微粒子分離装置
【課題】フィルターの目詰まりを低減できる微粒子分離装置を提供すること。
【解決手段】入口１２を有する流路１０と、容室２０と、流路１０及び容室２０と連通するフィルター３０と、フィルター３０を振動させる圧電素子４０と、を含む。圧電素子４０は、流路形成部材５０に設けられ、流路形成部材５０を介してフィルター３０を振動させてもよい。流路１０は、出口１４を含んでいてもよい。圧電素子４０がフィルター３０を直接的又は間接的に振動させることにより、粒子又は固相がフィルター３０に固着することを抑制するとともに、粒子又は固相がフィルター３０の貫通孔に嵌ることを抑制することができる。したがって、目詰まりを低減することができる。
【解決手段】入口１２を有する流路１０と、容室２０と、流路１０及び容室２０と連通するフィルター３０と、フィルター３０を振動させる圧電素子４０と、を含む。圧電素子４０は、流路形成部材５０に設けられ、流路形成部材５０を介してフィルター３０を振動させてもよい。流路１０は、出口１４を含んでいてもよい。圧電素子４０がフィルター３０を直接的又は間接的に振動させることにより、粒子又は固相がフィルター３０に固着することを抑制するとともに、粒子又は固相がフィルター３０の貫通孔に嵌ることを抑制することができる。したがって、目詰まりを低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液相及び固相の混濁液あるいは液体中に固体粒子が分散した分散液から、所望の固相又は固体粒子を分離するためのフィルターを有する微粒子分離装置が知られている。フィルターを有する微粒子分離装置は、使用によりフィルターの目詰まりが生じるため、フィルターの目詰まりを低減できる微粒子分離装置が求められている。
【０００３】
フィルターの目詰まりを低減するための技術として、特許文献１には、シャフトを介して多孔質スクリーン（フィルター）を振動させる機械式の加振機構を有する構成が記載されている。また、特許文献２には、超音波装置を用いて液体に超音波を照射することによりフィルターを振動させる超音波式の加振機構を有する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２６９２７４号公報
【特許文献２】特開２００１−１５４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、機械式の加振機構や超音波式の加振機構は、小型化が難しい。また、超音波式の加振機構では、フィルターから遠い場所から間接的に加振することになるため、エネルギー効率が低い。さらに、超音波式の加振機構では、微粒子として細胞などのデリケートな粒子を扱う場合には、振動が細胞などのデリケートな粒子に与えるダメージが大きいという問題があった。
【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、フィルターの目詰まりを低減できる微粒子分離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離装置は、
入口を有する流路と、容室と、前記流路及び前記容室と連通するフィルターと、前記フィルターを振動させる圧電素子と、を含む。
【０００８】
本形態によれば、圧電素子を用いてフィルターを振動させるため、機械式の加振機構を用いる場合や超音波式の加振機構を用いる場合に比べて、微粒子分離装置を小型化できる。さらに、超音波式の加振機構を用いる場合に比べて、圧電素子を加振対象となるフィルターの近くに設けることができる。したがって、超音波式の加振機構を用いる場合に比べて小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できる。また、小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できるため、微粒子として細胞などのデリケートな粒子を扱う場合には、超音波式の加振機構に比べて、振動が細胞などのデリケートな粒子に与えるダメージを小さくすることができる。
【０００９】
（２）この微粒子分離装置は、さらに、前記流路を形成する流路形成部材を含み、前記圧電素子は、前記流路形成部材に設けられ、前記流路形成部材を介して前記フィルターを振動させてもよい。
【００１０】
これにより、流路形成部材に圧電素子を設けるという簡易な工程で、フィルターを振動させることが可能な微粒子分離装置を製造できる。
【００１１】
（３）この微粒子分離装置は、さらに、前記圧電素子の一部と前記流路の内壁面とを接続することによって前記圧電素子を支持する支持部を含み、前記圧電素子は前記流路内に設けられていてもよい。
【００１２】
これにより、圧電素子の一部が支持されているため、圧電素子の全面が支持されている場合に比べて、圧電素子が拘束される部分が小さくなり、振動効率が高まる。また、圧電素子は、支持部によって流路の内側に支持されるため、流路形成部材を介することなく、流路を流れる液体を介してフィルターを振動させる。したがって、より小さなエネルギーの振動でフィルターの目詰まりを低減できる。
【００１３】
（４）この微粒子分離装置は、前記圧電素子は、前記フィルターに接して前記流路内に設けられていてもよい。
【００１４】
これにより、圧電素子によりフィルターを直接的に振動させることができる。したがって、小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できる。
【００１５】
（５）本形態に係る微粒子分離装置は、入口を有する流路と、容室と、前記流路及び前記容室と連通し、圧電素子を含んで構成されたフィルターと、を含む。
【００１６】
本形態によれば、フィルターが圧電素子を含んで構成されることにより、フィルター自身が振動することができる。したがって、小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できる。
【００１７】
（６）この微粒子分離装置は、前記流路は、出口を有していてもよい。
【００１８】
これにより、フィルターを通過しなかった粒子を出口から排出することができる。したがって、目詰まりを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（Ａ）は、第１実施形態に係る微粒子分離装置１を模式的に表す平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図。
【図２】図２（Ａ）は、第２実施形態に係る微粒子分離装置２を模式的に表す平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図。
【図３】図３（Ａ）は、第３実施形態に係る微粒子分離装置３を模式的に表す平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図。
【図４】図４（Ａ）は、第４実施形態に係る微粒子分離装置４を模式的に表す平面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図。
【図５】図５（Ａ）は、第３実施形態の変形例に係る微粒子分離装置３ａを模式的に表す平面図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図。
【図６】図６（Ａ）は、第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ａを模式的に表す平面図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図。
【図７】図７（Ａ）は、第４実施形態の他の変形例に係る微粒子分離装置４ｂを模式的に表す平面図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図。
【図８】図８（Ａ）は、第４実施形態の他の変形例に係る微粒子分離装置４ｃを模式的に表す平面図、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図。
【図９】第１実施形態に係る微粒子分離装置１を応用した微粒子分離システム１００を説明するためのブロック図。
【図１０】第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ｂを応用した微粒子分離システム１００ａを説明するためのブロック図。
【図１１】第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ｃを応用した微粒子分離システム１００ｂを説明するためのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
１．第１実施形態に係る微粒子分離装置
図１（Ａ）は、第１実施形態に係る微粒子分離装置１を模式的に表す平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００２２】
本実施形態に係る微粒子分離装置１は、入口１２を有する流路１０と、容室２０と、流路１０及び容室２０と連通するフィルター３０と、フィルター３０を振動させる圧電素子４０と、を含む。
【００２３】
流路１０は、液相及び固相の混濁液あるいは液体中に固体粒子が分散した分散液が導入される入口１２を含む。すなわち、流路１０は、液体などが入口１２からフィルター３０まで流れるための流路として機能する。
【００２４】
また、流路１０は、液相及び固相の混濁液あるいは液体中に固体粒子が分散した分散液が排出される出口１４を含んでいてもよい。すなわち、流路１０は、液体などが入口１２から出口１４まで流れるための流路として機能できる。これにより、フィルター３０を通過しなかった粒子及び固相を出口１４から排出することができる。したがって、目詰まりを低減できる。また、フィルター３０を通過しなかった粒子及び固相を排出できる。
【００２５】
流路１０における液体の流れる方向から見た流路１０の断面の形状は特に限定されず、例えば、長方形とすることができる。また、流路１０における液体の流れる方向から見た流路１０の断面の形状は、入口１２から出口１４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。
【００２６】
容室２０は、フィルター３０を介して流路１０と連通する。容室２０は、液体が排出される出口２４を含んでいてもよい。容室２０の形状は特に限定されず、目的に応じて任意の形状とすることができる。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、容室２０は、出口２４を含むことで、流路１０からフィルター３０を介して流れてきた液体が流れる流路として機能するように構成されている。
【００２７】
フィルター３０は、流路１０及び容室２０と連通する。すなわち、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、容室２０は流路１０の入口１２よりも下流側に配置されている。つまり、容室２０には、フィルター３０を介して液体が流路１０から流入する。フィルター３０は、流路１０及び容室２０と連通するための貫通孔を有している。フィルター３０が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口の形状は、任意の形状を取り得る。図１（Ａ）に示される例では、フィルター３０が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口の形状は円形である。フィルター３０が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口の大きさは、微粒子分離装置１で分離したい粒子及び固相の大きさに合わせて適宜設定できる。例えば、ヒトの末梢血を成分採血し、血液成分から単球を取り出す場合、一般的な単球の直径は１３〜２０μｍ程度であるため、フィルター３０が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口の直径は、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。開口の直径が上記範囲において小さい値から選択された場合には、単球を分離する精度を高めることができる。開口の直径が上記範囲において大きい値から選択された場合には、時間あたりに処理できる液体の量を確保するとともに、単球を流路１０側に分離できる。
【００２８】
微粒子分離装置１は、流路１０を形成するための流路形成部材５０を含んでいてもよい。流路１０、容室２０及びフィルター３０が形成される部材の材料は、特に限定されない。例えば、樹脂を射出成形することや、半導体基板、ガラス基板、有機材料基板などにＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いることにより、第１実施形態に係る微粒子分離装置１を製造することができる。また、例えば、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り、第１実施形態に係る微粒子分離装置１を製造することができる。
【００２９】
圧電素子４０は、フィルター３０を振動させる。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、圧電素子４０は、流路形成部材５０及び流路１０に流れる液体を介して間接的にフィルター３０を振動させる。圧電素子４０による振動動作は、常時であっても間欠的であってもよい。圧電素子４０の振動波形は特に限定されず、例えば、所定の周波数の正弦波や矩形波などであってもよいし、周波数が時間的に変化する正弦波や矩形波などであってもよい。圧電素子４０としては、公知の種々の構成が可能であり、例えば、圧電体を厚さ方向の上下から２の電極で挟んだキャパシター型の圧電素子を用いることができる。このような圧電素子４０は、例えば、薄膜法により製造することができる。圧電素子４０は、絶縁性の高い材料でコーティングされていてもよい。
【００３０】
圧電素子４０は、流路形成部材５０に設けられ、流路形成部材５０を介してフィルター３０を振動させてもよい。例えば、圧電素子４０は、流路形成部材５０との界面に接着材などにより接着されて設けられていてもよい。
【００３１】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、圧電素子４０は、流路形成部材５０の流路１０に面していない部分に設けられている。すなわち、圧電素子４０は、流路形成部材５０と、流路１０を流れる液体とを介してフィルター３０を振動させる。また、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、圧電素子４０は、流路形成部材５０の流路１０に面していない部分であって、フィルター３０が有している貫通孔を仮想的に延長した空間領域と重なる部分を含む領域に設けられている。これにより、圧電素子４０の振動が、フィルター３０が有している貫通孔に効率よく伝わるため、小さなエネルギーの振動でフィルター３０の目詰まりを低減できる。
【００３２】
圧電素子４０は、流路形成部材５０の流路１０に面している部分であって、フィルター３０が有している貫通孔を仮想的に延長した空間領域と重なる部分を含む領域に設けられていてもよい。この場合には、圧電素子４０が流路１０内に設けられることになるため、より小さなエネルギーの振動でフィルター３０の目詰まりを低減できる。なお、圧電素子４０が流路１０内に設けられる場合には、適度な柔軟性と絶縁性をもち、流路１０に導入される液体や粒子などに悪影響を与えない材料で圧電素子４０がコーティングされていることが好ましい。例えば、流路１０に導入される液体が血液成分を含む液体である場合には、圧電素子４０のコーティングに用いられる材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂などが挙げられる。
【００３３】
第１実施形態に係る微粒子分離装置１によれば、圧電素子４０がフィルター３０を直接的又は間接的に振動させることにより、粒子又は固相がフィルター３０に固着することを抑制するとともに、粒子又は固相がフィルター３０の貫通孔に嵌ることを抑制することができる。したがって、目詰まりを低減することができる。
【００３４】
また、第１実施形態に係る微粒子分離装置１は、圧電素子４０を用いてフィルター３０を振動させるため、機械式の加振機構を用いる場合や超音波式の加振機構を用いる場合に比べて、加振機構を小型化できる。
【００３５】
さらに、第１実施形態に係る微粒子分離装置１は、超音波式の加振機構を用いる場合に比べて、圧電素子４０を加振対象となるフィルター３０の近くに設けることができる。したがって、超音波式の加振機構を用いる場合に比べて小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できる。また、小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できるため、微粒子として細胞などのデリケートな粒子を扱う場合には、超音波式の加振機構に比べて、振動が細胞などのデリケートな粒子に与えるダメージを小さくすることができる。
【００３６】
また、第１実施形態に係る微粒子分離装置１は、流路形成部材５０に圧電素子４０を設けているので、簡易な方法で製造できる。
【００３７】
以降に記載する実施形態、変形例及び応用例の説明では、第１実施形態と同様の構成部分については、同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３８】
２．第２実施形態に係る微粒子分離装置
図２（Ａ）は、第２実施形態に係る微粒子分離装置２を模式的に表す平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００３９】
第２実施形態に係る微粒子分離装置２は、圧電素子４０の一部と流路１０の内壁面とを接続することによって圧電素子を支持する支持部６０を含み、圧電素子４０は流路１０内に設けられている。
【００４０】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示される例では、支持部６０は、圧電素子４０の長手方向の端部近傍と、流路１０の内壁面となる流路形成部材５０とを接続することによって圧電素子４０を支持するように構成されている。支持部６０は、振動吸収性の高い材質で構成されていることが好ましい。このような材料としては、例えば、ゴム系材料（エラストマー等）が挙げられる。
【００４１】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示される例では、圧電素子４０は、長手方向の端部近傍を支持部６０に支持されて流路１０内に設けられている。これにより、圧電素子４０の全面が流路形成部材５０に接着されている場合に比べて、圧電素子４０が拘束される部分が小さくなり、振動効率が高まる。また、圧電素子４０は、流路形成部材５０を介すことなく、流路１０を流れる液体とを介してフィルター３０を振動させる。したがって、より小さなエネルギーの振動でフィルター３０の目詰まりを低減できる。
【００４２】
３．第３実施形態に係る微粒子分離装置
図３（Ａ）は、第３実施形態に係る微粒子分離装置３を模式的に表す平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００４３】
第３実施形態に係る微粒子分離装置３は、圧電素子４０が、フィルター３０に接して流路１０内に設けられている。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示される例では、圧電素子４０は、フィルター３０の流路１０側に積層し、接着されて設けられている。また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示される例では、圧電素子４０には、フィルター３０が有する貫通孔と連通する貫通孔が設けられている。
【００４４】
第３実施形態に係る微粒子分離装置３は、圧電素子４０によりフィルター３０を直接的に振動させることができる。したがって、より小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できる。
【００４５】
また、第３実施形態に係る微粒子分離装置３は、圧電素子４０をフィルター３０に積層し、接着するなどの簡易な方法で製造できる。なお、第３実施形態においては、圧電素子３０を、フィルター３０の流路１０側に積層し、接着した例を示したが、圧電素子３０を、フィルター３０の容室２０側に積層し、接着してもよい。
【００４６】
４．第４実施形態に係る微粒子分離装置
図４（Ａ）は、第４実施形態に係る微粒子分離装置４を模式的に表す平面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００４７】
第４実施形態に係る微粒子分離装置４は、入口１２を有する流路１０と、容室２０と、流路１０及び容室２０と連通し、圧電素子を含んで構成されたフィルター３２と、を含む。
【００４８】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示される例では、フィルター３２は、圧電素子で構成されている。すなわち、フィルター３２は、流路１０と容室２０とを連通する貫通孔を有する圧電素子で構成されている。
【００４９】
第４実施形態に係る微粒子分離装置４によれば、フィルター３２が圧電素子を含んで構成されることにより、フィルター３２自身が振動することができる。したがって、より小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できる。
【００５０】
５．変形例
図５（Ａ）は、第３実施形態の変形例に係る微粒子分離装置３ａを模式的に表す平面図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【００５１】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示される例では、フィルター３０が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口の形状は、入口１２から液体が導入された場合における入口１２から出口１４への液体の流れる方向を長手方向とするスリット状である。フィルター３０が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口のスリット幅は、微粒子分離装置３ａで分離したい粒子の大きさに合わせて適宜設定できる。例えば、ヒトの末梢血を成分採血し、血液成分から単球を取り出す場合、一般的な単球の直径は１３〜２０μｍ程度であるため、フィルター３０が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口のスリット幅は、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。スリット幅が上記範囲において小さい値から選択された場合には、単球を分離する精度を高めることができる。スリット幅が上記範囲において大きい値から選択された場合には、時間あたりに処理できる液体の量を確保するとともに、単球を流路１０側に分離できる。
【００５２】
なお、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるスリット状の開口を有するフィルター３０は、第１実施形態に係る微粒子分離装置１及び第２実施形態に係る微粒子分離装置２においても同様に適用できる。
【００５３】
図６（Ａ）は、第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ａを模式的に表す平面図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【００５４】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示される例では、フィルター３２が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口の形状は、入口１２から液体が導入された場合における入口１２から出口１４への液体の流れる方向を長手方向とするスリット状である。フィルター３２が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口のスリット幅は、上述した第３実施形態の変形例に係る微粒子分離装置３ａと同様に、微粒子分離装置４ａで分離したい粒子の大きさに合わせて適宜設定できる。
【００５５】
図７（Ａ）は、第４実施形態の他の変形例に係る微粒子分離装置４ｂを模式的に表す平面図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００５６】
第４実施形態の他の変形例に係る微粒子分離装置４ｂは、流路１０が出口１４を有していない点で、第４実施形態に係る微粒子分離装置４と相違する。すなわち、入口１２から導入される液体などは、フィルター３２を通過しなかった粒子及び固相を除き、フィルター３２を介して容室２０に流れる構成となっている。このように、流路１０が出口１４を有していない場合においても、「４．第４実施形態に係る微粒子分離装置」の項で説明した内容と同様の原理により同様の効果を奏する。
【００５７】
なお、流路１０が出口１４を有していない構成は、第１実施形態に係る微粒子分離装置１、第２実施形態に係る微粒子分離装置２、第３実施形態に係る微粒子分離装置３、第３実施形態の変形例に係る微粒子分離装置３ａ及び第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ａについても同様に適用でき、同様の効果を奏する。
【００５８】
図８（Ａ）は、第４実施形態の他の変形例に係る微粒子分離装置４ｃを模式的に表す平面図、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００５９】
第４実施形態の他の変形例に係る微粒子分離装置４ｃは、容室２０が入口２２を有している点で、第４実施形態に係る微粒子分離装置４と相違する。すなわち、容室２０は、液体などが入口２２から出口２４まで流れるための流路としても機能できる。容室２０内での流れを促進するための補助液が入口２２から導入されることにより、容室２０にフィルター３２を通過した粒子及び固相が溜まることを抑制できる。
【００６０】
第４実施形態の他の変形例に係る微粒子分離装置４ｃにおいても、「４．第４実施形態に係る微粒子分離装置」の項で説明した内容と同様の原理により同様の効果を奏する。
【００６１】
なお、容室２０が入口２２を有する構成は、第１実施形態に係る微粒子分離装置１、第２実施形態に係る微粒子分離装置２、第３実施形態に係る微粒子分離装置３、第３実施形態の変形例に係る微粒子分離装置３ａ及び第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ａについても同様に適用でき、同様の効果を奏する。
【００６２】
６．微粒子分離装置の応用例
図９は、第１実施形態に係る微粒子分離装置１を応用した微粒子分離システム１００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及び配管を、黒矢印は信号の流れを示している。
【００６３】
図９に示される微粒子分離システム１００は、微粒子分散液用容器１１０、ポンプ１１２、微粒子分離装置１、回収容器１１４、回収容器１１６及び制御部１５０を含んでいる。
【００６４】
微粒子分散液用容器１１０は、ポンプ１１２を介して微粒子分離装置１の入口１２と連通している。微粒子分散液用容器１１０には、液体中に固体粒子が分散した分散液が収容される。ポンプ１１２は、微粒子分散液用容器１１０に収容される液体中に固体粒子が分散した分散液を微粒子分離装置１へ送出する。回収容器１１６は、微粒子分離装置１の出口２４と連通している。回収容器１１６は、微粒子分離装置１の出口２４から排出される液体などを収容する。
【００６５】
回収容器１１４は、微粒子分離装置１の出口１４から排出されるフィルター３０を通過しなかった粒子や液体などを収容する。例えば、微粒子分離装置１で単球を分離する場合には、回収容器１１４には、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。さらに、回収容器１１４内で単球を樹状細胞に誘導する場合には、回収容器１１４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。
【００６６】
制御部１５０は、圧電素子４０に駆動信号を供給することによって、圧電素子４０の振動を制御する。制御部１５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリーとを有するコンピューターを利用して構成されることができる。
【００６７】
微粒子分離システム１００によれば、閉鎖系ラインで構成できる微粒子分離システムを実現できる。また、フィルターを通過しなかった微粒子を回収するための特別な操作の必要のない微粒子分離システムを実現できる。
【００６８】
第１実施形態に係る微粒子分離装置１を応用した例について説明したが、第２実施形態に係る微粒子分離装置２、第３実施形態に係る微粒子分離装置３、第３実施形態の変形例に係る微粒子分離装置３ａ、第４実施形態に係る微粒子分離装置４及び第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ａを応用することも同様にでき、同様の効果を奏する。なお、第４実施形態に係る微粒子分離装置４及び第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ａを応用する場合には、制御部１５０は、フィルター３２を構成する圧電素子を制御する。
【００６９】
図１０は、第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ｂを応用した微粒子分離システム１００ａを説明するためのブロック図である。図１０において、白矢印は液体の流れ及び配管を、黒矢印は信号の流れを示している。第１実施形態に係る微粒子分離装置１を応用した微粒子分離システム１００と同様の構成には同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７０】
第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ｂを応用した微粒子分離システム１００ａは、微粒子分離装置４ｂが出口１４を有していないため、出口１４と連通する回収容器１１４を有していない点で微粒子分離システム１００と相違する。また、微粒子分離システム１００ａの制御部１５０は、フィルター３２を構成する圧電素子を制御する点で微粒子分離システム１００と相違する。
【００７１】
微粒子分離システム１００ａによれば、閉鎖系ラインで構成できる微粒子分離システムを実現できる。
【００７２】
図１１は、第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ｃを応用した微粒子分離システム１００ｂを説明するためのブロック図である。図１１において、白矢印は液体の流れ及び配管を、黒矢印は信号の流れを示している。第１実施形態に係る微粒子分離装置１を応用した微粒子分離システム１００と同様の構成には同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７３】
第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ｃを応用した微粒子分離システム１００ｂは、微粒子分離装置４ｃが入口２２を有しているため、ポンプ１２０と、ポンプ１２０を介して入口２２と連通する補助液用容器１１８を有している点で微粒子分離システム１００と相違する。補助液用容器１１８には、微粒子分離装置４ｃの容室２０内での流れを促進するための補助液（例えば、リン酸緩衝液等）が収容される。また、微粒子分離システム１００ｂの制御部１５０は、フィルター３２を構成する圧電素子を制御する点で微粒子分離システム１００と相違する。
【００７４】
微粒子分離システム１００ｂによれば、閉鎖系ラインで構成できる微粒子分離システムを実現できる。また、フィルターを通過しなかった微粒子を回収するための特別な操作の必要のない微粒子分離システムを実現できる。さらに、微粒子分離装置４ｃの容室２０内での流れを促進するための補助液が入口２２から導入されることにより、容室２０にフィルター３２を通過した粒子が溜まることを抑制できる。
【００７５】
なお、上述した実施形態及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。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【００７６】
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、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及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】
【００７７】
１，２，３，３ａ，４，４ａ，４ｂ，４ｃ 微粒子分離装置、１０ 流路、１２ 入口、１４ 出口、２０ 容室、２２ 入口、２４ 出口、３０，３２ フィルター、４０ 圧電素子、５０ 流路形成部材、６０ 支持部、１００，１００ａ，１００ｂ 微粒子分離システム、１１０ 微粒子分散液用容器、１１２ ポンプ、１１４，１１６ 回収容器、１１８ 補助液用容器、１２０ ポンプ、１５０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液相及び固相の混濁液あるいは液体中に固体粒子が分散した分散液から、所望の固相又は固体粒子を分離するためのフィルターを有する微粒子分離装置が知られている。フィルターを有する微粒子分離装置は、使用によりフィルターの目詰まりが生じるため、フィルターの目詰まりを低減できる微粒子分離装置が求められている。
【０００３】
フィルターの目詰まりを低減するための技術として、特許文献１には、シャフトを介して多孔質スクリーン（フィルター）を振動させる機械式の加振機構を有する構成が記載されている。また、特許文献２には、超音波装置を用いて液体に超音波を照射することによりフィルターを振動させる超音波式の加振機構を有する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２６９２７４号公報
【特許文献２】特開２００１−１５４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、機械式の加振機構や超音波式の加振機構は、小型化が難しい。また、超音波式の加振機構では、フィルターから遠い場所から間接的に加振することになるため、エネルギー効率が低い。さらに、超音波式の加振機構では、微粒子として細胞などのデリケートな粒子を扱う場合には、振動が細胞などのデリケートな粒子に与えるダメージが大きいという問題があった。
【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、フィルターの目詰まりを低減できる微粒子分離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離装置は、
入口を有する流路と、容室と、前記流路及び前記容室と連通するフィルターと、前記フィルターを振動させる圧電素子と、を含む。
【０００８】
本形態によれば、圧電素子を用いてフィルターを振動させるため、機械式の加振機構を用いる場合や超音波式の加振機構を用いる場合に比べて、微粒子分離装置を小型化できる。さらに、超音波式の加振機構を用いる場合に比べて、圧電素子を加振対象となるフィルターの近くに設けることができる。したがって、超音波式の加振機構を用いる場合に比べて小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できる。また、小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できるため、微粒子として細胞などのデリケートな粒子を扱う場合には、超音波式の加振機構に比べて、振動が細胞などのデリケートな粒子に与えるダメージを小さくすることができる。
【０００９】
（２）この微粒子分離装置は、さらに、前記流路を形成する流路形成部材を含み、前記圧電素子は、前記流路形成部材に設けられ、前記流路形成部材を介して前記フィルターを振動させてもよい。
【００１０】
これにより、流路形成部材に圧電素子を設けるという簡易な工程で、フィルターを振動させることが可能な微粒子分離装置を製造できる。
【００１１】
（３）この微粒子分離装置は、さらに、前記圧電素子の一部と前記流路の内壁面とを接続することによって前記圧電素子を支持する支持部を含み、前記圧電素子は前記流路内に設けられていてもよい。
【００１２】
これにより、圧電素子の一部が支持されているため、圧電素子の全面が支持されている場合に比べて、圧電素子が拘束される部分が小さくなり、振動効率が高まる。また、圧電素子は、支持部によって流路の内側に支持されるため、流路形成部材を介することなく、流路を流れる液体を介してフィルターを振動させる。したがって、より小さなエネルギーの振動でフィルターの目詰まりを低減できる。
【００１３】
（４）この微粒子分離装置は、前記圧電素子は、前記フィルターに接して前記流路内に設けられていてもよい。
【００１４】
これにより、圧電素子によりフィルターを直接的に振動させることができる。したがって、小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できる。
【００１５】
（５）本形態に係る微粒子分離装置は、入口を有する流路と、容室と、前記流路及び前記容室と連通し、圧電素子を含んで構成されたフィルターと、を含む。
【００１６】
本形態によれば、フィルターが圧電素子を含んで構成されることにより、フィルター自身が振動することができる。したがって、小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できる。
【００１７】
（６）この微粒子分離装置は、前記流路は、出口を有していてもよい。
【００１８】
これにより、フィルターを通過しなかった粒子を出口から排出することができる。したがって、目詰まりを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（Ａ）は、第１実施形態に係る微粒子分離装置１を模式的に表す平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図。
【図２】図２（Ａ）は、第２実施形態に係る微粒子分離装置２を模式的に表す平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図。
【図３】図３（Ａ）は、第３実施形態に係る微粒子分離装置３を模式的に表す平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図。
【図４】図４（Ａ）は、第４実施形態に係る微粒子分離装置４を模式的に表す平面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図。
【図５】図５（Ａ）は、第３実施形態の変形例に係る微粒子分離装置３ａを模式的に表す平面図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図。
【図６】図６（Ａ）は、第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ａを模式的に表す平面図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図。
【図７】図７（Ａ）は、第４実施形態の他の変形例に係る微粒子分離装置４ｂを模式的に表す平面図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図。
【図８】図８（Ａ）は、第４実施形態の他の変形例に係る微粒子分離装置４ｃを模式的に表す平面図、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図。
【図９】第１実施形態に係る微粒子分離装置１を応用した微粒子分離システム１００を説明するためのブロック図。
【図１０】第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ｂを応用した微粒子分離システム１００ａを説明するためのブロック図。
【図１１】第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ｃを応用した微粒子分離システム１００ｂを説明するためのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
１．第１実施形態に係る微粒子分離装置
図１（Ａ）は、第１実施形態に係る微粒子分離装置１を模式的に表す平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００２２】
本実施形態に係る微粒子分離装置１は、入口１２を有する流路１０と、容室２０と、流路１０及び容室２０と連通するフィルター３０と、フィルター３０を振動させる圧電素子４０と、を含む。
【００２３】
流路１０は、液相及び固相の混濁液あるいは液体中に固体粒子が分散した分散液が導入される入口１２を含む。すなわち、流路１０は、液体などが入口１２からフィルター３０まで流れるための流路として機能する。
【００２４】
また、流路１０は、液相及び固相の混濁液あるいは液体中に固体粒子が分散した分散液が排出される出口１４を含んでいてもよい。すなわち、流路１０は、液体などが入口１２から出口１４まで流れるための流路として機能できる。これにより、フィルター３０を通過しなかった粒子及び固相を出口１４から排出することができる。したがって、目詰まりを低減できる。また、フィルター３０を通過しなかった粒子及び固相を排出できる。
【００２５】
流路１０における液体の流れる方向から見た流路１０の断面の形状は特に限定されず、例えば、長方形とすることができる。また、流路１０における液体の流れる方向から見た流路１０の断面の形状は、入口１２から出口１４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。
【００２６】
容室２０は、フィルター３０を介して流路１０と連通する。容室２０は、液体が排出される出口２４を含んでいてもよい。容室２０の形状は特に限定されず、目的に応じて任意の形状とすることができる。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、容室２０は、出口２４を含むことで、流路１０からフィルター３０を介して流れてきた液体が流れる流路として機能するように構成されている。
【００２７】
フィルター３０は、流路１０及び容室２０と連通する。すなわち、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、容室２０は流路１０の入口１２よりも下流側に配置されている。つまり、容室２０には、フィルター３０を介して液体が流路１０から流入する。フィルター３０は、流路１０及び容室２０と連通するための貫通孔を有している。フィルター３０が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口の形状は、任意の形状を取り得る。図１（Ａ）に示される例では、フィルター３０が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口の形状は円形である。フィルター３０が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口の大きさは、微粒子分離装置１で分離したい粒子及び固相の大きさに合わせて適宜設定できる。例えば、ヒトの末梢血を成分採血し、血液成分から単球を取り出す場合、一般的な単球の直径は１３〜２０μｍ程度であるため、フィルター３０が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口の直径は、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。開口の直径が上記範囲において小さい値から選択された場合には、単球を分離する精度を高めることができる。開口の直径が上記範囲において大きい値から選択された場合には、時間あたりに処理できる液体の量を確保するとともに、単球を流路１０側に分離できる。
【００２８】
微粒子分離装置１は、流路１０を形成するための流路形成部材５０を含んでいてもよい。流路１０、容室２０及びフィルター３０が形成される部材の材料は、特に限定されない。例えば、樹脂を射出成形することや、半導体基板、ガラス基板、有機材料基板などにＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いることにより、第１実施形態に係る微粒子分離装置１を製造することができる。また、例えば、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り、第１実施形態に係る微粒子分離装置１を製造することができる。
【００２９】
圧電素子４０は、フィルター３０を振動させる。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、圧電素子４０は、流路形成部材５０及び流路１０に流れる液体を介して間接的にフィルター３０を振動させる。圧電素子４０による振動動作は、常時であっても間欠的であってもよい。圧電素子４０の振動波形は特に限定されず、例えば、所定の周波数の正弦波や矩形波などであってもよいし、周波数が時間的に変化する正弦波や矩形波などであってもよい。圧電素子４０としては、公知の種々の構成が可能であり、例えば、圧電体を厚さ方向の上下から２の電極で挟んだキャパシター型の圧電素子を用いることができる。このような圧電素子４０は、例えば、薄膜法により製造することができる。圧電素子４０は、絶縁性の高い材料でコーティングされていてもよい。
【００３０】
圧電素子４０は、流路形成部材５０に設けられ、流路形成部材５０を介してフィルター３０を振動させてもよい。例えば、圧電素子４０は、流路形成部材５０との界面に接着材などにより接着されて設けられていてもよい。
【００３１】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、圧電素子４０は、流路形成部材５０の流路１０に面していない部分に設けられている。すなわち、圧電素子４０は、流路形成部材５０と、流路１０を流れる液体とを介してフィルター３０を振動させる。また、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、圧電素子４０は、流路形成部材５０の流路１０に面していない部分であって、フィルター３０が有している貫通孔を仮想的に延長した空間領域と重なる部分を含む領域に設けられている。これにより、圧電素子４０の振動が、フィルター３０が有している貫通孔に効率よく伝わるため、小さなエネルギーの振動でフィルター３０の目詰まりを低減できる。
【００３２】
圧電素子４０は、流路形成部材５０の流路１０に面している部分であって、フィルター３０が有している貫通孔を仮想的に延長した空間領域と重なる部分を含む領域に設けられていてもよい。この場合には、圧電素子４０が流路１０内に設けられることになるため、より小さなエネルギーの振動でフィルター３０の目詰まりを低減できる。なお、圧電素子４０が流路１０内に設けられる場合には、適度な柔軟性と絶縁性をもち、流路１０に導入される液体や粒子などに悪影響を与えない材料で圧電素子４０がコーティングされていることが好ましい。例えば、流路１０に導入される液体が血液成分を含む液体である場合には、圧電素子４０のコーティングに用いられる材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂などが挙げられる。
【００３３】
第１実施形態に係る微粒子分離装置１によれば、圧電素子４０がフィルター３０を直接的又は間接的に振動させることにより、粒子又は固相がフィルター３０に固着することを抑制するとともに、粒子又は固相がフィルター３０の貫通孔に嵌ることを抑制することができる。したがって、目詰まりを低減することができる。
【００３４】
また、第１実施形態に係る微粒子分離装置１は、圧電素子４０を用いてフィルター３０を振動させるため、機械式の加振機構を用いる場合や超音波式の加振機構を用いる場合に比べて、加振機構を小型化できる。
【００３５】
さらに、第１実施形態に係る微粒子分離装置１は、超音波式の加振機構を用いる場合に比べて、圧電素子４０を加振対象となるフィルター３０の近くに設けることができる。したがって、超音波式の加振機構を用いる場合に比べて小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できる。また、小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できるため、微粒子として細胞などのデリケートな粒子を扱う場合には、超音波式の加振機構に比べて、振動が細胞などのデリケートな粒子に与えるダメージを小さくすることができる。
【００３６】
また、第１実施形態に係る微粒子分離装置１は、流路形成部材５０に圧電素子４０を設けているので、簡易な方法で製造できる。
【００３７】
以降に記載する実施形態、変形例及び応用例の説明では、第１実施形態と同様の構成部分については、同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３８】
２．第２実施形態に係る微粒子分離装置
図２（Ａ）は、第２実施形態に係る微粒子分離装置２を模式的に表す平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００３９】
第２実施形態に係る微粒子分離装置２は、圧電素子４０の一部と流路１０の内壁面とを接続することによって圧電素子を支持する支持部６０を含み、圧電素子４０は流路１０内に設けられている。
【００４０】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示される例では、支持部６０は、圧電素子４０の長手方向の端部近傍と、流路１０の内壁面となる流路形成部材５０とを接続することによって圧電素子４０を支持するように構成されている。支持部６０は、振動吸収性の高い材質で構成されていることが好ましい。このような材料としては、例えば、ゴム系材料（エラストマー等）が挙げられる。
【００４１】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示される例では、圧電素子４０は、長手方向の端部近傍を支持部６０に支持されて流路１０内に設けられている。これにより、圧電素子４０の全面が流路形成部材５０に接着されている場合に比べて、圧電素子４０が拘束される部分が小さくなり、振動効率が高まる。また、圧電素子４０は、流路形成部材５０を介すことなく、流路１０を流れる液体とを介してフィルター３０を振動させる。したがって、より小さなエネルギーの振動でフィルター３０の目詰まりを低減できる。
【００４２】
３．第３実施形態に係る微粒子分離装置
図３（Ａ）は、第３実施形態に係る微粒子分離装置３を模式的に表す平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００４３】
第３実施形態に係る微粒子分離装置３は、圧電素子４０が、フィルター３０に接して流路１０内に設けられている。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示される例では、圧電素子４０は、フィルター３０の流路１０側に積層し、接着されて設けられている。また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示される例では、圧電素子４０には、フィルター３０が有する貫通孔と連通する貫通孔が設けられている。
【００４４】
第３実施形態に係る微粒子分離装置３は、圧電素子４０によりフィルター３０を直接的に振動させることができる。したがって、より小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できる。
【００４５】
また、第３実施形態に係る微粒子分離装置３は、圧電素子４０をフィルター３０に積層し、接着するなどの簡易な方法で製造できる。なお、第３実施形態においては、圧電素子３０を、フィルター３０の流路１０側に積層し、接着した例を示したが、圧電素子３０を、フィルター３０の容室２０側に積層し、接着してもよい。
【００４６】
４．第４実施形態に係る微粒子分離装置
図４（Ａ）は、第４実施形態に係る微粒子分離装置４を模式的に表す平面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００４７】
第４実施形態に係る微粒子分離装置４は、入口１２を有する流路１０と、容室２０と、流路１０及び容室２０と連通し、圧電素子を含んで構成されたフィルター３２と、を含む。
【００４８】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示される例では、フィルター３２は、圧電素子で構成されている。すなわち、フィルター３２は、流路１０と容室２０とを連通する貫通孔を有する圧電素子で構成されている。
【００４９】
第４実施形態に係る微粒子分離装置４によれば、フィルター３２が圧電素子を含んで構成されることにより、フィルター３２自身が振動することができる。したがって、より小さなエネルギーの振動で目詰まりを低減できる。
【００５０】
５．変形例
図５（Ａ）は、第３実施形態の変形例に係る微粒子分離装置３ａを模式的に表す平面図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【００５１】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示される例では、フィルター３０が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口の形状は、入口１２から液体が導入された場合における入口１２から出口１４への液体の流れる方向を長手方向とするスリット状である。フィルター３０が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口のスリット幅は、微粒子分離装置３ａで分離したい粒子の大きさに合わせて適宜設定できる。例えば、ヒトの末梢血を成分採血し、血液成分から単球を取り出す場合、一般的な単球の直径は１３〜２０μｍ程度であるため、フィルター３０が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口のスリット幅は、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。スリット幅が上記範囲において小さい値から選択された場合には、単球を分離する精度を高めることができる。スリット幅が上記範囲において大きい値から選択された場合には、時間あたりに処理できる液体の量を確保するとともに、単球を流路１０側に分離できる。
【００５２】
なお、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるスリット状の開口を有するフィルター３０は、第１実施形態に係る微粒子分離装置１及び第２実施形態に係る微粒子分離装置２においても同様に適用できる。
【００５３】
図６（Ａ）は、第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ａを模式的に表す平面図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【００５４】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示される例では、フィルター３２が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口の形状は、入口１２から液体が導入された場合における入口１２から出口１４への液体の流れる方向を長手方向とするスリット状である。フィルター３２が有している貫通孔の流路１０側の開口及び容室２０側の開口のスリット幅は、上述した第３実施形態の変形例に係る微粒子分離装置３ａと同様に、微粒子分離装置４ａで分離したい粒子の大きさに合わせて適宜設定できる。
【００５５】
図７（Ａ）は、第４実施形態の他の変形例に係る微粒子分離装置４ｂを模式的に表す平面図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００５６】
第４実施形態の他の変形例に係る微粒子分離装置４ｂは、流路１０が出口１４を有していない点で、第４実施形態に係る微粒子分離装置４と相違する。すなわち、入口１２から導入される液体などは、フィルター３２を通過しなかった粒子及び固相を除き、フィルター３２を介して容室２０に流れる構成となっている。このように、流路１０が出口１４を有していない場合においても、「４．第４実施形態に係る微粒子分離装置」の項で説明した内容と同様の原理により同様の効果を奏する。
【００５７】
なお、流路１０が出口１４を有していない構成は、第１実施形態に係る微粒子分離装置１、第２実施形態に係る微粒子分離装置２、第３実施形態に係る微粒子分離装置３、第３実施形態の変形例に係る微粒子分離装置３ａ及び第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ａについても同様に適用でき、同様の効果を奏する。
【００５８】
図８（Ａ）は、第４実施形態の他の変形例に係る微粒子分離装置４ｃを模式的に表す平面図、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００５９】
第４実施形態の他の変形例に係る微粒子分離装置４ｃは、容室２０が入口２２を有している点で、第４実施形態に係る微粒子分離装置４と相違する。すなわち、容室２０は、液体などが入口２２から出口２４まで流れるための流路としても機能できる。容室２０内での流れを促進するための補助液が入口２２から導入されることにより、容室２０にフィルター３２を通過した粒子及び固相が溜まることを抑制できる。
【００６０】
第４実施形態の他の変形例に係る微粒子分離装置４ｃにおいても、「４．第４実施形態に係る微粒子分離装置」の項で説明した内容と同様の原理により同様の効果を奏する。
【００６１】
なお、容室２０が入口２２を有する構成は、第１実施形態に係る微粒子分離装置１、第２実施形態に係る微粒子分離装置２、第３実施形態に係る微粒子分離装置３、第３実施形態の変形例に係る微粒子分離装置３ａ及び第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ａについても同様に適用でき、同様の効果を奏する。
【００６２】
６．微粒子分離装置の応用例
図９は、第１実施形態に係る微粒子分離装置１を応用した微粒子分離システム１００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及び配管を、黒矢印は信号の流れを示している。
【００６３】
図９に示される微粒子分離システム１００は、微粒子分散液用容器１１０、ポンプ１１２、微粒子分離装置１、回収容器１１４、回収容器１１６及び制御部１５０を含んでいる。
【００６４】
微粒子分散液用容器１１０は、ポンプ１１２を介して微粒子分離装置１の入口１２と連通している。微粒子分散液用容器１１０には、液体中に固体粒子が分散した分散液が収容される。ポンプ１１２は、微粒子分散液用容器１１０に収容される液体中に固体粒子が分散した分散液を微粒子分離装置１へ送出する。回収容器１１６は、微粒子分離装置１の出口２４と連通している。回収容器１１６は、微粒子分離装置１の出口２４から排出される液体などを収容する。
【００６５】
回収容器１１４は、微粒子分離装置１の出口１４から排出されるフィルター３０を通過しなかった粒子や液体などを収容する。例えば、微粒子分離装置１で単球を分離する場合には、回収容器１１４には、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。さらに、回収容器１１４内で単球を樹状細胞に誘導する場合には、回収容器１１４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。
【００６６】
制御部１５０は、圧電素子４０に駆動信号を供給することによって、圧電素子４０の振動を制御する。制御部１５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリーとを有するコンピューターを利用して構成されることができる。
【００６７】
微粒子分離システム１００によれば、閉鎖系ラインで構成できる微粒子分離システムを実現できる。また、フィルターを通過しなかった微粒子を回収するための特別な操作の必要のない微粒子分離システムを実現できる。
【００６８】
第１実施形態に係る微粒子分離装置１を応用した例について説明したが、第２実施形態に係る微粒子分離装置２、第３実施形態に係る微粒子分離装置３、第３実施形態の変形例に係る微粒子分離装置３ａ、第４実施形態に係る微粒子分離装置４及び第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ａを応用することも同様にでき、同様の効果を奏する。なお、第４実施形態に係る微粒子分離装置４及び第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ａを応用する場合には、制御部１５０は、フィルター３２を構成する圧電素子を制御する。
【００６９】
図１０は、第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ｂを応用した微粒子分離システム１００ａを説明するためのブロック図である。図１０において、白矢印は液体の流れ及び配管を、黒矢印は信号の流れを示している。第１実施形態に係る微粒子分離装置１を応用した微粒子分離システム１００と同様の構成には同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７０】
第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ｂを応用した微粒子分離システム１００ａは、微粒子分離装置４ｂが出口１４を有していないため、出口１４と連通する回収容器１１４を有していない点で微粒子分離システム１００と相違する。また、微粒子分離システム１００ａの制御部１５０は、フィルター３２を構成する圧電素子を制御する点で微粒子分離システム１００と相違する。
【００７１】
微粒子分離システム１００ａによれば、閉鎖系ラインで構成できる微粒子分離システムを実現できる。
【００７２】
図１１は、第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ｃを応用した微粒子分離システム１００ｂを説明するためのブロック図である。図１１において、白矢印は液体の流れ及び配管を、黒矢印は信号の流れを示している。第１実施形態に係る微粒子分離装置１を応用した微粒子分離システム１００と同様の構成には同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７３】
第４実施形態の変形例に係る微粒子分離装置４ｃを応用した微粒子分離システム１００ｂは、微粒子分離装置４ｃが入口２２を有しているため、ポンプ１２０と、ポンプ１２０を介して入口２２と連通する補助液用容器１１８を有している点で微粒子分離システム１００と相違する。補助液用容器１１８には、微粒子分離装置４ｃの容室２０内での流れを促進するための補助液（例えば、リン酸緩衝液等）が収容される。また、微粒子分離システム１００ｂの制御部１５０は、フィルター３２を構成する圧電素子を制御する点で微粒子分離システム１００と相違する。
【００７４】
微粒子分離システム１００ｂによれば、閉鎖系ラインで構成できる微粒子分離システムを実現できる。また、フィルターを通過しなかった微粒子を回収するための特別な操作の必要のない微粒子分離システムを実現できる。さらに、微粒子分離装置４ｃの容室２０内での流れを促進するための補助液が入口２２から導入されることにより、容室２０にフィルター３２を通過した粒子が溜まることを抑制できる。
【００７５】
なお、上述した実施形態及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。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【００７６】
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、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及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】
【００７７】
１，２，３，３ａ，４，４ａ，４ｂ，４ｃ 微粒子分離装置、１０ 流路、１２ 入口、１４ 出口、２０ 容室、２２ 入口、２４ 出口、３０，３２ フィルター、４０ 圧電素子、５０ 流路形成部材、６０ 支持部、１００，１００ａ，１００ｂ 微粒子分離システム、１１０ 微粒子分散液用容器、１１２ ポンプ、１１４，１１６ 回収容器、１１８ 補助液用容器、１２０ ポンプ、１５０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口を有する流路と、
容室と、
前記流路及び前記容室と連通するフィルターと、
前記フィルターを振動させる圧電素子と、
を含む、微粒子分離装置。
【請求項２】
請求項１に記載の微粒子分離装置において、さらに、
前記流路を形成する流路形成部材を含み、
前記圧電素子は、前記流路形成部材に設けられ、前記流路形成部材を介して前記フィルターを振動させる、微粒子分離装置。
【請求項３】
請求項１に記載の微粒子分離装置において、さらに、
前記圧電素子の一部と前記流路の内壁面とを接続することによって前記圧電素子を支持する支持部を含み、
前記圧電素子は前記流路内に設けられている、微粒子分離装置。
【請求項４】
請求項１に記載の微粒子分離装置において、
前記圧電素子は、前記フィルターに接して前記流路内に設けられている、微粒子分離装置。
【請求項５】
入口を有する流路と、
容室と、
前記流路及び前記容室と連通し、圧電素子を含んで構成されたフィルターと、
を含む、微粒子分離装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の微粒子分離装置において、
前記流路は、出口を有する、微粒子分離装置。
【請求項１】
入口を有する流路と、
容室と、
前記流路及び前記容室と連通するフィルターと、
前記フィルターを振動させる圧電素子と、
を含む、微粒子分離装置。
【請求項２】
請求項１に記載の微粒子分離装置において、さらに、
前記流路を形成する流路形成部材を含み、
前記圧電素子は、前記流路形成部材に設けられ、前記流路形成部材を介して前記フィルターを振動させる、微粒子分離装置。
【請求項３】
請求項１に記載の微粒子分離装置において、さらに、
前記圧電素子の一部と前記流路の内壁面とを接続することによって前記圧電素子を支持する支持部を含み、
前記圧電素子は前記流路内に設けられている、微粒子分離装置。
【請求項４】
請求項１に記載の微粒子分離装置において、
前記圧電素子は、前記フィルターに接して前記流路内に設けられている、微粒子分離装置。
【請求項５】
入口を有する流路と、
容室と、
前記流路及び前記容室と連通し、圧電素子を含んで構成されたフィルターと、
を含む、微粒子分離装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の微粒子分離装置において、
前記流路は、出口を有する、微粒子分離装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１０６２０８（Ｐ２０１２−１０６２０８Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５８６３９（Ｐ２０１０−２５８６３９）
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【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６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【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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