JP2011215065A - Method and microwell for magnetic force sorting of fine particle - Google Patents

Method and microwell for magnetic force sorting of fine particle Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for magnetic force sorting of fine particles which increase the efficiency of analytical precision or separative work after separating magnetized fine particles from non-magnetized ones and also can sort magnetic force of the fine particles group within the desirable magnetic range, and also to provide a microwell for magnetic force sorting to be used in this method.SOLUTION: The magnetic force sorting method is to hold volatile liquid containing both magnetized fine particles magnetized by applying magnetic force and non-magnetized fine particles non-magnetized by applying magnetic force into a flat-bottomed hollow made on the microwell, sorting the fine particles group into magnetized fine particles and non-magnetized ones. A tabular spacer made of non-magnetic material mounted on tip of the magnet is immersed in the volatile liquid and the fine particles group is sandwiched between the spacer and bottom face of the hollow. Under such conditions, depth of the volatile liquid in the hollow is defined as the level in which the spacer is immersed in the volatile liquid while the magnet is not immersed, allowing magnetized fine particles to be absorbed onto the magnet through the spacer.

Description

本発明は、磁気物性を評価する対象となる微粒子を磁力選別するための磁力選別方法およびこれに用いる磁力選別用マイクロウェルに関する。   The present invention relates to a magnetic force selection method for magnetically selecting fine particles to be evaluated for magnetic properties and a magnetic force selection microwell used for the method.

微粒子群からなる試料を、着磁性の粒子群(以下、「着磁性粒子群」とも称する。)と非着磁性の粒子群(以下、「非着磁性粒子群」とも称する。)とに分離して、それぞれの粒子群を回収する方法は、生体試料の分析を初め、広く産業的に実施されている。また、このときに、試料に揮発性の液体を添加して磁力選別(湿式分離)を行うことにより、試料における静電気の影響を取り除くことができ、また、揮発性の液体を添加することから、磁力選別が行われた後の試料を単に放置しておけば、添加した液体は自然に揮発して除去されるため、作業が容易となる、という利点もある。そのため、着磁性粒子群と非着磁性粒子群との分離に湿式分離が用いられている。   A sample composed of fine particle groups is separated into a magnetized particle group (hereinafter also referred to as “magnetized particle group”) and a non-magnetized particle group (hereinafter also referred to as “non-magnetized particle group”). Thus, methods for recovering each particle group are widely practiced industrially, including analysis of biological samples. At this time, by adding a volatile liquid to the sample and performing magnetic separation (wet separation), the influence of static electricity on the sample can be removed, and since a volatile liquid is added, If the sample after the magnetic selection is simply left, the added liquid is volatilized and removed naturally, so that there is an advantage that the operation becomes easy. Therefore, wet separation is used to separate the magnetized particle group and the non-magnetized particle group.

このように、湿式分離により着磁性粒子群と非着磁性粒子群とを分離する方法としては、例えば、特許文献1に、試料粒子を含む液を保持したマイクロウェルにおいて、マイクロウェルの構造材を磁化して、試料粒子のうち、着磁性のもの(着磁性粒子)をマイクロウェル中に残留させ、非着磁性の粒子を周囲の液とともにピペット等で吸い出して、着磁性粒子と非着磁性粒子を分離する方法が開示されている。   As described above, as a method for separating the magnetized particle group and the non-magnetized particle group by wet separation, for example, in Patent Document 1, in a microwell holding a liquid containing sample particles, a microwell structural material is used. The sample particles are magnetized and magnetized particles (magnetized particles) remain in the microwell, and the non-magnetized particles are sucked out together with the surrounding liquid with a pipette or the like. Is disclosed.

また、特許文献2には、マイクロウェル中の粒子を磁力選別する際、マイクロウェルから粒子を液とともに吸い出すピペットの外側に磁石を設け、ピペット中に吸引した粒子にピペットの外部から磁力を作用させた状態で、ピペット中の非着磁性の粒子を液とともに排出した後、ピペットへの磁力を消去し、次に、粒子を含まない新鮮な液をピペットで再吸引し、着磁性粒子を液とともにピペット外に排出する方法が開示されている。   Further, in Patent Document 2, when magnetically sorting particles in a microwell, a magnet is provided outside the pipette that sucks the particles from the microwell together with the liquid, and the magnetic force acts on the particles sucked into the pipette from the outside of the pipette. After discharging the non-magnetized particles in the pipette together with the liquid, erase the magnetic force on the pipette, and then re-suction the fresh liquid containing no particles with the pipette. A method for discharging out of a pipette is disclosed.

また、特許文献3には、マイクロウェル中の粒子を磁力選別する際、マイクロウェルから粒子を液とともに吸い出すピペット自身を磁化して、磁性粒子のみをピペット内に残留させ、その後、ピペットの磁性を消去して、着磁性粒子を排出する方法が開示されている。   Further, in Patent Document 3, when magnetically sorting particles in a microwell, the pipette itself that sucks out the particles from the microwell together with the liquid is magnetized, and only the magnetic particles are left in the pipette. A method of erasing and discharging magnetized particles is disclosed.

また、特許文献4には、特許文献3のようにピペットを磁化する代わりに、ピペット中にピンを装入し、これを磁化、または、消磁することにより粒子の磁力選別を行う方法が開示されている。   Further, Patent Document 4 discloses a method of magnetically sorting particles by inserting a pin into a pipette and magnetizing or demagnetizing it instead of magnetizing the pipette as in Patent Document 3. ing.

なお、例えば、特許文献5には、マイクロウェルの代わりに、多数の試験管状の「チューブ」を連結して配置し、マイクロウェルの個々のウェルと同様の機能を発揮する粒子の磁力選別用抽出装置が開示されている。   For example, in Patent Document 5, in place of a microwell, a number of test tube “tubes” are connected and arranged, and extraction for magnetic force sorting of particles exhibiting the same function as each well of the microwell. An apparatus is disclosed.

さらに、例えば、特許文献6には、水溶液を対象とし、マイクロウェルの個々のウェルと同様の機能を発揮する生化学反応セルが開示されている。   Furthermore, for example, Patent Document 6 discloses a biochemical reaction cell that is intended for an aqueous solution and that exhibits the same function as each individual well of a microwell.

特開平10―332567号公報JP-A-10-332567 特開平11−132934号公報JP 11-132934 A 特開2006−126061号公報JP 2006-126061 A 特開2007−108624号公報JP 2007-108624 A 特開2003−93918号公報JP 2003-93918 A 特開平11−146784号公報JP-A-11-146784

しかしながら、特許文献1〜4に記載した技術では、着磁性粒子群と非着磁性粒子群の分離に際して、ピペットで液とともに粒子を吸い出す工程が必要となる。このような工程では、試料粒子を粒子と比べて大量の液中に懸濁させる必要がある。従って、液に溶解性のある試料粒子では、作業中に試料粒子が液に溶解するため、試料の物理的および化学的性質を損ない、分離後の分析精度に悪影響を及ぼすおそれがある。   However, the techniques described in Patent Documents 1 to 4 require a step of sucking out particles together with liquid with a pipette when separating the magnetized particle group and the non-magnetized particle group. In such a process, it is necessary to suspend the sample particles in a larger amount of liquid than the particles. Therefore, in the case of sample particles that are soluble in the liquid, since the sample particles are dissolved in the liquid during the operation, the physical and chemical properties of the sample may be impaired, and the analysis accuracy after separation may be adversely affected.

また、上記の技術では、マイクロウェルに残留した着磁性の粒子を別途回収する工程が必要となる。特に、粒径が50μm以下程度の粒子では、粒子の比表面積が粗大粒子に比べて著しく大きく、マイクロウェルやピペット壁への粒子の付着が生じ易く、かつ、マイクロウェル中の粒子の完全な除去にも多大な労力を必要とする。そのため、着磁性粒子群と非着磁性粒子群とを分離する際の工程や設備が複雑となり、分離作業の効率が低い。例えば、マイクロウェルを再利用するためには洗浄工程が必要となり、着磁性粒子を回収するためには、マイクロウェルの磁化を除去する設備や工程が一般に必要となる。   In addition, the above technique requires a step of separately collecting the magnetized particles remaining in the microwell. In particular, particles having a particle size of about 50 μm or less have a significantly larger specific surface area than coarse particles, and are likely to adhere to the microwell or pipette wall, and the particles in the microwell are completely removed. In addition, a great deal of labor is required. Therefore, the process and equipment for separating the magnetized particle group and the non-magnetized particle group are complicated, and the efficiency of the separation work is low. For example, in order to reuse the microwell, a cleaning process is required, and in order to collect the magnetic particles, equipment and a process for removing the magnetization of the microwell are generally required.

また、特許文献2〜4の技術では、磁石の配置とピペットの構造が幾何学的に不規則であり、同一の粒子であっても、ピペット内の位置によって、粒子に加わる種種の力(磁力、重力、液体からの粘性力、ピペット壁の接触時の反力等)の向きと大きさが異なるため、着磁したりしなかったりする。この場合、著しく強力な磁石を用いれば着磁性の粒子を全て着磁することも原理的には可能であるが、反強磁性以外の粒子では磁場中では何らかの磁化を生じるので、本来、非着磁性粒子として着磁性粒子から分離したい粒子でも磁石に着磁することがありえるため、好ましくない。   In the techniques of Patent Documents 2 to 4, the arrangement of the magnets and the structure of the pipette are geometrically irregular. Even for the same particle, various forces (magnetic force) applied to the particle depending on the position in the pipette. , Gravity, viscous force from liquid, reaction force at the time of pipette wall contact, etc. In this case, it is possible in principle to magnetize all magnetized particles by using a remarkably strong magnet. However, particles other than antiferromagnetism generate some magnetization in the magnetic field. Even particles that are desired to be separated from magnetized particles as magnetic particles can be magnetized in the magnet, which is not preferable.

さらに、特許文献2〜4の技術では、ピペットの洗浄工程を省略するためにピペットを使い捨て方式とする場合には、着磁性の粒子の一部がピペットに付着したまま廃棄され、着磁性粒子の試料の回収量が減少するので好ましくない。   Furthermore, in the techniques of Patent Documents 2 to 4, when the pipette is a disposable method in order to omit the pipette cleaning step, some of the magnetized particles are discarded while adhering to the pipette, This is not preferable because the amount of collected sample decreases.

なお、特許文献5,6の技術でも、特許文献1〜4と同様の問題が生ずる。   In the techniques of Patent Documents 5 and 6, the same problems as in Patent Documents 1 to 4 occur.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、着磁性微粒子と非着磁性微粒子との分離後の分析精度や分離作業の効率を向上させ、かつ、所望の磁性の範囲で微粒子群を磁力選別可能な微粒子の磁力選別方法およびこれに用いる磁力選別用マイクロウェルを提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve analysis accuracy after separation of magnetized fine particles and non-magnetized fine particles and efficiency of separation work, and to achieve It is an object of the present invention to provide a magnetic force sorting method for fine particles capable of magnetically sorting fine particle groups in the range of the magnetic field and a magnetic well sorting microwell used therefor.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、揮発性の液体を添加して磁力により着磁性微粒子と非着磁性微粒子とに分離(湿式分離)する際に、揮発性の液体を保持するためのマイクロウェルと、先端にスペーサが装着された磁石とを用い、さらに、マイクロウェル内に保持された揮発性の液体の深さを所定深さに制御することにより、着磁性微粒子と非着磁性微粒子との分離後の分析精度や分離作業の効率を向上させ、かつ、所望の磁性の範囲で微粒子群を磁力選別できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。   As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors have added a volatile liquid and volatilized when separating into magnetized fine particles and non-magnetized fine particles by magnetic force (wet separation). By using a microwell for holding a sexual liquid and a magnet having a spacer attached to the tip, and further controlling the depth of the volatile liquid held in the microwell to a predetermined depth, The analysis accuracy after separation of magnetized fine particles and non-magnetized fine particles and the efficiency of the separation work are improved, and it has been found that fine particles can be magnetically selected within a desired magnetic range, and the present invention is completed based on this knowledge. It came to do.

すなわち、本発明によれば、平坦な底面を有する窪みが設けられたマイクロウェルの前記窪み内に、磁力の付与により着磁する着磁性微粒子と着磁しない非着磁性微粒子とからなる微粒子群を含んだ揮発性の液体を保持し、前記微粒子群を前記着磁性微粒子と前記非着磁性微粒子とに選別する磁力選別方法であって、磁石の先端に装着された非磁性材料製で平板状のスペーサを前記揮発性の液体に浸漬させ、前記スペーサと前記窪みの底面との間に前記微粒子群を挟み込んだ状態で、前記窪み内の前記揮発性の液体の深さを、前記スペーサが前記揮発性の液体に浸漬され、かつ、前記磁石が前記揮発性の液体に浸漬されない所定深さとする条件で、前記着磁性微粒子を前記スペーサを介して前記磁石に吸着させる着磁工程と、前記磁石を前記マイクロウェルから離隔させ、前記スペーサを介して前記磁石に吸着された前記着磁性微粒子と、前記窪み内に残留した前記非着磁性微粒子とに分離する磁力分離工程と、を含む、磁力選別方法が提供される。   That is, according to the present invention, a group of fine particles composed of magnetized fine particles that are magnetized by applying a magnetic force and non-magnetized fine particles that are not magnetized are provided in the well of the microwell provided with a recess having a flat bottom surface. A magnetic force sorting method for holding a volatile liquid contained therein and sorting the group of fine particles into the magnetized fine particles and the non-magnetized fine particles, which is made of a non-magnetic material attached to the tip of a magnet and has a flat plate shape. A spacer is immersed in the volatile liquid, and the fine particle group is sandwiched between the spacer and the bottom surface of the depression, and the depth of the volatile liquid in the depression is determined by the spacer. A magnetizing step of adsorbing the magnetized fine particles to the magnet through the spacer under a condition that the magnet is immersed in a liquid and having a predetermined depth at which the magnet is not immersed in the volatile liquid; and Above There is provided a magnetic force separation method including a magnetic separation step that separates the magnetic fine particles separated from the microwell and adsorbed to the magnet via the spacer, and the non-magnetic fine particles remaining in the recess. Is done.

前記磁力選別方法において、前記着磁工程は、前記窪みの底部に前記微粒子群を散布する第1の工程と、前記揮発性の液体が前記窪み内で前記所定深さとなるように、前記揮発性の液体を前記窪みに注入する第2の工程と、前記スペーサを前記窪み内の前記揮発性の液体に浸漬させることにより前記磁石を前記微粒子群に接近させ、前記スペーサを介して前記着磁性微粒子を前記磁石に吸着させる第3の工程と、を含み、前記磁力分離工程は、前記磁石を前記窪みの底面から離隔させ、前記スペーサに付着した前記着磁性微粒子を前記マイクロウェルの外部の着磁性微粒子用の基板上に載置する第4の工程と、前記磁石を前記着磁性微粒子用の基板から離隔させ、少なくとも前記着磁性微粒子を前記着磁性微粒子用の基板上に留置する第5の工程と、を含んでいてもよい。   In the magnetic force sorting method, the magnetizing step includes a first step of spraying the fine particle group on the bottom of the recess, and the volatile liquid so that the volatile liquid has the predetermined depth in the recess. A second step of injecting the liquid into the recess, and immersing the spacer in the volatile liquid in the recess to bring the magnet closer to the fine particle group, and the magnetic fine particle through the spacer. A third step of attracting the magnet to the magnet, wherein the magnetic force separation step separates the magnet from the bottom surface of the recess and magnetizes the magnetized fine particles adhering to the spacer outside the microwell. A fourth step of placing on the substrate for fine particles, and a fifth step of separating the magnet from the substrate for magnetic fine particles and placing at least the magnetic fine particles on the substrate for magnetic fine particles. And the extent, may be included.

前記磁力選別方法において、前記マイクロウェルとして、前記窪みの底面を構成する非着磁性微粒子用の基板を含む複数の部材からなる組み立て式の磁力選別用マイクロウェルを用い、前記第5の工程の後に、前記磁力選別用マイクロウェルを解体して前記非着磁性微粒子用の基板を取り出す第6の工程と、前記非着磁性微粒子用の基板を放置または加熱することにより、前記揮発性の液体を除去する第7の工程と、をさらに含んでいてもよい。   In the magnetic force sorting method, as the microwell, an assembly-type magnetic force sorting microwell including a plurality of members including a substrate for non-magnetic fine particles constituting the bottom surface of the depression is used, and after the fifth step. Removing the volatile liquid by disassembling the magnetic selection microwell and removing the non-magnetic fine particle substrate, and leaving or heating the non-magnetic fine particle substrate; And a seventh step.

前記第5の工程において、前記着磁性微粒子用の基板上で前記磁石を前記スペーサから離脱させ、前記スペーサに付着した前記着磁性微粒子を前記スペーサとともに前記非着磁性微粒子用の基板上に留置するようにしてもよい。   In the fifth step, the magnet is detached from the spacer on the substrate for magnetized fine particles, and the magnetized fine particles attached to the spacer are placed on the substrate for non-magnetized fine particles together with the spacer. You may do it.

前記第3の工程の際の前記スペーサの前記微粒子群側の面における平均磁束密度が0.1T以上0.4T以下であることが好ましい。   It is preferable that an average magnetic flux density on the surface on the fine particle group side of the spacer in the third step is 0.1 T or more and 0.4 T or less.

前記磁力選別方法において、前記微粒子群は、高炉法による製鉄プラントから発生した降下煤塵からなっていてもよい。   In the magnetic force sorting method, the fine particle group may be made of falling dust generated from an iron manufacturing plant by a blast furnace method.

また、本発明によれば、上述した磁力選別方法に用いる磁力選別用マイクロウェルであって、透明かつ非着磁性の材料で形成された平板状の非着磁性微粒子用の基板と、前記非着磁性微粒子用の基板を支持し、非着磁性の材料で形成された平板状の支持板と、前記揮発性の液体に溶解せず、かつ、デュロメータで測定した硬度がA30以上A65以下である弾性体で形成され、1または複数の貫通孔を有するガスケットと、非着磁性の材料で形成され、1または複数の貫通孔を有する平板状の押さえ板と、を備え、前記支持板と、前記非着磁性微粒子用の基板と、前記ガスケットと、前記押さえ板とが下方から順に積み重ねられて締結された状態で、前記ガスケットの貫通孔と前記押さえ板の貫通孔とにより、前記揮発性の液体を保持するための窪みが形成される、磁力選別用マイクロウェルが提供される。   Further, according to the present invention, there is provided a magnetic well selecting microwell used in the magnetic force selecting method described above, which is a flat non-magnetic fine particle substrate formed of a transparent and non-magnetic material, and the non-adhesive. A flat support plate made of a non-magnetic material that supports a substrate for magnetic fine particles, and an elasticity that does not dissolve in the volatile liquid and has a hardness measured by a durometer of A30 or more and A65 or less Comprising a gasket having one or more through-holes and a flat pressing plate made of a non-magnetic material and having one or more through-holes, the support plate, In a state where the substrate for magnetic fine particles, the gasket, and the pressing plate are stacked and fastened in order from below, the volatile liquid is discharged by the through hole of the gasket and the through hole of the pressing plate. To hold Depression of is formed, the microwell is provided for magnetic separation.

前記磁力選別用マイクロウェルにおいて、前記揮発性の液体としては、メタノール、エタノールおよびプロパノールからなる群より選択された少なくとも1種以上のアルコールが挙げられる。   In the magnetic sorting microwell, the volatile liquid includes at least one alcohol selected from the group consisting of methanol, ethanol and propanol.

前記磁力選別用マイクロウェルにおいて、前記弾性体は、ブチルゴム、EPMまたはEPDMのいずれか1種であることが好ましい。   In the magnetic sorting microwell, it is preferable that the elastic body is any one of butyl rubber, EPM, and EPDM.

前記磁力選別用マイクロウェルにおいて、前記締結の方法が、バンド締結であることが好ましい。   In the magnetic well selecting microwell, the fastening method is preferably band fastening.

前記磁力選別用マイクロウェルにおいて、前記非着磁性微粒子用の基板は、ガラス板であってもよい。   In the magnetic sorting microwell, the non-magnetizing fine particle substrate may be a glass plate.

本発明によれば、揮発性の液体を保持するための窪みを有するマイクロウェルを用いて湿式分離を行う際に、微粒子群を窪みの底面とスペーサとの間に挟みこんだ状態で、揮発性の液体の深さを、磁石が浸漬されずにスペーサのみが浸漬されるような深さとすることにより、着磁性微粒子と非着磁性微粒子との分離後の分析精度や分離作業の効率を向上させることができ、かつ、所望の磁性の範囲で微粒子群を磁力選別することが可能となる。   According to the present invention, when performing wet separation using a microwell having a dent for holding a volatile liquid, the volatile property is maintained in a state in which the particle group is sandwiched between the bottom of the dent and the spacer. The depth of the liquid is set to such a depth that only the spacer is immersed without the magnet being immersed, thereby improving the analysis accuracy after separation of the magnetized fine particles and the non-magnetic fine particles and the efficiency of the separation work. In addition, the fine particle group can be magnetically selected within a desired magnetic range.

本発明の好適な実施の形態に係る微粒子の磁力選別方法の具体例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific example of the magnetic force selection method of the microparticles | fine-particles which concern on suitable embodiment of this invention. 高炉法による製鉄プラントに由来する降下煤塵の各煤塵種における着磁性と明度との概略的な関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the rough relationship between the magnetization and the brightness in each dust type of the dust fall derived from the steelmaking plant by a blast furnace method. 同実施形態に係る磁力選別方法における処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process in the magnetic force selection method which concerns on the embodiment. 本発明の好適な実施の形態に係る微粒子の磁力選別方法の具体例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific example of the magnetic force selection method of the microparticles | fine-particles which concern on suitable embodiment of this invention. 本発明の好適な実施形態に係る組み立て式の磁力選別用マイクロウェルの全体構成を示す説明図であり、(a)は上面図、(b)は(a)に示した磁力選別用マイクロウェルのA−A断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing which shows the whole structure of the assembly-type magnetic sorting microwell based on suitable embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is the magnetic sorting microwell shown to (a). It is AA sectional drawing. 種々のゴムやエラストマーの硬度とSP値(溶解度パラメータ)との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the hardness and SP value (solubility parameter) of various rubbers and elastomers. 平坦な基板上で湿式分離を行った際の粒子の着磁状態の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the magnetization state of the particle | grains at the time of performing wet separation on a flat board | substrate. 過剰量の揮発性の液体を用いて湿式分離を行った際の粒子の着磁状態の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the magnetization state of the particle | grains at the time of performing wet separation using an excessive amount of volatile liquid.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

[本発明の概要および優位性]
本発明は、各種の産業的な分析に用いられる検体を分析するための予備処理に関するものである。具体的には、本発明は、揮発性の液体に浸漬された微粒子群を、磁力の付与により着磁する着磁性微粒子と着磁しない非着磁性微粒子とに選別する磁力選別方法、および、この方法に用いる磁力選別用マイクロウェルである。このような本発明の好適な実施の形態について説明する前に、まず、湿式分離における問題点、この問題点を解決するための本発明において基本となる技術思想、および、本発明の優位性について説明する。
[Outline and superiority of the present invention]
The present invention relates to a pretreatment for analyzing a sample used for various industrial analyses. Specifically, the present invention relates to a magnetic force selection method for selecting a group of fine particles immersed in a volatile liquid into magnetized fine particles that are magnetized by applying a magnetic force and non-magnetized fine particles that are not magnetized. It is the microwell for magnetic selection used for a method. Before describing such preferred embodiments of the present invention, first, the problems in wet separation, the technical idea underlying the present invention for solving this problem, and the superiority of the present invention explain.

(湿式分離の問題点)
上述したように、特許文献1〜4に記載した技術では、試料粒子を粒子と比べて大量の液中に懸濁させる必要がある。従って、液に溶解性のある試料粒子では、作業中に試料粒子が液に溶解するため、試料の物理的および化学的性質を損ない、分離後の分析精度に悪影響を及ぼすおそれがある、という問題が生じる。
(Problems of wet separation)
As described above, in the techniques described in Patent Documents 1 to 4, it is necessary to suspend the sample particles in a large amount of liquid compared to the particles. Therefore, in the case of sample particles that are soluble in the liquid, the sample particles dissolve in the liquid during the operation, so that the physical and chemical properties of the sample may be impaired and the analysis accuracy after separation may be adversely affected. Occurs.

また、特許文献1〜4の技術では、磁力分離対象の微粒子は、液中で自由に動き得ることから、磁石との間の位置関係、特に、磁石との距離が粒子ごとに大きく異なることになる。一般に、磁石表面からの距離が増大するにつれて空間の磁束密度は急激に低下するので、特許文献1〜4の技術では、同一の磁気特性を有する粒子であっても、液中の位置に応じて着磁するものと着磁しないものが生じる可能性があり、磁力分離の精度が高くない(着磁性粒子と非着磁性粒子とを峻別できない)、という問題がある。   Further, in the techniques of Patent Documents 1 to 4, since the fine particles to be separated by magnetic force can move freely in the liquid, the positional relationship with the magnet, in particular, the distance from the magnet is greatly different for each particle. Become. In general, as the distance from the magnet surface increases, the magnetic flux density in the space decreases sharply. Therefore, in the techniques of Patent Documents 1 to 4, even particles having the same magnetic characteristics depend on the position in the liquid. There is a possibility that magnetized and non-magnetized particles may be generated, and there is a problem that the accuracy of magnetic separation is not high (the magnetized particles cannot be distinguished from the non-magnetized particles).

(基本となる技術思想および本発明の優位性)
この問題を解決するために、本発明者は、微粒子群を保持するマイクロウェル等を用いて、マイクロウェルの微粒子群を保持する部分の底部の平面と平板状のスペーサとの間に微粒子群を挟み込み、さらに、スペーサの背面側に磁石の先端部の平面を配置することによって、磁石の表面と微粒子との間の距離の粒子ごとの差異を、分離対象の微粒子群中で最大径の粒子の粒子径以下に保持する方法を考案した。
(Basic technical idea and superiority of the present invention)
In order to solve this problem, the present inventor uses a microwell or the like that holds the particle group to place the particle group between the flat surface of the bottom part of the microwell that holds the particle group and the flat spacer. Further, by arranging the plane of the tip of the magnet on the back side of the spacer, the difference in the distance between the surface of the magnet and the fine particles can be determined for each particle of the largest diameter in the fine particles to be separated. A method has been devised to keep the particle size below.

この点を、図1を参照しながら、より詳細に説明する。図1は、本発明の好適な実施の形態に係る微粒子の磁力選別方法の具体例を示す説明図である。   This point will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a specific example of a magnetic force sorting method for fine particles according to a preferred embodiment of the present invention.

図1に示すように、本発明に係る磁力選別方法においては、揮発性の液体Lを添加して微粒子群を磁石11に着磁する着磁性微粒子Pmと着磁しない非着磁性微粒子Pnとに分離する湿式分離を行う。この際、揮発性の液体Lを保持するための窪み105が設けられたマイクロウェル100等を使用する。このマイクロウェル100としては、一般に市販されているものを使用することができるが、本発明では、窪み105の底部が平坦面となっているものを使用する。窪み105の形状としては特に限定されないが、磁力選別に用いる磁石11およびスペーサ13の窪み105内への挿出入が容易であることから、略円形であることが好ましい。ただし、窪み105の加工上の便宜等の理由があれば、窪み105の形状が、正多角形、長方形、楕円等であってもよい。また、本発明に係る磁力選別方法では、先端に平板状のスペーサ13が装着された磁石を用いて、微粒子群に磁力を付与する。この磁石11やスペーサ13の詳細については後述する。   As shown in FIG. 1, in the magnetic force sorting method according to the present invention, a volatile liquid L is added to magnetize fine particles Pm to magnetize a magnet 11 and non-magnetized fine particles Pn to be magnetized. Perform wet separation to separate. At this time, a microwell 100 or the like provided with a depression 105 for holding the volatile liquid L is used. As the microwell 100, a commercially available one can be used, but in the present invention, the one in which the bottom of the recess 105 is a flat surface is used. The shape of the recess 105 is not particularly limited, but is preferably substantially circular because the magnet 11 and the spacer 13 used for magnetic force selection can be easily inserted into and extracted from the recess 105. However, the shape of the depression 105 may be a regular polygon, a rectangle, an ellipse, or the like if there is a reason for processing convenience of the depression 105. In the magnetic force selection method according to the present invention, a magnetic force is applied to the fine particle group using a magnet having a flat-plate spacer 13 attached to the tip. Details of the magnet 11 and the spacer 13 will be described later.

以上のようなマイクロウェル100や磁石11等を用いて、まず、図1(a)に示すように、マイクロウェル100の窪み105内に、着磁性粒子Pmと非着磁性粒子Pnとからなる微粒子群を含んだ揮発性の液体Lを保持し、この状態で、スペーサ13を揮発性の液体L中に浸漬させ、スペーサ13の下面と窪み105の底面との間に、微粒子群を挟みこむ。このとき、微粒子群のうち、最大の粒径を有する粒子が、スペーサ13の下面と窪み105の底面の双方に接触し、他の粒子は、スペーサ13の下面と窪み105の底面との間の液体L中に存在している。   Using the microwell 100 and the magnet 11 as described above, first, as shown in FIG. 1 (a), fine particles composed of magnetized particles Pm and non-magnetized particles Pn in the recesses 105 of the microwell 100. The volatile liquid L containing the group is held, and in this state, the spacer 13 is immersed in the volatile liquid L, and the fine particle group is sandwiched between the lower surface of the spacer 13 and the bottom surface of the recess 105. At this time, in the fine particle group, the particle having the largest particle size comes into contact with both the lower surface of the spacer 13 and the bottom surface of the recess 105, and the other particles are between the lower surface of the spacer 13 and the bottom surface of the recess 105. It exists in the liquid L.

また、本発明では、このとき、スペーサ13のみが揮発性の液体Lに浸漬され、磁石11は、液体L中には浸漬されない。すなわち、窪み105中に保持された揮発性の液体Lの液面は、スペーサ13の下面と上面との間に位置している。   In the present invention, at this time, only the spacer 13 is immersed in the volatile liquid L, and the magnet 11 is not immersed in the liquid L. That is, the liquid level of the volatile liquid L held in the depression 105 is located between the lower surface and the upper surface of the spacer 13.

次に、図1(b)に示すように、スペーサ13を介して磁石11に吸着された着磁性粒子Pmを、磁石11およびスペーサ13とともに液体Lから引き上げる。このとき、揮発性の液体L中には、非着磁性粒子Pnが残留する。   Next, as shown in FIG. 1B, the magnetized particles Pm attracted to the magnet 11 through the spacer 13 are pulled up from the liquid L together with the magnet 11 and the spacer 13. At this time, the non-magnetized particles Pn remain in the volatile liquid L.

さらに、図1(c)に示すように、スペーサ13に付着した着磁性粒子Pmを、マイクロウェル100の外部の基板(着磁性粒子用基板)10上に載置し、磁石11を離隔させることにより、着磁性粒子Pmと非着磁性粒子Pnとを磁力選別することができる。   Further, as shown in FIG. 1C, the magnetized particles Pm attached to the spacers 13 are placed on the substrate 10 (substrate for magnetized particles) outside the microwell 100 and the magnets 11 are separated. Thus, the magnetic particles Pm and the non-magnetic particles Pn can be magnetically selected.

また、磁力選別の際、磁石11の直径(円柱状の磁石の場合)を、分離対象の微粒子群中で最大の大きさを有する粒子の粒子径の少なくとも10倍以上、より好ましくは100倍以上とすることによって、スペーサ13と窪み105の底面との間(すなわち、分離対象の微粒子群中で最大の粒子の粒子径相当の距離の範囲)で、磁石11からの距離の違いによる磁束密度差が無視可能なレベルになることを本発明者は見出した。例えば、円柱磁石の端面に直径0.3mmの球形粒子を着磁させることを想定した場合の磁石近傍での磁束密度を考える。磁石直径が1mm(即ち、測定対象粒子の約3.33倍)の場合、粒子の磁石への最遠点での磁束密度は、最近点での値の約48%(磁石表面に粒子が接する場合)に大きく低下し、着磁性に対する粒子径の影響は無視しえない。一方、磁石直径が3mm(即ち、測定対象粒子の約10倍)の場合、粒子の磁石への最遠点での磁束密度は、最近点での値の約80%に大幅に改善する。さらに、磁石直径が30mm(即ち、測定対象粒子の約100倍)の場合、粒子の磁石への最遠点での磁束密度は、最近点での値の約98%となり、着磁性に対する粒子径の影響はほとんど消失する。この原理に基づいて、分離対象の微粒子群中で最大の粒子の粒子径の少なくとも10倍以上の直径を有する磁石11を、上記図1に示す方法で適用することにより、スペーサ13と窪み105の底面との間に粒子が存在する限り、どの粒子にもほぼ一定の磁力を及ぼすことができ、同一の磁気特性を有する粒子を着磁、または、非着磁に峻別することが可能になった。   Further, at the time of magnetic separation, the diameter of the magnet 11 (in the case of a cylindrical magnet) is at least 10 times or more, more preferably 100 times or more the particle diameter of the particle having the largest size in the fine particle group to be separated. Thus, the magnetic flux density difference due to the difference in distance from the magnet 11 between the spacer 13 and the bottom surface of the depression 105 (that is, the range corresponding to the particle diameter of the largest particle in the fine particle group to be separated). The inventor has found that is at a negligible level. For example, consider the magnetic flux density in the vicinity of a magnet when it is assumed that spherical particles having a diameter of 0.3 mm are magnetized on the end face of a cylindrical magnet. When the magnet diameter is 1 mm (that is, about 3.33 times the particle to be measured), the magnetic flux density at the farthest point of the particle to the magnet is about 48% of the value at the nearest point (the particle contacts the magnet surface). The effect of particle size on magnetism cannot be ignored. On the other hand, when the magnet diameter is 3 mm (that is, about 10 times the particle to be measured), the magnetic flux density at the farthest point of the particle to the magnet is greatly improved to about 80% of the value at the nearest point. Further, when the magnet diameter is 30 mm (that is, about 100 times the particle to be measured), the magnetic flux density at the farthest point of the particle to the magnet is about 98% of the value at the nearest point, and the particle diameter with respect to the magnetization. The effect of is almost lost. Based on this principle, the magnet 11 having a diameter at least 10 times larger than the particle diameter of the largest particle in the group of fine particles to be separated is applied by the method shown in FIG. As long as particles exist between the bottom surface, almost constant magnetic force can be exerted on any particle, and particles having the same magnetic characteristics can be discriminated as magnetized or non-magnetized. .

また、湿式で磁力選別(湿式分離)を行う場合には、磁石11をマイクロウェル100に添加した液体Lに浸漬させると、着磁性粒子Pmに液体Lが直接付着して、着磁性粒子Pmを磁石11から脱離させるのに労力を要することになるため好ましくない。従って、本発明に係る磁力選別方法では、上述したマイクロウェル100と、先端に非着磁性材質のスペーサ13が装着された磁石11とを用いて、スペーサ13のみがマイクロウェル100の窪み105内の液体Lに浸漬し、磁石11が液体Lに浸漬しない深さに、分析対象の微粒子群を含んだ揮発性の液体Lの深さを設定している。   Further, when performing magnetic separation (wet separation) in a wet manner, when the magnet 11 is immersed in the liquid L added to the microwell 100, the liquid L adheres directly to the magnetic particles Pm, and the magnetic particles Pm are removed. Since it takes labor to detach from the magnet 11, it is not preferable. Therefore, in the magnetic field sorting method according to the present invention, only the spacer 13 is in the recess 105 of the microwell 100 using the above-described microwell 100 and the magnet 11 having the nonmagnetic material spacer 13 attached to the tip. The depth of the volatile liquid L including the fine particle group to be analyzed is set to a depth at which the magnet 11 is immersed in the liquid L and the magnet 11 is not immersed in the liquid L.

ここで、もし、湿式で磁力分離を行うための液体をマイクロウェル中に少量しか供給しない場合、前述のようなスペーサ(分離板)上に液体が溢れる危険性を回避することはできる。しかし、このような状態では、粗大な粒子は液面から露頭し、露頭した粗大粒子の頂部に阻まれてスペーサが液体に接触できなくなる。これは、図7に示す、マイクロウェルを用いずに湿式分離を行った場合の粒子とスペーサと液体との位置関係と同様の状態である。マイクロウェルを用いずに、基板1上に散布された微粒子群に直接揮発性の液体Lを添加した場合、供給液量とは無関係に液体Lが周囲に広がって液膜が薄くなることが避けられないので、比較的粗大な粒子を湿式で磁力分離しようとした場合には、必然的に図7に示す状態となる。この場合、着磁性粒子Pmのうち、スペーサ13と接触する粗大な粒子は着磁しうるが、液面下に存在する小径の着磁性粒子Pmがスペーサ13まで到達して着磁することは困難である。なぜならば、小径の粒子がスペーサ13に到達する際には、必ず、液面(気液界面)を通過しなければならない。粒子が親液性の高い(すなわち、濡れ性の高い)粒子の場合、液面から離脱するためには、液面で粒子周囲に働く強い表面張力に対して磁石11による磁力が打ち克つ必要があるため、着磁性の粒子であっても容易には液体Lから離脱することはできないからである。このように、スペーサ13が液体Lに接触していない場合には、着磁性粒子Pmの着磁率が低下する、という問題を生じる。これに対して、スペーサ13が液体Lに接していれば、前述のような表面張力は粒子には付与されないので、着磁性粒子Pmは容易にスペーサ13に到達して着磁することができる。   Here, if only a small amount of liquid for performing magnetic separation is supplied into the microwell, the risk of the liquid overflowing on the spacer (separation plate) can be avoided. However, in such a state, coarse particles are exposed from the liquid surface and are blocked by the top of the coarse particles that have been exposed, so that the spacer cannot contact the liquid. This is the same state as the positional relationship among particles, spacers, and liquid when wet separation is performed without using a microwell, as shown in FIG. When the volatile liquid L is added directly to the group of fine particles dispersed on the substrate 1 without using a microwell, the liquid L spreads around the surroundings regardless of the amount of the supplied liquid, and the liquid film becomes thin. Therefore, when a relatively coarse particle is to be magnetically separated by a wet method, the state shown in FIG. In this case, coarse particles in contact with the spacer 13 among the magnetized particles Pm can be magnetized, but it is difficult for the small-diameter magnetized particles Pm existing below the liquid surface to reach the spacer 13 and magnetize. It is. This is because when a small-diameter particle reaches the spacer 13, it must pass through the liquid surface (gas-liquid interface). If the particles are highly lyophilic (ie, highly wettable) particles, the magnet 11 must overcome the strong surface tension that acts around the particles on the liquid surface in order to leave the liquid surface. Therefore, even magnetized particles cannot be easily separated from the liquid L. Thus, when the spacer 13 is not in contact with the liquid L, there arises a problem that the magnetization rate of the magnetized particles Pm decreases. On the other hand, if the spacer 13 is in contact with the liquid L, the surface tension as described above is not applied to the particles, so that the magnetized particles Pm can easily reach the spacer 13 and be magnetized.

また、磁力分離のために着磁した粒子をスペーサ13から持ちあげる際には液体L自身が分離して一部がスペーサ13に残留し(親液性の材質のスペーサ13を用いる場合)、この残留液中に着磁した着磁性粒子Pmが留まるので、この際にも、着磁性粒子Pmが液体L中から離脱する必要はなく、着磁性粒子Pmの着磁が維持される。従って、スペーサ13が液体Lに接することは、湿式の磁力分離においては必須の条件である。本発明に係る磁力選別方法では、マイクロウェル100中に液体Lを保持するので、液面を上昇させることは、図7のようにマイクロウェルを使用しない場合に比べればはるかに容易であり、スペーサ13と液体Lとの接触に関して有利となる。   Further, when lifting the magnetized particles from the spacer 13 for separating the magnetic force, the liquid L itself is separated and partly remains in the spacer 13 (when the spacer 13 made of a lyophilic material is used). Since the magnetized magnetic particles Pm remain in the residual liquid, the magnetic particles Pm do not need to be detached from the liquid L at this time, and the magnetization of the magnetic particles Pm is maintained. Therefore, the contact of the spacer 13 with the liquid L is an essential condition in the wet magnetic separation. In the magnetic field sorting method according to the present invention, since the liquid L is held in the microwell 100, it is much easier to raise the liquid level than in the case where the microwell is not used as shown in FIG. This is advantageous with respect to the contact between the liquid 13 and the liquid L.

一方、マイクロウェル中に供給する液量が過大であれば、前述のように、スペーサの上に液体が溢れるため好適でない。すなわち、図8(a)に示すように、マイクロウェル100’に設けられた窪み105’の底面とスペーサ13との距離を、分離対象の微粒子群中で最大の粒子の粒子径よりも大きく設定すれば、スペーサ13の上に液体Lが溢れることを回避することはできる。しかし、このような状況は、先に述べたように、液体L中での磁束密度の分布を生じるため、磁力分離の精度上好ましくない。例えば、図8では、微粒子群として、同一の着磁性の磁気特性をもち、密度と粒径のみ異なる3種類の粒子種、具体的には、粗大で液体Lより低密度の着磁性粒子、粗大で液体Lより高密度の着磁性粒子、並びに、液体L中を懸濁しうるレベルの微小粒子を含む例を示している。このような微粒子群に対して磁力分離を行うと、図8(b)に示すように、磁束密度の高いスペーサ13の近傍に位置していた粗大で低密度の着磁性粒子の全量および一部の微小粒子のみが着磁して液体L中から分離除去され、残りの粒子は液体L中に残留している。本来であれば、同一の磁気特性の粒子を用いているので全粒子が着磁すべきである。従って、図8の例に示す磁力分離方法のように、マイクロウェル中に供給する液量が過大である場合には、分離精度が低いと評価することができる。   On the other hand, if the amount of liquid supplied into the microwell is excessive, the liquid overflows on the spacer as described above, which is not preferable. That is, as shown in FIG. 8A, the distance between the bottom surface of the recess 105 ′ provided in the microwell 100 ′ and the spacer 13 is set larger than the particle diameter of the largest particle in the fine particle group to be separated. In this case, it is possible to avoid the liquid L from overflowing on the spacer 13. However, this situation is not preferable in terms of the accuracy of magnetic separation because the magnetic flux density distribution in the liquid L is generated as described above. For example, in FIG. 8, as the fine particle group, three types of particles having the same magnetic properties of magnetization and differing only in density and particle size, specifically, coarse particles having a density lower than that of the liquid L, coarse particles 2 shows an example including magnetized particles having a density higher than that of the liquid L and fine particles having a level capable of being suspended in the liquid L. When magnetic separation is performed on such a group of fine particles, as shown in FIG. 8B, all and part of coarse and low density magnetized particles located near the spacer 13 having a high magnetic flux density. Only the fine particles are magnetized and separated and removed from the liquid L, and the remaining particles remain in the liquid L. Originally, since particles having the same magnetic characteristics are used, all particles should be magnetized. Therefore, when the amount of liquid supplied into the microwell is excessive as in the magnetic separation method shown in the example of FIG. 8, it can be evaluated that the separation accuracy is low.

従って、本発明に係る磁力選別方法によれば、マイクロウェルを用い、マイクロウェルに供給する揮発性の液体の量を、マイクロウェルに設けられた窪みの底面とスペーサとの間に微粒子群を挟み込こんだ状態で、スペーサが液体に接触するとともに、液体がスペーサ上に溢れない条件とすることで、粒子径に係らず着磁性粒子を高い確率で着磁させることができ、非着磁性粒子から峻別することができる。   Therefore, according to the magnetic separation method according to the present invention, the microwell is used, and the amount of the volatile liquid supplied to the microwell is sandwiched between the bottom surface of the recess provided in the microwell and the spacer. In a state where the spacer is in contact with the liquid, and the liquid does not overflow on the spacer, the magnetized particles can be magnetized with a high probability regardless of the particle diameter. Can be discriminated.

さらに、本発明に係る磁力選別方法では、湿式の磁力選別後の粒子分析の便宜も考えて、マイクロウェルを組み立て式の構造とし、湿式の磁力選別後にマイクロウェルを分解し、分解後の窪み部分の底面をそのまま分析用の粒子サンプルとして使用できるような磁力選別用のマイクロウェルを使用することが好ましい。このような組み立て式のマイクロウェルを使用することで、一体型のマイクロウェルを使用した場合に必要な、窪みの底面に残留した試料を別途回収した上で、新たに分析用の粒子サンプルを製造するといった手間を省略することができる。   Furthermore, in the magnetic separation method according to the present invention, the microwell is constructed in an assembling structure for the convenience of particle analysis after wet magnetic separation, the microwell is disassembled after wet magnetic separation, and the hollow portion after decomposition is separated. It is preferable to use a magnetic selection microwell that can be used as it is as a particle sample for analysis. By using such an assembly-type microwell, the sample remaining on the bottom of the dent, which is necessary when using an integrated microwell, is collected separately, and a new particle sample for analysis is produced. The trouble of having to do it can be omitted.

そこで、本発明の好適な実施の形態においては、湿式分離に用いる磁力選別用マイクロウェルを組み立て式として、このマイクロウェルを構成する部品の一つとして、磁力選別後の各種分析(例えば、粒子画像処理計測等)時に非着磁性微粒子用の基板としてそのまま使用可能な基板を設けてもよいこととした。より詳細には、本発明の好適な実施の形態に係る磁力選別用マイクロウェルは、非着磁性微粒子用の基板を下方(微粒子が載置される面と反対側)から支持する支持板と、非着磁性微粒子用の基板と、ウェル(窪み)を構成するための貫通孔を有するガスケットと、ウェルを構成するための貫通孔を有して上方からガスケットを押さえる押さえ板と、を下方から順に積み重ねて締結したものである。このような構造を有するマイクロウェルを用いれば、マイクロウェルを用いて磁力選別を行った後に、このマイクロウェルを解体して、非着磁性微粒子用の基板を取り出して、微粒子に添加された液体を揮発除去すれば、この基板をそのまま分析用の検体として用いることができる。   Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, the magnetic sorting microwell used for wet separation is an assembly type, and as one of the components constituting this microwell, various analyzes after magnetic sorting (for example, particle images) It is also possible to provide a substrate that can be used as it is as a substrate for non-magnetic fine particles during processing measurement. More specifically, the magnetic selection microwell according to a preferred embodiment of the present invention includes a support plate for supporting a substrate for non-magnetized fine particles from below (opposite the surface on which the fine particles are placed); A substrate for non-magnetized fine particles, a gasket having a through-hole for forming a well (depression), and a pressing plate having a through-hole for forming a well and holding the gasket from above are sequentially arranged from below. They are stacked and fastened. If a microwell having such a structure is used, magnetic separation is performed using the microwell, then the microwell is disassembled, the substrate for non-magnetic particles is taken out, and the liquid added to the microparticles is removed. If volatilization is removed, this substrate can be used as a sample for analysis as it is.

<マイクロウェルを組み立て式にした場合に生じる問題>
ところで、マイクロウェルを組み立て式とするためには、従来は、以下に説明するような大きな問題があった。
<Problems that arise when microwells are assembled>
By the way, in order to make a microwell into an assembly type, there has been a big problem as described below.

1)確実なシールをしようとする際の問題
第1に、確実なシールをしようとする際の問題がある。マイクロウェルを組み立て式とした場合には、微粒子群に添加する揮発性の液体をマイクロウェルに保持するためのシールが必要となる。ここで、微粒子群に添加する揮発性の液体は、微粒子との濡れ性が要求されるため、一般に、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等の低級アルコールのような表面張力および粘度が低いものが選択される。このような低級アルコールは、表面張力や粘度が極めて低いため、水や油などと比較してシールが困難となる。このような低級アルコールのような揮発性の液体のシールは、シール材(ガスケット)としてゴム等の弾性材料を使用し、このシール材を他の部品と強く締結すれば、一応は可能である。
1) Problems when trying to ensure a seal First, there is a problem when trying to ensure a seal. When the microwell is an assembly type, a seal is necessary to hold the volatile liquid added to the fine particle group in the microwell. Here, since the volatile liquid to be added to the fine particle group is required to have wettability with the fine particles, in general, a liquid having a low surface tension and viscosity such as lower alcohols such as methanol, ethanol, and propanol is selected. Is done. Such a lower alcohol has a very low surface tension and viscosity, making it difficult to seal compared to water and oil. Such a seal of a volatile liquid such as a lower alcohol can be used temporarily if an elastic material such as rubber is used as a seal material (gasket) and the seal material is strongly fastened to other parts.

しかし、このように強く締結するためには、設定機械力によるボルト締結等のような強い締結力が必要であるが、このような強い締結力により支持板や押さえ板が変形すると、間に挟まれる非着磁性微粒子用の基板(主に、ガラス板等が使用される。)が破損するおそれがあるため、支持板や押さえ板を極端に厚くするなどしてマイクロウェル自体の剛性を確保する必要がある。従って、マイクロウェルが大型化するとともに組み立てや解体が簡易ではなくなる、という問題がある。   However, a strong fastening force such as a bolt fastening by a set mechanical force is necessary to fasten in this way, but if the support plate or the holding plate is deformed by such a strong fastening force, it is sandwiched between them. The substrate for non-magnetized fine particles (mainly glass plates etc. are used) may be damaged, so the rigidity of the microwell itself is ensured by, for example, making the support plate and holding plate extremely thick. There is a need. Therefore, there is a problem that the microwell becomes larger and assembly and disassembly are not easy.

2)シール材からの成分溶出(ブリード)の問題
第2に、シール材からの成分溶出(ブリード)の問題がある。微粒子群に添加される揮発性の液体として使用される低級アルコール等は、これに接触するシール材(ゴム等の弾性材料)中の架橋構造を破壊するとともに、弾性材料中に通常含有されている軟化剤成分を溶出させる。このようにして溶出した成分には不揮発性のものが多く含まれ、磁力選別後に、この不揮発性の溶出成分が、非着磁性微粒子とともに非着磁粒子用の基板上に残留してしまう。残留した溶出成分は、分析用検体を汚染し、例えば、粒子画像処理計測時に粒子画像への外乱要因となるなど、磁力選別後の分析の妨げになるため、好ましくない。
2) Problem of component elution (bleed) from sealing material Second, there is a problem of component elution (bleed) from the sealing material. Lower alcohol used as a volatile liquid added to the fine particle group destroys the cross-linked structure in the sealing material (elastic material such as rubber) in contact with it and is usually contained in the elastic material. The softener component is eluted. Many of the components eluted in this way are non-volatile, and this non-volatile elution component remains on the substrate for non-magnetized particles together with the non-magnetized fine particles after magnetic separation. The remaining elution component is not preferable because it contaminates the sample for analysis and becomes a disturbance factor for the particle image at the time of particle image processing measurement, for example, and hinders analysis after magnetic separation.

また、シール材によるシール性を高めるためにマイクロウェルを強力な締結力で締結すると、この締結力によりシール材として使用した弾性材料の変形量が大きくなるため、マイクロウェルにおいて低級アルコール等の液体に接する部分に相当する弾性材料の端面では微小な亀裂が発生しやすくなる。このようにして発生した微小な亀裂に低級アルコールが浸潤すると、ブリードが促進されるとともに、亀裂の進展や増大を招き、弾性材料の耐用性が著しく低下する、という問題がある。従って、マイクロウェルを強力な締結力で締結することは、ブリードの促進を防止する観点から好ましくない。   In addition, when the microwell is fastened with a strong fastening force in order to improve the sealing performance by the sealing material, the amount of deformation of the elastic material used as the sealing material increases due to this fastening force. Small cracks are likely to occur on the end face of the elastic material corresponding to the contacting portion. When the lower alcohol is infiltrated into the minute cracks generated in this manner, bleeding is promoted and the cracks progress and increase, and the durability of the elastic material is significantly reduced. Therefore, it is not preferable to fasten the microwell with a strong fastening force from the viewpoint of preventing the bleeding from being promoted.

このように、確実なシールをしようとする際の問題と、弾性体からのブリードによる検体汚染の問題とはトレードオフの関係にあり、両者の問題を解決する方法が知られていなかったため、従来は、組み立て式のマイクロウェルは実用化されていなかった。   As described above, since there is a trade-off between the problem of trying to perform a secure seal and the problem of specimen contamination due to bleeding from the elastic body, a method for solving both problems has not been known. Assembling-type microwells have not been put to practical use.

そこで、本発明者は、上記の問題を解決する手段について鋭意検討した結果、弱い締結力でも確実なシールをすることができ、かつ、耐ブリード性(ブリード抑制効果)の高いシール材及びシール方法を見出した。その結果、簡易に組み立てや解体が可能な、磁力選別用のマイクロウェルを完成させることができた。   Therefore, as a result of earnestly examining the means for solving the above-mentioned problems, the present inventor can perform a reliable seal even with a weak fastening force and has a high bleed resistance (bleed suppression effect) and a sealing method. I found. As a result, a magnetic well sorting microwell that can be easily assembled and disassembled was completed.

以上のような本発明に係る磁力選別用マイクロウェルを用いることにより、湿式での磁力選別の自由度が向上する、すなわち、マイクロウェルを用いて湿式分離を行うことができるため、上述した平坦な基板上に揮発性の液体を添加した場合の問題を回避することができる。   By using the magnetic selection microwell according to the present invention as described above, the degree of freedom of wet magnetic selection is improved, that is, the wet separation can be performed using the microwell. Problems associated with adding a volatile liquid onto the substrate can be avoided.

(製鉄プラント由来の降下煤塵の煤塵種の特定への適用)
また、本発明の磁力選別用マイクロウェルを用いた磁力選別の対象となる粒子群として、例えば、高炉法による製鉄プラント由来の降下煤塵も含めることができる。このような降下煤塵によって引き起こされる、製鉄プラント構内に乗り入れる車両を汚損する等の問題への対策として、捕集された降下煤塵の煤塵種を特定することが有力であると考えられる。
(Application to the identification of dust types of falling dust from steel plants)
Moreover, as a particle group used as the object of magnetic separation using the microwell for magnetic separation of the present invention, for example, dust falling from an iron manufacturing plant by a blast furnace method can be included. As a countermeasure against problems such as fouling vehicles entering the steel plant premises caused by such dustfall, it is considered to be effective to identify the dust species of the collected dustfall.

降下煤塵の定義や煤塵種の具体例の詳細については後述するが、製鉄プラント由来の降下煤塵の煤塵種を特定するためには、異なる煤塵種ごとに分離する必要があるが、この分離の方法として、本発明の磁力選別用マイクロウェルを用いた磁力選別方法が有効である。製鉄プラント由来の降下煤塵に含まれる煤塵種のうち、鉄鉱石等由来の煤塵や転炉スラグ等由来の煤塵などは、強磁性または強い常磁性を有する微粒子である。本発明は、このような強磁性または強い常磁性を有する微粒子の磁力選別に適用することができ、本発明によれば、強磁性または強い常磁性を有する微粒子(着磁性微粒子)と、強磁性または強い常磁性を有しない微粒子(非着磁性微粒子)とを容易に選別することができる。従って、本発明に係る磁力選別用マイクロウェルや磁力選別方法を適用すれば、製鉄プラント由来の降下煤塵のうち、少なくとも、鉄鉱石等由来の煤塵や転炉スラグ等由来の煤塵などからなる微粒子群と、それ以外(例えば、石炭やコークス由来の煤塵や高炉スラグ由来の煤塵など)からなる微粒子群とに分離することができる。   Details of the definition of dustfall and specific examples of dust species will be described later, but in order to identify the dust species of dust fall from steel plants, it is necessary to separate the different dust types. As described above, the magnetic field selection method using the magnetic force selection microwell of the present invention is effective. Among the dust species included in the dust fall from the steel plant, soot from iron ore, soot from converter slag, etc. are fine particles having ferromagnetic or strong paramagnetism. The present invention can be applied to such magnetic selection of fine particles having ferromagnetism or strong paramagnetism. According to the present invention, fine particles having ferromagnetism or strong paramagnetism (magnetization fine particles), Alternatively, fine particles that do not have strong paramagnetism (non-magnetic fine particles) can be easily selected. Therefore, if the magnetic sorting microwell and the magnetic sorting method according to the present invention are applied, among the falling dusts derived from the steel plant, a group of fine particles consisting of at least dust derived from iron ore, dust from converter slag, etc. And other groups (for example, dust derived from coal or coke, dust derived from blast furnace slag, etc.).

ここで、図2を参照しながら、本発明を製鉄プラント由来の降下煤塵の煤塵種の特定に適用した場合の利点について説明する。図2は、高炉法による製鉄プラントに由来する降下煤塵の各煤塵種における着磁性と明度との概略的な関係を示す説明図である。   Here, with reference to FIG. 2, an advantage in the case where the present invention is applied to the specification of the dust type of the falling dust derived from the steel plant will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic relationship between magnetism and lightness in each dust type of dust falling from a steelmaking plant by the blast furnace method.

一般に、高炉法による製鉄プラントに由来する降下煤塵は、主に、石炭やコークス等を含む石炭系煤塵、鉄鉱石、焼結鉱、酸化鉄粉等を含む鉄系煤塵、高炉水砕スラグ、高炉徐冷スラグ等を含む高炉スラグ系煤塵、及び、転炉スラグ、溶銑予備処理スラグ等を含む製鋼スラグ系煤塵の4種類の煤塵種に分類される。   In general, the falling dust derived from the steelmaking plant by the blast furnace method is mainly composed of coal dust including coal and coke, iron dust including iron ore, sintered ore, iron oxide powder, blast furnace granulated slag, blast furnace It is classified into four types of soot, including blast furnace slag dust including slow-cooled slag, and steelmaking slag dust including converter slag and hot metal pretreatment slag.

これら4種類の煤塵種のうち、通常は、高炉スラグ系煤塵や製鋼スラグ系煤塵は白色系の明度の高い粒子(明色粒子)であり、石炭系煤塵や鉄系煤塵は黒色系の明度の低い粒子(暗色粒子)であることから、従来のように、低倍率の光学顕微鏡を用いて撮影した画像に画像処理を施し、個々の煤塵粒子の明度の高低を識別することにより、高炉スラグ系煤塵及び製鋼スラグ系煤塵とからなる煤塵種と、石炭系煤塵及び鉄系煤塵からなる煤塵種とに判別することができる。   Of these four types of soot dust, blast furnace slag soot dust and steelmaking slag soot dust are normally white particles with high brightness (light colored particles), and coal dusts and iron soot dusts have black brightness. Because it is a low particle (dark particle), the blast furnace slag system is used to identify the level of brightness of individual dust particles by applying image processing to images taken using a low-magnification optical microscope. It is possible to discriminate between a soot type consisting of soot and steelmaking slag-type soot and a soot type consisting of coal-based soot and iron-based soot.

しかし、このような明色粒子と暗色粒子との分類のみでは、同程度の明度の粒子の判別、例えば、高炉スラグ系煤塵と製鋼スラグ系煤塵との判別をすることができない。すなわち、上記のように、単に撮影画像に画像処理を施して明度の高低のみによる分類では、包括的過ぎて、高炉法による製鉄プラントに由来する降下煤塵の煤塵種(ひいては降下煤塵の発生源)を特定することができないため、実用性が低いものである。   However, it is not possible to discriminate between particles having the same level of brightness, for example, discrimination between blast furnace slag dust and steelmaking slag dust, only by classifying such bright particles and dark particles. That is, as described above, the image processing is simply performed on the photographed image, and the classification based only on the brightness level is too comprehensive, and the soot species of the falling dust derived from the steelmaking plant by the blast furnace method (and the source of the falling dust) Since it cannot be specified, the utility is low.

そこで、本発明者は、高炉法による製鉄プラントに由来する降下煤塵(以降、「製鉄由来降下煤塵」と称する場合がある。)の煤塵種を特定するために、煤塵粒子の明度の高低のみではなく、着磁性の有無に着目した。その結果、本発明者は、明度の高低と着磁性の有無との組み合わせにより煤塵特性を規定することができ、この煤塵特性に基づいて、高炉法による製鉄プラントに由来する降下煤塵の煤塵種を特定できることを見出した。より詳細には、本発明者は、低倍率の光学顕微鏡撮影画像を単に画像処理しただけでは判別できない製鉄由来降下煤塵の煤塵種を、図2に示すように、明度の高低と着磁性の有無の組み合わせにより、石炭系煤塵、鉄系煤塵、高炉スラグ系煤塵及び製鋼スラグ系煤塵の4種類に判別することができることを見出した。   Therefore, in order to identify the dust type of the dust falling from the steelmaking plant by the blast furnace method (hereinafter, sometimes referred to as “iron-making dust falling dust”), the present inventor only uses the brightness level of the dust particles. We focused on the presence or absence of magnetism. As a result, the present inventor can define the dust characteristics by the combination of the brightness level and the presence or absence of magnetism, and based on this dust characteristics, the dust type of the falling dust derived from the ironmaking plant by the blast furnace method can be determined. I found out that it can be identified. In more detail, the present inventor, as shown in FIG. 2, shows the dust type of the dust fall derived from iron making that cannot be determined by simply image-processing a low-magnification optical microscope image, as shown in FIG. It has been found that it is possible to discriminate among four types of coal dust, iron dust, blast furnace slag dust, and steelmaking slag dust.

なお、本発明における着磁性とは、対象とする煤塵粒子に所定の磁力を付与することにより、着磁する(磁性を有するようになり、磁石に吸着される)性質を意味し、本発明では、高炉法による製鉄プラントに由来する降下煤塵を、磁力の付与により着磁する着磁性降下煤塵と、磁力を付与しても着磁しない非着磁性降下煤塵とに分類し、さらに、この着磁性降下煤塵と非着磁性降下煤塵のそれぞれを、明度の高低により明色粒子と暗色粒子とに分類している。   The magnetism in the present invention means the property of magnetizing (being magnetized and attracted to the magnet) by applying a predetermined magnetic force to the target dust particles, In addition, the falling dust derived from the blast furnace method steel plant is classified into a magnetic falling dust that is magnetized by applying a magnetic force and a non-magnetic falling dust that is not magnetized even when a magnetic force is applied. Each of falling dust and non-magnetic falling dust is classified into light particles and dark particles according to the brightness.

具体的には、石炭系煤塵は、明度が低く(暗色で)非着磁性の非着磁性暗色粒子、鉄系煤塵は、明度が低く(暗色で)着磁性の着磁性暗色粒子、高炉スラグ系煤塵は、明度が高く(明色で)非着磁性の非着磁性明色粒子、製鋼スラグ系煤塵は、明度が高く(明色で)着磁性の着磁性明色粒子、というように分類することができる。   Specifically, coal-based soot has low lightness (dark color) and non-magnetic non-magnetized dark particles, and iron-based dust has low lightness (in dark color) magnetized dark magnetized particles, blast furnace slag Soot dust is classified as non-magnetic non-magnetized light particles with high brightness (light color), and steelmaking slag dust is classified as magnetized magnetized light-colored particles with high brightness (light color). be able to.

以上のように、本発明者によって見出された知見によれば、煤塵特性に応じて、製鉄由来降下煤塵の煤塵種を特定することが可能となるが、この際、明度を判別する方法としては、別途、目視による分類、または、画像処理粒子計測などによって実施することができる。   As described above, according to the knowledge found by the present inventor, it becomes possible to specify the dust type of the iron-making-derived dustfall according to the dust characteristics, but at this time, as a method for discriminating the lightness Can be separately performed by visual classification or image processing particle measurement.

[本発明の好適な実施形態に係る磁力選別方法]
以上、本発明の概要および先行技術に対する優位性について説明したが、続いて、図1、図3及び図4を参照しながら、本実施形態に係る磁力選別方法について詳細に説明する。図3は、本実施形態に係る磁力選別方法における処理の流れを示すフローチャートである。図4は、本実施形態に係る磁力選別方法の具体例を示す説明図である。
[Magnetic Selection Method According to Preferred Embodiment of the Present Invention]
The outline of the present invention and the superiority over the prior art have been described above. Subsequently, the magnetic force selection method according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1, 3, and 4. FIG. 3 is a flowchart showing a flow of processing in the magnetic force selection method according to the present embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a specific example of the magnetic force selection method according to the present embodiment.

本実施形態に係る磁力選別方法は、平坦な底面を有する窪みが設けられたマイクロウェルの窪み内に、磁力の付与により着磁する着磁性微粒子と着磁しない非着磁性微粒子とからなる微粒子群を含んだ揮発性の液体を保持し、保持された微粒子群を着磁性微粒子と非着磁性微粒子とに選別する磁力選別方法であり、着磁工程と、磁力分離工程とを含む。   In the magnetic force selection method according to the present embodiment, a fine particle group consisting of magnetized fine particles that are magnetized by applying a magnetic force and non-magnetized fine particles that are not magnetized in a recess of a microwell provided with a recess having a flat bottom surface. Is a magnetic force selection method for holding a volatile liquid containing and sorting the held fine particles into magnetized fine particles and non-magnetized fine particles, and includes a magnetization step and a magnetic force separation step.

第1に、磁力分離工程は、磁石の先端に装着された非磁性材料製で平板状のスペーサを揮発性の液体に浸漬させ、スペーサと窪みの底面との間に微粒子群を挟み込んだ状態で、窪み内の揮発性の液体の深さを、スペーサが揮発性の液体に浸漬され、かつ、磁石が揮発性の液体に浸漬されない所定深さとする条件で、着磁性微粒子をスペーサを介して磁石に吸着させる工程であり、具体的には、以下に説明する第1〜第3の工程を含む。   First, in the magnetic separation step, a flat spacer made of a non-magnetic material attached to the tip of the magnet is immersed in a volatile liquid, and a group of fine particles is sandwiched between the spacer and the bottom of the recess. The magnetized fine particles are passed through the spacer under the condition that the depth of the volatile liquid in the recess is a predetermined depth in which the spacer is immersed in the volatile liquid and the magnet is not immersed in the volatile liquid. Specifically, it includes the first to third steps described below.

第2に、磁力分離工程は、磁石をマイクロウェルから離隔させ、スペーサを介して磁石に吸着された着磁性微粒子と、窪み内に残留した非着磁性微粒子とに分離する工程であり、具体的には、以下に説明する第4及び第5の工程を含む。   Second, the magnetic force separation step is a step of separating the magnet from the microwell and separating the magnetized fine particles adsorbed on the magnet through the spacer and the non-magnetized fine particles remaining in the recess. Includes the fourth and fifth steps described below.

(第1の工程)
まず、第1の工程では、図3および図1(a)に示すように、磁力選別用マイクロウェル100の窪み105の底部の平坦面に、分析用の検体となる微粒子群(例えば、製鉄所内の特定の場所で捕集された降下煤塵粒子)を散布する(S101)。この際、各粒子同士がなるべく接触しないように、散布量を調整し、さらに、適宜、ヘラ等により散布された微粒子群をならす。なお、窪み105の底部に散布する微粒子の個数は特に限定されないが、試料のばらつきの影響を評価するためには、少なくとも100個以上の微粒子を分析用サンプルとして供用することが好ましい。
(First step)
First, in the first step, as shown in FIG. 3 and FIG. 1 (a), a group of fine particles (for example, in a steelworks) is formed on the flat surface at the bottom of the recess 105 of the magnetic sorting microwell 100. The dust particles collected at the specific place are sprayed (S101). At this time, the amount of spraying is adjusted so that the particles do not contact each other as much as possible, and further, a group of fine particles sprayed with a spatula or the like is appropriately arranged. The number of fine particles dispersed on the bottom of the depression 105 is not particularly limited, but it is preferable to use at least 100 fine particles as an analysis sample in order to evaluate the influence of sample variation.

また、検体として、製鉄プラント由来の降下煤塵を用いる場合には、降下煤塵は、通常φ10μm以上の粗大な粒子であるので、降下煤塵粒子を散布する際には、降下煤塵粒子の大気中での自由落下を利用することができる。具体的には、例えば、捕集された降下煤塵を匙ですくって基板上に上方から落下させることにより、降下煤塵粒子を基板上に散布することができる。   In addition, when using falling dust derived from an ironmaking plant as a specimen, the falling dust is usually coarse particles having a diameter of 10 μm or more. Therefore, when spraying the falling dust particles, the dust particles fall in the atmosphere. Free fall can be used. Specifically, for example, the collected dust particles can be sprinkled with a soot and dropped onto the substrate from above, whereby the dust particles can be dispersed on the substrate.

(第2の工程)
次に、第2の工程では、図3および図1(a)に示すように、揮発性の液体Lが窪み105内で所定深さとなるように、揮発性の液体Lを窪み105に注入する(S103)。
(Second step)
Next, in the second step, as shown in FIGS. 3 and 1A, the volatile liquid L is injected into the depression 105 so that the volatile liquid L has a predetermined depth in the depression 105. (S103).

<揮発性の液体Lの種類>
微粒子群に添加する揮発性の液体Lとしては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等の低級アルコールや、アセトン等のケトンや、灯油、ガソリン等の石油や、トルエン、ヘキサン等の環状炭化水素や、水などを用いることができる。ここで、分析対象の粒子種の範囲が予め判明している場合には、この粒子種と親和性の高い液体Lを用いればよい。例えば、分析対象の微粒子が親水性の高い粒子であれば、極性の高い液体(例えば、メタノール等)が親和性の高い液体Lとなり、分析対象の微粒子が親油性の高い粒子であれば、極性の低い液体(例えば、ヘキサン等)が親和性の高い液体Lとなる。
<Types of volatile liquid L>
The volatile liquid L added to the fine particle group is not particularly limited. For example, lower alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, ketones such as acetone, petroleum oils such as kerosene and gasoline, toluene and hexane For example, cyclic hydrocarbons such as water, water, and the like can be used. Here, when the range of the particle type to be analyzed is known in advance, the liquid L having a high affinity with the particle type may be used. For example, if the microparticles to be analyzed are highly hydrophilic particles, a highly polar liquid (for example, methanol or the like) becomes a liquid L having a high affinity, and if the microparticles to be analyzed are highly lipophilic particles, the polarity is high. A liquid having a low affinity (for example, hexane or the like) becomes a liquid L having a high affinity.

一方、分析対象の粒子種が不明な場合や極性の大きく異なる複数の粒子種を対象とする場合には、親水性および親油性をともに示す、エタノールやプロパノールなどを揮発性の液体Lとして使用すればよい。   On the other hand, when the particle type to be analyzed is unknown or when a plurality of particle types having greatly different polarities are targeted, ethanol, propanol or the like that shows both hydrophilicity and lipophilicity should be used as the volatile liquid L. That's fine.

ただし、分析対象の微粒子の揮発性の液体Lへの溶解度が極端に大きい場合には、微粒子の物性や形状等を保持するために、液体Lと微粒子との混和性を若干犠牲にして、微粒子の極性とやや異なる液体Lを用いてもよい。   However, when the solubility of the microparticles to be analyzed in the volatile liquid L is extremely large, in order to maintain the physical properties and shape of the microparticles, the miscibility of the liquid L and the microparticles is slightly sacrificed. A liquid L that is slightly different from the polarity may be used.

また、液体Lと微粒子との混和性は、一般的には、粘性と表面張力の大きさで決まり、粘性と表面張力が小さな液体Lを使用することが、分析対象の微粒子と液体Lとの混和の観点から好ましい。   Further, the miscibility between the liquid L and the fine particles is generally determined by the magnitude of the viscosity and the surface tension, and the use of the liquid L having a small viscosity and the surface tension may cause the difference between the fine particles to be analyzed and the liquid L. It is preferable from the viewpoint of mixing.

特に、高炉法による製鉄プラント由来の降下煤塵を分析対象とする場合には、エタノールまたはプロパノールが好適である。例えば、安価で安全な液種である水を液体Lとして用いる場合、製鉄プラント由来の降下煤塵の煤塵種の一つであるスラグ粒子が水に溶解するという問題を生じ、また、水は表面張力が大きいので、粒子を液中に分散させることは、水よりもエタノールやプロパノールの方が容易である。また、エタノールやプロパノールは、親水性と親油性をともに有するので、広い極性範囲の微粒子と混和しやすい点でも有利である。   In particular, ethanol or propanol is suitable when the dust falling from the steelmaking plant by the blast furnace method is to be analyzed. For example, when water, which is an inexpensive and safe liquid type, is used as the liquid L, there arises a problem that slag particles, which are one type of dust fallen dust derived from an ironmaking plant, are dissolved in water. Therefore, it is easier for ethanol and propanol to disperse the particles in the liquid than for water. Further, ethanol and propanol are advantageous in that they are both miscible with fine particles in a wide polar range because they have both hydrophilicity and lipophilicity.

<揮発性の液体Lの添加量>
上記の所定深さ、すなわち、窪み105内における液体Lの深さは、微粒子群に含まれると想定される微粒子のうち、最大粒径の微粒子が揮発性の液体Lに浸漬する深さよりも深くなければならない(液深さ条件1)。好ましくは、液体Lの深さを、想定される微粒子の最大粒径の1.2倍以上の深さとする。
<Addition amount of volatile liquid L>
The above-mentioned predetermined depth, that is, the depth of the liquid L in the depression 105 is deeper than the depth at which the fine particles having the maximum particle diameter are immersed in the volatile liquid L among the fine particles assumed to be included in the fine particle group. Must be (liquid depth condition 1). Preferably, the depth of the liquid L is set to a depth of 1.2 times or more of the assumed maximum particle diameter of the fine particles.

このときの微粒子の最大粒径の推測方法としては、例えば、以下の3通りの方法が挙げられる。第1に、事前に粒径分布(特に、粗大粒子側)のみをレーザ粒子計測等により調査しておく方法がある。第2に、試料となる微粒子群を予め篩い分けして、所定寸法以上の粗大粒子を除去しておく方法がある。第3に、類似条件で採取した過去の試料の調査結果からの知見を用いる方法がある。   Examples of a method for estimating the maximum particle size of the fine particles at this time include the following three methods. First, there is a method of investigating only the particle size distribution (particularly on the coarse particle side) by laser particle measurement or the like in advance. Second, there is a method in which fine particles as a sample are sieved in advance to remove coarse particles having a predetermined size or more. Third, there is a method of using knowledge from the survey results of past samples collected under similar conditions.

また、窪み105内における液体Lの深さは、スペーサ13が微粒子のうち最大粒径の粒子に接触するまでスペーサ13を窪み105内の揮発性の液体Lに浸漬させた場合に、磁石11が揮発性の液体Lに接触しない深さであることが必要である(液深さ条件2)。言い換えると、液体Lの液面の高さは、スペーサ13の下面(微粒子群と接触する側の面)が窪み105の底部の平坦面上の微粒子の表面に接触するまで、スペーサ13を液体Lに浸漬させた場合に、スペーサ13の上面(磁石11の先端面との接面)の位置よりも低い必要がある。   The depth of the liquid L in the depression 105 is determined by the magnet 11 when the spacer 13 is immersed in the volatile liquid L in the depression 105 until the spacer 13 comes into contact with the largest particle among the fine particles. It is necessary to have a depth that does not contact the volatile liquid L (liquid depth condition 2). In other words, the height of the liquid surface of the liquid L is such that the lower surface of the spacer 13 (the surface on the side in contact with the fine particle group) is in contact with the liquid L until the surface of the fine particles on the flat surface at the bottom of the recess 105 contacts. When dipped in, the position needs to be lower than the position of the upper surface of the spacer 13 (the contact surface with the tip surface of the magnet 11).

なお、この液体Lの最大深さに関しては、事前に、微粒子群を含まない状態で、窪み105内に液体Lを注入して試験することにより、確認することができる。また、磁石11の先端のスペーサ13として、磁石に固定された固定式のスペーサが設けられており、この固定式のスペーサの先端に、さらに着脱式のスペーサが設けられている場合には、固定式スペーサと着脱式スペーサの双方の厚みを、上述したスペーサ13の厚みとして考えてよい。   The maximum depth of the liquid L can be confirmed by injecting the liquid L into the recess 105 and testing it in advance without including the fine particle group. In addition, a fixed spacer fixed to the magnet is provided as the spacer 13 at the tip of the magnet 11, and if a detachable spacer is further provided at the tip of the fixed spacer, the fixed spacer is fixed. The thickness of both the spacer and the detachable spacer may be considered as the thickness of the spacer 13 described above.

上述した液深さ条件1と液深さ条件2を両立させるためには、スペーサ13を揮発性の液体Lに浸漬させ、スペーサ13と窪み105の底部の平坦面との間に微粒子群を挟み込んだ状態で、窪み105内の揮発性の液体Lの深さを、スペーサ13が揮発性の液体Lに浸漬され、かつ、磁石11が揮発性の液体Lに浸漬されない深さとなるようにすればよい。具体的には、スペーサ13の厚み、および、スペーサ13と窪み105との直径(円以外の形状の場合には、円相当直径)比を適宜設定すればよい。スペーサ13の厚みが十分に厚ければ、液体Lはスペーサ13の上面まで到達しない。また、窪み105の直径の方がスペーサ13の直径よりも十分に大きければ、液体Lはスペーサ13の上面まで到達しにくい。ただし、いずれの条件も極端な設定であれば、磁力選別の精度を悪化させるので、必要十分なスペーサ13の厚み、および、スペーサ13と窪み105との直径比とすべきである。   In order to satisfy both the liquid depth condition 1 and the liquid depth condition 2 described above, the spacer 13 is immersed in the volatile liquid L, and the fine particle group is sandwiched between the spacer 13 and the flat surface at the bottom of the recess 105. In this state, the depth of the volatile liquid L in the recess 105 is set so that the spacer 13 is immersed in the volatile liquid L and the magnet 11 is not immersed in the volatile liquid L. Good. Specifically, the thickness of the spacer 13 and the ratio of the diameter of the spacer 13 to the recess 105 (in the case of a shape other than a circle, the equivalent circle diameter) may be set as appropriate. If the spacer 13 is sufficiently thick, the liquid L does not reach the upper surface of the spacer 13. Further, if the diameter of the recess 105 is sufficiently larger than the diameter of the spacer 13, the liquid L hardly reaches the upper surface of the spacer 13. However, if any of the conditions is an extreme setting, the accuracy of magnetic selection is deteriorated. Therefore, the necessary and sufficient thickness of the spacer 13 and the diameter ratio between the spacer 13 and the recess 105 should be set.

なお、本実施形態では、第1の工程と第2の工程とを別の工程としているが、これらを同時に実施してもよい。すなわち、微粒子群を窪み105の底部に散布する際に、直接散布するのではなく、微粒子群を揮発性の液体L中に懸濁させた後に、微粒子群を含む液体L(懸濁液)を窪み105に注入してもよい。   In the present embodiment, the first step and the second step are separate steps, but these steps may be performed simultaneously. That is, when the fine particle group is sprayed on the bottom of the recess 105, the liquid L (suspension) containing the fine particle group is suspended after the fine particle group is suspended in the volatile liquid L, instead of being sprayed directly. You may inject | pour into the hollow 105. FIG.

(第3の工程)
次に、第3の工程では、図3および図1(a)に示すように、スペーサ13を窪み105内の揮発性の液体Lに浸漬させることにより、磁石11を微粒子群(着磁性微粒子Pmおよび非着磁性微粒子Pnが含まれた粒子群)に接近させ、スペーサ13を介して着磁性微粒子Pmを磁石11に吸着(着磁)させる(S105)。従って、着磁性微粒子Pmは、スペーサ13の下面(磁石11がある側と反対側の面)に付着することになる。なお、磁石11が電磁石である場合には、磁石11を微粒子群に接近させる前に、磁石11を磁化させる必要がある。
(Third step)
Next, in the third step, as shown in FIG. 3 and FIG. 1A, the spacers 13 are immersed in the volatile liquid L in the depression 105, so that the magnet 11 is brought into a group of particles (magnetized particles Pm). Then, the magnetic particles Pm are attracted (magnetized) to the magnet 11 through the spacer 13 (S105). Therefore, the magnetic fine particles Pm adhere to the lower surface of the spacer 13 (the surface opposite to the side where the magnet 11 is present). In addition, when the magnet 11 is an electromagnet, it is necessary to magnetize the magnet 11 before making the magnet 11 approach a particle group.

ここで、磁石11を微粒子群に接近させる際には、着磁性微粒子Pm同士の接触や重なりを極力少なくするために、磁石11の先端の平坦面を窪み105の底面(マイクロウェルを組み立て型とする場合には、後述する非着磁性微粒子用基板210の表面)と平行な状態にすることが好ましい。また、着磁性微粒子Pmを磁石11に吸着させる際の着磁性微粒子Pmとスペーサ13との接触時間は、例えば1秒以上とすればよい。   Here, when the magnet 11 is brought close to the fine particle group, the flat surface at the tip of the magnet 11 is made the bottom surface of the depression 105 (the microwell is an assembly type) in order to minimize the contact and overlap of the magnetic fine particles Pm. In this case, it is preferable that the surface be parallel to the surface of the non-magnetic fine particle substrate 210 described later. Further, the contact time between the magnetized fine particles Pm and the spacer 13 when adsorbing the magnetized fine particles Pm to the magnet 11 may be, for example, 1 second or more.

<磁石11の形状・寸法>
本実施形態で使用する磁石11は、先端(微粒子群と接触する側)にスペーサ13が設けられている。磁石11は、先端が平坦な形状を有していればよく、磁石11としては、例えば、円柱型や角柱型等のものを使用できる。また、窪み105の底部に散布された微粒子との接触性と各微粒子に付与する磁力の均一性を確保するため、磁石11の先端部の断面積は、0.1cm以上であることが好ましい。
<Shape and dimensions of magnet 11>
The magnet 11 used in the present embodiment is provided with a spacer 13 at the tip (the side in contact with the fine particle group). The magnet 11 only needs to have a flat shape at the tip, and as the magnet 11, for example, a cylinder type or a prismatic type can be used. Moreover, in order to ensure the contact property with the fine particles dispersed on the bottom of the recess 105 and the uniformity of the magnetic force applied to each fine particle, the cross-sectional area of the tip of the magnet 11 is preferably 0.1 cm 2 or more. .

<磁石11の種類>
磁石11の種類としては、永久磁石と電磁石のいずれでもよいが、永久磁石であれば、ネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石、フェライト磁石等を使用することができる。このうち、ネオジウム磁石やサマリウムコバルト磁石は、分析対象の微粒子として、強磁性材料だけでなく比較的強い常磁性材料まで含む場合に有効であり、フェライト磁石は、分析対象の微粒子として強常磁性材料のみを含む場合に有効である。また、磁石11として電磁石を使用した場合には、永久磁石では実現できない磁力を用いて、比較的弱い常磁性材料までを分離対象の微粒子として含む場合に電磁石を使用することが有効である。
<Type of magnet 11>
As a kind of the magnet 11, either a permanent magnet or an electromagnet may be used, but if it is a permanent magnet, a neodymium magnet, a samarium cobalt magnet, a ferrite magnet, etc. can be used. Among these, neodymium magnets and samarium cobalt magnets are effective when not only ferromagnetic materials but also relatively strong paramagnetic materials are included as analysis target fine particles, and ferrite magnets are strong paramagnetic materials as analysis target fine particles. It is effective when including only. Further, when an electromagnet is used as the magnet 11, it is effective to use an electromagnet when a relatively weak paramagnetic material is included as a fine particle to be separated using a magnetic force that cannot be achieved by a permanent magnet.

また、高炉法による製鉄プラント由来の降下煤塵の煤塵種を特定するために本実施形態に係る磁力選別方法を利用する場合には、磁石11は、スペーサ13の微粒子群側の面における平均磁束密度が0.1T以上0.4T以下であることが好ましい。すなわち、製鉄プラント由来の降下煤塵の代表的煤塵種の1つである鉄系煤塵及び製鋼スラグ系煤塵を磁石11に吸着させるための条件として、降下煤塵に磁力を付与する際の磁束密度が、少なくともスペーサ13の微粒子群側の面において0.1T以上であることが好適である。一方、降下煤塵に付与する磁力が強力過ぎても、代表的煤塵種の1つである石炭系煤塵中に微量に含まれる鉄分によって、石炭系煤塵が鉄系煤塵等と同様に磁石に吸着してしまう場合があるため、このような現象を避けるための条件として、降下煤塵に磁力を付与する際の磁束密度が、スペーサ13の微粒子群側の面において0.4T以下であることが好適である。   Further, when using the magnetic field sorting method according to the present embodiment in order to specify the dust type of the falling dust derived from the ironmaking plant by the blast furnace method, the magnet 11 has an average magnetic flux density on the surface of the spacer 13 on the fine particle group side. Is preferably 0.1 T or more and 0.4 T or less. That is, as a condition for causing the magnet 11 to adsorb the iron dust and the steelmaking slag dust that are one of the typical dust types of the dust falling from the steel plant, the magnetic flux density when applying the magnetic force to the dust falling is: It is preferable that it is 0.1 T or more on at least the surface of the spacer 13 on the fine particle group side. On the other hand, even if the magnetic force applied to the falling dust is too strong, the coal-based dust is adsorbed to the magnet in the same way as the iron-based dust due to the iron contained in a small amount in the coal-based dust, which is one of the typical dust types. Therefore, as a condition for avoiding such a phenomenon, it is preferable that the magnetic flux density when the magnetic force is applied to the falling dust is 0.4 T or less on the surface of the spacer 13 on the fine particle group side. is there.

以上のような好適な範囲の磁束密度の範囲を実現できる磁石11の具体例としては、例えば、磁束密度が0.1T以上0.4T以下の範囲を実現できる電磁石がある。また、永久磁石では、磁束密度が0.1T以上0.4T以下の範囲の磁力を有するネオジウム磁石やサマリウムコバルト磁石等を使用できる。なお、代表的な永久磁石であるフェライト磁石は、磁力が弱いので、製鉄プラント由来の降下煤塵の煤塵種の特定の際の磁力分離で使用する磁石としては好適でない。   As a specific example of the magnet 11 that can realize the preferable magnetic flux density range as described above, for example, there is an electromagnet that can realize a magnetic flux density in the range of 0.1T to 0.4T. As the permanent magnet, a neodymium magnet, a samarium cobalt magnet, or the like having a magnetic force with a magnetic flux density in the range of 0.1 T to 0.4 T can be used. Note that a ferrite magnet, which is a typical permanent magnet, has a weak magnetic force, and is not suitable as a magnet for use in magnetic separation when specifying the type of dust that falls from a steel plant.

<スペーサ13>
スペーサ13の主な役割としては、スペーサ13の表面における磁力を均一化する役割がある。例えば、リング状の磁石を用いる場合、リング中央の孔に対応する、磁石11の中心部の近傍における磁力は一般に小さい一方で、磁石11の周縁部の近傍の磁力は一般に大きいため、水平面内における磁束密度の勾配が大きくなり、着磁性微粒子を磁石11に均一に付着させることが困難になる。これに対して、窪み105の底面に散布された微粒子群が、磁石11から一定距離下方に離れると、磁石11の中心部の下方の磁力は水平面上の周囲と同程度の磁力になる。特に、磁石11として、先端部の断面積が小さな細い磁石を使用する場合には、磁石11の先端から離れるに従って水平面内における磁束密度の勾配が小さくなり、磁力が均一化する。従って、磁石11の先端にスペーサ13を設けることにより、微粒子が必要以上に磁石11の先端に近接しないようにすることができる。
<Spacer 13>
The main role of the spacer 13 is to make the magnetic force on the surface of the spacer 13 uniform. For example, when a ring-shaped magnet is used, the magnetic force in the vicinity of the central portion of the magnet 11 corresponding to the hole in the center of the ring is generally small, while the magnetic force in the vicinity of the peripheral portion of the magnet 11 is generally large. The gradient of the magnetic flux density is increased, and it is difficult to uniformly attach the magnetized fine particles to the magnet 11. On the other hand, when the group of fine particles dispersed on the bottom surface of the depression 105 moves away from the magnet 11 by a certain distance, the magnetic force below the central portion of the magnet 11 becomes the same magnetic force as that on the horizontal plane. In particular, when a thin magnet having a small cross-sectional area at the tip is used as the magnet 11, the gradient of the magnetic flux density in the horizontal plane decreases as the distance from the tip of the magnet 11 becomes uniform. Therefore, by providing the spacer 13 at the tip of the magnet 11, it is possible to prevent fine particles from approaching the tip of the magnet 11 more than necessary.

このようなスペーサ13の材質としては、非着磁性のものであれば特に限定はされないが、例えば、プラスチック板(ゴムや塩化ビニル等の弾性を有する合成樹脂)やガラス板等を使用することができる。また、スペーサ15の形状も特に限定はされないが、例えば、略リング状の形状のものを使用することができる。また、スペーサ13の厚みは、特に限定されないが、薄すぎると上述した水平面内における磁力を均一化する効果が十分に得られなくなるおそれがあり、厚すぎるとスペーサ13の下面での磁力が弱くなることから、0.3mm〜3mm程度であることが好ましい。   The material of the spacer 13 is not particularly limited as long as it is non-magnetic, but for example, a plastic plate (elastic resin such as rubber or vinyl chloride) or a glass plate may be used. it can. Also, the shape of the spacer 15 is not particularly limited, but for example, a substantially ring-shaped one can be used. Further, the thickness of the spacer 13 is not particularly limited, but if it is too thin, the above-described effect of uniforming the magnetic force in the horizontal plane may not be obtained sufficiently. If it is too thick, the magnetic force on the lower surface of the spacer 13 is weakened. Therefore, it is preferably about 0.3 mm to 3 mm.

また、本実施形態では、スペーサ13として、固定式のスペーサと着脱式のスペーサの2種類を使用してもよい。この場合、例えば、固定式のスペーサとしては、プラスチック板(ゴムや塩化ビニル等の弾性を有する合成樹脂)を使用し、着脱式のスペーサとしては、ガラス板を使用することができる。また、各スペーサの固定方法としては、例えば、固定式のスペーサを磁石11の先端部に接着固定し、着脱式のスペーサを真空ポンプ等による吸引力により固定式のスペーサの下面に吸着固定させてもよい。   In this embodiment, two types of spacers, a fixed spacer and a detachable spacer, may be used as the spacer 13. In this case, for example, a plastic plate (a synthetic resin having elasticity such as rubber or vinyl chloride) can be used as the fixed spacer, and a glass plate can be used as the removable spacer. As a method for fixing each spacer, for example, a fixed spacer is bonded and fixed to the tip of the magnet 11, and the removable spacer is attracted and fixed to the lower surface of the fixed spacer by a suction force such as a vacuum pump. Also good.

(第4の工程)
次に、第4の工程では、図3および図1(b),(c)に示すように、磁石11を窪み105の底面(マイクロウェルを組み立て型とする場合には、後述する非着磁性微粒子用基板210)から離隔させ、スペーサ13に付着した着磁性微粒子Pmをマイクロウェル100の外部の基板(着磁性粒子用基板10)上に載置する(S107)。ここで、磁石11を窪み105の底面から離隔させる際、スペーサ13を磁石11の先端に装着したままの状態で、磁石11を窪み105の上方に引き上げる。このとき、窪み105の底面に残留した微粒子が、非着磁性微粒子Pnのサンプルである(図1(b)を参照)。また、着磁性微粒子Pmを着磁性微粒子用基板10上に載置する際には、着磁性微粒子Pmが吸着した磁石11を着磁性微粒子用基板10に向けて下降させ、着磁性微粒子Pmと着磁性微粒子用基板10とを接触させればよい。
(Fourth process)
Next, in the fourth step, as shown in FIG. 3 and FIGS. 1B and 1C, the magnet 11 is placed on the bottom surface of the depression 105 (if the microwell is an assembly type, non-magnetization described later). The magnetic fine particles Pm separated from the fine particle substrate 210) and attached to the spacers 13 are placed on the substrate (the magnetic particle substrate 10) outside the microwell 100 (S107). Here, when the magnet 11 is separated from the bottom surface of the recess 105, the magnet 11 is pulled up above the recess 105 while the spacer 13 is attached to the tip of the magnet 11. At this time, the fine particles remaining on the bottom surface of the depression 105 are samples of non-magnetic fine particles Pn (see FIG. 1B). Further, when the magnetized fine particles Pm are placed on the magnetized fine particle substrate 10, the magnet 11 on which the magnetized fine particles Pm are attracted is lowered toward the magnetized fine particle substrate 10, and the magnetized fine particles Pm are attached to the magnetized fine particles Pm. What is necessary is just to contact the board | substrate 10 for magnetic fine particles.

(第5の工程)
次に、第5の工程では、図3および図1(c)に示すように、磁石11を着磁性粒子用基板10から離隔させ、少なくとも着磁性微粒子Pmを着磁性粒子用基板10上に留置する(S109)。すなわち、この第5の工程では、磁石11を着磁性微粒子Pmから引き離す。具体的に、磁石11がネオジウム磁石等の永久磁石の場合には、スペーサ13を基板2上に固定し、磁石11をスペーサ13から離脱させて磁石11のみを引き上げ、スペーサ13の下に着磁性微粒子Pmを残留させる。こうすることで、着磁性微粒子Pmをスペーサ13の重力によって上方から押さえ、着磁性微粒子Pmを永久磁石である磁石11から引き離すことができる。スペーサ13を固定するためには、スペーサ13の重力を利用して、単に、スペーサ13を着磁性粒子用基板10上に静置すればよい。一方、磁石11が電磁石の場合には、電磁石に流していた電流を切り(消磁機能のある装置では、消磁電量を供給した後に電流を切り)、そのまま、磁石11を引き上げて、着磁性微粒子Pmを基板2上に残留させる。磁石11が電磁石の場合には、磁石11を引き上げる際に、スペーサ13を装着したまま引き上げてもよく、永久磁石の場合と同様に、磁石11をスペーサ13から離脱させて磁石11のみを引き上げてもよい。
(Fifth step)
Next, in the fifth step, as shown in FIG. 3 and FIG. 1 (c), the magnet 11 is separated from the magnetized particle substrate 10, and at least the magnetized fine particles Pm are placed on the magnetized particle substrate 10. (S109). That is, in the fifth step, the magnet 11 is separated from the magnetized fine particles Pm. Specifically, when the magnet 11 is a permanent magnet such as a neodymium magnet, the spacer 13 is fixed on the substrate 2, the magnet 11 is detached from the spacer 13, and only the magnet 11 is pulled up, and magnetized under the spacer 13. The fine particles Pm are left. By doing so, the magnetized fine particles Pm can be pressed from above by the gravity of the spacer 13, and the magnetized fine particles Pm can be separated from the magnet 11 which is a permanent magnet. In order to fix the spacer 13, the spacer 13 may be simply placed on the magnetic particle substrate 10 using the gravity of the spacer 13. On the other hand, when the magnet 11 is an electromagnet, the current flowing through the electromagnet is turned off (in a device having a degaussing function, the current is turned off after supplying the demagnetizing power), and the magnet 11 is pulled up as it is, and the magnetized fine particles Pm Is left on the substrate 2. When the magnet 11 is an electromagnet, the magnet 11 may be pulled up with the spacer 13 attached, and as in the case of a permanent magnet, the magnet 11 is detached from the spacer 13 and only the magnet 11 is pulled up. Also good.

(第6の工程)
本実施形態に係る磁力選別方法では、マイクロウェルとして、窪みの底面を構成する非着磁性微粒子用の基板を含む複数の部材からなる組み立て式の磁力選別用マイクロウェル(例えば、後述するマイクロウェル200)を用い、第5の工程の後に、図3および図4(a)に示すように、磁力選別用マイクロウェル200を解体して非着磁性粒子用基板210を取り出す第6の工程をさらに実施してもよい(S111)。このときの磁力選別用マイクロウェル200の解体方法としては、例えば、マイクロウェル200の各部品の締結方法がボルト締結の場合には、ボルトを緩めればよく、バンド締結の場合には、締結バンドを切断すればよい。
(Sixth step)
In the magnetic force sorting method according to the present embodiment, an assembly-type magnetic force sorting microwell (for example, a microwell 200 to be described later) composed of a plurality of members including a substrate for non-magnetized fine particles constituting the bottom surface of the depression as the microwell. After the fifth step, as shown in FIGS. 3 and 4A, the sixth step of disassembling the magnetic force selection microwell 200 and taking out the non-magnetic particle substrate 210 is further performed. (S111). As a method of disassembling the magnetic sorting microwell 200 at this time, for example, when the fastening method of each component of the microwell 200 is bolt fastening, the bolt may be loosened. Can be cut.

(第7の工程)
本実施形態に係る磁力選別方法では、第5の工程の後に、図3および図4(b)に示すように、非着磁性粒子用基板110を放置または加熱することにより、非着磁性粒子用基板110および非着磁性粒子Pnに付着している揮発性の液体Lを除去する第7の工程をさらに実施してもよい(S113)。この第7の工程を経た後は、非着磁性粒子用基板110上には、非着磁性粒子Pn(および、場合によってスペーサ13)のみが残留することとなる。
(Seventh step)
In the magnetic field sorting method according to the present embodiment, after the fifth step, as shown in FIGS. 3 and 4B, the non-magnetizing particle substrate 110 is left or heated, whereby the non-magnetizing particle-use substrate 110 is used. A seventh step of removing the volatile liquid L adhering to the substrate 110 and the non-magnetized particles Pn may be further performed (S113). After the seventh step, only the non-magnetizing particles Pn (and possibly the spacers 13) remain on the non-magnetizing particle substrate 110.

<揮発性の液体Lの除去方法>
揮発性の液体Lの除去方法としては、非着磁性粒子用基板110を放置することにより揮発性の液体Lを揮発除去させる方法も適用可能である。しかし、液体Lの揮発に時間がかかると後述するブリードが生じやすくなることから、本実施形態においては、第7の工程は、第6の工程と並行して、あるいは、第6の工程よりも前に行ってもよい。この場合、非着磁性粒子用基板110を加熱して、揮発性の液体Lを短時間で乾燥除去させることが好ましい。このときの非着磁性粒子用基板110の加熱には、例えば、ヒータを用いればよい。また、加熱温度は、ゴムの劣化を生じないようにするために、60℃程度までとすることが好ましい。
<Method for removing volatile liquid L>
As a method for removing the volatile liquid L, a method in which the volatile liquid L is volatilized and removed by leaving the non-magnetized particle substrate 110 is also applicable. However, if the liquid L takes a long time to volatilize, bleed described later is likely to occur. Therefore, in the present embodiment, the seventh step is performed in parallel with the sixth step or more than the sixth step. You may go before. In this case, it is preferable to heat the non-magnetizable particle substrate 110 to dry and remove the volatile liquid L in a short time. For example, a heater may be used for heating the non-magnetic particle substrate 110 at this time. The heating temperature is preferably up to about 60 ° C. so as not to cause deterioration of the rubber.

(分析対象について)
本実施形態に係る磁力選別方法の対象となる微粒子(検体)の第1の例としては、ステンレス鋼(SUS304等)製のボールミル等の破砕機で破砕することにより製造した高純度セラミックス粒が挙げられる。このセラミックス粒中には、通常、破砕作業時に破砕機から剥離するなどしてステンレス鋼粒を主体として不純物粒子が含まれる。また、例えば、ネオジウム磁石等の強力な磁石に対しては、SUS304等のステンレス鋼は着磁するが、セラミックス粒は着磁しない。従って、高純度セラミックス粒を分析対象とした場合には、磁力選別に用いる磁石として、ネオジウム磁石等を使用すれば、セラミックス粒と、当該セラミック粒中のステンレス鋼粒を主体とした不純物粒子とを磁力選別することができる。これを利用すれば、セラミックス粒中の不純物粒子の濃度の測定を行うことができる。
(About the analysis target)
As a first example of the fine particles (specimen) to be subjected to the magnetic separation method according to the present embodiment, high-purity ceramic particles produced by crushing with a crusher such as a ball mill made of stainless steel (SUS304, etc.) can be cited. It is done. The ceramic grains usually contain impurity particles mainly composed of stainless steel grains by peeling off from the crusher during crushing operations. For example, for a strong magnet such as a neodymium magnet, stainless steel such as SUS304 is magnetized, but ceramic particles are not magnetized. Therefore, when high-purity ceramic grains are to be analyzed, if a neodymium magnet or the like is used as a magnet for magnetic selection, ceramic grains and impurity particles mainly composed of stainless steel grains in the ceramic grains are used. Magnetic sorting is possible. If this is utilized, the concentration of the impurity particles in the ceramic grains can be measured.

また、本実施形態に係る磁力選別方法の対象となる微粒子の第2の例としては、上述したように、高炉法による製鉄プラント由来の降下煤塵がある。このような降下煤塵は、製鉄プラント構内に乗り入れる車両を汚損する等の問題があり、このような問題への対策が必要となる。そのためには、特定の地点で捕集された降下煤塵の発生源を特定する技術が必要であり、降下煤塵の発生源を特定するための手法として、捕集された降下煤塵の煤塵種を特定することが有力であると考えられる。   Further, as described above, as a second example of the fine particles to be subjected to the magnetic force sorting method according to the present embodiment, there is dust falling from an iron manufacturing plant by a blast furnace method. Such falling dust has a problem of fouling a vehicle entering the steel plant premises, and measures against such a problem are required. To that end, technology is needed to identify the source of the falling dust collected at a specific point, and as a method for identifying the source of the falling dust, the dust type of the collected dust is identified. It is thought that it is effective.

ここで、降下煤塵とは、大気中を浮遊する固体粒子のうち、大気中を平均的に沈降し得る比較的大径(概ねφ10μm以上)の粒子のことをいう。また、本発明における「煤塵種」とは、特に限定はされないが、上述した降下煤塵の発生源や構成成分等によって分類される煤塵の種類をいう。例えば、発生源によって分類する場合には、煤塵種は、鉄鉱石の原料ヤードから発生する鉄鉱石由来の煤塵、石炭の原料ヤードから発生する石炭由来の煤塵、高炉から発生する高炉スラグ由来の煤塵、転炉から発生する転炉スラグ由来の煤塵等に分類される。   Here, the falling dust means a particle having a relatively large diameter (approximately φ10 μm or more) that can be averagely settled in the atmosphere among solid particles floating in the atmosphere. In addition, the “dust type” in the present invention is not particularly limited, but refers to the type of soot classified according to the above-mentioned source of dustfall, components, and the like. For example, when classifying by source, soot species are: iron ore-derived soot generated from iron ore raw material yard, coal-derived soot generated from coal raw material yard, blast furnace slag derived from blast furnace slag It is classified as dust from the converter slag generated from the converter.

このような分類によると、高炉法による製鉄プラント由来の降下煤塵の煤塵種としては、主として、(1)主成分が炭素で共通する石炭やコークス等の石炭系煤塵や、(2)主成分が酸化鉄で共通する鉄鉱石と焼結鉱、酸化鉄粉(例えば、製鋼ダスト)等の鉄系煤塵や、(3)主成分が酸化ケイ素及び酸化カルシウムで共通し、かつ、溶融した原料から不純物を液体または固体として分離する点で工程が共通する高炉水砕スラグや高炉徐冷スラグ等の高炉スラグ系煤塵や、(4)主成分が酸化ケイ素、酸化カルシウム及び酸化鉄で共通し、かつ、溶融した原料から不純物を液体または固体として分離する点で工程が共通する転炉スラグや溶銑予備処理スラグ等の製鋼スラグ系煤塵がある。現代の高炉法による製鉄プラントにおける降下煤塵となり得る煤塵種は、上述した石炭系煤塵、鉄系煤塵、高炉スラグ系煤塵及び製鋼スラグ系煤塵でほぼ網羅することができる。   According to such classification, as dust types of dust fall from steelmaking plants by the blast furnace method, mainly (1) coal-based soot such as coal and coke whose main component is carbon and (2) main component Ferrous dust such as iron ore and sintered ore, iron oxide powder (for example, steelmaking dust) common to iron oxides, and (3) impurities from molten raw materials that are common in silicon oxide and calcium oxide. Blast furnace slag dust such as granulated blast furnace slag and blast furnace slow-cooled slag, and (4) the main component is common to silicon oxide, calcium oxide and iron oxide, and There are steelmaking slag dusts such as converter slag and hot metal pretreatment slag, which have common processes in that impurities are separated from a molten raw material as a liquid or solid. The soot species that can be dustfall in modern steelmaking plants using the blast furnace method can be almost covered by the coal-based soot, iron-based soot, blast furnace slag-based soot and steel-making slag-based soot described above.

以上のような製鉄プラント由来の降下煤塵の煤塵種を特定するためには、異なる煤塵種ごとに分離する必要があるが、この分離の方法として、本発明の磁力選別装置や磁力選別方法が有効である。上述した4種類の煤塵のうち、鉄系煤塵や製鋼スラグ系煤塵は、強磁性または強い常磁性(例えば、0.1T〜0.4T程度の磁束密度を有する磁石に着磁する。)を有する微粒子である。本実施形態に係る磁力選別方法は、このような強磁性または強い常磁性を有する微粒子の磁力選別に適用することができ、本実施形態によれば、強磁性または強い常磁性を有する微粒子(着磁性微粒子)と、強磁性または強い常磁性を有しない微粒子(非着磁性微粒子)とを容易に選別することができる。従って、本実施形態に係る磁力選別方法を適用すれば、製鉄プラント由来の降下煤塵のうち、少なくとも、鉄系煤塵及び製鋼スラグ系煤塵からなる微粒子群と、石炭系煤塵及び高炉スラグ系煤塵からなる微粒子群とに分離することができる。   In order to specify the dust type of the falling dust from the steelmaking plant as described above, it is necessary to separate the different dust types, but the magnetic separation device and magnetic separation method of the present invention are effective as this separation method. It is. Of the four types of dust described above, iron dust and steelmaking slag dust are ferromagnetic or strong paramagnetic (for example, magnetized to a magnet having a magnetic flux density of about 0.1 T to 0.4 T). Fine particles. The magnetic force sorting method according to the present embodiment can be applied to such magnetic force sorting of fine particles having ferromagnetic or strong paramagnetism. According to the present embodiment, fine particles having ferromagnetic or strong paramagnetic properties (attachment) Magnetic fine particles) and fine particles having no ferromagnetism or strong paramagnetism (non-magnetic fine particles) can be easily selected. Therefore, if the magnetic separation method according to the present embodiment is applied, among the falling dust derived from the ironmaking plant, at least a fine particle group composed of iron-based dust and steelmaking slag-based dust, and coal-based dust and blast furnace slag-based dust. It can be separated into fine particle groups.

なお、一般に、高炉スラグ系煤塵や製鋼スラグ系煤塵は白色系の明度の高い粒子(明色粒子)であり、石炭系煤塵や鉄系煤塵は黒色系の明度の低い粒子(暗色粒子)であることから、低倍率の光学顕微鏡を用いて撮影した画像に画像処理を施し、個々の煤塵粒子の明度の高低を識別することにより、鉄系煤塵と製鋼スラグ系煤塵との判別や、石炭系煤塵と高炉スラグ系煤塵との判別をすることができる。   In general, blast furnace slag dust and steelmaking slag dust are white particles with high brightness (light colored particles), and coal dust and iron dust are black particles with low brightness (dark colored particles). Therefore, by performing image processing on images taken using a low-magnification optical microscope and discriminating the level of brightness of individual dust particles, it is possible to distinguish between iron-based dust and steelmaking slag-based dust, as well as coal-based dust. Can be distinguished from blast furnace slag dust.

ただし、本実施形態に係る磁力選別方法の対象となる微粒子としては、以上に挙げた2つの例には限られず、所定の磁石を用いて、この磁石に着磁する微粒子と着磁しない微粒子とに分離される微粒子群であれば、任意の微粒子群が対象となり得る。   However, the fine particles to be subjected to the magnetic force selection method according to the present embodiment are not limited to the above two examples, and using a predetermined magnet, fine particles that are magnetized on the magnet and fine particles that are not magnetized. Any fine particle group can be used as long as it is a fine particle group separated into two.

[本発明の好適な実施形態に係る磁力選別用マイクロウェル]
以上、本発明に係る磁力選別方法について説明したが、続いて、図5を参照しながら、上述した第6及び第7の工程を含む微粒子の磁力選別方法に用いる組み立て式の磁力選別用マイクロウェルについて詳細に説明する。図5は、本実施形態に係る組み立て式の磁力選別用マイクロウェルの全体構成を示す説明図であり、(a)は上面図、(b)は、(a)に示した磁力選別用マイクロウェルのA−A断面図である。
[Magnetic sorting microwell according to preferred embodiment of the present invention]
Although the magnetic field selection method according to the present invention has been described above, an assembly-type magnetic force selection microwell used for the fine particle magnetic field selection method including the sixth and seventh steps described above with reference to FIG. Will be described in detail. 5A and 5B are explanatory views showing the overall configuration of the assembly-type magnetic force sorting microwell according to this embodiment. FIG. 5A is a top view, and FIG. 5B is the magnetic force sorting microwell shown in FIG. It is AA sectional drawing.

本実施形態に係る組み立て式磁力選別用マイクロウェル200は、揮発性の液体に浸漬された微粒子群を、磁力の付与により着磁する着磁性微粒子と着磁しない非着磁性微粒子とに選別する磁力選別用のマイクロウェルである。具体的には、磁力選別用マイクロウェル200は、図5に示すように、非着磁性微粒子用基板210と、支持板220と、ガスケット230と、押さえ板240と、締結バンド250と、を主に備える。   The assembly-type magnetic sorting microwell 200 according to the present embodiment sorts a group of fine particles immersed in a volatile liquid into magnetized fine particles that are magnetized by applying a magnetic force and non-magnetized fine particles that are not magnetized. Microwell for sorting. Specifically, as shown in FIG. 5, the magnetic force selection microwell 200 mainly includes a non-magnetic fine particle substrate 210, a support plate 220, a gasket 230, a pressing plate 240, and a fastening band 250. Prepare for.

(非着磁性微粒子用基板210)
非着磁性微粒子用基板210は、本実施形態に係る第1の基板の一例である。非着磁性微粒子用基板210の材質としては、透明かつ非着磁性の材料であれば特に限定されないが、硬質で平滑であり、かつ、薬液による溶出が少ない物質が好適である。具体的には、非着磁性微粒子用基板210の材質として、ガラス、アクリル、塩化ビニル等の硬質の合成樹脂を用いることができ、また、粒子分析時に裏面からの観察を必要としない場合には不透明な材料、例えば、非金属材料を加工したものを用いてもよい。この中でも、透明、非着磁性、硬質、平坦で平滑な板状への加工しやすさ、薬液による溶出の少なさ等の観点から、非着磁性微粒子用基板210は、ガラス製のものが最も好ましい。
(Non-magnetic fine particle substrate 210)
The non-magnetic fine particle substrate 210 is an example of a first substrate according to the present embodiment. The material of the non-magnetizable fine particle substrate 210 is not particularly limited as long as it is a transparent and non-magnetizable material. However, a material that is hard and smooth and has little elution by a chemical solution is preferable. Specifically, a hard synthetic resin such as glass, acrylic, or vinyl chloride can be used as the material for the non-magnetizable fine particle substrate 210, and when observation from the back surface is not required during particle analysis. An opaque material, for example, a processed non-metallic material may be used. Among these, the non-magnetic fine particle substrate 210 is most preferably made of glass from the viewpoint of processing into a transparent, non-magnetized, hard, flat and smooth plate, and little elution by a chemical solution. preferable.

また、非着磁性微粒子用基板210の形状は、平板状の形状を有していれば特に限定はされないが、例えば、水平面における形状としては、長方形、円、楕円、多角形等とすることができる。また、非着磁性微粒子用基板210の厚みは、1mm以上20mm以下であることが好ましい。非着磁性微粒子用基板210の厚みが1mm未満の場合には、分析用検体(微粒子群)を保持するための剛性を確保できなくなる可能性がある。一方、非着磁性微粒子用基板210がガラス製等であった場合には、色味がついて視認されるため、非着磁性微粒子用基板210の厚みが極端に厚い場合には、磁力選別後の画像処理計測等において粒子の色を誤認するおそれがあるため、非着磁性微粒子用基板210の厚みは20mm以下であることが好ましい。   The shape of the non-magnetic fine particle substrate 210 is not particularly limited as long as it has a flat plate shape. For example, the shape in the horizontal plane may be a rectangle, a circle, an ellipse, a polygon, or the like. it can. The thickness of the non-magnetic fine particle substrate 210 is preferably 1 mm or more and 20 mm or less. If the thickness of the non-magnetic fine particle substrate 210 is less than 1 mm, there is a possibility that the rigidity for holding the analysis sample (particle group) cannot be secured. On the other hand, when the non-magnetizable fine particle substrate 210 is made of glass or the like, the color is visually recognized. Therefore, when the non-magnetizable fine particle substrate 210 is extremely thick, The thickness of the non-magnetizable fine particle substrate 210 is preferably 20 mm or less because there is a possibility of misidentifying the color of the particles in image processing measurement or the like.

(支持板220)
支持板220は、非着磁性微粒子用基板210を下方(微粒子が載置される面と反対側)から支持する。支持板220の材質は、非着磁性の材料でなければならず、強靭で永久歪みの小さい材料が好ましい。また、支持板220の材質は、少なくとも非着磁性微粒子用基板210に接する側の表面は、平坦で平滑であり、表面から非着磁性微粒子用基板210を汚染(錆等の剥離による汚染)しにくい材料であることが好ましい。以上の観点から、非着磁性微粒子用基板210の材質としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、黄銅、青銅、チタン等を用いることができる。
(Support plate 220)
The support plate 220 supports the non-magnetizable fine particle substrate 210 from below (the side opposite to the surface on which the fine particles are placed). The material of the support plate 220 must be a non-magnetic material, and is preferably a material that is tough and has a low permanent set. Further, the material of the support plate 220 is flat and smooth at least on the surface in contact with the non-magnetic fine particle substrate 210, and the non-magnetic fine particle substrate 210 is contaminated from the surface (contamination due to peeling of rust or the like). It is preferable that the material is difficult. From the above viewpoint, as the material of the non-magnetizable fine particle substrate 210, for example, aluminum, aluminum alloy, copper, brass, bronze, titanium, or the like can be used.

また、支持板220の形状は、平板状の形状を有していれば特に限定はされないが、例えば、水平面における形状としては、長方形、円、楕円、多角形等とすることができる。支持板220の大きさとしては、水平面の面積が小さいほど、支持板220の剛性を確保しやすいため好ましい。ただし、複数の試料(微粒子群)を同時に磁力選別するような場合には、水平面の面積が大きな板を用いることができる。以上のような観点から、具体的には、支持板220の水平面の面積は、1cm以上1m以下が好ましい。さらに、支持板220の厚みは、支持板220の剛性を確保する観点から1mm以上であることが好ましいが、支持板220が極端に厚すぎると、磁力選別用マイクロウェル200が大型化するとともに組み立てや解体が簡易ではなくなる。そのため、支持板220の厚みは、100mm以下であることが好ましい。 Further, the shape of the support plate 220 is not particularly limited as long as it has a flat plate shape. For example, the shape in the horizontal plane may be a rectangle, a circle, an ellipse, a polygon, or the like. As the size of the support plate 220, the smaller the horizontal plane area, the easier it is to ensure the rigidity of the support plate 220, which is preferable. However, when a plurality of samples (particle groups) are subjected to magnetic separation simultaneously, a plate having a large horizontal plane area can be used. From the above viewpoint, specifically, the horizontal plane area of the support plate 220 is preferably 1 cm 2 or more and 1 m 2 or less. Further, the thickness of the support plate 220 is preferably 1 mm or more from the viewpoint of ensuring the rigidity of the support plate 220. However, if the support plate 220 is extremely thick, the magnetic well sorting microwell 200 is enlarged and assembled. And dismantling is no longer easy. Therefore, the thickness of the support plate 220 is preferably 100 mm or less.

(ガスケット230)
ガスケット230は、ゴムまたはエラストマーといった弾性体で形成されている。具体的には、本実施形態では、ガスケット230の材質として、微粒子群に添加される揮発性の液体に溶解せず、かつ、デュロメータで測定した硬度がA30以上A65以下である弾性体を使用する。
(Gasket 230)
The gasket 230 is formed of an elastic body such as rubber or elastomer. Specifically, in the present embodiment, an elastic body that does not dissolve in the volatile liquid added to the fine particle group and has a hardness measured with a durometer of A30 or more and A65 or less is used as the material of the gasket 230. .

ここで、本実施形態において、「揮発性の液体に溶解しない」とは、ガスケット230を形成する弾性体が、揮発性の液体に全く溶解してはいけないわけではなく、軟化剤等の溶出成分が、その後の分析(例えば、粒子画像処理計測)に悪影響(油が主体の溶出成分等により粒子の色が判別できなくなる等)を与えない範囲の溶解度であれば問題はない。なお、本実施形態における揮発性の液体としては、例えば、メタノール、エタノールおよびプロパノールからなる群より選択された少なくとも1種以上のアルコール(低級アルコール)を使用することができる。   Here, in this embodiment, “does not dissolve in a volatile liquid” does not mean that the elastic body forming the gasket 230 should not dissolve in a volatile liquid at all, and an elution component such as a softener. However, there is no problem as long as the solubility is within a range that does not adversely affect the subsequent analysis (for example, particle image processing measurement) (eg, the color of the particles cannot be discriminated due to the elution component mainly composed of oil). In addition, as a volatile liquid in this embodiment, at least 1 or more types of alcohol (lower alcohol) selected from the group which consists of methanol, ethanol, and propanol can be used, for example.

また、本実施形態に係る弾性体の硬度としては、JIS K6253で規定されているデュロメータ硬さを用いる。このデュロメータ硬さの測定において用いるデュロメータとしては、中硬さ(A20〜A90)用のタイプAのデュロメータを用いればよい。   The durometer hardness defined in JIS K6253 is used as the hardness of the elastic body according to the present embodiment. As a durometer used in this durometer hardness measurement, a type A durometer for medium hardness (A20 to A90) may be used.

<ガスケット230の材質>
以下、図6を参照しながら、ガスケット230の材質として好適な材料について詳細に説明する。図6は、種々のゴムやエラストマーの硬度(デュロメータ硬さ)とSP値(溶解度パラメータ)との関係の一例を示すグラフである。なお、図6には、参考として、本実施形態に係る揮発性の液体の一例として、エタノールのSP値を示している。
<Material of gasket 230>
Hereinafter, a material suitable as the material of the gasket 230 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship between the hardness (durometer hardness) and SP value (solubility parameter) of various rubbers and elastomers. FIG. 6 shows the SP value of ethanol as an example of the volatile liquid according to the present embodiment for reference.

図6には、各種のゴムやエラストマーが記載されているが、このうち、耐ブリード性の観点からは、低級アルコールのSP値が高いことを考慮すると、SP値の小さな材料が低級アルコールに対する耐ブリード性に優れる。すなわち、低級アルコールのSP値との差が大きなSP値を有する材料であれば、低級アルコールへの溶解度が小さいことから、弾性体中の軟化剤等の成分のブリードを抑制できる可能性がある。このようなSP値の低い材料としては、図6に示した材料では、例えば、ブチルゴム、EPM、EPDM、シリコンゴム、フッ素ゴム等が存在する。   FIG. 6 shows various rubbers and elastomers. Among these, from the viewpoint of bleed resistance, considering that the SP value of lower alcohol is high, a material having a small SP value is resistant to lower alcohol. Excellent bleeding. That is, if the material has an SP value that has a large difference from the SP value of the lower alcohol, since the solubility in the lower alcohol is small, there is a possibility that bleeding of components such as a softening agent in the elastic body can be suppressed. As the material having such a low SP value, for example, butyl rubber, EPM, EPDM, silicon rubber, fluorine rubber, and the like exist in the material shown in FIG.

しかし、これらの材料のうち、シリコンゴムは、低級アルコールへの溶解度は小さいものの、高分子中の架橋構造が破壊され易く劣化が激しく、結果的にブリード性に劣ることになるため好適ではない。また、フッ素ゴムは、単元系のものでは低級アルコールに対する耐薬品性が低いため好適ではない。   However, among these materials, silicon rubber is not suitable because it has a low solubility in lower alcohols, but the crosslinked structure in the polymer is easily broken and deteriorates severely, resulting in poor bleeding. Fluorine rubber is not suitable for single-component systems because of its low chemical resistance to lower alcohols.

また、ブチルゴム、EPM,EPDMであっても、発泡性の素材は、たとえ独立気泡型のものであっても好適でない。発泡性の素材中の気泡壁は、磁力選別用マイクロウェル200の各部品を締結する際の締結力や、磁力選別時の治具との接触によって損傷しやすく、シール性及びブリード性が良好ではないためである。   Moreover, even if it is butyl rubber, EPM, EPDM, even if a foaming raw material is a closed-cell type, it is not suitable. The bubble wall in the foamable material is easily damaged by the fastening force when fastening each component of the magnetic sorting microwell 200 and the jig at the time of magnetic sorting, and the sealing property and bleed property are not good. This is because there is not.

また、シール性の観点からは、弾性係数の低い材料が弱い締結力でもシール性を確保しやすく、かつ、一般に大変形しても端面に亀裂を生じにくいため好適である。ここで、締結力は、例えば、締結方法としてバンド締結を採用した場合の換算で3kgf以上30kgf以下が好ましい。この締結力の範囲であれば、手動、または、小型の電動工具等で簡易に締結できるためである。また、上述のように、締結力が強すぎると、ガスケット230を損傷させてブリード性を悪化させるが、後述のように、この範囲の締結力であれば、シール性と耐ブリード性を両立できるガスケット230の材質が存在するためである。   From the viewpoint of sealing performance, a material having a low elastic modulus is suitable because it is easy to ensure sealing performance even with a weak fastening force, and generally it is difficult to cause cracks at the end face even if it is greatly deformed. Here, the fastening force is preferably 3 kgf or more and 30 kgf or less in terms of, for example, conversion when band fastening is adopted as the fastening method. This is because the fastening force can be easily fastened manually or with a small electric tool or the like. Further, as described above, if the fastening force is too strong, the gasket 230 is damaged and the bleed property is deteriorated. However, as described later, if the fastening force is within this range, both the sealing property and the bleed resistance can be achieved. This is because the material of the gasket 230 exists.

上記の範囲の締結力で低級アルコールのシール性を満足させるためのガスケット230の材質の弾性条件は、硬度換算でA65以下である。弾性体の硬度がA65を超えると、弾性体の変形量が小さくなるのでシール性が低下し、逆にシール性を確保しようとすると締結力が大きくなり過ぎるため、好ましくない。また、硬度が低いほどシール性が向上するが、低硬度の弾性体を得るためには、一般に、大量の軟化剤(油脂等)を弾性体材料に混和する必要がある。そのため、軟化剤が低級アルコール等の揮発性の液体に溶出しやすくなり、ブリード性が悪化する。このような観点から、ガスケット230の材質としては、硬度換算でA30以上のものを使用する。例えば、二元系以上のフッ素ゴムには、低級アルコールに対する耐性の高いものも存在するが、硬度が一般にA80以上と高くなるため、シール性の観点から好適でない。これに対して、フッ素ゴムの硬度を低下させるためには、多量の軟化剤(油脂等)をゴム材料中に混入しなければならないので、低硬度のフッ素ゴムは、耐ブリード性が悪化し、ガスケット230の材質としては好適でない。   The elastic condition of the material of the gasket 230 for satisfying the sealing performance of the lower alcohol with the fastening force in the above range is A65 or less in terms of hardness. If the hardness of the elastic body exceeds A65, the amount of deformation of the elastic body becomes small, so that the sealing performance is lowered. Conversely, if the sealing performance is to be secured, the fastening force becomes too large, which is not preferable. Further, the lower the hardness is, the better the sealing performance is. However, in order to obtain a low-hardness elastic body, it is generally necessary to mix a large amount of softener (such as fats and oils) into the elastic material. For this reason, the softening agent is easily eluted in a volatile liquid such as a lower alcohol, and the bleeding property is deteriorated. From this point of view, the gasket 230 is made of A30 or more in terms of hardness. For example, some binary or higher fluororubbers are highly resistant to lower alcohols, but the hardness is generally as high as A80 or higher, which is not preferable from the viewpoint of sealing properties. On the other hand, in order to reduce the hardness of fluororubber, a large amount of softener (such as oils and fats) must be mixed in the rubber material. Therefore, low hardness fluororubber deteriorates the bleed resistance, The material of the gasket 230 is not suitable.

以上のような検討の結果、ブチルゴム、EPM、および、EPDMが、SP値が低く、低級アルコール等の揮発性の液体に対する耐ブリード性に優れるとともに、硬度30A以上65A以下の条件を満たし、優れたシール性と優れた耐ブリード性を両立できることが判明した。すなわち、ガスケット230の材質としては、ブチルゴム、EPMまたはEPDMのいずれか1種が特に好ましい。   As a result of the above studies, butyl rubber, EPM, and EPDM have a low SP value, excellent bleed resistance to volatile liquids such as lower alcohols, and satisfy the conditions of hardness of 30 A or more and 65 A or less. It was found that both sealability and excellent bleed resistance can be achieved. That is, the material of the gasket 230 is particularly preferably any one of butyl rubber, EPM, and EPDM.

なお、EPMとEPDMはともに、エチレンプロピレンゴムと呼ばれるエチレンとプロピレンとのゴム状共重合体(EPDMは、さらに第3成分としてジエンを含む三元共重合体)であり、詳細はJIS K6397に規定されている。   Both EPM and EPDM are ethylene-propylene rubber-like copolymers called ethylene-propylene rubber (EPDM is a terpolymer further containing a diene as a third component), and details are specified in JIS K6397. Has been.

<ガスケット230の形状および寸法>
また、ガスケット230には、貫通孔231が形成されている。この貫通孔231は、締結されたときに磁力選別用マイクロウェル200に形成される窪み(ウェル)に相当する部分となる。この貫通孔231の形成方法としては、例えば、外形が非着磁性粒子用基板210と略同一形状の弾性体の板に、窪みに相当する部分を穿孔する方法が挙げられる。また、環状の弾性体の板をガスケット230として用いて、環状の板の中心の開口部(貫通孔231に相当)と中心の開口部内で露出する非着磁性粒子用基板210の表面とで窪みを構成するようにしてもよい。
<Shape and dimensions of gasket 230>
In addition, a through hole 231 is formed in the gasket 230. The through-hole 231 is a portion corresponding to a depression (well) formed in the magnetic force selection microwell 200 when fastened. Examples of a method for forming the through-hole 231 include a method of punching a portion corresponding to a depression in an elastic plate having an outer shape substantially the same shape as the non-magnetic particle substrate 210. In addition, an annular elastic plate is used as the gasket 230, and a recess is formed between the central opening (corresponding to the through hole 231) of the annular plate and the surface of the non-magnetizable particle substrate 210 exposed in the central opening. You may make it comprise.

なお、貫通孔231の数は、1つであっても複数であってもよい。貫通孔231が複数あれば、窪みが複数形成され、同時に複数の試料の磁力選別を行うことができ、処理の生産性が高い。   The number of through holes 231 may be one or plural. If there are a plurality of through holes 231, a plurality of depressions are formed, and a plurality of samples can be subjected to magnetic force sorting at the same time, so that the processing productivity is high.

貫通孔231の形状としては、磁力選別に用いる磁石およびスペーサの窪み内への挿出入が容易であることから、略円形であることが好ましい。ただし、貫通孔231の加工上の便宜等の理由があれば、貫通孔231の形状を、正多角形、長方形、楕円等としてもよい。   The shape of the through hole 231 is preferably substantially circular because it is easy to insert and remove the magnet and spacer used for magnetic selection into the recess. However, if there is a reason for processing of the through hole 231, the shape of the through hole 231 may be a regular polygon, a rectangle, an ellipse, or the like.

また、ガスケット230の厚みは、0.1mm以上10mm以下であることが好ましく、1mm以上3mm以下であることがさらに好ましい。ガスケット230の厚みが0.1mm未満であるとシール性を確保することができないおそれがある。一方、ガスケット230の厚みが10mmを超えると、磁力選別に用いる磁石やスペーサの窪み内への挿出入が困難になる可能性がある。   The thickness of the gasket 230 is preferably 0.1 mm or greater and 10 mm or less, and more preferably 1 mm or greater and 3 mm or less. If the thickness of the gasket 230 is less than 0.1 mm, the sealing performance may not be ensured. On the other hand, when the thickness of the gasket 230 exceeds 10 mm, it may be difficult to insert / insert the magnet used for magnetic force selection or the recess of the spacer.

(押さえ板240)
押さえ板240の材質としては、支持板220に用いることのできる材質が好ましい。すなわち、押さえ板240の材質は、非着磁性の材料でなければならず、強靭で永久歪みの小さい材料が好ましい。また、押さえ板240の材質は、少なくともガスケット230に接する側の表面は、平坦で平滑であり、表面からガスケット230を汚染(錆等の剥離による汚染)しにくい材料であることが好ましい。以上の観点から、押さえ板240の材質としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、黄銅、青銅、チタン等を用いることができる。
(Presser plate 240)
As a material of the pressing plate 240, a material that can be used for the support plate 220 is preferable. That is, the material of the pressing plate 240 must be a non-magnetizable material, and is preferably a tough material with a small permanent set. Moreover, it is preferable that the material of the pressing plate 240 is a material that is flat and smooth at least on the surface in contact with the gasket 230, and hardly contaminates the gasket 230 from the surface (contamination due to peeling of rust or the like). From the above viewpoint, as the material of the pressing plate 240, for example, aluminum, aluminum alloy, copper, brass, bronze, titanium, or the like can be used.

また、押さえ板240には、貫通孔241が形成されている。この貫通孔241は、締結されたときに、ガスケット230の貫通孔231とともに、磁力選別用マイクロウェル200に形成される窪み(ウェル)に相当する部分となる。この貫通孔241の形成方法としては、例えば、外形が支持板220と略同一形状の板に、窪みに相当する部分を穿孔する方法が挙げられる。   A through hole 241 is formed in the presser plate 240. When the through-hole 241 is fastened, the through-hole 241 and the through-hole 231 of the gasket 230 become a portion corresponding to a depression (well) formed in the magnetic sorting microwell 200. Examples of the method for forming the through hole 241 include a method of punching a portion corresponding to a depression in a plate having an outer shape substantially the same as that of the support plate 220.

なお、貫通孔241の数は、1つであっても複数であってもよい。貫通孔241が複数あれば、窪みが複数形成され、同時に複数の試料の磁力選別を行うことができ、処理の生産性が高い。ただし、処理の生産性を高める観点からは、締結時において、貫通孔231と貫通孔241とが連通される位置に、貫通孔231および貫通孔241が形成されることが好ましい。   The number of through holes 241 may be one or plural. If there are a plurality of through holes 241, a plurality of depressions are formed, and a plurality of samples can be subjected to magnetic force sorting at the same time, and the processing productivity is high. However, from the viewpoint of increasing the productivity of the process, it is preferable that the through hole 231 and the through hole 241 are formed at a position where the through hole 231 and the through hole 241 communicate with each other at the time of fastening.

貫通孔241の形状としては、ガスケット230の貫通孔231と略同一形状であることが好ましく、磁力選別に用いる磁石およびスペーサの窪み内への挿出入が容易であり、また、ガスケット230のシール性の点でも好適であることから、略円形であることが好ましい。ただし、貫通孔241の加工上の便宜等の理由があれば、貫通孔241の形状を、正多角形、長方形、楕円等としてもよい。   The shape of the through-hole 241 is preferably substantially the same shape as the through-hole 231 of the gasket 230, and it is easy to insert / insert the magnet and spacer used for magnetic force selection into the recess, and the sealing property of the gasket 230 In view of this point, it is preferable to have a substantially circular shape. However, if there is a reason for convenience in processing the through hole 241, the shape of the through hole 241 may be a regular polygon, a rectangle, an ellipse, or the like.

また、押さえ板240の厚みは、支持板220の厚みと同程度か、あるいは、貫通孔241を有している分、支持板220よりも剛性が低下しやすいため、支持板220の厚みよりも厚い方が好ましい。   In addition, the thickness of the pressing plate 240 is approximately the same as the thickness of the support plate 220 or the rigidity of the presser plate 240 is reduced more easily than the thickness of the support plate 220 because the through hole 241 is included. A thicker one is preferred.

(窪み)
また、本実施形態に係る磁力選別用マイクロウェル200では、上述した支持板220と、非着磁性微粒子用基板210と、ガスケット230と、押さえ板240とが下方から順に積み重ねられて締結された状態で、ガスケット230の貫通孔231と押さえ板240の貫通孔241とにより、揮発性の液体を保持するための窪み205が形成される。この窪みの形状や寸法は、貫通孔231および貫通孔241の形状および寸法や、ガスケット230および押さえ板240の寸法等により決まる。
(Dent)
Further, in the magnetic sorting microwell 200 according to the present embodiment, the above-described support plate 220, non-magnetic fine particle substrate 210, gasket 230, and pressing plate 240 are stacked and fastened in order from the bottom. Thus, the through hole 231 of the gasket 230 and the through hole 241 of the holding plate 240 form a recess 205 for holding a volatile liquid. The shape and dimensions of the recess are determined by the shapes and dimensions of the through hole 231 and the through hole 241, the dimensions of the gasket 230 and the pressing plate 240, and the like.

この窪み205の底面は、非着磁性微粒子用基板210の表面のうち、貫通孔231および貫通孔241により開放されている部分として構成される。この窪み205に、微粒子群を含む揮発性の液体を注入することにより、磁力選別後に、非着磁性微粒子がそのまま窪み205の底面、すなわち、非着磁性粒子用基板210の表面に留置されることになる。従って、磁力選別後に磁力選別用マイクロウェル200を解体することにより、非着磁性微粒子が留置された非着磁性粒子用基板210をそのまま、以後の分析(例えば、粒子画像処理計測等)に使用することができる。   The bottom surface of the recess 205 is configured as a portion of the surface of the non-magnetizable fine particle substrate 210 that is opened by the through hole 231 and the through hole 241. By injecting a volatile liquid containing a group of fine particles into the depression 205, the non-magnetized fine particles are left as they are on the bottom surface of the depression 205, that is, the surface of the substrate 210 for non-magnetized particles, after magnetic separation. become. Therefore, by disassembling the magnetic selection microwell 200 after magnetic separation, the non-magnetic particle substrate 210 on which non-magnetic fine particles are placed is used as it is for subsequent analysis (for example, particle image processing measurement). be able to.

(締結方法)
また、支持板220と、非着磁性微粒子用基板210と、ガスケット230と、押さえ板240とを締結する方法としては特に限定されないが、例えば、以下のようなボルト締結やバンド締結等が挙げられる。ただし、上述したように、締結力が強すぎると、マイクロウェルが大型化するとともに組み立てや解体が簡易ではなくなるという問題や、ガスケット230として使用した弾性体の変形量が大きくなるため、弾性体の端面における微小な亀裂が発生しやすくなる、といった問題がある。従って、本実施形態における締結方法としては、適度な締結力を付与することができるバンド締結の方が好ましい。以下、それぞれの締結方法について説明する。
(Fastening method)
In addition, the method of fastening the support plate 220, the non-magnetizable fine particle substrate 210, the gasket 230, and the pressing plate 240 is not particularly limited, and examples thereof include the following bolt fastening and band fastening. . However, as described above, if the fastening force is too strong, the microwell becomes large and the assembly and disassembly is not easy, and the amount of deformation of the elastic body used as the gasket 230 increases. There is a problem that minute cracks are likely to occur on the end face. Therefore, as a fastening method in the present embodiment, band fastening capable of providing an appropriate fastening force is preferable. Hereinafter, each fastening method will be described.

<ボルト締結>
ボルト締結の場合は、例えば、支持板220および押さえ板240を非着磁性粒子用基板210およびガスケット230よりも一周り大きく設定し、この支持板220および押さえ板240の周囲の余白部分に、ボルト孔を複数穿孔して支持板220と押さえ板240とを通しボルトとナットで締結する。この方法は、確実にシールすることができるが、マイクロウェルの構造が複雑となり、組み立てや解体が容易ではない。
<Bolt fastening>
In the case of bolt fastening, for example, the support plate 220 and the pressing plate 240 are set to be slightly larger than the non-magnetic particle substrate 210 and the gasket 230, and the bolts are formed in the margins around the support plate 220 and the pressing plate 240. A plurality of holes are drilled and the support plate 220 and the pressing plate 240 are passed through and fastened with bolts and nuts. Although this method can surely seal, the structure of the microwell is complicated, and assembly and disassembly are not easy.

<バンド締結>
バンド締結の場合は、ナイロン等の合成樹脂製の締結バンド250で支持板220、非着磁性粒子用基板210、ガスケット230および押さえ板240をこの順で積層したものの外周部を締結する。締結バンド250としては、市販の電線用ケーブルタイを用いてもよい。
<Band fastening>
In the case of band fastening, the outer peripheral portion of the support plate 220, the non-magnetizable particle substrate 210, the gasket 230, and the pressing plate 240 laminated in this order is fastened with a fastening band 250 made of synthetic resin such as nylon. As the fastening band 250, a commercially available cable tie for electric wires may be used.

また、締結場所は、締結後に形成される窪み205を塞がないように、貫通孔231や貫通孔241が形成されている箇所を避けた位置、例えば、磁力選別用マイクロウェル200の両端部や、貫通孔231と貫通孔241との間の任意の位置とする。   Further, the fastening location is a position avoiding the location where the through hole 231 and the through hole 241 are formed so as not to block the depression 205 formed after fastening, for example, both ends of the magnetic sorting microwell 200, , Any position between the through hole 231 and the through hole 241.

また、締結方法については、簡易に締結する方法として、電線用ケーブルタイを用いるか、溶着方式の(半)自動締結機を用いることが好ましい。上述のように、極端に強い締結力は必要ないので、自動締結機を用いる場合でも、例えば、締結力が10kgf程度の卓上型のような小規模なものが好適である。これにより、上述した締結力の範囲(3kgf以上30kgf以下)とすることができる。一方、解体方法としては、締結バンド250を刃物等で切断すればよい。このように、本実施形態に係る磁力選別用マイクロウェル200は、バンド締結することにより、組み立ておよび解体が簡易であり、構造も単純なものとすることができる。   As for the fastening method, it is preferable to use a cable tie for electric wires or a welding type (semi) automatic fastening machine as a simple fastening method. As described above, since an extremely strong fastening force is not necessary, even when an automatic fastening machine is used, for example, a small desktop type having a fastening force of about 10 kgf is suitable. Thereby, it can be set as the range (3 kgf or more and 30 kgf or less) of the fastening force mentioned above. On the other hand, as a disassembly method, the fastening band 250 may be cut with a blade or the like. As described above, the magnetic selection microwell 200 according to the present embodiment can be easily assembled and disassembled and the structure can be simplified by fastening the band.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

次に、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。   Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

(実施例1)
実施例1として、SUS製のボールミルで破砕して製造したアルミナ微粒子中の不純物粒子の分離(磁力選別)を行い、各種分析を行った。
Example 1
As Example 1, impurity particles in alumina fine particles produced by crushing with a SUS ball mill were separated (magnetic force sorting), and various analyzes were performed.

<磁力選別装置>
1)磁石、スペーサ
着磁性微粒子と非着磁性微粒子とを磁力選別するための磁力選別装置としては、磁石の先端に着脱式のスペーサが装着されたものを用いた。磁石としては、直径25mmの円柱型の電磁石を使用した。この磁石によるスペーサ(着脱式のスペーサ)の下面における磁束密度は0.5Tであった。また、スペーサとしては、直径30mmで厚み2mmのガラス製の円形板を使用し、これを磁石の下面に、真空ポンプにより真空引きしたときの吸引力を利用して吸着させて固定した。
<Magnetic separator>
1) Magnet, Spacer As a magnetic force sorting device for magnetically sorting the magnetized fine particles and the non-magnetized fine particles, a device having a detachable spacer attached to the tip of the magnet was used. As the magnet, a cylindrical electromagnet having a diameter of 25 mm was used. The magnetic flux density on the lower surface of this magnet spacer (detachable spacer) was 0.5T. Further, as the spacer, a glass circular plate having a diameter of 30 mm and a thickness of 2 mm was used, and this was fixed to the lower surface of the magnet by attracting it using the suction force when evacuated by a vacuum pump.

2)磁力選別用マイクロウェル
磁力選別用マイクロウェルとしては、一体型のマイクロウェルを使用し、このマイクロウェルは、ガラス製で、円形断面の直径が40mm、ウェル(窪み)の底部は平坦な形状で、ウェルの数は1個であった。
2) Microwell for magnetic force sorting As the microwell for magnetic force sorting, an integrated microwell is used. This microwell is made of glass, the diameter of the circular cross section is 40 mm, and the bottom of the well (dent) is flat. The number of wells was one.

3)着磁性粒子用基板
着磁性粒子用基板としては、60mm角で厚み3mmのガラス製の板を使用した。
3) Magnetic Particle Substrate As the magnetic particle substrate, a 60 mm square and 3 mm thick glass plate was used.

<試料>
分析用の試料としては、SUS304製ボールミルで粉砕した高純度アルミナ粒子1mgを使用した。このアルミナ粒子の最大粒径は50μmであった。
<Sample>
As a sample for analysis, 1 mg of high-purity alumina particles pulverized with a ball mill made of SUS304 was used. The maximum particle size of the alumina particles was 50 μm.

<磁力選別方法>
次に、上述した実施形態に係る磁力選別方法における第3〜第5の工程を実施して(図1、図3及び図4を参照)、着磁性微粒子と非着磁性微粒子とに分離した。なお、揮発性の液体としては、エタノール0.5mlを用いた。
<Magnetic selection method>
Next, the third to fifth steps in the magnetic force selection method according to the above-described embodiment were performed (see FIGS. 1, 3 and 4) to separate the magnetic fine particles into non-magnetic fine particles. As a volatile liquid, 0.5 ml of ethanol was used.

<粒子画像処理計測>
次に、市販の三眼式実体顕微鏡(対物レンズ倍率:0.5倍)に、市販のリング状光源(白色光)をレンズ鏡筒に、市販のモノクロディジタルカメラ(CCD600万画素、画素寸法は3μm角)をカメラ装着口に、それぞれ装着した。次いで、顕微鏡のステージに、着磁性粒子のサンプルのみを載置し、所定の照明条件、カメラの絞り及び露出条件として撮影し、着磁性粒子の撮像画像を得た。
<Particle image processing measurement>
Next, a commercially available trinocular stereomicroscope (objective lens magnification: 0.5 times), a commercially available ring light source (white light) in a lens barrel, a commercially available monochrome digital camera (CCD 6 million pixels, pixel dimensions are 3 [mu] m square) was mounted on the camera mounting opening. Next, only a sample of the magnetized particles was placed on the stage of the microscope, and images were taken as predetermined illumination conditions, camera apertures, and exposure conditions to obtain captured images of the magnetized particles.

このとき、顕微鏡の倍率は、測定対象の粒子の実寸法がカメラのCCD素子上で同一の寸法に結像するように調整した。また、顕微鏡で認識する対象の粒子は、アルミナ粒子が粗大であることから、φ10μm以上の大きさの粒子とした。なお、本実施例において、当該粒子の大きさは、CCDの9画素以上に対応するものである。   At this time, the magnification of the microscope was adjusted so that the actual size of the particle to be measured was imaged to the same size on the CCD element of the camera. Further, the particles to be recognized by the microscope were particles having a size of φ10 μm or more because the alumina particles were coarse. In the present embodiment, the size of the particles corresponds to 9 pixels or more of the CCD.

上述したようにして得られた着磁性粒子の撮像画像に対し、市販の粒子画像処理ソフトであるIMAGRPRO PLUS VER.5を用いて粒子画像処理計測を行った。このとき、計測の対象としては、各粒子の中心位置、各粒子の円等価直径及び各粒子の平均明度(粒子として認識される画素領域に存在する各画素の明度の平均値)とした。   For the captured image of the magnetized particles obtained as described above, commercially available particle image processing software IMAGRPRO PLUS VER. 5 was used for particle image processing measurement. At this time, the measurement target was the center position of each particle, the circle equivalent diameter of each particle, and the average brightness of each particle (the average value of the brightness of each pixel existing in the pixel region recognized as a particle).

具体的には、予め定めたおいた明度しきい値T1を用いて、この明度しきい値T1未満の明度である画素領域を粒子が存在する領域として特定し、当該画素領域に存在する各画素の位置等に基づいて、着磁性粒子の撮像画像中に存在する各粒子の中心位置、円等価直径および体積を算出し、算出結果を記録した。   Specifically, using a predetermined lightness threshold value T1, a pixel region having a lightness less than the lightness threshold value T1 is specified as a region where particles are present, and each pixel existing in the pixel region is specified. The center position, circle equivalent diameter, and volume of each particle present in the captured image of the magnetized particles were calculated based on the positions of the magnetic particles, and the calculation results were recorded.

以上の操作の結果、磁力選別の対象粒子全体に対する体積比で、0.8%相当の粒子が着磁性粒子であることが判明した。この着磁性粒子の試料をさらに、ICP発光分析装置で成分分析した結果、主成分は、Fe、Cr、Niであり、ボールミルからの剥離粒が不純物の主成分であることがわかった。   As a result of the above operation, it was found that particles corresponding to 0.8% in volume ratio with respect to the entire target particles for magnetic force sorting are magnetized particles. As a result of further component analysis of this magnetized particle sample with an ICP emission analyzer, it was found that the main components were Fe, Cr, and Ni, and the peeled particles from the ball mill were the main components of impurities.

この結果から、本発明に係る磁力選別方法を用いれば、高純度アルミナ粒子中の不純物を、本発明に係る磁力選別方法により効率的に分離できることがわかった。   From this result, it was found that the impurities in the high-purity alumina particles can be efficiently separated by the magnetic separation method according to the present invention by using the magnetic separation method according to the present invention.

(実施例2)
実施例2として、高炉法による製鉄プラント由来の降下煤塵の煤塵種ごとの分離(磁力選別)を行い、各種分析を行った。
(Example 2)
As Example 2, various types of analysis were performed by separating the dust fall from the steelmaking plant by the blast furnace method for each dust type (magnetic force sorting).

<磁力選別装置>
1)磁石、スペーサ
着磁性微粒子と非着磁性微粒子とを磁力選別するための磁力選別装置としては、磁石の先端に固定式のスペーサと着脱式のスペーサとが装着されたものを用いた。磁石としては、外径13mm、内径4mm、高さ10mmの円筒型のネオジウム磁石を使用した。この磁石によるスペーサ(着脱式のスペーサ)の下面における磁束密度は0.4Tであった。また、固定式のスペーサとしては、外径15mm、内径10mm、厚み2mmのブチルゴム製のスペーサを使用し、これを磁石の先端部に接着して固定した。また、着脱式のスペーサとしては、直径15mmで厚み0.2mmのガラス製のスペーサを使用し、これを固定式のスペーサの下面に、真空ポンプにより真空引きしたときの吸引力を利用して吸着させて固定した。
<Magnetic separator>
1) Magnet, Spacer As a magnetic force sorting device for magnetically sorting the magnetically fine particles and the non-magnetic fine particles, a device in which a fixed spacer and a detachable spacer are attached to the tip of the magnet was used. As the magnet, a cylindrical neodymium magnet having an outer diameter of 13 mm, an inner diameter of 4 mm, and a height of 10 mm was used. The magnetic flux density on the lower surface of this magnet spacer (detachable spacer) was 0.4T. Further, as a fixed spacer, a butyl rubber spacer having an outer diameter of 15 mm, an inner diameter of 10 mm, and a thickness of 2 mm was used, and this was adhered and fixed to the tip of the magnet. In addition, as a detachable spacer, a glass spacer having a diameter of 15 mm and a thickness of 0.2 mm is used, and this is adsorbed to the lower surface of the fixed spacer by using a suction force when evacuated by a vacuum pump. Fixed.

2)磁力選別用マイクロウェル
磁力選別用マイクロウェルとしては、組み立て型のものを使用した。各部品については、支持板としては、40mm角で厚み5mmのジュラルミン製の板を使用し、非着磁粒子用基板としては、40mm角で厚み3mmのフロートガラス製の板を使用し、ガスケットとしては、外形40mm角で厚み2mmで、かつ、中心に直径20mmの貫通孔が形成されたブチルゴム製のものを使用し、押さえ板としては、外形40mm角で厚み5mmで、かつ、中心に直径20mmの貫通孔が形成されたジュラルミン製のものを使用した。また、これらの部品の締結方法としては、長さ250mmのナイロン製ケーブルタイで、マイクロウェルの両端部2箇所を手動工具(市販のケーブルタイ締結工具)で締結した(締結力は10kgf)。
2) Microwell for magnetic selection As the microwell for magnetic selection, an assembled type was used. For each component, a 40 mm square, 5 mm thick duralumin plate is used as the support plate, and a 40 mm square, 3 mm thick float glass plate is used as the non-magnetized particle substrate. Is made of butyl rubber with an outer diameter of 40 mm square and a thickness of 2 mm, and a through-hole with a diameter of 20 mm formed at the center. The holding plate has an outer diameter of 40 mm square and a thickness of 5 mm and a diameter of 20 mm at the center. The thing made from duralumin in which the through-hole of this was formed was used. In addition, as a fastening method of these parts, a nylon cable tie having a length of 250 mm was used and two ends of the microwell were fastened with a manual tool (commercial cable tie fastening tool) (fastening force was 10 kgf).

3)着磁性粒子用基板
着磁性粒子用基板としては、非着磁性粒子用基板と同一の形状・寸法・材質のものを使用した。
3) Magnetized Particle Substrate As the magnetized particle substrate, the same shape, size and material as the non-magnetized particle substrate were used.

<試料の捕集方法>
まず、分析用の試料として、高炉法による製鉄プラントの敷地内で降下煤塵を市販のデポジットゲージで1週間捕集し、100mgの降下煤塵(平均直径20μm)を得た。この降下煤塵を屋内で3日間自然乾燥した後、降下煤塵の全量のうちの300μg(最大粒子径:150μm)を0.2mlのエタノール中に懸濁させ、マイクロピペットで懸濁溶液の全てを基板上に滴下した。
<Sample collection method>
First, as a sample for analysis, dust falling was collected for one week with a commercially available deposit gauge in the premises of an iron manufacturing plant by the blast furnace method, and 100 mg of dust falling (average diameter 20 μm) was obtained. After this dustfall is air-dried indoors for 3 days, 300 μg (maximum particle size: 150 μm) of the total amount of dustfall is suspended in 0.2 ml of ethanol, and all of the suspension is suspended with a micropipette. Dropped on top.

<磁力選別方法>
次に、上述した実施形態に係る磁力選別方法における第3〜第7の工程を実施して(図4〜図6を参照)、着磁性微粒子と非着磁性微粒子とに分離した。なお、第6の工程におけるマイクロウェルの解体は、ケーブルタイを切断することにより行った。また、第7の工程における揮発性液体の除去方法としては、非着磁性粒子用基板を電熱ヒータで加熱し、10分で基板上に残留したエタノールを蒸発除去した。
<Magnetic selection method>
Next, the third to seventh steps in the magnetic force selection method according to the above-described embodiment were performed (see FIGS. 4 to 6), and separated into magnetic fine particles and non-magnetic fine particles. The microwell was disassembled in the sixth step by cutting the cable tie. As a method for removing the volatile liquid in the seventh step, the non-magnetic particle substrate was heated with an electric heater, and ethanol remaining on the substrate was removed by evaporation in 10 minutes.

<粒子画像処理計測>
次に、市販の三眼式実体顕微鏡(対物レンズ倍率:0.5倍)に、市販のリング状光源(白色光)をレンズ鏡筒に、市販のモノクロディジタルカメラ(CCD600万画素、画素寸法は3μm角)をカメラ装着口に、それぞれ装着した。次いで、顕微鏡のステージに、着磁性降下煤塵のサンプルと非着磁降下煤塵のサンプルをそれぞれ載置し、照明条件を同一にするとともに、カメラの絞り及び露出を同一条件として順に撮影し、着磁性煤塵画像と非着磁性煤塵画像を得た。
<Particle image processing measurement>
Next, a commercially available trinocular stereomicroscope (objective lens magnification: 0.5 times), a commercially available ring light source (white light) in a lens barrel, a commercially available monochrome digital camera (CCD 6 million pixels, pixel dimensions are 3 [mu] m square) was mounted on the camera mounting opening. Next, a sample of magnetized fallen dust and a sample of non-magnetized fallen dust are placed on the stage of the microscope, and the illumination conditions are the same, and the camera aperture and exposure are taken in order under the same conditions. A dust image and a non-magnetized dust image were obtained.

このとき、顕微鏡の倍率は、測定対象の粒子の実寸法がカメラのCCD素子上で同一の寸法に結像するように調整した。また、顕微鏡で認識する対象の粒子は、降下煤塵であり粒子が粗大であることから、φ10μm以上の大きさの粒子とした。なお、本実施例において、当該粒子の大きさは、CCDの9画素以上に対応するものである。   At this time, the magnification of the microscope was adjusted so that the actual size of the particle to be measured was imaged to the same size on the CCD element of the camera. In addition, the particles to be recognized with a microscope are particles with a size of φ10 μm or more because they are dust falling and the particles are coarse. In the present embodiment, the size of the particles corresponds to 9 pixels or more of the CCD.

上述したようにして得られた着磁性煤塵画像と非着磁性煤塵画像に対し、市販の粒子画像処理ソフトであるIMAGRPRO PLUS VER.5を用いて粒子画像処理計測を行った。このとき、計測の対象としては、各粒子の中心位置、各粒子の円等価直径及び各粒子の平均明度(粒子として認識される画素領域に存在する各画素の明度の平均値)とした。   For the magnetized dust image and the non-magnetized dust image obtained as described above, commercially available particle image processing software IMAGRPRO PLUS VER. 5 was used for particle image processing measurement. At this time, the measurement target was the center position of each particle, the circle equivalent diameter of each particle, and the average brightness of each particle (the average value of the brightness of each pixel existing in the pixel region recognized as a particle).

具体的には、予め定めたおいた明度しきい値T1を用いて、この明度しきい値T1未満の明度である画素領域を粒子が存在する領域として特定し、当該画素領域に存在する各画素の位置や明度に基づいて、着磁性煤塵画像と非着磁性煤塵画像のそれぞれの画像中に存在する各粒子の中心位置、平均明度及び円等価直径を算出し、算出結果を記録した。   Specifically, using a predetermined lightness threshold value T1, a pixel region having a lightness less than the lightness threshold value T1 is specified as a region where particles are present, and each pixel existing in the pixel region is specified. Based on the position and brightness, the center position, average brightness, and circle equivalent diameter of each particle present in each of the magnetized dust image and the non-magnetized dust image were calculated, and the calculation results were recorded.

次に、上述のようにして算出した各粒子の平均明度を、予め定めておいた明度しきい値T2(>T1)と比較し、画像中の各粒子を暗色粒子と明色粒子とに区分した。   Next, the average brightness of each particle calculated as described above is compared with a predetermined brightness threshold value T2 (> T1), and each particle in the image is classified into a dark color particle and a light color particle. did.

さらに、上述のようにして算出した各粒子の円等価直径を用いて、予め境界値を定めた粒度区分別に各粒子を分類し、粒度区分ごとの粒子構成率を明度区分(暗色粒子と明色粒子)ごとに求めた。   Furthermore, using the circle equivalent diameter of each particle calculated as described above, each particle is classified according to a particle size category for which boundary values have been defined in advance, and the particle composition ratio for each particle size category is represented by a lightness category (dark color and light color). For each particle).

以上の操作の結果、捕集した降下煤塵全体の70体積%が着磁性微粒子であり、この着磁性微粒子は、主として鉄系降下煤塵であることが判明した。また、捕集した降下煤塵全体の30体積%が非着磁性微粒子であり、この非着磁性微粒子は、主として高炉スラグ系降下煤塵であることが判明した。   As a result of the above operation, it was found that 70% by volume of the total collected dust fall was magnetic fine particles, and these magnetic fine particles were mainly iron-based dust fall. Further, it was found that 30% by volume of the collected dustfall is non-magnetic fine particles, and the non-magnetic fine particles are mainly blast furnace slag-based dustfall.

この結果から、本発明に係る磁力選別用マイクロウェルおよび磁力選別方法を用いれば、本実施例で試料として採取した製鉄プラント由来の降下煤塵は、鉄系降下煤塵(鉄鉱石や焼結鉱等)のものが大半であることがわかった。併せて、鉄系降下煤塵と高炉スラグ系降下煤塵(高炉水砕スラグや高炉徐冷スラグ等)の降下煤塵を、本発明に係る磁力選別装置および磁力選別方法により効率的に分離できることがわかった。   From this result, if the magnetic well sorting microwell and the magnetic sorting method according to the present invention are used, the dust falling from the steel manufacturing plant collected as a sample in the present example is the iron dust falling dust (iron ore, sintered ore, etc.) I found out that the majority was. In addition, it was found that the falling dust of iron-based dustfall and blast furnace slag-related dustfall (blast furnace granulated slag, blast furnace slow-cooled slag, etc.) can be efficiently separated by the magnetic separation device and the magnetic separation method according to the present invention. .

10 着磁性粒子用基板
11 磁石
13 スペーサ
100 磁力選別用マイクロウェル
105 窪み(ウェル)
110 非着磁性粒子用基板
120 支持板
130 ガスケット
140 押さえ板
150 締結バンド
Pm 着磁性微粒子
Pn 非着磁性微粒子
L 揮発性の液体

10 Magnetized Particle Substrate 11 Magnet 13 Spacer 100 Magnetic Well Sorting Microwell 105 Depression (Well)
110 Substrate for non-magnetized particles 120 Support plate 130 Gasket 140 Press plate 150 Fastening band Pm Magnetized fine particles Pn Non-magnetized fine particles L Volatile liquid

Claims (11)

平坦な底面を有する窪みが設けられたマイクロウェルの前記窪み内に、磁力の付与により着磁する着磁性微粒子と着磁しない非着磁性微粒子とからなる微粒子群を含んだ揮発性の液体を保持し、前記微粒子群を前記着磁性微粒子と前記非着磁性微粒子とに選別する磁力選別方法であって、
磁石の先端に装着された非磁性材料製で平板状のスペーサを前記揮発性の液体に浸漬させ、前記スペーサと前記窪みの底面との間に前記微粒子群を挟み込んだ状態で、前記窪み内の前記揮発性の液体の深さを、前記スペーサが前記揮発性の液体に浸漬され、かつ、前記磁石が前記揮発性の液体に浸漬されない所定深さとする条件で、前記着磁性微粒子を前記スペーサを介して前記磁石に吸着させる着磁工程と、
前記磁石を前記マイクロウェルから離隔させ、前記スペーサを介して前記磁石に吸着された前記着磁性微粒子と、前記窪み内に残留した前記非着磁性微粒子とに分離する磁力分離工程と、
を含むことを特徴とする、磁力選別方法。
A volatile liquid containing a group of fine particles composed of magnetized fine particles that are magnetized by applying a magnetic force and non-magnetized fine particles that are not magnetized is retained in the well of the microwell provided with a flat bottom surface. And a magnetic force sorting method for sorting the fine particle group into the magnetized fine particles and the non-magnetized fine particles,
A flat spacer made of a non-magnetic material attached to the tip of the magnet is immersed in the volatile liquid, and the fine particle group is sandwiched between the spacer and the bottom surface of the recess. The spacer particles are immersed in the volatile liquid and the magnetized fine particles are removed from the spacer under the condition that the magnet is not immersed in the volatile liquid. A magnetizing step for adsorbing to the magnet via
A magnetic force separation step of separating the magnet from the microwell and separating the magnetized fine particles adsorbed on the magnet via the spacer and the non-magnetized fine particles remaining in the recess;
Magnetic field sorting method characterized by including.
前記着磁工程は、
前記窪みの底部に前記微粒子群を散布する第1の工程と、
前記揮発性の液体が前記窪み内で前記所定深さとなるように、前記揮発性の液体を前記窪みに注入する第2の工程と、
前記スペーサを前記窪み内の前記揮発性の液体に浸漬させることにより前記磁石を前記微粒子群に接近させ、前記スペーサを介して前記着磁性微粒子を前記磁石に吸着させる第3の工程と、
を含み、
前記磁力分離工程は、
前記磁石を前記窪みの底面から離隔させ、前記スペーサに付着した前記着磁性微粒子を前記マイクロウェルの外部の着磁性微粒子用の基板上に載置する第4の工程と、
前記磁石を前記着磁性微粒子用の基板から離隔させ、少なくとも前記着磁性微粒子を前記着磁性微粒子用の基板上に留置する第5の工程と、
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の磁力選別方法。
The magnetizing step includes
A first step of spraying the particle group on the bottom of the depression;
A second step of injecting the volatile liquid into the depression so that the volatile liquid is at the predetermined depth within the depression;
A third step of immersing the spacer in the volatile liquid in the recess to bring the magnet closer to the fine particle group, and adsorbing the magnetized fine particles to the magnet via the spacer;
Including
The magnetic separation step includes
A fourth step of separating the magnet from the bottom surface of the recess and placing the magnetized fine particles attached to the spacer on a substrate for magnetized fine particles outside the microwell;
A fifth step of separating the magnet from the magnetized fine particle substrate and placing at least the magnetized fine particle on the magnetized fine particle substrate;
The magnetic field selection method according to claim 1, comprising:
前記マイクロウェルとして、前記窪みの底面を構成する非着磁性微粒子用の基板を含む複数の部材からなる組み立て式の磁力選別用マイクロウェルを用い、
前記第5の工程の後に、
前記磁力選別用マイクロウェルを解体して前記非着磁性微粒子用の基板を取り出す第6の工程と、
前記非着磁性微粒子用の基板を放置または加熱することにより、前記揮発性の液体を除去する第7の工程と、
をさらに含むことを特徴とする、請求項2に記載の磁力選別方法。
As the microwell, an assembly-type magnetic force sorting microwell composed of a plurality of members including a substrate for non-magnetic fine particles constituting the bottom surface of the depression,
After the fifth step,
A sixth step of disassembling the magnetic force selection microwell and taking out the substrate for the non-magnetizing fine particles;
A seventh step of removing the volatile liquid by leaving or heating the non-magnetic fine particle substrate;
The magnetic field selection method according to claim 2, further comprising:
前記第5の工程において、前記着磁性微粒子用の基板上で前記磁石を前記スペーサから離脱させ、前記スペーサに付着した前記着磁性微粒子を前記スペーサとともに前記非着磁性微粒子用の基板上に留置することを特徴とする、請求項2または3に記載の磁力選別方法。   In the fifth step, the magnet is detached from the spacer on the substrate for magnetized fine particles, and the magnetized fine particles attached to the spacer are placed on the substrate for non-magnetized fine particles together with the spacer. The magnetic force selection method according to claim 2 or 3, wherein 前記第3の工程の際の前記スペーサの前記微粒子群側の面における平均磁束密度が0.1T以上0.4T以下であることを特徴とする、請求項2〜4のいずれか1項に記載の磁力選別方法。   The average magnetic flux density on the surface on the fine particle group side of the spacer in the third step is 0.1T or more and 0.4T or less, according to any one of claims 2 to 4. Magnetic sorting method. 前記微粒子群は、高炉法による製鉄プラントから発生した降下煤塵からなることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の磁力選別方法。   The magnetic particle sorting method according to any one of claims 1 to 5, wherein the fine particle group is made of dust falling from a steelmaking plant by a blast furnace method. 前記揮発性の液体は、メタノール、エタノールおよびプロパノールからなる群より選択された少なくとも1種以上のアルコールであることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の磁力選別方法。   The magnetic separation method according to claim 1, wherein the volatile liquid is at least one alcohol selected from the group consisting of methanol, ethanol, and propanol. 請求項3〜7のいずれか1項に記載の磁力選別方法に用いる磁力選別用マイクロウェルであって、
透明かつ非着磁性の材料で形成された平板状の非着磁性微粒子用の基板と、
前記非着磁性微粒子用の基板を支持し、非着磁性の材料で形成された平板状の支持板と、
前記揮発性の液体に溶解せず、かつ、デュロメータで測定した硬度がA30以上A65以下である弾性体で形成され、1または複数の貫通孔を有するガスケットと、
非着磁性の材料で形成され、1または複数の貫通孔を有する平板状の押さえ板と、
を備え、
前記支持板と、前記非着磁性微粒子用の基板と、前記ガスケットと、前記押さえ板とが下方から順に積み重ねられて締結された状態で、前記ガスケットの貫通孔と前記押さえ板の貫通孔とにより、前記揮発性の液体を保持するための窪みが形成されることを特徴とする、磁力選別用マイクロウェル。
A microwell for magnetic force sorting used in the magnetic force sorting method according to any one of claims 3 to 7,
A flat, non-magnetic substrate for non-magnetic particles formed of a transparent and non-magnetic material;
A flat support plate that supports the substrate for non-magnetic particles and is formed of a non-magnetic material;
A gasket that does not dissolve in the volatile liquid and is formed of an elastic body having a hardness measured by a durometer of A30 or more and A65 or less and having one or more through holes;
A flat pressing plate formed of a non-magnetic material and having one or more through holes;
With
With the support plate, the substrate for the non-magnetized fine particles, the gasket, and the press plate stacked in order from below and fastened, the through hole of the gasket and the through hole of the press plate A magnetic well sorting microwell having a recess for holding the volatile liquid.
前記弾性体は、ブチルゴム、EPMまたはEPDMのいずれか1種であることを特徴とする、請求項8に記載の磁力選別用マイクロウェル。   9. The magnetic well sorting microwell according to claim 8, wherein the elastic body is any one of butyl rubber, EPM, and EPDM. 前記締結の方法が、バンド締結であることを特徴とする、請求項8または9に記載の磁力選別用マイクロウェル。   The magnetic well sorting microwell according to claim 8 or 9, wherein the fastening method is band fastening. 前記非着磁性微粒子用の基板は、ガラス板であることを特徴とする、請求項8〜10のいずれか1項に記載の磁力選別用マイクロウェル。

The magnetic well selecting microwell according to any one of claims 8 to 10, wherein the non-magnetic fine particle substrate is a glass plate.

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