(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の細胞分離ユニットと、
前記細胞分離ユニットの下方に配置されて前記細胞分離ユニットに固定された平板状の細胞捕捉ユニットとを備え、
前記細胞分離ユニットは、
複数の大細胞と、前記大細胞よりも小さい複数の小細胞と、サンプル液体成分とを含むサンプル液が導入されるサンプル液入口と、
前記大細胞の導電率と異なる導電率を有する搬送液が導入される搬送液入口と、
水平に配置され、前記サンプル液入口からの前記サンプル液および前記搬送液入口からの前記搬送液が流れるとともに、前記大細胞と前記搬送液の組と、前記小細胞と前記サンプル液体成分の組とを分離する細胞分離流路と、
前記細胞分離流路から前記大細胞と前記搬送液の組が流入する大細胞出口と、
前記細胞分離流路から前記小細胞と前記サンプル液体成分の組が流入する小細胞出口と
を有し、
前記細胞分離流路の内部には、それぞれ鉛直に延びる複数の柱が設けられ、これらの柱は複数の列に配列され、各列は前記サンプル液と前記搬送液の流れの方向に対して角度θで傾斜しており、前記流れの方向に対して垂直な方向において前記柱は間隔ｇをおいて配置され、前記大細胞は境界直径ＤＣより大きく、前記小細胞は前記境界直径ＤＣより小さく、
前記境界直径ＤＣは、
ＤＣ＝1.4ｇ・（１／ｔａｎθ）-0.48
を満たしており、
前記細胞捕捉ユニットは、
水平に配置され、前記細胞分離ユニットの前記大細胞出口に通じており、前記大細胞と前記搬送液の組が流れる大細胞流路と、
前記大細胞流路を流れる前記大細胞を誘電泳動作用により引き付けるための複数の電極線と
を有しており、
前記大細胞流路には、前記電極線で引き付けられた前記大細胞の１つを各々が捕捉可能な大きさを有する複数の細胞捕捉ウェルが形成されている
ことを特徴とする細胞捕捉装置。
【請求項２】
前記細胞分離流路の内部には、それぞれ鉛直に延びており、水平面内で前記大細胞の流れを前記細胞分離流路の一方の側部に偏らせ、水平面内で前記小細胞の流れを前記細胞分離流路の長手方向に向ける、複数の柱が設けられ、
前記搬送液入口と前記大細胞出口は、水平面内で前記細胞分離流路の前記一方の側部の側に配置され、
前記サンプル液入口と前記小細胞出口は、水平面内で前記細胞分離流路の他方の側部の側に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の前記細胞捕捉装置。
【請求項３】
前記細胞分離ユニットには複数の固定用貫通孔が形成され、
前記細胞捕捉ユニットには複数の固定用貫通孔が形成され、
前記細胞分離ユニットの前記固定用貫通孔と、前記細胞捕捉ユニットの前記固定用貫通孔に挿入される複数のピンと、
前記ピンに取り付けられて、前記細胞分離ユニットと細胞捕捉ユニットとを固定する複数の固定具とをさらに備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の細胞捕捉装置。
【請求項４】
前記細胞分離ユニットは、
前記細胞分離流路となる分離流路凹部が形成された細胞分離流路板と、
前記細胞分離流路板の下方に配置され、前記細胞分離流路板に重ねられて前記分離流路凹部を閉塞する細胞分離下側平板とを有し、
前記大細胞出口が前記細胞分離下側平板を貫通する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の細胞捕捉装置。
【請求項５】
前記細胞分離ユニットの前記細胞分離流路板は、エラストマーから形成されている
ことを特徴とする請求項４に記載の細胞捕捉装置。
【請求項６】
前記細胞分離ユニットは、さらに
前記細胞分離流路板の上方に配置され、前記細胞分離流路板に重ねられる細胞分離上側平板を有し、
前記サンプル液入口と、前記搬送液入口と、前記小細胞出口が前記細胞分離上側平板を貫通する
ことを特徴とする請求項５に記載の細胞捕捉装置。
【請求項７】
前記細胞捕捉ユニットは、
前記大細胞流路となる大細胞流路凹部が形成された細胞捕捉流路板と、
前記細胞捕捉流路板の下方に配置され、前記細胞捕捉流路板に重ねられて前記大細胞流路凹部を閉塞するとともに、前記複数の電極線を有する電極層および前記複数の細胞捕捉ウェルが形成された絶縁層が積層された細胞捕捉下側平板と
を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の細胞捕捉装置。
【請求項８】
前記細胞捕捉ユニットの前記細胞捕捉流路板は、エラストマーから形成されている
ことを特徴とする請求項７に記載の細胞捕捉装置。
【請求項９】
前記細胞分離ユニットと前記細胞捕捉ユニットとの間に配置されており、前記細胞分離ユニットの前記大細胞出口と、前記細胞捕捉ユニットの前記大細胞流路とを接続する大細胞流入貫通孔が形成されている接続平板をさらに備え、
前記接続平板の上面には、前記大細胞流入貫通孔を囲み、前記細胞分離ユニットに接触するエラストマーから形成された環状シールが配置されている
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の細胞捕捉装置。
【請求項１０】
前記細胞分離ユニットには、前記細胞捕捉ユニットの前記大細胞流路に通じており、前記大細胞流路から前記搬送液が排出される搬送液排出貫通孔が形成されている
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の細胞捕捉装置。
【請求項１１】
前記接続平板には、前記細胞分離ユニットの前記搬送液排出貫通孔と、前記細胞捕捉ユニットの前記大細胞流路とを接続する搬送液流入貫通孔が形成されており、
前記接続平板の上面には、前記搬送液流入貫通孔を囲み、前記細胞分離ユニットに接触するエラストマーから形成された環状シールが配置されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の細胞捕捉装置。
【請求項１２】
少なくとも前記細胞分離流路より上方の部分、および少なくとも前記細胞捕捉ウェルより上方の部分は透明である
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の細胞捕捉装置。
【請求項１３】
前記大細胞流路は前記細胞分離流路と平面視して異なる位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１２に記載の細胞捕捉装置。
【請求項１４】
前記細胞分離ユニットの上方に配置されて前記細胞分離ユニットに固定された平板状のサンプル液希釈ユニットをさらに備え、
前記サンプル液希釈ユニットは、
サンプル原液が導入されるサンプル原液入口と、
希釈液が導入される希釈液入口と、
水平に配置され、前記サンプル原液入口からの前記サンプル原液および前記希釈液入口からの前記希釈液が流れるとともに、前記サンプル原液と前記希釈液を混合して前記サンプル液を生成する希釈流路と、
前記希釈流路から前記サンプル液が流入するサンプル液出口とを
有し、
前記サンプル液出口は、前記細胞分離ユニットの前記サンプル液入口に通じている
ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の前記細胞捕捉装置。
【請求項１５】
前記希釈流路は、ジグザグに屈曲する主経路を有する
ことを特徴とする請求項１４に記載の前記細胞捕捉装置。
【請求項１６】
前記サンプル液希釈ユニットは、
前記細胞分離ユニットの前記搬送液入口に通じており、前記搬送液が導入される貫通孔である搬送液入口と、
前記細胞分離ユニットの前記小細胞出口に通じており、前記小細胞と前記サンプル液体成分の組が排出される貫通孔である小細胞出口と、
前記細胞捕捉ユニットの前記大細胞流路に通じており、前記大細胞流路から前記搬送液が排出される貫通孔である搬送液排出貫通孔と
を有する
ことを特徴とする請求項１４または１５に記載の前記細胞捕捉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプル液から特定の細胞を選択的に分離し、これらの細胞を解析のために捕捉する細胞捕捉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
がん患者の血液中には、がん原発組織から剥離した血中循環腫瘍細胞（ＣＴＣ、Circulating Tumor Cell）が存在する。このＣＴＣは、がんの転移と関連していると考えられており、血液中のＣＴＣを解析することで、がんの早期発見や、転移予測が行えると期待できる。しかし、ＣＴＣはがん患者の１０億個の細胞に数個程度と非常に希少であり、その解析は困難を極める。一方、個々のＣＴＣは、異なる性質を有すると考えられており、単一のＣＴＣをそれぞれ解析することが望ましい。【０００３】
これまでに、液体中の目的とする複数の細胞を誘電泳動（ＤＥＰ、Dielectrophoresis）作用によって引き付けて、多数のマイクロウェルまたはマイクロチャンバーのいずれか複数に、これらの細胞をそれぞれ捕捉することで、細胞を解析する装置が提案されている（特許文献１，２、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−９３３５９号公報
【特許文献２】特開２０１２−３４６４１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】最上聡文、外５名、「誘電泳動を利用した血中希少がん細胞の検出・解析システムの開発（Development of a System Utilizing Dielectrophoresis for Detection and Analysis of Rare Tumor Cells in Peripheral Blood）」、TOSOH Research & Technology Review Vol.58、東ソー株式会社、2014年、p3-12
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、誘電泳動作用を利用して、個々のＣＴＣを捕捉するためには、例えば、遠心分離を用いた血液からのＣＴＣ分離、誘電泳動のための液体の交換といった前処理を行う必要がある。液体の交換を行う理由は、通常の血液の導電率がＣＴＣのそれとほぼ同じであるため、誘電泳動が困難だからである。これらの前処理には熟練の技術が必要である。また、ＣＴＣを分離したとしても、ＣＴＣの捕捉処理の前に、ＣＴＣが汚染されるおそれがあり、そのために解析結果への悪影響が懸念される。【０００７】
ＣＴＣの捕捉に関する課題を説明したが、他の細胞よりも大きいサイズを有する他の種類の大細胞の捕捉に関しても類似する課題がある。【０００８】
そこで、本発明は、サンプル液に含まれていた大細胞をサンプル液から容易に分離することができ、大細胞を容易に搬送液に移すことができ、大細胞と搬送液の組を細胞捕捉処理のために移動する際の汚染を低減することが可能な細胞捕捉装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様に係る細胞捕捉装置は、平板状の細胞分離ユニットと、前記細胞分離ユニットの下方に配置されて前記細胞分離ユニットに固定された平板状の細胞捕捉ユニットとを備え、前記細胞分離ユニットは、複数の大細胞と、前記大細胞よりも小さい複数の小細胞と、サンプル液体成分とを含むサンプル液が導入されるサンプル液入口と、前記大細胞の導電率と異なる導電率を有する搬送液が導入される搬送液入口と、水平に配置され、前記サンプル液入口からの前記サンプル液および前記搬送液入口からの前記搬送液が流れるとともに、前記大細胞と前記搬送液の組と、前記小細胞と前記サンプル液体成分の組とを分離する細胞分離流路と、前記細胞分離流路から前記大細胞と前記搬送液の組が流入する大細胞出口と、前記細胞分離流路から前記小細胞と前記サンプル液体成分の組が流入する小細胞出口とを有し、前記細胞捕捉ユニットは、水平に配置され、前記細胞分離ユニットの前記大細胞出口に通じており、前記大細胞と前記搬送液の組が流れる大細胞流路と、前記大細胞流路を流れる前記大細胞を誘電泳動作用により引き付けるための複数の電極線とを有しており、前記大細胞流路には、前記電極線で引き付けられた前記大細胞の１つを各々が捕捉可能な大きさを有する複数の細胞捕捉ウェルが形成されている。【００１０】
この態様においては、細胞分離ユニットの細胞分離流路が、導入されたサンプル液と搬送液から、大細胞と搬送液の組と、小細胞とサンプル液体成分の組とを分離する。したがって、大細胞と小細胞を容易に分離することができると同時に、元々、サンプル液に含まれていた大細胞を搬送液に容易に移すことができる。細胞分離ユニットに固定された細胞捕捉ユニットは、大細胞と搬送液の組を受ける。細胞捕捉ユニットの大細胞流路を大細胞と搬送液の組が流れる間に、誘電泳動作用によって、複数の大細胞が細胞捕捉ユニットの複数の細胞捕捉ウェルのいずれか複数にそれぞれ捕捉される。細胞分離ユニットと細胞捕捉ユニットが一体化されていることによって、細胞分離ユニットで分離された大細胞と搬送液の組を、細胞捕捉ユニットに移動する際の汚染を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る細胞捕捉装置を示す正面図である。
【図２】図１の細胞捕捉装置を示す平面図である。
【図３】図１の細胞捕捉装置を分解して示す斜視図である。
【図４】細胞捕捉装置の細胞分離ユニットの細胞分離流路を示す平面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿って見た細胞捕捉装置の細胞分離ユニットの断面図である。
【図６】図４の部分ＶＩの拡大図である。
【図７】細胞分離流路の柱の配置を示す平面図である。
【図８】図２のＶ−Ｖ線に沿って見た細胞捕捉装置の細胞捕捉ユニットの断面図である。
【図９】細胞捕捉ユニットの概略を示す平面図である。
【図１０】圧縮された状態の細胞捕捉ユニットの断面図である。
【図１１】細胞捕捉装置の接続平板を示す平面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿って見た接続平板の断面図である。
【図１３】細胞分離ユニットで分離されたがん細胞および実験用粒子を示す写真の画像である。
【図１４】細胞捕捉ユニットで捕捉されたがん細胞を示す写真の画像である。
【図１５】細胞分離ユニットの細胞分離流路板を製造するモールドの製造工程を示す略図である。
【図１６】図１５の後の工程を示す略図である。
【図１７】図１６の後の工程を示す略図である。
【図１８】図１７の後の工程を示す略図である。
【図１９】製造されたモールドを示す略図である。
【図２０】モールドで細胞分離流路板を製造する工程を示す略図である。
【図２１】細胞分離流路板を細胞分離下側平板に接着する工程を示す略図である。
【図２２】細胞捕捉ユニットの細胞捕捉ウェルの形成工程を示す略図である。
【図２３】図２２の後の工程を示す略図である。
【図２４】図２３の後の工程を示す略図である。
【図２５】図２４の後の工程を示す略図である。
【図２６】細胞捕捉下側平板に形成された細胞捕捉ウェルを示す略図である。
【図２７】細胞捕捉下側平板に細胞捕捉流路板を接着する工程を示す略図である。
【図２８】実施形態の変形例に係る細胞捕捉装置を示す正面図である。
【図２９】図２８の細胞捕捉装置を示す平面図である。
【図３０】図２８の細胞捕捉装置の上部を分解して示す斜視図である。
【図３１】実施形態の変形例に係る細胞捕捉装置を示す正面図である。
【図３２】実施形態の変形例に係る細胞捕捉装置の細胞捕捉ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施形態を説明する。図面においては、部分の特徴を強調して示すことがあるため、縮尺は必ずしも正確ではない。
【００１３】
図１および図３に示すように、この実施形態に係る細胞捕捉装置１は、重ね合わせられた複数の板、具体的には、細胞捕捉下側平板２、細胞捕捉流路板３、接続平板４、細胞分離下側平板５、細胞分離流路板６、および細胞分離上側平板７を備える積層体構造を有する。
【００１４】
細胞捕捉下側平板２の四隅には、固定用貫通孔２ｈが形成されている。細胞捕捉流路板３の四隅には、固定用貫通孔３ｈが形成されている。接続平板４の四隅には、固定用貫通孔４ｈが形成されている。細胞分離下側平板５の四隅には、固定用貫通孔５ｈが形成されている。細胞分離流路板６の四隅には、固定用貫通孔６ｈが形成されている。細胞分離上側平板７の四隅には、固定用貫通孔７ｈが形成されている。
【００１５】
図１に示すように、固定用貫通孔２ｈ，３ｈ，４ｈ，５ｈ，６ｈ，７ｈには、頭部８ａを有するピン８の胴部が挿入され、ピン８の上部のオネジ部には、固定具としてのナット９が取り付けられている。このようにして、細胞捕捉下側平板２、細胞捕捉流路板３、接続平板４、細胞分離下側平板５、細胞分離流路板６、および細胞分離上側平板７が一体化されている。但し、固定具はナット９に限定されず、他の固定具であってもよい。
【００１６】
細胞分離下側平板５、細胞分離流路板６、および細胞分離上側平板７は、平板状の細胞分離ユニット１１を構成する。固定用貫通孔５ｈ，６ｈ，７ｈは、細胞分離ユニット１１の固定用貫通孔１１ｈを構成する。
【００１７】
細胞捕捉下側平板２および細胞捕捉流路板３は、細胞分離ユニット１１の下方に配置されて細胞分離ユニット１１に固定された平板状の細胞捕捉ユニット１０を構成する。固定用貫通孔２ｈ，３ｈ，４ｈは、細胞捕捉ユニット１０の固定用貫通孔１０ｈを構成する。
【００１８】
細胞捕捉ユニット１０は、ＤＥＰ作用を利用して、特定の種類の細胞（例えばＣＴＣ）を解析のために特定の位置にそれぞれ捕捉するために使用される。また、捕捉された細胞を解析するために、細胞捕捉ユニット１０を使用してもよい。
【００１９】
細胞分離ユニット１１は、捕捉処理の前処理のために使用される。具体的には、細胞分離ユニット１１は、サンプル液（例えば血液）に含まれていた特定の種類の細胞を他の細胞から分離し、かつ特定の種類の細胞の周囲の液体をサンプル液体成分から細胞の導電率と異なる導電率を有する搬送液に交換するために使用される。以下、細胞捕捉ユニット１０で捕捉される特定の種類の細胞を大細胞と呼び、解析に不要な他の細胞を小細胞と呼ぶ。
【００２０】
図１から図３に示すように、細胞分離ユニット１１は、サンプル液入口７Ｂ、搬送液入口７Ａ、細胞分離流路１１０、大細胞出口５Ｃ１、および小細胞出口７Ｄを有する。サンプル液入口７Ｂには、サンプル液の注入装置１５Ｂ（例えばピペット）から、サンプル液（例えば血液）が導入される。サンプル液は、複数の大細胞と、大細胞よりも小さい複数の小細胞と、サンプル液体成分とを含む。搬送液入口７Ａには、搬送液の注入装置１５Ａ（例えばピペット）から、搬送液が導入される。搬送液は、大細胞およびサンプル液の導電率と異なる導電率を有する。搬送液は、細胞捕捉ユニット１０で大細胞を解析するための試薬液であってもよい。図１および図２において、液体の流れを矢印Ｆで示す。
【００２１】
細胞分離流路１１０は、水平に配置され、サンプル液入口７Ｂからのサンプル液および搬送液入口７Ａからの搬送液が流れるとともに、大細胞と搬送液の組と、小細胞とサンプル液体成分の組とを分離する。大細胞出口５Ｃ１には、細胞分離流路１１０から大細胞と搬送液の組が流入する。大細胞出口５Ｃ１は、大細胞と搬送液の組を細胞捕捉ユニット１０に案内する。小細胞出口７Ｄには、細胞分離流路１１０から小細胞とサンプル液体成分の組が流入する。小細胞とサンプル液体成分の組は、小細胞とサンプル液体成分の吸引装置１５Ｄ（例えば、吸引ポンプＰに接続されたチューブ）によって吸引されて、小細胞出口７Ｄから排出される。
【００２２】
他方、細胞捕捉ユニット１０は、大細胞流路１００を有する。大細胞流路１００は、水平に配置され、細胞分離ユニット１１の大細胞出口５Ｃ１に通じており、ここには大細胞と搬送液の組が流れる。大細胞流路１００を搬送液が流れる間に、大細胞は捕捉され、残りの搬送液は、搬送液の吸引装置１５Ｃ（例えば、吸引ポンプＰに接続されたチューブ）によって吸引されて排出される。
【００２３】
図３に示すように、細胞分離流路板６には、細胞分離流路１１０となる分離流路凹部１１０ｈが形成されている。細胞分離流路板６の下方に配置された細胞分離下側平板５は、細胞分離流路板６に重ねられて分離流路凹部１１０ｈを閉塞する。このようにして、細胞分離下側平板５と細胞分離流路板６は、協働して細胞分離流路１１０を画定する。細胞分離流路板６には、サンプル液入口６Ｂ、搬送液入口６Ａおよび小細胞出口６Ｄが形成されている。これらは、分離流路凹部１１０ｈの上方の壁を貫通する孔である。
【００２４】
サンプル液入口７Ｂ、搬送液入口７Ａおよび小細胞出口７Ｄは、細胞分離上側平板７に形成された貫通孔であり、それぞれ細胞分離流路板６のサンプル液入口６Ｂ、搬送液入口６Ａおよび小細胞出口６Ｄに通ずる。サンプル液は、サンプル液入口７Ｂ，６Ｂを経て細胞分離流路１１０に流入する。搬送液は、搬送液入口７Ａ，６Ａを経て細胞分離流路１１０に流入する。小細胞とサンプル液体成分の組は、細胞分離流路１１０から小細胞出口６Ｄ，７Ｄに流出する。
【００２５】
大細胞出口５Ｃ１は、細胞分離下側平板５に形成された貫通孔であり、ここには細胞分離流路１１０から大細胞と搬送液の組が流入する。
【００２６】
接続平板４は、細胞捕捉ユニット１０と細胞分離ユニット１１とを接続するとともに、両者の間の液体の漏れを低減または防止するガスケットである。接続平板４には、大細胞流入貫通孔４Ｃ１および搬送液流入貫通孔４Ｃ２が形成されている。
【００２７】
細胞捕捉流路板３には、大細胞流路１００となる大細胞流路凹部１００ｈが形成されている。細胞捕捉流路板３の下方に配置された細胞捕捉下側平板２は、細胞捕捉下側平板２に重ねられて大細胞流路凹部１００ｈを閉塞する。このようにして、細胞捕捉下側平板２と細胞捕捉流路板３は、協働して大細胞流路１００を画定する。細胞捕捉流路板３には、大細胞流路１００の入口孔３Ｃ１と出口孔３Ｃ２が形成されている。これらは、大細胞流路凹部１００ｈの上方の壁を貫通する孔である。入口孔３Ｃ１は、細胞分離下側平板５の大細胞出口５Ｃ１と接続平板４の大細胞流入貫通孔４Ｃ１に通ずる。細胞分離流路１１０から大細胞と搬送液の組は、大細胞出口５Ｃ１、大細胞流入貫通孔４Ｃ１および入口孔３Ｃ１を経て大細胞流路１００に流入する。
【００２８】
さらに、細胞分離下側平板５には搬送液排出貫通孔５Ｃ２が形成され、細胞分離流路板６には搬送液排出貫通孔６Ｃが形成され、細胞分離上側平板７には搬送液排出貫通孔７Ｃが形成されている。これらは、互いに通じており、細胞分離ユニット１１の搬送液排出貫通孔１１Ｃを構成する。大細胞流路１００の出口孔３Ｃ２は、接続平板４の搬送液流入貫通孔４Ｃ２と細胞分離ユニット１１の搬送液排出貫通孔１１Ｃに通ずる。大細胞流路１００から搬送液は、出口孔３Ｃ２、搬送液流入貫通孔４Ｃ２，５Ｃ２，６Ｃ，７Ｃを経て排出される。
【００２９】
細胞分離流路板６および細胞捕捉流路板３は、透明なエラストマー、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を主成分とするシリコーンゴムから形成されている。細胞分離上側平板７および細胞分離下側平板５は、例えばアクリル樹脂またはガラスのような透明材料から形成されている。接続平板４は、例えばアクリル樹脂またはガラスのような透明材料から形成された板であり、この板にはエラストマー製の環状シール４ｂ１，４ｂ２が固定されている。環状シール４ｂ１，４ｂ２については後述する。細胞捕捉下側平板２は、例えばアクリル樹脂またはガラスのような透明材料から形成された基板、ＤＥＰのための電極および絶縁層を有する。ＤＥＰのための電極および絶縁層については後述する。
【００３０】
次に、細胞分離ユニット１１の細胞分離流路１１０について詳しく説明する。図４に示すように、細胞分離流路１１０は、直線状のメイン流路１１１と、搬送液導入流路１１０Ａ、サンプル液導入流路１１０Ｂ、大細胞排出流路１１０Ｃ、および小細胞排出流路１１０Ｄを有する。搬送液導入流路１１０Ａは搬送液入口６Ａに通じており、サンプル液導入流路１１０Ｂはサンプル液入口６Ｂに通じており、大細胞排出流路１１０Ｃは大細胞出口５Ｃ１に通じており、小細胞排出流路１１０Ｄは小細胞出口６Ｄに通じている。
【００３１】
搬送液導入流路１１０Ａおよびサンプル液導入流路１１０Ｂは、メイン流路１１１の一端（すなわち上流端）に接続され、大細胞排出流路１１０Ｃおよび小細胞排出流路１１０Ｄは、メイン流路１１１の他端（すなわち下流端）に接続されている。搬送液導入流路１１０Ａおよび大細胞排出流路１１０Ｃは、直線状のメイン流路１１１の延長線上に延びており、大きい幅を有するのに対して、サンプル液導入流路１１０Ｂおよび小細胞排出流路１１０Ｄは、メイン流路１１１の付近部分だけがメイン流路１１１の延長線上に延びており、小さい幅を有する。
【００３２】
図５および図６に示すように、細胞分離流路１１０のメイン流路１１１の内部には、それぞれ鉛直に延びる複数の柱１１２が設けられている。これらの柱１１２は、決定論的横置換（ＤＬＤ、Deterministic Lateral Displacement）法によって、液体中を流れる大細胞と小細胞を分離する。ＤＬＤ法については、鳥取直友、外３名、「決定論的横置換法を用いた粒子分離デバイスの開発（Development of Deterministic Lateral Displacement Device for Separation of Particles）」、２０１５年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集、公益社団法人精密工学会、2015年、p743-744、および国際公開第２０１６／１３６２７３号に開示されている。ＤＬＤ法は、マイクロ流体デバイスに規則的に配置された多数の柱を利用して、粒子が分散された液体の流れの中から大きい粒子と小さい粒子を分離する技術である。
【００３３】
図７は、ＤＬＤ法で利用される多数の柱１１２を示す平面図である。多数の柱１１２は、複数の列を形成するが、各列は流れの方向Ｆに対して角度θで傾斜している。小粒子または小細胞１２１は、柱１１２によって流れの向きを変えながら、流れの方向Ｆに対してジグザグに進むが、おおまかには層流に乗って直線的に進む。一方、大粒子または大細胞１２０は、柱１１２の列の傾きに沿って斜めに進む。このため、細胞分離流路１１０のメイン流路１１１を層流が流れる場合、これらの柱１１２は、水平面内で大細胞１２０の流れを細胞分離流路１１０の一方の側部１１０Ｅに偏らせ、水平面内で小細胞１２１の流れを細胞分離流路１１０の長手方向、すなわち流れの方向Ｆに向ける。
【００３４】
おおまかに流れの方向に沿って進む小粒子と斜めに進む大粒子の境界直径ＤＣは、「決定論的横置換法を用いた粒子分離デバイスの開発」および国際公開第２０１６／１３６２７３号によれば、下記の式で求められる。
ＤＣ＝1.4ｇ・Ｎ-0.48      (式１）
ここで、ｇは流れの方向Ｆに対して垂直な方向での柱１１２の間隔であり、Ｎは流線（flow streams）の数であり、下記の式で表される。
Ｎ＝１／ε      (式２）
ここで、εはrow shift fraction、すなわち柱１１２のずれ率であり、ε＝tanθである。
【００３５】
境界直径ＤＣは、国際公開第２０１６／１３６２７３号によれば、式１と等価な下記の式で求められる。
ＤＣ＝1.4ｇ・ε0.48      (式３）
国際公開第２０１６／１３６２７３号によれば、０．０６＜ε＜０．１程度の場合に、大粒子と小粒子の分離が良好に行える。したがって、境界直径ＤＣは下記の式の範囲にある。
0.3628ｇ＜ＤＣ＜0.4636ｇ      (式４）
境界直径ＤＣ未満の直径を有する粒子はおおまかに流れの方向に沿って進み、境界直径ＤＣより大きい直径を有する粒子は斜めに進む。ＣＴＣは他の血中細胞よりも大きいため、ＤＬＤ法を用いる細胞分離ユニット１１によって、サンプル液（例えば血液）からＣＴＣを分離することができる。
【００３６】
図面において、柱１１２の数および位置は、必ずしも正確ではない。柱１１２の水平面での断面形状は円形であるが、上記の分離作用を発揮する限り、断面形状は他の形状であってもよい。
【００３７】
図２、図４および図５に示すように、搬送液入口７Ａ，６Ａと大細胞出口５Ｃ１は、水平面内で細胞分離流路１１０の一方の側部１１０Ｅ（大細胞が集中する側部）の側に配置され、サンプル液入口７Ｂ，６Ｂと小細胞出口７Ｄ，６Ｄは、水平面内で細胞分離流路１１０の反対の側部１１０Ｆの側に配置されている。細胞分離流路１１０を流れる液体を層流にすることによって、搬送液入口７Ａ，６Ａを通じて導入される搬送液は、細胞分離流路１１０の一方の側部１１０Ｅの付近を流れ、サンプル液入口７Ｂを通じて導入されるサンプル液のサンプル液体成分は、細胞分離流路１１０の他方の側部１１０Ｆの付近を流れる。
【００３８】
細胞分離流路１１０の複数の柱１１２の作用によって、大細胞は、細胞分離流路１１０の側部１１０Ｅの付近に集中し、小細胞は、細胞分離流路１１０の長手方向に沿って流れる。搬送液入口７Ａと大細胞出口５Ｃ１が、水平面内で細胞分離流路１１０の一方の側部１１０Ｅの側に配置されることによって、液体の流れに伴って、自動的に大細胞出口５Ｃ１に大細胞と搬送液が流入し、サンプル液入口７Ｂと小細胞出口７Ｄが、水平面内で細胞分離流路１１０の他方の側部１１０Ｆの側に配置されていることによって、液体の流れに伴って、自動的に小細胞出口７Ｄ，６Ｄに小細胞とサンプル液体成分が流入する。したがって、大細胞と小細胞を容易に分離することができると同時に、元々、サンプル液に含まれていた大細胞を搬送液に容易に移すことができる。
【００３９】
図６に示すように、メイン流路１１１内の液体の流れを層流にしやすくするため、メイン流路１１１の下流側には複数の整流板１１４が配置され、これらの整流板１１４は互いに平行かつメイン流路１１１の長手方向に平行に配列されている。同様の整流板は、メイン流路１１１の上流側にも配置されている。但し、整流板１１４は必ずしも必須ではない。図６において、符号１１３は、整流板１１４の下流側に配置された小細胞排出流路１１０Ｄと大細胞排出流路１１０Ｃの間の隔壁を示す。
【００４０】
次に、細胞捕捉ユニット１０の大細胞流路１００について詳しく説明する。細胞分離流路１１０から大細胞と搬送液の組は、大細胞出口５Ｃ１、大細胞流入貫通孔４Ｃ１および入口孔３Ｃ１を経て大細胞流路１００に流入する。図８に示すように、大細胞流路１００は、細胞捕捉下側平板２と細胞捕捉流路板３により画定されている。細胞捕捉下側平板２は、例えばアクリル樹脂またはガラスのような透明材料から形成された基板１０１を有する。
【００４１】
図８および図９に示すように、ＤＥＰ作用によって大細胞１２０を引き付けるために、細胞捕捉下側平板２の基板１０１の上面には、複数の電極線１０２Ａ，１０２Ｂが互いに平行に配置されている。図９に示すように、電極線１０２Ａ，１０２Ｂは、交差指状電極（ＩＤＥ、Inter-Digitated Electrodes）を構成する。すなわち、複数の電極線１０２Ａは電極線１０２Ｃによって接続され、複数の電極線１０２Ｂは電極線１０２Ｄによって接続されている。但し、図９は略図であって、電極線１０２Ａ，１０２Ｂの数、および後述する細胞捕捉ウェル１０４の数を正確には表していない。電極線１０２Ｃと電極線１０２Ｄには、電源装置１０５によって異なる電位が与えられている。この実施形態では、電極線１０２Ａ，１０２Ｂは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から形成されているが、他の導電材料から形成されてもよい。
【００４２】
図８および図９に示すように、電極線１０２Ａ，１０２Ｂを有する電極層１０２の上には、絶縁層１０３が形成されており、絶縁層１０３には、大細胞１２０を捕捉するための複数の細胞捕捉ウェル１０４が形成されている。この実施形態では、細胞捕捉ウェル１０４は、絶縁層１０３を貫通する円形の貫通孔であるが、細胞捕捉ウェル１０４の形状は図示に限定されない。細胞捕捉ウェル１０４の中央部は、電極線１０２Ａ，１０２Ｂに重ならず、細胞捕捉ウェル１０４の各端部は、電極線１０２Ａ，１０２Ｂのいずれかに重なっている。
【００４３】
各細胞捕捉ウェル１０４は、大細胞１２０の１つを捕捉可能な直径を有する。すなわち、細胞捕捉ウェル１０４の直径は、目的とする大細胞１２０の直径よりも大きく、その大細胞１２０の直径の２倍よりも小さい。
【００４４】
上記構成により、大細胞流路１００を大細胞１２０と搬送液Ｌの組が流れる間に、ＤＥＰ作用によって、複数の大細胞１２０が複数の細胞捕捉ウェル１０４のいずれか複数にそれぞれ捕捉される。大細胞流路１００が形成された細胞捕捉流路板３は、軟らかいエラストマーから形成されているので、図１０に示すように、細胞捕捉流路板３をその厚さ方向に圧縮して、細胞捕捉流路板３の上壁３Ｔと基板１０１との間隔、すなわち大細胞流路１００の高さを狭めて、各大細胞１２０を細胞捕捉ウェル１０４に流出しないように収容することができる。
【００４５】
上記したように、搬送液Ｌは、細胞捕捉ユニット１０で大細胞１２０を解析するための試薬液であってもよい。したがって、図１０に示す状態で、細胞捕捉ウェル１０４に収容された個々の大細胞１２０を解析してもよい。例えば、大細胞１２０の成分と反応して蛍光または燐光を発する物質を含有する試薬液を搬送液Ｌとして使用し、細胞捕捉ウェル１０４に収容された個々の大細胞１２０から発せられる蛍光または燐光の変化を観察してもよい。あるいは、ポリメラーゼ連鎖反応を観察するための試薬を搬送液Ｌとして使用してもよい。大細胞１２０の解析の前に、電極線１０２Ａ，１０２Ｂによって、細胞捕捉で使用された電圧よりも大きい電圧を大細胞１２０に与えることによって、大細胞１２０を破砕してもよい。
【００４６】
但し、搬送液Ｌを大細胞流路１００から排出した後に、試薬液を大細胞流路１００に導入し、その後に、細胞捕捉ウェル１０４に収容された個々の大細胞１２０を解析してもよい。この場合、試薬液は、搬送液Ｌと同様に、例えば、搬送液入口７Ａから導入され、搬送液入口６Ａ、細胞分離流路１１０、大細胞出口５Ｃ１、大細胞流入貫通孔４Ｃ１、入口孔３Ｃ１、および大細胞流路１００を通って、大細胞流路１００に導かれる。また、試薬液は、搬送液Ｌと同様に、吸引装置１５Ｃによって、大細胞流路１００から、出口孔３Ｃ２、搬送液流入貫通孔４Ｃ２、および搬送液排出貫通孔１１Ｃを通って排出される。
【００４７】
大細胞流路１００の上方の細胞捕捉流路板３、接続平板４、細胞分離下側平板５、細胞分離流路板６、および細胞分離上側平板７は透明材料から形成されている。また、図２に示すように、大細胞流路１００は細胞分離流路１１０と平面視して異なる位置に配置されている。したがって、大細胞流路１００に固定された大細胞１２０を上方から目視または光学機器で観察することが容易である。
【００４８】
大細胞流路１００に固定された大細胞１２０を解析する前に、細胞分離ユニット１１および接続平板４を細胞捕捉ユニット１０から取り外してもよい。ピン８から固定具、例えばナット９を着脱することにより、これは容易に実施可能である。大細胞流路１００の上方の細胞捕捉流路板３は透明であるので、細胞分離ユニット１１および接続平板４を取り外した後でも、大細胞流路１００に固定された大細胞１２０を上方から目視または光学機器で観察することが容易である。
【００４９】
次に、細胞捕捉ユニット１０と細胞分離ユニット１１とを接続する接続平板４について詳しく説明する。図１１および図１２に示すように、接続平板４には、大細胞流入貫通孔４Ｃ１および搬送液流入貫通孔４Ｃ２が形成されている。上記の通り、大細胞流入貫通孔４Ｃ１は、細胞分離ユニット１１の大細胞出口５Ｃ１と細胞捕捉ユニット１０の大細胞流路１００とを接続し、搬送液流入貫通孔４Ｃ２は、細胞分離ユニット１１の搬送液排出貫通孔１１Ｃと細胞捕捉ユニット１０の大細胞流路１００とを接続する。
【００５０】
接続平板４の上面には、大細胞流入貫通孔４Ｃ１および搬送液流入貫通孔４Ｃ２をそれぞれ囲むエラストマーから形成された環状シール４ｂ１，４ｂ２が固定されている。エラストマーは、例えばシリコーンゴムであってよい。接続平板４の上面、すなわち細胞分離ユニット１１の細胞分離下側平板５に対向する面に、環状シール４ｂ１，４ｂ２が配置されており、環状シール４ｂ１，４ｂ２が圧縮されて弾性変形することによって、細胞分離ユニット１１と接続平板４の間の搬送液の漏れが防止または低減される。
【００５１】
この実施形態では、環状シール４ｂ１，４ｂ２は接続平板４に固定されているが、環状シール４ｂ１，４ｂ２は接続平板４と分離可能であってもよい。例えば、Ｏリング、Ｄリングなどの環状シールを環状シール４ｂ１，４ｂ２として、接続平板４と細胞分離ユニット１１との間に配置してもよい。
【００５２】
この実施形態では、細胞捕捉装置１は、重ね合わせられた複数の板を備える積層体構造を有する。この構造において、エラストマー製の部品が液体の経路からの漏れを低減または防止する。具体的には、細胞分離ユニット１１において、細胞分離流路板６はエラストマーから形成されている。このため、細胞分離流路板６と細胞分離下側平板５を重ねて圧縮すると、細胞分離下側平板５に細胞分離流路板６が密着し、これらの間の液体の漏れが防止または低減される。また、細胞分離上側平板７と細胞分離流路板６を重ねて圧縮すると、細胞分離上側平板７に細胞分離流路板６が密着し、これらの間の液体の漏れが防止または低減される。
【００５３】
また、細胞捕捉ユニット１０において、細胞捕捉流路板３がエラストマーから形成されているので、細胞捕捉流路板３と細胞捕捉下側平板２を重ねて圧縮すると、細胞捕捉下側平板２に細胞捕捉流路板３が密着し、これらの間の液体の漏れが防止または低減される。細胞捕捉ユニット１０の上面を持つ細胞捕捉流路板３がエラストマーで形成されているため、接続平板４と細胞捕捉ユニット１０を重ねて圧縮すると、接続平板４に細胞捕捉ユニット１０が密着するので、細胞捕捉ユニット１０と接続平板４の間の搬送液の漏れが防止または低減される。そして、接続平板４と細胞分離ユニット１１の間の搬送液の漏れは、両者の間の環状シール４ｂ１，４ｂ２によって、防止または低減される。
【００５４】
上記の通り、積層体構造において、エラストマー製の部品が液体の経路からの漏れを低減または防止する。ピン８に取り付けられた固定具、例えばナット９は、これらのエラストマー製の部品を圧縮して弾性変形させ、それらの封止性能を高める。但し、必要に応じて、接着剤、化学的反応、または熱的反応を用いて、板と板とを接合してもよい。
【００５５】
次に、この実施形態を用いた実験について説明する。
細胞分離ユニット１１における流れの方向Ｆに対して垂直な方向での柱１１２の間隔ｇ＝40μｍ、流線の数Ｎ＝36.6に設定し、ＤＬＤ法に従った細胞分離ユニット１１における境界直径ＤＣを9.93μｍに設計した。
【００５６】
搬送液として、純水（Milli-Q（商標））に、0.01mMのCaCl2、10mMのHEPES、236mMのスクロース、59mMのグルコース、２％のＢＳＡ(ウシ血清アルブミン)を溶かした溶液を使用した。サンプル液として、リン酸緩衝液1000μlに、１μｌの直径1.7μｍのポリスチレンの球状粒子と、ＰＣ３細胞（ヒト前立腺がん細胞）を加えた液体を使用した。ポリスチレンの球状粒子は、直径が約2μｍである血小板の代わりに使用された。ＰＣ３細胞の直径は、12〜22μｍ程度なので、境界直径ＤＣが9.93μｍである細胞分離ユニット１１により、ポリスチレンの球状粒子、ひいては血小板から分離することができると予想された。
【００５７】
吸引装置１５Ｃおよび吸引装置１５Ｄによって陰圧を与え、搬送液とサンプル液の流速を1.5μl/minに制御した。この結果、ＰＣ３細胞と搬送液の組と、ポリスチレンの球状粒子とサンプル液体成分の組とを分離することができた。すなわち、ＰＣ３細胞とポリスチレンの球状粒子を容易に分離することができると同時に、元々、サンプル液に含まれていたＰＣ３細胞を搬送液に容易に移すことができた。
【００５８】
図１３は、この実験で得られた、細胞分離ユニット１１で分離されたＰＣ３細胞およびポリスチレンの球状粒子を示す写真の画像である。細胞分離流路１１０の大細胞排出流路１１０Ｃに大細胞であるＰＣ３細胞が流入し、小細胞排出流路１１０Ｄにポリスチレンの球状粒子が流入する状態を理解することができる。
【００５９】
したがって、ポリスチレンの球状粒子とサンプル液体成分の組が小細胞出口７Ｄから排出され、ＰＣ３細胞と搬送液の組が大細胞出口５Ｃ１を通じて細胞捕捉ユニット１０に送られた。
【００６０】
細胞捕捉ユニット１０においては、細胞捕捉ウェル１０４の直径は24μｍであった。ＰＣ３細胞を細胞捕捉ユニット１０で捕捉するため、電源装置１０５によって、20MHz、6Vの交流電圧を電極に与えた。この結果、細胞捕捉ユニット１０の細胞捕捉ウェル１０４にＰＣ３細胞が捕捉された。図１４は、この実験で得られた、細胞捕捉ユニット１０で捕捉されたＰＣ３細胞を示す写真の画像である。個々のＰＣ３細胞は、１つの細胞捕捉ウェル１０４に捕捉された。
【００６１】
比較実験として、搬送液を送らずに、上記と同様の実験を行った。すなわち、液体の交換を行わずにＰＣ３細胞を細胞捕捉ユニット１０で捕捉することを試みた。比較実験では、ＰＣ３細胞は捕捉されなかった。
【００６２】
次に、上記実験で用いた細胞捕捉装置１の製造方法を説明する。以下の製造方法は例示であって、他の方法で細胞捕捉装置１を製造してもよい。
【００６３】
まず、細胞分離ユニット１１の細胞分離流路板６を製造するためのモールドの製造方法を説明する。図１５に示すように、直径４インチ（１００mm）のＰ型シリコンウェハ２０（結晶方位100）上に、エポキシ樹脂溶液２１を滴下して、スピンコートによって均一化した。エポキシ樹脂溶液２１としては、日本化薬株式会社製のネガ型フォトレジスト（商品名「SU8 3050」）を使用した。スピンコートは、回転数2000rpmで30秒間行った。
【００６４】
この後、エポキシ樹脂溶液２１の溶媒を乾燥させるため、図１６に示すように、ヒータ２４を用いて、温度95℃で25分間、プリベイクを行い、乾燥したエポキシ樹脂層２２を形成した。この後、図１７に示すように、マスク２６をエポキシ樹脂層２２に載せて、水銀ランプを用いて紫外線を照射し、エポキシ樹脂層２２の所望の部分を硬化させた。マスク２６は、細胞分離流路板６の柱１１２を有する細胞分離流路１１０に対応する部分をモールドに形成するために使用され、複数の柱１１２と同大かつ同形の複数の円柱を有する。
【００６５】
この後、エポキシ樹脂の重合反応を完了させるために、図１８に示すように、ヒータ２４を用いて、温度95℃で5分間、ベイクを行った。この後、マスク２６に接触して硬化しなかった部分を現像液（商品名「SU8 developer」）を用いて除去し、図１９に示すように、細胞分離流路１１０に対応する残存樹脂突起２２ａを形成した。そして、イソプロピルアルコールを用いて、シリコンウェハ２０を洗浄し、シリコンウェハ２０と残存樹脂突起２２ａを有するモールド２８が完成した。
【００６６】
次に、このモールド２８を用いて、図２０に示すように、細胞分離流路板６を成形した。その手順は、以下の通りである。まず、モールド２８を、ユニマテック株式会社製の離型剤（商品名「NOX FREE F-350」）に１分間浸漬し、十分乾燥させた。次に、モールド２８に、東レ・ダウコーニング株式会社製のシリコーンゴム（商品名「SILPOT 184」）を注入し、温度100℃で１時間放置して、シリコーンゴムを硬化させた。この後、モールド２８から硬化させたシリコーンゴムを剥がすことによって、モールド２８の形状が転写されたシリコーンゴム製の細胞分離流路板６を得た
【００６７】
細胞分離流路板６の搬送液入口６Ａ、サンプル液入口６Ｂ、小細胞出口６Ｄ、および固定用貫通孔６ｈは、この後、形成してもよい。モールド２８にこれらの成形用の樹脂突起を形成し、樹脂突起によって形成してもよい。
【００６８】
さらに、図２１に示すように、ガラス製の細胞分離下側平板５と細胞分離流路板６とを接合した。接合の手順は以下の通りである。まず、直径１ｍｍの大細胞出口５Ｃ１および搬送液排出貫通孔５Ｃ２を細胞分離下側平板５に形成した。次に、サムコ株式会社の装置（商品名「RIE-10NR」）を用いて、酸素プラズマを細胞分離下側平板５と細胞分離流路板６に照射した。このときのガス流量は、50SCCMであり、圧力は20Paであり、RF出力は75Wであり、放電時間は5秒であった。そして、細胞分離下側平板５と細胞分離流路板６のプラズマ照射面を接合した。
【００６９】
但し、細胞分離下側平板５と細胞分離流路板６の接合は必ずしも必須ではない。これらを接合しない方が、ピン８から細胞分離ユニット１１を取り外した場合、細胞分離流路１１０の清掃、洗浄または乾燥が容易なため好ましいかもしれない。
【００７０】
次に、細胞捕捉ユニット１０の製造方法を説明する。図２２に示すように、ジオマテック株式会社製のＩＴＯ電極線１０２Ａ，１０２Ｂが形成された基板１０１に、エポキシ樹脂溶液３１を滴下して、スピンコートによって均一化した。エポキシ樹脂溶液３１としては、日本化薬株式会社製のネガ型フォトレジスト（商品名「SU8 3005」）を使用した。スピンコートは、回転数2000rpmで30秒間行った。
【００７１】
この後、エポキシ樹脂溶液３１の溶媒を乾燥させるため、図２３に示すように、ヒータ２４を用いて、温度95℃で25分間、プリベイクを行い、乾燥したエポキシ樹脂層３２を形成した。この後、図２４に示すように、マスク３６をエポキシ樹脂層３２に載せて、水銀ランプを用いて紫外線を照射し、エポキシ樹脂層３２の所望の部分を硬化させた。マスク３６は、細胞捕捉下側平板２の絶縁層１０３の細胞捕捉ウェル１０４を形成するために使用され、細胞捕捉ウェル１０４と同大かつ同形の複数の貫通孔を有する。
【００７２】
この後、エポキシ樹脂の重合反応を完了させるために、図２５に示すように、ヒータ３４を用いて、温度95℃で5分間、ベイクを行った。この後、マスク３６に接触して硬化しなかった部分を現像液（商品名「SU8 developer」）を用いて除去し、図２６に示すように、細胞捕捉ウェル１０４を形成した。そして、イソプロピルアルコールを用いて、基板１０１を洗浄し、電極層１０２と絶縁層１０３を有する細胞捕捉下側平板２が完成した。
【００７３】
さらに、図２７に示すように、東レ・ダウコーニング株式会社製のシリコーンゴム（商品名「SILPOT 184」）で形成された細胞捕捉流路板３を細胞捕捉下側平板２に接合した。但し、細胞捕捉流路板３と細胞捕捉下側平板２の接合は必ずしも必須ではない。これらを接合しない方が、ピン８から細胞捕捉ユニット１０を取り外した場合、大細胞流路１００の清掃、洗浄または乾燥が容易なため好ましいかもしれない。
【００７４】
次に、接続平板４の製造方法を説明する。まず、ガラス製の板に大細胞流入貫通孔４Ｃ１と搬送液流入貫通孔４Ｃ２を形成した。次に、スクリーン印刷を用いて、信越化学工業株式会社製のシリコーンゴム（商品名「KE-1935-A/B」を、接続平板４の上面の大細胞流入貫通孔４Ｃ１と搬送液流入貫通孔４Ｃ２の周囲に、厚さ200μｍとなるよう塗布した。シリコーンゴムは、環状シール４ｂ１，４ｂ２の材料である。環状シール４ｂ１，４ｂ２の内径は１mmに設定した。そして、温度150℃で１時間放置して、シリコーンゴムを硬化させた。
【００７５】
このようにして準備された細胞捕捉下側平板２、細胞捕捉流路板３、接続平板４、細胞分離下側平板５、細胞分離流路板６、および細胞分離上側平板７を積層した。次に、複数のピン８を固定用貫通孔１１ｈ，１０ｈに挿入して、これらの板の位置を揃えた。さらに、ナット９によって、これらの板を固定するとともに、細胞捕捉流路板３、細胞分離流路板６および環状シール４ｂ１，４ｂ２を適度に圧縮して、流体の経路を封止した。
【００７６】
固定用貫通孔１１ｈ，１０ｈ、すなわち固定用貫通孔７ｈ，６ｈ，５ｈ，４ｈ，３ｈは、板の積層の前に形成してもよい。但し、板を積層してそれらの板の位置を揃えてから形成してもよい。
【００７７】
以上のように、この実施形態によれば、細胞分離ユニット１１の細胞分離流路１１０が、導入されたサンプル液と搬送液から、大細胞と搬送液の組と、小細胞とサンプル液体成分の組とを分離する。したがって、大細胞と小細胞を容易に分離することができると同時に、元々、サンプル液に含まれていた大細胞を搬送液に容易に移すことができる。細胞分離ユニット１１に固定された細胞捕捉ユニット１０は、大細胞と搬送液の組を受ける。細胞捕捉ユニット１０の大細胞流路１００を大細胞と搬送液の組が流れる間に、誘電泳動作用によって、複数の大細胞が細胞捕捉ユニット１０の複数の細胞捕捉ウェル１０４のいずれか複数にそれぞれ捕捉される。細胞分離ユニット１１と細胞捕捉ユニット１０が一体化されていることによって、細胞分離ユニット１１で分離された大細胞と搬送液の組を、細胞捕捉ユニット１０に移動する際の汚染を低減することが可能である。
【００７８】
また、この実施形態によれば、複数のピン８を細胞分離ユニット１１と細胞捕捉ユニット１０の固定用貫通孔１１ｈ，１０ｈに挿入することによって、細胞分離ユニット１１と細胞捕捉ユニット１０を容易に位置決めすることができ、固定具９によって、細胞分離ユニット１１と細胞捕捉ユニット１０を容易に一体化することができる。また、細胞分離ユニット１１または細胞捕捉ユニット１０を容易に交換することができる。さらには、必要に応じて、大細胞流路１００に固定された大細胞１２０を解析する前に、細胞分離ユニット１１および接続平板４を細胞捕捉ユニット１０から取り外してもよい。
【００７９】
また、この実施形態によれば、細胞分離ユニット１１は、細胞分離流路１１０となる分離流路凹部１１０ｈが形成された細胞分離流路板６と、細胞分離流路板６の下方に配置され、細胞分離流路板６に重ねられて分離流路凹部１１０ｈを閉塞する細胞分離下側平板５とを有する。したがって、分離流路凹部１１０ｈが形成された細胞分離流路板６と、大細胞出口５Ｃ１が形成されているといえども単なる平板である細胞分離下側平板５とを組み合わせることによって、細胞分離流路１１０を容易に形成することができる。
【００８０】
また、この実施形態によれば、細胞分離ユニット１１の細胞分離流路板６は、軟らかいエラストマーから形成されているので、分離流路凹部１１０ｈを形成するのが容易である。また、細胞分離流路板６がエラストマーから形成されているので、細胞分離流路板６と細胞分離下側平板５を重ねて圧縮すると、細胞分離下側平板５に細胞分離流路板６が密着し、これらの間の液体の漏れが防止または低減される。
【００８１】
また、この実施形態によれば、細胞分離ユニット１１は、細胞分離流路板６の上方に配置され細胞分離流路板６に重ねられる細胞分離上側平板７を有し、サンプル液入口７Ｂと、搬送液入口７Ａと、小細胞出口７Ｄが細胞分離上側平板７を貫通する。したがって、軟らかいエラストマーで形成された細胞分離流路板６を細胞分離上側平板７によって保護することができる。サンプル液入口７Ｂと、搬送液入口７Ａと、小細胞出口７Ｄの各々には、液体の注入装置１５Ｂ，１５Ａまたは液体の吸引装置１５Ｄが接触するので、サンプル液入口７Ｂと、搬送液入口７Ａと、小細胞出口７Ｄを細胞分離上側平板７に設けることによって、細胞分離流路板６が注入装置１５Ｂ，１５Ａまたは吸引装置１５Ｄによって損傷するおそれが防止または低減される。
【００８２】
また、この実施形態によれば、細胞捕捉ユニット１０は、大細胞流路１００となる大細胞流路凹部１００ｈが形成された細胞捕捉流路板３と、細胞捕捉流路板３の下方に配置され、細胞捕捉流路板３に重ねられて大細胞流路凹部１００ｈを閉塞するとともに、複数の電極線１０２Ａ，１０２Ｂを有する電極層１０２および複数の細胞捕捉ウェル１０４が形成された絶縁層１０３が積層された細胞捕捉下側平板２とを有する。したがって、大細胞流路凹部１００ｈが形成された細胞捕捉流路板３と、電極層１０２と絶縁層１０３が形成されているといえども単なる平板である細胞捕捉下側平板２とを組み合わせることによって、大細胞流路１００を容易に形成することができる。
【００８３】
また、この実施形態によれば、細胞捕捉ユニット１０の細胞捕捉流路板３が軟らかいエラストマーから形成されているので、大細胞流路凹部１００ｈを形成するのが容易である。また、細胞捕捉流路板３をその厚さ方向に圧縮して、大細胞流路１００の高さを狭めて、各大細胞を細胞捕捉ウェル１０４に流出しないように収容することができる。また、細胞捕捉流路板３がエラストマーから形成されているので、細胞捕捉流路板３と細胞捕捉下側平板２を重ねて圧縮すると、細胞捕捉下側平板２に細胞捕捉流路板３が密着し、これらの間の液体の漏れが防止または低減される。
【００８４】
また、この実施形態によれば、細胞分離ユニット１１には、サンプル液入口７Ｂと、搬送液入口７Ａと、小細胞出口７Ｄと、小細胞出口７Ｄが形成されている。これらのポートがすべて細胞分離ユニット１１に形成されているので、細胞捕捉装置１の小さい面積を有効に利用することができる。また、サンプル液の注入装置１５Ｂ、搬送液の注入装置１５Ａ、小細胞とサンプル液体成分の吸引装置１５Ｄおよび搬送液の吸引装置１５Ｃを迅速に配備することができる。
【００８５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記の説明は本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲において、構成要素の削除、追加、置換を含む様々な変形例が考えられる。
【００８６】
図２８および図２９は、実施形態の変形例に係る細胞捕捉装置１Ａを示す。図３０は、細胞捕捉装置１Ａの上部を分解して示す。図の簡略化のため、図２９では大細胞流路１００の図示を省略し、図３０では細胞捕捉ユニット１０の図示を省略する。
【００８７】
細胞捕捉装置１Ａは、上記の細胞捕捉装置１の構成に加えて、サンプル液希釈ユニット４０を備える。サンプル液希釈ユニット４０は、細胞分離ユニット１１の上方に配置されている。サンプル液希釈ユニット４０は、重ね合わせられた希釈ユニット下側平板（下側平板）４１、希釈流路板（流路板）４２、および希釈ユニット上側平板（上側平板）４３を有する。
【００８８】
サンプル液希釈ユニット４０は、細胞分離ユニット１１での細胞分離処理の前処理のために使用される。具体的には、サンプル液希釈ユニット４０には、サンプル原液（例えば血液）と希釈液（例えば生理食塩水）が導入され、サンプル液希釈ユニット４０は、希釈流路４００によってサンプル原液と希釈液を混合して、濃度が低下させられたサンプル液を細胞分離ユニット１１のサンプル液入口７Ｂに供給する。
【００８９】
上側平板４３には、それぞれ貫通孔であるサンプル原液入口４３Ｂおよび希釈液入口４３Ｅが形成されている。サンプル原液入口４３Ｂには、サンプル液の注入装置１５Ｂ（例えばピペット）から、サンプル原液が導入される。希釈液入口４３Ｅには、希釈液の注入装置１５Ｅ（例えばピペット）から、希釈液が導入される。
【００９０】
流路板４２には、希釈流路４００となる希釈流路凹部（凹部）４００ｈが形成されており、流路板４２の下方に配置された下側平板４１は、流路板４２に重ねられて凹部４００ｈを閉塞する。このようにして、下側平板４１と流路板４２は、協同して希釈流路４００を画定する。希釈流路４００は水平に配置されている。
【００９１】
流路板４２には、サンプル原液入口４２Ｂおよび希釈液入口４２Ｅが形成されている。サンプル原液入口４２Ｂおよび希釈液入口４２Ｅは、凹部４００ｈの上方の壁を貫通する孔であり、それぞれ上側平板４３のサンプル原液入口４３Ｂおよび希釈液入口４３Ｅに通ずる。サンプル原液は、サンプル原液入口４３Ｂ，４２Ｂを経て希釈流路４００に流入する。希釈液は、希釈液入口４３Ｅ，４２Ｅを経て希釈流路４００に流入する。希釈流路４００では、サンプル原液と希釈液が流れるとともに混合されて、濃度が均一な希釈されたサンプル液が生成される。
【００９２】
下側平板４１には、貫通孔であるサンプル液出口４１Ｂが形成されている。サンプル液出口４１Ｂには、希釈流路４００から希釈されたサンプル液が流入する。サンプル液出口４１Ｂは、細胞分離ユニット１１のサンプル液入口７Ｂに通ずる。したがって、細胞分離ユニット１１の細胞分離流路１１０には、サンプル液入口７Ｂからサンプル液として希釈された混合液が流入する。
【００９３】
また、サンプル液希釈ユニット４０は、下方に配置された細胞分離ユニット１１に搬送液を転送する機能を有する。上側平板４３、流路板４２、および下側平板４１には、互いに同心な貫通孔が形成されており、これらの貫通孔がサンプル液希釈ユニット４０を鉛直に貫通する搬送液入口４０Ａを構成する。搬送液入口４０Ａには、搬送液の注入装置１５Ａ（例えばピペット）から、搬送液が導入される。搬送液入口４０Ａは、細胞分離ユニット１１の搬送液入口７Ａに通ずる。したがって、細胞分離ユニット１１の細胞分離流路１１０には、搬送液入口４０Ａから搬送液入口７Ａを経て搬送液が流入する。
【００９４】
また、サンプル液希釈ユニット４０は、細胞分離ユニット１１で分離された小細胞とサンプル液体成分の組を細胞分離ユニット１１から上方に転送する機能を有する。上側平板４３、流路板４２、および下側平板４１には、互いに同心な貫通孔が形成されており、これらの貫通孔がサンプル液希釈ユニット４０を鉛直に貫通する小細胞出口４０Ｄを構成する。小細胞出口４０Ｄは、細胞分離ユニット１１の小細胞出口７Ｄに通ずる。小細胞とサンプル液体成分の組は、小細胞とサンプル液体成分の吸引装置１５Ｄ（例えば、吸引ポンプＰに接続されたチューブ）によって吸引されて、小細胞出口７Ｄから小細胞出口４０Ｄを経て排出される。
【００９５】
また、サンプル液希釈ユニット４０は、細胞捕捉ユニット１０で大細胞が取り出された残りの搬送液を細胞分離ユニット１１から上方に転送する機能を有する。上側平板４３、流路板４２、および下側平板４１には、互いに同心な貫通孔が形成されており、これらの貫通孔がサンプル液希釈ユニット４０を鉛直に貫通する搬送液排出貫通孔４０Ｃを構成する。搬送液排出貫通孔４０Ｃは、細胞分離ユニット１１の搬送液排出貫通孔７Ｃ、ひいては細胞捕捉ユニット１０の大細胞流路１００に通ずる。細胞捕捉ユニット１０で大細胞が取り出された残りの搬送液は、搬送液の吸引装置１５Ｃ（例えば、吸引ポンプＰに接続されたチューブ）によって吸引されて、搬送液排出貫通孔７Ｃから搬送液排出貫通孔４０Ｃを経て排出される。
【００９６】
このように、細胞捕捉ユニット１０と細胞分離ユニット１１の上方に配置されたサンプル液希釈ユニット４０に、搬送液入口４０Ａと小細胞出口４０Ｄと搬送液排出貫通孔４０Ｃが形成されている。サンプル液希釈ユニット４０には、サンプル原液入口４２Ｂと希釈液入口４２Ｅも形成されているので、細胞捕捉装置１Ａの小さい面積を有効に利用することができる。また、例えば、サンプル液の注入装置１５Ｂ、希釈液の注入装置１５Ｅ、搬送液の注入装置１５Ａ、小細胞とサンプル液体成分の吸引装置１５Ｄおよび搬送液の吸引装置１５Ｃを迅速に配備することができる。
【００９７】
また、上側平板４３、流路板４２、および下側平板４１の四隅には、互いに同心な固定用貫通孔が形成されており、これらの固定用貫通孔がサンプル液希釈ユニット４０を貫通する固定用貫通孔４０ｈを構成する。固定用貫通孔４０ｈには、固定用貫通孔２ｈ，３ｈ，４ｈ，５ｈ，６ｈ，７ｈに挿入されたピン８の胴部が挿入される。ピン８の上部のオネジ部には、固定具としてのナット９が取り付けられて、細胞捕捉ユニット１０、細胞分離ユニット１１およびサンプル液希釈ユニット４０が一体化されている。
【００９８】
流路板４２は、透明なエラストマー、例えばＰＤＭＳを主成分とするシリコーンゴムから形成されている。上側平板４３および下側平板４１は、例えばアクリル樹脂またはガラスのような透明材料から形成されている。サンプル液希釈ユニット４０において、流路板４２がエラストマーから形成されているので、下側平板４１、流路板４２および上側平板４３を重ねて圧縮すると、下側平板４１に流路板４２が密着し、これらの間の液体の漏れが防止または低減され、流路板４２に上側平板４３が密着し、これらの間の液体の漏れが防止または低減される。
【００９９】
細胞分離ユニット１１の細胞分離上側平板７にはエラストマー製の環状シール４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄが固定されている。環状シール４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄは、環状シール４ｂ１，４ｂ２と同じ物でよい。環状シール４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄは、搬送液入口７Ａ、サンプル液入口７Ｂ、搬送液排出貫通孔７Ｃおよび小細胞出口７Ｄをそれぞれ囲む。
【０１００】
細胞分離上側平板７の上面、すなわちサンプル液希釈ユニット４０の下側平板４１に対向する面に、環状シール４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄが配置されており、環状シール４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄが圧縮されて弾性変形することによって、細胞分離ユニット１１とサンプル液希釈ユニット４０の間の搬送液の漏れが防止または低減される。
【０１０１】
この例では、環状シール４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄは細胞分離上側平板７に固定されているが、環状シール４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄは細胞分離上側平板７と分離可能であってもよい。例えば、Ｏリング、Ｄリングなどの環状シールを環状シール４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄとして、細胞分離上側平板７とサンプル液希釈ユニット４０との間に配置してもよい。
【０１０２】
好ましくは、サンプル液希釈ユニット４０は透明であり、サンプル液希釈ユニット４０および細胞分離ユニット１１における液体の流れ、ならびに細胞捕捉ユニット１０における液体の流れまたは粒子の状態を上方から目視または光学機器で認識することが容易である。
【０１０３】
サンプル液希釈ユニット４０において、希釈流路４００は、サンプル原液入口４２Ｂに通ずる入口経路と、希釈液入口４２Ｅに通ずる入口経路と、これらの入口経路に通ずる主経路と、主経路とサンプル液出口４１Ｂを結ぶ出口経路を有する。主経路はジグザグに屈曲している。
【０１０４】
この例では、サンプル液希釈ユニット４０によって希釈されたサンプル液を細胞分離ユニット１１に供給することができる。したがって、細胞分離ユニット１１および細胞捕捉ユニット１０における流路での液体の詰まりを防止または低減することができる。希釈流路４００のジグザグな主経路は、サンプル原液と希釈液を十分に混合して、サンプル液の濃度を均一化することに寄与する。
【０１０５】
ＰＣ３細胞を含むヒトの血液をサンプル液として使用し、生理食塩水を希釈液として使用して、この例の細胞捕捉装置１Ａを使用する実験を行った。混合割合は、血液が１重量部、希釈液が１０重量部であった。細胞捕捉装置１を使用した上記の実験と同様に、細胞捕捉ユニット１０の細胞捕捉ウェル１０４にＰＣ３細胞が捕捉された。細胞分離ユニット１１および細胞捕捉ユニット１０における液体の詰まりはなかった。
【０１０６】
サンプル液希釈ユニット４０を製造する方法は限定されないが、一例の方法では、図１５〜図１９に示す手法と類似の手法で、流路板４２を製造するためのモールドを生成する。モールドは、シリコンウェハ２０と残存樹脂突起を有し、残存樹脂突起は希釈流路４００、サンプル原液入口４２Ｂおよび希釈液入口４２Ｅに相当する。次に、図２０に示す方法と類似の手法で、モールドを用いて、シリコーンゴム製の流路板４２を得る。この後、図２１に示すように、ガラス製の下側平板４１と流路板４２を接合してよい。
【０１０７】
また、例えば、上記の実施形態の細胞捕捉装置１は、サンプル液中のがん細胞を小さい細胞から分離して捕捉するのに使用されるが、がん細胞以外の細胞分離に使用してもよい。例えば、赤血球をより小さい血小板から分離するために、あるいは白血球をより小さい血小板から分離するために、細胞捕捉装置１の細胞分離ユニット１１を使用し、分離された赤血球または白血球を細胞捕捉ユニット１０で捕捉してもよい。
【０１０８】
上記の実施形態では、細胞分離ユニット１１の細胞分離上側平板７は、軟らかいエラストマー製の細胞分離流路板６を保護するために設けられている。但し、細胞分離上側平板７は、必ずしも必須ではない。
【０１０９】
上記の実施形態の細胞分離ユニット１１と細胞捕捉ユニット１０の間のガスケットである接続平板４は必ずしも必須ではない。細胞分離ユニット１１の細胞捕捉流路板３はエラストマーで形成されており、これを細胞捕捉ユニット１０の細胞分離下側平板５に重ねて圧縮することによって、これらの間の液体の漏れが防止または低減される。さらに、両者の間の流路の封止を向上させるために、図３１に示すように、環状シール４ｂ１，４ｂ２を細胞捕捉流路板３と細胞分離下側平板５の間に配置してもよい。この場合、環状シール４ｂ１，４ｂ２は、細胞捕捉流路板３と細胞分離下側平板５のいずれかに固定されていてもよいし、分離可能であってもよい。
【０１１０】
上記の図１の実施形態の細胞捕捉流路板３、接続平板４、細胞分離下側平板５、細胞分離流路板６、および細胞分離上側平板７は透明材料から形成されている。また、図３１の変形例の細胞捕捉流路板３、細胞分離下側平板５、細胞分離流路板６、および細胞分離上側平板７は透明材料から形成されている。このため、大細胞流路１００と細胞分離流路１１０における液体の流れまたは粒子の状態を上方から目視または光学機器で認識することが容易である。但し、これらのすべてが透明でなくてもよく、少なくとも細胞分離流路板６より上方の部分、および少なくとも細胞捕捉ウェル１０４より上方の部分は透明であれば好ましい。
【０１１１】
図８から図１０に示すように、上記の実施形態の細胞捕捉ユニット１０の同一平面に配置された電極線１０２Ａ，１０２Ｂには、異なる電位が与えられ、搬送液Ｌには横方向に電界が働く。但し、図３２に示すように、細胞捕捉流路板３の上壁３Ｔの下面に、電極線１０２Ａ，１０２Ｂと対向する電極１０６を設けてもよい。この場合には、電極線１０２Ａ，１０２Ｂには、同じ電位が与えられ、電極１０６には、異なる電位が与えられ、搬送液Ｌには縦方向に電界が働く。
【０１１２】
本発明の態様は、下記の番号付けされた条項にも記載される。
【０１１３】
１．平板状の細胞分離ユニットと、
前記細胞分離ユニットの下方に配置されて前記細胞分離ユニットに固定された平板状の細胞捕捉ユニットとを備え、
前記細胞分離ユニットは、
複数の大細胞と、前記大細胞よりも小さい複数の小細胞と、サンプル液体成分とを含むサンプル液が導入されるサンプル液入口と、
前記大細胞の導電率と異なる導電率を有する搬送液が導入される搬送液入口と、
水平に配置され、前記サンプル液入口からの前記サンプル液および前記搬送液入口からの前記搬送液が流れるとともに、前記大細胞と前記搬送液の組と、前記小細胞と前記サンプル液体成分の組とを分離する細胞分離流路と、
前記細胞分離流路から前記大細胞と前記搬送液の組が流入する大細胞出口と、
前記細胞分離流路から前記小細胞と前記サンプル液体成分の組が流入する小細胞出口と
を有し、
前記細胞捕捉ユニットは、
水平に配置され、前記細胞分離ユニットの前記大細胞出口に通じており、前記大細胞と前記搬送液の組が流れる大細胞流路と、
前記大細胞流路を流れる前記大細胞を誘電泳動作用により引き付けるための複数の電極線と
を有しており、
前記大細胞流路には、前記電極線で引き付けられた前記大細胞の１つを各々が捕捉可能な大きさを有する複数の細胞捕捉ウェルが形成されている
ことを特徴とする細胞捕捉装置。
【０１１４】
２．前記細胞分離流路の内部には、それぞれ鉛直に延びており、水平面内で前記大細胞の流れを前記細胞分離流路の一方の側部に偏らせ、水平面内で前記小細胞の流れを前記細胞分離流路の長手方向に向ける、複数の柱が設けられ、
前記搬送液入口と前記大細胞出口は、水平面内で前記細胞分離流路の前記一方の側部の側に配置され、
前記サンプル液入口と前記小細胞出口は、水平面内で前記細胞分離流路の他方の側部の側に配置されている
ことを特徴とする条項１に記載の前記細胞捕捉装置。
【０１１５】
この場合、細胞分離流路を流れる液体を層流にすることによって、搬送液入口を通じて導入される搬送液は、細胞分離流路の一方の側部の付近を流れ、サンプル液入口を通じて導入されるサンプル液のサンプル液体成分は、細胞分離流路の他方の側部の付近を流れる。細胞分離流路の複数の柱の作用によって、大細胞は、細胞分離流路の一方の側部の付近に集中し、小細胞は、細胞分離流路の長手方向に沿って流れる。搬送液入口と大細胞出口が、水平面内で細胞分離流路の一方の側部の側に配置されることによって、液体の流れに伴って、自動的に大細胞出口に大細胞と搬送液が流入し、サンプル液入口と小細胞出口が、水平面内で細胞分離流路の他方の側部の側に配置されていることによって、液体の流れに伴って、自動的に小細胞出口に小細胞とサンプル液体成分が流入する。したがって、大細胞と小細胞を容易に分離することができると同時に、元々、サンプル液に含まれていた大細胞を搬送液に容易に移すことができる。
【０１１６】
３．前記細胞分離ユニットには複数の固定用貫通孔が形成され、
前記細胞捕捉ユニットには複数の固定用貫通孔が形成され、
前記細胞分離ユニットの前記固定用貫通孔と、前記細胞捕捉ユニットの前記固定用貫通孔に挿入される複数のピンと、
前記ピンに取り付けられて、前記細胞分離ユニットと細胞捕捉ユニットとを固定する複数の固定具とをさらに備える
ことを特徴とする条項１または２に記載の細胞捕捉装置。
【０１１７】
この場合には、複数のピンを細胞分離ユニットと細胞捕捉ユニットの固定用貫通孔に挿入することによって、細胞分離ユニットと細胞捕捉ユニットを容易に位置決めすることができ、固定具によって、細胞分離ユニットと細胞捕捉ユニットを容易に一体化することができる。また、細胞分離ユニットまたは細胞捕捉ユニットを容易に交換することができる。
【０１１８】
４．前記細胞分離ユニットは、
前記細胞分離流路となる分離流路凹部が形成された細胞分離流路板と、
前記細胞分離流路板の下方に配置され、前記細胞分離流路板に重ねられて前記分離流路凹部を閉塞する細胞分離下側平板とを有し、
前記大細胞出口が前記細胞分離下側平板を貫通する
ことを特徴とする条項１から３のいずれか１項に記載の細胞捕捉装置。
【０１１９】
この場合には、分離流路凹部が形成された細胞分離流路板と、大細胞出口が形成されているといえども単なる平板である細胞分離下側平板とを組み合わせることによって、細胞分離流路を容易に形成することができる。
【０１２０】
５．前記細胞分離ユニットの前記細胞分離流路板は、エラストマーから形成されている
ことを特徴とする条項４に記載の細胞捕捉装置。
【０１２１】
この場合には、細胞分離流路板が軟らかいエラストマーから形成されているので、分離流路凹部を形成するのが容易である。また、細胞分離流路板がエラストマーから形成されているので、細胞分離流路板と細胞分離下側平板を重ねて圧縮すると、細胞分離下側平板に細胞分離流路板が密着し、これらの間の液体の漏れが防止または低減される。
【０１２２】
６．前記細胞分離ユニットは、さらに
前記細胞分離流路板の上方に配置され、前記細胞分離流路板に重ねられる細胞分離上側平板を有し、
前記サンプル液入口と、前記搬送液入口と、前記小細胞出口が前記細胞分離上側平板を貫通する
ことを特徴とする条項５に記載の細胞捕捉装置。
【０１２３】
この場合には、軟らかいエラストマーで形成された細胞分離流路板を細胞分離上側平板によって保護することができる。サンプル液入口と、搬送液入口と、小細胞出口の各々には、液体の注入装置または液体の吸引装置が接触するので、サンプル液入口と、搬送液入口と、小細胞出口を細胞分離上側平板に設けることによって、細胞分離流路板が注入装置または吸引装置によって損傷するおそれが防止または低減される。
【０１２４】
７．前記細胞捕捉ユニットは、
前記大細胞流路となる大細胞流路凹部が形成された細胞捕捉流路板と、
前記細胞捕捉流路板の下方に配置され、前記細胞捕捉流路板に重ねられて前記大細胞流路凹部を閉塞するとともに、前記複数の電極線を有する電極層および前記複数の細胞捕捉ウェルが形成された絶縁層が積層された細胞捕捉下側平板と
を有することを特徴とする条項１から６のいずれか１項に記載の細胞捕捉装置。
【０１２５】
この場合には、大細胞流路凹部が形成された細胞捕捉流路板と、電極層と絶縁層が形成されているといえども単なる平板である細胞捕捉下側平板とを組み合わせることによって、大細胞流路を容易に形成することができる。
【０１２６】
８．前記細胞捕捉ユニットの前記細胞捕捉流路板は、エラストマーから形成されている
ことを特徴とする条項７に記載の細胞捕捉装置。
【０１２７】
この場合には、細胞捕捉流路板が軟らかいエラストマーから形成されているので、大細胞流路凹部を形成するのが容易である。また、細胞捕捉流路板をその厚さ方向に圧縮して、大細胞流路の高さを狭めて、各大細胞を細胞捕捉ウェルに流出しないように収容することができる。また、細胞捕捉流路板がエラストマーから形成されているので、細胞捕捉流路板と細胞捕捉下側平板を重ねて圧縮すると、細胞捕捉下側平板に細胞捕捉流路板が密着し、これらの間の液体の漏れが防止または低減される。
【０１２８】
９．前記細胞分離ユニットと前記細胞捕捉ユニットとの間に配置されており、前記細胞分離ユニットの前記大細胞出口と、前記細胞捕捉ユニットの前記大細胞流路とを接続する大細胞流入貫通孔が形成されている接続平板をさらに備え、
前記接続平板の上面には、前記大細胞流入貫通孔を囲み、前記細胞分離ユニットに接触するエラストマーから形成された環状シールが配置されている
ことを特徴とする条項１から８のいずれか１項に記載の細胞捕捉装置。
【０１２９】
この場合には、細胞分離ユニットと細胞捕捉ユニットとの間に配置された接続平板の上面に環状シールが配置されていることによって、細胞分離ユニットと接続平板の間の搬送液の漏れが防止または低減される。さらにこの場合に、細胞捕捉ユニットの上面がエラストマーで形成されている場合には、接続平板に細胞捕捉ユニットが密着するので、細胞捕捉ユニットと接続平板の間の搬送液の漏れが防止または低減される。
【０１３０】
１０．前記細胞分離ユニットには、前記細胞捕捉ユニットの前記大細胞流路に通じており、前記大細胞流路から前記搬送液が排出される搬送液排出貫通孔が形成されている
ことを特徴とする条項１から８のいずれか１項に記載の細胞捕捉装置。
【０１３１】
この場合には、細胞捕捉ユニットの上方に配置された細胞分離ユニットに搬送液排出貫通孔が形成されている。細胞分離ユニットには、サンプル液入口と、搬送液入口と、小細胞出口も形成されているので、小さい面積を有効に利用することができる。
【０１３２】
１１．前記接続平板には、前記細胞分離ユニットの前記搬送液排出貫通孔と、前記細胞捕捉ユニットの前記大細胞流路とを接続する搬送液流入貫通孔が形成されており、
前記接続平板の上面には、前記搬送液流入貫通孔を囲み、前記細胞分離ユニットに接触するエラストマーから形成された環状シールが配置されている
ことを特徴とする条項１０に記載の細胞捕捉装置。
【０１３３】
この場合には、細胞分離ユニットと細胞捕捉ユニットとの間に配置された接続平板の上面に環状シールが配置されていることによって、細胞分離ユニットと接続平板の間の搬送液の漏れが防止または低減される。さらにこの場合に、細胞捕捉ユニットの上面がエラストマーで形成されている場合には、接続平板に細胞捕捉ユニットが密着するので、細胞捕捉ユニットと接続平板の間の搬送液の漏れが防止または低減される。
【０１３４】
１２．少なくとも前記細胞分離流路より上方の部分、および少なくとも前記細胞捕捉ウェルより上方の部分は透明である
ことを特徴とする条項１から１１のいずれか１項に記載の細胞捕捉装置。
【０１３５】
この場合には、細胞分離ユニットにおける液体の流れおよび細胞捕捉ユニットにおける液体の流れまたは粒子の状態を上方から目視または光学機器で認識することが容易である。
【０１３６】
１３．前記大細胞流路は前記細胞分離流路と平面視して異なる位置に配置されている
ことを特徴とする条項１２に記載の細胞捕捉装置。
【０１３７】
この場合には、大細胞流路に固定された大細胞を上方から目視または光学機器で観察することがさらに容易である。
【０１３８】
１４．前記細胞分離ユニットの上方に配置されて前記細胞分離ユニットに固定された平板状のサンプル液希釈ユニットをさらに備え、
前記サンプル液希釈ユニットは、
サンプル原液が導入されるサンプル原液入口と、
希釈液が導入される希釈液入口と、
水平に配置され、前記サンプル原液入口からの前記サンプル原液および前記希釈液入口からの前記希釈液が流れるとともに、前記サンプル原液と前記希釈液を混合して前記サンプル液を生成する希釈流路と、
前記希釈流路から前記サンプル液が流入するサンプル液出口とを
有し、
前記サンプル液出口は、前記細胞分離ユニットの前記サンプル液入口に通じている
ことを特徴とする条項１から１３のいずれか１項に記載の前記細胞捕捉装置。
【０１３９】
この場合には、サンプル液希釈ユニットによって希釈されたサンプル液を細胞分離ユニットに供給することができる。したがって、細胞分離ユニットおよび細胞捕捉ユニットにおける流路での液体の詰まりを防止または低減することができる。
【０１４０】
１５．前記希釈流路は、ジグザグに屈曲する主経路を有する
ことを特徴とする条項１４に記載の前記細胞捕捉装置。
【０１４１】
この場合には、サンプル原液と希釈液を十分に混合して、サンプル液の濃度を均一化することができる。
【０１４２】
１６．前記サンプル液希釈ユニットは、
前記細胞分離ユニットの前記搬送液入口に通じており、前記搬送液が導入される貫通孔である搬送液入口と、
前記細胞分離ユニットの前記小細胞出口に通じており、前記小細胞と前記サンプル液体成分の組が排出される貫通孔である小細胞出口と、
前記細胞捕捉ユニットの前記大細胞流路に通じており、前記大細胞流路から前記搬送液が排出される貫通孔である搬送液排出貫通孔と
を有する
ことを特徴とする条項１４または１５に記載の前記細胞捕捉装置。
【０１４３】
この場合には、細胞捕捉ユニットと細胞分離ユニットの上方に配置されたサンプル液希釈ユニットに、搬送液入口と小細胞出口と搬送液排出貫通孔が形成されている。サンプル液希釈ユニットには、サンプル原液入口と希釈液入口も形成されているので、細胞捕捉装置の小さい面積を有効に利用することができる。
【０１４４】
１７．前記サンプル液希釈ユニットは、
前記希釈流路となる希釈流路凹部が形成された希釈流路板と、
前記希釈流路板の下方に配置され、前記希釈流路板に重ねられて前記希釈流路凹部を閉塞する希釈ユニット下側平板と、
前記希釈流路板の上方に配置され、前記サンプル原液入口と前記希釈液入口を有する希釈ユニット上側平板とを有し、
前記サンプル液出口が前記希釈ユニット下側平板を貫通し、
前記希釈流路板は、エラストマーから形成されている
ことを特徴とする条項１４から１６のいずれか１項に記載の細胞捕捉装置。
【０１４５】
この場合には、希釈流路板が軟らかいエラストマーから形成されているので、分離流路凹部を形成するのが容易である。また、希釈流路板がエラストマーから形成されているので、希釈ユニット上側平板と希釈流路板と希釈ユニット下側平板を重ねて圧縮すると、希釈流路板に希釈ユニット上側平板と希釈ユニット下側平板が密着し、これらの間の液体の漏れが防止または低減される。
【０１４６】
１８．前記細胞分離ユニットの上面には、前記サンプル液入口を囲み、前記サンプル液希釈ユニットに接触するエラストマーから形成された環状シールが配置されている
ことを特徴とする条項１４から１７のいずれか１項に記載の細胞捕捉装置。
【０１４７】
この場合には、細胞分離ユニットとサンプル液希釈ユニットの間の液体の漏れが防止または低減される。
【０１４８】
１９．サンプル液希釈ユニットは、透明である
ことを特徴とする条項１４から１８のいずれか１項に記載の細胞捕捉装置。
【０１４９】
この場合には、サンプル液希釈ユニットおよび細胞分離ユニットにおける液体の流れ、ならびに細胞捕捉ユニットにおける液体の流れまたは粒子の状態を上方から目視または光学機器で認識することが容易である。
【符号の説明】
【０１５０】
１，１Ａ  細胞捕捉装置
２  細胞捕捉下側平板
２ｈ，３ｈ，４ｈ，５ｈ，６ｈ，７ｈ，１０ｈ，１１ｈ  固定用貫通孔
３  細胞捕捉流路板
３Ｃ１  入口孔
３Ｃ２  出口孔
３Ｔ  上壁
４  接続平板
４ｂ１，４ｂ２  環状シール
４Ｃ１  大細胞流入貫通孔
４Ｃ２  搬送液流入貫通孔
５  細胞分離下側平板
５Ｃ１  大細胞出口
５Ｃ２，６Ｃ，７Ｃ，１１Ｃ  搬送液排出貫通孔
６  細胞分離流路板
６Ａ，７Ａ  搬送液入口
６Ｂ，７Ｂ  サンプル液入口
６Ｄ，７Ｄ  小細胞出口
７  細胞分離上側平板
８  ピン
８ａ  頭部
９  ナット（固定具）
１０  細胞捕捉ユニット
１１  細胞分離ユニット
１５Ａ  搬送液の注入装置
１５Ｂ  サンプル液の注入装置
１５Ｃ  搬送液の吸引装置
１５Ｄ  小細胞とサンプル液体成分の吸引装置
４０  サンプル液希釈ユニット
１００  大細胞流路
１００ｈ  大細胞流路凹部
１０１  基板
１０２  電極層
１０２Ａ，１０２Ｂ  電極線
１０２Ｃ  電極線
１０２Ｄ  電極線
１０５  電源装置
１０６  電極
１０３  絶縁層
１０４  細胞捕捉ウェル
１１０  細胞分離流路
１１０ｈ  分離流路凹部
１１０Ａ  搬送液導入流路
１１０Ｂ  サンプル液導入流路
１１０Ｃ  大細胞排出流路
１１０Ｄ  小細胞排出流路
１１０Ｅ  側部
１１０Ｆ  側部
１１１  メイン流路
１１２  柱
１１３  隔壁
１１４  整流板
１２０  大細胞
１２１  小細胞
４００  希釈流路
２０  シリコンウェハ
２１，３１  エポキシ樹脂溶液
２２，３２  エポキシ樹脂層
２２ａ  残存樹脂突起
２４，３４  ヒータ
２６，３６  マスク
２８  モールド
Ｌ  搬送液
Ｐ  吸引ポンプ
【図１】
0006620269.tif 000002
【図２】
0006620269.tif 000003
【図３】
0006620269.tif 000004
【図４】
0006620269.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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