流型场流分离装置 |
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| 申请号 | CN201980042472.4 | 申请日 | 2019-07-03 | 公开(公告)号 | CN112399891B | 公开(公告)日 | 2023-06-23 |
| 申请人 | 株式会社岛津制作所; | 发明人 | 堀池重吉; 老川幸夫; | ||||
| 摘要 | 流型场流分离装置(1)具备第1加热器(14)以及第2加热器(16)。第1加热器(14)在第1 泵 (12)和分离池(3)之间对载液 流体 进行加热。第2加热器(16)在第2泵(15)和分离池(3)之间对聚集流体进行加热。因此，随着由第1加热器(14)加热的载液流体被第1泵(12)送液而流入分离池(3)内，由第2加热器(16)加热的聚集流体被第2泵(15)送液而流入分离池(3)内。其结果为，能够使流入分离池(3)的载液流体以及聚集流体的 温度 稳定。然后，在使用流型场流分离装置(1)进行分析的情况下，能够进行再现性较高的分析。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种流型场流分离装置，其特征在于，具备： |
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| 说明书全文 | 流型场流分离装置技术领域背景技术[0002] 以往，作为分离流体中包含的微粒子的流型场流分离装置，利用使用交叉流的所谓的交叉流式的流型场流分离装置。该交叉流式的流型场流分离装置具备在内部形成了流路的分离池(分离通道)。 [0003] 在该流型场流分离装置中，将分散有分离对象的微粒子的试样导入分离池的流路，并且将载液流体以规定的流速供给至分离池的流路。然后，一部分流体作为交叉流向分离池的外部流出，同时在分离池内部分离微粒子(例如，参照下述专利文献1)。 [0004] 在专利文献1所记载的流型场流分离装置中，在分离池中，与形成了多个开口的底壁的内侧密合地设有使载液流体通过而微粒子无法通过的半透膜。然后，若将载液流体供给至分离池的流路，则形成通过流路的载液流体的液流，并且形成通过半透膜、经过底壁的开口而向分离池的外部流出的载液流体的液流(交叉流)。在分离池的流路中，通过微粒子的扩散和因交叉流产生的力而产生与粒径对应的微粒子的分布，并且根据层的厚度方向的位置的不同而产生流速不同的流速分布。由此，微粒子根据粒径的大小依次从分离池的流出口流出。然后，通过检测器检测从分离池流出的微粒子。 [0005] 现有技术文献 [0006] 专利文献 [0007] 专利文献1：日本特开2008‑000724号公报 发明内容[0008] 发明要解决的技术问题 [0009] 在使用上述那样的以往的流型场流分离装置进行分析的情况下，存在分析的再现性较低的不良状况。换言之，在以往的流型场流分离装置中，即使是在使用了相同的试样以及相同的载液流体的情况下，也存在有时无法得到相同的检测结果这种不良状况。具体而言，在以往的流型场流分离装置中，在分离池内产生的微粒子分布、流速分布会根据流体的粘度而变化。然后，流体的粘度依赖于温度(根据温度大幅变化)。因此，若分离池内的温度变化，则表示由检测器检测的微粒子的峰大幅偏离。例如，若分离池内的温度变化1℃，则呈现峰的保持时间大约变化1％的趋势。 [0010] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够使分离池内的流体的温度稳定的流型场流分离装置。 [0011] 用于解决上述技术问题的方案 [0012] (1)本发明的流型场流分离装置具备分离池、至少一个泵和至少一个加热器。所述分离池在内部形成有流体的流路，并且具有使载液流体流入所述流路内的载液流入口、使聚集流体流入所述流路内的聚集流入口、使通过了所述流路内的载液流体流出的流出口、以及使一部分载液流体作为交叉流排出至外部的多个开口。所述至少一个泵向所述分离池送液载液流体以及聚集流体。所述至少一个加热器在所述至少一个泵和所述分离池之间对载液流体以及聚集流体进行加热。 [0013] 根据这样的构成，在分离池中，载液流体中包含的微粒子通过聚集流体汇集至一部分所述流路内之后，使载液流体通过分离池并到达流出口，在该过程中，一部分载液流体作为交叉流从多个开口排出至外部。此时，由加热器加热的载液流体以及聚集流体由泵进行送液，流入分离池。 [0014] 因此，能够使分离池内的载液流体以及聚集流体的温度稳定。然后，在使用流型场流分离装置进行分析的情况下，能够进行再现性较高的分析。 [0015] (2)此外，所述至少一个加热器可以分别将载液流体以及聚集流体加热至设定的温度。 [0016] 根据这样的构成，能够使保持为一定温度的载液流体以及聚集流体流入分离池。 [0017] 因此，能够使分离池内的流体的温度更加稳定。 [0018] (3)此外，所述流型场流分离装置可以进一步具备烘箱(oven)。所述烘箱将所述分离池容纳于内部，对该分离池进行加热。 [0019] 根据这样的构成，由烘箱对分离池进行加热，能够使分离池的温度稳定。 [0020] 因此，能够使分离池内的载液流体以及聚集流体的温度稳定。 [0021] (4)此外，所述至少一个加热器可以具有发热体。所述发热体对载液流体以及聚集流体进行加热。 [0022] 根据这样的构成，通过加热器中包含的发热体，能够直接对载液流体以及聚集流体进行加热。 [0023] 因此，能够灵活地调整载液流体以及聚集流体的温度。 [0024] (5)此外，所述至少一个加热器可以具有传热体。所述传热体将所述烘箱内的热传递至载液流体以及聚集流体。 [0025] 根据这样的构成，能够使用烘箱内的热对载液流体以及聚集流体进行加热。 [0026] 发明效果 [0027] 根据本发明，通过加热器加热的载液流体以及聚集流体由泵进行送液，流入分离池。因此，能够使分离池内的载液流体以及聚集流体的温度稳定。然后，在使用流型场流分离装置进行分析的情况下，能够进行再现性较高的分析。附图说明 [0028] 图1是示出本发明的第1实施方式的流型场流分离装置的构成例的概略图。 [0029] 图2是示出控制部以及其周边部件的电气构成的框图。 [0030] 图3是示出图1的分离池的立体图。 [0031] 图4是沿图3的A‑A线的剖视图，示出微粒子汇集至流路内的状态。 [0032] 图5是沿图3的A‑A线的剖视图，示出微粒子通过载液流体向流出流路侧流动的状态。 [0033] 图6是示出本发明的第2实施方式的流型场流分离装置的构成例的概略图。 [0034] 图7是示出本发明的第3实施方式的流型场流分离装置的构成例的概略图。 具体实施方式[0035] 1.流型场流分离装置的整体构成 [0036] 图1是示出本发明的第1实施方式的流型场流分离装置1的构成例的概略图。 [0037] 流型场流分离装置1具备烘箱2和分离池3。 [0039] 壳体21形成为中空状。烘箱加热器22配置在壳体21内。烘箱温度传感器23是用于检测壳体21内的温度的传感器，配置在壳体21内。 [0040] 分离池3形成为长条状，容纳于烘箱2内(壳体21内)。即，分离池3由来自烘箱2的烘箱加热器22的热加热。在后面进行详细叙述，分离池3构成为在其内部形成有流路(第1池流路51)，在该流路中分离载液流体中包含的微粒子。 [0041] 此外，流型场流分离装置1具备载液流路4、聚集流路5、流出流路6以及交叉流排出流路7来作为流路。 [0042] 载液流路4的一端部与分离池3的一端部连接。载液流路4的中途部插通至烘箱2的壳体21处形成的开口。载液流路4的一部分配置在烘箱2的壳体21内，剩余的部分配置在烘箱2的壳体21外。另外，聚集流路5、流出流路6以及交叉流排出流路7也和载液流路4同样地，插通至烘箱2的壳体21处形成的开口，其一部分配置在烘箱2的壳体21内，剩余的部分配置在烘箱2的壳体21外。 [0043] 载液流路4的前端部(另一端部)配置在流体供给部11内。流体供给部11配置在烘箱2外，在其内部贮存有作为流动相的液体(流体)。在载液流路4的中途部、且在烘箱2外的部分，在载液流体(流动相)的移动方向上依次配置有(介有)第1泵12以及试样导入部13。在载液流路4的中途部、且在烘箱2内的部分配置有(介有)第1加热器14。但是，第1加热器14也可以配置在烘箱2外的部分。 [0044] 试样导入部13例如是自动进样器。 [0045] 第1加热器14具备第1发热体141和第1温度传感器142。第1发热体141覆盖载液流路4的中途部。第1温度传感器142构成为设在第1发热体141的周围，检测第1发热体141的温度。像这样，第1加热器14构成为对载液流路4的中途部且在分离池3和第1泵12之间的部分进行加热。 [0046] 聚集流路5的一端部与分离池3的中央部连接。聚集流路5的前端部(另一端部)配置在流体供给部11内。在聚集流路5的中途部、且在烘箱2外的部分配置有(介有)第2泵15。在聚集流路5的中途部、且在烘箱2内的部分配置有(介有)第2加热器16。但是，第2加热器16也可以配置在烘箱2外的部分。 [0047] 第2加热器16具备第2发热体161和第2温度传感器162。第2发热体161覆盖聚集流路5的中途部。第2温度传感器162构成为设在第2发热体161的周围，检测第2发热体161的温度。像这样，第2加热器16构成为对聚集流路5的中途部且在分离池3和第2泵15之间的部分进行加热。 [0048] 流出流路6的一端部与分离池3的另一端部连接。流出流路6的前端部(另一端部)配置在排液管26的内部，该排液管26配置在烘箱2外。在流出流路6的中途部、且在烘箱2外的部分配置有(介有)检测器27。 [0049] 交叉流排出流路7的一端部与分离池3的下端部连接。交叉流排出流路7的前端部(另一端部)配置在排液管28的内部，该排液管28配置在烘箱2外。在交叉流排出流路7的中途部、且在烘箱2外的部分配置有(介有)阀29。 [0050] 在流型场流分离装置1中分离试样(微粒子)的情况下，第1泵12以及第2泵15进行动作，形成从流体供给部11经由载液流路4朝向分离池3的流动相(载液流体)的液流，并且形成从流体供给部11经由聚集流路5朝向分离池3的流动相(聚集流体)的液流。此外，试样导入部13进行动作，将包含由各种粒径组成的多个微粒子的试样导入载液流路4内。 [0051] 然后，在分离池3内(第1池流路51)，形成从一端部朝向另一端部(图1从左方至右方)的流体的液流。此外将在后面进行详细叙述，在分离池3内(第1池流路51)，在分离池3的厚度方向(上下方向)上形成朝向分离池3的底壁侧(下方)的液流(交叉流)。 [0052] 由此，在分离池3内，微粒子根据粒径的大小流动，使微粒子被分离。然后，按照粒径被分离的微粒子依次向流出流路6流出，由检测器27检测。从流出流路6排出的流体由排液管26回收，作为交叉流流动的流体经由交叉流排出流路7由排液管28回收。 [0053] 2.控制部以及其周边部件的电气构成 [0054] 图2是示出控制部以及其周边部件的电气构成的框图。 [0055] 流型场流分离装置1除上述的第1温度传感器142、第2温度传感器162、烘箱温度传感器23、第1发热体141、第2发热体161、烘箱加热器22、第1泵12、第2泵15以及阀29以外，还具备控制部40。 [0056] 控制部40例如是包含CPU(Central Processing Unit：中央处理器)的构成。在控制部40电连接有第1温度传感器142、第2温度传感器162、烘箱温度传感器23、第1发热体141、第2发热体161、烘箱加热器22、第1泵12、第2泵15以及阀29等各部。 [0057] 控制部40基于第1温度传感器142检测的第1发热体141的温度，控制对第1发热体141的通电(控制开/关)，使得第1发热体141的温度达到设定温度。此外，控制部40基于第2温度传感器162检测的第2发热体161的温度，控制对第2发热体161的通电(控制开/关)，使得第2发热体161的温度达到设定温度。此外，控制部40基于烘箱温度传感器23检测的壳体 21内的温度，控制对烘箱加热器22的通电(控制开/关)，使得壳体21内的温度达到设定温度。此外，控制部40适当地控制第1泵12、第2泵15以及阀29的动作。 [0058] 3.分离池的详细构成 [0059] 图3是示出分离池3的立体图。图4是沿图3的A‑A线的剖视图，示出微粒子汇集至流路内的状态。 [0060] 分离池3是具有规定厚度的扁平且中空状的部件，形成为俯视多边形状。分离池3具备上壁31、侧壁32、底壁33、支承壁34和半透膜35，连接有载液管路36、聚集管路37和流出管路38。 [0061] 分离池3是具有由上壁31、侧壁32以及底壁33包围的内部空间的中空状的部件，在其内部空间设有支承壁34以及半透膜35。 [0062] 上壁31构成分离池3的上表面。上壁31是平板状，形成为使其俯视为长条的多边形状。上壁31形成为从一端部(图3的左端部)朝向另一端部(图3的右端部)尖端越来越细。 [0063] 侧壁32构成分离池3的侧面。 [0064] 如图4所示，底壁33构成分离池3的底面。底壁33形成为几乎与上壁31相同的形状，在上壁31的下方隔开间隔而平行地配置。 [0065] 支承壁34平行地配置在上壁31和底壁33之间。支承壁34形成为与上壁31以及底壁33几乎相同的形状。支承壁34将分离池3的内部空间划分成上下2个区域。在支承壁34形成有多个开口34A。 [0066] 半透膜35设在(密合在)支承壁34的上表面。半透膜35是使流体通过而微粒子无法通过的膜。支承壁34的多个开口34A被半透膜35覆盖。 [0067] 根据这样的构成，在分离池3内划分有由上壁31和支承壁34划分的第1池流路51、和由底壁33和支承壁34划分的第2池流路52。 [0068] 如图3所示，载液管路36的一端部(下端部)与分离池3的上壁31的一端部连接。载液管路36的内部空间与分离池3内形成的第1池流路51连续。载液管路36的另一端部(上端部)与载液流路4(参照图1)连续。载液管路36的内部空间是载液流入口36A。 [0069] 聚集管路37的一端部(下端部)与分离池3的上壁31的中央部连接。聚集管路37的内部空间与分离池3内形成的第1池流路51连续。聚集管路37的另一端部(上端部)与聚集流路5(参照图1)连续。聚集管路37的内部空间是聚集流入口37A。 [0070] 流出管路38的一端部(下端部)与分离池3的上壁31的另一端部连接。流出管路38的内部空间与分离池3内形成的第1池流路51连续。流出管路38的另一端部(上端部)与流出流路6(参照图1)连续。流出管路38的内部空间是流出口38A。 [0071] 另外，虽未图示，但分离池3内的第2池流路52与交叉流排出流路7(参照图1)连续。 [0072] 分离池3的宽度L1例如为10～20mm。此外，分离池3的长度方向的尺寸L2例如为100～300mm。此外，分离池3的厚度L3例如为0.1～0.5mm。 [0073] 4.各部件的动作 [0074] 在流型场流分离装置1中分离试样(微粒子)的情况下，首先，通过控制部40(参照图2)进行控制，使得烘箱2的烘箱加热器22、第1加热器14的第1发热体141以及第2加热器16的第2发热体161分别达到设定温度。 [0075] 具体而言，基于烘箱温度传感器23检测的壳体21内的温度，由控制部40控制烘箱加热器22的开/关动作，使得壳体21内的温度达到设定温度。此外，基于第1温度传感器142检测的第1发热体141的温度，由控制部40控制第1发热体141的开/关动作，使得第1发热体141的温度达到设定温度。此外，基于第2温度传感器162检测的第2发热体161的温度，由控制部40控制第2发热体161的开/关动作，使得第2发热体161的温度达到设定温度。 [0076] 由此，将烘箱2的壳体21内的温度保持为设定温度，分离池3被加热至设定温度。此外，载液流路4内的流体(载液流体)被加热至设定温度，聚集流路5内的流体(聚集流体)被加热至设定温度。 [0077] 另外，烘箱加热器22的设定温度、第1发热体141的设定温度以及第2发热体161的设定温度可以分别是不同的温度，也可以是相同的温度。 [0078] 然后，通过控制部40使第1泵12以及试样导入部13进行动作，从而将载液流体以及微粒子经由载液流入口36A导入分离池3的第1池流路51。此外，通过控制部40使第2泵15进行动作，从而将聚集流体经由聚集流入口37A导入分离池3的第1池流路51。 [0079] 此时，分离池3被烘箱加热器22加热。然后，在分离池3的第1池流路51中导入被第1发热体141加热的载液流体，并且导入被第2发热体161加热的聚集流体。如果烘箱加热器22的设定温度、第1发热体141的设定温度以及第2发热体161的设定温度相同，则能够将分离池3、载液流体以及聚集流体保持为相同的温度，能够使分离池3内的温度稳定。 [0080] 像这样，通过向分离池3内导入载液流体以及聚集流体，如图4所示，微粒子汇集至一部分第1池流路51内。此外，在分离池3内，第1池流路51内的流体经由支承壁34的开口34A，产生朝向第2池流路52(朝向下方)的交叉流。交叉流的流量由控制部40控制阀29的开度来调整。由此，在第1池流路51内产生与粒径对应的微粒子的分布。具体而言产生如下粒子分布：即，越是粒径大的粒子越位于第1池流路51的下方侧，越是粒径小的粒子越位于第1池流路51的中央侧。 [0081] 通过控制部40，能够使第1泵12的压力以及第2泵15的压力从该状态发生变化。由此，如图5所示，在第1池流路51内，产生朝向流出流路6(流出管路38)侧的液流。图5是沿图3的A‑A线的剖视图，示出微粒子通过载液流体向流出流路6侧流动的状态。 [0082] 在图5中，用B表示第1池流路51内产生的流速分布。在第1池流路51内，由于载液流体的粘性而产生越靠第1池流路51的中央部分速度越快的流速分布B。由此，粒径小的粒子在第1池流路51内快速移动，粒径大的粒子在第1池流路51内缓慢移动，使微粒子被分离。然后，按照粒径分离的微粒子依次向流出流路6流出，由检测器27检测。 [0083] 5.作用效果 [0084] (1)根据本实施方式，如图1所示，流型场流分离装置1具备第1加热器14以及第2加热器16。第1加热器14在第1泵12和分离池3之间对载液流体进行加热。第2加热器16在第2泵15和分离池3之间对聚集流体进行加热。 [0085] 因此，随着由第1加热器14加热的载液流体被第1泵12送液而流入分离池3内，由第2加热器16加热的聚集流体被第2泵15送液而流入分离池3内。 [0086] 其结果为，能够使分离池3内的载液流体以及聚集流体的温度稳定。然后，在使用流型场流分离装置1进行分析的情况下，能够进行再现性较高的分析。特别是，在流型场流分离装置1中，导入载液流体以及聚集流体这双方的状态(参照图4)下、和仅导入载液流体的状态(参照图5)下，具有各流体的流量大幅变化、温度管理较难这样的特性，但若根据本实施方式，能够使各流体的温度适当地稳定。 [0087] (2)此外，根据本实施方式，在流型场流分离装置1中，第1加热器14将载液流体加热至设定温度，第2加热器16将聚集流体加热至设定温度。 [0088] 因此，能够使保持为一定温度的载液流体以及聚集流体流入分离池3。 [0089] 其结果为，能够使分离池3内的流体的温度更加稳定。 [0090] (3)此外，根据本实施方式，如图1所示，流型场流分离装置1具备烘箱2。烘箱2将分离池3容纳于内部，对分离池3进行加热。 [0091] 像这样，通过由烘箱2对分离池3进行加热，能够使分离池3的温度稳定。 [0092] 因此，能够使流入分离池3的载液流体以及聚集流体的温度稳定。 [0093] (4)此外，根据本实施方式，第1加热器14具备第1发热体141。第2加热器16具备第2发热体161。第1发热体141对载液流体进行加热，第2发热体161对聚集流体进行加热。 [0094] 因此，能够通过第1发热体141直接加热载液流体。此外，能够通过第2发热体161直接加热聚集流体。 [0095] 其结果为，能够灵活地调整载液流体以及聚集流体的温度。 [0096] 6.第2实施方式 [0097] 下述，使用图6以及图7，对本发明的另一实施方式的流型场流分离装置进行说明。另外，对与第1实施方式同样的构成以及方法使用与上述相同的附图标记等并省略说明。 [0098] 图6是示出本发明的第2实施方式的流型场流分离装置1的构成例的概略图。 [0099] 在第2实施方式中，具备第1传热体61来代替上述的第1加热器14，此外，具备第2传热体62来代替上述的第2加热器16。 [0100] 第1传热体61例如是由铝等热传导率较高的材料构成的加热块。第1传热体61配置于(介于)载液流路4的中途部且在烘箱2内的部分。具体而言，第1传热体61覆盖载液流路4的中途部且在分离池3和第1泵12之间的部分。 [0101] 第2传热体62例如是由铝等热传导率较高的材料构成的加热块。第2传热体62配置于(介于)聚集流路5的中途部且在烘箱2内的部分。具体而言，第2传热体62覆盖聚集流路5的中途部且在分离池3和第2泵15之间的部分。 [0102] 在第2实施方式的流型场流分离装置1中，若烘箱加热器22进行动作，则通过来自烘箱加热器22的热，分别加热第1传热体61以及第2传热体62。然后，通过加热后的第1传热体61加热载液流路4内的载液流体。此外，通过加热后的第2传热体62加热聚集流路5内的聚集流体。 [0103] 像这样，在第2实施方式中，通过第1传热体61，将来自烘箱2的烘箱加热器22的热传递至载液流体。此外，通过第2传热体62，将来自烘箱2的烘箱加热器22的热传递至聚集流体。 [0104] 因此，在流型场流分离装置1中，能够不设置直接加热载液流体以及聚集流体的发热体，而是使用烘箱内的热对载液流体以及聚集流体进行加热。 [0105] 7.第3实施方式 [0106] 图7是示出本发明的第3实施方式的流型场流分离装置1的构成例的概略图。 [0107] 在第3实施方式中，在流型场流分离装置1中未设置有上述的烘箱2以及第2加热器16。此外，载液流路4的另一端部与聚集流路5的中途部连接。在载液流路4和聚集流路5的合流部设有分流器71。第1加热器14配置于(介于)聚集流路5的中途部且在分流器71和第2泵 15之间。 [0108] 分流器71具备未图示的阀，通过调整该阀的开度，从而调整从载液流路4流入分离池3的载液流体的流量、以及从聚集流路5流入分离池3的聚集流体的流量。 [0109] 在第3实施方式的流型场流分离装置1中，通过第1加热器14加热聚集流路5的中途部且在分流器71和第2泵15之间的部分。然后，一部分被加热后的流体经由分流器71从载液流路4流入分离池3的一端部。此外，剩余的被加热后的流体在通过分流器71后，直接通过聚集流路5流入分离池3的中央部。 [0110] 像这样，在第3实施方式中，通过一个第1加热器14来加热流体。然后，被加热后的流体通过经由分流器71，从而作为载液流体以及聚集流体流入分离池3。 [0111] 因此，在流型场流分离装置1中，能够实现简易的构成。 [0112] 另外，在第3实施方式中，流型场流分离装置1构成为省略烘箱2，但也可以是不省略烘箱2而由烘箱2对分离池3进行加热的构成。在分离池3的周围温度稳定的情况下，可以省略烘箱2，但在周围温度不稳定的环境下，优选设置烘箱2。 [0113] 8.变形例 [0114] 在上述的实施方式中，说明了分离池3形成为从一端部朝向另一端部尖端越来越细。但是，分离池3也可以是从一端部至另一端部以同一宽度延伸的形状。 [0115] 此外，在上述的实施方式中，说明了交叉流只朝向分离池3的底壁33侧。但是，交叉流可以是朝向分离池3的上壁31侧以及底壁33侧双方的构成。 [0116] 附图标记说明 [0117] 1 流型场流分离装置 [0118] 2 烘箱 [0119] 3 分离池 [0120] 12 第1泵 [0121] 14 第1加热器 [0122] 15 第2泵 [0123] 16 第2加热器 [0124] 34 支承壁 [0125] 34A 开口 [0126] 36A 载液流入口 [0127] 37A 聚集流入口 [0128] 38A 流出口 [0129] 141 第1发热体 [0130] 161 第2发热体。 |
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