JPWO2016006642A1 - 粒子操作装置及び前記装置を用いた粒子分級方法 - Google Patents
粒子操作装置及び前記装置を用いた粒子分級方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2016006642A1 JPWO2016006642A1 JP2016532960A JP2016532960A JPWO2016006642A1 JP WO2016006642 A1 JPWO2016006642 A1 JP WO2016006642A1 JP 2016532960 A JP2016532960 A JP 2016532960A JP 2016532960 A JP2016532960 A JP 2016532960A JP WO2016006642 A1 JPWO2016006642 A1 JP WO2016006642A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particle
- flow
- fluid
- particles
- flow path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
- C12M47/04—Cell isolation or sorting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
- B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
Abstract
Description
[1] 粒子を含む流体の流路、及び
往復する流動を発生させる1又は複数の加減圧手段
を含む粒子操作装置であって、流体中の粒子が、前記往復する流動の1の方向に、粒子固有の移動度で移動することにより、粒子の移動、分離、又は分級を可能にする、前記粒子操作装置。
[2] 往復する流動が、周期的な流動である、項目1に記載の粒子操作装置。
[3] 前記周期的な流動における流体の変位量を示す波形が、非線対称波形を有する、項目2に記載の粒子操作装置。
[4] 前記流路が、上面基板部材と、下面基板部材と、側面部材との間に形成される、項目1〜3のいずれか1項に記載の粒子操作装置。
[5] 前記上面基板部材、前記下面基板部材、及び前記側面部材からなる群から選ばれる1以上の部材に対し、前記加減圧手段が配置される、項目4に記載の粒子操作装置。
[6] 前記流路が、1又は複数の流体導入口と、1又は複数の流体排出口とを備える、項目1〜5に記載の粒子操作装置。
[7] 前記往復する流動の方向に対して交わる方向に、前記流体導入口から前記流体排出口への流れを形成維持できるように前記流体導入口及び前記流体排出口が配置される、項目6に記載の粒子操作装置。
[8] 粒子を含む流体に往復する流動を適用する工程;及び
当該粒子を、当該往復する流動の1の方向に、粒子固有の移動度で移動させる工程
を含む、粒子操作方法。
[9] 前記往復する流動が、周期的な流動である、項目8記載の粒子操作方法。
[10] 前記周期的な流動における流体の変位量を示す波形が、非線対称波形を有する、項目9に記載の粒子操作方法。
[11] 前記方法が、移動した粒子を取得する工程を含み、粒子の分級又は分離を可能にする、項目8〜10のいずれか一項に記載の粒子操作方法。
[12] 前記往復する流動の方向に対して平行に、前記流体導入口から前記流体排出口への流れを形成維持できるように前記流体導入口及び前記流体排出口が配置される、項目6に記載の粒子操作装置。
すなわち第二の観点の本発明の第一の態様は、
粒子を含む流体の流路と、往復する流動を発生させる1または複数の加減圧手段とを備えた、粒子操作装置であって、
前記加減圧手段が、前記流路における前記流体の導入方向に対し交わる方向に往復する流動を発生させる手段であり、
前記往復する流動における流体の変位量を示す波形が非線対称波形を有し、
かつ前記流路に1又は複数の凹凸部を設けた、前記粒子操作装置である。
粒子を含む流体の流路と、往復する流動を発生させる1または複数の加減圧手段とを備えた、粒子操作装置であって、
前記加減圧手段が、前記流路における前記流体の導入方向に対し平行方向に往復する流動を発生させる手段であり、
前記往復する流動における流体の変位量を示す波形が非線対称波形を有し、
かつ前記流路に1又は複数の凹凸部を設けた、前記粒子操作装置である。
また、第二の観点の本発明は、粒子を含む流体の流路と、往復する流動を発生させる1または複数の加減圧手段とを備えた、粒子操作装置において、前記加減圧手段が前記流路における前記流体の導入方向に対し交わる方向又は平行に往復する流動を発生させる手段であり、前記往復する流動における流体の変位量を示す波形が非線対称波形を有し、かつ前記流路に1又は複数の凹凸部を設けたことを特徴としている。第二の観点の本発明の粒子操作装置により、流体中に含まれる粒子を連続的に分級することもできる。また第二の観点の本発明の粒子操作装置は装置構成が簡素なため、小型化も容易である。
[1] 粒子を含む流体の流路、及び
往復する流動を発生させる1又は複数の加減圧手段
を含む粒子操作装置であって、流体中の粒子が、前記往復する流動の1の方向に、粒子固有の移動度で移動することにより、粒子の移動、分離、又は分級を可能にする、前記粒子操作装置。
バッチ単位で粒子を分級する場合は、往復する流動を、主流方向に対し平行に適用してもよい。流体導入口から一定の流速で送液し、静止した後、往復する流動を、主流方向に対し平行に加えることでクロマトグラフィーと同様な粒子の分級が可能となる。前記態様は、従来の方法では分級が困難な、数十μm以下の粒子においても分級及び測定が容易となる点で好ましい。
一の態様では、流路構造体2は、上面基板部材18と、下面基板部材20と、側面部材19により形成される(図2A)。上面基板部材18又は下面基板部材20のいずれかに導入口22と、排出口23を設け、導入口22から排出口23への方向を流路方向又は主流方向と呼ぶ(図2)。上面基板部材18又は下面基板部材20の任意の場所に粒子取得口25を配置することができる(図2)。上面基板部材18の非流路面に、振動部材接着点21を配置する(図2B)。振動部材接着点21は、複数設けられてもよく、好ましくは2つである。好ましくは2つの振動部材接着点21を結ぶ直線は、主流方向に対し交わっていればよく、好ましくは垂直になるように2つの振動部材接着点21が配置される。さらに好ましくは、2つの振動部材接着点21は、上面基板部材18の重心を挟んで均等な位置に配置される。側面部材19としては、流路を形成できれば任意の部材であってよいが、好ましくは伸縮性のある部材を用いることができる。側面部材19は、流路24となる部分をくりぬいたゴムシートであってもよいし、下面基板部材の面上に設けたゴムパッキンであってもよい。下面基板部材20上に側面部材19を載せ、さらに上面基板部材18を載せることにより、これらの部材に挟まれた領域に、第一の観点の本発明の流路24が形成される。
往復液流発生装置1は、前記流路構造体2を保持する機構を備えた基板ホルダー11、及び振動部材9L、9Rを具備してよい(図1)。振動部材9L、9Rは、振動部材駆動信号出力13L,13Rを介して、振動部材9L、9Rを駆動する振動部材駆動電源12L、12Rに接続され得る。かかる振動部材駆動電源12L、12Rは、波形出力16L、16Rを介してさらに波形発生装置15に接続されてよい。振動部材は1つであってもよいが、複数の振動部材を配置することもできる。例えば2の振動部材を用いる場合、その振動の波形は、同期していてもよいし、同期していなくてもよい。時間軸に対して線対称の波形を用いることもできる(図3)。
また、往復液流発生装置1のうち振動部材9L、9Rは、当該振動部材で振動されるダイヤフラム流路30が粒子分離流路31の導入口、排出口に接続され、粒子分離流路31
内で往復液流を生成できれば、粒子分離流路31と別に配置してもよい(図12)。さらに振動部材を粒子分離流路31とは別に配置する場合、一つの振動部材9Lのみを配置してもよい(図13)。なお図12および13に示す往復液流発生装置1において、ダイヤフラム流路30に設置された導入/排出口47、および粒子分離流路31に接続された導入/排出口48には、往復液流の形成を阻害しないように流れの方向を制限するチェックバルブ、または振動部材9Lに同期した電動バルブを設置することが好ましい。
前記流路構造体中央部を観測可能なズームレンズ8、カメラ7から構成される粒子観測装置を振動流形成装置に設置することができる(図1)。これにより、粒子の動きをモニターすることができ、適切な振動数、流速などを設定することができる。
往復する液流26、27は、振動部材9L、9Rが、上面基板部材を押し上げと押し下げを行うことにより生じる(図3A)。
なお、粒子分離流路31内に振動流が形成されるように接続されていれば、図12及び13に示すように、振動部材9L、9R及び上面基板部分を押し上げと押し下げを行うダイヤフラム流路30が粒子分離流路31から分離されている状態でもよい。
往復する液流の形成法としては、振動部材9L、9Rとして圧電素子を用い、振動部材駆動電源12L、12Rとしてピエゾドライバーを用いることができる。振動部材9Lに振動部材駆動電源12Lの出力駆動部材駆動信号出力13L、振動部材9Rに振動部材駆動電源13Rの出力駆動部材駆動信号出力8Rを接続する。また振動部材駆動電源12L、12Rの入力振動部材駆動元信号入力14L、14Rには波形信号生成器15の波形出力16L,16Rを接続する(図1)。
往復する液流の形成においては波形信号生成器15の波形出力16L,16Rの波形は180度位相をずらすか、あるいは信号を反転することによりピエゾ素子の伸張、収縮を交互に駆動することができ、それにより往復する液流を形成してよい(図3)。
この波形信号生成器15の波形出力16Lは振動部材駆動電源12Lの振動部材駆動元信号入力14Lへ、波形信号生成器15の波形出力16Rは振動部材駆動電源12Rの振動部材駆動元信号入力14Rへ接続する。波形信号生成器15の出力波形は任意に生成でき、例えば、点対称若しくは非点対称及び/又は線対称若しくは非線対称の波形であってもよい。代表的には正弦波、三角波、方形波、台形波、ノコギリ波である。波形信号生成器の出力波形が、流路内の往復する液流の波形となる。より高い分離能を得る観点から、非線対称波形であるノコギリ波が好ましい。
流路構造体2の内、上面基板部材18又は下面基板部材20に直径1mm貫通穴を形成することで、導入口22及び/又は排出口23を設置する(図2B)。この貫通穴に外形1mmハトメを接着剤で固定化し、このハトメと送液ポンプ3を送液チューブ5で連結し、粒子28の導入・排出を行う(図1)。主流方向に交わる方向に移動した粒子28の採取を行う場合は、排出口に加えて、さらに粒子取得口25である貫通穴を、下面基板部材20又は上面基板部材18に追加するのが望ましい(図2B、図5)。
振動流による粒子の移動状況の観察及び測定は図1のカメラ5及びズームレンズ6により実施してよい。カメラ5は粒子の振動まで観察する場合は高速カメラ(朋栄製 VFC−1000)、低速にて観測する場合はソニー製CCDカメラ(XCD−V50)を状況により切り換えて使用するのが望ましい。粒子を観測するためには、上面基板部材18は透明な部材、例えばガラスやポリカーボネートでできていることが好ましい。
カメラ5の高速カメラでの観察ビデオの1フレームの画像それぞれに対し2値化処理を施し、封入した粒子を検出する。検出した粒子の重心に対し位置を計測(図6)するソフトウェアをLabVIEW(商品名)にて作製した。これらの情報を時間的な変化としてデータ化することで粒子の移動軌跡を計測する。
粒子を含む流体の流路と、往復する流動を発生させる1または複数の加減圧手段とを備えた、粒子操作装置であって、
前記加減圧手段が、前記流路における前記流体の導入方向に対し交わる方向又は平行に往復する流動を発生させる手段であり、
前記往復する流動における流体の変位量を示す波形が非線対称波形を有し、
かつ前記流路に1又は複数の凹凸部を設けた、前記粒子操作装置。
本発明の粒子操作装置の一例を図16に示す。図16に示す粒子操作装置2100は、粒子を含む液体を導入する流路構造体210と、振動流発生装置(加減圧手段)220と、流路構造体210に導入した粒子の移動を観察するための粒子観測装置230とを備えている。
流路構造体210は、下から下部基板部材211、側面部材213、上部基板部材212の順に重ね合わせることで形成した(図16)。下部基板部材211は厚み0.9mm10cm角のPC(ポリカーボネート)基板であり、そのうち50mm×90mmの領域に、幅200μm、高さ5μmのノコギリ波状の断面を有する直線状に延在する凹凸部11aを複数設けた(図17)。上部基板部材212は厚み1mm10cm角のガラス基板であり、当該基板上の中央線上かつ端面から1cmの部位に導入口、排出口としてφ1cmの貫通穴212aを2つ(導入口212aa・排出口212ab)形成させた(図18)。なお貫通穴212aには、PTFEチューブとの接続のため、金属製の電気ハトメを接着剤で固定している。前記電気ハトメおよび前記PTFEチューブとシリンジポンプとを連結させることで粒子を含む液体の導入および排出を行なう。粒子の移動状況の観察時には排出口212abは1つで十分であるが、粒子を含む液体の導入方向から垂直方向に移動した粒子の採取を行なう場合は排出口212abを追加した方が好ましい(図26)。側面部材13は、厚み1.5mm、10cm角のシリコンゴムシートであり、そのうち50mm×90mmの領域(直線状に延在する凹凸部211aを設けた領域と一致)をくり抜き、開口部213aを設けることで、面状の流路を形成させた(図19)。なお直線状に延在する凹凸部211aは、粒子を含む液体の流路における前記液体の導入方向(すなわち、導入口212aaから排出口212abへの方向)に対して平行方向に形成されている。また前述した流路構造体210は数十μmから数百μmの粒子を分級するのに好ましい構造体である。
上面基板部材として10cm×10cm、厚さ1.1mmの青板ガラスに粒子導入口/排出口22/23として直径1mmの貫通孔を2つ加工した。その位置は、図4Bの側面部材の上面図において符号22/23で表した位置である。また、下面基板部材としては、貫通孔がない点を除き上面基板部材と同じものを使用した。10cm×10cm、厚さ1mmのシリコーンゴムシートを図4Bに示すように、直径32mmの円形部と、幅5mm長さ42mmの流路を形成するように切り抜き、これを上面基板部材と下面基板部材との間に配置して側面部材とした。上面基板部材及び下面基板部材とシリコーンゴムシートは、シリコーンゴムシートの粘着力で接合して液漏れが最小限となるように構成した。上面基板部材上において、シリコーンゴムシートの円形くり抜き部の中心の位置を、振動部材9L及び9Rの配置位置とした。試料導入/排出ポートは液体を導入・排出できるように可撓性チューブを接続できるように上蓋基板部材の貫通孔にハトメを接着剤で固定しチューブを接続できるようにして、流路構造体を製造した。
前記流路構造体2を保持する機構を備えた基板ホルダー11及び前記流路構造体2の振動部材配置位置に対して、基板端より1cmの位置に基板厚み方向に100μm変位可能な圧電素子(翔栄システム製)を、振動部材9L,9Rとして配置した。2つの圧電素子に対し、振動流形成させるため振動部材駆動電源としてピエゾドライバーSSL−140−1CH(翔栄システム製)を2台設置した。また波形信号生成器15としてWF1646B(NF回路ブロック製)を接続した(図1)。
前記微小流路構造体中央部を観測可能なズームレンズ(モリテックス製)、CCDカメラ(SONY製 XCD−V50)または高速カメラ(朋栄製 VFC−1000)を基板中央部に微動機構を付与して設置した(図1)。
上記の粒子観測装置を備えた往復液流発生装置に対し、流路構造体をセットし、流路構造体中に粒子を含む液体を導入した。導入した粒子は、粒径約200μmの東ソー製トヨパールゲルであり、99.5%エタノール(密度:0.7892g/cm3)に置換・分散させて用いた。また、粒子を導入した後に試料導入/排出ポートはポートに接着剤で固定化したハトメを封止して試料を密閉してバッチ処理に供した。
粒子を分散する溶媒として、フィコール(密度1.077g/cm3)を用いた点と駆動波形を変更した点を除き、実施例1と同様に実験を行なった。圧電素子の駆動波形として三角波の頂点から+150°、−150°変化させた波形を用いた。この時の駆動波形の周波数は5Hz、圧電素子の最大駆動電圧を2V(5Vmaxで100μm変動)圧電素子の伸長40μmに設定し、圧電素子の振動による粒子の移動軌跡は図6に示すように画像解析による粒子位置の自動計測により測定した。
上で使用した流路構造体において、幅10mmの直線状の流路部分に、1の粒子導入口と、その反対側に5の粒子取得口とを形成するように、シリコーンゴムシートを切り抜き、さらに上面基板に貫通孔を開けた(図5)。貫通孔にハトメを接着剤で固定しチューブを接続できるようにした。あらかじめ、流路内を水で満たし、排出口の1,3,5に取り付けたシリコーンチューブの反対側の出口を採取容器に設置し、排出口2,4に取り付けたシリコーンチューブの先端は閉止した。粒子導入口から粒子を含む液を導入しながら、写真の2つの圧電素子の駆動波形としては2つの圧電素子の伸縮が反転するように駆動波形を設定した。圧電素子の駆動波形形状としては図3C180°の場合のようにこぎり波状の波形を与えた。この時の駆動波形の周波数は5Hz、圧電素子の最大駆動電圧を2V(5Vmaxで100μm変動)圧電素子の伸長40μmに設定した。
使用した流路は図10に示すように上面基板部材として10cm角、厚さ1.1mmの青板ガラスに試料導入/排出ポートとして直径1mm貫通孔を2つ加工した。また、下面基板部材としては貫通孔がないものを使用し、これら上面基板部材と下面基板部材の中間に厚さ1mmのシリコンゴムシートを図2のように直径32mmφの圧電素子で圧迫されて液流を発生する2つの円形部分を作成した。この円形部分は前記上基板の貫通孔と連通するように切り抜いてある。また、2つの円形部分を連通させるように幅5mmの直線状の流路を形成した。このように作成した上面基板部材基板とシリコンゴムシート、下面基板部材には櫛模様のパターニングを施し、シリコンゴムシートの粘着力で接合して液漏れが最小限となる構造体とした。試料導入/排出ポートは液体を導入・排出できるように可撓性チューブを接続できるように上面基板部材基板の貫通孔にハトメを接着剤で固定しチューブを接続できるようにした。注射針で圧電素子圧迫部の円形部分と円形部分を連通する流路の中央に粒子導入口29を作成し、血球と癌細胞の希釈液を導入した。
バッチ単位で粒子の分級/測定が可能な本発明の粒子操作装置の一態様を図14(原理図)及び15(構成の一態様)に示す。導入口32と排出口34を連通する粒子分離流路35において、サンプル導入口33から一定量の流体(サンプル)を導入した後に閉止すると同時に、振動流形成装置38により、導入口32から排出口34への流れ方向(主流方向)と平行に振動流36を形成することで、サンプル導入口33から導入したサンプルに含まれる粒子は、排出口34に向かって粒子径に基づき分離される。この際、排出口34側にUV検出器等の光学検出装置44を接続すると、分離ピーク45の検出が可能となり、クロマトグラフィーと同様な粒径分布の測定が可能となる。なお光学検出装置44として光散乱検出器を用いると、粒径測定も可能となる。
(1)以下に示す、本発明の粒子操作装置2100を作製した。
(1−1)下部基板部材211
厚み0.9mm10cm角のPC(ポリカーボネート)基板であり、そのうち50mm×90mmの領域に幅200μm、高さ20μmのノコギリ波状の断面を有し直線状に延在する凹凸部211aを設けた(図17)。
(1−2)上部基板部材212
図16に示す本発明の粒子操作装置2100と同じである。
(1−3)側面部材213
厚み1.5mm、10cm角のシリコンゴムシートであり、そのうち70mm×90mmの六角形領域をくり抜き、開口部213aを設けることで、面状の流路を形成させた(図21)。
(1−4)振動流発生装置220
駆動信号発生器223のピエゾドライバー222aへの出力信号とピエゾドライバー222bへの出力信号とを反転させ、圧電素子221の伸張/収縮を交互に駆動させることで、粒子を含む液体の流路における前記液体の導入方向(すなわち、導入口212aaから排出口212abへの方向)に対して垂直方向に振動流を発生させた他は、図16に示す本発明の粒子操作装置2100と同じである。
(1−5)粒子観測装置230
図16に示す本発明の粒子操作装置2100と同じである。
(2)(1)で作製した本発明の粒子操作装置2100の導入口212aaから、φ200μmのトヨパール(東ソー製)粒子を含む99.5%エタノール溶液を、PTFEチューブを介して、シリンジを用いて開口部213aに溶液が満たされるまで導入した。
(3)駆動信号発生器223から、図22のパターン(a)およびパターン(b)に示すノコギリ波を出力し、トヨパール粒子を移動させた。
結果、パターン(a)のノコギリ波を出力したときは粒子は左方向に、パターン(b)のノコギリ波を出力したときは粒子は右方向に、それぞれ移動した。
(1)下部基板部材211に設けるノコギリ波状の直線状に延在する凹凸部211aを幅200μm、高さ5μmとした他は、実施例6(1)で作製した粒子操作装置2100と同様の装置を作製した。
(2)粒子を含む溶液として、φ200μmおよびφ80μmのトヨパール(東ソー製)粒子を含む99.5%エタノール溶液を用いた他は、実施例6(2)から(3)の記載と同様な方法でトヨパール粒子を移動させた。
(3)粒子観測装置230(カメラ232は朋栄製高速カメラVFC−1000使用)で得られた観察ビデオの1フレームの画像それぞれに対し2値化処理を施すことで、流路構造体210へ導入した粒子を検出後、当該検出した粒子の重心における位置を計測し、当該位置情報を時間的な変化としてデータ化することでトヨパール粒子の移動軌跡を計測した。
結果を図23に示す。相対的に、粒子径が大きいφ200μmのトヨパール粒子の移動速度が速く、粒子径が小さいφ80μmのトヨパール粒子の移動速度が遅いことがわかる。また粒子振動幅が、ノコギリ波状に延在する凹凸部211aの間隔(200μm)を超えると、粒子の移動速度が飛躍的に速くなることがわかる。
(1)下部基板部材211に設けるノコギリ波状の直線状に延在する凹凸部211aを幅50μm、高さ1μmとした他は、実施例7で作製した粒子操作装置2100と同様の装置を作製した。
(2)粒子を含む溶液として、φ200μm、φ80μmおよびφ40μmのトヨパール(東ソー製)粒子を含む99.5%エタノール溶液を用いた他は、実施例7(2)及び(3)に記載と同様な方法でトヨパール粒子を移動させた。
(3)実施例7(3)の記載と同様な方法でトヨパール粒子の移動軌跡を計測した。
結果を図24に示す。相対的に、粒子径が大きい順(φ200μm>φ80μm>φ40μm)にトヨパール粒子の移動速度が速いことがわかる。また粒子振動幅が、ノコギリ波状の直線状に延在する211aの間隔(50μm)を超えると、粒子の移動速度が飛躍的に速くなることがわかる。
図23よび図24に示す結果から、第二の観点の本発明の粒子操作装置では、粒子を含む液体の導入方向(すなわち、導入口212aaから排出口212abへの方向)に対して垂直方向に粒子排出口を設けることで粒子の大きさ(径)による分級が可能であることが示唆される。
(1)実施例6で作製した粒子操作装置2100を用いて、実施例7(2)と同様な方法で、粒子を含む溶液を開口部213aが当該溶液で満たされるまで導入した。
(2)駆動信号発生器223から、図25のパターン(a)およびパターン(b)に示す正弦波を出力し、トヨパール粒子を移動させた。
結果、いずれのパターンの正弦波を出力したときも、トヨパール粒子は振動するのみで、物理的な移動は確認できなかった。また正弦波を、三角波または矩形波に変更しても同じ結果となった。この結果から、本発明の粒子操作装置において、振動流における液体の変位量を示す波形を点対称波形のみまたは線対称波形のみとすると、粒子が移動しないことがわかる。
2 流路構造体
3 送液ポンプ
4 タンク
5 送液チューブ
6 排液/流体取得チューブ
7 カメラ
8 ズームレンズ
9L 振動部材
9R 振動部材
10 振動部材保持部
11 基板ホルダー
12L 振動部材駆動電源
12R 振動部材駆動電源
13L 振動部材駆動信号出力
13R 振動部材駆動信号出力
14L 振動部材駆動元信号入力
14R 振動部材駆動元信号入力
15 波形信号生成器
16L 12L用波形出力
16R 12R用波形出力
17 100μm伸縮可能な圧電素子の伸縮部分の拡大図
18 上面基板
19 側面部材
20 下面基板
21 振動部材接着点
22 流体導入口
23 流体排出口
24 流路
25 粒子取得口
26 右方向への液流
27 左方向への液流
28 粒子
29 粒子導入口
30 ダイヤフラム流路
31 粒子分離流路
32 液体導入口
33 サンプル導入口(サンプルインジェクター)
34 溶液排出口
35 粒子分離流路
36 振動流
37 分離バンドイメージ
38 振動流形成装置
39 溶液レザーバー
40 送液ポンプ
41 振動流形成装置
42 サンプルインジェクター
43 分離流路
44 光学検出器
45 分離ピーク
46 排出口
47 ダイヤフラム導入/排出口
48 粒子分離流路導入/排出口
2100 粒子操作装置
210 流路構造体
211 下部基板部材
211a 直線状に延在する凹凸部
211ab 排出口
212 上部基板部材
212aa 導入口
212ab 排出口
213 側面部材
213a 開口部
220 振動流発生装置(加減圧手段)
221 圧電素子
222 ピエゾドライバー
223 駆動信号発生器
230 粒子観測装置
231 ズームレンズ
232 カメラ
240 流路構造体における圧電素子の接点
2200 振動流(往復する流動)
Claims (24)
- 粒子を含む流体の流路、及び
往復する流動を発生させる1又は複数の加減圧手段
を含む粒子操作装置であって、流体中の粒子が、前記往復する流動の1の方向に、粒子固有の移動度で移動することにより、粒子の移動、分離、又は分級を可能にする、前記粒子操作装置。 - 往復する流動が、周期的な流動である、請求項1に記載の粒子操作装置。
- 前記周期的な流動における流体の変位量を示す波形が、非線対称波形を有する、請求項2に記載の粒子操作装置。
- 前記流路が、上面基板部材と、下面基板部材と、側面部材との間に形成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の粒子操作装置。
- 前記上面基板部材、前記下面基板部材、及び前記側面部材からなる群から選ばれる1又は複数の部材に対し、前記加減圧手段が配置される、請求項4に記載の粒子操作装置。
- 前記流路が、1又は複数の流体導入口と、1又は複数の流体排出口とを備える、請求項1〜5に記載の粒子操作装置。
- 前記往復する流動の方向に対して交わる方向に、前記流体導入口から前記流体排出口への流れを形成維持できるように前記流体導入口及び前記流体排出口が配置される、請求項6に記載の粒子操作装置。
- 粒子を含む流体に往復する流動を適用する工程;及び
当該粒子を、当該往復する流動の1の方向に、粒子固有の移動度で移動させる工程
を含む、粒子操作方法。 - 前記往復する流動が、周期的な流動である、請求項8に記載の粒子操作方法。
- 前記周期的な流動における流体の変位量を示す波形が、非線対称波形を有する、請求項9に記載の粒子操作方法。
- 前記方法が、移動した粒子を取得する工程を含み、粒子の分級又は分離を可能にする、請求項8〜10のいずれか一項に記載の粒子操作方法。
- 前記往復する流動の方向に対して平行に、前記流体導入口から前記流体排出口への流れを形成維持できるように前記流体導入口及び前記流体排出口が配置される、請求項6に記載の粒子操作装置。
- 粒子を含む流体の流路と、往復する流動を発生させる1または複数の加減圧手段とを備えた、粒子操作装置であって、
前記加減圧手段が、前記流路における前記流体の導入方向に対し交わる方向に往復する流動を発生させる手段であり、
前記往復する流動における流体の変位量を示す波形が非線対称波形を有し、
かつ前記流路に1又は複数の凹凸部を設けた、前記粒子操作装置。 - 前記流路が、上部基板部材と、下部基板部材と、側面部材との間に形成された、請求項13に記載の粒子操作装置。
- 前記凹凸部は、上部基板部材及び下部基板部材のいずれか一方又は両方に配置され、前記流路における流体の導入方向に対して平行方向に延在する、請求項14に記載の粒子操作装置。
- 流路に設ける凹凸部が直線状に延在する、請求項15に記載の粒子操作装置。
- 直線状に延在する凹凸部の断面が非線対称形状を有する、請求項16に記載の粒子操作装置。
- 加減圧手段が、前記流路における前記流体の導入方向に対し垂直方向に往復する流動を発生させる手段である、請求項13から17のいずれか一項に記載の粒子操作装置。
- 粒子を含む流体の流路に粒子排出口を複数設け、かつ粒子を含む流体の導入方向に対し前記粒子排出口を垂直方向に設けた、請求項13から18のいずれか一項に記載の粒子操作装置。
- 各粒子排出口から径の異なる粒子が排出される、請求項19に記載の粒子操作装置。
- 請求項13から20のいずれか一項に記載の粒子操作装置を用いた、流体中に含まれる粒子を分級する方法。
- 粒子を含む流体の流路と、往復する流動を発生させる1または複数の加減圧手段とを備えた、粒子操作装置であって、
前記加減圧手段が、前記流路における前記流体の導入方向に対し平行方向に往復する流動を発生させる手段であり、
前記往復する流動における流体の変位量を示す波形が非線対称波形を有し、
かつ前記流路に1又は複数の凹凸部を設けた、前記粒子操作装置。 - 前記流路が、上部基板部材と、下部基板部材と、側面部材との間に形成された、請求項22に記載の粒子操作装置。
- 前記凹凸部は、上部基板部材及び下部基板部材のいずれか一方又は両方に配置され、前記流路における流体の導入方向に対して交わる方向に延在する、請求項23に記載の粒子操作装置。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014140590 | 2014-07-08 | ||
JP2014140590 | 2014-07-08 | ||
JP2015118471 | 2015-06-11 | ||
JP2015118471 | 2015-06-11 | ||
PCT/JP2015/069705 WO2016006642A1 (ja) | 2014-07-08 | 2015-07-08 | 粒子操作装置及び前記装置を用いた粒子分級方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2016006642A1 true JPWO2016006642A1 (ja) | 2017-04-27 |
JP6755178B2 JP6755178B2 (ja) | 2020-09-16 |
Family
ID=55064271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016532960A Active JP6755178B2 (ja) | 2014-07-08 | 2015-07-08 | 粒子操作装置及び前記装置を用いた粒子分級方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6755178B2 (ja) |
WO (1) | WO2016006642A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6450337B2 (ja) | 2016-03-17 | 2019-01-09 | 国立大学法人名古屋大学 | 細胞分取装置および細胞分取方法 |
JP2017177083A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 東ソー株式会社 | 粒子分離装置 |
JP2018189389A (ja) * | 2017-04-28 | 2018-11-29 | 東ソー株式会社 | キャピラリーと流動発生手段を組み合わせた粒子分離方法およびその装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63214348A (ja) * | 1987-03-02 | 1988-09-07 | Advance Co Ltd | 微粒子操作装置 |
JPH1082723A (ja) * | 1996-09-06 | 1998-03-31 | Hitachi Ltd | 微粒子処理装置 |
JP2006297333A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 成分分離デバイスおよびこれを用いた成分の分離方法 |
US20110163013A1 (en) * | 2008-05-30 | 2011-07-07 | Eppendorf Ag | Apparatus and Method for Moving Particles in a Fluid |
US8162149B1 (en) * | 2009-01-21 | 2012-04-24 | Sandia Corporation | Particle sorter comprising a fluid displacer in a closed-loop fluid circuit |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2687123B2 (ja) * | 1987-03-02 | 1997-12-08 | 株式会社 アドバンス | 微粒子操作装置 |
-
2015
- 2015-07-08 WO PCT/JP2015/069705 patent/WO2016006642A1/ja active Application Filing
- 2015-07-08 JP JP2016532960A patent/JP6755178B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63214348A (ja) * | 1987-03-02 | 1988-09-07 | Advance Co Ltd | 微粒子操作装置 |
JPH1082723A (ja) * | 1996-09-06 | 1998-03-31 | Hitachi Ltd | 微粒子処理装置 |
JP2006297333A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 成分分離デバイスおよびこれを用いた成分の分離方法 |
US20110163013A1 (en) * | 2008-05-30 | 2011-07-07 | Eppendorf Ag | Apparatus and Method for Moving Particles in a Fluid |
US8162149B1 (en) * | 2009-01-21 | 2012-04-24 | Sandia Corporation | Particle sorter comprising a fluid displacer in a closed-loop fluid circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016006642A1 (ja) | 2016-01-14 |
JP6755178B2 (ja) | 2020-09-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Focusing of sub-micrometer particles in microfluidic devices | |
Shields Iv et al. | Microfluidic cell sorting: a review of the advances in the separation of cells from debulking to rare cell isolation | |
JP2022125277A (ja) | マイクロ流体チャネルを使用してマイクロ粒子のバルク選別を行う方法及び装置 | |
Pratt et al. | Rare cell capture in microfluidic devices | |
EP2879778B1 (en) | High efficiency separation and sorting of particles and cells | |
JP5684224B2 (ja) | マイクロチャネルにおける粒子集束のためのシステムおよび方法 | |
TWI391181B (zh) | Material mixing device and material mixing method | |
WO2010013238A2 (en) | Microfluidic system and method for manufacturing the same | |
JPWO2005121767A1 (ja) | マイクロ流体デバイス及びこれを用いる分析分取装置 | |
JP2011237201A (ja) | 微小粒子分取装置、マイクロチップ及びマイクロチップモジュール | |
WO2016006642A1 (ja) | 粒子操作装置及び前記装置を用いた粒子分級方法 | |
Mirakhorli et al. | Microfluidic platforms for cell sorting | |
EP1322953A2 (en) | Apparatuses and methods for field flow fractionation of particles using acoustic and other forces | |
Shiri et al. | Passive and active microfluidic separation methods | |
KR101617278B1 (ko) | 단세포 분리 및 위치 고정 유지 장치 | |
Pandey et al. | Single-Cell Separation | |
US10933429B2 (en) | Separation of nanoparticles via acoustofluidic flow relocation | |
US20210053061A1 (en) | Inertial cell focusing and sorting | |
Mohamed | Use of microfluidic technology for cell separation | |
Park et al. | Square microchannel enables to focus and orient ellipsoidal Euglena gracilis cells by two-dimensional acoustic standing wave | |
Ahmad et al. | Evaluation of acoustic-based particle separation methods | |
WO2015111293A1 (ja) | 粒子分取装置及び粒子分取方法 | |
JP2017177083A (ja) | 粒子分離装置 | |
CN213762336U (zh) | 一种半圆形电极红细胞和血小板微分离装置 | |
JP2018189389A (ja) | キャピラリーと流動発生手段を組み合わせた粒子分離方法およびその装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180511 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190709 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190906 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200107 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200221 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200728 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200825 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6755178 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |