JP2013250229A - 微小粒子分取用マイクロチップ、該微小粒子分取用マイクロチップが搭載された微小粒子分取装置、並びに微小粒子の分取方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微小粒子の密度、あるいは濃度を低下させずに分取が可能なマイクロチップ、該マイクロチップが搭載された微小粒子分取装置、並びに微小粒子の分取方法を提供する。
【解決手段】貯留部と、該貯留部へ微小粒子を含む分散溶媒を導入する第一流路と、前記貯留部から前記分散溶媒を排出する第二流路とを有し、前記第一流路と前記貯留部とが接続する第一連通部は、前記貯留部の底面よりも上方の位置であり、かつ、前記第二流路と前記貯留部とが接続する第二連通部よりも下方の位置に設けられている、微小粒子分取用マイクロチップを提供する。
【選択図】図３

Description

本技術は、微小粒子を分取するマイクロチップ、該マイクロチップが搭載された微小粒子分取装置、並びに微小粒子の分取方法に関する。より詳しくは、目的とする微小粒子を濃縮された状態で回収する技術に関する。

細胞や微生物、リポソーム等の生体関連微小粒子、あるいはラテックス粒子やゲル粒子、工業用粒子などの合成粒子などの微小粒子の特性を判別するため、微小粒子の分散液を流路内に導入し、流路内を通流する微小粒子の特性を光学的に測定する装置が用いられている。

特に生体関連微小粒子については、フローサイトメトリー（フローサイトメータ）と呼ばれる装置が広く用いられている。フローサイトメトリーにおいては、流路内を一列になって通流する微小粒子に特定波長のレーザ光を照射し、各微小粒子から発せられた蛍光及び／又は散乱光を検出する。検出された光は、例えば電気的信号に変換して数値化して統計解析を行い、微小粒子の大きさや構造、構成するタンパク質などの情報から微小粒子の種類を判定する。また、判定された複数の微小粒子の中から、目的とする微小粒子の分別と回収まで行うことを可能とするフローサイトメトリーも開発されている。このような微小粒子の分取が可能なフローサイトメトリーにおいては、目的の微小粒子は分別され、所定の空間に集められている。

一方、近年、シリコンやガラス製の基板上に化学的又は生物学的分析を行うための領域や流路が設けられたマイクロチップが開発されてきている。このようなマイクロチップを用いた分析システムは、μ−ＴＡＳ（micro−total−analysis system）やラボ・オン・チップ、バイオチップ等と称される。

微小粒子測定技術へのμ−ＴＡＳの応用例として、マイクロチップ上に配設された流路や領域内で微小粒子の特性を光学的、電気的、あるいは磁気的に測定する微小粒子測定装置がある。このようなμ−ＴＡＳを応用したフローサイトメトリー（マイクロチップ型フローサイトメトリー）では、ディスポーザブルユース（使い捨て）が可能なマイクロチップにより流路系を構成することで、測定間でのサンプルのクロスコンタミネーションを防止できる利点がある。

上記の微小粒子を分取可能なフローサイトメトリーでは、分取された微小粒子の収率を上げることも課題とされてきた。例えば、特許文献１に記載されている微小粒子の回収装置においては、微小粒子を貯留する液溜部に連設された流路を目的の微小粒子が通流した後に変形させ、微小粒子を含む分散液の逆流を防ぎ、目的の微小粒子の液溜部からの流出を抑制している。

特開２００９−１３６７８９号公報

上記特許文献１に記載された微小粒子の回収装置によって、微小粒子を貯留する空間からの微小粒子の流失を抑制することが可能となる。しかし、微小粒子をマイクロチップ等に設けられた空間に貯留する場合、貯留された微小粒子の密度、あるいは濃度が低くなってしまう場合があった。そこで、本技術は、微小粒子の密度、あるいは濃度を低下させずに分取が可能なマイクロチップ、該マイクロチップが搭載された微小粒子分取装置並びに微小粒子の分取方法を提供することを主な目的とする。

上記課題解決のため、本技術は、貯留部と、該貯留部へ微小粒子を含む分散溶媒を導入する第一流路と、前記貯留部から前記分散溶媒を排出する第二流路とを有し、前記第一流路と前記貯留部とが接続する第一連通部は、前記貯留部の底面よりも上方の位置であり、かつ、前記第二流路と前記貯留部とが接続する第二連通部よりも下方の位置に設けられている、微小粒子分取用マイクロチップを提供する。
前記貯留部の底面と対向する面に開口部が設けられていてもよい。
また、前記貯留部内で前記分散溶媒の旋回流が形成可能となる位置に前記第一連通部が設けられていてもよい。
前記貯留部は上面視円形であり、前記第一流路の延長線が前記貯留部の中心を通らないように構成され、また、前記第一流路は、前記貯留部の周面の接線方向に延設されるように構成されることが可能である。
さらに、前記第一流路は、前記第一連通部に向って下方に傾斜していてもよく、前記貯留部を構成する面は疎水性であってもよい。

また本技術は、貯留部と、該貯留部へ微小粒子を含む分散溶媒を導入する第一流路と、前記貯留部から前記分散溶媒を排出する第二流路とを有し、前記第一流路と前記貯留部とが接続する第一連通部は、前記貯留部の底面よりも上方の位置であり、かつ、前記第二流路と前記貯留部とが接続する第二連通部よりも下方の位置に設けられている、微小粒子分取用マイクロチップが搭載された、微小粒子分取装置を提供する。
前記貯留部の底面と対向する面に開口部が設けられていてもよく、前記第二流路は一端で負圧源に接続することができる。

さらに本技術は、微小粒子を含む分散溶媒をマイクロチップに形成された空間に溜めて、前記空間から前記分散溶媒を排出させる、微小粒子の濃縮手順を含む、微小粒子の分取方法を提供する。
前記空間の底面よりも上方の位置であり、かつ、前記分散溶媒を前記空間から排出させる位置よりも下方の位置で、前記微小粒子を含む分散溶媒を前記空間へ導入する導入手順が、微小粒子の分取方法に含まれていてもよい。

本技術において、「微小粒子」には、細胞や微生物、リポソーム等の生体関連微小粒子、あるいはラテックス粒子やゲル粒子、工業用粒子等の合成粒子などが広く含まれるものとする。生体関連微小粒子には、各種細胞を構成する染色体、リポソーム、ミトコンドリア等のオルガネラ（細胞内小器官）などが含まれる。細胞には動物細胞（血球系細胞など）及び植物細胞が含まれる。微生物には、大腸菌などの細菌類、タバコモザイクウィルスなどのウィルス類、イースト菌などの菌類等が含まれる。さらに、生体関連微小粒子には、核酸やタンパク質、これらの複合体などの生体関連高分子も包含され得るものとする。

また、合成微小粒子には、例えば有機もしくは無機高分子材料、金属などからなる微小粒子が含まれる。有機高分子材料としては、例えば、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が挙げられる。無機高分子材料としては、ガラス、シリカ、磁性材料等が挙げられる。金属としては、金コロイド、アルミニウム等が挙げられる。なお、一般に、これらの微小粒子の形状は球形であるが、本技術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。

本技術により、分散液に含まれる目的の微小粒子の密度、あるいは濃度が低下せずに分取が可能な微小粒子分取用マイクロチップ、該微小粒子分取用マイクロチップが搭載された微小粒子分取装置、並びに微小粒子の分取方法が提供される。

本技術に係る微小粒子分取装置を説明するための模式図である。 本技術の第一実施形態に係るマイクロチップの一部を示す上面模式図である。 第一実施形態に係るマイクロチップにおける微小粒子の分取方法を説明するための模式図である。 第一実施形態に係る微小粒子貯留部の断面模式図である。 第一実施形態の変形実施形態に係る微小粒子貯留部の断面模式図である。 本技術の第二実施形態に係るマイクロチップの微小粒子貯留部を示す上面模式図である。 第二実施形態の変形実施形態に係る微小粒子貯留部の断面模式図である。

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。説明は以下の順序で行う。

１．本技術に係る微小粒子分取装置の構成
（１）マイクロチップ（第一実施形態）
（２）光照射部
（３）検出部
（４）制御部
２．本技術に係る微小粒子分取装置の動作
３．第一実施形態に係るマイクロチップの変形実施形態
４．本技術の第二実施形態に係るマイクロチップの構成
（１）微小粒子貯留部
５．第二実施形態に係るマイクロチップの変形実施形態

１．本技術に係る微小粒子分取装置の構成
図１は、マイクロチップ型フローサイトメータとして構成された、本技術に係る微小粒子分取装置の構成の一例を示す模式図である。符号Ａ_１で示す微小粒子分取装置は、マイクロチップ１ａ、光照射部２、検出部３及び制御部４を備える。微小粒子分取装置Ａ_１の各構成について、順に説明する。

（１）マイクロチップ（第一実施形態）
図１において、符号１ａで示すマイクロチップは、本技術に係る微小粒子分取装置に搭載可能な微小粒子分取用マイクロチップ（以下、「マイクロチップ」とも称する）であり、本技術の第一実施形態に係るマイクロチップである。図２は、マイクロチップ１ａの一部を示す上面模式図であり、図１に示されたマイクロチップ１ａの一部が拡大されたものである。マイクロチップ１ａについて図１及び図２を参照しながら説明する。

マイクロチップ１ａにおいては、微小粒子分取装置Ａ_１による測定対象の微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２を含むサンプル液が通流するサンプル液導入流路１２２と、サンプル液導入流路１２２を挟んで設けられたシース液が通流するシース液導入流路１２３，１２４が形成されている。これらの３本の流路は、合流して１本の測定用流路１２１となる（図２参照）。

マイクロチップ１ａに導入されるサンプル液には、複数の微小粒子が含まれる。マイクロチップ１ａの説明においては、便宜的に、分取対象である微小粒子Ｐ_１を黒で示し、分取対象外の微小粒子Ｐ_２を白で示す。なお、本技術に係るマイクロチップに導入されるサンプル液に含まれる微小粒子の種類は２種類とは限らず、特に限定されない。

サンプル液のマイクロチップ１ａ内への導入は、サンプル液インレット１１２にサンプル液が充填された容器等を接続することで可能となる（図１参照）。また、測定用流路１２１内を通流する微小粒子の位置を一定とするために使用するシース液についても、シース液インレット１１３，１１４に、シース液が充填された容器等を接続することにより、マイクロチップ１ａへの導入が可能である（図１参照）。これらの各液体のマイクロチップ１ａへの導入には、送液ポンプ等が用いられ得る。

マイクロチップ１ａに導入されたサンプル液（図２矢印Ｆ_１参照）及びシース液（図２矢印Ｆ_２１，Ｆ_２２参照）は、合流し、測定用流路１２１を通流する（図２矢印Ｆ_３参照）。本技術に係る微小粒子分取装置Ａ_１等の説明において、サンプル液及びシース液が含まれる液体を「分散溶媒」と称する。また、本技術に係る微小粒子分取装置Ａ_１で使用可能な分散溶媒には、分取対象である微小粒子Ｐ_１の分散や測定用流路１２１への通流を目的に使用する溶媒が広く包含され得る。

サンプル液は、シース液との合流部においてシース液によって二方向から挟み込まれることによって、シース液層流の間に位置される（図２、層流Ｓ参照）。サンプル液がシース液に挟まれた三次元層流においては、微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２が層流Ｓの中央に位置づけられるため、測定用流路１２１内での微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２の位置が安定し、後述する光照射部２によるレーザ光の照射と、微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２から放出される蛍光、あるいは散乱光の検出部３における検出の精度が向上する。

測定用流路１２１内を通流する層流Ｓに含まれる微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２は、微小粒子分取装置Ａ_１に備えられた光照射部２及び検出部３によって光学特性が得られる。同じく微小粒子分取装置Ａ_１に備えられた制御部４は、その光学特性に基づいて、マイクロチップ１ａに設けられた分別部１３を作動させ、分取対象の微小粒子Ｐ_１を微小粒子貯留部１４ａに接続する分岐流路１２５ａへ送流させる。同様に、分取対象外の微小粒子Ｐ_２は、分別部１３の作動により、廃液貯留部１５に接続する分岐流路１２６へ送流される。

マイクロチップ１ａ内に備えられる、微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２の送流方向を切り替える分別部１３には、例えば、印加により変形するピエゾ素子等の圧電素子を用いてもよい。測定用流路１２１の内壁に、ピエゾ素子を測定用流路１２１を挟んで配設する。微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２が分別部１３を通過する際、何れか一方のピエゾ素子に印加して、ピエゾ素子の形状を変化させる。その結果、印加されたピエゾ素子の周囲の分散溶媒に、分岐流路１２５ａ、又は分岐流路１２６へ送流される分散溶媒の流れが形成される。この分別部１３を通過する分散溶媒において形成される送流を利用して、測定用流路１２１内の分取対象の微小粒子Ｐ_１を分岐流路１２５ａへ送流させ、分取対象外の微小粒子Ｐ_２を分岐流路１２６へ送流させることができる。

分別部１３には、圧電素子の他、レーザ光等によって分散溶媒中に発生する気泡を利用することも可能である。分別部１３を微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２が通過する際、分別部１３付近の測定用流路１２１へレーザ光を照射し、分散溶媒中に気泡を発生させる。分別部１３における気泡の発生により、分岐流路１２５ａ、又は分岐流路１２６へ送流される分散溶媒の流れが形成される。

また、分別部１３は、レーザ光によって発生する気泡が分岐流路１２５ａ，１２６への分散溶媒の通流を妨げるように構成されていてもよい。分岐流路１２５ａ，１２６間で分散溶媒の通流の抵抗に差が生じると、微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２を含む分散溶媒は、より抵抗の低い分岐流路へ送液される。マイクロチップ１ａにおける分別部１３の構成は、微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２を所定の分岐流路１２５ａ，１２６へ送流可能な構成であれば何れであってもよく、上記の構成には特に限定されない。なお、１本の測定用流路１２１に接続される微小粒子貯留部１４ａは１つには限定されず、複数であってもよい。微小粒子貯留部１４ａが１本の測定用流路１２１に複数接続される場合には、測定用流路１２１と各微小粒子貯留部１４ａとを接続する分岐流路１２５ａの分岐点において、各分岐流路１２５ａへ特定の微小粒子が送流されるよう分別部１３が配置され得る。

分取対象の微小粒子Ｐ_１は、分岐流路１２５ａを通流して、微小粒子貯留部１４ａに到達する。微小粒子貯留部１４ａの構成については、後述する。一方、分取対象外の微小粒子Ｐ_２は、分岐流路１２６を通流して、廃液貯留部１５に到達する。廃液貯留部１５には排出流路１２８が接続し、排出流路１２８の端部にはアウトレット１１６が設けられている（図１参照）。アウトレット１１６において真空ポンプなどの負圧源と接続して、排出流路１２８から、廃液貯留部１５へ導入された分散溶媒の排出を行ってもよい。

マイクロチップ１ａは、測定用流路１２１等が形成された複数の基板層が貼り合わされてなる。基板層への測定用流路１２１等の形成は、例えば、金型を用いた熱可塑性樹脂の射出成形によって行うことができる。熱可塑性樹脂には、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、環状ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン及びポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの従来マイクロチップの材料として公知のプラスチックを採用できる。

なお、本技術に係るマイクロチップにおいて、基板層に形成される測定用流路１２１の数は、１本には限定されず、複数であってもよい。また、測定用流路の本数に合わせて、サンプル液インレットやシース液インレットの数も適宜選択され得る。

（２）光照射部
マイクロチップ１ａに設けられた測定用流路１２１を通流する微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２は、微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２の光学特性を測定するために、レーザ光（図１矢印Ｌ_１参照）が照射され、微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２からは、蛍光、あるいは散乱光が放出される（図１矢印Ｌ_２参照）。微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２に対してレーザ光を照射する光照射部２は、例えば、レーザ光源と、微小粒子に対しレーザ光を集光・照射するための集光レンズやダイクロイックミラー、バンドパスフィルター等から構成される。

（３）検出部
微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２から放出された蛍光、あるいは散乱光（図１矢印Ｌ_２参照）は、検出部３に検出される。検出部３は、例えば、PMT（photo multiplier tube）や、CCDやCMOS素子等のエリア撮像素子等によって構成される。なお、図１では、光照射部２と検出部３を別体に構成した場合を示しているが、光照射部２と検出部３は同一の光学経路により構成されていてもよい。

（４）制御部
検出部３で検出された微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２由来の蛍光や散乱光は電気的信号に変換され、制御部４に出力される。制御部４は、微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２の電気的信号に基づいて微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２の光学特性を判定し、微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２を識別する。なお、検出部３において検出される光は、例えば、電気的又は磁気的に検出されるように検出部３が構成されていてもよい。微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２の特性を電気的又は磁気的に検出する場合には、測定用流路１２１を挟んで微小電極を対向させて配設し、抵抗値、容量値（キャパシタンス値）、インダクタンス値、インピーダンス、電極間の電界の変化値、あるいは磁化、磁界変化、磁場変化等を測定する。

制御部４は、得られた微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２の光学特性に基づき、目的の微小粒子Ｐ_１のみを微小粒子貯留部１４ａへ貯留させるために、マイクロチップ１ａに設けられた分別部１３を作動させる。制御部４は、ＣＰＵ、メモリ及びハードディスクなどを備える汎用のコンピュータによって構成でき、ハードディスク内には、ＯＳと微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２の光学特性に基づいて分別部１３を作動させるプログラムなどが格納されている。

制御部４は、測定した微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２の光学特性に基づき、上述したマイクロチップ１ａの分別部１３を作動させる。例えば、分別部１３がピエゾ素子によって構成されている場合は、制御部４は、所定のピエゾ素子に印加して、分別部１３における分散溶媒の送流方向を制御する。また、分別部１３がレーザ光による気泡の発生を利用する場合、制御部４は、所定の位置にレーザ光を照射させ、分散溶媒中に気泡を発生させ、分散溶媒の送流方向を制御する。

２．本技術に係る微小粒子分取装置の動作
上述したように、マイクロチップ１ａの測定用流路１２１内を通流する層流Ｓに含まれる微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２は、微小粒子分取装置Ａ_１に備えられた光照射部２及び検出部３によって、その光学特性が取得される。同じく微小粒子分取装置Ａ_１に備えられた制御部４は、取得された光学特性に基づいて、マイクロチップ１ａに設けられた分別部１３を作動させ、分取対象の微小粒子Ｐ_１を微小粒子貯留部１４ａに接続する分岐流路１２５ａへ送流させる。同様に、分取対象外の微小粒子Ｐ_２は、分別部１３の作動により、廃液貯留部１５に接続する分岐流路１２６へ送流される（図２参照）。

分散溶媒に含まれる分取対象である微小粒子Ｐ_１は、分岐流路１２５ａを通流して、微小粒子貯留部１４ａに到達する。微小粒子貯留部１４ａに導入された微小粒子Ｐ_１の分取方法について、図３を参照しながら説明する。図３は、図２に示すマイクロチップ１ａのＱ−Ｑ線における部分断面図である。なお、図３においては、一例として、マイクロチップ１ａは、微小粒子貯留部１４ａ、分岐流路１２５ａ、排出流路１２７等が形成された基板層１６１に、基板層１６２を貼り合わせた構成を示す。

分散溶媒中の微小粒子Ｐ_１を貯留する微小粒子貯留部１４ａ（貯留部）は、微小粒子貯留部１４ａへ微小粒子を含む分散溶媒を導入する分岐流路１２５ａ（第一流路）と、微小粒子貯留部１４ａから分散溶媒を排出する排出流路１２７（第二流路）と、接続している。また、分岐流路１２５ａと微小粒子貯留部１４ａとが接続する第一連通部１４５ａは、微小粒子貯留部底面１４２ａよりも上方の位置であり、かつ、排出流路１２７と微小粒子貯留部１４ａとが接続する第二連通部１４６よりも下方の位置に設けられている。

目的の微小粒子Ｐ_１を溜める貯留部である微小粒子貯留部１４ａには、二本の流路が接続している。すなわち、第一流路と第二流路である。本技術に係る微小粒子分取装置に搭載可能なマイクロチップの説明においては、各流路の配設位置や機能に対応して、第一流路を分岐流路１２５ａ、第二流路を排出流路１２７と称する。

図３Ａは、微小粒子Ｐ_１が分別部１３において送流方向を決められた後、分岐流路１２５ａを通流している状態を示す（図３において分別部１３は不図示）。微小粒子Ｐ_１は、矢印Ｆ_１で示す方向に、分岐流路１２５ａ内を移動している。

分岐流路１２５ａを経て微小粒子貯留部１４ａへ導入された微小粒子Ｐ_１は、微小粒子貯留部１４ａ内の空間Ｅに放出される（図３Ｂ参照）。微小粒子Ｐ_１は、初め、分岐流路１２５ａから微小粒子貯留部１４ａへの分散溶媒及び微小粒子Ｐ_１の導入圧によって、微小粒子貯留部底面１４２ａに略平行に移動する。

第一連通部１４５ａは、微小粒子貯留部底面１４２ａより上方に設けられているため、第一連通部１４５ａの底面と微小粒子貯留部底面１４２ａとが同一平面を形成していない。このため、空間Ｅに放出された微小粒子Ｐ_１は、空間Ｅ内を移動する過程で、微小粒子Ｐ_１自体の質量によって、空間Ｅ内で沈殿し、微小粒子貯留部底面１４２ａに接触する。

微小粒子貯留部の底面１４２ａや側面１４３などの微小粒子貯留部１４ａを構成する面は、疎水性であることが好ましい。例えば、微小粒子Ｐ_１が細胞などの生体関連微小粒子であった場合、微小粒子貯留部１４ａの微小粒子Ｐ_１と接触する面が疎水性であることによって、微小粒子Ｐ_１の微小粒子貯留部１４ａへの接着が防止される。

一方、微小粒子貯留部１４ａへ導入された分散溶媒は、排出流路１２７によって微小粒子貯留部１４ａの外部へ排出される（図３Ｂ矢印Ｆ_２参照）。排出流路１２７の一端にはアウトレット１１５が形成され（図３において、アウトレット１１５は不図示）、排出流路１２７は、アウトレット１１５において吸引ポンプなどの負圧源に接続していてもよい。また、負圧源による分散溶媒の微小粒子貯留部１４ａからの排出において、分散溶媒の排出流路１２７へ吸引される容量を調節するため、微小粒子貯留部底面１４２ａと対向する面に開口部１４１が設けられていてもよい。開口部１４１が微小粒子貯留部１４ａに形成されることによって、負圧源による排出流路１２７への分散溶媒の吸引力が、分岐流路１２５ａへの分散溶媒の導入圧に比して強い場合であっても、開口部１４１から外気が分散溶媒と同時に排出流路１２７へ吸引されるため、微小粒子貯留部１４ａへ導入された分散溶媒が空間Ｅに留まる時間を確保することが容易となる。さらに、開口部１４１を微小粒子貯留部１４ａに設けることによって、後述するように、微小粒子貯留部１４ａから微小粒子Ｐ_１を回収する操作が容易となる。

微小粒子Ｐ_１の微小粒子貯留部１４ａへの導入が終了し、分散溶媒の送液が停止された後の微小粒子貯留部１４ａの状態を図３Ｃに示す。微小粒子Ｐ_１は、微小粒子貯留部底面１４２ａに溜まっている。これらの微小粒子貯留部底面１４２ａに集められた微小粒子Ｐ_１は、開口部１４１からピペットＢ等によって回収することが可能である（図３Ｃ矢印Ｆ_３参照）。

図３ＡからＣに示すように、微小粒子貯留部１４ａにおいては、微小粒子Ｐ_１を含む分散溶媒が導入され、微小粒子Ｐ_１が微小粒子貯留部底面１４２ａに沈殿した後に、分散溶媒が排出される。このため、微小粒子貯留部１４ａにおける微小粒子Ｐ_１の密度、あるいは濃度は、微小粒子貯留部１４ａへの微小粒子Ｐ_１を含む分散溶媒の導入に伴い上昇し、微小粒子貯留部１４ａにおいて、微小粒子Ｐ_１は濃縮される。

微小粒子貯留部１４ａにおいて、上記の微小粒子Ｐ_１の濃縮が行われるために、微小粒子貯留部１４ａと分岐流路１２５ａの接続部分である第一連通部１４５ａと、微小粒子貯留部１４ａと排出流路１２７の接続部分である第二連通部１４６は、下記に述べる配置に構成されていることが好ましい（図４参照）。

微小粒子貯留部底面１４２ａに対する第一連通部１４５ａの下側（底面）の高さｈ_１は、微小粒子Ｐ_１が微小粒子貯留部底面１４２ａに溜まることが可能となるような長さに構成されている必要がある。微小粒子貯留部１４ａ内で、微小粒子Ｐ_１が沈殿可能な高さに導入されるように、第一連通部１４５ａは設けられていることが好ましい。高さｈ_１は、例えば、０．３ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上、より好ましくは、０．８ｍｍ以上である。

一方、第一連通部１４５ａの上側（上面）に対する第二連通部１４６の下側（底面）の高さｈ_２は、微小粒子貯留部１４ａへ導入された微小粒子Ｐ_１が、排出流路１２７へ送流されずに微小粒子Ｐ_１自体の質量によって微小粒子貯留部底面１４２ａへ沈殿可能となるような長さに構成されている必要がある。高さｈ_２は、例えば、５ｍｍ以上、好ましくは１０ｍｍ以上、より好ましくは、１５ｍｍ以上である。また、第二連通部１４６は、微小粒子貯留部底面１４２ａに対して、垂直方向に最も遠位に設けられていることが好ましい。微小粒子Ｐ_１が溜まる微小粒子貯留部底面１４２ａに対して、第二連通部１４６の配設位置が遠くなる程、排出流路１２７へ送流される分散溶媒の流れが、微小粒子貯留部底面１４２ａに沈殿した微小粒子Ｐ_１に影響し難くなる。

本技術の第一実施形態に係るマイクロチップ１ａにおいては、分別部１３によって分岐流路１２５ａへ送流された分取対象の微小粒子Ｐ_１を含む分散溶媒が微小粒子貯留部１４ａへ導入される。微小粒子貯留部１４ａは、上述した構成を備えるため、微小粒子Ｐ_１を含む分散溶媒がマイクロチップ１ａに設けられた微小粒子貯留部１４ａの空間Ｅに溜められ、分散溶媒が空間Ｅに留まる間に、微小粒子Ｐ_１は自重によって微小粒子貯留部底面１４２ａに沈殿する。

一方、分散溶媒は、微小粒子貯留部１４ａの空間Ｅに留まった後、空間Ｅに接続する排出流路１２７を介して排出される。微小粒子貯留部１４ａでは、微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２の測定が行われている間、分別部１３によって微小粒子貯留部１４ａへ導入された分取対象の微小粒子Ｐ_１を含む分散溶媒について、連続的に上記の分散溶媒の滞留と排出が行われる。この結果、微小粒子Ｐ_１は微小粒子貯留部底面１４２ａに溜まり、微小粒子Ｐ_１の濃縮が微小粒子貯留部１４ａにおいて行われる。

本技術の第一実施形態に係るマイクロチップ１ａにおいては、微小粒子貯留部１４ａを備えることにより、分取対象の微小粒子Ｐ_１が濃縮された状態で回収できる。このため、光学特性の測定のために分散溶媒に微小粒子Ｐ_１，Ｐ_２を分散させた後でも、フィルターなどを用いた濾過操作や、遠心分離などの煩雑な手順を加えることなく、光学特性に基づいて分別された微小粒子Ｐ_１を、高密度、あるいは高濃度に回収できる。このため、フローサイトメトリー等の微小粒子分取装置を用いて行われる微小粒子Ｐ_１の分取が容易となる。

３．第一実施形態に係るマイクロチップの変形実施形態
図５に、第一実施形態に係るマイクロチップ１ａの変形実施形態を示す。図５は、図３と同様に、図２のＱ−Ｑ線の断面に対応する。変形実施形態において、分岐流路１２５ｂ（第一流路）は、第一連通部１４５ａに向って下方に傾斜している。分岐流路１２５ｂに傾斜が設けられることによって、第一連通部１４５ａから微小粒子貯留部１４ａへ導入される微小粒子Ｐ_１は、導入時に下方への方向付けがなされ得る。このため、より短時間に微小粒子貯留部底面１４２ａへ沈殿することが可能となり、微小粒子貯留部１４ａにおける微小粒子Ｐ_１の濃縮がより効率的となる。

４．本技術の第二実施形態に係るマイクロチップの構成
本技術の第二実施形態に係るマイクロチップ１ｂの構成を説明するために、図６に、マイクロチップ１ｂの微小粒子貯留部１４ａの上面模式図を示す。マイクロチップ１ｂは、第一連通部１４５ｂ以外の構成については、第一実施形態と同一である。第一実施形態と同一の構成部分については、説明を省略する。

（１）微小粒子貯留部
図６に示すように、マイクロチップ１ｂにおいて、測定用流路１２１から分岐した分岐流路１２５ａ（第一流路）は、上面視略円形である微小粒子貯留部１４ａを構成する周面の接線方向に延設されている（図６において、測定用流路１２１は不図示）。このため、分岐流路１２５ａを経て微小粒子貯留部１４ａへ導入された微小粒子Ｐ_１を含む分散溶媒（図５矢印Ｆ_１参照）は、略円形である微小粒子貯留部の側面１４３に沿って旋回し、分散溶媒による旋回流が形成される（図５矢印Ｆ_２参照）。

分岐流路１２５ａと微小粒子貯留部１４ａとの接続部分である第一連通部１４５ｂは、図６に示す位置には限定されず、微小粒子貯留部１４ａ内で分散溶媒の旋回流が形成可能となる位置に設けられていればよく、分岐流路１２５ａの延長線（図６破線参照）が微小粒子貯留部１４ａの中心１４４を通らないことが好ましい。

微小粒子貯留部１４ａが上面視略円形に形成されている場合、その円形の中心１４４を分岐流路１２５ａの延長線（図６破線参照）が通らない位置に第一連通部１４５ｂが設けられていることが好ましい。円形の中心１４４を分岐流路１２５ａの延長線が通らないことによって、微小粒子貯留部１４ａ内で分散溶媒の旋回流が形成され易くなる。

微小粒子貯留部１４ａ内で分散溶媒が旋回することにより、分散溶媒は、微小粒子貯留部１４ａ内に導入された微小粒子Ｐ_１が沈殿するまで微小粒子貯留部１４ａ内に留まることが、より容易となる。このため、分散溶媒に含まれる微小粒子Ｐ_１は分散溶媒が排出流路１２７に排出されるまでに（図６矢印Ｆ_３参照）、微小粒子Ｐ_１自体の質量により沈殿することができる。

本技術の第二実施形態に係るマイクロチップ１ｂにおいては、微小粒子貯留部１４ａ内で分散溶媒が旋回流を形成可能な位置に、第一連通部１４５ｂが設けられていることによって、分散溶媒が微小粒子貯留部１４ａ内に留まる時間をより長くすることができる。このため、分散溶媒に含まれる微小粒子Ｐ_１は、排出流路１２７に吸引される以前に、沈殿し易くなり、排出流路１２７へ流入する微小粒子Ｐ_１の割合が低下し、微小粒子貯留部１４ａにおける微小粒子Ｐ_１の濃縮の効果が高まる。

なお、本実施形態の微小粒子の分取における上記以外の構成及び効果は、上述した第一実施形態の微小粒子の分取方法と同様である。

５．第二実施形態に係るマイクロチップの変形実施形態
図７に、第二実施形態に係るマイクロチップ１ｂの変形実施形態を示す。図７Ａに示すように、マイクロチップ１ｂにおいて、微小粒子貯留部１４ｂは略円柱の形状には限定されず、上面視略円形に構成されていればよく、例えば略球形であってもよい。また、微小粒子貯留部の底面は平面には限定されず、図７Ａに示すように微小粒子貯留部底面１４２ｂのように湾曲面を備えていてもよい。さらに図７Ｂに示す微小粒子貯留部１４ｃのように、すり鉢状の微小粒子貯留部底面１４２ｃであってもよい。図７Ａ及び図７Ｂに示す微小粒子貯留部底面１４２ｂ，１４２ｃのように、湾曲面が底面に含まれている場合、沈殿した微小粒子Ｐ_１は、微小粒子貯留部底面１４２ｂ，１４２ｃの一カ所に集まりやすくなるため、ピペットを用いて開口部１４１ｂ，１４１ｃから微小粒子Ｐ_１を回収する際に、回収作業がより簡便となる（図７において微小粒子Ｐ_１は不図示）。

なお本技術は、以下のような構成もとることができる。
（１）貯留部と、該貯留部へ微小粒子を含む分散溶媒を導入する第一流路と、前記貯留部から前記分散溶媒を排出する第二流路とを有し、前記第一流路と前記貯留部とが接続する第一連通部は、前記貯留部の底面よりも上方の位置であり、かつ、前記第二流路と前記貯留部とが接続する第二連通部よりも下方の位置に設けられている、微小粒子分取用マイクロチップ。
（２）前記貯留部の底面と対向する面に開口部が設けられている、上記（１）記載の微小粒子分取用マイクロチップ。
（３）前記貯留部内で前記分散溶媒の旋回流が形成可能となる位置に前記第一連通部が設けられた、上記（１）又は（２）記載の微小粒子分取用マイクロチップ。
（４）前記貯留部は上面視円形であり、前記第一流路の延長線が前記貯留部の中心を通らない、上記（３）記載の微小粒子分取用マイクロチップ。
（５）前記第一流路は、前記貯留部の周面の接線方向に延設されている、上記（４）記載の微小粒子分取用マイクロチップ。
（６）前記第一流路は、前記第一連通部に向って下方に傾斜している、上記（１）〜（５）の何れかに記載の微小粒子分取用マイクロチップ。
（７）前記貯留部を構成する面は疎水性である、上記（１）〜（６）の何れかに記載の微小粒子分取用マイクロチップ。
（８）貯留部と、該貯留部へ微小粒子を含む分散溶媒を導入する第一流路と、前記貯留部から前記分散溶媒を排出する第二流路とを有し、前記第一流路と前記貯留部とが接続する第一連通部は、前記貯留部の底面よりも上方の位置であり、かつ、前記第二流路と前記貯留部とが接続する第二連通部よりも下方の位置に設けられている、微小粒子分取用マイクロチップが搭載された、微小粒子分取装置。
（９）前記貯留部の底面と対向する面に開口部が設けられている、上記（８）記載の微小粒子分取装置。
（１０）前記第二流路は一端で負圧源に接続している、上記（８）又は（９）記載の微小粒子分取装置。

Ａ_１： 微小粒子分取装置、Ｂ：ピペット、Ｐ_１，Ｐ_２：微小粒子、Ｓ：層流、１ａ：マイクロチップ、１１２：サンプル液インレット、１１３，１１４：シース液インレット、１１５，１１６：アウトレット、１２１：測定用流路、１２２：サンプル液導入流路、１２３，１２４：シース液導入流路、１２５ａ，１２５ｂ，１２６：分岐流路、１２７，１２８：排出流路、１３：分別部、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ：微小粒子貯留部 、１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ：開口部、１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ：微小粒子貯留部底面、１４３：微小粒子貯留部側面、１４４：微小粒子貯留部中心、１４５ａ，１４５ｂ：第一連通部、１４６：第二連通部、１５：廃液貯留部、１６１，１６２：基板層、２：光照射部、３：検出部、４：制御部

Claims (12)

1. 貯留部と、
   該貯留部へ微小粒子を含む分散溶媒を導入する第一流路と、
   前記貯留部から前記分散溶媒を排出する第二流路とを有し、
   前記第一流路と前記貯留部とが接続する第一連通部は、
   前記貯留部の底面よりも上方の位置であり、かつ、前記第二流路と前記貯留部とが接続する第二連通部よりも下方の位置に設けられている、
   微小粒子分取用マイクロチップ。
2. 前記貯留部の底面と対向する面に開口部が設けられている、
   請求項１記載の微小粒子分取用マイクロチップ。
3. 前記貯留部内で前記分散溶媒の旋回流が形成可能となる位置に前記第一連通部が設けられた、
   請求項２記載の微小粒子分取用マイクロチップ。
4. 前記貯留部は上面視円形であり、
   前記第一流路の延長線が前記貯留部の中心を通らない、
   請求項３記載の微小粒子分取用マイクロチップ。
5. 前記第一流路は、前記貯留部の周面の接線方向に延設されている、
   請求項４記載の微小粒子分取用マイクロチップ。
6. 前記第一流路は、前記第一連通部に向って下方に傾斜している、
   請求項５記載の微小粒子分取用マイクロチップ。
7. 前記貯留部を構成する面は疎水性である、
   請求項６記載の微小粒子分取用マイクロチップ。
8. 貯留部と、
   該貯留部へ微小粒子を含む分散溶媒を導入する第一流路と、
   前記貯留部から前記分散溶媒を排出する第二流路とを有し、
   前記第一流路と前記貯留部とが接続する第一連通部は、
   前記貯留部の底面よりも上方の位置であり、かつ、前記第二流路と前記貯留部とが接続する第二連通部よりも下方の位置に設けられている、
   微小粒子分取用マイクロチップが搭載された、微小粒子分取装置。
9. 前記貯留部の底面と対向する面に開口部が設けられている、
   請求項８記載の微小粒子分取装置。
10. 前記第二流路は一端で負圧源に接続している、
    請求項９記載の微小粒子分取装置。
11. 微小粒子を含む分散溶媒をマイクロチップに形成された空間に溜めて、前記空間から前記分散溶媒を排出させる、微小粒子の濃縮手順を含む、
    微小粒子の分取方法。
12. 前記空間の底面よりも上方の位置であり、かつ、前記分散溶媒を前記空間から排出させる位置よりも下方の位置で、前記微小粒子を含む分散溶媒を前記空間へ導入する導入手順を含む、
    請求項１１記載の微小粒子の分取方法。
    

Images