細胞分離器
【課題】簡単な構成でありながら、血液などの細胞含有液体中に含まれる特定の成分を瞬時に分離することができる細胞分離器1を提供する。
【解決手段】動植物又は微生物の細胞を含有する細胞含有液体に接触する開口部と、前記開口部に連通して設けられ、前記開口部に接触した細胞含有液体から所定値より小さい成分を毛細管現象により内部に導入して分離する成分分離部1Bと、を具備する。
【解決手段】動植物又は微生物の細胞を含有する細胞含有液体に接触する開口部と、前記開口部に連通して設けられ、前記開口部に接触した細胞含有液体から所定値より小さい成分を毛細管現象により内部に導入して分離する成分分離部1Bと、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、動植物の細胞又は微生物を含有する細胞等含有液体から、特定の成分を分離する細胞分離器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
例えば血液中に含まれる血球成分(赤血球、白血球、血小板)と血漿成分(水分、血漿蛋白質)とに分類する場合、遠心分離により行うことが一般的に行われている。
【0003】
しかし、当然のことながら遠心分離機を用いる必要があり、それら成分の分離に長時間必要であるという問題がある。また、遠心分離機の各操作が手間であるという問題もある。
【0004】
また、特許文献1に示すように、フィルタを用いて血液中から上記各成分を分離する方法がある。
【0005】
しかし、フィルタを通過させるためにはシリンジポンプ等により圧力をかける必要がある。さらに、重力を用いて自然に分離する方法もあるが、非常に時間がかかってしまう。
【0006】
さらに、上記の分離方法では、多くのサンプル量が必要となってしまうという問題もある。これは、大量採取が困難なサンプルを用いる場合には、特に問題となる。
【特許文献1】特開2005−000802号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、簡単な構成でありながら、血液などの細胞含有液体中に含まれる特定の成分を瞬時に分離することができる細胞分離器を提供することをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
すなわち本発明に係る細胞分離器は、動植物の細胞及び/又は微生物を含有する細胞等含有液体に接触する開口部と、前記開口部に連通して設けられ、前記開口部に接触した細胞等含有液体から所定の大きさよりも小さい成分である分離対象成分を毛細管現象により内部に導入して分離する成分分離部と、を具備することを特徴とする。ここで、所定の大きさよりも小さい成分とは、所定の物理的な大きさが小さい成分をいい、例えば直径が所定値よりも小さい成分をいう。
【0009】
このようなものであれば、開口部に細胞含有液体を接触させるだけで、毛細管現象によりその細胞含有液体を内部に導入することができるので、外部動力、配管等を用いることなく、細胞分離器の構成を簡単にすることができる。また、毛細管現象により分離対象成分のみが成分分離部に導入されるので、簡単、確実且つ瞬時に自動的に分離することができる。さらに、毛細管現象を利用しているので、サンプル量を少量にすることができる。
【0010】
前記成分分離部の具体的な実施の態様としては、前記成分分離部が、対向する2つの平面を有し、当該平面間の間隙の幅が前記所定の大きさであることが好ましい。これならば、平面間の間隙の幅を所定値に設定するだけで、所定値よりも大きい成分である非分離対象成分の流入を物理的に防ぐことができる。また、成分分離部の構成を簡単にすることができる。
【0011】
具体的には、前記細胞等含有液体が、血液であり、前記成分分離部が、前記血液から血漿成分を毛細管現象より分離するものが挙げられる。血液から血漿成分を分離するには、前記平面間の間隙の幅を1μm〜2μmとする。
【0012】
例えば成分分離部の間隙の機械的寸法精度にばらつきがある場合においても、精度良く分離可能とするためには、前記成分分離部の内面に疎水性領域が形成されていることが望ましい。例えば血液から血漿成分のみを分離する場合において、寸法精度のばらつきにより、成分分離部に血球成分が流入しても、血球成分が疎水性領域に吸着されて捕集され、血漿成分のみが分離されることになる。
【0013】
各領域の具体的な実施の態様としては、前記前記疎水性領域がパターン化して形成されていることが望ましい。
【発明の効果】
【0014】
このように構成した本発明によれば、簡単な構成でありながら、血液などの細胞含有液体中に含まれる特定の成分を瞬時に分離することができる細胞分離器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図1は本実施形態に係る細胞分離器1の斜視図であり、図2は細胞分離器1の断面図であり、図3は親水性領域111a及び疎水性領域111bのパターンPを示す部分拡大図であり、図4は細胞分離器1の製造方法を示す図である。
【0016】
<装置構成>
【0017】
本実施形態に係る細胞分離器1は、細胞等含有液体である人の血液から血漿成分を分離するいわゆる血漿分離器である。
【0018】
具体的にこのものは、図1及び図2に示すように、血液に接触する接触開口部1Aと、前記接触開口部1Aに連通して設けられ、前記接触開口部1Aに接触した血液中の血漿成分を毛細管現象により内部に導入して、血球成分と血漿成分とを分離する成分分離部1Bと、前記成分分離部1Bにより分離された血漿成分を取り出すための採取開口部1Cと、を備えている。
【0019】
なお、血漿成分は、水分及び血漿蛋白質等を含む成分であり、所定の大きさ(本実施形態では1μm〜2μm)よりも小さい分離対象成分である。また、血球成分は、赤血球、白血球及び血小板を含む成分であり、前記所定の大きさ(1μm〜2μm)よりも大きい非分離対象成分である。
【0020】
成分分離部1Bは、物理的な大きさが所定値以下の成分を物理的に分離するものであり、互いにほぼ並行に対向する面1111、12aを有する(図2参照)。本実施形態の対向する面1111、12aの間隙の幅は、非分離対象成分である血球成分(赤血球、白血球及び血小板)の大きさよりも小さく設定され、分離対象成分である血漿成分を物理的に分離可能な大きさに設定されている。
【0021】
具体的には、対向する面1111、12aの間隙の幅は、血球成分の物理的な大きさ(直径)よりも小さい1μm〜2μmに設定されている。
【0022】
そして、成分分離部1Bは、平面視において矩形状の凹部111が形成された本体部材11と、当該本体部材11上に接合され、前記溝凹部111の中腹部分を被覆するカバー部材12とから形成されている。
【0023】
そして、本体部材11及びカバー部材12を接合することにより、凹部111の両端に形成された開口の一方を接触開口部1Aとしている。この接触開口部1Aは、凹部111の幅と同じ幅を有する長孔であり、毛細管現象により血漿成分が成分分離部1Bに流入する際に、血液中の血球成分が開口部1Aの一部に詰まっても、血漿成分の流入を妨げることがない。
【0024】
このように凹部111の両端に形成された開口の一方を接触開口部1Aとしているので、本体部材11及びカバー部材12に開口部1Aを構成する孔を設ける必要がなく、製作を簡単にすることができる。
【0025】
また、本体部材11及びカバー部材12を接合した状態において、本体部材11の凹部111の底面1111及び、その底面1111と対向するカバー部材12の平面12aとの間隙の幅が1μm〜2μmとなる。
【0026】
本実施形態の本体部材11は矩形状のシリコン基板であり、カバー部材12は矩形状のガラス基板である。
【0027】
また、凹部111の底面1111には、図1及び図2に示すように、親水性領域111a及び疎水性領域111bからなるパターンPが形成されている。
【0028】
具体的には、図3に示すように、血漿成分が毛細管現象により進行する方向(図3中の矢印方向)にほぼ垂直となるように、帯状の親水性領域111a及び帯状の疎水性領域111bがそれぞれ等間隔となるように交互に形成されている。
【0029】
詳細には、親水性領域111aは100μm幅で形成され、その親水性領域111aの間に挟まれるように、疎水性領域111bが50μm幅で形成されている。また、親水性領域111a及び疎水性領域111bは、成分分離部1Bの幅方向(毛細管現象により進行方向と垂直な方向)全体に形成されている。つまり、前記各領域111a、111bは、凹部111の底面1111の幅方向全体にわたって形成されている。
【0030】
このように、毛細管現象による進行方向とほぼ垂直に疎水性領域111bが形成されているので、毛細管現象により流入した液体は、必ず疎水性領域111b上を通過し、仮に血球成分が成分分離部1B内に流入したとしても、流入する過程において、血球成分は疎水性領域111bに吸着されて捕集されるので、血漿成分のみを確実に分離することができる。
【0031】
なお、本実施形態の親水性領域111aの幅は100μmであり、疎水性領域111bの幅は50μmであるが、これに限られない。しかしながら、血球成分のうち赤血球の大きさが約8μmであることから、疎水性領域111bの幅は、それ以上の幅を有することが有効である。この幅を広げすぎると毛細管現象の効果が低下して分離時間が長くなることが考えられ、最悪の場合、毛細管現象が生じない恐れがある。
【0032】
<製造方法>
【0033】
次に本実施形態の細胞分離器1(血漿分離器)の製造方法について、図4を参照して説明する。
【0034】
例えば厚さ500μmのシリコン基板11にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィを用いてパターニングを行う(図4(a))。
【0035】
次に、前記フォトレジストをマスクにして、ドライエッチング装置を用いて、シリコン基板11のエッチングを行い、凹部111を形成する(図4(b))。このとき、凹部111の深さは、1μm〜2μmである。
【0036】
そして、フォトレジストを除去し、シリコン基板11を熱酸化して、シリコン基板11表面にシリコン酸化膜(SiO2膜)を形成する(図4(c))。このシリコン酸化膜の厚さは約50nmである。
【0037】
次に、凹部111に形成されたシリコン酸化膜を除去するために、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィを用いてパターニングを行う(図4(d))。
【0038】
次に、前記フォトレジストをマスクにして、ドライエッチング装置を用いて、シリコン酸化膜のエッチングを行い(図4(e))、フォトレジストを除去する。これにより、凹部111の底面1111に親水性領域111a及び疎水性領域111bのパターンPが形成される。
【0039】
以上の処理を行ったシリコン基板11に、ガラス基板12を例えば陽極接合によって接合する(図4(f))。
【0040】
<血漿分離方法>
【0041】
次に本実施形態の細胞分離器1を用いて血液から血漿成分を分離する方法について説明する。
【0042】
まず、細胞分離器1の接触開口部1Aに血液を滴下する。
【0043】
そうすると、毛細管現象により血液が接触開口部1Aから成分分離部1Bに自動的に吸い込まれ、成分分離部1B内に流入する。
【0044】
このとき、血液中の血球成分(赤血球、白血球及び血小板)は、その直径が約2μm以上であることから、間隙が1μm〜2μmである成分分離部1Bには流入しない。したがって、血液中の血漿成分のみ成分分離部1B内に流入する。このようにして、血液から血漿成分のみを分離することができる。
【0045】
また、本体部材11への凹部111の加工精度や、本体部材11及びカバー部材12の接合精度などにより、成分分離部1Bの間隙が2μm以上となり、血球成分が成分分離部1B内に入った場合には、凹部111の底面1111に設けた疎水性領域111bに血球成分が吸着されて捕集される。これにより、多少加工精度にばらつきがあっても血液から血漿成分を精度良く分離することができる。
【0046】
分離した血漿は、GOT、GTP、γ−GTP等の肝機能検査項目、血糖、ヘモグロビンA1c等の糖尿病検査項目等の生化学分析等に用いることができる。
【0047】
このように分離した血漿の具体的な分析方法としては、採取開口部1Cからポンプ、シリンジ等で吸い出して採取し、その後、測定試薬と混合して吸光度を検出することにより血漿を光学的に分析することが考えられる。
【0048】
また、対向面1111、12aのいずれか一方又は両方に測定試料を塗布しておくことも考えられる。そして、細胞分離器1の一方(本体部材11側)に検査光を照射する光源を設け、他方(カバー部材12側)に光検出器を設け、細胞分離器1を透過した光を検出する。そして、光検出器の検出信号を処理することにより、血漿成分の吸光度を算出し、血漿の分析を行うことが考えられる。なお、光源及び光検出部を対をなすように複数組設けるようにしても良い。また、そのような光源及び光検出器を備えた分析装置内に細胞分離器1を導入して分析することも考えられる。
【0049】
<本実施形態の効果>
【0050】
このように構成した本実施形態に係る細胞分離器1によれば、開口部1Aに血液を接触させるだけで、毛細管現象によってその血液を内部に導入することができるので、外部動力、配管等を用いることなく、細胞分離器1の構成を簡単にすることができる。また、毛細管現象により血漿成分のみが成分分離部1Bに導入されるので、簡単、確実且つ瞬時に自動的に血漿成分を分離することができる。また、毛細管現象を利用しているので、血液のサンプル量を少量にすることができる。
【0051】
また、フィルタ等の細孔を用いた構造でないため、目詰まりを防ぐことができる。その上、細胞分離器1のコンパクト化を可能とすることができる。
【0052】
<その他の変形実施形態>
【0053】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
【0054】
また、前記実施形態では、細胞等含有液体が人の血液であり、その血液から血漿成分を分離するものであったが、その他、例えば人以外の動植物の細胞を含有する細胞含有液体から特定成分を分離するものであっても良いし、微生物を含有する微生物含有液体から特性成分を分離するものであっても良い。
【0055】
その上、前記実施形態の親水性領域111a及び疎水性領域111bのパターンPは、毛細管現象による進行方向に垂直に設けられているが、図5に示すように、進行方向に対して垂直方向から所定角度(図5では30度)傾斜させて設けても良い。この実施形態のものも図3に示したものと同様に、毛細管現象により流入した液体は、必ず疎水性領域111b上を通過し、仮に血球成分が成分分離部1B内に流入したとしても、流入する過程において、血球成分は疎水性領域111bに吸着されて捕集されるので、血漿成分のみを確実に分離することができる。さらに、疎水性領域111bを傾斜させている分だけ、液体は成分分離部1B内を早く流れ、分離に要する時間を短縮することができる。また、図6に示すように、毛細管現象による進行方向にほぼ平行となるように、帯状の親水性領域111a及び帯状の疎水性領域111bがそれぞれ等間隔となるように交互に形成しても良い。この場合、液体の成分分離部1B内での流れが速くなり、分離時間を短縮することができる。
【0056】
また、前記実施形態では、疎水性領域111bは、帯状をなすものであったが、短冊状のものを長尺方向に配列して形成しても良いし、湾曲又は屈曲した形状をなすものであっても良い。
【0057】
さらに、図7に示すように、円形状をなす複数の疎水性領域111bを互いに離間させて形成しても良い。なお、この場合疎水性領域111bは円形状に限られず、三角形状、四角形状等の多角形状又は楕円形状などその他の形状をなすものであっても良い。これならば、液体が疎水性領域111bに接触しやすくなり、血球成分などの非分離対象成分を吸着し易くすることができ、確実に分離することができる。
【0058】
さらに図8に示すように、毛細管現象による進行方向下流に行くに従って、対をなす2つの疎水性領域111bの間隔が狭まるようにして形成しても良い。図8において、各疎水性領域111bは、短冊形状をなすものであるが、その他の形状であって良い。これならば、試料は、下流に行くに従って、疎水性領域111bの上流側角部に接触しやすくなり、血球成分などの非分離対象成分を吸着し易くすることができ、確実に分離することができる。
【0059】
その上、疎水性領域111bを格子状又は千鳥格子状に設けることにより形成しても良いし、また、疎水性領域111bを、成分分離部1Bにおける接触開口部1A側に密に設けるようにしても良い。
【0060】
また、パターンPは、カバー部材12に形成しても良いし、本体部材11及びカバー部材12の両方に形成しても良い。
【0061】
加えて、前記実施形態では、接触開口部1A及び採取開口部1Cは、本体部材11及びカバー部材12により形成された開口であったが、その他、図9に示すように、本体部材11又はカバー部材12に設けた貫通孔としても良い。図9の貫通孔は、血液中の血球成分が成分分離部1B入り口に詰まっても毛細管現象に影響を与えにくいように、長孔としている。
【0062】
さらに、前記実施形態では、本体部材11に凹部111を形成したのち、本体部材11にカバー部材12を接合して成分分離部1Bを形成しているが、その他、本体部材11とカバー部材12との間に、スペーサを介して形成することも考えられる。
【0063】
さらに加えて、前記実施形態では成分分離部1Bが、対向する平面1111、12aを有し、その間隙の幅が1μm〜2μmであったが、その他、非分離対象成分を通過させず、分離対象成分のみを通過させる大きさの断面積を有するものであれば良い。例えば、成分分離部1Bが、断面径1μm〜2μmの通路であっても良い。
【0064】
また、図10に示すように、本体部材11に凹溝112を設け、本体部材11及びカバー部材12を接合して形成しても良い。この細胞分離器1においては、両側端に形成された凹溝112の開口が、接触開口部1A及び採取開口部1Cとなる。
【0065】
前記実施形態では、シリコン基板11及びガラス基板12から成分分離部1Bを形成しているが、これに限定されない。例えば、本体部材11及びカバー部材12をアクリル樹脂等の樹脂材料からなる平板を用いても良い。この場合、前記凹部111は、射出成形又はインプリント成形を用いて製作する。また、親水性領域111a及び疎水性領域111bのパターンPは、樹脂自体が疎水性を有するため、親水コーティングを行うか、プラズマ処理により親水性を付加することにより形成する。親水コーティングとしては、ヘパリン等の多糖類、DNA等のヌクレチド類又は界面活性剤などの化合物をコーティングすることが考えられる。また、本体部材11及びカバー部材12の接合には、熱融着又は超音波接合などを用いる。
【0066】
また、分離と分析を同時に行うための変形例としては、血漿が分離される領域に紛状又は固体の測定試薬を予め塗布することにより、血漿と測定試薬とを反応させ、その反応を光学的又は電気化学的に測定することにより、血漿を分析することが考えられる。
【0067】
加えて、図11に示すように、成分分離部1Bの内部に測定センサ3を予め作り込んでおき、血漿が流れてくると測定が行われるようにしても良い。なお、図11中の4は、センサ3に接続され、センサ3からの信号を外部に導くための外部接続端子である。具体的には、測定センサ3が酵素電極などであり、電気化学的測定を行う方法が考えられる。
【0068】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【0069】
【図1】本発明の一実施形態に係る細胞分離器の斜視図。
【図2】同実施形態における細胞分離器の断面図。
【図3】疎水性領域及び親水性領域のパターンを示す部分拡大図。
【図4】同実施形態における細胞分離器の製造方法を示す図。
【図5】その他の疎水性領域及び親水性領域のパターンを示す部分拡大図。
【図6】その他の疎水性領域及び親水性領域のパターンを示す部分拡大図。
【図7】その他の疎水性領域及び親水性領域のパターンを示す部分拡大図。
【図8】その他の疎水性領域及び親水性領域のパターンを示す部分拡大図。
【図9】第1変形例に係る細胞分離器の斜視図。
【図10】第2変形例に係る細胞分離器の斜視図。
【図11】第3変形例に係る細胞分離器の平面図。
【符号の説明】
【0070】
1 ・・・細胞分離器
1A ・・・接触開口部
1B ・・・成分分離部
1C ・・・採取開口部
11 ・・・本体部材
1111・・・本体部材の成分分離部を形成する面(凹部の底面)
12 ・・・カバー部材
12a ・・・カバー部材の成分分離部を形成する面
【技術分野】
【0001】
本発明は、動植物の細胞又は微生物を含有する細胞等含有液体から、特定の成分を分離する細胞分離器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
例えば血液中に含まれる血球成分(赤血球、白血球、血小板)と血漿成分(水分、血漿蛋白質)とに分類する場合、遠心分離により行うことが一般的に行われている。
【0003】
しかし、当然のことながら遠心分離機を用いる必要があり、それら成分の分離に長時間必要であるという問題がある。また、遠心分離機の各操作が手間であるという問題もある。
【0004】
また、特許文献1に示すように、フィルタを用いて血液中から上記各成分を分離する方法がある。
【0005】
しかし、フィルタを通過させるためにはシリンジポンプ等により圧力をかける必要がある。さらに、重力を用いて自然に分離する方法もあるが、非常に時間がかかってしまう。
【0006】
さらに、上記の分離方法では、多くのサンプル量が必要となってしまうという問題もある。これは、大量採取が困難なサンプルを用いる場合には、特に問題となる。
【特許文献1】特開2005−000802号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、簡単な構成でありながら、血液などの細胞含有液体中に含まれる特定の成分を瞬時に分離することができる細胞分離器を提供することをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
すなわち本発明に係る細胞分離器は、動植物の細胞及び/又は微生物を含有する細胞等含有液体に接触する開口部と、前記開口部に連通して設けられ、前記開口部に接触した細胞等含有液体から所定の大きさよりも小さい成分である分離対象成分を毛細管現象により内部に導入して分離する成分分離部と、を具備することを特徴とする。ここで、所定の大きさよりも小さい成分とは、所定の物理的な大きさが小さい成分をいい、例えば直径が所定値よりも小さい成分をいう。
【0009】
このようなものであれば、開口部に細胞含有液体を接触させるだけで、毛細管現象によりその細胞含有液体を内部に導入することができるので、外部動力、配管等を用いることなく、細胞分離器の構成を簡単にすることができる。また、毛細管現象により分離対象成分のみが成分分離部に導入されるので、簡単、確実且つ瞬時に自動的に分離することができる。さらに、毛細管現象を利用しているので、サンプル量を少量にすることができる。
【0010】
前記成分分離部の具体的な実施の態様としては、前記成分分離部が、対向する2つの平面を有し、当該平面間の間隙の幅が前記所定の大きさであることが好ましい。これならば、平面間の間隙の幅を所定値に設定するだけで、所定値よりも大きい成分である非分離対象成分の流入を物理的に防ぐことができる。また、成分分離部の構成を簡単にすることができる。
【0011】
具体的には、前記細胞等含有液体が、血液であり、前記成分分離部が、前記血液から血漿成分を毛細管現象より分離するものが挙げられる。血液から血漿成分を分離するには、前記平面間の間隙の幅を1μm〜2μmとする。
【0012】
例えば成分分離部の間隙の機械的寸法精度にばらつきがある場合においても、精度良く分離可能とするためには、前記成分分離部の内面に疎水性領域が形成されていることが望ましい。例えば血液から血漿成分のみを分離する場合において、寸法精度のばらつきにより、成分分離部に血球成分が流入しても、血球成分が疎水性領域に吸着されて捕集され、血漿成分のみが分離されることになる。
【0013】
各領域の具体的な実施の態様としては、前記前記疎水性領域がパターン化して形成されていることが望ましい。
【発明の効果】
【0014】
このように構成した本発明によれば、簡単な構成でありながら、血液などの細胞含有液体中に含まれる特定の成分を瞬時に分離することができる細胞分離器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図1は本実施形態に係る細胞分離器1の斜視図であり、図2は細胞分離器1の断面図であり、図3は親水性領域111a及び疎水性領域111bのパターンPを示す部分拡大図であり、図4は細胞分離器1の製造方法を示す図である。
【0016】
<装置構成>
【0017】
本実施形態に係る細胞分離器1は、細胞等含有液体である人の血液から血漿成分を分離するいわゆる血漿分離器である。
【0018】
具体的にこのものは、図1及び図2に示すように、血液に接触する接触開口部1Aと、前記接触開口部1Aに連通して設けられ、前記接触開口部1Aに接触した血液中の血漿成分を毛細管現象により内部に導入して、血球成分と血漿成分とを分離する成分分離部1Bと、前記成分分離部1Bにより分離された血漿成分を取り出すための採取開口部1Cと、を備えている。
【0019】
なお、血漿成分は、水分及び血漿蛋白質等を含む成分であり、所定の大きさ(本実施形態では1μm〜2μm)よりも小さい分離対象成分である。また、血球成分は、赤血球、白血球及び血小板を含む成分であり、前記所定の大きさ(1μm〜2μm)よりも大きい非分離対象成分である。
【0020】
成分分離部1Bは、物理的な大きさが所定値以下の成分を物理的に分離するものであり、互いにほぼ並行に対向する面1111、12aを有する(図2参照)。本実施形態の対向する面1111、12aの間隙の幅は、非分離対象成分である血球成分(赤血球、白血球及び血小板)の大きさよりも小さく設定され、分離対象成分である血漿成分を物理的に分離可能な大きさに設定されている。
【0021】
具体的には、対向する面1111、12aの間隙の幅は、血球成分の物理的な大きさ(直径)よりも小さい1μm〜2μmに設定されている。
【0022】
そして、成分分離部1Bは、平面視において矩形状の凹部111が形成された本体部材11と、当該本体部材11上に接合され、前記溝凹部111の中腹部分を被覆するカバー部材12とから形成されている。
【0023】
そして、本体部材11及びカバー部材12を接合することにより、凹部111の両端に形成された開口の一方を接触開口部1Aとしている。この接触開口部1Aは、凹部111の幅と同じ幅を有する長孔であり、毛細管現象により血漿成分が成分分離部1Bに流入する際に、血液中の血球成分が開口部1Aの一部に詰まっても、血漿成分の流入を妨げることがない。
【0024】
このように凹部111の両端に形成された開口の一方を接触開口部1Aとしているので、本体部材11及びカバー部材12に開口部1Aを構成する孔を設ける必要がなく、製作を簡単にすることができる。
【0025】
また、本体部材11及びカバー部材12を接合した状態において、本体部材11の凹部111の底面1111及び、その底面1111と対向するカバー部材12の平面12aとの間隙の幅が1μm〜2μmとなる。
【0026】
本実施形態の本体部材11は矩形状のシリコン基板であり、カバー部材12は矩形状のガラス基板である。
【0027】
また、凹部111の底面1111には、図1及び図2に示すように、親水性領域111a及び疎水性領域111bからなるパターンPが形成されている。
【0028】
具体的には、図3に示すように、血漿成分が毛細管現象により進行する方向(図3中の矢印方向)にほぼ垂直となるように、帯状の親水性領域111a及び帯状の疎水性領域111bがそれぞれ等間隔となるように交互に形成されている。
【0029】
詳細には、親水性領域111aは100μm幅で形成され、その親水性領域111aの間に挟まれるように、疎水性領域111bが50μm幅で形成されている。また、親水性領域111a及び疎水性領域111bは、成分分離部1Bの幅方向(毛細管現象により進行方向と垂直な方向)全体に形成されている。つまり、前記各領域111a、111bは、凹部111の底面1111の幅方向全体にわたって形成されている。
【0030】
このように、毛細管現象による進行方向とほぼ垂直に疎水性領域111bが形成されているので、毛細管現象により流入した液体は、必ず疎水性領域111b上を通過し、仮に血球成分が成分分離部1B内に流入したとしても、流入する過程において、血球成分は疎水性領域111bに吸着されて捕集されるので、血漿成分のみを確実に分離することができる。
【0031】
なお、本実施形態の親水性領域111aの幅は100μmであり、疎水性領域111bの幅は50μmであるが、これに限られない。しかしながら、血球成分のうち赤血球の大きさが約8μmであることから、疎水性領域111bの幅は、それ以上の幅を有することが有効である。この幅を広げすぎると毛細管現象の効果が低下して分離時間が長くなることが考えられ、最悪の場合、毛細管現象が生じない恐れがある。
【0032】
<製造方法>
【0033】
次に本実施形態の細胞分離器1(血漿分離器)の製造方法について、図4を参照して説明する。
【0034】
例えば厚さ500μmのシリコン基板11にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィを用いてパターニングを行う(図4(a))。
【0035】
次に、前記フォトレジストをマスクにして、ドライエッチング装置を用いて、シリコン基板11のエッチングを行い、凹部111を形成する(図4(b))。このとき、凹部111の深さは、1μm〜2μmである。
【0036】
そして、フォトレジストを除去し、シリコン基板11を熱酸化して、シリコン基板11表面にシリコン酸化膜(SiO2膜)を形成する(図4(c))。このシリコン酸化膜の厚さは約50nmである。
【0037】
次に、凹部111に形成されたシリコン酸化膜を除去するために、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィを用いてパターニングを行う(図4(d))。
【0038】
次に、前記フォトレジストをマスクにして、ドライエッチング装置を用いて、シリコン酸化膜のエッチングを行い(図4(e))、フォトレジストを除去する。これにより、凹部111の底面1111に親水性領域111a及び疎水性領域111bのパターンPが形成される。
【0039】
以上の処理を行ったシリコン基板11に、ガラス基板12を例えば陽極接合によって接合する(図4(f))。
【0040】
<血漿分離方法>
【0041】
次に本実施形態の細胞分離器1を用いて血液から血漿成分を分離する方法について説明する。
【0042】
まず、細胞分離器1の接触開口部1Aに血液を滴下する。
【0043】
そうすると、毛細管現象により血液が接触開口部1Aから成分分離部1Bに自動的に吸い込まれ、成分分離部1B内に流入する。
【0044】
このとき、血液中の血球成分(赤血球、白血球及び血小板)は、その直径が約2μm以上であることから、間隙が1μm〜2μmである成分分離部1Bには流入しない。したがって、血液中の血漿成分のみ成分分離部1B内に流入する。このようにして、血液から血漿成分のみを分離することができる。
【0045】
また、本体部材11への凹部111の加工精度や、本体部材11及びカバー部材12の接合精度などにより、成分分離部1Bの間隙が2μm以上となり、血球成分が成分分離部1B内に入った場合には、凹部111の底面1111に設けた疎水性領域111bに血球成分が吸着されて捕集される。これにより、多少加工精度にばらつきがあっても血液から血漿成分を精度良く分離することができる。
【0046】
分離した血漿は、GOT、GTP、γ−GTP等の肝機能検査項目、血糖、ヘモグロビンA1c等の糖尿病検査項目等の生化学分析等に用いることができる。
【0047】
このように分離した血漿の具体的な分析方法としては、採取開口部1Cからポンプ、シリンジ等で吸い出して採取し、その後、測定試薬と混合して吸光度を検出することにより血漿を光学的に分析することが考えられる。
【0048】
また、対向面1111、12aのいずれか一方又は両方に測定試料を塗布しておくことも考えられる。そして、細胞分離器1の一方(本体部材11側)に検査光を照射する光源を設け、他方(カバー部材12側)に光検出器を設け、細胞分離器1を透過した光を検出する。そして、光検出器の検出信号を処理することにより、血漿成分の吸光度を算出し、血漿の分析を行うことが考えられる。なお、光源及び光検出部を対をなすように複数組設けるようにしても良い。また、そのような光源及び光検出器を備えた分析装置内に細胞分離器1を導入して分析することも考えられる。
【0049】
<本実施形態の効果>
【0050】
このように構成した本実施形態に係る細胞分離器1によれば、開口部1Aに血液を接触させるだけで、毛細管現象によってその血液を内部に導入することができるので、外部動力、配管等を用いることなく、細胞分離器1の構成を簡単にすることができる。また、毛細管現象により血漿成分のみが成分分離部1Bに導入されるので、簡単、確実且つ瞬時に自動的に血漿成分を分離することができる。また、毛細管現象を利用しているので、血液のサンプル量を少量にすることができる。
【0051】
また、フィルタ等の細孔を用いた構造でないため、目詰まりを防ぐことができる。その上、細胞分離器1のコンパクト化を可能とすることができる。
【0052】
<その他の変形実施形態>
【0053】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
【0054】
また、前記実施形態では、細胞等含有液体が人の血液であり、その血液から血漿成分を分離するものであったが、その他、例えば人以外の動植物の細胞を含有する細胞含有液体から特定成分を分離するものであっても良いし、微生物を含有する微生物含有液体から特性成分を分離するものであっても良い。
【0055】
その上、前記実施形態の親水性領域111a及び疎水性領域111bのパターンPは、毛細管現象による進行方向に垂直に設けられているが、図5に示すように、進行方向に対して垂直方向から所定角度(図5では30度)傾斜させて設けても良い。この実施形態のものも図3に示したものと同様に、毛細管現象により流入した液体は、必ず疎水性領域111b上を通過し、仮に血球成分が成分分離部1B内に流入したとしても、流入する過程において、血球成分は疎水性領域111bに吸着されて捕集されるので、血漿成分のみを確実に分離することができる。さらに、疎水性領域111bを傾斜させている分だけ、液体は成分分離部1B内を早く流れ、分離に要する時間を短縮することができる。また、図6に示すように、毛細管現象による進行方向にほぼ平行となるように、帯状の親水性領域111a及び帯状の疎水性領域111bがそれぞれ等間隔となるように交互に形成しても良い。この場合、液体の成分分離部1B内での流れが速くなり、分離時間を短縮することができる。
【0056】
また、前記実施形態では、疎水性領域111bは、帯状をなすものであったが、短冊状のものを長尺方向に配列して形成しても良いし、湾曲又は屈曲した形状をなすものであっても良い。
【0057】
さらに、図7に示すように、円形状をなす複数の疎水性領域111bを互いに離間させて形成しても良い。なお、この場合疎水性領域111bは円形状に限られず、三角形状、四角形状等の多角形状又は楕円形状などその他の形状をなすものであっても良い。これならば、液体が疎水性領域111bに接触しやすくなり、血球成分などの非分離対象成分を吸着し易くすることができ、確実に分離することができる。
【0058】
さらに図8に示すように、毛細管現象による進行方向下流に行くに従って、対をなす2つの疎水性領域111bの間隔が狭まるようにして形成しても良い。図8において、各疎水性領域111bは、短冊形状をなすものであるが、その他の形状であって良い。これならば、試料は、下流に行くに従って、疎水性領域111bの上流側角部に接触しやすくなり、血球成分などの非分離対象成分を吸着し易くすることができ、確実に分離することができる。
【0059】
その上、疎水性領域111bを格子状又は千鳥格子状に設けることにより形成しても良いし、また、疎水性領域111bを、成分分離部1Bにおける接触開口部1A側に密に設けるようにしても良い。
【0060】
また、パターンPは、カバー部材12に形成しても良いし、本体部材11及びカバー部材12の両方に形成しても良い。
【0061】
加えて、前記実施形態では、接触開口部1A及び採取開口部1Cは、本体部材11及びカバー部材12により形成された開口であったが、その他、図9に示すように、本体部材11又はカバー部材12に設けた貫通孔としても良い。図9の貫通孔は、血液中の血球成分が成分分離部1B入り口に詰まっても毛細管現象に影響を与えにくいように、長孔としている。
【0062】
さらに、前記実施形態では、本体部材11に凹部111を形成したのち、本体部材11にカバー部材12を接合して成分分離部1Bを形成しているが、その他、本体部材11とカバー部材12との間に、スペーサを介して形成することも考えられる。
【0063】
さらに加えて、前記実施形態では成分分離部1Bが、対向する平面1111、12aを有し、その間隙の幅が1μm〜2μmであったが、その他、非分離対象成分を通過させず、分離対象成分のみを通過させる大きさの断面積を有するものであれば良い。例えば、成分分離部1Bが、断面径1μm〜2μmの通路であっても良い。
【0064】
また、図10に示すように、本体部材11に凹溝112を設け、本体部材11及びカバー部材12を接合して形成しても良い。この細胞分離器1においては、両側端に形成された凹溝112の開口が、接触開口部1A及び採取開口部1Cとなる。
【0065】
前記実施形態では、シリコン基板11及びガラス基板12から成分分離部1Bを形成しているが、これに限定されない。例えば、本体部材11及びカバー部材12をアクリル樹脂等の樹脂材料からなる平板を用いても良い。この場合、前記凹部111は、射出成形又はインプリント成形を用いて製作する。また、親水性領域111a及び疎水性領域111bのパターンPは、樹脂自体が疎水性を有するため、親水コーティングを行うか、プラズマ処理により親水性を付加することにより形成する。親水コーティングとしては、ヘパリン等の多糖類、DNA等のヌクレチド類又は界面活性剤などの化合物をコーティングすることが考えられる。また、本体部材11及びカバー部材12の接合には、熱融着又は超音波接合などを用いる。
【0066】
また、分離と分析を同時に行うための変形例としては、血漿が分離される領域に紛状又は固体の測定試薬を予め塗布することにより、血漿と測定試薬とを反応させ、その反応を光学的又は電気化学的に測定することにより、血漿を分析することが考えられる。
【0067】
加えて、図11に示すように、成分分離部1Bの内部に測定センサ3を予め作り込んでおき、血漿が流れてくると測定が行われるようにしても良い。なお、図11中の4は、センサ3に接続され、センサ3からの信号を外部に導くための外部接続端子である。具体的には、測定センサ3が酵素電極などであり、電気化学的測定を行う方法が考えられる。
【0068】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【0069】
【図1】本発明の一実施形態に係る細胞分離器の斜視図。
【図2】同実施形態における細胞分離器の断面図。
【図3】疎水性領域及び親水性領域のパターンを示す部分拡大図。
【図4】同実施形態における細胞分離器の製造方法を示す図。
【図5】その他の疎水性領域及び親水性領域のパターンを示す部分拡大図。
【図6】その他の疎水性領域及び親水性領域のパターンを示す部分拡大図。
【図7】その他の疎水性領域及び親水性領域のパターンを示す部分拡大図。
【図8】その他の疎水性領域及び親水性領域のパターンを示す部分拡大図。
【図9】第1変形例に係る細胞分離器の斜視図。
【図10】第2変形例に係る細胞分離器の斜視図。
【図11】第3変形例に係る細胞分離器の平面図。
【符号の説明】
【0070】
1 ・・・細胞分離器
1A ・・・接触開口部
1B ・・・成分分離部
1C ・・・採取開口部
11 ・・・本体部材
1111・・・本体部材の成分分離部を形成する面(凹部の底面)
12 ・・・カバー部材
12a ・・・カバー部材の成分分離部を形成する面
【特許請求の範囲】
【請求項1】
動植物の細胞及び/又は微生物を含有する細胞等含有液体に接触する開口部と、
前記開口部に連通して設けられ、前記開口部に接触した細胞等含有液体から所定の大きさよりも小さい成分である分離対象成分を毛細管現象により内部に導入して分離する成分分離部と、を具備する細胞分離器。
【請求項2】
前記成分分離部が、対向する2つの平面を有し、当該平面間の間隙の幅が前記所定の大きさである請求項1記載の細胞分離器。
【請求項3】
前記細胞等含有液体が、血液であり、
前記成分分離部が、前記血液から血漿成分を毛細管現象より分離するものである請求項1又は2記載の細胞分離器。
【請求項4】
前記成分分離部の内面に疎水性領域が形成されている請求項1、2又は3記載の細胞分離器。
【請求項5】
前記疎水性領域がパターン化して形成されている請求項4記載の細胞分離器。
【請求項1】
動植物の細胞及び/又は微生物を含有する細胞等含有液体に接触する開口部と、
前記開口部に連通して設けられ、前記開口部に接触した細胞等含有液体から所定の大きさよりも小さい成分である分離対象成分を毛細管現象により内部に導入して分離する成分分離部と、を具備する細胞分離器。
【請求項2】
前記成分分離部が、対向する2つの平面を有し、当該平面間の間隙の幅が前記所定の大きさである請求項1記載の細胞分離器。
【請求項3】
前記細胞等含有液体が、血液であり、
前記成分分離部が、前記血液から血漿成分を毛細管現象より分離するものである請求項1又は2記載の細胞分離器。
【請求項4】
前記成分分離部の内面に疎水性領域が形成されている請求項1、2又は3記載の細胞分離器。
【請求項5】
前記疎水性領域がパターン化して形成されている請求項4記載の細胞分離器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2009−72083(P2009−72083A)
【公開日】平成21年4月9日(2009.4.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−242211(P2007−242211)
【出願日】平成19年9月19日(2007.9.19)
【出願人】(593006630)学校法人立命館 (359)
【出願人】(000155023)株式会社堀場製作所 (638)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年4月9日(2009.4.9)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年9月19日(2007.9.19)
【出願人】(593006630)学校法人立命館 (359)
【出願人】(000155023)株式会社堀場製作所 (638)
【Fターム(参考)】
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