CN109153022B - 场流分离装置 - Google Patents

Abstract

场流分离装置具备流路切换部，将第二载液供给部切换为连接于上层侧分离池的第二入口端口、或者下层侧分离池的入口端口或者下层侧分离池的第二入口端口中的任一方的端口并连接。并且，构成为，在上层侧分离池内产生与来自入口端口的载液的流动相反的载液的流动的聚集时，将第二载液供给部与上层侧分离池的第二入口端口连接，在上层侧分离池中的聚集结束之后，将第二载液供给部与下层侧分离池的入口端口或者第二入口端口连接。

Description

场流分离装置

技术领域

本发明涉及用于利用场流分离对流体所含的微粒子进行分离、划分的场流分离装置。

背景技术

作为将分散在溶液中粒径为1nm～50μm左右的较宽范围的微粒子进行分离检测或划分的手法，一直以来公知有所谓的交叉流方式的场流分离(例如，参照专利文献1)。

采用非对称通道结构的交叉流方式的场流分离装置，具有用于分离样品的分离通道。形成分离通道的壁面之一是RC(再生纤维素)或PES(聚醚砜)等具有细孔的半透膜(也称为分离膜)，进而，在该半透膜的外侧设置有被称为玻璃料的多孔质的平板。被导入至通道内的载液通过该壁面，由此，相对于从分离通道的入口端口向出口端口流动的顺方向的流动(通道流)，产生垂直方向的流动(交叉流)。

在分离通道中，根据需要形成与通道流相反的流动(聚集流)。从形成分离通道的壁面的分离膜通过的载液，从与分离通道的出口端口不同的出口端口(排出端口)排出。来自玻璃料的排出量由设置在排出端口侧的MFC(质量流量控制器)进行控制。

样品从入口端口经由样品注射器被导入至分离通道内。此时，在分离通道内，形成了从入口端口供给的载液的通道流、以及从与入口端口不同的出口端口侧的端口供给的载液的相反流(聚集流)，被导入至分离通道内的样品被收集在通道流与聚集流的边界部分。这被称为聚集。

通过聚集被收集到相反流的边界部分的样品粒子，因流体动力学半径的差而产生扩散系数的差，因此越容易扩散的粒子越能够在分离通道的上侧汇集。这被称为松弛。然后，若聚集流停止，分离通道内的流动变为仅存在通道流与交叉流时，则通过斯托克斯流动使得从较小的样品粒子开始依次经由出口端口并从分离通道被排出。紫外线吸光度检测器等的检测器与分离通道的出口端口连接，例如通过检测器依次对在紫外线区域(190nm～280nm)中的吸光度较小的样品粒子开始进行测量，能够得到分离图(fractogram)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-000724号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在使用一台场流分离装置对样品依次地进行分析的情况下，在某个样品的分析结束之后开始下一个样品的分析之前需要进行装置的调节。该调节需要10分钟～15分钟左右的时间，若包括该调节在内，则一个样品的分析需要30分钟以上的时间。因此，使用一台场流分离装置的依次分析存在如下的问题：效率较差，在对多个样品进行分析的情况下，需要较长时间。

因此，也考虑到通过多台场流分离装置同时地进行分析，但是这样一来，会大量地消耗作为载液而使用的溶剂。此外，若准备多台场流分离装置则装置构成变为较大规模，并且成本也会增加。

因此，本发明的目的在于抑制场流分离装置的装置构成以及成本的增加的同时提高分析效率。

用于解决上述技术问题的方案

本发明的场流分离装置具备：分离池组、第一载液供给部、第二载液供给部、流路切换部以及控制部。分离池组由多个分离池构成，具有至少一对的由上层侧分离池与下层侧分离池构成的分离池对。分离池是指，具有：分离通道，用于供载液流动并对样品进行分离；入口端口，与所述分离通道的一端相通；第二入口端口，相比所述入口端口而与所述分离通道的另一端侧相通；以及废液腔，隔着分离膜而与所述分离通道相邻，该分离膜具有载液能够通过并且样品不能通过的性质。第一载液供给部，与所述分离池组的上层侧分离池的所述入口端口连接并将载液供给至该上层侧分离池的所述分离通道。第二载液供给部，与所述第一载液供给部分开设置，独立于所述第一载液供给部而对载液进行送液。

如前所述，在场流分离装置中，能够执行如下聚集工序：从与入口端口相比而与分离通道的另一端侧(出口端口侧)相通的第二入口端口供给载液，由此，形成与由从入口端口所供给的载液形成的通道流相反的聚集流，将导入至分离通道内的样品收集到通道流与聚集流的边界部分。以往，若聚集结束，则经由第二入口端口将载液供给至分离通道的第二载液供给部的动作停止。即，第二载液供给部成为待机状态，直到执行下一次聚集。

与此相对，本发明将本来直到执行下次聚集之前处于待机状态的第二载液供给部，用于将载液向其他的分离池(下层侧分离池)供给。因此，本发明的场流分离装置具备流路切换部以及控制部，所述流路切换部，将所述第二载液供给部切换为与所述上层侧分离池的所述第二入口端口、或者所述下层侧分离池的所述入口端口或者所述下层侧分离池的所述第二入口端口中的任一方的端口连接；所述控制部，至少对所述流路切换部进行动作控制，使得在所述上层侧分离池内发生聚集、即出现与来自所述入口端口的载液的流动相反的载液的流动时，使所述第二载液供给部与所述上层侧分离池的所述第二入口端口连接，在所述上层侧分离池中的聚集结束之后，使所述第二载液供给部与所述下层侧分离池的所述入口端口或者所述第二入口端口连接。

所述流路切换部，可以将所述第二载液供给部切换为连接于所述上层侧分离池的所述第二入口端口或者所述下层侧分离池的所述入口端口的任一方的端口。在该情况下，所述控制部，进行所述流路切换部的动作控制，使得在所述上层侧分离池中的聚集结束之后，所述第二载液供给部与所述下层侧分离池的所述入口端口连接。

在上述的情况下，分离池优选是构成为：还具备排出端口，用于排出所述废液腔的载液，在所述下层侧分离池的聚集时，来自所述上层侧分离池的所述排出端口的载液从所述下层侧分离池的所述第二入口供给至该下层侧分离池的所述分离通道。通过这样的构成，能够将从上层侧分离池的排出端口排出的载液作为下层侧分离池的聚集用的载液进行再利用，能够抑制作为载液的溶剂的使用量。

也可以是，所述流路切换部将所述第二载液供给部切换为连接于所述上层侧分离池的所述第二入口端口或者所述下层侧分离池的所述第二入口端口中的任一方的端口。在该情况下，控制部进行所述流路切换部的动作控制，使得在所述上层侧分离池中的聚集结束之后将所述第二载液供给部与所述下层侧分离池的所述第二入口端口连接。

发明效果

在本发明的场流分离装置中，具备流路切换部，将第二载液供给部切换为与上层侧分离池的第二入口端口、或者下层侧分离池的入口端口或者所述下层侧分离池的所述第二入口端口中的任一方的端口连接，进行流路切换部的进行动作控制的控制部构成为：在上层侧分离池内发生聚集、即出现与来自入口端口的载液的流动相反的载液的流动时，将第二载液供给部与上层侧分离池的第二入口端口连接，在上层侧分离池中的聚集结束之后，将第二载液供给部与所述下层侧分离池的所述入口端口或者第二入口端口连接，因此无需另行设置用于将载液供给至下层侧分离池的入口端口或者第二入口端口的供给部，而能够并行地进行使用了上层侧分离池与下层侧分离池的分析。由此，能够抑制装置构成以及成本的增加，并且实现分析效率的提高。

附图说明

图1是概略地表示场流分离装置的一实施例的框图。

图2是表示该实施例的流路构成的一例的流路构成图。

图3是表示该实施例的流路构成的另一例的流路构成图。

具体实施方式

以下,使用附图对场流分离装置的一实施例进行说明。

使用图1，对该实施例的场流分离装置的概略的构成进行说明。

该实施例的场流分离装置具备：上层侧分离池2a、下层侧分离池2b、第一载液供给部100、第二载液供给部200、流路切换部300以及控制部400。上层侧分离池2a与下层侧分离池2b成为一对分离池对。场流分离装置具备分离池组，所述分离池组由多个至少包含这些分离池对2a、2b的分离池构成。

虽然图1中未图示，但是上层侧分离池2a与下层侧分离池2b都具备：分离通道，用于对试样进行分离；入口端口，用于将载液从该分离通道的一端侧的位置导入至该分离通道内；第二入口端口，用于将载液从分离通道的比入口端口更靠另一端侧的位置导入至该分离通道内。

第一载液供给部100经由上层侧分离池2a的入口端口将载液供给至上层侧分离池2a的分离通道内。第二载液供给部200经由上层侧分离池2a的第二入口端口将载液供给至上层侧分离池2a的分离通道内，但流路切换部300介于第二载液供给部200与上层侧分离池2a的第二入口端口之间。

流路切换部300，将第二载液供给部200的连接对象在上层侧分离池2a的第二入口端口、下层侧分离池2b的入口端口或者第二入口端口之间进行切换。即，使用将载液经由上层侧分离池2a的第二入口端口供给至上层侧分离池2a内的分离通道内的第二载液供给部200，能够将载液从下层侧分离池2b的入口端口或者第二入口端口供给至下层侧分离池2b的分离通道内。

第一载液供给部100、第二载液供给部200以及流路切换部300的动作由控制部400进行控制。

使用图1以及图2，对该实施例的具体的构成的一例进行说明。

分离池2a具备分离通道4a，用于对试样进行分离，该分离通道4a与入口端口6a、出口端口8a以及第二入口端口10a相通。入口端口6a与分离通道4a的一端相通，出口端口8a与分离通道4a的另一端相通。第二入口端口10a设置在入口端口6a与出口端口8a之间的位置。虽然省略了图示，但分离通道4a例如形成在通过层叠多个基板而构成的块体的内部，各端口6a、8a以及10a由设置在该块体的孔构成。

分离通道4a具有大致棱形的形状。分离通道4a的一端部与另一端部成为角部，其平面形状的宽度尺寸随着从一端侧向另一端侧移动而暂时变宽，随着从中途向另一端移动而宽度变窄，从而被收敛于另一端部。

废液腔14以隔着分离膜12a而与分离通道4a相邻的方式设置。分离膜12a为使载液通过的同时使试样不通过的多孔质膜。废液腔14a与排出端口16a相通，从分离通道4a通过分离膜12a流入到废液腔14a的载液，经由排出端口16a从废液腔14a排出。

与分离池2a同样地，分离池2b也具备分离通道4b、入口端口6b、出口端口8b、第二入口端口10b、分离膜12b、废液腔14b以及排出端口16b。

第一载液供给部100，经由入口流路22而与上层侧分离池2a的入口端口6a连接。第一载液供给部100具备送液泵17与流量计18。基于流量计18的测量值控制送液泵17的动作，以规定的流量对存储在容器20内的载液进行送液。在第一载液供给部100与入口端口6a之间的入口流路22上设置有试样注入部24。在试样注入部24中，被注入至入口流路22内的试样，与通过送液泵17进行送液的载液一起被导入至分离通道4a内。若载液从入口端口6a被供给至分离通道4a内，则在分离通道4a内，从入口端口6a朝向出口端口8a形成载液的流动。

以下，将从分离通道4a内的入口端口6a朝向出口端口8a的载液的流动称为“通道流(水平流)”，将与该通道流相反的方向的载液的流动称为“聚集流”，将垂直于通道流的方向的流动称为“交叉流(垂直流)”。在分离通道4b内也同样地，将从入口端口6b朝向出口端口8b的载液的流动称为“通道流”，将与该通道流相反的方向的载液的流动称为“聚集流”，将垂直于通道流的方向的流动称为“交叉流”。聚集流是通过将载液从第二入口端口10a、10b供给至各分离通道4a、4b而形成的流动。交叉流是载液通过分离膜12a、12b从而形成的流动。

第二载液供给部200经由载液供给流路30连接至流路切换部300。流路切换部300例如由三通电磁阀构成，将载液供给流路30切换为聚集流流路32或者第一循环流路34中的任一方的流路。聚集流流路32与上层侧分离池2a的第二入口端口10a连接。第一循环流路34与下层侧分离池2b的入口端口6b连接。在第一循环流路34上设置有试样注入部36。

若将载液经由第二入口端口10a供给至分离通道4a内，则分离通道4a内形成聚集流。此外，若将载液经由入口端口6b供给至分离通道4b内，则分离通道4b内形成通道流。

检测流路44a与上层侧分离池2a的出口端口8a连接。在检测流路44a上设置有止回阀46与检测器48a。检测流路44a在检测器48a的下游侧的三通接头50处分路为出口流路52与第二循环流路54。出口流路52与排液流路相通。第二循环流路54与下层侧分离池2b的第二入口端口10b连接。在第二循环流路54上设置有质量流量控制器56与止回阀58。

排出流路38a与上层侧分离池2a的排出端口16a连接。排出流路38a经由三通电磁阀43与下层侧分离池2b的第二入口端口10b连接。在排出流路38a上设置有质量流量控制器40a以及止回阀42a。三通电磁阀43除了连接有排出流路38a、与第二入口端口10b相通的流路以外，还与通向排液流路的流路或者通向容器20的流路中的任一流路连接。

通过将排出流路38a与第二循环流路54连接至下层侧分离池2b的第二入口端口10b，能够将从上层侧分离池2a的出口端口8a流出的载液的至少一部分与从排出端口16a流出的载液从第二入口端口10b供给至分离通道4b内。即，能够利用来自上层侧分离池2a的废液从而在分离通道4b内形成聚集流。

检测流路44b与下层侧分离池2b的出口端口8b连接。在检测流路44b上设置有检测器48b。此外，排出流路38b与下层侧分离池2b的排出端口16b连接。在排出流路38b上设置有质量流量控制器40b以及止回阀42b。排出流路38b既可以通向排液流路，也可以使载液返回至容器20。若将载液经由排出流路38b返回至容器20，则能够降低载液的废液量。

对该实施例的场流分离装置的动作进行说明。

上层侧分离池2a中的试样的分析比下层侧分离池2b中的分析先开始。首先，在上层侧分离池2a的分离通道4a内，来自第一流体供给部4的载液以预先设定的聚集用的第一流量(例如0.05mL/min)经由入口端口6a进行供给，通过试样注入部24被注入的试样也经由入口端口6a被导入至分离通道4a内。此时，载液供给流路30与聚集流流路32连接，来自第二载液供给部200的载液以预先设定的聚集用的第二流量(例如4.45mL/min)经由第二入口端口10a供给至分离通道4a内，在分离通道4a内形成聚集流。通过该聚集流使得从入口端口6a被导入的试样被收集(聚集)在来自入口端口6a的载液的流动与来自第二入口端口10a的载液的流动的边界部分。在分离通道4a内，因通过分离膜12a的载液也产生了交叉流，能够在来自入口端口6a的载液的流动与来自第二入口端口10a的载液的流动的边界部分进行试样的松弛。

聚集以及松弛结束以后，切换流路切换部300，载液供给流路30与第一循环流路34连接，并且由第二载液供给部200供给的载液的送液流量变更为聚集用的第一流量(例如0.05mL/min)。由此，将载液从下层侧分离池2b的入口端口6b供给至分离通道4a内，开始进行在下层侧分离池2b的分析。与上层侧分离池2a同样地，试样通过试样注入部36被注入至第一循环流路34内，通过来自在第一循环流路34中流动的第二载液供给部200的载液被导入至分离通道4b内。

此外，聚集以及松弛结束以后，第一载液供给部的流量变更为预先设定的分离用流量(例如4.5mL/min)，上层侧分离池2a中的试样开始分离。在分离通道4a内，产生了从入口端口6a向出口端口8a流动的载液的通道流与通过分离膜12a的载液的交叉流。通过聚集以及松弛而在规定位置所收集的试样，受到交叉流的影响并向出口端口8a侧流动，从受其影响较小的粒子开始依次地被导入至检测器48a进行检测。

分离池2a中的交叉流的流量通过质量流量控制器40a进行调节。交叉流的流量，即在排出流路38a中流动的流量，被调节为预先设定的交叉流流量(例如3.5mL/min)。同时，在第二循环流路54中流动的流量被调节为预先设定的循环流量(例如0.95mL/min)。即，来自排出流路38a的载液与来自第二循环流路54的载液，以合计流量(4.45mL/min)经由第二入口端口10b供给至下层侧分离池2b的分离通道4b，并在分离通道4b内形成聚集流。由此，在下层侧分离池2b中开始聚集。

在下层侧分离池2b的聚集以及松弛结束以后，切换三通电磁阀43，从而断开排出流路38a与第二入口端口10b之间的连接，并且通过质量流量控制器56使在第二循环流路54中流动的载液的流量为0。由此，停止从第二入口端口10b向分离通道4b内供给载液。然后，来自第二载液供给部200的送液流量变更为分离用流量(例如4.5mL/min)，下层侧分离池2b中的试样的分离开始。在分离通道4b内，产生了从入口端口6b向出口端口8b流动的载液的通道流、与通过分离膜12b的载液的交叉流。通过聚集以及松弛而在规定位置所收集的试样，在因交叉流的影响下向出口端口8b侧流动，从受其影响较小的粒子开始依次地被导入至检测器48b进行检测。

虽然在以上说明的实施例中，构成为，将从上层侧分离池2a的出口端口8a排出的载液与从排出端口16a排出的载液，作为用于在下层侧分离池2b的分离通道4b内形成聚集流的载液而利用，但本发明不限于此，也可以构成为不将上层侧分离池2a的废液导入至下层侧分离池2b。在该情况下，从减少载液的废液量的观点来看，优选为将在上层侧分离池2b中不含试样的部分返回至容器20，但未必一定需要这样的构成。

虽然在上述实施例中，构成为在上层侧分离池2a中的聚集以及松弛结束以后，将来自第二载液供给部200的载液从下层侧分离池2b的出口端口6b供给至分离通道4b内，但本发明不限于此。简而言之，只要构成为，在上层侧分离池2a中的聚集以及松弛结束之后，将对于上层侧分离池2a而言不需要的第二载液供给部200用于下层侧分离池2b即可。

图3表示如下实施例，其构成为在上层侧分离池2a的聚集以及松弛结束以后，将来自第二载液供给部200的载液从下层侧分离池2b的第二入口端口10b供给至分离通道4b内。在该实施例中，循环流路34与下层侧分离池2b的第二入口端口10b连接。第二入口流路60与下层侧分离池2b的入口端口6b连接。在第二入口流路60上，设置有送液泵62、流量计64以及试样注入部66，所述送液泵62对存储在容器20内的载液进行送液。

在图3的实施例中，优选构成为排出流路38a以及排出流路38b与20相通，将从排出端口16a以及排出端口16b排出的载液返回至容器20，但未必一定是这样的构成。

附图标记说明

2a、2b 分离池

4a、4b 分离通道

6a、6b 入口端口

8a、8b 出口端口

10a、10b 第二入口端口

12a、12b 分离膜

14a、14b 废液腔

16a、16b 排出端口

17、26、62 送液泵

18、28、64 流量计

20 载液用容器

22 入口流路

24、36、66 试样注入部

30 载液供给流路

32 聚集流流路

34 第一循环流路

38a、38b 排出流路

40a、40b、56 质量流路控制器

42a、42b、46、58 止回阀

43、300 三通电磁阀

44a、44b 检测流路

48a、48b 检测器

50 三通接头

52 出口流路

54 第二循环流路

100 第一载液供给部

200 第二载液供给部

400 控制部

Claims (4)

1.一种场流分离装置，其特征在于，具备：

上层侧分离池以及下层侧分离池，该上层侧分离池以及下层侧分离池分别具有：分离通道，供载液流动并用于将样品从所述载液分离；第一入口端口，与所述分离通道的一端相通；第二入口端口，相比所述第一入口端口而与所述分离通道的另一端侧相通；以及废液腔，隔着分离膜而与所述分离通道相邻，该分离膜具有载液能够通过且样品不能通过的性质；

第一载液供给部，与所述上层侧分离池的所述第一入口端口连接，将载液供给至该上层侧分离池的所述分离通道；

第二载液供给部，与所述第一载液供给部分开设置，独立于所述第一载液供给部而对载液进行送液；

流路切换部，将所述第二载液供给部切换为连接于所述上层侧分离池的所述第二入口端口与所述下层侧分离池的所述第一入口端口中的任一方的端口，或者将所述第二载液供给部切换为连接于所述上层侧分离池的所述第二入口端口与所述下层侧分离池的第二入口端口中的任一方的端口；

控制部，至少对所述流路切换部进行动作控制，使得在所述上层侧分离池内发生聚集、即出现与来自所述第一入口端口的载液的流动相反的载液的流动时，将所述第二载液供给部与所述上层侧分离池的所述第二入口端口连接，在所述上层侧分离池中的聚集结束之后，将所述第二载液供给部与所述下层侧分离池的所述第一入口端口或者所述第二入口端口连接。

2.如权利要求1所述的场流分离装置，其特征在于，

所述流路切换部，将所述第二载液供给部切换为连接于所述上层侧分离池的所述第二入口端口与所述下层侧分离池的所述第一入口端口中的任一方的端口；

所述控制部，对所述流路切换部进行动作控制，使得在所述上层侧分离池中的聚集结束之后，将所述第二载液供给部与所述下层侧分离池的所述第一入口端口连接。

3.如权利要求2所述的场流分离装置，其特征在于，

所述分离池还具备排出端口，用于排出所述废液腔的载液，在所述下层侧分离池发生聚集时，来自所述上层侧分离池的所述排出端口的载液从所述下层侧分离池的所述第二入口端口供给至该下层侧分离池的所述分离通道。

4.如权利要求1所述的场流分离装置，其特征在于，

所述流路切换部，将所述第二载液供给部切换为连接于所述上层侧分离池的所述第二入口端口或者所述下层侧分离池的所述第二入口端口中的任一方的端口；

所述控制部，对所述流路切换部进行动作控制，使得在所述上层侧分离池中的聚集结束之后，将所述第二载液供给部与所述下层侧分离池的所述第二入口端口连接。

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