(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に形成され、流れ方向に沿って細胞が１つずつ並んだ細胞列を含む液体が上流から下流に向けて流通し、一面が開放した開放面を備えた細胞分取領域を有する流路と、
前記細胞分取領域の前記液体に、前記開放面の逆側から前記開放面に向けた圧力波を与え、第１の標的細胞を前記細胞列から分離して前記開放面に向けて移動させる第１の圧力波付与機構と、
前記細胞分取領域の前記開放面側に配置され、前記第１の標的細胞を含む液滴を受け取る第１の収液槽と
を備え、
前記流路内へ前記液体を押し込む流入促進機構と、前記流路外へ前記液体を引き出す流出促進機構とをさらに備えることを特徴とする細胞分取装置。
【請求項２】
前記第１の圧力波付与機構は、前記流路の前記開放面と逆側に配置され、前記圧力波の発生源となるバブルを前記液体中に誘起するパルスレーザー発振器であ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】
前記開放面は、前記流路の下面が開放したものであることを特徴とする請求項２記載の細胞分取装置。
【請求項４】
前記パルスレーザー発振器は、フェムト秒レーザー光またはピコ秒レーザー光を発振することを特徴とする請求項２または３記載の細胞分取装置。
【請求項５】
基板と、
前記基板に形成され、流れ方向に沿って細胞が１つずつ並んだ細胞列を含む液体が上流から下流に向けて流通し、一面が開放した開放面を備えた細胞分取領域を有する流路と、
前記細胞分取領域の前記液体に、前記開放面の逆側から前記開放面に向けた圧力波を与え、第１の標的細胞を前記細胞列から分離して前記開放面に向けて移動させる第１の圧力波付与機構と、
前記細胞分取領域の前記開放面側に配置され、前記第１の標的細胞を含む液滴を受け取る第１の収液槽と
を備え、
前記第１の圧力波付与機構は、前記流路の前記開放面と逆側に配置され、前記圧力波の発生源となるバブルを前記液体中に誘起するパルスレーザー発振器であり、
前記パルスレーザー発振器はナノ秒レーザー光またはマイクロ秒レーザー光を発振し、前記ナノ秒レーザー光または前記マイクロ秒レーザー光の一部を吸収する金属膜が、前記流路に設けられていることを特徴とする細胞分取装置。
【請求項６】
基板と、
前記基板に形成され、流れ方向に沿って細胞が１つずつ並んだ細胞列を含む液体が上流から下流に向けて流通し、一面が開放した開放面を備えた細胞分取領域を有する流路と、
前記細胞分取領域の前記液体に、前記開放面の逆側から前記開放面に向けた圧力波を与え、第１の標的細胞を前記細胞列から分離して前記開放面に向けて移動させる第１の圧力波付与機構と、
前記細胞分取領域の前記開放面側に配置され、前記第１の標的細胞を含む液滴を受け取る第１の収液槽と
を備え、
前記第１の圧力波付与機構は、前記流路の前記開放面と逆側に配置され、前記圧力波の発生源となるバブルを前記液体中に誘起するパルスレーザー発振器であり、
前記流路の一側面から前記液体に圧力波を与え、前記細胞列における前記細胞の並びを乱して前記流路の対向側面に向けて移動させる干渉軽減素子を備えた干渉軽減領域が、前記開放面の逆側から前記開放面に向けた圧力波が付与される部分より上流に設けられていることを特徴とする細胞分取装置。
【請求項７】
前記干渉軽減素子は、表面弾性波デバイスまたはレーザー発振器であることを特徴とする請求項６記載の細胞分取装置。
【請求項８】
前記干渉軽減領域は、前記流れ方向における長さが１ｍｍ未満であることを特徴とする請求項６または７記載の細胞分取装置。
【請求項９】
基板と、
前記基板に形成され、流れ方向に沿って細胞が１つずつ並んだ細胞列を含む液体が上流から下流に向けて流通し、一面が開放した開放面を備えた細胞分取領域を有する流路と、
前記細胞分取領域の前記液体に、前記開放面の逆側から前記開放面に向けた圧力波を与え、第１の標的細胞を前記細胞列から分離して前記開放面に向けて移動させる第１の圧力波付与機構と、
前記細胞分取領域の前記開放面側に配置され、前記第１の標的細胞を含む液滴を受け取る第１の収液槽と
を備え、
前記細胞分取領域に露出する前記液体の表面を波立たせるための表面弾性波デバイスが、前記流路の前記細胞分取領域の前記開放面の逆側に設けられていることを特徴とする細胞分取装置。
【請求項１０】
基板と、
前記基板に形成され、流れ方向に沿って細胞が１つずつ並んだ細胞列を含む液体が上流から下流に向けて流通し、一面が開放した開放面を備えた細胞分取領域を有する流路と、
前記細胞分取領域の前記液体に、前記開放面の逆側から前記開放面に向けた圧力波を与え、第１の標的細胞を前記細胞列から分離して前記開放面に向けて移動させる第１の圧力波付与機構と、
前記細胞分取領域の前記開放面側に配置され、前記第１の標的細胞を含む液滴を受け取る第１の収液槽と
を備え、
前記細胞を前記細胞分取領域の前記開放面に向けるための分離補助素子が、前記細胞分取領域の上流側に設けられていることを特徴とする細胞分取装置。
【請求項１１】
基板と、
前記基板に形成され、流れ方向に沿って細胞が１つずつ並んだ細胞列を含む液体が上流から下流に向けて流通し、一面が開放した開放面を備えた細胞分取領域を有する流路と、
前記細胞分取領域の前記液体に、前記開放面の逆側から前記開放面に向けた圧力波を与え、第１の標的細胞を前記細胞列から分離して前記開放面に向けて移動させる第１の圧力波付与機構と、
前記細胞分取領域の前記開放面側に配置され、前記第１の標的細胞を含む液滴を受け取る第１の収液槽と
を備え、
前記第１の圧力波付与機構は、前記流路を挟んで両側面に配置され、前記圧力波により定在波を生成する２つの表面弾性波デバイスから構成されることを特徴とする細胞分取装置。
【請求項１２】
前記第１の収液槽は、培養液を収容していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の細胞分取装置。
【請求項１３】
前記第１の収液槽は、ＸＹ方向にマトリクス状に設けられた複数の収液室を備え、ＸＹ方向に移動可能であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の細胞分取装置。
【請求項１４】
基板と、
前記基板に形成され、流れ方向に沿って細胞が１つずつ並んだ細胞列を含む液体が上流から下流に向けて流通し、一面が開放した開放面を備えた細胞分取領域を有する流路と、
前記細胞分取領域の前記液体に、前記開放面の逆側から前記開放面に向けた圧力波を与え、第１の標的細胞を前記細胞列から分離して前記開放面に向けて移動させる第１の圧力波付与機構と、
前記細胞分取領域の前記開放面側に配置され、前記第１の標的細胞を含む液滴を受け取る第１の収液槽と
を備え、
前記細胞分取領域の前記液体に、前記開放面の逆側から前記開放面に向けた圧力波を与え、第１の標的細胞とは異なる第２の標的細胞を前記細胞列から分離して前記開放面に向けて移動させる第２の圧力波付与機構と、
前記細胞分取領域の前記開放面側に配置され、前記第２の標的細胞を含む液滴を受け取る第２の収液槽と
を備えることを特徴とする細胞分取装置。
【請求項１５】
基板と、
前記基板に形成され、流れ方向に沿って細胞が１つずつ並んだ細胞列を含む液体が、第１の速度で上流から下流に向けて流通し、一面が開放した開放面を備えた細胞分取領域を有する流路と、
前記細胞分取領域の前記液体に、前記開放面の逆側から前記開放面に向けた圧力波を与え、標的細胞を前記細胞列から分離して前記開放面に向けて移動させる圧力波付与機構と、
前記細胞分取領域の前記開放面側に配置され、前記第１の速度より小さな第２の速度の流体が流通し、前記標的細胞を含む液滴を受け取る収液流路と
を備え、
前記流路内へ前記液体を押し込む流入促進機構と、前記流路外へ前記液体を引き出す流出促進機構とをさらに備えることを特徴とする細胞分取装置。
【請求項１６】
前記流路は、前記下流の高さが前記上流の高さと実質的に等しいことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項記載の細胞分取装置。
【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】
近年、単一細胞分析技術によって個々の細胞の特性を判別し、判別した細胞を個々に分取することが可能となっている。代表的な単一細胞分析技術としては、蛍光標識細胞分取（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｃｅｌｌ  ｓｏｒｔｉｎｇ：ＦＡＣＳ）が知られている。
【０００４】
また、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、標識された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も知られている。例えば、特許文献１には、標識された細胞を含む液体をマイクロチャネル内に流し、マイクロバブルの圧力により、選択された細胞を別の流路に押し出して分取する細胞選別装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２５５４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のとおり、細胞材料は細胞ごとの個体差が大きいため、希少な標的細胞を、より確実に、より効率よく分取することが求められている。
【０００７】
そこで本発明は、より確実に、より効率よく標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】
【０００８】
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、流れ方向に沿って細胞が１つずつ並んだ細胞列を含む液体が上流から下流に向けて流通し、一面が開放した開放面を備えた細胞分取領域を有する流路と、前記細胞分取領域の前記液体に、前記開放面の逆側から前記開放面に向けた圧力波を与え、第１の標的細胞を前記細胞列から分離して前記開放面に向けて移動させる第１の圧力波付与機構と、前記細胞分取領域の前記開放面側に配置され、前記第１の標的細胞を含む液滴を受け取る第１の収液槽とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、細胞分取装置は、細胞を含んだ液体が流れる流路の一部に、一面が開放した開放面を備えた細胞分取領域を有している。細胞分取領域には、液体に対して開放面の逆側から開放面に向けた圧力波を与える第１の圧力波付与機構が配置されているので、この第１の圧力波付与機構からの圧力波によって、液体中の目的とする第１の標的細胞を細胞分取領域の開放面に向けて移動させることができる。
【００１０】
細胞分取領域においては流路の一部の一面が開放していることから、開放面に向けて移動した第１の標的細胞は、液滴となって流路を流通する液体から離れる。こうして液体を離れた第１の標的細胞を含む液滴は、細胞分取領域の開放面側に配置された第１の収液槽に回収される。
【００１１】
このように、一面に開放面を備えた流路に細胞を含んだ液体を流通させ、開放面の逆側から前記開放面に向けた圧力波を付与することによって、より確実に、より効率よく、液体中の第１の標的細胞を分取することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第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】第１実施形態に係る細胞分取装置のＸ−Ｘ断面における模式図である。
【図３】フェムト秒レーザー光の照射により液体中の細胞が分離されるメカニズムを説明する図である。
【図４】第１実施形態の変形例（１）の細胞分取装置の流れに沿った縦方向の断面における模式図である。
【図５】第１実施形態の変形例（２）の細胞分取装置の流れに沿った縦方向の断面における模式図である。
【図６】第１実施形態の変形例（３）の細胞分取装置の流れに沿った縦方向の断面における模式図である。
【図７】第２実施形態に係る細胞分取装置を上側からみた模式図である。
【図８】第２実施形態の変形例の細胞分取装置を上側からみた模式図である。
【図９】第３実施形態に係る細胞分取装置の流れに沿った縦方向の断面における模式図である。
【図１０】第４実施形態に係る細胞分取装置の流れに沿った縦方向の断面における模式図である。
【図１１】第６実施形態に係る細胞分取装置の流れに沿った縦方向の断面における模式図である。
【図１２】第８実施形態に係る細胞分取装置の流れに沿った縦方向の断面における模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。なお、各実施形態に係る細胞分取装置は、本発明の効果が損なわれない範囲で適宜組み合わせて構成することができる。
【００１４】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る細胞分取装置１０の全体構成について、図１，２を参照して説明する。図２は、図１におけるＸ−Ｘ断面の構成を示している。なお、図２は理解を容易にするために模式的に示したものであり、実際のスケールとは必ずしも一致していない。
【００１５】
（全体構成）
細胞分取装置１０は、流路１２が形成された基板１１を備えている。流路１２は、基板１１の一端１１ａから他端１１ｂに向けて基板１１内部を貫通して設けられ、下面が開放した開放面を備えた細胞分取領域１３を有している。この流路１２内には、複数の細胞１５を含む液体１４が流通する。
【００１６】
本実施形態においては、基板１１は２０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍ程度のガラス製である。流路１２は、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリエチルテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等の透明樹脂により形成してもよい。流路１２の幅は、例えば５０〜５００μｍ程度とすることができる。流路１２の深さは、例えば２０〜２００μｍ程度とすることができる。細胞分取領域１３の長さは、細胞の大きさよりも十分に長い範囲で適宜設定することができる。例えば、細胞の大きさが１０〜１００μｍの場合には、細胞分取領域１３の長さは３０〜３００μｍ以上とすることができる。
【００１７】
細胞分取領域１３における基板１１の上には第１の圧力波付与機構２２が設けられ、細胞分取領域１３の下には第１の収液槽２４が設けられる。図示していないが、第１の収液槽２４には培養液が満たされている。
【００１８】
流路１２は、下流の高さが上流の高さと実質的に等しく形成されていることが好ましい。図示していないが、流路１２内へ液体１４を押し込む流入促進機構と、流路１２外へ液体１４を引き出す排出促進機構とを備えることが好ましい。流入促進機構と排出促進機構としては、例えばシリンジポンプ、高性能圧力送液ポンプなどを用いることができる。流入促進機構と排出促進機構とを設けた場合には、所望の速度で液体１４を流通させることが可能となる。流路１２内を流通する液体１４に圧力勾配が生じないように、流路１２への液体１４の流入速度と、流路１２からの液体１４の流出速度とを調整することが望まれる。
【００１９】
流路１２内面において、下面を親水性として側面を疎水性とすることも、上流から下流への液体１４の流通を促進するために有効である。
【００２０】
液体１４は、矢印Ａで示されるように上流から下流に向けて流路１２内を流通する。液体１４中の複数の細胞１５は、流れ方向に沿って１つずつ並んで細胞列１６を構成している。
【００２１】
図２のＸ−Ｘ断面に示すように、図示しない第１の圧力波付与機構２２は、細胞分取領域１３の液体１４に矢印Ｂで示される縦方向の圧力波２０を与える。本実施形態では、流路１２における開放面は下面に設けられているので、開放面の逆側から開放面に向けた方向は、上から下に向けた縦方向となる。圧力波としては、レーザー光の照射に起因する衝撃波、および表面弾性波（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ：ＳＡＷ）が挙げられる。なお、図２に基板１１は示していないが、図１に示した通り、流路１２は基板１１内部に設けられたものである。
【００２２】
本実施形態においては、第１の圧力波付与機構２２として、フェムト秒レーザー光２２Ａを発振するパルスレーザー発振器を用い、対物レンズ２３を介して細胞分取領域１３の液体１４にフェムト秒レーザー光２２Ａを照射する。フェムト秒レーザー光２２Ａは、例えば、波長８００ｎｍ、パルス幅５０〜３００ｆｓ程度、パルスエネルギー１０〜１５００ｎＪ／ｐｕｌｓｅ程度で照射することができる。
【００２３】
細胞分取領域１３の下には、第１の標的細胞１５ａを含む液滴を受け取る第１の収液槽２４が配置されている。第１の収液槽２４は、例えばガラス、ＰＤＭＳ樹脂、ＰＭＭＡ樹脂、ＰＥＴ樹脂製等とすることができる。第１の収液槽２４は、第１の標的細胞１５ａを含む液滴を受け取ることができればよく、大きさや形状は特に制限されない。
【００２４】
（作用および効果）
細胞分取装置１０においては、第１の圧力波付与機構２２としてのパルスレーザー発振器から、細胞１５を含む液体１４にフェムト秒レーザー光２２Ａが集光照射される。フェムト秒レーザー光２２Ａが集光照射されると、図３に示すように多光子吸収によってキャビテーションバブルＣＢが液体１４中に発生する。キャビテーションバブルＣＢは圧力波の発生源となって、液体１４中に圧力波（衝撃波）ＰＷが誘起される。これによって、目的とされる第１の標的細胞１５ａが移動する。第１の標的細胞１５ａは、図２に示すように細胞列１６から分離されて開放した下面に移動する。
【００２５】
本実施形態においては、流路１２内を流通する液体１４に対して、上から下に向けて縦方向の圧力波２０を作用させることによって、第１の標的細胞１５ａを細胞列１６から分離して液体１４の下側に移動させることができる。流路１２は下面が開放していることから、第１の標的細胞１５ａが液体１４から押し出される際には重力も作用する。これによって、第１の標的細胞１５ａは液滴として液体１４を離れて、下側に設けられた第１の収液槽２４に収容されることとなる。第１の収液槽２４に培養液が満たされているので、分取された第１の標的細胞１５ａを確実に回収することができる。
【００２６】
このように、本実施形態においては重力が作用しているので、例えば横方向に押し出すような重力が作用しない場合と比較すると、より確実に、より効率よく第１の標的細胞１５ａを分取することができる。しかも、本実施形態での第１の標的細胞１５ａの分取は、重力が作用しない場合と比較して、より簡便に行なうことが可能となる。
【００２７】
特に、フェムト秒レーザー光を発振するレーザーを用いた場合には、他のレーザー光を用いた場合と比較して、より小さなエネルギーでより小さなバブルを発生させることができる。一般的には、ナノ秒レーザー光は、パルス幅５〜２０ｎｓ程度、パルスエネルギー１００〜１０００μＪ／ｐｕｌｓｅ程度で照射される。フェムト秒レーザー光のパルス幅はナノ秒レーザー光の約１０万分の１程度であり、フェムト秒レーザー光のパルスエネルギーはナノ秒レーザーの約１０００分の１程度である。
【００２８】
ナノ秒レーザー光の照射により発生するバブルの直径は、最小で１００μｍ程度とされている。これに対して、フェムト秒レーザー光を照射した場合には、直径１０μｍ以下の微小なキャビテーションバブルＣＢを発生させることができる。しかも、フェムト秒レーザー光の照射により発生したバブルの寿命（維持時間）は１μｓ以下である。この寿命は、ナノ秒レーザー光の場合（１０μｓ）の１／１０と短いので、フェムト秒レーザー光を用いることによって迅速なスイッチングが期待できる。
【００２９】
また、フェムト秒レーザー光を用いた場合には、バブルの最大半径Ｒmax（μｍ）と維持時間Ｔc（μｓ）との間には、Ｒmax／Ｔc≧１０（ｍ／ｓ）といった関係が成立する。このことは、細胞１５の直径が１０μｍの場合には、１秒間に最大で１００万個を処理できることを表している。
【００３０】
ＦＡＣＳのような従来の単一細胞分析技術においては、１秒間に処理できる細胞の個数（スループット）は、最高でも１０万個程度とされている。これと比較すると、本実施形態の細胞分取装置は、従来より極めて高いスループットで細胞を分取可能であることがわかる。
【００３１】
このように、細胞列１６を含む液体１４が流通する流路１２の下面の一部を開放し、第１の圧力波付与機構２２から縦方向の圧力波２０を発生させることによって、所望の細胞を、より確実に、より効率よく分取することが可能となった。
【００３２】
（変形例）
第１の圧力波付与機構２２としては、ピコ秒レーザー光を発振するパルスレーザー発振器を用いることもできる。ピコ秒レーザー光を用いた場合も、フェムト秒レーザー光を用いる場合と同様の装置構成で同様の効果が得られる。
【００３３】
第１の圧力波付与機構２２においては、複数のレーザー光を照射するように構成してもよい（変形例（１））。例えば、図４に示すように、複数のフェムト秒レーザー光２２Ａが液体１４に同時に集光照射する。複数のフェムト秒レーザー光２２Ａに起因した圧力波２０が干渉することによって、より確実に第１の標的細胞１５ａを分取することが可能となる。このような多点集光系は、例えば、λ／２波長板とビームスプリッターとミラーとを組み合わせて構成することができる。
【００３４】
液体１４に対して同時に集光照射されるフェムト秒レーザー光２２Ａが多いほど、第１の標的細胞１５ａは、より確実に分離されることとなって、よりいっそう高い効果が得られる。
【００３５】
第１の圧力波付与機構２２としては、ナノ秒レーザー光２２Ｂを発振するパルスレーザー発振器を用いることもできる。この場合には、図５，６に示すようにナノ秒レーザー光２２Ｂの一部を吸収する光吸収ターゲットとして金属膜２８を流路１２に設ける。金属膜２８は、ナノ秒レーザー光２２Ｂの一部を吸収する任意の金属を用いて形成することができる。ここで用い得る金属としては、例えば金、クロム、およびタングステン等が挙げられる。こうした金属はワイヤー状であってもよい。
【００３６】
金属膜２８は、図５の細胞分取装置１０Ａに示すように、細胞分取領域１３の液体１４の上に設けることができる。具体的には、金属膜２８は、細胞分取領域１３における流路１２の上面を画定している基板１１内部に金属を埋め込んで設けられる（変形例（２））。この場合には、第１の圧力波付与機構２２から照射されたナノ秒レーザー光２２Ｂの一部が金属膜２８に集光照射されるため、ナノ秒レーザー光を用いた場合でも、フェムト秒レーザー光に匹敵する大きな吸収を達成することができる。
【００３７】
ナノ秒レーザー光を発振するレーザー発振器は、フェムト秒レーザー光を発振するレーザー発振器より小型で安価である。ナノ秒レーザー光の一部を吸収する金属膜２８を設けることによって、より小型で安価なレーザー発振器を用いた場合でも、フェムト秒レーザー光を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
金属膜２８は、図６の細胞分取装置１０Ｂに示すように、細胞分取領域１３の液体１４の下に設けることもできる。具体的には、金属膜２８は、細胞分取領域１３の上流側で流路１２の下面を画定している基板１１に、金属ワイヤを取り付けて設けられる（変形例（３））。この場合には、第１の圧力波付与機構２２から照射されたナノ秒レーザー光２２Ｂの集光部が液体１４中の細胞列１６に近づくことから、より小さいエネルギーで第１の標的細胞１５ａを分取することが可能となる。このように細胞分取領域１３の液体１４の下に金属膜２８を設けた場合も、フェムト秒レーザー光を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
ナノ秒レーザー光の代わりにマイクロ秒レーザー光を発振するパルスレーザー発振器を第１の圧力波付与機構２２として用いた場合も、同様の装置構成で同様の効果が得られる。
【００４０】
細胞分取領域１３においては、流路１２の上面が開放されていてもよい。この場合には、流路１２の上面を開放して細胞分取領域１３の上に第１の収液槽２４を配置し、細胞分取領域１３における基板１１の下面側に第１の圧力波付与機構２２を配置する以外は、図１の細胞分取装置１０と実質的に同様に構成することができる。第１の収液槽２４は、開口の大きさを１ｍｍ未満程度として、上述したように培養液を収容しておく。第１の収液槽２４の開口が下向きであっても、表面張力が作用するために内容物が落下することはない。
【００４１】
こうした構成の場合には、流路１２内を流通する液体１４に対して、下から上に向けて縦方向の圧力波２０が作用することになる。上述と同様、縦方向の圧力波２０の作用によって、第１の標的細胞１５ａが細胞列１６から分離されて、液体１４の上側に移動する。第１の標的細胞１５ａは、液滴として液体１４の上面から離れて第１の収液槽２４に収容される。
【００４２】
開放面が流路１２の上面に設けられている場合には、開放面の逆側から開放面に向けた方向は、下から上に向けた縦方向となる。このような構成は、例えば図１に示した細胞分取装置１０を、流路１２を軸として１８０°回転させて配置を反転することによって達成することができる。
【００４３】
開放面の逆側から開放面に向けた方向は、縦方向に限定されるものではない。図１に示した細胞分取装置１０を、流路１２を軸として任意の角度で回転させることによって、例えば横方向といった任意の方向を、開放面の逆側から開放面に向けた方向とすることも可能である。これは、以降の実施形態においても適用される。
【００４４】
［第２実施形態］
（全体構成）
次に、本発明の第２実施形態に係る細胞分取装置１０Ｃの全体構成について、第１実施形態に係る細胞分取装置１０と同様の構成について同様の符号を付した図７を参照して説明する。
【００４５】
図７は、細胞分取装置１０Ｃの細胞分取領域１３の一部を上側からみた構成を模式的に表したものであるが、説明のために、細胞分取領域１３における基板１１の上に配置された第１の圧力波付与機構２２も示している。
【００４６】
細胞分取装置１０Ｃは、干渉軽減素子３２を備えた干渉軽減領域３３を有する。干渉軽減領域３３は、第１の圧力波付与機構２２から縦方向の圧力波が付与される部分の上流側で、流路１２の側面を画定する基板１１に埋め込んで設けることができる。本実施形態においては、干渉軽減素子３２としては、圧力波として表面弾性波を発生する表面弾性波デバイス、特に圧電素子を用いる。
【００４７】
（作用および効果）
細胞分取装置１０Ｃにおける液体１４は、矢印Ａで示されるように上流から下流に向けて流路１２内を流れる。液体１４は、第１の圧力波付与機構２２から縦方向の圧力波を付与される前に、干渉軽減領域３３を通過する。
【００４８】
干渉軽減領域３３では、干渉軽減素子３２が、流路１２の一側面１２ａから矢印Ｃ１で示される横方向の圧力波を液体１４に与える。横方向の圧力波の作用によって、液体１４中の細胞列の並びが乱れて、矢印Ｃ２で示すように流路１２の対向側面１２ｂに向けて細胞が移動する。こうして細胞同士の干渉が軽減されて、目的とする第１の標的細胞１５ａが前後の細胞１５ｂ，１５ｃから隔離される。
【００４９】
液体１４が流路１２内を矢印Ａ方向に流れる速度と同等以上の速度で、細胞を対向側面１２ｂに移動させることが好ましい。この場合には、液体１４中における細胞同士の干渉を実質的に回避することができる。
【００５０】
上述したとおり、第１の圧力波付与機構２２は、液体１４に縦方向の圧力波を与えて第１の標的細胞１５ａを下方向（図中、紙面の奥行方向）に移動させる。第１の標的細胞１５ａが前後の細胞１５ｂ，１５ｃから隔離されて細胞同士の干渉が軽減されたことによって、縦方向の圧力波を第１の標的細胞１５ａによりいっそう確実に作用させることが可能となる。第１の圧力波付与機構２２からの縦方向の圧力波が、前後の細胞１５ｂ，１５ｃに作用する虞れは減少して、分取の失敗確率の低減につながる。
【００５１】
細胞同士の干渉が軽減されているので、細胞間の長さよりも大きく、作用時間（寿命）が長いキャビテーションバブルを作用させた場合でも、第１の標的細胞１５ａをより確実に分取することが可能となる。例えば、直径１０μｍの細胞を含む液体１４が１０ｍ／ｓで流通する場合には、直径が５〜１０μｍ程度のキャビテーションバブルを作用させても第１の標的細胞を分取することができる。直径が１０μｍ程度のキャビテーションバブルは、例えば、パルス幅５０〜３００ｆｓ程度、パルスエネルギー５０〜１５００ｎＪ／ｐｕｌｓｅ程度でフェムト秒レーザー光を照射することによって発生させることができる。
【００５２】
（変形例）
干渉軽減素子３２は、液体１４に第１の圧力波付与機構２２から縦方向の圧力波が付与される前に、横方向の圧力波を付与できれば、任意の場所に設けることができる。干渉軽減素子３２は、基板１１のいずれかの表面に配置してもよい。
【００５３】
干渉軽減領域３３において液体１４に横方向の圧力波を与える干渉軽減素子３２としては、表面弾性波デバイスの他に、レーザー発振器を用いることもできる。干渉軽減素子３２としてのレーザー発振器は、液体１４に縦方向の圧力波を与える第１の圧力波付与機構２２としてのレーザー発振器と同一でも異なっていてもよい。
【００５４】
干渉軽減素子３２は、流路１２の対向側面１２ｂ側に設けることもできる。この場合には、上述の例とは逆方向に、流路の対向表面１２ｂから一表面１２ａに向けて細胞１５を移動させることができる。干渉軽減素子３２は、流路１２を挟んで両側に設けてもよい。この場合には、流路１２の任意の側の側面に細胞１５を移動させることが可能となる。
【００５５】
図８の細胞分取装置１０Ｄに示すように、圧力波吸収部３４を設けることによって、流れ方向における干渉軽減領域３３の長さｄを制限してもよい。圧力波吸収部３４としては、干渉軽減素子３２から付与される横方向の圧力波の一部を吸収する任意の部材を用いることができ、特に限定されない。圧力波吸収部３４は、例えばガラス、ＰＤＭＳ樹脂、ＰＭＭＡ樹脂、ＰＥＴ樹脂を基板１１の上に配置して構成することができる。
【００５６】
上述したような干渉軽減素子３２からの横方向の圧力波は、流路１２の上面に開放面を設けて下から上に向けた縦方向の圧力波が付与される場合にも、同様にして適用することができる。
【００５７】
なお、開放面の逆側から開放面に向けた方向が横方向となる構成の場合には、干渉軽減素子３２からの圧力波の方向は縦方向となる。言い換えると、干渉軽減素子３２からの圧力波の方向は、開放面の逆側から開放面に向けた方向を横切るような方向である。
【００５８】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る細胞分取装置１０Ｅの全体構成について、第１実施形態に係る細胞分取装置１０と同様の構成について同様の符号を付した図９を参照して説明する。
【００５９】
細胞分取装置１０Ｅにおいては、表面弾性波デバイス３８が流路１２の上に配置されている。図示する細胞分取装置１０Ｅにおける表面弾性波デバイス３８は、流路１２の上面を画定する基板１１の上に設けられているが、表面弾性波デバイス３８の一部または全部が、流路１２の上面を画定する基板１１に埋め込まれていてもよい。
【００６０】
表面弾性波デバイス３８は、細胞分取領域１３の液体１４の下面を波立たせて、さざ波（表面張力波）３６を発生させる。細胞分取領域１３においては、すでに説明したように、第１の圧力波付与機構２２からの縦方向の圧力波２０の作用によって、第１の標的細胞１５ａが液体１４の下側に移動する。この際、液体１４表面のさざ波３６は、第１の標的細胞１５ａを含む液滴が液体１４から離れるのを補助することとなる。これによって、第１の標的細胞１５ａを、よりいっそう確実に分取することができ、分取の失敗確率の低減につながる。
【００６１】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る細胞分取装置１０Ｆの全体構成について、第１実施形態に係る細胞分取装置１０と同様の構成について同様の符号を付した図１０を参照して説明する。
【００６２】
細胞分取装置１０Ｆにおいては、細胞分取領域１３の上流側に分離補助素子４０が配置されている。図示する細胞分取装置１０Ｆにおける分離補助素子４０は、流路１２の上面を画定する基板１１の上に設けられているが、分離補助素子４０の一部または全部が流路１２の上面を画定する基板１１に埋め込まれていてもよい。
【００６３】
分離補助素子４０としては、表面弾性波デバイスを用いることができる。表面弾性波デバイスは、液体１４に縦方向の圧力波を付与して、液体１４内の細胞１５を下面に誘導する。すでに説明したように、第１の圧力波付与機構２２からの縦方向の圧力波２０の作用によって、第１の標的細胞１５ａが液体１４の下側に移動する。この際、縦方向の圧力波が付与されるので、第１の標的細胞１５ａを含む液滴が液体１４から離れるのを補助することができる。これによって、第１の標的細胞１５ａを、よりいっそう確実に分取することができ、分取の失敗確率の低減につながる。
【００６４】
細胞１５は、誘電泳動の作用によって液体１４の下面に向けて誘導してもよい。この場合には、細胞分取領域１３の上流側に分離補助素子４０として、電場の勾配を生成するための電極が配置される。誘電泳動によっても、細胞１５が液体１４の下面に誘導されることから、第１の標的細胞１５ａをよりいっそう確実に分取することができる。
【００６５】
［第５実施形態］
本実施形態においては、流路を挟んで両側面に配置した２つの表面弾性波デバイスを、第１の圧力波付与機構として用いる。表面弾性波デバイスは、流路の両側面を画定する基板に埋め込むことができる。流路の両側面の２つの表面弾性波デバイスから発生した圧力波としての表面弾性波によって定在波が生成され、それよって、第１の圧力波付与機構としてレーザー発振器を用いた場合と同様に、第１の標的細胞をより確実により効率よく分取することができる。
【００６６】
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態に係る細胞分取装置１０Ｇの全体構成について、第１実施形態に係る細胞分取装置１０と同様の構成について同様の符号を付した図１１を参照して説明する。
【００６７】
細胞分取装置１０Ｇにおいては、細胞分取領域１３の下に配置される第１の収液槽２４Ａは、ＸＹ方向にマトリクス状に設けられた複数の収液室２６を備えている。第１の収液槽２４Ａは、ＸＹ方向に移動可能である。第１の収液槽２４Ａの各収液室２６には、培養液が満たされている。
【００６８】
すでに説明したように、第１の圧力波付与機構２２からの縦方向の圧力波２０によって第１の標的細胞１５ａが液体１４の下側に移動する。第１の標的細胞１５ａが液滴として回収される収液室２６に培養液が満たされているので、分取された第１の標的細胞１５ａを確実に回収することができる。
【００６９】
また、複数の収液室２６を備えた第１の収液槽２４ＡをＸＹ方向に可動することによって、第１の標的細胞１５ａを任意の収液室２６に回収することが可能となる。
【００７０】
図示していないが、第２の圧力波付与機構を用い、第１の収液槽２４ＡをＸＹ方向に可動して、第１の標的細胞１５ａとは異なる第２の標的細胞を任意の収液室２６に分取することもできる。
【００７１】
このような第１の収液槽２４Ａを備えることによって、細胞分取装置１０Ｇにおいては、所望の標的細胞をより確実により効率よく分取することが可能となる。
【００７２】
［第７実施形態］
本実施形態においては、複数の圧力波付与機構と複数の収液槽とを設ける。具体的には、第１の圧力波付与機構に加え第２の圧力波付与機構を細胞分取領域の上にさらに設け、第１の収液槽に加え第２の収液槽を細胞分取領域の下にさらに設ける。
【００７３】
細胞分取領域の液体に縦方向の圧力波を与える圧力波付与機構による照射位置と照射タイミングを制御することにより、標的細胞を目的の収液槽のある位置で細胞列から分離して、開放した下面に向けて移動させる。
【００７４】
複数の圧力波付与機構および複数の収液槽を配置することによって、異なる標的細胞を分取するマルチ分取を、より確実により効率よく行なうことができる。本実施形態の細胞分取装置によれば、異なる標的細胞を分取するための分岐流路は必要とされないので、マルチ分取を容易に行なうことが可能となる。
【００７５】
また、第３、第４といったさらなる圧力波付与機構および収液槽を、細胞分取領域に設けることによって、より多くの種類の異なる標的細胞を分取することができる。
【００７６】
［第８実施形態］
次に、本発明の第８実施形態に係る細胞分取装置１０Ｈの全体構成について、第１実施形態に係る細胞分取装置１０と同様の構成について同様の符号を付した図１２を参照して説明する。
【００７７】
細胞分取装置１０Ｈにおいては、細胞分取領域１３の下に第１の標的細胞１５ａを含む液滴を受け取る収液流路４４が配置されている。収液流路４４には、流路１２の細胞分取領域１３に対応するように受容開口４８が設けられている。収液流路４４内には、流路１２内を流通する液体より低速の流体４６が流通する。
【００７８】
すでに説明したように、第１の圧力波付与機構２２からの縦方向の圧力波２０によって第１の標的細胞１５ａが液体１４の下側に移動する。第１の標的細胞１５ａを含む液滴は、流路１２の細胞分取領域１３から収液流路４４の受容開口４８を介して低速の流体４６中に回収される。
【００７９】
このような収液流路４４を備えることによって、細胞分取装置１０Ｈにおいては、所望の細胞を、より確実により効率よく連続的に分取することが可能となる。
【符号の説明】
【００８０】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ      細胞分取装置
１１      基板
１１ａ    一端
１１ｂ    他端
１２      流路
１３      細胞分取領域
１４      液体
１５      細胞
１５ａ    第１の標的細胞
１６      細胞列
２０      圧力波
２２      第１の圧力波付与機構
２２Ａ    フェムト秒レーザー光
２２Ｂ    ナノ秒レーザー光
２３      対物レンズ
２４，２４Ａ      第１の収液槽
２６      収液室
２８      金属膜
３２      干渉軽減素子
３３      干渉軽減領域
３４      圧力波吸収部
３８      表面弾性波デバイス
４０      分離補助素子
４４      収液流路
４６      流体
４８      受容開口
ＣＢ      キャビテーションバブル
ＰＷ      圧力波
【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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