JP7405216B2 - 微粒子分取用マイクロチップ及び微粒子分取装置 - Google Patents

Description

本発明は、微粒子分取用マイクロチップ及び微粒子分取装置に関する。

従来から、フローサイトメータ用の微粒子分取用マイクロチップが様々開発されている。
例えば、特許文献１には、サンプル液層流とシース液層流の合流後に生じる渦状の流れ場を抑制し、サンプル液層流の乱れを生じさせない流路構造を設けた、フローサイトメータ用マイクロチップが開示されている。

前記マイクロチップは、具体的には、
第一の導入流路と、
第一の導入流路を挟んで配設され、それぞれ第一の導入流路に側方から合流する第二の導入流路と、
第一及び第二の導入流路に連通し、これらの流路から送流される流体が合流して通流する合流流路と、が形成され、
合流流路に、第一の導入流路に対する第二の導入流路の挟み込み方向における流路幅が、流体の送流方向に従って次第に大きくなるように形成したテーパ部が設けられる、
という構造を採用している。
このような構造により、サンプル液層流を、流路の中心に集束させて送液することができる。

また、特許文献２には、流路を通流するシースフローから、目的とする微粒子のみを高速かつ安定して取り出すことが可能な、微粒子分取用マイクロチップが開示されている。
前記微粒子分取用マイクロチップは、具体的には、微粒子を含む液体が通流する主流路と、前記微粒子が取り込まれる分取室と負圧が発生する圧力室とが配置された前記主流路に連通する分取流路とが備えられており、前記分取室及び前記圧力室における前記液体の流れ方向に対する垂直断面が、前記分取流路の他の部分における前記液体の流れ方向に対する垂直断面よりも大きく形成されている。

特開２０１１－１７９９４５号明細書 特開２０１７－０５８３７５号明細書

本技術は、前記微粒子分取用マイクロチップよりも更なる微粒子分取の高速化、高純度化、高取得率化を可能にする微粒子分取用マイクロチップを提供することを主目的とする。

前記課題解決のため、本技術は、
微粒子含有液体が通流する主流路と、
前記主流路と同軸上に連通している捕獲流路と、
前記捕獲流路と連通している捕獲室と、
前記捕獲流路と交差するゲート流路と、
を含み、
前記捕獲流路は、前記ゲート流路と交差する開口部を有し、
液体が通流する方向に沿って、前記開口部の上流の断面積は前記開口部の下流の断面積より小さいことを特徴とする、
微粒子分取用マイクロチップ
を提供する。
前記ゲート流路は、複数であり、前記上段の捕獲流路後端の開口からの微粒子含有液体の流れの中心に対して対称になるように前記下段の捕獲流路の前端に接続することが好ましい。
前記ゲート流路は、常に一定流量のゲート流用液体が流れることが好ましい。
前記ゲート流用液体は、前記下段の捕獲流路において、前記ゲート流路から前記上段の捕獲流路の方向及び前記圧力室の方向に分岐して流れ得る。
前記捕獲室は、圧力室であることが好ましい。
前記圧力室は、振動板を有してもよい。
前記圧力室の室内は、負圧、正圧、常圧へ、繰り返し制御することができる。
前記主流路は、微粒子検出領域を含んでもよい。
また、前記捕獲流路と前記捕獲室との間に連結流路を備えてもよい。
前記主流路は、前記微粒子含有液体を導入する微粒子含有液体導入部と連結することができる。
前記主流路は、シース液を導入するシース液導入部と連結することができる。
前記主流路は、前記捕獲流路の上流で分岐し、捕獲流路に流れ込まなかった液体が流れる分岐流路と連結することができる。
前記分岐流路は、シース液容器及び／又はゲート液容器と連結することができる。
前記捕獲室の下流には、捕獲した微粒子を回収する微粒子回収部を備えることができる。
また、前記上段の捕獲流路の前端に微粒子が到達したときに、前記圧力室の室内が常圧から負圧になり、前記微粒子含有液体が前記上段の捕獲流路に引き込まれ、前記上段の捕獲流路後端の開口から前記下段の捕獲流路に吐出されて、噴流（ジェット）が発生し、
前記微粒子が前記下段の捕獲流路を通過し前記圧力室に到達後、前記圧力室の室内を負圧若しくは常圧から正圧にすることができる。
前記上段の捕獲流路後端の開口から前記下段の捕獲流路に吐出される前記微粒子含有液体の体積が、
前記上段の捕獲流路の容積の半分以上であることが好ましい。
また、前記圧力室の室内を常圧から負圧にしたときに、前記上段の捕獲流路後端の開口から前記下段の捕獲流路に吐出される前記微粒子含有液体の体積が、
前記ゲート流路から前記下段の捕獲流路に流れ込むゲート流用液体の体積以下であることが好ましい。
更に、前記圧力室の室内を常圧から負圧にしたときに前記下段の捕獲流路から前記圧力室の方向に吐出される前記微粒子含有液体の体積が、
前記下段の捕獲流路の容積以下であることが好ましい。

また、本技術は、
微粒子含有液体が通流する主流路と、
前記主流路と同軸上に連通している捕獲流路と、
前記捕獲流路と連通している捕獲室と、
前記捕獲流路と交差するゲート流路と、
を含み、
前記捕獲流路は、前記ゲート流路と交差する開口部を有し、
液体が通流する方向に沿って、前記開口部の上流の断面積は前記開口部の下流の断面積より小さいことを特徴とする、
微粒子分取用マイクロチップを搭載する、マイクロチップ搭載部と、
前記主流路に含まれる微粒子検出領域に光を照射する光照射部と、
前記微粒子から発せられた散乱光及び／又は蛍光を検出する検出部と、
前記捕獲室は、圧力室であり、前記圧力室の室内を負圧又は正圧にする圧力室制御部と、
を含む、微粒子分取装置
を提供する。
そして、前記圧力室制御部は、ピエゾ素子を有してもよい。

本技術によれば、フローサイトメータ用の新たな微粒子分取用マイクロチップを提供し、微粒子の分取の高速化、高純度化、高取得率化を図ることができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

微粒子分取用マイクロチップの基本構造の一例を示す図である。 微粒子分取用マイクロチップの捕獲部を拡大した図である。 微粒子分取用マイクロチップの縦断面を模式的に示す図である。 微粒子分取用マイクロチップで生じるジェットによる微粒子の動きを示す図である。 微粒子分取用マイクロチップの捕獲部及び圧力室を拡大した図である。 微粒子分取用マイクロチップの捕獲流路にゲート流路が丁字状に接続した部分を拡大した図である。 微粒子分取用マイクロチップの捕獲流路の長さ、サンプル流の引き込む体積及び微粒子の関係を模式的に示す図である。 微粒子分取用マイクロチップの捕獲流路とゲート流路とが十字状に交差した例における、微粒子含有液体の引き込み動作及び吐出動作を模式的に示す図である。 微粒子分取用マイクロチップのゲート流が一定流量で常に流れているときの、捕獲流路における微粒子含有液体の引き込み動作及び吐出動作を模式的に示す図である。 微粒子分取用マイクロチップの２段化捕獲流路を示す図である。 微粒子分取用マイクロチップの２段化捕獲流路を示す図である。 微粒子分取用マイクロチップの捕獲流路での微粒子捕獲動作を示す図である。 １段目の捕獲流路と２段目の捕獲流路を有する捕獲流路を模式的に示す図である。 捕獲流路の引き込み体積とゲート流の流入体積の関係を模式的に示す図である。 捕獲流路の引き込み体積とゲート流の流入体積の関係を模式的に示す図である。 ゲート流路が非対称に捕獲流路に接続している様子を示す図である。 ゲート流路が対称に捕獲流路に接続している様子を示す図である。 ２段目の捕獲流路がテーパ付流路である例を示す図である。 ２段目の捕獲流路がテーパ付流路である例を示す図である。 １段目の捕獲流路がテーパ付流路である例を示す図である。 １段目の捕獲流路１及び２段目の捕獲流路２がテーパ付流路である例を示す図である。 ３段の捕獲流路を有する例を示す図である。 ３段の捕獲流路を有する例を示す図である。 ３段の捕獲流路を有する例を示す図である。 ３段の捕獲流路を有する例を示す図である。 微粒子分取用マイクロチップに連結流路を設けた例を示す図である。 流路中心に対して対称なゲート流路接続の具体例を示す図である。 図２７とは異なる、流路中心に対して対称なゲート流路接続の具体例を示す図である。

以下、本技術を実施するための好適な形態について説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。
説明は以下の順序で行う。

１．微粒子分取用マイクロチップの基本構造
（１）マイクロチップの基本構造
（２）捕獲部の微粒子の動き
（３）圧力室の圧力制御
（４）微粒子の再放出
（５）微粒子の分取性能の向上
（６）捕獲流路の形状と引き込み体積の関係
２．実施態様１
３．実施態様２
４．実施態様３
５．実施態様４
６．実施態様５
７．実施態様６
８．実施態様７
９．実施態様８
１０．実施態様９
１１．実施態様１０
１２．実施態様１１
１３．微粒子分取装置
（１）構成
（２）微粒子分取プログラム

ここで、本技術において「微粒子」には、細胞、微生物、及びリボソームなどの生物学的微粒子、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等が含まれる。
生物学的微粒子には、例えば、各種細胞を構成する染色体、リボソーム、ミトコンドリア、オルガネラ(細胞小器官)などが挙げられる。
細胞には、例えば、動物細胞（血球系細胞など）、植物細胞が挙げられる。
微生物には、例えば、大腸菌などの細菌類、タバコモザイクウイルスなどのウイルス類、イースト菌などの菌類などが挙げられる。

前記生物学的微粒子には、核酸、タンパク質、これらの複合体などの生物学的高分子高分子も含まれる。
また、前記合成粒子には、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が含まれる。前記有機高分子材料には、例えば、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等が挙げられる。前記無機高分子材料には、例えば、ガラス、シリカ、及び磁性体材料等が挙げられる。金属には、例えば、金コロイド及びアルミ等が挙げられる。

微粒子の形状は、一般には球形又は略球形であってよく、又は非球形であってもよい。微粒子の大きさ及び質量は、マイクロチップの流路のサイズによって当業者により適宜選択できる。他方で、マイクロチップの流路のサイズも、微粒子の大きさ及び質量によって適宜選択できる。

本技術において、微粒子には、必要に応じて化学的又は生物学的な標識、例えば蛍光色素等を標識できる。当該標識は、当該微粒子の検出をより容易にし得る。前記標識は当業者により適宜選択できる。

＜１．微粒子分取用マイクロチップの基本構造＞
（１）マイクロチップの基本構造
図１に、微粒子分取用マイクロチップの基本構造の一例を示す。
図１のマイクロチップにおいて、微粒子含有液体は、微粒子含有液体導入部１０１から導入される。また、シース液導入部１０３が設けられ、シース液は、ここから導入される。

シース液は、シースフロー生成部１１２において、微粒子含有液体と微粒子含有液体とが合流して（例えば、微粒子含有液体の両側から微粒子含有液体と合流して）、微粒子含有液体の周囲がシース液で囲まれた層流又は微粒子含有液体がシース液に挟まれた層流、いわゆるシース流を形成する。当該層流は、検出部１０５に向かって流れる。

検出部１０５では、微粒子含有液体中の微粒子に対して例えば光が照射され、微粒子が検出される。当該光の照射によって生じた蛍光及び／又は散乱光に基づき、当該微粒子が取得されるべきものであるかどうかが判定される。検出部１０５は、一つのスポットであってもよく、複数のスポットであってもよい。また、本技術では、一つのスポットに対して、複数のレーザ光を照射することも可能である。

捕獲部１１３は、２つ、３つ等複数に分岐しており、３つに分岐している場合、例えば、真ん中の分岐流路は捕獲流路であり、捕獲室に通じる。また、２つに分岐している場合、これらは廃棄流路と捕獲流路であってもよい。捕獲流路はシース流中の微粒子含有液体が到達する位置に位置し、微粒子含有液体が全て入る断面形状であることが望ましい。
検出部１０５で取得すべきと判断された微粒子は、捕獲部１１３の３つに分岐した分岐部へ流れ、到達すると、目的とする微粒子を収容するための捕獲室に流れる。本技術では、前記捕獲室は、目的とする微粒子を収容することができれば特に限定されないが、圧力室であることが好ましい。なお、本明細書では、特に、捕獲室が圧力室であった場合を想定して記載している。この場合、圧力室１１４の室内が負圧に制御され、微粒子は圧力室１１４に引き込まれ、取得流路１１１に流れる。
上下の分岐流路は廃液流路１１０に繋がっており、廃液流路１１０に流れた液はマイクロチップの外部へと排出することができる。

なお、捕獲流路には、本明細書で「ゲート流路」と呼ぶ流路が、捕獲流路と、１本以上接続、又は、例えば垂直に、交差するように設けられている。図２７及び２８は、流路中心に対して対称なゲート流路接続の具体例を示す図であり、これらの図では、２段目のオリフィスにゲート流路を流路中心に対して対称に配置する場合の実施例を示している。
図２７は、ゲート流路を主流路面（チップ平面）と垂直方向に形成し、オリフィス２段目に対称に接続する実施例である。この場合、ゲート流の導入流路は主流路が形成されている面の対面に形成し、図示していない流路の蓋となる層をチップ上下各面に設けることができる。また、この場合、オリフィス周辺のスペースを十分に確保することができ、各流路が隣接していないことから流路壁の厚さを保つことができ、かつ、チップ接合面の接合部面積を大きくすることができ、機械強度の面で有利となる。
図２８は、はゲート流路を主流路面と同一平面内に形成し、オリフィス２段目に対称に接続する実施例である。この場合、ゲート流の導入流路は主流路が形成されている面と同一面に形成するため、２層構造で製作可能である。
ゲート流路に流す液体は、分取後回収される微粒子の主溶媒となるため用途に応じて様々な液体を選択することができる。例えば、微粒子含有液体に用いる液媒体や、シース液、微粒子がタンパク質の場合は界面活性剤入りのｐＨ等が調節されたバッファー液等、微粒子に応じた液体を一定流量で流すことができる。
特に、微粒子が細胞の場合は、細胞培養液、細胞保存液等を使用することができる。細胞培養液を使用する場合、分取後回収された細胞へ施す次工程、例えば細胞培養、細胞活性化、遺伝子導入等の工程を行う場合に適している。細胞保存液を使用する場合、回収した細胞を保管、輸送する場合に適している。また分取回収される細胞がiPS細胞等未分化の細胞の場合、分化誘導液を使用することでき、次の作業を効率的に進めることができる。
また、ゲート流路に流す液体として、ブロッキング効果を有する溶液を用いることもできる。これにより、分取後細胞の回収容器またはバッグへの非特異吸着抑制が可能となる。ブロッキング剤としては、アルブミンなどのタンパクを含む溶液、グリシンなどのアミノ酸を含む溶液、Pluronic F68などの非イオン性界面活性剤を含む溶液などが挙げられる。
更に、ゲート流路に流す液体として、細胞溶解作用を有する溶液を用いることもできる。これにより、目的の細胞集団を分取後にそのまま細胞内物質を抽出することが可能となる。細胞溶解液としては、界面活性剤を含む溶液などが挙げられる。
なお、シース液も同様に様々な液体を選択することができる。本明細書において、ゲート流路に流れる液体（ゲート流用液体）により形成される流れを「ゲート流」という。

ゲート流路の上流側は、図示していないゲート流路導入部から独立して導入し、適切な流量で流すことができる。本技術においては、ゲート流路に導入する液体の流量はシース流路に導入する液体の流量に対し少ないため、ゲート流路のみに細胞培養液、細胞保存液、分化誘導液等の高価な液体を使用する場合に経済的である。
また、ゲート流は、シース液流から分岐して発生させることもできる。
図１のシース液導入部１０３後のシース流路と、図２又は図３のゲート流路１０の上流端とを接続し、シース液流が分岐してゲート流路へも流入するようにし、ゲート流とすることもできる。その際には、ゲート流量が適切な流量となるようゲート流路の流路抵抗を適切に設計する必要がある。

ゲート流路と捕獲流路とが交差したところで、ゲート流路をまっすぐ進もうとするゲート流とともに、検出部側と圧力室側とに向かうゲート流も生じる。検出部側と圧力室とに向かうゲート流により、取得すべきでない微粒子が捕獲流路の圧力室側へ侵入することを阻止できる。ゲート流路を流れてきたゲート流は捕獲流路へ流出し、捕獲流路の検出部側と圧力室側へ向かうゲート流に分岐する。捕獲流路の検出部側へ向かうゲート流により、取得すべきでない微粒子が捕獲流路の圧力室側へ侵入することを阻止できる。

（２）捕獲部の微粒子の動き
図２に、図１の捕獲部１１３部分を拡大した様子を示す。
捕獲部では、上下の分岐流路と、圧力室に連結する細い中央の流路との３つに分岐される。中央の流路にある丸は、ゲート流路との接続部である。
中央の流路には、ゲート流路１０が垂直に交差している。ゲート流路１０には、一定流量のゲート流用液体が常に流れている。
ゲート流用液体は、ゲート流路１０と捕獲流路が交差したところで分岐する流れ（矢印２２及び矢印２３）を形成する。矢印２２の流れは、捕獲流路入口での微粒子の滞留を防止する。矢印２３の流れは、圧力室内に捕獲された微粒子を、図１の取得流路１１１へ移流する。

（３）圧力室の圧力制御
図３に、微粒子分取用マイクロチップの縦断面を模式的に示す。
検出流路３０１は、同軸上で捕獲流路３０３に接続する。捕獲流路３０３には、１本以上のゲート流路１０が、例えば、丁字状に接続するか、十字状等の形で交差される。
更に、捕獲流路３０３は、同軸上で圧力室１１４に接続する。圧力室１１４は振動板３０５を備え、振動板３０５の上にはスペーサーを介してピエゾ素子３０６が設置される。ピエゾ素子３０６が変形することにより、振動板３０５が振動し、圧力室１１４が、常圧から負圧へ、又は負圧若しくは常圧から正圧へ、繰り返し制御される。
圧力室１１４の負圧と正圧若しくは常圧により、捕獲流路３０３から圧力室１１４への流れにジェットを生じさせる。

圧力室１１４で生じるジェットによる微粒子の動きを図４に示す。
図４の下段はピエゾ素子の駆動波形を示し、上段はピエゾ素子の変形に対応する微粒子の動きを示す。
ピエゾ素子の変形直前に捕獲流路前に到達した微粒子（図４の左）は、ピエゾ素子が変形して圧力室が負圧になると、圧力室に引き込まれる（図４の中央）。続いて、ピエゾ素子が変形して圧力室の圧力が戻ると、引き込み力が解除されて、微粒子を押し出す力が働く（図４の右）。

（４）微粒子の再放出
図５に、図１の捕獲部１１３及び圧力室１１４を拡大したものを示す。
図５の左上に示すように、圧力室内の流れには、主流（点線）と、微粒子捕獲時のジェットに誘起された旋回流が生じる（実線）。その旋回流に、捕獲された微粒子が乗って圧力室内を旋回することがある。図５の左下の縦３連図の上段に、旋回流に乗った微粒子を示す。

旋回流に乗った微粒子が、後続の微粒子取得の吐出動作時にたまたま捕獲流路近傍にあると（図５、左下の縦３連図の中段）、その微粒子は圧力室外に放出されてしまう（縦３連図の下段）。そのため、微粒子の取得率が低下する。
特に、高イベントレート、すなわち移流で運べる粒子に対し捕獲粒子が多いとき（図５の右の縦３連図）は、更に旋回流も定常流となり、圧力室内の粒子密度が均一かつ高くなり、圧力室外に再放出される確率が高くなる。
そこで、微粒子の捕獲性能の更なる向上の検討を行った。

（５）微粒子の捕獲性能の向上
微粒子の捕獲性能を向上させるためには、捕獲流路の長さを短くして、流路抵抗を低減することにより、分取の高速化を図ることが考えられる。また、捕獲流路の短長化だけでなく、直径を小さくして、圧力室の方向への引き込み体積を低減することにより、捕獲の高純度化及び高取得率化を図ることが考えられる。更には、圧力室の方向への引き込み体積を低減することにより、シース液より希釈された細胞の濃度もある程度回復（濃縮）することができる。

図６に、捕獲流路にゲート流路が丁字状に接続した部分を拡大したものを示す。
捕獲動作を高速化するためには、捕獲流路の流路抵抗を小さくする必要がある。そのため、捕獲流路長６０３を短くしたいが、図６に示すように、捕獲流路にゲート流路を接続する構造のため、短くすることに限界がある。

また、図６の右の流線で示すように、ゲート流は、捕獲流路に到達すると、検出流路側と圧力室側に分かれ、流れ剥離が生ずる。つまり、接続部で流れが剥離し、検出流路側と圧力室側に分岐する。その結果、捕獲流路のゲート流路接続部近傍の流れは、流路片側に寄った流れを生じやすい。

以上のことを考慮すると、捕獲流路入口で微粒子滞留効果を発揮するためには、捕獲流路長６０３は、ゲート流路１０との接続部から、捕獲流路径６０２の２倍以上が必要であると考えられる（６０４）。また、機械的強度を考えると、捕獲流路長６０３は捕獲流路径６０２の２～３倍以上が必要となると考えられる。

図６の例で言えば、捕獲流路径６０２が６０μｍとすると、捕獲流路の入口側６０４の長さは１２０μｍ、ゲート流路径は６０μｍ、捕獲流路の出口側６０５の長さは５０μｍとしても、捕獲流路長６０３は２３０μｍ程度が必要になると考えられる。

次に、微粒子捕獲時の引き込み動作について検討すると、微粒子捕獲時の引き込み動作では、取得すべき微粒子を含む微粒子含有液体流が捕獲流路を通り抜けるだけの体積を引き込む必要がある。
図７に、捕獲流路の長さと、微粒子含有液体流の引き込む体積と、微粒子との関係を模式的に示す。
取得すべき微粒子と不要の微粒子とが近接した場合、図７の上段に示すように、捕獲流路が長いと、捕獲流路に引き込む体積が大きくなるので、取得すべき粒子と不要の微粒子とが捕獲流路内に一緒に引き込まれる。
一方、図７の下段に示すように、捕獲流路が短いと、捕獲流路に引き込む体積が小さくなるので、取得すべき微粒子と不要の微粒子とが捕獲流路内に一緒に引き込まれることはない。よって、取得すべき微粒子と不要の微粒子とを区別することができる。その結果、取得すべき微粒子の純度を高くし、取得率を上げることができる。

（６）捕獲流路の形状と引き込み体積の関係
図８に、捕獲流路における微粒子含有液体の引き込み動作及び押出し動作を模式的に示す。
捕獲流路には、ゲート流路１０が交差している。例えば、捕獲流路径６０μｍ、捕獲流路全長を２５０μｍとすることができる。捕獲流路体積（白線で囲われた部分）が０．９ｎｌとすると（０μｓｅｃ）、捕獲流路体積に近い０．９ｎｌオーダーの微粒子含有液体が捕獲流路から圧力室側に引き込まれる（５０μｓｅｃ）。次に、微粒子含有液体は捕獲流路体積に近い量で吐き出されるが（１００μｓｅｃ、矢印左方向）、吐き出されるときに、圧力室内の微粒子含有液体も捕獲流路に流れ込む。

図９に、ゲート流が一定流量で常に流れているときの、捕獲流路における微粒子含有液体の引き込み動作及び押出し動作を模式的に示す。
捕獲流路から圧力室側に微粒子含有液体が引き込まれ、押出しされることは上記と同様である。
ゲート流は、その引き込み及び押出し動作中も流入している。例えば、圧力室側への引き込み及び圧力室側からの押出し動作を１００μｓｅｃで行うとし、圧力室側へのゲート流量を１２０μｌ／ｍｉｎとすると（図９の左）、ゲート流の一部は分流して両側の捕獲流路に流入し始め（図９の中央）、１００μｓｅｃ後には圧力室側へも０．２ｎｌが流入することとなる（図９の右、白線で囲われた部分）。
上記０．９ｎｌと当該０．２ｎｌのオーダーが近いことから、仮に、引き込み及び押出し体積或いは捕獲流路体積を少なくし、かつ微粒子捕獲動作中に流入するゲート流体積を捕獲流路から圧力室側へ吐出する構造が作れれば、圧力室内からの押出し体積を少なくでき、再放出を抑制できるのではないかとの発想を得た。

＜２．実施態様１＞
実施態様１では、いったん圧力室側へ捕獲した取得微粒子を再放出しないため、一例として、捕獲流路を２段化する構造を採用した。
すなわち、本技術の微粒子分取用マイクロチップは、
微粒子含有液体が通流する主流路と、
前記主流路と同軸上に連通している捕獲流路と、
前記捕獲流路と同軸上に連通している圧力室と
を含み、
前記捕獲流路は、１段目の捕獲流路と２段目の捕獲流路とを含み、
前記１段目の捕獲流路は第１吐出部を含み、
前記２段目の捕獲流路は第２吐出部を含み、
前記１段目の捕獲流路は、その後端にオリフィスとして機能する開口を有し、
前記１段目の捕獲流路の開口面積は、前記２段目の捕獲流路の最小断面積と同じ又は小さく、
前記２段目の捕獲流路は、その前端に１本以上のゲート流路、例えば丁字状に接続するか、十字状等のように交差しているゲート流路を備える。
前記１段目の捕獲流路後端の開口は、前記２段目の捕獲流路前端で接続又は交差しているゲート流路の位置で、接続している。

図１０に、２段化した捕獲流路を示す。
捕獲流路の１段目は、流路径３０μｍ、長さ５０μｍである第１吐出部１を含む。捕獲流路の１段目の後端にはオリフィスとして機能する開口７がある（図１０の上段）。
捕獲流路の１段目において、微粒子含有液体流は、引き込み時にジェットを作る。１段目では、流路長を短く及び／又は径を小さくし、容積を少なくする（図１０の下段の（１））。

捕獲流路の２段目は、１段目の流路径よりも径を大きくし（流路径６０μｍ）、抵抗を減らす。また、２段目にはゲート流を接続する（ゲート流路径６０μｍ）。２段目の容積は、流入したゲート流体積を保持できる大きさ、又は流入するゲート流が剥離せず、引き込み及び押出し体積を保持できる大きさにする（図１０の下段の（２））。

図１０の構造を、図１１に３次元的に示す。
１段目の捕獲流路１と２段目の捕獲流路２の間に交差するように配置されたゲート流路１０には、ゲート流が形成され、１段目の捕獲流路１の開口７からゲート流に向かってジェットが生じる。そのジェットのゲート流は１段目の開口よりも大きい断面積を有する２段目の捕獲流路へ流出して圧力室側へ向かう。一方、検出部側と圧力室側に分岐するゲート流も生じる。検出部側に分岐するゲート流により、取得すべきでない微粒子が圧力室側へ侵入することを阻止できる。

図１２に、本実施態様における捕獲流路での微粒子捕獲動作を示す。
上段左の図において、ゲート流は上下の矢印方向から常に、例えば１２０μｌ／ｍｉｎずつ導入されている。このとき（０μｓｅｃ）、圧力室の圧力は平常（常圧）である。取得すべき粒子（図１２の白丸）が捕獲流路入口に来たら、圧力室の負圧制御を開始する。

上段中央の図において（２５μｓｅｃ）、圧力室が負圧になり、捕獲流路の１段目の後端の流れが剥離し、ジェットを生じる。

上段右の図において（５０μｓｅｃ）、圧力室は負圧から常圧に戻る。
次に、下段左の図において（７５μｓｅｃ）、圧力室が正圧になって押出し動作が開始されても、ジェットに乗った微粒子はすぐに放出されない。また、押出動作中もゲート流は流入し続けており、捕獲流路の１段目後端付近から、微粒子含有液体流がゲート流に置換される。

下段中央の図において（１００μｓｅｃ）、圧力室は正圧から常圧に戻る。
押出し動作で放出されるのは、ジェット後流とゲート流であり、圧力室内からの放出は少ない。すなわち、微粒子の再放出が抑制される。

下段右の図において（１２５μｓｅｃ）、仮に、押出し動作中に圧力室内の微粒子（図１２の黒丸）が２段目の捕獲流路に入ったとしても、次の捕獲動作までにゲート流で圧力室内へ押し戻される。

図１３に、１段目及び２段目の捕獲流路を含む捕獲流路を模式的に示す。
１段目の捕獲流路は円形断面である。そして、１段目の捕獲流路、すなわちここでは第１吐出部１の後端がゲート流路１０に接続し、ゲート流路１０には一定流量のゲート流用液体が流れる。
圧力室内は、ピエゾ素子により負圧から正圧へと、繰り返しパルス制御される。
圧力室内が負圧のときには、取得すべき微粒子を含む微粒子含有液体流を、１段目の捕獲流路から圧力室側へ引き込む。

単純に第１吐出部１が円形断面でサイン波状に加減速するとし、第１吐出部１の前端の中心にある微粒子が前端から後端まで到達するためには（図１３の丸（微粒子）の移動）、第１吐出部１の容積の半分（１／２）の体積を引き込む必要があると近似計算できる。そのため、第１吐出部１からの微粒子含有液体流の引き込みは、第１吐出部１（１段目の捕獲流路）の容積の半分以上の引き込み量とすることが好ましい。

図１４に、第１吐出部１からの引き込み体積とゲート流の流入体積の関係を模式的に示す。
圧力室内の圧力を負圧とすると、第１吐出部１から微粒子含有液体流が引き込まれる。そして、圧力室内の圧力が負圧から正圧若しくは常圧へとパルス制御が行われる間に、ゲート流が第１吐出部１へと流れ込む。
このときのゲート流の流れ込み体積は、微粒子含有液体流引き込み体積に対して、同じ体積又はそれよりも大きい体積であることが好ましい。

なぜならば、微粒子含有液体流引き込み体積よりも捕獲動作中のゲート流流入体積が大きければ、第１吐出部１の後端近傍の引き込みとほぼ同じ体積が吐出されるため、圧力室内から放出する体積を減らすことができるからである。

図１５に、２段目の捕獲流路２への吐出体積とゲート流の流入体積の関係を模式的に示す。
１段目の捕獲流路の第１吐出部１の後端は、オリフィスとして機能する開口を有し、その圧力室側にゲート流路１０が配置されている。このゲート流路には常に一定量のゲート流用液体が流れて、ゲート流を形成する。ゲート流の一部は、２段目の捕獲流路から検出流路側方向と圧力室側方向（第２吐出部方向）とに分岐する。

微粒子が、まず１段目の捕獲流路の前端に到達したとき、圧力室内の圧力を負圧とし、微粒子含有液体流を１段目の捕獲流路内に引き込む。１段目の捕獲流路の後端（開口）からジェットが発生し、ジェットに乗った微粒子は、２段目の捕獲流路を通過し、圧力室内まで到達後、圧力室内の圧力が正圧に転じる。すると、圧力室側にいったん引き込まれた微粒子含有液体流及びゲート流は１段目の捕獲流路側に押し出される。

このとき、図１５の２段目の捕獲流路の容積（点線部分）は、圧力室内の圧力を正圧若しくは常圧としたときに捕獲流路１の方向に押し出される体積に対して、同じ体積又はそれよりも大きい体積であることが好ましい。
仮に図１５のように、２段目の捕獲流路の容積が、押出し動作で押出される体積より小さいと、多くのゲート流を導入しても保持できず、圧力室内に散逸してしまい、押出し動作時に圧力室内の液体を押出してしまうからである。
次に、圧力室内の圧力を負圧とし、２段目の捕獲流路から圧力室に液体が押し出され、その液体の体積は、２段目の捕獲流路の容積以下となるようにすることが好ましい。

＜３．実施態様２＞
本技術の微粒子分取用マイクロチップのゲート流路は、複数であり、オリフィスとして機能する開口からの微粒子含有液体の流れの中心に対して対称になるように２段目の捕獲流路の前端に接続することが好ましい。
仮に、ゲート流路が捕獲流路中心に対して非対称に接続すると、捕獲流路内の流れも非対称になり、意図しない２次流れが発生し、圧力室内から粒子が捕獲流路内に侵入することがあるからである。

図１６に、ゲート流路が非対称に捕獲流路に接続している例を示す。
ゲート流路が片側のみ捕獲流路に接続すると、ゲート流量が多い場合、接続部での流れの剥離が起こる。そうすると、２段目の捕獲流路内で流れた接続部の反対面に張り付き、意図しない２次流れが発生してしまう。

そのため、ゲート流路は、捕獲流路の中心、すなわち、オリフィスとして機能する開口からの微粒子含有液体の流れの中心に対して、対称に配置する。
ゲート流路を対称に配置すると、各ゲート流路からの流量を減らし、流路が接続する部分で流速を小さくし、流れの剥離を小さくすることができる。
また、捕獲流路内の流れも対称となるため、意図しない２次流れが発生しにくい。
なお、ゲート流路は、図１に示すような１本、又は、図２７及び図２８に示すような２本以上とすることができるが、２本以上（複数）であることが好ましい。また、ゲート流路は、２本、４本等の偶数だけでなく、１本、３本、５本等の奇数でもよい。

図１７に、ゲート流路が対称に捕獲流路に接続している例を示す。
ゲート流路を、例えば、上からと下からの２本とし、１／２の流量ずつ導入すると、捕獲流路との接続部の流れの剥離が小さくなり、かつ対称となり、意図しない２次流れの発生が少なくなる。

＜４．実施態様３＞
捕獲流路の断面の形状は、例えば、正方形、長方形、円、楕円が挙げられ、特に限定されない。また、捕獲流路は、平行流路だけでなくテーパ付流路でもよい。
図１８に、ゲート流路接続部直後からテーパが始まる例を示し、図１９に、２段目の捕獲流路の前端からテーパが始まる例を示す。
図１８において、２段目の捕獲流路の第２吐出部２がテーパ付流路であると、２段目の捕獲流路における１段目の捕獲流路近くの体積が減り、圧力室側からの吐出動作中に流出するゲート流を効率的に蓄えることができ、かつ引込み動作時のジェットに対する抵抗を減らすことができる。２段目の捕獲流路における１段目の捕獲流路近くの体積が減り、引き込み動作時のジェットに対する抵抗を減らすことができる。

＜５．実施態様４＞
あるいは、１段目の捕獲流路がテーパ付流路であってもよい。
図２０に、１段目の捕獲流路がテーパ付流路である例を示す。
このような構造を採用すると、１段目の捕獲流路の流路抵抗を大きくせず後端で効率的にジェットを発生させることができる。

＜６．実施態様５＞
更に、１段目の捕獲流路及び２段目の捕獲流路がテーパ付流路であってもよい。
図２１に、１段目の捕獲流路及び２段目の捕獲流路がテーパ付流路である例を示す。
この場合も、１段目の捕獲流路１の最小断面積よりも、２段目の捕獲流路２の最小断面積が大きくなるようにする。
このような構造を採用すると、１段目の捕獲流路後端の開口からのジェットの勢いを強くすることができるとともに、２段目の捕獲流路における１段目の捕獲流路近くの体積が減り、引き込み動作時のジェットに対する抵抗を減らすことができる。また、１段目の捕獲流路の流路抵抗を大きくせず後端で効率的にジェットを発生させることができる。

＜７．実施態様６＞
捕獲流路は、２段だけでなく、３段以上にしてもよい。
図２２に、１段目の捕獲流路（第１吐出部１を含む）、２段目の捕獲流路（第２吐出部２を含む）、３段目の捕獲流路（第３吐出部３を含む）を有する例を示す。
１段目、２段目及び３段目の捕獲流路の後端には、それぞれオリフィスとして機能する開口を有していてもよい。各開口面積は、直後の捕獲流路の最小断面積よりも同じ又は小さくなっている。
２段目の捕獲流路の前端及び３段目の捕獲流路の前端には、それぞれゲート流路１０が交差してもよい。

＜８．実施態様７＞
捕獲流路が３段の場合、２段目の捕獲流路の前端にはゲート流路１０が交差し、３段目の捕獲流路にはゲート流路がない態様もあり得る。
図２３に、２段目の捕獲流路の前端にはゲート流路が交差し、３段目の捕獲流路にはゲート流路がない例を示す。

＜９．実施態様８＞
捕獲流路が３段の場合、３段目の捕獲流路の前端にはゲート流路１０が交差している態様もあり得る。
図２４に、２段目の捕獲流路の前端にはゲート流路がなく、３段目の捕獲流路の前端にはゲート流路が交差して接続している例を示す。このとき、２段目の捕獲流路の断面積と３段目の捕獲流路の断面積は同じでよい。

＜１０．実施態様９＞
図２５に、捕獲流路が３段であって、２段目及び３段目の捕獲流路はテーパ付であって、２段目の捕獲流路の前端にはゲート流路１０が交差し、３段目の捕獲流路にはゲート流路がない例を示す。

なお、本技術における捕獲流路の形状は、前記実施態様の例に限定されず、本発明の効果を失わない範囲で、種々の捕獲流路の形状を採用することができる。

＜１１．実施態様１０＞
本技術の微粒子分取用マイクロチップは、捕獲流路と圧力室との間に連結流路を設けてもよい。
図２６に、連結流路を設けた例を示す。
連結流路の断面積は、捕獲流路の断面積よりも大きくしてもよい。連結流路には、微粒子検出領域等を配置することもできる。

連結流路を設けない場合、例えば圧力室にピエゾ素子を接続すると、ピエゾ素子以外の部品等を設置したくてもそのためのスペースが十分でない。しかし、前記構造を採用することにより、圧力室まわりに、より広いスペースが確保でき、設計の自由度が増す。

＜１２．実施態様１１＞
本技術の微粒子分取用マイクロチップは、微粒子含有液体導入部、シース液導入部、微粒子回収部等を備えていてもよく、各部を適宜連結した構造も採用できる。
図１に前述したように、微粒子含有液体が、微粒子含有液体導入部１０１から導入される。シース液は、シース液導入部１０３から導入される。微粒子含有液体とシース液は、シースフロー生成部１１２で層流を形成し、主流路を流れる。
主流路が通ずる捕獲流路の直前で、主流路は、同軸上の捕獲流路と、複数に分かれた分岐流路とに分岐する。捕獲流路にはゲート流路が交差している。

ゲート流路の上流側は、図示していないゲート流路導入部から独立して導入し、適切な流量で流すことができる。また、ゲート流は、シース液流から分岐して発生させることもできる。図１に示すようにシース液導入部後のシース流路とゲート流路上流端を接続し、シース液流が分岐してゲート流路へも流入するようにし、ゲート流とすることもできる。その際にはゲート流量が適切な流量となるようゲート流路の流路抵抗を適切に設計する必要がある。

また、連結流路をシース液容器、ゲート液容器を連結することもでき、必要に応じて、ポンプを設置してシース液の流れを制御したり、フィルターを設置してシース液をフィルターに通してもよい。このような構造にすることにより、シース液を再利用することができる。

また、圧力室の下流には、捕獲した微粒子を回収する微粒子回収部を備えていてもよい。回収後の微粒子は、測定や分析等に供され、微粒子が細胞の場合、増殖等にも供される。

＜１３．微粒子分取装置＞
（１）構成
本技術の微粒子分取装置は、
前述の微粒子分取用マイクロチップを搭載できるマイクロチップ搭載部と、
微粒子分取用マイクロチップの微粒子検出領域に光を照射する光照射部と、
光照射により微粒子から発せられた散乱光及び／又は蛍光を検出する検出部と、
圧力室の室内を負圧又は正圧にする圧力室制御部と、
を含む。

微粒子分取装置のマイクロチップ搭載部では、微粒子分取用マイクロチップを容易に着脱できるようにしてもよい。この場合、微粒子分取用マイクロチップは、使い捨てでもよいし、洗浄等を行って再使用できるものでもよい。

微粒子分取装置の光照射部は、主流路又は連絡通路を流れる微粒子に、励起光等の光を照射する。光照射部には、光を出射する光源と、主流路又は連絡通路を流れる微粒子に対して、光を集光する対物レンズとを含んでもよい。
光源は、取得すべき微粒子の判別等の目的に応じて、レーザダイオード、ＳＨＧレーザ、固体レーザ、ガスレーザ、及び高輝度ＬＥＤ等から適宜選択できる。
また、光照射部は、光源及び対物レンズに加えて、必要に応じて他の光学素子を含んでもよい。

微粒子分取装置の検出部は、光照射部による光の照射によって微粒子から発せられた散乱光及び／又は蛍光を検出することができる。検出部は、微粒子から発生する蛍光及び／又は散乱光を集光する集光レンズと検出器とを含んでもよい。
具体的な検出器としては、ＰＭＴ、フォトダイオード、ＣＣＤ、及びＣＭＯＳ等が挙げられるが、これらに限定されない。
また、検出部は、集光レンズ及び検出器に加えて、必要に応じて他の光学素子を含んでもよい。

前記蛍光は、例えば、微粒子そのものから発生する蛍光、及び微粒子に標識された物質、例えば蛍光物質等から発生する蛍光であるが、これらに限定されない。
前記散乱光は、例えば、幾何光学的散乱、レイリー散乱及び／またはミー散乱であり前方散乱光、側方散乱光として検出する構成が一般的であるが、これらに限定されない。

微粒子分取装置の圧力室制御部は、検出部で検出されたデータに基づいて、微粒子分取用マイクロチップの主流路又は連絡通路を流れる微粒子を分岐流路に進行させるか又は粒子分取流路内に吸い込むかを制御する。

検出部により検出された蛍光及び散乱光は、電気信号に変換することができる。
この場合、微粒子分取装置には電気信号変換部を備える。電気信号変換部は、圧力室制御部に含まれていてもよいし、圧力室制御部に含まれていなくてもよい。
圧力室制御部は、電気信号を受け取り、電気信号に基づいて、微粒子の光学特性を判定できる。

圧力室制御部は、微粒子の光学特性の判定結果に基づき、微粒子が取得すべきものである場合は、微粒子がオリフィスとして機能する開口を通って捕獲流路に進行するように、流路内の流れを変更するように圧力室の圧力を制御する。微粒子を捕獲流路内に引き込むには、圧力室内を負圧にすればよい。
流路内の流れの変更は、例えば、圧力室内を負圧から正圧若しくは常圧、又は正圧若しくは常圧から負圧に、繰り返し制御することによって行うことができる。圧力室内を正圧若しくは常圧にすると、流路内の流れを再度変更できる。このような圧力室の具体的な圧力制御は、アクチュエーター、例えばピエゾ素子を用いてピエゾ素子を変形することにより行うことができる。圧力室制御部は、例えば、特開2014-036604号公報に記載された駆動部と同様の構成を採り得る。

（２）微粒子分取プログラム
微粒子分取装置の圧力室制御部は、前述の動作を実行するための微粒子分取プログラムを格納することができる。あるいは、圧力室制御部と、微粒子分取プログラムを備えたコンピュータと接続することができる。

プログラムは、ハードディスクに格納・保持され、ＣＰＵ及びＯＳの制御の下でメモリに読み込まれて、前述の捕獲動作を実行する。
プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたものとできる。記録媒体としては、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば特に制限はないが、具体的には、例えば、フレキシブルディスクやＣＤ－ＲＯＭ等の円盤形記録媒体が用いられる。また、磁気テープ等のテープ型記録媒体を用いてもよい。また、一部の処理をＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programing Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成し、上記ソフトウエアプログラムと連携させて高速処理を行う構成も採用できる。

なお、本技術は、以下のような構成も採ることができる。
〔１〕 微粒子含有液体が通流する主流路と、
前記主流路と同軸上に連通している捕獲流路と、
前記捕獲流路と同軸上に連通している圧力室と
を含み、
前記捕獲流路は、上段の捕獲流路と下段の捕獲流路とを含み、
前記上段の捕獲流路は、その後端にオリフィスとして機能する開口を有し、
前記上段の捕獲流路後端の開口面積は 、前記下段の捕獲流路の最小断面積と同じ又は
小さく、
前記下段の捕獲流路は、その前端に１本以上の接続するゲート流路又は交差するゲート流路を備え、
前記上段の捕獲流路後端の開口と前記下段の捕獲流路前端の位置のゲート流路とが接続している、
微粒子分取用マイクロチップ。
〔２〕 前記ゲート流路は、複数であり、前記上段の捕獲流路後端の開口からの微粒子含有液体の流れの中心に対して対称になるように前記下段の捕獲流路の前端に接続している、〔１〕に記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔３〕 前記ゲート流路は、常に一定流量のゲート流用液体が流れる、〔１〕又は〔２〕に記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔４〕 前記ゲート流用液体は、前記下段の捕獲流路において、前記ゲート流路から前記上段の捕獲流路の方向及び前記圧力室の方向に分岐して流れる、請求項３に記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔５〕 前記圧力室は、振動板を有する、〔１〕～〔４〕のいずれかに記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔６〕 前記圧力室の室内は、負圧、正圧、常圧へ、繰り返し制御される、〔１〕～〔５〕のいずれかに記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔７〕 前記主流路は、微粒子検出領域を含む、〔１〕～〔６〕のいずれかに記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔８〕 前記捕獲流路と前記圧力室との間に連結流路を備える、〔１〕～〔７〕のいずれかに記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔９〕 前記主流路は、前記微粒子含有液体を導入する微粒子含有液体導入部と連結している、〔１〕～〔８〕のいずれかに記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔１０〕 前記主流路は、シース液を導入するシース液導入部と連結している、〔１〕～〔９〕のいずれかに記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔１１〕 前記主流路は、前記捕獲流路の上流で分岐し、捕獲流路に流れ込まなかった液体が流れる分岐流路と連結している、〔１〕～〔１０〕のいずれかに記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔１２〕 前記分岐流路は、シース液容器及び／又はゲート液容器と連結している、〔１１〕に記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔１３〕 前記圧力室の下流に、捕獲した微粒子を回収する微粒子回収部を備える、〔１〕～〔１２〕のいずれかに記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔１４〕 前記上段の捕獲流路の前端に微粒子が到達したときに、前記圧力室の室内が常圧から負圧になり、前記微粒子含有液体が前記上段の捕獲流路に引き込まれ、前記上段の捕獲流路後端の開口から前記下段の捕獲流路に吐出されて、噴流が発生し、
前記微粒子が前記下段の捕獲流路を通過し前記圧力室に到達後、前記圧力室の室内が負圧若しくは常圧から正圧になる、
〔１〕～〔１３〕のいずれかに記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔１５〕 前記上段の捕獲流路後端の開口から前記２段目の捕獲流路に吐出される前記微粒子含有液体の体積が、
前記上段の捕獲流路の容積の半分以上である、
〔１〕～〔１４〕のいずれかに記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔１６〕 前記圧力室の室内を常圧から負圧にしたときに、前記上段の捕獲流路後端の開口から前記後段の捕獲流路に吐出される前記微粒子含有液体の体積が、
前記ゲート流路から前記後段の捕獲流路に流れ込むゲート流用液体の体積以下である、〔１〕～〔１５〕のいずれかに記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔１７〕 前記圧力室の室内を常圧から負圧にしたときに、前記下段の捕獲流路から前記圧力室の方向に吐出される前記微粒子含有液体の体積が、
前記下段の捕獲流路の容積以下である、
〔１〕～〔１６〕のいずれかに記載の微粒子分取用マイクロチップ。
〔１８〕 微粒子含有液体が通流する主流路と、
前記主流路と同軸上に連通している捕獲流路と、
前記捕獲流路と同軸上に連通している圧力室と
を含み、
前記捕獲流路は、上段の捕獲流路と下段の捕獲流路とを含み、
前記上段の捕獲流路は、その後端にオリフィスとして機能する開口を有し、
前記上段の捕獲流路後端の開口面積は、前記下段の捕獲流路の最小断面積と同じ又は小さく、
前記下段の捕獲流路は、その前端に１本以上の接続するゲート流路又は交差するゲート流路を備え、
前記上段の捕獲流路後端の開口と前記下段の捕獲流路前端の位置のゲート流路とが接続している、
微粒子分取用マイクロチップを搭載する、マイクロチップ搭載部と、
前記主流路に含まれる微粒子検出領域に光を照射する光照射部と、
前記微粒子から発せられた散乱光及び／又は蛍光を検出する検出部と、
前記圧力室の室内を負圧又は正圧にする圧力室制御部と、
を含む、微粒子分取装置。
〔１９〕 前記圧力室制御部は、ピエゾ素子を有する、〔１８〕に記載の微粒子分取装置。

１ 第１吐出部
２ 第２吐出部
３ 第３吐出部
７ 開口
１０ ゲート流路
１０１ 微粒子含有液体導入部
１０３ シース液導入部
１０５ 検出部
１０７ 分岐部
１１０ 廃液流路
１１１ 取得流路
１１２ シースフロー生成部
１１３ 捕獲部
１１４、２１３ 圧力室
２１１、３０３ 捕獲流路
２１２ 連結流路
３０１ 検出流路
３０５ 振動板
３０６ ピエゾ素子
６０２ 捕獲流路径
６０３ 捕獲流路長

Claims (35)

1. 微粒子含有液体が通流する主流路と、
   前記主流路と同軸上に連通している捕獲流路と、
   前記捕獲流路と連通している捕獲室と、
   前記捕獲流路と交差するゲート流路と、
   を含み、
   前記捕獲流路は、前記ゲート流路と交差する開口部を有し、
   液体が通流する方向に沿って、前記開口部の上流の断面積は前記開口部の下流の断面積より小さいことを特徴とする、
   微粒子分取用マイクロチップを具備する、微粒子分取装置。
2. 前記捕獲室は、圧力室であり、前記圧力室の室内を負圧又は正圧にする圧力室制御部と、
   を更に具備する、請求項１に記載の微粒子分取装置。
3. 前記圧力室制御部は、ピエゾ素子を有する、請求項２に記載の微粒子分取装置。
4. 前記主流路に含まれる微粒子検出領域に光を照射する光照射部と、
   前記微粒子から発せられた散乱光及び／又は蛍光を検出する検出部と、
   を更に具備する、請求項１に記載の微粒子分取装置。
5. 前記検出部は、一つ以上のスポットで構成されている、請求項４に記載の微粒子分取装置。
6. 光照射部は、一又は複数のレーザで構成されている、請求項４又は５に記載の微粒子分取装置。
7. 前記ゲート流路は、複数であり、上段の前記捕獲流路後端の開口からの微粒子含有液体の流れの中心に対して対称になるように下段の前記捕獲流路の前端に接続している、請求項１から６のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
8. 前記ゲート流路は、常に一定流量のゲート流用液体が流れる、請求項１から７のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
9. 前記ゲート流用液体は、下段の前記捕獲流路において、前記ゲート流路から上段の前記捕獲流路の方向及び前記捕獲室の方向に分岐して流れる、請求項８に記載の微粒子分取装置。
10. 前記捕獲室は、圧力室である、請求項１から９のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
11. 前記圧力室は、振動板を有する、請求項１０に記載の微粒子分取装置。
12. 前記圧力室の室内は、負圧、正圧、常圧へ、繰り返し制御される、請求項１０又は１１に記載の微粒子分取装置。
13. 前記主流路は、微粒子検出領域を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
14. 前記捕獲流路と前記捕獲室との間に連結流路を備える、請求項１から１３のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
15. 前記主流路は、前記微粒子含有液体を導入する微粒子含有液体導入部と連結している、請求項１から１４のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
16. 前記主流路は、シース液を導入するシース液導入部と連結している、請求項１から１５のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
17. 前記主流路は、前記捕獲流路の上流で分岐し、捕獲流路に流れ込まなかった液体が流れる分岐流路と連結している、請求項１から１６のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
18. 前記分岐流路は、シース液容器及び／又はゲート液容器流路と連結している、請求項１７に記載の微粒子分取装置。
19. 前記捕獲室の下流に、捕獲した微粒子を回収する微粒子回収部を備える、請求項１から１８のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
20. 上段の前記捕獲流路の前端に微粒子が到達したときに、前記圧力室の室内が常圧から負圧になり、前記微粒子含有液体が上段の前記捕獲流路に引き込まれ、上段の前記捕獲流路後端の開口から下段の前記捕獲流路に吐出されて、噴流が発生し、
    前記微粒子が下段の前記捕獲流路を通過し前記圧力室に到達後、前記圧力室の室内が負圧若しくは常圧から正圧になる、
    請求項１０から１２のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
21. 上段の前記捕獲流路後端の開口から下段の前記捕獲流路に吐出される前記微粒子含有液体の体積が、
    上段の前記捕獲流路の容積の半分以上である、
    請求項２０に記載の微粒子分取装置。
22. 前記圧力室の室内を常圧から負圧にしたときに、上段の前記捕獲流路後端の開口から下段の前記捕獲流路に吐出される前記微粒子含有液体の体積が、
    前記ゲート流路から下段の前記捕獲流路に流れ込むゲート流用液体の体積以下である、請求項２０に記載の微粒子分取装置。
23. 前記圧力室の室内を常圧から負圧にしたときに、下段の前記捕獲流路から前記圧力室の方向に吐出される前記微粒子含有液体の体積が、
    下段の前記捕獲流路の容積以下である、
    請求項２０に記載の微粒子分取装置。
24. 前記ゲート流路は、前記主流路面と垂直方向に形成されている、請求項１から２３のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
25. 前記ゲート流路に流す液体は、前記微粒子含有液体に用いる液媒体、シース液、バッファー液、細胞培養液、細胞保存液、タンパクを含む溶液、アミノ酸を含む溶液、及び非イオン性界面活性剤を含む溶液から選択される一以上の液体である、請求項１から２４のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
26. 前記捕獲流路の長さは、前記捕獲流路の径の２倍以上である、請求項１から２５のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
27. 複数の前記ゲート流路を含む、請求項１から２６のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
28. 複数の前記ゲート流路は、前記捕獲流路の中心に対して対称に配置されている、請求項２７に記載の微粒子分取装置。
29. 複数の前記ゲート流路が、偶数個配置されている、請求項２８に記載の微粒子分取装置。
30. 前記捕獲流路は、テーパ付流路である、請求項１から２９のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
31. 前記捕獲流路は、１段目の捕獲流路と、２段目の捕獲流路と、を有し、
    前記１段目の捕獲流路、及び／又は、前記２段目の捕獲流路は、テーパ付流路である、請求項３０に記載の微粒子分取装置。
32. 前記１段目の捕獲流路の最小断面積よりも、前記２段目の捕獲流路の最小断面積が大きい、請求項３１に記載の微粒子分取装置。
33. 前記捕獲流路は、３段以上である、請求項１から３２のいずれか一項に記載の微粒子分取装置。
34. ２段目の捕獲流路の前端及び／又は３段目の捕獲流路の前端には、ゲート流路が交差している、請求項３３に記載の微粒子分取装置。
35. ２段目の捕獲流路の及び３段目の捕獲流路は、テーパ付流路であり、
    前記２段目の捕獲流路の前端には、ゲート流路が交差しており、
    前記３段目の捕獲流路には、ゲート流路が交差していない、請求項３３に記載の微粒子分取装置。