路層は、前記第２の流路内であって前記狭窄路と前記複数の分岐路との間に、前記試料に泳動力を加える作用電極部を有する
　流路デバイス。
（１４）（１）に記載の流路デバイスであって、
　前記容器層は、前記流路デバイスの外部と前記流路層の前記流路とを連通する、前記試料を含まない流体の第１の流入路及び第２の流入路を有し、
　前記流路層の前記流路は、前記第１の流入路に接続された第１の流路と、前記第２の流入路に接続された第２の流路とを含み、
　前記容器層は、前記第１の流路と前記流路デバイスの外部とを連通する第１の流出路と、前記第２の流路と前記流路デバイスの外部とを連通する第２の流出路とを有する
　流路デバイス。
（１５）（１）から（１４）のうちいずれか１つに記載の流路デバイスであって、
　前記容器層の前記注入容器部及び前記回収容器部上に設けられたフィルム状のシール材をさらに具備する流路デバイス。
（１６）（１）から（１５）のうちいずれか１つに記載の流路デバイスであって、
　前記注入容器部と前記流路層の前記流路との間に設けられた弁をさらに具備する流路デバイス。
（１７）（１６）に記載の流路デバイスであって、
　前記弁は、水溶性のシール材である
　流路デバイス。
（１８）　　試料を含む流体が注入される注入容器部と、前記流体を回収する回収容器部とを有する容器層と、
　　前記注入容器部及び前記回収容器部に接続された流路と、前記流路内の所定位置に設けられた電極部とを有し、前記容器層に接合された流路層と
　を有する流路デバイスと、
　　前記電極部に電圧信号を発生させる信号発生部と、
　　前記試料が前記所定位置を通過する時の前記所定位置での電気量を測定する測定部と
　を有する機器と
　を具備する分析装置。
（１９）　　試料を含む流体が注入される注入容器部と、前記流体を回収する回収容器部とを有する容器層と、
　　前記注入容器部及び前記回収容器部に接続された流路を有し、前記容器層に接合された流路層と
　を有する流路デバイスと、
　　前記流路層の前記流路の所定位置を通る前記試料に光を照射することが可能な光照射部と、
　　前記光の照射による前記試料から発せられる蛍光及び散乱光のうち少なくとも一方を検出する検出部と
　を有する機器と
　を具備する分析装置。
（２０）試料を含む流体が注入される注入容器部と、前記流体を回収する回収容器部とを有する容器層と、
　　前記注入容器部及び前記回収容器部に接続された流路と、前記流路の入口と、前記流路の出口とを有し、前記容器層に接合された流路層と
　を有する流路デバイスと、
　前記流路の入口及び出口にそれぞれ接続され、前記流路内に流れる前記流体の流れを制御する流動制御機構と
　を具備する流体装置。
（２１）（２０）に記載の流体装置であって、
　前記容器層は、前記流路デバイスの外部と前記流路層の前記流路とを連通する、前記試料を含まない流体の第１の流入路及び第２の流入路を有し、
　前記流路層の前記流路は、前記第１の流入路に接続された第１の流路と、前記第２の流入路に接続された第２の流路とを含み、
　前記容器層は、前記第１の流路と前記流路デバイスの外部とを連通する第１の流出路と、前記第２の流路と前記流路デバイスの外部とを連通する第２の流出路とを有する
　流体装置。
　Ｓ１…シール材
　Ｓ２…弁
　Ｐ１～Ｐ５…フィルム
　１１…第１の流路
　１２…第２の流路
　１３…注入容器流入路
　１５…注入容器流出路
　１６、１７…分岐路
　２５…測定電極部
　２９…作用電極部
　４０…流路層
　５０…容器層
　５１…注入容器部
　５３…回収容器部
　５３ａ…溜め部
　５４…回収容器流入路
　５５…回収容器流出路
　５６…第１の流入路
　５７…第１の流出路
　５８…第２の流入路
　５９…流出路（第２の流出路）
　７０…処理部
　７６…流動制御機構
　１００…流路デバイス
　２００…分析装置

Claims (21)

  1. 　試料を含む流体が注入される注入容器部と、前記流体を回収する回収容器部とを有する容器層と、
    　前記注入容器部及び前記回収容器部に接続された流路を有し、前記容器層に接合された流路層と
    　を具備する流路デバイス。
  2. 　請求項１に記載の流路デバイスであって、
    　前記注入容器部は、前記流路層の表面を底部として前記容器層に設けられた貫通穴により形成され、または、前記容器層に設けられた凹部を含む
    　流路デバイス。
  3. 　請求項１に記載の流路デバイスであって、
    　前記回収容器部は、前記流路層の表面を底部として前記容器層に設けられた貫通穴により形成され、または、前記容器層に設けられた凹部を含む
    　流路デバイス。
  4. 　請求項３に記載の流路デバイスであって、
    　前記回収容器部は、
    　前記貫通穴または前記凹部内に設けられた凹状の溜め部と、
    　前記貫通穴または前記凹部内であって前記溜め部の外側の領域に接続された回収容器流入路とを有する
    　流路デバイス。
  5. 　請求項４に記載の流路デバイスであって、
    　前記流路層の前記流路は、前記回収容器流入路に対向する位置に設けられた、前記流路に接続された回収容器流出路をさらに有する
    　流路デバイス。
  6. 　請求項１に記載の流路デバイスであって、
    　前記容器層は、前記流路デバイスの外部と前記流路層の前記流路とを連通する、前記試料を含まない流体の第１の流入路を有し、
    　前記流路層の前記流路は、前記第１の流入路に接続された第１の流路と、前記第１の流路から分岐して前記注入容器部に接続された、注入容器流入路及び注入容器流出路とを有する
    　流路デバイス。
  7. 　請求項６に記載の流路デバイスであって、
    　前記注入容器流出路は、前記第１の流路の流路断面積より小さい流路断面積を有し、前記第１の流路の、前記流体の流れ方向に直交する方向の幅の中央位置で、前記第１の流路と接続される
    　流路デバイス。
  8. 　請求項６に記載の流路デバイスであって、
    　前記流路層の前記流路は、狭窄路と、前記狭窄路を介して前記第１の流路に接続され、前記回収容器部に接続された第２の流路とを有する
    　流路デバイス。
  9. 　請求項８に記載の流路デバイスであって、
    　前記容器層は、前記第２の流路に接続された第２の流入路を有する
    　流路デバイス。
  10. 　請求項６に記載の流路デバイスであって、
    　前記容器層は、前記第１の流路と前記流路デバイスの外部とを連通する流出路とを有する
    　流路デバイス。
  11. 　請求項８に記載の流路デバイスであって、
    　前記流路層の前記第２の流路は、分岐された複数の分岐路を有し、
    　前記複数の分岐路のうちの１つが、前記回収容器部に接続される
    　流路デバイス。
  12. 　請求項８に記載の流路デバイスであって、
    　前記流路層は、前記狭窄路を間に挟むように前記流路内に設けられた電極対を有する
    　流路デバイス。
  13. 　請求項１１に記載の流路デバイスであって、
    　前記流路層は、前記第２の流路内であって前記狭窄路と前記複数の分岐路との間に、前記試料に泳動力を加える作用電極部を有する
    　流路デバイス。
  14. 　請求項１に記載の流路デバイスであって、
    　前記容器層は、前記流路デバイスの外部と前記流路層の前記流路とを連通する、前記試料を含まない流体の第１の流入路及び第２の流入路を有し、
    　前記流路層の前記流路は、前記第１の流入路に接続された第１の流路と、前記第２の流入路に接続された第２の流路とを含み、
    　前記容器層は、前記第１の流路と前記流路デバイスの外部とを連通する第１の流出路と、前記第２の流路と前記流路デバイスの外部とを連通する第２の流出路とを有する
    　流路デバイス。
  15. 　請求項１に記載の流路デバイスであって、
    　前記容器層の前記注入容器部及び前記回収容器部上に設けられたフィルム状のシール材をさらに具備する流路デバイス。
  16. 　請求項１に記載の流路デバイスであって、
    　前記注入容器部と前記流路層の前記流路との間に設けられた弁をさらに具備する流路デバイス。
  17. 　請求項１６に記載の流路デバイスであって、
    　前記弁は、水溶性のシール材である
    　流路デバイス。
  18. 　　試料を含む流体が注入される注入容器部と、前記流体を回収する回収容器部とを有する容器層と、
    　　前記注入容器部及び前記回収容器部に接続された流路と、前記流路内の所定位置に設けられた電極部とを有し、前記容器層に接合された流路層と
    　を有する流路デバイスと、
    　　前記電極部に電圧信号を発生させる信号発生部と、
    　　前記試料が前記所定位置を通過する時の前記所定位置での電気量を測定する測定部と
    　を有する機器と
    　を具備する分析装置。
  19. 　　試料を含む流体が注入される注入容器部と、前記流体を回収する回収容器部とを有する容器層と、
    　　前記注入容器部及び前記回収容器部に接続された流路を有し、前記容器層に接合された流路層と
    　を有する流路デバイスと、
    　前記流路層の前記流路の所定位置を通る前記試料に光を照射することが可能な光照射部と、
    　前記光の照射による前記試料から発せられる蛍光及び散乱光のうち少なくとも一方を検出する検出部と
    　を具備する分析装置。
  20. 　　試料を含む流体が注入される注入容器部と、前記流体を回収する回収容器部とを有する容器層と、
    　　前記注入容器部及び前記回収容器部に接続された流路と、前記流路の入口と、前記流路の出口とを有し、前記容器層に接合された流路層と
    　を有する流路デバイスと、
    　前記流路の入口及び出口にそれぞれ接続され、前記流路内に流れる前記流体の流れを制御する流動制御機構と
    　を具備する流体装置。
  21. 　請求項２０に記載の流体装置であって、
    　前記容器層は、前記流路デバイスの外部と前記流路層の前記流路とを連通する、前記試料を含まない流体の第１の流入路及び第２の流入路を有し、
    　前記流路層の前記流路は、前記第１の流入路に接続された第１の流路と、前記第２の流入路に接続された第２の流路とを含み、
    　前記容器層は、前記第１の流路と前記流路デバイスの外部とを連通する第１の流出路と、前記第２の流路と前記流路デバイスの外部とを連通する第２の流出路とを有する
    　流体装置。
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