本發(fā)明涉及聚集裝置及聚集方法、微小物體聚集結構體的制造裝置、微生物的聚集除去裝置、被檢測物質的檢測裝置、被分離物質的分離裝置以及被導入物質的導入裝置。更具體而言，本發(fā)明涉及將多種微小物體聚集的聚集裝置、具備該聚集裝置的微小物體聚集結構體的制造裝置、微生物的聚集除去裝置、被檢測物質的檢測裝置、被分離物質的分離裝置及被導入物質的導入裝置以及將多種微小物體聚集的聚集方法。

背景技術：

近年來，提出了通過光照射將微小粒子在目標位置聚集的技術。例如國際公開第2006/104048號(專利文獻1)公開了一種液相中配置微小粒子的方法。其準備在微小粒子固定面將微小粒子固定化而成的原始基板和具有微小粒子配置面的目標基板。將原始基板和目標基板以微小粒子固定面和微小粒子配置面彼此相對的狀態(tài)介由液相而配置。在該狀態(tài)下，利用因激光照射而誘發(fā)的物理力和化學力中的至少一方，將微小粒子從微小粒子固定面分離。分離的微小粒子通過重力在液相中下落并配置于微小粒子配置面。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:國際公開第2006/104048號

技術實現要素：

國際公開第2006/104048號(專利文獻1)所公開的配置方法是以固定于原始基板的微小粒子固定面的微小粒子作為光照射的對象的技術。從擴大基于光照射的微小物體聚集技術的適用范圍的觀點考慮，迫切期望能夠將在液體中或氣體中分散的狀態(tài)的微小物體聚集的技術。

本發(fā)明為了解決上述課題而完成，其目的在于提供一種通過光照射能夠將在液體中或氣體中分散的狀態(tài)的微小物體聚集的技術。

根據本發(fā)明的一個方面的聚集裝置，將物理特性、化學特性以及生物學特性中的至少一個特性互不相同的多種微小物體進行聚集。聚集裝置具備保持部件和光源。保持部件以能夠保持分散了多種微小物體的空間的方式構成。光源向保持部件或上述空間照射光并在上述空間內產生溫度差。

優(yōu)選上述空間包含能夠分散多種微小物體的液體。保持部件包含以能夠保持分散了多種微小物體的液體的方式構成的基板。

優(yōu)選上述基板包含保持液體的保持區(qū)域。保持區(qū)域由將來自光源的光轉換成熱的材料形成。

優(yōu)選保持區(qū)域包含通過蒸鍍或濺射而形成的膜。優(yōu)選保持區(qū)域包含通過多個金屬納米粒子的自組織化而形成的膜。

優(yōu)選光源發(fā)出包含于上述材料的光吸收區(qū)域的波長的激光。

優(yōu)選保持區(qū)域具有沿激光的照射方向的厚度。上述厚度基于激光的強度和上述材料的光吸收性而確定。

優(yōu)選光源向保持區(qū)域照射光而在保持區(qū)域的附近產生溫度差，以產生對流和氣泡的方式對保持區(qū)域進行加熱。

優(yōu)選多種微小物體包含粒徑互不相同的多個第1粒子和多個第2粒子。多個第1粒子和多個第2粒子中的至少一方為各自將來自光源的光轉換成熱的多個光熱轉換粒子。光源通過向液體照射光，從而使多個光熱轉換粒子在上述液體的光的照射位置發(fā)熱并在液體內產生溫度差而在液體內引起對流，多個第1粒子和多個第2粒子因對流而移動，由此將多個第1粒子和多個第2粒子在照射位置(以及其周邊中的至少一方)聚集。

優(yōu)選聚集裝置進一步具備物鏡。物鏡將來自光源的光會聚，將會聚的光向保持區(qū)域或上述空間導入。

優(yōu)選聚集裝置進一步具備調整機構。調整機構以使物鏡的焦點在液體中且位于液體的周圍的氣體與液體的界面即氣液界面的附近的方式，調整物鏡和氣液界面之間的距離。

優(yōu)選多種微小物體包含作為物理特性粒徑和形狀的至少一方彼此不同的兩種以上的微小物體。

根據本發(fā)明的另一方面的聚集方法，將物理特性、化學特性以及生物學特性中的至少一個特性互不相同的多種微小物體聚集。聚集方法具備：使多種微小物體分散于由保持部件規(guī)定的空間內的步驟、將用于在上述空間內產生溫度差的光照射于保持部件或上述空間的步驟。

優(yōu)選上述空間包含能夠分散多種微小物體的液體。保持部件包含以能夠保持液體的方式構成的基板。分散步驟包括在進行照射的步驟之前準備分散了多種微小物體的液體的步驟。

優(yōu)選上述基板包含可保持液體的保持區(qū)域。在進行照射的步驟中，照射于保持區(qū)域的光轉換成熱。

優(yōu)選在進行照射的步驟中，照射包含于保持區(qū)域的材料的光吸收區(qū)域的波長的激光。

優(yōu)選在進行照射的步驟中，向保持區(qū)域照射光，以在保持區(qū)域的附近產生對流和氣泡的方式對保持區(qū)域進行加熱。

優(yōu)選聚集方法進一步具備在對保持區(qū)域進行加熱后使保持區(qū)域真空干燥的步驟。

優(yōu)選多種微小物體包含粒徑互不相同的多個第1粒子和多個第2粒子。多個第1粒子和多個第2粒子中的至少一方為各自將來自光源的光轉換成熱的多個光熱轉換粒子。在上述進行照射的步驟中，多個光熱轉換粒子在上述液體的光的照射位置發(fā)熱并在液體內產生溫度差而在液體內引起對流。多個第1粒子和多個第2粒子因對流而移動，由此在照射位置(以及其周邊中的至少一方)聚集。

優(yōu)選多種微小物體包含作為上述物理特性粒徑和形狀的至少一方彼此不同的兩種以上的微小物體。

根據本發(fā)明的另一方面的微小物體聚集結構體的制造裝置，具備上述的聚集裝置。

根據本發(fā)明的另一方面的微生物的聚集除去裝置，具備上述聚集裝置。多種微小物體含有微生物。光源以向保持部件或上述空間照射光而除去上述空間內的微生物的方式對保持部件進行加熱。

根據本發(fā)明的另一方面的檢測裝置，對多種微小物體可能含有的被檢測物質進行檢測。檢測裝置具備上述聚集裝置、拍攝設備和檢測器。拍攝設備對照射有來自光源的光的上述空間進行拍攝。檢測器基于通過拍攝設備拍攝的圖像，檢測出被檢測物質。

根據本發(fā)明的另一方面的分離裝置，對多種微小物體可能含有的被分離物質進行分離。分離裝置具備：將多種微小物體聚集而形成聚集體的上述聚集裝置、分光用光源、分光器、分離部。分光用光源發(fā)出用于測定通過聚集裝置而聚集的聚集體的光譜的光。分光器測定聚集體的光譜。分離部根據基于分光器的光譜的測定結果，對被分離物質進行分離。

根據本發(fā)明的另一方面的被導入物質的導入裝置，具備上述聚集裝置。多種微小物體包含細胞和通過細胞的內吞作用被導入細胞內的被導入物質。光源通過向保持部件或空間照射光，對保持部件進行加熱而使被導入物質聚集，從而促進被導入物質向細胞內的導入。

優(yōu)選被導入物質的導入裝置進一步具備附著于保持部件的細胞。

根據本發(fā)明，可將分散于液體中或氣體中的狀態(tài)的微小物體通過光照射而聚集。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的聚集裝置簡要構成的圖。

圖2是圖1中示出的聚集裝置的基板附近的構成的放大立體圖。

圖3是用于說明分散于第1～第3樣品中的微珠的圖。

圖4是用于說明本發(fā)明的實施方式1的微珠的聚集方法的流程圖。

圖5是表示第3樣品中的光照射開始后的激光斑點附近區(qū)域的隨時間變化的連續(xù)照片。

圖6是用于說明第3樣品中形成微珠聚集體的機理的示意圖。

圖7是用于說明在圖8～圖17中使用的微珠的聚集條件的圖。

圖8是表示在第1樣品中使用100倍透鏡形成的聚集體的SEM照片和聚集體的截面形狀的測定結果的圖。

圖9是表示在第2樣品中使用使用100倍透鏡形成的聚集體的SEM照片和聚集體的截面形狀的測定結果的圖。

圖10是表示在第3樣品中使用100倍透鏡形成的聚集體的SEM照片和聚集體的截面形狀的測定結果的圖。

圖11是表示在第1樣品中使用10倍透鏡而形成的聚集體的SEM照片和聚集體的截面形狀的測定結果的圖。

圖12是表示在第2樣品中使用10倍透鏡而形成的聚集體的SEM照片和聚集體的截面形狀的測定結果的圖。

圖13是表示在第3樣品中使用10倍透鏡而形成的聚集體的SEM照片和聚集體的截面形狀的測定結果的圖。

圖14是表示微珠1與微珠2的個數比為1：43時使用100倍透鏡形成的聚集體的SEM照片和聚集體的三維形狀的圖。

圖15是表示微珠1與微珠2的個數比為1：9時使用100倍透鏡形成的聚集體的SEM照片和聚集體的三維形狀的圖。

圖16是表示微珠1與微珠2的個數比為1：43時使用10倍透鏡而形成的聚集體的SEM照片和聚集體的三維形狀的圖。

圖17是表示微珠1與微珠2的個數比為1：9時使用10倍透鏡而形成的聚集體的SEM照片和聚集體的三維形狀的圖。

圖18是表示本發(fā)明的實施方式1的變形例的聚集裝置的簡要構成的圖。

圖19是在第4～第6樣品的氣液界面的聚集體的光學照片。

圖20是將第4樣品的聚集體放大表示的SEM照片。

圖21是使第3樣品真空干燥時形成的聚集體的SEM照片。

圖22是表示圖21中示出的聚集體的三維形狀和截面形狀的圖。

圖23是表示對第3樣品不進行光照射而自然干燥的情況下的消光光譜和在光照射后進行真空干燥的情況下的消光光譜的圖。

圖24是用于比較在光照射后進行自然干燥時的機理和在光照射后進行真空干燥時的機理的示意圖。

圖25是表示微泡的直徑的測定結果的圖。

圖26是形成于第1樣品的液滴的邊緣的區(qū)域的聚集體的SEM照片。

圖27是形成于第2樣品的液滴的邊緣的區(qū)域的聚集體的SEM照片。

圖28是形成于第3樣品的液滴的邊緣的區(qū)域的聚集體的SEM照片。

圖29是表示第1～第3樣品的消光光譜的圖。

圖30是表示第7樣品的光照射開始后的激光斑點附近區(qū)域的隨時間變化的連續(xù)照片。

圖31是用于在第3樣品與第7樣品之間進行光照射停止后的變化的連續(xù)照片。

圖32是表示在第7樣品中使用100倍透鏡形成的聚集體的SEM照片和聚集體的截面形狀的測定結果的圖。

圖33是表示在第7樣品中使用10倍透鏡而形成的聚集體的SEM照片和聚集體的截面形狀的測定結果的圖。

圖34是表示本發(fā)明的實施方式4的微生物的聚集除去裝置的簡要構成的圖。

圖35是表示圖34中示出的捕集部的構成的一個例子的圖。

圖36是表示本發(fā)明的實施方式5的檢測裝置的簡要構成的圖。

圖37是圖36中示出的檢測裝置的基板附近的構成的放大立體圖。

圖38是用于說明本發(fā)明的實施方式5的PM2.5的檢測方法的流程圖。

圖39是表示本發(fā)明的實施方式6的分離裝置的簡要構成的圖。

圖40是用于說明本發(fā)明的實施方式6所涉及的作為被分離物質的細胞的分離方法的流程圖。

圖41是用于說明捕捉多個微珠的機理的示意圖。

圖42微珠的雙粒子模型的圖。

圖43是表示本發(fā)明的實施方式7的聚集裝置的簡要構成的圖。

圖44是圖43中示出的聚集裝置的基板附近的構成的放大立體圖。

圖45是用于說明在圖46～圖49中使用的樣品的圖。

圖46是表示第8樣品中的因光照射產生的激光斑點附近區(qū)域的隨時間變化的連續(xù)照片。

圖47是在光照射停止后進行自然干燥的第10樣品中形成的聚集體的光學照片。

圖48是圖47所示的區(qū)域A(激光斑點的附近區(qū)域)的SEM照片。

圖49是用于說明在實施方式7中形成聚集體的機理的示意圖。

圖50是表示第10樣品中的因光照射引起的激光斑點附近的隨時間變化的連續(xù)照片。

圖51是在第8～第10樣品之間比較光照射開始后的聚集體尺寸隨時間變化的圖。

圖52是表示第8和第11的樣品的在光照射開始前的氣液界面附近的消光光譜的圖。

圖53是表示第12樣品的利用光照射產生的激光斑點附近的隨時間變化的連續(xù)照片。

圖54是在光照射后進行自然干燥的第12樣品中形成的聚集體的光學照片。

圖55是第12樣品的激光斑點的區(qū)域(圖54所示的區(qū)域R2)的SEM照片。

圖56是第12的樣品的遠離激光斑點的區(qū)域的區(qū)域(圖54所示的區(qū)域R3)的SEM照片。

圖57是用于說明利用細胞的內吞作用導入肽的的概念圖。

圖58是基板附近的構成的放大立體圖。

圖59是圖57所示的基板的俯視圖。

圖60是表示實施方式8中使用的肽的圖。

圖61是用于說明本發(fā)明的實施方式8的肽的導入方法的流程圖。

圖62是用于說明實施方式8中的肽的聚集機理的示意圖。

圖63是第13樣品在光照射后的共焦點顯微鏡照片。

圖64是第14樣品的利用光照射產生的激光斑點附近的光學照片和熒光圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。應予說明，對圖中相同或相當的部分標記同一符號，不進行重復說明。

在本發(fā)明和其實施方式中，通過對基板的保持區(qū)域照射光而在保持區(qū)域的附近產生溫度差，從而以產生對流和氣泡的方式對保持區(qū)域進行加熱?！案浇笔莾?yōu)選指位于例如小于氣泡的2倍直徑的距離的空間。另外，“在保持區(qū)域的附近產生氣泡”包括氣泡與保持區(qū)域接觸而產生的情況。

在本發(fā)明和其實施方式中，“微小物體”這一用語的意思是具有從亞納米級至微米的尺寸的物體。微小物體的形狀沒有特別限定，例如為球形、橢圓球形、桿形等。微小物體為橢圓球形時，只要橢圓球的短軸向和長軸方向的長度的至少一方為從亞納米級至微米級即可。微小物體為桿形狀時，只要桿的寬度和長度的至少一方為從亞納米級至微米級即可。

作為微小物體的例子，可舉出金屬納米粒子、金屬納米粒子聚集體、金屬納米粒子聚集結構體、半導體納米粒子、有機納米粒子、樹脂微珠等?！敖饘偌{米粒子”是具有納米級的尺寸的金屬粒子。“金屬納米粒子聚集體”是多個金屬納米粒子凝聚而形成的聚集體?！敖饘偌{米粒子聚集結構體”是例如多個金屬納米粒子介由相互作用部位而固定在微珠的表面并彼此留有縫隙而以金屬納米粒子的直徑以下的間隔配置的結構體?！鞍雽w納米粒子”是具有納米級尺寸的半導體粒子?！坝袡C納米粒子”是具有由納米級尺寸的有機化合物構成的粒子?！皹渲⒅椤笔怯删哂屑{米級至微米級尺寸的樹脂構成的粒子。

此外，微小物體可以是來自生物體(例如細胞、組織、器官等)的物體、或者與生物體相互作用的物體，例如可包括細胞、生物體物質。生物體物質可包括核酸、蛋白質、多糖類等生物體高分子。另外，微小物體可包括微生物(例如細菌、真菌)、變應原等抗原、病毒。

在本發(fā)明和其實施方式中，“被導入物質”只要是可導入細胞內的物質，則可以是生物體物質，也可以是不限定于生物體物質的無機分子或有機分子(例如藥品等)。另外，“被導入物質”可含有微生物、抗原、病毒、離子等。

在本發(fā)明和其實施方式中，“微小物體聚集結構體”這一用語的意思是多個微小物體通過聚集而形成的結構體。

在本發(fā)明和其實施方式中，“PM(Particulate Matter)”是具有微米級尺寸的粒子狀物質。作為PM的例子，可舉出PM2.5、PM10、SPM(Suspended Particulate Matter)。PM2.5是粒徑為2.5μm以下的粒子。PM10和SPM都是粒徑為10μm以下的粒子。但是，PM10也可以包括粒徑超過10μm的粒子，在該點上，兩者不同。

在本發(fā)明和其實施方式中，“微泡”是微米級的氣泡。

在本發(fā)明和其實施方式中，“亞納米級”包括0.1nm至1nm的范圍?！凹{米級”包括1nm至1000nm(1μm)的范圍?！拔⒚准墶卑?μm至1000μm(1mm)的范圍。因此，“亞納米級至微米級”包括0.1nm至1000μm的范圍。“亞納米級至微米級”，典型的是表示數納米至數百微米的范圍，優(yōu)選表示0.1μm～100μm的范圍，更優(yōu)選表示0.1μm～數十微米。

在本發(fā)明和其實施方式中，“種(類)”這一用語的意思是利用共同性質對微小物體進行分類時的微小物體的集合。作為上述共同性質，可使用微小物體的物理特性或化學特性。

在本發(fā)明和其實施方式中，“物理特性”這一用語的意思是微小物體的機械特性(力學特性)、電特性、磁特性、光學特性、或者熱特性。作為機械特性的具體例，可舉出微小物體的尺寸、形狀、內部結構、密度。作為電特性的具體例，可舉出微小物體的表面電荷、介電常數。作為磁特性的具體例，可舉出微小物體的透磁率。作為光學特性的具體例，可舉出微小物體的共振吸收波長(激發(fā)波長)，折射率(高頻介電常數的平方根)，非線性極化率。作為熱特性的具體例，可舉出微小物體的比熱、導熱率、熱膨脹率、耐熱性。

在本發(fā)明和其實施方式中，“化學特性”這一用語的意思是微小物體的材料所涉及的特性和微小物體對分散有微小物體的液體(分散介質)的親和度。作為微小物體的材料涉及的特性的具體例，例如可舉出微小物體的組成、分子結構。作為微小物體對分散介質的親和度的具體例，可舉出微小物體的親水性或疏水性的程度。

在本發(fā)明和其實施方式中，“生物學特性”這一用語的意思是微小物體的作為細胞的特性。作為細胞的特性的具體例，可舉出細胞分裂、蛋白質·脂質·糖等的生成和分泌、物質分解、細胞死亡。

在本發(fā)明和其實施方式中，“吸收光”或“具有光吸收性”這一用語的意思是物質吸收的光的能量大于零的性質。光的波長區(qū)域可以是紫外區(qū)域、可視區(qū)域和近紅外區(qū)域中的任一區(qū)域；跨越這3個區(qū)域中的2個區(qū)域的區(qū)域；跨越3個區(qū)域中的全部區(qū)域的區(qū)域均可。即，光可以為激光，但并不限定于此，可以是白色光或脈沖光等光譜寬度寬的光。

光吸收性例如可以根據吸收率的范圍進行定義。該情況下，吸收率的范圍的下限只要大于零即可，沒有特別限定。另外，吸收率的范圍的上限為100％。

在本發(fā)明和其實施方式中，“分散”這一用語的意思是微小物體在液體中懸浮。另外，“單分散”這一用語的意思是粒徑和形狀的均勻性高。作為一個例子，通過標準偏差與平均粒徑之比定義的變異系數(CV：Coefficient of Variation)典型而言為15％以下，優(yōu)選為10％以下，更優(yōu)選為5％以下。

[實施方式1]

在以下的實施方式1中，作為微小物體的一個例示的方式，采用由聚苯乙烯構成的樹脂微珠。但是，樹脂微珠的材料并不限定于此，例如可以為丙烯酸、聚烯烴、聚乙烯、聚丙烯等。

＜聚集裝置的構成＞

圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的聚集裝置的簡要構成的圖。參照圖1，聚集裝置100具備：基板10、光發(fā)熱用光源20、二向色鏡21、物鏡22、照明用光源30、拍攝設備31、XYZ軸工作臺40、控制部50。x方向和y方向表示水平方向。x方向和y方向彼此正交。z方向表示鉛直方向。重力的朝向為z方向下方。

基板10配置于XYZ軸工作臺40上?；?0保持樣品13。本實施方式中，樣品13是分散有微珠1和微珠2(參照圖3)中的至少一方的液體。樣品13的詳細內容如后所述。

光發(fā)熱用光源20產生例如近紅外(例如波長1064nm)的激光201。激光201優(yōu)選為連續(xù)光。應予說明，光發(fā)熱用光源20的具體構成并不限定于此。可使用發(fā)出后述薄膜12(參照圖2)的材料的光吸收帶的光的各種光源作為光發(fā)熱用光源20。

二向色鏡21反射近紅外光并使白色光透過。二向色鏡21將來自光發(fā)熱用光源20的近紅外的激光201反射而引向物鏡22。

物鏡22將來自光發(fā)熱用光源20的激光201會聚。物鏡22能在其焦點位置形成與激光201的光軸垂直的方向的截面的直徑成為最小的激光斑點(或光束腰)。被物鏡22會聚的光照射到基板10或樣品13。在此，“照射”包括激光201通過基板10或樣品13的情況。即，并不限定于被物鏡22會聚的光的激光斑點位于基板10內或樣品13內。

在本實施方式中，準備倍率不同的兩種物鏡22。物鏡的倍率為10倍或100倍。應予說明，二向色鏡21和物鏡22例如組裝到倒立型顯微鏡主體(未圖示)。

使用100倍的物鏡時，通過物鏡22后的激光201的輸出為例如從光發(fā)熱用光源20射出的激光201的輸出的約20％。在本實施方式中，激光201的輸出為0.5W，通過物鏡22和基板10后的激光201的輸出在沒有薄膜12且沒有樣品13的情況下為100mW。激光斑點的直徑約為1μm。另外，使用10倍物鏡時，通過物鏡22和基板10后的激光201的輸出為從光發(fā)熱用光源20射出的激光201的輸出的約60％。激光斑點的直徑約為10μm。在以下說明各實施方式和其變形例中，只要沒有特別說明，通過物鏡22和基板10后的激光201的輸出在沒有薄膜12且沒有樣品13的狀態(tài)下設定為100mW。

照明用光源30發(fā)出用于照射基板10上的樣品13的光。照明用光源30是發(fā)出例如白色光301的光源。作為一個實施例，在照明用光源30中可使用鹵素燈。

物鏡22還可以用于捕獲來自樣品13的白色光301。通過物鏡22的白色光301透過二向色鏡21而到達拍攝設備31。

拍攝設備31拍攝樣品13中的激光201的激光斑點附近區(qū)域。拍攝設備31例如可通過具備圖像傳感器的攝像機而實現。用拍攝設備31拍攝的圖像可以為動畫，也可以為靜止畫面。

控制部50對光發(fā)熱用光源20、照明用光源30和拍攝設備31進行控制。控制部50例如通過微型計算機或個人計算機等實現。

應予說明，聚集裝置100的光學系只要能夠將光發(fā)熱用的激光201照射到基板10，并且能夠將來自樣品13的白色光301捕捉到拍攝設備31，就不限定于使用二向色鏡。聚集裝置100的光學系除了二向色鏡或者代替二向色鏡，可以含有光纖等光學部件。另外，聚集裝置100中，照明用光源30和拍攝設備31不是必要的構成要素。

圖2是圖1中示出的聚集裝置100的基板10附近的構成的放大立體圖。參照圖1和圖2，基板10包括：玻璃罩11、形成于玻璃罩11上的薄膜12。

薄膜12為了吸收來自光發(fā)熱用光源20的激光201而將光能轉換為熱能而形成。薄膜12的材料優(yōu)選為對激光201的波長帶(在本實施方式中為近紅外)的光吸收性(例如光熱轉換效率)高的材料。另外，優(yōu)選考慮激光201的強度和薄膜12的材料的光吸收性，通過設計或實驗而確定薄膜12的厚度。

在本實施方式中，可形成厚度為納米級的金薄膜作為薄膜12。金薄膜的表面的自由電子形成表面等離子體，通過激光201而振動。由此，產生極化。其結果，金薄膜生成熱。將該效果稱為“光發(fā)熱效果”。

應予說明，在本實施方式中使用1064nm的波長的光作為激光201而產生光發(fā)熱效果，但也可以使用與金薄膜的表面等離子體共振波長(在空氣中或水中存在于400nm～800nm的可見光的波長區(qū)域的波長)相近的波長的光作為激光201。由此，即使為同一激光器輸出，也能夠產生更多的熱量。

薄膜12可使用蒸鍍、濺射或者自組織化等公知的方法形成。在本實施方式中，使用Hitachi High-Technologies株式會社制的離子濺射裝置E-1010型而形成薄膜12。薄膜12的厚度設定為10nm。

應予說明，薄膜12的材料并不限定于金，也可以為能夠產生光發(fā)熱效果的金以外的金屬元素(例如銀)、金屬納米粒子聚集結構體(例如使用金納米粒子或銀納米粒子的結構體)等?；蛘撸部梢詾榧す?01的波長帶的光吸收率高的材料。作為這樣的材料，有接近黑體的材料(例如碳納米管黑體)。

通過調整XYZ軸工作臺40的位置，從而調整基板10相對于物鏡22的焦點的相對位置。在物鏡22的焦點的位置形成激光201的激光斑點。激光201的激光斑點優(yōu)選調整為位于薄膜12附近。

在基板10上形成保持樣品13的保持區(qū)域。在圖2所示的例子中，在玻璃罩11整體形成薄膜12，但薄膜12中的保持樣品13的區(qū)域(以虛線表示)與保持區(qū)域121相當。應予說明，可以僅在保持區(qū)域121形成薄膜。另外，雖在圖2中未示出，但可設置表示應滴加樣品13的位置的液滴向導。作為液滴向導可以沿保持區(qū)域121的外圓周形成環(huán)狀的階梯。但是，液滴向導的尺寸和形狀可根據應保持的樣品13的體積等適當地設定。

樣品13為分散有聚苯乙烯微珠的液體。液體(分散介質)的種類沒有特別限定，但在本實施方式中為水(具體而言為超純水)。在本實施方式中準備3種樣品。應予說明，以下說明的第1和第2樣品是作為第3樣品的比較例進行準備的。液體的體積均為10μL。

圖3是用于說明分散于第1～第3樣品的微珠的圖。參照圖3(A)～(C)，微珠1、2各自為疏水性粒子。微珠1、2的形狀大致為球形。為了防止分散于液體中的微珠1、2的凝聚，全部的微珠1、2的表面帶有相同符號的電(在本實施方式中帶負電)。

第1樣品僅為微珠1的單分散性的液體(參照圖3(A))。微珠1的粒徑為1.0μm。微珠1的個數N1為4.6×10⁶個。

第2樣品僅為微珠2的單分散性的液體(參照圖3(B))。微珠2的粒徑為0.2μm。微珠2的個數N2為3.9×10⁸個。

第3樣品為含有微珠1、2雙方的液體(參照圖3(C))。微珠1的個數N1和微珠2的個數N2分別為4.6×10⁶個和3.9×10⁸個。即，第3樣品中的微珠1與微珠2的個數比為N1：N2＝1：85。應予說明，后述的第3’的樣品和第3”中的微珠1與微珠2的個數比分別為N1：N2＝1：43和1：9(參照圖7)。

作為在本實施方式中微珠1，使用Polysciences公司制的Fluoresbrite Carboxylate Microspheres(2.5％Solids-Latex)、1.0μm BB。作為微珠2，使用同公司制的Fluoresbrite Carboxylate Microspheres(2.5％Solids-Latex)、0.20μm NYO。

＜聚集方法＞

圖4是用于說明本發(fā)明的實施方式1的微珠的聚集方法的流程圖。參照圖1～圖4，步驟S11中，準備分散微珠而成的樣品13(第1～第3樣品中任一個)。然后，將樣品13滴加于基板10上(步驟S12)。應予說明，在滴加樣品13后，可以將樣品13靜置規(guī)定時間(例如5～10分鐘左右)。這是由于通過靜置直至微珠在樣品13中移動變少的狀態(tài)，從而統(tǒng)一微珠的聚集條件。

控制部50以開始拍攝樣品13的方式控制拍攝設備31(步驟S13)。另外，控制部50以向基板10照射激光201的方式控制光發(fā)熱用光源20(步驟S14)。步驟S14中，將用于產生溫度差的激光201通過物鏡22會聚到樣品13，將會聚而成的光導入薄膜12的保持區(qū)域121或樣品13。由此，將分散于樣品13中的微珠聚集。微珠聚集的形態(tài)和其機理的詳細內容如后所述。

其后，將樣品13的液體氣化(步驟S15)。由此，可容易地取得形成于基板10上的微珠的聚集體。將液體氣化的方法沒有特別限定。例如，可以繼續(xù)照射激光201，利用薄膜12的發(fā)熱而使液體氣化。在本實施方式中，停止激光201的照射，在空氣中放置樣品13通過自然蒸發(fā)直至液體消失。即，將樣品13自然干燥。

應予說明，步驟S13、S15的處理是為了觀察樣品13或取得聚集體的處理，因此，在微珠的聚集中不是必要的處理。即，在執(zhí)行僅包含步驟S11、S12、S14的處理的流程圖的情況下，也能夠聚集微珠。

＜微珠的聚集的形態(tài)和聚集機理＞

接著，參照用拍攝設備31拍攝的照片對微珠聚集的形態(tài)的一個例子進行說明。在此，顯示包含微珠1、2二者的第3樣品的照片。

圖5是表示第3樣品中的光照射開始后的激光斑點附近區(qū)域的隨時間變化的連續(xù)照片。參照圖5，各照片是從鉛直方向(z方向)的下方朝向上方來拍攝第3樣品的照片。各照片所示的時刻(1s、5s等)表示以光照射開始時為基準的經過的時間(單位：秒)。物鏡22的倍率為100倍。

開始照射激光201時，以激光斑點為中心產生微泡MB。繼續(xù)照射激光201時，微泡MB隨著時間的經過生長。但是，在圖5所示的例子中，在光照射開始后經過25秒左右，微泡MB的尺寸幾乎飽和。

照片表示以激光斑點為中心且在微泡MB的鉛直方向的下方微珠1、2聚集的形態(tài)。光照射開始后，數秒(例如1秒～5秒)左右，可確認微珠1、2的聚集。其后，隨著時間的增加，微珠1、2的聚集量增加。

圖6是用于說明在第3樣品中形成微珠1、2的聚集體的機理的示意圖。參照圖6，在光照射開始前，微珠1、2分散在樣品13的液體中(參照圖6(A))。

開始照射激光201時，薄膜12吸收激光201。被吸收到薄膜12的光能因光發(fā)熱效果轉換成熱能(圖6(B))。由此，薄膜12中的激光斑點附近的區(qū)域被局部加熱。該加熱區(qū)域的周圍的液體的溫度上升而產生微泡MB(參照圖6(C))。微泡MB在薄膜12的附近成長。

越接近于激光斑點，液體的溫度越高。換言之，通過激光201的照射在液體中產生溫度差。由此，在液體內產生對流。此時產生的對流為熱對流。對流的方向如箭頭AR1所示，一度朝向微泡MB，其后為遠離微泡MB的方向(參照圖6(D))。

在微泡MB與基板10中的薄膜12之間，形成對流的流速為零的滯流區(qū)。因對流而移動的微珠1、2首先被壓向微泡MB的表面。大量的微珠1、2滯留在形成于微泡MB與基板10之間的環(huán)狀的滯流區(qū)附近。即，微泡MB作為微米級的流體限位器發(fā)揮功能以截流能夠利用光照射進行控制的對流。這里，由于微珠2比微珠1小，所以，微珠2容易進入微泡MB與基板10之間的區(qū)域RA(參照圖6(E)和圖6(F))。微珠2的一部分也能進入微泡MB的鉛直方向正下方的區(qū)域RB。另一方面，由于微珠1難以進入區(qū)域RA、RB，所以，容易在與微珠2相比遠離激光斑點的位置聚集。

微珠1、2的聚集結束時，停止激光201的照射。在隨后的將樣品13的液體氣化的過程中，微泡MB從薄膜12中解離。伴隨與此，堆積于微泡MB的周圍的微珠1、2的一部分被卷入液體中(參照圖6(G))。進而，被卷入的微珠1、2因重力而在液體中落下從而在基板10上的薄膜12的表面聚集(參照圖6(H))。

＜微珠的粒徑對聚集體的結構的影響＞

接下來，對第1～第3樣品的各自中的聚集體的結構進行說明。以下，示出聚集體的掃描式電子顯微鏡(SEM：Scanning Electron Microscope)照片和利用激光顯微鏡得到的聚集體的截面形狀的測定結果。應予說明，以下所示的結果為測定自然干燥后的樣品13的結果。

圖7是用于說明在圖8～圖17中使用的微珠的聚集條件的圖。參照圖7(A)，圖8～圖10表示對第1～第3樣品分別使用倍率為100倍的物鏡22(以下，也簡記為“100倍透鏡”)時的微珠的聚集結果的圖。圖11～圖13是表示對第1～第3樣品分別使用倍率為10倍的物鏡22(以下，也簡記為“10倍透鏡”)時的微珠的聚集結果的圖。參照圖7(B)，圖14～圖17是表示對于第3’和第3”樣品，變更微珠1與微珠2的個數比(N1：N2)時的微珠的聚集結果的圖。

圖8和圖9是表示對于第1和第2樣品，分別使用100倍透鏡形成的聚集體的SEM照片和聚集體的截面形狀的測定結果的圖。圖8(A)和圖9(A)是聚集體的SEM照片。圖8(B)是表示沿VIIIB-VIIIB線的聚集體的截面形狀的測定結果的圖。圖8(B)的橫軸表示沿VIIIB-VIIIB線的距離。圖8(B)的縱軸表示朝鉛直方向(z方向)上的高度。應予說明，對圖9(B)所示的測定結果的說明與圖8(B)的說明相同。

參照圖8(A)和圖8(B)，對于第1樣品，由微珠1構成的聚集體的高度在激光斑點的中心最高，隨著遠離激光斑點的中心而逐漸降低。這樣的形狀能以圓拱形狀進行表現。

參照圖9(A)和圖9(B)，對于第2樣品，由微珠2構成的聚集體與由微珠1構成的聚集體相比，高度和直徑均小。但是，由微珠2構成的聚集體的高度在激光斑點的中心最高的這點上，與由微珠1構成的聚集體相同。

圖10是表示對第3樣品使用100倍透鏡形成的聚集體的SEM照片和聚集體的截面形狀的測定結果的圖。將圖10與圖8和圖9進行對比。

參照圖10(B)，在激光斑點的中心的聚集體的高度低于激光斑點的周圍的聚集體的高度。由此，在包含微珠1和微珠2二者的樣品中，形成所謂環(huán)狀的聚集體。

進而參照圖10(A)，如左下的放大圖所示，可知聚集體的中央部分主要由微珠2構成。以包圍該中央部分的方式，形成主要由微珠1構成的結構。

如上所示，對僅含有1種微珠的樣品(第1樣品)和含有兩種微珠的樣品(第3樣品)進行比較，則在聚集體的結構上存在差異。作為產生這種差異的重要因素，認為是在微泡MB和其周圍的液體的氣液界面形成的聚集結構(參照圖6(E)和圖6(F))的結構穩(wěn)定性的不同。

進行更詳細地說明則關于第1樣品，在微泡MB的存在下，微珠1沿著微泡MB與其周圍的液體的氣液界面而滯留，由此，由微珠1構成的聚集體具有環(huán)狀。對于該聚集體，因微珠1而形成某種結構。認為該結構為六方最密堆積結構。

微泡MB在將樣品13的液體氣化的過程中消失。因此，由微珠1構成的聚集體變得無法利用氣液界面來維持環(huán)狀。

除此以外，在液體完全氣化前，在微珠1之間作用毛細管力。毛細管力在親水性的微小物體彼此之間或疏水性的微小物體彼此之間作為引力而發(fā)揮作用，相反地，在親水性的微小物體與疏水性的微小物體之間作為斥力發(fā)揮作用。由于微珠1為疏水性，所以，毛細管力作為引力發(fā)揮作用而使微珠1凝聚。

如上所述，當樣品13的液體氣化時，無法利用氣液界面維持環(huán)狀，并且，在微珠1彼此凝聚的方向毛細管力發(fā)揮作用。由此，在第1樣品中，朝向環(huán)狀的中心方向，聚集體崩塌。崩塌的微珠1在環(huán)狀的中央部分堆積，結果，認為聚集體的形狀從環(huán)狀變化為圓拱形狀。

與此相對，在第3樣品中，與第1樣品同樣地，由微珠1形成六方最密堆積結構。由于第3樣品包含微珠2，因此，微珠2進入鄰接的微珠1之間的縫隙中。其結果，微珠1與微珠2之間的粒子間距離比僅由微珠1構成的六方最密堆積結構中的微珠1彼此的粒子間距離小。這樣，通過含有粒徑不同的兩種微珠，從而可形成具有高密度且高結構穩(wěn)定性的聚集結構。因此，在第3樣品的聚集體中，在微泡MB的消失后，也維持環(huán)狀。

＜物鏡的倍率對聚集體的結構的影響＞

接著，對物鏡22的倍率給予聚集體的結構的影響進行說明。具體而言，比較使用10倍透鏡形成的聚集體和使用100倍透鏡形成的聚集體。

圖11～圖13是表示對各第1～第3樣品使用10倍透鏡而形成的聚集體的SEM照片和聚集體的截面形狀的測定結果的圖。圖11～圖13所示的聚集結果中的聚集條件除物鏡22的倍率以外，分別與圖8～圖10所示的聚集結果中聚集條件相同。

參照圖8和圖11，第1樣品中聚集體的直徑在使用100倍透鏡時為45μm，而使用10倍透鏡時為75μm。同樣地，參照圖9和圖12，第2樣品中的聚集體的直徑在使用100倍透鏡時為38μm，而使用10倍透鏡時為100μm。參照圖10和圖13，第3樣品中的聚集體的直徑在100倍透鏡時為35μm，而使用10倍透鏡時為70μm。

由此，與使用100倍透鏡而形成聚集體的情況相比，使用10倍透鏡而形成聚集體的情況的聚集體的尺寸大。即，通過使用倍率不同的物鏡，可控制聚集體的尺寸。其理由在以下說明。

與使用100倍透鏡使激光201會聚的情況相比，使用10倍透鏡使激光201會聚的情況中產生大的微泡MB。舉出實測值的一個例子，使用100倍透鏡而將光會聚時，第1～第3樣品中的微泡MB的直徑的最大值分別為93.8μm、91.1μm、61.0μm。另一方面，使用10倍透鏡而將光會聚時，第1～第3樣品中的微泡MB的直徑的最大值分別為213μm、202μm、177μm。如圖6中的說明，在微泡MB與其周圍的液體的氣液界面形成聚集體。因此，微泡MB越大，聚集體變得越大。

作為與使用100倍透鏡進行會聚的情況相比使用10倍透鏡而進行會聚的情況中微泡MB變大的理由，認為是以下3個重要因素。

作為第1重要因素，認為是激光斑點的面積。使用10倍透鏡進行會聚時比使用100倍透鏡進行會聚時的激光斑點的面積變大。即，由于產生光發(fā)熱效果的區(qū)域的面積大，因此，與其區(qū)域相接的液體的體積也變大。其結果，認為微泡MB變大。

作為第2重要因素，認為是被薄膜12吸收的激光201的比例(＝被薄膜12吸收的光能/照射于薄膜12的光能)。激光201的強度([W/m²]相對于薄膜12的厚度，即單位時間的能量密度[J/(m²·s)])相對高時，激光201的一部分有可能不會被薄膜12吸收而直接透過薄膜12。認為其原因在于，激光強度在一定值以上時，由于被稱為吸收飽和的非線形光學現象而超過能夠吸收物質的光的允許值。使用10倍透鏡進行會聚時，即使激光輸出等同，與使用100倍透鏡進行會聚的情況相比，激光斑點的面積也變大，因此激光斑點中的光的能量密度變低。由此，因吸收飽和而透過薄膜12的光的能量減小，被薄膜12吸收的光的比例增高。因此，使用10倍透鏡進行會聚時，薄膜12能夠吸收更大的光能，可有助于產生微泡MB。

作為第3重要因素，認為是薄膜12的改性(包括剝離)。激光201的能量密度高時，激光斑點的區(qū)域的薄膜發(fā)生改性。由于與使用100倍透鏡的情況相比，使用10倍透鏡的情況的激光斑點中的能量密度低，因此，不易發(fā)生薄膜12的改性。

應予說明，如上所述，優(yōu)選薄膜12的厚度根據激光的強度和薄膜的材料的光吸收性而確定。薄膜12越薄，因光發(fā)熱效果而產生的熱越容易在薄膜12中傳導。由此，由于薄膜12中溫度上升的區(qū)域變大，因此，與其區(qū)域相接的液體的體積變大。其結果，能夠產生更大的微泡MB。另一方面，相對于激光201的強度，如果薄膜12過薄，則激光201的一部分不會被薄膜12吸收。其結果，因光發(fā)熱效果而產生的熱能變小。由于存在這樣的權衡關系，所以薄膜12的厚度中存在最佳值。

在本實施方式中，薄膜12的厚度設定在10nm。這是由于形成3種膜厚(10nm、30nm、50nm)的薄膜并在光照射下測定微泡MB的尺寸的結果，膜厚為10nm時形成的微泡MB的尺寸最大。

應予說明，即使為相同倍率的物鏡22，樣品不同，微泡MB的直徑也不同。微泡MB的直徑按第3樣品、第2樣品、第1樣品順序依次變小。特別是第3樣品中的微泡MB的直徑比第1和第2樣品中的微泡MB的直徑小。認為其原因在于，由多種微珠形成的聚集體(第3樣品中的聚集體)與由單一種類的微珠形成的聚集體(第1或第2樣品中的聚集體)相比，具有高的結構穩(wěn)定性，因此，容易妨礙微泡MB的成長。由此可知不含微珠的樣品(超純水)中生成的微泡MB的直徑最大。

＜微珠的個數比對聚集體的結構的影響＞

接下來，對微珠1與微珠2的個數比給予聚集體的結構的影響進行說明。以下，對微珠1與微珠2的個數比為N1：N2＝1：43時(第3’的樣品時)形成的聚集體的結構和N1：N2＝1：9時(第3”的樣品時)形成的聚集體的結構進行比較。

圖14是表示微珠1與微珠2的個數比為N1：N2＝1：43時使用100倍透鏡形成的聚集體的SEM照片和聚集體的三維形狀的圖。圖15是表示微珠1與微珠2的個數比為N1：N2＝1：9時使用100倍透鏡形成的聚集體的SEM照片和聚集體的三維形狀的圖。圖14(A)和圖15(A)表示聚集體的SEM照片。圖14(B)和圖15(B)表示聚集體的三維形狀的測定結果。

參照圖14和圖15，微珠1與微珠2的個數比為N1：N2＝1：43時(參照圖14)與N1：N2＝1：9時(參照圖15)相比，聚集體的直徑小但聚集體的高度高。

圖16是表示在微珠1與微珠2的個數比為N1：N2＝1：43時使用10倍透鏡而形成的聚集體的SEM照片和聚集體的三維形狀的圖。圖17是表示在微珠1與微珠2的個數比為N1：N2＝1：9時使用10倍透鏡而形成的聚集體的SEM照片和聚集體的三維形狀的圖。

參照圖16和圖17，與圖14和圖15同樣地，微珠的個數比為N1：N2＝1：43時(參照圖16)，與N1：N2＝1：9時(參照圖17)相比聚集體的直徑小但聚集體的高度高。

由此，可確認微珠1與微珠2的個數比為N1：N2＝1：43時，與N1：N2＝1：9時相比，聚集體的環(huán)狀更顯著。這顯示出微珠1與微珠2的個數比為N1：N2＝1：43時，聚集體的結構穩(wěn)定性高、在樣品13的氣化過程中易于維持聚集體的環(huán)狀。對其理由進行說明。

如上所述，在第3’和第3”的樣品中，產生微泡MB時可形成基于微珠1的六方最密堆積結構。而且，在微珠1之間的縫隙進入微珠2。此時，微珠2的總體積(各微珠2的體積×微珠2的個數N2)越接近于微珠1的總體積(各微珠1的體積×微珠1的個數N1)，進入微珠1之間的縫隙的微珠2的個數越多。由此，可提高聚集體的結構穩(wěn)定性。

在圖14～圖17所示的例子中，微珠1(直徑：1.0μm)與微珠2(直徑：0.2μm)的直徑比為5：1，因此，微珠1與微珠2的體積比為125：1。微珠1與微珠2的個數比為N1：N2＝1：43時，總體積比為(125×1)：(1×43)＝2.9：1。另一方面，個數比為N1：N2＝1：9時，總體積比為(125×1)：(1×9)＝14：1。微珠1與微珠2的個數比為N1：N2＝1：43的情況，與N1：N2＝1：9的情況相比，微珠2的總體積接近微珠1的總體積，因此，可形成更高結構穩(wěn)定性的聚集體。

這樣，根據本實施方式，準備微小物體分散的狀態(tài)的液體。通過對保持該液體的基板進行光照射這種非常簡易的操作，可迅速地將微小物體聚集。在本實施方式中示出的樣品中，能以僅在數秒至數十秒左右的短時間進行聚集。

微小物體在液體中分散即可，所以，不需要如專利文獻1所述的將微小物體固定于基板上的處理。即，可減少光照射前的預處理工序，所以，可降低成本。

應予說明，在本實施方式中，對微小物體在液體中分散的例子進行說明，但本發(fā)明的“空間”并不限定于被液體充滿。對于微小物體在氣體中分散的情況，也可通過光照射在氣體中產生溫度差而利用由此產生的對流將微小物體聚集。

[實施方式1的變形例]

在實施方式1的變形例中，通過熒光微珠吸收激光。另外，在本變形例中，向樣品的液體和其周圍的氣體的氣液界面照射激光。

圖18表示本發(fā)明的實施方式1的變形例的聚集裝置的簡要構成的圖。參照圖18，聚集裝置101在進一步具備調整機構41和激光位移儀42這點上與圖1中示出的聚集裝置100不同。另外，在基板10沒有形成薄膜12(參照圖2)。

在圖18中示出的構成中，物鏡22的位置固定。調整機構41對搭載有基板10的XYZ軸工作臺40的x方向、y方向和z方向的位置進行調整。作為調整機構41，例如可使用顯微鏡所自帶的伺服馬達和聚焦手柄等驅動機構。應予說明，調整機構41的具體的構成沒有特別限定。另外，調整機構41可以相對于固定基板10來調整物鏡22的位置。

激光位移儀42測定激光位移儀42與基板10之間的鉛直方向的距離，并且還測定基板10的水平方向的位移。通過使用激光位移儀42的測定結果，可調整激光201的激光斑點的位置。例如，調整機構41可以基于激光位移儀42的測定結果，調整XYZ軸工作臺40的位置。但是，激光位移儀42不是必要的構成。

在本變形例中，對激光201顯示2種中光子吸收的熒光微珠而形成的聚集體的結構進行比較。本變形例中使用的微珠與實施方式1中使用的微珠1、2相同。準備微珠1與微珠2的個數比不同的3種樣品(第4～第6樣品)。液體的體積為10μL。

微珠1在內部含有亮藍的熒光色素(Fluoresbrite公司制BB)。微珠1的最大激發(fā)波長為365nm。

微珠2在內部含有橙黃的熒光色素(Fluoresbrite公司制NYO)。微珠2的最大激發(fā)波長為530nm。如上所述，光發(fā)熱用光源20的波長為1064nm，因此，是微珠2的最大激發(fā)波長的約2倍。因此，在微珠2中，可通過激光201而產生雙光子吸收過程。應予說明，本變形例中對雙光子吸收過程的例子進行說明，也可以使用產生3種光子以上的多光子吸收過程的材料。

第4樣品中的微珠1與微珠2的個數比為N1：N2＝0.64×10⁷：3.3×10⁸＝1：51。第5樣品中的微珠1與微珠2的個數比為N1：N2＝1.2×10⁷：2.9×10⁸＝1：25。第6的樣品中的微珠1與微珠2的個數比為N1：N2＝2.3×10⁷：2.0×10⁸＝1：9。

以激光201的激光斑點位于樣品13的液體中且位于液體的周圍的氣體與液體的界面即氣液界面的附近的方式調整物鏡22和氣液界面之間的距離。而且，更優(yōu)選激光201的激光斑點位于液體中且位于氣液界面的附近。由于在液滴的外圓周部分，液滴的厚度小，因此，分散介質的蒸發(fā)快，分散的微珠1和微珠2都變成高濃度。雙光子吸收過程的產生概率與光強度的平方成正比，所以，光強度高的光被導入存在多個微珠2的高濃度的氣液界面，由此，雙光子吸收過程的產生概率增高。

本變形例中，使用倍率為100倍的物鏡22，以使激光201的激光斑點的位置為距離水平方向(x方向和y方向)氣液界面28μm的方式進行調整。另外，關于高度方向(z方向)，通過在基板10上距離對焦的位置將XYZ軸工作臺40下移2μm而在距離基板上面10μm以下的高度調節(jié)為光束腰的位置，從而確定在液滴中的激光斑點的位置。將激光201的輸出設定為比實施方式1中的輸出高2W。在沒有樣品13的情況下，通過物鏡22和基板10后的激光201的輸出約為0.4W。應予說明，調整激光斑點的位置并不是必須的，激光201通過樣品13即可。

圖19是第4～第6的樣品的氣液界面中的聚集體的光學照片。圖19(A)～(C)分別表示第4～第6樣品的聚集體。圖像上側的部分(以A表示)為氣體。圖像下側的部分(以L表示)為液體。液體與氣體之間的顏色濃的部分(以I表示)為氣液界面。

參照圖19(A)～(C)，圖19(A)所示的聚集體最大，圖19(C)所示的聚集體最小。即，微珠2的個數越多，或者相對于微珠1的微珠2的個數比越高，聚集體越大。微珠2通過雙光子吸收過程吸收激光201，所以，微珠2的個數越多(或者微珠2的個數比越高)，微珠2吸收的光的吸收量越大。其結果，微珠2所發(fā)出的發(fā)熱量變大。認為發(fā)熱量越大，越容易產生對流，因此，可形成大的聚集體。

另外，在樣品13的液體中，從總體(遠離氣液界面的液體的中心附近的區(qū)域)越接近于氣液界面，微珠1、2的濃度也隨之變越高。因此，通過調整在氣液界面的物鏡22的焦點的位置，從而可形成更大的聚集體。

圖20是放大表示第4樣品的聚集體的SEM照片。參照圖20，示出了在氣液界面中液體蒸發(fā)的位置微珠1埋設于微珠2中的形態(tài)。

[實施方式2]

使用實施方式1中示出的聚集裝置可實現微小物體聚集結構體的制造裝置。實施方式2中，對制造由樹脂微珠構成的2元光子晶體結構的例子進行說明。微小物體聚集結構體的制造裝置的構成與圖1和圖2中示出的聚集裝置100的構成等同。另外，微小物體聚集結構體的制造方法與圖4中示出的流程圖的處理等同。因此，不重復進行微小物體聚集結構體的制造裝置的構成和微小物體聚集結構體的制造方法的說明。

回到圖10(A)，如右上的放大圖所示，關于第3樣品，使用100倍透鏡形成聚集體時，在主要是微珠1高密度聚集而成的結構的周圍，形成周期性地配置有微珠1而成的結構。該結構是通過用微珠2填充微珠1和與該微珠1最近的另一微珠1的縫隙，使微珠1周期性地排列而成的結構。微珠1的結構的周期為數百nm，相當于可見光的波長。由此，使用聚集裝置100可實現2元光子晶體結構的制造裝置。應予說明，如圖13(A)的右上的放大圖所示，使用10倍透鏡來形成聚集體的情況下，也能夠確認形成同樣的2元光子晶體結構。

這樣，根據實施方式2，可在照射有激光的位置制造2元光子晶體結構。光子晶體結構是光的波長等級的尺寸的電介質周期性地排列而成的結構體，通過改變成為構成要素的電介質的尺寸、形狀、折射率和周期，而具有將特定波長的光強反射或封閉的性質。2元光子晶體結構意味著由尺寸不同的兩種電介質構成的光子晶體結構。在本實施方式中，如圖13所示，可制作凹透鏡型的2元光子晶體結構。作為這樣的凹透鏡型2元光子晶體結構的應用例，有具有波長選擇性的凹透鏡。波長選擇性凹透鏡可用作例如光通信元件。

進而，通過調整薄膜的材料和厚度、液體的種類、物鏡的倍率、激光的強度等，可改變微泡的尺寸，因此，可控制光子晶體結構的尺寸。另外，通過變更微珠的種類(例如粒徑、形狀等)，從而可控制光子晶體結構的周期。由此，可以根據各種波長而制造光子晶體結構。

[實施方式2的變形例1]

在實施方式2中，對可形成由樹脂微珠構成的2元光子晶體結構的例子進行了說明。在實施方式2中說明的例子中，光照射停止后，對樣品進行干燥(自然干燥)直到液體通過自然蒸發(fā)而消失。與此相對，變形例1中，對使樣品真空干燥的例子進行說明。變形例1、2的微小物體聚集結構體的制造裝置的構成與圖1和圖2中示出的聚集裝置100的構成等同。另外，微小物體聚集結構體的制造方法與圖4中示出的流程圖的處理等同。因此，不對微小物體聚集結構體的制造裝置的構成和微小物體聚集結構體的制造方法進行重復說明。

再次參照圖1～圖3，在本變形例中，使用含有微珠1、2二者的樣品(第3樣品)。微珠1與微珠2的個數比為N1：N2＝1：85(參照圖7(A))。

通過物鏡22(10倍透鏡)和基板10后的激光201的輸出在沒有樣品13的情況下為0.1W。在光照射停止后將樣品13設置于未圖示的干燥器內。干燥器內的壓力設定為0.02MPa(＝152Torr)。進行約40分鐘真空干燥后，將樣品13從干燥器中取出。

圖21是使第3樣品真空干燥時形成的聚集體的SEM照片。圖22是表示圖21中示出的聚集體的三維形狀和截面形狀的圖。圖22(A)是表示聚集體的三維形狀的測定結果。圖22(B)是表示沿圖21的XXIIB-XXIIB線的聚集體的截面形狀的測定結果。

參照圖21和圖22，使樣品13真空干燥的情況中也與樣品13自然干燥(參照圖13)同樣地形成環(huán)狀的聚集體。在該聚集體中，因微珠2填充于微珠1和與該微珠1最近的另一微珠1的縫隙，微珠1周期性地排列。微珠1的結構的周期相當于可見光的波長(數百nm)。由此，確認形成2元光子晶體結構。進而，根據截面形狀的測定結果可知，該聚集體具有單層結構。

圖23是表示對第3樣品不進行光照射而自然干燥時的消光光譜和在光照射后真空干燥時的消光光譜的圖。圖23和后述的圖29中，橫軸表示波長，縱軸表示消光度。曲線P3表示自然干燥后的消光光譜。曲線Q3表示真空干燥后的消光光譜。

參照圖23，自然干燥后的消光光譜和真空干燥后的消光光譜在藍色～綠色的波長區(qū)域均具有峰。因此，自然干燥后的樣品13和真空干燥后的樣品13各自顯示結構色。其原因在于僅反射取決于光子晶體結構的特定波長的光。由此，可確認圖21和圖22中示出的聚集體具有光子晶體結構。

使第3樣品自然干燥時，聚集體的直徑約為70μm，聚集體的高度約10μm(參照圖13(B))。與此相對，使第3樣品真空干燥時，聚集體的直徑約100μm，聚集體的高度約2μm。即，與使樣品13自然干燥時相比，使樣品13真空干燥時，聚集體的直徑變大且聚集體的高度變低。其結果，導致聚集體具有單層結構。對該機理進行說明。

圖24是用于比較在光照射后進行自然干燥時的機理和在光照射后進行真空干燥時的機理的示意圖。如圖24(A)所示，使樣品13自然干燥時，在光照射停止后微泡MB的直徑沒有發(fā)生大的變化。

另一方面，如圖24(B)所示，對樣品13進行真空干燥時，微泡MB的直徑與真空干燥開始前的直徑相比，變大。其原因在于，通過真空干燥，樣品13的周圍的壓力低于大氣壓(即真空干燥開始前的壓力)。

其例如可通過如下所述進行確認。向樣品13照射1分鐘激光201。將該樣品13設置于干燥器內。在干燥器內真空干燥的時間(干燥時間)較短時，樣品13內的液體不足以全部蒸發(fā)，在液體內可觀察到微泡MB。因此，通過使用光學顯微鏡而取得樣品13的圖像，從而可測定與干燥時間的長度對應的微泡MB的直徑。

圖25是表示微泡MB的直徑的測定結果的圖。圖25中，橫軸表示樣品13的干燥時間。縱軸表示以光照射停止時的微泡MB的直徑為基準的直徑的增加量。

參照圖24和圖25，第3樣品的情況下，如實施方式1中所說明，激光201的照射中的微泡MB的直徑的最大值為61.0μm。與此相對，真空干燥中的微泡MB的直徑約150μm～200μm。由此，可確認通過真空干燥使微泡MB的直徑變大。

如上所述，在激光201的照射中，微珠1、2在微泡MB與基板10之間的區(qū)域聚集而形成環(huán)狀的聚集體。通過真空干燥使微泡MB的直徑變大，伴隨與此，該聚集體朝向環(huán)狀的徑向方向崩塌。由此，聚集體的高度變低。其結果，導致聚集體具有單層結構。

另外，在圖25所示的例子中，可知從干燥開始時刻約6分鐘，微泡MB的直徑隨著時間經過而變大。因此，通過變更干燥時間可控制光子晶體結構的尺寸(直徑)和高度。

[實施方式2的變形例2]

在實施方式2和其變形例1中，說明在激光的照射位置和其周邊形成聚集體。但是，在基板上滴加樣品的液滴時，在液滴的邊緣的區(qū)域也有可能形成聚集體。在變形例2中，對使用第1～第3樣品(參照圖7(A))的情況下在液滴的邊緣形成聚集體的構成進行說明。

圖26～圖28分別為在第1～第3樣品的液滴的邊緣的區(qū)域形成的聚集體的SEM照片。以下，示出了將各樣品自然干燥的例子，但也可以真空干燥。

參照圖26和圖27，在第1樣品中，在液體的邊緣也可觀察到由微珠1構成的聚集體。第2樣品也與第1樣品同樣地可觀察到由微珠2構成的聚集體。由微珠1構成的聚集體和由微珠2構成的聚集體均具有六方最密堆積結構。

參照圖28，第3樣品中，通過用微珠2填充微珠1和與該微珠1最近的另一微珠1的縫隙，從而可形成微珠1周期性地配置而成的結構。微珠1的結構的周期與可見光的波長同程度。因此，可知使用第3樣品的情況下，形成于液體的邊緣的聚集體也具有2元光子晶體結構。

圖29是表示第1～第3樣品的消光光譜的圖。曲線P1～P3分別表示第1～第3樣品的消光光譜。參照圖29，可確認自然干燥后的液滴的邊緣的區(qū)域所形成的聚集體具有光子晶體結構。

由此，對包含微珠1、2二者的樣品(第3樣品等)照射激光201時，在激光斑點附近區(qū)域可形成光子晶體結構(參照圖13(A)等)。除此以外，通過使樣品自然干燥(或者，在此未示出的真空干燥)，從而在樣品的液滴的邊緣的區(qū)域也形成光子晶體結構。

[實施方式3]

微小物體也可以來自生物體。實施方式3中，作為來自生物體的微小物體的一個例示的形態(tài)，將細菌聚集。具體而言，可聚集作為桿形的細菌的綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa)。應予說明，由于實施方式3的聚集裝置的構成與圖1和圖2所示的聚集裝置100的構成相同，因此，不進行重復說明。

實施方式3中，代替實施方式1中的微珠1，可使用細菌3(綠膿桿菌)。本實施方式中使用的綠膿桿菌的寬度為0.599±0.09μm。綠膿桿菌的長度為1.72±0.36μm。估計綠膿桿菌與微珠1(直徑：1.0μm)的體積比為(0.599×0.599×1.72)：(1.0×1.0×1.0)＝0.617：1。即，綠膿桿菌具有與微珠1同程度的尺寸。

作為第7樣品，準備分散有細菌3和微珠2(直徑：0.2μm)的樣品13。細菌3的個數N3為1.2×10⁶個。微珠2的個數N2為1.0×10⁸個。即，細菌3與微珠2的個數比為N3：N2＝1：82。液體的體積為10μL。

圖30表示第7樣品中的光照射開始后在激光斑點附近區(qū)域的隨時間變化的連續(xù)照片。圖30是與包含微珠1、2的第3樣品(參照圖5)進行對比。與第3樣品同樣地，示出了在激光斑點附近聚集細菌3的形態(tài)。應予說明，物鏡22的倍率為100倍。

在此，示出了在從光照射開始起41秒后停止激光201的照射時，從41秒到45秒，細菌3(用圓圈表示)從微泡MB中分離的形態(tài)。

圖31是用于比較在第3樣品和第7樣品之間的光照射停止后的變化的連續(xù)照片。參照圖31，各照片中示出的時刻(0s、2s等)表示激光201的照射停止后的經過時間(單位：秒)。

圖31(A)表示包含微珠1、2的第3樣品的樣子。在對薄膜12的光照射結束后，微珠1的位置也幾乎沒有變化。用圓圈表示關注的特定的微珠1，該微珠1因布朗運動而僅不規(guī)則運動。圖31(A)所示的6秒鐘的微珠1的移動距離為數μm左右。

與此相對，圖31(B)表示包含綠膿桿菌和微珠2的第7樣品的形態(tài)。示出了對薄膜12停止光照射后，細菌3的集團沿著遠離微泡MB的方向擴散的形態(tài)。示出了用圓圈表示關注的特定的細菌3時其細菌3沿遠離微泡MB的方向迅速移動的形態(tài)。圖31(B)所示的6秒鐘的細菌3的移動距離為數十μm左右。這樣的細菌3的迅速的集團擴散是表示聚集的細菌3中的至少一部分為生存狀態(tài)的證據。

圖32是表示對第7樣品使用100倍透鏡形成的聚集體的SEM照片和聚集體的截面形狀的測定結果的圖。圖33是表示對第7樣品使用10倍透鏡而形成的聚集體的SEM照片和聚集體的截面形狀的測定結果的圖。圖32和圖33分別與圖10和圖13進行對比。

參照圖32和圖33，將細菌3和微珠2聚集的情況也與將微珠1和微珠2聚集時同樣地可確認形成環(huán)狀的聚集體。另外，如圖32和圖33的放大圖中虛線所示，可知細菌3以桿形的長軸方向與基板10的主面(與x方向和y方向平行的面)平行的狀態(tài)聚集。

綠膿桿菌是可能成醫(yī)院內感染等的原因的對人有害的細菌。然而，對人有用的細菌也可利用相同的方法聚集。

例如，可聚集將二氧化碳轉換成甲醇等有用物質的超低營養(yǎng)性細菌(紅球菌，Rhodococcus erythropolis)。如上所述，超低營養(yǎng)性細菌能夠在存活的狀態(tài)且桿形的長軸方向與基板10的主面平行的狀態(tài)被聚集。由此，與超低營養(yǎng)性細菌的桿形的長軸方向與基板10的主面垂直的狀態(tài)下聚集的情況相比，細菌的集團的表面積(與基板10的主面平行的面的面積)變大。因此，二氧化碳在基板10上流通時，可高效率地將二氧化碳固定化。

[實施方式4]

能夠使用實施方式3中說明的聚集裝置除去對人有害的微生物。

圖34是表示本發(fā)明的實施方式4的微生物的聚集除去裝置的簡要構成的圖。參照圖34，微生物的聚集除去裝置200具備捕集部210和除去部220。

捕集部210對在空氣中懸浮的微生物進行捕集。除去部220將通過捕集部210捕集的微生物利用光照射聚集并除去。由于除去部220的構成與圖1所示的聚集裝置100的構成相同，所以，不重復詳細說明。

圖35是表示圖34中示出的捕集部210的構成的一個例子的圖。參照圖34和圖35，利用未圖示的馬達使風扇211旋轉時，從捕集部210的吸引口212吸引一定量的空氣。吸引該空氣的同時，在空氣中懸浮的微生物4也被吸引，從而被吹到設置于捕集部210內的基板102。在基板102上保持有樣品13的液體。由此，在空氣中懸浮的微生物4被捕集到樣品13的液體中。應予說明，微生物4的捕集方法不限定于上述方法，可采用公知的各種方法。

在樣品13的液體中捕集微生物4時，基板102設置于除去部220的XYZ軸工作臺40上的規(guī)定的位置。除去部220將激光201照射到基板102。激光斑點附近的液體形成高溫。更具體而言，白蛋白在液體(在本實施方式中水)內分散時，可確認白蛋白通過光照射而凝固。白蛋白的凝固溫度為75～78℃，因此，可知激光斑點附近的一部分液體的溫度約為80℃以上。由此，通過光照射，可得到微生物4在氣泡表面的附近聚集的同時，基于激光斑點附近的高溫處理除去微生物的效果。

[實施方式5]

作為環(huán)境污染粒子的PM2.5被人體吸入而侵入肺的深處，可能對呼吸系統(tǒng)和循環(huán)器官系統(tǒng)帶來影響。為了掌握PM2.5的擴散狀況，尋求一種簡易且迅速地測定大氣中的PM2.5的質量濃度(單位：μg/m³)的技術。實施方式5中，對使用實施方式1的聚集裝置來檢測PM2.5的檢測裝置進行說明。

在空氣中不僅含有PM2.5，還含有粒徑不同的PM(例如PM10)。因此，一般的PM2.5的檢測裝置具備用于從粒徑不同的PM中分離PM2.5的分粒器。例如在具備旋風方式的分粒器的檢測裝置中，需要將空氣的吸引口設置于距離裝置的設置面數米左右的高度。因此，有時很難確保設置場所。

與此相對，在本實施方式所示的檢測裝置中，可以利用光照射將PM10和PM2.5以彼此分離的狀態(tài)聚集。由此，即使不設置分粒器也能夠計算PM2.5的質量濃度。因此，可將檢測裝置小型化。

圖36是表示本發(fā)明的實施方式5的檢測裝置的簡要構成的圖。參照圖36，檢測裝置300具備空氣采樣器310和檢測部320。

空氣采樣器310包括：吸引口311、過濾器312、流量計313、泵314。泵314工作時，從吸引口311吸引空氣。流量計313測定被吸引的空氣量。在從吸引口311至泵314的流路中設置過濾器312。過濾器312捕集所吸引的空氣中含有的PM。被過濾器312捕集的PM分散于檢測部320的基板103上的液體中。應予說明，檢測部320的構成與圖1中示出的聚集裝置100的構成相同，所以，不重復其詳細說明。

圖37是圖36中示出的檢測裝置300的基板103附近的構成的放大立體圖。參照圖37，基板103中，在其表面上形成微流路14。作為基板103，例如，可使用住友電木株式會社制的S-BIO SUMILON BS-21102。在微流路14的至少一部分形成薄膜12。被物鏡22會聚的激光201照射到形成于微流路14的薄膜12。

圖38是用于說明本發(fā)明的實施方式5的PM2.5的檢測方法的流程圖。參照圖36～圖38，在步驟S31中，空氣采樣器310吸引例如數升(1L～10L)左右的空氣。由此，被吸引的空氣中含有的PM被過濾器312捕集。被過濾器312捕集的PM從過濾器312中分離而分散于液體中(步驟S32)。作為從過濾器312中分離PM的方法，可以使用公知的各種提取方法，也可以振動過濾器312使PM振落。

步驟S33中，分散有PM的分散液在微流路14中流通。對形成于微流路14的薄膜12照射激光201時，因光發(fā)熱效果而產生微泡MB。由此，形成PM的聚集體(步驟S34)。

應予說明，微流路14的寬度大于激光斑點的尺寸(直徑)時，分散在液體中的PM可能不通過激光斑點而在微流路14中流通。因此，微流路14的寬度與激光斑點的直徑的大小關系優(yōu)選以微流路14的寬度小于激光斑點的尺寸的方式進行確定。由此，不通過激光斑點而在微流路14中流通的PM變少，可高效率聚集PM。

接下來，控制部50以拍攝PM的聚集體的方式對拍攝設備31進行控制(步驟S35)。利用拍攝設備31拍攝的圖像輸出到運算部60。運算部60例如由微型計算機等構成。運算部60根據由拍攝設備31拍攝的圖像的處理結果，對大氣中的PM的質量濃度進行運算(步驟S36)。應予說明，在利用拍攝設備31進行拍攝時，可以繼續(xù)照射激光201，也可以在激光201的照射停止后進行拍攝。

對運算部60中的PM的質量濃度的運算例進行說明。例如在圖10所示的圖像中，在激光斑點附近的中央部分主要聚集尺寸小的微珠2(直徑：0.2μm)，在其周圍主要聚集尺寸大的微珠1(直徑：1.0μm)。利用光照射聚集PM時，與聚集微珠的情況同樣地在激光斑點的中央部分形成PM2.5的區(qū)域并以包圍其中央部分的方式形成PM10的區(qū)域。由此，通過對PM2.5和PM10進行了分離的聚集體的圖像執(zhí)行圖像處理，從而可確定PM2.5的區(qū)域。例如，基于PM2.5的區(qū)域和PM10的區(qū)域的亮度差異，可以提取這些區(qū)域間的邊界。

PM2.5的聚集量越大，照明用的白色光301的透過光減少而圖像的色彩越濃。在運算部60的存儲器(未圖示)中預先保持有圖像的亮度與PM2.5個數之間的對應關系。因此，對于將PM2.5的區(qū)域分割而成的各微小區(qū)域，基于其區(qū)域中的圖像的亮度，可算出其區(qū)域所含的PM2.5的個數。通過將各微小區(qū)域的PM2.5的個數進行積分，從而可算出區(qū)域全體的PM2.5的總數。由于PM2.5的平均質量已知，所以，將PM2.5的總數乘以平均質量，從而可求得PM2.5的總質量(單位：μg)。而且，通過將PM2.5的總質量除以吸引的空氣量(單位：m³)，從而可算出PM2.5的質量濃度(單位：μg/m³)。

這樣，根據本實施方式，利用光照射將分散于液體中的PM進行聚集。在該聚集體中，PM2.5和PM10發(fā)生了分離。因此，不必使用旋風方式的分粒器對PM2.5進行分離，所以可實現檢測裝置的大幅小型化。另外，由于不需要利用分粒器分離PM2.5的時間，可縮短檢測時間。

[實施方式6]

實施方式6中，在分離被分離物質的分離裝置中使用聚集裝置。這里作為分離裝置的一個例示的形態(tài)，對流式細胞儀進行說明。本實施方式中的微小物體為細胞。

圖39是表示本發(fā)明的實施方式6的流式細胞儀的簡要構成的圖。參照圖39，流式細胞儀400具備：流動池410、鞘液導入部411、樣品導入部412、物鏡422、光源430、分光器431、細胞分選儀440、控制部450。

光源430發(fā)出例如紅色(例如波長635nm)的激光201。光源430兼作光發(fā)熱用的光源和分光用的光源。即，光源430相當于本發(fā)明的“光源”和“分光用光源”二者。但是，流式細胞儀可以分別具備光發(fā)熱用的光源和分光用的光源。

鞘液導入部411將鞘液導入流動池410。鞘液的流動以形成保持規(guī)定的流速的層流的方式進行控制。樣品導入部412將分散有細胞1A、1B、1C的樣品液導入流動池410。在此，將細胞1C作為被分離物質。

在流動池410的流路配置物鏡422。物鏡422將來自光源430的激光201會聚。在流動池410的流路的側面的一部分形成薄膜12。被物鏡422會聚的光照射到薄膜12和樣品液。照射的光將樣品液內的細胞聚集，并且如虛線所示，作為透過光或散射光入射到分光器431。

在流動池410的出口端設置用于分離被分離物質的細胞分選儀440。細胞分選儀440使從流動池410的出口端滴下的液滴帶電?？刂撇?50對鞘液導入部411、樣品導入部412、光源430、分光器431和細胞分選儀440進行控制。

圖40是用于說明本發(fā)明的實施方式6的作為被分離物質的細胞的分離方法的流程圖。參照圖39和圖40，首先，準備細胞1A、1B、1C(步驟S41)。進而，將細胞1A、1B、1C分散于樣品液中(步驟S42)。樣品液內的細胞1A、1B、1C在形成有層流的流動池410的中依次流通(步驟S43)。

被物鏡422會聚的激光201導入在薄膜12和流動池410的流路中流動的樣品液時，樣品液內的細胞(細胞1A、1B、1C中任1種的細胞)聚集而形成細胞的聚集體(步驟S44)。

分光器431將來自聚集體的透射光或散射光分光而將其分光結果輸出到控制部450內的解析部460(步驟S45)。在解析部460的存儲器(未圖示)預先保持有細胞1A、1B、1C各自的分光數據(光譜)。關于各聚集體，解析部460通過與將來自分光器431的分光結果保持于存儲器的分光數據進行比較，對其聚集體是否由被分離物質(細胞1C)構成進行解析。

得到聚集體由被分離物質構成的的解析結果時，控制部450以將包含其聚集體的液滴落下時將電場外加于液滴的方式對細胞分選儀440進行控制。由此，改變液滴的落下方向，其液滴在容器442中落下。因此，由細胞1C構成的聚集體分配到容器442。

另一方面，得到聚集體并不是由被分離物質構成的解析結果的情況下，控制部450以不對包含其聚集體的液滴外加電場的方式對細胞分選儀440進行控制。由此，其液滴在容器443中自由落下，因此，由細胞1A或細胞1B構成的聚集體被收集于容器443中(步驟S46)。

這樣，將實施方式1的聚集裝置用于流式細胞儀時，可以利用光照射將在流動池流通的細胞聚集。細胞聚集且分光對象增加，從而可提高分光結果的解析精度。因此，可提高被分離物質的分離精度。

[實施方式7]

在實施方式1～6中，對使用形成于玻璃罩11上的薄膜12(金薄膜)的光發(fā)熱效果對液體進行加熱的情況進行說明(參照圖2)。但是，液體的加熱方法并不限定于此。實施方式7中，通過基于分散于液體中的金屬納米粒子的光發(fā)熱效果來對液體進行加熱。

在本實施方式中，作為金屬納米粒子，可采用金納米粒子。金納米粒子的平均粒徑為亞納米級～納米級(約2nm～1000nm)，例如為2nm～500nm，優(yōu)選為2nm～100nm，更優(yōu)選為5nm～50nm。本實施方式中，金納米粒子的粒徑為30nm。

應予說明，用于利用光發(fā)熱效果加熱液體的粒子(光熱轉換粒子)并不限定于金納米粒子。作為其他的金屬納米粒子的例子，可舉出銀納米粒子和銅納米粒子。另外，光熱轉換粒子并不限定于金屬納米粒子，例如可以為碳黑。

實施方式1中，對隨著對流移動的微珠1、2滯留在因微泡MB生成的滯流區(qū)附近進行說明。實施方式7中，如以下詳細說明所述，多個微珠1因激光201的光誘導力而被捕捉。因捕捉的微珠1而產生滯流區(qū)。

＜微珠和金納米粒子的光阱＞

對使用激光201的光誘導力的光阱進行說明。在本發(fā)明和其實施方式中，“光誘導力”可作為耗散力、梯度力和物質間光誘導力的通稱使用。耗散力是在光散射或光吸收這種耗散的過程中，給予物質的光的運動量而產生的力。梯度力是將發(fā)生光激發(fā)極化的物質置于非均勻的電場中的情況下，使物質移動到電磁學的電勢的穩(wěn)定點的力。物質間光誘導力是基于由光激發(fā)的多個物質中的激發(fā)極化產生的縱電場的力和基于橫電場(輻射場)的力的加和。

圖41是用于說明捕捉多個微珠1的機理的示意圖。圖42是用于說明微珠1的雙粒子模型的圖。參照圖41和圖42，多個微珠1被分散于液體中。

多個微珠1各自接受激光201。激光201的偏振方向為y方向。即，激光201的偏振方向與連結微珠1的中心的軸Ax大致為平行的方向。該情況下，微珠1各自沿著與激光201的偏振方向平行的方向發(fā)生電極化。由此，各微珠1在屬于電磁學的電勢的穩(wěn)定點即激光201的激光斑點的附近被捕捉。另外，全部微珠1中的電極化的朝向相同。因此，如圖42所示，相近的微珠1之間產生引力。

由于微珠1為球狀，所以，響應光電場(response electric field)能以Maxwell方程式的積分形表現。響應電場E_i根據以下的式(1)表示。

i、j為球形細胞(spherical cells)的粒子編號。V_j＝V為球形細胞的體積。M、L為涉及自相互作用的量。各個微珠的內部的極化率和電場分布設為平坦。激發(fā)極化P_i根據以下的式(2)進行表示。

P_i＝χ_i(ω)E_i…(2)

極化率χ使用Drude模型。極化率χ根據以下的式(3)進行表示。

χ_b表示背景的極化率，ω_p表示等離子體能量，γ表示非輻射緩和定數，v_f表示費米面上的電子速度。a表示球形細胞的半徑。非輻射緩和常量γ表示從光激發(fā)出的電子向光以外的狀態(tài)(例如介由聲子轉換成熱的狀態(tài))緩和的值。

另一方面，光誘導力通常由以下的式(4)表示(T.Iida and H.Ishihara,Phys.Rev.B77,245319(2008))。

根據上述式(2)和式(3)，將各自表示的激發(fā)極化Pi和響應電場E_i代入式(4)。由此，光誘導力根據以下的式(5)進行表示。

E⁽⁰⁾表示入射光的電場，G表示Green函數。式(5)的右邊的第1項表示基于入射光得到的耗散力和梯度力的和，第2項表示物質間光誘導力。由于基于入射光的梯度力與光強度梯度成正比，因此，通過將入射光強會聚而形成梯度力超越耗散力的狀況，成為光阱。另一方面，物質間光誘導力與光強度成正比。因此，通過控制入射光的光強度角度和光強度，從而能夠調整梯度力和物質間光誘導力。

圖43是表示本發(fā)明的實施方式7的聚集裝置的簡要構成的圖。參照圖43，聚集裝置500在代替基板10而具備基板105這點上，與圖1所示的聚集裝置100不同。從光發(fā)熱用光源20發(fā)出的激光201的輸出為0.1W。通過物鏡22后的激光201的輸出為0.019W。使用100倍透鏡作為物鏡22。其以外的構成與聚集裝置100的對應的構成相同，因此，不重復其詳細的說明。另外，聚集方法與圖4中示出的流程圖的處理相同。

圖44是圖43中示出的聚集裝置500的基板105附近的構成的放大立體圖。參照圖44，基板105不在玻璃罩11上形成薄膜12(金薄膜)，在這點上與圖2所示的基板10不同。

基板105保持樣品135。樣品135是分散有微珠1和金納米粒子5的液體。液體(分散介質)的種類沒有特別限定，但在本實施方式中為水(超純水)。在本實施方式中，準備4種樣品(第8～第11的樣品)作為樣品135。液體的體積均為10μL。激光照射于液滴的邊緣附近的區(qū)域。

圖45是用于說明圖46～圖49中使用的樣品135的圖。參照圖45，在第8～第11樣品中，微珠1的濃度是通用的，為1.14×10⁹(個/mL)。另一方面，金納米粒子5的濃度(以下，簡記為“金納米粒子濃度”)按第8～第11樣品的順序降低。

＜微珠的聚集的樣子和聚集機理＞

圖46是表示第8樣品中的基于光照射的激光斑點附近區(qū)域的隨時間變化的連續(xù)照片。參照圖43和圖46，將激光201的照射開始時刻設為0秒，示出了使用拍攝設備31進行拍攝的氣液界面的形態(tài)。為了防止變得繁瑣而僅示出光照射開始前的照片，各照片的上側的顏色濃的部分(以L表示)為液體。各照片的下側的顏色淡的部分(以A表示)為氣體。液體與氣體之間的白色部分(以I表示)為氣液界面。

激光斑點在液體的氣液界面附近(例如距離氣液界面數μm以內)，調整為僅距離基板105表面10μm的鉛直方向(z方向)上方(參照圖43)。在從光照射開始起經過110秒的時刻停止光照射。

在圖46所示的例子中，可清楚地觀察到從光照射開始時刻經過6秒后，以激光斑點為中心形成聚集體6。進一步繼續(xù)光照射時，可觀察到聚集體6隨時間成長的形態(tài)。但是，光照射開始后經過40秒左右時，聚集體6的生長速度變緩慢。應予說明，在各照片的下側，與氣液界面相比還在氣體側被觀察的顏色濃的圓形部分為氣泡。

圖47是在光照射停止后自然干燥的第10樣品所形成的聚集體6的光學照片。圖48是圖47所示的區(qū)域R1(激光斑點的附近區(qū)域)的SEM照片。參照圖47和圖48，可知微珠1在激光斑點附近聚集而形成六方最密堆積結構。進而，可觀察到金納米粒子5在微珠1的縫隙堆積。

圖49是用于說明實施方式7中形成聚集體6的機理的示意圖。圖49(A)表示激光201的激光斑點附近的狀態(tài)，圖49(B)表示液體整體的狀態(tài)。

參照圖49(A)，通過激光201的照射在激光斑點的位置捕捉到微珠1。被捕捉的微珠1成為所謂的“核”，聚集體6成長。

作為聚集體6成長的重要因素，認為是微珠1為疏水性的粒子。對于疏水性的粒子而言，與粒子彼此在水中分散的狀態(tài)相比，粒子彼此在水中接觸的狀態(tài)的與水接觸的表面積小，因而穩(wěn)定。因此，與聚集體6暫時接觸的微珠1很難從聚集體6中分離，所以，聚集體6容易成長。

粒徑越小，越難以捕捉光誘導力所使用的粒子。相對于微珠1的粒徑為1.0μm，金納米粒子5的粒徑為30nm。因此，金納米粒子5與微珠1相比，很難捕捉。但是，根據本實施方式，金納米粒子5進入由捕捉的微珠1構成的聚集體6的縫隙。由此，可穩(wěn)定地捕捉金納米粒子5。

如此捕捉的金納米粒子5因光發(fā)熱效果而生成熱，由此對激光斑點和其周邊的液體進行加熱。對由聚集體6引起的光發(fā)熱效果進行更詳細地說明。多個金納米粒子5的各自表面的自由電子由于激光201而振動，由此產生極化。多個金納米粒子5彼此接近直至激光201的波長(1064nm)以下的尺度，所以，局部表面等離子體共振的吸收光譜的峰波長偏移。因此，即使相對于單一的金納米粒子5的局部表面等離子體為非共振的波長區(qū)域的激光201，也能夠高效率地吸收。其結果，產生激光201的強吸收，因此，能夠在聚集體6中高效率地生成熱。聚集體6通過高效率地將激光201轉換成熱，從而對周圍的液體進行局部加熱。由此，在液體內產生溫度差(或溫度梯度)，因此，由于其溫度差而在朝向聚集體6的方向引起對流。

參照圖49(B)，對流的方向如以箭頭AR2、AR3所示，暫時是朝向聚集體6，其后，為遠離聚集體6的方向。因此，在聚集體6附近生成對流的滯流區(qū)。微珠1和金納米粒子5隨著對流朝向滯流區(qū)移動，由此，可促進聚集體6的生長。由此，微珠1占據體積的大部分的聚集體6還作為將通過光照射進行控制的對流截流的微米級的流體限位器發(fā)揮功能。

在本實施方式中，在氣液界面附近照射激光201。與激光斑點相比在堆積側的區(qū)域和與激光斑點相比在氣液界面?zhèn)鹊膮^(qū)域中，基于液滴的表面形狀的空間具有非對稱性，因此，液體的溫度易于變得不均勻。由此，容易引起對流。

進而，氣液界面附近被加熱，所以，與總體被加熱的情況相比，液體容易從氣液界面蒸發(fā)(參照箭頭AR4)。隨著液體由液滴蒸發(fā)，液滴中的液體發(fā)生流動。微珠1和金納米粒子5也因該流動效果而朝向聚集體6移動。

＜金納米粒子濃度對聚集體的結構的影響＞

圖50是表示第10樣品中的因光照射帶來的激光斑點附近隨時間變化的連續(xù)照片。參照圖50，在第10樣品中，與第8樣品(參照圖46)同樣地，可觀察到在光照射開始后，聚集體6隨著時間的成長的形態(tài)?？芍鲿r刻的第10樣品的聚集體6的尺寸(以下，簡記為“聚集體尺寸”)比第8樣品的聚集體尺寸小。

圖51是用于在第8～第10的樣品之間比較光照射開始后的聚集體尺寸隨時間變化的圖。圖10中，橫軸表示光照射開始后的經過時間(照射時間)?？v軸表示聚集體尺寸。曲線L8～L10分別表示第8～第10樣品的聚集體尺寸隨時間變化的形態(tài)。應予說明，聚集體尺寸可根據連續(xù)照片(參照圖46和圖50)中的聚集體6的外接圓(未圖示)的直徑進行計算。

參照圖51，可確認聚集體6隨著時間成長并變大。另外，可知金納米粒子濃度越高，聚集體6能夠以短時間變大。

如圖46中所示，觀察到在第8樣品中在光照射開始之后發(fā)生對流。雖未圖示，但第9樣品也同樣。認為其原因在于，在第8和第9樣品中，激光斑點所形成的聚集體6內的金納米粒子5的聚集量在光照射開始之后立即為一定程度大小，因此，產生引起對流所充分的發(fā)熱。

與此相對，第10樣品中，在光照射開始之后立即幾乎觀察不到對流，在光照射開始經過約40秒后可觀察到對流變大的樣子。認為其原因在于，第10樣品的金納米粒子濃度比第8和第9樣品的金納米粒子濃度低，因此，在光照射開始立即之后，來自聚集體6內的金納米粒子5的發(fā)熱量相對小。繼續(xù)光照射，金納米粒子5的聚集量隨時間而增加。金納米粒子5的聚集量達到某一值時，能夠得到充足的發(fā)熱量而發(fā)生對流。

另外，聚集體6成為一定程度的大小(在圖51所示的例中約12μm)時，與聚集體6的形成初期相比，可知聚集體6的成長變遲緩。認為這是基于以下2個理由。

第1，由于繼續(xù)光照射而使系統(tǒng)趨近于熱平衡狀態(tài)，因此，聚集體6的溫度與聚集體6的周圍的分散介質的溫度相近。因此，液體內的溫度差相對變小而難以引起對流。其結果，聚集體6的尺寸在一定程度時飽和。

第2，液體內的金納米粒子5的量越多，單位時間的發(fā)熱量越大，所以，聚集體6迅速成長。第8～第10中的任一樣品中，在液體內包含充足量的金納米粒子5，因此，聚集體6的成長難以放緩。然而，在第10樣品中，與第8和第9樣品相比，金納米粒子5的量少，因此，聚集體6的形成需要時間，并且，聚集體6的尺寸較小的狀態(tài)下就飽和。

應予說明，在本實施方式中，激光201照射到氣液界面附近(液滴的邊緣的區(qū)域)。金納米粒子5在開始光照射前就易于聚集在氣液界面附近。關于其原因，基于光照射前的第8和第11樣品的消光光譜的測定結果進行以下說明。在第8和第11樣品中，微珠1的濃度為通用的。另一方面，第11樣品的金納米粒子濃度為第8樣品的金納米粒子濃度的10分之1(參照圖45)。

圖52是表示對第8和第11樣品在光照射開始前的氣液界面附近的消光光譜的圖。圖52(A)表示第8樣品的消光光譜，圖52(B)表示第11的樣品的消光光譜。橫軸表示波長，縱軸表示消光度。

參照圖52(A)和圖52(B)，在第8樣品中在530nm附近測到峰，相反地，在第11樣品中，沒有測到這樣的峰。由此，可知金納米粒子濃度較高的情況下，即使在光照射開始前，金納米粒子5也高密度存在于氣液界面附近。由此，向氣液界面附近照射激光201時，與向總體照射激光201時相比，金納米粒子5進入由微珠1構成的聚集體6的縫隙中的量增加。由此，來自金納米粒子5的發(fā)熱量增多，所以，能夠以更短時間在液體內產生溫度差而發(fā)生對流。

如上所述，根據實施方式7，利用金納米粒子5的光發(fā)熱效果可聚集微珠1和金納米粒子5。另外，在本實施方式中，不必通過蒸鍍或濺射在玻璃罩11上形成薄膜12，因此，能夠實現更簡易的聚集方法。

應予說明，在本實施方式中，金納米粒子5和微珠1中任一方與本發(fā)明的“第1粒子”對應，另一方與本發(fā)明的“第2粒子”對應。另外，金納米粒子5與本發(fā)明的“光熱轉換粒子”對應。對于金納米粒子5和微珠1而言，例如，機械特性(尺寸、形狀，、密度等)、光學特性(共振吸收波長等)、熱特性(比熱、導熱率、熱膨脹率、耐熱性等)、和對水的親和度(親水性或疏水性的程度)彼此不同。

應予說明，在本實施方式中，對使用含有作為光熱轉換粒子的金屬納米粒子和具有粒徑大于光熱轉換粒子的粒徑的樹脂微珠的樣品的例子進行了說明。但是，光熱轉換粒子的粒徑和樹脂微珠的粒徑的大小關系也可以相反。作為一個例子，可以準備含有作為光熱轉換粒子的碳系粒子或有機粒子(例如直徑數為100nm左右的粒子)和具有粒徑小于光熱轉換粒子的粒徑的樹脂微珠(例如直徑數為10nm的聚苯乙烯微珠)的樣品。應予說明，光熱轉換粒子相對大的情況下，光熱轉換粒子優(yōu)選為不強反射光的粒子。

對這樣的樣品照射激光時，尺寸相對大的光熱轉換粒子在激光斑點的位置被光阱，并且由于光熱轉換粒子的光發(fā)熱效果而引起對流。樹脂微珠因對流朝向被光阱的光熱轉換粒子移動，從而被捕捉到光熱轉換粒子的縫隙。由此，光熱轉換粒子作為引起光發(fā)熱效果的熱源發(fā)揮功能，并且還作為從納米至微米級的流體限位器發(fā)揮功能。

另外，作為本發(fā)明的“第1和第2粒子”，可以采用例如粒徑不同的兩種金屬納米粒子的組合、或金屬納米粒子與碳系粒子(碳黑等)的組合。此時二者粒子與本發(fā)明的“光熱轉換粒子”對應。

此外，除光熱轉換粒子(光吸收性的微小物體)以外的粒子在樣品內的含量和濃度相同的情況下，因光熱轉換粒子的含量，最終形成的聚集體的尺寸不同。因此，通過在預先確定光熱轉換粒子以外的粒子的含量和濃度的狀態(tài)下進行一定時間的相同條件的光照射，從而可根據聚集體的尺寸推定光熱轉換粒子的含量(或者檢測有無含有光熱轉換粒子)。

[實施方式7的變形例]

實施方式7中，對使用包含直徑1.0μm的微珠1和金納米粒子5的樣品的例子進行說明。在實施方式7的變形例中，采用直徑0.2μm的微珠2和金納米粒子5的樣品(第12樣品)。

微珠2的濃度為1.42×10¹¹(個/mL)。金納米粒子濃度為3.19×10¹¹(個/mL)。應予說明，變形例中使用的聚集裝置與聚集裝置500(參照圖43)等同，因此不重復說明。從光發(fā)熱用光源20發(fā)出的激光201的輸出為0.8W。通過物鏡22后的激光201的輸出為0.16W。使用100倍透鏡作為物鏡22。

圖53是表示第12樣品的基于光照射的激光斑點附近隨時間變化的連續(xù)照片。參照圖53，可觀察到因光照射而從激光斑點涌出物質地生成的樣子。該物質是通過因光照射引起的發(fā)熱而熔融有微珠2的物質。

圖54是在光照射后自然干燥的第12樣品中形成的聚集體6的光學照片。圖55是第12樣品的激光斑點的區(qū)域(圖53所示的區(qū)域R2)的SEM照片。圖56是遠離第12樣品的激光斑點的區(qū)域(圖53所示的區(qū)域R3)的SEM照片。激光的照射時間為110秒鐘。

參照圖55，可觀察到在激光斑點的區(qū)域R2中，多個微珠2中的一部分熔融而一體化。用作微珠2的聚苯乙烯微珠的熔點為240℃，因此，可知在光照射時，聚集體6的溫度高于240℃。應予說明，金納米粒子5的熔點為1000℃以上，因此，認為金納米粒子5沒有熔融。

參照圖56，在遠離激光斑點的區(qū)域R3中，由微珠2形成六方最密堆積結構。進而，如右側的放大圖所示，可知金納米粒子5進入鄰接的微珠2間的縫隙。

如上所述，根據本變形例，通過因金納米粒子5的發(fā)熱引起的對流而將微珠2聚集，并且，所聚集的微珠2高溫熔融。根據這種聚集方法，通過準備例如微小模具(所謂的模具)，在其模具的內部將微珠2聚集，從而能夠將微珠2成型成模具的形狀。即，可實現微小的成型加工。

[實施方式8]

已知細胞有在細胞表面對存在其周圍的物質進行分子識別而選擇性結合，或者將存在于細胞的周圍的物質在細胞內捕獲的作用(內吞作用)。在實施方式8中，代替樹脂微珠，使用細胞和由于細胞的內吞作用而可導入細胞內的物質(被導入物質)。作為內吞作用的例子，可舉出基于細胞的內吞作用等飲食作用、介由膜通道蛋白質(貫通細胞膜的通道蛋白質)的離子等的傳送作用、或者細胞膜的直接傳送作用。

圖57是用于說明基于細胞7的內吞作用的肽8的導入的示意圖。參照圖57，細胞7表面的糖鏈(未圖示)和存在于細胞7的周圍的肽的類型相對應的情況下，該肽通過內吞作用在細胞內被捕獲。一般而言，液體中的肽8的濃度(以下，也簡記為“肽濃度”)為均勻的的情況下，為了引起內吞作用而需要10μM以上的肽濃度。隨著肽濃度增加，肽8向細胞7的導入量也增加。利用光照射將細胞7和肽8聚集時，細胞7的周圍的肽濃度局部增加。由此，可促進基于內吞作用的向細胞7內導入肽8。

應予說明，對于實施方式8的肽的導入裝置的構成，代替基板10而具備基板106，在該點上與圖1所示的聚集裝置100不同。除了肽的導入裝置以外的構成與聚集裝置100的對應的構成等同，因此，不重復其詳細說明。

圖58是基板106附近的構成的放大立體圖。圖59是基板106的俯視圖。

參照圖58和圖59，使用例如玻璃底盤(Glass bottom dish)作為基板106。在基板106的底面，代替通過濺射形成的金薄膜而通過金納米粒子5的自組織化而形成膜(以下，也稱為“自組織化膜”)122。應予說明，作為自組織化膜122的形成方法，可采用公知的方法。在本實施方式中，具體而言，按以下的順序形成自組織化膜。準備濃度6.38×10¹¹(個/mL)的金納米粒子5的分散液。將該分散液15μL滴加于基板106的底面后，使分散液真空干燥。

使用10倍透鏡作為物鏡22。激光201照射于金納米粒子5的自組織化膜122。自組織化膜122具有疏密性。在本實施方式中，自組織化膜122中在金納米粒子5變?yōu)楦呙芏鹊奈恢谜{整激光斑點的位置。從光發(fā)熱用光源20發(fā)出的激光201的輸出為0.1W。通過物鏡22后的激光201的輸出為0.068W。激光斑點的直徑約為10μm。

基板106保持樣品136。樣品136含有細胞7和肽8。在本實施方式中，作為細胞7，可使用來源于人的宮頸癌的細胞即海拉((HeLa)細胞。

對準備樣品136的方法進行說明。使用α-MEM(+)作為細胞7培養(yǎng)時的培養(yǎng)基。α-MEM(+)是在α-MEM(-)中添加胎牛血清(10％FBS：Fetal Bovine Serum)(Life Technologies公司制Gibco)而成的培養(yǎng)基。

通常在海拉細胞的培養(yǎng)中，將在培養(yǎng)基中懸浮的狀態(tài)(懸浮狀態(tài))的海拉細胞移送至培養(yǎng)皿(未圖示)后，以附著于培養(yǎng)皿的底面的狀態(tài)(附著狀態(tài))進行培養(yǎng)。因此，為了將大量細胞7再次成為懸浮狀態(tài)之后在基板106進行光照射，需要將細胞7從培養(yǎng)皿中剝離而進行回收。多數情況下，不限于細胞7全部從培養(yǎng)皿中剝離，而成為懸浮狀態(tài)的細胞(以下，也稱為“懸浮細胞”)和附著狀態(tài)的細胞(以下，也稱為“附著細胞”)混合的狀態(tài)。在本實施方式中，首先，將培養(yǎng)皿內的細胞7用Dulbecco氏磷酸鹽緩沖鹽水(D-PBS)(NACALAI TESQUE公司制)進行清洗。

進而，將胰蛋白酶溶液(0.5g/L的胰蛋白酶和0.53mM的EDTA(乙二胺四乙酸)的混合溶液)添加到培養(yǎng)皿中。其后，在設定為37℃的恒溫箱內將培養(yǎng)皿靜置5分鐘，從而從培養(yǎng)皿的底面將海拉細胞剝離。

接下來，將含有抗生素的溶液(青霉素-鏈霉素溶液)(Sigma-Aldrich公司制)用α-MEM(+)稀釋50倍，使用由此形成的溶液，回收培養(yǎng)皿內的細胞7。應予說明，抗生素是為了防止感染而添加的。

由此，將含有從培養(yǎng)皿回收的細胞7的培養(yǎng)基滴加到基板106上。在樣品136中含有約5萬個的細胞7。該數值通過使用血球計數板測量細胞數而求得。通過將基板106在37℃的恒溫箱內靜置一晚而培養(yǎng)細胞7。

其后，在進行光照射之前，將培養(yǎng)基從α-MEM(+)換為α-MEM(-)。這是因為使用肽α-MEM(+)時，其中含有的胎牛血清阻礙向細胞7內導入肽8。進而，在培養(yǎng)基中添加肽8。

圖60是表示在實施方式8中使用的肽8的圖。參照圖60，肽8為八精氨酸肽。已知精氨酸肽主要通過內吞作用(更詳細而言，為胞飲作用(macropinocytosis))而導入細胞內。

在肽8的C末端結合半胱氨酸殘基(以Cys表示)。進而，在半胱氨酸側鏈結合熒光色素。作為熒光色素，使用Alexa488C5-maleimide(Life Technologies公司制Invitrogen)。該熒光色素的激發(fā)波長為488nm，最大熒光波長為519nm。其中，肽8與熒光色素結合是為了后述的熒光測定(參照圖63和圖64)，不是必須的。

在本實施方式中，作為樣品136，準備第13樣品。第13樣品的肽濃度為1μM，比通常易于引起內吞作用的肽濃度(10μM以上)更低。

圖61是用于說明本發(fā)明的實施方式8的肽8的導入方法的流程圖。參照圖61，肽的導入方法是在使細胞7和肽8分散于樣品136內的步驟S11之前，進一步具備形成金納米粒子5的自組織化膜的步驟S10。另一方面，肽的導入方法可以不具備對樣品136進行干燥的步驟S15。除此以外的處理與圖4中示出的流程圖的對應的處理等同。

圖62是用于說明實施方式8中的肽8的聚集機理的示意圖。在本實施方式中，代替金薄膜而使用自組織化膜、代替微珠1、2而分別使用細胞7和肽8，上述兩點與實施方式1不同。本實施方式中的聚集機理與在實施方式1中說明的機理(參照圖6)基本等同。

參照圖62，激光201向金納米粒子5的自組織化膜照射時，由于金納米粒子5的光發(fā)熱效果，自組織化膜的周圍的液體(培養(yǎng)基)局部加熱。由此，發(fā)生培養(yǎng)基氣化，或者溶解于培養(yǎng)基中的氣體(空氣等)熱膨脹，從而產生微泡MB。進而，由于利用加熱在培養(yǎng)基內產生溫度差，因此，發(fā)生對流(以箭頭AR6表示)。由于細胞7中的懸浮細胞和肽8因對流而朝向微泡MB運動，因此，在激光斑點附近肽8成為相對高的濃度。其結果，可促進向激光斑點附近的細胞7內的內吞作用。

如上所述，肽8分別與熒光色素結合。因此，通過測定從熒光色素發(fā)出的熒光，可測定樣品136內的肽的分布。在本實施方式中，使用共焦點激光顯微鏡取得各樣品的透射圖像和熒光圖像。

圖63是第13樣品的光照射后的共焦點顯微鏡照片。圖63(A)表示透射圖像，圖63(B)表示熒光圖像。

如圖63(A)的透射圖像所示，各細胞7具有大致橢圓球形。對于生存狀態(tài)的細胞，核與細胞質的邊界并不清楚，與此相對，對于死亡狀態(tài)的細胞，可清楚觀察到核收縮，因此，可區(qū)分生存狀態(tài)的細胞和死亡狀態(tài)的細胞。由圖62(A)可知，在光照射后絕大多數的細胞7為生存狀態(tài)。

接著，參照圖63(B)，圖中，顯示明亮的區(qū)域是基于從熒光色素發(fā)出的熒光的區(qū)域。觀察到來自細胞7的內部的熒光。因此，可知肽8通過內吞作用被導入細胞7內。更詳細而言，在細胞7內的細胞質和核內可觀察到熒光。因此，認為肽8在內吞作用的過程中，在與溶酶體融合前從內吞體中逃離而到達細胞質和核。

另外，細胞7的熒光越接近激光斑點，變得越亮。由此，可知越接近激光斑點，肽8越高密度聚集。應予說明，由于激光斑點的位置最為明亮，所以，肽8的聚集量在激光斑點的位置最多。

這樣，根據本實施方式，即使為通常難以引起內吞作用的低的肽濃度(小于10μM)，也能夠積極引起內吞作用。雖未圖示，但可確認肽濃度為50nM的情況下也能夠高效地引起內吞作用。認為其原因在于，如圖62中說明所示，通過因光照射產生的對流而在激光斑點附近區(qū)域聚集肽8，結果，細胞7的周圍的肽濃度局部高于10μM。

應予說明，如上所述，細胞7中的一部分附著于基板106的底面，剩余部分在培養(yǎng)基中懸浮(參照圖62)。細胞7與激光斑點之間的距離相等時，觀察到懸浮細胞比附著細胞更亮。即，肽8向懸浮細胞的導入量比肽8向附著細胞的導入量大。其理由如以下所述。

懸浮細胞通過由光照射產生的對流與肽8一同在液體中移動。另一方面，附著細胞即使在產生對流的情況下也固定于基板106的底面。因此，懸浮細胞與肽8的相對速度小于附著細胞與肽8的相對速度。因此，對于懸浮細胞而言，在其周圍存在肽8的時間相對變長，因此，肽8的導入量增加。

另外，本實施方式中為了引起肽8的聚集，需要設定一定程度增加激光201的輸出。但是，過度增加激光201的輸出時，因發(fā)熱而細胞7死亡，所以，不會發(fā)生內吞作用。因此，為了通過光照射促進內吞作用，優(yōu)選適當設定激光201的輸出以能夠聚集肽8的同時抑制過度發(fā)熱。

從其它觀點進行說明時，在本實施方式中，自組織化膜中，將激光斑點的位置調整到金納米粒子5為高密度的位置。因此，與在金納米粒子5為低密度的位置照射激光201的情況相比，發(fā)熱量增大。由此，發(fā)熱量可以根據激光斑點的位置而不同。因此，優(yōu)選激光斑點的位置(換言之，激光斑點的位置的自組織化膜的厚度)基于激光輸出和金納米粒子5的光吸收性而確定。

應予說明，實施方式8中，細胞7(更特定為懸浮細胞)和肽8與本發(fā)明的“微小物體”對應。對于細胞7和肽8而言，機械特性(尺寸、形狀、內部結構、密度等)互不相同。另外，肽8對應于本發(fā)明的“被導入物質”。

應予說明，在本實施方式中，對基于內吞作用促進向細胞內導入肽的構成進行說明，但因被導入物質的聚集而可促進的作用并不限定于向細胞內導入。在內吞作用的前階段中，引起被導入物質基于分子識別而向細胞表面選擇結合，也有僅引起選擇性結合而不被導入物質在細胞內捕獲的情況。根據本實施方式，通過在細胞膜表面聚集可引起與細胞膜表面進行分子識別的相互作用的物質，還可促進細胞表面的分子識別(或選擇性結合)。

[實施方式8的變形例]

實施方式8中，對在培養(yǎng)基中混合懸浮細胞和附著細胞的例子進行說明。本變形例中，對培養(yǎng)基中的細胞7的絕大多數為懸浮細胞的例子進行說明。

在變形例中使用的第14樣品中，代替金納米粒子5的自組織化膜，通過濺射在基板(未圖示的玻璃底盤)上形成金薄膜。金薄膜的形成方法與實施方式1中的方法等同，因此，不進行重復說明。金薄膜的厚度為10nm。從光發(fā)熱用光源20輸出的激光201的輸出為0.1W。

回收在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的細胞7的方法與實施方式8的方法幾乎等同。但是，本變形例中，將含有從培養(yǎng)皿中回收的細胞7的培養(yǎng)基滴加到基板106之后照射激光。由此，幾乎全部的細胞7為懸浮細胞。第14的樣品的肽濃度為1μM。

圖64是第14樣品中的利用光照射的激光斑點附近的光學照片和熒光圖。圖64(A)表示光學照片。圖64(B)是表示使用共焦點顯微鏡而取得的熒光圖。

參照圖64(A)，可確認在激光斑點的位置產生微泡MB。在微泡MB的周圍存在大量的細胞7。

參照圖64(B)，微泡MB的位置中的肽濃度比微泡MB周圍的肽濃度高。由此，可確認肽8因光照射而聚集。進而，從微泡MB附近的細胞7(懸浮細胞)的內部也可觀察到熒光。因此，可制在細胞7內導入肽8。

應予說明，將激光201的輸出過高設定時，細胞7因發(fā)熱而受損。但是，從光照射經過1天～2天后，還能確認微泡MB的周圍的細胞7為細胞7生存狀態(tài)。因此，可知根據本變形例，不對細胞7給予損傷而在細胞7內導入肽8。

這次公開的實施方式在各方面為例示的例子，并不進行限定。本發(fā)明的范圍并不是上述的說明，而是包括由權利要求示出并與權利要求等同的含義和范圍內的所有的變更。

產業(yè)上的可利用性

本發(fā)明可作為將微小物體聚集的聚集裝置加以利用。例如，可將對人類有用的細菌(超低營養(yǎng)性細菌等)聚集。

另外，本發(fā)明可作為制造微小結構的微小物體聚集結構體的制造裝置加以利用。由此，可實現例如2元光子晶體結構的制造。

另外，本發(fā)明準備微小的模具，在其模具的內部將微小物體聚集，由此可將微小物體成型成模具的形狀。由此，可實現微小成型加工。

另外，本發(fā)明利用根據光吸收性的微小物體(光熱轉換粒子)的含量的不同而最終形成的聚集體的尺寸不同，推斷在樣品內含有的光吸收性的微小物體(被檢測物質)的含量(或濃度)

另外，本發(fā)明可作為微小物體的檢測裝置加以利用。例如可檢測大氣中的PM(PM2.5等)的質量濃度。將PM2.5和PM10根據大小而進行分離，因此，無需另設分離機構。因此，可將檢測裝置小型化。

另外，本發(fā)明可作為除去對人體有害的微生物的裝置而實現。這是由于在將微生物聚集的同時能夠將聚集的微生物通過基于光發(fā)熱效果的高溫處理而除去。

另外，本發(fā)明可從多個微小物體中將被分離物質分離。例如用于流式細胞儀時，通過將作為被分離物質的細胞高密度聚集，從而可提高測量靈敏度。

另外，本發(fā)明可促進被導入物質向細胞內部導入和被導入物質向細胞膜聚集。例如在新藥的研究開發(fā)中，作為臨床研究的前階段，有評價其新藥對細胞(或者，由其細胞構成的組織)的影響的情況。該情況下，根據本發(fā)明，可減少評價所需要的新藥的量。

符號說明

1、2微珠，1A、1B、1C、7細胞，3細菌，4微生物，5金納米粒子，6聚集體，8肽，10、102、103、105、106基板，11玻璃罩，12薄膜，122自組織化膜，13、135、136樣品，14微流路，20光發(fā)熱用光源，21二向色鏡，22、422物鏡，30照明用光源，31拍攝設備，40XYZ軸工作臺，50、450控制部，60運算部，460解析部，100、101、500聚集裝置，200微生物的聚集除去裝置，210捕集部，211風扇，212、311吸引口，220除去部，300檢測裝置，310空氣采樣器，312過濾器，313流量計，314泵，400流式細胞儀，410流動池，411鞘液導入部，412樣品導入部，430光源，431分光器，440細胞分選儀，442、443容器，MB微泡。