JP7078034B2 - 流路ユニット及び微小粒子分析装置 - Google Patents
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Description
流量変動抑制部を有し、
前記流量変動抑制部の下流の流路の少なくとも一部の断面積が、当該流路の他の部分の断面積よりも小さい、
流路ユニットを提供する。
一実施態様として、本技術は、
1つの流量変動抑制部を有し、
前記流量変動抑制部の上流の流路の少なくとも一部の断面積が、当該流路の他の部分の断面積よりも小さく、且つ、前記流量変動抑制部の下流の流路の少なくとも一部の断面積が、当該流路の他の部分の断面積よりも小さく、
マイクロチップ内で微小粒子を分取する装置又はフローサイトメータにおいて、シース液又はサンプル液を供給するために用いられる、
流路ユニットを提供する。
本技術の流路ユニットにおいて、前記流量変動抑制部の上流の流路の少なくとも一部の断面積が、当該流路の他の部分の断面積よりも小さくてもよい。
本技術の流路ユニットは、前記流量変動抑制部の上流にポンプを有しうる。
本技術の流路ユニットにおいて、前記流量変動抑制部が、気体を含み、且つ、当該気体の圧縮又は膨張によって流量の変動を抑制するものでありうる。
本技術の流路ユニットにおいて、前記下流の流路中の前記少なくとも一部の流路の断面積が、当該流路の他の部分の断面積の1/10倍以下でありうる。
本技術の流路ユニットにおいて、前記下流の流路の前記少なくとも一部の流路及び前記下流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形又は楕円形でありうる。
本技術の流路ユニットにおいて、前記下流の流路の前記少なくとも一部の流路及び前記下流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形であり、且つ、当該少なくとも一部の流路の断面積が、当該他の部分の断面積の1/10倍以下でありうる。
本技術の流路ユニットにおいて、前記下流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形であり、当該流路の管径が5mm以下でありうる。
本技術の流路ユニットにおいて、前記ポンプが、チューブポンプ、シリンジポンプ、又は遠心ポンプでありうる。
本技術の流路ユニットにおいて、前記下流の流路の前記少なくとも一部と、前記下流の流路の前記他の部分とが、コネクタにより連結されていてよい。
本技術の流路ユニットにおいて、前記下流の流路の前記少なくとも一部が、耐圧性を有する部材により成形されたものでありうる。
本技術の流路ユニットは、微小粒子分析装置において液体を通流させるために用いられうる。
本技術の流路ユニットにおいて、前記流路内を流れる液体が、分析されるべき微小粒子を含む層流を形成するものでありうる。
前記上流の流路の前記少なくとも一部の流路の長さは5cm~100cmであってよく、且つ、
前記下流の流路の前記少なくとも一部の流路の長さは5cm~100cmであってよい。
前記上流の流路の前記少なくとも一部の流路及び前記上流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形であり、前記少なくとも一部の流路の内径は、前記他の部分の流路の内径の、1/2倍以下であってよく、且つ、
前記下流の流路の前記少なくとも一部の流路及び前記下流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形であり、前記少なくとも一部の流路の内径は、前記他の部分の流路の内径の、1/2倍以下であってよい。
前記流路ユニットは、前記流量変動抑制部の下流の流路に、他の流量変動抑制部を有さないものであってよい。
流量変動抑制部を有し、
前記流量変動抑制部の下流の流路の少なくとも一部の断面積が、当該流路の他の部分の断面積よりも小さい、
流路ユニット
を含む微小粒子分析装置も提供する。
一実施態様として、本技術は、
1つの流量変動抑制部を有し、
前記流量変動抑制部の上流の流路の少なくとも一部の断面積が、当該流路の他の部分の断面積よりも小さく、且つ、前記流量変動抑制部の下流の流路の少なくとも一部の断面積が、当該流路の他の部分の断面積よりも小さい、
流路ユニット
を含む微小粒子分析装置であって、
前記微小粒子分析装置は、マイクロチップ内で微小粒子を分取する装置又はフローサイトメータであり、
前記流路ユニットは、シース液又はサンプル液を供給するために用いられる
前記微小粒子分析装置を提供する。
前記上流の流路の前記少なくとも一部の流路の長さは5cm~100cmであってよく、且つ、
前記下流の流路の前記少なくとも一部の流路の長さは5cm~100cmであってよい。
前記上流の流路の前記少なくとも一部の流路及び前記上流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形であり、前記少なくとも一部の流路の内径は、前記他の部分の流路の内径の、1/2倍以下であってよく、且つ、
前記下流の流路の前記少なくとも一部の流路及び前記下流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形であり、前記少なくとも一部の流路の内径は、前記他の部分の流路の内径の、1/2倍以下であってよい。
前記流路ユニットは、前記流量変動抑制部の下流の流路に、他の流量変動抑制部を有さないものであってよい。
1.第1の実施形態(流路ユニット)
2.第2の実施形態(微小粒子分析装置)
3.実施例
また、本技術の流路ユニットにおいて、前記上流の流路中の前記少なくとも一部の流路の断面積が、前記上流の流路の他の部分の断面積の好ましくは1/5倍以下、より好ましくは1/10倍以下、より好ましくは1/12倍以下、さらにより好ましくは1/15倍以下でありうる。このような流路の断面積を採用することで、脈流の発生がさらにより効果的に抑制されうる。
本技術において、前記下流の流路の前記少なくとも一部の断面が好ましくは円形又は楕円形、より好ましくは円形でありうる。また、前記下流の流路の前記他の部分の断面が好ましくは円形又は楕円形、好ましくは円形でありうる。本技術において、円形は、略円形及び真円形を包含する。
また、本技術において、前記上流の流路の前記少なくとも一部の断面が好ましくは円形又は楕円形、より好ましくは円形でありうる。また、前記上流の流路の前記他の部分の断面が好ましくは円形又は楕円形、好ましくは円形でありうる。
前記下流の流路の前記少なくとも一部の断面及び前記下流の流路の前記他の部分の断面のいずれもが円形である場合、前記少なくとも一部の流路の内径は、前記他の部分の流路の内径の、好ましくは1/2倍以下、より好ましくは1/3倍以下、さらにより好ましくは1/4倍以下でありうる。
また、前記上流の流路の前記少なくとも一部の断面及び前記上流の流路の前記他の部分の断面のいずれもが円形である場合、前記少なくとも一部の流路の内径は、前記他の部分の流路の内径の、好ましくは1/2倍以下、より好ましくは1/3倍以下、さらにより好ましくは1/4倍以下でありうる。
また、本技術の特に好ましい実施態様において、前記上流の流路の前記少なくとも一部の流路の断面及び前記上流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形であり、且つ、当該少なくとも一部の流路の断面積が、当該他の部分の断面積の1/10倍以下でありうる。これにより、高い周波数を有する脈流がより抑制されうる。
前記下流の流路中の前記少なくとも一部の流路の断面が円形である場合、当該流路の管径は、例えば2mm以下、好ましくは1mm以下、さらにより好ましくは0.5mm以下でありうる。当該流路の下限値は、例えば50μm、好ましくは100μm、さらにより好ましくは150μmでありうる。
前記上流の流路中の前記少なくとも一部の流路の断面が円形である場合、当該流路の管径は、例えば2mm以下、好ましくは1mm以下、さらにより好ましくは0.5mm以下でありうる。当該流路の下限値は、例えば50μm、好ましくは100μm、さらにより好ましくは150μmでありうる。
また、前記上流の流路の前記少なくとも一部の流路の長さは、例えば5cm~100cm、好ましくは10cm~80cm、より好ましくは15cm~60cm、さらにより好ましくは20~50cmでありうる。このような長さを採用することで、脈流抑制作用がより効率的に発揮されうる。
また、前記上流の流路の前記少なくとも一部の、前記流量変動抑制部側の端は、前記流量変動抑制部から又は前記分岐点から、例えば100cm以内、好ましくは80cm以内、より好ましくは60cm以内、さらにより好ましくは40cm以内にありうる。これにより、脈流抑制作用がより効率的に発揮されうる。
本技術の微小粒子分析装置において、当該流路ユニットは、当該装置に液体を供給する為に用いられうる。本技術の微小粒子分析装置は、例えば、装置中を流れる液体の流量変動を抑制する必要がある装置でありうる。本技術の微小粒子分析装置は、例えばフローサイトメータであるが、これに限定されない。
回収されるべきでない粒子が粒子分取流路209へと入ることを防ぐために、ゲート流インレット212が備えられていてもよい。ゲート流インレット212からシース液が導入され、粒子分取流路209から主流路205への方向の流れが形成されることで、回収されるべきでない粒子が粒子分取流路209へと入ることが防がれる。
このようにして、微小粒子は、マイクロチップ200内で分取される。
本技術の微小粒子分析装置がフローサイトメータである場合、当該光照射部は、例えばオリフィスから層流が吐出される直前に、当該層流に光を照射しうる。
本技術の微小粒子分析装置が上記マイクロチップ内で目的の微小粒子を分取する装置である場合、当該光照射部は、例えば、前記主流路中を流れる層流に光を照射しうる。当該照射は、例えば図15において示される検出領域206において行われうる。
本技術の微小粒子分析装置がフローサイトメータである場合、当該分取部は、一般的なフローサイトメトリーにおいて用いられる分取部であってよい。当該分取部は、例えば、通流する微小粒子を一つ含む液滴を形成し、及び、前記分析部において判定された光学特性に基づき所定の電荷を当該液滴に付与しうる。当該分取部は、当該付与された電荷に基づいて、当該液滴の進行方向を制御することで、微小粒子を分取しうる。
本技術の微小粒子分析装置が上記マイクロチップ内で目的の微小粒子を分取する装置である場合、当該分取部は、例えば図15に示されたとおりの分取部207及び分取部207における微小粒子の進行方向を制御する粒子分取流路209であってよい。当該分取部は、前記分析部において判定された光学特性に基づき、粒子分取流路209内の圧力又は当該粒子分取流路209に備えられた圧力室内の圧力を制御しうる。当該分取部は、当該圧力の制御により微小粒子の進行方向を制御することで、微小粒子を分取しうる。
R=8ηl/πR4
L=ρl/S
C=2πR×(単位内圧のかかる両端開放の厚肉円筒の内壁変位)×l
上記式より、管径が細いほど、抵抗値及びインダクタンスは大きくなることが分かる。
C=(流量変動抑制部内に侵入した水の容積)÷(流量変動抑制部の圧力)
流量変動抑制部に侵入した水の容積は、圧力をもとに流量変動抑制部内の気体収縮容積を求め、大気圧状態との差から算出した。流量変動抑制部のキャパシタンスは圧力により大きくなるため、流量変動抑制部の下流における十分な圧力損失が必要となる。そのため、細い管径の流路を設ける必要がある。
また、細い管の管径を250μm、500μm、及び750μmに変えた場合の等価回路図を図13に示す。これら3つの場合のシミュレーション結果を図14に示す。なお、当該シミュレーションにおいて、他の部分の管径は1mmと想定された。シミュレーション結果より、始めの変曲点が1mHz以下になっているのは、細い管の管径が250μmの場合である。また、1Hzの減衰量も250μmのときのみ1/1000以下になっている。そのため、細い管の管径を250μm以下にすることで、流量変動がより有効に抑制されることがわかる。
〔1〕流量変動抑制部を有し、
前記流量変動抑制部の下流の流路の少なくとも一部の断面積が、当該流路の他の部分の断面積よりも小さい、
流路ユニット。
〔2〕前記流量変動抑制部の上流の流路の少なくとも一部の断面積が、当該流路の他の部分の断面積よりも小さい、〔1〕に記載の流路ユニット。
〔3〕前記流量変動抑制部の上流にポンプを有する、〔1〕又は〔2〕に記載の流路ユニット。
〔4〕前記流量変動抑制部が、気体を含み、且つ、当該気体の圧縮又は膨張によって流量の変動を抑制するものである、〔1〕~〔3〕のいずれか一つに記載の流路ユニット。
〔5〕前記下流の流路中の前記少なくとも一部の流路の断面積が、当該流路の他の部分の断面積の1/10倍以下である、〔1〕~〔4〕のいずれか一つに記載の流路ユニット。
〔6〕前記下流の流路の前記少なくとも一部の流路及び前記下流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形又は楕円形である、〔1〕~〔5〕のいずれか一つに記載の流路ユニット。
〔7〕前記下流の流路の前記少なくとも一部の流路及び前記下流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形であり、且つ、当該少なくとも一部の流路の断面積が、当該他の部分の断面積の1/10倍以下である、〔1〕~〔6〕のいずれか一つに記載の流路ユニット。
〔8〕前記下流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形であり、当該流路の管径が5mm以下である、〔1〕~〔7〕のいずれか一つに記載の流路ユニット。
〔9〕前記ポンプが、チューブポンプ、シリンジポンプ、又は遠心ポンプである、〔3〕に記載の流路ユニット。
〔10〕前記下流の流路の前記少なくとも一部と、前記下流の流路の前記他の部分とが、コネクタにより連結されている、〔1〕~〔9〕のいずれか一つに記載の流路ユニット。
〔11〕前記下流の流路の前記少なくとも一部が、耐圧性を有する部材により成形されたものである、〔1〕~〔10〕のいずれか一つに記載の流路ユニット。
〔12〕微小粒子分析装置において液体を通流させるために用いられる、〔1〕~〔10〕のいずれか一つに記載の流路ユニット。
〔13〕前記流路内を流れる液体が、分析されるべき微小粒子を含む層流を形成するものである、〔12〕に記載の流路ユニット。
〔14〕流量変動抑制部を有し、
前記流量変動抑制部の下流の流路の少なくとも一部の断面積が、当該流路の他の部分の断面積よりも小さい、
流路ユニット
を含む微小粒子分析装置。
101 送液される液体を有する容器
102 ポンプ
103 液体が供給されるべき装置
104 分岐点
105 流量変動抑制部
106 他の部分よりも断面積が小さい流路
107 他の部分よりも断面積が小さい流路
108 分岐流路
200 マイクロチップ
201 サンプル液インレット
202 サンプル液流路
203 シース液インレット
204 シース液流路
205 主流路
206 検出領域
207 分取部
208 分岐流路
209 粒子分取流路
210 分岐流路末端
211 粒子分取流路末端
212 ゲート流インレット
Claims (17)
- 1つの流量変動抑制部を有し、
前記流量変動抑制部の上流の流路の少なくとも一部の断面積が、当該流路の他の部分の断面積よりも小さく、且つ、前記流量変動抑制部の下流の流路の少なくとも一部の断面積が、当該流路の他の部分の断面積よりも小さく、
マイクロチップ内で微小粒子を分取する装置又はフローサイトメータにおいて、シース液又はサンプル液を供給するために用いられる、
流路ユニット。 - 前記上流の流路の前記少なくとも一部の流路の長さは5cm~100cmであり、且つ、
前記下流の流路の前記少なくとも一部の流路の長さは5cm~100cmである、
請求項1に記載の流路ユニット。 - 前記流量変動抑制部の上流にポンプを有する、請求項1又は2に記載の流路ユニット。
- 前記流量変動抑制部が、気体を含み、且つ、当該気体の圧縮又は膨張によって流量の変動を抑制するものである、請求項1~3のいずれか一項に記載の流路ユニット。
- 前記下流の流路の前記少なくとも一部の流路の断面積が、前記下流の流路の前記他の部分の流路の断面積の1/10倍以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載の流路ユニット。
- 前記下流の流路の前記少なくとも一部の流路及び前記下流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形又は楕円形である、請求項1~5のいずれか一項に記載の流路ユニット。
- 前記下流の流路の前記少なくとも一部の流路及び前記下流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形であり、且つ、当該少なくとも一部の流路の断面積が、当該他の部分の断面積の1/10倍以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載の流路ユニット。
- 前記下流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形であり、当該流路の管径が5mm以下である、請求項1~7のいずれか一項に記載の流路ユニット。
- 前記流量変動抑制部の上流にポンプを有し、
前記ポンプが、チューブポンプ、シリンジポンプ、又は遠心ポンプである、請求項1~8のいずれか一項に記載の流路ユニット。 - 前記下流の流路の前記少なくとも一部と、前記下流の流路の前記他の部分とが、コネクタにより連結されている、請求項1~9のいずれか一項に記載の流路ユニット。
- 前記下流の流路の前記少なくとも一部が、耐圧性を有する部材により成形されたものである、請求項1~10のいずれか一項に記載の流路ユニット。
- 前記上流の流路の前記少なくとも一部の流路及び前記上流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形であり、前記少なくとも一部の流路の内径は、前記他の部分の流路の内径の、1/2倍以下であり、且つ、
前記下流の流路の前記少なくとも一部の流路及び前記下流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形であり、前記少なくとも一部の流路の内径は、前記他の部分の流路の内径の、1/2倍以下である、
請求項1~11のいずれか一項に記載の流路ユニット。 - 前記流量変動抑制部の下流の流路に、他の流量変動抑制部を有さない、請求項1~12のいずれか一項に記載の流路ユニット。
- 1つの流量変動抑制部を有し、
前記流量変動抑制部の上流の流路の少なくとも一部の断面積が、当該流路の他の部分の断面積よりも小さく、且つ、前記流量変動抑制部の下流の流路の少なくとも一部の断面積が、当該流路の他の部分の断面積よりも小さい、
流路ユニット
を含む微小粒子分析装置であって、
前記微小粒子分析装置は、マイクロチップ内で微小粒子を分取する装置又はフローサイトメータであり、
前記流路ユニットは、シース液又はサンプル液を供給するために用いられる、
前記微小粒子分析装置。 - 前記流路ユニットは、
前記上流の流路の前記少なくとも一部の流路の長さは5cm~100cmであり、且つ、
前記下流の流路の前記少なくとも一部の流路の長さは5cm~100cmである、
請求項14に記載の微小粒子分析装置。 - 前記上流の流路の前記少なくとも一部の流路及び前記上流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形であり、前記少なくとも一部の流路の内径は、前記他の部分の流路の内径の、1/2倍以下であり、且つ、
前記下流の流路の前記少なくとも一部の流路及び前記下流の流路の前記他の部分の流路の断面が円形であり、前記少なくとも一部の流路の内径は、前記他の部分の流路の内径の、1/2倍以下である、
請求項14又は15に記載の微小粒子分析装置。 - 前記流量変動抑制部の下流の流路に、他の流量変動抑制部を有さない、請求項14~16のいずれか一項に記載の微小粒子分析装置。
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