(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子を含む流体のための入口と、
少なくとも１対のディーン渦が前記流体中で形成されるように、ある幅および高さを有し、前記流体を受け取るように構成された湾曲したチャネルであり、流れパターンとの相互作用により、粒子が前記チャネルの外壁の近くに濃縮帯を形成し、流れは、前記チャネルのディーン数が３０と１００との間にあるように調節され、さらに、前記チャネルの前記高さに対する前記幅のアスペクト比が少なくとも７である、湾曲したチャネルと、
濃縮ストリームが第１の経路で前記チャネルを出て行き、残りの流体が第２の経路で前記チャネルを出て行くことができるように構成された出口と
を備えることを特徴とする流体力学的分離デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイスであって、前記アスペクト比が７．５であることを特徴とするデバイス。
【請求項３】
請求項１に記載のデバイスであって、前記アスペクト比が１５であることを特徴とするデバイス。
【請求項４】
請求項１に記載のデバイスであって、前記アスペクト比が８と１５との間にあることを特徴とするデバイス。
【請求項５】
請求項１に記載のデバイスであって、前記チャネルの内部の前記ディーン数が６０と８０との間にあるように、流量が調節されることを特徴とするデバイス。
【請求項６】
チャネルの高さに対する幅のアスペクト比が少なくとも７である前記幅および前記高さを有する湾曲したチャネルで、粒子を含む流体を受け取るステップと、
少なくとも１対のディーン渦が前記流体中に形成されるように流体流れを制御するステップであり、流れパターンとの相互作用により、粒子が前記チャネルの外壁の近くに濃縮帯を形成し、前記粒子は、濃縮ストリームが第１の経路で前記チャネルを出て行き、残りの流体が第２の経路で前記チャネルを出て行くことができるように構成された出口に搬送され、前記流れは、前記チャネルの内部のディーン数が３０と１００との間にあるように調節される、制御するステップと
を含むことを特徴とする流体力学的分離のための方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、前記アスペクト比が７．５であることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、前記アスペクト比が１５であることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法であって、前記アスペクト比が８と１５との間にあることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の方法であって、前記チャネルの内部の前記ディーン数が６０と８０との間にあるように、流量が調節されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本願は、２０１３年６月１４日に出願された米国特許仮出願第６１／８３５，４９０号の優先権を主張し、およびそれに基づき、その全体が本願に引用により援用される。
【０００２】
物理的障壁を使用することなく流体から粒子を分離することには、多くの利点がある。障壁および／または化学薬品または他の粒子の添加なしに流体から中立的に浮揚性である粒子を分離することができると、さらに好都合である。粒子濃縮および分離のために湾曲チャネル中の特定の流れパターンを利用する流体力学的分離（ＨＤＳ）は、そのような技術であることが分かっている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
現在説明している実施形態の１つの態様において、流体力学的分離デバイスが、粒子を含む流体のための入口と、少なくとも１対のディーン渦が流体中で形成されるように、ある幅および高さを有し、流体を受け取るように構成された湾曲チャネルであり、流れパターンとの相互作用により、粒子がチャネルの外壁の近くに濃縮帯を形成し、流れは、チャネルのディーン数が３０と１００との間にあるように調節され、さらに、チャネルの高さに対する幅の比が少なくとも７である、湾曲チャネルと、濃縮ストリームが第１の経路でチャネルを出て行き、残りの流体が第２の経路でチャネルを出て行くことができるように構成された出口とを備える。
【０００４】
現在説明している実施形態の別の態様では、アスペクト比は７．５である。
【０００５】
現在説明している実施形態の別の態様では、アスペクト比は１５である。
【０００６】
現在説明している実施形態の別の態様では、アスペクト比は、８と１５との間にあるか、または少なくとも１５である。
【０００７】
現在説明している実施形態の別の態様では、チャネルの内部のディーン数が６０と８０との間にあるように、流量が調節される
【０００８】
現在説明している実施形態の別の態様では、流体力学的分離のための方法が、チャネルの高さに対する幅の比が少なくとも７である幅および高さを有する湾曲チャネルで、粒子を含む流体を受け取るステップと、少なくとも１対のディーン渦が流体中に形成されるように流体流れを制御するステップであり、流れパターンとの相互作用により、粒子がチャネルの外壁の近くに濃縮帯を形成し、粒子は、濃縮ストリームが第１の経路でチャネルを出て行き、残りの流体が第２の経路でチャネルを出て行くことができるように構成された出口に搬送され、流れは、チャネルの内部のディーン数が３０と１００との間にあるように調節される、制御するステップとを含む。
【０００９】
現在説明している実施形態の別の態様では、アスペクト比は７．５である。
【００１０】
現在説明している実施形態の別の態様では、アスペクト比は、１５、または少なくとも１５である。
【００１１】
現在説明している実施形態の別の態様では、アスペクト比は８と１５との間にある。
【００１２】
現在説明している実施形態の別の態様では、チャネルの内部のディーン数が６０と８０との間にあるように、流量が調節される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】現在説明している実施形態を実施することができる環境の例の図である。
【図１Ｂ】現在説明している実施形態を実施することができる環境の例の図である。
【図１Ｃ】現在説明している実施形態を実施することができる環境の例の図である。
【図１Ｄ】現在説明している実施形態を実施することができる環境の例の図である。
【図２】チャネルの断面図である。
【図３Ａ】チャネルの断面図である。
【図３Ｂ】チャネルの断面図である。
【図４】計算流体力学（ＣＦＤ）シミュレーションの結果を示す図である。
【図５】計算流体力学（ＣＦＤ）シミュレーションの結果を示す図である。
【図６Ａ】現在説明している実施形態によるチャネルの断面図である。
【図６Ｂ】現在説明している実施形態によるチャネルの断面図である。
【図７】計算流体力学（ＣＦＤ）シミュレーションの結果を示す図である。
【図８】現在説明している実施形態によるシステムを示す図である。
【図９Ａ】実験結果を示す図である。
【図９Ｂ】実験結果を示す図である。
【図１０Ａ】実験結果を示す図である。
【図１０Ｂ】実験結果を示す図である。
【図１１】ＣＦＤ結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
湾曲チャネルを使用する懸濁粒子の流体力学的分離（ＨＤＳ）には、多くの用途で利点がある。物理的障壁の必要性または化学的助剤の添加なしに中立的およびほぼ中立的に浮揚性である粒子を含む粒子を扱うことができるのは高速連続流れ技術である。特定の用途で最良の利益を得るには、分離限界粒径、流量、圧力降下などを制御する設計パラメータを理解することが重要である。現在説明している実施形態は、流体力学的分離器の集束力学（focusing dynamics）へのチャネルアスペクト比の役割と、それがどのようにチャネル設計選択の改善をもたらすかとに関する。
【００１５】
本明細書で意図される様々な実施形態もしくは設計、またはそのような実施形態もしくは設計の組合せのうちのいずれかが、任意の単一のデバイスもしくはシステム、または複数のデバイスもしくはシステムに実装され得ることを十分理解されたい。
【００１６】
さらに、現在説明している実施形態による例は、選択された実施態様のためにＨＤＳ分離効率を改善する例示の運用シナリオでの例示の設計を示す。当然、そのような例は、分離の目的のために粒子群をフィールドフロー（ｆｉｅｌｄ  ｆｌｏｗ）の複数の部分および／または粒子の複数の帯に分離するのに、様々な流体力学的力を利用する湾曲チャネルデバイスの様々な異なる構成をさらに含むことができ、その一部を上記および以下で説明していることを十分理解されたい。そのような湾曲チャネルＨＤＳデバイス（またはその一部分）の例が、図１ａから１ｄに示されている。図１ａは、多くのターンを含む例示の単一チャネルの螺旋状デバイスの形態をとる湾曲チャネルデバイス１の代表的な図を示す。デバイス１は出口領域２を有する。図１ｂは、チャネルが１８０度と３６０度（例えば、図示のように３６０度に近い）との間にわたる単一チャネルのフルターン構成を有する湾曲デバイス３を示す。デバイス３は出口領域４を有する。図１ｃは、単一チャネルおよび半ターン構成を有する湾曲デバイス５を示す。デバイス５は出口領域６を有する。図１ｄは、複数の湾曲デバイス８のスタック７を示す。さらに、チャネル９、ガスケットまたはシーリング要素１０、および開口１１が示されている。
【００１７】
そのようなデバイス（例えば、図１ａから１ｄに示したもの）は、流体（例えば、液体）中の粒子を分離するためのシステムに組み込むことができることを十分理解されたい。そのようなシステムは、意図した分離をこのシステムで達成するために流体の流れを制御する制御要素（例えば、制御モジュール、プロセッサ、アクチュエータ、センサなど）を含むことができる。
【００１８】
特に、図１ｄの９で示したものなどのチャネルは、一般に、様々な形態をとることができ、それらの一部が示されている。しかしながら、現在説明している実施形態によれば、チャネルは、高いアスペクト比Ａ（チャネルの幅／高さに等しい）を有するように構成される。さらに、そのような高アスペクト比のチャネルを組み込んでいるシステムは、以下で説明するような有利な結果を達成するように動作させることができる。
【００１９】
次に図２を参照すると、チャネルを通って流れる流体または液体にある状況で遠心力が発生するので、横断流れパターンが出現する。ある流れ条件および幾何形状制約の下で、これらの横断流れパターンは１対のディーン渦として出現する。図示のように、湾曲チャネル２０の断面平面に完全に発達したディーン渦対２２、２４がある。そのような流れで運ばれる粒子は、チャネルに沿って動くとき、これらの渦核のまわりに螺旋状になっている。ある場所において、剪断力と慣性力との組合せが、粒子を押して渦中心に近づけ、それにより、渦核のまわりの帯の中への粒子の力学的集束が引き起こされる。
【００２０】
図３ａおよび３ｂを参照して示すように、揚力のサイズ依存性のために、あるサイズ（チャネル幾何形状および流量によって決まる）を超える粒子のみが十分に影響を受けて、濃縮帯の部分になる。図３ａおよび３ｂは、Ａ＝４．５５での湾曲チャネル３０の断面区域上の粒子軌跡の投影を示す。実線は、同じ断面区域への流線の投影を示す。粒子は、正しい縮尺で示されておらず、説明を容易にするために単に象徴的に示されている。図３ａに示すように、２０ミクロン粒子は、剪断力および慣性力によってほとんど影響されず、ぴったりと流線に従う。集束効果は見えない。しかしながら、図３ｂに示すように、７０ミクロンの粒子は、外壁の近くでより強い剪断力および慣性力を経験し、ディーン渦核の方に流線を横断する。渦核の方への力学的集束が存在する。
【００２１】
低いアスペクト比（Ａ＝幅／高さ）のチャネルでは、集束は動的である、すなわち、一回転のループごとに、粒子は渦中心のまわりを回り、粒子は押されて渦中心にわずかに近づく。図３ａおよび３ｂは、大きすぎないアスペクト比をもつチャネルにおける観察された物理的現象を記述している（例えば、オオカワラ、ディー．  ストリート、ケイ．  オガワ、Ｃｈｅｍ．  Ｅｎｇ．  Ｓｃｉ．、６１巻、３７１４〜３７２４頁、（２００６年）（Ａ＝４／３すなわち１．３３）、エイチ．ビー．  シェ、エー．アール．  ヴェルケル、エヌ．イー．  チャン、エー．  コレ、ケー．  メルデ、エフ．  トレス、Ｗａｔｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＆  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  −  Ｗａｔｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ、１３（２）巻、５２４〜５３０頁、（２０１３年）（Ａ＝５／１．１すなわち４．５５））。検討中のチャネルの流れ場（Ｄ＿Ｈ≪Ｒ＿Ｃ、ここで、水力半径Ｄ＿Ｈはチャネル断面の特性長スケールであり、Ｒ＿Ｃは曲率半径である）は、ディーン数
【数１】
0006311014.tif 000002
によって完全に記述され、ディーン数は、レイノルズ数
【数２】
0006311014.tif 000003
を曲率半径に関する情報と組み合わせており、
【数３】
0006311014.tif 000004
は、アスペクト比Ａの関数である。Ｈはチャネルの高さに対応し、νは動粘性率であり、ｖは速度に対応する。固定のアスペクト比Ａでは、外壁からのディーン渦中心の相対的距離の
【数４】
0006311014.tif 000005
は、普遍曲線上に位置する。図４は、Ａ＝４．５５についてディーン数の関数としてのｄrを示している。異なる複数の標識は、異なる曲率半径ＲＣおよび様々な流量（黒丸）をもつチャネルに対応する。
【００２２】
ｄrは、有限のディーン数で明確な極小を有するが、壁に最も近い距離ならびにこれが生じるディーン数の両方はアスペクト比Ａの関数である。Ａを増加させるにつれて、外壁までの最小距離は減少し、かつ、その最小距離はより大きいディーン数で生じる。図５は、外壁からの渦核の相対距離ｄrをディーン数の関数として示している。異なる標識は、２つの異なるアスペクト比Ａをもつチャネルに対応する。
【００２３】
流れスプリッタを出口に配置することによって、懸濁粒子の分離器および／または濃縮器として湾曲チャネルを使用する場合、できるだけ外壁の近くに粒子帯を形成させて、流れスプリッタにおいて粒子ストリームによってわきに向けられる液体の量を最小にすることが有利である。言い換えれば、粒子帯が形をなすのが外壁を基準にして近くほど、高い分離比を達成することができる。オオカワラによって説明された例（Ａ＝１．３３）では、妥当な粒子分離を達成するのに５０：５０流れ分割が必要とされる。シェ等によって説明されたより高アスペクト比（Ａ＝４．５５）では、７０：３０のクリーンストリーム（ｃｌｅａｎ  ｓｔｒｅａｍ）対濃縮ストリーム流れの分割が、妥当な分離を達成している。アスペクト比は、帯の位置への影響の他に、さらに、液体の流量および／またはチャネルの曲率半径についての制御パラメータをもたらし、したがって、それにより、特定の用途のためのチャネル幾何形状の最適化が可能になる。
【００２４】
高アスペクト比のチャネルは複数の異なる結果を可能にする。１つの形態では、ひとたびアスペクト比が約７を超えれば、粒子集束力学は変化する。すなわち、少なくとも１つの形態では、初めて外壁の近くに搬送されるいかなる粒子もそこに留まることになる、すなわち、ディーン渦中心のまわりの粒子の最初のループ内に最終の帯が形をなす。当然、アスペクト比は変わることができる。例えば、いくつかの形態では、アスペクト比は、７．５、８、１５、または７．５と１５との間の任意の値、例えば、８と１５との間の値とすることができる。アスペクト比は、１５を超えることができる。少なくともいくつかの形態では、約７の値を超える任意のアスペクト比を受け入れることができる。さらに、ディーン数は変わることができる。少なくとも１つの形態では、流れは、ディーン数がチャネルの内部で３０と１００との間にあるように調節される。いくつかの他の形態では、流れは、ディーン数がチャネルの内部で６０と８０との間にあるように調節することができる。
【００２５】
粒子集束の振舞いのこの変化は、横断渦巻運動状態での付加的な極大を伴っており、これは、例えば、流線をチャネル断面図に投影したとき、第２の組の閉ループで見ることができる。図６ａ（ならびに低アスペクト比のチャネルの図３ａおよび３ｂ）は、主要渦核のまわりを旋回する流線によって形成されたループを示している。図６ｂは、外壁に近い流線の追加の閉ループを示し、それは、十分に大きいアスペクト比（すなわち７を超えるＡ）でのみ現われる。この点に関して、２つのディーン渦核（図２、３ａ、および３ｂに示されるような）の渦巻運動状態の極大の他に、２つの追加の極大が外壁の近くに現われる。図７は、横断渦巻運動状態でのこれらの追加の極大の出現をディーン数およびアスペクト比の関数として示している。ひとたびアスペクト比が約７を超えれば、これらの追加の渦巻運動状態の極大が存在し、外壁の近くの狭い粒子帯が形をなす広範囲のＤｅ数がある。図示のように、ディーン数およびアスペクト比の関数としての横断渦巻運動状態成分（半チャネルごとの）の極大の数がある。菱形標識は単一の極大を示し、長方形標識は二重の極大を示す。
【００２６】
次に図６ａおよび６ｂを参照して示すように、流線８０をもつ高アスペクト比のチャネル７０が示されている。図６ａでは、半チャネルの図が、参照しやすいように示されており、渦核９０の形成を示している。図６ａの右側（例えば、外側チャネル壁）の拡大表示が、図６ｂに示されている。この点に関して、第２の渦核１００が、壁の極めて近くにはっきり見える。現在説明している実施形態によれば、この渦核（およびその連れ添っている対、図示せず）は、濃縮帯またはストリーム中の粒子をチャネルを通して搬送する。
【００２７】
図８に示すように、システム８００が示されている。システムは試験システムとして示されているが、そのようなシステムは、様々な環境で粒子分離を制御する分野で使用するように構成することができることを理解されたい。システム８００は湾曲チャネルデバイス８０５を含み、図示の螺旋は、ＨＤＳデバイスの単なる例示の表現としてのものであり、本明細書で説明するものを含む様々な形態をとることができる。さらに、濃縮ストリーム出口８１０およびクリーンまたは希薄ストリーム出口８１５が示されている。圧力制御弁８２０およびセンサ８２５もシステムに示されている。ポンプ８３０を使用して、原料タンク８６０からシステム中に流体をポンプで送り込むことができ、その結果、粒子を有する流体は、現在説明している実施形態による処理のために湾曲チャネルデバイス８０５に入力される。ポンプを制御するための可変周波数駆動（ＶＦＤ）８３５、データ収集および能動制御システム８４０、およびユーザインタフェース８５０が示されている。システム８００は、流量、流体速度、圧力、温度、ｐＨなどを含む様々なパラメータを測定するために使用できることを十分理解されたい。これらのパラメータが分かると、制御システム８４０は、ポンプ８３０などのアクチュエータおよび圧力制御弁８２０と一緒に、現在説明している実施形態による所望の条件でシステムを動作させることができる。
【００２８】
図８の例のシステムまたは同様のシステムにおいて、現在説明している実施形態によれば、少なくとも１つの形態において、流体力学的分離デバイスが実装され、粒子を含む流体のための入口と、少なくとも１対のディーン渦が流体中に形成されるように、ある幅および高さを有し、流体を受け取るように構成された湾曲チャネルであり、流れパターンとの相互作用により、粒子がチャネルの外壁（例えば、外側の壁）の近くに濃縮帯を形成し、流れは、チャネルのディーン数が３０と１００との間にあるように調節され、さらに、チャネルの高さに対する幅の比が少なくとも７である、湾曲チャネルと、濃縮ストリームが第１の経路でチャネルを出て行き、残りの流体が第２の経路でチャネルを出て行くことができるように構成された出口とを含む。
【００２９】
現在説明している実施形態によるシステムは様々な動作の方法を容易にすることになることをさらに十分理解されたい。少なくとも１つの形態では、流体力学的分離の方法は、チャネルの高さに対する幅の比が少なくとも７である幅および高さを有する湾曲チャネルで、粒子を含む流体を受け取ることと、少なくとも１対のディーン渦が流体中に形成されるように流体流れを制御することであり、流れパターンとの相互作用により、粒子がチャネルの外壁（例えば外側の壁）の近くに濃縮帯を形成し、粒子は、濃縮ストリームが第１の経路でチャネルを出て行き、残りの流体が第２の経路でチャネルを出て行くことができるように構成された出口に搬送され、流れは、チャネルの内部のディーン数が３０と１００との間にあるように調節される、制御することとを含む。
【００３０】
現在説明している実施形態によれば、実際のデバイス設計および動作パラメータは変わることができることも十分理解されたい。しかしながら、少なくとも１つの形態において、パラメータが以下の表１に列記される。
【表１】
0006311014.tif 000006
【００３１】
「フロック分離器」は、低い圧力および剪断の条件で大きい（＞７０ミクロン）粒子を分離させるためのＨＤＳチャネル実施態様である。「粒子分離器」は、より小さい（＞２０ミクロン）がコンパクトな粒子をより高い剪断速度で濃縮するためのＨＤＳチャネル実施態様である。差異は、主として、チャネル幾何形状（幅、高さ）および動作圧力である。
【００３２】
さらに、図８に示したものなどのシステムの動作は、分離されるストリームに対する様々なデータの発生を可能にし、１組の典型的に発生されたデータが、以下の表２に要約される。
【表２】
0006311014.tif 000007
【００３３】
【数５】
0006311014.tif 000008
【００３４】
表２のデータは、入力濃度がより狭いチャネル実験の場合よりも２５％高いけれども、同じスプリッタ幾何形状で作動されたときにより広いチャネルで同様の効率の成果を実証している（流れ分割が５０：５０に近い場合はるかにより良好な性能である）。
【００３５】
他の実験結果が図９ａから１０に示されている。
【００３６】
図９ａおよび９ｂでは、アスペクト比Ａ＝１５をもつフルターンチャネル（３１５度弧長）での異なる流量における粒子帯の形成が示されている。対応するディーン数は、２３から６８までの範囲にわたる。プロットは、外壁からの距離の関数としての規格化粒子数（％単位）を示す。粒子計数は、粒子がチャネル幅にわたるレーザ照明スリットをそばに通過するときに蛍光性粒子を計数することによって達成された。広い流量範囲（１５０から２５０ｍｌ／ｍｉｎ）で、明確な粒子帯が外壁の近くに見える。より高い流量（３００ｍｌ／ｍｉｎ）では、この帯は広がり始め、一方、より低い流量（１００ｍｌ／ｍｉｎ）では、帯は全く見えない。
【００３７】
図１０ａおよび１０ｂでは、アスペクト比Ａ＝１５をもつ半ターンチャネル（１８０度弧長）での異なる流量における粒子帯の形成が示されている。対応するディーンの数は、２３から６８までの範囲にわたる。
【００３８】
図１１は、ＣＦＤシミュレーションにより得られたＡ＝１５でのチャネル長の関数としての小さい（非集束）粒子の平均半径方向位置を示している。粒子は、ディーン渦のまわりにフルループを完成する間に平均で約２３８度の弧長を進む。
【００３９】
図９および１０の要約として、アスペクト比Ａ＝１５をもつチャネルでの蛍光性ビーズを使用した試験結果は、狭い帯（チャネル幅の≦２０％）の形成を示している。非集束粒子のＣＦＤシミュレーションは、渦核のまわりを動いている間の粒子進行の平均弧長が約２３８度であることを示唆しているが、実験の示すところによれば、帯の形成は１８０度の弧長の後で既にかなり完全であり、それは、外壁の近くにやって来る粒子がすべてこの位置で直ちに集束していることを示している。アスペクト比の増加で集束挙動が変化するために、チャネルは、より高い体積流量で動作し、全チャネル長さを変更することなく同様の効率を達成することができる。
【００４０】
より大きいアスペクト比をもつチャネルを使用すると、多くの利点が実現されることを十分理解されよう。これらの利点を実現できる１つの理由は、効果的な粒子分離限界粒径が、チャネルの幅ではなく高さによって主として決定されるからである。したがって、チャネル高さおよび平均流れ速度を維持しながらチャネルをより広く（したがって、より高アスペクト比に）すると、ディーン数およびレイノルズ数を著しく変更することなしにチャネル当たりの体積流量を増加させることができる。さらに、広げられたチャネルを動作させるのに、圧力ヘッドの著しい増加は必要とされない。
【００４１】
別の利点は、チャネルアスペクト比を増加させることによって実現され、チャネルアスペクト比の増加により、粒子帯が外壁のすぐ近くに形成され、それにより、より良好なクリーンストリームがストリーム比を濃縮できるようになる。
【００４２】
さらなる利点は、約７を超えるアスペクト比に押し進めることによって実現され、約７を超えるアスペクト比は、ディーン渦核のまわりの粒子の最初のループの間に粒子集束を引き起こす。これにより、高アスペクト比のチャネルは、低アスペクト比のチャネルで可能であるものよりも非常に短いチャネル長で良好な分離を有することができるようになり、それは、分離のためのエネルギーの必要性、またはチャネルを構築するために必要とされる材料の量を効果的に減少させる。他方では、高アスペクト比のチャネルを通って単位時間当たりより多くの液体が流れ、それにより、スループットは、効果的に増加することができる。
【００４３】
現在説明している実施形態に従ってデバイスを構成する際に、いくつかの要因を考慮する必要がある。例えば、現在のチャネルスケール（すなわち、曲率半径）内での粒子の典型的な在留時間は非常に短い（１〜３秒の程度、表１を参照）が、チャネル幅を増加させると、粒子が渦核のまわりでループを一度描くための時間（またはチャネルに沿った距離）が増加する。さらに、約７を超えてアスペクト比を増加させると、集束力学の変化のために、良好な分離を達成するのに必要とされるチャネル長に大きい利点が与えられる。しかしながら、７のアスペクト比を超えてチャネル幅を増加させる場合、構成には、設置面積、製造のコスト、および多層チャネルスタックシステムのメンテナンスに影響を与えるチャネル長対チャネル当たりの流量の最適化を考慮に入れることもできる。
【００４４】
上述で開示されたおよび他の特徴および機能の別形、またはそれの代替は、多くの他の異なるシステムまたは用途に組み合わせることができることを十分理解されよう。さらに以下の特許請求の範囲によって包含されるように意図される、本明細書において現在予想していないまたは予期していない様々な代替、変形、変更、または改善が、当業者によって後に行われ得る。
【図１Ａ】
0006311014.tif 000009
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
0006311014.tif 000012
【図２】
0006311014.tif 000013
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
0006311014.tif 000021
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
0006311014.tif 000026