マイクロピラー構造を用いた簡便かつ高機能な微粒子分離デバイス

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平成30年度は，シースフローを用いずに粒子分離を可能とする，単一入力型Deterministic Lateral Displacement (DLD) デバイスの開発を行った．（1）単一入力型DLDデバイスの設計と作製： マイクロ流路デバイスは，慣性揚力による粒子フォーカス用流路と，その下流部に配置されたDLD流路から構成される．デバイスは， Si基板上にネガ型フォトレジストを用いて作製した構造をシリコーン樹脂(PDMS)に転写し，酸素プラズマ処理によってスライドガラスと張り合わせることで作製した．（2）ビーズ導入試験による作製デバイスの評価 ：直径13 μmと7 μmの蛍光ポリスチレンビーズをデバイスに導入し，流路内での粒子軌道を評価した．まず，粒子フォーカス用流路における導入流量の影響について評価し，高レイノルズ数の条件下で，13 μmと7 μmのビーズは，慣性揚力によって粒子フォーカス用流路内の特定の位置に収束することを確認した．この時，粒子フォーカス用流路の断面が横長長方形の場合，流路中央へとビーズが収束し，縦長長方形の場合，流路側壁近傍へとビーズが収束した．ビーズ分離実験では，粒子フォーカス用流路の中央または側壁近傍に収束した13 μmと7 μmのビーズが，DLD流路部へと特定の位置から流入した後，13 μmビーズが7 μmビーズから約96%の純度，約99%の回収効率にて分離されることを確認した．（3）生体粒子の分離効率評価：血中循環腫瘍細胞（CTC）を模擬した13 μmビーズを希釈血液に懸濁した試料を用いて，分離試験を実施した．ビーズ分離試験と同様に，高レイノルズ数の条件下で，13 μmビーズと血球が粒子フォーカス用流路の特定の位置にフォーカスされ，DLD流路の特定の位置から流入した後，13 μmビーズが血球から分離される様子を確認した．