JP2005074309A5 - - Google Patents

Description

本発明の技術分野は流路内部で液成分を分離する液体分離装置及び液体分離方法に関し、特に全血から血球成分と血漿や血清を分離したり、混合液中の蛋白質やＤＮＡを分離したりする医用装置、さらに医用以外にも食品用や薬用の液体分離装置及び液体分離方法に関する。

全血を図３の矢印の方向に流すと、流路抵抗変化部１２を通過するときに、第２の流路１１５に混合液、ここでは全血が噴出する事により、流速の大きな管内分布が発生する。発生した管内流速分布の様子を速度分布ベクトル１８に表現している。流速分布は0.1mm/sから50mm/s程度である。このときに、流れの速い部分に成分Ｃ、ここでは赤血球が集中する、そして、流れの遅い部分に成分Ａ、ここでは血漿が集中する。また、その中間的な速度部に成分Ｂ、ここでは白血球が集中する。

実施例１と同様に、全血を流すと、流路抵抗変化部１２を通過するときに、第２の流路１１５に混合液、ここでは全血が噴出する事により、流速の大きな管内分布が発生する。流速分布は0.1mm/sから50mm/s程度である。このときに、流れの速い部分に成分Ｃ、ここでは赤血球が集中する、そして、流れの遅い部分に成分Ａ、ここでは血漿が集中する。また、その中間的な速度部に成分Ｂ、ここでは白血球が集中する。

次に、本発明の実施例３について、分離装置の仕組みと分離結果について説明する。図８に分離の様子を図示している。実施例３において、分離装置は実施例２と同様にガラスとシリコーン樹脂を用いて作製した。シリコーン樹脂にはポリジメチルシロキサン(PDMS)を用い、PDMSを流路状に模った後、ガラスチップの上に接合してチップタイプの分離装置を作製した。本実施例ではシリコーン樹脂とガラスを用いたが、流路として成形ができる材料であれば何でも良い。流路１１の幅は300μmと高さは50μmとした。第１の流路１１４の幅がそれぞれ10μmとなるように、流路抵抗変化部１１２において、次第に幅を細くした。第２の流路１１５の幅を300μmとした。また、第２の取得口１３２以降の流路は残液流路１１３として、廃液槽に繋いでいる。そして、この装置に成分Ａ，Ｂ，Ｃが混合した液を分離装置に送液した。本実施例では全血を流した。成分Ａは血漿、成分Ｂは白血球、成分Ｃは赤血球を意味することとなる。 実施例２と同様に、全血を図８の矢印の方向に流すと、流路抵抗変化部１２を通過するときに、第２の流路１１５に混合液、ここでは全血が噴出する事により、流速の大きな管内分布が発生する。発生した管内流速分布の様子を速度分布ベクトル１８に表現している。流速分布は0.1mm/sから50mm/s程度である。このときに、流れの速い部分に成分Ｃ、ここでは赤血球が集中する、そして、流れの遅い部分に成分Ａ、ここでは血漿が集中する。また、その中間的な速度部に成分Ｂ、ここでは白血球が集中する。

次に、本実施例について、分離装置の仕組みと分離結果について説明する。本実施例において、分離装置は実施例２、３と同様にガラスとシリコーン樹脂を用いて作製した。シリコーン樹脂にはポリジメチルシロキサン(PDMS)を用い、PDMSを流路状に模った後、ガラスチップの上に接合してチップタイプの分離装置を作製した。本実施例ではシリコーン樹脂とガラスを用いたが、流路として成形ができる材料であれば何でも良い。流路１１の幅は300μmと高さは50μmとした。第１の流路１１４の幅が10μmとなるように、次第に幅を細くした。第２の流路１１５の幅を300μmとした。さらに、第２の取得口１３２から2mm離して同じ分離部を設置した。同様に第１の流路１１４の幅が10μmとなるように、次第に幅を細くした。第２の流路１１５の幅を300μmとした。そして、分離二段目の第２の取得口１３２以降の流路は残液流路１１３として、廃液槽に繋いでいる。そして、この装置に成分Ａ，Ｂ，Ｃが混合した液を分離装置に送液した。本実施例では全血を流した。成分Ａは血漿、成分Ｂは白血球、成分Ｃは赤血球を意味することとなる。
実施例２と同様に、全血を流すと流路抵抗変化部１２を通過するときに、第２の流路１１５に混合液、ここでは全血が噴出する事により、流速の大きな管内分布が発生する。発生した管内流速分布の様子を速度分布ベクトル１８に表現している。流速分布は0.1mm/sから50mm/s程度である。このときに、流れの速い部分に成分Ｃ、ここでは赤血球が集中する、そして、流れの遅い部分に成分Ａ、ここでは血漿が集中する。また、その中間的な速度部に成分Ｂ、ここでは白血球が集中する。
そして、流路径が300μmと非常に小さいので、レイノルズ数が小さくなり乱流が発生せず層流となる。そこで、各流速分布に集中した成分について、その流速が存在する場所、ここでは成分Ａ、血漿を取り出す為に、３ヶ所ある第１の流路１１４を挟んで２ヶ所の上部に第１の取出口１３１を設置している。この部分に設置するのは実施例２と同様の理由である。また、第１の流路１１４の噴出し口から150μm離れたとろの延長線上の流路上部に第２の取出口１３２を１ヵ所設置している。そして、第１の取得口１３１と第２の取得口１３２の間に、第３の取得口１３３を２ヵ所設置している。この分離装置を用いる事によって、成分Ａ、ここでは血漿、と成分Ｂ、ここでは白血球と、成分Ｃ、ここでは赤血球を分離成分Ａ流路１１１と分離成分Ｂ流路１１６と分離成分Ｃ流路１１２に流れる。

Claims (14)

1. 混合液に含まれる成分を分離させ、分離された前記成分を抽出する液体分離装置であって、
   前記混合液を流す流路と、
   前記流路内に設けられ、しかも前記混合液が通過する時に前記流路の下流側に対して前記混合液を噴出させることにより前記下流側に流速分布を発生させる流速変化手段と、
   
   前記下流側に発生した前記流速分布に応じて分離して流れる前記成分を前記流速変化手段よりも下流側において取得する取得口につながって前記流路の外まで配管された分離成分流路と、
   を有することを特徴とする液体分離装置。
2. 前記流速変化手段は、流路抵抗を変化させ、且つ、通過した前記混合液を前記下流側に噴出させる流路抵抗変化部を有することを特徴とする請求項１に記載の液体分離装置。
3. 前記流速変化手段は、並列に配置された複数の前記流路抵抗変化部からなる請求項２に記載の液体分離装置。
4. 前記流速変化手段は、直列に配置された複数の前記流路抵抗変化部からなる請求項２に記載の液体分離装置。
5. 前記流速変化手段は、直列かつ並列に配置された複数の前記流路抵抗変化部からなる請求項２に記載の液体分離装置。
6. 前記流路抵抗変化部は、前記流路を円錐形状に細く絞った構造であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の液体分離装置。
7. 前記流路抵抗変化部は、円状の流路壁を用いて形成した構造であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の液体分離装置。
8. 前記取得口は、前記流速分布に応じて流れる前記成分に対応して設けられた複数の取得口からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液体分離装置。
9. 前記流路と前記流速変化手段と前記分離成分流路とが同一のチップ基板内に設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液体分離装置。
10. 前記流路は、前記混合液が層流となる流路幅を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の液体分離装置。
11. 前記混合液は血球成分と血漿成分を含んだ血液であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の液体分離装置。
12. 前記混合液は蛋白質成分が混合された医用混合液であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の液体分離装置。
13. 前記混合液はＤＮＡを含んだ医用混合液であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の液体分離装置。
14. 混合液に含まれる成分を分離させ、分離された前記成分を抽出する液体分離方法であって、
    流路に前記混合液を流し、
    流路抵抗が変化するように前記流路内に設けられた流速変化手段を介して、流した前記混合液を前記流路の下流側に噴出させることにより、前記流路の下流側に流速分布を発生させ、
    発生させた前記流速分布に応じて分離して流れる前記成分を、前記下流側に設けられた取得口につながって前記流路の外まで配管された分離成分流路を介して抽出する、
    ことを特徴とする液体分離方法。