JP2023027157A - マイクロチップ及び微小粒子分取装置 - Google Patents
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Abstract
Description
該負圧吸引部の両側に設けられ、前記合流流路に連通する少なくとも1対の廃棄用流路と、を有するマイクロチップ。」(請求項1)が記載されている。当該マイクロチップにおいて、目的の微小粒子は吸引によって負圧吸引部へと回収される。
微小粒子を含む液体が通流される主流路と、
前記主流路から分岐する分岐流路と、
を有し、
前記主流路の断面積が、分岐開始位置まで一定であり又は当該分岐開始位置に向かって連続的に減少し、且つ、
前記主流路の側壁と前記分岐流路の側壁とを連結する側壁の曲率半径Rが0.5mm以下である
マイクロチップを提供する。
前記マイクロチップは、前記主流路と同軸上にあるオリフィス部を含み、
前記主流路の側壁と前記分岐流路の側壁とを連結する前記側壁が、前記オリフィス部のオリフィス入り口から0μm~300μmの間にあってよい。
前記主流路の断面積が、分岐開始位置まで一定であり又は当該分岐開始位置に向かって連続的に減少し、
前記主流路の側壁から前記分岐流路の側壁への側壁の方向の遷移が、前記オリフィス部の直前で始まってよい。
前記分岐流路の最大断面積が、前記分岐開始位置での前記主流路の断面積の半分以下であってよい。
前記分岐流路が、前記主流路からY字状に分岐していてよい。
前記分岐流路の断面積が、分岐流路の開始位置から、液の流れの進行方向に沿って連続的に減少してよい。
前記分岐流路の断面積が、分岐流路の開始位置から所定の位置まで、液の流れの進行方向に沿って連続的に減少し、当該所定の位置から、液の流れの進行方向に沿って連続的に増加してよい。
前記分岐流路の側壁が、前記主流路の軸に向かって曲げられていてよい。
前記主流路の軸に対する、前記分岐流路の側壁の角度が、115~160度であってよい。
前記主流路の軸に対する、前記分岐流路の側壁の角度が、125~160度であってよい。
前記マイクロチップは、前記主流路と同軸上にあるオリフィス部を含み、
前記オリフィス部に圧力室が連通されており、当該圧力室内の圧力が減少又は増加されてよい。
前記圧力室内の圧力を減少させることによって、微小粒子をオリフィス部内に導き、又は、前記圧力室内の圧力を増加させることによって、微小粒子を分岐流路へと進行させてよい。
前記マイクロチップは、前記主流路と同軸上にあるオリフィス部を含み、
前記オリフィス部に、前記オリフィス部から主流路に向かう液体の流れを形成する為の流路が備えられており、当該形成された流れによって、微小粒子を分岐流路へと進行させる、請求項1~12のいずれか一項に記載のマイクロチップ。
また、本技術は、
微小粒子を含む液体が通流される主流路と、
前記主流路から分岐する分岐流路と、
前記主流路と同軸上にあるオリフィス部と
を有し、
前記主流路の断面積が、分岐開始位置まで一定であり又は当該分岐開始位置に向かって連続的に減少し、且つ、
前記分岐流路の最小断面積が、前記分岐開始位置での前記主流路の断面積の半分以下である、
マイクロチップを提供する。
前記マイクロチップにおいて、前記主流路の側壁と前記分岐流路の側壁とを連結する側壁は、オリフィス入り口から0μm~300μmの間にありうる。
前記マイクロチップにおいて、前記主流路の側壁と前記分岐流路の側壁とを連結する側壁の曲率半径Rは0.5mm以下でありうる。
前記マイクロチップにおいて、前記分岐流路の最大断面積は、前記分岐開始位置での前記主流路の断面積の半分以下でありうる。
前記マイクロチップにおいて、前記分岐流路は、前記主流路からY字状に分岐していてもよい。
前記マイクロチップにおいて、前記分岐流路の断面積は、分岐流路の開始位置から、液の流れの進行方向に沿って連続的に減少しうる。
前記マイクロチップにおいて、前記分岐流路の断面積は、分岐開始位置から所定の位置まで、液の流れの進行方向に沿って連続的に減少し、当該所定の位置から、液の流れの進行方向に沿って連続的に増加しうる。
前記マイクロチップにおいて、前記オリフィス部と連結する分岐流路の側壁は、前記主流路の軸に向かって曲げられていてもよい。
前記マイクロチップにおいて、前記主流路の軸に対する、前記オリフィス部と連結する分岐流路の側壁の角度は、115~160度でありうる。
前記マイクロチップにおいて、前記主流路の軸に対する、前記オリフィス部と連結する分岐流路の側壁の角度は、125~160度でありうる。
前記マイクロチップにおいて、前記オリフィス部に圧力室が連通されていてもよく、当該圧力室内の圧力が減少又は増加されうる。
前記マイクロチップにおいて、前記圧力室内の圧力を減少させることによって、微小粒子をオリフィス部内に導き、又は、前記圧力室内の圧力を増加させることによって、微小粒子を分岐流路へと進行させうる。
前記マイクロチップにおいて、前記オリフィス部に、前記オリフィス部から主流路に向かう液体の流れを形成する為の流路が備えられていてもよく、当該形成された流れによって、微小粒子を分岐流路へと進行させうる。
微小粒子を含む液体が通流される主流路と、
前記主流路から分岐する分岐流路と、
を有し、
前記主流路の断面積が、分岐開始位置まで一定であり又は当該分岐開始位置に向かって連続的に減少し、且つ、
前記主流路の側壁と前記分岐流路の側壁とを連結する側壁の曲率半径Rが0.5mm以下である
マイクロチップを有する微小粒子分取装置も提供する。
前記微小粒子分取装置は、
前記主流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、
前記微小粒子から発せられた散乱光及び/又は蛍光を検出する検出部と、
前記検出部で検出されたデータに基づいて、前記主流路を通流する微小粒子の進行方向を制御する制御部と
を有しうる。
前記制御部が、前記オリフィス部に連通された圧力室内の圧力を制御しうる。
前記制御部が、前記オリフィス部から主流路に向かう液体の流れを形成する為に備えられている流路内の液体の流れを制御しうる。
また、本技術は、
微小粒子を含む液体が通流される主流路と、
前記主流路から分岐する分岐流路と、
前記主流路と同軸上にあるオリフィス部と
を有し、
前記主流路の断面積が、分岐開始位置まで一定であり又は当該分岐開始位置に向かって連続的に減少し、且つ、
前記分岐流路の最小断面積が、前記分岐開始位置での前記主流路の断面積の半分以下である
マイクロチップが搭載された微小粒子分取装置も提供する。
前記微小粒子分取装置は、
前記主流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、
前記微小粒子から発せられた散乱光及び/又は蛍光を検出する検出部と、
前記検出部で検出されたデータに基づいて、前記主流路を通流する微小粒子の進行方向を制御する制御部と
を有しうる。
前記微小粒子分取装置において、前記制御部は、前記オリフィス部に連通された圧力室内の圧力を制御するものであってもよい。
前記微小粒子分取装置において、前記制御部は、前記オリフィス部から主流路に向かう液体の流れを形成する為に備えられている流路内の液体の流れを制御するものであってもよい。
1.関連技術の説明
2.第1の実施形態(マイクロチップ)
(1)マイクロチップの構成
(2)分岐部分の構成
3.第2の実施形態(微小粒子分取装置)
4.実施例
図1に、本技術のマイクロチップの構成の概略を示す。なお、当該構成は、好適な実施形態の一例であり、本技術のマイクロチップは当該構成のものに限定されるものでない。以下、本技術のマイクロチップの構成を、図1を参照して説明する。
分岐部分107の拡大図を図2に示す。図2に示されるとおり、主流路105と粒子分取流路109とは、主流路と同軸上にあるオリフィス部201を介して連通されている。すなわち、回収されるべき粒子は、オリフィス部201を通って、粒子分取経路109へと流れる。
なお、ゲート流インレット202はオリフィス部に備えられていなくてもよい。この場合、例えば粒子分取流路109内の圧力を変えることによって粒子分取流路109から主流路へ向かう流れが形成されてよく、又は、主流路105から粒子分取流路109への流れが形成されないように、当該圧力が維持されうる。その結果、微小粒子が粒子分取流路109へと入ることが防がれる。回収されるべきでない粒子は、分岐流路108へと流れる。
図3は、分岐部分107の斜視図である。主流路105の断面積は、オリフィス部201に向かって一定であり又は連続的に減少する。当該断面積が増加し始めるところを、分岐開始位置304という。すなわち、主流路105の断面積は、分岐開始位置304まで一定であり又は分岐開始位置に向かって連続的に減少する。
図3において、分岐流路の断面302及び303が示されている。断面303において、分岐流路の断面積が、分岐流路108において最小になる。本技術のマイクロチップにおいて、分岐流路の最小断面積が、前記分岐開始位置での前記主流路の断面積の半分以下である。すなわち、図3において、断面303の断面積が、分岐開始位置304における主流路の断面301の断面積の半分以下である。
また、本技術のマイクロチップにおいて、分岐流路の最小断面積は、前記分岐開始位置での前記主流路の断面積の例えば1/5以上、好ましくは1/4以上、より好ましくは1/3以上でありうる。このような最小断面積の下限値によって、液の詰まりが抑制されうる。
前記連結側壁の主流路側の端がオリフィス入り口から300μm以内にあることによって、主流路の側壁から分岐流路の側壁への側壁の方向の遷移が、オリフィスの直前で始まる。当該遷移がオリフィスの直前で始まることで、微小粒子をより高速に分取することが可能となりうる。
上記距離1は、好ましくは280μm以下であり、より好ましくは250μm以下、さらにより好ましく200μm以下でありうる。
前記連結側壁の主流路側の端がオリフィス入り口から300μm以内にあり且つ前記連結側壁の分岐流路側の端がオリフィス入り口から0μm以上の距離にあることによって、主流路の側壁から分岐流路の側壁への側壁の方向の遷移が、オリフィスの直前になって始まり且つ終了する。当該遷移がオリフィスの直前になって始まり且つ終了することで、微小粒子をより高速に分取することが可能となりうる。
上記距離2は、好ましくは10μm以上であり、より好ましくは20μm以上であり、さらにより好ましくは30μm以上でありうる。
また、前記最大断面積は、前記分岐開始位置での前記主流路の断面積の例えば1/5以上、好ましくは1/4以上、より好ましくは1/3以上でありうる。このような最小断面積の下限値によって、液の詰まりが抑制されうる。
シース液の流速:5ml/分
サンプル液の流速:0.25ml/分
ゲート流の流速:0.3ml/分
出口圧力:大気圧
粒子分取流路末端からの排出速度:0.045ml/分
シース液の流速:5ml/分
サンプル液の流速:0.25ml/分
ゲート流の流速:0.2~0.6ml/分
出口圧力:大気圧
粒子分取流路末端からの排出速度:0.045ml/分
次に、微小粒子の流れを、上記ソフトウェアを用いて粒子追跡解析を行った。解析結果を図16に示す。図16に示されるとおり、主流路の中心付近を流れる粒子は曲がりきれずに分岐流路の壁にぶつかり留まってしまうことが確認された。
次に、微小粒子の流れを、上記ソフトウェアを用いて粒子追跡解析を行った。解析結果を図18に示す。図18に示されるとおり、オリフィス付近における粒子の停留も観察されなかった。
また、実施例2と比べて、分岐流路と粒子分取流路との間隔が広いため、加工がより容易である。
〔1〕微小粒子を含む液体が通流される主流路と、
前記主流路から分岐する分岐流路と、
前記主流路と同軸上にあるオリフィス部と
を有し、
前記主流路の断面積が、分岐開始位置まで一定であり又は当該分岐開始位置に向かって連続的に減少し、且つ、
前記分岐流路の最小断面積が、前記分岐開始位置での前記主流路の断面積の半分以下である、
マイクロチップ。
〔2〕前記主流路の側壁と前記分岐流路の側壁とを連結する側壁が、オリフィス入り口から0μm~300μmの間にある、〔1〕に記載のマイクロチップ。
〔3〕前記主流路の側壁と前記分岐流路の側壁とを連結する側壁の曲率半径Rが0.5mm以下である、〔1〕又は〔2〕に記載のマイクロチップ。
〔4〕前記分岐流路の最大断面積が、前記分岐開始位置での前記主流路の断面積の半分以下である、〔1〕~〔3〕のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
〔5〕前記分岐流路が、前記主流路からY字状に分岐している、〔1〕~〔4〕のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
〔6〕前記分岐流路の断面積が、分岐流路の開始位置から、液の流れの進行方向に沿って連続的に減少する、〔1〕~〔5〕のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
〔7〕前記分岐流路の断面積が、分岐流路の開始位置から所定の位置まで、液の流れの進行方向に沿って連続的に減少し、当該所定の位置から、液の流れの進行方向に沿って連続的に増加する、〔1〕~〔5〕のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
〔8〕前記オリフィス部と連結する分岐流路の側壁が、前記主流路の軸に向かって曲げられている、〔1〕~〔7〕のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
〔9〕前記主流路の軸に対する、前記オリフィス部と連結する分岐流路の側壁の角度が、115~145度である、〔1〕~〔8〕のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
〔10〕前記主流路の軸に対する、前記オリフィス部と連結する分岐流路の側壁の角度が、125~145度である、〔1〕~〔9〕のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
〔11〕前記オリフィス部に圧力室が連通されており、当該圧力室内の圧力が減少又は増加される、〔1〕~〔10〕のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
〔12〕前記圧力室内の圧力を減少させることによって、微小粒子をオリフィス部内に導き、又は、前記圧力室内の圧力を増加させることによって、微小粒子を分岐流路へと進行させる、〔11〕に記載のマイクロチップ。
〔13〕前記オリフィス部に、前記オリフィス部から主流路に向かう液体の流れを形成する為の流路が備えられており、当該形成された流れによって、微小粒子を分岐流路へと進行させる、〔1〕~〔12〕のいずれか一つに記載のマイクロチップ。
〔14〕微小粒子を含む液体が通流される主流路と、
前記主流路から分岐する分岐流路と、
前記主流路と同軸上にあるオリフィス部と
を有し、
前記主流路の断面積が、分岐開始位置まで一定であり又は当該分岐開始位置に向かって連続的に減少し、且つ、
前記分岐流路の最小断面積が、前記分岐開始位置での前記主流路の断面積の半分以下である
マイクロチップが搭載された微小粒子分取装置。
〔15〕前記主流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、
前記微小粒子から発せられた散乱光及び/又は蛍光を検出する検出部と、
前記検出部で検出されたデータに基づいて、前記主流路を通流する微小粒子の進行方向を制御する制御部と を有する、〔14〕に記載の微小粒子分取装置。
〔16〕前記制御部が、前記オリフィス部に連通された圧力室内の圧力を制御する、〔15〕に記載の微小粒子分取装置。
〔17〕前記制御部が、前記オリフィス部から主流路に向かう液体の流れを形成する為に備えられている流路内の液体の流れを制御する、〔15〕又は〔16〕に記載の微小粒子分取装置。
101、501 サンプル液インレット
102、502 サンプル液流路
103、503 シース液インレット
104、504 シース液流路
105、505 主流路
106、506 検出領域
107、507 分岐部分
108、508 分岐流路(廃棄流路)
109、509 粒子分取流路
110 分岐流路末端
111 分取流路末端
201、601 オリフィス部
202 ゲート流インレット
301 分岐開始位置における主流路の断面
302 分岐流路の断面
303 分岐流路の断面積が最小となる断面
304 分岐開始位置
401 主流路の側壁
402 分岐流路の側壁
403 主流路の側壁と分岐流路の側壁とを連結する側壁
404 オリフィス入り口
微小粒子を含む液体が通流される主流路と、
前記主流路から分岐する分岐流路と、
前記主流路と同軸上にあるオリフィス部と
を有し、
前記主流路の断面積が、分岐開始位置まで一定であり又は当該分岐開始位置に向かって
連続的に減少し、且つ、
前記分岐流路の最小断面積が、前記分岐開始位置での前記主流路の断面積の半分以下である
マイクロチップが搭載された微小粒子分取装置も提供する。
前記微小粒子分取装置は、
前記主流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、
前記微小粒子から発せられた散乱光及び/又は蛍光を検出する検出部と、
前記検出部で検出されたデータに基づいて、前記主流路を通流する微小粒子の進行方向を制御する制御部と
を有しうる。
前記微小粒子分取装置において、前記制御部は、前記オリフィス部に連通された圧力室内の圧力を制御するものであってもよい。
前記微小粒子分取装置において、前記制御部は、前記オリフィス部から主流路に向かう液体の流れを形成する為に備えられている流路内の液体の流れを制御するものであってもよい。
また、本技術は、
微小粒子を含む液体が通流される主流路と、
前記主流路から分岐する分岐流路と、を有し、
前記主流路の断面積が、分岐開始位置まで一定であり又は当該分岐開始位置に向かって減少し、
前記主流路の側壁と前記分岐流路の側壁とを連結する曲面側壁の曲率半径Rが0.5mm以下且つ0mm超である、
マイクロチップも提供する。
前記マイクロチップは、前記主流路と同軸上にあるオリフィス部を有し、
前記主流路の側壁と前記分岐流路の側壁とを連結する前記曲面側壁が、前記オリフィス部のオリフィス入り口から0μm~300μmの間にあってよい。
前記主流路の前記分岐開始位置までの断面積が、一定であってよく又は減少してよい。
前記分岐流路の最大断面積が、前記分岐開始位置での前記主流路の断面積の半分以下であってよい。
前記分岐流路が、前記主流路からY字状に分岐していてよい。
前記分岐流路の断面積が、分岐流路の開始位置から、液の流れの進行方向に沿って連続的に減少してよい。
前記分岐流路の断面積が、分岐流路の開始位置から所定の位置まで、液の流れ方向の進行方向に沿って連続的に減少し、前記所定の位置から、液の流れの進行方向に沿って連続的に増加してよい。
前記オリフィス部と連結する前記分岐流路の側壁が、前記主流路の軸に向かって曲げられていてよい。
前記マイクロチップは、前記主流路と同軸上にあるオリフィス部を有し、且つ、
前記主流路の軸に対する、前記分岐流路の側壁の分岐直後の角度が、115度~160度であってよい。
前記マイクロチップは、前記主流路と同軸上にあるオリフィス部を有し、且つ、
前記主流路の軸に対する、前記分岐流路の側壁の分岐直後の角度が、125度~160度であってよい。
前記マイクロチップは、前記主流路と同軸上にあるオリフィス部を含み、
前記オリフィス部は、内部の圧力が減少又は増加する圧力室に連通するように構成されてよい。
前記圧力室は、その内部の圧力を減少させて微小粒子を前記オリフィス部内へと導き、又は、その内部の圧力を増加させて微小粒子を前記分岐流路へと進行させるように構成されてよい。
前記マイクロチップは、前記主流路と同軸上にあるオリフィス部を含み、
前記オリフィス部に、前記オリフィス部から前記主流路への液体の流れを形成するように構成された流路が設けられてよく、微小粒子は、前記形成された流れによって前記分岐流路へと進行しうる。
前記曲率半径Rは、前記主流路と前記分岐流路との間に渦流れが生じることを減少するように構成されていてよい。
また、本技術は、
微小粒子を含む液体が通流される主流路と、前記主流路から分岐する分岐流路と、を有し、
前記主流路の断面積が、分岐開始位置まで一定であり又は当該分岐開始位置に向かって減少し、且つ、
前記主流路の側壁と前記分岐流路の側壁とを連結する曲面側壁の曲率半径Rが0.5mm以下であるマイクロチップを備えられた微小粒子分取装置も提供する。
Claims (17)
- 微小粒子を含む液体が通流される主流路と、
前記主流路から分岐する分岐流路と、
を有し、
前記主流路の断面積が、分岐開始位置まで一定であり又は当該分岐開始位置に向かって連続的に減少し、且つ、
前記主流路の側壁と前記分岐流路の側壁とを連結する側壁の曲率半径Rが0.5mm以下である
マイクロチップ。 - 前記マイクロチップは、前記主流路と同軸上にあるオリフィス部を含み、
前記主流路の側壁と前記分岐流路の側壁とを連結する前記側壁が、前記オリフィス部のオリフィス入り口から0μm~300μmの間にある、
請求項1に記載のマイクロチップ。 - 前記主流路の断面積が、分岐開始位置まで一定であり又は当該分岐開始位置に向かって連続的に減少し、
前記主流路の側壁から前記分岐流路の側壁への側壁の方向の遷移が、前記オリフィス部の直前で始まる、
請求項1又は2に記載のマイクロチップ。 - 前記分岐流路の最大断面積が、前記分岐開始位置での前記主流路の断面積の半分以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載のマイクロチップ。
- 前記分岐流路が、前記主流路からY字状に分岐している、請求項1~4のいずれか一項に記載のマイクロチップ。
- 前記分岐流路の断面積が、分岐流路の開始位置から、液の流れの進行方向に沿って連続的に減少する、請求項1~5のいずれか一項に記載のマイクロチップ。
- 前記分岐流路の断面積が、分岐流路の開始位置から所定の位置まで、液の流れの進行方向に沿って連続的に減少し、当該所定の位置から、液の流れの進行方向に沿って連続的に増加する、請求項1~6のいずれか一項に記載のマイクロチップ。
- 前記分岐流路の側壁が、前記主流路の軸に向かって曲げられている、請求項1~7のいずれか一項に記載のマイクロチップ。
- 前記主流路の軸に対する、前記分岐流路の側壁の角度が、115~160度である、請求項1~8のいずれか一項に記載のマイクロチップ。
- 前記主流路の軸に対する、前記分岐流路の側壁の角度が、125~160度である、請求項1~8のいずれか一項に記載のマイクロチップ。
- 前記マイクロチップは、前記主流路と同軸上にあるオリフィス部を含み、
前記オリフィス部に圧力室が連通されており、当該圧力室内の圧力が減少又は増加される、請求項1~10のいずれか一項に記載のマイクロチップ。 - 前記圧力室内の圧力を減少させることによって、微小粒子をオリフィス部内に導き、又は、前記圧力室内の圧力を増加させることによって、微小粒子を分岐流路へと進行させる、請求項11に記載のマイクロチップ。
- 前記マイクロチップは、前記主流路と同軸上にあるオリフィス部を含み、
前記オリフィス部に、前記オリフィス部から主流路に向かう液体の流れを形成する為の流路が備えられており、当該形成された流れによって、微小粒子を分岐流路へと進行させる、請求項1~12のいずれか一項に記載のマイクロチップ。 - 微小粒子を含む液体が通流される主流路と、
前記主流路から分岐する分岐流路と、
を有し、
前記主流路の断面積が、分岐開始位置まで一定であり又は当該分岐開始位置に向かって連続的に減少し、且つ、
前記主流路の側壁と前記分岐流路の側壁とを連結する側壁の曲率半径Rが0.5mm以下である
マイクロチップを有する微小粒子分取装置。 - 前記主流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、
前記微小粒子から発せられた散乱光及び/又は蛍光を検出する検出部と、
前記検出部で検出されたデータに基づいて、前記主流路を通流する微小粒子の進行方向を制御する制御部と
を有する、請求項14に記載の微小粒子分取装置。 - 前記制御部が、前記オリフィス部に連通された圧力室内の圧力を制御する、請求項15に記載の微小粒子分取装置。
- 前記制御部が、前記オリフィス部から主流路に向かう液体の流れを形成する為に備えられている流路内の液体の流れを制御する、請求項15に記載の微小粒子分取装置。
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