(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のウエルが流体に対して抵抗を有する部分を介して相互に連通しており、且つ夫々のウエルが試料を注入・吸出するための管及び、必要に応じ、注入・吸出時の圧力の変化を緩和するための管を備えている構造において、それ等複数の管が上端部において液体を収納できる空間を共有していることを特徴とする微量試料処理装置。
【請求項２】
流体に対して抵抗を有する部分が、１乃至複数の細いパイプ、狭い間隙、細い溝、フィルター、樹脂カラム、その他流体を通過させ得るが抵抗性を有する構造である請求項１記載の微量試料処理装置。
【請求項３】
ウエルに設けられた管の上端部が、流体に対して抵抗を有する部分を介して相対する１又は複数のウエルに設けられた管の上端部よりも高く設定されていることを特徴とする請求項１記載の微量試料処理装置。
【請求項４】
流路を介して互いに連通しているウエルの何れか一方又は双方において、流路の近傍における液体の量を制限するために、流路に直交して壁を設けることを特徴とする請求項１記載の微量試料処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４記載の微量試料処理装置よりなる単位ユニットの１つ、同一又は複数種のユニットを複数個集積させてなる集積ユニット、又は複数の集積ユニットよりなるユニット部及び該ユニット部において液面を調節するためのピペットを備え、且つ、該液面調節ピペットの作動を制御する機構を備えていることを特徴とする微量試料処理装置。
【請求項６】
液面調節ピペットが、ユニット部の各ユニットの上端部において複数の管により共有されている空間からそこに存在する液体を所定量吸引してウエル内における試料の位置を調整し、或いは、次のウエルに試料を移動させ、必要に応じ該空間に先に吸引した量の液体を供給し液面を元に戻すよう制御されることを特徴とする請求項５記載の微量試料処理装置。
【請求項７】
試料貯蔵部、検体貯蔵部、及びこれ等各部を移動する試料供給ピペットと検体供給ピペットを備え、且つ、試料供給ピペットと検体供給ピペットの作動を制御する機構を備えることを特徴とする請求項５記載の微量試料処理装置。
【請求項８】
ピペット洗浄部を備え、ピペットがピペット洗浄部において洗浄液を吸引・排出するよう制御されることを特徴とする請求項７記載の微量試料処理装置。
【請求項９】
流体に対して抵抗を有する流路を介して複数のウエルが互いに連通していること、各ウエルが試料を注入・採取するための管及び必要に応じ、試料の注入・採取による圧力の変化を緩和するための管を備えていること、それ等複数の管が上端部において液体を収納できる空間を共有していること、及びウエルは管が設けられている側とは反対の側においてガラス基板と密着していることを特徴とする細胞走化性検出又は走化細胞分離装置。
【請求項１０】
細胞を収納するためのウエルに設けられた管の上端部が、流体に対して抵抗を有する流路を介して相対する１又は複数のウエルに設けられた管の上端部よりも高く設定されていることを特徴とする請求項９記載の細胞走化性検出又は走化細胞分離装置。
【請求項１１】
流体に対して抵抗を有する流路が、ガラス基板との間で、狭い隙間を形成する土手であることを特徴とする請求項９記載の細胞走化性検出又は走化細胞分離装置。
【請求項１２】
流路において、土手の上部にテラスが設けられており、該テラスはガラス基板との間で細胞の径又はその変形能に合わせた隙間を形成することを特徴とする請求項11記載の細胞走化性検出又は走化細胞分離装置。
【請求項１３】
流路において、土手の上部に細胞の径又はその変形能に合わせた幅の溝を１乃至複数本構成する障壁が設けられており、必要に応じ、障壁と共にテラスが形成されており、該テラスもガラス基板との間で細胞の径又はその変形能に合わせた隙間を形成することを特徴とする請求11記載の細胞走化性検出又は走化細胞分離装置。
【請求項１４】
流路において、相対するウエルに向かう方向の複数本の溝が、これに直交する１乃至複数本の溝で互いに連通していることを特徴とする請求項13記載の細胞走化性検出又は走化細胞分離装置。
【請求項１５】
流路において、相対するウエルに向かう方向の複数本の溝の幅が、これに直交する１乃至複数の溝を横切る度に段階的に変化することを特徴とする請求項14記載の細胞走化性検出又は走化細胞分離装置。
【請求項１６】
流路において、相対するウエルに向かう方向の複数本の溝が、これに直交する１乃至複数本の溝を横切る度に、相互の位置をシフトさせて形成されていることを特徴とする請求項14又は15記載の細胞走化性検出及び走化細胞分離装置。
【請求項１７】
流路において、溝を構成する障壁の列が土手の中央に設けられたテラスを挟んで2箇所に形成されていることを特徴とする請求項13乃至16記載の細胞走化性検出及び走化細胞分離装置。
【請求項１８】
流路に設けられた土手に、ガラス基板との間で異なる深さの隙間を形成するべく、テラスが多段に形成されていることを特徴とする請求項11記載の細胞走化性検出又は走化細胞分離装置。
【請求項１９】
流路において、土手に細胞の径又はその変形能に合わせた幅の溝を１乃至複数本構成する障壁が設けられており、且つ、土手にテラスが多段に形成されていることを特徴とする請求項11記載の細胞走化性検出又は走化細胞分離装置。
【請求項２０】
流路を介して互いに連通しているウエルの何れか一方又は双方において、流路の近傍における液体の量を制限するために、流路に直交して壁を設けることを特徴とする請求項９記載の細胞走化性検出及び細胞分離装置。
【請求項２１】
請求項９乃至20記載の細胞走化性検出又は走化細胞分離装置よりなる単位ユニットの１つ、同一又は複数種のユニットを複数個集積させてなる集積ユニット、又は複数の集積ユニットよりなるユニット部、細胞貯蔵部、検体貯蔵部、これ等各部を移動する液面調節ピペット、細胞供給ピペット、検体供給ピペットを備え、且つ、ユニット部における細胞の移動を検出し、必要に応じて検出結果を記録する検出部をユニット部と一体化して設けるか、または、複数のユニット部に対応可能な様に設け、液面調節ピペット、細胞供給ピペット及び検体供給ピペットの移動を制御する機構及び、必要に応じ、ユニット部を検出部に移動させると共に次のユニット部をピペットの動線の位置に移動させるための機構を備えていることを特徴とする自動化された細胞走化性検出又は走化細胞分離装置。
【請求項２２】
ピペット洗浄部を備え、ピペットがピペット洗浄部において洗浄液を吸引・排出するよう制御されることを特徴とする請求項21記載の細胞走化性検出又は走化細胞分離装置。
【請求項２３】
細胞供給ピペットが細胞貯蔵部から所定量の細胞懸濁液を、必要に応じ攪拌後、吸引して、これをユニット部に供給し、次いで、液面調節ピペットがユニット部の各ユニットにおいて複数の管により共有されている空間からそこに存在する液体を所定量吸引してウエル内の細胞の位置を調整し、次いで液面調節ピペットが該空間に先に吸引した量の液体を供給して液面を元の位置にまで戻し、次いで検体供給ピペットが検体貯蔵部から所定量の検体を吸引し、これをユニット部に供給後、ピペット洗浄部に移動し、洗浄液の吸排を反復繰り返してピペットを洗浄するよう、各ピペットの作動が制御されることを特徴とする請求項22記載の自動化された細胞走化性検出又は走化細胞分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微量の液体試料を処理するための装置に関わる。より詳しくは、反応・分析・検出等のために、液体試料を収納するための微小なウエルに試料を注入する際に、試料が溢出し、或いは、連通する他のウエルに移動することを防止すると共に、微小なウエルの内部で試料の位置を調整することができる構造を備えた微量試料処理装置に関わる。
【０００２】
更に、本発明は、細胞が一定方向に自力で移動するか否かの判定、細胞が自力で移動する状態の観察、或いは自力で移動した細胞の数を計数するための装置、即ち、細胞走化性検出装置に関わる。また、本発明は、細胞が選択的に自力で移動することを利用する細胞の分離装置に関わる。より詳しくは、検出・分離等のために、細胞懸濁液又は検体試料を収納するための微小なウエルに試料を注入する際に、試料が溢出し、或いは、連通する他のウエルに移動することを防止すると共に、微小なウエルの内部で試料の位置を調整することができる構造を備えた細胞走化性検出又は走化細胞分離装置に関わる。
【０００３】
【従来の技術】
ナノテクノロジーの発展と展開の下で、細胞、蛋白質、遺伝子等を数個のレベルで取扱うようになり、極微量の試料を、反応・分析或いは検出のために容器（ウエル）に注入し、処理することが必要とされるようになった。反応・分析・検出等をマイクロチップ上で一連の流れとして行わせるために、複数のウエルがパイプや溝、或いは流路で互いに連絡している場合がある。このような場合は、試料が注入時の圧力により隣のウエルに移動しないように注意する必要があり、マニュアルで行う場合は勿論、自動注入装置による場合であっても、操作に困難を伴う。更に、微小なウエルに注入された試料の位置を調整し、或いは、次のウエルに、制御しながら試料を移動させることも望まれる。
【０００４】
従来、微量の試料をウエルに注入するために、コンピュータープログラムによる制御の下でマイクロピペットが使用されてきたが、ウエルを含む反応・分析・検出装置の構造において、微量試料の注入時の問題を解決する試みは、本発明者等による提案以外に知られていない。
【０００５】
即ち、本発明者等は、試料を収納するウエルが、マイクロピペット等により試料を注入し又は吸出するための管を備えている場合において、試料を注入し又は吸出する際のウエル内における圧力の急激な変化を緩和させるために、試料を注入し又は吸出するための管と連通する関係にある管を備えることを先に提案した（特願2000−276280号）。
以上
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる装置において、ウエルに微量の試料を注入する際に試料が他のウエルに移動し、或いは溢れ出ることをより確実に防止するための構造を提供することを目的の一つとし、更には、注入された試料のウエル内における位置を調整し、或いは、次のウエルに制御しながら試料を移動させる構造を提供することを目的とする。また、試料の注入、移動における制御が自動化された微量試料処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
更に、本発明は、上記機能を有する構造を応用した細胞走化性検出又は走化細胞分離装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のウエルが流体に対して抵抗を有する部分を介して相互に連通しており、且つ夫々のウエルが試料を注入・吸出するための管及び、必要に応じ、注入・吸出時の圧力の変化を緩和するための管を備えている構造において、それ等複数の管が上端部において液体を収納できる空間を共有していることを特徴とする微量試料処理装置であり、流体に対して抵抗を有する部分は、１乃至複数の細いパイプ、狭い間隙、細い溝、フィルター、樹脂カラム、その他流体を通過させ得るが抵抗性を有する構造から選ぶことができる。
【０００９】
また、本発明は、ウエルに設けられた管の上端部が、流体に対して抵抗を有する部分を介して相対する１又は複数のウエルに設けられた管の上端部よりも高く設定されていることを特徴とする微量試料処理装置である。
【００１０】
本発明の微量試料処理装置は、流路を介して互いに連通しているウエルの何れか一方又は双方において、流路の近傍における液体試料の量を制限するために流路に直交して壁が設けられていても良い。
【００１１】
本発明は、上記微量試料処理装置よりなる単位ユニットの１つ、同一又は複数種のユニットを複数個集積させてなる集積ユニット、又は複数の集積ユニットよりなるユニット部及び該ユニット部において液面を調節するためのピペットを備え、且つ、該液面調節ピペットの作動を制御する機構を備えていることを特徴とする微量試料処理装置であり、更には、液面調節ピペットが、ユニット部の各ユニットの上端部において複数の管により共有されている空間からそこに存在する液体を所定量吸引してウエル内における試料の位置を調整し、或いは、次のウエルに試料を移動させ、必要に応じ該空間に先に吸引した量の液体を供給し液面を元に戻すよう制御されることを特徴とする自動化された微量試料処理装置であり、必要に応じて、試料貯蔵部、検体貯蔵部及びピペット洗浄部並びにこれ等各部を移動する試料供給ピペット及び検体供給ピペット並びにこれ等ピペットの作動を制御する機構を備えることができる。ここで、ピペットの材質は、ガラスに限らず、金属、プラスチック等適宜選んで使用できる。
【００１２】
本発明は、流体に対して抵抗を有する流路を介して複数のウエルが互いに連通していること、各ウエルが試料を注入・採取するための管及び必要に応じ、試料の注入・採取による圧力の変化を緩和するための管を備えていること、それ等複数の管が上端部において液体を収納できる空間を共有していること、及びウエルは管が設けられている側とは反対の側においてガラス基板と密着していることを特徴とする細胞走化性検出又は走化細胞分離装置を含む。
【００１３】
本発明は、上記の細胞走化性検出又は細胞分離のための装置において、細胞を収納するためのウエルに設けられた管の上端部が、流体に対して抵抗を有する流路を介して相対する１又は複数のウエルに設けられた管の上端部よりも高く設定されていることを特徴とする細胞走化性検出又は走化細胞分離装置である。
【００１４】
更に、本発明の装置は、流体に対して抵抗を有する流路が、ガラス基板との間で、狭い隙間を形成する土手であることが好ましく、この場合において、流路において、土手の上部にテラスが設けられており、該テラスはガラス基板との間で細胞の径又はその変形能に合わせた隙間を形成していてもよく、或いは、流路において、土手の上部に細胞の径又はその変形能に合わせた幅の溝を１乃至複数本構成する障壁が設けられており、必要に応じ、障壁と共にテラスが形成されており、該テラスもガラス基板との間で細胞の径又はその変形能に合わせた隙間を形成していてもよい。流路において、相対するウエルに向かう方向の複数本の溝は、これに直交する１乃至複数本の溝で互いに連通していることができ、更には、流路において、相対するウエルに向かう方向の複数本の溝の幅が、これに直交する１乃至複数の溝を横切る度に段階的に変化することができ、また、流路において、相対するウエルに向かう方向の複数本の溝が、これに直交する１乃至複数本の溝を横切る度に、相互の位置をシフトさせて形成されていてもよい。更には、流路において、溝を構成する障壁の列が土手の中央に設けられたテラスを挟んで2箇所に形成されていてもよい。また、流路に設けられた土手に、ガラス基板との間で異なる深さの隙間を形成するべく、テラスが多段に形成されていてもよい。更には、流路を介して互いに連通しているウエルの何れか一方又は双方において、流路の近傍における液体試料の量を制限するために流路に直交して壁が設けられていてもよい。
【００１５】
本発明は、上記の細胞走化性検出又は走化細胞分離装置よりなる単位ユニットの１つ、同一又は複数種のユニットを複数個集積させてなる集積ユニット、又は複数の集積ユニットよりなるユニット部、細胞貯蔵部、検体貯蔵部、これ等各部を移動する液面調節ピペット、細胞供給ピペット、検体供給ピペット及びユニット部における細胞の移動を検出し、必要に応じて検出結果を記録する検出部をユニット部と一体化して設けるか、または、複数のユニット部に対応可能な様に設け、且つ、液面調節ピペット、細胞供給ピペット及び検体供給ピペットの移動を制御する機構及び、必要に応じ、ユニット部を検出部に移動させると共に次のユニット部をピペットの動線の位置に移動させるための機構を備えていることを特徴とする自動化された細胞走化性検出又は走化細胞分離装置であり、また、必要に応じ、ピペット洗浄部を備えていても良い。
【００１６】
更に本発明は、細胞供給ピペットが細胞貯蔵部から所定量の細胞懸濁液を、必要に応じ攪拌後、吸引して、これをユニット部に供給し、次いで、液面調節ピペットがユニット部の各ユニットにおいて複数の管の上端部により共有されている空間からそこに存在する液体を所定量吸引してウエル内の細胞の位置を調整し、次いで液面調節ピペットが該空間に先に吸引した量の液体を供給して液面を元の位置にまで戻し、次いで検体供給ピペットが検体貯蔵部から所定量の検体を吸引し、これをユニット部に供給後、必要に応じ、ピペット洗浄部に移動し、洗浄液の吸排を反復繰り返してピペットを洗浄するよう、各ピペットの作動が制御されることを特徴とする自動化された細胞走化性検出又は走化細胞分離装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明において、液体又は懸濁液よりなる試料が注入されるウエルを備えた微量試料処理装置とは、有機・無機化学物質、タンパク質等の高分子、遺伝子、細胞等を溶液又は懸濁液の状態で取扱う装置である。本発明の構造は、取扱う試料の量に特別の制限はないが、試料の量が数ミリリッター乃至マイクロリッターのオーダー又はそれ以下の場合に、技術的効果が高いことが期待される。
【００１８】
本発明は、流体の通過に対して抵抗性を有する構造物を介して相互に連通している複数のウエルの夫々が試料を注入し又は吸出するための管を備えおり、必要に応じ、ウエルの夫々が試料を注入し又は吸出する際の圧力の増減を緩和させるための管を備えている場合に適用される。即ち、これらの装置は、全体として複数の管を備えていることになり、本発明は、かかる装置において、設けられている複数の管が上端部において液体を収納できる空間を共有する構造を採用することにより、試料の注入・吸出時におけるウエル内の圧力の急激な変化によって生ずる試料の不測の移動・溢出或いは、装置の水平が崩れた時の試料の不測の移動をより効果的に防止するものである。
【００１９】
更に、複数の管が上端部において液体を収納できる空間を共有する構造を採用することにより、ウエル内において位置を調整する必要がある試料、又は次のウエルに移動させる必要がある試料を取扱う場合に、微小なウエル内での位置の調節が可能となり、また次のウエルへの移動を制御しながら行うことが可能となる。かかる調節・移動をより的確に行うために、該試料を収納するためのウエルに設けられた管の上端が、他のウエルに設けられた管の上端よりも高く設定される。
【００２０】
なお、複数のウエルの間で試料の移動を可能とするために、細いパイプ、狭い間隙、細い溝、フィルター、樹脂カラム或いは流路等で相互に連絡しているのが通常である。本発明は、複数のウエルが、かかる流体の通過に対して抵抗性を有する構造物を介して相互に連通している装置に関わる。
【００２１】
本発明を、複数のウエルが流路を介して互いに連通している構造の装置、例えば、細胞走化性検出又は走化細胞分離装置に適用した場合について説明すれば次の通りである。但し、本発明が、細胞走化性検出又は走化細胞分離装置に限られるものではなく、種々な装置に適用可能であることは、以上述べたとこらから明らかであろう。
【００２２】
細胞走化性を検出し、或いは細胞を分離するための装置は、ウエルの一つに細胞懸濁液を、他方のウエルに検体溶液を夫々入れ、検体溶液が収容されているウエルに向かって細胞が移動するか否かを検出し、或いは、選択的に移動した細胞を採取する装置である。例えば、細胞懸濁液を収容するウエルと検体溶液を収容するウエルとが相互に流路でつながっており、流路を細胞が通過する状態を観察し、或いは通過中又は通過した細胞数を計数する装置である。
【００２３】
流路が、１個ずつの細胞が通過する状況を観察乃至検出できるスケールのものであれば、流体に対して抵抗性を有する。かかる流路を備えた装置においては、試料として用いられる細胞の量が少なくて済み、希少な細胞の検査に優れると共に、定量的検討も可能となるという利点がある。しかし、装置全体が小型になるため、極微量の試料を取扱うことになり、ウエルへの注入によって生じる昇圧の影響が生じやすく、細胞が検体溶液を収容するウエルに向かって不測の移動を起こしやすい。また、注入後においてウエルが完全に水平に維持されていない場合も細胞の移動が起こる。細胞の不測の移動は、検体が走化性因子であるのか否かの判定を混乱させる原因となる。よって、細胞が自力で検体溶液を収容するウエルに向かって移動することを正確に検出するためには、試料注入時や注入後における細胞の移動を防止することが必要である。
【００２４】
そのための対策の一つとして、注入時の昇圧を緩和するために、夫々のウエルに、試料注入のための管以外に、それと連通する関係にある管を設ける構造を、本発明者等が提案した（特願2001−226466号）。その概要を図１及び図2により説明すれば次の通りである。
【００２５】
図１に示す装置においては、ウエル2Aに、管3Aを通して細胞懸濁液が注入される。ウエル2Bには検体溶液が管3Bを通して注入され、その検体が細胞走化性因子を含む場合は、細胞がウエル2Aからウエル2Bに向かって移動しようとして、流路１を通過する。図1の場合、流路1は、基板５に設けられた土手８と透明なガラス基板６との間で、細胞の大きさに相当する隙間が形成されているが、1個の細胞が通過できる細い溝を複数本構成する障壁が形成されていても良い。流路１を通過する細胞の状況は、ガラス基板６を通して、例えば顕微鏡９で観察される。図２は基板5の下面図である。
【００２６】
図１及び図２に示す装置は、各ウエルにおいて管３Aと４A、３Bと４Bが相互に連通した構造であり、連通管を通して圧力を分散させる構造である。これに対し、本発明は、各ウエルに設けられている総ての管の上端部が液体を収容きる空間を共有する構造を採用するもので、かかる構造により注入時の移動をより確実に緩和させ、或いは、移動の制御を可能とするものである(図３、図４参照)。
【００２７】
図３は、本発明に関わる構造の一例を示すもので、基板５、ブロック７及びガラス基板６から構成されるユニットを示している。図３において、10で示す空間が、各ウエルに設けられた管３A、３Bの上端部3Ab、3Bbにより共有される空間であり、装置全体は、細胞走化性に影響を与えない液体、例えば緩衝液等で満たされている。その液体の量は該空間10の少なくとも一部を満たす量である。この液体により、装置全体が同一の圧力下に置かれ、且つ、液体の抵抗により、注入圧及びウエルの水平が崩れた場合による試料の急激な移動が抑制される。
【００２８】
図4は、本発明に関わる構造の他の例を示すもので、各ウエルが試料注入のための管3A、3B以外に、それと連通する関係にある管4A、4Bを有し、それ等総ての管の上端部3Ab、4Ab、3Bb、4Bｂが空間10を共有するユニットの構造を示す。
【００２９】
なお、移動した細胞を検体収容ウエルから採取するために、該ウエルに設けられている管から吸引する際に、内部が減圧になりウエル間の試料が相互に入り混じることが起こるが、図4の構造の場合は、特に効果的にその影響が緩和される。
【００３０】
細胞の走化性を検出し、或いは分離する場合、注入された細胞は、当初、ウエル内において流路の近傍に集められることが望ましい。図３で示す細胞走化性検出又は走化細胞分離装置のユニットを例にとれば、管３Aを通してウエル2Aに注入された細胞は、流路１の近傍に存在することが望ましい。即ち、試料である細胞は、ウエル内での位置を調整することが望まれる試料の例である。この位置の調節は、流路を介して相対するウエル2Bの管3Bから適当量の液体を適当な速度で吸引することにより行うことができる。吸引する液体の量は、空間10の液体を除いた後の、管及びウエルの容積から求められる。吸引する液体の量及び吸引速度はコンピュータープログラムにより容易に制御することができる。
【００３１】
本発明は、上記構造の変形として、試料、例えば、細胞懸濁液を収納するためのウエルに設けられた管の上端部が、流路を介して相対するウエルに設けられた管の上端部よりも高く設定されている構造を有する微量試料処理装置、例えば、細胞走化性検出装置を含む(図５乃至図７参照)。図５において、管が設けられているブロック７は、ウエル2Bに設けられた管3Bの上端部3Bbの周辺で掘り下げられており、ウエル2Aの管3Aの上端部3Abが管3Bの上端部3Bbより高く形成されている。装置全体を満たす液体は、当初は、その液面が、管3Aの上端部3Abより上に来るよう、図中、矢印Iで示される位置に来るよう液量を調節する。その状態で、管3Aを通じてウエル2Aに注入された細胞は、装置全体の均一な圧力と液体の抵抗により、急激な移動が抑制され、管3A内及びウエル2A内に散在している。次に、空間10から液体を吸引除去して液面を矢印IIの位置、即ち、管3Aの上端部3Abが露出する位置まで下げ、更に、適量の液体を吸引することにより、管3A内及びウエル2A内に散在していた細胞を、ウエル2A内の流路の近傍に集めることができる。吸引する液量は、管3A及びウエル2Aの容積に基づき算出でき、通常は、該容積の3分の1乃至10分の1で目的が達せられる。なお、ウエル2Bへの検体溶液の注入も、液面を再び矢印Iの位置に戻した状態で行うことにより、注入時の急激な圧力変化が緩和される。
【００３２】
液面を再び矢印Iの位置にまで戻す場合に使用する液体として、予め装置内に存在する液体（緩衝液等の水溶液）より比重が軽い液体を用いると、各ウエルの管の上部が軽い液体により蓋がされた形になり、遮断効果により、試料の無用の拡散が防止される。かかる液体としては、試料に対して不活性であり、水に不溶で、比重が1.0未満であれば適宜選択して使用できる。そのような液体の例として、ミネラルオイル(比重0.84／シグマ社製M3516)、流動パラフィン等が挙げられる。
【００３３】
図6は、各ウエルが試料を注入するための管３A、３Bと共に、これと連通する関係にある管４A、４Bを備えている場合において、ウエル2Aの管の上端部3Ab、4Abがウエル2Bの管の上端部3Bb、4Bｂより高く設定されている場合を示す。図７は、ブロック７に斜面を形成させることによりウエル2Aの管の上端部を高く設定した場合を示す。これらは、一方の管の上端部を他方のそれより高く設定する場合の例示であり、同一の目的を達するために、他にも種々の変形がありうる。
【００３４】
上記の、一部の管の上端部を他の管の上端部よりも高く設定する構造は、次
のようなウエルの連通様式においても効果を発揮する。即ち、流路を介したウエルの連通様式として、図３乃至図７に例示する如き２連式の他に、必要に応じて更に結合させ、連通させることもでき、例えば、図８に例示する３連式が考えられる。図8において、例えば、ウエル2Aに細胞を、ウエル2Cに走化性因子を入れ、ウエル2Bに検体溶液入れることにより、検体溶液が走化性因子の阻害作用を有するか否かを調べることができる。多連式にすれば、その他にも、種々の目的に応用することが可能となる。
【００３５】
図９に例示するように、一つのウエルの周りに流路を介して複数のウエルを連通させた、所謂、同心状の形式をとることもできる。更には、図９のタイプの変形として、図11の如く、同心円状にすることもできる。図11は、3連式を同心円状にした例であるが、2連式でも良い。図９の場合、貫通孔３Ａaに管３Ａが設けられており、貫通孔３Ｂ1〜4aには管３Ｂ1〜4が、貫通孔４Ｂ1〜4aには管４Ｂ1〜4が夫々設けられる。ウエル２Ａに管3Aを通して細胞浮遊液を入れ、ウエル２Ｂ1〜4に種々の検体を入れることにより、複数の走化性因子の検索を同時に行うことができる。更に、複数種の細胞を含む試料をウエル２Ａに入れることにより、細胞を種類別に分離することを一度に行うことができる（ソーティング）。例えば、ウエル２Ｂ1〜4に細胞の種類に対応した走化性因子を入れ、中央のウエル２Ａに複数種の細胞を含む試料、例えば、全血を入れる。試料に含まれる細胞は、夫々の細胞走化性因子が存在する各ウエル２Ｂ1〜4に向かって移動する。一定時間経過後に各ウエル２Ｂ1〜4から、管３B1〜4を通じて細胞を採取し、或いは、各ウエル２Ｂ1〜4に移動した細胞を同定する。
【００３６】
図８、9、11に示されるようなウエルの連通様式において、管3及び4はそれ等が存在するウエル２において互いに連通している。これ等の連通様式において、総ての管の上端部が一つの空間10を共有しており、細胞が注入されるウエルの管の上端部を他のウエルの管の上端部より高く設定し、空間10に、細胞が注入されるウエルの管の上端部が覆われる高さになるように、液体を入れる(図10参照)。図10は、図９に示す装置の一点破線における断面図であり、ウエル2Aの管3A、４Aの上端部3Ab、4Abが、他のウエル２Ｂ1〜4の管３B1〜4の上端部３B1〜4bよりも高くなるように設定されている。矢印Iは、空間10を満たす液体の液面の位置が管3A、４Aの上端部3Ab、4Abより上にあることを示す。管3Aを通してウエル2Aに注入された細胞は、管3A及びウエル2A内に散在しているが、空間10の液体を吸引除去して、液面を管3Aの上端部3Abが露出する、矢印IIの位置まで下げた後、更に適量を吸引することにより、ウエル2A内において細胞をウエル２Ｂ1〜4の方向に向かって移動させ、各ウエルに向かう流路１の近傍に集めることができる。吸引する液量は、管3A及びウエル2Aの容積から算出できる。かくして、ウエル2A内の細胞は、ウエル2B1〜4に対して、位置的に同一の条件で走化性の有無を調べることが可能となる。
【００３７】
本発明の構造を適用することができる、他の場面として、例えば、図21に示す如き装置が考えられる。即ち、図21は、ウエル2Aで反応を行わせ、次いでカラム16を通して処理を行い、吸着されずに通過したものをウエル2Bから採取する装置の概念図である。この場合、カラムが流体に対し抵抗性を有する障害を形成している。液面が矢印Iの状態で、ウエル2Aに反応させる物質を入れ、反応終了後、液面を矢印IIまで下げて、更に吸引することによりウエル2Aの反応混合物はカラム16に移動する。更に吸引することにより、カラムを通過した物質がウエル2Bに移動する。なお、カラムに吸着した物質が目的物である場合は、ウエル2Aを経由して溶出液をカラムに供給し、溶出物をウエル2Bに集めることができる。
【００３８】
上記以外にも種々の応用が可能であり、互いに連通したウエルの間における試料の移動を制御することで、物質間の相互作用を微量のレベルで調べることができる。例えば、抗原抗体反応、酵素と基質との反応、可溶性受容体とリガンド等種々の反応に用いることができる。
【００３９】
例えば、図５の装置のウエル2Aにおいて、一定の大きさのプラスチックビーズを結合させた抗体と抗原蛋白混合物とを反応させた後、空間10の液面をIからIIに下げ、更に液体を吸引することにより、未反応の抗原蛋白は障壁12の溝を通過してウエル2Bに移動する。しかし、プラスチックビーズが結合した抗体と反応した抗原蛋白は、ビーズのために障壁12の溝を通過することができず、未反応の抗原蛋白と分離される。かくして、ビーズの粒径と溝の幅を適当に組合わせることにより、物質を分離することができる。
【００４０】
更に、磁気ビーズを利用することもできる。即ち、可磁化物質(例えば、γFe2O3とFe3O4)を均一に分布させた高分子ポリマーのコアを親水性ポリマーで覆った、粒子径が均一な磁気ビーズ(magnetic beads)が市販されており(DYNAL社、ノルウエー／商品名  Dynabeads)、この表面に種々の抗体を結合させることにより、磁気ビーズを細胞やタンパク質に結合させることができる。磁気ビーズは強力磁石(MPC)を近づけると磁化されて磁力に引き寄せられ、磁石を離すと磁性を失って元通り分散するという性質を有しており、それを利用して細胞やタンパク質の精製等に利用されている。例えば、Kanegasaki, S. et al, J.Biochem. 117:758-765(1995) においては、CD19抗体でコートされた磁気ポリスチレンビーズ(DYNAL社)を用いて末梢血Bリンパ球を単離している。
【００４１】
図22に例示するような装置において、液面がIの状態でウエル2Aに蛋白質の混合液と磁気ビーズでラベルされた抗体(磁気抗体ビーズ)を注入し、ウエル2Aの底部に設置したマグネット24で、抗体と反応した蛋白質を吸着した後、液面をIIまで下げ、更に空間10から液体を吸引すると、マグネット24で吸着されない蛋白質のみがウエル2Bに移動する。かくして、抗体を適当に選ぶことにより、所望の蛋白質を分離し、或いは、不要の蛋白質を除去することができる。従来、磁性体を用いる蛋白質の分離は、カラムを用いて行われてきたが、処理容量がミリリッターのスケールであり、微量の蛋白質を処理するのには不向きであった。本発明の装置によれば、数マイクロリッター又はそれ以下ののスケールでも、蛋白質の分離を行うことができる。
【００４２】
本発明によれば、かかる装置の全体を小型化することが可能であり、試料の処理を微量で行うことができ、しかも各ユニットを多数集積させて、多数検体の処理を同時に行うことが可能となる。更に、液体の吸引・注入量のプログラム制御により自動化して行うことが容易である。
【００４３】
即ち、装置の自動化は、上記微量試料処理装置のユニット単体、同一又は複数種のユニットを複数個集積させてなる集積ユニット、或いは複数の集積ユニットよりなるユニット部及び液面調節ピペットと液面調節ピペットの作動を制御する機構を備えることにより達成することができる。液面調節ピペットの作動は、液面調節ピペットが、ユニット部の各ユニットの上端部において複数の管により共有されている空間からそこに存在する液体を所定量吸引してウエル内における試料の位置を調整し、或いは、次のウエルに試料を移動させ、必要に応じ該空間に先に吸引した量の液体を供給し液面を元に戻すよう制御される。この制御は、コンピュータープログラムにより容易に行われる。
【００４４】
なお、ユニット部と共に試料貯蔵部、検体貯蔵部、及びこれ等各部を移動する試料供給ピペットと検体供給ピペットを備え、且つ、これ等ピペットの作動を制御する機構を備えることにより、試料・検体・試薬等の供給・採取も含めた装置全体を自動制御することができる。更に、必要に応じて、ピペット洗浄部及びピペット洗浄部におけるピペットの洗浄操作を制御する機構を付加することもできる。
【００４５】
本発明に関わる装置の構造を、細胞走化性検出装置を例にして更に具体的に説明すれば次の通りである。但し本発明は、細胞走化性検出装置に限られるものではなく、他の装置においても同様な技術的問題点を解決するために採用し得ることは上述した通りである。
【００４６】
１）ユニットの構造
図３に例示するように、流路１及びウエル２A、2Bは基板５上に一体的に構築され、基板５には各ウエルに通じる管３A、3Bと連絡する穴（貫通孔）３Aa、3Baが設けられる。管３A、3Bを穿ったブロック７が、各管が基板５上の各貫通孔３Aa、3Baに合致するように固着される。ブロック７の上部には管３A、3Bの上端部３Ab、3Bbにより共有される空間10が設けられる。基板５の下面には光学研磨したガラス基板６を密着させる。なお、ブロック７、基板５及びガラス基板６はＯ−リングやパッキング等を介して締め付けることにより圧着・固定してもよい(図20参照)。或いは、基板５とガラス基板６とが一体化した構造を形成していてもよく、更には、基板ｒ、ガラス基板６及びブロック７とが一体化した構造を形成していてもよい。なお、ウエル２A、2Bに設けられる管は図４に示すように、試料の注入・採取のための管３A、3B等と共に圧力の変化を緩和するための管４A、４B等を備えていても良い。また、空間10は、図５、図６等に示すように一部が深く掘り窪められていてもよく、或いは、図７外に示すように斜めに高低差がつけられていても良い。
【００４７】
２）ウエル
ウエル２は、試料、即ち、細胞浮遊液又は走化性因子含有溶液、同阻害剤含
有溶液等の検体溶液を収納するもので、容積は、特に制限は無く、必要最小限の液量を収納できればよい。例えば、深さ0.05〜0.1ｍｍ程度、幅1.2ｍｍ程度、長さ2.5ｍｍ程度あれば充分である。なお、流路を介して互いに連通しているウエルの何れか一方、例えば細胞を収納するウエル、又は双方において、流路の近傍における液体又は細胞懸濁液の量を制限するべく、流路に直交して壁を設けることにより、ウエル内における細胞の位置を調整してもよい(図24)。図24は、流路１を介してウエル２Ａ、２Ｂが連通しており、夫々のウエルに、流路１に直交して壁24Ａ及び24Ｂが設けられている場合を示す。壁24と流路１との間隔は任意に設定できるが、通常は50〜300μｍから選ばれる。
【００４８】
図25は、流路に直交して壁を設けたウエルと流路の変形例を示しており、(１)はウエルの幅の一部に流路が設けられている場合を、（２）は流路が中央で二分され、流路を挟んで一個のウエル(２Ａ)に対し二個のウエル(２Ｂ、２Ｃ)が設けられていると共にウエル２Ａ側にのみ壁24が設けられている場合を、(３)は流路において障壁の列がテラス11を挟んで二列設けられている場合を、夫々示している。このような変形は例示として挙げたもので、これ等に限られないことは云うまでもない。また、必要に応じ、流路に直交して設けた壁と土手の間をテラスにしてもよい。
【００４９】
３）流路
流路１(図１、図３、図４参照)の構造の一例を図12により説明すれば次の通  りである。流路１は、両端のウエル２Ａとウエル２Ｂを隔てる土手８（基板５上の突出部）及びガラス基板６により構成される。土手８は、流路１の両端にあるウエル２Ａ、２Ｂを隔てるもので、土手８のサイズは、特に限定されるものではないが、例えば、高さ0.003〜0.1 mm程度、相対するウエルに向かう方向における長さとして0.01〜0.5 mm程度、相対するウエルに向かう方向に直交する方向における長さとして1.2 mm程度あればよい。
【００５０】
好ましい態様としては、土手の上に、図13〜図15に例示されるような複数の障壁12が設けられ、細胞が通過する溝13が形成される。土手の上部に溝を構成する障壁を設けない場合は、土手の上面がガラス基板との間で細胞の径又は細胞の変形能に合わせた深さ乃至隙間であるテラスを形成する。この場合の深さは、細胞の種類に合わせて、通常３〜50μmから選ばれる。好中球、好酸球、好塩基球、単球・マクロファージ、Ｔ細胞、Ｂ細胞等の場合は３〜10μｍ、例えば４、５、8又は10μｍから選ばれ、がん細胞や組織に存在する細胞の場合は8〜20μｍの幅が選ばれる。
【００５１】
土手の上面に、障壁を挟んで、平面であるテラスを設けると細胞の通過が観察しやすくなる。テラス11(図12)は、必須なものではないが、設けることが好ましい。テラス11を設ける場合、その相対するウエルに向かう方向の長さは約0.0１ ｍｍ乃至約0.5ｍｍから適宜選ばれる。
【００５２】
なお、図23に例示するように、テラス11を多段式に形成することにより、ウエル内で細胞等の試料の位置を調整するために、一方のウエル側から吸引すると、他方に入れた試料が土手８の近傍に集まり易くなる。例えば、試料が好中球、好酸球、好塩基球等である場合、テラス11-2  及び11-3のガラス基板６からの距離（図においては障壁12の高さ）を３μm、テラス11-1及び11-4のガラス基板６からの距離を4.5μmとし、ウエル２Ａに細胞を入れ、ウエル２Ｂ側から吸引すると、これらの細胞はテラス11-1で一度止まった後、テラス11-2とガラス基板６との間に集まり易くなる。各テラス11-1〜4のガラス基板６からの距離は、取扱う試料に応じて適宜設定することができ、概ね3乃至５μmの範囲で設定され得るが、これに限定されるわけではない。ここで、細胞を収納するウエルの反対側のテラス（11-3）の長さを、細胞を収納するウエルの側のテラス（テラス11-2）より約1.5乃至５倍長くすると、溝を通り抜けた細胞の観察や計数をより容易に行うことができる。なお、図23は障壁1２が設けられている場合を示しているが、テラス11-2  及び11-3のガラス基板６からの距離が細胞の径又は変形能に相当する場合は、障壁は必ずしも必要ではない。
【００５３】
土手の上面に障壁12(図12〜14参照)を設ける場合、障壁12により構成される溝13の断面は、Ｖ字型断面、凹型断面、半円型断面等、任意の形状とすることができる。溝13の幅は、細胞の径又はその変形能に合わせた幅であることが好ましい。ここに、細胞の変形能とは、細胞が弾力性を有するものであるとき、その弾力性のために容易に形を変え、扁平状やひも状などの形態をとり、通常、細胞が自由空間でとる形状（球状）において有する径よりも狭い間隔の溝を通り抜けることを言う。かかる溝を設けることにより、細胞を個々のレベルで観察することが可能となり、又、細胞を所望の種類ごとに分離することができる。溝13の幅は通常３〜50μmから選ばれ、対象とする細胞が１個づつ通過するだけの幅であることが好ましく、細胞の種類に合わせて好適な幅が選ばれる。好中球、好酸球、好塩基球、単球・マクロファージ、Ｔ細胞、Ｂ細胞等の場合は３〜10μｍ、例えば３、５、8又は10μｍから選ばれ、がん細胞や組織に存在する細胞の場合は８〜20μｍの幅が選ばれる。溝５の数は、流路の幅に対する障壁の幅と溝の幅で決定される。例えば、流路の幅１ｍｍ、障壁の幅10μｍ、溝の幅５μｍの場合、溝の数は最大で66本となる。検出・観察に適した溝５の数は、1乃至約100本、好ましくは好ましくは約10乃至約７0本である。
【００５４】
障壁12の長さは、約５〜約400μｍから選ばれ、例えば、５、15、20、30、40、60、100、200、300又は400μｍのものが用いられる。障壁12自体の幅は適宜選ぶことができる。また、後述する図3８の場合は、縦横の長さがほぼ等しい方が効果的である。
【００５５】
流路１を形成する溝13は、図15に例示するごとく、相対するウエルに向かう方向に直交する1乃至複数本の溝14で互いに連通していてもよい。かくすることにより、一方のウエルに入れた物質が他方のウエルに向かって拡散するのを均一化させ、或いは、、細胞が通過する様子をより正確に把握することができる。その場合、 溝13の幅を、相対するウエルに向かう方向でこれに直交する溝14を横切る度に段階的に変化させてもよい(図36、図37参照)。或いは、流路を挟んで相対するウエルに向かう方向の溝が、これに直交する溝を横切るごとに相互の位置関係を変えてもよい(図38参照)。図38では、2分の1ピッチ、直行する方向にシフトしている場合を示す。更には、障壁が相対するウエルに向かう方向に繋がっていてもよい(図39参照)。また、土手の中央にテラスを設け、テラスをはさんで  障壁の列を2箇所に形成することもできき(図25(3)、図40参照)、かかる構造とすることにより、溝を通過した後の細胞の観察・計数が容易に行われる。なお、中央のテラスの大きさは、顕微鏡の視野でカバーできる大きさであることが望ましい。図40において、(１)は上面図、(２)は断面図である。
【００５６】
障壁12の高さ（溝の深さ）は、細胞の移動を観察する際の顕微鏡やCCDカメラ等の対物レンズの焦点深度内に収まる深さであると便利であり、例えば、10〜40倍の対物レンズの焦点深度に合わせると３〜4.5μｍ程度が好ましいが、これに限定される必要はない。
【００５７】
４）ウエルと流路の作製
基板５の材質としては、微細加工が容易で、細胞に対し比較的不活性なシリ
コン単結晶が好ましい。流路１の障壁12及び溝13は、このシリコン単結晶に集積回路の製作で使用されるフォトリソグラフィやエッチング、例えばウエットエッチングやドライエッチング等により工作される。ウエル２及び貫通孔３a、４aは障壁12や溝13に比べれば比較的大きいので様々な既知の工作技術を適用して作製することができる。例えば、サンドトラスト法やドライエッチング法を適用することができる。シリコン単結晶以外にも、硬質ガラス、硬質プラスチック、金属等も流路における微細な構造が構築可能であれば使用できる。プラスチックを使用する場合は、表面に親水性を付与するための処理、例えば、表面に親水性薄膜を形成させる処理を行うことが好ましい。なお、流路１とウエル２を夫々別に作製し、組合わせてもよい。
【００５８】
５）ブロック及び管
ブロック７は図３に例示するように、基板５上にあってウエルに通じる管を
有する部分である。管の断面は、通常は四角形又は円形から選ばれる。管の太さは、特に限定されるものではないが、四角形の場合は１辺が１ｍｍ程度でよく、円形の場合は直径が１ｍｍ程度でよい。長さは、細胞浮遊液、検体溶液の容量を保持する上から、２ｍｍ〜１０ｍｍ程度は必要である。ブロック又は管を構成する材質は、ガラス、アクリル等のプラスチックス又は金属から選ぶことができ、管は、通常の工作手段、例えば、ドリルやレーザー光線による鑿孔その他により容易に作製される。ブロック７に、管の上端部により共有される空間を設けることも通常の工作技術により行うことができる。
【００５９】
各ユニットに手作業(マニュアル)で、細胞又は検体を注入する場合のために、夫々の注入管の上端部の周りを、注入管の径よりも大きくロート状に掘り窪めておくと、ピペットの挿入が容易となる(図３５(１)、（２）における29)。
【００６０】
６）ガラス基板
ガラス基板６は、図３に例示するように、基板５に圧着して液体を収納する空間を構成し、且つ流路を通過する細胞の観察を可能とするもので、光学的に透明且つ平面性を保持し、細胞が接着する面を提供するものである。かかる目的に適うものであれば、ガラス以外にも、透明アクリル等のプラスチックも使用できる。厚さは、基板に圧着させる際にゆがみが生じない限り特に限定されるものではないが、0.7〜２ｍｍあれば充分である。
【００６１】
７）多数のユニットの配列
流路を介して連通した複数のウエルを１ユニットとして、複数のユニットを1枚の基板上に配置乃至集積して多数検体を同時に処理する装置とすることができる。同じタイプのユニットを並列に配置し、又は、異種のユニットを配列することが可能である。以下に各図に基づいて配置乃至集積の様式を説明するが、もとよりこれ等は例示であり、これ等に限定されるものではなく、目的に応じて種々の組み合わせを採ることができる。
【００６２】
図16は、図４に示す、2つのウエルが流路を介して連通してなるユニットが、１辺が16ｍｍの正方形である一枚の基板５上に12個設けられた例を示す。この例では、１ユニットの大きさは長辺が５.7ｍｍ、短辺が1.2ｍｍであり、各ユニットは0.8ｍｍの間隔で配置されている。
【００６３】
図1７は、図16に示される多数ユニットの集積を更に集積させた場合の一例を示す。即ち、図1７においてＡ1〜4、Ｂ1〜4、Ｃ1〜4で表される四辺形の夫々が図16で示される集積である。ここで、Ａ行、Ｂ行及びＣ行は互いに異なったタイプのユニットの集積であることができる。
【００６４】
図18は、2連式の独立したユニットが円形に集積されている例を示す。図18の一点破線においける断面を図19に示す。大きさの一例を示せば、ウエル２Ａ及び２Ｂは半径方向の幅が１.５ｍｍ、流路１の半径方向の幅は0.５ｍｍであり、流路１には10μｍ幅の溝13が設けられている。この場合、ユニット全体としての円の半径は5.0ｍｍとなる。
【００６５】
図26は、図24に示すタイプのユニットが12個集積配置された場合を示す。
【００６６】
これら、多数のユニットを集積させる場合において、ブロック7やガラス基板６は、ユニット全体をカバーするように1個又は1枚とすることができる(図20参照)。
【００６７】
図20は、多数ユニットを集積させた細胞走化性検出及び細胞分離装置を組立てる場合の一例を示す。カバーキャップ17と中間支持体21の間に多数ユニットを集積させた基板５、パッキング５'とそれをカバーする1個のブロック７をおき、中間支持体21と底支持体22の間に1枚のガラス基板６をおき、ネジで締め付ける。ブロック7と基板５との位置関係は中間支持体21で規定され、中間支持体21に設けられたガイドピン20とブロック７の底面に設けられたガイドピン受孔19によって固定される。なお、基板5とブロック７とは直接圧着させても良い。
【００６８】
なお、図２０において、集積ユニットの代わりに、1つのユニット、即ち、1対のウエルと流路を設けた基板５を用い、全体を組み立てたユニットを、一定の間隔で複数個配置することも可能である。この場合、ユニット毎に逐次交換することができる。
【００６９】
８）自動制御機構
本発明の微量試料処理装置の自動制御機構を、細胞走化性検出装置を例にして具体的に説明すれば次の通りである。なお、これは例示であり、自動化という目的を達成するために、種々の態様を採用し得ることは云うまでもない。
【００７０】
本発明に関わる細胞走化性検出装置の自動制御機構の例を図27に示す。図27において、Ｕはユニット部、Ｃは細胞貯蔵部、Ｓは検体貯蔵部、Ｗはピペット洗浄部を示す。直線Ｘ−Ｘ'は、横列に配置された複数個(図では6個)の検体供給ピペットの動線の例を示し、直線Ｙ−Ｙ'は、横列に配置された複数個の細胞供給ピペットの動線の例を示す。ユニット部Ｕはピペットの動線位置にセットされており、各ユニットの上端部の空間には液体が満たされている。細胞貯蔵部Ｃには、細胞が収納されており、検体貯蔵部Ｓには各種の検体が収納されている。横列に配置された複数個の液面調節ピペットはユニット部Ｕの４Ｂ〜４Ａ上にセットされており、その動線は、例えば図28のＺ−Ｚ'で示される。各ピペットの動きの一例を説明すれば以下の如きであるが、これに限られないことは云うまでもない。
【００７１】
細胞供給ピペットが細胞貯蔵部Ｃから所定量の細胞懸濁液を吸引し、動線Ｙ−Ｙ'上をユニット部Ｕまで移動し、各ユニットのウエル２Ａに細胞注入管３Ａを通して細胞懸濁液を供給する。その後、細胞供給ピペットはＣの位置に戻り、作動を停止するか、後続のユニットに細胞懸濁液を供給するために移動する。なお、細胞は重力下で沈殿するので、細胞供給ピペットの排出吸入動作を利用し、細胞を吸引採取する直前に、細胞貯蔵容器25内の細胞懸濁液を攪拌することが好ましい。
【００７２】
次いで、図28に示す如く、液面調節ピペットが各ユニットの空間部10の液体を吸引し、液面をIIの位置まで下げた後、更に所定量を吸引してウエル２Ａ内の細胞の位置を調整する。その後、液面調節ピペットは液面Ｉの位置又はそれより高い位置まで上昇後、動線Ｚ−Ｚ'上の何れかの位置で先に吸引した量の液体を排出し、空間10の液面をＩの位置に戻す。その後、液面調節ピペットは更に上昇し、作動を停止するか、後続のユニット上に移動する。
【００７３】
次に、検体供給ピペットが検体貯蔵部Ｓから所定量の検体を吸引し、動線Ｘ−Ｘ'上をユニット部Ｕまで移動し、検体注入管３Ｂを通してウエル２Ｂに検体を供給する。その後、検体供給ピペットは動線Ｘ−Ｘ'上をピペット洗浄部Ｗまで移動し、洗浄槽の洗浄液を反復吸排してピペットを洗浄する。その後、ピペットは洗浄槽の液面上まで上昇し、作動を停止するか、後続のユニット部Ｕに検体を供給するために移動する。
【００７４】
かくして細胞懸濁液及び検体が供給されたユニット部Ｕは図27の矢印⇒の方向に移動し、流路１が検出部に合致する位置で停止し、細胞の状態が検出・記録される。ユニット部Ｕの移動により、次のユニット部Ｕの列がピペットの動線位置にまで移動し、上記の一連の作動が繰り返される。なお、ユニット部Ｕを検体貯蔵部Ｓと一緒に移動させることもでき、その場合は、ユニット部Ｕ及び検体貯蔵部Ｓの移動により、次のユニット部Ｕ及び検体貯蔵部Ｓの列がピペットの動線位置にまで移動することになる。
【００７５】
細胞貯蔵部Ｃは、ユニット部Ｕに供給される細胞を一時的に収容するための容器を備えており、その機能を有すれば、容器は如何なる形状でも良い。図29は、細胞貯蔵部Ｃの形体の一例を示すもので、ユニット部Ｕにおける各ユニットの配置及び複数の細胞供給ピペットに対応して複数の細胞貯蔵容器25が配置されている。図29には、各容器への細胞の注入を容易にし、細胞を無駄なく使用するために注入部26が斜面の形で設けられている場合が示されている。更に、各容器には細胞懸濁液が無駄なく、且つ、容器内に入り易くするための導入部27を設けることが好ましい。このような構造を採用することにより、細胞懸濁液を細胞貯蔵部の任意の箇所で注入すれば、総ての容器に細胞懸濁液が供給されるため、夫々の容器に注入する手間を省くことができる。なお、細胞懸濁液が無駄なくピペットに吸引されるために、細胞貯蔵容器25の底部を絞ることが好ましい。図29において、（１）は斜視図、（２）は上面図、（３）は図（２）の破線Ａ−Ａ'における'断面図であり、（４）は図（２）の破線Ｂ−Ｂ'における断面図である。
【００７６】
検体貯蔵部Ｓは、ユニット部Ｕに供給される検体を一時的に収容するための容器を備えており、その機能を有すれば、容器は如何なる形状でも良い。多種類の検体がユニット部Ｕに供給される場合は、各検体をマイクロピペット等を用いた手作業により検体貯蔵部Ｓの容器に注入することが多いが、その場合、手作業による注入を容易にするために、図30に例示するように、容器の口径よりも大きな径を有するピペット先端部の導入口29を設けることが好ましい。また、容器から検体試料を取り出した際、残留する量を少なくするために、図30に例示するように、容器の底部を細く絞ることが望ましい。図30において、（１）は斜視図、(２)は断面図、（３）は上面図である。なお、図30（２）には、マニュアル操作により検体を注入する際に、ピペットの先端部34がピペット先端部の導入口29から容器28の内部にまで挿入されている状態を示してある。図3１には、複数個の検体貯蔵容器が、検体供給ピペットの動線Ｘ−Ｘ'に沿って配列された場合を示す。図の如く、注入口が交互に反対側になる様に配置すれば、容器の間隔をユニット部Ｕにおけるユニットの間隔に合わせることができる。なお、検体貯蔵容器は角型であってもよく、その例を図32に示し、図33には複数個の検体貯蔵容器が、検体供給ピペットの動線Ｘ−Ｘ'に沿って配列された場合を示す。
【００７７】
本発明の装置において使用されるピペットは、その移動及び液体の吸引・排出をコンピューターで制御できるもので、図3４に例示するような、マルチチャネルシリンジを有するタイプのものが好ましい。ピペットのニードル(先端部)は、ガラス、金属、プラスチック等から作られる。図34において（１）は上面図、（２）は横面図である。
【００７８】
本発明において用いられる検出手段は、流路を移動する細胞又は移動した後の細胞を検出できる手段であればよく、必要に応じ検出結果を記録するための手段を含む。細胞を検出・記録するために知られている手段であれば何れも使用可能であり、例えば、顕微鏡、顕微鏡とビデオカメラの組合せ等である。対物レンズにＣＣＤカメラを取り付けた構造を採用することもできる。集積ユニットの検出においては、対物レンズが各ユニットの流路を順次スキャンする構造を採用することが好ましい。
【００７９】
検出手段は、通常は、図４に示すように、ユニットの流路に設定されるが、多数ユニットを集積させた自動装置においては、所定の位置に設置された検出部に各ユニットの列が順次移動し、検出・記録を行う構造を採ることもできる。検出は、直線上に並んでいる各ユニットの流路を検出器がスキャンすることにより行われる。スキャンする検出器は1個でも良いし、複数個でもよい。かくすることにより、比較的少ない数の検出装置で多数の集積ユニットに対応することが可能となる。
【００８０】
流路上を通過する細胞の検出・計数は、細胞を直接顕微鏡で捉えることにより行うこともできるが、常法に従い、予め細胞を発光・蛍光物質でマーキングしておき、その発光・蛍光を捕捉することにより容易に検出・計数することができる。
【００８１】
【発明の効果】
本発明の構造によれば、ウエルに液体試料を注入する際に試料が他のウエルに移動し、或いは溢れ出ることを防止することができ、また、注入された試料のウエル内における位置を調整し、或いは、次のウエルに試料を制御しながら移動させることができる。
【００８２】
本発明の構造は、溶液や懸濁液等の、微量の試料を取扱う場合に適用する場合、或いは、細胞や粒子を大きさにより分離する場合に、特に技術的効果が高いものであり、広く応用が可能である。
【００８３】
本発明の構造を、細胞走化性検出装置又は細胞の走化性を利用する細胞分離装置に応用するとき、高い技術的効果が得られる。即ち、細胞や検体溶液等の試料を注入・吸引する際の圧力変化による試料の不測の移動を抑制することができ、更には、装置の水平が崩れた時でも試料の不測の移動を抑制し、細胞の自力による運動を正確に捉え、或いは、所望の細胞を取出すことができる。即ち、走化性因子又は阻害剤の作用と細胞の性質を忠実に反映させた結果を得ることができる。
【００８４】
本発明に関わる細胞走化性検出装置又は細胞の走化性を利用する細胞分離装置の構造において、ウエルとウエルの間に存在する流路に土手を設けること、或いは土手に所定の溝を構成する障壁を設けること又は土手の上面に形成された平面がガラス基板との間で所定の隙間を形成することにより、一方のウエル細胞懸濁液を入れ、他方のウエルの側から適量の液体を吸引するとき、細胞が流路の近傍に集まり、細胞の進行方向に向かって並ぶという状態が容易に作り出される。その結果、細胞の走化性有無がより正確に検出できる。
【００８５】
本発明の構造によれば、装置の小型化を図ることができ、細胞走化性検出又は走化細胞分離装置に適用すれば、使用する細胞の量を、従来使用されてきたボイデンチャンバーに比べ、50分の１乃至1000分の１とすることが可能である。即ち、本発明の装置においては、試料として全血のような生体試料そのものを用いることができ、かくして全血を試料としたとき、好中球の走化性を検出する場合は0.1μlの血液でよく、好酸球、単球又は好塩基球では１μl程度の血液で測定可能である。
【００８６】
本発明の構造によれば、液体の注入に際し、微妙な調整を要しないところから装置の自動化が容易に行えるというメリットがある。
【００８７】
本発明に関わる装置の単位ユニットは微小なものとすることができるため、多数のユニットを集積させることが容易であり、多数検体の同時処理が可能な装置を組み立てることができる。また、その場合、液体の注入及び検出が自動化された装置とすることが容易である。
【００８８】
多数のユニットを集積させるに当たり、異なったタイプのユニットを組み合わせて集積させることにより、目的を異にする検出・分離を同時に行うことができ、処理の効率を上げることが可能となる。例えば、細胞走化性検出装置の場合、同一種の細胞に対して種々の走化性因子またはその阻害剤の検索を行うとき、或いは、同一の走化性因子について異なる細胞の走化性を調べるとき等においてその検索を一度に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明者らが先に提案した、細胞走化性検出及び細胞分離のための装置の一例を示す概念図。
【図２】図1の装置の下面図。
【図３】本発明の構造を、細胞走化性検出及び細胞分離装置に適用した場合の一例を示す概念図。矢印は、装置を満たす液体の液面の位置を示す。
【図４】本発明の構造を、細胞走化性検出及び細胞分離装置に適用した場合の他の例であって、ウエルに試料を注入・採取するための管３と試料の注入・採取時における昇圧・減圧を回避するための管４が設けられている装置の構造を示す概念図。矢印は、装置を満たす液体の液面の位置を示す。
【図５】本発明の構造を、細胞走化性検出及び細胞分離装置に適用した場合の他の例であって、細胞を入れるウエル2Aの管3Aの上端部3Abが、他のウエル2Bの管3Bの上端部3Bbより高く設定されている構造を示す概念図。矢印I及び矢印IIは、装置を満たす液体の液面の位置を示す。
【図６】本発明の構造を、細胞走化性検出及び細胞分離装置に適用した場合の他の例であって、ウエルに試料を注入・採取するための管３と試料の注入・採取時における昇圧・減圧を回避するための管４が設けられている装置において、細胞を入れるウエル2Aの管3A、4Aの上端部3Ab、4Abが他のウエル2Bの管3B、4Bの上端部3Bb、4Bbより高く設定されている構造を示す概念図。矢印I及び矢印IIは、装置を満たす液体の液面の位置を示す。
【図７】図6の構造の変形例を示す。矢印I及び矢印IIは、装置を満たす液体の液面の位置を示す。
【図８】ウエルが流路を介して3連式に連通する場合の基板の上面図を示す。
【図９】複数のウエル2B1〜4が流路１を介して1つのウエル2Aに連通している場合の基板の上面図を示す。
【図１０】図９の基板を備えた装置であって、図９の一点破線における断面図を示す。矢印I及び矢印IIは、装置を満たす液体の液面の位置を示す。
【図１１】図９の連通様式が円形に構成された場合の上面図を示す。
【図１２】流路１の構造の一例を示す。
【図１３】流路１における障壁12と溝13の配列例を示す。矢印は、相対するウエルに向かう方向を示す。
【図１４】図13の流路１の断面図を示す。
【図１５】流路１を挟んで相対するウエルに向かう方向の溝13が、これに直交する２本の溝14で連通している場合を示す。矢印は、相対するウエルに向かう方向を示す。
【図１６】多数ユニットの集積例であり、同一タイプのユニットの集積例を示す。
【図１７】複数種のユニットを多数集積させた例を示す説明図である。
【図１８】多数のユニットを円形に集積させた例を示す。
【図１９】図18の一点破線における断面図である。
【図２０】細胞走化性検出及び細胞分離装置の組立例を示す図であり、(1)は部品毎の斜視図、(2)は対応する断面図である。
【図２１】反応させるウエルと目的物を収納するウエルとがカラムを介して連通している装置の概念図である。矢印I及び矢印IIは、装置を満たす液体の液面の位置を示す。
【図２２】物質を分離する装置の概念図。矢印I及び矢印IIは、装置を満たす液体の液面の位置を示す。
【図２３】流路１における土手８が多段式のテラス１１-1〜4を有する場合を示す。
【図２４】流路に沿って壁が設けられたウエルの例を示す図である。
【図２５】流路に沿って壁が設けられたウエルの他の例を示す図である。
【図２６】図24のウエルが集積配置された例を示す図である。
【図２７】本発明に関わる装置の自動制御機構の例を示す図である。
【図２８】液面調節ピペットの動きを示す図である。
【図２９】細胞貯蔵部における容器の例を示す図である。
【図３０】検体貯蔵部における容器の例を示す図である。
【図３１】検体貯蔵部における図30の容器の配置例を示す図である。
【図３２】検体貯蔵部における容器の他の例を示す図である。
【図３３】検体貯蔵部における図32の容器の配置例を示す図である。
【図３４】本発明で使用されるピペットの例を示す図である。
【図３５】試料注入・採取用管の上部にピペット先端部の導入口を設けた例を示す。
【図３６】流路を挟んで相対するウエルに向かう方向の溝が、これに直交する２本の溝で連通していると共に、相対するウエルに向かう方向の溝の幅が直交する溝を横切るごとに段階的に変化する場合を示す。図中矢印は相対するウエルに向かう方向を示す。図は、障壁自体の幅が変化する場合を示す。
【図３７】図36の変形例で、障壁の大きさは同じであるが、その数が増減する場合を示す。図中矢印は相対するウエルに向かう方向を示す。
【図３８】流路を挟んで相対するウエルに向かう方向の溝が、これに直交する３本の溝で連通していると共に、相対するウエルに向かう方向の溝が、これに直交する溝を横切るごとに相互の位置関係を変えている場合を示す。図では、2分の1ピッチ、直行する方向にシフトしている場合を示す。図中矢印は相対するウエルに向かう方向を示す。
【図３９】障壁が相対するウエルに向かう方向に繋がっている場合を示す。図中矢印は相対するウエルに向かう方向を示す。
【図４０】土手の中央にテラスを設け、テラスをはさんで  障壁の列を2箇所に形成した例を示す。
【符号の説明】
１：流路
２：ウエル。添字のA、B、B1〜n、Cはウエルの区別を意味する。
３：試料注入・採取用管。添字のA、B、B1〜n、Cはウエルの区別を、
aは管３に対応する基板５の貫通孔を、bは管３の上端部を夫々意味す
る。
４：試料の注入・採取時における昇圧・減圧を回避するための管。添字のA、B、B1〜n、Cはウエルの区別を、aは管４に対応する基板５の貫
通孔を、bは管４の上端部を夫々意味する。
５：基板
５'：パッキング
６：ガラス基板
７：管を穿ったブロック
８：土手
９：検出器
１０：管の上端部により共有される空間
１１、１１-1〜4：テラス
１２：流路１における障壁
１３：流路を挟んで相対するウエルに向かう方向の溝
１４：溝１３に直交する溝
１５：マグネット
１６：ウエルの間に存在するカラム
１７：カバーキャップ
１８：０−リング
１９：ガイドピン受孔
２０：ガイドピン
２１：中間支持体
２２：底支持体
２３：底部基板
２４：流路に沿って設けられた壁
２５：細胞貯蔵容器
２６：細胞注入部
２７：液体導入部
２８：検体貯蔵容器
２９：ピペット先端部の導入口
３０：ピペット洗浄部
３１：マルチチャネルシリンジ
３２：アクチュエーター
３３：自動ピペットのニードル
３４：マニュアル操作用ピペットの先端部
←  ：装置を満たす液体の液面の位置
←I：上位にある管の上端部が覆われる液面の位置
←II：上位にある管の上端部が露出する液面の位置
Ｘ―Ｘ'：検体供給ピペットの動線
Ｙ−Ｙ'：細胞供給ピペットの動線
Ｚ−Ｚ'：液面調節ピペットの動線
【図１】
0003738899.tif 000002
【図２】
0003738899.tif 000003
【図３】
0003738899.tif 000004
【図４】
0003738899.tif 000005
【図５】
0003738899.tif 000006
【図６】
0003738899.tif 000007
【図７】
0003738899.tif 000008
【図８】
0003738899.tif 000009
【図９】
0003738899.tif 000010
【図１０】
0003738899.tif 000011
【図１１】
0003738899.tif 000012
【図１２】
0003738899.tif 000013
【図１３】
0003738899.tif 000014
【図１４】
0003738899.tif 000015
【図１５】
0003738899.tif 000016
【図１６】
0003738899.tif 000017
【図１７】
0003738899.tif 000018
【図１８】
0003738899.tif 000019
【図１９】
0003738899.tif 000020
【図２０】
0003738899.tif 000021
【図２１】
0003738899.tif 000022
【図２２】
0003738899.tif 000023
【図２３】
0003738899.tif 000024
【図２４】
0003738899.tif 000025
【図２５】
0003738899.tif 000026
【図２６】
0003738899.tif 000027
【図２７】
0003738899.tif 000028
【図２８】
0003738899.tif 000029
【図２９】
0003738899.tif 000030
【図３０】
0003738899.tif 000031
【図３１】
0003738899.tif 000032
【図３２】
0003738899.tif 000033
【図３３】
0003738899.tif 000034
【図３４】
0003738899.tif 000035
【図３５】
0003738899.tif 000036
【図３６】
0003738899.tif 000037
【図３７】
0003738899.tif 000038
【図３８】
0003738899.tif 000039
【図３９】
0003738899.tif 000040
【図４０】
0003738899.tif 000041