WO2018179841A1 - Microparticle trapping device, microparticle trapping system, and microparticle trapping method - Google Patents

Microparticle trapping device, microparticle trapping system, and microparticle trapping method Download PDF

Info

Publication number
WO2018179841A1
WO2018179841A1 PCT/JP2018/003822 JP2018003822W WO2018179841A1 WO 2018179841 A1 WO2018179841 A1 WO 2018179841A1 JP 2018003822 W JP2018003822 W JP 2018003822W WO 2018179841 A1 WO2018179841 A1 WO 2018179841A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shape
flow path
flow
particles
wall surface
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/003822
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
健介 小嶋
渡辺 俊夫
Original Assignee
ソニー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ソニー株式会社 filed Critical ソニー株式会社
Publication of WO2018179841A1 publication Critical patent/WO2018179841A1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D35/00Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
    • B01D35/02Filters adapted for location in special places, e.g. pipe-lines, pumps, stop-cocks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B1/00Devices without movable or flexible elements, e.g. microcapillary devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/04Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N37/00Details not covered by any other group of this subclass

Abstract

The present technique provides a microparticle trapping device that improves on the efficiency of trapping microparticles passing along the middle of a flow path. To this end, the present technique provides a microparticle trapping device which is provided with: a flow path through which microparticles flow; recesses formed on the inner wall surface of the flow path; and a drawing path for drawing in the microparticles. The recesses and the drawing path communicate with each other. A structure for directing the flow of microparticles toward the inner wall surface is formed on the inner wall surface.

Description

微粒子捕捉装置、微粒子捕捉システムおよび微粒子捕捉方法Fine particle capturing apparatus, fine particle capturing system, and fine particle capturing method
 本発明は、微粒子捕捉装置、微粒子捕捉システムおよび微粒子捕捉方法に関する。 The present invention relates to a fine particle capturing apparatus, a fine particle capturing system, and a fine particle capturing method.
 近年、フローサイトメトリー等に代表される、細胞を分析しセルソーターで選別捕捉する技術が開発されている。捕捉された細胞はその後、解析や培養に供される。 Recently, techniques such as flow cytometry have been developed to analyze cells and select and capture them with a cell sorter. The captured cells are then subjected to analysis and culture.
 ここで、細胞は生体を構成する最小の機能単位であり、形態学的に同一に見える細胞でも実は均一なものはなくゲノムや発現タンパク質、糖鎖・脂質や種々の代謝物の量、種類、修飾様式なども含めて分子レベルで判別すると、個々の細胞間で大きく異なると考えられている。また、1細胞レベルで多種多様な生体分子群が担う分子情報を、網羅的かつ定量的に解析することは、細胞集団の平均値としてしか分子レベルでの細胞特性を評価できていない現状を大きく打破する生命科学の研究に対する新しいアプローチである。 Here, cells are the smallest functional units that make up living organisms, and even cells that look morphologically identical are not actually uniform, but the amount and type of genomes, expressed proteins, sugar chains / lipids and various metabolites, It is considered that there is a great difference between individual cells when discriminating at the molecular level including the modification mode. In addition, comprehensive and quantitative analysis of molecular information carried by a diverse group of biomolecules at the level of one cell greatly increases the current state in which cell characteristics at the molecular level can only be evaluated as the average value of a cell population. It is a new approach to life science research that breaks down.
 最近の1細胞研究成果によれば、同一細胞由来のモノクローナルなコロニーでも、確率論的変動(stochastic fluctuation)による異種性(heterogeneity)が細胞間に生じ、コロニー形成時に所望する形質が劣化してエリート細胞が埋没することが指摘されている。一方で、製薬会社などで実際に生物製剤の生産に使用されている細胞は、長い時間と莫大なコストをかけて1コロニー育種されている。このような育種により、膨大な数の細胞ライブラリーから、増殖前に最も好ましい形質を示す細胞を1細胞単位で単離することができれば高生産性と高安定性を両立できあらゆる労力の短縮につながる。 According to recent one-cell research results, even in a monoclonal colony derived from the same cell, heterogeneity due to stochastic fluctuation occurs between the cells, and the desired trait deteriorates during colony formation, resulting in elite It has been pointed out that cells are buried. On the other hand, a cell that is actually used in the production of a biologic by a pharmaceutical company or the like has been bred for one colony over a long time and enormous cost. By such breeding, it is possible to achieve both high productivity and high stability and reduce all labor if cells that show the most favorable traits before proliferation can be isolated from a huge number of cell libraries in units of one cell. Connected.
 このため、最前線の研究現場では技術領域のトレンドとして10^5オーダーのマイクロチャンバーに1細胞単位で単離でき、セルアレイに任意の培養条件で並列処理を行い、目的細胞を抽出することが可能な全自動1細胞単離解析装置が嘱望されている。 For this reason, at the forefront of the research field, as a trend in the technical field, it can be isolated in a single cell unit in a microchamber of the order of 10 ^ 5, and it is possible to extract target cells by parallel processing in a cell array under any culture conditions Such a fully automatic single cell isolation analyzer is desired.
 ただし、単一細胞単離のためには、一般的にセルソーターの使用が想定されるが、細胞に対する化学的・物理的ストレスが高く、また陽性頻度0.1%未満の細胞に対しては分離困難である。一方、細胞に対する化学的・物理的ストレスを軽減させた状態で大量の細胞を高密度に捕獲単離するにはホールアレイ型の装置が主流である。しかしながら並列処理や観察など多くの機能をホールアレイのマイクロチャンバーに追加するには構造的に難しく、逐次ワークフローの進行具合のチェックが必要となる。そのほかに細胞を捕捉する方法として2次元平面にチャンバーを結合させてワークフロー処理を行うFluidigm社のC1のようなIFCタイプの1細胞プレップ装置が主流となっている。 However, for the isolation of single cells, it is generally assumed that a cell sorter is used, but it is difficult to separate cells with high chemical and physical stress on cells and positive frequency of less than 0.1%. is there. On the other hand, in order to capture and isolate a large number of cells with high density while reducing chemical and physical stress on the cells, a hole array type apparatus is the mainstream. However, it is structurally difficult to add many functions such as parallel processing and observation to the micro chamber of the hole array, and it is necessary to check the progress of the sequential workflow. In addition, IFC-type 1-cell prep devices such as Fluidigm C1, which perform workflow processing by combining chambers in a two-dimensional plane, are the mainstream.
 このような細胞を捕捉する方法として、例えば、特許文献1に記載の技術が開発されている。特許文献1には、細胞含有サンプルが流れる流路に、細胞が入る大きさのウエルが刻まれており、そのウエルにスリットを設けることで細胞またはビーズが吸引される構造が開示されている(図23、図25等)。 For example, a technique described in Patent Document 1 has been developed as a method for capturing such cells. Patent Document 1 discloses a structure in which a well having a size into which a cell enters is engraved in a flow path in which a cell-containing sample flows, and a cell or bead is sucked by providing a slit in the well ( FIG. 23, FIG. 25, etc.).
米国特許出願公開第2013/0078163号明細書US Patent Application Publication No. 2013/0078163
 しかしながら、特許文献1の流路の構造では、マイクロ流路内の液流は層流となっており常に流路中央の流速が流路側面付近より早いため、主流路を流れる細胞またはビーズなどの粒子が流路の中央付近をルートにすると勢いよく通過してしまい、スリットが配置された側壁のマイクロウエル付近まで細胞またはビーズが到達しないおそれがある。 However, in the flow channel structure of Patent Document 1, the liquid flow in the micro flow channel is a laminar flow, and the flow rate at the center of the flow channel is always faster than the vicinity of the side surface of the flow channel. When particles are routed around the center of the flow path, they pass through vigorously, and there is a possibility that the cells or beads do not reach the vicinity of the microwell on the side wall where the slit is arranged.
 そこで、本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、流路中央を通過する微粒子の捕捉効率を向上させた微粒子捕捉装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present technology has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a particulate trapping device that improves the trapping efficiency of particulates that pass through the center of a flow path.
 上記課題を解決するため、本技術の一例である微粒子捕捉装置は、微粒子を流す流路と、流路の内壁面に形成された凹部と、微粒子を引き込む引込用通路と、を備え、凹部と引込用通路とは、連通され、内壁面には、微粒子の流れを内壁面方向に誘導させる構造体が形成されている。また、本技術の一例である微粒子捕捉装置の構造体は、突起部を有することができる。 In order to solve the above-mentioned problem, a particulate trapping apparatus as an example of the present technology includes a flow path for flowing fine particles, a recess formed in an inner wall surface of the flow path, and a drawing passage for drawing the fine particles, The lead-in passage is communicated, and a structure for guiding the flow of fine particles in the direction of the inner wall surface is formed on the inner wall surface. Moreover, the structure of the particulate trapping apparatus that is an example of the present technology can have a protrusion.
 また、本技術の一例である微粒子捕捉システムは、基材上に微粒子を流す流路と、流路の内壁面に形成された凹部と、微粒子を引き込む引込用通路と、を備え、凹部と引込用通路とは、連通され、内壁面には、微粒子の流れを内壁面方向に誘導させる構造体が形成された微粒子捕捉部と、微粒子捕捉部と連結された送液部とを含むことができる。 In addition, a particulate trapping system that is an example of the present technology includes a channel for flowing particulates on a substrate, a recess formed on the inner wall surface of the channel, and a passage for drawing in the particulates. The passage for communication can include a fine particle trapping portion in which a structure for guiding the flow of fine particles in the direction of the inner wall surface is formed on the inner wall surface, and a liquid feeding portion connected to the fine particle trapping portion. .
 また、本技術の一例である微粒子捕捉方法は、基材上に微粒子を流す流路と、流路の内壁面に形成された凹部と、微粒子を引き込む引込用通路と、を備え、凹部と引込用通路とは、連通され、内壁面には、微粒子の流れを内壁面方向に誘導させる構造体が形成された微粒子捕捉装置に、捕捉目的の粒子を含む試料を供給し該試料を送液しながら、凹部から引き込み用通路を介して外部へと吸引し、捕捉目的の粒子を捕捉することができる。 In addition, the fine particle capturing method as an example of the present technology includes a flow path for flowing the fine particles on the base material, a recess formed on the inner wall surface of the flow path, and a drawing passage for drawing the fine particles. The sample passage containing the particles to be trapped is supplied to a fine particle capturing device in which a structure for guiding the flow of fine particles in the direction of the inner wall surface is formed on the inner wall surface, and the sample is sent to the inner passage. However, the particles to be captured can be captured from the recess through the drawing-in passage to the outside.
 本技術によれば、流路中央を通過する微粒子の捕捉効率を向上させた微粒子捕捉装置を提供することができる。なお、本技術の効果は、必ずしも上記の効果に限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。 According to the present technology, it is possible to provide a particle capturing apparatus that improves the efficiency of capturing particles passing through the center of the flow path. Note that the effects of the present technology are not necessarily limited to the above effects, and may be any of the effects described in the present disclosure.
本技術の微粒子捕捉装置の横断面図である。It is a cross-sectional view of the particulate trapping device of the present technology. 本技術の微粒子捕捉装置の山部、谷部、凹部、引き込み用通路を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the peak part, trough part, recessed part, passage for drawing-in of the particulate trap of this technique. 本技術の微粒子捕捉装置におけるサンプルの流れと粒子の捕捉の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode of the sample flow and particle | grain capture | acquisition in the microparticles | fine-particles capture apparatus of this technique. 本技術の微粒子捕捉装置のサイズの一例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing an example of the size of the particulate trapping device of the present technology. Aは本技術の微粒子捕捉装置の一例を示す模式図であり、Bは本技術の微粒子捕捉装置の部分拡大図である。A is a schematic diagram showing an example of the particulate trapping device of the present technology, and B is a partially enlarged view of the particulate trapping device of the present technology. 本技術の微粒子捕捉装置の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of particulate collection device of this art. 本技術の微粒子捕捉装置を用いた実験構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the experimental structure using the microparticles | fine-particles capture apparatus of this technique. 本技術の微粒子捕捉装置の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of particulate collection device of this art. 本技術の微粒子捕捉装置の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of particulate collection device of this art. 本技術の微粒子捕捉装置の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of particulate collection device of this art. 本技術の微粒子捕捉装置の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of particulate collection device of this art. 本技術の微粒子捕捉装置の流路の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of a channel of a particulate trap of this art. 本技術の微粒子捕捉装置の流路の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of a channel of a particulate trap of this art. 本技術の微粒子捕捉装置の流路の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of a channel of a particulate trap of this art. 本技術の微粒子捕捉装置の流路の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of a channel of a particulate trap of this art. 本技術の微粒子捕捉装置の流路の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of a channel of a particulate trap of this art. 本技術の微粒子捕捉装置の流路の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of a channel of a particulate trap of this art. 本技術の微粒子捕捉装置の流路の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of a channel of a particulate trap of this art. 本技術の微粒子捕捉装置の流路の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of a channel of a particulate trap of this art. 本技術の微粒子捕捉装置内を流れる微粒子と流速との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the microparticles | fine-particles which flow through the inside of the microparticles | fine-particles capture device of this technique, and the flow velocity. 本技術の微粒子捕捉装置内を流れる微粒子と流速との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the microparticles | fine-particles which flow through the inside of the microparticles | fine-particles capture device of this technique, and the flow velocity. 本技術の微粒子捕捉装置の流路形状と粒子の捕捉数との関係を示す表である。It is a table | surface which shows the relationship between the flow-path shape of the fine particle capture device of this technique, and the number of capture | acquisition of particles. 本技術の微粒子捕捉装置の流路形状と粒子の捕捉数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the flow-path shape and particle | grain capture | acquisition number of the microparticles | fine-particles capture apparatus of this technique. 本技術の微粒子捕捉装置の流路の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of a channel of a particulate trap of this art. 本技術の微粒子捕捉装置内を流れる微粒子と流速との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the microparticles | fine-particles which flow through the inside of the microparticles | fine-particles capture device of this technique, and the flow velocity. 本技術の微粒子捕捉装置の流路の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of a channel of a particulate trap of this art. 本技術の微粒子捕捉装置内を流れる微粒子と流速との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the microparticles | fine-particles which flow through the inside of the microparticles | fine-particles capture device of this technique, and the flow velocity. 本技術の微粒子捕捉装置の流路の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of a channel of a particulate trap of this art. 本技術の微粒子捕捉装置内を流れる微粒子と流速との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the microparticles | fine-particles which flow through the inside of the microparticles | fine-particles capture device of this technique, and the flow velocity. 本技術の微粒子捕捉装置の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of particulate collection device of this art. 本技術の微粒子捕捉システムの一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of particulate collection system of this art. 本技術の微粒子捕捉装置の流路形状の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of the channel shape of the particulate trap of this art.
 以下、本技術を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。また、本技術は、下記の各実施形態及びその変形例のいずれかを互いに組み合わせることもできる。 Hereinafter, preferred embodiments for implementing the present technology will be described. In addition, embodiment described below shows typical embodiment of this technique, and, thereby, the range of this technique is not interpreted narrowly. In addition, in the present technology, any of the following embodiments and modifications thereof can be combined with each other.
 なお、説明は以下の順序で行う。
1.微粒子捕捉装置
2.実施形態
(1)実施形態1
(2)実施形態2
(3)実施形態3
(4)実施形態4
(5)実施形態5
(6)実施形態6
(7)実施形態7
(8)実施形態8
(9)実施形態9
2.微粒子捕捉システム
3.微粒子捕捉方法
4.微粒子捕捉装置の流路形状
The description will be given in the following order.
1. 1. Particle capturing device Embodiment (1) Embodiment 1
(2) Embodiment 2
(3) Embodiment 3
(4) Embodiment 4
(5) Embodiment 5
(6) Embodiment 6
(7) Embodiment 7
(8) Embodiment 8
(9) Embodiment 9
2. 2. Particle capture system Particulate capture method4. Flow path shape of particle trap
<1.微粒子捕捉装置>
[微粒子捕捉装置の構成例]
 本技術の微粒子捕捉装置が捕捉対象とする粒子の種類は、特に限定されない。例えば、細胞、ビーズ、半導体チップ、半導体の接続部の端子としてのマイクロバンプ、及びビーズ型太陽電池等が挙げられる。また、粒子の大きさ、形状等も特に限定されない。
<1. Fine particle capture device>
[Configuration example of particulate trap]
The type of particles to be captured by the particulate capturing device of the present technology is not particularly limited. For example, a cell, a bead, a semiconductor chip, a micro bump as a terminal of a semiconductor connection portion, a bead type solar cell, and the like can be given. Further, the size and shape of the particles are not particularly limited.
 本技術の微粒子捕捉装置を適用できる技術分野として、例えば、ハイブリッドバイオ・無機マテリアル、ナノハイブリッド環境センサー、環境センサー:センサアレイ形成技術、太陽電池のための集光材料、高密度実装モジュールのためのチップ状部品の自己組織的配置、発光デバイスの光取り出し効率向上等に必要なサブ波長(サブμm)サイズの周期的な凹凸構造の、自己組織化パターンをテンプレートにした形成技術、有機光スイッチングデバイスのための非線形有機色素の光ポーリングによる疑似位相整合構造の形成、量子ドットメモリーのための金属ないし半導体ナノ粒子の自己組織化、及びナノクリスタルメモリのための高分子自己組織化材料等が挙げられる。 For example, hybrid bio / inorganic materials, nano-hybrid environmental sensors, environmental sensors: sensor array formation technology, concentrating materials for solar cells, and high-density mounting modules. Forming technology using self-organized pattern as a template, organic light switching device with periodic uneven structure of sub-wavelength (sub-μm) size necessary for self-organizing arrangement of chip-shaped parts, improving light extraction efficiency of light-emitting device, etc. Formation of quasi-phase-matching structure by optical poling of non-linear organic dyes for self-assembly, self-assembly of metal or semiconductor nanoparticles for quantum dot memory, and polymer self-assembly material for nanocrystal memory .
 以下、図1及び図2を参照しながら説明する。本技術の微粒子捕捉装置10は、基材11に流路12を備える。基材11は特に限定されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、フッ素樹脂、ポリブチレンテレフタレート、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリジメチルシロキサン等の樹脂、ガラス、金属等で形成される。流路12は、捕捉対象の粒子の大きさ、形状、種類、あるいは流路を流れるサンプルの量、粘度等で、流路の幅や高さを決定することができる。 Hereinafter, description will be made with reference to FIG. 1 and FIG. The fine particle capturing apparatus 10 of the present technology includes a flow path 12 in a base material 11. The substrate 11 is not particularly limited, and polyethylene, polypropylene, vinyl chloride resin, polystyrene, polyethylene terephthalate, acrylic resin, polycarbonate, fluororesin, polybutylene terephthalate, phenol resin, melamine resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, polydimethyl It is formed of a resin such as siloxane, glass, metal or the like. The flow channel 12 can determine the width and height of the flow channel based on the size, shape, and type of particles to be captured, the amount of sample flowing through the flow channel, the viscosity, and the like.
 流路12の上には、山部13と谷部14を持つ波形構造を有し、山部13の頂部15には、凹部16が形成される。凹部16に、サンプル中の粒子が捕捉される。また、流路12は、波形構造の対面に天面19を有する。流路12内の底面を波形構造にすることにより、波型頂部の凹部に捕捉された細胞に他の細胞が接着することを防ぐことができるので、細胞が堆積していくことを防ぐことができる。 On the flow path 12, it has a corrugated structure having a peak portion 13 and a valley portion 14, and a concave portion 16 is formed on the top portion 15 of the peak portion 13. Particles in the sample are captured in the recess 16. The flow path 12 has a top surface 19 on the opposite side of the corrugated structure. By making the bottom surface in the flow channel 12 into a corrugated structure, it is possible to prevent other cells from adhering to the cells trapped in the concave portions at the tops of the corrugations, thus preventing cells from accumulating. it can.
 また、図3に示したように、流路12内では、サンプルの液流が層流となっており、常に流路12の中央の流速が流路側面付近より早いという特性がある(図3左上の4本の矢印)。そのため、波形構造の波形頂部15に凹部16を設けることで頂部15の流速が早くなる。よって、頂部15に凹部16を設けたことにより、粒子が凹部16に2個以上入ろうとするダブレットを防ぐことができる(点線の丸)。つまり、ダブレットになろうとして2個目の細胞およびビーズが付着しても流速が早いため、中央層流に流されて2個目以降が入りにくくなると考えられる。例えば、液流の全体の流速に比べて、中央層流は約20%も速くなる。 Further, as shown in FIG. 3, the liquid flow of the sample is a laminar flow in the flow channel 12, and there is a characteristic that the flow velocity at the center of the flow channel 12 is always faster than the vicinity of the side surface of the flow channel (FIG. 3). 4 arrows at the top left). Therefore, the flow velocity of the top portion 15 is increased by providing the concave portion 16 in the corrugated top portion 15 of the corrugated structure. Therefore, by providing the concave portion 16 in the top portion 15, it is possible to prevent doublets in which two or more particles try to enter the concave portion 16 (dotted circle). In other words, even if the second cell and beads adhere to the doublet, the flow rate is fast, so it is thought that the second and subsequent cells are less likely to enter the central laminar flow. For example, the central laminar flow is about 20% faster than the overall flow rate of the liquid flow.
 凹部16は、更に引き込み用通路17を有する。サンプルが液の流れ方向に進み、バルブ(図示せず)が開放されて下流に進むと、凹部16と外部(下流側の流路)18を連通する引き込み用通路17の存在により、流路12側から外部18の方向へ陽圧による引き込みの力が生ずる。流路12内部と外部の圧力差によって、凹部16に粒子が入りやすくなる。なお、外部18は、下流側の流路12であり、流路12と一連になっている。 The recess 16 further has a retracting passage 17. When the sample proceeds in the liquid flow direction and a valve (not shown) is opened and proceeds downstream, the flow path 12 is formed by the presence of the drawing-in path 17 that communicates the recess 16 and the outside (downstream flow path) 18. A pulling force is generated by positive pressure from the side toward the outside 18. Due to the pressure difference between the inside and outside of the flow path 12, the particles easily enter the recess 16. The external 18 is a downstream flow path 12 and is in a series with the flow path 12.
 なお、バルブの設置はこれに限定されるものではない。例えば、凹部16が連なる流路12の上流に、サンプル液を流すためのバルブを設置し、下流に、サンプル液を吸引するためのバルブを設置することもできる。 Note that the valve installation is not limited to this. For example, a valve for flowing the sample liquid may be installed upstream of the flow path 12 where the recesses 16 are connected, and a valve for sucking the sample liquid may be installed downstream.
 凹部16の形状は、捕捉対象の粒子の形状等にあわせて決定することができる。凹部16の形状は、例えば円柱型、円錐台型、逆円錐台型、楕円柱型、楕円台型、逆楕円錐台型、テーパー状、逆テーパー状、3角形柱以上の多角形柱等が挙げられる。 The shape of the recess 16 can be determined in accordance with the shape of the particles to be captured. The shape of the concave portion 16 is, for example, a cylindrical shape, a truncated cone shape, an inverted truncated cone shape, an elliptical column shape, an elliptical truncated cone shape, an inverted elliptical truncated cone shape, a tapered shape, an inverted tapered shape, a polygonal column having a triangular shape or more. Can be mentioned.
 また、凹部16の深さは、捕捉目的の粒子の粒径以下にすることが好ましい。そのような深さであると、凹部16への粒子のダブレットや、捕捉された粒子に他の粒子が堆積することを防ぐことができる。 Further, it is preferable that the depth of the concave portion 16 is equal to or smaller than the particle size of the particles to be captured. With such a depth, it is possible to prevent doublets of particles in the recesses 16 and other particles from accumulating on the captured particles.
 ここで、粒子の「粒径」とは、微粒子の長軸径と短軸径の平均値をいう。具体的には、微粒子であれば、顕微鏡を用い、画像処理ソフト等により任意の微粒子を相当数(例えば100個)測定し、個数平均を求めることにより、粒径を算出することができる。 Here, the “particle size” of the particles refers to the average value of the major axis diameter and minor axis diameter of the fine particles. Specifically, in the case of fine particles, the particle diameter can be calculated by measuring a considerable number (for example, 100) of arbitrary fine particles using image processing software or the like using a microscope and obtaining the number average.
 例えば、凹部16の深さは、捕捉目的の粒子の粒径との比で好ましくは2以下、より好ましくは1以下、とすることができる。 For example, the depth of the recess 16 can be preferably 2 or less, more preferably 1 or less, as a ratio to the particle size of the particles to be captured.
 あるいは、凹部16の深さは、凹部16の開口部における内接円の直径との比で好ましくは2以下、より好ましくは1以下、とすることができる。 Alternatively, the depth of the recess 16 can be preferably 2 or less, more preferably 1 or less, as a ratio to the diameter of the inscribed circle in the opening of the recess 16.
 更には、凹部16の深さは、谷部14から山部13への高さとの比で好ましくは1以下、より好ましくは0.8以下、とすることができる。 Furthermore, the depth of the concave portion 16 is preferably 1 or less, more preferably 0.8 or less, in a ratio with the height from the valley portion 14 to the mountain portion 13.
 また、凹部16の立体的形状が、例えば円柱型や円錐台型、逆円錐台型、テーパー状、逆テーパー状のような、開口部が円形の場合、凹部16の直径は、捕捉目的の粒子の粒径の1倍以上2倍未満の大きさであることが好ましい。また、凹部16の開口部が3角形以上の多角形の場合、奇数のn角形であれば頂角から底辺への垂線、偶数のn角形であれば対角線を直径とみなすことができる。直径が1倍未満であると、凹部16に単一細胞が入りづらくなり、2倍以上であると、複数の細胞が入ることがある。 In addition, when the three-dimensional shape of the recess 16 is circular, for example, a columnar shape, a truncated cone shape, an inverted truncated cone shape, a tapered shape, or an inverted tapered shape, the diameter of the recessed portion 16 is set to be a particle to be captured. It is preferable that the particle size is 1 time or more and less than 2 times the particle size. Further, in the case where the opening of the recess 16 is a polygon of a triangle or more, if it is an odd-numbered n-gon, the vertical line can be regarded as a perpendicular line, and if it is an even-numbered n-angle, a diagonal line can be regarded as a diameter. If the diameter is less than 1 time, it is difficult for a single cell to enter the recess 16, and if it is 2 times or more, a plurality of cells may enter.
 谷部14から山部13への高さは、捕捉目的の粒子の粒径と同じ又はそれよりも高いことが好ましい。流路12内の液の流速は、中央部に近づくほどに早くなる。このため、山部13と谷部14の高さが粒子の粒径より低い場合、山部13付近でも粒子が受ける流速は遅くなる。山部13付近の流速が遅いと、凹部16に捕獲された粒子に後から流れてきた粒子が接着しやすくなる。流速が遅いことによって後から流れてきた粒子が衝突するエネルギーも少なくなり、捕捉された粒子にどんどん接着していき、粒子が堆積してしまう。 The height from the valley 14 to the peak 13 is preferably the same as or higher than the particle size of the particles to be captured. The flow rate of the liquid in the flow path 12 increases as it approaches the center. For this reason, when the height of the crest 13 and the trough 14 is lower than the particle size of the particles, the flow velocity received by the particles also in the vicinity of the crest 13 is slow. When the flow velocity in the vicinity of the mountain portion 13 is slow, particles that have flowed later easily adhere to the particles captured in the recess 16. Due to the low flow velocity, the energy of the particles that flow after the collision also decreases, and the particles adhere to the trapped particles and accumulate.
 山部13間のピッチは、捕捉目的の粒子の粒径の2倍以上20倍以下の長さにすることができる。具体的には、山部13の頂部15から、谷部14を一つはさみ、隣の山部13の頂部15までの間の距離が、捕捉目的の粒子の粒径の2倍以上20倍以下である。2倍未満であると、谷部14に粒子が入る可能性があり、20倍を超えると山部13の高さによっては、波形構造が平らな構造に近づき、本技術の効果を十分に発揮できないことがある。 The pitch between the peaks 13 can be set to a length that is not less than 2 times and not more than 20 times the particle size of the particles to be captured. Specifically, the distance from the top 15 of the peak 13 to one valley 14 and the top 15 of the adjacent peak 13 is not less than 2 times and not more than 20 times the particle size of the particles to be captured. It is. If it is less than 2 times, particles may enter the valley 14, and if it exceeds 20 times, depending on the height of the peak 13, the corrugated structure approaches a flat structure, and the effect of the present technology is fully exhibited. There are things that cannot be done.
 なお、山部13間のピッチは、より好ましくは捕捉目的の粒子の粒径の5倍以上15倍以下の長さである。この範囲にすることにより、本技術の波形構造により奏される効果が発揮できる。また、本技術の微粒子捕捉装置10が、マイクロオーダーの微小粒子を単一に捕捉するためのものである場合、微細な波形構造や凹部を基材上に形成しなければならず、その際の製造のしやすさも鑑み、上記範囲にすることができる。 It should be noted that the pitch between the peaks 13 is more preferably 5 times to 15 times the particle size of the particles to be captured. By making it into this range, the effect produced by the waveform structure of the present technology can be exhibited. Further, in the case where the fine particle capturing apparatus 10 of the present technology is for capturing a single micro-order microparticle, a fine corrugated structure or a concave portion must be formed on the base material. In view of ease of manufacture, the above range can be adopted.
 なお、山部13の左右のピッチは、同じでもよいし、異なっていてもよい。 Note that the left and right pitches of the mountain portion 13 may be the same or different.
 また、流路12は、底面と天面を平行にし、底面上に波形構造を形成すると、流路12の路幅は、相対的に山部13で小さく、谷部14で大きくすることができる。このような路幅にすることによって、液流の中央層流が早いために、頂部15で滞っている粒子を流すことができる。 Further, when the channel 12 has a bottom surface and a top surface parallel to each other and a corrugated structure is formed on the bottom surface, the channel width of the channel 12 can be relatively small at the peak portion 13 and can be increased at the valley portion 14. . By using such a road width, since the central laminar flow of the liquid flow is fast, particles staying at the top 15 can be flowed.
 以上に述べた、微粒子捕捉装置10の各部のサイズの一例を図4に示す。ここでの微粒子捕捉装置10は、直径10μmの大きさの単一細胞やビーズを捕捉することを想定している。 An example of the size of each part of the fine particle capturing apparatus 10 described above is shown in FIG. Here, it is assumed that the particle capturing apparatus 10 captures a single cell or bead having a diameter of 10 μm.
 図4において、山部13の幅は70μm、山部13の高さは15μm、頂部15の幅は20μm、凹部16の開口部の直径は15μm、凹部16の深さは10μm、引き込み用通路17の長さは35μm、引き込み用通路の幅は3μmである。 In FIG. 4, the width of the peak 13 is 70 μm, the height of the peak 13 is 15 μm, the width of the top 15 is 20 μm, the diameter of the opening of the recess 16 is 15 μm, the depth of the recess 16 is 10 μm, and the drawing passage 17. Has a length of 35 μm and the width of the pull-in passage is 3 μm.
<2.実施形態>
(1)実施形態1
[流路の並列操作]
 図5Aに、実施形態1の微粒子捕捉装置10を示す。図5Bは、微粒子捕捉装置10内の流路12の拡大平面を示す。微粒子捕捉装置10における捕捉対象の粒子は、15μmΦのポリスチレンビーズである。基材は、ポリジメチルシロキサン(PDMS)を材料とし、原盤となる型に入れてPDMS樹脂を成形して作製した流路とマイクロウエルを備えたチップを作製した。作製したチップであるPDMS基板をO:10cc、100W、30secでダイレクトプラズマ(DP)アッシングして表面を親水化させ、大気中でカバーガラスと貼り合せた。
<2. Embodiment>
(1) Embodiment 1
[Parallel operation of flow paths]
FIG. 5A shows the fine particle capturing apparatus 10 of the first embodiment. FIG. 5B shows an enlarged plane of the flow path 12 in the particle capturing apparatus 10. The particles to be captured in the microparticle capturing apparatus 10 are 15 μmφ polystyrene beads. The substrate was made of polydimethylsiloxane (PDMS) as a material, and a chip provided with a flow path and a microwell prepared by molding a PDMS resin in a mold serving as a master. A PDMS substrate as a manufactured chip was subjected to direct plasma (DP) ashing with O 2 : 10 cc, 100 W, 30 sec to make the surface hydrophilic, and bonded to a cover glass in the air.
 上記作製方法で製造された微粒子捕捉装置10は、基材プレートの中央部に流路12が形成されている。流路12には、前述の波形構造及び凹部16が形成され、上側の流路と下側の流路とで2系統の並列操作が可能となっている。基材プレートの左上の入口ポートIN1は流路12につながっており、入口ポートIN1には粒子含有サンプル(トリパンブルー入の細胞培養液)を導入する。同様に、基材プレートの左下の入口ポートIN2も流路12につながっており、入口ポートIN2には水またはD-PBS(-)を導入する。そして、粒子含有サンプルは、流路12を通って基材プレートの右上の出口ポートOUT1に吸引される。また、水またはD-PBS(-)は、流路12を通って基材プレートの右下の出口ポートOUT2に吸引される。図5AおよびBに示すように、微粒子捕捉装置10では、これら2系統の操作を並列に行うことができる。 In the fine particle capturing apparatus 10 manufactured by the above production method, a flow path 12 is formed at the center of the base plate. The channel 12 is formed with the corrugated structure and the recess 16 described above, and two systems can be operated in parallel with the upper channel and the lower channel. An inlet port IN1 at the upper left of the base plate is connected to the flow path 12, and a particle-containing sample (a cell culture solution containing trypan blue) is introduced into the inlet port IN1. Similarly, the lower left inlet port IN2 of the base plate is also connected to the flow path 12, and water or D-PBS (−) is introduced into the inlet port IN2. Then, the particle-containing sample passes through the flow path 12 and is sucked into the upper right outlet port OUT1 of the base plate. Further, water or D-PBS (−) is sucked through the flow path 12 to the lower right outlet port OUT2 of the base plate. As shown in FIGS. 5A and 5B, the particulate trapping apparatus 10 can perform these two systems of operations in parallel.
 なお、粒子含有サンプルと水またはD-PBS(-)とは、これらを導入する力、下流側に流れる力、バイパス等に設置されたバルブの開閉により生じるサンプル液が流れる力、OUT1およびOUT2からサンプル液を吸引する力等のいずれか、又は適宜組み合わせて、流路12内に流すことができる。 The particle-containing sample and water or D-PBS (-) are the force for introducing them, the force flowing downstream, the force for flowing the sample liquid generated by opening and closing a valve installed in the bypass, etc., from OUT1 and OUT2. The sample liquid can be flowed into the flow path 12 by any one of the force for sucking the sample liquid or a combination thereof.
(2)実施形態2
[流路の並列化の例]
 図6に流路を並列に配置した微粒子捕捉装置60を示す。図6の微粒子捕捉装置60は、下層に集合配管の流路を配置することで高集積化が可能な、1,500wellの2層構造で形成されている。図6Aは、5列の流路が配置され、図6Bは流路の左端の構造が見えるように拡大したものである。各流路には、図6Cおよび図6Eの斜視図に示したように、両側(流路の左右内側)にそれぞれ波形構造、凹部及び引き込み用通路が形成されている。
(2) Embodiment 2
[Example of parallel flow paths]
FIG. 6 shows a particulate trapping device 60 in which flow paths are arranged in parallel. The fine particle capturing device 60 of FIG. 6 is formed in a two-layer structure of 1,500 well that can be highly integrated by disposing the flow path of the collecting pipe in the lower layer. FIG. 6A is an enlarged view in which five rows of channels are arranged, and FIG. 6B is enlarged so that the structure at the left end of the channel can be seen. As shown in the perspective views of FIGS. 6C and 6E, each channel has a corrugated structure, a recess, and a pull-in passage on both sides (the left and right inner sides of the channel).
 図6D、FおよびGは、本実施形態の微粒子捕捉装置60の各部のサイズの一例を示したものである。ここでの微粒子捕捉装置60は、直径10μmの大きさの単一細胞やビーズを捕捉することを想定している。図6Dにおいて、山部の幅は70μm、山部の高さは15μm、頂部の幅は20μm、凹部の開口部の直径は15μm、凹部の深さは10μm、引き込み用通路17の長さは70μm、引き込み用通路の幅は3μmである。図6Fにおいて、流路の両側にある外部の溝の幅は500μmである。図6Gにおいて、流路の幅は70μmで、流路の高さは100μmである。 FIGS. 6D, 6F, and 6G show an example of the size of each part of the fine particle capturing apparatus 60 of the present embodiment. Here, it is assumed that the particle capturing device 60 captures a single cell or bead having a diameter of 10 μm. 6D, the width of the peak is 70 μm, the height of the peak is 15 μm, the width of the top is 20 μm, the diameter of the opening of the recess is 15 μm, the depth of the recess is 10 μm, and the length of the lead-in passage 17 is 70 μm. The width of the drawing-in passage is 3 μm. In FIG. 6F, the width of the external groove on both sides of the flow path is 500 μm. In FIG. 6G, the width of the channel is 70 μm and the height of the channel is 100 μm.
 本実施形態の微粒子捕捉装置60において、粒子含有サンプルは、図6Aの左側の導入部から供給され、各流路を通り、右端で流れが二手に分かれてサンプル液が外部を流れることにより、引き込み用通路の存在により陽圧が生じ、粒子が各凹部に捕捉される。 In the fine particle capturing apparatus 60 of the present embodiment, the particle-containing sample is supplied from the introduction part on the left side of FIG. 6A, passes through each flow path, and the flow is divided into two at the right end, so that the sample liquid flows outside. A positive pressure is generated by the presence of the use passage, and the particles are trapped in each recess.
[実験構成例]
 図7に、図6の微粒子捕捉装置60を用いて、ビーズの捕捉実験を行った実験構成例を示す。
[Experimental configuration example]
FIG. 7 shows an experimental configuration example in which a bead capturing experiment was performed using the particle capturing apparatus 60 of FIG.
 まず、治具の出口ポートOUT1に、第1のPEAKチューブの一方を接続し、ドレーン瓶を介して第1のPEAKチューブの他方をAlternative Pump(AP)に接続する。同様に、治具の出口ポートOUT2に、第2のPEAKチューブの一方を接続し、ドレーン瓶を介して第2のPEAKチューブの他方をPriming Pump(PP)に接続する。そして、15μmΦのポリスチレンビーズの原液を1000倍希釈し粒子含有サンプルを調製した。 First, one end of the first PEAK tube is connected to the outlet port OUT1 of the jig, and the other end of the first PEAK tube is connected to the Alternative Pump (AP) via the drain bottle. Similarly, one end of the second PEAK tube is connected to the outlet port OUT2 of the jig, and the other end of the second PEAK tube is connected to the Primming Pump (PP) via the drain bottle. Then, a stock solution of 15 μmφ polystyrene beads was diluted 1000 times to prepare a particle-containing sample.
 微粒子捕捉装置60を治具に装着し、微粒子捕捉装置60の流路内部を置換するためのPBSとシース液(水)を各リザーバータンクに準備する。次に、各リザーバータンクと各入口用PEAKチューブの一方を接続し、治具の各入口ポートIN1およびIN2に各入口用PEAKチューブの他方を接続した。そして、各出口ポートOUT1およびOUT2(微粒子捕捉装置60の右側部分)から吸引ポンプPP-lineとAP-lineで流路内を減圧し、シース液を流れやすくして流路内の気泡を追い出す。その後、完全に流路内を液体で置換した。次に、ビーズの希釈液をPBS液のリザーバータンクに装填し、AP-lineの吸引により入口ポートIN1(微粒子捕捉装置の左側部分)から微粒子捕捉装置60に挿入した。 The fine particle capturing device 60 is mounted on a jig, and PBS and sheath liquid (water) for replacing the inside of the flow path of the fine particle capturing device 60 are prepared in each reservoir tank. Next, one of each reservoir tank and each inlet PEAK tube was connected, and the other of each inlet PEAK tube was connected to each inlet port IN1 and IN2 of the jig. Then, the inside of the flow path is decompressed by the suction pumps PP-line and AP-line from each of the outlet ports OUT1 and OUT2 (the right side portion of the particulate trapping device 60), thereby facilitating the flow of the sheath liquid and expelling bubbles in the flow path. Thereafter, the inside of the channel was completely replaced with liquid. Next, the diluted solution of beads was loaded into a reservoir tank of PBS solution, and inserted into the particle capturing device 60 from the inlet port IN1 (left side portion of the particle capturing device) by suction of AP-line.
 ここで、吸引は、PP側を-5kPaとし、AP側を-2kPaとした。また、液面の高さは、図7に示すように、微粒子捕捉装置60の表面よりシース液側を10cm上とし、粒子含有サンプルを装填するPBS側を1cm上とした。 Here, the suction was -5 kPa on the PP side and -2 kPa on the AP side. Further, as shown in FIG. 7, the height of the liquid surface was set to 10 cm above the surface of the fine particle capturing apparatus 60 on the sheath liquid side, and 1 cm above the PBS side on which the particle-containing sample was loaded.
(3)実施形態3
 図8に、図6の1,500wellの微粒子捕捉装置60に対し、流路本数の自由度が増して2倍強の3,500wellを実現した微粒子捕捉装置80を示す。図8Aはシース液を分配する上層81を示し、図8Bは細胞液を分配する下層82を示し、図8Cは上層81および下層82を積層した2層構造83を示したものである。図8Dは図8Aのシース液を注入する領域A8の拡大図であり、図8Eは図8Dの領域D8をさらに拡大した拡大図である。微粒子捕捉装置80は、上下2層構造83を形成しているが、シース液配管と細胞流路配管を上下入れ替えて下層82に細胞液が流れ貫通穴を通り上層81の流路の細胞流路へ搬送される設計がされている。
(3) Embodiment 3
FIG. 8 shows a particle trapping device 80 that realizes 3,500 wells, which is more than twice as many as the number of flow paths, with respect to the 1,500 well particle trapping device 60 of FIG. 8A shows an upper layer 81 that distributes sheath fluid, FIG. 8B shows a lower layer 82 that distributes cell fluid, and FIG. 8C shows a two-layer structure 83 in which the upper layer 81 and the lower layer 82 are laminated. FIG. 8D is an enlarged view of the region A8 into which the sheath liquid in FIG. 8A is injected, and FIG. 8E is an enlarged view of the region D8 in FIG. 8D. The fine particle capturing device 80 forms an upper and lower two-layer structure 83, but the cell fluid flows in the lower layer 82 through the through-hole by switching the sheath fluid piping and the cell channel piping up and down, and the cell channel in the channel of the upper layer 81 Designed to be transported to
 ここで、図9から図11を用いて、微粒子捕捉装置80の細胞利用効率をアップさせる構成について説明する。ここでは、図8Aの上層81は変更せずに、下層のパターンを変化させて説明する。 Here, a configuration for increasing the cell utilization efficiency of the particulate trap 80 will be described with reference to FIGS. 9 to 11. Here, the upper layer 81 in FIG. 8A is not changed, and the lower layer pattern is changed.
 まず、図9Aに示す下層91および上層81を積層して、図9Bに示す2層構造92を形成する。2層構造92は、複数のメイン流路が並行になっている。この場合、細胞利用効率が低くなってしまう。 First, the lower layer 91 and the upper layer 81 shown in FIG. 9A are stacked to form a two-layer structure 92 shown in FIG. 9B. In the two-layer structure 92, a plurality of main flow paths are arranged in parallel. In this case, cell utilization efficiency is lowered.
 次に、図10Aに示す下層101および上層81を積層して、図10Bに示す2層構造102を形成する。2層構造102は、メイン流路が連続的に一続きになっている。この場合、流路抵抗が大きく、気泡が抜けなくなってしまう。 Next, the lower layer 101 and the upper layer 81 shown in FIG. 10A are laminated to form the two-layer structure 102 shown in FIG. 10B. The two-layer structure 102 has a continuous main flow path. In this case, the flow path resistance is large and bubbles cannot be removed.
 そして、図11Aに示す下層111および上層81を積層して、図11Bに示す2層構造112を形成する。2層構造112は、複数のメイン流路が並行であって、かつ、連続的に一続きになっている。この場合、流路抵抗が適度となり、気泡が抜けやすい。したがって、2層構造112が、最も細胞利用効率をアップさせる構成であることがわかる。 Then, the lower layer 111 and the upper layer 81 shown in FIG. 11A are stacked to form a two-layer structure 112 shown in FIG. 11B. In the two-layer structure 112, a plurality of main flow paths are parallel and continuous. In this case, the flow path resistance becomes appropriate and bubbles are easily removed. Therefore, it can be seen that the two-layer structure 112 is the configuration that increases the cell utilization efficiency most.
(4)実施形態4
 図12から図23を用いて、実施形態4の微粒子捕捉装置について説明する。本実施形態の微粒子捕捉装置は、流路の内壁面の両側に、微粒子を捕捉する凹部アレイが形成され、流路の内壁面の底面に、微粒子の流れを内壁面方向に誘導させる構造体が形成されている。
(4) Embodiment 4
A particulate trapping apparatus according to Embodiment 4 will be described with reference to FIGS. In the particulate trapping device of this embodiment, a concave array that captures particulates is formed on both sides of the inner wall surface of the flow path, and a structure that guides the flow of particulates toward the inner wall surface on the bottom surface of the inner wall surface of the flow path. Is formed.
 図12Aは、本実施形態の微粒子捕捉装置120に形成された構造体を示す斜視図であり、図12Bは、微粒子捕捉装置120に形成された構造体の幅方向(図12Bの上下方向)中央部を流路の延在方向(図12Bの左右方向)に切断した断面を示す断面図である。図12AおよびBに示すように、本実施形態の微粒子捕捉装置120は、流路の内壁面の底面に、構造体としてプリズム形状121が形成されている。 FIG. 12A is a perspective view showing a structure formed in the particle capturing apparatus 120 of the present embodiment, and FIG. 12B is a center in the width direction (vertical direction in FIG. 12B) of the structure formed in the particle capturing apparatus 120. It is sectional drawing which shows the cross section which cut | disconnected the part in the extension direction (left-right direction of FIG. 12B) of a flow path. As shown in FIGS. 12A and 12B, in the particle capturing device 120 of the present embodiment, a prism shape 121 is formed as a structure on the bottom surface of the inner wall surface of the flow path.
 図13Aは、本実施形態の変形例1の微粒子捕捉装置130に形成された構造体を示す斜視図であり、図13Bは、図12Bと同様に、微粒子捕捉装置130に形成された構造体を示す断面図である。図13AおよびBに示すように、変形例1の微粒子捕捉装置130は、流路の内壁面の底面に、構造体として単一のダイヤモンド形状131が流路の入口付近に形成されている。 FIG. 13A is a perspective view showing a structure formed in the particle trapping apparatus 130 of Modification 1 of the present embodiment, and FIG. 13B shows a structure formed in the particle trapping apparatus 130 as in FIG. 12B. It is sectional drawing shown. As shown in FIGS. 13A and 13B, in the fine particle trapping device 130 of the first modification, a single diamond shape 131 as a structure is formed near the inlet of the flow channel on the bottom surface of the inner wall surface of the flow channel.
 図14Aは、本実施形態の変形例2の微粒子捕捉装置140に形成された構造体を示す斜視図であり、図14Bは、図12Bと同様に、微粒子捕捉装置140に形成された構造体を示す断面図である。図14AおよびBに示すように、変形例2の微粒子捕捉装置140は、流路の内壁面の底面中央部に、構造体としてポール形状141のアレイが流路の延在方向に周期的に配置されている。なお、これらの配置は周期的ではなくランダム等であってもよい。 FIG. 14A is a perspective view showing a structure formed in the particle trapping apparatus 140 of Modification 2 of the present embodiment, and FIG. 14B shows a structure formed in the particle trapping apparatus 140 as in FIG. 12B. It is sectional drawing shown. As shown in FIGS. 14A and 14B, in the fine particle capturing apparatus 140 of Modification 2, an array of pole shapes 141 as structures is periodically arranged in the center of the bottom surface of the inner wall surface of the flow path in the extending direction of the flow path. Has been. Note that these arrangements may be random, not periodic.
 図15Aは、本実施形態の変形例3の微粒子捕捉装置150に形成された構造体を示す斜視図であり、図15Bは、図12Bと同様に、微粒子捕捉装置150に形成された構造体を示す断面図である。図15AおよびBに示すように、変形例3の微粒子捕捉装置150は、流路の内壁面の底面に、構造体としてピラミッド形状141のアレイが流路の延在方向に周期的に配置されている。 FIG. 15A is a perspective view showing a structure formed in the particle trapping apparatus 150 of Modification 3 of the present embodiment, and FIG. 15B shows a structure formed in the particle trapping apparatus 150 as in FIG. 12B. It is sectional drawing shown. As shown in FIGS. 15A and 15B, the particulate trapping apparatus 150 of Modification 3 has an array of pyramid shapes 141 as periodic structures periodically arranged in the extending direction of the flow channel on the bottom surface of the inner wall surface of the flow channel. Yes.
 図16Aは、本実施形態の変形例4の微粒子捕捉装置160に形成された構造体を示す斜視図であり、図16Bは、図12Bと同様に、微粒子捕捉装置160に形成された構造体を示す断面図であり、図16Cは、微粒子捕捉装置160に形成された構造体を示す平面図である。図16AからCに示すように、変形例4の微粒子捕捉装置160は、流路の内壁面の底面に、構造体としてトーラス形状161のアレイが流路の延在方向に周期的に配置されている。 FIG. 16A is a perspective view showing a structure formed in the particle trapping device 160 of Modification 4 of the present embodiment, and FIG. 16B shows a structure formed in the particle trapping device 160 as in FIG. 12B. FIG. 16C is a plan view showing a structure formed in the fine particle capturing device 160. FIG. As shown in FIGS. 16A to 16C, in the fine particle capturing apparatus 160 of the fourth modification, an array of torus shapes 161 as structures are periodically arranged in the extending direction of the flow path on the bottom surface of the inner wall surface of the flow path. Yes.
 図17Aは、本実施形態の変形例5の微粒子捕捉装置170に形成された構造体を示す斜視図であり、図17Bは、図12Bと同様に、微粒子捕捉装置170に形成された構造体を示す断面図である。図17AおよびBに示すように、変形例5の微粒子捕捉装置170は、流路の内壁面の底面に、構造体としてオクタゴン(八角錐)形状171のアレイが流路の延在方向に周期的に配置されている。 FIG. 17A is a perspective view showing a structure formed in the particle capturing device 170 of Modification 5 of the present embodiment, and FIG. 17B shows a structure formed in the particle capturing device 170 in the same manner as FIG. 12B. It is sectional drawing shown. As shown in FIGS. 17A and B, in the particulate capturing device 170 of the modified example 5, an array of octagon (octagonal) shape 171 as a structure on the bottom surface of the inner wall surface of the flow path is periodically arranged in the extending direction of the flow path. Is arranged.
 図18Aは、本実施形態の変形例6の微粒子捕捉装置180に形成された構造体を示す斜視図であり、図18Bは、図12Bと同様に、微粒子捕捉装置180に形成された構造体を示す断面図である。図18AおよびBに示すように、変形例6の微粒子捕捉装置180は、流路の内壁面の底面に、構造体としてドーム形状181のアレイが流路の延在方向に周期的に配置されている。また、ドーム形状181は、頂部の高さが微粒子を捕捉する凹部の高さと同等にすることができる。このように、頂部の高さを合せることで圧縮して凹部(ウエル)に微粒子を押し込むことができる。 FIG. 18A is a perspective view showing a structure formed in the particle trapping apparatus 180 of Modification 6 of the present embodiment, and FIG. 18B shows a structure formed in the particle trapping apparatus 180 similarly to FIG. 12B. It is sectional drawing shown. As shown in FIGS. 18A and 18B, the particle trapping device 180 of Modification 6 has an array of dome-shaped 181 as a structure periodically arranged in the extending direction of the flow channel on the bottom surface of the inner wall surface of the flow channel. Yes. Moreover, the dome shape 181 can make the height of a top part equivalent to the height of the recessed part which capture | acquires microparticles | fine-particles. In this way, the fine particles can be pushed into the recess (well) by being compressed by matching the height of the top.
 図19Aは、本実施形態の変形例7の微粒子捕捉装置190に形成された構造体を示す斜視図であり、図19Bは、図12Bと同様に、微粒子捕捉装置190に形成された構造体を示す断面図である。図19AおよびBに示すように、変形例7の微粒子捕捉装置190は、流路の内壁面の底面に、構造体として位相シフトされたドーム形状(Phase shift)191のアレイが流路の延在方向に周期的に配置されている。 FIG. 19A is a perspective view illustrating a structure formed in the particle capturing apparatus 190 according to Modification 7 of the present embodiment, and FIG. 19B illustrates a structure formed in the particle capturing apparatus 190 as in FIG. 12B. It is sectional drawing shown. As shown in FIGS. 19A and B, in the fine particle capturing apparatus 190 of Modification 7, an array of phase-shifted dome-shaped (Phase (shift) 191 is extended on the bottom surface of the inner wall surface of the flow path. It is periodically arranged in the direction.
 なお、上記構造体の形状は、本実施形態の形状に限らず、楕円形状や円錐形状、またはこれらの形状の組み合わせ等、突起部を有する形状であればよい。また、上記構造体は、流路の延在方向の位置が凹部と等しくなるように配置することが好ましい。これにより、微粒子を捕捉する凹部により多くの微粒子の流れを誘導させることができる。 In addition, the shape of the structure is not limited to the shape of the present embodiment, and may be a shape having a protrusion such as an elliptical shape, a conical shape, or a combination of these shapes. Moreover, it is preferable to arrange | position the said structure so that the position of the extension direction of a flow path may become equal to a recessed part. Thereby, the flow of many microparticles | fine-particles can be induced | guided | derived to the recessed part which capture | acquires microparticles | fine-particles.
 図20から図23を用いて、本実施形態の構造体の形状による微粒子誘導の傾向について説明する。図20は、流速が4E-4m/secの場合の微粒子誘導の傾向を示す。図21は、流速が2E-3m/secの場合の微粒子誘導の傾向を示す。図22および図23は、構造体の形状、流速および圧力と捕獲粒子数との関係を示す。 20 to FIG. 23, the tendency of the fine particle induction due to the shape of the structure according to the present embodiment will be described. FIG. 20 shows the tendency of particle induction when the flow rate is 4E-4 m / sec. FIG. 21 shows the tendency of particle induction when the flow rate is 2E-3 m / sec. 22 and 23 show the relationship between the shape, flow velocity and pressure of the structure and the number of trapped particles.
 図20から図23に示すように、構造体の形状がドーム形状181の場合に、捕獲粒子数が最も高くなることがわかった。また、デフォルト形状の捕獲粒子数が最も低いこともわかった。なお、「デフォルト形状」とは、流路の片側の側面にのみ凹部が形成され、流路の底面に構造体が形成されていない形状をいう。 As shown in FIGS. 20 to 23, it was found that when the shape of the structure is a dome shape 181, the number of trapped particles is the highest. It was also found that the default number of trapped particles was the lowest. The “default shape” refers to a shape in which a recess is formed only on one side surface of the flow path and no structure is formed on the bottom surface of the flow path.
 以上より、本実施形態の微粒子捕捉装置は、流路の内壁面(底面)に構造体を形成することにより、従来の微粒子捕捉装置に比べて、微粒子を捕捉する凹部が形成された内壁面方向に微粒子の流れを誘導させることができるため、流路中央を通過する微粒子の捕捉効率を向上させることができる。 As described above, the particulate trapping device of the present embodiment has a structure on the inner wall surface (bottom surface) of the flow path so that the concave portion for trapping particulates is formed in the direction of the inner wall surface compared to the conventional particulate trapping device. Since the flow of the fine particles can be induced, the capture efficiency of the fine particles passing through the center of the flow path can be improved.
(5)実施形態5
 図24および図25を用いて、実施形態5の微粒子捕捉装置240について説明する。図24Aは、本実施形態の微粒子捕捉装置240に形成された構造体を示す斜視図であり、図24Bは、図12Bと同様に、微粒子捕捉装置240に形成された構造体を示す断面図であり、図24Cは、微粒子捕捉装置240に形成された構造体を示す平面図である。図24AからCに示すように、本実施形態の微粒子捕捉装置240は、流路の内壁面の底面に、構造体としてオーバル(Oval)形状241のアレイが流路の延在方向に周期的に配置されている。
(5) Embodiment 5
A particle capturing device 240 according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 24 and 25. FIG. 24A is a perspective view showing a structure formed in the particle trapping apparatus 240 of the present embodiment, and FIG. 24B is a cross-sectional view showing the structure formed in the particle trapping apparatus 240 similarly to FIG. 12B. FIG. 24C is a plan view showing the structure formed in the particulate trapping device 240. As shown in FIGS. 24A to 24C, in the fine particle capturing apparatus 240 of this embodiment, an array of oval shapes 241 as structures is periodically formed on the bottom surface of the inner wall surface of the flow path in the extending direction of the flow path. Has been placed.
 図25Aは、流速が4E-4m/secの場合の微粒子誘導の傾向を示し、図25Bは、流速が2E-3m/secの場合の微粒子誘導の傾向を示す。図25Aおよび図25Bに示すように、構造体の形状がオーバル形状241の場合にも、デフォルト形状の場合に比べて、特に流速が4E-4m/secの場合に、捕獲粒子数が高くなることがわかった。 FIG. 25A shows the tendency of particle induction when the flow rate is 4E-4 m / sec, and FIG. 25B shows the tendency of particle induction when the flow rate is 2E-3 m / sec. As shown in FIGS. 25A and 25B, when the shape of the structure is the oval shape 241, the number of trapped particles is higher especially when the flow velocity is 4E-4 m / sec, compared to the case of the default shape. I understood.
 したがって、本実施形態の微粒子捕捉装置240は、実施形態4の微粒子捕捉装置120~190と同様に、従来の微粒子捕捉装置に比べて、流路中央を通過する微粒子の捕捉効率を向上させることができる。 Therefore, the particulate trapping device 240 of the present embodiment can improve the trapping efficiency of particulates passing through the center of the flow path, as compared with the conventional particulate trapping device, like the particulate trapping devices 120 to 190 of the fourth embodiment. it can.
(6)実施形態6
 図26および図27を用いて、実施形態6の微粒子捕捉装置260について説明する。図26Aは、本実施形態の微粒子捕捉装置260に形成された構造体を示す斜視図であり、図26Bは、図12Bと同様に、微粒子捕捉装置260に形成された構造体を示す断面図であり、図26Cは、微粒子捕捉装置260に形成された構造体を示す平面図である。図26AからCに示すように、本実施形態の微粒子捕捉装置260は、流路の内壁面の底面に、構造体として、図16のトーラス形状161の突起部の高さよりも低い突起部を有する、薄いトーラス形状261のアレイが流路の延在方向に周期的に配置されている。
(6) Embodiment 6
A particle capturing device 260 according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 26 and 27. FIG. 26A is a perspective view showing a structure formed in the particle trapping apparatus 260 of the present embodiment, and FIG. 26B is a cross-sectional view showing the structure formed in the particle trapping apparatus 260 similarly to FIG. 12B. FIG. 26C is a plan view showing a structure formed in the particulate trapping device 260. As shown in FIGS. 26A to 26C, the particulate trapping apparatus 260 of the present embodiment has a protrusion that is lower than the height of the protrusion of the torus shape 161 of FIG. 16 on the bottom surface of the inner wall surface of the flow path. An array of thin torus shapes 261 is periodically arranged in the extending direction of the flow path.
 図27Aは、流速が4E-4m/secの場合の微粒子誘導の傾向を示し、図27Bは、流速が2E-3m/secの場合の微粒子誘導の傾向を示す。図27Aおよび図27Bに示すように、構造体の形状が薄いトーラス形状261の場合にも、デフォルト形状の場合に比べて、特に流速が4E-4m/secの場合に、捕獲粒子数が高くなることがわかった。 FIG. 27A shows the tendency of particle induction when the flow rate is 4E-4 m / sec, and FIG. 27B shows the tendency of particle induction when the flow rate is 2E-3 m / sec. As shown in FIGS. 27A and 27B, the number of trapped particles is higher in the case of the thin torus shape 261 as compared with the default shape, particularly when the flow velocity is 4E-4 m / sec. I understood it.
 したがって、本実施形態の微粒子捕捉装置260は、実施形態4の微粒子捕捉装置120~190と同様に、従来の微粒子捕捉装置に比べて、流路中央を通過する微粒子の捕捉効率を向上させることができる。 Therefore, the particulate trapping device 260 of the present embodiment can improve the trapping efficiency of particulates passing through the center of the flow path, as compared with the conventional particulate trapping device, as in the particulate trapping devices 120 to 190 of the fourth embodiment. it can.
(7)実施形態7
 図28および図29を用いて、実施形態7の微粒子捕捉装置280について説明する。図28Aは、本実施形態の微粒子捕捉装置280に形成された構造体を示す斜視図であり、図28Bは、図12Bと同様に、微粒子捕捉装置280に形成された構造体を示す断面図であり、図28Cは、微粒子捕捉装置280に形成された構造体を示す平面図である。図28AからCに示すように、本実施形態の微粒子捕捉装置280は、流路の内壁面の底面に、構造体として、図16のようなトーラス形状281に加えてトーラス形状281の配列方向の両側面にポール形状282が形成された、ポール付トーラス形状283のアレイが流路の延在方向に周期的に配置されている。
(7) Embodiment 7
A particle capturing device 280 according to the seventh embodiment will be described with reference to FIGS. 28 and 29. FIG. 28A is a perspective view showing a structure formed in the particle trapping device 280 of this embodiment, and FIG. 28B is a cross-sectional view showing a structure formed in the particle trapping device 280 similarly to FIG. 12B. FIG. 28C is a plan view showing the structure formed in the particle capturing device 280. As shown in FIGS. 28A to 28C, the fine particle capturing apparatus 280 of the present embodiment has a structure on the bottom surface of the inner wall surface of the flow path in the arrangement direction of the torus shape 281 in addition to the torus shape 281 as shown in FIG. An array of pole-shaped torus shapes 283 having pole shapes 282 formed on both side surfaces is periodically arranged in the extending direction of the flow path.
 図29Aは、流速が4E-4m/secの場合の微粒子誘導の傾向を示し、図29Bは、流速が2E-3m/secの場合の微粒子誘導の傾向を示す。図27Aおよび図27Bに示すように、構造体の形状がポール付トーラス形状281の場合にも、デフォルト形状の場合に比べて、特に流速が4E-4m/secの場合に、捕獲粒子数が高くなることがわかった。 FIG. 29A shows the tendency of particle induction when the flow rate is 4E-4 m / sec, and FIG. 29B shows the tendency of particle induction when the flow rate is 2E-3 m / sec. As shown in FIGS. 27A and 27B, when the shape of the structure is the torus shape with a pole 281, the number of trapped particles is high particularly when the flow velocity is 4E-4 m / sec, compared to the case of the default shape. I found out that
 したがって、本実施形態の微粒子捕捉装置280は、実施形態4の微粒子捕捉装置120~190と同様に、従来の微粒子捕捉装置に比べて、流路中央を通過する微粒子の捕捉効率を向上させることができる。 Therefore, the particulate trapping device 280 of the present embodiment can improve the trapping efficiency of the particulates passing through the center of the flow path, as compared with the conventional particulate trapping device, similarly to the particulate trapping devices 120 to 190 of the fourth embodiment. it can.
(8)実施形態8
[ICチップを自己整列化させるための実装技術の例]
 オンチップIC(SoC:システムオンシリコン)基板から本技術の微粒子捕捉装置を作製した。
(8) Embodiment 8
[Example of mounting technology for self-aligning IC chips]
A fine particle capturing apparatus of the present technology was manufactured from an on-chip IC (SoC: system on silicon) substrate.
 捕捉目的の粒子として、シリコンウエハ上に半導体プロセスによって作製した高密度のICチップをウエハ上からダイサーで100μm角に切りだしたものを準備する。ICチップの数は切り出すサイズと切断するためののりしろの幅にもよるが、300mmウエハで700万個にも上る数を準備する。 As the particles to be captured, a high-density IC chip fabricated on a silicon wafer by a semiconductor process is cut out from the wafer into a 100 μm square using a dicer. Although the number of IC chips depends on the size to be cut out and the width of the margin for cutting, the number of IC chips is prepared as many as 7 million on a 300 mm wafer.
 従来、これを自己整列化して等間隔狭ピッチで配列した状態に実装するには、チップマウンターでは限界(0.4mmx0.2mm角)があった。しかし、本技術に係る波形構造31を有する流路を使用したセルフアセンブリの方式を利用することで、狭ピッチの微小チップを等間隔単一に実装させることができる。 Conventionally, there has been a limit (0.4 mm × 0.2 mm square) in a chip mounter in order to mount it in a state where it is self-aligned and arranged at an equal interval and narrow pitch. However, by using a self-assembly method using a flow path having a corrugated structure 31 according to the present technology, it is possible to mount narrow pitch minute chips in a single unit at regular intervals.
 波形構造の頂部の凹部に配置されたICチップは、その後のプロセスによって別のチップと合体させて配線を行うこともできる。また、波形流路の頂部周辺に別の電気回路基板を作りこんでおき、ICチップが凹部に捕獲されたところで配線をワイヤーボンダー等で行って拡大配置して、流路基板と一体化した基板を作製することができる。更に切り出すことによって、オンチップICデバイスの効率的な作製が可能になる。 The IC chip placed in the concave portion at the top of the corrugated structure can be combined with another chip for subsequent wiring by a subsequent process. Also, another electrical circuit board is built around the top of the corrugated flow path, and when the IC chip is captured in the recess, the wiring is expanded with a wire bonder or the like, and integrated with the flow path board. Can be produced. Further, by cutting out, an on-chip IC device can be efficiently manufactured.
(9)実施形態9
[マイクロLEDディスプレイ作製への応用]
 図30に示す微粒子捕捉装置を作製した。波形構造を有する流路を独立に3レーン用意して、それぞれのレーンに異なったマイクロLEDチップを液に分散させて、図30の左側矢印方向へ送液して、レーン毎に赤色LED、青色LED、緑色LEDを流すことにより、150μmピッチの等間隔でLEDを実装することができる。
(9) Embodiment 9
[Application to fabrication of micro LED display]
A fine particle capturing apparatus shown in FIG. 30 was produced. Three independent lanes having a corrugated structure are prepared, and different micro LED chips are dispersed in the liquid in each lane, and are fed in the direction of the arrow on the left side of FIG. By flowing the LED and the green LED, the LEDs can be mounted at equal intervals of 150 μm pitch.
 波形構造31の頂部で捕捉したLEDチップを、捕捉した凹部とその下側に配置したグローバル電極27にワイヤーボンダーで配線することで、マイクロLEDディスプレイとして使用できる。 The LED chip captured at the top of the corrugated structure 31 can be used as a micro LED display by wiring with a wire bonder to the captured concave portion and the global electrode 27 disposed below the concave portion.
 また、有機ELなどのアクティブ駆動式ディスプレイの場合においても、この実装技術を応用し、現状ポリシリコンで作製しているIC回路を各画素に独立したICチップを等間隔ピッチで実装することができる。そのため、高価格で歩留りが劣悪なアクティブマトリックス用のポリシリコン回路を、安定動作するICチップに置き換えることができる。 Further, even in the case of an active drive display such as an organic EL, this mounting technique can be applied to mount an IC circuit currently made of polysilicon on each pixel at an equal interval pitch. . Therefore, an active matrix polysilicon circuit that is expensive and has a poor yield can be replaced with an IC chip that operates stably.
<2.微粒子捕捉システム>
 本技術の微粒子捕捉システムは、前記微粒子捕捉装置に送液部を備えたものである。
<2. Particle capture system>
The particulate trapping system of the present technology includes a liquid feeding section in the particulate trapping device.
 図31に微粒子捕捉システム301の例を示す。微粒子捕捉部302は、バルブ307を介して送液部303と連結している。送液部303は、粒子含有サンプルを微粒子捕捉部302に供給する。サンプルの流れは、バルブ307を開閉することにより制御できる。この制御は、送液制御部306で行うことができる。制御プログラムをコンピュータに備えておき、自動的に送液を制御するようにしてもよい。送液の制御により、サンプルを流す・止めるだけでなく、逆流や、一定間隔で流れを変化させる脈動流をも生じさせることができる。 FIG. 31 shows an example of the particle capturing system 301. The fine particle capturing unit 302 is connected to the liquid feeding unit 303 via the valve 307. The liquid feeding unit 303 supplies the particle-containing sample to the fine particle capturing unit 302. Sample flow can be controlled by opening and closing valve 307. This control can be performed by the liquid feeding control unit 306. A control program may be provided in a computer to automatically control liquid feeding. By controlling the liquid feeding, not only can the sample flow / stop, but also a reverse flow and a pulsating flow that changes the flow at regular intervals can be generated.
 また、微粒子捕捉システム301は、微粒子観察部305を備えていてもよい。微粒子観察部305は特に限定されないが、流路や粒子が流れて捕捉される様子を顕微鏡等で拡大して肉眼で観察してもよいし、画像処理装置等で肉眼によらずデータ処理できるようにしてもよい。ここでの観察結果を送液制御部306にフィードバックして、サンプルの流れを更に制御することができる。 Further, the particle capturing system 301 may include a particle observation unit 305. The particle observation unit 305 is not particularly limited, but the flow path and particles flowing and captured may be magnified with a microscope or the like and observed with the naked eye, or data processing may be performed with an image processing apparatus or the like without depending on the naked eye. It may be. The observation result here is fed back to the liquid feeding control unit 306 to further control the flow of the sample.
 更に、微粒子捕捉システム301は、下流側に廃液部304を備えていてもよく、粒子含有量が減少したサンプル液を廃液として回収することができる。廃液部304の上流側又は下流側に更にバルブやポンプを備え、微粒子捕捉部302の流路に吸引力を作用させてもよい。 Furthermore, the particulate trapping system 301 may include a waste liquid portion 304 on the downstream side, and can collect a sample liquid having a reduced particle content as a waste liquid. A valve or a pump may be further provided on the upstream side or the downstream side of the waste liquid unit 304, and a suction force may be applied to the flow path of the particle capturing unit 302.
<3.微粒子捕捉方法>
 本技術の微粒子捕捉方法は、微粒子捕捉装置に、捕捉目的の粒子を含む試料を供給し試料を送液しながら、凹部から引き込み用通路を介して外部へと吸引し、捕捉目的の粒子を捕捉する方法である。本技術の一例である微粒子捕捉方法は、基材上に微粒子を流す流路と、流路の内壁面に形成された凹部と、微粒子を引き込む引込用通路と、を備える。そして、凹部と引込用通路とは、連通され、内壁面には、微粒子の流れを内壁面方向に誘導させる構造体が形成された微粒子捕捉装置に、捕捉目的の粒子を含む試料を供給し該試料を送液しながら、凹部から引き込み用通路を介して外部へと吸引し、捕捉目的の粒子を捕捉することができる。
<3. Fine particle capture method>
The fine particle capture method of this technology supplies the sample containing the particles to be captured to the particle capture device and feeds the sample, while sucking it out from the recess through the pull-in passage to capture the particles to be captured. It is a method to do. A fine particle capturing method as an example of the present technology includes a flow path for flowing fine particles on a substrate, a recess formed on an inner wall surface of the flow path, and a drawing passage for drawing the fine particles. Then, the recess and the lead-in passage are communicated with each other, and a sample containing particles to be captured is supplied to a fine particle capturing device in which a structure for guiding the flow of fine particles in the direction of the inner wall surface is formed on the inner wall surface. While feeding the sample, the sample can be sucked out from the recess through the drawing-in passage to capture the target particles.
<4.微粒子捕捉装置の流路形状>
 図32を用いて、本技術に係る微粒子捕捉装置の流路形状の至適化について説明する。
<4. Flow path shape of particulate trapping device>
The optimization of the channel shape of the particulate trapping device according to the present technology will be described with reference to FIG.
 従来の微粒子捕捉装置は、INLETからマイクロウエルアレイの配置されている主流路までの接続の流路が急なカーブで接続されていたため、その接続部分で粒子の急な減速による堆積が起こっていた。また、ポリスチレンビーズΦ20.00 ±0.10umを使用した場合、1000倍希釈ビーズでもひっかかりができると渋滞が拡大する可能性がある。ただし、適度に水を流して粒子の間隔を広げると渋滞しにくいことがわかっている。 In the conventional particle trapping device, the connection flow path from the INLET to the main flow path where the microwell array is arranged was connected with a steep curve. . In addition, when polystyrene beads of Φ20.000.10 ± 0.10 um are used, there is a possibility that traffic congestion will increase if a 1000-fold diluted bead can be caught. However, it has been found that it is less likely to be congested if the water is allowed to flow appropriately to increase the particle spacing.
 そこで、上記問題を解決するため、本技術に係る微粒子捕捉装置では、INLET(IN1およびIN2)から流路321および322に向けて斜めに緩やかな傾斜を有する形状の流路にし、その接続部分を直線に近づけている。さらに、流路321および322の形状は、微粒子を流す方向(INからOUTの方向)に向かって先細りの形状にしている。 Therefore, in order to solve the above problem, in the particulate trapping device according to the present technology, the flow path has a shape having a gentle slope obliquely from INLET (IN1 and IN2) toward the flow paths 321 and 322, and the connection portion is It is close to a straight line. Furthermore, the shapes of the flow paths 321 and 322 are tapered toward the direction in which the fine particles flow (direction from IN to OUT).
 以上の構成により、本技術に係る微粒子捕捉装置は、INLETからマイクロウエルアレイの配置されている主流路までの接続の流路を緩いカーブで接続することにより、微粒子の急な減速による堆積を回避することができる。さらに、本技術に係る微粒子捕捉装置は、主流路の形状が先細りのAsymmetry流路形状となっていることにより、マイクロウエルアレイの後ろ側に行くほど圧力が減少するため、圧力勾配をつける目的で流路を先細りさせることによる圧力分布を均等にすることができる。 With the above configuration, the particle trapping device according to the present technology avoids accumulation due to sudden deceleration of particles by connecting the connection channel from INLET to the main channel where the microwell array is arranged with a gentle curve. can do. Furthermore, the particle trapping device according to the present technology has a tapered asymmetry channel shape, and the pressure decreases toward the back side of the microwell array. The pressure distribution by tapering the flow path can be made uniform.
 なお、本技術の実施形態は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上述した複数の実施形態の全てまたは一部を組み合わせた形態を採用することができる。 The embodiments of the present technology are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present technology. For example, the form which combined all or one part of several embodiment mentioned above is employable.
 また、本技術は、以下のような構成を取ることができる。
〔1〕微粒子を流す流路と、該流路の内壁面に形成された凹部と、前記微粒子を引き込む引込用通路と、を備え、
 前記凹部と前記引込用通路とは、連通され、
 前記内壁面には、微粒子の流れを内壁面方向に誘導させる構造体が形成された、
微粒子捕捉装置。
〔2〕前記構造体は、突起部を有する〔1〕に記載の構造体が形成された、
微粒子捕捉装置。
〔3〕前記構造体は、前記凹部の開口方向と前記突起部の突出方向とが交差する位置に形成された〔2〕に記載の微粒子捕捉装置。
〔4〕前記凹部は前記内壁面の側壁に形成され、前記構造体は前記内壁面の底面に形成された〔1〕に記載の微粒子捕捉装置。
〔5〕前記構造体は、前記流路の延在方向に複数配列されている〔1〕に記載の微粒子捕捉装置。
〔6〕前記複数配列されている前記構造体は、周期的に配置されている〔5〕に記載の微粒子捕捉装置。
〔7〕前記構造体は、プリズム形状、ダイヤモンド形状、ポール形状、トーラス形状、ピラミッド形状、八角錐形状、ドーム形状、楕円形状、円錐形状、のいずれかの形状である〔1〕に記載の微粒子捕捉装置。
〔8〕前記ドーム形状は、位相シフトされた形状である〔7〕に記載の微粒子捕捉装置。
〔9〕前記ドーム形状は、頂部の高さが前記凹部の高さと同等である〔7〕に記載の微粒子捕捉装置。
〔10〕前記トーラス形状の延在方向の側面には、さらにポール形状が形成されている〔7〕に記載の微粒子捕捉装置。
〔11〕前記流路の形状は、前記微粒子を流す方向に向かって先細りの形状である〔1〕に記載の微粒子捕捉装置。
〔12〕前記流路の形状は、緩やかな傾斜を有する形状である〔1〕に記載の微粒子捕捉装置。
〔13〕基材上に微粒子を流す流路と、該流路の内壁面に形成された凹部と、前記微粒子を引き込む引込用通路と、を備え、
 前記凹部と前記引込用通路とは、連通され、前記内壁面には、微粒子の流れを内壁面方向に誘導させる構造体が形成された微粒子捕捉部と、
 該微粒子捕捉部と連結された送液部と
を含む、微粒子捕捉システム。
〔14〕基材上に微粒子を流す流路と、該流路の内壁面に形成された凹部と、前記微粒子を引き込む引込用通路と、を備え、前記凹部と前記引込用通路とは、連通され、前記内壁面には、微粒子の流れを内壁面方向に誘導させる構造体が形成された微粒子捕捉装置に、
 捕捉目的の粒子を含む試料を供給し該試料を送液しながら、前記凹部から前記引き込み用通路を介して外部へと吸引し、前記捕捉目的の粒子を捕捉する、微粒子捕捉方法。
Moreover, this technique can take the following structures.
[1] A flow path for flowing fine particles, a recess formed on an inner wall surface of the flow path, and a drawing passage for drawing the fine particles,
The recess and the retracting passage communicate with each other,
A structure for guiding the flow of fine particles in the direction of the inner wall surface is formed on the inner wall surface.
Particulate trap.
[2] The structure according to [1], in which the structure has a protrusion,
Particulate trap.
[3] The fine particle capturing apparatus according to [2], wherein the structure is formed at a position where an opening direction of the concave portion and a protruding direction of the protruding portion intersect.
[4] The fine particle capturing apparatus according to [1], wherein the recess is formed on a side wall of the inner wall surface, and the structure is formed on a bottom surface of the inner wall surface.
[5] The fine particle capturing apparatus according to [1], wherein a plurality of the structures are arranged in an extending direction of the flow path.
[6] The fine particle capturing apparatus according to [5], wherein the plurality of the structures arranged in a row are periodically arranged.
[7] The fine particles according to [1], wherein the structure has any one of a prism shape, a diamond shape, a pole shape, a torus shape, a pyramid shape, an octagonal pyramid shape, a dome shape, an elliptical shape, and a conical shape. Capture device.
[8] The particulate trapping device according to [7], wherein the dome shape is a phase-shifted shape.
[9] The fine particle trapping device according to [7], wherein the dome shape has a height of a top portion equal to a height of the concave portion.
[10] The particulate trapping device according to [7], wherein a pole shape is further formed on a side surface in the extending direction of the torus shape.
[11] The particulate trapping device according to [1], wherein the flow path has a shape that tapers in a direction in which the particulate flows.
[12] The particulate trapping device according to [1], wherein the flow path has a gentle slope.
[13] A flow path for flowing fine particles on the substrate, a recess formed on the inner wall surface of the flow path, and a drawing-in passage for drawing the fine particles,
The recess and the pull-in passage are communicated with each other, and the inner wall surface has a fine particle capturing portion formed with a structure that guides the flow of the fine particles toward the inner wall surface;
A particulate trapping system comprising a liquid feeding section connected to the particulate trapping section.
[14] A flow path through which fine particles flow on the substrate, a recess formed in an inner wall surface of the flow path, and a drawing-in path for drawing in the fine particles, and the recess and the drawing-in path communicate with each other In the inner wall surface, a particle capturing device in which a structure for guiding the flow of particles in the inner wall direction is formed,
A fine particle capturing method, wherein a sample containing particles to be captured is supplied and the sample is sucked to the outside through the pull-in passage from the recess to capture the particles to be captured.
10、60、80、120、130、140、150、160、170、180、190、240、260、280 微粒子捕捉装置
11 基材
12、321、322 流路
13 山部
14 谷部
15 頂部
16 凹部
17 引き込み用通路
18 外部
19 天面
27 グローバル配線
31 波形構造
81 上層
82、91、101、111 下層
83、92、102、112 2層構造
121、131、141、151、161、171、181、191、241、261、281、282、283 構造体
301 微粒子捕捉システム
302 ビーズ
303 送液部
304 廃液部
305 単一粒子観察部
306 送液制御部
307 バルブ
10, 60, 80, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 240, 260, 280 Particulate capture device 11 Base material 12, 321, 322 Channel 13 Peak 14 Valley 15 Top 16 Recess 17 Passage 18 External 19 Top surface 27 Global wiring 31 Wave structure 81 Upper layer 82, 91, 101, 111 Lower layer 83, 92, 102, 112 Two layer structure 121, 131, 141, 151, 161, 171, 181, 191 , 241, 261, 281, 282, 283 Structure 301 Fine particle capture system 302 Bead 303 Liquid supply part 304 Waste liquid part 305 Single particle observation part 306 Liquid supply control part 307 Valve

Claims (14)

  1.  微粒子を流す流路と、該流路の内壁面に形成された凹部と、前記微粒子を引き込む引込用通路と、を備え、
     前記凹部と前記引込用通路とは、連通され、
     前記内壁面には、微粒子の流れを内壁面方向に誘導させる構造体が形成された、
    微粒子捕捉装置。
    A flow path for flowing fine particles, a recess formed on the inner wall surface of the flow path, and a retracting passage for drawing the fine particles,
    The recess and the retracting passage communicate with each other,
    A structure for guiding the flow of fine particles in the direction of the inner wall surface is formed on the inner wall surface.
    Particulate trap.
  2.  前記構造体は、突起部を有する請求項1に記載の微粒子捕捉装置。 The fine particle capturing apparatus according to claim 1, wherein the structure has a protrusion.
  3.  前記構造体は、前記凹部の開口方向と前記突起部の突出方向とが交差する位置に形成された請求項2に記載の微粒子捕捉装置。 3. The fine particle capturing apparatus according to claim 2, wherein the structure is formed at a position where an opening direction of the concave portion and a protruding direction of the protruding portion intersect.
  4.  前記凹部は前記内壁面の側壁に形成され、前記構造体は前記内壁面の底面に形成された請求項1に記載の微粒子捕捉装置。 The fine particle capturing apparatus according to claim 1, wherein the concave portion is formed on a side wall of the inner wall surface, and the structure is formed on a bottom surface of the inner wall surface.
  5.  前記構造体は、前記流路の延在方向に複数配列されている請求項1に記載の微粒子捕捉装置。 The fine particle capturing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the structures are arranged in the extending direction of the flow path.
  6.  前記複数配列されている前記構造体は、周期的に配置されている請求項5に記載の微粒子捕捉装置。 The fine particle capturing apparatus according to claim 5, wherein the plurality of the structures arranged in a row are periodically arranged.
  7.  前記構造体は、プリズム形状、ダイヤモンド形状、ポール形状、トーラス形状、ピラミッド形状、八角錐形状、ドーム形状、楕円形状、円錐形状、のいずれかの形状である請求項1に記載の微粒子捕捉装置。 2. The fine particle capturing apparatus according to claim 1, wherein the structure has any one of a prism shape, a diamond shape, a pole shape, a torus shape, a pyramid shape, an octagonal pyramid shape, a dome shape, an elliptical shape, and a conical shape.
  8.  前記ドーム形状は、位相シフトされた形状である請求項7に記載の微粒子捕捉装置。 The fine particle trapping device according to claim 7, wherein the dome shape is a phase shifted shape.
  9.  前記ドーム形状は、頂部の高さが前記凹部の高さと同等である請求項7に記載の微粒子捕捉装置。 The fine particle trapping device according to claim 7, wherein the dome shape has a height at the top equal to a height of the concave portion.
  10.  前記トーラス形状の延在方向の側面には、さらにポール形状が形成されている請求項7に記載の微粒子捕捉装置。 The fine particle capturing apparatus according to claim 7, wherein a pole shape is further formed on a side surface of the torus shape in the extending direction.
  11.  前記流路の形状は、前記微粒子を流す方向に向かって先細りの形状である請求項1に記載の微粒子捕捉装置。 2. The particle capturing apparatus according to claim 1, wherein the shape of the flow path is a tapered shape in a direction in which the particles flow.
  12.  前記流路の形状は、緩やかな傾斜を有する形状である請求項1に記載の微粒子捕捉装置。 The fine particle capturing apparatus according to claim 1, wherein the shape of the flow path is a shape having a gentle inclination.
  13.  基材上に微粒子を流す流路と、該流路の内壁面に形成された凹部と、前記微粒子を引き込む引込用通路と、を備え、
     前記凹部と前記引込用通路とは、連通され、前記内壁面には、微粒子の流れを内壁面方向に誘導させる構造体が形成された微粒子捕捉部と、
     該微粒子捕捉部と連結された送液部と
    を含む、微粒子捕捉システム。
    A flow path for allowing fine particles to flow on the substrate, a recess formed on the inner wall surface of the flow path, and a retracting passage for drawing the fine particles,
    The recess and the pull-in passage are communicated with each other, and the inner wall surface has a fine particle capturing portion formed with a structure that guides the flow of the fine particles toward the inner wall surface;
    A particulate trapping system comprising a liquid feeding section connected to the particulate trapping section.
  14.  基材上に微粒子を流す流路と、該流路の内壁面に形成された凹部と、前記微粒子を引き込む引込用通路と、を備え、前記凹部と前記引込用通路とは、連通され、前記内壁面には、微粒子の流れを内壁面方向に誘導させる構造体が形成された微粒子捕捉装置に、
     捕捉目的の粒子を含む試料を供給し該試料を送液しながら、前記凹部から前記引き込み用通路を介して外部へと吸引し、前記捕捉目的の粒子を捕捉する、微粒子捕捉方法。
    A flow path for allowing fine particles to flow on the substrate, a recess formed in an inner wall surface of the flow path, and a drawing passage for drawing the fine particles, and the depression and the drawing passage are communicated with each other, In the inner wall surface, a particle capturing device in which a structure for guiding the flow of particles in the inner wall direction is formed,
    A fine particle capturing method, wherein a sample containing particles to be captured is supplied and the sample is sucked to the outside through the pull-in passage from the recess to capture the particles to be captured.
PCT/JP2018/003822 2017-03-31 2018-02-05 Microparticle trapping device, microparticle trapping system, and microparticle trapping method WO2018179841A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-072309 2017-03-31
JP2017072309 2017-03-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018179841A1 true WO2018179841A1 (en) 2018-10-04

Family

ID=63674592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/003822 WO2018179841A1 (en) 2017-03-31 2018-02-05 Microparticle trapping device, microparticle trapping system, and microparticle trapping method

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2018179841A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006094783A (en) * 2004-09-29 2006-04-13 Fujitsu Ltd Cell supply, exhaust and trap apparatus, and method for supplying, exhausting and trapping cell
JP2009125635A (en) * 2007-11-21 2009-06-11 Foundation For The Promotion Of Industrial Science Resettable apparatus for arrangement of microdrop
US20130078163A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 Georgia Tech Research Corporation Deterministic High-Density Single-Cell Trap Array
WO2016073486A1 (en) * 2014-11-03 2016-05-12 The General Hospital Corporation Concentrating particles in a microfluidic device
WO2018037788A1 (en) * 2016-08-23 2018-03-01 ソニー株式会社 Single-particle capturing apparatus, single-particle capturing system, and method for capturing single-particle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006094783A (en) * 2004-09-29 2006-04-13 Fujitsu Ltd Cell supply, exhaust and trap apparatus, and method for supplying, exhausting and trapping cell
JP2009125635A (en) * 2007-11-21 2009-06-11 Foundation For The Promotion Of Industrial Science Resettable apparatus for arrangement of microdrop
US20130078163A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 Georgia Tech Research Corporation Deterministic High-Density Single-Cell Trap Array
WO2016073486A1 (en) * 2014-11-03 2016-05-12 The General Hospital Corporation Concentrating particles in a microfluidic device
WO2018037788A1 (en) * 2016-08-23 2018-03-01 ソニー株式会社 Single-particle capturing apparatus, single-particle capturing system, and method for capturing single-particle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7006600B2 (en) Single particle capture device, single particle capture system and single particle capture method
US10689210B2 (en) Multilayer hydrodynamic sheath flow structure
US11548222B2 (en) System for three-dimensional (3D) printing with piezoelectric device
JP5641213B2 (en) Continuous two-dimensional particle separation apparatus and particle separation method
CN103357506B (en) Flow passage device, particle sorting apparatus and particle sorting method
US11219897B2 (en) Device for separating or aligning fine particles, and method for separating or aligning fine particles using same
CN106536709A (en) Size alternating injection into drops to facilitate sorting
JP2007514522A5 (en)
KR101662808B1 (en) Apparatus and method for microfluidic chip filtration using spiral branch channel
US20100288689A1 (en) Microfluidic filtration unit, device and methods thereof
KR102263754B1 (en) Method of extracting target from bio sample using non-newtonian fluid and microfluidic channel and microfluidic chip therefor
CN110639630B (en) Passive microfluidic chip structure for separating particles with different particle sizes
WO2018179841A1 (en) Microparticle trapping device, microparticle trapping system, and microparticle trapping method
CN102836586B (en) The method of hydrodynamic filter unit, fluid dynamic filter and Filtration Goal material
KR20180081991A (en) Three-dimensional microparticle separator and method of separating particles using it
US11135587B2 (en) Particle trapping chip, particle trapping device, and particle trapping method
CN113265327B (en) Alternating current-dielectrophoresis microalgae multistage sorting device and method based on algae lipid content
KR102474060B1 (en) Apparatus and method for cell particle sorting based on microfluidic-chip flows
CN116249898A (en) Improvements in or relating to apparatus and methods for facilitating manipulation of microdroplets
KR101207545B1 (en) Device for separating micro particles and method of separating micro particles
CN109797089A (en) Screening system and method, chip and its manufacturing method and system
CN211814371U (en) Micro-fluidic chip for cell separation
CN209348659U (en) Micro-fluidic chip and samples fusion device
WO2023189095A1 (en) White blood cell capturing device
US20200384468A1 (en) Microfluidic Device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18774930

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18774930

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP