(57)【要約】【課題】簡便にハイスループットで固形物をダメージなく、所定の大きさ以上の固形物を溶液から抽出できる装置および抽出方法を提供すること。【解決手段】固形物を含む溶液Ｘから所定の大きさの固形物のみを抽出するための固形物抽出装置であって、固形物を含む溶液Ｘを導入する導入口（Ａ）、抽出液を導入する導入口（Ｂ）、溶液Ｘから所定の大きさの固形物を分離する構造体（Ｃ）、抽出液と所定の大きさの固形物を回収する回収口（Ｄ）、及び流路から構成され、導入口（Ａ）、導入口（Ｂ）、及び回収口（Ｄ）が前記流路によって連通され、構造体（Ｃ）は導入口（Ａ）からの送液方向に対し略垂直に装填され、かつ構造体（Ｃ）の上面は前記流路と連通されている固形物抽出装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形物を含む溶液Ｘから所定の大きさの固形物のみを抽出するための固形物抽出装置であって、固形物を含む溶液Ｘを導入する導入口（Ａ）、抽出液を導入する導入口（Ｂ）、溶液Ｘから所定の大きさの固形物を分離する構造体（Ｃ）、抽出液と所定の大きさの固形物を回収する回収口（Ｄ）、及び流路から構成され、導入口（Ａ）、導入口（Ｂ）、及び回収口（Ｄ）が前記流路によって連通され、構造体（Ｃ）は導入口（Ａ）からの送液方向に対し略垂直に装填され、かつ構造体（Ｃ）の上面は前記流路と連通されていることを特徴とする固形物抽出装置。
【請求項２】
構造体（Ｃ）がメンブレンフィルターであることを特徴とする請求項１記載の固形物抽出装置。
【請求項３】
構造体（Ｃ）が固形物を含む溶液Ｘに対して親和性があることを特徴とする請求項１又は２記載の固形物抽出装置。
【請求項４】
前記流路の断面形状の幅および深さが０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の固形物抽出装置。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか記載の固形物抽出装置を使用して、固形物を含む溶液Ｘを導入口（Ａ）を通じて構造体（Ｃ）の上面に導入し、溶液Ｘから所定の大きさの固形物を構造体（Ｃ）によって分離し、所定の大きさの固形物を構造体（Ｃ）の上部に残し、導入口（Ｂ）から抽出液を導入し、流路から構造体（Ｃ）上に流すことにより構造体（Ｃ）の上部に残った固形物を流路から回収口（Ｄ）へ流し抽出することを特徴とする固形物抽出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固形物を含む溶液から所定の大きさ以上の固形物を抽出する固形物抽出装置及び抽出方法に関する。詳しくは、ガラス粒子や金属粒子、プラスチック粒子  等の固形物を含む溶液から所定の大きさ以上の固形物を抽出する場合や反応や粉砕等により得られた所定の大きさ以上の固形物を反応液から回収する場合、血液から所定の大きさ以上の固形成分を回収する場合に用いられる固形物抽出装置及び抽出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固形物と溶液の混合物から固形分を抽出する工程は産業上、様々な箇所で利用されている。例えば、微粒子を製造する際にボールミル等で粉砕した微粒子を粒子サイズに分けて分離する工程や、懸濁反応により合成されたポリマービーズをある大きさ以上もしくはある大きさの範囲のポリマービーズを抽出する工程、溶液中で表面処理を実施したガラスビーズや金属ビーズ、プラスチックビーズを反応液中から抽出する工程、血液中の固形成分の大きさや形状を測定するために血液中の固形分のみを抽出する工程  培地中で培養した細胞を培地と抽出する工程  等の様々な工程で利用されている。
【０００３】
固形物を抽出する方法としては、沈殿による自然落下による方法や遠心による方法、メッシュを用いた篩による方法等が挙げられる。沈殿による自然落下による方法では比重やその粒子のサイズにより抽出に時間を要することが多く、また装置も大きくなり易い等の問題がある。更に微量なサンプルを取り扱う場合には適さない。遠心法は微量のサンプルから個体成分を分離するには適した方法であるが、遠心力による分離であるため固形物の大きさが制御できないことと遠心力を用いるためにサンプルにダメージが及ぶこと、遠心分離後に上澄みを回収し更に何度も洗浄を実施しないと元の溶媒が抽出液と入れ替わらない事が問題となっている。メッシュを用いた篩による方法では、固形分と溶媒を分離するために重力と流体の流れの力を利用するために柔らかい粒子を取り扱うことには向いておらず、更に微細な粒子を扱う場合にはメッシュを流体が流れにくくなり効率が下がる。
【０００４】
上記のように、簡便にハイスループットで固形物をダメージなく、所定の大きさ以上の固形物を溶液から抽出できる装置および抽出方法はなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、簡便にハイスループットで固形物をダメージなく、所定の大きさ以上の固形物を溶液から抽出できる装置および抽出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
（１）固形物を含む溶液Ｘから所定の大きさの固形物のみを抽出するための固形物抽出装置であって、固形物を含む溶液Ｘを導入する導入口（Ａ）、抽出液を導入する導入口（Ｂ）、溶液Ｘからから所定の大きさの固形物を分離する構造体（Ｃ）、抽出液と所定の大きさの固形物を回収する回収口（Ｄ）、及び流路から構成され、導入口（Ａ）、導入口（Ｂ）、及び回収口（Ｄ）が前記流路によって連通され、構造体（Ｃ）は導入口（Ａ）からの送液方向に対し略垂直に装填され、かつ構造体（Ｃ）の上面は前記流路と連通されていることを特徴とする固形物抽出装置、
（２）構造体（Ｃ）がメンブレンフィルターであることを特徴とする（１）記載の固形物抽出装置、
（３）構造体（Ｃ）が固形物を含む溶液Ｘに対して親和性があることを特徴とする（１）又は（２）記載の固形物抽出装置、
（４）前記流路の断面形状の幅および深さが０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする（１）〜（３）いずれか記載の固形物抽出装置、
（５）（１）〜（４）いずれか記載の固形物抽出装置を使用して、固形物を含む溶液Ｘを導入口（Ａ）を通じて構造体（Ｃ）の上面に導入し、溶液Ｘから所定の大きさの固形物を構造体（Ｃ）によって分離し、所定の大きさの固形物を構造体（Ｃ）の上部に残し、導入口（Ｂ）から抽出液を導入し、流路から構造体（Ｃ）上に流すことにより構造体（Ｃ）の上部に残った固形物を流路から回収口（Ｄ）へ流し抽出することを特徴とする固形物抽出方法、
である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明を用いることにより、簡便にハイスループットで固形物をダメージなく、所定の大きさ以上の固形物を溶液から抽出できる装置および抽出方法を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。
図１に本発明の固形物抽出装置の一例の概要平面図、図２に図１のI−II方向断面図を示す。図１、２に示すマイクロ流体デバイスは、母材１に形成された固形物を含む溶液Ｘを導入する導入口（Ａ）２、抽出液を導入する導入口（Ｂ）３、溶液Ｘからから所定の大きさの固形物を分離する構造体（Ｃ）４、抽出液と所定の大きさの固形物を回収する回収口（Ｄ）５、導入口（Ｂ）と構造体（Ｃ）とをつなぐ流路６、構造体（Ｃ）と回収口（Ｄ）をつなぐ流路７、導入口（Ａ）と構造体（Ｃ）をつなぐ流路８、及び構造体（Ｃ）の下側にある空隙部９とからから構成されている。
【０００９】
固形物を含む溶液Ｘは、固形物を含む溶液Ｘを導入する導入口（Ａ）２から流路８通じて溶液Ｘからから所定の大きさの固形物を分離する構造体（Ｃ）４の上に導入される。溶液Ｘからから所定の大きさの固形物を分離する構造体（Ｃ）は、例えば、抽出する固形物の所定の大きさ未満の穴をもつ構造体からなる。このような構造体（Ｃ）は重力や溶媒に対する親和性、キャピラリー効果により、構造体（Ｃ）に設けられた穴未満の大きさを持つ固形物と溶媒は、構造体（Ｃ）に吸収される、又は構造体（Ｃ）を通じて構造体（Ｃ）下部に落下する。その結果、構造体（Ｃ）４の上部に抽出したい所定の大きさの固形物が残った状態となる。
【００１０】
抽出液を導入する導入口（Ｂ）３から導入口（Ｂ）３と構造体（Ｃ）４をつなぐ流路６を通じ抽出液を導入し、構造体（Ｃ）上に流す。これにより構造体（Ｃ）の上部に残った固形物を構造体（Ｃ）と抽出液と所定の大きさの固形物を回収する回収口（Ｄ）５をつなぐ流路７を通じて回収口（Ｄ）へ流し抽出することができる。
【００１１】
本発明の固形物抽出装置に使用する母材１の材質は、Ｓｉ、ガラス、プラスチック等が挙げられる。このような候補の中でプラスチックであることが特に好ましい。プラスチックの材質としては、加工性、経済性も含め、現在最も用いられている検出法が蛍光検出であるため自己蛍光の少なく、ＦＤＡから生体適応材料（血液に接触しても問題が無い）材料として認知されている環状ポリオレフィン樹脂（ＣＯＣ）が最も好ましいが、種々のプラスチック材料を選択することが可能であり、作製される装置の用途、処理、使用する溶液、生理活性物質、検出方法の特性に合わせて、成形性、耐熱性、耐薬品性、吸着性等を考慮し適宜に選択される。
【００１２】
例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアセテート、ビニル−アセテート共重合体、スチレン−メチルメタアクリレート共重合体、アクリルニトリル−スチレン共重合体、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ナイロン、ポリメチルペンテン、シリコン樹脂、アミノ樹脂、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、ポリイミド等が挙げられる。また、これらのプラスチック材料に、顔料、染料、酸化防止剤、難燃剤等の添加物を適宜混合してもよい。
【００１３】
本発明において、導入口、流路等を母材に加工する加工方法としては任意であり、切削加工、射出成形、溶剤キャスト法、フォトリソグラフィー、レーザーアブレーション、ホットエンボス法などの方法を利用できる。２種以上の母材をそれぞれ加工してから、組合わせることも可能である。
【００１４】
本発明に使用される固形物を含む溶液Ｘは、赤血球や白血球等の固形物を含む水溶性の液体やガラスやプラスチック製のビーズの固形物を含む水溶液やオイル、懸濁反応により得られたポリマー粒子の固形物を含む反応液、食品分野におけるハム、ソーセージなどのサンプルを粉砕した固形物を含む水溶液等が挙げられるが固形物を含む溶液であれば特に限定はしない。
【００１５】
固形物を含む溶液Ｘを導入する導入口（Ａ）は、そのシステム構成により大きさ、形状が決定される。断面形状として円形や四角形、ひし形、星型等が挙げられ固形物を含む溶液Ｘを導入する治具によって最適なものが決定され、加工性の面から円形が最も一般的と考えられるが特に限定するものでない。また、大きさも固形物を含む溶液Ｘを導入する治具によって最適な大きさが決定され、加工性と取り扱いの面から断面形状が円形の場合は、直径０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下が好ましいが特に限定されるものではない。
【００１６】
抽出液を導入する導入口（Ｂ）は、そのシステム構成により大きさ、形状が決定される。断面形状として円形や四角形、ひし形、星型等が上げられ抽出液を導入する治具によって最適なものが決定され、加工性の面から円形が最も一般的と考えられるが特に限定するものでない。また、大きさも抽出液を導入する治具によって最適な大きさが決定され、加工性と取り扱いの面から断面形状が円形の場合は、直径０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下が好ましいが特に限定されるものではない。
【００１７】
抽出液と所定の大きさの固形物を回収する回収口（Ｄ）は抽出された固形物と抽出液を回収する部分である。その形状、大きさ、深さはシステム構成により決定されるが、回収し易くするためにピペット等が十分に扱える形状、大きさ、深さが良好である。但し、抽出液と所定の大きさの固形物を回収する回収口（Ｄ）に配管等を接続することで回収した抽出液と所定の大きさの固形物を外部へ取り出すシステムも可能であり上記の限りではない。
【００１８】
溶液Ｘから所定の大きさの固形物を分離する構造体（Ｃ）は、固形物を含む溶液Ｘの溶媒に対して溶解しない材質で作製されることが必須であり、溶媒に対して濡れ性が良好であるほうが好ましい。溶媒に対して濡れ性が悪い材質で作製すると溶媒が構造体（Ｃ）へ吸収もしくは構造体（Ｃ）を通じて落下する際にキャピラリーの効果が薄れるために時間を必要とし効率が悪く、最悪の場合には十分に溶媒を吸収もしくは落下させられなくなる。
【００１９】
構造体（Ｃ）の材質としては、ガラス、金属、シリコン、プラスチック等が挙げられるがこれに限定されるものではない。また、溶媒との濡れ性を向上させるために構造体表面に各種のコーティングを実施しても構わない。その方法としては、ディッピング法、ＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法、スプレー法、プラズマ処理法等が挙げられるが特に限定されるものではない。
【００２０】
溶液Ｘから所定の大きさの固形物を分離する構造体（Ｃ）は、穴を有する構造体からなることが好ましい。穴の大きさは抽出する固形物の大きさ未満が好ましく、穴の大きさが抽出する固形物よりも大きい場合には固形物が穴の内部に入り込むため、回収するための抽出液を導入しても抽出液に運搬されない。また、小さすぎると小さな固形物が構造体（Ｃ）の上に残留するため回収するための薬剤を導入した際に小さな固形物も回収されてしまう、また、小さすぎると溶媒が構造体に吸収もしくは構造体を通じて落下しにくく、小さな固形物を含む場合は穴が塞がってしまい、溶媒の吸収や落下を妨げるため好ましくない。
【００２１】
構造体（Ｃ）において、穴の大きさが固形物を含む溶液Ｘが導入される箇所から溶媒が吸収および通過する方向に分布をもってもよい。例えば、構造体の上面付近は穴径が大きく、下面付近は穴径が小さくなるような傾斜をもつような分布であることが好ましい。
【００２２】
構造体（Ｃ）は、切削加工、射出成形、フォトリソグラフィー、レーザー加工、繊維の織り込む等の手法にて作製することもできる。その中でも微細孔が施されている市販のメンブレンフィルターを使用することができ、多くの場合には、この汎用のメンブレンフィルターを使用する方が安価に製造できることが多い。
【００２３】
固形物抽出装置において、構造体（Ｃ）は導入口（Ａ）からの送液方向に対し略垂直に装填されている。これにより、導入口（Ａ）から導入された溶液Ｘから構造体（Ｃ）によって所定の大きさの固形物を分離することが効率よく行うことが出来る。
【００２４】
本発明の固形物抽出装置において、固形物を含む溶液Ｘを導入する導入口（Ａ）、抽出液を導入する導入口（Ｂ）、及び抽出液と所定の大きさの固形物を回収する回収口（Ｄ）は、流路によって連通され、溶液Ｘから所定の大きさの固形物を分離する構造体（Ｃ）の上面は前記流路と連通されている。流路の断面形状における幅および深さは、本発明の固形物抽出装置の機能を直接左右するのもではないが、微量な固形物を含む溶液Ｘから微量の固形物を抽出する場合においては、０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。流路幅および流路深さが下限値未満では溶液Ｘおよび抽出用の抽出液を導入する際に大きな圧力が必要となり、また、このように微細な流路を加工するためには高い加工精度が要求され量産する際に適さない。流路幅および流路深さが上限値を超えると、微量な溶液を導入したり、排出したりする際に外部で精度の高い制御が要求されるため適さない。
【００２５】
これらの固形物抽出装置の流路設計は検出対象物、利便性を考慮に適宜設計される。固形物抽出装置として、膜、ポンプ、バルブ、センサー、モーター、ミキサー、ギア、クラッチ、マイクロレンズ、電気回路等を装備したり、複数本のマイクロチャネルを同一基板上に加工することにより複合化したりすることも可能である。
【実施例】
【００２６】
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
（実施例１）
固形物抽出装置の母材にアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）からなる成形物（３０ｍｍ×７０ｍｍ×１ｍｍ厚み）を２枚使用し、切削法にて図１の形状になるように切削法を用いて加工を実施し、加工後構造体（Ｃ）を装填してから２枚の成形品を貼り合わせて、図１の形状の固形物抽出装置を得た。固形物を含む溶液Ｘを導入する導入口（Ａ）２、および抽出液を導入する導入口（Ｂ）３の大きさは１ｍｍφとし、抽出液と所定の大きさの固形物を回収する回収口（Ｄ）５は４ｍｍφとした。導入口（Ａ）と溶液Ｘから所定の大きさの固形物を分離する構造体（Ｃ）４をつなぐ流路８は断面形状が円形で０．２ｍｍφとし、導入口（Ｂ）と構造体（Ｃ）をつなぐ流路６、および構造体（Ｃ）と回収口（ｄ）をつなぐ流路７は断面形状が長方形で幅０．５ｍｍ、深さ０．２ｍｍとした。
構造体（Ｃ）として、４ｍｍφ×３００μｍ厚みのアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）の成形品に０．０８ｍｍφの貫通孔を０．１６ｍｍピッチで作製し、酸素プラズマにて親水性処理を実施した。酸素プラズマ処理を実施した構造体（Ｃ）と純水との接触角は４０°であった。構造体（Ｃ）の設置部の下側に深さ０．５ｍｍの空隙部９を作製した。
固形物を含む溶液Ｘとして、固形物として５０μｍφと１００μｍφのポリスチレンビーズの混合物、溶媒として純水を使用した。ポリスチレンビーズを含む純水水溶液を導入口（Ａ）から構造体（Ｃ）の上に導入し、続いて、導入口（Ｂ）から抽出液として純水を導入し、回収口（Ｄ）から出てきた溶液を回収した。回収した溶液をシャーレに移し顕微鏡観察を実施したところ、１００μｍφポリスチレンビーズのみが回収できていた。
【００２７】
（実施例２）
実施例１と比較し、固形物抽出装置の母材を環状ポリオレフィン樹脂（ＣＯＰ）とし、構造体（Ｃ）として２００μｍ厚みでフィルトレーション精度が８μｍの親水性のメンブレンフィルターとした以外は実施例１と同様の加工を実施した。親水性のメンブレンフィルターと純水との接触角は１０°であった。固形物を含む溶液として、人血液を、クエン酸（０．３Ｍ）と塩化ナトリウム（３Ｍ）の混合水溶液を２０倍希釈したＳＳＣで、１０倍希釈した溶液を使用した。人血液をＳＳＣで１０倍希釈した水溶液を導入口（Ａ）から構造体（Ｃ）の上に導入し、続いて、導入口（Ｂ）から抽出液として純水を導入し、回収口（Ｄ）から出てきた溶液を回収した。回収した溶液をシャーレに移し顕微鏡観察を実施したところ、赤血球が多数確認された。
【００２８】
（実施例３）
実施例１と比較し、固形物抽出装置の母材をポリスチレン樹脂（ＰＳ）とし、構造体（Ｃ）として、２００μｍ厚みでフィルトレーション精度が１５０μｍのメッシュを用いた以外は実施例１と同様の加工を実施した。親水性のメッシュと純水との接触角は８０°であった。固形物を含む溶液として、水溶液中にモノマーが含まれた油滴を混合させ懸濁反応させたポリマービーズ（平均粒子径１００μｍ）を用いた。ポリマービーズが含まれた水溶液を導入口（Ａ）から構造体（Ｃ）の上に導入し、続いて、導入口（Ｂ）から抽出液として純水を導入し、回収口（Ｄ）から出てきた溶液を回収した。回収した溶液をシャーレに移し顕微鏡観察を実施したところ、粒子径が１００μｍ以上のポリマービーズが抽出されていることが確認された。
【００２９】
（比較例１）
実施例１と比較し、構造体（Ｃ）として、０．５ｍｍφの貫通孔を０．６ｍｍビッチで作製した以外は実施例１と同様の加工を実施した。実施例１と同様の実験を実施したところ、回収した水溶液中にほとんどポリスチレンビーズは確認されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明を用いることにより、簡便にハイスループットで固形物をダメージなく、所定の大きさ以上の固形物を溶液から抽出できる装置および抽出方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の固形物抽出装置の一例の概要平面図
【図２】図１のI−II方向断面図
【符号の説明】
【００３２】
１  固形物抽出装置の母材
２  固形物を含む溶液Ｘを導入する導入口（Ａ）
３  抽出液を導入する導入口（Ｂ）
４  溶液Ｘから所定の大きさの固形物を分離する構造体（Ｃ）
５  抽出液と所定の大きさの固形物を回収する回収口（Ｄ）
６  導入口（Ｂ）と構造体（Ｃ）をつなぐ流路
７  構造体（Ｃ）と回収口（Ｄ）をつなぐ流路
８  導入口（Ａ）と構造体（Ｃ）をつなぐ流路
９  構造体（Ｃ）の下側にある空隙部
【図１】
2008049254.tif 000003
【図２】
2008049254.tif 000004