WO2023277089A1 - 流路型デバイス - Google Patents

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WO2023277089A1
WO2023277089A1 PCT/JP2022/026049 JP2022026049W WO2023277089A1 WO 2023277089 A1 WO2023277089 A1 WO 2023277089A1 JP 2022026049 W JP2022026049 W JP 2022026049W WO 2023277089 A1 WO2023277089 A1 WO 2023277089A1
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WO
WIPO (PCT)
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channel
type device
detection electrodes
substrate
pair
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/026049
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
哲 浦川
京一 大代
Original Assignee
株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス
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 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス filed Critical 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/16—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N37/00—Details not covered by any other group of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a channel type device.
  • Fluid-type devices include those that perform chemical synthesis in microspaces such as microreactors, those that perform genetic analysis that combines microelectrodes, and those that electrically separate and collect cells and bacteria. It is used for various purposes.
  • the microchannel device of Patent Document 1 is composed of a channel cover in which microscale grooves are formed, and a substrate.
  • the channel cover is made of PDMS (dimethylpolysiloxane), for example.
  • Microelectrodes are arranged on the surface of the substrate.
  • a channel is formed on the substrate by bonding the channel cover having the groove formed thereon to the substrate.
  • the flow channel when liquid is injected into the flow channel, the flow channel may be clogged by foreign matter entering the flow channel.
  • the flow channel cover When the flow channel is clogged, the flow channel cover may be peeled off from the substrate due to an increase in pressure in the flow channel, and liquid leakage may occur.
  • the liquid transfer performance (flow velocity or flow rate) of the flow path may decrease.
  • current leakage may occur or electrode performance (for example, dielectrophoretic force) itself may be degraded. Therefore, there is a demand for a technique for effectively detecting liquid leakage from the flow path.
  • An object of the present invention is to provide a technology that can effectively detect liquid leakage from a flow path.
  • a first aspect is a channel type device comprising: a substrate; a channel attached to the substrate; a cover; and a pair of detection electrodes arranged between the substrate and the channel cover and outside the channel on the upper surface of the substrate.
  • a second aspect is the channel type device of the first aspect, wherein the pair of detection electrodes are arranged along the channel.
  • a third aspect is the channel-type device of the first aspect or the second aspect, wherein the channel has an opening for injecting a liquid, and the pair of detection electrodes are connected to the opening. placed around.
  • a fourth aspect is the channel-type device according to any one of the first to third aspects, wherein the pair of detection electrodes each have a comb-shaped electrode, and one of the pair of detection electrodes is arranged so as to mesh with the other comb-shaped electrode of the pair of detection electrodes.
  • a fifth aspect is the channel-type device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the channel includes a first channel extending in a first direction and a first channel extending in a direction intersecting the first direction. a second flow path extending and merging with the first flow path, wherein the pair of detection electrodes are positioned around the confluence point of the first flow path and the second flow path, It is arranged between the first channel and the second channel.
  • a sixth aspect is the channel type device according to any one of the first to fifth aspects, wherein a pair of A main electrode is further provided.
  • a seventh aspect is the channel-type device according to any one of the first to sixth aspects, further comprising a measurement unit that measures a resistance component between the pair of detection electrodes.
  • An eighth aspect is the channel-type device of the seventh aspect, further comprising an AC power source for applying an AC voltage between the pair of detection electrodes.
  • a ninth aspect is the channel type device of the eighth aspect, wherein the AC power supply can apply an AC voltage of 100 Hz or less between the pair of detection electrodes.
  • a tenth aspect is the channel-type device according to any one of the first to ninth aspects, further comprising a liquid-sending pump that supplies liquid to the channel.
  • the pair of detection electrodes are arranged outside the channel. Therefore, when the liquid injected into the channel leaks between the channel cover and the substrate, the leak can be electrically detected by the pair of detection electrodes.
  • liquid leakage from the channel can be detected by arranging the pair of detection electrodes along the channel.
  • liquid leakage generated around the opening can be detected by arranging a pair of detection electrodes around the opening where the internal pressure increases.
  • the detection electrode since the detection electrode has a comb-shaped electrode, it is possible to improve the detection sensitivity of the liquid reaching the electrode when a voltage is applied. Thereby, liquid leakage can be appropriately detected.
  • the channel-type device of the fifth aspect it is possible to appropriately detect liquid leakage at the confluence point of the first channel and the second channel where there is concern that liquid leakage may occur due to an increase in internal pressure. leak can be detected.
  • the pair of main electrodes can generate an electric field in the channel. Therefore, an attractive force or a repulsive force can be applied to the object in the liquid injected into the channel.
  • the occurrence of liquid leakage can be detected based on the fluctuation of the resistance component between the pair of detection electrodes.
  • the resistance component can be measured by applying an AC voltage between the pair of detection electrodes.
  • the channel type device of the ninth aspect by applying an AC voltage in a low frequency band, the liquid-derived resistance that appears on the low frequency side can be detected early.
  • the liquid can be supplied to the channel by the liquid-sending pump.
  • FIG. 1 is a plan view showing a channel type device according to a first embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the channel type device at a position along line AA shown in FIG. 1
  • 2 is a partially enlarged plan view showing a supply port and its periphery of the channel type device shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the channel type device at a position along line BB shown in FIG. 3
  • FIG. 2 is a partially enlarged plan view showing a separation channel and its surroundings of the channel type device shown in FIG. 1
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the channel type device at a position along line CC shown in FIG. 5; It is a figure which shows the measurement example of an impedance.
  • FIG. 10 is a plan view showing a channel type device according to a second embodiment
  • FIG. 1 is a plan view showing a channel type device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the flow channel device 1 taken along line AA shown in FIG.
  • the flow channel device 1 is a device that electrically separates and collects a collection target contained in a liquid that is a sample.
  • the liquid is assumed to be, for example, body fluid such as blood, physiological saline, or the like.
  • the object to be recovered is a substance existing in a liquid, and specifically, cells, microorganisms, proteins, nucleic acids, and the like are assumed.
  • the channel type device 1 includes a substrate 21, a channel cover 25, and a pair of detection electrodes 41a and 41b.
  • the flow channel device 1 also includes a pair of main electrodes 33a and 33b.
  • the substrate 21 is made of quartz glass, for example. However, the material of the substrate 21 is not limited to silica glass, and can be selected as appropriate.
  • the substrate 21 has a substantially rectangular flat plate shape. However, the shape of the substrate 21 can be changed as appropriate.
  • the channel cover 25 is made of PDMS (dimethylpolysiloxane), for example.
  • the channel cover 25 has, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape. As shown in FIG. 2, the channel cover 25 has an elongated recessed channel groove 251 on its lower surface.
  • the width of the channel groove 251 is, for example, microscale and is 1 mm or less. As shown in FIGS. 1 and 2 , the channel groove 251 of the channel cover 25 forms the channel 31 together with the substrate 21 .
  • the channel 31 has a separation channel 311 and recovery channels 313a and 313b.
  • the separation channel 311 and the recovery channels 313a and 313b are tubular channels extending linearly.
  • One end of the separation channel 311 is connected to the supply port 315 .
  • the supply port 315 is an opening for injecting liquid into the channel 31 .
  • the supply port 315 has a circular shape in plan view.
  • the supply port 315 is configured by a circular through hole provided in the channel cover 25 .
  • a supply tube 316 is connected to the supply port 315 when the liquid is to flow through the channel 31 .
  • the channel 31 branches into a recovery channel 313a and a recovery channel 313b.
  • the recovery channel 313 a is a channel for recovering the recovery target that has flowed through the separation channel 311 .
  • the recovery channel 313 b is a channel for recovering non-recovery targets that have flowed through the separation channel 311 .
  • the recovery channel 313b extends in a direction different from that of the recovery channel 313a.
  • One end of each of the recovery channels 313 a and 313 b is connected to the other end of the separation channel 311 .
  • the other end of the recovery channel 313a is connected to the recovery port 317a, and the other end of the recovery channel 313b is connected to the recovery port 317b.
  • the recovery ports 317a and 317b are openings for recovering liquid that has flowed through the recovery channels 313a and 313b.
  • the recovery ports 317a and 317b are each constituted by a through hole provided in the channel cover 25. As shown in FIG. Recovery tubes 318a and 318b are connected to the recovery ports 317a and 317b, respectively.
  • the main electrodes 33a and 33b are arranged on the upper surface 211 of the substrate 21. As shown in FIG. The upper surfaces of the main electrodes 33a and 33b are covered with an insulating protective film 23. As shown in FIG.
  • the insulating protective film 23 is, for example, an oxide film (silicon oxide film (SiOx) or the like). Note that the insulating protective film 23 may be a nitride film (such as a silicon nitride film). By covering the main electrodes 33a and 33b with the insulating protective film 23, the main electrodes 33a and 33b can be insulated and protected.
  • the channel cover 25 is arranged on the top surface of the insulating protective film 23 .
  • the channel groove 251 of the channel cover 25 is closed with the substrate 21 (more specifically, the insulating protective film 23).
  • the flow path 31 is arranged on the upper surface 211 (one main surface) of the substrate 21 .
  • the main electrodes 33a, 33b are arranged between the substrate 21 and the channel cover 25.
  • the main electrodes 33a and 33b have first comb-shaped electrodes 331a and 331b, respectively.
  • the first comb-shaped electrodes 331 a and 331 b are arranged so as to vertically overlap the separation channel 311 of the channel 31 .
  • the first comb-shaped electrodes 331a and 331b respectively have a plurality of first fine wire portions 333a and 333b arranged at regular intervals.
  • the first thin wire portions 333a and 333b extend in a direction intersecting with the direction in which the separation channel 311 extends.
  • the first thin line portions 333a and 333b are arranged in a direction that obliquely crosses the separation channel 311 so as to form an acute angle of, for example, 10° or more and 60° or less with respect to the direction in which the separation channel 311 extends. extends to
  • the first thin wire portions 333a and 333b are arranged at regular intervals in the direction in which the separation channel 311 extends.
  • the first thin wire portions 333a and the first thin wire portions 333b are alternately arranged with a gap therebetween.
  • FIG. 3 is a partially enlarged plan view showing the supply port 315 of the channel type device 1 shown in FIG. 1 and its surroundings.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the flow channel device 1 along line BB shown in FIG.
  • the detection electrodes 41 a and 41 b are arranged around the supply port 315 (opening) of the flow path 31 . Further, the detection electrodes 41 a and 41 b are arranged along the edge of the supply port 315 of the channel 31 .
  • the detection electrodes 41a and 41b have second comb-shaped electrodes 411a and 411b, respectively.
  • the second comb-shaped electrodes 411 a and 411 b are arranged along the supply port 315 and have an arc-shaped curved shape along the edge of the supply port 315 .
  • the second comb-teeth-shaped electrodes 411a and 411b are arranged to engage with each other while being spaced apart from each other.
  • the second comb-shaped electrodes 411a and 411b have a plurality of second thin wire portions 413a and 413b, respectively.
  • the plurality of second thin wire portions 413 a and 413 b are arranged around the supply port 315 of the channel 31 at regular intervals.
  • the second thin wire portions 413 a and 413 b are arranged alternately one by one along the edge of the supply port 315 .
  • the detection electrodes 41 a and 41 b are arranged on the upper surface 211 of the substrate 21 .
  • the detection electrodes 41 a and 41 b are arranged between the substrate 21 and the channel cover 25 . Further, the detection electrodes 41 a and 41 b are arranged on the upper surface 211 of the substrate 21 outside the flow path 31 (in particular, the supply port 315 ). In other words, the detection electrodes 41 a and 41 b are arranged so as not to overlap the channel 31 vertically.
  • the flow channel device 1 includes two pairs of detection electrodes 41c and 41d. Of the two sets of detection electrodes 41c and 41d, one set is arranged on one side of the separation channel 311 in the width direction perpendicular to the direction in which the separation channel 311 extends, and the other set is It is arranged on the other side in the width direction with respect to the separation channel 311 .
  • FIG. 5 is a partially enlarged plan view showing the separation channel 311 of the channel type device 1 shown in FIG. 1 and its surroundings.
  • 6 is a schematic cross-sectional view of the flow channel device 1 taken along line CC shown in FIG.
  • the detection electrodes 41c and 41d have a comb shape. More specifically, the detection electrodes 41c and 41d have a plurality of second fine wire portions 413c and 413d, respectively.
  • the second thin wire portions 413c and 413d extend along the direction in which the separation channel 311 extends.
  • the second thin line portions 413c and the second thin line portions 413d are arranged alternately one by one in the width direction.
  • the detection electrodes 41 c and 41 d are arranged on the upper surface 211 of the substrate 21 .
  • the detection electrodes 41 c and 41 d are arranged between the substrate 21 and the channel cover 25 . Further, the detection electrodes 41 c and 41 d are arranged outside the separation channel 311 on the upper surface 211 of the substrate 21 . That is, the detection electrodes 41c and 41d are arranged so as not to overlap the separation channel 311 vertically.
  • the shape of the detection electrodes 41c and 41d is not limited to that shown in FIG.
  • the second fine wire portions 413c and 413d do not necessarily extend along the separation channel 311, and may extend in a direction intersecting the direction in which the separation channel 311 extends (e.g., width direction).
  • the distance between the detection electrodes 41c, 41d and the channel 31 is as small as possible.
  • the distance between the detection electrodes 41c and 41d and the channel 31 is 100 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less. is preferred.
  • the distance between the detection electrodes 41a and 41b and the supply port 315 of the channel 31 is also preferably 100 ⁇ m or more and 200 m or less.
  • a method for manufacturing the channel type device 1 will be described. First, an electrode metal film having a predetermined thickness (for example, 100 nm) is formed on the upper surface 211 of the substrate 21 by vacuum deposition. Then, a predetermined pattern is formed on the electrode metal film by photolithography and wet etching. By forming this pattern, main electrodes 33a and 33b, detection electrodes 41a and 41b, and two sets of detection electrodes 41c and 41d are formed on the upper surface 211 of the substrate 21, respectively. After patterning the electrodes, the insulating protective film 23 is formed.
  • a predetermined thickness for example, 100 nm
  • an insulating protective film having a predetermined thickness (for example, 200 nm) is formed on the upper surface 211 of the substrate 21 and the upper surfaces of the electrodes (main electrodes 33a, 33b, detection electrodes 41a, 41b, 41c, and 41d).
  • a silicon oxide film (SiOx) 23 is deposited.
  • pad portions electrically connected to the main electrodes 33a, 33b and the detection electrodes 41a, 41b, 41c, 41d are formed on the substrate 21 by photolithography and dry etching. be done.
  • a channel cover 25 is then attached to the substrate 21 . Specifically, the channel cover 25 and the substrate 21 on which each electrode is formed are subjected to plasma treatment, and the two are bonded together.
  • a channel groove 251 corresponding to the channel 31 is formed in the channel cover 25 . Therefore, the channel 31 is formed on the substrate 21 by attaching the channel cover 25 .
  • the width of the channel cover 25 is smaller than the width of the substrate 21 (FIG. 1). Therefore, the pad portion of each electrode is exposed outside the channel cover 25 . Therefore, each electrode can be electrically connected to an external device via the pad portion without being obstructed by the channel cover 25 .
  • a supply tube 316 is connected to a supply port 315, and recovery tubes 318a and 318b are connected to recovery ports 317a and 317b, respectively.
  • the supply tube 316 is connected to a supply source of liquid (sample) containing the recovery target.
  • a supply pump 35 (liquid transfer pump) is attached in the middle of the supply tube 316 .
  • Recovery pumps 37a and 37b are attached to the recovery tubes 318a and 318b, respectively.
  • the supply pump 35 and the recovery pumps 37a and 37b are, for example, tube pumps (peristaltic pumps).
  • the supply pump 35 supplies liquid to the separation channel 311 .
  • Recovery pumps 37a and 37b recover the liquid that has flowed through recovery channels 313a and 313b.
  • the power source section 13 is connected to the main electrode 33a, and the main electrode 33b is grounded. Then, the power supply unit 13 applies an AC voltage between the main electrodes 33a and 33b according to the object to be collected.
  • the AC voltage corresponding to the object to be collected is a voltage with a frequency that generates an electric field in which a dielectrophoretic force (attractive force) specifically acts on the object to be collected, and is large enough not to destroy the object to be collected. voltage.
  • the recovery target in the liquid injected into the channel 31 flows through the channel 31 while being attracted to the first fine wire portions 333 of the main electrodes 33a and 33b. is recovered to the recovery channel 313a.
  • non-recovery targets on which the dielectrophoretic force does not act or on which only a weak dielectrophoretic force acts are recovered in the recovery channel 313b.
  • a power supply section 13 that applies AC voltage to the detection electrodes 41a and 41b is connected.
  • the AC voltage applied by the power supply unit 13 has, for example, a frequency of 100 Hz or less (preferably 10 Hz) and an amplitude of 1 V or less (preferably 0.3 V). Note that the AC voltage condition is not limited to this, and can be set arbitrarily.
  • the measuring section 15 is connected to the detection electrodes 41a and 41b.
  • the measurement unit 15 measures the resistance component by detecting the current flowing between the detection electrodes 41a and 41b and the voltage between the detection electrodes 41a and 41b.
  • the resistance component is specifically resistance, impedance, or impedance composed of them.
  • the measurement unit 15 is also electrically connected to the detection electrodes 41c and 41d, and can measure the impedance between the detection electrodes 41c and 41d.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of impedance measurement.
  • the impedance measurement shown in FIG. 7 was performed using the flow channel device 1 configured to cause liquid leakage during liquid transfer.
  • Graph G10 shown on the right side of FIG. 7 shows the relationship between time (horizontal axis) and impedance (vertical axis) when the frequency of the AC voltage applied to the detection electrodes 41a and 41b is 10 Hz and the amplitude is 0.3 V. is shown.
  • Time T1 shown in FIG. 7 is the time before liquid feeding (that is, before liquid leakage occurs), and times T2 to T5 correspond to the time at which liquid leakage occurs after the start of liquid feeding.
  • the initial impedance at time T1 is a high resistance (eg, 1 G ⁇ ). However, the impedance drops rapidly around time T2 when liquid leakage occurs. After time T5, the impedance finally reaches several hundred k ⁇ . From the graph G10, it can be seen that liquid leakage can be appropriately detected by detecting a drop in impedance between the detection electrodes 41a and 41b.
  • Graphs G1 to G5 on the left side of FIG. 7 respectively show the relationship between the frequency of the AC voltage (horizontal axis) and the measured impedance (vertical axis) at times T1 to T5.
  • the occurrence of liquid leakage significantly changes the impedance characteristics, respectively.
  • the impedance exhibits a substantially oblique line shape before liquid leakage. This indicates that most of the impedance consists of reactance. That is, the impedance measured at time T1 is considered to be composed of the charging performance of the channel cover 25 directly above the detection electrodes 41a and 41b and the substrate 21 directly below the detection electrodes 41a and 41b.
  • a horizontal shape appears in the impedance at the initial stage (time T2) when the liquid leak occurs. This indicates that the liquid has reached the detection electrodes 41a and 41b (second comb-shaped electrodes 411a and 411b).
  • This horizontal shape of impedance is mainly composed of resistance. The magnitude of the resistance can fluctuate depending on the resistance of the liquid and the internal volume of the flow path containing the liquid. Furthermore, as the graphs G3 to G5 show, the magnitude of the horizontal portion of the impedance (resistance) decreases over time. This indicates that the location (area) where the liquid is leaking has increased.
  • the detection electrodes 41a and 41b By measuring the impedance using the detection electrodes 41a and 41b in this manner, liquid leakage from the flow path 31 (supply port 315) can be electrically detected.
  • the detection electrodes 41c and 41d can also detect liquid leakage from the channel 31 (separation channel 311) by measuring impedance. According to the channel type device 1, liquid leakage can be effectively detected, so no liquid leakage was detected in the process using the channel type device 1 (specifically, the separation and collection of the recovery target). In some cases, the reliability of the processing results can be guaranteed.
  • the measurement unit 15 may include a determination unit that determines liquid leakage.
  • the determination unit may determine occurrence of liquid leakage, for example, by determining whether the measured impedance is smaller than a predetermined threshold Th1 (see the right side of FIG. 7). Further, the measurement unit 15 may stop the operation of the supply pump 35 when the determination unit determines that liquid leakage has occurred. As a result, the supply of the sample to the flow path 31 can be stopped when liquid leakage occurs, so that wasteful consumption of the sample can be suppressed.
  • the detection electrodes 41 a and 41 b or the detection electrodes 41 c and 41 d are arranged outside the channel 31 . Therefore, when the liquid in the channel 31 leaks between the substrate 21 and the channel cover 25, the leakage is electrically detected by the detection electrodes 41a and 41b or the detection electrodes 41c and 41d. can.
  • the detection electrodes 41a and 41b have the comb-shaped electrodes 411a and 411b, the detection sensitivity of the arrival of the liquid onto the detection electrodes 41a and 41b when a voltage is applied to the detection electrodes 41a and 41b. can be improved. Thereby, liquid leakage can be appropriately detected.
  • the second comb-shaped electrodes 411a and 411b of the detection electrodes 41a and 41b are arranged along the supply port 315 of the channel 31. Therefore, liquid leakage from the supply port 315 can be effectively detected.
  • the internal pressure of the supply port 315 increases when the supply pump 35 feeds the liquid. Therefore, the area around the supply port 315 is a region where the channel cover 25 is likely to be peeled off from the substrate 21, and thus liquid leakage is a concern.
  • the detection electrodes 41c and 41d are arranged along the direction in which the separation channel 311 of the channel 31 extends. Therefore, liquid leakage can be detected over a long range along the separation channel 311 .
  • FIG. 8 is a plan view showing a channel type device 1a according to the second embodiment.
  • the channel type device 1a has a substrate 21 and a channel cover 25a.
  • the channel cover 25a forms a channel 31a together with the substrate 21.
  • the channel 31 a has a pair of supply channels 51 a and 51 b (first channel and second channel) and one recovery channel 53 .
  • One ends of the supply channels 51a and 51b are connected to supply ports 511a and 511b, respectively.
  • the supply ports 511a and 511b are openings for supplying liquids to the supply channels 51a and 51b, respectively.
  • the other ends of the supply channels 51 a and 51 b merge at a confluence point 55 and are connected to one end of the recovery channel 53 .
  • the other end of the recovery channel 53 is connected to the recovery port 531 .
  • the recovery port 531 is an opening for recovering liquid that has flowed through the recovery channel 53 .
  • the liquids supplied to the supply ports 511a and 511b flow through the supply channels 51a and 51b, respectively, and then merge at the confluence point 55. As shown in FIG. Then, after flowing through the recovery channel 53 , it is recovered from the recovery port 531 .
  • the channel type device 1a includes a pair of detection electrodes 41e and 41f.
  • the detection electrodes 41e and 41f are arranged, for example, between the supply channels 51a and 51b. More specifically, it is arranged between the supply channels 51a and 51b in the circumferential direction around the confluence point 55 .
  • the detection electrodes 41e and 41f are a pair of comb-shaped electrodes, like the detection electrodes 41a and 41b shown in FIG. 3 or the detection electrodes 41c and 41d shown in FIG.
  • the liquid flowing through the supply flow paths 51a and 51b merges, so that the pressure inside the flow paths is high and liquid leakage is likely to occur. Therefore, by arranging the detection electrodes 41e and 41f between the supply channels 51a and 51b and measuring the impedance between the detection electrodes 41e and 41f, liquid leakage can be detected early.
  • detection electrodes 41e and 41f are arranged between the supply channel 51b and the recovery channel 53 and between the recovery channel 53 and the supply channel 51a in the circumferential direction. may have been By arranging a plurality of sets of detection electrodes 41e and 41f around the confluence point 55 in this way, liquid leakage at the confluence point 55 and its surroundings can be detected early.
  • the flow channel device 1a may include detection electrodes 41a and 41b around the supply ports 511a and 511b, respectively. This makes it possible to effectively detect liquid leakage at the supply ports 511a and 511b.
  • the detection electrodes 41a and 41b for detecting liquid leakage have a comb-like shape like the second comb-like electrodes 411a and 411b.
  • the detection electrodes 41a and 41b may have electrode portions having a shape different from the comb-tooth shape.
  • Reference Signs List 1 1a channel type device 13 power supply unit 15 measurement unit 21 substrate 211 upper surface (principal surface) 23 insulating protective film 25, 25a channel cover 251 channel groove 31, 31a channel 311 separation channel 315 supply port (opening) 35 supply pump (liquid transfer pump) 411a, 411b second comb-shaped electrodes 413a, 413b second thin wire portions 413c, 413d second thin wire portions 41a, 41b detection electrodes 41c, 41d detection electrodes 41e, 41f detection electrodes 51a, 51b supply channel (first channel, second channel)

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Abstract

流路からの液漏れを有効に検出することができる技術を提供する。流路型デバイスは、基板（２１）と、流路カバー（２５）と、一対の検出用電極（４１ａ，４１ｂ）とを備える。流路カバー（２５）は、基板（２１）に取り付けられている。流路カバー（２５）は、基板（２１）とともに、液体を流通させることが可能な流路（３１）を形成する。検出用電極（４１ａ，４１ｂ）は、基板（２１）と流路カバー（２５）との間に配置されている。検出用電極（４１ａ，４１ｂ）は、基板（２１）の上面（２１１）において、流路（３１）よりも外側に配置されている。

Description

流路型デバイス
　本発明は、流路型デバイスに関する。
　近年、ライフサイエンス分野においては、流路型デバイス、特に、マイクロスケールの流路型デバイスが注目されている。流路型デバイスは、例えばマイクロリアクターなどの微小空間での化学合成を行うものから、微小電極を複合した遺伝子解析を行うもの、電気的に細胞・菌などを分離して捕集するものなど、様々な用途で利用されている。
　例えば、特許文献１のマイクロ流路型デバイスは、マイクロスケールの溝が形成された流路カバーと、基板とで構成されている。流路カバーは、例えば、ＰＤＭＳ（ジメチルポリシロキサン）で構成されている。基板の表面には、微小電極が配置されている。上記溝が形成された流路カバーが基板に接着されることによって、基板上に流路が形成されている。
特開２０１７－１３４０２０号公報
　しかしながら、流路に液体を注入した際、流路内に異物が混入することによって、流路が詰まる場合がある。流路が詰まると、流路内の圧力増加によって、流路カバーが基板から剥がれ、液漏れが発生する場合がある。液漏れが発生した場合、流路の送液性能（流速または流量）が低下し得る。また、その液漏れ箇所が上記微小電極付近である場合には、電流リークが発生したり、電極性能（例えば、誘電泳動力）自体の低下が発生し得る。このため、流路からの液漏れを有効に検出する技術が求められている。
　本発明の目的は、流路からの液漏れを有効に検出することができる技術を提供することにある。
　上記課題を解決するため、第１態様は、流路型デバイスであって、基板と、前記基板に取り付けられており、前記基板とともに、液体を流通させることが可能な流路を形成する流路カバーと、前記基板と前記流路カバーとの間に配置されており、前記基板の上面において、前記流路よりも外側に配置されている一対の検出用電極とを備える。
　第２態様は、第１態様の流路型デバイスであって、前記一対の検出用電極が、前記流路に沿って配置されている。
　第３態様は、第１態様または第２態様の流路型デバイスであって、前記流路は、液体を注入するための開口を有しており、前記一対の検出用電極が、前記開口の周囲に配置されている。
　第４態様は、第１態様から第３態様のいずれか１つの流路型デバイスであって、前記一対の検出用電極は、櫛歯状電極をそれぞれ有し、前記一対の検出用電極の一方の前記櫛歯状電極が、前記一対の検出用電極の他方の前記櫛歯状電極とかみ合うように配置されている。
　第５態様は、第１態様から第４態様のいずれか１つの流路型デバイスであって、前記流路は、第１方向に延びる第１流路と、前記第１方向と交差する方向に延びており、前記第１流路と合流する第２流路とを有し、前記一対の検出用電極が、前記第１流路と前記第２流路との合流地点の周囲であって、前記第１流路と前記第２流路との間に配置されている。
　第６態様は、第１態様から第５態様のいずれか１つの流路型デバイスであって、前記基板と前記流路カバーとの間に配置され、少なくとも一部が前記流路と重なる一対の主電極をさらに備える。
　第７態様は、第１態様から第６態様のいずれか１つの流路型デバイスであって、前記一対の検出用電極間の抵抗成分を測定する測定部をさらに備える。
　第８態様は、第７態様の流路型デバイスであって、前記一対の検出用電極間に交流電圧を印加する交流電源をさらに備える。
　第９態様は、第８態様の流路型デバイスであって、前記交流電源は、前記一対の検出用電極間に１００Ｈｚ以下の交流電圧を印加可能である。
　第１０態様は、第１態様から第９態様のいずれか１つの流路型デバイスであって、前記流路に液体を供給する送液ポンプをさらに備える。
　第１態様の流路型デバイスによると、一対の検出用電極が、流路よりも外側に配置されている。このため、流路に注入された液体が流路カバーと基板との間に漏れた場合に、その液漏れを一対の検出用電極によって電気的に検出できる。
　第２態様の流路型デバイスによると、一対の検出用電極が流路に沿って配置されていることにより、流路からの液漏れを検出できる。
　第３態様の流路型デバイスによると、内部圧力が高くなる開口の周囲に一対の検出用電極を配置することによって、開口の周囲で発生した液漏れを検出できる。
　第４態様の流路型デバイスによると、検出用電極が櫛歯状電極を有することにより、電圧を印加した場合における、電極上への液体の到達の検出感度を向上させることができる。これにより、液漏れを適切に検出できる。
　第５態様の流路型デバイスによると、内部圧力増加による液漏れが懸念される第１流路と第２流路との合流地点において、液漏れを適切に検出できる。
の液漏れを検出できる。
　第６態様の流路型デバイスによると、一対の主電極によって、流路内に電界を発生させることができる。したがって、流路に注入された液体中の対象物に、引力または斥力を作用させることができる。
　第７態様の流路型デバイスによると、一対の検出用電極間の抵抗成分の変動に基づいて、液漏れの発生を検出できる。
　第８態様の流路型デバイスによると、一対の検出用電極間に交流電圧を印加することによって、抵抗成分を測定できる。
　第９態様の流路型デバイスによると、低周波帯の交流電圧を印加することによって、低周波側で現れる液体由来のレジスタンスを早期に検出できる。
　第１０態様の流路型デバイスによると、送液ポンプによって流路に液体を供給できる。
第１実施形態に係る流路型デバイスを示す平面図である。 図１に示すＡ－Ａ線に沿う位置における流路型デバイスの概略断面図である。 図１に示す流路型デバイスの供給口とその周辺を示す部分拡大平面図である。 図３に示すＢ－Ｂ線に沿う位置における流路型デバイスの概略断面図である。 図１に示す流路型デバイスの分離流路とその周辺を示す部分拡大平面図である。 図５に示すＣ－Ｃ線に沿う位置における流路型デバイスの概略断面図である。 インピーダンスの測定例を示す図である。 第２実施形態に係る流路型デバイスを示す平面図である。
　以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。
　＜１．　第１実施形態＞
　図１は、第１実施形態に係る流路型デバイス１を示す平面図である。図２は、図１に示すＡ－Ａ線に沿う位置における流路型デバイス１の概略断面図である。流路型デバイス１は、試料である液体に含まれる回収対象を電気的に分離して捕集する装置である。液体は、例えば、血液などの体液や、生理食塩水などが想定される。また、回収対象としては、液体中に存在する物質であって、具体的には、細胞、微生物、タンパク質、核酸などが想定される。
　図１に示すように、流路型デバイス１は、基板２１と、流路カバー２５と、一対の検出用電極４１ａ，４１ｂを備える。また、流路型デバイス１は、一対の主電極３３ａ，３３ｂを備える。
　基板２１は、例えば石英ガラス製である。ただし、基板２１の材料は、石英ガラスに限定されるものではなく、適宜選択し得る。基板２１は、略矩形の平板状を有している。ただし、基板２１の形状は、適宜変更し得る。
　流路カバー２５は、例えばＰＤＭＳ（ジメチルポリシロキサン）により形成される。流路カバー２５は、例えば略直方体状である。図２に示すように、流路カバー２５は、下面に、細長に延びる凹状の流路溝２５１を有する。流路溝２５１の幅は、例えばマイクロスケールであって、１ｍｍ以下である。図１および図２に示すように、流路カバー２５の流路溝２５１は、基板２１とともに、流路３１を形成する。
　図１に示すように、流路３１は、分離流路３１１と、回収流路３１３ａ，３１３ｂとを有する。分離流路３１１および回収流路３１３ａ，３１３ｂは、直線状に延びる管状の流路である。分離流路３１１の一端は、供給口３１５に接続されている。供給口３１５は、流路３１に液体を注入するための開口である。図１に示すように、供給口３１５は、平面視において円形を有する。供給口３１５は、流路カバー２５に設けられた円形の貫通孔によって構成されている。流路３１に液体を流す場合、供給口３１５に供給チューブ３１６が接続される。
　流路３１は、分離流路３１１の他端において、回収流路３１３ａと、回収流路３１３ｂとに分岐している。回収流路３１３ａは、分離流路３１１を流れた回収対象を回収するための流路である。回収流路３１３ｂは、分離流路３１１を流れた非回収対象を回収するための流路である。回収流路３１３ｂは、回収流路３１３ａとは異なる方向に延びている。回収流路３１３ａ，３１３ｂの各一端は、分離流路３１１の他端に接続されている。回収流路３１３ａの他端は回収口３１７ａに、回収流路３１３ｂの他端は回収口３１７ｂに、それぞれ接続されている。回収口３１７ａ，３１７ｂは、回収流路３１３ａ，３１３ｂを流れた液体を回収するための開口である。回収口３１７ａ，３１７ｂは、流路カバー２５に設けられた貫通孔によってそれぞれ構成されている。回収口３１７ａ，３１７ｂには、回収チューブ３１８ａ，３１８ｂがそれぞれ接続される。
　図２に示すように、主電極３３ａ，３３ｂは、基板２１の上面２１１に配置されている。主電極３３ａ，３３ｂの上面は、絶縁保護膜２３で覆われている。絶縁保護膜２３は、例えば酸化膜（シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）など）である。なお、絶縁保護膜２３は、窒化膜（シリコン窒化膜など）であってもよい。主電極３３ａ，３３ｂを絶縁保護膜２３で覆うことによって、主電極３３ａ，３３ｂを絶縁しつつ保護できる。
　図２に示すように、流路カバー２５は、絶縁保護膜２３の上面に配置されている。流路カバー２５の流路溝２５１が、基板２１（より詳細には、絶縁保護膜２３）で塞がれる。これにより、基板２１の上面２１１（一方側の主面）に流路３１が配置される。
　図２に示すように、主電極３３ａ，３３ｂは、基板２１と流路カバー２５との間に配置されている。主電極３３ａ，３３ｂは、第１櫛歯状電極３３１ａ，３３１ｂをそれぞれ有する。第１櫛歯状電極３３１ａ，３３１ｂは、流路３１の分離流路３１１と上下に重なるように配置されている。第１櫛歯状電極３３１ａ，３３１ｂは、等間隔に配置された複数の第１細線部３３３ａ，３３３ｂをそれぞれ有する。
　図１に示すように、第１細線部３３３ａ，３３３ｂは、分離流路３１１の延びる方向と交差する方向に延びている。具体的には、第１細線部３３３ａ，３３３ｂは、分離流路３１１の延びる方向に対して例えば１０°以上６０°以下の鋭角な角度をなすように、分離流路３１１と斜めに交差する方向に延びている。
　図２に示すように、第１細線部３３３ａ，３３３ｂは、分離流路３１１の延びる方向において等間隔に配置されている。また、分離流路３１１の延びる方向において、第１細線部３３３ａと第１細線部３３３ｂとが、間隔をあけて１本ずつ交互に配置されている。第１細線部３３３ａおよび第１細線部３３３ｂは、Ｌ／Ｓ（Ｌｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅ）＝１００μｍ／５０μｍとなるように配置されている。なお、第１細線部３３３ａ，３３３ｂのＬ／Ｓは、任意に設定し得る。
　＜検出用電極＞
　図３は、図１に示す流路型デバイス１の供給口３１５とその周辺を示す部分拡大平面図である。図４は、図３に示すＢ－Ｂ線に沿う位置における流路型デバイス１の概略断面図である。
　図３に示すように、検出用電極４１ａ，４１ｂは、流路３１の供給口３１５（開口）の周囲に配置されている。また、検出用電極４１ａ，４１ｂは、流路３１の供給口３１５の縁に沿って配置されている。
　検出用電極４１ａ，４１ｂは、第２櫛歯状電極４１１ａ，４１１ｂをそれぞれ有する。第２櫛歯状電極４１１ａ，４１１ｂは、供給口３１５に沿って配置されており、供給口３１５の縁に沿って円弧状に湾曲した形状を有する。第２櫛歯状電極４１１ａ，４１１ｂは、互いに間隔をあけつつ、互いにかみ合うように配置されている。
　より詳細には、第２櫛歯状電極４１１ａ，４１１ｂは、複数の第２細線部４１３ａ，４１３ｂをそれぞれ有する。複数の第２細線部４１３ａ，４１３ｂは、流路３１の供給口３１５のまわりに、等間隔に配置されている。また、第２細線部４１３ａ，と第２細線部４１３ｂとは、供給口３１５の縁に沿って、１本ずつ交互に配列されている。第２細線部４１３ａ，と第２細線部４１３ｂは、例えばＬ／Ｓ＝１００μｍ／５０μｍとなるように、交互に配置されている。なお、第２細線部４１３ａ，４１３ｂのＬ／Ｓは、任意に設定し得る。
　図４に示すように、検出用電極４１ａ，４１ｂは、基板２１の上面２１１に配置されている。検出用電極４１ａ，４１ｂは、基板２１と流路カバー２５との間に配置されている。また、検出用電極４１ａ，４１ｂは、基板２１の上面２１１において、流路３１（特に、供給口３１５）よりも外側に配置されている。すなわち、検出用電極４１ａ，４１ｂは、流路３１とは上下に重ならないように配置されている。
　図１に示すように、流路型デバイス１は、一対の検出用電極４１ｃ，４１ｄを２組備える。２組の検出用電極４１ｃ，４１ｄのうち、１組は、分離流路３１１に対して、分離流路３１１の延びる方向に垂直な幅方向の一方側に配置されており、もう１組は、分離流路３１１に対して幅方向の他方側に配置されている。
　図５は、図１に示す流路型デバイス１の分離流路３１１とその周辺を示す部分拡大平面図である。また、図６は、図５に示すＣ－Ｃ線に沿う位置における流路型デバイス１の概略断面図である。図５に示すように、検出用電極４１ｃ，４１ｄは、櫛歯状を有する。より具体的には、検出用電極４１ｃ，４１ｄは、複数の第２細線部４１３ｃ，４１３ｄをそれぞれ有する。第２細線部４１３ｃ，４１３ｄは、分離流路３１１の延びる方向に沿って延びている。第２細線部４１３ｃと第２細線部４１３ｄは、幅方向に１本ずつ交互に配列されている。第２細線部４１３ｃと第２細線部４１３ｄは、例えばＬ／Ｓ＝１００μｍ／５０μｍとなるように、交互に配置されている。なお、第２細線部４１３ｃ，４１３ｄのＬ／Ｓは、任意に設定し得る。
　図６に示すように、検出用電極４１ｃ，４１ｄは、基板２１の上面２１１に配置されている。検出用電極４１ｃ，４１ｄは、基板２１と流路カバー２５との間に配置されている。また、検出用電極４１ｃ，４１ｄは、基板２１の上面２１１において、分離流路３１１よりも外側に配置されている。すなわち、検出用電極４１ｃ，４１ｄは、分離流路３１１とは上下に重ならないように配置されている。
　なお、検出用電極４１ｃ，４１ｄの形状は、図５に示すものに限定されない。例えば、第２細線部４１３ｃ，４１３ｄが、分離流路３１１に沿って延びていることは必須ではなく、分離流路３１１の延びる方向と交差する方向（例えば、幅方向）に延びていてもよい。また、検出用電極４１ｃ，４１ｄが櫛歯状を有することは必須ではなく、適宜変更し得る。
　流路３１からの液漏れを早期に検出するため、検出用電極４１ｃ，４１ｄと流路３１（分離流路３１１）との間の距離はできるだけ小さいことが望ましい。基板２１に対して流路カバー２５を貼り合わせる際の、流路カバー２５の位置決め精度を考慮して、検出用電極４１ｃ，４１ｄと流路３１との間の距離は、１００μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。これと同様に、検出用電極４１ａ，４１ｂと、流路３１の供給口３１５との間の距離についても、１００μｍ以上２００ｍ以下とすることが好ましい。
　＜流路型デバイス１の製造方法について＞
　流路型デバイス１の製造方法について説明する。まず、真空蒸着によって、基板２１の上面２１１に所定の厚さ（例えば、１００ｎｍ）を有する電極金属の膜が成膜される。そして、フォトリソグラフィとウェットエッチングにより、電極金属の膜に所定のパターンが形成される。このパターンの形成によって、基板２１の上面２１１に、主電極３３ａ，３３ｂと、検出用電極４１ａ，４１ｂと、２組の検出用電極４１ｃ，４１ｄとが、それぞれ形成される。電極のパターン形成の後、絶縁保護膜２３の形成が行われる。具体的には、スパッタリングにより、基板２１の上面２１１および電極（主電極３３ａ，３３ｂ、検出用電極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ）の上面に、所定の厚さ（例えば、２００ｎｍ）の絶縁保護膜２３であるシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）が成膜される。
　絶縁保護膜２３が形成されると、フォトリソグラフィとドライエッチングとにより、主電極３３ａ，３３ｂ、検出用電極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄと電気的に接続されるパッド部が基板２１上にそれぞれ形成される。そして、流路カバー２５が、基板２１に取り付けられる。具体的には、流路カバー２５と、各電極が形成された基板２１とがプラズマ処理され、両者が貼り合わされる。流路カバー２５には、流路３１に対応する流路溝２５１が形成されている。したがって、流路カバー２５の取り付けによって、基板２１上に流路３１が形成される。流路カバー２５の幅は、基板２１の幅よりも小さい（図１）。このため、各電極のパッド部は、流路カバー２５の外側に露出される。したがって、流路カバー２５に妨げられることなく、パッド部を介して各電極を外部機器と電気的に接続できる。
　＜流路型デバイス１の使用例＞
　次に、流路型デバイス１を使用例について説明する。図１に示すように、供給口３１５に供給チューブ３１６が接続され、回収口３１７ａ，３１７ｂに回収チューブ３１８ａ，３１８ｂがそれぞれ接続される。供給チューブ３１６は、回収対象を含む液体（試料）の供給源に接続されている。
　供給チューブ３１６の途中には、供給ポンプ３５（送液ポンプ）が取り付けられている。また、回収チューブ３１８ａ，３１８ｂには、回収ポンプ３７ａ，３７ｂがそれぞれ取り付けられている。供給ポンプ３５および回収ポンプ３７ａ，３７ｂは、例えばチューブポンプ（ペリスタポンプ）である。供給ポンプ３５は、分離流路３１１に液体を供給する。回収ポンプ３７ａ，３７ｂは、回収流路３１３ａ，３１３ｂを流れた液体を回収する。
　また、図１に示すように、主電極３３ａに電源部１３が接続されるとともに、主電極３３ｂが接地される。そして、電源部１３が、主電極３３ａ，３３ｂ間に、回収対象に応じた交流電圧を印加する。回収対象に応じた交流電圧は、具体的には、回収対象に対して特異的に誘電泳動力（引力）が作用する電場を発生させる周波数の電圧であって、回収対象を破壊しない程度の大きさの電圧である。
　主電極３３ａ，３３ｂ間に電圧が印加されると、流路３１に注入された液体中の回収対象が、主電極３３ａ，３３ｂの第１細線部３３３に引きつけられながら、流路３１を流れることにより、回収流路３１３ａへ回収される。これに対して、誘電泳動力が作用しないか、もしくは微弱な誘電泳動力しか作用しない非回収対象は、回収流路３１３ｂへ回収される。
　検出用電極４１ａ，４１ｂによって液漏れを検出する場合、図３に示すように、検出用電極４１ａ，４１ｂに交流電圧を印加する電源部１３が接続される。電源部１３が印加する交流電圧は、例えば周波数が１００Ｈｚ以下（好ましくは、１０Ｈｚ）、振幅が１Ｖ以下（好ましくは、０．３Ｖ）である。なお、交流電圧の条件は、これに限定されるものではなく、任意に設定し得る。
　また、図１に示すように、検出用電極４１ａ，４１ｂには、測定部１５が接続される。測定部１５は、検出用電極４１ａ，４１ｂ間を流れる電流と、検出用電極４１ａ，４１ｂ間の電圧とを検出することにより、抵抗成分を測定する。抵抗成分は、具体的にはレジスタンス、インピーダンス、またはそれらからなるインピーダンスである。測定部１５は、検出用電極４１ｃ，４１ｄにも電気的に接続されており、検出用電極４１ｃ，４１ｄ間のインピーダンスを測定することが可能である。
　＜インピーダンス測定＞
　図７は、インピーダンスの測定例を示す図である。図７に示すインピーダンスの測定は、送液時に液漏れを起こすように構成された流路型デバイス１を用いて行われたものである。
　図７中右側に示すグラフＧ１０は、検出用電極４１ａ，４１ｂに印加される交流電圧の周波数を１０Ｈｚ、振幅を０．３Ｖとしたときの、時間（横軸）とインピーダンス（縦軸）の関係を示している。図７に示す時刻Ｔ１は、送液前（すなわち、液漏れが起きる前）の時間であり、時刻Ｔ２～Ｔ５は、送液開始後の液漏れが発生した段階の時間に相当する。
　図７中右側のグラフＧ１０が示すように、時刻Ｔ１における初期インピーダンスは、高抵抗（例えば、１ＧΩ）である。しかしながら、液漏れが発生する時刻Ｔ２前後で、インピーダンスが急速に低下している。そして、インピーダンスは、時刻Ｔ５以降には、最終的に数百ｋΩに達している。グラフＧ１０から、検出用電極４１ａ，４１ｂ間のインピーダンスの低下を検出することによって、液漏れを適切に検出できることが分かる。
　図７中左側のグラフＧ１～Ｇ５は、時刻Ｔ１～Ｔ５における、交流電圧の周波数（横軸）と測定されたインピーダンス（縦軸）の関係をそれぞれ示している。グラフＧ１～Ｇ５が示すように、液漏れの発生により、インピーダンス特性もそれぞれ著しく変化する。例えば、グラフＧ１が示すように、液漏れ前では、インピーダンスは、略斜線形状を示している。これは、インピーダンスの大部分がリアクタンスで構成されていることを示している。すなわち、時刻Ｔ１に測定されるインピーダンスは、検出用電極４１ａ，４１ｂの直上の流路カバー２５および検出用電極４１ａ，４１ｂの直下の基板２１の充電性能で構成されていると考えられる。
　グラフＧ２が示すように、液漏れが発生した初期段階（時刻Ｔ２）では、インピーダンスに水平形状が現れている。これは、検出用電極４１ａ，４１ｂ（第２櫛歯状電極４１１ａ，４１１ｂ）上に液体が到達したことを示している。このインピーダンスの水平形状は、主にレジスタンスによって構成される。レジスタンスの大きさは、液体の抵抗や液体を内包する流路内容積によって上下し得る。さらに、グラフＧ３～Ｇ５が示すように、時間が経過するに連れて、インピーダンスの水平部分の大きさ（レジスタンス）が低下している。これは、液漏れしている箇所（面積）増大していることを示している。
　このように、検出用電極４１ａ，４１ｂを用いてインピーダンスを測定することによって、流路３１（供給口３１５）からの液漏れを電気的に検出できる。また、検出用電極４１ａ，４１ｂと同様に、検出用電極４１ｃ，４１ｄについても、インピーダンスを測定することによって、流路３１（分離流路３１１）からの液漏れを検出可能である。流路型デバイス１によれば、液漏れを有効に検出できるため、流路型デバイス１を用いた処理（具体的には、回収対象の分離および捕集）において、液漏れが検出されなかった場合には、処理結果の信頼性を保証できる。
　なお、測定部１５は、液漏れを判定する判定部を備えていてもよい。判定部は、例えば、測定されたインピーダンスが所定の閾値Ｔｈ１（図７右側参照）よりも小さくなったかを判定することによって、液漏れの発生を判定してもよい。また、測定部１５は、判定部によって液漏れが発生したと判定した場合、供給ポンプ３５の動作を停止させてもよい。これにより、液漏れが発生した場合に、試料が流路３１に供給されることを停止できるため、試料が無駄に消費されることを抑制できる。
　＜効果＞
　以上のように、流路型デバイス１によると、検出用電極４１ａ，４１ｂ、または、検出用電極４１ｃ，４１ｄが、流路３１の外側に配置されている。このため、流路３１内の液体が基板２１と流路カバー２５との間に漏れた場合に、その液漏れを検出用電極４１ａ，４１ｂ、または、検出用電極４１ｃ，４１ｄによって電気的に検出できる。
　また、検出用電極４１ａ，４１ｂが櫛歯状電極４１１ａ，４１１ｂを有することにより、検出用電極４１ａ，４１ｂに電圧を印加した場合における、検出用電極４１ａ，４１ｂ上への液体の到達の検出感度を向上させることができる。これにより、液漏れを適切に検出できる。
　また、図１および図３に示すように、検出用電極４１ａ，４１ｂの第２櫛歯状電極４１１ａ，４１１ｂが流路３１の供給口３１５に沿って配置されている。このため、供給口３１５からの液漏れを有効に検出できる。供給口３１５は、供給ポンプ３５による送液時に内部圧力が増加する。このため、供給口３１５の周辺は、流路カバー２５が基板２１から剥がれやすい領域であるため、液漏れが懸念される。このような領域に検出用電極４１ａ，４１ｂ（第２櫛歯状電極４１１ａ，４１１ｂ）を配置することによって、液漏れを早期かつ適切に検出できる。
　また、図１および図５に示すように、検出用電極４１ｃ，４１ｄは、流路３１の分離流路３１１の延びる方向に沿って配置されている。このため、分離流路３１１に沿った長い範囲で、液漏れを検出できる。
　＜２．　第２実施形態＞
　次に、第２実施形態について説明する。なお、以降の説明において、既に説明した要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号又はアルファベット文字を追加した符号を付して、詳細な説明を省略する場合がある。
　図８は、第２実施形態に係る流路型デバイス１ａを示す平面図である。流路型デバイス１ａは、基板２１と流路カバー２５ａとを有する。流路カバー２５ａは、基板２１とともに、流路３１ａを形成する。流路３１ａは、一対の供給流路５１ａ，５１ｂ（第１流路および第２流路）と、１つの回収流路５３とを有する。供給流路５１ａ，５１ｂの一端は、供給口５１１ａ，５１１ｂにそれぞれ接続されている。供給口５１１ａ，５１１ｂは、供給流路５１ａ，５１ｂに液体をそれぞれ供給するための開口である。供給流路５１ａ，５１ｂの他端は、合流地点５５にて合流し、回収流路５３の一端に接続されている。回収流路５３の他端は、回収口５３１に接続されている。回収口５３１は、回収流路５３を流れた液体を回収するための開口である。供給口５１１ａ，５１１ｂに供給された各液体は、それぞれ供給流路５１ａ，５１ｂを流れたあと、合流地点５５にて合流する。そして、回収流路５３を流れた後に回収口５３１から回収される。
　図８に示すように、流路型デバイス１ａは、一対の検出用電極４１ｅ，４１ｆを備える。検出用電極４１ｅ，４１ｆは、例えば、供給流路５１ａ，５１ｂの間に配置されている。より詳細には、合流地点５５を中心とする周方向において、供給流路５１ａ，５１ｂの間に配置されている。検出用電極４１ｅ，４１ｆは、図３に示す検出用電極４１ａ，４１ｂまたは図５に示す検出用電極４１ｃ，４１ｄと同様に、櫛歯状を有する一対の電極である。
　流路３１ａの合流地点５５は、供給流路５１ａ，５１ｂを流れた液体が合流することによって、流路内部の圧力が高く、液漏れが発生しやすい。このため、供給流路５１ａ，５１ｂの間に検出用電極４１ｅ，４１ｆを配置し、そして検出用電極４１ｅ，４１ｆ間のインピーダンスを測定することによって、液漏れを早期に検出できる。
　図８に示すように、上記周方向において、供給流路５１ｂと回収流路５３との間、および、回収流路５３と供給流路５１ａとの間に、検出用電極４１ｅ，４１ｆがそれぞれ配置されていてもよい。このように、合流地点５５の周囲に複数組の検出用電極４１ｅ，４１ｆを配置することによって、合流地点５５およびその周辺での液漏れを早期に検出できる。
　図８に示すように、流路型デバイス１ａは、供給口５１１ａ，５１１ｂの周囲に、検出用電極４１ａ，４１ｂをそれぞれ備えていてもよい。これにより、供給口５１１ａ，５１１ｂにおける液漏れを有効に検出できる。
　＜３．　変形例＞
　以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
　例えば、液体の漏出を検出する検出用電極４１ａ，４１ｂの部分が、第２櫛歯状電極４１１ａ，４１１ｂのように櫛歯状であることは必須ではない。検出用電極４１ａ，４１ｂは、櫛歯状とは異なる形状の電極部分を有していてもよい。
　この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。
　１，１ａ　流路型デバイス
　１３　電源部
　１５　測定部
　２１　基板
　２１１　上面（主面）
　２３　絶縁保護膜
　２５，２５ａ　流路カバー
　２５１　流路溝
　３１，３１ａ　流路
　３１１　分離流路
　３１５　供給口（開口）
　３５　供給ポンプ（送液ポンプ）
　４１１ａ，４１１ｂ　第２櫛歯状電極
　４１３ａ，４１３ｂ　第２細線部
　４１３ｃ，４１３ｄ　第２細線部
　４１ａ，４１ｂ　検出用電極
　４１ｃ，４１ｄ　検出用電極
　４１ｅ，４１ｆ　検出用電極
　５１ａ，５１ｂ　供給流路（第１流路、第２流路）

Claims (10)

  1. 　流路型デバイスであって、
    　基板と、
    　前記基板に取り付けられており、前記基板とともに、液体を流通させることが可能な流路を形成する流路カバーと、
    　前記基板と前記流路カバーとの間に配置されており、前記基板の上面において、前記流路よりも外側に配置されている一対の検出用電極と、
    を備える、流路型デバイス。
  2. 　請求項１に記載の流路型デバイスであって、
    　前記一対の検出用電極が、前記流路に沿って配置されている、流路型デバイス。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の流路型デバイスであって、
    　前記流路は、液体を注入するための開口を有しており、
    　前記一対の検出用電極が、前記開口の周囲に配置されている、流路型デバイス。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の流路型デバイスであって、
    　前記一対の検出用電極は、櫛歯状電極をそれぞれ有し、
    　前記一対の検出用電極の一方の前記櫛歯状電極が、前記一対の検出用電極の他方の前記櫛歯状電極とかみ合うように配置されている、流路型デバイス。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の流路型デバイスであって、
    　前記流路は、
    　　第１方向に延びる第１流路と、
    　　前記第１方向と交差する方向に延びており、前記第１流路と合流する第２流路とを有し、
    　前記一対の検出用電極が、前記第１流路と前記第２流路との合流地点の周囲であって、前記第１流路と前記第２流路との間に配置されている、流路型デバイス。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の流路型デバイスであって、
    　前記基板と前記流路カバーとの間に配置され、少なくとも一部が前記流路と重なる一対の主電極、
    をさらに備える、流路型デバイス。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の流路型デバイスであって、
    　前記一対の検出用電極間の抵抗成分を測定する測定部、
    をさらに備える、流路型デバイス。
  8. 　請求項７に記載の流路型デバイスであって、
    　前記一対の検出用電極間に交流電圧を印加する交流電源、
    をさらに備える、流路型デバイス。
  9. 　請求項８に記載の流路型デバイスであって、
    　前記交流電源は、前記一対の検出用電極間に１００Ｈｚ以下の交流電圧を印加可能である、流路型デバイス。
  10. 　請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の流路型デバイスであって、
    　前記流路に液体を供給する送液ポンプ、
    をさらに備える、流路型デバイス。
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