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公開番号2025025587
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023130467
出願日2023-08-09
発明の名称マイクロ流路デバイス、分離装置、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 5/00 20060101AFI20250214BHJP(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】サイズや密度が異なる粒子が混在する液から、所望の粒子を高い選択比で抽出する技術が求められていた。
【解決手段】流動する液に含まれるサイズが異なる粒子を、サイズに応じて流路幅方向に偏在させるマイクロ流路と、二次元分離部と、前記マイクロ流路と前記二次元分離部の間を流路で接続するインターフェース部と、を備え、前記二次元分離部の流路幅は、前記マイクロ流路の流路幅よりも大きく、前記二次元分離部の流路深さは、前記マイクロ流路の流路深さよりも大きく、前記二次元分離部は、前記液に含まれる粒子を、サイズと密度に応じて所定位置に2次元的に分布させる、ことを特徴とするマイクロ流路デバイスである。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
流動する液に含まれるサイズが異なる粒子を、サイズに応じて流路幅方向に偏在させるマイクロ流路と、
二次元分離部と、
前記マイクロ流路と前記二次元分離部の間を流路で接続するインターフェース部と、
を備え、
前記二次元分離部の流路幅は、前記マイクロ流路の流路幅よりも大きく、
前記二次元分離部の流路深さは、前記マイクロ流路の流路深さよりも大きく、
前記二次元分離部は、前記液に含まれる粒子を、サイズと密度に応じて所定位置に２次元的に分布させる、
ことを特徴とするマイクロ流路デバイス。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記インターフェース部が有する流路は、
平面視において、前記マイクロ流路から前記二次元分離部に近づくにつれて流路幅が大きくなり、
重力方向において、前記マイクロ流路から前記二次元分離部に近づくにつれて流路深さが小さくなる、
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項３】
前記インターフェース部が有する流路は、前記二次元分離部の底面よりも天井面に近い位置で前記二次元分離部が有する流路と接続している、
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項４】
前記所定位置は、前記二次元分離部の流路の底面であり、
前記底面において、前記液に含まれる粒子はサイズに応じて前記二次元分離部の流路の幅方向に分布し、密度に応じて前記二次元分離部の流路の送液方向に分布する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項５】
前記所定位置は、前記二次元分離部の流路の送液方向の末端に位置する端面であり、
前記端面において、前記液に含まれる粒子はサイズに応じて前記二次元分離部の流路の幅方向に分布し、密度に応じて重力方向に分布する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項６】
前記二次元分離部に粒子を含まない液を注入する注入機構をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項７】
前記注入機構は、前記インターフェース部から注入される液の液体成分と実質的に比重が同一の液体を前記二次元分離部に注入する、
ことを特徴とする請求項６に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項８】
前記注入機構の流路幅は、前記二次元分離部の流路幅と実質的に同一である、
ことを特徴とする請求項６に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項９】
前記注入機構の流路深さは、前記二次元分離部の流路深さから、前記インターフェース部の出口の流路深さを差し引いた深さと実質的に同一である、
ことを特徴とする請求項６に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１０】
前記インターフェース部から前記二次元分離部に注入される液体の単位時間当たりの流量をＱ１［Ｌ／Ｓ］、前記注入機構から前記二次元分離部に注入される液体の単位時間当たりの流量をＱ２［Ｌ／Ｓ］、前記インターフェース部と前記二次元分離部の接続部における流路断面積をＡ１［ｃｍ
２
］、前記注入機構と前記二次元分離部の接続部における流路断面積をＡ２［ｃｍ
２
］とした時、
Ｑ２＝Ｑ１×（Ａ２／Ａ１）
の関係が成立する、
ことを特徴とする請求項６に記載の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 1,600 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。例えば、血液細胞（血球）からｉＰＳ細胞を効率良く作製するために、血球の中からｉＰＳ細胞製造に不要な血球と、ｉＰＳ細胞製造に必要な血球を分離する技術が求められている。
【０００３】
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。
【０００４】
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。特許文献１及び特許文献２には、らせん流路に懸濁液を送液することにより、流路内の外側又は内側に粒子を集束させ、分級する方法が開示されている。特許文献３には、懸濁液中の粒子の沈降速度差を利用して、分級する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１２－７１３０９号公報
特表２０１８－５２８３９１号公報
特開２０１１－０４１９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１あるいは特許文献２に開示されたらせん流路を用いれば、断面方向の二次流れと慣性揚力の影響により、血球の粒子径の大小に応じて、粒子をらせん流路の内側または外側に集束させることができる。
【０００７】
しかし、粒子径の大小に基づいて分級する特許文献１あるいは特許文献２の方法では、所望の粒子を選択的に抽出するのが困難な場合があった。例えば、リンパ球（約６［μｍ］～８［μｍ］）を抽出しようとした場合には、らせん流路の外側に偏在するリンパ球よりもサイズが小さな細胞と分離するため、らせん流路の内側からリンパ球を抽出する。しかし、らせん流路の内側からは、リンパ球よりもサイズが大きな単球（８［μｍ］～１０［μｍ］）、顆粒球（８［μｍ］～１２［μｍ］）も回収されてしまうため、リンパ球のみを選択的に抽出することができない。
【０００８】
一方、特許文献３に開示された粒子の沈降速度の差を利用した分級方法では、例えばリンパ球を抽出しようとする場合には、凝集した赤血球の沈降速度がリンパ球の沈降速度とほぼ同一であるため、リンパ球のみを選択的に抽出することが困難であった。
【０００９】
そこで、例えば、血液中から、血球の９割以上を占める赤血球およびｉＰＳ細胞の製造に不要な白血球（顆粒球）を除去し、ｉＰＳ細胞製造に必要な白血球（リンパ球）を高い選択比で抽出する技術が期待されていた。すなわち、サイズや密度が異なる粒子が混在する液から、所望の粒子を高い選択比で抽出する技術が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一つの態様は、流動する液に含まれるサイズが異なる粒子を、サイズに応じて流路幅方向に偏在させるマイクロ流路と、二次元分離部と、前記マイクロ流路と前記二次元分離部の間を流路で接続するインターフェース部と、を備え、前記二次元分離部の流路幅は、前記マイクロ流路の流路幅よりも大きく、前記二次元分離部の流路深さは、前記マイクロ流路の流路深さよりも大きく、前記二次元分離部は、前記液に含まれる粒子を、サイズと密度に応じて所定位置に２次元的に分布させる、ことを特徴とするマイクロ流路デバイスである。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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