JP2002001163A - Magnetic separation device and separation method for fluid - Google Patents

Magnetic separation device and separation method for fluid

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JP2002001163A
JP2002001163A JP2000186059A JP2000186059A JP2002001163A JP 2002001163 A JP2002001163 A JP 2002001163A JP 2000186059 A JP2000186059 A JP 2000186059A JP 2000186059 A JP2000186059 A JP 2000186059A JP 2002001163 A JP2002001163 A JP 2002001163A
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JP
Japan
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magnetic
flow path
magnetic force
field
fluid
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Application number
JP2000186059A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryoichi Aogaki
良一 青柿
Kenji Shinohara
賢次 篠原
Hirofumi Yura
洋文 由良
Yoshio Saito
芳夫 斎藤
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NEETEC KK
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
NEETEC KK
Japan Science and Technology Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation device and method which are capable of separating the particulate materials contg. in fluid with high accuracy and high resolution. SOLUTION: This magnetic separating device includes a flow passage in which the fluid to be separated containing the particulate materials to be separated flows at a specified viscosity force, a magnetic field generating means which is disposed on the outside of this flow passage and imparts the magnetic field acting on the flow passage and a magnetic force field intensifying body which is disposed between the flow passage and the magnetic field generating means and/or within the flow passage and optimizes the magnetic force field acting on the fluid.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気力を利用して
流体中に含まれる粒子状物質を分離する装置及び方法に
関し、より詳細には、流体流路と磁気発生部材との間及
び/又は流体流路内に磁気力場強化体を設けて被分離流
体にかかる磁気力を作用させることにより高精度かつ高
分解能の選択的識別・分離を可能とした粒子状物質の分
離装置及び分離方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for separating particulate matter contained in a fluid by using a magnetic force, and more particularly, to an apparatus and a method for separating a particulate matter contained in a fluid between a fluid flow path and a magnetism generating member. Alternatively, a separation apparatus and a separation method for particulate matter which enable high-precision and high-resolution selective identification and separation by providing a magnetic force field enhancer in a fluid flow path and applying a magnetic force to a fluid to be separated About.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在白血病をはじめとする難治性血液疾
患において、機能不全に陥った血液細胞を、新たに機能
性を有する血液細胞に置き換えるために行われる造血幹
細胞の移植においては、ドナーから採取される骨髄液や
臍帯血から、幹細胞をいかに高精度で能率よく分離・精
製するかが大きな焦点になっている。また一方では、癌
の治療において、癌細胞の種類を正確に識別し分離する
ことが特に化学療法において患者の予後の症状を決定
し、適切な治療を行う上できわめて重要である。
2. Description of the Related Art In transplantation of hematopoietic stem cells, which are performed to replace dysfunctional blood cells with newly functional blood cells in intractable blood diseases such as leukemia at present, they are collected from donors. The main focus is on how to accurately and efficiently separate and purify stem cells from bone marrow fluid and cord blood. On the other hand, in the treatment of cancer, it is extremely important to accurately identify and separate the types of cancer cells, particularly in chemotherapy, in determining the prognosis of a patient and performing appropriate treatment.

【0003】これらはいずれも、特定の細胞を他の細胞
や成分から迅速に、識別・分離するプロセを含んでお
り、その確実な方法の出現が待たれている。現在自動化
された細胞の識別・分離法としては、蛍光標識した抗体
を用いたフローサイトメトリー等があるものの、細胞表
面を識別する抗体が用意されていない場合には適用でき
ない上に、オペレーターの技術習得や処理に長時間を要
するという問題点を含み、期待されているような、臨床
応用可能な、汎用性を持つ実用的デバイスとはなってい
ない。
[0003] All of these contain a process for quickly identifying and separating a specific cell from other cells or components, and the appearance of a reliable method is awaited. Currently, automated cell identification / separation methods include flow cytometry using fluorescently labeled antibodies. Including the problem that it takes a long time to learn and process, it is not a practical and versatile practical device as expected.

【0004】近年、懸濁液等の粒子状物質を含有する流
体中の粒子状物質を分離する技術として高勾配磁気分離
法(HGMS)が注目されている。例えば、製鉄排水の
浄化に高勾配磁気分離技術を応用した装置は既に実用化
されている。しかし、実用化されている装置は、超電導
電磁石による強磁界中に、強磁性細線からなる磁気フィ
ルタを設置し、その磁気フィルタ中を被分離懸濁液が流
れるようにして、該懸濁液中の微粒子状物質をフィルタ
素材に付着させることにより分離する接触的方法であ
る。この場合には、常磁性粒子で約100μm、強磁性
粒子で約10μm程度より大きな粒子しか吸着できない
という欠点もあった。即ちこの方法は微粉末を高速大量
に捕集することを目的とした技術であり、細胞を生理的
環境を保ったままの状態で識別・分離するには適してい
ない。
In recent years, high gradient magnetic separation (HGMS) has attracted attention as a technique for separating particulate matter in a fluid containing particulate matter such as a suspension. For example, an apparatus that applies high gradient magnetic separation technology to purify steelmaking wastewater has already been put to practical use. However, a device that has been put into practical use is to install a magnetic filter composed of a ferromagnetic fine wire in a strong magnetic field generated by a superconducting electromagnet, and to allow the suspension to be separated to flow through the magnetic filter. This is a contact method in which the fine particles are separated by attaching the fine particles to a filter material. In this case, there is a drawback that only particles larger than about 100 μm for paramagnetic particles and about 10 μm for ferromagnetic particles can be adsorbed. That is, this method is a technique for collecting a large amount of fine powder at a high speed, and is not suitable for identifying and separating cells while maintaining a physiological environment.

【0005】特開平7−232097号公報には磁気ク
ロマトグラフィー法なる分離方法が提案されている。こ
の方法は、チャンネル内を層流状態で流れる微粒子懸濁
液に外部磁場を印加するとともにチャンネル近傍に配置
した強磁性細線によって高勾配磁場を形成することによ
り、懸濁液中の微粒子がその磁化率に応じてチャンネル
断面内で濃度分布を生じ、その結果層流内の流速の相違
に基づいて磁化率の異なる微粒子を分離するというもの
である。即ち、高勾配磁場を利用した非接触の分離方法
である。しかしながら、この分離方法は、層流内の濃度
分布と流速差に基づいているため、相対的に高濃度の分
画として分離されるものであり、分離される粒子の純度
(分解能)の点で十分でない場合があると考えられる。
さらに、種々の系についての理論計算は行われているが
実用には至っていない。
[0005] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-232097 proposes a separation method called magnetic chromatography. In this method, an external magnetic field is applied to a fine particle suspension flowing in a laminar flow state in a channel, and a high gradient magnetic field is formed by a ferromagnetic thin wire arranged near the channel, so that the fine particles in the suspension are magnetized. A concentration distribution is generated in the channel cross section according to the rate, and as a result, fine particles having different magnetic susceptibilities are separated based on a difference in flow velocity in the laminar flow. That is, a non-contact separation method using a high gradient magnetic field. However, since this separation method is based on the concentration distribution and the flow velocity difference in the laminar flow, it is separated as a relatively high-concentration fraction, and in terms of the purity (resolution) of the separated particles. It may not be enough.
Further, theoretical calculations have been performed for various systems, but have not been put to practical use.

【0006】磁気分離の生体成分への応用については、
例えば血液中の赤血球を磁気により分離する試みがなさ
れているが、これらは液体中を移動する赤血球に対して
磁場勾配を印加し、赤血球の持つ常磁性によって赤血球
の進路を曲げることで分離するものであり(Makoto Tak
ayasu, David R. Kelland, "Selective Continuous Sep
aration of Two Component Particulate Suspensions",
IEEE Transactions on Magnetics, Vol.MAG-22, No.5,
Sep.(1986) pp.1125-1127)、細胞を高精度かつ高分解
能で識別・分離するまでには至っていない。
Regarding the application of magnetic separation to biological components,
For example, attempts have been made to magnetically separate red blood cells in blood, but these methods apply a magnetic field gradient to red blood cells moving in liquid and separate the red blood cells by bending the course of red blood cells by the paramagnetism of the red blood cells. (Makoto Tak
ayasu, David R. Kelland, "Selective Continuous Sep
aration of Two Component Particulate Suspensions ",
IEEE Transactions on Magnetics, Vol.MAG-22, No.5,
Sep. (1986) pp. 1125-1127), cells have not yet been identified and separated with high precision and high resolution.

【0007】本発明者等は、超伝導マグネット等の磁場
内に置かれた流路に微粒子懸濁液を流すとき、流路内の
物質に作用する磁気力が磁束密度と磁場勾配の積(磁気
力場)の大きさに比例することに着目し、粒子状物質に
働く磁気力と流体からの粘性力とを均衡させた点におけ
る粘性力の値から粒子状物質の磁化率又は大きさを求め
る磁化率測定法を提案した(K. Shinohara and R. Aoga
gi, Chemistry Letters, 1027 (1999))。さらに本発明
者等は、超伝導マグネット等の磁場発生手段と流路との
間及び/又は流路内に強磁性体等からなる磁気力場強化
体を配置することにより流路内の物質にかかる磁気力場
を格段に向上させることができることを見出し、磁気力
場勾配を利用して例えば細胞等の磁化率差の小さな粒子
状物質でも精度良く分離できる本発明を完成するに至っ
た。
The present inventors have proposed that when a fine particle suspension is caused to flow through a flow path placed in a magnetic field such as a superconducting magnet or the like, the magnetic force acting on the material in the flow path is the product of the magnetic flux density and the magnetic field gradient ( Focusing on the fact that it is proportional to the magnitude of the magnetic force field, the magnetic susceptibility or magnitude of the particulate matter is determined from the value of the viscous force at the point where the magnetic force acting on the particulate matter and the viscous force from the fluid are balanced. The required susceptibility measurement method was proposed (K. Shinohara and R. Aoga
gi, Chemistry Letters, 1027 (1999)). Further, the present inventors dispose a magnetic force field enhancing body made of a ferromagnetic material or the like between the magnetic field generating means such as a superconducting magnet and the flow path and / or in the flow path to reduce the material in the flow path. The inventors have found that such a magnetic force field can be remarkably improved, and have completed the present invention in which even a particulate matter having a small magnetic susceptibility difference, such as a cell, can be accurately separated using a magnetic force field gradient.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明におけ
る課題は、流体中に含有される粒子状物質を高精度かつ
高分解能で分離できる非接触の分離装置及び分離方法、
特に、細胞等の生体成分の分離に応用できる分離装置及
び方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-contact separation apparatus and method capable of separating particulate matter contained in a fluid with high precision and high resolution.
In particular, it is an object of the present invention to provide a separation apparatus and a method applicable to separation of biological components such as cells.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】かかる課題は、分離すべ
き粒子状物質を含有する被分離流体が所定の粘性力をも
って流動する流路と、当該流路の外部に配設され前記流
路にかかる磁場を与える磁場発生手段と、前記流路と磁
場発生手段との間及び/又は前記流路内部に配設され流
体にかかる磁気力場を最適化する磁気力場強化体とを具
備してなることを特徴とする磁気分離装置、及び、分離
すべき粒子状物質を含有する被分離流体を所定の粘性力
をもって流路を流動させ、当該流路の外部に配設され前
記流路にかかる磁場を与える磁場発生手段と前記流路と
磁場発生手段との間及び/又は前記流路内部に配設され
た磁気力場強化体とによって形成される磁気力場に応じ
た磁気力と前記粒子状物質との磁気相互作用に基づいて
被分離流体流中の粒子状物質を分離することを特徴とす
る磁気分離方法によって解決できる。
The object of the present invention is to provide a flow path in which a fluid to be separated containing particulate matter to be separated flows with a predetermined viscous force, and a flow path provided outside the flow path and provided in the flow path. Magnetic field generating means for applying such a magnetic field, and a magnetic force field enhancer disposed between the flow path and the magnetic field generating means and / or inside the flow path to optimize a magnetic force field applied to the fluid. A magnetic separation device, and a fluid to be separated containing particulate matter to be separated is caused to flow through a flow path with a predetermined viscous force, and is disposed outside the flow path and applied to the flow path. A magnetic force corresponding to a magnetic force field formed by a magnetic field generating means for applying a magnetic field and a magnetic force field enhancer disposed between the flow path and the magnetic field generating means and / or inside the flow path and the particles; In a fluid stream to be separated based on magnetic interaction with Separating the child matter can be solved by a magnetic separation wherein the.

【0010】[0010]

【発明の作用】本発明の分離装置及び方法では、流体中
の粒子状物質に大きな磁気力場が与えられ、この磁気力
場と粒子状物質が有する磁化率及び/又は大きさとに応
じて発生する吸引力又は反発力により粒子状物質の流速
を変化させる。即ち、本発明では、前述の磁気クロマト
グラフィーのように流路の断面において粒子状物質の濃
度分布を形成し、層流が本来有している流速分布に依存
して粒子状物質を相対的に分離するのではなく、粒子状
物質に積極的に磁場(磁気力場)を作用させて各粒子状
物質磁化率に応じて粒子状物質の流れを実質的に停止ま
たは遅延化するものである。
In the separation apparatus and method of the present invention, a large magnetic field is applied to particulate matter in a fluid, and the magnetic field is generated according to the magnetic force field and the magnetic susceptibility and / or magnitude of the particulate matter. The flow rate of the particulate matter is changed by the suction force or the repulsive force. That is, in the present invention, the concentration distribution of the particulate matter is formed in the cross section of the flow channel as in the above-described magnetic chromatography, and the particulate matter is relatively dispersed depending on the flow velocity distribution originally possessed by the laminar flow. Instead of separating the particles, a magnetic field (magnetic force field) is positively applied to the particles to substantially stop or delay the flow of the particles according to the magnetic susceptibility of each particle.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の磁気分離に好適
な装置の一例を示す図である。図1において、円筒状の
磁場発生手段1の内側に、磁場発生手段1の中心軸に沿
って流路2が配置され、前記磁場発生手段1と流路2と
の間隙に2枚の平板状の磁気力場強化体3が流路2を間
に挟んで相対する位置に設けらている。
FIG. 1 is a diagram showing an example of an apparatus suitable for magnetic separation according to the present invention. In FIG. 1, a flow path 2 is arranged inside a cylindrical magnetic field generating means 1 along a central axis of the magnetic field generating means 1, and two flat plates are provided in a gap between the magnetic field generating means 1 and the flow path 2. Are provided at opposing positions with the flow path 2 interposed therebetween.

【0012】例えば、図1における左側から流路2に導
入された被分離流体は、所定の粘性力をもって流路2内
を図1における右側に向けて流動する。このとき、流路
2の略全体に渡って磁場発生手段1によって発生した磁
場が印加されている。このときの磁束密度をBとする
と、磁気力場強化体3が存在しない場合には、図2
(A)に点線で示したように磁場中心を頂点とする磁束
密度分布が生じている。本発明の磁気分離装置では、磁
気力場強化体3が配置されているため、磁気力場中心付
近に磁束密度変化が生じ、図2(A)に実線で示したよ
うな磁束密度分布となる。
For example, the fluid to be separated introduced into the flow channel 2 from the left side in FIG. 1 flows in the flow channel 2 toward the right side in FIG. 1 with a predetermined viscous force. At this time, the magnetic field generated by the magnetic field generating means 1 is applied to substantially the entire flow channel 2. Assuming that the magnetic flux density at this time is B, when the magnetic force field reinforcing body 3 does not exist, FIG.
As shown by the dotted line in (A), a magnetic flux density distribution having the center of the magnetic field at the top is generated. In the magnetic separation device of the present invention, since the magnetic force field reinforcing body 3 is disposed, a change in the magnetic flux density occurs near the center of the magnetic force field, resulting in a magnetic flux density distribution as shown by the solid line in FIG. .

【0013】ここで、磁場勾配を有する磁場内に置かれ
た粒子状物質が受ける磁気力Fは次の式で表される。
[0013] Here, the magnetic force F m of particulate matter placed in a magnetic field having a magnetic field gradient is subjected is expressed by the following equation.

【数1】 式(1)中、χは粒子状物質の体積磁化率、χは流体
の体積磁化率、μは真空透磁率、rは粒子状物質を球
と仮定したときの半径、Bは磁束密度、そしてdB/d
xは磁場勾配を示す。即ち、χ、χ、はrは物質固有
の値でありμは定数であるので、磁気率は磁束密度と
磁場勾配の積(B(dB/dx))に比例している。本
明細書では、この磁束密度と磁場勾配の積(B(dB/
dx))を磁気力場と呼ぶこととする。
(Equation 1) In the equation (1), χ is the volume susceptibility of the particulate matter, m m is the volume susceptibility of the fluid, μ 0 is the vacuum permeability, r is the radius when the particulate matter is assumed to be a sphere, and B is the magnetic flux density And dB / d
x indicates a magnetic field gradient. That is, χ, mm , and r are values specific to the substance and μ 0 is a constant, and thus the magnetic susceptibility is proportional to the product of magnetic flux density and magnetic field gradient (B (dB / dx)). In this specification, the product of the magnetic flux density and the magnetic field gradient (B (dB /
dx)) is called a magnetic force field.

【0014】この磁気力場の値をプロットしたが図2
(B)である。比較のため、磁気力場強化体3を設けな
い場合の磁気力場の値を点線で示している。これに比較
して、磁気力場強化体3を配置することにより、特に磁
場中心近傍において急峻な磁場勾配が形成されることで
発生する強力な磁気力場が形成され、その最大値も磁気
力場強化体3を設けない場合より格段に増大している。
The values of the magnetic force field are plotted in FIG.
(B). For comparison, the value of the magnetic force field in the case where the magnetic force field reinforcing body 3 is not provided is indicated by a dotted line. Compared to this, by arranging the magnetic field strengthening body 3, a strong magnetic force field generated due to the formation of a steep magnetic field gradient particularly near the center of the magnetic field is formed, and the maximum value of the magnetic field is also increased. This is significantly larger than the case where the field reinforcement 3 is not provided.

【0015】一方、被分離流体は所定の粘性力をもって
流動するようにされている。この粘性力Fは次の式で
表される。
On the other hand, the fluid to be separated flows with a predetermined viscous force. This viscous force Fv is expressed by the following equation.

【数2】 式(2)中、ηは流体粘度、νは粒子状物質の流体に対
する相対速度である。
(Equation 2) In equation (2), η is the fluid viscosity, and ν is the relative velocity of the particulate matter to the fluid.

【0016】図1に示した磁気分離装置では、流路2に
導入された流体中に含有される粒子状物質は、流体の流
れ方向(図1における左側から右側方向)に式(2)の
粘性力Fを受けている。この様な粒子状物質が流動し
て磁場内に入ると、上記式(1)で表される磁気力F
を受けることになる。磁気力の作用する方向は粒子状物
質の磁性によって異なるが、図1における流体の流れ方
向を基にして考えると、磁束密度分布の頂点の左側で流
れ方向に磁気力を受ける粒子状物質は頂点の右側では流
れと逆方向の磁気力を受け、その逆の場合もある。結
局、あらゆる粒子状物質が磁気力場勾配において流体の
流れと反対方向の磁気力を一度は受けることになる。従
って、粒子状物質に作用する粘性力が流れと反対方向の
磁気力を上回らなければ、その粒子状物質は流れ方向に
進めないことになる。
In the magnetic separation device shown in FIG. 1, the particulate matter contained in the fluid introduced into the flow channel 2 is converted into the flow direction of the fluid (from left to right in FIG. 1) by the formula (2). The viscous force Fv is received. When such a particulate matter flows and enters a magnetic field, the magnetic force F m represented by the above equation (1) is obtained.
Will receive. Although the direction in which the magnetic force acts depends on the magnetism of the particulate matter, considering the flow direction of the fluid in FIG. 1, the particulate matter that receives the magnetic force in the flow direction on the left side of the top of the magnetic flux density distribution is the top On the right-hand side, it receives a magnetic force in the opposite direction to the flow, and vice versa. Eventually, any particulate matter will once experience a magnetic force in the magnetic field gradient opposite to the fluid flow. Therefore, unless the viscous force acting on the particulate matter exceeds the magnetic force in the direction opposite to the flow, the particulate matter will not proceed in the flow direction.

【0017】即ち、流路2を一定流速で流動する流体中
の粒子状物質には一定の粘性力Fが作用しており、粒
子状物質にかかる磁気力場も等しいため、当該粒子状物
質の磁化率及び/又は大きさ(体積、即ち半径)に応じ
て作用する磁気力Fの相違によって、磁気力場の値が
最大となるポイントを越えてさらに流動する粒子状物質
と勾配を越えられずに残留する粒子状物質とが分離され
ることとなる。
That is, a certain viscous force Fv acts on the particulate matter in the fluid flowing through the flow path 2 at a constant flow rate, and the magnetic force field applied to the particulate matter is equal. beyond the susceptibility and / or size (volume, i.e., the radius) by the difference of the magnetic force F m that acts in response to the particulate matter and the gradient of further flow beyond the point where the value of the magnetic force field is maximum The particulate matter remaining without being separated is separated.

【0018】図1の磁気分離装置にあっては、流路2の
流体導入側(図における左側)に液溜めを設け、液溜め
と流路との間に流速を調節する手段を設けてもよい。こ
の手段によって流速(あるいは粘性力)を上昇させれば
一定の磁気力場勾配を越えて流動する粒子状物質が増加
し、流速(あるいは粘性力)を低下させれば同じ磁気力
場で残留する粒子状物質が増加する。さらに、流路2の
出口にはコック等の流動係止手段(図示せず)を設けて
もよく、流出した流体を回収する容器、あるいはフラク
ションコレクター等を備えていてもよい。
In the magnetic separation apparatus shown in FIG. 1, a liquid reservoir may be provided on the fluid introduction side (left side in the figure) of the flow channel 2 and means for adjusting the flow velocity between the liquid reservoir and the flow channel may be provided. Good. If the flow velocity (or viscous force) is increased by this means, the amount of particulate matter flowing beyond a certain magnetic field gradient increases, and if the flow velocity (or viscous force) is reduced, the particulate matter remains in the same magnetic force field. Particulate matter increases. Further, a flow locking means (not shown) such as a cock may be provided at the outlet of the flow path 2, and a container for collecting the outflowing fluid or a fraction collector may be provided.

【0019】本発明の磁気分離装置で用いられる磁場発
生手段1としては、0.2T程度の十分な磁場、好まし
くは1T、より好ましくは5T、さらに好ましくは10
Tの磁束密度を発することのできる電磁石あるいは永久
磁石等なら特に限定されず、例えば超伝導マグネット、
高温超伝導マグネット、ビッターマグネット、及びハイ
ブリッドマグネット等が挙げられる。その形状も特に限
定されないが、一般的には円筒状ものが入手しやすい。
例えば10T級の超伝導マグネットでは約430T
−1、20T級のハイブリッドマグネットでは約170
0T−1の磁気力場の値が得られる。
The magnetic field generating means 1 used in the magnetic separation apparatus of the present invention has a sufficient magnetic field of about 0.2 T, preferably 1 T, more preferably 5 T, and still more preferably 10 T.
There is no particular limitation as long as it is an electromagnet or a permanent magnet that can emit a magnetic flux density of T. For example, a superconducting magnet,
High-temperature superconducting magnets, bitter magnets, hybrid magnets and the like are included. The shape is not particularly limited, but generally a cylindrical shape is easily available.
For example, about 430T 2 m for a 10T class superconducting magnet
-1 , about 170T for 20T class hybrid magnet
A magnetic force field value of 0T 2 m −1 is obtained.

【0020】磁気力場強化体3は、一般的には上記磁場
発生手段によって生ずる磁場により磁化し、磁場発生手
段による磁束密度分布に変化を与える物体を意味する。
この磁束密度分布変化は、磁束密度と磁場勾配との積で
定義される磁気力場の大きさが増大又は減少するものを
包含し、分離すべき粒子状物質にかかる磁気力を分離に
とって最適とするような変化である。一般的には磁場発
生手段のみによって得られる磁気力場より大きくなる変
化が得られるものが好ましい。なお、本明細書において
使用する勾配とは、位置による値の変化の度合いとす
る。
The magnetic force field enhancer 3 generally means an object which is magnetized by a magnetic field generated by the magnetic field generating means and changes the magnetic flux density distribution by the magnetic field generating means.
This change in the magnetic flux density distribution includes one in which the magnitude of the magnetic force field defined by the product of the magnetic flux density and the magnetic field gradient increases or decreases, and the magnetic force on the particulate matter to be separated is optimal for separation. It is such a change. In general, it is preferable that a change larger than a magnetic force field obtained by only the magnetic field generating means be obtained. It should be noted that the gradient used in the present specification is a degree of change in a value depending on a position.

【0021】この磁気力場強化体は、前記の変化を与え
ることのできる材料からなり、一般的には反磁性体、常
磁性体、強磁性体、反強磁性体、超伝導体、高温超伝導
体、もしくは複合体である。ただし、大きな磁気力場を
与え得るという点から、透磁率が高く、飽和磁化が高い
材料が好ましく、比透磁率50以上、飽和磁化1000
G以上、より好適には比透磁率200以上、飽和磁化
0.5T以上、さらに好適には比透磁率1000以上、
飽和磁化1.5T以上の材料などが好適に用いられる。
このような材料としては、例えば、強磁性体、中でも
鉄、コバルト、ステンレス等の耐食性金属、ニッケル、
ガドリニウム等の金属、Nd-Fe-B磁石、イットリウ
ム鉄ガーネット、パーメンジュール等を挙げることがで
きる。
This magnetic force field enhancer is made of a material capable of giving the above-mentioned change, and is generally made of a diamagnetic material, a paramagnetic material, a ferromagnetic material, an antiferromagnetic material, a superconductor, a high-temperature superconductor. Conductor or composite. However, from the viewpoint that a large magnetic force field can be given, a material having a high magnetic permeability and a high saturation magnetization is preferable.
G or more, more preferably relative permeability 200 or more, saturation magnetization 0.5T or more, still more preferably relative permeability 1000 or more,
A material having a saturation magnetization of 1.5 T or more is preferably used.
Such materials include, for example, ferromagnetic substances, among them iron, cobalt, corrosion-resistant metals such as stainless steel, nickel,
Examples include metals such as gadolinium, Nd-Fe-B magnets, yttrium iron garnet, permendur, and the like.

【0022】この磁気力場強化体3は磁場中心近傍に配
置するのが好ましい。前記したように、磁気力場強化体
は、磁場の勾配を急峻にするものであるため、磁場発生
手段による磁束密度の最大値(即ち、磁場中心)付近に
おいて変化を与えるようにすれば、結果的に磁束密度と
磁場勾配と積である磁気力場の値も大きくなる。なお、
磁気力場強化体を磁場中心近傍に配置することにより、
磁気力場強化体自身が磁場中心方向に受ける磁気力が最
も小さくなり安定に固定できるという利点もある。な
お、磁場中心近傍とは、磁場中心に一致する位置及びで
きるだけ磁場中心に近く配置した位置を意味するものと
する。
It is preferable that the magnetic field strengthening member 3 is arranged near the center of the magnetic field. As described above, since the magnetic force field enhancer has a steep magnetic field gradient, if the magnetic field generating means gives a change near the maximum value of the magnetic flux density (that is, the center of the magnetic field), the result is as follows. As a result, the value of the magnetic force field, which is the product of the magnetic flux density and the magnetic field gradient, also increases. In addition,
By arranging the magnetic force field enhancer near the center of the magnetic field,
There is also the advantage that the magnetic force field strengthening body itself receives the smallest magnetic force in the direction of the center of the magnetic field and can be stably fixed. The vicinity of the center of the magnetic field means a position coincident with the center of the magnetic field and a position arranged as close as possible to the center of the magnetic field.

【0023】本発明における磁気力場強化体3は、流体
の流路2の外部及び/又は内部に設ける事ができる。磁
気力場強化体が図1に示したように流路外部に配置する
場合、その形状は、内部に流路を配設できる形状ならば
特に限定されないが、一般的にリング状、平板状のもの
等が用いられる。例えばリング状の場合は、リング内を
流路が通過することになる。リングといっても、その内
径及び外径をなす形状は如何なるものでもよく、円筒
状、円柱に多角形の孔を有するもの、多角形状に環状又
は多角形状の孔を設けたものなどを例示することができ
る。また、図1に示したように2枚の平板状の磁気力場
強化体で流路を挟むように配設してもよい。また、上記
リングや平板の断面も種々の形状をなしていてよい。
The magnetic field strengthening body 3 according to the present invention can be provided outside and / or inside the fluid flow path 2. When the magnetic field enhancer is disposed outside the flow path as shown in FIG. 1, the shape thereof is not particularly limited as long as the flow path can be disposed inside the flow path reinforcement. The thing etc. are used. For example, in the case of a ring shape, the flow path passes through the inside of the ring. The shape of the inner and outer diameters of the ring may be any shape, and examples thereof include a cylindrical shape, a cylindrical shape having a polygonal hole, and a polygonal shape having an annular or polygonal hole. be able to. Also, as shown in FIG. 1, two magnetic plates may be arranged so as to sandwich the flow path between the two flat magnetic force field strengthening members. Also, the cross sections of the ring and the flat plate may have various shapes.

【0024】外部に設けられた磁気力場強化体では、例
えばリング状でリング内に流路を配設する場合にはその
内径を、2枚の平板で流路を挟む場合には2枚の平板間
の間隙をできるだけ小さくするのが望ましい。本発明者
等は、磁場発生手段として出力10Tの超伝導マグネッ
トを用い、種々の内径を持つ円筒状の鉄製磁気力場強化
体を用いた場合、例えば内径6.5mmでは1280T
−1、内径3.5mmでは約5300T−1
内径1.0mmでは約30000〜50000T
−1、そして内径100μmでは100000T
−1以上の磁気力場を得られることを実験的に確認し
た。2枚の平板状の磁気力場強化体を用いて間隙を変化
させた場合にも同様の結果が得られた。
In the case of a magnetic field strengthening member provided outside, for example, when a flow path is arranged in a ring shape, the inner diameter is set to two sheets when the flow path is sandwiched between two flat plates. It is desirable to make the gap between the flat plates as small as possible. The present inventors use a superconducting magnet with an output of 10 T as the magnetic field generating means and use cylindrical iron magnetic force field reinforcements having various inner diameters, for example, 1280 T for an inner diameter of 6.5 mm.
2 m −1 , about 5300 T 2 m −1 at an inner diameter of 3.5 mm,
Approximately 30,000 to 50,000 T 2 m for an inner diameter of 1.0 mm
-1 and 100,000 T 2 m for an inner diameter of 100 μm
It was experimentally confirmed that a magnetic force field of -1 or more could be obtained. Similar results were obtained when the gap was changed using two flat magnetic force field enhancers.

【0025】リング状の磁気力場強化体を用いる場合の
リングの長さや厚み、2枚の平板を用いるときの各平板
の長さ、幅や厚みは、得られる磁気力場に対して内径や
間隙ほどの影響は及ぼさないが、リング状の場合には内
径の約2倍以上の長さ、平板状の場合は間隙の約2倍以
上の長さと約3倍以上の幅を有する場合に最大効果が得
られているので好ましい。これらは、種々の条件を勘案
して適宜選択される。また、リングの一部に切り欠きを
設け、流路内部を観察できるようにしてもよい。
The length and thickness of the ring in the case of using the ring-shaped magnetic field strengthening body, and the length, width and thickness of each flat plate in the case of using two flat plates are determined by the inner diameter and the inner diameter with respect to the obtained magnetic force field. It does not have the same effect as the gap, but the maximum is about 2 times the inner diameter in the case of a ring, and about 2 times the width of the gap and about 3 times the width in the case of a flat plate. It is preferable because the effect is obtained. These are appropriately selected in consideration of various conditions. A cutout may be provided in a part of the ring so that the inside of the flow path can be observed.

【0026】磁気力場強化体を流路内部に配設する場
合、その材料は、外部の磁気力場強化体と同様に反磁性
体、常磁性体、強磁性体、反強磁性体、超伝導体、高温
超伝導体もしくはそれらの複合体から適宜選択できる。
その形状及び大きさは、流路内に配置することができる
ものであれば特に限定されないが、流体の流動を妨げな
いようにするのが好ましい。例えば、ステンレス等から
なる磁気力場強化体を微粒子(例えばビーズ)状又は繊
維状として細管状の流路内に充填してもよいし、流体の
流動方向に複数の孔を空けた部材を流路内に配置しても
よい。
When the magnetic field strengthening member is disposed inside the flow channel, the material is made of a diamagnetic material, paramagnetic material, ferromagnetic material, antiferromagnetic material, It can be appropriately selected from a conductor, a high-temperature superconductor, or a composite thereof.
The shape and size are not particularly limited as long as they can be arranged in the flow channel, but it is preferable that the flow and the fluid are not hindered. For example, a magnetic field strengthening member made of stainless steel or the like may be filled in a fine tubular channel in the form of fine particles (eg, beads) or fibers, or a member having a plurality of holes in the flow direction of a fluid may be flowed. It may be arranged in the road.

【0027】本発明では、磁気力場強化体を流路の外部
又は内部のいずれか一方に設けてもよいし、外部と内部
の両方に設けてもよい。いずれにしても、どのような形
状の磁気力場強化体を用いるかは、目的や用途等によっ
て求められる特性に応じて当業者が過度の実験をするこ
となく選択することが可能である。
In the present invention, the magnetic force field enhancing body may be provided either outside or inside the flow path, or may be provided both outside and inside. In any case, a person skilled in the art can select the shape of the magnetic force field enhancer to be used without undue experimentation according to the characteristics required according to the purpose and application.

【0028】本発明の磁気分離装置における流路2は、
被分離流体が所定の粘性力をもって流動できるものなら
ば、その材質、形状、大きさなどは特に限定されない。
しかしながら、前記磁気力場強化体の内径又は間隙をで
きるだけ小さしたときに大きな磁気力場が得られること
から、その内部に配設される流路も小型とするのが好ま
しい。流路を小型にすれば、その外部に設ける磁気力場
強化体の部材も小さくて済み、コスト的に有利になる場
合もある。一般的には内径10μm〜2cm程度、好ま
しくは30μm〜10mm程度、さらに好ましくは50
〜150μ程度のガラス又はプラスチック製の細管やス
リット型の流路が用いられる。
The flow path 2 in the magnetic separation device of the present invention comprises:
As long as the fluid to be separated can flow with a predetermined viscous force, its material, shape, size, etc. are not particularly limited.
However, since a large magnetic force field can be obtained when the inner diameter or gap of the magnetic field strengthening body is made as small as possible, it is preferable that the flow path provided therein is also small. If the flow path is reduced in size, the member of the magnetic force field strengthening member provided on the outside may be reduced in size, which may be advantageous in cost. Generally, the inner diameter is about 10 μm to 2 cm, preferably about 30 μm to 10 mm, more preferably about 50 μm.
A glass or plastic thin tube or slit type flow path of about 150 μm is used.

【0029】あるいは、磁気力場強化体が流路の一部を
なすように磁気力場強化体と流路とを一体に構成するこ
ともできる。例えば、2本のガラス管やプラスチック管
の間をステンレス管等でつないで一本の流路を備えるよ
うにした継管などが好ましい。ただし、金属等の磁気力
場強化体を流路内に配置するか流路の一部とする場合、
例えば血液、体液などの生体成分を含む被分離液を流路
に通すときは、ヘパリン等でコーティングして抗血栓性
を付与したり、金属等の耐食性や細胞への毒性が問題に
なる場合はプラスチック等でコーティングすることが好
ましい。
Alternatively, the magnetic field strengthening body and the flow path can be integrally formed so that the magnetic force field reinforcing body forms a part of the flow path. For example, it is preferable to use a connecting pipe in which two glass tubes or plastic tubes are connected with a stainless steel tube or the like so as to have a single flow path. However, when a magnetic field enhancement body such as a metal is arranged in the flow path or is a part of the flow path,
For example, when a liquid to be separated containing a biological component such as blood or body fluid is passed through a flow path, it is coated with heparin or the like to impart antithrombotic properties, or when corrosion resistance of metals or the like or toxicity to cells becomes a problem. It is preferable to coat with plastic or the like.

【0030】さらに、1つの磁場発生手段内に複数の流
路を設けることにより、一度に処理できる流体の量、即
ち処理効率を向上させることができる。このとき、磁気
力場強化体は各流路ごとに設けてもよいし、複数の流路
の束に1つの磁気力場強化体を設けるようにしてもよ
く、コストを含む製造上、使用上の条件に応じて適宜選
択される。
Further, by providing a plurality of flow paths in one magnetic field generating means, the amount of fluid that can be processed at one time, that is, the processing efficiency can be improved. At this time, the magnetic field strengthening body may be provided for each flow path, or one magnetic force field reinforcing body may be provided for a bundle of a plurality of flow paths. Is appropriately selected according to the conditions of the above.

【0031】本発明の磁気分離装置において処理される
被分離流体は、粒子状物質を含有し所定の粘性力をもっ
て流動する液体または気体であってよい。例えば、細胞
等の生体物質を含有する水性懸濁液、あるいは血液、漿
液、髄液などの体液自体でもよい。分離に適当と思われ
る場合には、水、生理食塩水などの媒体で適宜希釈した
後に磁気分離装置に導入する。
The fluid to be treated in the magnetic separation apparatus of the present invention may be a liquid or gas containing particulate matter and flowing with a predetermined viscous force. For example, it may be an aqueous suspension containing a biological substance such as cells, or a body fluid itself such as blood, serum, or cerebrospinal fluid. When it is deemed appropriate for separation, the mixture is appropriately diluted with a medium such as water or physiological saline and then introduced into a magnetic separation device.

【0032】図1に示した磁気分離装置の例では、1組
の磁気力場強化体が設けられているが、本発明の磁気分
離装置では、流体の流れ方向に複数の磁気力場強化体を
配設してもよい。図3は、そのような装置の一例を示
す。図3においては、円筒状の磁気発生手段1の中心軸
に沿って配設された流路2の周囲に、流路2の長尺方向
(即ち、流体の流れ方向)に沿って5個の円筒状の磁気
力場強化体3が設けられている。
In the example of the magnetic separation device shown in FIG. 1, a set of magnetic force field reinforcements is provided. However, in the magnetic separation device of the present invention, a plurality of magnetic force field reinforcements are arranged in the flow direction of the fluid. May be provided. FIG. 3 shows an example of such a device. In FIG. 3, around the flow path 2 provided along the central axis of the cylindrical magnetism generating means 1, five flow paths 2 are arranged along the longitudinal direction of the flow path 2 (that is, the flow direction of the fluid). A cylindrical magnetic field enhancer 3 is provided.

【0033】図3に示した磁気分離装置では、図3の下
側に模式的に示したような磁気力場が発生する。従っ
て、流路を流れる粒子状物質には、同じ磁気力場(即
ち、磁気力)のピークが複数回(図3では5回)かかる
こととなる。その結果、1つの磁気力場のピークで分離
できなかった粒子状物質も、次の磁気力場のピークで分
離することが可能となり、分離の精度を向上させること
ができる。
In the magnetic separation device shown in FIG. 3, a magnetic force field as shown schematically in the lower part of FIG. 3 is generated. Therefore, the same magnetic force field (that is, the magnetic force) peaks a plurality of times (five times in FIG. 3) on the particulate matter flowing through the flow path. As a result, the particulate matter that could not be separated at one magnetic force field peak can be separated at the next magnetic force field peak, and the separation accuracy can be improved.

【0034】また、図4に示すように、複数設ける磁気
力場強化体の形状及び大きさを変えることもできる。こ
のような磁気分離装置では、例えば、図4に示した装置
では、図4の下側に示した磁気力場が発生すると考えら
れる。この場合、一方の磁気力場のピークで分離される
粒子状物質と他方の磁気力場のピークで分離される粒子
状物質とは大きさ及び/又は磁化率が相違する。即ち、
各々の磁気力場強化体で生じる磁気力場の大きさを調節
することにより、1つの流路内で異なる性質の粒子状物
質を別々に分離することができる。図4に示したよう
に、各磁気力場強化体3の入口側と出口側の流路に切り
換えバルブ4を設け、分離された異なる粒子状物質を別
々に回収することも可能である。
Further, as shown in FIG. 4, the shape and size of a plurality of magnetic force field reinforcing bodies provided can be changed. In such a magnetic separation device, for example, in the device shown in FIG. 4, it is considered that a magnetic force field shown in the lower side of FIG. 4 is generated. In this case, the size and / or magnetic susceptibility of the particulate matter separated at the peak of one magnetic force field is different from that of the particulate matter separated at the peak of the other magnetic force field. That is,
By adjusting the magnitude of the magnetic force field generated in each magnetic field enhancer, particulate matter having different properties can be separately separated in one channel. As shown in FIG. 4, it is also possible to provide a switching valve 4 in the flow path on the inlet side and the outlet side of each magnetic force field strengthening body 3 to separately collect different separated particulate matter.

【0035】磁気力場強化体を複数設ける場合でも、磁
気力場強化体を流路の一部とすることができる。例え
ば、所定の厚みのプラスチック板とステンレス板を交互
に積層させ、積層方向と平行へ複数の貫通孔を空け、そ
れを流路(及び磁気力場強化体)として用いれば、さら
なる処理効率の向上を図ることができる。
Even when a plurality of magnetic field strengthening members are provided, the magnetic force field reinforcing members can be a part of the flow path. For example, if a plastic plate and a stainless steel plate having a predetermined thickness are alternately laminated, a plurality of through holes are opened in parallel with the laminating direction, and the through holes are used as a flow path (and a magnetic field strengthening body), thereby further improving the processing efficiency. Can be achieved.

【0036】さらに、本発明の磁気分離装置では、流路
内部に前記被分離流体に含有される粒子状物質と相互作
用する部材を配置してもよい。この部材は、分離すべき
粒子状物質と特異的に相互作用するものが好ましく、例
えば、抗原−抗体、リガンド−レセプター、糖−レクチ
ン等の特異的結合性を有する組み合わせの一方が粒子状
物質表面に存在する又は存在が予想される場合は、他方
の結合相手を表面に有する部材とすること等が考えられ
る。具体的には、細胞などの生体成分を含む流体を分離
する際に、細胞表面に存在するタンパク質と特異的相互
作用をする物質(酵素、抗体など)で表面修飾したビー
ズ等を流路内に配置しておくことにより、当該細胞の分
離効率が向上する。
Further, in the magnetic separation device of the present invention, a member that interacts with the particulate matter contained in the fluid to be separated may be arranged inside the flow path. This member preferably interacts specifically with the particulate matter to be separated. For example, one of the combinations having specific binding properties such as antigen-antibody, ligand-receptor, sugar-lectin, etc. When it is present or expected to be present, it is conceivable to use a member having the other binding partner on the surface. Specifically, when separating a fluid containing biological components such as cells, beads or the like whose surface has been modified with a substance (enzyme, antibody, etc.) that specifically interacts with proteins present on the cell surface are placed in the flow channel. By arranging the cells, the separation efficiency of the cells is improved.

【0037】[0037]

【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的
に説明する。 (実施例1)図1に示した本発明の磁気分離装置におい
て、2枚の平板状の磁気力場強化体に換えて種々の大き
さの鉄製リングを用いて、磁場発生時の磁束密度を測定
して磁気力場の値を算出した。磁場発生手段として、住
友重機械工業製冷凍機冷却型超伝導マグネット(HF-10-
100VHT)を用い、その磁場中心部に、鉄製のリング(磁
気力場強化材)を挿入し、そのリング内部におけるゼッ
ト軸(リング及び超伝導マグネットの中心軸)に沿った
磁束密度分布をガウスメーターにより測定した。磁気力
場強化体を設けない場合の超伝導マグネット単体による
磁場中心付近の磁束密度分布は、中心磁場10Tの出力
時、図5(a)のようになっている。このときの磁気力場
の最大値は磁場中心から±11cmの位置において43
0T であった。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. (Embodiment 1) In the magnetic separation apparatus of the present invention shown in FIG. 1, the magnetic flux density at the time of generating a magnetic field is reduced by using iron rings of various sizes in place of the two flat magnetic force field enhancers. The measurement was performed to calculate the value of the magnetic force field. As a magnetic field generation means, a refrigerator cooled superconducting magnet (HF-10-
100VHT), insert an iron ring (magnetic field strengthening material) in the center of the magnetic field, and use a Gauss meter to measure the magnetic flux density distribution along the zet axis (the center axis of the ring and superconducting magnet) inside the ring. Was measured by FIG. 5A shows the magnetic flux density distribution near the center of the magnetic field by the superconducting magnet alone when the magnetic force field enhancer is not provided when the central magnetic field 10T is output. The maximum value of the magnetic force field at this time is 43 at a position ± 11 cm from the center of the magnetic field.
0T 2 m - 1.

【0038】ここで、超伝導マグネットの磁場中心に、
長さ1.6mm、外径22mm、内径6.5mmの鉄製
リング状構造体を挿入した場合のz軸上の磁束密度分布
は図5(b)のように変化した。このとき、磁気力場の大
きさの最大値は、磁場中心より±約2mmの位置におい
て±1280T−1値となった。次いで、リングの
内径及び外径は変化させずに長さを7.9mm、15.
9mmとした場合、磁束分布は各々図5(c)及び(d)のよ
うに変化し、このときの磁気力場の大きさの最大値は、
±約2200T−1に増大した。
Here, at the center of the magnetic field of the superconducting magnet,
When a steel ring-shaped structure having a length of 1.6 mm, an outer diameter of 22 mm, and an inner diameter of 6.5 mm was inserted, the magnetic flux density distribution on the z-axis changed as shown in FIG. At this time, the maximum value of the magnitude of the magnetic force field was ± 1280 T 2 m −1 at a position of ± about 2 mm from the center of the magnetic field. Next, the length was set to 7.9 mm without changing the inner and outer diameters of the ring.
In the case of 9 mm, the magnetic flux distribution changes as shown in FIGS. 5C and 5D, and the maximum value of the magnetic force field at this time is:
± 2200 T 2 m −1 .

【0039】次に、リングの外径を22mmのままと
し、内径を3.5mm、長さを14.35mmとして同
様の測定を行った。このときの磁束密度分布は、ほぼ同
じ長さの図5(d)と類似した形状を示し、磁気力場の大
きさの最大値は、±約5300T−1にまで達し
た。即ち、ほぼ同じ長さと同じ外径を有するリングで
は、内径を6.6mmから3.5mmに小さくすること
により磁気力場の値が2倍以上に向上した。これは最大
級のハイブリッド型マグネットをもってしても到達不可
能な値である。
Next, the same measurement was performed while keeping the outer diameter of the ring at 22 mm, the inner diameter at 3.5 mm, and the length at 14.35 mm. The magnetic flux density distribution at this time showed a shape similar to that of FIG. 5D having substantially the same length, and the maximum value of the magnitude of the magnetic force field reached ± about 5300 T 2 m −1 . That is, in a ring having substantially the same length and the same outer diameter, the value of the magnetic force field was more than doubled by reducing the inner diameter from 6.6 mm to 3.5 mm. This is an unreachable value even with the largest hybrid type magnet.

【0040】さらに内径1mmの鉄リングを用いた場合
の磁気力場の大きさの最大値は、ラテックス球の移動度
より算出した結果、±約30,000〜50,000T
−1の値となった。(なお、この実験では、ガウス
メーターのプローブがリング内に挿入できないため測定
方法を変えた)。最後に、内径100μmの鉄リングを
用いた場合の磁気力場の大きさの最大値は、少なくとも
±100,000T−1以上の値となることが、ラ
テックス球の移動度より判明した。
Further, when an iron ring having an inner diameter of 1 mm is used
The maximum value of the magnetic force field is the mobility of the latex sphere.
Calculated as ± 30,000-50,000T
2m -1Value. (In this experiment, Gauss
Measurement because the meter probe cannot be inserted into the ring
I changed the way). Finally, insert an iron ring with an inner diameter of 100 μm
The maximum value of the magnetic force field when used is at least
± 100,000T2m-1The value above
It became clear from the mobility of the tex ball.

【0041】前記とは別に、外径22mm、内径6.5
mm、長さ6.3mmの鉄リングを4.5mm間隔で流
路の長尺方向に直列に配置した装置を組み立て、同様の
測定を行った。その結果、z軸上の磁束密度分布は図6
のようになった。各々の鉄リング(磁気力場強化体)に
対応して急峻な磁場勾配が得られた。このときの磁気力
場のピークは外側の勾配においては±約3000T
−1、内側にある勾配については±約2500T
−1の値をとった。
Apart from the above, an outer diameter of 22 mm and an inner diameter of 6.5
An apparatus was assembled in which iron rings having a length of 6.3 mm and a length of 6.3 mm were arranged in series in the longitudinal direction of the flow path at intervals of 4.5 mm, and the same measurement was performed. As a result, the magnetic flux density distribution on the z-axis is shown in FIG.
It became like. A steep magnetic field gradient was obtained corresponding to each iron ring (magnetic field enhanced body). The peak of the magnetic force field at this time is ± about 3000 T 2 in the outer gradient.
m −1 , ± 2500 T 2 for the gradient inside
The value of m -1 was taken.

【0042】また、図1に示すような2枚の平板状の強
磁性体(鉄)を相対して設置した装置においても、鉄リ
ングとほぼ同様の影響をz軸上の磁束密度分布に対して
与えることが確認された。この場合強磁性体同士の距離
が、リングの内径に、強磁性体の厚みがリングの内径と
外径の差に対応していた。
In a device in which two flat ferromagnetic materials (iron) are installed facing each other as shown in FIG. 1, almost the same effect as the iron ring is exerted on the magnetic flux density distribution on the z-axis. It was confirmed to give. In this case, the distance between the ferromagnetic materials corresponds to the inner diameter of the ring, and the thickness of the ferromagnetic material corresponds to the difference between the inner and outer diameters of the ring.

【0043】(実施例2)図1に示したような磁気分離
装置にて分離実験を行った。具体的には、実施例1と同
じ超伝導マグネットの磁場中心に2mmx2mmx2m
mの鉄片(磁気力場強化体)を0.5mm間隔で平行に
並べ、その間に、外径0.5mm、内径0.2mmのパ
イレックス(登録商標)ガラス製チューブを通したもの
を用いた。鉄片付近におけるチューブ内部の様子は顕微
鏡によって、鉄片同士の隙間から観察した。
(Example 2) Separation experiments were performed using a magnetic separation apparatus as shown in FIG. Specifically, the center of the magnetic field of the same superconducting magnet as in the first embodiment is 2 mm × 2 mm × 2 m
m pieces of iron (strengthened magnetic force field) were arranged in parallel at 0.5 mm intervals, and between them, a Pyrex (registered trademark) glass tube having an outer diameter of 0.5 mm and an inner diameter of 0.2 mm was used. The inside of the tube near the iron piece was observed with a microscope from the gap between the iron pieces.

【0044】超伝導マグネットを10Tまで励磁した
後、チューブ内にバッファ溶液として0.3moldm
−3の硫酸銅溶液を平均流速0.1mm/secで流し
た。チューブ内に溶液流動が安定して形成された後に、
直径10μm及び5μmのラテックス球を約300個/
μLの濃度で分散させたものをバッファ溶液の流れの中
に注入し、その挙動を観察した。
After exciting the superconducting magnet to 10T, 0.3 moldm was added as a buffer solution in the tube.
-3 copper sulfate solution was flowed at an average flow rate of 0.1 mm / sec. After the solution flow is formed stably in the tube,
About 300 latex spheres having diameters of 10 μm and 5 μm /
The dispersion at a concentration of μL was injected into the flow of the buffer solution, and the behavior was observed.

【0045】強磁性体付近を通過する際に、5μmの粒
子は15%程度捕集された。また10μmの粒子は70
%程度の率で捕集された。また、流速を0.3mm/s
ecへ上昇させたところ、5μmの粒子は1%程度を残
して総て測定地点を通過したが、10μmの粒子の捕集
率も40%程度へと低下した。
When passing near the ferromagnetic material, about 15% of 5 μm particles were collected. Also, 10 μm particles are 70
%. In addition, the flow velocity is 0.3 mm / s
When the particle size was raised to ec, all of the particles of 5 μm passed through the measurement point except for about 1%, but the collection rate of the particles of 10 μm also decreased to about 40%.

【0046】次に磁気力場強化体外径2mm、内径0.
5mm、長さ2mm鉄リングに換えて同様の実験を行
い、ほぼ同様の結果を得た。
Next, the outer diameter of the magnetic force field strengthening body was 2 mm, and the inner diameter was 0.
A similar experiment was conducted with a 5 mm, 2 mm long iron ring, and almost the same results were obtained.

【0047】さらに、磁気力場強化体外径2mm、内径
0.5mm、長さ2mm鉄リングを2mm間隔で25個
並べ、その中にチューブを通し、溶液平均速度0.3m
m/secで同様に実験を行った。結果として5μmの
粒子は22%程度捕集され、10μmの粒子は98%程
度の率で捕集された。以上のように連続して複数の磁気
力場強化体を配置することで、粒子の分離効率は著しく
上昇することが確認された。また、ステンレスビーズ状
の磁気力場強化体を流路内に配置した場合にも同様の結
果が得られた。
Further, 25 iron rings having an outer diameter of 2 mm, an inner diameter of 0.5 mm, and a length of 2 mm were arranged at intervals of 2 mm, and a tube was passed through the ring, and the average solution speed was 0.3 m.
The same experiment was performed at m / sec. As a result, particles of 5 μm were collected at about 22%, and particles of 10 μm were collected at a rate of about 98%. As described above, it was confirmed that by arranging a plurality of magnetic field enhancers in succession, the particle separation efficiency was significantly increased. Similar results were obtained when a stainless steel bead-like magnetic force field enhancer was placed in the channel.

【0048】(実施例3)実施例2の後半と同様にし
て、20個の鉄リング(内径100μm、外径500μ
m、長さ500μm)を備えた装置を組み立てた。流動
させる流体として生理食塩水を用い、その流れにヒツジ
血液マイクロリトルオーダーを注入した。血液中の赤血
球は強い磁気力を受けで流速が遅延化し、その結果、赤
血球が試料取り出し口から流出する時間は他の細胞と比
較して最大5分ほどの差が生じた。そこで、時間ごとに
異なる容器に分取することにより、赤血球を他の細胞と
約80%の分離率で採取した。
Example 3 In the same manner as in the latter half of Example 2, 20 iron rings (inner diameter 100 μm, outer diameter 500 μm)
m, 500 μm in length). A physiological saline solution was used as a fluid to be flown, and sheep blood micro-little order was injected into the flow. The red blood cells in the blood were subjected to a strong magnetic force, and the flow velocity was delayed. As a result, the time required for the red blood cells to flow out of the sample outlet was up to about 5 minutes different from other cells. Therefore, red blood cells were collected at a separation rate of about 80% from other cells by separating the cells into different containers every time.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明による装置は強力な磁場により通
路内及び/又は外に配置した磁気力場強化体が磁化し、
同様に磁化した細胞等の粒子状物質が磁気力により吸引
もしくは反発されることで、粒子状物質の種類によって
その移動度が異なってくる現象を利用する。本発明の磁
気分離装置で発生する磁場の勾配は極めて急峻であり、
発生する磁気力場も極めて強力なものであるため、細胞
等の粒子状物質が持つわずかな磁気的性質の差や表面状
態の差により、精度良く識別、分離が可能となるもの。
また、磁気力場強化体を複数配置することにより、分離
の精度を更に向上させることができ、各磁気力場強化体
の形状や大きさ等を変化させることにより、複数の粒子
状物質を別々に分離することも可能となる。本発明の磁
気分離装置は磁気分離技術という基本的に化学または物
理吸着等を伴わない磁気力を利用するものであるため、
細胞等の生体物質を非接触で破壊することなく回収でき
る。
The device according to the invention is characterized in that a strong magnetic field magnetizes the magnetic field enhancers arranged inside and / or outside the passage,
Similarly, a phenomenon is utilized in which the mobility of the particulate matter, such as magnetized cells, differs depending on the type of the particulate matter due to being attracted or repelled by the magnetic force. The gradient of the magnetic field generated by the magnetic separation device of the present invention is extremely steep,
Since the generated magnetic force field is extremely strong, it can be accurately distinguished and separated due to a slight difference in magnetic properties and a difference in surface state of particulate matter such as cells.
In addition, by arranging a plurality of magnetic force field enhancers, the accuracy of separation can be further improved, and by changing the shape and size of each magnetic force field enhancer, a plurality of particulate matter can be separated. Can also be separated. Since the magnetic separation device of the present invention uses magnetic force that does not involve chemical or physical adsorption, which is basically called magnetic separation technology,
Biological substances such as cells can be collected without breaking them without contact.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の磁気分離装置の一例を示す断面模式
図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a magnetic separation device of the present invention.

【図2】 図1に記載した磁気分離装置における(A)
磁束密度及び(B)磁気力場の変化を示す図である。
FIG. 2 (A) in the magnetic separation device shown in FIG.
It is a figure which shows the change of magnetic flux density and (B) magnetic force field.

【図3】 複数の磁気力場強化体を具備する本発明の磁
気分離装置の一例を示す断面図及び当該装置で発生する
磁気力場変化を示す図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of a magnetic separation device of the present invention including a plurality of magnetic field strengtheners, and a diagram illustrating a change in a magnetic force field generated by the device.

【図4】 複数の磁気力場強化体を具備する本発明の磁
気分離装置の他の例を示す断面図及び当該装置で発生す
る磁気力場変化を示す図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating another example of the magnetic separation device of the present invention including a plurality of magnetic force field enhancers, and a diagram illustrating a change in the magnetic force field generated by the device.

【図5】 実施例1における鉄リング(磁気力場強化
体)の長さによる磁束密度変化を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a change in magnetic flux density according to the length of the iron ring (magnetic field strengthening body) in Example 1.

【図6】 複数(2個)の磁気力場強化体を設けた場合
の磁束密度変化を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a change in magnetic flux density when a plurality (two) of magnetic field enhancers are provided.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:磁場発生手段、2:流路、3:磁気力場強化体、
4:バルブ
1: magnetic field generating means, 2: flow path, 3: magnetic field enhanced body,
4: Valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 由良 洋文 神奈川県川崎市高津区久本3丁目12番20− 702号 (72)発明者 斎藤 芳夫 神奈川県横浜市金沢区長浜2丁目6番地19 号 Fターム(参考) 4C077 AA12 BB10 DD30 KK11 NN02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hirofumi Yura 3-12-20-702 Hisamoto, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Yoshio Saito 2-6-1 Nagahama, Kanazawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture 19F Term (reference) 4C077 AA12 BB10 DD30 KK11 NN02

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分離すべき粒子状物質を含有する被分離
流体が所定の粘性力をもって流動する流路と、当該流路
の外部に配設され前記流路にかかる磁場を与える磁場発
生手段と、前記流路と磁場発生手段との間及び/又は前
記流路内部に配設され流体にかかる磁気力場を最適化す
る磁気力場強化体とを具備してなることを特徴とする磁
気分離装置。
1. A flow path through which a fluid to be separated containing a particulate matter to be separated flows with a predetermined viscous force, and a magnetic field generating means disposed outside the flow path and applying a magnetic field to the flow path A magnetic force field enhancer disposed between the flow path and the magnetic field generating means and / or inside the flow path for optimizing a magnetic force field applied to the fluid. apparatus.
【請求項2】 前記磁気力場強化体が磁場中心近傍に配
置されたことを特徴とする請求項1に記載の磁気分離装
置。
2. The magnetic separation device according to claim 1, wherein the magnetic force field enhancer is arranged near a center of the magnetic field.
【請求項3】 前記流路の被分離流体の流動方向に沿っ
て少なくとも2つの磁気力場強化体が互いに離間して設
けられたことを特徴とする請求項1または2に記載の磁
気分離装置。
3. The magnetic separation device according to claim 1, wherein at least two magnetic force field strengthening members are provided apart from each other along a flow direction of the fluid to be separated in the flow path. .
【請求項4】 前記磁場発生手段が超伝導マグネットで
あることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に
記載の磁気分離装置。
4. The magnetic separation device according to claim 1, wherein said magnetic field generating means is a superconducting magnet.
【請求項5】 前記磁気力場強化体が強磁性体からなる
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載
の磁気分離装置。
5. The magnetic separation device according to claim 1, wherein the magnetic force field enhancer is made of a ferromagnetic material.
【請求項6】 強磁性体が鉄又はステンレスであること
を特徴とする請求項5に記載の磁気分離装置。
6. The magnetic separation device according to claim 5, wherein the ferromagnetic material is iron or stainless steel.
【請求項7】 前記磁気力場強化体が前記流路の一部を
なすことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に
記載の磁気分離装置。
7. The magnetic separation device according to claim 1, wherein the magnetic force field enhancer forms a part of the flow path.
【請求項8】 前記流路内部に、前記被分離流体に含有
される粒子状物質と相互作用する部材が配置されたこと
を特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の磁
気分離装置。
8. The magnet according to claim 1, wherein a member that interacts with particulate matter contained in the fluid to be separated is arranged inside the flow path. Separation device.
【請求項9】 分離すべき粒子状物質を含有する被分離
流体を所定の粘性力をもって流路を流動させ、当該流路
の外部に配設され前記流路にかかる磁場を与える磁場発
生手段と前記流路と磁場発生手段との間及び/又は前記
流路内部に配設された磁気力場強化体とによって形成さ
れる磁気力場に応じた磁気力と前記粒子状物質との磁気
相互作用に基づいて被分離流体流中の粒子状物質を分離
することを特徴とする磁気分離方法。
9. A magnetic field generating means for causing a fluid to be separated containing particulate matter to be separated to flow through a flow path with a predetermined viscous force, and provided outside the flow path and applying a magnetic field to the flow path; Magnetic interaction between the magnetic force according to the magnetic force field formed between the flow path and the magnetic field generating means and / or the magnetic force field enhancer disposed inside the flow path and the particulate matter A magnetic separation method for separating particulate matter in a fluid stream to be separated based on the following.
【請求項10】 前記磁気力場強化体が磁場中心近傍に
配置されたことを特徴とする請求項9に記載の磁気分離
方法。
10. The magnetic separation method according to claim 9, wherein the magnetic force field enhancer is arranged near the center of the magnetic field.
【請求項11】 前記磁気力場強化体が、前記被分離流
体の流動方向に沿って互いに離間して少なくとも2つ配
設されたことを特徴とする請求項9または10に記載の
磁気分離方法。
11. The magnetic separation method according to claim 9, wherein at least two of the magnetic force field enhancing bodies are arranged apart from each other along a flow direction of the fluid to be separated. .
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