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JP3837484B2 - Trace sampling method - Google Patents

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JP3837484B2
JP3837484B2 JP2001297974A JP2001297974A JP3837484B2 JP 3837484 B2 JP3837484 B2 JP 3837484B2 JP 2001297974 A JP2001297974 A JP 2001297974A JP 2001297974 A JP2001297974 A JP 2001297974A JP 3837484 B2 JP3837484 B2 JP 3837484B2
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JP
Japan
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micro
sample
droplets
collecting
nozzle
Prior art date
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JP2001297974A
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芳夫 田中
弘明 三澤
陽介 木内
聰 福岡
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Publication date
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体又は気体試料を微小ノズルからフェムトリットルからピコリットル量の微小液滴又は微小気泡として射出し、これを微小容器内に採取する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、医療、化学分析、環境計測などの各分野において、混合・反応系、検出系、電子回路、作動ポンプなどの構成員子をマイクロ化して、システム全体をIC化する技術、いわゆるμ−TASの開発が重要な課題となってきており、その一つとして、検査試薬の微量液滴をアレイ状に配置されたマイクロ容器内に微小ノズルを利用して滴下することが行われているが、この方法では同一アレイヘ複数の液状試薬を正確な量で採取したり、固体又は気体状試薬を採取することが困難であった。
【0003】
他方、光ピンセットやレーザ走査マニピュレーションを用いてマイクロサイズの微粒子や液滴を操作する方法が知られており、この方法を利用して化学分野や生物工学分野における微小領域での反応の解析や分析に際し、試薬や遺伝子を操作することが検討されている。
【0004】
しかしながら、この方法では、操作しようとする液滴や微粒子を大量に用意し、その一部を顕微鏡下で観察しながら操作しなければならないため、大部分の液滴や微粒子は利用されないまま残り、これがレーザ光集光時の外乱や移動操作時の経路の障害を引き起こすという問題があり、これらの解決が試薬の必要量のみを、所定の微小容器に円滑に採取する際の重要な課題となっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、微小ノズルから液体又は気体試料を微小液滴や微小気泡として試料と混和しない液体媒質中に射出し、これを円滑に微小容器内に採取するための方法を提供することを目的としてなされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来の技術によっては非常に困難とされていた微量の液体又は気体試料を微小容器内に採取する方法について種々研究を重ねた結果、レーザマニピュレーション技術を利用すれば、フェムトリットルからピコリットル量の液体又は気体を微小ノズルから液体媒質中に射出して発生させた微小液滴又は微小気泡を微小容器内に簡単に採取しうることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【0007】
すなわち、本発明は、微小容器に微量の液体又は気体試料を採取するに当り、該試料を試料と混和しない液体媒質中へノズルから微小液滴又は微小気泡として射出し、その微小液滴又は微小気泡をレーザ光の焦点位置又は走査中心で捕捉し、その焦点位置又は走査中心を移動することにより、微小容器内に誘導し、収容することを特徴とする微小容器内への微量試料採取方法、及び上記の微小液滴又は微小気泡をレーザ光の走査軌道上又は走査空洞内に捕捉し、その走査軌道又は走査空洞を移動することにより、微小容器内に誘導し、収容することを特徴とする微小容器内への微量試料採取方法を提供するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に、本発明方法を、添付図面に従って説明する。
図1は微小ノズル2、例えばマイクロピペットから、試料と混和しない液体媒質1例えば水の中へ射出された液体試料例えば流動パラフィンの微小液滴3をレーザ光の焦点位置(+印)に捕捉して移動する状態を示す顕微鏡写真である。
この図においてマイクロピペット2から水1の中へインジェクション圧Pi、インジェクション時間Tiで射出された極微量の流動パラフィンは、直径約3μmの油滴3を形成し[図1(a)]、さらにPiをTi秒間加えて、次の油滴3´が射出されると最初の油滴3が図1(a)の十字位置にあるレーザ光の焦点位置に捕捉される[図1(b)]。そして、このように捕捉された油滴3は左下位置へ移動され[図1(c)]、さらにPiをTi秒間加えて油滴3″が射出されると、2本目のレーザ光により油滴3´は油滴3の隣へ移動する[図1(d)]。
したがって、左下の位置に微小容器を配置しておけば油滴3,3´,3″…を順次この中へ誘導し、収容することができる。
【0009】
次に図2は、2本の微小ノズル2,2´より種類の異なった液体試料を微小液滴3,3´として射出し、微小容器7,7´内に採取する場合の説明図であって、微小ノズル2より液滴3、微小ノズル2´より液滴3´が試料と混和しない液体媒質1で満たされた透明基板6を加工することによって作製された微小容器7,7´上部へ射出され、それぞれレーザ光A及びBに捕捉される。そして、ここで捕捉された液滴3,3´は、レンズ8により集光された各レーザ光A、Bの焦点位置をノズル近傍から微小容器底辺位置まで三次元的に移動させることによって、正確に微小容器7,7´の中に誘導し、採取することができる。
【0010】
このような微小ノズルからの液滴の射出は、射出する液滴の性質とノズル材質、形状の関係により、射出後の液滴がノズル先端に付着して確実に行われない場合が生じるが、そのような場合は、微小水槽壁面4,4´に形成あるいは取り付けた圧電磁器薄膜などの超音波発生素子5、5´により、微小ノズル先端近傍の溶液に超音波を照射することで、液滴のノズルからの解離と射出を行うことができる。また、射出する液滴の径、個数は、射出圧、射出時間、維持圧を変更することにより行われる。
【0011】
本発明方法においては、液滴の代りに微粒子含有液滴を微小ノズル2,2´から射出させることもできるので、この場合、固体試料と液体試料を同時に誘導し、採取することもできる。また、液滴の種類を媒質と同じにする場合は、液滴が微小ノズルから離れると同時に液滴部分が消失し、含有されていた微粒子のみが媒質中に放出された状態と同じになる。
【0012】
また、採取する液体試料の種類に応じて、微小容器底面を親水性又は疎水性の処理をしておけば、採取後の固定化も可能である。微粒子を含む場合の固定化は、紫外線硬化性の液滴と微粒子を同じ微小容器内に採取後に紫外線照射するなどの処理によって行うことができる。
【0013】
なお、媒質1の屈折率より低屈折率の液滴捕捉微小容器内へ誘導し、収容する場合は、液滴の周りを走査するレーザ走査マニピュレーション法を使用する。
【0014】
次に、図3は、2本のレーザ光の焦点位置を微小ノズル近傍から微小容器内まで三次元的に誘導し、収容するシステム構成の1例を説明するためのシステム図であり、この図において光源10からのレーザ光は、ビームエクスパンダ11で径を変換され、半波長板12を通り、第1偏光ビームスプリッタ13、13´により分解され、それぞれ電磁シャッタ14、14´を介した後に、顕微鏡下での焦点位置座標XYZが所望の位置になるように、コンピュータCpによって制御されるガルバノミラー対及び焦点位置変更レンズで構成される焦点位置移動機構15、15´により経路が制御されている。
【0015】
上記の分解されたレーザ光は、再び第二偏光ビームスプリッタ16、16´で同軸とされた後、リレーレンズ17により落射照明光の軸と一致させて顕微鏡18内に導入し、各々を集光レンズ8により波長サイズ程度、例えば1μm程度のスポットサイズに微小ノズル近傍でなるように集光して照射することで、射出液滴を捕捉する。その後、図2においてすでに述べたように、焦点位置移動機構15、15´で、その焦点位置を所望の微小容器7の位置まで三次元的に移動することで、正確に液滴を採取することができる。
【0016】
この際、2本のレーザ光は偏光方向が直交するので干渉を起こすことはなく、したがって、2本のビームの相対位置により強度分布が変化することはないので、各々のレーザ光で安定した状態で目的とする液滴を捕捉、誘導できる。また、2本のレーザ光の焦点位置の移動経路、移動速度、走査位置、走査速度、同期走査位相差及び走査パターンは、液滴の射出の状態、レーザ光による捕捉、運搬状態をCCDカメラ19で観測し、その画像を画像処理装置20で処理することにより、その目的に応じて自動的に変更することができる。
【0017】
このようにして、本発明方法においては、図1に示したように、1個の微小ノズルから順々に射出される微小液滴のみでなく、図2に示すように複数個の微小ノズルから1個ずつ射出される微小液滴あるいは複数個の微小ノズルからノズル1個当り複数の順々に射出される微小液滴を正確に微小容器内に誘導し、収容することができる。
【0018】
そして、これらの誘導に際しては、画像処理により微小ノズルから射出される微小液滴の状態を観測しながら、あるいは事前に測定したデータにより、射出圧、射出時間及び維持圧の中から選ばれた少なくとも1つのファクターを変えることにより、微小液滴の径及び個数を制御することができる。
【0019】
以上、本発明方法について、試料と混和しない液体媒質中に微小液滴又は微粒子含有微小液滴を射出し、レーザ光の焦点位置を用いた例で説明したが、微小ノズルから液体媒質中に射出された微小気泡及び走査中心、走査軌道又は走査空洞の移動を用いた場合も同様にして所定の微小容器中に誘導し、収容することができる。
この場合は、容器の開口部を下向きとし、底部を上向きにして、微小気泡を捕集するのが有利である。
【0020】
【実施例】
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【0021】
実施例1
図2又は図3に示すシステムにおいて、液滴捕捉用のレーザ光として、連続発振のNd:YAGレーザ(波長1064nm、直線偏光)を用い、顕微鏡カバーガラスをエッチング処理して作成した微小容器を底面に有する微小水槽を蒸留水(屈折率1.33)で満たしたものに、顕微鏡の油浸対物レンズ(倍率100倍)を通して下方より2本のレーザ光を照射することで、ガラスキャピラリを加工して作成した微小ノズルより射出した微小液滴(流動パラフィン、屈折率1.46)の捕捉と、微小容器への誘導を行った。
すなわち、微小ノズルよりポンプで射出圧、射出時間、維持圧を制御して、大きさ3μmの液滴を1個ずつ計2個射出し、各々を2本のレーザ光による光ピンセット法で捕捉、移動して微小容器へ誘導し、収容する様子を顕微鏡で観察した結果を図1に示す。
【0022】
図1(a)は、微小ノズルに射出圧(3000hPa)を設定射出時間(0.1秒間)加えた後の状態であり、ノズル先端に大きさ3μmの液滴が1個形成される。図中の白十字はノズル先端近傍に設定したレーザ光の焦点位置を画像処理してリアルタイムで示したものである。図1(b)は、2回目の射出圧(3000hPa)を0.1秒間加えた後の状態であり、ノズル先端の液滴が射出され、白十字位置にあるレーザ光の焦点位置に捕捉された状態を示している。この際、ノズル先端には次の液滴が準備されている。図1(c)は、捕捉された液滴を図3の焦点位置移動機構15のコンピュータ制御により、微小容器位置まで移動した状態を示している。図1(d)は、さらに3回目の射出圧(3000hPa)を0.1秒間加えて2個目の液滴を射出した後、2本目のビームで液滴を捕捉し、図1(c)の液滴の隣の位置へX方向に並べた状態を示している。
【0023】
実施例2
実施例1と同様のシステムを用い、射出圧、射出時間、維持圧を変更することで、径の異なった液滴を1個ずつ計2個射出し、各々をレーザ光による光ピンセット法で捕捉、移動して微小容器内への採取を行った。図4は、射出された大小2個の液滴を2本のビームで各々を捕捉した後、微小容器上のY方向に並べた状態を示している。これにより、射出圧、射出時間、維持圧を制御することで、大きさの異なる液滴を選択的に射出し、それらを精密に移動し、微小容器内へ採取しうることが分かる。
【0024】
本発明は、以上の実施例に限定されるものではなく、レーザ光導入の光学系、微小ノズルと超音波発生素子の位置、形状及び個数など、適宜設計変更できるものである。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、μ−TASを構築するための極微量の液体、気体及び粒子状試薬をミクロンサイズのアレイ状容器への自動的な採取が可能になるばかりでなく、過剰量の試薬による外乱場の発生や汚染のない、感度のよいμ−TASやマイクロメートルオーダーの化学反応場、微生物の成育場の構築が可能となり、それによってその反応や成長の制御を行うことも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によって、微小ノズルより射出された液滴が、微小容器内へ採取される過程を示す顕微鏡写真図。
【図2】 本発明の採取方法の1例を示す説明図。
【図3】 本発明の構成の1例を示すシステム図。
【図4】 径の異なる液滴が射出、移動し、微小容器内に採取された状態を示す顕微鏡写真図。
【符号の説明】
1 媒質
2,2´微小ノズル
3,3´微小液滴
4,4´微小水槽壁面
5,5´超音波発生素子
6 透明基板材料
7,7´微小容器
8 集光レンズ
9 ポンプ
10 レーザ光源
11 ビームエクスパンダ
12 半波長板
13,13´第1偏光ビームスプリッタ
14,14´電磁シャッタ
15,15´焦点位置移動機構
16,16´第2偏光ビームスプリッタ
17 リレーレンズ
18 顕微鏡
19 CCDカメラ
20 画像処理装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method in which a liquid or gas sample is ejected from a micro nozzle as micro droplets or micro bubbles of femtoliters to picoliters and collected in a micro container.
[0002]
[Prior art]
Recently, in various fields such as medical treatment, chemical analysis, environmental measurement, etc., a technology that makes the entire system into an IC by micro-mixing components such as mixing / reaction system, detection system, electronic circuit, working pump, so-called μ-TAS Development of has become an important issue, and as one of them, it is carried out by using a micro nozzle to drop a micro droplet of a test reagent into a micro container arranged in an array, or taken same Areihe plurality of liquid reagent in the correct amounts in this way, it is difficult to collect solid or gaseous reagents.
[0003]
On the other hand, a method of manipulating micro-sized particles and droplets using optical tweezers or laser scanning manipulation is known, and this method is used to analyze and analyze reactions in the micro area in the chemistry and biotechnology fields. In this case, it has been studied to manipulate reagents and genes.
[0004]
However, in this method, since a large amount of droplets and fine particles to be manipulated are prepared and operated while observing a part of them under a microscope, most of the droplets and fine particles remain unused, This has the problem of causing disturbances during laser beam condensing and path failures during moving operations, and these solutions are important issues in smoothly collecting only the necessary amount of reagent in a predetermined micro container . It was.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for ejecting a liquid or gas sample from a micro nozzle as a micro droplet or micro bubble into a liquid medium that is immiscible with the sample and smoothly collecting the liquid or gas sample in a micro container. It was made.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted various studies on a method of collecting a minute amount of liquid or gas sample in a micro container, which has been considered very difficult by the prior art. As a result, if laser manipulation technology is used, femtoliter It was found that microdroplets or microbubbles generated by injecting a picoliter amount of liquid or gas from a micronozzle into a liquid medium can be easily collected in a microcontainer. It came to an eggplant.
[0007]
That is, the present invention, when collecting a trace amount of liquid or gas sample in a micro container, ejects the sample as a micro droplet or micro bubble from a nozzle into a liquid medium immiscible with the sample. A method for collecting a small amount of a sample into a micro container, wherein the bubble is captured at the focal position or scanning center of the laser beam, and the focal position or scanning center is moved to be guided and accommodated in the micro container. And the micro droplet or micro bubble is captured on the scanning trajectory of the laser beam or in the scanning cavity, and is guided and accommodated in the micro container by moving the scanning trajectory or the scanning cavity. A method for collecting a small amount of sample into a micro container is provided.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the method of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a liquid medium 1 that is immiscible with a sample, for example, a microdroplet 3 of liquid paraffin injected from a micro nozzle 2, for example, a micropipette, at a focal position (+) of the laser beam. It is a microscope picture which shows the state which moves.
In this figure, a very small amount of liquid paraffin injected from the micropipette 2 into the water 1 with the injection pressure Pi and the injection time Ti forms an oil droplet 3 having a diameter of about 3 μm [FIG. 1 (a)], and further Pi. Is added for Ti seconds, and when the next oil droplet 3 'is ejected, the first oil droplet 3 is captured at the focal position of the laser beam at the cross position in FIG. 1 (a) [FIG. 1 (b)]. Then, the oil droplet 3 thus captured is moved to the lower left position [FIG. 1 (c)]. When Pi is added for Ti seconds and the oil droplet 3 ″ is emitted, the oil droplet is caused by the second laser beam. 3 ′ moves to the side of the oil droplet 3 [FIG. 1 (d)].
Therefore, if the micro container is arranged at the lower left position, the oil droplets 3, 3 ', 3 ",... Can be sequentially guided and accommodated therein.
[0009]
Next, FIG. 2 is an explanatory diagram in the case where different kinds of liquid samples are ejected from the two micro nozzles 2 and 2 ′ as micro droplets 3 and 3 ′ and collected in the micro containers 7 and 7 ′. Then, the liquid droplets 3 from the micro nozzles 2 and the liquid substrate 1 filled with the liquid medium 1 in which the liquid droplets 3 ′ from the micro nozzles 2 ′ are not mixed with the sample are processed to the upper portions of the micro containers 7 and 7 ′. It is emitted and captured by laser beams A and B, respectively. The droplets 3 and 3 ′ captured here are accurately moved by moving the focal positions of the laser beams A and B collected by the lens 8 three-dimensionally from the vicinity of the nozzle to the bottom of the micro container. It can be guided to the micro containers 7 and 7 'and collected.
[0010]
The ejection of liquid droplets from such a micro nozzle may occur due to the relationship between the properties of the liquid droplets to be ejected, the nozzle material, and the shape, and the liquid droplets after ejection adhere to the tip of the nozzle and cannot be reliably performed. In such a case, the ultrasonic wave is applied to the solution in the vicinity of the tip of the micro nozzle by the ultrasonic generating elements 5, 5 'such as a piezoelectric ceramic thin film formed or attached to the wall surface 4, 4' of the micro water tank. Dissociation and injection from the nozzle can be performed. The diameter and number of droplets to be ejected are changed by changing the ejection pressure, ejection time, and maintenance pressure.
[0011]
In the method of the present invention, instead of the liquid droplets, the fine particle-containing liquid droplets can be ejected from the micro nozzles 2 and 2 '. In this case, the solid sample and the liquid sample can be simultaneously guided and collected. Also, if the same kind of liquid droplets and medium droplets are lost at the same time the droplet portion away from fine nozzles, the same as the state in which only the fine particles that had been contained was released into the medium.
[0012]
Also, depending on the type of liquid sample to be collected, if the small container bottom by a hydrophilic or hydrophobic treatment, it is also possible immobilization after harvesting. Immobilization in the case of containing fine particles can be performed by a process such as ultraviolet ray irradiation after collecting ultraviolet curable droplets and fine particles in the same micro container.
[0013]
Note that to capture droplets of lower refractive index than the refractive index of the medium 1, and guided to the micro vessel, when accommodating uses a laser scanning manipulation method for scanning around the droplets.
[0014]
Next, FIG. 3 is a system diagram for explaining an example of a system configuration in which the focal positions of the two laser beams are guided three-dimensionally from the vicinity of the minute nozzle to the inside of the minute container, and accommodated . The laser light from the light source 10 is converted in diameter by the beam expander 11, passes through the half-wave plate 12, is decomposed by the first polarizing beam splitters 13 and 13 ', and passes through the electromagnetic shutters 14 and 14', respectively. The path is controlled by the focal position moving mechanisms 15 and 15 'configured by the galvanometer mirror pair and the focal position changing lens controlled by the computer Cp so that the focal position coordinates XYZ under the microscope become a desired position. Yes.
[0015]
The decomposed laser light is made coaxial again by the second polarizing beam splitters 16 and 16 ', and then introduced into the microscope 18 by the relay lens 17 so as to coincide with the axis of the epi-illumination light. The lens 8 collects and irradiates a spot size of about a wavelength size, for example, about 1 μm so as to be in the vicinity of the minute nozzle, thereby capturing the ejected droplet. Thereafter, as already described with reference to FIG. 2, the focal position moving mechanism 15, 15 ′ moves the focal position three-dimensionally to the position of the desired micro container 7 to accurately collect the droplet. Can do.
[0016]
At this time, the two laser beams do not interfere with each other because the polarization directions are orthogonal, and therefore the intensity distribution does not change depending on the relative position of the two beams, so that each laser beam is in a stable state. The target droplet can be captured and guided . Also, the movement path, movement speed, scanning position, scanning speed, synchronous scanning phase difference and scanning pattern of the focal position of the two laser beams indicate the state of droplet ejection, the capture by the laser beam, and the transport state by the CCD camera 19. , And the image is processed by the image processing apparatus 20, so that it can be automatically changed according to the purpose.
[0017]
In this way, in the method of the present invention, as shown in FIG. 1, not only the minute droplets sequentially ejected from one minute nozzle but also a plurality of minute nozzles as shown in FIG. Micro droplets ejected one by one or a plurality of micro droplets ejected one by one from a plurality of micro nozzles can be accurately guided and stored in a micro container.
[0018]
For these inductions , at least selected from the injection pressure, the injection time, and the maintenance pressure based on the data measured in advance while observing the state of the micro droplet ejected from the micro nozzle by image processing. By changing one factor, the diameter and number of microdroplets can be controlled.
[0019]
As described above, the method of the present invention has been described with an example in which a microdroplet or a microparticle-containing microdroplet is ejected into a liquid medium immiscible with the sample and the focal position of the laser beam is used. Similarly, when the microbubbles and the scanning center, the scanning trajectory, or the movement of the scanning cavity are used, they can be guided and accommodated in a predetermined micro container.
In this case, it is advantageous to collect microbubbles with the opening of the container facing downward and the bottom facing upward.
[0020]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0021]
Example 1
In the system shown in FIG. 2 or FIG. 3, a micro container formed by etching a microscope cover glass using a continuous wave Nd: YAG laser (wavelength 1064 nm, linearly polarized light) as a laser beam for capturing droplets is used as a bottom surface. A glass capillary is processed by irradiating two microscopic light beams from below through a microscopic water tank filled with distilled water (refractive index: 1.33) through a microscope oil immersion objective lens (magnification 100 times). The micro droplets (liquid paraffin, refractive index 1.46) ejected from the micro nozzle prepared in this way were captured and guided to the micro container.
That is, by controlling the injection pressure, injection time, and maintenance pressure with a pump from a micro nozzle, two droplets each having a size of 3 μm are ejected one by one, and each is captured by an optical tweezer method using two laser beams. FIG. 1 shows the result of observation with a microscope of the movement, guidance to the micro container, and accommodation .
[0022]
FIG. 1A shows a state after an injection pressure (3000 hPa) is applied to a minute nozzle for a set injection time (0.1 second), and one droplet having a size of 3 μm is formed at the tip of the nozzle. The white cross in the figure shows the focus position of the laser beam set near the nozzle tip in real time after image processing. FIG. 1B shows a state after the second injection pressure (3000 hPa) is applied for 0.1 second, a droplet at the nozzle tip is ejected and captured at the focal position of the laser beam at the white cross position. Shows the state. At this time, the next droplet is prepared at the nozzle tip. FIG. 1C shows a state in which the captured droplet is moved to the position of the micro container by computer control of the focal position moving mechanism 15 in FIG. In FIG. 1 (d), a second droplet is ejected by applying a third injection pressure (3000 hPa) for 0.1 second, and then the droplet is captured by the second beam. This shows a state in which the droplets are arranged in the X direction at positions adjacent to the droplets.
[0023]
Example 2
Using the same system as in Example 1, by changing the injection pressure, injection time, and maintenance pressure, two droplets with different diameters are ejected one by one, and each is captured by the optical tweezers method using laser light. , Moved and collected in a micro container. FIG. 4 shows a state where two ejected large and small droplets are captured by two beams and then arranged in the Y direction on the micro container. Thus, it can be seen that by controlling the injection pressure, the injection time, and the maintenance pressure, droplets having different sizes can be selectively ejected, moved precisely, and collected into the micro container .
[0024]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the design can be changed as appropriate, such as the laser light introducing optical system, the positions, shapes, and number of the micro nozzles and the ultrasonic wave generating elements.
[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible not only to automatically extract a minute amount of liquid, gas and particulate reagent for constructing μ-TAS into a micron-sized array container, but also due to an excessive amount of reagent. Sensitive μ-TAS, micrometer-order chemical reaction fields, and microbial growth fields can be constructed without the occurrence of disturbance fields and contamination, and the reaction and growth can be controlled accordingly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a photomicrograph showing a process in which a droplet ejected from a micro nozzle is collected into a micro container according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a sampling method according to the present invention.
FIG. 3 is a system diagram showing an example of the configuration of the present invention.
FIG. 4 is a photomicrograph showing a state in which droplets having different diameters are ejected, moved , and collected in a micro container .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Medium 2, 2 'Micro nozzle 3, 3' Micro droplet 4, 4 'Micro water tank wall surface 5, 5' Ultrasonic wave generation element 6 Transparent substrate material 7, 7 'Micro container 8 Condensing lens 9 Pump 10 Laser light source 11 Beam expander 12 Half-wave plate 13, 13 ′ First polarizing beam splitter 14, 14 ′ Electromagnetic shutter 15, 15 ′ Focus position moving mechanism 16, 16 ′ Second polarizing beam splitter 17 Relay lens 18 Microscope 19 CCD camera 20 Image processing apparatus

Claims (8)

微小容器に微量の液体又は気体試料を採取するに当り、該試料を試料と混和しない液体媒質中へノズルから微小液滴又は微小気泡として射出し、その微小液滴又は微小気泡をレーザ光の焦点位置又は走査中心で捕捉し、その焦点位置又は走査中心を移動することにより、微小容器内に誘導し、収容することを特徴とする微小容器内への微量試料採取方法。In collecting a small amount of liquid or gas sample in a micro container, the sample is ejected from a nozzle into a liquid medium immiscible with the sample as micro droplets or micro bubbles, and the micro droplets or micro bubbles are focused on the laser beam. A method for collecting a small amount of a sample in a micro container, wherein the sample is captured at a position or a scan center, and is guided and accommodated in the micro container by moving the focal position or the scan center. 微小容器に微量の液体又は気体試料を採取するに当り、該試料を試料と混和しない液体媒質中へノズルから微小液滴又は微小気泡として射出し、その微小液滴又は微小気泡をレーザ光の走査軌道上又は走査空洞内に捕捉し、その走査軌道又は走査空洞を移動することにより、微小容器内に誘導し、収容することを特徴とする微小容器内への微量試料採取方法。When collecting a small amount of liquid or gas sample in a micro container, the sample is ejected as a micro droplet or micro bubble from a nozzle into a liquid medium immiscible with the sample, and the micro droplet or micro bubble is scanned with laser light. A method for collecting a small amount of a sample in a micro container, wherein the micro sample is captured in an orbit or in a scanning cavity, and is guided and accommodated in the micro container by moving the scanning orbit or scanning cavity. 微小液滴又は微小気泡が複数個の微小ノズルから1個ずつ射出された微小液滴又は微小気泡である請求項1又は2記載の微量試料採取方法。  3. The method for collecting a small amount of samples according to claim 1 or 2, wherein the micro droplets or micro bubbles are micro droplets or micro bubbles ejected one by one from a plurality of micro nozzles. 微小液滴又は微小気泡が1個の微小ノズルから順々に射出された微小液滴又は微小気泡である請求項1又は2記載の微量試料採取方法。  The method for collecting a small amount of sample according to claim 1 or 2, wherein the microdroplets or microbubbles are microdroplets or microbubbles sequentially ejected from one micro nozzle. 微小液滴又は微小気泡が複数個の微小ノズルからノズル1個当り複数の順々に射出される微小液滴又は微小気泡である請求項1又は2記載の微量試料採取方法。  3. The method for collecting a small amount of a sample according to claim 1 or 2, wherein the micro droplets or micro bubbles are micro droplets or micro bubbles ejected in sequence from a plurality of micro nozzles per nozzle. 画像処理により微小ノズルから射出される微小液滴又は微小気泡の状態を観測しながら、射出圧、射出時間及び維持圧の中から選ばれた少なくとも1つのファクターを変えることにより、微小液滴又は微小気泡の径及び個数を制御する請求項1ないし5のいずれかに記載の微量試料採取方法。  By observing the state of the micro droplet or micro bubble ejected from the micro nozzle by image processing, by changing at least one factor selected from the injection pressure, the ejection time, and the maintenance pressure, the micro droplet or micro 6. The method for collecting a trace amount according to claim 1, wherein the diameter and the number of bubbles are controlled. 微小ノズル先端付近に超音波を印加しながら行う請求項1ないし6のいずれかに記載の微量試料採取方法。  The trace amount sampling method according to any one of claims 1 to 6, which is performed while applying an ultrasonic wave near the tip of a minute nozzle. 微小液滴中に固体微粒子を含有させる請求項1ないし7のいずれかに記載の微量試料採取方法。  The trace amount sampling method according to any one of claims 1 to 7, wherein solid fine particles are contained in the fine droplets.
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