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公開番号2025065078
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-17
出願番号2024175304
出願日2024-10-04
発明の名称分級方法、マイクロ流体装置、マイクロ流路の製造方法、及び粒子含有流体の生産方法
出願人キヤノンメディカルシステムズ株式会社,キヤノン株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類B03B 5/32 20060101AFI20250410BHJP(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】粒子に作用する流体力を利用した分級手法における流路の選定を容易にすること。
【解決手段】実施形態に係る分級方法は、第1のステップと、第2のステップとを含む。第1のステップは、らせん状のマイクロ流路に流体を流入させる。第2のステップは、流体に含まれる回収の対象となる対象粒子を分級する。また、第2のステップにおけるマイクロ流路と対象粒子との組み合わせについて、粒子レイノルズ数R_epと、ディーン数D_eとの間に、D_e/R_ep≦4.68の関係が成立する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
らせん状のマイクロ流路に流体を流入させる第１のステップと、
前記流体に含まれる回収の対象となる対象粒子を分級する第２のステップと、を含み、
前記第２のステップにおける前記マイクロ流路と前記対象粒子との組み合わせについて、
粒子レイノルズ数Ｒ
ｅｐ
と、ディーン数Ｄ
ｅ
との間に、
Ｄ
ｅ
／Ｒ
ｅｐ
≦４．６８の関係が成立する、
分級方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記マイクロ流路と前記対象粒子との組合せについて、
Ｒ
ｅｐ
＞０．０７１，０．３８＜Ｄ
ｅ
＜０．７８
が更に成立する、
請求項１に記載の分級方法。
【請求項３】
前記マイクロ流路のらせんの中心に近い壁面側で前記対象粒子を回収する、
請求項１に記載の分級方法。
【請求項４】
前記マイクロ流路のらせんの中心付近で前記対象粒子を回収する、
請求項１に記載の分級方法。
【請求項５】
液滴を生成し、分級された前記対象粒子を、順次前記液滴へと封入する封入ステップ、
を更に含む、
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の分級方法。
【請求項６】
複数の前記対象粒子が存在し、
複数の前記対象粒子夫々について、
粒子レイノルズ数Ｒ
ｅｐ
と、ディーン数Ｄ
ｅ
との間に、
Ｄ
ｅ
／Ｒ
ｅｐ
≦４．６８の関係が成立する、
請求項１乃至４の何れか１項に記載の分級方法。
【請求項７】
前記対象粒子が、ヒト末梢血単核細胞（ＰＢＭＣ：Peripheral Blood Mononuclear Cells）である、
請求項１乃至４の何れか１項に記載の分級方法。
【請求項８】
らせん状のマイクロ流路と、
前記マイクロ流路に設けられ、前記マイクロ流路に流体を流入させる流入部と、
を備え、
前記マイクロ流路は、流入された前記流体に含まれる回収の対象となる対象粒子を分級し、
前記分級における前記マイクロ流路と前記対象粒子との組み合わせについて、
前記流体を所定の条件で前記マイクロ流路に流入させた場合に、
粒子レイノルズ数Ｒ
ｅｐ
と、ディーン数Ｄ
ｅ
との間に、
Ｄ
ｅ
／Ｒ
ｅｐ
≦４．６８の関係が成立する、
マイクロ流体装置。
【請求項９】
前記マイクロ流路と前記対象粒子との組合せについて、
Ｒ
ｅｐ
＞０．０７１，０．３８＜Ｄ
ｅ
＜０．７８
が更に成立する、
請求項８に記載のマイクロ流体装置。
【請求項１０】
前記マイクロ流路のらせんの中心に近い壁面側で前記対象粒子を回収する第１回収部を更に備える、
請求項８に記載のマイクロ流体装置。
（【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】
本明細書及び図面に開示の実施形態は、分級方法、マイクロ流体装置、マイクロ流路の製造方法、及び粒子含有流体の生産方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、誘導多能性幹細胞（ｉＰＳ（induced Pluripotent Stem）細胞）が注目されている。従来、ｉＰＳ細胞を樹立させるために、血液から有核細胞を分級する工程が必要であることが知られている。また、当該工程には、有核細胞に対するダメージを抑えることが求められている。
【０００３】
例えば、有核細胞に対するダメージの低い分級方法として、マイクロ流路を用いた手法が用いられる。このような手法の一例として、らせん状のマイクロ流路中に発生するDean渦による移流と流路壁面の速度分布に起因するリフトフォース（lift force）によって大きさの異なる粒子を流路断面内で分離する方法が知られている。
【０００４】
また、上記のような手法で分級した粒子を液滴に封入して回収することも行われている。このような回収方法には、マイクロ流路内を流れる粒子に作用する流体力により、粒子を集束させる技術が用いられている。このような技術として、例えば、粒子レイノルズ数が所定の条件を満たすように、マイクロ流路を設計することで、粒子を集束させる手法が知られている。
【０００５】
ところで、従来手法では、粒子レイノルズ数が条件を満たしていても粒子が集束しないことがあった。また、従来手法では、単一のマイクロ流路で複数の粒子径の粒子を粒子集束させることは困難である。したがって、回収の対象となる粒子が複数あり、複数の粒子の粒子径が異なるような場合、夫々の粒子径に合わせてマイクロ流路を選定して分級を行うことが一般的である。
【０００６】
このように、回収対象となる粒子に適した粒子を集束させることが可能なマイクロ流路を選定（又は設計）する手法には、改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特表２０１０－５３８２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、粒子に作用する流体力を利用した分級手法における流路の選定を容易にすることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態に係る分級方法は、第１のステップと、第２のステップを含む。第１のステップは、らせん状のマイクロ流路に流体を流入させる。第２のステップは、流体に含まれる回収の対象となる対象粒子を分級する。また、第２のステップにおけるマイクロ流路と対象粒子との組み合わせについて、粒子レイノルズ数Ｒ
ｅｐ
と、ディーン数Ｄ
ｅ
との間に、Ｄ
ｅ
／Ｒ
ｅｐ
≦４．６８の関係が成立する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、第１実施形態に係るマイクロ流体装置の構成の一例を説明する図である。
図２は、第１実施形態に係る液滴生成部の構成の一例を説明する図である。
図３は、第１実施形態に係る粒子集束の一例を説明する図である。
図４は、第１実施形態に係るマイクロ流路の別の構成の一例を説明する図である。
図５は、第１実施形態に係るＤｅ／Ｒｅｐと粒子集束の有無との関係に関する実験の結果を示す図である。
図６は、第１実施形態に係るＤｅ／Ｒｅｐと粒子集束の有無との関係に関する実験の結果を示す図である。
図７は、第１実施形態に係るＤｅ／Ｒｅｐと粒子集束の有無との関係に関する実験の結果を示す図である。
図８は、第１実施形態に係るＤｅ／Ｒｅｐと粒子集束の有無との関係に関する実験の結果を示す図である。
図９は、第１実施形態に係る実細胞を用いた粒子集束の確認実験の結果を示す図である。
図１０は、第１実施形態に係る実細胞を用いた粒子集束の確認実験の結果を示す図である。
図１１は、第１実施形態に係る実細胞を用いた粒子集束の確認実験の結果を示す図である。
図１２は、第１実施形態に係るｉＰＳ細胞を含む流体の送液のシミュレーション実験の結果を示す図である。
図１３は、第１実施形態に係る単一の流路で複数の粒子を粒子集束させることが可能かの確認実験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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