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公開番号2025095821
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2023212127
出願日2023-12-15
発明の名称微粒子充填方法及び微粒子充填システム
出願人株式会社日立ハイテク
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類C12M 1/00 20060101AFI20250619BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】微粒子の微小反応槽への充填において、ノズルの先端と微小反応槽とを正確に位置合わせする技術を提供する。
【解決手段】本開示は、容器に微粒子を充填する微粒子充填方法であって、撮像装置が撮影した画像を用いてノズルと容器とを位置合わせすることと、ノズルから容器へ微粒子を充填することと、を含む。位置合わせすることは、(a)撮像装置が撮影した画像の基準位置からノズルの先端の水平方向中心位置までの水平方向差分距離と、(b)基準位置に容器の開孔部の水平方向中心位置が配置される座標とを用いて、ノズルの先端と容器の開孔部の水平方向中心位置との位置合わせを行うことを含む。
【選択図】図12A
特許請求の範囲【請求項１】
容器に微粒子を充填する微粒子充填方法であって、
撮像装置が撮影した画像を用いてノズルと容器とを位置合わせすることと、
前記ノズルから前記容器へ微粒子を充填することと、を含み、
前記位置合わせすることは、
（ａ）前記撮像装置が撮影した画像の基準位置から前記ノズルの先端の水平方向中心位置までの水平方向差分距離と、（ｂ）前記基準位置に前記容器の開孔部の水平方向中心位置が配置される座標とを用いて、前記ノズルの先端と前記容器の開孔部の前記水平方向中心位置との位置合わせを行うことを含む、微粒子充填方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記撮像装置の水平方向の位置及び前記ノズルの前記水平方向の位置が固定されており、前記容器が前記水平方向に移動可能に構成されている、請求項１に記載の微粒子充填方法。
【請求項３】
前記位置合わせすることは、
前記ノズルに対して水平な基板に対して前記ノズルの形状跡を形成することと、
前記撮像装置により前記ノズルの形状跡を撮影することと、
前記撮像装置が撮影した前記ノズルの形状跡の画像を解析することにより、（ａ）前記撮像装置が撮影した画像の基準位置から前記ノズルの先端の水平方向中心位置までの水平方向差分距離を補正することをさらに含む、請求項１に記載の微粒子充填方法。
【請求項４】
前記位置合わせすることは、
前記撮像装置が撮影した前記容器の画像を解析し、パターンマッチング法にて、（ｂ）前記基準位置に前記容器の開孔部の前記水平方向中心位置が配置される座標を取得することを含む、請求項１に記載の微粒子充填方法。
【請求項５】
前記位置合わせすることは、
前記撮像装置が撮影した前記容器の画像を解析し、エッジ検出法にて、（ｂ）前記基準位置に前記容器の開孔部の前記水平方向中心位置が配置される座標を取得することを含む、請求項１に記載の微粒子充填方法。
【請求項６】
前記微粒子は磁性を有し、
前記微粒子を充填することは、
前記容器の下方に磁石を配置することを含み、これにより磁力によって前記ノズルの先端部における前記微粒子の沈降を加速し、所定の微粒子濃度の高濃度懸濁液の形成時間を短縮する、請求項１に記載の微粒子充填方法。
【請求項７】
前記容器は、前記開孔部の直径が底部の直径よりも大きい逆円錐台形状を有する、請求項１に記載の微粒子充填方法。
【請求項８】
前記ノズルの先端は前記容器の前記開孔部よりも小さく、前記容器の前記底部の直径と前記ノズルの先端の直径との差分が１μｍ以下である、請求項７に記載の微粒子充填方法。
【請求項９】
前記微粒子を充填することは、
前記容器の内部へ前記ノズルの先端を降下する直前に前記ノズルの内部を加圧し、これにより前記ノズルの先端を高濃度微粒子溶液で濡らすことを含む、請求項１に記載の微粒子充填方法。
【請求項１０】
前記容器は弾性変形する特性を有し、前記容器の下方には空間が設けられ、前記ノズルを降下した際に前記容器が弾性変形することにより、前記ノズルと前記容器との間の空隙が小さくなる、請求項１に記載の微粒子充填方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、微粒子充填方法及び微粒子充填システムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、単一細胞解析とは、生命科学における解析方法の１つであり、単一細胞ごとの生体分子の解析や定量を行う技術である。単一細胞解析は、特に、ＤＮＡシーケンサを利用して、単一細胞ごとのＤＮＡ及びＲＮＡ（特にｍＲＮＡ）の塩基配列を決定したり、分子数を計測したりする方法である。
【０００３】
単一細胞解析の具体的な方法としては、チューブ（０．２ｍＬ～２ｍＬ程度の反応用プラスティック容器）やタイタープレート（樹脂製反応容器が９６個や３８４個など規定の数だけプレート状に集積したもの）を用いる方法（非特許文献１）、マイクロ流路を用いる方法（非特許文献２）、エマルジョンを用いる方法（非特許文献３）、マイクロウェルを用いる方法（非特許文献４）、貫通したマイクロウェルを用いる方法（非特許文献５）などが知られている。
【０００４】
いずれの方法においても、解析対象となる多数の細胞が単一細胞ごとに分離され、それぞれの細胞から抽出された核酸に細胞固有のＤＮＡ塩基配列（以下「バーコード」という）が導入される。その後、これら複数の細胞から得られた核酸サンプルをひとまとめにして、ＤＮＡシーケンシングが実施される。ＤＮＡシーケンシングにより得られる配列データから、バーコード配列情報ごとにＤＮＡ配列情報を分離することで、単一細胞解析データを得ることができる。
【０００５】
特に、非特許文献３～５に記載の方法においては、細胞単離後、核酸増幅前にバーコードが導入される。これにより、少ない試薬で多数の細胞からのＤＮＡシーケンサ用のサンプルを調製し、配列データを得ることができる。
【０００６】
非特許文献５に記載の単一細胞解析法は、非特許文献３及び４に記載の方法に比べて、１つの細胞の解析のために用いる微粒子の数が多い（非特許文献３及び４では微粒子は１つ）。したがって、１つの細胞の解析に用いる核酸捕捉用ＤＮＡプローブ数を１００倍程度以上に増やすことができる。また、細胞破砕溶液が、多数の微粒子から構成された多孔質構造を通過するため、短時間で高効率に単一細胞からの核酸を微粒子表面上に捕捉することができる。
【０００７】
このように、１つの細胞の解析に多数の微粒子を用いるためには、微小反応槽に多数の微粒子を充填することが求められる。
【０００８】
非特許文献５においては、微小反応槽の底面に貫通孔があることを利用して、微粒子懸濁液を微小反応槽に分注し、貫通孔を通して余分な水分を排出することで、微粒子を微小反応槽に充填している。また、微小反応槽の直径が５０～１００μｍと小さいため、インクジェット装置を用いている。
【０００９】
特許文献１には、事前にノズルの先端部に微粒子を最密充填密度に近い濃度にまで濃縮してから、ノズルを降下し、表面張力（濡れ性）を活用して濃縮した微粒子溶液だけを分取して微小反応槽（容器）に充填する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
国際公開第２０２１／１８１４６７号
【非特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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