JP6842326B2

JP6842326B2 - ナノピペット

Info

Publication number: JP6842326B2
Application number: JP2017053032A
Authority: JP
Inventors: 新荻　正隆; 正隆新荻
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2037-03-17
Also published as: JP2018153142A

Description

本発明は、ナノピペットに関する。

一般に、例えば生物学（分子生物学、生化学或いは細胞生物学等）、創薬、医薬品開発等の分野において、人体、動物或いは植物等から得られた生体試料、例えば生体細胞を培養することが行われている。すなわち、多細胞生物から細胞を分離し、生体外で細胞を培養することが行われている。このような培養を行うにあたっては、例えば細胞の種類や、培養の目的等に応じて種々の培養方法が選択されるが、例えば培養容器に細胞を付着させた状態で細胞を増殖させる場合がある。このような細胞は、いわゆる培養細胞、より具体的には接着培養系細胞として知られているが、増殖に伴って細胞同士が互いに繋がり合うことで、複数の細胞が凝集したコロニー状の細胞塊になり易い。

そのため、細胞の継代を行う場合や、所望の細胞だけ細胞塊から取り分けたい場合等には、細胞塊を砕いてばらばらにし、個々の細胞に分離することが求められている。この場合、従来から行われている方法として、例えばナノピペットの先端を利用して細胞塊を砕き、所望の細胞をナノピペットで採取する方法が知られている。
例えば下記特許文献１には、比較的小さい細胞塊をナノピペット内に採取した後、吸引動作及び吐出動作を繰り返し行うことで、ナノピペット内で細胞塊を砕くことができるナノピペットが開示されている。

特許第６００４１４９号公報

しかしながら、上記従来のナノピペットでは、吸引動作及び吐出動作を繰り返し行うことで細胞塊を砕くため、細胞に負荷（ダメージ）が作用し易い。そのため、細胞塊を砕いて、個々の細胞に分離できたとしても、これら細胞に負荷が蓄積されてしまい、例えば細胞を生きたまま採取することが困難になってしまう。さらに、細胞塊を砕くことができたとしても、所望の細胞だけを選択して分離させることが難しく、所望の細胞だけを再現性良く確実に採取することが難しい。

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、所望の対象物を、該対象物に負荷をかけることなく、容易且つ確実に採取することができるナノピペットを提供することである。

（１）本発明に係るナノピペットは、中心軸線に沿って延び、対象物を吸引可能な第１吸引通路が内部に形成された筒状のピペット本体と、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ及びＭｏを含むＣｏ−Ｎｉ基合金から形成され、前記中心軸線に沿って延在すると共に前記ピペット本体に基端部が固定されたピペット部と、を備え、前記ピペット部は、対象物を吸引可能な第２吸引通路が前記第１吸引通路に連通し、且つ先端部に開口した状態で内部に形成された筒状の吸引部と、前記吸引部の前記先端部から突出するように形成されると共に、前記中心軸線に対して直交する径方向に弾性変形可能な突起片と、を備えている。

本発明に係るナノピペットによれば、ピペット部が高強度、高耐蝕性、高耐熱性、非磁性体であるうえ、さらに高弾性であるＣｏ−Ｎｉ基合金から形成されている。そのため、Ｃｏ−Ｎｉ基合金が高弾性材料であるという観点から、例えば対象物が載置されている基板に対して突起片を押し付けるように接触させることで、突起片を径方向に撓むように弾性変形させることができる。これにより、例えば対象物同士が繋がり合っていたとしても、突起片の弾性変形を利用して対象物同士の繋がりを切り離すことができ、所望の対象物を周囲から分離させることができる。従って、所望の対象物を第２吸引通路内に吸引することができ、第１吸引通路を通じて採取することができる。

特に、所望の対象物に対して直接的に外力を加えるのではなく、突起片を利用して所望の対象物を周囲から切り離して分離させるので、所望の対象物にかかる負荷を抑制することができる。そのため、所望の対象物に作用する負荷を抑えた状態で該対象物を採取することができる。さらに、吸引部に突起片が形成されているので、所望の対象物を周囲から分離させた後、容易且つ確実に、しかも速やかに対象物を採取することができる。
なお、Ｃｏ−Ｎｉ基合金が高弾性材料であるので、突起片の押し付けを解除することで、該突起片を弾性復元変形させて元の状態に復帰させることができる。従って、突起片を繰り返し弾性変形させることができ、対象物の採取を安定して繰り返し行うことができる。また、Ｃｏ−Ｎｉ基合金が高強度材料であるという観点から、突起片が上記基板に対して仮に強く押し付けられたとしても、突起片に例えば変形、ひび割れや欠損等の不具合が生じ難い。従って、長期に亘って使用することができる、高品質なナノピペットとすることができる。

（２）前記吸引部は、前記基端部から前記先端部に向かうにしたがって漸次縮径しても良い。

この場合には、先細りの吸引部とすることができるので、対象物を把握し易く、狙った位置に突起片を正確にアプローチし易くなる。従って、突起片を利用した対象物の分離を容易に行い易い。

（３）前記突起片は、前記先端部から前記中心軸線に沿って前記先端部から離間するように突出していると共に、前記先端部から離間するにしたがって漸次前記中心軸線から径方向に離間するように、外向きに傾斜しても良い。

この場合には、突起片が外向きに傾斜しているので、対象物が載置されている基板に対して突起片を押し付けたときに、抵抗少なく突起片を径方向に撓むように弾性変形させることができる。これにより、対象物同士の繋がりをスムーズに切り離すことができ、所望の対象物を速やかに分離させ易い。

（４）前記突起片は、前記中心軸線回りを周回する周方向に沿って間隔をあけて複数形成されても良い。

この場合には、突起片を押し付けるときに、所望の対象物を取り囲むように複数の突起片を配置することができる。そのため、複数の突起片の一度の押し付けで、所望の対象物と周囲の他の対象物との繋がりを、該対象物の全周に亘って容易に切り離すことができる。従って、所望の対象物をさらにスムーズに分離させ易く、該対象物を速やかに採取し易い。

（５）前記突起片には、前記中心軸線回りを周回する周方向に沿って延びる周溝が形成されても良い。

この場合には、突起片に周溝が形成されているので、突起片を押し付けたときに、周溝を基点とした変形を突起片に促すことができる。そのため、さらに抵抗少なく突起片を径方向に撓むように弾性変形させることができ、対象物を分離させ易い。

本発明にかかるナノピペットによれば、所望の対象物を、該対象物に負荷をかけることなく、容易且つ確実に採取することができる。

本発明に係るナノピペットの実施形態を示す斜視図である。図１に示すナノピペットにおけるピペット部周辺の側面図である。図１に示すナノピペットの作製に使用するＦＩＢ加工装置の一例を示す構成図である。図１に示すナノピペットを作製する際の一工程図であって、Ｃｏ−Ｎｉ基合金のブロック部材をＦＩＢ加工してピペット部を作成した状態を示す斜視図である。ピペット部とピペット本体とをデポジション膜を利用して固定している状態を示す斜視図である。図１に示すピペット部の突起片を利用して所望の細胞と他の細胞との繋がりを切り離している状態を示す側面図である。図１に示すナノピペットの変形例を示す側面図である。図７に示すピペット部の突起片を利用して所望の細胞と他の細胞との繋がりを切り離している状態を示す断面図である。図１に示すナノピペットの別の変形例を示す側面図である。

以下、本発明に係るナノピペットの実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、採取する対象物として細胞（培養細胞）を例に挙げて説明する。なお、各図面では、図面を見易くして発明の理解を助けるために、各構成部品の縮尺を適宜変更している。

図１及び図２に示すように、本実施形態のナノピペット１は、中心軸線Ｏに沿って延び、細胞Ｃを吸引可能な第１吸引通路１０が内部に形成された円筒状のピペット本体２と、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ及びＭｏを含むＣｏ−Ｎｉ基合金から形成され、ピペット本体２の先端部１１に固定されたピペット部３と、を備えている。

なお、中心軸線Ｏ方向から見た平面視で、中心軸線Ｏに直交する方向を径方向といい、中心軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。
また、図１では、複数の細胞Ｃが基板４に付着した状態で培養されている場合を図示している。上記基板４としては、例えば図示しない培養容器における底壁部等が挙げられる。複数の細胞Ｃは、培養による増殖に伴って、互いに密に繋がり合って凝集したコロニー状の細胞塊Ｍを形成している。

ピペット本体２は、内径、すなわち第１吸引通路１０の直径が例えば数百ｎｍ〜数百μｍで形成された極細のガラス管とされている。ただし、ピペット本体２はガラス管に限定されるものではなく、その他の材料によって形成されていても構わない。また、ピペット本体２は、内部に第１吸引通路１０を有する筒状に形成されていれば良く、円筒状に限定されるものでもない。

ピペット本体２は、例えば基端部１２が３次元操作可能な図示しないマニピュレータ装置のマニピュレータアームによって片持ち状に保持される。これにより、ナノピペット１の全体は、マニピュレータ装置によって、微細且つ正確に３次元操作される。
ただし、この場合に限定されるものではなく、例えばピペット本体２の基端部１２側に、さらに径の大きい操作用のガラス管を連結し、オペレータが操作用のガラス管を保持して、顕微鏡等を視認しながらナノピペット１を手動で操作しても構わない。

なお、ピペット本体２には、第１吸引通路１０内の内圧を調整する圧力調整機構１３が装着可能とされている。これにより、圧力調整機構１３によって第１吸引通路１０内を負圧にすることで第１吸引通路１０内に細胞Ｃを吸引することが可能とされる。またこれとは反対に、圧力調整機構１３によって第１吸引通路１０内を正圧にすることで、例えば第１吸引通路１０内に供給した各種の溶液（例えば、細胞Ｃの培養に必要な液体や検査液等）を細胞Ｃに付与することも可能とされている。

ピペット部３は、中心軸線Ｏに沿って延在すると共に、ピペット本体２の先端部１１に基端部２１が固定され、内部に第２吸引通路２２が形成された筒状の吸引部２０と、吸引部２０の先端部２３からさらに先端側に向けて突出するように形成され、径方向に弾性変形可能な突起片２５と、を備えている。

本実施形態のピペット部３は、ＦＩＢの照射によって後述のデポジション膜Ｄによって、ピペット本体２の先端部１１に固定されている。これについては後に説明する。
ただし、ピペット部３の固定は、デポジション膜Ｄに限定されるものではなく、例えば接着や溶着等、他の固着方法で固定しても構わないし、係止等の嵌め合いを利用して固定しても構わない。

吸引部２０は、その外形が、ピペット本体２に固定された基端部２１から突起片２５が形成された先端部２３に向かうにしたがって漸次縮径した円錐状に形成されている。ただし、吸引部２０の外形は、円錐状に限定されるものではなく、例えば四角錐状に形成されていても構わないし、基端部２１から先端部２３に亘って同一の外径とされた筒状に形成されていても構わない。

第２吸引通路２２は、細胞Ｃを吸引可能な通路であって、第１吸引通路１０に連通すると共に吸引部２０の先端部２３側に開口している。図示の例では、第２吸引通路２２は吸引部２０の外形に対応して、基端部２１から先端部２３に向かうにしたがって漸次縮径しており、第１吸引通路１０側の開口面積よりも、先端部２３側の開口面積が小さくなるように形成されている。なお、第２吸引通路２２における先端部２３側の開口面積は、細胞Ｃを吸引可能なサイズとされている。

突起片２５は、吸引部２０の先端部２３に一体に形成されている。ただし、この場合に限定されるものではなく、突起片２５を吸引部２０とは別体に形成して、例えばデポジション膜Ｄを利用して吸引部２０に固定しても構わない。

突起片２５は、吸引部２０の先端部２３から、中心軸線Ｏに沿って先端部２３から離間するように突出していると共に、先端部２３から離間するにしたがって漸次中心軸線Ｏから径方向に離間するように、外向きに傾斜している。

図示の例では、突起片２５は、吸引部２０側に位置する根元部分２６よりも、自由端である先端部分２７の方が、周方向に沿った周幅が若干長くなるように形成されている。ただし、突起片２５の形状はこの場合に限定されるものではなく、例えば先端部分２７の周幅が根元部分２６の周幅と同一或いは短くなるように形成されても構わない。
さらに、図示の例では、突起片２５は根元部分２６から先端部分２７に向かうにしたがって漸次厚みが薄くなるように形成されている。

上述した吸引部２０及び突起片２５で構成されるピペット部３を構成する金属材料、すなわちＣｏ、Ｎｉ、Ｃｒ及びＭｏを含むＣｏ−Ｎｉ基合金の具体的な組成を説明する。
Ｃｏ−Ｎｉ基合金としては、組成が質量比で、Ｃｏ：２８〜４２％、Ｃｒ：１０〜２７％、Ｍｏ：３〜１２％、Ｎｉ：１５〜４０％、Ｔｉ：０．１〜１％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｆｅ：０．１〜２６％、Ｃ：０．１％以下、Ｎｂ：３％以下を含み、残部不可避不純物からなる組成であることが好ましい。
より好ましくは、上記組成に加え、Ｗ：５％以下、Ａｌ：０．５％以下、Ｚｒ：０．１％以下、Ｂ：０．０１％以下からなる群より選択される少なくとも１種を含むことが良い。これらの組成範囲を限定した理由を以下に簡単に説明する。

Ｃｏはそれ自体加工硬化能が大きく、切り欠け脆さを減じ、疲労強度を高め、高温強度を高める効果を有するが、２８％未満ではその効果が弱く、４２％を超えるとマトリクスが硬くなり過ぎて加工困難となると共に面心立方格子相が最密六方格子相に対して不安定になる。従って、Ｃｏの質量比は２８〜４２％が好ましい。
Ｃｒは耐食性を確保するのに不可欠な成分であり、またマトリクスを強化する効果を有するが、１０％未満では優れた耐食性を得る効果が弱く、２７％を超えると加工性及び靱性が急激に低下する。従ってＣｒの質量比は１０〜２７％が好ましい。

Ｍｏはマトリクスに固溶してこれを強化する効果、加工硬化能を増大させる効果、及びＣｒとの共存において耐食性を高める効果を有するが、３％未満では所望する効果が得られず、１２％を超えると加工性が急激に低下するうえ、脆いσ相が生成し易い。従って、Ｍｏの質量比は３〜１２％が好ましい。
Ｎｉは面心立方格子相を安定化し、加工性を維持し、耐食性を高める効果を有するが、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｆｅの組成範囲において、Ｎｉが１５％未満では安定した面心立方格子相を得ることが困難であり、４０％を超えると機械的強度が低下する。従って、Ｎｉの質量比は１５〜４０％が好ましい。

Ｔｉは強い脱酸、脱窒、脱硫の効果、及び鋳塊組織の微細化の効果を有するが、０．１％未満ではその効果が弱く、１％を超えると合金中に介在物が増える、或いはη相（Ｎｉ_３Ｔｉ）が析出して靱性が低下する。従って、Ｔｉの質量比は０．１〜１％が好ましい。
Ｍｎは脱酸、脱硫の効果、及び面心立方格子相を安定化する効果を有するが、多過ぎると耐食性、耐酸化性を劣化させる。従って、Ｍｎの質量比は１．５％以下が好ましい。

Ｆｅは、多過ぎると耐酸化性が低下するが、耐酸化性よりも、マトリクスに固溶してこれを強化する効果を重視することを考慮すると、質量比は０．１〜２６％が好ましい。
Ｃはマトリクスに固溶するほか、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｗ等と炭化物を形成し、結晶粒の粗大化の防止効果を有するが、多過ぎると靭性の低下、耐食性の劣化等が生じる。従って、Ｃの質量比は０．１％以下が好ましい。

Ｎｂはマトリクスに固溶してこれを強化し、加工硬化能を増大させる効果を有するが、３％を超えるとσ相やδ相（Ｎｉ_３Ｎｂ）が析出して靭性が低下することから、Ｎｂを含有させる場合は質量比を３％以下とすることが好ましい。
Ｗは、マトリクスに固溶してこれを強化し、加工硬化能を著しく増大させる効果を有するが、５％を超えるとσ相を析出して靭性が低下することから、Ｗを含有させる場合は質量比を５％以下とすることが好ましい。

Ａｌは、脱酸、及び耐酸化性を向上させる効果を有するが、多過ぎると耐食性の劣化等が生じるため、Ａｌを含有させる場合は質量比を０．５％以下とすることが好ましい。
Ｚｒは、高温での結晶粒界強度を上げて、熱間加工性を向上させる効果を有するが、多過ぎると逆に加工性が悪くなるため、Ｚｒを含有させる場合は質量比を０．１％以下とすることが好ましい。
Ｂは、熱間加工性を改善する効果があるが、多過ぎると逆に熱間加工性が低下し割れ易くなるため、Ｂを含有させる場合は０．０１％以下とすることが好ましい。

さらに、Ｆｅの質量比を０．１〜３％としたうえで、Ｎｂ：３％以下を含むことがより好ましい。
すなわち、組成が質量比で、Ｃｏ：２８〜４２％、Ｃｒ：１０〜２７％、Ｍｏ：３〜１２％、Ｎｉ：１５〜４０％、Ｔｉ：０．１〜１％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｆｅ：０．１〜３％、Ｃ：０．１％以下、Ｎｂ：３％以下、及び残部不可避不純物よりなるＣｏ−Ｎｉ基合金がより好ましい。
このような組成のＣｏ−Ｎｉ基合金では、Ｆｅの上限を３％とすることにより、耐酸化性が低下することをより効果的に防ぐことができる。

上述の組成からなるＣｏ−Ｎｉ基合金は、高強度、高耐蝕性、高耐熱性、非磁性であるうえ、高弾性で且つ塑性加工性に優れている。特に、このＣｏ−Ｎｉ基合金は、高い加工硬化性能を有し、冷間で塑性変形を施した後に、高温領域（例えば４００℃〜８００℃）で時効熱処理を施すことにより、ひずみ時効硬化により強化される時効硬化型合金とされている。

本実施形態では、冷間加工として、後述するＦＩＢ加工によりピペット部３を加工し、その後、時効熱処理を施している。これにより、ピペット部３は、例えばヤング率（縦弾性係数）として２００〜２４０Ｇｐａ、剛性率（剪断弾性係数或いは横弾性係数）として８０〜８５ＧＰａの特性を具備している。
このように、ピペット部３は、高いヤング率及び剛性率を具備しているので、特に突起片２５は高い機械的強度を有しながら、径方向への弾性変形が可能とされている。

（ナノピペットの作製）
次に、上述のように構成されたナノピペット１を作製する場合について簡単に説明する。従来から、Ｃｏ−Ｎｉ基合金のような難削材を微細加工してナノピペット１を作製することに関しては、何ら開示も示唆もされていない。
これに対して本実施形態では、図３に示すように、ＦＩＢ（集束イオンビーム）及びＥＢ（電子ビーム）の２つの荷電粒子ビームを照射可能なＦＩＢ加工装置３０を利用することで、精度良くナノピペット１を作製することが可能になった。以下、ナノピペット１の作製について説明する。

まずＦＩＢ加工装置３０について簡単に説明する。
ＦＩＢ加工装置３０は、Ｃｏ−Ｎｉ基合金のブロック部材３１を挟持可能な第１ピンセット３２と、ピペット本体２を挟持可能な第２ピンセット３３と、ＦＩＢ及びＥＢを照射する照射機構３４と、ＦＩＢ或いはＥＢの照射によって発生した二次荷電粒子Ｅを検出する検出器３５と、デポジション膜Ｄを形成するための化合物ガスＧを供給するガス銃３６と、検出された二次荷電粒子Ｅに基づいて画像データを生成すると共に該画像データを表示部３７に表示させる制御部３８と、真空チャンバ３９と、を備えている。

上記ブロック部材３１は、例えば図４に示すように吸引部２０の基端部２１から突起片２５の先端部分２７までの中心軸線Ｏに沿った長さよりも若干長い長さＬ、吸引部２０の基端部２１の外径よりも若干長い幅Ｗ及び厚みＴのサイズに形成されたＣｏ−Ｎｉ基合金の直方体状のブロックである。

図３に示すように、第１ピンセット３２及び第２ピンセット３３は、ピンセット部４０と、ピンセット部４０を例えば５軸に変位（水平面に平行で且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸への移動、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸への移動、Ｘ軸又はＹ軸回りのチルト回転、及びＺ軸回りのローテーション回転）させる変位機構４１と、をそれぞれ備え、真空チャンバ３９内に配置されている。
第１ピンセット３２は、ピンセット部４０でブロック部材３１を挟持することでブロック部材３１を安定的に保持している。第２ピンセット３３は、ピンセット部４０でピペット本体２を挟持することでピペット本体２を安定的に保持している。

照射機構３４は、第１ピンセット３２及び第２ピンセット３３の上方に配置されており、例えばＺ軸に平行にＦＩＢを照射するＦＩＢ鏡筒４５と、Ｚ軸に対して斜めにＥＢを照射するＳＥＭ鏡筒４６と、を備えている。

ＦＩＢ鏡筒４５は、イオン発生源４５ａ及びイオン光学系４５ｂを有しており、イオン発生源４５ａで発生したイオンをイオン光学系４５ｂで細く絞ってＦＩＢにした後、真空チャンバ３９内においてブロック部材３１やピペット本体２に向けてＦＩＢを照射することが可能とされている。
ＳＥＭ鏡筒４６は、電子発生源４６ａ及び電子光学系４６ｂを有しており、電子発生源４６ａで発生した電子を電子光学系４６ｂで細く絞ってＥＢにした後、真空チャンバ３９内においてブロック部材３１やピペット本体２に向けてＥＢを照射することが可能とされている。

検出器３５は、ＦＩＢ或いはＥＢが照射された際に、ブロック部材３１やピペット本体２から発生した二次電子や二次イオン等の二次荷電粒子Ｅを検出して制御部３８に出力している。ガス銃３６は、デポジション膜Ｄの原料となる物質（例えばフェナントレン、プラチナ、カーボンやタングステン等）を含有した化合物ガス（原料ガス）Ｇを放出する。
なお、化合物ガスＧは、二次荷電粒子Ｅによって分解され、気体成分と固体成分とに分離する。そして、分離した固体成分が堆積することでデポジション膜Ｄとなる。

制御部３８は、上述した各構成品を総合的に制御していると共に、ＦＩＢ鏡筒４５及びＳＥＭ鏡筒４６の加速電圧やビーム電流を変化させるように制御している。特に、制御部３８は、ＦＩＢ鏡筒４５の加速電圧やビーム量を変化させることで、ＦＩＢのビーム径を自在に調整可能とされている。これにより、観察画像を取得するだけでなく、例えばブロック部材３１を局所的にエッチング加工（ＦＩＢ加工）することが可能とされている。

また、制御部３８は、検出器３５で検出された二次荷電粒子Ｅを、例えば輝度信号に変換して観察画像データを生成した後、該観察画像データに基づいて表示部３７に観察画像を出力させている。これにより、表示部３７は観察画像を表示する。
制御部３８には、オペレータが入力可能な入力部４７が接続されている。これにより、制御部３８は入力部４７によって入力された信号に基づいて各構成品を制御している。つまり、オペレータは、入力部４７を介して所望する領域にＦＩＢやＥＢを照射して観察することや、所望する領域にＦＩＢを照射してエッチング加工を行うことや、所望する領域に化合物ガスＧを供給しながらＦＩＢを照射してデポジション膜Ｄを堆積させることができる。

次に、ＦＩＢ加工装置３０を利用したピペット部３の作製について説明する。
図４に示すように、第１ピンセット３２でブロック部材３１の一端部を保持した後、適宜ブロック部材３１の姿勢を変化させながらＦＩＢを照射して、ブロック部材３１の一部を切り落とすようにブロック部材３１を連続的にエッチング加工する。これにより、吸引部２０及び突起片２５の外形をそれぞれ形成することができると共に、吸引部２０と突起片２５とを一体に形成することができる。さらに、これと同時に或いは前後して、吸引部２０にＦＩＢを連続的に照射することで、該吸引部２０を中心軸線Ｏに沿って貫通するように、吸引部２０に孔をあけることができる。これにより、吸引部２０に第２吸引通路２２を形成することができる。

以上により、ＦＩＢ加工装置３０を利用した冷間加工によってピペット部３を作製することができる。次いで、作製したピペット部３に対して時効熱処理を施して、ひずみ時効硬化によりピペット部３に高弾性特性を付与させる。

上記熱処理を行った後、再びＦＩＢ加工装置３０を利用して、図５に示すように、第１ピンセット３２で保持したピペット部３の基端部２１と、第２ピンセット３３で保持したピペット本体２の先端部１１とを接触させる。そして、ピペット部３とピペット本体２との接触部分の周辺にガス銃３６から化合物ガスＧを供給しながらＦＩＢを照射する。
これにより、ピペット部３とピペット本体２との接触部分にＦＩＢが照射されることで発生した二次荷電粒子Ｅが化合物ガスＧを分解して気体成分と固体成分に分離させる。すると、分離した固体成分が、ピペット部３とピペット本体２との接触部分に堆積してデポジション膜Ｄとなる。

その結果、ピペット部３とピペット本体２とを互いに固定させることができ、図１及び図２に示すナノピペット１を作製することができる。従って、上述の作製方法によれば、難削材として知られるＣｏ−Ｎｉ基合金であっても、ピペット部３を精度良く、さらには効率良く作製することができる。

（ナノピペットの作用）
次に、上述のように構成されたナノピペット１を利用して、図１に示す細胞塊Ｍの中から所望の細胞Ｃ１を採取する場合について説明する。

本実施形態のナノピペット１によれば、ピペット部３が高強度、高耐蝕性、高耐熱性、非磁性体であるうえ、さらに高弾性であるＣｏ−Ｎｉ基合金から形成されている。そのため、Ｃｏ−Ｎｉ基合金が高弾性材料であるという観点から、図６に示すように、細胞Ｃが付着している基板４に対して突起片２５を押し付けるように接触させることで、突起片２５を径方向に撓むように弾性変形させることができる。

これにより、細胞Ｃ同士が繋がり合って細胞塊Ｍを形成していたとしても、突起片２５の弾性変形を利用して細胞Ｃ同士の繋がりを切り離すことができ、所望の細胞Ｃ１を周囲から分離させることができる。つまり、細胞塊Ｍの中から、所望の細胞Ｃ１を選択して分離させることができる。

この際、所望の細胞Ｃ１と他の細胞Ｃとの繋がり具合に応じて、突起片２５による上記切り離し作業を繰り返し行えば良い。例えば、所望の細胞Ｃ１が、その全周に亘って他の細胞Ｃと繋がっている場合には、所望の細胞Ｃ１の周方向に沿って突起片２５の位置を変更しながら、上記切り離し作業を行えば良い。図６では、所望の細胞Ｃ１と他の細胞Ｃとの最後の繋がり部分を切り離している状態を図示している。

そして、所望の細胞Ｃ１を分離させた後、圧力調整機構１３により第１吸引通路１０内を負圧にすることで、図６に示すように、所望の細胞Ｃ１を第２吸引通路２２内に吸引することができ、第１吸引通路１０を通じて採取することができる。

特に、所望の細胞Ｃ１に対して直接的に外力を加えるのではなく、突起片２５を利用して所望の細胞Ｃ１を周囲から切り離して分離させるので、所望の細胞Ｃ１にかかる負荷をできるだけ抑制することができる。そのため、所望の細胞Ｃ１に作用する負荷を抑えた状態で、該細胞Ｃ１を採取することができ、所望の細胞Ｃ１を生きたまま採取することが可能である。

さらに、吸引部２０に突起片２５が形成されているので、所望の細胞Ｃ１を周囲から分離させた後、容易且つ確実に、しかも速やかに細胞Ｃ１を採取することができる。従って、生きたまま採取した細胞Ｃ１を、これ以降の何らかの工程に速やかに利用することができる。

なお、Ｃｏ−Ｎｉ基合金が高弾性材料であるので、所望の細胞Ｃ１を採取した後、ナノピペット１を引き上げて突起片２５の押し付けを解除することで、該突起片２５を弾性復元変形させて元の状態に復帰させることができる。従って、突起片２５を繰り返し弾性変形させることができ、所望の細胞Ｃ１の採取を安定して繰り返し行うことができる。
また、Ｃｏ−Ｎｉ基合金が高強度材料であるという観点から、突起片２５が上記基板４に対して仮に強く押し付けられたとしても、突起片２５に例えば変形、ひび割れや欠損等の不具合が生じ難い。従って、長期に亘って使用することができる高品質なナノピペット１とすることができる。

以上説明したように、本実施形態のナノピペット１によれば、細胞塊Ｍの中から所望の細胞Ｃ１を選択して分離させることができると共に、該細胞Ｃ１に負荷をかけることなく、容易且つ確実に生きたまま採取することができる。
しかも、突起片２５が外向きに傾斜しているので、基板４に対して突起片２５を押し付けたときに、抵抗少なく突起片２５を径方向に撓むように弾性変形させることができる。これにより、細胞Ｃ同士の繋がりをスムーズに切り離すことができ、所望の細胞Ｃ１を速やかに分離させ易い。

さらに、吸引部２０は基端部２１から先端部２３に向かうにしたがって漸次縮径しているので、先細りの吸引部２０とすることができる。従って、吸引部２０によって視界が遮られ難く、所望の細胞Ｃ１を把握し易い。そのため、狙った位置に突起片２５を正確にアプローチし易くなり、突起片２５を利用した細胞Ｃ１の分離を容易に行い易い。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが可能である。さらに、実施形態には、例えば当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものなどが含まれる。

上記実施形態では、対象物として細胞Ｃを例に挙げて説明したが、細胞Ｃに限定されるものではない。例えば、人体、動物或いは植物等から得られた生体組織でも良い。

また、上記実施形態では、突起片２５を１つだけ形成したが、この場合に限定されるものではない。例えば、図７に示すように、突起片２５が周方向に沿って間隔をあけて複数形成されたナノピペット５０としても構わない。

このように構成されたナノピペット５０によれば、図８に示すように、突起片２５を基板４に押し付けるときに、所望の細胞Ｃ１を取り囲むように複数の突起片２５を配置することができる。そのため、複数の突起片２５の一度の押し付けで、所望の細胞Ｃ１と周囲の他の細胞Ｃとの繋がりを、所望の細胞Ｃ１の全周に亘って容易に切り離すことができる。従って、所望の細胞Ｃ１をさらにスムーズ且つ正確に分離させ易く、該細胞Ｃ１を速やかに採取し易い。

さらに、図９に示すように、複数の突起片２５に、周方向に沿って延びる周溝６１がそれぞれ形成されたナノピペット６０としても構わない。
図示の例では、周溝６１は各突起片２５に対して中心軸線Ｏ方向に間隔をあけて２つ形成されている。ただし、周溝６１の数は、各突起片２５に対して１つだけ形成されていても構わないし、中心軸線Ｏ方向に３つ以上の多段に形成されていても構わない。

このように構成されたナノピペット６０によれば、突起片２５に周溝６１が形成されているので、突起片２５を押し付けたときに、周溝６１を基点とした変形を突起片２５に促すことができる。そのため、さらに抵抗少なく突起片２５を径方向に撓むように弾性変形させることができ、所望の細胞Ｃ１を分離させ易い。
なお、図９では、複数の突起片２５を具備する場合を例に挙げて説明しているが、例えば図１及び図２に示す１つの突起片２５を有するナノピペット１において、突起片２５に周溝６１を形成しても構わない。

また、本実施形態では、ピペット部３が高強度、高耐蝕性、高耐熱性、非磁性体であるうえ、さらに高弾性であるＣｏ−Ｎｉ基合金から形成されているが、本発明におけるピペット部３の材質は、この他の金属材料であって、例えばＡｌのように、弾性変形可能な金属材料であってもよい。本実施形態におけるＣｏ−Ｎｉ基合金であれば、上述のように顕著な効果を期待できるが、Ａｌなどの弾性変形可能な金属材料であっても、使用環境によっては、充分な効果を期待することができる。
即ち、中心軸線に沿って延び、対象物を吸引可能な第１吸引通路が内部に形成された筒状のピペット本体と、弾性変形可能な金属材料から形成され、前記中心軸線に沿って延在すると共に前記ピペット本体に基端部が固定されたピペット部と、を備え、前記ピペット部は、対象物を吸引可能な第２吸引通路が前記第１吸引通路に連通し、且つ先端部に開口した状態で内部に形成された筒状の吸引部と、前記吸引部の前記先端部から突出するように形成されると共に、前記中心軸線に対して直交する径方向に弾性変形可能な突起片と、を備えている、ナノピペットであってもよい。

Ｃ…細胞（対象物）
Ｏ…中心軸線
１、５０、６０…ナノピペット
２…ピペット本体
３…ピペット部
１０…第１吸引通路
２０…吸引部
２１…吸引部の基端部
２２…第２吸引通路
２３…吸引部の先端部
２５…突起片
６１…周溝

Claims

中心軸線に沿って延び、対象物を吸引可能な第１吸引通路が内部に形成された筒状のピペット本体と、
Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ及びＭｏを含むＣｏ−Ｎｉ基合金から形成され、前記中心軸線に沿って延在すると共に前記ピペット本体に基端部が固定されたピペット部と、を備え、
前記ピペット部は、
対象物を吸引可能な第２吸引通路が前記第１吸引通路に連通し、且つ先端部に開口した状態で内部に形成された筒状の吸引部と、
前記吸引部の前記先端部から突出するように形成されると共に、前記中心軸線に対して直交する径方向に弾性変形可能な突起片と、を備えている、ナノピペット。
請求項１に記載のナノピペットにおいて、
前記吸引部は、前記基端部から前記先端部に向かうにしたがって漸次縮径している、ナノピペット。
請求項１又は２に記載のナノピペットにおいて、
前記突起片は、前記先端部から前記中心軸線に沿って前記先端部から離間するように突出していると共に、前記先端部から離間するにしたがって漸次前記中心軸線から径方向に離間するように、外向きに傾斜している、ナノピペット。
請求項１から３のいずれか１項に記載のナノピペットにおいて、
前記突起片は、前記中心軸線回りを周回する周方向に沿って間隔をあけて複数形成されている、ナノピペット。
請求項１から４のいずれか１項に記載のナノピペットにおいて、
前記突起片には、前記中心軸線回りを周回する周方向に沿って延びる周溝が形成されている、ナノピペット。