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公開番号2024045028
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-02
出願番号2023140211
出願日2023-08-30
発明の名称マイクロ流路デバイス、分離装置、および分離方法
出願人キヤノン株式会社,キヤノンメディカルシステムズ株式会社
代理人弁理士法人近島国際特許事務所
主分類B03B 5/62 20060101AFI20240326BHJP(液体による,または,風力テーブルまたはジグによる固体物質の分離;固体物質または流体から固体物質の磁気または静電気による分離,高圧電界による分離)
要約【課題】従来よりも粒子の分級性能が優れたマイクロ流路デバイスが求められていた。
【解決手段】曲線に沿って周回する流路を備え、粒子が分散されている液体が流れる方向と直交する方向に沿って前記流路を切断した流路断面は、非対称形状であり、上辺(11)において下辺(12)との距離が最大になる点PPと前記下辺とを最短距離で結ぶ線分LSよりも内周側の流路断面積S1は、前記線分LSよりも外周側の流路断面積S2よりも大きいマイクロ流路デバイスである。
【選択図】図4A
特許請求の範囲【請求項１】
曲線に沿って周回する流路を備え、
粒子が分散されている液体が流れる方向と直交する方向に沿って前記流路を切断した流路断面は、
非対称形状であり、
上辺において下辺との距離が最大になる点ＰＰと前記下辺とを最短距離で結ぶ線分ＬＳよりも内周側の流路断面積Ｓ１は、前記線分ＬＳよりも外周側の流路断面積Ｓ２よりも大きい、
マイクロ流路デバイス。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記線分ＬＳよりも前記外周側の流路空間には、前記液体に含まれる粒子のうち所定の粒子径よりも小さな粒子を偏在させる淀み領域が形成される、
請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項３】
前記流路断面の外側辺は、直線に沿った部分を含む、
請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項４】
前記線分ＬＳの長さをｈ１、前記線分ＬＳと前記直線のなす角をθ１、とした時、
１０°＜θ１≦ａｒｃｔａｎ（Ｗ２／ｈ１）の関係が成り立つ、
請求項３に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項５】
前記上辺は、前記流路断面の内側辺との接続点から前記点ＰＰまでの部分が直線で形成されている、
請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項６】
前記流路断面の外側辺は、下辺に対する傾斜が異なる複数の線分が連結された部分を含む、
請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項７】
前記流路断面の外側辺は、高さが所定の範囲内の部分のみが前記線分ＬＳよりも外周側に突出している、
請求項２に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項８】
前記曲線は、２次元平面内で周回している、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項９】
前記曲線は、外周より内周の方が曲率半径が小さい曲線である、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１０】
曲線に沿って周回し、下流端には、内周側支流と外周側支流とに分岐させる分岐部が設けられたマイクロ流路と、
粒子が分散された液体を前記マイクロ流路に供給可能な第１供給部と、
所定の粒子径の粒子を含む液体を収容するための第１容器と、
第２容器と、
前記内周側支流と前記外周側支流のいずれか一方と前記第１容器との接続を開閉可能な第１流路と、
前記内周側支流と前記外周側支流の他の一方と前記第２容器とを接続し、前記内周側支流と前記外周側支流のいずれか一方と前記第２容器との接続を開閉可能な第２流路と、を備える、
マイクロ流路デバイス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流路デバイス、マイクロ流路デバイスを備えた分離装置、等に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年では、工学、化学、生物医学など様々な分野において、液体中に分散された微粒子を分級する技術や、血液検体から特定の血液細胞（血球）を分離抽出する技術が求められている。従来から、対象物の密度差を利用して分級や分離抽出を行う密度勾配遠心法が知られているが、密度勾配遠心法では大きな遠心力を対象物に作用させるため、処理の過程で対象物に損傷などの状態変化が発生する可能性がある。
【０００３】
そこで、液体中に分散された対象物のダメージを抑制しつつ分離抽出を行う方法として、渦巻き状の流路に液体を流して粒子を分級あるいは分離する方法が開発されている。例えば、血液細胞（血球）などの微小な粒子を分離抽出する場合には、マイクロ流路と呼ばれる流路断面積が小さな流路で渦巻き状の流路を構成する。尚、一般にマイクロ流路とは、液体が流れる方向と直交する方向で切断した流路断面外縁が、１ｍｍ以下の辺の組み合わせで構成されているような狭い流路を指す。ただし、厳密に１ｍｍ以下の辺の組み合わせで断面が構成された流路に限定する必要はない。
【０００４】
渦巻き状のマイクロ流路を用いることで、血液細胞（血球）等の微小な粒子を分離抽出する際に、装置の小型化や処理速度（スループット）の高速化が期待できる。また、例えば医学的検査のように、検体と接触した部品を使い捨てにしなければならない用途であっても、マイクロ流路の構造を簡単化できれば低コストで量産できる可能性があり、使い捨て可能な検査用デバイスとして高い実用性が期待できる。
【０００５】
特許文献１には、マイクロ流体装置に用いられる渦巻き状のマイクロ流路に関して、流路断面の形状を、渦巻きの径方向内側の辺、径方向外側の辺、底辺、および上辺によって規定された台形とすることが記載されている。より詳しくは、台形の底辺は直線状で、径方向内側の辺および径方向外側の辺は底辺と略直交し、上辺が底辺に対して傾斜した台形形状の流路断面が記載されている。
【０００６】
特許文献２には、らせん状のマイクロ流路ではないが、外部流路手段の流路の表出部を移動可能に構成し、流路を切り替えるマイクロチップが記載されている。
【０００７】
特許文献３には、らせん状のマイクロ流路ではないが、微小流路上の所望の箇所に刺激を与えることで流体に添加されたゾル－ゲル転移する物質をゲル化させ、流体の流れを制御する制御方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
国際公開第２０１４／０４６６２１号
特開２００５－２１４７４１号公報
特開２００２－１６３０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載されたマイクロ流体装置では、渦巻きの径方向内側から外側に向かって高さが単調に変化する台形形状を採用している。これにより、高さが均一な矩形形状の断面を有するマイクロ流路に比べて、ディーン渦核の位置を渦巻きの径方向の片側に寄せることができる。
【００１０】
特許文献１には、流路断面形状を、渦巻きの径方向内側の辺の高さが径方向外側の辺よりも大きな台形にすれば、２つのディーン渦核が径方向内側に偏在し、粒子の濃縮や濾別に適したマイクロ流路になることが記載されている。また、流路断面形状を、渦巻きの径方向外側の高さが径方向内側の辺よりも大きな台形にすれば、２つのディーン渦核は外側に偏在し、粒子をサイズ別に分離するのに適したマイクロ流路になることが記載されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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