JP4904286B2 - 光ピンセットを用いた試料の自動抽出および精製に関する方法、装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ピンセットを用いた試料の自動抽出および精製（純化）に関する。特に、本発明は、ホログラフィック光トラッピングを使用して、特に性的暴行事件の法医学的試料（すなわち、綿棒、布など）といった試料から精子を自動的に抽出および精製することに関する。

本発明は、２００４年１２月１０日に出願された米国仮特許出願番号６０／６３５，１６４および２００４年１２月１３日出願された米国仮特許出願番号６０／６３４，９８０の優先権を主張し、これらの内容全体は引用によりここに組み込まれるものとする。
法医学的検査では一連の管理を保守するために集中管理を必要とする。さらに、法医学的ＤＮＡ検査のような領域では、証拠を適切に処理することによりＤＮＡ試料の汚染を防ぐことができ、これにより、単離された細胞からＤＮＡの効果的なＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）増幅を可能にするとともにＳＴＲ（縦列型反復配列）解析を可能にする。

例えば強姦事件の場合、試料収集の性質のため、被害者のＤＮＡを加害者のＤＮＡから分離することが検査を行ううえで最重要である。被害者の上皮細胞は、検査の際、しばしば加害者の精子内部でＤＮＡと混合しているＤＮＡを含んでいるので、結果を混乱させることがある。現在のところ、上皮細胞から精子を分離する現行の広く使用されている技術は、ひとつ、または他の細胞タイプの膜を選択的に破壊して開け、次に、その細胞タイプからＤＮＡを洗い出し、次に、第２の細胞タイプを溶解させて、そして、第２のＤＮＡ試料を収集するよう設計された一連の洗浄工程である。この技術の不正確さと、細胞および細胞／試料履歴における変動性のために、この溶解／洗浄技術は、被害者および加害者両方の混在した特徴を有するＳＴＲ結果を与えることになる。加害者が不明の場合、ＤＮＡ／ＳＴＲデータベースを、加害者を特定／識別するために使用する。このような場合、混在したＳＴＲ特徴は、データベースの使用および法医学データの（ａ）他の犯罪および（ｂ）加害被疑者へのリンクを妨げることになる。
米国特許第６，０５５，１０６号明細書 米国特許第６，６２４，９４０号明細書

したがって、高い精度で、大量の対象物の三次元処理を可能にするとともに、細胞のような対象物を長い距離にわたって移動させることができる、または分析の対象物を複数の角度から回転させることができる方法と装置とが所望されている。さらに、画像および／またはビデオを撮影して試料処理の視覚的記録を保管することも望まれている。また、例えば、二次汚染の可能性を排除するとともに対象物に損傷を与えないで、上記操作を密閉室内で行うことができる方法と装置とを提供すると有利である。さらに、保管のためおよび後日可能性のあるさらなる分析のために、収集されたすべての物質を保存すると有利である。

本発明は、遺伝子分析またはその他の法医学的応用のために、試料から精子を単離するに際し法医学的作業に実際的に使用することができる自動単離処理の中核として、光ピンセットの使用を確立するものである。特に、本発明は、光トラッピングまたはホログラフィック光トラッピング（ＨＯＴ）を使用して、精子ＤＮＡの遺伝子構成を判定するために、精子、上皮細胞およびその他の物質を含む複合試料から精子の精製試料を単離するための自動装置に関する。

特に、ホログラフィック光トラッピング（ＨＯＴ）技術は、高速、大規模並列選別を行うことにより、法医学的試料の処理において大変革を起こして、自動的に精子および上皮細胞を分離することができる。
特に、ＨＯＴは、ホログラフィック的に単一のレーザビームを複数の光トラッピンプに分割し、各光トラップを三次元でコンピュータ制御する（したがって、位置決め可能および移動可能である）。ＨＯＴシステムはこれを、空間光変調器（しばしば、液晶装置）を使用して行い、ホログラムを符号化する。コンピュータインターフェースは所望のホログラフィックパターンを空間光変調器に書きこむ。次にレーザビームは空間光変調器に反射し、そして顕微鏡対物レンズに入射すると、トラップの所望のパターンに分割される。コンピュータで生成されたパターンは、すぐに更新されてレーザトラップの動画シーケンスを描くことができ、ユーザ定義の経路に沿って粒子を引き出す。ホログラフィック制御により、トラップ種類および特性を調節することができ、金属または吸収粒子のように粒子を操作することができる。最終結果は完全なマクロまたはナノレベルの操作システムであり、三次元における任意の経路に沿って、大量の細胞またはその他の粒子を同時に移動させる能力をユーザに対して提供するものである。ＣＣＤカメラおよび画像形成処理の付加により、高度な操作を自動的に行うことができるマシンビジョン（機械視覚）誘導システムを提供する。

大きな光トラップアレイを生成することができるので、ＨＯＴを、標準材料ベースのフィルタよりはるかに大きな利点を備えた光フィルタを生成するために使用することができる。これらの光フィルタは、所望されない物質を一掃して、試料を精製または選別して所望の成分を提供することができる。ＨＯＴフィルタは決して詰まることはなく、逆圧を生成することもなく、細胞のような物質に損傷を与えないよう調整することができる。さらに、コンピュータ制御フィルタの汎用性により、広範囲な物質を選別することができる。

このように、ＨＯＴシステムはレーザおよびホログラフィという２つの強力な技術を組み合わせて、高精度で、大量の対象物の三次元操作を可能にする。細胞のような試料は、広範囲な距離を移動させることができ、または、種々の角度から分析するために回転させることができる。レーザビームを使用して対象物を効果的に空中浮揚させるので、操作を密閉室内で行うことができて、二次汚染を最少化または排除することができる。さらに、光による生物または無生物の操作は極めて穏やかであるので、粒子に対する損傷についての懸念を最小限に抑える。また、ホログラフィックレーザ操作システムは、ユーザ対話方式で使用することもでき、または、実質的に無制限の操作タスク組み合わせにプログラムされていてもよい。

ここに記載の発明は、法医学的試料の非汚染導入を可能にし、光トラッピングまたはホログラフィック光トラッピングを用いて、試料を抽出用容器内へ導入し、汚染を制限するためにその容器を閉鎖する、装置および方法である。
さらに、本発明は、試料の処理についての視覚的記録を可能にする。さらに、本発明は、試料の内容を示す統計的記録の生成を可能にする。

このように、本装置は一般的に、光トラッピングおよびホログラフィック光トラッピングを使用して、精子以外の多くの種類の法医学的証拠の処理において広範囲に応用される。
本発明に係る一実施形態において、光ピンセットを使用する自動抽出および精製システムにおいて法医学的試料を精製する方法および装置は、光トラッピングシステムと、投入通路であって、この投入通路を介して試料が導入される投入通路と、投入通路からの試料を収容する室と、収集通路であって、この収集通路を介して試料の選択粒子が除去される収集通路と、取出口であって、この取出口を介して試料の非選択粒子が除去される取出口とを含む。

一実施形態において、少なくとも１つのバッファ投入通路が設けられ、それを介して、バッファがシステム内へ導入される。
さらに別の実施形態において、選択粒子がそれを乗り越えて取出口へ移動する障壁が設けられている。
さらに別の実施形態において、取出口は少なくとも１つの取出通路である。

さらに別の実施形態において、投入通路は、重力により室内へ試料を沈殿させることができる。
さらに別の実施形態において、バッファ投入通路から室内へのバッファの流れおよび投入通路から室内への試料の流れは、連続的または間欠的である。
さらに別の実施形態において、室の下面は、固着防止被覆処理されて、試料が該面に固着するのを防止している。

さらに別の実施形態において、パージ流を供給して非選択粒子を取出口を介して除去するとともに、パージ流を利用して室を洗浄する。
本発明に係るさらに別の実施形態において、光ピンセットを使用して法医学的試料を精製する自動抽出および精製装置は、光トラッピングシステムと、第１領域であって、この第１領域を介して試料が導入される第１通路と、第２領域であって、この第２領域を介してバッファが導入される第２通路とを含み、光ピンセットを使用して、試料の選択粒子を第１通路から第２通路へ移動させる。１つの実施形態において、障壁が第１通路を第２通路から分離する。固着防止被覆を、第１通路と第２通路との壁部に塗布する。

すべての実施形態において、窓部が設けられており、この窓部を介して画像形成および光ピンセット処理が行われる。画像形成カメラは試料の画像を形成し、コンピュータによって制御される。
さらに別の実施形態において、選択粒子は精子であり、たとえば取り外し可能なガラス瓶のような分離密閉した容器内に収集される。

さらに別の実施形態において、少なくとも通路は移動可能なステージ上に設けられている。
さらに別の実施形態において、画像形成カメラを使用して粒子を画像形成することは自動化されている。
さらに別の実施形態において、光ピンセットはホログラフィック光トラッピングを利用するが、非ホログラフィック光トラッピングを利用してもよい。

さらに別の実施形態において、記録は自動的に生成されて選択粒子についての情報を提供する。
さらに別の実施形態において、試料の処理に関する視覚的記録をコンピュータにより保持することができる。
このように、本発明に係る特徴の概略を説明してきたが、これは、以下の詳細な説明をよりよく理解するため、および、当業技術に対する本貢献をよりよく理解するためになされたものである。以下に説明されるとともに添付の特許請求の範囲の主題を構成する、本発明に係る付加的な特徴が存在することはもちろんのことである。

これに関し、本発明に係る少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明はその適用に際し、以下の説明または図面に示す構造の詳細および構成要素の構成に限定されるものではないということが理解されるべきである。本発明に係る方法および装置は、その他の実施形態でも可能であり、そして、種々の形態で実施が可能である。さらに、本明細書および以下に含まれる発明の要約において使用する語法および専門用語は、説明のために使用されたものであり、限定的なものとみなされるべきものではない。

このように、当業者は、本開示の根拠となった概念を、本発明のいくつかの目的を実行するために、他の構造、方法、およびシステムを設計するための基礎として容易に利用することができる、ということを理解するであろう。したがって、特許請求の範囲は、本発明に係る方法および装置の精神および範囲から逸脱しない範囲において、これらの等価の構造体を含むものとして理解されることが重要である。

本発明は、光トラッピングまたはホログラフィック光トラッピングを使用する自動抽出および精製システムに関するものであり、このシステムは、遺伝子分析およびＰＣＲ／ＳＴＲ処理を損なうおそれのある汚染または損傷を最少に抑えながら、法医学的試料を正確かつ三次元形式で処理するために使用されるものである。
本発明のシステムは、法医学的試料において精子を他の物質（例えば上皮細胞または異物破片など）から分離するために使用される。しかしながら、当業者であれば、本システムは細胞の何らかの個体群を、別の、例えば、それらの配列されたＤＮＡを有する個体と他の個体との間の何らかの区別を有する細胞から分離するために使用してもよい、ということを理解するであろう。

本発明に係る一実施形態において、精子細胞自動アイソレータ（隔離器）１００のＨＯＴ光ピンセット構造体が図１に示されている。ＨＯＴ光ピンセット構造体はたとえば、いずれもグリエその他による上記特許文献１および２により開示されており、それらは、ここに引用により組み込まれている。
レーザ１０１は、光ファイバー１０２を介して、ホログラフィック光トラッピング部１０３と、２色性ミラー１０４と、対物レンズ１０５とを経由して、スライドガラス１０６へレーザ光１１０を供給する。顕微鏡１０７はスライドガラス１０６に対して照射する。ＣＣＤカメラ１０９は、例えば、光トラップ１１２のアレイであるスライドガラス１０６上に画像を記録する。ＨＯＴシステム１００はコンピュータ１１１によりコンピュータ制御されている。

図２は、本発明に係る自動精子細胞選別装置２００の一実施形態を示し、これは、図１のＨＯＴ１００を使用して精子細胞を単離するために使用される。
さらに詳しくは、ビーム拡大レーザ２０１は、ビーム２１５を空間光変調器２０２（または、非ＨＯＴシステムの場合はモータ制御付きミラー）へ出射して、２色性ミラー２０３（または、画像形成を可能にする偏光ビームスプリッター）へ送り、該２色性ミラー２０３は、レーザビーム２１５を対物レンズ２０４を介して窓部２０５へ反射させ、窓部２０５で試料を観察することができる。画像形成カメラ２０６は窓部２０５へ向けられている。フィルタ２０７は、レーザ光が画像形成カメラ２０６へ到達して画像形成カメラ２０６を圧倒し、観察対象の試料の適切な画像形成を損なうことを、防いでいる。画像形成カメラ２０６はマシンビジョンを備えたコンピュータ制御部２０８に接続されている。コンピュータ制御部２０８はまた、空間光変調器２０２も制御する。

本発明に係る一実施形態において、落射蛍光照明部２０９は、フィルタ２１０を介してビームを別の２色性ミラー２１１、すなわちビームスプリッターへ供給する。落射蛍光を行うと、細胞の蛍光画像形成および、場合によっては、細胞の特異（具体）的標識化もマシンビジョンと組み合わせて使用することができ、これにより、試料の成分／対象物をより簡単またはより容易に識別することができる。

対物レンズ２０４上にあるシステム２００の構成要素は、顕微鏡１０７の自動化された移動可能ステージ上にある。対物レンズ２０４と同じレベルまたはその下にある対物レンズ２０４、２色性ミラー２０３、コンピュータ制御部２０６、ＨＯＴピンセットシステム１００、カメラ２０６などは、移動可能ステージ上にはない。
本発明の自動抽出および精製システムの一実施例において、法医学的試料２１２（例えば、乾燥したおよび時間が経過した精子および上皮細胞が付着した綿棒であって、水分補給されて元に戻されたもの）は、管２１３内の流れに導入される。法医学的試料２１２は、例えば、初期レベルの液体（無菌バッファー）を有する漏斗内部に入れることができる。または、例えば、法医学的試料２１２は、溶液が取入口に導入されたまたは膜や他の開口部を介して注入されたプラスチックカートリッジ内の流路内へ入れることができる。

精子を含む混合溶液は、重力によって、試料２１２の固体部分を室（チャンバ）２１６の底部内へ沈殿させる。沈殿試料２１２は、室２１６の底面２０５に到達するが、この室２１６は窓部２０５をも有しており、この窓部を介して画像形成および光ピンセット処理が行われる。画像形成カメラ２０６は、顕微鏡１０７からの明視野照明、落射照明２０９（蛍光または非蛍光）、またはその他の照明によって、窓部２０５を介して観察を行う。

画像形成により試料２１２の精子を識別し、そして、ＨＯＴ１００によって生成された光トラップにより、精子を室２１６（ＨＯＴ１００により観察するための窓を含む）から、例えば障壁（バリア）２１７を越えて、出力管２１８内へと移動させる。一度出力管２１８内部へ入ると、抽出された精子はガラス瓶２１９内で沈殿させられる。１つの実施形態において、ガラス瓶２１９は、クランプ機構２２０から無菌スナップ−オフ式接続部を介して取り外すことができる。

したがって、試料２１２は精製されて所望の精子となり、そして、室２１６の底部へ沈殿した非選択物質は、例えば、パージ流により収集されて、将来ありうる分析に備えることができる。
図３に示すように、本発明の自動抽出および精製システム３００の別の実施形態において、ＨＯＴシステム１００は図１および図２に示すものと類似しており、同一参照符号は図２に示す同一要素を示す。

しかしながら、本実施形態において、わずかに異なる構造と方法とを使用して自動選別が行われる。例えば、本実施形態において、室３０１内への２つの投入部であるバッファ投入通路３０１と試料投入通路３０２とがある。バッファは、バッファ投入通路３０１内へ供給され、比較的狭い管すなわち首部３０４を介して、貯留／抽出領域すなわち室３０３、および収集通路３０６内へ流入する。バッファは、試料投入通路３０２を介して導入される試料と接触する。

１つまたは複数の光ピンセットは、室３０３の混合物内部で問題の対象物（すなわち、精子）を操作し（ＨＯＴ１００を使用して観察するための窓３０５を介して画像形成される）、そして、所望の対象物を収集通路３０６内の「搬出領域」へ移動させてもよい。対象物は、室３０３内へ入ってこなかったバッファとともに収集通路３０６を介して収集および移動される。選択されなかった他の物質を含む溶液は、出力通路３０７を介して室３０３から搬出され、将来に備えて保存される。

首部３０４を介するバッファ通路３０１，３０６からの流れにより、室３０３から収集通路３０６内への物質の意図しない移動が抑制される。
室３０３内への流れは、連続的であるように設定してもよいし、間欠的、すなわち起動／停止モードに設定することもできる。室３０３の下面は、固着防止被覆材で処理して、試料が室３０３の下面に固着するのを防止することができる。

本発明に係るさらに別の実施形態において、図４は自動抽出および精製システム４００の別の選別部を示している。システム４００はシステム３００と類似しているが、投入溶液が管４０１に入り、重力により室４０２の底部へ沈殿する点が異なっている。３つの投入通路４０３，４０４，４０５はすべてバッファ溶液用に使用され、そして、室４０２内部で試料と混合される。投入通路４０３〜４０５からの緩慢な交差流れは、洗浄出力部４０６を介して小さな粒子を洗い流し、そして、大きな粒子は室４０２の底部へ落下する。選択された対象物は、収集出力部４０７を介して、光トラッピングにより出口流内へ押し上げられる。非選択物質は底部付近に残り、出力部４０８を介して流出する。

本発明に係るさらに別の実施形態において、図５は、自動抽出および精製システム５００の別の選別部を示す。システム５００はシステム３００，４００と類似しているが、バッファは室５０１，５０３から投入されることと、試料は室５０２を介して投入される点が異なっている。バッファは、室５０１から通路５０４を介して室５０８へ流入するとともに、室５０３からも室５１０へ流入する。室５０２から投入された試料は、より大きな開口された交差領域、すなわち室５０５へ流入する。通路５０４，５０７のバッファから室５０５内へ弱い逆流がある。

室５０５において試料は画像形成されている間、光ピンセットは試料を所望部分と非所望部分とに分離する。例えば、レイプキット（性犯罪捜査採集用セット）からの法医学的試料において、精子を分離して通路５０４を介して室５０８へ搬出することができるとともに、上皮細胞を通路５０７を介して室５１０へ搬出することができる。非選択かつ非選別の出力物は通路５０６を介して室５０９へ搬出することができる。室５０８〜５１０における出力物は、さらなる分析のために保存することができる。

室５０５は洗い流して、新しい試料を充填することができる。
本発明のさらに別の実施形態において、図６Ａは、ＨＯＴ１００を使用する自動抽出および精製システム６００の別の選別部を示す。システム６００の選別部は、筐体６０１内に例えばバッファ投入通路６０２，６０３のような複数の領域、すなわち流通通路と、試料溶液投入通路６０４とを有している。障壁６０８は筐体６０１の中央部に延びて、流れを６０３，６０４に分離している。

６０３，６０４内での流れは、間隔をあけた領域、すなわち通路により相互に分離されるか、または流れを分離する障壁６０８（図６Ｃ参照）を有していてもよい。本発明に係る一つの実施形態において、流れは筐体６０１の壁部からも隔離されている。これにより、流れ同士が付着したり偶発的に混合するのを防止している。物質は、溶液投入通路６０４からバッファ通路６０３へ光学的にピンセット処理することができる。

収集物質は、収集出力部６０７（図６Ｂ参照）から回収され、そして、非選択物質は出力部６０６にて出力される。バッファは出力部６０５で収集される。
すべての実施形態において、明視野および／または蛍光顕微鏡法を用いて精子細胞を識別することができる。つぎに、精子を光ピンセット処理により分離領域内に移動させて、純粋試料として抽出することができる。

法医学性的強姦事件における精子分離に加えて、本発明では、光ピンセットを、単に精子のみならず、被害者からの細胞の純粋試料を分離するために使用することができる。
さらに、本発明では、試料処理を視覚的に記録することが可能である。
さらに、本発明では、各単離試料および／または初期試料の内容を示す統計的記録を作成することが可能である。例えば、試料出力１における収集された精子数と、試料出力２における収集された上皮細胞数とを分析することができるとともに、投入溶液における各細胞または対象物の数／濃度の推定値を作成することができる。

操作については、上記すべての実施形態において、試料から所望の物質を選別する際に含まれる工程は類似している。
工程１００において、試料２１２は依頼者から入手される。例えば依頼者がレイプ被害者である場合、レイプキットを使用して試料２１２を入手するが、試料２１２は精子細胞、上皮細胞および汚染物質を含むことになる。

工程１０１において、試料２１２は、無菌の容器／包装物（すなわち、レイプキット）内に載置される。試料２１２は容器内に一旦固定される。
工程１０２において、容器は特別な取付け具、すなわちシステム２００，３００内に載置される。システム２００，３００は、上述するとともに図２および図３に示すように、さらに、図４〜図６の実施形態に示すように、試料２１２が沈殿している流体手段またはバッファ流２１３，３０１を備えた少なくとも１つの試料投入通路２１３，３０２と、試料２１２がＨＯＴ１００により分離される室２１６，３０３と、所望の抽出物質用の出力通路２１８，３０６と、非選択物質を（室２１６または出力通路３０７から）除去する手段と、を含む。

工程１０３において、密閉容器における試料２１２は、容器から試料２１２を搬出して管２１３または通路３０２などにおける流体手段またはバッファ流内部へ導入することにより、システム２００，３００内へ導入される。
１つの実施形態において、システム２００，３００へまず、流体バッファ容器３０１から流体を供給してもよい。

さらに、試料は、システム２００，３００内へ導入される前に、試料２１２を有する容器にバッファ流を通すことにより水分補給され、その後に、試料２１２が投入通路内へ入るようにしてもよい。
工程１０４において、試料２１２の抽出／分離システム２００，３００への流動が開始されて、室２１６，３０３へ入る。この流動は重力により駆動されてもよいし、または、ポンプ駆動されてもよく、流れの調整や駆動のために種々の手段を使用してもよい。

工程１０５において、室２１６，３０３、すなわち検出領域には、試料２１２がその内部にある状態で、流体が充填される。
工程１０６において、観察用窓部を含む室２１６，３０３、すなわち検出領域は、基本マシンビジョンシステムであるＣＣＤカメラ１０９，２０６に取り付けられた顕微鏡１０７を介して、画像形成される。

工程１０７において、検出領域（すなわち、室２１６，３０３）は所望の対象物（すなわち、精子）についてスキャンされる。
工程１０８において、所望の対象物（すなわち、精子，精子頭部、または関連粒子）を、画像処理を使用して識別する。
工程１０９において、光トラッピングまたはホログラフィック光トラッピングを使用して、所望の対象物（すなわち、精子か他のすべてのＤＮＡ含有物質か）を収集領域２１９，３０６へ移動させる。１つの実施形態において、この収集領域２１９，３０６は、清浄なバッファ流を導入することにより形成されている（すなわち、収集通路３０６）。

さらに詳しくは、ＨＯＴ１００を使用した試料２１２からの精子抽出に関しては、例えば、２つの精子を、複数の上皮細胞の中から識別し、そして、精子を光ピンセットを使用して上皮細胞の右側に移動させる。次に、すべての精子が収集領域に単離されて集められる（濃縮される）まで、より多くの精子を画像形成するとともに、上皮細胞および周囲溶液から単離する。

本発明に係る別の実施形態において、「精子を押し上げる」と表現する場合、複数の精子が同時に、光ピンセットを使用して、顕微鏡１０７のカバーガラスの下面の上に押し上げられることであり、複数の精子がＨＯＴ１００により三次元で操作できるということを示している。精子尾部は、下方に落下し視界から外れる傾向にあるので、画像形成する場合、部分的にしか焦点が合わないことになる。光ピンセットの正確な位置は、ソフトウエアのインターフェースにおいて示すことができる（すなわち、赤いターゲットとして）。

工程１１０において、光ピンセットを使用して収集された精子は、流体バッファ流を介して、収集通路２１８，３０６内へ、そして、分離密閉された容器（すなわち、２１９）内へ移動される。次に、汚染物質を確実に取り込まないような方法で、容器をシステム２００，３００から分離することができる（すなわち、クランプ機構２２０の無菌スナップ−オン式接続部を使用して取り外される）。

別の工程１１１において、光ピンセットを使用して、精子収集領域２１６，３０６をスキャンして汚染物質を除去してもよい。汚染物質は光ピンセットを使用して、出力通路３０７を介して除去してもよいし、パージ流によってシステム２００から取除いてもよい。
さらに別の工程１１２において、顕微鏡ステージ１０６を自動的にスキャンし、そして、検出領域２１６をパージ流で清浄に一掃することができる。

さらに別の工程１１３において、室２１６，３０３を、光ピンセットマシンビジョンシステム２０６で、汚染物質に関してスキャンすることができる。汚染物質は、ホログラフィックピンセット処理によりシステム２００，３００から除去してもよい。
本発明に係る１つの実施形態における追加の工程において、ソフトウエアプログラムが記録を自動的にコンパイルし、そして、（画像形成処理を使用した）この記録は、例えば、抽出精子の精子数と関連動作パターンについてのフィードバックとともに出力される。

本発明に係るさらに別の実施形態において、上記工程は、ホログラフィック光トラップまたは非ホログラフィック（シングル）光トラップを使用して行ってもよい。
本発明に係るさらに別の実施形態において、１つまたは複数の工程を組み合わせてもよい。
本発明に係る別の実施形態において、非回折限定トラップを使用して、問題の粒子だけをピンセット処理する、すなわち、トラップの大きさを粒子の大きさに整合させて所望ターゲットの優先的ピンセット処理を行うようにしてもよい。

本発明に係る別の実施形態において、光にピンセットを使用して消費電力と必要コストとを低減してもよい。
本発明に係る別の実施形態において、トラップは、ステージが可動状態である場合は固定状態でよく、または、ステージが固定状態の場合は可動状態であってよい。ステージをスキャンする、または、ステージを移動させることは、精子を位置決めする、および／または、移動させる工程の一部となる。

本発明に係る別の実施形態において、トラップは、ホログラフィック的に移動させてもよく、または、別の実施形態においてはミラーとともに移動させてもよい。
本発明に係る別の実施形態において、光トラップは点滅して、所望しない物質を離す（場合によっては、トラップを用いて落下させ、所望しない物質を残す）。これにより、所望の対象物を再捕獲しながら、例えば相対的に小さな大きさといった異なる特性を持った対象物をトラップから離すことができる。

本発明に係る別の実施形態において、運動性かつ拡散性の物質および細胞は、例えば、図２の実施形態において説明したように、逆流または重力を使用して、出力（収集）通路からはずされる。
本発明に係る別の実施形態において、運動性細胞は、紫外線光（すなわち、パルス状ＵＶレーザビーム）により、または試料への化学薬品添加により死滅させられ、たとえ存在していてもそれらが分離処理に干渉することはない。

本発明に係る別の実施形態において、付着防止のために、バッファ領域に壁を設ける被覆を使用するか、または層流を使用する。被覆は、表面に化学溶液を噴霧するか、または図６Ａに示すよう化学溶液を通路に流すことによって塗布されたポリマー被覆を含んでいる。
本発明に係る別の実施形態において、システム内の流れは、静的（ステージは移動するが流体は不動のまま、動的（ステージは不動であるが流れは移動する）、または、バッチフロー（流入、停止、流入、停止）にすることができる。例えば、試料が試料領域にあるとき、流れはすべての投入通路を通るよう駆動され、停止されてもよい。次に、細胞は光ピンセット処理により必要に応じて選別されてもよく、そして、流れは再開されて選別された物質を出力通路へ流し出すとともに、試料領域に選別対象の新しい溶液を再補充してもよい。

バッチ処理において、試料の一部分をシステム２００，３００内に導入し、その試料部分について処理動作を行って、所望物質を（光ピンセット処理によって）分離し、そして、試料の別の部分をシステム２００，３００へ導入する。これにより、システム２００，３００それ自体が保持できる量よりも多い量の試料をシステム２００，３００へ導入することが可能となり、そして、所望の数の出力細胞を得る前に、分析する必要のある試料の量を低減することができる。

本発明に係るさらに別の実施形態において、精子の分離は、流れの切替を使用して行う。この実施形態において、流れの切替は、バッファ溶液と、投入溶液と、バッファ溶液とをそれぞれ管内部へ移動させる３つの投入通路において行われ、この管において試料検査が、レーザで光学的にまたは他の方法で行われる。
例えば、管の顕微鏡領域における光トラッピングにより、精子を法医学的試料から分離し、そして、精子を収集出力通路へ移動させる。制御流を収集出力通路から別の出力通路へすばやく切り替えることにより、非選択細胞などを他の出力通路から除去することができる。

切替は、機械的アクチュエータ、膜、容量方式、加熱、発熱、気泡発泡、またはその他の技術を使用して行ってもよい。出力収集通路と出力通路（これらは顕微鏡検査領域と比較すると大きい）において、小さな時間依存性流量変化により、出力間で対象物が方向づけられる。
本発明に係る別の実施形態において、光トラッピングの代わりに流れを使用して粒子を方向づけることができる。

本発明に係るさらに別の実施形態において、精子は、対象物および対象物特性を画像処理する種々の顕微鏡技術を使用して識別することができる。この技術としては、明視野イメージングを使用する画像処理、ＤＩＣ（微分干渉コントラスト）、位相コントラスト、スペクトル画像解析落射照明明視野法、蛍光画像処理、分極光法；分光法；光散乱法、例えば、非対称光散乱プロフィールの追跡、および、非結像光学プロービング（光トラップに対する対象物の反応が記録される、例えば、光のパターンに反応してその端部に精子が整列する）などがある。

本発明は、色々な種類の細胞を分離することに使用してもよい。例えば、異なる細胞種類は、１つの識別形態であってもよい。別の識別形態は、細胞種類の性差であってもよい。例えば、ＤＮＡのＨｏｅｓｃｈｔ染色を、ＤＮＡ分類のために使用してもよく、そして、ＤＮＡ量の差を測定して男性細胞または女性細胞を固定してもよい。さらに、例えば蛍光マーカのような他のマーカを使用して細胞を識別してもよい。

例えば、細胞が３人の人間を表しているとする。これは２人の加害者の精子であるかもしれない。または、これは被害者および加害者に関連する繊維片であるかもしれないし、その繊維片に接触した、おそらく技術者か警察官といった任意の第三者の繊維片であるかもしれない。あるものは動物の細胞であるかもしれない。細胞種類を識別するとともに細胞を複数の純粋画分へ分画することに役立つある種の蛍光標識付けまたはその他の技術を使用することは有益であろう。

ＨＯＴの選別および操作能力に加えて、ＨＯＴレーザはそれ自体、粒子プローブとして使用することができる。レーザは細胞特性または粒子の物性を識別するのに使用することができる。光透過性、光吸収性、光反射性、質量、大きさ、形状、屈折率、膜特性および可塑性などの対象物間の差異は、光トラップおよび光パターンで相互作用させると、対象物の動きおよび形状に差異をもたらす。これにより、トラップにおける対象物の挙動を利用して、異なる特性で対象物を識別することができる。

さらに、本発明のシステム２００，３００は、画像処理／選択工程および場合によっては流れ制御さえ行うユーザとのユーザ対話方式で使用することができ、または、マシンビジョンを使用して、操作タスクの実質的に無制限な組み合わせをプログラムすることができる。後者の場合、コンピュータは、問題の細胞を視覚的に識別することができるとともにＨＯＴトラップ移動シーケンスを計算して所望の対象物を試料から除去することができる。システムのパラメータを注意深く調整して問題の特定対象物を操作すると、画像形成に基づくトラップ動作により、ユーザ対話の必要性がなくなる。

上述したように、本発明は、ＨＯＴ技術の使用により広範囲な法医学的応用に影響を及ぼすものである。特に、本発明は、性的暴行事件のＳＴＲ ＰＣＲテストのために精子細胞の自動収集を可能にする。システムが生成するホログラフィックトラップの数は膨大であるので、光は完全なフィルタとして作用することができ、大きさ、形状または他の特性に基づき対象物を分離する。マシンビジョンを使用して、分離するべき細胞を選択するが、受動フィルタリングもまた選択肢の一つである。

法医学的試料の光ピンセット処理は、精子細胞を被害者の上皮細胞から分離して、ＤＮＡ鑑定用に分離室内へ導入することができるということを意味している。密閉室を含めて、処理は完全に自動化されており、これにより、二次汚染を最小限にするかまたは存在しないようにする。さらに、抽出試料の純粋性および処理の信頼性が主要な利点として挙げられる。さらに、画像形成またはビデオにより記録を保持できることは、抽出または精製試料を将来の分析に備えて保存できることとともに、大きな利点である。

本発明の上述した実施形態は単に、本発明の原理を明瞭に理解するために記載された実施可能な例に過ぎないことは強調されるべきである。本発明の精神および原理から逸脱することなく、本発明の上記実施形態に対して種々の変更および改変を行ってもよい。このような変更および改変はすべて、本発明の範囲内に含まれるとともに下記の特許請求の範囲により保護されるべきものである。

本発明に係る一実施形態の典型的なＨＯＴシステムの図を示す。 本発明に係る一実施形態の、図１のＨＯＴと組み合わせる自動細胞選別装置である自動ホログラフィックレーザ抽出および精製システムの図を示す。 本発明の別の実施形態に係る自動ホログラフィックレーザ抽出および精製システムの図を示す。 自動レーザ抽出および精製システムの選別部の別の実施形態の図を示す。 自動レーザ抽出および精製システムの選別部のさらに別の実施形態の図を示す。 自動レーザ抽出および精製システムの選別部のさらに別の実施形態の端部の斜視図を示す。 図６Ａの実施形態の端面図を示す。 図６Ａの実施形態の断面図を示す。

Claims (126)

1. 光ピンセットを使用する自動抽出および精製システムにおいて試料を精製する方法であって、
   流体とともに前記試料を試料投入通路へ導入することと、
   前記試料投入通路を介して収容室の内部へ前記試料を流動させ、前記収容室に収容することと、
   光ピンセットを使用して、前記収容室の内部に収容された前記試料の選択粒子を分離することと、
   光ピンセットを使用して、前記分離された選択粒子を前記収容室よりも小さな断面を有する収集通路を介して排出することと、
   非選択粒子を、前記収容室よりも小さな断面を有する取出口を介して排出することと
   を含む、方法。
2. 前記流体はバッファである請求項１に記載の方法。
3. 前記試料投入通路には、まず前記バッファが供給される請求項２に記載の方法。
4. 前記バッファは、前記試料投入通路とは別の投入通路に導入される請求項２または３に記載の方法。
5. 前記試料は、前記試料投入通路内へ導入される前に、バッファによって水分補給される請求項２から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記試料は、重力により前記収容室の底部へ沈殿させられる請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記流体は、前記室へポンプで注入される請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記収容室は、マシンビジョンシステムにより画像形成するための窓部を含む請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記試料の前記選択粒子について、前記収容室をスキャンすることをさらに含む請求項８に記載の方法。
10. 前記マシンビジョンシステムを使用して、画像処理により前記選択粒子を特定することをさらに含む請求項８または９に記載の方法。
11. 前記選択粒子は、表面上に押し上げられるとともに三次元的に操作される請求項１０に記載の方法。
12. 前記選択粒子は、分離され密閉された容器内に収集される請求項１０に記載の方法。
13. 前記容器は、無菌スナップ−オフ式接続部を介して取り外される請求項１２に記載の方法。
14. 前記取出口を介して前記光ピンセットを使用して前記非選択粒子を排出することをさらに含む請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
15. パージ流を供給して前記非選択粒子を前記取出口を介して排出することをさらに含む請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
16. パージ流を使用して前記収容室を洗浄することをさらに含む請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記マシンビジョンシステムを使用する前記画像形成は、自動的に行われ、視覚的記録を保持することができる請求項８から１３のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記選択粒子に関する情報を提供すべく、レポートが自動的に生成される、請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 前記光ピンセットは、ホログラフィック光トラッピングを利用するホログラフィック光トラッピングシステムである請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記ホログラフィック光トラッピングシステムは、その構成部材を装着するステージとともに使用され、前記ステージは移動可能である請求項１９に記載の方法。
21. 前記ホログラフィック光トラッピングシステムにより生成される光トラップは、点滅して前記非選択粒子を離す請求項１９または２０に記載の方法。
22. 前記ホログラフィック光トラッピングシステムのレーザは、粒子プローブとして使用することができる請求項１９から２１のいずれか１項に記載の方法。
23. 前記ホログラフィック光トラッピングは、コンピュータ制御により単一のレーザビームを複数の光トラップへ分割し、分割した各光トラップの位置を３次元に操作することを含む、請求項１９から２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 前記光ピンセットは、非ホログラフィック光トラッピングを利用する非ホログラフィック光トラッピングシステムである請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法。
25. 前記非ホログラフィック光トラッピングシステムにより生成された非回折限界的光トラップを使用して、前記選択粒子のみにピンセット処理を行うことができる請求項２４に記載の方法。
26. 前記光ピンセットは、白色光光ピンセットである請求項１から２５のいずれか１項に記載の方法。
27. 前記試料は複数の生物学的細胞を含み、少なくとも１つの生物学的細胞は、紫外線、および前記試料への化学薬品添加のいずれかにより死滅させられる請求項１から２６のいずれか１項に記載の方法。
28. 前記試料投入通路、前記収容室、前記収集通路、および前記取出口の壁部を被覆して固着を防止することをさらに含む請求項１から２７のいずれか１項に記載の方法。
29. 前記システムを通る流れは、静的、動的、およびバッチフローのいずれかである請求項１から２８のいずれか１項に記載の方法。
30. 前記試料の選択粒子および非選択粒子への分離は、流れの切替えを使用して行われる請求項１から２９のいずれか１項に記載の方法。
31. 光ピンセットを使用する自動抽出および精製システムにおいて試料を精製する方法であって、
    前記試料を第１領域内へ導入することと、
    バッファを第２領域内へ導入することと、
    を含み、
    前記第１および前記第２領域に沿って、当該第１および第２領域の間に、当該第１および第２領域を分離し、かつ前記試料およびバッファを分離する障壁が設けられ、
    光ピンセットを使用して前記試料の選択粒子を前記第１領域から前記障壁の上部を乗り越えて前記第２領域へ移動させることと
    を更に含む、方法。
32. マシンビジョンシステムを使用して画像処理することにより、前記選択粒子を特定することをさらに含む請求項３１に記載の方法。
33. 前記マシンビジョンシステムを使用する前記粒子の画像形成は自動化されており、視覚的記録を保持することができる請求項３２に記載の方法。
34. 前記選択粒子に関する情報を提供すべく、レポートが自動的に生成される、請求項３１から３３のいずれか１項に記載の方法。
35. 前記光ピンセットは、ホログラフィック光トラッピングを利用するホログラフィック光トラッピングシステムである請求項３１から３４のいずれか１項に記載の方法。
36. 前記ホログラフィック光トラッピングシステムは、その構成部材を装着するステージとともに使用され、前記ステージは移動可能である請求項３５に記載の方法。
37. 前記ホログラフィック光トラッピングシステムにより生成される光トラップは、点滅して非選択粒子を離す請求項３５または３６に記載の方法。
38. 前記ホログラフィック光トラッピングシステムのレーザは、粒子プローブとして使用することができる請求項３５から３７のいずれか１項に記載の方法。
39. 前記ホログラフィック光トラッピングは、コンピュータ制御により単一のレーザビームを複数の光トラップへ分割し、分割した各光トラップの位置を３次元に操作することを含む、請求項３５から３８のいずれか１項に記載の方法。
40. 前記光ピンセットは、非ホログラフィック光トラッピングを利用する非ホログラフィック光トラッピングシステムである請求項３１から３４のいずれか１項に記載の方法。
41. 前記非ホログラフィック光トラッピングシステムにより生成された非回折限界的光トラップを使用して、前記選択粒子のみをピンセット処理することができる請求項４０に記載の方法。
42. 前記光ピンセットは、白色光光ピンセットである請求項３１から４１のいずれか１項に記載の方法。
43. 非選択粒子は、紫外線、および前記試料への化学薬品添加のいずれかにより死滅させられる請求項３１から４２のいずれか１項に記載の方法。
44. 前記第１領域および前記第２領域の壁部を被覆して固着を防止することをさらに含む請求項３１から４３のいずれか１項に記載の方法。
45. 光ピンセットを使用して試料を精製する自動抽出および精製装置であって、
    光トラッピングシステムと、
    試料投入通路であって、この試料投入通路を介して試料および流体が導入される試料投入通路と、
    前記試料投入通路からの前記試料を収容し、かつ保持する収容室と、
    前記収容室よりも小さな断面を有する収集通路であって、この収集通路を介して前記試料の選択粒子が前記光トラッピングシステムによって前記収容室から排出される収集通路と、
    前記収容室よりも小さな断面を有する取出口であって、この取出口を介して、前記試料の非選択粒子が前記光トラッピングシステムによって排出される取出口と、を含む、装置。
46. 前記試料投入通路へ至る漏斗をさらに含む請求項４５に記載の装置。
47. 前記試料投入通路はカートリッジ内に設けられている請求項４５または４６に記載の装置。
48. 窓部であって、この窓部を介して画像形成および光ピンセット処理が行われる窓部をさらに含む請求項４５から４７のいずれか１項に記載の装置。
49. 前記光トラッピングシステムは、前記試料の画像を形成する画像形成カメラを含む請求項４５から４８のいずれか１項に記載の装置。
50. 前記画像形成カメラを制御するコンピュータをさらに含む請求項４９に記載の装置。
51. 前記画像形成カメラを使用する前記粒子の画像形成は、自動化されている請求項４９または５０に記載の装置。
52. 視覚的記録を、前記コンピュータにより保持することができる請求項５０に記載の装置。
53. 前記選択粒子に関する情報を提供すべく、レポートが自動的に生成される、請求項４５から５２のいずれか１項に記載の装置。
54. 落射照明部をさらに含む請求項４５から５３のいずれか１項に記載の装置。
55. 前記光トラッピングシステムは顕微鏡を含む請求項４５から５４のいずれか１項に記載の装置。
56. 障壁であって、この障壁を乗り越えて前記選択粒子が移動される障壁をさらに含む請求項４５から５５のいずれか１項に記載の装置。
57. 少なくとも１つのバッファ投入通路をさらに含む請求項４５から５６のいずれか１項に記載の装置。
58. 前記選択粒子の収集のための取り外し可能なガラス瓶をさらに含む請求項４５から５７のいずれか１項に記載の装置。
59. 少なくとも、前記収容室と、前記試料投入通路と、および前記収集通路とが設けられている移動可能なステージをさらに含む請求項４５から５８のいずれか１項に記載の装置。
60. 前記取出口は、少なくとも１つの出力通路である請求項４５から５９のいずれか１項に記載の装置。
61. 前記試料投入通路が、重力による前記収容室の内部への前記試料の沈殿を可能にする請求項４５から６０のいずれか１項に記載の装置。
62. 前記収容室の下面は、固着防止被覆処理されて固着を防止する請求項４５から６１のいずれか１項に記載の装置。
63. 前記バッファ投入通路からの前記収容室内へのバッファの流れ、および前記試料投入通路からの前記収容室内への前記試料の流れは、連続的および間欠的のいずれかである請求項５７に記載の装置。
64. 前記試料投入通路は、まずバッファが供給される請求項４５から６３のいずれか１項に記載の装置。
65. 前記試料は、前記試料投入通路内へ導入される前に、バッファによって水分補給される請求項４５から６４のいずれか１項記載の装置。
66. 前記バッファは、前記収容室へポンプで注入される請求項６３から６５のいずれか１項に記載の装置。
67. 前記選択粒子は、分離され密閉された容器内に収集される請求項４５から６６のいずれか１項に記載の装置。
68. 前記容器は、無菌スナップ−オフ式接続部を介して取り外される請求項６７に記載の装置。
69. パージ流を供給して、前記非選択粒子を前記取出口を介して除去する請求項４５から６８のいずれか１項に記載の装置。
70. パージ流を使用して前記収容室を洗浄する請求項４５から６９のいずれか１項に記載の装置。
71. 前記光ピンセットは、ホログラフィック光トラッピングを利用するホログラフィック光トラッピングシステムである請求項４５から７０のいずれか１項に記載の装置。
72. 前記ホログラフィック光トラッピングシステムにより生成された光トラップは、点滅して前記非選択粒子を離す請求項７１に記載の装置。
73. 前記ホログラフィック光トラッピングシステムのレーザは、粒子プローブとして使用することができる請求項７１または７２に記載の装置。
74. 前記ホログラフィック光トラッピングは、コンピュータ制御により単一のレーザビームを複数の光トラップへ分割し、分割した各光トラップの位置を３次元に操作することを含む、請求項７１から７３のいずれか１項に記載の装置。
75. 前記光ピンセットは、非ホログラフィック光トラッピングを利用する非ホログラフィック光トラッピングシステムである請求項４５から７０のいずれか１項に記載の装置。
76. 前記非ホログラフィック光トラッピングシステムにより生成される非回折限界的光トラップを使用して、前記選択粒子のみにピンセット処理を行うことができる請求項７５に記載の装置。
77. 前記光ピンセットは、白色光光ピンセットである請求項４５から７６のいずれか１項に記載の装置。
78. 前記試料は複数の生物学的細胞を含み、少なくとも１つの生物学的細胞は、紫外線、および前記試料への化学薬品添加のいずれかにより死滅させられる請求項４５から７７のいずれか１項に記載の装置。
79. 前記システムを通る流れは、静的、動的、およびバッチフローのいずれかである請求項４５から７８のいずれか１項に記載の装置。
80. 前記試料の前記選択粒子および前記非選択粒子への分離は、流れの切替えを使用して行われる請求項４５から７９のいずれか１項に記載の装置。
81. 光ピンセットを使用して法医学的試料を精製するための自動抽出および精製装置であって、
    光トラッピングシステムと、
    第１領域であって、この第１領域を介して試料が導入される第１領域と、
    第２領域であって、この第２領域を介してバッファが導入される第２領域と、
    前記第１、第２領域に沿って、当該第１、第２領域の間に、当該第１、第２領域を分離し、かつ前記試料及び前記バッファを分離する障壁と、
    を含み、
    光ピンセットを使用して前記試料の選択粒子を前記第１領域から前記障壁の上部を乗り越えて前記第２領域へ移動させる、装置。
82. 前記第１領域および前記第２領域の壁部に塗布された固着防止被覆をさらに含む請求項８１に記載の装置。
83. 窓部であって、この窓部を介して画像形成および光ピンセット処理を行う窓部をさらに含む請求項８１または８２に記載の装置。
84. 前記光トラッピングシステムは、前記試料の画像を形成する画像形成カメラを含む請求項８１から８３のいずれか１項に記載の装置。
85. 前記画像形成カメラを制御するコンピュータをさらに含む請求項８４に記載の装置。
86. 前記画像形成カメラを使用する前記粒子の画像形成は自動化されている請求項８４または８５に記載の装置。
87. 視覚的記録は前記コンピュータにより保持することができる請求項８５に記載の装置。
88. 前記選択粒子についての情報を提供すべく、レポートが自動的に生成される、請求項８１から８７のいずれか１項に記載の装置。
89. 落射照明部をさらに含む請求項８１から８８のいずれか１項に記載の装置。
90. 前記光トラッピングシステムは顕微鏡を含む請求項８１から８９のいずれか１項に記載の装置。
91. 少なくとも前記第１領域および前記第２領域が設けられている移動可能なステージをさらに含む請求項８１から９０のいずれか１項に記載の装置。
92. 前記第１領域および前記第２領域には、まずバッファが供給される請求項８１から９１のいずれか１項に記載の装置。
93. 前記試料は、前記第１領域内へ導入される前に、バッファによって水分補給される請求項８１から９２のいずれか１項に記載の装置。
94. バッファを投入するための第３領域をさらに含む請求項８１から９３のいずれか１項に記載の装置。
95. 前記選択粒子は、分離され密閉された容器内に収集される請求項８１から９４のいずれか１項に記載の装置。
96. 前記光ピンセットは、ホログラフィック光トラッピングを利用するホログラフィック光トラッピングシステムである請求項８１から９５のいずれか１項に記載の装置。
97. 前記ホログラフィック光トラッピングにより生成された光トラップは、点滅して非選択粒子を離す請求項９６に記載の装置。
98. 前記ホログラフィック光トラッピングのレーザは、粒子プローブとして使用することができる請求項９６または９７に記載の装置。
99. 前記ホログラフィック光トラッピングは、コンピュータ制御により単一のレーザビームを複数の光トラップへ分割し、分割した各光トラップの位置を３次元に操作することを含む、請求項９６から９８のいずれか１項に記載の装置。
100. 前記光ピンセットは、非ホログラフィック光トラッピングを利用する非ホログラフィック光トラッピングシステムである請求項８１から９５のいずれか１項に記載の装置。
101. 前記非ホログラフィック光トラッピングシステムにより生成された非回折限界的光トラップを使用して、前記選択粒子のみにピンセット処理を行うことができる請求項１００に記載の装置。
102. 前記光ピンセットは、白色光光ピンセットである請求項８１から１０１のいずれか１項に記載の装置。
103. 前記試料は複数の生物学的細胞を含み、少なくとも１つの生物学的細胞は、紫外線、および前記試料への化学薬品添加のいずれかにより死滅させられる請求項８１から１０２のいずれか１項に記載の装置。
104. 前記選択粒子は、精子細胞および上皮細胞の少なくとも１つである請求項４５から８０のいずれか１項に記載の装置。
105. 前記選択粒子は、精子細胞および上皮細胞の少なくとも１つである請求項８１から１０３のいずれか１項に記載の装置。
106. 前記選択粒子は、精子細胞および上皮細胞の少なくとも１つである請求項１から３０のいずれか１項に記載の方法。
107. 前記選択粒子は、精子細胞および上皮細胞の少なくとも１つである請求項３１から４４のいずれか１項に記載の方法。
108. 前記取出口は、前記選択粒子のそれぞれに向けられた複数の出力通路を含む請求項４５から８０のいずれか１項に記載の装置。
109. 前記取出口は、前記選択粒子のそれぞれに向けられた複数の出力通路を含む請求項１から３０のいずれか１項に記載の方法。
110. 前記ホログラフィック光トラッピングはユーザ制御される請求項１９から２３のいずれか１項に記載の方法。
111. 前記ホログラフィック光トラッピングシステムはユーザ制御される請求項３５から３９のいずれか１項に記載の方法。
112. 前記ホログラフィック光トラッピングシステムはユーザ制御される請求項７１から７４のいずれか１項に記載の装置。
113. 前記ホログラフィック光トラッピングシステムはユーザ制御される請求項９６から９９のいずれか１項に記載の装置。
114. 前記第１領域および前記第２領域は筐体内に設けられる、請求項３１から４４のいずれか１項に記載の方法。
115. 第３領域が前記第１領域および前記第２領域の上に配置され、バッファ溶液が前記第３領域へ導入される、請求項３１から４４、および１０７のいずれか１項に記載の方法。
116. 前記バッファ溶液が、前記第３領域の出口に集められる、請求項１１５に記載の方法。
117. 前記試料は、法医学的試料である請求項１から３０、１０６、１０９、１１０、１１１、１１４から１１６のいずれか１項に記載の方法。
118. 前記試料は、法医学的試料である請求項３１から４４、１０７、１１１、１１４から１１６のいずれか１項に記載の方法。
119. 前記試料は、法医学的試料である請求項４５から８０、１０４、１０８、１１２のいずれか１項に記載の装置。
120. 前記試料は、法医学的試料である請求項８１から１０３、１０５、１１３のいずれか１項に記載の装置。
121. 他の流体をバッファ投入通路へ導入することと、
     前記収集通路へ前記他の流体を流動させるとともに、前記収容室、前記バッファ投入通路および前記収集通路をつなぐ首部を介して、前記収容室へ前記他の流体を流動させることと、
     を更に備える、請求項１から３０、１０６、１０９、１１０、１１７のいずれか１項に記載の方法。
122. 前記試料投入通路を介して前記収容室へ前記試料を流動させることは、前記収容室が有する底部に対向する位置から前記試料を当該収容室へ流動させること、を有し、
     前記方法は、
     他の流体を、当該収容室の前記底部から高さ方向にならんだ第１、第２および第３のバッファ投入通路のそれぞれへ導入することと、
     前記第１、第２および第３のバッファ投入通路を介して前記他の流体を前記収容室へ流動させることと、
     前記試料を重力により、前記収容室の前記底部へ沈殿することと、
     前記非選択粒子を前記第１のバッファ投入通路に対向する位置に設けられた前記取出口を介して排出することと、
     前記選択粒子を前記第２のバッファ投入通路に対向する位置から前記収集通路を介して排出することと、
     前記選択粒子および前記選択粒子よりも小さな粒子を、前記第３のバッファ投入通路に対向する位置から洗浄出力通路を介して排出することと、
     を更に備える請求項１から３０、１０６、１０９、１１０、１１７のいずれか１項に記載の方法。
123. 他の流体を第１のバッファ投入通路および第２のバッファ投入通路へ導入することと、
     前記他の流体を、前記第１のバッファ投入通路を介して前記収集通路へ流動させるとともに、当該第１のバッファ投入通路と前記収集通路との接続点から分岐した第１の通路を介して前記収容室へ流動させることと、
     当該他の流体を、前記第２のバッファ投入通路を介して、前記収集通路とは異なる他の収集通路へ流動させるとともに、当該第２のバッファ投入通路と前記他の収集通路との接続点から分岐した第２の通路を介して前記収容室へ流動させることと、
     を更に備え、
     前記光ピンセットを使用して前記収容室の内部において前記試料の選択粒子を分離することは、前記第１の通路から前記収容室への流れがある状態で前記選択粒子を当該第１の通路を介して前記収集通路へ搬出すること、および前記第２の通路から前記収容室への流れがある状態で前記選択粒子とは異なる選択粒子を当該第２の通路を介して前記他の収集通路へ搬出すること、を含み
     前記非選択粒子を前記取出口を介して排出することは、前記非選択粒子を前記試料投入通路に対向する位置に設けられた当該取出口を介して排出することを含む、請求項１から３０、１０６、１０９、１１０、１１７のいずれか１項に記載の方法。
124. バッファ投入通路と、
     前記収容室、前記バッファ投入通路および前記収集通路をつなぐ首部と、
     を更に備え、
     前記首部は、当該首部を介する前記バッファ投入通路から前記収容室への前記試料および前記流体の流れが前記収容室から前記収集通路へ向かう流れを抑制するように構成される、請求項４５から８０、１０４、１０８、１１２、１１９のいずれか１項に記載の装置。
125. 第１、第２、第３のバッファ投入通路および洗浄出力通路を更に備え、
     前記試料投入通路は、前記収容室において、当該収容室の底部に対向する位置に設けられ、
     前記第１、第２および第３のバッファ投入通路は、前記収容室の前記底部から高さ方向に当該第１、第２および第３のバッファ投入通路の順に前記収容室の第１の側部に設けられ、
     前記取出口は、前記第１の側部に対向する第２の側部であって前記第１のバッファ投入通路に対向する位置に設けられ、
     前記収集通路は、前記第２の側部であって第２のバッファ投入通路に対向する位置に設けられ、
     前記洗浄出力通路は、前記第２の側部であって前記第３のバッファ投入通路に対向する位置につながれる、請求項４５から８０、１０４、１０８、１１２、１１９のいずれか１項に記載の装置。
126. 第１および第２のバッファ投入通路と、
     前記第１のバッファ投入通路と前記収容室とをつなげる第１の通路と、
     前記第２のバッファ投入通路と前記収容室とをつなげる第２の通路と、
     前記第２のバッファ投入通路と前記第２の通路との接続点につながった他の収集通路と、
     を更に備え、
     前記収集通路は、前記第１のバッファ通路と前記第１の通路との接続点につながれ、
     前記第２の通路は、前記収容室において、前記第１の通路と対向する位置に設けられ、
     前記取出口は、前記収容室において、前記試料投入通路と対向する位置に設けられ、
     前記光トラッピングシステムは、更に、前記選択粒子とは異なる選択粒子を、当該第２の通路を介して前記収容室から前記他の収集通路へ搬出する、請求項４５から８０、１０４、１０８、１１２、１１９のいずれか１項に記載の装置。

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