JP2021162533A - 微小試料片採取具及び採取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体組織に限らず多種の被解析対象物に対応可能であり、被解析対象物から微小試料片を採取する過程において汚染物質が被解析対象物に混入することを排除し、解析に適する状態の微小試料片を提供すること。【解決手段】微小試料片採取具１０は、無機個体材料からなる基部１１と、基部１１と一体で形成され、かつ、基部１１の一面側に突出し、粘弾性体の被解析対象物に先端部を突き刺した状態又は押し当てた状態で、被解析対象物に対し相対的に移動することにより、被解析対象物の一部を掻き取る突起部１２と、を有する。採取装置５５は、微小試料片採取具１０と、微小試料片採取具１０を保持するホルダー５０と、突起部１２を、被解析対象物に突き刺し又は押し当てる位置まで移動し、かつ被解析対象物に沿って移動させる駆動機構５７を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、微小試料片採取具及び採取装置に関する。

従来、物体の元素解析や生体組織のゲノム解析に供する微小試料片の採取方法は、ピンセット又は探針のような先端が尖った金属棒、或いは鋭匙のような採取具を人が掴んで物体や生体組織から削り取るようにして微小試料片を採取するのが一般的であった。しかし、このような採取方法では、採取した微小切片に汚染物質が混入し易く、解析・分析に適さないという課題があった。

そこで、例えば被解析対象物である生体組織の薄切片から特定の細胞が存在する微小試料片を採取し、各種分析及び解析に供する採取装置が提案されている。例えば、特許文献１においては、互いに所定の距離（隙間部分）をおくようにして配置された複数の微小チップを準備し、この複数の微小チップの上面（載置面）の表面全体を覆うように、生体組織の薄切片を配設し、温度を上げることにより薄切片を載置面に溶融添着させ、さらに加熱することにより薄切片を瞬間的に収縮させて微小チップ間の隙間部分で薄切片を切断し、可動ピンで微小チップ１個ずつ押上げて薄切片から微小試料片を分離し、採取する採取装置が提案されている。

また、特許文献２においては、複数の小片に分割可能な基板の表面に生体組織の薄切片を貼り付け、この薄切片が貼り付けられた基板をシート状の伸展部材に接着し、伸展部材を全方位方向に伸展させて基板の小片間の隙間を広げることによって、薄切片から微小試料片を切り離して採取する採取装置が提案されている。

特開２０１６−８０５３１号公報 特表２０１１−１４９００９号公報

上記特許文献１及び特許文献２に記載の採取装置は、被解析対象物が生体組織であるために、生体組織の熱収縮によって薄切片から微小試料片を分離することが可能となっており、或いは、薄切片を小片に切り離す方向に移動することによって薄切片から微小試料片を採取することが可能となっている。しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の採取装置は、生体組織以外の被解析対象物から微小試料片を採取することは困難である。

また、特許文献１に記載の採取装置は、複数の微小チップ上に薄切片を貼り付け、微小チップごとに対応する可動ピンで微小チップを押し上げ、微小試料片を分離する構成によるものであり、一方、特許文献２に記載の採取装置は、薄切片を伸展部材に貼り付けた後、この伸展部材を伸展させ微小試料片を分離する構成によるものとなっている。従って、特許文献１及び特許文献２の採取装置は共に、機構を構成する構成部品を製造したり、採取装置を組み立てたりする過程で、埃、部材の摩耗による粉塵、加工用の油、作業者の油脂、体液などが何らかの形で採取装置に付着、残留している可能性が高い。また、採取の過程でこれらの採取装置によれば、微小試料片を採取するまでに複数の工程が必要となることから、採取の過程で微小試料片に汚染物質が混入する機会が少なからずあり、解析に適する微小試料片の提供ができなくなる虞がある。

そこで、本発明は、このような課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであり、生体組織に限らず多種の被解析対象物から微小試料片を採取することが可能であり、微小試料片を採取する過程で汚染物質が微小試料片に混入することを排除し、解析に適する状態の微小試料片を提供することが可能な微小試料片採取具及び採取装置を実現しようとするものである。

［１］本発明の微小試料片採取具は、被解析対象物の一部を微小試料片として採取するための微小試料片採取具であって、無機個体材料からなる基部と、前記基部と一体で形成し、かつ、前記基部の一面側に突出し、粘弾性体の前記被解析対象物に先端部を突き刺した状態又は押し当てた状態で、前記被解析対象物に対し相対的に移動することにより、被解析対象物の一部を掻き取る突起部と、を有することを特徴とする。

［２］本発明の微小試料片採取具においては、前記無機個体材料はシリコン基板であり、前記突起部は、フォトリソグラフィ技術を用いて形成されたものであることが好ましい。

［３］本発明の微小試料片採取具においては、前記突起部は、錐体、推台又は柱体で構成されていることが好ましい。

［４］本発明の微小試料片採取具においては、前記突起部が柱体で構成されている場合、前記突起部は、前記柱体の底面の面積が頂面の面積よりも小さいテーパ形状を有していることが好ましい。

［５］本発明の微小試料片採取具においては、前記基部の高さに前記突起部の高さを加えた高さのばらつきは、２０μｍの範囲内に管理されていることが好ましい。

［６］上記［１］から［５］に記載の微小試料片採取具を備える採取装置であって、前記微小試料片採取具を保持する保持部を有し、前記被解析対象物に前記突起部を突き刺した状態又は押し当てることが可能な位置まで前記微小試料片採取具を移動し、かつ、前記微小試料片採取具を前記被解析対象物に沿って移動させる駆動機構を有し、微小試料片採取時に、前記微小試料片採取具の保持部は前記被解析対象物の接触しない離れた位置に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、生体組織に限らず多種の被解析対象物から微小試料片を採取することが可能であり、被解析対象物から微小試料片を採取する過程において汚染物質が微小試料片に混入することを排除し、解析に適する状態の微小試料片を提供することが可能となる。

微小試料片採取具１０で微小試料片Ｓを採取する状況の１例を示す説明図である。 第１例に係る微小試料採取チップ１０Ａを示す図であって、突起部１２Ａが円錐体又は円錐台で構成された例を示す図である。 図２（ａ）に示す例に対して突起部１２Ａの配置密度を高めて配置した例を示す平面図である。 突起部１２Ａを基部１１の中央部に集合させた例を示す平面図である。 第２例に係る微小試料採取チップ１０Ｂを示す図であって、突起部１２Ｂが四角錐体又は四角錐台で構成された例を示す図である。 突起部１２Ｂを基部１１の中央部に集合させた微小試料片採取具１０Ｂの例を示す平面図である。 図５に示す突起部１２Ｂの配置に対して突起部１２Ｂの配置角度（姿勢）を変えた微小試料片採取具１０Ｂを示す平面図である。 第３例に係る微小試料採取チップ１０Ｃを示す図であって、突起部１２Ｃが三角錐又は三角錐台で構成される例の図である。 図８に示す微小試料片採取具１０Ｃに対して突起部１２Ｃの配列を変えた例を示す平面図である。 突起部１２Ｃを基部１１の中央部に集合させた微小試料片採取具１０Ｃの例を示す平面図である。 第４例に係る微小試料採取チップ１０Ｄを示す図であって、突起部１２が台形体で構成された例を示す図である。 第５例に係る微小試料採取チップ１０Ｅを示す図であって、突起部１２Ｅが円柱で構成された例の図である。 第６例に係る微小試料採取チップ１０Ｆを示す図であって、突起部１２Ｆが四角柱で構成された例を示す図である。 第７例に係る微小試料採取チップ１０Ｇを示す図であって、突起部１２Ｇが三角柱で構成された例を示す図である。 微小試料片採取具１０Ａにより被解析対象物の薄切片１４から微小試料片を採取する状況の１例を示す説明図である。 微小試料片採取具１０Ａにより微小試料片Ｓを採取した後の状態を示す顕微鏡写真である。 採取装置５５の概略構成を説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態に係る微小試料片採取具１０及び採取装置５５について、図１〜図１７を参照して説明する。なお、以下に説明する各図は、実際の形状及び構成を簡略化して表す模式図である。

図１は、微小試料片採取具１０で微小試料片Ｓ（図１６参照）を採取する状況の１例を示す説明図である。微小試料片採取具１０は、無機個体材料であるシリコンからなり、例えばシリコン基板で形成され、平面形状が矩形の微小デバイスである。微小試料片採取具１０には、基部１１の一面側に突出する複数の突起部１２が基部１１と一体で形成されている。突起部１２は、フォトリソグラフィ技術を用いてシリコン基板を加工することによって形成された部位である。換言すると、突起部１２は、エッチ溝によって囲まれ、エッチ溝の底部となる基部１１の上面（一面）から上方に突出した部分である。微小試料片採取具１０は、例えば、６インチウエハに多数の突起部１２の群を形成した後に、ダイシングによって個片化することによって、多数個を１バッチ処理によって製造することが可能である。

微小試料片採取具１０の材質としては、シリコン以外にガラス、セラミック又は金属なども採用可能である。しかし、機械的強度に優れ、化学的に安定した材料であって、被解析対象物に接触しても何ら影響を与えることがないこと、採取工程中に汚染物質が発生しないこと、さらには、採取した微小試料片Ｓを微小試料片採取具１０から分離し易いこと、などからシリコンを選択することが好ましい。本例においては、シリコン基板の総厚みを６４０μｍ、突起部１２の高さを１０μｍ、平面サイズを２ｍｍ×２ｍｍの正方形とした。但し、これらの形状や寸法は１例であって、被解析対象物の種類、状態、厚み及び採取量などによって任意に変更することが可能である。なお、複数の突起部１２の基部１１を含む高さのばらつきは、２０μｍの範囲内に収まるよう管理されることが好ましい。

採取対象となる被解析対象物には、有機物又は無機物であってどの粘弾性体のものに適用することができる。有機物としては、ヒト、ヒト以外の動物や植物などの組織、物品に付着した有機組織やペースト状又は固化したオイルなどの有機物が採取対象となり得る。微小試料片採取具１０は、被解析対象物が粘弾性体であれば無機物にも対応可能である。例えば、採取した微小試料片は、被解析対象物が生体組織などであればゲノム解析に供することが可能であり、他の有機物及び無機物であれば元素分析などに供することが可能である。微小試料片Ｓの採取方法としては、スライドガラス１３に貼り付けられた被解析対象物の薄切片１４に突起部１２を突き刺し又は押し当てた状態で突起部１２を薄切片１４に沿って相対的に移動し、又は旋回する。このようにすることによって、粘弾性体の微小試料片Ｓは突起部１２に付着する。その後、微小試料片採取具１０に微小試料片Ｓが付着した状態で分離液などに浸漬すれば、微小試料片採取具１０から微小試料片Ｓを分離することが可能である。薄切片１４は、例えば、被解析対象物の塊をスライスして作成したものであってもよい。また、スライスせず、被解析対象物の塊に対して突起部１２を直接押し当て、上記と同様な操作をすることで、微小試料片Ｓを分離することも可能である。なお、以降の説明においては、被採取対象が薄切片１４に限定されない場合には被解析対象物と記載して説明する。

突起部１２の形状、個数及び配列などは様々に応用可能である。以下に突起部１２の形状及び配列の具体例をあげ説明する。なお、以降の説明において微小試料片採取具の各形態を総称して微小試料片採取具１０と記載し、突起部の各形態を総称して突起部１２と記載することがある。

（微小試料片採取具１０の第１例）
図２は、第１例に係る微小試料片採取具１０Ａを示す図であって、突起部１２Ａが円錐体又は円錐台で構成された例を示す図である。図２（ａ）は、微小試料片採取具１０Ａを示す斜視図、図２（ｂ）は、突起部１２Ａを拡大して示す平面図、図２（ｃ）は、突起部１２Ａを示す側面図、図２（ｄ）は突起部１２Ａが円錐体の場合を示す側面図である。微小試料片採取具１０Ａは、基部１１の一面側に複数の突起部１２Ａを有している。本例では、突起部１２ＡはＸ方向及びＹ方向に延びる格子状に配列されている。図２（ａ），（ｂ）,（ｃ）に示す突起部１２Ａは、円錐体の頂部を底面１５に対して平行な面で切断したような頂面１６を有する円錐台である。

頂面１６の面積、底面１５の面積及び頂面１６の基部１１からの高さは、被解析対象物の種類や状態及びエッチング条件によって任意に設定することが可能である。突起部１２Ａの側面１７を上下方向に湾曲させることも可能である。図２（ｄ）に示す例は、突起部１２Ａは頂点１８を有する円錐体である。突起部１２Ａが円錐体の場合には、被解析対象物に頂点１８を突き刺した状態で、微小試料片採取具１０ＡをＸ方向又はＹ方向の一方向に移動させたり、往復移動させたり、Ｘ軸に対して斜め方向に移動させたり、さらには旋回させたりして微小試料片Ｓ（図１６参照）を掻き取るようにして採取することが可能となる。

突起部１２Ａが円錐台の場合には、被解析対象物に頂面１６を押し当てた状態で、微小試料片採取具１０Ａを被解析対象物に対して移動させることによって、微小試料片Ｓを掻き取るようにして採取することが可能となる。突起部１２Ａは、円錐体又は円錐台のどちらでも同じように微小試料片Ｓを採取することが可能である。突起部１２Ａが円錐体の場合には頂点１８を被解析対象物に突き刺して微小試料片Ｓを採取することが可能であるが、頂部が欠けることが考えられる。しかし、突起部１２Ａを円錐台とすることで頂部の強度を増し、欠けの発生を防止できる。微小試料片Ｓは粘弾性体であることから、微小試料片Ｓは突起部１２Ａの周囲に付着する。

なお、突起部１２Ａの配置密度及び配列方法は、図２（ａ）に示す例に限らず自在に設定することが可能である。その例を図３及び図４を参照して説明する。なお、図３及び図４は、突起部１２Ａの形状が円錐台の例を示している。

図３は、図２（ａ）に示す例に対して突起部１２Ａの配置密度を高めて配置した例を示す平面図である。基部１１上に配置される突起部１２Ａの数は、図２（ａ）に示す例においてはＸ方向及びＹ方向に１３×１３個としているが、図３に示す例においてはＸ方向及びＹ方向それぞれに２４×２４個配置している。つまり、突起部１２Ａの配置密度は、約３．４倍となる。このように、配置密度を高めることによって、微小試料片Ｓを細分化して採取することが可能となる。

図４は、突起部１２Ａを基部１１の中央部に集合させた微小試料片採取具１０Ａの例を示す平面図である。図４は、突起部１２ＡをＸ方向及びＹ方向にそれぞれ７列ずつ配置し、図２に示す例よりも配置密度を疎にした例を示す図である。突起部１２Ａの一つひとつの採取機能は、図２及び図３に示した例と同じであるが、被解析対象物の採取対象部分の平面サイズによって、或いは微小試料片Ｓの採取量などによって配置密度を適宜選択することが可能である。なお、突起部１２Ａの配置密度に対応して底面面積や側面の傾斜角度を変えることが可能である。

（微小試料片採取具１０の第２例）
図５は、第２例に係る微小試料片採取具１０Ｂを示す図であって、突起部１２Ｂが四角錐体又は四角錐台で構成された例を示す図である。図５（ａ）は、微小試料片採取具１０Ｂを示す斜視図、図５（ｂ）は、突起部１２Ｂを拡大して示す平面図、図５（ｃ）は側面図、図５（ｄ）は突起部１２Ｂが四角錐体の場合を示す側面図である。微小試料片採取具１０Ｂは、基部１１の一面側に複数の突起部１２Ｂを有している。本例では、突起部１２ＢはＸ方向及びＹ方向に延びる格子状に配列されている。図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示す突起部１２Ｂは、四角錐体の頂部を底面２０に対して平行な面で切断したような頂面２１を有する四角錐台である。

頂面２１の面積、底面２０の面積及び頂面２１の基部１１からの高さは、被解析対象物の種類や状態及びエッチング条件によって任意に設定することが可能である。図５（ｄ）に示す例は、突起部１２Ｂが頂点２２を有する四角錐体である。突起部１２Ｂが四角錐体の場合には、被解析対象物に頂点２２を突き刺した状態で、微小試料片採取具１０ＢをＸ方向又はＹ方向の一方向に移動させたり、往復移動させたり、Ｘ軸に対して斜め方向に移動させたり、さらには旋回させたりして微小試料片Ｓ（図１６参照）を掻き取るようにして採取することが可能となる。

突起部１２Ｂが四角錐台の場合には、被解析対象物に頂面２１を押し当てた状態で、微小試料片採取具１０Ｂを移動させることによって、微小試料片Ｓを掻き取るようにして採取することが可能となる。突起部１２Ｂは、四角錐体又は四角錐台のどちらでも同じように微小試料片Ｓを採取することが可能である。突起部１２Ｂが円錐体の場合には頂点２２を被解析対象物に突き刺して微小試料片Ｓを採取することが可能であるが、頂部が欠けることが考えられる。しかし、突起部１２Ｂを四角錐台とすることで頂部の強度を増し、欠けの発生を防止できる。

突起部１２Ｂは、四角錐体又は四角錐台であっても４辺の稜線２３を有していることから、微小試料片採取具１０Ｂの移動方向によって微小試料片Ｓの採取状況に差が出る。例えば、微小試料片採取具１０Ｂを、Ｘ方向又はＹ方向に移動すれば微小試料片Ｓを掻き取るように採取することができる。微小試料片採取具１０ＢをＸ軸又はＹ軸に対して斜め方向に移動すれば稜線２３によって被解析対象物を掻き分けつつ掻き取るようにして微小試料片Ｓを採取することができる。微小試料片Ｓは粘弾性体であることから、微小試料片Ｓは突起部１２Ｂの周囲に付着する。

なお、突起部１２Ｂの配置密度及び配置方法は、図５（ａ）に示す例に限らず自在に設定することが可能である。例えば、図示は省略するが、図３に示す例と同様に、突起部１２Ｂの配置数を増やして配置密度を高めることが可能である。また、突起部１２Ｂを基部１１の中央部に集合させたり、図５（ａ）に示す突起部１２Ｂの配置角度（姿勢）に対して、突起部１２Ｂを９０度回転させて配置させたりすることが可能である。

図６は、突起部１２Ｂを基部１１の中央部に集合させた微小試料片採取具１０Ｂの例を示す平面図である。図６は、突起部１２ＢをＸ方向及びＹ方向それぞれ６列ずつ列配置した例を示している。突起部１２Ｂの一つひとつの採取機能は、図５に示した例と同じであるが、被解析対象物の採取対象部分の平面サイズによって、或いは微小試料片Ｓ（図１６参照）の採取量などによって、突起部１２Ｂの配置数や配置レイアウトを適宜選択することが可能である。なお、突起部１２Ｂの配置密度に対応して底面の面積や側面の傾斜角度を変えることが可能である。

図７は、図５に示す突起部１２Ｂに対して突起部１２Ｂの配置角度（姿勢）を変えた微小試料片採取具１０Ｂを示す平面図である。図７に示す突起部１２Ｂは、図５において頂点２２を通り底面２０に垂直な中心軸線２４を軸に９０度回転して突起部１２Ｂを配置したものである。突起部１２Ｂをこのように配置することによって、微小試料片採取具１０ＢをＸ方向又はＹ方向に移動する際に、稜線２３で被解析対象物を掻き分けつつ掻き取るようにして微小試料片Ｓを採取することが可能となる。微小試料片採取具１０Ｂを旋回したり、不規則方向に移動させたりする場合には、突起部１２Ｂの配置角度を適宜設定することが可能である。

なお、図６に示すような突起部１２Ｂを中央部に集合して配置する場合においても、突起部１２Ｂの配置角度を、図７に示す突起部１２Ｂの配置角度と同じように配置することが可能であり、突起部１２Ｂの配置角度を任意に設定することが可能である。

（微小試料片採取具１０の第３例）
図８は、第３例に係る微小試料片採取具１０Ｃを示す図であって、突起部１２Ｃが三角錐体又は三角錐台で構成された例を示す図である。図８（ａ）は、微小試料片採取具１０Ｃを示す斜視図、図８（ｂ）は、突起部１２Ｃを拡大して示す平面図、図８（ｃ）は側面図、図８（ｄ）は突起部１２Ｃが三角錐体の場合を示す側面図である。微小試料片採取具１０Ｃは、基部１１の一面側に複数の突起部１２Ｃを有している。突起部１２Ｃは、３本の稜線のうちの１本の稜線２６が基部１１の辺１１ａに直交する方向に向いて配置されている。図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）に示す突起部１２Ｃは、三角錐体の頂部を底面２７に対して平行な面で切断したような頂面２８を有する三角錐台である。なお、突起部１２Ｃは、底面２７の形状が正三角形の例を示しているが、底面２７の形状は正三角形に限らない。

頂面２８の面積、底面２７の面積及び頂面２８の高さは、被解析対象物の種類や状態及びエッチング条件によって任意に設定することが可能である。図８（ｄ）に示す例は、突起部１２Ｃが頂点２９を有する三角錐体である。

図８（ａ）に示す例は、突起部１２ＣがＸ方向及びＹ方向に延びる格子状に配列されている。突起部１２Ｃが３辺の稜線２６を有していることから、被解析対象物に対する移動方向によって微小試料片Ｓの採取状況に差が出る。例えば、微小試料片採取具１０Ｃを、稜線２６の延長方向に移動すれば稜線２６によって微小試料片Ｓを掻き分けつつ掻き取るようにして微小試料片Ｓを採取することができる。その反対方向に移動すれば微小試料片Ｓを掻き取るように採取することができる。図８（ｄ）に示すように、突起部１２Ｃが円錐体の場合には、被解析対象物に頂点２９を突き刺した状態で、被解析対象物に対して、Ｘ方向又はＹ方向の一方向に移動させたり、往復移動させたり、Ｘ軸に対して斜め方向に移動させたり、さらには旋回させたりして微小試料片Ｓを掻き取るように採取することが可能となる。

突起部１２Ｃが三角錐台の場合には、被解析対象物に頂面２８を押し当てた状態で、微小試料片採取具１０Ｃを移動させることによって、微小試料片Ｓを掻き取るようにして採取することが可能となる。突起部１２Ａは、円錐体又は円錐台のどちらでも同じように微小試料片Ｓを採取することが可能である。突起部１２Ｃが円錐体の場合には頂点１８を被解析対象物に突き刺して微小試料片Ｓを採取することが可能であるが、頂部が欠けることが考えられる。しかし、突起部１２Ｃを三角錐台とすることで頂部の強度を増し、欠けの発生を防止できる。微小試料片Ｓは粘弾性体であることから、微小試料片Ｓは突起部１２Ｃの周囲に付着する。

図９は、図８に示す微小試料片採取具１０Ｃに対して突起部１２Ｃの配列を変えた例を示す平面図である。図９に示す例においては、Ｘ方向の１列毎に突起部１２Ｃの配置角度（姿勢）を変えて配置している。最も左側の第１列に配置される突起部１２Ｃ−１は、稜線２６の１本の延長線がＸ方向の辺１１ａに直交する方向に向いて配置され、左側から第２列に配置される突起部１２Ｃ−２は、底面２７の辺の１本が辺１１ａに平行になるように、さらに１列目に対して半ピッチずらして配置されている。１個の突起部１２Ｃ−２は、４個の突起部１２Ｃ−１の中央部に配置されている。

突起部１２Ｃ−１，１２Ｃ−２をこのように配置することによって、微小試料片採取具１２ＣをＸ方向、Ｙ方向又は任意方向に移動し、或いは旋回させても各突起部が同じような条件で微小試料片Ｓを採取することが可能となる。

図１０は、突起部１２Ｃを基部１１の中央部に集合させた微小試料片採取具１０Ｃの例を示す平面図である。突起部１２Ｃは、その平面姿勢がそれぞれに設定されており（特段の規則の下に姿勢が設定されていなくてもよい）、略サークル状に配置されている。なお、図１０の例は、同心円上に配置された各突起部は、円周に対して所定の角度をなすように配置されている。突起部１２Ｃの一つひとつの採取機能は同じであるが、被解析対象物の採取対象部分の平面サイズによって、或いは微小試料片Ｓの採取量などによって突起部１２Ｃの姿勢及び配置を適宜選択することが可能である。また、突起部１２Ｃの配置密度を変えることも可能である。突起部１２Ｃをこのように配置することによって、微小試料片採取具１２ＣをＸ方向、Ｙ方向又は任意方向に移動し、或いは旋回させても同じ条件で微小試料片Ｓを採取することが可能となる。

（微小試料片採取具１０の第４例）
図１１は、第４例に係る微小試料片採取具１０Ｄを示す図であって、突起部１２Ｄが台形体で構成された例を示す図である。図１１（ａ）は、微小試料片採取具１０Ｄの斜視図、図１１（ｂ）は突起部１２Ｄの一つを拡大して示す斜視図、図１１（ｃ）は、第４例の変形例である。微小試料片採取具１０Ｄは、基部１１の一面側に複数の突起部１２Ｄを有している。突起部１２Ｄは、底面３２及び頂面３３が長方形であり、頂面３３は底面３２に平行である。突起部１２Ｄは、基部１１の辺１１ａに底面３２の長辺３４が平行となるように配列される。

突起部１２Ｄの形状は、頂面３３の面積、底面３３の面積、頂面３３の基部１１からの高さ、側面の傾斜角度など、被解析対象物の種類や状態及びエッチング条件によって任意に設定することが可能である。図１１（ｃ）に示すように、４本の稜線３５を延長して２組の稜線の交点を結んだ直線部３６を有する形状とすることも可能である。図１１に示す微小試料片採取具１０Ｄは、Ｘ方向に移動させて微小試料片Ｓを採取するのに適した形状である。

なお、図示は省略するが、第４例においても、突起部１２Ｄの配置密度を高めたり、突起部１２Ｄを基部１１の中央部に集合させたりすることが可能である。或いは、Ｙ方向に延びる列において、突起部１２Ｄの隙間を広げ、隣の列の突起部１２Ｄをその隙間の間に配列するようにすることが可能であり、突起部１２Ｄの配置角度（姿勢）を任意方向に変えて配置することも可能である。図１１に示す例においては、微小試料片採取具１０ＤをＸ方向に移動することによって、被解析対象物を頂面３３の角部分や直線部３６で掻き取るようにして微小試料片Ｓを採取することが可能となる。

（微小試料片採取具１０の第５例）
図１２は、第５例に係る微小試料片採取具１０Ｅを示す図であって、突起部１２Ｅが円柱で構成された例を示す図である。図１２（ａ）は、微小試料片採取具１０Ｅを示す斜視図、図２（ｂ）は、突起部１２Ｅを示す側面図、図２（ｃ）は、突起部１２Ｅが逆テーパ形状を有する例を示す側面図である。図１２（ａ）に示す例においては、突起部１２ＥはＸ方向及びＹ方向に延びる格子状に配列されている。

図１２（Ｃ）は、突起部１２Ｅの底面３８の面積が頂面３７の面積よりも小さいテーパ形状を有している。いわゆる逆テーパ形状である。微小試料片採取具１０Ｅにおいては、頂面３７を被解析対象物に押し当てて移動させることによって、頂面３７と側面３９との角によって掻き取るようにして微小試料片Ｓを採取する。図１２（Ｃ）に示すように、突起部１２Ｅが逆テーパ形状を有する場合には、頂面３７と側面３９とがなす角度が単純な円柱の場合よりも鋭角になることから、微小試料片採取具１０Ｅの微小片採取能力を高めることが可能となる。

なお、図示は省略するが、第５例においても、突起部１２Ｅの配置密度を高めたり、突起部１２Ｅを基部１１の中央部に集合させたりすることが可能である。或いは、基部１１の辺１１ａ側の突起部１１Ｅの配列に対して２列目の突起部１１ＥをＹ方向に半ピッチずらして配置することも可能である。すなわち、Ｘ方向の１列毎に突起部１２Ｅの配置を変えて配置することが可能である。

（微小試料片採取具１０の第６例）
図１３は、第６例に係る微小試料片採取具１０Ｆを示す図であって、突起部１２Ｆが四角柱で構成された例を示す図である。微小試料片採取具１０Ｆは、基部１１の一面側に複数の突起部１２Ｆを有している。突起部１２ＦはＸ方向及びＹ方向に延びる格子状に配列されている。突起部１２Ｆは、頂面４１が正方形の正四角柱であるが、頂面４１を長方形としてもよい。突起部１２Ｆは、４本の稜線４０（高さを構成する線）のうちの１本が、基部１１の辺１１ａに向かうように配置されている。突起部１２Ｆの頂面４１の面積及び基部１１からの高さは、被解析対象物の種類や状態及びエッチング条件によって任意に設定することが可能である。

微小試料片採取具１０ＦをＸ方向又はＹ方向に移動すれば、稜線４０で微小試料片を掻き分けつつ掻き取るようにして微小試料片Ｓを採取することが可能となる。微小試料片採取具１０Ｆは、被解析対象物に対して、Ｘ方向又はＹ方向の一方向に移動させたり、往復移動させたり、Ｘ軸に対して斜め方向に移動させたり、さらには旋回させることによって微小試料片Ｓを採取することが可能である。但し、突起部１２Ｆの配列は図１３に示す例に限らない。

図示は省略するが、第６例においても、突起部１２Ｆの配置密度を高めたり、突起部１２Ｆを基部１１の中央部に集合させたりすることが可能である。或いは、基部１１の辺１１ａ側の突起部１２Ｆの配列に対して２列目の突起部１２ＦをＹ方向に半ピッチずらして配置することも可能である。また、半ピッチずらした２列目の突起部１２Ｆの底面の１辺を基部１１の辺１１ａに対して平行となるように配置することも可能である。すなわち、Ｘ方向の１列毎に突起部１２Ｅの配置角度（姿勢）を変えて配置することが可能である。

なお、図示は省略するが、突起部１２Ｆにおいても側面４２を、図１２（ａ）に示す例と同じように逆テーパ形状にすることが可能である。突起部１２Ｅが逆テーパ形状を有する場合には、頂面４１と側面４２とがなす角度が単純な四角柱の場合よりも鋭角になることから、微小試料片採取具１０Ｆの微小片採取能力を高めることが可能となる。

（微小試料片採取具１０の第７例）
図１４は、第７例に係る微小試料片採取具１０Ｇを示す図であって、突起部１２Ｇが三角柱で構成された例を示す図である。微小試料片採取具１０Ｇは、基部１１の一面側に複数の突起部１２Ｇを有している。突起部１２ＧはＸ方向及びＹ方向に延びる格子状に配列されている。突起部１２Ｇは、頂面４５が正三角形の正三角柱であるが、頂面形状は正三角形に限らない。図１４に示す突起部１２Ｇは、頂面４５の一辺が基部１１の辺１１ａに対して平行となるように配置されている。

頂面４５の面積及び基部１１からの高さは、被解析対象物の種類や状態及びエッチング条件によって任意に設定することが可能である。微小試料片採取具１０Ｇは、被解析対象物に対して、Ｘ方向又はＹ方向の一方向に移動させたり、往復移動させたり、Ｘ軸に対して斜め方向に移動させたり、さらには旋回させたりして微小試料片Ｓを採取することが可能となる。但し、突起部１２Ｇの配列は図１４に示す例に限らない。

図示は省略するが、第７例においても、突起部１２Ｇの配置密度を高めたり、突起部１２Ｇを基部１１の中央部に集合させたりすることが可能である。或いは、基部１１の辺１１ａから１列目の突起部１２Ｇの配列に対して２列目の突起部１２ＧをＹ方向に半ピッチずらして配置することも可能である。また、半ピッチすらした２列目の突起部１２Ｇを１列目に対して１８０度回転して配置することも可能である。すなわち、Ｘ方向の列の１列毎に突起部１２Ｇの配置角度（姿勢）を変えて配置することが可能である。

図示は省略するが、突起部１２Ｇにおいても側面４６を、図１２（ａ）に示す例と同じように逆テーパ形状にすることが可能である。突起部１２Ｇを逆テーパ形状にする場合には、頂面４５と側面４６とがなす角度が単純な三角柱の場合よりも鋭角になることから、微小試料片採取具１０Ｇの微小試料片採取能力を高めることが可能となる。

以上説明した微小試料片採取具１０Ａ〜１０Ｇは、基部１１の一面側に錐体、推台や柱体などの形状を有する突起部１２Ａ〜１２Ｇを配設したものであるが、突起部の形状や配置などはこれに限らず任意に設定することが可能である。例えば、基部１１に複数種類の突起部を混在させることが可能である。また、突起部１２Ａ〜１２Ｇは、基部１１の表裏両面に形成することも可能であり、表裏面で突起部１２Ａ〜１２Ｇの構成を変えることも可能である。

また、微小試料片採取具１０Ａ〜１０Ｇは、フォトリソグラフィ技術を用いてシリコン基板を加工して製造するものであることから、シリコン基板の微小試料片採取具形成領域毎に突起部１２Ａ〜１２Ｇのいずれかを形成し、ダイシングによって複数種類の微小試料片採取具を作成することも可能である。微小試料片採取具１０Ａ〜１０Ｇの突起部を含む総厚みは、シリコン基板の総厚みに相当することから、シリコン基板毎の突起部１２Ａ〜１２Ｇの各頂面及び各頂点の基部１１からの高さのばらつきを小さく抑えることが可能である。

なお、第１例〜第７例に例示した微小試料片採取具１０Ａ〜１０Ｇは、半導体製造プロセスの一部であるフォトエッチングによって各突起部を形成するものであるから、形成工程中に被解析対象物の解析に影響を与えるような汚染物質を含まないクリーンな微小デバイスである。

（微小試料片採取方法の具体例）
微小試料片採取具１０Ａ〜１０Ｇは、被解析対象物が粘弾性体であれば有機物又は無機物に限定されずに微小試料片Ｓ（図１６参照）を採取することが可能である。以下に、被解析対象物がゲノム診療用病理組織検体であって、具体例として、この被解析対象物から微小試料片採取具１０Ａを使用して微小試料片Ｓを採取することについて説明する。

図１５は、微小試料片採取具１０Ａにより被解析対象物の薄切片１４から微小試料片Ｓを採取する状況の１例を示す説明図である。薄切片１４は、手術などで得た臓器などの組織をパラフィン包埋処理した後に３μｍ〜４μｍの厚みに薄切りしたものである。薄切片１４はＨＥ染色によって組織の採取対象領域（例えば、癌組織領域など）を特定した後、スライドガラス１３に貼り付けられる。微小試料片Ｓの採取方法としては、薄切片１４の採取対象領域に突起部１２Ａを突き刺し又は押し当てた状態で薄切片１４に沿って移動し、又は旋回し微小試料片Ｓを掻き取る。粘弾性体の微小試料片Ｓは突起部１２Ａ及び突起部１２Ａの周辺に付着する。図中の矢印は、微小試料片採取具１０Ａの移動方向を表している。なお、微小試料片採取具１０Ａを固定し、薄切片１４を移動させてもよい。

微小試料片採取具１０Ａは辺面サイズが２ｍｍ×２ｍｍ、厚みが６４０μｍというような微小デバイスであることから、微小試料片採取具１０Ａをホルダー５０に装着して微小試料片Ｓの採取を行う。微小試料片採取具１０Ａはホルダー５０に対して着脱可能である。微小試料片Ｓの採取時に、ホルダー５０には、微小試料片Ｓが付着することがあるため、ホルダー５０は、微小試料片採取具１０Ａと共に廃却処理することが好ましい。つまり、微小試料片採取具１０Ａ及びホルダー５０は、使い捨てとすることが好ましい。微小試料片採取時においては、ホルダー５０を手で掴んで採取作業をすることも可能である。また、ホルダー５０を介して駆動手段に取り付けて、微小試料片採取具１を自動又は半自動で駆動し、微小試料片Ｓを採取することが可能である。なお、ピンセットやクランプなどを用いて微小試料片採取具１０を採取することも可能である。この採取作業は、汚染物質が微小試料片Ｓに付着しないようにチャンバー内において行われる。

図１６は、微小試料片採取具１０Ａにより微小試料片Ｓを採取した後の状態を示す顕微鏡写真である。図１６に示すように、突起部１２Ａの周囲には、薄切片１４から掻き取られた微小試料片Ｓが付着している。試験採取において、微小試料片採取具１個当たり平均０．０５ｍｇの微小試料片Ｓを採取することができた。ゲノム診療のために必要なＤＮＡ量が０．０１ｍｇ以上とされていることから、微小試料片採取具１個、１回の採取動作で十分な採取量が得られることになる。採取された微小試料片Ｓは、不定形に微小化されているが、ゲノム診療用病理組織検体として解析可能である。

（採取装置５５の構成）
図１７は、採取装置５５の概略構成の１例をする説明図である。微小試料片採取具１０Ａを用いる場合を例示している。微小試料片採取具１０は、採取装置５５は、スライドガラス１３を載置するステージ５６と、微小試料片採取具１０Ａを保持し、微小試料片採取具１０Ａを被解析対象物に突起部１２Ａを突き刺した状態又は押し当てた状態で、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及び回転・旋回させる駆動手段としての駆動機構５７と、を有している。微小試料片採取具１０Ａは、ホルダー５０を介して駆動機構５７の一部である連結部５８に取り付けられる。ホルダー５０は、連結機構５８に対して着脱自在である。なお、微小試料片採取具１０Ａを連結部５８に直接取り付けることが可能であり、微小試料片採取具１０は、連結部５８に対して着脱自在な構成とする。

薄切片１４が貼り付けられたスライドガラス１３はステージ５６に載置され、微小試料片Ｓを採取する際に動かない程度に固定される。駆動機構５７は、微小試料片採取具１０Ａを突起部１２Ａが薄切片１４から微小試料片Ｓを採取することが可能な位置まで下降し、高さ位置を保ったままで微小試料片採取具１０Ａを薄切片１４に沿ってＸ方向及びＹ方向に移動させ、或いは、その位置で回転させ、又は旋回させる。次いで、所定動作の経過後に微小試料片採取具１０Ａを上昇させ、ホルダー５０から微小試料片採取具１０Ａを分離し、連結部５８からホルダー５０を分離する。このとき、微小試料片採取具１２Ａには、図１６で説明したような状態で微小試料片Ｓが付着することとなる。

なお、本例においては、被解析対象物の塊をスライスして作成した薄切片１４から微小試料片Ｓを採取することについて説明したが、塊の状態の被解析対象物から直接微小試料片を採取することも可能である。そのような場合においては、微小試料片採取具１０の被解析対象物との距離を適宜調整し、突起部１２の高さを含む形状を適宜選択することによって微小試料片Ｓの採取が可能となる。なお、ステージに駆動機構を備え、微小試料片採取具１０Ａに対し、薄切片１４を移動させることも可能である。

以上説明した微小試料片採取具１０は、被解析対象物の一部を微小試料片Ｓとして採取するための微小試料片採取具である。微小試料片採取具１０は、無機個体材料からなる基部１１と、基部１１と一体で形成し、かつ、基部１１の一面側に突出し、粘弾性体の被解析対象物に先端部を突き刺した状態又は押し当てた状態で、被解析対象物に対し相対的に移動することにより、被解析対象物の一部を掻き取る突起部１２と、を有している。

前述した特許文献１及び特許文献２に記載の採取装置は、被採取対象物が生体組織の薄切片の採取に限定されていること、採取装置の製造や、稼働に伴う埃や摩耗粉、加工油などの汚染源となり得る要素が多いこと、微小試料片を採取するまでに複数の工程が必要となることなどから、被解析対象物に汚染物質が混入する機会が少なからずあり、解析に適する微小試料片の提供ができない虞があった。

しかしながら、本実施の形態に係る微小試料片採取具１０（微小試料片採取具１０Ａ〜１０Ｇ）は、無機個体材料で形成され、突起部１２（突起部１２Ａ〜１２Ｇ）を被解析対象物に突き刺すか押し当てて移動させることによって突起部１２で掻き取るようにして小試料片Ｓを採取するものである。従って、被解析対象物が、有機物や無機物であっても粘弾性体であれば、微小試料片採取具１０で微小試料片Ｓを採取することが可能である。

このことから、微小試料片採取具１０によれば、生体組織に限らず多種の被解析対象物から微小試料片Ｓを採取することが可能であり、微小試料片Ｓを採取する過程で汚染物質が被解析対象物に混入することを排除し、解析に適する状態の微小試料片Ｓを提供することが可能となる。

また、微小試料片採取具１０Ａ〜１０Ｇにおいては、無機個体材料はシリコン基板であって、突起部１２Ａ〜１２Ｇは、フォトリソグラフィ技術を用いて形成されたものである。換言すると、突起部１２Ａ〜１２Ｄは、エッチ溝によって囲まれ、エッチ溝の底部となる基部１１の上面（一面）から上方に突出した部分である。

シリコンは、機械的強度に優れ、化学的に安定した材料であって、被解析対象物に接触しても何ら影響を与えることがない。また、微小試料片採取具１０Ａ〜１０Ｇは、半導体製造プロセスの一部であるフォトリソグラフィ技術（自動化が進んだクリーンな環境で実施される）を用いて形成されることから、機構を構成する構成部品を製造したり、採取装置を組み立てたりする過程で、埃、部材の摩耗による粉塵、加工用の油、作業者の油脂、体液が付着、残留することはない。また、微小試料片採取具１０Ａ〜１０Ｇから微小試料片Ｓを分離し易いことなどの効果がある。また、シリコン基板の厚みを選択したり、エッチング条件を変えたりすることによって、突起部１２の形状や高さを容易に制御することが可能となる。

また、突起部１２Ａ〜１２Ｃは、錐体、推台又は柱体で構成されている。突起部形状が錐体の場合においては頂部を被解析対象物に突き刺し、推台又は柱体の場合には頂面を被解析対象物に押し当てた状態で移動することによって、微小試料片Ｓを掻き取るようにして採取することができる。突起部形状が錐体の場合には、頂部欠けることが考えられるが、推台又は柱体にすることによって強度を増すことが可能となる。

また、突起部１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇは柱体で構成されている。突起部１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇは、柱体の底面の面積が頂面の面積よりも小さいテーパ形状を有している。円柱の突起部１２Ｅを例にとると、「底面３８の面積＜頂面３７の面積」の関係となる。つまり、突起部１２Ｅは逆テーパ形状を有していることになる。突起部が四角柱及び三角柱においても円柱と同様に逆テーパ形状を形成することが可能である。突起部１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇにおいて、側面を逆テーパ形状にすることによって、頂面と側面とがなす角度が単純な柱体の場合よりも鋭角になることから、微小試料片採取能力を高めることが可能となる。

また、基部１１の厚みに前記突起部の高さを加えた高さのばらつきは、２０μｍの範囲内に管理されている。被解析対象物から微小試料片Ｓを採取する際に、各微小試料片採取具は突起部高さ位置を一定の範囲内にすることによって、各突起部における微小試料片Ｓの採取量や採取状況のばらつきを抑えることが可能となる。なお、微小試料片採取具１２Ａ〜１２Ｇは、シリコン基板からフォトリソグラフィ技術で作成されることから、突起部１２Ａ〜１２Ｇそれぞれの頂点又は頂面は、シリコン基板の一面に相当することになることから、高さのばらつきは極めて小さく抑えることが可能である。

また、採取装置５５は、微小試料片採取具１０を保持する保持部を有し、被解析対象物に突起部１２を突き刺した状態又は押し当てることが可能な位置まで移動し、かつ、微小試料片採取具１０を被解析対象物に沿って移動させる駆動機構５７を有し、微小試料片採取時に、微小試料片採取具１０の保持部（ホルダー５０又は連結部５８）は被解析対象物から離れた位置に配置されている。

このような採取装置５５を使用することによって、被解析対象物に微小試料片採取具１０Ａ〜１０Ｇを押し当てる荷重及び採取時の移動方向及び移動速度を適切に管理することが可能となり、一定の条件の下で微小試料片Ｓを効率よく採取することが可能となる。
このような採取装置５５による採取作業においては、クリーンな微小試料片採取具１０を取り付ければ、即、採取作業が行えることから、被解析対象物から微小試料片を採取する過程において汚染物質が被解析対象物に混入することがなく、解析に適する状態の微小試料片を提供することが可能となる。

１０，１０Ａ〜１０Ｇ…微小試料片採取具、１１…基部、１２，１２Ａ〜１２Ｇ…突起部、１３…スライドガラス、１４…被解析対象物の薄切片、１５，２０，２７，３２，３８…突起部の底面、１６，２１，２８，３３，３７，４１，４５…突起部の頂面、１８，２２，２９…突起部の頂点、１７，３９，４２，４６…突起部の側面、２３，２６，３５，４０…突起部の稜線、５０…ホルダー、５５…採取装置、５６…ステージ、５７…駆動機構、５８…連結機構、Ｓ…微小試料片

Claims (6)

1. 被解析対象物の一部を微小試料片として採取するための微小試料片採取具であって、
   無機個体材料からなる基部と、
   前記基部と一体で形成され、かつ、前記基部の一面側に突出し、粘弾性体の前記被解析対象物に先端部を突き刺した状態又は押し当てた状態で、前記被解析対象物に対し相対的に移動することにより、被解析対象物の一部を掻き取る突起部と、
   を有する、
   ことを特徴とする微小試料片採取具。
2. 請求項１に記載の微小試料片採取具において、
   前記無機個体材料はシリコン基板であり、
   前記突起部は、フォトリソグラフィ技術を用いて形成されたものである、
   ことを特徴とする微小試料片採取具。
3. 請求項１または請求項２に記載の微小試料片採取具において、
   前記突起部は、錐体、推台又は柱体で構成されている、
   ことを特徴とする微小試料片採取具。
4. 請求項３に記載の微小試料片採取具において、
   前記突起部が柱体で構成されている場合、前記突起部は、柱体の底面の面積が頂面の面積よりも小さいテーパ形状を有している、
   ことを特徴とする微小試料片採取具。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の微小試料片採取具において、
   前記基部の厚みに前記突起部の高さを加えた高さのばらつきは、２０μｍの範囲内に管理されている、
   ことを特徴とする微小試料片採取具。
6. 請求項１から請求項５に記載の微小試料片採取具を備える採取装置であって、
   前記微小試料片採取具を保持する保持部を有し、前記被解析対象物に前記突起部を突き刺し又は押し当てることが可能な位置まで前記微小試料片採取具を移動し、かつ、前記微小試料片採取具を前記被解析対象物に沿って移動させる駆動機構を有し、
   微小試料片採取時に、前記微小試料片採取具の保持部は前記被解析対象物から離れた位置に配置されている、
   ことを特徴とする採取装置。

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