WO2022024477A1 - 微小粒子分取装置及び微小粒子分取方法 - Google Patents

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Definitions

  • This technology relates to a fine particle sorting device and a fine particle sorting method.
  • cell sorter In a cell sorter, generally, a vibrating element or the like vibrates a flow cell or a microchip to atomize the fluid discharged from the flow path. The droplets separated from the fluid are charged with a plus (+) or minus (-) charge, and then their traveling direction is changed by a polarizing plate or the like, and the droplets are collected in a predetermined container or the like.
  • Patent Document 1 discloses that a fraction is formed by using a microchip and a vibration is applied to an orifice of the microchip by a vibrating element.
  • the control technology for stably forming droplets is one of the important factors for improving the accuracy of sorting.
  • the formation of droplets is unstable, such as the fluid discharged from the discharge port of the flow path becoming droplets or the break-off point (BOP) being unstable, it is said that the formation of the droplets is unstable. It is known that the time for charging a droplet to be charged becomes unstable, and as a result, the distribution of fine particles becomes unstable.
  • the microchip has many high-order eigenvalues and corresponding mode shapes. There can be multiple affected frequencies depending on their eigenvalues. Therefore, when vibration is applied to the orifice of the microchip, the vibration intensity of the microchip changes in a complicated manner depending on the frequency, which may lead to destabilization of the break-off point.
  • the main purpose of this technology is to provide a technology that enables the formation of stable droplets.
  • a main flow path through which a liquid containing fine particles flows a sheath liquid flow path that communicates with the main flow path and allows the sheath liquid to flow, and a sheath liquid introduction portion that introduces the sheath liquid.
  • a microparticle sorting device having a microchip provided with a microchip and vibrating the sheath liquid passing through the sheath liquid introduction portion.
  • a connecting member that can be attached to the microchip and has a sheath liquid introduction connecting portion that is connected to the sheath liquid introduction portion may be further provided.
  • a vibrating element may be attached to the connecting member.
  • the drive frequency of the vibrating element may be different from the resonance frequency of the flow path in the microchip. In the present technology, the drive frequency of the vibrating element may be within ⁇ 10% from the resonance frequency of the flow path in the microchip.
  • the sheath liquid introduction connecting portion may have a sheath liquid converging portion whose width gradually or partially narrows from the vibrating element side toward the sheath liquid introduction portion side. In the present technology, the height of the sheath liquid converging portion may gradually or partially decrease from the vibrating element side toward the sheath liquid introduction portion side.
  • a connecting portion having a tubular portion communicating with the tip of the sheath liquid converging portion may be provided between the sheath liquid converging portion and the sheath liquid introducing portion.
  • a tubular member may be inserted inside the tubular portion.
  • the tubular portion and / or at least a portion of the tubular member may consist of any one or more selected from the group consisting of elastomers, resins, and metals.
  • the sheath liquid converging portion may be a substantially conical shape, a substantially polygonal pyramid shape, or an exponential function or a parabolic rotating body.
  • the sheath liquid converging portion may be made of a resin, a metal, or a transparent member.
  • an electrode may be inserted in the sheath liquid converging portion.
  • a swirling flow that swirls the sheath liquid may be generated at the sheath liquid converging portion.
  • the sheath liquid introduction port for introducing the sheath liquid into the sheath liquid converging portion may be located at a position away from the center of the sheath liquid converging portion.
  • a main flow path through which a liquid containing fine particles flows a sheath liquid flow path that communicates with the main flow path and supplies a sheath liquid, and a sheath liquid introduction portion that introduces the sheath liquid are provided. It has a microchip, a light irradiation unit that irradiates the fine particles with light, a light detection unit that detects light from the fine particles, and a processing unit that processes a signal obtained from the light detection unit.
  • the present invention provides a fine particle sorting device that vibrates the sheath liquid that flows through the sheath liquid introduction portion.
  • At least a main flow path through which a liquid containing fine particles flows, a sheath liquid flow path that communicates with the main flow path and supplies a sheath liquid, and a sheath liquid introduction portion that introduces the sheath liquid are at least. Also provided is a method for separating fine particles in which the sheath liquid flowing through the sheath liquid introduction portion is vibrated in the provided microchip.
  • FIGS. A to C are diagrams showing a configuration example of the orifice of the microchip. It is a figure which shows the image of the standing wave generated in the flow path. It is a figure which shows the relationship between the fluctuation pressure in a nozzle and a drive frequency. It is a figure which shows the structural example of the applicable piezoelectric element part. It is a figure which shows the structural example when the bending type piezoelectric element is used. It is a figure which shows the electrode arranged near the sheath liquid converging part.
  • a and B are diagrams showing a configuration example of the fine particle sorting device according to the second embodiment. It is a figure which shows the structural example of the fine particle sorting apparatus which concerns on 3rd Embodiment. It is a graph which shows the result of having measured the frequency characteristic of the break-off point when it was vibrated by using the prior art, and the break-off point when it was vibrated by using this technique. It is a figure which shows the form example 1 of the connection part schematically. It is a graph which shows the relationship between the drive voltage and the BOP length of 27 to 31 kHz. It is a figure which shows the form example 2 of the connection part schematically. It is a figure which shows the form example 3 of the connection part schematically. It is a figure which shows the form example 4 of the connection part schematically.
  • Fourth Embodiment (fine particle sorting apparatus 100) (1) Light irradiation unit 103 (2) Photodetector 104 (3) Processing unit 105 (4) Sorting unit 106 (including charged unit 106c) (5) Storage unit 107 (6) Display unit 108 (7) Input unit 109 (8) Control unit 110 5.
  • Fifth Embodiment small particle sorting method
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the fine particle sorting device 100 according to the first embodiment.
  • the fine particle sorting device 100 according to the present embodiment has a main flow path M2 through which a liquid containing fine particles flows, a sheath liquid flow path M41 communicating with the main flow path and supplying a sheath liquid, and the sheath liquid. It has a microchip M including a sheath liquid introduction unit M4 to be introduced, and shakes the sheath liquid flowing through the sheath liquid introduction unit M4.
  • a sheath liquid introduction unit M4 to be introduced, and shakes the sheath liquid flowing through the sheath liquid introduction unit M4.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the microchip M
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the orifice M1 of the microchip M.
  • a in FIG. 2 is a schematic top view
  • B in FIG. 2 is a schematic cross-sectional view corresponding to the PP cross-section in A.
  • a in FIG. 3 is a top view
  • B in FIG. 3 is a sectional view
  • C in FIG. 3 is a front view.
  • the microchip M includes a sheath liquid flow path M41 that communicates with the main flow path M2 and allows the sheath liquid to flow through, a sheath liquid introduction unit M4 that introduces the sheath liquid, and the sheath liquid introduction unit M4.
  • the sample liquid flow path M31 that communicates with the main flow path M2 and allows the sample liquid containing fine particles to flow through, the sample liquid introduction unit M3 that introduces the sample liquid, and the confluence part where the sample flow is introduced and merges with the sheath liquid. It is formed.
  • the sheath liquid introduced from the sheath liquid introduction unit M4 is divided into two directions and then fed, and then the sample liquid is sandwiched from two directions at the confluence with the sample liquid introduced from the sample liquid introduction unit M3. And join the sample solution.
  • a three-dimensional laminar flow in which the sample laminar flow is located in the center of the sheath laminar flow is formed at the confluence portion.
  • the M51 shown in FIG. 2A is a suction for clearing the clogging or air bubbles by applying a negative pressure to the main flow path M2 to temporarily reverse the flow when the main flow path M2 is clogged or bubbles are generated. Shows the flow path.
  • a suction opening M5 connected to a negative pressure source such as a vacuum pump is formed at one end of the suction flow path M51. Further, the other end of the suction flow path M51 is connected to the main flow path M2 at the communication port M52.
  • the narrowing portions M61 (see A in FIG. 2) and M62 (see FIG. 3) are formed so that the area of the cross section perpendicular to the liquid feeding direction gradually or gradually decreases from the upstream to the downstream in the liquid feeding direction.
  • the laminar flow width is narrowed down in (see A and B). After that, the three-dimensional laminar flow is discharged as a fluid stream from the orifice M1 provided at one end of the flow path.
  • the fluid stream ejected from the orifice M1 is atomized by the vibrating element applying vibration to the orifice M1, but in the present technology, the fluid stream ejected from the orifice M1 is formed into droplets. Is made into droplets by applying vibration to the sheath liquid passing through the sheath liquid introduction portion M4, as will be described later.
  • the orifice M1 is open in the direction of the end faces of the substrate layers Ma and Mb, and a notch M11 is provided between the opening position and the end face of the substrate layer.
  • the notch M11 is formed by cutting out the substrate layers Ma and Mb between the opening position of the orifice M1 and the end face of the substrate so that the diameter L1 of the notch M11 is larger than the opening diameter L2 of the orifice M1. (See C in FIG. 3).
  • the diameter L1 of the notch M11 is preferably formed to be at least twice as large as the opening diameter L2 of the orifice M1 so as not to hinder the movement of the droplets ejected from the orifice M1.
  • micro means that at least a part of the flow path included in the microchip M has a dimension of ⁇ m order, particularly a cross-sectional dimension of ⁇ m order. That is, in the present technology, the “microchip” refers to a chip including a flow path on the order of ⁇ m, particularly a chip including a flow path having a cross-sectional dimension of the order of ⁇ m. For example, a chip including a particle sorting portion composed of a flow path having a cross-sectional dimension of ⁇ m order can be called a microchip according to the present technology.
  • the microchip M can be manufactured by a method known in the art.
  • the microchip M is formed by laminating the substrate layers Ma and Mb on which the main flow path M2 is formed.
  • the formation of the main flow path M2 on the substrate layers Ma and Mb can be performed, for example, by injection molding of a thermoplastic resin using a mold.
  • the flow path may be formed on all of two or more substrates, or may be formed only on a part of two or more substrates.
  • the microchip M may be formed of three or more substrates by further bonding the substrates from the upward, downward, or both directions with respect to the plane of the substrate on which each flow path is formed.
  • the material for forming the microchip M a material known in the art can be used.
  • examples thereof include, but are not limited to, polycarbonate (PC), cycloolefin polymer, polypropylene, PDMS (polydimethylsiloxane), polymethylmethacrylate (PMMA), polyethylene, polystyrene, glass, silicon and the like.
  • PC polycarbonate
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • polyethylene polystyrene
  • glass silicon and the like.
  • silicon silicon and the like.
  • polymer materials such as polycarbonate, cycloolefin polymer, and polypropylene are particularly preferable because they are excellent in processability and can be inexpensively manufactured using a molding apparatus.
  • the microchip M is preferably transparent.
  • at least a portion through which light (laser light and scattered light) passes may be transparent, and the entire microchip M may be transparent.
  • the "sample” contained in the sample liquid is particularly fine particles, and the fine particles may be particles having dimensions capable of flowing in the flow path in the microchip M.
  • fine particles may be appropriately selected by those skilled in the art.
  • examples of the fine particles include biological fine particles such as cells, cell clumps, microorganisms, and ribosomes, and synthetic fine particles such as gel particles, beads, latex particles, polymer particles, and industrial particles.
  • biological microparticles also referred to as "biological particles” can include chromosomes, ribosomes, mitochondria, organelles (organelles), etc. that make up various cells.
  • the cells may include animal cells (eg, blood cell lineage cells, etc.), plant cells.
  • the cell can be, in particular, a blood-based cell or a tissue-based cell.
  • the blood line cell may be, for example, a floating line cell such as a T cell or a B cell.
  • the tissue-based cells may be, for example, adherent cultured cells or adherent cells separated from the tissue.
  • the cell mass may include, for example, spheroids, organoids and the like.
  • Microorganisms may include bacteria such as Escherichia coli, viruses such as tobacco mosaic virus, and fungi such as yeast.
  • the biological microparticles may also include biological macromolecules such as nucleic acids, proteins, and complexes thereof.
  • Synthetic fine particles can be, for example, fine particles made of an organic or inorganic polymer material, a metal, or the like.
  • Organic polymer materials may include polystyrene, styrene / divinylbenzene, polymethylmethacrylate and the like.
  • Inorganic polymer materials may include glass, silica, magnetic materials and the like.
  • the metal may include colloidal gold, aluminum and the like.
  • the synthetic microparticles may be, for example, gel particles, beads, etc., in particular gel particles or beads to which one or more combinations selected from oligonucleotides, peptides, proteins, and enzymes are bound. It's okay.
  • the shape of the fine particles may be spherical or substantially spherical, or may be non-spherical.
  • the size and mass of the fine particles can be appropriately selected by those skilled in the art depending on the size of the flow path of the microchip M.
  • the size of the flow path of the microchip M can also be appropriately selected depending on the size and mass of the fine particles.
  • the microparticles may be optionally attached with chemical or biological labels such as fluorescent dyes, fluorescent proteins and the like.
  • the label may facilitate the detection of the microparticles.
  • the fine particles are preferably biological particles, and may be cells in particular.
  • the fine particle sorting device 100 further includes a connecting member that can be attached to the microchip M and has a sheath liquid introduction connecting portion C2 that is connected to the sheath liquid introducing portion M4.
  • the connecting member C shown in FIG. 1 has at least a sample liquid introduction connecting portion C1 connected to the sample liquid introducing portion M3 and a sheath liquid introducing connecting portion C2 connected to the sheath liquid introducing portion M4.
  • the connecting member C that can be attached to and detached from the microchip M, when a large number of different fine particles are continuously separated by using one device, a part of the constituent articles of the device can be removed. Become. Therefore, even if the fine particles contained in the previously separated fluid flow remain in the component, the component can be removed together with the component, and the risk of contamination can be reduced. Further, by disposing of the microchip M and the connecting member C for each sample, the labor of the cleaning operation performed when changing the sample can be saved, and the burden on the operator can be reduced.
  • the sheath liquid introduction connecting portion C2 may have a liquid feeding tube capable of feeding liquid from the sheath liquid feeding portion 101. Further, the liquid feeding tube may have a tube-to-tube connecting portion that is directly connected to the sheathed liquid feeding portion 101. In this case, it is preferable that the tube-to-tube connecting portion is configured so that the liquid in the liquid feeding tube does not come into contact with the outside air. As a result, the cleanliness of the sheath liquid can be ensured.
  • the sample liquid introduction connecting portion C1 may have a tube fixing portion for fixing a liquid feeding tube capable of feeding liquid from the sample liquid feeding unit 102.
  • the liquid feeding tube can be formed integrally with the connecting member C, but can also be formed separately.
  • the liquid feeding tube and the tube fixing portion capable of feeding liquid from the sample liquid feeding portion 102 are formed so as to be removable from the connecting member C, and are arranged at a place different from the sheath liquid feeding portion 101. It is possible to facilitate the connection with the sample liquid feeding unit 102.
  • the vibration element C3 is attached to the connection member C. As a result, it is possible to propagate the vibration to the sheath liquid passing through the sheath liquid introduction portion M4 of the microchip M, and induce the formation of droplets after being ejected from the nozzle.
  • the drive frequency of the vibrating element C3 is different from the resonance frequency of the flow path in the microchip M. The reason for this will be described in detail below.
  • a standing wave is generated between the vibrating element C3 and the nozzle, but the fluctuating pressure in the vicinity of the nozzle changes depending on the shape and dimensions of the flow path, the material, the drive frequency, and the like.
  • the state in which the fluctuating pressure is maximized is the so-called resonance (see FIG. 5).
  • the resonance frequency can be lowered by increasing the length of the flow path, and by combining a plurality of such properties.
  • the resonance frequency can be adjusted.
  • the detailed frequency characteristics of the fluctuating pressure can be estimated by using commercially available acoustic analysis software or the like.
  • the drive frequency is set as a frequency band having a certain width for adjustment.
  • the amount of shift is not particularly limited as long as the drive frequency band does not straddle the resonance frequency even if there is a disturbance such as a temperature change, and it may be set in consideration of the balance between the efficiency improvement effect to be obtained and the stability in the frequency band. ..
  • the drive frequency of the vibrating element can be set to be within ⁇ 10% from the resonance frequency of the flow path in the microchip M, for example.
  • the sheath liquid introduction connecting portion C2 has a sheath liquid converging portion C21 whose width gradually or partially narrows from the side to which the vibration element C3 is attached toward the sheath liquid introduction portion M4 side. Is preferable.
  • the thickness of the flow path in the sheath liquid introduction connecting portion C2 is gradually narrowed from the thickness of the vibration element C3 to the thickness of the sheath liquid introduction portion M4, and the scale and flow are as large as the vibration element C3. It is possible to connect the scale of the size of a path, concentrate the vibration energy of the vibration element C3 in the vicinity of the sheath liquid introduction portion M4, and efficiently send the vibration energy to the flow path in the microchip M with a small drive voltage. ..
  • how the vibration is propagated to the sheath liquid in the vicinity of the sheath liquid introduction portion M4 of the microchip M will be described in detail.
  • the sheath liquid is supplied from the sheath liquid feeding unit 101 to the sheath liquid converging unit C21, and the sheath liquid is vibrated by the vibrating element C3 arranged upstream of the converging unit C21.
  • the vibrating element C3 is composed of, for example, a piezoelectric element portion and a piston portion, each of which is firmly bonded by an adhesive or the like.
  • the structure of the piezoelectric element portion does not matter as long as the vibration finally taken out is in the X direction (see B in FIG. 1) and can be vibrated with the required amplitude at the target vibration frequency.
  • a laminated type, a square plate type, a disk type, a tube type, or the like can be considered (see A to C in FIG. 6).
  • a magnetic force such as a permanent magnet and a solenoid may be used.
  • a structure in which the bent type piezoelectric element is attached to the top surface of the convergent portion C21 as shown in FIG. 7 may be used.
  • the sheath liquid is sent into the chip from the sheath liquid introduction portion M4 of the microchip M, and the vibration of the vibrating element C3 propagates through the sheath liquid and induces droplet formation after being ejected from the nozzle.
  • the vibrating element C3 for example, a piezoelectric element such as a piezo element can be used, but as described above, a vibrating element C3 that converts electric energy into vibration via a magnetic force such as a permanent magnet and a solenoid can be used. .. Further, the frequency is not limited to the ultrasonic region of 20 kHz or more, and can be appropriately set according to the size of the droplet to be formed.
  • the shape of the sheath liquid converging portion C21 gradually or partially decreases in height from the vibrating element C3 side toward the sheath liquid introduction portion M4 side.
  • it can be, for example, a substantially conical shape, a substantially polygonal pyramid shape, or an exponential function or a parabolic rotating body.
  • the shape is not limited to these shapes, but in general, a form in which the flow path is gradually narrowed is more advantageous (for example). Since the amplitude of the vibrating element C3 may be small, droplets can be formed with a low drive voltage of the piezoelectric element, and the degree of freedom in selection and design of the piezoelectric element is increased).
  • a substantially polygonal pyramid shape is selected as the shape of the sheath liquid converging portion C21, a flat surface portion can be provided. Therefore, in particular, when the sheath liquid converging portion C21 is formed of a transparent member, there is an advantage that the inside of the converging portion C21 can be easily seen and bubbles and the like can be easily confirmed. It should be noted that a substantially polygonal weight having a small internal angle such as a substantially triangular weight is not desirable because bubbles are easily caught in each corner and it is difficult to remove the bubbles. .. Further, in order to enhance the effect without obstructing the swirling flow described later, a polygonal weight having a large internal angle is desirable.
  • R includes, for example, adding R of about 1/10 or more of the radius of the inscribed circle of the polygon.
  • the material for forming the sheath liquid converging portion C21 a material known in the art can be used, but in the present technology, it is preferable to form the sheath liquid converging portion C21 with a resin, a metal, or a transparent member.
  • the resin for example, polyetheretherketone (PEEK) or the like can be used.
  • the transparent member for example, polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC) or the like can be used.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • the sheath liquid converging portion C21 By forming the sheath liquid converging portion C21 with the transparent member, the inside of the sheath liquid converging portion C21 can be observed.
  • the metal for example, stainless steel, aluminum alloy, titanium alloy and the like can be used. By forming the sheath liquid converging portion C21 from metal, it is possible to omit the electrode for droplet charging.
  • FIG. 8 is a diagram showing an electrode C4 arranged near the sheath liquid converging portion C21.
  • the sheath liquid converging portion C21 is formed of an insulator such as a resin when the formed droplets are charged
  • the electrode C4 is inserted into the sheath liquid converging portion C21 as shown in FIG. Then, the droplet can be charged through the sheath liquid.
  • the purpose of this is to make the distance between the droplet splitting point and the electrode C4 as close as possible, and to perform charging at a timing closer to the ideal.
  • the sheath liquid converging portion C21 hits a portion of the entire flow path system in which the flow path becomes thick, and air bubbles tend to stay inside the flow path.
  • the sheath liquid introduction port C20 for introducing the sheath liquid into the sheath liquid converging portion C21 is located at a position away from the center of the sheath liquid converging portion C21.
  • the position of the sheath liquid introduction port C20 may be offset upward from the center of the sheath liquid converging portion C21 and further arranged upstream.
  • the offset may be in the lower direction instead of the upper direction of the sheath liquid converging portion C21.
  • the electrode C4 is inserted in this portion in order to charge the droplet (see FIG. 8)
  • fine bubbles may be caught in the boundary between the hole formed in the sheath liquid converging portion C21 and the electrode C4. Therefore, the effect of removing air bubbles adhering to the periphery of the electrode C4 by the swirling flow can be expected.
  • the microchip M and the connecting member C can be appropriately removed as needed, and may be disposable. Further, the vibrating element C3 attached to the connecting member C may also be distributed while being attached to the connecting member C in advance. In this case, the vibrating element C3 may be disposable.
  • FIG. 9A and 9B are diagrams showing a configuration example of the fine particle sorting device according to the second embodiment.
  • a of FIG. 9 is a schematic top view
  • B of FIG. 9 is a schematic cross-sectional view.
  • the sample flow is introduced into the microchip M to form a confluence portion that merges with the sheath liquid, and the sample liquid is introduced into the sheath liquid in the microchip M.
  • the sample liquid is introduced into the sheath liquid converging portion C21, and the core stream containing the sample liquid is converged by hydrodynamic focusing.
  • the present embodiment is the same as the above-mentioned first embodiment except that the method of introducing the sample liquid into the sheath liquid is different.
  • the flow flows by the straightening vane formed inside the sheath liquid converging portion C21 upstream from the position of the sample liquid introduction port for introducing the sample liquid into the sheath liquid converging portion C21.
  • the sample liquid is introduced. This can prevent the core stream from being disturbed by the swirling flow.
  • the straightening vane can be formed of, for example, a thin plate.
  • it is preferable that the straightening vane is not arranged in the thickest portion of the flow path so as not to obstruct the swirling flow.
  • connection portion C22 is a morphological example of the connection portion C22 in the fine particle sorting device 100 according to the third embodiment.
  • the vibration element C3 is omitted.
  • the sheath liquid introduction connecting portion C2 has a sheath liquid converging portion C21 whose width and height gradually or partially narrow from the side to which the vibration element C3 is attached toward the sheath liquid introduction portion M4 side.
  • a connecting portion C22 having a tubular portion C221 communicating with the tip C211 of the sheath liquid converging portion C21 is provided between the sheath liquid converging portion C21 and the sheath liquid introducing portion M4. It should be noted that this embodiment is the same as the first embodiment described above except that the connection portion C22 is provided.
  • connection portion C22 examples include an elastomer, a resin, a metal, or a combination of two or more of these.
  • thermosetting elastomers examples include thermosetting elastomers and thermoplastic elastomers.
  • thermosetting elastomer examples include vulcanized rubber such as natural rubber and synthetic rubber; and resin-based elastomer such as silicone rubber and fluororubber.
  • thermoplastic elastomer examples include polystyrene-based, olefin / alken-based, polyvinyl chloride-based, polyurethane-based, polyester-based, and polyamide-based thermoplastic elastomers.
  • thermoplastic resins examples include thermoplastic resins, thermosetting resins and the like.
  • thermoplastic resin examples include polyolefins such as polystyrene, polyethylene, and polypropylene; polyvinyl chloride; acrylic resin; ABS resin; AS resin; polyamide, polycarbonate, polyacetal, and engineering plastics such as polyethylene terephthalate; polyethersulfone and poly.
  • superengineering plastics such as ether etherketone (PEEK) and thermoplastic polyimides.
  • thermosetting resin examples include phenol resin, melamine resin, polyurethane, unsaturated polyester resin, epoxy resin and the like.
  • Examples of the metal include aluminum alloys, titanium alloys, stainless steel and the like.
  • connection portion C22 a specific example of the form of the connection portion C22 will be described in detail.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing a form example 1 of the connection portion C22.
  • the tubular member C222 is inserted inside the tubular portion C221 made of a thermosetting elastomer.
  • the vibration when it comes into contact with the sheath liquid, it can deviate from the acoustic impedance of the sheath liquid (when the acoustic impedance is about the same, the vibration is diffused and the vibration energy is dissipated), and as a result, it is generated from the vibration element C3.
  • the generated vibration can be prevented from being diffused to the connection portion C22, and the vibration energy can be efficiently transmitted to the flow path in the microchip M.
  • a shorter BOP length can be obtained or the same as shown in FIG.
  • the BOP length can be obtained with a lower drive voltage.
  • Examples of the material forming the tubular member C222 include the above-mentioned elastomer, resin, metal, or a combination of two or more of these.
  • polystyrene, acrylic resin, aluminum alloy, titanium alloy, or stainless steel is preferable, aluminum alloy, titanium alloy, or stainless steel is more preferable, and stainless steel is further preferable.
  • the tubular member C222 is made of the above-mentioned material, but it is more preferable that all of the tubular member C222 is made of the above-mentioned material.
  • the tubular portion C221 may be formed of a thermosetting elastomer to function as a sealing.
  • the length in the longitudinal direction of the tubular member C222 may be the same as the length in the longitudinal direction of the tubular portion C221, but it may be slightly shorter in consideration of crushing for sealing. ..
  • the size of the inner and outer diameters of the tubular member C222 is not particularly limited, but the outer diameter of the tubular member C222 can be, for example, the same as the flow path diameter of the tubular portion C221 or slightly larger than the flow path diameter.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing a form example 2 of the connection portion C22.
  • the connecting portion C22 including the tubular portion 221 is formed by two-color molding with the resin C22a and the thermosetting elastomer C22b.
  • the thermosetting elastomer C22b for sealing is fused to the resin C22a by two-color molding.
  • the tubular portion C221 of the connecting portion C22 with the resin C22a, when the tubular portion 221 is in contact with the sheath liquid as compared with the case where the entire tubular portion 221 is formed of the thermosetting elastomer.
  • examples of the resin C22a include those described above, but in the second embodiment, polystyrene or acrylic resin is particularly preferable.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing a form example 3 of the connection portion C22.
  • the entire connecting portion C22 including the tubular portion 221 is formed of metal, and the ⁇ ring C22c for sealing is arranged at both ends of the connecting portion C22.
  • the metal include those described above, but in the third embodiment, aluminum alloys, titanium alloys, or stainless steels are particularly preferable, and stainless steels are more preferable.
  • the material for forming the ⁇ ring C22c a material known in the art can be used. For example, the above-mentioned elastomer, resin, or a combination of two or more of these may be mentioned.
  • FIG. 16 is a diagram schematically showing a form example 4 of the connection portion C22.
  • a part of the connecting portion C22 including the sheath liquid converging portion C21 and the tubular portion 221 is formed of metal, and then the ⁇ ring C22c and the thermosetting elastomer C22b are arranged at both ends thereof for sealing. ing.
  • the sheath liquid converging portion C21 up to the sheath liquid converging portion C21 with metal it is possible to further suppress the diffusion of the vibration generated from the vibrating element C3.
  • examples of the metal forming a part of the sheath liquid converging portion C21 and the connecting portion C22 include those described above, but in the fourth embodiment, aluminum alloy, titanium alloy, or stainless steel is particularly preferable. , Stainless steel is more preferred. Further, examples of the material forming the ⁇ ring C22c include those described above.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the fine particle sorting device according to the fourth embodiment.
  • the fine particle sorting device 100 according to the present embodiment has a main flow path M2 through which a liquid containing fine particles flows, a sheath liquid flow path M41 that communicates with the main flow path M2 and supplies a sheath liquid, and the sheath liquid.
  • a microchip including a sheath liquid introduction unit M4 for introducing the above, a light irradiation unit 103 for irradiating the fine particles with light, a light detection unit 104 for detecting light from the fine particles, and the light detection unit 104.
  • It has a processing unit 105 for processing the signal obtained from the above, and vibrates the sheath liquid flowing through the sheath liquid introduction unit. Further, if necessary, a sorting unit 106, a storage unit 107, a display unit 108, an input unit 109, a control unit 110, and the like may be provided.
  • microchip M Since the microchip M is the same as the one described above, the explanation is omitted here. Further, since the method of vibrating the sheath liquid passing through the sheath liquid introduction portion M4 of the microchip M is the same as that described above, the description thereof is omitted here.
  • the light irradiation unit 103 irradiates the fine particles to be sorted with light (for example, excitation light).
  • the light irradiation unit 103 may include a light source that emits light and an objective lens that collects excitation light for fine particles flowing in the detection region.
  • the light source may be appropriately selected by those skilled in the art depending on the purpose of sorting, and may be, for example, a laser diode, a SHG laser, a solid-state laser, a gas laser, or a high-intensity LED, or two or more of them. It may be a combination of.
  • the light irradiation unit 103 may include other optical elements, if necessary, in addition to the light source and the objective lens.
  • the photodetection unit 104 detects light (scattered light and / or fluorescence) generated from the fine particles by irradiation by the light irradiation unit 103.
  • the photodetector 104 may include a condenser lens that collects fluorescence and / or scattered light generated from fine particles, and a photodetector.
  • a PMT, a photodiode, a CCD, a CMOS, or the like can be used, but the present technology is not limited to these.
  • the light detection unit 104 may include other optical elements, if necessary, in addition to the condenser lens and the photodetector.
  • the photodetector 104 may further include, for example, a spectroscopic unit.
  • a spectroscopic unit examples include a grating, a prism, an optical filter, and the like.
  • the spectroscopic unit can, for example, detect light having a wavelength to be detected separately from light having another wavelength.
  • the fluorescence detected by the light detection unit 104 may be fluorescence generated from the fine particles themselves or a substance labeled with the fine particles, for example, a fluorescent substance, but the present technology is not limited to these.
  • the scattered light detected by the light detection unit 104 may be forward scattered light, side scattered light, Rayleigh scattering, or Mie scattering, or may be a combination thereof.
  • the processing unit 105 is connected to the photodetection unit 104 and processes the signal obtained from the photodetection unit 104. For example, the detected value of the light received from the photodetector 104 can be corrected, and the feature amount of each fine particle can be calculated. More specifically, the feature amount indicating the size, morphology, internal structure, etc. of the fine particles is calculated from the detected values of the received fluorescence, the forward scattered light, and the backscattered light. It is also possible to generate a preparative control signal by making a preparative determination based on the calculated feature amount and the preparative conditions received from the input unit in advance.
  • the processing unit 105 can also analyze the state of fine particles using an external analysis device or the like based on the detection value of the light detected by the photodetection unit 104.
  • the processing unit 105 may be implemented by a personal computer or a CPU, and is further stored as a program in a hardware resource including a recording medium (nonvolatile memory (USB memory, etc.), HDD, CD, etc.). , It is also possible to make it function by a personal computer or a CPU. Further, the processing unit 105 may be connected to each unit of the fine particle sorting device 100 via a network.
  • Sorting unit 106 (including charged unit 106c)
  • the preparative unit 106 has at least a polarizing plate 106a that changes the charged droplets in a desired direction, and a collection container 106b that collects the droplets.
  • the charging unit 106c is separately defined in FIG. 4, it is a part of the preparative unit 106, and is charged based on the preparative control signal generated by the processing unit 105.
  • the vibrating element C3 attached to the connecting member C forms droplets by propagating vibration to the sheath liquid as described above.
  • the charged portion 106c is connected to the electrode C4 inserted into the sheath liquid converging portion C21 described above, and the droplets ejected from the orifice M1 of the microchip M are positively or negatively added based on the preparative control signal generated by the processing unit 105. Charged to. Then, the path of the charged droplet is changed in a desired direction by the deflection plate (opposite electrode) 106a to which the voltage is applied, and the droplet is separated.
  • the storage unit 107 stores all matters related to measurement such as the value detected by the optical detection unit 103, the feature amount calculated by the processing unit 105, the preparative control signal, and the preparative conditions input by the input unit. do.
  • the storage unit 107 is not essential, and an external storage device may be connected.
  • the storage unit 107 for example, a hard disk or the like can be used.
  • the recording unit 107 may be connected to each unit of the fine particle sorting device 100 via a network.
  • the display unit 108 can display all items related to measurement such as the value detected by the light detection unit 103 and the feature amount calculated by the processing unit 105.
  • the display unit 108 preferably displays the feature amount for each fine particle calculated by the processing unit 105 as a scattergram.
  • the display unit 108 is not essential, and an external display device may be connected.
  • the display unit 110 for example, a display, a printer, or the like can be used.
  • the display unit 108 may be connected to each unit of the fine particle sorting device 100 via a network.
  • the input unit 109 is a part for a user such as an operator to operate.
  • the user can access the control unit 110 described later through the input unit 109 and control each unit of the fine particle sorting device 100.
  • the input unit 109 preferably sets a region of interest for the scattergram displayed on the display unit 108, and determines the preparative conditions.
  • the input unit 109 is not essential, and an external operating device may be connected.
  • an external operating device for example, a mouse, a keyboard, or the like can be used. Further, the input unit 109 may be connected to each unit of the fine particle sorting device 100 via a network.
  • the control unit 110 is configured to be able to control each of the light irradiation unit 103, the light detection unit 104, the analysis unit 105, the preparative unit 106, the charge unit 106c, the recording unit 107, the display unit 108, and the input unit 109.
  • the control unit 110 may be separately arranged for each unit of the fine particle sorting device 100, or may be provided outside the fine particle sorting device 100. For example, it may be carried out by a personal computer or a CPU, and further, it may be stored as a program in a hardware resource including a recording medium (nonvolatile memory (USB memory, etc.), HDD, CD, etc.), and the personal computer or CPU may be used. It is also possible to make it work by. Further, the control unit 110 may be connected to each unit of the fine particle sorting device 100 via a network.
  • the method for separating fine particles according to the present technology includes a main flow path through which a liquid containing fine particles flows, a sheath liquid flow path that communicates with the main flow path and supplies a sheath liquid, and a sheath liquid that introduces the sheath liquid.
  • the sheath liquid flowing through the sheath liquid introduction portion is vibrated.
  • fine particle sorting method according to the present technology is the same as the method performed by the fine particle sorting device according to the present technology described above, the description thereof is omitted here.
  • FIG. 11 is a graph showing the results of measuring the frequency characteristics of the break-off point when vibrated using this conventional technique and the break-off point when vibrated using this technique.
  • the following configurations can also be adopted.
  • It has a microchip provided with a main flow path through which a liquid containing fine particles flows, a sheath liquid flow path that communicates with the main flow path and allows the sheath liquid to flow, and a sheath liquid introduction portion that introduces the sheath liquid. death, A fine particle sorting device that vibrates the sheath liquid that flows through the sheath liquid introduction portion.
  • the fine particle sorting device according to [1] further comprising a connecting member that can be attached to the microchip and has a sheath liquid introduction connecting portion that is connected to the sheath liquid introduction portion.
  • the fine particle sorting apparatus according to [9], wherein at least a part of the tubular portion and / or the tubular member is made of any one or more selected from the group consisting of an elastomer, a resin, and a metal.
  • the fine particle sorting device according to any one of [6] to [10], wherein the sheath liquid converging portion is a substantially conical shape, a substantially polygonal pyramid shape, or a rotating body having an exponential function or a parabola.
  • the fine particle sorting device according to any one of [6] to [11], wherein the sheath liquid converging portion is made of a transparent member or a metal.
  • a microchip including a main flow path through which a liquid containing fine particles flows, a sheath liquid flow path that communicates with the main flow path and supplies a sheath liquid, and a sheath liquid introduction portion that introduces the sheath liquid.
  • a light irradiation unit that irradiates the fine particles with light
  • a photodetector that detects light from the fine particles
  • a processing unit that processes the signal obtained from the light detection unit, and Have
  • a fine particle sorting device that vibrates the sheath liquid that flows through the sheath liquid introduction portion.
  • a microchip having at least a main flow path through which a liquid containing fine particles flows, a sheath liquid flow path that communicates with the main flow path and supplies a sheath liquid, and a sheath liquid introduction portion that introduces the sheath liquid.
  • Fine particle sorting device 101 Sheath liquid feeding unit 102
  • Sample liquid feeding unit 103 Light irradiation unit 104: Light detection unit 105: Processing unit 106: Sorting unit 107: Storage unit 108: Display unit 109: Input Unit 110: Control unit M: Microchip Ma, Mb: Substrate layer M1: Orifice M11: Notch M2: Main flow path M3: Sample liquid introduction part M31: Sample liquid flow path M4: Sheath liquid introduction part M41: Sheath liquid flow path M5: Suction opening M51: Suction flow path M52: Communication port M61, 62: Narrowing part M7: Straight part L1: Notch M11 diameter L2: Orifice M1 opening diameter C: Connecting member C1: Sample liquid introduction connecting part C2: Sheath liquid introduction connecting part C20: Sheath liquid introduction port C21: Sheath liquid converging part C211: Tip of sheath liquid converging part C22: Connection part C22a: Resin C22b: The

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Abstract

安定した液滴の形成が可能な技術を提供すること。　微小粒子を含む液体が通流する主流路と、前記主流路に連通し、シース液が通流するシース液流路と、前記シース液を導入するシース液導入部と、を備えるマイクロチップを有し、前記シース液導入部を通流するシース液を加振する、微小粒子分取装置を提供する。また、微小粒子を含む液体が通流する主流路と、前記主流路に連通し、シース液を供給するシース液流路と、前記シース液を導入するシース液導入部とを少なくとも備えるマイクロチップにおいて、前記シース液導入部を通流するシース液を加振する、微小粒子分取方法も提供する。

Description

微小粒子分取装置及び微小粒子分取方法
　本技術は、微小粒子分取装置及び微小粒子分取方法に関する。
　微小粒子を分取するために、これまでに種々の装置が開発されてきており、特に細胞を分取対象とした装置は「セルソータ」と呼ばれている。セルソータでは、一般に、振動素子等によりフローセルやマイクロチップに振動を与えることにより、その流路から排出される流体を液滴化している。流体から分離された液滴は、プラス（＋）又はマイナス（－）の電荷が付与された後、偏向板等によりその進行方向が変更され、所定の容器等に回収される。
　例えば、特許文献１には、マイクロチップを用いた分取であって、マイクロチップのオリフィスに対し、振動素子により振動を与えることにより液滴を形成することが開示されている。
特開２０１７－２１９５２１号公報
　フローサイトメータにおいて、安定的に液滴を形成する制御技術は、分取の精度を向上させるための重要な要素の一つである。ここで、流路の吐出口から吐出された流体が液滴化する、ブレイク・オフ・ポイント（Break Off Point：ＢＯＰ）が不安定であるなど、液滴の形成が不安定であると、当該液滴に電荷がチャージされる時間も不安定になり、その結果、微小粒子の分取も不安定になってしまうことが知られている。
　一方で、フローサイトメータが液滴化に使用する加振周波数程度の周波数（数１０ｋＨｚ～１００ｋＨｚ程度）では、マイクロチップは高次の固有値とそれに対応するモードシェイプを多数持つため、マイクロチップにはその固有値に応じて影響を受ける周波数が複数存在しうる。したがって、マイクロチップのオリフィスに対して振動を与えた場合、マイクロチップの振動強度が周波数によって複雑に変化し、ブレイク・オフ・ポイントの不安定化に繋がることがある。
　そこで、本技術では、安定した液滴の形成が可能な技術を提供することを主目的とする。
　本技術では、まず、微小粒子を含む液体が通流する主流路と、前記主流路に連通し、シース液が通流するシース液流路と、前記シース液を導入するシース液導入部と、を備えるマイクロチップを有し、前記シース液導入部を通流するシース液を加振する、微小粒子分取装置を提供する。
　本技術では、前記マイクロチップに対して取り付け可能であり、前記シース液導入部と連結するシース液導入連結部を有する接続部材を更に備えていてよい。
　本技術では、前記接続部材に振動素子が取り付けられていてよい。
　本技術では、前記振動素子の駆動周波数は、マイクロチップ内の流路の共鳴周波数と異なっていてよい。
　本技術では、前記振動素子の駆動周波数は、マイクロチップ内の流路の共鳴周波数から±１０％以内の範囲にあってよい。
　本技術では、前記シース液導入連結部は、振動素子側からシース液導入部側に向かって漸次的又は部分的に幅が狭くなるシース液収斂部を有していてよい。
　本技術では、前記シース液収斂部は、振動素子側からシース液導入部側に向かって漸次的又は部分的に高さが小さくなってよい。
　本技術では、前記シース液収斂部と前記シース液導入部との間に、前記シース液収斂部の先端と連通する管状部を有する接続部を備えていてよい。
　本技術では、前記管状部の内側に、管状部材が挿入されていてよい。
　本技術では、前記管状部及び／又は前記管状部材の少なくとも一部は、エラストマー、樹脂、及び金属からなる群より選ばれるいずれか１種以上からなってよい。
　本技術では、前記シース液収斂部は、略円錐形、略多角錐形、又はエクスポーネンシャル関数若しくは放物線の回転体であってよい。
　本技術では、前記シース液収斂部は、樹脂、又は金属、又は透明部材からなってよい。
　本技術では、前記シース液収斂部に電極が挿入されていてよい。
　本技術では、前記シース液収斂部において、シース液を旋回する旋回流を発生させてよい。
　本技術では、前記シース液収斂部にシース液を導入するシース液導入口は、前記シース液収斂部の中心から離れた位置にあってよい。
　また、本技術では、微小粒子を含む液体が通流する主流路と、前記主流路に連通し、シース液を供給するシース液流路と、前記シース液を導入するシース液導入部と、を備えるマイクロチップと、前記微小粒子に光を照射する光照射部と、前記微小粒子からの光を検出する光検出部と、前記光検出部から得られた信号を処理する処理部と、を有し、前記シース液導入部を通流するシース液を加振する、微小粒子分取装置を提供する。
　更に、本技術では、微小粒子を含む液体が通流する主流路と、前記主流路に連通し、シース液を供給するシース液流路と、前記シース液を導入するシース液導入部とを少なくとも備えるマイクロチップにおいて、前記シース液導入部を通流するシース液を加振する、微小粒子分取方法も提供する。
第１実施形態に係る微小粒子分取装置の構成例を示す図である。 Ａ及びＢは、マイクロチップの構成例を示す図である。 Ａ～Ｃは、マイクロチップのオリフィスの構成例を示す図である。 流路内で生じる定常波のイメージを示す図である。 ノズルでの変動圧力と駆動周波数との関係を示す図である。 適用可能な圧電素子部の構造例を示す図である。 屈曲型圧電素子を用いた場合の構成例を示す図である。 シース液収斂部付近に配置された電極を示す図である。 Ａ及びＢは、第２実施形態に係る微小粒子分取装置の構成例を示す図である。 第３実施形態に係る微小粒子分取装置の構成例を示す図である。 従来技術を用いて加振した場合のブレイク・オフ・ポイントと、本技術を用いて加振した場合のブレイク・オフ・ポイントの周波数特性を測定した結果を示すグラフである。 接続部の形態例１を模式的に示す図である。 駆動電圧と２７～３１ｋＨｚのＢＯＰ長との関係を示すグラフである。 接続部の形態例２を模式的に示す図である。 接続部の形態例３を模式的に示す図である。 接続部の形態例４を模式的に示す図である。
　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．第１実施形態（微小粒子分取装置１００）
（１）マイクロチップＭ
（２）接続部材Ｃ
２．第２実施形態（微小粒子分取装置１００）
３．第３実施形態（微小粒子分取装置１００）
［接続部の形態例１］
［接続部の形態例２］
［接続部の形態例３］
［接続部の形態例４］
４．第４実施形態（微小粒子分取装置１００）
（１）光照射部１０３
（２）光検出部１０４
（３）処理部１０５
（４）分取部１０６（荷電部１０６ｃを含む）
（５）記憶部１０７
（６）表示部１０８
（７）入力部１０９
（８）制御部１１０
５．第５実施形態（微小粒子分取方法）
 
１．第１実施形態（微小粒子分取装置１００）
　図１は、第１実施形態に係る微小粒子分取装置１００の構成例を示す図である。
　本実施形態に係る微小粒子分取装置１００は、微小粒子を含む液体が通流する主流路Ｍ２と、前記主流路に連通し、シース液を供給するシース液流路Ｍ４１と、前記シース液を導入するシース液導入部Ｍ４と、を備えるマイクロチップＭを有し、前記シース液導入部Ｍ４を通流するシース液を加振する。以下、各部について詳細に説明する。
（１）マイクロチップＭ
　図２は、マイクロチップＭの構成例を示す図であり、図３は、マイクロチップＭのオリフィスＭ１の構成例を示す図である。図２のＡは上面模式図、図２のＢはＡ中のＰ－Ｐ断面に対応する断面模式図を示す。また、図３のＡは上面図、図３のＢは断面図、図３のＣは正面図を示す。
　マイクロチップＭには、図２のＡに示すように、前記主流路Ｍ２に連通し、シース液が通流するシース液流路Ｍ４１と、前記シース液を導入するシース液導入部Ｍ４と、前記主流路Ｍ２に連通し、微小粒子を含むサンプル液が通流するサンプル液流路Ｍ３１と、前記サンプル液を導入するサンプル液導入部Ｍ３と、サンプル流が導入されシース液と合流する合流部が形成されている。シース液導入部Ｍ４から導入されたシース液は、２方向に分かれて送液された後、サンプル液導入部Ｍ３から導入されたサンプル液との合流部において、サンプル液を２方向から挟み込むようにしてサンプル液に合流する。これにより、合流部において、シース液層流の中央にサンプル液層流が位置された３次元層流が形成される。
　図２のＡで示したＭ５１は、主流路Ｍ２に詰まりや気泡が生じた際に、主流路Ｍ２内に負圧を加えて流れを一時的に逆流させて詰まりや気泡を解消するための吸引流路を示す。吸引流路Ｍ５１の一端には、真空ポンプ等の負圧源に接続される吸引開口部Ｍ５が形成されている。また、吸引流路Ｍ５１の他端は、連通口Ｍ５２において主流路Ｍ２に接続している。
　３次元層流は、送液方向に対する垂直断面の面積が送液方向上流から下流へ次第にあるいは段階的に小さくなるように形成された絞込部Ｍ６１（図２のＡ参照）、Ｍ６２（図３のＡ及びＢ参照）において層流幅を絞り込まれる。その後、３次元層流は、流路の一端に設けられたオリフィスＭ１から流体ストリームとなって排出される。
　　ここで、従来技術では、オリフィスＭ１から射出される流体ストリームに対して、振動　素子がオリフィスＭ１に振動を印可することにより液滴化していたが、本技術では、オリフィスＭ１から射出される流体ストリームは、後述するように、前記シース液導入部Ｍ４を通流するシース液に振動を印加することで液滴化される。
　オリフィスＭ１は基板層Ｍａ、Ｍｂの端面方向に開口しており、その開口位置と基板層端面との間には切欠部Ｍ１１が設けられている。切欠部Ｍ１１は、オリフィスＭ１の開口位置と基板端面との間の基板層Ｍａ、Ｍｂを、切欠部Ｍ１１の径Ｌ１がオリフィスＭ１の開口径Ｌ２よりも大きくなるように切り欠くことによって形成されている（図３のＣ参照）。切欠部Ｍ１１の径Ｌ１は、オリフィスＭ１から吐出される液滴の移動を阻害しないように、オリフィスＭ１の開口径Ｌ２よりも２倍以上大きく形成されていることが好ましい。
　本技術において、「マイクロ」とは、マイクロチップＭに含まれる流路の少なくとも一部が、μｍオーダの寸法を有すること、特にはμｍオーダの横断面寸法を有することを意味する。すなわち、本技術において、「マイクロチップ」とは、μｍオーダの流路を含むチップ、特にはμｍオーダの横断面寸法を有する流路を含むチップをいう。例えば、μｍオーダの横断面寸法を有する流路から構成されている粒子分取部を含むチップが本技術に従うマイクロチップと呼ばれうる。
　マイクロチップＭは、当技術分野で既知の方法により製造されうる。例えば、当該マイクロチップＭは、主流路Ｍ２が形成された基板層Ｍａ、Ｍｂが貼り合わされてなる。基板層Ｍａ、Ｍｂへの主流路Ｍ２の形成は、例えば金型を用いた熱可塑性樹脂の射出成形により行うことができる。流路は、例えば、２枚以上の基板の全てに形成されていてもよく、又は、２枚以上の基板の一部の基板にのみ形成されていてもよい。また、マイクロチップＭは、各流路が形成された基板の平面に対して上方向、下方向、又は両方向から更に基板を貼り合わせて、３枚以上の基板により形成されていてもよい。
　マイクロチップＭを形成する材料としては、当技術分野で既知の材料が用いられうる。例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー、ポリプロピレン、ＰＤＭＳ（polydimethylsiloxane）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ガラス、シリコンなどが挙げられるが、これらに限定されない。中でも特に、加工性に優れており、かつ、成形装置を使用して安価にマイクロチップを製造することができることから、例えば、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリプロピレンなどの高分子材料が特に好ましい。
　マイクロチップＭは、好ましくは透明である。例えば、マイクロチップＭは、少なくとも光（レーザ光及び散乱光）が通過する部分が透明であってよく、マイクロチップＭ全体が透明であってもよい。
　本技術において、サンプル液に含まれる「サンプル」は、特には微小粒子であり、当該微小粒子は、マイクロチップＭ中の流路内を流れることができる寸法を有する粒子であってよい。本技術において、微小粒子は当業者により適宜選択されてよい。本技術において、微小粒子としては、例えば、細胞、細胞塊、微生物、リボソームなどの生物学的微小粒子、並びに、ゲル粒子、ビーズ、ラテックス粒子、ポリマー粒子、工業用粒子などの合成微小粒子などが包含されうる。
　生物学的微小粒子（「生体粒子」ともいう。）には、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)などが含まれうる。細胞には、動物細胞（例えば、血球系細胞など）、植物細胞が含まれうる。当該細胞は、特には血液系細胞又は組織系細胞でありうる。前記血液系細胞は、例えば、Ｔ細胞、Ｂ細胞などの浮遊系細胞であってよい。前記組織系細胞は、例えば、接着系の培養細胞又は組織からばらされた接着系細胞などであってよい。細胞塊には、例えば、スフェロイド、オルガノイドなどが含まれうる。微生物には、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含まれうる。更に、当該生物学的微小粒子には、核酸、タンパク質、これらの複合体などの生物学的高分子も包含されうる。これら生物学的高分子は、例えば、細胞から抽出されたものであってよく、又は、血液サンプル若しくは他の液状サンプルに含まれるものであってもよい。
　合成微小粒子は、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微小粒子でありうる。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、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、磁性体材料などが含まれうる。金属には、金コロイド、アルミなどが含まれうる。前記合成微小粒子は、例えば、ゲル粒子、ビーズなどであってよく、特にはオリゴヌクレオチド、ペプチド、タンパク質、及び酵素から選ばれる１つ又は２つ以上の組合せが結合されたゲル粒子又はビーズであってよい。
　微小粒子の形状は、球形若しくは略球形であってよく、又は非球形であってもよい。微小粒子の大きさ及び質量は、マイクロチップＭの流路のサイズによって当業者により適宜選択されうる。他方で、マイクロチップＭの流路のサイズも、微小粒子の大きさ及び質量によって適宜選択されうる。本技術において、微小粒子には、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、蛍光タンパクなどが取り付けられうる。当該標識によって、当該微小粒子の検出がより容易になりうる。取り付けられるべき標識は、当業者により適宜選択されうる。当該標識には、微小粒子に特異的に反応する分子（例えば、抗体、アプタマー、ＤＮＡ、ＲＮＡなど）が結合しうる。
　本技術において、前記微小粒子は生体粒子であることが好ましく、特には細胞でありうる。
（２）接続部材Ｃ
　本実施形態に係る微小粒子分取装置１００は、前記マイクロチップＭに対して取り付け可能であり、前記シース液導入部Ｍ４と連結するシース液導入連結部Ｃ２を有する接続部材を更に備える。
　図１に示す接続部材Ｃでは、サンプル液導入部Ｍ３に連結するサンプル液導入連結部Ｃ１と、前記シース液導入部Ｍ４に連結するシース液導入連結部Ｃ２と、を少なくとも有する。
　前記マイクロチップＭに対して着脱自在な接続部材Ｃを用いることで、１つの装置を用いて数多くの異なる微小粒子を連続的に分取する際に、装置の構成物品の一部が取り外し可能となる。そのため、先に分取した流体フローに含まれる微小粒子が該構成部品中に残留していたとしてもその構成物品ごと取り除くことができ、コンタミネーションのリスクを低減できる。また、マイクロチップＭや接続部材Ｃをサンプル毎に使い捨てにすることで、サンプルを変更する際に行われる洗浄操作の手間が省け、オペレータの負担を低減できる。
　シース液導入連結部Ｃ２は、シース液送液部１０１からの送液が可能な送液チューブを有していてよい。更に、前記送液チューブは、前記シース液送液部１０１と直接連結するチューブ間連結部を有していてよい。この場合、チューブ間連結部は、送液チューブ内の液体が外気に触れないよう構成されていることが好ましい。これにより、シース液のクリーン性を担保できる。
　サンプル液導入連結部Ｃ１は、サンプル液送液部１０２からの送液が可能な送液チューブを固定するチューブ固定部を有していてよい。これにより、各チューブの取付けや、固定等の手間が省け、測定時の操作の煩雑化を防ぎ、オペレータの負担を軽減できる。また、サンプル毎にこれらの部材を使い捨てとすることで、コンタミネーションも防ぐことができる。
　前記送液チューブは、接続部材Ｃと一体に形成されることもできるが、別体で形成されることも可能である。例えば、サンプル液送液部１０２から送液が可能な送液チューブ及びチューブ固定部は、接続部材Ｃから取り外し可能に形成されており、シース液送液部１０１とは別の場所に配置されるサンプル液送液部１０２との接続を容易にすることが可能である。
　本実施形態においては、前記接続部材Ｃに振動素子Ｃ３が取り付けられている。これにより、マイクロチップＭのシース液導入部Ｍ４を通流するシース液に振動を伝搬し、ノズルから噴出した後、液滴が形成されることを誘起することができる。
　前記振動素子Ｃ３の駆動周波数は、マイクロチップＭ内の流路の共鳴周波数と異なることが好ましい。以下、その理由について詳細に説明する。
　図４に示すように、振動素子Ｃ３からノズルの間には定在波が生じるが、流路の形状や寸法、材質、そして駆動周波数等によってノズル付近での変動圧力が変化する。変動圧力が極大化した状態がいわゆる共鳴と呼ばれる状態であり（図５参照）、例えば流路の長さを長くすることで共鳴周波数を低くすることができ、このような性質を複数組み合わせることで共鳴周波数を調節できる。そして、詳細な変動圧力の周波数特性は、市販の音響解析ソフト等を使用することで見積もることができる。使用したい駆動周波数で共鳴が起きるようにすれば小さな振動エネルギーで液滴を形成できるが、マイクロチップＭ内の流路の共鳴周波数の前後では変動圧力の変化の仕方が反転し、またその変動も急峻であるため、共鳴周波数での液滴形成は安定性の面では劣ることになる。したがって、図５に示すように駆動周波数を共鳴周波数より少しだけずらすことで、共鳴による効率の向上と、安定性の両立を図ることができる。
　本技術において、駆動周波数を、共鳴周波数より高い側にずらすか低い側にずらすか、その方向は問わない。通常、駆動周波数は調整用に多少の幅を持った周波数帯として設定される。ずらす量は温度変化などの外乱があっても駆動周波数帯が共鳴周波数を跨がない限り特に制限はなく、得たい効率向上効果と周波数帯内の安定性のバランスを考慮して設定すればよい。本技術では、前記振動素子の駆動周波数は、例えばマイクロチップＭ内の流路の共鳴周波数から±１０％以内の範囲にあるものとすることができる。
　本実施形態において、前記シース液導入連結部Ｃ２は、振動素子Ｃ３が取り付けられた側からシース液導入部Ｍ４側に向かって漸次的又は部分的に幅が狭くなるシース液収斂部Ｃ２１を有していることが好ましい。これにより、シース液導入連結部Ｃ２における流路の太さを、振動素子Ｃ３程度の太さからシース液導入部Ｍ４程度の太さまで徐々に狭くし、振動素子Ｃ３程度の大きさの規模と流路程度の大きさの規模を繋げるとともに、振動素子Ｃ３の振動エネルギーをシース液導入部Ｍ４付近に集中させ、小さな駆動電圧で効率的に振動エネルギーをマイクロチップＭ内の流路に送り込むことができる。以下、マイクロチップＭのシース液導入部Ｍ４付近でどのように振動をシース液に伝搬するかについて詳細に説明する。
　シース液がシース液送液部１０１からシース液収斂部Ｃ２１に供給され、収斂部Ｃ２１の上流に配置された振動素子Ｃ３によってシース液が加振される。振動素子Ｃ３は、例えば圧電素子部とピストン部から成り、それぞれは接着剤等により強固に結合されている。圧電素子部は最終的に取り出す振動がＸの方向（図１のＢ参照）で、目的の加振周波数で必要な振幅をもって加振できるものであればその構造は問わない。例えば積層型、角板型、円盤型、チューブ型などの構造が考えられる（図６のＡ～Ｃ参照）。また、振動素子Ｃ３として、永久磁石とソレノイドのような磁力を用いてもよい。更に、このような圧電素子に接着したピストンを収斂部Ｃ２１に挿入する構造ではなく、図７に示すように屈曲型の圧電素子を収斂部Ｃ２１の天面に取り付けるような構造でもよい。シース液はマイクロチップＭのシース液導入部Ｍ４よりチップ内に送り込まれ、振動素子Ｃ３の振動はシース液を伝播してノズルから噴出後の液滴形成を誘起する。
　振動素子Ｃ３としては、例えばピエゾ素子のような圧電素子を用いることができるが、前述の通り永久磁石とソレノイドのように磁力を介して電気エネルギーを振動に変換する振動素子Ｃ３を用いることができる。また、振動数も２０ｋＨｚ以上の超音波領域に限定されず、形成したい液滴の大きさに応じて適宜設定することができる。
　前記シース液収斂部Ｃ２１の形状は、振動素子Ｃ３側からシース液導入部Ｍ４側に向かって漸次的又は部分的に高さが小さくなることが好ましい。具体的には、例えば略円錐形、略多角錐形、又はエクスポーネンシャル関数若しくは放物線の回転体とすることができる。これらの形状に設計することで、効率的に振動エネルギーを集中させることが可能である。振動素子Ｃ３が十分振動エネルギーを発生させることが可能で組み立て性に問題がなければ、これらの形状に限定されないが、一般的には流路を徐々に狭くする形態の方が得られる利益（例えば、振動素子Ｃ３の振幅が小さくてもよいことから、低い圧電素子の駆動電圧で液滴が形成可能であり、圧電素子の選定や設計の自由度が増すなど）は大きい。
　前記シース液収斂部Ｃ２１の形状として、略多角錐形を選択した場合、平面部を持たせることができる。そのため、特に、シース液収斂部Ｃ２１を透明部材で形成した際に、収斂部Ｃ２１内部を見やすくし、気泡等の確認が容易になるというメリットがある。なお、略三角錘のように内角の小さな略多角錘は、各隅に気泡が挟まりやすく、また気泡の除去も難しいため望ましくなく、例えば六角以上の略多角錘のように内角の大きいものが望ましい。また、後述する旋回流を阻害せず効果を高めるためにも、内角の大きい多角錘の方が望ましい。更に、各隅を鋭利にせず、適度にＲを付けることが気泡除去の観点から、或いは旋回流を阻害しないため、望ましい。適度にＲを付けるとは、例えば多角形の内接円半径の１／１０程度以上のＲを付けることなどが挙げられる。
　なお、シース液収斂部Ｃ２１の詳細な形状や寸法は、その音響特性を確認しながら決定することが好ましい。これにより、更に振動エネルギーの利用効率を高めることができる。
　前記シース液収斂部Ｃ２１を形成する材料は、当技術分野で既知の材料が用いられうるが、本技術では、樹脂、金属、又は透明部材でシース液収斂部Ｃ２１を形成することが好ましい。樹脂としては、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等を用いることができる。また、透明部材としては、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等を用いることができる。透明部材でシース液収斂部Ｃ２１を形成することで、シース液収斂部Ｃ２１内部を観察することができる。金属としては、例えばステンレス鋼、アルミニウム合金、チタン合金等を用いることができる。金属でシース液収斂部Ｃ２１を形成することで、液滴荷電のための電極を省略することが可能である。
　図８は、シース液収斂部Ｃ２１付近に配置された電極Ｃ４を示す図である。形成した液滴に電荷を与える際に、シース液収斂部Ｃ２１が樹脂のような絶縁体で形成されている場合は、図８に示すように、電極Ｃ４をシース液収斂部Ｃ２１に挿入することで、シース液を通じて液滴に荷電を行うことができる。これは、液滴分裂点と電極Ｃ４の距離を極力近づけ、より理想に近いタイミングでの荷電を行うことが目的である。
　この構成の場合、シース液収斂部Ｃ２１の孔と電極Ｃ４の境界等に微細な気泡が引っかかることがあり、流れが淀むと気泡の除去が特に難しい。そこで、本技術では、前記シース液収斂部Ｃ２１において、シース液を旋回する旋回流を発生させることが好ましい。これにより、発生させた旋回流によって淀み箇所がなくなり、気泡を容易に除去することが可能となる。
　また、シース液収斂部Ｃ２１は、流路系全体のうち流路が太くなる部分に当たり、その内部に気泡が滞留しやすい。気泡が滞留すると振動エネルギーが気泡に吸収されてしまい、ブレイク・オフ・ポイントに影響が出てしまう。そこで、シース液収斂部Ｃ２１にシース液を導入するシース液導入口Ｃ２０を、前記シース液収斂部Ｃ２１の中心から離れた位置とすることが考えられる。具体的には、例えばシース液導入口Ｃ２０の位置をシース液収斂部Ｃ２１の中心から上部にオフセットし、更に上流部に配置することなどが挙げられる。これにより、シース液収斂部Ｃ２１内に旋回流を発生させ、淀み箇所が発生しないようにすることで気泡が滞留せず、また、気泡はシース液に比べて比重が小さいため流路の中心に集まり流下しやすくなる。
　なお、発生させる旋回流の強度が気泡を流下させるために十分であれば、オフセットはシース液収斂部Ｃ２１上部方向ではなく下部方向でもよい。また、この部分に液滴に荷電するために電極Ｃ４を挿入する構成（図８参照）もあるが、シース液収斂部Ｃ２１に開けた孔と電極Ｃ４の境界等に微細な気泡が引っかかることがあるため、旋回流によって電極Ｃ４周辺に付着する気泡を剥がし、除去する効果も期待できる。
　本実施形態において、マイクロチップＭ、接続部材Ｃは、必要に応じて適宜取り外しが可能であり、使い捨て（ディスポーザブル）としてもよい。また、接続部材Ｃに取り付けられた振動素子Ｃ３も、予め接続部材Ｃに取り付けたまま流通させてよく、この場合、振動素子Ｃ３は使い捨てとしてよい。
２．第２実施形態（微小粒子分取装置１００）
　図９のＡ及びＢは、第２実施形態に係る微小粒子分取装置の構成例を示す図である。図９のＡは、模式上面図であり、図９のＢは、模式断面図である。
　前述した第１実施形態では、マイクロチップＭにおいてサンプル流が導入されシース液と合流する合流部が形成されており、シース液へのサンプル液の導入がマイクロチップＭ内で行われていたが、本実施形態では、シース液収斂部Ｃ２１にサンプル液を導入し、ハイドロダイナミックフォーカシングによってサンプル液を含むコアストリームを収れんさせる形態の流路を有する構成である。なお、本実施形態は、シース液へのサンプル液の導入方法が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
　本実施形態では、図９に示すように、シース液収斂部Ｃ２１にサンプル液を導入するサンプル液導入口の位置よりも上流において、シース液収斂部Ｃ２１の内部に形成された整流板によって流れの旋回成分を除去した後に、サンプル液を導入する。これにより、旋回流によってコアストリームが攪乱されることを防ぐことができる。整流板は、例えば薄板等で形成することができる。ここで、整流板は流路の最も太い部分には配置せず、旋回流を妨げないようすることが好ましい。
３．第３実施形態（微小粒子分取装置１００）
　図１２及び図１４～図１６は、第３実施形態に係る微小粒子分取装置１００における接続部Ｃ２２の形態例を示す図である。なお、図１４～図１６においては、振動素子Ｃ３は省略している。
　本実施形態において、前記シース液導入連結部Ｃ２は、振動素子Ｃ３が取り付けられた側からシース液導入部Ｍ４側に向かって漸次的又は部分的に幅及び高さが狭くなるシース液収斂部Ｃ２１を有しており、シース液収斂部Ｃ２１とシース液導入部Ｍ４との間に、シース液収斂部Ｃ２１の先端Ｃ２１１と連通する管状部Ｃ２２１を有する接続部Ｃ２２を備えている。なお、本実施形態では、接続部Ｃ２２を備える以外は、前述した第１実施形態と同様である。
　本実施形態では、接続部Ｃ２２を備えることにより、より効率的に振動素子Ｃ３程度の大きさの規模と流路程度の大きさの規模を繋げることができる。
　接続部Ｃ２２を形成する材料は、例えば、エラストマー、樹脂、金属、又は、これらのうちの２つ以上の組み合わせ等が挙げられる。
　エラストマーとしては、例えば、熱硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
　熱硬化性エラストマーとしては、例えば、天然ゴム、合成ゴム等の加硫ゴム；シリコーンゴム、フッ素ゴム等の樹脂系エラストマー；等が挙げられる。
　熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ポリスチレン系、オレフィン／アルケン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系等の熱可塑性エラストマーが挙げられる。
　樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられる。
　熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；ポリ塩化ビニル；アクリル樹脂；ＡＢＳ樹脂；ＡＳ樹脂；ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート等のエンジニアリング・プラスチック；ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド等のスーパーエンジニアリング・プラスチック；等が挙げられる。
　熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
　金属としては、例えば、アルミニウム合金、チタン合金、ステンレス鋼等が挙げられる。
　以下、接続部Ｃ２２の具体的な形態例について詳細に説明する。
［接続部Ｃ２２の形態例１］
　図１２は、接続部Ｃ２２の形態例１を模式的に示す図である。形態例１では、熱硬化性エラストマーからなる管状部Ｃ２２１の内側に、管状部材Ｃ２２２が挿入されている。これにより、シース液と接する際に、シース液が有する音響インピーダンスから乖離でき（音響インピーダンスが同程度であると、振動が拡散し、振動エネルギーが散逸する。）、結果として、振動素子Ｃ３から発生した振動が接続部Ｃ２２に拡散することを防ぎ、振動エネルギーを効率よくマイクロチップＭ内の流路に伝えることができる。
　また、振動素子Ｃ３に加える駆動電圧が、管状部材Ｃ２２２を挿入していない場合と比較して同一である場合において、図１３に示すように、より短いＢＯＰ長を得ることができる、或いは、同じＢＯＰ長をより低い駆動電圧で得ることができる。
　管状部材Ｃ２２２を形成する材料は、例えば、前述した、エラストマー、樹脂、金属、又は、これらのうちの２つ以上の組み合わせ等が挙げられる。本形態例１では、これらの中でも特に、ポリスチレン、アクリル樹脂、アルミニウム合金、チタン合金、又はステンレス鋼が好ましく、アルミニウム合金、チタン合金、又はステンレス鋼がより好ましく、ステンレス鋼が更に好ましい。
　また、本形態例１では、管状部材Ｃ２２２の少なくとも一部が、前述した材料からなることが好ましいが、管状部材Ｃ２２２の全部が、前述した材料からなることがより好ましい。更に、本形態例１では、管状部Ｃ２２１を熱硬化性エラストマーにより形成することで、シーリングとして機能するようにしてもよい。
　本実施形態では、管状部Ｃ２２１の長手方向の長さに対して、管状部材Ｃ２２２の長手方向の長さは同一であってもよいが、シーリングのための潰れを考慮し、やや短くてもよい。加えて、管状部材Ｃ２２２の内外径等の大きさも特に限定されないが、管状部材Ｃ２２２の外径は、例えば、管状部Ｃ２２１の流路径と同一、或いは当該流路径よりもやや大きくすることができる。
［接続部Ｃ２２の形態例２］
　図１４は、接続部Ｃ２２の形態例２を模式的に示す図である。形態例２では、管状部２２１を含む接続部Ｃ２２を、樹脂Ｃ２２ａと熱硬化性エラストマーＣ２２ｂとで二色成形することで形成している。具体的には、樹脂Ｃ２２ａに対して、二色成形でシーリング用の熱硬化性エラストマーＣ２２ｂを融着させている。このように、接続部Ｃ２２のうち、管状部Ｃ２２１の少なくとも一部を樹脂Ｃ２２ａで形成することで、管状部２２１の全部を熱硬化性エラストマーで形成した場合と比較して、シース液と接する際に、シース液が有する音響インピーダンスから乖離でき、管状部Ｃ２２１の流路外に振動が拡散することを抑制できる。ここで、樹脂Ｃ２２ａとしては、前述したものが挙げられるが、本形態例２では、中でも特に、ポリスチレン、又はアクリル樹脂が好ましい。
［接続部Ｃ２２の形態例３］
　図１５は、接続部Ｃ２２の形態例３を模式的に示す図である。形態例３では、管状部２２１を含む接続部Ｃ２２全体を金属で形成した上で、接続部Ｃ２２の両端にシーリング用のОリングＣ２２ｃを配置している。このように、接続部２２全体を金属で形成することで、振動素子Ｃ３から発生した振動が、接続部Ｃ２２に拡散することを防ぎ、振動エネルギーを効率よくマイクロチップＭ内の流路に伝えることができる。ここで、前記金属としては、前述したものが挙げられるが、本形態例３では、中でも特に、アルミニウム合金、チタン合金、又はステンレス鋼が好ましく、ステンレス鋼がより好ましい。また、ОリングＣ２２ｃを形成する材料は、当技術分野で既知の材料が用いられうる。例えば、前述した、エラストマー、樹脂、又は、これらのうちの２つ以上の組み合わせ等が挙げられる。
［接続部Ｃ２２の形態例４］
　図１６は、接続部Ｃ２２の形態例４を模式的に示す図である。形態例４では、シース液収斂部Ｃ２１、及び管状部２２１を含む接続部Ｃ２２の一部を金属で形成した上で、これらの両端にシーリング用にОリングＣ２２ｃ及び熱硬化性エラストマーＣ２２ｂを配置している。このように、シース液収斂部Ｃ２１まで金属で形成することで、振動素子Ｃ３から発生した振動の拡散を更に抑制することができる。ここで、シース液収斂部Ｃ２１及び接続部Ｃ２２の一部を形成する金属としては、前述したものが挙げられるが、本形態例４では、中でも特に、アルミニウム合金、チタン合金、又はステンレス鋼が好ましく、ステンレス鋼がより好ましい。また、ОリングＣ２２ｃを形成する材料は、前述したものが挙げられる。
４．第４実施形態（微小粒子分取装置１００）
　図１０は、第４実施形態に係る微小粒子分取装置の構成例を示す図である。
　本実施形態に係る微小粒子分取装置１００は、微小粒子を含む液体が通流する主流路Ｍ２と、前記主流路Ｍ２に連通し、シース液を供給するシース液流路Ｍ４１と、前記シース液を導入するシース液導入部Ｍ４と、を備えるマイクロチップと、前記微小粒子に光を照射する光照射部１０３と、前記微小粒子からの光を検出する光検出部１０４と、前記光検出部１０４から得られた信号を処理する処理部１０５と、を有し、前記シース液導入部を通流するシース液を加振する。また、必要に応じて、分取部１０６、記憶部１０７、表示部１０８、入力部１０９、制御部１１０などを備えていてよい。
　マイクロチップＭについては、前述したものと同様であるため、ここでは説明を割愛する。また、マイクロチップＭのシース液導入部Ｍ４を通流するシース液を加振する方法も前述したものと同様であるため、ここでは説明を割愛する。
（１）光照射部１０３
　光照射部１０３は、分取対象となる微小粒子に対して光（例えば、励起光など）を照射する。光照射部１０３は、光を出射する光源と、検出領域を流れる微小粒子に対して励起光を集光する対物レンズとを含みうる。光源は、分取の目的に応じて当業者により適宜選択されてよく、例えば、レーザダイオード、ＳＨＧレーザ、固体レーザ、ガスレーザ、若しくは高輝度ＬＥＤであってよく、又は、これらのうちの２つ以上の組み合わせであってもよい。光照射部１０３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いてもよい。
（２）光検出部１０４
　光検出部１０４は、光照射部１０３による照射によって前記微小粒子から生じた光（散乱光及び／又は蛍光）を検出する。光検出部１０４は、微小粒子から生じた蛍光及び／又は散乱光を集光する集光レンズと、光検出器と、を含みうる。当該光検出器として、ＰＭＴ、フォトダイオード、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどが用いられうるが、本技術ではこれらに限定されない。当該光検出部１０４は、集光レンズ及び光検出器に加えて、必要に応じて他の光学素子を含んでいてもよい。光検出部１０４は、例えば、分光部を更に含みうる。分光部を構成する光学部品としては、例えば、グレーティング、プリズム、光フィルタなどを挙げることができる。分光部によって、例えば、検出されるべき波長の光を、他の波長の光から分けて検出することができる。
　光検出部１０４により検出される蛍光は、微小粒子そのものから生じた蛍光及び微小粒子に標識された物質、例えば、蛍光物質など、から生じた蛍光でありうるが、本技術ではこれらに限定されない。光検出部１０４により検出される散乱光は、前方散乱光、側方散乱光、レイリー散乱、若しくはミー散乱であってよく、又は、これらの組み合わせであってもよい。
（３）処理部１０５
　処理部１０５は、光検出部１０４と接続され、前記光検出部１０４から得られた信号を処理する。例えば光検出部１０４より受け取った光の検出値を補正し、各微小粒子の特徴量を算出することができる。より具体的には、受光した蛍光、前方散乱光及び後方散乱光の検出値より微小粒子の大きさ、形態、内部構造等を示す特徴量を算出する。また、算出した特徴量と事前に入力部より受け取った分取条件等に基づき分取判断を行い、分取制御信号を生成することもできる。
　処理部１０５は、光検出部１０４によって検出された光の検出値に基づいて、外部の解析装置等を用いて微小粒子の状態等を解析することも可能である。例えば、処理部１０５は、パーソナルコンピュータや、ＣＰＵにて実施してもよく、更に、記録媒体（不揮発性メモリ（ＵＳＢメモリ等）、ＨＤＤ、ＣＤ等）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、処理部１０５は、微小粒子分取装置１００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）分取部１０６（荷電部１０６ｃを含む）
　分取部１０６は、荷電された液滴を所望の方向へ変更する偏向板１０６ａ、液滴を収集する収集容器１０６ｂを少なくとも有する。荷電部１０６ｃは、図４上別途定義したが、分取部１０６の一部であり、処理部１０５により生成された分取制御信号に基づき荷電を行う。
　図１０に示す微小粒子分取装置１００では、接続部材Ｃに取り付けられた振動素子Ｃ３は、上述した通りシース液に振動を伝搬させることで、液滴を形成する。荷電部１０６ｃは前述したシース液収斂部Ｃ２１に挿入された電極Ｃ４と接続し、マイクロチップＭのオリフィスＭ１から吐出された液滴を処理部１０５により生成された分取制御信号に基づきプラス又はマイナスに荷電する。そして、荷電された液滴は、電圧が印加された偏向板（対向電極）１０６ａによって、その進路が所望の方向へ変更され、分取される。
（５）記憶部１０７
　記憶部１０７は、光検出部１０３で検出された値、処理部１０５にて算出された特徴量、分取制御信号、入力部にて入力された分取条件等の測定に関わるあらゆる事項を記憶する。
　微小粒子分取装置１００において、記憶部１０７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１０７としては、例えばハードディスク等を用いることができる。また、記録部１０７は、微小粒子分取装置１００の各部とネットワークを介して接続されていてもよい。
（６）表示部１０８
　表示部１０８は、光検出部１０３で検出された値、処理部１０５にて算出された特徴量等の測定に関わるあらゆる事項を表示することができる。表示部１０８は、好ましくは処理部１０５にて算出された各微小粒子に対する特徴量をスキャッタグラムとして表示する。
　微小粒子分取装置１００において、表示部１０８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１１０としては、例えばディスプレイ、プリンタ等を用いることができる。また、表示部１０８は、微小粒子分取装置１００の各部とネットワークを介して接続されていてもよい。
（７）入力部１０９
　入力部１０９は、オペレータ等のユーザーが操作するための部位である。ユーザーは、入力部１０９を通じて、後述する制御部１１０にアクセスし、微小粒子分取装置１００の各部を制御することができる。入力部１０９は、好ましくは表示部１０８に表示されたスキャッタグラムに対して注目領域を設定し、分取条件を決定する。
　微小粒子分取装置１００において、入力部１０９は必須ではなく、外部の操作装置を接続してもよい。入力部１０９としては、例えばマウス、キーボード等を用いることができる。また、入力部１０９は、微小粒子分取装置１００の各部とネットワークを介して接続されていてもよい。
（８）制御部１１０
　制御部１１０は、光照射部１０３、光検出部１０４、解析部１０５、分取部１０６、荷電部１０６ｃ、記録部１０７、表示部１０８及び入力部１０９のそれぞれを制御可能に構成されている。制御部１１０は、微小粒子分取装置１００の各部に対して別々に配置されてもよく、微小粒子分取装置１００の外部に備えられていてもよい。例えば、パーソナルコンピュータや、ＣＰＵにて実施してもよく、更に、記録媒体（不揮発性メモリ（ＵＳＢメモリ等）、ＨＤＤ、ＣＤ等）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、制御部１１０は、微小粒子分取装置１００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．第５実施形態（微小粒子分取方法）
　本技術に係る微小粒子分取方法は、微小粒子を含む液体が通流する主流路と、前記主流路に連通し、シース液を供給するシース液流路と、前記シース液を導入するシース液導入部とを少なくとも備えるマイクロチップにおいて、前記シース液導入部を通流するシース液を加振する。
　本技術に係る微小粒子分取方法は、上述した本技術に係る微小粒子分取装置にて行われる方法と同一であるため、ここでは説明を割愛する。
　以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
　なお、以下に説明する実施例は、本発明の代表的な実施例の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
　従来技術では、マイクロチップに対して、振動素子により加振して液滴を形成していた。図１１は、この従来技術を用いて加振した場合のブレイク・オフ・ポイントと、本技術を用いて加振した場合のブレイク・オフ・ポイントの周波数特性を測定した結果を示すグラフである。
　図１１に示すように、従来技術ではＢＯＰが周波数によって大きく変化していることが分かる。これは、前述したように加振周波数がマイクロチップの固有値と一致し、マイクロチップが大きく振動（共振、ＢＯＰが短くなる）、或いは反対に打ち消しあってマイクロチップの振動が小さくなる（反共振、ＢＯＰが長くなる）などの現象が発生しているためであると考えられる。一方で、本技術では加振の際にマイクロチップを介さず、その固有値の影響を受けないため、周波数によるＢＯＰの変化が緩やかになり、液滴の生成を安定化することが可能であることが分かる。
　なお、本技術では、以下の構成を取ることもできる。
〔１〕
　微小粒子を含む液体が通流する主流路と、前記主流路に連通し、シース液が通流するシース液流路と、前記シース液を導入するシース液導入部と、を備えるマイクロチップを有し、
　前記シース液導入部を通流するシース液を加振する、微小粒子分取装置。
〔２〕
　前記マイクロチップに対して取り付け可能であり、前記シース液導入部と連結するシース液導入連結部を有する接続部材を更に備える、〔１〕に記載の微小粒子分取装置。
〔３〕
　前記接続部材に振動素子が取り付けられた、〔２〕に記載の微小粒子分取装置。
〔４〕
　前記振動素子の駆動周波数は、マイクロチップ内の流路の共鳴周波数と異なる、〔３〕に記載の微小粒子分取装置。
〔５〕
　前記振動素子の駆動周波数は、マイクロチップ内の流路の共鳴周波数から±１０％以内の範囲にある、〔４〕に記載の微小粒子分取装置。
〔６〕
　前記シース液導入連結部は、振動素子側からシース液導入部側に向かって漸次的又は部分的に幅が狭くなるシース液収斂部を有する、〔３〕から〔５〕のいずれかに記載の微小粒子分取装置。
〔７〕
　前記シース液収斂部は、振動素子側からシース液導入部側に向かって漸次的又は部分的に高さが小さくなる、〔６〕に記載の微小粒子分取装置。
〔８〕
　前記シース液収斂部と前記シース液導入部との間に、前記シース液収斂部の先端と連通する管状部を有する接続部を備えた、〔７〕に記載の微小粒子分取装置。
〔９〕
　前記管状部の内側に、管状部材が挿入された、〔８〕に記載の微小粒子分取装置。
〔１０〕
　前記管状部及び／又は前記管状部材の少なくとも一部は、エラストマー、樹脂、及び金属からなる群より選ばれるいずれか１種以上からなる、〔９〕に記載の微小粒子分取装置。
〔１１〕
　前記シース液収斂部は、略円錐形、略多角錐形、又はエクスポーネンシャル関数若しくは放物線の回転体である、〔６〕から〔１０〕のいずれかに記載の微小粒子分取装置。
〔１２〕
　前記シース液収斂部は、透明部材、又は金属からなる、〔６〕から〔１１〕のいずれかに記載の微小粒子分取装置。
〔１３〕
　前記シース液収斂部に電極が挿入された、〔６〕から〔１２〕のいずれかに記載の微小粒子分取装置。
〔１４〕
　前記シース液収斂部において、シース液を旋回する旋回流を発生させる、〔６〕から〔１３〕のいずれかに記載の微小粒子分取装置。
〔１５〕
　前記シース液収斂部にシース液を導入するシース液導入口は、前記シース液収斂部の中心から離れた位置にある、〔６〕から〔１４〕のいずれかに記載の微小粒子分取装置。
〔１６〕
　微小粒子を含む液体が通流する主流路と、前記主流路に連通し、シース液を供給するシース液流路と、前記シース液を導入するシース液導入部と、を備えるマイクロチップと、
　前記微小粒子に光を照射する光照射部と、
　前記微小粒子からの光を検出する光検出部と、
　前記光検出部から得られた信号を処理する処理部と、
を有し、
　前記シース液導入部を通流するシース液を加振する、微小粒子分取装置。
〔１７〕
　微小粒子を含む液体が通流する主流路と、前記主流路に連通し、シース液を供給するシース液流路と、前記シース液を導入するシース液導入部とを少なくとも備えるマイクロチップにおいて、
　前記シース液導入部を通流するシース液を加振する、微小粒子分取方法。
１００：微小粒子分取装置
１０１：シース液送液部
１０２サンプル液送液部
１０３：光照射部
１０４：光検出部
１０５：処理部
１０６：分取部
１０７：記憶部
１０８：表示部
１０９：入力部
１１０：制御部
Ｍ：マイクロチップ
Ｍａ、Ｍｂ：基板層
Ｍ１：オリフィス
Ｍ１１：切欠部
Ｍ２：主流路
Ｍ３：サンプル液導入部
Ｍ３１：サンプル液流路
Ｍ４：シース液導入部
Ｍ４１：シース液流路
Ｍ５：吸引開口部
Ｍ５１：吸引流路
Ｍ５２：連通口
Ｍ６１、６２：絞込部
Ｍ７：ストレート部
Ｌ１：切欠部Ｍ１１の径
Ｌ２：オリフィスＭ１の開口径
Ｃ：接続部材
Ｃ１：サンプル液導入連結部
Ｃ２：シース液導入連結部
Ｃ２０：シース液導入口
Ｃ２１：シース液収斂部
Ｃ２１１：シース液収斂部の先端
Ｃ２２：接続部
Ｃ２２ａ：樹脂
Ｃ２２ｂ：熱可塑性エラストマー
Ｃ２２ｃ：Оリング
Ｃ２２１：管状部
Ｃ２２２：管状部材
Ｃ３：振動素子
Ｃ４：電極

Claims (17)

  1. 　微小粒子を含む液体が通流する主流路と、前記主流路に連通し、シース液が通流するシース液流路と、前記シース液を導入するシース液導入部と、を備えるマイクロチップを有し、
    　前記シース液導入部を通流するシース液を加振する、微小粒子分取装置。
  2. 　前記マイクロチップに対して取り付け可能であり、前記シース液導入部と連結するシース液導入連結部を有する接続部材を更に備える、請求項１に記載の微小粒子分取装置。
  3. 　前記接続部材に振動素子が取り付けられた、請求項２に記載の微小粒子分取装置。
  4. 　前記振動素子の駆動周波数は、マイクロチップ内の流路の共鳴周波数と異なる、請求項３に記載の微小粒子分取装置。
  5. 　前記振動素子の駆動周波数は、マイクロチップ内の流路の共鳴周波数から±１０％以内の範囲にある、請求項４に記載の微小粒子分取装置。
  6. 　前記シース液導入連結部は、振動素子側からシース液導入部側に向かって漸次的又は部分的に幅が狭くなるシース液収斂部を有する、請求項３に記載の微小粒子分取装置。
  7. 　前記シース液収斂部は、振動素子側からシース液導入部側に向かって漸次的又は部分的に高さが小さくなる、請求項６に記載の微小粒子分取装置。
  8. 　前記シース液収斂部と前記シース液導入部との間に、前記シース液収斂部の先端と連通する管状部を有する接続部を備えた、請求項７に記載の微小粒子分取装置。
  9. 　前記管状部の内側に、管状部材が挿入された、請求項８に記載の微小粒子分取装置。
  10. 　前記管状部及び／又は前記管状部材の少なくとも一部は、エラストマー、樹脂、及び金属からなる群より選ばれるいずれか１種以上からなる、請求項９に記載の微小粒子分取装置。
  11. 　前記シース液収斂部は、略円錐形、略多角錐形、又はエクスポーネンシャル関数若しくは放物線の回転体である、請求項６に記載の微小粒子分取装置。
  12. 　前記シース液収斂部は、樹脂、金属、又は透明部材からなる、請求項６に記載の微小粒子分取装置。
  13. 　前記シース液収斂部に電極が挿入された、請求項６に記載の微小粒子分取装置。
  14. 　前記シース液収斂部において、シース液を旋回する旋回流を発生させる、請求項６に記載の微小粒子分取装置。
  15. 　前記シース液収斂部にシース液を導入するシース液導入口は、前記シース液収斂部の中心から離れた位置にある、請求項６に記載の微小粒子分取装置。
  16. 　微小粒子を含む液体が通流する主流路と、前記主流路に連通し、シース液を供給するシース液流路と、前記シース液を導入するシース液導入部と、を備えるマイクロチップと、
    　前記微小粒子に光を照射する光照射部と、
    　前記微小粒子からの光を検出する光検出部と、
    　前記光検出部から得られた信号を処理する処理部と、
    を有し、
    　前記シース液導入部を通流するシース液を加振する、微小粒子分取装置。
  17. 　微小粒子を含む液体が通流する主流路と、前記主流路に連通し、シース液を供給するシース液流路と、前記シース液を導入するシース液導入部とを少なくとも備えるマイクロチップにおいて、
    　前記シース液導入部を通流するシース液を加振する、微小粒子分取方法。
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