マイクロチップ、微小粒子分取装置及び送流方法
【課題】微小粒子に与えるダメージが少なく、更に、密閉されたマイクロチップの流路内において、微小粒子の移動方向を高速及び高精度で、かつ安全に制御し得るマイクロチップ、微小粒子分取装置及び送流方法を提供する。
【解決手段】マイクロチップ１に、微小粒子を含む液が通流する液体流路２と、空気、二酸化炭素又は不活性ガスなどの気体が通流する気体流路３とを設ける。そして、液体流路２から吐出する微小粒子を含む液滴を、分岐領域５に誘導する場合は、気体流路３から気体は噴射せず、分岐流路６に誘導したい場合にのみ、気体流路３から微小粒子を含む液に向けて気体を噴射し、キャビティー４における液滴の移動方向を変更する。
【解決手段】マイクロチップ１に、微小粒子を含む液が通流する液体流路２と、空気、二酸化炭素又は不活性ガスなどの気体が通流する気体流路３とを設ける。そして、液体流路２から吐出する微小粒子を含む液滴を、分岐領域５に誘導する場合は、気体流路３から気体は噴射せず、分岐流路６に誘導したい場合にのみ、気体流路３から微小粒子を含む液に向けて気体を噴射し、キャビティー４における液滴の移動方向を変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞及びマイクロビーズ等の微小粒子を回収する際使用されるマイクロチップ、このマイクロチップが搭載され得る微小粒子分取装置、並びにこのマイクロチップにおける送流方法に関する。より詳しくは、複数の微小粒子が混在している溶液中から、目的とする微小粒子を分離して回収する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体分野における微細加工技術を応用し、シリコン及びガラス等の無機材料又はプラスチック等の高分子材料からなる基板内に、微細な流路や化学的及び生物学的分析を行うための領域を形成したマイクロチップが開発されている。このようなマイクロチップは、少量の試料で測定可能であり、また、低コストで作製することができ、使い捨ても可能であることから、フローサイトメトリー、液体クロマトグラフィーの電気化学検出器及び医療現場における小型の電気化学センサー等、様々な分野で利用され始めている。
【０００３】
また、分析領域で分析した結果に基づいて、マイクロチップ上で、細胞やマイクロビーズなどの微小粒子を分別・回収する技術も提案されている（特許文献１〜４参照）。例えば、特許文献１に記載のマイクロチップでは、微小粒子を分別・回収するための分別流路の入り口付近に交番電界を発生させ、反発性誘電泳動力により、微小粒子を分別している。また、特許文献２に記載のセルソーターチップでは、微小粒子を含む液と接触する位置に電解質を含むゲルからなるゲル電極を設け、電気泳動的な力を利用して微小粒子を分別している。
【０００４】
一方、特許文献３に記載の細胞分析分離装置では、超音波又は静電力により、微小粒子を所定の分岐流路に誘導し、分離している。また、特許文献４には、微小粒子の浸入を阻止すべき分岐流路にレーザ光を照射し、液体中で衝撃波を発生することで、微小粒子の移動方向を制御する方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１０７０９９号公報
【特許文献２】特開２００６−２２０４２３号公報
【特許文献３】特開２００４−８５３２３号公報
【特許文献４】特開２００３−３４４２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した従来のマイクロチップには、以下に示す問題点がある。特許文献１〜４に記載されているような従来の分離・回収方法では、微小粒子を液体の流れる方向とは異なる向きに移動させるため、微小粒子に対して大きな作用力を付与しなければならない。このため、回収対象の微小粒子がダメージを受けやすく、特に、微小粒子が細胞などの生体材料である場合は、回収対象の細胞などが死んでしまうという問題点がある。
【０００７】
また、特許文献１〜４に記載されている方法では、流路内を連続的に通流する液体中の微小粒子の移動方向を変えているため、その影響で上流でも流れに乱れが生じ、微小粒子の解析精度や回収精度が低下するという問題点もある。更に、電界や磁界により微小粒子の移動方向を制御する方法を適用した場合、マイクロチップの構成が複雑になるという問題点もある。
【０００８】
更に、従来のフローサイトメトリーで用いられているＪｅｔ ｉｎ Ａｉｒ方式では、細胞などの微小粒子を、大気中で分取・回収するため、微小粒子を含むエアロゾルが発生しやすい。このため、微小粒子同士がコンタミネーションしたり、エアロゾルに含まれる生体材料（微小粒子）によって測定者が病気感染したりする可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、微小粒子に与えるダメージが少なく、更に、密閉されたマイクロチップの流路内において、微小粒子の移動方向を高速及び高精度で、かつ安全に制御し得るマイクロチップ、微小粒子分取装置及び送流方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るマイクロチップは、微小粒子を含む液が通流する流路と、前記流路から吐出する前記微小粒子を含む液に向けて気体を噴射する気体噴射部と、を備える。
このマイクロチップは、気体噴射部から微小粒子を含む液に向けて気体を噴射することにより、微小粒子にダメージを抑えつつ、その移動方向を正確に制御することができる。
また、このマイクロチップは、前記流路から前記微小粒子を含む液滴が導入される空洞領域と、該空洞領域に連通する複数の分岐領域と、有していてもよく、その場合、前記気体により前記空洞領域における前記液滴の移動方向を変更し、任意に選択される一の分岐領域に前記液滴を誘導することができる。
更に、少なくとも一側方から前記流路に合流し、該流路内に気体を導入する気体導入部が設けられている場合は、前記気体導入部から導入される気体によって、前記流路内を通流する液体を分断して液滴化することもできる。
更にまた、前記気体の流量及び／又は圧力を調整することにより、前記微小粒子の移動方向を任意に制御することもできる。
【００１１】
本発明に係る微小粒子分取装置は、前述したマイクロチップを搭載し得るものである。
この微小粒子分取装置では、気体により微小粒子の移動方向を制御しているため、微小粒子に与えるダメージが少ない。また、微小粒子の移動方向を高速、高精度かつ安全に制御することが可能である。
【００１２】
一方、本発明に係るマイクロチップにおける送流方法は、マイクロチップ内に形成された流路内を通流している微小粒子を含む液に対して、気体を噴射することにより、前記微小粒子の移動方向を制御する。
この送流方法では、前記微小粒子を含む液を所定数の微小粒子ごとに分断し、液滴化してもよい。
また、前記微小粒子を含む液滴を、前記気体により任意に選択される一の領域に誘導し、分取することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、気体を吹き付けることにより微小粒子の移動方向を制御しているため、微小粒子の移動方向を高速かつ高精度に制御することができ、更に、微小粒子に与えるダメージも少ない。また、マイクロチップ内の密閉空間において微小粒子を分取し、回収することが可能であるため、微小粒子同士のコンタミネーションや、エアロゾルなどによる測定者への汚染がなく、微小粒子が生体材料などの場合でも、安全かつ衛生的に作業することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
先ず、本発明の第１の実施形態に係るマイクロチップについて説明する。図１は本実施形態のマイクロチップの構成を模式的に示す平面図である。図１に示すように、本実施形態のマイクロチップ１には、微小粒子を含む液が通流する液体流路２と、空気や二酸化炭素、あるいは、窒素などの不活性ガスなどの気体が通流する気体流路３とが設けられている。
【００１６】
液体流路２の上流には、微小粒子が分散されたサンプル液が導入されるサンプル液導入流路２１と、シース（鞘）液を導入するためのシース液導入流路２２とが形成されている。そして、サンプル液の周囲をシース液で囲み、層流を形成した状態で、液体流路２に流入するようになっている。これにより、サンプル液中の微小粒子は、シース液に囲まれた状態で、１個ずつ通流するようになり、その通流方向に対して略１列に並んでいるように配置される。
【００１７】
このような層流を形成する方法としては、例えば、サンプル液導入流路２１を微小管により形成し、シース液導入流路２２内を通流するシース液の中心部に、サンプル液を導入する方法が挙げられる。サンプル液導入流路２１及びシース液導入流路２２をこのような構成にすることで、複雑な流路を形成しなくても容易に層流を形成することができる。
【００１８】
また、サンプル液導入流路２１とシース液導入流路２２とが合流する位置、又はそれよりも下流側に、下流側になるに従い流路幅が小さくなる絞込み部２３を設けてもよい。このように、合流後に流路幅を絞り込む構成にすると、サンプル液導入流路２１の幅を微小粒子よりも十分に大きくすることができるため、微小粒子の目詰まりを防止することができる。更に、このような絞込み部２３を設けることで、サンプル液及びシース液が層流を形成している状態で、その通流幅を任意の大きさに調節することが可能となるため、測定光の照射精度を向上させることもできる。
【００１９】
なお、サンプル液導入流路２１及びシース液導入流路２２は、図１に示す構成に限定されるものではなく、サンプル液とシース液とで上述したような層流を形成することができればよく、種々の構成を適用することが可能である。
【００２０】
一方、液体流路２及び気体流路３の下流側端部には、キャビティー（空洞領域）４が設けられており、液体流路２及び気体流路３は、その内部を通流する液及び気体の通流方向が、キャビティー４において交差するように配設されている。即ち、本実施形態のマイクロチップ１においては、液体流路２から吐出された微小粒子を含む液又は液滴に、気体流路３から噴射された気体が当たるようになっている。
【００２１】
また、キャビティー４の内部は、気体流路３から噴射される気体で満たされている。そして、液体流路２を通流してきた微小粒子を含む液は、このキャビティー４に流入する際に液滴化され、キャビティー４内においては、微小粒子を含む液滴の状態で移動する。このように、液体流路２の終端位置において、微小粒子を含む液又液滴に気体を吹き付けることで、この気体噴射が、液体流路２の上流部の流れに与える影響を少なくすることができる。なお、キャビティー４の表面は、この液滴の状態が維持されるように、撥水加工が施されていることが望ましい。
【００２２】
更に、キャビティー４には、分岐領域５と分岐領域６とがそれぞれ連設されており、これら分岐領域５，６は、一方が目的とする微小粒子を貯留する回収液貯留部となり、他方がそれ以外の微小粒子を含む廃液を貯留する廃液貯留部となる。分岐領域５，６は、例えば、図１に示すように、液体流路２の通流方向と同軸上に分岐領域５を形成し、この分岐領域５よりも気体流路３の終端（気体噴出口）から遠い位置に分岐領域６を形成することができる。
【００２３】
この場合、気体流路３からの気体噴射の有無で、微小粒子を含む液滴の移動方向を調節することができる。具体的には、液滴を分岐領域５に誘導したいときは、気体流路３から気体が噴射されないようにし、分岐領域６に誘導したい液滴にのみ気体を吹き付ければよい。
【００２４】
また、分岐領域５，６には、内部に貯留された微小粒子や液を取り出すための孔又は開口部と、気体流路３から噴射された気体を逃がすための排気口が設けられていることが望ましい。この排気口から、気体流路３から噴射された気体を排気することにより、キャビティー４内の圧力上昇を防止することができる。
【００２５】
なお、上述したマイクロチップ１を形成する材料としては、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、ＰＤＭＳ（polydimethylsiloxane）、ガラス及びシリコン等が挙げられるが、加工性に優れ、成形装置を使用して安価に複製することができることから、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリプロピレン等の高分子材料で形成することが好ましい。
【００２６】
次に、本実施形態のマイクロチップ１の動作について、微小粒子分取装置に搭載して使用する場合を例にして、説明する。図２は本実施形態のマイクロチップ１を用いた微小粒子の分取方法を模式的に示す断面図である。なお、図２はマイクロチップ１の厚さ方向に垂直な断面である。
【００２７】
本実施形態のマイクロチップ１が搭載される微小粒子分取装置は、少なくとも、サンプル液導入流路２１にサンプル液を導入するためのサンプル液供給部と、シース液導入流路２２にシース液を導入するためのシース液供給部と、気体流路３に所定の条件で気体を導入可能な気体供給部と、液体流路２内を通流する微小粒子を検出する検出部と、を備えていればよい。
【００２８】
このような微小粒子分取装置にマイクロチップ１を搭載し、複数の微小粒子１０ａ，１０ｂを含むサンプル液から、目的とする微小粒子１０ａを回収する場合、先ず、サンプル液導入流路２１及びシース液導入経路２２を、それぞれサンプル液供給部及びシース液供給部に設けられた送液ポンプに連結する。そして、この送液ポンプを介してサンプル液導入流路２１にサンプル液を、シース液導入経路２２にシース液を、それぞれ供給する。
【００２９】
これにより、絞込み部２３において、サンプル液の周囲をシース液が取り囲み、所定の幅の層流が形成される。このとき、サンプル液とシース液との間にわずかな圧力差を生じさせることにより、サンプル液中に含まれる複数の微小粒子１０ａ，１０ｂを略１列に並べることができる。
【００３０】
次に、検出部により、液体流路２に流入した微小粒子１０ａ，１０ｂを検出し、目的とするものであるか否かを判別する。その方法は、特に限定されるものではなく、従来のマイクロチップを用いた微小粒子の分析システムで利用されている方法を適用することができる。例えば、液体流路２を通流する層流に励起光となるレーザ光を照射すると、微小粒子１０ａ，１０ｂがレーザ光を横切るように１個ずつ通過する。その際、レーザ光により励起されて各微小粒子から発せられた蛍光及び／又は散乱光を、検出することにより、各微小粒子の種類等を判別することが可能である。
【００３１】
次に、図２に示すように、検出部での判別結果に基づいて、層流７中の微小粒子１０ａ及び微小粒子１０ｂを、それぞれ分岐領域６又は分岐領域５に誘導する。例えば、分岐領域６を回収対象の微小粒子１０ａを貯留する回収液貯留部とし、分岐領域５をそれ以外の微小粒子を含む廃液を貯留する廃液貯留部とした場合、微小粒子１０ａが吐出されるときにのみ、気体流路３から空気、二酸化炭素、あるいは、窒素などの不活性ガスを、所定の流速及び流量で噴射する。これにより、微小粒子１０ａを含む液滴９ａは、気体流路３から噴射された気体に誘導され、分岐領域６に向かってキャビティー４内を移動する。
【００３２】
一方、微小粒子１０ｂが吐出されるとき、又は微小粒子を含まない液滴が吐出されるときは、気体流路３からの気体噴射は行わない。これにより、微小粒子１０ｂを含む液滴９ｂ及び微小粒子を含まない液滴は、いずれも分岐領域５に向かってキャビティー４内を移動することとなる。即ち、本実施形態のマイクロチップ１を使用した分取方法では、気体流路３からの気体噴射の有無により、微小粒子１０ａ，１０ｂの移動方向を制御することができる。
【００３３】
なお、気体流路３から気体を噴射するタイミングは、例えば、検出部から液体流路２の下流側端部（液滴吐出部）までの距離と、液体流路２を通流する液（層流７）の流速から算出することができる。また、本実施形態においては、分岐領域６が回収液貯留部として機能し、回収対象の微小粒子１０ａを含む液滴に気体を吹き付けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、分岐領域５を回収液貯留部としてもよい。その場合、回収対象の微小粒子１０ａを含む液滴が吐出するときは、気体流路３からの気体噴射は行わず、その他の液滴が吐出するときに気体を噴射する。この方法は、サンプル液に含まれる回収対象の微小粒子の割合が多いときなどに有効である。
【００３４】
上述の如く、本実施形態のマイクロチップ１においては、目的とする微小粒子１０ａに向けて気体を噴射することにより、その移動方向を制御しているため、電界又は磁界により微小粒子の移動方向を制御していた従来のマイクロチップに比べて、微小粒子に与えるダメージを少なくすることができる。
【００３５】
また、電界により微小粒子を含む液滴の移動方向を制御する場合は、液滴を高精度で荷電する必要があるが、本実施形態のマイクロチップ１では、液滴に対して荷電など処理は不要である。このため、本実施形態のマイクロチップ１は、構成を簡素化することができ、更に、単純な構成であっても、微小粒子の移動方向を高速かつ高精度に制御することができる。その結果、従来のマイクロチップに比べて、低コストで、高速・高精度分取を実現することができる。
【００３６】
更に、本実施形態のマイクロチップ１では、その内部の密閉空間において、微小粒子１０ａを分取し、回収することが可能であるため、微小粒子同士のコンタミネーションや、生体材料を含むエアロゾルなどによる測定者への汚染の心配がない。このため、微小粒子が生体材料などの場合でも、安全かつ衛生的に作業することができる。
【００３７】
なお、本実施形態のマイクロチップ１では、内部に気体流路３を形成して、この気体流路３から微小粒子に気体を噴射しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、気体流路３の代わりに、微細管を使用することもできる。これにより、微小粒子を含む液又は液滴に、気体を噴射する位置など噴射条件をより簡便に調整することができる。
【００３８】
また、図１に示すマイクロチップでは、液体流路２及び気体流路３が、通流方向が直交する位置に配置されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、通流方向が交差する角度は、液滴を移動させたい方向により任意に設定することが可能である。
【００３９】
更に、本実施形態のマイクロチップ１では、回収液貯留用の分岐領域６に、乾燥防止用のゲルを充填することもできる。幹細胞などの希少細胞は、その分取個数が数万個に１個から数百万個に１個と極めて少ない。このため、分岐領域６に分取できたとしても、測定時間が長い場合などには、乾燥により細胞が死んでしまうことがある。また、細胞の乾燥を防ぐために、分岐領域６に生理食塩水を充填すると、回収液中に含まれる個数が少ないため、細胞を取り出しにくいという問題がある。更に、このような希少細胞は、分取速度を上げると流路や分取領域の側壁に衝突し、ダメージを受けるという問題もある。
【００４０】
そこで、回収液貯留用の分岐領域６に、乾燥防止用のゲルを充填しておくことにより、分取した細胞の乾燥を防止できると共に、細胞が分岐領域の側壁などに衝突することも防止できる。また、この回収液貯留用の分岐領域６の上面を開口し、分取操作終了後にゲルごと回収することにより、確実にかつ簡便に分取細胞を回収することが可能となる。この場合、ゲルを充填後、回収するまでの間は、フィルムなどにより開口を塞いでおくことで、ゲルの乾燥を防止することができる。
【００４１】
このような乾燥防止用ゲルとしては、回収対象の細胞の種類及び特性に応じて適宜選択することができ、例えば、寒天培地や一般に使用されている細胞用ゲルなどを用いることができる。
【００４２】
また、細胞などの微小粒子を磁気抗体などで修飾しておくと、分岐領域６に分取された回収対象の微小粒子１０ａを、磁力などを利用して特定位置に集めることが可能となる。これにより、分取個数が極めて少ない場合でも、効率的に目的とする微小粒子を回収することができる。
【００４３】
一方、本実施形態のマイクロチップ１では、分岐領域が２個しか設けられていないが、本発明はこれに限定されるものではなく、３以上の分岐領域を設けることもできる。例えば、回収対象の微小粒子が複数種ある場合には、回収液貯留用の分岐領域を対応する数だけ設けることで、微小粒子を種類毎に分別し、回収することが可能となる。図３は本実施形態の変形例のマイクロチップの構成を示す平面図である。なお、図３においては、図１に示すマイクロチップ１の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
図３に示すように、本変形例のマイクロチップ１１では、キャビティー４に、３つの分岐流路５，６ａ，６ｂが連設されている。そして、これら分岐領域５，６ａ，６ｂのうち、液体流路２の通流方向と同軸上に形成された分岐領域５が廃液貯留部として機能し、分岐領域５よりも気体流路３の下流側端部（気体噴出口）から遠い位置に形成された分岐領域６ａ，６ｂが、回収液貯留部として機能する。
【００４５】
このマイクロチップ１１では、検出部での判別結果に基づいて、気体流路３から噴射する気体の流量又は圧力を調整することにより、微小粒子が移動する方向を制御することができる。具体的には、微小粒子を分岐領域６ａに誘導する場合は、分岐領域６ｂに誘導する場合よりも、気体流路３から噴射する気体の流量を減らすか、又は圧力を小さくすればよい。これにより、微小粒子を種類毎に分取することができる。なお、本変形例のマイクロチップ１１における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態のマイクロチップ１と同様である。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態に係るマイクロチップについて説明する。図４は本実施形態のマイクロチップの一部を示す拡大断面図である。なお、図４においては、図１に示す第１の実施形態のマイクロチップ１の構成要素と同じものには、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。前述した第１の実施形態のマイクロチップ１では、液体流路２の下流側端部、即ち、キャビティー４に吐出する際に液滴が形成されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、液体流路２内で液滴を形成してもよい。
【００４７】
図４に示すように、本実施形態のマイクロチップ３１では、検出部と液体流路３２の下流側端部の間に、１対の気体導入部３４ａ，３４ｂが設けられている。そして、このマイクロチップ３１では、気体導入部３４ａ，３４ｂから所定のタイミングで気体を導入することにより、サンプル液とその周囲を通流するシース液とで構成される層流が分断され、液滴化される。これにより、液体流路３２内で、微小粒子１０ａ又は微小粒子１０ｂを含む液滴が形成される。
【００４８】
なお、図４においては、液体流路３２の両側に気体導入部３４ａ，３４ｂを設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、気体導入部は流路３２の側方に少なくとも１個設けられていればよい。
【００４９】
この微小粒子１０ａ，１０ｂを含む液滴９ａ，９ｂは、前述した第１の実施形態と同様に、検出部での判別結果に基づいて気体流路３３から噴射される気体により、その移動方向が制御される。具体的には、液体流路３２と連通する２本の分岐流路３５，３６を設けると共に、その通流方向が液体流路３２と同軸の分岐流路３５の端部には廃液貯留領域３７を形成し、その通流方向が気体流路３３と同軸の分岐流路３６には回収液貯留領域３８を形成する。
【００５０】
そして、液体流路３２から回収対象の微小粒子１０ａを含む液滴９ａが吐出されたときは、気体流路３３から空気、二酸化炭素、あるいは、窒素などの不活性ガスなどの気体を噴射し、液滴９ａを回収液貯留領域３８に連通する分岐流路３６に誘導する。一方、液体流路３２の端部から回収対象外の微小粒子１０ｂを含む液滴９ｂが吐出されたときは、気体流路３３からの気体噴射は行わず、液滴９ｂを廃液貯留領域３７に連通する分岐流路３５に誘導する。
【００５１】
なお、本実施形態のマイクロチップ３１では、微小粒子を含む液滴９ａ，９ｂを、分岐流路３５，３６に誘導する構成としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１に示すマイクロチップ１と同様に、液体流路３２の下流側端部にキャビティーを設けて、気体流路から噴射される気体に誘導されて、液滴が所定の分岐領域に移動するようにしてもよい。また、前述した第１の実施形態の変形例のマイクロチップのように、３以上の分岐流路を設け、気体噴射の強弱又は方向を調節することなどにより、液滴の移動距離又は移動方向などを制御することもできる。
【００５２】
本実施形態のマイクロチップ３１のように、液体流路３２を通流している途中で、微小粒子を含む液滴を形成する構成とすることにより、微小粒子を含む液を、任意のタイミングで分断し、液体流路３２内に液滴を形成することが可能となる。これにより、液滴に含まれる微小粒子の数を任意に設定することが可能となる。更には、気体の導入により強制的に液を分断して液滴化しているため、安定した液滴を形成することができる。
【００５３】
なお、本実施形態のマイクロチップ３１における上記以外の構成及び効果は、前述した第１のマイクロチップと同様である。
【００５４】
また、本発明のマイクロチップは、細胞、微生物及び生体高分子物質等の生体関連微小粒子、並びに各種合成微小粒子等を回収する際に適用することができる。例えば、細胞としては、血球系細胞等の動物細胞及び植物細胞が挙げられる。また、微生物としては、大腸菌等の細菌類、タバコモザイクウイルス等のウイルス類、イースト菌等の菌類等が挙げられる。更に、生体高分子物質としては、各種細胞を構成する染色体、リポソーム、ミトコンドリア、オルガネラ（細胞小器官）等が挙げられる。
【００５５】
一方、合成微小粒子としては、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等の有機高分子材料からなる微小粒子、ガラス、シリカ、磁性材料等の無機材料からなる微小粒子、金コロイド、アルミニウム等の金属材料からなる微小粒子等が挙げられる。なお、一般に、これらの微小粒子の形状は球形であるが、本発明の微小粒子の回収方法は、非球形のものにも適用可能であり、その大きさ及び質量も特に限定されるものではない。
【００５６】
更に、本発明のマイクロチップは、密閉空間で微小粒子の分取が可能であるため、臨床向けの再生医療のための細胞分取に特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロチップの構成を示す平面図である。
【図２】図１に示すマイクロチップ１を用いた微小粒子の分取方法を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例に係るマイクロチップの構成を示す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るマイクロチップの構成の一部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１、１１、３１ マイクロチップ
２、３２ 液体流路
３、３３ 気体流路
４ キャビティー
５、６、６ａ、６ｂ 分岐領域
７ 層流
８ 気体
９ａ、９ｂ 液滴
１０ａ、１０ｂ 微小粒子
２１ サンプル液導入流路
２２ シース液導入流路
２３ 絞込み部
３４ａ、３４ｂ 気体導入部
３５、３６ 分岐流路
３７ 廃液貯留領域
３８ 回収液貯留領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞及びマイクロビーズ等の微小粒子を回収する際使用されるマイクロチップ、このマイクロチップが搭載され得る微小粒子分取装置、並びにこのマイクロチップにおける送流方法に関する。より詳しくは、複数の微小粒子が混在している溶液中から、目的とする微小粒子を分離して回収する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体分野における微細加工技術を応用し、シリコン及びガラス等の無機材料又はプラスチック等の高分子材料からなる基板内に、微細な流路や化学的及び生物学的分析を行うための領域を形成したマイクロチップが開発されている。このようなマイクロチップは、少量の試料で測定可能であり、また、低コストで作製することができ、使い捨ても可能であることから、フローサイトメトリー、液体クロマトグラフィーの電気化学検出器及び医療現場における小型の電気化学センサー等、様々な分野で利用され始めている。
【０００３】
また、分析領域で分析した結果に基づいて、マイクロチップ上で、細胞やマイクロビーズなどの微小粒子を分別・回収する技術も提案されている（特許文献１〜４参照）。例えば、特許文献１に記載のマイクロチップでは、微小粒子を分別・回収するための分別流路の入り口付近に交番電界を発生させ、反発性誘電泳動力により、微小粒子を分別している。また、特許文献２に記載のセルソーターチップでは、微小粒子を含む液と接触する位置に電解質を含むゲルからなるゲル電極を設け、電気泳動的な力を利用して微小粒子を分別している。
【０００４】
一方、特許文献３に記載の細胞分析分離装置では、超音波又は静電力により、微小粒子を所定の分岐流路に誘導し、分離している。また、特許文献４には、微小粒子の浸入を阻止すべき分岐流路にレーザ光を照射し、液体中で衝撃波を発生することで、微小粒子の移動方向を制御する方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１０７０９９号公報
【特許文献２】特開２００６−２２０４２３号公報
【特許文献３】特開２００４−８５３２３号公報
【特許文献４】特開２００３−３４４２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した従来のマイクロチップには、以下に示す問題点がある。特許文献１〜４に記載されているような従来の分離・回収方法では、微小粒子を液体の流れる方向とは異なる向きに移動させるため、微小粒子に対して大きな作用力を付与しなければならない。このため、回収対象の微小粒子がダメージを受けやすく、特に、微小粒子が細胞などの生体材料である場合は、回収対象の細胞などが死んでしまうという問題点がある。
【０００７】
また、特許文献１〜４に記載されている方法では、流路内を連続的に通流する液体中の微小粒子の移動方向を変えているため、その影響で上流でも流れに乱れが生じ、微小粒子の解析精度や回収精度が低下するという問題点もある。更に、電界や磁界により微小粒子の移動方向を制御する方法を適用した場合、マイクロチップの構成が複雑になるという問題点もある。
【０００８】
更に、従来のフローサイトメトリーで用いられているＪｅｔ ｉｎ Ａｉｒ方式では、細胞などの微小粒子を、大気中で分取・回収するため、微小粒子を含むエアロゾルが発生しやすい。このため、微小粒子同士がコンタミネーションしたり、エアロゾルに含まれる生体材料（微小粒子）によって測定者が病気感染したりする可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、微小粒子に与えるダメージが少なく、更に、密閉されたマイクロチップの流路内において、微小粒子の移動方向を高速及び高精度で、かつ安全に制御し得るマイクロチップ、微小粒子分取装置及び送流方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るマイクロチップは、微小粒子を含む液が通流する流路と、前記流路から吐出する前記微小粒子を含む液に向けて気体を噴射する気体噴射部と、を備える。
このマイクロチップは、気体噴射部から微小粒子を含む液に向けて気体を噴射することにより、微小粒子にダメージを抑えつつ、その移動方向を正確に制御することができる。
また、このマイクロチップは、前記流路から前記微小粒子を含む液滴が導入される空洞領域と、該空洞領域に連通する複数の分岐領域と、有していてもよく、その場合、前記気体により前記空洞領域における前記液滴の移動方向を変更し、任意に選択される一の分岐領域に前記液滴を誘導することができる。
更に、少なくとも一側方から前記流路に合流し、該流路内に気体を導入する気体導入部が設けられている場合は、前記気体導入部から導入される気体によって、前記流路内を通流する液体を分断して液滴化することもできる。
更にまた、前記気体の流量及び／又は圧力を調整することにより、前記微小粒子の移動方向を任意に制御することもできる。
【００１１】
本発明に係る微小粒子分取装置は、前述したマイクロチップを搭載し得るものである。
この微小粒子分取装置では、気体により微小粒子の移動方向を制御しているため、微小粒子に与えるダメージが少ない。また、微小粒子の移動方向を高速、高精度かつ安全に制御することが可能である。
【００１２】
一方、本発明に係るマイクロチップにおける送流方法は、マイクロチップ内に形成された流路内を通流している微小粒子を含む液に対して、気体を噴射することにより、前記微小粒子の移動方向を制御する。
この送流方法では、前記微小粒子を含む液を所定数の微小粒子ごとに分断し、液滴化してもよい。
また、前記微小粒子を含む液滴を、前記気体により任意に選択される一の領域に誘導し、分取することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、気体を吹き付けることにより微小粒子の移動方向を制御しているため、微小粒子の移動方向を高速かつ高精度に制御することができ、更に、微小粒子に与えるダメージも少ない。また、マイクロチップ内の密閉空間において微小粒子を分取し、回収することが可能であるため、微小粒子同士のコンタミネーションや、エアロゾルなどによる測定者への汚染がなく、微小粒子が生体材料などの場合でも、安全かつ衛生的に作業することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
先ず、本発明の第１の実施形態に係るマイクロチップについて説明する。図１は本実施形態のマイクロチップの構成を模式的に示す平面図である。図１に示すように、本実施形態のマイクロチップ１には、微小粒子を含む液が通流する液体流路２と、空気や二酸化炭素、あるいは、窒素などの不活性ガスなどの気体が通流する気体流路３とが設けられている。
【００１６】
液体流路２の上流には、微小粒子が分散されたサンプル液が導入されるサンプル液導入流路２１と、シース（鞘）液を導入するためのシース液導入流路２２とが形成されている。そして、サンプル液の周囲をシース液で囲み、層流を形成した状態で、液体流路２に流入するようになっている。これにより、サンプル液中の微小粒子は、シース液に囲まれた状態で、１個ずつ通流するようになり、その通流方向に対して略１列に並んでいるように配置される。
【００１７】
このような層流を形成する方法としては、例えば、サンプル液導入流路２１を微小管により形成し、シース液導入流路２２内を通流するシース液の中心部に、サンプル液を導入する方法が挙げられる。サンプル液導入流路２１及びシース液導入流路２２をこのような構成にすることで、複雑な流路を形成しなくても容易に層流を形成することができる。
【００１８】
また、サンプル液導入流路２１とシース液導入流路２２とが合流する位置、又はそれよりも下流側に、下流側になるに従い流路幅が小さくなる絞込み部２３を設けてもよい。このように、合流後に流路幅を絞り込む構成にすると、サンプル液導入流路２１の幅を微小粒子よりも十分に大きくすることができるため、微小粒子の目詰まりを防止することができる。更に、このような絞込み部２３を設けることで、サンプル液及びシース液が層流を形成している状態で、その通流幅を任意の大きさに調節することが可能となるため、測定光の照射精度を向上させることもできる。
【００１９】
なお、サンプル液導入流路２１及びシース液導入流路２２は、図１に示す構成に限定されるものではなく、サンプル液とシース液とで上述したような層流を形成することができればよく、種々の構成を適用することが可能である。
【００２０】
一方、液体流路２及び気体流路３の下流側端部には、キャビティー（空洞領域）４が設けられており、液体流路２及び気体流路３は、その内部を通流する液及び気体の通流方向が、キャビティー４において交差するように配設されている。即ち、本実施形態のマイクロチップ１においては、液体流路２から吐出された微小粒子を含む液又は液滴に、気体流路３から噴射された気体が当たるようになっている。
【００２１】
また、キャビティー４の内部は、気体流路３から噴射される気体で満たされている。そして、液体流路２を通流してきた微小粒子を含む液は、このキャビティー４に流入する際に液滴化され、キャビティー４内においては、微小粒子を含む液滴の状態で移動する。このように、液体流路２の終端位置において、微小粒子を含む液又液滴に気体を吹き付けることで、この気体噴射が、液体流路２の上流部の流れに与える影響を少なくすることができる。なお、キャビティー４の表面は、この液滴の状態が維持されるように、撥水加工が施されていることが望ましい。
【００２２】
更に、キャビティー４には、分岐領域５と分岐領域６とがそれぞれ連設されており、これら分岐領域５，６は、一方が目的とする微小粒子を貯留する回収液貯留部となり、他方がそれ以外の微小粒子を含む廃液を貯留する廃液貯留部となる。分岐領域５，６は、例えば、図１に示すように、液体流路２の通流方向と同軸上に分岐領域５を形成し、この分岐領域５よりも気体流路３の終端（気体噴出口）から遠い位置に分岐領域６を形成することができる。
【００２３】
この場合、気体流路３からの気体噴射の有無で、微小粒子を含む液滴の移動方向を調節することができる。具体的には、液滴を分岐領域５に誘導したいときは、気体流路３から気体が噴射されないようにし、分岐領域６に誘導したい液滴にのみ気体を吹き付ければよい。
【００２４】
また、分岐領域５，６には、内部に貯留された微小粒子や液を取り出すための孔又は開口部と、気体流路３から噴射された気体を逃がすための排気口が設けられていることが望ましい。この排気口から、気体流路３から噴射された気体を排気することにより、キャビティー４内の圧力上昇を防止することができる。
【００２５】
なお、上述したマイクロチップ１を形成する材料としては、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、ＰＤＭＳ（polydimethylsiloxane）、ガラス及びシリコン等が挙げられるが、加工性に優れ、成形装置を使用して安価に複製することができることから、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリプロピレン等の高分子材料で形成することが好ましい。
【００２６】
次に、本実施形態のマイクロチップ１の動作について、微小粒子分取装置に搭載して使用する場合を例にして、説明する。図２は本実施形態のマイクロチップ１を用いた微小粒子の分取方法を模式的に示す断面図である。なお、図２はマイクロチップ１の厚さ方向に垂直な断面である。
【００２７】
本実施形態のマイクロチップ１が搭載される微小粒子分取装置は、少なくとも、サンプル液導入流路２１にサンプル液を導入するためのサンプル液供給部と、シース液導入流路２２にシース液を導入するためのシース液供給部と、気体流路３に所定の条件で気体を導入可能な気体供給部と、液体流路２内を通流する微小粒子を検出する検出部と、を備えていればよい。
【００２８】
このような微小粒子分取装置にマイクロチップ１を搭載し、複数の微小粒子１０ａ，１０ｂを含むサンプル液から、目的とする微小粒子１０ａを回収する場合、先ず、サンプル液導入流路２１及びシース液導入経路２２を、それぞれサンプル液供給部及びシース液供給部に設けられた送液ポンプに連結する。そして、この送液ポンプを介してサンプル液導入流路２１にサンプル液を、シース液導入経路２２にシース液を、それぞれ供給する。
【００２９】
これにより、絞込み部２３において、サンプル液の周囲をシース液が取り囲み、所定の幅の層流が形成される。このとき、サンプル液とシース液との間にわずかな圧力差を生じさせることにより、サンプル液中に含まれる複数の微小粒子１０ａ，１０ｂを略１列に並べることができる。
【００３０】
次に、検出部により、液体流路２に流入した微小粒子１０ａ，１０ｂを検出し、目的とするものであるか否かを判別する。その方法は、特に限定されるものではなく、従来のマイクロチップを用いた微小粒子の分析システムで利用されている方法を適用することができる。例えば、液体流路２を通流する層流に励起光となるレーザ光を照射すると、微小粒子１０ａ，１０ｂがレーザ光を横切るように１個ずつ通過する。その際、レーザ光により励起されて各微小粒子から発せられた蛍光及び／又は散乱光を、検出することにより、各微小粒子の種類等を判別することが可能である。
【００３１】
次に、図２に示すように、検出部での判別結果に基づいて、層流７中の微小粒子１０ａ及び微小粒子１０ｂを、それぞれ分岐領域６又は分岐領域５に誘導する。例えば、分岐領域６を回収対象の微小粒子１０ａを貯留する回収液貯留部とし、分岐領域５をそれ以外の微小粒子を含む廃液を貯留する廃液貯留部とした場合、微小粒子１０ａが吐出されるときにのみ、気体流路３から空気、二酸化炭素、あるいは、窒素などの不活性ガスを、所定の流速及び流量で噴射する。これにより、微小粒子１０ａを含む液滴９ａは、気体流路３から噴射された気体に誘導され、分岐領域６に向かってキャビティー４内を移動する。
【００３２】
一方、微小粒子１０ｂが吐出されるとき、又は微小粒子を含まない液滴が吐出されるときは、気体流路３からの気体噴射は行わない。これにより、微小粒子１０ｂを含む液滴９ｂ及び微小粒子を含まない液滴は、いずれも分岐領域５に向かってキャビティー４内を移動することとなる。即ち、本実施形態のマイクロチップ１を使用した分取方法では、気体流路３からの気体噴射の有無により、微小粒子１０ａ，１０ｂの移動方向を制御することができる。
【００３３】
なお、気体流路３から気体を噴射するタイミングは、例えば、検出部から液体流路２の下流側端部（液滴吐出部）までの距離と、液体流路２を通流する液（層流７）の流速から算出することができる。また、本実施形態においては、分岐領域６が回収液貯留部として機能し、回収対象の微小粒子１０ａを含む液滴に気体を吹き付けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、分岐領域５を回収液貯留部としてもよい。その場合、回収対象の微小粒子１０ａを含む液滴が吐出するときは、気体流路３からの気体噴射は行わず、その他の液滴が吐出するときに気体を噴射する。この方法は、サンプル液に含まれる回収対象の微小粒子の割合が多いときなどに有効である。
【００３４】
上述の如く、本実施形態のマイクロチップ１においては、目的とする微小粒子１０ａに向けて気体を噴射することにより、その移動方向を制御しているため、電界又は磁界により微小粒子の移動方向を制御していた従来のマイクロチップに比べて、微小粒子に与えるダメージを少なくすることができる。
【００３５】
また、電界により微小粒子を含む液滴の移動方向を制御する場合は、液滴を高精度で荷電する必要があるが、本実施形態のマイクロチップ１では、液滴に対して荷電など処理は不要である。このため、本実施形態のマイクロチップ１は、構成を簡素化することができ、更に、単純な構成であっても、微小粒子の移動方向を高速かつ高精度に制御することができる。その結果、従来のマイクロチップに比べて、低コストで、高速・高精度分取を実現することができる。
【００３６】
更に、本実施形態のマイクロチップ１では、その内部の密閉空間において、微小粒子１０ａを分取し、回収することが可能であるため、微小粒子同士のコンタミネーションや、生体材料を含むエアロゾルなどによる測定者への汚染の心配がない。このため、微小粒子が生体材料などの場合でも、安全かつ衛生的に作業することができる。
【００３７】
なお、本実施形態のマイクロチップ１では、内部に気体流路３を形成して、この気体流路３から微小粒子に気体を噴射しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、気体流路３の代わりに、微細管を使用することもできる。これにより、微小粒子を含む液又は液滴に、気体を噴射する位置など噴射条件をより簡便に調整することができる。
【００３８】
また、図１に示すマイクロチップでは、液体流路２及び気体流路３が、通流方向が直交する位置に配置されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、通流方向が交差する角度は、液滴を移動させたい方向により任意に設定することが可能である。
【００３９】
更に、本実施形態のマイクロチップ１では、回収液貯留用の分岐領域６に、乾燥防止用のゲルを充填することもできる。幹細胞などの希少細胞は、その分取個数が数万個に１個から数百万個に１個と極めて少ない。このため、分岐領域６に分取できたとしても、測定時間が長い場合などには、乾燥により細胞が死んでしまうことがある。また、細胞の乾燥を防ぐために、分岐領域６に生理食塩水を充填すると、回収液中に含まれる個数が少ないため、細胞を取り出しにくいという問題がある。更に、このような希少細胞は、分取速度を上げると流路や分取領域の側壁に衝突し、ダメージを受けるという問題もある。
【００４０】
そこで、回収液貯留用の分岐領域６に、乾燥防止用のゲルを充填しておくことにより、分取した細胞の乾燥を防止できると共に、細胞が分岐領域の側壁などに衝突することも防止できる。また、この回収液貯留用の分岐領域６の上面を開口し、分取操作終了後にゲルごと回収することにより、確実にかつ簡便に分取細胞を回収することが可能となる。この場合、ゲルを充填後、回収するまでの間は、フィルムなどにより開口を塞いでおくことで、ゲルの乾燥を防止することができる。
【００４１】
このような乾燥防止用ゲルとしては、回収対象の細胞の種類及び特性に応じて適宜選択することができ、例えば、寒天培地や一般に使用されている細胞用ゲルなどを用いることができる。
【００４２】
また、細胞などの微小粒子を磁気抗体などで修飾しておくと、分岐領域６に分取された回収対象の微小粒子１０ａを、磁力などを利用して特定位置に集めることが可能となる。これにより、分取個数が極めて少ない場合でも、効率的に目的とする微小粒子を回収することができる。
【００４３】
一方、本実施形態のマイクロチップ１では、分岐領域が２個しか設けられていないが、本発明はこれに限定されるものではなく、３以上の分岐領域を設けることもできる。例えば、回収対象の微小粒子が複数種ある場合には、回収液貯留用の分岐領域を対応する数だけ設けることで、微小粒子を種類毎に分別し、回収することが可能となる。図３は本実施形態の変形例のマイクロチップの構成を示す平面図である。なお、図３においては、図１に示すマイクロチップ１の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
図３に示すように、本変形例のマイクロチップ１１では、キャビティー４に、３つの分岐流路５，６ａ，６ｂが連設されている。そして、これら分岐領域５，６ａ，６ｂのうち、液体流路２の通流方向と同軸上に形成された分岐領域５が廃液貯留部として機能し、分岐領域５よりも気体流路３の下流側端部（気体噴出口）から遠い位置に形成された分岐領域６ａ，６ｂが、回収液貯留部として機能する。
【００４５】
このマイクロチップ１１では、検出部での判別結果に基づいて、気体流路３から噴射する気体の流量又は圧力を調整することにより、微小粒子が移動する方向を制御することができる。具体的には、微小粒子を分岐領域６ａに誘導する場合は、分岐領域６ｂに誘導する場合よりも、気体流路３から噴射する気体の流量を減らすか、又は圧力を小さくすればよい。これにより、微小粒子を種類毎に分取することができる。なお、本変形例のマイクロチップ１１における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態のマイクロチップ１と同様である。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態に係るマイクロチップについて説明する。図４は本実施形態のマイクロチップの一部を示す拡大断面図である。なお、図４においては、図１に示す第１の実施形態のマイクロチップ１の構成要素と同じものには、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。前述した第１の実施形態のマイクロチップ１では、液体流路２の下流側端部、即ち、キャビティー４に吐出する際に液滴が形成されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、液体流路２内で液滴を形成してもよい。
【００４７】
図４に示すように、本実施形態のマイクロチップ３１では、検出部と液体流路３２の下流側端部の間に、１対の気体導入部３４ａ，３４ｂが設けられている。そして、このマイクロチップ３１では、気体導入部３４ａ，３４ｂから所定のタイミングで気体を導入することにより、サンプル液とその周囲を通流するシース液とで構成される層流が分断され、液滴化される。これにより、液体流路３２内で、微小粒子１０ａ又は微小粒子１０ｂを含む液滴が形成される。
【００４８】
なお、図４においては、液体流路３２の両側に気体導入部３４ａ，３４ｂを設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、気体導入部は流路３２の側方に少なくとも１個設けられていればよい。
【００４９】
この微小粒子１０ａ，１０ｂを含む液滴９ａ，９ｂは、前述した第１の実施形態と同様に、検出部での判別結果に基づいて気体流路３３から噴射される気体により、その移動方向が制御される。具体的には、液体流路３２と連通する２本の分岐流路３５，３６を設けると共に、その通流方向が液体流路３２と同軸の分岐流路３５の端部には廃液貯留領域３７を形成し、その通流方向が気体流路３３と同軸の分岐流路３６には回収液貯留領域３８を形成する。
【００５０】
そして、液体流路３２から回収対象の微小粒子１０ａを含む液滴９ａが吐出されたときは、気体流路３３から空気、二酸化炭素、あるいは、窒素などの不活性ガスなどの気体を噴射し、液滴９ａを回収液貯留領域３８に連通する分岐流路３６に誘導する。一方、液体流路３２の端部から回収対象外の微小粒子１０ｂを含む液滴９ｂが吐出されたときは、気体流路３３からの気体噴射は行わず、液滴９ｂを廃液貯留領域３７に連通する分岐流路３５に誘導する。
【００５１】
なお、本実施形態のマイクロチップ３１では、微小粒子を含む液滴９ａ，９ｂを、分岐流路３５，３６に誘導する構成としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１に示すマイクロチップ１と同様に、液体流路３２の下流側端部にキャビティーを設けて、気体流路から噴射される気体に誘導されて、液滴が所定の分岐領域に移動するようにしてもよい。また、前述した第１の実施形態の変形例のマイクロチップのように、３以上の分岐流路を設け、気体噴射の強弱又は方向を調節することなどにより、液滴の移動距離又は移動方向などを制御することもできる。
【００５２】
本実施形態のマイクロチップ３１のように、液体流路３２を通流している途中で、微小粒子を含む液滴を形成する構成とすることにより、微小粒子を含む液を、任意のタイミングで分断し、液体流路３２内に液滴を形成することが可能となる。これにより、液滴に含まれる微小粒子の数を任意に設定することが可能となる。更には、気体の導入により強制的に液を分断して液滴化しているため、安定した液滴を形成することができる。
【００５３】
なお、本実施形態のマイクロチップ３１における上記以外の構成及び効果は、前述した第１のマイクロチップと同様である。
【００５４】
また、本発明のマイクロチップは、細胞、微生物及び生体高分子物質等の生体関連微小粒子、並びに各種合成微小粒子等を回収する際に適用することができる。例えば、細胞としては、血球系細胞等の動物細胞及び植物細胞が挙げられる。また、微生物としては、大腸菌等の細菌類、タバコモザイクウイルス等のウイルス類、イースト菌等の菌類等が挙げられる。更に、生体高分子物質としては、各種細胞を構成する染色体、リポソーム、ミトコンドリア、オルガネラ（細胞小器官）等が挙げられる。
【００５５】
一方、合成微小粒子としては、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等の有機高分子材料からなる微小粒子、ガラス、シリカ、磁性材料等の無機材料からなる微小粒子、金コロイド、アルミニウム等の金属材料からなる微小粒子等が挙げられる。なお、一般に、これらの微小粒子の形状は球形であるが、本発明の微小粒子の回収方法は、非球形のものにも適用可能であり、その大きさ及び質量も特に限定されるものではない。
【００５６】
更に、本発明のマイクロチップは、密閉空間で微小粒子の分取が可能であるため、臨床向けの再生医療のための細胞分取に特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロチップの構成を示す平面図である。
【図２】図１に示すマイクロチップ１を用いた微小粒子の分取方法を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例に係るマイクロチップの構成を示す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るマイクロチップの構成の一部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１、１１、３１ マイクロチップ
２、３２ 液体流路
３、３３ 気体流路
４ キャビティー
５、６、６ａ、６ｂ 分岐領域
７ 層流
８ 気体
９ａ、９ｂ 液滴
１０ａ、１０ｂ 微小粒子
２１ サンプル液導入流路
２２ シース液導入流路
２３ 絞込み部
３４ａ、３４ｂ 気体導入部
３５、３６ 分岐流路
３７ 廃液貯留領域
３８ 回収液貯留領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小粒子を含む液が通流する流路と、
前記流路から吐出する前記微小粒子を含む液に向けて気体を噴射する気体噴射部と、
を備えるマイクロチップ。
【請求項２】
更に、前記流路から前記微小粒子を含む液滴が導入される空洞領域と、
該空洞領域に連通する複数の分岐領域と、を有し、
前記気体により前記空洞領域における前記液滴の移動方向を変更し、任意に選択される一の分岐領域に前記液滴を誘導する請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項３】
少なくとも一側方から前記流路に合流し、該流路内に気体を導入する気体導入部を有し、
前記気体導入部から導入される気体によって、前記流路内を通流する液体を分断して液滴化する請求項１又は２に記載のマイクロチップ。
【請求項４】
前記気体の流量及び／又は圧力を調整することにより、前記微小粒子の移動方向を制御する請求項１記載のマイクロチップ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロチップが搭載された微小粒子分取装置。
【請求項６】
マイクロチップ内に形成された流路内を通流している微小粒子を含む液に対して、気体を噴射することにより、前記微小粒子の移動方向を制御する送流方法。
【請求項７】
前記微小粒子を含む液を所定数の微小粒子ごとに分断し、液滴化する請求項６に記載の送流方法。
【請求項８】
前記微小粒子を含む液滴を、前記気体により任意に選択される一の領域に誘導し、分取する請求項７に記載の送流方法。
【請求項１】
微小粒子を含む液が通流する流路と、
前記流路から吐出する前記微小粒子を含む液に向けて気体を噴射する気体噴射部と、
を備えるマイクロチップ。
【請求項２】
更に、前記流路から前記微小粒子を含む液滴が導入される空洞領域と、
該空洞領域に連通する複数の分岐領域と、を有し、
前記気体により前記空洞領域における前記液滴の移動方向を変更し、任意に選択される一の分岐領域に前記液滴を誘導する請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項３】
少なくとも一側方から前記流路に合流し、該流路内に気体を導入する気体導入部を有し、
前記気体導入部から導入される気体によって、前記流路内を通流する液体を分断して液滴化する請求項１又は２に記載のマイクロチップ。
【請求項４】
前記気体の流量及び／又は圧力を調整することにより、前記微小粒子の移動方向を制御する請求項１記載のマイクロチップ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロチップが搭載された微小粒子分取装置。
【請求項６】
マイクロチップ内に形成された流路内を通流している微小粒子を含む液に対して、気体を噴射することにより、前記微小粒子の移動方向を制御する送流方法。
【請求項７】
前記微小粒子を含む液を所定数の微小粒子ごとに分断し、液滴化する請求項６に記載の送流方法。
【請求項８】
前記微小粒子を含む液滴を、前記気体により任意に選択される一の領域に誘導し、分取する請求項７に記載の送流方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−３８８６６（Ｐ２０１０−３８８６６Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０５３７５（Ｐ２００８−２０５３７５）
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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