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1. WO2020158178 - DISPOSITIF DE CAPTURE DE PARTICULES, PROCÉDÉ DE CAPTURE DE PARTICULES ET SYSTÈME DE MICROSCOPE

Document

明 細 書

発明の名称 粒子捕捉装置、粒子捕捉方法、及び顕微鏡システム

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0006   0007   0008  

課題を解決するための手段

0009   0010   0011   0012   0013  

図面の簡単な説明

0014  

発明を実施するための形態

0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112  

符号の説明

0113  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8  

明 細 書

発明の名称 : 粒子捕捉装置、粒子捕捉方法、及び顕微鏡システム

技術分野

[0001]
 本技術は、粒子捕捉装置、粒子捕捉方法、及び顕微鏡システムに関する。より詳細には、吸引によりウェル内に粒子が捕捉される粒子捕捉装置、吸引によりウェル内に粒子を捕捉する粒子捕捉工程を含む粒子捕捉方法、及び前記粒子捕捉装置を備えている顕微鏡システムに関する。

背景技術

[0002]
 単一細胞解析技術に注目が集まっている。単一細胞解析技術では、平面上に配列した多数のマイクロウェルの夫々に細胞を一つずつ捕獲すること、並びに、夫々の細胞の形態を個々に観察して各細胞の特徴を分析すること及び/又は夫々の細胞の試薬との反応を例えば蛍光などを指標として分析することが行なわれうる。
[0003]
 単一細胞解析技術において用いられる市販入手可能な装置として、例えば、アズワンセルピッキングシステム(アズワン株式会社)を挙げることができる。この装置を使用した解析技術では、一つの細胞が入るサイズを有するウェルを多数有するマイクロチャンバに細胞懸濁液を施与し、当該ウェルのそれぞれの中に一つの細胞を沈降させる。そして、各ウェル内の一つの細胞が、個別に回収及び/又は分析される。当該ウェルは、当該マイクロチャンバ内のチップに設けられている。当該チップとして、細胞のサイズに合わせた複数種類のチップが用意されている。例えば、φ30μmのウェルがX及びY方向に80μmピッチで配列されたチップ(約8万ウェル)、及び、φ10μmのウェルがX及びY方向に30μmピッチで配列されたチップ(約30万ウェル)などが用意されている。この装置によって各ウェル内に単離された細胞個々の特性が、蛍光検出等の手段で観察される。そして、関心のある細胞が、マイクロマニュピレータによりウェルから抽出され、96孔/384孔プレートへ移され、そして、例えばシークエンシングなどのより詳細な解析に付されうる。
[0004]
 また、1つの細胞を1つのウェル内に捕獲する技術として、例えば、下記特許文献1に記載されている技術を挙げることができる。下記特許文献1には、「サイズ選択マイクロキャビティアレイにより血液試料中に含まれる循環腫瘍細胞(CTC)を捕捉することができるマイクロ流体デバイスであって、試料供給口と試料排出口、及び試料供給口と試料排出口を連通するマイクロ流路が形成され、マイクロ流路の一部に相当する位置にサイズ選択マイクロキャビティアレイ用開口窓が設けられた上部部材と;前記上部部材の開口窓の下方に相当する位置に、CTC捕捉用の孔径、孔数、配置が制御された微細貫通孔を有するサイズ選択マイクロキャビティアレイと、該サイズ選択マイクロキャビティアレイを保持する密封性シールからなるマイクロキャビティアレイ保持部と;前記サイズ選択マイクロキャビティアレイの下方に相当する位置に設けられた吸引用開口窓と、前記吸引用開口窓と吸引口を連通する吸引流路が形成された下部部材と;を備えていることを特徴とするマイクロ流体デバイス。」が記載されている。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特開2011-163830号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0006]
 上記特許文献1において、各ウェルに1つずつ細胞を捕捉するための技術が提案されている。当該技術では、ウェル内に孔を設け、当該孔を介した吸引により細胞を捕捉する。この技術により、ウェル内への捕捉がより効率良く行なわれうる。しかしながら、吸引圧や捕獲時の細胞(衝突)速度がある値以上になると、吸引孔内に潜り込んだり、衝突の衝撃で細胞が損傷するといった問題があり、ウェル底面孔の吸引圧を高くするには限りがある。
[0007]
 また、細胞がウェルに捕獲されるということは、即ち、出口流路の一部が塞がることになるため、段々と全体の流速が遅くなっていく。このため、所望の充填密度でウェルアレイへ細胞捕獲させるのに時間が掛かるといった問題がある。さらに、流速が遅くなることで、ウェルに捕獲されずウェルの間に留まってしまう細胞も多く現れるといった問題もある。
[0008]
 そこで、本技術では、細胞を損傷することなく、細胞捕捉時間の短縮が可能な単一粒子捕捉技術を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009]
 本願発明者らは、流体の流れを工夫することで、上記課題を解決できることを見出し、本技術を完成させるに至った。
[0010]
 すなわち、本技術は、
 粒子を捕捉するウェルを複数含む粒子捕捉領域を有し、第1空間と第2空間の2つに区切る粒子捕捉部と、
 前記第1空間に接続され前記粒子を含む流体が供給される粒子供給流路と、
 前記第1空間に接続され前記第1空間から流体が排出される第1排出流路と、
 前記第2空間に接続され前記第2空間から流体が排出される第2排出流路と、を有し、
 前記粒子は、前記第1排出流路と前記第2排出流路から流体が同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、粒子捕捉装置を提供する。
 本技術に係る粒子捕捉装置において、前記第1排出流路は、前記粒子捕捉領域を挟んで、前記粒子供給流路と対向する位置に設けることができる。
 本技術に係る粒子捕捉装置を用いた粒子捕捉時において、前記第1排出流路を通流する流体の流速は、前記第2排出流路を通流する流体の流速以下とすることができる。
 この場合、粒子捕捉時において、前記第1排出流路を通流する流体の流速:前記第2排出流路を通流する流体の流速=1:1~100とすることができる。
 本技術に係る粒子捕捉装置を用いた粒子捕捉時において、前記第1排出流路にかかる吸引圧及び/又は前記第2排出流路にかかる吸引圧は、所定の周期で変動させることができる。
 本技術に係る粒子捕捉装置において、前記第1空間は、下流に向かってその断面積を大きくすることができる。
 本技術に係る粒子捕捉装置において、前記ウェル内に孔が設けられており、当該孔を介して前記ウェルと前記第2空間とが連通した構造とすることができる。
 本技術に係る粒子捕捉装置を用いた粒子捕捉時において、前記第1の空間が、前記第2の空間の重力方向上側に配置することができる。
 本技術に係る粒子捕捉装置において、前記第1排出流路と前記第2排出流路は、吸引されることにより流体が排出される構造とすることができる。
[0011]
 本技術では、次に、
 第1空間に、粒子を含んだ流体を供給する粒子供給工程と、
 前記第1空間と第2空間の2つに区切る粒子捕捉部に設けられた粒子捕捉領域中の複数のウェル内に、前記第1空間からの流体の排出と、前記第2空間からの流体の排出とを同時に行うことにより、粒子を捕捉する粒子捕捉工程と、
 を含む、粒子捕捉方法を提供する。
 本技術に係る粒子捕捉方法において、前記第1空間からの流体の排出速度は、前記第2空間からの流体の排出速度以下とすることができる。
 本技術に係る粒子捕捉方法において、前記粒子捕捉工程では、前記第1空間からの流体の排出、及び、前記第2空間からの流体の排出は、吸引されることによって行うことができる。
[0012]
 本技術では、更に、
 粒子を捕捉するウェルを複数含む粒子捕捉領域を有し、第1空間と第2空間の2つに区切る粒子捕捉部と、
 前記第1空間に接続され前記粒子を含む流体が供給される粒子供給流路と、
 前記第1空間に接続され前記第1空間から流体が排出される第1排出流路と、
 前記第2空間に接続され前記第2空間から流体が排出される第2排出流路と、を有し、
 前記粒子は、前記第1排出流路と前記第2排出流路から同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、粒子捕捉装置と、
 前記ウェル中に捕捉された粒子の観察が行われる観察部と、
 を備える、顕微鏡システムを提供する。
 本技術に係る顕微鏡システムには、前記観察部から取得された情報に基づいて、前記粒子の解析が行われる解析部を更に備えることができる。
 本技術に係る顕微鏡システムを用いた粒子捕捉時において、
 前記第1排出流路を介した排出制御が行われる第1排出制御部と、
 前記第2排出流路を介した排出制御が行われる第2排出制御部と、
 を更に備えることができる。
[0013]
 本技術において、粒子は、例えば、一つずつ捕捉することが求められるものである。粒子として例えば、細胞、微生物、生体由来固形成分、及びリポソームなどの生物学的微小粒子、並びに、ラテックス粒子、ゲル粒子、及び工業用粒子などの合成粒子などを挙げることができるがこれらに限定されない。前記細胞には、動物細胞および植物細胞が含まれうる。動物細胞として、例えば腫瘍細胞及び血液細胞を挙げることができる。前記微生物には、大腸菌などの細菌類、イースト菌などの菌類などが含まれうる。前記生体由来固形成分として、例えば、生体中で生成される固形物結晶類を挙げることができる。前記合成粒子は、例えば有機若しくは無機高分子材料又は金属などからなる粒子でありうる。有機高分子材料には、ポリスチレン、スチレン・ジビニルベンゼン、及びポリメチルメタクリレートなどが含まれうる。無機高分子材料には、ガラス、シリカ、及び磁性体材料などが含まれうる。金属には、金コロイド及びアルミなどが含まれうる。また、本技術において、粒子は、例えば二つ又は三つなどの複数の粒子の結合物であってもよい。

図面の簡単な説明

[0014]
[図1] 本技術に係る粒子捕捉装置100の第1実施形態を模式的に示す模式概念図である。
[図2] 本技術に係る粒子捕捉装置100の第2実施形態を模式的に示す模式概念図である。
[図3] 本技術に係る粒子捕捉装置100の第3実施形態を模式的に示す模式概念図である。
[図4] 本技術に係る粒子捕捉装置100の第4実施形態を模式的に示す模式概念図である。
[図5] 本技術に係る粒子捕捉装置100の第5実施形態を模式的に示す模式概念図である。
[図6] 本技術に係る粒子捕捉装置100の第6実施形態を模式的に示す模式概念図である。
[図7] 本技術に係る粒子捕捉方法のフローチャートである。
[図8] 本技術に係る顕微鏡システム200のブロック図である。

発明を実施するための形態

[0015]
 以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。
 1.粒子捕捉装置100
 (1)粒子捕捉部103
 [ウェル108]
 [孔114]
 (2)第1空間101
 [粒子供給流路104]
 [第1排出流路105]
 [第1流体供給流路110]
 (3)第2空間102
 [第2排出流路106]
 [第2流体供給流路111]
 2.粒子捕捉方法
 (1)準備工程S1
 (2)粒子供給工程S2
 (3)粒子捕捉工程S3
 (4)粒子除去工程S4
 (5)粒子観察工程S5
 (6)粒子解析工程S6
 (7)粒子処理工程S7
 (8)目的粒子取得工程S8
 (9)粒子回収工程S9
 3.顕微鏡システム200
 (1)観察部201
 (2)解析部202
 (3)制御部203
 (4)記憶部204
 (5)表示部205
[0016]
 1.粒子捕捉装置100
 図1は、本技術に係る粒子捕捉装置100の第1実施形態を模式的に示す模式概念図である。本技術に係る粒子捕捉装置100は、大別して、第1空間101と、第2空間102と、粒子捕捉部103と、を備え、第1空間101には、少なくとも、粒子供給流路104と、第1排出流路105と、が接続されており、第2空間102には、少なくとも、第2排出流路106が接続されている。また、粒子捕捉部103は、粒子107を捕捉するウェル108を複数含む粒子捕捉領域109を有する。更に、本技術に係る粒子捕捉装置100には、必要に応じて、第1流体供給流路110、第2流体供給流路111、第1排出制御部203、第2排出制御部203、等を備えていてもよい。
[0017]
 本技術に係る粒子捕捉装置100では、粒子供給流路104を通して第1空間101に粒子107を含む流体が供給され、第2排出流路106を通して第2空間102から流体が排出されることにより、ウェル108内に粒子107が捕捉される。本技術では、ウェル108内に粒子107が捕捉される際、第2排出流路106からの流体の排出と同時に、第1空間101に接続する第1排出流路105からも流体が排出される。
[0018]
 従来の単一粒子捕捉技術では、ウェル108への粒子捕捉時において、第2排出流路106からの流体の排出のみが行われていた。そのため、第1空間101における流体の速度は、粒子供給流路104から離れるに従って遅くなるため、粒子供給流路104から離れたウェル108まで満遍なく粒子107を捕捉するには、長時間を有してしまったり、粒子供給流路104から離れたウェル108まで粒子107が届かない場合もあった。
[0019]
 一方、本技術では、ウェル108内に粒子107が捕捉される際、第2排出流路106からの流体の排出と同時に、第1空間101に接続する第1排出流路105からも流体が排出されるため、第1空間101における流体の速度を、粒子供給流路104からの距離に関わらず、一定に保つことができ、その結果、粒子供給流路104から離れたウェル108まで満遍なく粒子107を誘導することができ、粒子107の捕捉時間を短縮することができる。
[0020]
 また、従来の単一粒子捕捉技術において、短時間で粒子供給流路104から離れたウェル108まで満遍なく粒子107を捕捉するには、第2空間102に接続された第2排出流路106からの流体の排出速度を速める必要があったが、流体の排出速度を速くすると、捕捉対象の粒子107がウェル108内の孔114に潜り込んだり、衝突の衝撃等で傷ついてしまったりする場合があった。
[0021]
 一方、本技術では、ウェル108内に粒子107が捕捉される際、第2排出流路106からの流体の排出と同時に、第1空間101に接続する第1排出流路105からも流体が排出されるため、第2空間102に接続された第2排出流路106からの流体の排出速度を速めることなく、粒子供給流路104から離れたウェル108まで満遍なく粒子107を誘導することができるので、捕捉対象の粒子107がウェル108内の孔114に潜り込んだり、損傷したりすることを防止することができる。
[0022]
 以下、各部について、詳細に説明する。
[0023]
 (1)粒子捕捉部103
 粒子捕捉部103は、第1空間101と第2空間102とを区切っている。粒子捕捉部103は、例えば、ウェル108の粒子107の入り口側の面112と、該面112と対向する面113とから構成される板状部材で構成することができる。これにより、粒子捕捉部103の製造がより容易になり且つ捕捉された粒子107の測定及び/又は観察がより容易になる。また、粒子捕捉装置100内に占める粒子捕捉部103の体積の割合も小さくなり、粒子捕捉装置100全体をより小型化することもできる。
[0024]
 当該板状部材の厚みは、例えば、ウェル108の深さ及び孔114の深さ並びに板状部材の材料の強度などにより、適宜設定することができる。当該板状部分の厚みは、例えば、10μm~1000μm、好ましくは15μm~500μm、より好ましくは20μm~200μmとすることができる。
[0025]
 前記粒子捕捉部103(特にはウェル108が形成される部分)の材料として、本技術において用いられるウェル108を形成することができる材料が好ましい。そのような材料として、例えば紫外線硬化性樹脂、特には3D光造形法に適用可能な樹脂を挙げることができる。当該3D光造形法のために用いられる装置として、例えばACCULAS(商標)シリーズの光造形プリンタを挙げることができる。当該樹脂は、当業者により適宜選択されうる。当該樹脂は、例えば、シリコーンエラストマー、アクリル系オリゴマー、アクリル系モノマー、エポキシ系オリゴマー、及びエポキシ系モノマーから選ばれる1又は2以上を含む樹脂組成物を紫外線硬化することにより得ることができる。
[0026]
 本技術の粒子捕捉装置100の他の部分の材料は、当業者により適宜選択することができる。例えば、当該材料は、粒子107が細胞である場合、細胞への毒性がない材料であることが好ましい。
 また、捕捉された粒子107の蛍光観察を行う場合は、許容範囲以上の自家蛍光を発しない材料を用いることが好ましい。
 また、ウェル108内の粒子107の観察を可能とする材料を用いることが好ましい。粒子107の観察のために、例えば、粒子捕捉装置100の少なくとも一部を透明な材料で形成することができる。
[0027]
 本技術の粒子捕捉装置100の他の部分の材料の具体例としては、例えば、マイクロ流路の技術分野において一般的に用いられる材料を用いることができる。当該材料として、例えば、ガラス、例えば、硼珪酸ガラス又は石英ガラスなど、プラスチック樹脂、例えば、アクリル系樹脂、シクロオレフィンポリマー、及びポリスチレンなど、又はゴム素材、例えばPDMSなど、を挙げることができる。本技術の粒子捕捉装置100が、複数の部材から構成される場合、当該複数の部材は同じ材料から形成されてもよく、又は、異なる材料から形成されてもよい。
[0028]
 本技術において、粒子捕捉部103は取り替え可能とすることができる。粒子捕捉部103を取り替え可能とすることで、粒子捕捉装置100の粒子捕捉部103以外の部分を繰り返し使用することができる。本技術の粒子捕捉装置100は、その内部の粒子捕捉部103を取り出せるように構成することができる。例えば、当該粒子捕捉装置100は、図示しないが取り外し可能な蓋部を設け、当該蓋部を取り外すことで、粒子捕捉部103を取り替え可能とすることができる。
[0029]
 [ウェル108]
 本技術に係る粒子捕捉装置100おいて、ウェル108は、粒子107を捕捉する部分である。本技術に係る粒子捕捉装置100おいて、ウェル108の数は特に限定されず、目的に応じて自由に設定することができる。例えば、ウェル108の数の下限値は、2、特には10、より特には100、さらにより特には1,000とすることができる。ウェル108の数の上限値は、例えば1,000,000、特には800,000、より特には600,000、さらにより特には500,000とすることができる。ウェル108の数の範囲は、上記下限値及び上限値のいずれかから選択された値により定められる範囲であってよく、例えば1~1,000,000、特には10~800,000、より特には100~600,000、さらにより特には1,000~500,000とすることができる。
[0030]
 本技術に係る粒子捕捉装置100おいて、ウェル108の形状も特に限定されず、一つの粒子107を捕捉可能な形状であれば、当業者が自由に設計することができる。例えば、ウェル108における粒子107の入り口の形状は、円形、楕円形、多角形、例えば三角形、四角形(例えば矩形、正方形、平行四辺形、及びひし形など)、五角形、及び六角形等に形成することができる。
[0031]
 本技術に係る粒子捕捉装置100において、ウェル108の配置は特に限定されず、粒子捕捉部103の形態や粒子捕捉後の目的に応じて、自由に設計することができる。例えば、所定の間隔で一列に又は複数列に配置したり、所定の間隔で格子状に配置することができる。この場合の間隔としては、例えば施与される粒子107の数及び捕捉されるべき粒子107の数などによって、当業者により適宜選択することができる。例えば、20μm~300μm、好ましくは30μm~250μm、より好ましくは40μm~200μm、さらにより好ましくは50μm~150μmの間隔に設計することができる。
[0032]
 ウェル108内に捕捉された粒子107は、目的に応じて、観察、各種反応や各種測定等が行われる。
[0033]
 [孔114]
 ウェル108内には、孔114を設けることが好ましい。当該孔114を介して、ウェル108と第2空間102とを連通させることができる。そして、後述するように、第2空間102に接続された第2排出流路106からの流体の排出を行うことで、ウェル108内に粒子107が捕捉されうる。各ウェル108に設けられる孔114の数は、例えば1~10、特には1~5、より特には1~3とすることができる。製造の容易さの観点から、各ウェル108に設けられる孔114の数は1又は2、特には1とすることが好ましい。
[0034]
 孔114の入り口の形状も、任意の形状を採用することができる。本技術において、孔114の入り口とは、孔114が設けられたウェル108壁面における孔114の開口部をいう。孔114の入り口の形状は例えば円形、楕円形、多角形、例えば三角形、四角形(例えば矩形、正方形、平行四辺形、及びひし形など)、五角形、又は六角形等に形成することができる。本技術において、孔114の入り口の形状は、好ましくは四角形、より好ましくは矩形又は正方形、さらにより好ましくは矩形である。
[0035]
 孔114の入り口は、捕捉されるべき粒子107が孔114を通過して第2空間102へ進行することを防ぐような寸法に設計する。例えば、孔114の入り口の最小寸法が、粒子107の寸法未満とすることができる。
[0036]
 例えば、孔114の入り口の形状が矩形である場合、捕捉されるべき粒子107の寸法(例えば粒子107の直径など)よりも小さい寸法を、当該矩形の短辺又は長辺、特には当該矩形の短辺とする。例えば、当該矩形の短辺の長さは、捕捉されるべき粒子107の寸法(例えば粒子107の直径)の0.9倍以下、特には0.8倍以下、より特には0.7倍以下、さらにより特には0.6倍以下に設計することができる。当該矩形の短辺の長さは、流体の通流に支障がないように設定される必要もあり、例えば捕捉されるべき粒子107の寸法の0.01倍以上、特には0.1倍以上、より特には0.3倍以上でありうる。
[0037]
 例えば孔114の入り口の形状が円形である場合、孔114は、捕捉されるべき粒子107の寸法(例えば粒子107の直径など)よりも小さい直径にする。例えば、当該円形の直径は、捕捉されるべき粒子107の寸法(例えば粒子107の直径)の0.8倍以下、特には0.7倍以下、より特には0.6倍以下に設計することができる。当該直径は、流体の通流に支障がないように設定される必要もあり、例えば捕捉されるべき粒子107の寸法の0.01倍以上、特には0.1倍以上、より特には0.3倍以上でありうる。
[0038]
 以上のように、孔114の形状を設計することで、粒子107の損傷を抑制しつつ、粒子107を確実に捕捉することが可能となる。
[0039]
 本技術の粒子捕捉装置100において、孔114の入り口の形状としては、好ましくは矩形である。矩形の長辺の長さは、好ましくは当該矩形の短辺の長さの1.2倍以上、より好ましくは1.3倍以上、さらにより好ましくは1.5倍以上に設計することができる。また、矩形の長辺の長さは、好ましくは当該矩形の短辺の長さの例えば5倍以下、より好ましくは4倍以下、より好ましくは3倍以下、さらにより好ましくは2.5倍以下に設計することができる。このようなスリット形状とすることで、粒子107がウェル108内に捕捉されるときの粒子107の損傷を抑制することができる。
[0040]
 より具体的には、例えば、孔114の入り口の形状は、短辺が1μm~10μm、特には2μm~8μmであり、且つ、長辺が5μm~20μm、特には6μm~18μmのスリット形状に設計することができる。
[0041]
 以上のようなスリット形状の孔114は、粒子107が細胞である場合に特に好ましい。孔114の入り口が当該スリット形状を有することにより、細胞が孔114を通過することを防ぎつつ、細胞への損傷が抑制される。
[0042]
 加工性の観点から、孔114はより浅いことが好ましい。一方で、粒子捕捉部103の強度の観点からは、孔114はより深いほうが好ましい。そのため、本技術に係る粒子捕捉装置100において、孔114の深さは、好ましくは5~100μm、より好ましくは6~50μm、さらにより好ましくは10~30μmに設計することができる。
[0043]
 以上説明したウェル108内の孔114は、本技術に係る粒子捕捉装置100において必須ではなく、例えば、図2に示す本技術に係る粒子捕捉装置100の第2実施形態のように、ウェル108の形態を、粒子107の入り口に比べて、流体の出口を狭く形成することで、孔114を備えなくても、粒子107を捕捉することが可能である。
[0044]
 (2)第1空間101
 第1空間101には、少なくとも、粒子供給流路104と、第1排出流路105と、が接続されている。また、第1空間101には、第1流体供給流路110が接続されていてもよい。
[0045]
 第1空間101は、図1に示す第1実施形態や図2に示す第2実施形態では、第2空間102の重力方向上側に配置されているが、これに限定されない。例えば、図3に示す第3実施形態のように、第1空間101を、第2空間102の重力方向下側に配置することも可能である。
[0046]
 第1空間101を、第2空間102の重力方向下側に配置することで、ウェル108内に捕捉されなかった粒子107は、重力の作用方向、即ち、第1空間101の底部へ沈降するため、ウェル108内に捕捉されなかった粒子107がウェル108付近に留まることを抑制することができる。その結果、既に粒子107を捕捉したウェル108にさらに粒子107が入ることを抑制することができる。
[0047]
 また、ウェル108内に捕捉された粒子107と、ウェル108内に捕捉されなかった粒子107との距離が大きいため、ウェル108内に捕捉された粒子107の観察、各種反応や各種測定等を行う際に、ウェル108内に捕捉されなかった粒子107の除去を容易に行うことができ、また、ウェル108内に捕捉された粒子107に焦点を合わせることで、ウェル108内に捕捉されなかった粒子107の除去をすることなく、ウェル108内に捕捉された粒子107の観察、各種反応や各種測定等を行うことができる。
[0048]
 第1空間101は、図4に示す本技術に係る粒子捕捉装置100の第4実施形態のように、下流に向かってその断面積が大きくなるように成形することができる。このように成形することで、粒子107を含んだ液体を、第1空間101へ低く広く入場させて、粒子107がウェル108に捕獲されやすい位置を取るようにしつつ、第1排出流路105に向かって高くなる傾斜天井により断面積が徐々に広くなることで、流速が遅くなり、細胞が沈降する時間を稼ぐことができる。その結果、粒子107が粒子捕捉部103に捕獲される確率を上げることができる。
[0049]
 この場合、後述する粒子供給流路104から第1空間101への入口は、低く幅広(例えば、高さ:0.05~0.2mm、幅:0.5~3mm)に形成し、第1空間101から後述する第1排出流路105への出口は、高く幅狭(例えば、高さ:0.1~1mm、幅:0.3~2mm)に形成することで、前記の効果を得ることができる。
[0050]
 この際、後述する粒子供給流路104から第1空間101への入口と、第1空間101から後述する第1排出流路105への出口の開口断面積比は、入口:出口=1:1.1~5とすることが好ましい。
[0051]
 [粒子供給流路104]
 粒子供給流路104からは、粒子107を含む流体が供給される。流体供給流路には、バルブ1041や当該粒子107を含んだ流体を蓄える容器(図示せず)が接続される。粒子供給流路104は、第1空間101の側面で接続することもできるが、例えば、図示しないが、第1空間101の上面や、図3に示す第3実施形態のように第1空間101が第2の空間の重力方向下側にある場合には、第1空間101の底面と、粒子供給流路104を接続してもよい。
[0052]
 [第1排出流路105]
 第1排出流路105は、バルブ1051、図示しないが第1排出制御部203、図示しないがポンプ等の圧力素子と接続することができる。本技術において用いられるポンプは、好ましくは吸引力を微調整できるポンプであり、より好ましくは1kPa付近にて数十Paオーダーで圧力を制御できるポンプである。そのようなポンプは市販入手可能であり、例えばKAL-200(ハルストラップ社)を挙げることができる。
[0053]
 従来の単一粒子捕捉技術では、第1空間101に第1排出流路105が接続された構造の装置が用いられることもあったが、従来の装置の第1排出流路105は、ウェル108に捕捉されずに第1空間101内に残留した粒子107を排出させたり、粒子捕捉後に目的の観察、各種反応、各種測定等が行われた後に、ウェル108に捕捉された粒子107を排出するために用いられていた。即ち、従来の単一粒子捕捉技術では、第1排出流路105のバルブ1051は閉じられた状態で、粒子供給流路104からの粒子107を含む流体の供給と、第2排出流路106からの流体の排出を行うことで、ウェル108内への粒子107の捕捉を行っていた。
[0054]
 一方、本技術では、第1排出流路105のバルブ1051は開かれた状態で、粒子供給流路104からの粒子107を含む流体の供給、及び、第2排出流路106からの流体の排出と同時に、第1排出流路105からの流体の排出も行われることを特徴とする。これにより、前述した通り、捕捉対象の粒子107がウェル108内の孔114に潜り込んだり、損傷したりすることを防止しつつ、粒子供給流路104から離れたウェル108まで満遍なく粒子107を誘導することができ、粒子107の捕捉時間を短縮することができる。
[0055]
 第1排出流路105は、粒子捕捉領域109を挟んで、粒子供給流路104と対向する位置に設けることが好ましい。このように配置することで、粒子供給流路104から離れたウェル108まで更に満遍なく粒子107を誘導することができ、粒子107の捕捉時間を更に短縮することができる。
[0056]
 なお、本技術に係る粒子捕捉装置100では、粒子捕捉時において、第1排出流路105からの流体の排出が行われるが、従来の単一粒子捕捉技術と同様に、本技術に係る粒子捕捉装置100における第1排出流路105も、ウェル108に捕捉されずに第1空間101内に残留した粒子107を排出させたり、粒子捕捉後に目的の観察、各種反応、各種測定等が行われた後に、ウェル108に捕捉された粒子107を排出するために用いることも、勿論、可能である。
[0057]
 本技術に係る粒子捕捉装置100では、粒子捕捉時における第1排出流路105を通流する流体の流速は、本技術の効果を損なわない限り、自由に設定することができるが、第1排出流路105を通流する流体の流速は、後述する第2排出流路106を通流する流体の流速以下に設定することが好ましい。このように、第1排出流路105と第2排出流路106を通流する流体の速度を制御することで、粒子供給流路104から離れたウェル108まで更に満遍なく粒子107を誘導することができ、粒子107の捕捉時間を更に短縮することができる。
[0058]
 より具体的には、粒子捕捉時において、第1排出流路105を通流する流体の流速:第2排出流路106を通流する流体の流速=1:1~100が好ましく、1:2~50がより好ましく、1:5~20が更に好ましい。
[0059]
 粒子捕捉時における第1排出流路105を通流する流体の具体的な流速は、後述する第2排出流路106にかかる吸引圧、第2排出流路106を通流する流体の流速、捕捉対象の粒子107の粒径、ウェル108の孔114の大きさや総数等に応じて、適宜、設定することができる。
[0060]
 なお、第1排出流路105を通流する流体の流速は、第1排出流路105にかかる吸引圧を制御することで、制御することができる。例えば、本技術に係る粒子捕捉装置100に第1排出制御部203を備える場合、この第1排出制御部203が、第1排出流路105にかかる吸引圧を制御することができる。
[0061]
 第1排出流路105にかかる吸引圧も、後述する第2排出流路106にかかる吸引圧、第2排出流路106を通流する流体の流速、捕捉対象の粒子107の粒径、ウェル108の孔114の大きさや総数等に応じて、適宜、設定することができる。
[0062]
 本技術に係る粒子捕捉装置100では、粒子捕捉時において、第1排出流路105にかかる吸引圧を所定の周期で変動させることも可能である。第1排出流路105にかかる吸引圧を所定の周期で変動させることで、第1空間101内に粒子107が停滞するのを防止し、ウェル108内への粒子107の捕獲時間を更に短縮することができる。
[0063]
 第1排出流路105にかかる吸引圧を所定の周期で変動させる方法としては、例えば、第1排出流路105に一定吸引圧をかけた状態で、所定の周期で圧力変動を重畳させる方法が挙げられる。
[0064]
 [第1流体供給流路110]
 第1空間101には、粒子供給流路104及び第1排出流路105の他に、図5に示す本技術に係る粒子捕捉装置100の第5実施形態のように、第1流体供給流路110を接続することもできる。第1流体供給流路110からは、捕捉対象となる粒子107を含まない流体が供給される。
[0065]
 本技術に係る粒子捕捉装置100では、粒子捕捉時において、捕捉対象となる粒子107を含まない流体を第1流体供給流路110から第1空間101に供給することで、第1流体供給流路110から第1排出流路105へ向かって、捕捉対象となる粒子107を含まない流体の層流と、粒子捕捉部103との間に、粒子供給流路104から供給された捕捉対象となる粒子107を含む流体を挟み込んで流れるようなフローを形成することができる。その結果、粒子供給流路104から離れたウェル108まで更に満遍なく粒子107を誘導することができ、粒子107の捕捉時間を更に短縮することができる。
[0066]
 この場合に第1流体供給流路110から供給される流体としては、一般的に用いられるバッファー液を用いることができる。バッファー液としては、例えば、PBSやHEPES等が挙げられる。例えば、粒子供給流路104から、細胞培養用培地(例えば、RPMI1640やDMEM等)を用いて細胞を供給する場合、バッファー液よりも、糖を含む培地の方が比重が大きいため、細胞を含むサンプル液を、ウェル108表面を這うようにして搬送することができる。
[0067]
 また、本技術に係る粒子捕捉装置100では、ウェル108内に粒子107を捕捉した後に、第1流体供給流路110から、薬剤を供給したり、RPMI1640やDMEM等の培地を環流させたりして、捕獲された粒子107への薬剤刺激や長時間培養等を行うことも可能である。この時、RPMI1640やDMEM等の培地には、例えばFBS等の他の物質が添加されていてもよい。FBSを添加する場合、その割合は例えば1%~15%、特には10%であってよい。粒子107を蛍光染色して観察する場合には、例えば自家蛍光の低いD-PBS(-)、Live Cell Imaging Solution (ThermoFisher SCIENTIFIC)、又はFluoroBrite(商標)DMEM(同社)が使用されてもよい。
[0068]
 (3)第2空間102
 第2空間102には、少なくとも、第2排出流路106が接続されている。また、第2空間102には、第2流体供給流路111を接続することも可能である。
[0069]
 [第2排出流路106]
 第2排出流路106は、バルブ1061、図示しないが第2排出制御部203、図示しないがポンプ等の圧力素子と接続することができる。本技術において用いられるポンプは、好ましくは吸引力を微調整できるポンプであり、より好ましくは1kPa付近にて数十Paオーダーで圧力を制御できるポンプである。そのようなポンプは市販入手可能であり、例えばKAL-200(ハルストラップ社)を挙げることができる。
[0070]
 粒子捕捉時における第2排出流路106を通流する流体の流速は、本技術の効果を損なわない限り、捕捉対象の粒子107の粒径、ウェル108の孔114の大きさや総数等に応じて、適宜、設定することができる。
[0071]
 第2排出流路106を通流する流体の流速は、第2排出流路106にかかる吸引圧を制御することで、制御することができる。例えば、本技術に係る粒子捕捉装置100に第2排出制御部203を備える場合、この第2排出制御部203が、第2排出流路106にかかる吸引圧を制御することができる。
[0072]
 第2排出流路106にかかる吸引圧は、本技術の効果を損なわない限り、自由に設定することができるが、0.001~1kPaが好ましく、0.005~0.5kPaがより好ましく、例えば、捕捉対象が細胞の場合は、0.01~0.1kPaが更に好ましい。
[0073]
 本技術に係る粒子捕捉装置100では、粒子捕捉時において、第2排出流路106にかかる吸引圧を所定の周期で変動させることも可能である。第2排出流路106にかかる吸引圧を所定の周期で変動させることで、第1空間101内に粒子107が停滞するのを防止し、ウェル108内への粒子107の捕獲時間を更に短縮することができる。
[0074]
 第2排出流路106にかかる吸引圧を所定の周期で変動させる方法としては、例えば、第2排出流路106に一定吸引圧をかけた状態で、所定の周期で圧力変動を重畳させる方法が挙げられる。
[0075]
 [第2流体供給流路111]
 第2空間102には、第2排出流路106の他に、図6に示す本技術に係る粒子捕捉装置100の第6実施形態のように、第2流体供給流路111を接続することもできる。第2流体供給流路111からは、捕捉対象となる粒子107を含まない流体が供給される。
[0076]
 粒子捕捉後に目的の観察、各種反応、各種測定等が行われた後に、第1排出流路105から、ウェル108に捕捉された粒子107の排出が行われる際に、第2流体供給流路111から流体を供給することで、ウェル108に捕捉されている粒子107に押出し圧がかかるため、ウェル108からの粒子107の排出を、よりスムーズに行うことができる。なお、ウェル108に捕捉された粒子107の排出は、粒子供給流路104のバルブと、第2排出流路106のバルブ1061は閉じた状態で行うことで、より効率的に排出させることができる。
[0077]
 <2.粒子捕捉方法>
 図7は、本技術に係る粒子捕捉方法のフローチャートである。本技術に係る粒子捕捉方法は、少なくとも、粒子供給工程S2と、粒子捕捉工程S3と、を行う方法である。その他、準備工程S1、粒子除去工程S4、粒子観察工程S5、粒子解析工程S6、粒子処理工程S7、目的粒子取得工程S8、粒子回収工程S9等を行うことも可能である。以下、各工程について、時系列順に詳細に説明する。
[0078]
 (1)準備工程S1
 準備工程S1は、粒子捕捉のための準備を行う工程である。具体的には、前述した粒子捕捉装置100の第1空間101及び第2空間102に、捕捉対象となる粒子107を含まないバッファー液等の流体を供給して、第1空間101及び第2空間102を流体で充填する。
[0079]
 より具体的には、第1空間101に接続されている粒子供給流路104又は第1流体供給流路110に第1空間101に充填すべき流体が入った容器を接続し、粒子供給流路104又は第1流体供給流路110のバルブ1041又は1101を開けて、第1空間101を流体で充填する。また、第2空間102に接続されている第2流体供給流路111に第2空間102に充填すべき流体が入った容器を接続し、第2流体供給流路111のバルブ1111を開けて、第2空間102を流体で充填する。
[0080]
 (2)粒子供給工程S2
 粒子供給工程S2は、第1空間101に、粒子107を含んだ流体を供給する工程である。より具体的には、第1空間101に接続されている粒子供給流路104に粒子107を含む流体が入った容器を接続し、粒子供給流路104のバルブ1041を開けて、第1空間101に粒子107を含んだ流体を供給する。
[0081]
 (3)粒子捕捉工程S3
 粒子捕捉工程S3は、ウェル108内に、粒子107を捕捉する工程である。具体的には、第1空間101からの流体の排出と、前記第2空間102からの流体の排出とを同時に行うことにより、ウェル108内に粒子107を捕捉する。より具体的には、前記の粒子供給工程S2を行っている状態において、第1空間101に接続された第1排出流路105のバルブ1051と、第2空間102に接続された第2排出流路106のバルブ1061を開き、第1排出流路105と第2排出流路106からの流体の排出を同時に行う。
[0082]
 この際、第1空間101からの流体の排出速度は、前記第2空間102からの流体の排出速度以下にすることで、粒子供給流路104から離れたウェル108まで更に満遍なく粒子107を誘導することができ、粒子107の捕捉時間を更に短縮することができる。各空間からの流体の排出速度の詳細は、前述した本技術に係る粒子捕捉装置100の第1排出流路105及び第2排出流路106を通流する流体の流速と同一であるため、ここでは説明を割愛する。
[0083]
 また、第1空間101からの流体の排出と、第2空間102からの流体の排出は、吸引されることによって行うことができる。第1空間101からの流体の排出及び第2空間102からの流体の排出のための吸引圧の詳細は、前述した本技術に係る粒子捕捉装置100の第1排出流路105及び第2排出流路106にかかる吸引圧と同一であるため、ここでは説明を割愛する。
[0084]
 (4)粒子除去工程S4
 粒子除去工程S4は、ウェル108に捕捉されなかった粒子107の除去を行う工程である。具体的には、ウェル108に捕捉されずに第1空間101内に残留した粒子107の除去が行われる。粒子除去工程は、本技術に係る粒子捕捉方法において必須の工程ではない。例えば、図3に示す第3実施形態に係る粒子捕捉装置100を用いて、ウェル108内に捕捉された粒子107の観察のみが行われる場合等は、ウェル108内に捕捉された粒子107にのみ焦点を合わせることで、捕捉されずに第1空間101に残留する粒子107があっても、観察可能であるため、粒子除去工程S4を行うことなく、後述する粒子観察工程S7等を行うことができる。
[0085]
 粒子除去工程S4では、より具体的には、第2空間102に接続した第2排出流路106のバルブ1061を閉じた状態で、第1空間101に接続した第1排出流路105のバルブ1051を開けて、第1排出流路105から第1空間101内に残留した粒子107を含む流体を排出することで、ウェル108内に捕捉されなかった粒子107を除去することができる。
[0086]
 この際、粒子供給流路104や、例えば、図5に示す第5実施形態に係る粒子捕捉装置100を用いる場合は第1流体供給流路110から、捕捉対象の粒子107を含まないバッファー液等の流体を第1空間101に供給することで、よりスムーズに、第1空間101から非捕捉粒子107の除去を行うことができる。
[0087]
 (5)粒子観察工程S5
 粒子観察工程S7は、ウェル108内に捕捉された粒子107の観察を行う工程である。粒子107の観察は、倒立顕微鏡等の顕微鏡等を用いて行うことができる。粒子観察工程S7では、必要に応じて、撮像素子を用いた撮影等を行ってもよい。
[0088]
 例えば、図3に示す第3実施形態に係る粒子捕捉装置100を用いて粒子107の観察を行う場合は、第2空間102に接続された第2排出流路106のバルブ1061を開け、第2排出流路106からの吸引を維持することで、ウェル108内に粒子107が捕捉された状態が維持される。この状態を維持しつつ、粒子107の観察を行うことができる。なお、粒子観察工程S7における第2排出流路106からの吸引は、粒子107へのダメージを小さくするために、粒子捕捉工程S3における吸引圧よりも小さい圧で吸引されることが好ましい。
[0089]
 なお、図3に示す第3実施形態以外の実施形態に係る粒子捕捉装置100を用いる場合は、ウェル108中に捕捉された粒子107は、外力が加わらない限り、重力によってウェル108中に捕捉された状態が維持されるため、粒子107の観察を行う際に、第2排出流路106からの吸引を維持する必要はない。また、図3に示す第3実施形態に係る粒子捕捉装置100においても、ウェル108の形状や粒子107の大きさ及び比重、流体の比重等によっては、第2排出流路106からの吸引を維持しなくても、ウェル108内に粒子107が捕捉された状態を維持することができるため、第2排出流路106からの吸引は必須ではない。
[0090]
 (6)粒子解析工程S6
 粒子解析工程S6は、ウェル108内に保持された粒子107の解析が行われる。例えば、前記粒子観察工程S5にて観察された結果に基づいて、粒子107の構造や性質等を解析することができる。また、後述する粒子処理工程S7を経た粒子107を、再度、前記粒子観察工程S5で観察することで、粒子107の他の物質との相互反応等に基づき、各種解析を行うことができる。
[0091]
 (7)粒子処理工程S7
 粒子処理工程S7では、ウェル108内に捕捉された粒子107に対して、薬剤を添加したり、他の物質を反応させたりする処理を行う工程である。具体的には、粒子供給流路104や、例えば、図5に示す第5実施形態に係る粒子捕捉装置100を用いる場合は第1流体供給流路110から、薬剤や他の物質を含む流体を第1空間101に供給することで、ウェル108内に捕捉された粒子107の処理を行うことができる。
[0092]
 この際、第2空間102については、粒子107の捕捉時に用いたバッファー液等が充填された状態であってもよいが、粒子107の処理を効率的に行うために、薬剤や他の物質を含む流体を、第2空間102にも供給してもよい。具体的には、例えば、図6に示す第6実施形態に係る粒子捕捉装置100を用いる場合は、第2流体供給流路111から薬剤や他の物質を含む流体を第2空間102に供給することができる。なお、例えば、第2空間102に供給する薬剤等は、第1空間101に供給する薬剤等と同一であってもよいし、目的に応じて、異なる種類の薬剤等を第2空間102に供給してもよい。
[0093]
 (8)目的粒子取得工程S8
 目的粒子取得工程S8は、ウェル108内に捕捉された粒子107の中で、目的の粒子107のみを取得する工程である。例えば、粒子観察工程S7や、粒子解析工程S8の結果に基づいて、目的の粒子107を選択し、例えば、マイクロマニュピレータなどの単一粒子取得装置によって、目的の粒子107を取得することができる。
[0094]
 なお、目的粒子取得工程S8は必須の工程ではなく、例えば、粒子107の観察や解析のみが必要で、粒子107の選択は不要な場合には、この工程を行わずに、後述する粒子回収工程S9に移ることができる。
[0095]
 (9)粒子回収工程S9
 粒子回収工程S9は、ウェル108内に捕捉された粒子107を回収する工程である。例えば、粒子観察工程S7、粒子解析工程S6、粒子処理工程S7、目的粒子取得工程S8等が必要に応じて行われた後、不要となった粒子107を回収する。具体的には、第1空間101に接続された第1排出流路105から、粒子107の回収が行われる。
[0096]
 より具体的には、第2空間102に接続された第2排出流路106のバルブ1061を閉じた状態で、第1排出流路105から吸引を行うことで、ウェル108内に捕獲された粒子107を第1排出流路105から回収することができる。
[0097]
 この際、例えば、図6に示す第6実施形態に係る粒子捕捉装置100を用いる場合は、第2空間102に接続された第2流体供給流路111から、捕捉対象の粒子107を含まないバッファー液等の流体を供給することが好ましい。第2流体供給流路111から第2空間102を通じて第2空間102に向かう流体の流れを形成することで、ウェル108内の粒子107を押し出すことができ、よりスムーズに第1排出流路105からの粒子107の回収を行うことができる。
[0098]
 <3.顕微鏡システム200>
 図8は、本技術に係る顕微鏡システム200を示すブロック図である。本技術に係る顕微鏡システム200は、粒子捕捉装置100と、観察部201と、を少なくとも備える。また、必要に応じて、解析部202、制御部203、記憶部204、表示部205等を備えることができる。以下、各部について詳細に説明する。なお、本技術に係る顕微鏡システム200に備える粒子捕捉装置100は、前述した本技術に係る粒子捕捉装置100と同一であるため、ここでは説明を割愛する。
[0099]
 (1)観察部201
 観察部201では、ウェル108内に捕捉された粒子107の観察が行われる。ウェル108内に捕捉された粒子107を観察することで、粒子107の形状、構造、色等や、粒子107から生じる蛍光等の光の波長、強度等を得ることができる。本技術に係る顕微鏡システム200において、観察部201としては、顕微鏡や光検出器を用いることができる。顕微鏡としては、倒立顕微鏡を用いることが好ましい。また、顕微鏡は、光学顕微鏡を用いることが好ましい。即ち、本技術に係る顕微鏡システム200において、観察部201としては、倒立型の光学顕微鏡を用いることが好ましい。
[0100]
 本技術に係る顕微鏡システム200において、観察部201には、撮像装置を備えることができる。撮像装置としては、例えば、イメージセンサを備えた撮像装置、特にはデジタルカメラを挙げることができる。イメージセンサは、例えばCCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)が挙げられる。
[0101]
 また、観察部201には、各種光源、各種レンズ、各種フィルター、各種ミラー等を備えることもできる。
[0102]
 (2)解析部202
 本技術に係る顕微鏡システム200は、必要に応じて、解析部202を更に備えていてもよい。解析部202では、前記観察部201において取得された情報から、粒子107についての解析が行われる。即ち、観察部201において取得された情報に基づいて、粒子107の特徴量を算出し、この特徴量に基づいて、粒子107の形態、構造、性質等を解析することができる。
[0103]
 なお、解析部202は、本技術に係る顕微鏡システム200においては必須ではなく、観察部201において取得された情報に基づいて、外部の解析装置等を用いて微小粒子107の状態等を解析することも可能である。例えば、解析部202は、パーソナルコンピュータや、CPUにて実施してもよく、記録媒体(例えば、不揮発性メモリ(USBメモリ)、HDD、CDなど)等を備えるハードウェア資源にプログラムとして格納し、パーソナルコンピュータやCPUによって機能させることも可能である。また、解析部202は顕微鏡システム200の各部とネットワークを介して接続されていてもよい。
[0104]
 (3)制御部203
 本技術に係る顕微鏡システム200は、必要に応じて、制御部203を更に備えていてもよい。制御部203では、粒子捕捉装置100への粒子107及び流体の供給制御、粒子捕捉装置100からの粒子107及び流体の排出制御、前記観察部201における観察条件の制御、前記解析部202における解析条件の制御等、顕微鏡システム200に備えられた各部の制御を行うことができる。
[0105]
 例えば、粒子107及び流体の供給制御では、粒子捕捉装置100の粒子供給流路104、第1流体供給流路110、第2流体供給流路111等のバルブやこれらの流路に接続された圧力素子に対する制御を行うことで、粒子107や流体の供給条件を制御することができる。
[0106]
 また、例えば、粒子107及び流体の排出制御では、粒子捕捉装置100の第1排出流路105、第2排出流路106等のバルブやこれらの流路に接続された圧力素子に対する制御を行うことで、粒子107や流体の排出条件を制御することができる。本技術に係る粒子捕捉装置100は、第1排出流路105からの流体の排出と、第2排出流路106からの流体の排出によって、ウェル108内に粒子107を捕捉するため、第1排出流路105及び第2排出流路106からの流体の排出条件を制御することで、結果として、粒子107の捕捉条件も制御することができる。
[0107]
 なお、本技術に係る顕微鏡システム200では、制御部203は必須ではなく、外部の制御装置を用いて、各部の制御を行うことも可能である。また、制御部203は、顕微鏡システム200の各部とネットワークを介して接続されていてもよい。
[0108]
 (4)記憶部204
 本技術に係る顕微鏡システム200には、各種情報を記憶する記憶部204を備えることができる。記憶部204には、粒子捕捉装置100における粒子107の捕捉状態に関わる情報データ、観察部201で取得された観察データ、解析部202で解析された解析データ、制御部203における制御データなど、顕微鏡システム200の各部で得られる様々なデータや条件等を記憶することが可能である。
[0109]
 なお、本技術に係る顕微鏡システム200において、記憶部204は必須ではなく、外部の記憶装置を接続してもよい。記憶部204としては、例えば、ハードディスクなどを用いることができる。また、記憶部204は、顕微鏡システム200の各部とネットワークを介して接続されていてもよい。
[0110]
 (5)表示部205
 本技術に係る顕微鏡システム200には、各種情報を表示する表示部205を備えることができる。表示部205では、粒子捕捉装置100における粒子107の捕捉状態に関わる情報データ、観察部201で取得された観察データ、解析部202で解析された解析データ、制御部203における制御データなど、顕微鏡システム200の各部で得られる様々なデータや条件等を表示することができる。
[0111]
 本技術に係る顕微鏡システム200において、表示部205は必須ではなく、外部の表示装置を接続してもよい。表示部205としては、例えば、ディスプレイやプリンタなどを用いることができる。また、表示部205は、顕微鏡システム200の各部とネットワークを介して接続されていてもよい。
[0112]
 なお、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
[1]
 粒子を捕捉するウェルを複数含む粒子捕捉領域を有し、第1空間と第2空間の2つに区切る粒子捕捉部と、
 前記第1空間に接続され前記粒子を含む流体が供給される粒子供給流路と、
 前記第1空間に接続され前記第1空間から流体が排出される第1排出流路と、
 前記第2空間に接続され前記第2空間から流体が排出される第2排出流路と、を有し、
 前記粒子は、前記第1排出流路と前記第2排出流路から流体が同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、粒子捕捉装置。
[2]
 前記第1排出流路は、前記粒子捕捉領域を挟んで、前記粒子供給流路と対向する位置に設けられた、[1]に記載の粒子捕捉装置。
[3]
 粒子捕捉時において、前記第1排出流路を通流する流体の流速は、前記第2排出流路を通流する流体の流速以下である、[1]又は[2]に記載の粒子捕捉装置。
[4]
 粒子捕捉時において、前記第1排出流路を通流する流体の流速:前記第2排出流路を通流する流体の流速=1:1~100である、[3]に記載の粒子捕捉装置。
[5]
 粒子捕捉時において、前記第1排出流路にかかる吸引圧及び/又は前記第2排出流路にかかる吸引圧は、所定の周期で変動する、[1]から[4]のいずれかに記載の粒子捕捉装置。
[6]
 前記第1空間は、下流に向かってその断面積が大きくなる、[1]から[5]のいずれかに記載の粒子捕捉装置。
[7]
 前記ウェル内に孔が設けられており、当該孔を介して前記ウェルと前記第2空間とが連通している、[1]から[6]のいずれかに記載の粒子捕捉装置。
[8]
 粒子捕捉時において、前記第1の空間が、前記第2の空間の重力方向上側にある、[1]から[7]のいずれかに載の粒子捕捉装置。
[9]
 前記第1排出流路と前記第2排出流路は吸引されることにより流体が排出され、
 前記粒子は、前記第1排出流路と前記第2排出流路から流体が同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、[1]から[8]のいずれかに記載の粒子捕捉装置。
[10]
 第1空間に、粒子を含んだ流体を供給する粒子供給工程と、
 前記第1空間と第2空間の2つに区切る粒子捕捉部に設けられた粒子捕捉領域中の複数のウェル内に、前記第1空間からの流体の排出と、前記第2空間からの流体の排出とを同時に行うことにより、粒子を捕捉する粒子捕捉工程と、
 を含む、粒子捕捉方法。
[11]
 前記第1空間からの流体の排出速度は、前記第2空間からの流体の排出速度以下である、[10]に記載の粒子捕捉方法。
[12]
 前記粒子捕捉工程では、前記第1空間からの流体の排出、及び、前記第2空間からの流体の排出は、吸引されることによって行われる、[10]又は[11]に記載の粒子捕捉方法。
[13]
 粒子を捕捉するウェルを複数含む粒子捕捉領域を有し、第1空間と第2空間の2つに区切る粒子捕捉部と、
 前記第1空間に接続され前記粒子を含む流体が供給される粒子供給流路と、
 前記第1空間に接続され前記第1空間から流体が排出される第1排出流路と、
 前記第2空間に接続され前記第2空間から流体が排出される第2排出流路と、を有し、
 前記粒子は、前記第1排出流路と前記第2排出流路から同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、粒子捕捉装置と、
 前記ウェル中に捕捉された粒子の観察が行われる観察部と、
 を備える、顕微鏡システム。
[14]
 前記観察部から取得された情報に基づいて、前記粒子の解析が行われる解析部と、
 を更に備える[13]に記載の顕微鏡システム。
[15]
 粒子捕捉時において、前記第1排出流路を介した排出制御が行われる第1排出制御部と、
 粒子捕捉時において、前記第2排出流路を介した排出制御が行われる第2排出制御部と、
 を更に備える[13]又は[14]に記載の顕微鏡システム。

符号の説明

[0113]
100 粒子捕捉装置
101 第1空間
102 第2空間
103 粒子捕捉部
104 粒子供給流路
105 第1排出流路
106 第2排出流路
108 ウェル
110 第1流体供給流路
111 第2流体供給流路
114 孔
S1 準備工程
S2 粒子供給工程
S3 粒子捕捉工程
S4 粒子除去工程
S5 粒子観察工程
S6 粒子解析工程
S7 粒子処理工程
S8 目的粒子取得工程
S9 粒子回収工程
200 顕微鏡システム
201 観察部
202 解析部
203 制御部
204 記憶部
205 表示部

請求の範囲

[請求項1]
 粒子を捕捉するウェルを複数含む粒子捕捉領域を有し、第1空間と第2空間の2つに区切る粒子捕捉部と、
 前記第1空間に接続され前記粒子を含む流体が供給される粒子供給流路と、
 前記第1空間に接続され前記第1空間から流体が排出される第1排出流路と、
 前記第2空間に接続され前記第2空間から流体が排出される第2排出流路と、を有し、
 前記粒子は、前記第1排出流路と前記第2排出流路から流体が同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、粒子捕捉装置。
[請求項2]
 前記第1排出流路は、前記粒子捕捉領域を挟んで、前記粒子供給流路と対向する位置に設けられた、請求項1に記載の粒子捕捉装置。
[請求項3]
 粒子捕捉時において、前記第1排出流路を通流する流体の流速は、前記第2排出流路を通流する流体の流速以下である、請求項1に記載の粒子捕捉装置。
[請求項4]
 粒子捕捉時において、前記第1排出流路を通流する流体の流速:前記第2排出流路を通流する流体の流速=1:1~100である、請求項3に記載の粒子捕捉装置。
[請求項5]
 粒子捕捉時において、前記第1排出流路にかかる吸引圧及び/又は前記第2排出流路にかかる吸引圧は、所定の周期で変動する、請求項1に記載の粒子捕捉装置。
[請求項6]
 前記第1空間は、下流に向かってその断面積が大きくなる、請求項1記載の粒子捕捉装置。
[請求項7]
 前記ウェル内に孔が設けられており、当該孔を介して前記ウェルと前記第2空間とが連通している、請求項1に記載の粒子捕捉装置。
[請求項8]
 粒子捕捉時において、前記第1の空間が、前記第2の空間の重力方向上側にある、請求項1記載の粒子捕捉装置。
[請求項9]
 前記第1排出流路と前記第2排出流路は吸引されることにより流体が排出され、
 前記粒子は、前記第1排出流路と前記第2排出流路から流体が同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、請求項1記載の粒子捕捉装置。
[請求項10]
 第1空間に、粒子を含んだ流体を供給する粒子供給工程と、
 前記第1空間と第2空間の2つに区切る粒子捕捉部に設けられた粒子捕捉領域中の複数のウェル内に、前記第1空間からの流体の排出と、前記第2空間からの流体の排出とを同時に行うことにより、粒子を捕捉する粒子捕捉工程と、
 を含む、粒子捕捉方法。
[請求項11]
 前記第1空間からの流体の排出速度は、前記第2空間からの流体の排出速度以下である、請求項10に記載の粒子捕捉方法。
[請求項12]
 前記粒子捕捉工程では、前記第1空間からの流体の排出、及び、前記第2空間からの流体の排出は、吸引されることによって行われる、請求項10記載の粒子捕捉方法。
[請求項13]
 粒子を捕捉するウェルを複数含む粒子捕捉領域を有し、第1空間と第2空間の2つに区切る粒子捕捉部と、
 前記第1空間に接続され前記粒子を含む流体が供給される粒子供給流路と、
 前記第1空間に接続され前記第1空間から流体が排出される第1排出流路と、
 前記第2空間に接続され前記第2空間から流体が排出される第2排出流路と、を有し、
 前記粒子は、前記第1排出流路と前記第2排出流路から同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、粒子捕捉装置と、
 前記ウェル中に捕捉された粒子の観察が行われる観察部と、
 を備える、顕微鏡システム。
[請求項14]
 前記観察部から取得された情報に基づいて、前記粒子の解析が行われる解析部と、
 を更に備える請求項13に記載の顕微鏡システム。
[請求項15]
 粒子捕捉時において、前記第1排出流路を介した排出制御が行われる第1排出制御部と、
 粒子捕捉時において、前記第2排出流路を介した排出制御が行われる第2排出制御部と、
 を更に備える請求項13に記載の顕微鏡システム。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]