JP2005037346A - Micro fluid control system - Google Patents

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Takashi Kono
貴士 河野
Shigetomo Kanai
成等 金井
Yukinori Yamamoto
征範 山本
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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    • 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
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/04—Cell isolation or sorting

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro fluid control system advantageous for quick mass-processing, and capable of distributing target substances such as liquid drops unit by unit, adopting a system for making the micro target substances such as the liquid drops flow together with a main liquid. <P>SOLUTION: This system has a fluid passage 1 having a main passage 10 for making the main liquid dispersed with the micro target substances and having a distribution passage 12 for distributing the target substances in a downstream, and a target substance sorting means 2 for sorting the target substances flowing in the fluid passage 1 to be supplied to the distribution passage 12. The target substance sorting means 2 has electrodes 41, 42 for impressing the polarities of voltages same or different to the polarity of the of the target substances flowing in the main passage 10 to attract or repulse the target substances, and for moving the target substances to be sorted. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は液滴等の目標物を振り分けるマイクロ流体制御システムに関する。   The present invention relates to a microfluidic control system that distributes a target such as a droplet.

特許文献１には、基板上に複数の電極を並設した電極列を設け、試薬及び試料を液滴とし、液滴を疎水表面上においた状態で、電極列に電圧を順次印加することにより静電力で、液滴を搬送させる液体微粒子ハンドリング装置が開示されている。液滴の回りは液相ではなく、気相である。このものによれば、電極列を形成する電極に電圧を順次印加することにより静電力で液滴を搬送させるため、液滴を搬送させるポンプが不要とされている。   In Patent Document 1, an electrode array in which a plurality of electrodes are arranged side by side is provided on a substrate, a reagent and a sample are used as droplets, and a voltage is sequentially applied to the electrode array in a state where the droplets are placed on a hydrophobic surface. A liquid microparticle handling apparatus that transports droplets with electrostatic force is disclosed. The droplets are not in the liquid phase but in the gas phase. According to this configuration, since a droplet is transported by an electrostatic force by sequentially applying a voltage to the electrodes forming the electrode array, a pump for transporting the droplet is not required.

特許文献２には、マイクロシステムの微小流路を流れる流体に、刺激によりゾルーゲル転移する物質を添加し、微小流路上の所望の箇所に刺激を与え、流体をゲル化させて堤防とし、また刺激を解除すれば、再びゾルとなり、これにより流体の流れを制御するマイクロシステムにおける流れの制御技術が開示されている。このものによれば、ゾルからゲルへの相変化を利用して閉じバルブを形成し、ゲルからゾルへの相変化を利用して開バルブを形成する。   In Patent Document 2, a substance that undergoes sol-gel transfer by stimulation is added to a fluid flowing through a microchannel of a microsystem, and a stimulus is applied to a desired location on the microchannel, and the fluid is gelled to form a dike. When the control is released, the sol is again formed, and a flow control technique in a micro system for controlling the flow of the fluid is disclosed. According to this, a closed valve is formed using the phase change from sol to gel, and an open valve is formed using the phase change from gel to sol.

特許文献３には、イオンを含む電解液に細胞を含有させ、電解液に挿入した電極に電流を流しつつ細胞を分類する微細製作細胞分離器が開示されている。
特開平１０−２６７８０１号公報 特開２００２−１６３０２２号公報 特開２００２−５２８６９９号公報 Patent Document 3 discloses a microfabricated cell separator in which cells are contained in an electrolytic solution containing ions, and the cells are classified while an electric current is passed through an electrode inserted in the electrolytic solution.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-267801 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-163022 JP 2002-528699 A

上記した特許文献１に係る技術によれば、液滴を電極列により搬送するものの、液滴の種類ごとに選別するものではない。更に、液滴を流体の流れとして搬送するのではなく、静電力で液滴を搬送させるため、搬送速度が遅く、高速、大量処理に不向きである。更に、液滴の回りは液相ではなく、気相であるため、液滴が蒸発しやすい。   According to the technique according to Patent Document 1 described above, droplets are conveyed by an electrode array, but are not sorted for each type of droplet. Furthermore, since the droplets are not transported as a fluid flow but are transported by an electrostatic force, the transport speed is slow and unsuitable for high speed and mass processing. Furthermore, since the periphery of the droplet is not a liquid phase but a gas phase, the droplet easily evaporates.

上記した特許文献２に係る技術によれば、微小試料を液体の流れに沿って流す方式であるものの、ゾルからゲル、及び、ゲルからゾルへの化学的な相変化を利用しているため、応答性が低く、高速、大量処理に不向きである。更にゾルからゲルへの相変化を利用して閉じバルブを形成し、ゲルからゾルへの相変化を利用して開バルブを形成しているため、バルブの周辺で流れの滞り、詰まりが生じ易く、流体の制御性が必ずしも充分ではない。   According to the technique according to Patent Document 2 described above, although it is a method of flowing a micro sample along the flow of a liquid, since a chemical phase change from sol to gel and from gel to sol is used, Low responsiveness, unsuitable for high speed and large volume processing. In addition, a closed valve is formed using the phase change from sol to gel, and an open valve is formed using the phase change from gel to sol. The controllability of the fluid is not always sufficient.

上記した特許文献３に係る技術によれば、細胞を選別するものの、帯電方式、電磁力、試料の誘電率を利用するものではない。更に、電解液に挿入した電極に電流を流すため、条件によっては電解液が発熱し、電解液に含まれる細胞の生存には好ましくない。   According to the technique according to Patent Document 3 described above, cells are sorted, but the charging method, electromagnetic force, and dielectric constant of the sample are not used. Furthermore, since an electric current flows through the electrode inserted in the electrolytic solution, the electrolytic solution generates heat depending on conditions, which is not preferable for survival of cells contained in the electrolytic solution.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、液滴等の微小な目標物を主液体と共に流す方式を採用し、高速、大量処理に有利であり、更に、液滴等の目標物の単位ごとの振り分けを行うことができるマイクロ流体制御システムを提供することを課題とするにある。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, adopts a method in which a minute target such as a droplet flows together with the main liquid, is advantageous for high-speed, large-volume processing, and further targets such as a droplet. It is an object of the present invention to provide a microfluidic control system that can perform sorting for each unit.

（１）第１発明に係るマイクロ流体制御システムは、微小な目標物が分散した主液体を
流す主通路と主通路の下流で目標物を振り分ける振り分け通路とをもつ流体通路と、流体通路を流れる目標物を選別して振り分け通路に供給する目標物選別手段とを具備するマイクロ流体制御システムにおいて、
目標物選別手段は、
流体通路の主通路を流れる目標物の極性に対して異なるまたは同一の極性の電圧が印加され、目標物を吸引または反発させて移動させ目標物を選別する電極を具備することを特徴とするものである。 (1) A microfluidic control system according to a first aspect of the present invention includes a fluid passage having a main passage for flowing a main liquid in which minute targets are dispersed, a distribution passage for distributing the targets downstream of the main passage, and a fluid passage. In a microfluidic control system comprising a target sorting means for sorting a target and supplying it to a sorting passage,
The target selection means is
A voltage having different or the same polarity as the polarity of the target flowing through the main passage of the fluid passage is applied, and the target is attracted or repelled and moved to select the target. It is.

第１発明に係るマイクロ流体制御システムによれば、目標物の極性に対して異なるまたは同一の極性の電圧が印加される。これにより目標物選別手段の電極は、目標物を静電力により吸引または反発させて移動させ、目標物を選別する。本明細書では、微小な目標物としては２ミリメートル以下,１ミリメートル以下のサイズのものを例示でき、０．１ミリメートル以下のサイズの液滴でも良いし、微粒子でも良い。ここで、一般的には、目標物は導電性を有するものが好ましく、主液体は電気絶縁性を有するものが好ましい。   According to the microfluidic control system according to the first aspect of the present invention, voltages having different or the same polarity with respect to the polarity of the target are applied. As a result, the electrode of the target sorting means sorts the target by attracting or repelling the target by electrostatic force. In the present specification, examples of the minute target include those having a size of 2 mm or less and 1 mm or less, and may be a droplet having a size of 0.1 mm or less or a fine particle. In general, the target is preferably conductive, and the main liquid is preferably electrically insulating.

（２）第２発明に係るマイクロ流体制御システムは、微小な目標物が分散した主液体を流す主通路と主通路の下流で目標物を振り分ける振り分け通路とをもつ流体通路と、流体通路を流れる目標物を選別して振り分け通路に供給する目標物選別手段とを具備するマイクロ流体制御システムにおいて、
目標物選別手段は、
流体通路の主通路を流れる目標物に電磁力を作用させて目標物を移動させて目標物を選別して振り分け通路に供給する磁界発生部を具備することを特徴とするものである。 (2) A microfluidic control system according to a second aspect of the present invention includes a fluid passage having a main passage for flowing a main liquid in which minute targets are dispersed, a distribution passage for distributing the targets downstream of the main passage, and a fluid passage. In a microfluidic control system comprising a target sorting means for sorting a target and supplying it to a sorting passage,
The target selection means is
An electromagnetic force is applied to the target flowing through the main passage of the fluid passage to move the target to select the target and supply it to the distribution passage.

第２発明に係るマイクロ流体制御システムによれば、磁界発生部は、目標物に電磁力を作用させて目標物を移動させる。これにより磁界発生部は目標物を選別する。   According to the microfluidic control system according to the second aspect of the invention, the magnetic field generator moves the target by applying an electromagnetic force to the target. Thereby, the magnetic field generator selects the target.

（３）第３発明に係るマイクロ流体制御システムは、微小な目標物が分散した主液体を流す主通路と主通路の下流で目標物を振り分ける振り分け通路とをもつ流体通路と、流体通路を流れる目標物を選別して振り分け通路に供給する目標物選別手段とを具備するマイクロ流体制御システムにおいて、
目標物選別手段は、
目標物の誘電率が主液体の誘電率よりも高いとき、電圧の印加に伴い、流体通路の主通路を流れる目標物を引き込む電極を具備することを特徴とするものである。 (3) A microfluidic control system according to a third aspect of the present invention includes a fluid passage having a main passage for flowing a main liquid in which minute targets are dispersed, a distribution passage for distributing the target downstream of the main passage, and a fluid passage. In a microfluidic control system comprising a target sorting means for sorting a target and supplying it to a sorting passage,
The target selection means is
When the dielectric constant of the target is higher than the dielectric constant of the main liquid, an electrode is provided that draws in the target flowing through the main passage of the fluid passage with the application of voltage.

第３発明に係るマイクロ流体制御システムによれば、目標物の誘電率が主液体の誘電率よりも高いとき、電極は、電圧の印加に伴い目標物を引き込むように移動させる。これにより電極は目標物を選別する。   According to the microfluidic control system according to the third aspect of the invention, when the dielectric constant of the target is higher than the dielectric constant of the main liquid, the electrode is moved so as to draw the target with the application of voltage. As a result, the electrode sorts the target.

本発明の好ましい形態によれば、目標物を生成させる目標物生成手段が目標物選別手段の上流側に設けられている形態を採用することができる。殊に、液滴状の目標物を生成させる目標物生成手段が目標物選別手段の上流側に設けられている形態を採用することができる。この場合、液滴状の目標物を生成させた後に、帯電部は目標物を帯電させる形態を例示することができる。あるいは、液滴状の目標物を生成させるとき、帯電部は目標物を帯電させる形態を例示することができる。ここで、『液滴状の目標物を生成させるとき』の意味は、液滴状の目標物を生成させる直前の状態、液滴状の目標物を生成している途中の状態、液滴状の目標物を生成した直後の状態を含む。   According to the preferable form of this invention, the form by which the target object production | generation means to produce | generate a target object is provided in the upstream of the target object selection means is employable. In particular, it is possible to adopt a form in which target generation means for generating a droplet-like target is provided on the upstream side of the target selection means. In this case, it is possible to exemplify a form in which the charging unit charges the target after the droplet-shaped target is generated. Alternatively, when the droplet-like target is generated, the charging unit can exemplify a form in which the target is charged. Here, “when generating a droplet target” means the state immediately before generating the droplet target, the state during the generation of the droplet target, the droplet Including the state immediately after generating the target.

第１発明に係るマイクロ流体制御システムによれば、目標物を主液体と共に流す方式を採用しており、高速、大量処理に有利である。更に、流体通路を流れる目標物は目標物選
別手段の帯電部により帯電される。更に、帯電部の下流に設けられた電極は、帯電した目標物の極性に対して異なるまたは同一の極性の電圧が印加される。これにより電極は、目標物を吸引または反発させて移動させ、目標物を選別して目標物単位で振り分けることができる。 According to the microfluidic control system according to the first aspect of the present invention, the method of flowing the target together with the main liquid is adopted, which is advantageous for high speed and mass processing. Further, the target flowing through the fluid passage is charged by the charging unit of the target selecting means. Further, a voltage having a different polarity or the same polarity as the polarity of the charged target is applied to the electrode provided downstream of the charging unit. As a result, the electrode can move the target by attracting or repelling it, sort the target, and distribute the target in units.

第２発明に係るマイクロ流体制御システムによれば、目標物を主液体と共に流す方式を採用しており、高速、大量処理に有利である。更に、流体通路を流れる目標物は目標物選別手段の帯電部により帯電される。更に、帯電部の下流に設けられた磁界発生部は、帯電した目標物に電磁力を作用させて目標物を移動させ、目標物を選別して目標物単位で振り分けることができる。   According to the microfluidic control system according to the second aspect of the present invention, the method of flowing the target together with the main liquid is adopted, which is advantageous for high speed and mass processing. Further, the target flowing through the fluid passage is charged by the charging unit of the target selecting means. Furthermore, the magnetic field generator provided downstream of the charging unit can move the target by applying electromagnetic force to the charged target, select the target, and distribute the target in units.

第３発明に係るマイクロ流体制御システムによれば、目標物を主液体と共に流す方式を採用しており、高速、大量処理に有利である。更に、目標物の誘電率が主液体の誘電率よりも高いとき、電極は、電圧の印加に伴い目標物を引き込むように移動させ、これにより電極は目標物を選別して、目標物単位で振り分けることができる。   According to the microfluidic control system according to the third aspect of the present invention, the method of flowing the target together with the main liquid is adopted, which is advantageous for high speed and mass processing. Furthermore, when the dielectric constant of the target is higher than the dielectric constant of the main liquid, the electrode is moved so as to pull in the target as the voltage is applied, so that the electrode sorts the target in units of target. Can be sorted.

（第１実施形態）
図１は第１実施形態を示す。図１に示すように、マイクロ流体制御システムによれば、流体通路１が樹脂またはガラス製の透明な基板１８に設けられている。流体通路１は、微小な目標物としての微小なサイズの液滴９（目標物）が分散した主液体１４を流す主通路１０と、主通路１０の下流で液滴９を振り分ける振り分け通路１２とをもつ。主通路１０の上流には、主液体１４を吐出する第１の供給源としてのポンプ１５が設けられている。振り分け通路１２は、主通路１０の下流においてＹ形状に分岐しており、第１振り分け通路１２１と第２振り分け通路１２２とを有する。流体通路１を流れる液滴９を選別して振り分け通路１２に供給する液滴選別手段２（目標物選別手段）が設けられている。 (First embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment. As shown in FIG. 1, according to the microfluidic control system, the fluid passage 1 is provided on a transparent substrate 18 made of resin or glass. The fluid passage 1 includes a main passage 10 for flowing a main liquid 14 in which droplets 9 (target objects) having a minute size as a minute target are dispersed, and a distribution passage 12 for distributing the droplets 9 downstream of the main passage 10. It has. A pump 15 as a first supply source for discharging the main liquid 14 is provided upstream of the main passage 10. The distribution path 12 is branched into a Y shape downstream of the main path 10, and includes a first distribution path 121 and a second distribution path 122. Droplet sorting means 2 (target sorting means) for sorting the droplets 9 flowing through the fluid passage 1 and supplying them to the sorting passage 12 is provided.

更に、マイクロ流体制御システムによれば、図１に示すように、液滴９を生成して下流に流す液滴生成手段５（目標物生成手段）と、液滴生成手段５で分断された液滴９を検知してカウントする液滴カウント部６（目標物カウント部）と、液滴カウント部６でカウントされた液滴９に対して検知処理を行って液滴９に関する情報を検知する情報検知部７とが設けられている。   Furthermore, according to the microfluidic control system, as shown in FIG. 1, a droplet generation means 5 (target generation means) that generates a droplet 9 and flows it downstream, and a liquid divided by the droplet generation means 5 A droplet counting unit 6 (target counting unit) that detects and counts the droplet 9 and information that detects information about the droplet 9 by performing detection processing on the droplet 9 counted by the droplet counting unit 6 A detection unit 7 is provided.

図１に示すように、液滴生成手段５は液滴生成通路５０を有する。液滴生成通路５０は、液滴９の母相となる母相液体５２を流体通路１に向けて流すものであり、流体通路１の主通路１０の上流側において交差域５４を介して交差する。液滴生成通路５０の上流には第２の供給源としてのポンプ５５が設けられている。ポンプ５５から母相液体５２を液滴生成通路５０に吐出して矢印Ｂ１方向に流しつつ、ポンプ１５から主液体１４を吐出して流体通路１の主通路１０に矢印Ａ１方向に流す。この場合、交差域５４から流体通路１に吐出される母相液体５２が主液体１４によってせん断力より分断されるため、液滴９が生成される。生成される液滴９（目標物）の平均径としては、液滴の種類によっても相違するものの、１０００μｍ以下、５００μｍ以下、３００μｍ以下のものを例示することができ、１〜８００μｍ、殊に２〜５００μｍ、４〜３００μｍを例示することができる。但し、液滴９のサイズとしてはこれらに限定されるものではない。   As shown in FIG. 1, the droplet generation means 5 has a droplet generation passage 50. The droplet generation passage 50 allows the parent phase liquid 52 serving as the parent phase of the droplet 9 to flow toward the fluid passage 1, and intersects via the intersection region 54 on the upstream side of the main passage 10 of the fluid passage 1. . A pump 55 as a second supply source is provided upstream of the droplet generation passage 50. While the mother phase liquid 52 is discharged from the pump 55 into the droplet generation passage 50 and flows in the direction of arrow B1, the main liquid 14 is discharged from the pump 15 and flows into the main passage 10 of the fluid passage 1 in the direction of arrow A1. In this case, since the mother phase liquid 52 discharged from the intersecting area 54 to the fluid passage 1 is divided by the main liquid 14 due to the shearing force, the droplet 9 is generated. Although the average diameter of the generated droplets 9 (target object) varies depending on the type of the droplets, it may be 1000 μm or less, 500 μm or less, or 300 μm or less, and may be 1 to 800 μm, particularly 2 -500 micrometers and 4-300 micrometers can be illustrated. However, the size of the droplet 9 is not limited to these.

液滴９の母相となる母相液体５２としては、水を主要成分とするものを採用することができる。一方、分断用の主液体１４としては、電気絶縁性が高いもの、水に対して溶解性が低いものを採用することができる。従って主液体１４としては、疎水性を有する液状物、例えば油類、フルオロカーボンを採用することができる。油類としては、ひまわり油、オリーブ油、きり油、あまに油、シリコーンオイル、ミネラルオイル等を例示できる。油
は潤滑性に富むため、主通路１０における通過性を向上させることができる。 As the mother phase liquid 52 serving as the mother phase of the droplet 9, a liquid containing water as a main component can be employed. On the other hand, as the main liquid 14 for cutting, one having high electrical insulation and one having low solubility in water can be employed. Therefore, as the main liquid 14, a liquid material having hydrophobicity, for example, oils or fluorocarbons can be employed. Examples of oils include sunflower oil, olive oil, drill oil, linseed oil, silicone oil, mineral oil, and the like. Since oil is rich in lubricity, the passage through the main passage 10 can be improved.

母相液体５２の成分は水系であり、導電性を有し、分断用の主液体１４よりも高い誘電率をもつ。分断用の主液体１４は油系であり、母相液体５２に対して疎液性、つまり疎水性を有するため、生成された液滴９はいわゆるwater-in-oil型の液滴となる。生成された液滴９は、矢印Ａ２方向に向かう主液体１４の流れと共に、同方向に流体通路１の主通路１０の下流側の振り分け通路１２に向けて（矢印Ａ２方向）流れる。   The component of the mother phase liquid 52 is water-based, has conductivity, and has a higher dielectric constant than the main liquid 14 for cutting. Since the main liquid 14 for separation is oil-based and has lyophobic properties, that is, hydrophobicity with respect to the mother phase liquid 52, the generated droplet 9 is a so-called water-in-oil type droplet. The generated droplet 9 flows along the flow of the main liquid 14 in the direction of the arrow A2 and flows in the same direction toward the sorting passage 12 on the downstream side of the main passage 10 of the fluid passage 1 (in the direction of the arrow A2).

液滴９が流体通路１を下流に向けて矢印Ａ２方向に流れるとき、液滴９と液滴９との間には主液体１４が存在する。油系の主液体１４は、液滴９の母相となる母相液体５２に対して溶解性が低いため、つまり疎水性を有するため、水を主要成分とする液滴９に油系の主液体１４が混じることが抑えられる。よって、液滴９は安定して下流側（矢印Ａ２方向）に流れる。   When the droplet 9 flows in the direction of the arrow A2 toward the fluid passage 1 downstream, the main liquid 14 exists between the droplet 9 and the droplet 9. The oil-based main liquid 14 has low solubility in the mother-phase liquid 52 that is the mother phase of the droplet 9, that is, has a hydrophobic property, so that the oil-based main liquid 14 is added to the droplet 9 containing water as a main component. Mixing of the liquid 14 is suppressed. Therefore, the droplet 9 flows stably downstream (in the direction of arrow A2).

図１に示すように、情報検知部７は流体通路１の主通路１０の検知位置１０ｒ付近に設けられている。情報検知部７は光学的検知方式を採用しており、先端部が検知位置１０ｒに対面する光ファイバ７０，７１と、光ファイバ７１の他端部に電磁波としての励起用のレーザビーム（検査光）を投光するレーザ素子を有する投光部７２、レーザビームにより細胞で励起されて発光した蛍光を受光する受光部７３、受光部７３における受光信号に基づいて細胞に関する情報を検知する検知部７４とを有する。このように光ファイバ７０，７１の先端部を検知位置１０ｒの液滴９に接近状態で対面させるため、光学系の情報検知部７の本体を、邪魔にならないように液滴９から離れた位置に設けることができる。   As shown in FIG. 1, the information detection unit 7 is provided near the detection position 10 r of the main passage 10 of the fluid passage 1. The information detection unit 7 employs an optical detection method, and optical fibers 70 and 71 whose front end faces the detection position 10r, and an excitation laser beam (inspection light) as an electromagnetic wave on the other end of the optical fiber 71. ), A light receiving unit 73 that receives fluorescence emitted by being excited by the cell by the laser beam, and a detection unit 74 that detects information about the cell based on a light reception signal in the light receiving unit 73. And have. Thus, in order to make the front ends of the optical fibers 70 and 71 face the liquid droplet 9 at the detection position 10r in a close state, the body of the information detection unit 7 of the optical system is positioned away from the liquid droplet 9 so as not to get in the way. Can be provided.

本実施形態によれば、液滴生成通路５０を流れる液体が細胞懸濁液である場合には、細胞を含有する液滴９が液滴生成手段５の交差域５４において生成される。そして、細胞を含有する液滴９が流体通路１を流れて情報検知部７の集光位置に到達すると、情報検知部７の投光部７２から光ファイバ７０を経て投光された検知光としてのレーザビームは、細胞を含有する液滴９の細胞に集光する。この結果、レーザビームが照射された細胞に予め担持されている蛍光物質が励起される。励起されて発する蛍光は、光ファイバ７１を介して受光部７３に受光される。これにより検知位置１０ｒに到達している液滴９に含まれている細胞が目標細胞であるか否か、情報検知部７によって検知される。検知した液滴９の細胞が目標細胞である場合には、制御系は目標細胞信号を出力し、液滴９を帯電部３によって適宜帯電させる。検知した液滴９の細胞が目標細胞でない場合には、制御系は非目標細胞信号を出力する。   According to the present embodiment, when the liquid flowing through the droplet generation passage 50 is a cell suspension, the droplet 9 containing cells is generated in the intersection area 54 of the droplet generation means 5. Then, when the droplet 9 containing cells flows through the fluid passage 1 and reaches the condensing position of the information detection unit 7, the detection light is projected from the light projection unit 72 of the information detection unit 7 through the optical fiber 70. Is focused on the cells of the droplet 9 containing the cells. As a result, the fluorescent material previously carried on the cells irradiated with the laser beam is excited. Fluorescence emitted upon excitation is received by the light receiving unit 73 via the optical fiber 71. Thereby, it is detected by the information detection part 7 whether the cell contained in the droplet 9 which has reached the detection position 10r is a target cell. When the detected cell of the droplet 9 is a target cell, the control system outputs a target cell signal and the droplet 9 is appropriately charged by the charging unit 3. If the detected cell of the droplet 9 is not a target cell, the control system outputs a non-target cell signal.

液滴選別手段２は、流体通路１の主通路１０のうち検知位置１０ｒよりも下流側に設けられている。図２に示すように、この液滴選別手段２は、主通路１０を下流（矢印Ａ２方向）に向けて流れる液滴９に極性を付与する帯電部３と、極性を付与した液滴９の極性に応じて液滴９を個別に選別するソータ部４とで形成されている。   The droplet sorting means 2 is provided on the downstream side of the detection position 10r in the main passage 10 of the fluid passage 1. As shown in FIG. 2, the droplet sorting means 2 includes a charging unit 3 for imparting polarity to the droplet 9 flowing toward the downstream (in the direction of arrow A2) through the main passage 10, and a droplet 9 having a polarity. It is formed with a sorter unit 4 for individually selecting the droplets 9 according to the polarity.

図２に示すように、帯電部３は、液滴９の電荷を静電誘導させる第１帯電用電極３１と、第１帯電用電極３１と同極性の電荷を逃がすための第２帯電用電極３２との組で形成されている。第１帯電用電極３１は、帯電用電源３４，３５にスイッチ３３を介して接続されている。第２帯電用電極３２は接地されている。切替手段としてのスイッチ３３を切り替えれば、第１帯電用電極３１の極性を変更可能である。従ってスイッチ３３は、静電誘導用の第１帯電用電極３１の極性を変更する極性変更手段として機能できる。   As shown in FIG. 2, the charging unit 3 includes a first charging electrode 31 that electrostatically induces the charge of the droplet 9, and a second charging electrode that releases the charge having the same polarity as the first charging electrode 31. 32. The first charging electrode 31 is connected to charging power sources 34 and 35 via a switch 33. The second charging electrode 32 is grounded. If the switch 33 as the switching means is switched, the polarity of the first charging electrode 31 can be changed. Therefore, the switch 33 can function as a polarity changing means for changing the polarity of the first charging electrode 31 for electrostatic induction.

図３に示すように、第１帯電用電極３１は通路１０の上側に蓋部分１８ｆを介して配置され、第２帯電用電極３２は液滴９と接触できるように通路１０の下側に配置されている。即ち、図３に示すように、第１帯電用電極３１は基板１８の蓋部分１８ｆよりも外側に
位置しており、液滴９に接触しないようにされており、これに対して第２帯電用電極３２は通路１０に対面して通路１０内の液滴９に接触可能とされている。 As shown in FIG. 3, the first charging electrode 31 is disposed on the upper side of the passage 10 via the lid portion 18 f, and the second charging electrode 32 is disposed on the lower side of the passage 10 so as to be in contact with the droplet 9. Has been. That is, as shown in FIG. 3, the first charging electrode 31 is located outside the lid portion 18f of the substrate 18 so as not to come into contact with the droplet 9, and the second charging The working electrode 32 faces the passage 10 and can contact the droplet 9 in the passage 10.

図２に示すように、ソータ部４は、主通路１０の通路幅方向に間隔を隔てて対向するように配置された第１選別用電極４１と第２選別用電極４２とで形成されている。第１選別用電極４１は正の極性とされていると共に、第２選別用電極４２は負の極性とされている。但しこれに限らず逆の極性とすることもできる。   As shown in FIG. 2, the sorter unit 4 is formed of a first sorting electrode 41 and a second sorting electrode 42 that are arranged to face each other with a gap in the passage width direction of the main passage 10. . The first sorting electrode 41 has a positive polarity, and the second sorting electrode 42 has a negative polarity. However, the polarity is not limited to this, and the polarity may be reversed.

さて、図１に示す情報検知部７で情報が検知された液滴９は、下流に流れ、帯電部３に到達すると、当該情報に基づいて、液滴９は正または負の極性のいずれかに帯電部３により設定される。即ち、ある特性をもつと検知された液滴９は、負の極性に帯電部３により設定される。あるいは、別の特性をもつと検知された液滴９は、正の極性に帯電部３により設定される。   Now, the droplet 9 in which information is detected by the information detection unit 7 shown in FIG. 1 flows downstream and reaches the charging unit 3. Based on the information, the droplet 9 has either a positive or negative polarity. Is set by the charging unit 3. That is, the droplet 9 detected to have a certain characteristic is set by the charging unit 3 to have a negative polarity. Alternatively, the droplet 9 detected as having another characteristic is set by the charging unit 3 to have a positive polarity.

液滴９を負の極性とする場合について説明する。この場合、図２に示すように、帯電用スイッチ３３の操作により、端子３３ａを導通させる。すると、第１帯電用電極３１は帯電用電源３５により正の極性とされる。生成された液滴９が主通路１０に沿って下流に向けて矢印Ａ２方向に流れてくる。図２から理解できるように、この液滴９は、逃電用の第２帯電用電極３２よりも先に、静電誘導用の第１帯電用電極３１に近づく。このため、帯電部３に到達した液滴９のうち第１帯電用電極３１（正の極性）に近い側では、負の電荷が集まる。これに対して、液滴９のうち第１帯電用電極３１に遠い側では、正の電荷が集まる（静電誘導）。このように電荷が静電誘導された液滴９が下流（矢印Ａ２方向）に流れ、図３に示すように第２帯電用電極３２に接触すると、液滴９に帯電していた正の電荷は第２帯電用電極３２に逃げる。故に、液滴９には負の電荷が残留するため、液滴９は負の極性に帯電した状態となる。上記したように液滴９の電荷のうち、第１帯電用電極３１の極性と同一の極性の電荷は、第２帯電用電極３２に逃げる。また、液滴９の電荷のうち、第１帯電用電極３１の極性と異なる極性の電荷は、液滴９に残留する。   A case where the droplet 9 has a negative polarity will be described. In this case, as shown in FIG. 2, the operation of the charging switch 33 makes the terminal 33a conductive. Then, the first charging electrode 31 is set to a positive polarity by the charging power source 35. The generated droplet 9 flows along the main passage 10 in the direction of the arrow A2 toward the downstream. As can be understood from FIG. 2, the droplet 9 approaches the first charging electrode 31 for electrostatic induction before the second charging electrode 32 for discharging. Therefore, negative charges are collected on the side close to the first charging electrode 31 (positive polarity) in the droplet 9 that has reached the charging unit 3. On the other hand, positive charges are collected on the side of the droplet 9 far from the first charging electrode 31 (electrostatic induction). When the droplet 9 in which the charge is electrostatically induced in this manner flows downstream (in the direction of the arrow A2) and comes into contact with the second charging electrode 32 as shown in FIG. Escapes to the second charging electrode 32. Therefore, since a negative charge remains in the droplet 9, the droplet 9 is charged to a negative polarity. As described above, out of the electric charge of the droplet 9, the electric charge having the same polarity as that of the first charging electrode 31 escapes to the second charging electrode 32. Further, among the charges of the droplet 9, charges having a polarity different from the polarity of the first charging electrode 31 remain in the droplet 9.

また、液滴９を正の極性とする場合について説明を加える。この場合、図２に示すスイッチ３３の操作により端子３３ｂを導通させる。すると、第１帯電用電極３１は帯電用電源３４により負の極性とされる。生成された液滴９が流体通路１の主通路１０に沿って下流に向けて矢印Ａ２方向に流れてくる。すると、液滴９は第２帯電用電極３２よりも先に第１帯電用電極３１に近づく。このため、液滴９のうち第１帯電用電極３１（負の極性）に近い側では、正の電荷が集まる。これに対して、液滴９のうち第１帯電用電極３１に遠い側では、負の電荷が集まる。つまり、液滴９に静電誘導が生じる。このように電荷が静電誘導された液滴９が下流（矢印Ａ２方向）に流れて第２帯電用電極３２に接触すると、液滴９の負の電荷は第２帯電用電極３２に逃げ、液滴９には正の電荷が残留するため、液滴９は正の極性に帯電した状態となる。   Further, a case where the droplet 9 has a positive polarity will be described. In this case, the terminal 33b is made conductive by operating the switch 33 shown in FIG. Then, the first charging electrode 31 is set to a negative polarity by the charging power supply 34. The generated droplet 9 flows in the arrow A2 direction along the main passage 10 of the fluid passage 1 toward the downstream. Then, the droplet 9 approaches the first charging electrode 31 before the second charging electrode 32. Therefore, positive charges are collected on the side of the droplet 9 close to the first charging electrode 31 (negative polarity). On the other hand, negative charges are collected on the side of the droplet 9 far from the first charging electrode 31. That is, electrostatic induction occurs in the droplet 9. When the droplet 9 in which charge is electrostatically induced in this way flows downstream (in the direction of arrow A2) and contacts the second charging electrode 32, the negative charge of the droplet 9 escapes to the second charging electrode 32, Since a positive charge remains in the droplet 9, the droplet 9 is charged with a positive polarity.

本実施形態によれば、前述したように、液滴９は、第２帯電用電極３２（逃電用の電極）よりも先に、第１帯電用電極３１（静電誘導用の電極）に近づく。つまり、液滴９の電荷を静電誘導させた後に液滴９の不要な電荷を第２帯電用電極３２に逃がすため、液滴９の電荷を液滴９の外に逃がすのに有利となる。よって、液滴９に関する情報に応じて、液滴９を目標とする極性に設定するのに有利となる。   According to this embodiment, as described above, the droplet 9 is applied to the first charging electrode 31 (electrostatic induction electrode) prior to the second charging electrode 32 (discharge electrode). Get closer. That is, since the charge of the droplet 9 is electrostatically induced, the unnecessary charge of the droplet 9 is released to the second charging electrode 32, which is advantageous for releasing the charge of the droplet 9 to the outside of the droplet 9. . Therefore, it is advantageous to set the droplet 9 to the target polarity according to the information regarding the droplet 9.

また、図２に示すように、液滴９が流れる方向（矢印Ａ２方向）において、第２帯電用電極３２の長さ（Ｌ２）は第１帯電用電極３１の長さ（Ｌ１）よりも短く設定されている。このため、複数の液滴９が流れ方向（矢印Ａ２方向）において短い間隔で流れてくるときであっても、下流の液滴９から逃がした電荷が第２帯電用電極３２を介して上流の別の液滴９に移行することが抑えられる。この意味においても液滴９を目標とする極性に設定
するのに有利となる。 As shown in FIG. 2, the length (L2) of the second charging electrode 32 is shorter than the length (L1) of the first charging electrode 31 in the direction in which the droplet 9 flows (in the direction of arrow A2). Is set. For this reason, even when the plurality of droplets 9 flow at short intervals in the flow direction (arrow A2 direction), the charges released from the downstream droplets 9 are upstream through the second charging electrode 32. Migration to another droplet 9 is suppressed. In this sense, it is advantageous to set the droplet 9 to the target polarity.

本実施形態によれば、図２に示すように、所定の極性に設定された液滴９が帯電部３からソータ部４に到達すると、液滴９は極性に応じて振り分けられる。即ち、液滴９が負の極性とされている場合、液滴９は、第１選別用電極４１側（正の極性、つまり、液滴９の極性と逆の極性）に静電吸引力により吸引され、ひいては第１振り分け通路１２１に矢印Ａ３方向に流れ、第１振り分け通路１２１に振り分けられる。この場合、第２選別用電極４２側は液滴９の極性と同じ極性とされているため、液滴９に静電反発力も寄与し、液滴９は第１振り分け通路１２１に振り分けられるものと考えられる。   According to the present embodiment, as shown in FIG. 2, when the droplet 9 set to a predetermined polarity reaches the sorter unit 4 from the charging unit 3, the droplet 9 is distributed according to the polarity. That is, when the droplet 9 has a negative polarity, the droplet 9 is applied to the first sorting electrode 41 side (positive polarity, that is, a polarity opposite to the polarity of the droplet 9) by electrostatic attraction force. As a result, the air flows into the first distribution path 121 in the direction of arrow A3 and is distributed to the first distribution path 121. In this case, since the second sorting electrode 42 side has the same polarity as the droplet 9, the electrostatic repulsion force also contributes to the droplet 9, and the droplet 9 is distributed to the first distribution passage 121. Conceivable.

これに対して液滴９が正の極性をもつ場合には、その液滴９がソータ部４に到達すると、液滴９は第２選別用電極４２側（負の極性、つまり、液滴９の極性と逆の極性）に静電吸引力により吸引され、ひいては第２振り分け通路１２２に矢印Ａ４方向に流れ、第２振り分け通路１２２に振り分けられる。この場合にも、第１選別用電極４１側は液滴９の極性と同じ極性とされているため、静電反発力も寄与し、液滴９は第２振り分け通路１２２に振り分けられるものと考えられる。   On the other hand, when the droplet 9 has a positive polarity, when the droplet 9 reaches the sorter section 4, the droplet 9 is on the second sorting electrode 42 side (negative polarity, that is, the droplet 9 Is reversed by the electrostatic attraction force, flows to the second distribution path 122 in the direction of arrow A4, and is distributed to the second distribution path 122. Also in this case, since the first sorting electrode 41 side has the same polarity as the droplet 9, the electrostatic repulsion force also contributes and the droplet 9 is considered to be distributed to the second distribution passage 122. .

上記のように目標とする液滴９の情報に応じて、液滴９の単位ごとに第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に振り分けることができる。これにより液滴９をナノリットル、ピコリットル、フェムトリットル等のオーダーで振り分けることが可能となる。   As described above, according to the information on the target droplet 9, it can be distributed to the first distribution passage 121 or the second distribution passage 122 for each unit of the droplet 9. As a result, the droplets 9 can be distributed in the order of nanoliter, picoliter, femtoliter, or the like.

従って、液滴９が、細胞等の微粒子を含有する液滴であるときには、細胞等の微粒子を液滴９の液状の母相に封入させたまま、液滴９の単位ごとに第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に振り分けることができ、細胞等の微粒子が液滴９外に拡散することを抑えることができる。   Accordingly, when the droplet 9 is a droplet containing fine particles such as cells, the first sorting passage is made for each unit of the droplet 9 while the fine particles such as cells are sealed in the liquid matrix of the droplet 9. 121 or the second distribution passage 122, and the diffusion of fine particles such as cells out of the droplet 9 can be suppressed.

上記した本実施形態によれば、液相である主液体１４と共に液滴９を下流に流す方式を採用しており、特許文献１に係る従来技術に比較して液滴９の搬送速度が速くなり、高速、大量処理に有利である。更に特許文献２に係る従来技術とは異なり、流れを規制するために開閉するバルブを用いず、流体系をバルブレス化できるため、バルブに起因する流れの滞り及び詰まり等といった不具合を抑制することができる。更に特許文献３に係る従来技術に比較して、液滴９を流すための主液体１４は絶縁性が高いため、主液体１４の発熱を抑えることができる。   According to the above-described embodiment, a method is used in which the droplet 9 is caused to flow downstream together with the main liquid 14 that is a liquid phase, and the transport speed of the droplet 9 is higher than that of the prior art according to Patent Document 1. This is advantageous for high speed and mass processing. Furthermore, unlike the prior art according to Patent Document 2, since the fluid system can be made valveless without using a valve that opens and closes to restrict the flow, problems such as stagnation and clogging of the flow caused by the valve can be suppressed. it can. Furthermore, compared with the prior art according to Patent Document 3, the main liquid 14 for flowing the droplets 9 has a high insulating property, so that heat generation of the main liquid 14 can be suppressed.

（第２実施形態）
図５及び図６は第２実施形態を示す。本実施形態においても、図１に示す第１実施形態と同様に、流体通路１の主通路１０の上流側において液滴生成手段５、液滴カウント部６、情報検知部７が設けられているが、第１実施形態と同じ構成、作用であるため、説明及び図示を省略する。共通する部位には基本的には共通の符号を付する。 (Second Embodiment)
5 and 6 show a second embodiment. Also in this embodiment, as in the first embodiment shown in FIG. 1, the droplet generation means 5, the droplet count unit 6, and the information detection unit 7 are provided on the upstream side of the main passage 10 of the fluid passage 1. However, since it is the same structure and effect | action as 1st Embodiment, description and illustration are abbreviate | omitted. Basically, common parts are denoted by common reference numerals.

本実施形態に係るマイクロ流体制御システムによれば、図５に示すように、流体通路１は、微小なサイズの液滴９が分散した主液体１４を流す主通路１０と、主通路１０の下流で液滴９を振り分ける振り分け通路１２とをもつ。振り分け通路１２は、主通路１０の下流においてＹ形状に分岐しており、第１振り分け通路１２１と第２振り分け通路１２２とを有する。更に、流体通路１を流れる液滴９を選別して振り分け通路１２に供給する目標物選別手段として機能できる液滴選別手段２Ｂが設けられている。   According to the microfluidic control system according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, the fluid passage 1 includes a main passage 10 through which a main liquid 14 in which micro-sized droplets 9 are dispersed and a downstream of the main passage 10. And a sorting passage 12 for sorting the droplets 9. The distribution path 12 is branched into a Y shape downstream of the main path 10, and includes a first distribution path 121 and a second distribution path 122. Furthermore, a droplet sorting means 2B that can function as a target sorting means for sorting the droplets 9 flowing through the fluid passage 1 and supplying them to the sorting passage 12 is provided.

液滴選別手段２Ｂは、主通路１０のうち前記した検知位置１０ｒよりも下流側に設けられている。この液滴選別手段２Ｂは、主通路１０を下流（矢印Ａ２方向）に向けて流れる
液滴９の極性を付与する帯電部３（図６参照）と、帯電部３により極性を付与した液滴９を選別するソータ部４Ｂ（図５参照）とで形成されている。 The droplet sorting means 2B is provided on the downstream side of the detection position 10r in the main passage 10. The droplet sorting means 2B includes a charging unit 3 (see FIG. 6) that imparts the polarity of the droplet 9 that flows in the main passage 10 downstream (in the direction of arrow A2), and a droplet that is imparted with polarity by the charging unit 3. And a sorter section 4B (see FIG. 5) for selecting 9.

帯電部３の構成及び作用は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。ソータ部４Ｂは磁界発生部８を有する。磁界発生部８は、帯電部３の下流に設けられており、帯電部３で帯電した液滴９に電磁力を作用させる。これにより液滴９を移動させて液滴９を選別して振り分け通路１２に振り分けることができる。   Since the configuration and operation of the charging unit 3 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted. The sorter unit 4B has a magnetic field generator 8. The magnetic field generation unit 8 is provided downstream of the charging unit 3 and applies an electromagnetic force to the droplet 9 charged by the charging unit 3. As a result, the droplets 9 can be moved to sort the droplets 9 and distribute them to the distribution path 12.

本実施形態によれば、帯電部３で帯電された液滴９が負の極性とされている場合、磁界発生部８は図５に示すように、流体通路１の主通路１０に対して垂直な方向に向かう磁力線を発生させる。つまり、図５の紙面垂直方向において紙面上から紙面下に向かう向きの磁力線を発生させる。これによりフレミングの左手の法則に基づいて、矢印ＦＡの向きの電磁力が液滴９に作用する。従って、液滴９は第２振り分け通路１２２に矢印Ａ４方向に流れ、第２振り分け通路１２２に振り分けられる。   According to the present embodiment, when the droplet 9 charged by the charging unit 3 has a negative polarity, the magnetic field generation unit 8 is perpendicular to the main passage 10 of the fluid passage 1 as shown in FIG. Generate magnetic lines of force in any direction. That is, magnetic lines of force are generated in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. Thus, the electromagnetic force in the direction of the arrow FA acts on the droplet 9 based on Fleming's left-hand rule. Accordingly, the droplet 9 flows in the second sorting path 122 in the direction of arrow A4 and is sorted into the second sorting path 122.

これに対して液滴９が正の極性をもつ場合には、磁界発生部８は同じ向きの磁力線を発生させ、矢印ＦＢの向きの電磁力を液滴９に作用させる。   On the other hand, when the droplet 9 has a positive polarity, the magnetic field generator 8 generates magnetic lines of force in the same direction and causes the electromagnetic force in the direction of the arrow FB to act on the droplet 9.

上記のようにした目標とする液滴９の極性に応じて、制御系が磁界発生部８が所要の向きの磁力線を発生させれば、第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に液滴９を振り分けることができる。   If the control system generates magnetic lines of force in a required direction according to the polarity of the target droplet 9 as described above, the droplets are transferred to the first distribution passage 121 or the second distribution passage 122. 9 can be assigned.

即ち、目標とする液滴９に応じて、液滴９の単位ごとに第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に振り分けることができる。これにより液滴９をナノリットル、ピコリットル、フェムトリットル等のオーダーで振り分けることが可能となる。   That is, according to the target droplet 9, it can be distributed to the first distribution passage 121 or the second distribution passage 122 for each unit of the droplet 9. As a result, the droplets 9 can be distributed in the order of nanoliter, picoliter, femtoliter, or the like.

また、液滴９が、細胞等の微粒子を含有する液滴であるときには、細胞等の微粒子を液滴９の液状の母相に封入させたまま、液滴９の単位ごとに第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に振り分けることができ、細胞等の微粒子が液滴９外に拡散することを抑えることができる。   In addition, when the droplet 9 is a droplet containing fine particles such as cells, the first sorting passage for each unit of the droplet 9 while the fine particles such as cells are sealed in the liquid mother phase of the droplet 9. 121 or the second distribution passage 122, and the diffusion of fine particles such as cells out of the droplet 9 can be suppressed.

本実施形態においても、液相である主液体１４と共に液滴９を流す方式を採用しており、特許文献１に係る従来技術１に比較して液滴９の搬送速度が確保され、高速、大量処理に有利である。更に特許文献２に係る従来技術とは異なり、流れを規制するために開閉するバルブを用いず、流体系をバルブレス化できるため、流れの滞り、詰まり等を抑制することができる。更に特許文献３に係る従来技術に比較して、液滴９を流すための主液体１４は絶縁性が高いため、主液体１４の発熱を抑えることができる。   Also in the present embodiment, a method of flowing the droplet 9 together with the main liquid 14 that is a liquid phase is adopted, and the transport speed of the droplet 9 is ensured as compared with the related art 1 according to Patent Document 1, and the high speed, It is advantageous for mass processing. Furthermore, unlike the prior art according to Patent Document 2, since the fluid system can be made valveless without using a valve that opens and closes to restrict the flow, stagnation of the flow, clogging, and the like can be suppressed. Furthermore, compared with the prior art according to Patent Document 3, the main liquid 14 for flowing the droplets 9 has a high insulating property, so that heat generation of the main liquid 14 can be suppressed.

（第３実施形態）
図７及び図８は第３実施形態を示す。本実施形態においても、図１に示すように、流体通路１の主通路１０の上流側において液滴生成手段５、液滴カウント部６、情報検知部７が設けられているが、第１実施形態と同じ構成、作用であるため、説明及び図示を省略する。共通する部位には基本的には共通の符号を付する。 (Third embodiment)
7 and 8 show a third embodiment. Also in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the droplet generation means 5, the droplet count unit 6, and the information detection unit 7 are provided on the upstream side of the main passage 10 of the fluid passage 1. Since it is the same structure and operation as the form, description and illustration are omitted. Basically, common parts are denoted by common reference numerals.

本実施形態に係るマイクロ流体制御システムによれば、図７に示すように、流体通路１は、微小なサイズの液滴９が分散した主液体１４を流す主通路１０と、主通路１０の下流で液滴９を振り分ける振り分け通路１２とをもつ。   According to the microfluidic control system according to the present embodiment, as shown in FIG. 7, the fluid passage 1 includes a main passage 10 through which a main liquid 14 in which fine sized droplets 9 are dispersed and a downstream of the main passage 10. And a sorting passage 12 for sorting the droplets 9.

振り分け通路１２は、主通路１０の下流においてＹ形状に分岐しており、第１振り分け通路１２１と第２振り分け通路１２２とを有する。更に、流体通路１を流れる液滴９を選
別して振り分け通路１２に供給する目標物選別手段として機能する液滴選別手段２Ｃが設けられている。本実施形態では液滴９を強制的に帯電させる帯電部３は設けられていない。 The distribution path 12 is branched into a Y shape downstream of the main path 10, and includes a first distribution path 121 and a second distribution path 122. Furthermore, a droplet sorting means 2C functioning as a target sorting means for sorting the droplets 9 flowing through the fluid passage 1 and supplying them to the sorting passage 12 is provided. In the present embodiment, the charging unit 3 that forcibly charges the droplet 9 is not provided.

液滴選別手段２Ｃは、主通路１０のうち検知位置１０ｒよりも下流側に設けられている。この液滴選別手段２Ｃは、図７に示すように、流体通路１の主通路１０の通路幅方向において互いに対面するように設けられた第１偏向電極４５と第２偏向電極４６とで形成されている。   The droplet sorting means 2C is provided on the downstream side of the detection position 10r in the main passage 10. As shown in FIG. 7, the droplet sorting means 2C is formed by a first deflection electrode 45 and a second deflection electrode 46 provided to face each other in the passage width direction of the main passage 10 of the fluid passage 1. ing.

図８に示すように、第１偏向電極４５は第１電源４７（交流電源）にスイッチ３３ｃを介して接続されており、主通路１０を上下に挟むように２個１組の電極で形成されている。第２偏向電極４６は第２電源４８（交流電源）にスイッチ３４ｃを介して接続されており、主通路１０を上下に挟むように２個１組の電極で形成されている。   As shown in FIG. 8, the first deflection electrode 45 is connected to a first power supply 47 (AC power supply) via a switch 33c, and is formed of a set of two electrodes so as to sandwich the main passage 10 vertically. ing. The second deflection electrode 46 is connected to a second power source 48 (AC power source) via a switch 34c, and is formed of a set of two electrodes so as to sandwich the main passage 10 vertically.

本実施形態によれば、液滴９の誘電率は主液体１４の誘電率に比較して高く、その差も大きい。例えば、液滴９は水系とすることができ、主液体１４はシリコーンオイル等の油系とすることができる。この液滴９を第１振り分け通路１２１に振り分けるときには、スイッチ３３ｃをオンとし、第１偏向電極４５に第１電源４７から交流電圧を印加して交番電界を発生させる。この場合、スイッチ３４ｃをオフとし、第２偏向電極４６には交流電圧を印加しない。   According to the present embodiment, the dielectric constant of the droplet 9 is higher than that of the main liquid 14, and the difference is also large. For example, the droplet 9 can be water-based, and the main liquid 14 can be oil-based such as silicone oil. When distributing the droplet 9 to the first distribution path 121, the switch 33c is turned on, and an alternating voltage is applied to the first deflection electrode 45 from the first power supply 47 to generate an alternating electric field. In this case, the switch 34 c is turned off and no AC voltage is applied to the second deflection electrode 46.

この状態において、液滴９が流体通路１の主通路１０を下流に向けて矢印Ａ２方向に流れ、ソータ部４Ｃに到達すると、誘電率が高い水系の液滴９は第１偏向電極４５間に引き込まれ、矢印Ａ３方向に流れ、第１振り分け通路１２１に振り分けられる。   In this state, when the droplet 9 flows in the direction of arrow A2 toward the downstream side of the main passage 10 of the fluid passage 1 and reaches the sorter unit 4C, the aqueous droplet 9 having a high dielectric constant is interposed between the first deflection electrodes 45. It is drawn, flows in the direction of arrow A3, and is distributed to the first distribution path 121.

液滴９の誘電率が主液体１４の誘電率よりも大きい場合に、電極４５に電圧を印加したとき、電極４５間に液滴９が引き込まれる理由は、マクスウェルの応力によるためであると推察される。電極間の電界、即ち、電気力線は、電界に平行な方向には縮もうとする応力を持ち、また電界と垂直な方向には広がろうとする応力を持つ。このような応力をマクスウェルの応力という。この応力の大きさは基本的には電界強度と誘電率の大きさとで決まり、誘電率の異なる液体が電極間に存在する場合、電界の向きに対して垂直な方向へ広がろうとする応力は、誘電率の高い液体側の方が大きい。そのため、より誘電率が大きい液滴は、マクスウェルの応力により電極間に引き込まれる方向へ力を受けることになると推察される。以下、本明細書においては、電極間に母相液体が引き込まれる力を『電界による引き込み力』と総称する。   When the dielectric constant of the droplet 9 is larger than the dielectric constant of the main liquid 14, it is assumed that the reason why the droplet 9 is drawn between the electrodes 45 when the voltage is applied to the electrode 45 is due to Maxwell's stress. Is done. The electric field between the electrodes, that is, the electric lines of force, has a stress that tends to shrink in a direction parallel to the electric field, and a stress that tends to spread in a direction perpendicular to the electric field. Such stress is called Maxwell's stress. The magnitude of this stress is basically determined by the electric field strength and the dielectric constant. When liquids with different dielectric constants exist between the electrodes, the stress that tries to spread in the direction perpendicular to the direction of the electric field is The liquid side with a higher dielectric constant is larger. Therefore, it is presumed that a droplet having a higher dielectric constant receives a force in a direction of being drawn between the electrodes due to Maxwell stress. Hereinafter, in this specification, the force with which the parent phase liquid is drawn between the electrodes is collectively referred to as “the pulling force by the electric field”.

また、この液滴９を第２振り分け通路１２２に振り分けるときには、スイッチ３４ｃをオンとし、第２偏向電極４６に第２電源４８から交流電圧を印加して交番電界を発生させる。この場合、スイッチ３３ｃをオフとし、第１偏向電極４５には第１電源４７から電圧を印加しない。この状態において、液滴９が流体通路１の主通路１０を下流に向けて矢印Ａ２方向に流れてソータ部４Ｃに到達すると、誘電率が高い液滴９は第２偏向電極４６間に『電界による引き込み力』より引き寄せられ、矢印Ａ４方向に流れ、第２振り分け通路１２２に振り分けられる。   When the droplet 9 is distributed to the second distribution passage 122, the switch 34c is turned on, and an alternating voltage is applied to the second deflection electrode 46 from the second power source 48 to generate an alternating electric field. In this case, the switch 33 c is turned off, and no voltage is applied to the first deflection electrode 45 from the first power supply 47. In this state, when the droplet 9 flows in the direction of the arrow A2 toward the downstream side of the main passage 10 of the fluid passage 1 and reaches the sorter unit 4C, the droplet 9 having a high dielectric constant is “electric field between the second deflection electrodes 46. It is drawn from the “drawing force by”, flows in the direction of arrow A4, and is distributed to the second distribution passage 122.

上記したように情報検知部７で検知された液滴９に関する情報に応じて、第１偏向電極４５または第２偏向電極４６に電圧を印加すれば、目標とする液滴９を第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に振り分けることができる。   As described above, if a voltage is applied to the first deflection electrode 45 or the second deflection electrode 46 in accordance with the information about the droplet 9 detected by the information detection unit 7, the target droplet 9 is transferred to the first distribution path. 121 or the second distribution passage 122.

即ち、目標とする液滴９に応じて、液滴９の単位ごとに第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に振り分けることができる。これにより液滴９をナノリットル、
ピコリットル、フェムトリットル等のオーダーで振り分けることが可能となる。液滴９が、細胞等の微粒子を含有する液滴であるときには、細胞等の微粒子を液滴９の液状の母相に封入させたまま、液滴９の単位ごとに第１振り分け通路１２１または第２振り分け通路１２２に振り分けることができ、細胞等の微粒子が液滴９外に拡散することを抑えることができる。 That is, according to the target droplet 9, it can be distributed to the first distribution passage 121 or the second distribution passage 122 for each unit of the droplet 9. As a result, the droplet 9 is nanoliter,
It is possible to sort in the order of picoliter, femtoliter, etc. When the droplet 9 is a droplet containing microparticles such as cells, the first sorting passage 121 or the unit of the droplet 9 is kept for each unit of the droplet 9 while the microparticles such as cells are sealed in the liquid mother phase of the droplet 9. It can distribute to the 2nd distribution channel | path 122, and can suppress that microparticles | fine-particles, such as a cell, diffused out of the droplet 9. FIG.

本実施形態においても、液相である主液体１４と共に液滴９を流す方式を採用しており、従来技術１に比較して液滴９の搬送速度が確保され、高速、大量処理に有利である。更に特許文献２に係る従来技術とは異なり、流れを規制するために開閉するバルブを用いず、流体系をバルブレス化できるため、流れの滞り、詰まり等を抑制することができる。更に特許文献３に係る従来技術に比較して、液滴９を流すための主液体１４は絶縁性が高いため、主液体１４の発熱を抑えることができる。   Also in the present embodiment, a method of flowing the droplet 9 together with the main liquid 14 which is a liquid phase is adopted, and the transport speed of the droplet 9 is ensured compared to the prior art 1, which is advantageous for high speed and mass processing. is there. Furthermore, unlike the prior art according to Patent Document 2, since the fluid system can be made valveless without using a valve that opens and closes to restrict the flow, stagnation of the flow, clogging, and the like can be suppressed. Furthermore, compared with the prior art according to Patent Document 3, the main liquid 14 for flowing the droplets 9 has a high insulating property, so that heat generation of the main liquid 14 can be suppressed.

（他の液滴生成手段５）
図９〜図１２は、目標物生成手段として機能する他の液滴生成手段５Ｂの平面形態を模式的に示す。図１２は図９のＡ−Ａ線に沿った矢視図である。図９〜図１１に示すように、流体通路１の主通路１０は、上流側に設けられた通路幅（Ｄ１）の主通路１０と、通路幅（Ｄ１）よりも狭くされた通路幅（Ｄ２）をもつ幅狭通路１０ｍと、主通路１０と幅狭通路１０ｍとの境界域に形成された傾斜案内面１０ｐとをもつ。液滴生成手段５Ｂは、流体通路１に対してＹ形状に分岐した分岐通路１７と、主通路１０に対面するように分岐通路１７側に設けられた『電界による引き込み力』を発生させる偏向電極４９とを有する。 (Other droplet generating means 5)
9 to 12 schematically show a planar form of another droplet generating means 5B that functions as a target generating means. FIG. 12 is an arrow view along the line AA in FIG. As shown in FIGS. 9 to 11, the main passage 10 of the fluid passage 1 includes a main passage 10 having a passage width (D1) provided on the upstream side and a passage width (D2) narrower than the passage width (D1). ) Having a narrow passage 10m and an inclined guide surface 10p formed in a boundary region between the main passage 10 and the narrow passage 10m. The droplet generation means 5B includes a branch passage 17 that branches into a Y shape with respect to the fluid passage 1 and a deflection electrode that generates “the pulling force due to the electric field” provided on the branch passage 17 side so as to face the main passage 10. 49.

また図１２に示すように偏向電極４９は電源６１にスイッチ６０を介して接続されており、主通路１０を上下に挟むように２個一組の電極で形成されている。図９の状態では、偏向電極４９に電圧は印加されていない。   As shown in FIG. 12, the deflection electrode 49 is connected to a power source 61 through a switch 60, and is formed of a set of two electrodes so as to sandwich the main passage 10 vertically. In the state of FIG. 9, no voltage is applied to the deflection electrode 49.

偏向電極４９に電圧は印加されていないときには、図９に示すように、流体通路１において、液滴９の母相となる母相液体５２（例えば水相）は、主通路１０の通路幅の一方側（分岐通路１７側、電極側）を矢印方向Ｅ１に流れる。更に、主液体１４（例えば油相）は主通路１０の通路幅の他方側（分岐通路１７と反対側、電極と反対側）を矢印Ｅ２方向に流れる。この場合、主液体１４は傾斜案内面１０ｐの案内作用により矢印Ｅ３方向に寄せられ、流体通路１の幅狭通路１０ｍに進入し、幅狭通路１０ｍを下流に向けて矢印Ｅ４方向に流れる。この影響で、液滴９の母相となる母相液体５２は、基本的には、主通路１０の一方側から分岐通路１７に向けて矢印Ｅ５方向に分岐して流れる。ここで、母相液体５２の誘電率は、主液体１４の誘電率よりも高くされており、しかもその差が大きいものとされている。例えば、母相液体５２は水系とされ、主液体１４は油系とされている。   When no voltage is applied to the deflection electrode 49, as shown in FIG. 9, the mother phase liquid 52 (for example, the aqueous phase) serving as the mother phase of the droplet 9 in the fluid passage 1 has a passage width of the main passage 10. One side (branch passage 17 side, electrode side) flows in the arrow direction E1. Furthermore, the main liquid 14 (for example, the oil phase) flows in the direction of arrow E2 on the other side of the passage width of the main passage 10 (opposite the branch passage 17 and opposite the electrode). In this case, the main liquid 14 is drawn in the direction of the arrow E3 by the guiding action of the inclined guide surface 10p, enters the narrow passage 10m of the fluid passage 1, and flows in the direction of the arrow E4 toward the downstream of the narrow passage 10m. Due to this influence, the mother phase liquid 52 serving as the mother phase of the droplet 9 basically flows in a direction of an arrow E5 from one side of the main passage 10 toward the branch passage 17. Here, the dielectric constant of the mother phase liquid 52 is set higher than that of the main liquid 14, and the difference is large. For example, the matrix liquid 52 is water-based, and the main liquid 14 is oil-based.

液滴９を生成するときには、偏向電極４９に電圧を印加する。すると、誘電率の大きい物質を偏向電極４９側に引き込む『電界による引き込み力』が発生する。ここで、図１０に示すように、偏向電極４９の下流側の端４９ｗは、主通路１０と分岐通路１７との分岐点１７ｗよりも寸法Ｗぶん下流に配置されている。   When the droplet 9 is generated, a voltage is applied to the deflection electrode 49. Then, an “electric field pulling force” that draws a substance having a high dielectric constant toward the deflection electrode 49 is generated. Here, as shown in FIG. 10, the downstream end 49 w of the deflection electrode 49 is arranged downstream of the branch point 17 w between the main passage 10 and the branch passage 17 by the dimension W.

このため図１０に示すように、誘電率が大きい母相液体５２は、主通路１０から分岐通路１７に流れつつも、その一部５２ｘは、偏向電極４９に基づく『電界による引き込み力』によって偏向電極４９の下流側の端４９ｗ側にも対面するように、分岐点１７ｗよりも主通路１０の下流に引き込まれる。この結果、図１０に示すように、母相液体５２の一部５２ｘは、流体通路１において分岐通路１７の分岐点１７ｗよりも下流に矢印Ｅ４方向に向けて移行し、幅狭通路１０ｍに進入せんとする。   For this reason, as shown in FIG. 10, the matrix liquid 52 having a large dielectric constant flows from the main passage 10 to the branch passage 17, but a part 52 x thereof is deflected by “the pulling force due to the electric field” based on the deflection electrode 49. It is drawn downstream of the main passage 10 from the branch point 17w so as to also face the end 49w side of the downstream side of the electrode 49. As a result, as shown in FIG. 10, a part 52x of the mother phase liquid 52 moves in the fluid passage 1 in the direction of the arrow E4 downstream from the branch point 17w of the branch passage 17, and enters the narrow passage 10m. I'm sorry.

この状態で、偏向電極４９に印加する電圧をオフとすれば、誘電率の大きい液体を引き
込む偏向電極４９に基づく『電界による引き込み力』が実質的に消失する。このため、主液体１４の流れは、図９に示す状態に戻り、つまり、傾斜案内面１０ｐにより矢印Ｅ３方向に再び寄せられ、母相液体５２に進入する。このため、幅狭通路１０ｍに進入せんとする母相液体５２の一部５２ｘは、主液体１４により分断箇所Ｋ１（図１１参照）で分断され、液滴９が生成される。生成された液滴９は、主液体１４と共に幅狭通路１０ｍを下流に向けて矢印Ｅ４方向に流れる。上記のように偏向電極４９に印加する電圧のオン、オフを繰り返せば、液滴９が間欠的に生成され、幅狭通路１０ｍを下流に向けて矢印Ｅ４方向に流れる。なお、図１１において液滴９の輪郭を９ｘとして示す。 In this state, if the voltage applied to the deflection electrode 49 is turned off, the “drawing force due to the electric field” based on the deflection electrode 49 that draws the liquid having a large dielectric constant substantially disappears. For this reason, the flow of the main liquid 14 returns to the state shown in FIG. For this reason, a part 52x of the mother phase liquid 52 that enters the narrow passage 10m is divided by the main liquid 14 at the dividing point K1 (see FIG. 11), and the droplet 9 is generated. The generated droplet 9 flows along with the main liquid 14 in the direction of arrow E4 with the narrow passage 10m directed downstream. If the voltage applied to the deflection electrode 49 is repeatedly turned on and off as described above, the droplet 9 is generated intermittently and flows in the direction of arrow E4 toward the narrow passage 10m downstream. In FIG. 11, the outline of the droplet 9 is shown as 9x.

（液滴カウント部６）
図１３は前記した液滴カウント部６の一例を示す。液滴カウント部６は光透過滴であり、液滴生成手段５で分断された液滴９を検知し、液滴９の数をカウントするものである。液滴カウント部６は、液滴９が流れる流体通路１の主通路１０を挟むように設けられた投光部６０及び受光部６１で形成されている。液滴９がないとき、投光部６０から投光された光が受光部６１側に透過し、受光部６１で受光される。投光部６０と受光部６１との間に液滴９が存在するとき、光の透過が遮断されるか、光の透過量が減少するため、これを検知すれば、液滴９の数をカウントすることができる。この場合には、光透過式を採用しているが、液滴９で検査光を反射させる光反射式としても良い。また、主通路１０を介して投光部６０の反対側に反射ミラーを設置し、光反射式としても良い。 (Droplet count unit 6)
FIG. 13 shows an example of the droplet counting unit 6 described above. The droplet counting unit 6 is a light transmission droplet, and detects the droplet 9 divided by the droplet generation means 5 and counts the number of droplets 9. The droplet counting unit 6 is formed of a light projecting unit 60 and a light receiving unit 61 provided so as to sandwich the main passage 10 of the fluid passage 1 through which the droplet 9 flows. When there is no droplet 9, the light projected from the light projecting unit 60 is transmitted to the light receiving unit 61 and received by the light receiving unit 61. When the droplet 9 is present between the light projecting unit 60 and the light receiving unit 61, the transmission of light is blocked or the amount of transmitted light is reduced. Can be counted. In this case, a light transmission type is adopted, but a light reflection type in which the inspection light is reflected by the droplet 9 may be used. Further, a reflection mirror may be installed on the opposite side of the light projecting unit 60 through the main passage 10 to be a light reflection type.

図１４は他の例に係る液滴カウント部６Ｂを示す。液滴カウント部６Ｂは、液滴生成手段５で分断された液滴９を検知し、液滴９の数をカウントするものである。液滴カウント部６Ｂは、液滴９が流れる流体通路１の主通路１０に間隔を隔てて設けられた互いに対向する第１導電部６３及び第２導電部６４で形成されている。   FIG. 14 shows a droplet count unit 6B according to another example. The droplet counting unit 6B detects the droplets 9 divided by the droplet generation means 5 and counts the number of droplets 9. The droplet count unit 6B is formed of a first conductive unit 63 and a second conductive unit 64 that are opposed to each other and are provided in the main channel 10 of the fluid channel 1 through which the droplet 9 flows.

液滴９は導電性を有する。主液体１４は電気絶縁性をもつ。このため第１導電部６３及び第２導電部６４間に液滴９が存在しないときには、第１導電部６３及び第２導電部６４は非導通である。第１導電部６３及び第２導電部６４間に液滴９が存在するときには、液滴９を介して第１導電部６３及び第２導電部６４は導通する。このため、液滴９の存在が検知部６５により検知される。導通回数をカウンターによりカウントすれば、液滴９の個数を計測できる。   The droplet 9 has conductivity. The main liquid 14 has electrical insulation. For this reason, when the droplet 9 does not exist between the first conductive portion 63 and the second conductive portion 64, the first conductive portion 63 and the second conductive portion 64 are non-conductive. When the droplet 9 exists between the first conductive portion 63 and the second conductive portion 64, the first conductive portion 63 and the second conductive portion 64 are brought into conduction via the droplet 9. For this reason, the presence of the droplet 9 is detected by the detection unit 65. If the number of conductions is counted by a counter, the number of droplets 9 can be measured.

（第４実施形態）
図１５は第４実施形態のマイクロ流体制御システムを示す。図１６は図１５のＤ−Ｄ線に沿った断面図を示す。本実施形態に係るマイクロ流体制御システムは、液滴生成手段５と、生成された液滴９をカウントする液滴カウント部６と、液滴９を振り分けるソータ部４とを有する。また、液滴９を帯電させる帯電部３Ａを有する。この帯電部３Ａが液滴カウント部６の上流側に設けられている点が、図１に示すマイクロ流体制御システムとは異なる。 (Fourth embodiment)
FIG. 15 shows a microfluidic control system according to a fourth embodiment. FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. The microfluidic control system according to this embodiment includes a droplet generation means 5, a droplet count unit 6 that counts the generated droplets 9, and a sorter unit 4 that distributes the droplets 9. In addition, the charging unit 3A for charging the droplet 9 is provided. The charging unit 3A is different from the microfluidic control system shown in FIG. 1 in that the charging unit 3A is provided on the upstream side of the droplet counting unit 6.

更に、帯電部３Ａは、液滴９が液滴生成手段５により生成されるときに、液滴９の生成途中の段階（液滴９を分断させる前の状態）において、液滴９となる直前の先端部５２ａを帯電させている点が、図１に示すマイクロ流体制御システムとは異なる。液滴カウント部６及びソータ部４は、基本的には図１に示すものと同一であるので、同一の符号を付与すると共に、その説明を省略する。   Further, when the droplet 9 is generated by the droplet generation means 5, the charging unit 3 </ b> A immediately before becoming the droplet 9 in the stage of generation of the droplet 9 (a state before the droplet 9 is divided). 1 is different from the microfluidic control system shown in FIG. Since the droplet count unit 6 and the sorter unit 4 are basically the same as those shown in FIG. 1, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.

本実施形態においては、帯電部３Ａは、液滴生成手段５の交差域５４の下流且つ液滴カウント部６の上流において、交差域５４に接近しつつ配置されている。帯電部３Ａは帯電用電極３１Ａを有する。この帯電用電極３１Ａはスイッチ３３Ａを介して電源３４Ａ,３５Ａに接続可能とされている。スイッチ３３Ａにより端子３３Ａａと端子３３Ａｃとを接
続すれば、電源３５Ａにより帯電用電極３１Ａの極性は正となる。一方、スイッチ３３Ａにより端子３３Ａｂと端子３３Ａｃとを接続すれば、電源３４Ａにより帯電用電極３１Ａの極性は負となる。従って、スイッチ３３Ａは帯電用電極３１Ａの極性を切り替える切替手段として機能する。 In the present embodiment, the charging unit 3 </ b> A is disposed close to the crossing region 54, downstream of the crossing region 54 of the droplet generating unit 5 and upstream of the droplet counting unit 6. The charging unit 3A includes a charging electrode 31A. The charging electrode 31A can be connected to power supplies 34A and 35A via a switch 33A. If the terminal 33Aa and the terminal 33Ac are connected by the switch 33A, the polarity of the charging electrode 31A becomes positive by the power source 35A. On the other hand, if the terminal 33Ab and the terminal 33Ac are connected by the switch 33A, the polarity of the charging electrode 31A becomes negative by the power source 34A. Accordingly, the switch 33A functions as switching means for switching the polarity of the charging electrode 31A.

更に、帯電用電極３１Ａは、図１６に示すように、流体通路１（特に主通路１０）の上部に配置されている。即ち、図１５に示すように、液滴生成通路５０から交差域５４に進入した母相液体５２が流体通路１の主液体１４により押し流されて、母相液体５２の先端部５２ａが主通路１０の交差域５４の下流直下に位置したとき、当該母相液体５２の先端部５２ａの上方に位置するように、帯電用電極３１Ａは配置されている。   Further, as shown in FIG. 16, the charging electrode 31A is disposed in the upper part of the fluid passage 1 (particularly the main passage 10). That is, as shown in FIG. 15, the mother phase liquid 52 that has entered the intersecting region 54 from the droplet generation passage 50 is pushed away by the main liquid 14 in the fluid passage 1, and the leading end 52 a of the mother phase liquid 52 becomes the main passage 10. The charging electrode 31 </ b> A is disposed so as to be positioned above the tip end portion 52 a of the mother phase liquid 52 when positioned immediately downstream of the crossing region 54.

また図１５に示すように、液滴生成手段５の液滴生成通路５０には、端子３６Ａの一端が液滴生成通路５０内の母相液体５２と接触するように配置されており、端子３６Ａの他端は接地されている。従って、液滴生成通路５０内の母相液体５２は端子３６Ａを介して接地されることになる。   As shown in FIG. 15, one end of the terminal 36 </ b> A is arranged in the droplet generation passage 50 of the droplet generation means 5 so as to be in contact with the mother liquid 52 in the droplet generation passage 50. The other end of is grounded. Accordingly, the mother phase liquid 52 in the droplet generation passage 50 is grounded via the terminal 36A.

本実施形態によれば、液滴９を生成するとき、液滴９となる直前の状態である先端部５２ａを帯電用電極３１Ａにより帯電させることができる。更に、帯電用電極３１Ａの極性を変えることで、液滴９の極性を正または負に選択して帯電させることができる。   According to the present embodiment, when the droplet 9 is generated, the tip portion 52a that is in a state immediately before the droplet 9 is formed can be charged by the charging electrode 31A. Further, by changing the polarity of the charging electrode 31A, the polarity of the droplet 9 can be selected to be positive or negative and charged.

以下、帯電部３Ａの作用について更に具体的に説明する。母相液体５２は、例えば、細胞を含有する細胞懸濁液とすることができる。交差域５４に進入した母相液体５２に含有されている細胞が特定の特性を有する目標細胞であるとき、液滴９を負または正に帯電させる。   Hereinafter, the operation of the charging unit 3A will be described more specifically. The matrix liquid 52 can be, for example, a cell suspension containing cells. When the cell contained in the mother phase liquid 52 that has entered the intersection zone 54 is a target cell having specific characteristics, the droplet 9 is charged negatively or positively.

ここで、細胞が特定の特性を有する目標細胞であるとき、液滴９を負に帯電させる場合について説明を加える。このスイッチ３３Ａにより、例えば帯電用電極３１Ａを電源３５Ａに接続して正の極性とする。これにより、交差域５４に進入した母相液体５２の先端部５２ａが帯電用電極３１Ａに接近すると、先端部５２ａのうち帯電用電極３１Ａに対面する部分は、静電誘導により負に帯電せんとする。また先端部５２ａのうち帯電用電極３１Ａから遠い部分は、静電誘導により正に帯電せんとする。ここで、液滴生成通路５０を通過する母相液体５２は端子３６Ａを介して接地されているので、先端部５２ａに残留する余剰の正の電荷（帯電用電極３１Ａの極性と同一の極性の電荷）は、液滴生成通路５０内の母相液体５２を介して端子３６Ａ（電荷退避手段）に逃げる。そのため、分断される直前の先端部５２ａは負の極性を有するものとなる。ひいては、分断後の液滴９も負の極性を有するものとなる。   Here, a case where the droplet 9 is negatively charged when the cell is a target cell having specific characteristics will be described. With this switch 33A, for example, the charging electrode 31A is connected to the power source 35A so as to have a positive polarity. As a result, when the tip 52a of the matrix liquid 52 that has entered the crossing region 54 approaches the charging electrode 31A, the portion of the tip 52a that faces the charging electrode 31A is negatively charged by electrostatic induction. To do. Further, a portion of the tip 52a far from the charging electrode 31A is positively charged by electrostatic induction. Here, since the mother phase liquid 52 passing through the droplet generation passage 50 is grounded via the terminal 36A, surplus positive charges (having the same polarity as the polarity of the charging electrode 31A) remaining at the tip 52a. The charge) escapes to the terminal 36 </ b> A (charge retracting means) via the parent phase liquid 52 in the droplet generation passage 50. For this reason, the tip 52a immediately before being divided has a negative polarity. As a result, the divided droplet 9 also has a negative polarity.

また、交差域５４に進入する母相液体５２中に特定の特性を有する細胞が含有されていない場合には、スイッチ３３Ａにより、帯電用電極３１Ａを電源３４Ａに接続し、帯電用電極３１Ａを負の極性とする。これにより分断される直前の先端部５２ａは正の極性を有するものとなり、分断後の液滴９も正の極性を有するものとなる。   When the matrix liquid 52 entering the crossing zone 54 does not contain cells having specific characteristics, the charging electrode 31A is connected to the power source 34A by the switch 33A, and the charging electrode 31A is negatively charged. The polarity of As a result, the tip 52a immediately before being divided has a positive polarity, and the droplet 9 after the division also has a positive polarity.

なお、上記は細胞が特定の特性を有する目標細胞であるとき液滴９を負に帯電させると共に、細胞が特定の特性を有する目標細胞でないとき液滴９を正に帯電させることにしているが、逆にしても良いことは勿論である。   In the above, the droplet 9 is negatively charged when the cell is a target cell having specific characteristics, and the droplet 9 is positively charged when the cell is not a target cell having specific characteristics. Of course, it may be reversed.

ところで、交差域６４に進入してきた母相液体５２に含有されている細胞が、特定の特性を有する目標細胞であるかどうかは、交差域５４付近に設定されている検知位置１０ｒＡに配置される情報検知部（図示せず）により行うことができる。この情報検知部は、図１に示す情報検知部７と基本的には同一の構成を有する。しかし、図１に示す情報検知部
７とは異なり、液滴９内に含有されている細胞に検査光を照射するものではなく、液滴９として分断される前の先端部５２ａまた、先端部５２ａに移行する母相液体５２に含有される細胞に検査光を照射するものである。 By the way, whether or not the cells contained in the mother phase liquid 52 that has entered the intersection area 64 are target cells having specific characteristics is arranged at the detection position 10rA set in the vicinity of the intersection area 54. This can be done by an information detector (not shown). This information detection unit basically has the same configuration as the information detection unit 7 shown in FIG. However, unlike the information detection unit 7 shown in FIG. 1, the cell contained in the droplet 9 is not irradiated with the inspection light, but the tip 52a before being divided as the droplet 9 or the tip The test light is irradiated to the cells contained in the matrix liquid 52 that moves to 52a.

更に説明を加えると、本実施形態によれば、前述したように、母相液体５２に含有されている細胞が特定の特性を有する目標細胞であるか否かの検知は、交差域５４付近の検出位置１０ｒＡに配置されている情報検知部（図示せず）により行われる。ここで、母相液体５２に含有されている細胞が目標細胞であるときには、スイッチ３３Ａの操作によって帯電用電極３１Ａが電源３５Ａまたは電源３４Ａに接続されることにより、帯電用電極３１Ａが正または負に印加される。   In addition, according to the present embodiment, as described above, whether or not the cells contained in the matrix liquid 52 are target cells having specific characteristics is detected in the vicinity of the intersection region 54 according to the present embodiment. This is performed by an information detection unit (not shown) arranged at the detection position 10rA. Here, when the cell contained in the matrix liquid 52 is the target cell, the charging electrode 31A is connected to the power source 35A or the power source 34A by the operation of the switch 33A, so that the charging electrode 31A is positive or negative. To be applied.

このとき本実施形態によれば、液滴生成通路５０内の母相液体５２自体が端子３６Ａに接地されており、ひいては、分断される直前の先端部５２ａは液滴生成通路５０内の母相液体５２を介して端子３６Ａに接地されている。このため先端部５２ａ、または、先端部５２ａに含まれている細胞のうち、帯電用電極３１Ａの極性と同一の極性である余剰の電荷を端子３６Ａを介して逃がすことができる。   At this time, according to the present embodiment, the mother liquid 52 itself in the droplet generation passage 50 is grounded to the terminal 36 </ b> A, and as a result, the tip 52 a immediately before being divided is the mother phase in the droplet generation passage 50. The terminal 36A is grounded via the liquid 52. For this reason, surplus charges having the same polarity as that of the charging electrode 31A in the tip portion 52a or cells contained in the tip portion 52a can be released through the terminal 36A.

このように分断される直前の先端部５２ａに残留している余剰の電荷を端子３６Ａを介して逃がすために、帯電用電極３１Ａに対面する電荷逃がし用の電極（図２に示す電極３２）を設けずともよく、従って、当該電荷逃がし用の電極（図２に示す電極３２）に液滴９を接触させる必要がない。このため液滴９のサイズを高精度に調整せずとも良い利点が得られる。   In order to release the surplus charge remaining at the tip 52a immediately before being divided in this way via the terminal 36A, a charge releasing electrode (electrode 32 shown in FIG. 2) facing the charging electrode 31A is provided. Therefore, the droplet 9 does not need to be brought into contact with the charge release electrode (the electrode 32 shown in FIG. 2). For this reason, there is an advantage that the size of the droplet 9 does not need to be adjusted with high accuracy.

また、目標細胞であるか否かによって帯電の極性を変えるため、目標細胞であるか否かを検出する情報検知部は、先端部５２ａを帯電用電極３１Ａで帯電させる処理の上流において配置されている必要がある。このため図１５に示す本実施形態によれば、情報検知部（図示せず）は、帯電用電極３１Ａの上流となるように交差域５４付近の検知位置１０ｒＡに配置されており、検知位置１０ｒＡにおいて、母相液体５２のうち分断されるために液体幅が狭くなった領域５４ｒに検知光を照射することにしている。このように液体幅が狭くなった領域５４ｒに検知光を照射するため、液体幅方向における細胞の位置のバラツキが抑えられ、ひいては細胞検知のバラツキも低減される。   In addition, since the polarity of charging is changed depending on whether or not it is a target cell, the information detection unit that detects whether or not it is a target cell is disposed upstream of the process of charging the tip 52a with the charging electrode 31A. Need to be. Therefore, according to the present embodiment shown in FIG. 15, the information detection unit (not shown) is arranged at the detection position 10rA in the vicinity of the intersection region 54 so as to be upstream of the charging electrode 31A, and the detection position 10rA. , The detection light is irradiated to the region 54r in which the liquid width is narrowed because of being divided. Since the detection light is irradiated to the region 54r in which the liquid width is narrow in this way, the variation in the cell position in the liquid width direction is suppressed, and the variation in the cell detection is also reduced.

（振り分け通路１２）
なお、液滴を帯電させて、その液滴の極性により振り分ける方法を採用する場合、第１実施形態や第２実施形態においては、目標となる液滴９に一方の極性の電荷を付与するとともに、目標とはならない液滴９には他方の極性の電荷を付与するようにしている。このような方法を採用する場合、単位時間あたりの液滴生成数の増加に伴い、液滴と液滴の間隔が狭くなった際に、液滴同士がそれぞれの持つ電荷の影響で反発したり引き合ったりするおそれがある。そのため、液滴９同士が結合したり流れが乱れたりして、振り分けエラーが生じるおそれがある。そこで、本発明においては、目標となる液滴９にのみ電荷を付与したり、目標とならない液滴９にのみ電荷を付与したりすることもできる。これにより、上記の問題は解決することができる。 (Distribution passage 12)
In addition, when the method of charging the droplets and distributing them according to the polarity of the droplets is adopted, in the first embodiment or the second embodiment, a charge of one polarity is given to the target droplet 9. The droplet 9 which is not the target is given a charge of the other polarity. When such a method is adopted, when the interval between the droplets becomes narrower as the number of droplets generated per unit time increases, the droplets repel each other due to the influence of their charge. There is a risk of inquiries. For this reason, the droplets 9 may be combined with each other or the flow may be disturbed, causing a sorting error. Therefore, in the present invention, it is possible to give a charge only to the target droplet 9 or to give a charge only to the non-target droplet 9. Thereby, the above problem can be solved.

具体的には、図２、図５に示すように液滴９が振り分けられる振り分け通路１２が２つ形成されている場合には、一方の振り分け通路における流路抵抗（振り分け通路１２の主通路１０との分岐点から振り分け通路１２の出口までの圧力損失：以下、単に圧力損失とする）を、他方の振り分け通路における流路抵抗（圧力損失）よりも小さくする。そのため、通常、帯電されずに流れてくる液滴９は流路抵抗（圧力損失）の小さい側の振り分け通路に流れる。これにより、目標物となる液滴９のみを帯電させることで、該液滴９を振り分けることができる。あるいは目標物とはならない液滴９のみを帯電させることでも、
該液滴９を振り分けることができる。 Specifically, as shown in FIGS. 2 and 5, when two distribution passages 12 to which the droplets 9 are distributed are formed, the flow resistance in one distribution passage (the main passage 10 of the distribution passage 12). The pressure loss from the branch point to the outlet of the distribution passage 12 (hereinafter simply referred to as pressure loss) is made smaller than the flow path resistance (pressure loss) in the other distribution passage. For this reason, the droplets 9 that normally flow without being charged flow to the sorting passage on the side where the flow resistance (pressure loss) is small. Thereby, the droplets 9 can be distributed by charging only the droplets 9 as the target. Or by charging only the droplet 9 which is not the target,
The droplets 9 can be distributed.

上記のような構成を採用することで、帯電されていない液滴９の量が増えることになり、結果として帯電された液滴９が隣同士となる確率が小さくなる。したがって、帯電されている液滴９が他の帯電されている液滴９により影響を受ける可能性が軽減される。そのため、単位時間あたりの液滴形成数が増加しても、振り分けエラーが生じる可能性を低減することができる。なお、振り分け通路１２の流路抵抗（圧力損失）をそれぞれの通路の間で異なるものとするためには、振り分け通路１２の出口に径の異なるチューブを取り付けたり、振り分け通路１２の通路幅を変更したりすることで実現することができる。   By adopting the above configuration, the amount of uncharged droplets 9 increases, and as a result, the probability that the charged droplets 9 are adjacent to each other is reduced. Therefore, the possibility that the charged droplet 9 is affected by the other charged droplets 9 is reduced. Therefore, even if the number of droplets formed per unit time increases, the possibility of occurrence of sorting errors can be reduced. In order to make the flow resistance (pressure loss) of the distribution passage 12 different among the passages, a tube having a different diameter is attached to the outlet of the distribution passage 12 or the passage width of the distribution passage 12 is changed. It can be realized by doing.

さらに、図２、図５に示すように、帯電された液滴９を振り分ける方法を採用する場合、液滴９を振り分ける通路を３つ以上設けるようにしてもよい。図１７は、液滴９が振り分けられる振り分け通路１２を３つ設けた場合の、振り分け通路１２周辺について示すものである。図１７に示す振り分け通路１２は、図２、図５と同様の振り分け通路１２１、１２２の間に、第三の振り分け通路１２３が形成されているものである。この場合、ある特定の特徴を有する液滴９には、帯電用電極３１、３２により正の極性を付与し、別の特徴を有する液滴９には負の極性を付与し、その他の特徴を有するものや目標物とはならない液滴９には電荷を付与しないようにすることができる。このような形態によれば、図２に示す第１実施形態においては、正あるいは負に帯電された液滴９は、液滴選別用電極４１、４２の少なくとも一方から吸引力あるいは反発力を与えられ、それぞれ逆方向の振り分け通路１２１、１２２に振り分けられる。一方、電荷が付与されていない液滴９は、３つの通路内のうち中心にある振り分け通路１２３に流れることになる。   Further, as shown in FIGS. 2 and 5, when a method of distributing charged droplets 9 is adopted, three or more passages for distributing the droplets 9 may be provided. FIG. 17 shows the vicinity of the sorting passage 12 when three sorting passages 12 to which the droplets 9 are sorted are provided. The distribution passage 12 shown in FIG. 17 has a third distribution passage 123 formed between distribution passages 121 and 122 similar to those in FIGS. In this case, the droplet 9 having a specific characteristic is given a positive polarity by the charging electrodes 31 and 32, the liquid droplet 9 having another characteristic is given a negative polarity, and other characteristics are given. It is possible to prevent electric charges from being applied to the droplets 9 that do not have or become target objects. According to such a form, in the first embodiment shown in FIG. 2, the positively or negatively charged droplet 9 gives a suction force or a repulsive force from at least one of the droplet selection electrodes 41 and 42. Are distributed to the distribution passages 121 and 122 in the opposite directions. On the other hand, the droplet 9 to which no electric charge is applied flows into the distribution passage 123 at the center of the three passages.

一方、図５に示す第２実施形態においては、正あるいは負に帯電された液滴９は、電界発生部８から電磁力を与えられ、それぞれ逆方向の振り分け通路１２１、１２２に振り分けられる。これにより、一度の検出で振り分けることができるサンプルの種類を２種類、あるいは３種類とすることができる。さらに、このような形態によれば、結果として帯電されていない液滴９の数が多くなり、単位時間あたりの液滴生成数が増加しても、振り分けエラーが生じる可能性を軽減することができる。   On the other hand, in the second embodiment shown in FIG. 5, the positively or negatively charged droplets 9 are given electromagnetic force from the electric field generating unit 8 and are distributed to the distribution passages 121 and 122 in the opposite directions, respectively. Thereby, the kind of sample which can be sorted by one detection can be made into two kinds or three kinds. Furthermore, according to such a form, even if the number of uncharged droplets 9 increases as a result, and the number of droplets generated per unit time increases, the possibility of occurrence of sorting errors can be reduced. it can.

なお、振り分け通路１２の通路数は、３つに限定されるものではない。振り分け通路１２の通路数は４つ以上とすることもできる。この場合、液滴９に付与する電荷量を帯電用電極３１、３２により調節することで、帯電された液滴９に作用する選別用電極４１、４２による吸引力・反発力や、磁界発生部８による電磁力を調節し、それぞれの振り分け通路に液滴９を振り分けるようにすることができる。   In addition, the number of passages of the distribution passage 12 is not limited to three. The number of passages of the distribution passage 12 may be four or more. In this case, by adjusting the amount of charge applied to the droplet 9 by the charging electrodes 31 and 32, the attractive force / repulsive force by the sorting electrodes 41 and 42 acting on the charged droplet 9 and the magnetic field generator The electromagnetic force by 8 can be adjusted, and the droplet 9 can be distributed to each distribution path.

（その他）
上記した図１に示す液滴生成通路５０を流れる母相液体５２が複数の微粒子を含む場合には、交差域５４の付近において液滴９を生成させるときに、液滴９に微粒子を封入することができるため、微粒子を含有する液滴９を生成することができる。微粒子としては、粉末微粒子、細胞類のいずれかである形態を例示することができる。粉末微粒子としては、樹脂系、金属系、セラミックス系等を例示できる。細胞類としては、細胞自体の他に、細胞構成物質、細胞関連物質、オルガネラも含み、血球細胞（白血球、赤血球、血小板等）、動物細胞（培養細胞、単離組織等）、植物細胞、微生物（細菌、原虫、菌類等）、海洋生物（プランクトン等）、***、酵母、ミトコンドリア、核、蛋白質、ＤＮＡやＲＮＡ等の核酸、抗体等が例示される。 (Other)
When the parent phase liquid 52 flowing through the droplet generation passage 50 shown in FIG. 1 includes a plurality of fine particles, the fine particles are enclosed in the droplet 9 when the droplet 9 is generated in the vicinity of the intersection region 54. Therefore, the droplet 9 containing fine particles can be generated. Examples of the fine particles include a form that is either powder fine particles or cells. Examples of the fine powder particles include resin-based, metal-based, and ceramic-based materials. In addition to the cells themselves, the cells include cell constituents, cell-related substances, and organelles. Blood cells (white blood cells, red blood cells, platelets, etc.), animal cells (cultured cells, isolated tissues, etc.), plant cells, microorganisms (Bacteria, protozoa, fungi, etc.), marine organisms (plankton, etc.), sperm, yeast, mitochondria, nucleus, protein, nucleic acids such as DNA and RNA, antibodies and the like.

従って、図１に示す液滴生成通路５０を流れる母相液体５２としては細胞懸濁液を例示することができる。細胞懸濁液は細胞を含有する液の意味であり、液体成分と、液体成分に含有された多数の細胞とを有する。この液体成分としては細胞緩衝液、生理食塩水、細
胞等張液、培養液等を例示できるが、詰まりにくいものが好ましい。一般的に、細胞は親水性をもつので、細胞懸濁液を構成する液体成分としては、親水性をもつものを採用することができる。 Therefore, a cell suspension can be exemplified as the mother phase liquid 52 flowing through the droplet generation passage 50 shown in FIG. The cell suspension means a liquid containing cells, and has a liquid component and a large number of cells contained in the liquid component. Examples of the liquid component include cell buffer solution, physiological saline, cell isotonic solution, culture solution and the like, but those which are not easily clogged are preferable. Generally, since cells have hydrophilicity, those having hydrophilicity can be adopted as the liquid component constituting the cell suspension.

前記した情報検知部７としては、主通路１０を流れる微粒子を含有する液滴９に電磁波を当て、微粒子を含有する液滴９に含まれている微粒子に関する情報を検知する形態を採用することができる。電磁波としては光を採用することができる。光としては、指向性に優れたレーザビームが好ましい。光の方向、波長、強度の一定性が高いためである。レーザビームとしては、アルゴンレーザ、ヘリウムネオンレーザ、ヘリウム・ネオンレーザ、ヘリウム・カドミウムレーザ、ガリウム・アルミニウムレーザ等を例示できる。微粒子に関する情報としては、電磁波を当てることにより検知できるどのような情報でも良い。例えば、電磁波を当ててその散乱光を受光するような場合には、微粒子の密度や寸法等の情報が得られる。電磁波を励起光として当ててそれらによる蛍光状態を見るような場合には、細胞等の微粒子の発現状況等の情報が得られ易い。従って、情報検知部７としては、好ましくは、主通路１０を流れる細胞含有液滴等の微粒子を含有する液滴９にレーザビーム等の電磁波を当て、細胞含有液滴等の微粒子を含有する液滴９に含まれている細胞等の微粒子からの蛍光等を検出し、細胞等の微粒子に関する情報を蛍光等に基づいて検知する形態を採用することができる。この場合、励起されると蛍光を発する物質を細胞等の微粒子に予め担持させておくことができる。図１では、液滴カウント部６は情報検知部７の上流に設けられているが、情報検知部７の下流に設けられていても良い。その他、本発明は上記した実施形態のみに限定されるものではなく、上記したスイッチとしては、機械的オンオフ方式のスイッチング素子、トランジスタ、オペアンプなどの半導体スイッチング素子を例示できる等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。   As the information detection unit 7 described above, a mode in which electromagnetic waves are applied to the droplet 9 containing the fine particles flowing through the main passage 10 to detect information on the fine particles contained in the droplet 9 containing the fine particles may be adopted. it can. Light can be used as the electromagnetic wave. As the light, a laser beam having excellent directivity is preferable. This is because the light direction, wavelength, and intensity are highly constant. Examples of the laser beam include an argon laser, a helium neon laser, a helium / neon laser, a helium / cadmium laser, and a gallium / aluminum laser. The information on the fine particles may be any information that can be detected by applying electromagnetic waves. For example, when the scattered light is received by applying an electromagnetic wave, information such as the density and size of the fine particles can be obtained. When an electromagnetic wave is applied as excitation light and the fluorescence state thereof is observed, information such as the expression state of microparticles such as cells is easily obtained. Accordingly, the information detection unit 7 is preferably a liquid containing fine particles such as cell-containing droplets by applying an electromagnetic wave such as a laser beam to the droplets 9 containing fine particles such as cell-containing droplets flowing through the main passage 10. It is possible to adopt a form in which fluorescence or the like from fine particles such as cells contained in the droplet 9 is detected and information related to fine particles such as cells is detected based on the fluorescence or the like. In this case, a substance that emits fluorescence when excited can be previously supported on fine particles such as cells. In FIG. 1, the droplet count unit 6 is provided upstream of the information detection unit 7, but may be provided downstream of the information detection unit 7. In addition, the present invention is not limited only to the above-described embodiment, and the above-described switch includes a mechanical on / off switching device, a semiconductor switching device such as a transistor and an operational amplifier, and the like without departing from the gist thereof. Can be implemented with appropriate modifications.

本発明は液滴等の目標物を振り分けるマイクロ流体制御システムに利用することができる。   The present invention can be used in a microfluidic control system that distributes a target such as a droplet.

第１実施形態のマイクロ流体制御システムを模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the microfluidic control system of 1st Embodiment. 第１実施形態のマイクロ流体制御システムの要部を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the principal part of the microfluidic control system of 1st Embodiment. 第１実施形態の帯電部の付近の断面図であり、図２のIII-III線に沿った矢視図である。It is sectional drawing of the vicinity of the charging part of 1st Embodiment, and is an arrow line view along the III-III line | wire of FIG. 第１実施形態の帯電部のソータ部の付近の断面図であり、図２のVI-VI線に沿った矢視図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the vicinity of the sorter portion of the charging portion according to the first embodiment, and is a view taken along the line VI-VI in FIG. 2. 第２実施形態のマイクロ流体制御システムの要部を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the principal part of the microfluidic control system of 2nd Embodiment. 第２実施形態の帯電部の付近の断面図である。It is sectional drawing of the vicinity of the charging part of 2nd Embodiment. 第３実施形態のマイクロ流体制御システムの要部を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the principal part of the microfluidic control system of 3rd Embodiment. 第３実施形態のソータ部の付近の断面図である。It is sectional drawing of the vicinity of the sorter part of 3rd Embodiment. 液滴生成手段において液滴を生成する過程の説明図である。It is explanatory drawing of the process which produces | generates a droplet in a droplet production | generation means. 液滴生成手段において液滴を生成する過程の説明図である。It is explanatory drawing of the process which produces | generates a droplet in a droplet production | generation means. 液滴生成手段において液滴を生成する過程の説明図である。It is explanatory drawing of the process which produces | generates a droplet in a droplet production | generation means. 図９のＡ−Ａ線に沿った矢視図である。It is an arrow line view along the AA line of FIG. 液滴カウント部の斜視図である。It is a perspective view of a droplet count part. 他の例に係る液滴カウント部の斜視図である。It is a perspective view of the droplet count part which concerns on another example. 第４実施形態のマイクロ流体制御システムの要部を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the principal part of the microfluidic control system of 4th Embodiment. 図１５のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the DD line of FIG. 他の実施形態に係る振り分け通路付近の構成図である。It is a block diagram of the distribution path vicinity which concerns on other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

図中、１は流体通路、１０は主通路、１２は振り分け通路、１４は主液体、２は液滴選別手段（目標物選別手段）、３は帯電部、３１,３２は帯電用電極、４はソータ部、４１,４２は選別用電極、５は液滴生成手段（目標物生成手段）、５０は液滴生成通路、５２は母相液体、５４は交差域、６は液滴カウント部（目標物カウント部）、７は情報検知部、８は磁界発生部を示す。   In the figure, 1 is a fluid passage, 10 is a main passage, 12 is a sorting passage, 14 is a main liquid, 2 is a droplet sorting means (target sorting means), 3 is a charging unit, 31 and 32 are charging electrodes, Is a sorting unit, 41 and 42 are sorting electrodes, 5 is a droplet generating means (target generating means), 50 is a droplet generating passage, 52 is a parent phase liquid, 54 is a crossing zone, and 6 is a droplet counting unit ( (Target counting unit), 7 is an information detecting unit, and 8 is a magnetic field generating unit.

Claims (11)

微小な目標物が分散した主液体を流す主通路と前記主通路の下流で目標物を振り分ける振り分け通路とをもつ流体通路と、前記流体通路を流れる目標物を選別して前記振り分け通路に供給する目標物選別手段とを具備するマイクロ流体制御システムにおいて、
前記目標物選別手段は、
前記流体通路の主通路を流れる目標物の極性に対して異なるまたは同一の極性の電圧が印加され、目標物を吸引または反発させて移動させ目標物を選別する電極を具備することを特徴とするマイクロ流体制御システム。 A fluid passage having a main passage for flowing a main liquid in which minute targets are dispersed and a distribution passage for distributing the target downstream of the main passage, and a target flowing through the fluid passage are selected and supplied to the distribution passage. In a microfluidic control system comprising a target selection means,
The target selecting means includes
A voltage having different or the same polarity as the polarity of the target flowing through the main passage of the fluid passage is applied, and the target is attracted or repelled to move and select the target. Micro fluid control system. 請求項１において、前記目標物選別手段は、前記電極の上流において前記流体通路の主通路を流れる目標物を帯電させる帯電部を有し、
前記帯電部は、前記流体通路の主通路を流れる目標物の電荷を静電誘導させる第１帯電用電極と、前記流体通路の主通路を流れると共に電荷が静電誘導された目標物に接触し接触に伴い目標物が有する前記第１帯電用電極と同極性の電荷を逃がす第２帯電用電極とを有することを特徴とするマイクロ流体制御システム。 In Claim 1, the said target selection means has a charging part which charges the target which flows through the main passage of the above-mentioned fluid passage in the upper stream of the above-mentioned electrode,
The charging unit is in contact with a first charging electrode that electrostatically induces a charge of a target flowing through the main passage of the fluid passage, and a target that is electrostatically induced while flowing through the main passage of the fluid passage. A microfluidic control system comprising: a first charging electrode included in a target object upon contact; and a second charging electrode that releases charges having the same polarity. 請求項２において、目標物が流れる方向において、前記第２帯電用電極の長さは前記第１帯電用電極の長さよりも短く設定されていることを特徴とするマイクロ流体制御システム。   3. The microfluidic control system according to claim 2, wherein a length of the second charging electrode is set shorter than a length of the first charging electrode in a direction in which the target flows. 微小な目標物が分散した主液体を流す主通路と前記主通路の下流で目標物を振り分ける振り分け通路とをもつ流体通路と、前記流体通路を流れる目標物を選別して振り分け通路に供給する目標物選別手段とを具備するマイクロ流体制御システムにおいて、
前記目標物選別手段は、
前記流体通路の主通路を流れる目標物に電磁力を作用させて目標物を移動させて目標物を選別して前記振り分け通路に供給する磁界発生部を具備することを特徴とするマイクロ流体制御システム。 A fluid passage having a main passage for flowing a main liquid in which minute targets are dispersed and a distribution passage for distributing the target downstream of the main passage, and a target for selecting the target flowing in the fluid passage and supplying the selected passage to the distribution passage In a microfluidic control system comprising an object sorting means,
The target selecting means includes
A microfluidic control system comprising a magnetic field generation unit that applies an electromagnetic force to a target flowing through the main passage of the fluid passage to move the target to select the target and supply the target to the sorting passage. . 請求項４において、前記目標物選別手段は、前記磁界発生部の上流において前記流体通路を流れる目標物を帯電させる帯電部を有することを特徴とするマイクロ流体制御システム。   5. The microfluidic control system according to claim 4, wherein the target selection means includes a charging unit that charges a target flowing in the fluid passage upstream of the magnetic field generation unit. 微小な目標物が分散した主液体を流す主通路と主通路の下流で目標物を振り分ける振り分け通路とをもつ流体通路と、前記流体通路を流れる目標物を選別して振り分け通路に供給する目標物選別手段とを具備するマイクロ流体制御システムにおいて、
前記目標物選別手段は、
目標物の誘電率が主液体の誘電率よりも高いとき、電圧の印加に伴い、前記流体通路の主通路を流れる目標物を引き込む電極を具備することを特徴とするマイクロ流体制御システム。 A fluid passage having a main passage for flowing a main liquid in which a minute target is dispersed and a distribution passage for distributing the target downstream of the main passage, and a target for selecting the target flowing in the fluid passage and supplying the target to the distribution passage A microfluidic control system comprising a sorting means;
The target selecting means includes
A microfluidic control system comprising an electrode that draws in a target flowing through the main passage of the fluid passage when a voltage is applied when the dielectric constant of the target is higher than the dielectric constant of the main liquid. 請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項において、前記目標物を生成させる目標物生成手段が前記流体通路において前記目標物選別手段の上流側に設けられていることを特徴とするマイクロ流体制御システム。   The micro object according to claim 1, wherein a target generating unit that generates the target is provided on the upstream side of the target selecting unit in the fluid passage. Fluid control system. 請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項において、液滴状の前記目標物を生成させる目標物生成手段が前記目標物選別手段の上流側に設けられていることを特徴とするマイクロ流体制御システム。   7. The micro of claim 1, wherein target generating means for generating the droplet target is provided on the upstream side of the target selecting means. Fluid control system. 請求項８において、前記目標物生成手段は、前記流体通路の前記主通路に交差域を介し
て交差すると共に前記目標物の母相となる液体を流す液滴生成通路を有しており、
前記流体通路の前記主通路を流れる主液体によって前記液滴生成通路の液体の流れを前記交差域において分断させ、液滴状の複数の前記目標物を生成させることを特徴とするマイクロ流体制御システム。 In Claim 8, the target generation means has a droplet generation passage that intersects the main passage of the fluid passage through a crossing zone and flows a liquid that is a mother phase of the target,
A microfluidic control system that generates a plurality of droplet-like targets by dividing a liquid flow in the droplet generation passage by the main liquid flowing in the main passage of the fluid passage in the intersection region. . 請求項８において、前記液滴状の目標物を生成させた後に、前記帯電部は前記目標物を帯電させることを特徴とするマイクロ流体制御システム。   9. The microfluidic control system according to claim 8, wherein after the droplet-shaped target is generated, the charging unit charges the target. 請求項８において、前記液滴状の目標物を生成させるとき、前記帯電部は前記目標物を帯電させることを特徴とするマイクロ流体制御システム。   9. The microfluidic control system according to claim 8, wherein when the droplet target is generated, the charging unit charges the target.
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