(57)【要約】  流路デバイスは、流路内に試料が投入される投入領域と試料が排出される排出領域と、投入領域と排出領域の間にトラップ体を有する。また、流路に形成されたトラップ体において、トラップ体の投入領域側に面した側面の側面積は、トラップ体の投入領域側から排出領域側へ向かって流路に沿うように投影したトラップ体の投入領域側に面した側面の投影面積よりも大きい。
2014106881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が投入される投入領域と、
前記試料が排出される排出領域と、を有し、
周囲が壁面に囲まれた筒状の流路と、
前記流路内の前記投入領域と前記排出領域との間の領域に、前記流路内に狭窄部を形成するように設けられたトラップ体と、を備え、
前記トラップ体は、前記投入領域側に面した側面を有し、
前記トラップ体の前記側面の面積は、前記トラップ体の前記投入領域側から前記排出領域側へ向かって流路に沿うように投影した前記側面の投影面積よりも大きい
流路デバイス。
【請求項２】
前記側面が、２つ以上の平面を有する請求項１に記載の流路デバイス。
【請求項３】
前記狭窄部に面した前記側面の端部が、波線を有する請求項１に記載の流路デバイス。
【請求項４】
前記狭窄部に面した前記側面の端部が、曲線を有する請求項１に記載の流路デバイス。
【請求項５】
前記トラップ体と前記壁面が一体形成されている請求項１に記載の流路デバイス。
【請求項６】
前記壁面の一部に金属層が形成された請求項１に記載の流路デバイス。
【請求項７】
前記試料は、生体由来の溶液である請求項１に記載の流路デバイス。
【請求項８】
前記試料は、試料中の被測定物と特異的に結合し凝集体を形成するアクセプタを固定した微粒子を含む請求項１に記載の流路デバイス。
【請求項９】
前記狭窄部は、前記微粒子より大きく、前記凝集体より小さい請求項８に記載の流路デバイス。
【請求項１０】
前記試料中の被測定物と特異的に結合し凝集体を形成するアクセプタを固定した微粒子は、前記壁面に配置された請求項１に記載の流路デバイス。
【請求項１１】
前記狭窄部は、前記微粒子より大きく、前記凝集体より小さい請求項１０に記載の流路デバイス。
【請求項１２】
試料が投入される投入領域と、
前記試料が排出される排出領域と、を有し、
周囲が壁面に囲まれた筒状の流路と、
前記流路内の前記投入領域と前記排出領域との間の領域に、前記流路内に狭窄部を形成するように設けられたトラップ体と、を備え、
前記トラップ体は、前記投入領域側に面した側面を有し、
前記トラップ体の前記側面は、前記トラップ体が形成された前記領域における流れ方向に垂直な流路断面に平行でない部分を有する
流路デバイス。
【請求項１３】
前記側面が、２つ以上の平面を有する請求項１２に記載の流路デバイス。
【請求項１４】
前記狭窄部に面した前記側面の端部が、波線を有する請求項１２に記載の流路デバイス。
【請求項１５】
前記狭窄部に面した前記側面の端部が、曲線を有する請求項１２に記載の流路デバイス。
【請求項１６】
前記トラップ体と前記壁面が一体成形されている請求項１２に記載の流路デバイス。
【請求項１７】
前記壁面の一部に金属層が形成された請求項１２に記載の流路デバイス。
【請求項１８】
前記試料は、生体由来の溶液である請求項１２に記載の流路デバイス。
【請求項１９】
前記試料は、試料中の被測定物と特異的に結合し凝集体を形成するアクセプタを固定した微粒子を含む請求項１２に記載の流路デバイス。
【請求項２０】
前記狭窄部は、前記微粒子より大きく、前記凝集体より小さい請求項１９に記載の流路デバイス。
【請求項２１】
試料中の被測定物と特異的に結合し凝集体を形成するアクセプタを固定した微粒子は、前記壁面に配置された請求項１２に記載の流路デバイス。
【請求項２２】
前記狭窄部は、前記微粒子より大きく、前記凝集体より小さい請求項２１に記載の流路デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ウイルス等の検出に使用できる流路デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来のハイブリダイゼーション検出用の流路デバイス７００の断面図である。流路デバイス７００は、両端に注入口７０１と排出口７０２を備えた流路７０３と、流路７０３内に設けられた堰７０４とを有している。流路７０３内には、堰７０４により狭窄部７０６が形成されている。【０００３】
流路デバイス７００は、ＤＮＡのハイブリダイゼーションの検出に用いられる。マイクロビーズ７０５には、検出対象物となるＤＮＡとハイブリダイゼーションするヌクレオチド鎖が修飾されている。流路７０３内を流れるマイクロビーズ７０５は、狭窄部７０６を通過できず、堰７０４の注入口７０１側に集積される。使用者は、堰７０４により集積されたマイクロビーズ７０５を観察することにより、ＤＮＡのハイブリダイゼーションの有無を検出する。【０００４】
尚、本出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、非特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｊｏｏｈｏｏｎ  Ｋｉｍ，「Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＤＮＡ  ｔｏ  Ｂｅａｄ−Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  Ｐｒｏｂｅｓ  Ｃｏｎｆｉｎｅｄ  ｗｉｔｈｉｎ  ａ  Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  Ｃｈａｎｎｅｌ」，Ｌａｎｇｍｕｉｒ，Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，１０／２４／２００６，Ｖｏｌ．  ２２，Ｎｏ．  ２４，ｐ．１０１３０−１０１３４
【発明の概要】
【０００６】
本発明による第１の流路デバイスは、試料が投入される投入領域と、試料が排出される排出領域と、筒状の流路と、トラップ体とを有する。筒状の流路の周囲は、壁面に囲まれている。トラップ体は、流路内の投入領域と排出領域との間の領域に、流路内に狭窄部を形成するように設けられている。トラップ体は、投入領域側に面した側面を有する。トラップ体の側面の面積は、トラップ体の投入領域側から排出領域側へ向かって流路に沿うように投影した側面の投影面積よりも大きい。
【０００７】
また、本発明による第２の流路デバイスは、試料が投入される投入領域と、試料が排出される排出領域と、筒状の流路と、トラップ体とを有する。筒状の流路の周囲は、壁面に囲まれている。トラップ体は、流路内の投入領域と排出領域との間の領域に、流路内に狭窄部を形成するように設けられている。トラップ体は、投入領域側に面した側面を有する。トラップ体の側面は、トラップ体が形成された領域における流れ方向に垂直な流路断面に平行でない部分を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１における流路デバイスの概略構成を示す上面図
【図１Ｂ】本発明の実施の形態１における流路デバイスの概略構成を示す側断面図
【図２Ａ】図１Ｂに示す流路デバイスの主要構成を示す側断面図
【図２Ｂ】図１Ａに示す流路デバイスの主要構成を示す上面視断面図
【図３】図１Ｂに示す流路デバイスのトラップ体と検出対象物との動作を模式的に示す側断面図
【図４】図１Ａに示すトラップ体の投入領域側に面した側面の投影面の例を示す図
【図５】本発明の実施の形態１における他のトラップ体を示す側断面図
【図６Ａ】図１Ａに示す流路デバイスのトラップ体と検出対象物との動作を模式的に示す上面視断面図
【図６Ｂ】従来の流路デバイスの動作を模式的に示す上面視断面図
【図７】本発明の実施の形態２における流路デバイスのトラップ体の上面視断面図
【図８】本発明の実施の形態３における流路デバイスのトラップ体の上面視断面図
【図９】本発明の実施の形態４における流路デバイスのトラップ体の上面視断面図
【図１０】本発明の実施の形態５における流路デバイスの側断面図
【図１１】従来の流路デバイスを模式的に示す側断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態の説明に先立ち、図１１に示した従来の流路デバイス７００における課題を説明する。流路デバイス７００は、ナノスケールの微小構造を有する必要がある。しかしながら、微小構造の流路デバイス７００では、検出対象物が狭窄部７０６に詰まりやすくなり、流路抵抗が急激に増大し、流れが停滞するという課題があった。また、流路７０３内に強制的に流れを生じさせるためには、流路抵抗に打ち勝つような高圧力を発生する機構が必要となり、チップ構造が煩雑になる。以下、上述の課題を解決する本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
図１Ａは、本発明の実施の形態１における流路デバイス１の概略構成を示す上面図、図１Ｂは、図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線における側断面図である。
【００１１】
流路デバイス１は、試料が投入される投入領域１５と試料が排出される排出領域１６とを含む流路４を有している。流路４は周囲が壁面で囲まれた筒状である。流路４内の投入領域１５と排出領域１６との間の領域には、流路４内に狭窄部２を形成するようにトラップ体３が設けられている。トラップ体３は、投入領域１５側に面した側面を有する。
【００１２】
トラップ体３の投入領域１５側に面した側面の面積は、トラップ体３の投入領域１５側から排出領域１６側へ向かって流路４に沿うように投影した側面の投影面積よりも大きい。
【００１３】
試料は、投入領域１５から排出領域１６に向かって流れる。試料は、投入領域１５より上流に形成された注入口２４から注入される。注入された試料は一旦、貯留部２５にて貯留される。排出領域１６を通過した検査済みの試料は貯留部２６にて貯留される。
【００１４】
使用者は、スポイト２７などにより、検査対象となる試料を注入口２４から貯留部２５に注入する。なお、試料は、例えば、血液や、唾液などの生体由来の溶液である。
【００１５】
貯留部２５に貯留された試料は、毛細管現象等により流路４の投入領域１５に投入される。流路４に投入された試料は流路４内を矢印１７の方向へ流れてトラップ部１８を経由し、排出領域１６から排出され貯留部２６に貯留される。その際、試料中に含まれる検出対象物はトラップ体３により形成された流路の狭窄部２でトラップされ、トラップ部１８に集積される。
【００１６】
流路４を形成する壁は、光を効率的に透過させるガラスや樹脂、シリコン、透明プラスチック等の透明な材料で形成されている。
【００１７】
トラップ体３はガラスや樹脂、シリコン、透明プラスチック、金属等で形成される。また、壁とトラップ体３は、別に成形したものを接着したものであっても、一体成形したものであってもよい。
【００１８】
上壁５の上方、すなわち、上壁５について下壁６の反対の方向には、電磁波源２９が配置されている。電磁波源２９は、上壁５の上方からトラップ部１８へ電磁波３０を照射する。
【００１９】
トラップ部１８に集積された検出対象物は、例えば、流路デバイス１に照射される電磁波３０により検出される。トラップ部１８に電磁波３０が照射されることにより、流路デバイス１、または、検出対象物は、光等の電磁波を反射又は輻射する。使用者は、流路デバイス１、または検出対象物から反射又は輻射された光等の電磁波を検知部（図示せず）で検知することにより、検出対象物を検出する。
【００２０】
ここで、電磁波３０は可視光であることが望ましい。電磁波３０が可視光の場合には、検知部は必ずしも必要ではなく、使用者の目で電磁波の色の変化や強度を検知し、試料中の検出対象物を検出することができる。
【００２１】
検出対象物とは、流路４内で狭窄部２に詰まり、トラップ部１８に集積される物を指す。具体的には、例えば、試料中に含まれるビーズなどといった狭窄部２より大きい径を有する粒子、または、狭窄部２より小さい径を有する微粒子が結合することで狭窄部２より大きい径を有した凝集体などである。凝集体を形成する微粒子には、被測定物と特異的に結合するアクセプタが固定されている。被測定物とは、例えば、試料中に含まれるウイルス等である。試料中にウイルスが含まれていれば、特定のアクセプタが固定された微粒子がウイルスと結合し、凝集体を形成しトラップ部に集積される。なお、試料中の被測定物と特異的に結合し凝集体を形成するアクセプタを固定した微粒子は、流路４内の壁面に配置されていても、試料中に含まれていてもよい。
【００２２】
アクセプタとは、被測定物と特異的に結合する捕捉体のことを指しており、例えば、抗体、受容体タンパク、アプタマー、ポルフィリン、モレキュラーインプリンティング技術により生成された高分子などを指す。
【００２３】
なお、図１Ｂに示すように、注入口２４と貯留部２５との間には、フィルタ２８が配置されていることが望ましい。フィルタ２８により試料中に混入したゴミなどの不要物を取り除くことができる。
【００２４】
次に、流路デバイス１内のトラップ体３の詳細な構成と検出対象物がトラップされる動作原理について図２Ａ〜図６Ｂを参照しながら説明する。図２Ａは、流路デバイス１の主要構成を示す側断面図、図２Ｂは、流路デバイス１の主要構成を示す上面視断面図である。
【００２５】
図２Ａに示すように、流路デバイス１には流路４を挟んでお互いに対向する上壁５と下壁６が設けられ、流路４内には検出対象物をトラップするトラップ体３が設けられている。また、流路デバイス１には流路４を挟んでお互いに対向する側壁２１と側壁２２が設けられている。したがって、流路４は、上壁５の下面５Ａと下壁６の上面６Ａと側壁２１の側面２１Ａと側壁２２の側面２２Ａの４つの壁面により囲まれた筒状の流路４が形成されている。
【００２６】
図２Ａに示すように、流路４内には、上壁５とトラップ体３により狭窄部２が設けられている。流路４は試料が投入される投入領域１５と試料が排出される排出領域１６と、それらの間にトラップ体３よりも投入領域１５側に設けられ、検出対象物を集積するトラップ部１８を有する。言いかえると、流路４は、投入領域１５およびトラップ部１８で構成された流路（第１の流路４１）と、狭窄部２で構成された流路（第２の流路４２）、および、排出領域１６で構成された流路（第３の流路４３）で構成されている。流路４は、第１の流路４１の高さ（上壁５と下壁６との間隔）よりも第２の流路４２の高さ（上壁５とトラップ体３との間隔）の方が小さくなるように形成されている。すなわち、流路４において、第１の流路４１の高さＤ１は第２の流路４２の高さＤ２より大きい。流路４に試料が投入されると、投入領域１５から排出領域１６に向けて試料が流れることで、試料中の検出対象物は排出領域１６に向かって移動する。
【００２７】
図３は、トラップ部１８を拡大して示している。流路の高さＤ２は、試料中のトラップしたい検出対象物１０の直径よりも小さい。
【００２８】
このような流路４においては、Ｄ２より大きい直径を有する検出対象物１０は、流路４の狭窄部２の入り口にひっかかり、トラップ部１８に集積される。すると、先に捕捉された検出対象物１０により流路４が遮断され、次に流れてくる検出対象物１０は、トラップ部１８に集積される。すなわち、試料中に存在し、その直径がＤ２以下の検出非対象物１１や媒質１２、溶液などは狭窄部２を通過できるが、その直径がＤ２より大きな検出対象物１０は狭窄部２を通過できない。そのため、Ｄ２より大きい直径を有する検出対象物１０はトラップ部１８に集積される。
【００２９】
図２Ｂに示すように、トラップ体３の投入領域側に面した側面３１は、例えば、複数の平面で構成されており、その一部が投入領域１５に向かって突出した形状となっている。突出部は１つ、または、複数あり、それぞれの先端と、隣接する突起部の先端との間に隙間が空くように配置されている。ここで設けられた隙間は、検出対象物１０より大きい隙間であっても、小さい隙間であってもよい。隣接する突出部とのなす角は任意である。試料中の検出対象物１０は、この角部分で捕捉される。
【００３０】
ここで、トラップ体３の投入領域１５側に面した側面３１とは、トラップ体３の表面における外向き法線ベクトルが流路４の投入領域１５側に向かう方向の成分を有する面のことを示す。
【００３１】
図４は、トラップ体３の投入領域１５側から排出領域１６側へ向かって流路に沿うように投影したトラップ体３の投入領域１５側に面した側面３１の投影面２０を示している。
【００３２】
トラップ体３は、トラップ体３の投入領域１５側の側面３１の側面積Ｓ１が、トラップ体３の投入領域１５側から排出領域１６側へ向かって流路４に沿うように投影した側面３１の投影面２０の面積Ｓ２よりも大きくなるように形成されている。
【００３３】
言いかえれば、トラップ体３の投入領域１５側に面した側面３１は、トラップ体３が形成された領域において、流路４内の流れ方向に垂直な流路断面に平行でない部分を有する。ここで、トラップ体３の側面３１が流路４内の流れ方向に垂直な流路断面に平行であるとは、例えば、図６Ｂに示すトラップ体２０２の投入領域１５側に面した側面２０１の形状をさす。
【００３４】
なお、図２Ａに示すように、流路４内に設けられた狭窄部２の位置は、流路４の上壁５に沿うように配置されているが、これに限られることはなく、下壁６、または、側壁２１、２２のいずれかに沿うように配置されていてもよい。また、図５に示す流路デバイス１の側断面図のように、流路４内に設けられた狭窄部２は、流路４内の中央付近に配置されていてもよい。すなわち、狭窄部２は必ずしも流路４を構成する壁に沿っている必要はない。
【００３５】
また、流路４は、上下壁と合わせて４つの面により囲まれた筒状の流路４を用いて説明したが、流路４の断面形状は、流路４の周囲が壁面により閉じていれば略円形でも、三角形や四角形などの多角形でもよい。
【００３６】
図６Ａは流路デバイスの動作を示す上面視断面図である。図６Ａは、図２Ｂに示した流路デバイス１において検出対象物１０を含んだ試料を流した場合の動作図である。動作の比較例として、図６Ｂには、流路デバイス２００の動作を示す上面視断面図を示す。流路デバイス２００は、流路内にトラップ体２０２を有する。トラップ体２０２は投入領域２１５側に面した側面２０１を有する。そして、トラップ体２０２の投入領域２１５側から排出領域２１６側へ向かって流路に沿うように投影した側面２０１の投影面の面積Ｓ４は側面２０１の側面積Ｓ３と等しい。
【００３７】
流路内を流れる検出対象物１０を含んだ試料は投入領域１５、２１５側からトラップ体３、２０２に向かって移動する。検出対象物１０を含んだ試料がトラップ体３、２０２まで到達すると、図３でも示したように、Ｄ２よりも小さい直径を有する検出非対象物１１や媒質１２、溶液は狭窄部２を通過して排出領域１６、２１６へと流れる。一方、Ｄ２より大きい直径を有する検出対象物１０は、流路内の狭窄部を通過できず、トラップ部１８、２１８に集積される。
【００３８】
ここで、図６Ａと図６Ｂにおいて、流路内に形成されたトラップ体３、２０２の投入領域１５、２１５側に面した側面３１、２０１の面積を比較する。
【００３９】
図６Ｂに示す流路デバイス２００の場合、トラップ体２０２の投入領域２１５側に面した側面２０１は、流路の流れ方向に対して垂直に形成されており、側壁２２１と側壁２２２の間の流路幅分の面積を有する。図６Ａに示す流路デバイス１は、トラップ体３の投入領域１５側に面した側面３１に２つ以上の平面を有している。そして、流路デバイス１は、隣接する平面により突起部が形成されている。このように、トラップ体３の投入領域１５側に面した側面３１を２つ以上の平面で形成し、隣接する平面により突起部を形成することにより、トラップ体３の投入領域１５側に面した側面３１は、流路幅分よりも大きい面積を有する。つまり、図６Ａに示す側面３１の投影面の面積Ｓ２が図６Ｂに示す側面２０１の投影面の面積Ｓ４と等しい場合、トラップ体の投入領域１５側の側面の面積Ｓ１は、Ｓ３よりも大きい。
【００４０】
検出対象物１０の直径がトラップ体３の隣接する突起部の先端との隙間よりも小さい場合は、検出対象物１０は角部分に入り込む。また、トラップ体３の投入領域１５側に突出した突起部の先端付近において、検出対象物１０は詰まりにくくなる。このように、トラップ体３は、場所により検出対象物１０が狭窄部２に詰まりやすい部分と詰まりにくい部分を有する。そのため、トラップ体３は、図６Ｂに示す流れ方向に対して垂直に設けられたまっすぐな側面２０１を有するトラップ体２０２の場合と比べて、狭窄部２の試料の通り道をより多く残すことができる。したがって、試料の目詰まりによる流路抵抗の増大を抑制することができる。流路抵抗の急激な増大を抑制することにより、検出対象物１０がトラップ体３にある程度トラップされた状態であっても、試料が投入領域１５側から排出領域１６側に向かって流れることができる。そのため、より多くの検出対象物１０をトラップ部１８に捕捉することができる。
【００４１】
検出対象物１０の直径がトラップ体３の隣接する突起部の先端との隙間よりも大きい場合は、検出対象物１０はトラップ体３の隙間に入り込まず、突起部の先端で捕捉される。この場合、試料は検出対象物１０の上下方向から回り込み、狭窄部２を通過することができる。したがって、試料の目詰まりによる流路抵抗の増大を抑制することができる。流路抵抗の急激な増大を抑制することにより、検出対象物１０がトラップ体３にある程度捕捉された状態であっても、試料が投入領域１５側から排出領域１６側に向かって流れることができる。そのため、より多くの検出対象物１０をトラップ部１８に捕捉することができる。
【００４２】
このように、検出対象物１０の集積量を増やすことにより、検出対象物１０の検出感度が向上し、より簡易な検出装置での検出が可能となる。
【００４３】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における流路デバイス３００について、図７を参照しながら説明する。図７は、流路デバイス３００の上面視断面図である。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様の部分については同様の符号を用い、説明を省略する場合がある。
【００４４】
流路デバイス３００の有するトラップ体３０２の投入領域１５側に面した側面３０１は波形面である。波形は、１つでも、複数個でもよい。また、図７では、側面３０１の全てが波形であるが、一部のみが波形であってもよい。すなわち、トラップ体３０２は、狭窄部２に面した側面３０１の端部が波線を有している。
【００４５】
なお、トラップ体３０２の側面３０１に形成される波の間隔は、検出対象物１０より大きくても、小さくてもよい。また、側面３０１に形成される波は、すべて同じ間隔でも、異なる間隔でもよい。
【００４６】
トラップ体３０２は、トラップ体３０２の投入領域１５側の側面３０１の側面積Ｓ５がトラップ体３０２の投入領域１５側から排出領域１６側へ向かって流路４に沿うように投影した側面３０１の投影面の面積Ｓ６よりも大きくなるように形成されている。
【００４７】
流路デバイス３００の場合、側面３０１を波形面とすることにより、側面３０１は、側壁２１と側壁２２の間の流路幅よりも大きい面積Ｓ５を有する。つまり、図７に示す側面３０１の投影面の面積Ｓ６が図６Ｂに示す側面２０１の投影面の面積Ｓ４と等しい場合、トラップ体３０２の投入領域１５側の側面の面積Ｓ５は、面積Ｓ３よりも大きい。
【００４８】
検出対象物１０の直径が側面３０１に形成される波の間隔よりも小さい場合、検出対象物１０は凹部に入り込む。しかし、トラップ体３０２の投入領域１５側に突出した凸部付近において、検出対象物１０は詰まりにくくなる。ここで、トラップ体３０２の凹部は、排出領域１６側に波が突出した部分であり、凸部は投入領域１５側に波が突出した部分を指す。このように、トラップ体３０２は、場所によって検出対象物１０が狭窄部２に詰まりやすい部分と詰まりにくい部分を有している。そのため、トラップ体３０２は、図６Ｂに示す流れ方向に対して垂直に設けられたまっすぐな側面２０１を有するトラップ体２０２の場合と比べて、狭窄部２の試料の通り道をより多く残すことができる。したがって、試料の目詰まりによる流路抵抗の増大を抑制することができる。流路抵抗の急激な増大を抑制することにより、検出対象物１０がトラップ体３０２にある程度捕捉された状態であっても、試料が投入領域１５側から排出領域１６側に向かって流れることができる。そのため、より多くの検出対象物１０をトラップ部１８に捕捉することができる。
【００４９】
検出対象物１０の直径が側面３０１に形成される波の間隔よりも大きい場合、検出対象物１０はトラップ体３０２の凹部に入り込まず、隣接する凸部で捕捉される。この場合、試料は検出対象物１０の上下方向から回り込み、狭窄部２を通過することができる。したがって、試料の目詰まりによる流路抵抗の増大を抑制することができる。流路抵抗の急激な増大を抑制することにより、検出対象物１０がトラップ体３０２にある程度捕捉された状態であっても、試料が投入領域１５側から排出領域１６側に向かって流れることができる。そのため、より多くの検出対象物１０をトラップ部１８に捕捉することができる。
【００５０】
このように、検出対象物１０の集積量を増やすことにより、検出対象物１０の検出感度が向上し、より簡易な検出装置での検出が可能となる。
【００５１】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における流路デバイス４００について、図８を参照しながら説明する。図８は、流路デバイス４００の上面視断面図である。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様の部分については同様の符号を用い、説明を省略する場合がある。
【００５２】
流路デバイス４００の有するトラップ体４０２の投入領域１５側に面した側面４０１は曲面を有する。すなわち、トラップ体４０２は、狭窄部２に面した側面４０１の端部が曲線を有している。曲面とは、例えば、半円筒形や半球などの形状である。
【００５３】
なお、図８に示すように、トラップ体の投入領域側に面する側面４０１は、排出領域１６側に凸な曲面を有する構成を示したが、曲面の形状はこれに限られるものではない。例えば、トラップ体の投入領域側に面する側面４０１は、投入領域側に凸な曲面を有する構成であってもよい。また、トラップ体の投入領域側に面する側面４０１は、一部に曲面が形成された構成であっても、曲面が複数個形成された構成であってもよい。
【００５４】
トラップ体４０２は、トラップ体４０２の投入領域１５側の側面４０１の側面積Ｓ７がトラップ体４０２の投入領域１５側から排出領域１６側へ向かって流路４に沿うように投影した側面４０１の投影面の面積Ｓ８よりも大きくなるように形成されている。
【００５５】
流路デバイス４００の場合、側面４０１を曲面とすることにより、側面４０１は、側壁２１と側壁２２の間の流路幅よりも大きい面積を有する。つまり、図８に示す側面４０１の投影面の面積Ｓ８が図６Ｂに示す側面２０１の投影面の面積Ｓ４と等しい場合、トラップ体４０２の投入領域１５側の側面の面積Ｓ７は、面積Ｓ３より大きい。
【００５６】
側面４０１が曲面の場合、検出対象物１０は凹部に入り込む。そのため、側面４０１の側壁２１、２２付近では、検出対象物１０は詰まりにくくなる。ここで、トラップ体４０２の凹部は、排出領域１６側に曲面が突出した部分を指す。このように、トラップ体４０２は、場所によって検出対象物１０が狭窄部２に詰まりやすい部分と詰まりにくい部分を有している。そのため、トラップ体４０２は、図６Ｂに示す流れ方向に対して垂直に設けられたまっすぐな側面２０１を有するトラップ体２０２の場合と比べて、狭窄部２の試料の通り道をより多く残すことができる。したがって、試料の目詰まりによる流路抵抗の増大を抑制することができる。流路抵抗の急激な増大を抑制することにより、検出対象物１０がトラップ体４０２にある程度捕捉された状態であっても、試料が投入領域１５側から排出領域１６側に向かって流れることができるので、より多くの検出対象物１０をトラップ部１８に捕捉することができる。
【００５７】
また、曲面を側面４０１の一部に形成した場合、または、複数個形成した場合において、曲面の凹部の隙間が検出対象物１０の径よりも小さい場合、検出対象物１０はトラップ体３０２の凹部に入り込まない。この場合、試料は検出対象物１０の上下方向から回り込み、狭窄部２を通過することができる。したがって、試料の目詰まりによる流路抵抗の増大を抑制することができる。流路抵抗の急激な増大を抑制することにより、検出対象物１０がトラップ体４０２にある程度捕捉された状態であっても、試料が投入領域１５側から排出領域１６側に向かって流れることができるので、より多くの検出対象物１０をトラップ部１８に捕捉することができる。
【００５８】
このように、検出対象物１０の集積量を増やすことにより、検出対象物１０の検出感度が向上し、より簡易な検出装置での検出が可能となる。
【００５９】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における流路デバイス５００について、図９を参照しながら説明する。図９は、流路デバイス５００の上面視断面図である。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様の部分については同様の符号を用い、説明を省略する場合がある。
【００６０】
流路デバイス５００の有するトラップ体５０２の投入領域側に面した側面５０１は斜面を有する。トラップ体５０２の投入領域側に面した側面５０１が斜面を有するとは、流路４内の流れ方向に垂直な流路断面に平行でない平面を有することである。側面５０１に形成される斜面は、全体であっても一部であってもよい。すなわち、側面５０１は、トラップ体が形成された領域における流れ方向に垂直な流路断面に平行でない部分を有する。
【００６１】
トラップ体５０２は、トラップ体５０２の投入領域１５側の側面５０１の側面積Ｓ９がトラップ体５０２の投入領域１５側から排出領域１６側へ向かって流路４に沿うように投影した側面５０１の投影面の面積Ｓ１０よりも大きくなるように形成されている。
【００６２】
流路デバイス５００の場合、トラップ体５０２の投入領域１５側に面した側面５０１を斜面とすることにより、トラップ体５０２の投入領域１５側に面した側面５０１は、側壁２１と側壁２２の間の流路幅分よりも大きい面積を有する。つまり、図９に示す側面５０１の投影面の面積Ｓ１０が図６Ｂに示す側面２０１の投影面の面積Ｓ４と等しい場合、トラップ体５０２の投入領域１５側の側面の面積Ｓ９は、面積Ｓ３よりも大きい。
【００６３】
側面５０１が斜面の場合、検出対象物１０は側面５０１の排出領域１６側に入り込んだ部分では、側壁２１側に詰まりやすい。しかし、側面４０１の投入領域１５側に張り出した部分では、検出対象物１０は詰まりにくくなる。ここで、一例を示した図９において、側面５０１の排出領域１６側に入り込んだ部分は、斜面の側壁２１付近を指し、投入領域１５側に張り出した部分は斜面の側壁２２付近を指す。このように、トラップ体５０２は、場所によって検出対象物１０が狭窄部２に詰まりやすい部分と詰まりにくい部分を有している。そのため、トラップ体５０２は、図６Ｂに示す流れ方向に対して垂直に設けられたまっすぐな側面２０１を有するトラップ体２０２の場合と比べて、狭窄部２の試料の通り道をより多く残すことができる。したがって、試料の目詰まりによる流路抵抗の増大を抑制することができる。流路抵抗の急激な増大を抑制することにより、検出対象物１０がトラップ体５０２にある程度捕捉された状態であっても、試料が投入領域１５側から排出領域１６側に向かって流れることができるので、より多くの検出対象物１０をトラップ部１８に捕捉することができる。
【００６４】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５における流路デバイス６００について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、本実施の形態における流路デバイス６００の側断面図である。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様の部分については同様の符号を用い、説明を省略する場合がある。
【００６５】
流路デバイス６００は、流路４と、トラップ体３と、流路４の上壁に設けられた金属層６０１と、流路４の下壁に設けられた金属層６０２で構成されている。トラップ体３は、実施の形態１〜４のいずれかのトラップ体と同じ構造である。金属層６０２は、流路４を介して金属層６０１に対向して配置されている。このように、流路デバイス６００は、壁面の一部に金属層６０１、６０２が形成されている。また、金属層６０１、６０２は、金、銀等で構成されている。
【００６６】
金属層６０１の上方、すなわち、金属層６０１について金属層６０２の反対の方向には、電磁波源２９が配置されている。電磁波源２９は金属層６０１の上方から金属層６０１へ電磁波３０を照射する。
【００６７】
金属層６０１、６０２は、流路４の上側と下側でそれぞれ入射された電磁波３０を反射する。使用者は、反射された２つの電磁波の干渉を検知することで、検出対象物を検出することができる。
【００６８】
金属層６０１は概ね１００ｎｍ以下の厚みを有する。金属層６０１の上面から入射する電磁波３０は可視光であり、金属層６０１が金よりなる場合には、金属層６０１は３５ｎｍ〜４５ｎｍの範囲内の膜厚を有することが望ましい。
【００６９】
金属層６０２が金よりなる場合には、金属層６０２は１００ｎｍ以上の膜厚を有することが望ましい。１００ｎｍ未満の膜厚では入射された電磁波（可視光）は金属層６０２を透過し、流路内へ反映される電磁波の強度が低下してしまうためである。
【００７０】
金属層６０１の上方から入射角θ（金属層６０１の鉛直方向と電磁波の入射方向との間の角度をθとする）で上面６０１Ａに与えられた電磁波の一部は、上面６０１Ａ、下面６０１Ｂで反射されて、反射角−θの方向に金属層６０１から上方へ向けて伝搬していく。以下、金属層６０１の上方から入射された電磁波のうち、金属層６０１で反射されて金属層６０１から上方に向けて角度−θの方向へ伝搬していく電磁波を第１電磁波と呼ぶ。
【００７１】
金属層６０１の上面６０１Ａ、下面６０１Ｂで反射されなかった大部分の電磁波は、金属層６０１を透過して流路４を伝搬し、金属層６０２の上面６０２Ａに到達する。金属層６０２の厚みが２００ｎｍ以上と十分に厚いとき、金属層６０２の上方より到来した電磁波のすべては金属層６０２において反射され、再び金属層６０１の下面６０１Ｂに向けて流路４内を伝搬していく。そして、金属層６０１の下面６０１Ｂに到達した電磁波の一部は金属層６０１を透過し、金属層６０１から上方へ角度−θの方向で伝搬していく。以下、流路４から金属層６０１を透過し、金属層６０１から上方に向けて角度−θの方向へ伝搬していく電磁波を第２電磁波と呼ぶ。
【００７２】
また、金属層６０１の下面６０１Ｂに到達し、金属層６０１を透過しなかった電磁波の大部分は金属層６０１の下面６０１Ｂ、上面６０１Ａで反射され、再び、流路４内を下方へ向けて伝搬していく。ここで、金属層６０１の上方において、第１電磁波と第２電磁波とは干渉しあい、特に、式（１）の条件を満たしたときには弱めあい、逆に、式（２）の条件を満たした時には強めあう。
【００７３】
【数１】
2014106881.tif 000003
【００７４】
【数２】
2014106881.tif 000004
【００７５】
このような干渉条件は、主に金属層６０１および金属層６０２の厚み、金属層６０１と金属層６０２との間の距離、金属層６０１の屈折率、金属層６０２の屈折率、流路４内の屈折率によって制御可能である。
【００７６】
金属層６０１の上面６０１Ａの上方には光等の電磁波を検知する検知部（図示せず）が配置される。電磁波源２９から与えられた電磁波３０を流路デバイス１が受けた時に、流路デバイス１から反射又は輻射された光等の電磁波を検知部は受信する。なお、検知部は必ずしも必要ではない。電磁波が可視光の場合には、使用者自身の目で電磁波の色の変化、強度を検知できる。これにより簡易で安価なセンサデバイスを構築できる。
【００７７】
なお、実施の形態２〜５で示したトラップ体３、３０２、４０２、５０２は、実施の形態１と同様、ガラスや樹脂、シリコン、透明プラスチック、金属等で形成される。また、壁面とトラップ体３０２、４０２、５０２は、別に成形したものを接着したものであっても、一体成形したものであってもよい。
【００７８】
実施の形態１〜５において、トラップ体３、３０２、４０２、５０２の排出領域１６側の側面についてはそれぞれの投入領域１５側の側面形状に合わせて記載したが、特に、これらに限られるものではない。例えば、排出領域側の側面は、流路断面に垂直な平面であってもよい。
【００７９】
また、実施の形態２〜５において、実施の形態１と同様、試料中の被測定物と特異的に結合し凝集体を形成するアクセプタを固定した微粒子は、流路４内の壁面に配置されていても、試料中に含まれていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明における流路デバイスは、簡単な構成で検出粒子を広範囲に集積することができるので検出感度が高く、低コストのバイオセンサ等に利用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１，２００，３００，４００，５００，６００    流路デバイス
２    狭窄部
３，２０２，３０２，４０２，５０２    トラップ体
４    流路
５    上壁
６    下壁
１０    検出対象物
１１    検出非対象物
１２    媒質
１５，２１５    投入領域
１６，２１６    排出領域
１７    矢印
１８    トラップ部
２１，２２，２２１，２２２    側壁
２１Ａ，２２Ａ    側面
２０    投影面
２４    注入口
２５，２６    貯留部
２７    スポイト
２８    フィルタ
２９    電磁波源
３０    電磁波
３１，２０１，３０１，４０１，５０１    側面
４１    第１の流路
４２    第２の流路
４３    第３の流路
６０１，６０２    金属層
【図１Ａ】
2014106881.tif 000005
【図１Ｂ】
2014106881.tif 000006
【図２Ａ】
2014106881.tif 000007
【図２Ｂ】
2014106881.tif 000008
【図３】
2014106881.tif 000009
【図４】
2014106881.tif 000010
【図５】
2014106881.tif 000011
【図６Ａ】
2014106881.tif 000012
【図６Ｂ】
2014106881.tif 000013
【図７】
2014106881.tif 000014
【図８】
2014106881.tif 000015
【図９】
2014106881.tif 000016
【図１０】
2014106881.tif 000017
【図１１】
2014106881.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月5日(2015.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
また、曲面を側面４０１の一部に形成した場合、または、複数個形成した場合において、曲面の凹部の隙間が検出対象物１０の径よりも小さい場合、検出対象物１０はトラップ体４０２の凹部に入り込まない。この場合、試料は検出対象物１０の上下方向から回り込み、狭窄部２を通過することができる。したがって、試料の目詰まりによる流路抵抗の増大を抑制することができる。流路抵抗の急激な増大を抑制することにより、検出対象物１０がトラップ体４０２にある程度捕捉された状態であっても、試料が投入領域１５側から排出領域１６側に向かって流れることができるので、より多くの検出対象物１０をトラップ部１８に捕捉することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
側面５０１が斜面の場合、検出対象物１０は側面５０１の排出領域１６側に入り込んだ部分では、側壁２１側に詰まりやすい。しかし、側面５０１の投入領域１５側に張り出した部分では、検出対象物１０は詰まりにくくなる。ここで、一例を示した図９において、側面５０１の排出領域１６側に入り込んだ部分は、斜面の側壁２１付近を指し、投入領域１５側に張り出した部分は斜面の側壁２２付近を指す。このように、トラップ体５０２は、場所によって検出対象物１０が狭窄部２に詰まりやすい部分と詰まりにくい部分を有している。そのため、トラップ体５０２は、図６Ｂに示す流れ方向に対して垂直に設けられたまっすぐな側面２０１を有するトラップ体２０２の場合と比べて、狭窄部２の試料の通り道をより多く残すことができる。したがって、試料の目詰まりによる流路抵抗の増大を抑制することができる。流路抵抗の急激な増大を抑制することにより、検出対象物１０がトラップ体５０２にある程度捕捉された状態であっても、試料が投入領域１５側から排出領域１６側に向かって流れることができるので、より多くの検出対象物１０をトラップ部１８に捕捉することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
金属層６０１の上面６０１Ａの上方には光等の電磁波を検知する検知部（図示せず）が配置される。電磁波源２９から与えられた電磁波３０を流路デバイス６００が受けた時に、流路デバイス６００から反射又は輻射された光等の電磁波を検知部は受信する。なお、検知部は必ずしも必要ではない。電磁波が可視光の場合には、使用者自身の目で電磁波の色の変化、強度を検知できる。これにより簡易で安価なセンサデバイスを構築できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｂ】
2014106881.tif 000019
【国際調査報告】
2014106881.tif 000020
2014106881.tif 000021
2014106881.tif 000022
2014106881.tif 000023