JP2005205387A - Continuous particle classification method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連続粒子分級方法に関し、さらに詳細には、合成高分子、無機粉体、金属粉体、動植物細胞、エマルジョンなどの粒子を連続的に分級する際に用いて好適な連続粒子分級方法に関する。 The present invention relates to a continuous particle classification method, and more particularly, a continuous particle classification method suitable for use in the continuous classification of particles such as synthetic polymers, inorganic powders, metal powders, animal and plant cells, and emulsions. About.
一般に、合成高分子、無機粉体、金属粉体、動植物細胞、エマルジョンなどの粒子を分級する技術は、基礎研究のみならず、粉体工業、電子産業、食品産業、医薬品産業等における特定の大きさの粒子の選抜や、粒径分布の分析などの幅広い分野において重要な技術として認識されている。 In general, the technology for classifying particles such as synthetic polymers, inorganic powders, metal powders, animal and plant cells, and emulsions is not only for basic research but also for specific sizes in the powder industry, electronics industry, food industry, pharmaceutical industry, etc. It is recognized as an important technique in a wide range of fields, such as selection of particle size and analysis of particle size distribution.
粒子を分級する従来の技術としては、例えば、液体サイクロンによる分級法、クロマトグラフィーを利用した分級法、あるいはフィールドフローフラクショネーションによる分級法などが知られている。 As conventional techniques for classifying particles, for example, a classification method using a liquid cyclone, a classification method using chromatography, or a classification method using field flow fractionation is known.
しかしながら、液体サイクロンによる分級法では、一度に大量処理が可能である反面、分級精度が低い、粒径が極めて小さい粒子の分級が困難、連続的な処理ができない、といった問題点があった。 However, the classification method using a liquid cyclone can process a large amount at a time, but has problems such as low classification accuracy, difficulty in classifying particles having a very small particle size, and continuous processing.
また、クロマトグラフィーやフィールドフローフラクショネーションを利用した分級法では、分級精度が高く、粒径1マイクロメートル以下の粒子にも対応しており、主に分析的な用途に用いられている反面、分離に長い時間がかかる、一度に処理できる量が少ない、連続的な処理ができない、といった問題点があった。 In addition, the classification method using chromatography and field flow fractionation has high classification accuracy and is compatible with particles with a particle size of 1 micrometer or less. There are problems that separation takes a long time, the amount that can be processed at one time is small, and continuous processing cannot be performed.
本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、合成高分子、無機粉体、金属粉体、動植物細胞、エマルジョンなどの粒子を分級する際、高い分級精度を保持し、また粒子の大きさが極めて小さい粒子についても分級することができるようにした連続粒子分級方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned various problems of the prior art, and its object is a synthetic polymer, inorganic powder, metal powder, animal and plant cell, emulsion, etc. Therefore, the present invention is intended to provide a continuous particle classification method that maintains high classification accuracy when classifying particles, and that can classify particles having extremely small particle sizes.
また、本発明の目的とするところは、連続的に粒子を導入することで、迅速かつ大量に分級することができるようにした連続粒子分級方法を提供しようとするものである。 Another object of the present invention is to provide a continuous particle classification method in which particles can be classified rapidly and in large quantities by continuously introducing particles.
上記目的を達成するために、本発明は、径が部分的に細くなっている流路に、複数の分岐から流体を導入することで、流れに垂直な方向における粒子の位置が制御でき、さらに粒子の位置によって流れが粒子に与える力の方向が異なることに着目してなされたものである。 In order to achieve the above object, the present invention can control the position of particles in a direction perpendicular to the flow by introducing a fluid from a plurality of branches into a channel whose diameter is partially narrowed. This is made by paying attention to the fact that the direction of force applied to particles by the position of the particles varies.
ここでまず、流路内に粒子を含む流体と粒子を含まない流体をそれぞれ導入するためには、流路がその入口において、複数の分岐をもつ必要がある。 First, in order to introduce a fluid containing particles and a fluid not containing particles into the flow channel, the flow channel needs to have a plurality of branches at the inlet.
本発明のうち請求項1に記載の発明は、両端のうち一方のみに複数の分岐をもつ流路であり、かつ前記流路において相対的に径が細い部分と、前記径が細い部分に接続される相対的に径が太い部分とを有する構造を用いる方法であり、前記複数の分岐のうち少なくとも1つの分岐から粒子を含む流体を連続的に導入し、かつ前記複数の分岐のうち少なくとも1つの分岐から粒子を含まない流体を連続的に導入することにより、前記径が細い部分において、粒子の流れと垂直な方向への位置を、粒子の大きさによってそれぞれ一定にし、かつ前記径が細い部分と前記径が太い部分の境界において、粒子の流れと垂直な方向への位置によって、流れが粒子に与える力の方向が異なることを利用し、前記径が太い部分において分離を行う、というものである。 The invention according to
したがって、本発明のうち請求項1に記載の発明によれば、流路はその両端のうち一方の端にのみ複数の分岐をもつため、その分岐から粒子を含む流体および粒子を含まない流体をそれぞれ連続的に導入することで、流路の径が細い部分において、粒子は流路壁へほぼ接しながら流れ、かつ流れと垂直な方向における粒子の位置が、粒子の大きさによってそれぞれに一定となり、さらに径が細い部分と径が太い部分の境界において、流れと垂直な方向における粒子の位置により粒子の進行方向が異なるために、つづく径が太い部分において、流れと垂直な方向における粒子の位置の差が拡大することにより、粒子の大きさによる分離が可能となり、さらに適当な検出系を用いることにより、粒子の粒径と粒径分布を測定することができる。 Therefore, according to the first aspect of the present invention, since the flow path has a plurality of branches only at one end of both ends thereof, a fluid containing particles and a fluid not containing particles from the branches. By introducing each of them continuously, in the part where the diameter of the flow path is small, the particles flow almost in contact with the flow path wall, and the position of the particles in the direction perpendicular to the flow becomes constant depending on the size of the particles. In addition, because the direction of particle movement differs depending on the position of the particle in the direction perpendicular to the flow at the boundary between the portion with a smaller diameter and the portion with a larger diameter, the position of the particle in the direction perpendicular to the flow in the subsequent portion with a larger diameter By increasing the difference, it becomes possible to separate the particles according to the size of the particles, and by using an appropriate detection system, the particle size and particle size distribution of the particles can be measured.
また、本発明のうち請求項2に記載の発明は、両端にそれぞれ複数の分岐をもつ流路であり、かつ前記流路において径が細い部分と、前記径が細い部分に接続される径が太い部分とを有する構造を用いる方法であり、前記流路の一方の端において、前記複数の分岐のうち少なくとも1つの分岐から粒子を含む流体を連続的に導入し、かつ前記複数の分岐のうち少なくとも1つの分岐から粒子を含まない流体を連続的に導入することにより、前記径が細い部分において、粒子の流れと垂直な方向への位置を、粒子の大きさによってそれぞれ一定にし、かつ前記径が細い部分と前記径が太い部分の境界において、粒子の流れと垂直な方向への位置によって、流れが粒子に与える力の方向が異なることを利用し、前記径が太い部分において分離を行い、前記流路におけるもう一方の端において分離した粒子をそれぞれ回収する、というものである。 Moreover, the invention according to
したがって、本発明のうち請求項2に記載の発明によれば、流路はその両端に複数の分岐をもつため、入口側の分岐から粒子を含む流体および粒子を含まない流体をそれぞれ連続的に導入することで、流路の径が細い部分において、粒子は流路壁へほぼ接しながら流れ、かつ流れと垂直な方向における粒子の位置が、粒子の大きさによってそれぞれに一定となり、さらに径が細い部分と径が太い部分の境界において、流れと垂直な方向における粒子の位置により粒子の進行方向が異なるために、つづく径が太い部分において、流れと垂直な方向における粒子の位置の差が拡大することにより、粒子は大きさにより分離され、さらに出口側の分岐において、分離された粒子の回収が可能となる。 Therefore, according to the second aspect of the present invention, since the flow path has a plurality of branches at both ends, the fluid containing particles and the fluid not containing particles are continuously fed from the branch on the inlet side. By introducing, in the portion where the diameter of the flow path is thin, the particles flow while almost in contact with the flow path wall, and the position of the particles in the direction perpendicular to the flow becomes constant depending on the size of the particles, and the diameter further increases. At the boundary between the narrow part and the part with a large diameter, the direction of particle movement differs depending on the position of the particle in the direction perpendicular to the flow. Therefore, the difference in the position of the particle in the direction perpendicular to the flow is enlarged in the part with a large diameter. By doing so, the particles are separated according to size, and further, the separated particles can be recovered at the branch on the outlet side.
また、本発明のうち請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の連続粒子分級方法において、前記流路の幅、深さ、直径等のいずれかのスケールが、少なくとも部分的に1センチメートル以下のオーダーであり、前記流路内において流体は安定な層流を保ちながら流れる、というものである。 In the continuous particle classification method according to any one of
したがって、本発明のうち請求項3に記載の発明によれば、導入したそれぞれの流体は安定な層流を保って流れるため、粒子の位置のより安定な制御が可能となり、粒子の分級と回収をより正確に行うことができるようになる。 Therefore, according to the third aspect of the present invention, each of the introduced fluids flows while maintaining a stable laminar flow, so that more stable control of the particle position is possible, and particle classification and recovery are possible. Can be performed more accurately.
また、本発明のうち請求項4に記載の発明は、請求項1、請求項2または請求項3のいずれか1項に記載の連続粒子分級方法において、流体が液体である、というものである。 The invention according to claim 4 of the present invention is that the fluid is a liquid in the continuous particle classification method according to any one of
したがって、本発明のうち請求項4に記載の発明によれば、細胞やエマルジョン等の液体中に懸濁している粒子の分級を行うことができる。 Therefore, according to the invention described in claim 4 of the present invention, it is possible to classify particles suspended in a liquid such as a cell or an emulsion.
また、本発明のうち請求項5に記載の発明は、請求項1、請求項2、請求項3または請求項4のいずれか1項に記載の連続粒子分級方法において、流体が気体である、というものである。 Moreover, invention of
したがって、本発明のうち請求項5に記載の発明によれば、粒子を液体へ懸濁させることなく分級を行うことが可能となる。 Therefore, according to the fifth aspect of the present invention, classification can be performed without suspending particles in a liquid.
また、本発明のうち請求項6に記載の発明は、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4または請求項5のいずれか1項に記載の連続粒子分級方法において、少なくとも前記径が細い部分の幅、深さ、直径等のいずれかのスケールが異なる複数の前記流路を、複数直列に接続することにより、多段階で分級を行う、というものである。 The invention according to
したがって、本発明のうち請求項6に記載の発明によれば、流路の径が細い部分の幅、深さ、直径等のいずれかのスケールが異なるものを複数直列に接続することにより、多段階の分級を行うことができ、広い粒度分布を持つ粒子群を分級する際でも、精度の高い分級が可能となる。 Therefore, according to the invention described in
また、本発明のうち請求項7に記載の発明は、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5または請求項6のいずれか1項に記載の連続粒子分級方法において、前記流路とはマイクロチップに形成されたチャネルである、というものである。 The invention according to claim 7 of the present invention is the continuous particle classification method according to any one of
したがって、本発明のうち請求項7に記載の発明によれば、流路の形状を正確にコントロールすることができ、また、流路の多段化および並列化も容易になるため、分級精度の向上や、処理量の向上が期待できる。 Therefore, according to the seventh aspect of the present invention, the shape of the flow path can be accurately controlled, and the flow path can be easily multistaged and parallelized, so that the classification accuracy is improved. In addition, an improvement in throughput can be expected.
また、本発明のうち請求項7に記載の発明によれば、流路のスケールがナノメートルからマイクロメートルのオーダーになるため、非常に微小な粒子の正確な分離も可能となる。 In addition, according to the seventh aspect of the present invention, since the scale of the flow path is on the order of nanometers to micrometers, it is possible to accurately separate very fine particles.
以下、添付の書類に基づいて、本発明による連続粒子分級方法の実施の形態を詳細に説明するものとする。 Hereinafter, an embodiment of a continuous particle classification method according to the present invention will be described in detail based on the attached documents.
図1(a)(b)(c)には、本発明による連続分級方法の実施形態を備えたマイクロチップ10が示されており、図1(a)は図1(b)におけるA矢視図であり、図1(b)は図1(a)におけるB−B線による断面図である。また、図1(c)は、図1(a)における部分Cの拡大図である。 1A, 1B, and 1C show a
このマイクロチップ10は、粒子をその大きさにより分離し、適当な検出系を用いることにより、粒径と粒径分布を測定するためのマイクロチップであり、例えば、PDMS(ポリジメチルシロキサン)などの高分子(ポリマー)材料により形成された、2枚の平板状の基板11と基板12により形成された平板状の構造を有している。 This
そして、基板11の下面11aには、流路13が形成されており、流路の深さは50μm程度であるが、この値は10nmから1cmまでの任意の値に設定することが可能である。 And the
流路13は、入口側ポート14a、14bおよび出口側ポート15を有し、入口側ポート14a、14bは、それぞれ粒子を含む流体と粒子を含まない流体の入口であり、出口側ポート15は流体の出口である。 The
また、流路13の一方の端は、2つの分岐(分岐18a、18b)になっており、さらに流路13は2つの異なる形状を持つ部分16、17から構成されている。なお、部分16は、請求項1における相対的に径が細い部分に相当し、部分17は、請求項1における相対的に径が細い部分に接続される相対的に径が太い部分に相当する。 In addition, one end of the
ここで、分岐18a、18bは、それぞれ入口側ポート14a、14bへ接続されており、また部分17は出口側ポート15へ接続されている。 Here, the branches 18 a and 18 b are connected to the inlet side ports 14 a and 14 b, respectively, and the
なお、流路13の全体の長さ、つまり、入口側ポート14a、14bのある一方の端から、出口側ポート15のあるもう一方の端までの長さは19mmであり、部分16、17の長さはそれぞれ0.1mm、10mmであるが、これらの値は1μm以上の任意の値に設定することが可能である。 The entire length of the
また、部分16、17の幅は、それぞれ47μm、1mmであるが、部分16の幅は部分17の幅未満であるという条件を満たす限り、これらの値はそれぞれ10nm以上の任意の値に設定することが可能である。 The widths of the
また分岐18a、18bの幅は、100μmであるが、これらの値はそれぞれ10nm以上の任意の値に設定することが可能である。 The widths of the branches 18a and 18b are 100 μm, but these values can be set to arbitrary values of 10 nm or more, respectively.
以上の構成において、上記したマイクロチップ10を用いて合成高分子、無機粉体、金属粉体、動植物細胞などの粒子を分離する連続粒子分級方法について説明する。 A continuous particle classification method for separating particles such as synthetic polymer, inorganic powder, metal powder, animal and plant cells using the above-described
分級を行う粒子としては、直径15μmと30μmのポリスチレン−ジビニルベンゼンビーズを用いたが、分級対象とする粒子の最大直径が流路13における部分16の幅以下であれば、任意の大きさの粒子を分級することができる。 As the particles to be classified, polystyrene-divinylbenzene beads having a diameter of 15 μm and 30 μm were used. However, if the maximum diameter of the particles to be classified is equal to or smaller than the width of the
粒子を懸濁させた流体としては、10wt%デキストラン水溶液を用いたが、任意の液体または気体を用いることができる。 As the fluid in which the particles are suspended, a 10 wt% dextran aqueous solution is used, but any liquid or gas can be used.
なお、粒子を含む流体と粒子を含まない流体は、どちらも同じ流体から構成されていても良く、また、それぞれ2種類以上の異なる流体から構成されていても良い。 Note that the fluid containing particles and the fluid not containing particles may be composed of the same fluid, or may be composed of two or more different fluids.
流路13内に導入された粒子は、流れに乗って下流方向に移動するが、この時、2つの入口側ポート14a、14bから導入された流体の流量を適切に調節することで、流路13における部分16において、流れと垂直な方向における粒子の位置を粒子の大きさによって制御することができる。 The particles introduced into the
以下に、粒子の位置を制御する機構を説明する。なお、図2は図1(c)における部分Dの拡大図である。また、流体100Pと、斜線で示した流体100Nは、それぞれ粒子を含む流体と、粒子を含まない流体であり、粒子300a、300bは、それぞれ相対的に大きな粒子と相対的に小さな粒子を示している。 Hereinafter, a mechanism for controlling the position of the particles will be described. FIG. 2 is an enlarged view of a portion D in FIG. Further, the fluid 100P and the fluid 100N shown by hatching are a fluid containing particles and a fluid not containing particles, respectively, and the particles 300a and 300b are relatively large particles and relatively small particles, respectively. Yes.
また、図2において、矢印200は、部分16と部分17の境界における流線のプロファイルを示しており、矢印210a、210bは、それぞれ大きな粒子と小さな粒子の運動ベクトルを示している。 In FIG. 2, an
まず、粒子を含む流体100Pおよび粒子を含まない流体100Nを、シリンジポンプなどを用いて2つの入口側ポート14a、14bからそれぞれ連続的に供給する。この時、流路13内では、それぞれの流体が安定な層流を保ちながら流れる。 First, the fluid 100P including particles and the fluid 100N not including particles are continuously supplied from the two inlet ports 14a and 14b using a syringe pump or the like. At this time, each fluid flows in the
そして、粒子を含む流体100Pおよび粒子を含まない流体100Nの流量を調節することで、部分16における流体100Pの幅が、分離対象とする最小の粒子の粒径よりも小さくなるようにする。この操作により、分離対象とする全ての粒子は、部分16における片方の壁16aに沿って流れるようになり、部分16において流れと垂直な方向における粒子の位置を、粒子の大きさによって一定にすることができる。 Then, by adjusting the flow rates of the fluid 100P including particles and the fluid 100N not including particles, the width of the fluid 100P in the
そして部分16と部分17の境界において、流線はプロファイル200に示されているように広がるため、部分16における任意の流線間の距離は、部分17においてより拡大される。 At the boundary between the
したがって、部分16における流れと垂直な方向における粒子の位置は、粒子の大きさによってそれぞれ異なるため、部分16と部分17の境界において、大きい粒子300aの運動ベクトル210aと小さい粒子300bの運動ベクトル210bの方向に差が生じ、つづく部分17において、粒子の大きさごとの位置差が拡大され、分級が可能となる。 Therefore, since the position of the particle in the direction perpendicular to the flow in the
なお、分離した粒子を部分17における検出ライン20に沿って、適当な検出系を用いて観察することで、粒子の粒径と粒子群の粒径分布を調べることが可能となる。 In addition, by observing the separated particles along the
実際に、このマイクロチップ10を用い、流体としてはデキストラン10wt%水溶液を用いて、直径15μmおよび30μmのポリスチレン−ジビニルベンゼンビーズ混合物の分級に成功している。 Actually, the
上記した発明による連続分級方法の実施形態を備えた流路13には、入口側分岐が2つ備えられており、かつ、分級を行うための部分17が、分岐せずに直接出口側ポート15へ接続されているが、これに限られるものではないことは勿論であり、入口側分岐の数は2以上、出口側分岐の数は1以上の任意の数に設定することが可能である。図3(a)(b)に、その変形例である流路21、22を示す。 The
図3(a)において、流路21は、入口側ポート14a、14b、14cと部分16を接続するための3つの入口側分岐18a、18b、18cを備えており、また、分級を行う部分17と5つの出口側ポート15a〜15eとを接続するための、5つの出口側分岐19a〜19eを備えている。 In FIG. 3A, the
流路21には、3つの入口側ポート14a、14b、14cのうち1つまたは2つのポートから粒子を含む流体を導入し、残りのポートから粒子を含まない流体を導入することが可能である。 It is possible to introduce a fluid containing particles from one or two of the three inlet ports 14a, 14b, and 14c into the
また分級が行なわれると、部分17において流れと垂直な方向における粒子の位置が、粒子の大きさにより異なるため、つづく出口側分岐19a〜19eにおいて、分級された粒子は別々の分岐へと流れる。そのため、それぞれの出口側ポート15a〜15eにおいて分級された粒子を別々に回収することが可能となる。 Further, when classification is performed, the position of the particles in the direction perpendicular to the flow in the
図3(b)において、流路22は、入口側ポート14a、14bと部分16を接続するための2つの入口側分岐18a、18bを備えており、また、分級を行う部分17が直接7つの出口側分岐19a〜19gと接続されており、それぞれの分岐19a〜19gは出口側ポート15a〜15gと接続されている。 In FIG. 3B, the
流路22には、2つの入口側ポート14a、14bのうち一方のポートから粒子を含む流体を導入し、もう一方のポートから粒子を含まない流体を導入することが可能である。 It is possible to introduce a fluid containing particles from one of the two inlet ports 14a and 14b into the
さらに、部分16において位置を制御された粒子は、部分16よりも幅の広い流路17に流れ込むことで分級が可能となり、また出口側分岐19a〜19gの数が流路21における出口側分岐19a〜19eの数よりも多いため、より正確な分級および回収が可能となる。 Further, the particles whose position is controlled in the
また、上記した発明による連続分級方法の実施形態を備えた流路13においては、その断面の形状が矩形であり、2つの流体それぞれが部分16において流路壁に接しながら流れているが、これに限られるものではないことは勿論である。 Moreover, in the
つまり粒子の分級を行う際には、部分16において、流路壁を利用することで粒子の位置が大きさによって一定になればよいため、粒子を含まない液体が必ずしも流路壁に接していなくてもよい、ということである。図4には、その変形例である流路23を示す。 That is, when classifying the particles, it is only necessary that the position of the particles be constant depending on the size by using the flow path wall in the
流路23は部分的に径の異なる円筒状の流路であり、図4(a)は図4(b)(c)(d)におけるA−A線による断面図であり、図4(b)(c)(d)はそれぞれ図4(a)におけるB1−B1、B2−B2、B3−B3線による断面図である。 The
そして流路23は一方の端に、入口側流路24aおよび入口側流路24aの内側に配置された入口側流路24bを有し、さらに径の細い部分25とそれに続く径の太い部分26を有している。 The
なお、流路23の部分25、26は、それぞれ図1、2における、部分16,17に相当し、図1、2を用いて上記に説明したのと同様の役割を果たす。 The
また、図4(a)(b)(c)(d)において、流体100Pと、斜線で示した流体100Nは、それぞれ粒子を含む流体と、粒子を含まない流体である。このとき、図4(a)(b)において、粒子を含む流体100Pは、入口側流路24aから導入され、また、粒子を含まない流体100Nは、入口側流路24bから導入される。 4A, 4B, 4C, and 4D, a fluid 100P and a fluid 100N indicated by hatching are a fluid containing particles and a fluid not containing particles, respectively. At this time, in FIGS. 4A and 4B, the fluid 100P containing particles is introduced from the inlet-side channel 24a, and the fluid 100N not containing particles is introduced from the inlet-side channel 24b.
流路23内に導入された粒子は、流れに乗って下流方向に移動するが、この時、2つの入口側流路24a、24bから導入された流体100Pと100Nの流量を調節することによって、部分25において、流れと垂直な方向における粒子の位置を大きさによって制御することができ、粒子は部分25の内壁25aに接しながら流れる。 The particles introduced into the
つづいて、粒子が部分26へ流れ込むことにより、部分25における粒子の大きさごとの位置差が拡大されるため、小さな粒子はより部分26における内壁26aに近い位置を流れ、大きな粒子はより中心に近い位置を流れることになり、粒子の分級が可能となる。 Subsequently, as the particles flow into the
また、部分26に複数の出口側分岐を接続すれば、分級された粒子を別々に回収することも当然可能である。 Further, if a plurality of outlet side branches are connected to the
上記した発明による連続分級方法の実施形態を備えた流路13、21、22、23では、分離対象とする粒子の最大直径が図1、3における部分16または図4における部分22の幅よりも小さくなくてはならないが、分級する目的の粒子の径に合わせてそれらの幅を変えることで、例えば1ナノメートルから1センチメートルの、任意の大きさの粒子を分級することができる。 In the
また、分離対象とする粒子群の粒度分布が広い場合には、分級された後に複数の出口側ポートから回収された粒子を、つづいて、図1、3における部分16または図4における部分22の幅を変えた流路に導入し、更なる分級を行えばよい。 Further, when the particle size distribution of the particle group to be separated is wide, the particles recovered from the plurality of outlet ports after the classification are continuously collected in the
さらに、分級処理量は流路の数に比例するため、大量処理を目的とする場合には同型の流路を並列化すればよく、流路がマイクロチップ上に形成されたマイクロチャネルの場合には、一つのマイクロチップ上に容易に多数の同型の流路を並列化することができる。 Furthermore, since the classification processing amount is proportional to the number of flow paths, the same type of flow paths may be arranged in parallel for the purpose of mass processing, and in the case where the flow path is a microchannel formed on a microchip. Can easily parallelize a large number of the same type of channels on one microchip.
本発明は、以上説明したように構成されているので、合成高分子、無機粉体、金属粉体、動植物細胞、エマルジョンなどの粒子を分級する際、高い分級精度を保持し、粒子の大きさが極めて小さい粒子についても簡便かつ連続的に分級することができるという優れた効果を発揮する。 Since the present invention is configured as described above, when classifying particles such as synthetic polymer, inorganic powder, metal powder, animal and plant cells, emulsion, etc., high classification accuracy is maintained and the size of the particles is maintained. Even with extremely small particles, an excellent effect that it can be easily and continuously classified is exhibited.
また、本発明は、以上説明したように構成されているので、連続的な粒子の導入によって、迅速かつ大量に分級することができるという優れた効果を発揮する。 In addition, since the present invention is configured as described above, it exhibits an excellent effect that it can be classified quickly and in large quantities by the continuous introduction of particles.
10 マイクロチップ
11 基板
11a 基板11下面
12 基板
13 流路
14a〜14c 入口側ポート
15 出口側ポート
15a〜15g 出口側ポート
16 流路13の部分
16a 部分16の内壁
17 流路13の部分
18a〜18c 入口側分岐
19a〜19g 出口側分岐
20 検出ライン
21 流路
22 流路
23 流路
24a〜b 入口側分岐
25 流路23の部分
25a 部分25の内壁
26 流路23の部分
26a 部分26の内壁
100P 流体
100N 流体
200 流線のプロファイル
210a〜b ベクトル
300a〜b 粒子DESCRIPTION OF
Claims (7)
を用いる方法であり、
前記複数の分岐のうち少なくとも1つの分岐から粒子を含む流体を連続的に導入し、かつ前記複数の分岐のうち少なくとも1つの分岐から粒子を含まない流体を連続的に導入することにより、前記径が細い部分において、流れと垂直な方向における粒子の位置を、粒子の大きさによってそれぞれ一定にし、
かつ前記径が細い部分と前記径が太い部分の境界において、流れと垂直な方向における粒子の位置によって、流れが粒子に与える力の方向が異なることを利用し、前記径が太い部分において分離を行う
連続粒子分級方法。A flow path having a plurality of branches at only one of both ends, and a structure having a relatively thin diameter portion and a relatively large diameter portion connected to the thin diameter portion in the flow path Is a method using
The diameter is obtained by continuously introducing a fluid containing particles from at least one of the plurality of branches and continuously introducing a fluid not containing particles from at least one of the plurality of branches. In the thin part, the position of the particle in the direction perpendicular to the flow is made constant according to the size of the particle,
And, at the boundary between the narrow diameter part and the thick diameter part, utilizing the fact that the direction of the force applied to the particle by the flow is different depending on the position of the particle in the direction perpendicular to the flow, the separation is made at the thick part. Perform continuous particle classification method.
を用いる方法であり、
前記流路の一方の端において、前記複数の分岐のうち少なくとも1つの分岐から粒子を含む流体を連続的に導入し、かつ前記複数の分岐のうち少なくとも1つの分岐から粒子を含まない流体を連続的に導入することにより、前記径が細い部分において、流れと垂直な方向における粒子の位置を、粒子の大きさによってそれぞれ一定にし、
かつ前記径が細い部分と前記径が太い部分の境界において、流れと垂直な方向における粒子の位置によって、流れが粒子に与える力の方向が異なることを利用し、前記径が太い部分において分離を行い、前記流路におけるもう一方の端において分離した粒子をそれぞれ回収する
連続粒子分級方法。A flow path having a plurality of branches at both ends, and a method using a structure having a narrow diameter portion and a thick diameter portion connected to the thin diameter portion in the flow path,
At one end of the flow path, a fluid containing particles is continuously introduced from at least one of the plurality of branches, and a fluid not containing particles is continuously supplied from at least one of the plurality of branches. By introducing the particles, the position of the particles in the direction perpendicular to the flow is made constant according to the size of the particles in the portion where the diameter is small,
And, at the boundary between the narrow diameter part and the thick diameter part, utilizing the fact that the direction of the force applied to the particle by the flow is different depending on the position of the particle in the direction perpendicular to the flow, the separation is made at the thick part. A continuous particle classification method in which particles separated at the other end of the flow path are collected.
前記流路の幅、深さ、直径等のいずれかのスケールが、少なくとも部分的に1センチメートル以下のオーダーであり、前記流路内において流体は安定な層流を保ちながら流れる
連続粒子分級方法。In the continuous particle classification method according to any one of claims 1 and 2,
Continuous particle classification method in which any scale such as width, depth, diameter, etc. of the flow path is at least partially on the order of 1 centimeter or less, and fluid flows in the flow path while maintaining a stable laminar flow .
流体が液体である
連続粒子分級方法。In the continuous particle classification method according to any one of claims 1, 2, or 3,
A continuous particle classification method in which the fluid is a liquid.
流体が気体である
連続粒子分級方法。In the continuous particle classification method according to any one of claims 1, 2, 3, and 4,
A continuous particle classification method in which the fluid is a gas.
少なくとも前記径が細い部分の幅、深さ、直径等のいずれかのスケールが異なる複数の前記流路を、複数直列に接続することにより、多段階で分級を行う
連続粒子分級方法。In the continuous particle classification method according to any one of claims 1, 2, 3, 4, or 5,
A continuous particle classification method in which classification is performed in multiple stages by connecting a plurality of the flow paths having different scales such as the width, depth, and diameter of at least the portion having a small diameter in series.
前記流路とはマイクロチップに形成されたチャネルである
連続粒子分級方法。In the continuous particle classification method according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, or 6,
The flow path is a channel formed in a microchip. Continuous particle classification method.
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