(57)【要約】【課題】細胞をより確実に分離するとともに分離効率を向上して短時間で分離する。【解決手段】細胞懸濁液を一方向に流動させる流路４と、該流路４を挟んで対向する第１の電極５および第２の電極６と、これらの電極５，６間に高周波電圧を加える電圧供給部７とを備え、第１の電極５が、流動方向に沿って配置された平坦な表面形状を有し、第２の電極６が、流動方向に交差する方向に沿って形成された溝状の凹部１４の底面に配置されている細胞分離装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞懸濁液を一方向に流動させる流路と、
該流路を挟んで対向する第１の電極および第２の電極と、
これらの電極間に高周波電圧を加える電圧供給部とを備え、
前記第１の電極が、流動方向に沿って配置された平坦な表面形状を有し、
前記第２の電極が、流動方向に交差する方向に沿って形成された溝状の凹部の底面に配置されている細胞分離装置。
【請求項２】
前記凹部が前記流動方向に間隔をあけて複数設けられ、
前記第２の電極が、各凹部の底面に配置されている請求項１に記載の細胞分離装置。
【請求項３】
前記第２の電極が、平坦な表面形状を有する電極部材の表面に設けられた絶縁性の材料からなる絶縁層を部分的に除去して形成された前記凹部の底面に前記電極部材の表面を部分的に露出させることにより設けられている請求項２に記載の細胞分離装置。
【請求項４】
前記第１の電極が前記流路の下面に設けられ、
前記第２の電極が前記流路の上面に設けられている請求項１から請求項３のいずれかに記載の細胞分離装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の細胞分離装置の前記電極間に高周波電圧を加えつつ前記流路内に細胞懸濁液を流動させる捕捉ステップと、
該捕捉ステップ後に前記電極間に高周波電圧を加えつつ前記流路内に等張液を流動させる洗浄ステップと、
該洗浄ステップ後に前記電極間に加えていた高周波電圧を低下させる降圧ステップと、
該降圧ステップにより高周波電圧を低下させた状態のままで前記流路内に等張液を流動させる回収ステップとを備える細胞分離方法。
【請求項６】
前記降圧ステップが、前記第２の電極を振動させる振動ステップを備える請求項５に記載の細胞分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞分離装置および細胞分離方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘電泳動特性の差を利用して粒子を分離する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０１／００５５１２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術は、電極の配列方向に流動する粒子を分離するために、波形の電極形状を採用する必要があり、装置が複雑で高価になるとともに、効率的に分離することができないという不都合がある。また、細胞の誘電泳動特性の相違に基づき細胞毎に作用する誘電泳動力、重力、浮力あるいは流動力をバランスさせて、正の誘電泳動特性を有する細胞を電極側に保持し、負の誘電泳動特性を有するものについては電極に保持させることなく流動させることで細胞を分離するものであるため、細胞懸濁液の流動速度を微妙に調節する必要があり、その調節は困難である。
【０００５】
そのため、細胞懸濁液の流動速度が速すぎると電極側に引き寄せられた正の誘電泳動特性を有する細胞がそのまま負の誘電泳動特性を有する細胞とともに流されてしまう場合がある。一方、流動速度を遅くすると細胞の保持はより確実に行われるが、分離効率が低下し、分離に多くの時間を要するという不都合がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、細胞をより確実に分離するとともに分離効率を向上して短時間で分離することができる細胞分離装置および細胞分離方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、細胞懸濁液を一方向に流動させる流路と、該流路を挟んで対向する第１の電極および第２の電極と、これらの電極間に高周波電圧を加える電圧供給部とを備え、前記第１の電極が、流動方向に沿って配置された平坦な表面形状を有し、前記第２の電極が、流動方向に交差する方向に沿って形成された溝状の凹部の底面に配置されている細胞分離装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、電圧供給部の作動によって第１の電極と第２の電極との間に高周波電圧を加えることにより、電極間に高周波不平等電界が形成されるので、電極に挟まれる流路内を流動する細胞懸濁液内の各細胞には、それらの細胞の誘電泳動特性に基づいて誘電泳動力が作用し、正の誘電泳動特性を有する細胞は高周波不平等電界の勾配が大きい方へと引き寄せられる。この場合に、第２の電極が溝の底部のみに設けられているので、高周波不平等電界は第２の電極に向かって勾配が大きくなっていく。
【０００９】
したがって、正の誘電泳動特性を有する細胞は、第２の電極に引き寄せられ、溝内に入る。溝が流動方向に交差する方向に沿って形成されているので、第２の電極に引き寄せられた細胞は溝に捕捉され、他の細胞は流れに従って流路内を流動し続ける。その結果、正の誘電泳動特性を有する細胞を他の細胞から分離することができる。この場合に、流路内における細胞懸濁液の流動速度を増大させても細胞が溝に捕捉された状態に維持されるので、分離効率を向上し、短時間で分離することができる。
【００１０】
上記発明においては、前記凹部が前記流動方向に間隔をあけて複数設けられ、前記第２の電極が、各凹部の底面に配置されていてもよい。
このようにすることで、最初の溝に捕捉されなかった正の誘電泳動特性を有する細胞はそれ以降に配列されている他の溝内の第２の電極に引き寄せられて順次細くされていくので、分離効率をさらに向上することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記第２の電極が、平坦な表面形状を有する電極部材の表面に設けられた絶縁性の材料からなる絶縁層を部分的に除去して形成された前記凹部の底面に前記電極部材の表面を部分的に露出させることにより設けられていてもよい。
このようにすることで、細胞懸濁液の流動方向に間隔をあけて複数の溝が設けられ、該溝の底面にそれぞれ第２の電極が配置された細胞分離装置を簡易に構成することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記第１の電極が前記流路の下面に設けられ、前記第２の電極が前記流路の上面に設けられていてもよい。
このようにすることで、溝内に捕捉された正の誘電泳動特性を有する細胞は電極間に加えていた高周波電圧を低下させ、あるいは、遮断することにより、重力により下方の流路内に下降する。したがって、細胞懸濁液を流動させて細胞を捕捉した後、等張液等の細胞を含まない液体を流動させた状態で電極間の高周波電圧を降圧させることにより、第２の電極に捕捉されていた細胞を下降させ、流路を介して簡易に回収することができる。
【００１３】
また、本発明は、上記いずれかの細胞分離装置の前記電極間に高周波電圧を加えつつ前記流路内に細胞懸濁液を流動させる捕捉ステップと、該捕捉ステップ後に前記電極間に高周波電圧を加えつつ前記流路内に等張液を流動させる洗浄ステップと、該洗浄ステップ後に前記電極間に加えていた高周波電圧を低下させる降圧ステップと、該降圧ステップにより高周波電圧を低下させた状態のままで前記流路内に等張液を流動させる回収ステップとを備える細胞分離方法を提供する。
【００１４】
本発明によれば、捕捉ステップにおいて溝内に正の誘電泳動特性を有する細胞を捕捉した後、洗浄ステップにおいて、細胞を溝内に捕捉させたままの状態で等張液により流路を洗浄することができる。そして、降圧ステップにおいて電極間に加えていた高周波電圧を低下させることにより、第２の電極への吸着状態を解除して、溝内に細くされていた細胞を解放する。その後、回収ステップにおいて、流路内に等張液を流動させることにより、解放された細胞を等張液によって押し流し、簡易に回収することができる。
【００１５】
上記発明においては、前記降圧ステップが、前記第２の電極を振動させる振動ステップを備えることとしてもよい。
このようにすることで、第２の電極に吸着されていた細胞が、振動により第２の電極から解放され易くなり、さらに容易に、残らず回収することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、細胞をより確実に分離するとともに分離効率を向上して短時間で分離することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一実施形態に係る細胞分離装置１および細胞分離方法について、図１〜図３を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る細胞分離装置１は、図１に示されるように、細胞懸濁液Ａを貯留する懸濁液容器２と、等張液Ｂを貯留する等張液容器３と、これらの容器２，３の下流側に配置される流路４と、該流路４を上下に挟んで対向する第１、第２の電極５，６と、該電極５，６間に高周波電圧を加える電圧供給部７と、流路４の下流側に配置された廃液容器８および回収容器９と、流路４の両端にそれぞれ配置された三方弁１０，１１と、これらの三方弁１０，１１および電圧供給部７を制御する制御部１２とを備えている。
【００１８】
制御部１２により流路４の上流側の三方弁１０が制御され、懸濁液容器２または等張液容器３のいずれかが流路４に接続されると、流路４に細胞懸濁液Ａまたは等張液Ｂのいずれかが流動させられるようになっている。また、制御部１２により流路４の下流側の三方弁１１が制御され、廃液容器８または回収容器９のいずれかが流路４に接続されると、流路４内を流動してきた細胞懸濁液Ａまたは等張液Ｂが回収されるようになっている。
【００１９】
第１の電極５は、図２に示されるように、流路４の下面に長手方向に沿って配置された平板状電極である。第２の電極６は、流路４の上面に長手方向に沿って第１の電極５と平行間隔をあけて配置される平板状電極の表面に、所定の厚さの絶縁材料からなる絶縁層１３を形成することにより構成されている。絶縁層１３は流路４の長手方向に間隔をあけて複数箇所で途切れており、これによって、長手方向に直交する方向に直線状に延びる複数の溝１４が形成され、これらの溝１４の底面に平板状電極を部分的に露出させている。すなわち、第２の電極６は、流路４の長手方向に間隔をあけて複数設けられた直線状の溝１４の底面にそれぞれ設けられている。
【００２０】
電圧供給部７の作動により第１の電極５と第２の電極６との間に高周波電圧を加えると、図３に示されるように、第１の電極５から第２の電極６に向けて電界の勾配が徐々に大きくなる高周波不平等電界Ｅが流路４の上下方向に形成されるようになっている。
【００２１】
このように構成された本実施形態に係る細胞分離装置１を用いた細胞分離方法について、以下に説明する。
本実施形態に係る細胞分離装置１を用いて細胞懸濁液Ａ内に含まれる正の誘電泳動特性を有する細胞（図３中黒塗りの円で示される細胞）Ｘを分離回収するには、制御部１２が、まず、図４に示されるように、三方弁１０，１１によって懸濁液容器２、流路４および廃液容器８を接続し、懸濁液容器２内の細胞懸濁液Ａを流路４に流通させる。図中、黒塗りされた三方弁の方向が閉止されていることが示されている。
【００２２】
このとき、制御部１２は、第１、第２の電極５，６間に高周波電圧を加えることにより、流路４内に高周波不平等電界Ｅを形成する（捕捉ステップ）。これにより、細胞懸濁液Ａ内に含まれている正の誘電泳動特性を有する細胞Ｘは、電界Ｅの勾配が大きくなる方向、すなわち、第２の電極６に向けて上方に引き寄せられ、第２の電極６に吸着される。一方、正の誘電泳動特性を有しない細胞（図３中黒塗りされていない円で示される細胞）Ｙは第２の電極６に吸着されることなく、流路４内をそのまま流動して廃液容器８に回収される。
【００２３】
第２の電極６は、流路４の上面に形成された溝１４の底面に配置されているので、吸着された細胞Ｘは、図３に示されるように溝１４内に収容され、細胞懸濁液Ａの流れにかかわらず、流されることなく第２の電極６に捕捉された状態に維持される。
【００２４】
次いで、制御部１２は、図５に示されるように、三方弁１０を切り替えて等張液容器３と流路４とを接続し、高周波不平等電界Ｅを流路４内に形成したままの状態で等張液Ｂを流路４内に流通させる（洗浄ステップ）。これにより、流路４内に残留していた細胞懸濁液Ａが廃液容器８内に排出される。
【００２５】
この状態で、制御部１２は、図６に示されるように、三方弁１１を切り替えて、廃液容器８と流路４との接続を遮断し、回収容器９と流路４とを接続する。そして、制御部１２は、電圧供給部７による高周波電圧の供給を停止する（降圧ステップ）。これにより、流路４内に形成されていた高周波不平等電界Ｅが消滅し、第２の電極６に吸着されていた正の誘電泳動特性を有する細胞Ｘが解放されるので、溝１４内から重力によって下降し流路４内に放出される。流路４内には等張液Ｂが流動されているので、放出された細胞Ｘは等張液Ｂに乗って回収容器９に回収される（回収ステップ）。
【００２６】
このように、本実施形態に係る細胞分離装置１および細胞分離方法によれば、第２の電極６に吸着された細胞Ｘが、凹部１４に収容されるので、流路４内において細胞懸濁液Ａが比較的速い速度で流動しても捕捉され続け、他の細胞Ｙからより確実に分離することができる。また、本実施形態に係る細胞分離装置１によれば、第２の電極６が設けられた溝１４が、流動方向に間隔をあけて複数設けられているので、正の誘電泳動特性を有する細胞Ｘが上流側の溝１４から順次捕捉されていく。したがって、細胞Ｘをより確実に分離することができる。
【００２７】
また、本実施形態においては、細胞Ｘを捕捉する溝１４を流路４の上面側に配置したので、高周波不平等電界Ｅを消滅させるだけで、重力の作用により細胞Ｘを容易に流路４内に放出させることができ、捕捉された細胞Ｘを簡易に回収することができる。
【００２８】
また、平板状電極の表面に絶縁層１３を形成し、その絶縁層１３を部分的に切り欠いた形態とすることで、溝１４の底面に第２の電極６を露出させることとしたが、これに代えて、絶縁層に形成した溝１４の底面に個別に第２の電極６を配置してもよい。
【００２９】
なお、本実施形態においては、第２の電極５を流路４の上面に配置したが、これに代えて、下面または側壁に設けることにしてもよい。
また、本実施形態においては、降圧ステップにおいて電極５，６間に加えていた電圧の供給を停止することとしたが、これに代えて、細胞Ｘの吸着状態が解除される程度に電圧を低下させることにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る細胞分離装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の細胞分離装置の流路と電極の配置例を示す模式的な縦断面図である。
【図３】図２の電極に高周波電圧を加えて高周波不平等電界を形成し、細胞を捕捉する捕捉ステップを示す縦断面図である。
【図４】図３の捕捉ステップを説明する全体構成図である。
【図５】図４の捕捉ステップ後の洗浄ステップを説明する全体構成図である。
【図６】図５の洗浄ステップ後の回収ステップを説明する全体構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ  細胞
Ｂ  等張液
１  細胞分離装置
２  懸濁液容器
３  等張液容器
４  流路
５  第１の電極
６  第２の電極
７  電圧供給部
８  廃液容器
９  回収容器
１０，１１  三方弁
１２  制御部
１３  絶縁層
１４  溝（凹部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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