JP2012223689A - Device and method for classification of particulate - Google Patents

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順一 川原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and method for precisely classifying particulates by a sedimentation velocity method.SOLUTION: The device 1 for classification of particulates uses a centrifugation system comprising separating from a particulate sample, the particulate P being an object to be separated in a carrier liquid phase by the sedimentation velocity method in a separation flow path 3 in which the supply and collection of the carrier liquid phase and those of the particulate sample are performed in a time continuous manner in a centrifugal rotor 30. A pocket 35 in which the particulate P can be housed is provided on at least one of a flow path outer wall 3b positioned outside the radial direction of the separation flow path 3, and a flow path inner wall 3a positioned inside the radial direction.

Description

本発明は、粒径がミクロンからナノ領域の微粒子を分級する微粒子分級装置および微粒子分級方法に関する。   The present invention relates to a fine particle classification apparatus and a fine particle classification method for classifying fine particles having a particle size of from micron to nano range.

微粒子の分級方法としては、気相(または真空)中で分級する方法と、液相中で分級する方法がある。このうち、気相中で分級する方法は、処理容量が小さく、また微粒子が会合しやすいため、真の粒径による分級にはなかなかならないという問題があった。   As fine particle classification methods, there are a classification method in a gas phase (or vacuum) and a classification method in a liquid phase. Among them, the method of classification in the gas phase has a problem that it is difficult to classify by the true particle size because the processing capacity is small and the fine particles are easily associated.

一方、液相中で分級する場合は、気相中の場合と異なり、微粒子は会合しにくく、また微粒子が分散媒中を移動する際に大きな抵抗が発生し、その抵抗は粒径に鋭敏に依存することから、真の粒径により微粒子を容易に分級することが可能となる。そこで、これらの観点から液相中で分級する方法が着目されている。   On the other hand, in the case of classification in the liquid phase, unlike in the gas phase, the fine particles are less likely to associate, and a large resistance is generated when the fine particles move in the dispersion medium, and the resistance is sensitive to the particle size. Therefore, it is possible to easily classify the fine particles according to the true particle size. Therefore, attention has been focused on a method for classification in the liquid phase from these viewpoints.

液相中の微粒子を分級する方法としては、遠心分離を利用する方法が代表的で、遠心分離法には沈降平衡法や沈降速度法などがある。沈降平衡法は、微粒子をその浮游密度の差で分級する方法であり、沈降速度法は、微粒子をその沈降速度の差で分級する方法である。   As a method for classifying the fine particles in the liquid phase, a method using centrifugation is typical, and the centrifugation method includes a sedimentation equilibrium method and a sedimentation rate method. The sedimentation equilibrium method is a method for classifying the fine particles based on the difference in the floating density, and the sedimentation rate method is a method for classifying the fine particles based on the difference in the sedimentation rate.

沈降速度法では各試料粒子は、その粒子固有の沈降速度係数に応じた沈降速度により液相内を沈降し、沈降開始後ある時間だけ経過すると、その沈降速度係数に応じて異なる沈降位置に存在する。試料粒子の沈降速度係数は、試料粒子の密度と実効粒径により決まるが、もし試料密度が同じであれば、試料粒子を実効粒径により分級することが出来ることになる。製造工程や実験室での調製操作においては、同一密度の試料を粒径により分けたいことが多い。   In the sedimentation velocity method, each sample particle settles in the liquid phase at a sedimentation velocity according to the inherent sedimentation velocity coefficient, and after a certain amount of time has elapsed since the start of sedimentation, it exists at a different sedimentation position depending on the sedimentation velocity coefficient. To do. The sedimentation rate coefficient of the sample particles is determined by the density of the sample particles and the effective particle size. If the sample density is the same, the sample particles can be classified by the effective particle size. In manufacturing processes and laboratory preparation operations, it is often desirable to separate samples of the same density according to particle size.

そして、微粒子を回収する方式としては、回分(バッチ)方式と、半連続方式と、完全連続方式の3つの方式がある。回分方式は、チューブやその他の形状の処理容器を用いて、一回の運転毎の対象微粒子を分級処理する方式である。回分方式では、少量ずつの処理しか行えず、かつ(回転開始から加速、一定回転、回転減速そして停止という)一回の運転ごとに条件が微妙に異なってしまうことから、バッチ間で粒径が微妙に異なってしまうという問題がある。   There are three methods for collecting fine particles: a batch method, a semi-continuous method, and a complete continuous method. The batch method is a method of classifying target fine particles for each operation using a processing container having a tube or other shape. In batch method, only small amount of processing can be performed, and the conditions are slightly different for each operation (from rotation start to acceleration, constant rotation, rotation deceleration and stop). There is a problem of being slightly different.

これに対して、半連続方式および完全連続方式では、連続的な運転をすることにより、回分方式よりも試料処理量を増大させることができ、また運転条件を安定させることにより、終始一定の粒径を回収することが可能である。   On the other hand, in the semi-continuous method and the complete continuous method, the sample throughput can be increased by performing continuous operation compared to the batch method, and by stabilizing the operation conditions, a constant particle size can be obtained from start to finish. It is possible to recover the diameter.

本願発明者は、遠心ローター内の分離流路にてキャリア液相中の微粒子試料を沈降速度法により、連続的にかつ高分解能で分離する遠心分離方式を用いた微粒子分級方法および装置を開発して提案している(特許文献1を参照)。   The inventor of the present application has developed a fine particle classification method and apparatus using a centrifugal separation method in which a fine particle sample in a carrier liquid phase is separated continuously and at a high resolution by a sedimentation velocity method in a separation channel in a centrifugal rotor. (See Patent Document 1).

特許文献1の微粒子分級方法および装置では、分離流路の入口に、密度勾配材を用いた連続密度勾配形成器を設けて、分離流路内にキャリア液相の溶液密度が遠心ローターの動径方向外側に向かって連続的に増大する連続密度勾配を形成し、原材料の供給および分級した微粒子の回収を完全連続方式により行っている。   In the fine particle classification method and apparatus of Patent Document 1, a continuous density gradient forming device using a density gradient material is provided at the inlet of the separation channel, and the solution density of the carrier liquid phase is the radial diameter of the centrifugal rotor in the separation channel. A continuous density gradient that continuously increases toward the outside in the direction is formed, and the supply of raw materials and the collection of classified fine particles are performed in a completely continuous manner.

特許文献1の方法および装置は、密度勾配材の分子等が分子運動によって拡散するという「自然の摂理」を利用しているもので確実性が高く、密度勾配材の拡散により形成される密度勾配プロファイルを数値シミュレーション等で求めることも難しくない。   The method and apparatus of Patent Document 1 uses “natural providence” in which molecules of a density gradient material diffuse due to molecular motion, and is highly reliable. The density gradient formed by the diffusion of the density gradient material. It is not difficult to obtain a profile by numerical simulation or the like.

この方法および装置に用いられる連続密度勾配形成器は、キャリア液相をローター動径方向に大幅圧縮し、下流側でその動径方向の圧縮を元に戻す構成(密度勾配材の静的拡散促進方式)により、速やかな連続密度勾配(階段状のように、ギクシャクしていない密度勾配)形成を実現するものである。キャリア液相上にこの連続密度勾配が存在することにより、分離流路内における乱流生成が抑えられる(空間的整序性が確保される)。   The continuous density gradient former used in this method and apparatus is configured to greatly compress the carrier liquid phase in the radial direction of the rotor and restore the compression in the radial direction on the downstream side (enhance static diffusion of density gradient material) By this method, a rapid continuous density gradient (density gradient that is not jerky like a staircase) is formed. The presence of this continuous density gradient on the carrier liquid phase suppresses the generation of turbulent flow in the separation channel (spatial ordering is ensured).

特許第4247390号Japanese Patent No. 4247390

本願発明者は、さらなる鋭意研究の結果、特許文献1の微粒子分級装置と同等もしくはそれ以上の作用効果と実用性を有する微粒子分級装置および微粒子分級方法を見出した。   As a result of further earnest research, the inventors of the present application have found a fine particle classification device and a fine particle classification method having the same effect and practicality as or more than the fine particle classification device of Patent Document 1.

本発明の目的は、微粒子を沈降速度法により、時間連続的に、かつ効率よく高分解能で分級できる微粒子分級装置および微粒子分級方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a fine particle classification device and a fine particle classification method that can classify fine particles continuously and efficiently with high resolution by a sedimentation rate method.

上記課題を解決する本発明の微粒子分級装置は、遠心ローター内にてキャリア液相の供給と回収、及び微粒子試料の供給と回収が時間連続的に行われる分離流路で、微粒子試料から分離対象とする微粒子をキャリア液相中において沈降速度法により分離する遠心分離方式を用いた微粒子分級装置であって、前記分離流路の動径方向外側に位置する流路外壁と前記分離流路の動径方向内側に位置する流路内壁の少なくとも一方に、前記微粒子を収容可能なポケットを設けたことを特徴とする。   The fine particle classifying device of the present invention that solves the above problems is a separation channel in which the supply and recovery of the carrier liquid phase and the supply and recovery of the fine particle sample are continuously performed in the centrifugal rotor, and are separated from the fine particle sample. A fine particle classifying apparatus using a centrifugal separation method that separates the fine particles to be separated in a carrier liquid phase by a sedimentation velocity method, the flow path outer wall located on the radially outer side of the separation flow path and the movement of the separation flow path A pocket capable of accommodating the fine particles is provided on at least one of the inner walls of the flow channel located on the radially inner side.

本発明の微粒子分級装置によれば、分離流路の動径方向外側に位置する流路外壁と前記分離流路の動径方向内側に位置する流路内壁の少なくとも一方に、微粒子試料から分離された微粒子を収容可能なポケットが設けられているので、粒径に応じて異なる流路外壁位置あるいは流路内壁位置に到達した微粒子をそのままポケットに収容する形でその位置に留まらせ、流路方向等に移動するのを防ぐことができる。したがって、一定時間連続運転した後で運転を停止(半連続運転と呼ばれる)、連続運転の間にポケットに蓄積した微粒子を回収するという方式により、精密に分級された所望の粒径を有する微粒子を容易に取得することができる。   According to the fine particle classification apparatus of the present invention, the fine particle sample is separated from at least one of the flow channel outer wall located on the outer side in the radial direction of the separation flow channel and the flow channel inner wall located on the inner side in the radial direction of the separation flow channel. A pocket that can accommodate fine particles is provided, so that fine particles that have reached different flow channel outer wall positions or flow channel inner wall positions depending on the particle size are retained in the pocket as they are, and flow direction Can be prevented. Therefore, after a continuous operation for a certain period of time, the operation is stopped (referred to as semi-continuous operation), and fine particles having a desired particle size precisely classified are collected by a method of collecting fine particles accumulated in the pocket during the continuous operation. Can be easily obtained.

本発明の微粒子分級装置は、ポケットが分離流路の流れの方向に所定のピッチをもって複数配設されてポケット列を形成している構成を有することが好ましい。   The fine particle classification device of the present invention preferably has a configuration in which a plurality of pockets are arranged with a predetermined pitch in the flow direction of the separation flow path to form a pocket row.

本発明によれば、ポケットが分離流路の流路方向の流れの方向に所定のピッチをもって複数配設されてポケット列を形成しているので、精密に分級された所望の粒径を有する微粒子をポケット列の各ポケットに粒径別に収容することができる。このように、複数のポケットを分離流路の流れの方向に並べたポケット列を配置することによって、粒径により分離展開された多くの分画を同時並行的に受け止めて回収することが可能となる。したがって、分解能を落とすことなく、少ない試料損失で、かつ一度に、粒径値が少しずつ異なる(しかし分画同士の重なりは少ないシャープな)多数の分画を得ることが可能となる。したがって、微粒子試料を効率よく大量に精密分級でき、試料処理容量が大きく、回収率が高い。   According to the present invention, since a plurality of pockets are arranged at a predetermined pitch in the flow direction of the separation flow path to form a pocket row, fine particles having a desired particle size precisely classified Can be accommodated in each pocket of the pocket row by particle size. In this way, by arranging a pocket row in which a plurality of pockets are arranged in the flow direction of the separation flow path, it is possible to simultaneously receive and collect many fractions separated and developed by the particle size. Become. Therefore, it is possible to obtain a large number of fractions with small sample loss and slightly different particle size values (but sharp with little overlap between fractions) at a time without reducing the resolution. Therefore, the fine particle sample can be efficiently and precisely classified, the sample processing capacity is large, and the recovery rate is high.

本発明の微粒子分級装置は、ポケット列が分離流路の上流部から下流部まで連続して配置されている構成を有することが好ましい。   The fine particle classification device of the present invention preferably has a configuration in which the pocket rows are continuously arranged from the upstream portion to the downstream portion of the separation channel.

このような連続型の分離装置の注意点は、分離流路途中での沈殿物である。もし沈殿物が存在すると、その堆積進行に伴い、分離流路の実効断面積が小さくなるのでその分、分離流路内の流速が上昇して試料粒子の分離流路内滞在時間が減少、分離条件が変化してしまうことになる。本発明によれば、ポケット列が分離流路の上流部から下流部まで連続して配置されているので、例え分離流路の途中で沈積物が発生しても、それはポケットに落とし込まれ、分離流路の実効断面積は変化しない。また、沈積物が発生した場合、そのことによりキャリア液相から固相が失われることになるが、それと交換に、失われた固相の体積とちょうど等しい体積の液相がポケットの内部から涌き出てくるので、沈積物発生による移動相全体の体積変化(結果として、流速の微妙な変化)もない。以上のようにして、例え沈積物が存在しても、連続運転の間に分離条件が変化するのを防ぐことができ、精密分級を行うことができる。   The precaution of such a continuous separation apparatus is a precipitate in the middle of the separation channel. If sediment is present, the effective cross-sectional area of the separation channel becomes smaller as the deposition progresses, so the flow velocity in the separation channel increases and the residence time of the sample particles in the separation channel decreases accordingly. The conditions will change. According to the present invention, since the pocket row is continuously arranged from the upstream portion to the downstream portion of the separation channel, even if a deposit occurs in the middle of the separation channel, it is dropped into the pocket, The effective cross-sectional area of the separation channel does not change. In addition, if deposits occur, the solid phase is lost from the carrier liquid phase, but in exchange, a liquid phase with a volume just equal to the volume of the lost solid phase is sprinkled from the inside of the pocket. Since it comes out, there is no volume change of the entire mobile phase (resulting in subtle changes in the flow velocity) due to the generation of deposits. As described above, even if deposits are present, it is possible to prevent separation conditions from changing during continuous operation, and precise classification can be performed.

本発明の微粒子分級装置は、遠心ローターのローター本体に着脱可能に取り付けられて分離流路の流路外壁の一部を構成するブロックを有し、ブロックの表面にポケットが設けられている構成を有することが好ましい。   The fine particle classification device of the present invention has a configuration in which a block which is detachably attached to a rotor body of a centrifugal rotor and forms a part of the outer wall of the separation flow channel, and a pocket is provided on the surface of the block. It is preferable to have.

本発明によれば、遠心ローターのローター本体に着脱可能に取り付けられて分離流路の流路外壁の一部または流路内壁の一部を構成するブロックの表面にポケットが設けられているので、ブロックの交換によって、各ポケットの大きさや形状等の仕様を容易に変更できる。したがって、ローター本体を変更することなく、回収分画の刻みの細かさをなど容易に調整できる。また、ブロックごとローター本体から取り外すことができるので、試料の回収やポケットのクリーニング、装置のメンテナンスなどが容易になる。したがって、多数の試料分画を同時に扱うことになる場合の、試料のハンドリングを含めたトータルとしての操作性を向上させることができる。   According to the present invention, since the pocket is provided on the surface of the block that is detachably attached to the rotor body of the centrifugal rotor and forms a part of the flow path outer wall of the separation flow path or a part of the flow path inner wall, Specifications such as the size and shape of each pocket can be easily changed by exchanging the blocks. Therefore, the fineness of the recovered fraction can be easily adjusted without changing the rotor body. Further, since the entire block can be removed from the rotor body, sample collection, pocket cleaning, apparatus maintenance, and the like are facilitated. Therefore, the operability as a total including sample handling can be improved when a large number of sample fractions are handled simultaneously.

本発明の微粒子分級装置は、ポケットが遠心ローターの回転中心軸線に沿った方向に延在する溝形状を有する構成としてもよく、また、ポケットが遠心ローターの回転中心軸線に沿った方向に所定間隔をおいて複数設けられている構成としてもよい。   The fine particle classification device of the present invention may have a configuration in which the pocket has a groove shape extending in the direction along the rotation center axis of the centrifugal rotor, and the pocket has a predetermined interval in the direction along the rotation center axis of the centrifugal rotor. Alternatively, a plurality of configurations may be provided.

本発明の微粒子分級装置は、ポケットの表面に取り外し可能に被せられるデスポ容器を有することが好ましい。   The fine particle classification device of the present invention preferably has a disposal container that is detachably placed on the surface of the pocket.

本発明によれば、ブロックの表面に取り外し可能に被せられるデスポ容器を有するので、試料の回収や整理・保存、ブロックのクリーニング、装置のメンテナンスなどの操作性などを格段に向上させることができる。   According to the present invention, since the disposal container that is detachably placed on the surface of the block is provided, the operability such as sample collection, arrangement and storage, block cleaning, and apparatus maintenance can be significantly improved.

本発明の微粒子分級装置は、デスポ容器が、ポケット内を遠心ローターの回転中心軸線に沿った方向に区画して複数の収容室を形成する形状を有していることが好ましい。   In the fine particle classification device of the present invention, it is preferable that the despo container has a shape in which a pocket is partitioned in a direction along the rotation center axis of the centrifugal rotor to form a plurality of storage chambers.

本発明によれば、デスポ容器が、ポケット内を遠心ローターの回転中心軸線に沿った方向に区画して複数の収容室を形成する形状を有しているので、分離流路内のローター回転軸方向位置により微粒子試料の分級条件に差異が生じたとしても、また、その差異の発生状況が試料粒子や分離条件により異なるとしても、差異に応じた微粒子を各収容室に収容でき、容易に対応出来る。また、分離流路と各収容室との間での液相運動のデカップリングをより確実に行うことができる。   According to the present invention, the despo container has a shape in which the inside of the pocket is partitioned in the direction along the rotation center axis of the centrifugal rotor to form a plurality of storage chambers. Even if there is a difference in the classification conditions of the microparticle sample depending on the direction position, and even if the occurrence of the difference varies depending on the sample particle and the separation conditions, the microparticles corresponding to the difference can be stored in each storage chamber and easily handled I can do it. Moreover, the decoupling of the liquid phase motion between the separation channel and each storage chamber can be performed more reliably.

本発明の微粒子分級方法は、遠心ローター内の分離流路にて、微粒子試料から分離対象とする微粒子をキャリア液相中において沈降速度法により分離する遠心分離方式を用いた微粒子分級方法であって、分離流路の上流部に設けた連続密度勾配形成器により、キャリア液相の動径方向の密度勾配について平坦な部分が存在しない様態である連続密度勾配を形成し、分離流路内で、キャリア液相の供給と回収、及び微粒子試料の供給と回収を時間連続的に行い、微粒子の回収は、分離流路の流路外壁に到達した微粒子を流路外壁に設けられたポケットに収容し、遠心ローターの回転停止後にポケットから回収する半連続方式とすることを特徴とする。   The fine particle classification method of the present invention is a fine particle classification method using a centrifugal separation method in which a fine particle to be separated from a fine particle sample is separated in a carrier liquid phase by a sedimentation velocity method in a separation flow path in a centrifugal rotor. The continuous density gradient forming device provided in the upstream portion of the separation channel forms a continuous density gradient in a state where there is no flat portion with respect to the radial density gradient of the carrier liquid phase. The supply and recovery of the carrier liquid phase and the supply and recovery of the fine particle sample are performed continuously in time. The fine particles are collected by storing the fine particles that have reached the outer wall of the separation channel in a pocket provided on the outer wall of the channel. The semi-continuous method of collecting from the pocket after stopping the rotation of the centrifugal rotor is characterized.

本発明によれば、粒径に応じて異なる流路外壁位置あるいは流路内壁位置に到達した微粒子をそのままポケットに収容する形でその位置に留まらせ、流路方向等に移動するのを防ぐことができ、精密に分級された所望の粒径を有する微粒子を容易に取得することができる。   According to the present invention, fine particles that reach different flow channel outer wall positions or flow channel inner wall positions depending on the particle diameter are allowed to remain in the pockets as they are and are prevented from moving in the flow path direction or the like. Thus, fine particles having a desired particle size that is precisely classified can be easily obtained.

本発明の微粒子分級方法は、上記した微粒子分級装置を2台用いて、第1の微粒子分級装置で微粒子の分離を行う第1分級処理と、第2の微粒子分級装置で微粒子の分離を行う第2分級処理とを交互に行うことを特徴とする。本発明によれば、時間的に完全連続モードで運転することができる。   In the fine particle classification method of the present invention, the two fine particle classifiers described above are used to perform the first classification treatment in which the fine particle separation is performed by the first fine particle classification device, and the second fine particle classification device is used to separate the fine particles. It is characterized in that two classification processes are alternately performed. According to the present invention, it is possible to operate in a completely continuous mode in terms of time.

本発明の微粒子分級方法は、第1分級処理中に、第2の微粒子分級装置のポケットから微粒子を回収して、第2の微粒子分級装置を、遠心ローターが一定回転数で回転され、かつ、キャリア液相が一定流速で供給されるスタンバイ状態とする工程と、微粒子試料の供給先を第1の微粒子分級装置から第2の微粒子分級装置に切り替えて、第2分級処理を行う工程と、第2分級処理中に、第1の微粒子分級装置のポケットから微粒子を回収して、第1の微粒子分級装置をスタンバイ状態とする工程と、微粒子試料の供給先を第2の微粒子分級装置から第1の微粒子分級装置に切り替えて、第1分級処理を行う工程とを、順番に繰り返し行うことを特徴とする。本発明によれば、時間的に完全連続モードで運転でき、かつ、微粒子の高い分離精度を維持することができる。   In the fine particle classification method of the present invention, during the first classification treatment, fine particles are collected from the pockets of the second fine particle classification device, and the second fine particle classification device is rotated by a centrifugal rotor at a constant rotational speed. A step of setting the carrier liquid phase to a standby state in which the liquid phase is supplied at a constant flow rate; a step of switching the supply destination of the fine particle sample from the first fine particle classification device to the second fine particle classification device; During the two-classification process, the step of collecting the fine particles from the pocket of the first fine particle classification device and setting the first fine particle classification device to the standby state, and the supply destination of the fine particle sample from the second fine particle classification device to the first And switching to the fine particle classifier, and performing the first classification process in order. According to the present invention, it is possible to operate in a completely continuous mode in time and to maintain high separation accuracy of fine particles.

上記構成を有する微粒子分級装置によれば、分離流路の動径方向外側に位置する流路外壁と前記分離流路の動径方向内側に位置する流路内壁の少なくとも一方に、微粒子試料から分離された微粒子を収容可能なポケットが設けられているので、粒径別に流路外壁あるいは流路内壁に到達した微粒子をそのままポケットに収容して、その場所に留まらせることができ、流路方向等に移動するのを防ぐことができる。したがって、遠心ローターの回転停止後にポケットから微粒子を回収することによって、精密に分級された所望の粒径を有する微粒子を取得することができる。   According to the fine particle classification apparatus having the above-described configuration, the fine particle sample is separated from at least one of the flow channel outer wall located on the outer side in the radial direction of the separation flow channel and the flow channel inner wall located on the inner side in the radial direction of the separation flow channel. Since the pockets that can store the collected fine particles are provided, the fine particles that reach the flow channel outer wall or the flow channel inner wall according to the particle size can be stored in the pocket as they are, and can remain in the place, such as the flow direction Can be prevented from moving to. Therefore, by collecting the fine particles from the pocket after stopping the rotation of the centrifugal rotor, it is possible to obtain fine particles having a desired particle size precisely classified.

微粒子分級装置の分離流路と連続密度勾配形成器の斜視図。The perspective view of the separation flow path and continuous density gradient forming device of a fine particle classification device. 分離流路と連続密度勾配形成器を遠心ローターに配置した様子を示した図。The figure which showed a mode that the separation flow path and the continuous density gradient former were arrange | positioned to the centrifugal rotor. 図2のA−A線断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2. 微粒子の大きさによる流路外壁への移動の相異を説明する図。The figure explaining the difference in the movement to the flow-path outer wall by the magnitude | size of microparticles | fine-particles. 連続密度勾配形成器の実施例1を説明する図。The figure explaining Example 1 of a continuous-density gradient former. 連続密度勾配形成器の実施例2を説明する図。The figure explaining Example 2 of a continuous-density gradient former. 図6の一部拡大図。FIG. 7 is a partially enlarged view of FIG. 6. 連続密度勾配形成器の実施例3を説明する図。The figure explaining Example 3 of a continuous-density gradient former. 図8の一部拡大図。FIG. 9 is a partially enlarged view of FIG. 8. 連続密度勾配形成器の実施例4を説明する図。The figure explaining Example 4 of a continuous-density gradient former. 図10の一部拡大図。FIG. 11 is a partially enlarged view of FIG. 10. 実施例4の連続密度勾配形成器をローター回転軸方向の上方から見た図。The figure which looked at the continuous density gradient former of Example 4 from the upper direction of the rotor rotating shaft direction. スリットによるキャリア液相の攪拌作用を説明する図。The figure explaining the stirring action of the carrier liquid phase by a slit. スリットの構成を説明する正面図。The front view explaining the structure of a slit. 動径方向位置と密度勾配との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between a radial direction position and a density gradient. 本実施の形態における遠心ローターの一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of the centrifugal rotor in this Embodiment. ポケット列の一具体例を示す斜視図。The perspective view which shows one specific example of a pocket row. 図18は、ポケット列の平面図。FIG. 18 is a plan view of a pocket row. ポケット列の他の具体例を示す斜視図。The perspective view which shows the other specific example of a pocket row. デスポ容器が被せられたブロックの他の一例を断面で示す図The figure which shows in cross section another example of the block with which the disposal container was covered 図20のデスポ容器をブロックから取り外して専用スタンドに保持させた状態を断面で示す図。The figure which shows the state which removed the disposal container of FIG. 20 from the block, and was made to hold | maintain on an exclusive stand.

<第1実施の形態>
次に、本実施の形態について以下に図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施の形態における微粒子分級装置の分離流路と連続密度勾配形成器を示す斜視図、図2は、分離流路と連続密度勾配形成器を遠心ローターに配置した様子を示した図、図3は、図2のA−A線断面図である。
<First embodiment>
Next, the present embodiment will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a separation channel and a continuous density gradient forming device of the fine particle classification apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 shows a state in which the separation channel and the continuous density gradient forming device are arranged in a centrifugal rotor. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

本発明の微粒子分級装置及び方法は、遠心ローター2内にてキャリア液相の供給と回収、及び微粒子試料の供給と回収が時間的に連続で行われる分離流路で、微粒子試料から分離対象とする微粒子をキャリア液相中において沈降速度法により分離する遠心分離方式を用いたものである。   The fine particle classification apparatus and method of the present invention is a separation channel in which the supply and recovery of a carrier liquid phase and the supply and recovery of a fine particle sample are performed continuously in time in the centrifugal rotor 2, and the separation target is separated from the fine particle sample. Using a centrifugal separation method in which fine particles to be separated are separated by a sedimentation velocity method in a carrier liquid phase.

本実施の形態における微粒子分級装置1は、上下を回転自在に支持された遠心ローター2と、遠心ローター2を高速で回転駆動させる駆動モータ(図示せず)を有している。   The fine particle classification device 1 according to the present embodiment includes a centrifugal rotor 2 that is rotatably supported up and down, and a drive motor (not shown) that rotationally drives the centrifugal rotor 2 at a high speed.

遠心ローター2は、回転軸に沿って回転軸両端から回転シールなどにより複数の流路が接続されており、これら複数の流路を介して、キャリア液相や微粒子試料の供給と、分級後のキャリア液相や微粒子の回収が行われる。   The centrifuge rotor 2 is connected to a plurality of flow paths by rotating seals or the like from both ends of the rotation axis along the rotation axis. Through the plurality of flow paths, the carrier liquid phase and the particulate sample are supplied and classified. The carrier liquid phase and fine particles are collected.

遠心ローター2内には、図1及び図2に示すように、遠心ローター2の周方向に沿って円弧状に延在する分離流路3が設けられており、その分離流路3の上流部に連続密度勾配形成器4が連結された構造を有している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the centrifugal rotor 2 is provided with a separation flow path 3 extending in an arc shape along the circumferential direction of the centrifugal rotor 2, and an upstream portion of the separation flow path 3. The continuous density gradient generator 4 is connected to each other.

分離流路3は、図2に示すように、上流側から下流側に向かってキャリア液相を流すことができるようになっている。例えば、図3に示すように、閉断面形状を有しており、所定の高さ幅を有して回転中心を中心として湾曲する流路内壁(分離流路3の動径方向内側の流路壁)3aと、該流路内壁3aの径方向外側に対向する流路外壁(分離流路3の動径方向外側の流路壁)3bと、流路内壁3aの上端部と流路外壁3bの上端部との間に亘って平面状に延在する上面壁3cと、流路内壁3aの下端部と流路外壁3bの下端部との間に亘って平面状に延在する下面壁3dを有する。   As shown in FIG. 2, the separation channel 3 can flow the carrier liquid phase from the upstream side toward the downstream side. For example, as shown in FIG. 3, the inner wall of the flow channel having a closed cross-sectional shape and having a predetermined height width and curved around the rotation center (the flow channel inside the radial direction of the separation flow channel 3 A wall) 3a, a flow path outer wall (flow path outer wall in the radial direction of the separation flow path 3) 3b facing the radially outer side of the flow path inner wall 3a, an upper end portion of the flow path inner wall 3a, and a flow path outer wall 3b. The upper surface wall 3c extending in a planar manner between the upper end of the lower surface wall 3d and the lower surface wall 3d extending in a planar shape between the lower end of the flow channel inner wall 3a and the lower end of the flow channel outer wall 3b. Have

連続密度勾配形成器4は、分離流路3の上流部に連結されており、キャリア液相に溶解している溶質(密度勾配材と呼ばれる)の濃度を変えることにより、液相密度の制御を行う。連続密度勾配形成器4の上流部(入口)には、例えば図2に示すように2本またはそれ以上の液相供給チューブが接続され、これらの液相供給チューブを通して、異なるバルク密度を持つ少なくとも2以上の密度勾配材溶液が連続的に供給される(キャリア液相供給手段)。例えば、動径方向内側にバルク密度の低いキャリア液相が供給され、動径方向外側にバルク密度の高いキャリア液相が供給される。バルク密度は2種類に限定されるものではなく、3種類以上であってもよい。   The continuous density gradient generator 4 is connected to the upstream portion of the separation channel 3 and controls the liquid phase density by changing the concentration of the solute dissolved in the carrier liquid phase (called density gradient material). Do. For example, as shown in FIG. 2, two or more liquid phase supply tubes are connected to the upstream portion (inlet) of the continuous density gradient former 4, and at least different bulk densities are passed through these liquid phase supply tubes. Two or more density gradient material solutions are continuously supplied (carrier liquid phase supply means). For example, a carrier liquid phase having a low bulk density is supplied inside in the radial direction, and a carrier liquid phase having a high bulk density is supplied outside in the radial direction. The bulk density is not limited to two types, and may be three or more types.

連続密度勾配形成器4の下流部からは、遠心ローター2の動径方向rの変化方向、すなわち、動径方向外側に向かって連続的に増大する密度勾配(連続密度勾配)を持つキャリア液相が出てくることになる。連続密度勾配形成器4は、キャリア液相の連続密度勾配を形成する(不連続な密度変化を必要なだけ滑らかにする)のに必要な長さをローター円周方向(流れの方向)に有する。   From the downstream part of the continuous density gradient forming device 4, the carrier liquid phase has a density gradient (continuous density gradient) that continuously increases toward the changing direction of the radial direction r of the centrifugal rotor 2, that is, outward in the radial direction. Will come out. The continuous density gradient generator 4 has a length in the rotor circumferential direction (flow direction) necessary to form a continuous density gradient of the carrier liquid phase (smooth the discontinuous density change as necessary). .

連続密度勾配形成器4は、連続密度勾配形成器4の上流部から、密度の異なる二種類のキャリア液相が連続的に供給されると、連続密度勾配形成器4を通過する間に、これら二種類のキャリア液相を互いにマージして、動径方向の密度勾配について平坦な部分が存在しない様態に転換して連続密度勾配を形成し、その連続密度勾配を有するキャリア液相を分離流路3の上流部に時間連続で供給する。連続密度勾配形成器4の内部構成については、後述する。   When two types of carrier liquid phases having different densities are continuously supplied from the upstream portion of the continuous density gradient former 4, these continuous density gradient formers 4 pass through the continuous density gradient former 4 while passing through the continuous density gradient former 4. Two types of carrier liquid phases are merged with each other, and the density gradient in the radial direction is changed to a state where there is no flat portion to form a continuous density gradient, and the carrier liquid phase having the continuous density gradient is separated by a flow path. 3 is supplied continuously to the upstream part of time 3. The internal configuration of the continuous density gradient generator 4 will be described later.

分離流路3の上流部には、分離流路3内に微粒子試料を注入する試料注入ポート5が設けられている。試料注入ポート5は、分離流路3の上流部で且つ流路内壁3aの近傍に配置されている。   A sample injection port 5 for injecting a fine particle sample into the separation channel 3 is provided upstream of the separation channel 3. The sample injection port 5 is disposed upstream of the separation channel 3 and in the vicinity of the channel inner wall 3a.

試料注入ポート5は、本実施の形態のように微粒子Pがキャリア液相より重い沈降モードでは分離流路3の流路内壁3aに近い位置に配置されるが、微粒子Pがキャリア液相より軽い浮上モードでは分離流路3の流路外壁3bに近い位置に配置される。試料注入ポート5は、試料供給チューブを介して試料ポンプ(図示せず)に接続されており、微粒子Pを含む試料液からなる微粒子試料を分離流路3の上流部に連続的に供給するようになっている。   The sample injection port 5 is disposed at a position close to the channel inner wall 3a of the separation channel 3 in the sedimentation mode in which the particles P are heavier than the carrier liquid phase as in the present embodiment, but the particles P are lighter than the carrier liquid phase. In the levitation mode, the separation channel 3 is disposed near the channel outer wall 3b. The sample injection port 5 is connected to a sample pump (not shown) via a sample supply tube, and continuously supplies a particulate sample made of a sample solution containing the particulate P to the upstream portion of the separation channel 3. It has become.

分離流路3の上流部から時間連続で供給されたキャリア液相と微粒子試料は、高速回転している遠心ローター2の分離流路3内を上流側から下流側に向かって数分から数十分かけて移動する。   The carrier liquid phase and the particulate sample supplied continuously from the upstream portion of the separation channel 3 are several minutes to several tens of minutes from the upstream side to the downstream side in the separation channel 3 of the centrifugal rotor 2 rotating at high speed. Move over.

図4は、図2と同じ方向から遠心ローター2内の分離流路3を眺めた原理説明図であり、簡単のために直交座標系により表示したものである。図の上方にローター回転軸が位置し、縦軸方向上方から下方に向かう方向である動径方向外側に向かって遠心力が作用している。   FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of the separation flow path 3 in the centrifugal rotor 2 viewed from the same direction as in FIG. 2, and is displayed in an orthogonal coordinate system for simplicity. The rotor rotation shaft is located in the upper part of the figure, and centrifugal force is acting toward the outer side in the radial direction that is the direction from the upper side to the lower side in the vertical axis direction.

キャリア液相は、連続密度勾配形成器4によって動径方向の密度勾配について平坦な部分が存在しない様態に転換されて連続密度勾配とされた状態で分離流路3内を上流から下流に時間連続で流れており、試料注入ポート5から微粒子試料が時間連続で供給される。   The carrier liquid phase is converted to a state in which there is no flat portion with respect to the radial density gradient by the continuous density gradient forming device 4 and is continuously continuous in time from the upstream to the downstream in the separation channel 3 in a state where the carrier density is a continuous density gradient. The fine particle sample is supplied from the sample injection port 5 continuously for a time.

試料注入ポート5から分離流路3内に注入された微粒子試料の微粒子Pは、分離流路3内を流れるキャリア液相と共に上流から下流に移動し、かつ、遠心力によって分離流路3内を動径方向に移動する。そして、分離流路3を移動する間に、粒径の大きい微粒子Pほど外方へ速やかに沈降して分離流路3の流路外壁3bに到達する。   The fine particle P of the fine particle sample injected into the separation channel 3 from the sample injection port 5 moves from the upstream to the downstream together with the carrier liquid phase flowing in the separation channel 3, and moves in the separation channel 3 by centrifugal force. Move in the radial direction. And while moving the separation flow path 3, the fine particles P having a larger particle diameter are quickly settled outward and reach the flow path outer wall 3 b of the separation flow path 3.

微粒子Pの回収は、時間連続的に行われ、例えば、分離流路3に設けられた目的試料回収ポート6から目的の大きさを有する微粒子を回収する完全連続方式としてもよく、また、分離流路3の下流部に設けられた液相(及び微粒子のその他の画分)回収ポートからキャリア液相を回収しながら流路外壁3bに沈積させた微粒子Pを遠心ローター2の回転停止後に回収する半連続方式としてもよく、また、完全連続方式と半連続方式の両方を採用してもよい。   The collection of the fine particles P is performed continuously for a time, for example, a complete continuous system in which fine particles having a target size are recovered from a target sample recovery port 6 provided in the separation channel 3 may be used. The fine particles P deposited on the flow channel outer wall 3b are collected after the rotation of the centrifugal rotor 2 is stopped while collecting the carrier liquid phase from the liquid phase (and other fraction of fine particles) collection port provided in the downstream portion of the passage 3. A semi-continuous method may be used, and both a complete continuous method and a semi-continuous method may be employed.

目的試料回収ポート6は、例えば図4に示すように、1カ所で済ませる方式も可能であり、また、複数箇所に設けることもできる。試料注入ポート5と目的試料回収ポート6は、沈降(又は浮上)距離に関する微粒子P毎の差異を小さくするために、動径方向に狭い幅(小さいΔr)を有している。   For example, as shown in FIG. 4, the target sample collection port 6 can be completed at one place, and can be provided at a plurality of places. The sample injection port 5 and the target sample recovery port 6 have a narrow width (small Δr) in the radial direction in order to reduce the difference between the fine particles P regarding the settling (or flying) distance.

次に、連続密度勾配形成器4の構成について図5から図15を用いて説明する。
連続密度勾配形成器4は、図5等に示すように、上流側から下流側に向かってキャリア液相が流れる流路部11と、流路部11内を流れるキャリアを攪拌させる攪拌手段12を有する。攪拌手段12は、流路部11内を流れるキャリア液相の流れエネルギーの一部を攪拌エネルギーに変換して、密度勾配材の拡散を能動的に促進させることで、キャリア液相の動径方向の密度勾配を階段状のもの(キャリア液相の動径方向の密度勾配について平坦な部分が存在する様態)から連続状のもの(キャリア液相の動径方向の密度勾配について平坦な部分が存在しない様態)に速やかに転換する構成を有している。
Next, the configuration of the continuous density gradient generator 4 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 5 and the like, the continuous density gradient forming device 4 includes a flow path portion 11 in which the carrier liquid phase flows from the upstream side toward the downstream side, and a stirring unit 12 for stirring the carrier flowing in the flow path portion 11. Have. The stirring means 12 converts a part of the flow energy of the carrier liquid phase flowing in the flow path portion 11 into stirring energy, and actively promotes the diffusion of the density gradient material, whereby the radial direction of the carrier liquid phase The density gradient of the step is from a stepped shape (a state in which a flat portion exists in the radial gradient of the carrier liquid phase) to a continuous portion (a portion in which the density gradient in the radial direction of the carrier liquid phase is flat) To a mode that does not promptly change).

攪拌手段12は、流路部11をキャリア液相が流れる方向に対して垂直な平面で切った流路断面内において、キャリア液相の流れをブロックする部分と、キャリア液相が通過可能な部分とを有し、通過しようとするキャリア液相に不均一な作用を及ぼす不均一構造を有する。この不均一構造によって、キャリア液相は、流路断面内に構造物が何も存在しない場合と比較して、流路断面内のどの位置を通過しようとするかに依存して、ブロックされたり、あるいは通過を許されたりという具合に、攪拌手段12によって顕著に異なる作用を受ける。   The agitation means 12 includes a part that blocks the flow of the carrier liquid phase and a part through which the carrier liquid phase can pass in a cross section of the flow path 11 cut by a plane perpendicular to the direction in which the carrier liquid phase flows. And has a non-uniform structure that exerts a non-uniform action on the carrier liquid phase to be passed. Due to this heterogeneous structure, the carrier liquid phase may be blocked depending on which position in the cross section of the flow path is going to pass compared to the case where no structure is present in the cross section of the flow path. Alternatively, the stirring means 12 is subjected to a significantly different action, such as being allowed to pass through.

例えば、攪拌手段12は、流路部11内を上流側と下流側に仕切る仕切部と、仕切部に動径方向に所定間隔をおいて設けられたキャリア液相が通過可能な通過部とを有しており、通過部を通過する際にキャリア液相の流れが乱れるのを利用してキャリア液相を攪拌させるように構成されている。   For example, the agitation means 12 includes a partition part that partitions the flow path part 11 into an upstream side and a downstream side, and a passage part that is provided in the partition part at a predetermined interval in the radial direction and through which a carrier liquid phase can pass. The carrier liquid phase is agitated by utilizing the fact that the flow of the carrier liquid phase is disturbed when passing through the passage portion.

このような不均一構造について、仕切部でキャリア液相の流れを完全にブロックし、通過部でキャリア液相を自由に通過させるという構造は同じでも、例えば、仕切部に対する通過部の流路断面に占める面積比(開口率に相当)を小さくすることで、不均一性をさらに大きくすることができる。それは、仕切部では流速が0となるのに対して、通過部での流速は、開口率が小さくなるほど大きくなる、すなわち、それだけ、仕切部と通過部との間のコントラストが大きくなる結果として理解できる。   For such a non-uniform structure, the flow of the carrier liquid phase is completely blocked by the partition and the carrier liquid phase is allowed to freely pass by the passage, but for example, the flow path cross section of the passage with respect to the partition The non-uniformity can be further increased by reducing the area ratio (corresponding to the aperture ratio) in the area. It is understood that the flow velocity at the partition portion becomes zero, whereas the flow velocity at the passage portion increases as the aperture ratio decreases, that is, the contrast between the partition portion and the passage portion increases accordingly. it can.

図5は、連続密度勾配形成器の実施例1を示す図である。連続密度勾配形成器4の流路部11は、分離流路3とほぼ同一の断面形状を有しており、説明の便宜上、図5では、上面壁を省略して示している。   FIG. 5 is a diagram illustrating Example 1 of a continuous density gradient former. The flow path portion 11 of the continuous density gradient former 4 has substantially the same cross-sectional shape as that of the separation flow path 3, and for convenience of explanation, FIG.

例えば、図5に示す実施例1の連続密度勾配形成器4は、流路部11内において、複数の棒状部材である丸棒(円柱)13を動径方向に所定間隔をおいて並べて、その動径方向に並べられた複数本の丸棒13を一組とし、複数の組がキャリア液相の流れ方向に所定間隔をおいて連続するように設けられている。そして、上流側と下流側に対向する各組の丸棒13同士の位置が、キャリア液相の流れ方向に重ならないように、動径方向に互い違いに配置されている。   For example, the continuous density gradient forming device 4 of Example 1 shown in FIG. 5 arranges round bars (columns) 13 which are a plurality of rod-like members in the flow path portion 11 at predetermined intervals in the radial direction. A plurality of round bars 13 arranged in the radial direction are set as one set, and the plurality of sets are provided so as to be continuous at a predetermined interval in the flow direction of the carrier liquid phase. The positions of the pairs of round bars 13 facing the upstream side and the downstream side are alternately arranged in the radial direction so as not to overlap the flow direction of the carrier liquid phase.

したがって、これらの動径方向に並べられた複数本の丸棒13によって流路部11内が上流側と下流側に仕切られて仕切部が形成され、各丸棒13の間に形成された間隙によって通過部が形成される。この連続密度勾配形成器4によれば、各丸棒13の間にキャリア液相を通過させることによって、丸棒13の軸方向に直交する方向に選択的に攪拌を引き起こさせることができる。   Therefore, the flow path portion 11 is partitioned into the upstream side and the downstream side by the plurality of round bars 13 arranged in the radial direction so that a partition portion is formed, and a gap formed between the round bars 13 is formed. To form a passage. According to the continuous density gradient forming device 4, the carrier liquid phase is allowed to pass between the respective round bars 13, whereby agitation can be selectively caused in a direction perpendicular to the axial direction of the round bars 13.

したがって、流路部11の流路方向の長さが短くても、流路部11内を流れるキャリア液相を動径方向に十分に攪拌することができ、動径方向の密度勾配を階段状のものから連続状のものに速やかに転換して連続密度勾配を形成することができる。   Therefore, even if the length of the flow path portion 11 in the flow path direction is short, the carrier liquid phase flowing in the flow path section 11 can be sufficiently stirred in the radial direction, and the density gradient in the radial direction is stepped. A continuous density gradient can be formed by quickly converting from continuous to continuous.

図6は、連続密度勾配形成器の実施例2を示す図であり、流路部内をローター回転軸方向の上方から見たものである。そして、図7は、図6の一部を拡大して示す図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating Example 2 of the continuous density gradient forming device, and the inside of the flow path portion is viewed from above in the rotor rotation axis direction. FIG. 7 is an enlarged view of a part of FIG.

図6に示す実施例2の連続密度勾配形成器4は、複数の丸棒13を図5に示すものよりも密に並べた構成を有している。複数の丸棒13を密に並べた構造の方が、図7に示すように、各丸棒13の間を通過する際のキャリア液相の攪拌が、動径方向においてより多く行われ、動径方向の混合を積極的に促進させることができる。なお、各丸棒13は、流路部11のカーブに対応するために、動径方向外側に向かって移行するにしたがって、丸棒13の径が太くなるように形成されている。なお、実施例1、2では、棒状部材の例として丸棒の場合を例に説明したが、丸棒に限定されるものではなく、断面が正四角形、正六角形、正八角形等の角棒など、他の棒形状でもよい。   The continuous density gradient former 4 of Example 2 shown in FIG. 6 has a configuration in which a plurality of round bars 13 are arranged more densely than that shown in FIG. In the structure in which a plurality of round bars 13 are arranged more closely, as shown in FIG. 7, the carrier liquid phase is more agitated in the radial direction when passing between the round bars 13. Radial mixing can be actively promoted. Each round bar 13 is formed such that the diameter of the round bar 13 increases as it moves toward the outside in the radial direction in order to correspond to the curve of the flow path portion 11. In the first and second embodiments, the case of a round bar has been described as an example of the bar-like member. However, the bar is not limited to a round bar, and a square bar such as a regular square, a regular hexagon, or a regular octagon is used for the cross section. Other rod shapes may be used.

図8は、連続密度勾配形成器の実施例3を示す図、図9は、図8の一部拡大図である。図8に示す実施例3の連続密度勾配形成器4は、流路部11内を上流側と下流側に仕切る仕切板21を有しており、その仕切板21には、動径方向に所定間隔をおいて円形孔(穴部)22が設けられている。   FIG. 8 is a view showing a third embodiment of the continuous density gradient former, and FIG. 9 is a partially enlarged view of FIG. The continuous density gradient forming device 4 of Example 3 shown in FIG. 8 has a partition plate 21 that partitions the inside of the flow path portion 11 into an upstream side and a downstream side, and the partition plate 21 has a predetermined radial direction. Circular holes (holes) 22 are provided at intervals.

円形孔22は、流路部11の流路幅W及び流路高さHの方向に所定間隔をあけて複数個が設けられている。仕切板21は、動径方向に沿って延在するように配置されており、流路部11の流れ方向に所定間隔をあけて複数枚が設けられている。   A plurality of circular holes 22 are provided at predetermined intervals in the direction of the channel width W and the channel height H of the channel unit 11. The partition plate 21 is disposed so as to extend along the radial direction, and a plurality of the partition plates 21 are provided at predetermined intervals in the flow direction of the flow path portion 11.

上記構成を有する実施例3の連続密度勾配形成器4によれば、円形孔22にキャリア液相を通過させることによって、図9に示すように、円形孔22から孔径方向外側に向かって全方向に均等に攪拌を引き起こさせることができる。したがって、流路部11の流路方向の長さが短くても、流路部11内を流れるキャリア液相を動径方向に十分に攪拌することができ、動径方向の密度勾配を階段状のものから連続状のものに速やかに転換して連続密度勾配を形成することができる。   According to the continuous density gradient former 4 of Example 3 having the above-described configuration, by passing the carrier liquid phase through the circular hole 22, as shown in FIG. Can be stirred evenly. Therefore, even if the length of the flow path portion 11 in the flow path direction is short, the carrier liquid phase flowing in the flow path section 11 can be sufficiently stirred in the radial direction, and the density gradient in the radial direction is stepped. A continuous density gradient can be formed by quickly converting from continuous to continuous.

したがって、連続密度勾配形成器4の長手方向の長さを短くすることができ、その分だけ分離流路3の長さを長く取ることができるなど、ローター寸法上の制約を緩和することができる。また、図5〜図7に示す丸棒13を用いた攪拌方法(実施例1、2)と比較して、流路部11の空隙部分の実体積が減少する割合が少なく、流路部11内における流れの線速度の上昇を抑制することができる。そして、丸棒13よりも、シンプル且つ頑丈な構造(耐遠心力性)とすることができる。   Accordingly, the length of the continuous density gradient forming device 4 in the longitudinal direction can be shortened, and the length of the separation flow path 3 can be increased by that amount, so that restrictions on the rotor dimensions can be relaxed. . Moreover, compared with the stirring method (Examples 1 and 2) using the round bar 13 shown in FIG. 5 to FIG. An increase in the linear velocity of the flow inside can be suppressed. In addition, a simpler and more robust structure (centrifugal resistance) than the round bar 13 can be achieved.

図10は、連続密度勾配形成器の実施例4を示す図、図11は、図10の一部拡大図、図12は、実施例4の連続密度勾配形成器をローター回転軸方向の上方からみた図である。そして、図13は、スリットによるキャリア液相の攪拌作用を説明する図、図14は、スリットの構成を説明する図である。   FIG. 10 is a diagram illustrating a continuous density gradient forming device according to a fourth embodiment, FIG. 11 is a partially enlarged view of FIG. 10, and FIG. 12 illustrates the continuous density gradient forming device according to the fourth embodiment from above in the rotor rotation axis direction. FIG. And FIG. 13 is a figure explaining the stirring action of the carrier liquid phase by a slit, and FIG. 14 is a figure explaining the structure of a slit.

図10に示す実施例4の連続密度勾配形成器4は、図8および図9に示す円形孔22の代わりに、仕切板21にスリット(穴部)23を設けたものである。スリット23は、図10および図14に示すように、動径方向に直交する方向(ローター回転軸方向と平行)に延在する形状を有し、複数本が動径方向に所定間隔をあけて配置されている。スリット23は、キャリア液相を通過させることによって、図11および図13に示すように、スリット23からスリット23の長手方向と垂直な方向に攪拌を引き起こさせることができる。   The continuous density gradient former 4 of Example 4 shown in FIG. 10 is provided with slits (holes) 23 in the partition plate 21 instead of the circular holes 22 shown in FIGS. As shown in FIGS. 10 and 14, the slit 23 has a shape extending in a direction orthogonal to the radial direction (parallel to the rotor rotation axis direction), and a plurality of slits are spaced at a predetermined interval in the radial direction. Has been placed. The slit 23 can cause stirring in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the slit 23 from the slit 23 as shown in FIGS. 11 and 13 by passing the carrier liquid phase.

したがって、攪拌が求められている動径方向(遠心力方向)に選択的に攪拌を引き起こさせることができ、実施例3の円形孔22と比較して、より少ない流通抵抗で攪拌させることができる。したがって、仕切板21により発生する流通抵抗を抑えつつ、動径方向に十分な攪拌力を発生させることができる。   Therefore, stirring can be selectively caused in the radial direction (centrifugal force direction) in which stirring is required, and stirring can be performed with less flow resistance compared to the circular hole 22 of Example 3. . Therefore, sufficient stirring force can be generated in the radial direction while suppressing the flow resistance generated by the partition plate 21.

キャリア液相は、図13に示すように、動径方向に隣り合う2つのスリット23、23を通過すると、動径方向に沿って互いに接近する方向に流れて、スリット23の長手方向と垂直な方向に攪拌を引き起こさせる。したがって、キャリア液相の動径方向の攪拌を更に促進させることができる(キャリア液相の運動に対するコリオリ力による)。   As shown in FIG. 13, when the carrier liquid phase passes through two slits 23 adjacent to each other in the radial direction, it flows in a direction approaching each other along the radial direction, and is perpendicular to the longitudinal direction of the slit 23. Cause agitation in the direction. Therefore, the radial stirring of the carrier liquid phase can be further promoted (by Coriolis force with respect to the movement of the carrier liquid phase).

仕切板21の外形寸法は、主として、分離流路3の断面寸法で決まる。流れの線速度(システム全体としての運動方針で決まる)と、図14に示す各パラメータa〜d(特定寸法)等により、仕切板1枚当たりの攪拌(液相マージ)効率、流通抵抗、構造強度などが決まる。   The outer dimension of the partition plate 21 is mainly determined by the cross-sectional dimension of the separation channel 3. Stirring (liquid phase merging) efficiency per one partition plate, flow resistance, structure, etc., based on the linear velocity of the flow (determined by the movement policy of the entire system) and the parameters a to d (specific dimensions) shown in FIG. Strength is determined.

例えば、全長90cmの分離流路3を30分という時間をかけてキャリア液相がゆっくりと流れる場合、分離流路3での流速は0.5mm/秒である。したがって、仮に、連続密度勾配形成器4が、幅0.2mmのスリット23を動径方向に4mm間隔で並べた仕切板21を有する場合、開孔率は(孔面積の合計/仕切板面積)は5%以下になり、キャリア液相がスリット23を通過する際の流速は、10mm/秒以上になる。もしこれで、連続密度勾配形成器4による擾乱の起き方が足りないという場合には、動径方向のスリット間隔dを更に大きくするか、スリット幅bを狭くすることにより、更に擾乱させることができる。   For example, when the carrier liquid phase slowly flows through the separation channel 3 having a total length of 90 cm over 30 minutes, the flow rate in the separation channel 3 is 0.5 mm / second. Therefore, if the continuous density gradient forming device 4 has the partition plate 21 in which the slits 23 having a width of 0.2 mm are arranged at intervals of 4 mm in the radial direction, the aperture ratio is (total hole area / partition plate area). Becomes 5% or less, and the flow rate when the carrier liquid phase passes through the slit 23 becomes 10 mm / second or more. If the disturbance by the continuous density gradient generator 4 is insufficient, the disturbance can be further increased by further increasing the slit distance d in the radial direction or by reducing the slit width b. it can.

なお、実施例4では、図14に示すように、スリット23がローター回転軸方向に3段に分けられた場合を例に説明したが、この実施例に限定されるものではなく、例えば、遠心力が作用する下でのスリットの歪みが所定範囲内に収まる構造強度が得られるのであれば、2段に分ける構成や、上下に分けることなく上端と下端との間に亘って延在する構成としてもよい。   In the fourth embodiment, as shown in FIG. 14, the case where the slit 23 is divided into three stages in the rotor rotation axis direction has been described as an example. However, the present invention is not limited to this embodiment. If the structural strength can be obtained so that the distortion of the slit under the action of the force falls within a predetermined range, the structure is divided into two steps, or the structure extends between the upper end and the lower end without being divided up and down. It is good.

このように、実施例4の連続密度勾配形成器4によれば、流路部11の流路方向の長さが短くても、流路部11内を流れるキャリア液相を動径方向に十分に攪拌することができ、動径方向の密度勾配を階段状のものから連続状のものに速やかに転換して連続密度勾配を形成することができる。   Thus, according to the continuous density gradient forming device 4 of Example 4, even if the length of the flow path portion 11 in the flow path direction is short, the carrier liquid phase flowing in the flow path portion 11 is sufficient in the radial direction. The density gradient in the radial direction can be rapidly changed from a step-like one to a continuous one to form a continuous density gradient.

したがって、実施例3と比較して、キャリア液相のマージをより効果的に実現でき、連続密度勾配形成器4の長手方向の長さを更に短くすることができる。また、図4及び図5に示す丸棒13を用いた攪拌方法と比較して、流路部11の空隙部分の実体積が減少する割合が少なく、流路部11内における流れの線速度の上昇を抑制することができる。そして、丸棒13よりも、シンプル且つ頑丈な構造(耐遠心力性)とすることができる。   Therefore, the carrier liquid phase can be merged more effectively than in the third embodiment, and the length of the continuous density gradient former 4 in the longitudinal direction can be further shortened. Compared with the stirring method using the round bar 13 shown in FIGS. 4 and 5, the rate of decrease in the actual volume of the gap portion of the flow path portion 11 is small, and the linear velocity of the flow in the flow path portion 11 is reduced. The rise can be suppressed. In addition, a simpler and more robust structure (centrifugal resistance) than the round bar 13 can be achieved.

なお、実施例3、4の仕切板21は、流路部11内に着脱自在に設けられており、例えば仕切板21の抜き差しにより、仕切板21の枚数、円形孔22やスリット23の大きさ、幅、数、分布などのパラメータを自由に調整できる。このパラメータ調整機能により、密度勾配の深さなど、分離条件の最適化を容易に行うことができる。   In addition, the partition plates 21 of Examples 3 and 4 are detachably provided in the flow path portion 11. For example, when the partition plates 21 are inserted and removed, the number of the partition plates 21, the size of the circular holes 22 and the slits 23 are increased. , Parameters such as width, number and distribution can be freely adjusted. With this parameter adjustment function, it is possible to easily optimize the separation conditions such as the density gradient depth.

また、上述の各実施例において、丸棒13の太さ、形状、本数、動径方向における配置間隔、あるいは、仕切板21の円形孔22やスリット23の大きさ、幅、数、分布の少なくとも一つを、流路部11内の流れ方向における配置位置に応じて変更することができる。   In each of the above-described embodiments, at least the thickness, shape, number, and arrangement interval in the radial direction of the round bars 13, or the size, width, number, and distribution of the circular holes 22 and the slits 23 of the partition plate 21 are used. One can be changed according to the arrangement position in the flow direction in the flow path section 11.

例えば、連続密度勾配形成器4に供給されるキャリア液相が2種類の場合を例に説明すると、連続密度勾配形成器4の上流部分(2つのキャリア液相のマージ過程が始まって間もなくの部分)においては、流路部内の動径方向中間位置に急峻な液相密度の勾配が存在する。このような液相密度の勾配が急峻な部位で拡散促進を図るには、一般に強い攪拌力が要求される。   For example, the case where there are two types of carrier liquid phases supplied to the continuous density gradient forming device 4 will be described as an example. The upstream portion of the continuous density gradient forming device 4 (the portion soon after the merging process of two carrier liquid phases starts). ), There is a steep liquid phase density gradient in the radial direction intermediate position in the flow path. In order to promote diffusion at a site where the gradient of the liquid phase density is steep, generally a strong stirring force is required.

一方、動径方向外側の流路外壁3b付近及び動径方向内側の流路内壁3a付近では、液相密度は、ほとんどフラットであり、このような部位でキャリア液相を攪拌しても拡散を促進することにならないので意味がない。   On the other hand, the liquid phase density is almost flat in the vicinity of the outer wall 3b on the radially outer side and the inner wall 3a on the inner side in the radial direction. There is no point in promoting it.

そこで、連続密度勾配形成器4の上流部分においては、仕切板21の穴部(円形孔22やスリット23)などの攪拌力発生部位を、キャリア液相の密度勾配が急峻となる位置である流路部の動径方向中間位置などにしかるべく集中して設けることによって、効率よく連続密度勾配を形成することができる。   Therefore, in the upstream portion of the continuous density gradient forming device 4, the flow where the density gradient of the carrier liquid phase becomes steep in the stirring force generation site such as the hole (circular hole 22 or slit 23) of the partition plate 21. A continuous density gradient can be efficiently formed by concentrating as appropriate at the intermediate position in the radial direction of the road portion.

本発明は、流れのエネルギーの一部を攪拌のエネルギーに変換して利用するという原理に基づくものであり、攪拌エネルギーには限りがある。したがって、上記したように攪拌エネルギーが必要なところに攪拌力発生部位を集中して配置することによって、連続密度勾配を形成する効率を上げることができる。   The present invention is based on the principle that a part of the flow energy is used after being converted to the stirring energy, and the stirring energy is limited. Therefore, the efficiency of forming a continuous density gradient can be increased by concentrating and arranging the stirring force generation sites where stirring energy is required as described above.

次に、粒径分布の広い微粒子試料からシャープな粒径分画を高い回収率で回収する方法について説明する。
連続密度勾配形成器4の下流部には、図6、図12に示すように、流路部11内を動径方向内側と外側に仕切る隔壁部24が設けられている。隔壁部24は、試料注入ポート5から上流側に向かって、連続密度勾配形成器4の流路部11の途中位置まで空間的に連続しており、流路部11のローター回転軸方向に亘って隙間なく仕切っており、この区間における動径方向の物質移動を遮断している。
Next, a method for collecting a sharp particle size fraction from a fine particle sample having a wide particle size distribution at a high recovery rate will be described.
As shown in FIGS. 6 and 12, a partition wall 24 that partitions the inside of the flow channel 11 into the inner side and the outer side in the radial direction is provided at the downstream portion of the continuous density gradient former 4. The partition wall portion 24 is spatially continuous from the sample injection port 5 toward the upstream side to the midway position of the flow channel portion 11 of the continuous density gradient former 4, and spans the rotor rotation axis direction of the flow channel portion 11. It partitions without gaps, blocking the mass transfer in the radial direction in this section.

したがって、隔壁部24を間に介して径方向内側と径方向外側との間に亘る流路部11内のキャリア液相の攪拌が隔壁部24の上流端から下流端(試料注入ポートの位置)まで遮断され、試料注入位置において密度勾配の段差を生じさせることができる。   Therefore, stirring of the carrier liquid phase in the flow path portion 11 between the radially inner side and the radially outer side through the partition wall 24 is performed from the upstream end to the downstream end (position of the sample injection port) of the partition wall portion 24. And a step of density gradient can be generated at the sample injection position.

図15は、動径方向位置と密度勾配との関係を示すグラフであり、図15に実線で示す密度勾配プロファイルは、隔壁部24が設けられている場合に生じる密度勾配を示し、図15に点線で示した密度勾配プロファイルは、隔壁部24が設けられていない場合に生じる密度勾配を示している。   FIG. 15 is a graph showing the relationship between the radial direction position and the density gradient, and the density gradient profile shown by the solid line in FIG. 15 shows the density gradient generated when the partition wall portion 24 is provided, and FIG. A density gradient profile indicated by a dotted line indicates a density gradient generated when the partition wall portion 24 is not provided.

この隔壁部24を設けることによって、図15に実線で示すように、試料注入位置におけるキャリア液相のバルク密度の許容範囲を広げることができる。したがって、微粒子試料のバルク密度と試料注入位置におけるキャリア液相のバルク密度を容易に一致させることができ、微粒子試料のバンド幅の幅広化を防ぐことができる。したがって、試料注入ポートの動径方向幅を沈降距離に比して十分に狭くすることができ、粒径分布の広い原試料から、非常にシャープな粒径画分を高い回収率で回収することができる。   By providing the partition wall 24, as shown by a solid line in FIG. 15, the allowable range of the bulk density of the carrier liquid phase at the sample injection position can be expanded. Therefore, the bulk density of the fine particle sample and the bulk density of the carrier liquid phase at the sample injection position can be easily matched, and the broadening of the bandwidth of the fine particle sample can be prevented. Therefore, the radial width of the sample injection port can be made sufficiently narrower than the settling distance, and a very sharp particle size fraction can be recovered at a high recovery rate from an original sample with a wide particle size distribution. Can do.

上記構成を有する連続密度勾配形成器4によれば、微粒子試料を分散担持しているキャリア液相の流れのエネルギーを密度勾配材の能動的拡散過程に転換・利用することができ、より短い距離で連続密度勾配を形成することができる。したがって、外形寸法をコンパクトに保つことができ、装置全体のデザインの融通性を大幅に向上させることができる。   According to the continuous density gradient forming device 4 having the above-described configuration, the energy of the flow of the carrier liquid phase carrying the fine particle sample in a dispersed manner can be converted and utilized for the active diffusion process of the density gradient material, and a shorter distance can be obtained. A continuous density gradient can be formed. Therefore, the external dimensions can be kept compact, and the flexibility of the design of the entire apparatus can be greatly improved.

次に、本実施の形態における微粒子Pの回収方法について説明する。
微粒子Pの回収は、分離流路3に設けられた目的試料回収ポート6から目的の大きさを有する微粒子Pを回収する完全連続方式と、分離流路3の下流部に設けられた液相回収ポートからキャリア液相を回収しながら流路外壁3bに沈積させた微粒子Pを遠心ローター2の回転停止後に回収する半連続方式の両方を採用している。
Next, a method for collecting the fine particles P in the present embodiment will be described.
The recovery of the fine particles P includes a completely continuous method for recovering the fine particles P having a target size from a target sample recovery port 6 provided in the separation channel 3 and a liquid phase recovery provided in the downstream portion of the separation channel 3. Both semi-continuous systems are used in which the fine particles P deposited on the flow channel outer wall 3b are collected after the centrifugal rotor 2 stops rotating while collecting the carrier liquid phase from the port.

そして、半連続方式として、分離流路3の流路外壁3bに、窪みであるポケットを凹設して、流路外壁3bに到達した微粒子Pをポケットに収容し、回収する方式を採用している。   Then, as a semi-continuous method, a method is adopted in which a pocket which is a depression is recessed in the flow channel outer wall 3b of the separation flow channel 3, and the fine particles P reaching the flow channel outer wall 3b are accommodated in the pocket and collected. Yes.

図16は、本実施の形態における遠心ローターの一例を示す斜視図である。上述の実施例で説明した構成と同様の構成には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。   FIG. 16 is a perspective view showing an example of a centrifugal rotor in the present embodiment. The same components as those described in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

遠心ローター30は、ローター本体31と蓋体41を有している。ローター本体31は、例えばアルミニウム合金等の金属製材料によって構成された所定の厚みを有する円盤形状を有しており、その上面には、凹溝32が凹設されている。凹溝32は、遠心ローター30の回転中心を中心として周状に形成されている。   The centrifugal rotor 30 has a rotor body 31 and a lid 41. The rotor body 31 has a disk shape having a predetermined thickness made of a metal material such as an aluminum alloy, and a concave groove 32 is provided on the upper surface thereof. The concave groove 32 is formed in a circumferential shape around the rotation center of the centrifugal rotor 30.

蓋体41は、例えばアクリルあるいはガラスなどの透明の板材であって所定の板厚を有する円板からなり、ローター本体31の上面に重ね合わせることで凹溝32の上方を閉塞し、本体と協働して遠心ローター30内に分離流路3を形成する構成を有している。   The lid 41 is a transparent plate made of, for example, acrylic or glass and is made of a disc having a predetermined thickness. The lid 41 is overlaid on the upper surface of the rotor body 31 to close the upper side of the groove 32 and cooperate with the body. The separation channel 3 is formed in the centrifugal rotor 30 by working.

ローター本体31の上面には、凹溝32よりも外周側と内周側にそれぞれシール溝が凹設されて、小径のOリング33と大径のOリング34が装着されており、蓋体41と密接してシールするようになっている。   On the upper surface of the rotor body 31, seal grooves are respectively provided on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the concave groove 32, and a small-diameter O-ring 33 and a large-diameter O-ring 34 are mounted. It comes to seal closely.

凹溝32の上流部には、上述の実施例4に対応する連続密度勾配形成器4が設けられており、その連続密度勾配形成器4の下流側に分離流路3が形成されている。特に図示しないが、蓋体41には、凹溝32の上流部で連続密度勾配形成器4の上流側にキャリア液相を供給するための供給口と、凹溝32の下流部でキャリア液相を回収するための回収口が設けられている。   A continuous density gradient forming device 4 corresponding to the above-described fourth embodiment is provided in the upstream portion of the concave groove 32, and the separation channel 3 is formed on the downstream side of the continuous density gradient forming device 4. Although not particularly illustrated, the lid 41 has a supply port for supplying a carrier liquid phase upstream of the continuous groove 32 at the upstream portion of the concave groove 32, and a carrier liquid phase at the downstream portion of the concave groove 32. A recovery port is provided for recovering the water.

連続密度勾配形成器4は、実施例4の構成に限定されるものではなく、実施例1〜3の構成や、動的拡散促進型の他、静的拡散促進型のものを採用してもよい。   The continuous density gradient former 4 is not limited to the configuration of the fourth embodiment, and the static diffusion promotion type in addition to the configurations of the first to third embodiments and the dynamic diffusion promotion type may be adopted. Good.

分離流路3は、上流部に試料注入ポート5が取り付けられ、下流部に目的試料回収ポート6が取り付けられている。そして、分離流路3の流路外壁3bには、本発明の特徴的な構成であるポケット列35Aが設けられている。   The separation channel 3 has a sample injection port 5 attached to the upstream portion and a target sample recovery port 6 attached to the downstream portion. The flow path outer wall 3b of the separation flow path 3 is provided with a pocket row 35A which is a characteristic configuration of the present invention.

ポケット列35Aは、複数のポケット35を、流路方向に所定間隔をおいて並ぶように配設することによって形成されている。ポケット35は、流路外壁3bから動径方向に所定深さだけ窪んだ井戸形状を有しており、流路外壁3bに到達した微粒子を収容可能な大きさを有している。   The pocket row 35A is formed by arranging a plurality of pockets 35 so as to be arranged at predetermined intervals in the flow path direction. The pocket 35 has a well shape that is recessed by a predetermined depth in the radial direction from the flow path outer wall 3b, and has a size that can accommodate the fine particles that have reached the flow path outer wall 3b.

図17は、ポケット列の一具体例を示す斜視図であり、図18は、ポケット列の平面図、図19は、ポケット列の他の具体例を示す斜視図である。   FIG. 17 is a perspective view showing one specific example of the pocket row, FIG. 18 is a plan view of the pocket row, and FIG. 19 is a perspective view showing another specific example of the pocket row.

分離流路3は、凹溝32の動径方向外側の溝壁面に円弧状のブロック36を嵌め込むことができるように構成されている。ブロック36は、ローター本体31に着脱可能に取り付けられて、分離流路3の流路外壁3bの一部を構成する。ブロック36には、複数のポケット35が設けられている。各ポケット35は、ブロック36をローター本体31に取り付けた状態で、分離流路3の流れ方向に所定ピッチをもって配設されてポケット列35Aを形成するように、ブロック36の表面に形成されている。ポケット列35Aは、分離流路3の上流部から下流部まで連続して配置されている。   The separation channel 3 is configured such that an arc-shaped block 36 can be fitted into the groove wall surface on the outer side in the radial direction of the concave groove 32. The block 36 is detachably attached to the rotor body 31 and constitutes a part of the flow path outer wall 3 b of the separation flow path 3. The block 36 is provided with a plurality of pockets 35. Each pocket 35 is formed on the surface of the block 36 so as to form a pocket row 35 </ b> A with a predetermined pitch in the flow direction of the separation flow path 3 with the block 36 attached to the rotor body 31. . The pocket row 35A is continuously arranged from the upstream portion to the downstream portion of the separation channel 3.

図17に示すポケット35は、遠心ローター30の回転中心軸線に沿った方向(凹溝32の深さ方向)に延在する溝形状を有しており、一つのブロックに9列設けられている。そして、図19に示すポケット35は、その溝内をさらに回転中心軸線に沿った方向に区画した複数の収容室35aを形成する形状を有しており、一つのブロックに9列7段の合計36個の収容室35aが設けられている。   The pockets 35 shown in FIG. 17 have a groove shape extending in the direction along the rotation center axis of the centrifugal rotor 30 (the depth direction of the concave groove 32), and nine rows are provided in one block. . And the pocket 35 shown in FIG. 19 has the shape which forms the some storage chamber 35a which divided the inside of the groove | channel further in the direction along the rotation center axis line, and is a total of 9 rows 7 steps | paragraphs in one block. 36 accommodation chambers 35a are provided.

各ポケット35は、図18に示すように、流路外壁3bに到達した微粒子Pをポケット35内に沈降させて収容し、その場所に留まらせることができ、流路方向等に移動するのを防ぐことができる。   As shown in FIG. 18, each pocket 35 can sink the fine particles P reaching the outer wall 3 b of the flow path and store the fine particles P in the pocket 35, and can stay in the place, and move in the flow path direction or the like. Can be prevented.

このように、複数のポケット35を分離流路3の流路方向に並べたポケット列35Aを配置することによって、粒径に応じて分離展開された多くの分画を同時並行的に受け止めて回収する多数分画同時回収が可能となる。したがって、分解能を落とすことなく、少ない試料損失で、かつ一度に、粒径値が少しずつ異なる(しかし分画同士の重なりは少ないシャープな)多数の分画を得ることが可能となる。   In this way, by arranging the pocket row 35A in which a plurality of pockets 35 are arranged in the flow path direction of the separation flow path 3, many fractions separated and developed according to the particle diameter are received and collected simultaneously. Multiple fractions can be collected simultaneously. Therefore, it is possible to obtain a large number of fractions with small sample loss and slightly different particle size values (but sharp with little overlap between fractions) at a time without reducing the resolution.

そして、図19に示すポケット35によれば、遠心ローター30の回転中心軸線に沿った方向に区画した複数の収容室35aを有しているので、分離流路3内で遠心ローター30の回転中心軸線に沿った方向の位置(凹溝32の深さ方向位置)により微粒子Pの分級条件に差異が生じたとしても、また、その差異の発生状況が試料粒子や分離条件により異なるとしても、差異に応じた微粒子Pを各収容室35aに収容でき、容易に対応出来る。また、分離流路3と各収容室35aとの間での液相運動のデカップリングがより確実になる。   And since it has the some storage chamber 35a divided in the direction along the rotation center axis line of the centrifugal rotor 30 according to the pocket 35 shown in FIG. 19, the rotation center of the centrifugal rotor 30 in the separation flow path 3 Even if there is a difference in the classification conditions of the fine particles P depending on the position along the axis (the position in the depth direction of the groove 32), and even if the occurrence of the difference differs depending on the sample particles and separation conditions, the difference The fine particles P corresponding to the above can be accommodated in the respective accommodating chambers 35a and can be easily handled. In addition, the decoupling of the liquid phase motion between the separation channel 3 and each storage chamber 35a is more reliable.

また、ポケット35が設けられているブロック36を凹溝32の溝壁面に嵌め込む構造を有するので、ブロック36の交換によって、各ポケット35の大きさや形状等の仕様を容易に変更できる。したがって、ローター本体31を変更することなく、回収分画の刻みの細かさを容易に調整できる。また、試料の回収やポケット35のクリーニング、装置のメンテナンスが容易になる。したがって、多数の試料分画を同時に扱うことになる場合の、試料のハンドリングを含めたトータルとしての操作性を向上させることができる。   Further, since the block 36 in which the pocket 35 is provided is fitted into the groove wall surface of the concave groove 32, specifications such as the size and shape of each pocket 35 can be easily changed by replacing the block 36. Therefore, it is possible to easily adjust the fineness of the collection fraction without changing the rotor body 31. In addition, sample collection, pocket 35 cleaning, and apparatus maintenance are facilitated. Therefore, the operability as a total including sample handling can be improved when a large number of sample fractions are handled simultaneously.

なお、複数のポケット35によりポケット列35Aを形成することによって流路外壁3bが滑らかな曲面ではなくなるが、沈降が起こる分離場の整序性は、連続密度勾配により守られているので、ポケット列35Aによって分離流路3内に擾乱が発生したとしても沈降過程にまで影響することはない。   In addition, although the flow path outer wall 3b is not a smooth curved surface by forming the pocket row 35A by the plurality of pockets 35, the order of the separation field where sedimentation occurs is protected by the continuous density gradient. Even if a disturbance occurs in the separation channel 3 due to 35A, it does not affect the sedimentation process.

ポケット35を設ける箇所は、分離流路3の流路外壁3bに限定されず、流路外壁3bの代わりに流路内壁3aに設ける、あるいは流路外壁3bと流路内壁3aの両方に設けてもよい。例えば、キャリア液相よりも密度が小さい微粒子を含む微粒子試料を遠心分離すると、その微粒子は沈降せず浮上する(浮上分離という)。原理的には、沈降分離と全く同じである。したがって、流路内壁3aにポケットを設けて、浮上分離により流路内壁3aに到達した微粒子を、そのポケット内に収容することもできる。   The place where the pocket 35 is provided is not limited to the flow channel outer wall 3b of the separation flow channel 3, but is provided on the flow channel inner wall 3a instead of the flow channel outer wall 3b, or on both the flow channel outer wall 3b and the flow channel inner wall 3a. Also good. For example, when a microparticle sample containing microparticles having a density lower than that of the carrier liquid phase is centrifuged, the microparticles float without being settled (called floating separation). In principle, it is exactly the same as sedimentation separation. Therefore, a pocket can be provided in the flow path inner wall 3a, and fine particles that have reached the flow path inner wall 3a by floating separation can be accommodated in the pocket.

また、ポケット35の表面に樹脂製などのデスポ容器を取り外し可能に被せて、試料の回収や整理・保存、ブロック36のクリーニング、装置のメンテナンスなどの操作性をさらに向上させてもよい。デスポ容器を使用することによって、ポケット35からの試料の掻き出しや器壁のクリーニング等の作業を不要にでき、作業効率を向上させることができる。また、ブロック36やデスポ容器の形状を自由に設定することができ、成型等が容易になる。そして、製造上の都合によるブロック36の切れ目に対応でき、クロスコンタミを防止できる。   Further, a detachable container made of resin or the like may be detachably placed on the surface of the pocket 35 to further improve operability such as sample collection, arrangement and storage, block 36 cleaning, and apparatus maintenance. By using the disposal container, work such as scraping of the sample from the pocket 35 and cleaning of the instrument wall can be made unnecessary, and work efficiency can be improved. Further, the shape of the block 36 and the disposal container can be freely set, and molding and the like are facilitated. And it can respond to the break of the block 36 by the convenience of manufacture, and can prevent a cross contamination.

デスポ容器37は、例えば図17や図19に示すポケット35の表面形状に一致する形状の他に、例えば図17に示す溝形状を有するポケット35の表面に被せた場合に、ポケット35内を、遠心ローター30の回転中心軸線に沿った方向(凹溝32の溝深さ方向)に区画して複数の収容室を形成する形状としてもよい。   In addition to the shape corresponding to the surface shape of the pocket 35 shown in FIGS. 17 and 19, for example, the disposal container 37 covers the inside of the pocket 35 when covered with the surface of the pocket 35 having the groove shape shown in FIG. It is good also as a shape which partitions on the direction (groove depth direction of the ditch | groove 32) along the rotation center axis line of the centrifugal rotor 30, and forms several storage chambers.

図20は、デスポ容器が被せられたブロックの他の一例を断面で示す図、図21は、図20のデスポ容器をブロックから取り外して専用スタンドに保持させた状態を断面で示す図である。   20 is a cross-sectional view showing another example of a block covered with a disposal container, and FIG. 21 is a cross-sectional view showing a state where the disposal container of FIG. 20 is detached from the block and held on a dedicated stand.

この実施例では、ポケット35の溝幅が底方向(動径方向)に移行するにしたがって漸次狭くなる形状を有している。そして、ポケット35の入口部において、液相流れ方向F上流側に位置する一部壁面36aが平面状に面取りされた形状を有しており、上流側から流れてきた微粒子Pを入口部からポケット35内に積極的に導き入れるようになっている。デスポ容器37は、ポケット35の表面に隙間なく被せられている。   In this embodiment, the groove width of the pocket 35 is gradually narrowed as it moves in the bottom direction (the radial direction). Further, in the inlet portion of the pocket 35, the partial wall surface 36a located on the upstream side in the liquid phase flow direction F has a shape that is chamfered in a flat shape, and the fine particles P that have flowed from the upstream side are pocketed from the inlet portion. 35 is actively introduced. The disposal container 37 covers the surface of the pocket 35 without any gap.

そして、図21に示すように、デスポ容器37をブロック36から取り外して専用スタンド38に保持させることで、各収容室37aに収容した微粒子Pの回収を容易なものにすることができる。また、フッ素ゴムなどで裏打ちした蓋で抑えることで、収容室37a内の気密性を保持でき、デスポ容器37が遠心で変形しても収容できる。   Then, as shown in FIG. 21, by removing the disposal container 37 from the block 36 and holding it on the dedicated stand 38, it is possible to easily collect the fine particles P stored in the storage chambers 37a. In addition, by suppressing with a lid lined with fluoro rubber or the like, the airtightness in the storage chamber 37a can be maintained, and it can be stored even if the disposal container 37 is deformed by centrifugation.

なお、ポケット35やデスポ容器37の収容室37aからの試料の回収は、専用治具で掻き取る、あるいは、スポイトで液相を噴入して、液相に試料を懸濁させて吸入するなどの方法により行われる。   The sample is collected from the storage chamber 37a of the pocket 35 or the disposal container 37 by scraping with a dedicated jig, or by injecting the liquid phase with a dropper and suspending the sample in the liquid phase for inhalation. It is performed by the method.

遠心ローター30は、分離流路3の流路外壁3bに設けられたポケット列35Aにより、試料の回収を集積的に行うので、回収試料の粒径分布を精密評価できる。遠心ローター30は、図16に示すように、複数のブロック36が、試料注入ポート5の近傍位置から目的試料回収ポート6の近傍位置に亘って連続して配置されており、分離流路3における分離条件が安定化されている。   Since the centrifugal rotor 30 collects samples in an integrated manner by the pocket rows 35A provided on the flow channel outer wall 3b of the separation flow channel 3, the particle size distribution of the collected sample can be accurately evaluated. As shown in FIG. 16, the centrifugal rotor 30 has a plurality of blocks 36 arranged continuously from a position near the sample injection port 5 to a position near the target sample recovery port 6. Separation conditions are stabilized.

完全連続方式あるいは半連続方式の場合、粗大粒子が分離流路3の流路外壁3bに沈積するので、分離流路3の実効流路幅が次第に狭くなるという問題があった。試料を乗せたキャリア液相が流れる線速度は、分離流路3に注入する体積流速で制御することから、実効流路幅が狭くなるということは流れの線速度の増大を意味し、連続運転の間に分離条件が変化することになる。流路外壁3bへの沈積は、特に、分離流路3の流路幅が狭い場合に影響が大きく、粒径分布の精密評価に影響を与えるおそれがある。   In the case of the complete continuous system or the semi-continuous system, coarse particles are deposited on the flow path outer wall 3b of the separation flow path 3, so that the effective flow path width of the separation flow path 3 is gradually reduced. Since the linear velocity at which the carrier liquid phase on which the sample is placed is controlled by the volume flow velocity injected into the separation channel 3, a narrow effective channel width means an increase in the linear velocity of the flow and continuous operation. During this period, the separation conditions will change. The deposition on the flow channel outer wall 3b is particularly affected when the flow channel width of the separation flow channel 3 is narrow, and may affect the precise evaluation of the particle size distribution.

これに対して、本装置では、分離流路3の上流部から下流部に亘ってポケット列35Aを設けているので、分離流路3に沈積物が発生しても、それは各ポケット35に落とし込まれ、分離流路3の実効断面積は変化しない。そして、沈積物が発生した場合、そのことによりキャリア液相から固相が失われることになるが、それと交換に、失われた固相の体積とちょうど等しい体積の液相がポケット35の内部から涌き出てくるので、移動相全体の体積は変らない。   On the other hand, in this apparatus, since the pocket row 35A is provided from the upstream portion to the downstream portion of the separation flow path 3, even if a deposit is generated in the separation flow path 3, it is dropped in each pocket 35. Thus, the effective cross-sectional area of the separation channel 3 does not change. When a deposit is generated, the solid phase is lost from the carrier liquid phase, but in exchange, a liquid phase having a volume equal to the volume of the lost solid phase is generated from the inside of the pocket 35. Since it comes out, the volume of the whole mobile phase does not change.

したがって、分離流路3の実効流路幅が常に一定に保たれて、分離流路3における分離条件が安定化されており、連続運転の間に分離条件が変化するのを防ぐことができ、精密分級を行うことができる。   Therefore, the effective channel width of the separation channel 3 is always kept constant, the separation condition in the separation channel 3 is stabilized, and the separation condition can be prevented from changing during continuous operation. Precision classification can be performed.

なお、上記した実施の形態では、ポケット列35Aを微粒子Pの回収に用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えばポケット列35Aを試料の回収には用いず、上記した分離条件の安定化のためだけに用いてもよい。また、完全連続型の試料回収方式において、ポケット列35Aを分離条件の安定化と微粒子の回収の両方に使用することもできる。   In the above-described embodiment, the case where the pocket row 35A is used for collecting the fine particles P has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the pocket row 35A is not used for collecting the sample. It may be used only for stabilizing the separation conditions. Further, in the completely continuous sample collection method, the pocket row 35A can be used for both the stabilization of the separation conditions and the collection of the fine particles.

本実施の形態における微粒子分級装置によれば、分離流路3の動径方向外側に位置する流路外壁3bに、微粒子試料から分離された微粒子Pを収容可能なポケット35が設けられているので、粒径別に流路外壁3bに到達した微粒子Pをそのままポケット35に収容して、その場所に留まらせることができ、流路方向等に移動するのを防ぐことができる。したがって、遠心ローター30の回転停止後にポケット35から微粒子Pを回収することによって、精密に分級された所望の粒径を有する微粒子Pを取得することができる。   According to the fine particle classification apparatus in the present embodiment, the pocket 35 that can accommodate the fine particles P separated from the fine particle sample is provided on the flow channel outer wall 3b located outside the separation flow channel 3 in the radial direction. The fine particles P that reach the flow path outer wall 3b according to the particle diameter can be accommodated in the pocket 35 as they are, and can remain in the place, and can be prevented from moving in the flow path direction or the like. Therefore, by collecting the fine particles P from the pocket 35 after the rotation of the centrifugal rotor 30 is stopped, it is possible to obtain the fine particles P having a precisely classified desired particle diameter.

また、上記した実施の形態では、1台の微粒子分級装置を用いた微粒子分級方法について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば微粒子分級装置を2台用いて、第1の微粒子分級装置で微粒子の分離を行う第1分級処理と、第2の微粒子分級装置で微粒子の分離を行う第2分級処理とを交互に行う方法を採用してもよい。   In the above-described embodiment, the particle classification method using one particle classification apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the first particle classification using two particle classification apparatuses is possible. A method of alternately performing a first classification process in which fine particles are separated by an apparatus and a second classification process in which fine particles are separated by a second fine particle classification apparatus may be employed.

例えば、第1分級処理中に、第2の微粒子分級装置のポケットから微粒子を回収して、第2の微粒子分級装置を、遠心ローターが一定回転数で回転され、かつ、キャリア液相が一定流速で供給されるスタンバイ状態とする工程と、微粒子試料の供給先を第1の微粒子分級装置から第2の微粒子分級装置に切り替えて、第2分級処理を行う工程と、第2分級処理中に、第1の微粒子分級装置のポケットから微粒子を回収して、第1の微粒子分級装置をスタンバイ状態とする工程と、微粒子試料の供給先を第2の微粒子分級装置から第1の微粒子分級装置に切り替えて、第1分級処理を行う工程とを、順番に繰り返し行う。これにより、時間的に完全連続モードで運転でき、かつ、微粒子の高い分離精度を維持することができる。   For example, during the first classification process, the fine particles are collected from the pockets of the second fine particle classifier, and the second fine particle classifier is rotated at a constant rotation speed and the carrier liquid phase is at a constant flow rate. In the standby state supplied in step 2, the step of switching the supply destination of the fine particle sample from the first fine particle classifier to the second fine particle classifier, performing the second classification process, and during the second classification process, Collecting the fine particles from the pocket of the first fine particle classifier and setting the first fine particle classifier to the standby state, and switching the supply destination of the fine particle sample from the second fine particle classifier to the first fine particle classifier. Then, the step of performing the first classification process is repeated in order. Thereby, it is possible to operate in a completely continuous mode with respect to time and to maintain high separation accuracy of the fine particles.

例えば、バッチ運転の場合、運転始めに遠心ローターの加速過程、運転終わりに遠心ローターの減速過程が存在し、これらの部分での遠心条件を厳密に再現することが困難であった。しかし、整定(定速)回転の部分だけであれば、回転速度を検出してフィードバックする機構内の計時機能の精度が極めて高いことから、高い精度で回転数の再現が可能である。また、第1の微粒子分級装置と第2の微粒子分級装置との間で、遠心ローターの幾何学的寸法を高い精度で揃えることや、第1の微粒子分級装置用のキャリア液相送液ポンプの流速と第2の微粒子分級装置用のキャリア液相送液ポンプの流速を事前に相互校正しておくことも可能である。また、一つのキャリア液相ポンプを切り替えて第1の微粒子分級装置と第2の微粒子分級装置で使用することも可能である。このように、第1の微粒子分級装置と第2の微粒子分級装置の間の分離条件を高い精度で揃えることが可能である。あるいは、第1の微粒子分級装置の試料と第2の微粒子分級装置の試料を別々に回収してもよい。以上のやり方により、第1の微粒子分級装置と第2の微粒子分級装置との間の試料分離条件を厳密に揃える必要もなくなる。   For example, in the case of batch operation, there is an acceleration process of the centrifugal rotor at the beginning of the operation and a deceleration process of the centrifugal rotor at the end of the operation, and it is difficult to accurately reproduce the centrifugal conditions in these portions. However, if there is only a settling (constant speed) rotation part, the accuracy of the timekeeping function in the mechanism that detects and feeds back the rotation speed is extremely high, so that the rotation speed can be reproduced with high accuracy. In addition, the geometric dimensions of the centrifugal rotor can be aligned with high accuracy between the first particle classification device and the second particle classification device, or the carrier liquid phase liquid feed pump for the first particle classification device can be used. It is also possible to mutually calibrate the flow rate and the flow rate of the carrier liquid phase liquid feed pump for the second fine particle classifier in advance. It is also possible to use one carrier liquid phase pump by switching between the first particle classification device and the second particle classification device. In this way, it is possible to align the separation conditions between the first particle classification device and the second particle classification device with high accuracy. Alternatively, the sample of the first particle classifier and the sample of the second particle classifier may be collected separately. By the above method, it is not necessary to strictly align the sample separation conditions between the first particle classification device and the second particle classification device.

<第2実施の形態>
次に、第2実施の形態について説明する。
上記した第1実施の形態は、キャリア液相に溶解している密度勾配材の濃度を変えることにより、キャリア液相中に密度勾配を形成するものであるが、本実施の形態では、キャリア液相中に温度勾配を形成することによって、キャリア液相中に密度勾配を形成することを特徴としている。具体的には、連続密度勾配形成器の上流側、あるいは、入口部(上流部)において、第1実施の形態における異なる濃度の密度勾配材の代わりに、温度の異なる少なくとも2以上のキャリア液相を供給して、動径方向への熱拡散を促進させる構成とする。第1実施の形態では、密度勾配材の輸送が液相分子の移動と並行して起こるのに対して、本実施の形態では、熱輸送が液相分子の移動と並行して起こる。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment described above, a density gradient is formed in the carrier liquid phase by changing the concentration of the density gradient material dissolved in the carrier liquid phase. It is characterized by forming a density gradient in the carrier liquid phase by forming a temperature gradient in the phase. Specifically, at the upstream side of the continuous density gradient forming device or at the inlet (upstream portion), at least two or more carrier liquid phases having different temperatures are used instead of the density gradient materials having different concentrations in the first embodiment. In order to promote thermal diffusion in the radial direction. In the first embodiment, the transport of the density gradient material occurs in parallel with the movement of the liquid phase molecules, whereas in this embodiment, the heat transport occurs in parallel with the movement of the liquid phase molecules.

例えば、連続密度勾配形成器4の上流部(入口)に接続された2本またはそれ以上の液相供給チューブを通して、互いに温度の異なる少なくとも2以上のキャリア液相を連続的に供給する(キャリア液相供給手段)。本実施の形態では、遠心ローター2の回転中心側、すなわち、動径方向内側には高温のキャリア液相を供給し、遠心ローター2の回転外側、すなわち、動径方向外側には、低温のキャリア液相を供給する。   For example, at least two or more carrier liquid phases having different temperatures are continuously supplied through two or more liquid phase supply tubes connected to the upstream portion (inlet) of the continuous density gradient generator 4 (carrier liquid). Phase supply means). In the present embodiment, a high-temperature carrier liquid phase is supplied to the rotation center side of the centrifugal rotor 2, that is, the inner side in the radial direction, and a low-temperature carrier is supplied to the outer side of the centrifugal rotor 2, that is, the outer side in the radial direction. Supply liquid phase.

連続密度勾配形成器4は、攪拌手段12により、流路部11内を流れるキャリア液相の流れを利用してキャリア液相の能動的攪拌を行う。攪拌手段12は、キャリア液相との流れエネルギーの一部を攪拌エネルギーに変換して、キャリア液相の動径方向への熱拡散を能動的に促進させる動的拡散促進方式により連続密度勾配を形成する。   The continuous density gradient former 4 actively stirs the carrier liquid phase by using the flow of the carrier liquid phase flowing in the flow path section 11 by the stirring means 12. The stirring means 12 converts a part of the flow energy with the carrier liquid phase into stirring energy, and generates a continuous density gradient by a dynamic diffusion promotion system that actively promotes thermal diffusion in the radial direction of the carrier liquid phase. Form.

したがって、連続密度勾配形成器4の下流部からは、遠心ローター2の動径方向外側に向かって連続的に増大する密度勾配(連続密度勾配)を持つキャリア液相が出てくることになる。   Therefore, a carrier liquid phase having a density gradient (continuous density gradient) that continuously increases toward the outside in the radial direction of the centrifugal rotor 2 comes out from the downstream portion of the continuous density gradient forming device 4.

このように、連続密度勾配形成器4は、連続密度勾配形成器4の上流部から、動径方向に温度の異なる二種類のキャリア液相が連続的に供給されると、連続密度勾配形成器4を通過する間に、これら高温と低温の二種類のキャリア液相を互いにマージして、キャリア液相の動径方向に温度勾配を形成し、動径方向の密度勾配について平坦な部分が存在しない連続密度勾配を形成し、その連続密度勾配を有するキャリア液相を分離流路3の上流部に時間連続で供給することができる。   As described above, when the two types of carrier liquid phases having different temperatures in the radial direction are continuously supplied from the upstream portion of the continuous density gradient former 4, the continuous density gradient former 4 While passing through 4, these two high and low temperature carrier liquid phases are merged with each other to form a temperature gradient in the radial direction of the carrier liquid phase, and there is a flat portion with respect to the radial density gradient. The continuous liquid density gradient is formed, and the carrier liquid phase having the continuous density gradient can be continuously supplied to the upstream portion of the separation channel 3 in time.

本実施の形態によれば、密度勾配材を用いる必要がないので、試料の分級後に密度勾配材を除去する作業を省略でき、試料処理工程の簡素化を図ることができる。そして、経済性、および、環境への優しさを向上させることができる。   According to the present embodiment, since it is not necessary to use a density gradient material, an operation of removing the density gradient material after classification of the sample can be omitted, and the sample processing process can be simplified. In addition, economic efficiency and environmental friendliness can be improved.

上述の第1実施の形態では、バルク密度の異なる2種類のキャリア液相を連続密度勾配形成器4の上流部分に供給する場合を例に説明し、第2実施の形態では、高温と低温の2種類のキャリア液相を連続密度勾配形成器4の上流部分に供給する場合を例に説明したが、キャリア液相の種類は、2種類に限定されず、3以上であってもよい。   In the first embodiment described above, a case where two types of carrier liquid phases having different bulk densities are supplied to the upstream portion of the continuous density gradient forming device 4 will be described as an example. In the second embodiment, high temperature and low temperature are supplied. The case where two types of carrier liquid phases are supplied to the upstream portion of the continuous density gradient forming device 4 has been described as an example. However, the types of carrier liquid phases are not limited to two types, and may be three or more.

また、上述の第1の実施の形態では、動径方向内側にバルク密度の低いキャリア液相を供給し、動径方向外側にバルク密度の高いキャリア液相を供給する場合を例に説明し、上述の第2の実施の形態では、動径方向内側に高温のキャリア液相を供給し、動径方向外側に低温のキャリア液相を供給する場合を例に説明したが、各キャリア液相を供給する場所は、連続密度勾配形成器4の上流部分であればよく、特に限定されるものではない。   In the first embodiment described above, a case where a carrier liquid phase having a low bulk density is supplied to the inner side in the radial direction and a carrier liquid phase having a higher bulk density is supplied to the outer side in the radial direction will be described as an example. In the second embodiment described above, the case where the hot carrier liquid phase is supplied to the inside in the radial direction and the low temperature carrier liquid phase is supplied to the outside in the radial direction has been described as an example. The place to supply should just be an upstream part of the continuous density gradient forming device 4, and is not specifically limited.

機械的にどのような位置に供給しても、強大な遠心力によって密度の高いものは動径方向外側に自動的に移動して連続密度勾配が形成される。また、動径方向内側にバルク密度の低いキャリア液相あるいは低温のキャリア液相を供給し、動径方向外側にバルク密度の高いキャリア液相あるいは高温のキャリア液相を供給して、動径方向の位置を交換するように移動させて連続密度勾配を形成することもできる。   Whatever the position is mechanically supplied, a high density material is automatically moved radially outward by a strong centrifugal force to form a continuous density gradient. In addition, a carrier liquid phase having a low bulk density or a low temperature carrier liquid phase is supplied to the inside in the radial direction, and a carrier liquid phase having a high bulk density or a high temperature carrier liquid phase is supplied to the outside in the radial direction so that the radial direction It is also possible to form a continuous density gradient by exchanging the positions.

1 微粒子分級装置
2 遠心ローター
3 分離流路
4 連続密度勾配形成器
11 流路部
12 攪拌手段
13 丸棒
21 仕切板
22 円形孔(穴部)
23 スリット(穴部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fine particle classification device 2 Centrifugal rotor 3 Separation flow path 4 Continuous density gradient formation device 11 Flow path part 12 Stirring means 13 Round bar 21 Partition plate 22 Circular hole (hole part)
23 Slit (Hole)

Claims (13)

遠心ローター内にてキャリア液相の供給と回収、及び微粒子試料の供給と回収が時間連続的に行われる分離流路で、前記微粒子試料から分離対象とする微粒子をキャリア液相中において沈降速度法により分離する遠心分離方式を用いた微粒子分級装置であって、
前記分離流路の動径方向外側に位置する流路外壁と前記分離流路の動径方向内側に位置する流路内壁の少なくとも一方に、前記微粒子を収容可能なポケットを設けたことを特徴とする微粒子分級装置。
A separation flow path in which the supply and recovery of the carrier liquid phase and the supply and recovery of the fine particle sample are continuously performed in the centrifugal rotor, and the settling velocity method for the fine particles to be separated from the fine particle sample in the carrier liquid phase A fine particle classifier using a centrifugal separation method,
A pocket capable of accommodating the fine particles is provided on at least one of a flow channel outer wall located on the outer side in the radial direction of the separation flow channel and a flow channel inner wall located on the inner side in the radial direction of the separation flow channel. Fine particle classifier.
前記ポケットが前記分離流路の流れの方向に所定ピッチをもって複数配設されてポケット列を形成していることを特徴とする請求項1に記載の微粒子分級装置。   2. The fine particle classifier according to claim 1, wherein a plurality of the pockets are arranged at a predetermined pitch in the flow direction of the separation channel to form a pocket row. 前記ポケット列が前記分離流路の上流部から下流部まで連続して配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の微粒子分級装置。   The fine particle classifier according to claim 1 or 2, wherein the pocket row is continuously arranged from an upstream portion to a downstream portion of the separation channel. 前記遠心ローターのローター本体に着脱可能に取り付けられて前記分離流路の流路外壁の一部または流路内壁の一部を構成するブロックを有し、
該ブロックの表面に前記ポケットが設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の微粒子分級装置。
A block which is detachably attached to the rotor body of the centrifugal rotor and constitutes a part of the outer wall of the separation channel or a part of the inner wall of the channel;
The fine particle classifier according to any one of claims 1 to 3, wherein the pocket is provided on a surface of the block.
前記ポケットは、前記遠心ローターの回転中心軸線に沿った方向に延在する溝形状を有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の微粒子分級装置。   5. The fine particle classification device according to claim 1, wherein the pocket has a groove shape extending in a direction along a rotation center axis of the centrifugal rotor. 前記ポケットは、前記遠心ローターの回転中心軸線に沿った方向に所定間隔をおいて複数設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の微粒子分級装置。   The fine particle classification device according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the pockets are provided at predetermined intervals in a direction along a rotation center axis of the centrifugal rotor. 前記ポケットの表面に取り外し可能に被せられるデスポ容器を有することを特徴とする請求項4から請求項6のいずれか一項に記載の微粒子分級装置。   The fine particle classification device according to any one of claims 4 to 6, further comprising a disposal container that is detachably placed on a surface of the pocket. 前記デスポ容器は、前記ポケット内を前記遠心ローターの回転中心軸線に沿った方向に区画して複数の収容室を形成する形状を有していることを特徴とする請求項7に記載の微粒子分級装置。   The fine particle classification according to claim 7, wherein the disposal container has a shape that divides the inside of the pocket in a direction along a rotation center axis of the centrifugal rotor to form a plurality of storage chambers. apparatus. 前記分離流路の上流部に連結されてキャリア液相の動径方向の密度勾配について平坦な部分が存在しない様態である連続密度勾配を形成する連続密度勾配形成器を備えることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の微粒子分級装置。   A continuous density gradient generator connected to the upstream portion of the separation channel and configured to form a continuous density gradient that is a state in which there is no flat portion of the radial gradient of the carrier liquid phase. Item 9. The fine particle classifier according to any one of Items 1 to 8. 前記連続密度勾配形成器は、上流側から下流側に向かってキャリア液相が流れる流路部と、該流路部内を流れるキャリア液相を少なくとも動径方向に攪拌させる攪拌手段を有し、該攪拌手段により、前記流路部内を流れるキャリア液相の流れエネルギーの一部を攪拌エネルギーに変換して、キャリア液相の密度勾配材の拡散を能動的に促進させる能動的拡散促進方式により前記連続密度勾配を形成することを特徴とする請求項9に記載の微粒子分級装置。   The continuous density gradient former has a flow path portion in which the carrier liquid phase flows from the upstream side toward the downstream side, and stirring means for stirring the carrier liquid phase flowing in the flow path portion at least in the radial direction, The continuous flow is promoted by an active diffusion promoting method in which a part of the flow energy of the carrier liquid phase flowing in the flow path is converted into stirring energy by the stirring means, and the diffusion of the density gradient material in the carrier liquid phase is actively promoted. The fine particle classifier according to claim 9, wherein a density gradient is formed. 遠心ローター内の分離流路にて、微粒子試料から分離対象とする微粒子をキャリア液相中において沈降速度法により分離する遠心分離方式を用いた微粒子分級方法であって、
分離流路の上流部に設けた連続密度勾配形成器により、キャリア液相の動径方向の密度勾配について平坦な部分が存在しない様態である連続密度勾配を形成し、
前記分離流路内で、前記キャリア液相の供給と回収、及び微粒子試料の供給と回収を時間連続的に行い、
前記微粒子の回収は、前記分離流路の流路外壁に到達した微粒子を前記流路外壁に設けられたポケットに収容し、遠心ローターの回転停止後に該ポケットから回収する半連続方式とすることを特徴とする微粒子分級方法。
A fine particle classification method using a centrifugal separation method in which a fine particle to be separated from a fine particle sample is separated in a carrier liquid phase by a sedimentation velocity method in a separation flow path in a centrifugal rotor,
By the continuous density gradient forming device provided upstream of the separation channel, a continuous density gradient is formed in which there is no flat portion with respect to the radial density gradient of the carrier liquid phase,
In the separation channel, supply and recovery of the carrier liquid phase, and supply and recovery of the particulate sample are performed continuously in time,
The fine particles are collected in a semi-continuous method in which fine particles that reach the flow path outer wall of the separation flow path are accommodated in a pocket provided in the flow path outer wall, and are collected from the pocket after the centrifugal rotor stops rotating. A fine particle classification method characterized.
請求項1に記載の微粒子分級装置を2台用いて、第1の微粒子分級装置で前記微粒子の分離を行う第1分級処理と、第2の微粒子分級装置で前記微粒子の分離を行う第2分級処理とを交互に行うことを特徴とする微粒子分級方法。   A first classification process in which two fine particle classifiers according to claim 1 are used to separate the fine particles by a first fine particle classifier, and a second classification in which the fine particles are separated by a second fine particle classifier. A fine particle classification method characterized by alternately performing treatment. 前記第1分級処理中に、前記第2の微粒子分級装置のポケットから微粒子を回収して、前記第2の微粒子分級装置を、前記遠心ローターが一定回転数で回転され、かつ、前記キャリア液相が一定流速で供給されるスタンバイ状態とする工程と、
前記微粒子試料の供給先を前記第1の微粒子分級装置から前記第2の微粒子分級装置に切り替えて、前記第2分級処理を行う工程と、
前記第2分級処理中に、前記第1の微粒子分級装置のポケットから微粒子を回収して、前記第1の微粒子分級装置を前記スタンバイ状態とする工程と、
前記微粒子試料の供給先を前記第2の微粒子分級装置から前記第1の微粒子分級装置に切り替えて、前記第1分級処理を行う工程とを、順番に繰り返し行うことを特徴とする請求項12に記載の微粒子分級方法。
During the first classification process, the fine particles are collected from the pockets of the second fine particle classifier, and the second fine particle classifier is rotated by the centrifugal rotor at a constant rotational speed, and the carrier liquid phase A standby state in which is supplied at a constant flow rate;
Switching the supply destination of the fine particle sample from the first fine particle classifier to the second fine particle classifier and performing the second classification process;
Collecting the fine particles from the pockets of the first fine particle classifier during the second classification process, and setting the first fine particle classifier to the standby state;
The step of performing the first classification process by switching the supply destination of the fine particle sample from the second fine particle classification device to the first fine particle classification device is performed in order. The fine particle classification method described.
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