JP2010117197A - 微小粒子分取装置及び微小粒子分取方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チップ内に分取用の特別な機構を設けなくても、ダメージを与えることなく高速で微小粒子を分取することができ、かつ分取中にマイクロチップが移動及び変形することを防止できる微小粒子分取装置及び微小粒子分取方法を提供する。
【解決手段】導入流路１１と、この導入流路１１に連通する分岐流路１２ａ，１２ｂとが設けられたマイクロチップ１を使用して、微小粒子３ａ，３ｂを含む液から微小粒子３ａを分離・回収する微小粒子分取装置に、圧力調節部２を設ける。そして、この圧力調節部２により、マイクロチップ１に接触せずに、分岐流路１２ａ内の圧力を高め、微小粒子３ａを分岐流路１２ｂに流入させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロチップを使用して、細胞及びマイクロビーズ等の微小粒子を回収する微小粒子分取装置及び微小粒子分取方法に関する。より詳しくは、複数の微小粒子が混在している溶液中から、目的とする微小粒子を分離して回収する技術に関する。

近年、半導体分野における微細加工技術を応用し、シリコン及びガラス等の無機材料又はプラスチック等の高分子材料からなる基板内に、微細な流路や化学的及び／又は生物学的分析を行うための領域を形成したマイクロチップが開発されている。このマイクロチップは、少量の試料で測定可能であり、また、低コストで作製することができ、使い捨ても可能であるため、様々な分野で利用され始めている。

また、従来、分析領域での分析結果に基づいて、マイクロチップ上で、細胞やマイクロビーズ等の微小粒子を分別・回収する技術も提案されている（特許文献１〜５参照）。例えば、特許文献１には、誘電泳動力を利用して、マイクロ流体デバイスのメイン流路を通流する試料を、所定の流路に誘導する技術が開示されている。この特許文献１に記載の分析分取装置では、マイクロ流体デバイスのメイン流路の周囲に複数の電極を設け、これらの電極に交流電圧を印加することにより、誘電泳動力を発生させている。

一方、特許文献２には、マイクロチップ内に設けられた電気浸透流ポンプにより、細胞を所定の分岐流路に誘導する技術が開示されている。特許文献２に記載のマイクロチップでは、電気浸透流ポンプの出入り口用流路が各分岐流路に連結されており、電気浸透流ポンプを動作させると、一の分岐流路に試料が流入するようになっている。また、特許文献３，４には、レーザ光を使用した光ピンセットにより、細胞分取用流路に所望の細胞を移動させる技術が開示されている。

更に、特許文献５には、アクチュエータを使用して、微小粒子を所定の分岐流路に導く技術が開示されている。図５（ａ）及び（ｂ）は特許文献５に記載の微小流体システムの動作を、その工程順に示す模式図である。図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、特許文献５に記載の微小流体システムでは、流路１０１に隣接して１対の密封チャンバ１０２ａ，１０２ｂが設けられている。この密封チャンバ１０２ａ，１０２ｂは、分岐点１０１ａの直前において、側路１０３ａ，１０３ｂを介して流路１０１に連通している。また、側路１０３ａ，１０３ｂには、流路１０１を通流する液の一部が流入し、メニスカスが形成されている。

この微小流体システムにより微小粒子１０４ａを分取する場合、図５（ａ）に示すように、微小粒子１０４ａが側路１０３ａ，１０３ｂの位置に到達するタイミングに合わせて、アクチュエータ１０５によって密封チャンバ１０２ａを押圧する。これにより、側路１０３ａ内の液が流路１０１に押し出され、微小粒子１０４ａの通流位置が側路１０３ｂの方向に偏向すると共に、側路１０３ｂのメニスカスが密封チャンバ１０３ｂ方向に移動する。

そして、図５（ｂ）に示すように、微小粒子１０４ａが側路１０３ａ，１０３ｂの位置を通過した後、アクチュエータ１０５による押圧を解除し、各側路１０３ａ，１０３ｂにおけるメニスカスの位置を元に戻す。これにより、回収対象外の微小粒子１０４ｂは、流路１０１の中央部を通流して分岐流路１０６に流入するようになり、回収対象の微小粒子１０４ａのみ分岐流路１０７に流入させることができる。

国際公開第２００５／１２１７６７号パンフレット 特開２００４−１１３２２３号公報 特開２００６−２９８２４号公報 特開２００７−３３０２０１号公報 特表２００５−５３８７２７号公報

しかしながら、前述した従来の技術には、以下に示す問題点がある。即ち、特許文献１に記載の分析分取装置では、微小粒子を液体の流れる方向とは異なる向きに移動させるため、微小粒子に対して大きな作用力を付与しなければならない。このため、回収対象の微小粒子がダメージを受けやすく、特に、微小粒子が細胞等の生体材料である場合は、回収対象の細胞等が死んでしまうという問題点がある。

この点に関して、特許文献２に記載の方法は、細胞に電気的刺激を与えずに回収することが可能であるが、マイクロチップ内に電気浸透流ポンプやそれを駆動させるための配線等を作り込む必要があるため、製造コストが増加するという問題点がある。

また、光ピンセットを使用する方法も微小粒子に対するダメージは少ないが、光ピンセットは高速で移動している微小粒子を補足することができないという問題点がある。このため、特許文献３，４に記載の方法は、送液を停止しなければ、目的の微小粒子を分取することができず、作業性に劣る。更に、特許文献３，４に記載されているような光ピンセットを使用する方法は、レーザ光の照射及び走査のための光学系が必要となるため、装置が複雑かつ大型になるという問題点もある。

一方、特許文献５に記載の方法は、アクチュエータによりチップを直接押すため、チップが変形したり、チップが動いてレーザ光の照射位置がずれたりするという問題点がある。また、この特許文献５に記載の方法では、流路の側方から力を加えて、液の通流方向を変えているため、分岐点よりも上流においても流れに乱れが生じる虞がある。

そこで、本発明は、マイクロチップ内に分取用の特別な機構を設けなくても、ダメージを抑制しつつ高速で微小粒子を分取することができ、かつ分取中にマイクロチップが移動及び変形することを防止できる微小粒子分取装置及び微小粒子分取方法を提供することを主目的とする。

本発明に係る微小粒子分取装置は、微小粒子を含む液が導入される導入流路、及び該導入流路に連通する複数の分岐流路を備えたマイクロチップと、前記マイクロチップ外に設けられ、該マイクロチップに非接触で、少なくとも一の分岐流路内の圧力を調節する圧力調節部と、を有し、前記分岐流路内の圧力変動に応じて、前記液が流入する分岐流路が変更されるものである。
本発明においては、分岐流路の圧力を調節することで、液が流入する分岐流路を切り替えているため、マイクロチップ内に分取用の特別な機構を設ける必要がない。また、微小粒子には直接作用しないため、微小粒子が細胞などであってもほとんどダメージを受けない。更に、液が通流している状態で、流路切り替えが可能であるため、高速で分取することができる。更にまた、圧力調整部はマイクロチップに接触しないため、分取中にマイクロチップが移動したり、変形したりすることがない。
この微小粒子分取装置では、各分岐流路の終端に排液口が設けられている場合は、前記圧力調節部を前記排液口から一定の間隔をあけて配置し、前記圧力調節部と前記排液口との距離を変えることで、前記分岐流路内の圧力を調節することができる。
また、この微小粒子分取装置には、前記導入流路内を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、該微小粒子から発せられた光を検出する光検出部とを設けることもでき、その場合、前記光検出部での検出結果に基づいて、前記圧力調節部と前記排液口との距離を変更すればよい。
更に、前記圧力調節部には、例えばアクチュエータを用いることができる。
更にまた、前記マイクロチップの側面に前記排液口が設けられていてもよい。

一方、本発明に係る微小粒子分取方法は、マイクロチップ外に設けられた圧力調節部により、前記マイクロチップに非接触で、前記マイクロチップ内に設けられ微小粒子を含む液が導入される導入流路に連通する複数の分岐流路のうち少なくとも一の分岐流路内の圧力を調節して、前記液が流入する分岐流路を変更する。
本発明においては、分岐流路の圧力を調節することで、液が流入する分岐流路を切り替えるため、マイクロチップ内に分取用の特別な機構を設ける必要がなく、どのような形態のマイクロチップにも適用することが可能である。また、微小粒子に直接作用しないため、微小粒子に与えるダメージが少ない。更に、この方法では、通液を止めず、かつマイクロチップに非接触で、流路切り替えが可能である。

本発明によれば、分岐流路の圧力を調節することで、液が流入する分岐流路を切り替えているため、マイクロチップ内に分取用の特別な機構を設けなくても、ダメージを抑制しつつ高速で微小粒子を分取することができ、更に分取中にマイクロチップが移動及び変形することも防止できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、フローサイトメトリーに適用した場合を例に、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す各実施形態に限定されるものではない。また、説明は、以下の順序で行う。

１．第１の実施の形態
（圧力調節部と排液口との距離を変えることで分岐流路内の圧力を調節する例）
２．第１の実施の形態の変形例
（マイクロチップにチューブが連結されている例）
３．第２の実施の形態
（チューブを押しつぶすことで分岐流路内の圧力を調節する例）

＜１．第１の実施の形態＞
［微小粒子分取装置の構成］
先ず、本発明の第１の実施形態として、微小粒子分取装置（以下、単に分取装置ともいう。）について説明する。図１は本実施形態の分取装置の構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態の分取装置は、内部に微細な流路（導入流路１１、分岐流路１２ａ，１２ｂ等）が形成されたマイクロチップ１を使用して、複数の微小粒子３ａ，３ｂを含む液から、特定の微小粒子３ａを回収する装置である。そして、本実施形態の分取装置は、マイクロチップ１に触れることなく、マイクロチップ１内に形成された分岐流路１２ａ又は１２ｂ内の圧力を調節する圧力調節部２を備えている。

この分取装置は、導入流路１１において、微小粒子３ａ，３ｂの種類等を識別し、その結果に応じて分岐流路１２ａ，１２ｂ内の圧力を調節する構成とすることができる。その場合、例えば、微小粒子３ａ，３ｂに励起光７を照射する光照射部４と、励起光７が照射された微小粒子３ａ，３ｂから発せられた光８を検出する光検出部５と、光検出部５での検出結果に基づいて圧力調節部２を制御する制御部６を設ければよい。

［マイクロチップ１の構成］
本実施形態の分取装置で使用されるマイクロチップ１には、微小粒子３ａ，３ｂを含む液が導入される導入流路１１と、この導入流路１１に連通する複数の分岐流路１２ａ，１２ｂが形成されている。また、各分岐流路１２ａ，１２ｂの終端には、それぞれ排液口１３ａ，１３ｂが設けられており、この排液口１３ａ，１３ｂから回収対象の微小粒子３ａを含む回収液、及び回収対象外の微小粒子３ｂを含む廃液が排出されるようになっている。これら排液口１３ａ，１３ｂは、マイクロチップ１の上面及び側面のいずれに設けられていてもよいが、チップ側面に設けることにより、チップ上のスペースを効率的に使用することができ、更に、検出部との干渉も避けることができる。

一方、マイクロチップ１を形成する材料としては、例えば、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリプロピレン、ＰＤＭＳ（polydimethylsiloxane）、ガラス及びシリコン等が挙げられる。特に、加工性に優れ、成形装置を使用して安価に複製することができることから、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリプロピレン等の高分子材料で形成することが好ましい。なお、マイクロチップ１における上記以外の構成は、特に限定されるものではなく、流路の形態についても対象物などに応じて適宜選択することができる。

［圧力調節部２の構成］
圧力調節部２は、前後方向に移動可能なアクチュエータなどで構成されており、排液口１３ａ又は排液口１３ｂの近傍に、最も近づいた状態でもマイクロチップ１に接触しない程度の間隔をあけて配設されている。この圧力調節部２に使用可能なアクチュエータとしては、例えば印加電圧に応じて伸縮する圧電素子などが挙げられる。また、本実施形態の分取装置では、圧力調節部２と排液口１３ａ又は排液口１３ｂとの距離ｌを変化させることにより、分岐流路１２ａ又は分岐流路１２ｂ内の圧力を調節する。このような構成にすることにより、マイクロチップ１に直接触れることなく、容易に分岐流路１２ａ，１２ｂ内の圧力を調節することができる。

なお、図１においては、圧力調節部２を廃液側の排液口１３ｂ側に配置した例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、回収液側の排液口１３ａに設けてもよく、排液口１３ａ，１３ｂの両方に設けることもできる。また、圧力調節部２の構成は、マイクロチップ１に非接触で、分岐流路１２ａ，１２ｂのうちの一方又は両方の圧力を調節可能であれば、特に限定されるものではない。

［光照射部４、光検出部５及び制御部６の構成］
光照射部４は、導入流路１１を通流する微小粒子３ａ，３ｂに、個別にレーザ光などの励起光７を照射可能な構成であればよく、例えばレーザ発振器、ミラー及び集光レンズ等で構成することができる。この光照射部４で使用されるレーザ発振器としては、例えばＹＡＧレーザ等の固体レーザ、半導体レーザ及びフェムト秒レーザ等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、測定内容等に応じて適宜選択することができる。

また、光検出部５は、微小粒子３ａ，３ｂから発せられた蛍光及び／又は散乱光等の光８を検出可能な構成であればよく、例えば光検出器、分光素子、ミラー及び集光レンズ等で構成することができる。この光検出部５で使用される光検出器としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device；電荷結合素子）又はＰＭＴ（Photo-Multiplier Tube；光電子増倍管）等が挙げられる。更に、制御部６は、光検出部５及び圧力調節部２に接続され、光検出部５での検出結果に基づいて、圧力調節部２と排液口１３ａ，１３ｂとの距離ｌを決定し、圧力調節部２を制御可能な構成であればよく、圧力調節部２内に併設されていてもよい。

［微小粒子分取装置の動作］
次に、上述の如く構成された分取装置の動作、即ち、本実施形態の分取装置を使用して、細胞又はマイクロビーズ等の微小粒子を分取する方法について、複数の微小粒子３ａ，３ｂを含むサンプル液から、微小粒子３ａを回収する場合を例に説明する。図２（ａ）及び（ｂ）は本実施形態の分取装置の動作を示す模式図であり、図２（ａ）は廃棄用の分岐流路１２ｂに液を流入させる場合を示し、図２（ｂ）は回収用の分岐流路１２ａに液を流入させる場合を示す。なお、図２（ａ）及び（ｂ）では分取装置の動作をわかりやすくするため、図１とは流路の形態を変えている。

本実施形態の微小粒子分取方法においては、先ず、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、サンプル液の周囲をシース液が取り囲み、導入流路１１において層流が形成されるように、サンプル液及びシース液を導入する。このとき、サンプル液とシース液との間にわずかな圧力差を生じさせることにより、サンプル液中に含まれる複数の微小粒子３ａ，３ｂを略１列に並べることができる。

次に、導入流路１１を通流する微小粒子３ａ，３ｂを検出し、目的とするものであるか否かを判別する。その方法は、特に限定されるものではなく、従来のマイクロチップを用いた微小粒子の分析システムで利用されている方法を適用することができる。例えば、光照射部４により、導入流路１１を通流する層流にレーザ光などの励起光７を照射すると、微小粒子３ａ，３ｂが励起光７を横切るように１個ずつ通過する。その際、励起光７により励起されて各微小粒子３ａ，３ｂから発せられた蛍光及び／又は散乱光などの光８を、光検出部５によって検出することで、各微小粒子３ａ，３ｂの種類等を判別することが可能である。

次に、光検出部５での検出結果に基づいて、目的とする微小粒子３ａを回収用の分岐流路１２ａに導くと共に、回収対象外の微小粒子３ｂを廃棄用の分岐流路１２ｂに導く。具体的には、光検出部４において回収対象外の微小粒子３ｂが検出された場合は、図２（ａ）に示すように、圧力調節部２のアクチュエータ２ａを収縮させて、排液口１３ｂと圧力調節部２との距離ｌを長くする。回収用の分岐流路１２ａは、通常、回収部などの密封された空間に連結されているため、排液口１３ｂと圧力調節部２との距離ｌを長くすると、回収用の分岐流路１２ａ内の圧力が廃棄用の分岐流路１２ｂ内の圧力よりも高くなる。これにより、導入流路１１を通流する液は、圧力が低い廃棄用の分岐流路１２ｂに流入するようになり、その液に含まれる微小粒子３ｂも分岐流路１２ｂに流入する。

一方、光検出部４において目的とする微小粒子３ａが検出された場合は、図２（ｂ）に示すように、圧力調節部２のアクチュエータ２ａを伸長させて、排液口１３ｂと圧力調節部２との距離ｌを短くする。これにより、廃棄用の分岐流路１２ｂ内の圧力が回収用の分岐流路１２ａよりも高くなるため、導入流路１１を通流する液は、圧力が低い回収用の分岐流路１２ａに流入するようになり、その液に含まれる微小粒子３ａも分岐流路１２ａに流入する。この分岐流路１２ａ，１２ｂ内の圧力調節を、微小粒子３ａ、３ｂが、導入流路１１と各分岐流路１２ａ，１２ｂとの分岐点に到達するタイミングに合わせて行うことにより、高速でかつ高精度に微小粒子３ａ，３ｂを分取することができる。

なお、分岐流路１２ａ，１２ｂ間の圧力差及び圧力調節部２の移動距離は、液が流入する流路が切り替わる程度であればよく、分岐流路１２ａ，１２ｂのサイズ、液の流速及び排液口１３ａ，１３ｂの径等に応じて適宜設定することができる。例えば、分岐流路１２ａ，１２ｂの流路幅及び深さが５０〜１０００μｍの範囲であれば、圧力差が０．１ＭＰａ以下、圧力調節部２の移動距離が１００μｍ以下でも、液が流入する流路を切り替えることが可能である。

また、分岐流路１２ａ，１２ｂの流路長及び流路径が同じで、いずれも密封空間に連結されていない場合は、両者に均等の圧力がかかる。この場合は、排液口１３ａ，１３ｂの両方に圧力調節部２を設け、それらの距離を適宜調節することにより、分岐流路１２ａ又は分岐流路１２ｂの一方の圧力を高めればよい。

［効果］
上述の如く、本実施形態の微小粒子分取装置では、分岐流路１２ａ，１２ｂ内の圧力を調節することで、液が流入する分取流路を切り替えているため、マイクロチップ１内に分取用の特別な機構を設けなくても、高速でかつ高精度に微小粒子を分取することができる。また、この分取装置では、マイクロチップ１に接触せずに、流路の切り替えが可能であるため、分取中にマイクロチップ１が移動及び変形することを防止できる。更に、微小粒子３ａ，３ｂに直接作用しないため、回収対象の微小粒子３ａへのダメージが少なく、上流側の流れを乱すこともない。更にまた、本実施形態の分取装置では、流路切り替えのための機構が小型であり、また、マイクロチップ１の上方に分取用の機構を配置する必要もないため、スペース効率に優れている。

なお、本実施形態においては、分岐流路が２本の場合を例に説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、マイクロチップ内に３本以上の分岐流路が形成されていてもよい。その場合、分岐流路ごとに圧力調節部を設け、液を流入させたい分岐流路が他の分岐流路よりも圧力が低くなるように、各分岐流路の圧力を調節すればよい。これにより、複数の種類の微小粒子を一度に分取することが可能となる。

また、本実施形態の微小粒子分取装置は、細胞、微生物及び生体高分子物質等の生体関連微小粒子、並びに各種合成微小粒子等を回収する際に適用することができ、フローサイトメトリー装置以外にも、ビーズアッセイ装置等として使用することができる。また、対象とする細胞としては、血球系細胞等の動物細胞及び植物細胞が挙げられ、微生物としては、大腸菌等の細菌類、タバコモザイクウイルス等のウイルス類、イースト菌等の菌類等が挙げられる。更に、生体高分子物質としては、各種細胞を構成する染色体、リポソーム、ミトコンドリア、オルガネラ（細胞小器官）等が挙げられる。

一方、合成微小粒子としては、ポリスチレン、スチレン・ジビニルベンゼン、ポリメチルメタクリレート等の有機高分子材料からなる微小粒子、ガラス、シリカ、磁性材料等の無機材料からなる微小粒子、金コロイド、アルミニウム等の金属材料からなる微小粒子等が挙げられる。また、一般に、これらの微小粒子の形状は球形であるが、本発明は、非球形のものにも適用可能であり、その大きさ及び質量も特に限定されるものではない。

＜２．第１の実施の形態の変形例＞
［微小粒子分取装置の構成及び動作］
次に、本発明の第１の実施形態の変形例に係る微小粒子分取装置について説明する。図３は本変形例の分取装置の構成を模式的に示す図である。なお、図３においては、図１に示す第１の実施形態の分取装置の構成要素と同じものには、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図３に示すように、本変形例の分取装置では、マイクロチップ１に設けられた各分岐流路の終端にチューブ９ａ，９ｂが連結されている。そして、廃棄用の分取流路に連結されたチューブ９ｂの下流側端部近傍に、所定の間隔をあけて、圧力調節部２が配置されている。この分取装置では、圧力調節部２とチューブ９ｂの端部との距離ｌを変更することにより、廃棄用の分取流路内の圧力を調節し、液が流入する分岐流路を切り替える。なお、本変形例の分取装置における上記以外の構成及び動作は、前述した第１の実施形態の分取装置と同様である。

［効果］
本変形例の分取装置では、マイクロチップ１の分岐流路にチューブ９ａ，９ｂを連結しているため、圧力調節部２をマイクロチップ１から離れた位置に配置することが可能となる。こうすることにより、圧力調節部２と他の部品との干渉を防止することができると共に、チップ周辺のスペースを効率的に使用することができる。また、このように分岐流路を延長した場合でも、その下流側端部近傍に圧力調節部２を配置することで、マイクロチップ１に接触することなく、分岐流路内の圧力を調節することが可能となる。これにより、本変形例の分取装置においても、前述した第１の実施形態の分取装置と同様の効果を得ることができる。

＜３．第２の実施の形態＞
［微小粒子分取装置の構成］
次に、本発明の第２の実施形態に係る微小粒子分取装置について説明する。図４（ａ）及び（ｂ）は本実施形態の分取装置の構成を模式的に示す図であり、図４（ａ）は廃棄用の分岐流路１２ｂに液を流入させるときの状態を示し、図４（ｂ）は回収用の分岐流路１２ａに液を流入させるときの状態を示す。なお、図４（ａ）及び（ｂ）においては、図２に示す第１の実施形態の分取装置の構成要素と同じものには、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施形態の分取装置は、前述した第１の実施形態の分取装置と同様に、内部に微細な流路が形成されたマイクロチップ１０を使用して、複数の微小粒子３ａ，３ｂを含む液から、特定の微小粒子３ａを回収する装置である。また、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、この分取装置では、マイクロチップ１０に設けられた分岐流路１２ａ，１２ｂのうち、廃棄用の分岐流路１２ｂの終端にチューブ１９が連結され、その流路長が延長されている。なお、図４（ａ）及び（ｂ）では、廃棄用の分岐流路１２ｂにのみチューブ１９が連結された例を示しているが、チューブ１９は、回収用の分岐流路１２ａにのみ連結されていても、分岐流路１２ａ，１２ｂの両方に連結されていてもよい。

また、本実施形態の分取装置では、チューブ１９の近傍に圧力調節手段２０が配設されており、この圧力調節手段２０によりチューブ１９を押圧可能になっている。更に、この分取装置では、光照射部（図示せず）、光検出部（図示せず）及び制御部（図示せず）等を設け、導入流路１１において微小粒子３ａ，３ｂの種類等を識別し、その結果に基づいて分岐流路１２ｂ内の圧力を調節するようにしてもよい。

［圧力調節部２０の構成］
圧力調節部２０は、前後方向に移動可能なアクチュエータ２０ａなどで構成されており、マイクロチップ１０に接触せず、かつチューブ１９を押圧可能な位置に配設されている。そして、本実施形態の分取装置では、この圧力調節部２０でチューブ１９を押圧することにより、分岐流路１２ｂ内の圧力を調節する。なお、図４（ａ）では、アクチュエータ２０ａが収縮した状態でも圧力調節部２０がチューブ１９に接触しているが、圧力調節部２０はアクチュエータ２０ａが伸長した際にチューブ１９を所定量押圧できる位置に配置されていればよい。

また、図４（ａ）及び（ｂ）においては、廃棄用の分岐流路１２ｂにチューブ１９が連結された例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、チューブ１９が回収用の分岐流路１２ａに連結されていてもよい。その場合は、圧力調節部２０によりチューブ１９を押圧して、分岐流路１２ａ内の圧力を調節する。更に、分岐流路１２ａ，１２ｂの両方にチューブ１９が連結されていてもよく、その場合、少なくとも一方のチューブを押圧可能な位置に、圧力調節部２０が配設されていればよい。

［微小粒子分取装置の動作］
次に、上述の如く構成された分取装置の動作、即ち、本実施形態の分取装置を使用して、細胞又はマイクロビーズ等の微小粒子を分取する方法について、複数の微小粒子３ａ，３ｂを含むサンプル液から、微小粒子３ａを回収する場合を例に説明する。本実施形態の微小粒子分取方法においては、先ず、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、サンプル液の周囲をシース液が取り囲み、導入流路１１において層流が形成されるように、サンプル液及びシース液を導入する。

次に、導入流路１１を通流する微小粒子３ａ，３ｂを検出し、目的とするものであるか否かを判別する。そして、その判別結果に基づいて、目的とする微小粒子３ａを回収液用の分岐流路１２ａに導くと共に、回収対象外の微小粒子３ｂを廃棄用の分岐流路１２ｂに導く。具体的には、光検出部において回収対象外の微小粒子３ｂが検出された場合は、図４（ａ）に示すように、圧力調節部２０のアクチュエータ２０ａを収縮させて、チューブ１９が押圧されない状態とする。これにより、回収用の分岐流路１２ａ内の圧力が、廃棄用の分岐流路１２ｂ内の圧力よりも高くなるため、導入流路１１を通流する液は、圧力が低い廃棄用の分岐流路１２ｂに流入し、その液に含まれる微小粒子３ｂも分岐流路１２ｂに流入する。

一方、光検出部において目的とする微小粒子３ａが検出された場合は、図４（ｂ）に示すように、圧力調節部２０のアクチュエータ２０ａを伸長させて、チューブ１９を押圧する。これにより、分岐流路１２ｂ内の圧力が分岐流路１２ａよりも高くなるため、導入流路１１を通流する液は、回収用の分岐流路１２ａに流入するようになり、その液に含まれる微小粒子３ａも分岐流路１２ａに流入する。この分岐流路１２ａ，１２ｂ内の圧力調節を、微小粒子３ａ、３ｂが導入流路１１と各分岐流路１２ａ，１２ｂとの分岐点に到達するタイミングに合わせて行うことにより、高速でかつ高精度に微小粒子３ａ，３ｂを分取することができる。

なお、分岐流路１２ａ，１２ｂ間の圧力差及び圧力調節部２０による押圧量は、液が流入する流路が切り替わる程度であればよく、分岐流路１２ａ，１２ｂのサイズ、液の流速、チューブ１９の直径及び長さ等に応じて適宜設定することができる。

［効果］
上述の如く、本実施形態の微小粒子分取装置においては、分岐流路を延長したチューブを押圧するという簡易な方法で、分岐流路１２ａ，１２ｂ内の圧力を調節することができる。これにより、マイクロチップ１０に接触することなく、液が流入する分岐流路を切り替えることができる。その結果、微小粒子へのダメージを抑制しつつ、高速かつ高精度で微小粒子を分取することができ、更に分取中にマイクロチップ１０が移動及び変形することも防止することができる。また、本実施形態の微小粒子分取装置では、圧力調節部２０をマイクロチップ１０から離れた位置に配置することができるため、他の部品との干渉を防止することができると共に、チップ周辺のスペースを効率的に使用することができる。

なお、本実施形態の分取装置における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同様である。

本発明の第１の実施形態に係る微小粒子分取装置の構成を模式的に示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る分取装置の動作を示す模式図であり、（ａ）は廃棄用の分岐流路１２ｂに液を流入させる場合を示し、（ｂ）は回収用の分岐流路１２ａに液を流入させる場合を示す。 本発明の第１の実施形態の変形例に係る微小粒子分取装置の構成を模式的に示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る分取装置の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は廃棄用の分岐流路１２ｂに液を流入させるときの状態を示し、（ｂ）は回収用の分岐流路１２ａに液を流入させるときの状態を示す。 （ａ）及び（ｂ）は特許文献５に記載の微小流体システムの動作を、その工程順に示す模式図である。

符号の説明

１、１０ マイクロチップ
２、２０ 圧力調節部
２ａ、２０ａ、１０５ アクチュエータ
３ａ、３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ 微小粒子
４ 光照射部
５ 光検出部
６ 制御部
７ 励起光
８ 光
９、１９ チューブ
１１ 導入流路
１２ａ、１２ｂ 分岐流路
１３ａ、１３ｂ 排液口
１０１ 流路
１０１ａ 分岐点
１０２ａ、１０２ｂ 密封チャンバ
１０３ａ、１０３ｂ 側路

Claims (6)

1. 微小粒子を含む液が導入される導入流路、及び該導入流路に連通する複数の分岐流路を備えたマイクロチップと、
   前記マイクロチップ外に設けられ、該マイクロチップに非接触で、少なくとも一の分岐流路内の圧力を調節する圧力調節部と、を有し、
   前記分岐流路内の圧力変動に応じて、前記液が流入する分岐流路が変更される微小粒子分取装置。
2. 各分岐流路の終端には排液口が設けられており、
   前記圧力調節部は、前記排液口から一定の間隔をあけて配置され、
   前記圧力調節部と前記排液口との距離を変えることで、前記分岐流路内の圧力を調節する請求項１に記載の微小粒子分取装置。
3. 更に、前記導入流路内を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、該微小粒子から発せられた光を検出する光検出部とを有し、
   前記光検出部での検出結果に基づいて、前記圧力調節部と前記排液口との距離が変更される請求項２に記載の微小粒子分取装置。
4. 前記圧力調節部がアクチュエータである請求項２又は３に記載の微小粒子分取装置。
5. 前記マイクロチップの側面に前記排液口が設けられている請求項２乃至４のいずれか１項に記載の微小粒子分取装置。
6. マイクロチップ外に設けられた圧力調節部により、前記マイクロチップに非接触で、前記マイクロチップ内に設けられ微小粒子を含む液が導入される導入流路に連通する複数の分岐流路のうち少なくとも一の分岐流路内の圧力を調節して、前記液が流入する分岐流路を変更する微小粒子分取方法。
   

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