(57)【要約】      （修正有）【課題】生体分子（タンパク質、核酸、細胞、小胞体など）を体液又は生体由来の溶液から短時間、高収率で分離できるデバイス及び方法の提供。【解決手段】平坦面を有する基板１０２と、平坦面の少なくとも一部に配置されたナノワイヤ１０３と、ナノワイヤの少なくとも一部を含むように形成された流体チャンバと、を備える、生体分子を分離するための流体デバイス１０１。【選択図】図１Ｂ
2020150930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦面を有する基板と、
前記平坦面の少なくとも一部に配置されたナノワイヤと、
前記ナノワイヤの少なくとも一部を含むように形成された流体チャンバと、
を備える、
生体分子を分離するための流体デバイス。
【請求項２】
前記平坦面の一部と密着する接合面を有するカバーであって、前記基板の平坦面と共に前記流体チャンバを画定する凹部を有するカバーを、
更に備える、
請求項１に記載の流体デバイス。
【請求項３】
前記基板の平坦面上に前記ナノワイヤ成長用の触媒層が形成され、
前記触媒層の上に前記ナノワイヤが形成されている、
請求項１又は２に記載の流体デバイス。
【請求項４】
前記ナノワイヤの一端が、前記基板の平坦面に埋め込まれている、
請求項１又は２に記載の流体デバイス。
【請求項５】
前記流体チャンバに溶液を導入するための投入口と、前記流体チャンバから溶液を排出するための排出口とを有する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の流体デバイス。
【請求項６】
前記カバーは、前記流体チャンバに溶液を導入するための投入口と、前記流体チャンバから溶液を排出するための排出口とを有する、
請求項２に記載の流体デバイス。
【請求項７】
前記カバーの凹部の表面に、前記溶液の流れを攪拌させるための微細立体構造が形成されている、
請求項６に記載の流体デバイス。
【請求項８】
前記生体分子は、ＲＮＡを含む、
請求項１から７のいずれか一項に記載の流体デバイス。
【請求項９】
前記生体分子は、細胞外小胞を含む、
請求項１から７のいずれか一項に記載の流体デバイス。
【請求項１０】
平坦面を有する基板と、
前記平坦面の少なくとも一部に配置されたナノワイヤと、
前記ナノワイヤの少なくとも一部を含むように形成された流路と、
を備える流体デバイスを提供すること、及び
前記流体デバイスに生体分子を含む溶液を導入すること、
を備える、
生体分子の分離方法。
【請求項１１】
前記生体分子は、細胞、ウイルス及び菌の少なくとも一つを含む、
請求項１０に記載の生体分子の分離方法。
【請求項１２】
前記生体分子は、細胞外小胞を含む、
請求項１１に記載の生体分子の分離方法。
【請求項１３】
前記流体デバイスに細胞溶解液を導入すること
を更に備える、
請求項１２に記載の生体分子の分離方法。
【請求項１４】
前記流体デバイス内に導入した前記細胞溶解液を前記流体デバイスから排出させること、
前記流体デバイスから排出された前記細胞溶解液に含まれる核酸を測定すること、
を更に備える、
請求項１３に記載の生体分子の分離方法。
【請求項１５】
前記核酸は、ＲＮＡを含む、
請求項１４に記載の生体分子の分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願における開示は、流体デバイスに関する。本開示はまた、ナノワイヤも用いた、生体分子を捕捉、分離、回収、抽出、分析などする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、２０１８年７月６日に出願された日本特許出願特願２０１８−１２８７１４、２０１９年２月４日に出願された日本特許出願特願２０１９−１７６３０及び２０１９年３月１５日に出願された日本特許出願特願２０１９−０４９０６７を基礎として優先権を主張してなされた出願であり、同全ての日本特許出願の全てが全ての目的のために本願に引用される。
【０００３】
溶質を溶液から捕捉、分離、回収、抽出、分析する（以降、単に「分離する」という場合もある。）ための数々の手法が知られている。特定の溶質を溶液又はその他の溶質から分離する手法が知られている。例えば、生体分子（タンパク質、核酸、細胞、小胞体など）を体液又は生体由来の溶液から分離する数々の分離手法が知られている。しかし、これらの手法は、一般的に時間が掛かり結果の歩留まりも低い。
【０００４】
一例として、超遠心分離法や凝集試薬法などのいくつかの方法が、既存の細胞外小胞を分離する方法として記載されている。最も一般的に用いられている分離手法である。しかし、数１０ｍＬのサンプル量及び４〜５時間の分離時間が必要であり、また、回収率も５〜２５％程度で効率的に細胞外小胞を分離することが難しい。凝集試薬法は、対象サンプルに凝集試薬を滴下し静置する簡便な手法ではある。しかし、分離には長時間の静置（０．５時間〜１晩）が必要であり、また、遠心機が使用される場合もあり、さらには粒径の変化や粒子数の減少、マーカータンパク量の減少が生じる場合もある。
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、細胞外小胞、細菌、核酸等などの生体分子又は有機分子を回収、分離、抽出、捕捉、分析及び／又は観察する方法、デバイス、システムを提供する。
【０００６】
一実施形態において、本開示は、基板、ナノワイヤ（ＮＷ）、および、カバー部材を含む分離用デバイスを提供する。一態様においては、前記基板の第１面に前記ナノワイヤが形成され、前記カバー部材は、カバー部材用基材、および、該カバー部材用基材の第２面に形成された流路を含んでいる。更なる一態様においては、前記基板の第１面の少なくとも一部と前記カバー部材用基材の第２面が液密に密着されている。更なる一態様においては、前記ナノワイヤの少なくとも一部が前記流路内に配置される。
【０００７】
更なる実施形態では、本開示は、表面、例えば平坦面を有する基板と、
前記平坦面の少なくとも一部に配置されたナノワイヤと、
前記ナノワイヤの少なくとも一部を含むように形成された流体チャンバと、
を備える、
生体分子を分離、回収するためのデバイスを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本出願で開示する分離用デバイスは、例示的に、基材側ではなくカバー部材側に流路を形成することで、分析用デバイスの流路設計の自由度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】一実施形態に係る流体デバイスを記載する上面図である。
【図１Ｂ】一実施形態に係る流体デバイスを記載する断面図である。
【図１Ｃ】一実施形態に係る流体デバイスを記載する断面図である。
【図２】一実施形態に係る流体デバイスを記載する断面図である。
【図３Ａ】一実施形態に係るナノワイヤ基板の作成工程を記載する断面図である。
【図３Ｂ】一実施形態に係るナノワイヤ基板の作成工程を記載する断面図である。
【図３Ｃ】一実施形態に係るナノワイヤ基板の作成工程を記載する断面図である。
【図３Ｄ】一実施形態に係るナノワイヤ基板の作成工程を記載する断面図である。
【図３Ｅ】一実施形態に係るナノワイヤ基板の作成工程を記載する断面図である。
【図４Ｃ】一実施形態に係るナノワイヤ基板の作成工程を記載する断面図である。
【図４Ｄ】一実施形態に係るナノワイヤ基板の作成工程を記載する断面図である。
【図４Ｅ】一実施形態に係るナノワイヤ基板の作成工程を記載する断面図である。
【図５】一実施形態に係るカバーを記載する断面図である。
【図６】一実施形態に係るカバーを記載する断面図である。
【図７】一実施形態に係るカバーを記載する断面図である。
【図８Ａ】一実施形態に係る流体デバイスの作成工程を記載する断面図である。
【図８Ｂ】一実施形態に係る流体デバイスの作成工程を記載する断面図である。
【図８Ｃ】一実施形態に係る流体デバイスの作成工程を記載する面図である。
【図８Ｄ】一実施形態に係る流体デバイスの作成工程を記載する断面図である。
【図８Ｅ】一実施形態に係る流体デバイスの作成工程を記載する断面図である。
【図９】一実施形態に係る流体デバイスを記載する断面図である。
【図１０】一実施形態に係る流体デバイスを記載する断面図である。
【図１１】一実施形態に係る流体デバイスを記載する上面図である。
【図１２Ａ】一実施形態に係る流体デバイスの作成工程を記載する断面図である。
【図１２Ｂ】一実施形態に係る流体デバイスの作成工程を記載する断面図である。
【図１２Ｃ】一実施形態に係る流体デバイスの作成工程を記載する断面図である。
【図１２Ｄ】一実施形態に係る流体デバイスの作成工程を説記載する断面図である。
【図１２Ｅ】一実施形態に係る流体デバイスの作成工程を記載する断面図である。
【図１２Ｆ】一実施形態に係る流体デバイスの作成工程を記載する断面図である。
【図１３】一実施形態に係る流体デバイスを記載する断面図である。
【図１４】一実施形態に係る流体デバイスを記載する断面図である。
【図１５】一実施形態に係る流体デバイスを記載する断面図である。
【図１６】一実施形態に係る流体デバイスを記載する断面図である。
【図１７】一実施形態に係る流体デバイスを記載する断面図である。
【図１８】基板上に固定されたナノワイヤの態様を記載する断面図である。
【図１９】基板上に固定されたナノワイヤの態様を記載する断面図である。
【図２０】実施例１で作製したデバイスの写真である。
【図２１】細胞外小胞を吸着したナノワイヤのＦＥＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。
【００１１】
ある範囲の値が提供される場合、文脈上明らかに別段の指示がない限り、その範囲の上限と下限との単位の１０分の１およびその表示された範囲内の介在値又は他の任意の記載された値は、本発明の範囲内に包含される。これらのより小さな範囲の上限および下限は独立してより小さな範囲に含まれてもよく、記載された範囲内の任意の具体的に除外された制限を条件として、本発明の範囲内にも含まれる。記載された範囲が限界の一方または両方を含む場合、それらの含まれる限界のいずれかを除外した範囲も本発明に含まれる。
【００１２】
以下の説明では、本発明のより完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細が述べられている。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細のうちの１つまたは複数で実施され得ることは当業者には明らかであろう。他の例では、本発明を曖昧にすることを避けるために、当業者によく知られている特徴および手順は説明されていない。
【００１３】
本明細書で使用されるとき、用語「含む」及び「備える」は、構成および方法が列挙された要素を含むが他を除外しないことを意味することを意図している。これらの移行用語のそれぞれによって定義される実施形態は、本発明の範囲内にある。したがって、方法および組成物、構成は、追加の工程および構成要素を「含む」ことができる。
【００１４】
範囲を含む全ての数値表示、例えば長さ、ｐＨ、温度、時間、濃度、および分子量は、０．１の増分で（＋）または（−）に変化する近似値である。当然のことながら、すべての数値指定の前に用語「約」があることを明示的に述べているわけではない。「約」という用語はまた、「Ｘ＋０．１」または「Ｘ−０．１」などの「Ｘ」のわずかな増分に加えて正確な値「Ｘ」も含む。本明細書に記載の試薬は単なる例示であり、その同等物は当技術分野において公知である。
【００１５】
本開示は、流体中の分子を流体から分離又は回収するデバイスの一実施形態として、
平坦面を有する基板と、
前記平坦面の少なくとも一部に配置されたナノワイヤと、
前記ナノワイヤの少なくとも一部を含むように形成された流体チャンバと、
を備える、
流体から分子を分離、回収又は分析するためのデバイス
を提供する。
【００１６】
「流体」は、溶液であってもよい。気体は蒸気を含んでいてもよい。溶液の溶質は、液体であってもよく気体であってもよい。溶液は、水溶液であってもよく、非水溶液であってもよい。溶液は、分離、回収又は分析する対象物質を含んでいてもよい。
【００１７】
分離、回収又は分析する対象物質は、無機分子であっても良く、有機分子であってもよい。対象物質である分子は、生体分子であってもよい。生体分子は、天然由来の分子であってもよく、人工的に合成された分子であってもよく、両方を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、対象物質である分子は、電荷を帯びていてもよい。対象物質の分子の電荷は、ナノワイヤの表面の電荷と逆の電荷であってもよい。いくつかの実施形態では、対象物質である分子は、実質的に電荷を帯びていなくてもよい。一態様では、目的の物質または生体分子は、水性担体中または組成物の形態であり得る。別の態様において、組成物は、アジュバント、免疫増強アジュバント、希釈剤、薬学的に許容される塩、および／または水性担体のうちの１つ以上を含み得る。
【００１８】
「生体分子」は、生体物質であってもよい。生体物質は、生体に含まれ、又は人工的に合成された、生命現象に関して機能する高分子の有機化合物の総称であり、例えばペプチド、タンパク質、脂質、核酸、ホルモン、糖、アミノ酸などを指す。生体分子は、生体分子の複合体であってもよく、例えばタンパク質の複合体であってもよく、多タンパク複合体であってもよい。生体分子は核酸であってもよい。生体分子は小胞であってもよい。回収（抽出、収集など。以下、回収ともいう。）される物質は、生体分子でなくてもよく、非生体分子であってもよい。回収される物質は、無機分子、有機分子などであってもよい。本明細書で使用される生体分子は、液体中、気体中、蒸気中、エアロゾル中、または対象の息中にあり得る。対象は、ヒト、ならびにマウス、ラット、ウサギ、ネコ、イヌ、ウシ、ウマ、ブタ、サルなどを含む動物であり得る。
【００１９】
一態様では、生体分子は、リボ核酸（ＲＮＡ）であってもよく、リボ核酸（ＲＮＡ）を含んでいてもよい。ＲＮＡは、非限定的に、伝令ＲＮＡ（メッセンジャーＲＮＡ、ｍＲＮＡ）、運搬ＲＮＡ（トランスファーＲＮＡ、ｔＲＮＡ）、リボソームＲＮＡ（ｒＲＮＡ）、ノンコーディングＲＮＡ（ｎｃＲＮＡ）、マイクロＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）、リボザイム、二重鎖ＲＮＡ（ｄｓＲＮＡ）などであってもよく、それらの複数を含んでいてもよい。ＲＮＡは修飾されていてもよい。ＲＮＡやｍｉＲＮＡは、がん、心血管疾患、神経変性疾患、精神疾患、慢性炎症性疾患などの発症や進行に関わっていてもよい。ｍｉＲＮＡは、がん化を促進する又は正の制御をするタイプのＲＮＡ（ｏｎｃｏ  ｍｉＲＮＡ  （ｏｎｃｏｇｅｎｉｃ  ｍｉＲＮＡ、がん促進型ｍｉＲＮＡ））でもよく、がん化を抑制する又は負の制御をするタイプのＲＮＡ（Ｔｕｍｏｒ  Ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ  ｍｉＲＮＡ（がん抑制型ｍｉＲＮＡ））でもよい。生体分子は、エクソソーム、エクソソーム複合体であってもよい。生体分子は、エクソソーム内に含まれる分子であってもよい。
【００２０】
一態様では、核酸は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）であってもよく、ＤＮＡを含んでいてもよい。ＤＮＡは、多型であってもよく、メチル化など修飾されていてもよい。
【００２１】
生体分子は、細胞小器官であってもよく、小胞であってもよい。小胞は、非限定的に、液胞、リソソーム、輸送小胞、分泌、ガス小胞、細胞外マトリックス小胞、細胞外小胞などであってもよく、それらの複数を含んでいてもよい。細胞外小胞は、非限定的に、エクソソーム、エクソトーム、シェディングマイクロベシクル、微小小胞体、膜粒子、原形質膜、アポトーシス性水疱などであってもよい。小胞は、核酸を内包していてもよい。
【００２２】
生体分子は、非限定的に、細胞であってもよく、細胞を含んでいてもよい。細胞は、赤血球、白血球、免疫細胞などであってもよい。生体分子は、ウイルス、細菌などであってもよい。
【００２３】
細胞、ウイルス、菌の具体例としては、細胞としては細胞膜構造を有するものが挙げられ、ブドウ球菌、枯草菌、大腸菌、サルモネラ菌、緑膿菌、コレラ菌、赤痢菌、炭疽菌、結核菌、ボツリヌス菌、破傷風菌、レンサ球菌等の細菌類、顆粒球、リンパ球、網赤血球、赤血球、白血球、血小板等の血球細胞、等が挙げられる。ウイルスとしては、ノロウイルス、ロタウイルス、インフルエンザウイルス、アデノウイルス、コロナウイルス、麻疹ウイルス、風疹ウイルス、肝炎ウイルス、ヘルペスウイルス、ＨＩＶ等が挙げられる。菌としてはキノコ、カビ、酵母などが挙げられ、具体的には、白癬菌、カンジダ、アスペルギルス、出芽酵母等が挙げられる。また、細胞外小胞以外にも、ミトコンドリア、細胞外小嚢もサンプルとして挙げられる。
【００２４】
溶液は、体液、体液由来の液体（希釈液、処理液など）であってもよい。溶液は、体液でない（非体液由来）溶液でもよく、人工的に準備された液体でもよく、体液又は体液由来の溶液と非体液由来の溶液の混合液であってもよい。溶液は、サンプル測定に使用される溶液であってもよく、校正用の測定に使用される溶液であってもよい。溶液、原液のままで使用されてもよく、または、原液を希釈若しくは濃縮された液体であってもよい。溶液は、標準液や校正液であってもよい。測定対象となる試料は、検体であってもよい。溶液は、回収される物質を含む、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）やＮ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−２−アミノエタンスルホン酸緩衝液（ＴＥＳ）などの生理緩衝液を含んでいてもよい。体液は添加剤を含んでいてもよい。添加剤には、例えば、安定化剤やｐＨ調整剤が加えられていてもよい。
【００２５】
「体液」は溶液であってもよい。体液は、液体状態であってもよく、固体状態例えば凍結状態であってもよい。溶液は、生体分子などの回収対象物質を含んでいてもよく、又は回収対象物質が含まれていなくてもよく、回収対象物質を測定するための物質を含んでいてもよい
【００２６】
体液は、動物の体液であってもよい。動物は、爬虫類、哺乳類、両生類であってもよい。哺乳類は、イヌ、ネコ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ブタ、ハムスター、ネズミ、リス、およびサル、ゴリラ、チンパンジー、ボノボ、ヒトなどの霊長類であってもよい。
【００２７】
体液は、リンパ液であってもよく、組織間液、細胞間液、間質液などの組織液であってもよく、体腔液、漿膜腔液、胸水、腹水、心嚢液、脳脊髄液（髄液）、関節液（滑液）、眼房水（房水）であってもよい。体液は、唾液、胃液、胆汁、膵液、腸液などの消化液であってもよく、汗、涙、鼻水、尿、精液、膣液、羊水、乳汁であってもよい。
【００２８】
「尿」とは、腎臓により生産される液体状の排泄物を意味する。尿は、尿道を介して対外に排出された液体又は物質であってもよく、膀胱内で蓄積された液体又は物質であってもよい。「唾液」とは、唾液腺から口腔内に分泌される分泌液を意味する。
【００２９】
体液は、侵襲的に採集、抽出、収集など（以下単に採集と呼ぶこともある）されてもよく、非侵襲的に採集されてもよい。体内から注射器などの抽出器を用いて抽出又は収集・採集されてもよい。溶液は、健常対象の体液であってもよく、特定の疾患の対象の体液であってもよく、特定の疾患に罹患している疑いのある対象又は罹患しているか否かを検査する対象の体液であってもよい。いくつかの実施形態では、疾患はがんであってもよい。がんは、固形がんであってもよく、血液がんであってもよい。固形がんは、上皮がんであってもよく、非上皮がんであってもよい。がんは、例えば非限定的に、造血細胞悪性腫瘍、白血病、リンパ腫、多発性骨髄腫、脳腫瘍、乳がん、子宮体がん、子宮頚がん、卵巣がん、食道癌、胃がん、虫垂がん、大腸がん、肝がん、胆嚢がん、胆管がん、膵臓がん、副腎がん、消化管間質腫瘍、中皮腫、頭頚部がん（喉頭がん、口腔がん、唾液腺がん、副鼻腔がんなど）、甲状腺がん、腎臓がん、肺がん、骨肉腫、ユーイング肉腫、軟骨肉腫、前立腺がん、精巣腫瘍、腎細胞がん、膀胱がん、横紋筋肉腫、皮膚がん、肛門がんなどであってもよく、これらの任意の複数からなる群から選択されてもよい。
【００３０】
「デバイス」は、いくつかの実施形態では、溶質を溶液から分離、回収するために用いられるデバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、「デバイス」は、溶液中の物質を分析するために用いられるデバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、「デバイス」は、有機分子を溶液から分離するために用いられてもよい。いくつかの実施形態では、「デバイス」は、生体分子を溶液から分離するために用いられてもよい。「デバイス」は、流体デバイス、流路デバイスであってもよく、それらの組み合わせであってもよく、それのいずれかを含むデバイスであってもよい。
【００３１】
「基板」とは、その上に層、構造体、デバイスなどが形成される材料又は部材を意味する。基板は、例示的に非限定的に、半導体、金属、絶縁体、有機材料、高分子材料などを含む。一態様では、基板は、任意の形状の構造、例えば、主面が互いに平行である平面構造、主面が互いに平行ではない場合がある湾曲構造、又はそれらの組み合わせを有することができる。基板は、三次元的な構造をしていてもよい。
【００３２】
基板は、触媒層を積層することができる材料で形成されていてもよい。例えば、シリコンなどの半導体材料、石英ガラスが、パイレックス（登録商標）ガラスなどのガラス材料、セラミックス、プラスチックなどの高分子材料等が挙げられる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、基板は実質的にフレキシブルであってもよく、伸縮自在であってもよい。いくつかの実施形態では、基板は実質的に非フレキシブルであってもよい。
【００３４】
いくつかの実施形態では、デバイスはカバーを有していてもよい。「カバー」とは、基板に対抗して接触し又は接合される他の基板を意味する。カバーは、基板上に形成された構成を実質的に包む機能を有していてもよい。いくつかの態様では、流路はカバーを有していてもよい。一例では、カバーは流路の一部であってもよい。いくつかの態様では、カバーの一部が流路の一部であってもよい。いつかの実施形態では、デバイスはカバーを有していなくてもよい。一態様では、デバイスは第１基板と第２基板とを有して構成されていてもよい。一態様では、ナノワイヤは第１基板と第２基板との少なくとも一方に配置されててもよい。一態様では、デバイスは基板と流路画定部とを有して構成されていてもよい。一態様では、基板以外に流路を規定する部材を有していなくてもよい。一例では、基板表面の構造により流路が規定されてもよい。流路規定する表面構造は、段差などの機械的構成で規定されてもよい。段差などの機械的構成は、巨視的な構造でもよい。例えば、流路は、基板を掘って規定されてもよい。例えば、流路は、基板面を底面とした場合に流路の側壁を規定する部材、フィルム、第２の基板などを塗布、接着、接合などすることにより規定してもよい。例えば流路は、親水性疎水性など基板表面の化学的状態又は粗さやマイクロ構造の差異で規定されてもよい。一態様では、流路はこれらの構造の組み合わせで規定されてもよい。いくつかの実施形態では、これらのいずれかの流路に、カバーが更に配置されていてもよい。
【００３５】
本開示では、原則的に、「基板」をナノワイヤが配置された基板（ナノワイヤ基板ともいう。）を意味するものとして使用し、「カバー」又は「カバー部材」を、ナノワイヤが配置された基板とは異なる基板であって、ナノワイヤ基板に接合されて流体チャンバ又は流路を形成するように使用される部材を意味するものとして使用する。
【００３６】
基板とカバーとには、それぞれ他方と接合又は結合する個所として規定される接合面を有していてもよい。
【００３７】
カバーは、標準的な表面、例えば接合面に対して、凹部又は凹構造領域を有していてもよい。凹部等は、接合面の壁に囲まれていて、基板との接合により、実質的に密閉されるように構成されていてもよい。カバーと基板との接合により、実質的に流体チャンバが規定又は画定されてもよい。カバーと基板との接合部又は接合面同士の接着面は、いくつかの実施形態では液密であってもよく、いくつかの実施形態では非液密であってもよい。
【００３８】
基板やカバーなど流体チャンバや流路を形成する部材は、一部又は全部が、無機材料で形成されていてもよく、有機材料で形成されてもよい。基板を形成する無機材料は、例えば、金属、シリコンその他の半導体材料、ガラス、セラミックスや金属酸化物などの絶縁材料であってもよい。
【００３９】
基板やカバーなど流体チャンバや流路を形成する部材は、高分子材料で形成されていてもよい。高分子材料は、天然樹脂であってもよく、合成樹脂であってもよく、それらの混合物であってもよい。合成樹脂は、熱硬化性樹脂であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよく、他の樹脂であってもよい。
【００４０】
熱硬化性樹脂は、非限定的に例えば、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）などであってもよい。
【００４１】
熱可塑性樹脂は、非限定的に例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、テフロン―（ポリテトラフルオロエチレン、ＰＴＦＥ）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂）、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などの汎用プラスチックであってもよく；ポリアミド（ＰＡ）、ナイロン、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ、変性ＰＰＥ、ＰＰＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦマイナスＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）などエンジニアリングプラスチックであってもよく；ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）（一般的にテフロン（登録商標）と呼ばれる。）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）などのスーパーエンジニアリングプラスチックであってもよい。
【００４２】
カバーの材料として、切削または鋳型を転写しやすい材料を採用してもよい。いくつかの実施形態では、カバーの材料は、生体分子と非親和性の樹脂であってもよい。いくつかの実施形態では、カバーの材料は、光透過性を有していてもよい。カバーの材料として、例えば、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、硬質ポリエチレン製等のプラスチック、シリコン等が挙げられる。
【００４３】
いくつかの実施形態では、基板やカバーなど流体チャンバや流路を形成する部材は、実質的にフレキシブルであってもよく、伸縮自在であってもよい。いくつかの実施形態では、基板は実質的に非フレキシブルであってもよい。
【００４４】
いくつかの実施形態では、流体チャンバ、流路チャンバ又は流路（本開示では、単に流路、流路部とも言う。）は、複数の内壁を有していてもよい。流体チャンバ又は流路は、実質的に複数の内壁により囲まれた空間を有していてもよい。流体チャンバ又は流路は、一部における断面が多角形を有していてもよい。多角形は、例えば、３角形、４角形、５角形、６角形、８角形などであってもよい。複数の内壁は、平坦な内壁、曲面を有する内壁、それらの組み合わせで構成されていてもよい。
【００４５】
いくつかの実施形態では、流体チャンバ又は流路は、曲面で連続した内壁を有していてもよい。例えば、流体チャンバ又は流路は、一部における断面が円や楕円その他の曲線で構成される形状を有していてもよい。
【００４６】
いくつかの実施形態では、流体チャンバは、内壁で囲まれた閉空間を構成してもよい。溶液は開閉可能な導入口から導入されてもよい。いくつかの実施形態では、流体チャンバは、溶液の導入口と排出口を有していてもよい。いくつかの実施形態では、流体チャンバは流路として構成され、他のチャンバ又は構成要素と流体連結されていてもよい。いくつかの実施形態では、流体チャンバは、空気孔を有していてもよい。
【００４７】
流体チャンバは、複数の流体チャンバを含んでいてもよい。
【００４８】
流体チャンバは、接合体の外部と流体連結する孔、導入口、入口、投入口、サンプル投入孔及び／又は排出口、出口、回収口、サンプル回収孔を有していてもよい。
【００４９】
凹部等は、基板との接合後に外部と流体連結されていてもよく、制御されて外部との流体連結が制御される流路を、一つ、複数、２つ以上、又は少なくとも一つ有していてもよい。
【００５０】
基板は、カバーとの接合後に外部と流体連結されていてもよく、制御されて外部との流体連結が制御される流路を、一つ、複数、２つ以上、又は少なくとも一つ有していてもよい。
【００５１】
一態様では、ナノワイヤが配置されている基板の面は、平坦面、湾曲面、又はそれらの組み合わせなどのいかなるタイプの面であってもよい。本開示では「ナノワイヤ面」は、ナノワイヤが配置、成長、又は形成された基板又はカバーの表面をいう。本開示では、この面を「第１面」とも呼ぶ。いくつかの実施形態では、「ナノワイヤ面」は、実質的にその全面にナノワイヤが配置されていてもよい。いくつかの実施形態では、「ナノワイヤ面」は、その一部にナノワイヤが配置されていてもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤが配置される基板の面は、平坦でなくてもよい。例えば、基板に凹部又は流路が形成され、その底面、側面などの内壁にナノワイヤが配置されてもよい。一態様では、ナノワイヤが配置される基板の面は、段差を有していてもよい。一態様では、ナノワイヤが配置される基板の面は、厳密に平坦でなくてもよく、荒さを有していてもよい。その表面粗さは、１ｍｍ、５００μｍ、１００μｍ、５０μｍ、１０μｍ、５μｍ、１μｍ、５００ｎｍ、１００ｎｍ、５０ｎｍ、又は１０ｎｍの値より小さく又はそれ以下であってもよい。表面粗さは、その面の垂直方向の流路サイズの１／２、１／３、１／４、１／５、１／１０、１／２０、１／２５、１／５０、１／１００、１／２００、１／５００、１／１０００、１／２０００、１／５０００、又は１／１００００の値より小さく又はそれ以下であってもよい。表面粗さは、非限定的に例えば、Ｒａ、Ｒｑ、Ｒｒｍｓ、Ｒｍａｘ、Ｒｖ、Ｒｐ、Ｒｔ、Ｒｋｕなどで定義することができる。一態様では、表面粗さは、基板面に対する表面処理によって生じてもよい。表面処理は、例えば非限定的に、機械研磨、化学処理、化学機械研磨、薬品処理、プラズマやエネルギー粒子照射、表面への物質の蒸着などであってもよい。
【００５２】
一態様では、「第１面」とは、ナノワイヤが形成されている基板面を意味する。例えば、後述するように、基板の「第１面」の部材は、場合により、基板、触媒層または被覆層であってもよい。カバー部材の「第２面」と密着する「第１面」にナノワイヤが成長している場合には、ナノワイヤの根元にある平坦部が「第１面」であってもよい。
【００５３】
ナノワイヤは、それが配置された基板面に対して実質的に垂直に配置されていてもよい。ナノワイヤは、それが配置された基板面に対して非垂直に配置されていてもよい。複数のナノワイヤは、それが配置された基板面に対して異なった角度で配置されていてもよい。ナノワイヤは、それが配置された基板面に対して平行に配置されていてもよい。ナノワイヤは、分岐鎖を有していてもよい。ナノワイヤは分岐鎖のない・非分岐の一本構造を有していてもよい。複数のナノワイヤは、分岐鎖を有するナノワイヤと、非分岐のナノワイヤとを含んでいてもよい。ナノワイヤは、それが配置された基板面に、一定の間隔、周期的に配置されていてもよい。ナノワイヤは、それが配置された基板面に、ランダム又は非周期的に配置されていてもよい。ナノワイヤは、基板面上の起点から成長して形成されていてもよい。ナノワイヤは、基板面上の起点から延びるように配置されていてもよい。
【００５４】
いくつかの実施形態では、ナノワイヤは、流路又は流体チャンバを形成する材料に直接固定されていてもよい。ナノワイヤは、基板面から直接成長していてもよい。
【００５５】
いくつかの実施形態では、ナノワイヤは、一部が基板面に埋め込まれていてもよい。ナノワイヤは、基板面に埋め込まれた成長ワイヤを起点として成長していてもよい。
【００５６】
いくつかの実施形態では、ナノワイヤは基板面全体に亘って配置されていてもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤは基板面の一部に配置されていてもよい。
【００５７】
「ナノワイヤ」はその一端で、基板と接触し又は基板に固定されていてもよい。「ナノワイヤ」は、基板と接触又は基板に固定されていない端部を有していてもよい。その端部を「先端」と呼ぶ。ナノワイヤの一端が、基板内部に入っている場合には、その先端を「埋め込み端部」と呼ぶこともできる。
【００５８】
「ナノワイヤ」とは、直径又は特徴的な大きさ、あるいは直径が規定されない場合には、ある断面での最大径、最小径、平均的な径、その他の特徴的な大きさが、ナノメートルレベル（ｎｍ）、サブナノメートルレベル、１０ナノメートルレベル、１００ナノメートルレベル、あるいはサブマイクロメートルレベルである構造体をいう。「ナノワイヤ」の長さは、長手方向で規定されるサイズであって、ナノメートルレベルから１０ナノメートルレベル、１００ナノメートルレベル、あるいはサブマイクロメートルレベルであってもよい。「ナノワイヤ」は、ナノメートルオーダーの断面形状や直径などのサイズ（非限定的に例えば、直径１〜数百ナノメートルの直径）を有する棒状、ワイヤ状の構造体を意味する。一態様では、本明細書に記載のナノワイヤの長さは、約０．１ナノメートル〜約５００ナノメートル、約１ナノメートル〜約２５０ナノメートル、約１ナノメートル〜約１００ナノメートル、または約５ナノメートル〜約５０ナノメートルである。
【００５９】
ナノワイヤの断面は、実質的に円形、楕円形、正多角形、多角形、空洞体、であってもよい。ナノワイヤの外形は、実質的に円柱、楕円柱、多角柱であってもよい。ナノワイヤは、中空又は空洞体であってもよく、実質的に材料でつまった構造体でもよい。
【００６０】
ナノワイヤは、一つの材料で形成されていてもよく、複数の材料で形成されていてもよい。ナノワイヤは、その表面に被覆材で被覆されていてもよい。
【００６１】
一態様では、ナノワイヤは基板面に対して物理的、化学的又は理化学的に固定されていなくてもよい。例えば、ナノワイヤ又はその集合体が基板面に接触してあるいは基板面の近傍に配置されていてもよい。ナノワイヤは、溶液が導入されることにより巨視的に動かなくてもよく、あるいは動いてもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤは、機械的に基板面に接触するように、機械的に基板面に対して実質的に接触するように、又は基板面の近傍に機械的に実質的に固定されていてもよい。例えばナノワイヤの集合体（例えば巨視的に又は顕微鏡的にシート状の集合体）は、基板面に対して、はめ込みや接着剤などを用いて固定してもよい。
【００６２】
いくつかの実施形態では、基板上に、触媒層を介さずに又は触媒層を形成せずに、直接ナノワイヤを形成してもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤを形成又は成長させる基板（内壁）表面又は触媒層表面に対して、活性化処理、親水化処理、熱処理、水熱処理などの表面処理を行ってもよい。表面処理は、例えばプラズマ処理、粒子（イオン、ラジカル、中性原子など）ビーム照射、ＵＶ、ＥＵＶなどの光（電磁波）照射、電子ビーム照射、研磨などの機械的処理などであってもよい。表面処理は、例えば金属と結合してルイス酸となる酸素の存在を高める処理であってもよい。いくつかの実施形態では、表面処理を行うことは、複数の表面処理を行うことを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、２つ、２つ以上又は複数の表面処理は、同時に行ってもよく、時系列的に行ってもよく、それらの組み合わせを行ってもよい。
【００６３】
ナノワイヤの材料は、無機材料であっても、有機材料であってもよい。ナノワイヤは、金属、非金属、半導体、それらの混合物若しくは合金、又はそれらの酸化物や窒化物であってもよく、含んでいてもよい。ナノワイヤの材料は、高分子材料であってもよく、高分子材料を含んでいてもよい。ナノワイヤは、ワイヤであってもよく、ウィスカであってもよく、繊維であってもよく、それらの混合物又は複合物であってもよく、
【００６４】
ナノワイヤの材料に使われる金属は、非限定的に例えば、典型金属（アルカリ金属：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、アルカリ土類金属：Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ）、マグネシウム族元素：Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、アルミニウム族元素：Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、希土類元素：Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、スズ族元素：Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｐｂ、Ｔｈ、鉄族元素：Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、土酸元素：Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、クロム族元素：Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｕ、マンガン族元素：Ｍｎ、Ｒｅ、貴金属（銅族、貨幣金属）：Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、白金族元素：Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、天然放射性元素：ＵおよびＴｈを母体とする放射能壊変産物：Ｕ、Ｔｈ、Ｒａ、Ｒｎ、アクチノイド、超ウラン元素：Ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ、Ｂｋ、Ｃｆ、Ｅｓ、Ｆｍ、Ｍｄ、Ｎｏ等、ウラン以降の元素、又はそれらの合金などであってもよい。ナノワイヤは、上記金属又は合金の何れか一つ又は合金若しくは混合物の酸化物であってもよく、酸化物を含んでいてもよい。ナノワイヤの材料又は少なくともナノワイヤの表面（例えば被覆材）は、非限定的に例えば、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｇａ２Ｏ３、ＳｒＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｍ２０３、およびＥｕＯなどであってもよい。
【００６５】
ナノワイヤの成長方法は、パルスレーザーデポジション、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ−Ｓｏｌｉｄ）法等の物理蒸着法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｖａｐｏｒ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、アーク放電法、レーザー蒸発法、有機金属気相選択成長法や水熱合成法、反応性イオンエッチング法、焼成法、溶融法、スパッタ法などであってもよい。
【００６６】
ナノワイヤは電荷を帯びていてもよい。ナノワイヤは、回収又は抽出する物質の有する電荷と反対の電荷を有していてもよい。それにより、非限定的な例示として、細胞外小胞、核酸などの電荷を有する生体分子を効率よく、引き寄せ又吸着させることができる。
【００６７】
ナノワイヤは、流路又は流体チャンバを形成する材料に対して他の材料又は部材を介して固定されていてもよい。ナノワイヤと壁面材料との間の材料は、ナノワイヤ成長のための触媒を有していてもよく、非触媒材料であってもよい。
【００６８】
ナノワイヤは、触媒層、接着層、成長核を介して成長していてもよい。「層」は薄膜であってもよい。「層」は連続する膜であってもよい。「層」は非連続であってもよい。「層」は連続する膜であって、膜は穴を有していてもよい。「層」は、複数の互いに離れた薄膜であってもよい。「層」は、島であってもよく、島を含んでいてもよい。「層」は、粒子であってもよく、粒子を含んでいてもよい。
【００６９】
ナノワイヤは、例えば、触媒層上に水熱合成方法を用いて成長させてもよい。例えば、ＺｎＯ微粒子を用いた場合は、水熱合成方法を用いて成長させてもよい。具体的に、非限定的な例示として、硝酸亜鉛六水和物（Ｚｎ（ＮＯ３）２・６ＨＯ）、ヘキサメチレンテトラミン（Ｃ６Ｈ１２Ｎ４）を脱イオン水に溶解した前駆体溶液に、加熱した基板を浸漬させることで、ＺｎＯ粒子（触媒層）が露出している箇所に、ＺｎＯナノワイヤを成長させることができる。
【００７０】
触媒層、接着層、成長核は、金属であってもよく、合金であってもよく、非金属であってもよく、半導体であってもよく、それらの酸化物、窒化物などであってもよく、それらの混合物であってもよい。金属は、非限定的に、典型金属（アルカリ金属：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、アルカリ土類金属：Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ）、マグネシウム族元素：Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、アルミニウム族元素：Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、希土類元素：Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、スズ族元素：Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｐｂ、Ｔｈ、鉄族元素：Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、土酸元素：Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、クロム族元素：Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｕ、マンガン族元素：Ｍｎ、Ｒｅ、貴金属（銅族、貨幣金属）：Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、白金族元素：Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、天然放射性元素：ＵおよびＴｈを母体とする放射能壊変産物：Ｕ、Ｔｈ、Ｒａ、Ｒｎ、アクチノイド、超ウラン元素：Ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ、Ｂｋ、Ｃｆ、Ｅｓ、Ｆｍ、Ｍｄ、Ｎｏ等、ウラン以降の元素。酸化物は、それらの何れか一つ又は合金の酸化物であってもよい。
【００７１】
ナノワイヤの成長核は、基板材料と異なる材料で形成されていてもよい。ナノワイヤの成長核は、ナノワイヤと異なる材料で形成されていてもよい。ナノワイヤの成長核は、基板材料と実質的に同じ材料で形成されていてもよい。ナノワイヤの成長核は、例えば、構造的に凹凸を有する表面であってもよい。ナノワイヤの成長核は、例えば、化学的に部分部分で異なる性質を有する表面であってもよい。機械的、構造的又は化学的に異なる（まだらな）表面は、ある部分で他の部分より、ナノワイヤの成長核となりやすい場合がある。例えば、リソグラフィとドライ・ウェットエッチングなので凹凸を形成してもよい。例えば、イオンや中性原子、プラズマなどを照射することで機械的、構造的又は化学的に異なる（まだらな）表面を形成してもよい。
【００７２】
ナノワイヤの長さは、非限定的に例えば、５００ｎｍ、１μｍ、１．５μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、１１μｍ、１２μｍ、１３μｍ、１４μｍ、１５μｍ、１７μｍ、２０μｍなどの値より大きくてもよく、それ以上でもよい。ナノワイヤの長さは、非限定的に例えば、１μｍ、１．５μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、１１μｍ、１２μｍ、１３μｍ、１４μｍ、１５μｍ、１７μｍ、２０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、などの値より小さくても、それ以下でもよい。
【００７３】
ナノワイヤの直径（又は太さ方向のサイズ）、非限定的に例えば、５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍ、２５０ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍなどの値より大きくてもよく、それ以上でもよい。ナノワイヤの直径（又は太さ方向のサイズ）、非限定的に例えば、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍ、２５０ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、１μｍなどの値より小さくてもよく、それ以下でもよい。
【００７４】
ナノワイヤの材料に使われる高分子は、非限定的に例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリヂメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、導電高分子ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）などであってもよい。
【００７５】
ナノワイヤは、繊維材料であってもよく、繊維材料を含んでいてもよい。繊維材料は、合成繊維であってもよく、天然繊維であってもよく、それらの混合物又は混合繊維であってもよい。繊維材料は、非限定的に例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアクリル、ポリアミド、共重合ポリエステル系繊維、ポリオレフェン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維などであってもよい。繊維材料は、非限定的に例えば、木綿、麻、へちま等の植物繊維であってもよい。ナノワイヤに用いられる繊維材料は、織物であってもよく、不織布であってもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤは、繊維材料の積層体であってもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤは、短繊維の構造体であってもよい。短繊維の長さはランダムであってもよく、規則性を有していてもよい。短繊維軸がランダムに配列されていてもよく、規則的に配列されていてもよい。いくつかの実施形態では、合成繊維は、低融点材料であってもよい。低融点材料は、非限定的に例えば、共重合ポリエステル系繊維、ポリオレフェン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維などであってもよい。いくつかの実施形態では、合成繊維は、鞘が低融点ポリマーを備える芯鞘構造を有していてもよい。
【００７６】
ナノワイヤを有する面と対向する面（表面）の間隔は、ナノワイヤの長さ（又はナノワイヤが配置されている面の垂線方向のサイズ、以下同様）の２倍であってもよく、２倍未満であってもよく、１．５倍であってもよく、２倍以上であってもよく、３倍、４倍、５倍、６倍、７倍、８倍、９倍、１０倍であってもよく、それらより大きくてもよい。
【００７７】
ナノワイヤを有する面と対向する面（表面）の間隔は、ナノワイヤの長さの１０倍、９倍、８倍、７倍、６倍、５倍、４倍、３倍など未満又は以下であってもよい。
【００７８】
いくつかの実施形態において、流路内に、該流路内を通過するサンプル液に乱流を発生させる又は溶液を攪拌するための非平面領域が形成されている。
【００７９】
いくつかの実施形態では、流路内表面には、立体微細構造（微細立体構造）又は三次元凹凸構造が形成されていてもよい。いくつかの実施形態では、流路内表面にカオティックミキサの機能を有する構造が形成されていてもよい。カオティックミキサにより、流路内に流れる流体を攪拌混合することができる。
【００８０】
以下、図面を参照しつつ、分離用デバイス（以下、単に「デバイス」と記載することがある。）の各実施形態について、詳しく説明する。
【００８１】
＜第１の実施形態＞
ナノワイヤは基板上に直接配置されていてもよい（非埋め込み型）。図１Ａから図１Ｃを参照して、第１の実施形態に係る、非埋め込み型のナノワイヤを有するデバイス１０１について説明する。図１Ａはデバイス１０１の上面図、図１Ｂはデバイス１０１の図１ＡのＸ−Ｘ’断面図、図１Ｃは、デバイス１０１の図１ＡのＹ−Ｙ’断面を示す。
【００８２】
デバイス１０１は、基板１０２、基板１０２の平坦面１０２ａ上に形成されたナノワイヤ１０３、カバー部材（カバー）１０４を少なくとも含んで構成されている。図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、デバイス１０１は、ナノワイヤ１０３を形成するための触媒層１０５を含んでいる。デバイス１０１では、基板１０２上に触媒層１０５が形成され、触媒層１０５の上、すなわち第１面１０５ａ上にナノワイヤ１０３が形成されている（図１Ｂ）。
【００８３】
カバー部材１０４には、カバー部材用基材１４１に対して流路１４２が凹形状に形成されている。
【００８４】
本明細書において「第２面」とは、カバー部材用基材１４１の流路１４２が形成される側の面（流路１４２の開口部分を仮想平面とした場合、該仮想平面に続く面）を意味する。図１Ｂに示す例では、カバー部材用基材１４１の触媒層１０５と接している面が第２面１４７に相当する。
【００８５】
いくつかの実施形態では、本開示のデバイスは、流路へのサンプル投入孔と流路からのサンプル回収孔を有していてもよい。サンプル投入孔とサンプル回収孔は、投入したサンプル液（溶液）を、ナノワイヤが形成された領域に導入し、ナノワイヤ領域を通過後にサンプル液をデバイス外部に排出するように配置されていてもよい。
【００８６】
図１Ｃに示すように、本実施形態のカバー部材１０４は、サンプル投入孔１４３およびサンプル回収孔１４４を有している。サンプル投入孔１４３およびサンプル回収孔１４４は、図１Ｃに示すように、流路１４２の第２面から反対側の外面にカバー１０４を貫通している。すなわち、サンプル投入孔１４３およびサンプル回収孔１４４は、流路１４２とデバイス１０１外部とを流体連結している。
【００８７】
図１Ａから図１Ｃに示す実施形態では、サンプル液をデバイス１０１の基板１０２の平坦面に実質的に垂直な方向から投入および回収する例を示しているが、サンプル投入孔およびサンプル回収孔の態様はこれに限定されず他の位置、方向、形状を有していてもよい。
【００８８】
例えば、サンプル投入孔とサンプル回収孔は、基板の平坦面に対して実質的に平行に配置されていてもよい。図２に示すデバイス２０１では、基板２０２の平坦面２０２ａ上に触媒層２０５が形成され、この上にナノワイヤ２０３が形成されている。この基板２０２に対してカバー２０４が接合され、流路２４２の空間が規定されている。図２に示すデバイス２０１では、サンプル投入孔２４３およびサンプル回収孔２４４は、このカバー２０４の側壁に、基板２０２の平坦面２０２ａと実質的に平行な方向に形成されている。
【００８９】
＜ナノワイヤの形成１＞
図１Ａ〜図１Ｃと図２に示すような、触媒を用いたナノワイヤの形成方法の一例を、図３Ａから図３Ｅを用いて説明する。
まず、基板３０２を準備する（図３Ａ）。
基板３０２上に、ナノワイヤ３０３の成長の起点となる材料（触媒材料、あるいは成長の起点となる微細構造を形成する材料）を蒸着して触媒層３０５を形成する（図３Ｂ）。蒸着方法は、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏ  ｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタリング、又は触媒をＥＣＲスパッタリング、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）蒸着、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）であってもよい。
フォトリソグラフィ用のレジスト３０６を触媒層３０５上に塗布する。ナノワイヤ３０３を成長させる場所を、パターニングしレジスト３０６を除去し、触媒層３０５を露出させる（図３Ｃ）。
レジストが除去され、触媒層３０５が露出した場所に、ナノワイヤ３０３を成長させる（図３Ｄ）。
残りのレジストを除去することで、基板３０２の触媒層３０５上にナノワイヤ３０３が形成される（図３Ｅ）。
【００９０】
フォトリソグラフィ用のレジストとしては、ＯＦＰＲ８６００ＬＢ、ＳＵ−８等、半導体分野で一般的に用いられているものであれば特に制限はない。レジストの除去液としては、ジメチルホルムアミドとアセトン等、半導体分野で一般的な除去液であれば特に制限はない。
【００９１】
触媒層３０５として触媒を用いる場合は、次の工程でナノワイヤ３０３を作製することができる。
（ａ）  ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、Ａ１２Ｏ３、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、Ｇａ２Ｏ３、ＳｒＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｍ２Ｏ３、ＥｕＯ等の材料を用い、パルスレーザーデポジション、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ−Ｓｏｌｉｄ）法等の物理蒸着法でコアナノワイヤを形成する。
（ｂ）ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等を用い、スパッタリング、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）蒸着、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の一般的な蒸着法により、コアナノワイヤの周囲に被覆層を形成する。なお、上記（ｂ）の被覆層は必須ではなく、必要に応じて実施してもよい。
上記ナノワイヤの成長方法は、本実施形態のみならず他の実施形態で採用されてもよい。
【００９２】
ナノワイヤ３０３の直径は目的に応じて適宜調整してもよい。ＺｎＯ微粒子を用いる場合は、ＺｎＯ微粒子のサイズを変更して、ナノワイヤ３０３の直径を適宜調整することができる。作製したナノワイヤ３に被覆層を形成する場合は、被覆層を形成する際の蒸着時間を変えて、ナノワイヤの直径を適宜調整することができる。
上記ナノワイヤの直径の調整方法は、本実施形態のみならず他の実施形態で採用されてもよい。
【００９３】
フォトリソグラフィのパターニングにより、ナノワイヤを形成する位置、その形状、面積、個数、密度、間隔などを制御することができる。例えば図３Ｄのように、基板３０２上のナノワイヤ３０３を形成する領域の触媒層３０５が全て露出させると、その領域では、ナノワイヤ３０３をランダムに成長させることができる。一方で、いくつかの実施形態では、この領域を細分化して複数の領域を基板上に規定し形成してもよい。
【００９４】
例えば図４Ｃから図４Ｅに示すように、ドット状に触媒層４０５を露出させ、そこにナノワイヤ４０３を形成させてもよい。図３Ａから図３Ｂと同様な方法で、基板４０２上に触媒層４０５を形成させる、その上にフォトレジスト４０６を塗布し、フォトリソグラフィによりパターニングし、フォトレジスト４０６の所定の部分のみをドット状に除去して、触媒層４０５を露出させる（図４Ｄ）。
レジスト４０６が除去され、触媒層４０５が露出した場所に、ナノワイヤ４０３を成長させる（図４Ｄ）。
残りのレジスト４０６を除去することで、基板４０２の触媒層４０５上の所定の位置にドット状にナノワイヤ４０３が形成される（図４Ｅ）。
【００９５】
＜カバーの製造＞
図５に、カバー５０４の断面を示す。いくつかの実施形態では、カバー５０４の凹部又は流路部５４２は、カバー部材用基材５４１の第２面５４７を切削により形成してもよい。いくつかの実施形態では、カバー５０４の凹部又は流路部５４２は、カバー部材用基材５４１の材料に凸状の鋳型を押し付けることで形成してもよい。凸状の鋳型を押し付けることでカバー５０４を作製する場合、サンプル投入孔およびサンプル回収孔は、転写後に生検トレパン、超音波ドリル等を用いて形成してもよい（不図示）。
【００９６】
カバー５０４の形状は、例えば非限定的に、切削範囲、鋳型の形状によって変えることができる。図６に示すカバー６０４では、図５に示すカバー５０４に対して、流路部６４２が広くかつ深く形成されている、つまりカバー部材用基材６４１の側壁又は基板と対向する内壁の厚さが薄くなっている。このように、カバー側の流路部（凹部）の形状、位置は、比較的に容易に変更することができ、そして、基板のナノワイヤの形成態様とは独立に製造することができる。
【００９７】
いくつかの実施形態では、流路の一部又は全体に、通過する溶液に乱流を発生させる構造が配置されていてもよい。例えば、図７に示すように、流路７４２の内壁（図７では基板平坦面に対向する内壁）に、通過するサンプル液を攪拌させるための非平面領域７４６を形成することもできる。非平面領域７４６は、例えば、凸部等を形成してもよい。カバー７０４は、流路部７４２の断面積や形状が異なる複数種類を準備することができる。非平面領域７４６の立体微細構造は、カオティックミキサとして機能してもよい。非平面領域７４６は、例えば非限定的に、凸部等として形成してもよく、凹形状として形成されていてもよく、又は凹凸構造として形成してもよい。
【００９８】
＜基板とカバーの接合＞
ナノワイヤが流路内に入るように、かつ互いの接合面が密着するように、ナノワイヤが形成した基板に対して、カバーを被せ接合する。一例として、図３Ａから３Ｅに示す工程でナノワイヤを成長させた基板３０２と、図５に示すカバー５０４（サンプル投入口とサンプル回収孔は形成済み）とを接合し、図１Ａから図１Ｃに示すデバイス１０１を製造することができる。
【００９９】
ナノワイヤが形成される又は形成された基板に、流路を規定する流路部や流体を攪拌させる表面構造を形成することは、製造工程を複雑又は困難にさせる場合がある。これに対して、ナノワイヤを有する基板と独立の部材であるカバーに流路を規定する流路部や流体を攪拌させる表面構造を形成することで、設計と製造の自由度が格段に向上しうる。カバー部材の流路は、所期の寸法、形状（例えば、断面積、断面形状、長手方向の長さ、形状など）、表面形状を有するように、基板とは実質的に独立に設計又は製造することができる。これにより、サンプルの種類に応じて、所望の特性の流路を有するデバイスを作製することができる。これにより、例えば非限定的に、サンプルの種類に応じて、所望の特性の流路を有するデバイスを作製することができる。いくつかの実施形態では、非平面領域は、基板に形成されてもよい（不図示）。基板の平坦性を実質的に損ねることなく、流路を通過するサンプルを攪拌することができる。
【０１００】
本開示の基板は、ナノワイヤ面が実質的に平坦である。例えば、基板には流路が形成されていない。そのため、平面状の基板を用いると、基板上に形成した触媒層も平面状、換言すると、段差を有しない構造となる。したがって、図５、図６及び図７に示すように、カバー部材用基材５４１，６４１，７４１の第２面５４７，６４７，７４７も平面状となる。これにより、ナノワイヤを形成した基板とカバー部材を液密に密着させることができる。必要に応じて、接着剤等を用いて、触媒層とカバーの第２面とを密着又は接着させてもよい。上記の構成は、本実施形態に限らず、いくつかの実施形態でも同様に採用してもよい。
【０１０１】
例えば図３Ｂから図３Ｅに示すように、いくつかの実施形態では、基板上に触媒層が配置、形成又は積層されていてもよい。触媒層は、物理学的又は化学的にナノワイヤの成長に関して触媒として機能していてもよい。触媒層は、物理学的又は化学的にナノワイヤの成長に関して触媒として機能していていなくてもよく、例えば成長の核又は起点として機能してもよい。いくつかの実施形態では、基板上に触媒層が配置されていなくてもよい。基板上に直接ナノワイヤが形成されてもよい。
【０１０２】
＜第２の実施形態＞
ナノワイヤは、その一端が基板に埋め込まれていてもよい（埋め込み型）。図８Ａから図８Ｄを参照して、第２の実施形態に係るデバイス８０１について説明する。図８Ｅは、第２の実施形態に係るデバイス１ｂの断面図（図１Ｂに示す図と同じ方向）を示す。第２の実施形態に係るデバイス８０１では、触媒層を用いず、ナノワイヤの端部が基板の第１面に埋め込まれている。
【０１０３】
まず、図３Ａから図３Ｅと同様の工程により、テンポラリ基板８０２上に触媒層８０５が形成され、この上にナノワイヤ８０３ａが形成されている（図８Ａ）。
このテンポラリ基板８０２上に、ナノワイヤ８０３ａを包み込み固定するための、液体を塗布し、硬化させる。ナノワイヤ８０３ａを内包し硬化したものが、基板８０２ａとなる（図８Ｂ）。
テンポラリ基板８０２を触媒層８０５と共に、硬化した基板８０２ａから剥離する。これにより、埋め込まれたナノワイヤ８０３の一端が、平坦な表面に露出している基板８０２ａが製造される（図８Ｃ）。
この露出したナノワイヤ８０３の一端を起点として、ナノワイヤ８０３を更に成長させる。このようにして、ナノワイヤ８０３は、最終的にこの端部が基板８０２ａの第１面（平坦面）に埋め込まれ、その他の部分が基板８０２ａから突き出たナノワイヤ８０３を形成することができる（図８Ｄ）。
この基板８０２ａに、カバー８０４を被せることで、ナノワイヤ８０３を内部に収容する流路８４２が規定されたデバイス８０１を作製できる（図８Ｅ）。
【０１０４】
第２の実施形態に係るデバイス８０１は、その一端が基板８０２ａに刺さっている構造に依り、流路を流れる液体によってナノワイヤ８０３が横方向に受ける力に対する力学的安定性又は耐久性が高い。したがって、例示的に、サンプル液の流速を上げても、ナノワイヤ８０３が基板８０２ａから剥がれ難くなる。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、基板のカバーとの接合面にもナノワイヤを配置又は成長させてもよい。
＜第３の実施形態＞
図９に、第３の実施形態に係る非埋め込み型デバイス９０１の断面図（図１Ｂに示す図と同じ方向）を示す。基板９０２上に、触媒層９０５形成されており、その上にナノワイヤ９０３が形成されている。基板９０２にカバー９０４が接合され、その内部に、ナノワイヤ９０３の一部を収容する流路９４２が規定されている。
【０１０６】
第３の実施形態に係るデバイス９０１では、ナノワイヤ９０３が、触媒層９０５の全面に形成されている。ナノワイヤ９０３が触媒層９０５の全面に形成するには、例えば第１の実施形態で図３Ａから図３Ｅに示した工程の内、図３Ｃと図３Ｄに示すような、レジストの塗付と除去の工程を行わなくてもよい。すなわち、ナノワイヤ９０３は基板９０２の接合面（触媒層９０５の表面）にも形成されており、そのためカバー９０４の第２面９４７にナノワイヤ９０３の先端が入っている。
【０１０７】
第３の実施形態に係るデバイス９０１は、基板９０２上のナノワイヤ９０３の形成領域を規定していないので、例示的に、流路９４２設計が柔軟になり、ナノワイヤ９０３の製造プロセスが簡単になる。
【０１０８】
＜第４の実施形態＞
図１０に、第４の実施形態に係る埋め込み型デバイス１００１の断面図（図１Ｂに示す図と同じ方向）を示す。基板１００２上に、一端が基板１００２に埋め込まれたナノワイヤ１００３が形成されている。基板１００２にカバー１００４が接合され、その内部に、ナノワイヤ１００３の一部を収容する流路１０４２が規定されている。
【０１０９】
第４の実施形態に係るデバイス１００１では、触媒層が含まれておらず、ナノワイヤ１００３の端部が基板１００２ａの第１面（平坦面）に埋め込まれている。デバイス１００１のナノワイヤ１００３の端部が第１面に埋め込まれた基板１００２ａは、第３の実施形態で作製した、ナノワイヤが触媒層の全面に形成されている基板（図８参照）を、図８Ａの基板として用いて、その後は図８Ｂから図８Ｅと同様の手順で作製してもよい。
【０１１０】
第４の実施形態に係るデバイス１００１は、例示的に、第３の実施形態に係るデバイス９０１の効果に加え、ナノワイヤ１００３の端部が基板１００２ａの第１面に埋め込まれていることから、サンプル液の流速を上げても、ナノワイヤ１００３が基板１００２ａから剥がれ難くなる。
【０１１１】
第３及び第４の実施形態示すように、ナノワイヤの成長態様は基板で規定し、流路の形状はカバーで規定すると、流路の設計に自由度が飛躍的に向上する。例えば、図１１に示すように、流路１１４２とサンプル投入孔１１４３及びサンプル回収孔１１４４とは、カバー１１０４に規定されるので、基板上のナノワイヤの成長位置などとは独立に、比較的自由に設計することができる。
【０１１２】
＜第５の実施形態＞
図１２Ａから図１２Ｆに、第５の実施形態に係る非埋め込み型デバイス１２０１の作成工程を説明するための断面図（図１Ｂに示す図と同じ方向）を示す。図１２Ｆに示すように、第５の実施形態に係るデバイス１２０１では、触媒層１２０５が基板１２０２の一部に形成されており、カバー１２０４の第２面１２４７が、触媒層１２０５ではなく基板１２０２の第１面に直接密着する。
【０１１３】
図１２Ａから図１２Ｆを参照して、第５の実施形態に係るデバイス１２０１の作製工程の一例を説明する。
まず、基板１２０２を準備する（図１２Ａ）。
基板１２０２上にレジスト１２０６を塗付し、触媒層１２０５を形成しない部分にレジスト１２０６が残るようにパターン現像する（図１２Ｂ）。
上記作製したレジスト１２０６を形成した基板１２０２上に、ナノワイヤ１２０３成長の核となる材料をＥＣＲスパッタリング。又は触媒をＥＣＲスパッタリング、ＥＢ蒸着、ＰＬＤ、ＡＬＤを用いて、触媒層１２０５を形成する（図１２Ｃ）。
レジスト１２０６を除去する（図１２Ｄ）。
触媒層１２０５の露出した表面にナノワイヤ１２０３を成長させる（図１２Ｅ）。
ナノワイヤ１２０３を形成した基板１２０２に、カバー１２０４を被せて接合して、第５の実施形態に係るデバイス１２０ｌが完成する（図１２Ｆ）。
【０１１４】
＜第６の実施形態＞
図１３に、第６の実施形態に係る埋め込み型デバイス１３０１の断面図（図１Ｂに示す図と同じ方向）を示す。デバイス１３０１では、触媒層が含まれておらず、ナノワイヤ１３０３の端部が基板１３０２ａの第１面（平坦面）に埋め込まれている。この基板１３０２ａに対して、カバー１３０４が接合され、ナノワイヤ１３０３を収容する流路１３４２を形成している。デバイス１３０１のナノワイヤ１３０３の端部が第１面に埋め込まれた基板１３０２ａは、第５の実施形態で作製した、ナノワイヤが触媒層の一部に形成されている基板（図１２Ｅ参照）を、図８Ａの基板として用いて、その後は図８Ｂから図８Ｅと同様の手順で作製してもよい。
【０１１５】
第６の実施形態に係るデバイス１３０１は、例えば、その一端が基板１３０２ａに刺さっている構造に依り、流路１３４２を流れる液体によってナノワイヤ１３０３が横方向に受ける力に対する力学的安定性又は耐久性が高い。したがって、例示的に、サンプル液の流速を上げても、ナノワイヤ１３０３が基板１３０２ａから剥がれ難くなる。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、ナノワイヤは基板に固定されていてもよい。ナノワイヤの基板に対する固定は、例えば非限定的に、図８Ｅ，図１０、図１３に示すように、ナノワイヤの一部が基板内部に埋め込むことで行ってもよい。いくつかの実施形態では、ナノワイヤの成長核又は成長起点が、基板に固定されていてもよい。その成長核又は成長起点から、ナノワイヤが成長されていてもよい。いくつかの実施形態では、その成長起点は、図８Ｅ，図１０、図１３に示すように、基板に埋め込まれたナノワイヤの一部であってもよい。同一又は異なる材料を用いてナノワイヤの成長させた後に、結果的に、ナノワイヤがその一部で基板に埋め込まれた構造となる。
【０１１７】
いくつかの実施形態では、ナノワイヤの成長核が基板に固定されていてもよい。成長核を含む基板を作成し、基板表面に配置された成長核上にナノワイヤを成長させてもよい。一実施形態として、図１８に示すように、ナノワイヤの成長核１８０３ａが基板１８０２に混ざっていてもよい。成長核１８０３ａは、基板１０８２との接合力を高めるために、接着剤１８０３ｂでコーティングされていてもよい。基板１０８２に接着剤が混合していて、これで成長核１８０３ａを基板に対する接合力を高めてもよい。基板１８０２の表面には、一部が露出した成長核が配置されている。例えば、液体の基板材料に成長核を混合し、この混合体を固化して、成長核１８０３ａを含む基板１８０２を作成してもよい。基板表面は、研磨されてもよい。研磨により、例えば非限定的に、基板表面の成長核の表面の不純物など不要物を除去して、成長しやすい表面を形成することができる。例えば非限定的に、成長核表面の接着用コーティング層を除去することができる。この露出した成長核１８０３ａの表面に、ナノワイヤ１８０３を形成してもよい。
【０１１８】
更なる一実施形態として、図１９に示すように、基板１９０２上に成長核１９０３ａが塗布され、さらに接着剤層１９０３ｂが形成され、その成長核１９０３ａを基板１９０２に対して固定している。例えば、液体の接着剤１９０３ｂに成長核１９０３ａを混合し、この混合体を基板１９０２上に塗布して固定させてもよい。
【０１１９】
基板表面は、研磨されてもよい。研磨により、例えば非限定的に、基板表面の成長核の表面の不純物など不要物を除去して、成長しやすい表面を形成することができる。例えば非限定的に、成長核表面の接着用コーティング層、接着剤などを除去することができる。この露出した成長核１８０３ａ，１９０３ａの表面に、ナノワイヤ１８０３，１９０３を形成してもよい。
【０１２０】
成長核１８０３ａ，１９０３ａは単結晶粒子又は、結晶粒子、アモルファス粒子などであってもよい。成長核１８０３ａ，１９０３ｂとナノワイヤ１８０３，１９０３の材料は、例えば非限定的に、ＺｎＯであってもよい。一態様では、本明細書に記載の装置によって抽出された生体分子は、約１分〜約１時間、約１０分〜約２４時間、約１５分〜約１２時間で分析することができる。
【０１２１】
＜デバイスの使用方法＞
いくつかの実施形態では、本開示に係るデバイスを用いて、例えば、体液由来の溶液からそこに含まれている細胞外小胞を分離することができる。シリンジポンプ等を用いて、細胞外小胞を含有するサンプル溶液（培養液、血清・尿等の体液など）をサンプル投入孔から流路内に送液し、サンプル回収孔から細胞外小胞を分離後の溶液を回収することができる。サンプル溶液を流し終わった後に、ナノワイヤに吸着した細胞外小胞を分析することができる。ナノワイヤの表面はプラスに帯電していてもよい。これにより例えば、マイナスに帯電している細胞外小胞を効率よく回収することができる。例えば、ＺｎＯ、酸化ニッケル等のプラスに帯電する材料でナノワイヤを形成し、あるいはナノワイヤを被覆してもよい。
【０１２２】
デバイスのナノワイヤに吸着したサンプルを光学顕微鏡、電子顕微鏡で観察する場合、カバーを基板から剥離してもよい。触媒層（または基板）とカバー部材を接着剤等で密着している場合はナイフ等でカバー部材を切断してもよい。顕微鏡観察により、例えば、捕捉したサンプルのサイズや個数を測定することができる。また例えば、サンプルに蛍光標識など光学的な標識を結合させることで、捕捉したサンプルの表面タンパク質の定量分析を行うこともできる。
【０１２３】
本開示のデバイスは、捕捉された生体分子の分析にも用いることができる。例えば、細胞、ウイルス、菌から選ばれるサンプルから核酸を抽出する場合は、サンプルを懸濁した懸濁液をサンプル投入孔に投入する。なお、細胞、ウイルス、菌の具体例としては、細胞としては細胞膜構造を有するものが挙げられ、ブドウ球菌、枯草菌、大腸菌、サルモネラ菌、緑膿菌、コレラ菌、赤痢菌、炭疽菌、結核菌、ボツリヌス菌、破傷風菌、レンサ球菌等の細菌類、顆粒球、リンパ球、網赤血球、赤血球、白血球、血小板等の血球細胞、等が挙げられる。ウイルスとしては、ノロウイルス、ロタウイルス、インフルエンザウイルス、アデノウイルス、コロナウイルス、麻疹ウイルス、風疹ウイルス、肝炎ウイルス、ヘルペスウイルス、ＨＩＶ等が挙げられる。菌としてはキノコ、カビ、酵母などが挙げられ、具体的には、白癬菌、カンジダ、アスペルギルス、出芽酵母等が挙げられる。また、細胞外小胞以外にも、ミトコンドリア、細胞外小嚢もサンプルとして挙げられる。
【０１２４】
分析は、例えば非限定的に、蛍光強度の測定、質量分析、イムノアッセイ、免疫染色などの光学的分析を含んでいてもよく、蛍光ラベリング、ハイブリダイゼーション、放射性同位体ラベリングなどの化学的、生物学的、生化学的、物理的又は理化学的プロセスを含んでいてもよい。
【０１２５】
いくつかの実施形態では、ナノワイヤの領域の一部又は全体に対して電場を印可してもよい。例えば、サンプル投入孔をマイナス、サンプル回収孔をプラスとなるように電場を印加してもよい。電場の印可により、サンプルの分子に対して、電気泳動力又は電気浸透力が掛かると考えられている。電場の印可により分子が力を受けて、ナノワイヤで破砕される可能性が高くなると考えられている。破砕したサンプルから、その内部の核酸などを抽出することができる。少なくとも細胞と菌において、電場印可による破砕は実証されている。その内部の核酸等の物質の少なくとも一部は、ナノワイヤに付着することなく抽出することができる。電場下で又は電気誘導により、核酸等が動くこともあり得る。ナノワイヤの表面の材料の等電点は、核酸の等電点より低くてもよい。ナノワイヤの表面の材料の等電点は、核酸の等電点より高くてもよい。ナノワイヤの表面の材料の等電点は、核酸の等電点とほぼ同じでもよい。ナノワイヤの表面の材料の等電点が、核酸の等電点より低いと、核酸がナノワイヤに付着する率を低減できる場合場ある。例えば、ナノワイヤ表面をＳｉ０２、ＴｉＯ２等の材料で被覆してもよい。
【０１２６】
本開示のデバイス１は、分析装置に組み込むことで分析装置を構成することができる。いくつかの実施形態では、デバイスは外部の分析装置と連結してもよい。連結は、流体連結であってもよい。いくつかの実施形態では、デバイスと別の分析ユニットとを連結させ分析装置を構成してもよい。分析装置は、分離・回収用デバイスと分析ユニットとを備えていてもよい。
デバイスと流体連結した分析装置と併用することで、デバイスで抽出した生体分子をそのまま、迅速又は効率的に分析することもできる。更に、デバイス１に抽出した生体分子を分析する分析部を形成してもよい。いくつかの実施形態では、デバイスはその内部に分析ユニットを備えていてもよい。デバイスと分析ユニットは流体連結されていてもよい。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、分析装置、分析ユニット、分析部は、シークエンサであってもよく、シークエンサを含んでいてもよい。シークエンサは、ＤＮＡシークエンサ、ＲＮＡシークエンサ、ペプチドシークエンサ、汎用シーケンサー、クロマトグラフィーカラム、質量分析計、又はそれらの組み合わせ、又は多用途シークエンサであってもよい。
いくつかの実施形態では、分析装置、分析ユニット、分析部は、マイクロアレイであってもよく、マイクロアレイを含んでいてもよい。マイクロアレイは、ＤＮＡマイクロアレイ、ＲＮＡマイクロアレイ、タンパク質マイクロアレイ、細胞マイクロアレイ、組織マイクロアレイ、化合物マイクロアレイなどであってもよい。
例えば、デバイス１を用いて核酸を抽出する場合、サンプルから抽出した核酸はナノワイヤ間を流れる際に伸長することから、
（１）デバイス１を公知の核酸シークエンサに組み込める形状とすることで、核酸の抽出と核酸配列の解析を一つの装置で実施することができる。
（２）伸長した核酸を、別途核酸シークエンサに導入することで核酸配列を解析できる。
（３）デバイス１に更に核酸の分析を行う電極等の分析部を形成することで、核酸の抽出と核酸配列の解析を一つの装置で実施できる新たな分析装置を作製することができる。
【０１２８】
＜生体分子の分離回収方法＞
本開示はデバイスを用いた生体分子の分離方法も提供する。
いくつかの実施形態に係る生体分子の分離、回収又は抽出方法は、
基板と、基板の表面例えば平坦面上に配置されたナノワイヤと、基板と接合して基板の表面例えば平坦面と共に流体チャンバ又は流路を規定するように構成された凹部を有するカバーとを備えるデバイスを提供すること、
前記デバイス内に生体分子を含む溶液を導入すること、
を備える。
【０１２９】
いくつかの実施形態では、生体分子は細胞、ウイルス、菌であってもよい。生体分子の分離、回収又は抽出方法は、更に界面活性剤や細胞溶解液などの溶液を流体チャンバ又は流路内導入することを備えていてもよい。これにより、ナノワイヤに捕捉されていた細胞、ウイルス、菌などを溶解しその中に入っている生体分子を溶液中に放出されることができる。細胞溶解液は、ライシスバッファであってもよい。細胞溶解液により細胞等内の物質が流体チャンバ内に放出され、ライシスバッファの流れとともに、デバイスの外に排出される。これにより、ナノワイヤに捕捉された細胞等（細胞外小胞など）の内部のあったＲＮＡなどの分子を回収することができる。
【０１３０】
流路や、電極配線の配置とナノワイヤの配置とは、互いに制限を受けやすい。さらに、ナノ構造体の配置や成長は複雑な工程を経ることが多い。したがって、それにさらなる制限を受けることは、製造プロセスの複雑化につながる。
【０１３１】
ナノワイヤ基板に凹凸がある場合もある。一例として、国際公開第２０１５／１３７４２７号では、チップに設けた流路の底面に配置されたナノワイヤが開示されている。流路上に蓋（カバー）を接合できるように、基板の接合面の流路底面からの高さは、ナノワイヤの高さより小さくなっている。したがって、光学顕微鏡や電子顕微鏡でナノワイヤに吸着したサンプルを観察する場合、ナノワイヤの深い位置、すなわちナノワイヤの流路の底部近傍に吸着したサンプルを撮像することは難しい。チップを傾けることで、流路の開口部分からサンプルを撮像する場合、観察方向は斜めになり、流路の側面（壁面）が視界を邪魔し、流路の底部付近でナノワイヤに捕捉されたサンプル撮像することや、ピントが合わせることが難しくなる。
【０１３２】
もう一つの例として、特開２０１７−１５８４８４号公報では、基板にはナノワイヤを加熱するための一対の電極が開示されている。電極が形成されている部分は、電極が形成されていない部分に高くなり、段差が生じる。電極に供給する電流がサンプル液にリークすることを回避するために、電極表面を絶縁性カバー部材で覆う場合は、段差がさらに大きくなる。
【０１３３】
これに対して、ナノワイヤを一方基板（基板）の平坦面に作成し、流路を本質的に規定するマクロ構造をもう他方の基板（カバー）に製造することで、ナノワイヤの成長と、分けて設計製造することができる。例えば、基板の面が平坦なので、それは設計と製造の簡便化（例えば液密に密着させるためのカバーと基板の加工精度に対する要求が低くなる）、効率化、自由度の向上、製造制度の向上、歩留まりの向上その他の利点をもたらす。
【０１３４】
細胞外小胞は早期がん・疾病診断の新規バイオマーカであるｍｉｃｒｏＲＮＡ（ｍｉｃｒｏ  ｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄ：以下、「ｍｉＲＮＡ」と記載することがある。）やタンパク質などの生体分子を内包している。本開示に係る分離用デバイスを用いることで、例えば非限定的に、比較的少量の溶液量からでも比較的低発現の核酸やタンパク質などのバイオマーカを回収することができる。そのため、細胞外小胞由来ｍｉＲＮＡの解析によって、効果的な未知のバイオマーカ探索や低侵襲診断を行うことができる。
【０１３５】
一態様では、本明細書に記載のデバイスは、被験体、個体、または患者における疾患または障害を検出するための方法において使用され得る。別の態様では、本明細書に記載の装置はがん、例えば早期がんを検出する。特定の用途に応じて、がんは、装置によって検出され得る任意のがん、例えば、肺がん、肝臓がん、膵臓がん、結腸直腸がん、胆嚢がん、子宮頸がん、膀胱がん、または前立腺がんであり得る。
【０１３６】
一態様では、がんなどの疾患は、約１分〜約１時間、約１０分〜約２４時間、約１５分〜約１２時間、約３０分〜約６時間で識別または検出され得る。
【０１３７】
別の態様では、約０．２５ｍｌ以下、約０．５ｍｌ、約１ｍｌ、約２ｍｌ、約３ｍｌ、約４ｍｌ、約５ｍｌ、約１０ｍｌなどの量以下又はそれより少量の試料容量、あるいは約０．１〜約５ｍｌ、約０．２５〜約３ｍｌ、または約０．５〜約２ｍｌの試料容量が、本明細書に記載の装置に使用されてもよい。別の態様では、そのようなサンプル容量は、ＲＮＡなどの生体分子を分離し検出して、がんなどの疾患または障害を識別するために十分な量である。一態様では、サンプル体積は、１ｍｌ、５００μｌ、３００μｌ、２５０μｌ、２００μｌ、１５０μｌ、１００μｌ、５０μｌ、３０μｌ、２０μｌ又は１０μｌなどの容量より小さく又はそれ以下で改善された回収を生み出すことができる。この体積は、少なくとも１ｍｌから２０ｍｌなどの容量を必要とする、標準的な遠心分離法やその他の従来の分離手法よりも優れている。一態様では、採取された尿などの体液やその希釈液であってもよい。
【０１３８】
本明細書に記載のデバイスは、ＲＮＡなどの標的生体分子の約６０％、約７０％、約８０％、約９０％、約９５％、約９９％、約９９．５％、約９９．９％などの改善された収率を生み出すことができる。この収率は、わずか５〜２５％の回収率しか得られない標準的な遠心分離法やその他の従来の分離手法よりも優れている。
【０１３９】
一態様では、本明細書に記載の装置はキットに組み立てられる。一態様では、キットは、例えば、本明細書に記載の装置を含んでいてもよい。緩衝液、試薬、試験管、および説明書などの他の材料がキットに付随していてもよい。一態様では、緩衝液は細胞溶解緩衝液を含んでいてもよい。
【０１４０】
以下に実施例を掲げ、本出願で開示する実施形態を具体的に説明するが、この実施例は単に実施形態の説明のためのものである。本出願で開示する発明の範囲を限定し、あるいは制限するものではない。
【実施例】
【０１４１】
＜実施例１＞
［デバイスの作製］
以下の手順により、デバイスを作製した。以下の手順は第６の実施形態の作製手順に基づく。
＜鋳型の作製＞
（１）Ｓｉ（１００）基板の表面に、ポジ型フォトレジスト（ＯＦＰＲ８６００；東京応化工業（株）製）を、５００ｒｐｍで５ｓｅｃ、３０００ｒｐｍで１２０ｓｅｃの条件でスピンコータによって回転塗布した。その後、ホットプレート上にて９０°Ｃ、１２ｍｉｎ加熱することで溶媒を蒸発させ、レジストを基板上に固定させた。
（２）ナノワイヤを成長させる部分が露光するように設計したフォトマスクを、加熱後の基板上に重ねた。露光機で６００ｍＪ／ｃｍ２のｉ線を照射後、基板を現像液に浸漬することで露光した部分のポジ型フォトレジストを剥離した。現像液から基板を取り出し流水洗浄を行った後、ホットプレートにて９０°Ｃ、５ｍｉｎ加熱することで、ポジ型フォトレジストのパターニングを完了した。
（３）スパッタリング装置を用い、１．２×１０−２Ｐａ、１４ｍｉｎの条件でＣｒのスパッタリングを行い、１３５ｎｍのＣｒ層をポジ型フォトレジストおよび基板上に堆積させた。
（４）ホットプレート上で７０°Ｃに温めた２−プロパノールに、Ｃｒ層を堆積した基板を４０ｍｉｎ浸漬した後、超音波機器により２ｍｉｎの超音波処理を行うことで、ナノワイヤを成長させる部分以外のレジストを大まかに除去した。その後、別の容器に入れた７０°Ｃに加熱した２−プロパノールに基板を移し、１０ｍｉｎ浸漬した後に１ｍｉｎの超音波処理を行うことで、ナノワイヤを成長させる部分以外のレジストを完全に除去した。最後に、さらに別の容器に入れた７０°Ｃに加熱した２−プロパノールで濯ぐことで、基板上に乗った細かいＣｒ粒子を除去した。この基板を４００°Ｃの電気炉で２ｈ加熱することでＣｒ層を酸化させ、ナノワイヤを成長させるための触媒層を作製した。
（５）超純水２００ｍＬに対して、ヘキサメチレンテトラミン（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｍｉｎｅ：ＨＭＴＡ）が１５ｍＭとなるように溶解し、スターラによって７ｍｉｎ撹拌した。さらに、硝酸亜鉛六水和物（Ｚｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ、９８％、シグマ・アドリッチ社製）が１５ｍＭとなるように溶解し、７ｍｉｎ撹拌することでナノワイヤ成長溶液を作製した。上記（４）で作製した基板をナノワイヤ成長溶液に浸漬し、送風定温高温器にて９５°Ｃ、３ｈ加熱することでナノワイヤを成長させた。その後、基板を超純水で洗い流し、非特異的に成長したナノワイヤを除去することで鋳型を作製した。
【０１４２】
＜ナノワイヤの端部が埋め込まれた基板の作製＞
（６）上記（５）で作製した鋳型をシャーレに入れた。次に、ＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤を重量比１０：１で容器に入れた後、２０００ｒｐｍで２ｍｉｎ、２２００ｒｐｍで６ｍｉｎの条件で混合したものを、シャーレに注ぎ込み、２ｈ真空引きすることでポリマー中の気泡を取り除いた。２ｈ経過後、８０°Ｃのホットプレート上で２ｈ加熱することで重合を進行させてポリマーを硬化させた。これらの操作によって、基板上に形成したノワイヤがＰＤＭＳ中に埋め込まれた。ナノワイヤが埋め込まれたＰＤＭＳ基板を元の基板から剥離した。
（７）上記（５）と同様の手順により、剥離したＰＤＭＳ基板上にナノワイヤを成長させた。その後、ＰＤＭＳ基板を超純水で洗い流し、非特異的に成長したナノワイヤを除去することで、ナノワイヤの端部が第１面に埋め込まれた基板を作製した。
【０１４３】
＜カバー部材（カバー）の作製＞
（８）Ｓｉ基板上にネガ型フォトレジストをスピンコータで塗布し、流路部分が露光できる形状のフォトマスクを被せ、露光・現像することで、流路を形成する部分が凸状となる鋳型を作製した。
（９）上記（８）で作製した鋳型を用いた以外は、上記（６）と同様の手順で鋳型上にポリマーを重合・硬化させた。この硬化させたポリマーを切り抜き、流路に０．３２ｍｍのパンチでサンプル投入札およびサンプル回収孔をあけることで、カバー部材を作製した。
【０１４４】
カバー部材の作製方法や形態は上記に限られない。いくつかの実施形態では、基板とカバー部材の接着は、有機接着剤により接着してもよい。粘着シートを用いてもよい。表面に接着剤や粘着シートがある、カバー部材や基板を用いてもよい。基板とカバー部材の接着は、陽極接合など固体同士の接合により行ってもよい。いくつかの実施形態では、カバー部材は、シーリング剤を含んでいてもよく、シーリング剤で構成されていてもよい。いくつかの実施形態では、カバー部材は、ＰＤＭＳで形成されていてもよい。
【０１４５】
いくつかの実施形態では、カバー部材は、単一部材として形成されていてもよい。例えば、流路は、カバー部材の凹部として形成されてもよい。
【０１４６】
カバー部材は、複数部材からなっていてもよい。例えば、流路の側壁を規定する部材と、流路の上部（基板と対向する内壁）を規定する部材とからなっていてもよい。カバー部材は、例えば、流路の側壁を規定するような打ち抜き部を有する部材と、流路の上部（基板と対向する内壁）を規定する部材とからなっていてもよい。カバー部材は、例えば、例えば、流路の側壁を規定するような打ち抜き部を有する部材であって、流路の高さ（基板上面と、基板と対向する内壁）のサイズを規定するスペーサとして構成されていてもよい。カバー部材は、スペーサと、流路の上部を規定する部材（カバー）とを有していてもよい。カバー部材、カバー、スペーサは、１層構造であってもよく、２層構造、３層構造などの複数層（Ｎ層）を有する構造を有していてもよい。
【０１４７】
図１４に、ある実施形態に係る流路（流体）デバイス（又は分析用、抽出用、回収用、若しくは補足用デバイス）５１の断面を模式的に示す。いくつかの実施形態では、カバー部材は、複数の部材の組み合せで構成されていてもよい。例えば、カバー部材は、複数の層を重ねて又は貼り合わされて構成されていてもよい。図１３の流路デバイスは、２つ（２層）のカバー部材５４，５５を有する。流路デバイス５１は、基板５２と、基板５２上に配置されたナノワイヤ５３を有している。ナノワイヤ５３は、基板５２上に直接配置されていてもよく、基板５２にその一端（端部）で埋め込まれていてもよく、基板５２上の触媒（不図示）の上に形成されてもよい。
【０１４８】
図１４は、例示的又は説明上の構成を説明するためのものであり、ナノワイヤ５３の基板５２上でのナノワイヤの配置又は成長の方法又は態様は限定するものではない。カバー（又は上面カバー、以下同様）５４が基板５２対して、スペーサ５５を介して貼り合わされている。いくつかの実施形態では、スペーサ５５は、実質的に一様な厚さの平板部材であってもよい。それにより、例えば、基板５２とカバー５４との間の距離を流路内に実質的に均一に保つことができる。また例えば、貼り合わせる工程を簡略にすることができる。いくつかの実施形態では、スペーサは、流路部分が切り抜かれた構造を有していてもよい。スペーサの流路部の切り抜き又は貫通部の形成は、機械的にパンチやカッティングで行ってもよく、化学的にエッチングにより行ってもよく、その他の方法で行ってもよい。いくつかの実施形態では、スペーサの切り抜き又は貫通部は、スペーサに閉構造（例えば穴）として形成されてもよい。いくつかの実施形態では、スペーサの切り抜き又は貫通部は、一部（一か所又は複数か所）がスペーサの辺又は角に空いた開構造（例えば、外部に通じる流路口）を有して形成されてもよい。厚さ方向の内壁が、基板５２のナノワイヤ５３が配置された面と、カバー５４の内壁とともに、流路の構造を規定していてもよい。
【０１４９】
図１５に、ある実施形態に係る流路デバイス（又は分析用、抽出用、回収用、若しくは捕捉用デバイス）６１の断面を模式的に示す。図１５に示すデバイス６１は、基板６２と、基板６２上に配置されたナノワイヤ６３と、上面カバー６４と、基板６２と上面カバー６４との間に挟まれたスペーサ６５ａ，６５ｂ，６５ｃとを有して構成されている。デバイス６１は、基板６２と、スペーサ６５ａ，６５ｂ，６５ｃと、上面カバー６４とが貼り合わされて構成されている。図１５では、スペーサが３層の構造を有している。いつかの実施形態では、スペーサ主部材６５ａの上面と下面に接着層（又は粘着層）６５ｂ，６５ｃが配置されていてもよい。いくつかの実施形態では、接着層６５ｂ，６５ｃは、実質的に接着剤（又は粘着剤）からなっていてもよい。いくつかの実施形態では、接着層６５ｂ，６５ｃは、実質的に接着フィルムからなっていてもよく、その上面下面に粘着物質が塗布されていてもよい。いくつかの実施形態では、上下の両スペーサ６５ｂ，６５ｃは、非粘着性のフィルムであってもよい。
【０１５０】
図１４、図１５に示すいくつかの実施形態では、流路の内壁に、非平面領域あるいはいわゆるカオティックミキサを含んでいてもよい
【０１５１】
図１６に、ある実施形態に係る流路デバイス（又は分析用、抽出用、回収用、若しくは補足用デバイス）７１の断面を模式的に示す。図１６に示すデバイス７１は、基板７２と、基板７２上に配置されたナノワイヤ７３と、上面カバー７４と、基板７２と上面カバー７４との間に挟まれたスペーサ７５とを有して構成されている。デバイス７１は、基板７２と、スペーサ７５と、上面カバー７４とが貼り合わされて構成されている。図１５の上面カバー７４は、非平面領域又は凹凸構造７６を有している。いくつかの実施形態では、この凹凸構造７６はカオティックミキサを構成していてもよい。いくつかの実施形態では、内部空間内に配置された凹凸や構造体が、いわゆるカオティックミキサ（カオス混合器、流体攪拌器）であってもよく、内部空間を流れる流体に対して、非線形的及び／又は３次元的流動を起こさせる構造を有していてもよい。そのような構造は、例えば、流路内に段差や断面積の変化、流路の向きの変更などを有していてもよい。カオティックミキサ構造７６は、例えば、流体が流路内を流れる際に、移流又は乱流を起こさせる。これにより、例えば、流体内の捕捉対象物質とナノワイヤ７３との実質的な接触確率を向上させることができる。
【０１５２】
カバー部材は、３つ以上の部材又は層を有して構成してもよい。例えば、図１４に示すデバイスの上面カバー５４を複数部材又は複数層で形成してもよい。例えば、図１４に示すデバイスのスペーサ５５を複数部材又は複数層で形成してもよい。例えば、図１４に示すデバイスの上面カバー５４とスペーサ５５とを両方、複数部材又は複数層で形成してもよい。
【０１５３】
いくつかの実施形態では、スペーサは、流体の攪拌構造を有していてもよく、流体を攪拌させる機能を有する構造を有していてもよい。いくつかの実施形態では、スペーサは、複数層の重ね合わせ又は組み合わせで構成されていてもよい。いくつかの実施形態では、重ね合わせされた複数層が、実質的に同一の切り抜き（貫通孔）を有していてもよい。いくつかの実施形態では、複数層が重ね合わせられた際に、貫通孔が実質的に互いに重なっていてもよい。いくつかの実施形態では、重ね合わせされた複数層の少なくとも１層が他の層の少なくとも１つの層と異なる切り抜き（貫通孔）を有していてもよい。いくつかの実施形態では、複数層が重ね合わせられた際に、互いの貫通孔が同一でなくてもよい。いくつかの実施形態では、複数層が重ね合わせられた際に、一つの層の貫通孔が、少なくとも一つの他の層の貫通孔と実質的に重ね合わさってなくてもよい。いくつかの実施形態では、重ね合わせられた複数層の、少なくとも一部の複数の層の貫通孔がずれていてもよい。いくつかの実施形態では、複数層が、それぞれの貫通孔が互い違いになるように、重ね合わされていてもよい。いくつかの実施形態では、貫通孔の側面が三次元構造を有していてもよい。いくつかの実施形態では、ある一つのスペーサ層の貫通孔の側面が三次元構造を有していてもよい。いくつかの実施形態では、貫通孔の側面の三次元構造は、実質的に厚さ方向に形成された側面を有した各層の貫通孔を、厚さ方向に組み合わせることで構成してもよい。いつかの実施形態では、複数層間での貫通孔のずれ又は互い違いに重ね合わされた構成を用いて、流路の側面にカオティックミキサ又は流体を攪拌させる構造を形成してもよい。
【０１５４】
＜第７の実施形態＞
図１７を参照して、ある実施形態にかかるデバイス１７０１について説明する。図１７は、ある実施形態に係るデバイス１７０１の断面図（図１Ｂに示す図と同じ方向）である。図１７に示すデバイス１７０１は、ナノワイヤ１７０３が配置された基板１７０２ａと、ナノワイヤ面に対向して接合されたカバー（カバー部材天井部）１７４１と、基板１７０２ａとカバー１７４１との間に挟まれ弾性体１７５１とを有している。弾性性１７５１は、基板１７０２とカバー１７４１に押されて弾性変形し、それぞれの面と液密に接触している。基板１７０２ａ、カバー１７４１、弾性体１７５１に囲まれた領域として、流路１７４２が実質的に規定される。弾性体１７５１は、流路１７４２の側壁を形成している。弾性体１７５１は、Ｏリングであってもよい。Ｏリング１７５１と基板１７０２ａ、及びＯリング１７５１とカバー１７４１は、接着剤等を用いて密着されていない。Ｏリング１７５１は、組み立てで、弾性材料変形してもよく、塑性変形してもよく、弾塑性変形してもよく、変形しなくてもよい。組み立て後に、Ｏリング１７５１は、基板１７２ａとカバー部材天井部１７４１ａとの面間隔（スペース）を規定してもよく、スペーサとして機能してもよい。いくつかの実施形態では、Ｏリング１７５１は、基板１７０２ａ、及び／又はカバー部材天井部１７４１ａに対して接着剤等を用いて密着されていてもよい。いくつかの実施形態では、カバー部材天井部１７４１ａと基板１７２ａとを、ネジなどを用いてかしめてもよい。Ｏリングを圧力印加により弾性変形させてもよい。これにより例示的に、Ｏリング１７５１と基板１７０２ａ及びＯリング１７５１とカバー部材天井部１７４１を、接着剤等を用いなくても液密に保持することができる。いくつかの実施形態では、Ｏリング１７５１と基板１７０２ａ、及びＯリング１７５１とカバー１７４１とは、接着剤等を用いて密着してもよい。
【０１５５】
図１７に示す実施形態に係るデバイス１７０１は、基板１７０２ａとＯリング１７５１とカバー部材天井部１７４１を簡単に取り外すことが可能である。このため、この構成は例示的に、基板１７０２ａのみを交換してＯリング１７５１とカバー部材天井部１７４１を再利用することができ、製造コストを低減することができる。この構成により、例示的に、基板１７０２ａをカバー１７４１から簡単に分離できるため、基板１７０２ａ上のナノワイヤ１７０３に吸着したサンプルを容易に観察することができる。Ｏリング１７５１は、シリコーンゴム、天然ゴム、テフロン、ウレタンなどの弾性体であってもよい。円形のＯリングは、円形だけでなく、四角形状の角リング、Ｄ字形状のＤリング、Ｘ字形状のＸリングなどであってもよい。
【０１５６】
＜デバイスの作製＞
作製した基板の第１面とカバー部材の第２面を重ね、境界部分をＰＥＥＫチューブでチュービングし、チューブの根元と基板とカバー部材間の境界に未硬化のＰＤＭＳを塗布、１８０°Ｃのホットプレート上にて３０ｍｉｎ加熱することによって接着を完了した。基板の第１面とカバー部材の第２面は平面であったことから、特に問題なく接着することができた。以上の手順により、実施例１のデバイスを作製した。また、サンプル投入孔およびサンプル回収孔にはサンプル投入用および回収用のチューブを挿入し、挿入部分を接着剤で固定した。図２０に、実施例１で作製したデバイスの写真を示す。
【０１５７】
＜デバイスを用いた細胞外小胞の吸着＞
次に、実施例１で作製したデバイスを用い、細胞外小胞の吸着とＦＥＳＥＭ（フィールドエミッション走査型電子顕微鏡）観察を行った。
【０１５８】
＜サンプルの調整＞
市販の尿１ｍＬを１．５ｍＬ遠沈管に分注し、この遠沈管を冷却遠心機にセットし、３０００Ｘｇ，１５ｍｉｎ，４°Ｃの条件で遠心分離することによって不純物を沈殿させた。
以下、この不純物を除いた上澄み部分のことを「尿サンプル」と記載する。
【０１５９】
＜ナノワイヤへの細胞外小胞の吸着＞
「作製した尿サンプル１ｍＬを、シリンジポンプによって流量５０μＬ／ｍｉｎの条件でサンプル投入孔からデバイス内に導入することで、ナノワイヤに細胞外小胞を吸着させた。
【０１６０】
＜ナノワイヤに吸着した細胞外小胞の観察＞
上記＜ナノワイヤへの細胞外小胞の吸着＞で尿サンプルを流した後、カバー部材を基板から剥離し、ナノワイヤ３のＦＥＳＥＭ撮像を行った。図２１に、撮像したＦＥＳＥＭ写真を示す。写真の白色の矢印で示す部分が吸着した細胞外小胞である。実施例１で作製したデバイスは電極を含んでいない。そのため、チャージアップ等の問題は発生せず、図２１に示すように良好なＦＥＳＥＭ像を得られた。また、ナノワイヤの周辺に壁面が無いことから、ピント調整も問題なく実施ができた。
【０１６１】
本開示は以下の実施形態を含む：
１
基板、ナノワイヤ、および、カバー部材を含む分析用デバイスであって、
前記基板の第１面に前記ナノワイヤが形成され、
前記カバー部材は、
カバー部材用基材、および、該カバー部材用基材の第２面に形成された流路を含み、
前記基板の第１面の少なくとも一部と前記カバー部材用基材の第２面が液密に密着されており、
前記ナノワイヤの少なくとも一部が前記流路内に配置される、
分析用デバイス。
２
前記基板の第１面に前記ナノワイヤ形成用の触媒層が形成され、
前記触媒層の少なくとも一部に前記ナノワイヤが形成されている、
実施形態１に記載の分析用デバイス。
３
前記基板の第１面には前記触媒層のみが形成され、
前記触媒層上には前記ナノワイヤのみが形成されている、
実施形態２に記載の分析用デバイス。
４
前記ナノワイヤの端部が、前記基板の第１面に埋め込まれている、
実施形態１に記載の分析用デバイス。
５
前記基板の第１面にはナノワイヤのみが形成されている、
実施形態４に記載の分析用デバイス。
６
前記基板の第１面と前記カバー部材の第２面とを重ねた際に、前記第１面と前記第２面の重なる面が双方とも平面である、
実施形態１〜５の何れか一項に記載の分析用デバイス。  
７
前記カバー部材が、サンプル投入札およびサンプル回収孔を含む、
実施形態１〜６の何れか一項に記載の分析用デバイス。
８
前記流路に、該流路内を通過するサンプル液に乱流を発生させるための非平面領域が形成されている、
実施形態１〜７の何れか一項に記載の分析用デバイス。
Ａ１
接合面と凹部とを有するカバーと、
基板と、
前記基板の第１面の少なくとも一部に配置されたナノワイヤと、
を備え、
前記基板の前記第１面の一部と前記カバーの前記接合面とが密着され、前記カバーの前記凹部と前記凹部に面する前記ナノワイヤ面の部分とで流体チャンバを画定する、
分離用デバイス。
Ａ２
前記基板は、前記第１面の少なくとも一部に前記ナノワイヤを形成するための触媒層を有し、
前記ナノワイヤは、前記触媒層上に形成されている、
実施形態Ａ１に記載の分離用デバイス。
Ａ３
前記ナノワイヤの一方の端部が、前記基板に埋め込まれている、
実施形態Ａ１に記載の分離用デバイス。
Ａ４
前記カバー部材は、前記流体チャンバに溶液を外部から導入する導入口と前記流体チャンバから溶液を外部に排出する排出口とを有する、
実施形態Ａ１〜３の何れか一項に記載の分離用デバイス。
Ａ５
前記流体チャンバの内壁に、該流体チャンバ内を流れる前記溶液に対して乱流を発生させるような凹凸構造を有する、
実施形態Ａ４に記載の分離用デバイス。
Ｂ１
平坦面を有する基板と、
前記平坦面の少なくとも一部に配置されたナノワイヤと、
前記ナノワイヤの少なくとも一部を含むように形成された流体チャンバと、
を備える、
生体分子を分離するための流体デバイス。
Ｂ２
前記平坦面の一部と密着する接合面を有するカバーであって、前記基板の平坦面と共に前記流路を画定する凹部を有するカバーを、
更に備える、
実施形態Ｂ１に記載の流体デバイス。
Ｂ２ｂ
平坦面を有する基板と、
前記平坦面の少なくとも一部に配置されたナノワイヤと、
前記平坦面の一部と密着する接合面を有するカバーであって、前記基板の平坦面と共に前記ナノワイヤの少なくとも一部を含むように流路を画定する凹部を有するカバーとを
を備える、
生体分子を分離するための流体デバイス。
Ｂ３
前記基板の平坦面上に前記ナノワイヤ成長用の触媒層が形成され、
前記触媒層の上に前記ナノワイヤが形成されている、
実施形態Ｂ１、Ｂ２又はＢ２ｂに記載の流体デバイス。
Ｂ４
前記ナノワイヤの一端が、前記基板の平坦面に埋め込まれている、
実施形態Ｂ１、Ｂ２又はＢ２ｂに記載の流体デバイス。
Ｂ５
前記流体チャンバに溶液を導入するための投入口と、前記流体チャンバから溶液を排出するための排出口とを有する、
実施形態Ｂ１からＢ４のいずれか一項に記載の流体デバイス。
Ｂ６
前記カバーは、前記流体チャンバに溶液を導入するための投入口と、前記流体チャンバから溶液を排出するための排出口とを有する、
実施形態Ｂ２又はＢ２ｂに記載の流体デバイス。
Ｂ７
前記カバーの凹部の表面に、前記溶液の流れを攪拌させるための微細立体構造が形成されている、
実施形態Ｂ６に記載の流体デバイス。
Ｂ８
前記生体分子は、ＲＮＡを含む、
実施形態Ｂ１からＢ７のいずれか一項に記載の流体デバイス。
Ｂ９
前記生体分子は、細胞外小胞を含む、
実施形態Ｂ１からＢ７のいずれか一項に記載の流体デバイス。
Ｂ１０
平坦面を有する基板と、
前記平坦面の少なくとも一部に配置されたナノワイヤと、
前記ナノワイヤの少なくとも一部を含むように形成された流路と、
を備える流体デバイスを提供すること、及び
前記流体デバイスに生体分子を含む溶液を導入すること、
を備える、
生体分子の分離方法。
Ｂ１１
前記生体分子は、細胞、ウイルス及び菌の少なくとも一つを含む、
実施形態Ｂ１０に記載の生体分子の分離方法。
Ｂ１２
前記生体分子は、細胞外小胞を含む、
実施形態Ｂ１１に記載の生体分子の分離方法。
Ｂ１３
前記流体デバイスに細胞溶解液を導入すること
を更に備える、
実施形態Ｂ１２に記載の生体分子の分離方法。
Ｂ１４
前記流体デバイス内に導入した前記細胞溶解液を前記流体デバイスから排出させること、
前記流体デバイスから排出された前記細胞溶解液に含まれる核酸を測定すること、
を更に備える、
実施形態Ｂ１３に記載の生体分子の分離方法。
Ｂ１５
前記核酸は、ＲＮＡを含む、
実施形態Ｂ１４に記載の生体分子の分離方法。
【０１６２】
以上、本開示の幾つかの実施形態及び実施例について説明したが、これらの実施形態及び実施例は、本開示を例示的に説明するものである。例えば、上記各実施形態は本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必要に応じて寸法、構成、材質、回路を追加変更してもよい。なお、上記に挙げた本開示の一または複数の特徴を任意に組み合わせた実施形態も本開示の範囲に含まれる。特許請求の範囲は、本開示の技術的思想から逸脱することのない範囲で、実施形態に対する多数の変形形態を包括するものである。したがって、本明細書に開示された実施形態及び実施例は、例示のために示されたものであり、本開示の範囲を限定するものと考えるべきではない。
【符号の説明】
【０１６３】
５１、６１、７１、１０１、２０１、８０１、９０１、１００１、１２０１、１３０１、１７０１…デバイス
５２、６２、７２、１０２、２０２、３０２、４０２、８０２、８０２ａ、９０２、１００２ａ、１２０２、１３０２ａ、１７０２ａ、１８０２、１９０２…基板、
５３、６３、７３、１０３、２０３、３０３、４０３、８０３、８０３ａ、９０３、１００３、１２０３、１３０３、１７０３、１８０３、１９０３…ナノワイヤ
５４、６４、７４、１７４１…上面カバー
５５、６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、７５…スペーサ
７６、７４６…非平面領域
１０２ａ、２０２ａ…平坦面
１０４、２０４、５０４、６０４、７０４、８０４、９０４、１００４、１１０４、１２０４、１３０４…カバー部材（カバー）
１０５、２０５、３０５、４０５、８０５、９０５、１２０５…触媒層
１０５ａ…第１面
１４１、２４１、５４１、６４１、７４１、１０４１、１３４１…カバー部材用基材
１４２、２４２、５４２、６４２、７４２、８４２、９４２、１０４２、１３４２、１７４２…流路
１４３、２４３、１１４３…サンプル投入孔
１４４、２４４、１１４４…サンプル回収孔
１４７、５４７、６４７、７４７、９４７…第２面
３０６、４０６、１２０６…レジスト
８０２…テンポラリ基板
１７５１…弾性体（Ｏリング）
１８０３ａ、１９０３ａ…ナノワイヤの成長核
１８０３ｂ…接着剤
１９０３ｂ…接着層
【図１Ａ】
2020150930.tif 000003
【図１Ｂ】
2020150930.tif 000004
【図１Ｃ】
2020150930.tif 000005
【図２】
2020150930.tif 000006
【図３Ａ】
2020150930.tif 000007
【図３Ｂ】
2020150930.tif 000008
【図３Ｃ】
2020150930.tif 000009
【図３Ｄ】
2020150930.tif 000010
【図３Ｅ】
2020150930.tif 000011
【図４Ｃ】
2020150930.tif 000012
【図４Ｄ】
2020150930.tif 000013
【図４Ｅ】
2020150930.tif 000014
【図５】
2020150930.tif 000015
【図６】
2020150930.tif 000016
【図７】
2020150930.tif 000017
【図８Ａ】
2020150930.tif 000018
【図８Ｂ】
2020150930.tif 000019
【図８Ｃ】
2020150930.tif 000020
【図８Ｄ】
2020150930.tif 000021
【図８Ｅ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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