WO2018037788A1 - 単一粒子捕捉用装置、単一粒子捕捉システム及び単一粒子の捕捉方法 - Google Patents

単一粒子捕捉用装置、単一粒子捕捉システム及び単一粒子の捕捉方法 Download PDF

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particle capturing
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健介 小嶋
増原　慎
渡辺　俊夫
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ソニー株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a single particle capturing apparatus, a single particle capturing system, and a single particle capturing method.
  • Patent Document 1 For example, a technique described in Patent Document 1 has been developed as a method for capturing a single cell.
  • a capture array is disclosed (FIGS. 1-8).
  • a structure in which cells are sucked by providing a slit in the well is disclosed (FIGS. 23, 25, etc.).
  • the present technology includes a channel in a base material, has a corrugated structure having a peak and a valley on the channel, and has a recess at the top of the peak,
  • the recess provides a single particle capture device having a retracting passage.
  • the depth of the concave portion can be made equal to or smaller than the particle size of the particles intended to be captured, and the diameter of the concave portion can be set to be 1 to 2 times the particle size of the particles intended to be captured.
  • the height from the valley to the peak is the same as or higher than the particle size of the particles to be captured, and the pitch between the peaks is not less than twice the particle size of the particles to be captured.
  • the channel width of the flow path can be relatively small at the peak and large at the valley.
  • the pull-in passage can communicate the recess with the outside.
  • a plurality of the crests and troughs may be aligned on the channel bottom surface.
  • the flow path and the corrugated structure may be bent.
  • the flow path and the corrugated structure are bent into a U shape, and the inside of the U shape is the outside.
  • a single particle capturing system including a liquid feeding part can be provided.
  • the flow path may include a valve.
  • the single particle capturing system may include a waste liquid unit, a single particle capturing / observing unit, and a liquid feeding control unit.
  • this technology Single particle capture comprising a channel on a substrate, the channel having a corrugated structure with peaks and valleys, a recess at the top of the peak, and the recess having a retracting passage Equipment for A single particle capturing method, wherein a sample containing particles to be captured is supplied and sucked to the outside through the pull-in passage from the recesses while feeding the sample, and the particles to be captured are captured.
  • the method for capturing a single particle may include causing the liquid to flow backward.
  • particles can be captured one by one in the recess while preventing other particles from accumulating on the captured particles.
  • the effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a single particle capture device of the present technology. It is a perspective view which shows the peak part, trough part, recessed part, and drawing-in channel
  • 2 is a drawing-substituting photograph showing a single particle capturing apparatus and a state of capturing particles. 2 is a drawing-substituting photograph showing a single particle capturing apparatus and a state of capturing particles. 2 is a drawing-substituting photograph showing a single particle capturing apparatus of the present technology and a state of capturing particles. It is the drawing substitute photograph which shows the mode of the capture of the single particle capture device of this technique and a prior art, and particle
  • FIG. 2 is a drawing-substituting photograph showing a single particle capturing apparatus of the present technology and a state of capturing particles. It is a drawing substitute photograph which shows an example of the apparatus for single particle capture
  • Single particle capture device The type of particles to be captured by the single particle capturing device of the present technology is not particularly limited. For example, a cell, a bead, a semiconductor chip, a micro bump as a terminal of a semiconductor connection portion, a bead type solar cell, and the like can be given. Further, the size and shape of the particles are not particularly limited.
  • Examples of the technical fields to which the single particle capturing apparatus of the present technology can be applied include, for example, hybrid bio / inorganic materials, nano hybrid environmental sensors, environmental sensors: sensor array formation technology, concentrating materials for solar cells, high-density mounting modules For forming self-organized chip-shaped parts, periodic uneven structure of sub-wavelength (sub- ⁇ m) size necessary for improving light extraction efficiency of light-emitting devices, etc., using self-organized pattern as template, organic Formation of quasi-phase-matched structures by optical poling of nonlinear tree-like dyes for optical switching devices, self-assembly of metal or semiconductor nanoparticles for quantum dot memories, and polymer self-assembly materials for nanocrystal memories Etc.
  • the single particle capturing apparatus includes a flow path 12 in a base material 11.
  • the substrate 11 is not particularly limited, and polyethylene, polypropylene, vinyl chloride resin, polystyrene, polyethylene terephthalate, acrylic resin, polycarbonate, fluororesin, polybutylene terephthalate, phenol resin, melamine resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, polydimethyl It is formed of a resin such as siloxane, glass, metal or the like.
  • the flow channel 12 can determine the width and height of the flow channel based on the size, shape, and type of particles to be captured, the amount of sample flowing through the flow channel, the viscosity, and the like.
  • the flow path 12 On the flow path 12, it has a corrugated structure having a peak portion 13 and a valley portion 14, and a concave portion 16 is formed on the top portion 15 of the peak portion 13. Particles in the sample are captured in the recess 16.
  • the liquid flow of the sample is a laminar flow, and the flow velocity at the center of the flow channel 12 is always faster than the vicinity of the flow channel side surface. (4 arrows on the upper left). Therefore, the flow velocity of the top portion 15 is increased by providing the concave portion 16 in the corrugated top portion 15 of the corrugated structure. Therefore, by providing the concave portion 16 in the top portion 15, it is possible to prevent doublets in which two or more particles try to enter the concave portion 16 (dotted circle). In other words, even if the second cell and beads adhere to the doublet, the flow rate is fast, so it is thought that the second and subsequent cells are less likely to enter the central laminar flow. For example, the central laminar flow is about 20% faster than the overall flow rate of the liquid flow.
  • the recess 16 further has a retracting passage 17. As shown in FIG. 4, when the sample proceeds in the liquid flow direction 22 and the valve 21 is opened and proceeds downstream, the presence of the drawing-in passage 17 that communicates the recess 16 and the outside (downstream of the valve 21). The pulling-in 23 force due to the positive pressure is generated from the flow path 12 side toward the outside 18. Due to the pressure difference between the inside and outside of the flow path 12, the particles easily enter the recess 16. In FIG. 4, the outside is the flow path 12 on the downstream side of the valve 21, and is in a series with the flow path 12.
  • valve installation is not limited to this.
  • a valve for flowing the sample liquid may be installed upstream of the flow path 12 where the recesses 16 are connected, and a valve for sucking the sample liquid may be installed downstream.
  • the shape of the recess 16 can be determined in accordance with the shape of the particles to be captured.
  • the shape of the concave portion 16 is, for example, a cylindrical shape, a truncated cone shape, an inverted truncated cone shape, an elliptical column shape, an elliptical truncated cone shape, an inverted elliptical truncated cone shape, a tapered shape, an inverted tapered shape, a polygonal column having a triangular shape or more. Can be mentioned.
  • the depth of the concave portion 16 is equal to or smaller than the particle size of the particles to be captured. With such a depth, it is possible to prevent doublets of particles in the recesses 16 and other particles from accumulating on the captured particles.
  • the “particle size” of the particles refers to the average value of the major axis diameter and minor axis diameter of the fine particles. Specifically, in the case of fine particles, the particle diameter can be calculated by measuring a considerable number (for example, 100) of arbitrary fine particles using image processing software or the like using a microscope and obtaining the number average.
  • the depth of the recess 16 can be preferably 2 or less, more preferably 1 or less, as a ratio to the particle size of the particles to be captured.
  • the depth of the recess 16 can be preferably 2 or less, more preferably 1 or less, as a ratio to the diameter of the inscribed circle in the opening of the recess 16.
  • the depth of the concave portion 16 is preferably 1 or less, more preferably 0.8 or less, in a ratio with the height from the valley portion 14 to the mountain portion 13.
  • the diameter of the recessed portion 16 is set to be a particle to be captured. It is preferable that the particle size is 1 time or more and less than 2 times the particle size. Further, in the case where the opening of the recess 16 is a polygon of a triangle or more, if it is an odd-numbered n-gon, the vertical line can be regarded as a perpendicular line, and if it is an even-numbered n-angle, a diagonal line can be regarded as a diameter. If the diameter is less than 1 time, it is difficult for a single cell to enter the recess 16, and if it is 2 times or more, a plurality of cells may enter.
  • the height from the valley 14 to the peak 13 is preferably the same as or higher than the particle size of the particles to be captured.
  • the flow rate of the liquid in the flow path 12 increases as it approaches the center. For this reason, when the height of the crest 13 and the trough 14 is lower than the particle size of the particles, the flow velocity received by the particles also in the vicinity of the crest 13 is slow. When the flow velocity in the vicinity of the mountain portion 13 is slow, particles that have flowed later easily adhere to the particles captured in the recess 16. Due to the low flow velocity, the energy of the particles that flow after the collision also decreases, and the particles adhere to the trapped particles and accumulate.
  • the pitch between the peaks 13 can be set to a length that is not less than 2 times and not more than 20 times the particle size of the particles to be captured. Specifically, the distance from the top 15 of the peak 13 to one valley 14 and the top 15 of the adjacent peak 13 is not less than 2 times and not more than 20 times the particle size of the particles to be captured. It is. If it is less than 2 times, particles may enter the valley 14, and if it exceeds 20 times, depending on the height of the peak 13, the corrugated structure approaches a flat structure, and the effect of the present technology is fully exhibited. There are things that cannot be done.
  • the pitch between the peaks 13 is more preferably 5 times to 15 times the particle size of the particles to be captured. By making it into this range, the effect produced by the waveform structure of the present technology can be exhibited.
  • the single particle capturing apparatus of the present technology is for capturing a single micro-order particle, a fine corrugated structure or a recess must be formed on the substrate. In view of ease of manufacturing at the time, it can be in the above range.
  • left and right pitches of the mountain portion 13 may be the same or different.
  • the channel width of the channel 12 can be relatively small at the peak portion 13 and can be increased at the valley portion 14. .
  • the central laminar flow of the liquid flow is fast, particles staying at the top 15 can be flowed.
  • FIG. 1 An example of the size of each part of the single particle capturing apparatus described above is shown in FIG.
  • the single particle capturing apparatus here is assumed to capture single cells and beads having a diameter of 10 ⁇ m.
  • the width of the peak 13 is 70 ⁇ m
  • the height of the peak 13 is 15 ⁇ m
  • the width of the top 15 is 20 ⁇ m
  • the diameter of the opening of the recess 16 is 15 ⁇ m
  • the depth of the recess 16 is 10 ⁇ m
  • the drawing passage 17 Has a length of 35 ⁇ m and the width of the pull-in passage is 3 ⁇ m.
  • FIG. 6 shows a single particle capturing apparatus according to the first embodiment.
  • the particles to be captured in the single particle capturing apparatus are polystyrene beads having a diameter of 15 ⁇ m ⁇ .
  • the substrate was made of polydimethylsiloxane (PDMS) as a material, and a chip provided with a flow path and a microwell prepared by molding a PDMS resin in a mold serving as a master.
  • PDMS substrate as a manufactured chip was subjected to direct plasma (DP) ashing with O 2 : 10 cc, 100 W, 30 sec to make the surface hydrophilic, and bonded to a cover glass in the air.
  • DP direct plasma
  • a flow path 12 is formed at the center of the base plate.
  • the corrugated structure 31 and the recess 16 described above are formed on the top surface side, and the outside 18 is formed on the bottom surface side. Therefore, the corrugated structure 31 constitutes a top surface side channel and a bottom surface side channel (external 28).
  • the upper left port of the base plate is connected to the flow path 12, and the particle-containing sample is introduced into this port.
  • a bypass 24 is installed on the right side of the base plate. The bypass 24 communicates the top side flow path and the bottom side flow path, and the bypass 21 is provided with a valve 21.
  • the lower left port is a portion into which the sample liquid that has flowed from the top surface flow path to the bottom flow path flows.
  • the particle-containing sample introduced from the upper left well is a force for introducing the particle-containing sample in the top channel, a force flowing downstream, a force for flowing the sample liquid generated by opening and closing the valve 21 installed in the bypass 24, And a force for sucking the sample liquid from the lower left port, or a combination of them can be appropriately flowed in the flow path 12.
  • Prior art example 1 7 and 8 show an apparatus for capturing single particles according to the prior art.
  • the single particle capturing apparatus was produced by the same method as in Embodiment 1 except that the corrugated structure was a planar structure.
  • a recess 16 is formed in the plane of the flow path 12 on the top surface side, and the retracting passage 17 is connected so that the recess 16 communicates with the outside 18. Is formed.
  • a particle-containing sample is introduced into the top surface side flow path 12 from the direction of the upper left arrow in FIG. 7, and the sample liquid flow includes an increment 26 and connects the top surface side flow path 12 and the outside 18. The inside proceeds to the outside 18 and is discharged in the direction of the arrow at the lower left in FIG.
  • a bead capturing experiment was conducted. First, in order to prepare a particle-containing sample, a stock solution of 20 ⁇ m ⁇ polystyrene beads was diluted 1000 times.
  • the single particle capturing apparatus is mounted on a jig, and the bead diluent is inserted with a syringe pump from an inlet port (upper left arrow portion in FIG. 7), and a suction pump is inserted from an outlet port (lower left arrow portion in FIG. 7).
  • the flow path was depressurized to facilitate the flow of the liquid.
  • the suction started from -10 kPa, and the suction amount was gradually increased to -35 kPa.
  • the suction pressure was adjusted by compressing the tube 25 by 0.7 mm with an increment 26 of 1.1 mm.
  • the initial flow rate for feeding with a syringe pump was set to 50 ⁇ L / min, and the flow rate was gradually increased to 100 ⁇ L / min.
  • the beads 102 started to be captured in the recesses 16 of the conventional single particle capturing apparatus. However, when the bead dilution was kept flowing, two or more beads entered the recess 16 or other beads adhered to the captured beads as shown in FIG.
  • FIG. 9A shows a single particle capturing apparatus having a corrugated structure as a second embodiment.
  • 9C shows a single particle capturing apparatus having a flat surface as Example 2 of the prior art.
  • 9B shows a single particle capturing apparatus having a planar structure on the left side from the dotted line and a corrugated structure on the right side.
  • a stock solution of 15 ⁇ m ⁇ polystyrene beads was diluted 1000 times, and a bead dilution was prepared so that the bead concentration was 1.7 ⁇ l and Tween 20 was 0.05%.
  • the bead dilution was run through each single particle capture device shown in 9A, 9B, 9C.
  • 9A it was observed that one or two beads were captured in the recess at the top of the corrugated structure.
  • 9C it was observed that the beads were captured in the recesses in the planar structure, and other beads were deposited and deposited on the captured beads.
  • 9B it was observed that beads were deposited in the concave portion of the planar structure and beads were not deposited in the concave portion of the corrugated structure even though the planar structure and the corrugated structure were arranged in the same flow path. It was.
  • the size of a recessed part is shown to 10A and 10B of FIG.
  • the diameter of the concave portion of the corrugated structure of 10A was 15 ⁇ m, and the depth was 25 ⁇ m. The depth was deeper than the bead particle size of 15 ⁇ m ⁇ , and two beads were captured in the recess.
  • the concave portion of the 10B planar structure had a diameter of 15 ⁇ m and a depth of 25 ⁇ m. Not only a plurality of beads were captured in the recesses, but other beads adhered and deposited on the captured beads.
  • Embodiment 3 11A and 11B of FIG. 11 illustrate a single particle capture device of the present technology.
  • a single particle capturing apparatus was produced in the same manner as in the first embodiment. The depth of the recess was 10 ⁇ m.
  • the single particle capturing apparatus was mounted on a jig, a bead dilution was inserted from the inlet port with a syringe pump, and the inside of the flow path was depressurized with a suction pump from the outlet port to facilitate the flow of the liquid.
  • a stock solution of 15 ⁇ m ⁇ polystyrene beads was diluted 1000 times to prepare a bead dilution so that the bead concentration was 1.7 ⁇ l and Tween 20 was 0.05%.
  • the single beads When the bead dilution was passed through the single particle capturing apparatus, the single beads stably entered the recess as shown in 11A. This is because the first bead is captured in the recess by the recess disposed on the side surface of the corrugated structure and the top of the peak portion disposed in the channel, and the next bead is sucked into the recess, Even if it tries to adhere to the captured beads, the flow velocity at the top is about 20% faster than the side wall, so the beads to be adhered will collide with the subsequent beads or liquid flow and will flow downstream, and the captured beads will It was thought that it was difficult to become a doublet.
  • FIG. 12 shows a single particle capturing apparatus having a concave portion (planar well) formed on the plane on the left side of the dotted line and a concave portion (corrugated well) formed on the corrugated structure on the right side.
  • the bead diluent is supplied to the single particle capturing device, as shown in the top “alignment” photograph of FIG. 12, in the planar well, other particles adhere to the particles captured in the recesses. I started. As the bead dilution was continuously supplied, beads were deposited in the planar well and began to be deposited in the wave-type well as shown in the “deposition” photograph in FIG.
  • Embodiment 5 [Study 2 to disperse particles by pulsation 2] The particle dispersion effect due to the pulsation at the center and the end of the channel of the single particle capturing device with corrugated structure was investigated.
  • Embodiment 6 Example of single particle capture device with high-density arrangement with independent suction path and liquid supply path
  • FIG. 14 it has a horizontal U-shaped flow path, a corrugated structure and a concave portion are formed inside the horizontal U shape, an outside for suction is formed at the inner center of the horizontal U shape, A single particle trapping device having a pull-in passage communicating with the outside was produced. The sample was flowed in the direction indicated by the thin arrow, and the suction was performed in the direction indicated by the thick arrow.
  • the side surface of the single flow path in a single stroke has a waveform structure like a sine wave
  • the concave portion is disposed at the top
  • the drawing passage is disposed at the bottom surface of the concave portion
  • the left and right side surfaces of the flow path A single particle capturing device having a high density arrangement in which a corrugated structure and a concave portion are formed on each of the upper and lower side surfaces can be produced. In this way, by arranging a plurality of one-dimensional flow paths in parallel, the number of particles captured can be improved.
  • bending is not limited to the U-shape, but C-shape, E-shape, H-shape, I-shape, L-shape, M-shape, N-shape, S-shape All bending patterns are included, such as mold, T-shaped, V-shaped, W-shaped, X-shaped, Y-shaped, serpentine, spiral.
  • Embodiment 7 Example of a device for capturing single particles in a three-dimensionally dense arrangement
  • a three-dimensional high-density arrangement can also be produced.
  • 15C is an example in which the peak portion of the corrugated structure has a truncated cone shape and a concave portion is formed on the top portion thereof.
  • 15A is an example of the arrangement in which the rows are shifted from the top and the side.
  • the one-dimensional corrugated flow path can be arranged in a planar manner by densely arranging the truncated cone having the concave portion at the top on the plane. And by making a flow generate
  • FIG. 16 shows an apparatus for capturing single particles in which flow paths are arranged in parallel.
  • 16A is an arrangement in which three rows of channels are arranged, 16B is enlarged so that the structure at the left end of the channel can be seen, and 16C is enlarged so that the structure at the right end of the channel can be seen.
  • each channel has a corrugated structure, a recess, and a lead-in passage on both sides (upper and lower inner sides of the channel).
  • the particle-containing sample is supplied from the introduction part on the left side of 16A, passes through each flow path, the flow is divided into two at the right end, and the sample liquid flows to the outside. Captured in each recess.
  • the photograph before the beads are captured is 16D, and the photograph after the capture is 16G. It was observed that the beads were trapped in the recesses on both sides of the channel (16G).
  • Embodiment 9 Example of mounting technology for self-aligning IC chips
  • An apparatus for capturing single particles of the present technology was fabricated from an on-chip IC (SoC: system on silicon) substrate.
  • SoC system on silicon
  • a high-density IC chip fabricated on a silicon wafer by a semiconductor process is cut out from the wafer into a 100 ⁇ m square using a dicer.
  • the number of IC chips depends on the size to be cut out and the width of the margin for cutting, the number of IC chips is prepared as many as 7 million on a 300 mm wafer.
  • the IC chip disposed in the concave portion at the top of the corrugated structure can be combined with another chip in a subsequent process for wiring.
  • another electrical circuit board is built around the top of the corrugated flow path, and when the IC chip is captured in the recess, the wiring is expanded with a wire bonder or the like, and integrated with the flow path board. Can be produced. Further, by cutting out, an on-chip IC device can be efficiently manufactured.
  • Embodiment 10 [Application to fabrication of micro LED display] A single particle capturing apparatus shown in FIG. 17 was produced. Three independent lanes with a corrugated structure are prepared, and different micro LED chips are dispersed in the liquid in each lane and fed in the direction of the arrow on the left side of FIG. By flowing the LED and the green LED, the LEDs can be mounted at equal intervals of 150 ⁇ m pitch.
  • the LED chip captured at the top of the corrugated structure 31 can be used as a micro LED display by wiring with a wire bonder to the captured concave portion and the global electrode 27 disposed below the concave portion.
  • this mounting technique can be applied to mount an IC circuit currently made of polysilicon on each pixel at an equal interval pitch. . Therefore, an active matrix polysilicon circuit that is expensive and has a poor yield can be replaced with an IC chip that operates stably.
  • the single particle capturing system according to the present technology includes the single particle capturing apparatus including a liquid feeding unit.
  • FIG. 18 shows an example of the single particle capturing system 101.
  • the single particle capturing unit 102 is connected to the liquid feeding unit 103 via the valve 21.
  • the liquid feeding unit 103 supplies the particle-containing sample to the single particle capturing unit 102.
  • the sample flow can be controlled by opening and closing the valve 21. This control can be performed by the liquid feeding control unit 106.
  • a control program may be provided in a computer to automatically control liquid feeding. By controlling the liquid feeding, not only can the sample flow / stop, but also a reverse flow and a pulsating flow that changes the flow at regular intervals can be generated.
  • the single particle capturing system 101 may include a single particle observation unit 105.
  • the single particle observation unit 105 is not particularly limited, but the flow channel and particles flowing and captured may be magnified with a microscope or the like and observed with the naked eye, or may be processed with an image processing apparatus or the like without depending on the naked eye. You may be able to do it.
  • the observation result here is fed back to the liquid feeding control unit 106 to further control the flow of the sample.
  • the single particle capturing system 101 may include a waste liquid portion 104 on the downstream side, and can collect a sample liquid with a reduced particle content as a waste liquid.
  • a valve or a pump may be further provided on the upstream side or the downstream side of the waste liquid unit 104, and a suction force may be applied to the flow path of the single particle capturing unit 102.
  • Single particle capture method In the single particle capturing method of the present technology, a sample containing particles to be captured is supplied to the single particle capturing apparatus, and the sample is fed to the outside through the pull-in passage from the recess. And then trapping the target particles. As described above, the liquid feeding can be reversed. By repeatedly causing forward and reverse flow, the particle deposition can be dispersed and the particles can enter all the recesses.
  • this technique can also take the following structures.
  • the substrate is provided with a flow path, On top of the flow path, it has a corrugated structure with peaks and valleys, Having a recess at the top of the peak, The recess has a retracting passage; Single particle capture device.
  • the substrate is provided with a flow path, On top of the flow path, it has a corrugated structure with peaks and valleys, Having a recess at the top of the peak, The recess has a retracting passage; A single particle trap; A single particle capturing system including a liquid feeding unit. [13] The single particle capturing system according to [12], wherein the flow path includes a valve. [14] The single particle capturing system according to [12] or [13], including a waste liquid part. [15] The single particle trapping system according to any one of [12] to [14], including a single particle trapping observation unit that observes the single particle trapping unit.
  • the single particle capturing system according to any one of [12] to [15], further including a liquid feeding control unit that controls the liquid feeding unit.
  • a channel is provided on the substrate, The flow path has a corrugated structure with peaks and valleys, Having a recess at the top of the peak, The recess has a retracting passage;
  • Single particle capture device A method for capturing a single particle, wherein a sample containing particles to be captured is supplied and the sample is sucked to the outside through the pull-in passage from the recess to capture the particles to be captured.
  • the method for capturing a single particle according to [17] comprising reversing the liquid feeding.

Abstract

捕捉された粒子に他の粒子が堆積することを防ぎながら、粒子を１個ずつ凹部（１６）に捕捉できる単一粒子捕捉用装置を提供する。基材（１１）に流路（１２）を備え、前記流路（１２）の上に、山部（１３）と谷部（１４）を持つ波形構造を有し、前記山部（１３）の頂部（１５）に凹部（１６）を有し、前記凹部（１６）は引き込み用通路（１７）を有する、単一粒子捕捉用装置である。

Description

単一粒子捕捉用装置、単一粒子捕捉システム及び単一粒子の捕捉方法
　本発明は、単一粒子捕捉用装置、単一粒子捕捉システム及び単一粒子の捕捉方法に関する。
　近年、フローサイトメトリー等に代表される、細胞を単一で捕捉する技術が開発されている。細胞は、単一で捕捉された後、解析や培養に供される。
　単一細胞を捕捉する方法として、例えば、特許文献１に記載の技術が開発されている。特許文献１には、細胞含有サンプルが流れる流路に、単一細胞が入る大きさのウエルが刻まれており、細胞含有サンプルが流れながらそのウエルに単一細胞が捕捉される、単一細胞捕捉アレイが開示されている（図１～図８）。また、ウエルにスリットを設けることで細胞が吸引される構造が開示されている（図２３、図２５等）。
米国特許出願公開第２０１３／００７８１６３号明細書
　しかしながら、前記特許文献１の流路の構造では、ウエルに細胞が捕獲された後も他の細胞がウエルに吸引されて、捕捉された細胞に他の細胞が接着してしまい、複数の細胞が堆積されていく現象が起こっていた。
　この原因の１つとして、細胞の供給量が過剰になりすぎることが考えられ、一度細胞が堆積されると、その堆積箇所を起点に堆積物が雪だるま状になり、流路を閉塞するまで巨大化する。一度堆積された細胞は、動かすことが困難であり、操作性に不便さがあった。
　上記課題解決のため、本技術は、基材に流路を備え、前記流路の上に、山部と谷部を持つ波形構造を有し、前記山部の頂部に凹部を有し、前記凹部は引き込み用通路を有する、単一粒子捕捉用装置を提供する。
　前記凹部の深さは、捕捉目的の粒子の粒径以下にすることができ、前記凹部の直径は、捕捉目的の粒子の粒径の１倍以上２倍未満の大きさにすることができる。
　また、前記谷部から前記山部への高さは、捕捉目的の粒子の粒径と同じ又はそれよりも高く、前記山部間のピッチは、捕捉目的の粒子の粒径の２倍以上２０倍以下の長さにすることができ、前記流路の路幅は、相対的に前記山部で小さく、前記谷部で大きくすることができる。
　また、前記引き込み用通路は、前記凹部と外部とを連通できる。
　更に、前記山部と谷部は流路底面上に複数整列していてもよい。
　また更に、前記流路及び波形構造は曲折していてもよい。
　例えば、前記流路及び波形構造はU字型に曲折し、該U字型の内側は前記外部である。
　本技術は、
　基材に流路を備え、前記流路の上に、山部と谷部を持つ波形構造を有し、前記山部の頂部に凹部を有し、前記凹部は引き込み用通路を有する、単一粒子捕捉部と、
　送液部と
を含む、単一粒子捕捉システムを提供することができる。
　前記流路はバルブを備えることができる。また、前記単一粒子捕捉システムは、廃液部、単一粒子捕捉観察部、送液制御部を含んでもよい。
　更に、本技術は、
　基材上に流路を備え、前記流路は山部と谷部を持つ波形構造を有し、前記山部の頂部に凹部を有し、前記凹部は引き込み用通路を有する、単一粒子捕捉用装置に、
　捕捉目的の粒子を含む試料を供給し該試料を送液しながら、前記凹部から前記引き込み用通路を介して外部へと吸引し、前記捕捉目的の粒子を捕捉する、単一粒子の捕捉方法を提供する。
　前記単一粒子の捕捉方法は、前記送液を逆流させることを含むことができる。
　本技術によれば、捕捉された粒子に他の粒子が堆積することを防ぎながら、粒子を１個ずつ凹部に捕捉することができる。
　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。
本技術の単一粒子捕捉用装置の横断面図である。 本技術の単一粒子捕捉用装置の山部、谷部、凹部、引き込み用通路を示す斜視図である。 本技術の単一粒子捕捉用装置におけるサンプルの流れと粒子の捕捉の様子を示す模式図である。 本技術の単一粒子捕捉用装置におけるサンプルの流れと粒子の捕捉の様子を示す模式図である。 本技術の単一粒子捕捉用装置のサイズの一例を示す概略図である。 本技術の単一粒子捕捉用装置の一例を示す模式図である。 従来技術の単一粒子捕捉用装置と粒子の捕捉の様子を示す図面代用写真である。 従来技術の単一粒子捕捉用装置と粒子の捕捉の様子を示す図面代用写真である。 単一粒子捕捉用装置と粒子の捕捉の様子を示す図面代用写真である。 単一粒子捕捉用装置と粒子の捕捉の様子を示す図面代用写真である。 本技術の単一粒子捕捉用装置と粒子の捕捉の様子を示す図面代用写真である。 本技術及び従来技術の単一粒子捕捉用装置と粒子の捕捉の様子を示す図面代用写真である。 本技術の単一粒子捕捉用装置と粒子の捕捉の様子を示す図面代用写真である。 本技術の単一粒子捕捉用装置の一例を示す図面代用写真である。 本技術の単一粒子捕捉用装置の一例を示す模式図である。 本技術の単一粒子捕捉用装置の一例を示す図である。 本技術の単一粒子捕捉用装置の一例を示す図である。 本技術の単一粒子捕捉システムの一例を示す模式図である。
　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．単一粒子捕捉用装置
２．実施形態
（１）実施形態１
（２）従来技術の例１
（３）従来技術の例２及び実施形態２
（４）実施形態３
（５）実施形態４
（６）実施形態５
（７）実施形態６
（８）実施形態７
（９）実施形態８
（１０）実施形態９
（１１）実施形態１０
３．単一粒子捕捉システム
４．単一粒子の捕捉方法
＜１．単一粒子捕捉用装置＞
　本技術の単一粒子捕捉用装置が捕捉対象とする粒子の種類は、特に限定されない。例えば、細胞、ビーズ、半導体チップ、半導体の接続部の端子としてのマイクロバンプ、及びビーズ型太陽電池等が挙げられる。また、粒子の大きさ、形状等も特に限定されない。
　本技術の単一粒子捕捉用装置を適用できる技術分野として、例えば、ハイブリッドバイオ・無機マテリアル、ナノハイブリッド環境センサー、環境センサー：センサアレイ形成技術、太陽電池のための集光材料、高密度実装モジュールのためのチップ状部品の自己組織的配置、発光デバイスの光取り出し効率向上等に必要なサブ波長（サブμｍ）サイズの周期的な凹凸構造の、自己組織化パターンをテンプレートにした形成技術、有機光スイッチングデバイスのための非線形有樹色素の光ポーリングによる疑似位相整合構造の形成、量子ドットメモリーのための金属ないし半導体ナノ粒子の自己組織化、及びナノクリスタルメモリのための高分子自己組織化材料等が挙げられる。
　以下、図１及び図２を参照しながら説明する。
　本技術の単一粒子捕捉用装置は、基材１１に流路１２を備える。
　基材１１は特に限定されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、フッ素樹脂、ポリブチレンテレフタレート、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリジメチルシロキサン等の樹脂、ガラス、金属等で形成される。
　流路１２は、捕捉対象の粒子の大きさ、形状、種類、あるいは流路を流れるサンプルの量、粘度等で、流路の幅や高さを決定することができる。
　流路１２の上には、山部１３と谷部１４を持つ波形構造を有し、山部１３の頂部１５には、凹部１６が形成される。凹部１６に、サンプル中の粒子が捕捉される。
　流路１２内の底面を波形構造にすることにより、波型頂部の凹部に捕捉された細胞に他の細胞が接着することを防ぐことができるので、細胞が堆積していくことを防ぐことができる。
　また、図３に示したように、天面１９を有する流路１２内では、サンプルの液流が層流となっており、常に流路１２の中央の流速が流路側面付近より早いという特性がある（左上の４本の矢印）。そのため、波形構造の波形頂部１５に凹部１６を設けることで頂部１５の流速が早くなる。よって、頂部１５に凹部１６を設けたことにより、粒子が凹部１６に２個以上入ろうとするダブレットを防ぐことができる（点線の丸）。つまり、ダブレットになろうとして２個目の細胞およびビーズが付着しても流速が早いため、中央層流に流されて２個目以降が入りにくくなると考えられる。例えば、液流の全体の流速に比べて、中央層流は約２０％も速くなる。
　凹部１６は、更に引き込み用通路１７を有する。図４に示したように、サンプルが液の流れ方向２２に進み、バルブ２１が開放されて下流に進むと、凹部１６と外部（バルブ２１の下流側）を連通する引き込み用通路１７の存在により、流路１２側から外部１８の方向へ陽圧による引き込み２３の力が生ずる。流路１２内部と外部の圧力差によって、凹部１６に粒子が入りやすくなる。なお、図４において、外部は、バルブ２１の下流側の流路１２であり、流路１２と一連になっている。
　なお、バルブの設置はこれに限定されるものではない。例えば、凹部１６が連なる流路１２の上流に、サンプル液を流すためのバルブを設置し、下流に、サンプル液を吸引するためのバルブを設置することもできる。
　凹部１６の形状は、捕捉対象の粒子の形状等にあわせて決定することができる。凹部１６の形状は、例えば円柱型、円錐台型、逆円錐台型、楕円柱型、楕円台型、逆楕円錐台型、テーパー状、逆テーパー状、３角形柱以上の多角形柱等が挙げられる。
　また、凹部１６の深さは、捕捉目的の粒子の粒径以下にすることが好ましい。そのような深さであると、凹部１６への粒子のダブレットや、捕捉された粒子に他の粒子が堆積することを防ぐことができる。
　ここで、粒子の「粒径」とは、微粒子の長軸径と短軸径の平均値をいう。具体的には、微粒子であれば、顕微鏡を用い、画像処理ソフト等により任意の微粒子を相当数（例えば１００個）測定し、個数平均を求めることにより、粒径を算出することができる。
　例えば、凹部１６の深さは、捕捉目的の粒子の粒径との比で好ましくは２以下、より好ましくは１以下、とすることができる。
　あるいは、凹部１６の深さは、凹部１６の開口部における内接円の直径との比で好ましくは２以下、より好ましくは１以下、とすることができる。
　更には、凹部１６の深さは、谷部１４から山部１３への高さとの比で好ましくは１以下、より好ましくは０．８以下、とすることができる。
　また、凹部１６の立体的形状が、例えば円柱型や円錐台型、逆円錐台型、テーパー状、逆テーパー状のような、開口部が円形の場合、凹部１６の直径は、捕捉目的の粒子の粒径の１倍以上２倍未満の大きさであることが好ましい。また、凹部１６の開口部が３角形以上の多角形の場合、奇数のｎ角形であれば頂角から底辺への垂線、偶数のｎ角形であれば対角線を直径とみなすことができる。直径が１倍未満であると、凹部１６に単一細胞が入りづらくなり、２倍以上であると、複数の細胞が入ることがある。
　谷部１４から山部１３への高さは、捕捉目的の粒子の粒径と同じ又はそれよりも高いことが好ましい。流路１２内の液の流速は、中央部に近づくほどに早くなる。このため、山部１３と谷部１４の高さが粒子の粒径より低い場合、山部１３付近でも粒子が受ける流速は遅くなる。山部１３付近の流速が遅いと、凹部１６に捕獲された粒子に後から流れてきた粒子が接着しやすくなる。流速が遅いことによって後から流れてきた粒子が衝突するエネルギーも少なくなり、捕捉された粒子にどんどん接着していき、粒子が堆積してしまう。
　山部１３間のピッチは、捕捉目的の粒子の粒径の２倍以上２０倍以下の長さにすることができる。具体的には、山部１３の頂部１５から、谷部１４を一つはさみ、隣の山部１３の頂部１５までの間の距離が、捕捉目的の粒子の粒径の２倍以上２０倍以下である。２倍未満であると、谷部１４に粒子が入る可能性があり、２０倍を超えると山部１３の高さによっては、波形構造が平らな構造に近づき、本技術の効果を十分に発揮できないことがある。
　なお、山部１３間のピッチは、より好ましくは捕捉目的の粒子の粒径の５倍以上１５倍以下の長さである。この範囲にすることにより、本技術の波形構造により奏される効果が発揮できる。また、本技術の単一粒子捕捉用装置が、マイクロオーダーの微小粒子を単一に捕捉するためのものである場合、微細な波形構造や凹部を基材上に形成しなければならず、その際の製造のしやすさも鑑み、上記範囲にすることができる。
　なお、山部１３の左右のピッチは、同じでもよいし、異なっていてもよい。
　また、流路１２は、底面と天面を平行にし、底面上に波形構造を形成すると、流路１２の路幅は、相対的に山部１３で小さく、谷部１４で大きくすることができる。このような路幅にすることによって、液流の中央層流が早いために、頂部１５で滞っている粒子を流すことができる。
　以上に述べた、単一粒子捕捉用装置の各部のサイズの一例を図５に示す。ここでの単一粒子捕捉用装置は、直径１０μｍの大きさの単一細胞やビーズを捕捉することを想定している。
　図５において、山部１３の幅は７０μｍ、山部１３の高さは１５μｍ、頂部１５の幅は２０μｍ、凹部１６の開口部の直径は１５μｍ、凹部１６の深さは１０μｍ、引き込み用通路１７の長さは３５μｍ、引き込み用通路の幅は３μｍである。
＜２．実施形態＞
（１）実施形態１
　図６に、実施形態１の単一粒子捕捉用装置を示す。当該単一粒子捕捉用装置における捕捉対象の粒子は、１５μｍΦのポリスチレンビーズである。基材は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を材料とし、原盤となる型に入れてＰＤＭＳ樹脂を成形して作製した流路とマイクロウエルを備えたチップを作製した。作製したチップであるＰＤＭＳ基板をＯ２：１０ｃｃ、１００Ｗ、３０ｓｅｃでダイレクトプラズマ（ＤＰ）アッシングして表面を親水化させ、大気中でカバーガラスと貼り合せた。
　前記作製方法で製造された単一粒子捕捉用装置１００は、基材プレートの中央部に流路１２が形成されている。流路１２には、天面側に前述の波形構造３１及び凹部１６が形成され、底面側に外部１８が形成されている。よって、波形構造３１により天面側流路と底面側流路（外部２８）が構成される。基材プレートの左上のポートは流路１２につながっており、このポートに粒子含有サンプルを導入する。そして、基材プレートの右側にバイパス２４が設置されており、該バイパス２４は天面側流路と底面側流路とを連絡しており、バイパス２４にはバルブ２１が設置されている。左下のポートは、天面側流路から底面側流路を流れたサンプル液が流入する部分である。
　左上のウエルから導入された粒子含有サンプルは、天面側流路における粒子含有サンプルを導入する力、下流側に流れる力、バイパス２４に設置されたバルブ２１の開閉により生じるサンプル液が流れる力、及び左下のポートからサンプル液を吸引する力等のいずれか、又は適宜組み合わせて、流路１２内に流すことができる。
（２）従来技術の例１
　図７及び図８に、従来技術による単一粒子捕捉用装置を示す。該単一粒子捕捉用装置は、波形構造を平面構造にした以外は、実施形態１と同様の方法で作製した。
　図７に示したように、従来技術による単一粒子捕捉用装置では、天面側の流路１２の平面に凹部１６が形成され、凹部１６と外部１８とを連通するように引き込み用通路１７が形成されている。粒子含有サンプルを、図７の左上矢印の方向から天面側の流路１２に導入し、サンプルの液流が、インクリメント２６を備えかつ天面側の流路１２と外部１８を連結するチューブ２５内を通って外部１８へ進み、図７の左下の矢印方向に排出される。
　前記図７の従来技術の単一粒子捕捉用装置を用いて、ビーズの捕捉実験を行った。
　まず、粒子含有サンプルを調製すべく、２０μｍΦのポリスチレンビーズの原液を１０００倍希釈した。
　前記単一粒子捕捉用装置を治具に装着し、入口ポート（図７の左上矢印部分）より前記ビーズ希釈液をシリンジポンプで挿入し、出口ポート（図７の左下矢印部分）より吸引ポンプで流路内を減圧し、液を流れやすくした。
　吸引は、－１０ｋＰａから開始し徐々に吸引量を大きくして－３５ｋＰａにした。吸引圧力は、１．１ｍｍのインクリメント２６でチューブ２５を０．７ｍｍほど圧縮することにより調節した。シリンジポンプで送液する最初の流速を５０μＬ／ｍｉｎに設定し、徐々に流速を上げて１００μＬ／ｍｉｎにした。
　図７に示すように、従来技術による単一粒子捕捉用装置の凹部１６に、ビーズ１０２が捕捉され始めた。しかし、ビーズ希釈液を流しつづけると、図８に示すように、凹部１６に２個以上のビーズが入り込み、あるいは捕捉されたビーズに他のビーズが付着する現象がみられた。
（３）従来技術の例２及び実施形態２
　図９の９Ａに、実施形態２として波形構造を有する単一粒子捕捉用装置を示した。９Ｃに、従来技術の例２として平面を有する単一粒子捕捉用装置を示した。９Ｂに、点線から左側に平面構造、右側に波形構造を有する単一粒子捕捉用装置を示した。
　粒子含有サンプルとして、１５μｍΦのポリスチレンビーズの原液を１０００倍希釈し、ビーズ濃度が１．７個μｌ、Ｔｗｅｅｎ２０が０．０５%となるようにビーズ希釈液を調製した。
　ビーズ希釈液を９Ａ、９Ｂ、９Ｃに示したそれぞれの単一粒子捕捉用装置に流した。９Ａでは、波形構造の頂部にある凹部にビーズが１～２個ずつ捕捉されたことが観察された。
　９Ｃでは、平面構造にある凹部にビーズが捕捉され、該捕捉されたビーズに他のビーズが付着し、堆積したことが観察された。
　９Ｂでは、同一の流路に平面構造及び波形構造が配置されているにもかかわらず、平面構造の凹部にはビーズが堆積し、波形構造の凹部にはビーズが堆積しなかったことが観察された。
　なお、図１０の１０Ａ及び１０Ｂに、凹部のサイズを示す。
　１０Ａの波形構造の凹部の直径は１５μｍ、深さは２５μｍであった。深さがビーズ粒径の１５μｍΦよりも深く、凹部に２個のビーズが捕捉された。
　１０Ｂの平面構造の凹部の直径は１５μｍ、深さは２５μｍであった。凹部に複数のビーズが捕捉されただけでなく、捕捉されたビーズに他のビーズが付着し堆積した。
（４）実施形態３
　図１１の１１Ａ及び１１Ｂに、本技術の単一粒子捕捉用装置を示す。実施形態１と同様の方法で単一粒子捕捉用装置を作製した。なお、凹部の深さは１０μｍであった。
　該単一粒子捕捉用装置を治具に装着し、入口ポートよりビーズ希釈液をシリンジポンプで挿入し、出口ポートより吸引ポンプで流路内を減圧し、液が流れやすくした。
　操作条件は以下の通りである。
シリンジポンプ流速：６ｍＬ／ｈ（＝１００ｍＬ／ｍｉｎ）
吸引圧力：－１０ｋＰａ維持（バイパスチューブ潰し量０．７ｍｍ）
ビーズ流量：０．２８個／ｓｅｃ
内部の流速：０．６ｍｌ／ｈ＝０．１６７ｕｌ／ｓｅｃ
　また、粒子含有サンプルとして、１５μｍΦのポリスチレンビーズの原液を１０００倍希釈し、ビーズ濃度が１．７個μｌ、Ｔｗｅｅｎ２０が０．０５%となるようにビーズ希釈液を調製した。
　前記ビーズ希釈液を単一粒子捕捉用装置に流すと、１１Ａに示すように、安定して単一ビーズが凹部に入った。これは、流路内に配置された波形構造の流路側面と山部の頂部に配置した凹部によって、１個目のビーズが凹部に捕捉された後に、次のビーズが凹部に吸引されて、捕捉されたビーズに接着しようとしても、頂部の流速が側壁よりも２０％程度速いため、接着しようとしたビーズが後発のビーズや液流とぶつかって下流に流されていき、捕捉されたビーズがダブレットになりにくいと考えられた。
　しかし、ビーズ供給が過剰になると、１１Ｂに示すように、波形構造に沿ってビーズが堆積する現象が見られた。このビーズの堆積は、吸引圧力を解放することにより、ビーズ希釈液の流れが変わり、再分散させることができた。
（５）実施形態４
［脈動により粒子を分散させる検討１］
　図１２に点線の左側が平面上に形成された凹部（平面ウエル）、右側に波形構造上に形成された凹部（波型ウエル）を有する単一粒子捕捉用装置を示した。
　該単一粒子捕捉用装置にビーズ希釈液を供給すると、図１２の一番上の「整列」の写真に示したように、平面ウエルでは、凹部に捕捉された粒子に他の粒子が付着し始めた。更にビーズ希釈液を供給しつづけると、図１２の「堆積」の写真に示したように、平面ウエルではビーズが堆積し、波型ウエルでも堆積し始めた。
　ここで、図１２の流路に減圧、加圧を繰り返し付与し、ビーズ希釈液の流れを脈動させると、図１２の「脈動」の写真に示したように、堆積していたビーズが動いたことが観察された。
　しかし、脈動によりビーズを分散させる機能は奏されるが、平面ウエルでは、ビーズが戻ってくる過程で後続のビーズが付着し集積化し、結局脈動前後で同じような堆積状態になった（図１２の「ウオッシュアウト」の写真）。脈動による粒子分散効果は、平面ウエルよりも波型ウエルで良好な結果であった。
（６）実施形態５
［脈動により粒子を分散させる検討２］
　波形構造を有する単一粒子捕捉用装置の流路の中央部と端部における脈動による粒子分散効果を検討した。
　図１３に示すように、単一粒子捕捉用装置１００の流路中央部の波形構造の凹部をみると、ビーズ希釈液が供給過剰になるとビーズの堆積が観察された。流路端部の波形構造の凹部をみると、ビーズが捕捉されていない箇所が多く観察された。
　次に、流路に減圧、加圧を繰り返し付与し、ビーズ希釈液を脈動させたところ、ビーズが再分散されて、中央部のビーズ堆積箇所は堆積が解消され（ウオッシュアウト）、端部のビーズ未捕捉だった凹部には単一ビーズが捕捉された（再整列）。
　以上のことから、ビーズ供給が過剰になると流路形状に沿って堆積するが、粒子含有サンプルの圧力を定期的に解放することで、堆積した粒子の再分散が可能となり、操作しながら空の凹部に粒子を捕捉させて、かつ粒子を流し移動できることが明らかとなった。
（７）実施形態６
［吸引経路と送液経路が独立した高密度化配置の単一粒子捕捉用装置の例］
　図１４に示したように、横U字型の流路を有し、横U字の内側に波形構造及び凹部を形成し、横U字の内側中央に吸引用の外部を形成し、凹部と外部とを連通する引き込み用通路を有する単一粒子捕捉用装置を作製した。サンプルは、細い矢印で示した方向に流し、吸引は太い矢印で示した方向に行った。
　このように、一筆書き様の１本流路において側面が正弦波のような波形構造になっており、その頂部に凹部が配置され、凹部の底面に引き込み用通路が配置され、流路の左右側面上下側面それぞれに、波形構造及び凹部が形成されている、高密度化配置の単一粒子捕捉用装置を作製することができる。このように、一次元流路を複数並列に配置することにより、粒子の捕捉数を向上させることが可能となる。
　なお、本技術においては、曲折はU字型に限定されるものではなく、C字型、E字型、H字型、I字型、L字型、M字型、N字型、S字型、T字型、V字型、W字型、X字型、Y字型、蛇行型、らせん型等、あらゆる曲折パターンが含まれる。
（８）実施形態７
［立体高密度化配置の単一粒子捕捉用装置の例］
　図１５に模式的に示したように、立体高密度化配置も作製できる。１５Ｃは、波形構造の山部を円錐台形にし、その頂部に凹部を形成した例である。この円錐台を縦横に密に整列させた配置を上及び横から見た例が１５Ａ、列をずらせた配置を上及び横から見た例が１５Ｂである。
　このように、平面上に、頂部に凹部を有する円錐台を密に配置することで一次元波形流路を平面展開して配置することができる。そして、平面へは一方向から流れが起きるようにしておくことで、一次元の波形流路と同等の効果を得ることができる。
（９）実施形態８
［流路の並列化の例］
　図１６に流路を並列に配置した単一粒子捕捉用装置を示した。１６Ａは、３列の流路が配置され、１６Ｂは流路の左端の構造が見えるように拡大し、１６Ｃは流路の右端の構造が見えるように拡大したものである。
　各流路には、１６Ｅ及び１６Ｆの斜視図に示したように、両側（流路の上下内側）にそれぞれ波形構造、凹部及び引き込み用通路が形成されている。
　粒子含有サンプルは１６Ａの左側の導入部から供給され、各流路を通り、右端で流れが二手に分かれてサンプル液が外部を流れることにより、引き込み用通路の存在により陽圧が生じ、粒子が各凹部に捕捉される。ビーズが捕捉される前の写真が１６Ｄ、捕捉後の写真が１６Ｇである。ビーズが流路両側の凹部に捕捉されたことが観察された（１６Ｇ）。
（１０）実施形態９
［ＩＣチップを自己整列化させるための実装技術の例］
　オンチップＩＣ（ＳｏＣ：システムオンシリコン）基板から本技術の単一粒子捕捉用装置を作製した。
　捕捉目的の粒子として、シリコンウエハ上に半導体プロセスによって作製した高密度のＩＣチップをウエハ上からダイサーで１００μｍ角に切りだしたものを準備する。ＩＣチップの数は切り出すサイズと切断するためののりしろの幅にもよるが、３００ｍｍウエハで７００万個にも上る数を準備する。
　従来、これを自己整列化して等間隔狭ピッチで配列沙汰状態に実装するには、チップマウンターでは限界（０．４ｍｍｘ０．２ｍｍ角）があった。
　しかし、本技術に係る波形構造３１を有する流路を使用したセルフアセンブリの方式を利用することで、狭ピッチの微小チップを等間隔単一に実装させることができる。
　波形構造の頂部の凹部に配置されたＩＣチップは、その後のプロセスによって別のチップと合体させて配線を行うこともできる。
　また、波形流路の頂部周辺に別の電気回路基板を作りこんでおき、ＩＣチップが凹部に捕獲されたところで配線をワイヤーボンダー等で行って拡大配置して、流路基板と一体化した基板を作製することができる。
　更に切り出すことによって、オンチップＩＣデバイスの効率的な作製が可能になる。
（１１）実施形態１０
［マイクロＬＥＤディスプレイ作製への応用］
　図１７に示す単一粒子捕捉用装置を作製した。波形構造を有する流路を独立に３レーン用意して、それぞれのレーンに異なったマイクロＬＥＤチップを液に分散させて、図１７の左側矢印方向へ送液して、レーン毎に赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤを流すことにより、１５０μｍピッチの等間隔でＬＥＤを実装することができる。
　波形構造３１の頂部で捕捉したＬＥＤチップを、捕捉した凹部とその下側に配置したグローバル電極２７にワイヤーボンダーで配線することで、マイクロＬＥＤディスプレイとして使用できる。
　また、有機ＥＬなどのアクティブ駆動式ディスプレイの場合においても、この実装技術を応用し、現状ポリシリコンで作製しているＩＣ回路を各画素に独立したＩＣチップを等間隔ピッチで実装することができる。そのため、高価格で歩留りが劣悪なアクティブマトリックス用のポリシリコン回路を、安定動作するＩＣチップに置き換えることができる。
＜３．単一粒子捕捉システム＞
　本技術の単一粒子捕捉システムは、前記単一粒子捕捉用装置に送液部を備えたものである。
　図１８に単一粒子捕捉システム１０１の例を示す。
　単一粒子捕捉部１０２は、バルブ２１を介して送液部１０３と連結している。送液部１０３は、粒子含有サンプルを単一粒子捕捉部１０２に供給する。サンプルの流れは、バルブ２１を開閉することにより制御できる。この制御は、送液制御部１０６で行うことができる。制御プログラムをコンピュータに備えておき、自動的に送液を制御するようにしてもよい。送液の制御により、サンプルを流す・止めるだけでなく、逆流や、一定間隔で流れを変化させる脈動流をも生じさせることができる。
　また、単一粒子捕捉システム１０１は、単一粒子観察部１０５を備えていてもよい。単一粒子観察部１０５は特に限定されないが、流路や粒子が流れて捕捉される様子を顕微鏡等で拡大して肉眼で観察してもよいし、画像処理装置等で肉眼によらずデータ処理できるようにしてもよい。ここでの観察結果を送液制御部１０６にフィードバックして、サンプルの流れを更に制御することができる。
　更に、単一粒子捕捉システム１０１は、下流側に廃液部１０４を備えていてもよく、粒子含有量が減少したサンプル液を廃液として回収することができる。廃液部１０４の上流側又は下流側に更にバルブやポンプを備え、単一粒子捕捉部１０２の流路に吸引力を作用させてもよい。
＜４．単一粒子の捕捉方法＞
　本技術の単一粒子の捕捉方法は、前記単一粒子捕捉用装置に、捕捉目的の粒子を含む試料を供給し該試料を送液しながら、前記凹部から前記引き込み用通路を介して外部へと吸引し、前記捕捉目的の粒子を捕捉する方法である。
前述のように、送液は、逆流させることもできる。順流と逆流を繰り返し生じさせることにより、粒子の堆積を分散させ、粒子がすべての凹部に入るようにすることができる。
　なお、本技術は、以下のような構成も採ることができる。
〔１〕基材に流路を備え、
前記流路の上に、山部と谷部を持つ波形構造を有し、
前記山部の頂部に凹部を有し、
前記凹部は引き込み用通路を有する、
単一粒子捕捉用装置。
〔２〕前記凹部の深さは、捕捉目的の粒子の粒径以下である、〔１〕に記載の単一粒子捕捉用装置。
〔３〕前記凹部の直径は、捕捉目的の粒子の粒径の１倍以上２倍未満の大きさである、〔１〕又は〔２〕に記載の単一粒子捕捉用装置。
〔４〕前記谷部から前記山部への高さは、捕捉目的の粒子の粒径と同じ又はそれよりも高い、〔１〕～〔３〕のいずれかに記載の単一粒子捕捉用装置。
〔５〕前記山部間のピッチは、捕捉目的の粒子の粒径の２倍以上２０倍以下の長さである、〔１〕～〔４〕のいずれかに記載の単一粒子捕捉用装置。
〔６〕前記流路の路幅は、相対的に前記山部で小さく、前記谷部で大きい、〔１〕～〔５〕のいずれかに記載の単一粒子捕捉用装置。
〔７〕前記引き込み用通路は、前記凹部と外部を連通している、〔１〕～〔６〕のいずれかに記載の単一粒子捕捉用装置。
〔８〕前記外部は、前記流路と連結している、〔７〕に記載の単一粒子捕捉用装置。
〔９〕前記山部と谷部は流路底面上に複数整列している、〔１〕～〔８〕のいずれかに記載の単一粒子捕捉用装置。
〔１０〕前記流路及び波形構造は曲折している、〔１〕～〔９〕に記載の単一粒子捕捉用装置。
〔１１〕前記流路及び波形構造はU字型に曲折し、該U字型の内側は前記外部である、〔１０〕に記載の単一粒子捕捉用装置。
〔１２〕基材に流路を備え、
前記流路の上に、山部と谷部を持つ波形構造を有し、
前記山部の頂部に凹部を有し、
前記凹部は引き込み用通路を有する、
単一粒子捕捉部と、
送液部と
を含む、単一粒子捕捉システム。
〔１３〕前記流路はバルブを備える、〔１２〕に記載の単一粒子捕捉システム。
〔１４〕廃液部を含む、〔１２〕又は〔１３〕に記載の単一粒子捕捉システム。
〔１５〕前記単一粒子捕捉部を観察する単一粒子捕捉観察部を含む、〔１２〕～〔１４〕のいずれかに記載の単一粒子捕捉システム。
〔１６〕前記送液部を制御する送液制御部を含む、〔１２〕～〔１５〕のいずれかに記載の単一粒子捕捉システム。
〔１７〕基材上に流路を備え、
前記流路は山部と谷部を持つ波形構造を有し、
前記山部の頂部に凹部を有し、
前記凹部は引き込み用通路を有する、
単一粒子捕捉用装置に、
捕捉目的の粒子を含む試料を供給し該試料を送液しながら、前記凹部から前記引き込み用通路を介して外部へと吸引し、前記捕捉目的の粒子を捕捉する、単一粒子の捕捉方法。
〔１８〕前記送液を逆流させることを含む、〔１７〕に記載の単一粒子の捕捉方法。
１１　　　　　基材
１２　　　　　流路
１３　　　　　山部
１４　　　　　谷部
１５　　　　　頂部
１６　　　　　凹部
１７　　　　　引き込み用通路
１８　　　　　外部
１９　　　　　天面
２１　　　　　バルブ
２２　　　　　液の流れ方向
２３　　　　　陽圧による引き込み
２４　　　　　バイパス
２５　　　　　チューブ
２６　　　　　インクリメント
２７　　　　　グローバル配線
３１　　　　　波形構造
１００　　　　単一粒子捕捉用装置
１０１　　　　単一粒子捕捉システム
１０２　　　　ビーズ
１０３　　　　送液部
１０４　　　　廃液部
１０５　　　　単一粒子観察部
１０６　　　　送液制御部

Claims (18)

  1. 　基材に流路を備え、
    前記流路の上に、山部と谷部を持つ波形構造を有し、
    前記山部の頂部に凹部を有し、
    前記凹部は引き込み用通路を有する、
    単一粒子捕捉用装置。
  2. 　前記凹部の深さは、捕捉目的の粒子の粒径以下である、請求項１に記載の単一粒子捕捉用装置。
  3. 　前記凹部の直径は、捕捉目的の粒子の粒径の１倍以上２倍未満の大きさである、請求項１に記載の単一粒子捕捉用装置。
  4. 　前記谷部から前記山部への高さは、捕捉目的の粒子の粒径と同じ又はそれよりも高い、請求項１に記載の単一粒子捕捉用装置。
  5. 　前記山部間のピッチは、捕捉目的の粒子の粒径の２倍以上２０倍以下の長さである、請求項１に記載の単一粒子捕捉用装置。
  6. 　前記流路の路幅は、相対的に前記山部で小さく、前記谷部で大きい、請求項１に記載の単一粒子捕捉用装置。
  7. 　前記引き込み用通路は、前記凹部と外部を連通している、請求項１に記載の単一粒子捕捉用装置。
  8. 　前記外部は、前記流路と連結している、請求項７に記載の単一粒子捕捉用装置。
  9. 　前記山部と谷部は流路底面上に複数整列している、請求項１に記載の単一粒子捕捉用装置。
  10. 　前記流路及び波形構造は曲折している、請求項１に記載の単一粒子捕捉用装置。
  11. 　前記流路及び波形構造はU字型に曲折し、該U字型の内側は前記外部である、請求項７に記載の単一粒子捕捉用装置。
  12. 　基材に流路を備え、
    前記流路の上に、山部と谷部を持つ波形構造を有し、
    前記山部の頂部に凹部を有し、
    前記凹部は引き込み用通路を有する、
    単一粒子捕捉部と、
    　送液部と
    を含む、単一粒子捕捉システム。
  13. 　前記流路はバルブを備える、請求項１２に記載の単一粒子捕捉システム。
  14. 　廃液部を含む、請求項１２に記載の単一粒子捕捉システム。
  15. 　前記単一粒子捕捉部を観察する単一粒子捕捉観察部を含む、請求項１２に記載の単一粒子捕捉システム。
  16. 　前記送液部を制御する送液制御部を含む、請求項１２に記載の単一粒子捕捉システム。
  17. 　基材上に流路を備え、
    前記流路は山部と谷部を持つ波形構造を有し、
    前記山部の頂部に凹部を有し、
    前記凹部は引き込み用通路を有する、
    単一粒子捕捉用装置に、
    　捕捉目的の粒子を含む試料を供給し該試料を送液しながら、前記凹部から前記引き込み用通路を介して外部へと吸引し、前記捕捉目的の粒子を捕捉する、単一粒子の捕捉方法。
  18. 　前記送液を逆流させることを含む、請求項１７に記載の単一粒子の捕捉方法。
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