微小物体捕捉装置と、これを用いた細胞電位測定デバイスおよび切断デバイス
【課題】微小物体の捕捉・保持を簡便にし、捕捉装置の操作性を向上させることを目的とする。
【解決手段】上記課題を解決するための本発明は、基板２と、この基板２の上方に設けた第１の槽３と、基板２の下方に設けた第２の槽４と、第１の槽３と第２の槽４の少なくとも一方に接続された圧力装置とを備え、基板２の上面から下面までを貫通する貫通孔６を形成し、この貫通孔６の内壁には凹部８Ａと凸部８Ｂとを交互に形成したものである。
これにより本発明は、圧力制御のみで容易に微小物体７（細胞）を貫通孔６内部に引き込み、捕捉することができる。そして貫通孔６内壁に設けた凸部８Ｂによって、微小物体７を貫通孔６内部で引き止め、保持することができる。従って、微小物体７の捕捉・保持を簡便にし、捕捉装置の操作性を向上させることができるのである。
【解決手段】上記課題を解決するための本発明は、基板２と、この基板２の上方に設けた第１の槽３と、基板２の下方に設けた第２の槽４と、第１の槽３と第２の槽４の少なくとも一方に接続された圧力装置とを備え、基板２の上面から下面までを貫通する貫通孔６を形成し、この貫通孔６の内壁には凹部８Ａと凸部８Ｂとを交互に形成したものである。
これにより本発明は、圧力制御のみで容易に微小物体７（細胞）を貫通孔６内部に引き込み、捕捉することができる。そして貫通孔６内壁に設けた凸部８Ｂによって、微小物体７を貫通孔６内部で引き止め、保持することができる。従って、微小物体７の捕捉・保持を簡便にし、捕捉装置の操作性を向上させることができるのである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞などを捕捉、保持することが容易な微小物体捕捉装置の構造と、それを用いたデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、細胞などの微小物体試料の捕捉、保持等の操作は、顕微鏡を覗きながら注意深く行われてきた。例えばマイクロピペットを用いる場合、１個の細胞にマイクロピペットを高い精度で接触させ、吸引または刺して保持するという操作が行われている。
【０００３】
また最近では光ピンセットが使用されており、これはレーザ光を集光させ、その光スポットを処理対象となる微小物体に照射し、その光圧によって微小物体を捕捉することができるものである。
【０００４】
例えば特許文献１は、微小物体を光ピンセットで保持し所望の位置へ移動させるための技術を開示している。
【特許文献１】特表２００４−５１０９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなマイクロピペットや光ピンセットを用いた微小物体の捕捉、保持の操作は熟練を要し、操作性が悪いという問題があった。特に複数の微小物体が重なり合っている場合、一つの微小物体に焦点を合わせて捕捉することは非常に困難であった。
【０００６】
そこで本発明は、微小物体の捕捉、保持を簡便にし、微小物体捕捉装置の操作性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そしてこの目的を達成するために本発明は、基板と、この基板の上方に設けた第１の槽と、基板の下方に設けた第２の槽と、第１の槽または前記第２の槽と接続された圧力装置とを備え、基板の上面から下面までを貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔の内壁には凹部と凸部とを交互に形成したものである。
【発明の効果】
【０００８】
これにより本発明は、圧力装置を用いて第１の槽を加圧、あるいは第２の槽を減圧するだけで、容易に微小物体を貫通孔内部に引き込み、捕捉することができる。そして貫通孔内壁に設けた凸部によって、微小物体を貫通孔内部に引き止め、保持することができる。従って、微小物体の捕捉・保持を簡便にし、捕捉装置の操作性を向上させることができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態１）
図１の断面図に示すように、本実施の形態の微小物体捕捉装置１は、基板２と、この基板２の上方に設けた第１の槽３と、基板２の下面に設けた第２の槽４と、この第２の槽４と接続された減圧器５とを備えている。また基板２の上面から下面に向けて、基板２上面に対し略垂直に貫通孔６を形成し、第１の槽３と第２の槽４とをこの貫通孔６のみで繋げている。なお、捕捉・保持の対象となる微小物体には細胞７（哺乳類筋細胞）を用いた。
【００１０】
そして図２の基板２の上面図に示すように、貫通孔６は筒形であり、基板２に平行な断面が略円形をしている。
【００１１】
またこの貫通孔６の内壁には、この貫通孔６の内周に沿って輪状の凹部（図１の８Ａ）と凸部（図１の８Ｂ）とが交互にそれぞれ複数個形成されている。すなわち、貫通孔６の内径は大小に繰り返し変化している。そして、この凹部８Ａと凸部８Ｂとは、凹部８Ａの最深部から凸部８Ｂの先端に向かってなだらかに湾曲する立ち上がり壁で連結しており、さらにこの凸部８Ｂの先端は丸みを帯びるように形成されている。
【００１２】
ここで貫通孔６の最小内径は、測定する細胞７の大きさ、形状、性質によって決定されるが、捕捉・保持したい細胞７が貫通孔６をすり抜けてしまわないためにも、細胞７が球形あるいは楕円球形の場合は、貫通孔６の最小内径は細胞７の最小直径以下とすることが望ましい。またあまりに貫通孔７の内径が細胞７より小さいと、細胞７を貫通孔６内部へ引き込むことができないため、貫通孔６の最小内径は細胞７の最小直径の１／２以上であることが好ましい。
【００１３】
さらに、細胞７を複数の凸部８Ｂと接触させれば、より安定して保持することができるため、隣接する凸部８Ｂの間隔を細胞７の最大直径より小さくすることが好ましい。
【００１４】
ここで、細胞７の直径とは、細胞７を生理食塩水に含浸させ、細胞７内外の浸透圧が平衡に達した状態での直径の計測値を用い、この計測値の最大値を最大直径、最小値を最小直径とした。
【００１５】
本実施の形態では、最小直径が１５μｍの細胞７を用いたため、貫通孔６の最小内径を１０μｍとした。また貫通孔６の内壁に設けた凸部８Ｂは貫通孔６の最側面から１μｍ以下の高さで突き出た構造となっている。
【００１６】
また、この基板２の材料にはシリコンを用いた。したがって、この基板２は、微細加工技術を用いて小型化と高精度化を実現しながら作製することができる。
【００１７】
次に、本実施の形態における微小物体捕捉装置１の動作について説明する。
【００１８】
図３に示すように、まず、導入口９から第１の層へ細胞７と培養液１０とを導入し、満たした状態にする。
【００１９】
次に、減圧器５を用いて第２の槽４を減圧することによって（第１の槽３の領域を加圧器によって加圧しても良い）、図３に示す矢印方向、つまり貫通孔６の内部へ細胞７を引き込むことができる。
【００２０】
すると、図１に示すように、細胞７が貫通孔６を通過しようとしても、貫通孔６の内壁に設けられた凸部８Ｂが通過時の抵抗となり、細胞７は貫通孔６の内部に引き止められ、保持される。
【００２１】
一方、貫通孔６の最小内径よりも小さい細胞７は貫通孔６の内部で保持されることなく通過する。そのため、貫通孔６の最小内径以上の直径を有する細胞７を選択的に保持することになる。
【００２２】
さらに減圧器５による減圧の圧力調整を行うことによって、貫通孔６で保持する細胞７のサイズをさらに限定する。
【００２３】
例えば、減圧器５による減圧の圧力が過度に小さい場合には、貫通孔６の最大内径より大きい細胞７を貫通孔６の内部へ引き込むことができず、一方減圧の圧力が過度に大きい場合には、貫通孔６の最大内径よりはるかに大きい細胞７も変形し、貫通孔６内部へ引き込まれ、凸部８Ｂで保持されることなく通過してしまう。つまり、減圧器５による減圧を強化するにしたがって、貫通孔６の内部に保持することができる細胞７のサイズが大きくなっていく。このため、減圧器５の減圧の圧力を調整することによって、所望サイズの細胞７を選択的に貫通孔６の内部に保持することができる。
【００２４】
この一連の動作中においては、培養液１０の流れをモニタリングし、細胞７が貫通孔６に保持されたかどうかを確認することができる。これは、細胞７が貫通孔６の内部に保持された後は減圧器５を用いて減圧しても、この細胞７が培養液１０の流れを阻害するためである。
【００２５】
例えば、細胞７を貫通孔６の内部に保持していない状態では、減圧した場合の培養液１０の流量はほぼ一定であるが、細胞７が貫通孔６の内部に保持された状態では、培養液１０が流れなくなり、流量が０またはほぼ０となる。これを観察することによって細胞７を貫通孔６の内部で保持できたかどうか容易に確認することができる。
【００２６】
以下に本実施の形態における微小物体捕捉装置１の製造方法を説明する。
【００２７】
図４〜図７はそれぞれ本発明の実施の形態１における基板２の断面を示している。
【００２８】
まず図４に示すように基板２にフォトリソグラフィーによってレジストマスク１１を形成する。このレジストマスク１１には所望とする貫通孔６の断面と同形状のマスクホール１２を形成しておく。
【００２９】
次に図５、図６に示すようにエッチングを行い、貫通孔６を形成する。なお、エッチング方法としてはドライエッチングが望ましく、エッチングガスとしてエッチングを促進するガス（以下エッチングガスという。）とエッチングを抑制するガス（以下抑制ガスという。）を用いる。本実施の形態では、エッチングガスとしてＳＦ6を用い、抑制ガスとしてＣ4Ｆ8を用いた。
【００３０】
そしてこのドライエッチング工程の際、まず基板２の上方では、外部コイルの誘導結合法によりプラズマを生成させている。したがって、エッチングガスＳＦ6を導入すると、このプラズマ中には、エッチングガスＳＦ6に含まれるプラスイオン（ＳＦ5+）とＦのラジカル成分とが存在している。
【００３１】
次に基板２に高周波を印加すると、基板２にはマイナスのバイアス電圧が発生し、前述のプラスイオン（ＳＦ5+）は基板２に向かって垂直に衝突し、またＦのラジカル成分を用いることでより効率よく垂直にエッチングを行うことができる。
【００３２】
その結果、図５に示すように、ドライエッチングは基板２の垂直方向（下方）に進むことになる。
【００３３】
一方、抑制ガスＣ4Ｆ8を用いる際には、基板２に高周波を加えないでおく。そうすることによって、基板２にはバイアス電圧は全く発生しない。
【００３４】
したがって、抑制ガスＣ4Ｆ8に含まれるＣＦ+は、偏向を受けることなく、基板２のドライエッチング穴の壁面に付着し、均一な膜を形成する。
【００３５】
そしてこのＣＦ+の膜は、保護膜となってエッチングを抑制する。ここでこの保護膜は、貫通孔６の壁面部分だけでなく底面にも形成されるが、底面に形成された保護膜は壁面に形成された保護膜に比較して上記理由によりエッチングガスによって容易に除去されるため、エッチングは下方に進むことになる。ただし底面の保護膜が除去された部分の下方は、Ｆのラジカル成分による化学的な等方性エッチングにより、エッチングが下方向だけでなく横方向へも等方的に進行するため、図６のように貫通孔６の壁面は、貫通孔６の内周形状に合わせ、輪状の凹部８Ａと凸部８Ｂとを交互に有する構造となる。そして凹部８Ａの最深部から凸部８Ｂに向かって、なだらかに湾曲する立ち上がり壁が形成される。
【００３６】
その後上記工程を繰り返すことによって、輪状の凹部８Ａと凸部８Ｂとを複数有する貫通孔６が形成され、最後にレジストマスク１１を除去することによって図７に示すような貫通孔６が形成される。なお、エッチングガスとしてＣＦ4、抑制ガスとしてＣＨＦ3などを用いることができる。
【００３７】
さらに図７に示すような貫通孔６を形成した後、この基板２をエッチングガスのみの雰囲気に設置すれば、凸部８Ｂの先端は他の部分に比較してエッチングガスが周囲に多く存在するため、凸部８Ｂの先端を図８に示すように丸くすることができる。エッチングガスとしてはＳＦ6、ＣＦ4、ＸｅＦ2などを用いると良い。
【００３８】
以下に本実施の形態における効果を説明する。
【００３９】
まず、本実施の形態では、細胞７の捕捉・保持を簡便にし、微小物体捕捉装置１の操作性を向上させることができる。
【００４０】
すなわち、従来は細胞７を捕捉・保持するには、マイクロピペットや光ピンセットを用いており、この作業は顕微鏡を覗きながら対象物に狙いを定める必要があるなど、熟練を要していた。
【００４１】
一方、本実施の形態の微小物体捕捉装置１を用いると、第２の槽４を減圧するだけで、容易に細胞７を貫通孔６内部に引き込み、捕捉することができる。また、複数の細胞７が重なり合っている場合でも、吸引によりいずれか一つの細胞７が貫通孔６に捕捉され、保持される。そしてこの保持された細胞７によって貫通孔６下方からの吸引は阻害されるため、これ以上細胞７が捕捉されるのを抑制することができ、一つの細胞７を的確に捕捉することができるのである。
【００４２】
さらに、貫通孔６の内径や減圧器５の減圧の強度を調整することによって、捕捉したい細胞７のサイズを容易に選択することができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、貫通孔６内壁に設けた凸部８Ｂによって、細胞７が貫通孔６を通過する時の抵抗を高め、この貫通孔６内部で細胞７を引き止めることができる。したがって、細胞７を捕捉した後減圧を止めた場合や、高速で装置を駆動させた場合も、細胞７を安定して保持し、動作することが容易となる。また凸部８Ｂの高さによって、所望サイズの細胞７を捕捉することができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、凸部８Ｂを複数形成し、これらの複数の凸部８Ｂが細胞７と接触する構造となっている。これによって、細胞７が貫通孔６を通過する際の抵抗が増加し、より確実に貫通孔６の内部に細胞７を保持することができる。
【００４５】
さらに、凸部８Ｂを貫通孔６の内周に沿って輪状に形成したことによって、内周の一部のみに凸部８Ｂを形成した場合や、角部分を有する四角形状の場合と比較し、細胞７と貫通孔６内壁との接触面積が増加し、細胞７のすり抜けを効果的に抑制することができ、より的確に細胞７を保持することができる。またこのような凸部８Ｂの構造によって、細胞７の周囲全体に抵抗が付与され、応力が均等に分散するため、細胞７の損傷を抑制する効果を有する。
【００４６】
また図８に示すように、凸部８Ｂの先端に丸みをつけたことによって、細胞７が凸部８Ｂと接触した場合の細胞７の損傷を抑制することができる。
【００４７】
さらに、凹部８Ａと凸部８Ｂとが、凹部８Ａの最深部から凸部８Ｂの先端に向かってなだらかに湾曲する立ち上がり壁で連結していることから、この凹部８Ａの底は貫通孔６外方に向かって丸みを帯びている。したがって、平面に凸部８Ｂを形成した時と比較し、その湾曲面に沿って培養液１０を滑らかに流動させることができ、この培養液１０に伴って細胞７を的確に貫通孔６へと捕捉することができる。また、貫通孔６内壁には細胞７の捕捉の障害となる気泡が付着することがあるが、上記構成によって培養液１０の流れが円滑になると、この気泡を除去しやすくなり、細胞７の捕捉効率を向上することができる。
【００４８】
また本実施の形態における凹部８Ａと凸部８Ｂは、上記のドライエッチング方法により、貫通孔６を形成する一連の工程で同時に形成することができる。また例えば貫通孔６の内径が３μｍ程度の非常に微細な場合であっても、上記製造方法によって、高さ１μｍ以下の凸部８Ｂを容易に形成することができる。
【００４９】
さらに本実施の形態における微小物体捕捉装置１は、光ピンセットの装置が大型で高価なのに比較し、小型で安価に製造することができる。また圧力操作のみで動作が可能なため、短時間で細胞７を保持・捕捉することができる。
【００５０】
（実施の形態２）
本実施の形態と実施の形態１との違いは、実施の形態１の貫通孔（図７の６）が円柱状であるのに対し、本実施の形態の貫通孔６Ａを、図９に示すように、基板２の上面から下面にかけて徐々に細くなるテーパー構造にした点である。
【００５１】
このようなテーパー構造にするには、エッチングを促進するガス（エッチングガス）とエッチングを抑制するガス（抑制ガス）との割合を変えればよい。すなわち、基板２の下面に近づくにしたがってエッチングガスの割合を減らせば、図９に示すようなテーパー構造に形成することができる。
【００５２】
このように貫通孔６Ａをテーパー構造とすれば、基板２上面では貫通孔６Ａの断面積が大きいため細胞７を捕捉しやすく、基板２の下面に行くほど細胞７が通過する際の抵抗が大きくなり、これによってより確実に細胞７を貫通孔６Ａの内部に保持することができる。
【００５３】
なお、このような微小物体捕捉装置１は、例えば下記に説明する細胞電位測定デバイスとして使用したり、その他細胞７への特定成分の注入や抽出手段、またはレーザメスなどの切断処理手段と組み合わせた装置として応用したりできる。
【００５４】
ここで、上述の細胞電位測定デバイスとは、図１の微小物体捕捉装置１の第１の槽３と第２の槽４にそれぞれ電極を設けたものである。
【００５５】
動作方法としては、まず、細胞７を貫通孔６Ａの内部に保持した後、細胞７に化学的、あるいは物理的刺激を与える。この刺激の種類としては、例えば化学的刺激としては化学薬品、毒物などがあり、物理的刺激としては機械的変位、光、熱、電気、電磁波などがある。そして細胞７がこれらの刺激に対して活発に反応する場合、例えば細胞７は細胞７膜のチャネルを通じて各種イオンを放出あるいは吸収する。すると細胞７内外の電位勾配が変化するため、その変化を電極によって検出し、細胞７の反応を分析する。
【００５６】
本実施の形態の微小物体捕捉装置１は、特に細胞７と貫通孔６Ａ内壁との密着性を高めることができるため、上記細胞電位測定デバイスに応用すれば細胞７内外の電位勾配を高精度で測定することができる。
【００５７】
（実施の形態３）
本実施の形態と実施の形態１との違いは、実施の形態１の貫通孔（図７の６）を形成した後に、図１０に示すように、貫通孔６内壁をシリコン酸化物からなる親水性膜１３で被覆した点である。
【００５８】
これはシリコンの基板２を１０００℃以上の高温の酸素雰囲気中で酸化させることで形成できる。
【００５９】
この親水性膜１３は、細胞７などの親水性の物体と貫通孔６内壁との密着性を高めることができる。したがって、細胞７が貫通孔６を通過する際の抵抗が高くなり、より確実に細胞７を貫通孔６の内部に保持することができる。その他親水性膜１３としてシリコン窒化物などで形成してもよい。
【００６０】
（実施の形態４）
本実施の形態と実施の形態１との違いは、図１１に示すように、基板２の上面に窪み１４を有し、この窪み１４の最深部から基板２下面に向けて貫通孔６を形成した点である。そして本実施の形態における窪み１４は略四角錐形であり、基板２の上面から窪み１４の最深部に向けて徐々に細くなるテーパー構造をしている。図１２はこの基板２を上面から見た図であり、図１１は図１２のＢ−Ｂにおける断面図である。なお、この貫通孔６は、実施の形態１と同様に、内壁に複数の凹部８Ａと凸部８Ｂとを有している。
【００６１】
本実施の形態における効果を以下に説明する。
【００６２】
本実施の形態の微小物体捕捉装置１は、基板２上面に広く開口した窪み１４があるため、この窪み１４部分には培養液１０と共に細胞７が流入し易く、さらにこの窪み１４は徐々に先細くなる斜面を有するため、細胞７はこの斜面に沿って重力にしたがい貫通孔６へと転がっていく。よって、細胞７をより確実に貫通孔６へと導き、その内部へ引き込むことができる。その他の効果については実施の形態１と同様であるため省略する。
【００６３】
以下に、本実施の形態における窪み１４の製造方法を説明する。
【００６４】
まず図１３に示すように（１００）の面を有したシリコンの基板２の上面および下面にシリコン酸化物膜１５を形成する。シリコン酸化物膜１５はシリコンの基板２を１０００℃以上の高温の酸素雰囲気中で酸化させることによって形成することができる。
【００６５】
そして図１４に示すように基板２の上面にフォトリソグラフィーによってレジストマスク１６を形成する。このレジストマスク１６には、窪み１４の開口部と同形状のマスクホール１７を形成しておく。また基板２の下面にもレジストマスク１８を形成しておく。その後基板２上面において、シリコン酸化物膜１５のエッチングを行うと、図１４のような状態となる。このエッチングとしてはウェットエッチングを行い、ＢＨＦやＨＦなどのエッチャントを用いると良い。
【００６６】
次に図１５に示すように、レジストマスク１６、１８を除去し、残ったシリコン酸化物膜１５をマスクとして基板２のエッチングを行う。エッチングとしてはウェットエッチングを行い、テトラメチルヒドロアンモニウムや水酸化カリウムなどのエッチャントを用いると良い。
【００６７】
ここで本実施の形態の窪み１４は略四角錐型をしている。これはシリコン基板２の異方性を利用したものであり、（１１１）の面に対してはエッチングの進行速度が遅く、（１００）面に対してはエッチングの進行速度が速い、というエッチングレートの差を利用したものである。そのため窪み１４の壁面は（１１１）の面が４面出現した状態となっている。
【００６８】
次に図１６に示すように基板２下面にフォトリソグラフィーによってレジストマスク１９を形成する。このレジストマスク１９は貫通孔６を形成するためのもので、貫通孔６の断面と同形状のマスクホール２０を形成しておく。その後シリコン酸化物膜１５のエッチングを行う。
【００６９】
その後、基板２下面から実施の形態１と同様のドライエッチング方法で貫通孔６を形成する。そして最後にレジストマスク１９とシリコン酸化物膜１５を除去することによって図１１に示すような構造が形成される。
【００７０】
（実施の形態５）
本実施の形態は、実施の形態４における窪み１４の形状を、図１７に示すように略半球形状に形成したものである。なお、図１８はこの基板２の上面図であり、図１８のＣ−Ｃにおける断面図が図１７である。
【００７１】
本実施の形態の効果は実施の形態４と同様であるため省略する。
【００７２】
以下、本実施の形態における窪み１４Ａの製造方法について説明する。
【００７３】
まず図１９に示すようにシリコンの基板２の上面にフォトリソグラフィーによってレジストマスク２１を形成する。このレジストマスク２１には、貫通孔６の断面と同形状のマスクホール２２を形成しておく。
【００７４】
次に図２０に示すように、ドライエッチングを行い、窪み１４Ａを形成する。エッチングガスとしてはＳＦ6、ＣＦ4、ＸｅＦ2などを用いると良い。このドライエッチングではマスクホール２２から等方的にエッチングが進行するため、図２０に示すような半球形状の窪み１４Ａを形成することができる。ここで半球形状の窪み１４Ａを形成した後のレジストマスク２１は図２０に示すように中空に浮いた状態を保っている。
【００７５】
その後、このレジストマスク２１をそのまま用い、基板２上面から実施の形態１と同様のドライエッチング方法で貫通孔６を形成する。そして最後にレジストマスク２１を除去すれば、図１７のような窪み１４Ａが形成される。
【００７６】
なお、上記の本実施の形態の製造方法は実施の形態４の製造方法に比較し、一枚のレジストマスク２１で窪み１４Ａと貫通孔６を形成することができ、製造工程数が少なく容易であるという特徴もある。
【００７７】
また、上記の実施の形態１から５の微小物体捕捉装置１は、第１の槽３の外部に圧電体からなる振動装置（図示せず）を配置することで、さらに細胞７の捕捉が容易となる。
【００７８】
すなわち、この振動板装置を用いて所定の周波数の音響波を第１の槽３に印加することによって、貫通孔６の上部に節が形成されるような定在波を発生させることができる。そしてこの定在波の節に細胞７が凝集し、細胞７をより容易に貫通孔６内部へと導くことができるのである。
【００７９】
なお、実施の形態１から５は微小物体として細胞７を挙げたが、細胞７に限定するものではない。たとえば、この微小物体捕捉装置１は、気体中に浮遊する微小粒子の捕捉にも用いることができる。また、第１の槽３および第２の槽４には培養液１０などの液体以外にも、気体を注入することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の微小物体捕捉装置は、細胞の捕捉、保持が容易であり、医療・バイオテクノロジー分野などのＭＥＭＳ技術に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明における微小物体捕捉装置の断面図
【図２】本発明における基板の上面図
【図３】本発明における微小物体捕捉装置の断面図
【図４】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図５】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図６】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図７】本発明における基板の断面図
【図８】本発明における基板の断面図
【図９】本発明における基板の断面図
【図１０】本発明における基板の断面図
【図１１】本発明における基板の断面図
【図１２】本発明における基板の上面図
【図１３】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図１４】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図１５】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図１６】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図１７】本発明における基板の断面図
【図１８】本発明における基板の上面図
【図１９】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図２０】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【符号の説明】
【００８２】
１ 微小物体捕捉装置
２ 基板
３ 第１の槽
４ 第２の槽
５ 減圧器
６ 貫通孔
６Ａ 貫通孔
７ 細胞（微小物体）
８Ａ 凹部
８Ｂ 凸部
９ 導入口
１０ 培養液
１１ レジストマスク
１２ マスクホール
１３ 親水性膜
１４ 窪み
１４Ａ 窪み
１５ シリコン酸化物膜
１６ レジストマスク
１７ マスクホール
１８ レジストマスク
１９ レジストマスク
２０ マスクホール
２１ レジストマスク
２２ マスクホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞などを捕捉、保持することが容易な微小物体捕捉装置の構造と、それを用いたデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、細胞などの微小物体試料の捕捉、保持等の操作は、顕微鏡を覗きながら注意深く行われてきた。例えばマイクロピペットを用いる場合、１個の細胞にマイクロピペットを高い精度で接触させ、吸引または刺して保持するという操作が行われている。
【０００３】
また最近では光ピンセットが使用されており、これはレーザ光を集光させ、その光スポットを処理対象となる微小物体に照射し、その光圧によって微小物体を捕捉することができるものである。
【０００４】
例えば特許文献１は、微小物体を光ピンセットで保持し所望の位置へ移動させるための技術を開示している。
【特許文献１】特表２００４−５１０９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなマイクロピペットや光ピンセットを用いた微小物体の捕捉、保持の操作は熟練を要し、操作性が悪いという問題があった。特に複数の微小物体が重なり合っている場合、一つの微小物体に焦点を合わせて捕捉することは非常に困難であった。
【０００６】
そこで本発明は、微小物体の捕捉、保持を簡便にし、微小物体捕捉装置の操作性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そしてこの目的を達成するために本発明は、基板と、この基板の上方に設けた第１の槽と、基板の下方に設けた第２の槽と、第１の槽または前記第２の槽と接続された圧力装置とを備え、基板の上面から下面までを貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔の内壁には凹部と凸部とを交互に形成したものである。
【発明の効果】
【０００８】
これにより本発明は、圧力装置を用いて第１の槽を加圧、あるいは第２の槽を減圧するだけで、容易に微小物体を貫通孔内部に引き込み、捕捉することができる。そして貫通孔内壁に設けた凸部によって、微小物体を貫通孔内部に引き止め、保持することができる。従って、微小物体の捕捉・保持を簡便にし、捕捉装置の操作性を向上させることができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態１）
図１の断面図に示すように、本実施の形態の微小物体捕捉装置１は、基板２と、この基板２の上方に設けた第１の槽３と、基板２の下面に設けた第２の槽４と、この第２の槽４と接続された減圧器５とを備えている。また基板２の上面から下面に向けて、基板２上面に対し略垂直に貫通孔６を形成し、第１の槽３と第２の槽４とをこの貫通孔６のみで繋げている。なお、捕捉・保持の対象となる微小物体には細胞７（哺乳類筋細胞）を用いた。
【００１０】
そして図２の基板２の上面図に示すように、貫通孔６は筒形であり、基板２に平行な断面が略円形をしている。
【００１１】
またこの貫通孔６の内壁には、この貫通孔６の内周に沿って輪状の凹部（図１の８Ａ）と凸部（図１の８Ｂ）とが交互にそれぞれ複数個形成されている。すなわち、貫通孔６の内径は大小に繰り返し変化している。そして、この凹部８Ａと凸部８Ｂとは、凹部８Ａの最深部から凸部８Ｂの先端に向かってなだらかに湾曲する立ち上がり壁で連結しており、さらにこの凸部８Ｂの先端は丸みを帯びるように形成されている。
【００１２】
ここで貫通孔６の最小内径は、測定する細胞７の大きさ、形状、性質によって決定されるが、捕捉・保持したい細胞７が貫通孔６をすり抜けてしまわないためにも、細胞７が球形あるいは楕円球形の場合は、貫通孔６の最小内径は細胞７の最小直径以下とすることが望ましい。またあまりに貫通孔７の内径が細胞７より小さいと、細胞７を貫通孔６内部へ引き込むことができないため、貫通孔６の最小内径は細胞７の最小直径の１／２以上であることが好ましい。
【００１３】
さらに、細胞７を複数の凸部８Ｂと接触させれば、より安定して保持することができるため、隣接する凸部８Ｂの間隔を細胞７の最大直径より小さくすることが好ましい。
【００１４】
ここで、細胞７の直径とは、細胞７を生理食塩水に含浸させ、細胞７内外の浸透圧が平衡に達した状態での直径の計測値を用い、この計測値の最大値を最大直径、最小値を最小直径とした。
【００１５】
本実施の形態では、最小直径が１５μｍの細胞７を用いたため、貫通孔６の最小内径を１０μｍとした。また貫通孔６の内壁に設けた凸部８Ｂは貫通孔６の最側面から１μｍ以下の高さで突き出た構造となっている。
【００１６】
また、この基板２の材料にはシリコンを用いた。したがって、この基板２は、微細加工技術を用いて小型化と高精度化を実現しながら作製することができる。
【００１７】
次に、本実施の形態における微小物体捕捉装置１の動作について説明する。
【００１８】
図３に示すように、まず、導入口９から第１の層へ細胞７と培養液１０とを導入し、満たした状態にする。
【００１９】
次に、減圧器５を用いて第２の槽４を減圧することによって（第１の槽３の領域を加圧器によって加圧しても良い）、図３に示す矢印方向、つまり貫通孔６の内部へ細胞７を引き込むことができる。
【００２０】
すると、図１に示すように、細胞７が貫通孔６を通過しようとしても、貫通孔６の内壁に設けられた凸部８Ｂが通過時の抵抗となり、細胞７は貫通孔６の内部に引き止められ、保持される。
【００２１】
一方、貫通孔６の最小内径よりも小さい細胞７は貫通孔６の内部で保持されることなく通過する。そのため、貫通孔６の最小内径以上の直径を有する細胞７を選択的に保持することになる。
【００２２】
さらに減圧器５による減圧の圧力調整を行うことによって、貫通孔６で保持する細胞７のサイズをさらに限定する。
【００２３】
例えば、減圧器５による減圧の圧力が過度に小さい場合には、貫通孔６の最大内径より大きい細胞７を貫通孔６の内部へ引き込むことができず、一方減圧の圧力が過度に大きい場合には、貫通孔６の最大内径よりはるかに大きい細胞７も変形し、貫通孔６内部へ引き込まれ、凸部８Ｂで保持されることなく通過してしまう。つまり、減圧器５による減圧を強化するにしたがって、貫通孔６の内部に保持することができる細胞７のサイズが大きくなっていく。このため、減圧器５の減圧の圧力を調整することによって、所望サイズの細胞７を選択的に貫通孔６の内部に保持することができる。
【００２４】
この一連の動作中においては、培養液１０の流れをモニタリングし、細胞７が貫通孔６に保持されたかどうかを確認することができる。これは、細胞７が貫通孔６の内部に保持された後は減圧器５を用いて減圧しても、この細胞７が培養液１０の流れを阻害するためである。
【００２５】
例えば、細胞７を貫通孔６の内部に保持していない状態では、減圧した場合の培養液１０の流量はほぼ一定であるが、細胞７が貫通孔６の内部に保持された状態では、培養液１０が流れなくなり、流量が０またはほぼ０となる。これを観察することによって細胞７を貫通孔６の内部で保持できたかどうか容易に確認することができる。
【００２６】
以下に本実施の形態における微小物体捕捉装置１の製造方法を説明する。
【００２７】
図４〜図７はそれぞれ本発明の実施の形態１における基板２の断面を示している。
【００２８】
まず図４に示すように基板２にフォトリソグラフィーによってレジストマスク１１を形成する。このレジストマスク１１には所望とする貫通孔６の断面と同形状のマスクホール１２を形成しておく。
【００２９】
次に図５、図６に示すようにエッチングを行い、貫通孔６を形成する。なお、エッチング方法としてはドライエッチングが望ましく、エッチングガスとしてエッチングを促進するガス（以下エッチングガスという。）とエッチングを抑制するガス（以下抑制ガスという。）を用いる。本実施の形態では、エッチングガスとしてＳＦ6を用い、抑制ガスとしてＣ4Ｆ8を用いた。
【００３０】
そしてこのドライエッチング工程の際、まず基板２の上方では、外部コイルの誘導結合法によりプラズマを生成させている。したがって、エッチングガスＳＦ6を導入すると、このプラズマ中には、エッチングガスＳＦ6に含まれるプラスイオン（ＳＦ5+）とＦのラジカル成分とが存在している。
【００３１】
次に基板２に高周波を印加すると、基板２にはマイナスのバイアス電圧が発生し、前述のプラスイオン（ＳＦ5+）は基板２に向かって垂直に衝突し、またＦのラジカル成分を用いることでより効率よく垂直にエッチングを行うことができる。
【００３２】
その結果、図５に示すように、ドライエッチングは基板２の垂直方向（下方）に進むことになる。
【００３３】
一方、抑制ガスＣ4Ｆ8を用いる際には、基板２に高周波を加えないでおく。そうすることによって、基板２にはバイアス電圧は全く発生しない。
【００３４】
したがって、抑制ガスＣ4Ｆ8に含まれるＣＦ+は、偏向を受けることなく、基板２のドライエッチング穴の壁面に付着し、均一な膜を形成する。
【００３５】
そしてこのＣＦ+の膜は、保護膜となってエッチングを抑制する。ここでこの保護膜は、貫通孔６の壁面部分だけでなく底面にも形成されるが、底面に形成された保護膜は壁面に形成された保護膜に比較して上記理由によりエッチングガスによって容易に除去されるため、エッチングは下方に進むことになる。ただし底面の保護膜が除去された部分の下方は、Ｆのラジカル成分による化学的な等方性エッチングにより、エッチングが下方向だけでなく横方向へも等方的に進行するため、図６のように貫通孔６の壁面は、貫通孔６の内周形状に合わせ、輪状の凹部８Ａと凸部８Ｂとを交互に有する構造となる。そして凹部８Ａの最深部から凸部８Ｂに向かって、なだらかに湾曲する立ち上がり壁が形成される。
【００３６】
その後上記工程を繰り返すことによって、輪状の凹部８Ａと凸部８Ｂとを複数有する貫通孔６が形成され、最後にレジストマスク１１を除去することによって図７に示すような貫通孔６が形成される。なお、エッチングガスとしてＣＦ4、抑制ガスとしてＣＨＦ3などを用いることができる。
【００３７】
さらに図７に示すような貫通孔６を形成した後、この基板２をエッチングガスのみの雰囲気に設置すれば、凸部８Ｂの先端は他の部分に比較してエッチングガスが周囲に多く存在するため、凸部８Ｂの先端を図８に示すように丸くすることができる。エッチングガスとしてはＳＦ6、ＣＦ4、ＸｅＦ2などを用いると良い。
【００３８】
以下に本実施の形態における効果を説明する。
【００３９】
まず、本実施の形態では、細胞７の捕捉・保持を簡便にし、微小物体捕捉装置１の操作性を向上させることができる。
【００４０】
すなわち、従来は細胞７を捕捉・保持するには、マイクロピペットや光ピンセットを用いており、この作業は顕微鏡を覗きながら対象物に狙いを定める必要があるなど、熟練を要していた。
【００４１】
一方、本実施の形態の微小物体捕捉装置１を用いると、第２の槽４を減圧するだけで、容易に細胞７を貫通孔６内部に引き込み、捕捉することができる。また、複数の細胞７が重なり合っている場合でも、吸引によりいずれか一つの細胞７が貫通孔６に捕捉され、保持される。そしてこの保持された細胞７によって貫通孔６下方からの吸引は阻害されるため、これ以上細胞７が捕捉されるのを抑制することができ、一つの細胞７を的確に捕捉することができるのである。
【００４２】
さらに、貫通孔６の内径や減圧器５の減圧の強度を調整することによって、捕捉したい細胞７のサイズを容易に選択することができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、貫通孔６内壁に設けた凸部８Ｂによって、細胞７が貫通孔６を通過する時の抵抗を高め、この貫通孔６内部で細胞７を引き止めることができる。したがって、細胞７を捕捉した後減圧を止めた場合や、高速で装置を駆動させた場合も、細胞７を安定して保持し、動作することが容易となる。また凸部８Ｂの高さによって、所望サイズの細胞７を捕捉することができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、凸部８Ｂを複数形成し、これらの複数の凸部８Ｂが細胞７と接触する構造となっている。これによって、細胞７が貫通孔６を通過する際の抵抗が増加し、より確実に貫通孔６の内部に細胞７を保持することができる。
【００４５】
さらに、凸部８Ｂを貫通孔６の内周に沿って輪状に形成したことによって、内周の一部のみに凸部８Ｂを形成した場合や、角部分を有する四角形状の場合と比較し、細胞７と貫通孔６内壁との接触面積が増加し、細胞７のすり抜けを効果的に抑制することができ、より的確に細胞７を保持することができる。またこのような凸部８Ｂの構造によって、細胞７の周囲全体に抵抗が付与され、応力が均等に分散するため、細胞７の損傷を抑制する効果を有する。
【００４６】
また図８に示すように、凸部８Ｂの先端に丸みをつけたことによって、細胞７が凸部８Ｂと接触した場合の細胞７の損傷を抑制することができる。
【００４７】
さらに、凹部８Ａと凸部８Ｂとが、凹部８Ａの最深部から凸部８Ｂの先端に向かってなだらかに湾曲する立ち上がり壁で連結していることから、この凹部８Ａの底は貫通孔６外方に向かって丸みを帯びている。したがって、平面に凸部８Ｂを形成した時と比較し、その湾曲面に沿って培養液１０を滑らかに流動させることができ、この培養液１０に伴って細胞７を的確に貫通孔６へと捕捉することができる。また、貫通孔６内壁には細胞７の捕捉の障害となる気泡が付着することがあるが、上記構成によって培養液１０の流れが円滑になると、この気泡を除去しやすくなり、細胞７の捕捉効率を向上することができる。
【００４８】
また本実施の形態における凹部８Ａと凸部８Ｂは、上記のドライエッチング方法により、貫通孔６を形成する一連の工程で同時に形成することができる。また例えば貫通孔６の内径が３μｍ程度の非常に微細な場合であっても、上記製造方法によって、高さ１μｍ以下の凸部８Ｂを容易に形成することができる。
【００４９】
さらに本実施の形態における微小物体捕捉装置１は、光ピンセットの装置が大型で高価なのに比較し、小型で安価に製造することができる。また圧力操作のみで動作が可能なため、短時間で細胞７を保持・捕捉することができる。
【００５０】
（実施の形態２）
本実施の形態と実施の形態１との違いは、実施の形態１の貫通孔（図７の６）が円柱状であるのに対し、本実施の形態の貫通孔６Ａを、図９に示すように、基板２の上面から下面にかけて徐々に細くなるテーパー構造にした点である。
【００５１】
このようなテーパー構造にするには、エッチングを促進するガス（エッチングガス）とエッチングを抑制するガス（抑制ガス）との割合を変えればよい。すなわち、基板２の下面に近づくにしたがってエッチングガスの割合を減らせば、図９に示すようなテーパー構造に形成することができる。
【００５２】
このように貫通孔６Ａをテーパー構造とすれば、基板２上面では貫通孔６Ａの断面積が大きいため細胞７を捕捉しやすく、基板２の下面に行くほど細胞７が通過する際の抵抗が大きくなり、これによってより確実に細胞７を貫通孔６Ａの内部に保持することができる。
【００５３】
なお、このような微小物体捕捉装置１は、例えば下記に説明する細胞電位測定デバイスとして使用したり、その他細胞７への特定成分の注入や抽出手段、またはレーザメスなどの切断処理手段と組み合わせた装置として応用したりできる。
【００５４】
ここで、上述の細胞電位測定デバイスとは、図１の微小物体捕捉装置１の第１の槽３と第２の槽４にそれぞれ電極を設けたものである。
【００５５】
動作方法としては、まず、細胞７を貫通孔６Ａの内部に保持した後、細胞７に化学的、あるいは物理的刺激を与える。この刺激の種類としては、例えば化学的刺激としては化学薬品、毒物などがあり、物理的刺激としては機械的変位、光、熱、電気、電磁波などがある。そして細胞７がこれらの刺激に対して活発に反応する場合、例えば細胞７は細胞７膜のチャネルを通じて各種イオンを放出あるいは吸収する。すると細胞７内外の電位勾配が変化するため、その変化を電極によって検出し、細胞７の反応を分析する。
【００５６】
本実施の形態の微小物体捕捉装置１は、特に細胞７と貫通孔６Ａ内壁との密着性を高めることができるため、上記細胞電位測定デバイスに応用すれば細胞７内外の電位勾配を高精度で測定することができる。
【００５７】
（実施の形態３）
本実施の形態と実施の形態１との違いは、実施の形態１の貫通孔（図７の６）を形成した後に、図１０に示すように、貫通孔６内壁をシリコン酸化物からなる親水性膜１３で被覆した点である。
【００５８】
これはシリコンの基板２を１０００℃以上の高温の酸素雰囲気中で酸化させることで形成できる。
【００５９】
この親水性膜１３は、細胞７などの親水性の物体と貫通孔６内壁との密着性を高めることができる。したがって、細胞７が貫通孔６を通過する際の抵抗が高くなり、より確実に細胞７を貫通孔６の内部に保持することができる。その他親水性膜１３としてシリコン窒化物などで形成してもよい。
【００６０】
（実施の形態４）
本実施の形態と実施の形態１との違いは、図１１に示すように、基板２の上面に窪み１４を有し、この窪み１４の最深部から基板２下面に向けて貫通孔６を形成した点である。そして本実施の形態における窪み１４は略四角錐形であり、基板２の上面から窪み１４の最深部に向けて徐々に細くなるテーパー構造をしている。図１２はこの基板２を上面から見た図であり、図１１は図１２のＢ−Ｂにおける断面図である。なお、この貫通孔６は、実施の形態１と同様に、内壁に複数の凹部８Ａと凸部８Ｂとを有している。
【００６１】
本実施の形態における効果を以下に説明する。
【００６２】
本実施の形態の微小物体捕捉装置１は、基板２上面に広く開口した窪み１４があるため、この窪み１４部分には培養液１０と共に細胞７が流入し易く、さらにこの窪み１４は徐々に先細くなる斜面を有するため、細胞７はこの斜面に沿って重力にしたがい貫通孔６へと転がっていく。よって、細胞７をより確実に貫通孔６へと導き、その内部へ引き込むことができる。その他の効果については実施の形態１と同様であるため省略する。
【００６３】
以下に、本実施の形態における窪み１４の製造方法を説明する。
【００６４】
まず図１３に示すように（１００）の面を有したシリコンの基板２の上面および下面にシリコン酸化物膜１５を形成する。シリコン酸化物膜１５はシリコンの基板２を１０００℃以上の高温の酸素雰囲気中で酸化させることによって形成することができる。
【００６５】
そして図１４に示すように基板２の上面にフォトリソグラフィーによってレジストマスク１６を形成する。このレジストマスク１６には、窪み１４の開口部と同形状のマスクホール１７を形成しておく。また基板２の下面にもレジストマスク１８を形成しておく。その後基板２上面において、シリコン酸化物膜１５のエッチングを行うと、図１４のような状態となる。このエッチングとしてはウェットエッチングを行い、ＢＨＦやＨＦなどのエッチャントを用いると良い。
【００６６】
次に図１５に示すように、レジストマスク１６、１８を除去し、残ったシリコン酸化物膜１５をマスクとして基板２のエッチングを行う。エッチングとしてはウェットエッチングを行い、テトラメチルヒドロアンモニウムや水酸化カリウムなどのエッチャントを用いると良い。
【００６７】
ここで本実施の形態の窪み１４は略四角錐型をしている。これはシリコン基板２の異方性を利用したものであり、（１１１）の面に対してはエッチングの進行速度が遅く、（１００）面に対してはエッチングの進行速度が速い、というエッチングレートの差を利用したものである。そのため窪み１４の壁面は（１１１）の面が４面出現した状態となっている。
【００６８】
次に図１６に示すように基板２下面にフォトリソグラフィーによってレジストマスク１９を形成する。このレジストマスク１９は貫通孔６を形成するためのもので、貫通孔６の断面と同形状のマスクホール２０を形成しておく。その後シリコン酸化物膜１５のエッチングを行う。
【００６９】
その後、基板２下面から実施の形態１と同様のドライエッチング方法で貫通孔６を形成する。そして最後にレジストマスク１９とシリコン酸化物膜１５を除去することによって図１１に示すような構造が形成される。
【００７０】
（実施の形態５）
本実施の形態は、実施の形態４における窪み１４の形状を、図１７に示すように略半球形状に形成したものである。なお、図１８はこの基板２の上面図であり、図１８のＣ−Ｃにおける断面図が図１７である。
【００７１】
本実施の形態の効果は実施の形態４と同様であるため省略する。
【００７２】
以下、本実施の形態における窪み１４Ａの製造方法について説明する。
【００７３】
まず図１９に示すようにシリコンの基板２の上面にフォトリソグラフィーによってレジストマスク２１を形成する。このレジストマスク２１には、貫通孔６の断面と同形状のマスクホール２２を形成しておく。
【００７４】
次に図２０に示すように、ドライエッチングを行い、窪み１４Ａを形成する。エッチングガスとしてはＳＦ6、ＣＦ4、ＸｅＦ2などを用いると良い。このドライエッチングではマスクホール２２から等方的にエッチングが進行するため、図２０に示すような半球形状の窪み１４Ａを形成することができる。ここで半球形状の窪み１４Ａを形成した後のレジストマスク２１は図２０に示すように中空に浮いた状態を保っている。
【００７５】
その後、このレジストマスク２１をそのまま用い、基板２上面から実施の形態１と同様のドライエッチング方法で貫通孔６を形成する。そして最後にレジストマスク２１を除去すれば、図１７のような窪み１４Ａが形成される。
【００７６】
なお、上記の本実施の形態の製造方法は実施の形態４の製造方法に比較し、一枚のレジストマスク２１で窪み１４Ａと貫通孔６を形成することができ、製造工程数が少なく容易であるという特徴もある。
【００７７】
また、上記の実施の形態１から５の微小物体捕捉装置１は、第１の槽３の外部に圧電体からなる振動装置（図示せず）を配置することで、さらに細胞７の捕捉が容易となる。
【００７８】
すなわち、この振動板装置を用いて所定の周波数の音響波を第１の槽３に印加することによって、貫通孔６の上部に節が形成されるような定在波を発生させることができる。そしてこの定在波の節に細胞７が凝集し、細胞７をより容易に貫通孔６内部へと導くことができるのである。
【００７９】
なお、実施の形態１から５は微小物体として細胞７を挙げたが、細胞７に限定するものではない。たとえば、この微小物体捕捉装置１は、気体中に浮遊する微小粒子の捕捉にも用いることができる。また、第１の槽３および第２の槽４には培養液１０などの液体以外にも、気体を注入することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の微小物体捕捉装置は、細胞の捕捉、保持が容易であり、医療・バイオテクノロジー分野などのＭＥＭＳ技術に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明における微小物体捕捉装置の断面図
【図２】本発明における基板の上面図
【図３】本発明における微小物体捕捉装置の断面図
【図４】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図５】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図６】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図７】本発明における基板の断面図
【図８】本発明における基板の断面図
【図９】本発明における基板の断面図
【図１０】本発明における基板の断面図
【図１１】本発明における基板の断面図
【図１２】本発明における基板の上面図
【図１３】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図１４】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図１５】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図１６】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図１７】本発明における基板の断面図
【図１８】本発明における基板の上面図
【図１９】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【図２０】本発明における製造工程を示す基板の断面図
【符号の説明】
【００８２】
１ 微小物体捕捉装置
２ 基板
３ 第１の槽
４ 第２の槽
５ 減圧器
６ 貫通孔
６Ａ 貫通孔
７ 細胞（微小物体）
８Ａ 凹部
８Ｂ 凸部
９ 導入口
１０ 培養液
１１ レジストマスク
１２ マスクホール
１３ 親水性膜
１４ 窪み
１４Ａ 窪み
１５ シリコン酸化物膜
１６ レジストマスク
１７ マスクホール
１８ レジストマスク
１９ レジストマスク
２０ マスクホール
２１ レジストマスク
２２ マスクホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
この基板の上方に設けた第１の槽と、
前記基板の下方に設けた第２の槽と、
前記第１の槽と前記第２の槽の少なくとも一方に接続された圧力装置とを備え、
前記基板の上面から下面までを貫通する貫通孔を形成し、
この貫通孔の内壁には凹部と凸部とを交互に形成した微小物体捕捉装置。
【請求項２】
前記凹部と凸部とは、
前記凹部の最深部から前記凸部の先端に向かってなだらかに湾曲する立ち上がり壁で連結している請求項１に記載の微小物体捕捉装置。
【請求項３】
前記凹部と凸部とを、
前記貫通孔の内周に沿って環状に形成した請求項１または２に記載の微小物体捕捉装置。
【請求項４】
前記凹部と凸部とを複数個形成した請求項１から３のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置。
【請求項５】
前記凸部の先端は丸みを帯びている請求項１から４のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置。
【請求項６】
前記貫通孔の最小内径は
微小物体の最小直径の１／２以上微小物体の最小直径以下である請求項１から５のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置。
【請求項７】
隣接する前記凸部の間隔は捕捉する微小物体の最大直径より小さい請求項１から６のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置。
【請求項８】
前記貫通孔は
前記基板上面から下面に向けて徐々に細くなる形状である請求項１から７のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置。
【請求項９】
前記基板の上面には窪みを有し、
前記貫通孔は前記窪みの最深部から前記基板の下面に向けて形成された請求項１から８のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置。
【請求項１０】
前記第１の槽は圧電体からなる振動装置と接続された請求項１から９のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置と、前記第１の槽に設けた第１の電極と、前記第２の槽に設けた第２の電極とを備えた細胞電位測定デバイス。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置と、切断手段とを備えた切断デバイス。
【請求項１】
基板と、
この基板の上方に設けた第１の槽と、
前記基板の下方に設けた第２の槽と、
前記第１の槽と前記第２の槽の少なくとも一方に接続された圧力装置とを備え、
前記基板の上面から下面までを貫通する貫通孔を形成し、
この貫通孔の内壁には凹部と凸部とを交互に形成した微小物体捕捉装置。
【請求項２】
前記凹部と凸部とは、
前記凹部の最深部から前記凸部の先端に向かってなだらかに湾曲する立ち上がり壁で連結している請求項１に記載の微小物体捕捉装置。
【請求項３】
前記凹部と凸部とを、
前記貫通孔の内周に沿って環状に形成した請求項１または２に記載の微小物体捕捉装置。
【請求項４】
前記凹部と凸部とを複数個形成した請求項１から３のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置。
【請求項５】
前記凸部の先端は丸みを帯びている請求項１から４のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置。
【請求項６】
前記貫通孔の最小内径は
微小物体の最小直径の１／２以上微小物体の最小直径以下である請求項１から５のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置。
【請求項７】
隣接する前記凸部の間隔は捕捉する微小物体の最大直径より小さい請求項１から６のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置。
【請求項８】
前記貫通孔は
前記基板上面から下面に向けて徐々に細くなる形状である請求項１から７のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置。
【請求項９】
前記基板の上面には窪みを有し、
前記貫通孔は前記窪みの最深部から前記基板の下面に向けて形成された請求項１から８のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置。
【請求項１０】
前記第１の槽は圧電体からなる振動装置と接続された請求項１から９のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置と、前記第１の槽に設けた第１の電極と、前記第２の槽に設けた第２の電極とを備えた細胞電位測定デバイス。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれか一つに記載の微小物体捕捉装置と、切断手段とを備えた切断デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００７−２９８３４９（Ｐ２００７−２９８３４９Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２５５１１（Ｐ２００６−１２５５１１）
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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