WO2024018925A1 - 分離装置 - Google Patents

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WO2024018925A1
WO2024018925A1 PCT/JP2023/025288 JP2023025288W WO2024018925A1 WO 2024018925 A1 WO2024018925 A1 WO 2024018925A1 JP 2023025288 W JP2023025288 W JP 2023025288W WO 2024018925 A1 WO2024018925 A1 WO 2024018925A1
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WO
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flow path
liquid
channel
control liquid
transport
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/025288
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
哲 浦川
Original Assignee
株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス
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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
Publication of WO2024018925A1 publication Critical patent/WO2024018925A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS 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
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • 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 separation device.
  • Patent Document 1 describes a channel chip including a main channel and a plurality of branch channels branching from the main channel.
  • the channel chip further includes two inlet channels connected to one end of the main channel and an outlet channel connected to the other end of the main channel.
  • Blood as a sample liquid is flowed into one of the inlet channels.
  • a buffer solution is flowed into the other inlet channel.
  • blood and buffer fluid flow into one end of the main channel.
  • cancer cells present in the blood reach the other end of the main channel and flow through the outlet channel.
  • blood components other than cancer cells flow into multiple branch channels. In this way, cancer cells are separated from the blood. Note that a portion of the buffer solution flows into the plurality of branch channels, and the remainder of the buffer solution reaches the other end of the main channel and flows through the outlet channel.
  • the channel chip of Patent Document 1 for example, if the cross-sectional dimension of each channel is formed to be larger or smaller than the set value by just 1 ⁇ m or less, the channel resistance of each part will be several 10 times smaller than the set value. % or more, it becomes smaller or larger.
  • cancer cells may flow into the branch channel, or particles smaller than cancer cells or liquid components of blood may flow into the outlet channel. In other words, there is a problem in that it may not be possible to separate cancer cells from blood.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to provide a separation device that is capable of separating particles of a predetermined particle size even when the dimensions of the flow path deviate from the set value.
  • Our goal is to provide the following.
  • a separation device includes a main channel, a plurality of sub channels, a control liquid channel, a first merging section, and a common channel.
  • a sample liquid containing particles flows through the main channel.
  • the plurality of sub-channels branch from the main channel.
  • the control liquid flow path joins a portion of the main flow path that is downstream of the sub flow path.
  • a control liquid flows through the control liquid flow path.
  • the common flow path is connected from the first merging section. At least the particles larger than a predetermined particle size and the control liquid flow through the common flow path.
  • control liquid control unit may further include a control liquid adjustment section that can adjust the amount of the control liquid flowing through the control liquid flow path.
  • the main channel may further include a sample liquid feeding section that flows the sample liquid.
  • the control liquid adjusting section and the sample liquid feeding section may be driven independently of each other.
  • the device may further include a sample liquid supply channel, a transport liquid supply channel, a second merging section, and a transport liquid sending section.
  • the sample liquid may flow through the sample liquid supply channel.
  • a transport liquid that transports the particles to the common flow path may flow in the transport liquid supply channel.
  • the sample liquid supply channel and the transport liquid supply channel may merge.
  • the transport liquid feeding section may flow the transport liquid into the transport liquid supply channel.
  • the transport liquid feeding section and the control liquid adjusting section may be driven independently of each other.
  • control liquid and the transport liquid may have the same components.
  • the width of the common flow path may be larger than the sum of the width of the main flow path and the width of the control liquid flow path.
  • the present invention it is possible to provide a separation device that can separate particles of a predetermined particle size even if the dimensions of the flow path deviate from the set values.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the structure of a separation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the structure around the upstream merging section of the separation device.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operating principle of HDF.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining channel resistance acting on a sample liquid and a transport liquid in a main channel, a sub channel, and a common channel.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the relationship between the supply amount of control liquid and the amount of transport liquid flowing through a common channel.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the relationship between the supply amount of control liquid and the amount of transport liquid flowing through a common channel.
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing the structure of a separation device according to a modified example of the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the structure of a separation device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the separation device 100 of this embodiment includes an HDF (Hydrodynamic filtration) chip 1.
  • the HDF chip 1 has a function as a hydrodynamic filter.
  • the HDF chip 1 is a microchannel chip for the purpose of separating and concentrating fine particles.
  • the HDF chip 1 is configured of a transparent substrate or the like.
  • the HDF chip 1 includes a main channel 11, a plurality of sub-channels 13, a sample liquid supply channel 15, a transport liquid supply channel 17, an upstream confluence section 19, a control liquid channel 21, and a downstream channel. It includes a merging section 23 and a common flow path 25.
  • the upstream merging section 19 is the "second merging section" of the present invention.
  • the downstream merging section 23 is an example of the "first merging section" of the present invention.
  • the main flow path 11 extends in a straight line in a predetermined direction.
  • the sample liquid L1 flows through the main channel 11.
  • the sample liquid L1 and the transport liquid L2 flow through the main channel 11.
  • the sample liquid L1 is a liquid containing fine particles.
  • the sample liquid L1 is, for example, blood, although it is not particularly limited.
  • the transport liquid L2 is, for example, a liquid that does not contain fine particles.
  • the transport liquid L2 is, for example, a liquid medium, although it is not particularly limited.
  • the plurality of sub channels 13 branch from the main channel 11. Specifically, the plurality of sub-channels 13 are arranged at approximately equal pitches along the direction in which the main channel 11 extends, for example. For example, the plurality of sub-channels 13 have the same length. The plurality of sub-channels 13 extend in a direction crossing the main channel 11 . In this embodiment, the plurality of sub-channels 13 extend in a direction perpendicular to the main channel 11 .
  • the plurality of sub-flow channels 13 are formed such that the flow resistance gradually decreases from the upstream side to the downstream side of the main channel 11.
  • the base end side (the side closer to the main flow path 11) of each sub-flow path 13 is formed to have the first width.
  • a portion on the distal side (a side far from the main channel 11) of each sub-channel 13 is formed to have a second width larger than the first width. Then, the closer the sub-flow path 13 is to the downstream confluence section 23, the more the position where the width changes from the first width to the second width is located closer to the proximal end.
  • the first width is, for example, about 10 ⁇ m to several tens of ⁇ m, although it is not particularly limited.
  • the second width is, for example, several tens of micrometers to about 100 micrometers, although it is not particularly limited. Note that all the sub-channels 13 may be formed to have the same constant width. In this case, for example, the sub-channel 13 closer to the downstream confluence section 23 may be formed to be shorter.
  • the HDF 2 is configured by the main flow path 11 and the plurality of sub flow paths 13. Specifically, a portion of the liquid flowing through the main channel 11 flows into the plurality of sub-channels 13 . Further, some of the particles contained in the liquid flowing through the main channel 11 flow into the plurality of sub-channels 13 . Whether the particles flow into the plurality of sub-channels 13 depends on, for example, the particle size. The smaller the particle size, the easier it is to flow into the sub-channel 13, and the larger the particle size, the more difficult it is to flow into the sub-channel 13.
  • plasma also referred to as plasma
  • red blood cells and platelets are passed through the sub-channel 13
  • cancer cells and white blood cells contained in the blood are passed through the sub-channel 13. It is possible to prevent it from flowing to 13. That is, it is possible to separate large particles such as cancer cells and white blood cells from blood. Note that the operating principle of the HDF 2 will be described later.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the structure around the upstream merging section 19 of the separation device 100.
  • the sample liquid L1 flows through the sample liquid supply channel 15.
  • the sample liquid supply flow path 15 is a flow path for supplying the sample liquid L1 to the main flow path 11.
  • the sample liquid supply channel 15 is inclined with respect to the main channel 11, but the present invention is not limited to this.
  • the sample liquid supply channel 15 may be parallel to the main channel 11 or may be perpendicular to the main channel 11.
  • the transport liquid L2 flows in the transport liquid supply channel 17.
  • the transport liquid supply flow path 17 is a flow path for supplying the transport liquid L2 to the main flow path 11.
  • the transport liquid L2 is, for example, a liquid for transporting particles larger than a predetermined particle size to the common channel 25.
  • the transport liquid L2 is a liquid for transporting particles that do not flow into the sub-channel 13 to the common channel 25.
  • the transport liquid supply flow path 17 is inclined with respect to the main flow path 11, but the present invention is not limited to this.
  • the transport liquid supply channel 17 may be parallel to the main channel 11 or may be perpendicular to the main channel 11.
  • sample liquid supply flow path 15 is arranged so that the sample liquid L1 flows through a portion of the main flow path 11 on the side of the sub flow path 13.
  • transport liquid supply flow path 17 is arranged so that the transport liquid L2 flows through a portion of the main flow path 11 on the opposite side to the sub flow path 13.
  • sample liquid supply channel 15 is connected to an inner wall 11a of the inner wall of the main channel 11 on the side of the sub channel 13.
  • transport liquid supply channel 17 is connected to an inner wall 11 b of the main channel 11 on the opposite side to the sub channel 13 .
  • the sample liquid supply channel 15 and the transport liquid supply channel 17 merge.
  • the upstream merging section 19 is arranged at the upstream end of the main channel 11 . Therefore, the sample liquid L1 that has passed through the sample liquid supply channel 15 and the transport liquid L2 that has passed through the transport liquid supply channel 17 join together at the upstream merging section 19 and flow through the main channel 11.
  • control liquid flow path 21 joins a portion of the main flow path 11 that is downstream of the sub flow path 13.
  • control liquid flow path 21 joins the downstream end of the main flow path 11 .
  • the control liquid L3 flows through the control liquid flow path 21.
  • the control liquid flow path 21 is a flow path for supplying the control liquid L3 to the common flow path 25.
  • the control liquid L3 is, for example, a liquid that does not contain fine particles.
  • the control liquid L3 is, for example, the same component as the transport liquid L2, although it is not particularly limited.
  • the liquid component of the control liquid L3 is the same as the liquid component of the transport liquid L2.
  • the conductivity of the control liquid L3 is the same as the conductivity of the transport liquid L2.
  • control liquid flow path 21 is perpendicular to the main flow path 11, but the present invention is not limited to this.
  • the control liquid flow path 21 may be parallel to the main flow path 11 or may be inclined relative to the main flow path 11. Note that a method for controlling the particle size of particles to be separated using the control liquid flow path 21 will be described later.
  • the downstream merging section 23 is arranged at the downstream end of the main flow path 11 .
  • the common flow path 25 is connected to the downstream confluence section 23. Therefore, the liquid that has passed through the main flow path 11 and the control liquid L3 that has passed through the control liquid flow path 21 join together at the downstream merging portion 23 and flow through the common flow path 25 . At least particles larger than a predetermined particle size contained in the sample liquid L1 and the control liquid L3 flow through the common flow path 25. In this embodiment, particles larger than a predetermined particle size, the control liquid L3, and the transport liquid L2 flow.
  • the separation device 100 further includes a sample liquid feeding section 31, a transport liquid feeding section 33, and a control liquid adjusting section 35.
  • the separation device 100 may include a control section that drives the sample liquid feeding section 31, the transport liquid feeding section 33, and the control liquid adjustment section 35.
  • the sample liquid feeding section 31, the transport liquid feeding section 33, and the control liquid adjusting section 35 are, for example, micropumps, although they are not particularly limited.
  • the micropump may be a mechanical pump or a non-mechanical pump.
  • the sample liquid feeding section 31 is connected to the sample liquid supply channel 15 and flows the sample liquid L1 into the sample liquid supply channel 15.
  • the sample liquid supply channel 15 has a sample liquid inlet 15a.
  • the sample liquid inlet 15a is arranged at the upstream end of the sample liquid supply channel 15.
  • the sample liquid feeding section 31 is connected to the sample liquid inlet 15a.
  • the sample liquid feeding section 31 supplies the sample liquid L1 to the sample liquid inlet 15a, so that the sample liquid L1 flows through the sample liquid supply channel 15 and the main channel 11.
  • the transport liquid feeding section 33 is connected to the transport liquid supply channel 17 and allows the transport liquid L2 to flow through the transport liquid supply channel 17.
  • the transport liquid supply channel 17 has a transport liquid inlet 17a.
  • the transport liquid inlet 17a is arranged at the upstream end of the transport liquid supply channel 17.
  • the transport liquid feeding section 33 is connected to the transport liquid inlet 17a.
  • the transport liquid feeding unit 33 supplies the transport liquid L2 to the transport liquid inlet 17a, so that the transport liquid L2 flows through the transport liquid supply channel 17 and the main channel 11.
  • the control liquid adjustment section 35 is connected to the control liquid flow path 21 and causes the control liquid L3 to flow through the control liquid flow path 21.
  • the control liquid flow path 21 has a control liquid inlet 21a.
  • the control liquid inlet 21a is arranged at the upstream end of the control liquid flow path 21.
  • the control liquid adjustment section 35 is connected to the control liquid inlet 21a.
  • the control liquid adjustment section 35 supplies the control liquid L3 to the control liquid inlet 21a, so that the control liquid L3 flows through the control liquid flow path 21 and the common flow path 25.
  • the sample liquid feeding section 31 supplies the sample liquid L1 so that the sample liquid L1 becomes a laminar flow.
  • the transport liquid feeding unit 33 supplies the transport liquid L2 so that the transport liquid L2 becomes a laminar flow.
  • the control liquid adjustment unit 35 supplies the control liquid L3 so that the control liquid L3 becomes a laminar flow. Therefore, in this embodiment, each liquid flows in a laminar flow in the HDF chip 1.
  • the control liquid adjustment part 35 may supply the control liquid L3 so that the control liquid L3 does not become a laminar flow.
  • control liquid adjustment section 35 can adjust the amount of the control liquid L3 flowing through the control liquid flow path 21. That is, the control liquid adjustment section 35 can adjust the amount of the control liquid L3 supplied to the control liquid flow path 21.
  • sample liquid feeding section 31 may or may not be able to adjust the amount of the sample liquid L1 flowing through the sample liquid supply channel 15.
  • transport liquid feeding section 33 may or may not be able to adjust the amount of the transport liquid L2 flowing through the transport liquid supply channel 17.
  • control liquid adjusting section 35 and the sample liquid feeding section 31 are driven independently of each other. Therefore, for example, the supply amount of the control liquid L3 can be changed regardless of the supply amount of the sample liquid L1. Further, the transport liquid feeding section 33 and the control liquid adjusting section 35 are driven independently of each other. Therefore, for example, the supply amount of the control liquid L3 can be changed regardless of the supply amount of the transport liquid L2. Note that the sample liquid feeding section 31 and the transport liquid feeding section 33 may be driven independently of each other, or may not be able to be driven independently. Further, the sample liquid feeding section 31 and the transport liquid feeding section 33 may be the same pump.
  • the HDF chip 1 further includes a first outlet 27 and a second outlet 29.
  • the first outlet 27 is connected to the plurality of sub-channels 13 .
  • the liquid that has passed through the plurality of sub-channels 13 is collected via the first outlet 27 into a first collection section (not shown).
  • the first recovery section includes, for example, a recovery container.
  • the second outlet 29 is connected to the downstream end of the common flow path 25.
  • the particles, transport liquid L2, and control liquid L3 that have passed through the common channel 25 are collected via the second outlet 29 into a second collection section (not shown).
  • the second recovery section includes, for example, a recovery container.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operating principle of the HDF2.
  • the sample liquid feeding section 31 supplies the sample liquid L1
  • the transport liquid feeding section 33 supplies the transport liquid L2
  • the sample liquid L1 and the transport liquid L2 flow through the main channel 11.
  • the sample liquid L1 flows along the inner wall 11a on the side of the sub-channel 13
  • the transport liquid L2 flows along the inner wall 11b on the opposite side to the sub-channel 13.
  • the centers of each type of particle pass through a position separated from the inner wall 11a of the main flow path 11 by at least the radius of the particle.
  • the flow velocity changes depending on the position in the width direction of the main flow path 11. Specifically, in the main flow path 11, the flow velocity decreases in the vicinity of the inner wall 11a and the inner wall 11b. On the other hand, in the main flow path 11, at a position far from the inner wall 11a and the inner wall 11b (the center in the width direction of the main flow path 11), the flow velocity is highest.
  • particles having a small particle size and passing near the inner wall 11a easily flow into the sub-channel 13 because their flow velocity is low.
  • particles that have a large particle size and pass through a position far from the inner wall 11a have a high flow velocity, so they do not flow into the sub-channel 13 but proceed straight through the main channel 11.
  • particles larger than a predetermined size are not discharged from the main flow path 11, while particles smaller than the predetermined size are discharged from the main flow path 11. It is discharged.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the flow path resistance acting on the sample liquid L1 and the transport liquid L2 in the main flow path 11, the sub flow path 13, and the common flow path 25.
  • 5 and 6 are schematic diagrams for explaining the relationship between the supply amount of the control liquid L3 and the amount of the transport liquid L2 flowing through the common channel 25.
  • the flow path resistances of the plurality of sub-flow paths 13 are set as r1, r3, r5, . . . rn-2 in order from the upstream side.
  • rn be the combined flow path resistance of the downstream confluence section 23 and the common flow path 25.
  • n is a positive odd number.
  • the flow resistance of the main flow path 11 between the sub flow paths 13 is set as r2, r4, r6, . . . in order from the upstream side.
  • the flow path resistance between the most downstream sub-flow path 13 and the downstream confluence section 23 is assumed to be rn-1.
  • the ease of flow into the sub-channel 13 is determined by the flow channel resistance r1 and the combined resistance from the channel resistance r2 to the channel resistance rn. Determined by ratio.
  • the ease of flow to the sub-channel 13 is determined by the channel resistance r3 and the channel resistance rn from the channel resistance r4. It is determined by the ratio of the combined resistance up to. The same applies thereafter.
  • the amount of the transport liquid L2 flowing from the main flow path 11 to the common flow path 25 is limited. Specifically, when the control liquid L3 flowing through the control liquid flow path 21 is reduced, the flow path area of the transport liquid L2 flowing through the common flow path 25 increases (see FIG. 5). On the other hand, when the control liquid L3 flowing through the control liquid flow path 21 is increased, the flow path area of the transport liquid L2 flowing through the common flow path 25 becomes smaller. In this way, by changing the amount of the control liquid L3 flowing through the control liquid flow path 21, the flow path area of the transport liquid L2 flowing through the common flow path 25 changes. In other words, by changing the amount of the control liquid L3 flowing through the control liquid flow path 21, the flow path resistance rn acting on the transport liquid L2 changes.
  • the combined resistance of the flow path resistances r2 to rn becomes large, so that the liquid easily flows from the branch portion P1 to the sub flow path 13. That is, for example, if the amount of the control liquid L3 flowing into the control liquid flow path 21 is increased, the sample liquid L1 will more easily flow from the main flow path 11 to the plurality of sub flow paths 13.
  • the separation device 100 includes a control liquid flow path 21 that joins a portion of the main flow path 11 on the downstream side of the sub flow path 13, and in which the control liquid L3 flows. Equipped with. Therefore, by changing the amount of the control liquid L3 flowing into the control liquid flow path 21, the ease with which the control liquid L3 flows into the sub flow path 13 at each branch portion P1... changes. Therefore, for example, even if dimensions such as the width and depth of the flow path at each position of the HDF chip 1 deviate from the set values due to manufacturing variations, the amount of control liquid L3 flowing into the control liquid flow path 21 can be adjusted.
  • particles larger than a predetermined particle size e.g., cancer cells, white blood cells
  • particles with a predetermined particle size or smaller e.g., red blood cells, platelets
  • the separation device 100 includes the control liquid adjustment section 35 that can adjust the amount of the control liquid L3 flowing through the control liquid flow path 21. Therefore, the amount of control liquid L3 flowing into the control liquid flow path 21 can be easily changed. Therefore, it is possible to easily prevent particles larger than a predetermined particle size from flowing into the sub-channel 13 and particles smaller than a predetermined particle size from flowing into the common channel 25.
  • control liquid adjusting section 35 and the sample liquid feeding section 31 are driven independently of each other. Therefore, the supply amount of the control liquid L3 can be changed while maintaining the supply amount of the sample liquid L1 constant, for example. Therefore, unlike the case where the supply amount of the sample liquid L1 is linked to the supply amount of the control liquid L3, the particle size of the particles flowing into the sub flow path 13 and the particle size of the particles flowing into the common flow path 25 can be Easy to adjust.
  • the transport liquid feeding section 33 and the control liquid adjusting section 35 are driven independently of each other. Therefore, the supply amount of the control liquid L3 can be changed while maintaining the supply amount of the transport liquid L2 constant, for example. Therefore, unlike the case where the supply amount of the transport liquid L2 is linked to the supply amount of the control liquid L3, the particle size of the particles flowing into the sub flow path 13 and the particle size of the particles flowing into the common flow path 25 are Easy to adjust.
  • control liquid L3 and the transport liquid L2 have the same components. Therefore, it is possible to suppress changes in the liquid component of the liquid collected at the second outlet 29 due to the supply amount of the control liquid L3.
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing the structure of a separation device 100a according to a modification of the present invention.
  • the HDF chip 1a has a main channel 11, a control liquid channel 21b, a downstream confluence section 23a, a common channel 25a, and a first It includes a recovery path 51 and a second recovery path 53.
  • the downstream merging section 23a is an example of the "first merging section" of the present invention.
  • the HDF chip 1a includes a plurality of sub channels 13, a sample liquid supply channel 15, a transport liquid supply channel 17, and an upstream confluence section 19.
  • the main flow path 11 and the control liquid flow path 21b are arranged in parallel, for example.
  • the width of the downstream confluence section 23a is larger than the sum of the width of the main flow path 11 and the width of the control liquid flow path 21b.
  • the width of the common flow path 25a is larger than the sum of the width of the main flow path 11 and the width of the control liquid flow path 21b.
  • the width of the common channel 25a is the same as the width of the downstream merging section 23a. Further, the depth of the main flow path 11, the depth of the control liquid flow path 21b, the depth of the downstream merging portion 23a, and the depth of the common flow path 25a are approximately equal.
  • the cross-sectional area of the downstream merging portion 23a is larger than the sum of the cross-sectional area of the main flow path 11 and the cross-sectional area of the control liquid flow path 21b. Further, the cross-sectional area of the common flow path 25a is larger than the sum of the cross-sectional area of the main flow path 11 and the cross-sectional area of the control liquid flow path 21b.
  • the width of the common flow path 25a larger than the sum of the width of the main flow path 11 and the width of the control liquid flow path 21b, the flow rate of the liquid flowing through the common flow path 25a can be lowered. Therefore, particles can be easily separated by dielectrophoresis, which will be described later.
  • the first recovery path 51 and the second recovery path 53 are connected to the downstream end of the common flow path 25a. That is, the common flow path 25a is branched into the first recovery path 51 and the second recovery path 53.
  • the second outlet 29 includes a second outlet 29a and a second outlet 29b.
  • the second outlet 29a is connected to the downstream end of the first recovery path 51
  • the second outlet 29b is connected to the downstream end of the second recovery path 53.
  • the HDF chip 1a can further separate the particles flowing through the common channel 25a by dielectrophoresis (DEP).
  • the HDF chip 1a further includes an electrode 55 and an electrode 57 arranged to overlap with the common flow path 25a.
  • the electrode 55 and the electrode 57 are comb-shaped electrodes that face each other.
  • the electrode 55 is connected to an AC power source 61, for example.
  • the electrode 57 is, for example, grounded.
  • the separation device 100a includes an AC power source 61. Note that the separation device 100a does not need to include the AC power source 61.
  • the teeth of the electrodes 55 and 57 are inclined at, for example, 10° or more and 60° or less with respect to the common flow path 25a.
  • dielectrophoresis can be caused.
  • By adjusting the frequency of the applied alternating current voltage it is possible to separate and collect desired particles from the plurality of types of particles passing through the common flow path 25a.
  • the common flow path 25a when multiple types of particles passing through the common flow path 25a include dielectric particles, it is possible to separate a specific dielectric particle from the multiple types of particles by DEP.
  • cancer cells and white blood cells are dielectric particles.
  • dielectrophoretic force acts on the cancer cells.
  • an AC voltage of a specific frequency is applied between the electrodes 55 and 57. This allows the cancer cells to move along the electrodes 55 and 57, so that only the cancer cells can be guided to the second exit 29a by dielectrophoresis. Therefore, it is possible to separate cancer cells from other particles (white blood cells, etc.).
  • the other structures of the separation device 100a, the HDF chip 1a, the control liquid flow path 21b, the downstream confluence section 23a, and the common flow path 25a according to the modification of the present invention are the separation device 100, the HDF chip 1, and the control liquid flow path 25a of the above embodiment. This is the same as the flow path 21, the downstream confluence section 23, and the common flow path 25. Further, other effects of the modified example of the present invention are similar to those of the above embodiment.
  • the present invention is not limited to this.
  • a liquid other than blood may be used as the sample liquid L1
  • a liquid other than the medium may be used as the transport liquid L2.
  • particles for example, cancer cells and white blood cells collected from the second outlet 29 are exemplified as the target collected material, but the present invention is not limited to this.
  • particles or liquid components collected from the first outlet 27 may be the target collection material.
  • target particles for example, cancer cells
  • the present invention is not limited to this.
  • the target particles may be collected from the second outlet 29b.
  • Transport liquid L2 and the control liquid L3 do not contain particles, but the present invention is not limited to this.
  • Transport liquid L2 and control liquid L3 may contain particles.
  • the transport liquid L2 is flowed into the main channel 11 in addition to the sample liquid L1.
  • the present invention is not limited to this.
  • only the sample liquid L1 may be allowed to flow into the main channel 11.
  • the particles may be separated from the seawater using seawater containing particles as the sample liquid L1.
  • control liquid adjustment section 35 can adjust the amount of the control liquid L3 flowing through the control liquid flow path 21, but the present invention is not limited to this.
  • a plurality of types of control liquid adjusting sections 35 may be prepared, and particles may be separated from the sample liquid L1 using the control liquid adjusting section 35 that supplies an appropriate amount of the control liquid L3.
  • the present invention can be used in the field of separation devices.

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Abstract

分離装置（１００）は、主流路（１１）と、複数の副流路（１３）と、制御液流路（２１）と、下流側合流部（２３）と、共通流路（２５）とを備える。主流路（１１）には、粒子を含有する試料液（Ｌ１）が流れる。複数の副流路（１３）は、主流路（１１）から分岐する。制御液流路（２１）は、主流路（１１）のうち副流路（１３）よりも下流側の部分に合流し、制御液（Ｌ３）が流れる。下流側合流部（２３）では、主流路（１１）と制御液流路（２１）とが合流する。共通流路（２５）は、下流側合流部（２３）に接続される。共通流路（２５）には、少なくとも、所定の粒径よりも大きい粒子と制御液（Ｌ３）とが流れる。

Description

分離装置
　本発明は、分離装置に関する。
　従来、血液から特定の細胞を分離する分離装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、主流路と、主流路から分岐する複数の分岐流路とを備えた流路チップが記載されている。流路チップは、主流路の一端に連結する２つの入口流路と、主流路の他端に連結する出口流路とをさらに備える。
　一方の入口流路には、サンプル液としての血液が流される。他方の入口流路には、バッファ液が流される。これにより、主流路の一端には、血液とバッファ液とが流入する。そして、血液中に存在するがん細胞は、主流路の他端に到達し、出口流路を流れる。その一方、がん細胞以外の血液成分は、複数の分岐流路に流れる。このようにして、血液からがん細胞が分離される。なお、バッファ液の一部は、複数の分岐流路に流れ、バッファ液の残りは、主流路の他端に到達して出口流路を流れる。
特開２０２０－９９２５６号公報
　ところで、特許文献１の流路チップでは、例えば、各流路の断面寸法が設定値に比べて１μｍ以下だけでも大きくまたは小さく形成されると、各部の流路抵抗が設定値に比べて数１０％以上、小さくまたは大きくなってしまう。この場合、がん細胞が分岐流路に流れたり、がん細胞よりも小さい粒子または血液の液体成分が出口流路に流れたりすることがある。つまり、血液からがん細胞を分離することができない場合がある、という問題点がある。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、流路の寸法が設定値からずれた場合であっても、所定の粒径の粒子を分離することが可能な分離装置を提供することにある。
　本発明の一局面による分離装置は、主流路と、複数の副流路と、制御液流路と、第１合流部と、共通流路とを備える。前記主流路には、粒子を含有する試料液が流れる。前記複数の副流路は、前記主流路から分岐する。前記制御液流路は、前記主流路のうち前記副流路よりも下流側の部分に合流する。前記制御液流路には、制御液が流れる。前記第１合流部では、前記主流路と前記制御液流路とが合流する。前記共通流路は、前記第１合流部からに接続される。前記共通流路には、少なくとも、所定の粒径よりも大きい前記粒子と前記制御液とが流れる。
　本発明の一態様において、前記制御液流路を流れる前記制御液の量を調整可能な制御液調整部をさらに備えてもよい。
　本発明の一態様において、前記主流路に前記試料液を流す試料液送液部をさらに備えてもよい。前記制御液調整部と前記試料液送液部とは、互いに独立して駆動してもよい。
　本発明の一態様において、試料液供給流路と、輸送液供給流路と、第２合流部と、輸送液送液部とをさらに備えてもよい。前記試料液供給流路には、前記試料液が流れてもよい。前記輸送液供給流路には、前記粒子を前記共通流路に輸送する輸送液が流れてもよい。前記第２合流部では、前記試料液供給流路と前記輸送液供給流路とが合流してもよい。前記輸送液送液部は、前記輸送液供給流路に前記輸送液を流してもよい。前記輸送液送液部と前記制御液調整部とは、互いに独立して駆動してもよい。
　本発明の一態様において、前記制御液と前記輸送液とは、同じ成分であってもよい。
　本発明の一態様において、前記共通流路の幅は、前記主流路の幅と前記制御液流路の幅との和よりも大きくてもよい。
　本発明によれば、流路の寸法が設定値からずれた場合であっても、所定の粒径の粒子を分離することが可能な分離装置を提供できる。
本発明の一実施形態による分離装置の構造を模式的に示す平面図である。 分離装置の上流側合流部周辺の構造を模式的に示す平面図である。 ＨＤＦの動作原理を説明するための模式図である。 主流路、副流路および共通流路における、試料液および輸送液に作用する流路抵抗を説明するための概念図である。 制御液の供給量と共通流路を流れる輸送液の量との関係を説明するための模式図である。 制御液の供給量と共通流路を流れる輸送液の量との関係を説明するための模式図である。 本発明の変形例による分離装置の構造を概略的に示す平面図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
　図１～図６を参照して、本発明の一実施形態による分離装置１００を説明する。図１は、本発明の一実施形態による分離装置１００の構造を模式的に示す平面図である。
　図１に示すように、本実施形態の分離装置１００は、ＨＤＦ（Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）チップ１を備える。ＨＤＦチップ１は、流体力学的フィルタとしての機能を有する。例えば、ＨＤＦチップ１は、微粒子の分離・濃縮を目的としたマイクロ流路チップである。また、例えば、ＨＤＦチップ１は、透明基板等によって構成される。
　ＨＤＦチップ１は、主流路１１と、複数の副流路１３と、試料液供給流路１５と、輸送液供給流路１７と、上流側合流部１９と、制御液流路２１と、下流側合流部２３と、共通流路２５とを備える。主流路１１、複数の副流路１３、試料液供給流路１５、輸送液供給流路１７、上流側合流部１９、制御液流路２１、下流側合流部２３および共通流路２５は、例えば、透明基板上に配置された樹脂層等によって形成される。なお、上流側合流部１９は、本発明の「第２合流部」である。また、下流側合流部２３は、本発明の「第１合流部」の一例である。
　主流路１１は、例えば、所定方向に向かって一直線状に延びる。主流路１１には、試料液Ｌ１が流れる。本実施形態では、主流路１１には、試料液Ｌ１および輸送液Ｌ２が流れる。試料液Ｌ１は、微粒子を含有した液である。試料液Ｌ１は、特に限定されるものではないが、例えば、血液である。輸送液Ｌ２は、例えば、微粒子を含有しない液である。輸送液Ｌ２は、特に限定されるものではないが、例えば、液状の培地である。
　複数の副流路１３は、主流路１１から分岐する。具体的には、複数の副流路１３は、例えば、主流路１１の延びる方向に沿って略等ピッチで配置される。複数の副流路１３は、例えば、同じ長さを有する。複数の副流路１３は、主流路１１に対して交差する方向に延びる。本実施形態では、複数の副流路１３は、主流路１１に対して直交する方向に延びる。
　また、複数の副流路１３は、主流路１１の上流側から下流側に向かって流路抵抗が徐々に小さくなるように形成される。具体的には、本実施形態では、各副流路１３の基端側（主流路１１に近い側）の部分は、第１の幅に形成される。一方、各副流路１３の末端側（主流路１１から遠い側）の部分は、第１の幅よりも大きい第２の幅に形成される。そして、下流側合流部２３に近い副流路１３ほど、第１の幅から第２の幅に変化する位置は、基端側に配置される。第１の幅は、特に限定されるものではないが、例えば、１０μｍから数１０μｍ程度である。第２の幅は、特に限定されるものではないが、例えば、数１０μｍから１００μｍ程度である。なお、全ての副流路１３が同じ一定の幅に形成されてもよい。この場合、例えば、下流側合流部２３に近い副流路１３ほど、短く形成されてもよい。
　主流路１１および複数の副流路１３によって、ＨＤＦ２が構成される。具体的には、複数の副流路１３には、主流路１１を流れる液の一部が流れ込む。また、複数の副流路１３には、主流路１１を流れる液に含有される粒子の一部が流れ込む。粒子が複数の副流路１３に流れ込むか否かは、例えば、粒径に起因する。粒径の小さな粒子ほど副流路１３に流れ込みやすく、粒径の大きな粒子ほど副流路１３に流れ込みにくい。例えば、試料液Ｌ１として血液を用いる場合、血液の液体成分である血漿（プラズマともいう）と赤血球および血小板とを副流路１３に流し、血液に含有されるがん細胞および白血球を副流路１３に流さないようにすることが可能である。つまり、血液からがん細胞および白血球等の粒径の大きな粒子を分離することが可能である。なお、ＨＤＦ２の動作原理については、後述する。
　図２は、分離装置１００の上流側合流部１９周辺の構造を模式的に示す平面図である。図２に示すように、試料液供給流路１５には、試料液Ｌ１が流れる。試料液供給流路１５は、試料液Ｌ１を主流路１１に供給するための流路である。なお、本実施形態では、試料液供給流路１５は、主流路１１に対して傾斜しているが、本発明はこれに限らない。例えば、試料液供給流路１５は、主流路１１に対して平行であってもよいし、主流路１１に対して垂直であってもよい。
　輸送液供給流路１７には、輸送液Ｌ２が流れる。輸送液供給流路１７は、輸送液Ｌ２を主流路１１に供給するための流路である。輸送液Ｌ２は、例えば、所定の粒径よりも大きい粒子を共通流路２５に輸送するための液である。言い換えると、輸送液Ｌ２は、副流路１３に流れ込まない粒子を、共通流路２５に輸送するための液である。なお、本実施形態では、輸送液供給流路１７は、主流路１１に対して傾斜しているが、本発明はこれに限らない。例えば、輸送液供給流路１７は、主流路１１に対して平行であってもよいし、主流路１１に対して垂直であってもよい。
　また、試料液供給流路１５は、試料液Ｌ１が主流路１１のうち副流路１３側の部分を流れるように配置される。一方、輸送液供給流路１７は、輸送液Ｌ２が主流路１１のうち副流路１３とは反対側の部分を流れるように配置される。本実施形態では、試料液供給流路１５は、主流路１１の内壁のうち副流路１３側の内壁１１ａに繋がる。一方、輸送液供給流路１７は、主流路１１の内壁のうち副流路１３とは反対側の内壁１１ｂに繋がる。
　上流側合流部１９では、試料液供給流路１５と輸送液供給流路１７とが合流する。上流側合流部１９は、主流路１１の上流端に配置される。従って、試料液供給流路１５を通過した試料液Ｌ１と輸送液供給流路１７を通過した輸送液Ｌ２とは、上流側合流部１９で合流し、主流路１１を流れる。
　図１に示すように、制御液流路２１は、主流路１１のうち副流路１３よりも下流側の部分に合流する。本実施形態では、制御液流路２１は、主流路１１の下流端に合流する。制御液流路２１には、制御液Ｌ３が流れる。制御液流路２１は、制御液Ｌ３を共通流路２５に供給するための流路である。制御液Ｌ３は、例えば、微粒子を含有しない液である。制御液Ｌ３は、特に限定されるものではないが、例えば、輸送液Ｌ２と同じ成分である。例えば、制御液Ｌ３の液体成分は、輸送液Ｌ２の液体成分と同じである。また、例えば、制御液Ｌ３の導電率は、輸送液Ｌ２の導電率と同じである。
　ここで、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を調整することによって、主流路１１から複数の副流路１３に流れ込む粒子の粒径を制御することが可能である。言い換えると、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を調整することによって、分離する粒子の粒径を制御することが可能である。なお、本実施形態では、制御液流路２１は、主流路１１に対して垂直であるが、本発明はこれに限らない。例えば、制御液流路２１は、主流路１１に対して平行であってもよいし、主流路１１に対して傾斜していてもよい。なお、制御液流路２１によって、分離する粒子の粒径を制御する方法については、後述する。
　下流側合流部２３では、主流路１１と制御液流路２１とが合流する。下流側合流部２３は、主流路１１の下流端に配置される。
　共通流路２５は、下流側合流部２３に接続される。従って、主流路１１を通過した液と制御液流路２１を通過した制御液Ｌ３とは、下流側合流部２３で合流し、共通流路２５を流れる。共通流路２５には、少なくとも、試料液Ｌ１に含有される所定の粒径よりも大きい粒子と制御液Ｌ３とが流れる。本実施形態では、所定の粒径よりも大きい粒子と制御液Ｌ３と輸送液Ｌ２とが流れる。
　引き続き図１を参照して、分離装置１００およびＨＤＦチップ１についてさらに説明する。分離装置１００は、試料液送液部３１と、輸送液送液部３３と、制御液調整部３５とをさらに備える。分離装置１００は、試料液送液部３１と、輸送液送液部３３と、制御液調整部３５とを駆動させる制御部を備えてもよい。試料液送液部３１、輸送液送液部３３および制御液調整部３５は、特に限定されるものではないが、例えば、マイクロポンプである。マイクロポンプは、機械式ポンプであってもよいし、非機械式ポンプであってもよい。
　試料液送液部３１は、試料液供給流路１５に繋がっており、試料液供給流路１５に試料液Ｌ１を流す。具体的には、試料液供給流路１５は、試料液入口１５ａを有する。試料液入口１５ａは、試料液供給流路１５の上流端に配置される。試料液送液部３１は、試料液入口１５ａに繋がっている。試料液送液部３１が試料液入口１５ａに試料液Ｌ１を供給することによって、試料液Ｌ１は、試料液供給流路１５および主流路１１を流れる。
　輸送液送液部３３は、輸送液供給流路１７に繋がっており、輸送液供給流路１７に輸送液Ｌ２を流す。具体的には、輸送液供給流路１７は、輸送液入口１７ａを有する。輸送液入口１７ａは、輸送液供給流路１７の上流端に配置される。輸送液送液部３３は、輸送液入口１７ａに繋がっている。輸送液送液部３３が輸送液入口１７ａに輸送液Ｌ２を供給することによって、輸送液Ｌ２は、輸送液供給流路１７および主流路１１を流れる。
　制御液調整部３５は、制御液流路２１に繋がっており、制御液流路２１に制御液Ｌ３を流す。具体的には、制御液流路２１は、制御液入口２１ａを有する。制御液入口２１ａは、制御液流路２１の上流端に配置される。制御液調整部３５は、制御液入口２１ａに繋がっている。制御液調整部３５が制御液入口２１ａに制御液Ｌ３を供給することによって、制御液Ｌ３は、制御液流路２１および共通流路２５を流れる。
　本実施形態では、試料液送液部３１は、試料液Ｌ１が層流になるように試料液Ｌ１を供給する。輸送液送液部３３は、輸送液Ｌ２が層流になるように輸送液Ｌ２を供給する。制御液調整部３５は、制御液Ｌ３が層流になるように制御液Ｌ３を供給する。従って、本実施形態では、ＨＤＦチップ１において、各液は層流になる。なお、制御液調整部３５は、制御液Ｌ３が層流にならないように制御液Ｌ３を供給してもよい。
　また、本実施形態では、制御液調整部３５は、制御液流路２１を流れる制御液Ｌ３の量を調整可能である。つまり、制御液調整部３５は、制御液流路２１に供給する制御液Ｌ３の量を調整可能である。なお、試料液送液部３１は、試料液供給流路１５を流れる試料液Ｌ１の量を調整可能であってもよいし、調整できなくてもよい。また、輸送液送液部３３は、輸送液供給流路１７を流れる輸送液Ｌ２の量を調整可能であってもよいし、調整できなくてもよい。
　また、本実施形態では、制御液調整部３５と試料液送液部３１とは、互いに独立して駆動する。このため、例えば、試料液Ｌ１の供給量にかかわらず、制御液Ｌ３の供給量を変化させることができる。また、輸送液送液部３３と制御液調整部３５とは、互いに独立して駆動する。このため、例えば、輸送液Ｌ２の供給量にかかわらず、制御液Ｌ３の供給量を変化させることができる。なお、試料液送液部３１と輸送液送液部３３とは、互いに独立して駆動してもよいし、独立して駆動できなくてもよい。また、試料液送液部３１と輸送液送液部３３とは、同一のポンプであってもよい。
　ＨＤＦチップ１は、第１出口２７および第２出口２９をさらに備える。第１出口２７は、複数の副流路１３に繋がっている。複数の副流路１３を通過した液は、第１出口２７を介して、図示しない第１回収部に回収される。第１回収部は、例えば、回収容器を含む。第２出口２９は、共通流路２５の下流端に繋がっている。共通流路２５を通過した粒子、輸送液Ｌ２および制御液Ｌ３は、第２出口２９を介して、図示しない第２回収部に回収される。第２回収部は、例えば、回収容器を含む。
　次に、図３を参照して、ＨＤＦ２の動作原理について説明する。図３は、ＨＤＦ２の動作原理を説明するための模式図である。図３に示すように、試料液送液部３１が試料液Ｌ１を供給し、輸送液送液部３３が輸送液Ｌ２を供給すると、試料液Ｌ１および輸送液Ｌ２は、主流路１１を流れる。試料液Ｌ１は、副流路１３側の内壁１１ａに沿って流れ、輸送液Ｌ２は、副流路１３とは反対側の内壁１１ｂに沿って流れる。このとき、各種粒子の中心は、主流路１１の内壁１１ａから粒子の半径以上離隔した位置を通過する。
　ここで、主流路１１の幅方向の位置に応じて、流速が変化する。具体的には、主流路１１のうち内壁１１ａおよび内壁１１ｂの近傍では、流速が小さくなる。一方、主流路１１のうち内壁１１ａおよび内壁１１ｂから遠い位置（主流路１１の幅方向中央）では、流速が最も大きくなる。
　このため、粒径が小さく内壁１１ａの近傍を通過する粒子は、流速が小さいので、副流路１３に流れ込みやすい。その一方、粒径が大きく内壁１１ａから遠い位置を通過する粒子は、流速が大きいので、副流路１３に流れ込まず、主流路１１を直進する。つまり、試料液Ｌ１および輸送液Ｌ２の供給量が一定である等の所定条件下において、所定サイズよりも大きい粒子は、主流路１１から排出されない一方、所定サイズ以下の粒子は、主流路１１から排出される。主流路１１から副流路１３への排出は、複数の副流路１３によって繰り返されるため、所定サイズ以下の粒子は、主流路１１の下流端（下流側合流部２３）に到達しない。なお、液体成分である血漿も、主流路１１の下流端に到達しない。従って、ＨＤＦチップ１によって、例えば、血液からがん細胞および白血球等の粒径の大きな粒子を分離することが可能である。
　次に、図４～図６を参照して、制御液流路２１を用いて、分離する粒子の粒径を制御する方法について説明する。図４は、主流路１１、副流路１３および共通流路２５における、試料液Ｌ１および輸送液Ｌ２に作用する流路抵抗を説明するための概念図である。図５および図６は、制御液Ｌ３の供給量と共通流路２５を流れる輸送液Ｌ２の量との関係を説明するための模式図である。
　図４に示すように、複数の副流路１３の流路抵抗を上流側から順にｒ１、ｒ３、ｒ５・・・ｒｎ－２とする。下流側合流部２３と共通流路２５とを合わせた流路抵抗をｒｎとする。ただし、ｎは、正の奇数である。また、副流路１３同士の間における主流路１１の流路抵抗を上流側から順にｒ２、ｒ４、ｒ６・・・とする。また、最下流の副流路１３と下流側合流部２３との間の流路抵抗をｒｎ－１とする。
　最上流の副流路１３と主流路１１との分岐部Ｐ１において、副流路１３への流れやすさは、流路抵抗ｒ１と、流路抵抗ｒ２から流路抵抗ｒｎまでの合成抵抗との比率によって決まる。同様に、上流側から２番目の副流路１３と主流路１１との分岐部Ｐ２において、副流路１３への流れやすさは、流路抵抗ｒ３と、流路抵抗ｒ４から流路抵抗ｒｎまでの合成抵抗との比率によって決まる。それ以降も同様である。
　ここで、図５および図６に示すように、制御液流路２１に制御液Ｌ３を流すと、主流路１１から共通流路２５に流れる輸送液Ｌ２の量が制限される。具体的には、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３を少なくすると、共通流路２５を流れる輸送液Ｌ２の流路面積は、大きくなる（図５参照）。その一方、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３を多くすると、共通流路２５を流れる輸送液Ｌ２の流路面積は、小さくなる。このように、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を変化させることによって、共通流路２５を流れる輸送液Ｌ２の流路面積が変化する。言い換えると、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を変化させることによって、輸送液Ｌ２に作用する流路抵抗ｒｎが変化する。
　また、流路抵抗ｒｎが変化すると、流路抵抗ｒ２からｒｎまでの合成抵抗が変化する。従って、流路抵抗ｒ１と、流路抵抗ｒ２からｒｎまでの合成抵抗との比率が変化するため、分岐部Ｐ１における副流路１３への流れやすさが変化する。同様に、流路抵抗ｒ３と、流路抵抗ｒ４からｒｎまでの合成抵抗との比率が変化するため、分岐部Ｐ２における副流路１３への流れやすさが変化する。分岐部Ｐ３、Ｐ４・・・Ｐ（ｎ－１）／２も同様である。なお、例えば、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を多くすると、流路抵抗ｒｎが大きくなる。従って、例えば、流路抵抗ｒ２からｒｎまでの合成抵抗が大きくなるので、分岐部Ｐ１から副流路１３に液が流れやすくなる。つまり、例えば、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を多くすると、主流路１１から複数の副流路１３に試料液Ｌ１が流れやすくなる。
　以上、図１～図６を参照して説明したように、分離装置１００は、主流路１１のうち副流路１３よりも下流側の部分に合流し、制御液Ｌ３が流れる制御液流路２１を備える。従って、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を変化させることによって、各分岐部Ｐ１・・・における副流路１３への流れやすさが変化する。よって、例えば、製造ばらつきによってＨＤＦチップ１の各位置における流路の幅および深さ等の寸法が、設定値からずれた場合であっても、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を調整することによって、所定の粒径よりも大きい粒子（例えば、がん細胞、白血球）が副流路１３に流れたり、所定の粒径以下の粒子（例えば、赤血球、血小板）が主流路１１を通過して共通流路２５に流れたりすることを抑制できる。よって、流路の寸法が設定値からずれた場合であっても、所定の粒径の粒子を分離することができる。
　また、上記のように、分離装置１００は、制御液流路２１を流れる制御液Ｌ３の量を調整可能な制御液調整部３５を備える。従って、制御液流路２１に流す制御液Ｌ３の量を容易に変化させることができる。よって、所定の粒径よりも大きい粒子が副流路１３に流れたり、所定の粒径以下の粒子が共通流路２５に流れたりすることを容易に抑制できる。
　また、上記のように、制御液調整部３５と試料液送液部３１とは、互いに独立して駆動する。従って、試料液Ｌ１の供給量を例えば一定に維持しながら、制御液Ｌ３の供給量を変化させることができる。よって、制御液Ｌ３の供給量に連動して試料液Ｌ１の供給量が連動する場合と異なり、副流路１３に流れる粒子の粒径、および、共通流路２５に流れる粒子の粒径を、容易に調整できる。
　また、上記のように、輸送液送液部３３と制御液調整部３５とは、互いに独立して駆動する。従って、輸送液Ｌ２の供給量を例えば一定に維持しながら、制御液Ｌ３の供給量を変化させることができる。よって、制御液Ｌ３の供給量に連動して輸送液Ｌ２の供給量が連動する場合と異なり、副流路１３に流れる粒子の粒径、および、共通流路２５に流れる粒子の粒径を、容易に調整できる。
　また、上記のように、制御液Ｌ３と輸送液Ｌ２とは、同じ成分である。従って、制御液Ｌ３の供給量に起因して、第２出口２９で回収される液の液体成分が変化することを抑制できる。
　次に、図７を参照して、本発明の変形例による分離装置１００ａを説明する。図７は、本発明の変形例による分離装置１００ａの構造を概略的に示す平面図である。
　図７に示すように、本発明の変形例による分離装置１００ａでは、ＨＤＦチップ１ａは、主流路１１と、制御液流路２１ｂと、下流側合流部２３ａと、共通流路２５ａと、第１回収路５１と、第２回収路５３とを備える。なお、下流側合流部２３ａは、本発明の「第１合流部」の一例である。また、ＨＤＦチップ１ａは、ＨＤＦチップ１と同様、複数の副流路１３、試料液供給流路１５、輸送液供給流路１７、および、上流側合流部１９を備える。
　主流路１１および制御液流路２１ｂは、例えば、平行に配置される。下流側合流部２３ａでは、主流路１１と制御液流路２１ｂとが合流する。下流側合流部２３ａの幅は、主流路１１の幅と制御液流路２１ｂの幅との和よりも大きい。共通流路２５ａの幅は、主流路１１の幅と制御液流路２１ｂの幅との和よりも大きい。共通流路２５ａの幅は、下流側合流部２３ａの幅と同じ大きさである。また、主流路１１の深さ、制御液流路２１ｂの深さ、下流側合流部２３ａの深さ、および、共通流路２５ａの深さは、略等しい。このため、下流側合流部２３ａの断面積は、主流路１１の断面積と制御液流路２１ｂの断面積との和よりも大きい。また、共通流路２５ａの断面積は、主流路１１の断面積と制御液流路２１ｂの断面積との和よりも大きい。
　このように、共通流路２５ａの幅を、主流路１１の幅と制御液流路２１ｂの幅との和よりも大きくすることによって、共通流路２５ａを流れる液の流速を低くできる。よって、後述する誘電泳動による粒子の分離を容易に行うことができる。
　第１回収路５１および第２回収路５３は、共通流路２５ａの下流端に接続される。つまり、共通流路２５ａは、第１回収路５１および第２回収路５３に分岐される。
　ＨＤＦチップ１ａでは、第２出口２９は、第２出口２９ａおよび第２出口２９ｂを含む。第２出口２９ａは、第１回収路５１の下流端に繋がっており、第２出口２９ｂは、第２回収路５３の下流端に繋がっている。
　ここで、ＨＤＦチップ１ａは、誘電泳動（ＤＥＰ：Ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）によって、共通流路２５ａを流れる粒子をさらに分離することが可能である。具体的には、ＨＤＦチップ１ａは、共通流路２５ａに対して重なるように配置される電極５５および電極５７をさらに備える。電極５５および電極５７は、互いに対向する櫛歯状の電極である。電極５５は、例えば、交流電源６１に接続される。電極５７は、例えば、接地される。この変形例では、分離装置１００ａは、交流電源６１を備える。なお、分離装置１００ａは、交流電源６１を備えなくてもよい。
　電極５５および電極５７の歯部は、共通流路２５ａに対して例えば１０°以上６０°以下傾斜する。交流電源６１により電極５５と電極５７との間に交流電圧を印加することによって、誘電泳動を生じさせることが可能である。そして、印加する交流電圧の周波数を調整することによって、共通流路２５ａを通過する複数種類の粒子から所望の粒子を分離回収することが可能である。
　具体的には、共通流路２５ａを通過する複数種類の粒子が誘電体粒子を含む場合、ＤＥＰによって複数種類の粒子から特定の誘電体粒子を分離することが可能である。例えば、がん細胞および白血球は、誘電体粒子である。共通流路２５ａを通過する複数種類の粒子が、がん細胞と、がん細胞以外の所定サイズよりも大きい粒子（白血球等）とを含む場合、例えば、がん細胞に誘電泳動力が作用しやすくなるように、特定の周波数の交流電圧を電極５５と電極５７との間に印加する。これにより、がん細胞を電極５５および電極５７に沿って移動させることが可能であるため、がん細胞のみを誘電泳動により第２出口２９ａに誘導することが可能である。よって、がん細胞と、その他の粒子（白血球等）とを分離することが可能である。
　本発明の変形例による分離装置１００ａ、ＨＤＦチップ１ａ、制御液流路２１ｂ、下流側合流部２３ａおよび共通流路２５ａのその他の構造は、上記実施形態の分離装置１００、ＨＤＦチップ１、制御液流路２１、下流側合流部２３および共通流路２５と同様である。また、本発明の変形例のその他の効果は、上記実施形態の効果と同様である。
　以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　例えば、上記の実施形態では、試料液Ｌ１として血液を用い、輸送液Ｌ２として液状の培地を用いる例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、試料液Ｌ１として血液以外の液を用い、輸送液Ｌ２として培地以外の液を用いてもよい。
　また、上記の実施形態では、目的の回収物として、第２出口２９から回収される粒子（例えば、がん細胞および白血球）を例に挙げたが、本発明はこれに限らない。例えば、第１出口２７から回収される粒子または液体成分を目的の回収物としてもよい。
　また、上記の変形例では、第２出口２９ａから目的の粒子（例えば、がん細胞）を回収する例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、第２出口２９ｂから目的の粒子を回収してもよい。
　また、上記の実施形態では、輸送液Ｌ２および制御液Ｌ３が粒子を含有しない例について説明したが、本発明はこれに限らない。輸送液Ｌ２および制御液Ｌ３は、粒子を含有してもよい。ただし、この場合、図７を参照して説明したような構造を設け、輸送液Ｌ２および制御液Ｌ３が含有する粒子と、試料液Ｌ１が含有していた粒子とを分離することが好ましい。
　また、上記の実施形態では、輸送液Ｌ２を用いる例について説明した。つまり、試料液Ｌ１に加えて輸送液Ｌ２を主流路１１に流す例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、試料液Ｌ１のみを主流路１１に流してもよい。例えば、試料液Ｌ１として、粒子を含有する海水を用い、海水から粒子を分離してもよい。
　また、上記の実施形態では、制御液調整部３５が、制御液流路２１を流れる制御液Ｌ３の量を調整できる例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、複数種類の制御液調整部３５を準備しておき、そのうち適切な量の制御液Ｌ３を供給する制御液調整部３５を用いて、試料液Ｌ１から粒子を分離してもよい。
　本発明は、分離装置の分野に利用可能である。
１１　　　：主流路
１３　　　：副流路
１５　　　：試料液供給流路
１７　　　：輸送液供給流路
１９　　　：上流側合流部（第２合流部）
２１、２１ｂ　　　：制御液流路
２３、２３ａ　　　：下流側合流部（第１合流部）
２５、２５ａ　　　：共通流路
３１　　　：試料液送液部
３３　　　：輸送液送液部
３５　　　：制御液調整部
１００、１００ａ　　：分離装置
Ｌ１　　　：試料液
Ｌ２　　　：輸送液
Ｌ３　　　：制御液

Claims (6)

  1. 　粒子を含有する試料液が流れる主流路と、
    　前記主流路から分岐する複数の副流路と、
    　前記主流路のうち前記副流路よりも下流側の部分に合流し、制御液が流れる制御液流路と、
    　前記主流路と前記制御液流路とが合流する第１合流部と、
    　前記第１合流部に接続される共通流路と
    　を備え、
    　前記共通流路には、少なくとも、所定の粒径よりも大きい前記粒子と前記制御液とが流れる、分離装置。
  2. 　前記制御液流路を流れる前記制御液の量を調整可能な制御液調整部をさらに備える、請求項１に記載の分離装置。
  3. 　前記主流路に前記試料液を流す試料液送液部をさらに備え、
    　前記制御液調整部と前記試料液送液部とは、互いに独立して駆動する、請求項２に記載の分離装置。
  4. 　前記試料液が流れる試料液供給流路と、
    　前記粒子を前記共通流路に輸送する輸送液が流れる輸送液供給流路と、
    　前記試料液供給流路と前記輸送液供給流路とが合流する第２合流部と、
    　前記輸送液供給流路に前記輸送液を流す輸送液送液部と
    　をさらに備え、
    　前記輸送液送液部と前記制御液調整部とは、互いに独立して駆動する、請求項２または請求項３に記載の分離装置。
  5. 　前記制御液と前記輸送液とは、同じ成分である、請求項４に記載の分離装置。
  6. 　前記共通流路の幅は、前記主流路の幅と前記制御液流路の幅との和よりも大きい、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の分離装置。
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