細胞分離用電極ユニットおよび細胞分離装置
【課題】面積を確保して分離能力を高めつつ、体積を小さくコンパクトに構成することができる細胞分離用電極ユニット及び細胞分離装置を提供する。
【解決手段】細胞懸濁液を流通させる流路３内に配置され、流通方向に軸方向を一致させ、かつ、軸方向に略平行間隔をあけて交互に極性を異ならせて配置された複数の環状の電極６を備える細胞分離用電極ユニット４。該電極間に高周波電圧を加えることにより、各電極回りに強度が変化する高周波不平等電界が形成され、細胞懸濁液内の細胞には、その誘電泳動特性に基づく大きさおよび符号の誘電泳動力が作用する。これにより、細胞懸濁液内の細胞が、その誘電泳動特性に基づいて分離される。
【解決手段】細胞懸濁液を流通させる流路３内に配置され、流通方向に軸方向を一致させ、かつ、軸方向に略平行間隔をあけて交互に極性を異ならせて配置された複数の環状の電極６を備える細胞分離用電極ユニット４。該電極間に高周波電圧を加えることにより、各電極回りに強度が変化する高周波不平等電界が形成され、細胞懸濁液内の細胞には、その誘電泳動特性に基づく大きさおよび符号の誘電泳動力が作用する。これにより、細胞懸濁液内の細胞が、その誘電泳動特性に基づいて分離される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞分離用電極ユニットおよび細胞分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、平面状に配置された電極によって、該電極の周囲に高周波不平等電界を形成し、該高周波不平等電界中を通過する細胞に作用する誘電泳動力の大きさによって細胞を種別毎に分離する細胞分離装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２７１１１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の細胞分離装置は、電極を平面状に配列しており、分離能力を高めるためにはその平面上における面積を広げる必要がある。特に、誘電泳動力が作用する電極からの距離は５００μｍ程度であるために、従来の細胞分離装置は、装置が極めて薄くならざるを得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、面積を確保して分離能力を高めつつ、体積を小さくコンパクトに構成することができる細胞分離用電極ユニットおよび細胞分離装置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、細胞懸濁液を流通させる流路内に配置され、流通方向に軸方向を一致させ、かつ、軸方向に略平行間隔をあけて交互に極性を異ならせて配置された複数の環状の電極を備える細胞分離用電極ユニットを提供する。
【０００７】
本発明によれば、流路内に配置された状態で隣接する電極間に高周波電圧を加えることにより、各電極回りに強度が変化する高周波不平等電界が形成される。この状態で、流路内に細胞懸濁液を流通させると、細胞懸濁液内の細胞には、その誘電泳動特性に基づく大きさおよび符号の誘電泳動力が作用する。環状の電極により囲まれた空間には、その中心に向かって傾度が低くなる高周波不平等電界が形成されるので、負の誘電泳動特性を有する細胞は、誘電泳動力によって電極の中心に向かって引き寄せられ、流路の中央領域に沿って流動させられる。一方、正の誘電泳動特性を有する細胞は、電極に引き寄せられて、流路の外側領域に沿って流動させられる。これにより、細胞懸濁液内の細胞が、その誘電泳動特性に基づいて分離される。
【０００８】
この場合において、本発明によれば、電極を環状に形成することで、従来の平面状に形成された電極と比較して、空間を有効に利用することができ、小さい体積で面積を確保して、装置のコンパクト化を図りながら、分離能力を高めることができる。
【０００９】
上記発明においては、前記環状の電極が径方向に間隔をあけて複数配置されていてもよい。
このようにすることで、径方向に間隔をあけて配置された環状の電極に異なる周波数の高周波電圧を加えて、異なる高周波不平等電界を形成し、それぞれ誘電泳動特性の異なる細胞を引き寄せることができる。これにより、径方向の中央の流路、その外側の管状の流路に誘電泳動特性の異なる細胞を集めることができ、細胞懸濁液内の細胞をさらに細かく分離することができる。
【００１０】
また、本発明は、細胞懸濁液を流通させる流路内に配置され、流通方向に軸方向を一致させ、かつ、軸方向に沿って周方向に略平行間隔をあけて交互に極性を異ならせて管状に配列された複数の直線状の電極を備える細胞分離用電極ユニットを提供する。
【００１１】
本発明によれば、流路内に配置された状態で隣接する電極間に高周波電圧を加えることにより、各電極回りに強度が変化する高周波不平等電界が形成される。この状態で、流路内に細胞懸濁液を流通させると、細胞懸濁液内の細胞には、その誘電泳動特性に基づく大きさおよび符号の誘電泳動力が作用する。管状に配列された直線状の電極により囲まれ他空間には、その中心に向かって傾度が高くなる高周波不平等電界が形成されるので、正の誘電泳動特性を有する細胞は、誘電泳動力によって電極の中心に向かって引き寄せられる。一方、負の誘電泳動特性を有する細胞は、電極の隙間から半径方向外方に流れる。これにより、細胞懸濁液内の細胞が、その誘電泳動特性に基づいて分離される。
【００１２】
この場合においても、直線状の電極を周方向に間隔をあけて管状に配列することで、従来の平面状に形成された電極と比較して、空間を有効に利用することができ、小さい体積で面積を確保して、装置のコンパクト化を図りながら、分離能力を高めることができる。
【００１３】
上記発明においては、前記管状に配列された電極が径方向に間隔をあけて複数配置されていてもよい。
このようにすることで、径方向に間隔をあけて配置された直線状の電極に異なる周波数の高周波電圧を加えて、異なる高周波不平等電界を形成し、それぞれ誘電泳動特性の異なる細胞を引き寄せることができる。これにより、径方向の中央近傍の流路、その外側の各電極に対応する半径方向位置近傍の環状の流路に、誘電泳動特性の異なる細胞を集めることができ、細胞懸濁液内の細胞をさらに細かく分離することができる。
【００１４】
また、本発明は、細胞懸濁液を流通させる流路と、該流路内に配置された上記いずれかの細胞分離用電極ユニットとを備える細胞分離装置を提供する。
本発明によれば、電極間に高周波電圧を加えた状態で流路に細胞懸濁液を流通させると、環状の電極の周囲に高周波不平等電界が形成されるので、電極近傍を通過する細胞には、その誘電泳動特性に応じた誘電泳動力が作用する。これにより、環状の電極内に留められる細胞と、電極間の隙間を貫通して電極の外側に流れ出す細胞とが発生し、細胞懸濁液内の細胞を誘電泳動特性に応じて分離することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、面積を確保して分離能力を高めつつ、体積を小さくコンパクトに構成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】
【００１６】
以下、本発明の第１の実施形態に係る細胞分離用電極ユニットおよび細胞分離装置について、図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態に係る細胞分離装置１は、図１および図２に示されるように、細胞懸濁液を貯留する容器２と、該容器２に接続された流路３と、流路３内に配置された細胞分離用電極ユニット４と、流路３を流通してきた細胞を回収する細胞回収部５とを備えている。
【００１７】
容器２には、例えば、ヒトから採取した脂肪組織を消化酵素液とともに攪拌することにより単離させた脂肪由来細胞を含む細胞懸濁液が貯留されている。
流路３は、円管状に形成されている。
【００１８】
細胞分離用電極ユニット４は、図３に示されるように、ワイヤを加工することにより、円筒の籠状に形成された電極体４Ａと、該電極体４Ａに高周波電圧を加える電圧供給部４Ｂを備えている。電極体４Ａは、流路の長手方向に間隔をあけて複数配列された円環状の環状電極６と、周方向に間隔をあけて複数配列され、円環状の電極を相互に連結する直棒状の棒状電極７とから構成されている。環状電極６の径寸法は直径約１ｍｍである。隣接する環状電極６間の距離および隣接する棒状電極７間の距離は約１００μｍである。
【００１９】
電圧供給部４Ｂは、電極体４Ａの隣接する環状電極６どうしおよび棒状電極７どうしに、それぞれ、異なる極性の高周波電圧を加え、各電極６，７から離れるに従って徐々に電位傾度が小さくなる高周波不平等電解を形成するようになっている。
電極体４Ａに加えられる高周波電圧の周波数としては、分離したい細胞の誘電泳動特性に合わせて、正の誘電泳動特性または負の誘電泳動特性が大きくなる周波数が選択されるようになっている。
【００２０】
例えば、第１の細胞は、一の周波数において大きな負の誘電泳動特性を有し、第２の細胞は、同じ周波数において大きな正の誘電泳動特性を有するような周波数が選択されることが好ましい。あるいは、第１の細胞は第１の周波数において大きな負の誘電泳動特性を有するが第２の周波数においては小さな誘電泳動特性しか有さず、第２の細胞は第１の周波数においては小さな誘電泳動特性しか有しないが第２の周波数においては大きな正の誘電泳動特性を有するような周波数が選択できる場合には両方の周波数を含む高周波電圧を加えることが好ましい。
【００２１】
細胞回収部５は、流路３の下流の半径方向の中央部分と、周縁部分とにそれぞれ接続された回収容器８，９を備えている。各回収容器８，９によって、流路３の半径方向の中央近傍を流動してきた細胞懸濁液および流路３の周縁の電極体４Ａ近傍を流動してきた細胞懸濁液をそれぞれ別々に回収することができるようになっている。
【００２２】
このように構成された本実施形態に係る細胞分離用電極ユニット４および細胞分離装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る細胞分離装置１を用いて、細胞懸濁液内に含まれる細胞を分離するには、容器２内に細胞懸濁液を収容しておき、細胞分離用電極ユニット４の電圧供給部４Ｂを作動させて電極体４Ａに高周波電圧を加えた状態で、容器２内の細胞懸濁液を流路３内に流入させる。
【００２３】
電極体４Ａには、半径方向内方に向かって徐々に傾度が低くなる高周波不平等電界が発生する。したがって、電極体４Ａの半径方向内方には、半径方向の中心に向かって漸次傾度が低くなり、中心で最低となる高周波不平等が発生する。
【００２４】
容器２から流路３を介して細胞分離用電極ユニット４の電極体４Ａ内に流入した細胞懸濁液の内、加えられた高周波電圧の周波数において正の誘電泳動特性を有する細胞Ｓ１は、図４に塗りつぶされた円で示されるように、電位傾度の高くなる方向、すなわち、電極体４Ａに近接する方向に引き寄せられるように半径方向外方に移動する。逆に、加えられた高周波電圧の周波数において負の誘電泳動特性を有する細胞Ｓ２は、図４に白抜きの円で示されるように、電極体４Ａから離れて電極体４Ａの半径方向の中心位置近傍に保持される。
【００２５】
これにより、流路３の径方向の中央に負の誘電泳動特性を有する細胞Ｓ１を多く含む細胞懸濁液が流動し、流路３の径方向の外周側に配置された電極体４Ａの近傍には、正の誘電泳動特性を有する細胞Ｓ２を多く含む細胞懸濁液が流動するようになる。
細胞分離用電極ユニット４の電極体４Ａの下流側には、半径方向の中央と外周とにそれぞれ回収容器８，９が接続されているので、それぞれの回収容器８，９には、異なる誘電泳動特性を有する細胞Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ別々に回収されることになる。
【００２６】
この場合において、本実施形態に係る細胞分離用電極ユニット４および細胞分離装置１によれば、電極体４Ａを円筒の籠状に形成することで、従来の平面状に形成された電極と比較して、空間を有効に利用することができ、小さい体積で面積を確保して、装置のコンパクト化を図りながら、分離能力を高めることができるという利点がある。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態に係る細胞分離用電極ユニット４’および細胞分離装置１’について、図５を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る細胞分離用電極ユニット４および細胞分離装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００２８】
本実施形態に係る細胞分離用電極ユニット４’は、図５に示されるように、半径寸法の異なる円筒の籠状の２つの電極体４Ａ，４Ａ’を備えている。２つの電極体４Ａ，４Ａ’は、各電極体４Ａ，４Ａ’を構成する環状電極６，６’の径寸法が異なるもので、半径方向に間隔をあけて同軸に配置され、２重管状に形成されている。
【００２９】
これにより、流路３内には、内側の電極体４Ａ’によって囲まれる第１の流路３Ａと、その外側に配置され、２つの電極体４Ａ，４Ａ’によって囲まれる円管状の第２の流路３Ｂとが形成されている。容器２は第１の流路３Ａに接続されており、容器２から流動してくる細胞懸濁液は、全て第１の流路３Ａに流入させられるようになっている。
【００３０】
２つの電極体４Ａ，４Ａ’には、電圧供給部４Ｂによって隣接する環状電極６，６’および棒状電極７，７’に、それぞれ、異なる極性の高周波電圧が加えられ、各電極６，６’，７，７’から離れるに従って徐々に電位傾度が小さくなる高周波不平等電解が形成されるようになっている。また、２つの電極体４Ａ，４Ａ’には、異なる周波数の高周波電圧が加えられるようになっている。
電極体４Ａ，４Ａ’に加えられる高周波電圧の周波数としては、分離したい細胞の誘電泳動特性に合わせて、正の誘電泳動特性または負の誘電泳動特性が大きくなる周波数が選択されるようになっている。
【００３１】
例えば、第１の細胞は、第１の周波数において大きな負の誘電泳動特性を有するが第２の周波数においては小さな誘電泳動特性しか有さず、第２の細胞は、同じ第１の周波数において大きな正の誘電泳動特性を有するが第２の周波数においては小さな誘電泳動特性しか有さず、第３の細胞は、第１の周波数においては小さな誘電泳動特性しか有しないが第２の周波数においては大きな正の誘電泳動特性を有するような周波数が選択されることが好ましい。
【００３２】
細胞回収部５は、流路３の半径方向の中央の下流と、２つの電極体４Ａ，４Ａ’の配されている半径方向位置の下流とにそれぞれ接続された３つの回収容器８，９を備えている。各回収容器８，９によって、流路３の半径方向の中央近傍を流動してきた細胞懸濁液および各電極体４Ａ，４Ａ’の近傍を流動してきた細胞懸濁液をそれぞれ別々に回収することができるようになっている。
【００３３】
このように構成された本実施形態に係る細胞分離装置１’の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る細胞分離装置１’を用いて、細胞懸濁液内に含まれる細胞を分離するには、容器２内に細胞懸濁液を収容しておき、細胞分離用電極ユニット４の電圧供給部４Ｂに高周波電圧を加えた状態で、容器２内の細胞懸濁液を流路内に流入させる。
【００３４】
２つの電極体４Ａ，４Ａ’には、それぞれ半径方向内方に向かって徐々に傾度が低くなる高周波不平等電界が発生する。したがって、内側の電極体４Ａの半径方向内方には、半径方向の中心に向かって漸次傾度が低くなり、中心で最低となる高周波不平等が発生する。
【００３５】
また、２つの電極体に４Ａ，４Ａ’は、それぞれ異なる周波数の高周波電圧が加えられ、異なる高周波不平等電界が発生する。
容器２から細胞分離用電極ユニット４の内側の電極体４Ａの半径方向内方に流入した細胞懸濁液の内、電極体４Ａに加えられた高周波電圧の第１の周波数および／または第２の周波数において正の誘電泳動特性を有する細胞は、電位傾度の高くなる方向、すなわち、２つの電極体４Ａ，４Ａ’にそれぞれ近接する方向に引き寄せられるように半径方向外方に移動する。
【００３６】
逆に、電極体４Ａ，４Ａ’に加えられた高周波電圧の第１の周波数および／または第２の周波数において負の誘電泳動特性を有する細胞Ｓ１は、電極体４Ａ，４Ａ’から離れて電極体４Ａ，４Ａ’の半径方向の中心位置近傍に保持される。
さらに、内側の電極体４Ａに加えられた高周波電圧の第１の周波数において大きな正の誘電泳動特性を有するが、外側の電極体４Ａ’に加えられた高周波電圧の第２の周波数においては小さい誘電泳動特性しか有しない細胞は、内側の電極体４Ａ近傍の位置に保持される。
【００３７】
さらに、外側の電極体に加えられた高周波電圧の第２の周波数において大きな正の誘電泳動特性を有するが、内側の電極体４Ａに加えられた高周波電圧の第１の周波数においては小さい誘電泳動特性しか有しない細胞は、内側の電極体４Ａを透過して外側の電極体４Ａ’近傍の位置に保持される。
【００３８】
これにより、流路３の径方向の中央に負の誘電泳動特性を有する細胞を多く含む細胞懸濁液が流動し、２つの電極体４Ａ，４Ａ’近傍には、異なる周波数において正の誘電泳動特性を有する細胞を多く含む細胞懸濁液がそれぞれ流動するようになる。
細胞分離用電極ユニット４’の電極体４Ａ，４Ａ’の下流側には、半径方向の中央と各電極体４Ａ，４Ａ’の下流位置にそれぞれ回収容器８，９が接続されているので、それぞれの回収容器８，９には、異なる誘電泳動特性を有する細胞がそれぞれ別々に回収されることになる。
【００３９】
すなわち、本実施形態に係る細胞分離用電極ユニット４’および細胞分離装置１’によれば、負の誘電泳動特性を有する細胞を流路３の半径方向の中央位置近傍に集めるとともに、異なる正の誘電泳動特性を有する細胞を２つの電極体４Ａ，４Ａ’の半径方向位置近傍に集めるので、細胞懸濁液をさらに細かく分離することができるという利点がある。
なお、本実施形態においては、電極体４Ａ，４Ａ’の数が２つの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、３以上の電極体を有することにしてもよい。
【００４０】
また、上記各実施形態においては、電極体４Ａ，４Ａ’として、軸方向に間隔をあけて複数配列された環状電極６，６’および周方向に間隔をあけて複数配列された棒状電極７，７’の両方を有する場合について説明したが、これに代えて、いずれか一方の電極６’，６，７，７’を有することにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る細胞分離装置を示す模式的な縦断面図である。
【図２】図１の細胞分離装置を軸方向から見た正面図である。
【図３】図１の細胞分離装置に備えられた本実施形態に係る細胞分離用電極ユニットを示す斜視図である。
【図４】図１の細胞分離装置の作用を説明する模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る細胞分離装置を軸方向から見た正面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１，１’ 細胞分離装置
３ 流路
３Ａ 第１の流路
３Ｂ 第２の流路
４，４’ 細胞分離用電極ユニット
５ 細胞回収部
６，６’ 環状電極（電極）
７，７’ 棒状電極（電極）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞分離用電極ユニットおよび細胞分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、平面状に配置された電極によって、該電極の周囲に高周波不平等電界を形成し、該高周波不平等電界中を通過する細胞に作用する誘電泳動力の大きさによって細胞を種別毎に分離する細胞分離装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２７１１１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の細胞分離装置は、電極を平面状に配列しており、分離能力を高めるためにはその平面上における面積を広げる必要がある。特に、誘電泳動力が作用する電極からの距離は５００μｍ程度であるために、従来の細胞分離装置は、装置が極めて薄くならざるを得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、面積を確保して分離能力を高めつつ、体積を小さくコンパクトに構成することができる細胞分離用電極ユニットおよび細胞分離装置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、細胞懸濁液を流通させる流路内に配置され、流通方向に軸方向を一致させ、かつ、軸方向に略平行間隔をあけて交互に極性を異ならせて配置された複数の環状の電極を備える細胞分離用電極ユニットを提供する。
【０００７】
本発明によれば、流路内に配置された状態で隣接する電極間に高周波電圧を加えることにより、各電極回りに強度が変化する高周波不平等電界が形成される。この状態で、流路内に細胞懸濁液を流通させると、細胞懸濁液内の細胞には、その誘電泳動特性に基づく大きさおよび符号の誘電泳動力が作用する。環状の電極により囲まれた空間には、その中心に向かって傾度が低くなる高周波不平等電界が形成されるので、負の誘電泳動特性を有する細胞は、誘電泳動力によって電極の中心に向かって引き寄せられ、流路の中央領域に沿って流動させられる。一方、正の誘電泳動特性を有する細胞は、電極に引き寄せられて、流路の外側領域に沿って流動させられる。これにより、細胞懸濁液内の細胞が、その誘電泳動特性に基づいて分離される。
【０００８】
この場合において、本発明によれば、電極を環状に形成することで、従来の平面状に形成された電極と比較して、空間を有効に利用することができ、小さい体積で面積を確保して、装置のコンパクト化を図りながら、分離能力を高めることができる。
【０００９】
上記発明においては、前記環状の電極が径方向に間隔をあけて複数配置されていてもよい。
このようにすることで、径方向に間隔をあけて配置された環状の電極に異なる周波数の高周波電圧を加えて、異なる高周波不平等電界を形成し、それぞれ誘電泳動特性の異なる細胞を引き寄せることができる。これにより、径方向の中央の流路、その外側の管状の流路に誘電泳動特性の異なる細胞を集めることができ、細胞懸濁液内の細胞をさらに細かく分離することができる。
【００１０】
また、本発明は、細胞懸濁液を流通させる流路内に配置され、流通方向に軸方向を一致させ、かつ、軸方向に沿って周方向に略平行間隔をあけて交互に極性を異ならせて管状に配列された複数の直線状の電極を備える細胞分離用電極ユニットを提供する。
【００１１】
本発明によれば、流路内に配置された状態で隣接する電極間に高周波電圧を加えることにより、各電極回りに強度が変化する高周波不平等電界が形成される。この状態で、流路内に細胞懸濁液を流通させると、細胞懸濁液内の細胞には、その誘電泳動特性に基づく大きさおよび符号の誘電泳動力が作用する。管状に配列された直線状の電極により囲まれ他空間には、その中心に向かって傾度が高くなる高周波不平等電界が形成されるので、正の誘電泳動特性を有する細胞は、誘電泳動力によって電極の中心に向かって引き寄せられる。一方、負の誘電泳動特性を有する細胞は、電極の隙間から半径方向外方に流れる。これにより、細胞懸濁液内の細胞が、その誘電泳動特性に基づいて分離される。
【００１２】
この場合においても、直線状の電極を周方向に間隔をあけて管状に配列することで、従来の平面状に形成された電極と比較して、空間を有効に利用することができ、小さい体積で面積を確保して、装置のコンパクト化を図りながら、分離能力を高めることができる。
【００１３】
上記発明においては、前記管状に配列された電極が径方向に間隔をあけて複数配置されていてもよい。
このようにすることで、径方向に間隔をあけて配置された直線状の電極に異なる周波数の高周波電圧を加えて、異なる高周波不平等電界を形成し、それぞれ誘電泳動特性の異なる細胞を引き寄せることができる。これにより、径方向の中央近傍の流路、その外側の各電極に対応する半径方向位置近傍の環状の流路に、誘電泳動特性の異なる細胞を集めることができ、細胞懸濁液内の細胞をさらに細かく分離することができる。
【００１４】
また、本発明は、細胞懸濁液を流通させる流路と、該流路内に配置された上記いずれかの細胞分離用電極ユニットとを備える細胞分離装置を提供する。
本発明によれば、電極間に高周波電圧を加えた状態で流路に細胞懸濁液を流通させると、環状の電極の周囲に高周波不平等電界が形成されるので、電極近傍を通過する細胞には、その誘電泳動特性に応じた誘電泳動力が作用する。これにより、環状の電極内に留められる細胞と、電極間の隙間を貫通して電極の外側に流れ出す細胞とが発生し、細胞懸濁液内の細胞を誘電泳動特性に応じて分離することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、面積を確保して分離能力を高めつつ、体積を小さくコンパクトに構成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】
【００１６】
以下、本発明の第１の実施形態に係る細胞分離用電極ユニットおよび細胞分離装置について、図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態に係る細胞分離装置１は、図１および図２に示されるように、細胞懸濁液を貯留する容器２と、該容器２に接続された流路３と、流路３内に配置された細胞分離用電極ユニット４と、流路３を流通してきた細胞を回収する細胞回収部５とを備えている。
【００１７】
容器２には、例えば、ヒトから採取した脂肪組織を消化酵素液とともに攪拌することにより単離させた脂肪由来細胞を含む細胞懸濁液が貯留されている。
流路３は、円管状に形成されている。
【００１８】
細胞分離用電極ユニット４は、図３に示されるように、ワイヤを加工することにより、円筒の籠状に形成された電極体４Ａと、該電極体４Ａに高周波電圧を加える電圧供給部４Ｂを備えている。電極体４Ａは、流路の長手方向に間隔をあけて複数配列された円環状の環状電極６と、周方向に間隔をあけて複数配列され、円環状の電極を相互に連結する直棒状の棒状電極７とから構成されている。環状電極６の径寸法は直径約１ｍｍである。隣接する環状電極６間の距離および隣接する棒状電極７間の距離は約１００μｍである。
【００１９】
電圧供給部４Ｂは、電極体４Ａの隣接する環状電極６どうしおよび棒状電極７どうしに、それぞれ、異なる極性の高周波電圧を加え、各電極６，７から離れるに従って徐々に電位傾度が小さくなる高周波不平等電解を形成するようになっている。
電極体４Ａに加えられる高周波電圧の周波数としては、分離したい細胞の誘電泳動特性に合わせて、正の誘電泳動特性または負の誘電泳動特性が大きくなる周波数が選択されるようになっている。
【００２０】
例えば、第１の細胞は、一の周波数において大きな負の誘電泳動特性を有し、第２の細胞は、同じ周波数において大きな正の誘電泳動特性を有するような周波数が選択されることが好ましい。あるいは、第１の細胞は第１の周波数において大きな負の誘電泳動特性を有するが第２の周波数においては小さな誘電泳動特性しか有さず、第２の細胞は第１の周波数においては小さな誘電泳動特性しか有しないが第２の周波数においては大きな正の誘電泳動特性を有するような周波数が選択できる場合には両方の周波数を含む高周波電圧を加えることが好ましい。
【００２１】
細胞回収部５は、流路３の下流の半径方向の中央部分と、周縁部分とにそれぞれ接続された回収容器８，９を備えている。各回収容器８，９によって、流路３の半径方向の中央近傍を流動してきた細胞懸濁液および流路３の周縁の電極体４Ａ近傍を流動してきた細胞懸濁液をそれぞれ別々に回収することができるようになっている。
【００２２】
このように構成された本実施形態に係る細胞分離用電極ユニット４および細胞分離装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る細胞分離装置１を用いて、細胞懸濁液内に含まれる細胞を分離するには、容器２内に細胞懸濁液を収容しておき、細胞分離用電極ユニット４の電圧供給部４Ｂを作動させて電極体４Ａに高周波電圧を加えた状態で、容器２内の細胞懸濁液を流路３内に流入させる。
【００２３】
電極体４Ａには、半径方向内方に向かって徐々に傾度が低くなる高周波不平等電界が発生する。したがって、電極体４Ａの半径方向内方には、半径方向の中心に向かって漸次傾度が低くなり、中心で最低となる高周波不平等が発生する。
【００２４】
容器２から流路３を介して細胞分離用電極ユニット４の電極体４Ａ内に流入した細胞懸濁液の内、加えられた高周波電圧の周波数において正の誘電泳動特性を有する細胞Ｓ１は、図４に塗りつぶされた円で示されるように、電位傾度の高くなる方向、すなわち、電極体４Ａに近接する方向に引き寄せられるように半径方向外方に移動する。逆に、加えられた高周波電圧の周波数において負の誘電泳動特性を有する細胞Ｓ２は、図４に白抜きの円で示されるように、電極体４Ａから離れて電極体４Ａの半径方向の中心位置近傍に保持される。
【００２５】
これにより、流路３の径方向の中央に負の誘電泳動特性を有する細胞Ｓ１を多く含む細胞懸濁液が流動し、流路３の径方向の外周側に配置された電極体４Ａの近傍には、正の誘電泳動特性を有する細胞Ｓ２を多く含む細胞懸濁液が流動するようになる。
細胞分離用電極ユニット４の電極体４Ａの下流側には、半径方向の中央と外周とにそれぞれ回収容器８，９が接続されているので、それぞれの回収容器８，９には、異なる誘電泳動特性を有する細胞Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ別々に回収されることになる。
【００２６】
この場合において、本実施形態に係る細胞分離用電極ユニット４および細胞分離装置１によれば、電極体４Ａを円筒の籠状に形成することで、従来の平面状に形成された電極と比較して、空間を有効に利用することができ、小さい体積で面積を確保して、装置のコンパクト化を図りながら、分離能力を高めることができるという利点がある。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態に係る細胞分離用電極ユニット４’および細胞分離装置１’について、図５を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る細胞分離用電極ユニット４および細胞分離装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００２８】
本実施形態に係る細胞分離用電極ユニット４’は、図５に示されるように、半径寸法の異なる円筒の籠状の２つの電極体４Ａ，４Ａ’を備えている。２つの電極体４Ａ，４Ａ’は、各電極体４Ａ，４Ａ’を構成する環状電極６，６’の径寸法が異なるもので、半径方向に間隔をあけて同軸に配置され、２重管状に形成されている。
【００２９】
これにより、流路３内には、内側の電極体４Ａ’によって囲まれる第１の流路３Ａと、その外側に配置され、２つの電極体４Ａ，４Ａ’によって囲まれる円管状の第２の流路３Ｂとが形成されている。容器２は第１の流路３Ａに接続されており、容器２から流動してくる細胞懸濁液は、全て第１の流路３Ａに流入させられるようになっている。
【００３０】
２つの電極体４Ａ，４Ａ’には、電圧供給部４Ｂによって隣接する環状電極６，６’および棒状電極７，７’に、それぞれ、異なる極性の高周波電圧が加えられ、各電極６，６’，７，７’から離れるに従って徐々に電位傾度が小さくなる高周波不平等電解が形成されるようになっている。また、２つの電極体４Ａ，４Ａ’には、異なる周波数の高周波電圧が加えられるようになっている。
電極体４Ａ，４Ａ’に加えられる高周波電圧の周波数としては、分離したい細胞の誘電泳動特性に合わせて、正の誘電泳動特性または負の誘電泳動特性が大きくなる周波数が選択されるようになっている。
【００３１】
例えば、第１の細胞は、第１の周波数において大きな負の誘電泳動特性を有するが第２の周波数においては小さな誘電泳動特性しか有さず、第２の細胞は、同じ第１の周波数において大きな正の誘電泳動特性を有するが第２の周波数においては小さな誘電泳動特性しか有さず、第３の細胞は、第１の周波数においては小さな誘電泳動特性しか有しないが第２の周波数においては大きな正の誘電泳動特性を有するような周波数が選択されることが好ましい。
【００３２】
細胞回収部５は、流路３の半径方向の中央の下流と、２つの電極体４Ａ，４Ａ’の配されている半径方向位置の下流とにそれぞれ接続された３つの回収容器８，９を備えている。各回収容器８，９によって、流路３の半径方向の中央近傍を流動してきた細胞懸濁液および各電極体４Ａ，４Ａ’の近傍を流動してきた細胞懸濁液をそれぞれ別々に回収することができるようになっている。
【００３３】
このように構成された本実施形態に係る細胞分離装置１’の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る細胞分離装置１’を用いて、細胞懸濁液内に含まれる細胞を分離するには、容器２内に細胞懸濁液を収容しておき、細胞分離用電極ユニット４の電圧供給部４Ｂに高周波電圧を加えた状態で、容器２内の細胞懸濁液を流路内に流入させる。
【００３４】
２つの電極体４Ａ，４Ａ’には、それぞれ半径方向内方に向かって徐々に傾度が低くなる高周波不平等電界が発生する。したがって、内側の電極体４Ａの半径方向内方には、半径方向の中心に向かって漸次傾度が低くなり、中心で最低となる高周波不平等が発生する。
【００３５】
また、２つの電極体に４Ａ，４Ａ’は、それぞれ異なる周波数の高周波電圧が加えられ、異なる高周波不平等電界が発生する。
容器２から細胞分離用電極ユニット４の内側の電極体４Ａの半径方向内方に流入した細胞懸濁液の内、電極体４Ａに加えられた高周波電圧の第１の周波数および／または第２の周波数において正の誘電泳動特性を有する細胞は、電位傾度の高くなる方向、すなわち、２つの電極体４Ａ，４Ａ’にそれぞれ近接する方向に引き寄せられるように半径方向外方に移動する。
【００３６】
逆に、電極体４Ａ，４Ａ’に加えられた高周波電圧の第１の周波数および／または第２の周波数において負の誘電泳動特性を有する細胞Ｓ１は、電極体４Ａ，４Ａ’から離れて電極体４Ａ，４Ａ’の半径方向の中心位置近傍に保持される。
さらに、内側の電極体４Ａに加えられた高周波電圧の第１の周波数において大きな正の誘電泳動特性を有するが、外側の電極体４Ａ’に加えられた高周波電圧の第２の周波数においては小さい誘電泳動特性しか有しない細胞は、内側の電極体４Ａ近傍の位置に保持される。
【００３７】
さらに、外側の電極体に加えられた高周波電圧の第２の周波数において大きな正の誘電泳動特性を有するが、内側の電極体４Ａに加えられた高周波電圧の第１の周波数においては小さい誘電泳動特性しか有しない細胞は、内側の電極体４Ａを透過して外側の電極体４Ａ’近傍の位置に保持される。
【００３８】
これにより、流路３の径方向の中央に負の誘電泳動特性を有する細胞を多く含む細胞懸濁液が流動し、２つの電極体４Ａ，４Ａ’近傍には、異なる周波数において正の誘電泳動特性を有する細胞を多く含む細胞懸濁液がそれぞれ流動するようになる。
細胞分離用電極ユニット４’の電極体４Ａ，４Ａ’の下流側には、半径方向の中央と各電極体４Ａ，４Ａ’の下流位置にそれぞれ回収容器８，９が接続されているので、それぞれの回収容器８，９には、異なる誘電泳動特性を有する細胞がそれぞれ別々に回収されることになる。
【００３９】
すなわち、本実施形態に係る細胞分離用電極ユニット４’および細胞分離装置１’によれば、負の誘電泳動特性を有する細胞を流路３の半径方向の中央位置近傍に集めるとともに、異なる正の誘電泳動特性を有する細胞を２つの電極体４Ａ，４Ａ’の半径方向位置近傍に集めるので、細胞懸濁液をさらに細かく分離することができるという利点がある。
なお、本実施形態においては、電極体４Ａ，４Ａ’の数が２つの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、３以上の電極体を有することにしてもよい。
【００４０】
また、上記各実施形態においては、電極体４Ａ，４Ａ’として、軸方向に間隔をあけて複数配列された環状電極６，６’および周方向に間隔をあけて複数配列された棒状電極７，７’の両方を有する場合について説明したが、これに代えて、いずれか一方の電極６’，６，７，７’を有することにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る細胞分離装置を示す模式的な縦断面図である。
【図２】図１の細胞分離装置を軸方向から見た正面図である。
【図３】図１の細胞分離装置に備えられた本実施形態に係る細胞分離用電極ユニットを示す斜視図である。
【図４】図１の細胞分離装置の作用を説明する模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る細胞分離装置を軸方向から見た正面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１，１’ 細胞分離装置
３ 流路
３Ａ 第１の流路
３Ｂ 第２の流路
４，４’ 細胞分離用電極ユニット
５ 細胞回収部
６，６’ 環状電極（電極）
７，７’ 棒状電極（電極）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞懸濁液を流通させる流路内に配置され、流通方向に軸方向を一致させ、かつ、軸方向に略平行間隔をあけて交互に極性を異ならせて配置された複数の環状の電極を備える細胞分離用電極ユニット。
【請求項２】
前記環状の電極が径方向に間隔をあけて複数配置されている請求項１に記載の細胞分離用電極ユニット。
【請求項３】
細胞懸濁液を流通させる流路内に配置され、流通方向に軸方向を一致させ、かつ、軸方向に沿って周方向に略平行間隔をあけて交互に極性を異ならせて管状に配列された複数の直線状の電極を備える細胞分離用電極ユニット。
【請求項４】
前記管状に配列された電極が径方向に間隔をあけて複数配置されている請求項３に記載の細胞分離用電極ユニット。
【請求項５】
細胞懸濁液を流通させる流路と、
該流路内に配置された請求項１から請求項４のいずれかに記載の細胞分離用電極ユニットとを備える細胞分離装置。
【請求項６】
前記電極の径方向の内外の空間を流通してきた細胞をそれぞれ回収する細胞回収部を備える請求項５に記載の細胞分離装置。
【請求項１】
細胞懸濁液を流通させる流路内に配置され、流通方向に軸方向を一致させ、かつ、軸方向に略平行間隔をあけて交互に極性を異ならせて配置された複数の環状の電極を備える細胞分離用電極ユニット。
【請求項２】
前記環状の電極が径方向に間隔をあけて複数配置されている請求項１に記載の細胞分離用電極ユニット。
【請求項３】
細胞懸濁液を流通させる流路内に配置され、流通方向に軸方向を一致させ、かつ、軸方向に沿って周方向に略平行間隔をあけて交互に極性を異ならせて管状に配列された複数の直線状の電極を備える細胞分離用電極ユニット。
【請求項４】
前記管状に配列された電極が径方向に間隔をあけて複数配置されている請求項３に記載の細胞分離用電極ユニット。
【請求項５】
細胞懸濁液を流通させる流路と、
該流路内に配置された請求項１から請求項４のいずれかに記載の細胞分離用電極ユニットとを備える細胞分離装置。
【請求項６】
前記電極の径方向の内外の空間を流通してきた細胞をそれぞれ回収する細胞回収部を備える請求項５に記載の細胞分離装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−４７５３（Ｐ２０１０−４７５３Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６４６３６（Ｐ２００８−１６４６３６）
【出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【出願人】（５０４１４５３６４）国立大学法人群馬大学 (352)
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【出願人】（５０４１４５３６４）国立大学法人群馬大学 (352)
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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