(57)【要約】【課題】製造コストを低く簡易な構成において、所望の捕集対象物を分級、捕集をできる試料捕集デバイスを提供することを目的とする。さらに、仮に内部に物質が詰まった場合でも容易に詰まった物質を取り除くことができ、再利用できる試料捕集デバイスを提供することを目的とする。【解決手段】試料を流す流路を構成する凹部を有し、前記凹部の深さが長手方向に沿って漸減する流路構成部材と、前記流路構成部材の前記凹部を覆い前記流路の上面を構成し、前記流路構成部材に取り外し可能に装着される流路天板と、を備え、前記流路の一方の流路開口から他方の流路開口に向かい前記流路断面積が漸減する試料捕集デバイスである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を流す流路を構成する凹部を有し、前記凹部の深さが長手方向に沿って漸減する流路構成部材と、
前記流路構成部材の前記凹部を覆い前記流路の上面を構成し、前記流路構成部材に取り外し可能に装着される流路天板と、を備え、
前記流路の一方の流路開口から他方の流路開口に向かい前記流路断面積が漸減する試料捕集デバイス。
【請求項２】
前記流路構成部材は、前記流路の底面を構成する流路底板と、前記流路の側板を構成し、前記流路底板上に互いに離間して配置され側面視三角形状の一対の流路側板と、により形成される請求項１に記載の試料捕集デバイス。
【請求項３】
さらに、前記流路天板を移動させるための駆動部材を備える請求項１又は２に記載の試料捕集デバイス。
【請求項４】
前記駆動部材は、ピエゾ素子アクチュエータ、圧電性薄膜構造のアクチュエータ、又はバイメタル構造のアクチュエータである請求項３に記載の試料捕集デバイス。
【請求項５】
前記流路側板はポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）から形成されている請求項２〜４のいずれか一項に記載の試料捕集デバイス。
【請求項６】
前記流路天板及び前記流路底板はガラス材から形成されている請求項２〜５のいずれか一項に記載の試料捕集デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料や不純物の捕集及び検出等に用いられる試料捕集デバイスに関し、特に動物細胞、微生物等の生体物質を含む液体中から所望の生体物質を除去、検出、分級するための生体物質捕集デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、細胞、細菌といった種々の生体物質等の試料に対して生化学的な分析操作が盛んに行われている。生体物質の分析操作では、微細構造分離装置といった生体物質デバイスを用い、生体物質を含む液体中から液体成分を分離し、所望の生体物質を捕集している。
以下に、従来の微細構造型分離装置の一例について説明する。図６は、微細構造分離装置の平面図であり、図７は、図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面図である。
【０００３】
微細構造型分離装置５０１は、流体を所定の搬送方向５３０へ搬送するための搬送流路５１３と、搬送流路５１３から液体の部分流を排出し、液体中から所定の生体物質を分離する分離区域５０３と、を備える。分離区域５０３は、搬送流路５１３の底面から立ち上がって延びる傾斜面５２０と、傾斜面５０３に連続する収集室５０４と、を有し、比較的小さい生体物質が傾斜面５２０を越え収集室５０４内に捕獲される。なお、比較的大きい生体物質は傾斜面５２０を越えられずに、分離区域５０３の最も搬送流路５１３側に滞留するか、搬送流路５１３を流れる流体により搬送流路の下流に流される（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２８３８２８
【特許文献２】特表２００１−５１５２１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の微細構造型分離装置５０１は、細胞、細菌等の微小な生体物質を捕集対象物とした場合に、微細な流路や分離区域等の複雑な構造を高精度に製造する必要がある。結果として、製造コストが嵩む恐れがある。
【０００５】
さらに、微細構造型分離装置の搬送流路もしくは分離区域内で生体物質等の試料が引っ掛かったり、詰まると、搬送流路及び分離区域の寸法が小さいため、詰まった物質を取り除くことが困難である。結果的に、その微細構造型装置を廃棄し、新しいものと取り替える必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、製造コストが低廉な簡易な構成において、所望の捕集対象物を分級、捕集をできる試料捕集デバイスを提供することを目的とする。さらに、仮に内部に物質が詰まった場合でも容易に詰まった物質を取り除くことができ、再利用できる試料捕集デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の試料捕集デバイスの第１の態様は、試料を流す流路を構成する凹部を有し、前記凹部の深さが長手方向に沿って漸減する流路構成部材と、前記流路構成部材の前記凹部を覆い前記流路の上面を構成し、前記流路構成部材に取り外し可能に装着される流路天板と、を備え、前記流路の一方の流路開口から他方の流路開口に向かい前記流路断面積が漸減する。
【０００８】
また、本発明の試料捕集デバイスの第２の態様よれば、前記流路構成部材は、前記流路の底面を構成する流路底板と、前記流路の側板を構成し、前記流路底板上に互いに離間して配置され側面視三角形状の一対の流路側板と、により形成される。
さらに、本発明の試料捕集デバイスの第３の態様よれば、さらに、前記流路天板を移動させるための駆動部材を備える。
【０００９】
本発明の試料捕集デバイスの第４の態様よれば、前記駆動部材は、ピエゾ素子アクチュエータ、圧電性薄膜構造のアクチュエータ、又はバイメタル構造のアクチュエータである。
本発明の試料捕集デバイスの第５の態様よれば、前記流路側板はポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）から形成されている。
本発明の試料捕集デバイスの第６の態様よれば、前記流路天板及び前記流路底板はガラス材から形成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、取り外し可能な流路天板と、流路の流れ方向に対して垂直な方向に漸減する流路断面積を有する流路構成部材と、を組み合わせるという簡易な構成において、捕集対象物の試料を分級できる。さらに、流路天板を移動させることにより流路開口の寸法を調整し所望の捕集対象物の捕集をできる。流路天板を取り外し可能にすることで、仮に流路内に試料が詰まっても、容易に取り除くことができる。よって、試料捕集デバイスの寿命を長くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の試料捕集デバイスを、生態物質を捕集するための生体物質捕集デバイスとした実施形態について図面を参照しつつ説明する。各図面中、同一要素は同一符号で示してある。
【００１２】
（実施形態）
本発明の実施形態による生体物質捕集デバイスについて、図１、２を参照しつつ説明する。図１は、生体物質捕集デバイスの側面図である。図２は図１の生体物質捕集デバイスの正面図である。
【００１３】
生体物質捕集デバイス１は、流路を構成する凹部を有する流路構成部材と、凹部を覆い流路の上面を構成する流路天板９と、を備える。流路構成部材は、流路底板３と流路側板５、７とから構成される。流路底板３は、表面が平坦の板状部材であり、流路１３の底面３ａを構成する。また、流路側板５、７は、側面視で略直角三角形であり、流路底板３の底面３ａ上で互いに離間して配置される。凹部は、流路底板３と流路側板５、７とにより形成される。流路天板９は、流路側板５、７に取り外し可能に装着され、流路１３の上面を構成する。なお、流路側板及び流路底板を別部材としたが、一体構造とすることも可能である。
【００１４】
流路側板５，７は、同形状、同寸法であるので、流路側板５について説明する。なお、略直角三角形状の流路側板５は、流路底板３の上面３ａに当接する水平辺部５ａと、水平辺部５ａに対して略垂直上方に延びる垂直辺部５ｃと、水平辺部５ａと垂直辺部５ｃとを接続し、略直角三角形の斜辺を構成する斜辺部５ｂと、を有する。斜辺部５ｂには天板９が載置され、流路天板９の流路底板３に対する傾斜角１１は、側板５の水平辺部５ａと斜辺部５ｂとが成す角度である。
【００１５】
また、流路１３は、流路底板３、流路側板５，７、流路天板９により画成される内部空間により構成され、参照符号３９が流路１３の上流開口を示し、参照符号４１が流路１３の下流開口を示す。流路側板５、７に斜辺部５ａとなっているので流路の深さは徐々に浅くなり、上流開口３９から下流開口４１に向かい、鉛直方向（流れ方向に垂直な方向）における流路１３の流路断面積は漸減する。なお、本実施形態では、流路１３は、上流開口３９から下流開口４１へ直線状に延びる構成であるが、本発明はこれに限定されることなく、湾曲、屈曲させることが可能であることは言うまでもない。特に、上流開口３９から下流開口４１へ向かって流路の幅が広くなるような形状の流路としても良い。すなわち、流路の深さは、下流開口に向かい徐々に小さくなるが、流路幅を徐々に大きくしていき流路断面積を一定に維持する構成である。この構成により、生体物質を含む液体を供給する際に必要な供給圧力を上げることなく（一定に保ち）、試料捕集デバイスを使用できるので、捕集デバイスでの作業効率を向上できる。
【００１６】
下流開口４１の寸法は、流路天板９を流路側板５、７の斜辺部５ｂ上を移動させることにより変更できる。例えば、顕微鏡を用い、流路天板９をｘ方向に移動させ所定位置に配置することにより、下流開口４１の高さ（鉛直方向長さ）ｈを所望の長さにできる。また、上流開口３９は、流路天板９、流路側板５、７の垂直辺部（５ｃ）、そして流路底板３により画成される。
【００１７】
上記構成の生体物質捕集デバイス１において、生体物質を含む液体は流路内１３に上流開口３９から導入され、下流開口４１を通り抜けできる寸法の捕集対象物のみがデバイスから排出される。また、流路１３の深さ（流路底板３と流路天板９との鉛直方向の距離）が漸減していく構成であるので、流路１３内に導入された液体から、生体物質の寸法に従って流路内で流路底板と流路天板により係止される。すなわち、生体物質を分級することができる。
【００１８】
なお、流路底板３と流路天板９の材料としては種々のものを使用でき、例えば樹脂材料、金属材料、無機材料（ガラス）等など、生体物質の特性に合わせて選定することができる。但し、生体物質が滑らかに移動できる程度に、流路底板及び流路天板の流路を構成する面の表面粗さを加工できる材料とする必要がある。さらに、流路天板は流路内に捕集した捕集対象物を観察することができるように透明な材料であることが好ましい。例えば、試料捕集デバイス内へ試料を供給するためのノズル口などを流路天板に取り付ける構成とする場合には、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）といった透明な樹脂材料を用いることが好ましい。
【００１９】
流路側板５、７の材料としては、流路内の液体が漏れ出すことがない程度に流路底板と及び流路天板との密着性を実現できるものであればよい。例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、メタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）等のポリマが挙げられる。特に、流路天板及び流路底板をガラス部材から作製した場合には、ガラス基板等に対する優れた自己吸着性を有する材料であるＰＤＭＳが好ましい。流路側板にＰＤＭＳを使用した場合には、流路天板を流路側板に接着剤を使用することなく固定できる。
【００２０】
また、ゴムなどの弾性材料を介して２枚の剛性基板を用い、試料捕集デバイスの流路側板を挟んで固定する構成としてもよい。この構成によれば、流路側板と、流路底板、流路天板との密着性を向上させることができる。特に、ねじを用いて両剛性基板を着脱自在に固定することにより、試料捕集デバイスの密着性を向上させつつ分解を容易に行うことができる。
【実施例】
【００２１】
以下に、本発明による試料捕集デバイスを生体物質捕集デバイスに利用した実施例について説明する。図３は、生体物質捕集デバイスの実施例の側面図である。図４は、図３の上面図である。なお、図３に示したピエゾアクチュエータ２１９は、生体物質捕集デバイスの構成の理解を容易にするため図４には図示しない。
【００２２】
本実施例の生体物質捕集デバイス２０１は、表面が平坦の板状部材である流路底板２０３と、流路底板２０３の上面２０３ｂに離間して直立させ、側面視略直角三角形状で一対の流路側板２０５、２０７と、流路側板２０５、２０７の斜辺部２０５ｂに載置される流路天板２０９と、流路天板２０９を斜辺部２０５ｂ上を移動させるピエゾ素子アクチュエータ２１９と、流路２１３内に生体物質２１５を含む液体を導入するための公知のポンプ２２１と、流路２１３から排出される廃液を収集するための廃液収集用チャンバ２１７と、を備える。
【００２３】
以下に各要素について詳述する。流路２１３は、流路底板２０３、流路側板２０５，２０７、流路天板２０９により画成される。また、生体物質捕集デバイス２０１の下流開口２１３ｂは、流路天板２０９の端部２０９ａと、流路側板２０５、２０７と、流路底板２０３とにより画成される。すなわち、流路天板２０９の位置により下流開口２１３ｂを規定できる。
【００２４】
流路側板２０５、２０７は、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）から形成され、互いに同形状、同寸法である。よって、流路側板２０５について説明する。流路側板２０３の上面２０３ａには流路側板２０５の水平辺部２０５ａが当接し、流路側板２０５の斜辺部２０５ｂには、流路天板２０９が配置される。従って、流路天板２０９の流路底板２０３に対する角度２１１は、流路側板２０５の水平辺部２０５ａと斜辺部２０５ｂとが成す角度となる。流路天板及び流路底板は、透明のガラス材から形成した。
【００２５】
また、天板２０９の上流側（図３の左方）には、公知のピエゾアクチュエータ２１９が連結されている。ピエゾ素子アクチュエータ２１９は、不図示のピエゾ素子と、ピエゾ素子に連結されたピストンロッド２２５と、を備え、駆動信号を受けたピエゾ素子を駆動すると、ピストンロッド２２５が矢印ｘ方向に移動し、流路天板２０９を所定位置に配置できる。
【００２６】
流路２１３の上流開口２１３ａ側には、生体物質２１５を含む液体を流路２１３内に送圧するための公知のポンプ２２１が、外径約３００μｍのチューブ２２９を介して連結されている。また、流路２１３の下流開口２１３ｂ側には、廃液捕集用チャンバ２１７が配置されている。廃液捕集用チャンバ２１７は、下流開口２１３ｂと連通する開口２１７ｂを有する略Ｕ字状の壁部材２１７ａである。
【００２７】
下流開口２１３ｂの高さｈは、流路天板２０９の流路側板２０５、２０７に対する位置により規定され、流路天板をｘ方向左方へ移動させるに伴い高さｈが大きくなり、下流開口２１３ｂを通ることができる生体物質の寸法が大きくなる。なお、本実施例では、チューブ２２９と上流開口２１３ａの連結部と、液体が漏れることを防止するためにチューブ２２５及び流路側板２０５、２０７の連結部周辺部をＰＤＭＳ２１４でシールした。
【００２８】
生体物質２１５を含む液体は、上流開口２１３ａから生体物質捕集デバイス２０１の流路２１３内に導入され、下流開口２１３ｂから廃液捕集用チャンバ２１７へ排出される。流路内に導入された生体物質２１５は、その寸法に従って、流路２１３で流路天板２０９と流路底版２０３とにより係止され分級される。下流開口２１３ｂの高さｈより小さい寸法の生体物質は、下流開口２１３ｂを通過し廃液捕集用チャンバ２１７へ収容される。
また、本発明の駆動部材は、ピエゾ素子アクチュエータに限定されることなく、圧電性薄膜アクチュエータや、バイメタル構造アクチュエータ等の天板を往復運動させることができる部材であればよい。
【００２９】
（流路側板の製造方法）
次に流路側板（図３、４の２０５、２０７参照。）の製造方法について説明する。図５（ａ）〜（ｅ）は、流路側板を製造する工程を示す図である。図５（ａ）〜（ｃ）は、側面図であり、図５（ｄ）、（ｅ）は斜視図である。
【００３０】
まず、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍで所定厚さの、表面がほぼ平坦のガラス板２１を用意する（図５（ａ）参照）。次に、ガラス板２１上に、縦２６ｍｍ、横７６ｍｍの矩形状の穴２３を有するシリコンゴムシート２５（厚さ約１ｍｍ）を貼り付ける（図５（ｂ）参照。）。さらに、穴２３内にＰＤＭＳ樹脂を流し込む。使用したＰＤＭＳ樹脂は、東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＩＬＰＯＴ１８４である。
【００３１】
その後、厚さが約５００μｍのＳｉウエハ２７を穴２３の近傍であってシリコンゴムシート２５に形成されたＳｉウエハ２７用の穴内（ガラス板２１上）に配置する。次にＳｉウエハ２７を枕にして、穴２３とほぼ同じ寸法である縦２６ｍｍ、横７６ｍｍの矩形状であるスライドガラス２９を傾斜した状態でシリコンゴムシート２５上に配置する。この時、ＰＤＭＳ樹脂３１の厚さ方向の上面が、スライドガラス２９の下面である傾斜面に倣う傾斜辺部３１ｂを構成する。
【００３２】
そして、重り（Ｗ）をスライドガラス２９に載せＰＤＭＳ樹脂３１に荷重を鉛直方向下方に印加した状態（図５（ｃ）参照）で、オーブン内に入れ６０°Ｃで１時間焼成した。焼成後、スライドガラス２９を剥がし、ＰＤＭＳ樹脂３１を取り出す。約１．１°（ｔａｎ−１（０．５／２６））の傾斜を有するＰＤＭＳフィルムシート３１が作製できた（図５（ｄ）参照）。
【００３３】
このＰＤＭＳフィルムシート３１から、幅４．５ｍｍで長さ１５ｍｍの寸法の２枚の流路側板１０５、１０７を切り出す。そして、縦１０ｍｍ、横２０ｍｍのガラス基板１０３上に、流路側板１０５、１０７が約５００μｍの間隔をもって平行に、かつ、斜辺部が同じ方向に傾くように配置し、押し付けられて接合する。すなわち、流路側板１０５、１０７の斜辺部１０５ｂ、１０７ｂは、ガラス基板１０３の表面に対して約１．１°の傾斜を有する（図５（ｅ）参照）。このように、流路底板１０３と流路側板１０５、１０７により流路１１３の凹部が画成される。本実施例では、流路の幅が約５００μｍである。
【００３４】
最後に、流路天板を流路側板１０５、１０７に載置すると、流路側板の自己吸着性により流路天板が固定され、生体物質捕集デバイスが完成する。例えば、下流開口１１３ａ側から、斜辺部１０５ｂ、１０７ｂに沿って０．２ｍｍの位置で天板を固定すると、下流開口の高さは約４μｍ（≒０．２ｍｍｘＴａｎ１．１°）となる。
【００３５】
このように、平行配置され、ＰＤＭＳからなる流路側板１０５、１０７と、ガラス製の流路底板と、流路天板と、から流路を作製することにより、流路側板と、流路天板及び流路底板との結合を確実にできるとともに、取り外しもできる。また、廃液を排出する下流開口の高さを容易に調節できる。さらに、仮に流路内に生体物質が引っ掛かった場合であっても、詰まった生体物質を容易に取り除くことができる。
【００３６】
上記実施形態及び実施例において捕集対象物として生体試料を用いて説明したが、本発明の生体物質捕集デバイスは、液体に含まれる非可溶性の粒子状物質であれば捕集できることは言うまでもない。
【００３７】
また、上記実施形態及び実施例の天板を移動する駆動部材は、ピエゾ素子アクチュエータに限定されず、圧電性薄膜構造のアクチュエータ、又はバイメタル構造のアクチュエータ等の天板を移動できる手段であれば適宜変更できることは言うまでもない。
【００３８】
この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】生体物質捕集デバイスの側面図である。
【図２】図１の生体物質捕集デバイスの正面図である。
【図３】生体物質捕集デバイスの実施例の側面図である。
【図４】図３の生体物質捕集デバイスの上面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、流路側板用部材を製造する工程を示す図である。
【図６】従来の微細構造型分離装置の平面図である。
【図７】図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１                    生体物質捕集デバイス
３                    流路底板
５、７                流路側板
９                    流路天板
３９                  上流開口
４１                  下流開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008197054.tif 000007
【図６】
2008197054.tif 000008
【図７】
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