微細粒子のスクリーニング装置および微細粒子のスクリーニング方法
【課題】精度良く位置決めすることで、位置決め作業性を向上して焦点外れや認識位置のズレを防止して、多くの数の微細粒子から標的とする微細粒子を効率良く探索して選択的に効率よく回収することができる微細粒子のスクリーニング装置を提供する。
【解決手段】計測用チップ９０は、固定具１２０のフラットな剛体平面に対して突き当てて位置決めするための突起７２０，７２１と、計測用チップ９０に形成されて計測用チップ９０を固定具１２０に対してセットする際の向きを明示する表示部７５０とを有する。
【解決手段】計測用チップ９０は、固定具１２０のフラットな剛体平面に対して突き当てて位置決めするための突起７２０，７２１と、計測用チップ９０に形成されて計測用チップ９０を固定具１２０に対してセットする際の向きを明示する表示部７５０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細粒子のスクリーニング装置に関し、特に微細粒子（例えば細胞など）に対して光を当てて微細粒子から発する蛍光を標識として標的とする微細粒子を探索して、その探索した微細粒子を選択的に吸引して回収するための微細粒子のスクリーニング装置および微細粒子のスクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
標的対象物である細胞を探索して回収する探索回収装置としては、次のようなものがある。試料台の上には、細胞を載せた試料板を載せるようになっており、照明と対物レンズがこの試料板を挟んで対向する位置に配置されている。細胞を吸引するためのノズルは、細胞に対して斜め下方向に向けて配置されていて、吸引できるようになっている。試料台はＸＹステージにより移動可能である。探索回収装置では、試料台には１つの試料板を載せて照明を当てることで細胞の蛍光を観察して、ノズルを用いて蛍光を発する細胞を回収する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２０７９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、試料を載せる部材は照明と対物レンズを含む光学系に対して精度良く位置決めすることで、位置決め作業性を向上して焦点外れや認識位置のズレを防止することが望まれている。
例えばカメラ等で計測を行う場合、高スループットのためには１度に計測できるエリアを広くする必要がある。この領域を視野内に正確に位置決めするとともに、全面で観察焦点を合わせた状態で計測するためには、部材自体の精度と、セットする際の位置決め精度の両立が必要である。
【０００４】
そこで、本発明は上記課題を解消するために、精度良く位置決めすることで、位置決め作業性を向上して焦点外れや認識位置のズレを防止して、多くの数の微細粒子から標的とする微細粒子を効率良く探索して選択的に効率よく回収することができる微細粒子のスクリーニング装置および微細粒子のスクリーニング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解消するために、本発明の微細粒子のスクリーニング装置は、微細粒子から発する光情報を標識として微細粒子の探索を行い、探索された微細粒子を選択的に取得するための微細粒子のスクリーニング装置であって、
光を透過する材料で形成され、前記微細粒子の少なくとも１個が収容され得る大きさを持つウェルが複数設けられた計測用チップと、
前記計測用チップを固定するための固定具と、
前記計測用チップおよび前記計測用チップの収容された前記微細粒子に光を照射することによって、前記微細粒子の光信号を取得する計測部と、を備え、
前記計測用チップは、
前記固定具の突き当て部に当接させることで前記計測用チップの上下面に平行な方向に位置決めするために、前記計測用チップの側面に設けられた突起と、
前記計測用チップに形成されて前記計測用チップを前記固定具に対してセットする際の向きを明示する表示部と、を有することを特徴とする。
【０００６】
本発明の微細粒子のスクリーニング装置は、好ましくは前記突起が、前記計測用チップの側面から突出して形成されていることを特徴とする。
本発明の微細粒子のスクリーニング装置は、好ましくは前記計測用チップが、前記ウェルの形成されているエリアが１０ｍｍ四方以上の広さであり、前記ウェルの周囲の一部もしくは全部の領域が前記固定具で固定され、前記ウェルの形成されていない下面側より適切な大きさの力を加えることで、前記ウェルの形成されているエリアの任意の２ｍｍ四方の平面度を１０μｍ以下とすることを特徴とする。
【０００７】
本発明の微細粒子のスクリーニング装置は、好ましくは前記計測用チップの前記ウェルが形成されている計測エリアに含まれる任意の２ｍｍ四方の領域内の厚みの変動Δｔが、１０／（１−１／ｎ）［μｍ］以下（ｎは計測用チップの材率の屈折率）であることを特徴とする。
本発明の微細粒子のスクリーニング装置は、好ましくは前記計測用チップの前記ウェルが形成されている計測エリアに含まれる任意の２ｍｍ四方の領域内の前記上面と前記下面の成す傾斜角度φの変動が、（５×１０―６）／｛ｔ（１−１／ｎ）｝［ｒａｄ］以下である（ｔは前記計測用チップの平均厚み［ｍｍ］，ｎは前記計測用チップの材質の屈折率）ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の微細粒子のスクリーニング方法は、微細粒子から発する光情報を標識として微細粒子の探索を行い、探索された微細粒子を選択的に取得するための微細粒子のスクリーニング方法であって、計測用チップは、光を透過する材料で形成され、前記微細粒子の少なくとも１個が格納され得る大きさを持つウェルが複数設けられており、前記計測用チップは固定具に対して固定され、計測部が、前記計測用チップおよび前記計測用チップの収容された前記微細粒子に光を照射することによって、前記微細粒子の光信号を取得する場合に、前記計測用チップの突起を、前記固定具の突き当て部に当接させることで位置決めする際に、前記固定具に対してセットする向きを明示する表示部に基づいて前記固定具に対してセットすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、精度良く位置決めすることで、位置決め作業性を向上して焦点外れや認識位置のズレを防止して、多くの数の微細粒子から標的とする微細粒子を効率良く探索して選択的に効率よく回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の微細粒子のスクリーニング装置の好ましい実施形態を示す正面図である。図２は、図１の微細粒子のスクリーニング装置の好ましい実施形態を示す斜視図である。
【００１１】
図１と図２に示す微細粒子のスクリーニング装置１は、計測用チップ９０内の複数の微細粒子（例えば生体の細胞など）に対して光を当てることで微細粒子から発する蛍光を標識として、標的とする微細粒子を探索して、回収条件を満たした微細粒子の入っているウェルにある全ての微細粒子を標的対象物として選択的に吸引して、回収プレート８０に回収するための装置である。
【００１２】
図１に示す微細粒子のスクリーニング装置１は、ベース１１と、支持部１２と、回収部１３と、計測部１４と、画像解析部１５と、移動部１６と、を備え、図２に示すように、各部がカバー１９により覆われている。カバー１９は、外部からの光や異物の進入を防いでいる。なお、ベース１１は、スクリーニング装置１の各要素を保持するための本体フレームである。
【００１３】
図１に示すように、図１の紙面垂直方向がＸ方向（第１方向）であり、左右方向がＹ方向（第２方向）である。Ｚ方向は、Ｘ方向とＹ方向に対して垂直な方向である。
【００１４】
ベース１１は、回収部１３と、計測部１４と、移動部１６を保持しており、ベース１１はプレート部材２０，２１，２２を有している。これらのプレート部材２０，２１は、複数の垂直部材２３により平行に固定されており、プレート部材２０，２２は、複数の部材２４により平行に固定されている。この部材２４は、高さの調整をするとともに、振動を遮断する材質により構成されている。
【００１５】
最も上に位置するプレート部材２１の上には、支持部１２と支持台３０が固定されている。支持部１２は、プレート部材２１の上においてＺ方向に沿って垂直に立てて配置されている。支持台３０は、脚部３０Ｒと支持板３０Ｐを有している。プレート部材２０，２１，２２と支持板３０Ｐは、Z方向に沿って相互に間隔をおいて配置されている。
【００１６】
次に、図１と図３を参照して、移動部１６の構造例について説明する。
図３は、移動部１６とその移動部１６の上に搭載されている搭載用テーブル４と回収プレート８０と計測用チップ９０を示している。
【００１７】
図３と図１に示すこの移動部１６は、図１に示すベース１１の支持台３０に固定されている。移動部１６は、移動対象物である搭載用テーブル４０を搭載しており、この搭載用テーブル４０をＸ方向とＹ方向に沿ってそれぞれ移動して位置決めすることができる。
【００１８】
図３に示すように、移動部１６は、第１テーブル５１と第２テーブル５２を有している。第１テーブル５１は、図１の支持台３０に固定されており、第２テーブル５２をＸ方向に沿って移動して位置決め可能に搭載している。第２テーブル５２は、搭載用テーブル４をＹ方向に沿って移動して位置決め可能に搭載している。
【００１９】
図３に示すように、第１テーブル５１の上面には、ガイドレール５３，５３と第１モータ５５が設けられている。第２テーブル５２の下面には、断面Ｕ字型の部材５４，５４とナット５７が設けられている。ガイドレール５３，５３がそれぞれに部材５４，５４にかみ合っている。第１モータ５５の送りねじ５６は、ナット５７にかみ合っている。これにより、制御部１００が指令して第１モータ５５を作動して送りねじ５６を回転することで、第２テーブル５２はＸ方向に沿って移動して位置決め可能である。
【００２０】
図３に示すように、第２テーブル５２の上面には、ガイドレール６３，６３と第２モータ６５が設けられている。搭載用テーブル４０の下面には、断面Ｕ字型の部材６４，６４とナット６７が設けられている。ガイドレール６３，６３がそれぞれに部材６４，６４にかみ合っている。第２モータ６５の送りねじ６６は、ナット６７にかみ合っている。これにより、制御部１００が指令して第２モータ６５を作動して送りねじ６６を回転することで、搭載用テーブル４０はＹ方向に沿って移動して位置決め可能である。
【００２１】
図３に示すように、第１テーブル５１は第１開口部５９を有しており、第２テーブル５２は第２開口部６９を有しており、さらに搭載用テーブル４０は第３開口部７９を有している。これらの第１開口部５９と第２開口部６９と第３開口部７９は、第２テーブル５２がＸ方向に移動し、搭載用テーブル４０がＹ方向に移動しても常に重なるような大きさを有しており、計測部１４の対物レンズ１１０側からの光（照射光）Ｌを、搭載用テーブル４０の上の計測用チップ９０の微細粒子に対して導くための開口部である。
【００２２】
これにより、第２テーブル５２がＸ方向に移動し搭載用テーブル４０がＹ方向に移動しても、対物レンズ１１０側からの光Ｌは、第１開口部５９と第２開口部６９と第３開口部７９を通過して、搭載用テーブル４０上の計測用チップ９０の微細粒子に対して照射され、微細粒子から蛍光を発生させることができる。
【００２３】
なお、図３に示す移動部１６の搭載用テーブル４０は、モータと送りネジを用いてＸ、Ｙ方向に移動可能であるが、これに限らずリニアモータなどを用いても良い。
【００２４】
図４は、搭載用テーブル４０と回収プレート８０と計測用チップ９０を示している。図４に示すよう、搭載用テーブル４０は、例えば長方形状の板状部材であり、この搭載用テーブル４０の搭載面７０の上には回収プレート８０と計測用チップ９０が着脱可能にＹ方向に沿って並べて搭載できる。
【００２５】
回収プレート８０は、板状の部材であり、回収プレート８０には多数のウェル８１がＸ方向とＹ方向に沿って等間隔をおいてマトリックス状に配列されている。これらのウェル８１は、生物の細胞のような微細粒子が吸引・吐出キャピラリ１４０から順次排出されてくるときに、順次排出されてくる微細粒子が別々に回収して格納することができる微細粒子回収格納部である。ウェル８１は、例えば断面でみて、ほぼＵ字型の凹部あるいはカップ型の凹部である。
【００２６】
図４に示す計測用チップ９０は、固定具１２０により固定されており、この固定具１２０は、搭載用テーブル４０の所定の位置に位置決めして固定されている。
【００２７】
図５は、計測用チップ９０とこの計測用チップ９０の固定具１２０の形状例を示す断面図である。
【００２８】
この固定具１２０は、計測用チップ９０を搭載用テーブル４０の搭載面７０に対して一定の高さの基準面ＣＬの位置で固定して保持するためのものである。図５の例では、固定部材１２０は、第１ケース部１２１と第２ケース部１２２と弾性部材１２３を有している。弾性部材１２３は例えば長方形のリングであり、弾性部材１２３は第２ケース部１２２の内側のフラット面１２６に固定されている。
【００２９】
計測用チップ９０は、第１ケース部１２１と第２ケース部１２２の間に配置されており、計測用チップ９０が弾性部材１２３によりＺ１方向に押し上げられることで、計測用チップ９０の上面９０Ｓは、第１ケース部１２１のフラットな内面１２４に対して突き当てられている。
【００３０】
これにより、計測用チップ９０の上面９０Ｓは常に位置精度の出た基準面１２４に押し付けられて、計測用チップ９０の上面９０Ｓは基準面ＣＬに位置決めすることができるので、例えば計測用チップ９０の厚みのバラツキや反りがあったとしても、厚みのバラツキの影響や反りの影響を低減することができる。
【００３１】
従って、計測用チップ９０の上面９０Ｓと、計測部１４の対物レンズ１１０および回収プレート８０とのＺ方向に関する距離を正確に管理できる。言い換えれば、図７に示す計測用チップ９０のウェル２００内の微細粒子Ｍの位置と、計測部１４の対物レンズ１１０および回収プレート８０との距離を正確に管理できる。
【００３２】
なお、第１ケース部１２１は第２ケース部１２２に対して例えばヒンジ機構部を用いて開閉することができ、これにより、固定具１２０内の計測用チップ９０を取り出して、新たな計測用チップ９０と交換することができる構造になっている。
【００３３】
次に、図３と図５および図７を参照して計測用チップ９０について説明する。
計測用チップ９０の形状例は、図７（Ａ）に例示しており、計測用チップ９０は透光性を有する材料、例えばガラスやプラスチックにより作られている。
【００３４】
図３と図５に示す計測用チップ９０は、光を透過する材料で形成され、例えば長方形の板状部材であり、複数の微細粒子をそれぞれ格納するために複数のウェル２００がＸ方向とＹ方向に沿って等間隔をおいてマトリックス状に配列されている。図５に示すように、各ウェル２００は、微細粒子の懸濁液５００を分注もしくは一括注入することで、微細粒子Ｍの少なくとも１個が格納され得る大きさを持つ。
【００３５】
計測用チップ９０の上面９０Ｓには、ウェル２００の深さよりも浅い複数の凹部が形成されていることが望ましい。この浅い複数の凹部は、計測用チップ９０のＺ方向に関する位置を、計測部１４がオートフォーカスするための基準に用いられる。すなわち、計測用チップ９０の上面のウェル以外の部分にオートフォーカス用のマーキングとしての凹部が形成されるが、画像処理によるコントラスト解析の際に、その凹部の深さはなるべく急峻で浅い方が好ましく、例えば３μｍ以下が好ましい。凹部は、計測用チップ９０の上面の決まった位置に形成してもよいし、ランダムな傷であってもよいが、凹部の形成位置は、計測対象の吸着性などを考慮して決定すべきである。
【００３６】
図１と図５に示すように計測用チップ９０は、移動部１６に対して、固定具１２０を用いて固定されている。この固定具１２０は、少なくとも計測用チップのウェル２００の形成されている側の面と接する面（以下、基準面）１２４が、計測用チップ９０よりも剛性の高い材質で形成されている。計測用チップ９０は、ウェル２００が形成されている上面９０Ｓを固定具１２０の基準面ＣＬに当接させ、ウェル２００の形成されている側と反対の面から弾性を有する弾性部材１２３によって押し付ける。また、シール部材２２２が固定具１２０の基準面ＣＬと計測用チップ９０の上面９０Ｓの間をシールしている。この固定構造により、計測用チップ９０自体の反りを矯正するとともに、固定具９０に対する位置決めを行ない、更に計測用チップ９０上面９０Ｓより滴下する懸濁液５００がもれないように確実にシールすることができる。
【００３７】
図７（Ａ）に例示するように、各ウェル２００は、生物細胞のような微細粒子Ｍを格納するための微細粒子回収格納部であり、例えば断面形状は、ほぼＵ字型の凹部あるいはカップ型の凹部である。各ウェル２００には、複数の微細粒子Ｍが格納されるようになっており、計測用チップ９０の上面９０Ｓには懸濁液５００の膜が形成されている。各ウェル２００の直径Ｄは例えば１０μｍであり、各ウェル２００はＸ方向とＹ方向に例えばそれぞれ５００個配列されている。
【００３８】
次に、図１と図６を参照して、回収部１３の構造例を説明する。
図１に示す回収部１３は、ベース１１に配置され、Ｘ方向とＹ方向に対して直交するＺ方向に移動して位置決め可能な吸引・吐出キャピラリ１４０を有しており、吸引・吐出キャピラリ１４０により、図５に例示する輝度条件を満たした微細粒子Ｍ１が収納されているウェル２００内の微細粒子全数を吸入して回収プレート８０の所定の位置に吐出して回収する。
【００３９】
回収部１３は、Ｘ方向とＹ方向に対して直交するＺ方向に移動して位置決め可能な吸引・吐出キャピラリ１４０を有しており、この吸引・吐出キャピラリ１４０により前記輝度条件を満たした微細粒子Ｍ１が収納されているウェル内の微細粒子全数Ｍを吸入して回収プレート８０の所定の位置に吐出して回収するためのものである。すなわち、少なくとも各ウェル内に、測定者によって設定できる輝度条件を満たす粒子が１個以上存在することを確認するためのデータを取得し、回収部１３は、ウェル内の全ての微細粒子を回収するものである。
【００４０】
図６に示すように、回収部１３は、操作部１３０と基部１３１を有しており、基部１３１は支持部１２に固定されている。操作部１３０は、吸引ポンプ１３３と、吸引・吐出キャピラリ１４０を備えている。吸引・吐出キャピラリ１４０はＺ２方向（下方向）に沿って先細り状の中空部材であり、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２は、図１と図５に示すように、計測用チップ９０のウェル２００に接近されるようになっており、吸引・吐出キャピラリ１４０の後端部１４３は吸引ポンプ１３３に接続されている。
【００４１】
図６に示すように、モータ２５１の送りねじ２５２が操作部１３０のナット２５３にかみ合っており、制御部１００がモータ２５１を作動させて送りねじ２５２を回転することで、ナット２５３とともに操作部１３０をＺ方向（Ｚ１方向とＺ２方向）に沿って上下移動して位置決めすることができる。
【００４２】
これにより、図６の回収部１３はＺステージと呼ぶことができ、図３の移動部１６はＸ・Ｙステージとも呼ぶことができる。
【００４３】
次に、図１を参照して、計測部１４および解析部１５を説明する。
図１に示す計測部１４は、計測用チップ９０の複数のウェル２００が含まれる領域に対して光Ｌを照射することで、その領域内の微細粒子Ｍから蛍光を発生させて、その蛍光を受光する。受光した微細粒子Ｍからの蛍光は、画像解析部１５により画像解析する。画像解析部１５は、各ウェル２００内の複数の微細粒子Ｍの内の、少なくとも最大輝度の蛍光を発する微細粒子Ｍ１の蛍光強度を算出する。
【００４４】
これにより、Ｘ方向とＹ方向で構成される平面内において、回収条件を満たした最大輝度の蛍光を発する微細粒子Ｍ１が収納されているウェル２００の位置を制御部１００が認識する。制御部１００は、図３に示す第１モータ５５と第２モータ６５に対して制御駆動信号を与えることで、移動部１６上の計測用チップ９０のウェル２００を、吸引・吐出キャピラリ１４０の真下に位置させることができる。つまり、吸引・吐出キャピラリ１４０は、ウェル単位でそのウェル内の微細粒子を吸引することができるようになっている。吸引・吐出キャピラリ１４０は、回収条件を満たした微細粒子の入っているウェルにある全ての微細粒子を吸引する。吸引・吐出キャピラリ１４０は、複数のウェルの内の選択されたウェル、すなわち回収条件を満たした微細粒子の入っているウェル内から全ての微細粒子を吸引することができる。
【００４５】
図１に示す計測部１４は、計測用チップ９０および計測用チップ９０に収容された微細粒子Ｍに少なくとも１つ以上の光源より導かれる光を照射することによって、透過光もしくは反射光による形状および位置情報、および蛍光・化学発光等の輝度情報を個々の微細粒子の平均サイズより細かい分解能で取得するとともに、計測チップ自体の形状や、計測用チップ９０上に配置されたウェル２００の位置や大きさ等の情報を取得する。
【００４６】
図１に示す画像解析部１５は、計測された形状情報および光情報を解析することで、少なくとも各ウェル２００内に、測定者により任意の条件に設定できる輝度条件を満たす微細粒子Ｍ１が１個以上存在することを確認するためのデータを取得する。そして、微細粒子のスクリーニング装置１は、透過光もしくは反射光によるウェル２００の位置認識情報と蛍光・化学発光の光情報とを合わせ照合することにより微細粒子からの光情報を特定し、さらに計測部１４はオートフォーカス機能を有し、合焦した状態で計測を行なうとともに、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２と計測用チップ９０上面との位置関係を、両者に対するオートフォーカスの実施により判断することができる。
【００４７】
図１に示すように、計測部１４は、対物レンズ１１０を有しており、対物レンズ１１０は計測用チップ９０に対して光を導く。対物レンズ１１０は、計測用チップ９０と移動部１６の下方に配置されており、吸引・吐出キャピラリ１４０は、計測用チップ９０と移動部１６の上方に配置されている。これにより、計測用チップ９０とその移動部１６は、対物レンズ１１０と吸引・吐出キャピラリ１４０の間に配置させることができる。
【００４８】
図１の計測部１４では、励起光源２６０は、例えばレーザ光源や水銀ランプを採用することができる。シャッターユニット２６１は、励起光源２６０と蛍光フィルタユニット２６２の間に配置されており、シャッターユニット２６１は計測用チップ９０の微細粒子Ｍに対して光Ｌを照射しない場合には、励起光源２６０の発生する光Ｌが蛍光フィルタユニット２６２の手前で遮断することができる。
【００４９】
図１を参照して、計測部１４についてさらに説明する。
図１に示すように、計測部１４は、少なくとも、光源としての励起光源２６０と、光源より照射される光のうち所望の励起波長帯域のみを選択するための光学フィルタ（励起フィルタ）７２０と、計測用チップ９０からの光情報の所望の波長帯域のみを選択するための光学フィルタ（蛍光フィルタ）７２１と、励起光と光情報との波長帯域の差によって光路を切り替えるためのダイクロイックミラー７５１から構成される少なくとも１つの蛍光フィルタユニット２６２と、励起光源２６０から出射された光を計測用チップ９０に導くとともに計測用チップ９０から得られる光情報を収集するための対物レンズ１１０と、対物レンズ１１０を光軸方向に可動させるオートフォーカス機能を持つフォーカスユニット２６５と、計測対象からの光情報を検出するための光検出部としての受光部２６６と、から構成される。図１に示すように、蛍光フィルタユニット２６２と受光部２６６は、蛍光落射ユニット７５２に固定されている。
【００５０】
さらに、計測部１４はハーフミラー（図示せず）を有しており、ハーフミラーと蛍光フィルタユニット２６２とを切り替えることで、光源２６０からの光の一部を観察対象に照射すると同時に、観察対象からの反射光の一部を光検出部である受光部２６６に導くことによって、計測用チップ９０の上面９０Ｓおよびこの上面９０Ｓに形成されたウェル２００の形状および位置情報を計測することができる。なお、ハーフミラーとは、一般的に入射された光を５０％強度ずつ分光する機能を有する光部品であるが、この実施形態では、分光の光強度を必ずしも５０％にする必要はない。ただし、受光部２６６に入射される光強度は、大きい方ほど測定精度が向上するため、受光部２６６に分光される光強度が大きい分岐ミラーを使用する方が好ましい。
【００５１】
蛍光フィルタユニット２６２では、光源２６０からの光が光学フィルタ７２０（励起フィルタ）によって励起光の波長帯域成分のみが抽出され、ダイクロイックミラー７５１で反射（透過）されて対物レンズ１１０に入射され、計測用チップ９０に照射される。計測用チップ９０から反射光として戻ってくる光は、再びダイクロイックミラー７５１で反射（透過）するため、光源２６０側に戻り、受光部２６６側に伝播されない。
【００５２】
一方、蛍光は、励起光よりも長波長を有するため、ダイクロイックミラー７５１を透過（反射）し、さらに光学フィルタ７２１（蛍光フィルタ）によって検出したい波長帯域のみが、検出部（CCDカメラなど）である受光部２６６に伝播される。
なお、反射光によって計測チップ表面、ウェル、および回収部先端の形状や位置を計測する場合は、蛍光フィルタユニット２６２の代わりにハーフミラーのみを用いることとする。このようにハーフミラーを用いる場合には、ダイクロイックミラー７５１の場所にハーフミラーを置き、他２つの光学フィルタ７２０，７２１は基本的に必要としないが、蛍光フィルタユニットにおける励起フィルタに対応する位置のフィルタとして、計測対象の蛍光の退色をさせにくい波長を選択透過するフィルタを用いるのが更に好ましい。
上述したようにハーフミラーを用いた反射光による位置情報の計測には、蛍光計測と共通の光源を用いることができるという利点がある。このことは計測機能と回収機能を持つスクリーニング装置に限らず、計測のみの装置であっても共通の利点である。
【００５３】
図１に示す計測部１４の複数の対物レンズ１１０，２６４は、例えばレボルバー式で回転することで、必要な倍率の対物レンズを計測用チップ９０の下方位置に位置決めすることができる。フォーカスユニット２６５は、例えば制御部１００からの指令によりモータ２６５Ｍを作動することで、計測用チップ９０の下方位置に配置された例えば対物レンズ１１０をＺ方向に沿って移動して位置決めすることで、計測用チップ９０の微細粒子Ｍに対する対物レンズ１１０のフォーカス調整を行うことができる。
【００５４】
図１に示すように、計測部１４では、光源２６０とは別に計測用チップ９０の上方に複数の光源２５０を備える。光源２５０は、計測用チップ９０の上面９０Ｓと垂直な軸に対して対称な２つ以上の方向より光を照射する。計測用チップ９０からの透過光によって計測用チップ９０の上面９０Ｓおよびこの上面９０Ｓに形成されたウェル２００等の形状および位置情報を計測することができる。この計測においても蛍光フィルタは不要であるが、ダイクロイックミラーと蛍光フィルタを通っても十分な光量が残るように光源波長と光量を選択することで、光路に蛍光フィルタユニットを配置したまま、これを除去したり切り替えたりしなくても観察が可能という利点がある。
【００５５】
計測部１４は、計測データのコントラスト値を指標としたオートフォーカス機能を有し、計測時に透過光もしくは反射光によるオートフォーカスによって計測用チップ９０の上面９０Ｓへの合焦を維持するともに、反射光によって吸引・吐出キャピラリ１４０先端部１４２のオートフォーカスを行なうことで、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２の計測視野内の位置、および計測チップ面との距離を計測することができる。
【００５６】
微細粒子のスクリーニング装置１は、光情報が蛍光であって、反射光もしくは透過光による形状情報計測による計測用チップ９０のウェル２００の位置情報と、励起光による光情報計測による微細粒子からの蛍光情報の両方を用いて計測・解析を行い、励起光を照射することによる蛍光計測を実施した後に、同一視野における透過光計測を実施する。すなわち、微細粒子のスクリーニング装置１では、蛍光計測データのうち、形状情報によって特定されるウェル２００の位置の部分のみの解析を行なう。その際、形状情報の計測を先に行なうと、計測対象である微細粒子の蛍光が退色してしまい、正確な情報の取得ができなくなるために、蛍光輝度を反射光もしくは透過光による形状情報計測よりも先に計測することが有効である。
【００５７】
更に励起光を計測用チップ９０上の複数のウェル２００を含む領域に照射することによって、１視野で複数のウェル２００を含む領域内に存在する微細粒子を計測する。この時に、実質的に自家蛍光の均質な部材に励起光を照射した際に光検出部である受光部２６６によって検出される輝度分布を用いて微細粒子からの蛍光計測値の補正を行なう時には、前記輝度分布の複数ピクセルの平均化処理、もしくは周波数フィルタによって画素ノイズの除去を行う。
【００５８】
補正データの取得方法としては、例えば自家蛍光の均質な部材として計測用チップ９０を用いて、微細粒子の懸濁に用いる液体のみを注入した状態で励起光強度分布を取得する方法や、実際の計測結果からウェル２００以外の部分の輝度分布を抽出し、このデータを補完することによって計測視野全面の輝度分布を取得する方法、更にはチップ面の中で前記ウェルの形成されていない部分の輝度情報を取得する方法などがある。更には微細粒子を含んだ計測情報から、データ処理によって計測視野全面の輝度分布に対する微細粒子の影響を低減させた結果を用いることもできる。
【００５９】
自家蛍光の均質な部材として計測用チップを用い、ウェルの形成されていない部分の輝度分布を取得することもできる。
【００６０】
補正の対象となるのは、計測視野内に照射される励起光の強度分布（不均一性）だけではなく、レンズやフィルタ等の各光学系の透過効率等による検出効率の不均一性もある。これらの不均一性は、励起光自体の径方向分布、および励起光及び蛍光を導くレンズ等の光学部品の径方向分布への依存性が高いため、取得した輝度分布を処理することで輝度の高周波成分を大幅に除去することが好ましい。仮に元画像が微細粒子を含む計測情報から得られたものであっても、処理の過程において微細粒子の輝度の影響を実質的に取り除くことができるため、必要精度によっては予め補正用情報を取得しておくのではなく、計測と同時に補正することが可能である。処理方法としては、平均化、周波数解析、クラスター解析等を用いたデータ処理等を用いることが考えられる。これらの複数の手法は、求められる補正精度によって選択すべきである。
【００６１】
図１において、シャッターユニット２６１のシャッターを開けると、励起光源２６０の光は、蛍光フィルタユニット２６２の蛍光フィルタ７２０で励起波長帯域のみ透過し、ダイクロイックミラー７５１で反射され、対物レンズ１１０を透過して、計測用チップ９０に照射される。これにより、計測用チップ９０内の微細粒子Ｍが例えば蛍光を発生すると、その蛍光はダイクロイックミラー７５１を透過し、蛍光フィルタ７２１で任意の波長帯域のみ透過して受光部２６６により受光されて、光信号―電気信号変換されて画像解析部１５によりその蛍光が画像解析される。
【００６２】
次に、図１に示す微細粒子のスクリーニング装置１を用いて、計測用チップ９０のウェル内における蛍光を発する微細粒子を含む全数の微細粒子を、他のウェル内の微細粒子からは選択して吸引して回収プレート８０に回収するスクリーニング方法の一例について、図７〜図９を参照しながら説明する。
【００６３】
図７（Ａ）は、計測用チップ９０の一部分を示す断面図であり、計測用チップ９０のウェル２００内にはまだ微細粒子は入っていない。図７（Ｂ）は、計測用チップ９０の各ウェル２００内に複数の微細粒子Ｍが配置された状態を示している。
【００６４】
図８（Ａ）は、ウェル２００内の複数の微細粒子Ｍに光（照射光、励起光）Ｌが照射されて複数の微細粒子Ｍが蛍光を発するが、特に最大輝度の蛍光を発する微細粒子Ｍ１が蛍光を発している例を示す。図８（Ｂ）は、吸引・吐出キャピラリ１４０が各ウェル２００に対して順番に近づいて、最大輝度の蛍光を発している微細粒子Ｍ１を含む全数の微細粒子Ｍを吸引して回収する様子を示す。
【００６５】
図９は、最大輝度の蛍光を発している微細粒子Ｍ１を含む全ての微細粒子を計測用プレート９０のウェル２００から吸引して、回収プレート８０のウェル８１に対して回収する例を示す。
【００６６】
図１に示すように、搭載用テーブル４０の搭載面７０には、回収テーブル８０と計測用チップ９０の固定具１２０がそれぞれ所定の位置に配置されている。固定具１２０は、対物レンズ１１の上方位置に配置されている。吸引・吐出キャピラリ１４０は、計測用チップ９０の上に位置されている。
【００６７】
励起光源２６０の光は、上述したように対物レンス１１まで伝播され、光Ｌとして計測用チップ９０に照射される。これにより、図８（Ａ）に示す計測用チップ９０内の複数の微細粒子Ｍが蛍光を発生するが、これらの複数の微細粒子Ｍの蛍光は、上述したようにダイクロイックミラー７５１を通過して光学フィルタ（蛍光フィルタ）７２１によって検出したい波長帯域のみにされて受光部２６６により受光されて、光信号―電気信号変換されて画像解析部１５によりその蛍光が画像解析される。
【００６８】
画像解析部１５では、各ウェル２００内の複数の微細粒子Ｍの内の、少なくとも最大輝度の微細粒子Ｍ１の蛍光強度を解析する。計測された形状情報および光情報を解析することで、少なくとも各ウェル２００内に、測定者によって設定する任意の輝度条件を満たす粒子が１個以上存在することを確認するためのデータを取得する。この解析結果を基に、測定者は輝度条件を満たす微細粒子をウェル２００から回収することになる。
【００６９】
画像解析部１５の結果から、制御部１００では、最大輝度の微細粒子Ｍ１の収納されているウェルの位置情報を基にして、図３に示す制御部１００が指令して第１モータ５５を作動することで、第２テーブル５２をＸ方向に沿って移動して位置決めし、第２モータ６５を作動することで、搭載用テーブル４０をＹ方向に沿って移動可能および位置決めする。そして、図６に示す制御部１００が指令してモータ２５１を作動することで、吸引・吐出キャピラリ１４０がＺ２方向に下降する。
【００７０】
これにより、吸引・吐出キャピラリ１４０は、その先端部１４２を、図８（Ｂ）に示すように、計測用プレート９０の各ウェル２００に近づいて、任意の１つのウェルに位置決めすることができる。
【００７１】
その後、図９に示すように、制御部１００が指令して吸引ポンプ１３３を作動することで、吸引・吐出キャピラリ１４０が、最大輝度の蛍光を発している微細粒子Ｍ１を含めた全数の微細粒子Ｍを有するウェル２００から、微細粒子Ｍ１を含めた全数の微細粒子Ｍを他のウェル２００の微細粒子とは区別して選択的に吸引する。
【００７２】
さらに、図６に示す制御部１００が指令してモータ２５１を作動することで、吸引・吐出キャピラリ１４０がＺ１方向に上昇する。図３に示す制御部１００が指令して第１モータ５５を作動することで、第２テーブル５２をＸ方向に沿って移動して位置決めし、第２モータ６５を作動することで、搭載用テーブル４０をＹ方向に沿って移動して位置決めすることで、吸引・吐出キャピラリ１４０が、回収プレート８０の任意のウェル８１上に相対的に移動して位置決めされる。そして、図６に示す制御部１００が指令してモータ２５１を作動することで、吸引・吐出キャピラリ１４０がＺ２方向に下降すると、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２が回収プレート８０のあらかじめ定められた位置のウェル８１に近づく。
【００７３】
このウェル８１には予め培養液などの液体ＬＤが入れられており、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２がこの液体ＬＤの中に入るようになっている。
【００７４】
吸引ポンプ１３３を逆に作動することで、吸引・吐出キャピラリ１４０がその微細粒子Ｍ１を含めた全数の微細粒子Ｍを回収プレート８０のあらかじめ定められた位置のウェル８１の液中に排出できる。これによって、最大輝度の蛍光を発している微細粒子Ｍ１を含めた全数の微細粒子Ｍは回収プレート８０のウェル８１内に回収することができる。
【００７５】
上述した最大輝度の蛍光を発している微細粒子Ｍ１を含む全数の微細粒子の吸引および回収動作は、計測用チップ９０の、回収条件を満たした微細粒子が収納されている各ウェル２００について順番に行う。
【００７６】
このようにして、各ウェル２００内の蛍光を発している微細粒子Ｍ１を含む全数の微細粒子は、移動部１６による計測用チップ９０のＸ方向とＹ方向の移動操作と、回収部１３による吸引・吐出キャピラリ１４０のＺ方向の上下移動操作により、確実かつ効率よく、回収プレート８０のあらかじめ定められた位置のウェル８１から回収することができる。すなわち、多くの数の微細粒子から標的とする微細粒子を効率良く探索して選択的に効率よく回収することができる。
【００７７】
また、本発明の微細粒子のスクリーニング装置１では、吸引・吐出キャピラリ１４０は、計測用チップ９０に対して垂直方向（Ｚ方向）に移動して計測用チップ９０の各ウェル２００に対して接近する。これにより、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２は、各ウェル２００に対して確実に近づいて、標的とする微細粒子Ｍ１を含む全数の微細粒子をウェル２００内から、他のウェル内の微細粒子とは区別して吸引して回収できる。
【００７８】
図１０は、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２の高さ合わせ用基準面の例を示している。この高さ合わせ用基準面８９０は、固定具１２１に設定されており、計測用チップ９０面からの高さが既知である。この高さ合わせ用基準面８９０は、固定具１２１の内面１２４に一致している。図１に示す対物レンズ１１０はこの高さ合わせ用基準面８９０にフォーカスをあわせ、その位置に対物レンズ１１０を保持したまま、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２にフォーカスが合う位置まで回収部１３を移動させる。これにより、計測用チップ９０の上面９０Ｓとの距離を確定し、このときの回収部１３の位置座標からの相対移動によって、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２は計測用チップ９０の上面９０Ｓから所望の距離ＶだけＺ２方向に沿って位置８９１まで下降して上面９０Ｓに接近させる。これにより、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２は、高さ合わせ用基準面８９０を利用してＺ方向に沿って確実に位置合わせすることができる。
【００７９】
図１１は、吸引・吐出キャピラリ１４０によりシリンジ方式によって微細粒子を回収した際の回収成功率を示す。回収成功率の定義は、回収目的のウェル内のすべての微細粒子が吸引・吐出キャピラリ１４０により回収され、隣接するウェルからは１つの微細粒子も回収されない確率を言う。
【００８０】
試行回数は各条件で１０回とし、吸引はストローク制御によるものである。吸引量は各条件で回収率が最大になる条件とした。吸引速度は一定とした。吸引対象は、ＰＢＳ（Phosphate buffered saline、リン酸緩衝生理食塩水）中の固定化酵母細胞を使用した。ウェル径は約１０μｍであり、ウェルピッチは約３０μｍである。計測用チップへの吸引・吐出キャピラリ１４０の接近距離は、１０，２０，３０，４０μｍの４条件とし、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２の内径を、１０，２０，３０，４０μｍの４条件とした。
【００８１】
図１１を参照すると、計測用チップへの接近距離（μｍ）が小さいほど回収成功率が高く、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２の内径（μｍ）が小さいほど回収成功率が高かった。
【００８２】
すなわち、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２の内径は、ウェルの直径の２倍以下であることが好ましく、計測用チップへの接近距離は、ウェルピッチ以下であることが好ましい。このようにすることで、吸引・吐出キャピラリ１４０は、シリンジ方式によって対象となるウェルから微細粒子をより確実に回収できる。
【００８３】
計測視野内での吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２を記録し、移動部１６によって計測用チップ９０の回収対象のウェル側をこのキャピラリ先端位置に合わせるようにすることで、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２の中心とウェルの中心を合わせる。これにより、より確実にウェル内の全数の微細粒子を回収することができる。
【００８４】
吸引・吐出キャピラリ１４０により微細粒子を吸引する際に、吸引量を制御する場合、吸引速度を一定、もしくは引き始めの吸引速度を基準として、吸引途中で段階的にもしくは連続的に速度を低下させる。すなわち、微細粒子の種類によっては、微細粒子がウェル壁面に吸着している場合があり、この吸着力に勝るだけの吸引力が必要になるが、一度吸着が剥がれれば、それ以後はそれほどの吸引力は必要なくなる。逆に、その後は隣接するウェルからの誤吸引を防止するために、吸引力を減じる必要がある。このように、吸引する際に、吸引力を制御することで、微細粒子をウェル内から確実に吸引することができる。
【００８５】
なお、図９に示すように、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２内には、液体の一例である懸濁液５００を予め充填することができる。このように先端部１４２に液体を予め入れておかないと、回収部１３の気密性が完全でない限り、毛細管現象によって、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２から液体が流入してくる。液体の流入のスピードは回収部１３の気密性の度合いに依存するが、最終的な流入量は、吸引・吐出キャピラリ１４０と液体の物性と吸引・吐出キャピラリ１４０の径にのみ依存し、流入した液体の重さとつりあいの位置まで入ってくる。このため、液体と一緒に不要な微細粒子も流入してしまう。入れておく液体は、実際に計測微粒子を懸濁するのに用いるものが好ましいが、この限りではない。
【００８６】
充填量としては、溶液の物性（粘度・密度）、吸引・吐出キャピラリ１４０と溶液との親和性、及びキャピラリの内径によって決まる、毛細管現象によるつりあい位置のレベルが望ましいが、充填量に誤差がある場合でも流入のスピードを下げることができ、吸引・吐出動作の精度を上げることができる。
【００８７】
図１２は、計測用チップ９０の好ましい形状例を示している。
図１２に示す計測用チップ９０は、既に説明したように長方形の平板であり、ウェル領域２００Ｒを有しているが、例えば樹脂成型品である。計測用チップ９０の１つの長辺部分７１０には、例えば位置決め用の２つの突起７２０が突出して形成されているとともに、１つの短辺部分７１１には、例えば位置決め用の１つの突起７２１が突出して形成されている。突起７２０，７２１は例えば長方形状を有しており、突起７２０は突き当て面７２０Ｂを有し、突起７２１は突き当て面７２１Ｂを有している。すなわち、計測用チップ９０の２つの側面からそれぞれ突起７２０，７２１が突出して形成されている。
【００８８】
突起７２０の突き当て面７２０Ｂは、固定具１２０の内側の位置決め部１２０Ｆに対して突き当て、突起７２１の突き当て面７２１Ｂは、固定具１２０の内側の位置決め部１２０Ｇに対して突き当てる。
これにより、計測用チップ９０は、固定具１２０の内側の位置決め部１２０Ｆ、１２０Ｇに対して突き当て方向ＧＨに沿って突き当てることで位置決めが確実に行えるので、位置決めが再現性良く行え、位置決め作業性が向上する。これに対して、突起を用いない場合は、固定具への突き当てによる位置決めのためには計測用チップ９０の該当する側面の全面を当接させることになるが、側面全面で精度を確保することは非常に困難である。
【００８９】
また、計測用チップ９０の上面９０Ｓ側には、計測用チップ９０の表示部７５０が形成されている。この表示部５０は、例えば矢印形状であり突き当て方向ＧＨに向いている。表示部５０は、計測用チップ９０の上面９０Ｓまたは下面や外周部に設けても良く、計測用チップ９０をセットする際の向き（表裏及び方向）を明示するパターンもしくは切り欠きなどのマークである。
【００９０】
次に、図１３は、計測用チップ９０が固定具１２０に固定された場合において、計測用チップ９０の反りを解消することを示しいている。
図１３（Ａ）は本発明の実施形態であり、図１３（Ｂ）は比較例である。
図１３（Ａ）では、対物レンズ１１０と受光部２６６及び固定具１２０を示している。計測用チップ９０の上下面は、例えば成型における離型後の材質の温度変化による反りなどに代表されるような、形状として低次の局面を形成している例である。
【００９１】
この計測用チップ９０の上面９０Ｓが固定具１２０の内面１２４に対して当てられ、そして計測用チップ９０の下面９０Ｄ側から力ＦＣを加えることによって、計測用チップ９０の反りが矯正される。すなわち、ウェルが形成されている上面９０Ｓ側の計測エリアを含む領域は、その反対面である下面９０Ｄより力を加えることによって固定具１２０のフラットな剛性平面である内面１２４に押し付けて計測用チップ９０の反りを矯正する。フラットな剛性平面である内面１２４に対する計測エリアの任意の２ｍｍ四方の領域の平行度が、１０μｍ以下となる（ウェル自体の傾斜のような微小な起伏や突起を除く）。これにより、光学系に対するウェルの位置精度が向上し、観察視野内の全域で合焦を確保することができる。
【００９２】
これに対して、図１３（Ｂ）に示す比較例では、計測用チップ９０Ｎの上面９０ＳＮと下面９０ＤＮにはそれぞれ小さな凹凸が存在しており、たとえ計測用チップ９０Ｎの上面９０ＳＮが固定具１２０の内面１２４に対して当てられ、そして計測用チップ９０Ｎの下面９０ＤＮ側から力ＦＣを加えても測用チップ９０の反りを矯正することができず、一回の観察視野（例えば２ｍｍ四方）内の全域で合焦を確保することができない。
【００９３】
次に図１４は、計測チップ９０の厚み変動によって発生する観察焦点のズレについて示している。
【００９４】
図１４（Ａ）から図１４（Ｃ）では、計測チップの上面（ウェルが形成された面）と光学系との距離自体はすべて同じであるがチップの厚みの違いによって焦点位置が異なることを示している。すなわち、図１４（Ｂ）では、光学系９７６の焦点ＭＰが上面９０Ｓに正確に位置しているのに対して、図１４（Ａ）では、焦点ＭＰが上面９０Ｓの上側に、図１４（Ｃ）では下側に位置しており、どちらも計測対象位置から焦点がずれてしまっている。このズレ量が被写界深度以上になると、正常な計測が不可能となる。２ｍｍ四方程度の観察視野を確保するための一般的な計測光学系の場合、焦点ズレは範囲は１０μｍ以内に抑える必要があり、許容される厚み変動量は以下のように計算される。
【００９５】
図１４において、ｔは計測用チップ９０の厚み［ｍｍ］であり、Δｔは計測用チップ９０の厚み変動［ｍｍ］であり、Ｌ０とＬは、対物レンズ１１０のレンズ１１０Ｂの焦点距離［ｍｍ］であり、ΔＬは焦点ズレ［μｍ］である。
【００９６】
ここで、焦点距離Ｌは、式１の関係を有する。
Ｌ＝Ｌ０＋ｔ×（１−１／ｎ）・・・・・式１
式１から、
ΔＬ＝Δｔ×（１−１／ｎ）・・・・・・式２
が得られる。
焦点ズレ±５μｍ以内（一視野内の焦点ズレ幅が１０μｍ以内）にするためには、
Δｔ≦１０／（１−１／ｎ）・・・・・・式３
となる。
【００９７】
計測用チップ９０がポリスチレン（屈折率ｎ＝１．５９）製である場合には、焦点ズレΔＬを±５μｍ以内とするためには、Δｔは±１３．５μｍ以内であり、厚みの変動Δｔが２７μｍ以内である。
【００９８】
これにより、計測用チップ９０の厚みにこの範囲内の変動があっても、任意の２ｍｍ四方の領域内の焦点ズレを±５μｍ以内に抑えることができるため自動計測時の焦点外れや、認識位置のズレを防止できる。
【００９９】
図１５は、計測用チップ９０の上面９０Ｓと下面９０Ｄの平行ズレによる観察位置の誤差について示している。本微細粒子のスクリーニング装置では、観察画像によってウェルや吸引・吐出キャピラリの位置を把握や補正を行うため、画像による位置認識精度としては±５μｍが必要であるため、観察画像のゆがみをこのレベル以下に抑える必要がある。
【０１００】
図１５（Ａ）では、上面９０Ｓと下面９０Ｄが平行であり、図１５（Ｂ）では、上面９０Ｓと下面９０Ｄが平行ではない例を示している。観察対象ＭＪは、ウェルまたは吸引・吐出キャピラリの先端部などである。計測用チップ９０の少なくともウェルが形成されている上面９０Ｓでは、光学系の計測エリアに含まれる任意の２ｍｍ四方の領域内の位置認識精度が±５μｍ以内にするためには、上面９０Ｓと下面９０Ｄの成す傾斜角度（平行からのズレ）φの変動が、（５×１０―６）／｛ｔ（１−１／ｎ）｝［ｒａｄ］以下である（ｔは前記計測用チップの平均厚み［ｍｍ］，ｎは前記計測用チップの材質の屈折率）ことが必要であることを示している。
【０１０１】
Δは観察対象ＭＪの観察位置のズレを示し、ｔは計測用チップ９０の平均厚み、ｎは計測用チップ９０の材質の屈折率、φは下面９０Ｄの傾斜角度を示している。
【０１０２】
観察対象ＭＪの観察位置のズレΔは、式４で示すことができる。
Δ＝ｔ・ｔａｎ［φ―ｓｉｎ−１｛（ｓｉｎφ）／ｎ｝］≒ｔ・φ・（１−１／ｎ）・・・・・・・・・・・・・・・式４
Δ≦５μｍにするためには、
φ≦（５×１０―６）／｛ｔ（１−１／ｎ）｝［ｒａｄ］・・・式５
となる。
【０１０３】
これにより、少なくとも一回の観察視野（例えば２ｍｍ四方）内の全域で位置の認識精度を±５μｍ以内にすることができ、一回の観察視野（例えば２ｍｍ四方）内の全域での観察対象の位置認識精度が向上する。
【０１０４】
図１６は、位置の認識精度を±５μｍ以内を満たすための傾斜角度φと観察位置のズレΔの関係例を示しており、チップの厚みｔは１ｍｍであり、屈折率ｎはポリスチレンに相当する１．５９の場合である。観察位置のズレΔ（μｍ）が５μｍ以内であるためには、傾斜角度の変動は、０．８度以下であることを示している。
【０１０５】
本発明の実施形態では、計測用チップ９０は、ウェルが形成されているエリアが１０ｍｍ四方以上の広さをもっており、その周囲の計測に供しない領域の適切な一部もしくは全部が、固定具１２０に設けられている。固定具１２０の一つの平面に含まれた実質的に剛体とみなすことのできる基準面（内面１２４に相当）に押し付ける方向に、計測用チップ９０のウェルの形成されていない下面側より適切な大きさの力ＦＣを加えることで、ウェルが形成されている全領域に含まれる任意の２ｍｍ四方の領域の、基準面（内面１２４に相当）に対する平面度を１０μｍ以下とできる。このため、精度良く位置決めすることで、位置決め作業性を向上して焦点外れや認識位置のズレを防止することができる。
【０１０６】
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形例を採用できる。
例えば、本発明の実施形態では、標的とする微細粒子として生体の細胞を例に挙げているが、これに限らず他の種類の微細粒子であっても良い。
【０１０７】
また、図３に示すように、搭載用プレート４０の上には、１枚の回収プレート８０が配置されているが、複数枚の回収プレートを並べて配置しても良い。
【０１０８】
移動部１６の直線移動用の駆動系として、回転型の電動モータと送りねじとガイドレールを用いているが、回転型の電動モータに代えてリニアモータなどを用いることができる。
【０１０９】
回収プレート８０のウェル８１の断面形状と計測用チップ９０のウェル２００の断面形状は、図示例に限らず他の形状、例えば半球形状を採用することもできる。
【０１１０】
本発明の微細粒子のスクリーニング装置は、遺伝子、免疫系、タンパク質、アミノ酸、糖類の生体高分子に関する検査、解析、分析が要求される分野、例えば工学分野、食品、農産、水産加工等の農学全般、薬学分野、衛生、保健、免疫、疫病、遺伝等の医学分野、化学もしくは生物学等の理学分野等、あらゆる分野に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の微細粒子のスクリーニング装置の好ましい実施形態を示す正面図である。
【図２】図１の微細粒子のスクリーニング装置を示す斜視図である。
【図３】移動部とその移動部の上に搭載されている搭載用テーブルと回収プレートと計測用チップを示す斜視図である。
【図４】搭載用テーブルと回収プレートと計測用チップを示す図である。
【図５】計測用チップとこの計測用チップの保持部材の形状例を示す図である。
【図６】回収部の構造例を示す斜視図である。
【図７】図７（Ａ）は、計測用チップの一部分を示す断面図であり、計測用チップのウェル内にはまだ微細粒子は入っていない図である。図７（Ｂ）は、計測用チップのウェル内に微細粒子Ｍが挿入された状態を示している図である。
【図８】図８（Ａ）は、ウェル内の微細粒子Ｍに光Ｌが照射されて一部の微細粒子Ｍが蛍光を発している例を示す図である。図８（Ｂ）は、吸引・吐出キャピラリが選択されたウェルに近づいて全ての微細粒子を吸引して回収する様子を示す図である。
【図９】図９は、蛍光を発している微細粒子Ｍ１を含む全数の微細粒子を計測用プレートのウェルから吸引して、回収プレートのウェルに対して回収する例を示す図である。
【図１０】キャピラリ高さ合わせ用基準面の例を示す図である。
【図１１】キャピラリにより微細粒子を回収した際の回収成功率を示す。
【図１２】計測用チップの好ましい形状例を示す図である。
【図１３】計測用チップが固定具に固定された場合において、計測用チップの反りを解消することを示す図である。
【図１４】計測用チップの厚みの変動による焦点ズレについて示す図である。
【図１５】計測用チップの上面と下面の平行ズレによる観察位置の誤差について図である。
【図１６】位置の認識精度を±５μｍ以内を満たすための傾斜角度φと観察位置のズレΔの関係例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 微細粒子のスクリーニング装置
１１ ベース
１２ 支持部
１３ 回収部
１４ 計測部
１５ 画像解析部
１６ 移動部
１９ カバー
３０ 支持台
４０ 搭載用テーブル
５１ 第１テーブル
５２ 第２テーブル
５５ 第１モータ
５６ 送りねじ
５７ ナット
６５ 第２モータ
６６ 送りねじ
６７ ナット
７０ 搭載面
８０ 回収プレート
８１ 回収プレートのウェル
９０ 計測用チップ
９０Ｓ 上面
９０Ｄ 下面
１００ 制御部
１１０ 対物レンズ
１２０ 計測チップの固定具
１３０ 操作部
１３３ 吸引ポンプ
１４０ 吸引・吐出キャピラリ
１４２ 吸引・吐出キャピラリの先端部
２００ 計測用チップのウェル
２６０ 励起光源
２５１ モータ
２５２ 送りねじ
２５３ ナット
２６１ シャッターユニット
２６２ 蛍光フィルタユニット
２６４ 対物レンズ
２６６ 受光部
５００ 懸濁液
７２０，７２１ 突起
７５０ 表示部
ＬＤ 液体
Ｌ 光（励起光、照射光）
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向
Ｚ 第３方向（垂直方向）
ＣＬ 計測チップの上面の基準面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細粒子のスクリーニング装置に関し、特に微細粒子（例えば細胞など）に対して光を当てて微細粒子から発する蛍光を標識として標的とする微細粒子を探索して、その探索した微細粒子を選択的に吸引して回収するための微細粒子のスクリーニング装置および微細粒子のスクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
標的対象物である細胞を探索して回収する探索回収装置としては、次のようなものがある。試料台の上には、細胞を載せた試料板を載せるようになっており、照明と対物レンズがこの試料板を挟んで対向する位置に配置されている。細胞を吸引するためのノズルは、細胞に対して斜め下方向に向けて配置されていて、吸引できるようになっている。試料台はＸＹステージにより移動可能である。探索回収装置では、試料台には１つの試料板を載せて照明を当てることで細胞の蛍光を観察して、ノズルを用いて蛍光を発する細胞を回収する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２０７９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、試料を載せる部材は照明と対物レンズを含む光学系に対して精度良く位置決めすることで、位置決め作業性を向上して焦点外れや認識位置のズレを防止することが望まれている。
例えばカメラ等で計測を行う場合、高スループットのためには１度に計測できるエリアを広くする必要がある。この領域を視野内に正確に位置決めするとともに、全面で観察焦点を合わせた状態で計測するためには、部材自体の精度と、セットする際の位置決め精度の両立が必要である。
【０００４】
そこで、本発明は上記課題を解消するために、精度良く位置決めすることで、位置決め作業性を向上して焦点外れや認識位置のズレを防止して、多くの数の微細粒子から標的とする微細粒子を効率良く探索して選択的に効率よく回収することができる微細粒子のスクリーニング装置および微細粒子のスクリーニング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解消するために、本発明の微細粒子のスクリーニング装置は、微細粒子から発する光情報を標識として微細粒子の探索を行い、探索された微細粒子を選択的に取得するための微細粒子のスクリーニング装置であって、
光を透過する材料で形成され、前記微細粒子の少なくとも１個が収容され得る大きさを持つウェルが複数設けられた計測用チップと、
前記計測用チップを固定するための固定具と、
前記計測用チップおよび前記計測用チップの収容された前記微細粒子に光を照射することによって、前記微細粒子の光信号を取得する計測部と、を備え、
前記計測用チップは、
前記固定具の突き当て部に当接させることで前記計測用チップの上下面に平行な方向に位置決めするために、前記計測用チップの側面に設けられた突起と、
前記計測用チップに形成されて前記計測用チップを前記固定具に対してセットする際の向きを明示する表示部と、を有することを特徴とする。
【０００６】
本発明の微細粒子のスクリーニング装置は、好ましくは前記突起が、前記計測用チップの側面から突出して形成されていることを特徴とする。
本発明の微細粒子のスクリーニング装置は、好ましくは前記計測用チップが、前記ウェルの形成されているエリアが１０ｍｍ四方以上の広さであり、前記ウェルの周囲の一部もしくは全部の領域が前記固定具で固定され、前記ウェルの形成されていない下面側より適切な大きさの力を加えることで、前記ウェルの形成されているエリアの任意の２ｍｍ四方の平面度を１０μｍ以下とすることを特徴とする。
【０００７】
本発明の微細粒子のスクリーニング装置は、好ましくは前記計測用チップの前記ウェルが形成されている計測エリアに含まれる任意の２ｍｍ四方の領域内の厚みの変動Δｔが、１０／（１−１／ｎ）［μｍ］以下（ｎは計測用チップの材率の屈折率）であることを特徴とする。
本発明の微細粒子のスクリーニング装置は、好ましくは前記計測用チップの前記ウェルが形成されている計測エリアに含まれる任意の２ｍｍ四方の領域内の前記上面と前記下面の成す傾斜角度φの変動が、（５×１０―６）／｛ｔ（１−１／ｎ）｝［ｒａｄ］以下である（ｔは前記計測用チップの平均厚み［ｍｍ］，ｎは前記計測用チップの材質の屈折率）ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の微細粒子のスクリーニング方法は、微細粒子から発する光情報を標識として微細粒子の探索を行い、探索された微細粒子を選択的に取得するための微細粒子のスクリーニング方法であって、計測用チップは、光を透過する材料で形成され、前記微細粒子の少なくとも１個が格納され得る大きさを持つウェルが複数設けられており、前記計測用チップは固定具に対して固定され、計測部が、前記計測用チップおよび前記計測用チップの収容された前記微細粒子に光を照射することによって、前記微細粒子の光信号を取得する場合に、前記計測用チップの突起を、前記固定具の突き当て部に当接させることで位置決めする際に、前記固定具に対してセットする向きを明示する表示部に基づいて前記固定具に対してセットすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、精度良く位置決めすることで、位置決め作業性を向上して焦点外れや認識位置のズレを防止して、多くの数の微細粒子から標的とする微細粒子を効率良く探索して選択的に効率よく回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の微細粒子のスクリーニング装置の好ましい実施形態を示す正面図である。図２は、図１の微細粒子のスクリーニング装置の好ましい実施形態を示す斜視図である。
【００１１】
図１と図２に示す微細粒子のスクリーニング装置１は、計測用チップ９０内の複数の微細粒子（例えば生体の細胞など）に対して光を当てることで微細粒子から発する蛍光を標識として、標的とする微細粒子を探索して、回収条件を満たした微細粒子の入っているウェルにある全ての微細粒子を標的対象物として選択的に吸引して、回収プレート８０に回収するための装置である。
【００１２】
図１に示す微細粒子のスクリーニング装置１は、ベース１１と、支持部１２と、回収部１３と、計測部１４と、画像解析部１５と、移動部１６と、を備え、図２に示すように、各部がカバー１９により覆われている。カバー１９は、外部からの光や異物の進入を防いでいる。なお、ベース１１は、スクリーニング装置１の各要素を保持するための本体フレームである。
【００１３】
図１に示すように、図１の紙面垂直方向がＸ方向（第１方向）であり、左右方向がＹ方向（第２方向）である。Ｚ方向は、Ｘ方向とＹ方向に対して垂直な方向である。
【００１４】
ベース１１は、回収部１３と、計測部１４と、移動部１６を保持しており、ベース１１はプレート部材２０，２１，２２を有している。これらのプレート部材２０，２１は、複数の垂直部材２３により平行に固定されており、プレート部材２０，２２は、複数の部材２４により平行に固定されている。この部材２４は、高さの調整をするとともに、振動を遮断する材質により構成されている。
【００１５】
最も上に位置するプレート部材２１の上には、支持部１２と支持台３０が固定されている。支持部１２は、プレート部材２１の上においてＺ方向に沿って垂直に立てて配置されている。支持台３０は、脚部３０Ｒと支持板３０Ｐを有している。プレート部材２０，２１，２２と支持板３０Ｐは、Z方向に沿って相互に間隔をおいて配置されている。
【００１６】
次に、図１と図３を参照して、移動部１６の構造例について説明する。
図３は、移動部１６とその移動部１６の上に搭載されている搭載用テーブル４と回収プレート８０と計測用チップ９０を示している。
【００１７】
図３と図１に示すこの移動部１６は、図１に示すベース１１の支持台３０に固定されている。移動部１６は、移動対象物である搭載用テーブル４０を搭載しており、この搭載用テーブル４０をＸ方向とＹ方向に沿ってそれぞれ移動して位置決めすることができる。
【００１８】
図３に示すように、移動部１６は、第１テーブル５１と第２テーブル５２を有している。第１テーブル５１は、図１の支持台３０に固定されており、第２テーブル５２をＸ方向に沿って移動して位置決め可能に搭載している。第２テーブル５２は、搭載用テーブル４をＹ方向に沿って移動して位置決め可能に搭載している。
【００１９】
図３に示すように、第１テーブル５１の上面には、ガイドレール５３，５３と第１モータ５５が設けられている。第２テーブル５２の下面には、断面Ｕ字型の部材５４，５４とナット５７が設けられている。ガイドレール５３，５３がそれぞれに部材５４，５４にかみ合っている。第１モータ５５の送りねじ５６は、ナット５７にかみ合っている。これにより、制御部１００が指令して第１モータ５５を作動して送りねじ５６を回転することで、第２テーブル５２はＸ方向に沿って移動して位置決め可能である。
【００２０】
図３に示すように、第２テーブル５２の上面には、ガイドレール６３，６３と第２モータ６５が設けられている。搭載用テーブル４０の下面には、断面Ｕ字型の部材６４，６４とナット６７が設けられている。ガイドレール６３，６３がそれぞれに部材６４，６４にかみ合っている。第２モータ６５の送りねじ６６は、ナット６７にかみ合っている。これにより、制御部１００が指令して第２モータ６５を作動して送りねじ６６を回転することで、搭載用テーブル４０はＹ方向に沿って移動して位置決め可能である。
【００２１】
図３に示すように、第１テーブル５１は第１開口部５９を有しており、第２テーブル５２は第２開口部６９を有しており、さらに搭載用テーブル４０は第３開口部７９を有している。これらの第１開口部５９と第２開口部６９と第３開口部７９は、第２テーブル５２がＸ方向に移動し、搭載用テーブル４０がＹ方向に移動しても常に重なるような大きさを有しており、計測部１４の対物レンズ１１０側からの光（照射光）Ｌを、搭載用テーブル４０の上の計測用チップ９０の微細粒子に対して導くための開口部である。
【００２２】
これにより、第２テーブル５２がＸ方向に移動し搭載用テーブル４０がＹ方向に移動しても、対物レンズ１１０側からの光Ｌは、第１開口部５９と第２開口部６９と第３開口部７９を通過して、搭載用テーブル４０上の計測用チップ９０の微細粒子に対して照射され、微細粒子から蛍光を発生させることができる。
【００２３】
なお、図３に示す移動部１６の搭載用テーブル４０は、モータと送りネジを用いてＸ、Ｙ方向に移動可能であるが、これに限らずリニアモータなどを用いても良い。
【００２４】
図４は、搭載用テーブル４０と回収プレート８０と計測用チップ９０を示している。図４に示すよう、搭載用テーブル４０は、例えば長方形状の板状部材であり、この搭載用テーブル４０の搭載面７０の上には回収プレート８０と計測用チップ９０が着脱可能にＹ方向に沿って並べて搭載できる。
【００２５】
回収プレート８０は、板状の部材であり、回収プレート８０には多数のウェル８１がＸ方向とＹ方向に沿って等間隔をおいてマトリックス状に配列されている。これらのウェル８１は、生物の細胞のような微細粒子が吸引・吐出キャピラリ１４０から順次排出されてくるときに、順次排出されてくる微細粒子が別々に回収して格納することができる微細粒子回収格納部である。ウェル８１は、例えば断面でみて、ほぼＵ字型の凹部あるいはカップ型の凹部である。
【００２６】
図４に示す計測用チップ９０は、固定具１２０により固定されており、この固定具１２０は、搭載用テーブル４０の所定の位置に位置決めして固定されている。
【００２７】
図５は、計測用チップ９０とこの計測用チップ９０の固定具１２０の形状例を示す断面図である。
【００２８】
この固定具１２０は、計測用チップ９０を搭載用テーブル４０の搭載面７０に対して一定の高さの基準面ＣＬの位置で固定して保持するためのものである。図５の例では、固定部材１２０は、第１ケース部１２１と第２ケース部１２２と弾性部材１２３を有している。弾性部材１２３は例えば長方形のリングであり、弾性部材１２３は第２ケース部１２２の内側のフラット面１２６に固定されている。
【００２９】
計測用チップ９０は、第１ケース部１２１と第２ケース部１２２の間に配置されており、計測用チップ９０が弾性部材１２３によりＺ１方向に押し上げられることで、計測用チップ９０の上面９０Ｓは、第１ケース部１２１のフラットな内面１２４に対して突き当てられている。
【００３０】
これにより、計測用チップ９０の上面９０Ｓは常に位置精度の出た基準面１２４に押し付けられて、計測用チップ９０の上面９０Ｓは基準面ＣＬに位置決めすることができるので、例えば計測用チップ９０の厚みのバラツキや反りがあったとしても、厚みのバラツキの影響や反りの影響を低減することができる。
【００３１】
従って、計測用チップ９０の上面９０Ｓと、計測部１４の対物レンズ１１０および回収プレート８０とのＺ方向に関する距離を正確に管理できる。言い換えれば、図７に示す計測用チップ９０のウェル２００内の微細粒子Ｍの位置と、計測部１４の対物レンズ１１０および回収プレート８０との距離を正確に管理できる。
【００３２】
なお、第１ケース部１２１は第２ケース部１２２に対して例えばヒンジ機構部を用いて開閉することができ、これにより、固定具１２０内の計測用チップ９０を取り出して、新たな計測用チップ９０と交換することができる構造になっている。
【００３３】
次に、図３と図５および図７を参照して計測用チップ９０について説明する。
計測用チップ９０の形状例は、図７（Ａ）に例示しており、計測用チップ９０は透光性を有する材料、例えばガラスやプラスチックにより作られている。
【００３４】
図３と図５に示す計測用チップ９０は、光を透過する材料で形成され、例えば長方形の板状部材であり、複数の微細粒子をそれぞれ格納するために複数のウェル２００がＸ方向とＹ方向に沿って等間隔をおいてマトリックス状に配列されている。図５に示すように、各ウェル２００は、微細粒子の懸濁液５００を分注もしくは一括注入することで、微細粒子Ｍの少なくとも１個が格納され得る大きさを持つ。
【００３５】
計測用チップ９０の上面９０Ｓには、ウェル２００の深さよりも浅い複数の凹部が形成されていることが望ましい。この浅い複数の凹部は、計測用チップ９０のＺ方向に関する位置を、計測部１４がオートフォーカスするための基準に用いられる。すなわち、計測用チップ９０の上面のウェル以外の部分にオートフォーカス用のマーキングとしての凹部が形成されるが、画像処理によるコントラスト解析の際に、その凹部の深さはなるべく急峻で浅い方が好ましく、例えば３μｍ以下が好ましい。凹部は、計測用チップ９０の上面の決まった位置に形成してもよいし、ランダムな傷であってもよいが、凹部の形成位置は、計測対象の吸着性などを考慮して決定すべきである。
【００３６】
図１と図５に示すように計測用チップ９０は、移動部１６に対して、固定具１２０を用いて固定されている。この固定具１２０は、少なくとも計測用チップのウェル２００の形成されている側の面と接する面（以下、基準面）１２４が、計測用チップ９０よりも剛性の高い材質で形成されている。計測用チップ９０は、ウェル２００が形成されている上面９０Ｓを固定具１２０の基準面ＣＬに当接させ、ウェル２００の形成されている側と反対の面から弾性を有する弾性部材１２３によって押し付ける。また、シール部材２２２が固定具１２０の基準面ＣＬと計測用チップ９０の上面９０Ｓの間をシールしている。この固定構造により、計測用チップ９０自体の反りを矯正するとともに、固定具９０に対する位置決めを行ない、更に計測用チップ９０上面９０Ｓより滴下する懸濁液５００がもれないように確実にシールすることができる。
【００３７】
図７（Ａ）に例示するように、各ウェル２００は、生物細胞のような微細粒子Ｍを格納するための微細粒子回収格納部であり、例えば断面形状は、ほぼＵ字型の凹部あるいはカップ型の凹部である。各ウェル２００には、複数の微細粒子Ｍが格納されるようになっており、計測用チップ９０の上面９０Ｓには懸濁液５００の膜が形成されている。各ウェル２００の直径Ｄは例えば１０μｍであり、各ウェル２００はＸ方向とＹ方向に例えばそれぞれ５００個配列されている。
【００３８】
次に、図１と図６を参照して、回収部１３の構造例を説明する。
図１に示す回収部１３は、ベース１１に配置され、Ｘ方向とＹ方向に対して直交するＺ方向に移動して位置決め可能な吸引・吐出キャピラリ１４０を有しており、吸引・吐出キャピラリ１４０により、図５に例示する輝度条件を満たした微細粒子Ｍ１が収納されているウェル２００内の微細粒子全数を吸入して回収プレート８０の所定の位置に吐出して回収する。
【００３９】
回収部１３は、Ｘ方向とＹ方向に対して直交するＺ方向に移動して位置決め可能な吸引・吐出キャピラリ１４０を有しており、この吸引・吐出キャピラリ１４０により前記輝度条件を満たした微細粒子Ｍ１が収納されているウェル内の微細粒子全数Ｍを吸入して回収プレート８０の所定の位置に吐出して回収するためのものである。すなわち、少なくとも各ウェル内に、測定者によって設定できる輝度条件を満たす粒子が１個以上存在することを確認するためのデータを取得し、回収部１３は、ウェル内の全ての微細粒子を回収するものである。
【００４０】
図６に示すように、回収部１３は、操作部１３０と基部１３１を有しており、基部１３１は支持部１２に固定されている。操作部１３０は、吸引ポンプ１３３と、吸引・吐出キャピラリ１４０を備えている。吸引・吐出キャピラリ１４０はＺ２方向（下方向）に沿って先細り状の中空部材であり、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２は、図１と図５に示すように、計測用チップ９０のウェル２００に接近されるようになっており、吸引・吐出キャピラリ１４０の後端部１４３は吸引ポンプ１３３に接続されている。
【００４１】
図６に示すように、モータ２５１の送りねじ２５２が操作部１３０のナット２５３にかみ合っており、制御部１００がモータ２５１を作動させて送りねじ２５２を回転することで、ナット２５３とともに操作部１３０をＺ方向（Ｚ１方向とＺ２方向）に沿って上下移動して位置決めすることができる。
【００４２】
これにより、図６の回収部１３はＺステージと呼ぶことができ、図３の移動部１６はＸ・Ｙステージとも呼ぶことができる。
【００４３】
次に、図１を参照して、計測部１４および解析部１５を説明する。
図１に示す計測部１４は、計測用チップ９０の複数のウェル２００が含まれる領域に対して光Ｌを照射することで、その領域内の微細粒子Ｍから蛍光を発生させて、その蛍光を受光する。受光した微細粒子Ｍからの蛍光は、画像解析部１５により画像解析する。画像解析部１５は、各ウェル２００内の複数の微細粒子Ｍの内の、少なくとも最大輝度の蛍光を発する微細粒子Ｍ１の蛍光強度を算出する。
【００４４】
これにより、Ｘ方向とＹ方向で構成される平面内において、回収条件を満たした最大輝度の蛍光を発する微細粒子Ｍ１が収納されているウェル２００の位置を制御部１００が認識する。制御部１００は、図３に示す第１モータ５５と第２モータ６５に対して制御駆動信号を与えることで、移動部１６上の計測用チップ９０のウェル２００を、吸引・吐出キャピラリ１４０の真下に位置させることができる。つまり、吸引・吐出キャピラリ１４０は、ウェル単位でそのウェル内の微細粒子を吸引することができるようになっている。吸引・吐出キャピラリ１４０は、回収条件を満たした微細粒子の入っているウェルにある全ての微細粒子を吸引する。吸引・吐出キャピラリ１４０は、複数のウェルの内の選択されたウェル、すなわち回収条件を満たした微細粒子の入っているウェル内から全ての微細粒子を吸引することができる。
【００４５】
図１に示す計測部１４は、計測用チップ９０および計測用チップ９０に収容された微細粒子Ｍに少なくとも１つ以上の光源より導かれる光を照射することによって、透過光もしくは反射光による形状および位置情報、および蛍光・化学発光等の輝度情報を個々の微細粒子の平均サイズより細かい分解能で取得するとともに、計測チップ自体の形状や、計測用チップ９０上に配置されたウェル２００の位置や大きさ等の情報を取得する。
【００４６】
図１に示す画像解析部１５は、計測された形状情報および光情報を解析することで、少なくとも各ウェル２００内に、測定者により任意の条件に設定できる輝度条件を満たす微細粒子Ｍ１が１個以上存在することを確認するためのデータを取得する。そして、微細粒子のスクリーニング装置１は、透過光もしくは反射光によるウェル２００の位置認識情報と蛍光・化学発光の光情報とを合わせ照合することにより微細粒子からの光情報を特定し、さらに計測部１４はオートフォーカス機能を有し、合焦した状態で計測を行なうとともに、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２と計測用チップ９０上面との位置関係を、両者に対するオートフォーカスの実施により判断することができる。
【００４７】
図１に示すように、計測部１４は、対物レンズ１１０を有しており、対物レンズ１１０は計測用チップ９０に対して光を導く。対物レンズ１１０は、計測用チップ９０と移動部１６の下方に配置されており、吸引・吐出キャピラリ１４０は、計測用チップ９０と移動部１６の上方に配置されている。これにより、計測用チップ９０とその移動部１６は、対物レンズ１１０と吸引・吐出キャピラリ１４０の間に配置させることができる。
【００４８】
図１の計測部１４では、励起光源２６０は、例えばレーザ光源や水銀ランプを採用することができる。シャッターユニット２６１は、励起光源２６０と蛍光フィルタユニット２６２の間に配置されており、シャッターユニット２６１は計測用チップ９０の微細粒子Ｍに対して光Ｌを照射しない場合には、励起光源２６０の発生する光Ｌが蛍光フィルタユニット２６２の手前で遮断することができる。
【００４９】
図１を参照して、計測部１４についてさらに説明する。
図１に示すように、計測部１４は、少なくとも、光源としての励起光源２６０と、光源より照射される光のうち所望の励起波長帯域のみを選択するための光学フィルタ（励起フィルタ）７２０と、計測用チップ９０からの光情報の所望の波長帯域のみを選択するための光学フィルタ（蛍光フィルタ）７２１と、励起光と光情報との波長帯域の差によって光路を切り替えるためのダイクロイックミラー７５１から構成される少なくとも１つの蛍光フィルタユニット２６２と、励起光源２６０から出射された光を計測用チップ９０に導くとともに計測用チップ９０から得られる光情報を収集するための対物レンズ１１０と、対物レンズ１１０を光軸方向に可動させるオートフォーカス機能を持つフォーカスユニット２６５と、計測対象からの光情報を検出するための光検出部としての受光部２６６と、から構成される。図１に示すように、蛍光フィルタユニット２６２と受光部２６６は、蛍光落射ユニット７５２に固定されている。
【００５０】
さらに、計測部１４はハーフミラー（図示せず）を有しており、ハーフミラーと蛍光フィルタユニット２６２とを切り替えることで、光源２６０からの光の一部を観察対象に照射すると同時に、観察対象からの反射光の一部を光検出部である受光部２６６に導くことによって、計測用チップ９０の上面９０Ｓおよびこの上面９０Ｓに形成されたウェル２００の形状および位置情報を計測することができる。なお、ハーフミラーとは、一般的に入射された光を５０％強度ずつ分光する機能を有する光部品であるが、この実施形態では、分光の光強度を必ずしも５０％にする必要はない。ただし、受光部２６６に入射される光強度は、大きい方ほど測定精度が向上するため、受光部２６６に分光される光強度が大きい分岐ミラーを使用する方が好ましい。
【００５１】
蛍光フィルタユニット２６２では、光源２６０からの光が光学フィルタ７２０（励起フィルタ）によって励起光の波長帯域成分のみが抽出され、ダイクロイックミラー７５１で反射（透過）されて対物レンズ１１０に入射され、計測用チップ９０に照射される。計測用チップ９０から反射光として戻ってくる光は、再びダイクロイックミラー７５１で反射（透過）するため、光源２６０側に戻り、受光部２６６側に伝播されない。
【００５２】
一方、蛍光は、励起光よりも長波長を有するため、ダイクロイックミラー７５１を透過（反射）し、さらに光学フィルタ７２１（蛍光フィルタ）によって検出したい波長帯域のみが、検出部（CCDカメラなど）である受光部２６６に伝播される。
なお、反射光によって計測チップ表面、ウェル、および回収部先端の形状や位置を計測する場合は、蛍光フィルタユニット２６２の代わりにハーフミラーのみを用いることとする。このようにハーフミラーを用いる場合には、ダイクロイックミラー７５１の場所にハーフミラーを置き、他２つの光学フィルタ７２０，７２１は基本的に必要としないが、蛍光フィルタユニットにおける励起フィルタに対応する位置のフィルタとして、計測対象の蛍光の退色をさせにくい波長を選択透過するフィルタを用いるのが更に好ましい。
上述したようにハーフミラーを用いた反射光による位置情報の計測には、蛍光計測と共通の光源を用いることができるという利点がある。このことは計測機能と回収機能を持つスクリーニング装置に限らず、計測のみの装置であっても共通の利点である。
【００５３】
図１に示す計測部１４の複数の対物レンズ１１０，２６４は、例えばレボルバー式で回転することで、必要な倍率の対物レンズを計測用チップ９０の下方位置に位置決めすることができる。フォーカスユニット２６５は、例えば制御部１００からの指令によりモータ２６５Ｍを作動することで、計測用チップ９０の下方位置に配置された例えば対物レンズ１１０をＺ方向に沿って移動して位置決めすることで、計測用チップ９０の微細粒子Ｍに対する対物レンズ１１０のフォーカス調整を行うことができる。
【００５４】
図１に示すように、計測部１４では、光源２６０とは別に計測用チップ９０の上方に複数の光源２５０を備える。光源２５０は、計測用チップ９０の上面９０Ｓと垂直な軸に対して対称な２つ以上の方向より光を照射する。計測用チップ９０からの透過光によって計測用チップ９０の上面９０Ｓおよびこの上面９０Ｓに形成されたウェル２００等の形状および位置情報を計測することができる。この計測においても蛍光フィルタは不要であるが、ダイクロイックミラーと蛍光フィルタを通っても十分な光量が残るように光源波長と光量を選択することで、光路に蛍光フィルタユニットを配置したまま、これを除去したり切り替えたりしなくても観察が可能という利点がある。
【００５５】
計測部１４は、計測データのコントラスト値を指標としたオートフォーカス機能を有し、計測時に透過光もしくは反射光によるオートフォーカスによって計測用チップ９０の上面９０Ｓへの合焦を維持するともに、反射光によって吸引・吐出キャピラリ１４０先端部１４２のオートフォーカスを行なうことで、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２の計測視野内の位置、および計測チップ面との距離を計測することができる。
【００５６】
微細粒子のスクリーニング装置１は、光情報が蛍光であって、反射光もしくは透過光による形状情報計測による計測用チップ９０のウェル２００の位置情報と、励起光による光情報計測による微細粒子からの蛍光情報の両方を用いて計測・解析を行い、励起光を照射することによる蛍光計測を実施した後に、同一視野における透過光計測を実施する。すなわち、微細粒子のスクリーニング装置１では、蛍光計測データのうち、形状情報によって特定されるウェル２００の位置の部分のみの解析を行なう。その際、形状情報の計測を先に行なうと、計測対象である微細粒子の蛍光が退色してしまい、正確な情報の取得ができなくなるために、蛍光輝度を反射光もしくは透過光による形状情報計測よりも先に計測することが有効である。
【００５７】
更に励起光を計測用チップ９０上の複数のウェル２００を含む領域に照射することによって、１視野で複数のウェル２００を含む領域内に存在する微細粒子を計測する。この時に、実質的に自家蛍光の均質な部材に励起光を照射した際に光検出部である受光部２６６によって検出される輝度分布を用いて微細粒子からの蛍光計測値の補正を行なう時には、前記輝度分布の複数ピクセルの平均化処理、もしくは周波数フィルタによって画素ノイズの除去を行う。
【００５８】
補正データの取得方法としては、例えば自家蛍光の均質な部材として計測用チップ９０を用いて、微細粒子の懸濁に用いる液体のみを注入した状態で励起光強度分布を取得する方法や、実際の計測結果からウェル２００以外の部分の輝度分布を抽出し、このデータを補完することによって計測視野全面の輝度分布を取得する方法、更にはチップ面の中で前記ウェルの形成されていない部分の輝度情報を取得する方法などがある。更には微細粒子を含んだ計測情報から、データ処理によって計測視野全面の輝度分布に対する微細粒子の影響を低減させた結果を用いることもできる。
【００５９】
自家蛍光の均質な部材として計測用チップを用い、ウェルの形成されていない部分の輝度分布を取得することもできる。
【００６０】
補正の対象となるのは、計測視野内に照射される励起光の強度分布（不均一性）だけではなく、レンズやフィルタ等の各光学系の透過効率等による検出効率の不均一性もある。これらの不均一性は、励起光自体の径方向分布、および励起光及び蛍光を導くレンズ等の光学部品の径方向分布への依存性が高いため、取得した輝度分布を処理することで輝度の高周波成分を大幅に除去することが好ましい。仮に元画像が微細粒子を含む計測情報から得られたものであっても、処理の過程において微細粒子の輝度の影響を実質的に取り除くことができるため、必要精度によっては予め補正用情報を取得しておくのではなく、計測と同時に補正することが可能である。処理方法としては、平均化、周波数解析、クラスター解析等を用いたデータ処理等を用いることが考えられる。これらの複数の手法は、求められる補正精度によって選択すべきである。
【００６１】
図１において、シャッターユニット２６１のシャッターを開けると、励起光源２６０の光は、蛍光フィルタユニット２６２の蛍光フィルタ７２０で励起波長帯域のみ透過し、ダイクロイックミラー７５１で反射され、対物レンズ１１０を透過して、計測用チップ９０に照射される。これにより、計測用チップ９０内の微細粒子Ｍが例えば蛍光を発生すると、その蛍光はダイクロイックミラー７５１を透過し、蛍光フィルタ７２１で任意の波長帯域のみ透過して受光部２６６により受光されて、光信号―電気信号変換されて画像解析部１５によりその蛍光が画像解析される。
【００６２】
次に、図１に示す微細粒子のスクリーニング装置１を用いて、計測用チップ９０のウェル内における蛍光を発する微細粒子を含む全数の微細粒子を、他のウェル内の微細粒子からは選択して吸引して回収プレート８０に回収するスクリーニング方法の一例について、図７〜図９を参照しながら説明する。
【００６３】
図７（Ａ）は、計測用チップ９０の一部分を示す断面図であり、計測用チップ９０のウェル２００内にはまだ微細粒子は入っていない。図７（Ｂ）は、計測用チップ９０の各ウェル２００内に複数の微細粒子Ｍが配置された状態を示している。
【００６４】
図８（Ａ）は、ウェル２００内の複数の微細粒子Ｍに光（照射光、励起光）Ｌが照射されて複数の微細粒子Ｍが蛍光を発するが、特に最大輝度の蛍光を発する微細粒子Ｍ１が蛍光を発している例を示す。図８（Ｂ）は、吸引・吐出キャピラリ１４０が各ウェル２００に対して順番に近づいて、最大輝度の蛍光を発している微細粒子Ｍ１を含む全数の微細粒子Ｍを吸引して回収する様子を示す。
【００６５】
図９は、最大輝度の蛍光を発している微細粒子Ｍ１を含む全ての微細粒子を計測用プレート９０のウェル２００から吸引して、回収プレート８０のウェル８１に対して回収する例を示す。
【００６６】
図１に示すように、搭載用テーブル４０の搭載面７０には、回収テーブル８０と計測用チップ９０の固定具１２０がそれぞれ所定の位置に配置されている。固定具１２０は、対物レンズ１１の上方位置に配置されている。吸引・吐出キャピラリ１４０は、計測用チップ９０の上に位置されている。
【００６７】
励起光源２６０の光は、上述したように対物レンス１１まで伝播され、光Ｌとして計測用チップ９０に照射される。これにより、図８（Ａ）に示す計測用チップ９０内の複数の微細粒子Ｍが蛍光を発生するが、これらの複数の微細粒子Ｍの蛍光は、上述したようにダイクロイックミラー７５１を通過して光学フィルタ（蛍光フィルタ）７２１によって検出したい波長帯域のみにされて受光部２６６により受光されて、光信号―電気信号変換されて画像解析部１５によりその蛍光が画像解析される。
【００６８】
画像解析部１５では、各ウェル２００内の複数の微細粒子Ｍの内の、少なくとも最大輝度の微細粒子Ｍ１の蛍光強度を解析する。計測された形状情報および光情報を解析することで、少なくとも各ウェル２００内に、測定者によって設定する任意の輝度条件を満たす粒子が１個以上存在することを確認するためのデータを取得する。この解析結果を基に、測定者は輝度条件を満たす微細粒子をウェル２００から回収することになる。
【００６９】
画像解析部１５の結果から、制御部１００では、最大輝度の微細粒子Ｍ１の収納されているウェルの位置情報を基にして、図３に示す制御部１００が指令して第１モータ５５を作動することで、第２テーブル５２をＸ方向に沿って移動して位置決めし、第２モータ６５を作動することで、搭載用テーブル４０をＹ方向に沿って移動可能および位置決めする。そして、図６に示す制御部１００が指令してモータ２５１を作動することで、吸引・吐出キャピラリ１４０がＺ２方向に下降する。
【００７０】
これにより、吸引・吐出キャピラリ１４０は、その先端部１４２を、図８（Ｂ）に示すように、計測用プレート９０の各ウェル２００に近づいて、任意の１つのウェルに位置決めすることができる。
【００７１】
その後、図９に示すように、制御部１００が指令して吸引ポンプ１３３を作動することで、吸引・吐出キャピラリ１４０が、最大輝度の蛍光を発している微細粒子Ｍ１を含めた全数の微細粒子Ｍを有するウェル２００から、微細粒子Ｍ１を含めた全数の微細粒子Ｍを他のウェル２００の微細粒子とは区別して選択的に吸引する。
【００７２】
さらに、図６に示す制御部１００が指令してモータ２５１を作動することで、吸引・吐出キャピラリ１４０がＺ１方向に上昇する。図３に示す制御部１００が指令して第１モータ５５を作動することで、第２テーブル５２をＸ方向に沿って移動して位置決めし、第２モータ６５を作動することで、搭載用テーブル４０をＹ方向に沿って移動して位置決めすることで、吸引・吐出キャピラリ１４０が、回収プレート８０の任意のウェル８１上に相対的に移動して位置決めされる。そして、図６に示す制御部１００が指令してモータ２５１を作動することで、吸引・吐出キャピラリ１４０がＺ２方向に下降すると、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２が回収プレート８０のあらかじめ定められた位置のウェル８１に近づく。
【００７３】
このウェル８１には予め培養液などの液体ＬＤが入れられており、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２がこの液体ＬＤの中に入るようになっている。
【００７４】
吸引ポンプ１３３を逆に作動することで、吸引・吐出キャピラリ１４０がその微細粒子Ｍ１を含めた全数の微細粒子Ｍを回収プレート８０のあらかじめ定められた位置のウェル８１の液中に排出できる。これによって、最大輝度の蛍光を発している微細粒子Ｍ１を含めた全数の微細粒子Ｍは回収プレート８０のウェル８１内に回収することができる。
【００７５】
上述した最大輝度の蛍光を発している微細粒子Ｍ１を含む全数の微細粒子の吸引および回収動作は、計測用チップ９０の、回収条件を満たした微細粒子が収納されている各ウェル２００について順番に行う。
【００７６】
このようにして、各ウェル２００内の蛍光を発している微細粒子Ｍ１を含む全数の微細粒子は、移動部１６による計測用チップ９０のＸ方向とＹ方向の移動操作と、回収部１３による吸引・吐出キャピラリ１４０のＺ方向の上下移動操作により、確実かつ効率よく、回収プレート８０のあらかじめ定められた位置のウェル８１から回収することができる。すなわち、多くの数の微細粒子から標的とする微細粒子を効率良く探索して選択的に効率よく回収することができる。
【００７７】
また、本発明の微細粒子のスクリーニング装置１では、吸引・吐出キャピラリ１４０は、計測用チップ９０に対して垂直方向（Ｚ方向）に移動して計測用チップ９０の各ウェル２００に対して接近する。これにより、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２は、各ウェル２００に対して確実に近づいて、標的とする微細粒子Ｍ１を含む全数の微細粒子をウェル２００内から、他のウェル内の微細粒子とは区別して吸引して回収できる。
【００７８】
図１０は、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２の高さ合わせ用基準面の例を示している。この高さ合わせ用基準面８９０は、固定具１２１に設定されており、計測用チップ９０面からの高さが既知である。この高さ合わせ用基準面８９０は、固定具１２１の内面１２４に一致している。図１に示す対物レンズ１１０はこの高さ合わせ用基準面８９０にフォーカスをあわせ、その位置に対物レンズ１１０を保持したまま、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２にフォーカスが合う位置まで回収部１３を移動させる。これにより、計測用チップ９０の上面９０Ｓとの距離を確定し、このときの回収部１３の位置座標からの相対移動によって、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２は計測用チップ９０の上面９０Ｓから所望の距離ＶだけＺ２方向に沿って位置８９１まで下降して上面９０Ｓに接近させる。これにより、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２は、高さ合わせ用基準面８９０を利用してＺ方向に沿って確実に位置合わせすることができる。
【００７９】
図１１は、吸引・吐出キャピラリ１４０によりシリンジ方式によって微細粒子を回収した際の回収成功率を示す。回収成功率の定義は、回収目的のウェル内のすべての微細粒子が吸引・吐出キャピラリ１４０により回収され、隣接するウェルからは１つの微細粒子も回収されない確率を言う。
【００８０】
試行回数は各条件で１０回とし、吸引はストローク制御によるものである。吸引量は各条件で回収率が最大になる条件とした。吸引速度は一定とした。吸引対象は、ＰＢＳ（Phosphate buffered saline、リン酸緩衝生理食塩水）中の固定化酵母細胞を使用した。ウェル径は約１０μｍであり、ウェルピッチは約３０μｍである。計測用チップへの吸引・吐出キャピラリ１４０の接近距離は、１０，２０，３０，４０μｍの４条件とし、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２の内径を、１０，２０，３０，４０μｍの４条件とした。
【００８１】
図１１を参照すると、計測用チップへの接近距離（μｍ）が小さいほど回収成功率が高く、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２の内径（μｍ）が小さいほど回収成功率が高かった。
【００８２】
すなわち、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２の内径は、ウェルの直径の２倍以下であることが好ましく、計測用チップへの接近距離は、ウェルピッチ以下であることが好ましい。このようにすることで、吸引・吐出キャピラリ１４０は、シリンジ方式によって対象となるウェルから微細粒子をより確実に回収できる。
【００８３】
計測視野内での吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２を記録し、移動部１６によって計測用チップ９０の回収対象のウェル側をこのキャピラリ先端位置に合わせるようにすることで、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２の中心とウェルの中心を合わせる。これにより、より確実にウェル内の全数の微細粒子を回収することができる。
【００８４】
吸引・吐出キャピラリ１４０により微細粒子を吸引する際に、吸引量を制御する場合、吸引速度を一定、もしくは引き始めの吸引速度を基準として、吸引途中で段階的にもしくは連続的に速度を低下させる。すなわち、微細粒子の種類によっては、微細粒子がウェル壁面に吸着している場合があり、この吸着力に勝るだけの吸引力が必要になるが、一度吸着が剥がれれば、それ以後はそれほどの吸引力は必要なくなる。逆に、その後は隣接するウェルからの誤吸引を防止するために、吸引力を減じる必要がある。このように、吸引する際に、吸引力を制御することで、微細粒子をウェル内から確実に吸引することができる。
【００８５】
なお、図９に示すように、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２内には、液体の一例である懸濁液５００を予め充填することができる。このように先端部１４２に液体を予め入れておかないと、回収部１３の気密性が完全でない限り、毛細管現象によって、吸引・吐出キャピラリ１４０の先端部１４２から液体が流入してくる。液体の流入のスピードは回収部１３の気密性の度合いに依存するが、最終的な流入量は、吸引・吐出キャピラリ１４０と液体の物性と吸引・吐出キャピラリ１４０の径にのみ依存し、流入した液体の重さとつりあいの位置まで入ってくる。このため、液体と一緒に不要な微細粒子も流入してしまう。入れておく液体は、実際に計測微粒子を懸濁するのに用いるものが好ましいが、この限りではない。
【００８６】
充填量としては、溶液の物性（粘度・密度）、吸引・吐出キャピラリ１４０と溶液との親和性、及びキャピラリの内径によって決まる、毛細管現象によるつりあい位置のレベルが望ましいが、充填量に誤差がある場合でも流入のスピードを下げることができ、吸引・吐出動作の精度を上げることができる。
【００８７】
図１２は、計測用チップ９０の好ましい形状例を示している。
図１２に示す計測用チップ９０は、既に説明したように長方形の平板であり、ウェル領域２００Ｒを有しているが、例えば樹脂成型品である。計測用チップ９０の１つの長辺部分７１０には、例えば位置決め用の２つの突起７２０が突出して形成されているとともに、１つの短辺部分７１１には、例えば位置決め用の１つの突起７２１が突出して形成されている。突起７２０，７２１は例えば長方形状を有しており、突起７２０は突き当て面７２０Ｂを有し、突起７２１は突き当て面７２１Ｂを有している。すなわち、計測用チップ９０の２つの側面からそれぞれ突起７２０，７２１が突出して形成されている。
【００８８】
突起７２０の突き当て面７２０Ｂは、固定具１２０の内側の位置決め部１２０Ｆに対して突き当て、突起７２１の突き当て面７２１Ｂは、固定具１２０の内側の位置決め部１２０Ｇに対して突き当てる。
これにより、計測用チップ９０は、固定具１２０の内側の位置決め部１２０Ｆ、１２０Ｇに対して突き当て方向ＧＨに沿って突き当てることで位置決めが確実に行えるので、位置決めが再現性良く行え、位置決め作業性が向上する。これに対して、突起を用いない場合は、固定具への突き当てによる位置決めのためには計測用チップ９０の該当する側面の全面を当接させることになるが、側面全面で精度を確保することは非常に困難である。
【００８９】
また、計測用チップ９０の上面９０Ｓ側には、計測用チップ９０の表示部７５０が形成されている。この表示部５０は、例えば矢印形状であり突き当て方向ＧＨに向いている。表示部５０は、計測用チップ９０の上面９０Ｓまたは下面や外周部に設けても良く、計測用チップ９０をセットする際の向き（表裏及び方向）を明示するパターンもしくは切り欠きなどのマークである。
【００９０】
次に、図１３は、計測用チップ９０が固定具１２０に固定された場合において、計測用チップ９０の反りを解消することを示しいている。
図１３（Ａ）は本発明の実施形態であり、図１３（Ｂ）は比較例である。
図１３（Ａ）では、対物レンズ１１０と受光部２６６及び固定具１２０を示している。計測用チップ９０の上下面は、例えば成型における離型後の材質の温度変化による反りなどに代表されるような、形状として低次の局面を形成している例である。
【００９１】
この計測用チップ９０の上面９０Ｓが固定具１２０の内面１２４に対して当てられ、そして計測用チップ９０の下面９０Ｄ側から力ＦＣを加えることによって、計測用チップ９０の反りが矯正される。すなわち、ウェルが形成されている上面９０Ｓ側の計測エリアを含む領域は、その反対面である下面９０Ｄより力を加えることによって固定具１２０のフラットな剛性平面である内面１２４に押し付けて計測用チップ９０の反りを矯正する。フラットな剛性平面である内面１２４に対する計測エリアの任意の２ｍｍ四方の領域の平行度が、１０μｍ以下となる（ウェル自体の傾斜のような微小な起伏や突起を除く）。これにより、光学系に対するウェルの位置精度が向上し、観察視野内の全域で合焦を確保することができる。
【００９２】
これに対して、図１３（Ｂ）に示す比較例では、計測用チップ９０Ｎの上面９０ＳＮと下面９０ＤＮにはそれぞれ小さな凹凸が存在しており、たとえ計測用チップ９０Ｎの上面９０ＳＮが固定具１２０の内面１２４に対して当てられ、そして計測用チップ９０Ｎの下面９０ＤＮ側から力ＦＣを加えても測用チップ９０の反りを矯正することができず、一回の観察視野（例えば２ｍｍ四方）内の全域で合焦を確保することができない。
【００９３】
次に図１４は、計測チップ９０の厚み変動によって発生する観察焦点のズレについて示している。
【００９４】
図１４（Ａ）から図１４（Ｃ）では、計測チップの上面（ウェルが形成された面）と光学系との距離自体はすべて同じであるがチップの厚みの違いによって焦点位置が異なることを示している。すなわち、図１４（Ｂ）では、光学系９７６の焦点ＭＰが上面９０Ｓに正確に位置しているのに対して、図１４（Ａ）では、焦点ＭＰが上面９０Ｓの上側に、図１４（Ｃ）では下側に位置しており、どちらも計測対象位置から焦点がずれてしまっている。このズレ量が被写界深度以上になると、正常な計測が不可能となる。２ｍｍ四方程度の観察視野を確保するための一般的な計測光学系の場合、焦点ズレは範囲は１０μｍ以内に抑える必要があり、許容される厚み変動量は以下のように計算される。
【００９５】
図１４において、ｔは計測用チップ９０の厚み［ｍｍ］であり、Δｔは計測用チップ９０の厚み変動［ｍｍ］であり、Ｌ０とＬは、対物レンズ１１０のレンズ１１０Ｂの焦点距離［ｍｍ］であり、ΔＬは焦点ズレ［μｍ］である。
【００９６】
ここで、焦点距離Ｌは、式１の関係を有する。
Ｌ＝Ｌ０＋ｔ×（１−１／ｎ）・・・・・式１
式１から、
ΔＬ＝Δｔ×（１−１／ｎ）・・・・・・式２
が得られる。
焦点ズレ±５μｍ以内（一視野内の焦点ズレ幅が１０μｍ以内）にするためには、
Δｔ≦１０／（１−１／ｎ）・・・・・・式３
となる。
【００９７】
計測用チップ９０がポリスチレン（屈折率ｎ＝１．５９）製である場合には、焦点ズレΔＬを±５μｍ以内とするためには、Δｔは±１３．５μｍ以内であり、厚みの変動Δｔが２７μｍ以内である。
【００９８】
これにより、計測用チップ９０の厚みにこの範囲内の変動があっても、任意の２ｍｍ四方の領域内の焦点ズレを±５μｍ以内に抑えることができるため自動計測時の焦点外れや、認識位置のズレを防止できる。
【００９９】
図１５は、計測用チップ９０の上面９０Ｓと下面９０Ｄの平行ズレによる観察位置の誤差について示している。本微細粒子のスクリーニング装置では、観察画像によってウェルや吸引・吐出キャピラリの位置を把握や補正を行うため、画像による位置認識精度としては±５μｍが必要であるため、観察画像のゆがみをこのレベル以下に抑える必要がある。
【０１００】
図１５（Ａ）では、上面９０Ｓと下面９０Ｄが平行であり、図１５（Ｂ）では、上面９０Ｓと下面９０Ｄが平行ではない例を示している。観察対象ＭＪは、ウェルまたは吸引・吐出キャピラリの先端部などである。計測用チップ９０の少なくともウェルが形成されている上面９０Ｓでは、光学系の計測エリアに含まれる任意の２ｍｍ四方の領域内の位置認識精度が±５μｍ以内にするためには、上面９０Ｓと下面９０Ｄの成す傾斜角度（平行からのズレ）φの変動が、（５×１０―６）／｛ｔ（１−１／ｎ）｝［ｒａｄ］以下である（ｔは前記計測用チップの平均厚み［ｍｍ］，ｎは前記計測用チップの材質の屈折率）ことが必要であることを示している。
【０１０１】
Δは観察対象ＭＪの観察位置のズレを示し、ｔは計測用チップ９０の平均厚み、ｎは計測用チップ９０の材質の屈折率、φは下面９０Ｄの傾斜角度を示している。
【０１０２】
観察対象ＭＪの観察位置のズレΔは、式４で示すことができる。
Δ＝ｔ・ｔａｎ［φ―ｓｉｎ−１｛（ｓｉｎφ）／ｎ｝］≒ｔ・φ・（１−１／ｎ）・・・・・・・・・・・・・・・式４
Δ≦５μｍにするためには、
φ≦（５×１０―６）／｛ｔ（１−１／ｎ）｝［ｒａｄ］・・・式５
となる。
【０１０３】
これにより、少なくとも一回の観察視野（例えば２ｍｍ四方）内の全域で位置の認識精度を±５μｍ以内にすることができ、一回の観察視野（例えば２ｍｍ四方）内の全域での観察対象の位置認識精度が向上する。
【０１０４】
図１６は、位置の認識精度を±５μｍ以内を満たすための傾斜角度φと観察位置のズレΔの関係例を示しており、チップの厚みｔは１ｍｍであり、屈折率ｎはポリスチレンに相当する１．５９の場合である。観察位置のズレΔ（μｍ）が５μｍ以内であるためには、傾斜角度の変動は、０．８度以下であることを示している。
【０１０５】
本発明の実施形態では、計測用チップ９０は、ウェルが形成されているエリアが１０ｍｍ四方以上の広さをもっており、その周囲の計測に供しない領域の適切な一部もしくは全部が、固定具１２０に設けられている。固定具１２０の一つの平面に含まれた実質的に剛体とみなすことのできる基準面（内面１２４に相当）に押し付ける方向に、計測用チップ９０のウェルの形成されていない下面側より適切な大きさの力ＦＣを加えることで、ウェルが形成されている全領域に含まれる任意の２ｍｍ四方の領域の、基準面（内面１２４に相当）に対する平面度を１０μｍ以下とできる。このため、精度良く位置決めすることで、位置決め作業性を向上して焦点外れや認識位置のズレを防止することができる。
【０１０６】
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形例を採用できる。
例えば、本発明の実施形態では、標的とする微細粒子として生体の細胞を例に挙げているが、これに限らず他の種類の微細粒子であっても良い。
【０１０７】
また、図３に示すように、搭載用プレート４０の上には、１枚の回収プレート８０が配置されているが、複数枚の回収プレートを並べて配置しても良い。
【０１０８】
移動部１６の直線移動用の駆動系として、回転型の電動モータと送りねじとガイドレールを用いているが、回転型の電動モータに代えてリニアモータなどを用いることができる。
【０１０９】
回収プレート８０のウェル８１の断面形状と計測用チップ９０のウェル２００の断面形状は、図示例に限らず他の形状、例えば半球形状を採用することもできる。
【０１１０】
本発明の微細粒子のスクリーニング装置は、遺伝子、免疫系、タンパク質、アミノ酸、糖類の生体高分子に関する検査、解析、分析が要求される分野、例えば工学分野、食品、農産、水産加工等の農学全般、薬学分野、衛生、保健、免疫、疫病、遺伝等の医学分野、化学もしくは生物学等の理学分野等、あらゆる分野に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の微細粒子のスクリーニング装置の好ましい実施形態を示す正面図である。
【図２】図１の微細粒子のスクリーニング装置を示す斜視図である。
【図３】移動部とその移動部の上に搭載されている搭載用テーブルと回収プレートと計測用チップを示す斜視図である。
【図４】搭載用テーブルと回収プレートと計測用チップを示す図である。
【図５】計測用チップとこの計測用チップの保持部材の形状例を示す図である。
【図６】回収部の構造例を示す斜視図である。
【図７】図７（Ａ）は、計測用チップの一部分を示す断面図であり、計測用チップのウェル内にはまだ微細粒子は入っていない図である。図７（Ｂ）は、計測用チップのウェル内に微細粒子Ｍが挿入された状態を示している図である。
【図８】図８（Ａ）は、ウェル内の微細粒子Ｍに光Ｌが照射されて一部の微細粒子Ｍが蛍光を発している例を示す図である。図８（Ｂ）は、吸引・吐出キャピラリが選択されたウェルに近づいて全ての微細粒子を吸引して回収する様子を示す図である。
【図９】図９は、蛍光を発している微細粒子Ｍ１を含む全数の微細粒子を計測用プレートのウェルから吸引して、回収プレートのウェルに対して回収する例を示す図である。
【図１０】キャピラリ高さ合わせ用基準面の例を示す図である。
【図１１】キャピラリにより微細粒子を回収した際の回収成功率を示す。
【図１２】計測用チップの好ましい形状例を示す図である。
【図１３】計測用チップが固定具に固定された場合において、計測用チップの反りを解消することを示す図である。
【図１４】計測用チップの厚みの変動による焦点ズレについて示す図である。
【図１５】計測用チップの上面と下面の平行ズレによる観察位置の誤差について図である。
【図１６】位置の認識精度を±５μｍ以内を満たすための傾斜角度φと観察位置のズレΔの関係例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 微細粒子のスクリーニング装置
１１ ベース
１２ 支持部
１３ 回収部
１４ 計測部
１５ 画像解析部
１６ 移動部
１９ カバー
３０ 支持台
４０ 搭載用テーブル
５１ 第１テーブル
５２ 第２テーブル
５５ 第１モータ
５６ 送りねじ
５７ ナット
６５ 第２モータ
６６ 送りねじ
６７ ナット
７０ 搭載面
８０ 回収プレート
８１ 回収プレートのウェル
９０ 計測用チップ
９０Ｓ 上面
９０Ｄ 下面
１００ 制御部
１１０ 対物レンズ
１２０ 計測チップの固定具
１３０ 操作部
１３３ 吸引ポンプ
１４０ 吸引・吐出キャピラリ
１４２ 吸引・吐出キャピラリの先端部
２００ 計測用チップのウェル
２６０ 励起光源
２５１ モータ
２５２ 送りねじ
２５３ ナット
２６１ シャッターユニット
２６２ 蛍光フィルタユニット
２６４ 対物レンズ
２６６ 受光部
５００ 懸濁液
７２０，７２１ 突起
７５０ 表示部
ＬＤ 液体
Ｌ 光（励起光、照射光）
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向
Ｚ 第３方向（垂直方向）
ＣＬ 計測チップの上面の基準面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細粒子から発する光情報を標識として微細粒子の探索を行い、探索された微細粒子を選択的に取得するための微細粒子のスクリーニング装置であって、
光を透過する材料で形成され、前記微細粒子の少なくとも１個が収容され得る大きさを持つウェルが複数設けられた計測用チップと、
前記計測用チップを固定するための固定具と、
前記計測用チップおよび前記計測用チップの収容された前記微細粒子に光を照射することによって、前記微細粒子の光信号を取得する計測部と、を備え、
前記計測用チップは、
前記固定具の突き当て部に当接させることで前記計測用チップの上下面に平行な方向に位置決めするために、前記計測用チップの側面に設けられた突起と、
前記計測用チップに形成されて前記計測用チップを前記固定具に対してセットする際の向きを明示する表示部と、を有することを特徴とする微細粒子のスクリーニング装置。
【請求項２】
前記突起は、前記計測用チップの側面から突出して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の微細粒子のスクリーニング装置。
【請求項３】
前記計測用チップは、前記ウェルの形成されているエリアが１０ｍｍ四方以上の広さであり、前記ウェルの周囲の一部もしくは全部の領域が前記固定具で固定され、前記ウェルの形成されていない下面側より適切な大きさの力を加えることで、前記ウェルの形成されているエリアの任意の２ｍｍ四方の平面度を１０μｍ以下とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微細粒子のスクリーニング装置。
【請求項４】
前記計測用チップの前記ウェルが形成されている計測エリアに含まれる任意の２ｍｍ四方の領域内の厚みの変動Δｔが、１０／（１−１／ｎ）［μｍ］以下（ｎは計測用チップの材率の屈折率）であることを特徴とする請求項３に記載の微細粒子のスクリーニング装置。
【請求項５】
前記計測用チップの前記ウェルが形成されている計測エリアに含まれる任意の２ｍｍ四方の領域内の前記上面と前記下面の成す傾斜角度φの変動が、（５×１０―６）／｛ｔ（１−１／ｎ）｝［ｒａｄ］以下である（ｔは前記計測用チップの平均厚み［ｍｍ］，ｎは前記計測用チップの材質の屈折率）ことを特徴とする請求項４に記載の微細粒子のスクリーニング装置。
【請求項６】
微細粒子から発する光情報を標識として微細粒子の探索を行い、探索された微細粒子を選択的に取得するための微細粒子のスクリーニング方法であって、計測用チップは、光を透過する材料で形成され、前記微細粒子の少なくとも１個が格納され得る大きさを持つウェルが複数設けられており、前記計測用チップは固定具に対して固定され、計測部が、前記計測用チップおよび前記計測用チップの収容された前記微細粒子に光を照射することによって、前記微細粒子の光信号を取得する場合に、
前記計測用チップの突起を、前記固定具の突き当て部に当接させることで位置決めする際に、前記固定具に対してセットする向きを明示する表示部に基づいて前記固定具に対してセットすることを特徴とする微細粒子のスクリーニング方法。
【請求項１】
微細粒子から発する光情報を標識として微細粒子の探索を行い、探索された微細粒子を選択的に取得するための微細粒子のスクリーニング装置であって、
光を透過する材料で形成され、前記微細粒子の少なくとも１個が収容され得る大きさを持つウェルが複数設けられた計測用チップと、
前記計測用チップを固定するための固定具と、
前記計測用チップおよび前記計測用チップの収容された前記微細粒子に光を照射することによって、前記微細粒子の光信号を取得する計測部と、を備え、
前記計測用チップは、
前記固定具の突き当て部に当接させることで前記計測用チップの上下面に平行な方向に位置決めするために、前記計測用チップの側面に設けられた突起と、
前記計測用チップに形成されて前記計測用チップを前記固定具に対してセットする際の向きを明示する表示部と、を有することを特徴とする微細粒子のスクリーニング装置。
【請求項２】
前記突起は、前記計測用チップの側面から突出して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の微細粒子のスクリーニング装置。
【請求項３】
前記計測用チップは、前記ウェルの形成されているエリアが１０ｍｍ四方以上の広さであり、前記ウェルの周囲の一部もしくは全部の領域が前記固定具で固定され、前記ウェルの形成されていない下面側より適切な大きさの力を加えることで、前記ウェルの形成されているエリアの任意の２ｍｍ四方の平面度を１０μｍ以下とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微細粒子のスクリーニング装置。
【請求項４】
前記計測用チップの前記ウェルが形成されている計測エリアに含まれる任意の２ｍｍ四方の領域内の厚みの変動Δｔが、１０／（１−１／ｎ）［μｍ］以下（ｎは計測用チップの材率の屈折率）であることを特徴とする請求項３に記載の微細粒子のスクリーニング装置。
【請求項５】
前記計測用チップの前記ウェルが形成されている計測エリアに含まれる任意の２ｍｍ四方の領域内の前記上面と前記下面の成す傾斜角度φの変動が、（５×１０―６）／｛ｔ（１−１／ｎ）｝［ｒａｄ］以下である（ｔは前記計測用チップの平均厚み［ｍｍ］，ｎは前記計測用チップの材質の屈折率）ことを特徴とする請求項４に記載の微細粒子のスクリーニング装置。
【請求項６】
微細粒子から発する光情報を標識として微細粒子の探索を行い、探索された微細粒子を選択的に取得するための微細粒子のスクリーニング方法であって、計測用チップは、光を透過する材料で形成され、前記微細粒子の少なくとも１個が格納され得る大きさを持つウェルが複数設けられており、前記計測用チップは固定具に対して固定され、計測部が、前記計測用チップおよび前記計測用チップの収容された前記微細粒子に光を照射することによって、前記微細粒子の光信号を取得する場合に、
前記計測用チップの突起を、前記固定具の突き当て部に当接させることで位置決めする際に、前記固定具に対してセットする向きを明示する表示部に基づいて前記固定具に対してセットすることを特徴とする微細粒子のスクリーニング方法。
【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】
【公開番号】特開２００９−２６７４（Ｐ２００９−２６７４Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６１２５６（Ｐ２００７−１６１２５６）
【出願日】平成１９年６月１９日（２００７．６．１９）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１９日（２００７．６．１９）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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