(57)【要約】【課題】新たな単一粒子捕捉技術を提供すること。【解決手段】  本技術は、少なくとも一つのウェル又は貫通穴を有する粒子捕捉部と、前記ウェル内に又は前記貫通穴に粒子を捕捉する際に使用される粒子捕捉用流路部と、を少なくとも備え、前記粒子は、前記粒子捕捉用流路部を介して当該粒子の沈降側とは反対側に吸引することにより前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉される、粒子捕捉用チャンバを提供する。また、本技術は、少なくとも一つのウェル又は貫通穴を有し、粒子捕捉用チャンバ内において、粒子の沈降側とは反対側に当該粒子を吸引することにより当該粒子を前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉するために用いられる、粒子捕捉用チップも提供する。また、本技術は、粒子捕捉方法、装置、及び粒子解析システムも提供する。【選択図】図１
2020533567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子捕捉用チャンバを少なくとも第１のチャンバ及び第２のチャンバに区切り、前記第２のチャンバに接続された少なくとも１つの貫通穴をそれぞれ有し、前記第１のチャンバに接続された複数のウェルを含む粒子捕捉部を備える前記粒子捕捉用チャンバを介して流体圧力を印加する工程を含む粒子分離方法であって、
前記流体圧力を前記第１のチャンバから前記複数のウェルの前記貫通穴を介して前記第２のチャンバに印加することにより、前記貫通穴内に第１の方向の流体の流れを生成し、
前記粒子捕捉用チャンバに対して、少なくとも１つの力が前記第１の方向と少なくとも部分的に反対の方向で作用する
粒子分離方法。
【請求項２】
前記第２のチャンバは、前記第１のチャンバより上方に配置され、前記少なくとも１つの力は沈降力を含む
請求項１に記載の粒子分離方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの力は、重力、前記粒子捕捉用チャンバの回転によって生じる遠心力、及び電界によって生じる電磁力のうち１つ以上を含む
請求項１に記載の粒子分離方法。
【請求項４】
前記流体圧力を印加する工程は、前記粒子捕捉用チャンバのインレットとアウトレットの間に差圧を印加することを含む
請求項１に記載の粒子分離方法。
【請求項５】
粒子を含んだ流体を前記粒子捕捉用チャンバの前記第１のチャンバに供給し、前記複数のウェルのうち１つ又は複数のウェルに前記流体の粒子を捕捉する工程をさらに含む
請求項１に記載の粒子分離方法。
【請求項６】
前記粒子捕捉用チャンバの前記第１のチャンバに試薬液を供給することにより、前記試薬液を前記１つ又は複数のウェル内に捕捉された粒子の少なくとも一部と接触させる工程をさらに含む
請求項５に記載の粒子分離方法。
【請求項７】
前記第１のチャンバから前記複数のウェルの前記貫通穴を介して前記第２のチャンバに印加される前記流体圧力は、第１の流体圧力であり、
前記第１のチャンバから前記複数のウェルの前記貫通穴を介して前記第２のチャンバに前記第１の流体圧力より低い第２の流体圧力を印加しつつ、前記１つ又は複数のウェルに捕捉された前記粒子を解析する工程をさらに含む
請求項５に記載の粒子分離方法。
【請求項８】
前記流体圧力を前記第１のチャンバから前記複数のウェルの前記貫通穴を介して前記第２のチャンバに印加する工程の後に、前記流体圧力の印加を停止し、前記第１のチャンバから流体排出流路を介して流体を排出する工程をさらに含む
請求項１に記載の粒子分離方法。
【請求項９】
前記流体排出流路を介した前記第１のチャンバからの前記流体の排出中に前記第２のチャンバから前記ウェルに吸引を行うことにより、前記排出中に前記ウェル内に粒子を保持する工程をさらに含む
請求項８に記載の粒子分離方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの力の方向は、前記第１の方向に対して１６０度以上の角度を形成する
請求項１に記載の粒子分離方法。
【請求項１１】
前記第１のチャンバから前記複数のウェルの前記貫通穴を介して前記第２のチャンバに印加される前記流体圧力は、所定時間印加され、前記所定の時間は、前記複数のウェル内に捕捉される粒子の直径に基づいて選択される
請求項１に記載の粒子分離方法。
【請求項１２】
粒子を分離するためのマイクロ流体デバイスであって、
粒子捕捉用チャンバを少なくとも上部チャンバ及び下部チャンバに区切り、前記上部チャンバに接続された少なくとも１つの貫通穴をそれぞれ有し、前記下部チャンバに接続された複数のウェルを含む粒子捕捉部を含む前記粒子捕捉用チャンバと、
前記下部チャンバに流体を収容し、前記複数のウェルの前記貫通穴を介して前記流体を前記上部チャンバに導入することにより、前記貫通穴内に第１の方向の流体の流れを生成するように構成された少なくとも１つの流体ポートと
を備え、
前記粒子捕捉用チャンバは、前記マイクロ流体デバイスの動作中に、前記第１の方向と少なくとも部分的に反対の方向で前記粒子捕捉用チャンバに作用する少なくとも１つの力が存在するように粒子を分離するように構成される
マイクロ流体デバイス。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの力は、沈降力を含む
請求項１２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１４】
前記沈降力は、重力、前記粒子捕捉用チャンバの回転によって生じる遠心力、及び電界によって生じる電磁力からなる群から選択される
請求項１３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１５】
前記複数のウェルは、前記第１のチャンバに対向する前記粒子捕捉部側に配置される
請求項１２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１６】
前記複数のウェルは、それぞれ、前記第１のチャンバに対向する開口と、各貫通穴が形成される内面とを有し、前記開口は前記貫通穴よりも大きい
請求項１５に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１７】
前記複数のウェルの前記貫通穴は、１μｍ〜１０μｍの幅を有する
請求項１２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの力の方向は、前記第１の方向に対して１６０度以上の角度を形成する
請求項１２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１９】
粒子を分離するためのマイクロ流体システムであって、
粒子捕捉用チャンバを少なくとも上部チャンバ及び下部チャンバに区切り、前記上部チャンバに接続された少なくとも１つの貫通穴をそれぞれ有し、前記下部チャンバに接続された複数のウェルを含む粒子捕捉部を含む前記粒子捕捉用チャンバと、
前記下部チャンバに流体を収容し、前記複数のウェルの前記貫通穴を介して前記流体を前記上部チャンバに導入することにより、前記貫通穴内に第１の方向の流体の流れを生成するように構成された少なくとも１つの流体ポートと、
前記少なくとも１つの流体ポートに接続され、前記下部チャンバ内において流体に流体圧力を印加するように構成された少なくとも１つの圧力源と
を備え、
前記粒子捕捉用チャンバは、前記マイクロ流体システムの動作中に、前記第１の方向と少なくとも部分的に反対の方向で前記粒子捕捉用チャンバに作用する少なくとも１つの力が存在するように粒子を分離するように構成される
マイクロ流体システム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの力は、重力、前記粒子捕捉用チャンバの回転によって生じる遠心力、及び電界によって生じる電磁力のうち１つ以上を含む
請求項１９に記載のマイクロ流体システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、粒子捕捉用チャンバ、粒子捕捉用チップ、粒子捕捉方法、装置、及び粒子解析システムに関する。より詳細には、吸引によりウェル内に又は貫通穴に粒子が捕捉される粒子捕捉用チャンバ、吸引によりウェル内に又は貫通穴に粒子が捕捉される粒子捕捉用チップ、吸引によりウェル内に又は貫通穴に粒子を捕捉する粒子捕捉工程を含む粒子捕捉方法、前記粒子捕捉用チャンバを備えている装置、及び前記粒子捕捉用チャンバを備えている粒子解析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は２０１７年９月７日に出願された特願２０１７−１７１９２１号及び２０１８年３月１９日に出願された特願２０１８−０５０５０７号に対する利益を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に援用される。
【０００３】
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。
【０００４】
単一細胞解析技術において用いられる市販入手可能な装置として、例えば、アズワンセルピッキングシステム（アズワン株式会社）を挙げることができる。この装置を使用した解析技術では、一つの細胞が入るサイズを有するウェルを多数有するマイクロチャンバに細胞懸濁液を施与し、当該ウェルのそれぞれの中に一つの細胞を沈降させる。そして、各ウェル内の一つの細胞が、個別に回収及び／又は分析される。当該ウェルは、当該マイクロチャンバ内のチップに設けられている。当該チップとして、細胞のサイズに合わせた複数種類のチップが用意されている。例えば、φ３０μｍのウェルがＸ及びＹ方向に８０μｍピッチで配列されたチップ（約８万ウェル）、及び、φ１０μｍのウェルがＸ及びＹ方向に３０μｍピッチで配列されたチップ（約３０万ウェル）などが用意されている。この装置によって各ウェル内に単離された細胞個々の特性が、蛍光検出等の手段で観察される。そして、関心のある細胞が、マイクロマニュピレータによりウェルから抽出され、96孔／384孔プレートへ移され、そして、例えばシークエンシングなどのより詳細な解析に付されうる。
【０００５】
また、１つの細胞を１つのウェル内に捕獲する技術として、例えば、下記特許文献１に記載されている技術を挙げることができる。下記特許文献１には、「サイズ選択マイクロキャビティアレイにより血液試料中に含まれる循環腫瘍細胞(ＣＴＣ)を捕捉することができるマイクロ流体デバイスであって、試料供給口と試料排出口、及び試料供給口と試料排出口を連通するマイクロ流路が形成され、マイクロ流路の一部に相当する位置にサイズ選択マイクロキャビティアレイ用開口窓が設けられた上部部材と；前記上部部材の開口窓の下方に相当する位置に、ＣＴＣ捕捉用の孔径、孔数、配置が制御された微細貫通孔を有するサイズ選択マイクロキャビティアレイと、該サイズ選択マイクロキャビティアレイを保持する密封性シールからなるマイクロキャビティアレイ保持部と；前記サイズ選択マイクロキャビティアレイの下方に相当する位置に設けられた吸引用開口窓と、前記吸引用開口窓と吸引口を連通する吸引流路が形成された下部部材と；を備えていることを特徴とするマイクロ流体デバイス。」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１６３８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記で説明した市販入手可能な装置において、細胞は沈降によってウェル内に入ることが期待されている。１ウェルに細胞が１つだけ入る可能性は、ポワソン分布による確率論に従うと考えられる。例えばウェルの数と同じ数の細胞をチップに施与した場合、施与された細胞の５０％以上が各ウェルに一つずつ入る可能性は低く、細胞が入っていないウェルも多数観察されうる。また、細胞は単に沈降するだけであるので、複数の細胞が１つのウェルに入る場合も多々ある。
【０００８】
上記特許文献１において、各ウェルに１つずつ細胞を捕捉するための技術が提案されている。当該技術では、ウェル内に孔を設け、当該孔を介した吸引により細胞を捕捉する。この技術により、ウェル内への捕捉がより効率良く行なわれうる。しかしながら、例えばウェルの数より多数の細胞が施与された場合、ウェル内に捕捉されなかった細胞はウェル付近に沈殿する。ウェル付近に沈殿した細胞は、ウェル内に捕捉された細胞を観察及び／又は測定する場合に、又は、ウェル内に捕捉された細胞を例えばマイクロマニュピレータなどの装置で取り出す場合に、悪影響を及ぼしうる。
【０００９】
ウェル付近に沈殿した細胞を除去するために、例えば、これら細胞を洗い流すことが考えられる。しかしながら、これら細胞を洗い流す流れを形成したとしても、ウェルが設けられたチップの表面では流速はほぼゼロになるため、当該沈殿した細胞を洗い流すためには、ある程度速い流速が要求される。一方で、当該沈殿した細胞を洗い流すために形成された流速が速過ぎる場合は、当該沈殿した細胞の付近にあるウェル内に捕捉された細胞が当該ウェルから出たり又はウェル内に捕捉された細胞が損傷を受けることもある。このように、ウェル付近に沈殿した細胞を除去することは容易ではない。
【００１０】
また、上記の問題を解消するために、ウェルの数より少ない数の細胞を施与することが考えられる。しかしながら、この場合において、既に細胞を捕捉しているウェルの周辺には、吸引による流れがほとんど形成されないので、やはり、細胞を捕捉しているウェルの周辺に細胞が沈殿しうる。加えて、既に細胞が捕捉されているウェル内にさらに細胞が沈殿することもある。
【００１１】
本技術は、新たな単一粒子捕捉技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、特定の粒子捕捉用チャンバを用いることで、上記課題の少なくとも一つを解決できることを見出した。
【００１３】
いくつかの側面によれば、粒子捕捉用チャンバを少なくとも第１のチャンバ及び第２のチャンバに区切り、上記第２のチャンバに接続された少なくとも１つの貫通穴をそれぞれ有し、上記第１のチャンバに接続された複数のウェルを含む粒子捕捉部を備える上記粒子捕捉用チャンバを介して流体圧力を印加する工程を含む粒子分離方法であって、上記流体圧力を上記第１のチャンバから上記複数のウェルの上記貫通穴を介して上記第２のチャンバに印加することにより、上記貫通穴内に第１の方向の流体の流れを生成し、上記粒子捕捉用チャンバに対して、少なくとも１つの力が上記第１の方向と少なくとも部分的に反対の方向で作用する粒子分離方法が提供される。
【００１４】
いくつかの実施形態では、上記第２のチャンバは、上記第１のチャンバより上方に配置され、上記少なくとも１つの力は沈降力を含む。
【００１５】
いくつかの実施形態では、上記少なくとも１つの力は、重力、上記粒子捕捉用チャンバの回転によって生じる遠心力、及び電界によって生じる電磁力のうち１つ以上を含む。
【００１６】
いくつかの実施形態では、上記流体圧力を印加する工程は、上記粒子捕捉用チャンバのインレットとアウトレットの間に差圧を印加することを含む。
【００１７】
いくつかの実施形態では、上記粒子分離方法は、粒子を含んだ流体を前記粒子捕捉用チャンバの前記第１のチャンバに供給し、前記複数のウェルのうち１つ又は複数のウェルに前記流体の粒子を捕捉する工程をさらに含む。
【００１８】
いくつかの実施形態では、上記粒子分離方法は、上記粒子捕捉用チャンバの上記第１のチャンバに試薬液を供給することにより、上記試薬液を上記１つ又は複数のウェル内に捕捉された粒子の少なくとも一部と接触させる工程をさらに含む。
【００１９】
いくつかの実施形態では、上記第１のチャンバから上記複数のウェルの上記貫通穴を介して上記第２のチャンバに印加される上記流体圧力は、第１の流体圧力であり、上記粒子分離方法は、上記第１のチャンバから上記複数のウェルの上記貫通穴を介して上記第２のチャンバに上記第１の流体圧力より低い第２の流体圧力を印加しつつ、上記１つ又は複数のウェルに捕捉された上記粒子を解析する工程をさらに含む。
【００２０】
いくつかの実施形態では、上記粒子分離方法は、上記流体圧力を上記第１のチャンバから上記複数のウェルの上記貫通穴を介して上記第２のチャンバに印加する工程の後に、上記流体圧力の印加を停止し、上記第１のチャンバから流体排出流路を介して流体を排出する工程をさらに含む。
【００２１】
いくつかの実施形態では、上記粒子分離方法は、上記流体排出流路を介した上記第１のチャンバからの上記流体の排出中に上記第２のチャンバから上記ウェルに吸引を行うことにより、上記排出中に上記ウェル内に粒子を保持する工程をさらに含む。
【００２２】
いくつかの実施形態では、上記少なくとも１つの力の方向は、上記第１の方向に対して１６０度以上の角度を形成する。
【００２３】
いくつかの実施形態では、上記第１のチャンバから上記複数のウェルの上記貫通穴を介して上記第２のチャンバに印加される上記流体圧力は、所定時間印加され、上記所定の時間は、上記複数のウェル内に捕捉される粒子の直径に基づいて選択される
【００２４】
いくつかの側面によれば、粒子を分離するためのマイクロ流体デバイスであって、粒子捕捉用チャンバを少なくとも上部チャンバ及び下部チャンバに区切り、上記上部チャンバに接続された少なくとも１つの貫通穴をそれぞれ有し、上記下部チャンバに接続された複数のウェルを含む粒子捕捉部を含む上記粒子捕捉用チャンバと、上記下部チャンバに流体を収容し、上記複数のウェルの上記貫通穴を介して上記流体を上記上部チャンバに導入することにより、上記貫通穴内に第１の方向の流体の流れを生成するように構成された少なくとも１つの流体ポートとを備え、上記粒子捕捉用チャンバは、上記マイクロ流体デバイスの動作中に、上記第１の方向と少なくとも部分的に反対の方向で上記粒子捕捉用チャンバに作用する少なくとも１つの力が存在するように粒子を分離するように構成されるマイクロ流体デバイスが提供される。
【００２５】
いくつかの実施形態では、上記少なくとも１つの力は、沈降力を含む。
【００２６】
いくつかの実施形態では、上記沈降力は、重力、上記粒子捕捉用チャンバの回転によって生じる遠心力、及び電界によって生じる電磁力からなる群から選択される。
【００２７】
いくつかの実施形態では、上記複数のウェルは、上記第１のチャンバに対向する上記粒子捕捉部側に配置される。
【００２８】
いくつかの実施形態では、上記複数のウェルは、それぞれ、上記第１のチャンバに対向する開口と、各貫通穴が形成される内面とを有し、上記開口は上記貫通穴よりも大きい。
【００２９】
いくつかの実施形態では、上記複数のウェルの上記貫通穴は、１μｍ〜１０μｍの幅を有する。
【００３０】
いくつかの実施形態では、上記少なくとも１つの力の方向は、上記第１の方向に対して１６０度以上の角度を形成する。
【００３１】
いくつかの側面によれば、粒子を分離するためのマイクロ流体システムであって、粒子捕捉用チャンバを少なくとも上部チャンバ及び下部チャンバに区切り、上記上部チャンバに接続された少なくとも１つの貫通穴をそれぞれ有し、上記下部チャンバに接続された複数のウェルを含む粒子捕捉部を含む上記粒子捕捉用チャンバと、上記下部チャンバに流体を収容し、上記複数のウェルの上記貫通穴を介して上記流体を上記上部チャンバに導入することにより、上記貫通穴内に第１の方向の流体の流れを生成するように構成された少なくとも１つの流体ポートと、上記少なくとも１つの流体ポートに接続され、上記下部チャンバ内において流体に流体圧力を印加するように構成された少なくとも１つの圧力源とを備え、上記粒子捕捉用チャンバは、上記マイクロ流体システムの動作中に、上記第１の方向と少なくとも部分的に反対の方向で上記粒子捕捉用チャンバに作用する少なくとも１つの力が存在するように粒子を分離するように構成されるマイクロ流体システムが提供される。
【００３２】
いくつかの実施形態では、上記少なくとも１つの力は、重力、上記粒子捕捉用チャンバの回転によって生じる遠心力、及び電界によって生じる電磁力のうち１つ以上を含む。
【発明の効果】
【００３３】
本技術によれば、一つの粒子を一つのウェル内に又は一つの貫通穴に捕捉するための新たな技術が提供される。本技術によって、より効率的に一つの粒子が一つのウェル内に又は一つの貫通穴に捕獲される。なお、本技術により奏される効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されるものではなく、本明細書中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本技術の粒子捕捉用チャンバの例及び当該チャンバを用いた粒子捕捉の状況を示す模式図である。
【図２】本技術の粒子捕捉用チャンバの例及び当該チャンバを用いた粒子捕捉の状況を示す模式図である。
【図３】本技術の粒子捕捉用チャンバの例及びウェル内に捕捉されなかった粒子の排出の状況を示す模式図である。
【図４】本技術の粒子捕捉用チャンバが２つ接続された実施態様を示す模式図である。
【図５】本技術の粒子捕捉用チャンバの例、及び、当該チャンバによる粒子の捕捉及び捕捉された粒子の観察の状況を示す模式図である。
【図６】本技術の粒子捕捉用チャンバの内部の例を示す模式図である。
【図７】本技術の粒子捕捉用チャンバの内部の例を示す模式図である。
【図８】本技術の粒子捕捉用チャンバ内に設けられるウェルの一例を示す模式図である。
【図９】本技術の粒子捕捉用チップの例を示す模式図である。
【図１０】本技術の粒子捕捉方法の例のフロー図である。
【図１１】本技術の粒子捕捉用チャンバの他の例を示す図である。
【図１２】本技術の装置の一例のブロック図である。
【図１３】比較例１のチャンバの模式図である。
【図１４】粒子捕捉面における細胞捕捉の状況を示す写真である。
【図１５】ウェル内に捕捉された細胞に他の細胞が粘着していることを示す写真である。
【図１６】粒子捕捉面における細胞捕捉の状況を示す写真である。
【図１７】本技術の粒子捕捉用チャンバの例及び当該チャンバを用いた粒子捕捉の状況を示す模式図である。
【図１８】本技術の粒子捕捉用チャンバを構成する粒子捕捉部の一例を示す図である。
【図１９】本技術の粒子捕捉用チャンバを構成する粒子捕捉部の一例を示す図である。
【図２０】本技術の粒子捕捉用チャンバを構成する粒子捕捉部の一例を示す図である。
【図２１】本技術の粒子捕捉用チャンバを構成する粒子捕捉部の一例を示す図である。
【図２２】本技術の粒子捕捉用チャンバの一例を示す模式図である。
【図２３】粒子捕捉領域を有する粒子捕捉用チップの例を示す図である。
【図２４】本技術の粒子捕捉用チップを保持するためのチップホルダを形成する複数の部品の積層の仕方の一例を示す図である。
【図２５】チップホルダを構成する部品の例を示す図である。
【図２６】本技術の粒子捕捉用チャンバにより粒子が捕捉されている状況の例を示す図である。
【図２７】本技術の粒子捕捉方法のフロー図の一例である。
【図２８】撮像方法の例を示す図である。
【図２９】本技術の装置の構成例である。
【図３０】制御部のブロック図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
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、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施形態（粒子捕捉用チャンバ）
（１）第１の実施形態の説明
（２）第１の実施形態の第１の例（粒子捕捉用チャンバ）
（３）第１の実施形態の第２の例（粒子捕捉用チャンバ）
（４）第１の実施形態の第３の例（粒子捕捉用チャンバ）
（５）第１の実施形態の第４の例（粒子捕捉用チャンバ）
（６）第１の実施形態の第５の例（粒子捕捉部の例）
（７）第１の実施形態の第６の例（粒子捕捉部の例）
（８）第１の実施形態の第７の例（ウェルの例）
（９）第１の実施形態の第８の例（粒子捕捉用チャンバ）
（１０）第１の実施形態の第９の例（ウェルの例）
（１１）第１の実施形態の第１０の例（ウェルの例）
（１２）第１の実施形態の第１１の例（貫通穴の例）
（１３）第１の実施形態の第１２の例（貫通穴の例）
（１４）第１の実施形態の第１３の例（粒子捕捉用チャンバ）
（１５）第１の実施形態の第１４の例（粒子捕捉用チャンバ）
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の実施形態の例（粒子捕捉用チップ）
（３）第２の実施形態の他の例（チップ及びチップホルダの例）
３．第３の実施形態（粒子捕捉方法）
（１）第３の実施形態の説明
（２）第３の実施形態の第１の例（粒子捕捉方法）
（３）第３の実施形態の第２の例（粒子回収工程の他の例）
（４）第３の実施形態の第３の例（粒子捕捉方法）
（５）第３の実施形態の第４の例（粒子捕捉のための操作の例）
（６）第３の実施形態の第５の例（低倍率での全面観察の例）
（７）第３の実施形態の第６の例（高倍率での３次元観察の例）
４．第４の実施形態（装置）
（１）第４の実施形態の説明
（２）第４の実施形態の例（装置）
（３）第４の実施形態の他の例（装置）
５．第５の実施形態（粒子解析システム）
（１）第５の実施形態の説明
（２）第５の実施形態の例（粒子解析システム）
（３）第５の実施形態の他の例（粒子解析システム）
６．実施例
（１）比較例１
（２）実施例１
（３）実施例２
【００３６】
１．第１の実施形態（粒子捕捉用チャンバ）
【００３７】
（１）第１の実施形態の説明
【００３８】
本技術は、少なくとも一つのウェル又は貫通穴を有する粒子捕捉部と、前記ウェル内に又は前記貫通穴に粒子を捕捉する際に使用される粒子捕捉用流路部と、を少なくとも備え、前記粒子は、前記粒子捕捉用流路部を介して当該粒子の沈降側とは反対側に吸引することにより前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉される、粒子捕捉用チャンバを提供する。
【００３９】
本技術において、粒子は沈降側とは反対側に吸引することによりウェル内に又は貫通穴に捕捉される。粒子を沈降側とは反対側に吸引することによってウェル又は貫通穴などの吸引力作用部に粒子を捕捉する場合、ウェル内に又は貫通穴に捕捉されなかった粒子は、吸引力による粒子の移動の方向とは異なる方向へ、例えば重力の作用方向などへ沈降する。その結果、ウェル内に又は貫通穴に捕捉されなかった粒子が粒子捕捉部のウェル又は貫通穴付近に留まることが抑制され、及び／又は、既に粒子を捕捉したウェルにさらに粒子が入ること又は既に粒子を捕捉した貫通穴がさらに粒子を捕捉することが抑制されるという効果が奏される。
【００４０】
また、本技術において、吸引力によって細胞をウェル内に又は貫通穴の入り口に移動させるので、単に沈降によって細胞がウェル内に入ることを期待する場合と比べて、１ウェルに１粒子が捕捉される可能性がより高まる。本技術により、例えばウェル又は貫通穴の数と同じ数の粒子をチップに施与した場合に、施与された粒子の５０％以上を各ウェル又は貫通穴に一つずつ捕捉することができる。さらには、本技術により、１ウェル又は１貫通穴に１粒子が捕捉される可能性を高めつつ、且つ、ウェル内に又は貫通穴に捕捉されなかった粒子が粒子捕捉部のウェル又は貫通穴付近に留まることが抑制され、及び／又は、既に粒子を捕捉したウェルにさらに粒子が入ること若しくは既に粒子を捕捉した貫通穴がさらに粒子を捕捉することが抑制される。
【００４１】
また、上記のとおり、本技術では、ウェル内に又は貫通穴に捕捉されなかった粒子が粒子捕捉部のウェル又は貫通穴付近に留まることが抑制され及び／又は既に粒子を捕捉したウェル又は貫通穴によってさらに粒子が捕捉されることが抑制される。そのため、ウェル内に又は貫通穴に捕捉された粒子のより良い観察及び／又は測定が行われうる。加えて、ウェル内に又は貫通穴に捕捉されなかった粒子がウェル内に又は貫通穴に捕捉された粒子を取り出すことを妨げる可能性も低められる。
また、本技術では、シンプルな構成によって単一粒子捕捉ができる。そのため、粒子捕捉のための装置にかかるコストを削減することもできる。
【００４２】
また、上記のとおり、本技術では、ウェル内に又は貫通穴に捕捉されなかった粒子が粒子捕捉部のウェル又は貫通穴付近に留まることが抑制される。例えば、ウェル内に又は貫通穴に捕捉されなかった粒子は、チャンバの底面に沈降する。よって、ウェル又は貫通穴によって捕捉された粒子と捕捉されなかった粒子との間の距離が大きい。そのため、例えばウェル又は貫通穴によって捕捉された粒子の顕微鏡観察を行う場合に、当該粒子に焦点を合わせることで、ウェル又は貫通穴によって捕捉されなかった粒子には焦点が合わなくなり、観察されなくなる。すなわち、ウェル又は貫通穴によって捕捉されなかった粒子を除去する工程を行うこと無く、ウェル又は貫通穴によって捕捉された粒子の観察を行うことができる。
同様の理由により、ウェル又は貫通穴によって捕捉されなかった粒子を除去する工程を行うことなく、ウェル又は貫通穴に捕捉された粒子を取り出すこともできる。
また、ウェル又は貫通穴によって捕捉されなかった粒子を除去する場合においては、ウェル又は貫通穴によって捕捉された粒子と捕捉されなかった粒子との間の距離が大きいので、より速い流速の流れで、ウェル又は貫通穴によって捕捉されなかった粒子を洗い流すことができる。加えて、当該流れによってウェル又は貫通穴によって捕捉された粒子がウェルから出る可能性若しくは貫通穴から離れる可能性及び／又は当該流れによって当該粒子が損傷する可能性が低められる。
【００４３】
本技術において、粒子捕捉部には、粒子を捕捉するためのウェル又は貫通穴が少なくとも一つ設けられている。当該粒子捕捉部は、本技術の粒子捕捉用チャンバの内部に設けられていてよい。
本技術において、粒子捕捉部がウェルを有する場合、粒子は、吸引によって、チャンバ内を当該粒子の沈降側とは反対側に向かって移動し、例えばチャンバ内を浮上し、そして、ウェル内に捕捉される。
また、本技術において、粒子捕捉部が貫通穴を有する場合、粒子は、吸引によって、チャンバ内を当該粒子の沈降側とは反対側に向かって移動し、例えばチャンバ内を浮上し、そして、例えば粒子捕捉部を貫通する貫通穴の２つの口のうちの１つの少なくとも一部を塞ぐように、捕捉される。
すなわち、当該粒子捕捉部は、このような粒子の移動及び捕捉が可能となるように、当該粒子捕捉用チャンバ内に設けられうる。
ウェル又は貫通穴の数の下限値は、例えば１、特には１０、より特には１００、さらにより特には１，０００でありうる。ウェル又は貫通穴の数の上限値は、例えば１，０００，０００、特には８００，０００、より特には６００，０００、さらにより特には５００，０００でありうる。ウェル又は貫通穴の数の範囲は、上記下限値及び上限値のいずれかから選択された値により定められる範囲であってよく、例えば１〜１，０００，０００、特には１０〜８００，０００、より特には１００〜６００，０００、さらにより特には１，０００〜５００，０００でありうる。
【００４４】
本技術において、粒子捕捉用流路部は、ウェル内に又は貫通穴に粒子を捕捉する際に使用される流路又は当該流路を含む部分でありうる。当該流路を介した吸引によって、粒子がチャンバ内を移動し、そして、ウェル内に又は貫通穴に捕捉される。
【００４５】
本技術において、「粒子の沈降側とは反対側に吸引する」とは、例えば、粒子が、当該粒子を移動させる流体力とは異なる力の少なくとも一つの成分と反対方向に移動するように吸引することをいう。場合によっては、当該力の方向は、貫通穴を通過する流体の流れの方向とは反対の方向であってもよい。すなわち、当該粒子を移動させる流体力は、貫通穴を通過する流体の流れの方向と同じであってもよい。場合によっては、前記ウェルが接しているチャンバ内空間又は前記貫通穴の２つの口のうち粒子が捕捉される口（沈降側の口）が接しているチャンバ内空間を、粒子が、当該粒子に対する重力の作用方向と反対方向に移動してもよい。他の例では、粒子が、重力が作用する方向と部分的に反対の方向に移動してもよい。すなわち、粒子は重力の作用方向と反対方向には移動しないが、粒子の動きは重力の少なくとも一つの成分と反対側であってもよい。粒子を移動させる流体力以外の力が重力であるか他の力であるかに関係なく、流体力によりウェル及び／又は貫通穴を通過する粒子の移動方向は、流体力以外の力の方向に対して９０度以上、例えば、１２０度以上、好ましくは１３５度以上、より好ましくは１５０度以上、より好ましくは１６０度以上の角度に向けられていてもよい。
場合によっては、前記沈降は、例えば遠心力による沈降であってもよい。前記沈降が遠心力による沈降の場合、「粒子の沈降側とは反対側に吸引する」とは、例えば、前記ウェルが接しているチャンバ内空間又は前記貫通穴の２つの口のうち粒子が捕捉される口が接しているチャンバ内空間を、粒子が、当該粒子に対する遠心力の作用方向と反対方向に移動するように吸引することをいう。流体力によりウェル及び／又は貫通穴を通過する粒子の移動方向が、遠心力の方向に対して９０度以上、例えば、１２０度以上、好ましくは１３５度以上、より好ましくは１５０度以上、より好ましくは１６０度以上の角度に向けられるように、当該粒子を吸引してもよい。
場合によっては、流体力によりウェル及び／又は貫通穴を通過する粒子の移動方向が、当該粒子に印加される界面動電力の方向と少なくとも部分的に反対側になるように、当該粒子を吸引してもよい。例えば、当該粒子の少なくとも一部が帯電し、電界を介して当該粒子に界面動電力が印加されてもよい。
【００４６】
本技術において、「粒子の沈降側」とは、例えば、粒子捕捉部によって仕切られた複数（例えば２つ）のチャンバ内空間のうち、ウェルが接しているチャンバ内空間の方面又は前記貫通穴の２つの口のうち粒子が捕捉される口が接しているチャンバ内空間の方面をいう。
また、本技術において、「粒子の沈降側とは反対側」とは、例えば、粒子捕捉部によって仕切られた複数のチャンバ内空間のうち、ウェルが接しているチャンバ内空間の方面とは反対側の空間の方面又は前記貫通穴の２つの口のうち粒子が捕捉される口が接しているチャンバ内空間の方面とは反対側の空間の方面をいい、例えば粒子捕捉用流路部により近いチャンバ内空間の方面をいう。
【００４７】
本技術において、吸引は、当業者に既知の任意の手段により行われてよく、例えばポンプなどにより行われうる。ポンプとして、市販入手可能なものが用いられてよい。ポンプの種類は、例えば印加されるべき吸引力などによって当業者により適宜選択されうる。
【００４８】
本技術において、粒子捕捉用チャンバとは、ウェル又は貫通穴による粒子の捕捉が行われるための空間が設けられた構造物である。当該空間内に、前記粒子捕捉部が設けられうる。
【００４９】
本技術において、粒子は、例えば、一つずつ捕捉することが求められるものである。粒子として例えば、細胞、微生物、生体由来固形成分、及びリポソームなどの生物学的微小粒子、並びに、ラテックス粒子、ゲル粒子、及び工業用粒子などの合成粒子などを挙げることができるがこれらに限定されない。前記細胞には、動物細胞および植物細胞が含まれうる。動物細胞として、例えば腫瘍細胞及び血液細胞を挙げることができる。前記微生物には、大腸菌などの細菌類、イースト菌などの菌類などが含まれうる。前記生体由来固形成分として、例えば、生体中で生成される固形物結晶類を挙げることができる。前記合成粒子は、例えば有機若しくは無機高分子材料又は金属などからなる粒子でありうる。有機高分子材料には、ポリスチレン、スチレン・ジビニルベンゼン、及びポリメチルメタクリレートなどが含まれうる。無機高分子材料には、ガラス、シリカ、及び磁性体材料などが含まれうる。金属には、金コロイド及びアルミなどが含まれうる。また、本技術において、粒子は、例えば二つ又は三つなどの複数の粒子の結合物であってもよい。
【００５０】
本技術の好ましい実施態様において、前記ウェル内に孔が設けられうる。当該孔を介して、前記ウェルと前記粒子捕捉用流路部とが連通されうる。すなわち、当該孔は、ウェル側から粒子捕捉用流路部側へと粒子捕捉部を貫通している。当該孔を通じて、前記粒子捕捉用流路部を介した吸引を行うことで、前記ウェル内に粒子が捕捉されうる。各ウェルに設けられる孔の数は、例えば１〜１０、特には１〜５、より特には１〜３でありうる。製造の容易さの観点から、各ウェルに設けられる孔の数は１又は２、特には１でありうる。
【００５１】
本技術において、孔の入り口の形状として、任意の形状が採用されてよい。本技術において、孔の入り口とは、孔が設けられたウェル壁面における孔の開口部をいう。孔の入り口の形状は例えば円形、楕円形、多角形、例えば三角形、四角形（例えば矩形、正方形、平行四辺形、及びひし形など）、五角形、又は六角形などでありうる。本技術において、孔の入り口の形状は、好ましくは四角形、より好ましくは矩形又は正方形、さらにより好ましくは矩形でありうる。
【００５２】
本技術において、孔の入り口は、捕捉されるべき粒子が吸引により孔を通過して前記粒子捕捉用流路部へ進行することを防ぐような寸法を有しうる。例えば、孔の入り口の最小寸法が、粒子の寸法未満である。
例えば孔の入り口の形状が矩形である場合、捕捉されるべき粒子の寸法（例えば粒子の直径など）よりも小さい寸法を、当該矩形の短辺又は長辺、特には当該矩形の短辺が有しうる。例えば、当該矩形の短辺の長さは、捕捉されるべき粒子の寸法（例えば粒子の直径）の０．９倍以下、特には０．８倍以下、より特には０．７倍以下、さらにより特には０．６倍以下でありうる。当該矩形の短辺の長さは、吸引に支障がないように設定される必要もあり、例えば捕捉されるべき粒子の寸法の０．０１倍以上、特には０．１倍以上、より特には０．３倍以上でありうる。
例えば孔の入り口の形状が円形である場合、捕捉されるべき粒子の寸法（例えば粒子の直径など）よりも小さい直径を、当該孔が有しうる。例えば、当該円形の直径は、捕捉されるべき粒子の寸法（例えば粒子の直径）の０．８倍以下、特には０．７倍以下、より特には０．６倍以下でありうる。当該直径は、吸引に支障がないように設定される必要もあり、例えば捕捉されるべき粒子の寸法の０．０１倍以上、特には０．１倍以上、より特には０．３倍以上でありうる。
このような孔の形状によって、粒子の損傷を抑制しつつ、粒子を捕捉することが可能となりうる。
【００５３】
本技術において、好ましくは孔の入り口の形状は矩形である。矩形の長辺の長さは、好ましくは当該矩形の短辺の長さの１．２倍以上、より好ましくは１．３倍以上、さらにより好ましくは１．５倍以上でありうる。また、矩形の長辺の長さは、好ましくは当該矩形の短辺の長さの例えば５倍以下、より好ましくは４倍以下、より好ましくは３倍以下、さらにより好ましくは２．５倍以下でありうる。このようなスリット形状とすることで、粒子がウェル内に捕捉されるときの粒子への損傷が抑制されうる。このようなスリット形状は、粒子が細胞である場合に特に好ましい。孔の入り口が当該スリット形状を有することにより、細胞が孔を通過することを防ぎつつ、細胞への損傷が抑制される。
例えば、孔の入り口の形状は、短辺が１μｍ〜１０μｍ、特には２μｍ〜８μｍであり、且つ、長辺が５μｍ〜２０μｍ、特には６μｍ〜１８μｍのスリット形状でありうる。
【００５４】
本技術において、前記孔は、好ましくはウェルの底部に設けられうる。ウェルの底部に孔が設けられる場合、ウェルの側面に孔が設けられる場合よりも、孔の長さが短くなる。その結果、製造がより容易になりうる。ウェルの底部とは、例えば、ウェルを構成する壁のうち、ウェルの開口とは反対側にある壁でありうる。
加工性の観点から、孔はより浅いことが好ましい。一方で、粒子捕捉部の強度の観点からは、孔はより深いほうが好ましい。そのため、本技術において、孔がウェルの底部に設けられる場合、孔の深さ（すなわち、ウェル底面から粒子捕捉面と反対側の面までの距離）は、好ましくは５〜１００μｍ、より好ましくは６〜５０μｍ、さらにより好ましくは１０〜３０μｍでありうる。
【００５５】
本技術において、ウェルは、粒子の沈降側に開口していてよい。すなわち、ウェルの口が、粒子の沈降側を向いていてよい。これにより、粒子の沈降側とは反対側に吸引することでチャンバ内を移動する粒子が、ウェル内に捕捉される。
本技術において、ウェルのそれぞれが、一つの粒子を捕捉可能であるような形状を有しうる。例えば、ウェルの入り口は例えば円形、楕円形、多角形、例えば三角形、四角形（例えば矩形、正方形、平行四辺形、及びひし形など）、五角形、及び六角形などでありうる。本技術において、ウェルの入り口とは、粒子捕捉部のウェルが設けられている面におけるウェルの開口部をいう。ウェルの入り口の形状は、例えば、捕捉されるべき粒子がウェル内に入ることは可能であるが、捕捉されるべきでない粒子がウェル内に入ることが可能でないように設計されうる。
他の実施態様において、ウェルは、ウェルの入り口が最も狭く且つウェルの内部がより大きな断面積を有するような形状を有しうる。このような形状によって、ウェル内に入った粒子がウェル外に出ることが抑制されうる。
さらに他の実施態様において、ウェルは、ウェルの入り口が最も広く且つウェルの内部がより小さな断面積を有するような形状を有しうる。このような形状によって、粒子がウェル内により容易に入ることが可能となりうる。
【００５６】
本技術において、貫通穴は、前記孔と同様の役割を果たす。前記孔についての説明の全てが、貫通穴についてもあてはまる。例えば、上記で前記孔の入り口について述べた形状及び寸法に関する説明が、貫通穴の２つの口（特には当該２つの口のうち粒子が捕捉される口）の説明についても当てはまる。
また、貫通穴の長さ（すなわち２つの口の間の距離）は、粒子捕捉部の厚みと同じであってよく、特には以下で述べる板状部分の厚みと同じでありうる。
貫通穴の形状は、例えば、円柱、角柱（例えば三角柱状又は四角柱状など）、若しくは山形であってよく、又は、これら以外の形状であってもよい。
例えば貫通穴の形状が四角柱状である場合、当該貫通穴の粒子捕捉面における口の形状が矩形であり、当該矩形がその反対側の面へと連続していてよい。
また、貫通穴の形状が山形である場合、貫通穴の側面（即ち傾斜面）は直線的であってよく又は曲線的（例えば弧を描くような面）であってもよい。この場合、粒子は、貫通穴の口付近において捕捉されてよく、又は、貫通穴の途中において捕捉されてもよい。
また、貫通穴の他の形状として、例えば粒子捕捉面における貫通穴の口の形状が、貫通穴の途中まで連続し、当該途中から貫通穴の横断面積が徐々に小さくなるような形状であってもよい。このような形状の例として、例えばマイクロニードル形状などを挙げることができる。
【００５７】
本技術において用いられる粒子捕捉部は、前記ウェル又は前記貫通穴が設けられた少なくとも一つの面を有しうる。本技術において、前記ウェルが設けられた面又は前記貫通穴が設けられた面（特には、貫通穴の２つの口のうち、沈降側の口がある面）を、粒子捕捉面ともいう。当該粒子捕捉部は、当該面が前記粒子の沈降側を向くように設けられうる。すなわち、本技術の一つの実施態様において、粒子捕捉部は、粒子の沈降側を向いている粒子捕捉面を有し、当該粒子捕捉面に前記ウェル又は前記貫通穴が設けられうる。
前記粒子捕捉面は平面であってよく、又は、曲面であってもよい。製造の容易さの観点からは、前記粒子捕捉面は平面であることが好ましい。前記粒子捕捉面が平面である場合、当該平面が粒子に対する重力の作用方向に対して垂直となるように前記粒子捕捉面が設けられてよく、又は、当該平面が当該作用方向に対して９０度未満の角度を形成するように前記粒子捕捉面が設けられてもよい。
【００５８】
本技術において、前記ウェル又は前記貫通穴は、粒子捕捉部の少なくとも一つの面、すなわち粒子捕捉面、に規則的に配置されうる。規則的なウェル又は貫通穴の配置によって、目的の粒子が捕捉されているウェル又は貫通穴の位置を特定することがより容易になる。その結果、例えばウェル又は貫通穴によって捕捉された粒子の取り出し及び／又は観察をより容易に行なうことが可能となる。例えば、前記ウェル若しくは前記貫通穴は所定の間隔で一列に又は複数列に粒子捕捉面に配置され、又は、前記ウェル若しくは前記貫通穴は所定の間隔で格子状に粒子捕捉面に配置されうる。前記間隔は、例えば施与される粒子の数及び捕捉されるべき粒子の数などによって、当業者により適宜選択されうる。前記間隔は、例えば２０μｍ〜３００μｍ、好ましくは３０μｍ〜２５０μｍ、より好ましくは４０μｍ〜２００μｍ、さらにより好ましくは５０μｍ〜１５０μｍでありうる。例えばウェル又は貫通穴が格子状に配置される場合、粒子捕捉面上のＸ方向及びＹ方向に上記例示された間隔でウェル又は貫通穴が配置されうる。
【００５９】
本技術において、前記粒子捕捉部は、前記チャンバ内部を粒子の沈降側の空間とその反対側の空間とに区切るように配置されうる。この場合、前記粒子捕捉部の粒子捕捉面が、当該粒子の沈降側を向くように粒子捕捉部は設けられうる。また、前記粒子捕捉部は、前記反対側の空間を向いている面を有しうる。
本技術において、前記粒子捕捉部がウェルを有する場合、前記ウェルに設けられた孔は、当該反対側の空間を向いている面に通じている。すなわち、前記ウェルと前記反対側の空間とが、当該孔により連通している。前記沈降側の空間と前記反対側の空間とは、当該孔によってのみ連通されていてよく、又は、当該孔及び他の連通部分により連通されていてもよい。好ましくは当該２つの空間は、当該孔によってのみ連通される。これにより、吸引力がより効率的に粒子に作用する。
また、本技術において、前記粒子捕捉部が貫通穴を有する場合、前記貫通穴によって、粒子捕捉部によって区切られた２つのチャンバ内空間が連通されうる。前記沈降側の空間と前記反対側の空間とは、当該貫通穴によってのみ連通されていてよく、又は、当該貫通穴及び他の連通部分により連通されていてもよい。好ましくは当該２つの空間は、当該孔によってのみ連通される。これにより、吸引力がより効率的に粒子に作用する。
【００６０】
本技術の一つの好ましい実施態様において、前記粒子捕捉部は、粒子の沈降側を向いている粒子捕捉面と粒子の沈降側と反対側を向いている面とから構成される板状部分を有しうる。これにより、粒子捕捉部の製造がより容易になり且つ捕捉された粒子の測定及び／又は観察がより容易になる。また、チャンバ内に占める粒子捕捉部の体積の割合も小さくなり、チャンバ全体をより小型化することもできる。
当該板状部分の厚みは、例えばウェルの深さ及び孔の深さ並びに板状部分の材料の強度などにより又は貫通穴の深さ及び板状部分の材料の強度などにより当業者により適宜設定されうる。当該板状部分の厚みは、例えば１０μｍ〜１０００μｍ、好ましくは１５μｍ〜５００μｍ、より好ましくは２０μｍ〜２００μｍでありうる。
【００６１】
前記粒子捕捉部（特にはウェル又は貫通穴が形成される部分）の材料として、本技術において用いられるウェル又は貫通穴を形成することができる材料が好ましい。そのような材料として、例えば紫外線硬化性樹脂、特には３Ｄ光造形法に適用可能な樹脂を挙げることができる。当該３Ｄ光造形法のために用いられる装置として、例えばＡＣＣＵＬＡＳ（商標）シリーズの光造形プリンターを挙げることができる。当該樹脂は、当業者により適宜選択されうる。当該樹脂は、例えばアクリル系オリゴマー、アクリル系モノマー、エポキシ系オリゴマー、及びエポキシ系モノマーから選ばれる１又は２以上を含む樹脂組成物を紫外線硬化することにより得られうる。
本技術の粒子捕捉用チャンバの他の部分の材料は、当業者により適宜選択されてよい。例えば、当該材料は、粒子が細胞である場合、細胞への毒性がない材料であることが好ましい。
また、捕捉された粒子の蛍光観察を行う場合は、許容範囲以上の自家蛍光を発しない材料を用いることが好ましい。
また、ウェル内の粒子又は貫通穴に捕捉された粒子の観察を可能とする材料を用いることが好ましい。粒子の観察のために、例えば、チャンバの少なくとも一部が、透明な材料で形成されうる。
本技術の粒子捕捉用チャンバの他の部分の材料として、例えばマイクロ流路の技術分野において一般的に用いられる材料を用いることができる。当該材料として、例えば、ガラス、例えば硼珪酸ガラス又は石英ガラスなど、プラスチック樹脂、例えばアクリル系樹脂、シクロオレフィンポリマー、及びポリスチレンなど、又はゴム素材、例えばＰＤＭＳなど、を挙げることができる。本技術の粒子捕捉用チャンバが、複数の部材から構成される場合、当該複数の部材は同じ材料から形成されてもよく、又は、異なる材料から形成されてもよい。
【００６２】
本技術において、粒子捕捉部は取り替え可能でありうる。粒子捕捉部が取り替え可能であることで、粒子捕捉用チャンバの粒子捕捉部以外の部分を繰り返し使用することができる。本技術の粒子捕捉用チャンバは、その内部の粒子捕捉部を取り出せるように構成されうる。例えば、当該粒子捕捉用チャンバは、取り外し可能な蓋部を有しうる。当該蓋部を取り外すことで、粒子捕捉部が取り替え可能となりうる。
【００６３】
本技術の特に好ましい実施態様において、前記粒子捕捉部が、前記チャンバ内部を粒子の沈降側の空間とその反対側の空間とに区切るように配置されており、且つ、前記２つの空間が、前記孔を介して互いに連通していてよい。当該粒子捕捉部によって、吸引力がより効率的に粒子に作用しうる。
【００６４】
本技術において用いられる粒子捕捉用流路部は、ウェル内に又は貫通穴に粒子を捕捉する際に使用される。当該粒子捕捉用流路部は、好ましくは、前記粒子の沈降側と反対側の空間に接続されている。これにより、当該粒子捕捉用流路部を通じて、粒子がウェル内に又は貫通穴に捕捉されるように吸引が行なわれる。
【００６５】
本技術において、前記粒子捕捉用流路部は吸引部に接続されていてよい。当該吸引部によって前記吸引が行なわれうる。吸引部は、例えば当業者に既知のポンプでありうる。本技術において用いられるポンプは、好ましくは吸引力を微調整できるポンプであり、より好ましくは１ｋＰａ付近にて数十Ｐａオーダーで圧力を制御できるポンプである。そのようなポンプは市販入手可能であり、例えばＫＡＬ−２００（ハルストラップ社）を挙げることができる。諸実施形態では、細胞を吸引するときに、圧力を限りなく低くすることが望ましい場合がある。また、正圧をかけて細胞を排出する場合、比較的大きな圧力がかかる場合がある。諸実施形態では、細胞を吸引するときの圧力は、５Ｐａ、１０Ｐａ、２０Ｐａ、５０Ｐａ、７５Ｐａ、又は１００Ｐａ以上であってもよい。諸実施形態では、細胞を吸引するときの圧力は、５００Ｐａ、３００Ｐａ、２００Ｐａ、１００Ｐａ、又は５０Ｐａ以下でもよい。上記の範囲は、任意に組み合わせることができる（例えば、細胞を吸引するときの圧力は、２０Ｐａ以上２００Ｐａ以下であり、好ましくは、１０Ｐａ以上１００Ｐａ以下である）。諸実施形態では、細胞を排出するときの圧力は、１ｋＰａ、５ｋＰａ、１０ｋＰａ、２０ｋＰａ、又は３０ｋＰａ以上であってもよい。諸実施形態では、細胞を排出するときの圧力は、５０ｋＰａ、２５ｋＰａ、１５ｋＰａ、１０ｋＰａ、５ｋＰａ、又は２ｋＰａ以下であってもよい。上記の範囲は、任意に組み合わせることができる（例えば、細胞を排出するときの圧力は、５ｋＰａ以上２０ｋＰａ以下であり、好ましくは、１５ｋＰａ以上３０ｋＰａ以下、例えば２０ｋＰａである）。
【００６６】
本技術において、前記粒子捕捉用流路部は、ウェル内に又は貫通穴に粒子を捕捉する場合だけでなく、ウェル内に捕捉された粒子を当該ウェルから排出する際に又は貫通穴に捕捉された粒子を当該貫通穴から放出する際にも使用されうる。例えば、負圧によって吸引が行なわれた場合、当該排出は、正圧を付与することにより行なわれうる。
【００６７】
本技術において、前記反対側の空間に第二の流体供給流路部が接続されていてよい。当該第二の流体供給流路部から流体を導入することで、チャンバ内の流体交換をより効率的に行うことができる。
【００６８】
（２）第１の実施形態の第１の例（粒子捕捉用チャンバ）
【００６９】
以下で、本技術の粒子捕捉用チャンバの例及び当該チャンバを用いた粒子捕捉の状況を、図１及び２を参照しながら説明する。図１及び２は、本技術の粒子捕捉用チャンバの例及び当該チャンバを用いた粒子捕捉の状況を示す模式図である。
【００７０】
図１において、粒子捕捉用チャンバ１００は、粒子捕捉部１０１及び粒子捕捉用流路部１０２を備えており、さらに流体供給流路部１０３を備えている。粒子捕捉部１０１は、粒子捕捉面１０４とその反対側を向いている面１０５とを有する。粒子捕捉面１０４には、複数のウェル１０６が設けられている。当該ウェル夫々の底部１０７に、孔１０８が設けられている。孔１０８は、ウェルの底部１０７から、粒子捕捉面と反対側の面１０５へと貫通している。粒子捕捉用チャンバ１００は、粒子１１２に対して重力が矢印１１４の方向に作用するように配置されている。ウェル１０６は、粒子１１２が一つだけ入るような寸法を有する。
【００７１】
図１において、粒子捕捉用チャンバ１００内の空間は、粒子捕捉部１０１によって、粒子の沈降側の空間１０９及びその反対側の空間１１０に区切られている。
流体供給流路部１０３には、当該粒子を含んだ流体を蓄える容器（図示せず）が接続される。流体供給流路部１０３は、当該粒子を含んだ流体をチャンバ１００内に供給する。流体供給流路部１０３は、チャンバ１００の底（すなわち、粒子が沈降する面）で、前記沈降側の空間１０９に接続されている。当該粒子を含んだ流体は、当該容器から、流体供給流路部１０３を通って、前記沈降側の空間１０９へと供給される。
なお、流体供給流路部１０３は、チャンバの底以外の部分で、沈降側の空間１０９と接続されてもよい。例えば、流体供給流路部１０３は、チャンバの側面で、前記沈降側の空間１０９と連通するように設けられていてもよい。
吸引は、粒子捕捉用流路部１０２を介して、粒子捕捉用流路部１０２に接続されたポンプ（図示せず）により行なわれる。粒子捕捉用流路部１０２は、チャンバ１００の天井（すなわち、粒子が沈降する面と反対側の面）で、前記反対側の空間１１０に接続されている。
なお、粒子捕捉用流路部１０２は、チャンバの天井以外の部分に設けられていてもよい。例えば、粒子捕捉用流路部１０２はチャンバの側面で、前記反対側の空間１１０と連通するように設けられていてもよい。
【００７２】
前記ポンプにより吸引を行うことで、前記粒子を含んだ流体が、前記容器から流体供給流路部１０３を通って沈降側の空間１０９に供給される。さらに吸引を継続することで、粒子１１２は、沈降側の空間１０９内を浮上し、ウェル１０６のいずれかに入る。ウェル１０６のいずれかに入った粒子１１２は孔１０８の入り口にぶつかり、そこで粒子１１２は移動を停止する。これは、孔１０８の寸法が粒子１１２の寸法よりも小さいことにより、粒子１１２が孔１０８を通過できないためである。このようにして、粒子がウェル１０６内に捕捉される。
【００７３】
図１の粒子捕捉用チャンバ１００を用いた粒子捕捉において、粒子１１２は、吸引によってウェル１０６内に誘導されるので、各ウェル内に粒子が捕捉される可能性が高められる。
また、ウェル内に捕捉されなかった粒子の動きの例が図２に示されている。図２に示されるとおり、ウェル内に捕捉されなかった粒子２０１は、重力の作用によって、沈降側の空間１０９の底に沈降する。その結果、捕捉されなかった粒子は、ウェル１０６の付近に留まらない。
また、粒子を捕捉したウェルは、当該ウェル内の孔が当該粒子によって塞がれているので、他の粒子が当該ウェルに進むことが抑制される。すなわち、既に粒子を捕捉したウェルにさらに粒子が入ることが抑制される。
【００７４】
ウェル内に捕捉された粒子は、種々の観察及び／又は測定に付されうる。例えば、チャンバ内に粒子を供給する前に所定の蛍光標識を粒子に付けておき、粒子の捕捉後に最も強い蛍光を発する粒子を当該捕捉された粒子のうちから選択することができる。さらに、当該選択された粒子だけを、例えばマイクロマニュピレータなどの単一粒子取得装置によって、粒子捕捉用チャンバ１００内から取り出すことができる。そして当該選択された粒子を利用して、さらに他の処理が行なわれる。粒子が細胞である場合、当該他の処理は、例えば遺伝子解析、培養、及び物質生産などでありうる。
以上の一連の作業によって、例えば所望の抗体分泌を行なう細胞の選択、所望の遺伝子発現を行なう細胞又は微生物の選択、及び所望の分化能を有する細胞の選択など、所望の特徴を有する粒子の選択が可能となる。
【００７５】
（３）第１の実施形態の第２の例（粒子捕捉用チャンバ）
【００７６】
本技術の粒子捕捉用チャンバの他の例を、図３を参照しながら以下で説明する。図３は、本技術の粒子捕捉用チャンバ及びウェル内に捕捉されなかった粒子の排出を示す模式図である。
【００７７】
図３に記載の粒子捕捉用チャンバ３００は、粒子捕捉部３０１、粒子捕捉用流路部３０２、及び流体供給流路部３０３を有する。図３に記載の粒子捕捉用チャンバ３００はさらに、流体排出流路部３２０が備えられており且つ流体排出流路部３２０にバルブ３２１が接続されている。
【００７８】
図３に記載の粒子捕捉用チャンバ３００を用いた粒子捕捉は、バルブ３２１を閉じた状態で、図１に記載の粒子捕捉用チャンバ１００と同様に行なわれてよい。当該粒子捕捉の結果、図２を参照して説明したとおり、粒子がウェル内に捕捉されるとともに、ウェル内に捕捉されなかった粒子は、重力の作用によって沈降側の空間３０９の底に沈降する。
【００７９】
粒子をウェル内に捕捉した後に、バルブ３２１が開かれる。そして、当該底に沈降した粒子が、バルブ３２１の先に接続されたポンプ（図示せず）による吸引によって、流体排出流路部３２０を通って、粒子捕捉用チャンバ３００の外に排出される。又は、当該ポンプの代わりに、流体供給流路部３０３に接続されたポンプ（図示せず）による液体供給によって、当該底に沈降した粒子は、流体排出流路部３２０を通って、粒子捕捉用チャンバ３００の外に排出されてもよい。
【００８０】
本技術の粒子捕捉用チャンバは、上記で説明したとおり、ウェル内に捕捉された粒子とウェル内に捕捉されなかった粒子との間の距離が大きい。そのため、ウェル内に捕捉されなかった粒子を排出する際に、ウェル内に捕捉された粒子がウェルから出る可能性及び／又は当該粒子が損傷する可能性が低められる。さらには、ウェル内に捕捉されなかった粒子がウェル付近に留まる従来技術と比べて、ウェル内に捕捉されなかった粒子を排出する際に形成される流れをより速くすることができる。
【００８１】
以上図３を参照して説明したとおり、本技術の粒子捕捉用チャンバは、チャンバ内から流体を排出する流体排出流路部をさらに備えうる。当該流体排出流路部は、前記沈降側の空間に接続されていてよい。当該流体排出流路部は、上記のとおりウェル内に捕捉されなかった粒子を粒子捕捉用チャンバの外に排出する際に使用されうる。当該排出によって、ウェルに捕捉された粒子の観察及び／又は測定に当該捕捉されなかった粒子が悪影響を及ぼす可能性が低められる。
【００８２】
また、当該流体排出流路部は、ウェル内に捕捉された粒子を回収する際に使用されてもよい。例えば、最初に、ウェル内に捕捉されなかった粒子が、上記で述べたとおりに、当該流体排出流路部を通ってチャンバ外に排出される。次に、粒子捕捉用流路部を通じて吸引とは逆の圧力（例えば正圧）を与えることによりウェルから粒子を出し、そして、当該粒子を、当該流体排出流路部を通ってチャンバ外に排出する。このように、当該流体排出流路部によって、ウェル内に捕捉された粒子を回収することもできる。
【００８３】
１つの流体排出流路部だけでなく、複数（例えば２、３、又は４）の流体排出流路部が本技術の粒子捕捉用チャンバに設けられてもよい。例えば２つの流体排出流路部が本技術の粒子捕捉用チャンバに設けられ、このうち、１つをウェル内に捕捉されなかった粒子の排出に使用し、且つ、他をウェルに捕捉された粒子の回収に使用してもよい。
【００８４】
（４）第１の実施形態の第３の例（粒子捕捉用チャンバ）
【００８５】
本技術の粒子捕捉用チャンバの他の例を、図４を参照しながら以下で説明する。図４は、本技術の粒子捕捉用チャンバが２つ接続された実施態様を示す模式図である。
【００８６】
図４には２つの粒子捕捉用チャンバ４００及び４５０が示されている。粒子捕捉用チャンバ４００及び４５０はいずれも、図３において記載されたものと同じである。粒子捕捉用チャンバ４００の流体排出流路部４２０が、粒子捕捉用チャンバ４５０の流体供給流路部４５１に接続されている。流体排出流路部４２０と流体供給流路部４５１とを接続する管上にはバルブ４５２が設けられている。
【００８７】
図４に示された実施態様では、粒子捕捉用チャンバ４００においてウェル内に捕捉されなかった粒子が、バルブ４５２を開けた状態で、流体排出流路部４２０及び流体供給流路部４５１を通って、粒子捕捉用チャンバ４５０に供給されうる。そして、粒子捕捉用チャンバ４５０において、当該粒子の捕捉が再度行なわれうる。この実施態様では、例えば、粒子捕捉用チャンバ４００において印加される吸引力ではウェル内に捕捉されなかった粒子が、粒子捕捉用チャンバ４５０においてより強い吸引力で捕捉されうる。その結果、例えば粒子の比重及びサイズなどによって粒子を分類することができる。
【００８８】
（５）第１の実施形態の第４の例（粒子捕捉用チャンバ）
【００８９】
本技術の粒子捕捉用チャンバの他の例を、図５を参照しながら以下で説明する。図５は、本技術の粒子捕捉用チャンバによる粒子の捕捉及び捕捉された粒子の観察の状況を示す模式図である。
【００９０】
図５において、粒子捕捉用チャンバ５００は、粒子捕捉部５０１を内部に含む。粒子捕捉部５０１には、粒子の沈降側を向いている粒子捕捉面５０２及びその反対側を向いている面５０３を有する。粒子捕捉面５０２には、ウェル５２５が複数設けられている。当該ウェルのそれぞれの底部５０４に、孔５０５が設けられている。孔５０５は、底部５０４から前記反対側を向いている面５０３へと貫通している。チャンバ５００は、粒子５０６に対して、重力が矢印５０７の方向に作用するように配置されている。ウェル５２５は、粒子５０６が１つだけ入るような寸法を有する。
粒子捕捉用チャンバ５００には、粒子捕捉用流路部５０８、流体供給流路部５０９、及び流体排出流路部５１０が設けられている。粒子捕捉用流路部５０８には、液体回収容器５１１を介して、ポンプ５１２が接続されている。流体排出流路部５１０にも同様に、液体回収容器５１３を介して、ポンプ５１４が接続されている。粒子捕捉用流路部５０８と液体回収容器５１１との間にバルブ５１５が設けられている。また、流体排出流路部５１０と液体回収容器５１３との間にもバルブ５１６が設けられている。これら液体回収容器は、ポンプによる吸引によって、液体がポンプに入ることを防ぐ。
粒子捕捉用チャンバ５００は、第１部材５１７、第２部材５１８、及び第３部材５１９によってチャンバ内空間及び流路が形成されている。
第１部材５１７、第２部材５１８、及び第３部材５１９はそれぞれ、積層されたときに上記チャンバ内空間及び上記流路を形成するように流路パターンが形成される。そして、当該流路パターンが形成された各部材を積層することで、上記チャンバ内空間及び上記流路が形成される。すなわち、本技術の粒子捕捉用チャンバは、複数の層の材料の積層物でありうる。積層物によってチャンバを形成することで、流路パターンの形成が容易になりうる。
【００９１】
図５において、粒子捕捉用チャンバ５００内の空間は、粒子捕捉部５０１によって、粒子の沈降側の空間５２０及びその反対側の空間５２１に区切られている。また、これら２つの空間が孔５０５のみで連通することをより確実にするために、粒子捕捉部５０１と第１部材５１７との間に、封止部材５２２、例えばＯリングなど、が挟まれている。
流体供給流路部５０９は、当該粒子を含んだ流体を収容可能な容器５２３が接続されている。当該粒子を含んだ流体は、容器５２３から、流体供給流路部５０９を通って、前記沈降側の空間５２０へと供給される。流体供給流路部５０９は、チャンバの側面で、前記沈降側の空間５２０と連通するように設けられている。流体供給流路部５０９は、好ましくは、チャンバ側面のうち、チャンバの底に最も近い部分に設けられる。
本技術において、流体供給流路部の長さ、すなわち容器５２３からチャンバ入り口までの長さは、その途中での粒子の付着又は沈降を防ぐために、より短いほうが好ましい。また、流体供給流路部にとって、粒子が下方から上方へ移動するような流路及び屈曲のある流路は望ましくない。そのため、例えば、流体供給流路部は、好ましくは、粒子が上方から下方へ移動する流路及び／又は粒子が水平方向に移動する流路のみから構成されうる。例えば、図５に示されるとおり、流体供給流路部は、粒子が容器５２３から下方に移動し、次に水平方向に移動してチャンバ内に入るような流路を有しうる。このような流路によって、粒子の流路内での付着又は沈降を防ぐことができる。これにより、粒子の流路内での付着又は沈降を防ぎつつ、比較的低い圧力での吸引を行うことができる。当該比較的低い圧力での吸引によって、粒子捕捉時の粒子へのダメージを防ぐとともに、粒子の孔の通過を防ぐことができる。
粒子捕捉用流路部５０８を介して、粒子捕捉用流路部５０８に接続されたポンプ５１２による吸引が行われる。
流体排出流路部５１０は、チャンバの側面で、前記沈降側の空間５２０と連通するように設けられている。流体排出流路部５１０は、好ましくは、チャンバ側面のうち、チャンバの底に最も近い部分に設けられる。
流体供給流路部５０９及び流体排出流路部５１０の両方が、チャンバの側面で、互いに向かい合うように設けられていることで、チャンバ内に沈殿した粒子の排出をより容易に行うことができる。
また、流体供給流路部５０９及び流体排出流路部５１０のうち少なくとも一方、好ましくは両方が、チャンバ側面のうち、チャンバの底に最も近い部分に設けられることで、チャンバ内に沈殿した粒子の排出のために形成される流れが、ウェルに捕捉された粒子に影響を及ぼす可能性が低められうる。
【００９２】
ポンプ５１２により吸引を行うことで、前記粒子を含んだ流体が、容器５２３から流体供給流路部５０９を通って沈降側の空間５２０に供給される。さらに吸引を継続することで、粒子５０６は、沈降側の空間５２０内を浮上し、ウェル５２５のいずれかに入る。ウェル５２５のいずれかに入った粒子５０６は孔５０５の入り口にぶつかり、そこで粒子５０６は移動を停止する。このようにして、粒子がウェル５２５内に捕捉される。
【００９３】
ウェル５２５内に捕捉された粒子が、倒立顕微鏡５２４を用いて観察可能であるように粒子捕捉用チャンバ５００は構成されている。例えば、粒子捕捉面５０２を観察可能であるように、第３部材５１９が透明な材料で構成されている。このように、粒子捕捉用チャンバの少なくとも一部を透明な材料で構成することにより、捕捉された粒子を、例えば顕微鏡などにより観察することが可能となる。倒立顕微鏡５２４は、チャンバ５００の下から、ウェル５２５を観察できるように配置される。
【００９４】
上記で述べたとおり、本技術では、ウェル内に捕捉されなかった粒子が粒子捕捉部のウェル付近に留まることが抑制される。その結果、ウェル内に捕捉された粒子とウェル内に捕捉されなかった粒子との間の距離が大きい。従って、図５に記載のウェル５２５内に捕捉された粒子を倒立顕微鏡５２４により観察する場合、ウェル５２５内に捕捉された粒子に焦点を合わせることで、ウェル内に捕捉されなかった粒子は被写界深度外に存在することとなり、すなわち観察不能となる。そのため、ウェル内に捕捉されなかった粒子をチャンバ５００内から排出することなく、ウェルに捕捉された粒子を倒立顕微鏡５２４により観察することができる。ウェル内に捕捉されなかった粒子を、流体排出流路部５１０を通ってチャンバ５００外に排出することも、もちろん可能である。
【００９５】
上記観察の結果を考慮して、目的の粒子が選択されうる。当該選択された粒子は、例えばマイクロマニュピレータなどの単一粒子取得装置によって取得されうる。
【００９６】
又は、倒立顕微鏡５２４を介して得られた画像データ又は光データ（例えば蛍光データなど）に基づき、目的の粒子は単一粒子取得装置によって自動的に取得されてもよい。例えば、当該単一粒子取得装置は、所定の蛍光強度以上の蛍光を発する粒子を自動的に全て取得する工程を実行しうる。
【００９７】
（６）第１の実施形態の第５の例（粒子捕捉部の例）
【００９８】
本技術の粒子捕捉用チャンバの他の例を、図６を参照しながら以下で説明する。図６は、本技術の粒子捕捉用チャンバの内部を示す模式図である。
【００９９】
図６において、粒子捕捉部６０１は、階段状の形状を有する粒子捕捉面６０２を有する。各段にそれぞれ異なる大きさのウェル６０３、６０４及び６０５が設けられている。各段に、それぞれ異なる大きさの孔６０６、６０７及び６０８が設けられている。チャンバの底面６１４により近い段に、より大きなウェルが設けられており、且つ、より大きなウェルに、より大きな孔が設けられている。
【０１００】
図６に記載の粒子捕捉用チャンバの粒子の沈降側の空間６０９に、種々の大きさの粒子６１０、６１１、及び６１２が、流体供給流路部（図示せず）を通って供給される。
最も大きい粒子６１０は、最も大きいウェル６０３には収容されることができるが、より小さいウェル６０４及び６０５には収容されることができない。また、最も大きいウェル６０３に設けられた孔６０６を、最も大きい粒子６１０は通過できないが、より小さい粒子６１１及び６１２は通過できる。その結果、粒子の沈降側と反対側への吸引によって、最も大きい粒子６１０は、ウェル６０３だけに捕捉される。
２番目に大きな粒子６１１は、最も大きいウェル６０３に入ることはできるが、最も大きい孔６０６を通過可能であるので、前記吸引をしても、最も大きいウェル６０３には捕捉されない。粒子６１１は、より小さいウェル６０４に収容可能であり、且つ、当該ウェル６０４に設けられた孔６０７を通過することができない。粒子６１１は、最も小さいウェル６０５には収容されることができない。以上のとおりであるので、粒子６１１は、前記吸引によって、ウェル６０４だけに捕捉される。
最も小さい粒子６１２は、最も大きいウェル６０３及び次に大きいウェル６０４に入ることはできるが、これらウェルの孔をいずれも通過可能であるので、前記吸引をしても、これらウェルに捕捉されない。粒子６１２は、最も小さいウェル６０５に収容可能であり、且つ、当該ウェル６０５に設けられた孔６０８を通過できない。従って、粒子６１２は、ウェル６０５だけに捕捉される。
【０１０１】
図６に示されるとおり、異なる大きさのウェル６０３、６０４及び６０５に、各ウェルの大きさに対応する大きさを有する粒子が捕捉される。従って、種々のサイズの粒子を、各粒子のサイズ（例えば粒径など）によって分類して捕捉することができる。
【０１０２】
また、図６に示した粒子捕捉面６０２には、チャンバの底面６１４により近い段に、より大きなウェルが設けられている。所定時間の吸引を行う場合、より大きな粒子ほど浮上する距離が短く、より小さな粒子ほど浮上する距離が長い。そのため、図６に示したとおり、より大きなウェルを底面により近い段に設けることで、異なる大きさのウェルに異なる大きさの粒子をより効率的に、例えばより少ない回数の吸引によって、捕捉することができる。
【０１０３】
図６に示した粒子捕捉用チャンバでは、２番目に大きな粒子６１１及び最も小さな粒子６１２は、吸引によって孔６０６又は６０７を通過して、粒子の沈降側の空間とは反対側の空間６１３に移動しうる。当該反対側の空間６１３に移動した粒子は、必要に応じて、再度流体供給流路部（図示せず）を通って沈降側の空間６０９に供給されうる。そして、再度粒子捕捉が行われてもよい。又は、当該反対側の空間６１３に移動した粒子は単に回収若しくは廃棄されてもよい。
【０１０４】
以上図６を参照して説明したとおり、本技術の粒子捕捉用チャンバにおいて、前記粒子捕捉面が、階段状の形状を有していてよい。当該階段状の形状の粒子捕捉面には、粒子が沈降する面により近い段に、より大きなウェルが設けられうる。さらに、より大きなウェルに、より大きな孔が設けられうる。このような粒子捕捉面によって、粒子を、その大きさによって効率的に分類することができる。
【０１０５】
（７）第１の実施形態の第６の例（粒子捕捉部の例）
【０１０６】
本技術の粒子捕捉用チャンバの他の例を、図７を参照しながら以下で説明する。図７は、本技術の粒子捕捉用チャンバの内部を示す模式図である。
【０１０７】
図７において、粒子捕捉部７０１は、粒子捕捉面７０２が、粒子の沈降方向（矢印７０７）に対して９０度未満の角度を形成するように、すなわち底面に対して傾斜するように、設けられている。粒子捕捉面７０２には、異なる大きさのウェル７０３、７０４及び７０５が設けられている。チャンバの底面７０６により近い段に、より大きなウェルが設けられており、且つ、より大きなウェルに、より大きな孔が設けられている。
【０１０８】
粒子捕捉面７０２を有する粒子捕捉部７０１で吸引による粒子捕捉を行うことで、上記で図６を参照して説明したように、異なる大きさのウェル７０３、７０４及び７０５に、各ウェルの大きさに対応する大きさを有する粒子が捕捉される。従って、種々のサイズの粒子を、各粒子のサイズ（例えば粒径など）によって分類して捕捉することができる。
【０１０９】
以上図７を参照して説明したとおり、本技術の粒子捕捉用チャンバにおいて、前記粒子捕捉面が、粒子の沈降方向に対して９０度未満の角度を形成するように配置されていてよい。当該粒子捕捉面には、粒子が沈降する面により近いほど、より大きなウェルが設けられうる。さらに、より大きなウェルに、より大きな孔が設けられうる。このような粒子捕捉面によって、粒子を、その大きさによって効率的に分類することができる。
【０１１０】
（８）第１の実施形態の第７の例（ウェルの例）
【０１１１】
本技術の粒子捕捉用チャンバ内に設けられるウェルの例を、図８を参照しながら以下で説明する。図８は、本技術の粒子捕捉用チャンバ内に設けられるウェルの一例を示す模式図である。
【０１１２】
図８において、粒子捕捉部８００の粒子捕捉面８０１には、円形のウェル８０２が設けられている。ウェル８０２の直径は２０μｍであり、深さが２０μｍである。また、ウェルの底面８０３には、孔８０４が設けられている。孔８０４の入り口はスリット形状であり、すなわち長辺１０μｍ且つ短辺５μｍの長方形である。孔８０４は、ウェル底面８０３から、粒子捕捉面８０１と反対側の面８０５へと貫通している。すなわち、孔８０４は直方体の空間を形成する。ウェルはＸ方向及びＹ方向にそれぞれ８０μｍの間隔で配置されている。
【０１１３】
以上図８に示したようなスリット形状の孔は、粒子が粘弾性を有する場合、例えば粒子が細胞である場合など、に特に適している。スリット形状の短辺の長さは、好ましくは、粒子の寸法（例えば直径など）よりも小さく、例えば粒子の寸法の２／３以下、より好ましくは１／２以下でありうる。スリット形状の長辺の長さは、好ましくは、粒子の寸法（例えば直径など）の１．２倍以下、より好ましくは１．１倍以下、さらにより好ましくは粒子の寸法以下でありうる。
【０１１４】
（９）第１の実施形態の第８の例（粒子捕捉用チャンバ）
【０１１５】
本技術の粒子捕捉用チャンバの他の例を、図１７を参照しながら以下で説明する。図１７は、本技術の粒子捕捉用チャンバの例を示す模式図である。
【０１１６】
図１７に記載の粒子捕捉用チャンバ１７００は、図１に記載の粒子捕捉用チャンバ１００のうち、ウェル１０６の代わりに貫通穴１７０６が粒子捕捉部に設けられていること以外は、粒子捕捉用チャンバ１００と同じである。
すなわち、図１７において、粒子捕捉用チャンバ１７００は、粒子捕捉部１７０１及び粒子捕捉用流路部１７０２を備えており、さらに流体供給流路部１７０３を備えている。粒子捕捉部１７０１は、粒子捕捉面１７０４とその反対側を向いている面１７０５とを有する。粒子捕捉面１７０４には、複数の貫通穴１７０６が設けられている。貫通穴１７０６は、粒子捕捉面１７０４から反対側の面１７０５へと貫通している。貫通穴１７０６の形状は四角柱状である。すなわち、貫通穴１７０６の粒子捕捉面１７０４における口の形状が矩形であり、当該矩形が、粒子捕捉面１７０４から反対側の面１７０５へと連続している。粒子捕捉用チャンバ１７００は、粒子１７１２に対して重力が矢印１７１４の方向に作用するように配置されている。
【０１１７】
図１７において、粒子捕捉用チャンバ１７００内の空間は、粒子捕捉部１７０１によって、粒子の沈降側の空間１７０９及びその反対側の空間１７１０に区切られている。
流体供給流路部１７０３には、当該粒子を含んだ流体を蓄える容器（図示せず）が接続される。流体供給流路部１７０３は、当該粒子を含んだ流体をチャンバ１７００内に供給する。流体供給流路部１７０３は、チャンバ１７００の底（すなわち、粒子が沈降する面）で、前記沈降側の空間１７０９に接続されている。当該粒子を含んだ流体は、当該容器から、流体供給流路部１７０３を通って、前記沈降側の空間１７０９へと供給される。
なお、流体供給流路部１７０３は、チャンバの底以外の部分で、沈降側の空間１７０９と接続されてもよい。例えば、流体供給流路部１７０３は、チャンバの側面で、前記沈降側の空間１７０９と連通するように設けられていてもよい。
吸引は、粒子捕捉用流路部１７０２を介して、粒子捕捉用流路部１７０２に接続されたポンプ（図示せず）により行なわれる。粒子捕捉用流路部１７０２は、チャンバ１７００の天井（すなわち、粒子が沈降する面と反対側の面）で、前記反対側の空間１７１０に接続されている。
なお、粒子捕捉用流路部１７０２は、チャンバの天井以外の部分に設けられていてもよい。例えば、粒子捕捉用流路部１７０２はチャンバの側面で、前記反対側の空間１７１０と連通するように設けられていてもよい。
【０１１８】
前記ポンプにより吸引を行うことで、前記粒子を含んだ流体が、前記容器から流体供給流路部１７０３を通って沈降側の空間１７０９に供給される。さらに吸引を継続することで、粒子１７１２は、沈降側の空間１７０９内を浮上し、貫通穴１７０６の口にぶつかり、そこで粒子１７１２は移動を停止する。これは、貫通穴１７０６の口の寸法が粒子１７１２の寸法よりも小さいことにより、粒子１７１２が貫通穴１７０６を通過できないためである。このようにして、粒子が貫通穴１７０６に捕捉される。
【０１１９】
図１７の粒子捕捉用チャンバ１７００によって、「（２）第１の実施形態の第１の例（粒子捕捉用チャンバ）」において述べた効果と同様の効果が奏される。
【０１２０】
（１０）第１の実施形態の第９の例（ウェルの例）
【０１２１】
本技術の粒子捕捉用チャンバ内に設けられるウェルの他の例を、図１８を参照しながら以下で説明する。図１８は、本技術の粒子捕捉用チャンバ内に設けられる粒子捕捉部の一例を示す模式図である。
【０１２２】
図１８において、粒子捕捉部１８００は、粒子捕捉面１８０４とその反対側を向いている面１８０５とを有する。粒子捕捉面１８０４には、複数のウェル１８０６が設けられている。当該ウェル夫々の底部１８０７に、孔１８０８が設けられている。孔１８０８は、ウェルの底部１８０７から、粒子捕捉面と反対側の面１８０５へと貫通している。
ウェル１８０６は、入り口の面積が最も狭く、孔１８０８に向かうにつれて、ウェルの横断面積が徐々に大きくなっている。すなわち、ウェルには逆テーパがつけられており、ウェル内空間はすり鉢のようになっている。このような形状によって、ウェル内に入った粒子がウェル外に出ることが抑制されうる。
【０１２３】
（１１）第１の実施形態の第１０の例（ウェルの例）
【０１２４】
本技術の粒子捕捉用チャンバ内に設けられるウェルの他の例を、図１９を参照しながら以下で説明する。図１９は、本技術の粒子捕捉用チャンバ内に設けられる粒子捕捉部の一例を示す模式図である。
【０１２５】
図１９において、粒子捕捉部１９００は、粒子捕捉面１９０４とその反対側を向いている面１９０５とを有する。粒子捕捉面１９０４には、複数のウェル１９０６が設けられている。当該ウェル夫々の底部１９０７に、孔１９０８が設けられている。孔１９０８は、ウェルの底部１９０７から、粒子捕捉面と反対側の面１９０５へと貫通している。
ウェル１９０６は、入り口の面積が最も広く、孔１９０８に向かうにつれて、ウェルの横断面積が徐々に小さくなっている。すなわち、ウェルにはテーパがつけられており、ウェル内空間は山形となっている。このような形状によって、ウェル内に粒子がより容易に入ることができる。
【０１２６】
（１２）第１の実施形態の第１１の例（貫通穴の例）
【０１２７】
本技術の粒子捕捉用チャンバ内に設けられる貫通穴の例を、図２０を参照しながら以下で説明する。図２０は、本技術の粒子捕捉用チャンバ内に設けられる粒子捕捉部の一例を示す模式図である。
【０１２８】
図２０において、粒子捕捉部２０００は、粒子捕捉面２００４とその反対側を向いている面２００５とを有する。粒子捕捉面２００４には、複数の貫通穴２００６が設けられている。貫通穴２００６は、山形の形状を有する。また、貫通穴２００６の側面（即ち傾斜面）は直線的である。粒子捕捉面２００４における貫通穴２００６の口は例えば円形、楕円形、又は多角形（例えば矩形）であり、その反対側の面２００５における口２００８も例えば円形、楕円形、又は多角形（例えば矩形）でありうる。前者の口の面積が、後者の口の面積よりも大きい。すなわち、前者の口から後者の口に向かって、貫通穴２００６の横断面積は徐々に小さくなっている。後者の口は、捕捉されるべき粒子が当該後者の口を通過できないような寸法を有する。捕捉されるべき粒子は、前者の口は通過するが後者の口を通過できないことにより、貫通穴２００６の途中で捕捉されうる。
貫通穴２００６が、上記の形状を有することで、貫通穴内に粒子がより容易に入ることができる。また、このような形状を有する貫通穴は、上記で説明した孔を有するウェルと比べて、より容易に製造できる。
【０１２９】
（１３）第１の実施形態の第１２の例（貫通穴の例）
【０１３０】
本技術の粒子捕捉用チャンバ内に設けられるウェルの他の例を、図２１を参照しながら以下で説明する。図２１は、本技術の粒子捕捉用チャンバ内に設けられる粒子捕捉部の一例を示す模式図である。
【０１３１】
図２１において、粒子捕捉部２１００は、粒子捕捉面２１０４とその反対側を向いている面２１０５とを有する。粒子捕捉面２１０４には、複数の貫通穴２１０６が設けられている。貫通穴２１０６は、山形の形状を有する。また、貫通穴２１０６の側面（即ち傾斜面）は曲線的であり、すなわち弧を描いている。粒子捕捉面２１０４における貫通穴２１０６の口は例えば円形、楕円形、又は多角形（例えば矩形）であり、その反対側の面２１０５における口２１０８も例えば円形、楕円形、又は多角形（例えば矩形）でありうる。前者の口の面積が、後者の口の面積よりも大きい。すなわち、前者の口から後者の口に向かって、貫通穴の横断面積は徐々に小さくなっている。後者の口は、捕捉されるべき粒子が当該後者の口を通過できないような寸法を有する。捕捉されるべき粒子は、前者の口は通過するが後者の口を通過できないことにより、貫通穴２１０６の途中で捕捉されうる。
貫通穴２１０６が、上記の形状を有することで、貫通穴内に粒子がより容易に入ることができる。また、このような形状を有する貫通穴は、上記で説明した孔を有するウェルと比べて、より容易に製造できる。
【０１３２】
（１４）第１の実施形態の第１３の例（粒子捕捉用チャンバ）
【０１３３】
本技術の粒子捕捉用チャンバの他の例を、図２２を参照しながら以下で説明する。図２２は、本技術の粒子捕捉用チャンバの一例を示す模式図である。
【０１３４】
図２２に記載の粒子捕捉用チャンバ２２００は、粒子捕捉部２２０１、粒子捕捉用流路部２２０２、沈降側の空間２２０９に接続された第一の流体供給流路部２２０３、流体排出流路部２２２０、及び沈降側と反対側の空間２２１０に接続された第二の流体供給流路部２２３１が備えられている。粒子捕捉用チャンバ２２００に接続されているこれら４つの流路部のそれぞれに、図２２に示されるとおり、バルブ２２３２、バルブ２２３３、バルブ２２３４、又はバルブ２２３５が接続されている。
【０１３５】
図２２に記載の粒子捕捉用チャンバ２２００を用いた粒子捕捉は、バルブ２２３５及び２２３４を閉じた状態で、第一の流体供給流路部２２０３から粒子含有流体を供給し且つ粒子捕捉用流路部２２０２を介して吸引を行うことによって行われてよい。
当該粒子捕捉の結果、粒子２２３０がウェル内に捕捉される。ウェル内に捕捉されなかった粒子は、重力の作用によって沈降側の空間２２０９の底に沈降する。
【０１３６】
粒子をウェル内に捕捉した後に、バルブ２２３４が開かれる。そして、当該底に沈降した粒子が、バルブ２２３４の先に接続されたポンプ（図示せず）による吸引によって、流体排出流路部２２２０を通って、粒子捕捉用チャンバ２２００の外に排出される。当該底に沈降した粒子は、当該ポンプによる吸引に加えて又は当該ポンプによる吸引の代わりに、第一の流体供給流路部２２０３に接続されたポンプ（図示せず）による液体供給によって、流体排出流路部２２２０を通って粒子捕捉用チャンバ２２００の外に排出されてもよい。
【０１３７】
ウェル内に捕捉された粒子２２３０に所定の試薬を接触させることで、捕捉された粒子２２３０の分析を行うことができる。例えば、粒子２２３０が細胞である場合、当該細胞を１つ又は複数の試薬で刺激することが行われてよい。これにより、当該試薬によって刺激される細胞を選択することができる。代替的には、粒子２２３０が細胞である場合、当該細胞に対して試薬（例えば抗体など）を結合させることで、当該試薬が結合する細胞を選択することができる。
【０１３８】
粒子２２３０を試薬と接触させるために、粒子２２３０がウェル内に捕捉された後に、粒子捕捉用チャンバ２２００内の流体が、試薬含有流体によって交換されてよい。当該交換は、例えば、第一の流体供給流路部２２０３及び第二の流体供給流路部２２３１から試薬含有流体を粒子捕捉用チャンバ２２００内に供給し、且つ、粒子捕捉用流路部２２０２及び流体排出流路部２２２０を介して吸引を行うことによって行われてよい。
【０１３９】
前記交換の結果、粒子捕捉用チャンバ２２００内を試薬含有流体が占めることとなる。そして、当該試薬と反応又は結合した粒子を、例えばマイクロマニュピレータなどの単一粒子取得装置によって選択的に取得することができる。
代替的には、当該試薬と反応又は結合しなかった粒子を選択的に取得し、その後、当該試薬と反応又は結合した粒子を、流体排出流路部２２２０を介して吸引を行うことによって一括して回収してもよい。当該一括回収の際に、例えば第二の流体供給流路部２２３１から流体を供給することで、粒子をウェルから出すことができる。当該一括回収の際に、より好ましくは、バルブ２２３２及び２２３３は閉じている。これにより、より効率的に一括回収を行うことができる。
【０１４０】
以上図２２を参照して説明したとおり、本技術の粒子捕捉用チャンバは、上記４つの流路部が備えられていることによって、チャンバ内の流体交換を効率的に行うことができる。その結果、上記のような粒子と試薬との反応又は結合、並びに、その後の粒子回収を行うこともできる。
【０１４１】
本技術の好ましい実施態様の一つに従い、これら４つの流路部は、図２２に示されるとおり、粒子捕捉用チャンバ２２００の側面に設けられていてよい。これにより、粒子捕捉用チャンバ２２００内に流れをより容易に形成することができる。
【０１４２】
本技術の好ましい実施態様の一つに従い、第一の流体供給流路部２２０３の沈降側の空間２２０９への接続箇所は、流体排出流路部２２２０の沈降側の空間２２０９への接続箇所と向かい合うように配置されうる。これによって、前記流体交換の際にチャンバ内に流れが形成されやすくなり、その結果前記流体交換をより効率的に行うことができる。
同様に、本技術の好ましい実施態様の一つに従い、第二の流体供給流路部２２３１の沈降側と反対側の空間２２１０への接続箇所は、粒子捕捉用流路部２２０２の沈降側と反対側の空間２２１０への接続箇所と向かい合うように配置されうる。これにより、前記流体交換をより効率的に行うことができる。
【０１４３】
（１５）第１の実施形態の第１４の例（粒子捕捉用チャンバ）
【０１４４】
上記「（１４）第１の実施形態の第１３の例（粒子捕捉用チャンバ）」にて説明した粒子捕捉用チャンバ２２００による粒子の捕捉、捕捉された粒子の試薬による処理、及び処理された粒子の観察の状況を、図２６を参照しながら以下で説明する。
【０１４５】
図２６に示されるとおり、粒子捕捉用流路部２２０２、流体排出流路部２２２０、及び第二の流体供給流路部２２３１のそれぞれには、液体回収容器２２４１〜２２４３を介してポンプ２２５１〜２２５３が接続されている。第一の流体供給流路部２２０３には、粒子を含んだ流体を収容可能な容器２６２３が接続されている。第一の流体供給流路部２２０３、粒子捕捉用流路部２２０２、流体排出流路部２２２０、及び第二の流体供給流路部２２３１上にそれぞれ、バルブ２２３２〜２２３５が設けられている。バルブとして、好ましくは電動式のピンチバルブを用いることが好ましい。これは、当該ピンチバルブは、外部制御が容易であり且つコンパクトであるためである。
【０１４６】
バルブ２２３５及び２２３４を閉じた状態で、ポンプによって粒子捕捉用流路部２２０２を介して吸引を行うことで、粒子を含んだ流体が、容器２６２３から第一の流体供給流路部２２０３を通って沈降側の空間２２０９に供給される。さらに吸引を継続することで、粒子は、沈降側の空間２２０９内を浮上し、ウェルのいずれかに入る。ウェルのいずれかに入った粒子２２３０は孔の入り口にぶつかり、そこで粒子２２３０は移動を停止する。このようにして、粒子がウェル内に捕捉される。
【０１４７】
容器２６２３内の液体を試薬含有液が交換され、且つ、第二の流体供給流路部２２３１に接続されている容器２２４３内にも当該試薬含有液が入れられる。そして、すべてのバルブを開けた状態で、粒子捕捉用流路部２２０２及び流体排出流路部２２２０に接続されたポンプ２２５１及び２２５２による吸引が行われる。これにより、チャンバ内の液体が、当該試薬含有液に交換される。その結果、当該試薬が粒子と接触する。
例えば試薬が蛍光標識された抗体であり且つ当該粒子が細胞である場合、当該抗体に対する抗原を細胞表面に発現する細胞に対してのみ当該抗体が結合する。その結果、当該抗原を発現する細胞が、蛍光によって標識される。
【０１４８】
前記試薬による処理後、例えば倒立顕微鏡によって、当該蛍光標識された細胞を観察することができる。又は、当該蛍光標識された細胞だけを、例えばマイクロマニュピレータなどの単一粒子取得装置によって選択的に取得することもできる。
【０１４９】
２．第２の実施形態（粒子捕捉用チップ）
【０１５０】
（１）第２の実施形態の説明
【０１５１】
本技術は、少なくとも一つのウェル又は貫通穴を有し、粒子捕捉用チャンバ内において、粒子の沈降側とは反対側に当該粒子を吸引することにより当該粒子を前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉するために用いられる、粒子捕捉用チップを提供する。
【０１５２】
本技術の粒子捕捉用チップは、少なくとも一つのウェル又は貫通穴が設けられている。当該ウェル内に又は当該貫通穴によって、粒子が捕捉される。粒子の捕捉は、粒子の沈降側とは反対側に当該粒子を吸引することにより行われる。
【０１５３】
本技術の粒子捕捉用チップは、粒子の沈降側とは反対側に当該粒子を吸引することにより当該粒子を前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉するために用いられる。本技術の粒子捕捉用チップは、このような吸引により粒子を捕捉する場合に用いられることで、上記「１．第１の実施形態（粒子捕捉用チャンバ）」において述べた効果が奏されうる。
【０１５４】
本技術の粒子捕捉用チップは、粒子捕捉用チャンバ内で用いられうる。当該粒子捕捉用チャンバは、例えば、上記「１．第１の実施形態（粒子捕捉用チャンバ）」において説明した本技術の粒子捕捉用チャンバでありうる。本技術の粒子捕捉用チップは、本技術の粒子捕捉用チャンバの粒子捕捉部の一部を構成するものであってよく又は当該粒子捕捉部そのものであってもよい。
【０１５５】
本技術の粒子捕捉用チップのウェル内には、孔が設けられていてよい。当該孔は、当該ウェルから当該粒子捕捉用チップの一つの面へと当該粒子捕捉用チップを貫通している。当該一つの面は、例えば、ウェルが設けられている面と反対側の面でありうる。当該孔を通じて吸引を行うことで、前記ウェル内に粒子が捕捉されうる。
また、本技術の粒子捕捉用チップにおいて、貫通穴を通じて吸引を行うことで、貫通穴の開口部の少なくとも一部を塞ぐように、粒子が貫通穴に捕捉されうる。
【０１５６】
上記「１．第１の実施形態（粒子捕捉用チャンバ）」において粒子捕捉部に関して述べた事項の全てが、本技術の粒子捕捉用チップにも当てはまる。例えば、当該粒子捕捉部を構成するウェル、ウェル内に設けられた孔、ウェルが設けられた面、及び当該面と反対側の面、並びに当該粒子捕捉部を構成する貫通穴について上記「１．第１の実施形態（粒子捕捉用チャンバ）」において述べた事項の全てが、本技術の粒子捕捉用チップにも当てはまる。例えば、本技術の粒子捕捉用チップは、少なくとも一つのウェルに加えて、ウェル内に設けられた孔、ウェルが設けられた面、及び当該面と反対側の面を有しうる。
【０１５７】
（２）第２の実施形態の例（粒子捕捉用チップ）
【０１５８】
以下で、本技術の粒子捕捉用チップを、図９を参照しながら説明する。図９は、本技術の粒子捕捉用チップを示す模式図である。
【０１５９】
図９において、粒子捕捉用チップ９００は、粒子捕捉面９０４とその反対側を向いている面９０５とを有する。粒子捕捉面９０４には、複数のウェル９０６が設けられている。当該ウェル夫々の底部９０７に、孔９０８が設けられている。孔９０８は、ウェルの底部９０７から、粒子捕捉面と反対側の面９０５へと貫通している。粒子の捕捉において、粒子捕捉用チップ９００は、粒子に対する重力の作用方向をウェル９０６の口が向くように配置された状態で用いられる。ウェル９０６は、例えば粒子が一つだけ入るような寸法を有する。
【０１６０】
（３）第２の実施形態の他の例（チップ及びチップホルダの例）
【０１６１】
本技術の一つの好ましい実施態様に従い、本技術の粒子捕捉用チャンバは、例えば粒子捕捉用チップ及び当該チップを保持するチップホルダから構成されうる。
上記１．の「（１４）第１の実施形態の第１３の例（粒子捕捉用チャンバ）」にて説明した粒子捕捉用チャンバ２２００を形成する粒子捕捉用チップ及びチップホルダの例を、図２３〜２５を参照しながら以下で説明する。図２３は、粒子捕捉領域を有する粒子捕捉用チップの例を示す図である。図２４は、当該チップを保持するためのチップホルダを形成する複数の部品の積層の仕方の一例を示す図である。図２５は、当該複数の部品の例を示す図である。
【０１６２】
（３−１）チップ
【０１６３】
図２３に示されるチップ２３００は、短辺の長さａが８ｍｍであり、長辺ｂの長さが１８ｍｍであり、且つ、厚みが０．１５ｍｍの直方体（すなわち薄い板状）である。チップ２３００は、１つの辺が５ｍｍの正方形の粒子捕捉領域２３０１を、その中央部分に有する。
本技術に従い、チップの形状は、図２３に示されるとおりの長方形の板状形状に限られない。例えば、チップの形状は、正方形、円形、又は楕円形の板状形状を有しうる。チップのサイズは当業者により適宜選択されてよい。チップが矩形である場合、当該矩形の一辺の長さは、好ましくは３ｍｍ〜５０ｍｍ、より好ましくは５ｍｍ〜３０ｍｍでありうる。チップが円形又は楕円形である場合、その直径又は長径が、好ましくは３ｍｍ〜５０ｍｍ、より好ましくは５ｍｍ〜３０ｍｍでありうる。
本技術に従い、粒子捕捉領域の形状は、正方形に限られない。粒子捕捉領域の形状は、例えば長方形、円形、又は楕円形であってもよい。
粒子捕捉領域が矩形である場合、当該矩形の１辺の長さは、好ましくは１ｍｍ〜２０ｍｍ、より好ましくは２〜１０ｍｍでありうる。粒子捕捉領域が円形又は楕円形である場合、その直径又は長径が、好ましくは１ｍｍ〜２０ｍｍ、より好ましくは２〜１０ｍｍでありうる。
【０１６４】
チップ２３００の粒子捕捉領域２３０１には、６３×６３＝約４０００のウェルが設けられている。当該ウェルは、例えばＸ方向及びＹ方向に８０μｍの間隔で配置されている。
図２３に示されるチップ２３００の粒子捕捉領域２３０１の厚みは、約０．１５ｍｍである。
【０１６５】
図２３に示されるとおり、粒子捕捉領域２３０１は、周囲領域２３０２により囲まれている。周囲領域２３０２には、貫通穴２３０３及び２３０４が設けられている。貫通穴２３０３及び２３０４は、粒子捕捉領域２３０１の両側に設けられている。貫通穴２３０３及び２３０４は、以下で説明するとおり、流体のチャンバ内への注入又はチャンバからの排出のために用いられる。
【０１６６】
チップ２３００は、チップホルダ内において、沈降側の空間及び沈降側と反対側の空間を形成するように取り付けられる。
【０１６７】
（３−２）チップホルダ
【０１６８】
チップホルダは、粒子捕捉用チップと一緒になって、粒子捕捉用チャンバの沈降側の空間及び沈降側と反対側の空間を形成しうる。また、チップホルダは、粒子捕捉用流路部、並びに、任意的に上記の他の流路部を含みうる。チップホルダは、積層されたときに当該２つの空間及びこれらの流路部を形成するように設計された複数の部品を積層することによって製造されうる。図２４及び２５を参照しながら、チップホルダの一例を説明する。
【０１６９】
図２４に示されるチップホルダ２４００は、複数の部品を積層することによって形成される。チップホルダ２４００は、下から順に、カバーガラス２４１０、ＰＤＭＳ製の１層流路シート２４２０、チップ２３００を収容するシール用フィルム（図示せず）、ＰＤＭＳ製の３層流路シート２４３０、及びアクリル製の蓋板２４８０を積層することで形成される。これらの部品は、部品間に隙間が生じないように、例えばネジ止めされてよい。また、柔軟なＰＤＭＳ製の２つのシートの間にチップ２３００が挟まれるので、密封性が確保される。
以下で、これらの部品について詳細に説明する。
【０１７０】
カバーガラス２４１０は、１層流路シート２４２０と接着されて、一体化されうる。当該接着は、例えばプラズマを用いた表面活性化処理により行われてよい。カバーガラス２４１０及び１層流路シート２４２０は透明であるので、顕微鏡２４９０によって、チップ２３００の粒子捕捉面を観察することができる。
図２５（ａ）に、１層流路シート２４２０の模式図が示されている。当該模式図に示されるとおり、１層流路シート２４２０の中央部分には穴２４２１が開いている。そのため、カバーガラス２４１０と１層流路シート２４２０とを積層することによって、穴２４２１が、粒子捕捉用チャンバの沈降側空間を形成する。図２５（ａ）の下部に、１層流路シート２４２０とカバーガラス２４１０とが積層された状態におけるＡ−Ａ’断面図を示す。当該断面図に示されたとおり、カバーガラス２４１０中の穴２４２１の位置に対応する部分が、粒子捕捉用チャンバの底を形成する。
穴２４２１は、チップの粒子捕捉領域を覆うようなサイズを有してよい。穴２４２１は、５ｍｍの正方形の粒子捕捉領域２３０１を覆うために、例えば直径６ｍｍの円形状を有する。
穴２４２１の両側に、２つの直線状の流路２４２２及び２４２３が設けられている。流路２４２２及び２４２３の幅は１ｍｍである。流路２４２２は、例えば直径２ｍｍの孔２４２４につながっている。また、流路２４２３は、直径２ｍｍの孔２４２５につながっている。
１層流路シート２４２０を、カバーガラス２４１０及びチップ２３００で挟むことで、カバーガラス２４１０が流路２４２２及び２４２３の底面となり、チップ２３００が流路２４２２及び２４２３の上面となる。流路２４２２及び孔２４２４は、本技術に従い粒子含有流体をチャンバ内に供給する流体供給用流路部を形成する。流路２４２３及び孔２４２５は、本技術に従う流体排出流路部を形成する。
【０１７１】
前記シール用フィルムは、チップ２３００を１層流路シート２４２０及びＰＤＭＳ製の３層流路シート２４３０によって挟む際にチップ２３００の周囲を覆うシール用部品である。前記シール用フィルムの厚みは、チップ２３００の厚みと同じ又はほぼ同じであってよい。前記シール用フィルムは、例えば図２３のチップの厚みとである０．１５ｍｍである。
前記シール用フィルムは、その中央部分にチップ２３００を収容できるように、中央部分がくり抜かれていてよい。例えば、チップ２３００の形状である１８ｍｍ×８ｍｍよりわずかに大きな形状で中央部分がくり抜かれていてよい。
【０１７２】
３層流路シート２４３０は、異なるパターンを有するように打ち抜き加工された３つのＰＤＭＳ層から構成される。当該３つの層は、沈降側から順に、チャンバ形成層２４４０、母体層２４５０、及び流路形成層２４６０である。チャンバ形成層２４４０、母体層２４５０、及び流路形成層２４６０の厚みは、例えばそれぞれ１ｍｍ、２ｍｍ、及び１ｍｍである。
【０１７３】
チャンバ形成層２４４０の模式図が図２５（ｂ）の下に示されている。当該模式図は、チャンバ形成層２４４０を倒立顕微鏡２４９０側から見た場合の模式図である。当該模式図に示されるとおり、チャンバ形成層２４４０は、穴２４４１を有する。穴２４４１は、穴２４２１と同じく、例えば直径６ｍｍの円形状を有する。チャンバ形成層２４４０と母体層２４５０とが積層されることで、穴２４４１が粒子捕捉用チャンバの沈降側と反対側の空間を形成し、母体層２４５０が当該空間の天井面になる。図２５（ｂ）の中央に、Ｂ−Ｂ’断面図を示す。当該断面図に示されるとおり、母体層２４５０が当該空間の天井面を形成する。
【０１７４】
チャンバ形成層２４４０には、２つの小孔２４４２及び２４４３が、対向するように形成されている。小孔２４４２及び２４４３は、穴２４４１と接続されている。小孔２４４２及び２４４３の直径は例えば１ｍｍである。
また、チャンバ形成層２４４０には、さらに２つの孔２４４４及び２４４５が、穴２４４１を挟んで対抗するように形成されている。孔２４４４及び２４４５は、穴２４４１と接続されておらず、すなわち穴２４４１と所定の間隔をあけて設けられている。孔２４４４及び２４４５の直径は例えば２ｍｍである。
【０１７５】
母体層２４５０には、図２４に示されるとおり、２つの小孔２４５２及び２４５３が形成されている。これら小孔の直径は例えば１ｍｍである。
また、母体層２４５０には、さらに２つの孔２４５４及び２４５５が形成されている。これら孔の直径は例えば２ｍｍである。
【０１７６】
流路形成層２４６０の模式図が図２５（ｂ）の上に示されている。当該模式図は、流路形成層２４６０を蓋板２４００側から見た場合の模式図である。東亜儀模式図に示されるとおり、流路形成層２４６０には、２つの小孔２４６２及び２４６３が形成されている。小孔２４６２及び２４６３は、それぞれ流路２４６６及び２４６７に接続されている。これら小孔の直径は例えば１ｍｍである。これら流路の幅は例えば１ｍｍである。流路２４６６及び２４６７は、それらの終端においてそれぞれ孔２４６８及び２４６９に接続されている。
また、流路形成層２４６０には、２つの孔２４６４及び２４６５が形成されている。これら孔の直径は例えば２ｍｍである。孔２４６４及び２４６５は、それぞれ流路２４７０及び２４７１に接続されている。これら流路の幅は例えば１ｍｍである。流路２４７０及び２４７１はそれらの終端においてそれぞれ孔２４７２及び２４７３に接続されている。これらの孔の直径は例えば２ｍｍである。
流路形成層２４６０を母体層２４５０及び蓋板２４８０により挟むことで、母体層２４５０が、４つの流路２４６６、２４６７、２４７０及び２４７１の底面となり、且つ、蓋板２４８０が、これら４つの流路の天井面となる。
以上で述べた孔のサイズ及び流路幅並びに各層の厚みは、例えば粒子サイズなどに応じて適宜変更されてよい。
【０１７７】
蓋板２４８０には、４つの孔２４８１、２４８２、２４８３、及び２４８４が形成されている。蓋板２４８０は、例えば流路形成層２４６０の全面を形成するように又は少なくとも流路形成層の流路の天井を形成するような形状を有していればよい。例えば、蓋板２４８０は、上記４つの孔として直径２ｍｍの円形の孔が設けられた外形７５ｍｍ×３５ｍｍ×５ｍｍ厚のアクリル板である。これら４つの孔には、それぞれ配管用チューブが接続されうる。これら配管用チューブを介して、流体の供給又は排出が行われるこれらチューブに、バルブ２２３２〜２２３５を介して各種容器及び／又はポンプが接続されうる。
なお、配管用チューブと孔との接続部は確実にシールされることが望ましい。これにより、流体の供給又は排出時に、空気が流体に含まれることを防ぎ、流体の流れを阻害する気泡発生を防ぐことができる。また、配管用チューブは好ましくは透明又は半透明である。これにより、配管内の気泡を目視観察することができる。
【０１７８】
粒子捕捉用チャンバ２２００の第一の流体供給流路部２２０３が、蓋板２４８０の孔２４８１、流路形成層２４６０の孔２４７２、流路２４７０、及び孔２４６４、母体層２４５０の孔２４５４、チャンバ形成層２４４０の孔２４４４、チップ２３００の貫通穴２３０３、並びに、１層流路シート２４２０の孔２４２４及び流路２４２２によって形成される。
粒子含有流体は、この順にこれらの構成要素を通過して、チャンバ内の沈降側空間に導入される。
【０１７９】
粒子捕捉用チャンバ２２００の粒子捕捉用流路部２２０２が、チャンバ形成層２４４０の小孔２４４３、母体層２４５０の小孔２４５３、流路形成層２４６０の小孔２４６３、流路２４６７、及び孔２４６９、並びに蓋板２４８０の孔２４８２によって形成される。
粒子捕捉のための吸引の際に、流体はこの順にこれらの構成要素を通過する。
粒子含有流体を第一の流体供給流路部２２０３を介してチャンバ内の沈降側空間に導入し且つ粒子捕捉のために粒子捕捉用流路部２２０２を介して吸引を行う場合の流れの方向が、図２４中に黒い矢印線で示されている。
【０１８０】
粒子捕捉用チャンバ２２００の第二の流体供給流路部２２３１が、蓋板２４８０の孔２４８３、流路形成層２４６０の孔２４６８、流路２４６６、及び小孔２４６２、母体層２４５０の小孔２４５２、チャンバ形成層２４４０の小孔２４４２によって形成される。
流体をチャンバ内の沈降側空間とは反対側の空間に導入する際に、流体はこの順にこれらの構成要素を通過する。
【０１８１】
粒子捕捉用チャンバ２２００の流体排出流路部２２２０が、１層流路シート２４２０の流路２４２３及び孔２４２５、チップ２３００の貫通穴２３０４、チャンバ形成層２４４０の孔２４４５、母体層の孔２４５５、流路形成層２４６０の孔２４６５、流路２４７１、及び孔２４７３、並びに蓋板２４８０の孔２４８４によって形成される。
流体をチャンバ内の沈降側空間から排出する際に、流体はこの順にこれらの構成要素を通過する。
粒子をウェルから排出するために第二の流体供給流路部２２３１を介して流体を沈降側と反対側の空間に導入し且つウェルから追い出された粒子をチャンバから流体排出流路部２２２０を介して排出する場合の流れの方向が、図２４中に灰色の矢印線で示されている。
【０１８２】
本技術に従う粒子捕捉用チャンバ内の空間を規定する材料は、例えば本例にて述べた通りのＰＤＭＳなどのゴム系樹脂であることが好ましい。これにより、液漏れが起こらないように粒子捕捉用チップを密封することができる。
また、本技術に従う粒子捕捉用チャンバは、好ましくは、例えば本例にて述べた通り、第一の流体供給流路部、粒子捕捉用流路部、第二の流体供給流路部、及び流体排出流路部を備えており、これらの４つの流路部がそれぞれ、蓋板２４８０の４つの孔、すなわちインレット又はアウトレットに通じている。すなわち、本例に示した粒子捕捉用チャンバは、インレット及びアウトレットを２つずつ有し、且つ、これらインレット及びアウトレットから通じるチップホルダ内流路を有する。インレット及びアウトレットの数は、必要に応じて増加されてもよく、これに伴い、チップホルダ内流路も適宜追加されてよい。
また、本技術に従い、好ましくはインレット及びアウトレットはいずれも一つの面（本例では蓋部の上面）に設けられうる。これにより、以下で述べる粒子解析システムへの粒子捕捉用チャンバの取り付け又は交換がより容易に行われうる。
また、本技術に従い、好ましくはチップホルダ内に流体が上向き又は下向きに流れる流路が設けられうる。例えば、本例にて示した通り、孔によって当該流路が形成されうる。このようなバイパス構造によって、上向き又は下向きに流体を流すことを可能となり、インレット及びアウトレットを一つの面に設けることができる。
【０１８３】
３．第３の実施形態（粒子捕捉方法）
【０１８４】
（１）第３の実施形態の説明
【０１８５】
本技術は、粒子を、当該粒子の沈降側とは反対側に吸引することによりウェル内に又は貫通穴に捕捉する粒子捕捉工程を含む、粒子捕捉方法を提供する。前記粒子捕捉工程において、粒子は、当該粒子の沈降側とは反対側に吸引される。当該吸引によって粒子はチャンバ内へ移動し、そして、ウェル内に又は貫通穴に捕捉される。
【０１８６】
本技術の方法では、粒子の沈降側とは反対側に当該粒子を吸引することにより当該粒子が前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉される。このように粒子がウェル内に又は貫通穴によって捕捉されることで、上記「１．第１の実施形態（粒子捕捉用チャンバ）」において述べた効果が奏されうる。
【０１８７】
本技術の粒子捕捉方法は、粒子捕捉用チャンバ内で行われうる。当該粒子捕捉用チャンバは、例えば、上記「１．第１の実施形態（粒子捕捉用チャンバ）」において説明した本技術の粒子捕捉用チャンバでありうる。本技術の粒子捕捉用チャンバ内で本技術の方法を行うことで、より効率的に粒子が捕捉されうる。
【０１８８】
（２）第３の実施形態の第１の例（粒子捕捉方法）
【０１８９】
以下で、本技術の粒子捕捉方法を、図５及び図１０を参照しながら説明する。図１０は、図５に記載された粒子捕捉用チャンバ５００において行なわれる本技術の粒子捕捉方法のフロー図である。図１０に記載のフローでは、粒子捕捉工程、捕捉されなかった粒子の除去工程、捕捉された粒子の解析工程、捕捉された粒子のうちから所望の粒子を取得する工程、及び捕捉された他の粒子の回収工程が行われる。
【０１９０】
ステップＳ１０１において、本技術の粒子捕捉方法が開始される。粒子捕捉方法の開始に先立ち、容器５２３に、粒子を含んだ流体が入れられている。
【０１９１】
ステップＳ１０２において、粒子捕捉工程が行われる。粒子の吸引に先立ち、流体排出流路部５１０と液体回収容器５１３との間に設けられたバルブ５１６は閉じられていてよい。粒子捕捉工程において、バルブ５１５を開き、ポンプ５１２による吸引が開始されると、当該吸引によって、粒子を含んだ流体が、容器５２３から流体供給流路部５０９を通って粒子捕捉用チャンバ５００の沈降側の空間５２０内に入る。さらに吸引を継続することで、粒子５０６が、沈降側の空間５２０内を浮上し、ウェル５２５内に入る。ウェル５２５に入った粒子５０６は、孔５０５の入り口にぶつかり、そこで粒子５０６は移動を停止する。このようにして、粒子がウェル５２５内に捕捉される。粒子捕捉工程では、吸引開始から所定時間が経過した後に、吸引が停止され又は吸引力が減少される。これにより、粒子のチャンバ内の浮上が止まり、ウェル内に捕捉されなかった粒子はチャンバ底面に沈降する。
【０１９２】
ステップＳ１０３において、ウェルに捕捉されなかった粒子の除去工程が行われる。当該除去工程では、粒子捕捉用チャンバ５００から、ウェルに捕捉されなかった粒子が排出されうる。例えば、当該除去工程において、まず、バルブ５１５が閉じられ且つバルブ５１６が開けられる。次に、ウェルに捕捉されなかった粒子をチャンバ５００から排出するために、ポンプ５１４により吸引を行なう。当該吸引によって、チャンバ底面に沈降した粒子が、チャンバ５００から、流体排出流路部５１０を通って排出され、そして、容器５１３内に回収される。当該除去工程では、ステップＳ１０２において印加された吸引力では沈降側の空間５２０内を浮上しない粒子も除去されうる。
ウェル内に捕捉された粒子と沈降側の空間５２０内を沈降した粒子との間には、少なくとも沈降側の空間５２０の高さに相当する距離がある。この距離の故に、比較的速い流速が生じるように吸引が行なわれたとしても、ウェル内に捕捉された粒子がウェルから出る可能性及び／又はウェル内に捕捉された粒子が損傷する可能性が低い。
当該除去工程は、バルブ５１５を開け且つポンプ５１２による吸引によって粒子をウェル内に保持しながら行われてもよい。
【０１９３】
ステップＳ１０４において、ウェル内に捕捉された粒子の解析工程が行われる。当該解析工程では、例えば、倒立顕微鏡５２４による観察が行なわれうる。また、当該解析工程では、倒立顕微鏡以外の解析装置による解析が行われてもよい。当該解析工程では、例えば光検出器により各粒子が発する蛍光の解析が行なわれうる。
粒子へのダメージを小さくするために、当該解析は、前記粒子捕捉工程において付与されていた吸引力よりも小さい吸引力が印加された状態で又は吸引が行われない状態で行われうる。粒子へのダメージをより小さくするために、好ましくは、当該解析は吸引が行われない状態で行われうる。本技術の粒子捕捉用チャンバでは、吸引が行われない状態であっても、粒子、特には細胞が、ウェル内に捕捉されうる。また、このような解析によって、粒子へのダメージがより小さくなるので、より長時間粒子を観察することもできる。
【０１９４】
ステップＳ１０５において、捕捉された粒子のうちから所望の粒子を取得する工程が行われる。当該取得工程では、まず、ステップＳ１０４における解析の結果、所望の粒子が選択される。例えば、所望の形態を有する粒子又は所望の蛍光を発する粒子が選択されうる。そして、選択された粒子が、例えばマイクロマニュピレータなどの単一粒子取得装置によって取得される。
【０１９５】
ステップＳ１０６において、捕捉された他の粒子、すなわちステップＳ１０５で選択されなかった粒子の回収工程が行なわれる。まず、バルブ５１５が開けられ及びバルブ５１６が閉じられる。次に、ポンプ５１２により、ウェルから粒子が出るように圧力（例えば正圧）が付与される。ウェルから出た粒子は、流体供給流路部５０９を通り、そして、容器５２３に回収される。
【０１９６】
ステップＳ１０７において、本技術の粒子捕捉方法が終了される。
【０１９７】
以上のフローにおいて、粒子を一つずつ観察することが可能である。また、目的の粒子一つだけを取得することもできる。さらに、ウェルに捕捉された他の粒子及びウェルに捕捉されなかった粒子を回収することもでき、これらの粒子を他の試験に利用することもできる。
また、以上のフローにおいて、ウェルの代わりに貫通穴を有する粒子捕捉用チャンバが用いられてもよい。
【０１９８】
（３）第３の実施形態の第２の例（粒子回収工程の他の例）
【０１９９】
上記（２）において図１０を参照して説明したフローにおけるステップＳ１０６（粒子回収工程）の他の態様を、図１１を参照しながら以下に説明する。図１１は、本技術の粒子捕捉用チャンバの他の例を示す図である。
【０２００】
図１１に記載の粒子捕捉用チャンバ１１００は、流体排出流路部１１０１、液体回収容器１１０２、液体回収容器１１０２と流体排出流路部１１０１との間に設けられたバルブ１１０３、及び流体排出流路部１１０１に液体回収容器１１０２を介して接続されたポンプ１１０４が追加されたこと、並びに、流体供給流路部５０９と容器５２３との間にバルブ１１０５が設けられたこと以外は、図５に記載の粒子捕捉用チャンバと同じである。
【０２０１】
図１１に記載の粒子捕捉用チャンバ１１００を用いた場合、ステップＳ１０６は、例えば以下のとおりに行なわれる。すなわち、最初に、バルブ１１０５及びバルブ５１６が閉じられ、且つ、バルブ５１５及びバルブ１１０３が開けられる。粒子捕捉用流路部５０８に接続されたポンプ５１２によって、ウェルから粒子が出るように圧力（例えば正圧）が付与される。ウェルから出た粒子は、流体排出流路部１１０１を通り、そして、容器１１０２に回収される。また、必要に応じて、粒子が流体排出流路部１１０１に進むことを促すために、ポンプ１１０４による吸引が行なわれてもよい。
【０２０２】
図５に記載の粒子捕捉用チャンバを用いた粒子捕捉方法の粒子回収工程では、流体供給流路内に残存しうる粒子とウェル内に捕捉された粒子とが混ざる可能性がある。一方、図１１に記載の粒子捕捉用チャンバを用いて上記のとおり粒子回収工程を行なうことで、当該可能性が排除される。
【０２０３】
（４）第３の実施形態の第３の例（粒子捕捉方法）
【０２０４】
以下で、本技術の粒子捕捉方法を、図２６及び図２７を参照しながら説明する。図２６は、上記で説明したとおりである。図２７は、図２６に記載された粒子捕捉用チャンバにおいて行なわれる本技術の粒子捕捉方法のフロー図の一例である。図１０に記載のフローでは、粒子捕捉工程、捕捉されなかった粒子の除去工程、捕捉された粒子の処理工程、捕捉された粒子の解析工程、捕捉された粒子のうちから所望の粒子を取得する工程、及び捕捉された他の粒子の回収工程が行われる。
【０２０５】
ステップＳ２０１、Ｓ２０２、及びＳ２０３において、上記「（２）第３の実施形態の第１の例（粒子捕捉方法）」で説明したステップＳ１０１、Ｓ１０２、及びＳ１０３と同様の手順が行われてよい。なお、これらのステップは、第二の流体供給流路部２２３１上のバルブ２２３５は閉じた状態で行われてよい。また、これらのステップを開始する前に、チャンバ内に流体を充填するために、バルブ２２３５を開けた状態で、第二の流体供給流路部２２３１から流体がチャンバ内に導入されてもよい。
【０２０６】
ステップＳ２０４において、ウェル内に捕捉された粒子の処理が行われる。ステップＳ２０４では、まず、第一の流体供給流路部２２０３に接続された容器２６２３内の流体及び第二の流体供給流路部２２３１に接続された容器２２４３内の流体を、当該処理のための流体に交換することが行われうる。又は、容器２６２３及び２２４３の両方を、当該処理のための流体を含む他の容器に交換してもよい。
次に、第一の流体供給流路部２２０３、粒子捕捉用流路部２２０２、流体排出流路部２２２０、及び第二の流体供給流路部２２３１上のバルブ２２３２〜２２３５の全てが開けられる。そして、粒子捕捉用流路部２２０２及び流体排出流路部２２２０それぞれに接続されたポンプによって吸引を行うことでチャンバ内の流体が交換される。
また、沈降側の空間２２０９の流体の交換を先に行い、次に、沈降側と反対側の空間２２１０の流体の交換を行ってもよい。又は、沈降側と反対側の空間２２１０の流体交換を先に行い、次に、沈降側の空間２２０９の流体の交換を行ってもよい。沈降側の空間２２０９の流体の交換のために、第一の流体供給流路部２２０３上のバルブ２２３３及び流体排出流路部２２２０上のバルブ２２３４を開けた状態で、流体排出流路部２２２０に接続されたポンプ２２５２による吸引が行われうる。沈降側と反対側の空間２２１０の流体交換のために、第二の流体供給流路部２２３１上のバルブ２２３５及び粒子捕捉用流路部２２０２上のバルブ２２３２を開けた状態で、粒子捕捉用流路部２２０２に接続されたポンプ２２５１による吸引が行われうる。
以上のとおり、本技術に従う粒子捕捉方法は、粒子捕捉用チャンバ内の流体を交換する工程を含みうる。
【０２０７】
ステップＳ２０５及びＳ２０６において、上記「（２）第３の実施形態の第１の例（粒子捕捉方法）」で説明したステップＳ１０４及びＳ１０５と同様の手順が行われてよい。
また、ステップＳ２０５の粒子解析工程は、ステップＳ２０３とステップＳ２０４との間において、さらに行われてよい。これにより、ステップＳ２０４における粒子処理前後の変化を比較することができる。
また、ステップＳ２０６は省略されてもよい。そして、Ｓ２０４において処理に付された粒子のすべてを、ステップＳ２０７において一括して回収してもよい。
【０２０８】
ステップＳ２０７において、捕捉された他の粒子、すなわちステップＳ２０６で選択されなかった粒子の回収工程が行なわれる。当該回収工程は、例えば粒子捕捉用流路部２２０２上のバルブ２２３２及び第一の流体供給流路部２２０３上のバルブ２２３３を閉じ、且つ、流体排出流路部２２２０上のバルブ２２３４及び第二の流体供給流路部２２３１上のバルブ２２３５を開けた状態で、第二の流体供給流路部２２３１から流体を導入し且つ流体排出流路部２２２０に接続されたポンプ２２５２により吸引を行うことで行われてよい。これにより、容器２２４２に粒子が回収される。
【０２０９】
ステップＳ２０８において、本技術の粒子捕捉方法が終了される。
【０２１０】
（５）第３の実施形態の第４の例（粒子捕捉のための操作の例）
【０２１１】
図２６に記載の粒子捕捉用チャンバを用いて粒子を捕捉し、捕捉された粒子を処理し、そして、処理された粒子を回収するための具体的な操作の例を、以下で表１〜３を参照しながら説明する。
以下表１〜３に記載の操作例では、捕捉される粒子は細胞であり、且つ、当該細胞は薬液によって処理される。
以下表１〜３において、上側ＩＮの列は、第二の流体供給流路部２２３１上に設けられたバルブ２２３５の開閉状況を示す。上側ＯＵＴの列は、粒子捕捉用流路部２２０２上のバルブ２２３２の開閉状況を示す。下側ＩＮの列は、第一の流体供給流路部２２０３上のバルブ２２３３の開閉状況を示す。下側ＯＵＴの列は、流体排出流路部２２２０上のバルブ２２３４の開閉状況を示す。
また、上側ＯＵＴの列に示されている吸引圧は、粒子捕捉用流路部２２０２に接続されたポンプ２２５１の吸引圧である。下側ＯＵＴの列に示されている吸引圧は、流体排出流路部２２２０に接続されたポンプ２２５２の吸引圧である。上側ＩＮの列に示されている圧力は、第二の流体供給流路部２２３１に接続されたポンプ２２５３により付与される圧力である。これら表中の下側は、沈降側の空間２２０９を意味し、上側は沈降側と反対側の空間２２１０を意味する。
【０２１２】
細胞の捕捉を含む一連の操作を以下の表１に示す。
【０２１３】
【表１】
2020533567.tif 000003
【０２１４】
工程１−１において、表１に示されるとおりのバルブの開閉状態で、チャンバの下側に充填されるバッファー液が、第一の流体供給流路部２２０３に接続された容器２６２３に導入される。
【０２１５】
工程１−２において、表１に示されるとおり、第一の流体供給流路部２２０３上のバルブ２２３３を開けることで、当該バッファー液がチャンバの下側に導入される。
【０２１６】
工程１−３において、表１に示されるとおりのバルブの開閉状態で、チャンバの上側に充填されるバッファー液が、第二の流体供給流路部２２３１に接続された容器２２４３に導入される。
【０２１７】
工程１−４において、表１に示されるとおり、第二の流体供給流路部２２３１上のバルブ２２３５を開けることで、当該バッファー液がチャンバの上側に導入される。
【０２１８】
工程１−５において、表１に示されるとおりのバルブの開閉状態で、第一の流体供給流路部２２０３に接続された容器２６２３内のバッファー液が、細胞含有液に交換される。
【０２１９】
工程１−６において、表１に示されるとおりのバルブの開閉状態で、ポンプ２２５１により粒子捕捉用流路部２２０２を介した吸引が行われる。これにより、ウェル内に細胞が捕捉される。
【０２２０】
工程１−７において、工程１−６におけるバルブの開閉状態を維持し且つ粒子捕捉用流路部２２０２を介した吸引を維持することで、ウェル内に細胞が捕捉された状態が維持される。この状態を維持しつつ、細胞の観察が行われる。
【０２２１】
捕捉された細胞の薬液による処理を含む一連の操作を以下の表２に示す。
【０２２２】
【表２】
2020533567.tif 000004
【０２２３】
工程２−１は、上記工程１−７と同じである。
【０２２４】
工程２−２において、表２に示されるとおりのバルブの開閉状態で、第一の流体供給流路部２２０３に接続された容器２６２３内の細胞含有液及び第二の流体供給流路部２２３１に接続された容器２２４３内のバッファー液が、薬液に交換される。又は、これらの容器が、薬液を含有する容器に交換されてもよい。
【０２２５】
工程２−３において、表２に示されるとおり、第一の流体供給流路部２２０３上のバルブを開けることで、チャンバ下側の液体が薬液に交換される。
【０２２６】
工程２−４において、表２に示されるとおり、吸引圧が変更される。
【０２２７】
工程２−５において、表２に示されるとおり、流体排出流路部２２２０上のバルブ２２３４を開け、且つ、流体排出流路部２２２０に接続されたポンプ２２５２による吸引を行うことで、流体排出流路部２２２０が洗浄される。
【０２２８】
工程２−６において、表２に示されるとおり、第二の流体供給流路部２２３１上のバルブ２２３５を開けることで、チャンバの上側の液体が、薬液に交換される。
【０２２９】
工程２−７において、表２に示されるとおり、第二の流体供給流路部２２３１上のバルブを閉めることで、チャンバの上側への薬液供給が停止される。
【０２３０】
工程２−８において、表２に示されるとおり、流体排出流路部２２２０上のバルブ２２３４が閉じられる。
【０２３１】
工程２−９において、工程２−８におけるバルブの開閉状態を維持しつつ、粒子捕捉用流路部２２０２による吸引力を弱められる。この状態で、細胞の観察が行われる。
【０２３２】
処理された細胞を回収する操作を含む一連の操作を以下の表３に示す。
【０２３３】
【表３】
2020533567.tif 000005
【０２３４】
工程３−１は、上記工程２−９と同じである。
【０２３５】
工程３−２において、表３に示されるとおり、粒子捕捉用流路部２２０２上のバルブ２２３２が閉じられる。
【０２３６】
工程３−３において、表３に示されるとおり、第一の流体供給流路部２２０３上のバルブ２２３３が閉じられて、すべてのバルブが閉じられた状態になる。
【０２３７】
工程３−４において、表３に示されるとおりすべてのバルブが閉じられた状態で、第二の流体供給流路部２２３１に接続された容器２２４３中のバッファー液が、細胞回収用のバッファー液に交換される。細胞回収用のバッファー液は、細胞捕捉工程において用いられたバッファー液と同じであってよく、又は、異なるものであってもよい。また、流体排出流路部２２２０に接続された容器２２４２が、細胞回収用容器に交換される。
【０２３８】
工程３−５において、表３に示されるとおり、第二の流体供給流路部２２３１上のバルブ２２３５が開けられ、そして、第二の流体供給流路部２２３１により接続されたポンプ２２５３によりチャンバ内に対して圧力がかけられる。これにより、細胞がウェルから追い出される。
【０２３９】
工程３−６において、表３に示されるとおり、流体排出流路部２２２０上のバルブ２２３４が開けられ、且つ、流体排出流路部２２２０に接続されたポンプ２２５２による吸引が行われる。これにより、細胞が、前記細胞回収用容器に回収される。
【０２４０】
工程３−７において、表３に示されるとおり、流体排出流路部２２２０上のバルブ２２３４が閉じられる。
【０２４１】
工程３−８において、第二の流体供給流路部２２３１上のバルブ２２３５が閉じられる。その結果、すべてのバルブが閉じられた状態となる。
【０２４２】
工程３−９において、すべてのポンプが停止される。以上の工程によって、細胞の捕捉、処理、及び回収が行われる。
【０２４３】
以上で述べたように捕捉対象が細胞である場合、上記バッファー液としては、例えば培地であるＲＰＭＩ１６４０及びＤＭＥＭを挙げることができる。ＲＰＭＩ１６４０及びＤＭＥＭは、例えばＦＢＳが添加されたものであってよい。ＦＢＳの割合は例えば１％〜１５％、特には１０％であってよい。細胞を蛍光染色して観察する場合には、例えば自家蛍光の低いＤ−ＰＢＳ（−）、Ｌｉｖｅ  Ｃｅｌｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  （ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ  ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ）、又はＦｌｕｏｒｏＢｒｉｔｅ（商標）ＤＭＥＭ（同社）が使用されてもよい。
【０２４４】
また、捕捉対象である細胞として、浮遊細胞、例えばＪｕｒｋａｔ細胞、ＨＬ６０細胞、若しくはＫ５６２など、又は、接着細胞、例えばＨｅＬａ又はＭＣＦ−７などが用いられてよい。接着細胞は、トリプシン処理により剥離して単一細胞化した後に用いられてよく、又は、細胞塊として用いられてもよい。また、捕捉対象である細胞は、これらの株化細胞に限られず、例えば末梢血単核細胞（ＰＢＭＣ）、ｉＰＳ細胞、又はＥＳ細胞などであってもよい。  細胞を処理する薬液に含まれる試薬の例としては、細胞の生死アッセイを行なうためのＥｔｈｉｄｉｕｍ  Ｈｏｍｏｄｉｍｉｅｒ  ＩＩＩ、ｐｒｏｐｉｄｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ、及びｃａｌｃｅｉｎ  ＡＭ、並びに、Ｊｕｒｋａｔ細胞を活性化させることが知られているＰｈｏｒｂｏｌ １２−ｍｙｒｉｓｔａｔｅ  １３−ａｃｅｔａｔｅ （ＰＭＡ）及びＰｈｙｔｏｈｅｍａｇｇｌｕｔｉｎｉｎ（ＰＨＡ）を挙げることができるが、これらに限定されない。
【０２４５】
（６）第３の実施形態の第５の例（低倍率での全面観察の例）
【０２４６】
本技術において、例えば１０，０００〜１００，０００個の細胞を粒子捕捉チャンバ内でウェルに捕捉し、そして、捕捉されたこれらの細胞が観察されうる。このように二次元平面に配列された多数のウェル内のこれらの細胞の全ては、例えば顕微鏡の対物レンズの一つの視野内に収められない。そこで、粒子捕捉面の全面を観察するために、好ましくは観察部（特には顕微鏡）の観察位置を移動させながらイメージセンサによって当該二次元平面全面のデータが取得されてよい。
【０２４７】
例えば４万個の細胞を、６０μｍピッチで２４０×１７０に配列すると、観察面（すなわち粒子捕捉面）のサイズは１４．４ｍｍ×１０．２ｍｍになる。倍率×１０の対物レンズで当該観察面を観察する場合、２４ｍｍ×３６ｍｍのＣＭＯＳセンサ上に、図２８に示される１．４４ｍｍ×０．９４ｍｍ範囲の１つの観察面２８０１が投影されるのであれば、観察面全面を撮影するためには１回の撮影範囲に相当する距離のステージ移動を約１１０回行う必要がある。観察面２８０１には、図２８に示されるとおり複数のウェル２８０２が格子状に配列されている。
細胞は逐次状態が変化していくので、多数存在する細胞個々の差異を比較するためには、出来るだけ全面を同一時刻で撮影することが要求される。またウェル内で細胞の経時変化を追う場合、撮影サイクルを短縮することが望ましいことから、効率良く短時間で全面観察を行うことが非常に重要である。
そのため、本技術に従う方法における粒子観察工程において、細胞が捕捉されている平面の全面観察を行うには、視野が広く且つ低倍率（例えば×４０未満、特には×４〜×１０）の対物レンズを用いることが好ましい。また、このような全面観察は、好ましくは染色細胞の蛍光観察によって薬液刺激への応答を調査するために用いられうる。
【０２４８】
すなわち、本技術は、効率良く短時間で粒子捕捉面全面の観察を行うこと可能とする撮像方法も提供する。当該撮像方法は、例えば上記で説明した粒子観察工程において行われうる。当該撮像方法に含まれる具体的な工程の例を以下で説明する。以下で説明する撮像方法はタイリング手法とも呼ばれる。
【０２４９】
（工程１：分割工程）
１回の撮像で撮像される一画面分の範囲を１タイルとして、粒子捕捉面のウェル領域全面をＸ方向にＮｘタイル及びＹ方向にＮｙタイルへ分割する。最終的にＮｘ×Ｎｙ数の撮像データが取得される。
撮影後に各撮像データの撮像位置を確認するために、例えば当該ウェル領域上に座標を示す位置マーカーが設けることが好ましい。
また、全ウェルを取りこぼしなく撮影するために、タイル分割時に、各タイルはその端に所定のオーバーラップ領域を含んでもよい。オーバーラップ領域は、例えば図２８における領域２８０３である。当該オーバーラップ領域は、例えば数ウェル（２、３、４又は５ウェル）をカバーするものであってよい。上記位置マーカーを参照することで、オーバーラップ領域を撮影データ上で正確に検出することが出来る。
【０２５０】
（工程２：撮像工程）
例えば図２８に示されるように、Ｙ方向最上段のタイルからスタートして、Ｘ方向へ左端から右端までＮｘ数のタイルを連続して撮影する。
【０２５１】
（工程３：撮像工程）
Ｘ方向はそのままの位置でＹ方向に１段降り、工程２とは逆の方向へ、Ｘ方向の右端から左端まで、Ｎｘ数のタイルの撮影を行う。
【０２５２】
（工程４：撮像工程）
工程３と同様に、Ｘ方向はそのままの位置でＹ方向へさらに１段降り、工程２と同一方向に、Ｘ方向の左端から右端まで、Ｎｘ数のタイルを連続して撮影する。
【０２５３】
（工程５：繰り返し工程）
Ｙ方向のＮｙ段目に下降するまで、工程２〜４を繰り返す。
【０２５４】
（工程６：画像合成工程）
工程２〜５で得られた撮影データを合成して全画面撮影データを取得する。当該合成において、工程１に関して説明した位置マーカーを参照すると、より正確なデータをより高速に取得することができる。
【０２５５】
（工程７：繰り返し工程）
ウェル内に捕獲された細胞の経時的な変化を観察する場合には、工程２〜６を所望の時間が経過するまで複数サイクル繰り返す。
【０２５６】
以上の撮像方法を行う場合、実際には粒子捕捉面（樹脂チップ）にたわみが存在し、又は、粒子捕捉用チップをチャンバ内に設置したときに粒子捕捉面に傾きが生じうる。そのため、広い範囲を観察する場合には、好ましくはタイルごとに随時フォーカス調整が行われうる。そのため、撮像を行う撮像装置は好ましくはオートフォーカス機能を有する。
また、撮像されるべき領域の全てが焦点深度内に収まっていることが望ましい。そのため、粒子捕捉用チップを装置にセットしたときに、粒子捕捉面の全てが焦点深度内にあるように、粒子捕捉用チップ（又は粒子捕捉用チップを含むカートリッジ）の装置取り付け精度が保証されていることが望ましい。代替的には、粒子捕捉用チップ（又は粒子捕捉用チップを含むカートリッジ）を装置にセットしたときに、粒子捕捉面の全てがその深度内にあるように、初期調整が行われることが望ましい。
例えばＮＡ＝０．２５の１０倍対物レンズにより観察を行う場合、焦点深度はおおよそ±５μｍである。そのため、撮影範囲１．５ｍｍｘ１．０ｍｍの範囲内で、面変動がその焦点深度範囲内にあるようにことが望ましい。
【０２５７】
例えば上記工程１〜６を行う場合、粒子捕捉面全面の撮像に要する時間は、（１）タイル間ステージ移動時間、（２）撮影時間、及び（３）フォーカス時間の総和となる。そのため、１タイルの撮像に要する時間が１〜２秒である場合、前述の１４．４ｍｍ×１０．２ｍｍ範囲に配列した４万細胞のスキャンのためには、１サイクル約３分を要する。
【０２５８】
（７）第３の実施形態の第６の例（高倍率での３次元観察の例）
【０２５９】
細胞の形状及び／又は内部構造に関する詳細な情報を得るためには、例えば×４０〜×６０などの高倍率の対物レンズが適している。当該高倍率の対物レンズは視野が狭いので、全面観察には適さない。そこで、例えば上記「（６）第３の実施形態の第５の例（低倍率での全面観察の例）」において説明したとおりの観察方法によって、低倍率レンズで全面スクリーニングした細胞の中から、興味深い結果を示した一部の細胞を選択して、高倍率の対物レンズを用いた細胞観察、例えば位相差観察又は蛍光観察など、によって細胞の詳細な情報が得られる。
ＮＡ＝０．６以上の高倍率レンズで観察する場合、焦点深度は±１μｍ未満である。そのため、例えば５〜３０μｍの直径を有する細胞に対して、焦点方向に例えば１μｍ刻みでサンプルステージ又は対物レンズを移動させながら同一細胞の撮影を繰り返し、得られた複数の撮影データを用いて画像処理を行うことにより当該細胞全体の３次元像が合成されうる。
このように、本技術に従い、粒子観察工程において、高倍率レンズによる細胞観察が行われうる。また、本技術に従い、粒子観察工程において、高倍率レンズを用いた撮像が複数回行われうる。さらに、当該複数回の撮像により得られた画像を合成することで、粒子（例えば細胞）の三次元像が得られうる。
【０２６０】
４．第４の実施形態（装置）
【０２６１】
（１）第４の実施形態の説明
【０２６２】
本技術は、少なくとも一つのウェル又は貫通穴を有する粒子捕捉部と、前記ウェル内に又は前記貫通穴に粒子を捕捉する際に使用される粒子捕捉用流路部と、を少なくとも備えている粒子捕捉用チャンバと、前記粒子捕捉用流路部を介して吸引を行う吸引部と、を備えており、前記粒子捕捉用チャンバが、前記粒子を前記粒子の沈降側とは反対側に吸引することにより前記粒子が前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉されるように構成されている、装置も提供する。当該粒子捕捉用チャンバは、上記「１．第１の実施形態（粒子捕捉用チャンバ）」において説明したとおりであるので、当該チャンバに関する説明は省略する。
【０２６３】
本技術の装置は、本技術の粒子捕捉用チャンバを備え、かつ、当該チャンバ内での粒子捕捉が可能であるものであればよく、例えば粒子捕捉用装置又は粒子解析用装置でありうる。
【０２６４】
本技術の装置は、前記粒子捕捉用流路部を介して吸引を行う吸引部を備えている。当該吸引部によって、前記粒子の沈降側とは反対側に前記粒子が吸引されうる。吸引部は、例えば当業者に既知のポンプでありうる。本技術において用いられるポンプは、好ましくは吸引力を微調整できるポンプであり、より好ましくは１ｋＰａ付近にて数十Ｐａオーダーで圧力を制御できるポンプである。そのようなポンプは市販入手可能であり、例えばＫＡＬ−２００（ハルストラップ社）を挙げることができる。
【０２６５】
（２）第４の実施形態の例（装置）
【０２６６】
本技術の装置の例を、図１２を参照しながら説明する。図１２は、本技術の装置の一例のブロック図である。
【０２６７】
図１２に示されるとおり、本技術の装置１２００は、粒子捕捉用チャンバ１２０１、吸引部１２０２、流体供給部１２０３、流体回収部１２０４、観察部１２０５、制御部１２０６、及び解析部１２０７を備えている。
【０２６８】
粒子捕捉用チャンバ１２０１は、少なくとも一つのウェル又は貫通穴を有する粒子捕捉部と、前記ウェル内に又は前記貫通穴に粒子を捕捉する際に使用される粒子捕捉用流路部とを備えている。前記粒子は、前記粒子捕捉用流路部を介して当該粒子の沈降側とは反対側に吸引することにより前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉される。粒子捕捉用チャンバ１２０１はさらに、流体供給流路部及び流体排出流路部が備えられている。
上記で述べたとおり、粒子捕捉部は取り換え可能であってよい。粒子捕捉用チャンバ１２０１内の粒子捕捉用チップが、当該チャンバから取り外し可能に設けられていてよい。そして、例えば分析毎に、粒子捕捉用チップがユーザによって交換されてよい。
代替的には、粒子捕捉用チャンバ１２０１自体が取り換え可能であってもよい。すなわち、本技術に従う装置１２００に、粒子捕捉用チャンバ１２０１が取り外し可能に設けられていてよい。例えば、本技術に従い、粒子捕捉用チップと当該チップを保持するチップホルダとが一体化されたカートリッジ状の粒子捕捉用チャンバユニットが、本技術に従う装置１２００に取り換え可能に備えられていてよい。この場合、ユーザは当該カートリッジを交換することで粒子捕捉部を交換できるので、小型の薄膜である粒子捕捉部のみを交換するよりも取り扱い易い。また、この場合、チャンバ内が露出することがないので、ウェルにゴミが付着することを防ぐことができる。
【０２６９】
吸引部１２０２は、粒子捕捉用チャンバ１２０１の粒子捕捉用流路部を介して、チャンバ内の粒子の吸引を行う。例えば、上記「３．第３の実施形態（粒子捕捉方法）」で述べた粒子捕捉工程における吸引を行う。吸引部１２０２は、当該吸引が可能なように、粒子捕捉用チャンバ１２０１と接続されうる。例えば、前記粒子捕捉用流路部の粒子捕捉用流路と吸引部１２０２の吸引を行うための管が連通されうる。当該管上にバルブが設けられてもよい。吸引部は例えばポンプを含む。また、吸引された液体がポンプ内に入らないように、例えば図５に示したように、吸引部１２０２は液体回収容器を介して、粒子捕捉用チャンバ１２０１に接続されうる。吸引部１２０２は、粒子捕捉用チャンバ１２０１内の空間のうち、粒子の沈降側とは反対側の空間と連通されうる。
【０２７０】
流体供給部１２０３は、粒子捕捉用チャンバ１２０１に、粒子を含んだ流体を供給する。例えば、上記「３．第３の実施形態（粒子捕捉方法）」で述べた粒子捕捉工程において、粒子を含んだ流体を吸引によって粒子捕捉用チャンバ内に供給するために用いられる。流体供給部は、例えば粒子を含んだ流体を収容可能な容器及び当該容器に接続された管から構成される。当該管が、粒子捕捉用チャンバ１２０１の流体供給流路部の流体供給流路と連通されうる。当該管上にバルブが設けられてもよい。流体供給部１２０３は、粒子捕捉用チャンバ１２０１内の空間のうち、粒子の沈降側の空間と連通されうる。
【０２７１】
流体回収部１２０４は、粒子捕捉用チャンバ１２０１から流体を回収する。例えば、流体回収部１２０４は、上記「３．第３の実施形態（粒子捕捉方法）」で述べた除去工程における粒子の除去を行う。流体回収部１２０４は、粒子捕捉用チャンバ１２０１からの流体の回収が可能なように、粒子捕捉用チャンバ１２０１と接続されうる。例えば、粒子捕捉用チャンバ１２０１の流体排出流路と、流体回収部１２０４の流体回収を行うための管とが連通されうる。当該管上にバルブが設けられていてもよい。流体回収部１２０４は例えばポンプを含む。当該ポンプによる吸引によって、チャンバ内の流体を回収する。流体回収部により吸引された液体が当該ポンプ内に入らないように、例えば図１１に示したように、流体回収部１２０４は、液体回収容器を介して粒子捕捉用チャンバ１２０１に接続されうる。流体回収部１２０４は、粒子捕捉用チャンバ１２０１内の空間のうち、粒子の沈降側の空間と連通されうる。
【０２７２】
流体回収部１２０４は、粒子捕捉用チャンバ１２０１に１つ、２つ、又は３つ以上設けられていてもよい。例えば、２つの流体回収部が粒子捕捉用チャンバ１２０１に備えられる場合、１つの流体回収部が、ウェル内に又は貫通穴に捕捉されなかった粒子を回収するために用いられ、及び、他の流体回収部が、ウェル内に又は貫通穴に捕捉された粒子を回収するために用いられうる。
【０２７３】
観察部１２０５は、ウェル内に又は貫通穴に捕捉された粒子の観察及び／又はウェル内に又は貫通穴に捕捉された粒子に関する特徴を把握するために用いられる。粒子の観察とは、例えば粒子自体の形状、構造、及び／又は色などの観察でありうる。粒子に関する特徴の把握とは、例えば粒子から生じる光、例えば蛍光など、の波長及び／又は強度などの把握でありうる。観察部１２０５は、例えば当該観察及び／又は当該把握を可能にする装置であってよく、例えば顕微鏡及び／又は光検出器でありうる。本技術において、粒子はその沈降側と反対側に吸引することでウェル内に又は貫通穴に捕捉されるので、捕捉された粒子を沈降側の空間を通じて観察できるように観察部１２０５を構成することが好ましい。例えば、観察部１２０５は、粒子捕捉用チャンバ１２０１の下方に設けられうる。沈降側からの粒子の観察を容易にするために、例えば、顕微鏡として倒立顕微鏡を用いることが好ましい。また、好ましくは顕微鏡は光学顕微鏡でありうる。すなわち、本技術において、観察部１２０５は、好ましくは倒立型の光学顕微鏡を含む。
細胞の外見的な特徴を観察するために、一般的に採用されている明視野観察又は暗視野観察が、本技術においても採用されてよい。また、透明な細胞の微細な内部構造を強調した状態で細胞を観察する場合には、このような場合に適している位相差観察又は微分干渉観察が、本技術において採用されてよい。これらの観察手法を採用することにより、細胞を染色せずに生きた状態で観察することが可能である。透明な細胞の観察のためには、特には位相差観察を採用することが好ましい。位相差観察を採用する場合、観察部１２０５は、ハロゲンランプ光源、対物レンズ、位相板、コンデンサレンズ、及びリング絞りを含むことが好ましい。
また、細胞を蛍光タンパク質で標識すれば、細胞内で興味のある特定の部分を強調した状態で、当該細胞を蛍光観察により観察することが可能である。このような蛍光観察は、例えば抗原抗体反応による抗原の同定又はミトコンドリア等細胞内構造体の可視化などの種々の用途において用いられる。蛍光観察を行う場合、観察部１２０５は、励起用光源（一般的に水銀ランプ）、励起光波長を選択するフィルター、物質が発光する波長の蛍光を取り出すダイクロイックミラー、及び蛍光波長以外をカットする吸収フィルターを含むことが好ましい。フィルターにより励起波長及び蛍光波長の組み合わせを選択することによって、一つの観察像から様々な解析を行うことが可能である。
また、観察部１２０５は、撮像装置をさらに備えられうる。撮像装置として、例えばイメージセンサを備えた撮像装置、特にはデジタルカメラを挙げることができる。イメージセンサは、例えばＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）又はＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）でありうる。撮像により得られた画像データは、当該撮像装置又は解析部１２０７に格納されてもよく、又は、当該撮像装置に有線又は無線で接続された外部のデータ格納装置に格納されてもよい。
【０２７４】
制御部１２０６は、吸引部１２０２、流体供給部１２０３、及び／又は流体回収部１２０４を制御しうる。例えば、吸引部１２０２、流体供給部１２０３、及び／又は流体回収部１２０４のポンプ及び／又はバルブを制御しうる。これにより、本技術の粒子捕捉方法における種々の工程、例えば前記粒子捕捉工程、前記粒子除去工程、及び前記粒子回収工程が行われうる。
【０２７５】
解析部１２０７は、観察部１２０５により得られたデータ、例えば画像データ又は光に関するデータなど、を解析する。例えば、解析部１２０７は、上記「３．第３の実施形態（粒子捕捉方法）」で述べた解析工程における解析を行う。解析部１２０７は、例えば、得られた画像データに基づき所定の形状又は色を有する粒子を選択し、又は、得られた光に関するデータに基づき所定の蛍光を発する粒子を選択しうる。選択された粒子に関する位置情報が、解析部１２０７から有線又は無線で接続された単一粒子捕捉装置、例えばマイクロマニュピレータなど、に送信されうる。当該位置情報に基づき、当該単一粒子捕捉装置によって、当該選択された粒子が単独で取得されうる。
【０２７６】
装置１２００には、以上で述べた構成要素に加えて、他の構成要素、例えば上記単一粒子捕捉装置など、が備えられていてもよい。また、装置１２００には、必要に応じて、各種データを記憶する記憶部、ユーザからの粒子捕捉に関する指示を入力するための入力部、並びに、捕捉結果及び解析結果などの各種結果を出力する出力部などが備えられていてもよい。
【０２７７】
（３）第４の実施形態の他の例（装置）  本技術の装置の他の例を、図２９及び３０を参照しながら説明する。図２９は、本技術の装置の構成例である。図３０は、当該装置に含まれる制御部のブロック図の一例である。
【０２７８】
図２９に示される本技術の装置２９００には、上記１．の「（１４）第１の実施形態の第１３の例（粒子捕捉用チャンバ）」において説明した粒子捕捉用チャンバ２２００を備えている。粒子捕捉用チャンバ２２００は、上記２．の「（３）第２の実施形態の他の例（チップ及びチップホルダの例）」にて説明したとおりチップ及びチップホルダから構成されている。
粒子捕捉用チャンバ２２００の構成要素のうち、第一の流体供給流路部２２０３にはバルブ２２３３を介して流体供給部としての給液タンク２９０３が接続されている。
また、第二の流体供給流路部２２３１には、バルブ２２３５を介して給液タンク２９３３が接続されている。給液タンク２９３３には微小圧ポンプ２９４３が接続されている。微小圧ポンプ２９４３を駆動することよって粒子捕捉用チャンバ２２００内に流体を供給することが可能である。
粒子捕捉用流路部２２０２には、バルブ２２３２を介して廃液タンク２９３２及び微小圧ポンプ２９４２が接続されている。
流体排出流路部２２２０には、バルブ２２３４を介して廃液タンク２９３４及び微小圧ポンプ２９４４が接続されている。廃液タンク２９３４は、例えば粒子回収のために、粒子回収用タンクに交換されうる。
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。
【０２７９】
粒子捕捉用チャンバ２２００は、倒立顕微鏡２９５１のステージ２９５２上に配置されている。ステージ２９５２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２９５１の対物レンズ２９５３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２９５３は、粒子捕捉用チャンバ２２００の下から、粒子捕捉用チャンバ２２００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２９５１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２９５１にはカメラ２９５４が接続されている。カメラ２９５４は、対物レンズ２９５３を介して粒子捕捉用チャンバ２２００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２９５４は、例えばＣＭＯＳ又はＣＣＤのイメージセンサを含む。カメラ２９５４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。
【０２８０】
装置２９００は、制御部２９０６を備えられている。制御部２９０６は、液流制御部２９６１、ポンプ制御部２９６２、バルブ制御部２９６３、観察及び撮影制御部２９６４、ステージ制御部２９６５、センサ制御部２９６６、及び撮影データ処理部２９６７を含む。
【０２８１】
液流制御部は２９６１、ポンプ制御部２９６２及びバルブ制御部２９６３を制御して、粒子捕捉用チャンバ２２００内への流体の供給又は粒子捕捉用チャンバ２２００からの流体の排出を制御する。液流制御部２９６１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２９６２は、微小圧ポンプの動作及び／又は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２９６３は、バルブの開閉を制御する。
【０２８２】
観察及び撮影制御部２９６４は、ステージ制御部２９６５及びセンサ制御部２９６６を制御して、粒子捕捉面の撮影を行う。例えば、上記３．の「（６）第３の実施形態の第５の例（低倍率での全面観察の例）」又は「（７）第３の実施形態の第６の例（高倍率での３次元観察の例）」で述べたとおりの撮影を行うように、観察及び撮影制御部２９６４は、ステージ制御部２９６５及びセンサ制御部２９６６を制御する。例えば、低倍率での細胞の撮影は、タイル状に分割された各ウェル領域を、電動ＸＹステージを広範囲に移動させながら行われうる。また、各撮影は、電動ＸＹステージを静止させた後に、例えば電動Ｚステージを移動させて、フォーカス調整した後に行われうる。また、高倍率での細胞の撮影において、１つの細胞が、Ｚ方向の複数の位置で又は複数の焦点位置で撮影される。
ステージ制御部２９６５は、ステージ２９５２及び／又は対物レンズ２９５３を制御する。ステージ制御部２９６５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。
センサ制御部２９６６は、カメラ２９５４を制御する。センサ制御部２９６６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２９６４によって、ステージ制御部２９６５によるステージの制御とセンサ制御部２９６６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２９６４は、複数の対物レンズ２９５３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２９６４は、対物レンズ２９５３を切り替えることができる。
【０２８３】
撮影データ処理部２９６７は、カメラ２９５４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２９６７は、例えば上記３．の「（６）第３の実施形態の第５の例（低倍率での全面観察の例）」において述べたように複数の撮像データを合成して二次元平面全面の撮像データを取得しうる。また、撮影データ処理部は、例えば上記３．の「（７）第３の実施形態の第６の例（高倍率での３次元観察の例）」において述べたように粒子の三次元像を取得しうる。このように、撮影データ処理部は、複数のＸＹ面内撮影データを配列して２次元画像を合成し、又は、Ｚ方向にスライスして撮影した一細胞のデータを合成して３次元像へ合成しうる。
前記二次元平面全面の撮像データ又は粒子の三次元像は、図３０に示されるとおり、撮影データ処理部２９６７とは別のデータ再構成部２９６８により行われてもよい。
また、制御部２９０６は、図３０に示されるとおり、解析及び診断部２９６９を含みうる。解析及び診断部２９６９は、撮影データ処理部２９６７又はデータ再構成部２９６８により取得された撮像データに基づき、粒子の解析及び／又は診断を行いうる。例えば、解析及び診断部２９６９は、撮像データに基づき、粒子の形状の抽出及び／又は蛍光強度の解析を行いうる。当該解析の結果得られたデータは、例えばディスプレイなどの出力装置を通じて、ユーザに提示されてよい。その結果、ユーザによる粒子の分析及び／又は診断を支援することができる。
【０２８４】
図３０のブロック部に示されるとおり、液流制御部２９６１、観察及び撮影制御部２９６４、及び撮影データ処理部２９６７は、中央制御部２９７０によって制御されてよい。ユーザが中央制御部２９７０に対して、装置により行われるべき操作を指定することで、中央制御部２９７０は、液流制御部２９６１、観察及び撮影制御部２９６４、及び撮影データ処理部２９６７を制御しうる。
【０２８５】
５．第５の実施形態（粒子解析システム）
【０２８６】
（１）第５の実施形態の説明
【０２８７】
本技術は、少なくとも一つのウェル又は貫通穴を有する粒子捕捉部と、前記ウェル内に又は前記貫通穴に粒子を捕捉する際に使用される粒子捕捉用流路部と、を少なくとも備えている粒子捕捉用チャンバと、前記粒子捕捉用流路部を介して吸引を行う吸引部と、前記チャンバにより捕捉された粒子に関する解析を行う解析部と、を備えており、前記粒子捕捉用チャンバが、前記粒子を前記粒子の沈降側とは反対側に吸引することにより前記粒子が前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉されるように構成されている、粒子解析システムも提供する。
当該粒子捕捉用チャンバは、上記「１．第１の実施形態（粒子捕捉用チャンバ）」において説明したとおりであるので、当該チャンバに関する説明は省略する。
当該吸引部は、上記「４．第４の実施形態（装置）」において説明したとおりであるので、当該吸引部に関する説明は省略する。
【０２８８】
（２）第５の実施形態の例（粒子解析システム）
【０２８９】
本技術の粒子解析システムは、例えば、上記「４．第４の実施形態（装置）」において図１２を参照して説明した粒子捕捉用チャンバ１２０１、吸引部１２０２、及び解析部１２０７を含むものでありうる。本技術の粒子解析システムにおいて、これらの構成要素が、本技術の粒子捕捉方法及び捕捉された粒子の解析を実行可能なように構成されうる。これらの構成要素は一つの装置に備えられていなくてもよく、例えば別個の装置にそれぞれが備えられていてもよい。本技術の粒子解析システムは、上記「４．第４の実施形態（装置）」において図１２を参照して説明した流体供給部１２０３、流体回収部１２０４、観察部１２０５、制御部１２０６、及び／又は単一粒子取得装置をさらに含みうる。また、本技術の粒子解析システムは、必要に応じて、記憶部、入力部、及び出力部などを含みうる。
【０２９０】
（３）第５の実施形態の他の例（粒子解析システム）
【０２９１】
本技術の粒子解析システムは、例えば、上記１．の「（１４）第１の実施形態の第１３の例（粒子捕捉用チャンバ）」において説明した粒子捕捉用チャンバ２２００、粒子捕捉用流路部２２０２に接続されたポンプ、及び制御部を含むものでありうる。本技術の粒子解析システムにおいて、これらの構成要素が、本技術の粒子捕捉方法及び捕捉された粒子の解析を実行可能なように構成されうる。これらの構成要素は一つの装置に備えられていなくてもよく、例えば別個の装置にそれぞれが備えられていてもよい。
【０２９２】
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。
【０２９３】
６．実施例
【０２９４】
（１）比較例１
【０２９５】
ａ．比較例１で用いた装置
【０２９６】
粒子をその沈降方向に吸引することによってウェル内に捕捉する粒子捕捉用チャンバ（以下、「比較例１のチャンバ」ともいう）を用意した。比較例１のチャンバの模式図を図１３に示す。
【０２９７】
図１３に示されるとおり、粒子捕捉用チャンバ１３００は、粒子捕捉部１３０１を内部に含む。粒子捕捉部１３０１には、粒子捕捉面１３０２及びその反対側を向いている面１３０３を有する。粒子捕捉面１３０２には、複数のウェル１３２５が設けられている。当該ウェルのそれぞれの底部１３０４に、孔１３０５が設けられている。孔１３０５は、底部１３０４から前記反対側を向いている面１３０３へと貫通している。チャンバ１３００は、粒子１３０６に対して、重力が矢印１３０７の方向に作用するように配置されている。ウェル１３２５は、粒子１３０６が１つだけ入るような寸法を有する。  粒子捕捉用チャンバ１３００には、粒子捕捉用流路部１３０８、流体供給流路部１３０９、及び流体排出流路部１３１０が設けられている。粒子捕捉用流路部１３０８には、液体回収容器１３１１を介して、ポンプ１３１２が接続されている。流体排出流路部１３１０にも同様に、液体回収容器１３１３を介して、ポンプ１３１４が接続されている。粒子捕捉用流路部１３０８の先にバルブ１３１５が設けられている。また、流体排出流路部の先にもバルブ１３１６が設けられている。
粒子捕捉用チャンバ１３００は、第１部材１３１７、第２部材１３１８、及び第３部材１３１９によってチャンバ内空間及び流路が形成されている。
【０２９８】
粒子捕捉部１３０１は、ＰＭＭＡ系のＵＶ硬化樹脂を材料として用い、３Ｄ光造形プロセスによって製造された。粒子捕捉部１３０１には、５ｍｍ×５ｍｍの正方形の範囲内に６３×６３＝約４０００のマイクロウェルが形成されている。ウェルは、図８に示されたように、格子状に配置されている。当該ウェルの開口は直径２０μｍの円形であり、且つ、当該ウェルの深さは２０μｍであった。当該ウェルの間隔はＸ方向及びＹ方向にそれぞれ約８０μｍであった。孔１３０５の開口は、幅５μｍ×長さ１０μｍのスリット形状であり、且つ、孔１３０５の深さは１５μｍであった。
【０２９９】
第１部材１３１７は、透明な硼珪酸カバーガラスから形成された。第１部材１３１７を介して、ウェル内を観察することが可能である。
第２部材１３１８は、３層のＰＤＭＳシートから構成された。第２部材１３１８は、３層のＰＤＭＳシートに、図１３に示すとおりの流路を形成するような流路パターンを設け、これらシートを積層することで作成された。
第３部材１３１９は、アクリルプレートであった。
第１部材１３１７を構成する硼珪酸カバーガラス、第２部材１３１８を構成する３枚のＰＤＭＳシート、及び第３部材１３１９を構成するアクリルプレートには、これらを積層したときに図１３に示すとおりの流路及びチャンバ内空間が形成されるように、予め流路パターンが形成された。
流路パターンが形成された前記３枚のＰＤＭＳシート及び前記アクリルプレートが積層された。次に、チャンバ内空間を上部及び下部の２つの空間に区切るように、粒子捕捉部１３０１が配置された。粒子捕捉部１３０１は、ウェルが設けられている領域の周囲を柔軟なＰＤＭＳシートにより囲まれていた。最後に、前記カバーガラスを積層して粒子捕捉用チャンバ１３００が作成された。
ウェルが設けられている領域の周囲を囲む前記ＰＤＭＳシートにより、カバーガラスとＰＤＭＳシートとの間を封止することで、液体が孔以外の部分で前記２つの空間を行き来しないことを確実にした。
チャンバ１３００内の粒子捕捉面１３０２とチャンバ天井との間の距離は約０．２ｍｍであった。
【０３００】
ポンプ１３１２及び１３１４として、圧力校正器ＫＡＬ−２００（ハルストラップ社）を用いた。この装置は、数十Ｐａオーダーで微小圧力制御が可能である。ポンプ１３１２及び１３１４は、内径１ｍｍのＰＥＥＫチューブにより、粒子捕捉用流路部１３０８及び流体排出流路部１３１０とそれぞれ接続された。
【０３０１】
ｂ．粒子捕捉
【０３０２】
バルブ１３１５のみを開いた。次に、ポンプ１３１２によって差圧０．６ｋＰａの吸引を行いつつ、粒径１５±５μｍであるＫ５６２細胞（ヒト慢性骨髄性白血病細胞）を、流体供給流路部１３０９を通じてチャンバ１３００内に注入した。
【０３０３】
６０００個の細胞をチャンバ１３００内に注入したところ、約４０００のウェルのうち２２００のウェルに細胞が捕獲された。また、ウェル外に沈殿した細胞の数は、６０〜７０であった。その他の細胞は、孔を通過し、又は、流体供給流路部１３０９内に沈殿した。６０００個の細胞の注入後の粒子捕捉面における細胞捕捉の状況が、図１４の左側の写真に示されている。
【０３０４】
さらに、２０００個の細胞をチャンバ１３００内に追加注入したところ、細胞を捕獲したウェルの数は２９００に到達したが、ウェル外に沈殿した細胞の数も６００〜７００であった。これら沈殿した細胞の数の多さは、ウェルに捕捉された細胞の観察に支障を来した。２０００個の細胞の追加注入後の粒子捕捉面における細胞捕捉の状況が、図１４の右側の写真に示されている。
【０３０５】
図１４の左側の写真と右側の写真とを比べると、右側の写真において、粒子が捕捉されたウェルの数がより多いことが分かる。しかしながら、右側の写真では、ウェル付近に沈殿した細胞も多数観察される。
【０３０６】
ｃ．粒子除去
【０３０７】
次に、ウェル付近に沈殿した細胞の除去を試みた。当該除去のために、バルブ１３１６が開かれた。当該除去は、以下に述べるとおり、流体排出流路部１３１０に接続されたポンプ１３１４による吸引によって、粒子捕捉面の表面付近に液流を発生させることにより行われた。
【０３０８】
まず、前記液流によってウェル内に捕捉された細胞がウェルから出ることを防ぐために、ポンプ１３１２による０．３ｋＰａでの吸引を開始し、当該細胞をウェル内に保持した。
次に、当該保持を行いつつ、ポンプ１３１４による吸引圧をゼロから徐々に上昇させて、粒子捕捉面の表面付近に液流を発生させた。ポンプ１３１４による吸引圧が１ｋＰａ前後では、ウェル付近に沈殿した細胞は全く動かなかった。ポンプ１３１４による吸引圧をさらに１．５ｋＰａに増加させると、ウェル付近に沈殿した細胞の一部がわずかに動き始めた。ポンプ１３１４による吸引圧をさらに２ｋＰａに増加させると、ウェル付近に沈殿した細胞に加えて、ウェル内に捕捉された細胞も流体排出流路部１３１０へと流れ始めた。また、ウェル付近に沈殿した細胞のうちには、２ｋＰａでも流体排出流路部１３１０へと流れない細胞もあった。このように、ウェル付近に沈殿した細胞のみをチャンバから排出するための液流の制御、すなわち吸引圧の制御は困難であった。
また、ポンプ１３１４による吸引圧をさらに３ｋＰａに増加させた場合には、ウェル内に捕捉された細胞のうち２〜３割が流体排出流路部１３１０へと流れた。一方で、吸引圧が３ｋＰａであっても、ウェル付近に沈殿した細胞のうちには、引き続き、流れない細胞があった。特に、ウェル内に捕捉された細胞に粘着した細胞の除去が最も困難であった。図１５に、ウェル内に捕捉された細胞に他の細胞が粘着している状態が示されている。
【０３０９】
以上のとおり、比較例１のチャンバにおいて、ウェル付近に沈殿した細胞を除去することは困難であった。
【０３１０】
（２）実施例１
【０３１１】
ａ．実施例１で用いた装置
【０３１２】
粒子をその沈降側と反対側に吸引することによってウェル内に捕捉する粒子捕捉用チャンバ（以下、「実施例１のチャンバ」ともいう）を用意した。実施例１のチャンバの模式図は、上記「１．第１の実施形態（粒子捕捉用チャンバ）」の（５）において説明した図５に記載のとおりである。そのため、実施例１のチャンバの構成についての説明は省略する。以下では、実施例１のチャンバを構成する部材の材料及び製造方法を説明する。
【０３１３】
粒子捕捉部５０１として、比較例１において用いた粒子捕捉部１３０１と同じものと用いた。
第１部材５１７は、アクリルプレートであった。
第２部材５１８は、３層のＰＤＭＳシートから構成された。第２部材５１８は、３層のＰＤＭＳシートに、図５に示すとおりの流路を形成するような流路パターンを設け、これらシートを積層することで作成された。
第３部材５１９は、透明な硼珪酸カバーガラスから形成された。そのため、第３部材５１９を介して、ウェル内を観察することが可能である。
第１部材５１７を構成するアクリルプレート、第２部材５１８を構成する３枚のＰＤＭＳシート、及び第３部材５１９を構成する硼珪酸カバーガラスには、これらを積層したときに図５に示すとおりの流路及びチャンバ内空間が形成されるように、予め流路パターンが形成された。
流路パターンが形成された前記硼珪酸カバーガラス及び前記３枚のＰＤＭＳシートが積層された。次に、チャンバ内空間を上部及び下部の２つの空間に区切るように、粒子捕捉部５０１が配置された。粒子捕捉部５０１は、ウェルが設けられている領域の周囲を柔軟なＰＤＭＳシートにより囲まれていた。最後に、前記アクリルプレートを積層して細胞捕捉用チャンバ５００が作成された。
ウェルが設けられている領域の周囲を囲む前記ＰＤＭＳシートにより、カバーガラスとＰＤＭＳシートとの間を封止することで、液体が孔以外の部分で前記２つの空間を行き来しないことを確実にした。
チャンバ５００内の粒子捕捉面５０２とチャンバ底面との間の距離は約０．３ｍｍであった。
【０３１４】
ポンプ５１２及び５１４として、比較例１において用いられた圧力校正器ＫＡＬ−２００（ハルストラップ社）を用いた。ポンプ５１２及び５１４は、内径１ｍｍのＰＥＥＫチューブにより、粒子捕捉用流路部５０８及び流体排出流路部５１０とそれぞれ接続された。
【０３１５】
ｂ．粒子捕捉
【０３１６】
バルブ５１５のみを開いた。次に、ポンプ５１２によって差圧０．６ｋＰａの吸引を行うことにより、比較例１で用いたものと同じＫ５６２細胞５０００個を、容器５２３から流体供給流路部５０９を通じてチャンバ５００内に注入した。この場合、注入された細胞のほとんど全てがチャンバ底面に沈降した。ウェルに捕捉された細胞は１０に満たなかった。０．６ｋＰａの吸引力では、当該細胞がチャンバ５００内を浮上するのに不十分であると考えられた。
【０３１７】
次に、ポンプ５１２によって差圧１．１ｋＰａの吸引を行いつつ、Ｋ５６２細胞５０００個を、流体供給流路部５０９を通じてチャンバ５００内に注入した。その結果、約４０００ウェルのうち２８００ウェルに細胞が捕捉された。すなわち、ウェルの約７０％に細胞が捕捉された。さらに、粒子捕捉面のウェル付近に付着した細胞は約２０個であった。図１６に、粒子が捕捉された粒子捕捉面の写真を示す。ウェル内に捕捉されなかった細胞は、チャンバ底面に沈降した。
【０３１８】
以上のとおり、実施例１のチャンバにおいて、全４０００ウェルの約７０％に相当する２８００のウェルにおいて細胞が捕捉されるという良好な結果が得られた。
また、ウェル付近に付着した細胞の数は約２０個と極めて少なかった。そのため、ウェル内に捕捉された細胞の観察の前にウェル付近に付着した細胞を除去しなくてもよい。
また、実施例１のチャンバにおいて、５０００個の細胞を注入することで、２８００ウェルにおける細胞捕捉が達成された。一方で、比較例１のチャンバでは、同程度の数のウェルに細胞を捕捉するためには、合計で８０００個の細胞を注入する必要があった。よって、実施例１のチャンバでは、比較例１のチャンバと比べて、より少ない数の細胞を注入することで、同程度の数の細胞のウェル内捕捉が可能であった。
また、実施例１のチャンバにおいて、２８００ウェルにおける細胞捕捉を達成した場合にウェル付近に付着した細胞の数は約２０個であった。一方で、比較例１のチャンバでは、同程度の数のウェルにおける細胞捕捉を達成した場合にウェル外に沈降した細胞の数は６００〜７００であった。すなわち、実施例１のチャンバでは、比較例１のチャンバと比べて、同程度の数の細胞のウェル内捕捉においてウェル付近に付着する細胞の数が極めて少なかった。そのため、実施例１のチャンバでは、比較例１のチャンバを用いた場合と異なり、ウェル内に捕捉された細胞の観察の前にウェル付近に付着した細胞を除去しなくてもよい。
【０３１９】
上記細胞捕捉後に、バルブ５１５を閉じて吸引を停止した。捕捉された細胞は、自然落下することなく、ウェル内に保持されたままであった。次に、バルブ５１５を再び開き、逆方向に圧力を与えて逆流を発生させたところ、逆圧が２ｋＰａになるまで、細胞はウェルから抜け出さなかった。すなわち、実施例１のチャンバのウェルの開口は粒子の沈降方向に開いているが、ウェル内に捕捉された細胞は、容易には自然落下しなかった。
【０３２０】
以上のとおり、実施例１のチャンバでは、細胞捕捉後のウェル内への細胞の保持のために、吸引を行わなくてもよい。細胞に吸引力が与えられている間は、細胞にダメージが蓄積していく。従って、ウェル内に捕捉された細胞を観察する間に吸引が行われなくてよく、その結果、吸引力によるダメージを細胞に蓄積させることなく、ウェル内に捕捉された細胞を観察することができる。また、ウェル内に捕捉された細胞にダメージが蓄積されないので、吸引しながら観察する場合と比べて、より長い時間観察することが可能である。
【０３２１】
ｃ．粒子除去
【０３２２】
上記ｂ．の粒子捕捉後、チャンバ底面に沈降した細胞のチャンバ外への排出を行った。当該排出に先立ち、まずバルブ５１６を開けるとともに、バルブ５１５を閉じた。すなわち、バルブ５１５を閉じることで、当該排出の間、ポンプ５１２による、細胞の沈降側と反対側への吸引は行われなかった。当該排出のため、ポンプ５１４によって１ｋＰａで吸引が行われた。その結果、チャンバ底面に沈降した細胞は、流体排出流路部５１０を通って、チャンバ外に排出された。
【０３２３】
以上のとおり、実施例１のチャンバでは、ウェル内に捕捉されなかった細胞は、ウェルが設けられた粒子捕捉面と離れたチャンバ底面に沈降する。そのため、ウェル内に捕捉されなかった細胞は、比較例１のチャンバと比べて、より容易にチャンバ外へ排出される。
【０３２４】
また、実施例１のチャンバでは、ウェル内に捕捉された細胞とチャンバ底面に沈降した細胞との間の距離は少なくとも約０．３ｍｍである。そのため、ウェル内に捕捉された細胞を倒立顕微鏡５２４により観察する場合、当該距離の故に、チャンバ底面に沈降した細胞は焦点から大きく外れる。そのため、チャンバ底面に沈降した細胞は、ウェル内に捕捉された細胞の顕微鏡観察の妨げとはならないこともある。従って、チャンバ底面に沈降した細胞をチャンバ内から排出せずに、当該顕微鏡観察を行うこともできる。さらには、チャンバ底面に沈降した細胞をチャンバ内から排出するための機構を省略することもでき、その結果、装置の簡略化が可能となる。
【０３２５】
ｄ．粒子回収
【０３２６】
上記ｃ．の粒子除去後、ウェル内に捕捉された細胞の回収を行った。当該回収に先立ち、まずバルブ５１６を閉じた。そして、バルブ５１５を開け、ポンプ５１２によって、細胞の沈降側と反対側への吸引の場合の圧力とは逆に差圧２ｋＰａを与えた。その結果、ウェル内の細胞は、ウェルから出て容器５２３に戻った。容器５２３に戻った細胞は、例えばシリンジ等の装置によって回収することができる。
【０３２７】
（３）実施例２
【０３２８】
実施例１の「ｂ．粒子捕捉」で述べたように、所定の吸引圧以上とすることで、細胞は本技術のチャンバ内を浮上する。また、本技術のチャンバ内において、細胞がチャンバ底面から浮上し、そして、ウェルに捕捉されるまでには所定の時間を要する。ウェル内に捕捉されなかった細胞は、チャンバ底面へと沈降する。そのため、吸引圧及び／又は吸引時間を制御することで、所望の細胞だけをウェル内に捕捉することができる。
例えば、本技術のチャンバによって、所定の値以上の直径の細胞又は所定の値以下の密度の細胞だけをウェル内に捕捉することができる。又は、本技術のチャンバによって、細胞を含む流体に混入した異物若しくは複数の細胞が付着した細胞集合物をウェル内に捕捉せずに、目的の細胞だけをウェル内に捕捉することができる。
以上のとおり、本技術のチャンバによって、粒子のフィルタリングを行うことができる。
【０３２９】
以下では、粒子の浮上に要する吸引圧及びウェル内に捕捉されるのに要する時間をシミュレーションによって求めることで、粒子のフィルタリングの可否を検証した。
【０３３０】
レイノルズ数が十分低い場合、粒子の沈降速度Ｖｆは以下のストークスの式に従う。
Ｖｆ＝ｇ・Ｄｐ２・（ρｐ−ρｆ）／１８μ
当該式において、ｇ：重力加速度、Ｄｐ：粒子径、ρｐ：粒子密度、ρｆ：流体密度、μ：流体の粘性係数である。
【０３３１】
当該式より、粒子の比重及び径が沈降速度に影響する。特に径は当該式において２乗されるので、その影響が特に大きい。そこで、種々の粒子径の粒子が浮上するのに必要な吸引圧及びウェルに捕捉されるのに要する時間をシミュレーションした。
【０３３２】
当該シミュレーションは、ＣＯＭＳＯＬ  Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓを用いて行われた。当該シミュレーションでは、チャンバの底面から０．３ｍｍ垂直上方に実施例１で用いられたとおりの形状の１つのウェルが、ウェルの開口を底面に向けて設けられており、且つ、粒子は当該チャンバの底面から当該ウェルに直進すると仮定された。粒子の粒子密度は、実施例１で用いたＫ５６２細胞に近い１．０５ｇ／ｃｍ３とした。１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、及び３０μｍの４つの粒子径それぞれについて、シミュレーションを行い、粒子が浮上するのに必要な吸引圧及びウェルに捕捉されるのに要する時間を求めた。シミュレーション結果を以下の表４に示す。
【０３３３】
【表４】
2020533567.tif 000006
【０３３４】
表４に示されるとおり、例えば粒径１５μｍの粒子をウェル内に捕捉するのに要した時間は７．４秒であるのに対し、粒径３０μｍの粒子では１７．１秒を要した。
また、表４に示されるとおり、例えば粒径１０μｍの粒子は７Ｐａの吸引圧によって浮上するが、１５μｍの粒子は７Ｐａの吸引圧では浮上しなかった。
以上のとおりであるので、吸引時間又は吸引圧を制御することで、所定の値以下の粒径を有する粒子のみをウェル内に捕捉することができる。また、吸引時間又は吸引圧を制御することで、大きな形状若しくは大きな比重を有する異物又は複数の細胞が互いに付着した凝集体をウェル内に捕捉せずに、所望の細胞だけを捕捉することもできる。
また、上記ストークスの式より、粒子の比重も沈降速度に影響する。そのため、吸引時間又は吸引圧を制御することで、所定の値以下の比重を有する粒子のみをウェル内に捕捉することもできる。
例えば、本技術の粒子捕捉方法の粒子捕捉工程において、所定のサイズより小さい粒子のみが浮上するような吸引力で吸引が行われうる。
また、本技術の粒子捕捉方法の粒子捕捉工程において、所定時間経過後に粒子の浮上が停止するように吸引力が変更され、又は、所定時間経過後に前記ウェル内に捕捉されていない粒子が除去されうる。
【０３３５】
なお、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
〔１〕少なくとも一つのウェル又は貫通穴を有する粒子捕捉部と、前記ウェル内に又は前記貫通穴に粒子を捕捉する際に使用される粒子捕捉用流路部と、を少なくとも備え、
前記粒子は、前記粒子捕捉用流路部を介して当該粒子の沈降側とは反対側に吸引することにより前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉される、
粒子捕捉用チャンバ。
〔２〕前記ウェル内に孔が設けられており、当該孔を介して前記ウェルと前記粒子捕捉用流路部とが連通している、〔１〕に記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔３〕前記孔が、前記ウェルの底部に設けられている、請求項〔２〕に記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔４〕前記ウェルが、前記粒子の沈降側に開口している、〔１〕〜〔３〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔５〕前記ウェルのそれぞれが、一つの粒子を捕捉可能であるような形状を有する、〔１〕〜〔４〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔６〕前記ウェル又は前記貫通穴が、前記粒子捕捉部の少なくとも一つの面に規則的に配置されている、〔１〕〜〔５〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔７〕前記粒子捕捉部が、前記チャンバ内部を粒子の沈降側の空間とその反対側の空間とに区切るように配置されている、〔１〕〜〔６〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔８〕前記粒子捕捉部が、粒子の沈降側を向いている粒子捕捉面を有し、当該粒子捕捉面に前記ウェル又は前記貫通穴が設けられている、〔１〕〜〔７〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔９〕前記粒子捕捉部が、粒子の沈降側と反対側を向いている面を有し、前記孔は当該面に通じている、〔２〕〜〔３〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔１０〕前記粒子捕捉部が、粒子の沈降側を向いている粒子捕捉面と粒子の沈降側と反対側を向いている面とから構成される板状部分を有する、〔１〕〜〔９〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔１１〕前記粒子捕捉部が取り替え可能である、〔１〕〜〔１０〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔１２〕前記粒子捕捉部が、前記チャンバ内部を粒子の沈降側の空間とその反対側の空間とに区切るように配置されており、且つ、
前記２つの空間が、前記孔を介して互いに連通している、
〔２〕、〔３〕、又は〔９〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔１３〕前記粒子捕捉用流路部が、吸引部に接続されている、〔１〕〜〔１２〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔１４〕  前記粒子捕捉用流路部が、前記反対側の空間に接続されている、〔７〕に記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔１５〕前記粒子捕捉用流路部が、ウェル内に捕捉された粒子を当該ウェルから排出する際に又は貫通穴に捕捉された粒子を当該貫通穴から放出する際にも使用される、〔１〕〜〔１４〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔１６〕粒子を含んだ流体を前記チャンバ内に供給する流体供給流路部をさらに備えており、当該流体供給流路部が、前記沈降側の空間に接続されている、〔７〕又は〔１４〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔１７〕チャンバ内から流体を排出する流体排出流路部をさらに備えており、当該流体排出流路部が前記沈降側の空間に接続されている、〔７〕、〔１４〕、又は〔１６〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔１８〕前記流体排出流路部が、前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉されなかった粒子を排出する際に使用される、及び／又は、前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉された粒子を回収する際に使用される、〔１７〕に記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔１９〕前記チャンバの少なくとも一部が透明な材料で構成されている、〔１〕〜〔１８〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔２０〕前記粒子捕捉面が、階段状の形状を有している、又は、前記粒子捕捉面が、粒子の沈降方向に対して９０度未満の角度を形成するように配置されている、〔８〕に記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔２１〕前記反対側の空間に第二の流体供給流路部が接続されている、〔７〕〜〔２０〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔２２〕少なくとも一つのウェル又は貫通穴を有し、
粒子捕捉用チャンバ内において、粒子の沈降側とは反対側に当該粒子を吸引することにより当該粒子を前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉するために用いられる、
粒子捕捉用チップ。
〔２３〕粒子を、当該粒子の沈降側とは反対側に吸引することによりウェル内に又は貫通穴に捕捉する粒子捕捉工程を含む、粒子捕捉方法。
〔２４〕前記粒子捕捉工程が、少なくとも一つのウェル又は貫通穴を有する粒子捕捉部と、前記ウェル内に又は前記貫通穴に粒子を捕捉する際に使用される粒子捕捉用流路部と、を少なくとも備えている粒子捕捉用チャンバ内で行われ、
前記吸引が、前記粒子捕捉用流路部を介して行われる、
〔２３〕に記載の粒子捕捉方法。
〔２５〕前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉されなかった粒子を除去する粒子除去工程をさらに含む、〔２３〕又は〔２４〕に記載の粒子捕捉方法。
〔２６〕前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉された粒子を回収する粒子回収工程をさらに含む、〔２３〕〜〔２５〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉方法。
〔２７〕前記粒子捕捉工程後に、前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉されなかった粒子を除去する粒子除去工程、及び、当該粒子除去工程後に、前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉された粒子を回収する粒子回収工程をさらに含む、〔２３〕〜〔２６〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉方法。
〔２８〕前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉された粒子に関する解析を行う粒子解析工程をさらに含む、〔２３〕〜〔２７〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉方法。
〔２９〕前記解析が、前記粒子捕捉工程において付与されていた吸引力よりも小さい吸引力が印加された状態で又は吸引が行われない状態で行われる、〔２８〕に記載の粒子捕捉方法。
〔３０〕前記粒子捕捉工程において、所定のサイズより小さい粒子のみが浮上するような吸引力で吸引が行われる、〔２３〕〜〔２９〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉方法。
〔３１〕前記粒子捕捉工程において、所定時間経過後に粒子の浮上が停止するように吸引力が変更され、又は、所定時間経過後に前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉されていない粒子が除去される、〔２３〕〜〔３０〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉方法。
〔３２〕前記粒子捕捉用チャンバ内の流体を交換する工程を含む、〔２４〕〜〔３１〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉方法。
〔３３〕少なくとも一つのウェル又は貫通穴を有する粒子捕捉部と、前記ウェル内に又は前記貫通穴に粒子を捕捉する際に使用される粒子捕捉用流路部と、を少なくとも備えている粒子捕捉用チャンバと、
前記粒子捕捉用流路部を介して吸引を行う吸引部と、
を備えており、
前記粒子捕捉用チャンバが、前記粒子を前記粒子の沈降側とは反対側に吸引することにより前記粒子が前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉されるように構成されている、
装置。
〔３４〕少なくとも一つのウェル又は貫通穴を有する粒子捕捉部と、前記ウェル内に又は前記貫通穴に粒子を捕捉する際に使用される粒子捕捉用流路部と、を少なくとも備えている粒子捕捉用チャンバと、
前記粒子捕捉用流路部を介して吸引を行う吸引部と、
前記チャンバにより捕捉された粒子に関する解析を行う解析部と、
を備えており、
前記粒子捕捉用チャンバが、前記粒子を前記粒子の沈降側とは反対側に吸引することにより前記粒子が前記ウェル内に又は前記貫通穴に捕捉されるように構成されている、
粒子解析システム。
【符号の説明】
【０３３６】
１００、５００  粒子捕捉用チャンバ
１０１、５０１  粒子捕捉部
１０２、５０８  粒子捕捉用流路部
１０３、５０９  流体供給流路部
１０６、５２５  ウェル
１０８、５０５  孔
５１０  流体排出流路部
【図１】
2020533567.tif 000007
【図２】
2020533567.tif 000008
【図３】
2020533567.tif 000009
【図４】
2020533567.tif 000010
【図５】
2020533567.tif 000011
【図６】
2020533567.tif 000012
【図７】
2020533567.tif 000013
【図８】
2020533567.tif 000014
【図９】
2020533567.tif 000015
【図１０】
2020533567.tif 000016
【図１１】
2020533567.tif 000017
【図１２】
2020533567.tif 000018
【図１３】
2020533567.tif 000019
【図１４】
2020533567.tif 000020
【図１５】
2020533567.tif 000021
【図１６】
2020533567.tif 000022
【図１７】
2020533567.tif 000023
【図１８】
2020533567.tif 000024
【図１９】
2020533567.tif 000025
【図２０】
2020533567.tif 000026
【図２１】
2020533567.tif 000027
【図２２】
2020533567.tif 000028
【図２３】
2020533567.tif 000029
【図２４】
2020533567.tif 000030
【図２５】
2020533567.tif 000031
【図２６】
2020533567.tif 000032
【図２７】
2020533567.tif 000033
【図２８】
2020533567.tif 000034
【図２９】
2020533567.tif 000035
【図３０】
2020533567.tif 000036
【国際調査報告】
2020533567.tif 000037
2020533567.tif 000038
2020533567.tif 000039