微粒子分級装置
【課題】分級効率および分級精度が向上した微粒子分級装置を提供する。
【解決手段】微粒子分級装置は、第１導入口１１と、第１排出口１２とを有する第１流路１０と、第２導入口２１と、前記第１流路と接続する第１接続口２２とを有する第２流路２０と、第３導入口３１と、前記第２流路よりも下流側において前記第１流路と接続する第２接続口と３２を有する第３流路３０と、前記第１流路と連続し、第１の幅の第１通路を有する第１フィルタ部６１と、前記第１フィルタ部よりも下流側において前記第１流路と連続し、前記第１の幅よりも広い第２の幅の第２通路を有する第２フィルタ部６２と、前記第１フィルタ部と連続し、第２排出口４１を有する第４流路４０と、前記第２フィルタ部と連続し、第３排出口５１を有する第５流路５０とを含む。
【解決手段】微粒子分級装置は、第１導入口１１と、第１排出口１２とを有する第１流路１０と、第２導入口２１と、前記第１流路と接続する第１接続口２２とを有する第２流路２０と、第３導入口３１と、前記第２流路よりも下流側において前記第１流路と接続する第２接続口と３２を有する第３流路３０と、前記第１流路と連続し、第１の幅の第１通路を有する第１フィルタ部６１と、前記第１フィルタ部よりも下流側において前記第１流路と連続し、前記第１の幅よりも広い第２の幅の第２通路を有する第２フィルタ部６２と、前記第１フィルタ部と連続し、第２排出口４１を有する第４流路４０と、前記第２フィルタ部と連続し、第３排出口５１を有する第５流路５０とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子分級装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液相および固相の混濁液、あるいは液体中に、それぞれ異なる粒径を有する複数の固体粒子が分散した分散液から、所望の粒径毎に固相又は固体粒子を分級するための微粒子分級装置であって、数百マイクロメートル程度の微細なマイクロ流路を備えた微粒子分級装置が知られている。数百マイクロメートル程度の微細なマイクロ流路では、電場・遠心場などの外部操作を行わずとも、流れの体積に比べて表面積が非常に大きくなるため、その中に流体を導入すると、安定的に層流が形成される。このような微粒子分級装置は、例えば、工業的に均一な粒径をもつ合成粒子を製造する場合や、数種類の細胞が混合した細胞混合液（例えば、生体の血液など）から所望の粒径の細胞のみを分離回収する場合などに用いられる。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、２つの流路が合流するマイクロ流路を備える微粒子分級装置が開示されている。一方の流路には粒子を含む粒子分散液を連続的に導入し、他方の流路には粒子を含まない溶液を連続的に導入し、合流した流路内において、導入された粒子が片方の側壁に押し付けられながら流れる層流を形成し、壁からの粒子の中心位置（直径）の違いに基づいて、粒子を連続的に分離することが開示されている。
【０００４】
しかしながら、非特許文献１で開示される分級装置では、例えば変形しやすい細胞のように流路の壁と粒子の中心位置との距離が変動する粒子を分離する場合には、所望のサイズの粒子を精度良く回収することは難しかった。また、回収される粒子のサイズ範囲を明確に決定することも難しく、高い分級精度を確保することは難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「マイクロ流路を用いた粒子の分級」（山田真澄、関実）、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ（真空）Ｖｏｌ．４９、Ｎｏ．７、２００６、ｐ．１０−ｐ．１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、分級効率および分級精度が向上した微粒子分級装置を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本形態に係る微粒子分級装置は、第１導入口と、第１排出口と、を有する第１流路と、第２導入口と、前記第１流路と接続する第１接続口と、を有する第２流路と、第３導入口と、前記第２流路よりも下流側において前記第１流路と接続する第２接続口と、を有する第３流路と、前記第１流路と連続し、第１の幅の第１通路を有する第１フィルタ部と、前記第１フィルタ部よりも下流側において前記第１流路と連続し、前記第１の幅よりも広い第２の幅の第２通路を有する第２フィルタ部と、前記第１フィルタ部と連続し、第２排出口を有する第４流路と、前記第２フィルタ部と連続し、第３排出口を有する第５流路と、を含み、前記第１フィルタ部は、少なくとも前記第２流路が前記第１流路と連続する位置よりも下流側から前記第３流路が前記第１流路と連続する位置までの間に配置され、前記第２フィルタ部は、前記第３流路が前記第１流路と連続する位置よりも下流側に配置され、前記第１フィルタ部は、前記第１流路の内壁面のうち、前記第２流路が連続する内壁面に向かい合う内壁面と連続し、前記第２フィルタ部は、前記第１流路の内壁面のうち、前記第３流路が連続する内壁面に向かい合う内壁面と連続する。
【０００８】
本形態に係る微粒子分級装置によれば、第１フィルタ部は、第２流路が第１流路と連続する位置よりも下流側に配置され、第２フィルタ部は、第３流路が第１流路と連続する位置よりも下流側に配置される。これによれば、第２流路から流入した液体の圧力によって、第１流路を流れる液体は、第１フィルタ部側に押し付けられる。また、第１フィルタ部よりも下流側において、第３流路から流入した液体の圧力によって、第１流路を流れる液体は、再度、第２フィルタ部側に押し付けられる。したがって、本形態に係る微粒子分級装置において、第１流路にそれぞれ異なる粒径を有する複数の粒子を含む液体が導入された場合、これらの粒子は第２流路の下流側で第１フィルタ部側に押し当てられた後、第３流路の下流側で第２フィルタ部側に再度押し付けられる。
【０００９】
ここで、第１フィルタ部は、第１の幅の第１通路を複数有することから、第１の幅を通過できる粒子は、第１フィルタ部から第４流路へ流れて分離される。次に、第２フィルタ部は、第１の幅よりも広い第２の幅の第２通路を複数有することから、第１の幅を通過できない粒子であって、第２の幅を通過できる粒子は、第２フィルタ部から第５流路へ流れて分離される。また、第２フィルタ部を通過できない粒子は、第１流路の第１排出口へ流れて回収することができる。
【００１０】
以上より、本形態に係る微粒子分級装置によれば、導入された粒子と第１フィルタ部および第２フィルタ部との接触機会が増加する。したがって、該粒子を第１フィルタ部および第２フィルタ部に積極的に接触させることができるため、微粒子分級装置の分級効率が向上する。
【００１１】
また、本形態に係る微粒子分級装置は、第１フィルタ部は、第１流路の内壁面のうち、第２流路が連続する内壁面に向かい合う内壁面と連続し、第２フィルタ部は、第１流路の内壁面のうち、第３流路が連続する内壁面に向かい合う内壁面と連続する。これによれば、第１フィルタ部および第２フィルタ部が、第１流路が延びる方向すなわち流体の流れる方向と平行な位置関係にあるため、第１フィルタ部および第２フィルタ部を通過できない粒子は、第１フィルタ部および第２フィルタ部に係留されにくく、第１流路の第１排出口側へ容易に流れることができる。したがって、第１フィルタ部および第２フィルタ部が詰まりにくい構造を有しているため、微粒子分級装置の分級効率が向上する。
【００１２】
また、本形態に係る微粒子分級装置では、所定の粒径以下の粒子が第１フィルタ部および第２フィルタ部を通過することができる。これによれば、第１フィルタ部を通過できる粒子と、第２フィルタ部を通過できる粒子と、第１フィルタ部および第２フィルタ部を通過できない粒子とを精度よく分級することができる。したがって、微粒子分級装置の分級精度が向上する。
【００１３】
（２）本形態に係る微粒子分級装置において、前記第１排出口は、前記第１導入口と連続していてもよい。
【００１４】
これによれば、仮に、第１フィルタ部または第２フィルタ部を通過できる粒子が分級されなかった場合であっても、循環経路から第１流路へ再度導入される。したがって、分級されなかった粒子を循環させてフィルタ部に接触させることでより確実に分級することができるため、微粒子分級装置の分級精度がさらに向上する。
【００１５】
（３）本形態に係る微粒子分級装置において、前記第２流路が前記第１流路に接続する角度は、９０度以下であってもよい。
【００１６】
これによれば、第１流路および第２流路に液体が導入された場合に、第１流路から導入された液体を、層流を維持しつつ、第１フィルタ部側へ寄せることができる。したがって、液体に含まれる粒子と第１フィルタ部との接触機会をより増加させることができるため、微粒子分級装置の分級効率がさらに向上する。
【００１７】
（４）本形態に係る微粒子分級装置において、前記第３流路が前記第１流路に接続する角度は、９０度以下であってもよい。
【００１８】
これによれば、第１流路および第３流路に液体が導入された場合に、第１流路から導入された液体を、層流を維持しつつ、第２フィルタ部側へ寄せることができる。したがって、液体に含まれる粒子と第２フィルタ部との接触機会をより増加させることができるため、微粒子分級装置の分級効率がさらに向上する。
【００１９】
（５）本形態に係る微粒子分級装置において、前記第１フィルタ部は、さらに、前記第２流路が前記第１流路と連続する位置において、前記第１流路と連続していてもよい。
【００２０】
これによれば、第１接続部においても第１フィルタ部が配置されるため、第１フィルタ部と粒子との接触機会がさらに増加し、微粒子分級装置の分級効率がさらに向上する。
【００２１】
（６）本形態に係る微粒子分級装置において、前記第１流路、前記第２流路、および前記第３流路の流路幅は、１０μｍ以上、１０００μｍ以下であってもよい。
【００２２】
これによれば、本形態に係る微粒子分級装置に導入された液体の流れを容易に層流とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る微粒子分級装置を模式的に示す平面図。
【図２】第２実施形態に係る微粒子分級装置を模式的に示す平面図。
【図３】第３実施形態に係る微粒子分級装置を模式的に示す平面図。
【図４】第４実施形態に係る微粒子分級装置を模式的に示す平面図。
【図５】第１実施形態に係る微粒子分級装置を適用した微粒子分級方法を模式的に説明する平面図。
【図６】第１実施形態に係る微粒子分級装置を適用した微粒子分級方法を模式的に説明する平面図。
【図７】第１実施形態に係る微粒子分級装置を適用した微粒子分級方法を模式的に説明する平面図。
【図８】第１〜第４実施形態に係る微粒子分級装置を適用した微粒子分級方法を説明するフローチャート図。
【図９】第１〜第４実施形態に係る微粒子分級装置を適用した微粒子分級システムを説明するブロック図。
【図１０】第１実施形態に係る微粒子分級装置のシミュレーションにおけるモデル断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２５】
１． 第１実施形態に係る微粒子分級装置
図１は、第１実施形態に係る微粒子分級装置１００を模式的に表す平面図である。
【００２６】
なお、本実施形態の説明において、「平面図」という文言は、微粒子分級装置１００が設置される仮想平面の法線方向から微粒子分級装置１００を見た場合の平面図という意味で用いる。ただし、微粒子分級装置１００が設置される「仮想平面」とは、微粒子分級装置１００に導入される液体が流れる方向と常に平行な位置関係にある平面とする。図１における第１仮想直線Ａ、第２仮想直線Ｂ、第３仮想直線Ｃおよび第４仮想直線Ｄは、仮想平面上において延びる仮想直線とする。以下、その他の実施形態においても同様である。
【００２７】
また、本実施形態の説明においては、微粒子分級装置１００が設置される仮想平面上において第１流路１０の第２の部分１６が延びる方向をＸ軸方向とし（図１参照）、Ｘ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（第１流路１０の第２の部分１６の流路幅方向）とし、仮想平面の法線方向をＺ軸方向（第１流路１０の第２の部分１６の深さ方向）として説明する。以下、その他の実施形態においても同様である。
【００２８】
第１実施形態に係る微粒子分級装置１００は、図１に示すように、流路の上流側となる第１導入口１１と、流路の下流側となる第１排出口１２と、を有する第１流路１０と、第２導入口２１と、第１流路１０と連続する第１接続口２２と、を有する第２流路２０と、第３導入口３１と、第２流路２０よりも下流側において第１流路１０と連続する第２接続口３２と、を有する第３流路３０と、第１流路１０と連続し、第１の幅の第１通路６１ａを複数有する第１フィルタ部６１と、第１フィルタ部６１よりも下流側において第１流路１０と連続し、第１の幅よりも広い第２の幅の第２通路６２ａを複数有する第２フィルタ部６２と、第１フィルタ部６１と連続し、第２排出口４１を有する第４流路４０と、第２フィルタ部６２と連続し、第３排出口５１を有する第５流路５０と、を含む。
【００２９】
第１流路１０は、図１に示すように、流路の上流側となる第１導入口１１と、流路の下流側となる第１排出口１２と、を有する。
【００３０】
第１流路１０の、Ｘ軸方向に垂直な面で切った断面（以後「垂直断面」と記載する。）の形状は特に限定されない。第１流路１０の垂直断面の形状は、例えば、矩形（正方形又は長方形）であってもよい。また、第１流路１０の垂直断面の形状は、第１導入口１１から第１排出口１２までの間において同一であってもよいし、異なる箇所があってもよい。
【００３１】
第１流路１０の流路幅（図示の例では、Ｙ軸方向の幅）、流路深さ（図示の例では、Ｚ軸方向の深さ）および流路長さ（図示の例では、Ｘ軸方向の長さ）は、特に限定されない。第１流路１０の流路幅は、例えば、１０μｍ以上、１００μｍ以下であり、第１流路１０の流路深さは、例えば、１０μｍ以上、１００μｍ以下であってもよい。つまりは、第１流路１０は、流路の幅および深さが、マイクロメートルのオーダーとなるように加工されたマイクロ流路である。これによれば、第１流路１０に導入された液体の流れの体積に比べて表面積を非常に大きくすることができる。したがって、第１流路１０に連続的に導入された液体の流れの状態を、容易に層流状態とすることができる。
【００３２】
第１流路１０は流路を区画する内壁面１３によって構成される。第１流路１０の垂直断面の形状が矩形である場合、第１流路１０は、４つの内壁面１３から構成される（図示の例では、両側面と底面のみ図示）。また、図示はされないが、第１流路１０の垂直断面の形状が略円形である場合、円柱状に連続した内壁面から構成されていてもよい。
【００３３】
ここで、図１に示すように、内壁面１３のうち、後述される第２流路２０および第３流路３０が連続する側の内壁面を第１内壁面１３ａとし、第１内壁面と反対側の面であって、後述されるフィルタ部６０が連続する側の内壁面を第２内壁面１３ｂとする。
【００３４】
第１流路１０は、図１に示すように、第１の部分１５と、第２の部分１６とを有する。
【００３５】
第１流路１０の第１の部分１５は、図１に示すように、第１導入口１１から第１接続口２２が連続する部分までを含む流路である。第１の部分１５は、第１仮想直線Ａ沿って延び、後述される第２流路２０の第１接続口２２が連続する第１接続部１７を有する。本実施形態において、第１仮想直線Ａは、Ｘ軸方向に沿った直線であって、後述される第３仮想直線Ｃと直交する直線である。図１に示すように、第１仮想直線Ａは、第１流路１０の第１の部分１５の流路幅（Ｙ軸方向における幅）の中心位置と重なっている。
【００３６】
第１接続部１７は、図１に示すように、第１流路１０に後述される第２流路２０の第１接続口２２が連続する部分であり、第１仮想直線Ａと第２仮想直線Ｃとが直交する部分である。図１に示すように、第１接続部１７は、第１流路１０の第１の部分１５の一部である。
【００３７】
第１流路１０の第２の部分１６は、図１に示すように、第１接続口２２が連続する部分（第１接続部１７）より下流側の流路である。つまりは、第２の部分１６に第１接続部１７は含まれない。第２の部分１６は、第１の部分１５の第１接続部１７の下流側と連続し、第２仮想直線Ｂに沿って延び、後述される第３流路３０の第２接続口３２が連続する第２接続部１８と、第１排出口１２と、を有する。本実施形態において、第２仮想直線Ｂは、Ｘ軸方向に沿った直線であって、第１仮想直線Ａと同一直線であり、後述される第４仮想直線Ｄと直交する直線である。図１に示すように、第２仮想直線Ｂは、第１流路１０の第２の部分１６の流路幅（Ｙ軸方向における幅）の中心位置と重なっている。
【００３８】
第２接続部１８は、図１に示すように、第１流路１０に後述される第３流路３０の第２接続口３２が連続する部分であり、第２仮想直線Ｂと第４仮想直線Ｄとが直交する部分である。図１に示すように、第２接続部１８は、第１流路１０の第２の部分１６の一部である。
【００３９】
ここで、本実施形態に係る微粒子分級装置１００の変形例として、第１流路１０の第１排出口１２は、第１導入口１１と連続した循環経路と接続されていてもよい。つまりは、第１流路１０は、連続した循環流路であってもよい。これによれば、後述されるフィルタ部６０（第１フィルタ部６１または第２フィルタ部６２）を通過できる粒子が仮に分級されなかった場合であっても、循環経路から第１流路１０へ再度導入される。したがって、分離されなかった粒子を循環させてフィルタ部６０に接触させることで確実に分級することができるため、第１流路が循環流路でない場合と比較して、微粒子分級装置１００の分級精度をより向上させることができる（図９参照）。
【００４０】
第２流路２０は、図１に示すように、第２導入口２１を有し、第３仮想直線Ｃに沿って延び、第１接続口２２を有する。第１接続口２２は、第１接続部１７において第１内壁面１３ａ側の第１流路１０（第１の部分１５）と連続する。本実施形態において、第３仮想直線Ｃは、Ｙ軸方向に沿った直線である。図１に示すように、第３仮想直線Ｃは、第２流路２０の流路幅（Ｘ軸方向における幅）の中心位置と重なっている。
【００４１】
第２流路２０の、Ｙ軸方向に垂直な面で切った断面（以後「垂直断面」と記載する。）の形状は特に限定されない。第２流路２０の垂直断面の形状は、例えば、矩形（正方形又は長方形）であってもよい。また、第２流路２０の垂直断面の形状は、第２導入口２１から第１接続口２２までの間において同一であってもよいし、異なる箇所があってもよい。
【００４２】
ここで、図１に示すように、第１接続口２２を構成する４つの辺のうち、第１流路１０の上流側（第１導入口１１側）の辺を、辺２２ａとし、第１流路１０の下流側（第１排出口１２側）の辺を、辺２２ｂとする。
【００４３】
また、ここで、図１に示すように、第１流路１０の上流から下流に向かう流路方向において、辺２２ａが位置するポイントをＰ０（第１接続部１７の上流側の位置）とし、辺２２ｂが位置するポイントをＰ１（第１接続部１７の下流側の位置）とする。
【００４４】
第２流路２０の流路幅（図示の例では、Ｘ軸方向の幅）、流路深さ（図示の例では、Ｚ軸方向の幅）および流路長さ（図示の例では、Ｙ軸方向の長さ）は、特に限定されない。第２流路２０の流路幅および流路深さは、例えば、第１流路１０の流路幅および流路深さとそれぞれ同じであってもよい。これにより、第２流路２０に連続的に導入された液体の流れの状態を、容易に層流状態とすることができる。
【００４５】
第２流路２０は流路を区画する内壁面２３によって構成される。第２流路２０の垂直断面の形状が矩形である場合、第２流路２０は、４つの内壁面２３から構成される（図示の例では、両側面と底面のみ図示）。また、図示はされないが、第２流路２０の垂直断面の形状が略円形である場合、円柱状に連続した内壁面から構成されていてもよい。
【００４６】
第３流路３０は、図１に示すように、第３導入口３１を有し、第４仮想直線Ｄに沿って延び、第２接続口３２を有する。第２接続口３２は、第２接続部１８において第１内壁面１３ａ側の第１流路１０（第２の部分１６）と連続する。本実施形態において、第４仮想直線Ｄは、Ｙ軸方向に沿った直線である。図１に示すように、第４仮想直線Ｄは、第３流路３０の流路幅（Ｘ軸方向における幅）の中心位置と重なっている。
【００４７】
図１に示すように、第３流路３０は、第２流路２０と同じ方向に沿って延びる流路であり、第２流路２０よりも下流側（第１排出口１２側）において、第１流路１０と連続する。図１に示すように、第３流路３０は、第２流路２０と当接せずに、一定距離を離間して配置される。
【００４８】
第３流路３０の、Ｙ軸方向に垂直な面で切った断面（以後「垂直断面」と記載する。）の形状は特に限定されない。第３流路３０の垂直断面の形状は、例えば、矩形（正方形又は長方形）であってもよい。また、第３流路３０の垂直断面の形状は、第３導入口３１から第２接続口３２までの間において同一であってもよいし、異なる箇所があってもよい。
【００４９】
ここで、第２接続口３２を構成する４つの辺のうち、第１流路１０の上流側（第１導入口１１側）の辺を、辺３２ａとし、第１流路１０の下流側（第１排出口１２側）の辺を、辺３２ｂとする。
【００５０】
また、ここで、図１に示すように、第１流路１０の上流から下流に向かう流路方向において、辺３２ｂが位置するポイントをＰ２（第２接続部１８の下流側の位置）とする。
【００５１】
第３流路３０の流路幅（図示の例では、Ｘ軸方向の幅）、流路深さ（図示の例では、Ｚ軸方向の幅）および流路長さ（図示の例では、Ｙ軸方向の長さ）は、特に限定されない。第３流路３０の流路幅および流路深さは、例えば、第１流路１０の流路幅および流路深さとそれぞれ同じであってもよい。これにより、第３流路３０に連続的に導入された液体の流れの状態を、容易に層流状態とすることができる。
【００５２】
第３流路３０は流路を区画する内壁面３３によって構成される。第３流路３０の垂直断面の形状が矩形である場合、第３流路３０は、４つの内壁面３３から構成される（図示の例では、両側面と底面のみ図示）。また、図示はされないが、第３流路３０の垂直断面の形状が略円形である場合、円柱状に連続した内壁面から構成されていてもよい。
【００５３】
本実施形態において、図１に示すように、第１流路１０の第１の部分１５に第２流路２０が接続する接続角度ａは、９０度である。接続角度ａは、第２流路２０の内壁面２３と第１流路１０の第１の部分１５の第１内壁面１３ａとが形成する角度であって、第１流路１０および第２流路２０に挟まれた角度である。
【００５４】
また、本実施形態において、図１に示すように、第１流路１０の第２の部分１６に第３流路３０が接続する接続角度ｂは、９０度である。接続角度ｂは、第３流路３０の内壁面３３と第１流路１０の第２の部分１６の第１内壁面１３ａとが形成する角度であって、第１流路１０および第３流路３０に挟まれた角度である。
【００５５】
第４流路４０は、図１に示すように、後述される第１フィルタ部６１と連続し、第２排出口４１を有する。言い換えれば、第４流路４０は、後述される第１フィルタ部６１を介して第１流路１０と連通する。本実施形態において、第４流路４０の延びる方向は特に限定されない。例えば、図１に示すように、第１フィルタ部６１と接続した後、第１流路１０が延びる方向と同じ方向に延びていてもよい。
【００５６】
第４流路４０の、Ｘ軸方向に垂直な面で切った断面（以後「垂直断面」と記載する。）の形状は液体を流すことができる限り特に限定されない。第４流路４０の垂直断面の形状は、例えば、矩形（正方形又は長方形）であってもよい。また、第４流路４０の垂直断面の形状は、第１フィルタ部６１と連続する部分から第２排出口４１までの間において同一であってもよいし、異なる箇所があってもよい。
【００５７】
第４流路４０の流路幅（図示の例では、Ｙ軸方向の幅）、流路深さ（図示の例では、Ｚ軸方向の深さ）および流路長さ（図示の例では、Ｘ軸方向の長さ）は、特に限定されない。第４流路４０の流路幅および流路深さは、例えば、第１流路１０の流路幅および流路深さとそれぞれ同じであってもよい。また、第４流路４０の流路幅および流路深さは、例えば、第１流路１０の流路幅および流路深さよりも、それぞれ大きくてもよい。
【００５８】
第５流路５０は、図１に示すように、後述される第２フィルタ部６２と連続し、第３排出口５１を有する。言い換えれば、第５流路５０は、後述される第２フィルタ部６２を介して第１流路１０と連通する。本実施形態において、第５流路５０の延びる方向は特に限定されない。例えば、図１に示すように、第１フィルタ部６１と接続した後、第１流路１０が延びる方向と同じ方向に延びていてもよい。
【００５９】
第５流路５０の、Ｘ軸方向に垂直な面で切った断面（以後「垂直断面」と記載する。）の形状は液体を流すことができる限り特に限定されない。第５流路５０の垂直断面の形状は、例えば、矩形（正方形又は長方形）であってもよい。また、第５流路５０の垂直断面の形状は、第２フィルタ部６２と連続する部分から第３排出口５１までの間において同一であってもよいし、異なる箇所があってもよい。
【００６０】
第５流路５０の流路幅（図示の例では、Ｙ軸方向の幅）、流路深さ（図示の例では、Ｚ軸方向の深さ）および流路長さ（図示の例では、Ｘ軸方向の長さ）は、特に限定されない。第５流路５０の流路幅および流路深さは、例えば、第１流路１０の流路幅および流路深さとそれぞれ同じであってもよい。また、第５流路５０の流路幅および流路深さは、例えば、第１流路１０の流路幅および流路深さよりも、それぞれ大きくてもよい。
【００６１】
フィルタ部６０（第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２）は、図１に示すように、第３流路３０が連続する側（第１内壁面１３ａ側）と反対側（第２内壁面１３ｂ側）の第１流路１０の第２の部分１６において、第１流路１０と連続する。
【００６２】
フィルタ部６０（第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２）は、図１に示すように、第１流路１０の第２の部分１６と、第４流路４０および第５流路５０と、の間に設けられる。フィルタ部６０は、第１流路１０の第２の部分１６を構成する第２内壁面１３ｂにおいて、第１流路１０の第２の部分１６と、第４流路４０および第５流路５０とを連通する。言い換えれば、第１流路１０の第２の部分１６の第２内壁面１３ｂの一部は、フィルタ部６０の一部を構成している。
【００６３】
また、フィルタ部６０は、第１流路１０の流路方向（第１流路が延びる方向すなわち流体の流れる方向）と平行な位置に設けられる。これにより、フィルタ部６０を通過できない粒子は、フィルタ部６０に係留されにくく、第１流路の第１排出口側へ容易に流れることができる。したがって、フィルタ部６０がこのように配置されることで、フィルタ部が詰まることによる分級効率の低下を防ぐことができる。
【００６４】
第１フィルタ部６１は、図１に示すように、第２流路２０が第１流路１０と連続する位置であるＰ１（第１接続部１７の下流側の位置）からＰ２（第２接続部１８の下流側の位置）までの間の領域に形成される。
【００６５】
第１フィルタ部６１の構成は、特定の粒径以下の粒子を通過させることができる限り、特に限定されない。例えば、第１フィルタ部６１は、第１の幅Ｗ１の第１通路６１ａ（第１流路１０の第２の部分１６と第４流路４０とを連通する通路）を複数有する。第１フィルタ部６１は、複数の第１通路６１ａが一定の間隔をおいて形成されたスリット状のフィルタ部であってもよい。また、第１フィルタ部６１は、複数の第１通路６１ａが一定の間隔で隣り合うように形成されたメッシュ状のフィルタ部であってもよい。
【００６６】
第２フィルタ部６２は、図１に示すように、第３流路３０が第１流路１０と連続する位置であるＰ２（第２接続部１８の下流側の位置）よりも下流側に配置される。図１に示すように、第２フィルタ部６２は、Ｐ２において、第１フィルタ部６１と連続して形成されていてもよい。また、図示はされないが、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２は、互いに離間して形成されていてもよい。
【００６７】
第２フィルタ部６２の構成は、特定の粒径以下の粒子を通過させることができる限り、特に限定されない。例えば、第２フィルタ部６２は、第１の幅Ｗ１よりも広い第２の幅Ｗ２の第２通路６２ａ（第１流路１０の第２の部分１６と第５流路５０とを連通する通路）を複数有する。第２フィルタ部６２は、複数の第２通路６２ａが一定の間隔で隣り合うように形成されたスリット状のフィルタ部であってもよい。また、第２フィルタ部６２は、複数の第２通路６２ａが一定の間隔で隣り合うように形成されたメッシュ状のフィルタ部であってもよい。
【００６８】
ここで、第１通路６１ａの幅Ｗ１および第２通路６２ａの幅Ｗ２は、例えば、６．５μｍ以上１６．８μｍ以下であってもよい。これによれば、生体の血液成分を含む液体が導入された場合、単球を回収する精度を高めることができる。一般的な単球の直径は、他の血液成分と比べてサイズの大きい１３〜２０μｍ程度である。したがって、第１通路６１ａおよび第２通路６２ａの最も狭い箇所の幅は、一般的な単球の直径に対して５０〜８０％となる６．５μｍ以上１６．８μｍ以下の範囲から選択されてもよい。これによって、単球を回収する精度を高めることができる。
【００６９】
以上の構成により、第１実施形態に係る微粒子分級装置１００を構成する。第１流路１０、第２流路２０、第３流路３０、第４流路４０および第５流路５０が形成される部材の材料は、特に限定されない。材料としては、例えば、ガラス、シリコンなどの無機材料、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、シリコーン樹脂（ＰＤＭＳ）などの樹脂材料、又はそれらを組み合わせたハイブリッド材料などを挙げることができる。
【００７０】
微粒子分級装置１００の製造方法は、特に限定されず、公知の成型加工やマイクロマシン微細加工技術（ＭＥＭＳ）によって製造することができる。例えば、公知のフォトリソグラフィー技術などによって溝が形成された基板や穴が形成された基板を適宜組み合わせることによって、第１実施形態に係る微粒子分級装置１００を製造してもよい。
【００７１】
なお、上記の本実施形態に係る微粒子分級装置１００の説明においては、３種類の粒径範囲によって粒子を分級する場合を、本実施形態に係る微粒子分級装置１００の一例として説明した。しかしながら、本実施形態に係る微粒子分級装置１００の変形例として、例えば、４種類以上の粒径範囲によって粒子を分級する場合、第２流路２０の下流側に第３流路３０を設け、第１フィルタ部６１の下流側に第２フィルタ部６２を設けた条件と同様の条件でもって、第３流路３０および第２フィルタ部６２の下流側に複数の流路およびフィルタ部をそれぞれ設けてもよい。具体的には、４種類の粒径範囲によって粒子を分級する場合、第６流路を第３流路３０の下流側に設け、かつ、第２の幅Ｗ２よりも広い第３の幅の第３通路を複数有する第３フィルタ部を第２フィルタ部６２の下流側に設け、第６流路から流入する液体の圧力によって、第１流路１０の第２内壁面１３ｂ側に押し付けられた粒子を第３フィルタ部によって分級してもよい。
【００７２】
本実施形態に係る微粒子分級装置１００およびその変形例は、例えば、以下の特徴を有する。
【００７３】
本形態に係る微粒子分級装置１００によれば、第１フィルタ部６１は、第２流路２０が第１流路１０と連続する位置よりも下流側に配置され、第２フィルタ部６２は、第３流路３０が第１流路１０と連続する位置よりも下流側に配置される。これによれば、第２流路２０から流入した液体の圧力によって、第１流路１０を流れる液体は、第１フィルタ部６１側（第２内壁面１３ｂ側）に押し付けられる。また、第１フィルタ部６１よりも下流側において、第３流路３０から流入した液体の圧力によって、第１流路１０を流れる液体は、再度、第２フィルタ部６２側に押し付けられる。したがって、本形態に係る微粒子分級装置１００において、第１流路１０にそれぞれ異なる粒径を有する複数の粒子を含む液体が導入された場合、これらの粒子は第２流路２０の下流側で第１フィルタ部６１側に押し当てられた後、第３流路３０の下流側で第２フィルタ部６２側に再度押し付けられる。
【００７４】
ここで、第１フィルタ部６１は、第１の幅Ｗ１の第１通路６１ａを複数有する。したがって、第１の幅Ｗ１を通過できる粒子は、第１フィルタ部６１から、第４流路４０へ効率よく流れることができる。次に、第２フィルタ部６２は、第１の幅Ｗ１よりも広い第２の幅Ｗ２の第２通路６２ａを複数有する。したがって、第１の幅Ｗ１を通過できない粒子であって、第２の幅Ｗ２を通過できる粒子は、第２フィルタ部６２から、第５流路５０へ効率よく流れることができる。また、第２フィルタ部６２を通過できない粒子は、第１流路１０の第１排出口１２へ効率よく流れることができる。すなわち、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２によって、異なる大きさの粒子を効率よく分離できる。
【００７５】
以上より、本形態に係る微粒子分級装置１００によれば、導入された粒子が層流によって第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２に押し付けられるので、粒子と第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２との接触機会が増加する。したがって、微粒子分級装置の分級効率が向上する。
【００７６】
また、本形態に係る微粒子分級装置１００によれば、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２は、第３流路３０が連続する側と反対側の第１流路１０において、第１流路１０と連続する。これによれば、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２が、第１流路１０が延びる方向と平行な位置関係にあるため、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２を通過できない粒子は、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２に係留されにくく、第１流路１０の第１排出口１２側へ容易に流れることができる。したがって、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２が詰まりにくい構造を有しているため、微粒子分級装置の分級効率が向上する。
【００７７】
また、本形態に係る微粒子分級装置１００によれば、所定の粒径以下の粒子のみが第１フィルタ部６１を通過することができ、第１フィルタ部６１を通過できない粒子であって、所定の粒径以下の粒子のみが第２フィルタ部６２を通過することができる。これによれば、第１フィルタ部６１を通過できる粒子と、第２フィルタ部６２を通過できる粒子と、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２を通過できない粒子と、を精度よく分級することができる。したがって、微粒子分級装置の分級精度が向上する。
【００７８】
２． 第２実施形態に係る微粒子分級装置
図２は、第２実施形態に係る微粒子分級装置２００を模式的に表す平面図である。第１実施形態に係る微粒子分級装置１００と同様な構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７９】
本実施形態に係る微粒子分級装置２００では、図２に示すように、第１流路１０に第２流路２０が接続する接続角度ａは、９０度より小さい。第２流路２０が沿って延びる第３仮想直線Ｃは、第１仮想直線Ａと直交せず、直交する位置よりも第１流路１０側に傾斜して延びる。接続角度ａは、特に限定されず、０度＜a＜９０度を満たす。より好適には、接続角度ａは、特に限定されず、２０度＜a＜９０度を満たす。例えば、接続角度ａは、第３仮想直線Ｃが、第１フィルタ部６１と交差するように調整され、角度を決定してもよい。
【００８０】
また、図２に示すように、第１流路１０に第３流路３０が接続する接続角度ｂは、９０度より小さい。第３流路３０が沿って延びる第４仮想直線Ｄは、第２仮想直線Ｂと直交せず、直交する位置よりも第１流路１０側に傾斜して延びる。接続角度ｂは、特に限定されず、０度＜ｂ＜９０度を満たす。より好適には、接続角度ｂは、特に限定されず、２０度＜ｂ＜９０度を満たす。例えば、接続角度ｂは、第４仮想直線Ｄが、第２フィルタ部６２と交差するように調整され、角度を決定してもよい。
【００８１】
第２実施形態に係る微粒子分級装置２００においても、第１実施形態に係る微粒子分級装置１００と同様な効果を奏する。
【００８２】
また、第２実施形態に係る微粒子分級装置２００によれば、第２流路２０の延びる方向（第３仮想直線Ｃ）の延長線上に、第１フィルタ部６１が配置され、第３流路３０の延びる方向（第４仮想直線Ｄ）の延長線上に、第２フィルタ部６２が配置される（図２参照）。これによれば、第１流路１０、第２流路２０および第３流路３０に液体が導入された場合、第１フィルタ部６１方向および第２フィルタ部６２方向へそれぞれ向く液体の流れを第１実施形態における各流路の配置よりも積極的に形成することができる。したがって、液体に含まれる粒子と第１フィルタ部６１方向および第２フィルタ部６２との接触機会をより増加させることができるため、微粒子分級装置２００の分級効率をより向上させることができる。
【００８３】
３． 第３実施形態に係る微粒子分級装置
図３は、第３実施形態に係る微粒子分級装置３００を模式的に表す平面図である。第１実施形態に係る微粒子分級装置１００と同様な構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８４】
本実施形態に係る微粒子分級装置３００では、図３に示すように、第１フィルタ部６１は、さらに、第１接続部１７における第２内壁面１３ｂにおいても設けられる。言い換えれば、第１フィルタ部６１は、さらに上流側（第１導入口１１側）のＰ０の位置までへ延び、第２流路２０が第１流路１０と連続する位置（第１接続部１７）においても、第１流路１０と連続する。
【００８５】
第３実施形態に係る微粒子分級装置３００においても、第１実施形態に係る微粒子分級装置１００と同様な効果を奏する。
【００８６】
また、第３実施形態に係る微粒子分級装置３００においても、「２．第２実施形態に係る微粒子分級装置」の項で説明した種々の変形と同様の変形が可能である。
【００８７】
４． 第４実施形態に係る微粒子分級装置
図４は、第４実施形態に係る微粒子分級装置４００を模式的に表す平面図である。第１実施形態に係る微粒子分級装置１００と同様な構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８８】
本実施形態に係る微粒子分級装置４００では、図４に示すように、第１の部分１５が沿って延びる第１仮想直線Ａと、第２の部分１６が沿って延びる第２仮想直線Ｂとが同一直線上に配置されず、第１接続部１７において互いに交差する直線である。言い換えれば、第１流路１０は、第１接続部１７において、屈曲した流路である。本実施形態において、第１仮想直線Ａ、第２仮想直線Ｂおよび第３仮想直線Ｃは、それぞれ異なる方向に延び、第１接続部１７において互いに交差する直線である。
【００８９】
第４実施形態に係る微粒子分級装置４００においても、第１実施形態に係る微粒子分級装置１００と同様な効果を奏する。
【００９０】
また、第４実施形態に係る微粒子分級装置４００においても、「２．第２実施形態に係る微粒子分級装置」および「３．第３実施形態の変形例に係る微粒子分級装置」の項で説明した種々の変形と同様の変形が可能である。
【００９１】
５ 微粒子分級方法および微粒子回収方法
５．１ 微粒子分級方法
以下において、微粒子分級および回収方法について図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、第１実施形態に係る微粒子分級装置１００を適用した場合の微粒子分級方法として説明するが、第２実施形態に係る微粒子分級装置２００、第３実施形態に係る微粒子分級装置３００および第４実施形態に係る微粒子分級装置４００も同様に適用することができる。
【００９２】
図５は、本実施形態に係る微粒子分級装置１００の第１接続部１７よりも上流側の第１流路１０において、液体が流れる状態を説明する図である。図６は、本実施形態に係る微粒子分級装置１００の第１接続部１７周辺において、液体が流れる状態を説明する図である。図７は、本実施形態に係る微粒子分級装置１００の第２接続部１８周辺において、液体が流れる状態を説明する図である。図８は、微粒子分級方法を説明するフローチャート図である。
【００９３】
本実施形態に係る微粒子分級方法は、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）を用いて行う。分散媒に互いに異なる粒径を有する複数の粒子が分散した第１溶液と、分散媒からなる第２溶液および第３溶液と、を使用して、粒子を分級する。図８に示すように、本実施形態に係る微粒子分級方法は、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）に第１溶液、第２溶液および第３溶液をそれぞれ導入する工程と（Ｓ１）と、第１流路１０の第１接続部１７にて、第１接続口２２から流入する第２溶液でもって、第１溶液に含まれる粒子を第１接続部１７の第２内壁面１３ｂ側に押し付ける工程（Ｓ２）と、第１フィルタ部６１において、複数の粒子の内、所定の粒径以下の粒子を第４流路４０へ通過させ、所定粒径より小さい粒子を分離する工程（Ｓ３）と、第１流路１０の第２接続部１８にて、第２接続口３２から流入する第３溶液でもって、第１溶液に含まれる粒子を第２接続部１８の第２内壁面１３ｂ側に押し付ける工程（Ｓ４）と、第２フィルタ部６２において、複数の粒子の内、所定の粒径以下の粒子を第５流路５０へ通過させ、所定粒径より小さい粒子を分離する工程（Ｓ５）と、を含む。以下に詳細を説明する。
【００９４】
まず、微粒子分級装置１００を準備する。準備される微粒子分級装置は、第１〜第４実施形態のいずれかに係る微粒子分級装置であってもよいし、それぞれの実施形態を組み合わせた変形例に係る微粒子分級装置であってもよい。次に、第１溶液、第２溶液および第３溶液を準備し、微粒子分級装置１００にそれぞれ導入する（Ｓ１）。
【００９５】
第１流路１０の第１導入口１１に導入される液体である第１溶液は、固相又は固体粒子などが分散媒に分散した溶液である。例えば、図５に示すように、第１溶液では、分散媒に少なくとも３種類の互いに異なる粒径を有する粒子（図示の例では、「粒子α」、「粒子β」及び「粒子γ」であり、「粒子αの粒径＞粒子βの粒径＞粒子γの粒径」とする）が分散している。図１に示すように、第１導入口１１から導入された第１溶液は、Ｘ軸方向に流れて、後述される第２溶液が合流する第１接続部１７に流入する。ここで、図示されないポンプを介して、所定の圧力でもって第１溶液を導入してもよい。第１溶液を第１流路１０に導入する圧力をＰ１とする。
【００９６】
ここで、第１溶液は、例えば、生体の血液成分（リンパ球や単球など）が分散されて含まれている液体であってもよい。
【００９７】
第２流路２０の第２導入口２１に導入される液体である第２溶液は、固相又は固体粒子などを含まない、分散媒のみからなる溶液（バッファ溶液）である。図１に示すように、第２導入口２１から導入された液体は、Ｙ軸方向に流れて、第１接続口２２から第１流路１０に流入する。ここで、図示されないポンプを介して、所定の圧力でもって第２溶液を導入してもよい。第２溶液を第２流路２０に導入する圧力をＰ２とする。
【００９８】
第３流路３０の第３導入口３１に導入される液体である第３溶液は、第２溶液と同様に、固相又は固体粒子などを含まない、分散媒のみからなる溶液（バッファ溶液）である。図１に示すように、第３導入口３１から導入された液体は、Ｙ軸方向に流れて、第２接続口３２から第１流路１０に流入する。ここで、図示されないポンプを介して、所定の圧力でもって第３溶液を導入してもよい。第３溶液を第３流路３０に導入する圧力をＰ３とする。
【００９９】
ここで、第２溶液および第３溶液は、例えば、血液そのものであってもよいし、成分採血した血液や、血液と他の液体との混合液であってもよい。
【０１００】
図５に示すように、第１導入口１１から導入された第１溶液は、Ｘ軸方向（流路方向）に流れる層流Ｆ１を形成する。ここで、図５〜図７における矢印は、液体の流れる向きと流速を示す。図５に示すように、層流状態の液体は、流路の中心ほど流速が早く（矢印が長く）、内壁面に近いほど流体と内壁面との摩擦によって流速が遅い（矢印が短い）。
【０１０１】
次に、図６に示すように、第１接続部１７にて、第１接続口２２から流入する第２溶液で、第１溶液に含まれる粒子（図示の例では、「粒子α」、「粒子β」及び「粒子γ」）を第１接続部１７の第２内壁面１３ｂ側に押し付ける（Ｓ２）。
【０１０２】
第１接続部１７には第２流路２０と連通した第１接続口２２が設けられている。第１接続口２２からは、Ｙ軸方向に流れる第２溶液（Ｆ２）が第１流路１０流入し、層流Ｆ１（第１溶液）を第２内壁面１３ｂ側へ押し付ける。したがって、第１接続部１７では、第２内壁面１３ｂ側に押し当てられた層流Ｆ１´が形成される。これに伴い、層流Ｆ１´に含まれる複数の粒子（「粒子α」、「粒子β」及び「粒子γ」）も、第１接続部１７において第２内壁面１３ｂ側に押し付けられる。
【０１０３】
次に、第１フィルタ部６１において、複数の粒子の内、所定の粒径以下の粒子（図示の例では「粒子γ」）を第４流路４０へ通過させ、粒子を粒径によって分離する（Ｓ３）。
【０１０４】
層流Ｆ１´は、第２内壁面１３ｂ側に押し当てられて、第１流路１０の第２の部分１６に導入される。第１流路１０の第２の部分１６の第２内壁面１３ｂ側には、第４流路４０と連通する第１フィルタ部６１が設けられているため、層流Ｆ１´は、慣性によって第１フィルタ部６１に押し当てられ、異なる粒径を有する複数の粒子は、粒径により分離される。例えば、図６に示すように、第１フィルタ部６１を通過できない粒径を有する粒子αおよび粒子βは、そのまま第１流路１０の第２の部分１６を流れる。図６に示すように、第１フィルタ部６１を通過できる粒径を有する粒子γは、第１フィルタ部６１から第４流路４０へ流れ、第２排出口４１から排出され、回収される。
【０１０５】
ここで、第１フィルタ部６１を通過できない粒子αおよび粒子βを含み、第１流路１０の下流側へ流れる液体を第４溶液とし、第１フィルタ部６１を通過した粒子γを含み、第４流路４０側へ流れる液体を第５溶液とする。この場合、図示されないイジェクターを介して、所定の圧力でもって第５溶液を第２排出口４１から排出してもよい。第５溶液を第４流路４０から排出する圧力をＰ４とする。
【０１０６】
次に、図７に示すように、第２接続部１８にて、第２接続口３２から流入する第３溶液（Ｆ３）で、第１溶液に含まれる粒子（図示の例では、「粒子α」及び「粒子β」）を第２接続部１８の第２内壁面１３ｂ側に押し付ける（Ｓ４）。
【０１０７】
第２接続部１８には第３流路３０と連通した第２接続口３２が設けられている。第２接続口３２からは、Ｙ軸方向に流れる第３溶液が流入し、層流Ｆ１´（第４溶液）を第２内壁面１３ｂ側へ押し付ける。したがって、第２接続部１８では、第２内壁面１３ｂ側に押し当てられた層流Ｆ１´が確実に形成または維持される。これに伴い、層流Ｆ１´に含まれる複数の粒子（「粒子α」及び「粒子β」）も、第２接続部１８において第２内壁面１３ｂ側に確実に押し付けられる。
【０１０８】
次に、第２フィルタ部６２において、複数の粒子の内、所定の粒径以下の粒子（図示の例では「粒子β」）を第５流路５０へ通過させ、粒子を粒径によって分離する（Ｓ５）。
【０１０９】
層流Ｆ１´は、第２内壁面１３ｂ側に確実に押し当てられて、第２接続部１８の下流側に導入される。第１流路１０の第２接続部１８の下流側には、第５流路５０と連通する第２フィルタ部６２が設けられているため、層流Ｆ１´は、慣性によって第２フィルタ部６２に押し当てられ、異なる粒径を有する複数の粒子は、粒径により分離される。例えば、図７に示すように、第２フィルタ部６２を通過できない粒径を有する粒子αは、そのまま第１流路１０の下流側へ流れ、第１排出口１２から排出され、回収される。また、図７に示すように、第２フィルタ部６２を通過できる粒径を有する粒子βは、第２フィルタ部６２から第５流路５０へ流れ、第３排出口５１から排出され、回収される。
【０１１０】
ここで、第２フィルタ部６２を通過した粒子βを含み、第５流路５０側へ流れる液体を第６溶液とし、第２フィルタ部６２を通過できない粒子αを含み、第１流路１０の下流側へ流れる液体を第７溶液とする。この場合、図示されないイジェクターを介して、所定の圧力でもって第６溶液および第７溶液を、第３排出口５１および第１排出口１２からそれぞれ排出してもよい。第６溶液を第３排出口５１から排出する圧力をＰ５とする。第７溶液を第１排出口１２から排出する圧力をＰ６とする。
【０１１１】
本実施形態に係る微粒子分級方法において、第１溶液を第１導入口１１に導入する圧力Ｐ１、第２溶液を第２導入口２１に導入する圧力Ｐ２、第３溶液を第３導入口３１に導入する圧力Ｐ３、第４溶液を第２排出口４１から排出する圧力Ｐ４、第６溶液を第３排出口５１から排出する圧力Ｐ５、第７溶液を第１排出口１２から排出する圧力Ｐ６は、全て同じ圧力に設定してもよい。
【０１１２】
また、本実施形態に係る微粒子分級方法において、第２溶液を導入する圧力Ｐ２のみが、そのほかの圧力よりも大きくなるように設定してもよい。これによれば、より確実に第１溶液中の粒子を、第２内壁面１３ｂ側に押し付けることができるため、分級の確実性を向上させることができる。
【０１１３】
また、本実施形態に係る微粒子分級方法において、第４溶液および第６溶液を排出する圧力Ｐ４およびＰ５が、そのほかの圧力よりも大きくなるように設定してもよい。これによれば、第１流路１０から、フィルタ部６０を介した第４流路４０や第５流路５０への流れを積極的に形成することができ、第１溶液に含まれる粒子をより確実にフィルタ部６０へ接触させることができる。
【０１１４】
また、本実施形態に係る微粒子分級方法において、第７溶液を排出する圧力Ｐ６が、そのほかの圧力よりも大きくなるように設定してもよい。フィルタ部６０（第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２）を通過できない粒子を含む第７溶液が、フィルタ部６０の側方を流れる流速をより速くすることができるため、フィルタ部６０（第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２）を詰まりにくくすることができる。
【０１１５】
５．２ 微粒子回収方法
本実施形態に係る微粒子分級方法は、「５．１ 微粒子分級方法」の項で説明した回収方法に加えて、第１導入口１１に第１溶液ではなく、第２溶液および第３溶液と同様な固相又は固体粒子などを含まない、分散媒のみからなる溶液（バッファ溶液）や洗浄液を導入することを含む。
【０１１６】
これによって、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）に第１溶液を導入して粒子の分級を行った場合に、第１流路またはフィルタ部６０に残存する可能性のある粒子を、洗浄液等によって第１排出口１２、第２排出口３１、または第３排出口５１へ導くことができる。したがって、より確実に、微粒子分級装置１００内に係留した粒子を回収することができる。
【０１１７】
６． 微粒子分級システム
図９は、微粒子分級システム１０００を説明するためのブロック図である。図９において、白矢印は液体の流れおよび配管を示している。
【０１１８】
微粒子分級システム１０００は、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）、第１溶液が収容される第１容器１１０、第２溶液が収容される第２容器１１２、第３溶液が収容される第３容器１１３、第１排出口１２から排出される溶液を回収する第１回収容器１２４、第２排出口４１から排出される溶液を回収する第２回収容器１３０および第３排出口５１から排出される溶液を回収する第３回収容器１３１を含む。
【０１１９】
図９に示される例では、微粒子分級システム１０００は、上記構成に加えて、ポンプ１１４、１１５、１１６、バルブ１２２を含んで構成されている。図示はされないが、微粒子分級システム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリーとを有するコンピューターなどからなる制御部や、制御部と電気的に接続された圧力センサーなどをさらに含んでいてもよい。制御部は、圧力センサーによる圧力の検出結果に基づいて、バルブの開閉やポンプの動作を制御する。
【０１２０】
第１容器１１０には、第１溶液が収容される。第１溶液の例としては、例えば、生体の血液成分を含む液体を挙げることができる。第２容器１１２および第３容器には、第２溶液および第３溶液が収容される。第２溶液および第３溶液の例としては、例えば、洗浄液（例えば、生理食塩水、培養液、緩衝液など）を挙げることができる。
【０１２１】
ポンプ１１４によって、第１溶液は、第１導入口１１に導入され、ポンプ１１５によって、第２溶液は、第２導入口２１に導入され、ポンプ１１６によって、第３溶液は、第３導入口３１に導入される。
【０１２２】
バルブ１２２は、三方弁バルブであり、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２を通過しない粒子を含む第７溶液の流れを制御する。バルブ１２２は、第７溶液を第１回収容器１２４又は微粒子分級装置１００の第１導入口１１へ送ることができる。ここで、図示はしないが、バルブ１２２と第１導入口１１との間にポンプが設けられていてもよい。
【０１２３】
第１回収容器１２４は、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）の第１流路１０の第１排出口１２から排出される液体を収容する。第１回収容器１２４には、フィルタ部６０（第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２）を通過しなかった血液成分中の単球が回収されていてもよい。
【０１２４】
第１回収容器１２４は、単球を樹状細胞に誘導するための試薬を添加したり、培地交換したりするためのバルブが設けられていてもよい。第１回収容器１２４の内壁面は、樹状細胞が剥離しやすい構造や材質で構成されていることが好ましい。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））などの撥水性材料、親水コート表面を持つ高分子有機化合物又は無機化合物などで構成されていたり、微小凹凸やマイクロポスト状の構造を有していたりしてもよい。
【０１２５】
第２回収容器１３０は、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）の第４流路４０の第２排出口４１から排出される液体を収容する。第２回収容器１３０には、第１フィルタ部６１を通過した血液成分が回収されていてもよい。
【０１２６】
第３回収容器１３１は、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）の第５流路５０の第３排出口５１から排出される液体を収容する。第３回収容器１３１には、第２フィルタ部６２を通過した血液成分が回収されていてもよい。
【０１２７】
７． シミュレーション例
次に、シミュレーション例について説明する。シミュレーションソフトには、ＳＴＡＲ−ＬＴ（株式会社シーディー・アダプコ・ジャパン社製）を用いた。液体の物性条件は水の物性をモデルとし、分子量１８、参照温度２９３．１Ｋ、密度９９８．２ｋｇ／ｍ３、体積膨張率０、比熱４１８３Ｊ／ｋｇ・Ｋ、分子粘性０．００１００２Ｐａ・ｓ、熱伝導率０．６０３Ｗ／ｍ・Ｋ、形成熱−１５８７００００、形成温度２９８．１Ｋとした。
【０１２８】
図１０は、シミュレーション例について説明するための微粒子分級装置のモデル断面図である。図１０に示されるモデルでは、第１流路１０に第１導入口１１が設けられ、第２流路２０に第２導入口２１が設けられ、第３流路３０に第３導入口３１が設けられている。フィルタ部６０は、スリット状のフィルタ部であって、第４流路４０と連続する第１フィルタ部６１と第５流路５０と連続する第２フィルタ部６２とが設けられている。液体の流れる方向から見た第１流路１０の断面の形状は長方形、幅は１００μｍ、高さは３０μｍである。また、第１フィルタ部６１の第１通路６１ａの幅は５μｍであり、第２フィルタ部６２の第２通路６２ａの幅は１０μｍである。
【０１２９】
上記条件において、各流路における液体の速度ベクトル（流れの状態）ついてのシミュレーションを行った。
【０１３０】
図１０に表示される矢印は、液体の速度ベクトルを表す。
【０１３１】
図１０に示すように、第１流路１０において液体は層流状態であった。第２流路２０から流入した液体の流れによって、第１流路１０を流れる液体は、第２内壁面１３ｂ側へ押し付けられており、これによって、第１フィルタ部６１を通過する流れが発生したことがわかった。また、第３流路３０から流入した液体の流れによって、第１流路１０を流れる液体は、さらに確実に第２内壁面１３ｂ側へ押し付けられており、これによって、第２フィルタ部６２を通過する流れが発生したことがわかった。
【０１３２】
以上のシミュレーション結果から、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）は、第１流路１０の第１接続部１７において、第２流路２０が接続することによって、第１フィルタ部６１へ向く流れを積極的に発生させることが確認された。また、第１流路１０の第２接続部１８において、第３流路３０が接続することによって、第２フィルタ部６２へ向く流れを積極的に発生させることが確認された。これにより、第１流路１０を流れる粒子が、第１接続部１７や第２接続部１８において、第２内壁面１３ｂ側へ押し付けられ、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２との接触機会が増加することが確認された。
【０１３３】
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態および各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【０１３４】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１３５】
１０ 第１流路、１１ 第１導入口、１２ 第１排出口、１３ 内壁面、
１３ａ 第１内壁面、１３ｂ 第２内壁面、１５ 第１の部分、１６ 第２の部分、
１７ 第１接続部、１８ 第２接続部、２０ 第２流路、２１ 第２導入口、
２２ 第１接続口、２３ 内壁面、３０ 第３流路、３１ 第３導入口、
３２ 第２接続口、３３ 内壁面、４０ 第４流路、４１ 第２排出口、
５０ 第５流路、５１ 第３排出口、６０ フィルタ部、６１ 第１フィルタ部、
６１ａ 第１通路、６２ 第２フィルタ部、６２ａ 第２通路、
１００、２００、３００、４００ 微粒子分級装置、１１０ 第１容器、
１１２ 第２容器、１１３ 第３容器、１１４、１１５、１１６ ポンプ、
１２２ バルブ、１２４ 第１回収容器、１３０ 第２回収容器、
１３１ 第３回収容器、１０００ 微粒子分級システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子分級装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液相および固相の混濁液、あるいは液体中に、それぞれ異なる粒径を有する複数の固体粒子が分散した分散液から、所望の粒径毎に固相又は固体粒子を分級するための微粒子分級装置であって、数百マイクロメートル程度の微細なマイクロ流路を備えた微粒子分級装置が知られている。数百マイクロメートル程度の微細なマイクロ流路では、電場・遠心場などの外部操作を行わずとも、流れの体積に比べて表面積が非常に大きくなるため、その中に流体を導入すると、安定的に層流が形成される。このような微粒子分級装置は、例えば、工業的に均一な粒径をもつ合成粒子を製造する場合や、数種類の細胞が混合した細胞混合液（例えば、生体の血液など）から所望の粒径の細胞のみを分離回収する場合などに用いられる。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、２つの流路が合流するマイクロ流路を備える微粒子分級装置が開示されている。一方の流路には粒子を含む粒子分散液を連続的に導入し、他方の流路には粒子を含まない溶液を連続的に導入し、合流した流路内において、導入された粒子が片方の側壁に押し付けられながら流れる層流を形成し、壁からの粒子の中心位置（直径）の違いに基づいて、粒子を連続的に分離することが開示されている。
【０００４】
しかしながら、非特許文献１で開示される分級装置では、例えば変形しやすい細胞のように流路の壁と粒子の中心位置との距離が変動する粒子を分離する場合には、所望のサイズの粒子を精度良く回収することは難しかった。また、回収される粒子のサイズ範囲を明確に決定することも難しく、高い分級精度を確保することは難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「マイクロ流路を用いた粒子の分級」（山田真澄、関実）、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ（真空）Ｖｏｌ．４９、Ｎｏ．７、２００６、ｐ．１０−ｐ．１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、分級効率および分級精度が向上した微粒子分級装置を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本形態に係る微粒子分級装置は、第１導入口と、第１排出口と、を有する第１流路と、第２導入口と、前記第１流路と接続する第１接続口と、を有する第２流路と、第３導入口と、前記第２流路よりも下流側において前記第１流路と接続する第２接続口と、を有する第３流路と、前記第１流路と連続し、第１の幅の第１通路を有する第１フィルタ部と、前記第１フィルタ部よりも下流側において前記第１流路と連続し、前記第１の幅よりも広い第２の幅の第２通路を有する第２フィルタ部と、前記第１フィルタ部と連続し、第２排出口を有する第４流路と、前記第２フィルタ部と連続し、第３排出口を有する第５流路と、を含み、前記第１フィルタ部は、少なくとも前記第２流路が前記第１流路と連続する位置よりも下流側から前記第３流路が前記第１流路と連続する位置までの間に配置され、前記第２フィルタ部は、前記第３流路が前記第１流路と連続する位置よりも下流側に配置され、前記第１フィルタ部は、前記第１流路の内壁面のうち、前記第２流路が連続する内壁面に向かい合う内壁面と連続し、前記第２フィルタ部は、前記第１流路の内壁面のうち、前記第３流路が連続する内壁面に向かい合う内壁面と連続する。
【０００８】
本形態に係る微粒子分級装置によれば、第１フィルタ部は、第２流路が第１流路と連続する位置よりも下流側に配置され、第２フィルタ部は、第３流路が第１流路と連続する位置よりも下流側に配置される。これによれば、第２流路から流入した液体の圧力によって、第１流路を流れる液体は、第１フィルタ部側に押し付けられる。また、第１フィルタ部よりも下流側において、第３流路から流入した液体の圧力によって、第１流路を流れる液体は、再度、第２フィルタ部側に押し付けられる。したがって、本形態に係る微粒子分級装置において、第１流路にそれぞれ異なる粒径を有する複数の粒子を含む液体が導入された場合、これらの粒子は第２流路の下流側で第１フィルタ部側に押し当てられた後、第３流路の下流側で第２フィルタ部側に再度押し付けられる。
【０００９】
ここで、第１フィルタ部は、第１の幅の第１通路を複数有することから、第１の幅を通過できる粒子は、第１フィルタ部から第４流路へ流れて分離される。次に、第２フィルタ部は、第１の幅よりも広い第２の幅の第２通路を複数有することから、第１の幅を通過できない粒子であって、第２の幅を通過できる粒子は、第２フィルタ部から第５流路へ流れて分離される。また、第２フィルタ部を通過できない粒子は、第１流路の第１排出口へ流れて回収することができる。
【００１０】
以上より、本形態に係る微粒子分級装置によれば、導入された粒子と第１フィルタ部および第２フィルタ部との接触機会が増加する。したがって、該粒子を第１フィルタ部および第２フィルタ部に積極的に接触させることができるため、微粒子分級装置の分級効率が向上する。
【００１１】
また、本形態に係る微粒子分級装置は、第１フィルタ部は、第１流路の内壁面のうち、第２流路が連続する内壁面に向かい合う内壁面と連続し、第２フィルタ部は、第１流路の内壁面のうち、第３流路が連続する内壁面に向かい合う内壁面と連続する。これによれば、第１フィルタ部および第２フィルタ部が、第１流路が延びる方向すなわち流体の流れる方向と平行な位置関係にあるため、第１フィルタ部および第２フィルタ部を通過できない粒子は、第１フィルタ部および第２フィルタ部に係留されにくく、第１流路の第１排出口側へ容易に流れることができる。したがって、第１フィルタ部および第２フィルタ部が詰まりにくい構造を有しているため、微粒子分級装置の分級効率が向上する。
【００１２】
また、本形態に係る微粒子分級装置では、所定の粒径以下の粒子が第１フィルタ部および第２フィルタ部を通過することができる。これによれば、第１フィルタ部を通過できる粒子と、第２フィルタ部を通過できる粒子と、第１フィルタ部および第２フィルタ部を通過できない粒子とを精度よく分級することができる。したがって、微粒子分級装置の分級精度が向上する。
【００１３】
（２）本形態に係る微粒子分級装置において、前記第１排出口は、前記第１導入口と連続していてもよい。
【００１４】
これによれば、仮に、第１フィルタ部または第２フィルタ部を通過できる粒子が分級されなかった場合であっても、循環経路から第１流路へ再度導入される。したがって、分級されなかった粒子を循環させてフィルタ部に接触させることでより確実に分級することができるため、微粒子分級装置の分級精度がさらに向上する。
【００１５】
（３）本形態に係る微粒子分級装置において、前記第２流路が前記第１流路に接続する角度は、９０度以下であってもよい。
【００１６】
これによれば、第１流路および第２流路に液体が導入された場合に、第１流路から導入された液体を、層流を維持しつつ、第１フィルタ部側へ寄せることができる。したがって、液体に含まれる粒子と第１フィルタ部との接触機会をより増加させることができるため、微粒子分級装置の分級効率がさらに向上する。
【００１７】
（４）本形態に係る微粒子分級装置において、前記第３流路が前記第１流路に接続する角度は、９０度以下であってもよい。
【００１８】
これによれば、第１流路および第３流路に液体が導入された場合に、第１流路から導入された液体を、層流を維持しつつ、第２フィルタ部側へ寄せることができる。したがって、液体に含まれる粒子と第２フィルタ部との接触機会をより増加させることができるため、微粒子分級装置の分級効率がさらに向上する。
【００１９】
（５）本形態に係る微粒子分級装置において、前記第１フィルタ部は、さらに、前記第２流路が前記第１流路と連続する位置において、前記第１流路と連続していてもよい。
【００２０】
これによれば、第１接続部においても第１フィルタ部が配置されるため、第１フィルタ部と粒子との接触機会がさらに増加し、微粒子分級装置の分級効率がさらに向上する。
【００２１】
（６）本形態に係る微粒子分級装置において、前記第１流路、前記第２流路、および前記第３流路の流路幅は、１０μｍ以上、１０００μｍ以下であってもよい。
【００２２】
これによれば、本形態に係る微粒子分級装置に導入された液体の流れを容易に層流とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る微粒子分級装置を模式的に示す平面図。
【図２】第２実施形態に係る微粒子分級装置を模式的に示す平面図。
【図３】第３実施形態に係る微粒子分級装置を模式的に示す平面図。
【図４】第４実施形態に係る微粒子分級装置を模式的に示す平面図。
【図５】第１実施形態に係る微粒子分級装置を適用した微粒子分級方法を模式的に説明する平面図。
【図６】第１実施形態に係る微粒子分級装置を適用した微粒子分級方法を模式的に説明する平面図。
【図７】第１実施形態に係る微粒子分級装置を適用した微粒子分級方法を模式的に説明する平面図。
【図８】第１〜第４実施形態に係る微粒子分級装置を適用した微粒子分級方法を説明するフローチャート図。
【図９】第１〜第４実施形態に係る微粒子分級装置を適用した微粒子分級システムを説明するブロック図。
【図１０】第１実施形態に係る微粒子分級装置のシミュレーションにおけるモデル断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２５】
１． 第１実施形態に係る微粒子分級装置
図１は、第１実施形態に係る微粒子分級装置１００を模式的に表す平面図である。
【００２６】
なお、本実施形態の説明において、「平面図」という文言は、微粒子分級装置１００が設置される仮想平面の法線方向から微粒子分級装置１００を見た場合の平面図という意味で用いる。ただし、微粒子分級装置１００が設置される「仮想平面」とは、微粒子分級装置１００に導入される液体が流れる方向と常に平行な位置関係にある平面とする。図１における第１仮想直線Ａ、第２仮想直線Ｂ、第３仮想直線Ｃおよび第４仮想直線Ｄは、仮想平面上において延びる仮想直線とする。以下、その他の実施形態においても同様である。
【００２７】
また、本実施形態の説明においては、微粒子分級装置１００が設置される仮想平面上において第１流路１０の第２の部分１６が延びる方向をＸ軸方向とし（図１参照）、Ｘ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（第１流路１０の第２の部分１６の流路幅方向）とし、仮想平面の法線方向をＺ軸方向（第１流路１０の第２の部分１６の深さ方向）として説明する。以下、その他の実施形態においても同様である。
【００２８】
第１実施形態に係る微粒子分級装置１００は、図１に示すように、流路の上流側となる第１導入口１１と、流路の下流側となる第１排出口１２と、を有する第１流路１０と、第２導入口２１と、第１流路１０と連続する第１接続口２２と、を有する第２流路２０と、第３導入口３１と、第２流路２０よりも下流側において第１流路１０と連続する第２接続口３２と、を有する第３流路３０と、第１流路１０と連続し、第１の幅の第１通路６１ａを複数有する第１フィルタ部６１と、第１フィルタ部６１よりも下流側において第１流路１０と連続し、第１の幅よりも広い第２の幅の第２通路６２ａを複数有する第２フィルタ部６２と、第１フィルタ部６１と連続し、第２排出口４１を有する第４流路４０と、第２フィルタ部６２と連続し、第３排出口５１を有する第５流路５０と、を含む。
【００２９】
第１流路１０は、図１に示すように、流路の上流側となる第１導入口１１と、流路の下流側となる第１排出口１２と、を有する。
【００３０】
第１流路１０の、Ｘ軸方向に垂直な面で切った断面（以後「垂直断面」と記載する。）の形状は特に限定されない。第１流路１０の垂直断面の形状は、例えば、矩形（正方形又は長方形）であってもよい。また、第１流路１０の垂直断面の形状は、第１導入口１１から第１排出口１２までの間において同一であってもよいし、異なる箇所があってもよい。
【００３１】
第１流路１０の流路幅（図示の例では、Ｙ軸方向の幅）、流路深さ（図示の例では、Ｚ軸方向の深さ）および流路長さ（図示の例では、Ｘ軸方向の長さ）は、特に限定されない。第１流路１０の流路幅は、例えば、１０μｍ以上、１００μｍ以下であり、第１流路１０の流路深さは、例えば、１０μｍ以上、１００μｍ以下であってもよい。つまりは、第１流路１０は、流路の幅および深さが、マイクロメートルのオーダーとなるように加工されたマイクロ流路である。これによれば、第１流路１０に導入された液体の流れの体積に比べて表面積を非常に大きくすることができる。したがって、第１流路１０に連続的に導入された液体の流れの状態を、容易に層流状態とすることができる。
【００３２】
第１流路１０は流路を区画する内壁面１３によって構成される。第１流路１０の垂直断面の形状が矩形である場合、第１流路１０は、４つの内壁面１３から構成される（図示の例では、両側面と底面のみ図示）。また、図示はされないが、第１流路１０の垂直断面の形状が略円形である場合、円柱状に連続した内壁面から構成されていてもよい。
【００３３】
ここで、図１に示すように、内壁面１３のうち、後述される第２流路２０および第３流路３０が連続する側の内壁面を第１内壁面１３ａとし、第１内壁面と反対側の面であって、後述されるフィルタ部６０が連続する側の内壁面を第２内壁面１３ｂとする。
【００３４】
第１流路１０は、図１に示すように、第１の部分１５と、第２の部分１６とを有する。
【００３５】
第１流路１０の第１の部分１５は、図１に示すように、第１導入口１１から第１接続口２２が連続する部分までを含む流路である。第１の部分１５は、第１仮想直線Ａ沿って延び、後述される第２流路２０の第１接続口２２が連続する第１接続部１７を有する。本実施形態において、第１仮想直線Ａは、Ｘ軸方向に沿った直線であって、後述される第３仮想直線Ｃと直交する直線である。図１に示すように、第１仮想直線Ａは、第１流路１０の第１の部分１５の流路幅（Ｙ軸方向における幅）の中心位置と重なっている。
【００３６】
第１接続部１７は、図１に示すように、第１流路１０に後述される第２流路２０の第１接続口２２が連続する部分であり、第１仮想直線Ａと第２仮想直線Ｃとが直交する部分である。図１に示すように、第１接続部１７は、第１流路１０の第１の部分１５の一部である。
【００３７】
第１流路１０の第２の部分１６は、図１に示すように、第１接続口２２が連続する部分（第１接続部１７）より下流側の流路である。つまりは、第２の部分１６に第１接続部１７は含まれない。第２の部分１６は、第１の部分１５の第１接続部１７の下流側と連続し、第２仮想直線Ｂに沿って延び、後述される第３流路３０の第２接続口３２が連続する第２接続部１８と、第１排出口１２と、を有する。本実施形態において、第２仮想直線Ｂは、Ｘ軸方向に沿った直線であって、第１仮想直線Ａと同一直線であり、後述される第４仮想直線Ｄと直交する直線である。図１に示すように、第２仮想直線Ｂは、第１流路１０の第２の部分１６の流路幅（Ｙ軸方向における幅）の中心位置と重なっている。
【００３８】
第２接続部１８は、図１に示すように、第１流路１０に後述される第３流路３０の第２接続口３２が連続する部分であり、第２仮想直線Ｂと第４仮想直線Ｄとが直交する部分である。図１に示すように、第２接続部１８は、第１流路１０の第２の部分１６の一部である。
【００３９】
ここで、本実施形態に係る微粒子分級装置１００の変形例として、第１流路１０の第１排出口１２は、第１導入口１１と連続した循環経路と接続されていてもよい。つまりは、第１流路１０は、連続した循環流路であってもよい。これによれば、後述されるフィルタ部６０（第１フィルタ部６１または第２フィルタ部６２）を通過できる粒子が仮に分級されなかった場合であっても、循環経路から第１流路１０へ再度導入される。したがって、分離されなかった粒子を循環させてフィルタ部６０に接触させることで確実に分級することができるため、第１流路が循環流路でない場合と比較して、微粒子分級装置１００の分級精度をより向上させることができる（図９参照）。
【００４０】
第２流路２０は、図１に示すように、第２導入口２１を有し、第３仮想直線Ｃに沿って延び、第１接続口２２を有する。第１接続口２２は、第１接続部１７において第１内壁面１３ａ側の第１流路１０（第１の部分１５）と連続する。本実施形態において、第３仮想直線Ｃは、Ｙ軸方向に沿った直線である。図１に示すように、第３仮想直線Ｃは、第２流路２０の流路幅（Ｘ軸方向における幅）の中心位置と重なっている。
【００４１】
第２流路２０の、Ｙ軸方向に垂直な面で切った断面（以後「垂直断面」と記載する。）の形状は特に限定されない。第２流路２０の垂直断面の形状は、例えば、矩形（正方形又は長方形）であってもよい。また、第２流路２０の垂直断面の形状は、第２導入口２１から第１接続口２２までの間において同一であってもよいし、異なる箇所があってもよい。
【００４２】
ここで、図１に示すように、第１接続口２２を構成する４つの辺のうち、第１流路１０の上流側（第１導入口１１側）の辺を、辺２２ａとし、第１流路１０の下流側（第１排出口１２側）の辺を、辺２２ｂとする。
【００４３】
また、ここで、図１に示すように、第１流路１０の上流から下流に向かう流路方向において、辺２２ａが位置するポイントをＰ０（第１接続部１７の上流側の位置）とし、辺２２ｂが位置するポイントをＰ１（第１接続部１７の下流側の位置）とする。
【００４４】
第２流路２０の流路幅（図示の例では、Ｘ軸方向の幅）、流路深さ（図示の例では、Ｚ軸方向の幅）および流路長さ（図示の例では、Ｙ軸方向の長さ）は、特に限定されない。第２流路２０の流路幅および流路深さは、例えば、第１流路１０の流路幅および流路深さとそれぞれ同じであってもよい。これにより、第２流路２０に連続的に導入された液体の流れの状態を、容易に層流状態とすることができる。
【００４５】
第２流路２０は流路を区画する内壁面２３によって構成される。第２流路２０の垂直断面の形状が矩形である場合、第２流路２０は、４つの内壁面２３から構成される（図示の例では、両側面と底面のみ図示）。また、図示はされないが、第２流路２０の垂直断面の形状が略円形である場合、円柱状に連続した内壁面から構成されていてもよい。
【００４６】
第３流路３０は、図１に示すように、第３導入口３１を有し、第４仮想直線Ｄに沿って延び、第２接続口３２を有する。第２接続口３２は、第２接続部１８において第１内壁面１３ａ側の第１流路１０（第２の部分１６）と連続する。本実施形態において、第４仮想直線Ｄは、Ｙ軸方向に沿った直線である。図１に示すように、第４仮想直線Ｄは、第３流路３０の流路幅（Ｘ軸方向における幅）の中心位置と重なっている。
【００４７】
図１に示すように、第３流路３０は、第２流路２０と同じ方向に沿って延びる流路であり、第２流路２０よりも下流側（第１排出口１２側）において、第１流路１０と連続する。図１に示すように、第３流路３０は、第２流路２０と当接せずに、一定距離を離間して配置される。
【００４８】
第３流路３０の、Ｙ軸方向に垂直な面で切った断面（以後「垂直断面」と記載する。）の形状は特に限定されない。第３流路３０の垂直断面の形状は、例えば、矩形（正方形又は長方形）であってもよい。また、第３流路３０の垂直断面の形状は、第３導入口３１から第２接続口３２までの間において同一であってもよいし、異なる箇所があってもよい。
【００４９】
ここで、第２接続口３２を構成する４つの辺のうち、第１流路１０の上流側（第１導入口１１側）の辺を、辺３２ａとし、第１流路１０の下流側（第１排出口１２側）の辺を、辺３２ｂとする。
【００５０】
また、ここで、図１に示すように、第１流路１０の上流から下流に向かう流路方向において、辺３２ｂが位置するポイントをＰ２（第２接続部１８の下流側の位置）とする。
【００５１】
第３流路３０の流路幅（図示の例では、Ｘ軸方向の幅）、流路深さ（図示の例では、Ｚ軸方向の幅）および流路長さ（図示の例では、Ｙ軸方向の長さ）は、特に限定されない。第３流路３０の流路幅および流路深さは、例えば、第１流路１０の流路幅および流路深さとそれぞれ同じであってもよい。これにより、第３流路３０に連続的に導入された液体の流れの状態を、容易に層流状態とすることができる。
【００５２】
第３流路３０は流路を区画する内壁面３３によって構成される。第３流路３０の垂直断面の形状が矩形である場合、第３流路３０は、４つの内壁面３３から構成される（図示の例では、両側面と底面のみ図示）。また、図示はされないが、第３流路３０の垂直断面の形状が略円形である場合、円柱状に連続した内壁面から構成されていてもよい。
【００５３】
本実施形態において、図１に示すように、第１流路１０の第１の部分１５に第２流路２０が接続する接続角度ａは、９０度である。接続角度ａは、第２流路２０の内壁面２３と第１流路１０の第１の部分１５の第１内壁面１３ａとが形成する角度であって、第１流路１０および第２流路２０に挟まれた角度である。
【００５４】
また、本実施形態において、図１に示すように、第１流路１０の第２の部分１６に第３流路３０が接続する接続角度ｂは、９０度である。接続角度ｂは、第３流路３０の内壁面３３と第１流路１０の第２の部分１６の第１内壁面１３ａとが形成する角度であって、第１流路１０および第３流路３０に挟まれた角度である。
【００５５】
第４流路４０は、図１に示すように、後述される第１フィルタ部６１と連続し、第２排出口４１を有する。言い換えれば、第４流路４０は、後述される第１フィルタ部６１を介して第１流路１０と連通する。本実施形態において、第４流路４０の延びる方向は特に限定されない。例えば、図１に示すように、第１フィルタ部６１と接続した後、第１流路１０が延びる方向と同じ方向に延びていてもよい。
【００５６】
第４流路４０の、Ｘ軸方向に垂直な面で切った断面（以後「垂直断面」と記載する。）の形状は液体を流すことができる限り特に限定されない。第４流路４０の垂直断面の形状は、例えば、矩形（正方形又は長方形）であってもよい。また、第４流路４０の垂直断面の形状は、第１フィルタ部６１と連続する部分から第２排出口４１までの間において同一であってもよいし、異なる箇所があってもよい。
【００５７】
第４流路４０の流路幅（図示の例では、Ｙ軸方向の幅）、流路深さ（図示の例では、Ｚ軸方向の深さ）および流路長さ（図示の例では、Ｘ軸方向の長さ）は、特に限定されない。第４流路４０の流路幅および流路深さは、例えば、第１流路１０の流路幅および流路深さとそれぞれ同じであってもよい。また、第４流路４０の流路幅および流路深さは、例えば、第１流路１０の流路幅および流路深さよりも、それぞれ大きくてもよい。
【００５８】
第５流路５０は、図１に示すように、後述される第２フィルタ部６２と連続し、第３排出口５１を有する。言い換えれば、第５流路５０は、後述される第２フィルタ部６２を介して第１流路１０と連通する。本実施形態において、第５流路５０の延びる方向は特に限定されない。例えば、図１に示すように、第１フィルタ部６１と接続した後、第１流路１０が延びる方向と同じ方向に延びていてもよい。
【００５９】
第５流路５０の、Ｘ軸方向に垂直な面で切った断面（以後「垂直断面」と記載する。）の形状は液体を流すことができる限り特に限定されない。第５流路５０の垂直断面の形状は、例えば、矩形（正方形又は長方形）であってもよい。また、第５流路５０の垂直断面の形状は、第２フィルタ部６２と連続する部分から第３排出口５１までの間において同一であってもよいし、異なる箇所があってもよい。
【００６０】
第５流路５０の流路幅（図示の例では、Ｙ軸方向の幅）、流路深さ（図示の例では、Ｚ軸方向の深さ）および流路長さ（図示の例では、Ｘ軸方向の長さ）は、特に限定されない。第５流路５０の流路幅および流路深さは、例えば、第１流路１０の流路幅および流路深さとそれぞれ同じであってもよい。また、第５流路５０の流路幅および流路深さは、例えば、第１流路１０の流路幅および流路深さよりも、それぞれ大きくてもよい。
【００６１】
フィルタ部６０（第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２）は、図１に示すように、第３流路３０が連続する側（第１内壁面１３ａ側）と反対側（第２内壁面１３ｂ側）の第１流路１０の第２の部分１６において、第１流路１０と連続する。
【００６２】
フィルタ部６０（第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２）は、図１に示すように、第１流路１０の第２の部分１６と、第４流路４０および第５流路５０と、の間に設けられる。フィルタ部６０は、第１流路１０の第２の部分１６を構成する第２内壁面１３ｂにおいて、第１流路１０の第２の部分１６と、第４流路４０および第５流路５０とを連通する。言い換えれば、第１流路１０の第２の部分１６の第２内壁面１３ｂの一部は、フィルタ部６０の一部を構成している。
【００６３】
また、フィルタ部６０は、第１流路１０の流路方向（第１流路が延びる方向すなわち流体の流れる方向）と平行な位置に設けられる。これにより、フィルタ部６０を通過できない粒子は、フィルタ部６０に係留されにくく、第１流路の第１排出口側へ容易に流れることができる。したがって、フィルタ部６０がこのように配置されることで、フィルタ部が詰まることによる分級効率の低下を防ぐことができる。
【００６４】
第１フィルタ部６１は、図１に示すように、第２流路２０が第１流路１０と連続する位置であるＰ１（第１接続部１７の下流側の位置）からＰ２（第２接続部１８の下流側の位置）までの間の領域に形成される。
【００６５】
第１フィルタ部６１の構成は、特定の粒径以下の粒子を通過させることができる限り、特に限定されない。例えば、第１フィルタ部６１は、第１の幅Ｗ１の第１通路６１ａ（第１流路１０の第２の部分１６と第４流路４０とを連通する通路）を複数有する。第１フィルタ部６１は、複数の第１通路６１ａが一定の間隔をおいて形成されたスリット状のフィルタ部であってもよい。また、第１フィルタ部６１は、複数の第１通路６１ａが一定の間隔で隣り合うように形成されたメッシュ状のフィルタ部であってもよい。
【００６６】
第２フィルタ部６２は、図１に示すように、第３流路３０が第１流路１０と連続する位置であるＰ２（第２接続部１８の下流側の位置）よりも下流側に配置される。図１に示すように、第２フィルタ部６２は、Ｐ２において、第１フィルタ部６１と連続して形成されていてもよい。また、図示はされないが、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２は、互いに離間して形成されていてもよい。
【００６７】
第２フィルタ部６２の構成は、特定の粒径以下の粒子を通過させることができる限り、特に限定されない。例えば、第２フィルタ部６２は、第１の幅Ｗ１よりも広い第２の幅Ｗ２の第２通路６２ａ（第１流路１０の第２の部分１６と第５流路５０とを連通する通路）を複数有する。第２フィルタ部６２は、複数の第２通路６２ａが一定の間隔で隣り合うように形成されたスリット状のフィルタ部であってもよい。また、第２フィルタ部６２は、複数の第２通路６２ａが一定の間隔で隣り合うように形成されたメッシュ状のフィルタ部であってもよい。
【００６８】
ここで、第１通路６１ａの幅Ｗ１および第２通路６２ａの幅Ｗ２は、例えば、６．５μｍ以上１６．８μｍ以下であってもよい。これによれば、生体の血液成分を含む液体が導入された場合、単球を回収する精度を高めることができる。一般的な単球の直径は、他の血液成分と比べてサイズの大きい１３〜２０μｍ程度である。したがって、第１通路６１ａおよび第２通路６２ａの最も狭い箇所の幅は、一般的な単球の直径に対して５０〜８０％となる６．５μｍ以上１６．８μｍ以下の範囲から選択されてもよい。これによって、単球を回収する精度を高めることができる。
【００６９】
以上の構成により、第１実施形態に係る微粒子分級装置１００を構成する。第１流路１０、第２流路２０、第３流路３０、第４流路４０および第５流路５０が形成される部材の材料は、特に限定されない。材料としては、例えば、ガラス、シリコンなどの無機材料、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、シリコーン樹脂（ＰＤＭＳ）などの樹脂材料、又はそれらを組み合わせたハイブリッド材料などを挙げることができる。
【００７０】
微粒子分級装置１００の製造方法は、特に限定されず、公知の成型加工やマイクロマシン微細加工技術（ＭＥＭＳ）によって製造することができる。例えば、公知のフォトリソグラフィー技術などによって溝が形成された基板や穴が形成された基板を適宜組み合わせることによって、第１実施形態に係る微粒子分級装置１００を製造してもよい。
【００７１】
なお、上記の本実施形態に係る微粒子分級装置１００の説明においては、３種類の粒径範囲によって粒子を分級する場合を、本実施形態に係る微粒子分級装置１００の一例として説明した。しかしながら、本実施形態に係る微粒子分級装置１００の変形例として、例えば、４種類以上の粒径範囲によって粒子を分級する場合、第２流路２０の下流側に第３流路３０を設け、第１フィルタ部６１の下流側に第２フィルタ部６２を設けた条件と同様の条件でもって、第３流路３０および第２フィルタ部６２の下流側に複数の流路およびフィルタ部をそれぞれ設けてもよい。具体的には、４種類の粒径範囲によって粒子を分級する場合、第６流路を第３流路３０の下流側に設け、かつ、第２の幅Ｗ２よりも広い第３の幅の第３通路を複数有する第３フィルタ部を第２フィルタ部６２の下流側に設け、第６流路から流入する液体の圧力によって、第１流路１０の第２内壁面１３ｂ側に押し付けられた粒子を第３フィルタ部によって分級してもよい。
【００７２】
本実施形態に係る微粒子分級装置１００およびその変形例は、例えば、以下の特徴を有する。
【００７３】
本形態に係る微粒子分級装置１００によれば、第１フィルタ部６１は、第２流路２０が第１流路１０と連続する位置よりも下流側に配置され、第２フィルタ部６２は、第３流路３０が第１流路１０と連続する位置よりも下流側に配置される。これによれば、第２流路２０から流入した液体の圧力によって、第１流路１０を流れる液体は、第１フィルタ部６１側（第２内壁面１３ｂ側）に押し付けられる。また、第１フィルタ部６１よりも下流側において、第３流路３０から流入した液体の圧力によって、第１流路１０を流れる液体は、再度、第２フィルタ部６２側に押し付けられる。したがって、本形態に係る微粒子分級装置１００において、第１流路１０にそれぞれ異なる粒径を有する複数の粒子を含む液体が導入された場合、これらの粒子は第２流路２０の下流側で第１フィルタ部６１側に押し当てられた後、第３流路３０の下流側で第２フィルタ部６２側に再度押し付けられる。
【００７４】
ここで、第１フィルタ部６１は、第１の幅Ｗ１の第１通路６１ａを複数有する。したがって、第１の幅Ｗ１を通過できる粒子は、第１フィルタ部６１から、第４流路４０へ効率よく流れることができる。次に、第２フィルタ部６２は、第１の幅Ｗ１よりも広い第２の幅Ｗ２の第２通路６２ａを複数有する。したがって、第１の幅Ｗ１を通過できない粒子であって、第２の幅Ｗ２を通過できる粒子は、第２フィルタ部６２から、第５流路５０へ効率よく流れることができる。また、第２フィルタ部６２を通過できない粒子は、第１流路１０の第１排出口１２へ効率よく流れることができる。すなわち、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２によって、異なる大きさの粒子を効率よく分離できる。
【００７５】
以上より、本形態に係る微粒子分級装置１００によれば、導入された粒子が層流によって第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２に押し付けられるので、粒子と第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２との接触機会が増加する。したがって、微粒子分級装置の分級効率が向上する。
【００７６】
また、本形態に係る微粒子分級装置１００によれば、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２は、第３流路３０が連続する側と反対側の第１流路１０において、第１流路１０と連続する。これによれば、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２が、第１流路１０が延びる方向と平行な位置関係にあるため、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２を通過できない粒子は、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２に係留されにくく、第１流路１０の第１排出口１２側へ容易に流れることができる。したがって、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２が詰まりにくい構造を有しているため、微粒子分級装置の分級効率が向上する。
【００７７】
また、本形態に係る微粒子分級装置１００によれば、所定の粒径以下の粒子のみが第１フィルタ部６１を通過することができ、第１フィルタ部６１を通過できない粒子であって、所定の粒径以下の粒子のみが第２フィルタ部６２を通過することができる。これによれば、第１フィルタ部６１を通過できる粒子と、第２フィルタ部６２を通過できる粒子と、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２を通過できない粒子と、を精度よく分級することができる。したがって、微粒子分級装置の分級精度が向上する。
【００７８】
２． 第２実施形態に係る微粒子分級装置
図２は、第２実施形態に係る微粒子分級装置２００を模式的に表す平面図である。第１実施形態に係る微粒子分級装置１００と同様な構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７９】
本実施形態に係る微粒子分級装置２００では、図２に示すように、第１流路１０に第２流路２０が接続する接続角度ａは、９０度より小さい。第２流路２０が沿って延びる第３仮想直線Ｃは、第１仮想直線Ａと直交せず、直交する位置よりも第１流路１０側に傾斜して延びる。接続角度ａは、特に限定されず、０度＜a＜９０度を満たす。より好適には、接続角度ａは、特に限定されず、２０度＜a＜９０度を満たす。例えば、接続角度ａは、第３仮想直線Ｃが、第１フィルタ部６１と交差するように調整され、角度を決定してもよい。
【００８０】
また、図２に示すように、第１流路１０に第３流路３０が接続する接続角度ｂは、９０度より小さい。第３流路３０が沿って延びる第４仮想直線Ｄは、第２仮想直線Ｂと直交せず、直交する位置よりも第１流路１０側に傾斜して延びる。接続角度ｂは、特に限定されず、０度＜ｂ＜９０度を満たす。より好適には、接続角度ｂは、特に限定されず、２０度＜ｂ＜９０度を満たす。例えば、接続角度ｂは、第４仮想直線Ｄが、第２フィルタ部６２と交差するように調整され、角度を決定してもよい。
【００８１】
第２実施形態に係る微粒子分級装置２００においても、第１実施形態に係る微粒子分級装置１００と同様な効果を奏する。
【００８２】
また、第２実施形態に係る微粒子分級装置２００によれば、第２流路２０の延びる方向（第３仮想直線Ｃ）の延長線上に、第１フィルタ部６１が配置され、第３流路３０の延びる方向（第４仮想直線Ｄ）の延長線上に、第２フィルタ部６２が配置される（図２参照）。これによれば、第１流路１０、第２流路２０および第３流路３０に液体が導入された場合、第１フィルタ部６１方向および第２フィルタ部６２方向へそれぞれ向く液体の流れを第１実施形態における各流路の配置よりも積極的に形成することができる。したがって、液体に含まれる粒子と第１フィルタ部６１方向および第２フィルタ部６２との接触機会をより増加させることができるため、微粒子分級装置２００の分級効率をより向上させることができる。
【００８３】
３． 第３実施形態に係る微粒子分級装置
図３は、第３実施形態に係る微粒子分級装置３００を模式的に表す平面図である。第１実施形態に係る微粒子分級装置１００と同様な構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８４】
本実施形態に係る微粒子分級装置３００では、図３に示すように、第１フィルタ部６１は、さらに、第１接続部１７における第２内壁面１３ｂにおいても設けられる。言い換えれば、第１フィルタ部６１は、さらに上流側（第１導入口１１側）のＰ０の位置までへ延び、第２流路２０が第１流路１０と連続する位置（第１接続部１７）においても、第１流路１０と連続する。
【００８５】
第３実施形態に係る微粒子分級装置３００においても、第１実施形態に係る微粒子分級装置１００と同様な効果を奏する。
【００８６】
また、第３実施形態に係る微粒子分級装置３００においても、「２．第２実施形態に係る微粒子分級装置」の項で説明した種々の変形と同様の変形が可能である。
【００８７】
４． 第４実施形態に係る微粒子分級装置
図４は、第４実施形態に係る微粒子分級装置４００を模式的に表す平面図である。第１実施形態に係る微粒子分級装置１００と同様な構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８８】
本実施形態に係る微粒子分級装置４００では、図４に示すように、第１の部分１５が沿って延びる第１仮想直線Ａと、第２の部分１６が沿って延びる第２仮想直線Ｂとが同一直線上に配置されず、第１接続部１７において互いに交差する直線である。言い換えれば、第１流路１０は、第１接続部１７において、屈曲した流路である。本実施形態において、第１仮想直線Ａ、第２仮想直線Ｂおよび第３仮想直線Ｃは、それぞれ異なる方向に延び、第１接続部１７において互いに交差する直線である。
【００８９】
第４実施形態に係る微粒子分級装置４００においても、第１実施形態に係る微粒子分級装置１００と同様な効果を奏する。
【００９０】
また、第４実施形態に係る微粒子分級装置４００においても、「２．第２実施形態に係る微粒子分級装置」および「３．第３実施形態の変形例に係る微粒子分級装置」の項で説明した種々の変形と同様の変形が可能である。
【００９１】
５ 微粒子分級方法および微粒子回収方法
５．１ 微粒子分級方法
以下において、微粒子分級および回収方法について図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、第１実施形態に係る微粒子分級装置１００を適用した場合の微粒子分級方法として説明するが、第２実施形態に係る微粒子分級装置２００、第３実施形態に係る微粒子分級装置３００および第４実施形態に係る微粒子分級装置４００も同様に適用することができる。
【００９２】
図５は、本実施形態に係る微粒子分級装置１００の第１接続部１７よりも上流側の第１流路１０において、液体が流れる状態を説明する図である。図６は、本実施形態に係る微粒子分級装置１００の第１接続部１７周辺において、液体が流れる状態を説明する図である。図７は、本実施形態に係る微粒子分級装置１００の第２接続部１８周辺において、液体が流れる状態を説明する図である。図８は、微粒子分級方法を説明するフローチャート図である。
【００９３】
本実施形態に係る微粒子分級方法は、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）を用いて行う。分散媒に互いに異なる粒径を有する複数の粒子が分散した第１溶液と、分散媒からなる第２溶液および第３溶液と、を使用して、粒子を分級する。図８に示すように、本実施形態に係る微粒子分級方法は、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）に第１溶液、第２溶液および第３溶液をそれぞれ導入する工程と（Ｓ１）と、第１流路１０の第１接続部１７にて、第１接続口２２から流入する第２溶液でもって、第１溶液に含まれる粒子を第１接続部１７の第２内壁面１３ｂ側に押し付ける工程（Ｓ２）と、第１フィルタ部６１において、複数の粒子の内、所定の粒径以下の粒子を第４流路４０へ通過させ、所定粒径より小さい粒子を分離する工程（Ｓ３）と、第１流路１０の第２接続部１８にて、第２接続口３２から流入する第３溶液でもって、第１溶液に含まれる粒子を第２接続部１８の第２内壁面１３ｂ側に押し付ける工程（Ｓ４）と、第２フィルタ部６２において、複数の粒子の内、所定の粒径以下の粒子を第５流路５０へ通過させ、所定粒径より小さい粒子を分離する工程（Ｓ５）と、を含む。以下に詳細を説明する。
【００９４】
まず、微粒子分級装置１００を準備する。準備される微粒子分級装置は、第１〜第４実施形態のいずれかに係る微粒子分級装置であってもよいし、それぞれの実施形態を組み合わせた変形例に係る微粒子分級装置であってもよい。次に、第１溶液、第２溶液および第３溶液を準備し、微粒子分級装置１００にそれぞれ導入する（Ｓ１）。
【００９５】
第１流路１０の第１導入口１１に導入される液体である第１溶液は、固相又は固体粒子などが分散媒に分散した溶液である。例えば、図５に示すように、第１溶液では、分散媒に少なくとも３種類の互いに異なる粒径を有する粒子（図示の例では、「粒子α」、「粒子β」及び「粒子γ」であり、「粒子αの粒径＞粒子βの粒径＞粒子γの粒径」とする）が分散している。図１に示すように、第１導入口１１から導入された第１溶液は、Ｘ軸方向に流れて、後述される第２溶液が合流する第１接続部１７に流入する。ここで、図示されないポンプを介して、所定の圧力でもって第１溶液を導入してもよい。第１溶液を第１流路１０に導入する圧力をＰ１とする。
【００９６】
ここで、第１溶液は、例えば、生体の血液成分（リンパ球や単球など）が分散されて含まれている液体であってもよい。
【００９７】
第２流路２０の第２導入口２１に導入される液体である第２溶液は、固相又は固体粒子などを含まない、分散媒のみからなる溶液（バッファ溶液）である。図１に示すように、第２導入口２１から導入された液体は、Ｙ軸方向に流れて、第１接続口２２から第１流路１０に流入する。ここで、図示されないポンプを介して、所定の圧力でもって第２溶液を導入してもよい。第２溶液を第２流路２０に導入する圧力をＰ２とする。
【００９８】
第３流路３０の第３導入口３１に導入される液体である第３溶液は、第２溶液と同様に、固相又は固体粒子などを含まない、分散媒のみからなる溶液（バッファ溶液）である。図１に示すように、第３導入口３１から導入された液体は、Ｙ軸方向に流れて、第２接続口３２から第１流路１０に流入する。ここで、図示されないポンプを介して、所定の圧力でもって第３溶液を導入してもよい。第３溶液を第３流路３０に導入する圧力をＰ３とする。
【００９９】
ここで、第２溶液および第３溶液は、例えば、血液そのものであってもよいし、成分採血した血液や、血液と他の液体との混合液であってもよい。
【０１００】
図５に示すように、第１導入口１１から導入された第１溶液は、Ｘ軸方向（流路方向）に流れる層流Ｆ１を形成する。ここで、図５〜図７における矢印は、液体の流れる向きと流速を示す。図５に示すように、層流状態の液体は、流路の中心ほど流速が早く（矢印が長く）、内壁面に近いほど流体と内壁面との摩擦によって流速が遅い（矢印が短い）。
【０１０１】
次に、図６に示すように、第１接続部１７にて、第１接続口２２から流入する第２溶液で、第１溶液に含まれる粒子（図示の例では、「粒子α」、「粒子β」及び「粒子γ」）を第１接続部１７の第２内壁面１３ｂ側に押し付ける（Ｓ２）。
【０１０２】
第１接続部１７には第２流路２０と連通した第１接続口２２が設けられている。第１接続口２２からは、Ｙ軸方向に流れる第２溶液（Ｆ２）が第１流路１０流入し、層流Ｆ１（第１溶液）を第２内壁面１３ｂ側へ押し付ける。したがって、第１接続部１７では、第２内壁面１３ｂ側に押し当てられた層流Ｆ１´が形成される。これに伴い、層流Ｆ１´に含まれる複数の粒子（「粒子α」、「粒子β」及び「粒子γ」）も、第１接続部１７において第２内壁面１３ｂ側に押し付けられる。
【０１０３】
次に、第１フィルタ部６１において、複数の粒子の内、所定の粒径以下の粒子（図示の例では「粒子γ」）を第４流路４０へ通過させ、粒子を粒径によって分離する（Ｓ３）。
【０１０４】
層流Ｆ１´は、第２内壁面１３ｂ側に押し当てられて、第１流路１０の第２の部分１６に導入される。第１流路１０の第２の部分１６の第２内壁面１３ｂ側には、第４流路４０と連通する第１フィルタ部６１が設けられているため、層流Ｆ１´は、慣性によって第１フィルタ部６１に押し当てられ、異なる粒径を有する複数の粒子は、粒径により分離される。例えば、図６に示すように、第１フィルタ部６１を通過できない粒径を有する粒子αおよび粒子βは、そのまま第１流路１０の第２の部分１６を流れる。図６に示すように、第１フィルタ部６１を通過できる粒径を有する粒子γは、第１フィルタ部６１から第４流路４０へ流れ、第２排出口４１から排出され、回収される。
【０１０５】
ここで、第１フィルタ部６１を通過できない粒子αおよび粒子βを含み、第１流路１０の下流側へ流れる液体を第４溶液とし、第１フィルタ部６１を通過した粒子γを含み、第４流路４０側へ流れる液体を第５溶液とする。この場合、図示されないイジェクターを介して、所定の圧力でもって第５溶液を第２排出口４１から排出してもよい。第５溶液を第４流路４０から排出する圧力をＰ４とする。
【０１０６】
次に、図７に示すように、第２接続部１８にて、第２接続口３２から流入する第３溶液（Ｆ３）で、第１溶液に含まれる粒子（図示の例では、「粒子α」及び「粒子β」）を第２接続部１８の第２内壁面１３ｂ側に押し付ける（Ｓ４）。
【０１０７】
第２接続部１８には第３流路３０と連通した第２接続口３２が設けられている。第２接続口３２からは、Ｙ軸方向に流れる第３溶液が流入し、層流Ｆ１´（第４溶液）を第２内壁面１３ｂ側へ押し付ける。したがって、第２接続部１８では、第２内壁面１３ｂ側に押し当てられた層流Ｆ１´が確実に形成または維持される。これに伴い、層流Ｆ１´に含まれる複数の粒子（「粒子α」及び「粒子β」）も、第２接続部１８において第２内壁面１３ｂ側に確実に押し付けられる。
【０１０８】
次に、第２フィルタ部６２において、複数の粒子の内、所定の粒径以下の粒子（図示の例では「粒子β」）を第５流路５０へ通過させ、粒子を粒径によって分離する（Ｓ５）。
【０１０９】
層流Ｆ１´は、第２内壁面１３ｂ側に確実に押し当てられて、第２接続部１８の下流側に導入される。第１流路１０の第２接続部１８の下流側には、第５流路５０と連通する第２フィルタ部６２が設けられているため、層流Ｆ１´は、慣性によって第２フィルタ部６２に押し当てられ、異なる粒径を有する複数の粒子は、粒径により分離される。例えば、図７に示すように、第２フィルタ部６２を通過できない粒径を有する粒子αは、そのまま第１流路１０の下流側へ流れ、第１排出口１２から排出され、回収される。また、図７に示すように、第２フィルタ部６２を通過できる粒径を有する粒子βは、第２フィルタ部６２から第５流路５０へ流れ、第３排出口５１から排出され、回収される。
【０１１０】
ここで、第２フィルタ部６２を通過した粒子βを含み、第５流路５０側へ流れる液体を第６溶液とし、第２フィルタ部６２を通過できない粒子αを含み、第１流路１０の下流側へ流れる液体を第７溶液とする。この場合、図示されないイジェクターを介して、所定の圧力でもって第６溶液および第７溶液を、第３排出口５１および第１排出口１２からそれぞれ排出してもよい。第６溶液を第３排出口５１から排出する圧力をＰ５とする。第７溶液を第１排出口１２から排出する圧力をＰ６とする。
【０１１１】
本実施形態に係る微粒子分級方法において、第１溶液を第１導入口１１に導入する圧力Ｐ１、第２溶液を第２導入口２１に導入する圧力Ｐ２、第３溶液を第３導入口３１に導入する圧力Ｐ３、第４溶液を第２排出口４１から排出する圧力Ｐ４、第６溶液を第３排出口５１から排出する圧力Ｐ５、第７溶液を第１排出口１２から排出する圧力Ｐ６は、全て同じ圧力に設定してもよい。
【０１１２】
また、本実施形態に係る微粒子分級方法において、第２溶液を導入する圧力Ｐ２のみが、そのほかの圧力よりも大きくなるように設定してもよい。これによれば、より確実に第１溶液中の粒子を、第２内壁面１３ｂ側に押し付けることができるため、分級の確実性を向上させることができる。
【０１１３】
また、本実施形態に係る微粒子分級方法において、第４溶液および第６溶液を排出する圧力Ｐ４およびＰ５が、そのほかの圧力よりも大きくなるように設定してもよい。これによれば、第１流路１０から、フィルタ部６０を介した第４流路４０や第５流路５０への流れを積極的に形成することができ、第１溶液に含まれる粒子をより確実にフィルタ部６０へ接触させることができる。
【０１１４】
また、本実施形態に係る微粒子分級方法において、第７溶液を排出する圧力Ｐ６が、そのほかの圧力よりも大きくなるように設定してもよい。フィルタ部６０（第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２）を通過できない粒子を含む第７溶液が、フィルタ部６０の側方を流れる流速をより速くすることができるため、フィルタ部６０（第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２）を詰まりにくくすることができる。
【０１１５】
５．２ 微粒子回収方法
本実施形態に係る微粒子分級方法は、「５．１ 微粒子分級方法」の項で説明した回収方法に加えて、第１導入口１１に第１溶液ではなく、第２溶液および第３溶液と同様な固相又は固体粒子などを含まない、分散媒のみからなる溶液（バッファ溶液）や洗浄液を導入することを含む。
【０１１６】
これによって、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）に第１溶液を導入して粒子の分級を行った場合に、第１流路またはフィルタ部６０に残存する可能性のある粒子を、洗浄液等によって第１排出口１２、第２排出口３１、または第３排出口５１へ導くことができる。したがって、より確実に、微粒子分級装置１００内に係留した粒子を回収することができる。
【０１１７】
６． 微粒子分級システム
図９は、微粒子分級システム１０００を説明するためのブロック図である。図９において、白矢印は液体の流れおよび配管を示している。
【０１１８】
微粒子分級システム１０００は、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）、第１溶液が収容される第１容器１１０、第２溶液が収容される第２容器１１２、第３溶液が収容される第３容器１１３、第１排出口１２から排出される溶液を回収する第１回収容器１２４、第２排出口４１から排出される溶液を回収する第２回収容器１３０および第３排出口５１から排出される溶液を回収する第３回収容器１３１を含む。
【０１１９】
図９に示される例では、微粒子分級システム１０００は、上記構成に加えて、ポンプ１１４、１１５、１１６、バルブ１２２を含んで構成されている。図示はされないが、微粒子分級システム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリーとを有するコンピューターなどからなる制御部や、制御部と電気的に接続された圧力センサーなどをさらに含んでいてもよい。制御部は、圧力センサーによる圧力の検出結果に基づいて、バルブの開閉やポンプの動作を制御する。
【０１２０】
第１容器１１０には、第１溶液が収容される。第１溶液の例としては、例えば、生体の血液成分を含む液体を挙げることができる。第２容器１１２および第３容器には、第２溶液および第３溶液が収容される。第２溶液および第３溶液の例としては、例えば、洗浄液（例えば、生理食塩水、培養液、緩衝液など）を挙げることができる。
【０１２１】
ポンプ１１４によって、第１溶液は、第１導入口１１に導入され、ポンプ１１５によって、第２溶液は、第２導入口２１に導入され、ポンプ１１６によって、第３溶液は、第３導入口３１に導入される。
【０１２２】
バルブ１２２は、三方弁バルブであり、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２を通過しない粒子を含む第７溶液の流れを制御する。バルブ１２２は、第７溶液を第１回収容器１２４又は微粒子分級装置１００の第１導入口１１へ送ることができる。ここで、図示はしないが、バルブ１２２と第１導入口１１との間にポンプが設けられていてもよい。
【０１２３】
第１回収容器１２４は、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）の第１流路１０の第１排出口１２から排出される液体を収容する。第１回収容器１２４には、フィルタ部６０（第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２）を通過しなかった血液成分中の単球が回収されていてもよい。
【０１２４】
第１回収容器１２４は、単球を樹状細胞に誘導するための試薬を添加したり、培地交換したりするためのバルブが設けられていてもよい。第１回収容器１２４の内壁面は、樹状細胞が剥離しやすい構造や材質で構成されていることが好ましい。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））などの撥水性材料、親水コート表面を持つ高分子有機化合物又は無機化合物などで構成されていたり、微小凹凸やマイクロポスト状の構造を有していたりしてもよい。
【０１２５】
第２回収容器１３０は、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）の第４流路４０の第２排出口４１から排出される液体を収容する。第２回収容器１３０には、第１フィルタ部６１を通過した血液成分が回収されていてもよい。
【０１２６】
第３回収容器１３１は、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）の第５流路５０の第３排出口５１から排出される液体を収容する。第３回収容器１３１には、第２フィルタ部６２を通過した血液成分が回収されていてもよい。
【０１２７】
７． シミュレーション例
次に、シミュレーション例について説明する。シミュレーションソフトには、ＳＴＡＲ−ＬＴ（株式会社シーディー・アダプコ・ジャパン社製）を用いた。液体の物性条件は水の物性をモデルとし、分子量１８、参照温度２９３．１Ｋ、密度９９８．２ｋｇ／ｍ３、体積膨張率０、比熱４１８３Ｊ／ｋｇ・Ｋ、分子粘性０．００１００２Ｐａ・ｓ、熱伝導率０．６０３Ｗ／ｍ・Ｋ、形成熱−１５８７００００、形成温度２９８．１Ｋとした。
【０１２８】
図１０は、シミュレーション例について説明するための微粒子分級装置のモデル断面図である。図１０に示されるモデルでは、第１流路１０に第１導入口１１が設けられ、第２流路２０に第２導入口２１が設けられ、第３流路３０に第３導入口３１が設けられている。フィルタ部６０は、スリット状のフィルタ部であって、第４流路４０と連続する第１フィルタ部６１と第５流路５０と連続する第２フィルタ部６２とが設けられている。液体の流れる方向から見た第１流路１０の断面の形状は長方形、幅は１００μｍ、高さは３０μｍである。また、第１フィルタ部６１の第１通路６１ａの幅は５μｍであり、第２フィルタ部６２の第２通路６２ａの幅は１０μｍである。
【０１２９】
上記条件において、各流路における液体の速度ベクトル（流れの状態）ついてのシミュレーションを行った。
【０１３０】
図１０に表示される矢印は、液体の速度ベクトルを表す。
【０１３１】
図１０に示すように、第１流路１０において液体は層流状態であった。第２流路２０から流入した液体の流れによって、第１流路１０を流れる液体は、第２内壁面１３ｂ側へ押し付けられており、これによって、第１フィルタ部６１を通過する流れが発生したことがわかった。また、第３流路３０から流入した液体の流れによって、第１流路１０を流れる液体は、さらに確実に第２内壁面１３ｂ側へ押し付けられており、これによって、第２フィルタ部６２を通過する流れが発生したことがわかった。
【０１３２】
以上のシミュレーション結果から、微粒子分級装置１００（２００、３００、４００）は、第１流路１０の第１接続部１７において、第２流路２０が接続することによって、第１フィルタ部６１へ向く流れを積極的に発生させることが確認された。また、第１流路１０の第２接続部１８において、第３流路３０が接続することによって、第２フィルタ部６２へ向く流れを積極的に発生させることが確認された。これにより、第１流路１０を流れる粒子が、第１接続部１７や第２接続部１８において、第２内壁面１３ｂ側へ押し付けられ、第１フィルタ部６１および第２フィルタ部６２との接触機会が増加することが確認された。
【０１３３】
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態および各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【０１３４】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１３５】
１０ 第１流路、１１ 第１導入口、１２ 第１排出口、１３ 内壁面、
１３ａ 第１内壁面、１３ｂ 第２内壁面、１５ 第１の部分、１６ 第２の部分、
１７ 第１接続部、１８ 第２接続部、２０ 第２流路、２１ 第２導入口、
２２ 第１接続口、２３ 内壁面、３０ 第３流路、３１ 第３導入口、
３２ 第２接続口、３３ 内壁面、４０ 第４流路、４１ 第２排出口、
５０ 第５流路、５１ 第３排出口、６０ フィルタ部、６１ 第１フィルタ部、
６１ａ 第１通路、６２ 第２フィルタ部、６２ａ 第２通路、
１００、２００、３００、４００ 微粒子分級装置、１１０ 第１容器、
１１２ 第２容器、１１３ 第３容器、１１４、１１５、１１６ ポンプ、
１２２ バルブ、１２４ 第１回収容器、１３０ 第２回収容器、
１３１ 第３回収容器、１０００ 微粒子分級システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導入口と、第１排出口と、を有する第１流路と、
第２導入口と、前記第１流路と接続する第１接続口と、を有する第２流路と、
第３導入口と、前記第２流路よりも下流側において前記第１流路と接続する第２接続口と、を有する第３流路と、
前記第１流路と連続し、第１の幅の第１通路を有する第１フィルタ部と、
前記第１フィルタ部よりも下流側において前記第１流路と連続し、前記第１の幅よりも広い第２の幅の第２通路を有する第２フィルタ部と、
前記第１フィルタ部と連続し、第２排出口を有する第４流路と、
前記第２フィルタ部と連続し、第３排出口を有する第５流路と、
を含み、
前記第１フィルタ部は、少なくとも前記第２流路が前記第１流路と連続する位置よりも下流側から前記第３流路が前記第１流路と連続する位置までの間に配置され、前記第２フィルタ部は、前記第３流路が前記第１流路と連続する位置よりも下流側に配置され、
前記第１フィルタ部は、前記第１流路の内壁面のうち、前記第２流路が連続する内壁面に向かい合う内壁面と連続し、
前記第２フィルタ部は、前記第１流路の内壁面のうち、前記第３流路が連続する内壁面に向かい合う内壁面と連続する、微粒子分級装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１排出口は、前記第１導入口と連続する、微粒子分級装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第２流路が前記第１流路に接続する角度は、９０度以下である、微粒子分級装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項において、
前記第３流路が前記第１流路に接続する角度は、９０度以下である、微粒子分級装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項において、
前記第１フィルタ部は、さらに、前記第２流路が前記第１流路と連続する位置において、前記第１流路と連続する、微粒子分級装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項において、
前記第１流路、前記第２流路、および前記第３流路の流路幅は、１０μｍ以上、１０００μｍ以下である、微粒子分級装置。
【請求項１】
第１導入口と、第１排出口と、を有する第１流路と、
第２導入口と、前記第１流路と接続する第１接続口と、を有する第２流路と、
第３導入口と、前記第２流路よりも下流側において前記第１流路と接続する第２接続口と、を有する第３流路と、
前記第１流路と連続し、第１の幅の第１通路を有する第１フィルタ部と、
前記第１フィルタ部よりも下流側において前記第１流路と連続し、前記第１の幅よりも広い第２の幅の第２通路を有する第２フィルタ部と、
前記第１フィルタ部と連続し、第２排出口を有する第４流路と、
前記第２フィルタ部と連続し、第３排出口を有する第５流路と、
を含み、
前記第１フィルタ部は、少なくとも前記第２流路が前記第１流路と連続する位置よりも下流側から前記第３流路が前記第１流路と連続する位置までの間に配置され、前記第２フィルタ部は、前記第３流路が前記第１流路と連続する位置よりも下流側に配置され、
前記第１フィルタ部は、前記第１流路の内壁面のうち、前記第２流路が連続する内壁面に向かい合う内壁面と連続し、
前記第２フィルタ部は、前記第１流路の内壁面のうち、前記第３流路が連続する内壁面に向かい合う内壁面と連続する、微粒子分級装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１排出口は、前記第１導入口と連続する、微粒子分級装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第２流路が前記第１流路に接続する角度は、９０度以下である、微粒子分級装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項において、
前記第３流路が前記第１流路に接続する角度は、９０度以下である、微粒子分級装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項において、
前記第１フィルタ部は、さらに、前記第２流路が前記第１流路と連続する位置において、前記第１流路と連続する、微粒子分級装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項において、
前記第１流路、前記第２流路、および前記第３流路の流路幅は、１０μｍ以上、１０００μｍ以下である、微粒子分級装置。
【図８】
【図９】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図９】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２３９９９１（Ｐ２０１２−２３９９９１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１３１９３（Ｐ２０１１−１１３１９３）
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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