(57)【要約】      （修正有）【課題】流体中の小さな粒子、細胞、バクテリア、ウイルス、タンパク質分子を観察するためのマイクロリアクターに関する。【解決手段】当該マイクロリアクターは、前記流体を収容するための、2つの層(104,106)の間に形成される第1チャネル(106)を有する。前記第1チャネルには流入口(112)及び流出口(114)が備えられている。前記2つの層は第1間隔だけ離れている。前記第1チャネルと同様な、流入口(118)及び流出口(116)が備えられた第2チャネル(108)が前記第1チャネルに隣接して設けられる。ギャップは前記第1チャネルと前記第2チャネルとを接続する。前記ギャップでは、少なくとも1つの層が検査手法を透過させる窓(120)を有する。当該マイクロリアクターは、走査型透過電子顕微鏡での検査、250-300eV範囲での軟X線での検査等のため、光学顕微鏡と併用されて良い。【選択図】図２ａ
2011089990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体中の複数の粒子又はその一部を観測するため、一部が検査方法を透過させるマイクロリアクターにおいて、
当該マイクロリアクターは：
前記流体を収容するための、2つの層の間に形成される流入口及び流出口を備えている第1チャネルであって、前記2つの層は第1間隔だけ離れている、第1チャネル；
前記第1チャネルに隣接する第2チャネル；
前記第1チャネルと前記第2チャネルとを接続するギャップ；
前記ギャップにて検査方法を透過させる窓を有する少なくとも1つの層；
を有し、
前記第2チャネルは流出口を有し、
前記2つの層は前記第2チャネルにて第2間隔だけ離れ、
前記窓にて、前記2つの層は第3間隔だけ離れ、
前記第3間隔は、前記第1間隔よりも短く、かつ前記第2間隔よりも短く、
前記ギャップにて、前記2つの層のうちの少なくとも1層は観察方法を透過し、かつ
前記第3間隔は前記検査方法の動作範囲以下である、
ことを特徴とするマイクロリアクター。
【請求項２】
前記検査方法が顕微鏡による検査を有し、かつ
前記の検査方法の動作範囲が前記顕微鏡の焦点深度である、
請求項1に記載のマイクロリアクター。
【請求項３】
前記検査方法が粒子ビーム又はX線を当該マイクロリアクターに照射することによる検査を有し、かつ
前記の検査方法の動作範囲が当該マイクロリアクターを照射する前記粒子ビーム又はX線の侵入深さである、
請求項1に記載のマイクロリアクター。
【請求項４】
前記検査方法が、中性子、2次電子、後方散乱電子、及び等価電子からなる群から選ばれる粒子の検出、並びに/又は、赤外光、可視光、UV光、若しくはX線の光子からなる群から選ばれる光子の検出を有する、請求項3に記載のマイクロリアクター。
【請求項５】
前記ギャップにて窓を有する前記少なくとも1層が光を透過する窓を有する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のマイクロリアクター。
【請求項６】
前記ギャップにて窓を有する前記少なくとも1層が電子を透過する窓を有する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のマイクロリアクター。
【請求項７】
少なくとも一部がガラスで形成される、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のマイクロリアクター。
【請求項８】
前記の窓での第3間隔が、5μm未満で、より具体的には1μm未満で、最も具体的には300nm未満である、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のマイクロリアクター。
【請求項９】
前記第2チャネルが流入口を有する、請求項1乃至8のいずれか1項に記載のマイクロリアクター。
【請求項１０】
前記2つの層のうちの一層が前記ギャップから除去されるように分裂する、請求項1乃至9のいずれか1項に記載のマイクロリアクター。
【請求項１１】
請求項1乃至10に記載のマイクロリアクターの動作方法であって、
前記ギャップ全体にわたって勾配が印加され、かつ
前記勾配は静的勾配又は動的勾配である、
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記勾配が、化学物質の濃度勾配、生化学材料の濃度勾配、圧力勾配、温度勾配、電位勾配、又は磁場勾配である、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記勾配は圧力勾配で、かつ
前記圧力勾配は、前記流体を加熱して気泡を生成することによって、又は圧電素子を変動させることによって発生する、請求項11に記載の方法。
【請求項１４】
前記勾配は動的勾配であり、
該勾配は特定の測定又は観察の結果に従って、2つのプリセット値のうちの一の値に設定され、
前記の勾配のプリセット値のうちの一の値は、粒子及び/又は細胞を前記ギャップへ運び、かつ
前記の勾配のプリセット値のうちの他の値は、粒子及び/又は細胞を前記ギャップへ運ばず、その結果所定の特性を備えた粒子及び/又は細胞のみが前記ギャップへ運ばれる、
請求項11乃至13のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１５】
前記の特性の測定又は観察は、地質学的特性、機械的特性、体積あたりの濃度、発光、蛍光、燐光、放射性、色、生物学的挙動、又は化学的挙動からなる群の特性の測定又は観察である、請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
前記のギャップへ運ばれる粒子又は細胞は固定される、請求項11乃至15のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１７】
前記粒子又は細胞は溶液中に存在し、かつ
前記粒子又は細胞は前記溶液を冷凍又は重合することによって固定される、
請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
前記溶液は水を有する、請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
前記粒子又は細胞の固定後、当該マイクロリアクターは、前記層のうちの一層が前記ギャップから除去されるように分裂し、その後粒子及び/又は細胞が検査される、請求項16乃至18のいずれか1項に記載の方法。
【請求項２０】
前記の冷凍又は重合した流体及び/又は細胞及び/又は粒子の一部を除去する工程をさらに有する請求項19に記載の方法であって、前記の除去された一部は検査装置において加工及び/又は検査される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体中の粒子又はその一部を観測するためのマイクロリアクターに関する。当該マイクロリアクターは、前記流体を収容するための、2つの層の間に形成される第1チャネルを有する。前記第1チャネルは流入口及び流出口を備えている。前記第1チャネルでは、前記2つの層は第1間隔だけ離れている。
【０００２】
本発明はさらに当該マイクロリアクターの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
係るマイクロリアクターは特許文献1から既知である。
【０００４】
その既知の特許出願は、透過型電子顕微鏡(TEM)で利用するためのマイクロリアクターについて開示している。そのマイクロリアクターは2層の所謂被覆層を有し、その2層の被覆層は互いに短い間隔だけ離れた状態に保たれている。よってその2層の被覆層はチャネルを画定する。そのチャネルには流入口と流出口が供されている。それにより前記チャネルへ流体を導入することができる。各被覆層は多数の凹部を有する。前記多数の凹部はTEM内で利用される電子を透過するくらい十分に薄い。一の被覆層に対して垂直に衝突し、かつ一の凹部を通り抜けて進行する電子ビームが、前記一の凹部に対応する他の被覆層内の凹部をも通り抜けるように、前記凹部は設けられる。それにより前記流体並びに2つの対応する凹部間に存在する前記流体内の粒子及び/又は細胞を、TEMで観察することができる。
【０００５】
本願発明においては、「粒子」という語は、触媒粒子、地質学的粒子、有機粒子−生体細胞、バクテリア、ウイルス、タンパク質分子、DNA等や、細胞器官のような前記粒子の一部−を含むことに留意して欲しい。
【０００６】
既知のマイクロリアクターの欠点は、電子を透過する全凹部の全表面積が、被覆層の表面積のわずか数分の一に過ぎないことである。その結果、チャネルの大部分がTEMに対して不可視となる。しかも粒子又は細胞は、凹部間を通過することなく、つまりはTEMによって観察されることなく、流入口から流出口まで進行することさえ可能である。
【０００７】
他の関連する問題は、マイクロリアクター内部に粒子又は細胞を設ける手段が存在しないことである。
【０００８】
このため、既知のマイクロリアクターでの作業は時間のかかるものとなり、しかも特定の粒子又は細胞を識別又は可視化することさえ保証されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許出願公開第05787328号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】アダム(J.F.Adam)他、Review  of  Scientific  Instruments、第76巻、pp.091301、2005年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、粒子又は試料を設けることが可能なマイクロリアクターを供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的のため、本発明によるマイクロリアクターは：
前記第1チャネルに隣接する第2チャネル；
前記第1チャネルと前記第2チャネルとを接続するギャップ；
前記ギャップにて検査方法を透過させる窓を有する少なくとも1つの層；
を有し、
前記第2チャネルは流出口を有し、
前記2つの層は前記第2チャネルにて第2間隔だけ離れ、
前記窓にて、前記2つの層は第3間隔だけ離れ、
前記第3間隔は、前記第1間隔よりも短く、かつ前記第2間隔よりも短く、
前記ギャップにて、前記2つの層のうちの少なくとも1層は観察方法を透過し、かつ
前記第3間隔は検査方法の動作範囲以下である、
ことを特徴とする。
【００１３】
流出口を備えた第2チャネル、及び前記2つのチャネルを接続するギャップを有することによって、前記流体中の粒子及び/又は細胞は、たとえば前記チャネル間での制御された圧力差によって前記ギャップ内に設けることができる。その結果、粒子又は細胞を前記ギャップ内−具体的には検査される場所である前記窓−に設けることができる。
【００１４】
前記ギャップにて前記2つの層を分離している前記第3間隔は、検査方法の動作範囲に制限されている。
【００１５】
光学顕微鏡を用いるときには、前記第3間隔は焦点深度以下であって良い。光学顕微鏡を用いるときには、前記第3間隔は電子の侵入範囲以下であって良い。
【００１６】
前記窓の材料、流体の種類、粒子、及び細胞はすべて、利用可能な第3間隔の最大値に影響を及ぼすことに留意して欲しい。
【００１７】
たとえば中性子、又は可視光の帯域から外れた電磁放射線−X線も含まれる−による検出も考えられる。
【００１８】
本発明によるマイクロリアクターの実施例では、検査方法は顕微鏡による検査を有し、かつ前記検査方法の動作範囲は前記顕微鏡の焦点深度である。
【００１９】
ここで、当該マイクロリアクターは光学顕微鏡と接続して用いられ、かつ、前記ギャップの高さすなわち前記第3間隔は、前記顕微鏡の焦点深度以下である。その結果、前記ギャップ内であって前記顕微鏡の視野内にある全粒子又は細胞は焦点合わせされた状態である。
【００２０】
本明細書においては、光学顕微鏡は、位相コントラスト顕微鏡、レーザー共焦点顕微鏡、及び蛍光顕微鏡を有するが、これらに限定されるわけではなく、かつ、前記光学顕微鏡は、これらの型の顕微鏡に用いられる光学顕微鏡を有することに留意して欲しい。
【００２１】
本発明によるマイクロリアクターの別な実施例では、検査方法は、粒子ビーム又はX線による当該マイクロリアクターへの照射による検査を有し、かつ前記検査方法の動作範囲は当該マイクロリアクターを照射する前記粒子又はX線の焦点深度である。
【００２２】
電子顕微鏡−たとえば透過電子顕微鏡(TEM)、走査型透過電子顕微鏡(STEM)、又は走査電子顕微鏡(SEM)−による検査が行われるとき、当該マイクロリアクターは電子によって照射される。前記電子のエネルギーは変化して良い。SEMは一般的にはエネルギーが50keV未満の電子によって動作するように備えられている一方で、STEM及びTEMは一般的には30keVよりも高いエネルギー−典型的には最大300又は400keV−の電子によって動作するように備えられている。また他の粒子−たとえば高エネルギー光子−が、当該マイクロリアクターの照射に用いられて良いことにも留意して欲しい。
【００２３】
当該マイクロリアクターを照射し、かつ前記ギャップ内に入り込む粒子は、前記ギャップ内に存在する流体、粒子、及び細胞から2次放射線を放出させる。この2次放射線は、後方散乱電子、X線、（たとえば蛍光に起因する）散乱電子及び光子を有する。この2次放射線の一部は、検出器によって検出されるように前記ギャップ内に残って良い。また一部の電子は、検出器によって検出されるため、回折されるか又は実質的に妨害されないように、前記ギャップを通り抜けるように進行して良い。
【００２４】
このようにして、前記ギャップ内の流体、粒子、及び細胞の組成に関する情報を得ることができる。
【００２５】
2次放射線を発生させるため、前記電子は少なくとも前記ギャップへ入り込まなければならない−つまり少なくとも前記窓の材料を通り抜けて進行しなければならない−ことに留意して欲しい。続いて前記電子は前記流体、粒子、及び/又は細胞へ入り込んで、2次放射線を発生させる。この放射線は、検出されるように、前記ギャップを飛び出して前記2つの層のうちの1層を貫通しなければならない。
【００２６】
同様に、軟X線−たとえばエネルギーが600eV未満のX線−によって当該マイクロリアクターを照射するときには、これらのX線の進入は数μmに制限される。例として、500eVの光子の30%が10μmのウエハを通り抜ける。炭素のK端に相当する284eVと酸素のK端に相当する543eVの間である低エネルギーのX線量子を用いる結果、炭素リッチな構造と水との間で比較的高いコントラストを有する像が得られた。このことはたとえば非特許文献1に記載されている。
【００２７】
本発明によるマイクロリアクターの他の実施例では、検査方法は、中性子、2次電子、後方散乱電子、及び透過電子からなる群に属する粒子の検出、並びに/又は、赤外光、可視光、UV光、及び/又はX線からなる群に属する光子の検出を有する。
【００２８】
前記光子は、光子が衝突した直接的結果（蛍光を含む）であって良く、たとえば電子の衝突から生じるものであっても良いことに留意して欲しい。電子を利用した蛍光の励起は、生物学への応用における所謂マーカーのイメージングから周知である。
【００２９】
本発明によるマイクロリアクターの他の実施例では、前記ギャップの境界を形成する少なくとも1つの層は光を透過する。
【００３０】
少なくとも1つの層が光を透過するとき、前記ギャップは反射光によって観察することができる。他の層もまた光を透過しても良いし、又はたとえば光を反射しても良い。
【００３１】
本発明によるマイクロリアクターの他の実施例では、前記ギャップの境界を形成する少なくとも1つの層は電子を透過する。
【００３２】
少なくとも1つの層が電子を透過するとき、電子が前記透明な層を通り抜けて前記流体に衝突する結果生じた後方散乱電子、X線、発光等は、前記ギャップの外側で検出することができる。
【００３３】
本発明によるマイクロリアクターの他の実施例では、当該マイクロリアクターの少なくとも一部はガラスで作られる。
【００３４】
光学顕微鏡に接続して当該マイクロリアクターを用いるとき、当該マイクロリアクターはガラスで作られることが好ましい。ガラスは良好な光学特性を有する一方で、たとえばリソグラフィ法、サンドブラスティング法、又はエッチング法によるガラスの被削性(machinability)は周知である。
【００３５】
しかし本発明はこの材料のマイクロリアクターに限定されるわけではない。ある特定のポリマー、及びたとえばシリコン窒化物(Si3N4)、シリコンカーバイド(SiC)等もマイクロリアクターを作製に用いられて良い。
【００３６】
本発明によるマイクロリアクターの他の実施例では、前記第3間隔は5μm未満で、より具体的には1μm未満で、もっと具体的には300nm未満である。5μmの前記ギャップ高さ（前記第3間隔）は典型的には光学顕微鏡の焦点深度である一方で、1μmは光及びUV蛍光光学顕微鏡の焦点深度の下限で、かつ電子が進入可能な上限である。300〜500nmの値は、TEM及びSTEMが高解像度の像を与えることのできる上限値と見なければならない。
【００３７】
本発明によるマイクロリアクターの他の実施例では、前記第2チャネルは流入口を有する。
【００３８】
流入口と流出口を備えた第2チャネルを有することによって、前記第2チャネルに流体を流すことができる。またこれは、一の種類の化学物質若しくは細胞を加える、又は該一の種類の化学物質若しくは細胞に前記第1チャネルを貫流させる機会を与え、かつ、他の種類の化学物質若しくは細胞を加える、又は該他の種類の化学物質若しくは細胞に前記第2チャネルを貫流させる機会を与える。それにより前記ギャップ内の化学物質若しくは細胞間の反応を観察する機会が与えられる。このとき前記ギャップは前記2つのチャネル間の境界として機能する。
【００３９】
本発明によるマイクロリアクターのさらに他の実施例では、当該マイクロリアクターは、前記2つの層のうち1つの層が前記ギャップから除去されるように分離するように備えられている。
【００４０】
中で粒子及び/又は細胞が懸濁する母体（その場合は冷凍された流体であって良い）、並びに、内部の前記粒子及び/又は細胞は、他の検査方法（たとえば標準的なSEM検査）で利用可能となる。あるいは部分は、（機械的に、すなわちたとえば集束イオンビームによって）除去され、かつ薄くなった後に、たとえばTEMで検査されて良い。
【００４１】
本発明の一の態様では、本発明によるマイクロリアクターの操作方法は、前記ギャップに勾配が印加され、前記勾配は静的又は動的な勾配であることを特徴とする。
【００４２】
勾配−たとえば前記流体の移動を生じさせる圧力差−の印加は、前記ギャップ内に前記粒子又は細胞を導くのに用いられる。
【００４３】
静的な勾配−たとえば静的な圧力差−を印加するときには、一部分が前記第1チャネルを流れるようにすることが可能である。また前記静的な差がたとえばある特定の生体材料又は化学材料の濃度の結果であるときには、細胞は、たとえば所謂アトラクタ流体−たとえばシトキン又はケモキン−を前記チャネルに加えることによって前記ギャップへ入り込むように導かれ得る。
【００４４】
たとえば第1アトラクタ流体の結果として、一の種類の細胞を前記第1チャネルから前記第2チャネルへ進むように導くと同時に、他の種類の細胞を前記第2チャネルから前記第1チャネルへ進むように導くことが可能であることに留意して欲しい。
【００４５】
本発明の方法による一の実施例では、前記勾配は、化学物質の濃度勾配、生体材料の濃度勾配、圧力勾配、温度勾配、電位勾配、又は磁場勾配である。
【００４６】
本発明の方法による他の実施例では、前記勾配は圧力勾配で、かつ該圧力勾配は、前記流体を加熱して気泡を生成することによって、又は圧電素子を変動させることによって発生する。
【００４７】
流体の変動方法はたとえばインクジェットプリンタから周知である。前記加熱は抵抗加熱によって生じさせて良いが、レーザー加熱が用いられても良い。
【００４８】
本発明による方法のさらに他の実施例では、前記勾配は動的勾配であり、該勾配は特定の測定又は観察の結果に従って、2つのプリセット値のうちの一の値に設定され、前記の勾配のプリセット値のうちの一の値は、粒子及び/又は細胞を前記ギャップへ運び、かつ前記の勾配のプリセット値のうちの他の値は、粒子及び/又は細胞を前記ギャップへ運ばず、その結果所定の特性を備えた粒子及び/又は細胞のみが前記ギャップへ運ばれる。
【００４９】
前記細胞又は粒子が前記ギャップを通過する前に、たとえば前記第1チャネルを貫通する前記細胞又は粒子の特性を測定又は観察し、かつ前記観察の結果を利用して粒子及び/又は細胞を選択することによって、さらなる検査のため、選択された細胞だけを前記ギャップへ運ぶことができる。
【００５０】
本発明による方法のさらに他の実施例では、前記の特性の測定又は観察は、地質学的特性、機械的特性、体積あたりの濃度、発光、蛍光、燐光、放射性、色、生物学的挙動、又は化学的挙動からなる群の特性の測定又は観察である。
【００５１】
前記の観察された特性は、前記細胞又は粒子の形態に基づいて良く、それだけではなく前記細胞又は粒子が（たとえば前記第1チャネルの層全体にわたるDC電圧差の結果又は前記流体へのRF結合の結果生じる）発光を示す能力、又は上述した他の特性に基づいて良い。また機械的特性−たとえば弾性−が、所謂「レーザーピンセット（laser  pincer）を前記粒子に適用することによって利用されて良い。
【００５２】
本発明による方法のさらに他の実施例では、前記のギャップへ運ばれる粒子又は細胞は固定される。
【００５３】
前記粒子又は細胞を固定することによって、さらなる検査を改善することができる。
【００５４】
本発明による方法のさらに他の実施例では、前記粒子又は細胞は溶液中に存在し、かつ前記粒子又は細胞は前記溶液を冷凍又は重合することによって固定される。
【００５５】
冷凍は、細胞又は粒子を固定する周知の方法である。冷却水が0℃から-170℃へ急激に変化するときに、結晶ではない氷（アモルファスの氷）が生成されるので、たとえば細胞膜の傷による損傷が発生しない。
【００５６】
本発明による方法の実施例では、前記粒子又は細胞の固定後、当該マイクロリアクターは、前記層のうちの一層が前記ギャップから除去されるように分裂し、その後粒子及び/又は細胞が検査される。前記層のうちの一層を除去することによって、前記ギャップ内の材料は、たとえば走査電子顕微鏡(SEM)、集束イオンビーム装置(FIB)、又は前記層によって阻害される他の検査方法による検査で検査可能となる。
【００５７】
前記阻害は、たとえば衝突する粒子による阻害であって良いし、それだけではなく照射に応答して前記ギャップ内の材料から放出される情報キャリアが阻害される結果起こるものであっても良いことに留意して欲しい。
【００５８】
さらに他の実施例では、冷凍又は重合した流体及び/又は細胞及び/又は粒子の一部は、他の環境中で加工及び/又は検査されるように除去される。
【００５９】
材料の特定部分−たとえば前記ギャップ内で既に検査された細胞の一部分−は除去される。さらなる工程では、たとえば高分解能TEMを用いたTEMで検査されるように薄くされても良い（そのためには厚さ100nm未満の試料が必要となる）。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１ａ】本発明によるマイクロリアクターの分解図を概略的に表している。
【図１ｂ】図1aのマイクロリアクターの断面を概略的に図示している。
【図２ａ】STEMで利用されるためのマイクロリアクターの分解図を概略的に表している。
【図２ｂ】図2aのマイクロリアクターの断面を概略的に図示している。
【図３】TEMで利用されるためのマイクロリアクターの断面を概略的に図示している。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
ここで図面を参照しながら本発明について説明する。図中。同一参照番号は対応する素子を表すものとする。
【００６２】
図1aは、本発明によるマイクロリアクターの分解図を概略的に表している。
【００６３】
図1aは、第1層102及び第2層104を有するマイクロリアクター100を図示している。第2層には、第1チャネル106及び第2チャネル108が形成され、第1チャネル106及び第2チャネル108は壁110によって隔てられている。第1層102と第2層104とが結合されるとき、第1層と第2層との間であって壁110の上に小さなギャップが開いている。第1層102は流入口112及び流出口114をさらに有する。流入口102及び流出口104は、第1チャネル106と接続する貫通穴によって形成される。同様に流入口116及び流出口118は第2チャネル108と接続する。
【００６４】
図1bは、線AA’に沿った図1aのマイクロリアクターの断面を図示している。
【００６５】
2つの層102と104は結合して1つになる。第1チャネル106では、第1層102と第2層104とは第1間隔130だけ離れている。同様に第2チャネル108では、第1層102と第2層104とは第2間隔132だけ離れている。第1間隔130は第2間隔132に等しいことが好ましい。ギャップでは、第3間隔が第1層102と第2層104とを隔て、第3間隔は第1間隔130及び第2間隔132よりも短い。
【００６６】
好適実施例におけるこれらの図から分かるように、ギャップは、互いに垂直な方向をとる3次元によって表すことができる。互いに垂直な方向をとる3次元とは、線DD’に沿った第3間隔すなわち高さ、線AA’に沿った第1チャネル106と第2チャネル108との間の間隔を生成する長さ、及びDD’とAA’のいずれに対しても垂直である幅である。しかし不規則なギャップを含む他の形態が用いられても良い。
【００６７】
第1層102−たとえばガラス板−は窓120を有する。窓120を介して、たとえば光学顕微鏡は粒子及び/又は細胞を観察/検査することができる。さらに第2領域122は、大雑把に又は他の観察方法によって、粒子及び/又は細胞を観察するのに用いられて良い。
【００６８】
被検査粒子及び/又は細胞を含む流体が、流入口112へ供給されて流出口114から流出する。それにより流体の連続流が第1チャネル106を貫流する。観察手段−たとえば観察領域122を観察する蛍光顕微鏡−によって、関心対象である粒子又は細胞が通過したか否かを判断する。もし関心対象である粒子又は細胞が通過し、かつその通過が窓120と観察領域122との間の間隔の結果生じた時間遅延を補償する場合、第1チャネル106へのわずかな正の圧力の印加及び/又は第2チャネル108へのわずかな負の圧力の印加によって、その粒子又は細胞をギャップに吸い込ませることができる。後者は、圧力変化によるギャップ高さの変化を最小にすることが望ましいと考えられる。
【００６９】
窓120は、ギャップのわずかな部分を見ることを可能にしても良いし、又はギャップの（ほとんど）全部を含んでも良いことに留意して欲しい。
【００７０】
また粒子及び/又は細胞の輸送は、第1チャネル106から第2チャネル108へ向かうように起こって良いが、第2チャネル108へ粒子及び/又は細胞を含む流体を付与することによって、他の方向へ向かうように起こっても良いことに留意して欲しい。
【００７１】
窓及び（実装されている場合には）観察領域にて、1つの層−たとえば第1層102−は観察方法を透過させなければならないが、他の層が反射層によって覆われても良いことにもさらに留意して欲しい。
【００７２】
たとえ本実施例において、観察領域での観察の結果として動的勾配（圧力差）が印加されるとしても、マイクロリアクターはギャップ全体にわたる静的勾配でも利用可能であることに留意して欲しい。
【００７３】
勾配は圧力勾配であって良いが、2つの流体のうちの一方へ添加される化学又は生化学添加物の濃度勾配、電気的勾配等であっても良いことに留意して欲しい。特に所謂アトラクタ流体−たとえばシトキン又はケモキン−を用いることは、細胞にギャップを交差させるのに有効であることを示している。
【００７４】
本実施例では、第1層102と第2層104とを1つに保持する接合層の厚さは無視できるものと推定されている。無視できない程度の厚さを有する接合層が用いられ、かつギャップを除くすべての場所に設けられて良い。特に接合層が、たとえば小さな球の形態をとるスペーサを有するときには、十分に制御されたギャップ高さを有するマイクロリアクターの製造が容易になる。
【００７５】
チャネル111と112は、接合層によって覆われても良いし、又は覆われていなくても良いことに留意して欲しい。ギャップ113には接合層が存在しない。その結果、第1層102と第2層104とを結合して1つにするとき、ギャップの厚さが接合層の厚さに等しくなる。そのようにギャップの厚さと接合層の厚さとを等しくすることは、接合層内の球によって制御される。当業者には理解されるように、代替手法として、接合層は第1層102に設けられても良い。それにより、繰り返しになるが、接合層が存在しないギャップの状態が保たれ、かつ第1層102と第2層104とが結合して1つになる。
【００７６】
好適には蛍光を示さないガラス（所謂自動蛍光ガラス）が用いられるべきであることに留意して欲しい。その理由は、自動蛍光ガラスは、流体中でのラベル又は材料の蛍光を阻害又は不能にするからである。
【００７７】
図1のマイクロリアクターの動作方法は、流体を第1チャネル106へ付与する手順、及び流体を第2チャネル108へ付与する手順による。第1チャネル106内の流体は流れを有し、かつたとえば観察領域106で検査される。検査には、蛍光顕微鏡、光学顕微鏡、さらにはたとえば、X線検査、又は、放射性マーカー及び/若しくは材料の放射性検査が含まれて良い。この検査/観察に基づき、ギャップ内での粒子又は細胞の検査が保証されるか否かの判断を行うことができる。
【００７８】
この方法は特に、たとえば細胞又は分子（たとえばタンパク質のような）が蛍光ラベルによってラベルが付され、かつ係るラベルの(色の)存在が上記判断を行うのに用いられるときに有用である。
【００７９】
流速が既知であるので、観察及び選択された粒子又は細胞がいつギャップを通過するのかも既知である。そのとき、第1チャネル106と第2チャネル108との間に動的勾配が印加されて良い。動的勾配とはたとえば、第2チャネル106内での圧力を経時的に低下させることによる圧力差である。その結果、選ばれた粒子又は細胞はギャップ内に吸い込まれる。ギャップ内では、粒子及び/又は細胞は、光学顕微鏡、蛍光顕微鏡、共焦点顕微鏡等で観察されて良い。ギャップの高さが小さいため、顕微鏡の焦点深度は、ギャップ高さと一致するように選ばれて良い。よってすべての粒子/細胞が焦点合わせされた状態である。また、高さが小さいため、粒子は互いに積層されず、かつ、たとえば一の粒子の外形が、他の粒子による重なりを起こすことなく決定可能である。
【００８０】
マイクロリアクターを用いる他の方法は、ギャップ全体にわたって静的勾配が印加されるときに実現される。勾配はたとえば、化学物質の濃度勾配、生体材料の濃度勾配、圧力勾配、温度勾配、又は電位勾配であって良い。この場合では、細胞及び/又は粒子の選択に観察は用いられない。
【００８１】
この方法はたとえば、細胞にうまくギャップを通過させるのに有用である。この方法は、第1チャネル106中の細胞が第2チャネル108内の流体中の物質を検出するときに実現されることが知られている。
【００８２】
一の種類からの細胞を、第1チャネル106から第2チャネル108へ進行させると同時に、他の種類からの細胞を、第2チャネル108から第1チャネル106へ進行させることが可能である。
【００８３】
当該マイクロリアクターと当該方法のいずれも、流体が流出口を介して流入し、かつ流入口を介して流出するときにも同じように十分機能する。つまり流入口と流出口とは完全に交換可能である。
【００８４】
図2aはSTEMに適したマイクロリアクターを概略的に図示している。
【００８５】
図2aに図示されたマイクロリアクターは、図1aに図示されたマイクロリアクターから派生したものと考えて良い。第1層102は、窓120の位置で第2層104と対向していない面に凹部200を有する。その結果、第1層102は、窓120と一致する位置では、たとえばSTEMで用いられる電子ビームが第1層102を突き抜けて進入するのに十分な薄さである。ギャップ内の材料に衝突する電子は、マイクロリアクターの外部で検出される2次放射線−たとえば後方散乱電子、X線、又は蛍光−を発生させる。
【００８６】
固体中での電子の進行距離が短いため、第1層102の厚さ、及び特に液体を用いるときのギャップの高さは、かなり小さい値に保たれなければならない。一例として、300keVの電子の典型的な侵入範囲は水中で5μmである。
【００８７】
原則的には、SEMが用いられても良い。しかしその場合には、たとえば30keVのエネルギーを有する電子ビームを用いた侵入範囲は典型的には500nmに制限される。
【００８８】
大きな第3間隔（より大きな高さ）を有するギャップが用いられても良いが、窓120からさらに除去される粒子及び構造は不可視であることに留意して欲しい。
【００８９】
図2bは、図2aに図示されたマイクロリアクターの線AA’に沿った断面を概略的に図示している。図から見て取れるように、第1層102の厚さが局所的に減少することで、可能な限り少ない窓材料で窓が形成されている。
【００９０】
図3は、TEMに適したマイクロリアクターの断面を概略的に図示している。
【００９１】
このマイクロリアクターは、図2−より具体的には図2b−に図示されたマイクロリアクターから派生したものと考えて良い。ここでも第2層104は、第1層102の凹部200に対向する凹部300を有する。よって2つの凹部はギャップを挟んでいる。その結果、第1層102の凹部200、流体及び第2層104の凹部300をも通り抜けるように進行する電子を検出することができる。これらの透過した電子は、たとえば散乱角及びエネルギー損失についての情報を有する。
【００９２】
粒子及び/又は細胞がギャップへ運ばれる前に実行される、特性の測定又は観察は、一の手法−たとえば光学顕微鏡又はX線透視−によって行われて良く、かつギャップ内での検査は他の手法−たとえば電子顕微鏡又はX線検査−によって行われて良いことに留意して欲しい。
【００９３】
他の方法では、細胞又は粒子は、たとえばその細胞又は粒子が浸漬している流体を冷凍することによって固定される。これはたとえば、流体エタン中にマイクロリアクターを浸漬させることによって、又は流体エタンを凹部に噴霧することによって行われて良い。冷凍はギャップ全体の体積を含んで良い。あるいは冷凍は、ギャップの流入口及び/又は流出口のみ含むことによって、細胞及び/又は液体中に残しても良い。これは、液体の冷凍による損傷を回避するために重要であると考えられる。
【００９４】
本発明による他の方法では、細胞及び/又は粒子がギャップへ入り込むように操作され、続いて、たとえばその細胞及び/又は粒子が浸漬する流体を冷凍することによって固定される。その後当該マイクロリアクターは、2つの層のうちの1層がギャップから除去されるようにして分離される。これにより、前記粒子及び/又は細胞は、第1層102がさらなる検査−たとえばSEM又はFIBによる検査−を妨害するような手法による検査のため、解放される。それはまた、前記粒子及び/又は細胞を除去しやすくする。それにより試料は、材料から取り出し、かつたとえばTEM若しくはガスクロマトグラフで検査することが可能である。
【００９５】
係る検査方法の多くは当業者には既知である。
【符号の説明】
【００９６】
100  マイクロリアクター
102  第1層
104  第2層
106  第1チャネル
108  第2チャネル
110  壁
112  流入口
114  流出口
116  流入口
118  流出口
120  窓
122  観察領域
130  第1間隔
132  第2間隔
200  凹部
300  凹部
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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