JP6615499B2 - Separation and capture device for cells or liposome particles - Google Patents
Separation and capture device for cells or liposome particles Download PDFInfo
- Publication number
- JP6615499B2 JP6615499B2 JP2015114720A JP2015114720A JP6615499B2 JP 6615499 B2 JP6615499 B2 JP 6615499B2 JP 2015114720 A JP2015114720 A JP 2015114720A JP 2015114720 A JP2015114720 A JP 2015114720A JP 6615499 B2 JP6615499 B2 JP 6615499B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- trap
- particles
- particle
- dummy
- particle size
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 243
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims description 78
- 239000002502 liposome Substances 0.000 title claims description 42
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 54
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 49
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 17
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 8
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 8
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 6
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 5
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 5
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 5
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 3
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 3
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003921 particle size analysis Methods 0.000 description 3
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000232 Lipid Bilayer Substances 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- PAZGBAOHGQRCBP-HGWHEPCSSA-N 1-hexadecanoyl-2-[(9Z)-octadec-9-enoyl]-sn-glycero-3-phospho-(1'-sn-glycerol) Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP(O)(=O)OC[C@@H](O)CO)OC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC PAZGBAOHGQRCBP-HGWHEPCSSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 description 1
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- WTJKGGKOPKCXLL-RRHRGVEJSA-N phosphatidylcholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)OC(=O)CCCCCCCC=CCCCCCCCC WTJKGGKOPKCXLL-RRHRGVEJSA-N 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
本発明は、曲げ弾性係数が小さい粒子の分離捕捉装置に関する。 The present invention relates to a particle separation and capture device having a small bending elastic modulus.
従来より、細胞あるいはリポソーム等の曲げ弾性係数が小さい粒子を使用した研究が行われている。このような研究を行う上で、上記粒子を粒径により選別したり、粒子を捕捉して平面的に並べてアレイ化することが必要となる場合がある。 Conventionally, research using particles having a small bending elastic modulus such as cells or liposomes has been conducted. In conducting such research, it may be necessary to sort the particles according to particle size, or to capture the particles and arrange them in a plane to form an array.
このような目的で、例えば下記非特許文献1、2には、DLD(Deterministic lateral displacement 決定論的横置換法)によるPSビーズのサイズ分離方法が開示されている。また、下記非特許文献3、4には、マイクロ流体デバイスによる細胞やリポソームの並列空間配置方法が開示されている。
For this purpose, for example,
しかし、上記従来の技術においては、細胞、リポソーム等の曲げ弾性係数が小さい粒子を粒径あるいは曲げ弾性係数により選別し、且つ平面的に並べることを連続して行うことができなかった。 However, in the above-described conventional technology, it has not been possible to continuously select particles such as cells and liposomes having a small bending elastic modulus based on the particle diameter or the bending elastic modulus and arrange them in a plane.
本発明の目的は、曲げ弾性係数が小さい粒子を粒径または曲げ弾性係数により選別し、且つ平面的に並べてアレイ化することを容易に行える曲げ弾性係数が小さい粒子の分離捕捉装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a separation and capture device for particles having a small bending elastic modulus, which can easily sort particles having a small bending elastic modulus according to particle size or bending elastic modulus and arrange them in a plane. It is in.
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態は、曲げ弾性係数が小さい粒子の分離捕捉装置であって、流体中に分散されて流れる曲げ弾性係数が小さい粒子のうち、特定の粒径または特定の曲げ弾性係数が分布の中心である粒子を捕捉し、平面的に配列する粒子捕捉部を備え、前記粒子捕捉部は、前記粒子を捕捉するトラップと、前記流体の、前記粒子捕捉部より上流側の流れの状態を層流に維持する流れ状態調整部と、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention is a particle separation / capture device having a small bending elastic modulus, and is a specific particle size among particles having a small bending elastic modulus flowing dispersedly in a fluid. Alternatively, the particle capturing unit includes a particle capturing unit that captures particles having a specific bending elastic modulus at the center of distribution and arranges the particles in a plane, and the particle capturing unit includes the trap for capturing the particles and the particle capturing unit for the fluid. And a flow state adjusting unit that maintains a laminar flow state on the upstream side.
また、本発明の他の実施形態は、曲げ弾性係数が小さい粒子の分離捕捉装置であって、流体中に分散されて流れる曲げ弾性係数が小さい粒子の軌道を、前記粒子の粒径または曲げ弾性係数に応じて異ならせ、粒径毎または曲げ弾性係数毎に分離する粒子分離部と、前記粒子分離部により分離された粒子のうち、特定の粒径または特定の曲げ弾性係数が分布の中心である粒子を捕捉し、平面的に配列する粒子捕捉部と、を備え、前記粒子捕捉部は、前記粒子を捕捉するトラップと、前記流体の、前記粒子分離部における流れの状態を層流に維持する流れ状態調整部と、を含むことを特徴とする。 Further, another embodiment of the present invention is a device for separating and capturing particles having a small bending elastic modulus, wherein the particle trajectory of the particles having a small bending elastic coefficient dispersed and flowing in a fluid is changed to the particle size or bending elasticity of the particles. The particle separation part that is separated according to the coefficient and separated for each particle diameter or each bending elastic modulus, and among the particles separated by the particle separation part, a specific particle diameter or a specific bending elastic coefficient is at the center of the distribution. A particle trap that traps certain particles and arranges the particles in a plane, and the particle trap maintains the laminar flow of the trap for trapping the particles and the fluid in the particle separator. And a flow state adjusting unit.
上記粒子分離部は、断面が矩形のトンネル状の流路に形成され、前記流体の流れ方向に直交し、前記トンネル状の流路の互いに対向する面の一方と他方との間を接続する柱状の障害物が、前記流体の流れ方向に対して一定の角度となるように配列されているのが好適である。 The particle separation portion is formed in a tunnel-shaped flow path having a rectangular cross section, and is perpendicular to the fluid flow direction, and connects a columnar shape between one and the other surfaces of the tunnel-shaped flow path. It is preferable that the obstacles are arranged at a constant angle with respect to the fluid flow direction.
また、上記粒子捕捉部は、断面が矩形のトンネル形状の流路に形成され、前記トラップは、前記トンネルの形状の流路の互いに対向する面の一方と他方との間を接続するとともに、前記流体の流れ方向の上流側に粒子を受け入れる開口を有し、下流側に流体の流れを確保する排液口を有するのが好適である。 The particle trapping portion is formed in a tunnel-shaped channel having a rectangular cross section, and the trap connects between one and the other of the mutually facing surfaces of the tunnel-shaped channel, and It is preferable to have an opening for receiving particles on the upstream side in the fluid flow direction and a drainage port for securing the fluid flow on the downstream side.
また、上記トラップは、前記開口に対して前記流体の流れ方向の上流側で、前記開口を形成する壁状突起部を延長する位置に配置され、且つ前記壁状突起部との間に排水路を形成する一対の門柱構造を備えるのが好適である。 The trap is disposed upstream of the opening in the fluid flow direction, at a position extending a wall-like protrusion that forms the opening, and between the wall-like protrusion and a drainage channel. It is preferable to provide a pair of gate pillar structures that form
また、上記流れ状態調整部には、前記流体の流れ方向の上流側に粒子を受け入れる開口を有するダミートラップが形成されているのが好適である。その場合、上流側に粒子を受け入れる開口とともに下流側に流体の流れを確保する排液口を持つダミートラップがより好ましい。 Moreover, it is preferable that the flow state adjusting unit is formed with a dummy trap having an opening for receiving particles on the upstream side in the fluid flow direction. In that case, a dummy trap having an opening for receiving particles on the upstream side and a drainage port for securing a fluid flow on the downstream side is more preferable.
また、上記ダミートラップには排液口が形成され、前記排液口は、前記トラップの排液口より大きな間隙に形成されているのが好適である。 Further, it is preferable that a drainage port is formed in the dummy trap, and the drainage port is formed in a gap larger than the drainage port of the trap.
本発明によれば、曲げ弾性係数が小さい粒子を粒径により選別し、且つ平面的に並べてアレイ化することを容易に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to easily select particles having a small bending elastic modulus based on the particle diameter, and arrange them in a plane to form an array.
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態という)を、図面に従って説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
図1(a)、(b)には、実施形態にかかる曲げ弾性係数が小さい粒子の分離捕捉装置の構成例が示される。図1(a)が平面図であり、図1(b)が図1(a)のb−b断面図である。 FIGS. 1A and 1B show a configuration example of a particle separation and capture device having a small bending elastic modulus according to the embodiment. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line bb in FIG.
図1(a)において、上記分離捕捉装置は、粒子分離部10と粒子捕捉部12とを備えている。粒子分離部10は、流体中に分散されて流れる曲げ弾性係数が小さい粒子(粒径は一定ではなく、種々の粒径が含まれている)の流れ方向(軌道)を上記粒子の粒径に応じて異ならせ、粒径毎に分離する。この粒子分離部10は、断面が矩形のトンネル状に形成された流路に、上記流体の流れ方向に直交し、トンネルの互いに対向する面の一方と他方(底面と天井面)との間を接続する柱状の障害物(以後、マイクロピラーと言うことがある。)が、上記流体の流れ方向に対して一定の角度となるように形成されており、DLDが形成されている。粒子分離部10のトンネル内を流れる流体は層流状態となるように設計され、この流体に上記粒子が流されて移動する。
In FIG. 1 (a), the separation / capture device includes a
図1(b)において、粒子分離部10の流路14は、断面が矩形のトンネル状となっており、マイクロピラー16はトンネル状の流路14の互いに対向する底面Uと天井面Cとの間を接続する柱状の障害物として形成されている。なお、図1(b)では、マイクロピラー16が3本記載されているが、これは断面図に現れるマイクロピラー16の概要を模式的に表現したものであり、マイクロピラー16の正確な配列を表現したものではない。
In FIG. 1B, the
上記マイクロピラー16は、上記流体の流れ方向に対して一定の角度となるように配列されている。なお、図1(a)の例における粒子分離部10では、マイクロピラー16の配列の上記角度が異なる2つの分離領域10a、10bを含んでいる。この分離領域10a、10bについては後述するが、分離領域の数は2つに限定されず、分離する粒子の性状、粒径等に応じて、任意の数の分離領域を設けることができる。
The
また、図1(a)には、実施形態にかかる曲げ弾性係数が小さい粒子の分離捕捉装置への当該粒子及びこれを流すための流体の供給方法の例も示される。図1(a)において、適宜な流体に分散させた上記粒子は、流路Iにより粒子分離部10における上流側分離領域10aの流路中央から導入され、その両側から2つの流路II及びIIIを用いて粒子を分散させた流体と同じ流体が分離領域10aに導入される。その後、流体は、下流側の分離領域10b、さらに下流側に配置された粒子捕捉部12、粒子捕捉部12の下流側に配置された図示しない排水口の順序で流れる。上記粒子が分散された流体は、その両側に供給される流体により挟まれて分離領域10aに導入されるので、上記粒子を層流に乗せて粒子分離部10の流路内(分離領域10a、10b内)を移動させることが可能となる。
FIG. 1A also shows an example of a method for supplying the particles to the separation and capture device for particles having a small bending elastic modulus and a fluid for flowing the particles according to the embodiment. In FIG. 1A, the particles dispersed in an appropriate fluid are introduced from the flow path center of the
なお、上記流体としては、蒸留水、超純水、脱イオン水、糖もしくは無機塩類を含む水溶液および緩衝液が好適である。また、上記粒子が細胞である場合には、細胞培養液や塩濃度の高い緩衝液が好適である。 As the fluid, distilled water, ultrapure water, deionized water, an aqueous solution containing sugar or inorganic salts, and a buffer solution are suitable. When the particles are cells, a cell culture solution or a buffer solution having a high salt concentration is preferable.
図2には、マイクロピラー16の配列方法の例が示される。図2において、マイクロピラー16は円柱形状であり、丸印(○)で示されている。また、流体の流れ方向が矢印Fで示されており、マイクロピラー16の中心を結ぶ線分に平行な線分がLcで示されている。なお、マイクロピラー16の形状としては、円柱形状に限定されず、例えば三角柱形状とすることもできる。
FIG. 2 shows an example of a method for arranging the
図2に示されるように、マイクロピラー16は、流体の流れ方向Fに対して、中心を結ぶ線分Lcが一定の角度θをなすように配列されている。上記角度θはマイクロピラー16のシフト率εによって決定される。ここで、シフト率εは、流体の流れ方向F(線分Lcに平行な方向)で隣接するマイクロピラー間の、流れ方向Fに直交する方向におけるマイクロピラーの中心間距離に対する中心のずれの割合である。すなわち、図2に示されるように、マイクロピラーの中心間距離(流体の流れ方向F及びこれに直交する方向での中心間距離)をλとすると、ε×λが、上記隣接するマイクロピラー間の、流れ方向Fに直交する方向における中心間のずれの長さとなる。また、図2において、gはマイクロピラーの壁間距離(表面の間の最短距離、すなわち流体の流れ方向Fに直交する方向での中心を結ぶ線分上における表面の間の距離)である。上記非特許文献2によれば、曲げ弾性係数が小さい粒子がマイクロピラーにより流れを邪魔されながらも流れ方向Fに沿って移動する粒径と、マイクロピラーに流れを邪魔されつつ、流れ方向Fに直交する方向の角度成分を持って移動する粒径との境界粒径が上記壁間距離g及びシフト率εの値によって決定される。
As shown in FIG. 2, the
また、曲げ弾性係数が小さい粒子を粒子分離部10(DLD)に流すと、その粒径だけでなく、粒径が同じでも「曲げ弾性係数」により上記流れ方向(軌道)を異ならせることができる。このため、曲げ弾性係数による粒子の分離、選別も可能である。この場合、粒子の粒径が均一でない場合には、粒径と曲げ弾性係数の両者の相違に対して同時にDLDの原理が働くので、およそ一定の粒径で一定の曲げ弾性係数を有する粒子を選別することができる。なお、予め篩の原理等を使用してほぼ一定の粒径の粒子を選別しておき、これを粒子分離部10に流せば、曲げ弾性係数の相違のみで粒子を選別することができる。
Further, when particles having a small bending elastic modulus are caused to flow through the particle separation unit 10 (DLD), the flow direction (orbit) can be varied depending on the “bending elastic modulus” not only in the particle diameter but also in the same particle diameter. . For this reason, the separation and selection of particles based on the bending elastic modulus are possible. In this case, if the particle size is not uniform, the DLD principle works simultaneously on the difference between the particle size and the flexural modulus. Can be sorted. If particles having a substantially constant particle diameter are selected in advance using the principle of sieving and then flowed to the
上述したように、粒子分離部10には2つの分離領域10a、10bが形成されているが、これらの分離領域10a、10bでは、分離領域10aにおけるシフト率εが分離領域10bにおけるシフト率εより小さく設定されている。図1(a)に示された分離領域10a、10bでは、上記壁間距離gを一定とし、シフト率εの値を分離領域10aと10bとで変更して分離される粒子の粒径あるいは曲げ弾性係数を制御している。
As described above, the
なお、以上に述べた粒子分離部10の分離領域10a、10bは、DLDにより構成されているが、これには限定されず、例えばピンチフロータイプの粒子分離装置を使用することもできる。
The
また、上記粒子捕捉部12は、上記粒子分離部10により分離された粒子のうち、特定の粒径(以後、標的粒径という)が粒径分布の中心である粒子を捕捉し、平面的に配列する。なお、上述したように、曲げ弾性係数で分離された粒子のうち、特定の曲げ弾性係数が分布の中心である粒子を捕捉し、平面的に配列することもできる。
The
粒子捕捉部12は、上記粒子を捕捉するトラップと、流体の、上記粒子分離部10における流れの状態を層流に維持する流れ状態調整部と、を含む。図1(a)の例では、粒子捕捉部12に、標的粒径の粒子を捕捉するためのトラップAと、流れ状態調整部を構成するダミートラップA’、B、B’、B”が配置されている。トラップAとダミートラップA’、及びダミートラップB、B’、B”はそれぞれ同様の幾何構造とした。なお、これらを相似の幾何構造としてもよい。
The
図3(a)、(b)には、トラップA、ダミートラップA’、B、B’、B”の幾何構造の例の平面図が示される。図3(a)がトラップA及びダミートラップA’の例であり、図3(b)がダミートラップB、B’、B”の例である。なお、図3(a)、(b)には、トラップA及びダミートラップA’、B、B’、B”の配列の一部が示されている。また、図の左側から流体が流れてくるものとする。 3A and 3B are plan views showing examples of the geometric structure of the trap A and the dummy traps A ′, B, B ′, and B ″. FIG. 3A shows the trap A and the dummy trap. This is an example of A ′, and FIG. 3B is an example of dummy traps B, B ′, B ″. 3A and 3B show a part of the arrangement of the trap A and the dummy traps A ′, B, B ′, B ″. Further, the fluid flows from the left side of the figure. Shall be included.
図3(a)において、トラップAは、上記流体の流れ方向の上流側に粒子を受け入れる開口18を有し、下流側(底部側)に流体の流れを確保する排液口20を有する。上記開口18は、上記流体の流れ方向の上流側に突出する2つの壁状突起部Pの間の領域として形成される。ここで、排液口20の間隙Gは捕捉された曲げ弾性係数が小さい粒子が変形を伴いながらすり抜けてしまわないように、マイクロファブリケーション上可能な限り小さくする必要がある。そこで、捕捉する粒子の標的粒径xに対してG=x/5〜x/4とするのが好適である。次に、粒径の大きな粒子によるトラップAの詰まりを防止しつつ、かつ前段(上流側)のトラップAを迂回した粒子の重心が後段(下流側)のトラップAに流れ込む層流に乗る確率を高くする必要がある。このため、トラップAの配置間隔Lは狭すぎても広すぎても不都合であるので、L=x+1〜x+3とするのが好適である。ここで、配置間隔とは、流体の流れ方向及び流れ方向に直交する方向におけるトラップAの壁間距離である。また、トラップAの上流側に形成された開口18の幅、及び開口18の両側の壁状突起部Pの幅は、いずれも上記Lと同じにするのが好適である。図3の例では、壁状突起部Pの流体の流れ方向における長さが3L/2とされているが、これに限定されるものではなく、上記前段のトラップAを迂回した粒子の重心が後段のトラップAに流れ込む層流に乗る確率を高くできればよい。また、ダミートラップA’もトラップAと同じ形状とする。
In FIG. 3A, the trap A has an
図3(a)に示されるように、トラップAは平面的に配列されているので、トラップAに、細胞やリポソーム等の曲げ弾性係数が小さい粒子を捕捉すれば、同時に平面的な配列もできるので、上記粒子に対する各種試験、研究に大きく役立てることができる。 As shown in FIG. 3 (a), since traps A are arranged in a plane, if traps A capture particles such as cells and liposomes having a small bending elastic modulus, they can be arranged in a plane at the same time. Therefore, it can be greatly useful for various tests and research on the particles.
図3(b)において、ダミートラップB、B’、B”はトラップAと類似の形状に形成されている。これらの形状は、特にトラップB’においては、後述するように、標的粒径以上の大きな粒径の粒子が通過するため、配置間隔D’はトラップAのLより大きく設計するのが好適である。また、開口18の幅L’及び排液口20の間隙G’は、粒子分離部10における流れの状態を層流に維持するという流れ状態調整部の目的に応じて適宜決定する。その際、排液口20の間隙G’は、トラップ領域での層流が変化しないようにトラップAの排液口20の間隙Gに対し2倍から4倍にするのが好適である。なお、上述したように、トラップB’には標的粒径以上の大きな粒径の粒子が流れ込む可能性があるので、排液口20の間隙G’を決定する際にはこの点も考慮する。なお、粒子分離部10における流れの状態を層流に維持することができれば、ダミートラップB、B’、B”には排液口20を設けなくてもよい。
In FIG. 3B, the dummy traps B, B ′, B ″ are formed in a shape similar to that of the trap A. In particular, in the trap B ′, these shapes are larger than the target particle size. It is preferable that the arrangement interval D ′ is designed to be larger than L of the trap A. Further, the width L ′ of the
トラップA、ダミートラップA’、B、B’、B”も、図1(b)に示す断面が矩形のトンネル形状の流路内に形成され、マイクロピラー16と同様に、流路14の互いに対向する底面Uと天井面Cとの間を接続する高さとなっている。 The trap A and the dummy traps A ′, B, B ′, B ″ are also formed in a tunnel-shaped channel having a rectangular cross section shown in FIG. It is the height which connects between the bottom face U and the ceiling surface C which oppose.
以上の構成であるダミートラップA’、B、B’、B”がトラップAとともに粒子捕捉部12に形成されることにより、粒子分離部10及び粒子捕捉部12の流路全体で流体抵抗のバランスをとり、流路の中央軸に対して対称な流れ場を構成することができる。この結果、流路全体を通して流体が層流状態で流れ、粒径毎あるいは曲げ弾性係数毎に正確に粒子分離することができる。また、仮にダミートラップA’、B、B’、B”のいずれかがまたは全部がないとすると、トラップAに流入するべき標的粒径の粒子は、流体抵抗のより低いダミートラップがない領域を通って迂回する確率が高くなり、トラップAに捕捉されなくなるという不都合が生じる。
The dummy traps A ′, B, B ′, B ″ having the above-described configuration are formed in the
図1(a)には、分離領域10a、10bを進行する粒子の軌道も示される。図1(a)において、分離領域10a、10bにおける上記壁間距離g及びシフト率εの値によって決定される標的粒径の粒子は、それより小さい粒径の粒子や大きい粒径の粒子から分離されて粒子捕捉部12に導かれる。図1(a)では、標的粒径の粒子の軌道がLtで、標的粒径より小さい粒径の粒子の軌道がLsで、標的粒径より大きい粒径の粒子の軌道がLbでそれぞれ示されている。
FIG. 1 (a) also shows the trajectories of particles traveling in the
DLDにおいては、標的粒径より小さい粒径の粒子あるいは曲げ弾性係数が小さい粒子は、流路への導入方向と平行に移動し、標的粒径より大きい粒径の粒子あるいは曲げ弾性係数が大きい粒子はマイクロピラーの配置に沿って、流れ方向Fに直交する方向の角度成分を持って移動する。図1(a)の例では、上述したように、シフト率εの異なるマイクロピラーが形成された分離領域10a、10bを隣接させて配置することにより、標的粒径を持つ粒子あるいは目標とする曲げ弾性係数を有する粒子のみを軌道Ltに沿って移動させてトラップAに導くように設計されている。これにより、標的粒径の粒子あるいは目標とする曲げ弾性係数を有する粒子のみを精度よく分離することができる。なお、標的粒径より小さい粒径の粒子あるいは目標とする曲げ弾性係数より小さい曲げ弾性係数を有する粒子は軌道Lsに沿ってダミートラップB方向に流れ、標的粒径より大きい粒径の粒子あるいは目標とする曲げ弾性係数より大きい曲げ弾性係数を有する粒子は軌道Lbに沿ってダミートラップB’の方向に流れる。
In DLD, particles having a particle size smaller than the target particle size or particles having a small bending elastic modulus move parallel to the direction of introduction into the flow path, and particles having a particle size larger than the target particle size or a particle having a large bending elastic modulus. Moves along the arrangement of the micro pillars with an angular component in a direction perpendicular to the flow direction F. In the example of FIG. 1A, as described above, the
なお、標的粒径の粒子のみを精度よく分離するためには、図1(a)に示される、トラップAとダミートラップBとの中心間距離m及びトラップAとダミートラップB’との中心間距離nをなるべく大きくする必要がある。なぜなら、流体に分散された粒子の粒径は連続的に分布しており、かつ粒子の膜の曲げ弾性係数が小さく柔らかいことの影響もあり、DLDにおいて軌道が大きく分散し得るからである。ただし、m及びnの値を大きくしすぎると、分離捕捉装置が大きくなりすぎて作製が困難になる。このため、粒子の分離精度と分離捕捉装置の大きさとを勘案して、適宜m及びnの値を決定する。 In order to accurately separate only particles having a target particle size, the center distance m between the trap A and the dummy trap B and the center between the trap A and the dummy trap B ′ shown in FIG. It is necessary to increase the distance n as much as possible. This is because the particle size of the particles dispersed in the fluid is continuously distributed, and the bending elastic modulus of the particle film is small and soft, and the trajectory can be greatly dispersed in the DLD. However, if the values of m and n are too large, the separation / capture device becomes too large, making it difficult to manufacture. For this reason, the values of m and n are appropriately determined in consideration of the separation accuracy of the particles and the size of the separation capturing device.
図4には、トラップAの変形例の平面図が示される。図4において、トラップAは、上記開口18に対して上記流体の流れ方向の上流側で、上記開口18を形成する壁状突起部Pを延長する位置に配置され、且つ上記壁状突起部Pとの間に排水路22を形成する一対の門柱構造P’を備えている。この門柱構造P’の存在により、粒子が収容される空間が、上記流体の流れ方向の上流側に延長されるので、流体の流れ方向に複数の粒子を捕捉して収容することができる。
FIG. 4 shows a plan view of a modified example of the trap A. In FIG. 4, the trap A is arranged at a position extending the wall-shaped protrusion P forming the
なお、ダミートラップA’、B、B’、B”は粒子を捕捉するためのものではないが、粒子分離部10及び粒子捕捉部12の流路全体で流体抵抗のバランスをとって流れの状態を調整するものであるので、トラップAと同じ形状とすることが好ましい。このため、ダミートラップA’、B、B’、B”にも上記門柱構造P’を形成してもよい。
The dummy traps A ′, B, B ′, B ″ are not for capturing particles, but the flow state is balanced by the fluid resistance in the entire flow path of the
上記実施形態にかかる曲げ弾性係数が小さい粒子の分離捕捉装置は、従来公知のフォトリソグラフィー技術を利用して作製することができる。材料としては、マイクロピラー、トラップ、ダミートラップにポリジメチルシロキサン、ガラス、アクリル、ポリカーボネート等を使用することができる。また、反応性イオンエッチングによりシリコンウエハーを直接エッチングし、マイクロピラー、トラップ、ダミートラップ等の凹凸のパターンを形成したのちにガラスと接合することにより分離捕捉装置を形成してもよい。 The particle separation / capturing device having a small bending elastic modulus according to the above-described embodiment can be manufactured using a conventionally known photolithography technique. As the material, polydimethylsiloxane, glass, acrylic, polycarbonate, or the like can be used for the micro pillar, trap, and dummy trap. Alternatively, the silicon wafer may be directly etched by reactive ion etching to form an uneven pattern such as a micro pillar, trap, dummy trap, etc., and then bonded to glass to form a separation / capture device.
また、以上に述べた実施形態においては、曲げ弾性係数(膜の曲げに必要なエネルギー)が小さい粒子として、変形しやすい粒子である細胞、リポソーム等が例示されるが、これらには限定されない。ここで、曲げ弾性係数が小さい粒子の曲げ弾性係数を例示すると、リポソームが8×10−14μJ、ただし、柔らかいリポソームでは3.4〜4.2×10−14μJ、赤血球が0.25〜2.05×10−13μJ、バクテリア(細胞性粘菌)0.940〜2.188×10−12μJである。従って、実施形態にかかる曲げ弾性係数が小さい粒子の分離捕捉装置は、上記曲げ弾性係数に近い値の曲げ弾性係数を有する粒子に適用できる。 In the embodiment described above, the particles having a small bending elastic modulus (energy required for bending the membrane) are exemplified by cells, liposomes and the like which are easily deformable particles, but are not limited thereto. Here, when the bending elastic modulus of a particle having a small bending elastic modulus is exemplified, the liposome is 8 × 10 −14 μJ, but the soft liposome is 3.4 to 4.2 × 10 −14 μJ, and the red blood cell is 0.25 to 0.25. 2.05 × 10 −13 μJ and bacteria (cellular slime mold) 0.940 to 2.188 × 10 −12 μJ. Therefore, the particle | grain separation / capture apparatus with a small bending elastic modulus concerning embodiment can be applied to the particle | grains which have a bending elastic modulus close | similar to the said bending elastic modulus.
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。なお、以下の実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。 Examples of the present invention will be specifically described below. In addition, the following examples are for facilitating understanding of the present invention, and the present invention is not limited to these examples.
<分離捕捉装置の作製>
シリコンウエハー上に公知のフォトリソグラフィー技術を利用して以下の手順によりマイクロピラー並びにトラップ及びダミートラップを形成し、粒子分離部10と粒子捕捉部12とを備える分離捕捉装置を作製した。
<Production of separation and capture device>
A micropillar, a trap, and a dummy trap were formed on a silicon wafer using a known photolithography technique according to the following procedure, and a separation / capturing device including a
まず、マスクレス露光装置(株式会社ナノシステムソリューションズ、D−light DLS−50)を用いて流路パターン(マイクロピラー並びにトラップ及びダミートラップ)に応じて透過部を有するフォトマスクを作製した。 First, using a maskless exposure apparatus (Nano System Solutions Co., Ltd., D-light DLS-50), a photomask having a transmission part was produced according to the flow path pattern (micropillars, traps, and dummy traps).
次に、シリコンウエハー上に、エポキシ樹脂ベースのネガティブフォトレジストであるSU8−25(MicroChem社製)をスピンコートし、熱硬化させた後にフォトマスクから流路パターンを転写した。 Next, an epoxy resin-based negative photoresist SU8-25 (manufactured by MicroChem) was spin-coated on a silicon wafer, thermally cured, and then the flow path pattern was transferred from the photomask.
現像後、流路パターンに応じて微細な凹凸形状を持つシリコン/SU8−25の鋳型が得られる。鋳型の厚みは標的粒径に合わせて設定した。鋳型の厚み(図1(b)に示されたトンネル状の流路14の底面Uと天井面Cとの間の距離に相当する。)は接触式表面形状測定器(株式会社アルバック、Dektak 6M)により測定した。実測値は標的粒径12、16、20μmに対してそれぞれ14.4、18.2、23.0μmとなった。
After development, a silicon / SU8-25 mold having a fine uneven shape according to the flow path pattern is obtained. The mold thickness was set according to the target particle size. The thickness of the casting mold (corresponding to the distance between the bottom surface U of the tunnel-shaped
作製した鋳型に対してポリジメチルシロキサン(PDMS、東レダウコーニング社製)を流し込み、硬化させることで型をとった。この型には、図1(a)、図3(a)、(b)に示したトラップAを96〜240個(標的粒径12、16、20μmに対応するものとして、それぞれ96、160、240個。ダミートラップA’も同数とした。)、ダミートラップBを56個、ダミートラップB’、B”を28〜35個配置した。
A mold was formed by pouring polydimethylsiloxane (PDMS, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) into the produced mold and curing it. In this mold, 96 to 240 traps A shown in FIGS. 1 (a), 3 (a), and (b) (corresponding to target
トラップAにおける配置間隔及び開口18の幅Lは、標的粒径12、16、20μmに対応するものとして、それぞれ14、18、22μm(標的粒径x+2μm)とし、排液口20の間隙Gは、それぞれ3、4、4μmとした。また、ダミートラップB、B’、B”における配置間隔D’は40μmとし、開口18の幅L’は32μmとし、排液口20の間隙G’は8μmとした。
The arrangement interval in the trap A and the width L of the
また、図2に示したシフト率εは標的粒径毎に設定した。標的粒径が12μmに対しては、上流側の分離領域10aで1/17、下流側の分離領域10bで1/16とし、標的粒径が16μmに対しては、上流側の分離領域10aで1/10、下流側の分離領域10bで1/9とし、標的粒径が20μmに対しては、上流側の分離領域10aで1/7、下流側の分離領域10bで1/6とした。また、マイクロピラーの中心間距離λを60μmとし、マイクロピラーの壁間距離gを40μmとした。また、図1(a)に示したm=n=8λ=480μmとし、粒子分離部10の流れ方向の長さ(分離領域10a、10bの長さの合計)を、標的粒径12μmに対して15.84mm、標的粒径16μmに対して9.12mm、標的粒径20μmに対して6.24mmとした。
Further, the shift rate ε shown in FIG. 2 was set for each target particle size. For a target particle size of 12 μm, the
得られたPDMSの薄片に対し、注入口、排水口を設ける穴あけ加工を施したのち、顕微鏡観察用のカバーグラス(松浪硝子工業社製)と接合することで目的のデバイス(分離捕捉装置)を得た。 The obtained PDMS flakes are drilled to provide an injection port and a drain port, and then bonded to a cover glass for microscope observation (manufactured by Matsunami Glass Industrial Co., Ltd.) to obtain the target device (separation and capture device). Obtained.
接合は、エッチング装置(サムコ株式会社、FA-1)を用いて接着面に酸素プラズマを照射し、活性化することでガラスとPDMSを直接接合する手法を用いた。 The bonding was performed using a technique of directly bonding glass and PDMS by irradiating the activated surface with oxygen plasma using an etching apparatus (Samco Corporation, FA-1) and activating it.
<リポソームの調製>
リポソームはTsumoto法を用いて調製した。Tsumoto法は、一枚膜のリポソームを高効率で調製可能な方法として知られている。
<Preparation of liposome>
Liposomes were prepared using the Tsumoto method. The Tsumoto method is known as a method capable of preparing a single membrane liposome with high efficiency.
リポソームを調製するための最も一般的な方法としては薄膜膨潤法が挙げられ、容器壁に堆積させた脂質二分子膜の薄膜を水を加えて膨潤させ、さらに機械的振動を加えることによりせん断することでリポソームを生成する。上記Tsumoto法では、上述の脂質薄膜に糖をドープすることにより脂質分子間の反発力を増し、一枚膜のリポソームが形成されやすくしている。 The most common method for preparing liposomes is the thin film swelling method. The thin film of lipid bilayer deposited on the container wall is swollen by adding water and then sheared by applying mechanical vibration. To produce liposomes. In the Tsumoto method, the repulsive force between lipid molecules is increased by doping sugar into the above-described lipid thin film, and single-film liposomes are easily formed.
本実施例では以下の手順でリポソームを調製した。 In this example, liposomes were prepared by the following procedure.
まず、1−パルミトイル−2−オレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン、1−パルミトイル−2−オレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホ−sn−グリセロール、コレステロール、β−BODIPY(登録商標) FL C12−HPC(Life Technologies社製)をクロロホルムで溶解したストック溶液と、フルクトースをメタノールに溶解したストック溶液から、6mLバイアル中に混合溶液500μLを調製した(クロロホルム/メタノール=9:1(体積分率v/v))。 First, 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine, 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phospho-sn-glycerol, cholesterol, β-BODIPY (registered trademark) FL From a stock solution obtained by dissolving C 12 -HPC (Life Technologies) in chloroform and a stock solution obtained by dissolving fructose in methanol, 500 μL of a mixed solution was prepared in a 6 mL vial (chloroform / methanol = 9: 1 (volume fraction). Rate v / v)).
次に、ロータリーエバポレーター(東京理化器械株式会社、N−1110V)を用いて溶媒を減圧留去し、バイアルの底部に脂質二分子膜の薄膜を形成した。その後常温で2〜3時間以上減圧乾燥した。 Next, the solvent was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator (Tokyo Rika Kikai Co., Ltd., N-1110V) to form a thin film of lipid bilayer at the bottom of the vial. Then, it dried under reduced pressure at normal temperature for 2 to 3 hours or more.
超純水(メルク株式会社製Milli−Qで製造した。)2mLを静かに流し入れ、40℃に保ったインキュベーター(和研薬株式会社、MODEL 2290)内で20分間静置した。その後、1時間に渡り弱い機械的振動を加えることでリポソームの形成を促した。 2 mL of ultrapure water (manufactured by Milli-Q manufactured by Merck & Co., Inc.) was gently poured and allowed to stand for 20 minutes in an incubator (Waken Pharmaceutical Co., Ltd., MODEL 2290) maintained at 40 ° C. Thereafter, a weak mechanical vibration was applied for 1 hour to promote liposome formation.
得られたリポソームは粒径が不均一であって、大きな粒径の粒子も存在する。そこで、リポソームの懸濁液をナイロン製プレフィルター(メルク株式会社)を用いてフィルトレーションしてから分離捕捉装置の流路導入に使用した。標的粒径12、16μmのデバイスに対しては孔径20μm、標的粒径20μmのデバイスに対しては孔径30μmのナイロン製プレフィルターを用い、大きな粒径のリポソームを予め取り除くことで流路の詰まりを防いだ。なお、フィルトレーションは、大きな粒径のリポソームを除去することが目的であり、フィルトレーション後であっても、懸濁液中のリポソームは粒径が不均一である。 The obtained liposome has a non-uniform particle size, and there are particles having a large particle size. Therefore, the liposome suspension was filtered using a nylon pre-filter (Merck Co., Ltd.) and then used for introducing the flow path of the separation and capture device. For devices with a target particle size of 12 and 16 μm, a nylon prefilter with a pore size of 30 μm is used for a device with a target particle size of 20 μm. It was prevented. The purpose of the filtration is to remove liposomes having a large particle size, and the liposomes in the suspension have a nonuniform particle size even after filtration.
<分離捕捉操作>
HPLC(高速液体クロマトグラフィー)用のマニュアルインジェクションバルブ(Rheodyne社製、Model 7000)を利用して、分離捕捉装置の流路内のバッファー溶液(リポソームの懸濁液に含まれるフルクトースの濃度と同濃度で調製したフルクトース水溶液)を迅速に置換した。
<Separation capture operation>
Using a manual injection valve for HPLC (High-Performance Liquid Chromatography) (Rheodyne, Model 7000), the same concentration as the concentration of the fructose contained in the liposome suspension in the flow path of the separation / capture device The aqueous fructose solution prepared in (1) was rapidly replaced.
次に、2台のシリンジポンプ(Harvard Apparatus製、Model 11 elite)を用いてリポソーム懸濁液とバッファー溶液それぞれの流量を独立に制御しつつ、リポソーム懸濁液は図1(a)に示した流路Iから、バッファー溶液は流路II及びIIIからそれぞれ分離捕捉装置に供給した。なお、高流量での導入はトラップに捕捉後のリポソームの破裂を引き起こすので、バッファー溶液とリポソーム懸濁液の流量をそれぞれ1300μL/h、300μL/hに設定して分離捕捉装置の流路内に供給した後、徐々にバッファー溶液の流量を330〜350μL/h、リポソーム懸濁液の流量を30μL/hに減少させることでトラップに捕捉後のリポソームの安定化を図った。なお、バッファー溶液の流量は、100〜2000μL/hの範囲で調整すれば、リポソームの破裂を防止できるとともに、トラップに安定的にリポソームを保持できる。 Next, the liposome suspension is shown in FIG. 1 (a) while independently controlling the flow rates of the liposome suspension and the buffer solution using two syringe pumps (Model 11 elite manufactured by Harvard Apparatus). From the channel I, the buffer solution was supplied to the separation / capture device from the channels II and III, respectively. Since introduction at a high flow rate causes rupture of the liposome after trapping in the trap, the flow rates of the buffer solution and the liposome suspension are set to 1300 μL / h and 300 μL / h, respectively, in the flow path of the separation / capture device. After the supply, the flow rate of the buffer solution was gradually decreased to 330 to 350 μL / h, and the flow rate of the liposome suspension was decreased to 30 μL / h to stabilize the liposome after trapping in the trap. If the flow rate of the buffer solution is adjusted in the range of 100 to 2000 μL / h, the liposome can be prevented from bursting and the liposome can be stably held in the trap.
<評価>
上記調製し粒径の不均一なリポソームを用いて、3種類の標的粒径(12、16、20μm)に対する分離捕捉性能を確認した。各標的粒径毎の分離捕捉装置の設定は上述したとおりである。
<Evaluation>
Separation and capture performance for three types of target particle sizes (12, 16, and 20 μm) were confirmed using the above prepared liposomes with non-uniform particle sizes. The setting of the separation and capture device for each target particle size is as described above.
バッファー溶液の流量が330〜350μL/h、リポソーム懸濁液の流量が30μL/hにおいて安定な層流が形成した時刻を0分とし、トラップへのリポソームの捕捉数の時間変化を解析したところ、標的粒径12、16、20μmに対してそれぞれ観察開始から20、70、40分後においてトラップと1対1で捕捉される(1個のトラップに対して1個のリポソームが捕捉される)リポソームの数が最大となった。 The time when the stable laminar flow was formed when the flow rate of the buffer solution was 330 to 350 μL / h and the flow rate of the liposome suspension was 30 μL / h was analyzed as 0 minutes. Liposomes that are trapped in a one-to-one relationship with traps (one liposome is trapped per trap) after 20, 70, and 40 minutes from the start of observation for target particle sizes of 12, 16, and 20 μm, respectively. The number of became the largest.
トラップと1対1で捕捉されるリポソームが最も多くなる時刻において粒径解析を行った。図5(a)、(b)、(c)には、粒径解析で得た粒径分布が示される。図5(a)が標的粒径12μmの場合、図5(b)が標的粒径16μmの場合、図5(c)が標的粒径20μmの場合である。また、図5(a)、(b)、(c)において、横軸が粒径、縦軸が個数である。図5(a)、(b)、(c)に示されるように、標的粒径12、16、20μmに対してそれぞれ平均粒径13.8、17.7、22.1μm、CV(変動係数)はそれぞれ5.3%(n=154)、9.7%(n=105)、11.8%(n=67)を得た。これにより、各標的粒径が粒径分布の中心である粒子が捕捉されていることがわかる。 The particle size analysis was performed at the time when the number of liposomes captured one-to-one with the trap was the largest. 5A, 5B, and 5C show particle size distributions obtained by particle size analysis. 5A shows a case where the target particle size is 12 μm, FIG. 5B shows a case where the target particle size is 16 μm, and FIG. 5C shows a case where the target particle size is 20 μm. In FIGS. 5A, 5B, and 5C, the horizontal axis represents the particle size and the vertical axis represents the number. As shown in FIGS. 5 (a), (b), and (c), the average particle diameters of 13.8, 17.7, 22.1 μm, and CV (coefficient of variation) are obtained with respect to the target particle diameters of 12, 16, and 20 μm, respectively. ) Obtained 5.3% (n = 154), 9.7% (n = 105) and 11.8% (n = 67), respectively. Thereby, it turns out that the particle | grains in which each target particle size is the center of particle size distribution are captured.
10 粒子分離部、10a、10b 分離領域、12 粒子捕捉部、14 流路、16 マイクロピラー、18 開口、20 排液口、22 排水路。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記粒子分離部により分離された粒子のうち、特定の粒径または特定の曲げ弾性係数が分布の中心である粒子を捕捉し、平面的に配列する粒子捕捉部と、
を備え、
前記粒子捕捉部は、前記細胞またはリポソーム粒子を捕捉するトラップAが平面的に複数配列された領域と、前記流体の、前記粒子分離部における流れの状態を層流に維持する流れ状態調整部と、を含み、前記流れ状態調整部は、トラップAと同形状のダミートラップA’及びトラップAと相似の形状のダミートラップB、B’、B”がそれぞれ平面的に複数配列された領域を、前記トラップAが平面的に複数配列された領域とともに、前記流体の流れ方向に直交する方向に並べて形成されている、細胞またはリポソーム粒子の分離捕捉装置。 A particle separation unit that separates the orbit of cells or liposome particles dispersed and flowing in a fluid according to the particle size or bending elastic modulus of the particles, and separates the particle or bending elastic modulus for each particle size;
Among the particles separated by the particle separation unit, particles having a specific particle diameter or a specific bending elastic modulus are captured at the center of the distribution, and the particle capturing unit is arranged in a plane.
With
The particle trapping unit includes a region in which a plurality of traps A that trap the cells or liposome particles are arranged in a plane, and a flow state adjusting unit that maintains a laminar flow state of the fluid in the particle separation unit, , only contains the flow conditioning unit, dummy traps a trap a the same shape 'dummy trap B of shape similar to the and trap a, B', a region B "is planarly arrayed respectively A device for separating and capturing cells or liposome particles , wherein the trap A is formed side by side in a direction orthogonal to the fluid flow direction together with a region in which a plurality of the traps A are arranged in a plane .
The cell according to any one of claims 1 to 5 , wherein a drainage port is formed in the dummy trap B ', and the drainage port is formed in a gap larger than the drainage port of the trap A. Or a device for separating and capturing liposome particles.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015114720A JP6615499B2 (en) | 2015-06-05 | 2015-06-05 | Separation and capture device for cells or liposome particles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015114720A JP6615499B2 (en) | 2015-06-05 | 2015-06-05 | Separation and capture device for cells or liposome particles |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017000921A JP2017000921A (en) | 2017-01-05 |
JP6615499B2 true JP6615499B2 (en) | 2019-12-04 |
Family
ID=57753201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015114720A Active JP6615499B2 (en) | 2015-06-05 | 2015-06-05 | Separation and capture device for cells or liposome particles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6615499B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230364613A1 (en) | 2020-09-29 | 2023-11-16 | Nok Corporation | Leukocyte trapping apparatus |
CN118922704A (en) * | 2022-03-28 | 2024-11-08 | 国立大学法人茨城大学 | White blood cell capturing device |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2359689B1 (en) * | 2002-09-27 | 2015-08-26 | The General Hospital Corporation | Microfluidic device for cell separation and use thereof |
JP2008538282A (en) * | 2005-04-05 | 2008-10-23 | セルポイント ダイアグノスティクス, インコーポレイテッド | Device and method for enrichment and modification of circulating tumor cells and other particles |
JP5231782B2 (en) * | 2007-10-26 | 2013-07-10 | 学校法人常翔学園 | Device having solid-liquid separation function and method for manufacturing the same |
US9201060B2 (en) * | 2008-02-11 | 2015-12-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Particle capture devices and methods of use thereof |
JP2011085469A (en) * | 2009-10-15 | 2011-04-28 | Hitachi Maxell Ltd | Plate-like container |
JP5354621B2 (en) * | 2011-12-27 | 2013-11-27 | 一般財団法人生産技術研究奨励会 | Microbead array method and array device |
EP3285062B1 (en) * | 2012-02-29 | 2019-08-07 | Fluidigm Corporation | Methods, systems, and devices for multiple single-cell capturing and processing using microfluidics |
JP6403190B2 (en) * | 2013-08-06 | 2018-10-10 | 旭化成株式会社 | Microchannel structure and particle separation method |
JP6611223B2 (en) * | 2015-03-13 | 2019-11-27 | 国立大学法人名古屋大学 | Fine particle separation chip, fine particle separation system using the fine particle separation chip, fine particle separation method and fine particle extraction method using the partial particle separation system |
-
2015
- 2015-06-05 JP JP2015114720A patent/JP6615499B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017000921A (en) | 2017-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lin et al. | Highly selective biomechanical separation of cancer cells from leukocytes using microfluidic ratchets and hydrodynamic concentrator | |
KR101892214B1 (en) | The composition containing exsome for continuous separating organic molecule and process for separating using the same | |
Pariset et al. | Separation of biological particles in a modular platform of cascaded deterministic lateral displacement modules | |
Kim et al. | Quantitative and qualitative analysis of a microfluidic DNA extraction system using a nanoporous AlO x membrane | |
Chen et al. | Blood plasma separation microfluidic chip with gradual filtration | |
Beattie et al. | Clog-free cell filtration using resettable cell traps | |
JP6615499B2 (en) | Separation and capture device for cells or liposome particles | |
KR20130062130A (en) | Method for formating ion selective membrane in microchannel and microchannel device | |
US9956529B2 (en) | Microfabricated ion-selective filter for filtration of ions and molecules | |
CN106694069A (en) | Gathering device based on ion concentration polarization technology and preparation method of gathering device | |
Feng et al. | Microfluidic device based on deep reactive ion etching process and its lag effect for single cell capture and extraction | |
Tarn et al. | On-chip magnetic particle-based immunoassays using multilaminar flow for clinical diagnostics | |
US9784710B2 (en) | Bipolar electrode sample preparation devices | |
KR20210045128A (en) | Apparatus for analyzing nanochannel by controlling temperature | |
US20130259772A1 (en) | Miniature sieve apparatus and manufacturing method thereof | |
JP6843420B2 (en) | Fine particle separation device and fine particle separation method | |
Meng-Di et al. | Microchannel with stacked microbeads for separation of plasma from whole blood | |
Gerhardt et al. | Chromatographic behaviour of single cells in a microchannel with dynamic geometry | |
WO2021115047A1 (en) | Microfluidic chip and whole blood separation method based on microfluidic chip | |
JP5128875B2 (en) | Method for separating microorganisms from sample using electrodialysis and microorganism capturing means, and microorganism separating apparatus therefor | |
Masuda et al. | Cancer cell separator using size-dependent filtration in microfluidic chip | |
JP6923181B2 (en) | Fine particle separation device and fine particle separation method | |
JP2012205537A (en) | Microfluidic device | |
CN115105966B (en) | Filtering membrane, preparation method thereof and microfluidic chip | |
JP2012100625A (en) | Cell enrichment method for cell separation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180601 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190312 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190510 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191008 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191106 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6615499 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |