(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に形成され、目的細胞と非目的細胞とを含む細胞列を含有する液体が流通し、前記目的細胞を前記細胞列から分離する細胞分離領域を流れ方向の途中に備え、前記細胞分離領域の下流で前記非目的細胞を含む非目的細胞列を含有する液体が流通する主流路と、
前記細胞分離領域の下流で前記主流路から該主流路の両側に分岐して前記基板に形成され、前記主流路から分離された前記目的細胞を含む目的細胞列を含有する液体が流通する第１の選別流路および第２の選別流路と、
前記細胞分離領域において前記主流路と交差して前記基板に形成され、前記目的細胞を前記細胞列から分離して前記第１の選別流路または前記第２の選別流路へ押し出す分離用液体が流通する副流路と、
前記副流路の一端に設けられ前記副流路から前記主流路に向けて前記分離用液体を押し込む動作と前記主流路から前記副流路に向けて前記分離用液体を引き出す動作の両方が可能な第１の液流発生部材と、前記副流路の他端に設けられ前記副流路から前記主流路に向けて前記分離用液体を押し込む動作と前記主流路から前記副流路に向けて前記分離用液体を引き出す動作の両方が可能な第２の液流発生部材と、を備える一対の液流発生部材と、
前記細胞分離領域内を通過する第１の前記目的細胞が認識された場合に、前記第１の液流発生部材により前記一端側から前記分離用液体を押し込むとともに、前記第２の液流発生部材により前記他端側に前記分離用液体を引き出すように、前記一対の液流発生部材を連動して作動させて、前記分離用液体が、前記副流路の前記一端から前記他端に向かう第１の向きの液流を形成し、前記細胞分離領域内を前記第１の前記目的細胞の次に通過する第２の前記目的細胞が認識された場合に、前記第２の液流発生部材により前記他端側から前記分離用液体を押し込むとともに、前記第１の液流発生部材により前記一端側に前記分離用液体を引き出すように、前記一対の液流発生部材を連動して作動させて、前記第１の向きとは逆の第２の向きの液流を形成し、前記目的細胞が認識される毎に前記副流路の内部の前記分離用液体の向きが変化するように制御する駆動制御部材とを備える
ことを特徴とする細胞分取装置。
【請求項２】
前記駆動制御部材は、前記目的細胞が認識されないときは、前記一対の液流発生部材を待機状態とすることを特徴とする請求項１記載の細胞分取装置。
【請求項３】
前記第１の選別流路と前記第２の選別流路は、前記主流路に対して対称に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の細胞分取装置。
【請求項４】
前記第１の選別流路と前記第２の選別流路は、下流で合流し前記目的細胞を回収する分取ポートに接続され、前記主流路の下流には前記非目的細胞を回収する廃棄ポートが接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の細胞分取装置。
【請求項５】
前記基板は、前記主流路、前記第１の選別流路、前記第２の選別流路、前記副流路、前記副流路の一端に接続された第１の液溜り、および前記副流路の他端に接続された第２の液溜りを有する流路層と、前記流路層の上面を覆って設けられた被覆層とを含み、
前記第１の液流発生部材は前記第１の液溜りの上の被覆層の上面に接するように設けられた第１の圧電素子であり、前記第２の液流発生部材は前記第２の液溜りの上の被覆層の上面に接するように設けられた第２の圧電素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の細胞分取装置。
【請求項６】
前記第１の液溜りの上の被覆層および前記第２の液溜りの上の被覆層は変形可能であり、
前記駆動制御部材は、前記第１の前記目的細胞が認識された場合に前記第１の圧電素子が前記第１の液溜りの上の被覆層を押して凹状にし、前記第２の前記目的細胞が認識された場合に前記第２の圧電素子が前記第２の液溜りの上の被覆層を押して凹状にすることを特徴とする請求項５記載の細胞分取装置。
【請求項７】
前記被覆層はホウケイ酸ガラス製であることを特徴とする請求項５または６記載の細胞分取装置。
【請求項８】
前記駆動制御部材は、前記細胞分離領域に流入する前記分離用液体の量と、前記細胞分離領域から流出する前記分離用液体の量とが等しくなるように前記一対の液流発生部材を作動させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の細胞分取装置。
【請求項９】
基板に形成された主流路と、前記主流路の途中に設けられた細胞分離領域と、前記細胞分離領域の下流で前記主流路の両側に分岐して前記基板に形成された第１の選別流路および第２の選別流路と、前記細胞分離領域において前記主流路と交差して前記基板に形成された副流路と、前記副流路の一端および他端にそれぞれ設けられた一対の液流発生部材とを備える装置を用いる細胞分取方法であって、
前記主流路に目的細胞と非目的細胞とを含む細胞列を含有する液体を流通させる工程と
前記細胞分離領域内を通過する前記細胞列の中に第１の前記目的細胞が認識された場合に、前記一対の液流発生部材を連動して作動させて、前記一端に設けられた前記液流発生部材により前記一端側から分離用液体を押し込むとともに、前記他端に設けられた前記液流発生部材により前記他端側に前記分離用液体を引き出し、前記分離用液体が前記副流路の前記一端から前記他端に向かう第１の向きの液流を形成し、前記第１の前記目的細胞を前記細胞列から分離して前記第１の選別流路へ押し出す工程と、
前記細胞分離領域内を前記第１の前記目的細胞の次に通過する第２の前記目的細胞が認識された場合に、前記一対の液流発生部材を連動して作動させて、前記他端に設けられた前記液流発生部材により前記他端側から前記分離用液体を押し込むとともに、前記一端に設けられた前記液流発生部材により前記一端側に前記分離用液体を引き出し、前記分離用液体が前記第１の向きとは逆の第２の向きの液流を形成し、前記第２の前記目的細胞を前記細胞列から分離して前記第２の選別流路へ押し出す工程とを備え、
前記目的細胞が認識される毎に前記副流路の内部の前記分離用液体の向きを変化させる
ことを特徴とする細胞分取方法。
【請求項１０】
流路層と、
前記流路層に形成され、目的細胞と非目的細胞とを含む細胞列を含有する液体が流通し、前記目的細胞を前記細胞列から分離する細胞分離領域を流れ方向の途中に備え、前記細胞分離領域の下流で前記非目的細胞を含む非目的細胞列を含有する液体が流通する主流路と、
前記細胞分離領域の下流で前記主流路から該主流路の両側に分岐して前記流路層に形成され、前記主流路から分離された前記目的細胞を含む目的細胞列を含有する液体が流通する第１の選別流路および第２の選別流路と、
前記細胞分離領域において前記主流路と交差して前記流路層に形成され、前記目的細胞を前記細胞列から分離して前記第１の選別流路または前記第２の選別流路へ押し出す分離用液体が流通する副流路と、
前記副流路の一端に接続されて前記流路層に形成された第１の液溜りと、前記副流路の他端に接続されて前記流路層に形成された第２の液溜りと、
前記流路層の上面を覆って設けられた被覆層と、
前記第１の液溜りの上の被覆層の上面および前記第２の液溜りの上の被覆層の上面にそれぞれ設けられた、前記副流路から前記主流路に向けて前記分離用液体を押し込む動作と前記主流路から前記副流路に向けて前記分離用液体を引き出す動作の両方が可能であり、一対の液流発生部材を構成する圧電素子と、
前記圧電素子が前記第１または第２の液溜りの上の被覆層を押して凹状にした場合は前記副流路から前記主流路に向けて前記分離用液体を押し込み、前記圧電素子が前記第１または第２の液溜りの上の被覆層を押して凹状にした状態から前記第１または第２の液溜りの上の被覆層を押さずに平坦状にした場合は前記主流路から前記副流路に向けて前記分離液体を引き出し、前記一対の液流発生部材の一方が前記副流路から前記主流路に向けて前分離用液体を押し込む動作をする場合は、前記一対の液流発生部材の他方が前記主流路から前記副流路に向けて前記分離用液体を引き出す動作を同時に行うように制御する駆動制御部材とを備える
ことを特徴とする細胞分取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞分取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞材料は、他の材料と異なり、細胞ごとの個体差が大きいため、細胞生物学および細胞工学において、その個体差を理解し、操作・選別することの重要性が高まっている。
【０００３】
ガラス等の基板にマイクロ流路を設けたマイクロチップを用い、目的の細胞を含む液体をマイクロ流路に流し、細胞の特性に応じて流路を変えて分取する技術が知られている。例えば、特許文献１には、測定導管と連通したサイド通路および分岐導管を設けた粒子選別システムが記載されている。特許文献１では、サイド通路に設けたアクチュエータを作動させて液体の流れを偏向させ、選択された対象となる粒子（細胞）を分岐導管に流入させて選別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２２３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
分取した細胞のうち、目的の細胞が含まれる割合（ソーティングの成功率）をより高めるとともに、目的の細胞をより高速に分取することが求められている。
【０００６】
そこで本発明は、より高い成功率で、より高速に目的細胞を分取することが可能な細胞分取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る細胞分取装置は、基板と、前記基板に形成され、目的細胞を含む細胞列を含有する液体が流通し、前記目的細胞を前記細胞列から分離する細胞分離領域を流れ方向の途中に備えた主流路と、前記細胞分離領域の下流で前記主流路から分岐して前記基板に形成され、前記目的細胞が前記主流路から押し出される選別流路と、前記細胞分離領域において前記主流路と交差して前記基板に形成され、前記目的細胞を前記細胞列から分離して前記選別流路へ押し出す分離用液体が流通する副流路と、前記副流路の一端および他端にそれぞれ設けられ、前記副流路内に前記分離用液体の液流を発生させる一対の液流発生部材と、前記一対の液流発生部材を作動させる駆動制御部材とを備え、前記駆動制御部材は、前記分離用液体が、前記副流路の前記一端から前記他端に向かう第１の向きの液流と、前記第１の向きとは逆の第２の向きの液流とを形成するように、前記一対の液流発生部材を連動して作動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、細胞分取装置は、目的細胞を含んだ液体が流れる主流路と交差して、分離用液体が流通する副流路を有している。分離用液体は、副流路内部を両方向に流通することができるので、目的細胞を効率よく分離することができる。
【０００９】
副流路内における分離用液体の液流は、副流路の両端に設けられた一対の液流発生部材によって発生する。一対の液流発生部材は連動して作動することから、より高速に目的細胞を分離することができる。目的細胞を分離する際、分離用液体の液流は、主流路を流通する液体の流れを過度に乱すことはない。
【００１０】
このように、主流路と交差する副流路の両端に、連動して作動する一対の液流発生部材を設けて、分離用液体の液流を両方向に発生させることによって、より高い成功率で、より高速に目的細胞を分取することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る細胞分取装置の構成を説明する斜視図である。
【図２】実施形態に係る細胞分取装置における基板の構成を説明する分解斜視図である。
【図３】細胞分取装置内での非目的細胞の流れを説明する模式図である。
【図４】細胞分取装置内での目的細胞の流れの一例を説明する模式図である。
【図５】細胞分取装置内での目的細胞の流れの他の例を説明する模式図である。
【図６】空間分解能（ＳＲ）を説明する模式図である。
【図７】副流路内部での分離用液体の液流を説明する模式図であり、図７Ａは第１の向きの液流、図７Ｂは第２の向きの液流を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
（全体構成）
図１に示す細胞分取装置１０は、内部に流路が形成された基板１２と、基板１２上に配置された一対の液流発生部材２２と、一対の液流発生部材２２に接続された駆動制御部材２３とを備えている。基板１２は、図２に示すように、流路層３４と、流路層３４の下面に設けられた支持層３６と、流路層３４の上面を覆う変形可能な被覆層３８とから構成される。基板１２の厚さは、例えば０．３〜２ｍｍ程度とすることができる。
【００１４】
本実施形態においては、流路層３４はシリコン製である。流路層３４には、目的細胞を含む細胞列を含有する液体（図示せず）が流通する主流路１４が形成されている。主流路１４の幅は、液体に含まれる細胞の大きさに応じて適宜設定することができる。例えば、細胞の大きさが５０〜１００μｍ程度の場合には、主流路１４の幅は５０〜５００μｍ程度とすることができる。この場合、目的細胞を含む細胞列を含有する液体は、０．０１〜１０ｍ／ｓｅｃ程度の流速で主流路１４内を流通することができる。主流路１４内を流通する液体の流速は、例えば図示しないシリンジポンプ、ロータリーポンプ、遠心ポンプ、あるいは空気圧ポンプ等によって制御することができる。
【００１５】
主流路１４は、目的細胞を含む液体が注入されるサンプル注入口２４を、上流端部に有している。主流路１４の下流端部には、非目的細胞を回収する廃棄ポート３２が設けられている。本実施形態においては、サンプル注入口２４および廃棄ポート３２は、直径１．５ｍｍ程度の略円形の開孔である。また、主流路１４は、目的細胞を細胞列から分離するための細胞分離領域（図示せず）を流れ方向の途中に有している。
【００１６】
流路層３４には、細胞分離領域で主流路１４と交差するように、副流路１８が形成されている。副流路１８内には、目的細胞を細胞列から分離するための分離用液体（以下、緩衝液とも称する）が流通する。
【００１７】
副流路１８の一端および他端には、第１の液溜り２０ａおよび第２の液溜り２０ｂがそれぞれ設けられている。本実施形態においては、後述するように第１，第２の液溜り２０ａ，２０ｂの上方に一対の液流発生部材２２が配置される。第１，第２の液溜り２０ａ，２０ｂの大きさや形状は、一対の液流発生部材２２の作用が十分に伝達するように、液流発生部材の大きさや形状に応じて適切に設定することが望まれる。
【００１８】
第１の液溜り２０ａと第２の液溜り２０ｂとの間の距離は、短いほど好ましい。例えば、主流路１４の幅が１００〜２００μｍ程度で、副流路１８の幅が５０〜２００μｍ程度の場合には、第１の液溜り２０ａと第２の液溜り２０ｂとの間の距離は、０．１〜１０ｍｍ程度とすることができる。
【００１９】
細胞分離領域の下流では、選別流路１６が主流路１４から分岐している。選別流路１６には、細胞分離領域で細胞列から分離された目的細胞が押し出される。選別流路１６の幅は、目的細胞の大きさに応じて適宜選択することができる。細胞分離領域から選別流路１６までの距離もまた、目的細胞の大きさ等に応じて適宜選択することができる。本実施形態においては、選別流路１６は、２つの分岐流路（第１の分岐流路１６ａと第２の分岐流路１６ｂ）から構成される。第１，第２の分岐流路１６ａ．１６ｂは、主流路１４の両側に対称に設けられ、下流で合流している。
【００２０】
第１，第２の分岐流路１６ａ，１６ｂが合流した選別流路１６の下流端部には、目的細胞を回収する分取ポート３０が設けられている。本実施形態においては、分取ポート３０は、直径１．５ｍｍ程度の略円形の開孔である。
【００２１】
流路層３４には、シース液注入口２６、シース液流路２７、緩衝液注入口２８、および緩衝液流路２９がさらに設けられている。本実施形態においては、シース液注入口２６および緩衝液注入口２８は、直径１．５ｍｍ程度の略円形の開孔である。シース液は、シース液流路２７を介して主流路１４に供給され、細胞を包み込んで搬送する。シース液が供給されることにより、液体中の細胞が流れ方向に沿って整列して細胞列が形成される。緩衝液は、緩衝液流路２９を介して副流路１８の両端の第１，第２の液溜り２０ａ，２０ｂに供給される。緩衝液は、目的細胞を分離するための分離用液体として、第１の液溜り２０ａと第２の液溜り２０ｂとの間の副流路１８の内部を流通する。
【００２２】
シース液および緩衝液としては、主流路１４を流通する液体と同様の液体を用いることができる。目的細胞に悪影響を及ぼさなければ、主流路１４を流通する液体とは異なる液体を、シース液および緩衝液として用いてもよい。
【００２３】
上述したような流路（主流路１４、副流路１８、選別流路１６）、注入口（サンプル注入口２４、シース液注入口２６、緩衝液注入口２８）、ポート（分取ポート３０、廃棄ポート３２）が形成できれば、流路層３４の厚さは特に限定されない。流路層３４の厚さは、例えば０．１〜０．５ｍｍ程度とすることができる。
【００２４】
被覆層３８は、弾性変形可能であることが好ましい。本実施形態においては、被覆層３８はホウケイ酸ガラス製である。被覆層３８には、流路層３４と積層された際に一致するように、サンプル注入口２４、シース液注入口２６、緩衝液注入口２８、分取ポート３０、および廃棄ポート３２が設けられている。これによって、基板１２の被覆層３８側から、サンプル、シース液、緩衝液をそれぞれの注入口（サンプル注入口２４、シース液注入口２６、緩衝液注入口２８）に注入することができる。分取ポート３０内に回収された目的細胞は、被覆層３８側から採取することができる。
【００２５】
被覆層３８は、強度および弾性が維持できる範囲で、可能な限り薄いことが好ましい。被覆層３８の厚さは、例えば０．１〜１ｍｍ程度とすることができる。
【００２６】
支持層３６は、平坦な表面を有する板状部材であり、特に加工は施されていない。本実施形態においては、支持層３６は、ホウケイ酸ガラス製である。支持層３６は、流路層３４および被覆層３８を支持可能であれば、任意の厚さで形成することができる。
【００２７】
一対の液流発生部材２２は、第１の液溜り２０ａ上で基板１２表面に設けられた第１の液流発生部材２２ａと、第２の液溜り２０ｂ上で基板１２表面に設けられた第２の液流発生部材２２ｂとから構成される。一対の液流発生部材２２は、駆動制御部材２３（図１参照）からの駆動信号により連動して作動する。これによって、第１の液溜り２０ａから第２の液溜り２０ｂに向かう第１の向きの液流と、第２の液溜り２０ｂから第１の液溜り２０ａに向かう第２の向きの液流とを、副流路１８の内部に発生させる。
【００２８】
本実施形態においては、第１の液流発生部材２２ａ，第２の液流発生部材２２ｂとしては、圧電素子を用いる。具体的には、圧電素子としては、（株）日本セラテック製の圧電アクチュエータ（型番：ＰＡＣ１６６Ｊ）を用いる。第１の液流発生部材２２ａ，第２の液流発生部材２２ｂのそれぞれには、図示しない高電圧電源から駆動信号が送られる。高電圧電源としては、（株）エヌエフ回路設計ブロック製の（型番：ＨＡＳ−４０１４）を用いる。
【００２９】
一対の高電圧電源には、駆動制御部材２３から制御信号が送られる。本実施形態においては、駆動制御部材２３としては、（株）エヌエフ回路設計ブロック製のファンクションジェネレータ（型番：ＷＦ１９６８）を用いる。
【００３０】
（作用および効果）
上記のように構成された細胞分取装置１０においては、目的細胞を含む細胞列を含有する液体が主流路１４内部を流通する。細胞列には、目的細胞とともに非目的細胞も含まれている。図３に示すように、液体４０中の細胞列に含まれる細胞のうちの非目的細胞４２は、主流路１４の下流に搬送されて廃棄ポート３２（図１参照）に回収される。
【００３１】
液体４０に含まれる細胞列の中に目的細胞４２ａが認識された場合には、例えば図４に示すように、副流路１８の一端側１８ａから他端側１８ｂに向かう第１の向きで、分離用液体の液流（図示せず）が発生する。
【００３２】
図１に示したように、副流路１８の一端および他端には、第１，第２の液流発生部材２２ａ，２２ｂが設けられている。細胞列の中に目的細胞４２ａが認識された際には、駆動制御部材２３からの信号を受けて、一端側１８ａの第１の液流発生部材２２ａが、第１の液溜り２０ａ内の分離用液体の一部を、第２の液溜り２０ｂに向けて押し込むように作用する。これと連動して、他端側１８ｂの第２の液流発生部材２２ｂが、第１の液溜り２０ａ内の分離用液体の一部を、第２の液溜り２０ｂに向けて引き出すように作用する。第１の液溜り２０ａ内の分離用液体の一部は、副流路１８内に押し込まれ、さらに第２の液溜り２０ｂ側に引っ張られることになる。
【００３３】
このようにして、副流路１８の一端側１８ａから他端側１８ｂに向かう分離用液体の液流が発生し、主流路１４を流通する液体４０を横切る。その結果、目的細胞４２ａは、主流路１４と副流路１８とが交差する細胞分離領域１３で細胞列から逸れて、第２の分岐流路１６ｂに押し出される。第２の分岐流路１６ｂに押し出された目的細胞４２ａは、分取ポート３０（図１参照）に回収される。
【００３４】
あるいは、図５に示すように第１の向きとは逆の第２の向きで、副流路１８の他端１８ｂから一端１８ａに向けて分離用液体の液流（図示せず）が発生する。この場合には、駆動制御部材２３からの信号を受けて、他端側１８ｂの第２の液流発生部材２２ｂが、第２の液溜り２０ｂ内の分離用液体の一部を、第１の液溜り２０ａに向けて押し込むように作用する。これと連動して、一端側１８ａの第１の液流発生部材２２ａが、第２の液溜り２０ｂ内の分離用液体の一部を、第１の液溜り２０ａに向けて引き出すように作用する。第２の液溜り２０ｂ内の分離用液体は、副流離１８内に押し込まれ、さらに第１の液溜り２０ａ側に引っ張られることになる。
【００３５】
このようにして、副流路１８の他端側１８ｂから一端側１８ａに向かう分離用液体の液流が発生し、主流路１４を流通する液体４０を横切る。その結果、目的細胞４２ａは、細胞分離領域１３で細胞列から逸れて、第１の分岐流路１６ａに押し出される。第１の分岐流路１６ａに押し出された目的細胞４２ａもまた、分取ポート３０（図１参照）に回収される。
【００３６】
細胞分取装置１０においては、分取ポート３０に回収された複数の細胞の全てが目的細胞４２ａであって、非目的細胞４２は廃棄ポート３２に回収されることが理想的である。目的細胞４２ａを細胞列から分離する確率が高ければ、分取した複数の細胞における目的細胞４２ａの割合は高められる。隣接する非目的細胞４２と目的細胞４２ａとを分離するには、これらの２つの細胞の間に所定の間隔が必要とされる。ここで、非目的細胞４２と目的細胞４２ａとを分離できる最短の距離を、空間分解能ＳＲとして図６に示す。空間分解能ＳＲの距離が短いほど、複数の細胞が近接して並んだ状態で目的細胞４２ａを分離することができる。したがって、目的細胞４２ａの分取のスループットが向上する。
【００３７】
上述したように、副流路１８内部における分離用液体の液流は、副流路１８の両端の第１，第２の液溜り２０ａ，２０ｂにおいて、分離用液体の押し込みと引き出しとが連動して行なわれることによって発生する。副流路１８で分離用液体の押し込みとともに引き出しが行なわれているので、分離用液体の液流が主流路１４を横切る際、主流路１４内を流通する液体４０に圧力が伝播する範囲は制限される。分離用液体の液流によって主流路１４内を流通する液体４０の流れに影響が及ぶのは、主流路１４と副流路１８とが交差する領域およびその近傍となる。
【００３８】
このような分離用液体の液流が用いられるので、細胞分離領域１３の上流側および下流側の他の細胞に干渉することなく、目的細胞４２ａを細胞列から分離することができる。その結果、目的細胞４２ａを非目的細胞４２から分離できる最短の距離は短くなり、空間分解能ＳＲの向上につながる。
【００３９】
なお、一対の液流発生部材２２を制御することによって、副流路１８内に押し込まれる分離用液体の量と、副流路１８から引き出される分離用液体の量とを等しくすることができる。この場合には、細胞分離領域１３に流入する分離用液体の量と、細胞分離領域１３から流出する分離用液体の量とが等しくなる。これによって、主流路１４内を流通する液体の流れに影響を及ぼす領域を、実質的に主流路１４と副流路１８とが交差する領域のみに制限することが可能となる。
【００４０】
しかも、主流路１４と交差する副流路１８の内部には、一端１８ａから他端１８ｂに向かう第１の方向と、他端１８ｂから一端１８ａに向かう第２の方向との２方向の液流を発生させることができる。目的細胞４２ａが認識されると、分離用液体の液流がいずれかの方向で主流路１４を横切り、これによって、細胞列中の目的細胞４２ａが２つの分岐流路１６ａ，１６ｂのいずれかに導かれる。目的細胞４２ａが認識されない場合には、分離用液体の液流が主流路１４を横切らないので、細胞列中の非目的細胞４２は主流路１４の下流に搬送される。
【００４１】
例えば、細胞列の中に目的細胞４２ａが２つ以上連続して認識された場合には、目的細胞４２ａが認識される毎に、副流路１８の内部の分離用液体の液流の向きを変化させる。目的細胞４２ａは、２つの分岐流路１６ａ，１６ｂのいずれかに導かれるので、確実に分取ポート３０に回収することができる。その結果、より高い成功率で目的細胞４２ａを分取することが可能となる。
【００４２】
液流発生部材２２ａ，２２ｂとして圧電素子を用いることによって、副流路１８内部に、応答性よく分離用液体の液流を発生させることができる。上述したとおり、細胞分取装置１０においては、目的細胞４２ａが認識されると、駆動制御部材２３は、一対の液流発生部材２２を連動して作動させる。
【００４３】
例えば、図７Ａに示すように、第１の液流発生部材（圧電素子）２２ａに電圧が印加されると、第１の液溜り２０ａ上の被覆層３８が下向きに押し付けられて凹状となる。図面には示されていないが、第２の液流発生部材（圧電素子）２２ｂには、予め電圧を印加して、第２の液溜り２０ｂ上の被覆層３８を下向きに押し付けて凹状としておく。第１の液流発生部材２２ａへの電圧印加と連動して、第２の液流発生部材２２ｂへの電圧印加が解除される。凹状となっていた第２の液溜り２０ｂ上の被覆層３８は、弾性により形状が復元する。
【００４４】
この瞬間、第１の液溜り２０ａから副流路１８内に分離用液体が押し込まれるとともに、分離用液体を副流路１８から第２の液溜り２０ｂに引き出す力が作用する。副流路１８の内部には、一端から他端に向かう第１の向きで分離用液体の液流が１０〜５００μｓ程度発生する。副流路１８の内部に第１の向きで分離用液体の液流が発生することによって、図４に示したように、主流路１４内を流通する液体４０中の目的細胞４２ａは、第２の分岐流路１６ｂに押し出される。
【００４５】
液流発生部材２２ａ，２２ｂとして圧電素子を用いているので、目的細胞４２ａの認識から１μｓ程度以内で、副流路１８内部に分離用液体の液流を発生させることができる。分離用液体の液流は、０．０１〜１０ｍ／ｓ程度の流速を有する。
【００４６】
次の目的細胞４２ａが認識されるまでは、液流発生部材２２ａ，２２ｂには駆動制御部材２３からの信号が送られないので、そのまま待機状態となる。引き続き、目的細胞４２ａ（図示せず）が認識されると、図７Ｂに示すように第１の液流発生部材２２ａへの電圧印加が解除され、これと連動して第２の液流発生部材２２ｂに電圧が印加される。第１の液溜り２０ａ上では、弾性により被覆層３８の形状が復元し、第２の液溜り２０ｂ上の被覆層３８は下向きに押し付けられて凹状となる。
【００４７】
この瞬間、第２の液溜り２０ｂから副流路１８内に分離用液体が押し込まれるとともに、分離用液体を副流路１８から第１の液溜り２０ａに引き出す力が作用する。副流路１８の内部には、第１の向きとは逆の第２の向きで分離用液体の液流が１０〜５００μｓ程度発生する。副流路１８の内部に第２の向きで分離用液体の液流が発生することによって、図５に示したように、主流路１４内を流通する液体４０中の目的細胞４２ａは、第１の分岐流路１６ａに押し出される。
【００４８】
再度、目的細胞４２ａが認識された場合には、図７Ａを参照して説明したように、副流路１８内部に分離用液体の液流が第１の向きで発生して、目的細胞４２ａは第２の分岐流路１６ｂに押し出される。
【００４９】
液流発生部材２２ａ，２２ｂとしての圧電素子を、副流路１８の両端の液溜り２０ａ，２０ｂ上の基板１２の表面に設けたことによって、副流路１８内部に高い応答性で分離用液体の液流を発生させることが可能となった。
【００５０】
上述したように、本実施形態においては、副流路１８の一端から他端に向かう第１の向きの液流と、第１の向きとは逆の第２の向きの液流が形成されるように、一対の液流発生部材２２を連動して作動させることによって、より高い成功率で、より高速に目的細胞４２ａを分取することが可能となった。
【００５１】
（変形例）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。
【００５２】
上記実施形態においては、基板１２における被覆層３８の材料としてホウケイ酸ガラスを用いたが、弾性を有する他の材料に変更することができる。被覆層３８の材料は、例えば、青板ガラス、白板ガラス、無アルカリガラス、合成石英ガラス、およびアルミナホウ酸ガラスから選択される他のガラスを用いることもできる。また、水晶、石英、シリコン、シリコンカーバイド、サファイア、またはガリウムナイトライドを、被覆層３８として用いてもよい。さらには、圧電材料、樹脂、または金属によって被覆層３８を形成することもできる。圧電材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛およびニオブ酸リチウム等の人工セラミックスが挙げられる。樹脂としては、例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、およびポリ塩化ビニルが挙げられる。金属としては、例えば、アルミニウム、ステンレス、真鍮、チタン、およびその他合金が挙げられる。これらの材料は、支持層３６として用いることもできる。
【００５３】
基板１２における流路層３４の材料としてシリコンを用いたが、所定の流路等をパターニングできれば、他の材料に変更することができる。流路層３４の材料は、例えば、ホウケイ酸ガラス等のガラス材料やポリジメチルシロキサン、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等の樹脂材料、および薄膜金属材料から選択することができる。
【００５４】
流路層３４に設けられて選別流路１６を構成する２つの分岐流路１６ａ，１６ｂは、必ずしも下流で合流していなくてもよい。この場合には、第１の分岐流路１６ａおよび第２の分岐流路１６ｂのそれぞれの下流端部に、分取ポート３０を設けて目的細胞４２ａを回収することができる。
【００５５】
各流路（主流路１４、副流路１８、選別流路１６）の幅、各流入口（サンプル注入口２４、シース液注入口２６、緩衝液注入口２８）および各ポート（分取ポート３０、廃棄ポート３２）の大きさや形状は、目的細胞の大きさや種類、細胞分取装置全体の大きさ等を考慮して、適宜設定することができる。
【００５６】
また、上記実施形態においては、第１，第２の液流発生部材２２ａ，２２ｂとして、圧電アクチュエータを用いたが、これに限定されない。連動して駆動することで副流路１８内に液流を発生する任意の部材を、第１，第２の液流発生部材２２ａ，２２ｂとして用いて、副流路１８の両端に配置することができる。液流発生部材２２ａ，２２ｂは、例えば電磁アクチュエータ、静電アクチュエータ、熱アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ、超音波アクチュエータから選択される他のタイプのアクチュエータを用いることができる。さらには、シリンジポンプを第１，第２の液流発生部材２２ａ，２２ｂとして用いてもよい。
【００５７】
一対の液流発生部材２２を作動させる駆動制御部材２３は、液流発生部材２２ａ，２２ｂに応じて適宜選択することができる。
【００５８】
分離用液体の押し込みと引き出しは、必ずしも完全に一致して行なわれる必要はなく、それぞれの開始のタイミングに１〜１００μｓ程度の差があってもよい。液流発生部材によっては、例えば、分離用液体の押し込みに先立って、分離用液体の引き出しを行なうことができる。
【００５９】
分離用液体の液流が２方向に流通する副流路１８が主流路１４と交差して設けられるとともに、連動して作動する一対の液流発生部材２２が副流路１８の両端に配置されていれば、本発明の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６０】
１０            細胞分取装置
１２            基板
１４            主流路
１６ａ，１６ｂ  選別流路
１８            副流路
２２ａ，２２ｂ  液流発生部材
２３            駆動制御部材
【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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【図７】
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