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液中粒子分級装置 - 特開2008−264671 | j-tokkyo
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【発明の名称】 液中粒子分級装置
【発明者】 【氏名】宮村 和宏

【氏名】米澤 俵介

【氏名】大森 陽一

【氏名】池田 元英

【氏名】杉山 進

【氏名】大惠 克俊

【氏名】ソマワン クンプアン

【要約】 【課題】簡単かつ瞬時に、微量液体中に含まれる粒子を分級することである。

【解決手段】粒子を含む液体を導入するための液体導入口1Aと、前記液体導入口1Aに連通して設けられ、前記液体を毛細管現象により内部に導入するとともに、前記液体に含まれる粒子をその粒径に応じて分離する粒子分級部1Bと、を備え、前記粒子分級部1Bが、互いに対向する面11a、12aから形成されるとともに、その対向する面11a、12aが、複数の異なる間隙を有することを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
粒子を含む液体を導入するための液体導入口と、
前記液体導入口に連通して設けられ、前記液体を毛細管現象により内部に導入するとともに、前記液体に含まれる粒子をその粒径に応じて分離する粒子分級部と、を備え、
前記粒子分級部が、互いに対向する面から形成されるとともに、その対向する面の間隙が連続的に変化するものである液中粒子分級装置。
【請求項2】
前記粒子分級部が、平板状の第1部材及び平板状の第2部材を、その一端にスペーサを介在させて重ね合わせることにより構成されている請求項1記載の液中粒子分級装置。
【請求項3】
粒子を含む液体を導入するための液体導入口と、
前記液体導入口に連通して設けられ、前記液体を毛細管現象により内部に導入するとともに、前記液体に含まれる粒子をその粒径に応じて分離する粒子分級部と、を備え、
前記粒子分級部が、互いに対向する面から形成されるとともに、その対向する面の間隙が段階的に変化するものである液中粒子分級装置。
【請求項4】
前記粒子分級部が、平板状の第1部材と、階段状の凹溝を有する第2部材とを重ね合わせることにより構成されている請求項3記載の液中粒子分級装置。
【請求項5】
前記液体導入口が、前記第1部材及び第2部材を重ね合わせることによりその側面に形成された開口である請求項2又は4記載の液中粒子分級装置。
【請求項6】
前記対向する面が、親水性を有する請求項1、2、3、4又は5記載の液中粒子分級装置。
【請求項7】
毛細管現象を生じさせ、連続的に変化する間隙を形成する互いに対向する面に、粒子を含む液体を毛細管現象により導入させることにより前記粒子をその粒径に応じて分級する液中粒子分級方法。
【請求項8】
毛細管現象を生じさせる段階的に変化する間隙を形成する互いに対向する面に、粒子を含む液体を毛細管現象により導入させることにより前記粒子をその粒径に応じて分級する液中粒子分級方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、液体中に含まれる粒子を分級する分級方法及びその分級装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
例えば血液中に含まれる赤血球成分、白血球成分、血小板成分、血漿成分を分類する場合、遠心分離により行うことが一般的に行われている。
【0003】
しかし、当然のことながら遠心分離機を用いる必要があり、分離する時間が掛かってしまうという問題がある。また、遠心分離機の各操作が手間であるという問題もある。
【0004】
また、特許文献1に示すように、フィルタを用いて血液中から上記各成分を分離する方法がある。
【0005】
しかし、フィルタを通過させるためにはシリンジポンプ等により圧力をかける必要がある。さらに、重力を用いて自然に分離する方法もあるが、非常に時間がかかってしまう。
【0006】
さらに、上記の分離方法では、多くのサンプル量が必要となってしまうという問題もある。これは、大量採取が困難なサンプルを用いる場合には、特に問題となる。
【0007】
また、特許文献2に示すように、基板上に微細加工技術により微細流路を形成して、その微細流路を用いて血液などの生体成分の分級を行うものがあるが、微細流路が詰まりやすいという問題がある。
【0008】
その上、配管などのデッドボリュームが大きく、微量液体の取り扱いには不向きである。
【特許文献1】特開2005−000802号公報
【特許文献2】特開2005−211759号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、簡単な構成でありながら、微量液体中に含まれる粒子を瞬時に分級することをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
すなわち本発明に係る液中粒子分級装置は、粒子を含む液体を導入するための液体導入口と、前記液体導入口に連通して設けられ、前記液体を毛細管現象により内部に導入するとともに、前記液体に含まれる粒子をその粒径に応じて分離する粒子分級部と、を備え、前記粒子分級部が、互いに対向する面から形成されるとともに、その対向する面の間隙が連続的に変化するものであることを特徴とする。
【0011】
また、本発明に係る液中粒子分級装置は、粒子を含む液体を導入するための液体導入口と、前記液体導入口に連通して設けられ、前記液体を毛細管現象により内部に導入するとともに、前記液体に含まれる粒子をその粒径に応じて分離する粒子分級部と、を備え、前記粒子分級部が、互いに対向する面から形成されるとともに、その対向する面の間隙が段階的に変化するものであることを特徴とする。
【0012】
このようなものであれば、毛細管現象により液体(測定試料)を導入することができるので、外部動力を必要とせず、配管等も必要ないので、装置構成を簡単にすることができる。また、毛細管現象により液体が導入される過程で、複数の異なる間隙において、その間隙を通過できる粒径の粒子のみその間隙内を通過することができる。したがって、複数の異なる間隙を予め分級する粒子の粒径に合わせて設定するだけで、簡単、確実且つ瞬時に自動的に分級することができる。
【0013】
粒子分級部の具体的な実施の態様としては、前記粒子分級部が、平板状の第1部材及び平板状の第2部材を、その一端にスペーサを介在させて重ね合わせることにより構成されていることが望ましい。これならば、極めて簡単に粒子分級部を構成することができる。
【0014】
また、前記粒子分級部が、平板状の第1部材と、階段状の凹溝を有する第2部材とを重ね合わせることにより構成されていることが望ましい。これならば、スペーサを不要とすることができ、部品点数を減らすことができ、組み立ても容易である。
【0015】
構成をさらに簡略化するためには、前記液体導入口が、前記第1部材及び第2部材を重ね合わせることによりその側面に形成された開口であることが望ましい。
【0016】
前記対向する面が、親水性を有するものであれば、毛細管現象による液体の進行を促進することができ、分級をより短時間で行うことができる。
【0017】
また、本発明に係る液中粒子分級方法は、毛細管現象を生じさせ、連続的又は段階的に変化する間隙を形成する互いに対向する面に、粒子を含む液体を毛細管現象により導入させることにより前記粒子をその粒径に応じて分級することを特徴とする。
【0018】
このようなものであれば、対向面の間隙を調整するだけで、毛細管現象により自動的に粒子を分級することができる。したがって、簡単、確実且つ瞬時に微量液体中に含まれる粒子を分級することができる。
【0019】
前記対向する面が、くさび状の空間を形成するものであることが望ましい。これならば、対向する面の間隙が連続的に変化するので、予め分級したい粒子の粒径が不明な場合であっても、分級することができる。
【発明の効果】
【0020】
このように構成した本発明によれば、簡単な構成でありながら、微量液体中に含まれる粒子を瞬時に分級することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
<第1実施形態>
以下に、本発明の第1実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図1は、本実施形態に係る液中粒子分級装置1の斜視図である。図2は、液中粒子分級装置1の断面図である。
【0022】
<装置構成>
本実施形態に係る液中粒子分級装置1は、図1及び図2に示すように、粒子を含む液体を導入するための液体導入口1Aと、前記液体導入口1Aに連通して設けられ、前記液体を毛細管現象により内部に導入するとともに、前記液体に含まれる粒子をその粒径に応じて分級する粒子分級部1Bと、を備えている。
【0023】
粒子分級部1Bは、互いに対向する面11a、12aから形成されるとともに、その対向する面11a、12aの間隙が、連続的に変化するものである。具体的には、粒子分級部1Bは、平板状の第1部材11及び平板状の第2部材12を一端においてスペーサ13を介在させるとともに、他端において第1部材11及び第2部材12とが互いに接触するように重ね合わせることにより形成したくさび状の空間である。この空間は、毛細管現象により液体が進行するに従って、断面積が連続的に小さくなるものである。なお、重ね合わせた第1部材11及び第2部材12は、その両端部が固定部材2により機械的に狭持して固定される。
【0024】
そして、第1部材11及び第2部材12を重ね合わせることにより、その両側端に形成された開口の一方を液体導入口1Aとしている。このように、両側端に形成された開口の一方を液体導入口1Aとしているので、第1部材11及び第2部材12に導入口1Aを構成する孔を設ける必要がないので、製作を簡単にすることができる。
【0025】
第1部材11及び第2部材12はともに、アクリル樹脂製の矩形状平板であり、少なくとも前記粒子分級部1Bを形成する面(対向面)である内面11a、11bは平面である。
【0026】
また、その内面11a、11bは、親水性を向上させるためにコーティング処理が施されている。具体的には、内面11a、11bは、ヘパリン等の多糖類、DNA等のヌクレチド類又は界面活性剤などの化合物により親水コーティングが施されている。
【0027】
スペーサ13は、前記平板部材11、12と同様にアクリル樹脂製であり、粒子分級部1Bが毛細管現象を生じる程度の厚みを有する。つまり、スペーサ13は、第1部材11及び第2部材12の間に介在することにより、くさび状の空間のサイズ、粒子分級部1Bの最大間隙(対向面間の最大間隙)を決定するものである。例えば、スペーサ13の厚みが約20μmであれば、粒子分級部1Bの最大間隙は約20μmとなる。当然、最小間隙は0μmである。このように、スペーサ13の厚さを調節することにより、粒子分級部1Bの分級精度(分解能)を調節することができる。
【0028】
<分級方法>
次に本実施形態の液中粒子分級装置1を用いた測定試料である血液の分級方法について説明する。
【0029】
まず、図3に示すように、液中粒子分級装置1の開口(液体導入口1A)を血液に触れさせる。
【0030】
そうすると、毛細管現象により血液が液体導入口1Aから粒子分級部1Bに自動的に吸い込まれ、粒子分級部1B内に流入する。
【0031】
このとき、図4に示すように、血液中の赤血球及び白血球は、その直径が4μm以上であることから、対向面11a、12aの間隙が4μm以下の空間には入り込まない。
【0032】
一方、血液に含まれる液体成分である血漿は、対向面11a、12aの間隙が4μm以下の空間に入り込むことができる。
【0033】
このようにして、血液中の赤血球及び白血球と血漿とを分級することができ、血液から血漿のみを分離することができる。
【0034】
分離した血漿は、GOT、GTP、γ−GTP等の肝機能検査項目、血糖、ヘモグロビンA1c等の糖尿病検査項目等の生化学分析等に用いることができる。
【0035】
このように分離した血漿の具体的な分析方法としては、例えば血漿が分離される箇所に予め採取孔(図示しない)を開けて、ポンプ、シリンジ等で吸い出すことにより採取し、その後、測定試薬と混合して吸光度を検出することにより血漿を光学的に分析することが考えられる。
【0036】
また、対向面11a、12aのいずれか一方又は両方に測定試料を塗布しておくことも考えられる。そして、液中粒子分級装置1の一方(第1部材11側)に検査光を照射する光源を設け、他方(第2部材12側)に光検出器を設け、液中粒子分級装置1を透過した光を検出する。そして、光検出器の検出信号を処理することにより、血漿の吸光度を算出し、血漿の分析を行うことが考えられる。なお、光源及び光検出部を対をなすように複数組設けるようにしても良い。また、そのような光源及び光検出器を備えた分析装置内に液中粒子分級装置1を導入して分析することも考えられる。
【0037】
<本実施形態の効果>
このように構成した本実施形態に係る液中粒子分級装置1によれば、毛細管現象により液体(血液)を導入することができるので、外部動力を必要とせず、配管等も必要ないので、装置1の構成を極めて簡単にすることができる。また、対向面11a、12aの間隙が連続的に変化しているので、毛細管現象により導入される過程で液体中に含まれる粒子は、その粒径に応じて自動的に分級される。したがって、簡単、確実且つ瞬時に自動的に粒子を分級することができるとともに、粒子と(粒子を含まない)液体とに分離することもできる。また、毛細管現象を利用しているので、血液のサンプル量を少量にすることができる。
【0038】
また、第1部材11及び第2部材12をスペーサ13を一端に噛ませて重ね合わせるだけで構成しているので、極めて簡単に分級装置1を製造することができる。さらに、フィルタ等の細孔を用いた構造でないため、目詰まりを防ぐことができる。その上、分級装置1のコンパクト化を可能とすることができる。
【0039】
<第2実施形態>
次に本発明に係る第2実施形態について図面を参照して説明する。なお、前記実施形態に対応する部分には、同一の符号を付している。
【0040】
<装置構成>
本実施形態に係る液中粒子分級装置1は、前記第1実施形態の粒子分級部1Bの構成が異なる。
【0041】
本実施形態の粒子分級部1Bは、図5及び図6に示すように、互いに対向する面11a、12aから形成されるとともに、その対向する面11a、12aの間隙が、段階的に変化するものである。具体的には、粒子分級部1Bは、平板状の第1部材11と、階段状の凹溝を有する第2部材12とを重ね合わせることにより形成された階段状の空間である。この空間は、断面形状が段階的に小さくなるものである。なお、重ね合わせた第1部材11及び第2部材12は、接着剤により固定される。
【0042】
そして、前記第1実施形態と同様、第1部材11及び第2部材12を重ね合わせることにより、その両側端に形成された開口の一方を液体導入口1Aとしている。
【0043】
第1部材11及び第2部材12はともに、前記第1実施形態と同様に、アクリル樹脂製の矩形状平板であり、第1部材11の粒子分級部1Bを形成する面11aは平面であり、第2部材12の粒子分級部1Bを形成する面12aは階段状の凹溝が形成されている。
【0044】
これらの部材11、12を重ね合わせることにより、図6に示すように、2枚の部材11、12の間に階段状の空間である粒子分級部1Bが形成される。
【0045】
このように構成した液中粒子分級装置1において、液体導入口1Aを粒子を含む液体に接触させることにより、液体が毛細管現象により粒子分級部1B内に吸引され、液体に含まれる粒子が、その粒径に応じて、自動的に分級される。
【0046】
本実施形態の液中粒子分級装置1を血液の分級に用いる場合の粒子分級部1Bの各間隙の具体的な数値について図7を参照して説明する。
【0047】
血液から赤血球を分離する場合、赤血球は円盤状で、直径が8〜10μm程度であるため、フィルタ径(間隙)の大きさを7μmにする。
【0048】
血液から白血球を分離する場合、白血球はその直径は8〜15μm程度であるが変形可能であるため、フィルタ径(間隙)を3μmにする。
【0049】
血液から血小板を分離する場合、血小板はその大きさは2〜3μm程度の不定形であるため、フィルタ径(間隙)を1μmにする。
【0050】
また、本実施形態の各間隙の長さL、L、L、Lは等しいが、それぞれの長さが異なるようにしても良い。
【0051】
以上のように調整することにより、液体導入口1Aに血液を接触させるだけで自動的に、血液中の各成分が図7に示すように自動的に短時間で分級される。
【0052】
<本実施形態の効果>
前記第1実施形態の効果に加えて、第2部材12の表面に階段状の凹溝を加工すれば、後は第1部材11及び第2部材12を重ね合わせるだけで良いので、スペーサ13も不要となり、部品点数を少なくすることができ、極めて簡単に組み立てることができる。
【0053】
また、段階的に形成された間隙を、予め分級したい粒子の粒径に合わせて設定することにより、分級された粒子の粒径を瞬時に計測することができるようになる。
【0054】
<その他の変形実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
【0055】
例えば、粒子分級部1Bの空間の形状は、くさび状、階段状に限られず、毛細管現象を生じ、液体中に含まれる粒子を分級可能な大きさの間隙にしていれば良く、図8に示すようなダム形状をなすものであっても良い。
【0056】
また、前記実施形態では、血液を分級するものであったが、合成高分子、無機粉体、金属粉体、動植物細胞、生体細胞、微生物、エマルジョン等の粒子を含む液体等であっても良い。
【0057】
さらに、前記第1実施形態では、スペーサ13を第1部材11及び第2部材12との一端に設けているが、第1部材11及び第2部材の中央部に挟み込み、粒子分級部1Bが左右に一対設けられるようにしても良い。
【0058】
加えて、前記実施形態では、液体導入口1Aは、第1部材11及び第2部材12により側面に形成された開口であったが、その他、図9に示すように、第1部材11又は第2部材12に設けた貫通孔1Aとしても良い。なお、図9中の1Cは、分離された溶媒(血漿)を採取する採取孔である。
【0059】
また、分級と分析を同時に行うための変形例としては、血漿が分離される領域に紛状又は固体の測定試薬を予め塗布することにより、血漿と測定試薬とを反応させ、その反応を光学的又は電気化学的に測定することにより、血漿を分析することが考えられる。
【0060】
加えて、図10に示すように、血漿が分離されるところに測定センサ3を予め作り込んでおき、血漿が流れてくると測定が行われるようにしても良い。具体的には、測定センサ3が酵素電極などであり、電気化学的測定を行う方法が考えられる。
【0061】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】第1実施形態に係る液中粒子分級装置の斜視図。
【図2】同実施形態における液中粒子分級装置の断面図。
【図3】同実施形態における液中粒子分級装置の使用方法の一例を示す図。
【図4】血液が血漿と血球とに分離された状態を示す断面図。
【図5】第2実施形態に係る液中粒子分級装置。
【図6】同実施形態における液中粒子分級装置の断面図。
【図7】血液が各種成分に分級された状態を示す断面図。
【図8】本発明の第1変形例の断面図。
【図9】本発明の第2変形例の斜視図。
【図10】本発明の第3変形例の平面図。
【符号の説明】
【0063】
1・・・液中粒子分級装置
1A・・・液体導入口
1B・・・粒子分級部
11・・・第1部材
11a・・・第1部材の粒子分級部を形成する面
12・・・第2部材
12a・・・第1部材の粒子分級部を形成する面
2・・・・固定部材
【出願人】 【識別番号】000155023
【氏名又は名称】株式会社堀場製作所
【識別番号】593006630
【氏名又は名称】学校法人立命館
【出願日】 平成19年4月19日(2007.4.19)
【代理人】 【識別番号】100121441
【弁理士】
【氏名又は名称】西村 竜平

【識別番号】100113468
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 明子


【公開番号】 特開2008−264671(P2008−264671A)
【公開日】 平成20年11月6日(2008.11.6)
【出願番号】 特願2007−110666(P2007−110666)