JP2002233792A - 粒子分離機構 - Google Patents
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- B01D—SEPARATION
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- 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
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- B03C5/022—Non-uniform field separators
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- Electrostatic Separation (AREA)
- Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 粒子を連続して効率的に分離することができ
る粒子分離機構を提供する。 【解決手段】 粒子２を含む溶液が流れることができる
流路と、粒子を含む溶液を流路に流すためのマイクロポ
ンプと、流路の途中において流路を横断する方向に電界
を生じさせるように電圧を印加することができる電極２
４，２６と、流路内において上記電界により粒子２が寄
せられる側に配置され該粒子２を捕らえることができる
粒子捕捉部２２とを備える。
る粒子分離機構を提供する。 【解決手段】 粒子２を含む溶液が流れることができる
流路と、粒子を含む溶液を流路に流すためのマイクロポ
ンプと、流路の途中において流路を横断する方向に電界
を生じさせるように電圧を印加することができる電極２
４，２６と、流路内において上記電界により粒子２が寄
せられる側に配置され該粒子２を捕らえることができる
粒子捕捉部２２とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粒子分離機構に関
し、詳しくは、溶液中に含まれる粒子を分離するために
用いることができる粒子分離機構に関する。
し、詳しくは、溶液中に含まれる粒子を分離するために
用いることができる粒子分離機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、マイクロマシン技術を応用して、
化学分析や合成などの機器・手法を微細化して行うμ−
ＴＡＳ（μ−Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔ
ｅｍ）が注目されている。
化学分析や合成などの機器・手法を微細化して行うμ−
ＴＡＳ（μ−Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔ
ｅｍ）が注目されている。
【０００３】例えば、溶液に含まれる粒子を分離するμ
−ＴＡＳの分離機構として、流路途中に微細加工技術に
よりマイクロストラクチャーを形成したり高分子ゲルを
充填したりしてフィルターを形成し、粒子サイズによる
分離を行うという考え方があった。
−ＴＡＳの分離機構として、流路途中に微細加工技術に
よりマイクロストラクチャーを形成したり高分子ゲルを
充填したりしてフィルターを形成し、粒子サイズによる
分離を行うという考え方があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この場合、フィルター
は、流路底面から上面まで流路断面全体に形成されてい
る。そのため、ポンプによる溶液推進力を用いて粒子を
フィルターで分離しようとした場合、一般的に分離され
るサイズ（サブμｍから３０μｍ程度）では、フィルタ
ーの穴が小さくなり過ぎて流路抵抗が大きくなり、溶液
がフィルターを透過するようにすることが困難であっ
た。
は、流路底面から上面まで流路断面全体に形成されてい
る。そのため、ポンプによる溶液推進力を用いて粒子を
フィルターで分離しようとした場合、一般的に分離され
るサイズ（サブμｍから３０μｍ程度）では、フィルタ
ーの穴が小さくなり過ぎて流路抵抗が大きくなり、溶液
がフィルターを透過するようにすることが困難であっ
た。
【０００５】また、発生圧力の極端に強いポンプによっ
て、穴が比較的大きなフィルターを溶液が透過する場
合、初めのうちは粒子の分離は可能であっても、やがて
分離された粒子がフィルターの穴に詰まってしまい、流
路抵抗が極端に大きくなり、溶液を輸送できなくなる。
て、穴が比較的大きなフィルターを溶液が透過する場
合、初めのうちは粒子の分離は可能であっても、やがて
分離された粒子がフィルターの穴に詰まってしまい、流
路抵抗が極端に大きくなり、溶液を輸送できなくなる。
【０００６】したがって、本発明が解決しようとする技
術的課題は、粒子を連続して効率的に分離することがで
きる粒子分離機構を提供することである。
術的課題は、粒子を連続して効率的に分離することがで
きる粒子分離機構を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明
は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の粒
子分離機構を提供する。
は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の粒
子分離機構を提供する。
【０００８】粒子分離機構は、粒子を含む溶液が流れる
ことができる流路と、上記流路の所定領域において上記
流路を横断する方向に電界或いは磁界を生じさせ上記粒
子を変更させる偏向手段と、上記流路内において上記偏
向手段により上記粒子が寄せられる側に配置され、該粒
子を捕らえることができる粒子捕捉部とを備える。
ことができる流路と、上記流路の所定領域において上記
流路を横断する方向に電界或いは磁界を生じさせ上記粒
子を変更させる偏向手段と、上記流路内において上記偏
向手段により上記粒子が寄せられる側に配置され、該粒
子を捕らえることができる粒子捕捉部とを備える。
【０００９】上記構成において、流路を流れる溶液中の
粒子は、所定領域を進行するときに、偏向手段によって
形成される電界或いは磁界の方向（又はそれとは逆方
向）に進行方向が曲げられ、流路の片側に寄せられ、そ
こに配置された粒子捕捉部で捕捉される。これにより、
粒子を含む溶液から、所望の粒子を分離することができ
る。
粒子は、所定領域を進行するときに、偏向手段によって
形成される電界或いは磁界の方向（又はそれとは逆方
向）に進行方向が曲げられ、流路の片側に寄せられ、そ
こに配置された粒子捕捉部で捕捉される。これにより、
粒子を含む溶液から、所望の粒子を分離することができ
る。
【００１０】上記構成によれば、流路を横断する方向に
電界或いは磁界を生じさせて粒子を分離する構成として
いる。流路を横断する方向、例えば流路の幅方向或いは
高さ方向、は流路の長さ方向に比べて非常に寸法が小さ
いため、所望の電界或いは磁界を発生するのに要する電
圧或いは磁力は小さくて済む。
電界或いは磁界を生じさせて粒子を分離する構成として
いる。流路を横断する方向、例えば流路の幅方向或いは
高さ方向、は流路の長さ方向に比べて非常に寸法が小さ
いため、所望の電界或いは磁界を発生するのに要する電
圧或いは磁力は小さくて済む。
【００１１】したがって、偏向手段として比較的低い電
界或いは磁界を発生する構成を採用でき、粒子分離機構
を安価及び／又は小型に構成することができる。
界或いは磁界を発生する構成を採用でき、粒子分離機構
を安価及び／又は小型に構成することができる。
【００１２】具体的には、以下のように種々の態様で構
成することができる。
成することができる。
【００１３】第１の態様として、好ましくは、上記粒子
捕捉部は、突起部である。上記突起部は、上記流路を形
成する面のうち偏向側の面にその基端を有する。上記突
起部は、上記流路の断面において上記偏向側から一部の
みを占有している。
捕捉部は、突起部である。上記突起部は、上記流路を形
成する面のうち偏向側の面にその基端を有する。上記突
起部は、上記流路の断面において上記偏向側から一部の
みを占有している。
【００１４】上記構成において、粒子捕捉部である突起
部は、流路内において流路を横断する方向の片側に配置
される。溶液中の粒子は、電界或いは磁界によって引き
寄せられ、突起部に引っ掛かって捕捉される。粒子捕捉
部に留まった粒子は、例えば偏向手段によって逆向きの
電界或いは磁界を生じさせるようにして粒子捕捉部から
遊離させ、下流に流すことにより、回収することができ
る。
部は、流路内において流路を横断する方向の片側に配置
される。溶液中の粒子は、電界或いは磁界によって引き
寄せられ、突起部に引っ掛かって捕捉される。粒子捕捉
部に留まった粒子は、例えば偏向手段によって逆向きの
電界或いは磁界を生じさせるようにして粒子捕捉部から
遊離させ、下流に流すことにより、回収することができ
る。
【００１５】この構成によると、粒子捕捉部は流路断面
全体を占有しておらず、流路の一部他側には何も配置さ
れないので、流路の断面方向全体に粒子が詰まり、溶液
の流れを阻害することはない。したがって、連続して効
率的に粒子を分離することができる。
全体を占有しておらず、流路の一部他側には何も配置さ
れないので、流路の断面方向全体に粒子が詰まり、溶液
の流れを阻害することはない。したがって、連続して効
率的に粒子を分離することができる。
【００１６】突起部は、任意の形状とすることができ
る。例えば、流路の横断方向に延在する板状としたもよ
い。あるいは、突起部で囲むことによりくぼみを形成
し、このくぼみが流路の中央側に開口するようにしても
よい。粒子を効率的に捕捉するためには、好ましくは、
複数の柱状の突起部を設け、突起部の間を溶液が流れる
ようにする。
る。例えば、流路の横断方向に延在する板状としたもよ
い。あるいは、突起部で囲むことによりくぼみを形成
し、このくぼみが流路の中央側に開口するようにしても
よい。粒子を効率的に捕捉するためには、好ましくは、
複数の柱状の突起部を設け、突起部の間を溶液が流れる
ようにする。
【００１７】好ましくは、上記粒子捕捉部は、柱状の複
数の上記突起部を含む。隣接する上記突起部間の隙間
は、０．１μｍ以上５０μｍ以下である。
数の上記突起部を含む。隣接する上記突起部間の隙間
は、０．１μｍ以上５０μｍ以下である。
【００１８】上記構成は、全血から、赤血球、白血球及
び血小板を突起部に引っ掛けて除去し、血漿成分を抽出
する場合等に好適である。
び血小板を突起部に引っ掛けて除去し、血漿成分を抽出
する場合等に好適である。
【００１９】第２の態様として、好ましくは、上記流路
は、流れ方向上流側に一つの主流路を含み、流れ方向下
流側に上記主流路から分岐する２以上の分岐流路を含
む。この場合、所定領域は上記主流路と上記分岐流路と
の分岐点近傍であり、偏向手段は当該分岐点近傍におい
て、上記各分岐流路に設けられた、上記各分岐流路を挟
んで配置された電極を備える。
は、流れ方向上流側に一つの主流路を含み、流れ方向下
流側に上記主流路から分岐する２以上の分岐流路を含
む。この場合、所定領域は上記主流路と上記分岐流路と
の分岐点近傍であり、偏向手段は当該分岐点近傍におい
て、上記各分岐流路に設けられた、上記各分岐流路を挟
んで配置された電極を備える。
【００２０】上記構成において、いずれか一つの分岐流
路について、その分岐流路を挟んで両側に配置された電
極には電位の異なる電圧をそれぞれ印加し、その分岐流
路を横断する方向に電界が生じるようにする。一方、他
の分岐流路については、その分岐流路を挟んで両側に配
置された電極に同電位の電圧を印加する。これによっ
て、分岐流路を横断する方向に電界が生じた分岐流路
に、溶液中の粒子を引き寄せ、その分岐流路に流れ込む
ようにすることができる。
路について、その分岐流路を挟んで両側に配置された電
極には電位の異なる電圧をそれぞれ印加し、その分岐流
路を横断する方向に電界が生じるようにする。一方、他
の分岐流路については、その分岐流路を挟んで両側に配
置された電極に同電位の電圧を印加する。これによっ
て、分岐流路を横断する方向に電界が生じた分岐流路
に、溶液中の粒子を引き寄せ、その分岐流路に流れ込む
ようにすることができる。
【００２１】上記構成において、その両側に配置された
電極に電位の異なる電圧が印加されて、その分岐流路を
横断する方向に電界が生じる分岐流路が、選択的に粒子
捕捉部になることができる。
電極に電位の異なる電圧が印加されて、その分岐流路を
横断する方向に電界が生じる分岐流路が、選択的に粒子
捕捉部になることができる。
【００２２】上記構成によれば、捕捉した粒子は分岐流
路を流れるので、粒子の抽出が容易である。また、連続
的に粒子を回収することができ、粒子捕捉部に留まった
粒子を除去するための特別な操作は不要となる。
路を流れるので、粒子の抽出が容易である。また、連続
的に粒子を回収することができ、粒子捕捉部に留まった
粒子を除去するための特別な操作は不要となる。
【００２３】好ましくは、上記電極は、シリコンの基板
に高濃度の不純物をドープした低抵抗部分として形成さ
れる。上記流路は、上記基板の上記不純物がドープされ
た領域を部分的にエッチング加工により除去することに
より形成される。
に高濃度の不純物をドープした低抵抗部分として形成さ
れる。上記流路は、上記基板の上記不純物がドープされ
た領域を部分的にエッチング加工により除去することに
より形成される。
【００２４】上記構成によれば、マイクロマシニングプ
ロセスを応用して、流路（主流路及び分岐流路）と電極
を有する粒子分離機構を、容易かつ効率的に製造するこ
とができる。
ロセスを応用して、流路（主流路及び分岐流路）と電極
を有する粒子分離機構を、容易かつ効率的に製造するこ
とができる。
【００２５】又、本発明の別の側面を反映した粒子分離
機構は、粒子を含む溶液が流れることができる流路と、
上記流路を形成する一側面にその基端を有するフィルタ
手段と、を備え、上記フィルタ手段は上記流路の断面に
おいて上記一側面側から一部のみを占有している。
機構は、粒子を含む溶液が流れることができる流路と、
上記流路を形成する一側面にその基端を有するフィルタ
手段と、を備え、上記フィルタ手段は上記流路の断面に
おいて上記一側面側から一部のみを占有している。
【００２６】この構成によると、粒子捕捉部は流路断面
全体を占有しておらず、流路の一部他側には何も配置さ
れないので、流路の断面方向全体に粒子が詰まり、溶液
の流れを阻害することはない。したがって、連続して効
率的に粒子を分離することができる。ここで、上記フィ
ルタ手段としては、種々の構成を採用することができ
る。例えば、マイクロマシニングプロセスを応用して流
路内に形成したマイクロストラクチャーであってもよ
く、多孔質ガラスやポーラスシリコンを流路壁面に貼付
したものであってもよく、更には流路壁面を陽極化成に
よってポーラス状にしてもよい。
全体を占有しておらず、流路の一部他側には何も配置さ
れないので、流路の断面方向全体に粒子が詰まり、溶液
の流れを阻害することはない。したがって、連続して効
率的に粒子を分離することができる。ここで、上記フィ
ルタ手段としては、種々の構成を採用することができ
る。例えば、マイクロマシニングプロセスを応用して流
路内に形成したマイクロストラクチャーであってもよ
く、多孔質ガラスやポーラスシリコンを流路壁面に貼付
したものであってもよく、更には流路壁面を陽極化成に
よってポーラス状にしてもよい。
【００２７】さらに本発明の別の側面を反映した粒子分
離機構は、粒子を含む溶液が流れることができる流路で
あって、主流路と、上記主流路の下流側に設けられ、上
記主流路から分岐する第１分岐流路及び第２分岐流路
と、を含む流路と、上記流路の分岐点近傍であって、上
記第１分岐流路を挟んで設けられた第１電極対と、上記
流路の分岐点近傍であって、上記第２分岐流路を挟んで
設けられた第２電極対と、を備える。
離機構は、粒子を含む溶液が流れることができる流路で
あって、主流路と、上記主流路の下流側に設けられ、上
記主流路から分岐する第１分岐流路及び第２分岐流路
と、を含む流路と、上記流路の分岐点近傍であって、上
記第１分岐流路を挟んで設けられた第１電極対と、上記
流路の分岐点近傍であって、上記第２分岐流路を挟んで
設けられた第２電極対と、を備える。
【００２８】上記構成において、いずれか一つの分岐流
路について、その分岐流路を挟んで両側に配置された電
極対には電位の異なる電圧をそれぞれ印加し、その分岐
流路を横断する方向に電界が生じるようにする。一方、
他の分岐流路については、その分岐流路を挟んで両側に
配置された電極対に同電位の電圧を印加する。このよう
にすることによって、分岐流路を横断する方向に電界が
生じた分岐流路に、溶液中の粒子を引き寄せ、その分岐
流路に流れ込むようにすることができる。
路について、その分岐流路を挟んで両側に配置された電
極対には電位の異なる電圧をそれぞれ印加し、その分岐
流路を横断する方向に電界が生じるようにする。一方、
他の分岐流路については、その分岐流路を挟んで両側に
配置された電極対に同電位の電圧を印加する。このよう
にすることによって、分岐流路を横断する方向に電界が
生じた分岐流路に、溶液中の粒子を引き寄せ、その分岐
流路に流れ込むようにすることができる。
【００２９】上記第１電極対の一方の電極と上記第２電
極対の一方の電極とが共用されていてもよく、このよう
にすることによって電極構成を簡略化することができ
る。
極対の一方の電極とが共用されていてもよく、このよう
にすることによって電極構成を簡略化することができ
る。
【００３０】上記第１、第２電極対は、シリコンの基板
に高濃度の不純物をドープして形成されてもよく、上記
流路は、上記基板の上記不純物がドープされた領域を部
分的にエッチング加工により除去することにより形成さ
れてもよい。
に高濃度の不純物をドープして形成されてもよく、上記
流路は、上記基板の上記不純物がドープされた領域を部
分的にエッチング加工により除去することにより形成さ
れてもよい。
【００３１】上記何れの粒子分離機構においても、上記
粒子を含む上記溶液を上記流路に流すためのマイクロポ
ンプを更に備えていてもよい。
粒子を含む上記溶液を上記流路に流すためのマイクロポ
ンプを更に備えていてもよい。
【００３２】上記各構成の粒子分離機構は、溶液から粒
子を分離する粒子分離装置に好適に用いることができ
る。この場合、上記粒子分離装置は、上記粒子分離機構
の上記マイクロポンプを駆動するマイクロポンプ駆動回
路と、上記偏向手段を駆動する偏向手段制御回路（或い
は、上記電極に電圧を印加する電圧印加回路）と、上記
マイクロポンプ駆動回路および上記偏向手段制御回路／
電圧印加回路の動作を制御する制御回路とを備える。
子を分離する粒子分離装置に好適に用いることができ
る。この場合、上記粒子分離装置は、上記粒子分離機構
の上記マイクロポンプを駆動するマイクロポンプ駆動回
路と、上記偏向手段を駆動する偏向手段制御回路（或い
は、上記電極に電圧を印加する電圧印加回路）と、上記
マイクロポンプ駆動回路および上記偏向手段制御回路／
電圧印加回路の動作を制御する制御回路とを備える。
【００３３】また、本発明は、以下の粒子分離方法を提
供する。
供する。
【００３４】粒子分離方法は、粒子分離機構を用いて、
溶液中に含まれる粒子を分離するタイプの方法である。
粒子分離方法は、上記粒子分離機構に形成された流路
に、上記粒子を含む上記溶液を流す第１ステップと、上
記所定領域において上記流路を横断する方向に電界或い
は磁界形成し、上記流路を流れる上記溶液中の上記粒子
を、上記流路の一側面側に寄せる第２ステップと、上記
一側面側に寄せられた上記粒子を、上記一側面側に形成
されたマイクロストラクチャーで捕捉する第３ステップ
とを備える。
溶液中に含まれる粒子を分離するタイプの方法である。
粒子分離方法は、上記粒子分離機構に形成された流路
に、上記粒子を含む上記溶液を流す第１ステップと、上
記所定領域において上記流路を横断する方向に電界或い
は磁界形成し、上記流路を流れる上記溶液中の上記粒子
を、上記流路の一側面側に寄せる第２ステップと、上記
一側面側に寄せられた上記粒子を、上記一側面側に形成
されたマイクロストラクチャーで捕捉する第３ステップ
とを備える。
【００３５】さらに、本発明は、以下の粒子分離方法を
提供する。
提供する。
【００３６】粒子分離方法は、粒子分離機構を用いて、
溶液中に含まれる粒子を分離するタイプの方法である。
粒子分離方法は、上記粒子分離機構に形成された主流路
と当該主流路から分岐する複数の分岐流路とを含む流路
に、上記粒子を含む上記溶液を流す第１ステップと、上
記流路の分離部近傍において、上記分岐流路の各々につ
いて当該分岐流路の両側面の各々を所望の電気的或いは
磁気的なポテンシャルに設定する第２ステップと、上記
第２ステップの電位設定によって形成される電界或いは
磁界により、上記流路を流れる上記溶液中の上記粒子
を、上記分岐流路のいずれか一つに寄せ、その分岐流路
を流れるようにする第３ステップと、を備える。
溶液中に含まれる粒子を分離するタイプの方法である。
粒子分離方法は、上記粒子分離機構に形成された主流路
と当該主流路から分岐する複数の分岐流路とを含む流路
に、上記粒子を含む上記溶液を流す第１ステップと、上
記流路の分離部近傍において、上記分岐流路の各々につ
いて当該分岐流路の両側面の各々を所望の電気的或いは
磁気的なポテンシャルに設定する第２ステップと、上記
第２ステップの電位設定によって形成される電界或いは
磁界により、上記流路を流れる上記溶液中の上記粒子
を、上記分岐流路のいずれか一つに寄せ、その分岐流路
を流れるようにする第３ステップと、を備える。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態に係る
粒子分離機構について、図面を参照しながら説明する。
粒子分離機構について、図面を参照しながら説明する。
【００３８】まず、第１実施形態の粒子分離機構につい
て説明する。
て説明する。
【００３９】第１実施形態の粒子分離機構は、流路途中
のマイクロストラクチャーの高さを流路深さより低くし
て、フィルターによる極端な流路抵抗の増大を緩和する
構成としている。即ち、流路の深さ方向において下側の
みにマイクロストラクチャーによるフィルタが存在して
おり、深さ方向の上側にはフィルタが存在しない。フィ
ルターが存在しない部分から分離したい粒子が逃げない
ように、流路内のマイクロストラクチャーを形成した領
域には、流路底と蓋との間に電圧を印加できる構成にし
ている。そして、溶液から分離する対象となる粒子を電
気泳動によりフィルター部分（マイクロストラクチャー
を形成した領域）に引きつけておきながら、溶液をポン
プ力で流して、粒子をマイクロストラクチャーを形成し
た領域に取り込んで分離する。尚、本実施形態では電気
泳動によりフィルタ領域に粒子を引き付ける構成として
いるため、分離対象となるのは電気的に吸引できる粒
子、例えば荷電可能な粒子である。しかし、本発明はこ
のような形態に限られるものではない。例えば、免疫学
的試験では、磁性粒子に抗原或いは抗体をつけてこれを
溶液から分離することがあり、このような用途において
は磁力によってフィルタ領域に粒子を引き付ける構成で
あることが考えられる。
のマイクロストラクチャーの高さを流路深さより低くし
て、フィルターによる極端な流路抵抗の増大を緩和する
構成としている。即ち、流路の深さ方向において下側の
みにマイクロストラクチャーによるフィルタが存在して
おり、深さ方向の上側にはフィルタが存在しない。フィ
ルターが存在しない部分から分離したい粒子が逃げない
ように、流路内のマイクロストラクチャーを形成した領
域には、流路底と蓋との間に電圧を印加できる構成にし
ている。そして、溶液から分離する対象となる粒子を電
気泳動によりフィルター部分（マイクロストラクチャー
を形成した領域）に引きつけておきながら、溶液をポン
プ力で流して、粒子をマイクロストラクチャーを形成し
た領域に取り込んで分離する。尚、本実施形態では電気
泳動によりフィルタ領域に粒子を引き付ける構成として
いるため、分離対象となるのは電気的に吸引できる粒
子、例えば荷電可能な粒子である。しかし、本発明はこ
のような形態に限られるものではない。例えば、免疫学
的試験では、磁性粒子に抗原或いは抗体をつけてこれを
溶液から分離することがあり、このような用途において
は磁力によってフィルタ領域に粒子を引き付ける構成で
あることが考えられる。
【００４０】具体的には、粒子分離装置（図示せず）に
装填するマイクロチップ１０を、図１及び図２のように
構成する。
装填するマイクロチップ１０を、図１及び図２のように
構成する。
【００４１】すなわち、図１（ａ）の断面図に示すよう
に、マイクロチップ１０は、大略、微小な流路１４が基
板１０ｂ上に形成され、その上をカバー１０ａで覆われ
てなる。例えば、マイクロチップ１０の外形寸法は約２
０ｍｍ×４０ｍｍ×０．５ｍｍである。流路１４の幅は
２００μｍ、深さは約１００μｍである。
に、マイクロチップ１０は、大略、微小な流路１４が基
板１０ｂ上に形成され、その上をカバー１０ａで覆われ
てなる。例えば、マイクロチップ１０の外形寸法は約２
０ｍｍ×４０ｍｍ×０．５ｍｍである。流路１４の幅は
２００μｍ、深さは約１００μｍである。
【００４２】流路１４の一端には、矢印４０で示すよう
に溶液を供給するための液入口１２が設けられ、他端に
は、矢印４２で示すように溶液を排出するための液出口
１６が設けられている。流路１４の途中には、溶液を液
出口１６側に送り出すためのマイクロポンプ１３と、溶
液中の粒子を捕捉するためのマイクロストラクチャー部
２０とが配置されている。
に溶液を供給するための液入口１２が設けられ、他端に
は、矢印４２で示すように溶液を排出するための液出口
１６が設けられている。流路１４の途中には、溶液を液
出口１６側に送り出すためのマイクロポンプ１３と、溶
液中の粒子を捕捉するためのマイクロストラクチャー部
２０とが配置されている。
【００４３】詳しくは、図１（ｂ）の模式平面図に示す
ように、２つの液入口１２ａ，１２ｂと、２つのマイク
ロポンプ１３ａ，１３ｂと、２つの液出口１６ａ，１６
ｂと、分岐した複数の流路１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１
４ｄ，１４ｅとを備える。マイクロポンプ１３ａ，１３
ｂは、例えば振動板に圧電素子が貼り付けられていてユ
ニモルフ駆動により送液を行うディフューザー型ポンプ
である。
ように、２つの液入口１２ａ，１２ｂと、２つのマイク
ロポンプ１３ａ，１３ｂと、２つの液出口１６ａ，１６
ｂと、分岐した複数の流路１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１
４ｄ，１４ｅとを備える。マイクロポンプ１３ａ，１３
ｂは、例えば振動板に圧電素子が貼り付けられていてユ
ニモルフ駆動により送液を行うディフューザー型ポンプ
である。
【００４４】マイクロストラクチャー部２０には、図２
の要部拡大断面図に示したように、流路１４ｃを挟んで
基板１０ｂとカバー１０ａとに配置された電極２４，２
６と、一方の電極２４側から流路１４ｃの略中央まで流
路横断方向に突出した高アスペクト比の多数の突起部２
２とが設けられている。
の要部拡大断面図に示したように、流路１４ｃを挟んで
基板１０ｂとカバー１０ａとに配置された電極２４，２
６と、一方の電極２４側から流路１４ｃの略中央まで流
路横断方向に突出した高アスペクト比の多数の突起部２
２とが設けられている。
【００４５】突起部２２の高さＨは、流路の深さより小
さい。隣接する突起部２２間の隙間Ｇは、粒子サイズに
応じて適宜に決定することができる。例えば、突起部２
２で全血から赤血球、白血球及び血小板を取り除き、血
漿成分を抽出する場合等には、隣接する突起部２２間の
隙間Ｇは、０．１μｍ以上５０μｍ以下とすることが好
ましい。
さい。隣接する突起部２２間の隙間Ｇは、粒子サイズに
応じて適宜に決定することができる。例えば、突起部２
２で全血から赤血球、白血球及び血小板を取り除き、血
漿成分を抽出する場合等には、隣接する突起部２２間の
隙間Ｇは、０．１μｍ以上５０μｍ以下とすることが好
ましい。
【００４６】電極２４，２６と突起部２２とは、半導体
の分野で用いられている微細加工技術を応用することに
より、例えば図３に示した手順で形成することができ
る。
の分野で用いられている微細加工技術を応用することに
より、例えば図３に示した手順で形成することができ
る。
【００４７】すなわち、まず図３（ａ）に示したよう
に、シリコンウエハー７０を用意する。次に、図３
（ｂ）に示したように、シリコンウエハー７０の上下面
に、例えば熱酸化により厚さ１．５μｍ程度の酸化膜７
２，７４を成膜する。
に、シリコンウエハー７０を用意する。次に、図３
（ｂ）に示したように、シリコンウエハー７０の上下面
に、例えば熱酸化により厚さ１．５μｍ程度の酸化膜７
２，７４を成膜する。
【００４８】次に、一方の酸化膜７２にレジストを塗
布、露光、現像した後、酸化膜７２の一部をエッチング
により除去し、残ったレジストを剥離して、図３（ｃ）
に示すように、酸化膜７２の一部７２ａを薄くする。
布、露光、現像した後、酸化膜７２の一部をエッチング
により除去し、残ったレジストを剥離して、図３（ｃ）
に示すように、酸化膜７２の一部７２ａを薄くする。
【００４９】次に、一部７２ａが薄くなった酸化膜７２
にレジストを塗布、露光、現像した後、酸化膜７２のエ
ッチングを行い、残ったレジストを剥離して、図３
（ｄ）に示すように、流路１４に対応する部分の酸化膜
７２を完全に除去し、突起部２２に対応する部分に他よ
りも薄い酸化膜７２ｂが残るようにする。
にレジストを塗布、露光、現像した後、酸化膜７２のエ
ッチングを行い、残ったレジストを剥離して、図３
（ｄ）に示すように、流路１４に対応する部分の酸化膜
７２を完全に除去し、突起部２２に対応する部分に他よ
りも薄い酸化膜７２ｂが残るようにする。
【００５０】次に、イオンを基板に加速することで異方
性のドライエッチングを行うドライエッチング方法であ
るＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎ
ｇ、反応性イオンエッチング）よりさらに深溝加工がで
きる異方性のドライエッチング方法であるＩＣＰ（Ｉｎ
ｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｚｕｍ
ａ、高周波誘導結合型プラズマ）またはＤｅｅｐ ＲＩ
Ｅ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉ
ｎｇ、デープ・リアクティブ・イオン・エッチング）を
用いて、シリコン７０をエッチングする。次に、酸化膜
７２ｂを、エッチングにより除去する。これにより、図
３（ｅ）に示すように、シリコンウエハー７０には、突
起２２に隣接する部分７０ｂを残し、流路１４となる部
分７０ａが途中まで除去される。
性のドライエッチングを行うドライエッチング方法であ
るＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎ
ｇ、反応性イオンエッチング）よりさらに深溝加工がで
きる異方性のドライエッチング方法であるＩＣＰ（Ｉｎ
ｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｚｕｍ
ａ、高周波誘導結合型プラズマ）またはＤｅｅｐ ＲＩ
Ｅ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉ
ｎｇ、デープ・リアクティブ・イオン・エッチング）を
用いて、シリコン７０をエッチングする。次に、酸化膜
７２ｂを、エッチングにより除去する。これにより、図
３（ｅ）に示すように、シリコンウエハー７０には、突
起２２に隣接する部分７０ｂを残し、流路１４となる部
分７０ａが途中まで除去される。
【００５１】次に、ＩＣＰを用いて、シリコンウエハー
７０をさらにエッチングする。これにより、図３（ｆ）
に示すように、シリコンウエハー７０には、突起２２と
なる部分７０ｂ’と、流路１４となる部分７０ａ’とが
形成される。
７０をさらにエッチングする。これにより、図３（ｆ）
に示すように、シリコンウエハー７０には、突起２２と
なる部分７０ｂ’と、流路１４となる部分７０ａ’とが
形成される。
【００５２】次に、図３（ｇ）に示すように、残った酸
化膜７２をエッチングにより除去する。そして、シリコ
ンウエハー７０にカバー７６を乗せ、例えば４００°Ｃ
で９００Ｖの電圧を印加して、接合する。
化膜７２をエッチングにより除去する。そして、シリコ
ンウエハー７０にカバー７６を乗せ、例えば４００°Ｃ
で９００Ｖの電圧を印加して、接合する。
【００５３】上記各工程において、レジスト塗布は、例
えば東京応化レジストＯＦＰＲ８００をスピンコートに
より１．０μｍの厚さとなるように行う。レジストの露
光は、例えばアライナイーによる。レジストの現像に
は、例えば東京応化の現像液ＮＭＤ−３を用いる。酸化
膜エッチングは、例えばＣＨＦ３を使用ガスとするリア
クティブイオンエッチングにより行う。レジスト剥離に
は、例えば硫酸と過酸化水素の混合液を用いる。
えば東京応化レジストＯＦＰＲ８００をスピンコートに
より１．０μｍの厚さとなるように行う。レジストの露
光は、例えばアライナイーによる。レジストの現像に
は、例えば東京応化の現像液ＮＭＤ−３を用いる。酸化
膜エッチングは、例えばＣＨＦ３を使用ガスとするリア
クティブイオンエッチングにより行う。レジスト剥離に
は、例えば硫酸と過酸化水素の混合液を用いる。
【００５４】基板１０ｂ側の電極２４は、シリコンウエ
ハー７０の対応部分に予め高濃度の不純物（例えばアン
チモンやボロン等）をドープして低抵抗とすることによ
り形成する。カバー１０ａ側の電極２６は、カバー１０
ａと基板１０ｂを接合する前に、予め金属を蒸着する等
により形成しておく。
ハー７０の対応部分に予め高濃度の不純物（例えばアン
チモンやボロン等）をドープして低抵抗とすることによ
り形成する。カバー１０ａ側の電極２６は、カバー１０
ａと基板１０ｂを接合する前に、予め金属を蒸着する等
により形成しておく。
【００５５】マイクロチップ１０が装填される粒子分離
装置１００は、図２に示すように、マイクロチップ１０
のマイクロポンプ１３ａ，１３ｂを駆動するマイクロポ
ンプ駆動回路１０１と、電極２４，２６に電圧を印加す
る電圧印加回路１０２と、マイクロポンプ駆動回路及び
電圧印加回路の動作を制御する制御回路１０３とを備え
る。
装置１００は、図２に示すように、マイクロチップ１０
のマイクロポンプ１３ａ，１３ｂを駆動するマイクロポ
ンプ駆動回路１０１と、電極２４，２６に電圧を印加す
る電圧印加回路１０２と、マイクロポンプ駆動回路及び
電圧印加回路の動作を制御する制御回路１０３とを備え
る。
【００５６】次に、マイクロチップ１０を用いて粒子を
分離する方法について説明する。
分離する方法について説明する。
【００５７】例えば、粒子を含んだ溶液は、マイクロチ
ップ１０の一方の液入口１２ａに供給される。粒子を含
んだ溶液は、マイクロポンプ１３ａにより流路１４ａ，
１４ｃ，１４ｄを流れ、一方の液出口１６ａから排出さ
れる。
ップ１０の一方の液入口１２ａに供給される。粒子を含
んだ溶液は、マイクロポンプ１３ａにより流路１４ａ，
１４ｃ，１４ｄを流れ、一方の液出口１６ａから排出さ
れる。
【００５８】このとき、図２に示すように、電極２４，
２６に電圧が印加され、電極２４，２６間に電界が生じ
るようにすると、矢印４４で示したように流路１４ｃを
流れる溶液中の粒子２は、負の電荷を有する場合、電極
２４側に引き寄せられ、電極２４側に設けた突起部２２
に引っ掛かり、マイクロストラクチャー部２０に留ま
る。そのため、矢印４６で示したように、マイクロスト
ラクチャー部２０より下流側には溶液だけが流れる。つ
まり、粒子２を含む溶液から粒子２を分離して、液出口
１６ａから溶液だけを回収することができる。
２６に電圧が印加され、電極２４，２６間に電界が生じ
るようにすると、矢印４４で示したように流路１４ｃを
流れる溶液中の粒子２は、負の電荷を有する場合、電極
２４側に引き寄せられ、電極２４側に設けた突起部２２
に引っ掛かり、マイクロストラクチャー部２０に留ま
る。そのため、矢印４６で示したように、マイクロスト
ラクチャー部２０より下流側には溶液だけが流れる。つ
まり、粒子２を含む溶液から粒子２を分離して、液出口
１６ａから溶液だけを回収することができる。
【００５９】次に、マイクロチップ１０の他方の液入口
１２ｂに洗浄液を供給する。洗浄液は、マイクロポンプ
１３ｂにより流路１４ｂ，１４ｃ，１４ｅを流れ、他方
の液出口１６ｂから排出される。
１２ｂに洗浄液を供給する。洗浄液は、マイクロポンプ
１３ｂにより流路１４ｂ，１４ｃ，１４ｅを流れ、他方
の液出口１６ｂから排出される。
【００６０】このとき、電極２４，２６に例えば正負逆
の電圧を印加し、電極２４，２６間に逆向きの電界が生
じるようにする。これにより、マイクロストラクチャー
部２０に留まっている粒子２は、突起部２２とは反対側
の電極２６側に移動し、洗浄液とともに液出口１６ｂか
ら排出される。つまり、分離された粒子２を液出口１６
ｂから回収することができる。
の電圧を印加し、電極２４，２６間に逆向きの電界が生
じるようにする。これにより、マイクロストラクチャー
部２０に留まっている粒子２は、突起部２２とは反対側
の電極２６側に移動し、洗浄液とともに液出口１６ｂか
ら排出される。つまり、分離された粒子２を液出口１６
ｂから回収することができる。
【００６１】マイクロチップ１０は、溶液の主な推進力
としてマイクロポンプ１３ａ，１３ｂを用い、流路途中
に突起部２２によりフィルター（マイクロストラクチャ
ー）を形成している。流路１４ｃの略半分は、このフィ
ルターで遮られないようになっており、粒子２はその部
分からフィルター側に流れと直角方向に引き寄せられる
ので、粒子分離によりフィルターで急激な流路抵抗の増
大が生じないようにすることができる。また、継続して
溶液を送ることができ、粒子分離機能の経時劣化が少な
い。
としてマイクロポンプ１３ａ，１３ｂを用い、流路途中
に突起部２２によりフィルター（マイクロストラクチャ
ー）を形成している。流路１４ｃの略半分は、このフィ
ルターで遮られないようになっており、粒子２はその部
分からフィルター側に流れと直角方向に引き寄せられる
ので、粒子分離によりフィルターで急激な流路抵抗の増
大が生じないようにすることができる。また、継続して
溶液を送ることができ、粒子分離機能の経時劣化が少な
い。
【００６２】上記実施形態においては、電極２４，２６
を流路壁に設けており、これら両者が近接しているた
め、粒子２を電気泳動にて引き付けるのに要する電圧が
低くて済み、分離装置１００を小型で安価な構成とする
ことができるという利点がある。しかし、低電圧化、小
型化等の要求がない場合、例えば両電極２４，２６をマ
イクロチップ１０側に設けず、分離装置１００側に設け
る形態としてもよい。
を流路壁に設けており、これら両者が近接しているた
め、粒子２を電気泳動にて引き付けるのに要する電圧が
低くて済み、分離装置１００を小型で安価な構成とする
ことができるという利点がある。しかし、低電圧化、小
型化等の要求がない場合、例えば両電極２４，２６をマ
イクロチップ１０側に設けず、分離装置１００側に設け
る形態としてもよい。
【００６３】次に、第２実施形態の粒子分離機構につい
て説明する。
て説明する。
【００６４】第２実施形態の粒子分離機構は、流路内に
は流路抵抗の増大の原因になるフィルターを設けない
で、流路途中にＹ字分岐部を設け、右側に電圧を印加し
たり左側に電圧を印加して電気泳動により粒子（分離粒
子）を任意の方向に導いて分離する。
は流路抵抗の増大の原因になるフィルターを設けない
で、流路途中にＹ字分岐部を設け、右側に電圧を印加し
たり左側に電圧を印加して電気泳動により粒子（分離粒
子）を任意の方向に導いて分離する。
【００６５】具体的には、図４及び図５に示したマイク
ロチップ５０を用いる。
ロチップ５０を用いる。
【００６６】図４（ａ）の断面図に示すように、マイク
ロチップ５０は、大略、微小な流路５４が基板５０ｂ上
に形成され、その上をカバー５０ａで覆われてなる。マ
イクロチップ５０は、前述したマイクロチップ１０と略
同様の寸法・構成である。
ロチップ５０は、大略、微小な流路５４が基板５０ｂ上
に形成され、その上をカバー５０ａで覆われてなる。マ
イクロチップ５０は、前述したマイクロチップ１０と略
同様の寸法・構成である。
【００６７】流路５４の一端には、矢印９０で示すよう
に液を供給するための液入口５２が設けられ、他端に
は、矢印９２で示すように液を排出するための液出口５
６が設けられている。流路５４の途中には、液を送り出
すためのマイクロポンプ５３ａ，５３ｂが配置されてい
る。
に液を供給するための液入口５２が設けられ、他端に
は、矢印９２で示すように液を排出するための液出口５
６が設けられている。流路５４の途中には、液を送り出
すためのマイクロポンプ５３ａ，５３ｂが配置されてい
る。
【００６８】詳しくは、図４（ｂ）の模式平面図に示す
ように、２つの液入口５２ａ，５２ｂと、２つの液出口
５６ａ，５６ｂと、分岐した複数の流路５４ａ，５４
ｂ，５４ｃ，Ｉ，ＩＩとを備える。流路５４ａ，５４ｂ
の途中には、マイクロポンプ５３ａ，５３ｂを備える。
流路５４ｃは主流路、流路Ｉ，ＩＩは分岐流路である。
ように、２つの液入口５２ａ，５２ｂと、２つの液出口
５６ａ，５６ｂと、分岐した複数の流路５４ａ，５４
ｂ，５４ｃ，Ｉ，ＩＩとを備える。流路５４ａ，５４ｂ
の途中には、マイクロポンプ５３ａ，５３ｂを備える。
流路５４ｃは主流路、流路Ｉ，ＩＩは分岐流路である。
【００６９】流路分岐部５４ｄの近傍６０は、図５の模
式図に示したように構成されている。
式図に示したように構成されている。
【００７０】すなわち、流路５４ｃと流路Ｉとの間及び
流路５４ｃと流路ＩＩ側との間にはそれぞれ絶縁部Ｘ，
Ｙが配置されている。さらに、絶縁部Ｘと流路Ｉとの
間、絶縁部Ｙと流路ＩＩとの間、及び流路Ｉと流路ＩＩ
との間には、それぞれ互いに絶縁された３つの電極Ａ，
Ｂ，Ｃが形成されている。
流路５４ｃと流路ＩＩ側との間にはそれぞれ絶縁部Ｘ，
Ｙが配置されている。さらに、絶縁部Ｘと流路Ｉとの
間、絶縁部Ｙと流路ＩＩとの間、及び流路Ｉと流路ＩＩ
との間には、それぞれ互いに絶縁された３つの電極Ａ，
Ｂ，Ｃが形成されている。
【００７１】具体的には、部分的に高濃度不純物（例え
ばアンチモンやボロン等）をドープしたシリコンの基板
５０ｂの表層近傍の低抵抗部分をエッチングにより加工
して流路Ｉ，ＩＩを形成し、流路Ｉ，ＩＩの壁が電極
Ａ，Ｂ，Ｃとなるようにする。
ばアンチモンやボロン等）をドープしたシリコンの基板
５０ｂの表層近傍の低抵抗部分をエッチングにより加工
して流路Ｉ，ＩＩを形成し、流路Ｉ，ＩＩの壁が電極
Ａ，Ｂ，Ｃとなるようにする。
【００７２】マイクロチップ５０は、粒子分離装置１０
０’の電圧印加回路１０２’から、各電極Ａ，Ｂ，Ｃに
例えば表１に示す組み合わせで電圧を印加することによ
り、負に帯電した粒子を流路Ｉ又はＩＩに導くことがで
きる。
０’の電圧印加回路１０２’から、各電極Ａ，Ｂ，Ｃに
例えば表１に示す組み合わせで電圧を印加することによ
り、負に帯電した粒子を流路Ｉ又はＩＩに導くことがで
きる。
【表１】
【００７３】すなわち、電極Ａに正、電極Ｂ及びＣに負
の電圧を印加すると、流路分岐部５４ｄ近傍では、図に
おいて下向きの電界が生じる。これにより、マイクロポ
ンプ５３により矢印９４の方向に溶液とともに流れる粒
子は、負に帯電している場合、流路分岐部５４ｄ近傍で
図において上向きに移動し、流路分岐部５４ｄの通過後
は、矢印９６で示すように流路Ｉ側を流れる。
の電圧を印加すると、流路分岐部５４ｄ近傍では、図に
おいて下向きの電界が生じる。これにより、マイクロポ
ンプ５３により矢印９４の方向に溶液とともに流れる粒
子は、負に帯電している場合、流路分岐部５４ｄ近傍で
図において上向きに移動し、流路分岐部５４ｄの通過後
は、矢印９６で示すように流路Ｉ側を流れる。
【００７４】一方、電極Ａ及びＢに負、電極Ｃに正の電
圧を印加すると、流路分岐部５４ｄ近傍では、図におい
て上向きの電界が生じる。これにより、負に帯電してい
る粒子は、流路分岐部５４ｄ近傍で図において下向きに
移動し、流路分岐部５４ｄの通過後は、矢印９８で示す
ように流路ＩＩ側を流れる。
圧を印加すると、流路分岐部５４ｄ近傍では、図におい
て上向きの電界が生じる。これにより、負に帯電してい
る粒子は、流路分岐部５４ｄ近傍で図において下向きに
移動し、流路分岐部５４ｄの通過後は、矢印９８で示す
ように流路ＩＩ側を流れる。
【００７５】分岐する流路は、２つに限らず、３つ以上
であってもよい。
であってもよい。
【００７６】例えば図６に示すように、３つの流路Ｉ、
ＩＩ、ＩＩＩと絶縁部Ｘ，Ｙとの間に、互いに絶縁され
た電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを設けた場合には、例えば表２に
示した組み合わせで各電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに電圧を印加
することにより、マイクロポンプＰにより溶液に混ざっ
て流れる負に帯電した粒子を、所望の流路に流路Ｉ、Ｉ
Ｉ又はＩＩＩに流すことができる。
ＩＩ、ＩＩＩと絶縁部Ｘ，Ｙとの間に、互いに絶縁され
た電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを設けた場合には、例えば表２に
示した組み合わせで各電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに電圧を印加
することにより、マイクロポンプＰにより溶液に混ざっ
て流れる負に帯電した粒子を、所望の流路に流路Ｉ、Ｉ
Ｉ又はＩＩＩに流すことができる。
【表２】
【００７７】すなわち、図６において、粒子が流路分岐
部近傍において上側、中央又は下側に寄せられるような
電界を生じさせることにより、粒子を流路Ｉ、ＩＩ又は
ＩＩＩに導くことができる。
部近傍において上側、中央又は下側に寄せられるような
電界を生じさせることにより、粒子を流路Ｉ、ＩＩ又は
ＩＩＩに導くことができる。
【００７８】マイクロチップ５０は、溶液の主な推進力
としてマイクロポンプ５３を用い、流路途中にフィルタ
ーを形成することなく粒子を分離することができる。分
離された粒子は、粒子を分離する部分に留まらないの
で、粒子分離能力が時間ととも劣化することはない。
としてマイクロポンプ５３を用い、流路途中にフィルタ
ーを形成することなく粒子を分離することができる。分
離された粒子は、粒子を分離する部分に留まらないの
で、粒子分離能力が時間ととも劣化することはない。
【００７９】以上説明したマイクロチップ１０，５０
は、粒子を分離するために補助的に電気泳動を用いてい
るので、流路幅間に電圧を印加すればよい。通常、２〜
３ｋＶ／ｃｍの印加電圧が必要であるが、流路幅はせい
ぜい２００μｍ程度なので、印加電圧は４０〜６０Ｖ程
度となる。粒子の推進力として電気泳動を用いる場合に
は例えば数ｋＶの電圧を印加するが、これと比べ、非常
に低電圧の印加でよい。
は、粒子を分離するために補助的に電気泳動を用いてい
るので、流路幅間に電圧を印加すればよい。通常、２〜
３ｋＶ／ｃｍの印加電圧が必要であるが、流路幅はせい
ぜい２００μｍ程度なので、印加電圧は４０〜６０Ｖ程
度となる。粒子の推進力として電気泳動を用いる場合に
は例えば数ｋＶの電圧を印加するが、これと比べ、非常
に低電圧の印加でよい。
【００８０】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
ものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
【００８１】例えば図４において、主流路５４ｃに沿っ
てＣＣＤラインセンサ等を配置して主流路５４ｃ内にお
ける粒子の流路方向の移動を検出し、所望の粒子（例え
ば、ＤＮＡや蛋白質を含む粒子）だけを流路Ｉ又はＩＩ
の一方に導いて選択的に回収するようにしてもよい。
てＣＣＤラインセンサ等を配置して主流路５４ｃ内にお
ける粒子の流路方向の移動を検出し、所望の粒子（例え
ば、ＤＮＡや蛋白質を含む粒子）だけを流路Ｉ又はＩＩ
の一方に導いて選択的に回収するようにしてもよい。
【図１】 本発明の第１実施形態の粒子分離機構である
マイクロチップの構成図である。
マイクロチップの構成図である。
【図２】 図１のマイクロストラクチャー部の要部拡大
図である。
図である。
【図３】 図１のマイクロチップの製造工程説明図であ
る。
る。
【図４】 本発明の第２実施形態の粒子分離機構である
マイクロチップの構成図である。
マイクロチップの構成図である。
【図５】 図４の要部模式図である。
【図６】 変形例のマイクロチップの要部模式構成図で
ある。
ある。
１３ａ，１３ｂ マイクロポンプ １４ｃ 流路 ２０ マイクロストラクチャー部 ２２ 突起部（粒子捕捉部、マイクロストラクチャー、
フィルタ手段） ２４，２６ 電極（偏向手段） ５３ マイクロポンプ ５６ｃ 主流路 １００，１００’ 粒子分離装置 １０１ マイクロポンプ駆動回路 １０１’ 制御回路 １０２，１０２’ 電圧印加回路（偏向手段駆動回路） １０３ 制御回路 １０３’ マイクロポンプ駆動回路 Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ 分岐流路（粒子捕捉部） Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 電極
フィルタ手段） ２４，２６ 電極（偏向手段） ５３ マイクロポンプ ５６ｃ 主流路 １００，１００’ 粒子分離装置 １０１ マイクロポンプ駆動回路 １０１’ 制御回路 １０２，１０２’ 電圧印加回路（偏向手段駆動回路） １０３ 制御回路 １０３’ マイクロポンプ駆動回路 Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ 分岐流路（粒子捕捉部） Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｇ０１Ｎ 1/10 Ｇ０１Ｎ 1/10 Ｂ 37/00 １０１ 37/00 １０１ Ｆターム(参考） 2G052 AD09 BA22 CA02 CA12 DA09 EA03 EA17 JA01 4D054 FB02 FB09 FB11 FB12
Claims (19)
- 【請求項１】 粒子を含む溶液が流れることができる流
路と、 上記流路の所定領域において上記流路を横断する方向に
電界或いは磁界を生じさせ上記粒子を偏向させる偏向手
段と、 上記流路内において上記偏向手段により上記粒子が寄せ
られる偏向側に配置され、該粒子を捕らえることができ
る粒子捕捉部とを備えたことを特徴とする粒子分離機
構。 - 【請求項２】上記粒子捕捉部は、上記流路を形成する面
のうち上記偏向側の面にその基端を有する突起部であ
り、当該突起部は上記流路の断面において上記偏向側か
ら一部のみを占有していることを特徴とする、請求項１
記載の粒子分離機構。 - 【請求項３】 上記粒子捕捉部は、柱状の複数の突起部
を含み、隣接する上記突起部間の隙間は、０．１μｍ以
上５０μｍ以下であることを特徴とする、請求項２記載
の粒子分離機構。 - 【請求項４】 上記偏向手段は、上記所定領域におい
て上記流路を挟んで設けられた一対の電極を含むことを
特徴とする請求項１記載の粒子分離機構。 - 【請求項５】 上記流路は、流れ方向上流側に一つの主
流路を含み、流れ方向下流側に上記主流路から分岐する
２以上の分岐流路を含み、 上記所定領域は上記主流路と上記分岐流路との分岐点近
傍であり、上記偏向手段は当該分岐点近傍において上記
各分岐流路に設けられた、上記各分岐流路を挟んで配置
された電極を備えたことを特徴とする、請求項１記載の
粒子分離機構。 - 【請求項６】 上記分岐流路のうち少なくとも一つが上
記粒子捕捉部を構成することを特徴とする、請求項５記
載の粒子分離機構。 - 【請求項７】 上記電極は、シリコンの基板に高濃度の
不純物をドープして形成され、 上記流路は、上記基板の上記不純物がドープされた領域
を部分的にエッチング加工により除去することにより形
成されたことを特徴とする、請求項４記載の粒子分離機
構。 - 【請求項８】 粒子を含む溶液が流れることができる流
路と、 上記流路を形成する一側面にその基端を有するフィルタ
手段と、 を備え、上記フィルタ手段は上記流路の断面において上
記一側面側から一部のみを占有していることを特徴とす
る粒子分離機構。 - 【請求項９】 上記フィルタ手段は、上記流路を形成す
る一側面にその基端を有するマイクロストラクチャーで
あることを特徴とする、請求項８記載の粒子分離機構。 - 【請求項１０】 上記マイクロストラクチャー部の基端
近傍に電極が設けられていることを特徴とする、請求項
８記載の粒子分離機構。 - 【請求項１１】 粒子を含む溶液が流れることができる
流路であって、主流路と、上記主流路の下流側に設けら
れ、上記主流路から分岐する第１分岐流路及び第２分岐
流路と、を含む流路と、 上記流路の分岐点近傍であって、上記第１分岐流路を挟
んで設けられた第１電極対と、 上記流路の分岐点近傍であって、上記第２分岐流路を挟
んで設けられた第２電極対と、 を備えたことを特徴とする粒子分離機構。 - 【請求項１２】 上記第１電極対の一方の電極と上記第
２電極対の一方の電極とが共用されていることを特徴と
する請求項１１記載の粒子分離機構。 - 【請求項１３】 上記第１、第２電極対は、シリコンの
基板に高濃度の不純物をドープして形成され、 上記流路は、上記基板の上記不純物がドープされた領域
を部分的にエッチング加工により除去することにより形
成されたことを特徴とする、請求項１１及び１２の何れ
かに記載の粒子分離機構。 - 【請求項１４】 上記粒子を含む上記溶液を上記流路に
流すためのマイクロポンプを更に備えたことを特徴とす
る、請求項１乃至１３の何れかに記載の粒子分離機構。 - 【請求項１５】 請求項１３記載の粒子分離機構を用い
て、溶液から粒子を分離する粒子分離装置であって、 上記粒子分離機構の上記マイクロポンプを駆動するマイ
クロポンプ駆動回路と、 上記マイクロポンプ駆動回路の動作を制御する制御回路
と、 を備えたことを特徴とする、粒子分離装置。 - 【請求項１６】 請求項１乃至１０の何れかに記載の粒
子分離機構を用いて、溶液から粒子を分離する粒子分離
装置であって、 上記偏向手段を駆動する偏向手段駆動回路と、 上記偏向手段駆動回路の動作を制御する制御回路と、 を備えたことを特徴とする、粒子分離装置。 - 【請求項１７】 請求項１１乃至１３の何れかに記載の
粒子分離機構を用いて、溶液から粒子を分離する粒子分
離装置であって、 上記第１、第２電極対に電圧を印加する電圧印加回路
と、 上記電圧印加回路を制御する制御回路と、 を備えたことを特徴とする、粒子分離装置。 - 【請求項１８】 粒子分離機構を用いて、溶液中に含ま
れる粒子を分離する粒子分離方法であって、 上記粒子分離機構に形成された流路に、上記粒子を含む
上記溶液を流す第１ステップと、 上記流路の所定領域において上記流路を横断する方向に
電界或いは磁界を形成し、上記流路を流れる上記溶液中
の上記粒子を、上記流路の一側面側に寄せる第２ステッ
プと、 上記一側面側に寄せられた上記粒子を、上記一側面側に
形成されたマイクロストラクチャーで捕捉する第３ステ
ップとを備えたことを特徴とする、粒子分離方法。 - 【請求項１９】 粒子分離機構を用いて、溶液中に含ま
れる粒子を分離する粒子分離方法であって、 上記粒子分離機構に形成され主流路と当該主流路から分
岐する複数の分岐流路とを含む流路に、上記粒子を含む
上記溶液を流す第１ステップと、 上記流路の分離部近傍において、上記分岐流路の各々に
ついて当該分岐流路の両側面の各々を所望の電気的或い
は磁気的なポテンシャルに設定する第２ステップと、 上記第２ステップの電位設定によって形成される電界或
いは磁界により、上記流路を流れる上記溶液中の上記粒
子を、上記分岐流路のいずれか一つに寄せ、その分岐流
路を流れるようにする第３ステップと、 を備えたことを特徴とする、粒子分離方法。
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