特許 6981461 微小粒子分取方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6981461

(24)【登録日】2021年11月22日

(45)【発行日】2021年12月15日

(54)【発明の名称】微小粒子分取方法

(51)【国際特許分類】

   C12Q 1/04 20060101AFI20211202BHJP

   C12Q 1/24 20060101ALI20211202BHJP

   G01N 15/14 20060101ALI20211202BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20211202BHJP

   C12M 1/26 20060101ALN20211202BHJP

   C12M 1/34 20060101ALN20211202BHJP

【ＦＩ】

   C12Q1/04

   C12Q1/24

   G01N15/14 K

   G01N15/14 A

   G01N37/00 101

   !C12M1/26

   !C12M1/34 B

   !C12M1/34 Z

【請求項の数】18

【全頁数】36

(21)【出願番号】特願2019-233292(P2019-233292)

(22)【出願日】2019年12月24日

(62)【分割の表示】特願2018-122179(P2018-122179)の分割

【原出願日】2013年4月5日

(65)【公開番号】特開2020-72683(P2020-72683A)

(43)【公開日】2020年5月14日

【審査請求日】2020年1月20日

(31)【優先権主張番号】特願2012-164038(P2012-164038)

(32)【優先日】2012年7月24日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002185

【氏名又は名称】ソニーグループ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112874

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 薫

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 達巳

【審査官】 田中 晴絵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０３９５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５２４８３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１２Ｑ １／００− ３／００

Ｃ１２Ｍ １／００− ３／１０

Ｇ０１Ｎ １５／００−１５／１４

Ｇ０１Ｎ ３５／００−３７／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主流路を通流する液体中の微小粒子の蛍光及び散乱光の情報を取得し、
前記取得した情報に基づいて、前記主流路に通流する少なくとも一部の対象微小粒子へ圧力をかけることにより前記対象微小粒子の流れ方向を変化させ、
前記圧力はアクチュエータに、電圧の波形であるパルス波形の駆動波形を印加することより生じ、
前記パルス波形は、立下り波形部及び立上り波形部を有し、
前記パルス波形において、前後の立下りタイミング同士の時間間隔が閾値より短い場合、連続的な立下り波形部の印加を行う、微小粒子分取方法。

【請求項2】

前記主流路に通流する少なくとも一部の対象微小粒子へ負圧をかけることにより、前記対象微小粒子が分取流路に取り込まれる、請求項１に記載の微小粒子分取方法。

【請求項3】

前記立上がり波形部は、傾斜部及び平坦部を有する、請求項１又は２に記載の微小粒子分取方法。

【請求項4】

前記パルス波形の印加を、立下り波形部と立上り波形部とで個別に制御する、請求項１から３のいずれか一項に記載の微小粒子分取方法。

【請求項5】

前記立上り波形部の印加を、次の微小粒子が前記主流路と分取流路との連通口に到達するまでの所要時間が所定時間以上の場合に行う、請求項１から４のいずれか一項に記載の微小粒子分取方法。

【請求項6】

前記立上り波形部の印加時間は固定されており、前記所定時間は、該印加時間よりも長い時間である、請求項５に記載の微小粒子分取方法。

【請求項7】

前記主流路に連通し、前記微小粒子が取り込まれる分取流路において、
前記立下り波形部の印加は、前記微小粒子が前記分取流路における前記主流路との連通口に到達するタイミングで行う、請求項１から６のいずれか一項に記載の微小粒子分取方法。

【請求項8】

予め設定した分取モードに応じて、前記立上り波形部の印加を行い、
前記分取モードは、少なくとも捕獲粒子の純度を高める純度優先モード、又は捕獲粒子の純度が下がっても取得粒子数をより多くする取得率優先モードのいずれかから選ぶことができる、請求項１から７のいずれか一項に記載の微小粒子分取方法。

【請求項9】

前記パルス波形の基準値からの変動値であるステップカウンタの値が最大値になると、強制的に前記パルス波形を立ち上げる、請求項１から８のいずれか一項に記載の微小粒子分取方法。

【請求項10】

前記パルス波形の立下りタイミングごとの対象微小粒子の取得をカウントする、請求項１から９のいずれか一項に記載の微小粒子分取方法。

【請求項11】

前記主流路を通流する液体中の微小粒子を、前記主流路に連通する分岐流路内に負圧を発生させることにより該分岐流路における前記液体の流れ方向に対する垂直断面が他の部分よりも大きく形成された一部の領域内へ取り込む手順を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の微小粒子分取方法。

【請求項12】

前記手順において、アクチュエータにより前記分岐流路の内空を変形させる力を印加して前記負圧を発生させ、該内空の容積を増大させる、請求項１１に記載の微小粒子分取方法。

【請求項13】

前記手順において、前記アクチュエータによる前記容積の増大量を、前記主流路への連通口から前記領域までの間の前記分岐流路の容積よりも大きくする、請求項１２に記載の微小粒子分取方法。

【請求項14】

前記手順において、前記アクチュエータにより前記領域の内空を変形させる力を印加して前記負圧を発生させ、前記分岐流路内の内空の合計容積を増大させる、請求項１３に記載の微小粒子分取方法。

【請求項15】

前記手順において、前記微小粒子を含む前記液体を、前記領域内に噴流として流入させる、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の微小粒子分取方法。

【請求項16】

前記立上り波形部の印加時間は、該印加時間の終了時から次の前記立下り波形部の印加時までの間に前記液体の流れが前記パルス波形の印加前の状態に戻るための時間が確保されるような印加時間である、請求項１から１５のいずれか一項に記載の微小粒子分取方法。

【請求項17】

前記印加時間は、変更可能である、請求項１６に記載の微小粒子分取方法。

【請求項18】

前記主流路がマイクロチップの内部に形成されており、
前記アクチュエータは、前記マイクロチップの表面の分岐流路に対応する位置に接触して配置されている、請求項１から１７のいずれか一項に記載の微小粒子分取方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、マイクロチップに関する。より詳しくは、流路を通流する微小粒子から目的とする微小粒子のみを分別して回収するマイクロチップなどに関する。

【背景技術】

【0002】

流路内に微小粒子を含むシースフローを形成し、シースフロー中の微小粒子に光を照射して微小粒子から発生する蛍光及び散乱光を検出し、所定の光学特性を示す微小粒子群（ポピュレーション）を分別回収する微小粒子分取装置が知られている。例えば、フローサイトメータでは、サンプル中に含まれる複数種類の細胞を蛍光色素により標識し、各細胞に標識された蛍光色素を光学的に識別することによって、特定の種類の細胞のみを分別、回収することが行われている。

【0003】

特許文献１及び特許文献２には、プラスチック製及びガラス製などのマイクロチップに形成された流路内にシースフローを形成して分析を行うマイクロチップ型の微小粒子分取装置が開示されている。

【0004】

特許文献１に開示される微小粒子分取装置は、シースフローが形成された導入流路と該導入流路に連通する分岐流路との分岐部においてレーザ照射により気泡を発生させることで、分岐部におけるシースフローの送流方向を制御するものである。この微小粒子分取装置によれば、分岐部におけるシースフローの送流方向を気泡により制御することで、目的とする微小粒子のみを導入流路から分岐流路へ取り込んで分取することが可能である。

【0005】

また、特許文献２に開示される微小流体システムは、アクチュエータを用いて流路分岐部におけるシースフローの送流方向を制御することで、目的とする微小粒子の分取を行っている。この微小流体システムにおいて、アクチュエータは、シースフローが形成された導入流路と該導入流路に連通する分岐流路との分岐部に接続されたチャンバを押圧し、チャンバ内の液を押し出すことによって、シースフローの送流方向を変化させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−１００６９８号公報

【特許文献2】特表２００５−５３８７２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

マイクロチップ型の微小粒子分取装置では、分析のさらなる高速化と高精度化のため、流路を通流するシースフローから目的とする微小粒子のみを高速かつ安定して取り出すための技術が求められている。

【0008】

そこで、本技術は、流路を通流するシースフローから目的とする微小粒子のみを高速かつ安定して取り出すことが可能な微小粒子分取技術を提供することを主な目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題解決のため、本技術は、主流路を通流する液体中の微小粒子の光情報を取得し、前記取得した光情報に基づいて、前記主流路に通流する少なくとも一部の対象微小粒子へ圧力をかけることにより前記対象微小粒子の流れ方向を変化させ、前記圧力はアクチュエータにパルス波形の駆動波形を印加することより生じ、前記パルス波形は、立下り波形部及び立上り波形部を有する、微小粒子分取方法を提供する。
本技術では、前記主流路に通流する少なくとも一部の対象微小粒子へ圧力をかけることにより、前記対象微小粒子が分取流路に取り込まれてよい。
また、本技術では、前記立上がり波形部は、傾斜部及び平坦部を有していてよい。
更に、本技術では、前記パルス波形の印加を、立下り波形部と立上り波形部とで個別に制御してよい。
加えて、本技術では、前記立上り波形部の印加を、次の微小粒子が前記連通口に到達するまでの所要時間に基づいて制御してよい。この場合、前記立上り波形部の印加は、前記所要時間が所定時間以上の場合に行ってよい。この場合、前記立上り波形部の印加時間は固定されており、前記所定時間は、該印加時間よりも長い時間であってよい。
また、本技術では、前記主流路に連通し、前記微小粒子が取り込まれる分取流路において、前記立下り波形部の印加は、前記微小粒子が前記分取流路における前記主流路との連通口に到達するタイミングで行ってよい。
更に、本技術では、予め設定した分取モードに応じて、前記立上り波形部の印加を行ってよい。この場合、前記分取モードは、捕獲粒子の純度を高める純度優先モードと、捕獲粒子の純度が下がっても取得粒子数をより多くする取得率優先モードからなってよい。
加えて、本技術では、前記パルス波形において、前後の立下りタイミング同士の時間間隔が閾値より短い場合、連続的な立下り波形部の印加を行ってよい。
また、本技術では、前記パルス波形の基準値からの変動値であるステップカウンタの値が最大値になると、強制的に前記パルス波形を立ち上げてよい。
更に、本技術では、前記パルス波形の立下りタイミングごとの対象微小粒子の取得をカウントしてよい。
加えて、本技術では、前記主流路を通流する液体中の微小粒子を、前記主流路に連通する分岐流路内に負圧を発生させることにより該分岐流路における前記液体の流れ方向に対する垂直断面が他の部分よりも大きく形成された一部の領域内へ取り込む手順を含んでいてよい。この場合、前記手順において、アクチュエータにより前記分岐流路の内空を変形させる力を印加して前記負圧を発生させ、該内空の容積を増大させてよい。この場合、前記手順において、前記アクチュエータによる前記容積の増大量を、前記主流路への連通口から前記領域までの間の前記分岐流路の容積よりも大きくしてよい。この場合、前記手順において、前記アクチュエータにより前記領域の内空を変形させる力を印加して前記負圧を発生させ、前記分岐流路内の内空の合計容積を増大させてよい。また、この場合、前記手順において、前記微小粒子を含む前記液体を、前記領域内に噴流として流入させてよい。
また、本技術では、前記立上り波形部の印加時間は、該印加時間の終了時から次の前記立下り波形部の印加時までの間に前記液体の流れが前記パルス波形の印加前の状態に戻るための時間が確保されるような印加時間であってよい。この場合、前記印加時間は、変更可能であってよい。
更に、本技術は、前記主流路がマイクロチップの内部に形成されており、前記アクチュエータは、前記マイクロチップの表面の一部に接触して配置されていてよい。
また、本技術は、主流路を通流する液体中の微小粒子に光を照射する照射部と、前記微小粒子から発生した光を検出する検出部と、前記検出部で検出した光情報に基づいて対象微小粒子を特定し、アクチュエータにパルス波形の駆動波形を印加することより前記対象微小粒子へ圧力をかけて、前記対象微小粒子の流れ方向を変化させる制御部、を備える、微小粒子分取装置も提供する。
本技術では、前記主流路がマイクロチップの内部に形成されており、前記アクチュエータは、前記マイクロチップの表面の一部に接触して配置されていてよい。この場合、前記マイクロチップは、前記主流路と連通する連通口を介して分取流路と連通しており、前記連通口の断面積は、前記主流路の断面積よりも小さくてよい。この場合、前記分取流路は、取込口を介して対象微小粒子を捕獲する捕獲室と連通しており、前記捕獲室の断面積は、前記主流路の断面積よりも大きくてよい。この場合、前記捕獲室の内空は、前記アクチュエータと連動してよい。また、この場合、前記マイクロチップは、前記微小粒子を含むサンプル液を導入するサンプル液インレットと、前記サンプル液インレットから導入されたサンプル液が通流するサンプル液流路と、を更に有してよい。更に、この場合、前記マイクロチップは、シース液を導入するシース液インレットと、前記シース液インレットから導入されたシース液が通流するシース液流路と、を更に有していてよい。

【0010】

本技術において、「微小粒子」には、細胞や微生物、リポソームなどの生体関連微小粒子、あるいはラテックス粒子やゲル粒子、工業用粒子などの合成粒子などが広く含まれるものとする。

【0011】

生体関連微小粒子には、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)などが含まれる。細胞には、動物細胞(血球系細胞など)および植物細胞が含まれる。微生物には、大腸菌などの細菌類、タバコモザイクウイルスなどのウイルス類、イースト菌などの菌類などが含まれる。さらに、生体関連微小粒子には、核酸やタンパク質、これらの複合体などの生体関連高分子も包含され得るものとする。また、工業用粒子は、例えば有機もしくは無機高分子材料、金属などであってもよい。有機高分子材料には、ポリスチレン、スチレン・ジビニルベンゼン、ポリメチルメタクリレートなどが含まれる。無機高分子材料には、ガラス、シリカ、磁性体材料などが含まれる。金属には、金コロイド、アルミなどが含まれる。これら微小粒子の形状は、一般には球形であるのが普通であるが、非球形であってもよく、また大きさや質量なども特に限定されない。

【発明の効果】

【0012】

本技術により、流路を通流するシースフローから目的とする微小粒子のみを高速かつ安定して取り出すことが可能な微小粒子分取技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本技術の第１の実施の形態に係る微小粒子分取方法を実施するために適した微小粒子分取装置Ａの構成を説明する図である。

【図2】微小粒子分取装置Ａに搭載されるマイクロチップ１ａの構成を説明する図である。

【図3】マイクロチップ１ａの構成を説明する図である。

【図4】マイクロチップ１ａの構成を説明する図である。

【図5】マイクロチップ１ａの主流路１５と分取流路１６の分岐部の構成を説明する図である。

【図6】微小粒子分取装置Ａの分取動作を説明する図である。

【図7】マイクロチップ１ａの圧力室１６１の機能を説明する図である。

【図8】マイクロチップ１ａの変形例の構成を説明する図である。

【図9】駆動部２３からアクチュエータ３１に印加される電圧の波形を説明する図である。

【図10】本技術の第１の実施形態に係る微小粒子分取方法を実施するために適した微小粒子分取用マイクロチップ１ｂの構成を説明する図である。

【図11】図８のマイクロチップ１ａを示す平面図である。

【図12】図８のマイクロチップ１ａを示す斜視図である。

【図13】本技術の第２の実施の形態に係る微小粒子分取方法を実施するために適した微小粒子分取装置の駆動部２３の構成を説明するブロック図である。

【図14】イベント検出回路２３０３によって読み込まれた電気信号の波形を説明する図である。

【図15】イベントデータパケットを説明する概念図である。

【図16】ヒストグラムチャートおよび２Ｄチャートに対するゲーティングを説明する図である。

【図17】立下り波形部および立上り波形部を説明する模式図である。

【図18】本技術の第２の実施の形態に係る微小粒子分取方法を説明する第１のフローチャートである。

【図19】第２の実施の形態に係る微小粒子分取方法を説明する第２のフローチャートである。

【図20】ステップカウンタ値に応じた立上りタイミングの計算の態様を説明する図である。

【図21】第２の実施の形態に係る微小粒子分取方法を説明するタイムチャートである。

【図22】イベント時間間隔の分布を説明するグラフである。

【図23】第２の実施の形態に係る微小粒子分取方法に対する比較例を説明するタイムチャートである。

【図24】本技術の第３の実施の形態に係る微小粒子分取方法を説明する第１のフローチャートである。

【図25】第３の実施の形態に係る微小粒子分取方法を説明する第２のフローチャートである。

【図26】出力信号レベルに応じた立上りタイミングの計算の態様を説明する図である。

【図27】第３の実施の形態に係る微小粒子分取方法を説明するタイムチャートである。

【図28】本技術の第４の実施の形態に係る微小粒子分取方法を実施するために適した微小粒子分取装置の駆動部２３による印加波形を説明する図である。

【図29】分取流路１６における連通口１５６の近傍の流れを説明する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。説明は以下の順序で行う。

＜第１の実施の形態＞
１．本技術に係る微小粒子分取方法を実施可能な微小粒子分取装置及び微小粒子分取用マイクロチップ
［装置の全体構成］
［マイクロチップの構成］
２．本技術に係る微小粒子分取方法
［分取動作］
［駆動信号］
３．本技術に係る微小粒子分取方法の変形例
４．微小粒子分取プログラム

＜第２の実施の形態＞
５. 本技術に係る微小粒子分取方法を実施可能な微小粒子分取装置
［装置の駆動部の全体構成］
［駆動部の詳細］
６．本技術に係る微小粒子分取方法
［動作全般］
［立上りタイミングの計算]
［駆動波形]

＜第３の実施の形態＞
７．本技術に係る微小粒子分取方法を実施可能な微小粒子分取装置
８．本技術に係る微小粒子分取方法
［動作全般］
［立上りタイミングおよび印加時間の計算]
［駆動波形］

＜第４の実施の形態＞
９．本技術に係る微小粒子分取方法を実施可能な微小粒子分取装置
１０．本技術に係る微小粒子分取方法

【0015】

＜第１の実施の形態＞
１．本技術に係る微小粒子分取方法を実施可能な微小粒子分取装置及び微小粒子分取用マイクロチップ
［装置の全体構成］
図１は、本技術に係る微小粒子分取方法の実施に適した微小粒子分取装置Ａの構成を説明する図である。また、図２６は、微小粒子分取装置Ａに搭載されるマイクロチップ１ａの構成を説明する図である。図２は上面図、図３は斜視図、図４は図２中Ｑ−Ｑ断面に対応する断面図である。

【0016】

微小粒子分取装置Ａは、マイクロチップ１ａと、照射部２１、検出部２２及び駆動部２３とを含んで構成されている。マイクロチップ１ａには、分析対象となる微小粒子を含む液体（サンプル液）が通流される主流路１５が形成されている（図２参照）。また、マイクロチップ１ａの表面には、アクチュエータ３１が配置されている（図３参照）。

【0017】

照射部２１は、マイクロチップ１ａの主流路１５を通流する微小粒子に光（励起光）を照射する。照射部２１は、励起光を出射する光源と、主流路１５を通流する微小粒子に対して励起光を集光する対物レンズ等を含んで構成される。光源は、分析の目的に応じてレーザダイオード、ＳＨＧレーザ、固体レーザ、ガスレーザ及び高輝度ＬＥＤなどから適宜選択される。照射部２１は、必要に応じて、光源及び対物レンズ以外の光学素子を有していてもよい。

【0018】

検出部２２は、励起光の照射によって微小粒子から発生する蛍光及び散乱光を検出する。検出部２２は、微小粒子から発生する蛍光及び散乱光を集光する集光レンズと検出器等を含んで構成される。検出器には、ＰＭＴ、フォトダイオード、ＣＣＤ及びＣＭＯＳなどが用いられる。検出部２２は、必要に応じて、集光レンズ及び検出器以外の光学素子を有していてもよい。

【0019】

検出部２２により検出される蛍光は、微小粒子そのものから発生する蛍光及び微小粒子に標識された蛍光物質等から発生する蛍光であってよい。また、検出部２２により検出される散乱光は、前方散乱光、側方散乱光、レイリー散乱及びミー散乱などの各種散乱光であってよい。

【0020】

検出部２２により検出された蛍光及び散乱光は、電気信号に変換され、駆動部２３に出力される。駆動部２３は、入力される電気信号に基づいて微小粒子の光学特性を判定する。さらに、駆動部２３は、アクチュエータ３１に電圧を印加し、該電圧を制御することによって所定の特性を満たすと判定された微小粒子を主流路１５から分取流路１６内に取り込むために機能する。駆動部２３の当該機能については後段で詳しく説明する。駆動部２３は、後述する処理を実行するためのプログラムとＯＳが格納されたハードディスク、ＣＰＵ及びメモリなどにより構成される。

【0021】

［マイクロチップの構成］
図２６を参照して、マイクロチップ１ａの構成を詳しく説明する。微小粒子を含むサンプル液は、サンプル液インレット１１からサンプル液流路１２に導入される。また、シース液インレット１３からはシース液が導入される。シース液インレット１３から導入されたシース液は、２本のシース液流路１４，１４に分流されて送液される。サンプル液流路１２とシース液流路１４，１４は合流して主流路１５となる。サンプル液流路１２を送液されるサンプル液層流と、シース液流路１４，１４を送液されるシース液層流と、は主流路１５内において合流し、サンプル液層流がシース液層流に挟み込まれたシースフローを形成する（後述の図５Ｃ参照）。

【0022】

図中符号１５ａは、照射部２１により励起光が照射され、検出部２２による蛍光及び散乱光の検出が行われる検出領域を示す。微小粒子は、主流路１５に形成されるシースフロー中に一列に配列した状態で検出領域１５ａに送流され、照射部２１からの励起光により照射される。

【0023】

主流路１５は、検出領域１５ａの下流において、３つの流路に分岐している。主流路１５の分岐部の構成を図５に示す。主流路１５は、検出領域１５ａの下流において、分取流路１６及び廃棄流路１７，１７の３つの分岐流路と連通している。このうち、分取流路１６は、駆動部２３によって所定の光学特性を満たすと判定された微小粒子（以下、「目的粒子」と称する）が取り込まれる流路である。一方、駆動部２３によって所定の光学特性を満たさないと判定された微小粒子（以下、「非目的粒子」とも称する）は、分取流路１６内に取り込まれることなく、２本の廃棄流路１７のいずれか一方に流れる。

【0024】

目的粒子の分取流路１６内への取り込みは、アクチュエータ３１によって分取流路１６内に負圧を発生させ、この負圧を利用して目的粒子を含むサンプル液及びシース液を分取流路１６内に吸い込むことによって行われる。アクチュエータ３１は、ピエゾ素子などの圧電素子とされる。アクチュエータ３１は、マイクロチップ１ａの表面に接触して配置され、分取流路１６に対応する位置に配置されている。より具体的には、アクチュエータ３１は、分取流路１６において内空が拡張された領域として設けられた圧力室１６１に対応する位置に配置されている（図３及び図４参照）。

【0025】

圧力室１６１の内空は、図２に示されるように平面方向（分取流路１６の幅方向）に拡張されるとともに、図４に示されるように断面方向（分取流路１６の高さ方向）にも拡張されている。すなわち、分取流路１６は、圧力室１６１において幅方向及び高さ方向に拡張されている。換言すると、分取流路１６は、圧力室１６１においてサンプル液及びシース液の流れ方向に対する垂直断面が大きくなるように形成されている。

【0026】

アクチュエータ３１は、印加される電圧の変化に伴って伸縮力を発生し、マイクロチップ１ａの表面（接触面）を介して分取流路１６内に圧力変化を生じさせる。分取流路１６内の圧力変化に伴って分取流路１６内に流動が生じると、同時に、分取流路１６内の体積が変化する。分取流路１６内の体積は、印加電圧に対応したアクチュエータ３１の変位量によって規定される体積に到達するまで変化する。より具体的には、アクチュエータ３１は、電圧を印加されて伸張した状態においては、圧力室１６１を構成する変位板３１１（図４参照）を押圧して圧力室１６１の体積を小さく維持している。そして、印加される電圧が低下すると、アクチュエータ３１は収縮する方向へ力を発生し、変位板３１１への押圧を弱めることによって圧力室１６１内に負圧を発生させる。

【0027】

アクチュエータ３１の伸縮力を効率良く圧力室１６１内へ伝達するため、図４に示すように、マイクロチップ１ａの表面を圧力室１６１に対応する位置において陥凹させ、該陥凹内にアクチュエータ３１を配置することが好ましい。これにより、アクチュエータ３１の接触面となる変位板３１１を薄くでき、変位板３１１がアクチュエータ３１の伸縮に伴う押圧力の変化によって容易に変位して、圧力室１６１の容積変化をもたらすようにできる。

【0028】

図４及び図５中、符号１５６により、主流路１５への分取流路１６の連通口を示す。主流路１５内に形成されたシースフロー中を送流される目的粒子は、連通口１５６から分取流路１６内に取り込まれる。

【0029】

主流路１５から分取流路１６への目的粒子の取り込みを容易にするため、連通口１５６は、図５Ｃに示すように、主流路１５内に形成されるシースフロー中のサンプル液層流Ｓに対応する位置に開口されていることが望ましい。連通口１５６の形状は、特に限定されないが、例えば図５Ａに示すような平面に開口する形状や、図５Ｂに示すように２本の廃棄流路１７の流路壁を切り欠いて開口とする形状を採用できる。

【0030】

マイクロチップ１ａは、主流路１５等が形成された基板層を貼り合わせて構成できる。基板層への主流路１５等の形成は、金型を用いた熱可塑性樹脂の射出成形により行うことができる。熱可塑性樹脂には、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、環状ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン及びポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの従来マイクロチップの材料として公知のプラスチックを採用できる。

【0031】

２．本技術に係る微小粒子分取方法
［分取動作］
次に、本技術に係る微小粒子分取方法について、微小粒子分取装置Ａの動作とともに説明する。

【0032】

ユーザが分析を開始すると、微小粒子分取装置Ａは、ポンプを駆動して、サンプル液及びシース液をマイクロチップ１ａのサンプル液インレット１１及びシース液インレット１３に送液する。これにより、主流路１５内に、サンプル液層流がシース液層流に挟み込まれたシースフローが形成される。

【0033】

微小粒子はシースフロー中を一列に配列された状態で検出領域１５ａまで送流され、照射部２１からの励起光によって照射される。励起光の照射により微小粒子から発生する蛍光及び散乱光は、検出部２２によって検出され、電気信号に変換され、駆動部２３に出力される。

【0034】

駆動部２３は、入力される電気信号に基づいて微小粒子の光学特性を判定する。微小粒子が目的粒子と判定された場合、駆動部２３は、図６Ａ及びＢに示すように、当該目的粒子が検出領域１５ａから分岐部に移動するまでの時間（遅れ時間）を経過した後に、アクチュエータ３１に当該微小粒子を取得するための駆動信号を発生する。その際、必要であれば、アンプを介してアクチュエータ３１を駆動させるようにしてもよい。

【0035】

具体的には、アクチュエータ３１がピエゾ素子である場合、駆動部２３は、ピエゾ収縮となる電圧を印加し、圧力室１６１内を負圧にすることで、目的粒子を主流路１５から分取流路１６へ引き込む。

【0036】

一方、微小粒子が非目的粒子と判定された場合、駆動部２３は、図６Ｃ及びＤに示すように、アクチュエータ３１に非取得の駆動信号を発生し、次の微小粒子の光学特性判定を行う。なお、非取得の駆動信号を受けたアクチュエータ３１は動作しない。

【0037】

駆動部２３は、微小粒子の光学特性の判定と、アクチュエータ３１への駆動信号の出力とを分析終了まで繰り返し（図６Ｅ〜Ｆ参照）、目的粒子のみを分取流路１６内に蓄積する（図６Ｆ参照）。分析終了後、分取流路１６内に分別された目的粒子はユーザによって回収される。なお、廃棄流路１７に流された非目的粒子は、廃棄流路１７内に蓄積するか、外部に排出すればよい。

【0038】

分取流路１６内へ引き込まれた目的粒子は、図７Ａに示すように、圧力室１６１内にまで取り込まれる。図中、符号Ｐは、圧力室１６１内に取り込まれた目的粒子を示し、符号１６２は、圧力室１６１への目的粒子Ｐの取込口を示す。目的粒子Ｐを含むサンプル液及びシース液の流れは、内空が拡張された圧力室１６１に流入する際に噴流（ジェット）となり、流路壁面から剥離する（図７Ａ中矢印参照）。このため、目的粒子Ｐは、取込口１６２から離れて、圧力室１６１の奥まで取り込まれる。

【0039】

目的粒子を主流路１５から圧力室１６１内にまで引き込むため、圧力室１６１の容積の増大量は、連通口１５６から引込口１６２までの分取流路１６の容積（図４参照）よりも大きくされる。また、圧力室１６１の容積の増大量は、目的粒子Ｐを含むサンプル液及びシース液の流れを取込口１６２において流路壁面から剥離させるために十分な負圧を発生するような大きさとされる。駆動部２３は、これらの容積増大量に見合った電圧幅のピエゾ収縮信号をアクチュエータ３１に出力する。

【0040】

分取流路１６の連通口１５６から引込口１６２までの長さは、図８、図１１、図１２に示す変形例のように、より短くなるように設計してもよい。連通口１５６から引込口１６２までの長さを短くする程、連通口１５６から引込口１６２までの分取流路１６の容積が小さくなるため、目的粒子を主流路１５から圧力室１６１内にまで引き込むための圧力室１６１の容積の増大量を小さくできる。その結果、アクチュエータ３１への印加電圧幅を小さくでき、効率的な分取動作が可能となる。換言すれば、低駆動電圧で噴流を発生させて粒子を捕獲することができる。

【0041】

このように、目的粒子Ｐを分取流路１６において内空が拡張された圧力室１６１の奥にまで取り込むようにすることで、分取流路１６内の圧力が逆転して正圧になった場合にも、目的粒子Ｐが圧力室１６１から主流路１５側へ再流出することを防止できる。すなわち、図７Ｂに示すように、分取流路１６内が正圧となった場合にも、サンプル液及びシース液が取込口１６２の近傍から広く流出していくため、取込口１６２から離れた位置まで取り込まれた目的粒子Ｐそのものの移動量は小さくなる。このため、目的粒子Ｐは、再流出することなく、圧力室１６１内に保持される。

【0042】

［駆動信号］
図９を参照して、駆動部２３からアクチュエータ３１に印加される電圧の波形（目的粒子を取得する際の駆動信号）を説明する。アクチュエータ３１に印加される電圧の波形は、「パルス波形」（図Ａ）、「ステップ波形」（図Ｂ）及び「アンダーシュート付ステップ波形」（図Ｃ）のいずれであってもよい。

【0043】

ここで「アンダーシュート付ステップ波形」とは、「ステップ波形」において、ステップ部分よりも電圧値が低くなるアンダーシュート部分が付加された波形を意味する。「アンダーシュート付ステップ波形」は、「ステップ波形」と「パルス波形」との合成波ということもできる。

【0044】

パルス波形の振幅は、目的粒子を主流路１５から圧力室１６１内にまで引き込むため及び目的粒子Ｐを含むサンプル液及びシース液の流れを取込口１６２において流路壁面から剥離させるため、十分な容積増加を圧力室１６１にもたらすように設定される。また、ステップ波形及びアンダーシュート付ステップ波形における一波形分の電圧値の低下幅も、同様の条件を満たすように設定される。

【0045】

パルス波形及びアンダーシュート付ステップ波形では、ピエゾ伸張となる波形成分が含まれるため、圧力室１６１の容積が増加し、分取流路１６内に正圧が発生する。また、ステップ波形においても、予期せぬ電圧値の変動によって分取流路１６内に正圧が発生する場合がある。上述のように、目的粒子Ｐは圧力室１６１の奥にまで取り込まれるため、分取流路１６内に正圧が生じても圧力室１６１から主流路１５側へ再流出することがない。

【0046】

アクチュエータ３１に印加される電圧の波形は、特にパルス波形を採用することができる。ステップ波形及びアンダーシュート付ステップ波形においては、アクチュエータ３１に印加される電圧が０となると、アクチュエータ３１が可動範囲の限界に達し、目的粒子の分取が不能となるため、分取可能な微小粒子の最大数に制限がある。一方、パルス波形では、このような制限がない。

【0047】

以上のように、本技術に係る微小粒子分取方法によれば、主流路１５中の目的粒子を、分取流路１６において内空が拡張された圧力室１６１内へ取り込むことで、分取流路１６内に引き込んだ目的粒子を再流出させないようにできる。このため、目的粒子の分別を安定して行うことができる。また、本技術に係る微小粒子分取方法では、分取流路１６内が正圧になることがあっても、目的粒子を圧力室１６１内に保持できる。このため、アクチュエータ３１への駆動電圧の制御をロバストな条件で行うことが可能となる。さらに、本技術に係る微小粒子分取方法では、アクチュエータ３１の駆動をパルス波形の電圧によって行うことができる。このため、アクチュエータ３１の可動範囲によらず、目的粒子の分取を数量の制限なく行うことができる。

【0048】

３．本技術に係る微小粒子分取方法の変形例
上述の例では、アクチュエータ３１により圧力室１６１の内空を変化させ、分取流路１６の内空の合計容積を増大させることにより負圧を発生させ、目的粒子を圧力室１６１内に取り込んで保持、蓄積する場合を説明した。この例では、圧力室１６１は負圧の発生と目的粒子の収容との両方に機能している。

【0049】

図１０には、負圧の発生と目的粒子の収容とを分取流路１６に設けられた別々の領域によって行う場合の微小粒子分取用マイクロチップの構成を示す。図に示されるマイクロチップ１ｂは、分取流路１６において直列に配置された捕獲室１６３と圧力室１６４とを有する。

【0050】

捕獲室１６３は、上述のマイクロチップ１ａにおける圧力室１６１と同様に、内空が平面方向（分取流路１６の幅方向）に拡張されるとともに、断面方向（分取流路１６の高さ方向）にも拡張されている。すなわち、分取流路１６は、捕獲室１６３において幅方向及び高さ方向に拡張されている。換言すると、捕獲室１６３は、サンプル液及びシース液の流れ方向に対する垂直断面が大きくなるように形成されており、ここに引き込まれた目的粒子が再流出し得ないような形状とされている。

【0051】

他方、圧力室１６４も、分取流路１６において内空が拡張された領域として形成されている。圧力室１６４に対応するマイクロチップ１ｂの表面には、アクチュエータ３１が配置されている。アクチュエータ３１は、マイクロチップ１ｂの表面（接触面）を介して圧力室１６４内に圧力変化を生じさせる。圧力室１６４内の圧力変化に伴って分取流路１６内に流動が生じると、同時に、圧力室１６４内の体積が変化する。圧力室１６４内の体積は、印加電圧に対応したアクチュエータ３１の変位量によって規定される体積に到達するまで変化する。このアクチュエータ３１の機能は、上述のマイクロチップ１ａにおける機能と同様である。

【0052】

マイクロチップ１ｂでは、目的粒子は、圧力室１６４の内空容積の増加により生じた負圧によって捕獲室１６３内に取り込まれて保持される。すなわち、この変形例では、圧力室１６４が負圧の発生に、捕獲室１６３が目的粒子の収容に機能する。なお、アクチュエータ３１に印加される電圧の波形は、上述のマイクロチップ１ａと同様に、パルス波形、ステップ波形及びアンダーシュート付ステップ波形のいずれであってもよく、特にパルス波形を採用することで目的粒子の分取数量の制限をなくすことができる。

【0053】

本変形例では、負圧の発生のための領域としての圧力室と、目的粒子の収容のための捕獲室とをそれぞれ１つずつ設ける例を説明したが、圧力室及び捕獲室はそれぞれ複数を配してもよい。この場合、分取流路１６において圧力室及び捕獲室を直列に接続するとともに、圧力室に対して捕獲室が主流路１５側に位置するように配置する。

【0054】

４．微小粒子分取プログラム
上述の微小粒子分取装置Ａの駆動部２３には、上述の動作を実行するための微小粒子分取プログラムが格納されている。

【0055】

プログラムは、ハードディスクに格納・保持され、ＣＰＵ及びＯＳの制御の下でメモリに読み込まれて、上述の分取動作を実行する。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたものとできる。記録媒体としては、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば特に制限はないが、具体的には、例えば、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の円盤形記録媒体が用いられる。また、磁気テープ等のテープ型記録媒体を用いてもよい。また、一部の処理をＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programing Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成し、上記ソフトウエアプ
ログラムと連携させて高速処理を行う構成も採用できる。

【0056】

＜第２の実施の形態＞
５．本技術に係る微小粒子分取方法を実施可能な微小粒子分取装置
［装置の駆動部の全体構成］
図１３は、本技術に係る微小粒子分取方法を実施可能な微小粒子分取装置の駆動部を説明する図である。なお、本実施形態においては、図１に示した微小粒子分取装置Ａの構成要素に対応するものについては、同一の符号を用いて説明する。図１３に示すように、駆動部２３は、バス２３０１にそれぞれ接続された複数の回路２３０２〜２３０９を有している。

【0057】

具体的には、同図中の符号２３０２で示される回路は、アナログ―デジタル変換回路２３０２である。また、符号２３０３で示される回路は、イベント検出回路２３０３である。さらに、符号２３０４で示される回路は、到達時間計算回路２３０４である。さらにまた、符号２３０５で示される回路は、ゲーティング回路２３０５である。また、符号２３０６で示される回路は、出力待ち行列回路２３０６である。さらに、符号２３０７で示される回路は、出力タイミング生成回路２３０７である。さらにまた、符号２３０８で示される回路は、出力信号生成回路２３０８である。また、符号２３０９で示される回路は、ＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）２３０９である。なお、アナログ―デジタル変換回路２３０２は、同図において「Ａ／Ｄ」と表されている。

【0058】

また、図１３に示すように、駆動部２３は、クロックカウンタ２３１０を有している。このクロックカウンタ２３１０は、イベント検出回路２３０３、到達時間計算回路２３０４、ゲーティング回路２３０５、出力待ち行列回路２３０６、出力タイミング生成回路２３０７および出力信号生成回路２３０８に接続されている。

【0059】

さらに、図１３に示すように、駆動部２３は、ＭＰＵ２３０９に接続されたＰＣ Ｉ／
Ｏ部（パーソナルコンピュータ接続用のInput/Output Interface回路）２３１１と、このＰＣ Ｉ／Ｏ部２３１１に接続された制御ＰＣ２３１２とを有している。

【0060】

さらにまた、図１３に示すように、駆動部２３は、出力信号生成回路２３０８に接続されたデジタル−アナログ変換回路２３１３を有している。なお、デジタル―アナログ変換回路２３１３は、同図において「Ｄ／Ａ」と表されている。

【0061】

［駆動部の詳細］
［アナログ−デジタル変換回路］
アナログ−デジタル変換回路２３０２は、検出部２２（図１参照）の後段（出力側）の回路であり、検出部２２と接続されている。また、アナログ−デジタル変換回路２３０２は、複数配置されている。ここで、アナログ−デジタル変換回路２３０２は、検出部２２によって検出される複数の光（波長領域）にそれぞれ対応するように、検出部２２のチャンネル（図１３におけるＣｈ）数と同数配置されていてもよい。あるいは、アナログ−デジタル変換回路２３０２は、検出部２３０２のセンサ数と同数配置されていてもよい。

【0062】

各アナログ−デジタル変換回路２３０２には、検出部２から出力された各アナログ−デジタル変換回路２３０２にそれぞれ対応する電気信号が入力する。該電気信号は、検出部２２によって検出された光（蛍光および散乱光）が検出部２２によって光電変換されたアナログ信号である。そして、各アナログ−デジタル変換回路２３０２は、入力された各電気信号をそれぞれアナログ信号からデジタル信号へと変換する。さらに、各アナログ−デジタル変換回路２３０２は、デジタル信号に変換された電気信号を後段に出力する。

【0063】

［イベント検出回路］
イベント検出回路２３０３は、各アナログ−デジタル変換回路２３０２の後段の回路であり、各アナログ−デジタル変換回路２３０２と接続されている。

【0064】

イベント検出回路２３０３には、各アナログ−デジタル変換回路２３０２から出力された電気信号が入力される。そして、イベント検出回路２３０３は、入力された各電気信号のうちの特定の信号を微小粒子を認知するためのトリガ信号として用いる。すなわち、イベント検出回路２３０３は、トリガ信号の値が所定の条件を満足する場合に、各電気信号が微小粒子から検出されたものであることを認知する。なお、トリガ信号は、検出部２２によって検出される複数の光のうちの強度が最大の光（例えば、前方散乱光）の電気信号であってもよいが、これに限定されなくてもよい。

【0065】

また、イベント検出回路２３０３は、図１４に示すように、入力された各電気信号の波形を読み込み、読み込まれた波形の幅、高さおよび面積を計算する。さらに、イベント検出回路２３０３は、算出された該波形の各値等を用いて、図１５に示すように、各電気信号をこれらに対応する１つの微小粒子に関連付けたイベントデータパケットを作成する。このイベントデータパケットは、１つの微小粒子に対する測定データの一例である。そして、イベント検出回路２３０３は、作成されたイベントデータパケットを後段に出力する。

【0066】

ここで、イベントデータパケットには、該パケットの作成時にデータの記録が完了する項目（以下、第１の項目と称する）が含まれている。また、イベントデータパケットには、該パケットの作成後における該パケットに対応する電気信号に関する処理が進むにつれて更新される項目（以下、第２の項目と称する）が含まれている。

【0067】

第１の項目には、例えば、以下の項目が含まれている。
・電気信号の波形の幅、高さおよび面積
・認知された微小粒子の番号（イベント番号）
・トリガ信号となった電気信号の番号
・トリガ信号の検出時刻
なお、トリガ信号となった電気信号の番号は、チャンネル番号であってもよい。また、トリガ信号の検出時刻の記録には、クロックカウンタ２３１０から入力される信号を用いてもよい。この信号は、クロックカウンタ２３１０が、自身に入力されたクロック生成回路（図示せず）からのクロック信号を計数したものであってもよい。

【0068】

一方、第２の項目には、例えば、以下の項目が含まれている。
・微小粒子の取り込みを行うべき時刻
・微小粒子の取り込みを行うか否かを示す第１のフラグ
・微小粒子の取り込みを行うか否かを示す第２のフラグ
なお、第１のフラグは、ゲーティング回路２３０５によって設定されるフラグである。一方、第２のフラグは、出力待ち行列回路２３０６によって設定されるフラグである。これら第１のフラグおよび第２のフラグは、基本的に１または０に設定されていて、対応する微小粒子の取り込みを行うか否かの判断に供されるようにしてもよい。各フラグの更なる詳細については後述する。

【0069】

［到達時間計算回路］
図１３に示すように、到達時間計算回路２３０４は、イベント検出回路２３０３の後段の回路であり、イベント検出回路２３０３と接続されている。

【0070】

到達時間計算回路２３０４には、イベント検出回路２３０３から出力されたイベントデータパケットが入力される。そして、到達時間計算回路２３０４は、入力されたイベントデータパケットに基づいて、第２の項目に含まれる微小粒子の取り込みを行うべき時刻として、微小粒子（目的粒子）が連通口１５６に到達する到達時刻を計算する。以下、「微小粒子の取り込みを行うべき時刻」を、「到達時刻」に置き換えて説明する。到達時間計算回路２３０４は、該計算によって算出された到達時刻をイベントデータパケットに記録し、この記録後のイベントデータパケットを後段に出力する。

【0071】

到達時刻の計算は、第２の項目に含まれるトリガ信号の検出時刻に、目的粒子が検出領域１５ａから連通口１５６に到達するまでの所要時間（遅れ時間）を加算することによって行うようにしてもよい。また、到達時刻をクロックカウンタ値として計算しても良い。

【0072】

［ゲーティング回路］
ゲーティング回路２３０５は、イベント検出回路２３０３の後段の回路であり、イベント検出回路２３０３と接続されている。

【0073】

ゲーティング回路２３０５には、イベント検出回路２３０３から出力されたイベントデータパケットが入力される。そして、ゲーティング回路２３０５は、入力されたイベントデータパケットに対して、第１のフラグの設定を行う。さらに、ゲーティング回路２３０５は、第１のフラグを設定した後のイベントデータパケットを後段に出力する。

【0074】

第１のフラグの設定は、イベントデータパケットに含まれる各電気信号のパラメータについての予め設定されている閾値に基づいて行うようにしてもよい。この場合、閾値は、波形の幅、高さおよび面積の少なくとも１つであってもよい。そして、パラメータが閾値を満足する場合には、第１のフラグの値を、微小粒子の取り込みを行うことを示す値（例えば、「１」）に設定してもよい。一方、パラメータが閾値を満足しない場合には、第１のフラグの値を、微小粒子の取り込みを行わないことを示す値（例えば、「０」）に設定してもよい。

【0075】

また、閾値は、ゲーティングによって予め設定された範囲であってもよい。ここで、ゲーティングは、微小粒子集団中における微小粒子の特性分布を表す分布図上において、目的粒子に該当する範囲を囲い込んで指定する処理である。このゲーティングは、目的粒子の取り込み動作の開始前に行われる。なお、分布図は、制御ＰＣ２３１２上のＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェース）によって作成するようにしてもよい。また、ゲーティングは、ゲーティング回路２３０５によって行うようにしてもよい。

【0076】

ここで、図１６Ａは、分布図の一例としてのヒストグラムチャートに対するゲーティングの結果を示したものである。このヒストグラムチャートは、横軸がパラメータを示し、縦軸が粒子数を示す。同図におけるパラメータは、チャンネル番号１番（Ｃｈ１）に該当する電気信号の波形の面積であるが、これ以外のパラメータを用いてもよい。そして、同図における矩形枠が、目的粒子に該当する範囲を指定したゲートであり、該範囲が第１のフラグの設定のための閾値として用いられてもよい。

【0077】

一方、図１６Ｂは、分布図の他の一例としての２Ｄ（２次元）チャートに対するゲーティングの結果を示したものである。この２Ｄチャートは、横軸および縦軸に互いに異なるパラメータが割り当てられている。同図における横軸のパラメータは、チャンネル番号２番（Ｃｈ２）に該当する電気信号の波形の面積であり、縦軸のパラメータは、チャンネル番号３番（Ｃｈ３）に該当する電気信号の波形の面積である。しかし、これら両電気信号の波形の面積以外のパラメータを用いてもよい。そして、同図における矩形枠が、目的粒子に該当する範囲を指定したゲートであり、該範囲が第１のフラグの設定のための閾値として用いられてもよい。

【0078】

［出力待ち行列回路］
図１３に戻って、出力待ち行列回路２３０６は、到達時間計算回路２３０４およびゲーティング回路２３０５の後段の回路であり、これら到達時間計算回路２３０４およびゲーティング回路２３０５と接続されている。

【0079】

出力待ち行列回路２３０６には、到達時間計算回路２３０４から出力されたイベントデータパケットおよびゲーティング回路２３０５から出力されたイベントデータパケットが入力される。そして、出力待ち行列回路２３０６は、入力された両イベントデータパケットであって、互いに同一の微小粒子すなわちイベント番号を示すもの同士を、１つのイベントデータパケットに統合（合成）する。この統合されたイベントデータパケットは、遅延時刻および第１のフラグの双方が書き込まれたものである。なお、イベントデータパケットの統合は、到達時間計算回路２３０４とゲーティング回路２３０５との間での通信によって、両回路２３０４、２３０５のいずれかで行うようにしてもよい。また、到達時間計算回路２３０４とゲーティング回路２３０５とは直列に接続されていてもよい。

【0080】

また、出力待ち行列回路２３０６は、逐次入力された互いに異なる微小粒子のイベントデータパケットを、イベントデータパケットに含まれる到達時刻が早い順に並べる。ここで、出力待ち行列回路２３０６に入力されたイベントデータパケットであって、該当する微小粒子の取り込みのための駆動波形の出力待ちのものを、「出力待ち行列」と定義する。出力待ち行列は、出力待ち行列回路２３０６への新たなイベントデータパケットの入力に応じて更新される。

【0081】

さらに、出力待ち行列回路２３０６は、純度優先モードまたは取得率優先モードに応じて、各イベントデータパケットに対応する微小粒子の取り込みを行うか否かを判断する。なお、純度優先モードおよび取得率優先モードは、微小粒子の取り込み動作の開始前に予め選択的に設定されている駆動部２３の動作モードである。該モードの設定は、各種のユーザインターフェースを介して制御ＰＣ２３１２によって行うようにしてもよい。

【0082】

ここで、純度優先モードとは、目的粒子と非目的粒子とが互いに近接した状態で流通してきた場合であって、両粒子が一緒に捕捉される可能性が高い場合に、敢えて当該目的粒子を「非目的粒子（非取得）」とみなして捕獲粒子の純度を高めるモードである。つまり、純度優先モードが設定されている場合には、非目的粒子に近接する目的粒子は取り込まれず廃棄されることになる。

【0083】

一方、取得率優先モードとは、目的粒子と非目的粒子とが互いに近接した状態で流通してきた場合であって、両粒子が一緒に捕捉される可能性が高い場合に、両粒子をともに取得し、捕獲粒子の純度が下がっても取得粒子数をより多くするモードである。

【0084】

そして、出力待ち行列回路２３０６は、設定されているモードに応じた微小粒子の取り込みの有無の判断の結果に基づいて、第２のフラグの設定を行う。このとき、出力待ち行列回路２３０６は、微小粒子の取り込みを行うと判断した場合には、第２のフラグを「１」に設定してもよい。一方、出力待ち行列回路２３０６は、微小粒子の取り込みを行わないと判断した場合には、第２のフラグを「０」に設定してもよい。なお、このようなフラグの設定の態様に限定されなくてもよい。

【0085】

さらにまた、出力待ち行列回路２３０６は、アクチュエータ３１に印加すべき駆動波形の印加タイミングをメモリに書き出す。このメモリは、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）であってもよい。また、メモリは、バス２３０１に接続されていてもよく、また、駆動部２３の回路や制御ＰＣ２３１２に内蔵されていてもよい。さらに、印加タイミングを書き出すにあたっては、第１のフラグおよび第２のフラグの設定値を参照してもよい。この場合、両フラグがともに取り込み実行を示す値に設定されている場合に、該当する微小粒子を取り込むような印加タイミングを書き出してもよい。さらにまた、駆動波形は、駆動電圧であってもよい。

【0086】

ここで、出力待ち行列回路２３０６は、駆動波形としてパルス波形を印加する場合には、立下り波形部の印加タイミングと立上り波形部の印加タイミングとをメモリに書き込む。立下り波形部および立上り波形部は、図１７に例示するように、パルス波形の一部であり、立下り波形部は、該パルス波形の前部をなし、立上り波形部は、該パルス波形の後部をなす。また、立下り波形部は、Ｌ字状を呈しており、立上り波形部は、傾斜部の後端（図１７における右端）に平坦部を繋いだ形状を呈している。さらに、立下り波形部の高さ（振幅）と立上り波形部の高さとは、互いに同一とされている。なお、図中における各波形部の互いに異なるハッチングは、両者を識別するために便宜上施したものに過ぎない。

【0087】

立下り波形部は、分取流路１６（圧力室１６１）の内空に負圧を発生させて微小粒子の取り込みを行うために印加される。負圧の発生は、アクチュエータ３１に、該内空をこれの容積が増大する方向に変形させる力を生じさせることによって行われる。この力は、第１の実施の形態において説明したように、圧力室１６１内の容積を増大させるために変位板３１１への押圧を弱める力であってもよい。また、アクチュエータ３１がピエゾ素子である場合、立下り波形部は、伸張されているピエゾ素子に印加されている駆動電圧を低減させて、ピエゾ素子を収縮させる波形であってもよい。

【0088】

一方、立上り波形部は、アクチュエータ３１を、負圧の発生のために分取流路１６（圧力室１６１）の内空を変形させた状態から復帰させるために印加される。この復帰は、アクチュエータ３１に、該内空をこれの容積を減少させる方向に変形させる力を生じさせることによって行われる。この力は、第１の実施の形態において説明したように、圧力室１６１内の容積を減少させるために変位坂３１１への押圧を強める力であってもよい。また、アクチュエータ３１がピエゾ素子である場合、立上り波形部は、収縮されているピエゾ素子に印加されている駆動電圧を増大させて、ピエゾ素子を伸張させる波形であってもよい。

【0089】

出力待ち行列回路２３０６は、以上のような立下り波形部および立上り波形部の印加タイミングをメモリに書き出す場合、立下り波形部の印加タイミングとして、イベントデータパケットに含まれる到達時刻を書き出してもよい。

【0090】

また、出力待ち行列回路２３０６は、立上り波形部の印加タイミングをメモリに書き出す場合、該印加タイミングを、時系列的に前後する立下り波形部の印加タイミング同士の間の時間間隔（換言すれば、イベントの時間間隔）に基づいて計算する。

【0091】

この計算は、該時間間隔が短く、立上り波形部を印加した場合に次の立下り波形部の印加を妨げるとみなされる場合に、該時間間隔内において立上り波形部を印加しないようなタイミングを算出するアルゴリズム（プログラム）に基づく。詳細は、後述の「６．本技術に係る微小粒子分取方法」に説明を譲る。

【0092】

[出力タイミング生成回路]
図１３に示すように、出力タイミング生成回路２３０７は、出力待ち行列回路２３０６と接続されている。出力タイミング生成回路２３０７は、出力待ち行列回路２３０６がＲＡＭに書き出した出力待ち行列の最も先頭に配列されたイベントデータパケットの到達時刻を、該ＲＡＭから読み出す。そして、出力タイミング生成回路２３０７は、読み出された到達時刻をクロックカウンタ２３１０からの信号の値と比較して、該到達時刻に出力タイミング信号を生成する。ここで、出力タイミング信号は、駆動波形の出力タイミングを割り当てるための信号である。出力タイミング生成回路２３０７は、生成された出力タイミング信号を後段に出力する。さらに、出力待ち行列回路２３０７は、出力タイミング信号の出力後、出力待ち行列回路２３０６に完了信号を送信して、出力待ち行列の更新を促してもよい。

【0093】

駆動波形がパルス波形の場合、出力タイミング生成回路２３０７は、出力待ち行列回路２３０６によって立下り波形部および立上り波形部の印加タイミングが書き出されたメモリを参照する。そして、出力タイミング生成回路２３０７は、メモリ内の立下り波形部および立上り波形部の印加タイミングと、クロックカウンタ２３１０からの信号の値とを比較して、波形部ごとの出力タイミング信号を生成する。さらに、出力タイミング生成回路２３０７は、生成された出力タイミング信号を後段に出力する。

【0094】

[出力信号生成回路]
出力信号生成回路２３０８は、出力タイミング生成回路２３０７の後段の回路であり、出力タイミング生成回路２３０７と接続されている。

【0095】

出力信号生成回路２３０８には、出力タイミング生成回路２３０７から出力された出力タイミング信号が入力される。そして、出力信号生成回路２３０８は、入力された出力タイミング信号に対応する駆動波形（出力信号）を生成して後段に出力する。さらに、出力信号生成回路２３０８は、駆動波形の出力後、ステップカウンタおよび出力ステータス信号を更新する。なお、出力ステータス信号は、波形停止中／出力中（出力可(enable)／不可(disable)）の状態を表す信号である。

【0096】

ここで、ステップカウンタは、駆動波形の段階的な出力レベルを示す。換言すれば、ステップカウンタは、駆動波形の印加の回数の増加にともなって段階的に変動する駆動波形の基準値からの変動値を示す。このステップカウンタの１段分のレベル差ごとの出力の差は一定である。ステップカウンタおよび出力ステータス信号は、出力待ち行列回路２３０６や出力タイミング生成回路２３０７に入力されて各回路２３０６、２３０７の処理に利用されてもよい。

【0097】

駆動波形がパルス波形の場合には、出力信号生成回路２３０８は、立下り波形部と立上り波形部とを個別に生成して出力する。

【0098】

[デジタル−アナログ変換回路]
デジタル−アナログ変換回路２３１３には、出力信号生成回路２３０８から出力された駆動波形が入力される。そして、デジタル−アナログ変換回路２３１３は、入力された駆動波形をデジタル信号からアナログ信号に変換して、アクチュエータ３１の駆動回路へと出力する。

【0099】

なお、図１３の駆動部２３を、パルス波形以外の駆動波形の印加に適用してもよい。

【0100】

６．本技術に係る微小粒子分取方法
次に、図１３の駆動部２３を備えた微小粒子分取装置を適用した本技術に係る微小粒子分取方法の第２の実施の形態について、微小粒子分取装置の動作とともに説明する。本実施形態における微小粒子分取方法は、アクチュエータ３１に対するパルス波形の印加を、立下り波形部の印加と立上り波形部の印加とで個別に制御する方法である。

【0101】

本実施形態における微小粒子分取方法は、この方法を具現化するアルゴリズムの一例を視覚化した図１８および図１９のフローチャートにしたがうようにしてもよい。ここで、図１８および図１９は、主として出力待ち行列回路２３０６の動作を示すフローチャートである。より具体的には、図１８は、動作全般を、図１９は、立上り波形部の立上りタイミングすなわち印加タイミングの計算を示す。以下、各図のフローチャートについて順次説明する。

【0102】

［動作全般］
図１８のフローチャートにおいては、以下の第１〜第３の処理を個別かつ並行して行う。
［第１の処理］
第１の処理においては、まず、ステップ１８１−１（Ｓ１８１−１）において、イベント（イベントデータパケット）の入力の有無を判定する。この判定には、前段回路（例えば、到達時間計算回路２３０４およびゲーティング回路２３０５）から入力されたイベントデータパケットを利用する。そして、ステップ１８１−１（Ｓ１８１−１）において肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ１８１−２（Ｓ１８１−２）に進み、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ１８１−１（Ｓ１８１−１）を繰り返す。

【0103】

次いで、ステップ１８１−２（Ｓ１８１−２）において、ステップ１８１−１（Ｓ１８１−１）において「入力有り」と判定された新たなイベントを出力待ち行列に追加することによって、出力待ち行列を更新する。

【0104】

最後に、ステップ１８１−３（Ｓ１８１−３）において、ステップ１８１−２（Ｓ１８１−２）において更新された出力待ち行列に基づいて、微小粒子を取り込むか否か（取得／非取得）を再評価して、ステップ１８１−１（Ｓ１８１−１）に戻る。ここで、「再評価」と表現している理由は、本ステップにおける評価が、既に待ち行列にあるイベント（既に評価され第２のフラグが設定されているイベント）を再び評価する処理に当たるためである。純度優先の場合、後から待ち行列に加わるイベントが前に加えられたイベントと近接している可能性があるため、本ステップの処理が有効にはたらく。

【0105】

[第２の処理]
第２の処理においては、まず、ステップ１８２−１（Ｓ１８２−１）において、次に取得すべきイベント（目的粒子）についての立下り波形部の立下りタイミングを、メモリ（図１８においてはＲＡＭ）に書き出す。この書き出された立下りタイミングは、出力タイミング生成回路２３０７によって参照されることになる。

【0106】

次いで、ステップ１８２−２（Ｓ１８２−２）において、立下り波形部の立下りトリガ出力が完了したか否かを判定する。ここで、「立下りトリガ出力」とは、出力タイミング生成回路２３０７によって生成された立下り波形部の出力タイミングが出力信号生成回路２３０８に出力されることである。本ステップにおける判定には、出力タイミング生成回路２３０７から入力された立下りトリガ出力の完了を知らせる完了信号を利用する。

【0107】

最後に、ステップ１８２−３（Ｓ１８２−３）において、立下りトリガ出力が完了したイベントを出力待ち行列から削除することによって、出力待ち行列を更新して、ステップ１８２−１（Ｓ１８２−１）に戻る。

【0108】

[第３の処理]
第３の処理においては、まず、ステップ１８３−１（Ｓ１８３−１）において、立上り波形部の立上りタイミングを計算する。

【0109】

次いで、ステップ１８３−２（Ｓ１８３−２）において、ステップ１８３−１（Ｓ１８３−１）において算出された立上りタイミングをメモリ（図１８におけるＲＡＭ）に書き出す。この書き出された立上りタイミングは、出力タイミング生成回路２３０７によって参照されることになる。

【0110】

次いで、ステップ１８３−３（Ｓ１８３−３）において、立上り波形部の立上りトリガ出力が完了したか否かを判定する。ここで、「立上りトリガ出力」とは、出力タイミング生成回路２３０７によって生成された立上り波形部の出力タイミング信号が出力信号生成回路２３０８に出力されることである。本ステップにおける判定には、出力タイミング生成回路２３０７から入力された立上りトリガ出力の完了を知らせる完了信号を利用する。そして、ステップ１８３−３（Ｓ１８３−３）において肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ１８３−１（Ｓ１８３−１）に戻り、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ１８３−３（Ｓ１８３−３）を繰り返す。

【0111】

［立上りタイミングの計算］
図１９のフローチャートは、図１８のステップ１８３−１（Ｓ１８３−１）すなわち立上りタイミングの計算の詳細を示したものである。

【0112】

図１９のフローチャートにおいては、まず、ステップ１９１（Ｓ１９１）において、ステップカウンタの値が０よりも大きいか否かを判定する。そして、ステップ１９１（Ｓ１９１）において肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ１９２（Ｓ１９２）に進み、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ１９１（Ｓ１９１）に戻る。

【0113】

ここで、ステップ１９１（Ｓ１９１）において否定的な判定結果が得られる場合とは、図２０Ａに示すように、ステップカウンタの値が０の場合である。これは、パルス波形の値が基準値（図２１参照）である場合に相当する。この基準値は、パルス波形のホールド値であってもよく、更に、このホールド値は、ピークホールド値あってもよい。基準値をピークホールド値とする場合、図２０Ａの状態は、アクチュエータ３１に対して駆動波形の最大値が印加されている状態に相当する。更に、その場合において、アクチュエータ３１がピエゾ素子である場合、図２０Ａの状態は、ピエゾ素子が、予定されている最大の伸張を示している状態に相当する。

【0114】

そして、図２０Ａに示すように、ステップカウンタの値が０である場合には、該当するイベント（次に取得すべきイベント）について、立上りタイミングを計算しない（何もしない）ようにする。

【0115】

次いで、図１９のステップ１９２（Ｓ１９２）において、ステップカウンタの値が最大値よりも小さいか否かを判定する。そして、ステップ１９２（Ｓ１９２）において肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ１９３（Ｓ１９３）に進み、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ１９４（Ｓ１９４）に進む。

【0116】

ここで、ステップ１９２（Ｓ１９２）において否定的な判定結果が得られる場合とは、図２０Ｂに示すように、ステップカウンタの値が最大値の場合である。基準値がピークホールド値であり、アクチュエータ３１がピエゾ素子である場合、図２０Ｂの状態は、ピエゾ素子が、予定されている最大の伸張状態からの最大の収縮を示している状態に相当する。なお、同図におけるステップカウンタの最大値は「３」であるが、これに限定される必要はない。

【0117】

そして、図２０Ｂに示すように、ステップカウンタの値が最大値である場合には、ステップ１９４（Ｓ１９４）において、該当するイベントについて強制的に立上りタイミグを計算する。「強制的に」とは、次の立下りまでの時間の長短を問わない意義である。ステップ１９４（Ｓ１９４）の詳細については後述する。

【0118】

次いで、図１９のステップ１９３（Ｓ１９３）に進んだ場合には、次の立下りまでの時間が予め設定された第１の設定値以上か否かを判定する。ここで、次の立下りまでの時間は、現在印加した立下り波形部の印加の終了時（換言すれば、現在時刻）を起算点としている。また、第１の設定値は、立上り波形部の固定された印加時間に、回路の動作マージンの時間（既知の時間）を加算したものであってもよい。そして、ステップ１９３（Ｓ１９３）において肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ１９４（Ｓ１９４）に進み、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ１９３（Ｓ１９３）に戻る。

【0119】

ここで、ステップ１９３（Ｓ１９３）において否定的な判定結果が得られる場合とは、図２０Ｃに示すように、前後の立下りタイミング同士の時間間隔（次の立下りまでの時間）が短い場合である。この場合は、該当するイベントについて立上りタイミングを計算せずに、連続的な立下り波形部の印加が行われるようにする。

【0120】

一方、図２０Ｄに示すように、前後の立下りタイミング同士の時間間隔が十分に長い場合は、ステップ１９４（Ｓ１９４）において、該当するイベントについての立上りタイミグを計算する。

【0121】

ステップ１９４（Ｓ１９４）における立上りタイミングの計算は、現在時刻に、回路の動作マージンの時間を加算することによって行ってもよい。

【0122】

また、ステップ１９４（Ｓ１９４）においては、次の立下りまでの時間によっては、図２０Ｂ、図２０Ｄのような１回分の立上りのタイミングにとどまらず、複数回分の連続的な立上りのタイミング（複数のタイミング）を計算してもよい。例えば、現在のステップカウンタの値が「２」以上であり、次の立下りまでの時間が前述した第１の設定値と立上り波形部の固定された印加時間との合計値以上である場合には、２回分の立上りタイミングを計算するようにしてもよい。連続的な立上りの回数は、現在のステップカウンタの値またはステップカウンタがとり得る値の総数（段数）に応じて異なってもよい。

【0123】

[駆動波形]
本実施形態の微小粒子分取方法によれば、例えば、図２１のタイムチャートに示すような駆動波形（駆動信号）の印加が行われる。なお、同図には、駆動波形（図２１Ｄ）以外にも、イベントの検出時刻（図２１Ａ）、立下りタイミング（図２１Ｂ）、立上りタイミング（図２１Ｃ）、および、立下りタイミングごとの目的粒子の取得の成否を表す記号（成功が○、失敗が×）（図２１Ｅ）が示されている。なお、図２１Ａの検出時刻は、図２２に示すように、前後のイベント同士の時間間隔（検出時刻の間隔）の分布がポアソン分布を示し、平均的な時間間隔が２００μｓｅｃとなるものであってもよい。

【0124】

図２１に示すように、本実施形態においては、前後の立下りタイミング同士の間に第１の所定時間Ｔ１以上の時間が確保される期間Ｔａにおいては、通常の立下り波形部および立上り波形部の印加（換言すれば、基本的なパルス波形の印加）が行われる。なお、第１の所定時間Ｔ１は、立上り波形部の印加時間（固定時間）よりも長い時間であり、立下り波形部の印加時間（固定時間）と前述した第１の設定値との合計時間であってもよい。

【0125】

一方、前後の立下りタイミング同士の間に第１の所定時間Ｔ１以上の時間が確保されない期間Ｔｂにおいては、立上り波形部の印加を行わずに立下り波形部の印加を連続的に行う。

【0126】

また、前後の立下りタイミング同士の間に第１の所定時間Ｔ１よりも長い第２の所定時間Ｔ２以上の時間が確保される期間Ｔｃにおいては、立上り波形部の印加を連続的に行う。なお、第２の所定時間Ｔ２は、前述した第１の所定時間と第１の設定値との合計時間であってもよい。

【0127】

そして、このような駆動波形が印加されることにより、図２１Ｅに示すように、立下りタイミングごとの目的粒子の取得の成否がいずれも成功（○）を示すものとなる。

【0128】

これに対して、図２３Ｃは、比較例として、基本的なパルス波形のみを印加する場合に得られる駆動波形の一例を示したものである。図２３においては、前のパルス波形の印加が終了する前に次の立下りタイミング（図２３Ｂ）が来る場合がある。しかし、この場合、次の立下りタイミングは、論理的にアボートされるか、または、前のパルス波形の出力中として無視されることになる。この結果、前後で近接するイベントについては、図２３Ｄに示すように、取得失敗（×）となる。

【0129】

以上説明したように、本実施形態によれば、パルス波形の印加を、立下り波形部と立上り波形部とで個別に制御することで、アクチュエータ３１による微小粒子の取り込み動作に対して、アクチュエータ３１による復帰動作を独立して制御することができる。これにより、次の目的粒子の取り込み動作の妨げとなるような復帰動作を未然に回避することができ、ひいては、目的粒子の取得率を向上させることができる。

【0130】

また、本実施形態によれば、立下り波形部の印加を、微小粒子が分取流路１６における主流路１５との連通口１５６に到達するタイミングで行うことで、目的粒子に対して、最適なタイミングで負圧を作用させることができる。これにより、目的粒子を圧力室１６１（領域）内に効率的かつ適正に取り込むことができる。

【0131】

さらに、本実施形態によれば、立上り波形部の印加を、次の微小粒子が連通口１５６に到達するまでの所要時間が第１の所定時間以上の場合に行うことで、次の微小粒子の取り込み動作の妨げとなるような復帰動作を簡便に回避することができる。

【0132】

＜第３の実施の形態＞
７．本技術に係る微小粒子分取方法を実施可能な微小粒子分取装置
次に、本技術に係る微小粒子分取方法を実施可能な微小粒子分取装置の第３の実施の形態について説明する。なお、本実施形態においては、図１に示した微小粒子分取装置および図１３に示した駆動部２３の構成要素に対応するものについては、同一の符号を用いて説明する。ただし、第２の実施の形態との相違点以外の詳細な説明は省略する。

【0133】

本実施形態における駆動部２３は、基本的な構成は第２の実施の形態（図１３）と同様である。ただし、本実施形態における駆動部２３は、出力待ち行列回路２３０６および出力信号生成回路２３０８の動作が第２の実施の形態とは異なる。

【0134】

すなわち、出力待ち行列回路２３０６は、立上り波形部の傾斜部（図１７参照）の印加時間を、該印加時間の終了時から次の立下り波形部の印加時までの間に液体の流れ場が復帰する（戻る）ための時間が確保されるような印加時間に制御する。なお、流れ場は、検出領域１５ａ側から圧力室１６１までの所定の流路区間の流れ場であってもよい。また、流れ場の復帰先は、立下り波形部（パルス波形）の印加前の状態である。このような印加時間の制御に対応するために、立上り波形部の傾斜部の印加時間は、変更可能な時間となっている。なお、立上り波形部を傾斜部のみからなるものとする場合、傾斜部の印加時間は、立上り波形部そのものの印加時間となる。印加時間の制御の詳細は、後述の「８．本技術に係る微小粒子分取方法」に説明を譲る。

【0135】

また、出力信号生成回路２３０８は、第２の実施の形態において説明したステップカウンタの値の代わりに、駆動波形の出力信号レベルの値を出力待ち行列回路２３０６に供給する。ここで、出力信号レベルの値は、ステップカウンタの値のように一定間隔ごとに段階的に変動する値とは異なり、連続的に変動し得る値である。このように出力信号レベルの値を用いることは、立上り波形部の傾斜部の印加時間（換言すれば、高さ）を可変とする本実施形態の構成に適している。

【0136】

８．本技術に係る微小粒子分取方法
次に、微小粒子分取装置の第３の実施の形態を適用した本技術に係る微小粒子分取方法の第３の実施の形態について、微小粒子分取装置の動作とともに説明する。

【0137】

本実施形態における微小粒子分取方法は、パルス波形の印加を立下り波形部と立上り波形部とで個別に制御する点では第２の実施の形態と共通するが、立上り波形部の具体的な制御において相違点を有する。この相違点は、後述の[第３の処理]を参照のこと。

【0138】

本実施形態における微小粒子分取方法は、図２４および図２５のフローチャートにしたがうようにしてもよい。ここで、図２４は、主として出力待ち行列回路２３０６の動作全般を示すフローチャートである。また、図２５は、立上り波形部の立上りタイミングおよび印加時間の計算を示すフローチャートである。以下、各図のフローチャートについて順次説明する。

【0139】

［動作全般］
図２４のフローチャートにおいては、以下の第１〜第３の処理を個別かつ並行して行う。

【0140】

［第１の処理］
図２４に示すように、第１の処理は、ステップ２４１−１（Ｓ２４１−１）、ステップ２４１−２（Ｓ２４１−２）およびステップ２４１−３（Ｓ２４１−３）の一連の工程を含む。ここで、ステップ２４１−１（Ｓ２４１−１）は、図１８のステップ１８１−１（Ｓ１８１−１）と同一の工程である。また、ステップ２４１−２（Ｓ２４１−２）は、図１８のステップ１８１−２（Ｓ１８１−２）と同一の工程である。さらに、ステップ２４１−３（Ｓ２４１−３）は、図１８のステップ１８１−３（Ｓ１８１−３）と同一の工程である。すなわち、第１の処理は、第２の実施の形態と同一の処理である。

【0141】

［第２の処理］
図２４に示すように、第２の処理は、ステップ２４２−１（Ｓ２４２−１）、ステップ２４２−２（Ｓ２４２−２）およびステップ２４２−３（Ｓ２４２−３）の一連の工程を含む。ここで、ステップ２４２−１（Ｓ２４２−１）は、図１８のステップ１８２−１（Ｓ１８２−１）と同一の工程である。また、ステップ２４２−２（Ｓ２４２−２）は、図１８のステップ１８２−２（Ｓ１８２−２）と同一の工程である。さらに、ステップ２４２−３（Ｓ２４２−３）は、図１８のステップ１８２−３（Ｓ１８２−３）と同一の工程である。すなわち、第２の処理も、第２の実施の形態と同一の処理である。

【0142】

[第３の処理]
第３の処理においては、まず、ステップ２４３−１（Ｓ２４３−１）において、立上り波形部の立上りタイミングと、立上り波形部の傾斜部の印加時間（波形長）とを計算する。

【0143】

次いで、ステップ２４３−２（Ｓ２４３−２）において、ステップ２４３−１（Ｓ２４３−１）において算出された立上りタイミングおよび印加時間をメモリ（図２４におけるＲＡＭ）に書き出す。この書き出された立上りタイミングおよび印加時間は、出力タイミング生成回路２３０７によって参照されることになる。

【0144】

次いで、ステップ２４３−３（Ｓ２４３−３）において、立上り波形部の立上りトリガ出力が完了したか否かを判定する。そして、肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ２４３−１（Ｓ２４３−１）に戻り、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ２４３−３（Ｓ２４３−３）を繰り返す。

【0145】

[立上りタイミングおよび印加時間の計算]
図２５のフローチャートは、図２４のステップ２４３−１（Ｓ２４３−１）すなわち立上りタイミングおよび印加時間の計算の詳細を示したものである。

【0146】

図２５のフローチャートにおいては、まず、ステップ２５１（Ｓ２５１）において、出力信号レベルの値がベースレベルよりも小さいか否かを判定する。そして、ステップ２５１（Ｓ２５１）において肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ２５２（Ｓ２５２）に進み、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ２５１（Ｓ２５１）に戻る。

【0147】

ここで、ステップ２５１（Ｓ２５１）において否定的な判定結果が得られる場合とは、図２６Ａに示すように、出力信号レベルの値がベースレベルの場合である。このベースレベルは、パルス波形のホールド値であってもよく、更に、このホールド値は、ピークホールド値あってもよい。ベースレベルをピークホールド値とする場合、図２６Ａの状態は、アクチュエータ３１に対して駆動波形の最大値が印加されている状態に相当する。

【0148】

そして、図２６Ａに示すように、出力信号レベルの値がベースレベルである場合には、該当するイベントについて、立上りタイミングおよび印加時間を計算しない（何もしない）ようにする。

【0149】

次いで、図２５のステップ２５２（Ｓ２５２）において、出力信号レベルの値が最小範囲に属するか否かを判定する。ここで、最小範囲とは、図２６に示すように、出力信号レベルの最小値から、この最小値よりも１回分の立下り波形部の高さ（振幅）だけ上昇した値に亘る出力信号レベルの範囲である。そして、ステップ２５２（Ｓ２５２）において否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ２５３（Ｓ２５３）に進み、肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ２５４（Ｓ２５４）に進む。

【0150】

ここで、ステップ２５２（Ｓ２５２）において肯定的な判定結果が得られる場合の一例は、図２６Ｂに示すように、出力信号レベルの値が最小値の場合である。この場合には、該当するイベントについて、ステップ２５４（Ｓ２５４）において、強制的に１ステップ分の立上りタイミグおよび印加時間を計算する。

【0151】

次いで、図２５のステップ２５３（Ｓ２５３）に進んだ場合には、次の立下りまでの時間が予め設定された第２の設定値以上か否かを判定する。ここで、第２の設定値は、流れ場の復帰に要するとみなされる所要時間（以下、流れ場復帰時間と称する）に、回路の動作マージンの時間を加算した値であってもよい。そして、ステップ２５３（Ｓ２５３）において肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ２５４（Ｓ２５４）に進み、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ２５３（Ｓ２５３）に戻る。

【0152】

ここで、ステップ２５３（Ｓ２５３）において否定的な判定結果が得られる場合とは、図２６Ｃに示すように、前後の立下りタイミング同士の時間間隔が短い場合である。この場合は、該当するイベントについて立上りタイミングおよび印加時間の計算を行わずに、連続的な立下り波形部の印加が行われるようにする。

【0153】

一方、図２６Ｄに示すように、前後の立下りタイミング同士の時間間隔が十分に長い場合は、ステップ２５４（Ｓ２５４）において、該当するイベントについての立上りタイミグおよび印加時間を計算する。

【0154】

ステップ２５４（Ｓ２５４）における立上りタイミングの計算は、現在時刻に、回路の動作マージンの時間を加算することによって行ってもよい。

【0155】

また、ステップ２５４（Ｓ２５４）において算出される印加時間は、次の（１）および（２）のいずれかのうちの短い時間であってもよい。
（１）(次の立下りまでの時間間隔)−(流れ場復帰時間)−(回路の動作マージンの時間)
（２）［(ベースレベル)−(現在の出力信号レベル)］／(立上り波形部の傾き)
ただし、（１）の「次の立下りまでの時間間隔」は、現在時刻すなわち現在印加した立下り波形部の印加の終了時点（Ｌ字波形の終端部）を起算点（時間間隔の始点）としている。

【0156】

[駆動波形]
本実施形態の微小粒子分取方法によれば、例えば、図２７のタイムチャートに示すような駆動波形の印加が行われる。同図の概要は図２１と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【0157】

図２７Ｄに示すように、本実施形態においては、立上り波形部を印加する全ての期間において、傾斜部の印加時間の終了時から次の立下り波形部の印加時までの間に、一定の流れ場復帰時間Ｔｒが確保されている。この流れ場復帰時間Ｔｒは、５０μｓｅｃであってもよい。また、前後の立下りタイミング同士の間の時間が短い期間Ｔｓにおいては、傾斜部の印加時間が短くなっている。一方、前後の立下りタイミング同士の間の時間が長い期間Ｔｌにおいては、傾斜部の印加時間が長くなっている。

【0158】

そして、このような駆動波形が得られることにより、図２７Ｅに示すように、立下りタイミングごとの目的粒子の取得の成否がいずれも成功（○）を示すものとなる。

【0159】

本実施形態によれば、立上り波形部の傾斜部の印加時間を流れ場復帰時間が確保されるような印加時間にすることで、復帰動作によって液体の流れ場に乱れが生じたとしても、次の微小粒子の取り込みタイミングまでに流れ場を復帰させることができる。また、本実施形態によれば、前後の立下りタイミング同士の時間間隔に応じて傾斜部の印加時間を可変とすることで、流れ場復帰時間を有効に確保することができる。この結果、次の目的粒子の取り込みを適切に行うことができる。

【0160】

さらに、本実施形態によれば、前後の立下りタイミング同士の時間間隔が長い期間において、傾斜部の印加時間を長く設定して復帰動作を一気に行うことができる。これにより、取り込み動作の反復性を確保するために必要な復帰動作を、アクチュエータ３１の使用可能な電圧範囲を活用して効率的に行うことができる。

【0161】

＜第４の実施の形態＞
９．本技術に係る微小粒子分取方法を実施可能な微小粒子分取装置
次に、本技術に係る微小粒子分取方法を実施可能な微小粒子分取装置の第４の実施の形態について説明する。なお、本実施形態においては、図１に示した微小粒子分取装置の構成要素に対応するものについては、同一の符号を用いて説明する。また、図１に示した微小粒子分取装置との相違点以外の詳細は割愛する。

【0162】

本実施形態における駆動部２３は、アクチュエータ３１に対して、駆動波形として、図２８に示すようなパルス波形を印加する。

【0163】

図２８のパルス波形は、時系列的に順に、第１の立上り波形部、第１の平坦部、立下り波形部、第２の平坦部、第２の立上り波形部および第３の平坦部を含んでいる。

【0164】

ここで、図２９に模式的に示すように、分取流路１６の連通口１５６の近傍の流れを詳細に見ると、主流路１５側から大きな運動量を持った流れが分取流路１６に流入し、分取流路１６内で方向を変えて流路壁の近傍から分岐部へ流出する流れが生じる。そして、分取流路１６内の流れは流路壁に拘束されるため遅くなり、連通口１５６への微小粒子の滞留時間が長くなる場合がある。

【0165】

図２８のパルス波形は、このような微小粒子の滞留を解消するのに適している。詳細は、後述の「１０．本技術に係る微小粒子分取方法」に説明を譲る。

【0166】

１０．本技術に係る微小粒子分取方法
次に、微小粒子分取装置の第４の実施の形態を適用した本技術に係る微小粒子分取方法の第４の実施の形態について、パルス波形の各波形部の印加順にしたがって説明する。

【0167】

[第１の立上り波形部の印加]
駆動部２３は、まず、パルス波形における第１の立上り波形部をアクチュエータ３１に印加する。この印加により、アクチュエータ３１は、圧力室１６１の内空を、これの容積を減少させる方向に変形させる（第１の内空の変形）。この変形により、圧力室１６１の内空には、正圧が発生する。そして、この正圧により、連通口１５６に滞留している微小粒子（非目的粒子）を連通口１５６から吐出させて、廃棄流路１７側に追いやることができる。なお、第１の立上り波形部の印加時間は、滞留粒子を除去するための必要最小限の時間であることが望ましい。

【0168】

[立下り波形部の印加]
次いで、駆動部２３は、アクチュエータ３１に対して、パルス波形における第１の平坦部の印加の後、立下り波形部を印加する。この印加により、アクチュエータ３１は、圧力室１６１の内空を、これの容積を増大させる方向に変形させる（第２の内空の変形）。この変形により、圧力室１６１の内空には、負圧が発生する。そして、この負圧により、滞留粒子の除去後に目的粒子をすみやかに圧力室１６１に取り込むことができる。

【0169】

[第２の平坦部の印加]
次いで、駆動部２３は、アクチュエータ３１に対して、第２の平坦部を印加する。この印加によって圧力室１６１の内空の容積は変化しないため、このときの分取流路１６の流れの状態は、前述した負圧による目的粒子を含む液体の流動応答待ちの状態となる。

【0170】

[第２の立上り波形部の印加]
次いで、駆動部２３は、アクチュエータ３１に対して、第２の立上り波形部を印加する。この印加により、アクチュエータ３１は、第２の内空の変形からの復帰動作を行う。このとき、第２の立上り波形部が傾斜状であることにより、復帰動作にともなう逆噴射流の流速を遅くすることができ、取り込み後の目的粒子の逆流を抑制することができる。

【0171】

[第３の平坦部の印加]
最後に、駆動部２３は、アクチュエータ３１に対して、第３の平坦部を印加する。この印加によって圧力室１６１の内空の容積は変化しないため、このときの分取流路１６の流れの状態は、流れ場復帰待ちの状態となる。

【0172】

本実施形態によれば、連通口１５６の滞留粒子を短時間でフラッシュさせた後に目的粒子をすみやかに取り込むことができるので、目的粒子の純度を、取得効率を犠牲にすることなく向上させることができる。

【0173】

本技術に係る微小粒子分取方法は以下のような構成をとることもできる。
（１）主流路を通流する液体中の微小粒子を、前記主流路に連通する分岐流路内に負圧を発生させることにより、該分岐流路における前記液体の流れ方向に対する垂直断面が他の部分よりも大きく形成された一部の領域内へ取り込む手順を含む、微小粒子分取方法。
（２）前記手順において、アクチュエータにより前記分岐流路の内空を変形させる力を印加して前記負圧を発生させ、該内空の容積を増大させる上記（１）記載の微小粒子分取方法。
（３）前記手順において、前記アクチュエータによる前記容積の増大量を、前記主流路への連通口から前記領域までの間の前記分岐流路の容積よりも大きくする上記（２）記載の微小粒子分取方法。
（４）前記手順において、前記微小粒子を含む前記液体を、前記領域内に噴流として流入させる上記（１）〜（３）のいずれかに記載の微小粒子分取方法。
（５）前記手順において、前記アクチュエータにパルス波形、ステップ波形又はアンダーシュート付ステップ波形の駆動波形を印加する上記（１）〜（４）のいずれかに記載の微小粒子分取方法。
（６）前記パルス波形の印加を、立下り波形部と立上り波形部とで個別に制御する上記（５）記載の微小粒子分取方法。
（７）前記分岐流路は、前記微小粒子が取り込まれる分取流路であり、前記立下り波形部の印加は、前記微小粒子が前記分取流路における前記主流路との連通口に到達するタイミングで行う上記（６）記載の微小粒子分取方法。
（８）前記立上り波形部の印加は、前記タイミングから次の前記微小粒子が前記連通口に到達するまでの所要時間が所定時間以上の場合に行う上記（７）記載の微小粒子分取方法。
（９）前記立上り波形部の印加時間は固定されており、前記所定時間は、該印加時間よりも長い時間である上記（８）記載の微小粒子分取方法。
（１０）前記立上り波形部の印加時間は、該印加時間の終了時から次の前記立下り波形部の印加時までの間に前記液体の流れが前記パルス波形の印加前の状態に戻るための時間が確保されるような印加時間である上記（７）記載の微小粒子分取方法。
（１１）前記印加時間は、変更可能である上記（１０）記載の微小粒子分取方法。
（１２）前記駆動波形は、前記アクチュエータに第１の前記内空の変形を行わせて正圧を発生させるための立上り波形部と、前記アクチュエータに前記第１の内空の変形後に第２の前記内空の変形を行わせて負圧を発生させるための立下り波形部とを含む上記（５）記載の微小粒子分取方法。
（１３）前記駆動波形は、傾斜状の立上り波形部を含む上記（６）〜（１２）のいずれかに記載の微小粒子分取方法。
（１４）前記手順において、前記アクチュエータにより前記領域の内空を変形させる力を印加して前記負圧を発生させ、前記分岐流路内の内空の合計容積を増大させる上記（２）〜（１３）のいずれかに記載の微小粒子分取方法。
（１５）前記主流路及び前記分岐流路がマイクロチップの内部に形成されており、前記アクチュエータは、前記マイクロチップの表面の前記領域に対応する位置に接触して配置されている上記（２）〜（１４）のいずれかに記載の微小粒子分取方法。

【0174】

また、本技術は、以下のような微小粒子分取装置の構成をとることもできる。
（１６）微小粒子を含む液体が流通する主流路と、
該主流路に連通する分岐流路と、
該分岐流路内に負圧を発生させることにより、前記液体中の微小粒子を、前記分岐流路における前記液体の流れ方向に対する垂直断面が他の部分よりも大きく形成された一部の領域内へ取り込むアクチュエータと、
を有する微小粒子分取装置。
（１７）前記アクチュエータは、前記分岐流路の内空を変形させる力を印加して前記負圧を発生させ、該内空の容積を増大させる上記（１６）記載の微小粒子分取装置。
（１８）前記アクチュエータは、前記容積の増大量を、前記主流路への連通口から前記領域までの間の前記分岐流路の容積よりも大きくする上記（１７）記載の微小粒子分取装置。
（１９）前記アクチュエータは、前記微小粒子を含む前記液体を、前記領域内に噴流として流入させる上記（１６）〜（１８）のいずれかに記載の微小粒子分取装置。
（２０）前記アクチュエータにパルス波形、ステップ波形又はアンダーシュート付ステップ波形の駆動波形を印加する駆動部を有する上記（１６）〜（１９）のいずれかに記載の微小粒子分取装置。
（２１）前記駆動部は、前記パルス波形の印加を、立下り波形部と立上り波形部とで個別に制御する上記（２０）記載の微小粒子分取装置。
（２２）前記分岐流路は、前記微小粒子が取り込まれる分取流路であり、前記駆動部は、前記立下り波形部の印加を、前記微小粒子が前記分取流路における前記主流路との連通口に到達するタイミングで行う上記（２１）記載の微小粒子分取装置。
（２３）前記駆動部は、前記立上り波形部の印加を、前記タイミングから次の前記微小粒子が前記連通口に到達するまでの所要時間が所定時間以上の場合に行う上記（２２）記載の微小粒子分取装置。
（２４）前記立上り波形部の印加時間は固定されており、前記所定時間は、該印加時間よりも長い時間である上記（２３）記載の微小粒子分取装置。
（２５）前記立上り波形部の印加時間は、該印加時間の終了時から次の前記立下り波形部の印加時までの間に前記液体の流れが前記パルス波形の印加前の状態に戻るための時間が確保されるような印加時間である上記（２２）記載の微小粒子分取装置。
（２６）前記印加時間は、変更可能である上記（２５）記載の微小粒子分取装置。
（２７）前記駆動波形は、前記アクチュエータに第１の前記内空の変形を行わせて正圧を発生させるための立上り波形部と、前記アクチュエータに前記第１の内空の変形後に第２の前記内空の変形を行わせて負圧を発生させるための立下り波形部とを含む上記（２０）記載の微小粒子分取装置。
（２８）前記駆動波形は、傾斜状の立上り波形部を含む上記（２０）〜（２７）のいずれかに記載の微小粒子分取装置。
（２９）前記アクチュエータは、前記領域の内空を変形させる力を印加して前記負圧を発生させ、前記分岐流路内の内空の合計容積を増大させる上記（１６）〜（２８）のいずれかに記載の微小粒子分取装置。
（３０）前記主流路及び前記分岐流路がマイクロチップの内部に形成されており、前記アクチュエータは、前記マイクロチップの表面の前記領域に対応する位置に接触して配置されている上記（１６）〜（２９）のいずれかに記載の微小粒子分取装置。

【符号の説明】

【0175】

Ａ：微小粒子分取装置、Ｓ：サンプル液層流、Ｔ：シース液層流、１ａ，１ｂ：マイクロチップ、１１：サンプル液インレット、１２：サンプル液流路、１３：シース液インレット、１４：シース液流路、１５：主流路、１５ａ：検出領域、１５６：連通口、１６：分取流路、１６１，１６４：圧力室、１６２：取込口、１６３：捕獲室、１７：廃棄流路、２１：照射部、２２：検出部、２３：駆動部、３１：アクチュエータ、３１１：変位板

【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21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】