(57)【要約】【課題】がん細胞を選択的に除去することができるがん細胞分離装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】がん細胞分離装置は、第１流路と、第１流路の下方に位置し、第１流路の長手方向と平行な方向に延びる第２流路と、第１流路と第２流路とを接続し、かつ、第１流路および第２流路の長手方向と垂直な断面において、第１流路の幅および第２流路の幅以下の径を有する貫通孔と、を含む。【選択図】図１
2010227015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流路と、
前記第１流路の下方に位置し、該第１流路の長手方向と平行な方向に延びる第２流路と、
前記第１流路と前記第２流路とを接続し、かつ、前記第１流路および前記第２流路の長手方向と垂直な断面において、前記第１流路の幅および前記第２流路の幅以下の径を有する貫通孔と、
を含む、がん細胞分離装置。
【請求項２】
基板の表面に第２流路を形成する工程、
前記第２流路の底部に凹部を形成する工程、
前記基板の裏面に、前記第２流路と平行な方向に延びる第１流路を形成する工程、および
前記凹部を前記第１流路と貫通させて、該第１流路と前記第２流路とを接続し、かつ、前記第１流路および前記第２流路の長手方向と垂直な断面において、前記第１流路の幅および前記第２流路の幅以下の径を有する貫通孔を形成する工程、
を含む、がん細胞分離装置の製造方法。
【請求項３】
第１流路を有する第１基材と、貫通孔を有する第３基材と、第２流路を有する第２基材とをこの順で積層させ、前記第１流路と前記貫通孔と前記第２流路とが１つの貫通孔を形成する状態で、前記第１基材と前記第３基材との接合面および前記第３基材と前記第２基材との接合面を接合する工程を含み、
前記貫通孔は、前記第１流路と前記第２流路とを接続し、かつ、前記第１流路および前記第２流路の長手方向と垂直な断面において、前記第１流路の幅および前記第２流路の幅以下の径を有する、がん細胞分離装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、がん細胞分離装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界各国において、がんはヒトの主要な死因の一つである。がんによる死亡理由のほとんどは、がんの転移による再発によるものである。原発巣からのがんの転移は、がん細胞が血管やリンパ管を経由して別の組織の血管壁に定着した後、浸潤して微小転移巣新を形成することによって成立する。
【０００３】
現在、がんの転移を防ぐ方法として化学療法や放射線療法が広く行われているが（特開２００８−３１０７８６号公報）、効果が不充分な場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３１０７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、細胞懸濁液中からがん細胞を確実に分離することができるがん細胞分離装置およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係るがん細胞分離装置は、
第１流路と、
前記第１流路の下方に位置し、該第１流路の長手方向と平行な方向に延びる第２流路と、
前記第１流路と前記第２流路とを接続し、かつ、前記第１流路および前記第２流路の長手方向と垂直な断面において、前記第１流路の幅および前記第２流路の幅以下の径を有する貫通孔と、
を含む。
【０００７】
本発明の他の一態様に係るがん細胞分離装置の製造方法は、
基板の表面に第２流路を形成する工程、
前記第２流路の底部に凹部を形成する工程、
前記基板の裏面に、前記第２流路と平行な方向に延びる第１流路を形成する工程、および
前記凹部を前記第１流路と貫通させて、該第１流路と前記第２流路とを接続し、かつ、前記第１流路および前記第２流路の長手方向と垂直な断面において、前記第１流路の幅および前記第２流路の幅以下の径を有する貫通孔を形成する工程、
を含む。
【０００８】
本発明の他の一態様に係るがん細胞分離装置の製造方法は、
第１流路を有する第１基材と、貫通孔を有する第３基材と、第２流路を有する第２基材とをこの順で積層させ、前記第１流路と前記貫通孔と前記第２流路とが１つの貫通孔を形成する状態で、前記第１基材と前記第３基材との接合面および前記第３基材と前記第２基材との接合面を接合する工程を含み、
前記貫通孔は、前記第１流路と前記第２流路とを接続し、かつ、前記第１流路および前記第２流路の長手方向と垂直な断面において、前記第１流路の幅および前記第２流路の幅以下の径を有する。
【発明の効果】
【０００９】
上記がん細胞分離装置によれば、第１流路と第２流路とを接続し、第１流路および第２流路の長手方向と垂直な断面において、第１流路の幅および第２流路の幅以下の径を有する貫通孔にて、がん細胞が第１流路から第２流路へと移動するのを阻止することができるため、がん細胞を選択的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るがん細胞分離装置を模式的に示す平面図。
【図２】図１に示されるがん細胞分離装置を図１のＸ−Ｚ平面に沿ってＡ−Ａ断面で切断した場合の断面図。
【図３】図１に示されるがん細胞分離装置を図１のＹ−Ｚ平面に沿ってＢ−Ｂ断面で切断した場合の断面図。
【図４】図２に示されるがん細胞分離装置の第１流路１、第２流路２、および貫通孔３の接続部分における、第１流路１および第２流路２の長手方向と垂直な断面。
【図５】図１および図２に示されるがん細胞分離装置の使用方法を説明する断面図。
【図６】図５のがん細胞分離装置の使用方法を図４と同じ断面を用いて説明する図。
【図７】（ａ）〜（ｆ）：図１に示されるがん細胞分離装置の製造方法を説明する断面図。
【図８】（ａ）〜（ｆ）：図１に示されるがん細胞分離装置の製造方法を説明する断面図。
【図９】（ａ）〜（ｃ）：図１に示されるがん細胞分離装置の製造方法を説明する断面図。
【図１０】本発明の他の一実施形態に係るがん細胞分離装置の一断面を模式的に示す図。
【図１１】（ａ）〜（ｆ）：図１０に示されるがん細胞分離装置の製造方法を説明する断面図。
【図１２】本発明の他の一実施形態に係るがん細胞分離装置の一断面を模式的に示す図。
【図１３】本発明の他の一実施形態に係るがん細胞分離装置の一断面を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の一実施形態にかかるがん細胞分離装置およびその製造方法について具体的に説明する。
【００１２】
１．第１実施形態
１．１．がん細胞分離装置の構成
図１は、本発明の一実施形態に係るがん細胞分離装置１００を模式的に示す平面図であり、図２は、図１に示されるがん細胞分離装置１００を図１のＸ−Ｚ平面に沿ってＡ−Ａ断面で切断した場合の断面図であり、図３は、図１に示されるがん細胞分離装置１００を図１のＹ−Ｚ平面に沿ってＢ−Ｂ断面で切断した場合の断面図であり、図４は、図２に示されるがん細胞分離装置１００の第１流路１、第２流路２、および貫通孔３の接続部分における、第１流路１および第２流路２の長手方向と垂直な断面を示す。
【００１３】
本実施形態に係るがん細胞分離装置１００は、図１〜図４に示されるように、第１流路１と、第２流路２と、貫通孔３とを含む。このがん細胞分離装置１００では、複数の第１流路１と第２流路２とが設けられており、第２流路２は第１流路１の下方に位置し、第１流路１の長手方向と平行な方向に延びており、複数の第１流路１が貫通孔３を介して１の第２流路２と接続している。図４に示されるように、貫通孔３は第１流路１と第２流路２とを接続し、かつ、第１流路１および第２流路２の長手方向と垂直な断面（図４に示される断面）において、第１流路１の幅ｗ１および第２流路２の幅ｗ２以下の径ｄを有する。なお、図４においては、第１流路１の幅ｗ１は第１流路１の最小幅を示し、貫通孔３は、第１流路１の幅ｗ１および第２流路２の幅ｗ２より狭い径ｄを有する。貫通孔３の形状は例えば円柱状、四角柱状であることができる。
【００１４】
貫通孔３の径ｄが第１流路１の幅ｗ１および第２流路２の幅ｗ２以下であることにより、がん細胞が第１流路１から第２流路２へと移動するのを阻止することができる。がん細胞は通常、白血球や赤血球等の正常細胞よりも大きく、通常、２５μｍ以上の大きさを有する。このため、第１流路１から第２流路２への他の成分（正常細胞など）の移動を妨げずに、第１流路１から第２流路２へのがん細胞の移動を確実に阻止するためには、貫通孔３の径ｄは２５μｍ未満であることが好ましく、２４μｍ以下であることがより好ましく、７〜２０μｍであるのがさらに好ましい。例えば図３および図４に示されるように、貫通孔３は矩形のスリット状であってもよい。
【００１５】
図２および図４に示されるように、第１流路１は、第１流路１の長手方向と垂直な断面の形状がテーパ状である。すなわち、第１流路１は、第１流路１の長手方向と垂直な断面において、貫通孔３に近づくにつれて第１流路１の幅が小さくなる形状を有する。このように、第１流路１の長手方向と垂直な断面の形状がテーパ状であることにより、第１流路１の表面積を大きくすることができるため、がん細胞と特異的に結合する抗体を第１流路１の表面に多く固定化させることができる（抗体については後述する）。また、図２に示されるように、第２流路２は貫通孔３を介して第１流路１と接続しており、図３に示されるように、第２流路２のうち少なくとも貫通孔３と結合する部分を第１流路１の直下に配置させることができる。
【００１６】
また、第１流路１、第２流路２、および貫通孔３の表面には、がん細胞と特異的に結合する抗体が固定化されていてもよい。がん細胞と特異的に結合する抗体が該表面に固定化されていることにより、該表面において、がん細胞と特異的に結合する抗体とがん細胞との結合によってがん細胞を捕捉して、細胞懸濁液中からがん細胞を除去することができる。なお、第１流路１、第２流路２、および貫通孔３のうち少なくとも１つに、がん細胞と特異的に結合する抗体が固定化されていてもよい。
【００１７】
がん細胞と特異的に結合する抗体としては、例えば、がん細胞の表面抗原に対する抗体が挙げられる。がん細胞と特異的に結合する抗体として、がん細胞の表面抗原に対する抗体を用いる場合、がん細胞の表面抗原に対する抗体を、分離対象のがん細胞の種類に応じて選択することができる。例えば、上皮がんに共通の表面抗原に対する抗体としては、Ｅｐ−ＣＡＭ抗体、Ｎ−カドヘリン抗体、ビメンチン抗体等が挙げられ、乳がん特有の表面抗原に対する抗体としては、ＨＥＲ２抗体等が挙げられ、大腸がん特有の表面抗原に対する抗体としては、ＮＳ１９−９抗体等が挙げられ、前立腺がん特有の表面抗原に対する抗体としては、ＣＤ４９、ＣＤ５４，ＣＤ５９抗体等が挙げられる。上記に例示された抗体を固定化させることができる。
【００１８】
さらに、第１流路１、第２流路２、および貫通孔３の表面にはアポトーシス誘発因子（apoptosis-inducing factor）が固定化されていてもよい。アポトーシス誘発因子が該表面に固定化されていることにより、該表面において、がん細胞とアポトーシス誘発因子との接触によってがん細胞を壊死へと導くことができる。特に、貫通孔３の表面にアポトーシス誘発因子が固定化されていることにより、がん細胞と特異的に結合する抗体と結合しなかったがん細胞が第２流路２へと通過するのを阻止することができる。例えば、第１流路１および第２流路２の表面に、がん細胞と特異的に結合する抗体を固定化させ、貫通孔３の表面にアポトーシス誘発因子を固定化させてもよい。
【００１９】
アポトーシス誘発因子としては、がん細胞のアポトーシスを誘発させる性質を有するものであればよく、例えば、ＴＮＦ−α、ＴＮＦ−γ、ＴＲＡＩＬ、Ｆａｓ、リンホトキシン、非環式レチノイド、ビクニン、パラスポリン、マイトマイシン、タキソール、アディポネクチンが挙げられる。
【００２０】
第１流路１、第２流路２、および貫通孔３の表面への抗体またはアポトーシス誘発因子の固定化は、物理吸着による方法または化学結合による方法を用いることができる。化学結合による方法は、確実な固定化を達成できる点で有用である。例えば、表面が水酸基を含む材質からなる場合、抗体中のカルボキシル基を活性エステル化した後、水酸基と該活性エステル基とを反応させることにより、化学結合によって該表面に抗体を固定化させることができる。
【００２１】
また、例えば、第１流路１、第２流路２、および貫通孔３の表面は酸化シリコン膜で構成されていてもよい。該表面が酸化シリコン膜で構成されていることにより、該表面は親水性を有するため、がん細胞と特異的に結合する抗体やアポトーシス誘発因子との親和性に優れているうえ、酸化シリコン膜に含まれる水酸基を利用して、上記抗体やアポトーシス誘発因子を該表面に結合させることができる。
【００２２】
また、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００では、図３および図４に示されるように、第１流路１の上に注入口４が、第２流路５の下に排出口５がそれぞれ設けられていてもよい。すなわち、１の第１流路１に対して１の注入口４が、１の第２流路２に対して１の排出口５がそれぞれ設けられている。例えば、図３に示されるように、注入口４および排出口５はそれぞれ、第２の基材１２および第３の基材１４に設けられた貫通孔であってもよい。本実施形態に係るがん細胞分離装置１００では、貫通孔である注入口４が第１流路１に接し、かつ、貫通孔である排出口５が第２流路２に接する状態で、第２の基材１２と第３の基材１４とが第１の基材１０が挟むように配置されている。また、第１の基材１０と第２および第３の基材１２，１４とは、接着剤を用いずに陽極接合にて接合可能である。これにより、基材間における液のリークの発生を抑えることができる。
【００２３】
なお、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００では、第１流路１、第２流路２、および貫通孔３はいずれも第１の基材１０内に設けられている。第１〜第３の基材１０，１２，１４の材質としては、流路内を流れる細胞懸濁液に含まれる成分にダメージを及ぼさない材質であれば特に限定されないが、例えば、シリコン、サファイア、ガラス、金属等の無機材料、樹脂等の有機材料、有機無機複合材料が挙げられる。また、第１〜第３の基材１０，１２，１４の材質は同じものであってもよく、あるいは異なるものであってもよい。例えば、第１の基材１０が単結晶シリコンからなり、第２および第３の基材１２，１４が樹脂からなるものであってもよい。
【００２４】
１．２．がん細胞分離装置の使用方法
図５は、図１および図２に示されるがん細胞分離装置１００の使用方法を説明する断面図であり、図６は、図５のがん細胞分離装置１００の使用方法を図４と同じ断面を用いて説明する図である。なお、図３〜図６において、第１流路１、第２流路２、および貫通孔３の表面には、がん細胞と特異的に結合する抗体およびアポトーシス誘発因子が固定化された領域（以下、「抗体およびアポトーシス誘発因子固定化領域」ともいう。）６が設けられている。
【００２５】
本実施形態に係るがん細胞分離装置１００は、細胞懸濁液中からがん細胞をその他の成分と選択的に分離する機能を有する。なお、本明細書において「がん細胞」とは、悪性の腫瘍細胞を意味する。細胞懸濁液は少なくとも細胞を含む液であって、がん細胞を含む可能性がある液であり、例えばがん細胞および他の細胞を含む液である。細胞懸濁液としては、例えば血液、リンパ液、唾液、尿、涙液等の体液が挙げられる。
【００２６】
分離対象となるがん細胞としては、例えば循環がん細胞（ＣＴＣ）が挙げられる。このうち、体液が血液またはリンパ液である場合、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００を用いて、患者から採取した血液またはリンパ液からＣＴＣを除去した後、該血液またはリンパ液を再び患者の体内に戻すことによって、患者のがんの転移を確実に抑えることができる。例えば、血液中からＣＴＣを選択的に分離することにより、ＣＴＣとその他の成分（例えば、赤血球、白血球、血小板等の正常細胞、塩類、アルブミン等の血漿タンパク質、免疫グロブリン等の抗体、血液凝固因子等）とを分離することができるうえ、その他の成分に及ぼすダメージを最小限にすることができる。なお、体液は希釈されたものであってもよい。
【００２７】
なお、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００を用いたＣＴＣの除去を、放射線療法および／または化学療法と併用してもよいし、あるいは、放射線療法または化学療法の代替として用いることもできる。すなわち、本発明の一実施形態に係るがんの治療および／または予防方法は、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００を用いて患者から摂取した体液からがん細胞を除去した後、該体液を患者の体内に戻す工程を含む。この場合、該体液を患者の体内に戻す工程は例えば、血液透析と同様の手法を用いることができる。
【００２８】
図５および図６に、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００によって、採取された体液（血液）からがん細胞（ＣＴＣ）１６をＣＴＣ以外の血液構成成分１５と選択的に分離する例を示す。すなわち、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００において、血液１７は複数の注入口４から導入された後、各注入口４に接続する第１流路１内を移動し、血液１７中のＣＴＣ以外の血液構成成分１５は貫通孔３を通過して第２流路２へと移動した後、排出口５から排出される。一方、血液１７中のＣＴＣ１６は、抗体およびアポトーシス誘発因子固定化領域６の抗体および／またはアポトーシス誘発因子と結合したり、貫通孔３にて第２流路２への移動が阻止されたりする結果、血液１７中から除去される。これにより、ＣＴＣ１６が除去された血液１７が排出口５から排出される。
【００２９】
なお、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００を、がん細胞以外の細胞、ウイルス、細菌、タンパク質、低分子〜高分子化合物、粒子、コロイド、例えば花粉等のアレルギー物質、毒物、有害物質、環境汚染物質を液体中から分離するための装置として使用してもよい。また、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００を例えば、血液透析、血液浄化、細胞分化誘導、遺伝子導入のための装置として使用してもよい。
【００３０】
１．３．がん細胞分離装置の製造方法
以下に、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００の製造方法を具体的に説明する。図７（ａ）〜図７（ｆ）、図８（ａ）〜図８（ｆ）、および図９の（ａ）〜図９（ｃ）は、図１に示されるがん細胞分離装置の製造方法を説明する断面図である。
【００３１】
なお、本実施形態においては、第１の基材１０が単結晶シリコンからなり、第２および第３の基材１２，１４が樹脂からなる場合について説明するが、上述したように、第１〜第３の基材の材質はこれらに限定されず、流路１および２内を流れる血液と接触することで血液中の他の成分にダメージを及ぼさない材質であればよい。
【００３２】
例えば、第１〜第３の基材が例えば樹脂からなる場合、後述する製造方法によって得られた装置を鋳型として、鋳型成形によって、樹脂からなるがん細胞分離装置を製造することもできる。
【００３３】
本実施形態に係るがん細胞分離装置１００の製造方法は、基板（第１の基材１０）の表面に第２流路２を形成する工程、第２流路２の底部に凹部１８を形成する工程、基板の裏面に、第２流路２と平行な方向に延びる第１流路１を形成する工程、および凹部１８を第１流路１と貫通させて、第１流路１と第２流路２とを接続し、かつ、第１流路１および第２流路２の長手方向と垂直な断面（図４参照）において、第１流路１の幅ｗ１および第２流路２の幅ｗ２以下の径ｄを有する貫通孔３を形成する工程、を含む。
【００３４】
まず、例えば面方位（１００）で厚さが１００μｍの単結晶シリコンからなる第１の基材１０の両面に、熱酸化により、例えば１．６５μｍの酸化シリコン膜からなる酸化膜２０を形成する（図７（ａ）参照）。次に、フォトリソグラフィー法により、酸化膜２０が設けられた第１の基材１の片面に、第２流路２の形成のためのレジスト２１を形成する（図７（ｂ）参照）。すなわち、このレジスト２１は、第２流路２のパターンを有する。次いで、このレジスト２１をマスクとして酸化膜２０をエッチングすることにより、凹部２２を形成する（図７（ｃ）参照）。この凹部２２は、後の工程において第２流路２の形成のためのマスクとして機能する。ここで、エッチャントとして、例えばバッファーフッ酸を用いることができる。その後、レジスト２１を例えば加熱した硫酸／過酸化水素水を用いて除去した後（図７（ｄ）参照）、凹部２２が設けられた酸化膜２０の上に、貫通孔３の形成のためのレジスト２３を形成する（図７（ｅ）参照）。すなわち、このレジスト２３は、凹部１８のパターンを有する。次いで、このレジスト２３をマスクとして酸化膜２０をエッチングすることにより、凹部２２より小さい幅を有する凹部２５を凹部２２内に形成する（図７（ｆ）参照）。ここで、凹部２５の底部は、第１の基材１０である単結晶シリコンから構成される。ここで、エッチャントとして、例えばバッファーフッ酸を用いることができる。この凹部２５は、後の工程において貫通孔３の形成のためのマスクとして機能する。
【００３５】
次いで、この凹部２５をマスクとして、ＩＣＰドライエッチングにより第１の基材１０をエッチングして、第１の機材１０に凹部２６を形成する（図８（ａ）参照）。すなわち、凹部２６は凹部２２の底部に設けられ、凹部２２よりも幅が小さく、かつ、凹部２６の底部は、凹部２２の底部よりも深い位置に存在する。次いで、凹部２２の底部のうち酸化膜２０で構成されている部分を、バッファーフッ酸を用いたエッチングにより除去した後（図８（ｂ）参照）、ＩＣＰドライエッチングにより第１の基材１０をエッチングして、第１の機材１０に第２流路２を形成する（図８（ｃ）参照）。この工程において、図８（ａ）における凹部２６の形状が反映された状態でエッチングが進行することにより、第２流路２の底部には凹部１８が設けられる。続いて、酸化膜２０を除去した後、熱酸化により、例えば１．６５μｍの酸化シリコン膜からなる酸化膜２７を再度形成する（図８（ｄ）参照）。次いで、第１の基材１０において第２流路２が設けられている面に保護部材２８を貼り付ける（図８（ｅ）参照）。ここで、保護部材２８としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂などの樹脂からなるフィルムであってもよいし、あるいは金属板であってもよい。次いで、第１の基材１０において第２流路２が設けられている面と反対側の面に、フォトリソグラフィー法により、第１流路１形成のためのレジスト２９を形成する（図８（ｆ）参照）。すなわち、このレジスト２９は、第１流路１のパターンを有する。
【００３６】
次に、レジスト２９をマスクとして、エッチャントとしてバッファーフッ酸を用いたエッチングにより、酸化膜２７の露出部分を除去して、第１の基材１０を露出させる（図９（ａ）参照）。次いで、エッチャントとして例えば８０℃に加熱した２５％ＫＯＨ水溶液を用いて第１の基材１０を異方性エッチングして、第１の基材１０に第１流路１を形成する（図９（ｂ）参照）。このエッチングにより、断面がテーパ状である第１流路１が得られる。続いて、フッ酸（１５％）を用いて酸化膜２７を除去した後、熱酸化により、例えば０．１μｍの酸化シリコン膜からなる酸化膜３３を形成する（図９（ｃ）参照）。次いで、がん細胞と特異的に結合する抗体およびアポトーシス誘発因子を酸化膜３３の表面に固定化する処理を行う。最後に、第１の基材１０のうち第２および第３の基材１２，１４との貼り合わせ面に対してＵＶ処理またはプラズマ処理を行った後、第１の基材１０と第２および第３の基材１２，１４とを貼り合わせる（図９（ｄ）参照）。ここで、第２の基材１２の注入口４となる貫通孔が第１流路１の上に配置され、第３の基材１４の排出口５となる貫通孔が第２流路２の下に配置された状態で貼り合わせを行う。以上により、図１〜図４に示されるがん細胞分離装置１００が得られる。
【００３７】
本実施形態に係るがん細胞分離装置１００の製造方法によれば、ドライエッチングおよびウエットエッチングを組み合わせて、第１流路１および第２流路２とともに、第１流路１と第２流路２とを接続する貫通孔３を形成することにより、第１流路１、第２流路２、および貫通孔３の厳密なサイズ制御が可能である。これにより、高精度に寸法制御された第１流路１、第２流路２、および貫通孔３を得ることができる。
【００３８】
１．４．作用効果
本実施形態に係るがん細胞分離装置１００によれば、がん細胞を含む懸濁液を第１流路１に導入した場合、第１流路１と第２流路２とを接続し、かつ、第１流路１および第２流路２の長手方向と垂直な断面において、第１流路１の幅および第２流路２の幅以下の径を有する貫通孔３にて、がん細胞が第１流路から第２流路へと移動するのを阻止することができる。また、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００によってがん細胞が除去された細胞懸濁液は排出口５から排出された後、容易に回収することができる。これにより、細胞懸濁液が血液などの体液である場合、がん細胞が除去された後、再び体内に戻すことが容易である。
【００３９】
２．第２実施形態
２．１．がん細胞分離装置の構成および使用方法
図１０は、本発明の他の一実施形態に係るがん細胞分離装置２００の一断面を模式的に示す図であり、第１実施形態における図２に相当する図である。
【００４０】
本実施形態に係るがん細胞分離装置２００は、第１流路１、第２流路２、および貫通孔３がそれぞれ別の基材３０〜３２に設けられている点で、第１流路１、第２流路２、および貫通孔３が同じ基材（第１の基材１０）に設けられている第１実施形態に係るがん細胞分離装置１００と異なる構成を有するが、上記の点以外は第１実施形態に係るがん細胞分離装置１００と同様の構成を有する。よって、本実施形態に係るがん細胞分離装置２００は、第１実施形態に係るがん細胞分離装置１００と同様の作用効果を有する。また、本実施形態に係るがん細胞分離装置２００の使用方法も、第１実施形態に係るがん細胞分離装置１００と同様である。
【００４１】
２．２．がん細胞分離装置の製造方法
以下に、本実施形態に係るがん細胞分離装置２００の製造方法を具体的に説明する。図１１（ａ）〜図１１（ｆ）は、図１０に示されるがん細胞分離装置２００の製造方法を説明する断面図である。なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、基材３０が単結晶シリコンからなる場合について説明するが、基材３０はこれに限定されない。
【００４２】
本実施形態に係るがん細胞分離装置２００の製造方法は、第１流路１を有する基材（第１基材）３０と、貫通孔３を有する基材（第３基材）３１と、第２流路２を有する基材（第２基材）３２とをこの順で積層させ、第１流路１と貫通孔３と第２流路２とが１つの貫通孔を形成する状態で、基材３０と基材３１との接合面および基材３１と基材３２との接合面を接合する工程を含み、貫通孔３の幅径ｄは、図１０に示されるように、第１流路１と第２流路２とを接続し、かつ、第１流路１および第２流路２の長手方向と垂直な断面において、第１流路１の幅ｗ１および第２流路２の幅ｗ２以下である。
【００４３】
まず、第１実施形態の図９（ａ）で示される工程と同様の方法にて、基材３０の両面を熱酸化して酸化膜３４を形成した後（図１１（ａ）参照）、第１流路１の形成のためのレジスト３３を形成し、このレジスト３３をマスクとして酸化膜３４をパターニングして、開口部３９を形成する（図１１（ｂ）参照）。次いで、第１実施形態の図９（ｂ）および図９（ｃ）で示される工程と同様の方法にて、基材３０をエッチングして、テーパ状の断面を有する貫通孔である第１流路１を形成した後（図１１（ｃ）参照）、酸化膜３４を除去し、その後、熱酸化により酸化膜３５を形成する（図１１（ｄ）参照）。この後、がん細胞と特異的に結合する抗体およびアポトーシス誘発因子を酸化膜３５の表面に固定化する処理を行う。続いて、基材３０の基材３１との貼り合わせ面に対してＵＶ処理またはプラズマ処理を行った後、基材３１を基材３０に貼り合わせる（図１１（ｅ）参照）。なお、基材３１は貫通孔３を有し、この貫通孔３の表面には、がん細胞と特異的に結合する抗体およびアポトーシス誘発因子３６が表面に固定化されているのが好ましい。ここで、第１流路１と貫通孔３とが１つの貫通孔を形成する状態で、基材３０と基材３１との接合面を接合する。次いで、基材３１の基材３２との貼り合わせ面に対してＵＶ処理またはプラズマ処理を行った後、基材３２を基材３１に貼り合わせる。基材３２は、第２流路２となる貫通孔を有し（図１１（ｆ）参照）、この貫通孔の表面には、がん細胞と特異的に結合する抗体およびアポトーシス誘発因子３７が表面に固定化されているのが好ましい。ここで、第１流路１と貫通孔３と第２流路２とが１つの貫通孔を形成する状態で、基材３１と基材３２との接合面を接合する。最後に、第１実施形態の図９（ｄ）で示される工程と同様の方法にて、基材３０〜３２の接合体を、第２の基材１２および第３の基材１４と貼り合わせることにより、がん細胞分離装置２００が得られる（図１１（ｆ）参照）。
【００４４】
３．第３実施形態
３．１．がん細胞分離装置の構成および使用方法
図１２は、本発明の他の一実施形態に係るがん細胞分離装置３００の一断面を模式的に示す図であり、第１実施形態における図２に相当する図である。
【００４５】
本実施形態に係るがん細胞分離装置３００は、第１流路１の断面形状が矩形である点で、第１流路１の断面形状がテーパ状である第２実施形態に係るがん細胞分離装置２００と異なる構成を有するが、上記の点以外は第２実施形態に係るがん細胞分離装置２００と同様の構成を有する。よって、本実施形態に係るがん細胞分離装置３００は、第２実施形態に係るがん細胞分離装置２００と同様の作用効果を有する。また、本実施形態に係るがん細胞分離装置３００の使用方法も、第２実施形態に係るがん細胞分離装置２００と同様である。
【００４６】
３．２．がん細胞分離装置の製造方法
本実施形態に係るがん細胞分離装置３００の製造方法は、第２実施形態に係るがん細胞分離装置２００の製造方法において、図１１（ｃ）で示される工程において、異方性エッチング（ＫＯＨをエッチャントとして用いたウエットエッチング）の代わりに、等方性エッチング（ドライエッチング）を行うことにより、断面が矩形の第１流路１を形成する。上記工程以外は、第２実施形態に係るがん細胞分離装置２００の製造方法と同様の方法により、本実施形態に係るがん細胞分離装置３００が得られる。
【００４７】
４．第４実施形態
４．１．がん細胞分離装置の構成および使用方法
図１３は、本発明の他の一実施形態に係るがん細胞分離装置４００の一断面を模式的に示す図であり、第１実施形態における図２に相当する図である。
【００４８】
本実施形態に係るがん細胞分離装置４００は、第１流路１が凸凹状の側壁３８を有する点で、第２実施形態に係るがん細胞分離装置２００と異なる構成を有する。第１流路１が凸凹状の側壁３８を有することにより、第１流路１の表面積を増やすことができるため、第１流路の表面により多くの抗体・アポトーシス誘発因子を固定化させることができる。
【００４９】
上記の点以外は第２実施形態に係るがん細胞分離装置２００と同様の構成を有する。よって、本実施形態に係るがん細胞分離装置４００は、第２実施形態に係るがん細胞分離装置２００と同様の作用効果を有する。また、本実施形態に係るがん細胞分離装置４００の使用方法も、第２実施形態に係るがん細胞分離装置２００と同様である。
【００５０】
４．２．がん細胞分離装置の製造方法
本実施形態に係るがん細胞分離装置４００の製造方法は、第２実施形態に係るがん細胞分離装置２００の製造方法において、図１１（ｃ）で示される工程において、エッチャントとしてＫＯＨを用いたウエットエッチングの代わりに、ボッシュプロセスを用いたドライエッチング（例えばＩＣＰドライエッチング）によって、凸凹状の側壁３８を有する第１流路１を形成する。より具体的には、エッチングガスとしてＳＦ６を使用し、デポジション（成膜）ガスとしてＣ４Ｆ８を使用して、側壁のエッチングと成膜による保護とを繰り返して行うことにより、凸凹状の側壁３８を有する第１流路１を形成することができる。ここで、エッチングガスおよびデポジションガスの比率、プラテンパワー、チャンバー圧、およびエッチング時間を適宜設定することによって、凸凹の大きさおよび第１流路１の深さを制御することができる。
【００５１】
上記工程以外は、第２実施形態に係るがん細胞分離装置２００の製造方法と同様の方法により、本実施形態に係るがん細胞分離装置４００が得られる。
【００５２】
本発明に係る実施の形態の説明は以上である。本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００５３】
１…第１の流路、２…第２の流路、３…貫通孔、４…注入部、５…排出部、６…抗体およびアポトーシス誘発因子固定化領域、１０…第１の基材、１２…第２の基材、１４…第３の基材、１５…ＣＴＣ以外の血液構成成分、１６…ＣＴＣ（循環がん細胞）、１７…血液、１８，２２，２４，２５，２６…凹部、２０，２７，２９，３４，３５…酸化膜、２１，２３，２９，３３…レジスト、３９…開口部、２８…保護部材、３０〜３２…基材、３６，３７…抗体およびアポトーシス誘発因子、３８…側壁、１００，２００，３００，４００…がん細胞分離装置
【図１】
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【図４】
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【図７】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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