JP2012076017A - Microchannel system for elutriator and particle separation method - Google Patents

Microchannel system for elutriator and particle separation method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an elutriator apparatus which does not require a connecting mechanism, which is required in a conventional elutriation apparatus, for supplying a liquid to a high speed rotating rotor part using an external pump, and to provide an elutriator system whose apparatus is disposable.SOLUTION: A microchannel system for an elutriator is formed with a channel in a substrate and can rotate around a rotation axis. The channel has an inlet, an outlet, an inlet solution chamber connected to the inlet, and a separation chamber formed between the inlet and the outlet. The distance between the inlet and the rotation axis is shorter than the distance between the outlet and the rotation axis. The distance between the inlet of the separation chamber and the rotation axis is longer than the distance between the outlet of the separation chamber and the rotation axis.

Description

本発明は、動植物細胞、バクテリア、ウイルス等の細胞またはそれらの構成要素であるオルガネラ等の生物粒子、また、ポリマー粒子、セラミックス粒子や金属微粒子を、粒子サイズおよび比重に応じて連続的に分離を行うためのマイクロ流路システムおよびそれを用いた遠心エルトリエータ装置に関する。   The present invention continuously separates biological particles such as animal and plant cells, bacteria, viruses, etc., or organelles that are constituents thereof, polymer particles, ceramic particles and metal fine particles according to the particle size and specific gravity. The present invention relates to a microchannel system for carrying out and a centrifugal elutriator apparatus using the same.

一般に、合成高分子微粒子、無機粉体、金属粉体などの粒子を分離する技術は、基礎研究のみならず粉体工業、電子産業、食品産業、医薬品産業等における特定の大きさの粒子の選抜や、粒径分布の分析などの幅広い分野において重要である。また、多種類の細胞からなる複雑な細胞集団から、特定の比重あるいは大きさの細胞を分離・選抜する技術は、再生医療や診断医療、生化学等の研究分野において必須である。   In general, the technology for separating particles such as synthetic polymer fine particles, inorganic powders, and metal powders is not only for basic research, but also for selecting particles of specific sizes in the powder industry, electronics industry, food industry, pharmaceutical industry, etc. And is important in a wide range of fields such as particle size distribution analysis. In addition, a technique for separating and selecting cells having a specific gravity or size from a complex cell population composed of many types of cells is essential in research fields such as regenerative medicine, diagnostic medicine, and biochemistry.

微粒子や細胞の分離・分級法として、エルトリエーション法と呼ばれる連続遠心分離手法が知られており、その装置はエルトリエータと呼ばれている。エルトリエーション法は、粒子がその沈降速度に応じて遠心力と対向する流れの力の平衡位置に集まるという原理に基づいている。即ち粒子に働く遠心力とそれと反対方向に働く対向流により、粒子サイズおよび比重に基づく粒子の勾配層を遠心機のロータに設置したチャンバー内に形成する。ロータの回転速度を下げていく、あるいは対向流の流速を上げていくことにより、粒子の平衡位置を変化させてゆき、サイズの小さい粒子、あるいは比重の小さい粒子からチャンバー外に流出させていき、これをフラクションとして回収し、フラクション毎に粒径のそろった粒子を集める方法である。   As a method for separating and classifying fine particles and cells, a continuous centrifugation method called an elutriation method is known, and the apparatus is called an elutriator. The elutriation method is based on the principle that particles gather at the equilibrium position of the flow force opposite to the centrifugal force according to the settling velocity. That is, a gradient layer of particles based on particle size and specific gravity is formed in a chamber installed in the rotor of the centrifuge by centrifugal force acting on the particles and counterflow acting in the opposite direction. By lowering the rotation speed of the rotor or increasing the flow velocity of the counter flow, the equilibrium position of the particles is changed, and the particles are discharged out of the chamber from small particles or particles with small specific gravity. This is a method of collecting this as a fraction and collecting particles having a uniform particle size for each fraction.

一般に、チャンバーとしては回転中心の方向に向かうほど徐々に拡大するものを使用する。これにより、対向流の流速に流れ方向の勾配を設ける。これにより、チャンバー内の回転中心から遠心(外側)方向に、小さい粒子から大きい粒子、あるいは比重の小さい粒子から大きい粒子、という滞留位置分布の勾配が形成される。   In general, a chamber that gradually expands toward the center of rotation is used. Thereby, the flow direction gradient is provided to the flow velocity of the counter flow. As a result, a gradient of the residence position distribution is formed in the direction of centrifugal (outside) from the center of rotation in the chamber, from small particles to large particles, or from particles with small specific gravity to large particles.

特開平7−265742号公報JP-A-7-265742

しかしながら上述の従来のエルトリエーション法では、高速で回転するロータ部分に対して、外部ポンプを用いて送液するための接続機構が必要となる。さらに、回転数あるいはポンプによる送液量を徐々に変化させる必要があるため、これら2つのパラメータを独自に制御する機構が必要となり、装置自体も非常に高価なものとなる。そのため、ディスポーザブルなシステムとはなりえず、試料間のコンタミネーションを避ける必要がある際は、試行毎に流路内部を洗浄、殺菌する必要がある。   However, in the above-described conventional elutriation method, a connection mechanism for feeding liquid using an external pump to the rotor portion rotating at high speed is required. Furthermore, since it is necessary to gradually change the number of revolutions or the amount of liquid delivered by the pump, a mechanism for independently controlling these two parameters is required, and the apparatus itself is very expensive. Therefore, it cannot be a disposable system, and when it is necessary to avoid contamination between samples, it is necessary to clean and sterilize the inside of the flow path for each trial.

本発明は、従来の技術の有する上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来必要であった外部における送液装置を不要とし、ディスポーザブルで装置全体を安価にすることを可能とするエルトリエータ用マイクロ流路システムおよび粒子分離方法を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to eliminate the need for an external liquid feeding device, which is conventionally required, and to dispose the entire device. An object of the present invention is to provide a microchannel system and particle separation method for an Eltriator that can be made inexpensive.

上記目的を達成するために、本発明の第一の観点に係る発明は、平均粒径がRμm(Rは1000以下)である粒子を分離するための、ポリマー、ガラス、あるいは金属材料によって形成され、任意の回転装置によって特定の回転軸(RA)に対して回転操作を行うことができるエルトリエータ用マイクロ流路システムであり、そのシステムにおいて、(1)入口(DP)と出口(DR)を連結する内径1.5Rμm〜100mmの流路(D)が存在し、(2)入口(DP)と回転軸(RA)との直線距離は、出口(DR)と回転軸(RA)との直線距離に比べ短くなるように構成されており、(3)流路(D)は、流路(D)を入口(DP)から出口(DR)へとたどった場合に回転軸(RA)からの直線距離が徐々に短くなる部分(DS)を少なくとも1箇所有しており、(4)流路(D)は、入口(DP)を介して、エルトリエータ用マイクロ流路システムの静止時および回転時に液体を内部に保持することを可能とする入口溶液チャンバー(IC)と接続されており、(5)流路(D)は、分離チャンバー(DC)と呼ばれる構造を部分(DS)に有しており、(6)エルトリエータ用マイクロ流路システム全体を回転軸(RA)に対して回転することにより、当該粒子は溶液A(組成a)と共に流路(D)に導入され、分離チャンバー(DC)内において、当該粒子は大きさおよび比重の差に応じて異なる位置に滞留するため、あるいは当該粒子の少なくとも一部は滞留することができないため、当該粒子は分離される、というものである。これにより従来のエルトリエータ装置において不可欠であった、ポンプ等の外部送液装置が不要になる、という優れた効果が発揮される。   In order to achieve the above object, the invention according to the first aspect of the present invention is formed of a polymer, glass, or metal material for separating particles having an average particle diameter of R μm (R is 1000 or less). , A micro-channel system for an Eltriator that can be rotated with respect to a specific rotation axis (RA) by an arbitrary rotation device, in which (1) an inlet (DP) and an outlet (DR) A flow path (D) having an inner diameter of 1.5 Rm to 100 mm exists, and (2) the linear distance between the inlet (DP) and the rotation axis (RA) is the straight line between the outlet (DR) and the rotation axis (RA). (3) The flow path (D) is configured so that the flow path (D) is separated from the rotation axis (RA) when the flow path (D) is traced from the inlet (DP) to the outlet (DR). Part where the linear distance gradually decreases (DS) (4) The flow path (D) can hold the liquid inside through the inlet (DP) when the micro flow channel system for the L-tritor is stationary and rotating. (5) The flow path (D) has a structure called a separation chamber (DC) in the part (DS), and (6) a microflow for the eltriator. By rotating the entire path system about the axis of rotation (RA), the particles are introduced into the flow path (D) together with the solution A (composition a), and in the separation chamber (DC), the particles are sized and The particles are separated because they stay at different positions depending on the difference in specific gravity, or at least part of the particles cannot stay. As a result, an excellent effect of eliminating the need for an external liquid delivery device such as a pump, which has been indispensable in the conventional eltriator device, is exhibited.

また、本観点に係る発明において、限定されるわけではないが、流路(D)は、出口(DR)を介して、静止時および回転時に液体を内部に保持することが可能である出口溶液チャンバー(OC)と接続されることが好ましい。このようにすることで、分離され流路から排出された粒子を、装置内の出口チャンバーに保持することが可能となり、回転操作の停止後に、流路から排出された粒子を回収することが可能となる。   Further, in the invention according to this aspect, although not limited, the flow path (D) is an outlet solution that can hold the liquid inside when stationary and rotating via the outlet (DR). It is preferable to be connected to a chamber (OC). By doing so, it becomes possible to hold the particles separated and discharged from the flow path in the outlet chamber in the apparatus, and it is possible to collect the particles discharged from the flow path after the rotation operation is stopped. It becomes.

また、本観点に係る発明において、限定されるわけではないが、分離チャンバー(DC)は、流路(D)の下流に行くに従い、少なくとも部分的に、徐々にあるいは段階的にその断面積Sが増加していることが好ましい。このようにすることで、分離チャンバー内に効率的に流速勾配を形成することが可能となるため、大きさあるいは比重の差による粒子の滞留位置の差を、分離チャンバー内に効率的に形成することが可能となり、分離精度の向上が可能となる。   In the invention according to this aspect, although not limited, the separation chamber (DC) has a cross-sectional area S which is gradually or stepwise at least partially as it goes downstream of the flow path (D). Is preferably increased. By doing so, it becomes possible to efficiently form a flow velocity gradient in the separation chamber, so that the difference in the particle retention position due to the difference in size or specific gravity is efficiently formed in the separation chamber. Therefore, the separation accuracy can be improved.

また、本観点に係る発明において、限定されるわけではないが、流路(D)は、入口(DP)および分離チャンバー(DC)によって挟まれた区間において分岐点BPにおいて分岐し合流点CPにおいて再合流する分岐流路(DB)を少なくとも一本有することが好ましい。すなわち粒子が導入されない分岐流路を設けることで、たとえ流路が2次元平面的に形成されている場合であっても、分岐チャンバーの壁面近傍ではなく中央付近に、効率的に粒子を導入することが可能となる。   Further, in the invention according to this aspect, although not limited, the flow path (D) branches at the branch point BP in a section sandwiched between the inlet (DP) and the separation chamber (DC), and at the junction point CP. It is preferable to have at least one branch channel (DB) that rejoins. In other words, by providing a branch flow channel into which particles are not introduced, even if the flow channel is formed in a two-dimensional plane, particles are efficiently introduced not near the wall surface of the branch chamber but near the center. It becomes possible.

また、本観点に係る発明において、限定されるわけではないが、入口溶液チャンバー(IC)は、個別に溶液を導入できる複数の入口溶液チャンバーが並列あるいは直列に接続された構造であることが好ましい。このようにすることで、導入した全ての細胞を効率的に分離チャンバー内に導入することが可能となるほか、流路内に導入される溶液の組成や物性を、段階的あるいは徐々に変化させることも可能となる。   In the invention according to this aspect, although not limited, the inlet solution chamber (IC) preferably has a structure in which a plurality of inlet solution chambers capable of individually introducing solutions are connected in parallel or in series. . In this way, all the introduced cells can be efficiently introduced into the separation chamber, and the composition and physical properties of the solution introduced into the flow path are changed stepwise or gradually. It is also possible.

また、本観点に係る発明において、限定されるわけではないが、出口溶液チャンバー(OC)は、出口(DR)から排出された溶液を個別に回収できる複数の出口溶液チャンバーが並列あるいは直列に接続された構造であることが好ましい。このようにすることで、分離チャンバーから経時的に排出された、性質の異なる粒子のフラクションを、フラクションごとに異なる出口溶液チャンバーに保持することが可能となり、回転の停止後に、それらを個別に回収することが可能となる。   Moreover, in the invention which concerns on this viewpoint, although it is not necessarily limited, the exit solution chamber (OC) is connected with the several exit solution chamber which can collect | recover the solution discharged | emitted from the exit (DR) separately in parallel or in series. It is preferable that it is the structure made. In this way, it is possible to hold the fractions of particles with different properties discharged from the separation chamber over time in different outlet solution chambers for each fraction and collect them individually after the rotation stops. It becomes possible to do.

また、本観点に係る発明において、限定されるわけではないが、流路(D)に導入される溶液の比重が、段階的にあるいは徐々に増加することが好ましい。このようにすることで、流路内の流速を経時的に変化させることなく、粒子の滞留位置を徐々に変化させることが可能となるため、より簡単な操作によって効率的な粒子の分離が可能となる。   Moreover, in the invention which concerns on this viewpoint, although it is not necessarily limited, it is preferable that the specific gravity of the solution introduce | transduced into a flow path (D) increases in steps or gradually. In this way, it is possible to gradually change the particle retention position without changing the flow velocity in the channel over time, so that efficient particle separation is possible with simpler operations. It becomes.

また、本観点に係る発明において、限定されるわけではないが、流路(D)、および分離チャンバー(DC)は、平板状基板の表面に加工された溝状の構造と、他の平板状基板を貼り合わせることで作製されていることが好ましい。このようにすることで、たとえばポリマー基板を用いて安価かつ大量にエルトリエータ装置を作製することが可能となるため、装置自体をディスポーザブルにすることも可能となる。   Further, in the invention according to this aspect, although not limited, the flow path (D) and the separation chamber (DC) include a groove-like structure processed on the surface of the flat substrate and other flat plates. It is preferable that the substrate is manufactured by bonding. By doing so, for example, it is possible to manufacture an L-triator device at a low cost and in large quantities using a polymer substrate, and thus the device itself can be made disposable.

また、本観点に係る発明において、限定されるわけではないが、分離対象である粒子とは、細胞、ウイルス、バクテリア、オルガネラ等の生体粒子であることが好ましい。成体粒子を分離することで、医療や生化学等の研究分野において重要なプロセスを実現することができる。   In the invention according to this aspect, although not limited, the particles to be separated are preferably biological particles such as cells, viruses, bacteria, and organelles. By separating adult particles, important processes can be realized in research fields such as medicine and biochemistry.

また、本発明の他の一観点に係る粒子分離方法は、上記第一の観点にかかるエルトリエータ用マイクロ流路システムを利用し、粒子の分離を行う、というものである。これにより、従来法に比べ操作が簡便かつ安価なエルトリエータ装置による粒子や細胞の分離が可能となる。   In addition, a particle separation method according to another aspect of the present invention is to perform particle separation using the microchannel system for an L-triator according to the first aspect. This makes it possible to separate particles and cells with an elutriator apparatus that is simpler and less expensive than conventional methods.

本発明の他の一観点に係るエルトリエータ用マイクロ流路システムは、基板に流路が形成され、回転軸を中心に回転可能なエルトリエータ用マイクロ流路システムであって、流路は、入口、出口、入口に接続される入口溶液チャンバー、及び、入口と出口の間に形成される分離チャンバーを有し、入口と回転軸の間の距離は、出口と回転軸の間の距離よりも短く、分離チャンバーの入口と回転軸との間の距離は、分離チャンバーの出口と回転軸との間の距離よりも長いこととする。   An eltriator microchannel system according to another aspect of the present invention is an eltriator microchannel system in which a channel is formed on a substrate and is rotatable about a rotation axis. An outlet, an inlet solution chamber connected to the inlet, and a separation chamber formed between the inlet and the outlet, the distance between the inlet and the rotating shaft being shorter than the distance between the outlet and the rotating shaft The distance between the separation chamber inlet and the rotation axis is longer than the distance between the separation chamber outlet and the rotation axis.

また、本観点に係る発明において、限定されるわけではないが、出口に接続される出口溶液チャンバーを有することが好ましい。   Moreover, in the invention which concerns on this viewpoint, although it is not necessarily limited, it is preferable to have an exit solution chamber connected to an exit.

また、本観点に係る発明において、限定されるわけではないが、分離チャンバーの断面積は、分離チャンバーの入口から分離チャンバーの出口に向かうに従い、徐々にあるいは段階的に断面積が増加していることが好ましい。   In the invention according to this aspect, although not limited, the cross-sectional area of the separation chamber increases gradually or stepwise from the entrance of the separation chamber toward the exit of the separation chamber. It is preferable.

また、本観点に係る発明において、限定されるわけではないが、流路は、入口及び分離チャンバー入口の間に、流路が分岐する分岐点及び前記分岐点により分岐された流路が合流する合流点を有することが好ましい。   In the invention according to this aspect, the flow path is not limited, but the flow path joins the branch point where the flow path branches and the flow path branched by the branch point between the inlet and the separation chamber inlet. It is preferable to have a meeting point.

また、本観点に係る発明において、限定されるわけではないが、直列又は並列に接続された複数の入口溶液チャンバーを有することが好ましい。   Moreover, in the invention which concerns on this viewpoint, although it is not necessarily limited, it is preferable to have a some inlet solution chamber connected in series or in parallel.

また、本観点に係る発明において、限定されるわけではないが、直列又は並列に接続された複数の出口溶液チャンバーを有することが好ましい。   Moreover, in the invention which concerns on this viewpoint, although it is not necessarily limited, it is preferable to have several exit solution chambers connected in series or in parallel.

また、本観点に係る発明において、限定されるわけではないが、流路形状に対応した溝が形成された基板と、平板上の基板とを張り合わせることにより形成されていることが好ましい。   Moreover, in the invention which concerns on this viewpoint, although not necessarily limited, it is preferable to form by bonding together the board | substrate with which the groove | channel corresponding to the flow-path shape was formed, and the board | substrate on a flat plate.

本発明は、以上に述べられたように構成されるため、流路部および分離チャンバーへ外部から送液を行うシステムが不要となる。そのため、装置自体の回転操作を行うだけで、粒子の分離・回収が可能となる。そのため、たとえば安価なポリマー基板に形成した流路構造を利用することで、ディスポーザブルな装置となり得る。よって、従来必要であった試行間の洗浄・殺菌等の処理が不要な装置となり得る。   Since the present invention is configured as described above, a system for supplying liquid from the outside to the flow path portion and the separation chamber becomes unnecessary. Therefore, the particles can be separated and collected only by rotating the device itself. Therefore, for example, by using a flow channel structure formed on an inexpensive polymer substrate, a disposable device can be obtained. Therefore, it is possible to provide an apparatus that does not require processing such as cleaning and sterilization between trials, which has been conventionally required.

また本発明は、以上に述べられたように構成されるため、従来の大型遠心機と専用ロータを必要とする装置と比較して、装置自体の小型化が可能である。   In addition, since the present invention is configured as described above, the apparatus itself can be reduced in size as compared with a conventional apparatus that requires a large centrifuge and a dedicated rotor.

更に本発明は、以上に述べられたように構成されるため、装置の回転数、あるいは溶媒の粘度を変化した場合に、流路内の流速および遠心力の均衡は、ほとんど影響を受けない、つまり、分離の精度は主に溶媒の密度のみによって決定される。そのため、操作条件の影響を受けにくく、非常に簡単なシステム構成によっても、精度よく細胞の分離・回収が可能となる。   Furthermore, since the present invention is configured as described above, when the number of rotations of the apparatus or the viscosity of the solvent is changed, the flow velocity and centrifugal force balance in the flow path are hardly affected. That is, the accuracy of separation is mainly determined only by the density of the solvent. Therefore, it is difficult to be affected by operating conditions, and even with a very simple system configuration, it is possible to accurately separate and collect cells.

実施形態に係るエルトリエータ用マイクロ流路システムの概略図であり、図1(a)は図1(b)および図1(c)におけるB矢視図であり、図1(b)は図1(a)におけるA0−A1線における断面図であり、また、図1(c)は図1(a)におけるA2−A3線における断面図である。It is the schematic of the microchannel system for eltriators concerning an embodiment, Drawing 1 (a) is a B arrow view in Drawing 1 (b) and Drawing 1 (c), and Drawing 1 (b) is Drawing 1 It is sectional drawing in the A0-A1 line in (a), and FIG.1 (c) is sectional drawing in the A2-A3 line in Fig.1 (a). 実施形態に係るエルトリエータ用マイクロ流路システムにおける流路構造の、図1に示したシステムとは異なる形態を有するシステムの概略図である。It is the schematic of the system which has a form different from the system shown in FIG. 1 of the flow-path structure in the micro flow-path system for eltriators which concerns on embodiment. 実施形態に係るエルトリエータ用マイクロ流路システムにおける流路構造の、図1および図2に示したシステムとは異なる形態を有するシステムの概略図である。It is the schematic of the system which has a form different from the system shown in FIG. 1 and FIG. 2 of the flow-path structure in the micro flow-path system for eltriators which concerns on embodiment. 実施形態に係るエルトリエータ用マイクロ流路システムにおける流路構造の、図1、2、および3に示したシステムとは異なる形態を有するシステムの概略図である。It is the schematic of the system which has a form different from the system shown in FIG.1, 2, and 3 of the flow-path structure in the microchannel system for eltriators which concerns on embodiment. 実施例1において用いたエルトリエータ用マイクロ流路システムの概略図であり、図5(a)は図5(b)におけるB矢視図、図5(b)は図5(a)におけるA0−A1線における断面図、図5(c)は図5(a)における個別の流路(D)と回転軸(RA)の拡大図である。図5(a)および図5(c)はほぼ実寸通りである。It is the schematic of the micro flow path system for eltriators used in Example 1, FIG. 5 (a) is a B arrow view in FIG.5 (b), FIG.5 (b) is A0- in FIG.5 (a). FIG. 5C is an enlarged view of the individual flow path (D) and the rotation axis (RA) in FIG. 5A. FIG. 5A and FIG. 5C are almost the actual size. 実施例1における結果を示すグラフであり、横軸は分離されたフラクション番号、縦軸は各粒子の存在割合を示している。It is a graph which shows the result in Example 1, a horizontal axis shows the fraction number isolate | separated, and the vertical axis | shaft has shown the abundance ratio of each particle | grain. 実施例2において用いたエルトリエータ用マイクロ流路システムの概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of an L triator microchannel system used in Example 2.

以下、本発明に係るエルトリエータ用マイクロ流路システム及び粒子分離方法の最良の形態を詳細に説明するものとする。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態、実施例の零時にのみ限定されるものでは無い。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode of the microchannel system and particle separation method for an L-triator according to the present invention will be described in detail below. However, the present invention can be implemented in many different forms, and is not limited only to the following embodiments and examples.

図1は、本実施形態に係るエルトリエータ用マイクロ流路システムの概略図である。図1(a)は図1(b)および図1(c)におけるB矢視図であり、図1(b)は図1(a)におけるA0−A1線における断面図であり、また、図1(c)は図1(a)におけるA2−A3線における断面図である。   FIG. 1 is a schematic view of the microchannel system for an elutriator according to the present embodiment. 1A is a view taken in the direction of arrow B in FIGS. 1B and 1C, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line A0-A1 in FIG. 1A. 1 (c) is a cross-sectional view taken along line A2-A3 in FIG. 1 (a).

図1(a)において、流路(D)は、流路を下流へとたどった場合に回転軸(RA)との直線距離が短くなる部分(流路部DS)、分離チャンバー(DC)、入口(DP)、出口(DR)、を有しており、入口(DP)を介して入口溶液チャンバー(IC)と接続されている。また、回転軸RAとは、任意の回転装置によってシステムを回転させたときの、回転の中心となる位置を便宜的に表したものであり、必ずしも回転運動を行うための物理的な軸が取り付けられていることを意味するものではない。   In FIG. 1A, the flow path (D) is a portion (flow path portion DS) where the linear distance from the rotation axis (RA) becomes short when the flow path is downstream, a separation chamber (DC), It has an inlet (DP) and an outlet (DR), and is connected to the inlet solution chamber (IC) via the inlet (DP). The rotation axis RA is a convenient representation of the position of the center of rotation when the system is rotated by an arbitrary rotating device, and a physical axis for performing a rotational motion is not necessarily attached. It does not mean that

このエルトリエータ用マイクロ流路システムは、2枚の基板を接着することで形成されており、入口溶液チャンバー(IC)を除く流路構造は、そのうちの1枚の基板の表面状に形成された溝構造と、他の基板との間隙に平面的に構成されており、流路深さは一定であるが、流路構造は3枚以上の基板を用いて形成されていても良く、また、流路深さは部分的に異なっていても良く、さらに、システムが、径の同じあるいは異なる円管によって少なくとも部分的に接続された構造であっても良い。ただし、流路構造が少なくとも部分的に平面的に構成されているものの方が、流路構造の作製が容易になり、また、より精密な作製を可能とする、といった点において、より好ましい。   This micro channel system for an L trilator is formed by bonding two substrates, and the channel structure excluding the inlet solution chamber (IC) is formed on the surface of one of the substrates. The groove structure and the other substrate are planarly configured, and the channel depth is constant, but the channel structure may be formed using three or more substrates, The channel depths may be partially different, and the system may be at least partially connected by circular tubes with the same or different diameters. However, it is more preferable that the flow path structure is at least partially configured in terms of facilitating the production of the flow path structure and enabling more precise production.

なお、平面的に構成された流路構造を作製する場合、例えば、モールディングやエンボッシングといった鋳型を利用した作製技術は、流路構造を容易に作製可能であるという点において好ましいが、その他にも、ウェットエッチング、ドライエッチング、レーザー加工、電子線直接描画、機械加工等の作製技術を用いることも可能である。   When producing a planar flow path structure, for example, a production technique using a mold such as molding or embossing is preferable in that the flow path structure can be easily produced. Manufacturing techniques such as wet etching, dry etching, laser processing, direct electron beam drawing, and machining can also be used.

なお、平面的に構成された流路構造を作製する場合の、マイクロ流体システムの材質としては、PDMS(ポリジメチルシロキサン)、アクリル等の各種ポリマー材料、ガラス、シリコン、セラミクス、ステンレスなどの各種金属、などを用いることができ、また、これらの材料のうち、任意の2種類の基板を組み合わせて用いることも可能である。   In addition, the material of the microfluidic system when producing a planar flow path structure includes various polymer materials such as PDMS (polydimethylsiloxane) and acrylic, and various metals such as glass, silicon, ceramics, and stainless steel. , Etc., and any two of these materials can be used in combination.

さらに、図1(a)に示す流路構造において、流路(D)および分離チャンバー(DC)は、回転軸(RA)から遠心方向に直線的に延長される流路部分と、回転軸を中心とした円弧状の流路部分によって構成されているが、これらの構造は必ずしも直線状、あるいは円弧状の構造である必要はない。   Furthermore, in the flow channel structure shown in FIG. 1A, the flow channel (D) and the separation chamber (DC) include a flow channel portion linearly extending in the centrifugal direction from the rotation axis (RA), and a rotation axis. Although it is configured by an arc-shaped flow path portion having a center, these structures do not necessarily have to be linear or arc-shaped structures.

さらに、図1(a)に示す流路構造において、回転操作時に遠心力のバランスをとるために、エルトリエータ用マイクロ流路システムの重心が回転軸上に存在しているが、安定的な回転操作が可能となれば必ずしもシステムの重心が回転軸上に存在する必要は無く、たとえば、より大きな装置に取り付けて回転を行う場合など、回転軸がエルトリエータ用マイクロ流路システムから離れた位置にあっても良い。   Further, in the flow channel structure shown in FIG. 1 (a), the center of gravity of the micro flow channel system for the eltriator exists on the rotation axis in order to balance the centrifugal force during the rotation operation. If the operation becomes possible, the center of gravity of the system does not necessarily exist on the rotation axis. For example, when the rotation axis is attached to a larger apparatus and the rotation axis is rotated, the rotation axis is located away from the micro flow channel system for the eltriator. There may be.

なお、図1(a)に示す流路構造において、流路(D)の入口(DP)は、出口(DR)よりも回転軸(RA)に近い位置に存在しているため、回転軸に対して回転運動を行った場合に、入口から出口へと溶液を連続的に導入することが可能となる。   In the flow channel structure shown in FIG. 1A, the inlet (DP) of the flow channel (D) is located closer to the rotational axis (RA) than the outlet (DR). On the other hand, when a rotational motion is performed, the solution can be continuously introduced from the inlet to the outlet.

この流路構造に対し、入口溶液チャンバー(IC)に粒子懸濁溶液である溶液Aを滴下し、その後、エルトリエータ用マイクロ流路システム全体を任意の回転装置によって回転軸(RA)に対して回転操作を行うと、遠心力の効果によって、入口(DR)から溶液Aが導入される。   The solution A, which is a particle suspension solution, is dropped into the inlet solution chamber (IC) with respect to this flow channel structure, and then the entire micro flow channel system for the L trilator is rotated with respect to the rotation axis (RA) by an arbitrary rotating device. When the rotation operation is performed, the solution A is introduced from the inlet (DR) by the effect of centrifugal force.

なお、溶液滴下後に、入口溶液チャンバー(IC)の開口部に対し少なくとも部分的に覆いを被せることにより、回転操作による溶液Aおよび粒子の飛散あるいは散逸を防ぐことが可能であるが、あらかじめ溶液チャンバー(IC)の開口部を狭める、あるいは溶液チャンバーの壁面を回転軸方向に対し傾斜させることによっても、同等の効果が発揮される。   In addition, it is possible to prevent scattering or dissipation of the solution A and particles due to the rotation operation by covering at least partly the opening of the inlet solution chamber (IC) after dropping the solution. The same effect can be achieved by narrowing the opening of the (IC) or by inclining the wall surface of the solution chamber with respect to the rotation axis direction.

なおその際、流路(D)および分離チャンバー(DC)は、予め粒子を含まない溶液である溶液Bにより満たされていることが好ましく、また、溶液Bの組成は、溶液Aの組成と同じ、あるいは近いことが好ましい。   In this case, the flow path (D) and the separation chamber (DC) are preferably filled with a solution B that is a solution not containing particles in advance, and the composition of the solution B is the same as the composition of the solution A. Or close.

流路D内に導入された粒子に対し、流路部(DS)において、遠心力は回転軸から遠心側に、流れは回転軸方向に印加されるため、粒子混合物に含まれる特定の大きさ・比重・形状を有する粒子を、分離チャンバー内の特定の位置に滞留させることが可能となる。一方、十分に小さい、あるいは十分に比重の小さい粒子は、出口(DR)より排出される。本実施形態ではエルトリエータ装置内部に溶液チャンバーを組み込み、装置自体を回転させることによって発生した遠心力を用いて送液を行うことができるようになっている。   With respect to the particles introduced into the channel D, in the channel part (DS), centrifugal force is applied from the rotation axis to the centrifugal side, and the flow is applied in the direction of the rotation axis. -Particles having specific gravity and shape can be retained at a specific position in the separation chamber. On the other hand, particles that are sufficiently small or sufficiently small in specific gravity are discharged from the outlet (DR). In the present embodiment, a solution chamber can be incorporated in the L-triator device, and liquid feeding can be performed using centrifugal force generated by rotating the device itself.

また、適当な時間回転した後、入口溶液チャンバー(IC)内の溶液を溶液Bに置換することで、再度回転操作を行うことによって、入口溶液チャンバー(IC)内の粒子を効率的に分離チャンバー(DC)あるいは出口(DR)へと導入することが可能となる。   In addition, after rotating for an appropriate time, the solution in the inlet solution chamber (IC) is replaced with the solution B, and the rotation operation is performed again, thereby efficiently separating the particles in the inlet solution chamber (IC). (DC) or exit (DR) can be introduced.

また、適当な時間回転した後、入口溶液チャンバー(IC)内の溶液を溶液Aに比べ比重が大きい溶液である溶液Cに置換し、再度回転操作を行うことによって、分離チャンバー(IC)内に滞留した粒子を段階的に出口(DR)より排出することが可能となり、分離が達成される。   In addition, after rotating for an appropriate time, the solution in the inlet solution chamber (IC) is replaced with the solution C, which is a solution having a higher specific gravity than the solution A, and the rotation operation is performed again, so that the solution enters the separation chamber (IC). The staying particles can be discharged from the outlet (DR) step by step, and separation is achieved.

なお、回転操作における回転数は、100〜30000rpmの範囲にあることが好ましく、500〜10000rpmの範囲であることがより好ましいが、導入する細胞等の粒子に悪影響を及ぼさない範囲であれば構わない。   In addition, the number of rotations in the rotation operation is preferably in the range of 100 to 30000 rpm, more preferably in the range of 500 to 10000 rpm, but may be in a range that does not adversely affect particles such as cells to be introduced. .

また、用いる溶液A、溶液B、溶液Cの粘度は、安定的な操作を可能とする範囲であれば構わないが、粘度が高くなりすぎると流量が低くなるため、100cP以下であることが望ましい。   The viscosity of Solution A, Solution B, and Solution C to be used is not limited as long as it can be stably operated. However, if the viscosity is too high, the flow rate is lowered, so that it is preferably 100 cP or less. .

なお、回転数、溶液の粘度、および流路の大きさ(幅、長さ等)によって、流路内における流量が決定されるが、これらの値は、分離チャンバー(DC)において、流路の拡大とともに流速が均一に減速するような状態が保たれる必要があるという観点から、流路内で安定な層流が保たれる、つまり具体的には、レイノルズ数が1000以下になるような範囲にあれば良い。なお、幅または深さが1mm以下の流路であって、遠心力駆動の送液を行う場合では、この条件を達成することは容易である。   The flow rate in the flow path is determined by the rotational speed, the viscosity of the solution, and the size (width, length, etc.) of the flow path. These values are determined in the separation chamber (DC) by the flow path. From the viewpoint that it is necessary to maintain a state where the flow velocity is uniformly decelerated with expansion, a stable laminar flow is maintained in the flow path, specifically, the Reynolds number is 1000 or less. If it is in range. In the case where the flow path has a width or depth of 1 mm or less and a centrifugal force-driven liquid feeding is performed, it is easy to achieve this condition.

図2は、エルトリエータ用マイクロ流路システムにおける流路(D)の、他の例の概略図である。   FIG. 2 is a schematic view of another example of the flow path (D) in the micro flow path system for an L trilator.

図2に示す流路(D)は、分岐点(BP)において分岐し、合流点(CP)において合流する分岐流路(DB)を有している。分岐点(BP)において、入口から導入された流量のほぼ50%が分岐流路(DB)に振り分けられ、また、再合流点に到達するまでに当該粒子が遠心力により回転軸とは逆側の壁面に沿って流れる、つまり、粒子は分岐流路(DB)に導入されないことによって、再合流点において粒子は流路断面の中央付近を通過する。そのため、分離チャンバー(DC)内においても、粒子は中心付近を流れることが可能であり、壁面への粒子の堆積を抑制することが可能であり、分離の精度を向上することができる。   The flow path (D) shown in FIG. 2 has a branch flow path (DB) that branches at the branch point (BP) and merges at the merge point (CP). At the branch point (BP), almost 50% of the flow rate introduced from the inlet is distributed to the branch flow path (DB), and the particles are on the opposite side of the rotating shaft by centrifugal force until reaching the rejoining point. In other words, the particles pass along the wall surface of the channel, that is, the particles are not introduced into the branch flow path (DB), so that the particles pass near the center of the cross section of the flow path at the rejoining point. Therefore, even in the separation chamber (DC), the particles can flow near the center, and the accumulation of particles on the wall surface can be suppressed, so that the accuracy of separation can be improved.

なお、図2における流路構造において、分岐・再合流部分(DB)は2本への分岐構造により構成されているが、上述した効果が得られる限り、その本数は必ずしも2本である必要はなく、また、その位置も必ずしも図2に図示された位置である必要はない。ただし、再合流する部分は、図2に図示されているように分離チャンバー(DC)に近接していることが好ましい。また、分岐流路(DB)へ導入される流量は、粒子の流れる位置が分離チャンバー(DC)内の中央付近に来る状態であれば、50%でなくても構わない。   In the flow channel structure shown in FIG. 2, the branching / re-merging portion (DB) is constituted by a branching structure into two. However, as long as the effects described above are obtained, the number of the branching / rejoining parts (DB) is not necessarily two. Further, the position is not necessarily the position shown in FIG. However, it is preferable that the rejoining portion is close to the separation chamber (DC) as shown in FIG. In addition, the flow rate introduced into the branch channel (DB) may not be 50% as long as the position where the particles flow is near the center in the separation chamber (DC).

また、図2における流路構造において、分離チャンバー(DC)は、下流に行くに従って(即ち分離チャンバーの入口から出口に向かうに従って)幅が広くなる、つまり断面積Sが増加する部分を有しており、流速が徐々に減少するような設計となっている。このことにより、分離チャンバー(DC)内において滞留する粒子のサイズあるいは比重の範囲を大きくすることが可能である。   Further, in the flow channel structure in FIG. 2, the separation chamber (DC) has a portion that increases in width as it goes downstream (that is, as it goes from the inlet to the outlet of the separation chamber), that is, the cross-sectional area S increases. The design is such that the flow rate gradually decreases. This makes it possible to increase the size or specific gravity range of the particles staying in the separation chamber (DC).

また、図2における流路構造は、エルトリエータ用マイクロ流路システム内部に、溶液の保持を可能とする出口溶液チャンバー(OC)を有しているため、分離チャンバー(DC)に滞留し、さらに分離チャンバー(DC)から段階的に排出された粒子を個別に回収はすることが可能となる。   In addition, the flow channel structure in FIG. 2 has an outlet solution chamber (OC) capable of holding the solution inside the micro flow channel system for the L-triator, so that it stays in the separation chamber (DC). It is possible to individually collect particles discharged in stages from the separation chamber (DC).

また、図2における流路構造は、下流に行くに従って幅が広くなる、つまり断面積Sが増加する部分を有しており、流速が徐々に減少するような設計となっている。このことにより、分離チャンバー(DC)内において滞留する粒子のサイズあるいは比重の範囲を広げることが可能である。   In addition, the flow path structure in FIG. 2 has a portion that becomes wider as it goes downstream, that is, has a portion where the cross-sectional area S increases, and is designed so that the flow velocity gradually decreases. As a result, it is possible to widen the size or specific gravity range of the particles staying in the separation chamber (DC).

なお、適切な流路設計を行うことにより、分離チャンバー(DC)内に滞留する粒子サイズの範囲を制御することが可能である。ここで記述する流路設計とは、回転軸(RA)と入口(DP)および出口(DR)の最短距離、分離チャンバー(DC)の位置と形状、あるいは流路(D)の直径などの値を、分離目的の対象となる粒子にあわせて設定することを意味する。   In addition, it is possible to control the range of the particle size staying in the separation chamber (DC) by designing an appropriate flow path. The flow path design described here is a value such as the shortest distance between the rotation axis (RA) and the inlet (DP) and the outlet (DR), the position and shape of the separation chamber (DC), or the diameter of the flow path (D). Is set according to the particles to be separated.

なお、特定の粒子の分離を達成するためには、流路のネットワークを抵抗回路のアナログとして考える、つまり、流量分配は圧力に比例し流路の抵抗に反比例する、という考えに基づいて予測あるいは計算し、流路内の各地点における圧力と、流路構造の抵抗値を考慮することにより、各地点における流量の分配割合を調節あるいはあらかじめ計算する、という段階を経ることが望ましい。その場合の抵抗の計算において、ハーゲン・ポアズイユの式等を利用することができる。   In order to achieve the separation of specific particles, the flow channel network is considered as an analog of the resistance circuit, that is, based on the idea that the flow distribution is proportional to the pressure and inversely proportional to the flow resistance. It is desirable to go through a step of calculating or pre-calculating the distribution ratio of the flow rate at each point by calculating and considering the pressure at each point in the flow channel and the resistance value of the flow channel structure. In the calculation of resistance in that case, the Hagen-Poiseuille equation or the like can be used.

図3は、多数の入口・出口溶液チャンバーを有するエルトリエータ用マイクロ流路システムの概略図である。   FIG. 3 is a schematic diagram of a microchannel system for an elutriator having multiple inlet / outlet solution chambers.

図3に示すエルトリエータ用マイクロ流路システムは、それぞれ独立に溶液を導入することが可能である3つの入口溶液チャンバー(IC1、IC2、IC3)が流路によって直列に接続された構造と、それぞれ独立に溶液を回収することが可能である3つの出口溶液チャンバー(OC1、OC2,OC3)が流路によって直列に接続された構造を有する。   The microchannel system for an L-triator shown in FIG. 3 has a structure in which three inlet solution chambers (IC1, IC2, IC3) that can introduce solutions independently are connected in series by a channel, It has a structure in which three outlet solution chambers (OC1, OC2, OC3) capable of collecting a solution independently are connected in series by flow paths.

図3に示すエルトリエータ用マイクロ流路システムにおいて、流路(D)を溶液Bで満たした後、OC3に粒子懸濁液である溶液A、OC2に粒子を含まない溶液B、OC1に溶液Aとは異なる組成である溶液Cをそれぞれ導入し、回転操作を行うことで、これらの溶液が流路(D)に順に導入されるため、回転操作を停止することなく、異なる組成の溶液の自動的な導入が可能となる。なお、より回転軸に近い位置に存在する入口溶液チャンバーに、より比重の高い溶液を入れることが望ましく、回転軸から遠い位置に存在する入口溶液チャンバーに、粒子懸濁溶液を導入することが望ましいが、分離目的を達成できれば、密度や組成の異なる溶液を導入しても良く、また、より多数の入口溶液チャンバーが存在していても良い。   In the micro channel system for an L-triator shown in FIG. 3, after the channel (D) is filled with the solution B, the solution A that is a particle suspension in OC3, the solution B that does not contain particles in OC2, and the solution A in OC1 Since each solution C having a different composition from each other is introduced and rotated, and these solutions are sequentially introduced into the flow path (D), the automatic operation of solutions having different compositions can be performed without stopping the rotating operation. Introduction is possible. It is desirable to put a solution having a higher specific gravity in the inlet solution chamber located closer to the rotation axis, and it is desirable to introduce the particle suspension solution into the inlet solution chamber located far from the rotation axis. However, if the separation purpose can be achieved, solutions having different densities and compositions may be introduced, and a larger number of inlet solution chambers may exist.

また、図3に示すエルトリエータ用マイクロ流路システムにおいて、複数の出口溶液チャンバー(OC)が存在するため、流路(D)から排出された溶液を、経時的に異なる出口溶液チャンバー(OC)に保持することが可能となる。つまりこの場合、排出された溶液は、排出された順に、OC3、OC2、OC1の出口溶液チャンバーにおいて保持されるため、それらを回転停止後に独立して回収することが可能である。これらの出口溶液チャンバー(OC)も、目的に応じた個数、あるいは容積のものを用いることができる。   In addition, since there are a plurality of outlet solution chambers (OC) in the L channel microchannel system shown in FIG. 3, the solution discharged from the channel (D) can be changed into outlet solution chambers (OC) that are different over time. It is possible to hold it. That is, in this case, since the discharged solutions are held in the outlet solution chambers of OC3, OC2, and OC1 in the order of discharge, they can be recovered independently after stopping the rotation. These outlet solution chambers (OC) can be used in the number or volume according to the purpose.

図4は、多数の入口・出口溶液チャンバーを有するエルトリエータ用マイクロ流路システムの他の例の概略図である。   FIG. 4 is a schematic diagram of another example of a microchannel system for an ertriator having multiple inlet / outlet solution chambers.

図4に示すエルトリエータ用マイクロ流路システムは、それぞれ独立に溶液を回収することが可能である3つの出口溶液チャンバー(OC1、OC2,OC3)が流路によって直列に接続された構造を有している。それぞれの出口溶液チャンバーに、一定量以上の溶液が導入されない機構を備えることで、流路(D)から排出された溶液は、上流側の出口溶液チャンバー(OC1)から下流側出口溶液チャンバー(OC3)への順に導入されるため、排出された溶液は、排出された順に、OC1、OC2、OC3の出口溶液チャンバーにおいて保持されるため、それらを回転停止後に独立して回収することが可能である。   4 has a structure in which three outlet solution chambers (OC1, OC2, OC3) capable of collecting solutions independently are connected in series by flow paths. ing. By providing each outlet solution chamber with a mechanism that does not introduce a solution of a certain amount or more, the solution discharged from the flow path (D) is allowed to flow from the upstream outlet solution chamber (OC1) to the downstream outlet solution chamber (OC3). Since the discharged solutions are held in the outlet solution chambers of OC1, OC2, and OC3 in the discharged order, it is possible to collect them independently after stopping the rotation. .

上記したマイクロ流路システムを用いて、分離を行う対象となる粒子としては、目的に応じて、ポリスチレン等のポリマー粒子、金属微粒子、セラミックス粒子、またはそれらの表面に物理的あるいは化学的な処理を施した粒子を用いることができる他、動植物細胞、細菌、ウイスルやそれらの構成要素であるオルガネラ等の生物粒子を用いることができる。   As the particles to be separated using the above microchannel system, depending on the purpose, polymer particles such as polystyrene, metal fine particles, ceramic particles, or physical or chemical treatment of the surface thereof may be performed. In addition to the applied particles, biological particles such as animal and plant cells, bacteria, viruses, and organelles that are constituents thereof can be used.

また、粒子懸濁溶液としては、目的に応じて様々な溶液を用いることができ、例えば粒子としてポリマー粒子や金属粒子を用いる場合には、各種化学物質を含む水溶液の他、有機溶媒、イオン性流体等を用いることができる。さらに、粒子として細胞等の生物粒子を用いる場合には、細胞培養液や緩衝液などの細胞と等張の水溶液を用いるのが好ましい。ただし、たとえばバクテリアや植物細胞のような比較的低張あるいは高張溶液に対し耐性をもつ細胞の場合には、必ずしも等張である必要はない。また、操作の都合上、溶液の比重と粒子の比重の差が極端に大きくない系がより好ましく、また、分離対象となる粒子群には、溶液Aの比重よりも比重の小さな粒子が含まれていることが望ましい。   In addition, various solutions can be used as the particle suspension depending on the purpose. For example, when polymer particles or metal particles are used as the particles, in addition to aqueous solutions containing various chemical substances, organic solvents, ionic A fluid or the like can be used. Furthermore, when biological particles such as cells are used as the particles, it is preferable to use an aqueous solution that is isotonic with cells, such as a cell culture solution or a buffer solution. However, in the case of cells that are resistant to relatively hypotonic or hypertonic solutions, such as bacteria and plant cells, it is not always necessary to be isotonic. For the convenience of operation, a system in which the difference between the specific gravity of the solution and the specific gravity of the particles is not extremely large is more preferable, and the particle group to be separated includes particles having a specific gravity smaller than that of the solution A. It is desirable that

また、エルトリエータ用マイクロ流路システムを回転する手段としては、通常の遠心分離装置や電気モータなどを利用することができるが、一定の回転速度を一定時間保持できる装置であればよい。   In addition, as a means for rotating the micro flow channel system for the Eltriator, a normal centrifugal separator, an electric motor, or the like can be used, but any device that can maintain a constant rotational speed for a certain period of time may be used.

以上に述べたシステム構成および操作により、粒子や細胞の混合物のうち、目的に応じたある粒子や細胞のみを、正確かつ簡便に分離・回収することが可能となる。   By the system configuration and operation described above, it is possible to accurately and simply separate and collect only certain particles and cells according to the purpose from the mixture of particles and cells.

また、本実施形態にかかるエルトリエータ用マイクロ流路システムは溶液チャンバー、流路、および分離チャンバー構造を安価な材料、たとえばポリマーを用いて形成することで、装置がディスポーザブルとなり得るため、従来試料間のコンタミネーションを避ける際に必要であった、流路内部の洗浄や殺菌といったプロセスを不要とすることを可能とするシステムとなる。   In addition, since the microchannel system for an L trilator according to the present embodiment can be made disposable by forming a solution chamber, a channel, and a separation chamber structure using an inexpensive material, for example, a polymer, This is a system that makes it possible to eliminate the process of cleaning and sterilizing the inside of the flow path, which is necessary when avoiding contamination.

以下、上記実施形態に係るエルトリエータ用マイクロ流路システムについて実際に作製し、粒子分離方法を行なうことで本発明の効果を確認した。以下説明する。   Hereinafter, the effect of the present invention was confirmed by actually producing a microchannel system for an L-triator according to the above embodiment and performing a particle separation method. This will be described below.

(実施例1)
図5は、本実施例に係るマイクロ流路システム図である。図5(a)は、図5(b)におけるB矢視図、図5(b)は図5(a)におけるA0−A1線における断面図、図5(c)は図5(a)における個別の流路(D)と回転軸(RA)の拡大図である。
Example 1
FIG. 5 is a microchannel system diagram according to the present embodiment. 5A is a view taken in the direction of arrow B in FIG. 5B, FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line A0-A1 in FIG. 5A, and FIG. 5C is in FIG. It is an enlarged view of an individual flow path (D) and a rotating shaft (RA).

このエルトリエータ用マイクロ流路システムは、微細な溝構造を有する平板状のポリマー基板(PDMS(ポリジメチルシロキサン))と、溝構造を有さない平板状のポリマー基板(PDMS)を上下にボンディングすることにより形成されている。   This microchannel system for an L-trilator is bonded vertically to a flat polymer substrate (PDMS (polydimethylsiloxane)) having a fine groove structure and a flat polymer substrate (PDMS) not having a groove structure. It is formed by.

上部のポリマー基板の下面には、流路構造が形成されており、その深さは約20μmである。この値に関しては、分離対象となる粒子の大きさに応じて、最大100mmまでの任意の値の流路構造を採用することが可能であり、また、下部の基板の上面にも同様の加工が施されていても良く、流路構造は部分的に深さが異なっていても良い。   A channel structure is formed on the lower surface of the upper polymer substrate, and its depth is about 20 μm. With regard to this value, it is possible to adopt a flow channel structure having an arbitrary value up to 100 mm depending on the size of the particles to be separated, and the same processing is applied to the upper surface of the lower substrate. The flow path structure may be partially different in depth.

またこのエルトリエータ用マイクロ流路システムは、同一の機能を有するマイクロ流路構造を4つ備えている。この個数は、システム1つ当たり1つでも良く、複数であってもよい。また、それぞれの流路構造が、同一の機能を有する構造ではなく、異なるものであっても良い。   In addition, this micro flow channel system for an L trilator includes four micro flow channel structures having the same function. This number may be one per system or plural. Moreover, each flow path structure may be different from the structure having the same function.

入口溶液チャンバー(IC)および出口溶液チャンバー(OC)は、それぞれ上部の基板に形成された貫通孔と、下部の基板によって構成されている。またそれぞれ、取り外しの可能な入口シール構造(IS)および出口シール構造(OS)によって部分的に塞がれており、システムの非回転時に、外部からピペット等を用いて溶液の注入あるいは回収が可能となり、また、システムの回転時に、チャンバー内部の溶液が外部に飛散することなく保持されるようになっている。シール構造としては、市販の粘着テープや平らなポリマー基板など、上部の基板に密着するものであれば、様々な材料あるいは形状のものを用いることが可能である。なお、図5に示す構造以外であっても、外部との溶液の交換が可能であり、また、回転時の溶液の飛散を防ぐことができれば、遠心方向に傾いたチャンバー構造、あるいは深さ方向に断面積の異なるチャンバー構造なども採用することができる。   The inlet solution chamber (IC) and the outlet solution chamber (OC) are each constituted by a through hole formed in the upper substrate and a lower substrate. In addition, each is partially blocked by a removable inlet seal structure (IS) and outlet seal structure (OS), and when the system is not rotating, the solution can be injected or recovered from the outside using a pipette or the like. In addition, when the system is rotated, the solution inside the chamber is held without splashing outside. As the sealing structure, various materials or shapes can be used as long as they are in close contact with the upper substrate, such as a commercially available adhesive tape or a flat polymer substrate. In addition to the structure shown in FIG. 5, if the solution can be exchanged with the outside, and the scattering of the solution during rotation can be prevented, the chamber structure inclined in the centrifugal direction or the depth direction In addition, a chamber structure having a different cross-sectional area may be employed.

このエルトリエータ用マイクロ流路システムにおいて、入口溶液チャンバー(IC)および出口溶液チャンバー(OC)は流路(D)によって接続されており、入口溶液チャンバー(IC)および出口溶液チャンバー(OC)は流路(D)の一部とは定義されない。   In this micro flow channel system for an L trilator, the inlet solution chamber (IC) and the outlet solution chamber (OC) are connected by a flow channel (D), and the inlet solution chamber (IC) and the outlet solution chamber (OC) flow. It is not defined as a part of the path (D).

流路(D)は、入口から出口へと流路をたどった時に、一度外側に向かった後、回転軸に近づくようにターンしており、ターン後の部分において分岐・再合流する分岐流路と、その下流において幅が徐々に拡大し収束する分離チャンバー(DC)を有する。   When the flow path (D) traces the flow path from the inlet to the outlet, the flow path once turns to the outside and then turns so as to approach the rotation axis. And a separation chamber (DC) in which the width gradually expands and converges downstream thereof.

流路(D)の幅は、分離チャンバー(DC)以外の部分は100μmであり、また、分離チャンバー(DC)における最大値は5mmである。これらの値も、流路深さと同様、分離対象となる粒子の性質や粒子の最大処理量に応じて、最大100mmまでの任意の値の流路構造を採用することが可能である。   The width of the flow path (D) is 100 μm in portions other than the separation chamber (DC), and the maximum value in the separation chamber (DC) is 5 mm. Similarly to the channel depth, these values can adopt a channel structure having an arbitrary value up to 100 mm depending on the properties of the particles to be separated and the maximum processing amount of the particles.

なお、本発明で提案したエルトリエータ用マイクロ流路システムでは、分離チャンバー(DC)の幅、深さ、および長さを変化させることで、分離チャンバー(DC)内に滞留する粒子の粒径および比重の範囲を変化させることができる。そのため、分離対象となる粒子の性質に応じて、デザインの異なる流路構造を採用することが望ましい。   In addition, in the microchannel system for an Eltriator proposed in the present invention, the particle size of particles staying in the separation chamber (DC) can be changed by changing the width, depth, and length of the separation chamber (DC). The range of specific gravity can be changed. Therefore, it is desirable to adopt flow path structures with different designs according to the properties of the particles to be separated.

また、分岐点BPにおける流量の分配割合の理論値は50%である、つまり、流量は等しく等分され、合流点(CP)において合流するような流路設計となっている。この流量分配の割合は、流量・管径・圧力損失の関係を表したハーゲン・ポアズイユの式などをもとに計算・設定することができ、流路設計時に反映させることで、任意の割合に設定することが可能である。   Further, the theoretical value of the distribution ratio of the flow rate at the branch point BP is 50%, that is, the flow rate is designed so that the flow rates are equally divided and merge at the junction (CP). This flow rate distribution ratio can be calculated and set based on the Hagen-Poiseuille equation that expresses the relationship between flow rate, pipe diameter, and pressure loss. It is possible to set.

以上の構成において、上記したエルトリエータ用マイクロ流路システムを用いた、粒子の分離の実施例として実施した、粒子径の異なるポリスチレン粒子の分離について説明する。   In the above configuration, the separation of polystyrene particles having different particle diameters performed as an example of the separation of particles using the above-described micro flow channel system for an L triator will be described.

まず、粒子懸濁溶液(溶液A)としては0.5%Tween80水溶液を用い、直径1.0μm、3.0μm、5.0μmのポリスチレン粒子を懸濁させた。   First, 0.5% Tween 80 aqueous solution was used as the particle suspension solution (solution A), and polystyrene particles having diameters of 1.0 μm, 3.0 μm, and 5.0 μm were suspended.

流路(D)を溶液B(0.5%Tween80水溶液)で満たした後、入口溶液チャンバー(IC)内の溶液を粒子懸濁液に置換した後に、入口溶液チャンバー(IC)および出口溶液チャンバー(OC)にそれぞれ入口シール構造(IS)および出口シール構造(OC)を取り付け、回転装置(スピンコーター)を用い、1500rpmでシステムの回転操作を行った。なお入口および出口シール構造としては、PDMS製の薄層シート(厚み約0.5mm)を利用した。   After filling the channel (D) with solution B (0.5% Tween 80 aqueous solution), the solution in the inlet solution chamber (IC) is replaced with the particle suspension, and then the inlet solution chamber (IC) and the outlet solution chamber. The inlet seal structure (IS) and the outlet seal structure (OC) were respectively attached to (OC), and the system was rotated at 1500 rpm using a rotating device (spin coater). As the inlet and outlet seal structures, PDMS thin layer sheets (thickness of about 0.5 mm) were used.

そして、300秒あるいは900秒ごとに回転を止めると共に、組成の同じあるいは異なる溶液を入口チャンバー(IC)に10μL滴下するとともに、出口溶液チャンバー(OC)に保持された溶液を回収し、回収された溶液を、それぞれフラクション1〜フラクション7と名付けた。ここでフラクション1とは、1回目の回転操作の後に回収された溶液の番号であり、それぞれの回転操作1〜7における溶液と回転時間は、次のような条件である。回転操作1:0.5%Tween80水溶液(比重1.00g/mL)、300秒、回転操作2:0.5%Tween80水溶液、900秒、回転操作3:0.5%Tween80水溶液、900秒、回転操作4:0.5%Tween80水溶液、300秒、回転操作5:0.5%Tween80+2.7%CsCl水溶液(比重1.02g/mL)、300秒、回転操作6:0.5%Tween80+2.7%CsCl水溶液、300秒、回転操作7:0.5%Tween80+5.4%CsCl水溶液(比重1.04g/mL)、900秒。   Then, the rotation was stopped every 300 seconds or 900 seconds, and 10 μL of a solution having the same or different composition was dropped into the inlet chamber (IC), and the solution held in the outlet solution chamber (OC) was recovered and recovered. The solutions were named fraction 1 to fraction 7, respectively. Here, fraction 1 is the number of the solution collected after the first rotation operation, and the solution and rotation time in each rotation operation 1 to 7 are as follows. Rotation operation 1: 0.5% Tween 80 aqueous solution (specific gravity 1.00 g / mL), 300 seconds, rotation operation 2: 0.5% Tween 80 aqueous solution, 900 seconds, rotation operation 3: 0.5% Tween 80 aqueous solution, 900 seconds, Rotating operation 4: 0.5% Tween 80 aqueous solution, 300 seconds, rotating operation 5: 0.5% Tween 80 + 2.7% CsCl aqueous solution (specific gravity 1.02 g / mL), 300 seconds, rotating operation 6: 0.5% Tween 80 + 2. 7% CsCl aqueous solution, 300 seconds, rotating operation 7: 0.5% Tween 80 + 5.4% CsCl aqueous solution (specific gravity 1.04 g / mL), 900 seconds.

回転操作を行って粒子を分離チャンバー(DC)へと導入したところ、図5に示したエルトリエータ用マイクロ流路システムを用いた場合、分岐流路(DB)には粒子が流れ込まず、合流点(CP)において粒子は流路中心部付近を流れたため、粒子は分離チャンバー(DC)の中央部へと導入されることが確認された。分岐流路(DB)を有さない流路(D)の場合には、粒子は分離チャンバー(DC)へ導入されたものの、その濃度は不均一であり、壁面近傍に堆積する粒子も確認された。   When the particles were introduced into the separation chamber (DC) by rotating, the particles were not flowed into the branch flow path (DB) when using the micro flow path system for the Eltriator shown in FIG. In (CP), since the particles flowed near the center of the flow path, it was confirmed that the particles were introduced into the central portion of the separation chamber (DC). In the case of the flow path (D) that does not have the branch flow path (DB), the particles are introduced into the separation chamber (DC), but the concentration thereof is non-uniform, and particles deposited near the wall surface are also confirmed. It was.

また、流路(D)内の溶液が0.5%Tween80水溶液であり、回転数が1500rpmである場合、分離チャンバー(DC)には1.0μmの粒子は滞留せず、3.0μmの粒子は分離チャンバー(DC)の下流部、5.0μmの粒子は分離チャンバー(DC)の上流部に主に滞留することが確認された。   When the solution in the channel (D) is a 0.5% Tween 80 aqueous solution and the rotation speed is 1500 rpm, 1.0 μm particles do not stay in the separation chamber (DC), and 3.0 μm particles. Was confirmed to stay mainly in the downstream part of the separation chamber (DC), and particles of 5.0 μm mainly stayed in the upstream part of the separation chamber (DC).

図6は、上記の回転操作によって分離された粒子の、フラクション毎の存在割合を示したグラフである。直径1.0μm、3.0μm、5.0μmの粒子は、効率的に分離されていることが確認された。   FIG. 6 is a graph showing the abundance ratio of particles separated by the above rotation operation for each fraction. It was confirmed that particles having a diameter of 1.0 μm, 3.0 μm, and 5.0 μm were efficiently separated.

(実施例2)
図7は、本実施例のマイクロ流路システムの図である。図7に示すエルトリエータ用マイクロ流路システムおよび粒子分離方法は、血球分離用に設計・作製されたものであり、図5に示す流路システムと同様、4つの同一の流路(D)を有しており、図5に示す流路システムと比較して、出口溶液チャンバー(OC)がより遠心側に位置している。流路深さ、幅、分離チャンバー(DC)の形状は、図5に示した流路構造と同じである。
(Example 2)
FIG. 7 is a diagram of the microchannel system of the present embodiment. The micro channel system and particle separation method for an L-triator shown in FIG. 7 are designed and manufactured for blood cell separation. Like the channel system shown in FIG. 5, four micro-channel systems (D) are provided. The outlet solution chamber (OC) is located on the more centrifugal side than the flow path system shown in FIG. The channel depth, width, and shape of the separation chamber (DC) are the same as the channel structure shown in FIG.

分離対象となる粒子としては、ヒト血球(赤血球・白血球を含む)を用いた。溶液としては、血液1に対し、0.1%BSAを含むPBS(リン酸緩衝生理食塩水)9を混合した血液希釈液(溶液A)を用いた。   As the particles to be separated, human blood cells (including red blood cells and white blood cells) were used. As a solution, a blood diluted solution (solution A) in which PBS 1 (phosphate buffered saline) 9 containing 0.1% BSA was mixed with blood 1 was used.

まず、流路(D)を0.1%BSAを含むPBS(溶液B)で満たした後、入口溶液チャンバー(IC)内に残存する溶液Bを上記の血液希釈液(溶液A)と置換した。   First, the channel (D) was filled with PBS containing 0.1% BSA (solution B), and then the solution B remaining in the inlet solution chamber (IC) was replaced with the blood dilution solution (solution A). .

システムを1500rpmで300秒回転したところ、赤血球、白血球とも分離チャンバー(DC)に導入されたことが確認されたため、入口溶液チャンバー(IC)に溶液Bを更に滴下し、1500rpmで900秒回転操作を行ったところ、白血球のみが選択的に分離チャンバー(DC)内に滞留することが確認され、赤血球と白血球の分離が達成された。更に、分離チャンバー(DC)において、サイズの小さい白血球は下流側に、サイズの大きい白血球は上流側にそれぞれ滞留することも観察された。また、溶液の比重を段階的に高めることで、滞留した白血球を出口溶液チャンバー(OC)へと排出することも可能であった。   When the system was rotated at 1500 rpm for 300 seconds, it was confirmed that both red blood cells and white blood cells were introduced into the separation chamber (DC), so solution B was further dropped into the inlet solution chamber (IC), and the rotation operation was performed at 1500 rpm for 900 seconds. As a result, it was confirmed that only leukocytes were selectively retained in the separation chamber (DC), and separation of erythrocytes and leukocytes was achieved. Furthermore, in the separation chamber (DC), it was also observed that small white blood cells stay on the downstream side and large white blood cells stay on the upstream side. It was also possible to discharge the accumulated white blood cells into the outlet solution chamber (OC) by increasing the specific gravity of the solution stepwise.

なお、図5に示したエルトリエータ用マイクロ流路システムを利用したポリスチレン微粒子の分離および、図7に示したエルトリエータ用マイクロ流路システムを利用した血球分離において、回転数を変化させて同様の実験を行ったところ、500〜5000rpmの範囲において、粒子が分離チャンバー(DC)内に滞留する位置にはほとんど変化は見られなかった。これは、分離チャンバー(DC)内における流れの流速と、遠心力による粒子の移動速度は、ともにシステムの回転数に比例するため、それらの効果が打ち消し合ったためであると考えられる。つまり、本発明によるエルトリエータ用マイクロ流路システムを利用した粒子分離方法は、回転数の影響を受けにくいため、信頼性の高い分離操作を容易に可能にするものと考えられる。   In addition, in the separation of polystyrene fine particles using the microchannel system for eltriator shown in FIG. 5 and the blood cell separation using the microchannel system for eltriator shown in FIG. As a result of the experiment, there was almost no change in the position where the particles stayed in the separation chamber (DC) in the range of 500 to 5000 rpm. This is considered to be because the flow velocity in the separation chamber (DC) and the moving speed of the particles due to centrifugal force are both proportional to the number of rotations of the system, so that their effects have canceled each other. In other words, the particle separation method using the micro channel system for an L-triator according to the present invention is not easily affected by the number of rotations, so that it is considered that a highly reliable separation operation can be easily performed.

さらに、図5に示したエルトリエータ用マイクロ流路システムを利用したポリスチレン微粒子の分離および、図7に示したエルトリエータ用マイクロ流路システムを利用した血球分離において、溶液の粘度を変化させて同様の実験を行ったところ、溶液の粘度が1cP〜20cPの範囲において、粒子が分離チャンバー(DC)内に滞留する位置にはほとんど変化は見られなかった。これは、分離チャンバー(DC)内における流れの流速と、遠心力による粒子の移動速度は、ともに溶液の粘度に反比例するため、それらの効果が打ち消し合ったためであると考えられる。つまり、本発明によるエルトリエータ用マイクロ流路システムを利用した粒子分離方法は、溶液の粘度の影響を受けにくく、粒子の挙動は溶液の比重によってほぼ決定されるため、信頼性の高い分離操作を容易に可能にするものと考えられる。   Further, in the separation of the polystyrene fine particles using the microchannel system for eltriator shown in FIG. 5 and the blood cell separation using the microchannel system for eltriator shown in FIG. As a result, when the viscosity of the solution was in the range of 1 cP to 20 cP, there was almost no change in the position where the particles stayed in the separation chamber (DC). This is considered to be because the flow velocity in the separation chamber (DC) and the moving speed of the particles due to centrifugal force are both inversely proportional to the viscosity of the solution, so that these effects cancel each other. In other words, the particle separation method using the microchannel system for an L trilator according to the present invention is not easily affected by the viscosity of the solution, and the behavior of the particles is almost determined by the specific gravity of the solution. It is thought to be possible easily.

本発明は、以上説明したように構成されているため、既存のエルトリエータシステムにおいて必要となる、外部におけるポンプ等を利用して、回転するチャンバー部に連続的に送液を行うための複雑な装置が不必要となり、装置価格の大幅な低下に寄与できるものと考えられる。   Since the present invention is configured as described above, it is a complicated process for continuously feeding liquid to the rotating chamber portion by using an external pump or the like, which is necessary in the existing Eltriator system. The equipment is unnecessary, and it is thought that it can contribute to a significant reduction in the equipment price.

また、本発明は、以上説明したように構成されているため、システム全体を安価なポリマー材料等によって形成可能であり、ディスポーザブルな装置を提供することが可能となる。そのため、診断医療や再生医療、生化学や細胞生物学などの研究分野等において、簡便に利用することのできる有用な細胞分離装置を提供できるものと考えられる。ディスポーザブルな装置を提供することで、通常のエルトリエータ装置では必須である、装置の洗浄操作が不要となるほか、サンプル間でのクロスコンタミネーションを防ぐことが可能である。   In addition, since the present invention is configured as described above, the entire system can be formed of an inexpensive polymer material or the like, and a disposable apparatus can be provided. Therefore, it is considered that it is possible to provide a useful cell separation device that can be easily used in research fields such as diagnostic medicine, regenerative medicine, biochemistry and cell biology. By providing a disposable apparatus, it is not necessary to perform a washing operation of the apparatus, which is essential in a normal elutriator apparatus, and it is possible to prevent cross contamination between samples.

さらに、本発明は、以上説明したように構成されているため、サンプル量(粒子の個数あるいは粒子懸濁液の容量)がわずかであっても、サンプルをロスすることなく、効率的に粒子を分離し回収することが可能となるため、貴重な細胞等の粒子を分離する上で非常に効率的である。   Furthermore, since the present invention is configured as described above, even if the amount of the sample (the number of particles or the volume of the particle suspension) is small, the particles can be efficiently collected without losing the sample. Since it becomes possible to separate and collect, it is very efficient in separating particles such as precious cells.

さらに、本発明は、以上説明したように構成されており、一度の回転操作によって自動的な溶液組成の変化を可能とするため、装置・操作の自動化が非常に容易なシステムの提供を可能とする、という優れた効果を発揮すると期待される。






Further, the present invention is configured as described above, and can automatically change the composition of the solution by a single rotation operation, so that it is possible to provide a system that is very easy to automate apparatuses and operations. It is expected to exert an excellent effect of.






Claims (17)

平均粒径がRμm(Rは1000以下)である粒子を分離するための、ポリマー、ガラス、あるいは金属材料によって形成され、任意の回転装置によって特定の回転軸(RA)に対して回転操作を行うことができるエルトリエータ用マイクロ流路システムであり、そのシステムにおいて、
(1)入口(DP)と出口(DR)を連結する内径1.5Rμm〜100mmの流路(D)が存在し、
(2)前記入口(DP)と回転軸(RA)との直線距離は、前記出口(DR)と前記回転軸(RA)との直線距離に比べ短くなるように構成されており、
(3)前記流路(D)は、前記流路(D)を前記入口(DP)から前記出口(DR)へとたどった場合に前記回転軸(RA)からの直線距離が徐々に短くなる部分(DS)を少なくとも1箇所有しており、
(4)前記流路(D)は、前記入口(DP)を介して、エルトリエータ用マイクロ流路システムの静止時および回転時に液体を内部に保持することを可能とする入口溶液チャンバー(IC)と接続されており、
(5)前記流路(D)は、分離チャンバー(DC)を部分(DS)に有しており、
(6)エルトリエータ用マイクロ流路システム全体を回転軸(RA)に対して回転することにより、前記粒子は溶液A(組成a)と共に前記流路(D)に導入され、前記分離チャンバー(DC)内において、前記粒子は大きさおよび比重の差に応じて異なる位置に滞留するため、あるいは前記粒子の少なくとも一部は滞留することができないため、前記粒子は分離されるエルトリエータ用マイクロ流路システム。
It is made of polymer, glass, or metal material for separating particles having an average particle size of R μm (R is 1000 or less), and is rotated about a specific rotation axis (RA) by an arbitrary rotating device. An eltriator microchannel system that can be
(1) There is a flow path (D) having an inner diameter of 1.5 Rm to 100 mm connecting the inlet (DP) and the outlet (DR),
(2) The linear distance between the inlet (DP) and the rotation axis (RA) is configured to be shorter than the linear distance between the outlet (DR) and the rotation axis (RA).
(3) When the flow path (D) is traced from the inlet (DP) to the outlet (DR), the linear distance from the rotational axis (RA) gradually decreases. Have at least one part (DS),
(4) The flow path (D) is an inlet solution chamber (IC) that can hold the liquid therein via the inlet (DP) when the micro flow channel system for an L-triator is stationary and rotating. Connected with
(5) The flow path (D) has a separation chamber (DC) in a part (DS),
(6) By rotating the entire microchannel system for an L-retriator with respect to the rotation axis (RA), the particles are introduced into the channel (D) together with the solution A (composition a), and the separation chamber (DC) ), The particles stay at different positions depending on the difference in size and specific gravity, or at least a part of the particles cannot stay, so that the particles are separated. system.
前記流路(D)は、前記出口(DR)を介して、静止時および回転時に液体を内部に保持することが可能である出口溶液チャンバー(OC)と接続される請求項1に記載のエルトリエータ用マイクロ流路システム。   The elt according to claim 1, wherein the flow path (D) is connected via the outlet (DR) to an outlet solution chamber (OC) capable of holding a liquid therein when stationary and rotating. Micro flow system for rieta. 前記分離チャンバー(DC)は、前記流路(D)の下流に行くに従い、少なくとも部分的に、徐々にあるいは段階的にその断面積Sが増加している請求項1又は2に記載のエルトリエータ用マイクロ流路システム。   The L triator according to claim 1 or 2, wherein the separation chamber (DC) has its cross-sectional area S increasing gradually or stepwise at least partially as it goes downstream of the flow path (D). Microchannel system for use. 前記流路(D)は、前記入口(DP)および前記分離チャンバー(DC)によって挟まれた区間において分岐点BPにおいて分岐し合流点CPにおいて再合流する分岐流路(DB)を少なくとも一本有する請求項1乃至3のいずれか1項に記載のエルトリエータ用マイクロ流路システム。   The flow path (D) has at least one branch flow path (DB) that branches at a branch point BP and rejoins at a merge point CP in a section sandwiched between the inlet (DP) and the separation chamber (DC). The microchannel system for an L-triator according to any one of claims 1 to 3. 前記入口溶液チャンバー(IC)は、個別に溶液を導入できる複数の前記入口溶液チャンバーが並列あるいは直列に接続された構造である請求項1乃至4のいずれか1項に記載のエルトリエータ用マイクロ流路システム。   5. The microfluidic flow for an eltriator according to claim 1, wherein the inlet solution chamber (IC) has a structure in which a plurality of inlet solution chambers capable of individually introducing solutions are connected in parallel or in series. Road system. 前記出口溶液チャンバー(OC)は、前記出口(DR)から排出された溶液を個別に回収できる複数の前記出口溶液チャンバーが並列あるいは直列に接続された構造である請求項2乃至5のいずれか1項に記載のエルトリエータ用マイクロ流路システム。   6. The outlet solution chamber (OC) has a structure in which a plurality of the outlet solution chambers capable of individually collecting solutions discharged from the outlet (DR) are connected in parallel or in series. The micro flow channel system for an L-triator according to Item. 前記流路(D)に導入される溶液の比重が、段階的にあるいは徐々に増加することを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のエルトリエータ用マイクロ流路システム。   The micro-channel system for an eltriator according to any one of claims 1 to 6, wherein the specific gravity of the solution introduced into the channel (D) increases stepwise or gradually. 前記流路(D)、および前記分離チャンバー(DC)は、平板状基板の表面に加工された溝状の構造と、他の平板状基板を貼り合わせることで作製されている請求項1乃至7のいずれか1項に記載のエルトリエータ用マイクロ流路システム。   The said flow path (D) and the said separation chamber (DC) are produced by bonding together the groove-shaped structure processed on the surface of the flat substrate, and another flat substrate. The micro flow channel system for an Eltriator according to any one of the above. 分離対象である粒子は、細胞、ウイルス、バクテリア、オルガネラ等の生体粒子である請求項1乃至8のいずれか1項に記載のエルトリエータ用マイクロ流路システム。   9. The microchannel system for an eltriator according to claim 1, wherein the particles to be separated are biological particles such as cells, viruses, bacteria, and organelles. 請求項1乃至9のいずれか1項記載のエルトリエータ用マイクロ流路システムを利用する、粒子分離方法。   A particle separation method using the microchannel system for an L-triator according to any one of claims 1 to 9. 基板に流路が形成され、回転軸を中心に回転可能なエルトリエータ用マイクロ流路システムであって、
前記流路は、入口、出口、前記入口に接続される入口溶液チャンバー、及び、前記入口と前記出口の間に形成される分離チャンバーを有し、
前記入口と前記回転軸の間の距離は、前記出口と前記回転軸の間の距離よりも短く、前記分離チャンバーの入口と前記回転軸との間の距離は、前記分離チャンバーの出口と前記回転軸との間の距離よりも長いエルトリエータ用マイクロ流路システム。
A micro-channel system for an elutriator having a channel formed in a substrate and capable of rotating about a rotation axis,
The flow path has an inlet, an outlet, an inlet solution chamber connected to the inlet, and a separation chamber formed between the inlet and the outlet;
The distance between the inlet and the rotating shaft is shorter than the distance between the outlet and the rotating shaft, and the distance between the inlet of the separation chamber and the rotating shaft is the distance between the outlet of the separation chamber and the rotating shaft. A microchannel system for an Eltriator that is longer than the distance between the shafts.
前記出口に接続される出口溶液チャンバーを有する請求項11記載のエルトリエータ用マイクロ流路システム。   The microchannel system for an ertlator according to claim 11, further comprising an outlet solution chamber connected to the outlet. 前記分離チャンバーの断面積は、前記分離チャンバーの入口から前記分離チャンバーの出口に向かうに従い、徐々にあるいは段階的に断面積が増加している請求項11記載のエルトリエータ用マイクロ流路システム。   12. The microchannel system for an eltriator according to claim 11, wherein a cross-sectional area of the separation chamber increases gradually or stepwise from an inlet of the separation chamber toward an outlet of the separation chamber. 前記流路は、前記入口及び前記分離チャンバー入口の間に、流路が分岐する分岐点及び前記分岐点により分岐された流路が合流する合流点を有する請求項11記載のエルトリエータ用マイクロ流路システム。   12. The micro flow for an Eltriator according to claim 11, wherein the flow path has a branch point where the flow path branches and a merge point where the flow path branched by the branch point joins between the inlet and the separation chamber inlet. Road system. 直列又は並列に接続された複数の入口溶液チャンバーを有する請求項11記載のエルトリエータ用マイクロ流路システム。   12. The microchannel system for an eltriator according to claim 11, comprising a plurality of inlet solution chambers connected in series or in parallel. 直列又は並列に接続された複数の出口溶液チャンバーを有する請求項11記載のエルトリエータ用マイクロ流路システム。   12. The microchannel system for an eltriator according to claim 11, comprising a plurality of outlet solution chambers connected in series or in parallel. 前記流路形状に対応した溝が形成された基板と、平板上の基板とを張り合わせることにより形成される請求項11記載のエルトリエータ用マイクロ流路システム。   12. The microchannel system for an eltriator according to claim 11, wherein the microchannel system is formed by bonding a substrate on which a groove corresponding to the channel shape is formed and a substrate on a flat plate.
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