专利名称：具有固液分离功能的装置、μ-TAS设备及固液分离方法
技术领域：
本发明涉及ー种具有固液分离功能的装置，尤其涉及ー种具有从液体与固体的混合物中过滤一定大小以上的固体的功能--例如从血液中分离血球的功能的过滤功能(固液分离功能)的装置，且涉及ー种具有 过滤功能的U-TAS (微全分析系统)设备及固液分离方法。
背景技术：
最近，正在研究开发应用微型机械技术对化学分析或合成等的机器、手法进行微观化的被称为y -TAS( Ii -TotalAnalysisSystems、微全分析系统)的微型化学设备。ii -TAS具有试料量少、反应时间短、最适于分析等优点，期待将其利用于血液分析等的医疗用。在此情况下，要想进行血液分析，则作为前处理需要进行血液中的血球分离。但是，在微米级的流路内简易地设置过滤器是比较困难的。例如，要在流路内不发生液体泄漏的情况下将无纺布等安装在过滤器上，则由于小而比较困难，另外也存在成本提高的问题。而且，也存在血球在过滤部的开头部分堵塞而过滤效果变差的问题。为了解决上述问题，在专利文献I中提出了ー种具有固液分离功能的装置，其中形成有向平板状的本体中通入流体的槽部，在所述槽部的一个端部形成有流体的入ロ，在另ー个端部形成有出ロ，其特征为，入ロ为导入固液混合物的导入ロ，在槽中形成有通过捕捉一定大小以上的固体来分离固液的分离部，通过入口与出口的压カ差，从入口侧朝着出ロ侧固液混合物从上游朝着下游通过分离部，在所述分离部设置有多个固体捕捉部，所述固体捕捉部由槽部的底部与不让一定大小以上的固体通过的隔墙构成，且具备入口部，一定大小以上的固体可以通过；收容部，收容从所述入口部进入的I个以上的固体；及开ロ部，设置在所述收容部的下游侧且小于所述固体。在专利文献I的装置中，分离部的设置有固体捕捉部的区域的上游侧至下游侧呈相同宽度。即，在专利文献I的图I中，虽然分离部5的下游部分逐渐变窄，但这是与分离部的设置有固体捕捉部的区域相比更处于下游的部分，分离部的设置有固体捕捉部的区域的上游侧至下游侧呈相同宽度。另外，在专利文献I的图7中，分离部的设置有固体捕捉部的区域即主体部54的上游侧至下游侧也呈相同宽度。而且，在专利文献I的图8中也是同样的。虽然专利文献I的装置解决了所述血球堵塞等问题，但是为了用少量的样本进行正确的分析，需要对从固液混合物中分离的液体的收集效率高的具有固液分离功能的装置。专利文献I :日本国特开2009-109232号公报
发明内容
本发明是鉴于上述问题而进行的，其目的在于提供ー种具有过滤功能(固液分离功能)的容易制造且价廉的小型装置，仅仅使固液混合物流入路径中，固体就通过该被加力的液体流而被搬运，在途中只高效地捕捉、分离一定大小以上的固体，尤其提供一种对被分离的液体的收集效率高的高效的装置、具有过滤功能的U-TAS (微全分析系统)设备及固液分离方法。技术方案I所述的发明是ー种具有固液分离功能的装置，其中设置有通过捕捉一定大小以上的固体来分离固液的分离部，其特征为，从入口侧朝着出口侧固液混合物从上游朝着下游通过分离部，在所述分离部，在被一个面和与其相对的另一个面夹住的间隙中设置有多个固体捕捉部，所述固体捕捉部由从所述一个面朝着所述另ー个面延伸的隔墙形成，且具备入口部；收容部，收容从所述入口部进入的I个以上的固体；及开ロ部，设置在所述收容部的下游侧，不让所述一定大小以上的固体通过，所述分离部的设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度。技术方案2所述的发明为，根据技术方案I所述的具有固液分离功能的装置，其特征为，所述隔墙由柱体列或墙体构成。技术方案3所述的发明为，根据技术方案I或2所述的具有固液分离功能的装置， 其特征为，在所述ー个面上形成有所述隔墙，构成所述另ー个面的材料由与构成所述隔墙的材料相比更柔软的材料构成。技术方案4所述的发明为，根据技术方案I或2所述的具有固液分离功能的装置，其特征为，在所述ー个面上形成有所述隔墙，构成所述隔墙的材料由与构成所述另ー个面的材料相比更柔软的材料构成。技术方案5所述的发明为，根据技术方案I或2所述的具有固液分离功能的装置，其特征为，在所述ー个面上形成有所述隔墙，在所述隔墙与所述另ー个面之间，配设有缓冲层，其由与构成所述另ー个面的材料、构成所述隔墙的材料相比更柔软的材料构成。技术方案6所述的发明为，根据技术方案3至5中任意I项所述的具有固液分离功能的装置，其特征为，所述柔软的材料由杜罗回跳式硬度计硬度为10 100的树脂构成。技术方案7所述的发明为，根据技术方案I至6中任意I项所述的具有固液分离功能的装置，其特征为，在所述分离部，设置有多个从上游朝向下游的流路，设置有多个沿着所述流路朝着流路开ロ的所述固体捕捉部，所述ー个流路与其他流路被挡墙或具有不让所述一定大小以上的固体通过的开ロ部的挡墙所划分。技术方案8所述的发明为，根据技术方案I至7中任意I项所述的具有固液分离功能的装置，其特征为，在ー个平面上具有多个设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度的分离部，使来自所述多个分离部的液体合流。技术方案9所述的发明为，根据技术方案I至8中任意I项所述的具有固液分离功能的装置，其特征为，设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度的分离部集中多个而呈圆状或圆弧状，在圆或圆弧的中心部设置有来自所述多个分离部的液体的合流液的排出ロ。技术方案10所述的发明为，根据技术方案I至9中任意I项所述的具有固液分离功能的装置，其特征为，分离部的最下游部能够不让所述一定大小以上的固体通过。技术方案11所述的发明为，根据技术方案I至10中任意I项所述的具有固液分离功能的装置，其特征为，被所述ー个面和与其相対的另ー个面夹住的间隙为2 6i!m。技术方案12所述的发明是ー种U -TAS (微全分析系统)设备，其特征为，作为一部分而具有技术方案I至11中任意I项所述的具有固液分离功能的装置。技术方案13所述的发明是ー种固液分离方法，其使用技术方案I至11中任意I项所述的具有固液分离功能的装置来分离固液，其特征为，准备设置有分离部的具有固液分离功能的装置，同时使用具有该固液分离功能的装置来分离固液，所述分离部具有与要进行固液分离的固液分离物所含的固体的总体积相比更大的容积。下面，详细说明本发明。技术方案I所述的本发明的具有固液分离功能的装置为，其中设置有通过捕捉一定大小以上的固体来分离固液的分离部，其特征为，从入口侧朝着出口侧固液混合物从上游朝着下游通过分离部，在所述分离部，在被一个面和与其相对的另一个面夹住的间隙中设置有多个固体捕捉部，所述固体捕捉部由从所述一个面朝着所述另ー个面延伸的隔墙形成，且具备入口部；收容部，收容从所述入口部进入的I个以上的固体；及开ロ部，设置在 所述收容部的下游侧，不让所述一定大小以上的固体通过，所述分离部的设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度。作为在本发明中所指的固液混合物，虽然并不特别进行限定，但是例如可举出含有血浆与血球的血液。參照图纸对上述发明进行说明。图I (a)是表示本发明的具有固液分离功能的装置A的一例的局部剖视立体图，图I (b)是表示图I (a)的X-X线断面要部的图，图I (c)是表示图I (a)的Y-Y线断面要部的图。即，本发明的具有固液分离功能的装置A由本体I与盖100构成。盖100是覆盖本体I整个面的盖，但是在图I (a)中描绘了切除一部分的盖100。图I (a)的Y-Y线断面是对具有固液分离功能的装置A的宽度方向进行2等分的断面，在图I (a)中描绘了切除一部分的盖100，因此看上去好像未成为盖100的断面，但其是在本体I被盖100覆盖的状态下对宽度方向进行2等分的断面。本体I为，形成有向平板状的本体I通入流体的槽部2，在所述槽部2的一个端部形成有流体的入ロ 3，在另一端部形成有出ロ 4。入口 3是导入固液混合物的导入ロ，在槽部2中形成有通过捕捉一定大小以上的固体来分离固液的分离部5，从入口侧朝着出口侧固液混合物从上游朝着下游通过分离部5。所述分离部5形成在槽部底面与盖下面的间隙中，在槽部底面上，设置有多个固体捕捉部6、6、6 ，其由在垂直于底面的方向上延伸且其顶端接触盖100下面的墙体构成。用符号10、11表示的构件为流体流动的通道。而且，所述分离部5的设置有固体捕捉部6的区域(在该图的情况下，该区域与分离部5的区域相同)的下游侧宽度窄于上游侧宽度。盖100上形成有用于向平板状的板上导入固液混合物的盖入口 101与用于取出分离后的液体的盖出口 102，所述入口 101位于本体I的入口 3正上方，所述出口 102位于本体I的出口 4正上方，分别连通。能够通过缩短分离时间来提高分离效率，但是由于在ー个面与另ー个面对于液体的湿润性接近时有利于提高分离效率，因此优选使盖的下面表面处于接近底面表面的湿润性的状态。图2是在放大表示分离部5的一部分的同时说明固液分离状况的俯视图，是模式表示拆下盖体的状态的图。在分离部5，在被作为ー个面的槽部2的底面部和与此相对的作为另ー个面的盖100的下面夹住的间隙中设置有多个固体捕捉部6、6、6…。固体捕捉部6如下，由槽部2底面部与从该底面大致垂直于底面而竖立的隔墙61、61形成，乍ー看呈U字形的形状。固体捕捉部6由所述隔墙61形成，且具备入口部62、收容从所述入口部62进入的I个以上的固体7的收容部63、设置在所述收容部63的下游侧且不让所述固体7以上大小的固体通过的开ロ部64。在进行固液分离时，固液混合物如箭头所示的那样移动，一定大小以上的固体7留在收容部63，液体从开ロ部64向下游流动。換言之，固液混合物从上游方向流过被相对的面夹住的间隙，一定大小以上的固体粒子被该间隙中的固体捕捉部(由于开ロ部64小于固体7而流不到下游)捕捉，只有液体在间隙中流向下游。另外，由于用ー个固体捕捉部所能够捕捉的固体粒子的容积有局限，因此设置有很多固体捕捉部。而且，在图I (b)中，虽然描绘了 6个固体捕捉部6，但是省略了理应在每个固体捕捉部6的中央部观察到的开ロ部64的描绘。另外，关于固体捕捉部6，只描绘了可在断面的最前列观察到的固体捕捉部6，并未描绘该列以后的固体捕捉部6。但是，用虚线表示了 盖100的出口 102与本体的出口 4的位置。而且，在图I (c)中，虽然描绘了 7个固体捕捉部6，但是只描绘了可在断面的最前列观察到的固体捕捉部6，并未描绘该列以后的固体捕捉部6。正确描绘了盖100的入口 101、出口 102与本体的入口 3、出口 4的位置。下面，关于为了说明本发明而在图纸中使用的符号，只要不易混淆，原则上便对具有相同功能的构件使用了相同的符号。上述固体捕捉部6的形状不局限于U字形，可以是Y字形等各种形状。固体捕捉部6的隔墙61可以是在墙体上开有开ロ部64的构件，也可以是柱体以列状排列的柱体列等各种形状。另外，被捕捉的一定大小以上的固体7如果堵塞开ロ部64，则流动被中断，一定大小以上的固体7会再次浮游，因此如图3 (a)所示，优选设置有多个开ロ部64的构件，如图3 (b)所示，优选在隔墙61内侧设置突起65的构件，以便不堵塞开ロ部。在图3中，箭头表示流体的移动方向。另外，图3 (C)与图3 (d)所示的构件是由柱体列状排列的柱体列构成的固体捕捉部6的例子。在图3 (c)与图3 (d)中，符号66为柱体,该柱体66之间的间隙成为开ロ部64。图3 (c)是柱体列呈U字形排列的例子，图3 (d)是柱体列呈矩形排列的例子。在由柱体列构成的固体捕捉部中，由于存在很多开ロ部64,因此开ロ部被一定大小以上的固体完全堵塞的可能较小。作为上述装置的大小，如果举出作为从血液中分离血球而得到血浆的装置来使用的情况的ー个例子，则分离部5的主体部为纵0. I 10mm、横0. I 10mm，分离部中的固体捕捉部6的高度为4 IOOiim左右。在使用该装置A吋，固液混合物中的液体实际上必须以固体不会因再次浮游而从捕捉部流出的程度在入口与出口之间持续流动。作为该移动的推进力，可以是来自入口的压カ输入或者来自出口的吸引。在从血液中分离血球时，优选使移动速度为一定的速度，以便血球不发生变形。另外，在该装置A中，使流体在相対的面之间的封闭的间隙内流动的理由是因为液体对于各个面的湿润性所产生的表面张カ有助于应进行分离的固液混合物前进的推进力；而且，即使在通过来自入口的压カ输入或者来自出口的吸引来使固液混合物移动时，也需要是封闭的空间；另外，在将血液作为固液混合物来进行处理时，在安全卫生上也优选被密封。
这样，在本发明的装置中，在固液混合物的移动路径中存在分离部5。浮游的固体7由于液体的流动而进行移动，固液从设置在分离部5中的固体捕捉部6的入口部62流入，在收容I个以上从所述入口部62进入的固体的收容部63中捕捉一定大小以上的固体7。而且，与固体7 —起进入收容部63的液体通过开ロ部64流向下游侧，开ロ部64设置在所述收容部63的下游侧且不让所述一定大小以上的固体通过。由此，在收容部63中只捕捉一定大小以上的固体7。收容部63为，为了不便一旦捕捉到的一定大小以上的固体再次浮游，需要液体持续流动，因此，为了不使开ロ部64被捕捉到的固体堵塞，优选收容部63的下游侧的隔墙61的曲率不同于被捕捉的固体的曲率；在隔墙61上设置多个开ロ部64 '及在隔墙61内侧设置突起65等。在上述收容部63中收容I个或多个一定大小以上的固体。如果成为装满状态，则装满的收容部的流体阻カ变大，固液不进入该收容部而通过其他收容部，在此处捕捉一定大小以上的固体7。此时，需要尽可能使流路阻カ变小、分离效率良好、一定大小以上的固体7在到达分离部的终端之前被完全捕捉完。因此，分离部中的固体捕捉部6的配置变得
重要。·在本发明中，所述分离部5的设置有固体捕捉部6的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度。通过采用这样的结构，能够在上游部的宽度较宽的部位捕捉较多的固体，在下游分离固体进ー步变少的固液混合物，因此，即使分离部的设置有固体捕捉部的区域的宽度在下游侧变窄，也能够收集较多的液体。另ー方面，在设置有固体捕捉部的区域从上游侧至下游侧呈相同宽度的现有装置中，如果在与本发明相比宽度更窄的上游部捕捉到固体，则接下来流过来的固液混合物容易堵塞，流向下游的液体也减少。因而，在本发明的装置中，与现有的装置相比，能够以高面积效率分离固液混合物，同时液体的收集效率也高。另外，现有的相同宽度的装置要将分离后的液体集中在I个出口，则需要例如像专利文献I的图7的会聚部56那样的构件，但是在本发明中，由于分离部的固体捕捉部的区域自身的下游侧变窄，所以具有上述的液体会聚功能，因此不需要设置会聚部。因而，由于成为更小的装置，因此分离后附着且残留在装置中的液体的浪费量更加变少，液体的收集效率良好。对于将该装置A的使用方法用于从血液中得到血浆时的一个例子的情况进行说明，将注射器的顶端安装于盖入口 101，用活塞注入注射器中的血液。血液从盖入口 101注入到本体入口 3。注入血液量也会根据装置的大小而发生变化，但是在使用注射器时，一般在0. I I微升左右即可。另外，也可以是在盖入口 101滴落I滴血液，使其一部分经由本体入口 3通过通道10而到达分离部5。在此时，滴落的血液量一般在I 15微升左右。在分离部5除去被注入的血液中的血球，只有血浆集中在出ロ 4。也可以是从试剂导入口向该血浆中注入试剂并在混合部进行混合(未图示试剂导入口与混合部)。可以从装置中取出血浆来测定血糖值、PH等，也可以向出ロ 4中插入电极等来进行測定，也可以在出口 4处预先设置电极来进行检测。而且如果将覆盖分离部的盖及/或本体做成透明的，则也能够根据来自分离部的透过光、反射光将血球的捕捉状况作为光学特征来测定血细胞比容值的相当值。技术方案2所述的本发明的具有固液分离功能的装置为，在技术方案I所述的具有固液分离功能的装置中，其特征为，所述隔墙由柱体列或墙体构成。关于上述的柱体列或墙体，如同技术方案I的说明中叙述的内容。尤其在隔墙为柱体列的情况下，由于在固体捕捉部存在很多开ロ部，所以开ロ部完全被一定大小以上的固体堵塞的可能性变小，因此固液混合物的分离变得更加容易。技术方案3所述的本发明的具有固液分离功能的装置为，在技术方案I或2所述的具有固液分离功能的装置中，其特征为，在所述ー个面上形成有所述隔墙，构成所述另ー个面的材料由与构成所述隔墙的材料相比更柔软的材料构成。技术方案4所述的本发明的具有固液分离功能的装置为，在技术方案I或2所述的具有固液分离功能的装置中，其特征为，在所述ー个面上形成有所述隔墙，构成所述隔墙的材料由与构成所述另ー个面的材料相比更柔软的材料构成。 技术方案5所述的本发明的具有固液分离功能的装置为，在技术方案I或2所述的具有固液分离功能的装置中，其特征为，在所述ー个面上形成有所述隔墙，在所述隔墙与所述另ー个面之间，配设有缓冲层，其由与构成所述另ー个面的材料、构成所述隔墙的材料相比更柔软的材料构成。技术方案6所述的本发明的具有固液分离功能的装置为，在技术方案3至5中任意I项所述的具有固液分离功能的装置中，其特征为，所述柔软的材料由杜罗回跳式硬度计硬度为10 100的树脂构成。对上述技术方案3 技术方案6所述的发明进行说明。在本发明的具有固液分离功能的装置中，构成隔墙的例如柱体列或墙体的顶端顶部和与此接触的相对面的间隔，必须制作成防止所应分离的固体粒子通过。例如，如果所应分离的固体粒子为球体，则其间隔必须在固体粒子的直径以下，如果是像扁平的圆板那样的固体粒子，则其间隔必须在该圆板的厚度以下。可是，在本装置的制造上，由于带有构成隔墙的例如柱体列或墙体的物体、柱体列或墙体的顶端所接触的对方物体通常是分开制造的，因此在制造装置时，优选在物体间确保适当的间隔进行组装，以便使顶端接触。在应分别捕捉微小的固体的情况下，顶端所应接触的物体的表面精度即平面性、表面粗糙度尤其成为问题。因而，优选将柱体列或墙体的顶端所接触的对方物体做成能够吸收因成形上的收缩等而产生的尺寸误差的构造。因此，优选构成所述另ー个面的材料由与构成所述隔墙的材料相比更柔软的材料构成。而且，在本发明中，既可以是构成隔墙的材料由与构成所述另ー个面的材料相比更柔软的材料构成，也可以是在所述隔墙与所述另ー个面之间配设有缓冲层，其由与构成所述另ー个面的材料、构成所述隔墙的材料相比更柔软的材料构成。构成隔墙的例如柱体列或墙体的顶端不应在组装时碰到对方物体的面而折断，另外间隙不应开得过大。由于构成隔墙的例如柱体列或墙体一般是在构成底面等的物体上延伸而构筑的，因此，优选构成隔墙的例如柱体列或墙体或者具有这些的物体是具有柔软性的材料。例如，在使用具有硬化性的树脂时，优选即使在硬化后硬度也较低的树脂。作为具有这样的硬化性的树脂的例子，可举出ニ甲基硅树脂。另ー方面，在材料的选定上，在用硬度较高的树脂制造构成隔墙的例如柱体列或墙体以及构成隔墙的例如柱体列或墙体或者具有这些的物体时，构成隔墙的例如柱体列或墙体的顶端所接触的物体面理应优选由与构成所述隔墙的材料相比更柔软的材料构成。为了降低构成隔墙的例如柱体列或墙体的顶端碰到相対的物体面而折断的可能性，同时更容易紧贴相対的面，与构成隔墙的物体相対的面的构成材料由杜罗回跳式硬度计硬度为10 100的树脂构成，优选10 60的树脂，更优选20 50的树脂。另外，用硬度较高的树脂制造构成隔墙的物体时，优选在构成隔墙的物体顶端所接触的物体面上，或者形成由与形成隔墙的材料相比更柔软的材料构成的被覆涂膜，或者夹住膜厚为数Pm 数百U m的薄膜,优选m 数十ym厚度的薄膜。另外，优选隔墙顶端所接触的物体具有粘结性或微粘着性。但是，优选对于要分离的固体(例如血球)呈现出非粘结性。技术方案7所述的本发明的具有固液分离功能的装置为，在技术方案I至6中任意I项所述的具有固液分离功能的装置中，其特征为，在所述分离部，设置有多个从上游朝向下游的流路，设置有多个沿着所述流路朝着流路开ロ的所述固体捕捉部，所述ー个流路与其他流路被挡墙或具有不让所述一定大小以上的固体通过的开ロ部的挡墙所划分。參照图纸对上述技术方案7所述的本发明进行说明。图4是模式表示本发明中使用的I个流路9的一例的俯视图。在本发明中，在分离部设置有多个这样的流路9。在图4中，流路9被其他流路与挡墙91所划分。挡墙91可以不具有开ロ部，或者也可以具有不让所述一定大小以上的固体通过的开ロ部。挡墙91如下，只要不让一定大小以上的固体通过·即可，优选用墙体或柱体列当中的任意ー个制作。图4是用由柱体66构成的柱体列来制作挡墙91的例子(而且，在图4中，为了表示挡墙91是用由柱体66构成的柱体列来制作的，以将来自多个(4根)柱体66的引出线连接到I个符号91的方式进行了描绘)。在挡墙91不具有开ロ部的情况下，虽然在I个流路与邻接的其他流路之间不产生固液混合物中的液体移动，但是在挡墙91具有不让所述一定大小以上的固体通过的开ロ部的情况下，在与邻接的其他流路之间产生固液混合物中的液体移动。总之，在I个流路与邻接的其他流路之间，大于所述开ロ部的固体不产生移动。列举用柱体列制作上述挡墙91，并将该装置作为从血液中分离红血球而得到血浆的装置来使用时的ー个例子，由于红血球呈厚度约2. 5iim、直径约8iim的圆板状，因此优选柱体间的间隔(内侧间隔)为0. 8 2iim，柱体的高度为IOiim左右。而且，设置有多个沿着所述流路9朝着流路9开ロ的所述固体捕捉部6。在此情况下，沿着流路9设置的固体捕捉部6如下，因为用于捕捉固体的开ロ朝着流路9的上游或接近上游的方向则固体捕捉效率提高，因此优选。在图4中，固体捕捉部6是用由柱体66构成的柱体列来制作其隔墙的例子，但是也可以用如图2、图3 (a)或图3 (b)所示的墙体来制作。接下来，说明向该流路9中放入固液混合物来进行固液分离的过程。固液混合物从流路入口 92进入，虽然液体流向图右下方，但是固体受到阻碍而沿着用a所示的路径呈锯齿形前迸。而且，在前进方向正面上存在固体捕捉部6的开ロ的地方，固体的一部分向图中所示的b方向或c方向前进，从而进入固体捕捉部6，在该收容部捕捉一定大小以上的固体7，与固体一起进入收容部的液体通过设置在所述收容部下游侧的不让所述一定大小以上的固体通过的开ロ部而流向下游侧。由此，在收容部中只捕捉到一定大小以上的固体。为了不使一旦捕捉到的一定大小以上的固体再次浮游，需要液体在收容部持续流动。在固液混合物的一部分已进入固体捕捉部吋，如果收容部被固体装满，则装满的收容部的流体阻カ变大，固液不进入该收容部或者难以进入，从而沿着流路呈锯齿形前进，在更下游的下游侧，在前进方向正面上存在固体捕捉部6的开ロ的地方，固液混合物的一部分向b方向或c方向前进，从而进入固体捕捉部6，在该收容部捕捉固体7，与固体一起进入收容部的液体通过设置在所述收容部下游侧的不让所述一定大小以上的固体通过的开ロ部而流向下游侧。通过重复这样的过程，从而固体被分离,在流路9的流路出ロ 93只是液体(如果在要进行分离的固液混合物中存在小于上述收容部的下游侧开ロ部的固体则也包括)在流动。从固体捕捉部6的收容部下游侧开ロ部流出的液体与从其他部分流过来的液体合流，流向出ロ方向。虽然未限定固体捕捉部6的配置，但是为了提高面积效率，优选在流路两侧有规则地配置，而且优选固体捕捉部6彼此邻接。在本发明的具有固液分离功能的装置中，在分离部设置有多个这样的流路9。而且，所述分离部的设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度。图5是具有这样的固液分离功能的装置的本体侧装置B的俯视图(而且，真实的具有固液分离功能的装置由所述本体侧装置B与例如图I所示的盖构成)。在该装置B上形成有向平板状的本体I中通入流体的槽部2，所述槽部2由流体的入口 3、分离部5、出口 4与通道10、11构成。虽 然分离部5由内部设置有很多由柱体66列构成的固体捕捉部的主体部54(而且，设置在主体部54中的柱体66列是模式描绘的构件,未表不真实的柱体66列。因而,通过图5也不能了解由该柱体66列构成的固体捕捉部。在后述的图6中图示真实的柱体66列)构成，但是除此之外还优选设置有固液混合物扩散部51，用于扩散来自通道10的固液混合物 '及完全捕捉部55，用于不让万一在主体部54未捕捉完而到达的一定大小以上的固体通过。上述固液混合物扩散部51是水平断面为三角形的空间部，其中设置有水平断面为菱形的很多柱状妨碍体52。上述主体部54是水平断面为三角形的空间部，图6是放大表示图5的主体部与完全捕捉部所处位置的部分的图，像从图6中观察到的那样，在该空间部中设置有由柱体66、66、66…构成的很多固体捕捉部6、6、6 。上述完全捕捉部55是水平断面为梯形的空间部，像从图6中观察到的那样，在该完全捕捉部55中设置有柱体间的间隔小于要捕捉的固体的柱体列，以便不让要捕捉的固体通过。在图6中，要分离的固液混合物向箭头方向流动。而且，在图6中，本发明中所说的分离部的设置有固体捕捉部的区域是指主体部54。另外，虽然在图5中无法知道，但是入口 3、分离部5内的固液混合物扩散部51、出ロ 4和通道10、11的深度与分离部5内的主体部54和完全捕捉部55的深度相比更深。而且，如上所述，在改变深度的构件当中，尤其使连接入口 3与分离部5的通道10与分离部5内的固液混合物扩散部51较深，且使分离部5内的主体部54较浅的理由如下。使包含固体的粘性液体流动时，为了得到流畅的流动且不増加流路阻力，通道10需要有适当的通道断面积，因此可做成例如通道宽度为100 ii m、通道深度为30 ii m。与此相对，由于分离部5内的主体部54的主要目的是分离固体(例如红血球)，因此使深度较浅,例如做成10 u m,根据使用目的而扩大主体部宽度。因此，能够采用如下构造，在分离部的主体部跟前之前使流路深，来降低流路阻カ，在主体部使深度较浅。而且，优选在技术方案7所述的本发明的具有固液分离功能的装置中，也具有与技术方案I所述的本发明的具有固液分离功能的装置相同的特征。S卩，优选所述固体捕捉部与挡墙由柱体列构成。关于由柱体列构成的固体捕捉部与挡墙，如同在上述技术方案7的说明中所述的那样，由于由柱体列构成的固体捕捉部与挡墙上存在很多开ロ部，因此开ロ部被一定大小以上的固体完全堵塞的可能性降低，固液混合物的分离变得更加容易。另外，优选在所述ー个面上形成有所述固体捕捉部与挡墙，构成所述另ー个面的材料由与构成所述固体捕捉部与挡墙的材料相比更柔软的材料构成。另外，优选构成所述另ー个面的材料由杜罗回跳式硬度计硬度为10 100的树脂构成。对上述特征进行说明。在本发明的具有固液分离功能的装置中，构成固体捕捉部和挡墙的例如柱体列或墙体的顶端顶部和与此接触的相对面的间隔，必须制作成防止所应分离的固体粒子通过。 可是，在本装置的制造上，由于带有构成固体捕捉部与挡墙的例如柱体列或墙体的物体、柱体列或墙体的顶端所接触的对方物体通常是分开制造的，因此在制造装置时，优选在物体间确保适当的间隔来进行组装，以便使顶端接触。在应分别捕捉微小的固体的情况下，顶端 所应接触的物体的表面精度即平面性、表面粗糙度尤其成为问题。因而，优选将柱体列或墙体的顶端所接触的对方物体做成能够吸收因成形上的收缩等而产生的尺寸误差的构造。因此，优选构成所述另ー个面的材料由与构成所述固体捕捉部与挡墙的材料相比更柔软的材料构成。构成固体捕捉部与挡墙的例如柱体列或墙体顶端不应在组装时碰到对方物体的面而折断，另外间隙不应开得过大。由于构成固体捕捉部与挡墙的例如柱体列或墙体一般是在构成底面等的物体上延伸而构筑的，因此优选构成固体捕捉部与挡墙的例如柱体列或墙体或者具有这些的物体是具有柔软性的材料。例如，在使用具有硬化性的树脂时，优选即使在硬化后硬度也较低的树脂。作为具有这样的硬化性的树脂的例子，可举出聚ニ甲基硅氧烷(PDMS)。另ー方面，在材料的选定上，在用硬度高的树脂制造构成固体捕捉部与挡墙的例如柱体列、墙体以及构成固体捕捉部与挡墙的例如柱体列或墙体或者具有这些的物体吋，构成固体捕捉部与挡墙的例如柱体列或墙体的顶端所接触的物体面理应优选由与构成所述柱体列或墙体的材料相比更柔软的材料构成。为了降低构成固体捕捉部与挡墙的例如柱体列或墙体的顶端碰到相対的物体面而折断的可能性，同时更容易紧贴相対的面，与构成固体捕捉部、挡墙的物体相対的面的构成材料由杜罗回跳式硬度计硬度为10 100的树脂构成，优选10 60的树脂，更优选20 50的树脂。另外，在用硬度较高的树脂制造构成固体捕捉部与挡墙的柱体列或墙体或者具有这些的物体时，优选在柱体列或墙体的顶端所接触的物体面上，或者形成由与形成柱体列或墙体的材料相比更柔软的材料构成的被覆涂膜，或者夹住膜厚为数U m 数百U m的薄膜,优选m 数十ym厚度的薄膜。另外，优选构成固体捕捉部与挡墙的例如柱体列或墙体的顶端所接触的物体具有粘结性或微粘着性。但是，优选对于要分离的固体(例如血球)呈现出非粘结性。并不限定本发明的具有固液分离功能的装置的制造方法，例如可举出像专利文献I所述的将光刻(photolithography)エ艺应用于制造エ序的一部分中的方法。例如，以制造图5与6所示的具有固液分离功能的装置的本体侧装置B的情况为例，參照图7说明用光刻エ艺进行的制造。图7中央部的1、2、3、4、5的说明记述了制造该装置时的エ序。将表示上述各エ序中的通道10与其附近状态的模式剖视图(图5中示出的E-E线剖视图)在图内的右侧示出，将表示分离部5的主体部54与其附近状态的模式剖视图(图5中示出的F-F线剖视图)在图内的左侧示出。而且，在表示通道10与其附近状态的模式剖视图中，虽然未记载有各层的名称，但是该各层的名称分别与所对应的表示分离部5的主体部54与其附近状态的模式剖视图中记载的名称相同。エ序I是保护层(resist)涂敷エ序，是在玻璃基板上涂敷光刻胶(Photo Resist)第I层的エ序。由此，如果观察图7，则在包括通道10、分离部5的主体部54的玻璃基板上的整体上，层叠有光刻胶第I层。エ序2是曝光エ序I。该エ序是对入口 3、分离部5内的固液混合物扩散部51的菱形柱状妨碍体52以外的部分、出口 4及通道10、11进行掩蔽后进行曝光的エ序。在将使光线只照不到上述部分那样的光掩膜放置在上述光刻胶第I层上的状态下照射UV光。由此，上述部分以外的部分感光。如果观察图7，则通道10由于在UV光被掩蔽的状态下曝光，因此不感光，通道10外侧的本体部分感光。另外，分离部5的主体部54由于在UV光不被掩蔽的状态下曝光，因此感光。 エ序3是在光刻胶第I层上涂敷光刻胶第2层的エ序。由此，如果观察图7，则在包括通道10、分离部5的主体部54的层叠有光刻胶第I层的整体层上层叠有光刻胶第2层。エ序4是曝光エ序2。该エ序是对入口 3、分离部5内的固液混合物扩散部51的柱状妨碍体52以外的部分、分离部5内的主体部54的柱体列以外的部分、分离部5内的完全捕捉部55的柱体列以外的部分、出口 4及通道10、11进行掩蔽后进行曝光的エ序。在将使光线只照不到上述部分那样的光掩膜放置在上述光刻胶第2层上的状态下照射UV光。由此，上述部分以外的部分感光。如果观察图7，则通道10由于在UV光被掩蔽的状态下曝光，因此不感光，通道10外侧的本体部分感光。在分离部5的主体部54，在柱体列以外的部分，在UV光被掩蔽的状态下曝光，由此，上述的UV光被掩蔽的部分以外即柱体列部分感光。エ序5是显影エ序。上述的UV光被掩蔽的部分的光刻胶层由于显影而溶解。由此，得到图5所示的具有固液分离功能的装置的本体侧装置B。如果观察图7，则在由层叠有光刻胶第I层与光刻胶第2层的硬化物构成的本体部之间，形成有以玻璃基板为内底面的通道10。在分离部5的主体部54，在光刻胶第I层的硬化物上，形成有由光刻胶第2层的硬化物构成的柱体列，在主体部54外侧，形成有由层叠有光刻胶第I层与光刻胶第2层的硬化物构成的本体部。而且，作为其他的制造方法，也可以如下制造本体，即通过光刻形成本体的形状，以此为模，或者通过进行利用镍磷等的非电解镀层来作为模，在模中注入液状的未硬化的単体、低聚物、树脂等，通过利用热、放射线等进行硬化来制造。另外，也能够通过热塑性树脂的射出成形来制造。另外，另ー方面，也可以通过以下方法制造本体，即采用在金属材料上直接用光刻法进行电铸的LIGA (Lithographie Galvanoformung Abformung)法(根据该方法,在厚度为IOOym以上的保护膜(感光性有机材料)上，使用从同步辐射(SR)光装置产生的直线传播性良好的X射线,通过X射线掩膜进行图形(pattern)复制,从而能够制造出100 u m以上深度(高度)的在横向上具有任意形状的超精密部件)，例如直接制造用于形成柱列中的柱子的具有纵横尺寸比较高的深孔的模，在模中注入未硬化的単体、低聚物、树脂等，利用热、放射线等进行硬化后取出。另外，也能够通过热塑性树脂的射出成形来制造。如果这样，由于能够量产性良好地进行生产，因此比较适合。而且，能够通过热塑性树脂的射出成形等来制造盖。技术方案8所述的发明为，在技术方案I至7中任意I项所述的具有固液分离功能的装置中，其特征为，在ー个平面上具有多个设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度的分离部，使来自所述多个分离部的液体合流。另外，技术方案9所述的发明为，在技术方案I至8中任意I项所述的具有固液分离功能的装置中，其特征为，设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度的分离部集中多个而呈圆状或圆弧状，在圆或圆弧的中心部设置有来自所述多个分离部的液体的合流液的排出ロ。
图8是用于说明在技术方案8或9所述的发明中的设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度的多个分离部5、5 、多个分离部之间的隔开部56、56 、来自多个分离部的液体进行合流的合流部57的例子的俯视图。而且，在图8的各图中，虽然实际在分离部5中可以观察到很多固体捕捉部，但是省略了其描绘。用隔开部56、56区分各个分离部5、5…。在隔开相邻的分离部5、5…的隔开部56、56…之间，既可以像图8 (a)所示的那样存在什么也没有的空间，也可以像图8 (b)、图8 (C)、图8 (d)与图8 (e)所示的那样，相邻的分离部5、5…被共同的隔开部56、56…所区分。如图8 (a)所示，如果在相邻的分离部之间存在什么也没有的空间，则强度有可能降低，因此既可以填补该空间部来提高强度，也可以使该填补的部分具有分离以外的功能，例如存在像储液箱这样的其他功能件。在被共同的隔开部56、56 区分的情况下，存在装置变得更加紧凑的优点。換言之，在分离部邻接的情况下，分离时的面积效率高，从强度方面考虑也优选。作为由各个分离部5、5…与隔开部56、56…构成的整体的俯视图的形状，虽然没有特别限定，但是可举出例如圆形、圆弧形、多角形等。优选固液混合物流过分离部而被分离的液体到达合流部的时间在每个分离部都相同。因此，作为多角形的构件，优选正多角形。另外边的数量并不受局限。因而，并不都是例如图8 (c)所示的正8角形的构件，也可举出正4角形、正5角形、正6角形、正7角形…等构件。作为上述圆形的例子，可举出如图8 (b)所示的构件，作为上述圆弧形的构件，可举出如图8 (d)所示的椭圆形构件、如图8 (e)所示的近似于田径运动场的形状的构件等。圆形、圆弧形的构件除了具有流过分离部而到达合流部的时间在每个分离部大致相同的优点以外，在制造、流通、插入U-TAS中或取出时等虽然承受动态外力，但是此时应カ难以集中于局部，因此不易损坏，而且容易做成在插入U-TAS中时液体难以泄漏的构造，所以尤其优选。虽然不特别限定来自多个分离部的液体进行合流的合流部57的形状，但是可举出例如圆形、多角形等。来自多个分离部的液体合流时，在各分离部的分离状况类似时，所得到的液体更容易变得均匀。因此，优选各分离部为类似的构造。设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度的分离部集中多个而呈圆状或圆弧状，如果在圆或圆弧的中心部设置有来自所述多个分离部的液体的合流液的排出ロ，则装置可变得更加紧凑，因此尤其优选。根据技术方案I所述的发明，仅仅使固液混合物流入路径，固体就通过该被加力的液体流而被搬运，在途中只捕捉一定大小以上的固体，液体与小于规定大小的固体则到达出口，而且相对于流入的固液混合物所能得到的液体的比例较高。这样，由于不需要电场，因此不需要电极、电压装置，可进行小型化，制造变得容易且价格低。另外，分离也快。而且，由于分离部的设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度，因此能够在上游部的宽度较宽的部位捕捉较多的固体，在下游分离固体变得更少的固液混合物，因此即使 分离部的设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度，也能够收集较多的液体。另ー方面，在设置有固体捕捉部的区域从上游侧到下游侧呈相同宽度的现有的装置中，如果采用宽度比本发明窄的上游部来捕捉固体，则接下来流过来的固液混合物容易堵塞，流向下游的液体流也减少。因此，根据本发明的构件，与现有的构件相比，能够以高面积效率分离固液混合物，同时液体的收集效率良好。另外，现有的宽度相同的构件要在I处出口中集中分离后的液体，则例如需要像专利文献I的图7的会聚部56那样的构件，但是在本发明中，由于分离部的固体捕捉部区域的宽度自身在下游侧变窄，所以具有上述的液体会聚功能，因此不需要设置会聚部。从而，由于成为更小的装置，因此分离后附着且残留在装置中的液体的浪费量进ー步变少，液体的收集效率良好。根据技术方案2所述的发明，虽然具有与上述技术方案I相同的效果，但是尤其在隔墙为柱体列的情况下，由于在固体捕捉部存在很多开ロ部，所以开ロ部被一定大小以上的固体完全堵塞的可能性变小，因此固液混合物的分离变得更加容易。根据技术方案3 6所述的发明，在组装中或组装后，即使由于尺寸的误差而与规定的间隔相比变窄，构成隔墙的例如柱体列或墙体的顶端碰到相対的物体面而折断的可能性也会降低，同时具有更容易紧贴相対的面的效果。根据技术方案4所述的发明，在采用冲压成形(stamping)法制造隔墙构造时，还具有能够顺畅且以高成品率进行将隔墙构造从模中拔出的作业的效果。根据技术方案7所述的发明，虽然具有与上述技术方案I 6中任意I项的发明相同的效果，但是，尤其在流路由柱体列构成的情况下，由于在流路中存在很多开ロ部，所以开ロ部被一定大小以上的固体完全堵塞的可能性变小，因此固液混合物的分离变得更加容易。根据技术方案8所述的发明，具有与上述技术方案I 7中任意I项的发明相同的效果，同时由于来自多个分离部的液体进行合流，所以一次就能够得到更多的液体，因此所得到的液体的分析等处理变得更加方便。根据技术方案9所述的发明，具有与上述技术方案I 8中任意I项的发明相同的效果，同时由于设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度的分离部集中多个而呈圆状或圆弧状，在圆或圆弧的中心部设置有来自所述多个分离部的液体的合流液的排出口，因此分离时的装置的面积效率进ー步提高，能够进一歩实现紧凑化且小型化。而且，能够进一歩有效地收集液体。另外，如果在合流液的排出ロ连接用于分析所得到的液体的装置，则能够更加高效地进行分析。根据技术方案10所述的发明，具有与上述技术方案I 9中任意I项的发明相同的效果，同时在分离部中的分离还趋于完整。根据技术方案11所述的发明，由于具有形状各向异性的固体(例如红血球)在沿着间隙的方向上难以采取朝向长度方向的姿势，因此从隔墙的开ロ部或柱状体的间隙中挤过去的情况消失，在分离部中的分离进一歩趋于完整。根据技术方案12所述的发明，能够得到ー种U -TAS，其具有能够更多地得到更高效地分离固体后的液体的过滤功 能。根据技术方案13所述的发明，能够极カ防止从固液混合物中分离后的固体在分离部堵塞这样的事态发生。
图I (a)是表示本发明的具有固液分离功能的装置A的一例的局部剖视立体图，图I (b)是表示图I (a)的X-X线断面要部的图，图I (c)是表示图I (a)的Y-Y线断面要部的图。图2是在放大表示分离部的一部分的同时说明固液分离状态的俯视图，是模式表示拆下盖体的状态的图。图3是表示固体捕捉部的例子的俯视图。图4是模式表示本发明中使用的I个流路的一例的俯视图。图5是表示本发明的具有固液分离功能的装置的本体侧装置的一例的俯视图。图6是放大表示图5的主体部与完全捕捉部所处位置部分的图。图7是用于说明具有固液分离功能的装置的制造方法的一例的剖视图。图8是用于说明设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度的多个分离部、多个分离部之间的隔开部、来自多个分离部的液体进行合流的合流部的例子的俯视图。图9 (a)是具有固液分离功能的装置C所插入的U -TAS设备本体的俯视图，图9(b)是其G-G线剖视图。图10 (a)是滤清兀件的俯视图，图10 (b)是其主视图，图10 (C)是其仰视图，图
10(d)是图10 (a)的H-H线剖视图。图11 (a)是盖体的俯视图，图11 (b)是其主视图，图11 (C)是其仰视图，图11Cd)是图11 Ca)的I-I线剖视图。图12 Ca)是插入有具有固液分离功能的装置C的ii -TAS设备本体的俯视图，图
12(b)是放大表示的其J-J线剖视图。图13 (a)是其他盖体的俯视图，图13 (b)是其主视图，图13 (C)是其仰视图，图
13(d)是图13 (a)的K-K线剖视图。图14 (a)、图14 (b)、图14 (C)分别是在其他盖体上的相当于图12 (b)中的J-J线剖视图的剖视图。在各自的图中，省略了滤清元件的过滤器部分的描绘。图15 (a)是放大表示从玻璃基板的下面用UV光进行曝光而形成血液过滤器本体的状态的包括过滤器部分的断面要部的模式剖视图。图15 (b)是血液过滤器本体的俯视图。图15 (c)是沿着d-d线在长度方向上将图15 (b)的血液过滤器本体切成两半而得到的血液过滤器本体一半的俯视图。图15 (d)是图15 (b)的d-d线剖视图。
图16 (a)是表示如下状态的俯视图，在长度方向上切成两半得到的血液过滤器本体的一半的上面，在从血液过滤器本体的形成有过滤器部分的一方的端部向里侧进入100 u m的位置，以PDMS薄膜的端部重叠的方式放置PDMS薄膜。图16 (b)是图16 Ca)的主视图，图16 (c)是表示图16 (b)的c-c线断面要部的剖视图。图17是对实验试料进行显微镜观察得到的显微镜相片。图18是表示用图6所示的具有固液分离功能的装置从血液中分离红血球成分与血浆成分的情形的显微镜相片。图19是放大表示图18局部的显微镜相片。 符号说明I-本体；2-槽部；3-入口 ；4_出口 ；5_分离部；51-固液混合物扩散部；52-柱状妨碍体；54_主体部；55_完全捕捉部；56_隔开部；57_合流部；6_固体捕捉部；61_隔墙；62-入口部；63_收容部；64_开ロ部；65_突起；66_柱体；7_固体；91_挡墙；92_流路入ロ ；93_流路出口 ； 10、11-通道；100-盖；101-盖入口 ； 102-盖出口 ； 21-ii-TAS设备本体；22-凹坑；23_排出槽；24_滤清元件；25_滤清元件基体；26_过滤器部；251_圆板；252_侧面加强筋；27_隔板；271-隔板；28_空间；29_盖体；30_孔；31_槽；32_通道；33_出ロ ；34-盖体；35_柱状加强筋；351_扇形加强筋；36、37、38_盖体；381_孔；382_孔;200_血液过滤器本体；201-玻璃基板；202_过滤器部分；203_柱体；204-由金蒸镀膜构成的掩膜；205-本体部；206-PDMS薄膜；A、C_具有固液分离功能的装置；B_具有固液分离功能的装置的本体侧装置。
具体实施例方式根据图纸说明本发明的实施方式的ー个例子。在该例中，如图12所示，将具有固液分离功能的装置C插入y-TAS (微全分析系统)设备的装置本体21来使用。关于该装置C，与其制造方法的一个例子一起进行说明。图9 Ca)是具有固液分离功能的装置C所插入的U -TAS设备本体21的俯视图，图9 (b)是其G-G线剖视图。在U-TAS设备本体21上挖有圆筒状的凹坑22。该凹坑22的内径为M，深度为N。在凹坑22的内底面上至少形成有I个从中央部到圆周部连续的排出槽23。如后所述，被分离的液体流过该排出槽23而排出。具有固液分离功能的装置C是如下组装的，在U -TAS设备本体21的圆筒状凹坑22中，如后所述，首先嵌入滤清元件，接着在滤清元件上嵌入盖体。图10 Ca)是滤清兀件24的俯视图，图10 (b)是其主视图，图10 (C)是其仰视图，图10 Cd)是图10 Ca)的H-H线剖视图。滤清元件24由滤清元件基体25、及从其下面朝着下方垂直设置的很多柱体66形成的过滤器部26构成(而且，在图10 (b)及图10 Cd)中，模式表不了各个柱体66 )。滤清元件基体25由圆板251与在其周围的12处以30度间隔设置的侧面加强筋252、252…构成。侧面加强筋252是为了实现以下安装而设置的，即在y-TAS设备本体21的圆筒状凹坑22中嵌入滤清元件24吋，滤清元件24紧贴圆筒状的凹坑22而不活动，圆板251与侧面加强筋252的合计直径为，或者是与上述凹坑22的内径M相等，或者是略微大，以便在安装时通过压入而稍微变形，从而能够固定。
从图10 (c)可以看出，在过滤器部26设置有隔着45度间隔的合计5个隔板27、27…;及I个相当于约四分之一圆的较宽的隔板271。而且，在被相邻的隔板27、27所划分的约八分之一圓的部分上，设有如图6所示的分离部5的主体部54与由柱体列构成的完全捕捉部55,分离部5的主体部54通过设置很多由很多柱体66、66、66…构成的固体捕捉部6、6、6…来构成(在图10 (c)中，为了方便起见，各个柱体66是用点来模式表不的,完全捕捉部55的点的分布密度高于主体部54)。但是，在该过滤器当中，在滤清元件24被嵌入U -TAS设备本体21的圆筒状凹坑22中时，在位于设置在凹坑22内底面的排出槽23上部的过滤器部，不设置上述的分离部。上述隔板27的高度或者与柱体66的长度相同，或者与其相比略微低。另外，从图10 (d)可知，过滤器部26的中央部被做成圆筒状的空间28。而且，在为了从血液中分离血球来得到血浆而使用本装置C时，如果表示构成分离部5的主体部54与完全捕捉部55的柱体66列的尺寸的一例，则为以下内容。
分离部5内的主体部54的柱体66列为由3. 4 y mX 3. 4 y mX 10 y m高度的四角柱形成的柱体66构成的列。分离部5内的挡墙为由柱体66列构成，流路的宽度为7 iim。上述挡墙的相邻的柱体66间的间隔为0.86i!m。形成分离部5内的固体捕捉部隔墙的相邻的柱体间的间隔为0.86i!m。分离部5内的固体捕捉部的形状为矩形，入口部的柱体间的间隔为宽度为12iim、进深尺寸为12 ym。分离部5内的完全捕捉部55的柱体列为由3.4iimX3.4iimX10iim高度的四角柱形成的柱体构成的列，相邻的柱体间的间隔为0. 86 u mD虽然并不限定滤清元件24的制造方法，但是例如能够通过包括光刻エ艺的方法或如下方法等进行制作，即通过光刻形成本体的形状，以此为模，或者通过进行利用镍磷等的非电解镀层来作为模，在模中注入液状的未硬化的単体、低聚物、树脂等，利用热、放射线等进行硬化。另外，也可以通过热塑性树脂的射出成形来制造。在本实施方式的情况下，在以下的光刻法エ序中制作滤清元件24。I)光刻胶保护层第I层涂敷エ序在通过规定方法进行清洗的1_厚度的玻璃基板上涂敷光刻胶第I层。作为保护层，使用丙烯酸类厚膜保护层即SU-8(商品名，日本化药株式会社制)，用自旋式涂敷机(Spin Coater,日本三笠株式会社制,型号MS-A100)涂敷为约10 ii m厚度。2)前烘干(prebake):在加热板上以65°C加热4分钟、以95°C加热7分钟，从而进行了前烘干。由此，使包含在光刻胶中的溶剂蒸发。3)曝光エ序I :在5 lOmj/cm2的照射条件下进行了 UV光照射。由此，使光刻胶第I层感光，制作了滤清元件基体25。4)光刻胶保护层第2层涂敷エ序在光刻胶第I层上涂敷了光刻胶第2层。作为保护层，使用与光刻胶第I层相同的SU-8 (商品名，日本化药株式会社制)，用自旋式涂敷机(日本三笠株式会社制，型号MS-AlOO)涂敷为约10 ii m厚度。5)前烘干在加热板上以65°C加热4分钟、以95°C加热7分钟，从而进行了前烘
干。由此，使包含在光刻胶中的溶剂蒸发。6)曝光エ序2 :在将光掩膜放置在上述光刻胶第2层上的状态下，使用掩膜对准机(日本三笠株式会社制，型号MA-20)在3 8mj/cm2的照射条件下进行了 UV光照射。由此，光刻胶第2层的分离部5的主体部54的柱体66列以外的部分与完全捕捉部55的柱体列以外的部分不感光，分离部5的主体部54的柱体66列、分离部5的完全捕捉部55的柱体列、隔板27与隔板271感光7)坚膜(Post Bake):在加热板上以65°C加热I分钟、以95°C加热3分钟，从而进行了坚膜处理。由此，促进被曝光(感光)的光刻胶的交联，同时提高了玻璃基板与光刻胶的粘结强度。8)显影エ序在玻璃器皿(schale)内的显影液(日本化药株式会社制，SU_8Developer)中进行显影处理与清洗，溶解上述被掩蔽的部分(未感光的部分)的光刻胶层。接下来，使用气体喷射器进行干燥。由此，在玻璃基板上形成了滤清元件24，滤清元件24上形成有滤清元件基体25，在其上形成有分离部5的主体部54的柱体66列、分离部5的完全捕捉部55的柱体列、隔板27与隔板271。所得到的滤清元件的各部分尺寸大致与设计尺寸相同，但是柱体如下，在其最上部附近，水平断面小于3. 4iimX3. 4iim，在其最下部附近，水平断面接近3. 4 y mX 3. 4 y m。因此，在得到的具有固液分离功能的装置中，固液捕捉部的相邻的柱体间的间隔为，在下部(根部)接近I. 7 ym，但是在顶端部附近大于I. 7pm。而且，不拆卸在上述内容中使用的玻璃基板，将该玻璃基板作为滤清元件24的滤清元件基体25的一部分来直接使用。图11 (a)是盖体29的俯视图，图11 (b)是其主视图，图11 (C)是其仰视图，图
11(d)是图11 (a)的I-I线剖视图。盖体29呈圆板状，圆形孔30穿过其中央部。在盖体29的下面以45度间隔设置有槽31、31…。但是，在y -TAS设备本体21的凹坑22中嵌入有盖体29时，在位于排出槽23上侧的部分上未设置有槽。盖体的直径为，或者是与U-TAS设备本体21的凹坑22的直径M相等，或者是略微大，以便通过压入而稍微变形，从而能够固定。接下来，说明具有固液分离功能的装置C的组装方法。首先，在U -TAS设备本体21中嵌入上述的滤清元件24。此时，使滤清元件24的隔板27确实紧贴y -TAS设备本体21的内底面。接下来，使上述的盖体29的下面确实紧贴滤清元件基体25的上面，从而嵌入u -TAS设备本体21的凹坑22中。而且，在将盖体29嵌入y -TAS设备本体21的凹坑22中时，需要使盖体29的槽31、31…的位置、滤清元件基体25的侧面加强筋252、252…的位置与过滤器部26的隔板27、27…的位置不重叠，在此情况下，由于以45度间隔设置有隔板27、27…，因此以盖体29的槽31、31…的位置与过滤器部26的隔板27、27…的位置之间的角度呈约22. 5度的方式进行嵌入。另外，如果这样，槽31、31的位置也不会与滤清元件基体25的侧面加强筋252、252…的位置重叠。优选ー个面与另ー个面对于固液混合物中的液体的湿润性为同等程度，在因构成各个面的材质、加工等而在湿润性上存在差距时，优选使用例如表面等离子处理等各种常法，使两个面的湿润性处于接近的状态。因而，优选使滤清元件24的下面与U -TAS设备本体21的内底面处于湿润性接近的状态。图12 (a)表示插入有如此得到的具有固液分离功能的装置C的ii -TAS设备本体21的俯视图，图12 (b)表示放大表示的其J-J线剖视图。而且，从装置小型化的观点出发，作为U -TAS设备本体21的圆筒状凹坑22，优选直径在20mm以下、深度在8mm以下,更优选直径在4mm以下、厚度在2mm以下。參照图12 (b)，说明使用该具有固液分离功能的装置C的固液混合物的分离。例如，将像血液这样的固液混合物从盖体29中央部的圆形孔30放入。该固液混合物通过盖体29下面的槽31、31…进入ii-TAS设备本体21的圆筒状凹坑22与滤清元件基体的圆板251之间的空间，而且到达上述凹坑22与过滤器部26之间的空间，从该处进入分离部5的主体部54，从而分离规定大小以上的固形物。所得到的液体通过完全捕捉部55，在除去万一残留的规定大小以上的固形物之后，到达过滤器部26中央部的圆筒状空间28中，并从该处到达y -TAS设备本体21的排出槽23。来自被分割的全部分离部5、5…的液体在上述空间28与排出槽23中合流。 进入排出槽23的固液分离后的液体如下，向在图12 (b)中图纸的背面侧方向流去，被引导到在图12 (a)中用符号32表示的液体通道中。而且，也可以设计成在通过该通道32时测定液体的各种特性。用符号33表示的部位是测定后的液体的出ロ。在上述的具有固液分离功能的装置C中，在盖体29下面设置有槽31、31…，但是也可以不设置槽31、31…，而是像图13所示的盖体34那样，在盖体34的下面以45度间隔设置柱状加强筋35，同时设置I个扇形加强筋351。图13 (a)是盖体34的俯视图，图13 (b)是其主视图，图13 (c)是其仰视图，图13 (d)是图13 (a)的K-K线剖图。在此情况下，开始使用时流到分离部5的固液混合物的量变多。另外，在上述的具有固液分离功能的装置C中，如果盖体29的侧面与U -TAS设备本体21的凹坑22侧面的紧贴性变松，则在使用时固液混合物有可能从该部分滲出。为了避免这种情况发生，优选使盖体29上部的直径大于U -TAS设备本体21的凹坑22直径。作为这样的盖体的例子，也可以像图14 (a)所示的盖体36那样，其直径大于y-TAS设备本体21的凹坑22，也可以像图14 (b)所示的盖体37那样，采用使滤清元件基体25的一部分从y -TAS设备本体21的凹坑22向上部露出且直径大于U -TAS设备本体21的凹坑22的盖体，进ー步盖住滤清元件基体25的一部分。也可以像图14 (c)所示的盖体38那样，将图14 (b)所示的盖体上部做成阶梯构造，将手指放在直径更大的上方的孔381中并固定手指，使刺破的手指尖按在直径小的孔382上，将血液作为固液混合物试料来使用。关于具有固液分离功能的装置C，根据相同的发明思維，还可以想到各种形态。例如，在将滤清元件24嵌入ii-TAS设备本体21的圆筒状的凹坑22中时，为了使滤清元件24紧贴圆筒状的凹坑22而不活动，设置了滤清元件基体25的侧面加强筋252、252…，但是也可以是在U -TAS设备本体21的凹坑22内壁面上设置加强筋来替代该侧面加强筋252、252…。另外，也可以是设置该侧面加强筋252、252 与凹坑22内壁面双方的加强筋。如果在滤清元件24与-TAS设备本体21的圆板状凹坑22底面之间产生间隙，则有可能固液混合物未被分离而进入排出槽23，因此为了避免这种情况发生，也可以在滤清元件24与y -TAS设备本体21的圆筒状凹坑22底面之间设置平坦的膜状体，使其具有密封作用。而且，在此情况下，在该膜状体上，在其中央部设有通孔，使被分离的液体可流入U -TAS设备本体21的排出槽23。另外，虽然是在盖体下面设置有槽31、31…，固液混合物从该槽31、31…流到分离部5，但是也可以不是在盖体下面设置槽，而是设置在滤清元件基体25的上面。而且，也可以替代设置在所述图13所示的盖体34下面的加强筋35，在滤清元件基体25的上面设置加强筋。另外，虽然滤清元件24是由滤清元件基体25、及从其下面朝着下方垂直设置的很多柱体66形成的过滤器部26构成的，但是也可以由滤清元件基体、及从其上面朝着上方垂直设置的很多柱体形成的过滤器部构成。而且，在具有上述固液分离功能的装置C中，在被作为ー个面的滤清元件基体25下面与作为相对的另ー个面的U-TAS设备本体21的凹坑22底面所夹住的间隙中，设置有多个固体捕捉部，固体捕捉部由从所述一个面朝着所述另ー个面在垂直方向上延伸的柱体66列形成，且具有入口部、收容从所述入口部进入的I个以上的固体的收容部、设置在所述收容部的下游侧且不让所述一定大小以上的固体通过的开ロ部。另外，在作为所述一个面的滤清元件基体25下面上形成有所述固体捕捉部与挡墙，优选构成作为所述另ー个面的U -TAS设备本体21的凹坑22底面部的材料由与构成所述固体捕捉部和挡墙的柱体列的材料相比更柔软的材料构成。接下来，由于进行了表示构成固体捕捉部、挡墙的柱体顶端和与此相对的面接触的状态的实验，因此在下面叙述该实验。 实验说明I.制作PDMS薄膜将日本信越化学エ业株式会社制KE_17(膜用硅胶树脂、硬化后杜罗回跳式硬度计硬度为约50)与硬化剂CAT-RN混合之后滴落在铝板上，在以直径约30mm、高度约I. 2mm厚度隆起而变平坦的状态下，在常温下硬化一昼夜。硬化后的聚ニ甲基硅氧烷(PDMS)层的厚度为约I. 2mm。接下来,将硬化而成的PDMS薄膜切成约30mmX约IOmm的带状。所得到的薄膜柔软且具有微粘着性。2.制造血液过滤器本体I)在玻璃基板(30mmX50mmX Imm厚度)上面蒸镀金而形成掩膜。2)在其上形成了丙烯酸类的厚膜保护层即由SU_8(商品名，日本化药株式会社制)构成的树脂层。3)从玻璃基板的下面进行曝光而形成了血液过滤器本体。该血液过滤器本体的形状为如图5所示的如下形状，在平板状的本体上形成有流体通过的槽部，所述槽部由流体的入口、分离部、出口与通道构成，分离部是具有设置有很多固体捕捉部的主体部的构件，固体捕捉部由柱体列构成。上述主体部是由如图6所示的柱体列构成的构件，分离部的设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度。下面，使用图来说明该血液过滤器本体。图15 (a)是放大表示从玻璃基板201下面用UV光进行曝光而形成血液过滤器本体200的状态的包括过滤器部分202的断面要部的模式剖视图。过滤器部分202由很多柱体203、203…与掩膜204构成，掩膜204由金蒸镀膜构成。而且，柱体203、203…是模式表示的。205为本体部。另外,将柱体203做成3. 4 iimX 3. 4 iimX IOiim高度的四角柱。3.制作实验试料I)图15(b)是如上所述地得到的宽度30mm、长度50mm的血液过滤器本体200的俯视图。接下来，在血液过滤器本体200的中央部，以长度成为25mm的方式用玻璃刀(DiamondCutter)划切玻璃基板201的背面，沿着图15 (b)所示的d_d线在长度方向上切割成两半。图15 (c)是在长度方向上切割成两半而得到的血液过滤器本体200 —半的俯视图。另外，图15 Cd)表示所得到的d-d线剖视图。2)接下来，如图16 (a)所示，在上述I)中得到的在长度方向上切割成两半而得到的血液过滤器本体200 —半的上面，在从形成有血液过滤器本体200的过滤器部分202的一方的端部向里侧进入100 u m的位置，以PDMS薄膜206的端部重叠的方式放置在前述的
I.制作PDMS薄膜中得到的PDMS薄膜206并轻轻按压。如此制作了实验试料。图16 (b)是图16 Ca)的主视图，图16 (c)是表示图16 (b)的c_c线断面要部的剖视图。4.观察方法与观察结果如在图16 (c)中用箭头表示观察方向的那样，从斜上方观察了在上述3.中得到的实验试料。图17表示该相片。在图17中，左侧相片为整体影像，是使用实体显微镜观察的相片。
下部为玻璃基板(厚度lmm)201，上部为PDMS薄膜(厚度约I. 2mm)206。如前所述，PDMS薄膜206被放置在与玻璃基板201的端面相比更向里侧进入约100 u m的位置。相片中央部的用圆圈围住的部位为过滤器部分202。图17中右上方的相片是使用激光扫描共焦显微镜如在图16 (C)中用箭头表示的观察方向那样从斜上方观察的显微镜相片。而且，上述显微镜为利用白色光的一般光学显微镜，不进行扫描而使用。拍摄条件如下，使用激光扫描共焦显微镜在一般的光学显微镜模式(物镜X20)下进行了拍摄。在斜向上对断面进行了拍摄，在该相片中，在写着“硅胶树脂端部”并标注有箭头的部位，可观察到从箭头顶端朝着右侧延伸到右端的横线。该横线是表示玻璃基板上的过滤器部分与PDMS薄膜边界的边界线。隔着该边界线，可观察到上下过滤器部分的由柱体列构成的迷路构造。另外，在该相片的右下方表示有标尺，该标尺表示的全长为80 u m。图17中右下方的相片是用物镜X50拍摄与右上方的相片相同部位的相片。与上述的右上方的相片相同，在写着“硅胶树脂端部”并标注有箭头的部位，有横线从箭头顶端朝着右侧延伸到右端，该横线是表示玻璃基板上的过滤器部分与PDMS薄膜边界的边界线。換言之，边界线也可称之为PDMS薄膜的端部。另外，在该相片的右下方表示有标尺，该标尺表示的全长为30i!m。该边界线的下方部分为过滤器部分的由柱体列构成的微观构造，看上去放出白光。另ー方面，由于边界线的上方部分的PDMS薄膜是透明的，因此可透过PDMS薄膜观察到在PDMS薄膜下面的过滤器部分的由柱体列构成的微观构造。如果观察在该相片中隔着边界线可在上下方观察到的PDMS薄膜存在部(相片的上方)与PDMS薄膜非存在部(相片的下方)的过滤器部分的由柱体列构成的微观构造，当注视微观构造的顶端部(即柱体的上端部)时，可知道处于PDMS薄膜存在部(相片的上方)的下方部分的顶端部与PDMS薄膜非存在部(相片的下方)的顶端部相比显得发黒。之所以这样，可以认为是因为如下原因，由于处于PDMS薄膜存在部的下方的微观构造的顶端部接触PDMS薄膜，从而反射光減少，被观察成发黑。即，确认了如下情况，PDMS薄膜与位于其下面的过滤器部分的由柱体列构成的微观构造的柱体顶端部接触。接下来，由于用图6所示的具有固液分离功能的装置进行了从血液中分离红血球成分与血浆成分的实验，因此说明其結果。图18是表示用图6所示的具有固液分离功能的装置从血液中分离红血球成分与血浆成分的情形的显微镜相片。图19是放大表示图18局部的显微镜相片。而且，在图18
(b) 图18 (e)中，位于分离部5左侧的发黑的部分是存在红血球成分的部分，位于存在红血球成分的部分的右侧的发白的部分是存在血浆成分的部分，位于存在血浆成分的部分的右侧的发黑的部分是血液成分未到达的部分。另外，在图18 (a)中，处于血液成分(红血球成分与血浆部分)还未到达分离部5的状态。另外，在图18 (f)中，处于如下状态，存在红血球成分的部分分布在分离部5整体上，大部分血浆部分已通过了分离部5。如图18 (a) 图18 (f )所示,知道了如下内容,通过使用图6所示的具有固液分离功能的装置，能够良好地从血液中分离红血球成分与血浆成分。另外，如图19所示，确认到此时数个 十多个红血球已捕捉在I个固体捕捉部6中。由于本发明的具有固液分离功能的装置具有从液体与固体的混合物中过滤一定大小以上的固体的功能，因此例如能够作为具有从血液中分离血球而得到血浆的功能的具有固液分离功能的装置来利用于临床检查领域等。另外，能够作为从发酵食品(例如日本酒)中回收酵母的装置等来利用于食品制造领域中。而且，能够作为从含有有用的微观粒子的溶液中回收微观粒子的装置等来利用于各种エ业领域中。·
权利要求
1.ー种具有固液分离功能的装置，其中设置有通过捕捉一定大小以上的固体来分离固液的分离部，其特征为， 从入口侧朝着出口侧固液混合物从上游朝着下游通过分离部， 在所述分离部，在被一个面和与其相対的另ー个面夹住的间隙中设置有多个固体捕捉部， 所述固体捕捉部由从所述一个面朝着所述另ー个面延伸的隔墙形成，且具备入口部；收容部，收容从所述入口部进入的I个以上的固体；及开ロ部，设置在所述收容部的下游侦牝不让所述一定大小以上的固体通过， 所述分离部的设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度。·
2.根据权利要求I所述的具有固液分离功能的装置，其特征为， 所述隔墙由柱体列或墙体构成。
3.根据权利要求I或2所述的具有固液分离功能的装置，其特征为， 在所述ー个面上形成有所述隔墙， 构成所述另ー个面的材料由与构成所述隔墙的材料相比更柔软的材料构成。
4.根据权利要求I或2所述的具有固液分离功能的装置，其特征为， 在所述ー个面上形成有所述隔墙， 构成所述隔墙的材料由与构成所述另ー个面的材料相比更柔软的材料构成。
5.根据权利要求I或2所述的具有固液分离功能的装置，其特征为， 在所述ー个面上形成有所述隔墙， 在所述隔墙与所述另ー个面之间，配设有缓冲层，其由与构成所述另ー个面的材料、构成所述隔墙的材料相比更柔软的材料构成。
6.根据权利要求3至5中任意I项所述的具有固液分离功能的装置，其特征为， 所述柔软的材料由杜罗回跳式硬度计硬度为10 100的树脂构成。
7.根据权利要求I至6中任意I项所述的具有固液分离功能的装置，其特征为， 在所述分离部，设置有多个从上游朝向下游的流路，设置有多个沿着所述流路朝着流路开ロ的所述固体捕捉部，所述ー个流路与其他流路被挡墙或具有不让所述一定大小以上的固体通过的开ロ部的挡墙所划分。
8.根据权利要求I至7中任意I项所述的具有固液分离功能的装置，其特征为， 在ー个平面上具有多个设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度的分离部，使来自所述多个分离部的液体合流。
9.根据权利要求I至8中任意I项所述的具有固液分离功能的装置，其特征为， 设置有固体捕捉部的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度的分离部集中多个而呈圆状或圆弧状，在圆或圆弧的中心部设置有来自所述多个分离部的液体的合流液的排出ロ。
10.根据权利要求I至9中任意I项所述的具有固液分离功能的装置，其特征为， 分离部的最下游部能够不让所述一定大小以上的固体通过。
11.根据权利要求I至10中任意I项所述的具有固液分离功能的装置，其特征为， 被所述ー个面和与其相对的另一个面夹住的间隙为2 6 ii m。
12.—种ii-TAS (微全分析系统)设备,其特征为， 作为一部分而具有权利要求I至11中任意I项所述的具有固液分离功能的装置。
13.ー种固液分离方法，其使用权利要求I至11中任意I项所述的具有固液分离功能的装置来分离固液，其特征为，准备设置有分离部的具有固液分离功能的装置，同时使用具有该固液分离功能的装置来分离固液，所述分离部具有与要进行固液分离的固液分离物所含的固体的总体积相比更大的容积。
全文摘要
本发明提供一种具有固液分离功能的装置、μ-TAS设备及固液分离方法，所述具有固液分离功能的装置如下，具有从固液混合物中只捕捉、分离一定大小以上的固体的过滤功能(固液分离功能)，容易制造且价廉，对被分离的液体的收集效率高。其为具有固液分离功能的装置(A)，其特征为，经由盖(100)的盖入(101)从入口(3)导入固液混合物，在槽部(2)中形成有通过捕捉一定大小以上的固体来分离固液的分离部(5)，在分离部(5)设置有多个固体捕捉部(6)，所述固体捕捉部(6)具备由隔墙(61)形成的入口部、收容部、开口部，收容部收容从所述入口部进入的1个以上的固体的收容部、开口部设置在所述收容部的下游侧且不让所述一定大小以上的固体通过，所述分离部(5)的设置有固体捕捉部(6)的区域的下游侧宽度窄于上游侧宽度。
文档编号B03B5/00GK102665847SQ201080059169
公开日2012年9月12日 申请日期2010年12月20日 优先权日2009年12月25日
发明者筒井博司 申请人:学校法人常翔学园