JP5617530B2 - 細胞分取装置及び細胞分取方法 - Google Patents
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Description
前記測定電極は、細胞を分取するための分岐路を有する、前記細胞を含む流体が流れる流路の、前記分岐路より上流側に設けられ、前記流路を流れる前記細胞ごとの複素誘電率を測定するために、前記流路内に測定電場を形成する。
前記作用電極は、前記測定電極が設けられる位置より下流側であって前記分岐路より上流側に設けられ、前記細胞に誘電泳動力を与えて前記分岐路を利用して細胞を分取するために、前記流路内に作用電場を形成する。
前記検出電極は、前記測定電極が設けられる位置より下流側であって前記分岐路より上流側で前記作用電極に近接して設けられ、前記流路を流れる前記流体内の前記細胞の存在を検出する。
前記測定された複素誘電率の情報に基づく分取信号、及び、前記検出電極で前記細胞が検出されたことを示す検出信号を取得であり、前記分取信号を取得した場合に前記検出信号を取得するタイミングで、前記作用電場を形成するための作用信号を前記作用電極に出力する。
前記測定電場が形成される位置より下流側であって前記分岐路より上流側に、前記細胞に誘電泳動力を与えて前記分岐路を利用して細胞を分取するために、前記流路内に作用電場が形成される。
前記分岐路より上流側で、前記作用電場が形成される位置に近接する位置で、前記流路を流れる前記流体内の前記細胞の存在が検出される。
前記測定された複素誘電率の情報に基づく判定信号を取得した場合に、前記細胞の存在が検出されたことを示す検出信号を取得するタイミングで、前記作用電場を形成するための作用信号が発生される。
図1は本発明の一実施形態に係る細胞分析/分取システムを示す概念的な図である。図2は、図1に示した細胞分析/分取システム1の一部を構成するマイクロ流路デバイスを示す斜視図である。
流路2では、投入部3より投入された液体が流れる。
測定部4は、流路2中を流れる一個一個の細胞に対して、細胞の誘電緩和現象が起こる周波数範囲(例えば0.1MHzから50MHz)の多点周波数(3点以上、典型的には10から20点程度)にわたり、それらの細胞の複素誘電率を測定する。測定部4に電気的に接続された図示しない細胞機能分析器は、測定した細胞の複素誘電率に基づき、マイクロ流路デバイスMFから取り出して使用(検査や再利用等)すべき細胞かを判断し、測定された細胞が取り出して使用すべき細胞の場合には分取信号(判定信号)を出力する。例えば、図示しない細胞機能分析器は、測定した細胞の複素抵抗または複素誘電率が、予め測定されてメモリに記憶された基準情報の範囲内にあるか否かを判定し、複素抵抗または複素誘電率が、その基準情報の範囲内にある場合に、分取信号を出力する。
図2に示すように、マイクロ流路デバイスMFは、基板12及び高分子膜等からなるシート状の部材13を有する。基板12には、流路2、この流路2の一部である分岐路2a、2b、投入部3としての液体投入部3a、流路2の一部である分岐部9、細胞取出部6、7、及び流出部10が設けられている。これらは、基板12の表面に溝などを形成し、その表面をシート状の部材13で覆うことで構成される。これにより流路2が形成される。
図3は図2に示した分取部5の構成を示す平面図、図4は図3におけるA−A線断面図である。
次に、分取部の電気的な回路構成について説明する。図6は、主にその回路図を示している。
細胞が致命的ダメージを受けない程度の電場下で細胞が受ける誘電泳動力は、mm/s程度の流速で水中を流れる細胞が受ける粘性抵抗力に比べて、一般に非常に小さい。従って、流れに直交する方向の誘電泳動力を積極的に形成するための不均一電場、あるいはそれを形成するための作用電極対18の列(X方向に沿った列)は、多数必要になる。図3及び5に示したように、この多数の作用電極対18に同時に電圧を印加した場合、その電極列分取領域を排他的に使用せねばならず、スループットが上がらない場合がある。
図8は、図7に示した構成の分取部の動作を実現する分取回路を示す図である。この分取回路は、図6に示した分取回路が多段に接続された構成を有し、基本的な動作は、図6に示した分取回路のものと同様である。例えば、今、注目される細胞Cが細胞取出部6で取り出されるべき細胞であり、判定信号がゲート回路232に入力されているとする。この細胞Cが作用電極対G1を通り過ぎ、検出電極対F2に接続された検出回路212で検出されると、フリップフロップ251がリセットされることにより作用電極対G1による作用電場が解除され、かつ、フリップフロップ252がセットされることにより作用電極対G2による作用電場が印加される。
図9は、さらに別の実施形態に係る分取回路を示す図である。
図10は、さらに別の実施形態に係る分取回路を示す図である。
本発明に係る実施形態は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態が実現される。
2…流路
18、G1〜G5…作用電極対
19、20、F1〜F6…検出電極対
2a、2b…分岐路
16a…電極指
19a、19b、20a、20b…検出電極
21、211、212、31…検出回路
23、24、231、232…ゲート回路
25、251、252…フリップフロップ
27、33…スイッチ
34…抵抗減衰器
35…電極対
128…信号発生器
281…検出信号発生器
282…作用信号発生器
Claims (5)
- 細胞を分取するための分岐路を有する、前記細胞を含む流体が流れる流路の、前記分岐路より上流側に設けられ、前記流路を流れる前記細胞ごとの複素誘電率を測定するために、前記流路内に測定電場を形成する測定電極と、
前記測定電極が設けられる位置より下流側であって前記分岐路より上流側に設けられ、前記細胞に誘電泳動力を与えて前記分岐路を利用して細胞を分取するために、前記流路内に作用電場を形成する作用電極と、
前記測定電極が設けられる位置より下流側であって前記分岐路より上流側で、前記作用電極を挟むように当該作用電極の上流側及び下流側にそれぞれ設けられ、前記流路を流れる前記流体内の前記細胞の存在を検出する検出電極と、
前記測定された複素誘電率の情報に基づく分取信号、及び、前記検出電極で前記細胞が検出されたことを示す検出信号を取得可能であり、前記分取信号を取得した場合に前記検出信号を取得するタイミングで、前記作用電場を形成するための作用信号を前記作用電極に出力する出力手段とを具備し、
前記出力手段は、
前記上流側の検出電極を前記細胞が通過したことによる前記検出信号を生成し、また、前記下流側の検出電極を前記細胞が通過したことによる検出信号を生成する検出回路と、
前記下流側の検出電極により前記細胞の通過による検出信号が生成された場合、前記作用電場の形成を解除する回路と
を有する
細胞分取装置。 - 請求項1に記載の細胞分取装置であって、
前記検出回路は、複素抵抗の変化を検出することで、前記細胞の存在を検出する
細胞分取装置。 - 請求項1または2に記載の細胞分取装置であって、
前記作用電極は、前記流路内で前記流体が流れる方向に沿って複数段配列され、
前記上流側及び下流側の検出電極は、前記作用電極ごとに設けられ、
前記出力手段は、前記作用電極ごとに前記作用信号を出力する
細胞分取装置。 - 細胞を分取するための分岐路を有する、前記細胞を含む流体が流れる流路の、前記分岐路より上流側に設けられ、前記流路を流れる前記細胞ごとの複素誘電率を測定するために、前記流路内に測定電場を形成する測定電極と、
前記測定電極が設けられる位置より下流側であって前記分岐路より上流側に設けられ、前記細胞に誘電泳動力を与えて前記分岐路を利用して細胞を分取するために、前記流路内に作用電場を形成する作用電極と、前記流路を流れる前記流体内の前記細胞の存在を検出する検出電極とが一体に設けられた1つの電極と、
前記測定された複素誘電率の情報に基づく分取信号、及び、前記電極で前記細胞が検出されたことを示す検出信号を取得可能であり、前記分取信号を取得した場合に前記検出信号を取得するタイミングで、前記作用電場を形成するための作用信号を前記電極に出力する出力手段とを具備し、
前記出力手段は、第1の周波数を持つ、前記細胞の検出のための検出電圧信号を発生する検出電圧信号発生器と、前記第1の周波数と異なる第2の周波数を持つ前記作用信号を発生する作用信号発生器とを有し、前記検出電圧信号及び前記作用信号を重畳して前記電極に印加する
細胞分取装置。 - 細胞を分取するための分岐路を有する、前記細胞を含む流体が流れる流路の、前記分岐路より上流側に、前記流路を流れる前記細胞ごとの複素誘電率を測定するために、前記流路内に測定電場を形成し、
前記測定電場が形成される位置より下流側であって前記分岐路より上流側に、前記細胞に誘電泳動力を与えて前記分岐路を利用して細胞を分取するために、前記流路内に作用電極により作用電場を形成し、
前記測定電場が形成される位置より下流側であって前記分岐路より上流側で、前記作用電極を挟むように当該作用電極の上流側及び下流側にそれぞれ設けられた検出電極により前記流路を流れる前記流体内の前記細胞の存在を検出し、
前記測定された複素誘電率の情報に基づく判定信号を取得した場合に、前記上流側の検出電極による前記細胞の存在が検出されたことを示す検出信号を取得するタイミングで、前記作用電場を形成するための作用信号を発生し、
前記下流側の検出電極による前記細胞の存在が検出されたことを示す検出信号を取得するタイミングで、前記作用電場の形成を解除する
細胞分取方法。
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