JP4770603B2 - Field flow fractionation device - Google Patents
Field flow fractionation device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4770603B2 JP4770603B2 JP2006174681A JP2006174681A JP4770603B2 JP 4770603 B2 JP4770603 B2 JP 4770603B2 JP 2006174681 A JP2006174681 A JP 2006174681A JP 2006174681 A JP2006174681 A JP 2006174681A JP 4770603 B2 JP4770603 B2 JP 4770603B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow
- wall surface
- separation channel
- channel
- flow direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
Description
本発明は、フィールドフローフラクショネーション(Field-Flow Fractionation)を利用して流体に含まれる微粒子を分離・分取するためのフィールドフローフラクションネーション装置に関し、さらに詳しくは、非対称チャンネル構造を採用したクロスフロー方式のフィールドフローフラクショネーション装置に関する。 The present invention relates to a field flow fractionation apparatus for separating and separating fine particles contained in a fluid using field-flow fractionation, and more specifically, a cross using an asymmetric channel structure. The present invention relates to a flow type field flow fractionation apparatus.
溶液中に分散されている1nm〜50μm程度の広い範囲の粒径の微粒子を分離して検出したり分取したりするための手法として、従来より、いわゆるクロスフロー方式のフィールドフローフラクショネーション(以下、FFFと略す)が知られている(例えば特許文献1、2など参照)。まず、図7及び図8に基づいてこの分離方法の原理について簡単に説明する。 As a method for separating and detecting and sorting fine particles having a wide range of particle diameters of about 1 nm to 50 μm dispersed in a solution, a so-called cross flow type field flow fractionation ( Hereinafter, it is abbreviated as FFF) (see, for example, Patent Documents 1 and 2). First, the principle of this separation method will be briefly described with reference to FIGS.
図7はクロスフロー方式FFFの分離チャンネルの基本構造の一例を示す斜視図、図8はこの分離チャンネルの一部の縦断面図である。図7に示すように、分離チャンネル10は、上下に対向して配置された平板状の底壁面11と上壁面12、一対の側壁面13、14を有し、それら4面で囲まれる中空の流路17の両端に入口ポート15と出口ポート16とが設けられている。図8に示すように、上壁面12には多数の開口が形成され、底壁面11は、上壁面12と同様に多数の開口が形成された支持壁11aの内側に、キャリア溶媒(流体)を通過し且つ分離対象の微粒子を通過させない半透膜11bが密着して設けられた構造を有している。ここでは、流路17の横幅(チャンネル幅)はWで一定、流路の高さ(チャンネル高さ)はHで一定である。一例としては、チャンネル幅Wは1〜2cm程度、チャンネル高さHは数十〜200μm程度で、流路17の長さ、つまりチャンネル長Lは20〜30cm程度である。
FIG. 7 is a perspective view showing an example of the basic structure of the separation channel of the crossflow type FFF, and FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a part of the separation channel. As shown in FIG. 7, the
上記のような分離チャンネル10に対し、上壁面12の全体に直交するように上からキャリア溶媒が供給され、これにより、上壁面12の開口を通して流路17内に流れ込み、底壁面11の半透膜11bを通過し支持壁11aの開口を経て下方に抜けるようにキャリア溶媒の流れが形成される。このキャリア溶媒の流れF1をクロスフローと呼ぶ。一方、入口ポート15からは所定の流速で以て分離対象の微粒子が分散されたキャリア溶媒が分離チャンネル10に導入され、これにより流路17には図8に示すように左方から右方に向かう流れF2が形成される。これは微粒子を入口ポート15から出口ポート16に向かって搬送してゆく流れであり軸方向流(或いは、フィールドフロー、チャンネルフロー)と呼ばれる。軸方向流F2とクロスフローF1とはほぼ直交した状態にある。
The carrier solvent is supplied from above to the
クロスフローF1は底壁面11全体に亘って均一な流速を有し、半透膜11bは微粒子を通さないから、クロスフローF1の流れの粘性の作用により流路17内で微粒子は底壁面11近傍に分布する。微粒子は溶媒中で拡散しようとするから、この微粒子のブラウン運動、即ち拡散とクロスフローF1による力とでバランスが生じ、微粒子の濃度は底壁面11から、
exp(−|U|/D)
但し、|U|:クロスフロー流速、D:拡散係数
で表される指数(減衰)関数分布を示す。
Since the cross flow F1 has a uniform flow velocity over the entire
exp (-| U | / D)
However, | U |: Cross flow velocity, D: Exponential (attenuation) function distribution represented by diffusion coefficient.
一方、入口ポート15から出口ポート16に向かう軸方向流F2はポアズイユ流と呼ばれる層流となり、図8中に示すように、中心が最大流速、底壁面11及び上壁面12において流速ゼロの放物面形状の流速分布を持つ。したがって、壁面11、12から離れるほど軸方向流F2の流速は大きくなり、この軸方向流F2の流速分布と上述したクロスフローF1による微粒子分布との組合せにより、最終的に微粒子の拡散係数に応じて出口ポート16に向かう移動速度が異なり、分離チャンネル10の長さ方向(つまりは軸方向流F2の流れ方向)に拡散係数の相違(通常は粒径の相違)に応じて微粒子の分離が行われることになる。これがクロスフロー方式FFFによる微粒子分離の原理である。
On the other hand, the axial flow F2 from the
しかしながら、上記のような分離チャンネル10の構造では上壁面12と底壁面11との透過性を揃えてクロスフロー流速を均一化することが困難である。また、互いに直交する2つの異なるキャリア溶媒の流れF1、F2を形成する必要があるため、構造が複雑で装置が大形になり、溶媒を送給するポンプも2台必要になる等コストも掛かる。
However, in the structure of the
これに対し非対称型のチャンネル構造のFFFが提案され、これによってFFFの実用化が進展してきた。図9は非対称型の分離チャンネル20の縦断面図である。この分離チャンネル20では、上壁面12には開口が設けられず、入口ポート15から供給されたキャリア溶媒が軸方向流F2として流れるに従い、少しずつ半透膜11bを透過し支持壁11aの開口を経て下方に流出し、これが軸方向流F2に略直交するクロスフローF1となる。この構成によれば、分離チャンネル20の構造が簡単で、キャリア溶媒を供給するためのポンプも1台で済むという利点がある。
On the other hand, an FFF having an asymmetric channel structure has been proposed, and the practical application of the FFF has progressed. FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the
しかしながら、上記のような非対称型分離チャンネル20の場合、入口ポート15から供給されるキャリア溶媒によってクロスフローF1もまかなうため、出口ポート16に近づくに伴い軸方向流F2の単位断面積当たりの流量が減って流速が小さくなる(一次関数的に減少する)。そのため、微粒子が出口ポート16に到達するまでの時間であるリテンションタイムがきわめて遅くなるという問題がある。その結果、分離に時間が掛かるのみならず、特に拡散係数の小さな微粒子では出口ポート16付近に滞留してしまって出口ポート16から流出して来ない場合もある。
However, in the case of the
この問題を解決するために、非特許文献1に記載のような構造の分離チャンネルが提案されている。図10はこの分離チャンネル30の斜視図である。この分離チャンネル30は、入口ポート15から出口ポート16に向かうに従いチャンネル幅Wが一次関数的に狭まるように上面視台形状に形成されている。即ち、両側壁面13、14の間の間隔は軸方向流F2の流れ方向に徐々に狭められている。そのため、出口ポート16に向かうに従い断面積が小さくなる分だけ軸方向流F2の流速が増加するため、上記のようなキャリア溶媒の流量の減少に伴う流速低下の問題が軽減される。ところが、出口ポート16付近でのチャンネル幅が狭くなるため、出口ポート16付近における試料(微粒子)のバンド濃度が数倍高くなり、高濃度である(微粒子の密度が高い)ことによる分解能の劣化が顕在化する。また、チャンネル幅が狭い部分では側壁面13、14と溶媒中の微粒子との相互作用による周辺効果(side effect)が問題となり、これも分解能を低下させる一因となる。
In order to solve this problem, a separation channel having a structure as described in Non-Patent Document 1 has been proposed. FIG. 10 is a perspective view of the
また一般に、クロスフローF1の流速が一定であればチャンネル高さHの二乗に反比例して分解能は向上するし、特定の拡散係数を中心に分解能は高くなる。しかしながら、この特定の拡散係数から離れた拡散係数を持つ微粒子については、分解能を十分に高くすることは難しい。そこで、クロスフローF1の流速を時間経過に応じて変化させるようにキャリア溶媒の供給流量を制御することで、分解能の向上を図る方法も提案されている。この方法では、入口ポート15付近での供給溶媒の流速の変化、クロスフローF1の流速の変化、及び軸方向流F2の背圧制御を組み合わせることでクロスフローF1を時間経過に応じて適宜変化させるようにするが、出口ポート16から流出するキャリア溶媒の流速を一定に維持するのは難しく、この流速の変動が微粒子を検出するための検出器に誤差を与えるため、検出精度に問題が生じる。そのため、できるだけ広い範囲の粒子径に対し複雑な流速のプログラム制御を行うことなく、高い分解能が得られるような構造の分離チャンネルが要望されている。
In general, when the flow velocity of the cross flow F1 is constant, the resolution is improved in inverse proportion to the square of the channel height H, and the resolution is increased with a specific diffusion coefficient as the center. However, it is difficult to sufficiently increase the resolution of fine particles having a diffusion coefficient far from this specific diffusion coefficient. Therefore, a method for improving the resolution by controlling the supply flow rate of the carrier solvent so as to change the flow velocity of the cross flow F1 with time has also been proposed. In this method, the cross flow F1 is appropriately changed according to the passage of time by combining the change of the flow rate of the supply solvent near the
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その主な目的は、軸方向流の流速の低下を抑えながら出口ポート付近での微粒子のバンド濃度の上昇も抑制し、バンド広がりに起因する分解能の劣化を防止することができるフィールドフローフラクショネーション装置を提供することにある。また、本発明の他の目的とするところは、より広い範囲の拡散係数を持つ微粒子に対して高い分解能を達成することができるフィールドフローフラクショネーション装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its main purpose is to suppress an increase in the band concentration of fine particles near the outlet port while suppressing a decrease in the flow velocity of the axial flow. It is an object of the present invention to provide a field flow fractionation device that can prevent degradation in resolution caused by the above. Another object of the present invention is to provide a field flow fractionation apparatus that can achieve high resolution for fine particles having a wider range of diffusion coefficients.
従来のフィールドフローフラクショネーション装置における分離チャンネルでは、軸方向流の流れ方向に沿ってチャンネル幅を変えることは行われているものの、チャンネル高さは一定とすることが前提であった。これに対し、本発明に係るフィールドフローフラクショネーション装置では、チャンネル高さを軸方向流の流れ方向に沿って変化させることで分離チャンネルの断面積を変化させ、それによって軸方向流の流速を調整するようにしている。 In the separation channel in the conventional field flow fractionation apparatus, although the channel width is changed along the flow direction of the axial flow, the channel height is assumed to be constant. On the other hand, in the field flow fractionation device according to the present invention, the channel height is changed along the flow direction of the axial flow to change the cross-sectional area of the separation channel, and thereby the flow velocity of the axial flow is changed. I try to adjust it.
即ち、上記課題を解決するために成された本発明は、キャリア流体が透過可能で且つ分離対象の微粒子が透過しない底壁面とこれに対向する上壁面、及び一対の側壁面を有し、両端に入口ポートと出口ポートとが設けられた分離チャンネルと、該分離チャンネルの入口ポートにキャリア流体を導入する送給手段と、を具備し、前記分離チャンネル内部での入口ポートから出口ポートへ向かうキャリア流体の流れに伴って、該流体の一部をクロスフローとして前記底壁面を通し外部に流出させつつ分離チャンネル内部でのキャリア流体の流れ方向に微粒子を分離するフィールドフローフラクショネーション装置において、
前記分離チャンネルの底壁面と上壁面との間の間隔が、前記キャリア流体の流れ方向の少なくとも一部範囲でその流れ方向に沿って狭められてなることを特徴としている。
That is, the present invention made to solve the above problems has a bottom wall surface through which carrier fluid can permeate and through which fine particles to be separated do not permeate, an upper wall surface facing the bottom wall surface, and a pair of side wall surfaces. A separation channel provided with an inlet port and an outlet port, and a feeding means for introducing a carrier fluid into the inlet port of the separation channel, the carrier heading from the inlet port to the outlet port inside the separation channel In the field flow fractionation device that separates the fine particles in the flow direction of the carrier fluid inside the separation channel while causing a part of the fluid to flow out through the bottom wall surface to the outside as the fluid flows,
The distance between the bottom wall surface and the top wall surface of the separation channel is narrowed along the flow direction in at least a part of the flow direction of the carrier fluid.
なお、分離チャンネルは必ずしも底壁面が下側、上壁面が上側に来るように略水平に設置される必要はなく、上下倒置や起立配置など、その設置形態は特に問わない。したがって、ここで言う、底壁面、上壁面、側壁面はクロスフローが下方に抜けると考えた場合の便宜上の呼称であって、実際の設置状態における位置関係を示すものではない。 The separation channel does not necessarily have to be installed substantially horizontally such that the bottom wall surface is on the lower side and the upper wall surface is on the upper side, and the installation form is not particularly limited, such as upside down or standing upright. Therefore, the bottom wall surface, the upper wall surface, and the side wall surface referred to here are names for convenience when it is considered that the cross flow goes downward, and do not indicate the positional relationship in the actual installation state.
本発明に係るフィールドフローフラクショネーション装置では、軸方向流に沿った方向での分離チャンネルの底壁面と上壁面との間の間隔つまりチャンネル高さが減少されているため、チャンネル高さが一定である場合と比較して、出口ポート側において軸方向流の流速を増加させることができる。これにより、出口ポート側で或る程度チャンネル幅を広げておいても十分な流速を得ることができるため、出口ポート付近での微粒子のバンド濃度の増加を抑制し、周辺効果も抑えて分解能を高めることができる。それと同時に、軸方向流の流速を維持することでリテンションタイムが極端に長くなることを回避し、拡散係数の小さな微粒子も確実に分離チャンネルから吐き出して検出に供することができる。 In the field flow fractionation device according to the present invention, since the distance between the bottom wall surface and the top wall surface of the separation channel in the direction along the axial flow, that is, the channel height is reduced, the channel height is constant. Compared with the case where it is, the flow velocity of an axial flow can be increased in the exit port side. As a result, a sufficient flow rate can be obtained even if the channel width is increased to some extent on the outlet port side, so that an increase in the fine particle band concentration in the vicinity of the outlet port is suppressed, and peripheral effects are also suppressed and resolution is improved. Can be increased. At the same time, by maintaining the flow velocity of the axial flow, the retention time can be prevented from becoming extremely long, and fine particles having a small diffusion coefficient can be reliably discharged from the separation channel for detection.
本発明に係るフィールドフローフラクショネーション装置において、チャンネル高さの減少の態様は様々なものが考え得る。即ち、従来、分離チャンネルの平坦な底壁面と上壁面とは互いに平行になるように配置されていたが、例えば底壁面又は上壁面のいずれか一方を他方に対して軸方向流に沿って近づくように傾斜して設けることにより、チャンネル高さを軸方向流の流れ方向に沿って一次関数的に単調減少させることができる。また、底壁面又は上壁面のいずれか一方を緩い二次関数に従った曲面形状のものとすることで、チャンネル高さを軸方向流の流れ方向に沿って二次関数的に単調減少させるようにすることもできる。また、底壁面又は上壁面のいずれか一方を傾斜の相違する二つの平面を滑らかに(つまり適度な曲率を有して)連ねた形状とすることにより、チャンネル高さの軸方向流の流れ方向に沿った減少度合が或る位置付近で変化するようにしてもよい。 In the field flow fractionation apparatus according to the present invention, various modes of reducing the channel height can be considered. That is, conventionally, the flat bottom wall surface and the top wall surface of the separation channel are arranged so as to be parallel to each other. For example, either the bottom wall surface or the upper wall surface approaches the other along the axial flow. By providing such an inclination, the channel height can be monotonously decreased in a linear function along the flow direction of the axial flow. In addition, by making either the bottom wall surface or the upper wall surface a curved surface according to a loose quadratic function, the channel height is monotonically decreased in a quadratic function along the flow direction of the axial flow. It can also be. In addition, the flow direction of the axial flow of the channel height is achieved by forming either the bottom wall surface or the upper wall surface into a shape in which two flat surfaces having different inclinations are connected smoothly (that is, having an appropriate curvature). The degree of decrease along the line may change near a certain position.
さらにまた、分離チャンネルの軸方向流に沿った全体に亘ってではなく、一部の範囲でのみ上記のようなチャンネル高さが一次関数的、二次関数的、又は折れ線的等に単調減少する部分を設けてもよい。特に、出口ポート付近でチャンネル高さが極端に小さくなると軸方向流が理想的なポアズイユ流から外れて微粒子の分離に支障をきたすおそれがあるから、例えばチャンネル高さは軸方向流の流れ方向の前半でその流れ方向に沿って単調減少とされ、後半でその流れ方向に沿って一定とされている構成とするとよい。 Furthermore, the channel height as described above is monotonically reduced in a linear function, a quadratic function, a polygonal line, or the like only in a part of the range, not over the entire axial flow of the separation channel. A portion may be provided. In particular, if the channel height becomes extremely small near the outlet port, the axial flow may deviate from the ideal Poiseuille flow and hinder the separation of fine particles. It is preferable that the first half is monotonously decreased along the flow direction and the second half is constant along the flow direction.
一方、分離チャンネルの一対の側壁面の間の間隔つまりチャンネル幅は軸方向流の流れ方向の全範囲で一定とされている構成としてもよいし、或いは上面視台形状の構成のように軸方向流の流れ方向の全範囲で流れ方向に沿って単調減少としてもよい。前者の場合、出口ポート付近での軸方向流の流速を高くするにはチャンネル高さをかなり小さくする必要があるが、後者の場合、チャンネル幅も或る程度狭めるのでチャンネル高さの減少度合を抑えて、より理想的なポアズイユ流を形成することが可能となる。 On the other hand, the distance between the pair of side walls of the separation channel, that is, the channel width may be constant in the entire range of the flow direction of the axial flow, or the axial direction as in a trapezoidal configuration as viewed from above. It is good also as monotonously decreasing along a flow direction in the whole range of the flow direction of a flow. In the former case, the channel height needs to be considerably reduced in order to increase the flow velocity of the axial flow near the outlet port, but in the latter case, the channel width is also somewhat reduced, so the degree of decrease in the channel height is reduced. This makes it possible to form a more ideal Poiseuille flow.
本発明に係るフィールドフローフラクショネーション装置によれば、出口ポートにおいてもキャリア流体の十分な流速を得ることでリテンションタイムが極端に長引くことを回避しつつ、出口ポート付近での微粒子のバンド濃度の増加を抑制することでバンドの広がりを軽減し且つ周辺効果も抑えて分解能を高めることができる。また、チャンネル高さのみならずチャンネル幅を同時に狭める場合でも、チャンネル幅の狭め方を抑えて比較的広いチャンネル幅を確保できるので、特定の拡散係数を有する微粒子だけでなく、より広い拡散係数を持つ微粒子に対して高い分解能での分離が可能となる。 According to the field flow fractionation device of the present invention, the band concentration of the fine particles in the vicinity of the outlet port can be avoided even in the outlet port while avoiding an extremely long retention time by obtaining a sufficient flow velocity of the carrier fluid. By suppressing the increase, the spread of the band can be reduced and the peripheral effect can be suppressed to increase the resolution. In addition, not only the channel height but also the channel width can be narrowed at the same time, so that a relatively wide channel width can be secured by suppressing the narrowing of the channel width. Separation with high resolution is possible for fine particles.
以下、本発明に係るFFF装置の幾つかの実施例について図面を参照して説明する。なお、これら各実施例の図面において既に説明した従来の構造で説明した構成要素については同じ符号を付して対応関係を明確にしている。 Hereinafter, several embodiments of the FFF device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component demonstrated with the conventional structure already demonstrated in drawing of each of these Examples, and the correspondence is clarified.
まず、本発明の第1実施例によるFFF装置を図1を参照して説明する。図1は第1実施例のFFFにおける分離チャンネル40の概略斜視図、図2はこの分離チャンネル40の一部の縦断面図である。
First, an FFF device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic perspective view of the
この第1実施例による分離チャンネル40では、図7に示した従来例と同様にチャンネル幅Wは一定であるが、チャンネル高さHを軸方向流F2の流れ方向に沿って一次関数的に単調に減少するように構成している。即ち、上壁面12を基準とすれば、底壁面11は軸方向流F2の流れ方向に沿って斜め上向きに傾斜した構造となっている。
In the
図3はこのFFF装置の構成例である。まず分離対象の微粒子が分散された試料が、入口ポート15とは別に設けた試料導入ポート3から分離チャンネル40の流路17内に導入される(図3(a)参照)。微粒子を流路17内に導入した直後は試料幅が広いため、入口ポート15と出口ポート16の双方から向流的に溶媒を流すことで、微粒子の拡散を抑え試料幅を狭める(つまりは濃縮する)工程を経る。その後、ポンプ1より入口ポート15にキャリア溶媒(本発明におけるキャリア流体)を所定の流速で以て供給する。すると、キャリア溶媒が分離チャンネル40の流路17を通過する間に微粒子は拡散係数に応じて、つまりは粒径に応じて分離され、出口ポート16から流出する(図3(b)参照)。流出する溶媒中の微粒子は多角度散乱計等の検出器2により順次検出される。
FIG. 3 shows a configuration example of the FFF device. First, a sample in which fine particles to be separated are dispersed is introduced into the
この分離チャンネル40では、流路17中でのキャリア溶媒の進行に伴ってチャンネル高さHが狭まることで流路17の断面積は狭くなるため、図9に示したような従来の構造に比較して、出口ポート16付近でのキャリア溶媒の流速を増加させることができる。これによって、出口ポート16付近での微粒子のバンド濃度の増加は抑制され、その濃度によるバンド広がりや周辺効果の低減が達成される。また出口ポート16付近でのチャンネル幅Wは広いため、広い範囲の拡散係数を有する微粒子に対して高い分解能での分離が行える。なお、図3では微粒子を導入するための試料導入ポート3を入口ポート15とは別に設けているが、他の図では説明の便宜上、試料導入ポート3の記載を省略している。
In the
次に、本発明の第2実施例によるFFF装置を図4を参照して説明する。図4は第2実施例のFFFにおける分離チャンネル50の概略斜視図である。この第2実施例による分離チャンネル50では、チャンネル高さHを軸方向流F2の流れ方向に沿って一次関数的に単調に減少するようにしているのみならず、図10に示した従来例と同様に、チャンネル幅Wも軸方向流F2の流れ方向に沿って一次関数的に単調に減少するようにしている。但し、チャンネル高さHが減少している分、チャンネル幅Wの減少の度合いが抑えられており、出口ポート16付近でのチャンネル幅Wは広めになっている。逆に、チャンネル幅Wが減少している分、第1実施例の構成と比較してチャンネル高さHの減少の度合いを抑えることができる。
Next, an FFF device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic perspective view of the
即ち、軸方向流F2の流れ方向に沿ってチャンネル幅Wとチャンネル高さHとを共に減少させることで、それぞれの極端な減少を抑えながら流路17の断面積自体の減少度合いを確保している。したがって、出口ポート16付近でもチャンネル高さHが極端に小さくならないのでポアズイユ流の乱れが生じにくく、またチャンネル幅Wも極端に小さくならないのでバンド幅濃度の増加や周辺効果も抑制されて分解能を高めることができる。また、チャンネル幅Wを或る程度広く確保することで、広い範囲の拡散係数を有する微粒子に対して高い分解能での分離が行える。
That is, by reducing both the channel width W and the channel height H along the flow direction of the axial flow F2, the degree of reduction in the cross-sectional area itself of the
上記第1及び第2実施例によるFFF装置では、チャンネル高さHが軸方向流F2の流れ方向に沿って一次関数的に単調減少される構成となっているが、一次関数的である必要はなく例えば二次関数的であってもよい。こうした場合には、底壁面11又は上壁面12の一方又は両方が平面ではなく曲面となっている。
In the FFF devices according to the first and second embodiments, the channel height H is monotonically decreased in a linear function along the flow direction of the axial flow F2. However, the channel height H needs to be linear. For example, it may be a quadratic function. In such a case, one or both of the
また、チャンネル高さHが軸方向流F2の流れ方向に沿って単調減少でなくてもよく、さらには軸方向流F2の流れ方向に沿ってその全体で単調減少である必要もない。図5は第3実施例のFFFにおける分離チャンネル60の概略斜視図、図6はこの分離チャンネル60の一部の縦断面図である。この第3実施例の分離チャンネル60では、チャンネル幅Wは第2実施例と同様に軸方向流F2の流れ方向に沿って一次関数的に単調減少されている。一方、チャンネル高さHは途中まで(具体的には図5、図6中にPで示す位置付近まで)一次関数的に減少されているが、それよりも前方(出口ポート16に近い側)では一定とされている。
Further, the channel height H does not have to be monotonously decreased along the flow direction of the axial flow F2, and further does not have to be monotonically decreased along the flow direction of the axial flow F2. FIG. 5 is a schematic perspective view of the
具体的には、図6に示すように、上壁面12は略水平な平面であるが、底壁面11はPで示す位置付近よりも入口ポート15に近い側では傾斜した平面、Pで示す位置付近よりも出口ポート16に近い側では略水平な平面となっており、その両平面がPで示す位置近傍で緩やかな曲面で接続された構成となっている。このような構成により、出口ポート16付近でのチャンネル高さHの極端な狭まりを抑え、ポアズイユ流を良好な状態に保持して微粒子を適切に分離することが可能となる。
Specifically, as shown in FIG. 6, the
なお、上記各実施例では、チャンネル高さHを狭めるために底壁面11を傾斜させたりその形状を変えたりしたが、上壁面12において同様の変形を行ってもよい。また、上記実施例では分離チャンネル40、50、60を略水平載置しているが、上述したように、分離チャンネルは上下倒置や起立配置など、自由にその設置態様を採ることができる。
In each of the above embodiments, the
さらにまた、上記実施例はいずれも本発明の一例にすぎないから、上記記載以外の点においても、本発明の趣旨の範囲で適宜に修正、変更、追加などを行っても本願発明に包含されることは明らかである。 Furthermore, since each of the above-described embodiments is merely an example of the present invention, it is included in the present invention even if corrections, changes, additions, etc. are made as appropriate within the scope of the present invention in points other than those described above. Obviously.
1…ポンプ
2…検出器
3…試料導入ポート
40、50、60…分離チャンネル
11…底壁面
11a…支持壁
11b…半透膜
12…上壁面
13、14…側壁面
15…入口ポート
16…出口ポート
17…流路
F1…クロスフロー
F2…軸方向流
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pump 2 ... Detector 3 ...
Claims (5)
前記分離チャンネルの底壁面と上壁面との間の間隔が、前記キャリア流体の流れ方向の少なくとも一部範囲でその流れ方向に沿って狭められてなることを特徴とするフィールドフローフラクショネーション装置。 A separation channel having a bottom wall surface through which carrier fluid can permeate and through which fine particles to be separated do not permeate, an upper wall surface facing the bottom wall surface, and a pair of side wall surfaces, and an inlet port and an outlet port provided at both ends; A feeding means for introducing a carrier fluid into the inlet port of the separation channel, and a part of the fluid as a cross flow as the carrier fluid flows from the inlet port to the outlet port inside the separation channel. In the field flow fractionation device that separates the fine particles in the flow direction of the carrier fluid inside the separation channel while flowing out through the bottom wall surface,
A field flow fractionation device, wherein a distance between a bottom wall surface and an upper wall surface of the separation channel is narrowed along a flow direction in at least a partial range of the flow direction of the carrier fluid.
The field flow according to any one of claims 1 to 3, wherein an interval between the pair of side wall surfaces of the separation channel is monotonously decreased along a flow direction of the carrier fluid. Fractionation device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006174681A JP4770603B2 (en) | 2006-06-26 | 2006-06-26 | Field flow fractionation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006174681A JP4770603B2 (en) | 2006-06-26 | 2006-06-26 | Field flow fractionation device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008000724A JP2008000724A (en) | 2008-01-10 |
JP4770603B2 true JP4770603B2 (en) | 2011-09-14 |
Family
ID=39005522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006174681A Expired - Fee Related JP4770603B2 (en) | 2006-06-26 | 2006-06-26 | Field flow fractionation device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4770603B2 (en) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007047695A1 (en) * | 2007-10-05 | 2009-04-09 | Wyatt Technology Europe Gmbh | Method for optimizing the separation method for a given sample system by asymmetric field flow fractionation |
CN102016543B (en) | 2008-04-25 | 2013-04-10 | 新日铁住金株式会社 | Method of determining particle size distribution of fine particles contained in metallic material |
US8360244B2 (en) * | 2008-06-09 | 2013-01-29 | Wyatt Technology Corporation | Method and apparatus for optimizing the separation of small particles using the asymmetric flow field flow fractionation method |
JP5277906B2 (en) * | 2008-11-28 | 2013-08-28 | Jfeスチール株式会社 | Measuring method of particle size distribution of fine particles |
JP5636652B2 (en) * | 2009-08-21 | 2014-12-10 | 富士ゼロックス株式会社 | Classification device and classification method |
US8163182B2 (en) * | 2010-05-28 | 2012-04-24 | Wyatt Technology Corporation | Compartmentalized field flow fractionation |
JP6245601B2 (en) * | 2013-10-03 | 2017-12-13 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Micromaterial classification method |
US11619615B2 (en) | 2016-09-20 | 2023-04-04 | Shimadzu Corporation | Field flow fractionation device |
JP7294772B2 (en) | 2018-04-11 | 2023-06-20 | 株式会社島津製作所 | Field flow fractionation device |
EP3778031B1 (en) * | 2018-04-11 | 2024-11-13 | Shimadzu Corporation | Field flow fractionation device |
CN112399891B (en) * | 2018-07-26 | 2023-06-23 | 株式会社岛津制作所 | Flow pattern field flow separator |
JP7172674B2 (en) | 2019-02-04 | 2022-11-16 | 株式会社島津製作所 | FIELD FLOW FRACTIONATION DEVICE AND WASHING METHOD |
-
2006
- 2006-06-26 JP JP2006174681A patent/JP4770603B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008000724A (en) | 2008-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4770603B2 (en) | Field flow fractionation device | |
Inglis et al. | Critical particle size for fractionation by deterministic lateral displacement | |
Jose et al. | Droplet arrangement and coalescence in diverging/converging microchannels | |
Sengupta et al. | Large-scale application of membrane contactors for gas transfer from or to ultrapure water | |
AU2016389767B2 (en) | Multi-stage target cell enrichment using a microfluidic device | |
JP5345136B2 (en) | Device for distributing sample and carrier liquid to microfabricated separation channels | |
US20080128331A1 (en) | Particle separation and concentration system | |
WO2009023507A3 (en) | Devices and methods for producing a continuously flowing concentration gradient in laminar flow | |
WO1989001819A1 (en) | Apparatus for and method of providing improved gas separation | |
JPWO2008047405A1 (en) | Total organic carbon measuring device | |
Rautenbach et al. | Ultrafiltration of macromolecular solutions and cross-flow microfiltration of colloidal suspensions. A contribution to permeate flux calculations | |
JP2021511203A (en) | Mesoscale and / or nanoscale condensing devices and methods | |
Shui et al. | Geometry-controlled droplet generation in head-on microfluidic devices | |
JP4825166B2 (en) | Fluid inlet device for apparatus | |
JP6049621B2 (en) | Analyte separation | |
JP6378946B2 (en) | Fluid degassing module with spiral membrane | |
CN100457224C (en) | Gas-liquid contacting tray | |
US10159913B2 (en) | Degassing liquid eluent of a preparative SFC fluid chromatography system | |
JP2019181373A (en) | Field flow fractionation device | |
JP7036197B2 (en) | Field flow fractionation device | |
US20120175304A1 (en) | Method and device for transferring mass between two fluids | |
JP4491607B2 (en) | Fully introduced nebulizer compatible sheath gas introduction type spray chamber | |
Serrano et al. | Separation factor of membranes used for isotopic separation by gaseous diffusion: pore morphology influence and effect of cracks | |
JP2006003203A (en) | Gradient mixer for liquid chromatography | |
WO2022102358A1 (en) | Differential pressure measurement device and differential pressure measurement method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081106 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110513 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110524 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110606 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140701 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4770603 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140701 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |