(57)【要約】【課題】  多数の細胞を高速に且つ選択的に回収するための手法を提供すること。【解決手段】  本技術は、レーザ光を吸収する材料を含む振動部に当該レーザ光をパルス状に照射し、当該照射により生じた振動によって粒子を移動させる運搬工程を含む粒子操作方法を提供する。また、本技術は、基板と、前記基板上に設けられた少なくとも一つのウェルと、前記基板に含まれており且つレーザ光を吸収する材料を含む振動部と、を有する粒子捕捉用チップも提供する。また、本技術は、前記粒子捕捉用チップを含む粒子操作システム及び粒子捕捉用チャンバも提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を吸収する材料を含む振動部に当該レーザ光をパルス状に照射し、当該照射により生じた振動によって粒子を移動させる運搬工程を含む、粒子操作方法。
【請求項２】
前記運搬工程において、前記振動によって粒子の移動方向を変えるよう粒子が移動される、請求項１に記載の粒子操作方法。
【請求項３】
前記運搬工程において、前記振動によって粒子が所定の場所から移動される、請求項１に記載の粒子操作方法。
【請求項４】
前記振動部が基板に含まれており、前記振動によって、当該基板に設けられたウェル内に存在する粒子を当該ウェルの外へと移動させる、請求項１に記載の粒子操作方法。
【請求項５】
前記ウェルの外へと移動した粒子を回収する回収工程をさらに含む、請求項４に記載の粒子操作方法。
【請求項６】
前記振動によって、流路内に存在する粒子を移動させる、請求項１に記載の粒子操作方法。
【請求項７】
前記運搬工程において、前記振動によって粒子が所定の移動方向へ移動される、請求項６に記載の粒子操作方法。
【請求項８】
前記流路の側面が前記振動部を含み、前記振動により前記流路に存在する粒子を移動させる、請求項６に記載の粒子操作方法。
【請求項９】
前記振動部が、前記流路の側面に設けられた窪み内に設けられている、請求項６に記載の粒子操作方法。
【請求項１０】
前記流路内に複数の層流が形成されており、前記振動によって、一つの層流から別の層流へと前記粒子が移動される、請求項６に記載の粒子操作方法。
【請求項１１】
前記レーザ光が、赤外光のレーザ光である、請求項１に記載の粒子操作方法。
【請求項１２】
前記粒子が細胞である、請求項１に記載の粒子操作方法。
【請求項１３】
基板と、
前記基板上に設けられた少なくとも一つのウェルと、
前記基板に含まれており且つレーザ光を吸収する材料を含む振動部と、を有する、
粒子捕捉用チップ。
【請求項１４】
前記振動部が、前記レーザ光をパルス状に照射されることによって振動を生成する、請求項１３に記載の粒子捕捉用チップ。
【請求項１５】
基板と、前記基板に設けられた少なくとも一つのウェルと、前記基板に含まれており且つレーザ光を吸収する材料を含む振動部と、を有する粒子捕捉用チップ；及び
前記ウェルに前記レーザ光をパルス状に照射するレーザ光照射部
を含む粒子操作システム。
【請求項１６】
前記レーザ光照射部によるレーザ光照射によって前記ウェル内から前記ウェルの外へ移動した粒子を回収するために用いられる流路を含む、請求項１５に記載の粒子操作システム。
【請求項１７】
前記粒子捕捉用チップが、前記レーザ光照射部の位置に対して移動可能であり、当該移動によって、前記レーザ光の照射位置が変更される、又は、
前記レーザ光照射部が、前記レーザ光の照射位置を変更可能とする光学系を含む、
請求項１５に記載の粒子操作システム。
【請求項１８】
基板と、
前記基板に設けられた少なくとも一つのウェルと、
前記基板に含まれており且つレーザ光を吸収する材料を含む振動部と、
前記ウェル内から前記ウェルの外へ移動した粒子を回収するために用いられる流路と、
を有する粒子捕捉用チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、粒子操作方法、粒子捕捉用チップ、粒子操作システム、及び粒子捕捉用チャンバに関する。より詳細には、一つの粒子を操作するために行われる粒子操作方法、一つの粒子を操作するために用いられる粒子捕捉用チップ、並びに、当該粒子捕捉用チップを含む粒子操作システム及び粒子捕捉用チャンバに関する。
【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。そして、当該分析の結果、目的の細胞が一つずつ、マイクロウェルから選択的に取り出され、そして、回収されうる。
【０００３】
単一細胞解析技術において細胞を回収するための技術がいくつか提案されている。例えば、セルピッキングシステム（アズワン株式会社）において、目的の細胞が、キャピラリーを用いて吸い取られ、そして、マイクロプレート上へ自動搬送される。同様の方式のマイクロマニュピレータも既にいくつか市販されている。
【０００４】
また、吸引以外の手法として、レーザ光を用いた細胞回収方法もいくつか提案されている。
例えば下記特許文献１には、平坦な担体上にある生物学的対象を分別及び回収するための方法が開示されており、当該方法は、選択された生物学的対象が配置される前記担体の対象区域がレーザービームにより切り出されることを含む。
また、下記非特許文献１には、レーザ光による所謂光ピンセット効果によって細胞をマイクロウェル内から取り出したことが記載されている。また、下記非特許文献２には、レーザ光によってマイクロウェル内の液体を加熱して気泡を発生させ、当該気泡によって細胞を当該マイクロウェルから押し出す方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０００−５０４８２４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Intuitive, Image-Based Cell Sorting Using Optofluidic Cell Sorting, J. R. Kovac and J. Voldman., Anal. Chem., 2007, 79 (24), pp. 9321-9330
【非特許文献２】A Trap-and-Release Integrated Microfluidic System for Dynamic Microarray Applications, Wei-Heong TAN and Shoji TAKEUCHI, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2007, 104(4), pp. 1146-1151
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記マイクロマニュピレータによって多数の細胞を選択的に回収するためには多くの時間を要する。また、例えばコンタミを防ぐ観点から、閉空間内にマイクロウェルが設けられていることがあり、前記マイクロマニュピレータを用いた細胞回収は、当該閉空間と外気との接触をもたらしうる。
【０００８】
上記特許文献１に記載された細胞回収方法は、細胞が存在する担体の対象区域がレーザービームにより切り出され、その後、切り出された当該担体から当該細胞がさらに分離されうる。しかしながら、当該細胞回収方法は切り出す工程を含むため、多数の細胞の選択的に回収するためには多くの時間を要する。
上記非特許文献１及び２に記載されたレーザ光による細胞回収方法は、閉空間内に設けられたマイクロウェル内の細胞を、当該閉空間と外気との接触を防ぎつつ、細胞を回収することができる可能性がある。しかしながら、いずれの手法を用いても、多数の細胞を選択的に回収するためにはやはり多くの時間を要する。
【０００９】
本技術は、多数の細胞を選択的に回収するための新たな手法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、特定の粒子操作方法によって上記課題を解決できることを見出した。
【００１１】
すなわち、本技術は、レーザ光を吸収する材料を含む振動部に当該レーザ光をパルス状に照射し、当該照射により生じた振動によって粒子を移動させる運搬工程を含む、粒子操作方法を提供する。
本技術の一つの実施態様に従い、前記運搬工程において、前記振動によって粒子が移動方向を変えるよう粒子が移動されうる。
本技術の他の実施態様に従い、前記運搬工程において、前記振動によって粒子が所定の場所から移動されうる。
本技術の他の実施態様に従い、前記振動部が基板に含まれていてよく、前記振動によって、当該基板に設けられたウェル内に存在する粒子を当該ウェルの外へと移動させうる。
前記粒子操作方法は、前記ウェルの外へと移動した粒子を回収する回収工程をさらに含みうる。
本技術の一つ実施態様に従い、前記運搬工程において、前記振動によって、流路内に存在する粒子が移動されうる。
前記運搬工程において、前記振動によって粒子が所定の移動方向へ移動されうる。
前記流路の側面が前記振動部を含み、前記振動により前記流路に存在する粒子が移動されうる。
前記振動部が、前記流路の側面に設けられた窪み内に設けられていてよい。
前記流路内に複数の層流が形成されていてよく、前記振動によって、一つの層流から別の層流へと前記粒子が移動されうる。
前記レーザ光は、赤外光のレーザ光でありうる。
前記粒子は細胞でありうる。
【００１２】
また、本技術は、基板と、前記基板上に設けられた少なくとも一つのウェルと、前記基板に含まれており且つレーザ光を吸収する材料を含む振動部と、を有する粒子捕捉用チップも提供する。
前記振動部は、前記レーザ光をパルス状に照射されることによって振動を生成しうる。
【００１３】
また、本技術は、基板と、前記基板上に設けられた少なくとも一つのウェルと、前記基板に含まれており且つレーザ光を吸収する材料を含む振動部と、を有する粒子捕捉用チップ；及び、前記ウェルに前記レーザ光をパルス状に照射するレーザ光照射部を含む粒子操作システムも提供する。
前記粒子操作システムは、前記レーザ光照射部によるレーザ光照射によって前記ウェル内から前記ウェルの外へ移動した粒子を回収するために用いられる流路を含みうる。
本技術の好ましい実施態様に従い、前記粒子捕捉用チップが、前記レーザ光照射部の位置に対して移動可能であり、当該移動によって、前記レーザ光の照射位置が変更されてよく、又は、前記レーザ光照射部が、前記レーザ光の照射位置を変更可能とする光学系を含んでもよい。
【００１４】
また、本技術は、基板と、前記基板上に設けられた少なくとも一つのウェルと、前記基板に含まれており且つレーザ光を吸収する材料を含む振動部と、前記ウェル内から前記ウェルの外へ移動した粒子を回収するために用いられる流路と、を有する粒子捕捉用チャンバも提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本技術の粒子操作方法において用いられる粒子捕捉用チャンバの一例の模式図である。
【図１Ｂ】本技術の粒子操作方法において用いられる粒子捕捉用チャンバの一例の模式的な斜視図である。
【図１Ｃ】粒子捕捉領域及び当該粒子捕捉領域を囲む金属リングの一例を示す写真及び模式図である。
【図２】本技術の粒子操作方法におる粒子操作の例を示す模式図である。
【図３】粒子の回収の仕方の一例を示す模式図である。
【図４】本技術の粒子操作方法において用いられる粒子捕捉用チップの一例の模式図である。
【図５】本技術の粒子操作方法において用いられる粒子捕捉用チップの一例の模式図である。
【図６】本技術の粒子操作方法において用いられるマイクロ流路チップの一例の模式図である。
【図７】振動部の一例の模式図である。
【図８】本技術の粒子操作方法において用いられるマイクロ流路チップの一例の模式図である。
【図９】振動部の一例の模式図である。
【図１０】本技術の粒子操作システムの構成例の模式図である。
【図１１】粒子捕捉用チャンバへのパルスレーザの照射方式の一例を示す模式図である。
【図１２】粒子捕捉用チャンバへのパルスレーザの照射方式の一例を示す模式図である。
【図１３】本技術の粒子操作方法により粒子が移動されたことを示す写真である。
【図１４】本技術の粒子操作方法によりウェル内からウェル外へと移動された粒子の写真である。
【図１５】層流の擾乱が発生したことを示す写真である。
【図１６】本技術の粒子操作方法により粒子が移動されたことを示す写真である。
【図１７】本技術の粒子操作方法において用いられるマイクロ流路チップの一例の模式図である。
【図１８】本技術の粒子操作方法において用いられるマイクロ流路チップの一例の模式図である。
【図１９】本技術の粒子操作方法のフロー図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本技術を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態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、本技術の説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施形態（粒子操作方法）
（１）第１の実施形態の説明
（２）第１の実施形態の第１の例（ウェルに捕捉されている粒子の操作）
（３）第１の実施形態の第２の例（流路内の粒子操作）
２．第２の実施形態（粒子捕捉用チップ）
（１）第２の実施形態の説明
（２）第２の実施形態の第１の例（レーザ光吸収性材料から形成されたチップ）
（３）第２の実施形態の第２の例（ウェル面又はその反対側の面に設けられた振動部）
３．第３の実施形態（粒子操作システム）
（１）第３の実施形態の説明
（２）第３の実施形態の例（粒子操作システム）
４．第４の実施形態（粒子捕捉用チャンバ）
（１）第４の実施形態の説明
５．実施例
（１）ウェル内に捕捉された粒子の操作
（２）流路内の粒子操作
【００１７】
１．第１の実施形態（粒子操作方法）
【００１８】
（１）第１の実施形態の説明
【００１９】
本技術の粒子操作方法は、レーザ光を吸収する材料（以下、「レーザ光吸収性材料」ともいう）を含む振動部に当該レーザ光をパルス状に照射し、当該照射により生じた振動によって粒子を移動させる運搬工程を含む。すなわち、レーザ光をパルス状に前記振動部（特には前記レーザ光吸収性材料）に照射することによって、前記振動部（特には前記レーザ光吸収性材料）が振動し、当該振動によって粒子が移動される。
【００２０】
レーザ光の照射位置は高速且つ正確に制御することができる。そのため、本技術によって、例えば多数の粒子を選択的に且つ高速に操作することが可能である。
また、前記運搬工程は、複数の粒子のそれぞれに対して行われうる。そのため、複数の粒子を所定の順序で回収することや、又は、複数の粒子を所定の割合で回収することもできる。
以下、本技術の粒子操作方法の詳細について説明する。
【００２１】
（レーザ光）
【００２２】
本技術の粒子操作方法において、前記レーザ光はパルス状に照射される。すなわち、当該レーザ光はパルス発振されるものであって、連続発振されるものでない。当該パルス状のレーザ光の照射が、振動部、特には振動部に含まれるレーザ光吸収性材料を振動させる。本明細書内以下において、パルス状に照射されるレーザ光を「パルスレーザ」ともいう。
【００２３】
前記レーザ光は、好ましくは赤外光のレーザ光であり、より好ましくは近赤外光のレーザ光である。赤外レーザ光、特には近赤外レーザ光によって、粒子（特には細胞）への影響を抑制しつつ、且つ、効率的に当該粒子を移動させることができる。
【００２４】
前記パルスレーザの波長は、例えば７００ｎｍ〜２５０００ｎｍであり、好ましくは８００ｎｍ〜２５００ｎｍであり、より好ましくは９００ｎｍ〜１４００ｎｍである。上記数値範囲内の波長を有するパルスレーザによって、粒子への影響（例えば細胞の損傷）を抑制しつつ、且つ、効率的に当該粒子を移動させることができる。
【００２５】
前記パルスレーザのパルス幅は、例えば１ピコ秒以上、好ましくは１０ピコ秒以上、より好ましくは１００ピコ秒以上、さらにより好ましくは５００ピコ秒以上である。パルス幅が短すぎる場合（例えばフェムト秒のオーダーである場合）、粒子に影響が及ぶ可能性が生じ、例えば細胞の損傷のリスクが増加する。パルス幅が短すぎる場合、パルスレーザ発生装置が高額になるため、コストの観点から望ましくない。
前記パルスレーザのパルス幅は、例えば１０００ナノ秒以下、好ましくは５００ナノ秒以下、より好ましくは１００ナノ秒以下、さらにより好ましくは５０ナノ秒以下である。パルス幅が長すぎる場合、前記パルスレーザにより熱が生じうる。当該熱は、粒子に悪影響を及ぼしうる（例えば細胞の損傷をもたらしうる）。また、当該熱は、粒子が液体中に存在する場合に、気泡を生じさせうる。当該気泡は、粒子の操作を妨げうる。
【００２６】
前記パルスレーザの繰り返し周波数は、例えば０．０１ｋＨｚ以上、好ましくは０．１ｋＨｚ以上、より好ましくは０．５ｋＨｚ以上、さらにより好ましくは１ｋＨｚ以上である。これにより、粒子の移動に必要な振動をより短い時間で発生させることができ、粒子操作の高速化がもたらされうる。
前記パルスレーザの繰り返し周波数は、例えば５０００ｋＨｚ以下、好ましくは２５００ｋＨｚ以下、好ましくは２０００ｋＨｚ以下、より好ましくは１５００ｋＨｚ以下、より好ましくは１０００ｋＨｚ以下、さらにより好ましくは５００ｋＨｚ以下である。
【００２７】
前記パルスレーザのパルスエネルギーは、操作対象の粒子の移動に必要な最小のエネルギーを考慮して設定されてよい。前記パルスレーザのパルスエネルギーは、好ましくは、当該最小のエネルギーの１．０５倍〜２倍、より好ましくは１．１倍〜１．５倍、さらにより好ましくは１．２倍〜１．３倍でありうる。上記数値範囲内のパルスエネルギーによって、エネルギーの観点から効率的な粒子操作が可能となる。
前記パルスエネルギーは、例えばパルス幅、レーザ光が照射される領域の面積、前記レーザ光吸収性材料の吸収特性、及び当該材料の種類などの要因を考慮して適宜設定されてよい。
【００２８】
前記パルスレーザのパルスエネルギーは、例えば０．１μＪ以上、好ましくは０．５μＪ以上、より好ましくは１μＪ以上であり、特に好ましくは２μＪ以上又は３μＪ以上でありうる。
前記パルスレーザのパルスエネルギーは、例えば１０００μＪ以下、好ましくは５００μＪ以下、より好ましくは１００μＪ以下、特に好ましくは５０μＪ以下でありうる。
上記数値範囲内のパルスエネルギーにより、粒子の移動が効率的に行われうる。
【００２９】
前記パルスレーザは、例えば０．１ｋＷ以上、好ましくは０．５ｋＷ以上、より好ましくは１ｋＷ以上のピーク強度で出力されうる。
前記パルスレーザは、例えば１０００ｋＷ以下、好ましくは５００ｋＷ以下、より好ましくは１００ｋＷ以下のピーク強度で出力されうる。
【００３０】
前記パルスレーザは、例えば０．１ｍｗ以上、好ましくは０．５ｍｗ以上、より好ましくは１ｍｗ以上であり、特に好ましくは２ｍｗ以上又は３ｍｗ以上の平均強度で出力されうる。
前記パルスレーザは、例えば１０００ｍｗ以下、好ましくは５００ｍｗ以下、より好ましくは１００ｍｗ以下の平均強度で出力されうる。
【００３１】
１つの粒子の移動のための照射パルス数は、前記パルスレーザの最大強度及び／又は平均強度に応じて適宜変更されてよい。１つの粒子の移動のための照射パルス数は、例えば１〜２０、好ましくは１〜１５、より好ましくは１〜１０、さらにより好ましくは１〜５でありうる。パルス周期は、例えば０．０１ｍｓｅｃ〜５ｍｓｅｃ、好ましくは０．１ｍｓｅｃ〜３ｍｓｅｃ、より好ましくは０．５ｍｓｅｃ〜１．５ｍｓｅｃでありうる。
【００３２】
前記パルスレーザは、円形又は楕円形のビーム形状で前記振動部に到達しうる。すなわち、前記パルスレーザの照射スポットの形状が、円形又は楕円形でありうる。当該照射スポットは、例えば任意の光学系によって集光されて形成されてよい。前記パルスレーザのビーム形状はこれらに限定されず、例えば照射対象に応じて、適宜設定されてよい。なお、円形には略円形が包含され、楕円形には略楕円形が包含される。
前記ビーム形状が円形である場合、当該円形の直径は、例えば０．１μｍ〜１００μｍ、好ましくは０．５μｍ〜５０μｍ、より好ましくは１μｍ〜３０μｍ、さらにより好ましくは３μｍ〜１０μｍでありうる。
前記ビーム形状が楕円形である場合、当該楕円形の長径は、例えば０．１μｍ〜１００μｍ、好ましくは０．５μｍ〜５０μｍ、より好ましくは１μｍ〜３０μｍ、さらにより好ましくは３μｍ〜１０μｍでありうる。
前記パルスレーザの照射スポットが大きすぎる場合、目的の粒子以外の粒子を移動させる可能性が高くなる。当該領域が小さすぎる場合、目的の粒子を移動させるために必要な振動を生じさせることができない可能性が高くなる。
【００３３】
前記パルスレーザは、例えばＱスイッチ法、直接変調法、外部変調法、又はモード同期法のいずれかによって発振されてよい。前記パルスレーザは、好ましくはＱスイッチ法により発振されるパルスレーザでありうる。Ｑスイッチ法により発振されるパルスレーザが、本技術の粒子操作方法による粒子操作に必要なエネルギーの観点から特に好ましい。
前記パルスレーザを発生させるためのレーザ光源は、パルスレーザの種類（例えば発振方式、波長、及び周波数など）に応じて当業者により適宜選択されてよい。当該レーザ光源として、当技術分野で公知のレーザ光源が用いられてよく、又は、市販入手可能なレーザ光源が用いられてもよい。前記パルスレーザは、例えばＱスイッチレーザ光源によって発生されうる。当該Ｑスイッチレーザ光源は、例えばＮｄ−ＹＡＧレーザでありうる。
【００３４】
（振動部）
【００３５】
前記振動部は、レーザ光吸収性材料を含む。前記振動部は、その少なくとも一部がレーザ光吸収性材料から形成されていてよく、その全部がレーザ光吸収性材料から形成されていてもよい。
【００３６】
前記レーザ光吸収性材料は、照射されるレーザ光の種類に応じて選択されてよい。好ましくは、前記レーザ光吸収性材料は、赤外光吸収性材料であり、より好ましく近赤外光吸収性材料である。前記レーザ光吸収性材料は、パルスレーザが照射されることによって粒子を移動させることが可能な振動を生じる材料でありうる。例えば、赤外光吸収性材料は、赤外光のパルスレーザが照射されることによって、粒子を移動させることが可能な振動を生じる材料であってよい。近赤外光吸収性材料は、近赤外光のパルスレーザが照射されることによって、粒子を移動させることが可能な振動を生じる材料であってよい。
本明細書内において、近赤外光吸収性材料とは、例えば波長１μｍ（或いは実使用波長）の光に関して、放射率が０．０５以上、より好ましくは０．１以上である物質であってよい。放射率の上限は特に限定されないが、当該近赤外光吸収性材料は、例えば１以下である物質でありうる。
【００３７】
本技術の一つの実施態様に従い、前記レーザ光吸収性材料は、例えばレーザ光吸収性成分を含む樹脂材料又はガラス材料である。前記樹脂材料は、例えばシリコーン樹脂又はプラスチック樹脂でありうる。当該シリコーン樹脂は、例えばＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）でありうる。当該プラスチック樹脂は、例えばアクリル系樹脂、シクロオレフィンポリマー、又はポリスチレンでありうる。粒子の操作のための細かい形状を作成するために、好ましくは、前記レーザ光吸収性材料は、レーザ光吸収性成分を含むシリコーン樹脂であり、より好ましくはレーザ光吸収性成分を含むＰＤＭＳであってよい。
前記レーザ光吸収性材料は、好ましくは透明である。透明であることによって、前記レーザ光吸収性成分へレーザ光が到達しやすくなり、効率的に振動を発生させることができる。
前記レーザ光吸収性成分は、好ましくは赤外光吸収性成分であり、より好ましくは近赤外光吸収性成分でありうる。赤外光吸収性成分（特には近赤外光吸収性成分）は、色素、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、金属粒子（特には金属ナノ粒子）、及び貴金属粒子（特には貴金属ナノ粒子）からなる群から選ばれる１つ又は２以上の成分でありうる。
前記色素は、インドシアニングリーン、フタロシアニン、及びポルフィリンから選ばれる１つ又は２以上でありうる。
前記金属粒子を構成する金属は、例えば波長１μｍの光に関して、放射率が０．０５以上、より好ましくは０．１以上の金属でありうる。前記金属粒子を構成する金属は、例えばアルミ、真鍮、クロム、クロム合金（ステンレス鋼）、コバルト、ニッケル、ニッケル合金（例えばインコネル及びモネルなど）、ニクロム、鉄、鉄合金（例えば鋼及び鋳鉄など）、鉛、マグネシウム、モリブデン、チタン、タングステン、すず、及び亜鉛からなる群から選ばれる１つ又は２つ以上でありうる。前記金属粒子を構成する金属は、特に好ましくはチタンでありうる。
前記貴金属粒子を構成する貴金属は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、及びオスミウム（Ｏｓ）からなる群から選ばれる１つ又は２つ以上の合金でありうる。前記貴金属粒子を構成する貴金属は、特に好ましくは白金、パラジウム、及びロジウムからなる群から選ばれる１つ又は２つ以上でありうる。
【００３８】
本技術の他の実施態様に従い、前記レーザ光吸収性材料は、例えば金属又は貴金属であってよく、好ましくは赤外光吸収性の金属又は貴金属、より好ましくは近赤外光吸収性の金属又は貴金属であってよい。
前記レーザ光吸収性材料を構成する金属は、前記金属粒子を構成する金属として挙げた金属であってよい。上記で述べたように、前記レーザ光吸収性材料を構成する金属は、特に好ましくはチタンでありうる。
前記レーザ光吸収性材料を構成する貴金属は、前記貴金属粒子を構成する貴金属として挙げた貴金属であってよい。上記で述べたように、前記レーザ光吸収性材料を構成する貴金属は、特に好ましくは白金、パラジウム、及びロジウムからなる群から選ばれる１つ又は２つ以上でありうる。
前記レーザ光吸収性材料は、例えばアルミニウム、タングステン、及び金パラジウム合金からなる群から選ばれる１つ又は２以上であってもよい。
【００３９】
粒子を移動させる前記振動は、パルス状に照射されるレーザ光によって生じるものである。当該振動は例えば熱弾性波を含みうるが、これに限定されない。
粒子を移動させる前記振動は、振動部自体の振動であってよく又は振動部に接触している媒体の振動であってもよい。
例えば粒子が、前記レーザ光吸収性材料に接触している場合、前記レーザ光によって当該レーザ光吸収性材料が振動し、当該振動が、粒子を移動させうる。
例えば粒子が、前記レーザ光吸収性材料に接触していない場合、前記レーザ光によって当該レーザ光吸収性材料が振動し、当該振動が、当該レーザ光吸収性材料に接触している媒体（例えば後述するチップ若しくは流路を形成している材料、及び／又は、液体若しくは気体など）を振動させ、当該媒体の振動が粒子を移動させうる。
【００４０】
（粒子）
【００４１】
本技術の粒子操作方法において操作される粒子は、例えば、一つずつ操作又は回収することが求められるものであってよい。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、例えばラテックスビーズ、ゲルビーズ、磁気ビーズ、及び量子ドットなどの合成粒子を挙げることができるがこれらに限定されない。前記粒子のサイズに関して、前記粒子の最大寸法（特には直径）は例えば３μｍ〜２００μｍ、好ましくは５μｍ〜１００μｍ、より好ましくは５μｍ〜５０μｍでありうる。
前記細胞には、動物細胞及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、例えば大腸菌などの細菌類、及び、例えばイースト菌などの菌類が含まれうる。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。
【００４２】
本技術の一つの実施態様に従い、粒子は、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であってよく、特には細胞であってよい。例えば、本技術の粒子操作方法は、細胞を操作するために適しており、すなわち細胞の操作のために用いられうる。細胞の最大寸法（特には直径）は例えば３μｍ〜２００μｍ、好ましくは５μｍ〜１００μｍ、より好ましくは５μｍ〜５０μｍでありうる。
【００４３】
本技術において、粒子は、好ましくは流体に含まれた状態で、本技術の粒子操作方法に付される。当該流体は液体及び気体を包含する。好ましくは、当該流体は液体である。液体の種類は、粒子の種類に応じて当業者により適宜選択されてよい。粒子が例えば細胞である場合、液体として、例えば水、水溶液（例えば緩衝液）、又は培養液が用いられてよい。
【００４４】
（運搬工程）
【００４５】
前記運搬工程において、前記振動によって粒子が移動される。当該粒子は、例えば前記振動部から離れるように移動し、特には前記振動部のうち前記レーザ光が照射された位置から離れるように移動しうる。
本技術の好ましい実施態様に従い、前記運搬工程において、前記振動によって粒子の移動方向を変えるように粒子が移動されうる。例えば、前記運搬工程において、或る方向へと移動している粒子の移動方向が、前記振動によって、他の移動方向へと変更されうる。移動方向が変更される当該粒子は、より具体的には流体中を流れていてよく、前記振動によって、当該粒子の流れる方向が変更されうる。
なお、本明細書内において、「移動方向」は「移動ベクトル」と読み替えられうる。すなわち、前記移動方向の変更に伴い、移動速度が変更されてもよい。
本技術の特に好ましい実施態様に従い、前記運搬工程において、前記振動によって粒子が所定の移動方向へ移動されうる。すなわち、前記運搬工程において、当該粒子の移動方向が、予め決められた移動方向へと変更されうる。粒子の移動方向を所定の移動方向へと変えるために、例えば、前記振動は好ましくは指向性を有しうる。この実施態様に従い粒子を操作することによって、粒子は所望の移動方向へと移動されうる。
本技術の他の好ましい実施態様に従い、前記運搬工程において、前記振動によって粒子が所定の場所から移動されうる。当該移動される粒子は、例えば所定の場所で静止していてよく、当該静止している粒子が前記振動によって移動されうる。当該粒子は、より具体的には、流体中に存在していてよく、前記振動によって、当該流体中を或る移動方向へ、特には所定の移動方向へ、移動し始めうる。
【００４６】
前記運搬工程は、好ましくは閉空間内に存在する粒子に対して行われうる。前記運搬工程において、閉空間内の粒子を移動させることができるので、例えばコンタミネーションのリスク無く粒子を回収することができる。
本明細書内において「閉空間」とは、予め接続された流路以外からは流体が侵入することができない空間をいう。閉空間内に光はアクセス可能であってよく、特には閉空間内に設けられた前記振動部に光はアクセス可能であってよい。
前記閉空間の例として、以下で説明する粒子捕捉用チャンバ内の空間及びマイクロ流路チップ内の空間を挙げることができるが、これらに限定されない。
【００４７】
前記運搬工程において、粒子は種々のパターンで移動されてよい。
例えば、前記運搬工程において、流れていない流体中の粒子が流れている流体中へと移動されてよく、又は、流れている流体中の粒子が流れていない流体中へと移動されてよい。
例えば、前記運搬工程において、流れている流体中の粒子が流れている他の流体中へと移動されてもよく、又は、流れていない流体中の粒子が流れていない他の流体中へと移動されてもよい。
本技術の好ましい実施態様に従い、前記運搬工程において、粒子の種類に応じて、粒子の移動方向が変更されうる。粒子の種類は、例えば以下で説明する分析工程において特定されうる。粒子の種類に応じて移動方向が変更されることで、例えば、所定の種類の粒子を分取し且つ他の種類の粒子を廃棄するという粒子分取操作が可能となる。当該粒子分取操作において、１種類の粒子が分取されてよく、又は、２種類以上の粒子が分取されてもよい。２種類以上の粒子が分取される場合、前記運搬工程において、当該２種類以上の粒子の移動方向は全て同じ方向へと移動されてよく、又は、当該２種類以上の粒子は、粒子の種類に応じて異なる方向へと移動されてもよい。
【００４８】
本技術の一つの実施態様に従い、前記運搬工程において、静止している粒子が移動されうる。例えば流れていない流体中で静止している粒子が、流れている流体中へと移動されうる。
より具体的には、前記運搬工程において、前記振動によって、基板上のウェルに存在する粒子（流れていない流体中に存在する粒子）が、流れている流体中へと移動されうる。これにより、ウェル中の粒子を本技術によって、流れている流体へと移動させて、別の空間（例えば所定の回収容器など）へと移動させることができる。この例を、以下（２）で説明する。
【００４９】
本技術の他の実施態様に従い、前記運搬工程において、移動している粒子の移動の方向又は速度を変更するために用いられてもよい。例えば、或る進行方向へと流れている流体中を流れる粒子が、他の進行方向へと流れる流体中へと移動されうる。
より具体的には、前記運搬工程において、互いに異なる方向へ進む２つの層流のうち、一方の層流中の粒子が、他方の層流中へと移動されてよい。この例を、以下（３）で説明する。
【００５０】
（本技術の粒子操作方法に含まれうる他の工程）
【００５１】
本技術の粒子操作方法は、前記運搬工程に加えて、他の工程を含んでもよい。当該他の工程として、間隔調整工程、分析工程、及び回収工程を挙げることができる。
本技術の粒子操作方法のフロー図の一例を図１９に示す。図１９に示されるとおり、本技術の粒子操作方法は、例えば間隔調整工程Ｓ１０１、分析工程Ｓ１０２、運搬工程Ｓ１０３、及び回収工程Ｓ１０４を含みうる。これにより、複数の粒子（例えば細胞）のうちから、目的の特徴を有する１つの粒子（例えば細胞）を選択的に回収することができる。
ステップＳ１０３の運搬工程は、上記で説明したとおりである。以下では、ステップＳ１０１の間隔調整工程、ステップＳ１０２の分析工程、及びステップＳ１０４の回収工程について説明する。
【００５２】
（間隔調整工程Ｓ１０１）
【００５３】
本技術の粒子操作方法は、複数の粒子の粒子間の間隔を調整する間隔調整工程を含みうる。当該間隔調整工程において、例えば、当該複数の粒子が、間隔を開けて配置されてよく又は間隔を開けて流されてもよい。複数の粒子の間隔が調整された後に、前記運搬工程が行われうる。当該間隔調整工程において、粒子間の間隔を調整することによって、前記運搬工程において、１つの粒子を移動させるためのパルスレーザ照射によって他の粒子が移動することを防ぐことができる。当該間隔は、例えばパルスレーザの強度及び粒子サイズなどの要因に応じて適宜設定されてよい。
【００５４】
前記間隔調整工程において前記複数の粒子が間隔を開けて配置される場合、例えば、当該複数の粒子は基板上に間隔を開けて配置されうる。より具体的には、当該基板上に、複数のウェルが間隔を開けて設けられており、当該間隔調整工程において当該複数のウェルのそれぞれに１つの粒子が捕捉されうる。これにより、当該複数の粒子が間隔を開けて配置されうる。以下（２）において、前記間隔調整工程においてウェルのそれぞれに１つの粒子が捕捉される例を説明する。間隔調整工程においてウェルに粒子が捕捉される場合は、当該工程は粒子捕捉工程ともいう。
なお、粒子が間隔を開けて配置されるのであれば、当該基板上に複数のウェルが設けられていなくてもよい。例えば、当該基板上に、粒子捕捉物質が間隔を開けて配置されており、当該粒子捕捉物質のそれぞれに１つの粒子が結合することによって、複数の粒子が間隔を開けて配置されてもよい。
【００５５】
前記間隔調整工程において前記複数の粒子が間隔を開けて流される場合、例えば、当該複数の粒子は流路内を流れていてよい。例えば、前記間隔調整工程において例えば流路内を流れる層流中に、複数の粒子が間隔を開けて流れていてよい。前記間隔調整工程において流路内を複数の粒子が間隔を開けて流れる例を、以下（３）で説明する。間隔調整工程において粒子が流される場合は、当該工程は通流工程ともいう。
【００５６】
（分析工程Ｓ１０２）
【００５７】
本技術の粒子操作方法は、粒子を分析する分析工程を含みうる。当該分析工程は、例えば前記間隔調整工程において粒子間の間隔が調整された後に行われうる。当該分析工程において、前記運搬工程において移動されるべき粒子が選択される。そして、当該選択された粒子が、前記運搬工程において移動される。
【００５８】
前記分析工程は、例えば、粒子を化学的に又は物理的に処理する処理工程を含みうる。当該処理は例えば、移動されるべき粒子の選択を行いやすくするための処理であってよい。
前記粒子が細胞である場合、例えば前記化学的な処理は、試薬（例えば酵素又は蛍光物質など）による細胞の処理、細胞結合性物質（例えば抗体又は核酸など）と細胞との結合処理、又は、細胞と細胞との結合処理であってよい。
前記粒子が細胞である場合、例えば前記物理的な処理は、電磁波（例えば紫外線、可視光線、赤外線、又は放射線）の照射処理、又は、熱処理（加熱処理又は冷却処理）などであってよい。
当該処理工程は、例えば前記間隔調整工程において複数のウェルのそれぞれに１つの粒子が捕捉される場合に行われうる。
【００５９】
前記分析工程は、例えば観察工程及び／又は検出工程を含みうる。
前記観察工程において、粒子が、例えば顕微鏡を介して観察されうる。当該観察工程において、例えば粒子の形、サイズ、又は色が観察されうる。前記検出工程において、例えば代替的には、粒子が発する蛍光が、例えば光検出器などにより検出されうる。前記分析工程において、例えば前記観察工程における観察結果及び／又は前記検出工程における検出結果に基づき、前記運搬工程において操作されるべき粒子が選択されうる。
前記観察工程及び／又は前記検出工程を含む分析工程は、例えば前記間隔調整工程において複数のウェルのそれぞれに１つの粒子が捕捉される場合に行われうる。
【００６０】
前記分析工程において、当該複数の粒子は、例えば光照射装置と光検出装置との組合せを用いて分析されてもよい。光照射装置により当該複数の粒子のそれぞれに光が照射され、当該照射によって生じた蛍光及び／又は散乱光に基づき、前記運搬工程において操作されるべき粒子が選択されうる。
当該組合せによる分析は、例えば前記間隔調整工程において複数の粒子が間隔を開けて流される場合に行われうる。
【００６１】
（回収工程Ｓ１０４）
【００６２】
本技術の粒子操作方法は、前記運搬工程において移動された粒子を回収する回収工程を含みうる。
前記運搬工程において、選択された粒子だけを移動させることができるので、前記分析工程において選択された粒子だけを移動させて回収することができる。例えば、前記運搬工程において移動された粒子が、前記回収工程において、例えば粒子回収用流路へと導かれうる。
代替的には、前記分析工程において選択された粒子だけを移動させて廃棄することもできる。例えば、前記運搬工程において移動された粒子が、前記回収工程において回収されずに、例えば廃棄用流路へと導かれてもよい。
【００６３】
前記回収工程において、例えば１つの粒子又は複数の粒子が１つの容器又は区画に回収されてよい。又は、前記回収工程において、複数の容器又は区画のそれぞれに、１つ又は複数の粒子が回収されてもよい。
前記回収工程において、例えば１〜１００００００の粒子、特には５〜５０００００の粒子、より特には１０〜１０００００の粒子が回収されうるが、回収される粒子の数は当業者により又は目的に応じて適宜選択されてよい。本技術の粒子操作方法では、１つの細胞を移動させるのに必要な時間を極めて短くすることができるので、多数の細胞を高速に回収することができる。
前記回収工程において、複数の粒子が、複数の群（例えば２〜２０の群、特には２〜１０の群）に分けて回収されうる。例えば１０００〜１０００００の粒子が、２〜２０の群、特には２〜１０の群に分けて回収されうる。
【００６４】
（２）第１の実施形態の第１の例（ウェルに捕捉されている粒子の操作）
【００６５】
（２−１）関連技術の説明（粒子捕捉用チャンバ）
【００６６】
まず、本技術の粒子操作方法において用いられる粒子捕捉用チャンバの例を以下で図１Ａ及び図１Ｂを参照しながら説明する。
【００６７】
図１Ａ及び図１Ｂに示される粒子捕捉用チャンバ１は、粒子捕捉用チップ１００をその内部に含み、粒子捕捉用チップ１００は、当該チャンバ１の内部を２つの空間に区切っている。粒子捕捉用チップ１００は、基板１０１を含む。基板１０１は、粒子捕捉面１０２とその反対側を向いている面１０３とを有する。粒子捕捉面１０２には粒子捕捉領域１０４が設けられており、粒子捕捉領域１０４は複数のウェル１０５を含む。ウェル１０５は、粒子を内部に収容できるような寸法を有する。ウェル１０５夫々の底部に、孔１０６が設けられている。孔１０６は、ウェルの底部から、粒子捕捉面１０２と反対側の面１０３へと貫通している。孔１０６は、粒子が通過しないような寸法を有する。
【００６８】
本技術の好ましい実施態様に従い、粒子捕捉領域１０４が補強材により囲まれていてよい。当該補強材によって、例えば粒子捕捉領域１０４の全体に均一なテンションを与えることができ、粒子捕捉領域１０４に撓みが生じることを防ぐことができる。撓み発生を防ぐことによって、ウェル内の粒子の顕微鏡観察時において、粒子ごとの焦点深度調整作業の回数を減らすことができ又は当該調整作業を不要とすることもできる。また、撓み発生を防ぐことによって、パルスレーザの照射位置の精度を高めることができる。
前記補強材は、好ましくは粒子捕捉領域１０４の周囲を取り囲むことができる寸法を有しうる。例えば粒子捕捉領域１０４が矩形である場合は、前記補強材は、当該矩形を取り囲むような形状（特には矩形）を有しうる。また、粒子捕捉領域１０４が円形である場合は、前記補強材は、当該円形を取り囲むような形状（特には円形）を有しうる。
前記補強材は、剛性を有する材料から形成されてよく、例えば金属など、寸法変化しにくい材料から形成されうる。例えば、前記補強材は、金属リングでありうる。本発明の一つの実施態様に従い、粒子捕捉領域１０４はシリコーン樹脂（例えばＰＤＭＳなど）で形成されており、且つ、粒子捕捉領域１０４を囲む前記補強材が金属で形成されていてよい。このような構成によって、粒子捕捉領域１０４の中央から前記補強材に向かってテンションをかけることでき、これにより粒子捕捉領域１０４の平面性を改善することができる。
図１Ｃの（ａ）に、補強材により囲まれた粒子捕捉領域の一例の写真を示す。図１Ｃの（ａ）において、シリコーン樹脂で形成されている円形の粒子捕捉領域１４０が、当該領域よりも大きい円形の金属リング１４１により囲まれている。図１Ｃの（ｂ）に、補強材により囲まれた粒子捕捉領域の断面の模式図を示す。図１Ｃの（ｂ）に示されるとおり、粒子捕捉領域１０４は、例えば直径６ｍｍの円形でありうる。金属リング１４１の内径は例えば６ｍｍであり且つ外径は例えば８ｍｍであり、すなわち、金属リング１４１の幅は例えば１ｍｍでありうる。粒子捕捉領域１４０の周囲には、枠１４２が形成されていてよい。枠１４２により、金属リング１４１の位置が固定されうる。枠１４２の内側は、例えば図１Ｃの（ｂ）に示されるように、傾斜されていてよい。当該傾斜によって、金属リング１４１が粒子捕捉領域１４０から離れることを防ぐことができる。
【００６９】
粒子捕捉用チャンバ１は、粒子１０８に対して重力が矢印１０７の方向に作用するように配置されている。すなわち、粒子１０８は矢印１０７の方向に沈降する。そこで、粒子捕捉用チップ１００により区切られた二つの空間のうち、下側の空間を粒子の沈降側の空間１０９といい、上側の空間を当該沈降側の空間と反対側の空間１１０という。
なお、粒子捕捉用チャンバ１は、上下反対に（すなわちウェルが重力の作用方向と反対側を向くように）配置されてもよい。
【００７０】
粒子捕捉用チャンバ１は、吸引用流路部１１１、第一の流体供給流路部１１２、第二の流体供給流路部１１３、及び流体排出流路部１１４を備えられている。吸引用流路部１１１及び第二の流体供給流路部１１３が、反対側の空間１１０に接続されている。第一の流体供給流路部１１２及び流体排出流路部１１４が、沈降側の空間１０９に接続されている。
粒子捕捉用チャンバ１の内部には、予め接続されたこれら４つの流路のみから流体が侵入可能であり、すなわち粒子捕捉用チャンバ１の内部は閉空間である。
【００７１】
吸引用流路部１１１、第一の流体供給流路部１１２、第二の流体供給流路部１１３、及び流体排出流路部１１４にはそれぞれ、バルブ１２１、１２２、１２３、及び１２４が備えられている。
なお、図１は、粒子がウェル１０５内に捕捉されている状態の一例の模式図であり、粒子捕捉処理の前には粒子はウェル１０５内に存在しなくてよい。
【００７２】
ウェル１０５内に捕捉された粒子のうちから、所望の特徴を有する粒子だけを取り出すために、例えば上記で述べたマイクロマニュピレータを用いることが考えられる。
しかしながら、マイクロマニュピレータによる粒子の回収は時間を要する。例えば、当該回収は、キャピラリーによる粒子（例えば細胞）の吸引、粒子吸引時のキャピラリーの位置と吸引された粒子の吐出時のキャピラリーの位置との間の往復、粒子の吐出、及びキャピラリーの洗浄を含みうる。そのため、多数の粒子を回収するためには、膨大な時間を要する。
また、マイクロマニュピレータによる粒子の回収のためには、粒子捕捉用チャンバ１内にキャピラリーが侵入する必要があり、例えば、粒子捕捉用チャンバ１の外壁の一部開放する必要がある。そのため、チャンバ内部の空間と外部の空間とが接触し、当該接触はコンタミネーションをもたらしうる。また、粒子捕捉用チャンバ１のように、ウェルが重力作用方向を向いている場合は、チャンバの下側からウェルにキャピラリーが到達する必要があるが、これは極めて困難である。
【００７３】
ウェル１０５内に捕捉された粒子のうちから、所望の特徴を有する粒子だけを取り出すために、例えば上記で述べた光ピンセット効果又は気泡を用いることも考えられる。
しかしながら、当該光ピンセット効果によって粒子の作用する力は、一般的にピコニュートンのオーダーと考えられる。当該力は、粒子を迅速に移動させるためには十分でなく、また、当該力は、ウェル１０５の内壁との相互作用（例えば分子間力又は静電気力による相互作用など）に打ち勝つことができない可能性がある。また、光ピンセット効果による粒子操作には、多くの時間を要しうる。例えば、上記非特許文献１では、直径３０μｍ且つ深さ３５μｍのウェルから約１５μｍの直径を有する１つのＭＣＦ７細胞を取り出すために５秒以上要している。そのため、多数の粒子を回収するためには、膨大な時間を要すると考えられる。
また、当該気泡によって粒子を移動させるためには、当該気泡を発生させるための特別な構成を粒子捕捉用チャンバ１に導入する必要があり、コストが高くなり且つ生産性が悪くなりうる。また、ウェル１０５付近に気泡を発生させるための構成を導入することによって、ウェル１０５の数が減少しうる。
【００７４】
（２−２）本技術の適用例
【００７５】
以上で説明した粒子捕捉用チャンバ１のウェル１０５内に捕捉された粒子を、本技術の粒子操作方法によって操作する例を以下で図２を参照しながら説明する。
【００７６】
（２−２−１）本技術の粒子操作方法に用いられる粒子捕捉用チャンバの構成例
【００７７】
本技術の粒子操作方法において用いられる粒子捕捉用チャンバは、前記振動部が導入されていること以外は、上記（２−１）で説明した粒子捕捉用チャンバ１と同じであってよい。図２は、粒子捕捉用チャンバ１のウェル１０５内に捕捉された粒子の操作を説明するための図であり、図１に示される粒子捕捉領域１０４内のウェル１０５付近を拡大した図である。
【００７８】
本技術の粒子操作方法を行うために、基板１０１は、振動部を含みうる。例えば、本技術の粒子操作方法を行うために、粒子捕捉用チップ１００を構成する基板１０１は、レーザ光を吸収する成分を含む材料から形成されていてよい。基板１０１全体が、レーザ光吸収性材料から形成されており、すなわち、基板１０１全体が本技術における振動部である。
本適用例では基板１０１全体がレーザ光吸収性材料から形成されているが、基板１０１のうち粒子捕捉領域１０４だけがレーザ光吸収性材料から形成されていてよく又はウェル１０５の周囲だけがレーザ光吸収性材料から形成されていてもよい。
【００７９】
前記レーザ光を吸収する成分は、好ましくは赤外レーザ光、より好ましくは近赤外レーザ光を吸収するものであってよい。当該成分は、例えば、インドシアニングリーン、フタロシアニン、及びポルフィリンなどの色素、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、及び貴金属ナノ粒子からなる群から選ばれる１つ又は２以上の成分でありうる。前記成分は、好ましくは前記材料中に均一に分散されている。
前記成分を含む材料は、例えばマイクロ流路に関する技術分野において一般的に用いられる材料から形成されてよい。当該材料として、例えば、ガラス、例えば硼珪酸ガラス及び石英ガラスなど；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；ゴム素材；並びにシリコーン樹脂、例えばＰＤＭＳなど、を挙げることができる。当該材料は、好ましくはこれらのうちのいずれか１つであってよく、より好ましくはシリコーン樹脂であり、例えばＰＤＭＳでありうる。
【００８０】
粒子捕捉領域１０４中の複数のウェル１０５のうち少なくとも一つが、目印を設けられていてよい。当該目印は、例えば各ウェルの座標を特定するために参照される目印であってよい。当該目印によって、以下で述べる分析工程において、目的の粒子が捕捉されているウェルの位置を特定しやすくなる。加えて、当該目印によって、以下で述べる運搬工程において、パルスレーザが照射される位置を特定しやすくなる。当該目印は、視認可能であってよく又は目印検出装置（例えば撮像装置及び／又は画像処理装置など）によって検出可能であってよい。このような目印は、例えばウェルに付された文字、模様、若しくは標識物質（例えば蛍光標識など）、又は、ウェルの形状（例えば目印ウェルだけ円形であるが他のウェルは矩形など）であってよい。
【００８１】
（２−２−２）粒子操作の例
【００８２】
（粒子捕捉工程）
【００８３】
上記（２−１）で説明したとおり、吸引によって、粒子捕捉領域１０４のウェル１０５のそれぞれに粒子が１つずつ捕捉される。これにより、粒子が所定の間隔（ウェルの間隔）を開けて配置される。
【００８４】
（分析工程）
【００８５】
粒子捕捉工程後、ウェル内に捕捉された粒子が分析される。分析工程における分析の結果、移動されるべき粒子が選択される。
【００８６】
当該分析は、例えば顕微鏡により行われる。当該顕微鏡を用いた粒子の観察は、例えば粒子捕捉用チャンバ１の下から行われてよく、すなわち粒子の沈降側から粒子が観察されうる。この場合、当該顕微鏡は例えば倒立顕微鏡であり、当該観察は倒立顕微鏡の対物レンズを介して行われうる。当該観察は、例えば明視野観察若しくは蛍光観察であってよい。これらの観察において、粒子の経時的な変化が観察されてもよい。
粒子捕捉用チャンバ１が上下反対に配置されている場合は、顕微鏡として正立顕微鏡が用いられうる。
【００８７】
（運搬工程）
【００８８】
分析工程において選択された粒子が、運搬工程において移動される。運搬工程において、図２（ａ）に示されるとおり、選択された粒子を捕捉しているウェルに近赤外光のパルスレーザＬが照射される。パルスレーザＬは、好ましくは、粒子捕捉面１０２の反対側の面１０３に向けて照射される。特に好ましくは、面１０３のうち、選択された粒子を捕捉しているウェルに対応する部分に集光するように（例えば当該ウェルの孔付近に集光するように）、パルスレーザＬは照射される。パルスレーザＬの詳細は、上記（１）において説明したとおりである。
【００８９】
前記パルスレーザの照射によって、図２（ｂ）に示されるように、基板１０１に振動が生じる。当該振動は、例えば熱弾性波を含むと考えられる。前記振動によって、ウェルに存在する粒子がウェルの外へと移動される。
【００９０】
前記運搬工程において、基板中の各ウェルに粒子が捕捉されていることによって、選択された粒子を含むウェルにパルスレーザを照射した場合に生じる振動が、他のウェルに捕捉された粒子が移動することを抑制することができる。すなわち、ウェルを規定する壁が、振動が他のウェルに伝播することを防ぐバリアとして作用しうる。例えば、１つの粒子をウェルから追い出すために必要なパルスエネルギーを大幅に上回るパルスエネルギー（例えば適正なパルスエネルギーの５倍〜１０倍のパルスエネルギーなど）を有するパルスレーザを照射しない限りは、選択された粒子を捕捉しているウェルの隣のウェル内の粒子は、ウェルからほぼ飛び出さない。
【００９１】
前記パルスレーザの照射スポットは、好ましくは円形又は楕円形でありうる。
当該円形の直径又は当該楕円形の長径は、ウェルピッチの観点から設定されてよい。例えば、当該円形の直径又は当該楕円形の長径は、好ましくはウェルピッチの１／２以下であり、より好ましくはウェルピッチの１／３以下でありうる。
ウェルピッチは、例えば３０μｍ〜１００μｍであり、好ましくは４０μｍ〜８０μｍでありうる。ウェルは、例えば格子状に配置されていてよい。
当該円形の直径又は当該楕円形の長径は、ウェルの寸法の観点から設定されてもよい。ウェルが円形又は矩形である場合、例えば、照射スポットの直径又は長径は、好ましくはウェルの直径以下又は一辺以下であり、より好ましくはウェルの直径又は一辺の２／３以下、さらにより好ましくはウェルの直径又は一辺の１／２以下でありうる。
このサイズの照射スポットによって、選択されたウェル以外のウェル内の粒子が移動されることが抑制される。
【００９２】
前記運搬工程において、前記パルスレーザは、例えば前記孔を介した吸引を行いながら照射されてよく、又は、当該吸引を行うことなく照射されてもよい。吸引圧の調整及びレーザ照射条件の両方を制御することによって、選択された粒子以外の粒子の移動をより確実に抑制でき、又は、移動速度を調整することもできる。
【００９３】
前記運搬工程において、１つの粒子が、例えば０．５ミリ秒〜１０ミリ秒、好ましくは１ミリ秒〜８ミリ秒、より好ましくは１ミリ秒〜５ミリ秒で、当該粒子が捕捉されているウェルの内部から当該ウェルの外へと移動される。前記運搬工程における１つの粒子の移動に要する時間は、このように極めて短い。そのため、例えば多数の粒子を順番に全て移動させても、その移動に要する時間は少ない。
【００９４】
（回収工程）
【００９５】
本技術の粒子操作方法は、ウェルの外へと移動した粒子を回収する回収工程をさらに含みうる。ウェルの外へと移動した粒子は、図２の（ｃ）に示されるように、沈降側の空間１０９内に形成されている流れＦによって、流体排出流路部１１４に向かって流れる。当該流れは、例えば、第一の流体供給流路部１１２からの液体（特には粒子不含の液体）の供給及び流体排出流路部１１４を介した吸引によって形成されてよい。流体排出流路部１１４の終点には例えばマイクロプレート１２０が設けられており、当該粒子は、図２の（ｄ）に示されるとおり、流体排出流路部１１４の終点に設けられたノズル１２５から、当該マイクロプレート中の１つのウェルに回収される。マイクロプレート１２０は、市販入手可能なマイクロプレートであってよい。
【００９６】
図２（ｄ）において、図２の（ａ）〜（ｃ）における操作が繰り返される。なお、図２の（ｄ）においてウェルから追い出された粒子は、既に粒子が回収された前記ウェルと異なるウェルに回収されてよく、又は、既に粒子が回収された前記ウェルと同じウェルに回収されてもよい。回収工程において、ノズル１２５が移動することによって、粒子が回収されるウェルが変更されうる。
代替的には、図３に示されるとおり、マイクロプレート１２０又はマイクロプレート１２０を載せているステージ（図示せず）を移動することによって、粒子が回収されるウェルが変更されてもよい。
以上のとおり、図２の（ａ）〜（ｃ）における操作を複数回繰り返すことで多数の粒子を高速に且つ選択的に回収することができる。
【００９７】
マイクロプレート１２０の各ウェルに粒子が回収されたことを確認するために、例えば粒子検出装置が用いられてよい。当該粒子検出装置は、例えば蛍光検出によって粒子が各ウェル内に回収されたことを検出しうる。当該粒子検出装置によって各ウェルに粒子が回収されたことを確認してからノズル１２１の移動又はマイクロ１２０の移動を行うことで、粒子の選択的回収をより確実に行うことができる。
前記蛍光検出のために、前記分析工程において、粒子捕捉用チャンバ１内のウェルに捕捉された粒子に、当該ウェルの位置を特定するための標識（例えば蛍光標識など）が付与されてもよい。当該標識によって、目的の細胞がマイクロプレート１２０内のウェルに回収されたかを確認することができる。
【００９８】
前記回収工程において、例えばマイクロプレート１２０の各ウェルに、粒子が１つずつ回収されてよく又は複数の粒子が回収されてもよい。
例えば、前記回収工程において、複数種の細胞を含む細胞集団が、Ｎ種類の細胞群に分類されうる。ここで、Ｎは２以上の整数であり、例えば２〜１００、特には２〜５０、より特には２〜３０でありうる。
前記分類を行うために、第一の細胞群に属する細胞だけが選択的に一つのウェルに回収され、次に第二の細胞群に属する細胞だけが選択的に他の一つのウェルに回収され、そして、この回収操作が、最後の第Ｎの細胞群に属する細胞だけが選択的に一つのウェルに回収されるまで繰り返されうる。
前記細胞群のそれぞれの回収は、同じ流体排出流路部を通じて行われてよく、又は、異なる複数の流体排出流路部を通じて行われてもよい。後者の場合、異なる複数の流体排出流路部のそれぞれにバルブを設け、当該バルブの開閉を制御することによって、粒子回収のための流体排出流路部の切り替えが行われうる。
【００９９】
以上のとおり、本技術の粒子操作方法の運搬工程において移動される粒子は、好ましくは基板上のウェル内に存在する。これにより、選択された粒子を移動させるためのパルスレーザ照射が、選択されていない粒子を移動させることを防ぐことができる。
【０１００】
（２−３）変形例１
【０１０１】
上記（２−２）で説明した粒子捕捉用チャンバ１は、その基板１０１全体が、レーザ光吸収性材料から形成されているが、本技術の粒子操作方法を行うためには、基板１０１の表面に振動部が設けられていてもよい。当該振動部は、例えば基板１０１の表面に設けられたレーザ光吸収性材料の層（薄膜）でありうる。この例を、図４を参照しながら説明する。
【０１０２】
図４に示されるとおり、例えば振動部（レーザ光吸収性材料の層）１３０が、基板１０１の面１０３（すなわち、ウェルが形成されていない面）に設けられていてもよい。この場合、上記（２−２−２）の運搬工程における説明と同じく、パルスレーザＬを面１０３に向けて照射することによって、特には面１０３のうち選択された粒子を捕捉しているウェルに対応する部分に集光するようにパルスレーザＬを照射することによって、当該粒子がウェル内からウェルの外へと移動する。
【０１０３】
この変形例において、粒子は振動部１３０と直接的に接触していない。この変形例では、パルスレーザ照射による振動部１３０の振動が基板１０１へと伝播し、そして、当該伝播によって振動した基板１０１が、粒子を、ウェル内からウェルの外へと移動させる。
【０１０４】
この変形例において、ウェル底部から面１０３までの厚みｄ１は、例えば３０μｍ以下であり、好ましくは２０μｍ以下でありうる。厚みｄ１は、例えば３μｍ以上であり、好ましくは５μｍ以上でありうる。当該数値範囲内の厚みとすることによって、振動部１３０に生じた振動がウェル内の粒子に伝わり易くなり、より効率的な移動が可能となる。
なお、この場合において、基板１０１の厚みは例えば２０μｍ〜１００μｍ、好ましくは３０μｍ〜８０μｍであり、さらにより好ましくは５０μｍ程度であってよい。
【０１０５】
この変形例において、前記振動部は、例えば塗布により形成されてよく、マイクロコンタクトプリンティング法により形成されてもよく、又は、スパッタリング若しくは蒸着によって形成されてもよい。
前記塗布による振動部の形成は、例えば液状のレーザ光吸収性材料を基板に塗布し、そして、当該材料を硬化することによって行われうる。当該液状のレーザ光吸収性材料として、例えば、上記で述べた近赤外光吸収性成分を含むシリコーン樹脂又はプラスチック樹脂でありうる。当該硬化は、当技術分野で既知の手法により行われてよく、例えば光（特には紫外線）照射による硬化又は熱による硬化でありうる。
また、マイクロコンタクトプリンティング法によって、基板１０１の面１０３のうち、パルスレーザが照射される部分だけ（例えばウェル部分だけ）にレーザ光吸収性材料の層が形成されてもよい。
また、前記スパッタリング又は蒸着によって、例えばアルミニウム又はタングステンなどの近赤外光吸収性金属薄膜が、基板１０１の面１０３に形成されてもよい。
【０１０６】
この変形例では、前記振動部が前記粒子に直接接触しない。そのため、前記振動部に含まれる材料による前記粒子への影響を低減できる。例えば前記粒子が細胞である場合、当該細胞への前記振動部による影響を低減でき、例えばコンタミネーションのリスクを低減できる。また、この変形例では、パルスレーザの照射スポットの位置の精度への要求が緩和される。
【０１０７】
（２−４）変形例２
【０１０８】
上記（２−２）で説明した粒子捕捉用チャンバ１において、各ウェルは吸引を行うための孔を有する。本技術の粒子操作方法は、当該孔を有さないウェル（特には当該孔を有さず且つ重力の作用方向の反対に向かって開口しているウェル）に捕捉されている粒子に対して適用されてもよい。この例において、粒子捕捉用チップの厚みは、例えば５０μｍ超でありうる。この例を、以下で図５を参照しながら説明する。
【０１０９】
まずこの変形例において用いられる粒子捕捉用チップの構成を説明する。
【０１１０】
図５に示される粒子捕捉用チップ２００は、基板２０１を備えている。基板２０１は、粒子捕捉面２０２に、複数のウェル２０５を含む。ウェル２０５は、粒子を内部に収容できるような寸法を有する。ウェル２０５の底部２０６には、振動部２０７が形成されている。振動部２０７は、例えばアルミニウム又はタングステンなどの近赤外光吸収性金属薄膜であってよい。当該金属薄膜は、スパッタリング又は蒸着により形成されうる。なお、スパッタリング又は蒸着によるウェル底部の金属薄膜の形成に伴い、ウェル２０５以外の部分において金属薄膜が形成されてもよい。
【０１１１】
基板２０１は透明であり、紙面下側から照射された近赤外光は、基板を透過して振動部２０７に到達可能である。
【０１１２】
次に、当該粒子捕捉用チップを用いた粒子捕捉及び粒子移動を説明する。
【０１１３】
ウェル２０５が重力の作用方向の反対に向かって開口するように、粒子捕捉用チップ２００は配置されている。そのため、粒子は沈降してウェル２０５内に入る。
【０１１４】
図５に示されるとおり、振動部２０７に、紙面下側から近赤外光のパルスレーザＬが照射される。これにより、振動部２０７が振動する。当該振動によって、粒子がウェル内からウェルの外へと移動する。
【０１１５】
ウェルの外へと移動した粒子は、例えば、粒子捕捉面２０２が接する空間内に形成されている流れによって、回収されてよい。当該回収は、例えば、上記（２−２）において説明した回収工程と同様に行われうる。
【０１１６】
この変形例では、ウェル底部から粒子捕捉面と反対側の面までの距離ｄ２は、数ｍｍとなりうる。そのため、基板形成材料自体がレーザ光吸収性成分を含まない場合、振動部は、粒子捕捉面に設けられうる。そして、パルスレーザは、粒子捕捉用チップの前記反対側の面から、基板を透過させてウェル底面に設けられた振動部へ集光されうる。この場合、集光スポットの大部分（少なくとも中心部）が粒子捕捉用チップの内部及びウェルの内部に位置する必要があり、パルスレーザ照射位置の精度の要求が高まる。
また、ウェルの凹凸が存在する面へ表面層を形成する際に、塗布方法が難しくなるため製法が制約される。なお、この変形例においても、距離ｄ２が例えば５０μｍ程度又はそれ以下であれば、前記反対側の面に振動部を設けてもよい。これにより、上記の問題が解消される。
【０１１７】
本技術の粒子操作方法は、重力の作用方向に開口しているウェル又はその反対方向に開口しているウェルに捕捉されている粒子だけでなく、他の方向に開口しているウェルに捕捉されている粒子を移動させるために用いられてもよい。
本技術において、好ましくは、ウェルに設けられた孔を介した吸引によってウェル内に粒子が捕捉される。当該吸引によるウェル内への粒子捕捉は、ウェルが重力の作用方向に開口している場合、及び、その反対側に開口している場合の両方に適用でき、本技術の粒子操作方法が用いられる装置又は粒子捕捉用チップの構成の自由度がより高くなる。例えば、粒子観察のための顕微鏡は、正立顕微鏡であってもよく又は倒立顕微鏡であってもよい。
【０１１８】
（２−５）変形例３
【０１１９】
本技術の粒子操作方法において、前記粒子捕捉用チップのウェル外に付着している粒子が移動されてもよい。例えばウェル内に粒子を捕捉する際に、当該チップ表面のうちウェル外の部分に付着した不要な粒子又は不純物を除去するために、本技術の粒子操作方法が適用されてもよい。これにより、チップ表面を洗浄することができる。チップ表面を液流によって洗浄した場合であっても、チップ表面は流速がほぼゼロになり、特に粘着性を持つ物質はチップ表面から除去しにくい。本技術の粒子操作方法によって、粒子をチップ表面から液中へと浮かせることで、液流で容易に排出することができる。
【０１２０】
（３）第１の実施形態の第２の例（流路内の粒子操作）
【０１２１】
（３−１）本技術の適用例
【０１２２】
本技術の粒子操作方法は、流路内に存在する粒子を移動させるために用いられてよい。例えば、本技術の粒子操作方法は、前記振動によって、流路内に存在する粒子を移動させうる。当該流路は、粒子が流れることができる寸法を有するものでよく、例えばマイクロ流路に関する技術分野において用いられる流路でありうる。例えば、前記流路の側面が前記振動部を含みうる。前記流路内には複数の層流が形成されていてよく、前記振動によって、一つの層流から別の層流へと前記粒子が移動されうる。
【０１２３】
以下で、流路内を流れる粒子を、本技術の粒子操作方法によって操作する例を以下で図６を参照しながら説明する。
【０１２４】
（３−１−１）本技術の粒子操作方法に用いられるマイクロ流路チップの構成例
【０１２５】
図６は、複数の粒子のうちから特定の特徴を有する粒子を分取するためのマイクロ流路チップの一例を示す。図６に示されるマイクロ流路チップ３００は、粒子含有液体が導入される第一インレット３０１と、第一インレット３０１から導入された液体が流れる第一流路３１１と、粒子不含液体が導入される第二インレット３０２と、第二インレット３０２から導入された液体が流れる第二流路３１２とを有する。
マイクロ流路チップ３００は、第一流路３１１と第二流路３１２とが合流する合流部３２０を有する。
マイクロ流路チップ３００は、合流部３２０で合流した流体が流れる分取判定流路３２１をさらに有する。
分取判定流路３２１には、分取判定領域３２２及び分取領域３２３が設けられている。分取判定領域３２２において、粒子を分取するかどうかの判定が行われる。分取領域３２３において、前記判定結果に基づく分取が行われる。
分取領域３２３において、分取判定流路３２１が、第三流路３１３及び第四流路３１４へと分岐している。第三流路３１３の末端に第一アウトレット３０３があり、流体が当該アウトレットからマイクロ流路チップ３００の外へと排出されうる。第四流路３１４の末端に第二アウトレット３０４があり、当該アウトレットからも流体がマイクロ流路チップ３００の外へと排出されうる。
分取判定流路３２１内には、予め接続された第一流路３１１、第二流路３１２、第三流路３１３、及び第四流路３１４のみから流体が侵入可能であり、すなわち分取判定流路３２１の内部は閉空間である。
【０１２６】
（３−１−２）粒子操作の例
【０１２７】
（通流工程）
【０１２８】
第一インレット３０１から、粒子含有液体が導入される。当該粒子含有液体は、第一流路３１１内を層流状態で合流部３２０へと向かって流れる。当該粒子含有液体に含まれる複数の粒子は、第一流路３１１内を、間隔を開けて流れている。
第二インレット３０２から、粒子不含液体が導入される。当該粒子不含液体は、第二流路３１２内を層流状態で合流部３２０へと向かって流れる。
【０１２９】
合流部３２０において、前記粒子含有液体及び前記粒子不含液体が合流する。これら２つの液体は互いに混ざり合わず、２層の液体として分取判定流路３２１内を分取領域３２３へと向かって流れる。分取判定流路３２１内においても、当該粒子含有液体に含まれる複数の粒子は、間隔を開けて流れている。
【０１３０】
（分析工程）
【０１３１】
本技術の一つの実施態様に従い、分取判定領域３２２では、前記粒子含有液体中の粒子に対して光が照射される。当該光の照射によって生じた蛍光及び／又は散乱光に基づき、当該粒子の進行方向を変更するかどうかが判定される。当該判定は、前記照射によって生じた蛍光及び／又は散乱光が、予め定められた基準を満たすかにより行われうる。
【０１３２】
分取判定領域３２２における分取判定のために、光照射装置及び検出装置（いずれも図示せず）が用いられてよい。光照射装置及び検出装置を用いた分取判定は、例えばフローサイトメータにおいて行われる分取判定と同様に行われてよい。
【０１３３】
前記光照射装置は、分取判定領域３２２における光の照射を行う。当該光照射装置は例えば、光を出射する光源と、分取判定領域を流れる粒子に対して励起光を集光する対物レンズとを含みうる。光源は、分析の目的に応じて当業者により適宜選択されてよく、例えばレーザダイオード、ＳＨＧレーザ、固体レーザ、ガスレーザ、若しくは高輝度ＬＥＤであってよく、又は、これらのうちの２つ以上の組み合わせであってもよい。光照射装置は、光源及び対物レンズに加えて、必要に応じて他の光学素子を含んでいてもよい。前記光照射装置として、当技術分野で公知の装置又は市販入手可能な装置が用いられてよい。
【０１３４】
前記検出装置は、前記光照射装置による光照射によって前記粒子から生じた散乱光及び／又は蛍光を検出する。当該検出装置は、粒子から生じた蛍光及び／又は散乱光を集光する集光レンズと検出器とを含みうる。当該検出器として、ＰＭＴ、フォトダイオード、ＣＣＤ、又はＣＭＯＳなどが用いられうるがこれらに限定されない。当該検出装置は、集光レンズ及び検出器に加えて、必要に応じて他の光学素子を含んでいてもよい。当該検出装置は、例えば分光部をさらに含みうる。分光部を構成する光学部品として、例えばグレーティング、プリズム、及び光フィルターを挙げることができる。分光部によって、例えば検出されるべき波長の光を、他の波長の光から分けて検出することができる。前記検出射装置として、当技術分野で公知の装置又は市販入手可能な装置が用いられてよい。
【０１３５】
前記検出装置で検出された光に関するデータに基づいて粒子の進行方向が制御される。当該制御は、例えば制御装置により行われうる。例えば制御装置は、検出領域で検出された光が所定の基準を満たす場合に粒子を第四流路３１４へと進行させると判断し、当該所定の基準を満たさない場合は、粒子を第三流路３１３へと進行させると判断する。
【０１３６】
本技術の他の実施態様に従い、分取判定領域３２２では、前記粒子含有液体中の粒子が撮像される。当該撮像により得られた画像に基づき、当該粒子の進行方向を変更するかどうかが判定される。当該判定は、当該画像から取得される情報が予め定められた基準を満たすかにより行われうる。当該撮像及び当該判定は、例えば画像ベースのフローサイトメータにおいて行われる撮像及び分取判定と同様に行われてよい。
【０１３７】
当該画像に基づく当該判定のために、撮像装置及び画像処理装置（いずれも図示せず）が用いられうる。当該撮像装置は、粒子を撮像して粒子画像を取得する。当該撮像装置は、例えばＣＭＯＳ又はＣＣＤを含みうる。当該画像処理装置は、当該粒子画像から所定のデータを取得する。当該所定のデータは例えば、色データ、光強度データ、粒子形状データ、又は粒子サイズデータであるがこれらに限定されない。
【０１３８】
当該画像処理装置により取得されたデータに基づき、粒子の進行方向が制御されうる。当該制御は、例えば制御装置により行われうる。例えば制御装置は、取得されたデータが所定の基準を満たす場合に粒子を第四流路３１４へと進行させると判断し、当該所定の基準を満たさない場合は、粒子を第三流路３１３へと進行させると判断する。
【０１３９】
（運搬工程）
【０１４０】
本技術の粒子操作方法における運搬工程が、前記判断結果に基づき粒子を第三流路３１３又は第四流路３１４のいずれかへの進行を制御するために用いられる。前記運搬工程における粒子の進行方向の制御を以下で説明する。
【０１４１】
第三流路３１３は、図６に示されるとおり、粒子含有液体が流れる流路である。
第四流路３１４は、図６に示されるとおり、第二インレットから導入された粒子不含液体に前記所定の基準を満たす粒子（以下「目的粒子」ともいう）が追加された液体（以下「目的粒子含有液体」ともいう）が流れる流路である。
【０１４２】
分取領域３２３の流路の側面（特には粒子含有液体が接している側面）には、レーザ光を吸収する材料を含む振動部３２４が設けられている。目的粒子が分取領域３２３を通過する際に、振動部３２４に、レーザ光Ｌがパルス状に照射される。これにより振動部３２４が振動を生成する。当該振動は、流路内の液体へと伝播し、そして、目的粒子を、粒子含有液体からなる層流から、粒子不含液体からなる層流へと移動させる。このようにして、目的粒子含有液体が形成される。
前記レーザ光は、好ましくは近赤外光のレーザ光であり、且つ、前記材料は近赤外光を吸収する材料である。これらは、上記（１）及び（２）において説明したものと同じであってよい。前記レーザ光は、例えば、前記制御装置が前記判定結果に基づきレーザ光照射部を駆動させることにより照射されうる。
【０１４３】
（回収工程）
【０１４４】
以上のとおりにして形成された目的粒子含有液体が、第四流路３１４へと流れ、第四流路３１４の末端にある第二アウトレット３０４から回収される。一方で、目的粒子以外の粒子を含む粒子含有液体は第三流路３１３へと流れ、第三流路３１３の末端にある第三アウトレット３０３から回収される。
このようにして、第一インレット３０１から導入された粒子含有液体中の粒子のうちから、目的粒子だけが分取される。
【０１４５】
なお、以上の説明では、目的粒子を本技術の粒子操作方法によって移動させているが、目的外粒子を本技術に従う粒子操作方法によって移動させてもよい。例えば、粒子含有液体から目的外粒子を除去するために、目的外粒子を、本技術の粒子操作方法によって第四流路３１４へと進行させ、且つ、目的粒子を第三流路３１３へと進行させてもよい。
【０１４６】
（３−２）変形例
【０１４７】
本技術の一つの実施態様に従い、前記振動部は、指向性を有する振動を生成しうる。上記（３−１）の例において指向性を有する振動を生成するために、例えば、振動部は、流路の側面に設けられた窪み内に設けられていてよい。この実施態様について、以下で図７〜９を参照しながら説明する。
【０１４８】
図７に示されるとおり、図６中の流路側面に設けられた振動部３２４の代わりに、流路壁面に設けられた窪み３３０の内部に設けられた振動部３３１が用いられてもよい。これにより、振動に指向性を持たせることができる。
【０１４９】
図８は、分取領域３２３が分取部３３３に変更されたこと以外は図６と同じである。図９は、分取部３３３の拡大図である。
【０１５０】
図８及び９に示されるとおり、分取部３３３の流路の壁面（特には粒子含有液体が接触する壁面）に、窪み３３４が設けられている。窪み３３４は、第四流路３１４に向かって開口している。窪みの開口の寸法は、好ましくは粒子の寸法よりも小さい。これにより、粒子が窪み内に入ることを防ぐことができる。窪みの開口の寸法（例えば円形の場合は直径、矩形の場合は短辺）は、例えば３０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下でありうる。当該寸法は、例えば１μｍ以上、特には２μｍ以上、より特には５μｍ以上でありうる。
【０１５１】
窪み３３４の内部には、振動部３３５が設けられている。振動部３３５は、近赤外光吸収性の金属チップ又は薄膜である。振動部３３５の最大寸法（例えば直径）は、例えば２０μｍ〜２００μｍ、好ましくは５０μｍ〜１５０μｍであってよい。
振動部３３５に近赤外光のパルスレーザが照射された場合に生じる振動は指向性を有する。例えば、当該振動は、窪みの開口方向（第四流路３１４）に進行し、広がりにくい。
【０１５２】
窪み３３４の形状は、好ましくは、図８及び９に示されるようにノズル状でありうる。本明細書内において、「ノズル状」とは、窪みの奥（振動部が設けられている部分）から窪みの開口に向かって、窪みの横断面が徐々に小さくなることを意味する。窪みがノズル状であることによって、指向性を有する振動を発生させやすい。
【０１５３】
図９に示されるとおり、分取領域が目的粒子を通過する際に、振動部３３５に近赤外光のパルスレーザが照射される。当該照射によって生じた振動が、粒子含有液体中を伝わり、そして、目的粒子を層流Ａから層流Ｂへと移動される。
前記振動は上記のとおり指向性を有するので、目的粒子の前後の粒子の進行方向に与える影響を低減できる。また、当該指向性によって、目的粒子とその前後の粒子との間の間隔をより狭めることもできる。より狭い間隔で粒子を配置することができるので、より効率的な粒子分取が可能となる。
【０１５４】
パルスレーザが照射される位置は、好ましくは徐々に変更されうる。これにより、同じ位置へのパルスレーザの繰り返し照射によるアブレーション加工による振動部の摩耗を防ぐことができる。
【０１５５】
（３−３）変形例
【０１５６】
上記（３−１）及び（３−２）では、分取判定流路内を２つの層流が流れているが、分取判定流路内を流れる層流の数は、２つに限られず、例えば２以上、特には２〜５、より具体的には２、３、４、又は５であってもよい。このように複数の層流を分取判定流路内に流す場合は、それに応じてインレットの数及びインレットから導入された流体が流れる流路の数が増やされうる。本技術の粒子操作方法によって、前記複数の層流のうちのいずれか一つの層流に含まれる粒子を、他のいずれかの層流中へと移動させてもよい。
流路内を３つの層流が流れている場合における本技術の適用例を図１７及び１８を参照しながら以下で説明する。
【０１５７】
（３−３−１）本技術の粒子操作方法に用いられるマイクロ流路チップの構成例
【０１５８】
図１７は、複数種の粒子のうちから特定の２種の粒子を分取するためのマイクロ流路チップの一例を示す。
図１７に示されるマイクロ流路チップ７００は、粒子含有液体が導入される第一インレット７０１と、第一インレット７０１から導入された液体が流れる第一流路７１１と、粒子不含液体が導入される第二インレット７０２と、第二インレット７０２から導入された液体が流れる第二流路７１２と、粒子不含液体が導入される第三インレット７０３と、第三インレット７０３から導入された液体が流れる第三流路７１３とを有する。
マイクロ流路チップ７００は、第一流路７１１と第二流路７１２と第三流路７１３とが合流する合流部７２０を有する。
マイクロ流路チップ７００は、合流部７２０で合流した流体が流れる分取判定流路７２１をさらに有する。
分取判定流路７２１には、分取判定領域７２２及び分取領域７２３が設けられている。分取判定領域７２２において、粒子を分取するかどうかの判定が行われる。分取領域７２３において、前記判定結果に基づく分取が行われる。
分取領域７２３の流路の側面（特には粒子含有液体からなる層流Ａが接している側面）には、レーザ光を吸収する材料を含む振動部７２４が設けられていてよい。代替的には、振動部７２４は、図７を参照して説明したとおり、流路壁面に設けられた窪みの内部に設けられた振動部であってもよい。
分取領域７２３において、分取判定流路７２１が、第一排出用流路７３１、第二排出用流路７３２、及び第三排出用流路７３３へと分岐している。これら３つの排出用流路のそれぞれの末端に、第一アウトレット７４１、第二アウトレット７４２、及び第三アウトレット７４３が設けられており、これらアウトレットから液体がマイクロ流路チップ７００の外へと排出されうる。
分取判定流路７２１内には、予め接続された第一流路７１１、第二流路７１２、及び第三流路７１３、並びに、第一排出用流路７３１、第二排出用流路７３２、及び第三排出用流路７３３のみから流体が侵入可能であり、すなわち分取判定流路７２１の内部は閉空間である。
【０１５９】
（３−３−２）粒子操作の例
【０１６０】
（通流工程）
【０１６１】
第一インレット７０１から、粒子含有液体が導入される。当該粒子含有液体は、第一流路７１１内を層流状態で合流部７２０へと向かって流れる。当該粒子含有液体に含まれる複数の粒子は、第一流路７１１内を、間隔を開けて流れている。当該粒子含有液体には、分取されるべき第一の種類の粒子（図１７中の灰色の粒子）及び第二の種類の粒子（同図中の白色の粒子）、並びに、不要な粒子（同図中の黒色の粒子）が含まれている。
第二インレット７０２及び第三インレット７０３から、２つの粒子不含液体が導入される。当該２つの粒子不含液体は、第二流路７１２及び第三流路７１３内を層流状態で合流部７２０へと向かって流れる。
【０１６２】
合流部７２０において、前記粒子含有液体及び前記２つの粒子不含液体が合流する。これら３つの液体は互いに混ざり合わず、３層の液体（層流Ａ、Ｂ、及びＣ）として分取判定流路７２１内を分取領域７２３へと向かって流れる。分取判定流路７２１内においても、当該粒子含有液体に含まれる複数の粒子は、間隔を開けて流れている。
【０１６３】
（分析工程）
【０１６４】
分取判定領域７２２における分取判定は、上記「（３−１−２）粒子操作の例」の（分析工程）において述べたとおりに行われてよい。
【０１６５】
分取判定領域７２２において取得されたデータに基づき、粒子の進行方向が制御される。当該制御は、例えば制御装置により行われうる。例えば制御装置は、当該データが所定の第一基準を満たす場合は粒子を第二排出用流路７３２へと進行させると判定し、当該データが所定の第二基準を満たす場合は粒子を第三排出用流路７３３へと進行させると判定し、且つ、当該データが前記第一基準及び前記第二基準のいずれも満たさない場合は粒子を第一排出用流路７３１へと進行させると判定しうる。ここで、前記第一基準は、図１７において灰色の粒子を特定するための基準であり、且つ、前記第二基準は、同図において白色の粒子を特定するための基準である。これらの基準は、例えば蛍光及び／又は散乱光に基づく基準であってよく、又は、画像情報に基づく基準であってもよい。
【０１６６】
（運搬工程）
【０１６７】
本技術の粒子操作方法における運搬工程が、前記判定結果に基づき粒子を第一の排出用流路７３１、第二の排出用流路７３２、又は第三の排出用流路７３３のいずれかへの進行を制御するために用いられる。前記運搬工程における粒子の進行方向の制御を以下で説明する。
【０１６８】
分取判定流路７２１において、第一流路７１１から流れてきた前記粒子含有液体は層流Ａを形成している。分取判定流路７２１において、第二流路７１２から流れてきた粒子不含液体は層流Ｂを形成し、且つ、第三流路７１３から流れてきた粒子不含液体は層流Ｃを形成している。
【０１６９】
分取領域７２３の流路の側面（特には粒子含有液体からなる層流Ａが接している側面）には、レーザ光を吸収する材料を含む振動部７２４が設けられている。目的粒子が分取領域７２３を通過する際に、振動部７２４に、レーザ光Ｌがパルス状に照射される。これにより振動部７２４が振動を生成する。当該振動は、流路内の液体へと伝播し、そして、目的粒子を、粒子含有液体からなる層流Ａから、粒子不含液体からなる層流Ｂ又は層流Ｃへと移動させる。このようにして、粒子の移動方向が変更されうる。
【０１７０】
粒子は層流Ａから層流Ｂ又は層流Ｃのいずれかへ移動されうる。粒子の移動先（すなわち、層流Ｂ又はＣ）は、例えばレーザ光Ｌのパルス幅、繰り返し周波数、パルスエネルギー、ピーク強度、及び平均強度からなる群から選ばれる１つ又は２つ以上のパラメータを変更することによって変更されうる。例えば、粒子を層流Ｃへ移動させるための振動を生じさせるためのレーザ光Ｌのピーク強度は、粒子を層流Ｂへ移動させるための振動を生じさせるためのレーザ光Ｌのピーク強度よりも大きくてよい。
例えば、分取判定領域７２２において粒子に対して行われた分取判定によって取得されたデータが前記第一基準を満たす場合は、前記制御装置が前記レーザ光照射部を駆動して、当該粒子が層流Ａから層流Ｂへ移動するようにパルスレーザを振動部７２４に向かって照射させる。層流Ｂへと移動した粒子（灰色）は、第二排出用流路７３２を通って第二アウトレット７４２へと向かって流れる。
分取判定領域７２２において粒子に対して行われた分取判定によって取得されたデータが前記第二基準を満たす場合は、前記制御装置が前記レーザ光照射部を駆動して、当該粒子が層流Ａから層流Ｃへ移動するようにパルスレーザを振動部７２４に向かって照射させる。層流Ｃへと移動した粒子（白色）は、第三排出用流路７３３を通って第三アウトレット７４３へ向かって流れる。
分取判定領域７２２において粒子に対して行われた分取判定によって取得されたデータが前記第一基準及び前記第二基準のいずれも満たさない場合は、前記制御装置が前記レーザ光照射部を駆動しない。これにより、当該粒子（黒色）は層流Ａ中をそのまま流れ、第一排出用流路７３１を通って第一アウトレット７４１へ向かって流れる。
【０１７１】
前記レーザ光Ｌは、好ましくは近赤外光のレーザ光であり、且つ、前記材料は近赤外光を吸収する材料である。これらは、上記（１）及び（２）において説明したものと同じであってよい。前記レーザ光は、例えば、前記制御装置が前記判定結果に基づきレーザ光照射部を駆動させることにより照射されうる。
【０１７２】
（回収工程）
【０１７３】
層流Ｂへと移動した粒子（すなわち前記第一基準を満たすと判定された粒子）は、第二排出用流路７３２を通って第二アウトレット７４２へと向かって流れ、そして、第二アウトレット７４２から回収される。
層流Ｃへと移動した粒子（すなわち前記第二基準を満たすと判定された粒子）は、第三排出用流路７３３を通って第三アウトレット７４３へと向かって流れ、そして、第三アウトレット７４３から回収される。
移動方向が変更されることなく層流Ａを流れる粒子（すなわち前記第一基準及び第二基準のいずれも満たさないと判定された粒子）は、第一排出用流路７３１を通って第一アウトレット７４１へと向かって流れ、そして、第一アウトレット７４１から回収される。
以上のとおりにして、前記第一基準を満たす粒子及び前記第二基準を満たす粒子が分取される。
【０１７４】
（３−３−３）本技術の粒子操作方法に用いられるマイクロ流路チップの他の構成例
【０１７５】
図１８は、複数の粒子のうちから特定の特徴を有する粒子を分取するためのマイクロ流路チップの一例を示す。図１８に示されるマイクロ流路チップ８００は、粒子不含液体が導入される第一インレット８０１と、第一インレット８０１から導入された液体が流れる第一流路８１１と、粒子含有液体が導入される第二インレット８０２と、第二インレット８０２から導入された液体が流れる第二流路８１２と、粒子不含液体が導入される第三インレット８０３と、第三インレット８０３から導入された液体が流れる第三流路８１３とを有する。
マイクロ流路チップ８００は、第一流路８１１と第二流路８１２と第三流路８１３とが合流する合流部８２０を有する。
マイクロ流路チップ８００は、合流部８２０で合流した流体が流れる分取判定流路８２１をさらに有する。
分取判定流路８２１には、分取判定領域８２２及び分取領域８２３が設けられている。分取判定領域８２２において、粒子を分取するかどうかの判定が行われる。分取領域８２３において、前記判定結果に基づく分取が行われる。
分取領域８２３の流路の壁面には、２つの窪みが８２４及び８２５が設けられている。窪み８２４は、層流Ａが接している壁面に設けられており、窪み８２５は、層流Ｃが接している壁面に設けられている。窪み８２４及び８２５内には、レーザ光吸収性材料から形成される振動部８２６及び８２７が設けられている。
分取領域８２３において、分取判定流路８２１が、第一排出用流路８３１、第二排出用流路８３２、及び第三排出用流路８３３へと分岐している。これら３つの排出用流路のそれぞれの末端に、第一アウトレット８４１、第二アウトレット８４２、及び第三アウトレット８４３が設けられており、これらアウトレットから液体がマイクロ流路チップ８００の外へと排出されうる。
分取判定流路８２１内には、予め接続された第一流路８１１、第二流路８１２、及び第三流路８１３、並びに、第一排出用流路８３１、第二排出用流路８３２、及び第三排出用流路８３３のみから流体が侵入可能であり、すなわち分取判定流路８２１の内部は閉空間である。
【０１７６】
（３−３−４）粒子操作の例
【０１７７】
（通流工程）
【０１７８】
第一インレット８０１から、粒子不含液体が導入される。当該粒子不含液体は、第一流路８１１内を層流状態で合流部８２０へと向かって流れる。
第二インレット８０２から、粒子含有液体が導入される。当該粒子含有液体は、第二流路８１２内を層流状態で合流部８２０へと向かって流れる。当該粒子含有液体に含まれる複数の粒子は、第二流路８１２内を、間隔を開けて流れている。当該粒子含有液体には、分取されるべき第一の種類の粒子（図１８中の黒色の粒子）及び第二の種類の粒子（同図中の白色の粒子）、並びに、不要な粒子（同図中の灰色の粒子）が含まれている。
第三インレット８０３から、粒子不含液体が導入される。当該粒子不含液体は、第三流路８１３内を層流状態で合流部８２０へと向かって流れる。
【０１７９】
合流部８２０において、前記粒子含有液体及び前記２つの粒子不含液体が合流する。これら３つの液体は互いに混ざり合わず、３層の液体（層流Ａ、Ｂ、及びＣ）として分取判定流路８２１内を分取領域８２３へと向かって流れる。分取判定流路８２１内においても、当該粒子含有液体に含まれる複数の粒子は、間隔を開けて流れている。
【０１８０】
（分析工程）
【０１８１】
分取判定領域８２２における分取判定は、上記「（３−１−２）粒子操作の例」の（分析工程）において述べたとおりに行われてよい。
【０１８２】
分取判定領域８２２において取得されたデータに基づき、粒子の進行方向が制御される。当該制御は、例えば制御装置により行われうる。例えば制御装置は、当該データが所定の第一基準を満たす場合は粒子を第一排出用流路８３１へと進行させると判定し、当該データが所定の第二基準を満たす場合は粒子を第三排出用流路８３３へと進行させると判定し、且つ、当該データが前記第一基準及び前記第二基準のいずれも満たさない場合は粒子を第一排出用流路８３２へと進行させると判定しうる。
【０１８３】
（運搬工程）
【０１８４】
本技術の粒子操作方法における運搬工程が、前記判定結果に基づき粒子を第一の排出用流路８３１、第二の排出用流路８３２、又は第三の排出用流路８３３のいずれかへの進行を制御するために用いられる。前記運搬工程における粒子の進行方向の制御を以下で説明する。
【０１８５】
分取判定流路８２１において、第二流路８１２から流れてきた前記粒子含有液体は層流Ｂを形成している。分取判定流路８２１において、第一流路８１１から流れてきた粒子不含液体は層流Ａを形成し、且つ、第三流路８１３から流れてきた粒子不含液体は層流Ｃを形成している。
【０１８６】
分取領域８２３の流路の側面（特には粒子不含液体からなる層流Ａが接している側面）には、レーザ光吸収性材料からなる振動部８２６が収容されている窪み８２４が設けられている。
分取領域８２３の流路の反対側の側面（特には粒子不含液体からなる層流Ｃが接している側面）には、レーザ光吸収性材料からなる振動部８２７が収容されている窪み８２５が設けられている。
目的粒子が分取領域８２３を通過する際に、振動部８２６又は８２７のいずれかに、レーザ光がパルス状に照射される。これにより振動部８２６又は８２７のいずれかが振動を生成する。当該振動は、流路内の液体へと伝播し、そして、目的粒子を、粒子含有液体からなる層流Ｂから、粒子不含液体からなる層流Ａ又は層流Ｃへと移動させる。このようにして、粒子の移動方向が変更されうる。
【０１８７】
粒子は層流Ｂから層流Ａ又は層流Ｃのいずれかへ移動されうる。粒子の移動先（すなわち、層流Ａ又はＣ）は、例えばレーザ光Ｌのパルス幅、繰り返し周波数、パルスエネルギー、ピーク強度、及び平均強度からなる群から選ばれる１つ又は２つ以上のパラメータを変更することによって変更されうる。
例えば、分取判定領域８２２において粒子に対して行われた分取判定によって取得されたデータが前記第一基準を満たす場合は、前記制御装置が前記レーザ光照射部を駆動して、当該粒子が層流Ｂから層流Ａへ移動するようにパルスレーザを振動部８２７に向かって照射させる。層流Ａへと移動した粒子は、第一排出用流路８３１を通って第一アウトレット８４１へと向かって流れる。
分取判定領域８２２において粒子に対して行われた分取判定によって取得されたデータが前記第二基準を満たす場合は、前記制御装置が前記レーザ光照射部を駆動して、当該粒子が層流Ｂから層流Ｃへ移動するようにパルスレーザを振動部８２６に向かって照射させる。層流Ｃへと移動した粒子は、第三排出用流路８３３を通って第三アウトレット８４３へ向かって流れる。
分取判定領域８２２において粒子に対して行われた分取判定によって取得されたデータが前記第一基準及び前記第二基準のいずれも満たさない場合は、前記制御装置が前記レーザ光照射部を駆動しない。これにより、当該粒子は層流Ｂ中をそのまま流れ、第二排出用流路８３２を通って第一アウトレット８４２へ向かって流れる。
【０１８８】
前記レーザ光Ｌは、好ましくは近赤外光のレーザ光であり、且つ、前記材料は近赤外光を吸収する材料である。これらは、上記（１）及び（２）において説明したものと同じであってよい。前記レーザ光は、例えば、前記制御装置が前記判定結果に基づきレーザ光照射部を駆動させることにより照射されうる。
【０１８９】
（回収工程）
【０１９０】
層流Ａへと移動した粒子（すなわち前記第一基準を満たすと判定された粒子）は、第一排出用流路８３１を通って第一アウトレット８４１へと向かって流れ、そして、第一アウトレット８４１から回収される。
層流Ｃへと移動した粒子（すなわち前記第二基準を満たすと判定された粒子）は、第三排出用流路８３３を通って第三アウトレット８４３へと向かって流れ、そして、第三アウトレット８４３から回収される。
移動方向が変更されることなく層流Ｂを流れる粒子（すなわち前記第一基準及び第二基準のいずれも満たさないと判定された粒子）は、第二排出用流路８３２を通って第二アウトレット８４２へと向かって流れ、そして、第二アウトレット８４２から回収される。
以上のとおりにして、前記第一基準を満たす粒子及び前記第二基準を満たす粒子が分取される。
【０１９１】
２．第２の実施形態（粒子捕捉用チップ）
【０１９２】
（１）第２の実施形態の説明
【０１９３】
本技術は、基板と、前記基板上に設けられた少なくとも一つのウェルと、前記基板に含まれており且つレーザ光を吸収する材料を含む振動部と、を有する粒子捕捉用チップも提供する。前記振動部は、前記レーザ光をパルス状に照射されることによって振動を生成するものでありうる。当該粒子捕捉用チップによって、本技術の粒子操作方法を行うことができる。
【０１９４】
本技術の粒子捕捉用チップは、前記少なくとも一つのウェル内に粒子を捕捉するために用いられる。さらに、本技術の粒子捕捉用チップは前記振動部を有する。当該振動部に前記レーザ光をパルス状に照射することによって、前記ウェルに捕捉された粒子が、ウェル内からウェルの外へと移動させることができる。
【０１９５】
前記レーザ光、前記振動部、及び前記粒子に関して、上記１．の（１）において説明した内容の全てが、本実施形態においても当てはまる。そのため、前記レーザ光、前記振動部、及び前記粒子についての説明は省略する。本技術の粒子捕捉用チップは、例えば、上記１．の（２）において説明した振動部が導入された粒子捕捉用チップ１００でありうる。
また、本技術の粒子捕捉用チップは、例えば上記１．の（１）において説明した粒子操作方法及びその適用例において用いられてよい。
【０１９６】
（２）第２の実施形態の第１の例（レーザ光吸収性材料から形成されたチップ）
【０１９７】
本技術の一つの実施態様に従い、前記基板全体がレーザ光を吸収する材料から形成されていてよく、又は、前記基板のうちウェルが形成されている領域の基板がレーザ光を吸収する材料から形成されていてもよい。すなわち、前記基板自体が振動部として機能しうる。
【０１９８】
この実施態様の例は、上記１．の（２−２）において説明した粒子捕捉用チップ１００であり、その説明の全てがこの実施態様についても当てはまる。
【０１９９】
（３）第２の実施形態の第２の例（ウェル面又はその反対側の面に設けられた振動部）
【０２００】
本技術の他の実施態様に従い、前記基板の表面の少なくとも一部に、前記振動部が形成されていてよい。例えば、前記基板の２つの面のうち、ウェルが形成されている面、又は、当該面と反対側の面（ウェルが形成されていない面）に、前記振動部が形成されていてよい。この実施態様において、前記振動部は、例えばレーザ光を吸収する材料から形成された層（薄膜）であってよい。
【０２０１】
前記振動部が、前記ウェルが形成されている面に設けられている場合、前記振動部は、例えばウェルの内壁の少なくとも一部に設けられていてよく、具体的にはウェルの底面又は側面に設けられていてよい。
前記振動部が、前記ウェルが形成されていない面に設けられている場合、前記振動部は、例えば当該面の全面に設けられていてよく、又は、当該面のうちウェルに対応する部分だけに設けられていてもよい。
【０２０２】
この実施態様の例は、上記１．の（２−３）及び（２−４）において説明した変形例１及び２の粒子捕捉用チップであり、その説明の全てがこの実施態様についても当てはまる。
【０２０３】
３．第３の実施形態（粒子操作システム）
【０２０４】
（１）第３の実施形態の説明
【０２０５】
本技術の粒子操作システムは、基板と、前記基板上に設けられた少なくとも一つのウェルと、前記基板に含まれており且つレーザ光を吸収する材料を含む振動部と、を有する粒子捕捉用チップ；及び、前記ウェルに前記レーザ光をパルス状に照射するレーザ光照射部を含む。前記粒子捕捉用チップと前記レーザ光照射部との組み合わせによって、本技術の粒子操作方法を行うことができる。
【０２０６】
前記粒子捕捉用チップは、上記２．において説明したとおりのものであり、その説明が本実施形態についても当てはまる。
【０２０７】
前記レーザ光照射部は、前記ウェルに前記レーザ光をパルス状に照射する。当該レーザ光は、上記１．において説明したとおりのものであり、その説明が本実施形態についても当てはまる。
【０２０８】
前記レーザ光照射部は、好ましくはレーザ光源と当該レーザ光源から出射したパルス状のレーザ光を集光する集光レンズとを含みうる。前記レーザ光源は、上記１．の（１）において説明したとおりである。前記レンズは、例えば対物レンズであってよい。
前記集光レンズの開口数ＮＡは例えば０．０５〜０．５であり、好ましくは０．１〜０．３であってよい。このような開口数の集光レンズが、本技術に従い粒子を操作するために適している。
【０２０９】
前記レーザ光照射部は、その他の光学部品を含んでもよい。
例えば、前記レーザ光照射部は、ビームエキスパンダを含みうる。ビームエキスパンダによって、前記レーザ光源から出射したレーザ光のビーム径が、前記集光レンズ（例えば対物レンズ）へ入射するために適したビーム径へと調整されうる。ビームエキスパンダによって、レーザ光源から出射されたレーザ光のビーム径（直径又は長径）は、例えば２ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜１５ｍｍ、さらにより好ましくは８ｍｍ〜１２ｍｍへと成形されうる。
【０２１０】
前記レーザ光照射部はさらに、１／２波長板と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）との組み合わせを含んでもよい。例えばビームエキスパンダによりビーム径が調整されたレーザ光が、１／２波長板を透過し、そして、当該透過したレーザ光がＰＢＳによって反射又は透過されて、前記集光レンズへと入射しうる。当該組み合わせによって、集光レンズに入射するパルスレーザの光量を容易に調整することができる。
【０２１１】
（２）第３の実施形態の例（粒子操作システム）
【０２１２】
（２−１）粒子操作システムの構成例
【０２１３】
本技術の粒子操作システムのより具体的な例を、以下で図１０を参照しながら説明する。図１０は、本技術の粒子操作システムの一例を示す模式図である。
【０２１４】
図１０に示される本技術の粒子操作システム１０００は、上記１．の「（２−２）本技術の適用例」において説明した粒子捕捉用チャンバ１を備えている。粒子捕捉用チャンバ１の基板１０１は、上記１．の「（２−２）本技術の適用例」において説明したとおり、レーザ光を吸収する成分を含む材料から形成されており、すなわちパルスレーザを照射することによって、ウェル内の粒子をウェル外に移動させる振動を生成することができる。
【０２１５】
粒子捕捉用チャンバ１の構成要素のうち、第一の流体供給流路部１１２にはバルブ１２２を介して流体供給部としての給液タンク１００３が接続されている。給液タンク１００３には、微小圧ポンプ１００４が接続されている。微小圧ポンプ１００４を駆動することによって粒子捕捉用チャンバ１内に流体を供給することができる。
第二の流体供給流路部１１３には、バルブ１２３を介して給液タンク１０３３が接続されている。給液タンク１０３３には微小圧ポンプ１０４３が接続されている。微小圧ポンプ１０４３を駆動することよって粒子捕捉用チャンバ１内に流体を供給することが可能である。
吸引用流路部１１１には、バルブ１２１を介して廃液タンク１０３２及び微小圧ポンプ１０４２が接続されている。微小圧ポンプ１０４２を駆動することによって、吸引用流路部１１１を介した吸引を行うことができる。
流体排出流路部１１４には、バルブ１２４を介して粒子回収容器１０３４及び微小圧ポンプ１０４４が接続されている。微小圧ポンプ１０４４を駆動することによって、流体排出流路部１１４を介した吸引を行うことができる。流体排出流路部１１４は、例えば、レーザ光照射部１０７０によるレーザ光照射によってウェル内からウェルの外へ移動した粒子を回収するために用いられる。
これらのバルブは、好ましくは電動式のピンチバルブでありうる。また、これらの微小圧ポンプは、好ましくは１０Ｐａ〜３０００Ｐａ、より好ましくは１００Ｐａ〜２０００Ｐａ、例えば１００〜１０００Ｐａの間で、好ましくは１０Ｐａ〜３００Ｐａ間隔、より好ましくは２０Ｐａ〜２００Ｐａ間隔で、圧力を調整することができることが好ましい。
制御部１００６（特には液流制御部１０６１）が、これらのバルブの開閉及び／又は微小圧ポンプの駆動を制御して、例えば上記１．の「（２−２−２）粒子操作の例」の各工程における液体の供給及び／又は吸引が行われうる。
【０２１６】
粒子捕捉用チャンバ１は、倒立顕微鏡１０５１のステージ１０５２上に配置されている。ステージ１０５２は、電気的な制御によって移動させることができ、例えばＸ及びＹ方向に移動することができる。
倒立顕微鏡１０５１の対物レンズ１０５３は、電気的な制御によって移動させることができ、例えばＺ方向に移動することができる。対物レンズ１０５３は、粒子捕捉用チャンバ１の下から、粒子捕捉用チャンバ１の粒子捕捉面を観察できるように構成されている。
倒立顕微鏡１０５１には、例えば、光源（例えばハロゲンランプ、水銀ランプ、又はＬＥＤなど）、フィルター（例えば励起フィルター及び／又は蛍光フィルターなど）、目的に応じた倍率を有する対物レンズ、電動ＸＹステージ、及び電動Ｚステージ（対物レンズを移動させるものであってよく又はチャンバが置かれるステージであってもよい。）が備えられていてよい。
倒立顕微鏡１０５１にはカメラ１５４が接続されている。カメラ１０５４は、対物レンズ１０５３を介して粒子捕捉用チャンバ１の粒子捕捉面を撮像できるように構成されている。カメラ１０５４は、例えばＣＭＯＳ又はＣＣＤのイメージセンサを含む。カメラ１０５４は、以下で述べる撮影データ処理部に撮影データを送信できるように構成されている。
【０２１７】
粒子操作システム１０００は、レーザ光照射部１０７０を含む。レーザ光照射部１０７０は、パルスレーザを粒子捕捉用チャンバ１内の振動部に照射する。パルスレーザの照射位置の制御については、以下（２−２）及び（２−３）で別途説明する。
【０２１８】
粒子操作システム１０００は、制御部１００６を備えられている。制御部１００６は、液流制御部１０６１、ポンプ制御部１０６２、バルブ制御部１０６３、観察及び撮影制御部１０６４、ステージ制御部１０６５、センサ制御部１０６６、撮影データ処理部１０６７、及びレーザ光制御部１０６８を含む。
【０２１９】
液流制御部は１０６１、ポンプ制御部１０６２及びバルブ制御部１０６３を制御して、粒子捕捉用チャンバ１内への流体の供給又は粒子捕捉用チャンバ１からの流体の排出を制御する。液流制御部１０６１は、例えば細胞の捕獲、薬液交換、及び／又は細胞の回収を制御する。
ポンプ制御部１０６２は、前記微小圧ポンプの動作及び／又は前記微小圧ポンプにより付与される差圧を制御する。
バルブ制御部１０６３は、前記バルブの開閉を制御する。
【０２２０】
液流制御部１０６１が、前記バルブの開閉及び／又は微小圧ポンプの駆動を制御して、例えば上記１．の「（２−２−２）粒子操作の例」の各工程における液体の供給及び／又は吸引が行われうる。
例えば、前記粒子捕捉工程において、液流制御部１０６１が、バルブ１２２及びバルブ１２３を開け、そして、微小圧ポンプ１００４を駆動して粒子含有液を第一の流体供給流路部１１２を通って粒子捕捉用チャンバ１内に供給し且つ微小圧ポンプ１０４２を駆動して吸引用流路部１１１を介した吸引を行うことによって、粒子がウェル１０５内に捕捉される。前記粒子捕捉工程において、他のバルブは閉じていてよい。
前記分析工程において、液流制御部１０６１は、すべてのバルブを閉じうる。代替的には、液流制御部１０６１は、バルブ１２１を開け、微小圧ポンプ１０４２を駆動して吸引用流路部１１１を介した吸引が行われてもよい。当該吸引の間、他のバルブは閉じていてよい。これらの操作によって、ウェル内に粒子が捕捉された状態が維持される。
前記運搬工程において、まず、給液タンク１００３が、粒子不含の液体（例えば緩衝液など）を含むタンクと交換される。次に、液流制御部１０６１が、バルブ１２２及びバルブ１２４を開ける。そして、液流制御部１０６１が、微小圧ポンプ１０４４を駆動して、第一の流体供給流路部１１２から前記粒子不含の液体を供給し、且つ、微小圧ポンプ１００４を駆動して、流体排出流路部１１４を介した吸引を行う。これにより、ウェル内からウェルの外へと移動した粒子が、流体排出流路部１１４へと向かう流れが形成される。
前記回収工程において、当該流れに乗った粒子が、流体排出流路部１１４を通って、粒子回収容器１０３４に回収される。
【０２２１】
観察及び撮影制御部１０６４は、ステージ制御部１０６５及びセンサ制御部１０６６を制御して、粒子捕捉面の撮影を行う。
ステージ制御部１０６５は、ステージ１０５２及び／又は対物レンズ１０５３を制御する。ステージ制御部１０６５により、撮影される領域を移動し及び／又はフォーカスを調整されうる。また、ステージ制御部１０６５は、前記分析工程において選択された細胞に、レーザ光照射部１０７０からのパルスレーザが照射されるように、ステージ１０５２を移動しうる。
センサ制御部１０６６は、カメラ１０５４を制御する。センサ制御部１０６６により、例えば粒子捕捉面の撮影のタイミング、露光期間、及び／又は撮影回数などが制御されうる。
観察及び撮影制御部１０６４によって、ステージ制御部１０６５によるステージの制御とセンサ制御部１０６６によるカメラ動作の制御とが同期されうる。また、観察及び撮影制御部１０６４は、複数の対物レンズ１０５３が取り付けられている電動リボルバーの回転を制御しうる。すなわち、観察及び撮影制御部１０６４は、対物レンズ１０５３を切り替えることができる。
【０２２２】
撮影データ処理部１０６７は、カメラ１０５４から送信された撮影データを処理する。例えば、撮影データ処理部１０６７は、粒子捕捉領域の異なる領域を撮像した複数の撮像データを合成して粒子捕捉領域全体の撮像データを取得しうる。
【０２２３】
レーザ光制御部１０６８は、レーザ光照射部１０７０を制御する。当該制御によって、レーザ光照射部１０７０は、パルスレーザを粒子捕捉用チャンバ１内の選択されたウェルに照射する。レーザ光制御部１０６８は、例えばパルスレーザの照射条件及び／又は照射タイミングなどを制御しうる。
【０２２４】
制御部１００６は、例えば、本技術に従う粒子操作方法を粒子操作システム１０００に実行させるためのプログラムとＯＳとが格納されたハードディスク、ＣＰＵ、及びメモリにより構成されてよい。例えば汎用のコンピュータにおいて制御部１００６の上記機能（特には上記各制御部の機能）が実現されうる。前記プログラムは、例えばｍｉｃｒｏＳＤメモリカード、ＳＤメモリカード、又はフラッシュメモリなどの記録媒体に記録されていてもよい。当該記録媒体に記録された前記プログラムを、粒子操作システム１０００に備えられているドライブが読み出し、そして、当該読み出されたプログラムに従い、制御部１００６が粒子操作システム１０００を構成する各構成要素を駆動して、本技術に従う粒子操作方法が実行されうる。
【０２２５】
（２−２）パルスレーザ照射位置の制御の第一の例（ＸＹステージ移動）
【０２２６】
本技術の一つの実施態様に従い、前記粒子捕捉用チップが、前記レーザ光照射部の位置に対して移動可能であってよい。例えば前記レーザ光照射部の位置は固定されており、前記粒子捕捉用チップが移動可能でありうる。この実施態様について、図１０を参照しながら説明する。この実施態様において、図１０に示されるレーザ光照射部１０７０の位置は固定されている。一方で、粒子捕捉用チップを含む粒子捕捉用チャンバ１は、ステージ１０５２上に配置されている。ステージ１０５２は、当該移動はステージ制御部１０６５によって制御され。例えば電気的な制御によって移動させることができる。ステージ１０５２は、例えばＸ及びＹ方向に移動することができ、又は、Ｚ方向に移動されてもよい。そのため、ステージ１０５２の位置をこれらの方向に移動させることで、レーザ光照射部１０７０によるレーザ光の照射位置を移動させることができる
【０２２７】
例えば、前記粒子捕捉用チップは電動ＸＹステージ上に設置し、当該ＸＹステージの移動によって、選択された細胞を捕捉しているウェルが、固定されたレーザ光照射部のレーザ光照射位置へ移動される。当該ＸＹステージの移動、移動停止、及びレーザ照射の一連のプロセスが繰り返されうる。１細胞当たりの当該プロセスの時間が０．３秒であるとすると、回収細胞が１万であれば１時間以内に回収を終了することができる。この例における細胞操作は、従来のマニュピレータによる細胞操作と比べて速い。
【０２２８】
より高速性が必要とされる場合には、例えば前記ステージを一定速度で移動させながら、選択された細胞を捕捉しているウェルに対して、タイミングを合わせてパルスレーザが照射されてもよい。例えばステージ移動速度５ｍｍ／ｓで前記ステージを移動しながら、周波数５ｋＨｚで１０パルス照射すると、その間の移動距離はせいぜい１０μｍであり、当該移動距離はウェル内径より小さくすることができる。そのため、この手法であっても、目的細胞のみを取り出すことが出来る。例えば、ウェルピッチが５０μｍである場合、例えば１００ウェル／秒の速度でパルスレーザを照射できるため、１０万ウェルに対する移動処理を１０００秒で行うことができる。
【０２２９】
この例において、本技術の粒子操作方法が行われる前に又は前記運搬工程が行われる前に、キャリブレーション工程が行われうる。当該キャリブレーション工程において、例えば各ウェルの位置の特定などが行われてよい。当該位置の特定は、例えば、上記１．の（２−２−１）で述べた目印が設けられた少なくとも一つのウェルを利用して行われうる。例えば、粒子捕捉用チップを粒子操作装置内に設置した後に、目印が設けられた少なくとも一つ（特には複数）のウェルの座標を検出し、当該座標に基づき、各ウェルの位置の特定が行われうる。当該キャリブレーション工程によって、前記運搬工程をより効率的に行うことができる。
【０２３０】
（２−３）パルスレーザ照射位置の制御の第二の例（レーザ光照射位置の走査）
【０２３１】
本技術の他の実施態様に従い、前記レーザ光照射部が、前記レーザ光の照射位置を変更可能とする光学系を含んでもよい。例えば、前記粒子捕捉用チップの位置は固定されており、且つ、前記レーザ光照射部から出射するパルスレーザの到達位置が変更されうる。この実施態様について、図１０を参照しながら説明する。この実施態様において、図１０に示されるレーザ光照射部１０７０は、前記レーザ光の照射位置を変更可能とする光学系を含む。当該光学系は、好ましくは走査ミラーを含みうる。当該走査ミラーは、例えばガルバノスキャナ又はＭＥＭＳミラーでありうる。走査ミラーによって、レーザ光照射位置の変更を高速に行うことができる。
【０２３２】
この例では、例えば数万以上の細胞の全てを高速に回収することができる。例えば、パルスレーザ照射時にウェル上でレーザ光照射位置が静止することを考慮しても、１０００ウェル/秒以上の細胞移動処理が可能である。例えば１万〜２０万、特には２万〜１５万の粒子（特には細胞）を複数細胞群に分類して回収することもできる。本技術では、例えばレーザ光照射位置の精度に±５μｍ程度の誤差が許容される。そのため、細胞を高速で回収するために高速動作も可能である。この例における細胞操作も、従来のマニュピレータによる細胞操作と比べて極めて速い。  
【０２３３】
前記第一の例におけるステージ移動と本例における走査ミラーとの組み合わせが、本技術において採用されてもよい。これにより、例えば走査ミラーによるレーザ光照射可能範囲よりも粒子捕捉領域の面積が大きい場合であっても、当該粒子捕捉領域の全面について粒子移動処理を行うことができる。
【０２３４】
この例においても、上記（２−２）で述べたキャリブレーション工程が行われてよく、当該工程によって、前記運搬工程をより効率的に行うことができる。
【０２３５】
４．第４の実施形態（粒子捕捉用チャンバ）
【０２３６】
（１）第４の実施形態の説明
【０２３７】
本技術は、基板と、前記基板上に設けられた少なくとも一つのウェルと、前記基板に含まれており且つレーザ光を吸収する材料から形成された振動部と、前記ウェル内から前記ウェルの外へ移動した粒子を回収するために用いられる流路とを有する粒子捕捉用チャンバも提供する。本技術の粒子捕捉用チャンバは前記振動部を含むので、本技術に従う粒子操作方法によって、前記少なくとも一つのウェル内に捕捉された粒子を、選択的且つ高速にウェル内からウェルの外へと移動させることができる。また、当該ウェルの外へと移動した粒子を回収するための流路を含むので、例えば目的粒子を回収することができる。
【０２３８】
前記レーザ光、前記振動部、及び前記粒子に関して、上記１．の（１）において説明した内容の全てが、本実施形態においても当てはまる。そのため、前記レーザ光、前記振動部、及び前記粒子についての説明は省略する。前記粒子を回収するために用いられる流路は、例えば上記１．の（１）で説明した粒子回収用流路であってよく、又は、上記１．の（２）で説明した流体排出流路部であってもよい。
本技術の粒子捕捉用チャンバの例として、例えば上記１．の（２−２）〜（２−４）において説明した粒子捕捉用チャンバを挙げることができるが、これらに限定されない。
【０２３９】
また、本技術の粒子捕捉用チャンバは、例えば上記１．の（１）及び（２）において説明した粒子操作方法において用いられてよい。
【０２４０】
５．実施例
【０２４１】
（１）ウェル内に捕捉された粒子の操作
【０２４２】
（１−１）ウェル内に捕捉された粒子の移動（レーザ光の垂直入射）
【０２４３】
上記１．の（２−１）において図１を参照して説明した粒子捕捉用チャンバ１と同様の構成を有する粒子捕捉用チャンバを用意した。当該粒子捕捉用チャンバのうち、基板の材料はシリコーン樹脂（ＰＤＭＳ、ＭＳ−１００１、東レ・ダウコーニング株式会社）であった。粒子捕捉領域は直径６ｍｍの円形であった。当該粒子捕捉領域内に、格子状に７８００のウェルを設けた。ウェルのピッチは、Ｘ方向及びＹ方向のいずれについても６０μｍであった。各ウェルは、１辺が２０μｍの正方形の開口及び２０μｍの深さを有した。各ウェルの底部には、反対側の面に通じる孔が設けられており、当該孔は矩形スリット形状であり、５μｍ×１０μｍの開口を有し、且つ、深さは１０μｍであった。
【０２４４】
前記粒子捕捉用チャンバの前記反対側の面に、金パラジウム合金からなる層をスパッタリングによって成膜した。当該金パラジウム合金は、近赤外光の吸収性に優れている。当該層が、以下で説明するレーザ光が照射される振動部である。
【０２４５】
近赤外光のレーザ光をパルス状に照射するレーザ光源を用意した。当該レーザ光源は、Ｑスイッチ方式によりレーザ光を発振するＮｄ−ＹＡＧレーザであった。当該レーザ光源から照射されるレーザ光のパラメータは以下のとおりであった。
＜レーザ光パラメータ＞
波長λ：１０６４ｎｍ
周波数ｆ：１ｋＨｚ
パルス幅ｗ：１ｎｓｅｃ
【０２４６】
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記振動部に導くためのレーザ光照射系を構築した。当該レーザ光照射系は、ビームエキスパンダ、１／２波長板、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、及び対物レンズを含む。
前記ビームエキスパンダは、前記レーザ光源から出射されたレーザ光のビーム形状を直径１０ｍｍ程度の円形に整形する。当該整形されたレーザ光は、前記１／２波長板と前記ＰＢＳとの組合せによって、光量が調整される。前記組合せによって光量が調整されたレーザ光が、前記対物レンズによって集光され、そして、前記振動部へと到達する。
【０２４７】
前記粒子捕捉用チャンバのウェル内に捕捉された粒子を、前記レーザ光照射系からのレーザ光によって操作可能であるかを以下のとおりに検証した。なお、以下の検証において、粒子として、Ｋ５６２細胞（平均直径１５μｍ）を用い、前記粒子捕捉用チャンバは図１１に示されるとおり、ウェルが重力の作用方向と反対方向に向くように配置された。
【０２４８】
図１１に示されるとおり、前記レーザ光照射系を、正立顕微鏡の観察光Ｌ１と対向するように設置した。すなわち、前記レーザ光照射系は、前記粒子捕捉用チャンバの前記反対側の面に向けて、当該面に対して略垂直にパルスレーザＬ２を発射する。当該パルスレーザＬ２の焦点位置が、前記正立顕微鏡観察像の焦点位置と一致するように、前記レーザ光照射系の各構成要素の位置が調整された。
【０２４９】
上記１．の（２）で述べたように、流体供給流路部から細胞含有液体を前記粒子捕捉用チャンバ内に導入し且つ吸引用流路部を介して吸引を行うことで、前記粒子捕捉用チャンバの各ウェルに、Ｋ５６２細胞を１つずつ捕捉した。
【０２５０】
続いて、前記正立顕微鏡による観察によって、ウェルに捕捉された複数の細胞のうちから、ウェルから追い出されるべき細胞を選択した。
【０２５１】
前記選択された細胞をウェルから取り出すために、以下の照射条件により、前記反対側の面のうち、当該ウェルの位置に対応する位置（特には当該ウェルに設けられた孔の前記反対側の面への開口部付近）に近赤外光のパルスレーザを照射した。
＜レーザ光照射条件＞
対物レンズ開口数：ＮＡ＝０．２８
スポット径：約４μｍ
パルスエネルギー：５μJ（平均強度５mｗ）
照射パルス数：２
パルス周期：１ｍｓｅｃ
【０２５２】
前記パルスレーザの照射によって、前記選択された細胞が、当該細胞が捕捉されていたウェルから出た。この結果より、近赤外光のレーザ光を吸収する材料から形成された振動部を備えられたウェルに当該レーザ光を照射することによって、当該ウェル内に捕捉された細胞を当該ウェルの外へ移動させることができることが分かる。
【０２５３】
また、パルス周期は１ｍｓｅｃであり且つ照射パルス数は２であるので、細胞１つ当たりの取り出しに必要な時間は２ｍｓｅｃであり、極めて短い。そのため、多数の細胞を高速にウェルから取り出すことができる。
【０２５４】
なお、パルスエネルギーを例えば１５μＪとし且つ照射パルス数を５０まで増加させた場合、選択された細胞が捕捉されているウェルの隣のウェルからも細胞が飛び出る場合があった。また、パルスエネルギーを３μJまで低下させると、細胞が動かずに取出し不能となる頻度が増した。これらの結果から、パルスエネルギー及びパルス数を適切な値に設定することで、より正確に且つより効率的に細胞をウェルから取り出すことができると分かる。
また、パルス数によって、１つの細胞を取り出すために必要な時間が決定されるので、最小パルス数で細胞をウェルから取り出すことができるようにパルスエネルギーを設定すればよいことが分かる。
【０２５５】
（１−２）金パラジウム合金からなる層をスパッタリングしない場合
【０２５６】
上記（１）で説明した粒子捕捉用チャンバの前記反対側の面に金パラジウム合金からなる層をスパッタリングによって成膜しなかったこと以外は、上記（１）において述べたものと同じ粒子捕捉用チャンバを用意した。当該粒子捕捉用チャンバを用いて、上記（１）において述べたとおりに細胞をウェルに捕捉し、そして、同じ条件でパルスレーザを照射してウェルからの細胞の取り出しを試みた。しかしながら、当該パルスレーザを照射しても、ウェル内の細胞は当該ウェルの外へと移動しなかった。
【０２５７】
前記粒子捕捉用チャンバの基板の材料は、上記のとおりシリコーン樹脂である。シリコーン樹脂は、前記近赤外光をわずかに吸収する。そこで、パルスエネルギーを１５μＪへと高め且つパルス数を５へと増加したところ、前記パルスレーザの照射によって細胞がウェル内からウェルの外へと移動させることができた。しかしながら、上記（１）において述べた場合と異なり、数回に１回は細胞を移動させることができないことがあった。
【０２５８】
（１−３）ウェル内に捕捉された粒子の移動（レーザ光の斜め入射）
【０２５９】
図１２に示されるとおり、前記レーザ光照射系からのパルスレーザＬ２が斜め入射するように前記レーザ光照射系の位置を変更した。当該パルスレーザの入射角は３５°であった。また、前記レーザ光照射系の構成要素のうち、前記対物レンズに代えて、焦点距離８０ｍｍのＹＡＧレーザ用集光レンズを用いた。当該集光レンズに変更した理由は、当該パルスレーザの光路と観察光路とが干渉しないように、長いワーキングディスタンスが必要であるためである。この変更によって、開口数は約０．１であった。レーザ光照射条件は以下のとおりであった。
＜レーザ光照射条件＞
対物レンズ開口数：ＮＡ＝０．１
スポット径：約１０μｍ
パルスエネルギー：３２μJ（平均強度３２mｗ）
照射パルス数：２
パルス周期：１ｍｓｅｃ
【０２６０】
前記パルスレーザの照射によって、上記（１）と同様に、選択された細胞を取り出すことができた。
【０２６１】
また、斜め入射とすることに伴い対物レンズの開口数が低下し且つスポット径が大きくなったが、パルスエネルギーを増強してエネルギー面密度を維持することによって、垂直入射の場合と同等の結果が得られることが分かる。
斜め入射するパルスレーザを照射するレーザ光照射系は、既存の装置（例えば平面上に配列した多数のマイクロウェルを含む市販入手可能な単一細胞解析装置など）に簡単に組み込むことができる。レーザ光の入射角は、適宜設定されてよく、例えば顕微鏡、粒子捕捉用チャンバが載せられる光学定盤、及びレンズホルダ径などに基づき設定されうる。入射角は、例えば３０°〜８５°、特には３５°〜８０°、より特には４０°〜８０°でありうる。
【０２６２】
（１−４）細胞へのダメージの検証
【０２６３】
上記（３）におけるレーザ光照射条件のうち、パルスエネルギー及びパルス数をわずかに増加させた場合において、パルスレーザ照射による細胞ダメージの有無を確認したが、細胞膜の損傷は確認できなかった。
【０２６４】
（１−５）試薬を用いた細胞へのダメージの検証
【０２６５】
上記（４）における場合よりも、さらに強いエネルギーを用いてウェル内の細胞の取り出しを行った。当該細胞取り出しにおいて、パルスエネルギーは４０μＪであり且つパルス数は５であった。当該細胞取り出しにおいて、細胞は予め生死判定用の試薬（エチジウムホモダイマーＩＩＩ）により染色されていた。細胞膜に損傷が発生すると、当該試薬が細胞内部へ取り込まれ、赤色の蛍光を発光する。
【０２６６】
パルスレーザの照射後１時間が経過しても、赤色の蛍光は確認されなかった。そのため、前記パルスエネルギーであっても、細胞へダメージを与える可能性は非常に低いと考えられる。
【０２６７】
（１−６）粒子の連続取り出し
【０２６８】
細胞の代わりに直径１０μｍのポリスチレン製蛍光ビーズを用いて、上記（１）で述べた粒子捕捉用チャンバの各ウェルに当該ビーズを捕捉した。次に、上記（３）で述べたとおりの条件下で、パルスレーザ照射を行いながら、前記粒子捕捉用チャンバが載せられているステージを移動した。すなわち、当該移動によって、５つのウェルにそれぞれ捕捉されているビーズ（合計６つ）を連続的に取り出すことを試行した。
【０２６９】
当該試行の結果を図１３に示す。図１３の（ａ）から（ｄ）に示されるとおり、前記５つのウェル内に捕捉されたビーズ全てを、上側ウェル内のビーズから順番に、ウェルの外へと移動させることができた。
また、前記パルスレーザ照射によってこれらのウェルの周囲のウェルからビーズが飛び出すことはなかった。
また、前記パルスレーザ照射によって、視認可能な気泡は発生しなかった。
【０２７０】
顕微鏡の焦点をウェルの上方向に移動させて、前記パルスレーザ照射によってウェルから出た６つのビーズの存在を確認した。当該確認の結果を図１４に示す。６つのビーズは、いずれもウェルからチャンバ内の液中に存在し、当該チャンバ上面（ウェルから約０．２ｍｍ離れたスライドガラス）へは到達していなかった。そのため、ウェルから出る際のビーズの移動速度は１０ｍｍ／ｓ程度であると考えられる。当該移動速度による移動において、液から受けるせん断応力は、細胞にダメージを引き起こすものでないと考えられる。
【０２７１】
（２）流路内の粒子操作
【０２７２】
（２−１）層流の擾乱の発生の確認
【０２７３】
上記１．の（３−１）において図６を参照して説明したマイクロ流路チップ３００と同様の構成を有するマイクロ流路チップを用意した。当該マイクロ流路チップ内の第一インレット及び第二インレットからそれぞれ液体Ａ及び液体Ｂを導入し、分取判定流路（直径１００μｍの流路）において液体Ａからなる層流Ａと液体Ｂからなる層流Ｂが並行して流れる層流状態を形成した。これら層流の速度はいずれも１０ｍｍ／ｓであった。
図１５に、当該分取判定流路の一部の写真を示す。図１５に示されるとおり、前記分取判定流路６００のうち、層流Ａが接触している壁面の一部に、近赤外光吸収性材料６０１を設けられている。近赤外光吸収性材料６０１に、近赤外光のパルスレーザを照射したところ、近赤外光吸収性材料の振動が発生し、図１５に示されるとおり、層流の擾乱が発生して一次的に層流Ａから層流Ｂへ向かう流れが形成された。
【０２７４】
以上のとおり、前記パルスレーザの照射によって一次的に層流Ａから層流Ｂへ向かう流れを形成することができる。そのため、層流Ａが粒子を含む場合に、前記パルスレーザの照射によって、当該粒子を層流Ａから層流Ｂへと移動させることができると分かる。
【０２７５】
（２−２）指向性を有する振動の発生
【０２７６】
図１６（ａ）に示されるとおり、幅４０μｍの流路７０１と当該流路が連結されている空間７０２とを有する流路構造を、ＰＤＭＳにより作成した。当該流路構造を、厚み０．１５ｍｍの２枚のカバーガラスによって挟むことで、マイクロ流路を形成した。前記空間の壁面には窪み７００が形成されている。窪み７００は、窪み７００の内部から窪み７００と前記空間７０２との接続面に向かって、徐々に断面積が小さくなるような形状を有した（図７に示される窪みのような形状を有した）。窪み７００と空間と７０２の接続面における窪み７００の幅は約１０μｍであった。窪み７００に対応する部分のカバーガラスに、近赤外光吸収性の金属膜７０３を成膜した。
【０２７７】
直径１０μｍのビーズを、前記幅４０μｍの流路から前記空間へ出るように流した。図１６の（ａ）は、当該ビーズが流れている状態を示す写真である。
【０２７８】
前記窪み内の前記金属膜が成膜されている部分に、近赤外光のパルスレーザを照射した。当該照射によって振動が生じ、図１６の（ｂ）中の白線の楕円中に示されるとおり、前記窪みと前記空間との接続面付近に存在したビーズが、当該窪みの開口方向に向かって移動した。当該ビーズの移動方向は、当該窪みの開口方向と一致していた。そのため、前記窪み内に設けられた近赤外光吸収性材料への近赤外パルスレーザの照射によって、指向性を有する振動が生じたことが分かる。
【０２７９】
以上で説明した本技術に関して、当業者は、本技術及びその均等物の範囲内において、種々の変更、コンビネーション、サブコンビネーション、又は代替が、例えば設計上の要請又は他の要因などに応じて可能であることを理解する。
【０２８０】
なお、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
〔１〕レーザ光を吸収する材料を含む振動部に当該レーザ光をパルス状に照射し、当該照射により生じた振動によって粒子を移動させる運搬工程を含む、粒子操作方法。
〔２〕前記運搬工程において、前記振動によって粒子の移動方向を変えるよう粒子が移動される、〔１〕に記載の粒子操作方法。
〔３〕前記運搬工程において、前記振動によって粒子が所定の場所から移動される、〔１〕に記載の粒子操作方法。
〔４〕前記振動部が基板に含まれており、前記振動によって、当該基板に設けられたウェル内に存在する粒子を当該ウェルの外へと移動させる、〔１〕〜〔３〕のいずれか一つに記載の粒子操作方法。
〔５〕前記ウェルの外へと移動した粒子を回収する回収工程をさらに含む、〔４〕に記載の粒子操作方法。
〔６〕前記振動によって、流路内に存在する粒子を移動させる、〔１〕に記載の粒子操作方法。
〔７〕前記運搬工程において、前記振動によって粒子が所定の移動方向へ移動される、〔６〕に記載の粒子操作方法。
〔８〕前記流路の側面が前記振動生成部を含み、前記振動により前記流路に存在する粒子を移動させる、〔６〕又は〔７〕に記載の粒子操作方法。
〔９〕前記振動部が、前記流路の側面に設けられた窪み内に設けられている、〔６〕〜〔８〕のいずれか一つに記載の粒子操作方法。
〔１０〕前記流路内に複数の層流が形成されており、前記振動によって、一つの層流から別の層流へと前記粒子が移動される、〔６〕〜〔９〕のいずれか一つに記載の粒子操作方法。
〔１１〕前記レーザ光が、赤外光のレーザ光である、〔１〕〜〔１０〕のいずれか一つに記載の粒子操作方法。
〔１２〕前記粒子が細胞である、〔１〕〜〔１１〕のいずれか一つに記載の粒子操作方法。
〔１３〕基板と、
前記基板上に設けられた少なくとも一つのウェルと、
前記基板に含まれており且つレーザ光を吸収する材料を含む振動部と、を有する、
粒子捕捉用チップ。
〔１４〕前記振動生成部が、前記レーザ光をパルス状に照射されることによって振動を生成する、〔１３〕に記載の粒子捕捉用チップ。
〔１５〕基板と、前記基板に設けられた少なくとも一つのウェルと、前記基板に含まれており且つレーザ光を吸収する材料を含む振動部と、を有する粒子捕捉用チップ；及び
前記ウェルに前記レーザ光をパルス状に照射するレーザ光照射部
を含む粒子操作システム。
〔１６〕前記レーザ光照射部によるレーザ光照射によって前記ウェル内から前記ウェルの外へ移動した粒子を回収するために用いられる流路を含む、〔１５〕に記載の粒子操作システム。
〔１７〕前記粒子捕捉用チップが、前記レーザ光照射部の位置に対して移動可能であり、当該移動によって、前記レーザ光の照射位置が変更される、又は、
前記レーザ光照射部が、前記レーザ光の照射位置を変更可能とする光学系を含む、
〔１５〕又は〔１６〕に記載の粒子操作システム。
〔１８〕基板と、
前記基板上に設けられた少なくとも一つのウェルと、
前記基板に含まれており且つレーザ光を吸収する材料を含む振動部と、
前記ウェル内から前記ウェルの外へ移動した粒子を回収するために用いられる流路と、
を有する粒子捕捉用チャンバ。
【符号の説明】
【０２８１】
１  粒子捕捉用チャンバ
１００  粒子捕捉用チップ
１０１  基板
１０５  ウェル
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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