(57)【要約】【課題】簡易にかつ安価な機構で、試料中の粒子に対する前処理を精度よく行う。【解決手段】粒子前処理装置１０は、測定対象となる測定対象粒子を測定可能な状態とするための前処理試剤２００を用いて、測定対象粒子を少なくとも含む複数の粒子１１０を含有する試料１００に対して前処理を行うものである。粒子前処理装置１０は、複数の粒子１１０のそれぞれの表面に対して前処理試剤２００が接触するように、複数の粒子１１０を並べる収容部１１を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象となる測定対象粒子を測定可能な状態とするための前処理試剤を用いて、前記測定対象粒子を少なくとも含む複数の粒子を含有する試料に対して前処理を行う粒子前処理装置であって、
前記複数の粒子のそれぞれの表面に対して前記前処理試剤が接触するように、前記複数の粒子を並べる列生成機構を備えていることを特徴とする粒子前処理装置。
【請求項２】
前記列生成機構は、前記複数の粒子を１次元に並べる機構であることを特徴とする請求項１に記載の粒子前処理装置。
【請求項３】
前記列生成機構は、前記複数の粒子を２次元に並べる機構であることを特徴とする請求項１に記載の粒子前処理装置。
【請求項４】
前記列生成機構は、前記前処理試剤を流入させることによって、前記複数の粒子を並べる機構であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の粒子前処理装置。
【請求項５】
前記列生成機構は、
前記試料と前記前処理試剤とが合流する合流部と、
前記合流部に接続され、前記合流部に前記試料を導入する試料導入路と、
前記合流部に接続され、前記合流部に前記前処理試剤を導入する前処理試剤導入路と、を含み、
前記合流部に接続され、前記合流部にて合流した前記試料と前記前処理試剤とが流入することにより、前記前処理試剤による前記試料に対する前処理が行われる前処理路をさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の粒子前処理装置。
【請求項６】
前記前処理試剤導入路を複数備え、
複数の前記前処理試剤導入路の少なくとも２つは、前記合流部を挟んで対向するように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の粒子前処理装置。
【請求項７】
前記試料および前記前処理試剤が前記前処理路を流れるときのレイノルズ数は、０より大きく２３００より小さいことを特徴とする請求項５または６に記載の粒子前処理装置。
【請求項８】
前記試料および前記前処理試剤が前記前処理路を流れるときのレイノルズ数は、０より大きく１より小さいことを特徴とする請求項５または６に記載の粒子前処理装置。
【請求項９】
前記前処理路の底部における、前記試料および前記前処理試剤が流れる流れ方向と略垂直方向の長さをｗ１、前記試料導入路を流れる前記試料の流量をＱ１、前記前処理試剤導入路を流れる前記前処理試剤の流量をＱ２、前記複数の粒子の最大直径をｄ１としたとき、
ｗ１・Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）≦２・ｄ１
が成立することを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の粒子前処理装置。
【請求項１０】
前記前処理路の底部における、前記試料および前記前処理試剤が流れる流れ方向と略垂直方向の長さをｗ１、前記試料導入路を流れる前記試料の流体抵抗をＲ１、前記前処理試剤導入路を流れる前記前処理試剤の流体抵抗をＲ２、前記複数の粒子の最大直径をｄ１としたとき、
ｗ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）≦２・ｄ１
が成立することを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の粒子前処理装置。
【請求項１１】
前記前処理路における、前記試料および前記前処理試剤が流れる流れ方向の長さをＬ１、前記前処理路を流れる前記試料および前記前処理試剤の平均線速度をｖ１、前記複数の粒子に対する前処理に必要な最小時間をｔ１としたとき、
Ｌ１≧ｖ１・ｔ１
が成立することを特徴とする請求項５から１０のいずれか１項に記載の粒子前処理装置。
【請求項１２】
前記前処理路における、前記試料および前記前処理試剤が流れる流れ方向の長さは、
前記複数の粒子に含まれる、前記測定対象粒子以外の非測定対象粒子を、前記前処理試剤を用いて溶解させるとき、
前記前処理路における前記測定対象粒子の滞在時間が、前記非測定対象粒子の溶解に必要な時間よりも長く、前記測定対象粒子の溶解が開始する時間よりも短くなるように規定されていることを特徴とする請求項５から１０のいずれか１項に記載の粒子前処理装置。
【請求項１３】
前記前処理路は、蛇行形状を有することを特徴とする請求項５から１２のいずれか１項に記載の粒子前処理装置。
【請求項１４】
前記前処理路は、前記試料および前記前処理試剤に対して親液性を有することを特徴とする請求項５から１３のいずれか１項に記載の粒子前処理装置。
【請求項１５】
前記複数の粒子は、細胞であることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の粒子前処理装置。
【請求項１６】
前記細胞は、血球であることを特徴とする請求項１５に記載の粒子前処理装置。
【請求項１７】
測定対象となる測定対象粒子を測定可能な状態とするための前処理試剤を用いて、少なくとも前記測定対象粒子を含む複数の粒子を含有する試料に対して前処理を行う粒子前処理方法であって、
前記複数の粒子のそれぞれの表面に対して前記前処理試剤が接触するように、前記複数の粒子を並べる列生成工程を含むことを特徴とする粒子前処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば試料としての血液中の血球に対して前処理を行う血球前処理装置などの、試料中に存在する粒子に対する前処理を行うことが可能な粒子前処理装置および粒子前処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、試料（サンプル）中に存在する粒子に対して前処理試剤により処理を施す（前処理を行う）ことは、エレクトロニクスやケミカルエンジニアリング等の分野における製造プロセス（例えば、微粒子の合成や化学修飾、着色など）において重要である。特に、バイオテクノロジーの分野では、医薬品製造等において試料中の粒子に対する前処理が行われてきた。
【０００３】
今日、医療の分野において、血液（試料）中の赤血球、白血球、血小板（これらを「血球」と総称する場合もある）の個数を測定し、計数することは、被験者の健康状態を知る上で重要な検査項目となっている。血球を精度よく測定するためには、測定に先立って血液中の血球に対する前処理（例えば、赤血球または血小板測定における希釈や、白血球測定における赤血球の溶解（溶血）、白血球可視化のための染色）が必要である。
【０００４】
近年、このような血球の前処理操作（および計数）を、デスクトップサイズの装置内で行う血球前処理（および計数）装置が開発されている（例えば特許文献１）。例えば特許文献１に記載の血球計数装置は、血液を容器に導入した後、駆動モーターを用いた回転機構を利用して、その容器内の血液をサブバスに導入して希釈を行い、サブバスで希釈された血液をメインバスに導入して溶血を行っている。この希釈および溶血は、血液と、希釈液または溶血剤とを混合して攪拌することにより行われる。なお、これらの容器について、下記のマイクロ化はなされていない。
【０００５】
また、近年、測定に必要な血液が微量で良い等の利点から、血球計数装置のマイクロ化（測定に用いる流路の幅および深さ（高さ）がμｍ〜ｍｍオーダー）が進められている（例えば特許文献２、３）。なお、特許文献３では、サンプル液を、シース液の流れによって収束させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−３０３２８５号公報（１９９２年１０月２７日公開）
【特許文献２】特開２００２−２７７３８０号公報（２００２年９月２５日公開）
【特許文献３】特開２００６−７１３８８号公報（２００２年９月２５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の血球計数装置は、希釈および溶血といった前処理を攪拌によって行っている。すなわち、当該装置においては、血液と、希釈液または溶血液とを精度良く接触させるための攪拌機構が必要であった。また、前処理を行うための機構が大型であるため、血液１滴（数μＬ）といった微量の試料の取り扱いが困難となっていた。
【０００８】
また、特許文献２および３では、上記の希釈または溶血といった前処理を行う部材についてのマイクロ化については言及されていない。それゆえ、特許文献２のマイクロ血球カウンタ、および特許文献３のマイクロチップに検体血液（サンプル液）を導入する前に、その外部において、多量の血液と、多量の希釈剤または溶血剤を準備し、これらを上記の攪拌機構にて攪拌することが必要であった。
【０００９】
また、特許文献３の技術では、前処理後のサンプル液の測定のために、当該サンプル液を、シース液を用いて収束させているが、当該技術は、そもそもサンプル液に対して前処理を行う技術ではない。そのため、当該技術においては、サンプル液に含まれる個々の粒子の表面に、シース液を接触させることが必要とはされていない。
【００１０】
特に、試料が血液である場合、その血液中には血球が大量に存在し（健常ヒト由来血液の場合、赤血球で約５００万個／μＬ、白血球で約５千個／μＬ、血小板で約３０万個／μＬ）、血液全体の容積に対して血球の容積が５０％程度にもなる。そのため、このように血液に高濃度に含まれる血球１個１個に対して、希釈剤、溶血剤または染色剤などの前処理試剤を確実に作用させるために、一般に、血液に、血液の数１０倍から数１００倍の容量の希釈剤、溶血剤または染色剤を添加し、激しく攪拌することで、血球１個１個と前処理試剤とを接触させる方法が使用されてきた。
【００１１】
しかし、この方法では、その接触の確率を高めることは可能であるが、（１）全ての血球に確実に前処理試剤を接触させることが困難である、（２）大量の前処理試剤が必要となるため、試薬コストが高くなるだけでなく、前処理試剤の容量の増大に伴って、前処理を行うための装置が大型化する、（３）当該装置には攪拌機構が必要であり、当該装置が大型で高価なものとなる、等の問題があった。
【００１２】
つまり、特許文献１〜３の技術では、血球１個１個（または血液１滴）に対して前処理試剤を確実に接触させ、作用させるためには、多量の血液と、多量の前処理試剤を準備し、これらを上記の攪拌機構にて攪拌することが必要であった。すなわち、特許文献１〜３の技術では、前処理を精度良く行うために、大型で高価な機構が必要であり、また、希釈剤などの試料にも多額の費用を要していた。
【００１３】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、その目的は、簡易にかつ安価な機構で、試料中の複数の粒子のそれぞれに対する前処理を精度よく行う粒子前処理装置および粒子前処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る粒子前処理装置は、上記課題を解決するために、測定対象となる測定対象粒子を測定可能な状態とするための前処理試剤を用いて、前記測定対象粒子を少なくとも含む複数の粒子を含有する試料に対して前処理を行う粒子前処理装置であって、前記複数の粒子のそれぞれの表面に対して前記前処理試剤が接触するように、前記複数の粒子を並べる列生成機構を備えていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明に係る粒子前処理方法は、上記課題を解決するために、測定対象となる測定対象粒子を測定可能な状態とするための前処理試剤を用いて、少なくとも前記測定対象粒子を含む複数の粒子を含有する試料に対して前処理を行う粒子前処理方法であって、前記複数の粒子のそれぞれの表面に対して前記前処理試剤が接触するように、前記複数の粒子を並べる列生成工程を含むことを特徴としている。
【００１６】
前記構成によれば、複数の粒子のそれぞれの表面に対して前処理試剤が接触するように当該複数の粒子を並べるので、当該接触のために「攪拌」といった、従来のような複雑な操作を行う必要がない。また、多量の試料および前処理試剤を準備しておく必要もない。それゆえ、簡易にかつ安価な機構で、試料中の粒子に対する前処理を精度よく行うことができる。
【００１７】
さらに、本発明に係る粒子前処理装置では、前記列生成機構は、前記複数の粒子を１次元に並べる機構であることが好ましい。
【００１８】
前記構成によれば、試料中の粒子を一方向に一列、すなわち、ライン状に並べるので、前処理対象の複数の粒子のそれぞれと前処理試剤との間に、それ以外の粒子が入り込むことを防ぐことができる。それゆえ、試料に含まれる複数の粒子全てに対して確実に前処理試剤を接触させることができ、試料中の粒子に対する前処理を精度よく行うことができる。
【００１９】
なお、上記の「それ以外の粒子」とは、例えば前処理試剤に対して粒子が一方向に一列ではない場合（すなわち、一方向に二列以上の場合）に問題となる、いわゆる影になる粒子（前処理試剤に対して遠い側の粒子に、前処理を確実に行うことを妨げるように作用する粒子）を指す。
【００２０】
さらに、本発明に係る粒子前処理装置では、前記列生成機構は、前記複数の粒子を２次元に並べる機構であることが好ましい。
【００２１】
前記構成によれば、試料中の粒子を二方向に一列、すなわち、面状に並べるので、前処理対象の複数の粒子のそれぞれと前処理試剤との間に、それ以外の粒子が入り込むことを防ぐことができる。それゆえ、試料に含まれる複数の粒子全てに対して確実に前処理試剤を接触させることができ、試料中の粒子に対する前処理を精度よく行うことができる。
【００２２】
なお、上記の「それ以外の粒子」とは、例えば前処理試剤に対して粒子が二方向に一列ではない場合（すなわち、二方向に二列以上の場合）に問題となる、いわゆる影になる粒子（前処理試剤に対して遠い側の粒子に、前処理を確実に行うことを妨げるように作用する粒子）を指す。
【００２３】
また、面状に並べた複数の粒子に対して一度に前処理試剤を接触させることができるので、複数の粒子を１次元に並べる場合に比べ、一度に接触させる粒子の数を多くすることができる。それゆえ、前処理を要する粒子の数が多い場合でも、迅速に前処理を行うことができる。
【００２４】
さらに、本発明に係る粒子前処理装置では、前記列生成機構は、前記前処理試剤を流入させることによって、前記複数の粒子を並べる機構であることが好ましい。
【００２５】
前記構成によれば、前処理試剤を流入させることにより、その前処理試剤の流れを利用して試料中の粒子を並べ、複数の粒子のそれぞれの表面に確実に前処理試剤を接触させることができる。すなわち、前処理において必要な物質である前処理試剤を流入させるといった簡易な方法により、上記の確実な接触を実現できる。さらに、前記構成によれば、複数の粒子に対して新鮮な前処理試剤を次々と接触させることができる。
【００２６】
さらに、本発明に係る粒子前処理装置では、前記列生成機構は、前記試料と前記前処理試剤とが合流する合流部と、前記合流部に接続され、前記合流部に前記試料を導入する試料導入路と、前記合流部に接続され、前記合流部に前記前処理試剤を導入する前処理試剤導入路と、を含み、前記合流部に接続され、前記合流部にて合流した前記試料と前記前処理試剤とが流入することにより、前記前処理試剤による前記試料に対する前処理が行われる前処理路をさらに備えていることが好ましい。
【００２７】
前記構成によれば、合流部には、試料導入路を介して試料が、前処理試剤導入路を介して前処理試剤が導入される。それゆえ、前処理試剤の流れを利用して、少なくとも合流部において、試料中の粒子を並べることができる。
【００２８】
そして、合流部にて試料および前処理試剤が合流し、前処理試剤による試料に対する前処理が行われる前処理路に流入する。それゆえ、合流部および／または前処理路において、複数の流路のそれぞれの表面に前処理試剤を確実に接触させることができる。
【００２９】
さらに、本発明に係る粒子前処理装置は、前記前処理試剤導入路を複数備え、複数の前記前処理試剤導入路の少なくとも２つは、前記合流部を挟んで対向するように配置されていることが好ましい。
【００３０】
前記構成によれば、合流部において、試料に対して前処理試剤を少なくとも２つの方向から挟み込むように接触させることができるため、前処理試剤の試料中への拡散距離を短くすることができる。それゆえ、前処理路において、前処理試剤による試料中の粒子に対する前処理を迅速に行うことができる。
【００３１】
さらに、本発明に係る粒子前処理装置では、前記試料および前記前処理試剤が前記前処理路を流れるときのレイノルズ数は、０より大きく２３００より小さいことが好ましい。
【００３２】
前記構成によれば、前処理路において、試料および前処理試剤が安定な層流を形成できるため、粒子の並びが、これらの物質の流れによって乱れることがない。それゆえ、複数の粒子のそれぞれと前処理試剤とを確実に接触させ続けることができ、安定して前処理を行うことができる。
【００３３】
さらに、本発明に係る粒子前処理装置では、前記試料および前記前処理試剤が前記前処理路を流れるときのレイノルズ数は、０より大きく１より小さいことが好ましい。
【００３４】
前記構成によれば、前処理路において、試料および前処理試剤の流れの粘性力が慣性力よりも支配的になるため、より安定して粒子を並べることができる。
【００３５】
また、上記条件下では、毛細管駆動を用いて試料および前処理試剤の安定した流れを形成することができるので、その流れを形成するための送液機構を備える、または接続する必要がない。それゆえ、粒子前処理装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００３６】
さらに、本発明に係る粒子前処理装置では、前記前処理路の底部における、前記試料および前記前処理試剤が流れる流れ方向と略垂直方向の長さをｗ１、前記試料導入路を流れる前記試料の流量をＱ１、前記前処理試剤導入路を流れる前記前処理試剤の流量をＱ２、前記複数の粒子の最大直径をｄ１としたとき、「ｗ１・Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）≦２・ｄ１」が成立することが好ましい。
【００３７】
前記構成によれば、少なくとも前処理路において、試料中の個々の粒子を上記流れ方向と略平行な方向に一列に並べることができる。それゆえ、複数の粒子のそれぞれに対して前処理試剤を確実に接触させることができ、高精度な前処理を行うことができる。
【００３８】
さらに、本発明に係る粒子前処理装置では、前記前処理路の底部における、前記試料および前記前処理試剤が流れる流れ方向と略垂直方向の長さをｗ１、前記試料導入路を流れる前記試料の流体抵抗をＲ１、前記前処理試剤導入路を流れる前記前処理試剤の流体抵抗をＲ２、前記複数の粒子の最大直径をｄ１としたとき、「ｗ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）≦２・ｄ１」が成立することが好ましい。
【００３９】
前記構成によれば、毛細管駆動、または、上記送液機構による吸引力を利用して、少なくとも前処理路において、試料中の個々の粒子を上記流れ方向と略平行な方向に一列に並べることができる。それゆえ、複数の粒子のそれぞれに対して前処理試剤を確実に接触させることができ、高精度な前処理を行うことができる。
【００４０】
また、前記構成によれば、毛細管駆動、または、当該毛細管駆動の要因となる毛細管力と同等の上記送液機構による吸引力を利用して、試料を前処理路まで導入することが可能となる。それゆえ、その導入のために、粒子前処理装置の外部に設けられた送液機構や、試料および前処理試剤のそれぞれに対応した複数の送液機構など、大規模で複雑な送液機構を必要としない。それゆえ、粒子前処理装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００４１】
さらに、本発明に係る粒子前処理装置では、前記前処理路における、前記試料および前記前処理試剤が流れる流れ方向の長さをＬ１、前記前処理路を流れる前記試料および前記前処理試剤の平均線速度をｖ１、前記複数の粒子に対する前処理に必要な最小時間をｔ１としたとき、「Ｌ１≧ｖ１・ｔ１」が成立することが好ましい。
【００４２】
前記構成によれば、前処理試剤による粒子に対する前処理を、前処理路内で完了させることができる。それゆえ、前処理のために、本発明の粒子前処理装置を他の装置と連結させることなく、当該粒子前処理装置の内部において当該前処理を完結できる。
【００４３】
さらに、本発明に係る粒子前処理装置では、前記前処理路における、前記試料および前記前処理試剤が流れる流れ方向の長さは、前記複数の粒子に含まれる、前記測定対象粒子以外の非測定対象粒子を、前記前処理試剤を用いて溶解させるとき、前記前処理路における前記測定対象粒子の滞在時間が、前記非測定対象粒子の溶解に必要な時間よりも長く、前記測定対象粒子の溶解が開始する時間よりも短くなるように規定されていることが好ましい。
【００４４】
前記構成によれば、前処理路において、測定対象粒子を溶解させることなく、前処理試剤を用いて非測定対象粒子を確実に溶解させることができる。それゆえ、例えば測定対象粒子に対する測定を行う粒子測定装置に対して、当該測定に不要な非測定対象粒子を提供せず、かつ、試料に含まれる全ての測定対象粒子を提供することができる。すなわち、測定対象粒子の高精度な測定を実現することができる。
【００４５】
さらに、本発明に係る粒子前処理装置では、前記前処理路は、蛇行形状を有することが好ましい。
【００４６】
前記構成によれば、前処理路が直線状である場合に比べて、前処理路の実質的な長さを長くすることができる。それゆえ、粒子前処理装置に一度に導入される試料および前処理試剤の量を多くすることができ、迅速に前処理を行うことが可能となる。
【００４７】
一方、前処理路が直線状である場合の上記流れ方向の長さと、蛇行形状である場合の上記流れ方向の長さとが略同一の場合には、蛇行形状の方が省スペース化を図ることができるゆえ、粒子前処理装置の小型化を図ることができる。
【００４８】
さらに、本発明に係る粒子前処理装置では、前記前処理路は、前記試料および前記前処理試剤に対して親液性を有することが好ましい。
【００４９】
前記構成によれば、試料および前処理試剤に毛細管力を作用させることができ、毛細管駆動を利用した試料に対する前処理を実現できる。それゆえ、当該前処理のために、試料および前処理試剤の流れを形成するための送液機構を備える、または接続する必要がないので、粒子前処理装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００５０】
さらに、本発明に係る粒子前処理装置では、前記複数の粒子は、細胞であることが好ましい。
【００５１】
前記構成によれば、本発明の粒子前処理装置を、細胞に対する前処理に利用することができる。
【００５２】
さらに、本発明に係る粒子前処理装置では、前記細胞は、血球であることが好ましい。
【００５３】
前記構成によれば、本発明の粒子前処理装置を、血液中の血球に対する前処理に用いることができる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明に係る粒子前処理装置は、以上のように、前記複数の粒子のそれぞれの表面に対して前記前処理試剤が接触するように、前記複数の粒子を並べる列生成機構を備えている構成である。
【００５５】
また、本発明に係る粒子前処理方法は、以上のように、前記複数の粒子のそれぞれの表面に対して前記前処理試剤が接触するように、前記複数の粒子を並べる列生成工程を含む方法である。
【００５６】
それゆえ、本発明の粒子前処理装置および粒子前処理方法は、簡易にかつ安価な機構で、試料中の粒子に対する前処理を精度よく行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る粒子前処理装置の概略構成の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す粒子前処理装置に前処理試剤が導入された様子を示す図である。
【図２】（ａ）は、図１に示す粒子前処理装置の概略構成の別例を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す粒子前処理装置に前処理試剤が導入された様子を示す図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る粒子前処理装置の概略構成の一例を示す上面断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は、図３に示す粒子前処理装置の別例を示す上面断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、図３に示す粒子前処理装置の更なる別例を示す上面断面図である。
【図６】（ａ）は、図３に示す粒子前処理装置であり、（ｂ）〜（ｄ）は、試料に含まれる粒子が一列に並ぶ様子を示す図である。
【図７】（ａ）は、図５の（ａ）に示す粒子前処理装置であり、（ｂ）〜（ｄ）は、試料に含まれる粒子が一列に並ぶ様子を示す図である。
【図８】本発明の別の実施形態に係る粒子前処理装置の概略構成の一例を示す上面断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、試料に含まれる粒子に、下流前処理試剤導入流路から導入された前処理試剤が接触するまでの過程を示す図である。
【図１０】（ａ）は、従来の粒子前処理装置の内部に、前処理試剤としての溶血剤が導入されたときの様子を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す粒子前処理装置における溶血剤作用時間と溶血効果との関係を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は、本発明の更なる別の実施形態に係る粒子前処理装置の内部に、前処理試剤としての溶血剤が導入されたときの合流部付近の様子を示す上面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す粒子前処理装置の内部における溶血剤作用時間と溶血効果との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
本発明の各実施の形態について、図１〜図１１に基づいて説明する。
【００５９】
各実施の形態では、粒子とは、球形のビーズや血球に限定されず、球形以外の、例えば、塵、埃、細胞や、タンパク質や核酸などの試料中にコロイドとして分散するものも含まれる。
【００６０】
また、各実施の形態では、粒子の前処理とは、試料中に含まれる粒子に対して前処理試剤による処理が行われればよく、例えば、粒子と前処理試剤の反応、粒子の前処理試剤による希釈などが含まれる。特に、試料が血液である場合には、例えば、溶血剤、希釈剤または染色剤などが挙げられる。また、溶血剤としては、純水、高濃度食塩水などの非等張液（低等張液または高等張液）や塩化アンモニウムなどが挙げられる。
【００６１】
また、各実施の形態では、粒子の測定とは、例えば電気的検出や光学的検出により粒子または粒子内成分の測定が行われればよく、試料における粒子の有無、試料に含まれる粒子数の計数、試料の質量（あるいは体積）に対する粒子の濃度、試料に含まれる粒子のサイズ、試料に含まれる粒子の特性に応じた粒子種類の判別および計数、試料中の粒子内特定成分の濃度など、が含まれる。
【００６２】
また、各実施の形態において使用される試料には、例えば、空気、ガスなどの気体試料、水溶液、血液などの液体試料、ゲルなどの高分子溶液試料が挙げられる。
【００６３】
また、各流路の「深さ（高さ、厚み）」は、各流路の底部（底面）を基準とした、底部に対向する各流路の上部（上面）へ向かう垂直方向の距離であり、各流路の送液方向と垂直な断面における、該底部に対しての垂直方向の距離である。各流路の「長さ」は、各流路を試料が流れると仮定した場合のその流れる流れ方向（主方向、送液方向）の距離である。また、各流路の「幅」は、各流路の「深さ」および「長さ」とそれぞれ垂直な方向の距離であり、上記垂直な断面における、該底部に対しての水平方向の距離である。
【００６４】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。
【００６５】
＜粒子前処理装置１０の構成＞
まず、図１および図２に基づいて、本実施の形態に係る粒子前処理装置１０の概略構成について説明する。図１は、粒子前処理装置１０の概略構成の一例を示す斜視図であり、図２は、図１に示す粒子前処理装置１０の別例を示す斜視図である。
【００６６】
粒子前処理装置１０は、測定対象となる測定対象粒子を測定可能な状態とするための前処理試剤２００を用いて、測定対象粒子を少なくとも含む複数の粒子１１０を含有する試料１００に対して前処理を行うものである。粒子前処理装置１０は、例えば直方体であり、縦横（図１のｘ方向およびｙ方向）に数ｃｍ程度、厚さ（図１のｚ方向）０．５ｍｍ〜１ｃｍ程度であるが、これに限定されない。すなわち、粒子前処理装置１０は、下記に示す大きさおよび形状の収容部１１を少なくとも形成でき、かつ、利用者が使用しやすい形状および大きさであればよい。
【００６７】
図１の（ａ）に示す粒子前処理装置１０は、収容部（列生成機構）１１および基板１２を備える。基板１２は、収容部１１、すなわち溝構造が形成されるものである。基板１２の材質としては、ガラス、石英、樹脂（例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）または環状ポリオレフィン（ＣＯＰ））等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００６８】
収容部１１は、上方（図１の（ａ）に示すｚ方向）が大気に開放しており、少なくとも幅ｗおよび高さｈが、複数の粒子１１０のうちの最大直径を有する粒子１１０と略同一の長さとなるように形成されている。例えば、試料１００が血液の場合、その幅ｗが１０〜１００μｍ、高さｈが１０〜１００μｍであることが好ましい。
【００６９】
また、その長さｌは、前処理後の試料１００が、粒子１１０の測定を行う粒子測定装置（不図示）において、少なくとも１回の測定に必要となる試料１００が導入されるのに十分な長さを有していればよい。すなわち、収容部１１の大きさは、上記幅ｗおよび高さｈの大きさを前提として、当該測定に必要となる試料１００を収容するのに十分な大きさを有していればよい。例えば、試料１００が血液の場合、その長さｌは０．１〜１０００ｍｍであることが好ましい。
【００７０】
なお、長さｌの好ましい範囲は、測定に必要となる試料１００の量を０．００１〜１０μＬと仮定して算出したものである。この算出は、収容部１１に試料１００を載置して前処理を行う場合を想定している。
【００７１】
粒子前処理装置１０の大きさを超える長さｌが選択される場合には、収容部１１が粒子前処理装置１００内に形成されるように、収容部１１の形状を例えば蛇行形状とすることが好ましい。この構成によれば、粒子前処理装置１０の大きさを変えずに収容部１１の大きさを大きくすることができるので、より多くの試料１００に含まれる粒子１１０に対して、１度にかつ確実に前処理試剤２００を接触（作用）させることができる。逆にいえば、収容部１１を蛇行形状とすることにより、省スペース化を図ることができるので、粒子前処理装置１０の小型化を図ることができる。
【００７２】
なお、収容部１１に試料１００を流入させながら、前処理試剤２００を接触させる場合には、長さｌはどの程度の長さであってもよい。すなわち、長さｌを上記上限値ほど長く設定する必要はない。
【００７３】
すなわち、収容部１１は、その幅ｗおよび高さｈが所謂マイクロ化されている。そのため、例えば１回の測定において必要な試料１００に対してのみ前処理を行うことができる。また、その試料１００に対する前処理試剤２００の量も少なくて済む。それゆえ、無駄のない前処理を行うことが可能となる。
【００７４】
図１の（ａ）に示すように、上記のように規定された収容部１１に試料１００が導入されると、試料１００に含まれる複数の粒子１１０が、収容部１１の長さｌの方向に沿って一列に並ぶ（整列または配列する）。すなわち、収容部１１は、複数の粒子１１０を１次元に並べる機構であるといえる。そして、この状態において前処理試剤２００が導入されると、図１の（ｂ）に示すように、複数の粒子１１０のそれぞれの表面に前処理試剤２００が接触することになる。それゆえ、前処理試剤２００を粒子１１０のそれぞれに作用させることができる。
【００７５】
このように、収容部１１は、複数の粒子１１０のそれぞれの表面に対して前処理試剤２００が接触するように、複数の粒子１１０を並べる列生成機構としての機能を有する。これは、本実施の形態において、上記のように複数の粒子１１０を並べる列生成工程を有する粒子前処理方法を実現しているともいえる。この収容部１１の機能により、当該接触のために「攪拌」といった、従来のような複雑な操作を行うことなく、また、多量の試料１００および前処理試剤２００を準備しておく必要もない。それゆえ、簡易にかつ安価な機構で、試料１００に含まれる粒子１１０に対する前処理を精度よく行うことができる。
【００７６】
また、図１に示す粒子前処理装置１０によれば、収容部１１が複数の粒子１１０を一方向に一列（ライン状）に並べるので、前処理対象の複数の粒子１１０のそれぞれと前処理試剤２００との間に、それ以外の粒子が入り込むことを防ぐことができる。それゆえ、複数の粒子１１０の全てに対して確実に前処理試剤２００を接触させることができる。
【００７７】
なお、収容部１１は、複数の粒子１１０のそれぞれの表面に対して前処理試剤２００が接触するように、複数の粒子１１０を並べるものであればよく、一直線上に一列に並べるものでなくてもよい。すなわち、本明細書において「一列に並べる」とは、複数の粒子１１０が互いに接触しない程度に、当該粒子１１０を任意の直線に沿って並べることを指し、複数の粒子１１０を、例えばその直線に沿って形成される不規則な曲線上に並べること、その直線に沿ってジグザグに並べることなども含む概念である。
【００７８】
＜変形例＞
次に、図２を用いて、粒子前処理装置１０の概略構成の変形例について説明する。
【００７９】
図２の（ａ）に示す粒子前処理装置１０は、収容部１１の幅ｗが、図１に示す粒子前処理装置１０の収容部１１の幅ｗよりも長くなっている。この幅ｗは、例えば、少なくとも１回の測定に必要となる試料１００が導入され、かつ、導入される粒子１１０の最大直径の略整数倍となる長さであればよい。例えば、試料１００が血液の場合、その幅ｗは、５０〜１００００μｍであることが好ましい。この幅ｗの好ましい範囲は、１０μｍ程度の血球が５〜１０００個並ぶと仮定して算出したものである。一方、収容部１１の高さｈおよび長さｌは、図１に示す粒子前処理装置１０と略同じである。
【００８０】
図２の（ａ）に示すように、上記のように規定された収容部１１に試料１００が導入されると、試料１００に含まれる複数の粒子１１０が、収容部１１の長さｌおよび幅ｗの方向に沿って面状に並ぶ。すなわち、収容部１１は、複数の粒子１１０を２次元に並べる機構であるといえる。そして、この状態において前処理試剤２００が導入されると、図２の（ｂ）に示すように、複数の粒子１１０のそれぞれの表面に前処理試剤２００が接触することになる。それゆえ、前処理試剤２００を粒子１１０のそれぞれに作用させることができる。
【００８１】
このように、図２に示す粒子前処理装置１０によれば、収容部１１が複数の粒子１１０を二方向に一列に並べるので、前処理対象の複数の粒子１１０のそれぞれと前処理試剤２００との間に、それ以外の粒子が入り込むことを防ぐことができる。それゆえ、複数の粒子１１０の全てに対して確実に前処理試剤２００を接触させることができる。
【００８２】
また、面状に並べた複数の粒子１１０に対して一度に前処理試剤２００を接触させることができるので、複数の粒子１１０を１次元に並べる場合に比べ、一度に接触させる粒子１１０の数を多くすることができる。それゆえ、前処理を要する粒子１１０の数が多い場合でも、迅速に前処理を行うことができる。
【００８３】
なお、収容部１１の形状は、上記のように直方体形状である必要はなく、例えば、立方体形状、三角柱形状、円柱形状、楕円柱形状、台形柱形状などであってもよい。
【００８４】
＜収容部１１の形成方法＞
収容部１１の形成には、基板１２の材質に応じて、例えば、ウエットエッチングおよび／またはドライエッチング、切削加工、転写構造を有する金型に対するモールディング等の公知の手法が用いられる。また、収容部１１を上記の方法で形成した基板１２を、別基板を貼り合わせてもよい。この場合、その貼り合わせには、基板１２および別基板の材質に応じて、例えば、加熱融着および／または加圧融着、プラズマ処理による化学的接着、自己物理吸着、接着剤による接着等の公知の手法が用いられる。また、別基板を貼り合わせる場合には、例えば貫通孔形状の基板と別基板とを貼り合わせることにより、収容部１１が形成される。なお、この別基板の材質も、上記に挙げた基板１２の材質から選択されたものであってよい。
【００８５】
〔実施の形態２〕
次に、本発明の実施の別形態について図３〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態１と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８６】
＜粒子前処理装置１０の構成＞
まず、図３に基づいて、本実施の形態に係る粒子前処理装置１０の概略構成について説明する。図３は、粒子前処理装置１０の概略構成の一例を示す上面断面図である。本実施の形態では、少なくとも試料導入流路１、前処理試剤導入流路２、２ａ、２ｂ（前処理試剤導入流路２ａ、２ｂについては図５参照）および合流部３によって、列生成機構１３の基本構造が形成されている。
【００８７】
図３に示すように、粒子前処理装置１０は、試料導入流路（試料導入路）１と、前処理試剤導入流路（前処理試剤導入路）２と、合流部３と、前処理流路（前処理路）４と、基板１２とを備えている。粒子前処理装置１０は、基板１２に、試料導入流路１、前処理試剤導入流路２、合流部３および前処理流路４といった溝構造が形成されることにより構成されている。また、実施の形態１と同様、これらの部材が形成された基板１２に、別基板を貼り合わることによって構成されてもよい。この場合の別基板は、各流路の蓋として機能する。
【００８８】
なお、粒子前処理装置１０の製造方法（上記溝構造の形成方法）は、実施の形態１と同様であるため、その説明は割愛する。また、粒子前処理装置１０の大きさおよび形状は、実施の形態１に係る粒子前処理装置１０と同様である。
【００８９】
試料導入流路１は、複数の粒子１１０を含む試料１００（図６参照）を、図３に示す矢印方向に送液し、合流部３に試料１００を導入するものである。試料導入流路１は、合流部３に接続されている。また、例えば、試料導入流路１の、合流部３との接続部（接続領域）とは異なる端部には、粒子前処理装置１０の外部から試料１００を導入することが可能な試料導入口（不図示）が形成されている。
【００９０】
前処理試剤導入流路２は、複数の粒子１１０に対して前処理を行うための前処理試剤２００（図６参照）を、図３に示す矢印方向に送液し、合流部３に前処理試剤２００を導入するものである。前処理試剤導入流路２は、合流部３に接続されている。また、例えば、前処理試剤導入流路２の、合流部３との接続部とは異なる端部には、粒子前処理装置１０の外部から前処理試剤２００を導入することが可能な前処理試剤導入口（不図示）が形成されている。
【００９１】
合流部３は、試料導入流路１に導入された試料１００と、前処理試剤導入流路２に導入された前処理試剤２００とが合流する領域である。すなわち、試料導入流路１および前処理試剤導入流路２は、合流部３に対して、試料１００および前処理試剤２００の流れの上流側に配置されている。
【００９２】
また、合流部３は、試料導入流路１、前処理試剤導入流路２および前処理流路４のそれぞれと連通するように接続されている。すなわち、合流部３と、試料導入流路１、前処理試剤導入流路２および前処理流路４のそれぞれとの接続部は開口している。また、試料導入流路１、前処理試剤導入流路２、合流部３および前処理流路４の形状は、直方体形状となっているが、これに限らず、例えば、立方体形状、三角柱形状、円柱（管）形状、楕円柱形状、台形柱形状などであってもよい。
【００９３】
また、合流部３の前処理流路４との接続部は、試料１００が試料導入流路１を流れるときに形成する当該試料１００の流れの主線がなす直線上に配置されている。この場合、試料１００と前処理試剤２００とが合流（接触）した後、試料１００および前処理試剤２００の流れの淀みや圧力損失などを抑制した状態で、前処理流路４に流すことができる。それゆえ、上記流れの制御（送液制御）を高精度に行うことができるので、高精度かつ再現性の高い前処理を行うことが可能となる。
【００９４】
さらに、合流部３の試料導入流路１との接続部、および、合流部３の前処理試剤導入流路２との接続部が近接するように、試料導入流路１および前処理試剤導入流路２が合流部３に接続されている。この場合、合流部３において、試料１００と前処理試剤２００とを、その間に空気を挟むことなく接触させることができる。また、合流部３の前処理試剤導入流路２との接続部、および、合流部３の前処理流路４との接続部が近接するように、前処理試剤導入流路２および前処理流路４が合流部３に接続されている。この場合、試料１００と前処理試剤２００とが前処理流路４に導入されるときに、合流部３の内部に空気が残らない。それゆえ、これらの構成によれば、上記と同様、高精度かつ再現性の高い前処理を行うことが可能となる。
【００９５】
前処理流路４は、合流部３にて合流した試料１００と前処理試剤２００とが、図３に示す矢印方向に流入することにより、前処理試剤２００による試料１００（複数の粒子１１０）に対する前処理が行われる領域である。すなわち、前処理流路４は、合流部３に対して、試料１００および前処理試剤２００の流れの下流側に配置されている。
【００９６】
また、前処理流路４は、試料１００および前処理試剤２００に対して親液性を有している。ここで、親液性とは試料１００および前処理試剤２００の前処理流路４での接触角が０°より大きく９０°より小さいことである。この場合、試料１００および前処理試剤２００に毛細管力を作用させることができ、毛細管駆動を利用した試料１００に対する前処理を実現できる。それゆえ、当該前処理のために、試料１００および前処理試剤２００の流れを形成するための送液機構（例えばポンプ）を備える、または接続する必要がないので、粒子前処理装置１０の小型化および低コスト化を図ることができる。なお、粒子前処理装置１０に送液機構を備え、または接続して、試料１００および前処理試剤２００を前処理流路４まで送液する場合には、必ずしも前処理流路４が親液性を有している必要はない。
【００９７】
また、例えば、前処理流路４の、合流部３との接続部とは異なる端部には、前処理が行われた試料１００を粒子前処理装置１０の外部に導出可能な試料導出口（不図示）が形成されている。
【００９８】
図３では、試料導入流路１、合流部３および前処理流路４は、略直線を形成するように配置されている。すなわち、試料導入流路１を流れる試料１００の流れ方向と、前処理流路４を流れる試料１００および前処理試剤２００の流れ方向が略同一となるように配置されている。一方、前処理試剤導入流路２は、その直線に対して略垂直となるように、合流部３に接続されている。
【００９９】
この配置の場合、前処理試剤２００が前処理試剤導入流路２から合流部３に流れ込むことにより、試料導入流路１から合流部３に流れ込む試料１００を、前処理試剤２００の流れ方向に移動させ、合流部３の前処理試剤導入流路２との接続部と対向する領域に寄せ集めることができる。これにより、例えば図６の（ｄ）に示すように、少なくとも合流部３において、合流部３から前処理流路４へと流れる試料１００および前処理試剤２００の流れ方向に一列に並べることができる。なお、複数の粒子１１０が形成する列は、合流部３および前処理流路４の深さ方向（図３に示すｚ方向）に複数存在している。深さ方向に複数の粒子１１０を存在させないように制御する（深さ方向に粒子１１０を１つだけ存在させる）場合には、合流部３および前処理流路４の深さを、粒子１１０の最大粒子径の２倍未満とすればよい。
【０１００】
すなわち、試料導入流路１、前処理試剤導入流路２および合流部３が上記のように配置され、前処理試剤導入流路２から合流部３へと前処理試剤２００を流入させることにより、その前処理試剤２００の流れを利用して、試料導入流路１から合流部３に流入した試料１００に含まれる複数の粒子１１０を、少なくとも合流部３において並べることができる。それゆえ、前処理において必要な物質である前処理試剤２００を流入させるといった簡易な方法により、複数の粒子１１０のそれぞれの表面に確実に前処理試剤２００を接触させることができる。換言すれば、試料導入流路１、前処理試剤導入流路２および合流部３は、前処理試剤２００を流入させることによって、複数の粒子１１０を並べる機構であるといえる。
【０１０１】
また、試料導入流路１、前処理試剤導入流路２、合流部３および前処理流路４は、「流路」という規定された空間を有するものであり、その空間内で試料１００の流れを形成することできるので、試料１００に含まれる複数の粒子１１０を並べること、その並べた粒子１１０に対して前処理を行うこと、をより確実に行うことができる。また、上記の各部材は閉空間を形成しているので、従来のように、前処理のための攪拌用の容器に試料１００および前処理試剤２００を導入するとき、また、攪拌を行うときに、試料１００および前処理試剤２００が外部に離散してしまうことがない。それゆえ、試料１００および前処理試剤２００の節約を図ることができる。また、上記「流路」は所謂マイクロ化されているので、試料１００および前処理試剤２００の量が微量となる。それゆえ、その量を低減することができる。
【０１０２】
なお、試料導入流路１、前処理試剤導入流路２および前処理流路４の各流路の幅および深さは、１〜５０００μｍであることが好ましく、当該各流路の長さは、１〜１００ｍｍであることが好ましいが、この範囲に限定されず、導入される試料１００または前処理の目的に応じて適宜設定されてもよい。すなわち、これらの流路も、実施の形態１と同様、所謂マイクロ化されている。なお、上記各流路の深さは必ずしも一様である必要はなく、部分的に浅くなっていたり深くなっていてもよい。
【０１０３】
また、合流部３の幅、深さおよび長さは、それぞれ１〜５０００μｍであることが好ましいが、この範囲に限定されず、上記の各流路の接続部の大きさにあわせて接続されるように適宜設定されていればよい。なお、合流部３の「幅」は、試料導入流路１または前処理流路４の幅と平行な方向の距離であり、その「長さ」は、試料導入流路１との接続部から、前処理流路４との接続部までの距離である。
【０１０４】
＜各部材の配置例＞
次に、試料導入流路１、前処理試剤導入流路２、合流部３および前処理流路４の配置の別例について、図４を用いて説明する。図４は、図３に示す粒子前処理装置におけるこれらの部材の様々な配置例を示す上面断面図である。なお、これらの配置はあくまで一例であって、試料１００および前処理試剤２００が流れる方向の上流側から、試料導入流路１および前処理試剤導入流路２と、合流部３と、前処理流路４とがこの順に形成されていればよい。
【０１０５】
例えば、図４の（ａ）では、前処理試剤導入流路２と、合流部３から試料導入流路１へと延伸した半直線とのなす角θが鋭角となるように、前処理試剤導入流路２が合流部３に接続されている。この場合、前処理試剤導入流路２が、前処理試剤導入流路２を流れる前処理試剤２００の流れ方向が前処理流路４側を向くように配置されることになるので、合流部３にて試料１００を一列に並べつつ、図３に示す構造の場合よりもスムースに前処理流路４へと送液できる。それゆえ、より迅速に前処理を行うことができる。
【０１０６】
一方、図４の（ｂ）では、上記角θが鈍角となるように、前処理試剤導入流路２が合流部３に接続されている。この場合、前処理試剤導入流路２が、前処理試剤導入流路２を流れる前処理試剤２００の流れ方向が試料導入流路１側を向くように配置されることになるので、前処理流路４に導入される前に確実に試料１００を一列に並べることができる。それゆえ、早い段階で（前処理流路４に導入された直後、または合流部３にて）、複数の粒子１１０のそれぞれの表面に前処理試剤２００を確実に接触させることができる。
【０１０７】
また、図４の（ｃ）では、試料導入流路１および前処理流路４の幅（同図に示す幅ｗ１）が、図３に示す試料導入流路１および前処理流路４の幅よりも大きくなっている。すなわち、図３に示す構造と異なり、試料導入流路１、前処理試剤導入流路２および前処理流路４が略同一の幅を有しておらず、試料導入流路１および前処理流路４の幅が、前処理試剤導入流路２の幅よりも大きくなっている。この場合、前処理対象となる試料１００を、より多量に粒子前処理装置１０の内部に導入しておくことができる。
【０１０８】
一方、図４の（ｄ）では、試料導入流路１の幅（同図に示す幅ｗ２）が、図３に示す試料導入流路１の幅よりも大きくなっている。すなわち、図３の構造とは異なり、試料導入流路１の幅が、前処理試剤導入流路２および前処理流路４の幅よりも大きくなっており、合流部３の形状がテーパ状となっている。この場合、合流部３の、前処理試剤導入流路２との接続部と対向する領域である傾斜領域Ｓにおいて、前処理試剤２００の流れにより、試料１００に含まれる複数の粒子１１０が一列に並べられることになる。この傾斜領域Ｓは、試料導入流路１から前処理流路４への試料１００の流れを遅くする機能を有するため、傾斜領域Ｓにおける試料１００の滞留時間を長くすることができる。それゆえ、合流部３において、複数の粒子１１０を確実に一列に並べることができる。
【０１０９】
なお、図４の（ｃ）および（ｄ）と異なり、試料導入流路１の幅が、前処理試剤導入流路２および前処理流路４の幅よりも小さくてもよい。
【０１１０】
また、図４の（ｅ）〜（ｇ）に示す前処理流路４は、図３に示す前処理流路４の形状と異なっている。図４の（ｅ）では、前処理流路４は、直線状ではなく、（１）合流部３との接続部から所定の距離ｌ２だけ、前処理試剤導入流路２を流れる前処理試剤２００の流れ方向と略平行な部分と、（２）その部分から所定の距離ｌ１だけ、試料導入流路１を流れる試料１００の流れ方向と略平行な部分との２段構造となっている。
【０１１１】
この構成によれば、前処理流路４が直線状に形成されている場合（例えば図３に示す構造）に比べて、試料１００および前処理試剤２００の流れ方向の前処理流路４の長さ（前処理流路４の実質的な長さ）を長く形成することができる。それゆえ、粒子前処理装置１０に一度に導入される試料１００および前処理試剤２００の量を多くすることができ、迅速に前処理を行うことが可能となる。
【０１１２】
一方、前処理流路４が直線状である場合の上記流れ方向の長さと、非直線状の場合の上記流れ方向の長さとが略同一の場合には、省スペース化を図ることができるので、粒子前処理装置１０の小型化を図ることができる。すなわち、図４の（ｅ）に示すように、前処理流路４の長さがｌ１＋ｌ２である場合に、非直線状であれば長さｌ２分だけ、その横方向の長さ（ｌ１方向の長さ）を短くできる。
【０１１３】
また、図４の（ｆ）および（ｇ）では、前処理流路４が蛇行形状を有している。それゆえ、図４の（ｅ）の場合よりも、より多くの量の試料１００および前処理試剤２００を一度に導入することができ、また、粒子前処理装置１０の小型化を更に図ることができる。また、図４の（ｇ）のように、その一部の形状が丸みを帯びていてもよい。
【０１１４】
なお、試料導入流路１、前処理試剤導入流路２および前処理流路４の幅、深さ、長さおよび形状は、上述したものに限定されず、導入される試料１００または前処理の目的などに応じて適宜設定されればよい。
【０１１５】
＜その他の配置例＞
また、前処理試剤導入流路２が１つでなく、複数であってもよい。図５は、粒子前処理装置１０の更なる別例を示す上面断面図である。
【０１１６】
図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、前処理試剤導入流路２ａ、２ｂ（前処理試剤導入路）を備えている。前処理試剤導入流路２ａ、２ｂは、前処理試剤導入流路２と同様の機能を有するため、その説明は省略する。
【０１１７】
図５の（ａ）および（ｂ）に示す粒子前処理装置１０では、前処理試剤導入流路２ａ、２ｂが合流部３を挟んで対向するように配置されている。図５の（ａ）では、前処理試剤導入流路２ａ、２ｂが一直線をなすように配置されている。この場合であっても、少なくとも合流部３において、前処理試剤導入流路２ａ、２ｂのそれぞれから流入する前処理試剤２００の流れを利用して、図７の（ｄ）に示すように、試料１００に含まれる複数の粒子１１０を一列に並べることができる。
【０１１８】
また、前処理試剤導入流路２ａ、２ｂは、必ずしも一直線をなすように形成されている必要はなく、図５の（ｂ）に示すように、一方の前処理試剤導入流路２ａが合流部３の試料導入流路１側において接続され、他方の前処理試剤導入流路２ｂが合流部３の前処理流路４側において接続されていてもよい。この場合、試料１００と２つの前処理試剤２００とが１つずつ順番に接触するので、試料１００と各前処理試剤２００を確実に接触させることができる。
【０１１９】
なお、図５では、前処理試剤導入流路２が２つの場合を示しているが、これに限らず、３つ以上であってもよい。この場合、複数の前処理試剤導入流路２の少なくとも２つが、合流部３を挟んで対向するように配置されている構成であれば、上述した効果を奏する。
【０１２０】
＜試料１００および前処理試剤２００の流れる様子およびその制御＞
次に、図６を用いて、粒子前処理装置１０における試料１００および前処理試剤２００の流れる様子や、その制御などについて説明する。図６の（ａ）は、図３に示す粒子前処理装置１０であり、図６の（ｂ）〜（ｄ）は、その様子を示すものであり、図６の（ａ）に示す領域Ａ（点線で囲んだ領域）の拡大図である。なお、図６の（ｂ）〜（ｄ）に示す矢印は、試料１００および／または前処理試剤２００の流れを示す。
【０１２１】
（試料１００および前処理試剤２００の流れ）
まず、図６の（ａ）に示す粒子前処理装置１０に試料１００および前処理試剤２００が導入され、前処理流路４まで流れる様子について、図６の（ｂ）〜（ｄ）を用いて説明する。
【０１２２】
図６の（ｂ）に示すように、複数の粒子１１０を含む試料１００が、試料導入流路１の内部を合流部３に向かって流れ、前処理試剤２００が、前処理試剤導入流路２の内部を合流部３に向かって流れる。前処理試剤２００は、試料１００との合流前（合流部３への導入前）に、前処理試剤導入流路２の内部を必ずしも流れている必要はなく、停止していてもよい。
【０１２３】
次に、図６の（ｃ）に示すように、複数の粒子１１０を含む試料１００と、前処理試剤２００とは、合流部３に導入され、合流する。このとき、試料１００は、前処理試剤２００の合流部３に流れ込む力によって、合流部３の、前処理試剤導入流路２との接続部と対向する領域の方へと流される。それゆえ、試料１００が形成する幅は、合流部３において、その幅（同図では、前処理流路４の幅ｗ１）よりも小さくなって、前処理流路４側へと流れる。その後、図６の（ｄ）に示すように、複数の粒子１１０は、少なくとも合流部３において一列に並べられ、そのままの状態で前処理流路４に流れ込む。
【０１２４】
前処理流路４では、複数の粒子１１０が一列に並んだ状態で、試料１００および前処理試剤２００とが一方向に流れることにより、前処理試剤２００を、複数の粒子１１０のそれぞれの表面と接触させて、個々の粒子１１０に作用させることができる。それゆえ、前処理試剤２００による個々の粒子１１０の前処理を確実かつ効率よく行うことができる。
【０１２５】
（前処理流路４の長さと前処理量との関係）
次に、前処理流路４の長さＬ１と、前処理流路４における前処理量との関係について、図６の（ａ）を用いて説明する。
【０１２６】
図６の（ａ）に示すように、前処理流路４における、試料１００および前処理試剤２００が流れる流れ方向の長さをＬ１、その内部を流れる試料１００および前処理試剤２００の平均線速度ｖ１を、複数の粒子１１０に対する前処理に必要な最小時間をｔ１としたとき、
Ｌ１≧ｖ１・ｔ１  …  （１）
が成立するように、粒子前処理装置１０が設計されている。この場合、前処理試剤２００による複数の粒子１１０に対する前処理を、前処理流路４の内部で完了させることができる。それゆえ、前処理のために、粒子前処理装置１０を他の装置と連結させることなく、当該粒子前処理装置１０の内部において当該前処理を完結できる。
【０１２７】
（レイノルズ数）
また、粒子前処理装置１０は、合流した試料１００および前処理試剤２００が、前処理流路４を流れるときのレイノルズ数が０より大きく２３００より小さいことが好ましい。
【０１２８】
一般に、流れのレイノルズ数Ｒｅは、次式、
Ｒｅ  ＝  ｖ・Ｌ／ν  ＝  ｖ・Ｌ／（μ／ρ）  …  （２）
で表される。ここで、ｖは、合流した試料１００および前処理試剤２００が、前処理流路４を流れるときの速度、Ｌは前処理流路４の代表長さ（相当直径Ｄ）、ν、μ、ρは、それぞれ、合流した試料１００および前処理試剤２００の動粘度、粘度、密度である。
【０１２９】
速度ｖは、例えば、前処理流路４を流れる試料１００（または粒子１１０）の移動を可視化し、移動距離を時間で割ることで算出でき、代表長さＬは、前処理流路４の形状（幅および深さ）より算出できる（流路の断面積をＳ、浸辺長（周囲長さ）をｃとすると、Ｌ＝Ｄ＝４・Ｓ／ｃで表される）。また、動粘度ν、粘度μ、密度ρは、用いる試料１００および前処理試剤２００により決まる値であり、公知の文献値を参照して算出してもよいし、粘度計など専用の測定装置で測定することで算出してもよい。
【０１３０】
上記のように、レイノルズ数が０より大きく２３００より小さい構成であれば、前処理流路４において、試料１００と前処理試剤２００とが安定な層流を形成するため、粒子１１０の並びが、これらの物質の流れによって乱れることがない。それゆえ、複数の粒子１１０のそれぞれと前処理試剤２００とを確実に接触させ続けることができ、安定して前処理を行うことができる。
【０１３１】
さらに、上記レイノルズ数は、０より大きく１より小さいことがより好ましい。この場合、前処理流路４において、試料１００および前処理試剤２００の流れの粘性力が慣性力よりも支配的になるため、より安定して粒子を並べることができる。
【０１３２】
また、上記条件下では、毛細管駆動を用いて試料１００および前処理試剤２００の安定した流れを形成することができるので、試料１００と前処理試剤２００が自然に備える駆動力（表面張力）を用いて、簡易に粒子１１０に対して前処理を行うことができる。それゆえ、流れを形成するための送液機構を備える、または接続する必要がないため、粒子前処理装置１０の小型化および低コスト化を図ることができる。このとき、少なくとも前処理流路４は、試料１００および前処理試剤２００に対して親液性であることが好ましい。
【０１３３】
（試料１００および前処理試剤２００の流量）
また、図６の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、前処理流路４の底部における、試料１００および前処理試剤２００が流れる流れ方向と略垂直方向の長さ（前処理流路４の幅）をｗ１、試料導入流路１を流れる試料１００の流量をＱ１、前処理試剤導入流路２を流れる前処理試剤２００の流量をＱ２としたとき、前処理流路４の内部での試料１００の幅Ｗは、次式、
Ｗ  ＝  ｗ１・Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）  …  （３）
となる。なお、前処理流路４の幅ｗ１は、前処理流路４の流路形成面における、試料１００および前処理試剤２００の流れ方向と略垂直方向の長さ、とも規定できる。
【０１３４】
前処理流路４の内部で、試料１００に含まれる複数の粒子１１０に対して前処理試剤２００による前処理を効率的に行うためには、粒子１１０が、前処理流路４の内部で一列（すなわち、前処理流路４の幅ｗ１の方向に粒子１１０が１個のみ存在）に並ぶことが好ましい。この条件を満たすには、複数の粒子１１０のうち、最大直径を有する粒子１１０の直径をｄ１としたとき、次式、
ｗ１・Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）≦２・ｄ１  …  （４）
が成立するように、粒子前処理装置１０が設計されていることが好ましい。例えば、流量Ｑ１およびＱ２の制御は、前処理流路４に接続または配置された送液機構などによって制御されてもよい。
【０１３５】
この場合、少なくとも前処理流路４において、試料１００に含まれる個々の粒子１１０を上記流れ方向と略平行な方向に一列に並べることができる。それゆえ、複数の粒子１１０のそれぞれに対して前処理試剤２００を確実に接触させることができ、高精度な前処理を行うことができる。
【０１３６】
（試料１００および前処理試剤２００の流体抵抗）
また、上記（４）式は、上記流量Ｑ１およびＱ２の代わりに、流体抵抗Ｒを用いて表現してもよい。流体抵抗Ｒは、一般に、流路の形状（幅、深さおよび長さ）と流路を流れる流体（試料や前処理試剤など）の粘度μによって決まる。例えば、層流条件下では、ハーゲン・ポアズイユの式より、流路の相当直径をＤ’、長さをＬ’とすると、
Ｒ  ＝  ８・μ・Ｌ’／（π・（Ｄ’／２）４）  …  （５）
で表される。流体抵抗Ｒと流量Ｑとの間には反比例の関係があるので、試料導入流路１を流れる試料１００の流体抵抗をＲ１、前処理試剤導入流路２を流れる前処理試剤２００の流体抵抗をＲ２としたとき、上記（４）式は、次式、
ｗ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）≦２・ｄ１  …  （６）
で表される。換言すれば、（６）式が成立するように、粒子前処理装置１０が設計されていることが好ましい。例えば、流体抵抗Ｒ１およびＲ２の制御は、試料導入流路１および前処理試剤導入流路２の形状（幅、深さおよび長さ）によって制御される。
【０１３７】
この場合、前処理流路４による毛細管駆動、または、前処理流路４に形成された試料導出口からの上記送液機構による吸引力を利用して、少なくとも前処理流路４において、試料１００に含まれる個々の粒子１１０を上記流れ方向と略平行な方向に一列に並べることができる。それゆえ、複数の粒子１１０のそれぞれに対して前処理試剤２００を確実に接触させることができ、高精度な前処理を行うことができる。
【０１３８】
また、上記毛細管駆動、または、当該毛細管駆動の要因となる毛細管力と同等の上記送液機構による吸引力を利用して、試料１００を前処理流路４まで導入することが可能となる。それゆえ、その導入のために、粒子前処理装置１０の外部に設けられた送液機構や、試料１００および前処理試剤２００のそれぞれに対応した複数の送液機構など、大規模で複雑な送液機構を必要としない。それゆえ、粒子前処理装置１０の小型化および低コスト化を図ることができる。
【０１３９】
（複数の前処理試剤導入流路２の場合）
次に、図７を用いて、粒子前処理装置１０における試料１００および前処理試剤２００の流れる様子や、その制御などの別例について説明する。図７の（ａ）は、図５の（ａ）に示す粒子前処理装置１０であり、図７の（ｂ）〜（ｄ）は、その様子を示すものであり、図７の（ａ）に示す領域Ｂ（点線で囲んだ領域）の拡大図である。
【０１４０】
なお、図７に示す構成の場合も、上記（１）式およびレイノルズ数の数値範囲が成り立つので、具体的な説明については割愛する。
【０１４１】
（試料１００および前処理試剤２００の流れ）
図７の（ｂ）に示すように、複数の粒子１１０を含む試料１００が、試料導入流路１の内部を合流部３に向かって流れ、前処理試剤２００ａ、２００ｂが、前処理試剤導入流路２ａ、２ｂのそれぞれの内部を合流部３に向かって流れる。前処理試剤２００ａ、２００ｂは、試料１００との合流前（合流部３への導入前）に、前処理試剤導入流路２ａ、２ｂのそれぞれの内部を必ずしも流れている必要はなく、停止していてもよい。
【０１４２】
次に、前処理試剤導入流路２が１つの場合（図６参照）と同様、図７の（ｃ）に示すように、試料１００と、前処理試剤２００ａ、２００ｂとが合流部３にて合流する。このとき、試料１００は、前処理試剤２００ａ、２００ｂの合流部３に流れ込む力によって、合流部３の中央付近へと流される。それゆえ、試料１００が形成する幅は、合流部３において、その幅（同図では、前処理流路４の幅ｗ１）よりも小さくなって、前処理流路４側へと流れる。その後、図７の（ｄ）に示すように、試料１００は、少なくとも合流部３において一列に並べられ、そのままの状態で前処理流路４に流れ込む。
【０１４３】
それゆえ、前処理試剤導入流路２が１つの場合と同様、前処理試剤２００による個々の粒子１１０の前処理を確実かつ効率よく行うことができる。
【０１４４】
また、前処理試剤２００ａ、２００ｂと試料１００とが層流を形成する場合、前処理試剤２００ａ、２００ｂと試料１００の混合は、その流れによっては起こらず、試料１００中への前処理試剤２００ａ、２００ｂの拡散により起こる。図７の構成の場合、試料１００に対して前処理試剤２００ａ、２００ｂを挟み込むように接触させることができるので、前処理試剤２００ａ、２００ｂの試料１００中への拡散距離を短くすることができる。それゆえ、前処理流路４において、前処理試剤２００による試料１００に含まれる複数の粒子１１０に対する前処理を迅速に行うことができる。
【０１４５】
（試料１００および前処理試剤２００の流量および流体抵抗）
上記（４）式は、図７の（ｂ）に示すように、前処理試剤２００ａの流量をＱ２ａ、前処理試剤２００ｂの流量をＱ２ｂとしたとき、
Ｑ２  ＝  Ｑ２ａ  ＋  Ｑ２ｂ  …    （７）
とすることで、同様に成り立つ。また、上記（６）式は、前処理試剤導入流路２ａを流れる前処理試剤２００ａの流体抵抗をＲ２ａ、前処理試剤導入流路２ｂを流れる前処理試剤２００ｂの流体抵抗をＲ２ｂとしたとき、
Ｒ２  ＝  Ｒ２ａ  ＋  Ｒ２ｂ    …        （８）
とすることで、同様に成り立つ。また、前処理試剤導入流路２が３つ以上ある場合も、同様に、Ｑ２、Ｒ２を、個々の前処理試剤導入流路２を流れる前処理試剤２００の流量の和および流体抵抗の和とすることで、複数の前処理試剤導入流路２が合流部３に対してどのように配置されていたとしても同様に成立する。すなわち、複数の前処理試剤導入流路２を備える構成において、Ｑ２は前処理試剤２００の総流量、Ｒ２は、前処理試剤２００の総流体抵抗といえる。
【０１４６】
以上のように、粒子前処理装置１０が複数の前処理試剤導入流路２を備える構成であっても、前処理試剤導入流路２が１つの場合と同様の効果を得ることができる。
【０１４７】
〔実施の形態３〕
次に、本発明の実施の別形態について図８および図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態１および２と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。図８は、粒子前処理装置１０の更なる別例である粒子前処理装置１０ａを示す上面断面図である。また、図９の（ａ）〜（ｃ）は、複数の粒子１１０に、下流前処理試剤導入流路５から導入された前処理試剤５００が接触するまでの過程を示すものであり、図８に示す領域Ｃ（点線で囲んだ領域）の拡大図である。
【０１４８】
＜粒子前処理装置１０ａの構成＞
図８に示す粒子前処理装置１０ａは、例えば図３に示す粒子前処理装置１０の前処理流路４の後段（下流側）に、さらに下流前処理試剤導入流路５、下流合流部６および下流前処理流路７を備えた構成である。
【０１４９】
下流前処理試剤導入流路５は、複数の粒子１１０に対して前処理を行うための前処理試剤５００（図９参照）を、図８に示す矢印方向に送液し、下流合流部６に前処理試剤５００を導入するものである。すなわち、下流前処理試剤導入流路５は、前処理試剤５００の流れ方向の下流側において、下流合流部６と接続されている。
【０１５０】
下流合流部６は、前処理流路４から導入された、前処理試剤２００が作用した試料１００と、下流前処理試剤導入流路５に導入された前処理試剤５００とが合流する領域である。すなわち、下流合流部６は、前処理流路４に対して、試料１００の流れの下流側に配置されている。
【０１５１】
下流前処理流路７は、下流合流部６にて合流した試料１００と前処理試剤５００とが、図８に示す矢印方向に流入することにより、前処理試剤５００による試料１００（複数の粒子１１０）に対する前処理が行われる領域である。すなわち、下流前処理流路７は、下流合流部６に対して、試料１００および前処理試剤５００の流れの下流側に配置されている。
【０１５２】
つまり、下流前処理試剤導入流路５および下流合流部６は、前段の前処理流路４から導入された試料１００に含まれる複数の粒子１１０のそれぞれの表面に対して前処理試剤５００が接触するように、当該粒子１１０を並べる機能を有している。それゆえ、下流前処理試剤導入流路５および下流合流部６も、列生成機構１３に含まれる構成であるといえる。
【０１５３】
なお、図８では、１組の下流前処理試剤導入流路５、下流合流部６および下流前処理流路７を備えた粒子前処理装置１０ａを示しているが、これに限らず、複数組の下流前処理試剤導入流路５、下流合流部６および下流前処理流路７を備え、これらの組が直列に接続された構成であってもよい。すなわち、粒子前処理装置１０ａは、下流前処理試剤導入流路５、下流合流部６および下流前処理流路７を複数段備えた構成であってもよい。
【０１５４】
また、下流前処理試剤導入流路５、下流合流部６および下流前処理流路７の形状、大きさ、機能、設置方法など、上記で説明した以外の構成については、それぞれ前処理試剤導入流路２、合流部３および前処理流路４と同様であるため、その説明を割愛する。さらに、粒子前処理装置１０ａの製造方法についても、実施の形態２の粒子前処理装置１０の製造方法と同様である。
【０１５５】
＜試料１００および前処理試剤５００の流れ＞
まず、粒子前処理装置１０と同様、粒子前処理装置１０ａに試料１００および前処理試剤２００が導入され、前処理流路４まで流れる。
【０１５６】
その後、図９の（ａ）に示すように、前処理流路４において前処理試剤２００と接触した複数の粒子１１０を含む試料１００が、前処理流路４の内部を下流合流部６に向かって流れ、前処理試剤５００が、下流前処理試剤導入流路５の内部を下流合流部６に向かって流れる。前処理試剤５００は、試料１００との合流前（下流合流部６への導入前）に、下流前処理試剤導入流路５の内部を必ずしも流れている必要はなく、停止していてもよい。
【０１５７】
次に、図９の（ｂ）に示すように、前処理試剤２００を作用させた後の複数の粒子１１０を含む試料１００と、前処理試剤５００とは、下流合流部６に導入され、合流する。このとき、試料１００は、前処理試剤５００の下流合流部６に流れ込む力によって、下流合流部６の、下流前処理試剤導入流路５との接続部と対向する領域の方へと流される。それゆえ、試料１００が形成する幅は、少なくとも前処理流路４から導入されたときの試料１００の幅（複数の粒子１１０が一列に並べられた状態）を維持することができる。その後、図９の（ｃ）に示すように、複数の粒子１１０は、その状態を維持したまま下流前処理流路７に流れ込む。
【０１５８】
下流前処理流路７では、複数の粒子１１０が一列に並んだ状態で、試料１００および前処理試剤５００が一方向に流れることにより、前処理試剤５００を、複数の粒子１１０のそれぞれの表面と接触させて、個々の粒子１１０に作用させることができる。それゆえ、前処理試剤２００だけでなく、前処理試剤５００による個々の粒子１１０の前処理をも確実かつ効率よく行うことができる。
【０１５９】
ここで、前処理試剤５００と試料１００とが層流を形成する場合、前処理試剤５００と試料１００との混合は、その流れによっては起こらず、試料１００中への前処理試剤５００の拡散により起こる。図９の（ａ）〜（ｃ）に示すように、下流前処理流路７の底部における、少なくとも試料１００が流れる流れ方向と略垂直方向の長さ（下流前処理流路７の幅）をｗ３、下流前処理流路７を流れる試料１００および前処理試剤２００の流量をＱ４（すなわち、上述したＱ１＋Ｑ２）、下流前処理試剤導入流路５を流れる前処理試剤５００の流量をＱ５としたとき、下流前処理流路７の内部での試料１００の幅Ｗ’は、次式、上記（３）式と同様に、
Ｗ’  ＝  ｗ３・Ｑ４／（Ｑ４＋Ｑ５）  …  （９）
となる。ただし、粒子１１０が変形する場合を除いて、粒子１１０が形成する幅は、粒子１１０の直径（最大直径を有する粒子１１０の直径）より小さくなることはない。したがって、下流前処理流路７において、個々の粒子１１０に前処理試剤２００が介在している状態であっても、前処理試剤５００を、拡散によって個々の粒子１１０に十分作用させることができる。すなわち、下流前処理流路７の内部で、前処理試剤５００による個々の粒子１１０の前処理が確実に行うことができる。
【０１６０】
なお、実施の形態２で述べた上記（４）式および（６）式のそれぞれの関係は、試料導入流路１を流れる試料１００の流量または流体抵抗を、前処理流路４を流れる前処理試剤２００および試料１００の流量または流体抵抗と置換し、前処理試剤導入流路２を流れる前処理試剤２００の流量または流体抵抗を、下流前処理試剤導入流路５を流れる前処理試剤５００の流量または流体抵抗で置換することにより、粒子前処理装置１０ａにおいても成立することは言うまでもない。
【０１６１】
また、実施の形態２で述べた上記（１）式およびレイノルズ数の数値範囲は、粒子前処理装置１０ａにおいても同様に成り立つ。
【０１６２】
さらに、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、上記１組あたりに複数の下流前処理試剤導入流路５が含まれる場合には、これらの下流前処理試剤導入流路５の少なくとも２つが、下流合流部６を挟んで対向するように配置されていてもよい。この場合も、図５に示す構成と同様、下流合流部６において、試料１００に対して前処理試剤５００を少なくとも２つの方向から挟み込むように接触させることができるため、前処理試剤５００の試料１００中への拡散距離が短くすることができる。それゆえ、下流前処理流路７において、前処理試剤５００による試料１００中の個々の粒子１１０に対する前処理を迅速に行うことができる。
【０１６３】
以上のように、粒子前処理装置１０ａは、前処理流路４の後段に、下流前処理試剤導入流路５、下流合流部６および下流前処理流路７の組を少なくとも１組備えているので、試料１００中の個々の粒子１１０に対して、少なくとも２種類の前処理試剤（前処理試剤２００および５００）をそれぞれ接触させることができる。それゆえ、個々の粒子１１０に対して、異なる前処理試剤を用いて、少なくとも２段階の前処理を確実にかつ効率よく行うことができる。
【０１６４】
なお、上記２種類の前処理試剤としては、例えば試料１００が血液であれば、前処理試剤２００を溶血剤、前処理試剤５００を溶血停止剤とすることができる。
【０１６５】
〔実施の形態４〕
次に、本発明の実施の更なる別形態について図１０および図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態１〜３と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態では、試料１００が血液、複数の粒子１１０が血球、前処理試剤２００が溶血剤であり、前処理として、血球に含まれる赤血球を溶血する場合に特化して説明するが、これらに限られるものではなく、例えば前処理試剤２００が染色剤であってもよい。以下では、符号１００を血液、符号１１０を血球、符号２００を溶血剤を示すものとして説明する。
【０１６６】
図１０の（ａ）に示すように、従来の粒子前処理装置３００には、複数の血球１１０を含む血液１００と、溶血剤２００とが導入されている。この溶血剤２００は、一般に、血液１００に含まれる白血球に対する測定を行うために、赤血球を溶かすために用いられる。血液１００および溶血剤２００を攪拌することによって、血液に含まれる個々の血球１１０に対して溶血剤２００を接触させ、作用させることができる。
【０１６７】
しかし、粒子前処理装置３００では、図１０の（ｂ）に示すように、赤血球の溶血が進行するにつれて、血液１００が溶血剤２００の影響を受けるために、その溶血効果が低減してしまう。これは、例えば、血液１００に含まれる赤血球に対して低浸透圧の溶血剤２００を用いて溶血する場合、その溶血が進行するにつれて、赤血球中の電界質成分が血液１００内に流出し、溶血剤２００の浸透圧が高まり、粒子前処理装置１０の内部の平衡状態がずれるために生じる。これを防ぐためには、過剰量の溶血剤２００を用い、血液１００および溶血剤２００を激しく攪拌する必要がある。
【０１６８】
一方、本実施の形態に係る粒子前処理装置１０は、例えば図３を用いて説明したように、試料導入流路１、前処理試剤導入流路２および合流部３を備え、前処理試剤導入流路２から合流部３へと溶血剤２００を流入させることによって、血液１００に含まれる複数の血球１１０を並べている。
【０１６９】
すなわち、図１１の（ａ）に示すように、合流部３に、前処理試剤導入流路２から次々と新鮮な溶血剤２００が導入され、合流部３の、前処理試剤導入流路２との接続部と対向する領域Ｄにおいて、複数の血球１１０が一列に並ぶ。そして、領域Ｅに示すように、少なくとも前処理流路４では、溶血剤２００が複数の血球１１０のうちの赤血球１１０ａに作用し、当該赤血球１１０ａを溶血させる。一方、白血球などの測定対象の粒子１１０ｂは、前処理流路４の内部に残存する。
【０１７０】
この場合、複数の血球１１０（特に赤血球）に対して、新鮮な溶血剤２００を次々と接触させ、作用させることができる。その結果、図１１の（ｂ）に示すように、赤血球の溶血が進行しても、その溶血効果の低減を防ぐことができる。また、粒子前処理装置３００のように、過剰量の溶血剤２００の準備、血液１００および溶血剤２００の攪拌が不要であるため、溶血剤２００および粒子前処理装置１０の低コスト化を実現できる。
【０１７１】
また、新鮮な溶血剤２００を複数の血球１１０（赤血球）に次々と作用させるために、安定な層流が形成されていることが好ましい。この層流を実現するためには、上述のように、血液１００および溶血剤２００が前処理流路４を流れるときのレイノルズ数が、０より大きく２３００より小さいことが好ましく、０より大きく１より小さいことがなお好ましい。
【０１７２】
なお、溶血剤２００としては、浸透圧が赤血球の浸透圧とは異なる非等張液、血球１１０の内外へのイオンの出入りを利用して溶血（平衡反応）を行う塩化アンモニウムなどが挙げられる。
【０１７３】
〔実施の形態５〕
次に、本発明の実施の更なる別形態について説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態１〜４と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態においても、試料１００が血液、複数の粒子１１０が血球、前処理試剤２００が溶血剤であり、前処理として、血球に含まれる赤血球を溶血する場合に特化して説明するが、これらに限られるものではなく、例えば前処理試剤２００が染色剤であってもよい。
【０１７４】
一般に、血球１１０に溶血剤２００を作用させると、赤血球だけでなく、時間とともに白血球も溶解することになる。これは、白血球測定または白血球内成分分析など、白血球のみの抽出を目的とする場合に、その測定対象となる白血球をも溶解することになってしまう。この白血球の溶解を防ぐため、一般には、一定時間経過後、溶解停止剤を導入している。
【０１７５】
一方、本実施の形態に係る粒子前処理装置１０では、前処理流路４の長さＬ１（図６の（ａ）参照）は、複数の血球１１０に含まれる、白血球（測定対象粒子）以外の赤血球（非測定対象粒子）を、溶血剤２００を用いて溶解させるとき、前処理流路４における白血球の滞在時間が、赤血球の溶解に必要な時間よりも長く、白血球の溶解が開始する時間よりも短くなるように規定されている。
【０１７６】
また、赤血球の溶解に必要な時間ｔ２、白血球の溶解が開始する時間ｔ３とすれば、上述した平均線速度（送液速度）ｖ１を用いて、次式、
ｔ２＜Ｌ１／ｖ１＜ｔ３  …  （９）
が成立するように、粒子前処理装置１０が設計されているということもできる。
【０１７７】
この構成によれば、前処理流路４において、白血球を溶解させることなく、溶血剤２００を用いて赤血球を確実に溶解させることができる。それゆえ、例えば粒子測定装置に対して、白血球に対する測定に不要な赤血球を提供せず、かつ、血液１００に含まれる全ての白血球を提供することができる。すなわち、白血球の高精度な測定を実現することができる。
【０１７８】
なお、一般に、溶血剤２００との接触後、赤血球の溶解は数秒で完了するが、白血球の溶解が開始されるまでには３０秒以上の時間を要する。それゆえ、上記の滞在時間（Ｌ１／ｖ１）は、１０〜３０秒となることが好ましい。また、平均線速度ｖ１は、１０μｍ／秒から１０ｍ／秒の間であることが好ましい。
【０１７９】
前処理流路４の長さＬ１は、この滞在時間と平均線速度ｖ１との積となるゆえ、上記の滞在時間を満たすように、前処理流路４が設計され、平均線速度ｖ１が、前処理流路４に接続または配置された送液機構などによって制御されることが好ましい。
【０１８０】
〔本発明の別の表現〕
本発明は、以下のようにも表現できる。
【０１８１】
すなわち、本発明の粒子前処理装置は、試料中の粒子に対して試剤による前処理を行う粒子前処理装置であって、前記試料中の粒子を整列させる機構と、前記整列した粒子に対して前処理試剤を接触させる機構、とを含むものである。
【０１８２】
さらに、前記試料中の粒子を整列させる機構が、前記試料中の粒子を１次元に整列させる機構であることが好ましい。
【０１８３】
さらに、前記試料中の粒子を整列させる機構が、前記試料中の粒子を２次元に整列させる機構であることが好ましい。
【０１８４】
さらに、前記試料中の粒子を整列させる機構が、前記前処理試剤を流しながら前記試料に接触させる機構であることが好ましい。
【０１８５】
さらに、前記前処理試剤を流しながら前記試料に接触させる機構が、前記粒子前処理装置が、前記試料が流れる試料導入流路と、前記前処理試剤が流れる前処理試剤導入流路と、前記試料導入流路および前記前処理試剤導入流路が接続される合流部と、前記合流部に接続された前処理流路とを備え、前記合流部に対して前記試料導入流路および前記前処理試剤導入流路が流れの上流となり、前記前処理流路が流れの下流となるよう、前記試料と前記前処理試剤を流すことが好ましい。
【０１８６】
さらに、前記前処理試剤導入流路を複数備え、前記複数の前処理試剤導入流路の少なくとも２つが、前記試料導入流路および前記前処理流路に対して対向する位置に配置されていることが好ましい。
【０１８７】
さらに、前記試料および前記前処理試剤が前記前処理流路を流れるときのレイノルズ数が０より大きく２３００より小さいことが好ましい。
【０１８８】
さらに、前記試料および前記前処理試剤が前記前処理流路を流れるときのレイノルズ数が０より大きく１より小さいことが好ましい。
【０１８９】
さらに、前記前処理流路の流路形成面における流れと略垂直方向の長さをｗ１とし、前記試料導入流路を流れる前記試料の流量をＱ１とし、前記前処理試剤導入流路を流れる前記前処理試剤の総流量をＱ２とし、前記試料中の粒子の直径をｄ１としたとき、「ｗ１・Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）≦２・ｄ１」が成立することが好ましい。
【０１９０】
さらに、前記前処理流路の流路形成面における流れと略垂直方向の長さをｗ２とし、前記試料導入流路を流れる前記試料の流体抵抗をＲ１とし、前記前処理剤導入流路を流れる前記前処理試剤の総流体抵抗をＲ２とし、前記試料中の粒子の直径をｄ２としたとき、「ｗ２・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）≦２・ｄ２」が成立することが好ましい。
【０１９１】
さらに、前記前処理流路の流れ方向の長さをＬ１、前記前処理流路を流れる前記試料および前記前処理試剤の平均線速度をｖ１、前記試料中の粒子の前処理に必要な最小時間をｔ１としたとき、「Ｌ１≧ｖ１・ｔ１」が成立することが好ましい。
【０１９２】
さらに、前記前処理流路が蛇行形状を有することが好ましい。
【０１９３】
さらに、前記前処理流路が、前記試料および前記前処理試剤に対して親液性であることが好ましい。
【０１９４】
さらに、前記試料中の粒子が細胞であることが好ましい。
【０１９５】
さらに、前記試料が血液であり、前記試料中の粒子が血球であることが好ましい。
【０１９６】
さらに、試料中の粒子に対して試剤による前処理を行う粒子前処理方法であって、前記試料中の粒子を整列させる工程と、前記整列した粒子に対して前処理試剤を接触させる工程、とを含むものである。
【０１９７】
さらに、前記試料中の粒子を整列させる工程が、前記試料と前記前処理試剤とを接触させ一方向に流す工程、を含むことが好ましい。
【０１９８】
さらに、前記一方向に流す工程が層流条件下で行われることが好ましい。
【０１９９】
さらに、前記一方向に流す工程が、毛細管力により行われることが好ましい。
【０２００】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２０１】
本発明に係る粒子前処理装置は、簡易にかつ安価な機構で、試料中の粒子に対する前処理を精度よく行うことを可能にするものであり、例えば、臨床検査ＰＯＣＴにおいて用いられる使い捨て型の検査チップとして、好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０２０２】
１    試料導入流路（試料導入路、列生成機構）
２、２ａ、２ｂ    前処理試剤導入流路（前処理試剤導入路、列生成機構）
３    合流部（列生成機構）
４    前処理流路（前処理路）
１１  収容部（列生成機構）
１０  粒子前処理装置
１３  列生成機構
１００  試料
１００  血液（試料）
１１０  粒子
１１０  血球（粒子）
２００、２００ａ、２００ｂ  前処理試剤
２００  溶血剤（前処理試剤）
【図１】
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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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