(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電泳動電極に交流電圧を印加して細胞を捕捉するステップ、及び
前記誘電泳動電極に前記細胞を捕捉した状態での前記誘電泳動電極間のインピーダンスに基づき、前記誘電泳動電極に捕捉された前記細胞に対する熱負荷が作用している間における、前記熱負荷に対する前記細胞の温度変化を時系列で検出するステップ、を含む、細胞状態の検出方法。
【請求項２】
前記誘電泳動電極と直列に接続されるシャント抵抗に印加される電圧の変化に基づいて前記温度変化を検出する、請求項１に記載の細胞状態の検出方法。
【請求項３】
複数の誘電泳動電極に交流電圧を印加して細胞を捕捉するステップ、及び
前記誘電泳動電極と直列に接続されるシャント抵抗に印加される電圧を、所定の閾値と比較することで、前記誘電泳動電極に捕捉された細胞が、細胞壁が除去されたプロトプラストであるか細胞壁が除去されていない細胞であるかを検出するステップ、を含む、細胞状態の検出方法。
【請求項４】
複数の誘電泳動電極に交流電圧を印加して細胞を捕捉するステップ、及び
前記誘電泳動電極と直列に接続されるシャント抵抗に印加される電圧と電源の交流電圧との位相差を、所定の閾値と比較することで、前記誘電泳動電極に捕捉された細胞が、細胞壁が除去されたプロトプラストであるか細胞壁が除去されていない細胞であるかを検出するステップ、を含む、細胞状態の検出方法。
【請求項５】
細胞を含む溶液を収容するための収容部と、
前記収容部内に配置された複数の誘電泳動電極と、
前記誘電泳動電極間を撮影する撮像部と、
前記誘電泳動電極に交流電圧を印加する電源部と、
前記誘電泳動電極間のインピーダンスの変化を検出し、検出された前記インピーダンスの変化、及び、前記撮像部によって撮像された画像情報を用いて処理を行う検出部と、を備え、
前記検出部は、
前記画像情報から、前記誘電泳動電極に前記細胞を捕捉した状態を判別し、
前記誘電泳動電極に前記細胞を捕捉した状態での前記誘電泳動電極間の前記インピーダンスの変化に基づき、前記誘電泳動電極に捕捉された前記細胞に対する熱負荷が作用している間における、前記熱負荷に対する前記細胞の温度変化を検出する、細胞状態の検出装置。
【請求項６】
細胞を含む溶液を収容するための収容部と、
前記収容部内に配置された複数の誘電泳動電極と、
前記誘電泳動電極に交流電圧を印加する電源部と、
前記誘電泳動電極と直列に接続されるシャント抵抗に印加される電圧を、所定の閾値と比較することで、前記誘電泳動電極に捕捉された細胞が、細胞壁が除去されたプロトプラストであるか細胞壁が除去されていない細胞であるかを検出する検出部と、を備える、細胞状態の検出装置。
【請求項７】
細胞を含む溶液を収容するための収容部と、
前記収容部内に配置された複数の誘電泳動電極と、
前記誘電泳動電極に交流電圧を印加する電源部と、
前記誘電泳動電極と直列に接続されるシャント抵抗に印加される電圧と電源の交流電圧との位相差を、所定の閾値と比較することで、前記誘電泳動電極に捕捉された細胞が、細胞壁が除去されたプロトプラストであるか細胞壁が除去されていない細胞であるかを検出する検出部と、を備える、細胞状態の検出装置。
【請求項８】
細胞壁を有する細胞を破裂させず、細胞壁を除去したプロトプラストを破裂させる所定の交流電圧を誘電泳動電極に印加し、前記誘電泳動電極に捕捉された細胞が前記交流電圧により破壊されるか否かで、前記誘電泳動電極に捕捉された前記細胞が、細胞壁が除去されたプロトプラストであるか細胞壁が除去されていない細胞であるかを判別するステップを含む、プロトプラストの判別方法。
【請求項９】
プロトプラストを含む溶液を収容するための収容部と、
前記収容部内に配置された誘電泳動電極と、
前記誘電泳動電極に交流電圧を印加する電源部と、を備え、
前記電源部は、前記誘電泳動電極の捕捉された細胞が細胞壁が除去されたプロトプラストであるか細胞壁が除去されていない細胞であるかを判別するために、細胞壁を有する細胞を破裂させず、細胞壁を除去したプロトプラストを破裂させる交流電圧を前記誘電泳動電極に印加する、プロトプラストの判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電泳動法を用いることによって、細胞の状態を検出する方法及び装置、並びに、プロトプラストを判別する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体中に含まれる細胞等の微粒子の数を測定する方法として、誘電泳動インピーダンス測定法（ＤＥＰＩＭ）が知られている。誘電泳動とは、不均一交流電界中において電界により分極した粒子が、電界の勾配によって強電界側又は弱電界側に泳動する現象である。この現象を利用することによって、微粒子自体が有している電荷に依存せず、電界を発生させる電極や電極間に微粒子を捕捉させることができる。そして、誘電泳動インピーダンス測定法は、誘電泳動により電極間に捕捉された微粒子による短絡の結果、電極間のインピーダンスが細胞濃縮によって過渡的に変化することを利用し、そのインピーダンスの大きさから微粒子の密度、すなわち微粒子の数を測定する方法である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１２５８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような誘電泳動インピーダンス測定法は、食中毒検査や口腔内の細菌数測定、飲食品の製造過程の安全管理など、医療分野や食品分野等の様々な分野において応用されている。
しかしながら、その利用は微粒子数の測定に止まっており、さらなる発展が望まれるところである。
【０００５】
一方、生化学分野等においては、細胞から細胞壁を取り除いたプロトプラストを用いて融合等の処理が行われることがある。このようなプロトプラストを作成するため、通常の細胞を酵素液等の薬品で処理することが行われるが、適切にプロトプラストが作成されていないとその後の処理に失敗する可能性が高まる。したがって、プロトプラストが適切に作成されているか否かを判別することが望まれている。
【０００６】
本発明は、誘電泳動インピーダンス測定法を利用して外部要因に対する細胞の反応を検出する方法及び装置、並びに、プロトプラストを判別する方法及び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】
本発明に係る細胞状態の検出方法は、
複数の誘電泳動電極に交流電圧を印加して細胞を捕捉するステップ、及び
前記誘電泳動電極間のインピーダンスに基づき、外的要因に対する細胞の反応を検出するステップ、を含むものである。
【０００８】
本発明に係る細胞状態の検出装置は、
細胞を含む溶液を収容するための収容部と、
前記収容部内に配置された複数の誘電泳動電極と、
前記誘電泳動電極に交流電圧を印加する電源部と、
前記誘電泳動電極間のインピーダンスに基づき、外的要因に対する細胞の反応を検出する検出部と、を備える。
【０００９】
本発明に係るプロトプラストの判別方法は、
細胞壁を有する細胞を破裂させず、細胞壁を除去したプロトプラストを破裂させる所定の交流電圧を誘電泳動電極に印加するものである。
【００１０】
本発明に係る、プロトプラストの判別装置は、
プロトプラストを含む溶液を収容するための収容部と、
前記収容部内に配置された誘電泳動電極と、
前記誘電泳動電極に交流電圧を印加する電源部と、を備え、
前記電源部は、細胞壁を有する細胞を破裂させず、細胞壁を除去したプロトプラストを破裂させる交流電圧を前記誘電泳動電極に印加するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、誘電泳動電極間のインピーダンスの変化に基づいて、外部要因に対する細胞の反応を検出することができる。
また、本発明によれば、プロトプラストを好適に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る細胞状態の検出装置の構成図である。
【図２】誘電泳動チップの斜視図である。
【図３】誘電泳動電極への細胞の捕捉状態を示す画像である。
【図４】細胞の有無による温度とシャント電圧との関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）は細胞が存在していない状態の誘電泳動電極を示す画像、（ｂ）（ｃ）は、細胞が捕捉された状態の誘電泳動電極を示す画像である。
【図６】（ａ）は、時間の経過に伴うサーミスタの抵抗値を示すグラフ、（ｂ）は、時間の経過に伴うシャント電圧の変化を示すグラフである。
【図７】（ａ）は、細胞を示す画像、（ｂ）は、細胞から細胞壁を取り除いたプロトプラストを示す画像である。
【図８】（ａ）は、プロトプラストが誘電泳動電極に捕捉された状態を示す画像、（ｂ）（ｃ）は通常の細胞が誘電泳動電極に捕捉された状態を示す画像である。
【図９】交流電圧の周波数とシャント電圧との関係を示すグラフである。
【図１０】交流電圧の周波数と位相差との関係を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は、誘電泳動電極に高電圧を印加した場合の酵母菌を示す画像、（ｂ）は、誘電泳動電極に高電圧を印加した場合のプロトプラストを示す画像である。
【図１２】誘電泳動中の細胞のモデルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［本発明の実施形態の要旨］
最初に本発明の実施形態の要旨を列記して説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
（１）実施形態に係る細胞状態の検出方法は、
複数の誘電泳動電極に交流電圧を印加して細胞を捕捉するステップ、及び
前記誘電泳動電極間のインピーダンスに基づき、外的要因に対する細胞の反応を検出するステップ、を含むものである。
【００１４】
誘電泳動電極に捕捉された細胞は、キャパシタとして働き、その静電容量の変化によって誘電泳動電極間のインピーダンスが変化する。そして、上記の方法によれば、誘電泳動電極間のインピーダンスを用いることによって、細胞数の検出ではなく、外部要因に対する細胞の反応を検出することができる。
【００１５】
（２）前記反応は、細胞の温度変化であってもよい。
キャパシタとして働く細胞の静電容量は、温度の変化によって変化するため、細胞の温度が変化すると誘電泳動電極間のインピーダンスが変化する。したがって、この変化を検出することによって細胞の温度変化を検出することができる。
【００１６】
（３）前記反応は、細胞がプロトプラストになる反応であってもよい。
プロトプラストは、細胞に酵素液等の薬品を作用させて細胞壁を取り除くことによって作成される。つまり、薬品を作用させるという外部要因によって、プロトプラストになるという反応が得られる。通常の細胞と、プロトプラストとでは、電源により同一の交流電圧を印加したときの誘電泳動電極間のインピーダンスが異なる。したがって、このインピーダンスに基づいて、細胞がプロトプラストになる反応を検出することができる。
【００１７】
（４）上記において、前記反応は、前記誘電泳動電極と直列に接続されるシャント抵抗に印加される電圧の変化に基づいて検出してもよい。
誘電泳動電極のインピーダンスの変化は、シャント抵抗に印加される電圧にも反映される。したがって、このシャント抵抗の電圧を測定することによって、インピーダンスの変化を把握し、細胞の反応を検出することができる。
【００１８】
（５）上記（３）において、前記誘電泳動電極と直列に接続されるシャント抵抗に印加される交流電圧と、電源の交流電圧との位相差に基づいて前記反応を検出してもよい。
通常の細胞とプロトプラストとでは、シャント抵抗に印加される電圧と、電源の交流電圧との位相差が異なる。したがって、この位相差に基づいて、細胞がプロトプラストになったことを検出することができる。
【００１９】
（６）  前記外的要因が作用している間の反応を時系列で検出してもよい。
これによって、反応の経過を把握することができる。
【００２０】
（７）  前記外的要因は、前記誘電泳動電極に印加される交流電圧であって、細胞壁を有する細胞を破裂させず細胞壁を除去したプロトプラストを破裂させることができる交流電圧であり、
前記反応は、プロトプラストの破裂であってもよい。
このような構成によって、細胞壁を有する通常の細胞とプロトプラストとを判別することができる。
【００２１】
（８）実施形態に係る細胞状態の検出装置は、
細胞を含む溶液を収容するための収容部と、
前記収容部内に配置された複数の誘電泳動電極と、
前記誘電泳動電極に交流電圧を印加する電源部と、
前記誘電泳動電極間のインピーダンスに基づき、外的要因に対する細胞の反応を検出する検出部と、を備える。
【００２２】
この構成によれば、誘電泳動電極間のインピーダンスを用いることによって、細胞数の検出ではなく、外部要因に対する細胞の反応を検出することができる。
【００２３】
（９）実施形態に係るプロトプラストの判別方法は、
細胞壁を有する細胞を破裂させず、細胞壁を除去したプロトプラストを破裂させる所定の交流電圧を誘電泳動電極に印加するものである。
このような方法によって、細胞壁を有する通常の細胞とプロトプラストとを判別することができる。
【００２４】
（１０）実施形態に係るプロトプラストの判別装置は、
プロトプラストを含む溶液を収容するための収容部と、
前記収容部内に配置された誘電泳動電極と、
前記誘電泳動電極に交流電圧を印加する電源部と、を備え、
前記電源部は、細胞壁を有する細胞を破裂させず、細胞壁を除去したプロトプラストを破裂させる交流電圧を前記誘電泳動電極に印加するものである。
このような構成によって、細胞壁を有する通常の細胞とプロトプラストとを判別することができる。
【００２５】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、細胞状態の検出装置についてのより詳細な実施形態を説明する。
図１は、実施形態に係る細胞状態の検出装置を示す構成図である。
本実施形態の検出装置１０は、外的要因が作用することによって細胞に生じる反応を検出するものである。具体的に、検出装置１０は、外部からの熱の作用（外的要因）による細胞の温度変化（反応）の検出と、外部からの薬品の作用（外的要因）によって、細胞がプロトプラストになったこと（反応）の検出とを行う装置とされている。
【００２６】
検出装置１０は、誘電泳動チップ１１と、電源部１４と、撮像部１５と、測定部１６と、制御部（検出部）１７とを備えている。
誘電泳動チップ１１は、溶液に含まれる細胞を電界の勾配によって泳動させるものであり、図２に示すように、基板２１と、プール（収容部）２２と、誘電泳動電極２３とを備えている。
基板２１は、長方形状のスライドガラスからなり、後述する撮像部１５の光源３１の光を透過することができる。
【００２７】
プール２２は、シリコーンゴム等によって形成された枠部材２７で囲まれることによって形成されている。枠部材２７は、平面視で四角形状に形成されている。プール２２の内部には、細胞を含む溶液を収容することができる。
プール２２の内部には、微小な間隔をあけて配置された一対の誘電泳動電極２３が設けられている。誘電泳動電極２３は、基板２１の上面に薄膜状に形成されている。例えば、誘電泳動電極２３は、イオンコーターによって、基板２１上に電極材料を蒸着することによって形成されている。電極材料には金又は銅等が用いられる。一対の誘電泳動電極２３は、電源部１４に接続されている。
【００２８】
電源部１４は、一対の誘電泳動電極２３に対して交流電圧を印加する。電源部１４は、一対の誘電泳動電極２３の一方が正極となり、他方が負極となるように交流電圧を印加する。したがって、一対の誘電泳動電極２３の間には電気力線が生じる。電源部１４は、誘電泳動電極２３に印加する交流電圧やその周波数を調整可能なように構成されている。
【００２９】
図１に示すように、撮像部１５は、誘電泳動チップ１１に存在する細胞を撮像するものである。撮像部１５は、光源３１と撮像器３２と光学系３３とを備えている。光源３１には、ハロゲン光源やＬＥＤ光源を用いることができる。撮像器３２には、ＣＭＯＳ又はＣＣＤ等のイメージセンサを備えたものを用いることができる。光学系３３は、対物レンズを含んでいる。撮像部１５によって撮像された画像情報は、制御部１７に入力され、制御部１７において各種の処理に用いられる。
【００３０】
電源部１４が誘電泳動電極２３に交流電圧を印加する電気回路２０には、誘電泳動電極２３と直列にシャント抵抗１８が設けられている。本実施形態では、シャント抵抗１８は、抵抗値が既知とされており、本実施形態では５００Ωとされている。そして、測定部１６は、シャント抵抗１８に印加される電圧（以下、「シャント電圧」ともいう）を測定する。具体的に、本実施形態の測定部１６は、ロックインアンプにより構成されている。また、測定部１６は、シャント電圧と電源部１４における電圧との位相差を測定する。測定部１６によって測定された情報は、制御部１７に入力される。
【００３１】
制御部１７は、パーソナルコンピュータ等によって構成され、撮像部１５によって撮像された画像情報や、測定部１６によって検出された情報が入力され、その入力された情報を用いて所定の処理を行う。例えば、撮像部１５によって撮像された画像情報は、細胞が誘電泳動電極２３に捕捉されているか否かの判別に用いられる。また、測定部１６によって測定された情報は、細胞の状態（反応）を検出するために用いられる。
【００３２】
以上の構成において、誘電泳動チップ１１のプール２２内に細胞を含む溶液を供給し、電源部１４によって誘電泳動電極２３に交流電圧を印加すると、その周波数に応じて誘電泳動が生じ、細胞がトラップ（捕捉）される。正の誘電泳動が生じると、細胞には誘電泳動電極２３による引力が働き、細胞は誘電泳動電極２３に張り付くことによってトラップされる。他方、負の誘電泳動が生じると、細胞には誘電泳動電極２３からの斥力が働き、一対の誘電泳動電極２３の間において、当該電極２３に非接触の状態でトラップされる。
【００３３】
図３は、誘電泳動電極への細胞の捕捉状態を示す。細胞は、一対の誘電泳動電極２３に引き付けられることによって捕捉されている。一対の誘電泳動電極２３の間隔は、約２５μｍとされている。図３に示す例では、細胞の密度が高いため、細胞は、一対の誘電泳動電極２３の隙間を埋め尽くすように捕捉されている。したがって、一対の誘電泳動電極２３間には、細胞による短絡が生じている。
【００３４】
本実施形態の検出装置１０は、前述したように、外部要因に対する細胞の反応として、細胞の温度変化の検出と、細胞がプロトプラストになっていることの検出との２つの検出が可能である。以下、それぞれについて説明する。
【００３５】
＜温度変化の検出について＞
図１２は、誘電泳動中の細胞のモデルを示している。細胞の細胞質は、その周囲の溶液に比べて導電率が低く、細胞膜は絶縁体として機能する。そのため、交流電界を印加すると細胞膜を隔て電位差が生じ、細胞膜はキャパシタとして働く。
一般的にキャパシタは温度変化によって熱膨張が生じ、静電容量が変化するため、細胞がキャパシタとして働くと考えると、細胞の温度変化に伴う静電容量の変化は、一対の誘電泳動電極２３間のインピーダンスの変化として計測できる。本実施形態の検出装置１０は、このような性質を利用することによって、誘電泳動電極２３間のインピーダンスの変化に基づいて細胞の温度の変化を検出する。
【００３６】
また、誘電泳動電極２３とシャント抵抗１８とは直列に接続されているため、誘電泳動電極２３間のインピーダンスとシャント抵抗１８のインピーダンスとの比率が変化すると、誘電泳動電極２３に印加される電圧とシャント電圧との比率も変化する。したがって、誘電泳動電極２３間のインピーダンスの変化は、シャント電圧を測定することによって検出することができる。
【００３７】
本発明者は、インピーダンスの変化によって細胞の温度変化を検出可能であることを次のような実験によって確認した。図１に示す誘電泳動チップ１１のプール２２内の溶液をペルチェ素子等を用いて加熱し、誘電泳動電極２３に細胞を捕捉した状態で、測定部１６によりシャント電圧の変化を計測した。
図４は、時間の経過に伴うプール２２内の温度の変化と、シャント電圧の変化とを示すグラフである。プール２２内の温度は、サーミスタを用いて計測した。サーミスタは、温度が上昇すると抵抗値が小さくなる性質を有しているので、図４のグラフの右縦軸には、温度の変化としてサーミスタ抵抗値を示した。
【００３８】
図４（ａ）は、図３に示すように誘電泳動電極２３間に細胞が存在している状態のシャント電圧の測定結果を示し、図４（ｂ）は、誘電泳動電極２３間に細胞が存在していない状態のシャント電圧の測定結果を示している。
図４（ｂ）に示すように、誘電泳動電極２３間に細胞が存在していないときは、プール２２内の温度が変化していてもシャント電圧にほとんど変化がない。したがって、誘電泳動電極２３間のインピーダンスも変化していないといえる。
【００３９】
これに対して、図４（ａ）に示すように、誘電泳動電極２３間に細胞が存在しているときは、プール２２内の温度上昇に伴ってシャント電圧が変化している。したがって、シャント電圧の変化は、細胞の存在によるものということができる。
【００４０】
前述したように、細胞はキャパシタとして働き、キャパシタは温度変化によって静電容量が変化する。そのため、図４（ａ）に示すシャント電圧の変化は、誘電泳動電極２３間に存在する細胞の温度変化に伴う静電容量変化によって、インピーダンスが変化したことによるものであると考えることができる。したがって、シャント電圧を測定することによって、細胞の温度変化を捉えることができる。
【００４１】
測定部１６によって測定されたシャント電圧の情報は制御部１７に入力され、この制御部１７は、入力されたシャント電圧の情報をもとに細胞の温度変化を演算し、出力する。また、細胞の温度変化は、細胞に対して熱負荷が与えられている間、時系列で検出することができる。これによって、細胞の温度変化の推移を把握することができる。
【００４２】
なお、誘電泳動電極２３間の細胞の密度に変化があると、インピーダンスにも変化が生じ、細胞の温度変化を正確に捉えることができなくなる。そのため、検出装置１０は、例えば撮像部１５によって撮像した誘電泳動電極２３間の細胞の画像を制御部１７に送信し、制御部１７において、画像処理等を行うことによって細胞の密度の変化を観測することができる。
【００４３】
次に、誘電泳動電極２３間の細胞数（細胞密度）によってシャント電圧がどのように変化するかを確認した結果について説明する。
図５（ａ）は、細胞が存在していない状態の誘電泳動電極を示す画像、図５（ｂ）（ｃ）は、細胞が捕捉された状態の誘電泳動電極を示す画像である。
図５に示す誘電泳動電極２３は、幅が５００μｍとされ、誘電泳動電極２３の間隔が３００μｍとされている。したがって、図３に示す例よりも、一対の誘電泳動電極２３の間隔が広くなっている。
【００４４】
図５（ｂ）は、細胞として植物のプロトプラストを誘電泳動チップ１１のプール２２に所定量滴下したケース、図５（ｃ）は、図５（ｂ）の倍の量のプロトプラストを誘電泳動チップ１１のプール２２に滴下したケースを示す。図５（ｂ）においては、プロトプラストが一方の誘電泳動電極２３から他方の誘電泳動電極２３へ向けてチェーン状に連なった状態（白抜き円で囲って示す）となっているが、一対の誘電泳動電極２３は完全には接続されず、短絡はしていない。図５（ｃ）においては、一対の誘電泳動電極２３がチェーン状に連なったプロトプラストによって接続され、短絡状態となっている。
【００４５】
図５（ａ）〜（ｃ）の各ケースについて、電源部１４によって誘電泳動電極２３に２００ｋＨｚ、５Ｖｐｐの交流電圧を印加した。そして、誘電泳動電極２３にプロトプラストを捕捉して１０分経過したあと、ペルチェ素子によって１０分間プール２２内の溶液を加熱し、その後ペルチェ素子の電源を切った状態で１０分間放置した。ペルチェ素子によって加熱を開始した後の２０分間のプール２２内の温度変化とシャント電圧の変化を図６に示す。
【００４６】
図６（ａ）は、図５（ａ）〜（ｃ）の各ケースにおけるプール２２内の温度変化をサーミスタの抵抗値で示したものであり、図６（ｂ）は、図５（ａ）〜（ｃ）の各ケースにおけるシャント電圧の変化を示している。なお、前述したようにサーミスタの抵抗値は、温度が高いほど小さくなるため、図６（ａ）の縦軸は、値が大きいほど温度が低くなっている。
【００４７】
図６（ａ）に示すように、図５（ａ）〜（ｃ）の各ケースにおいて、プール２２内の温度は、ペルチェ素子によって加熱をしている間（０分〜１０分）は上昇し、加熱を止めた後（１０分〜２０分）は下降しており、いずれのケースにおいても略同様の温度変化となっていることが分かる。
【００４８】
そして、図６（ｂ）に示すように、図５（ｂ）及び（ｃ）のケースの場合は、互いに初期値は異なるものの、０分〜１０分の間はシャント電圧が上昇し、その後１０分〜２０分の間はシャント電圧が下降しており、その変化の推移（上下の変位量）も略同様となっている。
一方、図５（ａ）のケースでは、シャント電圧は低い状態のままほとんど変化せずに推移している。
【００４９】
したがって、図５（ｂ）及び図５（ｃ）のケースとでは、プロトプラストの存在によってシャント電圧が変化していると言え、このシャント電圧の変化は細胞の温度変化を示していると言える。
また、図５（ｂ）と図５（ｃ）のケースの双方で、シャント電圧がほぼ同じ推移で変化しているので、一対の誘電泳動電極２３がプロトプラストによって完全に短絡しているか否かに関わらず、シャント電圧の値に細胞の温度変化が反映されていることが分かる。したがって、細胞の密度がより低い場合であっても、シャント電圧の変化に基づいて細胞の温度変化を検出することが可能であるということができる。
【００５０】
＜プロトプラストの検出（判別）（１）＞
プロトプラストは、細胞から細胞壁を取り除いたものであり、融合等の処理のために用いられる。プロトプラストは、細胞に酵素液等の薬品を作用させることによって作成することができるが、実際に、細胞がプロトプラストになったか否かの判別は容易ではなかった。
例えば、図７（ａ）は、酵母菌の画像であり、図７（ｂ）は、酵母菌のプロトプラストの画像であるが、両者を画像を介して目視等によって判別することは困難である。
【００５１】
本実施形態の検出装置１０は、細胞がプロトプラストになっていることの検出にも用いることができる。
具体的に、検出装置１０は、電源部１４によって誘電泳動電極２３に交流電圧を印加し、誘電泳動電極２３に細胞を捕捉させた状態で、測定部１６によってシャント電圧を測定する。また、検出装置１０は、測定部１６に入力される電圧と電源部１４の電圧との位相差を測定部１６によって測定する。そして、検出装置１０は、シャント電圧及び位相差の測定値と所定の閾値との比較に基づいて、プロトプラストであるか否かの判別を行う。
【００５２】
シャント電圧は、通常の細胞の場合と、プロトプラストの場合とで識別可能な程度にその値が異なっている。したがって、両者のシャント電圧の間の値を閾値とし、その閾値とシャント電圧とを比較することによって通常の細胞であるかプロトプラストであるかを判別することができる。シャント電圧と閾値との比較、及びプロトプラストであるか否かの判別の処理は制御部１７によって行われる。
【００５３】
また、誘電泳動電極２３に捕捉された細胞は、キャパシタとして機能するため、印加される電圧に位相のずれが生じる。測定部１６は、回路２０から入力される電圧と、電源部１４における電圧との位相差を測定することができる。そして、制御部１７は、その位相差を所定の閾値と比較することによって、プロトプラストであるか否かの判別を行う。
【００５４】
本発明者は、シャント電圧や位相差によってプロトプラストであるか否かを判別可能であることを次のような実験によって確認した。
まず、誘電泳動チップ１１に供給する試料として、酵母菌のプロトプラストを含むマイクロチューブと、酵母菌を含む２種類のマイクロチューブとを作成した。プロトプラストのマイクロチューブについて、分光光度計により測定した吸光度を測定すると、０．４０３となった。一方の種類の酵母菌（以下、「酵母菌１」という）のマイクロチューブは、酵母菌プロトプラストと略同様の吸光度となるように酵母菌の量を調整した。その結果、実際の吸光度は、０．４５３となった。また、他方の種類の酵母菌（以下、「酵母菌２」という）のマイクロチューブは、前記酵母菌１の半分となるように酵母菌の量を調整した。その結果、吸光度は、０．１９０となった。
【００５５】
各マイクロチューブの試料を、それぞれ誘電泳動チップ１１に供給し、誘電泳動電極２３に交流電圧を印加することによって誘電泳動電極２３に酵母菌及びプロトプラストを捕捉した。このときの交流電圧を５Ｖｐｐとし、周波数を２００ｋＨｚとした。
図８（ａ）は、プロトプラストが誘電泳動電極２３に捕捉された状態を示す画像であり、図８（ｂ）は、酵母菌１が誘電泳動電極２３に捕捉された状態を示す画像であり、図８（ｃ）は、酵母菌２が誘電泳動電極２３に捕捉された状態を示す画像である。
【００５６】
次に、交流電圧の周波数を１０〜２００ｋＨｚの範囲で変化させ、そのときのシャント電圧を測定部１６によって測定した。その結果を図９に示す。
図９のグラフより、酵母菌１と酵母菌２とでは、酵母菌１の方がシャント電圧が高くなっていることが分かる。また、酵母菌１及び酵母菌２と、プロトプラストとでは、酵母菌１及び酵母菌２の方がシャント電圧が高くなっていることが分かる。
【００５７】
酵母菌１と酵母菌２とのシャント電圧の結果により、吸光度が高い方がシャント電圧が高くなっていることが分かる。
また、酵母菌１及び酵母菌２とプロトプラストとのシャント電圧の結果により、酵母菌とプロトプラストとの間では吸光度の大きさに関係なく、プロトプラストの方がシャント電圧が低くなることが分かる。
【００５８】
したがって、酵母菌２のシャント電圧よりも低く、プロトプラストのシャント電圧よりも高い値を閾値に設定することによって、誘電泳動チップ１１に供給された細胞が、プロトプラストであるか否かの判別を行うことができる。言い換えると、薬品を用いてプロトプラストを作成する際に、細胞壁が除去されてプロトプラストになる反応が適切に行われたか否かを検出することができる。例えば、シャント電圧の閾値を１５０ｍｖに設定し、測定したシャント電圧が１５０ｍｖ以上の場合には酵母菌であると判別し、１５０ｍｖ未満の場合にはプロトプラストであると判別することができる。
【００５９】
なお、図８（ａ）のプロトプラストと図８（ｂ）の酵母菌１とを視覚的に比較すると、酵母菌１の方がプロトプラストよりも吸光度が高いが、捕捉菌数ではプロトプラストの方が多くなっていることが分かる。したがって、吸光度と捕捉菌数の関係を用いて酵母菌とプロトプラストとを識別することも可能である。
【００６０】
図１０は、交流電圧の周波数と位相差との関係を示すグラフである。
このグラフによれば、酵母菌１と酵母菌２とでは、位相差の変化は略同一であり、いずれも交流電圧の周波数が大きくなるほど、徐々に位相差が小さくなっていることが分かる。これに対して、プロトプラストの場合には、周波数が大きくなるほど位相差が大きくなっていることが分かる。
【００６１】
したがって、酵母菌１及び酵母菌２と、プロトプラストとでは、周波数が高い領域で位相差が大きく相違している。したがって、例えば、２００ｋＨｚの周波数の交流電圧を印加したときの位相差を検出し、この位相差を所定の閾値と比較することによって、誘電泳動チップ１１に供給された細胞が、プロトプラストであるか否かを判別することができる。言い換えると、薬品を用いてプロトプラストを作成する際に、細胞壁が除去されてプロトプラストになる反応が適切に行われたか否かを検出することができる。例えば、周波数が２００ｋＨｚであるときの位相差の閾値を５°に設定し、測定した位相差が、５°以上である場合には、プロトプラストであると判別し、５°未満であるときは酵母菌であると判別することができる。
【００６２】
＜プロトプラストの検出（判別）（２）＞
本実施形態の検出装置１０は、異なる方法によってもプロトプラストを判別することができる。
具体的には、電源部１４によって誘電泳動電極２３に所定の高電圧を印加することによって、誘電泳動電極２３に捕捉された細胞が破裂（破壊）するか否かによってプロトプラストか否かを判別する。
【００６３】
例えば、図１１（ａ）は、誘電泳動電極２３に周波数２００ｋＨｚの交流電圧１０Ｖｐｐを印加した場合の酵母菌の状態を示し、図１１（ｂ）は、誘電泳動電極２３に同様の交流電圧を印加した場合のプロトプラストの状態を示す。この図から明らかなように、酵母菌は、その形態が保たれているのに対して、プロトプラストは、破裂することによってその形態が崩れている。したがって、撮像部１５によって撮像された画像を介して破裂の有無を確認することによって、その細胞がプロトプラストであるか否かを判別することができる。この方法を用いる場合、例えば、所定の操作を介してプロトプラストを作成したとき、その一部をサンプルとして取り出し、検出装置１０に供給して誘電泳動電極２３に高電圧を印加することによって、プロトプラストの作成が適切に行われた否かを判断することができる。
【００６４】
なお、この方法を用いてプロトプラストを判別する場合、シャント抵抗１８や測定部１６は不要であり、誘電泳動電極２３に高電圧を印加することができる電源部１４を備えていればよい。
【００６５】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において変更することができる。
上記実施形態では、２極の電極を用いたが、それ以上の多極の電極を用いることが可能である。
上記実施形態において、細胞の状態（反応）の検出のために誘電泳動電極２３に印加した交流電圧や周波数の具体的数値は一例であり、検出の対象となる細胞の特性や溶液の種類等に応じて適宜変更されるものである。
外部の要因としては、上記に説明した熱負荷や薬品の作用に限定されるものではなく、例えば、アレルギー物質の作用等、種々の要因を対象とすることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０      ：検出装置
１１      ：誘電泳動チップ
１４      ：電源部
１６      ：測定部
１８      ：シャント抵抗
２３      ：誘電泳動電極
【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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【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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