(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の微小検体が分散浮遊する媒質液を貯留するサンプルチャンバ（８）から、レーザ光で捕捉した一の微小検体をキャリア液の流れに乗せて分離するように成された微小検体分離用セルプレートであって、
前記一の微小検体を搬出するキャリア液を流すメイン流路（３）にバイパス流路（４）が形成されると共に、そのキャリア液の一部を排出するドレン流路（５）が前記バイパス流路（４）から分岐形成され、その分岐点（６）には、前記サンプルチャンバ（８）からレーザ光で捕捉した一の微小検体を導き出す誘導路（９）がドレン流路（５）とバイパス流路（４）下流側の間に開口して形成されたことを特徴とする微小検体分離用セルプレート。
【請求項２】
前記誘導路（９）を挟んでその両側に、当該誘導路（９）内の媒質液中に不平等電界を形成する少なくとも一対の電極（１６Ａ、１６Ｂ）が配設されて成る請求項１記載の微小検体分離用セルプレート。
【請求項３】
前記メイン流路（３）及びドレン流路（５）の流出口（３ｏｕｔ、５ｏｕｔ）に、各流路（３、５）を流れるキャリア液の流量をコントロールして、前記バイパス流路（４）からドレン流路（５）に向かう流れと、バイパス流路（４）からメイン流路（３）に向かう流れの境界点（ＢＰ）の位置を前記誘導路（９）の幅方向に対して任意に調整するする流量制御デバイス（１４、１５）が接続される請求項１又は２記載の微小検体分離用セルプレート。
【請求項４】
前記誘導路（９）のバイパス流路（４）側の側壁（９ａ）が分岐点（６）内に突出して形成されてなる請求項１、２又は３記載の微小検体分離用セルプレート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡の視野下で媒質液に分散浮遊している生物粒子（微生物）及び非生物粒子（ＤＮＡを付着させた非生物粒子を含む）や、これらを閉じ込めたマイクロカプセルや生体物質カプセル等の微小検体群から、任意の一の微小検体を選択的に捕捉して、これを他の微小検体から分離して取り出す微小検体分離用セルプレートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、微小検体となる大腸菌は遺伝子操作を行うために頻繁に使用されるが、この場合に、所定の媒質液中に分散させて遺伝子操作を行った後、培養槽に移植して培養し、大量のＤＮＡを複製させるようにしている。
【０００３】
したがって、媒質液中に分散する多数の大腸菌から任意の一の大腸菌を取り出して培養することができれば、これを純粋培養することができるので、その大腸菌が遺伝子操作されていれば、遺伝子操作された大腸菌だけを収率１００％で得ることが可能となる。
【０００４】
このため本出願人は、レーザ光により捕捉した一の微小検体を他の微小検体から容易に分離することのできる微小検体分離用セルプレートを提案した（特開２００１−９５５５８号公報参照）。
【０００５】
図３はこのような従来のセルプレートを示し、セルプレート５１は、キャリア液が図面上左から右へ流れる直線状のメイン流路５２からドレン流路５３が分岐形成されると共に、多数の微小検体が分散浮遊する媒質液を貯留するサンプルチャンバ５４が誘導路５５を介してドレン流路５３に連通されている。
【０００６】
そして、一の大腸菌を分離する場合、メイン流路５２にキャリア液を所定流量で流しながら、レーザ光により捕捉した一の大腸菌をサンプルチャンバ５４から誘導路５５及びドレン流路５３に沿ってメイン流路５２まで移送して、レーザ光による拘束を解けば、そのメイン流路５２の流れに乗って一の大腸菌のみを分離することができる。
【０００７】
したがって、そのキャリア液をメイン流路５２から流出させて、培地を形成したシャーレなどに滴下させれば、一の大腸菌のみを培養することができる。
また、他の大腸菌がサンプルチャンバ５４から誘導路５５を通ってドレン流路５３に泳ぎ出すことがあっても、ドレン流路５３を流れるキャリア液の流れに乗ってメイン流路５２とは反対方向に押し流されるので、複数の大腸菌が混ざってコンタミネーションを起こすこともない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このセルプレート５１は、一の大腸菌を、サンプルチャンバ５４から誘導路５５及びドレン流路５３を通ってメイン流路５２まで移送させなければならないので、その分、移動距離が長く、一の大腸菌を分離する時間がかかるという問題があった。
【０００９】
また、ドレン流路５３内ではメイン流路の流れに抗して大腸菌が移送されるが、レーザ光のトラップ力は極めて弱いため、ドレン流路５３を流れるキャリア液の流量をレーザ光によりトラップされた大腸菌を押し流さない程度に設定しても、大腸菌の姿勢によってはキャリア液に押し流されてしまい、メイン流路５２まで移送できないこともある。
【００１０】
そこで本発明は、大腸菌などの微小検体がドレン流路を流れるキャリア液に押し流されることなく、短い移送距離で確実にメイン流路に移送できるようにすることを技術的課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、多数の微小検体が分散浮遊する媒質液を貯留するサンプルチャンバから、レーザ光で捕捉した一の微小検体をキャリア液の流れに乗せて分離するように成された微小検体分離用セルプレートであって、前記一の微小検体を搬出するキャリア液を流すメイン流路にバイパス流路が形成されると共に、そのキャリア液の一部を排出するドレン流路が前記バイパス流路から分岐形成され、その分岐点には、前記サンプルチャンバからレーザ光で捕捉した一の微小検体を導き出す誘導路がドレン流路とバイパス流路下流側の間に開口して形成されたことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、メイン流路にキャリア液を流すと、メイン流路の流入口から流出口へ真っ直ぐ向かう流れと、メイン流路からバイパス流路を通りメイン流路に戻る流れと、そのバイパス流路からさらに分岐されてドレン流路を通り外部へ流出される三つの流れが形成される。
【００１３】
そして、バイパス流路とドレン流路の分岐点には、サンプルチャンバからレーザ光で捕捉した一の微小検体を前記分岐点まで導き出す誘導路が、ドレン流路とバイパス流路下流側の間に開口されているので、誘導路の開口部正面で、バイパス流路の上流から下流へ向かう流れと、バイパス流路から分岐されてドレン流路を通り外部に排出される流れの二手に分かれる。
【００１４】
これをミクロ的に見ると、流れが二手に分かれる境界点は、、バイパス流路を通ってメイン流路に戻るキャリア液と、ドレン流路へ向かうキャリア液との流量比によってコントロールされ、ドレン流路への流量比が多ければ境界点は誘導路のバイパス流路側に位置し、ドレン流路への流量比が少なければ境界点は誘導路のドレン流路側に位置する。
【００１５】
したがって、ドレン流路への流量比を多くしておけば、境界点は誘導路のバイパス流路側に位置するので、レーザ光で捕捉した一の微小検体を、誘導路の開口部まで移送して、バイパス流路側で解放すれば、バイパス流路を通りメイン流路に向かうキャリア液の流れに乗せて確実に分離することができる。
【００１６】
このとき微小検体は、サンプルチャンバから誘導路を通り分岐点まで移送すれば足り、従来に比して移送距離が半分程度になるので、分離時間も半分程度に短縮される。
【００１７】
また、サンプルチャンバから泳ぎ出した大腸菌などの微小検体は、バイパス流路からドレン流路へ分岐されるキャリア液の流れに乗って外部へ流出されるので、不要な微小検体がメイン流路に流れ込むこともない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る微小検体分離用セルプレートの一例を示す概略説明図、図２はその流路のレイアウトを示す平面図である。
【００１９】
本例の微小検体分離用セルプレート１は、多数の微小検体が分散浮遊する媒質液中からレーザ光により捕捉した一の微小検体を、キャリア液の流れに乗せて取り出すことができるようにしたもので、倒立顕微鏡のカバーガラスとなる厚さ０．１７ｍｍの白板ガラス（屈折率ｎ＝１．５２）を底板２Ａとし、その上面に厚さ約１ｍｍのガラス板で形成された流路形成用のプレート本体２Ｂを融着又は接着してなる。
【００２０】
底板２Ａの表裏両面及びこれに接するプレート本体２Ｂの底面は、セルプレート１の底面側からレーザ光を照射したときに、その光がガラスの表面及び融接着面で屈折しないように光学研磨（表面の凹凸がサブミクロンオーダーになるように平滑に研磨）されている。
【００２１】
プレート本体２Ｂには、その底面に、流入口３ｉｎから流出口３ｏｕｔへ向かって滅菌水などのキャリア液を流す直線状のメイン流路３と、当該メイン流路３から分岐して再び合流するバイパス流路４が形成されると共に、当該バイパス流路４を流れるキャリア液の一部を排出口５ｏｕｔから外部に排出するドレン流路５が前記バイパス流路４から分岐形成されている。
【００２２】
そして、バイパス流路４とドレン流路５の分岐点６の近傍には、多数の微小検体を分散させた媒質液を貯留するサンプルチャンバ８が形成され、当該サンプルチャンバ８からレーザ光で捕捉した一の微小検体を導き出す誘導路９がドレン流路５とバイパス流路４下流側の間に開口して形成されている。
【００２３】
また、メイン流路３を挟んでその左右両側には、流入口３ｉｎでメイン流路３から分岐されると共に、前記バイパス流路４の上流側でメイン流路３に再び合流する二つの流速分布制御流路１０Ｌ、１０Ｒが、対称的に形成されている。
この流速分布制御流路１０Ｌ、１０Ｒからメイン流路３の左右側壁に沿ってキャリア液が均等に流入するので、メイン流路３の左右側壁近傍の流速が中央部の流速に近付けられ、その流速分布を均一にすることができる。
【００２４】
さらに、プレート本体２Ｂには、前記流入口３ｉｎ、流出口３ｏｕｔ、排出口５ｏｕｔが貫通形成され、夫々に、キャリア液供給配管１１ｉｎ、サンプル取出配管１１ｏｕｔ、キャリア液排出管１２が接続されている。
また、キャリア液供給配管１１ｉｎはキャリア液を空気圧により圧送するポンプ１３に接続され、サンプル取出配管１１ｏｕｔ及びキャリア液排出管１２には、流量制御用レギュレータ１４及び１５が介装されている。
【００２５】
このレギュレータ１４及び１５を調整することにより、メイン流路３の流入口３ｉｎから流出口３ｏｕｔへ向かう流量と、メイン流路３から分岐されてバイパス流路４からドレン流路５を通り外部へ流出される流量と、バイパス流路４を通りメイン流路３に戻される流量をコントロールすることができる。
【００２６】
なお、バイパス流路４とドレン流路５の分岐点６の流れをミクロ的に見ると、図２拡大図に示すように、誘導路９の開口部正面に、バイパス流路４の上流から下流へ向かう流れＦ２と、バイパス流路４から分岐されてドレン流路５を通り外部に排出される流れＦ３の二手に分かれる境界点ＢＰが出現することがわかる。
【００２７】
ここで、前記レギュレータ１４及び１５により流れＦ２及びＦ３のキャリア液の流量比をコントロールすると、誘導路９の開口部正面で二手に分れる流れの境界点ＢＰを、ドレン流路５寄り又はバイパス流路４寄りの任意の位置に移動させることができる。
すなわち、ドレン流路５への流量比が多ければ境界点ＢＰは誘導路９の開口部正面のバイパス流路４側に位置し、ドレン流路５への流量比が少なければドレン流路５側に位置する。
【００２８】
また、図示を省略するが、サンプルチャンバ８には、媒質液注入時にその上面を開口し、注入後、メイン流路３にキャリア液を流して微小検体を分離するときには、その上面を密閉するバルブ機構が配されている。
【００２９】
なお、各流路３、４、５、９、１０Ｌ、１０Ｒは、その深さが０．０５ｍｍ程度の溝状に形成されるている。また、その幅が、メイン流路３は流入口３ｉｎから流速分布制御流路１０Ｌ、１０Ｒの合流点までが０．４ｍｍ、バイパス流路４が分岐する点までが０．６ｍｍ、バイパス流路４が合流する点までが０．５ｍｍ、その合流点から流出口３ｏｕｔまでが０．６ｍｍ、ドレン流路は０．４ｍｍ、その他の流路４、９、１０Ｌ、１０Ｒは０．１ｍｍに設計されている。
【００３０】
また、図２の拡大図に示すように、バイパス流路４はメイン流路３に対して、その流入口３ｉｎ側から約１５０°の鈍角で分岐されると共に、約３０°の鋭角で合流され、分岐点６では、バイパス流路４の上流側及び下流側、ドレン流路５は互いに約１２０°をなしている。
したがって、メイン流路３を流れるキャリア液はバイパス流路４に流入し易く、バイパス流路４に流入したキャリア液は、分岐点６でドレン流路５側へ流入し易く、バイパス流路４の下流側へも流入し易いレイアウトになっている。
【００３１】
さらに、サンプルチャンバ８から当該分岐点６に至る誘導路９のバイパス流路４側の側壁９ａが分岐点６内に突出して形成され、これにより、誘導路９はドレン流路５側に向かって開口され、誘導路９から微小検体が泳ぎ出たとしてもバイパス流路４の流れに巻き込まれに難いレイアウトになっている。
【００３２】
プレート本体２Ｂの底面には、誘導路９を挟んでその両側に、当該誘導路９内の媒質液中に電界を形成する少なくとも一対の電極１６Ａ、１６Ｂが蒸着されて、薄膜状に形成されている。
【００３３】
そして、微小検体が荷電粒子である場合は、電界を形成することにより、その媒質液中に存在する荷電粒子が反対極性の電極１６Ａ（１６Ｂ）に向かって移動する電気泳動現象を生ずるので、他の微小検体がサンプルチャンバ８内から誘導路９を通って流出したり、泳ぎ出すことが防止される。
【００３４】
また、微小検体が電気的に中性粒子である場合は、薄膜状の電極１６Ａ、１６Ｂにより不平等電界を形成すると、その媒質液中に存在する中性粒子が分極を起こしてその両端に正負等しい電荷が誘導される。
【００３５】
このとき、電界が不平等であるために、力にアンバランスを生じて電界密度の高い方（液体の電気伝導率と微小検体の誘電率の値によっては電界密度の低い方）へ向かって移動される誘電泳動現象を生じるので、前述と同様に、他の微小検体の流出や泳ぎ出しが防止される。
【００３６】
なお、不平等電界は、薄膜電極同士を対向させたり、面状電極と薄膜電極又は針状電極を対向させたり、薄膜電極と針状電極を対向させることにより形成できる。
【００３７】
なお、プレート本体２Ｂの底面に形成された電極１６Ａ、１６Ｂに給電するために、底板２Ａには、これらの電極１６Ａ、１６Ｂに接触する導電性リード１７Ａ、１７Ｂが形成されると共に、当該リード１７Ａ、１７Ｂに電力供給線が１８Ａ、１８Ｂが接続されている。
また、図示は省略するが、底板２Ａに電力供給線１８Ａ、１８Ｂを接続する場合に限らず、底板２Ａをプレート本体２Ｂより小さく形成しておき、底板２Ａから露出しているプレート本体２Ｂの底面部分に電極１６Ａ、１６Ｂと電気的に接続されるリードを形成し、当該リードに電力供給線を接続したり、電力供給線の先端に形成した接触端子を接触させる場合でも良い。
【００３８】
以上が、本発明の一例構成であって、次に、その作用を説明する。
まず、メイン流路３にキャリア液を供給して各流路３、４、５、９、１０Ｌ、１０Ｒをキャリア液で満たした後、多数の微小検体（例えば大腸菌）が分散浮遊する媒質液をサンプルチャンバ８に注入し、当該サンプルチャンバ８を図示しないバルブ機構により密閉する。
このとき、電極１６Ａ、１６Ｂに高周波交流電圧（１０００Ｖ／ｃｍ以上、約１ＭＨｚ）を印加しておけば、微小検体がサンプルチャンバ８内から誘導路９を通って流出したり、泳ぎ出すことが防止される。
【００３９】
次いで、メイン流路３に所定の供給圧でキャリア液を供給すると、メイン流路３の流入口３ｉｎから流出口３ｏｕｔへ真っ直ぐに向かう流れＦ１と、メイン流路３からバイパス流路４を通り再びメイン流路３に戻る流れＦ２と、そのバイパス流路４からさらに分岐されてドレン流路５を通り外部へ流出される流れＦ３の三つの流れが形成される。
【００４０】
そして、バイパス流路４とドレン流路５の分岐点６における誘導路９の開口部正面の流れを、ミクロ的に見ると、バイパス流路４の上流から下流へ向かう流れＦ２と、バイパス流路４から分岐されてドレン流路５を通り外部に排出される流れＦ３が境界点ＢＰを境に二手に分かれる。
境界点ＢＰの位置は、バイパス流路４を通りメイン流路３に戻るキャリア液と、バイパス流路４から分岐してドレン流路５へ向かうキャリア液の流量比によってコントロールされるので、レギュレータ１４及び１５を調整し、ドレン流路５への流量比を多くして、境界点ＢＰを誘導路９の開口部正面のバイパス流路４側に位置させておく。
【００４１】
ここで、倒立顕微鏡によりセルプレート１の底面側からレーザ光を照射して、サンプルチャンバ８内に分散浮遊する微小検体のうち任意の一の微小検体をレーザトラッピングにより捕捉し、電界密度の最も低い誘導路９の中央部を通りその開口部まで境界点ＢＰのバイパス流路４側で解放する。
これにより、微小検体はバイパス流路４を通りメイン流路３に戻るキャリア液の流れに乗って流されていくので、その流出口３ｏｕｔから確実に一の微小検体のみを取り出すことができる。
【００４２】
このとき微小検体は、サンプルチャンバ８から誘導路９を通り分岐点６まで、誘導路９の長さだけ移送すれば足り、従来に比して移送距離が半分程度になるので、分離時間も半分程度に短縮される。
【００４３】
また、誘導路９の開口部正面はドレン流路５を向いて形成されており、しかも、キャリア液の流れが二手に分れる境界点ＢＰが誘導路９の開口部正面のバイパス流路４側に位置しているので、誘導路９の開口部正面を通過するキャリア液のほとんどはドレン流路５へ向かって流れている。
【００４４】
したがって、サンプルチャンバ８内の他の微小検体が誘導路９に形成された不平等電界を通過して泳ぎ出たとしても、ドレン流路５へ向かう流れに乗って外部に排出されてしまうので、メイン流路３に到達する可能性は極めて低く、一の微小検体を分離する際に他の微小検体がコンタミネーションを起こすことがない。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、レーザ光で捕捉した一の微小検体をサンプルチャンバから誘導路に沿って、バイパス流路とドレン流路の分岐点まで移送し、バイパス流路を通りメイン流路へ戻るキャリア液の流れの中でその微小検体を解放するだけで、その流れに乗ってメイン流路の流出口から取り出すことができるので、微小検体の移送距離を短くして分離時間を短縮することができるという大変優れた効果を奏する。
【００４６】
また、バイパス流路を通りメイン流路に戻る流れと、バイパス流路から分岐してドレン流路へ向かう流れの境界点が、誘導路の開口部正面のバイパス流路側に出現するように、ぞれぞれの流量比を予め調整しておけば、サンプルチャンバから微小検体が泳ぎ出したりしても、その微小検体はドレン流路へ向かうキャリア液の流れ乗って外部に排出されるので、一の微小検体を分離する際に、他の微小検体が混ざってコンタミネーションを起こすことがないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る微小検体分離用セルプレートを示す概略説明図。
【図２】その流路のレイアウトを示す平面図。
【図３】従来のセルプレートを示す平面図。
【符号の説明】
１………微小検体分離用セルプレート
２Ａ………底板
２Ｂ………プレート本体
３………メイン流路
３ｉｎ……流入口
３ｏｕｔ……流出口
４………バイパス流路
５………ドレン流路
５ｏｕｔ……排出口
６………分岐点
８………サンプルチャンバ
９………誘導路
１０Ｌ、１０Ｒ………流速分布制御流路
１１ｉｎ……キャリア液供給配管
１１ｏｕｔ………サンプル取出配管
１２………キャリア液排出管
１３………ポンプ
１４、１５………流量制御用レギュレータ
ＢＰ………境界点
１６Ａ、１６Ｂ………電極
【図１】
0003626430.tif 000002
【図２】
0003626430.tif 000003
【図３】
0003626430.tif 000004