特開 2024-98362 微粒子操作装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024098362

(43)【公開日】2024-07-23

(54)【発明の名称】微粒子操作装置

(51)【国際特許分類】

   B01J 19/12 20060101AFI20240716BHJP

   G01N 15/00 20240101ALN20240716BHJP

【ＦＩ】

B01J19/12 C

G01N15/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023001829

(22)【出願日】2023-01-10

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 令和４年１月２６日に第６９回応用物理学会春季学術講演会のオンライン講演情報にて公開 ｈｔｔｐｓ：／／ｃｏｎｆｉｔ．ａｔｌａｓ．ｊｐ／ｇｕｉｄｅ／ｅｖｅｎｔ／ｊｓａｐ２０２２ｓ／ｓｕｂｊｅｃｔ／２２ｐ－Ｄ３１５－１／ａｄｖａｎｃｅｄ？ｅｖｅｎｔＣｏｄｅ＝ｊｓａｐ２０２２ｓ 令和４年２月２５日に第６９回応用物理学会春季学術講演会の講演予稿集にて公開 ｈｔｔｐｓ：／／ｃｏｎｆｉｔ．ａｔｌａｓ．ｊｐ／ｇｕｉｄｅ／ｅｖｅｎｔ／ｊｓａｐ２０２２ｓ／ｓｕｂｊｅｃｔ／２２ｐ－Ｄ３１５－１／ａｄｖａｎｃｅｄ？ｅｖｅｎｔＣｏｄｅ＝ｊｓａｐ２０２２ｓ 令和４年３月２２日に第６９回応用物理学会春季学術講演会にて発表 令和４年１１月１５日にＰｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ａｐｐｌｉｅｄに掲載された学術論文にて公開 ｈｔｔｐｓ：／／ｊｏｕｒｎａｌｓ．ａｐｓ．ｏｒｇ／ｐｒａｐｐｌｉｅｄ／ａｂｓｔｒａｃｔ／１０．１１０３／ＰｈｙｓＲｅｖＡｐｐｌｉｅｄ．１８．０５４０４１ 令和４年１１月１６日に学校法人トヨタ学園豊田工業大学のウェブサイトにて公開 ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔｏｙｏｔａ－ｔｉ．ａｃ．ｊｐ／ｎｅｗｓ／ｃｈｅｃｋｔｔｉ／００２０４３．ｈｔｍｌ

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３１年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、戦略的創造研究推進事業「超短赤外パルス光源を用いた顕微イメージング装置の開発と生命科学への応用」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】592032636

【氏名又は名称】学校法人トヨタ学園

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】工藤 哲弘

(72)【発明者】

【氏名】藤 貴夫

【テーマコード（参考）】

4G075

【Ｆターム（参考）】

4G075AA27

4G075AA61

4G075AA63

4G075BB05

4G075CA34

4G075DA02

4G075DA18

4G075EA06

4G075EB33

4G075EB34

4G075EB35

(57)【要約】

【課題】本明細書では、比較的容易な構成によって、十分な輻射力を得ることが可能な技術を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する微粒子操作装置は、中赤外光を照射する照射装置と、微粒子が存在する被操作領域に隣接配置される操作面を有するとともに、照射装置から中赤外光が照射される光学素子と、を備える。光学素子の内部に入射した中赤外光が、操作面において全反射することで、操作面から微粒子に向けて中赤外光のエバネッセント波が浸出して、微粒子に輻射力が作用する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

微粒子を変位させる微粒子操作装置であって、
中赤外光を照射する照射装置と、
前記微粒子が存在する被操作領域に隣接配置される操作面を有するとともに、前記照射装置から前記中赤外光が照射される光学素子と、
を備え、
前記光学素子の内部に入射した前記中赤外光が、前記操作面において全反射することで、前記操作面から前記微粒子に向けて前記中赤外光のエバネッセント波が浸出して、前記微粒子に輻射力が作用する、
微粒子操作装置。

【請求項2】

前記中赤外光の波長は、２．５μｍから２５μｍの範囲内である、請求項１に記載の微粒子操作装置。

【請求項3】

前記光学素子は、プリズムであり、
前記プリズムは、前記照射装置から照射された前記中赤外光が前記光学素子の内部に入射する入射面と、前記操作面において全反射した後の前記中赤外光が前記光学素子の外部に出射する出射面と、をさらに有する、請求項１に記載の微粒子操作装置。

【請求項4】

前記光学素子の前記操作面は、前記被操作領域に対して鉛直下方に隣接配置される、請求項１に記載の微粒子操作装置。

【請求項5】

前記被操作領域は、液体で満たされている、請求項１に記載の微粒子操作装置。

【請求項6】

前記中赤外光は、前記微粒子における分子振動及び格子振動のうち少なくとも一方を励起する波長を含む、請求項１に記載の微粒子操作装置。

【請求項7】

前記中赤外光は、前記微粒子を構成する所定の分子の振動を励起する波長を含む、請求項１に記載の微粒子操作装置。

【請求項8】

前記中赤外光は、前記微粒子が有する所定の分子構造の振動を励起する波長を含む、請求項１に記載の微粒子操作装置。

【請求項9】

前記所定の分子構造は、所定の官能基、所定の単量体、及び所定の分子結合のうち少なくとも１つを含む、請求項８に記載の微粒子操作装置。

【請求項10】

前記照射装置は、前記中赤外光の波長を変化させる波長変化機構を備える、請求項１に記載の微粒子操作装置。

【請求項11】

前記微粒子の温度を変化させる温度変化装置をさらに備える、請求項１に記載の微粒子操作装置。

【請求項12】

前記被操作領域の圧力を変化させる圧力変化装置をさらに備える、請求項１に記載の微粒子操作装置。

【請求項13】

前記微粒子は、生体物質を含む、請求項１に記載の微粒子操作装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、微粒子操作装置に関する。

【背景技術】

【0002】

非特許文献１には、微粒子を変位させる微粒子操作装置が開示される。前記微粒子操作装置は、前記微粒子が存在する被操作領域に隣接配置されるグラフェンと、中赤外光を照射する照射装置と、を備える。前記微粒子操作装置では、前記グラフェンのプラズモン共鳴により、前記グラフェンの表面近傍において表面プラズモン波が生成されて、前記微粒子に輻射力が作用する、

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】Puspita Paul, Peter Q. Liu, Dynamically Reconfigurable Bipolar Optical Gradient Force Induced by Mid-Infrared Graphene Plasmonic Tweezers for Sorting Dispersive Nanoscale Objects, Advanced Optical Materials 10, 2101744 (2022).

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

中赤外光は、近赤外光等と比較して波長が長い光であり、物質に吸収されやすい。中赤外光は、物質の分子振動や格子振動に共鳴するため吸収される。このため、中赤外光を被操作領域に直接照射すると、中赤外光が、被操作領域中に存在する物質（例えば水）に吸収されるおそれがある。結果として、被操作領域中に存在する物質が加熱され、微粒子に作用する輻射力が不十分となることがある。そこで、非特許文献１の微粒子操作装置では、グラフェンのプラズモン共鳴を利用して生成した表面プラズモン波が、微粒子に輻射力を作用させる。この構成によれば、被操作領域への表面プラズモン波の侵入長が短いことから、中赤外光が被操作領域中に存在する物質に吸収されることが抑制され、十分な輻射力が得られる。

【0005】

ただし、非特許文献１の微粒子操作装置は、実験ではなく、理論シミュレーションに基づくものである。これを実現するためには、グラフェンを秩序良くナノレベルで配列することや、グラフェンの電荷キャリア密度を制御することが必要となる。このため、非特許文献１の構成によって十分な輻射力を得ることは容易ではない。本明細書では、比較的容易な構成によって、十分な輻射力を得ることが可能な技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書が開示する微粒子操作装置は、中赤外光を照射する照射装置と、前記微粒子が存在する被操作領域に隣接配置される操作面を有するとともに、前記照射装置から前記中赤外光が照射される光学素子と、を備える。前記光学素子の内部に入射した前記中赤外光が、前記操作面において全反射することで、前記操作面から前記微粒子に向けて前記中赤外光のエバネッセント波が浸出して、前記微粒子に輻射力が作用する。

【0007】

上記の構成によれば、光学素子の操作面から浸出したエバネッセント波が、微粒子に輻射力を作用させる。被操作領域へのエバネッセント波の侵入長が短いことから、中赤外光が被操作領域中に存在する物質に吸収されることが抑制されるので、十分な輻射力が得られる。また、エバネッセント波は比較的容易な手段によって生成可能であるため、上記の微粒子操作装置は比較的容易な構成となっている。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１に係る微粒子操作装置２を模式的に示す図である。

【図2】シリカ微粒子Ｓの透過特性及びポリスチレン微粒子Ｐの透過特性を示すグラフである。

【図3】実施例１の撮像装置１２によって取得された連続画像を用いて、シリカ微粒子Ｓの時間変位を示す図である。

【図4】実施例１の撮像装置１２によって取得された連続画像を用いて、ポリスチレン微粒子Ｐの時間変位を示す図である。

【図5】実施例２に係る微粒子操作装置１０２を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

１つ又はそれ以上の実施形態において、前記中赤外光の波長は、２．５μｍから２５μｍの範囲内であってもよい。

【0010】

１つ又はそれ以上の実施形態において、前記光学素子は、プリズムであってもよい。前記プリズムは、前記照射装置から照射された前記中赤外光が前記光学素子の内部に入射する入射面と、前記操作面において全反射した後の前記中赤外光が前記光学素子の外部に出射する出射面と、をさらに有してもよい。

【0011】

１つ又はそれ以上の実施形態において、前記光学素子の前記操作面は、前記被操作領域に対して鉛直下方に隣接配置されてもよい。

【0012】

操作面から浸出したエバネッセント波は、操作面から離れるにつれて指数関数的に減衰していく。このため、微粒子が操作面から離れた位置にあると、エバネッセント波の輻射力によって微粒子を変位させる（即ち操作する）ことが困難になり得る。上記の構成によれば、操作面が、被操作領域に対して鉛直下方に隣接配置される。通常、被操作領域内の微粒子は、重力に従って鉛直下方に移動していく。従って、微粒子が操作面の近傍に集められるので、エバネッセント波の輻射力によって微粒子を操作することが容易になる。

【0013】

１つ又はそれ以上の実施形態において、前記被操作領域は、液体で満たされてもよい。

【0014】

例えば被操作領域が気体で満たされる場合、微粒子が比較的自由に動くので、微粒子の取り扱いが困難になるおそれがある。上記の構成によれば、被操作領域が液体で満たされる。これにより、微粒子の動きが比較的拘束されるので、微粒子の取り扱いが容易になる。

【0015】

１つ又はそれ以上の実施形態において、前記中赤外光は、前記微粒子における分子振動及び格子振動のうち少なくとも一方を励起する波長を含んでもよい。

【0016】

微粒子の分子振動及び／又は格子振動が励起されると、微粒子における光の吸収量が増加すること等により、微粒子に作用する輻射力が増加することが分かっている。上記の構成によれば、微粒子に輻射力を作用させる過程において、特定の微粒子の分子振動及び／又は格子振動を励起することができるので、当該微粒子に作用する輻射力を増加させることができる。従って、特定の微粒子の変位量を増加することができる。また、この技術を応用することにより、特定の微粒子を選別することができる。

【0017】

１つ又はそれ以上の実施形態において、前記中赤外光は、前記微粒子を構成する所定の分子の振動を励起する波長を含んでもよい。

【0018】

分子の振動が励起されると、微粒子における光の吸収量が増加すること等により、微粒子に作用する輻射力が増加することが分かっている。上記の構成によれば、微粒子に輻射力を作用させる過程において、所定の分子の振動を励起することができるので、当該分子を有する微粒子に作用する輻射力を増加させることができる。従って、所定の分子を有する微粒子の変位量を増加することができる。また、この技術を応用することにより、所定の分子を有する微粒子を選別することができる。

【0019】

１つ又はそれ以上の実施形態において、前記中赤外光は、前記微粒子が有する所定の分子構造の振動を励起する波長を含んでもよい。

【0020】

分子構造の振動が励起されると、微粒子における光の吸収量が増加すること等により、微粒子に作用する輻射力が増加することが分かっている。上記の構成によれば、微粒子に輻射力を作用させる過程において、所定の分子構造の振動を励起することができるので、当該分子構造を有する微粒子に作用する輻射力を増加させることができる。従って、所定の分子構造を有する微粒子の変位量を増加することができる。また、この技術を応用することにより、所定の分子構造を有する微粒子を選別することができる。

【0021】

１つ又はそれ以上の実施形態において、前記所定の分子構造は、所定の官能基、所定の単量体、及び所定の分子結合のうち少なくとも１つを含んでもよい。

【0022】

上記の構成によれば、所定の官能基、所定の単量体、及び／又は所定の分子結合を有する微粒子の変位量を増加することができる。また、この技術を応用することにより、所定の官能基、所定の単量体、及び／又は所定の分子結合を有する微粒子を選別することができる。

【0023】

１つ又はそれ以上の実施形態において、前記照射装置は、前記中赤外光の波長を変化させる波長変化機構を備えてもよい。

【0024】

上記の構成によれば、中赤外光の波長を変化させることができる。これにより、例えば被操作領域中で振動を励起させる微粒子（又は、分子、分子構造、格子構造）を適宜変更することができる。さらに、選別対象とする微粒子を適宜変更することができる。

【0025】

１つ又はそれ以上の実施形態において、前記微粒子操作装置は、前記微粒子の温度を変化させる温度変化装置をさらに備えてもよい。

【0026】

上記の構成によれば、微粒子の温度に依存する要素（例えば、分子、分子構造、及び格子構造の振動準位）を変化させることができる。

【0027】

１つ又はそれ以上の実施形態において、前記微粒子操作装置は、前記被操作領域の圧力を変化させる圧力変化装置をさらに備えてもよい。

【0028】

上記の構成によれば、被操作領域の圧力に依存する要素（例えば、分子、分子構造、及び格子構造の振動準位）を変化させることができる。

【0029】

１つ又はそれ以上の実施形態において、前記微粒子は、生体物質を含んでもよい。

【0030】

近年、生体物質（例えば、ＤＮＡ、タンパク質）を低侵襲に操作して検査を行う検査技術（例えば、リキッドバイオプシー）が注目されている。このような技術において近赤外光を用いる場合、近赤外光の波長が短い（即ちエネルギーが大きい）ことに起因して、生体物質を損傷させるおそれがある。上記の構成によれば、比較的波長が長い（即ちエネルギーが小さい）中赤外光が用いられるため、生体物質を損傷させることを抑制できる。

【0031】

なお、本明細書でいう「波長」とは、特に記載しない限り、「光が大気中を伝播する場合の波長」を意味する。このため本明細書では、「光が大気中とは異なる媒質中を伝播する場合の波長」については、特に記載しない限り不問とする。

【0032】

（実施例１；微粒子操作装置２）
図１に示すように、微粒子操作装置２は、試料保持部４と、照射装置６と、導光部８と、吸光部１０と、撮像装置１２と、照明装置１４と、制御装置１６と、を備える。

【0033】

試料保持部４は、プリズム１８と、カバー部材２０と、を備える。プリズム１８は、図示しない台座によって位置が固定されている。カバー部材２０は、プリズム１８の上部を覆うように配置される。カバー部材２０には、例えばガラスが用いられる。本実施例では、プリズム１８とカバー部材２０の間に規定される領域を「被操作領域Ｄ」とも呼ぶ。

【0034】

本実施例の被操作領域Ｄには、試料Ｘが封入される。試料Ｘは、シリカ微粒子Ｓとポリスチレン微粒子Ｐがそれぞれ懸濁された水溶液である。ここでいうシリカ微粒子Ｓとは、ＳｉＯ２の分子結晶のことである。シリカ微粒子Ｓの粒径は、約５．５μｍである。ポリスチレン微粒子Ｐの粒径は、約５．７μｍである。

【0035】

プリズム１８には、例えばＺｎＳｅが用いられる。プリズム１８は、第１面２２と、第２面２４と、第３面２６と、第４面２８とを備える。第１面２２は、水平方向に広がっているとともに、被操作領域Ｄに面している。第２面２４は、第１面２２に接続しているとともに、導光部８の集光レンズ３６に向けられている。第３面２６は、第１面２２に接続しているとともに、吸光部１０に向けられている。第４面２８は、第２面２４と第３面２６の間を接続するとともに、照明装置１４に向けられている。

【0036】

照射装置６は、中赤外光Ｍを照射する。本実施例の照射装置６は、ＱＣＬ（量子カスケードレーザ）装置である。図示しないが、照射装置６は、光源となるＱＣＬ素子と、ＱＣＬ素子の発光波長を変化させる機構（例えば、外部共振器）と、を備える。照射装置６が照射する中赤外光Ｍの波長は、当該機構によって適宜調節可能である。照射装置６が照射可能な中赤外光Ｍの波長域は、少なくとも２．５μｍから２５μｍの波長域を包含する。

【0037】

導光部８は、コリメートレンズ３０と、ビームエキスパンダ３２と、ミラー３４と、集光レンズ３６と、を備える。導光部８は、照射装置６から照射された中赤外光Ｍを導いて、プリズム１８の第２面２４へと入射させる。導光部８は、第２面２４に対する中赤外光Ｍの入射角度と、中赤外光Ｍの光束と、を調節するために設けられる。

【0038】

第２面２４を介してプリズム１８の内部へ入射した中赤外光Ｍは、その後、第１面２２へと入射する。本実施例では、第１面２２に対する中赤外光Ｍの入射角度は、第１面２２における臨界角を上回るように調節されている。このため、プリズム１８の内部を伝播する中赤外光Ｍは、第１面２２において全反射する。第１面２２において全反射した後の中赤外光Ｍは、第３面２６を介してプリズム１８の外部へと出射していく。

【0039】

吸光部１０は、中赤外光Ｍを吸収可能なブロック３８を備える。ブロック３８は、第３面２６を介してプリズム１８の外部へと出射された中赤外光Ｍを吸収する。これにより、第３面２６を介してプリズム１８の外部へと出射された中赤外光Ｍが、その後に何らかの経路を辿って再度プリズム１８へと入射することを抑制できる。

【0040】

撮像装置１２は、試料保持部４の鉛直上方に配置される。撮像装置１２は、カバー部材２０の上方から、被操作領域Ｄの様子を撮像する。図示しないが、撮像装置１２は、様々な波長領域に対応したカメラ（例えば、可視光カメラ、赤外線カメラ）を備える。

【0041】

照明装置１４は、試料保持部４の鉛直下方に配置される。照明装置１４は、プリズム１８の下方から光を照射する。これにより、照明装置１４は、撮像装置１２において鮮明な画像を取得することを補助できる。照明装置１４は、例えばハロゲンランプである。

【0042】

制御装置１６は、照射装置６と、撮像装置１２と、照明装置１４と、を含む電装部品に対して電気的に接続される。制御装置１６は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されており、所定のプログラムが記憶されたメモリ（図示せず）を備える。制御装置１６は、所定のプログラムに従って、各電装部品の動作を制御する。なお、制御装置１６及び各電装備品は、図示しない電源から供給される電力によって動作する。

【0043】

（微粒子操作装置２の動作原理）
プリズム１８の内部を伝播する中赤外光Ｍが第１面２２において全反射すると、当該中赤外光Ｍに基づくエバネッセント波ＥＷが、第１面２２を介して被操作領域Ｄへと浸出する。エバネッセント波ＥＷは、第１面２２に直交する波面を有しており、第１面２２と平行に進行する。このエバネッセント波ＥＷが、シリカ微粒子Ｓ及びポリスチレン微粒子Ｐに輻射力を作用させる。

【0044】

（微粒子操作装置２によるシリカ微粒子Ｓの選択的操作）
図２から、シリカ微粒子Ｓにおける光の吸収量は、９．３μｍの波長において極大となることが分かる。これより、９．３μｍの波長を有する光は、シリカ微粒子Ｓの格子振動（具体的には、シリカ微粒子Ｓが有するシロキサン結合の振動）を励起することが分かる。一方、ポリスチレン微粒子Ｐにおける光の吸収量は、９．３μｍ付近の波長帯において、ほぼ一定であることが分かる。これより、９．３μｍの波長を有する光は、ポリスチレン微粒子Ｐの分子振動を励起しないことが分かる。

【0045】

図１の例では、照射装置６が照射する中赤外光Ｍの波長は、９．３μｍに調節される。従って、シリカ微粒子Ｓの格子振動が励起され、ポリスチレン微粒子Ｐの分子振動が励起されないので、シリカ微粒子Ｓに作用する輻射力が、ポリスチレン微粒子Ｐに作用する輻射力と比べて大幅に増加する。これにより、シリカ微粒子Ｓは、ポリスチレン微粒子Ｐと比較して大幅に変位する。シリカ微粒子Ｓ及びポリスチレン微粒子Ｐが実際に変位する様子は、図３、図４に示される。

【0046】

図３に示すように、照射装置６（図１参照）によって中赤外光Ｍが照射されると、被操作領域Ｄ中のシリカ微粒子Ｓは、約３μｍ／ｓの変位速度で変位していく。図４に示すように、照射装置６（図１参照）によって中赤外光Ｍが照射されると、被操作領域Ｄ中のポリスチレン微粒子Ｐは、約０．３μｍ／ｓの変位速度で変位していく。

【0047】

図３、図４から分かるように、微粒子操作装置２は、シリカ微粒子Ｓを、ポリスチレン微粒子Ｐと比較して約１０倍のスケールで変位させることが可能である。即ち、微粒子操作装置２は、シリカ微粒子Ｓを選択的に変位させることができる。

【0048】

なお本実施例では、試料Ｘ中の水溶液に対して、ＮａＣｌを溶解させてもよい。即ち、水溶液に、Ｎａイオン及びＣｌイオンを添加してもよい。これらのイオンは、シリカ微粒子Ｓ（又はポリスチレン微粒子Ｐ）の表面電荷を中和するとともに、プリズム１８の表面電荷を中和する。これにより、シリカ微粒子Ｓ（又はポリスチレン微粒子Ｐ）とプリズム１８の間に働く静電気力（即ち反発力）が緩和されるので、シリカ微粒子Ｓ（又はポリスチレン微粒子Ｐ）とプリズム１８の間の距離をより小さくすることができる。結果として、プリズム１８から浸出したエバネッセント波ＥＷの輻射力がシリカ微粒子Ｓ（又はポリスチレン微粒子Ｐ）に対してより強く作用するので、シリカ微粒子Ｓ（又はポリスチレン微粒子Ｐ）の変位速度がより大きくなる。

【0049】

（実施例２；微粒子操作装置１０２）
図５に示すように、微粒子操作装置１０２は、実施例１の微粒子操作装置２（図１参照）と略同様の構成を備える。本実施例では、微粒子操作装置２と共通する構成については同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。

【0050】

本実施例の被操作領域Ｄには、試料Ｙが封入される。試料Ｙは、任意の被験者から採取された血液である。血液には、様々な生体物質（例えば、ＤＮＡ、タンパク質）が含まれる。図５の例では、血液中の生体物質のうち、本実施例の操作対象ともいえるバイオマーカーＢＭのみを図示している。ここでいうバイオマーカーＢＭとは、生体情報を計る指標となる物質を指す。

【0051】

微粒子操作装置１０２は、温度変化装置１０４と、圧力変化装置１０６と、をさらに備える。温度変化装置１０４は、例えば、電熱線やペルチェ素子である。温度変化装置１０４は、被操作領域Ｄの温度を変化させることができる。圧力変化装置１０６は、例えば、被操作領域Ｄの容積を増減させる機構や、被操作領域Ｄに試料Ｙ又は空気を加圧して送り込む機構である。圧力変化装置１０６は、被操作領域Ｄの圧力を変化させることができる。なお、温度変化装置１０４及び圧力変化装置１０６の動作は、それぞれ制御装置１６によって制御される。

【0052】

例えば、温度変化装置１０４及び圧力変化装置１０６は、人間の体内環境を再現するように、被操作領域Ｄ内の温度及び圧力を調節する。これにより、温度又は圧力の変化によって被操作領域Ｄ内の生体物質が変質してしまうことを抑制できる。

【0053】

（微粒子操作装置１０２によるバイオマーカーＢＭの選択的操作）
本実施例では、バイオマーカーＢＭの分子振動が励起されるように、照射装置６が照射する中赤外光Ｍの波長が調節される。例えばバイオマーカーＢＭがタンパク質である場合、当該タンパク質が有するペプチド結合の振動が励起されるように、中赤外光Ｍの波長が調節される。あるいは、バイオマーカーＢＭが特定の塩基配列（即ち遺伝情報）を含むＤＮＡである場合、当該塩基配列の振動が励起されるように、中赤外光Ｍの波長が調節される。

【0054】

微粒子操作装置１０２は、バイオマーカーＢＭの分子振動を励起することにより、バイオマーカーＢＭに作用する輻射力を増加させる。これにより、微粒子操作装置１０２は、バイオマーカーＢＭを選択的に変位させることができる。

【0055】

（変形例）
試料保持部４の態様は、適宜変更されてもよい。例えば、試料保持部４は、プレパラートであってもよい。あるいは、試料保持部４は、液槽であってもよい。また、試料保持部４の上部は、大気に開放されていてもよい。

【0056】

照射装置６が照射可能な中赤外光Ｍの波長域は、２．５μｍを下回る波長域や、２５μｍを上回る波長域を包含してもよい。

【0057】

被操作領域Ｄは、液体で満たされていなくてもよい。例えば、被操作領域Ｄの少なくとも一部は、気体で満たされていてもよい。あるいは、被操作領域Ｄ内は、真空とされてもよい。

【0058】

被操作領域Ｄは、水溶液以外の液体で満たされてもよい。例えば、被操作領域Ｄは、有機溶媒で満たされてもよい。

【0059】

試料Ｘ中のシリカ微粒子Ｓ及び／又はポリスチレン微粒子Ｐの粒径は、適宜変更されてもよい。例えば、シリカ微粒子Ｓ及び／又はポリスチレン微粒子Ｐの粒径は、１．０μｍ程度であってもよい。あるいは、シリカ微粒子Ｓ及び／又はポリスチレン微粒子Ｐの粒径は、１．０μｍ未満であってもよい。

【0060】

試料Ｘ中のシリカ微粒子Ｓは、約５．５μｍの粒径を有するシリコーンレジンの微粒子に置き換えられてもよい。あるいは、試料Ｘ中のシリカ微粒子Ｓは、約５．５μｍの粒径を有するＴＰＭ（正式には3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylateと呼ばれる。）の微粒子に置き換えられてもよい。シリコーンレジン及びＴＰＭは、いずれもシリカ微粒子Ｓと同様にシロキサン結合を有する。このため、微粒子操作装置２は、シリコーンレジン（又はＴＰＭ）を選択的に変位させることができる。

【0061】

プリズム１８には、ＺｎＳｅ以外（例えば、プリズム１８には、ダイヤモンド、シリコン、ＣａＦ２、ゲルマニウム）が用いられてもよい。

【0062】

プリズム１８は、第１面２２が水平方向に対して傾斜するように配置されてもよい。

【0063】

微粒子操作装置１０２は、温度変化装置１０４及び圧力変化装置１０６のうち少なくとも一方を備えていなくてもよい。

【0064】

微粒子操作装置２は、シリカ微粒子Ｓの格子振動を励起する代わりに、ポリスチレン微粒子Ｐの分子振動（具体的には、ポリスチレン微粒子Ｐが有するスチレンの振動）を励起してもよい。これにより、微粒子操作装置２は、ポリスチレン微粒子Ｐを選択的に変位させてもよい。

【0065】

微粒子操作装置２（又は微粒子操作装置１０２）は、試料Ｘ（又は試料Ｙ）以外の試料に適用されてもよい。例えば、微粒子操作装置２（又は微粒子操作装置１０２）は、複数の有機化合物が含まれる試料に適用されてもよい。この場合、所定の官能基（例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基）の振動が励起されるように、照射装置６が照射する中赤外光Ｍの波長が調節されてもよい。これにより、微粒子操作装置２（又は微粒子操作装置１０２）は、所定の官能基を有する有機化合物を選択的に変位させてもよい。

【0066】

本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0067】

２、１０２ ：微粒子操作装置
４ ：試料保持部
６ ：照射装置
８ ：導光部
１０ ：吸光部
１２ ：撮像装置
１４ ：照明装置
１６ ：制御装置
１８ ：プリズム
２０ ：カバー部材
２２ ：第１面
２４ ：第２面
２６ ：第３面
２８ ：第４面
３０ ：コリメートレンズ
３２ ：ビームエキスパンダ
３４ ：ミラー
３６ ：集光レンズ
３８ ：ブロック
１０４ ：温度変化装置
１０６ ：圧力変化装置
ＢＭ ：バイオマーカー
Ｄ ：被操作領域
ＥＷ ：エバネッセント波
Ｍ ：中赤外光
Ｐ ：ポリスチレン微粒子
Ｓ ：シリカ微粒子
Ｘ、Ｙ ：試料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】