JPWO2020158178A1 - 粒子捕捉装置、粒子捕捉方法、及び顕微鏡システム - Google Patents

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Abstract

細胞を損傷することなく、細胞捕捉時間の短縮が可能な単一粒子捕捉技術を提供すること。本技術は、粒子を捕捉するウェルを複数含む粒子捕捉領域を有し、第１空間と第２空間の２つに区切る粒子捕捉部と、前記第１空間に接続され前記粒子を含む流体が供給される粒子供給流路と、前記第１空間に接続され前記第１空間から流体が排出される第１排出流路と、前記第２空間に接続され前記第２空間から流体が排出される第２排出流路と、を有し、前記粒子は、前記第１排出流路と前記第２排出流路から流体が同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、粒子捕捉装置を提供する。

Description

本技術は、粒子捕捉装置、粒子捕捉方法、及び顕微鏡システムに関する。より詳細には、吸引によりウェル内に粒子が捕捉される粒子捕捉装置、吸引によりウェル内に粒子を捕捉する粒子捕捉工程を含む粒子捕捉方法、及び前記粒子捕捉装置を備えている顕微鏡システムに関する。
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。
単一細胞解析技術において用いられる市販入手可能な装置として、例えば、アズワンセルピッキングシステム（アズワン株式会社）を挙げることができる。この装置を使用した解析技術では、一つの細胞が入るサイズを有するウェルを多数有するマイクロチャンバに細胞懸濁液を施与し、当該ウェルのそれぞれの中に一つの細胞を沈降させる。そして、各ウェル内の一つの細胞が、個別に回収及び／又は分析される。当該ウェルは、当該マイクロチャンバ内のチップに設けられている。当該チップとして、細胞のサイズに合わせた複数種類のチップが用意されている。例えば、φ３０μｍのウェルがＸ及びＹ方向に８０μｍピッチで配列されたチップ（約８万ウェル）、及び、φ１０μｍのウェルがＸ及びＹ方向に３０μｍピッチで配列されたチップ（約３０万ウェル）などが用意されている。この装置によって各ウェル内に単離された細胞個々の特性が、蛍光検出等の手段で観察される。そして、関心のある細胞が、マイクロマニュピレータによりウェルから抽出され、96孔／384孔プレートへ移され、そして、例えばシークエンシングなどのより詳細な解析に付されうる。
また、１つの細胞を１つのウェル内に捕獲する技術として、例えば、下記特許文献１に記載されている技術を挙げることができる。下記特許文献１には、「サイズ選択マイクロキャビティアレイにより血液試料中に含まれる循環腫瘍細胞(ＣＴＣ)を捕捉することができるマイクロ流体デバイスであって、試料供給口と試料排出口、及び試料供給口と試料排出口を連通するマイクロ流路が形成され、マイクロ流路の一部に相当する位置にサイズ選択マイクロキャビティアレイ用開口窓が設けられた上部部材と；前記上部部材の開口窓の下方に相当する位置に、ＣＴＣ捕捉用の孔径、孔数、配置が制御された微細貫通孔を有するサイズ選択マイクロキャビティアレイと、該サイズ選択マイクロキャビティアレイを保持する密封性シールからなるマイクロキャビティアレイ保持部と；前記サイズ選択マイクロキャビティアレイの下方に相当する位置に設けられた吸引用開口窓と、前記吸引用開口窓と吸引口を連通する吸引流路が形成された下部部材と；を備えていることを特徴とするマイクロ流体デバイス。」が記載されている。
特開２０１１−１６３８３０号公報
上記特許文献１において、各ウェルに１つずつ細胞を捕捉するための技術が提案されている。当該技術では、ウェル内に孔を設け、当該孔を介した吸引により細胞を捕捉する。この技術により、ウェル内への捕捉がより効率良く行なわれうる。しかしながら、吸引圧や捕獲時の細胞（衝突）速度がある値以上になると、吸引孔内に潜り込んだり、衝突の衝撃で細胞が損傷するといった問題があり、ウェル底面孔の吸引圧を高くするには限りがある。
また、細胞がウェルに捕獲されるということは、即ち、出口流路の一部が塞がることになるため、段々と全体の流速が遅くなっていく。このため、所望の充填密度でウェルアレイへ細胞捕獲させるのに時間が掛かるといった問題がある。さらに、流速が遅くなることで、ウェルに捕獲されずウェルの間に留まってしまう細胞も多く現れるといった問題もある。
そこで、本技術では、細胞を損傷することなく、細胞捕捉時間の短縮が可能な単一粒子捕捉技術を提供することを目的とする。
本願発明者らは、流体の流れを工夫することで、上記課題を解決できることを見出し、本技術を完成させるに至った。
すなわち、本技術は、
粒子を捕捉するウェルを複数含む粒子捕捉領域を有し、第１空間と第２空間の２つに区切る粒子捕捉部と、
前記第１空間に接続され前記粒子を含む流体が供給される粒子供給流路と、
前記第１空間に接続され前記第１空間から流体が排出される第１排出流路と、
前記第２空間に接続され前記第２空間から流体が排出される第２排出流路と、を有し、
前記粒子は、前記第１排出流路と前記第２排出流路から流体が同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、粒子捕捉装置を提供する。
本技術に係る粒子捕捉装置において、前記第１排出流路は、前記粒子捕捉領域を挟んで、前記粒子供給流路と対向する位置に設けることができる。
本技術に係る粒子捕捉装置を用いた粒子捕捉時において、前記第１排出流路を通流する流体の流速は、前記第２排出流路を通流する流体の流速以下とすることができる。
この場合、粒子捕捉時において、前記第１排出流路を通流する流体の流速：前記第２排出流路を通流する流体の流速＝１：１〜１００とすることができる。
本技術に係る粒子捕捉装置を用いた粒子捕捉時において、前記第１排出流路にかかる吸引圧及び／又は前記第２排出流路にかかる吸引圧は、所定の周期で変動させることができる。
本技術に係る粒子捕捉装置において、前記第１空間は、下流に向かってその断面積を大きくすることができる。
本技術に係る粒子捕捉装置において、前記ウェル内に孔が設けられており、当該孔を介して前記ウェルと前記第２空間とが連通した構造とすることができる。
本技術に係る粒子捕捉装置を用いた粒子捕捉時において、前記第１の空間が、前記第２の空間の重力方向上側に配置することができる。
本技術に係る粒子捕捉装置において、前記第１排出流路と前記第２排出流路は、吸引されることにより流体が排出される構造とすることができる。
本技術では、次に、
第１空間に、粒子を含んだ流体を供給する粒子供給工程と、
前記第１空間と第２空間の２つに区切る粒子捕捉部に設けられた粒子捕捉領域中の複数のウェル内に、前記第１空間からの流体の排出と、前記第２空間からの流体の排出とを同時に行うことにより、粒子を捕捉する粒子捕捉工程と、
を含む、粒子捕捉方法を提供する。
本技術に係る粒子捕捉方法において、前記第１空間からの流体の排出速度は、前記第２空間からの流体の排出速度以下とすることができる。
本技術に係る粒子捕捉方法において、前記粒子捕捉工程では、前記第１空間からの流体の排出、及び、前記第２空間からの流体の排出は、吸引されることによって行うことができる。
本技術では、更に、
粒子を捕捉するウェルを複数含む粒子捕捉領域を有し、第１空間と第２空間の２つに区切る粒子捕捉部と、
前記第１空間に接続され前記粒子を含む流体が供給される粒子供給流路と、
前記第１空間に接続され前記第１空間から流体が排出される第１排出流路と、
前記第２空間に接続され前記第２空間から流体が排出される第２排出流路と、を有し、
前記粒子は、前記第１排出流路と前記第２排出流路から同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、粒子捕捉装置と、
前記ウェル中に捕捉された粒子の観察が行われる観察部と、
を備える、顕微鏡システムを提供する。
本技術に係る顕微鏡システムには、前記観察部から取得された情報に基づいて、前記粒子の解析が行われる解析部を更に備えることができる。
本技術に係る顕微鏡システムを用いた粒子捕捉時において、
前記第１排出流路を介した排出制御が行われる第１排出制御部と、
前記第２排出流路を介した排出制御が行われる第２排出制御部と、
を更に備えることができる。
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。
本技術に係る粒子捕捉装置１００の第１実施形態を模式的に示す模式概念図である。 本技術に係る粒子捕捉装置１００の第２実施形態を模式的に示す模式概念図である。 本技術に係る粒子捕捉装置１００の第３実施形態を模式的に示す模式概念図である。 本技術に係る粒子捕捉装置１００の第４実施形態を模式的に示す模式概念図である。 本技術に係る粒子捕捉装置１００の第５実施形態を模式的に示す模式概念図である。 本技術に係る粒子捕捉装置１００の第６実施形態を模式的に示す模式概念図である。 本技術に係る粒子捕捉方法のフローチャートである。 本技術に係る顕微鏡システム２００のブロック図である。
以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例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、説明は以下の順序で行う。
１．粒子捕捉装置１００
（１）粒子捕捉部１０３
［ウェル１０８］
［孔１１４］
（２）第１空間１０１
［粒子供給流路１０４］
［第１排出流路１０５］
［第１流体供給流路１１０］
（３）第２空間１０２
［第２排出流路１０６］
［第２流体供給流路１１１］
２．粒子捕捉方法
（１）準備工程Ｓ１
（２）粒子供給工程Ｓ２
（３）粒子捕捉工程Ｓ３
（４）粒子除去工程Ｓ４
（５）粒子観察工程Ｓ５
（６）粒子解析工程Ｓ６
（７）粒子処理工程Ｓ７
（８）目的粒子取得工程Ｓ８
（９）粒子回収工程Ｓ９
３．顕微鏡システム２００
（１）観察部２０１
（２）解析部２０２
（３）制御部２０３
（４）記憶部２０４
（５）表示部２０５
１．粒子捕捉装置１００
図１は、本技術に係る粒子捕捉装置１００の第１実施形態を模式的に示す模式概念図である。本技術に係る粒子捕捉装置１００は、大別して、第１空間１０１と、第２空間１０２と、粒子捕捉部１０３と、を備え、第１空間１０１には、少なくとも、粒子供給流路１０４と、第１排出流路１０５と、が接続されており、第２空間１０２には、少なくとも、第２排出流路１０６が接続されている。また、粒子捕捉部１０３は、粒子１０７を捕捉するウェル１０８を複数含む粒子捕捉領域１０９を有する。更に、本技術に係る粒子捕捉装置１００には、必要に応じて、第１流体供給流路１１０、第２流体供給流路１１１、第１排出制御部２０３、第２排出制御部２０３、等を備えていてもよい。
本技術に係る粒子捕捉装置１００では、粒子供給流路１０４を通して第１空間１０１に粒子１０７を含む流体が供給され、第２排出流路１０６を通して第２空間１０２から流体が排出されることにより、ウェル１０８内に粒子１０７が捕捉される。本技術では、ウェル１０８内に粒子１０７が捕捉される際、第２排出流路１０６からの流体の排出と同時に、第１空間１０１に接続する第１排出流路１０５からも流体が排出される。
従来の単一粒子捕捉技術では、ウェル１０８への粒子捕捉時において、第２排出流路１０６からの流体の排出のみが行われていた。そのため、第１空間１０１における流体の速度は、粒子供給流路１０４から離れるに従って遅くなるため、粒子供給流路１０４から離れたウェル１０８まで満遍なく粒子１０７を捕捉するには、長時間を有してしまったり、粒子供給流路１０４から離れたウェル１０８まで粒子１０７が届かない場合もあった。
一方、本技術では、ウェル１０８内に粒子１０７が捕捉される際、第２排出流路１０６からの流体の排出と同時に、第１空間１０１に接続する第１排出流路１０５からも流体が排出されるため、第１空間１０１における流体の速度を、粒子供給流路１０４からの距離に関わらず、一定に保つことができ、その結果、粒子供給流路１０４から離れたウェル１０８まで満遍なく粒子１０７を誘導することができ、粒子１０７の捕捉時間を短縮することができる。
また、従来の単一粒子捕捉技術において、短時間で粒子供給流路１０４から離れたウェル１０８まで満遍なく粒子１０７を捕捉するには、第２空間１０２に接続された第２排出流路１０６からの流体の排出速度を速める必要があったが、流体の排出速度を速くすると、捕捉対象の粒子１０７がウェル１０８内の孔１１４に潜り込んだり、衝突の衝撃等で傷ついてしまったりする場合があった。
一方、本技術では、ウェル１０８内に粒子１０７が捕捉される際、第２排出流路１０６からの流体の排出と同時に、第１空間１０１に接続する第１排出流路１０５からも流体が排出されるため、第２空間１０２に接続された第２排出流路１０６からの流体の排出速度を速めることなく、粒子供給流路１０４から離れたウェル１０８まで満遍なく粒子１０７を誘導することができるので、捕捉対象の粒子１０７がウェル１０８内の孔１１４に潜り込んだり、損傷したりすることを防止することができる。
以下、各部について、詳細に説明する。
（１）粒子捕捉部１０３
粒子捕捉部１０３は、第１空間１０１と第２空間１０２とを区切っている。粒子捕捉部１０３は、例えば、ウェル１０８の粒子１０７の入り口側の面１１２と、該面１１２と対向する面１１３とから構成される板状部材で構成することができる。これにより、粒子捕捉部１０３の製造がより容易になり且つ捕捉された粒子１０７の測定及び／又は観察がより容易になる。また、粒子捕捉装置１００内に占める粒子捕捉部１０３の体積の割合も小さくなり、粒子捕捉装置１００全体をより小型化することもできる。
当該板状部材の厚みは、例えば、ウェル１０８の深さ及び孔１１４の深さ並びに板状部材の材料の強度などにより、適宜設定することができる。当該板状部分の厚みは、例えば、１０μｍ〜１０００μｍ、好ましくは１５μｍ〜５００μｍ、より好ましくは２０μｍ〜２００μｍとすることができる。
前記粒子捕捉部１０３（特にはウェル１０８が形成される部分）の材料として、本技術において用いられるウェル１０８を形成することができる材料が好ましい。そのような材料として、例えば紫外線硬化性樹脂、特には３Ｄ光造形法に適用可能な樹脂を挙げることができる。当該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。当該樹脂は、当業者により適宜選択されうる。当該樹脂は、例えば、シリコーンエラストマー、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以上を含む樹脂組成物を紫外線硬化することにより得ることができる。
本技術の粒子捕捉装置１００の他の部分の材料は、当業者により適宜選択することができる。例えば、当該材料は、粒子１０７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１０７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１０８内の粒子１０７の観察を可能とする材料を用いることが好ましい。粒子１０７の観察のために、例えば、粒子捕捉装置１００の少なくとも一部を透明な材料で形成することができる。
本技術の粒子捕捉装置１００の他の部分の材料の具体例としては、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。本技術の粒子捕捉装置１００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。
本技術において、粒子捕捉部１０３は取り替え可能とすることができる。粒子捕捉部１０３を取り替え可能とすることで、粒子捕捉装置１００の粒子捕捉部１０３以外の部分を繰り返し使用することができる。本技術の粒子捕捉装置１００は、その内部の粒子捕捉部１０３を取り出せるように構成することができる。例えば、当該粒子捕捉装置１００は、図示しないが取り外し可能な蓋部を設け、当該蓋部を取り外すことで、粒子捕捉部１０３を取り替え可能とすることができる。
［ウェル１０８］
本技術に係る粒子捕捉装置１００おいて、ウェル１０８は、粒子１０７を捕捉する部分である。本技術に係る粒子捕捉装置１００おいて、ウェル１０８の数は特に限定されず、目的に応じて自由に設定することができる。例えば、ウェル１０８の数の下限値は、２、特には１０、より特には１００、さらにより特には１，０００とすることができる。ウェル１０８の数の上限値は、例えば１，０００，０００、特には８００，０００、より特には６００，０００、さらにより特には５００，０００とすることができる。ウェル１０８の数の範囲は、上記下限値及び上限値のいずれかから選択された値により定められる範囲であってよく、例えば１〜１，０００，０００、特には１０〜８００，０００、より特には１００〜６００，０００、さらにより特には１，０００〜５００，０００とすることができる。
本技術に係る粒子捕捉装置１００おいて、ウェル１０８の形状も特に限定されず、一つの粒子１０７を捕捉可能な形状であれば、当業者が自由に設計することができる。例えば、ウェル１０８における粒子１０７の入り口の形状は、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、及び六角形等に形成することができる。
本技術に係る粒子捕捉装置１００において、ウェル１０８の配置は特に限定されず、粒子捕捉部１０３の形態や粒子捕捉後の目的に応じて、自由に設計することができる。例えば、所定の間隔で一列に又は複数列に配置したり、所定の間隔で格子状に配置することができる。この場合の間隔としては、例えば施与される粒子１０７の数及び捕捉されるべき粒子１０７の数などによって、当業者により適宜選択することができる。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の間隔に設計することができる。
ウェル１０８内に捕捉された粒子１０７は、目的に応じて、観察、各種反応や各種測定等が行われる。
［孔１１４］
ウェル１０８内には、孔１１４を設けることが好ましい。当該孔１１４を介して、ウェル１０８と第２空間１０２とを連通させることができる。そして、後述するように、第２空間１０２に接続された第２排出流路１０６からの流体の排出を行うことで、ウェル１０８内に粒子１０７が捕捉されうる。各ウェル１０８に設けられる孔１１４の数は、例えば１〜１０、特には１〜５、より特には１〜３とすることができる。製造の容易さの観点から、各ウェル１０８に設けられる孔１１４の数は１又は２、特には１とすることが好ましい。
孔１１４の入り口の形状も、任意の形状を採用することができる。本技術において、孔１１４の入り口とは、孔１１４が設けられたウェル１０８壁面における孔１１４の開口部をいう。孔１１４の入り口の形状は例えば円形、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、又は六角形等に形成することができる。本技術において、孔１１４の入り口の形状は、好ましくは四角形、より好ましくは矩形又は正方形、さらにより好ましくは矩形である。
孔１１４の入り口は、捕捉されるべき粒子１０７が孔１１４を通過して第２空間１０２へ進行することを防ぐような寸法に設計する。例えば、孔１１４の入り口の最小寸法が、粒子１０７の寸法未満とすることができる。
例えば、孔１１４の入り口の形状が矩形である場合、捕捉されるべき粒子１０７の寸法（例えば粒子１０７の直径など）よりも小さい寸法を、当該矩形の短辺又は長辺、特には当該矩形の短辺とする。例えば、当該矩形の短辺の長さは、捕捉されるべき粒子１０７の寸法（例えば粒子１０７の直径）の０．９倍以下、特には０．８倍以下、より特には０．７倍以下、さらにより特には０．６倍以下に設計することができる。当該矩形の短辺の長さは、流体の通流に支障がないように設定される必要もあり、例えば捕捉されるべき粒子１０７の寸法の０．０１倍以上、特には０．１倍以上、より特には０．３倍以上でありうる。
例えば孔１１４の入り口の形状が円形である場合、孔１１４は、捕捉されるべき粒子１０７の寸法（例えば粒子１０７の直径など）よりも小さい直径にする。例えば、当該円形の直径は、捕捉されるべき粒子１０７の寸法（例えば粒子１０７の直径）の０．８倍以下、特には０．７倍以下、より特には０．６倍以下に設計することができる。当該直径は、流体の通流に支障がないように設定される必要もあり、例えば捕捉されるべき粒子１０７の寸法の０．０１倍以上、特には０．１倍以上、より特には０．３倍以上でありうる。
以上のように、孔１１４の形状を設計することで、粒子１０７の損傷を抑制しつつ、粒子１０７を確実に捕捉することが可能となる。
本技術の粒子捕捉装置１００において、孔１１４の入り口の形状としては、好ましくは矩形である。矩形の長辺の長さは、好ましくは当該矩形の短辺の長さの１．２倍以上、より好ましくは１．３倍以上、さらにより好ましくは１．５倍以上に設計することができる。また、矩形の長辺の長さは、好ましくは当該矩形の短辺の長さの例えば５倍以下、より好ましくは４倍以下、より好ましくは３倍以下、さらにより好ましくは２．５倍以下に設計することができる。このようなスリット形状とすることで、粒子１０７がウェル１０８内に捕捉されるときの粒子１０７の損傷を抑制することができる。
より具体的には、例えば、孔１１４の入り口の形状は、短辺が１μｍ〜１０μｍ、特には２μｍ〜８μｍであり、且つ、長辺が５μｍ〜２０μｍ、特には６μｍ〜１８μｍのスリット形状に設計することができる。
以上のようなスリット形状の孔１１４は、粒子１０７が細胞である場合に特に好ましい。孔１１４の入り口が当該スリット形状を有することにより、細胞が孔１１４を通過することを防ぎつつ、細胞への損傷が抑制される。
加工性の観点から、孔１１４はより浅いことが好ましい。一方で、粒子捕捉部１０３の強度の観点からは、孔１１４はより深いほうが好ましい。そのため、本技術に係る粒子捕捉装置１００において、孔１１４の深さは、好ましくは５〜１００μｍ、より好ましくは６〜５０μｍ、さらにより好ましくは１０〜３０μｍに設計することができる。
以上説明したウェル１０８内の孔１１４は、本技術に係る粒子捕捉装置１００において必須ではなく、例えば、図２に示す本技術に係る粒子捕捉装置１００の第２実施形態のように、ウェル１０８の形態を、粒子１０７の入り口に比べて、流体の出口を狭く形成することで、孔１１４を備えなくても、粒子１０７を捕捉することが可能である。
（２）第１空間１０１
第１空間１０１には、少なくとも、粒子供給流路１０４と、第１排出流路１０５と、が接続されている。また、第１空間１０１には、第１流体供給流路１１０が接続されていてもよい。
第１空間１０１は、図１に示す第１実施形態や図２に示す第２実施形態では、第２空間１０２の重力方向上側に配置されているが、これに限定されない。例えば、図３に示す第３実施形態のように、第１空間１０１を、第２空間１０２の重力方向下側に配置することも可能である。
第１空間１０１を、第２空間１０２の重力方向下側に配置することで、ウェル１０８内に捕捉されなかった粒子１０７は、重力の作用方向、即ち、第１空間１０１の底部へ沈降するため、ウェル１０８内に捕捉されなかった粒子１０７がウェル１０８付近に留まることを抑制することができる。その結果、既に粒子１０７を捕捉したウェル１０８にさらに粒子１０７が入ることを抑制することができる。
また、ウェル１０８内に捕捉された粒子１０７と、ウェル１０８内に捕捉されなかった粒子１０７との距離が大きいため、ウェル１０８内に捕捉された粒子１０７の観察、各種反応や各種測定等を行う際に、ウェル１０８内に捕捉されなかった粒子１０７の除去を容易に行うことができ、また、ウェル１０８内に捕捉された粒子１０７に焦点を合わせることで、ウェル１０８内に捕捉されなかった粒子１０７の除去をすることなく、ウェル１０８内に捕捉された粒子１０７の観察、各種反応や各種測定等を行うことができる。
第１空間１０１は、図４に示す本技術に係る粒子捕捉装置１００の第４実施形態のように、下流に向かってその断面積が大きくなるように成形することができる。このように成形することで、粒子１０７を含んだ液体を、第１空間１０１へ低く広く入場させて、粒子１０７がウェル１０８に捕獲されやすい位置を取るようにしつつ、第１排出流路１０５に向かって高くなる傾斜天井により断面積が徐々に広くなることで、流速が遅くなり、細胞が沈降する時間を稼ぐことができる。その結果、粒子１０７が粒子捕捉部１０３に捕獲される確率を上げることができる。
この場合、後述する粒子供給流路１０４から第１空間１０１への入口は、低く幅広（例えば、高さ：０．０５〜０．２ｍｍ、幅：０．５〜３ｍｍ）に形成し、第１空間１０１から後述する第１排出流路１０５への出口は、高く幅狭（例えば、高さ：０．１〜１ｍｍ、幅：０．３〜２ｍｍ）に形成することで、前記の効果を得ることができる。
この際、後述する粒子供給流路１０４から第１空間１０１への入口と、第１空間１０１から後述する第１排出流路１０５への出口の開口断面積比は、入口：出口＝１：１．１〜５とすることが好ましい。
［粒子供給流路１０４］
粒子供給流路１０４からは、粒子１０７を含む流体が供給される。流体供給流路には、バルブ１０４１や当該粒子１０７を含んだ流体を蓄える容器（図示せず）が接続される。粒子供給流路１０４は、第１空間１０１の側面で接続することもできるが、例えば、図示しないが、第１空間１０１の上面や、図３に示す第３実施形態のように第１空間１０１が第２の空間の重力方向下側にある場合には、第１空間１０１の底面と、粒子供給流路１０４を接続してもよい。
［第１排出流路１０５］
第１排出流路１０５は、バルブ１０５１、図示しないが第１排出制御部２０３、図示しないがポンプ等の圧力素子と接続することができる。本技術において用いられるポンプは、好ましくは吸引力を微調整できるポンプであり、より好ましくは１ｋＰａ付近にて数十Ｐａオーダーで圧力を制御できるポンプである。そのようなポンプは市販入手可能であり、例えばＫＡＬ−２００（ハルストラップ社）を挙げることができる。
従来の単一粒子捕捉技術では、第１空間１０１に第１排出流路１０５が接続された構造の装置が用いられることもあったが、従来の装置の第１排出流路１０５は、ウェル１０８に捕捉されずに第１空間１０１内に残留した粒子１０７を排出させたり、粒子捕捉後に目的の観察、各種反応、各種測定等が行われた後に、ウェル１０８に捕捉された粒子１０７を排出するために用いられていた。即ち、従来の単一粒子捕捉技術では、第１排出流路１０５のバルブ１０５１は閉じられた状態で、粒子供給流路１０４からの粒子１０７を含む流体の供給と、第２排出流路１０６からの流体の排出を行うことで、ウェル１０８内への粒子１０７の捕捉を行っていた。
一方、本技術では、第１排出流路１０５のバルブ１０５１は開かれた状態で、粒子供給流路１０４からの粒子１０７を含む流体の供給、及び、第２排出流路１０６からの流体の排出と同時に、第１排出流路１０５からの流体の排出も行われることを特徴とする。これにより、前述した通り、捕捉対象の粒子１０７がウェル１０８内の孔１１４に潜り込んだり、損傷したりすることを防止しつつ、粒子供給流路１０４から離れたウェル１０８まで満遍なく粒子１０７を誘導することができ、粒子１０７の捕捉時間を短縮することができる。
第１排出流路１０５は、粒子捕捉領域１０９を挟んで、粒子供給流路１０４と対向する位置に設けることが好ましい。このように配置することで、粒子供給流路１０４から離れたウェル１０８まで更に満遍なく粒子１０７を誘導することができ、粒子１０７の捕捉時間を更に短縮することができる。
なお、本技術に係る粒子捕捉装置１００では、粒子捕捉時において、第１排出流路１０５からの流体の排出が行われるが、従来の単一粒子捕捉技術と同様に、本技術に係る粒子捕捉装置１００における第１排出流路１０５も、ウェル１０８に捕捉されずに第１空間１０１内に残留した粒子１０７を排出させたり、粒子捕捉後に目的の観察、各種反応、各種測定等が行われた後に、ウェル１０８に捕捉された粒子１０７を排出するために用いることも、勿論、可能である。
本技術に係る粒子捕捉装置１００では、粒子捕捉時における第１排出流路１０５を通流する流体の流速は、本技術の効果を損なわない限り、自由に設定することができるが、第１排出流路１０５を通流する流体の流速は、後述する第２排出流路１０６を通流する流体の流速以下に設定することが好ましい。このように、第１排出流路１０５と第２排出流路１０６を通流する流体の速度を制御することで、粒子供給流路１０４から離れたウェル１０８まで更に満遍なく粒子１０７を誘導することができ、粒子１０７の捕捉時間を更に短縮することができる。
より具体的には、粒子捕捉時において、第１排出流路１０５を通流する流体の流速：第２排出流路１０６を通流する流体の流速＝１：１〜１００が好ましく、１：２〜５０がより好ましく、１：５〜２０が更に好ましい。
粒子捕捉時における第１排出流路１０５を通流する流体の具体的な流速は、後述する第２排出流路１０６にかかる吸引圧、第２排出流路１０６を通流する流体の流速、捕捉対象の粒子１０７の粒径、ウェル１０８の孔１１４の大きさや総数等に応じて、適宜、設定することができる。
なお、第１排出流路１０５を通流する流体の流速は、第１排出流路１０５にかかる吸引圧を制御することで、制御することができる。例えば、本技術に係る粒子捕捉装置１００に第１排出制御部２０３を備える場合、この第１排出制御部２０３が、第１排出流路１０５にかかる吸引圧を制御することができる。
第１排出流路１０５にかかる吸引圧も、後述する第２排出流路１０６にかかる吸引圧、第２排出流路１０６を通流する流体の流速、捕捉対象の粒子１０７の粒径、ウェル１０８の孔１１４の大きさや総数等に応じて、適宜、設定することができる。
本技術に係る粒子捕捉装置１００では、粒子捕捉時において、第１排出流路１０５にかかる吸引圧を所定の周期で変動させることも可能である。第１排出流路１０５にかかる吸引圧を所定の周期で変動させることで、第１空間１０１内に粒子１０７が停滞するのを防止し、ウェル１０８内への粒子１０７の捕獲時間を更に短縮することができる。
第１排出流路１０５にかかる吸引圧を所定の周期で変動させる方法としては、例えば、第１排出流路１０５に一定吸引圧をかけた状態で、所定の周期で圧力変動を重畳させる方法が挙げられる。
［第１流体供給流路１１０］
第１空間１０１には、粒子供給流路１０４及び第１排出流路１０５の他に、図５に示す本技術に係る粒子捕捉装置１００の第５実施形態のように、第１流体供給流路１１０を接続することもできる。第１流体供給流路１１０からは、捕捉対象となる粒子１０７を含まない流体が供給される。
本技術に係る粒子捕捉装置１００では、粒子捕捉時において、捕捉対象となる粒子１０７を含まない流体を第１流体供給流路１１０から第１空間１０１に供給することで、第１流体供給流路１１０から第１排出流路１０５へ向かって、捕捉対象となる粒子１０７を含まない流体の層流と、粒子捕捉部１０３との間に、粒子供給流路１０４から供給された捕捉対象となる粒子１０７を含む流体を挟み込んで流れるようなフローを形成することができる。その結果、粒子供給流路１０４から離れたウェル１０８まで更に満遍なく粒子１０７を誘導することができ、粒子１０７の捕捉時間を更に短縮することができる。
この場合に第１流体供給流路１１０から供給される流体としては、一般的に用いられるバッファー液を用いることができる。バッファー液としては、例えば、ＰＢＳやＨＥＰＥＳ等が挙げられる。例えば、粒子供給流路１０４から、細胞培養用培地（例えば、ＲＰＭＩ１６４０やＤＭＥＭ等）を用いて細胞を供給する場合、バッファー液よりも、糖を含む培地の方が比重が大きいため、細胞を含むサンプル液を、ウェル１０８表面を這うようにして搬送することができる。
また、本技術に係る粒子捕捉装置１００では、ウェル１０８内に粒子１０７を捕捉した後に、第１流体供給流路１１０から、薬剤を供給したり、ＲＰＭＩ１６４０やＤＭＥＭ等の培地を環流させたりして、捕獲された粒子１０７への薬剤刺激や長時間培養等を行うことも可能である。この時、ＲＰＭＩ１６４０やＤＭＥＭ等の培地には、例えばＦＢＳ等の他の物質が添加されていてもよい。ＦＢＳを添加する場合、その割合は例えば１％〜１５％、特には１０％であってよい。粒子１０７を蛍光染色して観察する場合には、例えば自家蛍光の低いＤ−ＰＢＳ（−）、Ｌｉｖｅ Ｃｅｌｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ （ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ）、又はＦｌｕｏｒｏＢｒｉｔｅ（商標）ＤＭＥＭ（同社）が使用されてもよい。
（３）第２空間１０２
第２空間１０２には、少なくとも、第２排出流路１０６が接続されている。また、第２空間１０２には、第２流体供給流路１１１を接続することも可能である。
［第２排出流路１０６］
第２排出流路１０６は、バルブ１０６１、図示しないが第２排出制御部２０３、図示しないがポンプ等の圧力素子と接続することができる。本技術において用いられるポンプは、好ましくは吸引力を微調整できるポンプであり、より好ましくは１ｋＰａ付近にて数十Ｐａオーダーで圧力を制御できるポンプである。そのようなポンプは市販入手可能であり、例えばＫＡＬ−２００（ハルストラップ社）を挙げることができる。
粒子捕捉時における第２排出流路１０６を通流する流体の流速は、本技術の効果を損なわない限り、捕捉対象の粒子１０７の粒径、ウェル１０８の孔１１４の大きさや総数等に応じて、適宜、設定することができる。
第２排出流路１０６を通流する流体の流速は、第２排出流路１０６にかかる吸引圧を制御することで、制御することができる。例えば、本技術に係る粒子捕捉装置１００に第２排出制御部２０３を備える場合、この第２排出制御部２０３が、第２排出流路１０６にかかる吸引圧を制御することができる。
第２排出流路１０６にかかる吸引圧は、本技術の効果を損なわない限り、自由に設定することができるが、０．００１〜１ｋＰａが好ましく、０．００５〜０．５ｋＰａがより好ましく、例えば、捕捉対象が細胞の場合は、０．０１〜０．１ｋＰａが更に好ましい。
本技術に係る粒子捕捉装置１００では、粒子捕捉時において、第２排出流路１０６にかかる吸引圧を所定の周期で変動させることも可能である。第２排出流路１０６にかかる吸引圧を所定の周期で変動させることで、第１空間１０１内に粒子１０７が停滞するのを防止し、ウェル１０８内への粒子１０７の捕獲時間を更に短縮することができる。
第２排出流路１０６にかかる吸引圧を所定の周期で変動させる方法としては、例えば、第２排出流路１０６に一定吸引圧をかけた状態で、所定の周期で圧力変動を重畳させる方法が挙げられる。
［第２流体供給流路１１１］
第２空間１０２には、第２排出流路１０６の他に、図６に示す本技術に係る粒子捕捉装置１００の第６実施形態のように、第２流体供給流路１１１を接続することもできる。第２流体供給流路１１１からは、捕捉対象となる粒子１０７を含まない流体が供給される。
粒子捕捉後に目的の観察、各種反応、各種測定等が行われた後に、第１排出流路１０５から、ウェル１０８に捕捉された粒子１０７の排出が行われる際に、第２流体供給流路１１１から流体を供給することで、ウェル１０８に捕捉されている粒子１０７に押出し圧がかかるため、ウェル１０８からの粒子１０７の排出を、よりスムーズに行うことができる。なお、ウェル１０８に捕捉された粒子１０７の排出は、粒子供給流路１０４のバルブと、第２排出流路１０６のバルブ１０６１は閉じた状態で行うことで、より効率的に排出させることができる。
＜２．粒子捕捉方法＞
図７は、本技術に係る粒子捕捉方法のフローチャートである。本技術に係る粒子捕捉方法は、少なくとも、粒子供給工程Ｓ２と、粒子捕捉工程Ｓ３と、を行う方法である。その他、準備工程Ｓ１、粒子除去工程Ｓ４、粒子観察工程Ｓ５、粒子解析工程Ｓ６、粒子処理工程Ｓ７、目的粒子取得工程Ｓ８、粒子回収工程Ｓ９等を行うことも可能である。以下、各工程について、時系列順に詳細に説明する。
（１）準備工程Ｓ１
準備工程Ｓ１は、粒子捕捉のための準備を行う工程である。具体的には、前述した粒子捕捉装置１００の第１空間１０１及び第２空間１０２に、捕捉対象となる粒子１０７を含まないバッファー液等の流体を供給して、第１空間１０１及び第２空間１０２を流体で充填する。
より具体的には、第１空間１０１に接続されている粒子供給流路１０４又は第１流体供給流路１１０に第１空間１０１に充填すべき流体が入った容器を接続し、粒子供給流路１０４又は第１流体供給流路１１０のバルブ１０４１又は１１０１を開けて、第１空間１０１を流体で充填する。また、第２空間１０２に接続されている第２流体供給流路１１１に第２空間１０２に充填すべき流体が入った容器を接続し、第２流体供給流路１１１のバルブ１１１１を開けて、第２空間１０２を流体で充填する。
（２）粒子供給工程Ｓ２
粒子供給工程Ｓ２は、第１空間１０１に、粒子１０７を含んだ流体を供給する工程である。より具体的には、第１空間１０１に接続されている粒子供給流路１０４に粒子１０７を含む流体が入った容器を接続し、粒子供給流路１０４のバルブ１０４１を開けて、第１空間１０１に粒子１０７を含んだ流体を供給する。
（３）粒子捕捉工程Ｓ３
粒子捕捉工程Ｓ３は、ウェル１０８内に、粒子１０７を捕捉する工程である。具体的には、第１空間１０１からの流体の排出と、前記第２空間１０２からの流体の排出とを同時に行うことにより、ウェル１０８内に粒子１０７を捕捉する。より具体的には、前記の粒子供給工程Ｓ２を行っている状態において、第１空間１０１に接続された第１排出流路１０５のバルブ１０５１と、第２空間１０２に接続された第２排出流路１０６のバルブ１０６１を開き、第１排出流路１０５と第２排出流路１０６からの流体の排出を同時に行う。
この際、第１空間１０１からの流体の排出速度は、前記第２空間１０２からの流体の排出速度以下にすることで、粒子供給流路１０４から離れたウェル１０８まで更に満遍なく粒子１０７を誘導することができ、粒子１０７の捕捉時間を更に短縮することができる。各空間からの流体の排出速度の詳細は、前述した本技術に係る粒子捕捉装置１００の第１排出流路１０５及び第２排出流路１０６を通流する流体の流速と同一であるため、ここでは説明を割愛する。
また、第１空間１０１からの流体の排出と、第２空間１０２からの流体の排出は、吸引されることによって行うことができる。第１空間１０１からの流体の排出及び第２空間１０２からの流体の排出のための吸引圧の詳細は、前述した本技術に係る粒子捕捉装置１００の第１排出流路１０５及び第２排出流路１０６にかかる吸引圧と同一であるため、ここでは説明を割愛する。
（４）粒子除去工程Ｓ４
粒子除去工程Ｓ４は、ウェル１０８に捕捉されなかった粒子１０７の除去を行う工程である。具体的には、ウェル１０８に捕捉されずに第１空間１０１内に残留した粒子１０７の除去が行われる。粒子除去工程は、本技術に係る粒子捕捉方法において必須の工程ではない。例えば、図３に示す第３実施形態に係る粒子捕捉装置１００を用いて、ウェル１０８内に捕捉された粒子１０７の観察のみが行われる場合等は、ウェル１０８内に捕捉された粒子１０７にのみ焦点を合わせることで、捕捉されずに第１空間１０１に残留する粒子１０７があっても、観察可能であるため、粒子除去工程Ｓ４を行うことなく、後述する粒子観察工程Ｓ７等を行うことができる。
粒子除去工程Ｓ４では、より具体的には、第２空間１０２に接続した第２排出流路１０６のバルブ１０６１を閉じた状態で、第１空間１０１に接続した第１排出流路１０５のバルブ１０５１を開けて、第１排出流路１０５から第１空間１０１内に残留した粒子１０７を含む流体を排出することで、ウェル１０８内に捕捉されなかった粒子１０７を除去することができる。
この際、粒子供給流路１０４や、例えば、図５に示す第５実施形態に係る粒子捕捉装置１００を用いる場合は第１流体供給流路１１０から、捕捉対象の粒子１０７を含まないバッファー液等の流体を第１空間１０１に供給することで、よりスムーズに、第１空間１０１から非捕捉粒子１０７の除去を行うことができる。
（５）粒子観察工程Ｓ５
粒子観察工程Ｓ７は、ウェル１０８内に捕捉された粒子１０７の観察を行う工程である。粒子１０７の観察は、倒立顕微鏡等の顕微鏡等を用いて行うことができる。粒子観察工程Ｓ７では、必要に応じて、撮像素子を用いた撮影等を行ってもよい。
例えば、図３に示す第３実施形態に係る粒子捕捉装置１００を用いて粒子１０７の観察を行う場合は、第２空間１０２に接続された第２排出流路１０６のバルブ１０６１を開け、第２排出流路１０６からの吸引を維持することで、ウェル１０８内に粒子１０７が捕捉された状態が維持される。この状態を維持しつつ、粒子１０７の観察を行うことができる。なお、粒子観察工程Ｓ７における第２排出流路１０６からの吸引は、粒子１０７へのダメージを小さくするために、粒子捕捉工程Ｓ３における吸引圧よりも小さい圧で吸引されることが好ましい。
なお、図３に示す第３実施形態以外の実施形態に係る粒子捕捉装置１００を用いる場合は、ウェル１０８中に捕捉された粒子１０７は、外力が加わらない限り、重力によってウェル１０８中に捕捉された状態が維持されるため、粒子１０７の観察を行う際に、第２排出流路１０６からの吸引を維持する必要はない。また、図３に示す第３実施形態に係る粒子捕捉装置１００においても、ウェル１０８の形状や粒子１０７の大きさ及び比重、流体の比重等によっては、第２排出流路１０６からの吸引を維持しなくても、ウェル１０８内に粒子１０７が捕捉された状態を維持することができるため、第２排出流路１０６からの吸引は必須ではない。
（６）粒子解析工程Ｓ６
粒子解析工程Ｓ６は、ウェル１０８内に保持された粒子１０７の解析が行われる。例えば、前記粒子観察工程Ｓ５にて観察された結果に基づいて、粒子１０７の構造や性質等を解析することができる。また、後述する粒子処理工程Ｓ７を経た粒子１０７を、再度、前記粒子観察工程Ｓ５で観察することで、粒子１０７の他の物質との相互反応等に基づき、各種解析を行うことができる。
（７）粒子処理工程Ｓ７
粒子処理工程Ｓ７では、ウェル１０８内に捕捉された粒子１０７に対して、薬剤を添加したり、他の物質を反応させたりする処理を行う工程である。具体的には、粒子供給流路１０４や、例えば、図５に示す第５実施形態に係る粒子捕捉装置１００を用いる場合は第１流体供給流路１１０から、薬剤や他の物質を含む流体を第１空間１０１に供給することで、ウェル１０８内に捕捉された粒子１０７の処理を行うことができる。
この際、第２空間１０２については、粒子１０７の捕捉時に用いたバッファー液等が充填された状態であってもよいが、粒子１０７の処理を効率的に行うために、薬剤や他の物質を含む流体を、第２空間１０２にも供給してもよい。具体的には、例えば、図６に示す第６実施形態に係る粒子捕捉装置１００を用いる場合は、第２流体供給流路１１１から薬剤や他の物質を含む流体を第２空間１０２に供給することができる。なお、例えば、第２空間１０２に供給する薬剤等は、第１空間１０１に供給する薬剤等と同一であってもよいし、目的に応じて、異なる種類の薬剤等を第２空間１０２に供給してもよい。
（８）目的粒子取得工程Ｓ８
目的粒子取得工程Ｓ８は、ウェル１０８内に捕捉された粒子１０７の中で、目的の粒子１０７のみを取得する工程である。例えば、粒子観察工程Ｓ７や、粒子解析工程Ｓ８の結果に基づいて、目的の粒子１０７を選択し、例えば、マイクロマニュピレータなどの単一粒子取得装置によって、目的の粒子１０７を取得することができる。
なお、目的粒子取得工程Ｓ８は必須の工程ではなく、例えば、粒子１０７の観察や解析のみが必要で、粒子１０７の選択は不要な場合には、この工程を行わずに、後述する粒子回収工程Ｓ９に移ることができる。
（９）粒子回収工程Ｓ９
粒子回収工程Ｓ９は、ウェル１０８内に捕捉された粒子１０７を回収する工程である。例えば、粒子観察工程Ｓ７、粒子解析工程Ｓ６、粒子処理工程Ｓ７、目的粒子取得工程Ｓ８等が必要に応じて行われた後、不要となった粒子１０７を回収する。具体的には、第１空間１０１に接続された第１排出流路１０５から、粒子１０７の回収が行われる。
より具体的には、第２空間１０２に接続された第２排出流路１０６のバルブ１０６１を閉じた状態で、第１排出流路１０５から吸引を行うことで、ウェル１０８内に捕獲された粒子１０７を第１排出流路１０５から回収することができる。
この際、例えば、図６に示す第６実施形態に係る粒子捕捉装置１００を用いる場合は、第２空間１０２に接続された第２流体供給流路１１１から、捕捉対象の粒子１０７を含まないバッファー液等の流体を供給することが好ましい。第２流体供給流路１１１から第２空間１０２を通じて第２空間１０２に向かう流体の流れを形成することで、ウェル１０８内の粒子１０７を押し出すことができ、よりスムーズに第１排出流路１０５からの粒子１０７の回収を行うことができる。
＜３．顕微鏡システム２００＞
図８は、本技術に係る顕微鏡システム２００を示すブロック図である。本技術に係る顕微鏡システム２００は、粒子捕捉装置１００と、観察部２０１と、を少なくとも備える。また、必要に応じて、解析部２０２、制御部２０３、記憶部２０４、表示部２０５等を備えることができる。以下、各部について詳細に説明する。なお、本技術に係る顕微鏡システム２００に備える粒子捕捉装置１００は、前述した本技術に係る粒子捕捉装置１００と同一であるため、ここでは説明を割愛する。
（１）観察部２０１
観察部２０１では、ウェル１０８内に捕捉された粒子１０７の観察が行われる。ウェル１０８内に捕捉された粒子１０７を観察することで、粒子１０７の形状、構造、色等や、粒子１０７から生じる蛍光等の光の波長、強度等を得ることができる。本技術に係る顕微鏡システム２００において、観察部２０１としては、顕微鏡や光検出器を用いることができる。顕微鏡としては、倒立顕微鏡を用いることが好ましい。また、顕微鏡は、光学顕微鏡を用いることが好ましい。即ち、本技術に係る顕微鏡システム２００において、観察部２０１としては、倒立型の光学顕微鏡を用いることが好ましい。
本技術に係る顕微鏡システム２００において、観察部２０１には、撮像装置を備えることができる。撮像装置としては、例えば、イメージセンサを備えた撮像装置、特にはデジタルカメラを挙げることができる。イメージセンサは、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）が挙げられる。
また、観察部２０１には、各種光源、各種レンズ、各種フィルター、各種ミラー等を備えることもできる。
（２）解析部２０２
本技術に係る顕微鏡システム２００は、必要に応じて、解析部２０２を更に備えていてもよい。解析部２０２では、前記観察部２０１において取得された情報から、粒子１０７についての解析が行われる。即ち、観察部２０１において取得された情報に基づいて、粒子１０７の特徴量を算出し、この特徴量に基づいて、粒子１０７の形態、構造、性質等を解析することができる。
なお、解析部２０２は、本技術に係る顕微鏡システム２００においては必須ではなく、観察部２０１において取得された情報に基づいて、外部の解析装置等を用いて微小粒子１０７の状態等を解析することも可能である。例えば、解析部２０２は、パーソナルコンピュータや、ＣＰＵにて実施してもよく、記録媒体（例えば、不揮発性メモリ（ＵＳＢメモリ）、ＨＤＤ、ＣＤなど）等を備えるハードウェア資源にプログラムとして格納し、パーソナルコンピュータやＣＰＵによって機能させることも可能である。また、解析部２０２は顕微鏡システム２００の各部とネットワークを介して接続されていてもよい。
（３）制御部２０３
本技術に係る顕微鏡システム２００は、必要に応じて、制御部２０３を更に備えていてもよい。制御部２０３では、粒子捕捉装置１００への粒子１０７及び流体の供給制御、粒子捕捉装置１００からの粒子１０７及び流体の排出制御、前記観察部２０１における観察条件の制御、前記解析部２０２における解析条件の制御等、顕微鏡システム２００に備えられた各部の制御を行うことができる。
例えば、粒子１０７及び流体の供給制御では、粒子捕捉装置１００の粒子供給流路１０４、第１流体供給流路１１０、第２流体供給流路１１１等のバルブやこれらの流路に接続された圧力素子に対する制御を行うことで、粒子１０７や流体の供給条件を制御することができる。
また、例えば、粒子１０７及び流体の排出制御では、粒子捕捉装置１００の第１排出流路１０５、第２排出流路１０６等のバルブやこれらの流路に接続された圧力素子に対する制御を行うことで、粒子１０７や流体の排出条件を制御することができる。本技術に係る粒子捕捉装置１００は、第１排出流路１０５からの流体の排出と、第２排出流路１０６からの流体の排出によって、ウェル１０８内に粒子１０７を捕捉するため、第１排出流路１０５及び第２排出流路１０６からの流体の排出条件を制御することで、結果として、粒子１０７の捕捉条件も制御することができる。
なお、本技術に係る顕微鏡システム２００では、制御部２０３は必須ではなく、外部の制御装置を用いて、各部の制御を行うことも可能である。また、制御部２０３は、顕微鏡システム２００の各部とネットワークを介して接続されていてもよい。
（４）記憶部２０４
本技術に係る顕微鏡システム２００には、各種情報を記憶する記憶部２０４を備えることができる。記憶部２０４には、粒子捕捉装置１００における粒子１０７の捕捉状態に関わる情報データ、観察部２０１で取得された観察データ、解析部２０２で解析された解析データ、制御部２０３における制御データなど、顕微鏡システム２００の各部で得られる様々なデータや条件等を記憶することが可能である。
なお、本技術に係る顕微鏡システム２００において、記憶部２０４は必須ではなく、外部の記憶装置を接続してもよい。記憶部２０４としては、例えば、ハードディスクなどを用いることができる。また、記憶部２０４は、顕微鏡システム２００の各部とネットワークを介して接続されていてもよい。
（５）表示部２０５
本技術に係る顕微鏡システム２００には、各種情報を表示する表示部２０５を備えることができる。表示部２０５では、粒子捕捉装置１００における粒子１０７の捕捉状態に関わる情報データ、観察部２０１で取得された観察データ、解析部２０２で解析された解析データ、制御部２０３における制御データなど、顕微鏡システム２００の各部で得られる様々なデータや条件等を表示することができる。
本技術に係る顕微鏡システム２００において、表示部２０５は必須ではなく、外部の表示装置を接続してもよい。表示部２０５としては、例えば、ディスプレイやプリンタなどを用いることができる。また、表示部２０５は、顕微鏡システム２００の各部とネットワークを介して接続されていてもよい。
なお、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
［１］
粒子を捕捉するウェルを複数含む粒子捕捉領域を有し、第１空間と第２空間の２つに区切る粒子捕捉部と、
前記第１空間に接続され前記粒子を含む流体が供給される粒子供給流路と、
前記第１空間に接続され前記第１空間から流体が排出される第１排出流路と、
前記第２空間に接続され前記第２空間から流体が排出される第２排出流路と、を有し、
前記粒子は、前記第１排出流路と前記第２排出流路から流体が同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、粒子捕捉装置。
［２］
前記第１排出流路は、前記粒子捕捉領域を挟んで、前記粒子供給流路と対向する位置に設けられた、［１］に記載の粒子捕捉装置。
［３］
粒子捕捉時において、前記第１排出流路を通流する流体の流速は、前記第２排出流路を通流する流体の流速以下である、［１］又は［２］に記載の粒子捕捉装置。
［４］
粒子捕捉時において、前記第１排出流路を通流する流体の流速：前記第２排出流路を通流する流体の流速＝１：１〜１００である、［３］に記載の粒子捕捉装置。
［５］
粒子捕捉時において、前記第１排出流路にかかる吸引圧及び／又は前記第２排出流路にかかる吸引圧は、所定の周期で変動する、［１］から［４］のいずれかに記載の粒子捕捉装置。
［６］
前記第１空間は、下流に向かってその断面積が大きくなる、［１］から［５］のいずれかに記載の粒子捕捉装置。
［７］
前記ウェル内に孔が設けられており、当該孔を介して前記ウェルと前記第２空間とが連通している、［１］から［６］のいずれかに記載の粒子捕捉装置。
［８］
粒子捕捉時において、前記第１の空間が、前記第２の空間の重力方向上側にある、［１］から［７］のいずれかに載の粒子捕捉装置。
［９］
前記第１排出流路と前記第２排出流路は吸引されることにより流体が排出され、
前記粒子は、前記第１排出流路と前記第２排出流路から流体が同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、［１］から［８］のいずれかに記載の粒子捕捉装置。
［１０］
第１空間に、粒子を含んだ流体を供給する粒子供給工程と、
前記第１空間と第２空間の２つに区切る粒子捕捉部に設けられた粒子捕捉領域中の複数のウェル内に、前記第１空間からの流体の排出と、前記第２空間からの流体の排出とを同時に行うことにより、粒子を捕捉する粒子捕捉工程と、
を含む、粒子捕捉方法。
［１１］
前記第１空間からの流体の排出速度は、前記第２空間からの流体の排出速度以下である、［１０］に記載の粒子捕捉方法。
［１２］
前記粒子捕捉工程では、前記第１空間からの流体の排出、及び、前記第２空間からの流体の排出は、吸引されることによって行われる、［１０］又は［１１］に記載の粒子捕捉方法。
［１３］
粒子を捕捉するウェルを複数含む粒子捕捉領域を有し、第１空間と第２空間の２つに区切る粒子捕捉部と、
前記第１空間に接続され前記粒子を含む流体が供給される粒子供給流路と、
前記第１空間に接続され前記第１空間から流体が排出される第１排出流路と、
前記第２空間に接続され前記第２空間から流体が排出される第２排出流路と、を有し、
前記粒子は、前記第１排出流路と前記第２排出流路から同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、粒子捕捉装置と、
前記ウェル中に捕捉された粒子の観察が行われる観察部と、
を備える、顕微鏡システム。
［１４］
前記観察部から取得された情報に基づいて、前記粒子の解析が行われる解析部と、
を更に備える［１３］に記載の顕微鏡システム。
［１５］
粒子捕捉時において、前記第１排出流路を介した排出制御が行われる第１排出制御部と、
粒子捕捉時において、前記第２排出流路を介した排出制御が行われる第２排出制御部と、
を更に備える［１３］又は［１４］に記載の顕微鏡システム。
１００ 粒子捕捉装置
１０１ 第１空間
１０２ 第２空間
１０３ 粒子捕捉部
１０４ 粒子供給流路
１０５ 第１排出流路
１０６ 第２排出流路
１０８ ウェル
１１０ 第１流体供給流路
１１１ 第２流体供給流路
１１４ 孔
Ｓ１ 準備工程
Ｓ２ 粒子供給工程
Ｓ３ 粒子捕捉工程
Ｓ４ 粒子除去工程
Ｓ５ 粒子観察工程
Ｓ６ 粒子解析工程
Ｓ７ 粒子処理工程
Ｓ８ 目的粒子取得工程
Ｓ９ 粒子回収工程
２００ 顕微鏡システム
２０１ 観察部
２０２ 解析部
２０３ 制御部
２０４ 記憶部
２０５ 表示部

Claims (15)

  1. 粒子を捕捉するウェルを複数含む粒子捕捉領域を有し、第１空間と第２空間の２つに区切る粒子捕捉部と、
    前記第１空間に接続され前記粒子を含む流体が供給される粒子供給流路と、
    前記第１空間に接続され前記第１空間から流体が排出される第１排出流路と、
    前記第２空間に接続され前記第２空間から流体が排出される第２排出流路と、を有し、
    前記粒子は、前記第１排出流路と前記第２排出流路から流体が同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、粒子捕捉装置。
  2. 前記第１排出流路は、前記粒子捕捉領域を挟んで、前記粒子供給流路と対向する位置に設けられた、請求項１に記載の粒子捕捉装置。
  3. 粒子捕捉時において、前記第１排出流路を通流する流体の流速は、前記第２排出流路を通流する流体の流速以下である、請求項１に記載の粒子捕捉装置。
  4. 粒子捕捉時において、前記第１排出流路を通流する流体の流速：前記第２排出流路を通流する流体の流速＝１：１〜１００である、請求項３に記載の粒子捕捉装置。
  5. 粒子捕捉時において、前記第１排出流路にかかる吸引圧及び／又は前記第２排出流路にかかる吸引圧は、所定の周期で変動する、請求項１に記載の粒子捕捉装置。
  6. 前記第１空間は、下流に向かってその断面積が大きくなる、請求項１記載の粒子捕捉装置。
  7. 前記ウェル内に孔が設けられており、当該孔を介して前記ウェルと前記第２空間とが連通している、請求項１に記載の粒子捕捉装置。
  8. 粒子捕捉時において、前記第１の空間が、前記第２の空間の重力方向上側にある、請求項１記載の粒子捕捉装置。
  9. 前記第１排出流路と前記第２排出流路は吸引されることにより流体が排出され、
    前記粒子は、前記第１排出流路と前記第２排出流路から流体が同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、請求項１記載の粒子捕捉装置。
  10. 第１空間に、粒子を含んだ流体を供給する粒子供給工程と、
    前記第１空間と第２空間の２つに区切る粒子捕捉部に設けられた粒子捕捉領域中の複数のウェル内に、前記第１空間からの流体の排出と、前記第２空間からの流体の排出とを同時に行うことにより、粒子を捕捉する粒子捕捉工程と、
    を含む、粒子捕捉方法。
  11. 前記第１空間からの流体の排出速度は、前記第２空間からの流体の排出速度以下である、請求項１０に記載の粒子捕捉方法。
  12. 前記粒子捕捉工程では、前記第１空間からの流体の排出、及び、前記第２空間からの流体の排出は、吸引されることによって行われる、請求項１０記載の粒子捕捉方法。
  13. 粒子を捕捉するウェルを複数含む粒子捕捉領域を有し、第１空間と第２空間の２つに区切る粒子捕捉部と、
    前記第１空間に接続され前記粒子を含む流体が供給される粒子供給流路と、
    前記第１空間に接続され前記第１空間から流体が排出される第１排出流路と、
    前記第２空間に接続され前記第２空間から流体が排出される第２排出流路と、を有し、
    前記粒子は、前記第１排出流路と前記第２排出流路から同時に排出されることにより前記ウェルに捕捉される、粒子捕捉装置と、
    前記ウェル中に捕捉された粒子の観察が行われる観察部と、
    を備える、顕微鏡システム。
  14. 前記観察部から取得された情報に基づいて、前記粒子の解析が行われる解析部と、
    を更に備える請求項１３に記載の顕微鏡システム。
  15. 粒子捕捉時において、前記第１排出流路を介した排出制御が行われる第１排出制御部と、
    粒子捕捉時において、前記第２排出流路を介した排出制御が行われる第２排出制御部と、
    を更に備える請求項１３に記載の顕微鏡システム。
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