細胞分取装置及び細胞分取方法
【課題】流路の設計ごとに遅延時間の設定が不要で、確実に細胞を分取することができる細胞分取装置及び細胞分取方法を提供すること。
【解決手段】この分取回路の前段の検出電極１９ａ及び１９ｂの間を細胞Ｃが通過すると、検出回路２１がこの細胞Ｃの存在を検出する。このとき、ゲート回路２３及び２４に判定信号が入力されていると、検出したタイミングでフリップフロップ２５がセットされ、スイッチ２７がＯＮとされ、作用電極に電圧が印加される。これにより、細胞Ｃの経路が変えられる。細胞Ｃが後段の検出電極２０ａ及び２０ｂの間を通過すると、これを検出回路２２が検出し、ゲート回路２４にその検出信号が入力され、フリップフロップ２５がリセットされ、スイッチ２７がＯＦＦとされる。これにより、作用電極対１８による作用電場の形成が解除される。
【解決手段】この分取回路の前段の検出電極１９ａ及び１９ｂの間を細胞Ｃが通過すると、検出回路２１がこの細胞Ｃの存在を検出する。このとき、ゲート回路２３及び２４に判定信号が入力されていると、検出したタイミングでフリップフロップ２５がセットされ、スイッチ２７がＯＮとされ、作用電極に電圧が印加される。これにより、細胞Ｃの経路が変えられる。細胞Ｃが後段の検出電極２０ａ及び２０ｂの間を通過すると、これを検出回路２２が検出し、ゲート回路２４にその検出信号が入力され、フリップフロップ２５がリセットされ、スイッチ２７がＯＦＦとされる。これにより、作用電極対１８による作用電場の形成が解除される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞を分取する細胞分取装置及び細胞分取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、細胞に固有の複素誘電率を測定し、その測定結果の情報を用いて細胞を分取する、誘電サイトメトリ装置が提案されている（例えば、特許文献１の図３、５等参照）。
【０００３】
特許文献１では、例えば細胞の分取の前段階で細胞を分析して複素誘電率を得るために、細胞を含む流体を流す流路デバイスが開示されている。この流路デバイスに形成される流路の一部には、単一の細胞が通過する程度の細い流路断面積を持つ狭窄部が形成されている。この狭窄部を通過する細胞ごとに、複素誘電率の分散（誘電スペクトル）が測定され、その狭窄部より下流側で、分取系ユニット及びそれを制御する分別制御部により、細胞を分取することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２０１０−１８１３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の誘電サイトメトリ装置では、その分取系ユニットの及び分別制御部等の具体的な構成や方法については明らかにされていない。現状では、これらの具体的な構成等を明らかにし、確実に細胞を分取できるようにすることが望まれている。
【０００６】
その１つの方法として、例えば、流路デバイスの流路を流れる、細胞を含む流体の速度が実質的に一定とし、細胞もその流体の速度と同じ速度で流れると仮定し、細胞の複素誘電率の測定領域を細胞が通過した後、所定のタイミングを見計らって、分取系ユニットを作動させる、という方法が考えられる。つまり、流路の設計に応じて一定の遅延時間を設定するというものである。
【０００７】
しかしながら、その場合、流路の設計が変わるたびにその遅延時間も設定しなければならない。また、実際には、細胞の構造、形状、寸法等によって、細胞の流速に異なると考えられる。したがって、一定の遅延時間後の分取では確実に細胞を分取できないという事態が起こる。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、流路の設計ごとに遅延時間の設定が不要で、確実に細胞を分取することができる細胞分取装置及び細胞分取方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る細胞分取装置は、測定電極と、作用電極と、検出電極と、出力手段とを具備する。
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。
【００１０】
本発明では、細胞の存在を検出する検出電極が測定電極とは別個に設けられ、かつ、作用電極に近接して設けられており、検出電極からの検出信号の取得のタイミングで、作用電極に作用信号が入力される。これにより、流路の設計ごとの遅延時間の設定は不要となる。また、細胞が複素誘電率の測定領域を通過してから一定の遅延時間後に分取を行う場合に比べ、確実に細胞を分取することができる。
【００１１】
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てもよい。その場合、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。これにより、流体が流れる方向で細胞の動きを細かく制御することができ、流体に含まれる細胞のピッチ（流体が流れる方向でのピッチ）を狭め、スループットを高めることができる。
【００１２】
前記検出電極は、前記流路内で前記流体が流れる方向に沿って、前記作用電極を挟むように少なくとも２つ設けられてもよい。これにより、後段の検出電極により作用電極を通過した細胞を検出することができ、適切なタイミングで作用電極による電場の形成を停止することができる。
【００１３】
前記検出電極及び前記作用電極が一体に設けられた１つの電極であってもよい。検出電極及び作用電極が物理的に離れていないため、出力手段は、検出信号を取得するタイミングで作用電場を形成するための作用信号を出力することにより、確実に細胞を分取することができる。
【００１４】
本発明に係る細胞分取方法は、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、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ことを含む。
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。
【００１５】
本発明では、作用電場が形成される位置に近接する位置で、流路を流れる流体内の細胞の存在が検出され、その検出時に発生される検出信号の取得のタイミングで分取信号が発生する。これにより、流路の設計ごとの遅延時間の設定は不要となる。また、複素誘電率の測定領域（測定電場が形成される位置）を通過してから一定の遅延時間後に分取を行う場合に比べ、確実に細胞を分取することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上、本発明によれば、流路の設計ごとの遅延時間の設定が不要となり、また、確実に細胞を分取することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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】図２は、図１に示した細胞分析／分取システム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。
【図３】図３は、図２に示した分取部の構成を示す平面図である。
【図４】図４は、図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図５は、電場印加部に電場が印加され、細胞の流れる方向が変わった様子を示す図である。
【図６】図６は、分取部の電気的な回路構成を示す図である。
【図７】図７は、他の実施形態に係る分取部の構成を示す平面図である。
【図８】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（第２の実施形態に係る分取回路）を示す図である。
【図９】図９は、さらに別の実施形態（第３の実施形態）に係る分取回路を示す図である。
【図１０】図１０は、さらに別の実施形態（第４実施形態）に係る分取回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
[細胞分析／分取システムの構成]
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。
【００２０】
図１に示すように、マイクロ流路デバイスＭＦに形成された流路２に沿って、その上流より投入部３、測定部４、分取部５、細胞取出部６、７、流出部１０が設けられている。
【００２１】
投入部３は、サンプリングされた細胞を含む液体（流体）が例えば図示しないポンプを使って投入される。
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。
【００２２】
分取部５は、投入部３から投入された複数種類の細胞のうち、所望とする細胞を細胞取出部６に、それ以外の細胞を細胞取出部７に分取する。
【００２３】
分取部５に設けられた電場印加部８は、流体が流れる方向Ｘとは異なる方向、例えばＸ方向とは直交するＹ方向に勾配を有する電場を印加することが可能である。例えば、電場印加部８は、分取信号が判定信号となって発生される作用信号（電圧信号）が入力されていないときには作用電場を印加しないが、作用信号が入力されると、作用電場を印加する。もちろん、その逆であっても構わない。
【００２４】
分岐部９は、電場印加部８で電場が印加されない細胞については分岐路２ｂを通り細胞取出部７に流れるように分岐し、電場印加部８で電場が印加された細胞については分岐路２ａを通り細胞取出部６に流れるように分岐する。
【００２５】
細胞取出部６、７は流路２を介して流出部１０へ通じており、細胞取出部６、７を通過した液体は流出部１０より例えば図示しないポンプを使って外部に排出される。
【００２６】
ここで、液体中に存在する細胞に電場を印加すると、媒質と細胞の分極率の違いにより誘起双極子モーメントが生じる。印加電場が不均一である場合、電場強度が細胞周囲で異なるために、誘起双極子によって誘電泳動力が生じる。
【００２７】
[マイクロ流路デバイス]
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。
【００２８】
細胞を含む液体が投入される細胞投入部３ｂは、シート状の部材１３の微細な孔である狭窄路を設けて構成され、その上にピペットで細胞を含む液体を垂らすと、狭窄路を介して流路２を流れる液体に巻き込まれるように流路２の下流に流れていく。狭窄路は微細な孔であることから、細胞は複数まとめて流路２に流れ込むことなく、単一の細胞ごとに流路２に流れ込んでいく。
【００２９】
狭窄路を挟むように、測定電極対４ａ、４ｂが設けられている。測定電極対４ａ及び４ｂ間には、所定の交流電圧が印加され、狭窄路内に測定電場が形成される。一方の測定電極４ａはシート状の部材１３の表面に、他方の測定電極４ｂはシート状の部材１３の裏面に設けられている。電場印加部８を構成する電極対（後述する）もシート状の部材１３の裏面に設けられている。
【００３０】
細胞取出部６、７はその上部がシート状の部材１３により覆われているが、シート状の部材１３にピペットを刺してピペットを介して細胞が取り出される。
【００３１】
電極パッド１４は測定電極対４ａ、４ｂで検出された信号を外部に取り出す。取り出された信号は例えば細胞機能分析器（図示を省略する。）に送られる。電極パッド１５には細胞機能分析器から出力される判定信号をトリガとして生成される作用信号が入力されたり、電極パッド１５を介して後述する検出電極からの検出信号が取り出されたりする。
【００３２】
貫通孔２６は、分析器等を有する装置本体にマイクロ流路デバイスＭＦが接続されたときの位置決め用の孔である。
【００３３】
[分取部]
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。
【００３４】
図３及び４に示すように、分取部５は、流体内の細胞Ｃの存在を検出する、２つの検出電極対１９（１９ａ、１９ｂ）及び２０（２０ａ、２０ｂ）と、上記電場印加部８を構成する電極１６及び１７と、上記分岐部９とを有する。
【００３５】
例えば、電極１６と電極１７とが流路２を流れる流体の方向（Ｘ方向）とは異なる例えばＹ方向に流路２を挟むように対向して配置されている。
【００３６】
電極１６、１７は、シート状の部材１３の裏面（流路２内の天面）に設けられている。電極１６は、例えば信号が印加される電極で、電極１７に向けて多数の電極指１６ａが突出するように構成される。電極１７は、例えばコモン電極で、電極１６に対して凹凸を持たないように構成される。以下では、一つの電極指１６ａと電極１７との組み合わせを作用電極対１８と呼ぶ。
【００３７】
検出電極対１９及び２０は、作用電極対１８にそれぞれ近接して設けられ、かつ、この作用電極対を挟むように設けられている。検出電極対１９（及び２０）が作用電極対１８に近接して設けられるとは、それらの間の電気的絶縁を保つことが可能な状態であれば、極限まで接近していてもよい。
【００３８】
また、検出電極１９ａ、１９ｂは、作用電極対１８と同様にＹ方向に流路２を挟むように対向して配置されている。検出電極２０ａ、２０ｂも同様である。
【００３９】
このように分取部５が構成されることで、検出電極対１９により細胞Ｃの存在が検出され、電極１６、１７に信号が印加されたときに、作用電極対１８でそれぞれＹ方向に勾配を有する電場が印加される。この電場を形成するための作用信号は、例えば交流電圧に直流バイアス電圧が重畳された信号が用いられる。
【００４０】
流路２の電場印加部８より下流の所定の位置で、電場印加部８により電場が印加されて誘電泳動力によって流れ方向が変わった細胞Ｃが分岐路２ａを利用して細胞取出部６へ導かれる。
【００４１】
例えば、投入部３においては細胞が細胞取出部７側の偏った位置に投入される。このように細胞取出部７側の偏った位置に投入された細胞は、分取対象でない細胞が電場印加部８を通過するときには電場印加部８で電場が印加されず（ｎｏｎ−ａｃｔｉｖｅ）、図３に示したように、流路２をその偏った位置側を流れそのまま分岐路２ｂを通り細胞取出部７に流れる。しかし、分取対象の細胞が電場印加部８を通過するときには電場印加部８で電場が印加されて(ａｃｔｉｖｅ)細胞に誘電泳動力が与えられ、図５に示すように、細胞の流れ方向が細胞取出部６側に変わり、その分取対象の細胞は分岐部９により分岐路２ａを通り細胞取出部６側に分岐される。
【００４２】
このように構成された電場印加部８では、作用電極対１８でそれぞれＹ方向に勾配を有する作用電場が印加されるので、電場印加部８を通過する細胞が徐々に行路を変えて分岐路２ａを通り細胞取出部６側に分岐することが可能となる。
【００４３】
[分取部の回路（分取回路）]
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。
【００４４】
図６では、流路２、検出電極対１９、２０、及び作用電極対１８を模式的に示している。検出電極対１９及び２０には、検出回路２１及び２２がそれぞれ接続されている。検出回路２１は、検出電極対１９に交流電圧を印加することにより、検出電極１９ａ及び１９ｂの間に、流路２内のＹ方向に検出用の交流電場を形成する。検出回路２１は、例えば、検出電極１９ａ及び１９ｂの間に細胞が通ることにより変化する（大きくなる）複素抵抗を監視し、例えばその複素抵抗が閾値を超えた場合に、そこに細胞が存在することを検出する。検出回路２２も検出回路２１と同様の機能を有する。
【００４５】
検出回路２１及び２２には、例えばゲート回路２３及び２４がそれぞれ接続され、これらゲート回路２３及び２４には、検出回路２１及び２２からの検出信号が入力される。また、これらゲート回路２３及び２４のゲート信号として、上記したように細胞機能分析器から出力される判定信号（分取信号）が用いられる。
【００４６】
ゲート回路２３の出力信号は、フリップフロップ２５のセット（Ｓ）に入力され、ゲート回路２４の出力信号は、フリップフロップのリセット（Ｒ）に入力されるようになっている。フリップフロップ２５は、セット入力でスイッチ２７をＯＮとし、リセット入力でスイッチ２７をＯＦＦとする。作用信号発生器２８は作用電極対１８に印加される作用信号を発生し、スイッチ２７によりその印加のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。
【００４７】
「出力手段」は、本実施形態では、主に検出回路２１、作用信号発生器２８、ゲート回路２３、フリップフロップ２５及びスイッチ２７等によって実現される。
【００４８】
このように構成された分取回路の動作を説明する。
【００４９】
この分取回路の前段の検出電極１９ａ及び１９ｂの間を細胞Ｃが通過すると、検出回路２１がこの細胞Ｃの存在を検出する。このとき、ゲート回路２３及び２４に判定信号が入力されていると、細胞Ｃの存在が検出されたタイミングで、フリップフロップ２５がセットされ、スイッチ２７がＯＮとされ、作用電極に電圧が印加される。これにより図３で示したように、細胞Ｃの経路が変えられる。
【００５０】
細胞Ｃが後段の検出電極２０ａ及び２０ｂの間を通過すると、これを検出回路２２が検出し、ゲート回路２４にその検出信号が入力され、フリップフロップ２５がリセットされ、スイッチ２７がＯＦＦとされる。これにより、作用電極対１８による作用電場の形成が解除される。
【００５１】
このような動作が、細胞取出部７で取り出されるべき単一の細胞Ｃごとに実行され、細胞取出部７で取り出されるべき細胞Ｃは分岐路２ａへ導かれる。
【００５２】
以上のように、本実施形態では、細胞Ｃの存在を検出する検出電極対１９が測定電極対４ａ、４ｂとは別個に設けられ、かつ、作用電極対１８に近接して設けられており、検出電極対１９からの検出信号の取得のタイミングで、作用電極対１８に作用信号が入力される。これにより、流路の設計ごとの遅延時間の設定は不要となる。また、本実施形態によれば、細胞が複素誘電率の測定領域を通過してから一定の遅延時間後に分取を行う場合に比べ、確実に細胞を分取することができる。
【００５３】
[分取部の他の実施形態]
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。
【００５４】
そこで、図７に示すように、図３に示した作用電極対１８をＸ方向に沿って複数のグループＧ１〜Ｇ５に分けている。すなわち、例えば２つの電極指を有する電極１６１及びこれに対向する電極１７１とを１つの作用電極対とし、流れの方向に沿って作用電極を複数段配列させるように、電場印加部を形成する。
【００５５】
これらの作用電極対Ｇ１〜Ｇ５に対して個別に印加電圧を制御することにより、電場印加部８を通過する細胞の多重化を許してスループット向上を図ることが可能である。すなわち、図３及び５に示した構成の電場印加部８では、１つの細胞が電場印加部８を通過するまでは、その後から来る細胞が電場印加部８に侵入しないようなタイミングで流路２に細胞を流すようにしなければならない。これに対して、図７に示した構成の電場印加部８では、例えば作用電極対Ｇ５を通過している細胞は電場を印加して、作用電極対Ｇ４を通過している細胞は電場を印加しないような制御が可能なので、結果として５つの作用電極対Ｇ１〜Ｇ５においてそれぞれ細胞の分取制御が可能となる。
【００５６】
これらの作用電極対Ｇ１〜Ｇ５に対応するように、これらに近接するように検出電極対Ｆ１〜Ｆ６が配列され、また、作用電極対Ｇ１〜Ｇ５のそれぞれの間に挟まれるように検出電極対Ｆ２〜Ｆ５が配列されている。
【００５７】
[第２の実施形態に係る分取回路]
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。
【００５８】
本実施形態によれば、上述したように、流体が流れる方向で細胞の動きを細かく制御することができ、流体に含まれる細胞のピッチ（流体が流れる方向でのピッチ）を狭め、スループットを高めることができる。
【００５９】
[第３の実施形態に係る分取回路]
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。
【００６０】
本実施形態に係る分取回路は、これまで説明してきた検出電極及び作用電極が一体に設けられた電極対３５（３５ａ、３５ｂ）を備える。この電極対３５の形状は、典型的には図３で示した作用電極対１８の形状でよい。
【００６１】
この電極対３５には、検出信号発生器２８１が接続されるとともに、作用信号発生器２８２がスイッチ３３を介して接続されている。検出信号発生器２８１は、周波数ｆ１を持つ検出信号を発生し、作用信号発生器２８２は、周波数ｆ２を持つ作用信号を発生する。これらの信号発生器２８１及び２８２により発生した各信号は重畳されて電極対３５に加えられるようになっている。
【００６２】
検出信号及び作用信号の周波数の組合せは、互いに干渉しない程度に十分に離れた値に設定される。例えば、検出信号の周波数ｆ１は１００kHz、その電圧は１Vに設定された場合、作用信号の周波数ｆ２は１０MHz、その電圧は２０Vなどに設定される。
【００６３】
「出力手段」は、本実施形態では、主に検出回路３１、作用信号発生器２８２、ゲート回路２３及びスイッチ３３等によって実現される。
【００６４】
分取回路が細胞Ｃの存在の検出状態にある時、スイッチ３３はＯＦＦとされており、検出信号発生器２８１からの検出信号によって電極３５ａ及び３５ｂ間に検出用の電場が形成されている。この検出状態で、判定信号がゲート回路２３に入力されている場合に、細胞Ｃがこの電極３５ａ及び３５ｂ間に来た場合、上記と同様の原理（複素抵抗の変化）で検出回路３１がこれを検出する。そうすると、スイッチ３３がＯＮとされ、作用信号発生器２８２からの作用信号が電極対３５に入力され、検出電場に作用電場が加えられた電場が形成される。これにより、細胞Ｃに作用電場が印加されることにより細胞Ｃの経路が変えられる。
【００６５】
細胞Ｃが電極３５ａ及び３５ｂ間を過ぎると、検出回路３１はそのことを検出し、ゲート回路２３を介してスイッチ３３をＯＦＦとし、作用電場の形成を解除する。
【００６６】
このように、本実施形態では、検出電極対と作用電極対とが一体的な電極対として構成されている。つまり、検出電極及び作用電極が物理的に離れていないため、検出回路３１により細胞Ｃの存在が検出されるタイミングで作用電場を形成するための作用信号が出力されることにより、確実に細胞を分取することができる。
【００６７】
[第４の実施形態に係る分取回路]
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。
【００６８】
この実施形態に係る分取回路が、図９に示した分取回路と異なる主な点は、信号発生器１２８が、検出用及び作用用を兼ねている点、及びスイッチ３３の代わりに抵抗減衰器３４が設けられている点である。
【００６９】
この分取回路が細胞Ｃの検出状態にある時、例えば信号発生器１２８から発生される交流電圧信号の出力電圧が第１の出力電圧とされる。したがって、この場合、電極３５ａ及び３５ｂ間には、この第１の出力電圧に応じた交流電場が形成される。判定信号がゲート回路２３に入力されている場合に、検出回路３１がこの細胞Ｃの存在を検出すると、検出回路３１から出力された信号によりゲート回路２３を介して抵抗減衰器３４が作動する。抵抗減衰器３４は、例えば作用信号として、第１の出力電圧より大きい第２の出力電圧の信号が電極対３５に印加されるように電流を制御する。
【００７０】
本実施形態によれば、１つの信号発生器で分取回路を実現することができる。
【００７１】
[その他の実施形態]
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。
【００７２】
例えば、図３に示した作用電極の電極１６及び検出電極対１９等の形状は、図示された形状でなく、他の形状でもよい。例えば、各電極指１６ａのＹ方向の長さがそれぞれ異なるように形成されてもよい。
【００７３】
例えば、図９または１０に示した実施形態に係る分取回路が、図８に示した実施形態に係る分取回路と同様の趣旨で、多段に設けられてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
Ｃ…細胞
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞を分取する細胞分取装置及び細胞分取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、細胞に固有の複素誘電率を測定し、その測定結果の情報を用いて細胞を分取する、誘電サイトメトリ装置が提案されている（例えば、特許文献１の図３、５等参照）。
【０００３】
特許文献１では、例えば細胞の分取の前段階で細胞を分析して複素誘電率を得るために、細胞を含む流体を流す流路デバイスが開示されている。この流路デバイスに形成される流路の一部には、単一の細胞が通過する程度の細い流路断面積を持つ狭窄部が形成されている。この狭窄部を通過する細胞ごとに、複素誘電率の分散（誘電スペクトル）が測定され、その狭窄部より下流側で、分取系ユニット及びそれを制御する分別制御部により、細胞を分取することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２０１０−１８１３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の誘電サイトメトリ装置では、その分取系ユニットの及び分別制御部等の具体的な構成や方法については明らかにされていない。現状では、これらの具体的な構成等を明らかにし、確実に細胞を分取できるようにすることが望まれている。
【０００６】
その１つの方法として、例えば、流路デバイスの流路を流れる、細胞を含む流体の速度が実質的に一定とし、細胞もその流体の速度と同じ速度で流れると仮定し、細胞の複素誘電率の測定領域を細胞が通過した後、所定のタイミングを見計らって、分取系ユニットを作動させる、という方法が考えられる。つまり、流路の設計に応じて一定の遅延時間を設定するというものである。
【０００７】
しかしながら、その場合、流路の設計が変わるたびにその遅延時間も設定しなければならない。また、実際には、細胞の構造、形状、寸法等によって、細胞の流速に異なると考えられる。したがって、一定の遅延時間後の分取では確実に細胞を分取できないという事態が起こる。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、流路の設計ごとに遅延時間の設定が不要で、確実に細胞を分取することができる細胞分取装置及び細胞分取方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る細胞分取装置は、測定電極と、作用電極と、検出電極と、出力手段とを具備する。
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。
【００１０】
本発明では、細胞の存在を検出する検出電極が測定電極とは別個に設けられ、かつ、作用電極に近接して設けられており、検出電極からの検出信号の取得のタイミングで、作用電極に作用信号が入力される。これにより、流路の設計ごとの遅延時間の設定は不要となる。また、細胞が複素誘電率の測定領域を通過してから一定の遅延時間後に分取を行う場合に比べ、確実に細胞を分取することができる。
【００１１】
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てもよい。その場合、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。これにより、流体が流れる方向で細胞の動きを細かく制御することができ、流体に含まれる細胞のピッチ（流体が流れる方向でのピッチ）を狭め、スループットを高めることができる。
【００１２】
前記検出電極は、前記流路内で前記流体が流れる方向に沿って、前記作用電極を挟むように少なくとも２つ設けられてもよい。これにより、後段の検出電極により作用電極を通過した細胞を検出することができ、適切なタイミングで作用電極による電場の形成を停止することができる。
【００１３】
前記検出電極及び前記作用電極が一体に設けられた１つの電極であってもよい。検出電極及び作用電極が物理的に離れていないため、出力手段は、検出信号を取得するタイミングで作用電場を形成するための作用信号を出力することにより、確実に細胞を分取することができる。
【００１４】
本発明に係る細胞分取方法は、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、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ことを含む。
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。
【００１５】
本発明では、作用電場が形成される位置に近接する位置で、流路を流れる流体内の細胞の存在が検出され、その検出時に発生される検出信号の取得のタイミングで分取信号が発生する。これにより、流路の設計ごとの遅延時間の設定は不要となる。また、複素誘電率の測定領域（測定電場が形成される位置）を通過してから一定の遅延時間後に分取を行う場合に比べ、確実に細胞を分取することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上、本発明によれば、流路の設計ごとの遅延時間の設定が不要となり、また、確実に細胞を分取することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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】図２は、図１に示した細胞分析／分取システム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。
【図３】図３は、図２に示した分取部の構成を示す平面図である。
【図４】図４は、図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図５は、電場印加部に電場が印加され、細胞の流れる方向が変わった様子を示す図である。
【図６】図６は、分取部の電気的な回路構成を示す図である。
【図７】図７は、他の実施形態に係る分取部の構成を示す平面図である。
【図８】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（第２の実施形態に係る分取回路）を示す図である。
【図９】図９は、さらに別の実施形態（第３の実施形態）に係る分取回路を示す図である。
【図１０】図１０は、さらに別の実施形態（第４実施形態）に係る分取回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
[細胞分析／分取システムの構成]
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。
【００２０】
図１に示すように、マイクロ流路デバイスＭＦに形成された流路２に沿って、その上流より投入部３、測定部４、分取部５、細胞取出部６、７、流出部１０が設けられている。
【００２１】
投入部３は、サンプリングされた細胞を含む液体（流体）が例えば図示しないポンプを使って投入される。
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。
【００２２】
分取部５は、投入部３から投入された複数種類の細胞のうち、所望とする細胞を細胞取出部６に、それ以外の細胞を細胞取出部７に分取する。
【００２３】
分取部５に設けられた電場印加部８は、流体が流れる方向Ｘとは異なる方向、例えばＸ方向とは直交するＹ方向に勾配を有する電場を印加することが可能である。例えば、電場印加部８は、分取信号が判定信号となって発生される作用信号（電圧信号）が入力されていないときには作用電場を印加しないが、作用信号が入力されると、作用電場を印加する。もちろん、その逆であっても構わない。
【００２４】
分岐部９は、電場印加部８で電場が印加されない細胞については分岐路２ｂを通り細胞取出部７に流れるように分岐し、電場印加部８で電場が印加された細胞については分岐路２ａを通り細胞取出部６に流れるように分岐する。
【００２５】
細胞取出部６、７は流路２を介して流出部１０へ通じており、細胞取出部６、７を通過した液体は流出部１０より例えば図示しないポンプを使って外部に排出される。
【００２６】
ここで、液体中に存在する細胞に電場を印加すると、媒質と細胞の分極率の違いにより誘起双極子モーメントが生じる。印加電場が不均一である場合、電場強度が細胞周囲で異なるために、誘起双極子によって誘電泳動力が生じる。
【００２７】
[マイクロ流路デバイス]
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。
【００２８】
細胞を含む液体が投入される細胞投入部３ｂは、シート状の部材１３の微細な孔である狭窄路を設けて構成され、その上にピペットで細胞を含む液体を垂らすと、狭窄路を介して流路２を流れる液体に巻き込まれるように流路２の下流に流れていく。狭窄路は微細な孔であることから、細胞は複数まとめて流路２に流れ込むことなく、単一の細胞ごとに流路２に流れ込んでいく。
【００２９】
狭窄路を挟むように、測定電極対４ａ、４ｂが設けられている。測定電極対４ａ及び４ｂ間には、所定の交流電圧が印加され、狭窄路内に測定電場が形成される。一方の測定電極４ａはシート状の部材１３の表面に、他方の測定電極４ｂはシート状の部材１３の裏面に設けられている。電場印加部８を構成する電極対（後述する）もシート状の部材１３の裏面に設けられている。
【００３０】
細胞取出部６、７はその上部がシート状の部材１３により覆われているが、シート状の部材１３にピペットを刺してピペットを介して細胞が取り出される。
【００３１】
電極パッド１４は測定電極対４ａ、４ｂで検出された信号を外部に取り出す。取り出された信号は例えば細胞機能分析器（図示を省略する。）に送られる。電極パッド１５には細胞機能分析器から出力される判定信号をトリガとして生成される作用信号が入力されたり、電極パッド１５を介して後述する検出電極からの検出信号が取り出されたりする。
【００３２】
貫通孔２６は、分析器等を有する装置本体にマイクロ流路デバイスＭＦが接続されたときの位置決め用の孔である。
【００３３】
[分取部]
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。
【００３４】
図３及び４に示すように、分取部５は、流体内の細胞Ｃの存在を検出する、２つの検出電極対１９（１９ａ、１９ｂ）及び２０（２０ａ、２０ｂ）と、上記電場印加部８を構成する電極１６及び１７と、上記分岐部９とを有する。
【００３５】
例えば、電極１６と電極１７とが流路２を流れる流体の方向（Ｘ方向）とは異なる例えばＹ方向に流路２を挟むように対向して配置されている。
【００３６】
電極１６、１７は、シート状の部材１３の裏面（流路２内の天面）に設けられている。電極１６は、例えば信号が印加される電極で、電極１７に向けて多数の電極指１６ａが突出するように構成される。電極１７は、例えばコモン電極で、電極１６に対して凹凸を持たないように構成される。以下では、一つの電極指１６ａと電極１７との組み合わせを作用電極対１８と呼ぶ。
【００３７】
検出電極対１９及び２０は、作用電極対１８にそれぞれ近接して設けられ、かつ、この作用電極対を挟むように設けられている。検出電極対１９（及び２０）が作用電極対１８に近接して設けられるとは、それらの間の電気的絶縁を保つことが可能な状態であれば、極限まで接近していてもよい。
【００３８】
また、検出電極１９ａ、１９ｂは、作用電極対１８と同様にＹ方向に流路２を挟むように対向して配置されている。検出電極２０ａ、２０ｂも同様である。
【００３９】
このように分取部５が構成されることで、検出電極対１９により細胞Ｃの存在が検出され、電極１６、１７に信号が印加されたときに、作用電極対１８でそれぞれＹ方向に勾配を有する電場が印加される。この電場を形成するための作用信号は、例えば交流電圧に直流バイアス電圧が重畳された信号が用いられる。
【００４０】
流路２の電場印加部８より下流の所定の位置で、電場印加部８により電場が印加されて誘電泳動力によって流れ方向が変わった細胞Ｃが分岐路２ａを利用して細胞取出部６へ導かれる。
【００４１】
例えば、投入部３においては細胞が細胞取出部７側の偏った位置に投入される。このように細胞取出部７側の偏った位置に投入された細胞は、分取対象でない細胞が電場印加部８を通過するときには電場印加部８で電場が印加されず（ｎｏｎ−ａｃｔｉｖｅ）、図３に示したように、流路２をその偏った位置側を流れそのまま分岐路２ｂを通り細胞取出部７に流れる。しかし、分取対象の細胞が電場印加部８を通過するときには電場印加部８で電場が印加されて(ａｃｔｉｖｅ)細胞に誘電泳動力が与えられ、図５に示すように、細胞の流れ方向が細胞取出部６側に変わり、その分取対象の細胞は分岐部９により分岐路２ａを通り細胞取出部６側に分岐される。
【００４２】
このように構成された電場印加部８では、作用電極対１８でそれぞれＹ方向に勾配を有する作用電場が印加されるので、電場印加部８を通過する細胞が徐々に行路を変えて分岐路２ａを通り細胞取出部６側に分岐することが可能となる。
【００４３】
[分取部の回路（分取回路）]
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。
【００４４】
図６では、流路２、検出電極対１９、２０、及び作用電極対１８を模式的に示している。検出電極対１９及び２０には、検出回路２１及び２２がそれぞれ接続されている。検出回路２１は、検出電極対１９に交流電圧を印加することにより、検出電極１９ａ及び１９ｂの間に、流路２内のＹ方向に検出用の交流電場を形成する。検出回路２１は、例えば、検出電極１９ａ及び１９ｂの間に細胞が通ることにより変化する（大きくなる）複素抵抗を監視し、例えばその複素抵抗が閾値を超えた場合に、そこに細胞が存在することを検出する。検出回路２２も検出回路２１と同様の機能を有する。
【００４５】
検出回路２１及び２２には、例えばゲート回路２３及び２４がそれぞれ接続され、これらゲート回路２３及び２４には、検出回路２１及び２２からの検出信号が入力される。また、これらゲート回路２３及び２４のゲート信号として、上記したように細胞機能分析器から出力される判定信号（分取信号）が用いられる。
【００４６】
ゲート回路２３の出力信号は、フリップフロップ２５のセット（Ｓ）に入力され、ゲート回路２４の出力信号は、フリップフロップのリセット（Ｒ）に入力されるようになっている。フリップフロップ２５は、セット入力でスイッチ２７をＯＮとし、リセット入力でスイッチ２７をＯＦＦとする。作用信号発生器２８は作用電極対１８に印加される作用信号を発生し、スイッチ２７によりその印加のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。
【００４７】
「出力手段」は、本実施形態では、主に検出回路２１、作用信号発生器２８、ゲート回路２３、フリップフロップ２５及びスイッチ２７等によって実現される。
【００４８】
このように構成された分取回路の動作を説明する。
【００４９】
この分取回路の前段の検出電極１９ａ及び１９ｂの間を細胞Ｃが通過すると、検出回路２１がこの細胞Ｃの存在を検出する。このとき、ゲート回路２３及び２４に判定信号が入力されていると、細胞Ｃの存在が検出されたタイミングで、フリップフロップ２５がセットされ、スイッチ２７がＯＮとされ、作用電極に電圧が印加される。これにより図３で示したように、細胞Ｃの経路が変えられる。
【００５０】
細胞Ｃが後段の検出電極２０ａ及び２０ｂの間を通過すると、これを検出回路２２が検出し、ゲート回路２４にその検出信号が入力され、フリップフロップ２５がリセットされ、スイッチ２７がＯＦＦとされる。これにより、作用電極対１８による作用電場の形成が解除される。
【００５１】
このような動作が、細胞取出部７で取り出されるべき単一の細胞Ｃごとに実行され、細胞取出部７で取り出されるべき細胞Ｃは分岐路２ａへ導かれる。
【００５２】
以上のように、本実施形態では、細胞Ｃの存在を検出する検出電極対１９が測定電極対４ａ、４ｂとは別個に設けられ、かつ、作用電極対１８に近接して設けられており、検出電極対１９からの検出信号の取得のタイミングで、作用電極対１８に作用信号が入力される。これにより、流路の設計ごとの遅延時間の設定は不要となる。また、本実施形態によれば、細胞が複素誘電率の測定領域を通過してから一定の遅延時間後に分取を行う場合に比べ、確実に細胞を分取することができる。
【００５３】
[分取部の他の実施形態]
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。
【００５４】
そこで、図７に示すように、図３に示した作用電極対１８をＸ方向に沿って複数のグループＧ１〜Ｇ５に分けている。すなわち、例えば２つの電極指を有する電極１６１及びこれに対向する電極１７１とを１つの作用電極対とし、流れの方向に沿って作用電極を複数段配列させるように、電場印加部を形成する。
【００５５】
これらの作用電極対Ｇ１〜Ｇ５に対して個別に印加電圧を制御することにより、電場印加部８を通過する細胞の多重化を許してスループット向上を図ることが可能である。すなわち、図３及び５に示した構成の電場印加部８では、１つの細胞が電場印加部８を通過するまでは、その後から来る細胞が電場印加部８に侵入しないようなタイミングで流路２に細胞を流すようにしなければならない。これに対して、図７に示した構成の電場印加部８では、例えば作用電極対Ｇ５を通過している細胞は電場を印加して、作用電極対Ｇ４を通過している細胞は電場を印加しないような制御が可能なので、結果として５つの作用電極対Ｇ１〜Ｇ５においてそれぞれ細胞の分取制御が可能となる。
【００５６】
これらの作用電極対Ｇ１〜Ｇ５に対応するように、これらに近接するように検出電極対Ｆ１〜Ｆ６が配列され、また、作用電極対Ｇ１〜Ｇ５のそれぞれの間に挟まれるように検出電極対Ｆ２〜Ｆ５が配列されている。
【００５７】
[第２の実施形態に係る分取回路]
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。
【００５８】
本実施形態によれば、上述したように、流体が流れる方向で細胞の動きを細かく制御することができ、流体に含まれる細胞のピッチ（流体が流れる方向でのピッチ）を狭め、スループットを高めることができる。
【００５９】
[第３の実施形態に係る分取回路]
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。
【００６０】
本実施形態に係る分取回路は、これまで説明してきた検出電極及び作用電極が一体に設けられた電極対３５（３５ａ、３５ｂ）を備える。この電極対３５の形状は、典型的には図３で示した作用電極対１８の形状でよい。
【００６１】
この電極対３５には、検出信号発生器２８１が接続されるとともに、作用信号発生器２８２がスイッチ３３を介して接続されている。検出信号発生器２８１は、周波数ｆ１を持つ検出信号を発生し、作用信号発生器２８２は、周波数ｆ２を持つ作用信号を発生する。これらの信号発生器２８１及び２８２により発生した各信号は重畳されて電極対３５に加えられるようになっている。
【００６２】
検出信号及び作用信号の周波数の組合せは、互いに干渉しない程度に十分に離れた値に設定される。例えば、検出信号の周波数ｆ１は１００kHz、その電圧は１Vに設定された場合、作用信号の周波数ｆ２は１０MHz、その電圧は２０Vなどに設定される。
【００６３】
「出力手段」は、本実施形態では、主に検出回路３１、作用信号発生器２８２、ゲート回路２３及びスイッチ３３等によって実現される。
【００６４】
分取回路が細胞Ｃの存在の検出状態にある時、スイッチ３３はＯＦＦとされており、検出信号発生器２８１からの検出信号によって電極３５ａ及び３５ｂ間に検出用の電場が形成されている。この検出状態で、判定信号がゲート回路２３に入力されている場合に、細胞Ｃがこの電極３５ａ及び３５ｂ間に来た場合、上記と同様の原理（複素抵抗の変化）で検出回路３１がこれを検出する。そうすると、スイッチ３３がＯＮとされ、作用信号発生器２８２からの作用信号が電極対３５に入力され、検出電場に作用電場が加えられた電場が形成される。これにより、細胞Ｃに作用電場が印加されることにより細胞Ｃの経路が変えられる。
【００６５】
細胞Ｃが電極３５ａ及び３５ｂ間を過ぎると、検出回路３１はそのことを検出し、ゲート回路２３を介してスイッチ３３をＯＦＦとし、作用電場の形成を解除する。
【００６６】
このように、本実施形態では、検出電極対と作用電極対とが一体的な電極対として構成されている。つまり、検出電極及び作用電極が物理的に離れていないため、検出回路３１により細胞Ｃの存在が検出されるタイミングで作用電場を形成するための作用信号が出力されることにより、確実に細胞を分取することができる。
【００６７】
[第４の実施形態に係る分取回路]
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。
【００６８】
この実施形態に係る分取回路が、図９に示した分取回路と異なる主な点は、信号発生器１２８が、検出用及び作用用を兼ねている点、及びスイッチ３３の代わりに抵抗減衰器３４が設けられている点である。
【００６９】
この分取回路が細胞Ｃの検出状態にある時、例えば信号発生器１２８から発生される交流電圧信号の出力電圧が第１の出力電圧とされる。したがって、この場合、電極３５ａ及び３５ｂ間には、この第１の出力電圧に応じた交流電場が形成される。判定信号がゲート回路２３に入力されている場合に、検出回路３１がこの細胞Ｃの存在を検出すると、検出回路３１から出力された信号によりゲート回路２３を介して抵抗減衰器３４が作動する。抵抗減衰器３４は、例えば作用信号として、第１の出力電圧より大きい第２の出力電圧の信号が電極対３５に印加されるように電流を制御する。
【００７０】
本実施形態によれば、１つの信号発生器で分取回路を実現することができる。
【００７１】
[その他の実施形態]
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。
【００７２】
例えば、図３に示した作用電極の電極１６及び検出電極対１９等の形状は、図示された形状でなく、他の形状でもよい。例えば、各電極指１６ａのＹ方向の長さがそれぞれ異なるように形成されてもよい。
【００７３】
例えば、図９または１０に示した実施形態に係る分取回路が、図８に示した実施形態に係る分取回路と同様の趣旨で、多段に設けられてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
Ｃ…細胞
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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
を具備する細胞分取装置。
【請求項２】
請求項１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。
【請求項３】
請求項１または２に記載の細胞分取装置であって、
前記検出電極は、前記流路内で前記流体が流れる方向に沿って、前記作用電極を挟むように少なくとも２つ設けられている
細胞分取装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の細胞分取装置であって、
前記検出電極及び前記作用電極が一体に設けられた１つの電極である
細胞分取装置。
【請求項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、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場を形成し、
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する
細胞分取方法。
【請求項１】
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
を具備する細胞分取装置。
【請求項２】
請求項１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。
【請求項３】
請求項１または２に記載の細胞分取装置であって、
前記検出電極は、前記流路内で前記流体が流れる方向に沿って、前記作用電極を挟むように少なくとも２つ設けられている
細胞分取装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の細胞分取装置であって、
前記検出電極及び前記作用電極が一体に設けられた１つの電極である
細胞分取装置。
【請求項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、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場を形成し、
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する
細胞分取方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−９８０５８（Ｐ２０１２−９８０５８Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４３６５０（Ｐ２０１０−２４３６５０）
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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