(57)【要約】【課題】細胞を電極間に静止させるような困難な操作を伴うことなく、細胞の誘電泳動特性を簡易に測定する。【解決手段】細胞Ａを含む溶媒Ｂを流動させる流路２と、該流路２内に配置される電極６と、該電極６に高周波電圧を加えて溶媒Ｂ中に高周波不平等電界を発生させる電圧供給部７とを備え、流路２の流通方向に間隔をあけて複数配置される誘電泳動発生部３と、各誘電泳動発生部３を通過する細胞Ａの通過時間をそれぞれ計測する通過時間計測部５とを備え、各誘電泳動発生部３が、異なる周波数の高周波電圧を電極６に加える誘電特性測定装置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】
細胞を含む溶媒を流動させる流路と、
該流路内に配置される電極と、該電極に高周波電圧を加えて溶媒中に高周波不平等電界を発生させる電圧供給部とを備え、前記流路の流通方向に間隔をあけて複数配置される誘電泳動発生部と、
各誘電泳動発生部を通過する細胞の通過時間をそれぞれ計測する通過時間計測部とを備え、
前記各誘電泳動発生部が、異なる周波数の高周波電圧を電極に加える誘電特性測定装置。
【請求項２】
前記通過時間計測部が、前記誘電泳動部の上流側および下流側にそれぞれ配置され、前記流路中を流動してくる細胞を検出する細胞検出部と、該細胞検出部により細胞が検出された検出時刻に基づいて通過時間を算出する時間算出部とを備える請求項１に記載の誘電特性測定装置。
【請求項３】
流通方向に間隔をあけた複数の位置に、異なる周波数の高周波不平等電界を発生させた流路内に細胞を含む溶媒を流動させ、各高周波不平等電界の発生部位を通過する細胞の通過時間を計測し、周波数に対する通過時間の関係により細胞の誘電泳動特性を測定する誘電特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電特性測定装置および誘電特性測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、細胞懸濁液中に配置した電極に高周波電圧を加えて、細胞懸濁液内に不平等電界を発生させ、細胞に働く誘電泳動力と重力および浮力との相関に基づく細胞の静止位置の差によって細胞の活性を測定する誘電泳動活性解析方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２４１７１号公報
【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の方法は、平板状電極と針状電極との間に高周波電圧を加えることにより形成した不平等電界の間に細胞を固定してその静止位置を測定する必要があり、その測定は困難である。特に、電極間に形成する不平等電界の強度を変化させて、その都度静止位置を測定するためには、細胞を電極間から外れないように保持しておかなければならないという不都合がある。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、細胞を電極間に静止させるような困難な操作を伴うことなく、細胞の誘電泳動特性を簡易に測定することができる誘電特性測定装置および誘電特性測定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】
【０００６】
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、細胞を含む溶媒を流動させる流路と、該流路内に配置される電極と、該電極に高周波電圧を加えて溶媒中に高周波不平等電界を発生させる電圧供給部とを備え、前記流路の流通方向に間隔をあけて複数配置される誘電泳動発生部と、各誘電泳動発生部を通過する細胞の通過時間をそれぞれ計測する通過時間計測部とを備え、前記各誘電泳動発生部が、異なる周波数の高周波電圧を電極に加える誘電特性測定装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、電圧供給部の作動により電極に高周波電圧を加えることによって、溶媒中に高周波不平等電界が発生している流路内に細胞を流動させると、細胞の誘電泳動特性によって細胞には誘電泳動力が作用する。誘電泳動力は、電極に加える高周波電圧の周波数を変化させることにより変化し、細胞の流動速度を変化させる。その結果、異なる周波数の高周波電圧を加えている誘電泳動発生部を細胞が通過する際の通過時間は、高周波電圧の周波数に応じて変化する。
【０００８】
すなわち、誘電泳動発生部における細胞の通過時間は、細胞に作用する誘電泳動力に比例する。したがって、通過時間計測部により、各誘電泳動発生部を細胞が通過する際の通過時間を計測し、高周波電圧の周波数と通過時間との関係を複数の誘電泳動発生部において測定することにより、誘電泳動力の周波数特性、つまり、細胞の誘電泳動特性を簡易に測定することができる。
【０００９】
この場合において、流路に流通方向に間隔をあけて複数の誘電泳動発生部を配置しているので、流路内に細胞を流動させるだけで、複数の周波数について誘電泳動力を測定することができ、電極間に細胞を静止させるような困難な操作を伴うことなく、細胞の誘電泳動特性を簡易かつ短時間に測定することができる。
【００１０】
上記発明においては、前記通過時間計測部が、前記誘電泳動部の上流側および下流側にそれぞれ配置され、前記流路中を流動してくる細胞を検出する細胞検出部と、該細胞検出部により細胞が検出された検出時刻に基づいて通過時間を算出する時間算出部とを備えていてもよい。
このようにすることで、細胞が流路内を流動して各誘電泳動部に入る前に上流側に配置された細胞検出部により検出され、各誘電泳動部から出た後に下流側に配置された細胞検出部により検出される。各細胞検出部により細胞が検出された検出時刻の差分が時間算出部により演算されることにより通過時間が算出される。
【００１１】
また、本発明は、流通方向に間隔をあけた複数の位置に、異なる周波数の高周波不平等電界を発生させた流路内に細胞を含む溶媒を流動させ、各高周波不平等電界の発生部位を通過する細胞の通過時間を計測し、周波数に対する通過時間の関係により細胞の誘電泳動特性を測定する誘電特性測定方法を提供する。
【００１２】
本発明によれば、流通方向に間隔をあけた位置に異なる周波数の高周波不平等電界を発生させた流路内に細胞を流動させるだけで、複数の周波数について誘電泳動力を測定することができ、電極間に細胞を静止させるような困難な操作を伴うことなく、細胞の誘電泳動特性を簡易かつ短時間に測定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、細胞を電極間に静止させるような困難な操作を伴うことなく、細胞の誘電泳動特性を簡易に測定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】
【００１４】
本発明の一実施形態に係る誘電特性測定装置１および誘電特性測定方法について、図１〜図４を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る誘電特性測定装置１は、図１に示されるように、細胞Ａを含む溶媒Ｂを流動させる単一の流路２と、該流路２の流通方向に間隔をあけて複数配置された誘電泳動発生部３と、各誘電泳動発生部３の上流側および下流側にそれぞれ配置された細胞検出部４と、該細胞検出部４からの出力信号に基づいて細胞の誘電泳動特性を算出する誘電特性算出部５とを備えている。
【００１５】
誘電泳動発生部３は、流路内に配置される電極６と、該電極６に高周波電圧を供給する電圧供給部７とを備えている。電極６は、例えば、図２に示されるように、複数の直棒状電極部６ａ，６ｂを平行に間隔をあけて配列してなる２つの櫛歯状電極６Ａ，６Ｂを、各櫛歯状電極６Ａ，６Ｂの直棒状電極部６ａ，６ｂが交互に配置されるように配置することにより構成されている。
【００１６】
このような櫛歯状電極６Ａ，６Ｂに高周波電圧を加えると、図３に示されるように、電界強度の勾配を有する高周波不平等電界が発生するようになっている。図３は電界強度を等高線により示しており、電界強度は、直棒状電極部６ａ，６ｂに近いほど強く、離れる程弱くなっている。
【００１７】
各誘電泳動発生部３の電圧供給部７は、異なる周波数の高周波電圧をそれぞれの電極６に加えるようになっている。したがって、各誘電泳動発生部３の電極６の周囲に発生する高周波不平等電界は相違し、そこを通過する細胞Ａに作用する誘電泳動力も相違するようになっている。
【００１８】
細胞Ａに作用する誘電泳動力が変化すると、細胞Ａを電極６に引きつける力あるいは電極６から遠ざける力が変化するので、流路２内における細胞Ａの流動速度が変化するようになっている。すなわち、細胞Ａに作用する誘電泳動力と流動速度とは比例あるいは反比例している。
【００１９】
細胞検出部４は、光学式（レーザの後方散乱）あるいは静電容量式のセンサであって、流路２内を通過する細胞Ａを検出して検出信号を出力するようになっている。
誘電特性算出部５は、タイマーを内蔵し、各細胞検出部４が細胞Ａを検出した時点の時刻をそれぞれ取得するようになっている。
【００２０】
そして、誘電泳動算出部５は、誘電泳動発生部３の下流側の細胞検出部４が細胞Ａを検出した時刻から上流側の細胞検出部４が細胞Ａを検出した時刻を減算することにより、２つの細胞検出部４間を細胞Ａが通過するのに要した通過時間を算出するようになっている。これにより、１つの誘電泳動発生部３に対して高周波電圧の周波数と通過時間との関係が１つ得られるようになっている。
【００２１】
誘電泳動発生部３は、流路２に流通方向に沿って複数配置され、各誘電泳動発生部３の電極６に加える高周波電圧の周波数が異なるので、高周波電圧の周波数と通過時間との関係が誘電泳動発生部３の数だけ得られることになる。
このようにして得られた複数点の通過時間を周波数に対してプロットすることにより、図４に示されるように、通過時間の周波数特性を得ることができる。
【００２２】
上述したように、誘電泳動力と細胞Ａの流動速度とは比例あるいは反比例の関係があるので、通過時間の周波数特性が得られることにより、誘電泳動力の周波数特性、すなわち、細胞Ａの誘電泳動特性を得ることができるようになっている。
【００２３】
このように構成された本実施形態に係る誘電特性測定装置１を用いた誘電特性測定方法について以下に説明する。
本実施形態に係る誘電特性測定装置１を用いて細胞Ａの誘電特性を測定するには、流路２内に所定の溶媒Ｂを一定の流速で流動させ、流通方向に間隔をあけて配置された複数の誘電泳動発生部３において異なる周波数の高周波電圧によって高周波不平等電界を発生させておく。
【００２４】
この状態で、流路２の上流側から細胞Ａを１つ流路２内に投入する。流路２内を流動する細胞Ａは、高周波不平等電界が発生していない状態では溶媒の流れに乗って一定の流速で流動するが、高周波不平等電界が発生している場合には、誘電泳動発生部３毎に誘電泳動力を受けてその流動速度が変化する。例えば、当該周波数において負の誘電泳動特性を有する細胞Ａは、正の誘電泳動力によって引きつけられて電極６により引き留められるので、流動速度は遅くなる。この遅くなる度合いは、誘電泳動力の大きさにより変動する。
【００２５】
その結果、各誘電泳動発生部３の上流側および下流側に配置されている細胞検出部４により細胞Ａが検出されることにより算出される通過時間が、電極６に加える高周波電圧の周波数によって変化するので、流路２に沿って複数の誘電泳動発生部３を通過させられることにより、複数の周波数と誘電泳動力との関係が取得され、図４に示される細胞Ａの誘電泳動特性が得られることになる。
【００２６】
すなわち、本実施形態に係る誘電特性測定装置１および誘電特性測定方法によれば、流路２内に細胞Ａを流動させるだけで、電極６間に細胞Ａを静止させるような困難な操作を伴うことなく、誘電泳動特性を簡易かつ短時間の内に測定することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る誘電特性測定装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の誘電特性測定装置の誘電泳動発生部の電極の一例を示す図である。
【図３】図２の電極の周囲に形成される高周波不平等電界を等高線により示す図である。
【図４】図１の誘電特性測定装置により測定された細胞の誘電泳動特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ  細胞
Ｂ  溶媒
１  誘電特性測定装置
２  流路と、
３  誘電泳動発生部
４  細胞検出部
５  誘電特性算出部（通過時間計測部：時間算出部）
６  電極
７  電圧供給部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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