JP2020027068A - 粒子取得方法、粒子捕捉用チャンバ、及び粒子分析システム - Google Patents
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Abstract
【課題】所望の粒子を取得するための技術を提供すること。【解決手段】本技術は、粒子をウェル内に捕捉する粒子捕捉工程と、前記ウェルをシートにより封止する封止工程と、前記封止工程後に、選択されたウェルから粒子を取得する粒子取得工程とを含む粒子取得方法を提供する。また、本技術は、粒子を内部に捕捉するための少なくとも一つのウェルを有する粒子捕捉部と、前記ウェルを封止するためのシートを含む封止部とを備え、前記ウェルと前記シートの距離が調整可能である粒子捕捉用チャンバも提供する。【選択図】図1A
Description
本技術は、粒子取得方法、粒子捕捉用チャンバ、及び粒子分析システムに関する。より詳細には、一つの粒子を分析するために用いられる粒子取得方法、粒子捕捉用チャンバ、及び粒子分析システムに関する。
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。
これまでに、単一細胞解析を行うための技術がいくつか提案されている。例えば、下記特許文献1には、細胞セットを捕捉及び分析するための方法が開示されており、当該方法は、細胞下位集団を含む前記細胞セットを基体の孔セットで捕捉すること;試薬量を、前記孔セットと流体連通されたマニホールドを通じて前記孔セットに送達すること;前記細胞下位集団の一つの細胞を含む前記孔セットの一つの孔に細胞移動用具を誘導すること;及び前記細胞下位集団の前記細胞を前記孔から前記細胞移動用具へと受け取ることを含む(請求項1)。
また、単一細胞解析を行うための市販入手可能な装置もいくつかある。当該装置として、例えばPREP system(Celsee社)、セルピッキングシステム(アズワン株式会社)、Amnis(商標)イメージングフローサイトメーター(Merck社)、C1(Fluidigm社)、及びChromium(10X Genomics社)などが利用可能である。
単一細胞解析を行った後に、所望の細胞一つだけを取り出すことが求められることがある。上記で挙げた装置の多くは、細胞の解析又は細胞に含まれる遺伝子の解析を目的とするものであり、所望の細胞の回収することはできない。また、一つ細胞だけを取り出すための機能を有している装置もあるが、より効率的な細胞回収技術があれば、一つの細胞を回収するためにより有益であると考えられる。
本技術は、所望の一つの細胞を回収するための技術を提供することを目的とする。
本発明者らは、特定の粒子捕捉方法又は特定の粒子捕捉用チャンバによって上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本技術は、粒子をウェル内に捕捉する粒子捕捉工程と、前記ウェルをシートにより封止する封止工程と、前記封止工程後に、選択されたウェルから粒子を取得する粒子取得工程とを含む粒子取得方法を提供する。
前記粒子捕捉工程において、前記ウェル内に設けられた孔を介して、前記粒子の沈降側と反対側に吸引を行うことによって、前記粒子が前記ウェル内に捕捉されてよい。
前記封止工程において、前記ウェルと前記シートの距離が調整されることにより、前記ウェルが前記シートにより封止されうる。
前記粒子取得方法は、前記封止工程後に、前記ウェル内の粒子を観察し取得されるべき粒子を選択する選択工程を更に含みうる。
前記粒子取得方法は、前記封止工程後に、前記シートのうち、選択されたウェルを封止する部分に穴を開ける穴開け工程をさらに含んでよく、前記粒子取得工程において、前記穴開け工程において開けられた穴から粒子を取得されうる。
前記粒子捕捉工程において、前記ウェル内に設けられた孔を介して、前記粒子の沈降側と反対側に吸引を行うことによって、前記粒子が前記ウェル内に捕捉されてよい。
前記封止工程において、前記ウェルと前記シートの距離が調整されることにより、前記ウェルが前記シートにより封止されうる。
前記粒子取得方法は、前記封止工程後に、前記ウェル内の粒子を観察し取得されるべき粒子を選択する選択工程を更に含みうる。
前記粒子取得方法は、前記封止工程後に、前記シートのうち、選択されたウェルを封止する部分に穴を開ける穴開け工程をさらに含んでよく、前記粒子取得工程において、前記穴開け工程において開けられた穴から粒子を取得されうる。
また、本技術は、粒子を内部に捕捉するための少なくとも一つのウェルを有する粒子捕捉部と、前記ウェルを封止するためのシートを含む封止部と、を備え、前記ウェルと前記シートの距離が調整可能である、粒子捕捉用チャンバも提供する。
前記ウェルと前記シートの距離は、前記シートが前記ウェルに向かって移動される又は前記ウェルが前記シートに向かって移動されることにより調整されてよく、前記移動によって、前記ウェルが前記シートにより封止されうる。
前記シートは、透明でありうる。
前記シートは、接着層を更に含みうる。
前記シートが圧電体を含み且つ当該圧電体が弾性波を発するものであってよい。
前記シートは、試薬層をさらに含みうる。
本技術の一つの実施態様に従い、前記封止部が、前記シートに積層された支持層をさらに含んでよく、前記シートは流体の注入により発せられる圧力により前記支持層から剥離され、前記ウェルと前記シートの距離が調整されうる。
前記流体が水、空気、油、及び細胞培養液のうちから選択される少なくとも1つでありうる。
本技術の他の実施態様に従い、粒子を吸引により内部に捕捉するために用いられる孔が、前記少なくとも一つのウェルのそれぞれに設けられており、前記孔を封止するためのシートを含む孔封止部を、さらに備えていてよい。
本技術のさらに他の実施態様に従い、前記粒子捕捉部が弾性材料を含んでよく、流体の注入により発せられる圧力により前記ウェルが前記シートに向かって移動され、前記ウェルと前記シートの距離が調整されうる。
前記少なくとも一つのウェルのそれぞれに、粒子を吸引により各ウェルの内部に捕捉するために用いられる孔が設けられており、前記ウェルが、前記粒子の沈降側を向いて開口していてよい。
前記ウェルと前記シートの距離は、前記シートが前記ウェルに向かって移動される又は前記ウェルが前記シートに向かって移動されることにより調整されてよく、前記移動によって、前記ウェルが前記シートにより封止されうる。
前記シートは、透明でありうる。
前記シートは、接着層を更に含みうる。
前記シートが圧電体を含み且つ当該圧電体が弾性波を発するものであってよい。
前記シートは、試薬層をさらに含みうる。
本技術の一つの実施態様に従い、前記封止部が、前記シートに積層された支持層をさらに含んでよく、前記シートは流体の注入により発せられる圧力により前記支持層から剥離され、前記ウェルと前記シートの距離が調整されうる。
前記流体が水、空気、油、及び細胞培養液のうちから選択される少なくとも1つでありうる。
本技術の他の実施態様に従い、粒子を吸引により内部に捕捉するために用いられる孔が、前記少なくとも一つのウェルのそれぞれに設けられており、前記孔を封止するためのシートを含む孔封止部を、さらに備えていてよい。
本技術のさらに他の実施態様に従い、前記粒子捕捉部が弾性材料を含んでよく、流体の注入により発せられる圧力により前記ウェルが前記シートに向かって移動され、前記ウェルと前記シートの距離が調整されうる。
前記少なくとも一つのウェルのそれぞれに、粒子を吸引により各ウェルの内部に捕捉するために用いられる孔が設けられており、前記ウェルが、前記粒子の沈降側を向いて開口していてよい。
また、本技術は、粒子を内部に捕捉するための少なくとも一つのウェルを有する粒子捕捉部と、前記ウェルを封止するためシートを含む封止部と、を備えている粒子捕捉用チャンバと、捕捉された前記粒子を解析する解析部と、前記解析部により解析された前記粒子の情報に基づいて前記シートを穿孔する光源、を具備する粒子分析システムも提供する。
本技術により、所望の細胞を一つずつ取得することができる。例えば、本技術により、複数の細胞のうちから、或る特性を有する細胞だけを選択的に回収することができる。
なお、本技術の効果は、ここに記載された効果に限定されず、本明細書内に記載されたいずれかの効果であってもよい。
なお、本技術の効果は、ここに記載された効果に限定されず、本明細書内に記載されたいずれかの効果であってもよい。
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、本技術の説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施形態(粒子取得方法)
(1)第1の実施形態の説明
(1−1)粒子捕捉用チャンバ
(1−2)粒子取得方法
(2)第1の実施形態の第1の例(粒子取得方法)
(2−1)粒子捕捉用チャンバの例
(2−2)操作手順の例
(2−3)操作手順の例
(3)第1の実施形態の第2の例(粒子取得方法)
(3−1)粒子捕捉用チャンバの例
(3−2)操作手順の例
(3−3)粒子捕捉用チャンバの例
(3−4)操作手順の例
(4)第1の実施形態の第3の例(粒子取得方法)
(4−1)粒子捕捉用チャンバの例
(4−2)操作手順の例
2.第2の実施形態(粒子捕捉用チャンバ)
3.第3の実施形態(粒子分析システム)
1.第1の実施形態(粒子取得方法)
(1)第1の実施形態の説明
(1−1)粒子捕捉用チャンバ
(1−2)粒子取得方法
(2)第1の実施形態の第1の例(粒子取得方法)
(2−1)粒子捕捉用チャンバの例
(2−2)操作手順の例
(2−3)操作手順の例
(3)第1の実施形態の第2の例(粒子取得方法)
(3−1)粒子捕捉用チャンバの例
(3−2)操作手順の例
(3−3)粒子捕捉用チャンバの例
(3−4)操作手順の例
(4)第1の実施形態の第3の例(粒子取得方法)
(4−1)粒子捕捉用チャンバの例
(4−2)操作手順の例
2.第2の実施形態(粒子捕捉用チャンバ)
3.第3の実施形態(粒子分析システム)
1.第1の実施形態(粒子取得方法)
(1)第1の実施形態の説明
本技術の粒子取得方法は、粒子をウェル内に捕捉する粒子捕捉工程と、前記ウェルをシートにより封止する封止工程と、前記封止工程後に、選択されたウェルから粒子を取得する粒子取得工程とを含む。粒子が捕捉されたウェルをシートにより封止することで、一つの粒子が一つのウェル内に隔離された状態を維持できる。そして、例えば所望の粒子を含むウェルを封止する部分にのみ穴をあけることで、所望の粒子だけを選択的に取得することができる。すなわち、本技術により、粒子のポジティブセレクションが可能となる。
以下で、まず本技術の粒子取得方法を行うために用いられる器具の例を説明し、次に、本技術の粒子取得方法に含まれる工程について説明する。
(1−1)粒子捕捉用チャンバ
本技術の粒子取得方法を行うために用いられる粒子捕捉用チャンバの一例の模式図を図1Aに示す。図1Aに記載の粒子捕捉用チャンバ100Aは、粒子捕捉部101を備えている。粒子捕捉部101は、粒子捕捉面102とその反対側を向いている面103とを有する。粒子捕捉面102には、複数のウェル104が設けられている。当該ウェル夫々の底部105に、孔106が設けられている。孔106は、ウェルの底部105から、粒子捕捉面102と反対側の面103へと貫通している。ウェル104は、粒子107を内部に収容できるような寸法を有する。孔106は、粒子107が通過しないような寸法を有する。孔106は、粒子を吸引によりウェル104の内部に捕捉するために用いられる。
なお、図1Aは粒子107がウェル104内に捕捉されている状態を示す模式図であり、粒子捕捉処理の開始前には粒子107はウェル104内に存在しなくてよい。
なお、図1Aは粒子107がウェル104内に捕捉されている状態を示す模式図であり、粒子捕捉処理の開始前には粒子107はウェル104内に存在しなくてよい。
粒子捕捉部101は、粒子捕捉用チャンバ100A内の空間を上下2つの空間に区切るように、粒子捕捉用チャンバ100A内に配置されている。粒子捕捉用チャンバ100Aは、粒子107に対して重力が矢印108の方向に作用するように配置されている。すなわち、粒子107は矢印108の方向に沈降する。そこで、粒子捕捉部101により区切られた二つの空間のうち、下側の空間を粒子の沈降側の空間109といい、上側の空間を当該沈降側の空間と反対側の空間110という。
粒子捕捉部101(特にはウェル104が形成される領域)は、例えばマイクロ流路に関する技術分野において一般的に用いられる材料から形成されてよい。当該材料として、例えば、ガラス、例えば硼珪酸ガラス及び石英ガラスなど;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;ゴム素材;並びにシリコーン樹脂、例えばPDMSなど、を挙げることができる。例えばPDMSなどのシリコーン樹脂を粒子捕捉部101を形成するための材料として用いることによって、以下で述べるシート151による封止をより確実なものとすることができる。
粒子捕捉用チャンバ100Aは、粒子捕捉用流路部111、第一の流体供給流路部112、第二の流体供給流路部113、及び流体排出流路部114が備えられている。粒子捕捉用流路部111及び第二の流体供給流路部113が、反対側の空間110に接続されている。第一の流体供給流路部112及び流体排出流路部114が、沈降側の空間109に接続されている。
粒子捕捉用流路部111、第一の流体供給流路部112、第二の流体供給流路部113、及び流体排出流路部114にはそれぞれ、バルブ121、122、123、及び124が備えられている。
粒子捕捉用チャンバ100Aはさらに、封止部150Aを含む。封止部150Aは、沈降側の空間109内の底面130に積層されているシート151Aを含む。シート151Aは、ウェル104を封止するためのものである。封止部150Aは、シート151Aとウェル104との間の距離を調整することができるように構成されている。当該距離をゼロにすることによって、すなわちウェル104とシート151Aとが接触することによって、ウェル104がシート151Aにより封止される。
本技術の一つの実施態様に従い、粒子捕捉用チャンバ100Aは、シート151Aを粒子捕捉部101に向かって移動させることができるように構成されていてよい。すなわち、粒子捕捉用チャンバ100Aは、底面130とウェル104との間の距離は固定されたままで、シート151Aとウェル104との間の距離を調整可能であるように構成されていてよい。前記移動によって粒子捕捉部101がシート151Aと接触して、ウェル104がシート151Aによって封止される。例えば、封止部150Aが例えばせり上がることによって、ウェル104がシート151Aによって封止されてよい。
本技術の他の実施態様に従い、粒子捕捉用チャンバ100Aは、粒子捕捉部101が底面130に向かって移動することができるように構成されていてよく、又は、底面130が粒子捕捉部101に向かって移動することができるように構成されていてよい。粒子捕捉用チャンバ100Aがこのように構成されていることで、ウェル104とシート151Aとの間の距離を調整することができる。前記移動によって粒子捕捉部101とシート151Aとが接触することで、ウェル104がシート151Aによって封止される。
封止部150Aのより具体的な構成及び動作の例については、下記「(2)第1の実施形態の第1の例(粒子取得方法)」、「(3)第1の実施形態の第2の例(粒子取得方法)」、及び「(4)第1の実施形態の第3の例(粒子取得方法)」にて説明する。
シート151Aは、好ましくは透明である。例えば、シート151Aは、シート151Aを透過してウェル内の粒子を観察可能であるような透明性を有しうる。これにより、以下で述べる観察工程において、シート151Aにより封止されたウェル内の粒子を観察することができる。
シート151Aは、好ましくは、例えばレーザ光などの光の照射による穿孔が可能な材料から形成されうる。当該光は、例えば赤外光、より特には近赤外光であり、且つ、シート151Aは、例えば赤外光吸収剤、より特には近赤外光(NIR)吸収剤を含む又は塗布されたシートでありうる。近赤外光吸収剤として、例えばインドシアニングリーン、フタロシアニン、ポリフィリン、CNT、又は金属ナノ粒子を挙げることができる。好ましくは、近赤外光吸収剤は無機材料である。例えば、CuO及びP2O5が近赤外光吸収剤としてシート151Aに含まれてよく又は塗布されてもよい。無機材料を用いることによって、近赤外光照射による活性酸素発生を防ぐことができ、粒子(特には細胞)に障害を与えることを防ぐことができる。
シート151Aの材料のより具体的な例として、例えば近赤外光吸収剤を含有する樹脂シート(特にはシリコーン樹脂シート)又はガラスシート、及び、近赤外光吸収剤を塗布された樹脂シート(特にはシリコーン樹脂シート)又はガラスシートを挙げることができる。
シート151Aの材料のより具体的な例として、例えば近赤外光吸収剤を含有する樹脂シート(特にはシリコーン樹脂シート)又はガラスシート、及び、近赤外光吸収剤を塗布された樹脂シート(特にはシリコーン樹脂シート)又はガラスシートを挙げることができる。
本技術の一つの実施態様に従い、シート151Aは、好ましくは接着層を含む。当該接着層は、例えば粒子捕捉部101と接触する表面に設けられうる。当該接着層と粒子捕捉部101(特には粒子捕捉面102)とが接着することによって、ウェルの封止がより確実に行われる。当該接着層を形成する材料として、好ましくは粘着剤、より好ましくはアクリル系粘着剤、さらにより好ましくは水中でもタック性を発揮するアクリル系粘着剤が用いられうる。そのような粘着剤として、市販入手可能な材料が用いられてよく、又は、公知の材料(例えば特開2002−97428号公報に記載されたものなど)が用いられてもよい。
本技術の他の実施態様に従い、シート151Aは圧電体を含み且つ当該圧電体が弾性波を発するものであってよい。より具体的には、シート151Aが、圧電板であり且つ弾性波を発するものであってもよい。当該圧電体によって、粒子を分散させることが可能となり、又は、粒子を所望の位置に搬送することができる。また、当該圧電体によって、シート151Aと粒子捕捉部101とが接触した場合に、当該圧電体から弾性波が発せられて、当該接触を検出することができる。そして、当該接触が検出されたことに応じて、シート151Aとウェル104との間の距離の調整が停止されうる。
本技術のさらに他の実施態様に従い、シート151Aは試薬層を含むものであってもよい。当該試薬層は、シート151Aの2つの面のうち、粒子捕捉部101と接触する表面に設けられてよい。
試薬層は例えば、試薬として蛍光色素を含む層でありうる。当該蛍光色素は、例えば粒子が有する化合物(特には粒子がその表面に有する化合物)に近接又は接触することによって蛍光を発するものであってよい。当該蛍光色素は、当業者により適宜選択されてよい。
代替的には、試薬層は、蛍光色素による蛍光の発生をもたらす化合物を含む層であってもよく、すなわち当該化合物自体は蛍光を生じなくてもよい。当該化合物は、例えば、検出されるべき粒子に標識された蛍光色素が当該化合物に近接又は接触することによって、当該蛍光色素からの蛍光の発生をもたらしうる。当該化合物は、当業者により適宜選択されてよい。
試薬層は例えば、試薬として蛍光色素を含む層でありうる。当該蛍光色素は、例えば粒子が有する化合物(特には粒子がその表面に有する化合物)に近接又は接触することによって蛍光を発するものであってよい。当該蛍光色素は、当業者により適宜選択されてよい。
代替的には、試薬層は、蛍光色素による蛍光の発生をもたらす化合物を含む層であってもよく、すなわち当該化合物自体は蛍光を生じなくてもよい。当該化合物は、例えば、検出されるべき粒子に標識された蛍光色素が当該化合物に近接又は接触することによって、当該蛍光色素からの蛍光の発生をもたらしうる。当該化合物は、当業者により適宜選択されてよい。
図1Aにおいて示された粒子捕捉用チャンバ100Aにおいて、沈降側の空間109内の底面130にシート151Aが積層されているが、シート151Aは、沈降側の空間109内の底面130に積層されていなくてもよい。ウェル封止用シートがチャンバ底面に積層されていない粒子捕捉用チャンバの例を図1Bに示す。
図1Bに示される粒子捕捉用チャンバ100Bは、底面130に積層されているシート151Aの代わりに底面130から離れてシート151Bが配置されていること(すなわち沈降側空間109内の中空に配置されていること)及び流路部131及び132が追加されていることが、図1Aに示される粒子捕捉用チャンバ100Aと異なる。その他の構成要素については、図1Aを参照して説明したとおりである。粒子捕捉用チャンバ100Bは、ウェル104とシート151Bとの間の距離が調整可能であるように構成されている。特には、ウェル104とシート151Bとの間の距離をゼロにすることができるように、すなわちウェル104とシート151Bとが接触することができるように、粒子捕捉用チャンバ100Bは構成されている。ウェル104とシート151Bとが接触することによって、ウェル104がシート151Aにより封止される。このように、本技術において、封止部に含まれるウェル封止用シートは、沈降側の空間109の底面130から離れて配置されていてもよい。
本技術の一つの実施態様に従い、粒子捕捉用チャンバ100Bは、シート151Bが粒子捕捉部101に向かって移動することができるように構成されていてよく、又は、粒子捕捉部101がシート151Bに向かって移動することができるように構成されていてもよい。粒子捕捉用チャンバ100Bがこのように構成されていることで、ウェル104とシート151Bとの間の距離を調整することができる。当該調整によって粒子捕捉部101とシート151Bとが接触することで、ウェル104がシート151Bによって封止される。例えば、流路部131及び132から流体を導入して加圧することで、シート151Bが粒子捕捉部101に向かって移動しうる。
シート151Aに関して述べた内容の全て(例えば透明性、材料、接着層、圧電体、及び試薬層など)が、シート151Bについても当てはまる。
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。
本技術において、流体は液体及び気体を包含する。好ましくは、流体は液体である。液他の種類は、粒子の種類に応じて当業者により適宜選択されてよい。粒子が例えば細胞である場合、液体として、例えば水、水溶液(例えば緩衝液)、又は培養液が用いられてよい。
本技術において、流体は液体及び気体を包含する。好ましくは、流体は液体である。液他の種類は、粒子の種類に応じて当業者により適宜選択されてよい。粒子が例えば細胞である場合、液体として、例えば水、水溶液(例えば緩衝液)、又は培養液が用いられてよい。
本技術において、ウェル104は、粒子の沈降側に向かって開口していてよい。すなわち、ウェル104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、粒子がウェル内に捕捉される。
本技術において、ウェルは、反対側の空間110を向いて開口しているように構成されていてもよい。すなわち、図1A及び図1Bにおいて示された粒子捕捉部101の粒子捕捉面102が反対側の空間110に面し且つ反対側の面103が沈降側の空間109に面するように、粒子捕捉部101が配置されてもよい。この場合、ウェル封止用シートが反対側の空間110の天井に配置されてよく、又は、ウェル封止用シートが反対側の空間109の中空に配置されてもよい。例えば粒子が沈降又は吸引によりウェル内に入った後に、前記天井又は前記中空に配置されているウェル封止用シートによって、ウェルが封止されうる。
また、本技術において、粒子捕捉面102は、図1A及び図1Bに示すとおりに重力の作用方向に対して垂直に配置されていてよく、又は、傾斜されて配置されてもよい(すなわち、重力の作用方向に対して垂直以外の角度を形成するように配置されていてもよい)。当該傾斜は、本技術に従う粒子捕捉用チャンバを傾斜させて配置することによって形成されてもよい。
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。
本技術において、ウェルは、反対側の空間110を向いて開口しているように構成されていてもよい。すなわち、図1A及び図1Bにおいて示された粒子捕捉部101の粒子捕捉面102が反対側の空間110に面し且つ反対側の面103が沈降側の空間109に面するように、粒子捕捉部101が配置されてもよい。この場合、ウェル封止用シートが反対側の空間110の天井に配置されてよく、又は、ウェル封止用シートが反対側の空間109の中空に配置されてもよい。例えば粒子が沈降又は吸引によりウェル内に入った後に、前記天井又は前記中空に配置されているウェル封止用シートによって、ウェルが封止されうる。
また、本技術において、粒子捕捉面102は、図1A及び図1Bに示すとおりに重力の作用方向に対して垂直に配置されていてよく、又は、傾斜されて配置されてもよい(すなわち、重力の作用方向に対して垂直以外の角度を形成するように配置されていてもよい)。当該傾斜は、本技術に従う粒子捕捉用チャンバを傾斜させて配置することによって形成されてもよい。
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。
本技術において、ウェル104は、粒子捕捉面102に規則的に配置されうる。規則的なウェルの配置によって、目的の粒子が捕捉されているウェル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が配置されうる。
粒子捕捉部101(特にはウェルが形成される部分)を製造するために、例えば光造形プリンタ又は高精細3Dプリンタを用いた3D光造形方法、PDMS樹脂の成形による造形方法、ガラスをレーザにより直接加工する方法、又は半導体プロセスによりSiO2メンブレンを加工する方法が用いられてよい。これらの方法を実施するための装置は当業者により適宜選択されてよい。例えば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を挙げることができる。3D光造形に用いられる樹脂は、当業者により適宜選択されてよい。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以上を含む光硬化性樹脂組成物であり、例えば紫外線硬化性樹脂組成物でありうる。光造形プリンタを用いて当該樹脂組成物を硬化させて、粒子捕捉部101が形成されうる。これらの手法により、所望の形状を有するウェル104及び孔106を有する粒子捕捉部101を製造することができる。
粒子捕捉用チャンバ100の他の部分の材料(特にはチャンバ100内部の空間を規定する壁面を形成する材料及びチャンバ100内部の空間に接続された流路の壁面を形成する材料)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、特にはチャンバの沈降側空間の底部が、透明な材料で形成されうる。
粒子捕捉用チャンバ100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。好ましくは、粒子捕捉用チャンバ100の底面(すなわち沈降側空間109の底面)は透明な材料から形成される。これにより、底面を透過してウェル104内の粒子を観察することができる。
(1−2)粒子取得方法
図1Aに記載の粒子捕捉用チャンバ100Aを用いた本技術の粒子取得方法を、図1Cに記載のフロー図を参照しながら以下で説明する。図1Cは、本技術の粒子取得方法のフロー図の一例である。
(1−2−1)粒子捕捉工程
ステップS101において、粒子をウェル内に捕捉する粒子捕捉工程が行われる。図1Aに記載の粒子捕捉用チャンバ100Aを用いた粒子捕捉工程の例を以下に説明する。
第一の流体供給流路部112には、粒子を含んだ流体を蓄える容器(図示せず)が接続されている。第一の流体供給流路部112上に設けられたポンプ(図示せず)を駆動させることによって、当該粒子を含んだ流体が、当該容器から第一の流体供給流路部112を通って粒子捕捉用チャンバ100Aの沈降側の空間109内に供給される。
粒子捕捉用流路部111には、ポンプ(図示せず)が接続されている。当該ポンプを駆動させることによって、粒子捕捉用チャンバ100A内の流体が、粒子捕捉用チャンバ100の反対側の空間110から粒子捕捉用流路部111を通って外に出るように吸引される。
粒子捕捉用流路部111には、ポンプ(図示せず)が接続されている。当該ポンプを駆動させることによって、粒子捕捉用チャンバ100A内の流体が、粒子捕捉用チャンバ100の反対側の空間110から粒子捕捉用流路部111を通って外に出るように吸引される。
粒子捕捉用チャンバ100Aによる粒子捕捉は、例えば、第一の流体供給流路部112からの粒子含有流体の供給及び粒子捕捉用流路部111からの流体の吸引を同時に実施することで行われうる。すなわち、粒子は、第一の流体供給流路部112から粒子捕捉用チャンバ100A内に入り、そして、沈降側の空間109内を上昇する。粒子はさらに沈降側の空間109内を上昇し、ウェル104内に入る。粒子はウェル104内を上昇し、そして、孔106の入り口と接触する。孔106は、粒子が通過できない寸法を有するので、粒子がウェル104内に捕捉される。このように粒子捕捉工程において、ウェル104内に設けられた孔106を介して粒子の沈降側と反対側に吸引が行われて、粒子がウェル104内に捕捉される。
ウェル104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109の底に沈降する。
以上のとおりに粒子を捕捉することによって、ウェル104内に捕捉されなかった粒子が粒子捕捉部101のウェル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が抑制される。そのため、ウェル104内に捕捉された粒子を、例えば粒子捕捉用チャンバ100Aの下側に配置された顕微鏡によって観察する場合に、補足されなかった粒子はウェル104から離れた位置に存在するので、観察の邪魔にならない。
ウェル104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109の底に沈降する。
以上のとおりに粒子を捕捉することによって、ウェル104内に捕捉されなかった粒子が粒子捕捉部101のウェル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が抑制される。そのため、ウェル104内に捕捉された粒子を、例えば粒子捕捉用チャンバ100Aの下側に配置された顕微鏡によって観察する場合に、補足されなかった粒子はウェル104から離れた位置に存在するので、観察の邪魔にならない。
(1−2−2)粒子処理工程
ステップS102において、ウェル内に捕捉された粒子を処理する粒子処理工程が行われる。例えば粒子が細胞である場合、第一の流体供給流路部112又は第二の流体供給流路部113から、当該細胞を刺激するための試薬を含む液体がチャンバ内に供給されうる。当該試薬によって細胞が刺激されうる。例えば粒子が細胞である場合、粒子処理工程において、アッセイ(例えば生化学アッセイ)が行われてもよい。当該アッセイにおいて、当該アッセイを行うための試薬を含む液体が、第一の流体供給流路部112又は第二の流体供給流路部113からチャンバ内に供給されてもよい。当該アッセイとして、例えば細胞内のカルシウムイオン濃度を測定するためのアッセイ、ミトコンドリアなどの細胞内器官を観察するためのアッセイ及び細胞由来の遺伝子を観察するためのPCR法を用いたアッセイを挙げることができる。
本技術の粒子取得方法において、前記粒子処理工程は行われなくてもよい。又は、本技術の粒子取得方法において、前記粒子処理工程は、以下の封止工程後に行われてもよく若しくは以下の選択工程の一部として行われてもよい。
本技術の粒子取得方法において、前記粒子処理工程は行われなくてもよい。又は、本技術の粒子取得方法において、前記粒子処理工程は、以下の封止工程後に行われてもよく若しくは以下の選択工程の一部として行われてもよい。
(1−2−3)封止工程
ステップS103において、ウェル内に捕捉された粒子を封止する封止工程が行われる。封止部150Aによるウェル104の封止は、封止部150Aを構成するシート151Aとウェル104との間の距離を調整することによって行われてよい。
本技術の一つの実施態様に従い、シート151Aをウェル104(又は粒子捕捉面102)に向かって移動又は変形させることによって、シート151Aと粒子捕捉面102とが接触されうる。当該接触によって、ウェル104がシート151Aによって封止される。
本技術の他の実施態様に従い、粒子捕捉部101(又は粒子捕捉面102)をシート151Aに向かって移動させることによって、シート151Aと粒子捕捉面102とが接触されうる。当該接触によって、ウェル104がシート151Aによって封止される。
本技術のさらに他の実施態様に従い、粒子捕捉部101(又は粒子捕捉面102)及びシート151Aの両方を互いに向かって移動させることによって、シート151Aと粒子捕捉面102とが接触されうる。当該接触によって、ウェル104がシート151Aによって封止される。
以上のとおり、当該距離の調整によりシート151Aと粒子捕捉面102とが接触することで、ウェル104がシート151Aによって封止される。
本技術の一つの実施態様に従い、シート151Aをウェル104(又は粒子捕捉面102)に向かって移動又は変形させることによって、シート151Aと粒子捕捉面102とが接触されうる。当該接触によって、ウェル104がシート151Aによって封止される。
本技術の他の実施態様に従い、粒子捕捉部101(又は粒子捕捉面102)をシート151Aに向かって移動させることによって、シート151Aと粒子捕捉面102とが接触されうる。当該接触によって、ウェル104がシート151Aによって封止される。
本技術のさらに他の実施態様に従い、粒子捕捉部101(又は粒子捕捉面102)及びシート151Aの両方を互いに向かって移動させることによって、シート151Aと粒子捕捉面102とが接触されうる。当該接触によって、ウェル104がシート151Aによって封止される。
以上のとおり、当該距離の調整によりシート151Aと粒子捕捉面102とが接触することで、ウェル104がシート151Aによって封止される。
ウェル104がシート151Aによって封止されている状態の一例を図2Aに示す。図2Aにおいて、せり上がった封止部150Aのシート151Aによってウェル104が封止されている。このようにウェル104がシート151Aによって封止されることで、粒子がウェル104内から出ていくことを防ぐことができる。そのため、例えば粒子捕捉用流路部111を介した吸引を停止することもできる。これにより、粒子が吸引により損傷することを防ぐことができる。
(1−2−4)選択工程
ステップS104において、取得されるべき粒子を選択する選択工程が行われうる。シート151Aによってウェル104が封止された後に、ウェル104内に封止された粒子の観察が行われてよい。当該観察によって、取得すべき粒子が選択されうる。当該観察は、好ましくは粒子の沈降側に配置された観察装置により行われてよい。当該観察、粒子捕捉用チャンバ100の下から行われてよく、すなわち粒子の沈降側から観察されうる。当該観察装置は、例えば図2Bに示されるとおり倒立顕微鏡160であってよく、当該観察は倒立顕微鏡の対物レンズを介して行われうる。当該観察は、例えば明視野観察若しくは蛍光観察であってよい。これらの観察において、粒子の経時的な変化が観察されてもよい。
(1−2−5)粒子取得工程
ステップS105において、前記選択工程において選択された粒子を取得する粒子取得工程が行われる。当該粒子取得工程において、所望の粒子がウェル104内から取得される。粒子をウェル104内から取得するために、シート151Aのうち、選択された粒子を含むウェルを封止する部分に、例えばレーザ光、特には赤外レーザ光によって穴が開けられる。このように、粒子取得工程は、前記封止工程後に、前記シートのうち、選択されたウェルを封止する部分に穴を開ける穴開け工程をさらに含みうる。例えばシート151Aが上記で述べた近赤外光吸収剤を含む場合、シート151Aに近赤外光レーザを前記部分に照射することによって、シート151Aの当該部分に穴が開けられる。
例えば図2Cに示されるとおり、前記穴が開いた後に、当該穴を通じてウェル104内から粒子が追い出される。粒子の追い出しは、例えば、自然落下により行われてよい。代替的には、沈降側の空間109と反対側の空間110との間に差圧を生じさせて、粒子がウェル104内から追い出されてもよい。当該差圧を生じさせるために、例えば粒子捕捉用流路部111から反対側の空間110に向けて流体が導入されてよく、又は、第二の流体供給流路部113から反対側の空間110に向けて流体が導入されてもよい。
ウェル104内から追い出された粒子は、例えば流体排出流路部114に接続されたポンプ(図示せず)による吸引によって、粒子捕捉用チャンバ100外に排出されて、例えば流体排出流路部114に接続された容器(図示せず)に回収される。このように、前記穴開け工程において開けられた穴から粒子が取得される。
以上のとおり、粒子取得工程において所望の粒子が回収される。以上で述べた手順のうち例えば選択工程及び粒子取得工程を繰り返すことによって、複数の所望の粒子を回収することもできる。
(2)第1の実施形態の第1の例(粒子取得方法)
本技術の一つの実施態様に従い、前記封止部が、前記シートに積層された支持層をさらに含みうる。この実施態様において、前記シートは、流体の注入により発せられる圧力により前記支持層から剥離されて、前記ウェルと前記シートの距離が調整される。
以下で、この実施態様における粒子捕捉用チャンバの例を説明し、次に、当該粒子捕捉用チャンバを用いた粒子取得方法の例を説明する。
以下で、この実施態様における粒子捕捉用チャンバの例を説明し、次に、当該粒子捕捉用チャンバを用いた粒子取得方法の例を説明する。
(2−1)粒子捕捉用チャンバの例
図3に、本技術の粒子捕捉用チャンバの一例を示す。図3に示される粒子捕捉用チャンバ300は、上記で説明した図1に記載の粒子捕捉用チャンバ100Aと同じく、粒子捕捉部301を備えている。粒子捕捉部301は、図1中の粒子捕捉部101と同じく、粒子捕捉面302、その反対側の面303、粒子捕捉面302上の複数のウェル304、ウェル304の底部から反対側の面303へと貫通している孔306を有する。粒子捕捉部301によって、チャンバ300の内部が、粒子の沈降側の空間309及びその反対側の空間310に区切られている。
粒子捕捉用チャンバ300は封止部350を含む。封止部350は、二層構造の積層体353を含む。積層体353は、図4(A)に示されるとおり、ウェル封止用シート351とウェル封止用シート351が積層された支持層352とを含む。これら二層は剥離可能である。支持層352は、底面330とは別の層であってよく、又は、粒子捕捉用チャンバ300の沈降側の空間309の底面330であってもよい。ウェル封止用シート351の厚みは、好ましくは3μm〜50μm、より好ましくは5μm〜30μである。
また、粒子捕捉用チャンバ300は、これら二層の間に流体を供給して当該二層を互いから剥離するための剥離用流体供給流路部360が設けられている。剥離用流体供給流路部360は、ウェル封止用シート351と支持層352との間に流体を導入することができるように構成されている。
また、粒子捕捉用チャンバ300は、これら二層の間に流体を供給して当該二層を互いから剥離するための剥離用流体供給流路部360が設けられている。剥離用流体供給流路部360は、ウェル封止用シート351と支持層352との間に流体を導入することができるように構成されている。
粒子捕捉用チャンバ300には、粒子捕捉用流路部311、第一の流体供給流路部312、第二の流体供給流路部313、及び第一の流体排出流路部314が備えられている。粒子捕捉用チャンバ300には、上記のとおり、剥離用流体供給流路部360も備えられている。
以上のとおり、合計で5つの流路部が、粒子捕捉用チャンバ300には接続されている。上記5つの流路部のそれぞれにバルブ及びポンプ(図示せず)が備えられている。
粒子捕捉用流路部311及び第二の流体供給流路部313は、反対側空間310に接続されている。
第一の流体供給流路部312及び第一の流体排出流路部314は、沈降側空間309に接続されている。
以上のとおり、合計で5つの流路部が、粒子捕捉用チャンバ300には接続されている。上記5つの流路部のそれぞれにバルブ及びポンプ(図示せず)が備えられている。
粒子捕捉用流路部311及び第二の流体供給流路部313は、反対側空間310に接続されている。
第一の流体供給流路部312及び第一の流体排出流路部314は、沈降側空間309に接続されている。
(2−2)操作手順の例
以下で、粒子捕捉用チャンバ300を用いた粒子取得方法の一例を説明する。以下では、粒子として細胞が使用された場合について説明するが、粒子捕捉用チャンバ300によって細胞以外の粒子が取得されてもよい。
(工程a)
粒子をウェル内に捕捉する粒子捕捉工程が行われる。粒子捕捉工程において、粒子捕捉用チャンバ300において、例えば、上記「(1−2−1)粒子捕捉工程」において述べたように細胞がウェル内に捕捉される。当該細胞捕捉の結果、図4(A)に示されるとおり、各ウェル304に1つの細胞が捕捉される。
粒子をウェル内に捕捉する粒子捕捉工程が行われる。粒子捕捉工程において、粒子捕捉用チャンバ300において、例えば、上記「(1−2−1)粒子捕捉工程」において述べたように細胞がウェル内に捕捉される。当該細胞捕捉の結果、図4(A)に示されるとおり、各ウェル304に1つの細胞が捕捉される。
(工程b)
ウェル内に捕捉された細胞が薬剤による処理に付される。代替的には、ウェル内に捕捉された細胞がアッセイに付される。当該アッセイは、例えば細胞内カルシウムイオン濃度又は細胞内器官(例えばミトコンドリアなど)を観察するための生化学的アッセイであってよい。処理は行われなくてもよく、すなわち工程bは省略されてもよい。
ウェル内に捕捉された細胞が薬剤による処理に付される。代替的には、ウェル内に捕捉された細胞がアッセイに付される。当該アッセイは、例えば細胞内カルシウムイオン濃度又は細胞内器官(例えばミトコンドリアなど)を観察するための生化学的アッセイであってよい。処理は行われなくてもよく、すなわち工程bは省略されてもよい。
(工程c)
ウェルをシートにより封止する封止工程が行われる。積層体353とウェル304との間の距離を調整することによって、ウェル304が封止される。例えば、積層体353をウェル304に向かって移動させることによって、積層体353が粒子捕捉部301に接触して、ウェル304が封止されてよい。代替的には、粒子捕捉部301を積層体353に向かって移動させることによって、粒子捕捉部301が積層体353に接触して、ウェル304が封止されてもよい。当該封止によって、ウェル304及びウェル封止用シート351によって規定された空間内に細胞が封止される。
封止後に、粒子捕捉のために印加されていた負圧が解除されてよい。例えば、粒子捕捉工程において行われていた粒子捕捉用流路部を介した吸引が停止されてよい。これにより、吸引による細胞への負荷又は損傷を回避することができる。
ウェルをシートにより封止する封止工程が行われる。積層体353とウェル304との間の距離を調整することによって、ウェル304が封止される。例えば、積層体353をウェル304に向かって移動させることによって、積層体353が粒子捕捉部301に接触して、ウェル304が封止されてよい。代替的には、粒子捕捉部301を積層体353に向かって移動させることによって、粒子捕捉部301が積層体353に接触して、ウェル304が封止されてもよい。当該封止によって、ウェル304及びウェル封止用シート351によって規定された空間内に細胞が封止される。
封止後に、粒子捕捉のために印加されていた負圧が解除されてよい。例えば、粒子捕捉工程において行われていた粒子捕捉用流路部を介した吸引が停止されてよい。これにより、吸引による細胞への負荷又は損傷を回避することができる。
(工程d)
工程cの後に、積層体353のウェル封止用シート351と支持層352との間に、例えば気体又は液体などの流体が剥離用流体供給流路部360から注入される。注入される流体は、例えば水、空気、油、及び細胞培養液のうちから選択される少なくとも1つ(1つ又は2つ以上の組み合わせ)であってよい。これにより、図4(B)に示されるとおり、支持層352が、ウェル封止用シート351から剥離される。
工程cの後に、積層体353のウェル封止用シート351と支持層352との間に、例えば気体又は液体などの流体が剥離用流体供給流路部360から注入される。注入される流体は、例えば水、空気、油、及び細胞培養液のうちから選択される少なくとも1つ(1つ又は2つ以上の組み合わせ)であってよい。これにより、図4(B)に示されるとおり、支持層352が、ウェル封止用シート351から剥離される。
(工程e)
ウェル封止用シート351と支持層352との間の空間を満たす流体が、細胞を顕微鏡による観察に適した観察用流体に交換されうる。好ましくは、当該観察用流体は、ウェル封止用シート351及び/又は支持層352の屈折率と同等の屈折率を有する。これにより、細胞をより観察しやすくなる。当該観察用流体は、好ましくは液体であり、より好ましくはオイル(例えばシリコーンオイルなど)、水、水溶液(例えば緩衝液)、又は培養液である。
例えば工程dにおいて空気注入により剥離が行われた場合、当該空気が当該空間を満たしている。空気により満たされている当該空間を介して細胞をする場合、ウェル内の液体と空気との屈折率の差により、ウェル内の細胞を観察することが困難である場合がある。そのため、空気を、ウェル内の液体と同程度の屈折率を有する液体に交換することで、細胞の観察をより容易に行うことができる。
ウェル封止用シート351と支持層352との間の空間を満たす流体が、細胞を顕微鏡による観察に適した観察用流体に交換されうる。好ましくは、当該観察用流体は、ウェル封止用シート351及び/又は支持層352の屈折率と同等の屈折率を有する。これにより、細胞をより観察しやすくなる。当該観察用流体は、好ましくは液体であり、より好ましくはオイル(例えばシリコーンオイルなど)、水、水溶液(例えば緩衝液)、又は培養液である。
例えば工程dにおいて空気注入により剥離が行われた場合、当該空気が当該空間を満たしている。空気により満たされている当該空間を介して細胞をする場合、ウェル内の液体と空気との屈折率の差により、ウェル内の細胞を観察することが困難である場合がある。そのため、空気を、ウェル内の液体と同程度の屈折率を有する液体に交換することで、細胞の観察をより容易に行うことができる。
(工程f)
ウェル304内の細胞の観察が行われる。例えば、前記工程bにおいて行われた処理又はアッセイの結果細胞が所定の特性を有しているかどうかの観察が行われうる。処理又はアッセイのいずれも行われていない場合は、例えばウェル内の細胞が所定の形状を有しているかどうかの観察が行われうる。これらの観察は、例えば、図4(C)に示されるとおり、粒子捕捉用チャンバ300の下に配置された倒立顕微鏡370により行われてよい。ウェル304内の細胞の観察によって、取得されるべき細胞が選択される。
ウェル304内の細胞の観察が行われる。例えば、前記工程bにおいて行われた処理又はアッセイの結果細胞が所定の特性を有しているかどうかの観察が行われうる。処理又はアッセイのいずれも行われていない場合は、例えばウェル内の細胞が所定の形状を有しているかどうかの観察が行われうる。これらの観察は、例えば、図4(C)に示されるとおり、粒子捕捉用チャンバ300の下に配置された倒立顕微鏡370により行われてよい。ウェル304内の細胞の観察によって、取得されるべき細胞が選択される。
(工程g)
ウェル封止用シート351のうち、工程fにおいて選択された細胞が捕捉されているウェルに対応する部分が、レーザ光によって焼き切られる。これにより、図4(D)に示されるとおり、当該選択されたウェルを封止するシート部分に穴が開けられる。ウェル封止用シート351が赤外光吸収剤を含む場合、レーザ光として赤外レーザ光が用いられてよい。
ウェル封止用シート351のうち、工程fにおいて選択された細胞が捕捉されているウェルに対応する部分が、レーザ光によって焼き切られる。これにより、図4(D)に示されるとおり、当該選択されたウェルを封止するシート部分に穴が開けられる。ウェル封止用シート351が赤外光吸収剤を含む場合、レーザ光として赤外レーザ光が用いられてよい。
(工程h)
図4(E)に示されるとおり、工程gにおいて開けられた穴を通って、細胞がウェルから追い出されて、沈降側の空間309内に移動する。ウェルから追い出された細胞は、例えば流体排出流路部314を通って、粒子捕捉用チャンバ300の外に回収されうる。当該回収のために、例えば流体排出流路部314に接続されたポンプ(図示せず)による吸引が行われてよい。
図4(E)に示されるとおり、工程gにおいて開けられた穴を通って、細胞がウェルから追い出されて、沈降側の空間309内に移動する。ウェルから追い出された細胞は、例えば流体排出流路部314を通って、粒子捕捉用チャンバ300の外に回収されうる。当該回収のために、例えば流体排出流路部314に接続されたポンプ(図示せず)による吸引が行われてよい。
以上の工程a〜hによって、所望の細胞だけを選択的に回収することができる。また、工程g及びhを繰り返すことによって、複数の所望の細胞を選択的に回収することもできる。また、工程gにおいて複数の穴を開けることで、複数の選択された粒子が工程hにおいて一括して回収されてもよい。
(2−3)操作手順の例
以下で、粒子捕捉用チャンバ300を用いた粒子取得方法の他の例を説明する。
(工程a)
粒子捕捉用チャンバ300による粒子取得処理に付される細胞に対して蛍光標識処理が行われる。蛍光標識は、例えば細胞膜を染める色素、細胞内器官を染める色素、又は各種のバイオマーカーであってよい。1つの蛍光標識が用いられてもよく、又は、複数の蛍光標識が用いられてもよい。
粒子捕捉用チャンバ300による粒子取得処理に付される細胞に対して蛍光標識処理が行われる。蛍光標識は、例えば細胞膜を染める色素、細胞内器官を染める色素、又は各種のバイオマーカーであってよい。1つの蛍光標識が用いられてもよく、又は、複数の蛍光標識が用いられてもよい。
(工程b)
工程aにおいて蛍光標識処理が行われた細胞を含む液体を用いて、上記「(1−2−1)粒子捕捉工程」において述べたとおり、粒子捕捉用チャンバ300内において細胞捕捉が行われる。
工程aにおいて蛍光標識処理が行われた細胞を含む液体を用いて、上記「(1−2−1)粒子捕捉工程」において述べたとおり、粒子捕捉用チャンバ300内において細胞捕捉が行われる。
(工程c〜h)
上記「(2−2)操作手順の例」において述べた工程c〜hが行われる。
上記「(2−2)操作手順の例」において述べた工程c〜hが行われる。
以上の工程a〜hによって、所望の細胞だけを選択的に回収することができる。また、工程g及びhを繰り返すことによって、複数の所望の細胞を選択的に回収することもできる。また、工程gにおいて複数の穴を開けることで、複数の選択された粒子が工程hにおいて一括して回収されてもよい。
(3)第1の実施形態の第2の例(粒子取得方法)
本技術の他の実施態様に従い、前記ウェルを封止するためのシートは、前記ウェルと所定の距離を隔てて配置されている状態から、粒子捕捉部に貼り付いた状態へと変形可能でありうる。また、粒子を吸引により内部に捕捉するために用いられる孔が、前記少なくとも一つのウェルのそれぞれに設けられており、前記孔を封止するためのシートを含む孔封止部をさらに備えていてもよい。
以下で、この実施態様における粒子捕捉用チャンバの例を説明し、さらに、これらの粒子捕捉用チャンバを用いた粒子取得方法の例を説明する。
以下で、この実施態様における粒子捕捉用チャンバの例を説明し、さらに、これらの粒子捕捉用チャンバを用いた粒子取得方法の例を説明する。
(3−1)粒子捕捉用チャンバの例
図5Aに、本技術の粒子捕捉用チャンバの一例を示す。図5Aに示される粒子捕捉用チャンバ500は、粒子捕捉部501を備えている。粒子捕捉部501は、粒子捕捉面502とその反対側を向いている面503とを有する。粒子捕捉面502には、複数のウェル504が設けられている。当該ウェル夫々の底部505に、孔506が設けられている。孔506は、ウェルの底部505から、粒子捕捉面502と反対側の面503へと貫通している。粒子捕捉用チャンバ500は、粒子507に対して重力が矢印508の方向に作用するように配置されている。ウェル504は、粒子507を内部に収容できるような寸法を有する。孔506は、粒子507が通過しないような寸法を有する。
粒子捕捉部501は、粒子捕捉用チャンバ500内の空間を粒子の沈降側の空間509及びその反対側の空間510に区切るように、粒子捕捉用チャンバ500内に配置されている。
沈降側の空間509には、封止部550が備えられている。封止部550は、ウェル封止用シート551及びチャンバ内壁との接続端を含む。沈降側の空間509は、封止部550のウェル封止用シート551によって、上下に2つの空間、すなわち第一の沈降側空間552及び第二の沈降側空間553に区切られている。ウェル封止用シート551は、粒子捕捉部501の粒子捕捉面502と、所定の距離を隔てて平行に配置されている。すなわち、第一の沈降側空間552が粒子捕捉部501及びウェル封止用シート551により規定されている。第二の沈降側空間553は、粒子捕捉部501に接しておらず、ウェル封止用シート551及びチャンバ500の底面530により規定されている。
ウェル封止用シート551は、ウェルを封止する場合に、粒子捕捉部501の粒子捕捉面502に貼り付くことができるように変形可能である。すなわち、ウェル封止用シート551は、上記のとおり粒子捕捉面502と所定の距離を隔てて平行に配置されている状態から、粒子捕捉部501の粒子捕捉面502に貼り付いた状態へと変形可能である。当該変形において、ウェル封止用シート551のチャンバ500内壁への接続位置は変化しなくてよい。ウェル封止用シート551がこのように変形可能であることによって、ウェルとウェル封止用シート551との間の距離を調整することができる。当該距離を調整してウェル封止用シート551が粒子捕捉面502に接触することで、ウェルがウェル封止用シート551によって封止される。
ウェル封止用シート551は、このような変形を可能とする材料により形成されうる。当該材料は、当業者が適宜選択することができ、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリ塩化ビニルを挙げることができる。ウェル封止用シート551は、これらの材料のいずれかから形成される2種以上の樹脂層の積層体であってもよい。
ウェル封止用シート551は、ウェルを封止する場合に、粒子捕捉部501の粒子捕捉面502に貼り付くことができるように変形可能である。すなわち、ウェル封止用シート551は、上記のとおり粒子捕捉面502と所定の距離を隔てて平行に配置されている状態から、粒子捕捉部501の粒子捕捉面502に貼り付いた状態へと変形可能である。当該変形において、ウェル封止用シート551のチャンバ500内壁への接続位置は変化しなくてよい。ウェル封止用シート551がこのように変形可能であることによって、ウェルとウェル封止用シート551との間の距離を調整することができる。当該距離を調整してウェル封止用シート551が粒子捕捉面502に接触することで、ウェルがウェル封止用シート551によって封止される。
ウェル封止用シート551は、このような変形を可能とする材料により形成されうる。当該材料は、当業者が適宜選択することができ、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリ塩化ビニルを挙げることができる。ウェル封止用シート551は、これらの材料のいずれかから形成される2種以上の樹脂層の積層体であってもよい。
反対側の空間510には、孔封止部570が備えられている。孔封止部570は、孔封止用シート571及びチャンバ内壁との接続端を含む。反対側の空間510は、孔封止部570の孔封止用シート571によって、第一の反対側空間572及び第二の反対側空間573に区切られている。孔封止用シート571は、粒子捕捉部501の反対側の面503と、所定の距離を隔てて平行に配置されている。第一の反対側空間572が粒子捕捉部501と接しており、第二の反対側空間573は粒子捕捉部501と接していない。
孔封止用シート571は、孔を封止する場合に、粒子捕捉部501の反対側の面503に貼り付くことができるように変形可能である。すなわち、孔封止用シート571は、上記のとおり反対側の面503と所定の距離を隔てて平行に配置されている状態から、粒子捕捉部501の反対側の面503に貼り付いた状態へと変形可能である。当該変形において、孔封止用シート571のチャンバ500内壁への接続位置は変化しなくてよい。孔封止用シート571がこのように変形可能であることによって、孔と孔封止用シート571との間の距離が調整可能である。当該距離を調整して、孔封止用シート571が反対側の面503に接触することで、孔が孔封止用シート571によって封止される。
孔封止用シート571は、このような変形を可能とする材料により形成されうる。当該材料は、当業者が適宜選択することができ、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、及びポリ塩化ビニルを挙げることができる。
孔封止用シート571は、孔を封止する場合に、粒子捕捉部501の反対側の面503に貼り付くことができるように変形可能である。すなわち、孔封止用シート571は、上記のとおり反対側の面503と所定の距離を隔てて平行に配置されている状態から、粒子捕捉部501の反対側の面503に貼り付いた状態へと変形可能である。当該変形において、孔封止用シート571のチャンバ500内壁への接続位置は変化しなくてよい。孔封止用シート571がこのように変形可能であることによって、孔と孔封止用シート571との間の距離が調整可能である。当該距離を調整して、孔封止用シート571が反対側の面503に接触することで、孔が孔封止用シート571によって封止される。
孔封止用シート571は、このような変形を可能とする材料により形成されうる。当該材料は、当業者が適宜選択することができ、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、及びポリ塩化ビニルを挙げることができる。
粒子捕捉用チャンバ500には、粒子捕捉用流路部511、第一の流体供給流路部512、第二の流体供給流路部513、及び第一の流体排出流路部514が備えられている。粒子捕捉用チャンバ500にはさらに、第三の流体供給流路部520及び第四の流体供給流路部521、並びに、第二の流体排出流路部522及び第三の流体排出流路部523が備えられている。すなわち、合計で8つの流路部が、粒子捕捉用チャンバ500には接続されている。上記8つの流路部のそれぞれにバルブが備えられていてよい。
第四の流体供給流路部521及び第三の流体排出流路部523が、第二の反対側空間573に接続されている。
粒子捕捉用流路部511及び第二の流体供給流路部513が、第一の反対側空間572に接続されている。
第一の流体供給流路部512及び第一の流体排出流路部514が、第一の沈降側空間552に接続されている。
第三の流体供給流路部520及び第二の流体排出流路部522が、第二の沈降側空間553に接続されている。
第四の流体供給流路部521及び第三の流体排出流路部523が、第二の反対側空間573に接続されている。
粒子捕捉用流路部511及び第二の流体供給流路部513が、第一の反対側空間572に接続されている。
第一の流体供給流路部512及び第一の流体排出流路部514が、第一の沈降側空間552に接続されている。
第三の流体供給流路部520及び第二の流体排出流路部522が、第二の沈降側空間553に接続されている。
図5Bに、粒子捕捉用チャンバ500の製造例を示す。図5Bに示されるとおり、粒子捕捉用チャンバ500は、例えば、ガラス製の板1、シリコーン樹脂製のシート2及び3、粒子捕捉用チップ4、シリコーン樹脂製のシート5及び6、並びにアクリル樹脂製の蓋7がこの順に積層することによって形成されてよい。また、当該積層に先立ち、各層に、図5Bに示されるとおり、上記6つの流路部が形成される。各層に流路を形成するための手法は、当業者により適宜選択されてよい。
ガラス製の板1、シリコーン樹脂製のシート2及び3、並びに粒子捕捉用チップ4によって、図5Aにおける沈降側の空間509が形成されている。
粒子捕捉用チップ4、シリコーン樹脂製のシート5及び6、並びにアクリル樹脂製の蓋7によって、図5Aにおける反対側の空間510が規定されている。
粒子捕捉用チップ4、シリコーン樹脂製のシート5及び6、並びにアクリル樹脂製の蓋7によって、図5Aにおける反対側の空間510が規定されている。
シリコーン樹脂製のシート2及び3の間に、ウェル封止用シート8が配置されている。ウェル封止用シート8は、沈降側の空間を上下に2つの空間に区切るように配置されている。上側の空間が、図5Aにおける第一の沈降側空間552に対応し、下側の空間が、図5Aにおける第二の沈降側空間553に対応する。
シリコーン樹脂製のシート5及び6の間に、ウェル封止用シート9が配置されている。ウェル封止用シート9は、沈降側の空間と反対側の空間を上下に2つの空間に区切るように配置されている。上側の空間が、図5Aにおける第二の反対側空間573に対応し、下側の空間が、図5Aにおける第一の反対側空間572に対応する。
(3−2)操作手順の例
図5Aに記載の粒子捕捉用チャンバ500を用いて本技術に従う粒子取得方法の一例を以下に説明する。
(工程a)
上記「(1−2−1)粒子捕捉工程」において述べたとおりに細胞がウェル内に捕捉される。当該細胞捕捉の結果、図6(a)に示されるとおり、各ウェルに1つの細胞が捕捉される。
例えば第一の流体供給流路部512及び粒子捕捉用流路部511上のバルブを開け且つこれら以外のバルブを閉じ、そして、第一の流体供給流路部512から細胞含有液体が第一の沈降側空間552へ導入され且つ粒子捕捉用流路部511を介した吸引が行われる。これにより、細胞がウェル内に捕捉される。
上記「(1−2−1)粒子捕捉工程」において述べたとおりに細胞がウェル内に捕捉される。当該細胞捕捉の結果、図6(a)に示されるとおり、各ウェルに1つの細胞が捕捉される。
例えば第一の流体供給流路部512及び粒子捕捉用流路部511上のバルブを開け且つこれら以外のバルブを閉じ、そして、第一の流体供給流路部512から細胞含有液体が第一の沈降側空間552へ導入され且つ粒子捕捉用流路部511を介した吸引が行われる。これにより、細胞がウェル内に捕捉される。
(工程b)
第三の流体供給流路部520から液体を第二の沈降側空間553内に導入することで、ウェル封止用シート551が変形して、粒子捕捉部501の粒子捕捉面502に貼り付く。ウェル封止用シート551が粒子捕捉面502に接触することで、ウェルがウェル封止用シート551によって封止される。当該封止のために、例えば第三の流体供給流路部520上のバルブを開け、且つ、第一の流体供給流路部512、第一の流体排出流路部514、及び第二の流体排出流路部522上のバルブが閉じられてよい。
第四の流体供給流路部521から液体を第二の反対側空間573へ導入することで、孔封止用シート571が変形して、粒子捕捉部501の反対側の面503に貼り付く。孔封止用シート571が反対側の面503に接触することで、孔が孔封止用シート571によって封止される。当該封止のために、例えば第四の流体供給流路部521上のバルブを開け、且つ、粒子捕捉用流路部511、第二の流体供給流路部513、及び第三の流体排出流路部523上のバルブが閉じられてよい。
工程bにおいて、図6(b)に示されるとおり、粒子捕捉部501の粒子捕捉面502及びその反対側の面503の両方にそれぞれシートが貼り付く。これにより、ウェル内の細胞が、ウェルの壁及び孔の壁並びにウェル封止用シート及び孔封止用シートによって閉じられた空間内に隔離される。このように閉じられた空間内に細胞を隔離することで、例えば細胞の酸素消費を分析することができる。
第三の流体供給流路部520から液体を第二の沈降側空間553内に導入することで、ウェル封止用シート551が変形して、粒子捕捉部501の粒子捕捉面502に貼り付く。ウェル封止用シート551が粒子捕捉面502に接触することで、ウェルがウェル封止用シート551によって封止される。当該封止のために、例えば第三の流体供給流路部520上のバルブを開け、且つ、第一の流体供給流路部512、第一の流体排出流路部514、及び第二の流体排出流路部522上のバルブが閉じられてよい。
第四の流体供給流路部521から液体を第二の反対側空間573へ導入することで、孔封止用シート571が変形して、粒子捕捉部501の反対側の面503に貼り付く。孔封止用シート571が反対側の面503に接触することで、孔が孔封止用シート571によって封止される。当該封止のために、例えば第四の流体供給流路部521上のバルブを開け、且つ、粒子捕捉用流路部511、第二の流体供給流路部513、及び第三の流体排出流路部523上のバルブが閉じられてよい。
工程bにおいて、図6(b)に示されるとおり、粒子捕捉部501の粒子捕捉面502及びその反対側の面503の両方にそれぞれシートが貼り付く。これにより、ウェル内の細胞が、ウェルの壁及び孔の壁並びにウェル封止用シート及び孔封止用シートによって閉じられた空間内に隔離される。このように閉じられた空間内に細胞を隔離することで、例えば細胞の酸素消費を分析することができる。
(工程c)
ウェル内の細胞の観察が行われる。当該観察は、例えば、図6(c)に示されるとおり、粒子捕捉用チャンバ500の下に配置された倒立顕微鏡により行われてよい。当該観察の結果、取得されるべき細胞が選択される。
当該観察を行う間は、上記8つの流路部上のバルブ全てが閉じられてよい。これにより、チャンバ内に流れが生じることを防ぐことができ、細胞の観察がより容易になる。
ウェル内の細胞の観察が行われる。当該観察は、例えば、図6(c)に示されるとおり、粒子捕捉用チャンバ500の下に配置された倒立顕微鏡により行われてよい。当該観察の結果、取得されるべき細胞が選択される。
当該観察を行う間は、上記8つの流路部上のバルブ全てが閉じられてよい。これにより、チャンバ内に流れが生じることを防ぐことができ、細胞の観察がより容易になる。
(工程d)
ウェル封止用シート551のうち、工程cにおいて選択された細胞が捕捉されているウェルに対応する部分が、レーザ光によって焼き切られる。これにより、図6Dに示されるとおり、当該選択されたウェルを封止するシート部分に穴が開けられる。ウェル封止用シート551が赤外光吸収材を含む場合、レーザ光として赤外レーザ光が用いられてよい。
当該穴開けを行う間において、上記8つの流路部上のバルブ全てが閉じられてよい。これにより、チャンバ内に流れが生じることを防ぐことができ、より正確に穴を開けることができる。
ウェル内の細胞は、当該穴を通って沈降側空間509の底面530に自然落下する。
代替的には、ウェル封止用シート551だけでなく、孔封止用シート571についても、当該ウェルに対応する部分が、レーザ光によって焼き切られてよい。これにより、例えば図6(d)に示されるとおり、ウェル封止用シート551及び孔封止用シート571の両方について、選択された細胞が捕捉されているウェルに対応する部分に穴が開けられてよい。その後、第四の流体供給流路部521から加圧を行うことで、粒子の落下を促すことができる。
ウェル封止用シート551のうち、工程cにおいて選択された細胞が捕捉されているウェルに対応する部分が、レーザ光によって焼き切られる。これにより、図6Dに示されるとおり、当該選択されたウェルを封止するシート部分に穴が開けられる。ウェル封止用シート551が赤外光吸収材を含む場合、レーザ光として赤外レーザ光が用いられてよい。
当該穴開けを行う間において、上記8つの流路部上のバルブ全てが閉じられてよい。これにより、チャンバ内に流れが生じることを防ぐことができ、より正確に穴を開けることができる。
ウェル内の細胞は、当該穴を通って沈降側空間509の底面530に自然落下する。
代替的には、ウェル封止用シート551だけでなく、孔封止用シート571についても、当該ウェルに対応する部分が、レーザ光によって焼き切られてよい。これにより、例えば図6(d)に示されるとおり、ウェル封止用シート551及び孔封止用シート571の両方について、選択された細胞が捕捉されているウェルに対応する部分に穴が開けられてよい。その後、第四の流体供給流路部521から加圧を行うことで、粒子の落下を促すことができる。
(工程e)
図6(e)に示されるとおり、沈降側空間509の底面530に落下した細胞は、第二の流体排出流路部522を通って、粒子捕捉用チャンバ500の外に回収されうる。
当該回収の間、例えば、第三の流体供給流路部520上のバルブ及び第二の流体排出流路部522上のバルブが開けられ、且つ、これら以外のバルブは閉じられている。そして、
第二の流体排出流路部522に接続されたポンプ(図示せず)による吸引及び第三の流体供給流路部520に接続されたポンプによる加圧を行うことで、細胞が第二の流体排出流路部522を通過して回収される。
図6(e)に示されるとおり、沈降側空間509の底面530に落下した細胞は、第二の流体排出流路部522を通って、粒子捕捉用チャンバ500の外に回収されうる。
当該回収の間、例えば、第三の流体供給流路部520上のバルブ及び第二の流体排出流路部522上のバルブが開けられ、且つ、これら以外のバルブは閉じられている。そして、
第二の流体排出流路部522に接続されたポンプ(図示せず)による吸引及び第三の流体供給流路部520に接続されたポンプによる加圧を行うことで、細胞が第二の流体排出流路部522を通過して回収される。
以上の工程a〜eによって、所望の細胞だけを選択的に回収することができる。また、工程d及びeを繰り返すことによって、複数の所望の細胞を選択的に回収することもできる。また、工程dにおいて複数の穴を開けることで、複数の選択された粒子が工程eにおいて一括して回収されてもよい。
(3−3)粒子捕捉用チャンバの例
図5に示される粒子捕捉用チャンバ500のうち孔封止部570を含まない粒子捕捉用チャンバが本技術の粒子取得方法において用いられてもよい。そのような粒子捕捉用チャンバの例を図7に示す。
図7に示される粒子捕捉用チャンバ700は、粒子捕捉部501を備えている。粒子捕捉部501は、上記「(3−1)粒子捕捉用チャンバの例」において説明した粒子捕捉部501と同じである。
沈降側の空間509には、封止部550が備えられている。封止部550は、上記「(3−1)粒子捕捉用チャンバの例」において説明した封止部550と同じである。すなわち、沈降側の空間509は、封止部550のウェル封止用シート551によって、第一の沈降側空間552及び第二の沈降側空間553に区切られている。ウェル封止用シート551は、粒子捕捉部501の粒子捕捉面502と、所定の距離を隔てて平行に配置されている。第一の沈降側空間552が粒子捕捉部501に接しており、第二の沈降側空間553は粒子捕捉部501に接していない。
反対側の空間510には、上記「(3−1)粒子捕捉用チャンバの例」において説明した粒子捕捉用チャンバ500と異なり、孔封止部570が設けられていない。
粒子捕捉用チャンバ700には、粒子捕捉用流路部511、第一の流体供給流路部512、第二の流体供給流路部513、及び第一の流体排出流路部514が備えられている。粒子捕捉用チャンバ700にはさらに、第三の流体供給流路部520及び第二の流体排出流路部522が備えられている。
粒子捕捉用チャンバ700は、上記「(3−1)粒子捕捉用チャンバの例」において説明した粒子捕捉用チャンバ500と異なり、第四の流体供給流路部521及び第三の流体排出流路部523を有さない。
以上のとおり、合計で6つの流路部が、粒子捕捉用チャンバ700には接続されている。上記6つの流路部のそれぞれにバルブ(図示せず)が備えられている。
粒子捕捉用流路部511及び第二の流体供給流路部513が、反対側空間510に接続されている。
第一の流体供給流路部512及び第一の流体排出流路部514が、第一の沈降側空間552に接続されている。
第三の流体供給流路部520及び第二の流体排出流路部522が、第二の沈降側空間553に接続されている。
粒子捕捉用チャンバ700は、上記「(3−1)粒子捕捉用チャンバの例」において説明した粒子捕捉用チャンバ500と異なり、第四の流体供給流路部521及び第三の流体排出流路部523を有さない。
以上のとおり、合計で6つの流路部が、粒子捕捉用チャンバ700には接続されている。上記6つの流路部のそれぞれにバルブ(図示せず)が備えられている。
粒子捕捉用流路部511及び第二の流体供給流路部513が、反対側空間510に接続されている。
第一の流体供給流路部512及び第一の流体排出流路部514が、第一の沈降側空間552に接続されている。
第三の流体供給流路部520及び第二の流体排出流路部522が、第二の沈降側空間553に接続されている。
(3−4)操作手順の例
図7に記載の粒子捕捉用チャンバ700を用いて本技術に従う粒子取得方法の一例を以下に説明する。
(工程a)
上記「(1−2)粒子捕捉工程」において述べたとおりに細胞がウェル内に捕捉される。当該細胞捕捉の結果、図8(a)に示されるとおり、各ウェルに1つの細胞が捕捉される。
例えば、第一の流体供給流路部512及び粒子捕捉用流路部511上のバルブを開け且つこれら以外のバルブを閉じ、そして、第一の流体供給流路部512から細胞含有液体が第一の沈降側空間552へ導入され且つ粒子捕捉用流路部511を介した吸引が行われる。これにより、細胞がウェル内に捕捉される。
上記「(1−2)粒子捕捉工程」において述べたとおりに細胞がウェル内に捕捉される。当該細胞捕捉の結果、図8(a)に示されるとおり、各ウェルに1つの細胞が捕捉される。
例えば、第一の流体供給流路部512及び粒子捕捉用流路部511上のバルブを開け且つこれら以外のバルブを閉じ、そして、第一の流体供給流路部512から細胞含有液体が第一の沈降側空間552へ導入され且つ粒子捕捉用流路部511を介した吸引が行われる。これにより、細胞がウェル内に捕捉される。
(工程b)
第三の流体供給流路部520から液体を第二の沈降側空間内に導入することで、ウェル封止用シート551が変形して、粒子捕捉部501の粒子捕捉面502に貼り付く。ウェル封止用シート551が粒子捕捉面502に接触することで、ウェルがウェル封止用シート551によって封止される。当該封止のために、例えば第三の流体供給流路部520上のバルブを開け、且つ、その他のバルブの全てが閉じられてよい。
工程bにおいて、図8(b)に示されるとおり、粒子捕捉部501の粒子捕捉面502にシートが貼り付く。
第三の流体供給流路部520から液体を第二の沈降側空間内に導入することで、ウェル封止用シート551が変形して、粒子捕捉部501の粒子捕捉面502に貼り付く。ウェル封止用シート551が粒子捕捉面502に接触することで、ウェルがウェル封止用シート551によって封止される。当該封止のために、例えば第三の流体供給流路部520上のバルブを開け、且つ、その他のバルブの全てが閉じられてよい。
工程bにおいて、図8(b)に示されるとおり、粒子捕捉部501の粒子捕捉面502にシートが貼り付く。
(工程c)
ウェル内の細胞の観察が行われる。当該観察は、例えば、図8(c)に示されるとおり、粒子捕捉用チャンバ700の下に配置された倒立顕微鏡により行われてよい。当該観察の結果、取得されるべき細胞が選択される。
当該観察を行う間は、上記6つの流路部上のバルブ全てが閉じられてよい。これにより、チャンバ内に流れが生じることを防ぐことができ、細胞の観察がより容易になる。
ウェル内の細胞の観察が行われる。当該観察は、例えば、図8(c)に示されるとおり、粒子捕捉用チャンバ700の下に配置された倒立顕微鏡により行われてよい。当該観察の結果、取得されるべき細胞が選択される。
当該観察を行う間は、上記6つの流路部上のバルブ全てが閉じられてよい。これにより、チャンバ内に流れが生じることを防ぐことができ、細胞の観察がより容易になる。
(工程d)
ウェル封止用シート551のうち、工程cにおいて選択された細胞が捕捉されているウェルに対応する部分が、レーザ光によって焼き切られる。これにより、図8(d)に示されるとおり、当該選択されたウェルを封止するシート部分に穴が開けられる。ウェル封止用シート551が赤外光吸収材を含む場合、レーザ光として赤外レーザ光が用いられてよい。ウェル内の細胞は、当該穴を通って沈降側空間509の底面530に自然落下する。代替的には、反対側の空間510から加圧してもよい。これにより、細胞のチャンバ底面530への落下を促すことができる。
当該穴開けを行う間においても、上記6つの流路部上のバルブ全てが閉じられてよい。これにより、チャンバ内に流れが生じることを防ぐことができ、より正確に穴を開けることができる。
ウェル封止用シート551のうち、工程cにおいて選択された細胞が捕捉されているウェルに対応する部分が、レーザ光によって焼き切られる。これにより、図8(d)に示されるとおり、当該選択されたウェルを封止するシート部分に穴が開けられる。ウェル封止用シート551が赤外光吸収材を含む場合、レーザ光として赤外レーザ光が用いられてよい。ウェル内の細胞は、当該穴を通って沈降側空間509の底面530に自然落下する。代替的には、反対側の空間510から加圧してもよい。これにより、細胞のチャンバ底面530への落下を促すことができる。
当該穴開けを行う間においても、上記6つの流路部上のバルブ全てが閉じられてよい。これにより、チャンバ内に流れが生じることを防ぐことができ、より正確に穴を開けることができる。
(工程e)
図8(e)に示されるとおり、沈降側空間509の底面530に落下した細胞は、第二の流体排出流路部522を通って、粒子捕捉用チャンバ700の外に回収されうる。
当該回収の間、例えば、第三の流体供給流路部520上のバルブ及び第二の流体排出流路部522上のバルブが開けられ、且つ、これら以外のバルブは閉じられている。そして、
第二の流体排出流路部522に接続されたポンプ(図示せず)による吸引及び第三の流体供給流路部520に接続されたポンプによる加圧を行うことで、細胞が第二の流体排出流路部522を通過して回収される。
図8(e)に示されるとおり、沈降側空間509の底面530に落下した細胞は、第二の流体排出流路部522を通って、粒子捕捉用チャンバ700の外に回収されうる。
当該回収の間、例えば、第三の流体供給流路部520上のバルブ及び第二の流体排出流路部522上のバルブが開けられ、且つ、これら以外のバルブは閉じられている。そして、
第二の流体排出流路部522に接続されたポンプ(図示せず)による吸引及び第三の流体供給流路部520に接続されたポンプによる加圧を行うことで、細胞が第二の流体排出流路部522を通過して回収される。
以上の工程a〜eによって、所望の細胞だけを選択的に回収することができる。また、工程d及びeを繰り返すことによって、複数の所望の細胞を選択的に回収することもできる。また、工程dにおいて複数の穴を開けることで、複数の選択された粒子が工程eにおいて一括して回収されてもよい。
(4)第1の実施形態の第3の例(粒子取得方法)
本技術のさらに他の実施態様に従い、前記粒子捕捉部が弾性材料を含んでよく、流体の注入により発せられる圧力により前記ウェルが前記シートに向かって移動され、前記ウェルと前記シートの距離が調整されてよい。
以下で、この実施態様における粒子捕捉用チャンバの例を説明し、次に、当該粒子捕捉用チャンバを用いた粒子取得方法の例を説明する。
以下で、この実施態様における粒子捕捉用チャンバの例を説明し、次に、当該粒子捕捉用チャンバを用いた粒子取得方法の例を説明する。
(4−1)粒子捕捉用チャンバの例
図9に、本技術の粒子捕捉用チャンバの一例を示す。図9に示される粒子捕捉用チャンバ900は、上記で説明した図1Bに記載の粒子捕捉用チャンバ100と同様に、粒子捕捉部901を備えている。粒子捕捉部901は、図1B中の粒子捕捉部101と同じく、粒子捕捉面902、その反対側の面903、粒子捕捉面902上の複数のウェル904、ウェル904の底部905から反対側の面903へと貫通している孔906を有する。粒子捕捉部901によって、チャンバ900の内部が、粒子の沈降側の空間909及びその反対側の空間910に区切られている。
粒子捕捉部901は弾性材料を含む。弾性材料から形成されている部分が曲がることで、粒子捕捉面902が封止部950のウェル封止用シート951に接することができるように構成されている。粒子捕捉部901の全てが弾性材料から形成されていてよく、又は、曲がる部分だけ弾性材料により形成されていてもよい。弾性材料は、例えばシリコーン樹脂であり、より好ましくはPDMSである。粒子捕捉部901が曲がることで、ウェル904とウェル封止用シート951との間の距離が調整される。当該距離が調整されて、粒子捕捉面902がウェル封止用シート951に接触することによって、ウェルがウェル封止用シート951によって封止される。
粒子捕捉用チャンバ900は、ウェル封止用シート951を含む封止部950を備えている。封止部950は、沈降側の空間909を上下に2つの空間(第一の沈降側空間952及び第二の沈降側空間953)に区切るように設けられている。封止部950のウェル封止用シート951は、粒子捕捉部901が接触したときにウェル904の封止を確実にする程度の剛性を有する。例えば、ウェル封止用シート951は、例えばガラスシート又はガラスシートと同程度の剛性を有するシートであってよい。ウェル封止用シート951の厚みは、例えば20μm以上であり、特には30μm〜100μmであり、より特には40μm〜60μmでありうる。ガラスシートの厚みは、粒子捕捉部901と接触しても破損しないように、当業者により適宜選択されてよい。ガラスシートには、上記で説明した近赤外光吸収剤が含まれていてよい。
粒子捕捉用チャンバ900には、粒子捕捉用流路部911、第一の流体供給流路部912、第二の流体供給流路部913、及び第一の流体排出流路部914が備えられている。粒子捕捉用チャンバ900にはさらに、第三の流体供給流路部920及び第二の流体排出流路部922が備えられている。
以上のとおり、合計で6つの流路部が、粒子捕捉用チャンバ900には接続されている。上記6つの流路部のそれぞれにバルブ(図示せず)が備えられている。
粒子捕捉用流路部911及び第二の流体供給流路部913が、反対側空間910に接続されている。
第一の流体供給流路部912及び第一の流体排出流路部914が、第一の沈降側空間952に接続されている。
第三の流体供給流路部920及び第二の流体排出流路部922が、第二の沈降側空間953に接続されている。
以上のとおり、合計で6つの流路部が、粒子捕捉用チャンバ900には接続されている。上記6つの流路部のそれぞれにバルブ(図示せず)が備えられている。
粒子捕捉用流路部911及び第二の流体供給流路部913が、反対側空間910に接続されている。
第一の流体供給流路部912及び第一の流体排出流路部914が、第一の沈降側空間952に接続されている。
第三の流体供給流路部920及び第二の流体排出流路部922が、第二の沈降側空間953に接続されている。
(4−2)操作手順の例
(工程a)
上記「(1−2−1)粒子捕捉工程」において述べたとおりに細胞がウェル内に捕捉される。当該細胞捕捉の結果、図10(a)に示されるとおり、各ウェル904に1つの細胞が捕捉される。
例えば、第一の流体供給流路部912及び粒子捕捉用流路部911上のバルブを開け且つこれら以外のバルブを閉じ、そして、第一の流体供給流路部912から細胞含有液体が第一の沈降側空間952へ導入され且つ粒子捕捉用流路部911を介した吸引が行われる。これにより、細胞がウェル内に捕捉される。当該吸引は、例えば0.1kPaの吸引圧で行われうる。
上記「(1−2−1)粒子捕捉工程」において述べたとおりに細胞がウェル内に捕捉される。当該細胞捕捉の結果、図10(a)に示されるとおり、各ウェル904に1つの細胞が捕捉される。
例えば、第一の流体供給流路部912及び粒子捕捉用流路部911上のバルブを開け且つこれら以外のバルブを閉じ、そして、第一の流体供給流路部912から細胞含有液体が第一の沈降側空間952へ導入され且つ粒子捕捉用流路部911を介した吸引が行われる。これにより、細胞がウェル内に捕捉される。当該吸引は、例えば0.1kPaの吸引圧で行われうる。
(工程b)
第二の流体供給流路部913から圧力を反対側の空間910に付与する。これにより、粒子捕捉部901が変形する。当該変形に伴い、ウェル904がウェル封止用シート951に向かって移動する。当該移動によって、粒子捕捉面902が、ウェル封止用シート951と接触することで、ウェルがウェル封止用シート951によって封止される。当該封止のために、例えば第二の流体供給流路部913上のバルブを開け且つそれ以外のバルブが閉じた状態で、第二の流体供給流路部913から圧力が付与される。
工程bにおいて、図10(b)に示されるとおり、粒子捕捉部901の粒子捕捉面902がシートが貼り付く。
工程bにおいて付与される圧力は、例えば粒子捕捉部のサイズ及び材料などによって当業者により適宜設定されてよい。例えば、粒子捕捉部の材料としてシリコーン樹脂MS1001(東レ・ダウコーニング株式会社)から形成される直径18mmの円形シートに1kPaで加圧すると、中央部は厚さ方向に0.36mm移動した。そのため、粒子捕捉部901がMS1001から形成された直径18mmの円形シートである場合、粒子捕捉部901とウェル封止用シート951との間の距離を例えば0.2mm〜0.3mmに設定し且つ約1kPaの圧力を付与することで、ウェル904をウェル封止用シート951により封止することができる。このように粒子捕捉部の材料及び粒子捕捉部の変形のしやすさを考慮して圧力は設定されうる。
また、当該距離を調節することによって、例えば上記のとおり0.2mm〜0.3mmとすることによって、細胞がウェルに到達するまでの流路抵抗を小さくすることができるので、細胞のウェル内への捕捉に必要な差圧を小さくすることができる。また、不要な粒子のウェル内への捕捉を防ぐことも可能となる。
また、ウェルを形成する材料の種類と細胞の種類との組み合わせによっては、ウェルと細胞との間には分子間力及び静電気力などの力が働く。そのため、ウェルから細胞を追い出すためには、比較的大きな力を要する場合がある。例えば、粒子捕捉部901を上記のとおりに変形させるために必要な圧力は、細胞をウェルから追い出すために必要な圧力(例えば2kPa〜3kPa)よりも小さい場合がある。この場合、粒子捕捉部901を上記のとおりに変形させるために圧力を付与しても、細胞はウェルから追い出されない。
第二の流体供給流路部913から圧力を反対側の空間910に付与する。これにより、粒子捕捉部901が変形する。当該変形に伴い、ウェル904がウェル封止用シート951に向かって移動する。当該移動によって、粒子捕捉面902が、ウェル封止用シート951と接触することで、ウェルがウェル封止用シート951によって封止される。当該封止のために、例えば第二の流体供給流路部913上のバルブを開け且つそれ以外のバルブが閉じた状態で、第二の流体供給流路部913から圧力が付与される。
工程bにおいて、図10(b)に示されるとおり、粒子捕捉部901の粒子捕捉面902がシートが貼り付く。
工程bにおいて付与される圧力は、例えば粒子捕捉部のサイズ及び材料などによって当業者により適宜設定されてよい。例えば、粒子捕捉部の材料としてシリコーン樹脂MS1001(東レ・ダウコーニング株式会社)から形成される直径18mmの円形シートに1kPaで加圧すると、中央部は厚さ方向に0.36mm移動した。そのため、粒子捕捉部901がMS1001から形成された直径18mmの円形シートである場合、粒子捕捉部901とウェル封止用シート951との間の距離を例えば0.2mm〜0.3mmに設定し且つ約1kPaの圧力を付与することで、ウェル904をウェル封止用シート951により封止することができる。このように粒子捕捉部の材料及び粒子捕捉部の変形のしやすさを考慮して圧力は設定されうる。
また、当該距離を調節することによって、例えば上記のとおり0.2mm〜0.3mmとすることによって、細胞がウェルに到達するまでの流路抵抗を小さくすることができるので、細胞のウェル内への捕捉に必要な差圧を小さくすることができる。また、不要な粒子のウェル内への捕捉を防ぐことも可能となる。
また、ウェルを形成する材料の種類と細胞の種類との組み合わせによっては、ウェルと細胞との間には分子間力及び静電気力などの力が働く。そのため、ウェルから細胞を追い出すためには、比較的大きな力を要する場合がある。例えば、粒子捕捉部901を上記のとおりに変形させるために必要な圧力は、細胞をウェルから追い出すために必要な圧力(例えば2kPa〜3kPa)よりも小さい場合がある。この場合、粒子捕捉部901を上記のとおりに変形させるために圧力を付与しても、細胞はウェルから追い出されない。
(工程c)
ウェル内の細胞の観察が行われる。当該観察は、例えば、図10(c)に示されるとおり、粒子捕捉用チャンバ900の下に配置された倒立顕微鏡により行われてよい。当該観察の結果、取得されるべき細胞が選択される。
当該観察を行う間は、上記6つの流路部上のバルブ全てが閉じられてよい。これにより、チャンバ内に流れが生じることを防ぐことができ、細胞の観察がより容易になる。
また、粒子捕捉部901のウェル904がウェル封止用シート951まで移動したことにより顕微鏡のレンズから細胞までの距離が小さくなり、例えば液浸レンズ及び油浸レンズなどの高開口数(NA)レンズを用いた細胞の高精細観察がより容易になる。例えば粒子捕捉部901とウェル封止用シート951との間の距離が上記のとおり0.2mm〜0.3mmであれば、その距離だけワーキングディスタンス(WD)が狭められる。特に、WD≦0.3mmの高NAレンズの選択肢が増加する。
また、例えばシリコーン樹脂から粒子捕捉部901が形成されている場合、粒子捕捉部901は変形しやすく、粒子捕捉部901がウェル封止用シート951と接触したときにうねりが生じうる。ウェル封止用シート951がガラスシート又はガラスシートと同程度の剛性を有するシートから形成されていることで、当該うねりの発生を防ぐことができる。
ウェル内の細胞の観察が行われる。当該観察は、例えば、図10(c)に示されるとおり、粒子捕捉用チャンバ900の下に配置された倒立顕微鏡により行われてよい。当該観察の結果、取得されるべき細胞が選択される。
当該観察を行う間は、上記6つの流路部上のバルブ全てが閉じられてよい。これにより、チャンバ内に流れが生じることを防ぐことができ、細胞の観察がより容易になる。
また、粒子捕捉部901のウェル904がウェル封止用シート951まで移動したことにより顕微鏡のレンズから細胞までの距離が小さくなり、例えば液浸レンズ及び油浸レンズなどの高開口数(NA)レンズを用いた細胞の高精細観察がより容易になる。例えば粒子捕捉部901とウェル封止用シート951との間の距離が上記のとおり0.2mm〜0.3mmであれば、その距離だけワーキングディスタンス(WD)が狭められる。特に、WD≦0.3mmの高NAレンズの選択肢が増加する。
また、例えばシリコーン樹脂から粒子捕捉部901が形成されている場合、粒子捕捉部901は変形しやすく、粒子捕捉部901がウェル封止用シート951と接触したときにうねりが生じうる。ウェル封止用シート951がガラスシート又はガラスシートと同程度の剛性を有するシートから形成されていることで、当該うねりの発生を防ぐことができる。
(工程d)
ウェル封止用シート951のうち、工程cにおいて選択された細胞が捕捉されているウェルに対応する部分が、レーザ光によって焼き切られる。これにより、図10(d)に示されるとおり、当該選択されたウェルを封止するシート部分に穴が開けられる。ウェル封止用シート951が赤外光吸収材を含む場合、レーザ光として赤外レーザ光が用いられてよい。
当該穴開けを行う間においても、上記6つの流路部上のバルブ全てが閉じられてよい。これにより、チャンバ内に流れが生じることを防ぐことができ、より正確に穴を開けることができる。
当該穴開け後に、粒子捕捉用流路部911及び/又は第二の流体供給流路部913上のバルブが開けられ、そして、粒子捕捉用流路部911及び/又は第二の流体供給流路部913からチャンバ900の反対側空間972に向けて液体が導入されうる。これにより、細胞のチャンバ底面930への落下を促すことができる。液体を導入するための圧力は、工程bにおいて付与された圧力よりも大きくてよく、例えば上記で述べたとおり2〜3kPaでありうる。
ウェル封止用シート951のうち、工程cにおいて選択された細胞が捕捉されているウェルに対応する部分が、レーザ光によって焼き切られる。これにより、図10(d)に示されるとおり、当該選択されたウェルを封止するシート部分に穴が開けられる。ウェル封止用シート951が赤外光吸収材を含む場合、レーザ光として赤外レーザ光が用いられてよい。
当該穴開けを行う間においても、上記6つの流路部上のバルブ全てが閉じられてよい。これにより、チャンバ内に流れが生じることを防ぐことができ、より正確に穴を開けることができる。
当該穴開け後に、粒子捕捉用流路部911及び/又は第二の流体供給流路部913上のバルブが開けられ、そして、粒子捕捉用流路部911及び/又は第二の流体供給流路部913からチャンバ900の反対側空間972に向けて液体が導入されうる。これにより、細胞のチャンバ底面930への落下を促すことができる。液体を導入するための圧力は、工程bにおいて付与された圧力よりも大きくてよく、例えば上記で述べたとおり2〜3kPaでありうる。
(工程e)
工程dにおいて開けられた穴を通じて、細胞は、図10(e)に示されるとおりに沈降側空間909の底面930に落下する。そして、第二の流体排出流路部922を介した吸引によって、当該細胞は、図10(f)に示されるとおり、沈降側空間909内を、第二の流体排出流路部922に向かって進行する。そして、当該細胞は、粒子捕捉用チャンバ900の外に接続された容器960に回収されうる。
当該回収の間、例えば、第三の流体供給流路部920上のバルブ及び第二の流体排出流路部922上のバルブが開けられ、且つ、これら以外のバルブは閉じられている。そして、
第二の流体排出流路部922に接続されたポンプ(図示せず)による吸引及び第三の流体供給流路部920に接続されたポンプによる加圧を行うことで、細胞が第二の流体排出流路部922を通過して容器960内に回収される。
工程dにおいて開けられた穴を通じて、細胞は、図10(e)に示されるとおりに沈降側空間909の底面930に落下する。そして、第二の流体排出流路部922を介した吸引によって、当該細胞は、図10(f)に示されるとおり、沈降側空間909内を、第二の流体排出流路部922に向かって進行する。そして、当該細胞は、粒子捕捉用チャンバ900の外に接続された容器960に回収されうる。
当該回収の間、例えば、第三の流体供給流路部920上のバルブ及び第二の流体排出流路部922上のバルブが開けられ、且つ、これら以外のバルブは閉じられている。そして、
第二の流体排出流路部922に接続されたポンプ(図示せず)による吸引及び第三の流体供給流路部920に接続されたポンプによる加圧を行うことで、細胞が第二の流体排出流路部922を通過して容器960内に回収される。
以上の工程a〜eによって、所望の細胞だけを選択的に回収することができる。また、工程d及びeを繰り返すことによって、複数の所望の細胞を選択的に回収することもできる。また、工程dにおいて複数の穴を開けることで、複数の選択された粒子が工程eにおいて一括して回収されてもよい。
2.第2の実施形態(粒子捕捉用チャンバ)
本技術は、粒子を内部に捕捉するための少なくとも一つのウェルを有する粒子捕捉部と、前記ウェルを封止するためのシートを含む封止部と、を備え、前記ウェルと前記シートの距離が調整可能である、粒子捕捉用チャンバを提供する。当該粒子捕捉用チャンバによって、上記「1.第1の実施形態(粒子取得方法)」において説明したとおりの粒子取得方法を実行することができる。これにより、所望の粒子を選択的に回収することができる。
本技術の粒子捕捉用チャンバは、上記「1.第1の実施形態(粒子取得方法)」において説明したとおりである。より具体的には、本技術の粒子捕捉用チャンバは、上記「1.第1の実施形態(粒子取得方法)」の「(1−1)粒子捕捉用チャンバ」、「(2−1)粒子捕捉用チャンバの例」、「(3−1)粒子捕捉用チャンバの例」、「(3−3)粒子捕捉用チャンバの例」、及び「(4−1)粒子捕捉用チャンバの例」において説明したとおりである。これらの説明が、本技術の粒子捕捉用チャンバにあてはまる。
3.第3の実施形態(粒子分析システム)
本技術は、本技術は、粒子を内部に捕捉するための少なくとも一つのウェルを有する粒子捕捉部と、前記ウェルを封止するためシートを含む封止部と、を備えている粒子捕捉用チャンバと、捕捉された前記粒子を解析する解析部と、前記解析部により解析された前記粒子の情報に基づいて前記シートを穿孔する光源、を具備する粒子分析システムを提供する。
本技術の粒子分析システムの例を、図11を参照しながら説明する。図11は、本技術の粒子分析システムの構成例を示す図である。
図11に示される本技術の粒子分析システム1100は、上記1.の「((2−1)粒子捕捉用チャンバの例」において説明した粒子捕捉用チャンバ300を備えている。なお、粒子捕捉用チャンバ300の代わりに、上記1.において説明した他の粒子捕捉用チャンバのいずれかが採用されてもよい。
粒子捕捉用チャンバ300の構成要素のうち、第一の流体供給流路部312にはバルブ1123を介して流体供給部としての給液タンク1103が接続されている。
また、第二の流体供給流路部313には、バルブ1125を介して給液タンク1133が接続されている。給液タンク1133には微小圧ポンプ1143が接続されている。微小圧ポンプ1143を駆動することよって粒子捕捉用チャンバ300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311には、バルブ1122を介して廃液タンク1132及び微小圧ポンプ1142が接続されている。
流体排出流路部314には、バルブ1124を介して廃液タンク1134及び微小圧ポンプ1144が接続されている。廃液タンク1134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。
剥離用流体供給流路部360には、バルブ1126を介して給液タンク1135及び微小圧ポンプ1145が接続されている。
粒子捕捉用チャンバ300の構成要素のうち、第一の流体供給流路部312にはバルブ1123を介して流体供給部としての給液タンク1103が接続されている。
また、第二の流体供給流路部313には、バルブ1125を介して給液タンク1133が接続されている。給液タンク1133には微小圧ポンプ1143が接続されている。微小圧ポンプ1143を駆動することよって粒子捕捉用チャンバ300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311には、バルブ1122を介して廃液タンク1132及び微小圧ポンプ1142が接続されている。
流体排出流路部314には、バルブ1124を介して廃液タンク1134及び微小圧ポンプ1144が接続されている。廃液タンク1134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。
剥離用流体供給流路部360には、バルブ1126を介して給液タンク1135及び微小圧ポンプ1145が接続されている。
粒子捕捉用チャンバ300は、倒立顕微鏡1151のステージ1152上に配置されている。ステージ1152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1151の対物レンズ1153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1153は、粒子捕捉用チャンバ300の下から、粒子捕捉用チャンバ300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1151には、さらに粒子観察用光源(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1151にはカメラ1154が接続されている。カメラ1154は、対物レンズ1153を介して粒子捕捉用チャンバ300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1154は、例えばCMOS又はCCDのイメージセンサを含む。カメラ1154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。カメラ1154は、例えば、粒子の経時的変化を記録又は観察するために、動画を撮影できるものであってよい。
また、粒子分析システム1100は、ウェル封止用シート351のうちの選択された部分を穿孔するための光を照射する光源1155を含む。当該光は例えば赤外光、特には近赤外光でありうる。
倒立顕微鏡1151の対物レンズ1153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1153は、粒子捕捉用チャンバ300の下から、粒子捕捉用チャンバ300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1151には、さらに粒子観察用光源(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1151にはカメラ1154が接続されている。カメラ1154は、対物レンズ1153を介して粒子捕捉用チャンバ300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1154は、例えばCMOS又はCCDのイメージセンサを含む。カメラ1154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。カメラ1154は、例えば、粒子の経時的変化を記録又は観察するために、動画を撮影できるものであってよい。
また、粒子分析システム1100は、ウェル封止用シート351のうちの選択された部分を穿孔するための光を照射する光源1155を含む。当該光は例えば赤外光、特には近赤外光でありうる。
粒子分析システム1100は、制御部1106を備えられている。制御部1106は、液流制御部1161、ポンプ制御部1162、バルブ制御部1163、観察及び撮影制御部1164、ステージ制御部1165、センサ制御部1166、解析部1167、及び穿孔用光源制御部1168を含む。
液流制御部1161は、ポンプ制御部1162及びバルブ制御部1163を制御して、粒子捕捉用チャンバ300内への流体の供給又は粒子捕捉用チャンバ300からの流体の排出を制御する。液流制御部1161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1162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1163は、バルブの開閉を制御する。
ポンプ制御部1162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1163は、バルブの開閉を制御する。
観察及び撮影制御部1164は、ステージ制御部1165及びセンサ制御部1166を制御して、粒子捕捉面の撮影を行う。
ステージ制御部1165は、ステージ1152及び/又は対物レンズ1153を制御する。ステージ制御部1165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。また、ステージ制御部1165は、ステージ1152及び/又は光源1155の位置を制御する。当該制御によって、所望の粒子が捕捉されているウェルを覆うシート部分に、当該部分を穿孔するための光が照射することが可能となる。
センサ制御部1166は、カメラ1154を制御する。センサ制御部1166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1164によって、ステージ制御部1165によるステージの制御とセンサ制御部1166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1164は、複数の対物レンズ1153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1164は、対物レンズ1153を切り替えることができる。
ステージ制御部1165は、ステージ1152及び/又は対物レンズ1153を制御する。ステージ制御部1165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。また、ステージ制御部1165は、ステージ1152及び/又は光源1155の位置を制御する。当該制御によって、所望の粒子が捕捉されているウェルを覆うシート部分に、当該部分を穿孔するための光が照射することが可能となる。
センサ制御部1166は、カメラ1154を制御する。センサ制御部1166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1164によって、ステージ制御部1165によるステージの制御とセンサ制御部1166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1164は、複数の対物レンズ1153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1164は、対物レンズ1153を切り替えることができる。
解析部1167は、カメラ1154から送信された撮影データを処理する。例えば、解析部1167は、撮影データに基づき粒子の解析を行いうる。例えば、解析部1167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。ユーザは、解析結果に基づき取得されるべき粒子を選択してよい。
穿孔用光源制御部1168は、光源1155を制御して穿孔用の光、例えば近赤外光などを選択された粒子を含むウェルを封止する部分に照射させる。当該照射によって、選択された粒子を含むウェルを封止するシートに穴が開けられる。所望の位置に光を照射するために、穿孔用光源制御部1168は、光源1155の位置を変更し又はステージ制御部1165を駆動してステージ1152の位置を変更しうる。
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。
なお、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
〔1〕粒子をウェル内に捕捉する粒子捕捉工程と、
前記ウェルをシートにより封止する封止工程と、
前記封止工程後に、選択されたウェルから粒子を取得する粒子取得工程と
を含む粒子取得方法。
〔2〕前記粒子捕捉工程において、前記ウェル内に設けられた孔を介して、前記粒子の沈降側と反対側に吸引を行うことによって、前記粒子が前記ウェル内に捕捉される、〔1〕に記載の粒子取得方法。
〔3〕前記封止工程において、前記ウェルと前記シートの距離が調整されることにより、前記ウェルが前記シートにより封止される、〔1〕又は〔2〕に記載の粒子取得方法。
〔4〕前記粒子取得方法は、前記封止工程後に、前記ウェル内の粒子を観察し取得されるべき粒子を選択する選択工程を更に含む、〔1〕〜〔3〕のいずれか一つに記載の粒子取得方法。
〔5〕前記粒子取得方法は、前記封止工程後に、前記シートのうち、選択されたウェルを封止する部分に穴を開ける穴開け工程をさらに含み、
前記粒子取得工程において、前記穴開け工程において開けられた穴から粒子を取得する、
〔1〕〜〔4〕のいずれか一つに記載の粒子取得方法。
〔6〕粒子を内部に捕捉するための少なくとも一つのウェルを有する粒子捕捉部と、
前記ウェルを封止するためのシートを含む封止部と、を備え、
前記ウェルと前記シートの距離が調整可能である、
粒子捕捉用チャンバ。
〔7〕前記ウェルと前記シートの距離は、前記シートが前記ウェルに向かって移動される又は前記ウェルが前記シートに向かって移動されることにより調整され、
前記移動によって、前記ウェルが前記シートにより封止される、
〔6〕に記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔8〕前記シートが透明である、〔6〕又は〔7〕に記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔9〕前記シートが接着層を更に含む、〔6〕〜〔8〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔10〕前記シートが圧電体を含み且つ当該圧電体が弾性波を発するものである、〔6〕〜〔9〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔11〕前記シートが試薬層をさらに含む、〔6〕〜〔10〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔12〕前記封止部が、前記シートに積層された支持層をさらに含み、前記シートは流体の注入により発せられる圧力により前記支持層から剥離され、前記ウェルと前記シートの距離が調整される、〔6〕〜〔11〕に記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔13〕前記流体が水、空気、油、及び細胞培養液のうちから選択される少なくとも1つである、〔12〕に記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔14〕粒子を吸引により内部に捕捉するために用いられる孔が、前記少なくとも一つのウェルのそれぞれに設けられており、
前記孔を封止するためのシートを含む孔封止部を、さらに備える、
〔6〕〜〔11〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔15〕前記粒子捕捉部が弾性材料を含み、流体の注入により発せられる圧力により前記ウェルが前記シートに向かって移動され、前記ウェルと前記シートの距離が調整される、〔6〕〜〔11〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔16〕前記少なくとも一つのウェルのそれぞれに、粒子を吸引により各ウェルの内部に捕捉するために用いられる孔が設けられ、前記ウェルが、前記粒子の沈降側を向いて開口している、〔6〕〜〔15〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔17〕粒子を内部に捕捉するための少なくとも一つのウェルを有する粒子捕捉部と、前記ウェルを封止するためシートを含む封止部と、を備えている粒子捕捉用チャンバと、
捕捉された前記粒子を解析する解析部と、
前記解析部により解析された前記粒子の情報に基づいて前記シートを穿孔する光源、
を具備する粒子分析システム。
〔1〕粒子をウェル内に捕捉する粒子捕捉工程と、
前記ウェルをシートにより封止する封止工程と、
前記封止工程後に、選択されたウェルから粒子を取得する粒子取得工程と
を含む粒子取得方法。
〔2〕前記粒子捕捉工程において、前記ウェル内に設けられた孔を介して、前記粒子の沈降側と反対側に吸引を行うことによって、前記粒子が前記ウェル内に捕捉される、〔1〕に記載の粒子取得方法。
〔3〕前記封止工程において、前記ウェルと前記シートの距離が調整されることにより、前記ウェルが前記シートにより封止される、〔1〕又は〔2〕に記載の粒子取得方法。
〔4〕前記粒子取得方法は、前記封止工程後に、前記ウェル内の粒子を観察し取得されるべき粒子を選択する選択工程を更に含む、〔1〕〜〔3〕のいずれか一つに記載の粒子取得方法。
〔5〕前記粒子取得方法は、前記封止工程後に、前記シートのうち、選択されたウェルを封止する部分に穴を開ける穴開け工程をさらに含み、
前記粒子取得工程において、前記穴開け工程において開けられた穴から粒子を取得する、
〔1〕〜〔4〕のいずれか一つに記載の粒子取得方法。
〔6〕粒子を内部に捕捉するための少なくとも一つのウェルを有する粒子捕捉部と、
前記ウェルを封止するためのシートを含む封止部と、を備え、
前記ウェルと前記シートの距離が調整可能である、
粒子捕捉用チャンバ。
〔7〕前記ウェルと前記シートの距離は、前記シートが前記ウェルに向かって移動される又は前記ウェルが前記シートに向かって移動されることにより調整され、
前記移動によって、前記ウェルが前記シートにより封止される、
〔6〕に記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔8〕前記シートが透明である、〔6〕又は〔7〕に記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔9〕前記シートが接着層を更に含む、〔6〕〜〔8〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔10〕前記シートが圧電体を含み且つ当該圧電体が弾性波を発するものである、〔6〕〜〔9〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔11〕前記シートが試薬層をさらに含む、〔6〕〜〔10〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔12〕前記封止部が、前記シートに積層された支持層をさらに含み、前記シートは流体の注入により発せられる圧力により前記支持層から剥離され、前記ウェルと前記シートの距離が調整される、〔6〕〜〔11〕に記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔13〕前記流体が水、空気、油、及び細胞培養液のうちから選択される少なくとも1つである、〔12〕に記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔14〕粒子を吸引により内部に捕捉するために用いられる孔が、前記少なくとも一つのウェルのそれぞれに設けられており、
前記孔を封止するためのシートを含む孔封止部を、さらに備える、
〔6〕〜〔11〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔15〕前記粒子捕捉部が弾性材料を含み、流体の注入により発せられる圧力により前記ウェルが前記シートに向かって移動され、前記ウェルと前記シートの距離が調整される、〔6〕〜〔11〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔16〕前記少なくとも一つのウェルのそれぞれに、粒子を吸引により各ウェルの内部に捕捉するために用いられる孔が設けられ、前記ウェルが、前記粒子の沈降側を向いて開口している、〔6〕〜〔15〕のいずれか一つに記載の粒子捕捉用チャンバ。
〔17〕粒子を内部に捕捉するための少なくとも一つのウェルを有する粒子捕捉部と、前記ウェルを封止するためシートを含む封止部と、を備えている粒子捕捉用チャンバと、
捕捉された前記粒子を解析する解析部と、
前記解析部により解析された前記粒子の情報に基づいて前記シートを穿孔する光源、
を具備する粒子分析システム。
100A、100B 粒子捕捉用チャンバ
101 粒子捕捉部
102 粒子捕捉面
103 粒子捕捉面と反対側の面
104 ウェル
105 ウェル底部
106 孔
101 粒子捕捉部
102 粒子捕捉面
103 粒子捕捉面と反対側の面
104 ウェル
105 ウェル底部
106 孔
Claims (17)
- 粒子をウェル内に捕捉する粒子捕捉工程と、
前記ウェルをシートにより封止する封止工程と、
前記封止工程後に、選択されたウェルから粒子を取得する粒子取得工程と
を含む粒子取得方法。 - 前記粒子捕捉工程において、前記ウェル内に設けられた孔を介して、前記粒子の沈降側と反対側に吸引を行うことによって、前記粒子が前記ウェル内に捕捉される、請求項1に記載の粒子取得方法。
- 前記封止工程において、前記ウェルと前記シートの距離が調整されることにより、前記ウェルが前記シートにより封止される、請求項1に記載の粒子取得方法。
- 前記粒子取得方法は、前記封止工程後に、前記ウェル内の粒子を観察し取得されるべき粒子を選択する選択工程を更に含む、請求項1に記載の粒子取得方法。
- 前記粒子取得方法は、前記封止工程後に、前記シートのうち、選択されたウェルを封止する部分に穴を開ける穴開け工程をさらに含み、
前記粒子取得工程において、前記穴開け工程において開けられた穴から粒子を取得する、
請求項1に記載の粒子取得方法。 - 粒子を内部に捕捉するための少なくとも一つのウェルを有する粒子捕捉部と、
前記ウェルを封止するためのシートを含む封止部と、を備え、
前記ウェルと前記シートの距離が調整可能である、
粒子捕捉用チャンバ。 - 前記ウェルと前記シートの距離は、前記シートが前記ウェルに向かって移動される又は前記ウェルが前記シートに向かって移動されることにより調整され、
前記移動によって、前記ウェルが前記シートにより封止される、
請求項6に記載の粒子捕捉用チャンバ。 - 前記シートが透明である、請求項6に記載の粒子捕捉用チャンバ。
- 前記シートが接着層を更に含む、請求項6に記載の粒子捕捉用チャンバ。
- 前記シートが圧電体を含み且つ当該圧電体が弾性波を発するものである、請求項6に記載の粒子捕捉用チャンバ。
- 前記シートが試薬層をさらに含む、請求項6に記載の粒子捕捉用チャンバ。
- 前記封止部が、前記シートに積層された支持層をさらに含み、前記シートは流体の注入により発せられる圧力により前記支持層から剥離され、前記ウェルと前記シートの距離が調整される、請求項6に記載の粒子捕捉用チャンバ。
- 前記流体が水、空気、油、及び細胞培養液のうちから選択される少なくとも1つである、請求項12に記載の粒子捕捉用チャンバ。
- 粒子を吸引により内部に捕捉するために用いられる孔が、前記少なくとも一つのウェルのそれぞれに設けられており、
前記孔を封止するためのシートを含む孔封止部を、さらに備える、
請求項6に記載の粒子捕捉用チャンバ。 - 前記粒子捕捉部が弾性材料を含み、流体の注入により発せられる圧力により前記ウェルが前記シートに向かって移動され、前記ウェルと前記シートの距離が調整される、請求項6に記載の粒子捕捉用チャンバ。
- 前記少なくとも一つのウェルのそれぞれに、粒子を吸引により各ウェルの内部に捕捉するために用いられる孔が設けられ、前記ウェルが、前記粒子の沈降側を向いて開口している、請求項6に記載の粒子捕捉用チャンバ。
- 粒子を内部に捕捉するための少なくとも一つのウェルを有する粒子捕捉部と、前記ウェルを封止するためシートを含む封止部と、を備えている粒子捕捉用チャンバと、
捕捉された前記粒子を解析する解析部と、
前記解析部により解析された前記粒子の情報に基づいて前記シートを穿孔する光源、
を具備する粒子分析システム。
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