JPH08266891A

JPH08266891A - 微粒子取扱装置

Info

Publication number: JPH08266891A
Application number: JP7751495A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yasuda; 賢二安田; Shinichiro Umemura; 晋一郎梅村; Kazuo Takeda; 一男武田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-04-03
Filing date: 1995-04-03
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】濃縮装置あるいは分画装置において、超音波
の輻射圧を作用させることにより液体中に存在する微粒
子に力を作用させて濃縮、ろ過あるいは分画する装置シ
ステムを提供すること。【構成】まず、微粒子を流す溶媒を溜めている水槽１
の溶媒を脱気装置６で脱気する。脱気した溶媒は混合器
９で水槽２にある試料を含む溶液と混合され、試料を含
む溶液となる。試料を含む溶液は濃縮装置部１０で濃縮
され、濃縮部の微粒子を含む溶液は、細管１７で吸引さ
れ濃縮された試料を溜めた水槽２に導かれる。また、残
りの溶媒は溶液溜めの水槽１に導かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体中における微粒
子、溶質の濃縮、除去あるいは分画のための取扱装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波の輻射圧を微粒子に作用させたと
き、微粒子がどのような振舞いをするかについては、多
くの研究者によって調べられている（公知例１、２、
３）。さらに、超音波を用いて水中の微粒子を濃縮する
手法についても、疎水的微粒子である微粉炭について
は、超音波で溶液を振動させることで微粉炭を衝突さ
せ、凝集させる手法（公知例４）がある。また、流体を
流した管中に超音波を導入して連続的に微粒子をある範
囲に集束させる手法、あるいは、集束させた微粒子を回
収する方法（特願平５−２９６３１０）、さらに、超音
波の輻射圧と電場を組み合わせた微粒子分画装置（特開
平６−２４１９７７）が提案されている。

【０００３】（超音波の輻射圧）公知例１：Journal of Acoustical Society ofAmerica,
vol.89,No.5(1991),2140-2143：集束超音波によって勾
配力場を発生させることによって微粒子を捕獲する手段
についての公知例。本論文中では、溶液中に対称に配置
した一対の超音波発生源より、３．５ＭＨｚの超音波を
連続照射することにより勾配力場を作り出し、その焦点
で直径２７０μｍの微粒子を捕獲することに成功してい
る。微粒子に加わる力Ｆは、

【０００４】

【数１】

【０００５】と表すことができることを示している。た
だし、ここでＩは超音波の強度、Ｇは微粒子の形状、密
度、音速に依存する係数であり、集束超音波を用いたの
みではポリスチレンやポリビニル等のＧ＞０となる微粒
子のみしか超音波の焦点で捕獲できず、金属粉等のＧ＜
０となる微粒子については捕獲することはできないこと
が容易に推測できる。また、本公知例では、微粒子の濃
縮への応用の可能性についての言及は一切なされていな
い。

【０００６】公知例２：ACUSTICA Vol.5(1955)167-17
8：超音波の定在波、進行波による微粒子の振舞いにつ
いての理論計算、および実験の公知例。本公知例は、微
粒子が音圧の節あるいは腹に移動しようとする要因は、
その音速と密度であることを示したものである。微粒子
の密度-圧縮因子Ｆ（σ、λ）＞０のとき、微粒子は超
音波の腹の位置に、Ｆ（σ、λ）＜０のとき、微粒子は
節の位置に集まることを理論的に説明し、また、実際に
水中の気泡の場合について実験を行い、理論予測と同じ
結果になることを証明した。本論文では、水中における
トルエン、ベンゼン等のコロイドは音圧の節の位置に集
まり、ニトロベンゼン、水銀等のコロイドは、音圧の腹
の位置に集まることを、これらの物質の密度と音速から
予測しており、また、これらの結果は他者の行った実験
結果と一致していた。

【０００７】公知例３：Journal of Acoustical Societ
y ofAmerica,vol.77,No.3(1985),928-945：任意の定在
波中での波長より十分小さな微粒子の受ける力について
の理論計算を行った公知例。本論文では、音場中での微
粒子の時間平均ポテンシャルＵを求め、微粒子が受ける
力Ｆ＝−▽Ｕであることをもちいて微粒子の受ける外力
を見積もった。

【０００８】公知例４：炭研 Vol.7 No.12(1956)371-38
2：選炭廃水中の微粉炭の回収での超音波の応用例。超
音波によって流体をゆさぶり、微粒子がその粒径によっ
てゆさぶられる大きさが異なることを利用して、微粒子
間の衝突を促進させ、その疎水的性質によって衝突凝集
した微粉炭を回収するという手法について述べる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は超音波
を微粒子に作用させることで微粒子を濃縮させたり、あ
るいは超音波と電場によって流体中の微粒子をその物理
特性に応じて各々特定の範囲に分画、回収させることが
できる装置部分に関する技術であり、実際に利用するた
めの前処理、あるいは後処理に関する配慮がなされてい
なかった。また、特に、従来の技術では濃縮過程の前後
での不純物の混入に対する考慮がなされていなかった。
さらに、溶液中に溶存している試料を析出させて、捕獲
濃縮、分画する技術に関する配慮がなされていなかっ
た。

【００１０】本発明は、実際に流体中の微粒子、あるい
は流体中に溶存している試料を、不純物の混入を防ぎな
がら連続的に、超音波の輻射圧によって、その物理特性
に応じて特定の範囲に集束させる手段、集束させた微粒
子を回収させる手段、集束させた後、目的とする微粒子
を選択的に流体から回収する手段を有する装置を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的のうち微粒子の
集束については、超音波の輻射圧を流体中の微粒子に作
用させることで、微粒子を特定の範囲に局在させ、その
後、流体の一部を、内径が用いる超音波の波長より十分
小さな細管を用いて回収することにより解決される。即
ち、流体中に超音波によって生ずる勾配力場によって微
粒子に非接触的に外力を作用させ、微粒子の物理特性に
応じて流体中の特定の範囲に集まった微粒子を、その流
体の流れの下流において細管を用いて陰圧で吸引すれば
よい。

【００１２】また、上記目的のうち管の形状に依存しな
い微粒子の集束手段については、管の周囲に独立に配置
した複数の超音波振動子から適当な位相差で超音波を照
射スパイラル音状波となるように照射し、その周波数を
上げて行くことによりスパイラル音状場の同心円の半径
を徐々に小さくさせてゆき、微粒子を徐々に同心円の中
心に集めてゆくことで解決する。また、微粒子を集める
際には、この超音波の強度を適当に変化させることで、
微粒子に加える外力を適当に変化させればよい。

【００１３】より詳細には、集束させたい金属微粉、蛋
白質等の微粒子を含む流体を管中に流し、その流れの方
向とは法平面の方向に音波を定在波あるいは進行波ある
いは同心円状のスパイラル音状波の形で入射させ、微粒
子の流体に対する密度、音速の違いに応じて、定在波の
節あるいは腹の位置に微粒子を集束させたり、進行波の
進行方向あるいは進行方向の逆方向に微粒子を集めた
り、同心円状の音場中に微粒子を閉じ込めこの同心円の
大きさを超音波の周波数を変化させることで変化させ、
流体中において微粒子の濃縮された部位と、微粒子の存
在しない部位を作ればよい。濃縮の程度については、流
体の流速や、超音波の強度を適当に調節すればよい。

【００１４】また、濃縮された微粒子を含む流体を回収
したり、微粒子を含まない流体を回収するためには、管
の超音波を照射した部分の下流に細管を置き、この細管
の先端の位置を適当に調節し、この細管より陰圧で流体
を引くことによって、目的とする流体の一部を回収すれ
ばよい。さらに、異なる電荷を持つ微粒子を分画するた
めには、超音波の輻射圧と、電場を組み合わせればよ
い。また、異なる磁化を持つ微粒子を分画するためには
電場の代わりに外磁場を用いればよい。

【００１５】さらに、流体中に溶存する試料を濃縮、分
画するためには、試料を含む流体に、その試料を懸濁析
出させる性質をもった溶媒を加えればよい。不純物の混
入を無くさせるには、試料の導入、抽出溶液の輸送に、
外気に触れないような管を用いて流体を輸送すればよ
い。

【００１６】

【作用】音波の伝播媒質中の位置ｘでの音速ｖ（ｘ）お
よび圧力ｐ（ｘ）は、速度ポテンシャルφを用いて、

【００１７】

【数２】

【００１８】

【数３】

【００１９】とおくことができる。ただし、ここでρは
媒質の密度である。

【００２０】音波の角速度をω、波数をｋとおくと、

【００２１】

【数４】

【００２２】

【数５】

【００２３】

【数６】

【００２４】とおくことができ、微粒子に加わる外力＜
Ｆ＞は、

【００２５】

【数７】

【００２６】と置くことができる。ここで、Ａ、Ｂ、Δ
は微粒子の粒径、音速、密度によって決まる定数であ
る。また、ΔはＴとＶがほとんどあるいは完全に一定で
ある時以外は無視できる項である。

【００２７】（平面定在波の場合）平面定在波において
節の位置からの距離ｈの位置に微粒子があるとき、

【００２８】

【数８】

【００２９】と置くことができることから、

【００３０】

【数９】

【００３１】

【数１０】

【００３２】となり、

【００３３】

【数１１】

【００３４】と置くことができる。ただし、ただし、Ｉ
は音波強度で、

【００３５】

【数１２】

【００３６】と表すことができ、

【００３７】

【数１３】

【００３８】であり、λ≡ρ*／ρ、σ≡ｃ*／ｃ＝ｋ／
ｋ*である。ρ*、ｃ*、ｋ*は、それぞれ微粒子中の密
度、音速、波数であり、ρ、ｃ、ｋは、それぞれ媒質中
の密度、音速、波数である。従って、微粒子の密度、音
速の関数ｆ（λ、σ）＞０のとき、微粒子は音圧の腹の
方向へ力を受け、ｆ（λ、σ）＜０のとき、微粒子は音
圧の節の方向へ力を受ける。

【００３９】（微粒子の濃縮、ろ過）以上述べたような
原理に基づいて、流体中の微粒子は超音波の輻射圧によ
って受ける外力によってもたらされる濃度勾配を発生さ
せることができ、超音波の輻射圧の強度に空間分布を持
たせることによって、流体の空間中に勾配力場を発生さ
せ、微粒子の拡散に対する障壁を作り出し、この障壁に
よって微粒子の拡散あるいは微粒子の侵入を防ぎ、その
障壁内で微粒子を濃縮したり、その障壁外の微粒子を含
まない流体のみを選択的に取り出すことができた。

【００４０】また、流体中の微粒子はそれぞれに固有の
電荷を持つことから、一カ所に集束させた後に外電場を
加えることで微粒子をそれぞれの持つ電荷に応じて分離
することができる。

【００４１】

【実施例】

実施例１図１（ａ）に、本発明の第１の実施例の濃縮装置部の横
からの断面の摸式図、（ｂ）に濃縮装置部の構成の概略
の模式図、および（ｃ）に装置構成の模式図を示す。

【００４２】まず本装置の概要を図１（ｃ）を用いて示
す。この装置では、まず、微粒子を流す溶媒を溜めてい
る水槽１の溶媒を脱気装置６で脱気する。脱気された溶
媒は混合器９で水槽２にある試料を含む溶液と混合さ
れ、試料を含む溶液となる。試料を含む溶液は濃縮装置
１０で濃縮され、濃縮された微粒子を含む溶液は、細管
１７で吸引され濃縮溶液排出口１３を介して濃縮された
試料を溜めた水槽２００に導かれる。また、残りの溶媒
は溶媒排出口１４を介して溶液溜めの水槽１００に導か
れる。溶液の吸引速度はポンプ４によって調節されてお
り、濃縮装置１０の溶液中の微粒子の観測装置２０から
得られた微粒子の状態によって、発生超音波の強度、試
料の混合の割合、ポンプの吸引速度、細管１７の位置等
を制御することができる。

【００４３】次に、濃縮装置１０において、微粒子を集
束させる装置の詳細について図１（ａ）と（ｂ）を用い
て説明する。濃縮装置１０では微粒子を含む流体を流す
管７と、この管の中に定在波５を発生させる超音波振動
子３とからなっており、管７の流体中にある微粒子８等
の溶質を超音波によって集めることができる。流体が水
である場合、水中の音速は１５００ｍ／ｓであることか
ら、超音波振動子３から発生する超音波の振動数が１Ｍ
Ｈｚの時、波長λは１．５ｍｍとなり管の幅１６がλ／
２あるいはλ／２の整数倍であれば、微粒子の音速およ
び密度の関係によって定在波の節の部分に集まる微粒子
と腹の部分に集まる微粒子に分かれながら、徐々に管中
の節あるいは腹の位置に集まってくる。管７の肉圧はλ
／２であることが望ましく、管の材質が石英ガラスであ
るとき、その音速は５４００ｍ／ｓであることから、１
ＭＨｚの超音波での管の厚さはこのとき２．７ｍｍであ
る。また、管中の流体は静止していても、流れていても
よい。流れている溶液中の微粒子を集めるためには、集
める微粒子の大きさに応じて超音波の強度を調節した
り、超音波を照射する管の長さを調節したり、流体の流
れる速度を調節すればよい。

【００４４】流体中で微粒子を濃縮した後、変位量をモ
ニターする機能を持った駆動モーター２３によって移動
させることが可能な可動式の固定棒１８で管７内に固定
された細管１７を管７内の適当な位置に移動させ、流体
を吸引させることで、細管１７から、定在波の任意の節
に集束した微粒子や、腹の位置に集束した微粒子を含む
流体を選択的に吸引させたり、微粒子を含まない流体を
選択的に吸引させることができる。

【００４５】なお、図１で１１は溶液の流れを、１６は
管７の内径を、１９は観測窓、２０は観測装置、２２は
光源を示す。

【００４６】濃縮装置１０に配置された微粒子観測窓１
９を介して光源２２および観測装置２０によって得られ
た微粒子の形状あるいは、分布の情報を基に、制御装置
２４により超音波発生源の強度を調節したり、あるい
は、溶液の流れの速度を調節したり、あるいは、抽出す
る細管の吸引位置、吸引速度を調節する。

【００４７】また、図２（ａ）で示されたような装置構
成においては、前プロセス２５から得られた試料を含む
溶液を脱気装置６を経て、前プロセスとは異なる溶媒を
溜めた水槽１から脱気装置６および殺菌装置２７を通過
した溶媒と混合装置９で混合させる。混合された溶液は
濃縮装置１０で濃縮され、ポンプ４で吸引された後に次
のプロセス２６に引き渡される。図２（ｂ）で示された
ような装置構成においては、濃縮装置１０の下流におい
て、濃縮装置１０の前段で加えられた溶媒とは組成の異
なる溶媒を混合させた後、次のプロセス２６に試料が移
される。図２における他の符号で示す装置は図１で説明
しものと同等のものである。

【００４８】以上のような装置構成で、試料および溶媒
の性質によって脱気装置、殺菌装置等は適宜付加された
り省略されたりされるものである。また、上記実施例で
は微粒子の観測装置２０は、濃縮回収のための試料の状
態の観測に用いられていたが、濃縮装置１０の下流に観
測装置を置くことで、微粒子の物性の観測をＳＮ比を高
めた状態で検出させることもできる。

【００４９】また、上記実施例のような１次元の定在波
中では微粒子は配向するので、その形状判別にも利用で
きる。さらに、上記実施例では、前プロセスからの溶媒
の輸送を閉鎖管で行い、外界から導入する溶液は全て殺
菌工程あるいはろ過工程を導入させることで、外界から
の不純物の混入がない濃縮分画プロセスを実現すること
ができる。

【００５０】上記実施例では断面が長方形の管を用いた
が、管の形状にあわせて定在波が起こるように超音波振
動子を管壁に配置すれば多角形の管など異なった形状の
管に用いることもできる。また、微粒子を集束させる手
段について進行波を管内に導入した場合にも微粒子に対
して外力が進行波の進行方向に作用して定在波の場合と
同様に用いることができる。

【００５１】また、超音波を集束させる別の手法として
図３（ａ）に示したような、管壁に複数の超音波振動子
３を取り付け管壁の周りに円周に沿って配置された複数
の同型の超音波振動子３において、円周上にＮ個配列し
た超音波振動子の各番号を時計回りに１番からＮ番まで
付けたとき、各超音波振動子に発生させる超音波を、数
式１４、１５のようにする。

【００５２】

【数１４】

【００５３】

【数１５】

【００５４】ただし、ここでＡ０（ｉ）はｉ番目の超音
波振動子の振幅を示し、ωはその周波数を、ｋ（ｉ）は
その波数ベクトルを示している。このような超音波を発
生させると、ｍの次数によって管中のＸ軸方向にｍ次の
ベッセル関数状の音状態が生じ、図３（ｂ）のような音
状態を作り出すことができる。この管中で微粒子を濃縮
してゆくには、管中で次数ｍの高い状態から徐々に次数
ｍの低い状態へ変化させてゆくか、あるいは、同じ次数
の場合であっても超音波振動子の振動数を上げてゆくこ
とで管内にある微粒子を管中心へ徐々に集めることがで
きる。管中の流体は静止していても、流れていてもよ
く、また、流れている溶液中の微粒子を集めるために
は、集める微粒子の大きさに応じて超音波の強度を調節
したり、管の長さを調節したり、流れる速度を調節すれ
ばよい。

【００５５】この図３では断面が円形の管を用いたが、
管の形状にあわせて超音波振動子のオフセットδ（ｉ）
を適当に調節すれば多角形の管など異なった形状の管に
用いることもできる。

【００５６】したがって、濃縮した微粒子を図１の実施
例の場合と同様にこの管７の下流で管内より細管１７を
通じて吸引させることで濃縮した溶液部分を取り出すこ
とができる。

【００５７】図４に、本発明の分画に関する実施例を示
す。

【００５８】図４（ａ）は濃縮分画装置１０の横からの
断面の摸式図、（ｂ）は濃縮分画装置１０の構成の概略
の模式図、（ｃ）は濃縮分画装置１０の別の構成の横か
らの断面の摸式図を示す。

【００５９】これらの実施例では、溶液中で異なる電荷
を持つ微粒子は、定在波中で一旦濃縮された後、２枚の
平行に設置した電極板２１間に作られた電場中で分離さ
れ、その後に細管を適当に移動させ、目的とする微粒子
を含む溶液のみを吸引される。異なる電荷を持つ複数の
微粒子を同時に吸引する場合は、図４（ｃ）のように複
数の細管１７を濃縮装置１０に導入すればよい。

【００６０】本実施例では超音波の輻射圧と電場とを拮
抗させて微粒子を分画しているが、超音波振動子３の下
流に電極２１を配置し、電極板の下流で細管を用いて回
収することで、微粒子の電場中での移動度で微粒子を分
画することもできる。また、微粒子の観測窓１９を電極
板部あるいはその下流に持ってくることで、微粒子の物
性について微粒子の管中での位置計測を元に見積もるこ
ともできる。また、本実施例では、超音波輻射圧と拮抗
して用いる別の外力として電場を用いたが、コイルなど
によって発生させた磁場等を用いてもよいし、それらの
外力を組み合わせてもよい。

【００６１】これら実施例の具体的応用例としては、ま
ず、ＤＮＡの前処理装置が考えられる。図２（ｂ）にお
いて前プロセスから導入されたＤＮＡを含む溶液は水槽
１に蓄えられたエタノールと混合器９で混合され、ＤＮ
Ａのクラスターが生成される。次に、濃縮装置部で、Ｄ
ＮＡのクラスターは定在波の節の位置に濃縮され、細管
１７で連続的に回収される。回収された試料は、濃縮装
置部の下流で水槽に溜められた塩化ナトリウム水溶液と
混合され、水溶液に再び溶けたＤＮＡは次のプロセス２
６に引き渡される。ここで、ＤＮＡを懸濁させる溶媒と
してブタノール等の他のアルコール類を用いてもよい。
また、この手法はＲＮＡにも同様に用いることができ
る。試料が蛋白質である場合、硫安溶液を溶媒として用
いる。このとき、硫安の濃度を段階的に上げて行ながら
濃縮、分画操作を繰り返し行うことで硫安濃度に応じて
析出した蛋白質を段階的、選択的に捕獲抽出することが
できる。さらに、塩化ナトリウム等の塩の添加によって
水溶液のイオン強度を変化させることで水中に溶けてい
る蛋白質を同様に選択的に懸濁させることができる。ま
た、生きた細胞と不純物として例えばアルミナが含まれ
た水溶液から細胞のみを選択的に分画回収するプロセス
について説明する。

【００６２】一般に細胞は負の電荷を水中で持ち、アル
ミナは正の電荷を持つことから、図４（ａ）で示した濃
縮分画装置部を用いることで、溶液中の細胞と、不純物
のアルミナを分離することができる。従って、細胞ある
いは不純物の位置に応じて細管の位置を制御すること
で、細胞のみを選択的に回収させることができる。ま
た、生きた細胞と死んだ細胞とで細胞の持つ電荷が異な
ることから、生きた細胞のみを選択的に回収させること
もできる。同じ材質の試料に関しては、電場と超音波の
輻射圧を組み合わせて用いることで、粒子を粒径に応じ
て分画させることもできるので、欲しい粒径の微粒子を
選択的に回収することもできる。

【００６３】さらに、濃縮装置部の定在波中で、微粒子
は配向することから、その配向によって赤血球、白血球
等の異常細胞判別を観測装置２０での画像処理によって
得ることもできる。超音波と組み合わせる外力として磁
場を用いた場合、表面に特異的抗体を付着させた磁気粒
子を含む溶媒と、その抗体と反応する試料を含む溶液と
を混ぜた溶液を、濃縮分画装置部に導入すると、試料と
結合した磁気粒子のみが外磁場に引き寄せられて定在波
の節の位置からはずれるので、これを細管によって選択
的に回収させることもできる。

【００６４】また、溶媒を懸濁条件にして超音波を照射
することで、溶液中に溶けているＤＮＡ、ＲＮＡ、ある
いは蛋白質等の試料の懸濁、会合を促進させることもで
きる。以上、本実施例では加える遠隔力として超音波
を用いた例に関して説明したが、光の輻射圧を用いるこ
ともできる。

【００６５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、非接触的に不純物の混入が無い状態で、流
体中の微粒子を連続的に濃縮、ろ過、回収、あるいは分
画することができるという効果を奏する。また、流体中
に溶存する試料を選択的に回収させることができるとい
う効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１の実施例の濃縮装置部の
横からの断面の摸式図、（ｂ）は濃縮装置部の構成の概
略の模式図、（ｃ）は装置構成の模式図。

【図２】（ａ）、（ｂ）は本発明の第２、第３のシステ
ム構成の例を示す摸式図。

【図３】（ａ）は本発明の濃縮装置１０の第２の実施例
を示す摸式図、（ｂ）はその超音波強度の分布を示す
図。

【図４】（ａ）は濃縮分画装置１０の横からの断面の摸
式図、（ｂ）は濃縮分画装置１０の構成の概略の模式
図、（ｃ）は濃縮分画装置１０の別の構成の横からの断
面の摸式図。

【符号の説明】

１…水槽、２…試料を含む水槽、３…超音波振動子、４
…ポンプ、５…定在波、６…脱気装置、７…管壁、８…
微粒子、９…混合器、１０…濃縮装置部、１１…溶液の
流れ、１２…溶液注入口、１３…濃縮溶液排出口、１４
…溶媒排出口、１５…チューブ、１６…管の内径、１７
…細管、１８…固定棒、１９…観測窓、２０…観測装
置、２１…電極、２２…光源、２３…駆動モーター、２
４…制御装置、２５…前プロセス、２６…次プロセス、
２７…殺菌装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】濃縮あるいは排除させたい微粒子を含む流
体を通過させる容器と、前記流体に接するように配置さ
れた輻射圧による力場の発生手段とを備え、前記力場発
生手段によって前記微粒子を所定の方向に向かう力を作
用させ、微粒子を濃縮した流体あるいは微粒子を排除し
た流体を抽出する手段を有することを特徴とする微粒子
取扱装置。
【請求項２】力場の発生手段として超音波発生源を備
え、超音波発生源より超音波輻射圧による力場を発生さ
せる手段を有する請求項１記載の微粒子取扱装置。
【請求項３】力場の発生手段として光源を備え、光源よ
り光輻射圧による力場を発生させる手段を有する請求項
１記載の微粒子取扱装置。
【請求項４】濃縮部あるいは濃縮部の下流に微粒子観測
窓および微粒子を観測する手段を有する請求項１記載の
微粒子取扱装置。
【請求項５】外力場発生源の強度を調節したり、あるい
は、溶液の流れの速度を調節したり、あるいは、抽出す
る細管の吸引位置、吸引速度を調節したり、前記別の外
力の強度を調節する機能を有する請求項１記載の微粒子
取扱装置。
【請求項６】濃縮部あるいは濃縮部の下流に配置された
微粒子観測窓および微粒子を観測する手段によって得ら
れた微粒子の形状あるいは、分布の情報を基に、超音波
発生源の強度を調節したり、あるいは、溶液の流れの速
度を調節したり、あるいは、抽出する細管の吸引位置、
吸引速度を調節する機能を有する解析制御装置を有する
請求項１記載の微粒子取扱装置。
【請求項７】濃縮部に濃縮あるいは分画したい試料を含
む流体が到達する前段で溶液中の溶存気体を脱気する手
段を有する請求項１記載の微粒子取扱装置。
【請求項８】濃縮部から微粒子を抽出した後段で溶液と
他の溶媒とを混合させる手段を有する請求項１記載の微
粒子取扱装置。
【請求項９】濃縮あるいは排除させたい微粒子を含む流
体を通過させる容器と、前記流体に接するように配置さ
れた輻射圧による力場の発生手段とを備え、前記、力場
発生手段によって前記微粒子を所定の方向に向かう力を
作用させ、前記力場による外力以外の他の外力を装置中
の試料に及ぼすことで微粒子を濃縮した流体あるいは微
粒子を排除した流体を抽出する手段を有する微粒子取扱
装置。
【請求項１０】他の外力として電場あるいは磁場あるい
はそれらの双方を発生させる手段を有する請求項第９項
記載の微粒子取扱装置。
【請求項１１】濃縮部あるいは濃縮部の下流に微粒子観
測窓および微粒子を観測する手段を有する請求項９記載
の微粒子取扱装置。
【請求項１２】超音波発生源の強度を調節したり、ある
いは、溶液の流れの速度を調節したり、あるいは、抽出
する細管の吸引位置、吸引速度を調節したり、前記別の
外力の強度を調節する機能を有する請求項９記載の微粒
子取扱装置。
【請求項１３】濃縮部あるいは濃縮部の下流に配置され
た微粒子観測窓および微粒子を観測する手段によって得
られた微粒子の形状あるいは、分布の情報を基に、超音
波発生源の強度を調節したり、あるいは、溶液の流れの
速度を調節したり、あるいは、抽出する細管の吸引位
置、吸引速度を調節したり、前記別の外力の強度を調節
する機能を有する解析制御装置部を有する請求項９記載
の微粒子取扱装置。
【請求項１４】濃縮部に濃縮あるいは分画したい試料を
含む流体が到達する前段で溶液中の溶存気体を脱気する
手段を有する請求項９記載の微粒子取扱装置。
【請求項１５】濃縮部から微粒子を抽出した後段で溶液
と他の溶媒とを混合させる手段を有する請求項９記載の
微粒子取扱装置。
【請求項１６】濃縮あるいは排除させたい微粒子を含む
流体を、前記流体と異なる流体と混合させる手段と、前
記混合流体を通過させる容器と、前記混合流体に接する
ように配置された輻射圧による力場の発生手段とを備え
た濃縮手段、あるいは、濃縮、排除させたい微粒子を含
む流体を、前記流体と異なる流体と混合させる手段と、
前記混合流体を通過させる容器と、前記混合流体に接す
るように配置された輻射圧による力場の発生手段と、前
記の力場発生手段によって前記微粒子を所定の方向に向
かう力を作用させ、前記力場による外力以外の他の外力
を装置中の試料に及ぼすことで微粒子を濃縮した流体あ
るいは微粒子を排除した流体を抽出する手段を有する微
粒子取扱装置。
【請求項１７】濃縮部あるいは濃縮部の下流に微粒子観
測窓および微粒子を観測する手段を有する請求項１６記
載の微粒子取扱装置。
【請求項１８】超音波発生源の強度を調節したり、ある
いは、溶液の流れの速度を調節したり、あるいは、抽出
する細管の吸引位置、吸引速度を調節したり、前記別の
外力の強度を調節したり、溶媒との混合比率を調節する
機能を有する請求項１６記載の微粒子取扱装置。
【請求項１９】濃縮部あるいは濃縮部の下流に配置され
た微粒子観測窓および微粒子を観測する手段によって得
られた微粒子の形状あるいは、分布の情報を基に、超音
波発生源の強度を調節したり、あるいは、溶液の流れの
速度を調節したり、あるいは、抽出する細管の吸引位
置、吸引速度を調節したり、前記別の外力の強度を調節
したり、溶媒との混合比率を調節する機能を有する解析
制御装置を有する請求項１６記載の微粒子取扱装置。
【請求項２０】濃縮部に濃縮あるいは分画したい試料を
含む溶液が到達する前段で溶液中の溶存気体を脱気する
手段を有する請求項１６記載の微粒子取扱装置。
【請求項２１】溶媒として、溶液中に溶存する試料を懸
濁させる性質を有する溶媒を用いた請求項１６記載の微
粒子取扱装置。
【請求項２２】溶媒として、試料がＤＮＡである場合、
エタノールあるいはブタノールを、試料が蛋白質である
場合、硫安溶液あるいは塩を用いた請求項１６記載の微
粒子取扱装置。
【請求項２３】溶媒を前記溶液と混合させる前段におい
て、溶媒中の不純物をろ過する手段あるいは殺菌する手
段あるいはその双方を有する請求項１６記載の微粒子取
扱装置。
【請求項２４】濃縮部から微粒子を抽出した後段で溶液
と他の溶媒とを混合させる手段を有する請求項１６記載
の微粒子取扱装置。
【請求項２５】溶媒を前記抽出溶液と混合させる前段に
おいて、溶媒中の不純物をろ過する手段あるいは殺菌す
る手段あるいはその双方を有する請求項１６記載の微粒
子取扱装置。
【請求項２６】濃縮部に溶液が到達する前段で、試料を
含む溶液を受け取る過程において溶液を供給する手段と
して、外気に接触することの無い管を用いた請求項１６
記載の微粒子取扱装置。
【請求項２７】濃縮部から微粒子を抽出した後段で試料
を含む溶液を次の段階に引き渡す過程において溶液を供
給する手段として、外気に接触することの無い管を用い
た請求項１６記載の微粒子取扱装置。
【請求項２８】濃縮させたいＤＮＡあるいはＲＮＡある
いは蛋白質を含む流体を、前記溶液中に溶存する試料を
懸濁させる性質を有する溶媒を前記試料を含む流体と混
合させる手段と、前記混合流体を入れる容器に接するよ
うに配置され、前記容器中に輻射圧を導入するように配
置された力場の発生手段とを備えた微粒子取扱装置。
【請求項２９】力場の発生手段として超音波発生源を備
え、超音波発生源より超音波輻射圧による力場を発生さ
せる手段を有する請求項２８記載の微粒子取扱装置。
【請求項３０】力場の発生手段として光源を備え、光源
より光輻射圧による力場を発生させる手段を有する請求
項２８記載の微粒子取扱装置。