WO2002046356A1 - Dispositif pour traiter de microquantites d'echantillons - Google Patents

Description

明

微量試料処理装置

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 ゥ エルに試料を注入する 糸田

際に、 試料が溢出 し、 或い は、 連通する 他の ゥ エル.に移 動する こ と を防止する と 共に、 微小な ゥェルの 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。

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 ゥェ /レに試 料を注入す る 際に、 試料が溢出 し、 或いは、 連通する他 の ゥエルに移動する こ と を防止する と 共に 、 微小な ゥェ 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。

背 景 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 （ ゥエ 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 ゥ 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 ゥ エ ル に移動 しな い よ う に注意す る 必要が あ り 、 マユ ュ ア ル で行 う 場合は 勿論、 自 動注入装置に よ る 場合であ つ て も 、 操作に困難 を伴 う 。 更 に、 微小な ゥ工ルに注入 さ れた試料の位置を 調整 し、 或い は、 次の ゥエ ル に 、 制御 しな力 S ら試料を移 動 さ せる こ と も 望まれる。

本発明 は、 力、力、る 装置において、 ゥエルに微量の試料 を注入す る 際に試料が他の ゥエルに移動 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 ゥ エル 内 にお け る位置を調整 し、 或いは、 次の ゥ 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。

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 。 発 明 の 開 示

本発明 は、 複数の ゥエルが流体に対 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 ゥエルが 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。

ま た、 本発明 は、 ゥエルに設け 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 ゥ 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。 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 ゥ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。

本発明 は、 上記微量試料処理装置 よ り な る 単位ュニ 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 る集積ユエ ッ ト 、 又は複数の集積ユニ ッ ト よ り な る ュニ ッ ト 部及び該ュ - 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、 ュニ ツ ト 部の各ュ - 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 ゥ エル内 におけ る試料の位置を調整 し、 或いは、 次の ゥ 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 ピぺ ッ ト 洗 浄部並ぴに こ れ等各部を移動す る試料供給 ピぺ ッ ト 及び 検体供給 ピぺ ッ ト 並びに こ れ等 ピぺ 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。

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 ゥエルが互いに連通 してい る こ と 、 各 ゥエルが試料 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 、 及びゥエルは管が設け ら れてレヽ 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。

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 ゥ 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 ゥエルに設け 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。

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 ゥ エルに 向 カゝ ぅ 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 おレ、て 、 相対す る ゥ エルに 向 力 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 ゥ エルに 向 カゝ ぅ 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 _t 更 に は、 流路 を介 し て互い に連通 し て い る ゥ 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 レヽ。 本 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 単位ュ - ッ ト の 1 つ 、 同 一 又 は複数種 の ュ 二 ッ 卜 を複数個集積 さ せて な る 集積ユニ ッ ト 、 又 は複数 の集禾貝ュニ ッ ト よ り な る ュ 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 ピぺ ッ ト 、 細胞 供給 ピペ ッ ト 、 検体供給 ピぺ ッ ト 及びュ 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 ュ ニ ッ ト 部 と 一体化 し て設 け る か、 ま た は、 複数のュニ ッ ト 部 に対応可能な様 に設 け 、 且つ、 液面調 節 ピぺ ッ 卜 、 細胞供給 ピ ぺ ッ ト 及び検体供給 ピぺ ッ ド 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 ユエ ッ ト 部 を ピぺ 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

'で あ り 、 ま た 、 必要 に応 じ、 ピペ ッ ト 洗浄部 を備 え て レ' て も 良い

本発明 は、 細胞供給 ピぺ 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 ュニ ッ ト 部 に供給 し 、 次いで、 液面調節 ピペ ッ ト が ュ 二 ト 部の各ュ 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 ゥ ェノレ内 の 細胞 の位置 を調整 し、 次い で液面調 節 ピ 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 ピぺ 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 ピぺ ッ ト を洗浄す る よ う 、 各 ピぺ 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 。 図面の簡単な説明

図 1 は、 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であ る。

図 2 は、 図 1 の装置の下面図であ る。

図 3 は、 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 であ る 。 矢印 は、 装置を満たす液体の液面の位置を示す。

図 4 は、 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、 ゥ 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で あ る。 矢印は、 装置 を満たす 液体の液面の位置を示す。

図 5 は、 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 ゥ エル 2 A の管 3 A の上端部 3 A b が、 他の ゥ エル 2 B の管 3 B の上端部 3 B b よ り 高 く 設定 さ れてい る構造を示す概 念図 であ る。 矢印 I 及び矢印 1 1 は、 装置を満たす液体 の液面の位置を示す。

図 6 は、 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、 ゥエルに試料 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 装置にぉレ、て、 細胞を入れ る ウ エノレ 2A の管 3A、 4A の上 端部 3Ab、 4Ab が他の ゥ 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 で あ る 。 矢印 I 及び矢印 11 は、 装置 を満たす液体の液面 の位置を示す。

図 7 は、 図 6 の構造の変形例を示す。 矢印 I 及び矢印 11 は 装置を満たす液体の液面の位置を示す。

図 8 は、 ゥ 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 は、 複数の ゥエル SB ^ 力 S流路 1 を介 して 1 つ の ゥエル 2A に連通 してい る 場合の基板の上面図 を示す， 図 1 0 は、 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 11 は 装置を満たす液体の液面の位置を示す。

図 1 1 は、 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 1 2 は、 流路 1 の構造の一例を示す。

図 1 3 は、 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 ゥエ ル に向か う 方向 を示す。

図 1 4 は、 図 1 3 の流路 1 の断面図 を示す。

図 1 5 は、 流路 1 を挟んで相対する ゥエ 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 ゥ エルに 向力 う 方向 を 示す。

図 1 6 は、 多数ュュ ッ ト の集積例であ り 、 同一タ イ プ の ュ ュ ッ ト の集積例を示す。

図 1 7 は、 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 1 8 は、 多数のュエ ツ ト を 円形に集積 さ せた例 を示 す。

図 1 9 は、 図 1 8 の 一点破線におけ る 断面図であ る。 図 2 0 は、 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 2 1 は、 反応 さ せる ゥ エ ル と 目 的物 を収納する ゥェ ル と が力 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 1 1 は、 装置を満たす液体の液面の位置 を示す。

図 2 2 は、 物質を分離す る装置の概念図。 矢印 I 及び 矢印 1 1 は、 装置を満たす液体の液面の位置を示す。

図 2 3 は、 流路 1 にお け る 土手 8 が多段式のテ ラ ス 1 1 ₄ を有する場合を示す。

図 2 4 は、 流路に沿っ て壁が設け られた ゥエ ルの例を 示す図であ る。

図 2 5 は、 流路 に沿っ て壁が設け られた ゥエ ルの他の 例を示す図であ る 。

図 2 6 は、 図 2 4 の ゥ エルが集積配置 さ れた例を示す 図であ る 。

図 2 7 は、 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 2 8 は、 液面調節 ピペ ッ ト の動き を示す図であ る。 図 2 9 は、 細胞貯蔵部にお け る 容器の例を示す図 であ る 。

図 3 0 は、 検体貯蔵部にお け る 容器の例 を示す図 であ る 。

図 3 1 は、 検体貯蔵部にお け る 図 3 0 の容器の配置例 を示す図であ る。

図 3 2 は、 検体貯蔵部にお け る 容器の他の例 を示す図 で あ る。

図 3 3 は、 検体貯蔵部にお け る 図 3 2 の容器の配置例 を示す図であ る。 ·

図 3 4 は、 本発明で使用 さ れる ピペ ッ ト の例 を示す図 であ る。

図 3 5 は、 試料注入 · 採取用管の上部に ピ ぺ ッ ト 先端 部の導入 口 を設けた例を示す。

図 3 6 は、 流路を挟んで相対す る ウエノレに 向力、 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 ゥエ ル に 向 力 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 ゥ ェノレに向力 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 3 7 は、 図 3 6 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 ゥェノレ に向力、 う 方向 を示す。

図 3 8 は、 流路を挟んで相対す る ウエノレに 向 力 う 方向 の溝が、 こ れに直交する 3 本の溝で連通 してレ、 る と 共に 相対する ゥ エルに向力 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 てレヽ る 場合を示す。 図 中矢印は相対す る ゥエルに向 か う 方向 を示す。

図 3 9 は 、 障壁が相 対す る ゥ エ ル に 向 カゝ ぅ 方向 に繋 が っ てい る 場合を示す。 図 中矢印 は相対する ゥ エル に向 か う 方向 を示す。

図 4 0 は、 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 ： ゥ エル。 添字の A、 B、 B ₁ ~ _n 、 C は ゥエルの 区別 を意味する。

3 ： 試料注入 ' 採取用管。 添字の A、 B、 B！ ^ _n , C は ゥ 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、 B i n C は ゥ 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 0 の上端部 に よ り 共有 さ れ る 空間

4010 926135879- 1 - 1 - 4 ： テ ラ ス

2 流流糸糸w 路 1 にお け る 障壁

安田田

3 流路 を挟んで相対す る ゥ エル に 向 カゝ ぅ 方向 の溝 4 1 3 に直交す る 溝

5 マ グネ ッ ト

6 ク ェ ゾレの 間 に存在す る 力 ラ ム

7 力 バ ー キ ヤ ッ プ

0 一 リ ン グ

ガィ ド ビ ン受孔

ガィ ド ビ ン 中 間支持体

支持体

部基板

路に沿 つ て設 け ら れた壁

胞貯蔵容器

胞注入部

体導入部 体貯蔵容器

ピぺ ッ ト 先端部の導入 口

ピぺ ッ ト 洗浄部

1 ： マ ルチ チ ヤ ネ ノレ シ リ ン ジ

2 ： ァ ク チ ュ タ .一

3 ： 自 動 ピぺ ッ ト の ニー ドノレ

4 ： マ ェ ュ ア ル操作用 ピぺ 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 — I I : 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 ピぺ ッ ト の動線

Y — Y ' ： 細胞供給 ピぺ ッ ト の動線

Z — Z ， ： 液面調節 ピぺ ッ ト の動線 発明 を実施する た めの最良の形態 本発明 におレヽて、 液体又は懸濁液 よ り な る 試料が注入 さ れる ゥ ェノレ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 試料の量に特別の制限はないが、 試料の量 が数 ミ リ リ 、、/ ·.—乃至マイ ク ロ リ ツ タ ーの才ーダ一又は それ以下の•¾7 ノロ'に、 技術的効果が高い こ と が期待さ れる 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 ノレ 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 ゥエル の夫々 力 S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 ゥ ェノレ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 た日寺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 。

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 、 ゥ 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 ゥエルに 移動 さ せる 必要があ る試料を取扱 う 場合に、 微小な ゥェ ル内 での位置の調節が可能 と な り 、 ま た次の ゥ 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 ゥエルに設け ら れた管の 上端が、 他の ゥ エルに設け ら れた管の上端よ り も 高 く 設定さ れる。

なお、 複数の ゥ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 ゥ 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。

本発明 を、 複数の ゥエ 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 。 伹 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 力 ら 明 ら 力、であ ろ う 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、 ゥ エ ルの一つ に細胞懸濁液を、 他方の ゥ ェルに検 体溶液を夫 々 入れ、 検体溶液が収容 されてい る ゥエ 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 ゥ エル と 検体溶液を収容する ゥエル 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。

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 。 しカゝ 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 、 ゥ 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 エノレに向 かっ て不測の移動 を起 こ しゃすい。 ま た、 注入後において ゥ 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 ゥ 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。

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 ゥエルに、 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 2 0 0 1 — 2 2 6 46 6 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。 図 1 に示す装置 に おいて は、 ゥ エル 2 A に 、 管 3 A を通 し て細胞懸濁液が 注入 さ れ る 。 ゥ エル 2 B に は検体溶液 が 管 3 B 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 力 S ゥ エル 2 A 力、 ら ゥ エル 2 B に向 力 つ て移動 し ょ 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 。

図 1 及び図 2 に示す装置 は 、 各 ゥ エ ル に お い て 管 3 A と 4 A、 3 B と 4 B 力 S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 ゥ 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）。

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 ュ ニ ッ ト を 示 し て い る 。 図 3 に お い て 、 1 0 で示す空間 が . 各 ゥ エルに設 け ら れた管 3 A、 3 B の 上端部 3 A b、 3 B b 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 1 0 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 、 注入圧及ぴ ゥ 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 。 図 4 は、 本発明 に関わる 構造の他の例を示す も の で 、 各 ゥ エルが試料注入のた め の管 3 A、 3 B 以外に、 それ と 連 通す る 関係 に あ る 管 4 A、 4 B を有 し、 それ等総ての管の 上端部 3 A b、 4 A b、 3 B b、 4 B b 力 S 空 間 1 0 を 共有す る ュ ニ ッ ト の構造を示す。

なお、 移動 した細胞を検体収容 ゥ エルか ら採取す る た め に、 該 ゥエ 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 ゥ 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。

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、 ゥエル内 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 3 A を通 して ウ エ ノレ 2 A 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、 ゥェ 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 ゥエル 2 B の 管 3 B カゝ 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 1 0 の液体を除いた後の、 管及び ゥエ 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。 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 ゥ エ ル に設け ら れた管の上端 部が、 流路 を介 して相対する ゥ 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、 ゥ 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 、 ゥ エ ル 2 A の管 3 A 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 3 A 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 ゥ 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 3 A 内及び ゥ エル 2 A 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 ゥエル 2A 内 に散在 して いた細胞を、 ゥエル 2 A 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 ゥェ 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、 ゥ 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 。

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 ゥエ 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 ノレオイ ル（比重 0 . 8 4 Zシグマ社 製 M 3 5 1 6 )、 流動パ ラ フ ィ ン等が挙げ ら れる。

図 6 は、 各 ウ エノレが試料を注入する た め の管 3 A、 3 B と 共に、 こ れ と 連通す る 関係 に あ る 管 4 A、 4 B を備 え て レ、 る場合において、 ゥエル 2 A の管の上端部 3 A b、 4 A b が ゥ エル 2 B の管の上端部 3 B b、 4 B b 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 ゥ エル 2 A 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。

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 ゥ 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 ゥ 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、 ゥエル 2 A に細胞 を、 ゥエ ル 2 C に走化性因 子 を入れ、 ゥエル 2 B 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 。

図 9 に 例示す る よ う に 、 一 つ の ゥ エ ル の周 り に流路 を 介 し て複数の ゥ 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 3 A a に管 3 A が設 け ら れてお り 、 貫通 孔 3 B ₁ 〜 ₄ a に は管 S B が、 貫通孔 4 8 ェ 〜 ₄ a に は管 4 ρ i ~ ₄ 力 S 夫 々 設 け ら れ る 。 ゥ エ ル 2 A に 管 3 A を 通 し て 細胞浮遊液 を 入れ 、 ゥ エ ル 2 B ~ 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 ゥ エ ル 2 A 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 ノレ 2 B i 〜 ₄ に 細胞 の 種類 に 対応 し た 走化性因子 を入れ、 中央の ゥ エ ル 2 A 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 ゥ エ ル 2 B ！ 〜 ₄ に 向 か っ て移動す る 。 一 定時間 経過 後 に各 ゥ エ ル 2 B ₁ 〜 ₄ 力 ら 、 管 3 B ₁ ~ ₄ を 通 じ て細胞 を採取 し、 或い は 各 ゥ エル 2 B に移動 し た細胞 を 同 定す る 。

図 8 、 9、 11 に示 さ れ る よ う な ゥ エルの連通様式 にお レヽ て 、 管 3 及び 4 はそれ等が存在す る ウ エノレ 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 ゥ エ ル の管の上端部 を他の ゥ 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 ゥ ェ 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 、 ゥ エ ル 2A の 管 3A、 4 A の 上端 部 3Ab、 4Ab 力 S 、 他の ゥ エ ル 2 B 〜 ₄ の管 3 B丄 ~ ₄ の 上 端部 S B i b 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 3 A、 4 A の 上端部 3Ab、 4Ab よ り 上 に あ る こ と を示す。 管 3A を 通 して ゥ エル 2 A に注入 さ れた細胞は、 管 3 A 及び ゥ ェ ル 2 A 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 11 の位 置 ま で下げた 後、 更 に適量 を吸 引 す る こ と に よ り 、 ゥ ェ ル 2A 内 に おレヽて 細胞 を ゥ エ ル 2 B i 〜 ₄ の方向 に 向 力、 つ て移動 さ せ、 各 ゥ 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 ゥ エル 2A の容 積力 ら 算 出 で き る 。 力 く し て 、 ゥ エル 2A 内 の細胞 は、 ゥ エル 2B ~ 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 。

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 エノレ 2 A 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 ゥ ェ ル 2B か ら 採取す る 装置の概念図 で あ る 。 こ の場合、 力 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、 ゥ 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 ゥ 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 ゥ エ ル 2 B 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、 ゥ エ ル 2A を経 由 して溶出 液 を カ ラ ム に供給 し、 溶 出物 を ゥ エ ル 2 B に集め る こ と 力 S で き る 。

上記以外に も 種々 の応用 が 可能で あ り 、 互い に連通 し た ゥ 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 。

例 え ば、 図 5 の装置の ゥ エ ル 2 A 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 11 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 ゥ 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 。 力 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 。

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、 "V F e ₂ 0₃ と F e ₃ 0₄ ) 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 ビ一ズ （magnetic beads) 市販 さ れ て お り （DYNAL 社、 ノ ノレ ゥ エー /商ロロ口名 Dynabeads)、 こ の 表 面 に種々 の抗体 を 結合 さ せ る こ と に よ り 、 磁気 ビーズを細胞ゃタ 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、 CD 19 抗体で コ ー ト さ れた磁気ポ リ ス チ レ ン ビ一ズ （DYNAL 社）を用いて末梢血 B リ ンノ、。球を単離 し てい る。

図 2 2 に例示す る よ う な装置において、 液面が I の状 態で ゥエル 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、 ゥ 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 11 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 ゥ エル 2B に移動す る。 カゝ 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 ツ 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 ツ タ ー又はそれ以下の ス ケールで も 、 蛋 白質の分離を行 う こ と ができ る。

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 各ュ 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

即 ち 、 装置 の 自 動 化 は 、 上記微量試料処理装置 の ュ ッ ト 単体、 同一又 は複数種の ュ - ッ ト を複数個集積 さ せて な る 集積ュ ニ ッ ト 、 或い は複数の集積ュニ ッ ト よ り な る ュ - ッ ト 部及び液面調節 ピぺ ッ ト と 液面調節 ピぺ ッ 卜 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 z ツ ト の 作動 は 、 液面調 節 ピ ッ ト カ s 、 ユニ ッ ト 部の各ュ ニ ッ ト の上端部 におレヽ て複 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 ゥ エル内 に お け る 試料の位置 を調整 し 、 或い は、 次の ゥ エルに試料 を移動 さ せ、 必要 に応 じ

Sir

口 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 。

な お、 ユ ニ ッ ト 部 と 共 に試料貯蔵部、 検体貯蔵部 、 及 ぴ こ れ等各部 を移動す る 試料供給 ピペ ッ ト と 検体供給 ピ ッ ト を備 え、 且つ 、 こ れ等 ピぺ ッ ト の作動 を制御す る 構 を備 え る こ と に よ り 、 試料 · 検体 ■ 試薬等の供給 ■ 取 も 含 め た装置全体を 自 動制御す る こ と が で き る 。 更 、 必要 に応 じて 、 ピぺ ッ ト 洗浄部及び ピぺ ッ ト 洗浄部 お け る ピぺ ッ ト の洗浄操作を制御す る 機構 を付加す る と も で き る 。 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 。

1 ) ユ ニ ッ ト の構造

図 3 に例示す る よ う に 、 流路 1 及び ゥ エル 2 A、 2 B は 基板 5 上 に一体的 に構築 さ れ、 基板 5 に は各 ゥ エル に通 じ る 管 3 A、 3B と 連絡す る 穴 （貫通孔） 3 Aa、 3Ba が設 け ら れ る 。 管 3 A、 3 B を 穿 っ た ブ ロ ッ ク 7 が、 各管 が基 板 5 上の各貫通 孔 3 Aa、 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 3 A、 3B の 上端部 3 Ab、 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 プ 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 レヽ て も よ く 、 更に は、 基板 ！： 、 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 、 ゥ エル 2 A、 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 3 A、 3B 等 と 共 に圧力 の変化 を緩和す る た めの 管 4 A、 4 B 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 、 或レヽ 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。 2 ) ゥ エル

ゥ 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 . 0 5〜 0 . 1 m m程度、

1 . 2 m m程度 、 長 さ 2 . 5 m m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 ゥ エ ル の何れか一 方.、 例 え ば細胞 を 収納す る ゥ 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 ベ く 、 流路 に 直交 し て壁 を設 け る こ と に よ り 、 ゥ エル内 に お け る 細胞の位置 を調整 し て も よ い （図 2 4 )。 図 2 4 は 流路 1 を介 し て ゥ エル 2 A 、 2 B が連通 し て お り 、 夫々 の ゥ エル に 、 流路 1 に直交 し て壁 2 4 A及び 2 4 B が設 け ら れてい る 場合 を示す。 壁 2 4 と 流路 1 と の 間隔は任意 に設定でき る が 、 通常は 5 0〜 3 0 0 /2 m力 ら 選ばれ る 。

図 2 5 は、 流路 に 直交 し て壁を設 け た ゥ エル と 流路の 変形例 を示 し て お り 、 （ 1 )は ゥ 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 ゥ エ ル （ 2 A ) に 対 し 二個 の ゥ ヱ ノレ ( 2 B 、 2 C )力 S設 け ら れて い る と 共 に ゥ エ ル 2 A側 にの み壁 2 4 が設 け ら れて レヽ る 場合 を 、 （ 3 )は流路 において 障壁の列が テ ラ ス 1 1 を挟んで二列設 け ら れて い る 場合 を、 夫々 示 し て レ、 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。 3 ) 流路

流路 1 (図 1 、 図 3 、 図 4 参照）の構造の一例 を 図 1 2 に よ り 説明すれば次の通 り で あ る 。 流路 1 は、 両端の ゥ エル 2 A と ゥ エル 2 B 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 ゥ エ ル 2 A 、 2 B 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 レ、 が、 例 え ば、 高 さ 0.003〜 0. 1 mm 程度、 相対す る ゥ エル に 向 力、 う 方 向 にお け る 長 さ と し て 0.01〜 0.5 mra 程度、 相対す る ゥ エルに 向 カゝ ぅ 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。

好ま しい態様 と し て は、 土手の 上に、 図 1 3 〜図 1 5 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 〜 50 μ ηι 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、 Τ 細胞、 Β 細胞等の場合は 3 〜 10 μ m、 例 え ば 4 、 5 、 8 又 は 10 μ m か ら 選ばれ、 が ん細胞や組織に存在す る 細胞の場合は 8〜 20 μ m の幅が選ばれ る 。

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 力 S 好ま し レヽ； テ ラ ス 11 を設 け る 場合、 そ の相対す る ゥ エ ル に 向 力 う 方 向 の長 さ は約 0. 0 1 m m乃至約 0. 5m mか ら 適宜選 ば れ る 。

な お、 図 2 3 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 、 ゥ エル内 で細胞等 の試料の位置 を調整す る た め に、 一方の ゥ 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 力 ら の 距離 （図 にお い て は障壁 12 の 高 さ ） を 3 _μ ηι、 テ ラ ス 11— L及び 11_ ₄ の ガ ラ ス 基板 6 力 ら の距離 を 4. 5 μ πι と し 、 ゥ エル 2 Α に細胞 を 入れ、 ゥ エル 2 Β 側カゝ ら 吸 引 す る と 、 こ れ ら の 細胞 はテ ラ ス 11— i 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— 丄〜 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 5 μ ηι の範囲 で設定 さ れ得 る 力 S 、 こ れに 限定 さ れ る わ け で は な い。 こ こ で 、 細 胞 を 収 納 す る ゥ エ ル の 反 対側 の テ ラ ス （ 11 _ ₃ ) の長 さ を 、 細胞 を 収納す る ゥ 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 1 2 が設け ら れて い る 場合 を示 してい る が テ ラ ス 11 ₂及び 1し ₃ の ガ ラ ス 基板 6 力 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。

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 力 S で き る 。 溝 13 の幅は通常 3 〜 50 μ m 力 ら 選 ばれ、 対象 と す る 細胞が 1 個づっ通過す 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 〜 10 m、 例 え ば 3 、 5 、 8 又 は 10 μ niカゝ ら 選 ばれ、 が ん細胞や組織に 存在す る 細胞の 場合は 8 〜 20 μ m 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 1 m m 、 障壁の 幅 10 μ m、 溝 の 幅 5 i m 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 7 0 本で あ る 。

障壁 12 の長 さ は、 約 5 〜約 400 μ m 力 ら 選ばれ、 例 え ば、、 5 、 15、 20、 30、 40、 60、 100、 200、 300 又 は 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 3 8 の場合は、 縦横 の長 さ が ほ ぼ等 しい方が効果的で あ る 。 流路 1 を形成す る 溝 1 3 は、 図 1 5 に例示す る ご と く 相 対す る ゥ エル に 向 カゝ ぅ 方向 に直交す る 1 乃至複数本の 溝 1 4 で互い に連通 し て いて も よ い。 力 く す る こ と に よ り 、 一方の ゥ エ ル に 入れた物質が他方の ゥ エルに 向 力 ^¾ つ 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 1 3 の 幅 を 、 相 対す る ゥ エ ル に 向 カゝ ぅ 方 向 で こ れ に 直交 す る 溝 1 4 を横切 る 度 に段階的 に 変化 さ せて も よ い （図 3 6、図 3 7 参照）。 或い は、 流路 を挟んで相 対す る ゥ 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 3 8 参 照）。 図 3 8 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 ゥ エ ル に 向 か う 方向 に 繋 が っ て いて も よ い （図 3 9 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 （図 2 5 ( 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 4 0 におい て、 （ 1 )は上面図、 （ 2 )は断面図 であ る 。

障壁 1 2 の 高 さ （溝の深 さ ） は、 細胞の移動 を観察す る 際 の顕微鏡や C C D 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、 1 0〜 40 倍 の 対物 レ ン ズ の 焦 点深度 に合わせ る と 3 〜 4 . 5 μ m程度 が好ま しいが、 こ れに 限定 さ れる 必要はない。

4 ) ゥエル 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 1 2 及び溝 1 3 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 ゃエ ッ チ ン グ 、 例 え ば ゥ エ ツ ト エ ッ チ ン グや ド ラ イ エ ッ チ ン グ等 に よ り ェ 作 さ れ る 。 ゥ エル 2 及ぴ貫通孔 3 a、 4 a は障壁 1 2 や溝 1 3 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 法ゃ 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 ゥエル 2 を夫々 別に作製 し、 組合わせて も よ い。

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 つ て ゥ 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 1 m m程度で よ く 、 円 形の場合は直径が 1 m m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 2 m n！〜 1 O m m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 。

各ュュ 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 揷入が容易 と な る （図 3 5 ( 1 )、 ( 2 ) に お け る 2 9 )。

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 力 カゝ 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 レ、 限 り 特に 限定 さ れ る も の ではな レヽが 、 0 . 7〜 2 m m あれば充分で あ る。

7 ) 多数のュュ ッ ト の配列

流路 を介 して連通 し だ複数の ゥ エルを 1 ュニ ッ ト と し て 、 複数の ュ エ ツ 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 ュ 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 。 図 1 6 は、 図 4 に示す、 2 つの ゥエルが流路を介 して 連通 し て な る ユ ニ ッ ト が 、 1 辺が 1 6 m m の正方形で あ る 一枚の基板 5 上に 1 2 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 . 7 πι m 、 短辺 が 1 . 2 m mで あ り 、 各ユ ニ ッ ト は 0 . 8 m m の 間隔で配置 さ れてい る。

図 1 7 は、 図 1 6 に示 さ れる 多数ュニ ッ ト の集積を更 に集積 さ せた場合の一例を示す。 即 ち、 図 1 7 において A 〜 ₄ 、 B ！ _ ₄ , C ₁ 〜 ₄ で表 さ れ る 四 辺形の 夫々 が 図 1 6 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。

図 1 8 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 1 8 の一点破線におい け る 断面を 図 1 9 に示す。 大き さ の一例を示せば、 ゥエル 2 A及び 2 B は半径方向 の幅が 1 . 5 m m、 流路 1 の半径方向 の 幅は 0 . 5 m mで あ り 、 流路 1 には 1 0 μ m幅の溝 1 3 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 . 0 m m と な る。

図 2 6 は、 図 2 4 に示すタ イ プのユニ ッ ト が 1 2 個集 積配置 さ れた場合を示す。

こ れ ら 、 多数のュニ 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 ノく一す る よ う に 1 個又は 1 枚 と す る こ と ができ る （図 2 0 参照） 図 2 0 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。 カバ一 キ ヤ ッ プ 1 7 と 中間支持体 2 1 の間に多数ュニ ッ ト を集積 さ せた基板 5 、 ノ 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 2 1 と 底支持体 2 2 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 2 1 で規定 さ れ、 中間支持体 2 1 に設け ら れたガイ ド ビ ン 2 0 と ブ ロ ッ ク 7 の底面に設 け ら れたガイ ド ピ ン受孔 1 9 に よ つ 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。

なお、 図 2 0 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 ゥエル 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。

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。

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 2 7 に示す。 図 2 7 において、 U はュュ ッ ト 部、 C は細胞貯蔵部、 S は検体貯蔵部、 Wは ピぺ 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 ピぺ ッ ト の動線の例 を示 し、 直線 Y 一 Y 'は、 横列 に配置 さ れた複数個の細胞供給 ピぺ ッ ト の動線の例を示す。 ュニ ッ ト 部 U は ピぺ ッ ト の動線位置 にセ ッ ト さ れてお り 、 各ュエ ツ 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 ピぺ ッ ト はュ エ ツ ト 部 U の 4 B 〜 4 A上にセ ッ ト さ れてお り 、 その動 線は、 例 え ば図 2 8 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。

細胞供給 ピぺ 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 をュ ニ ッ ト 部 U ま で移動 し、 各ュニ ッ ト の ゥ エル 2 A に細胞注入管 3 A を通 して 細胞懸濁液を供給す る 。 そ の後、 細胞供給 ピぺ 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 ピぺ 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 2 5 内の細胞懸濁液を攪拌する こ と が好ま しい。

次いで、図 2 8 に示す如 く 、 液面調節 ピぺ ッ ト が各ュ エ ツ ト の空間部 1 0 の液体を吸引 し、 液面を 1 1 の位置ま で下げた後、 更 に所定量を吸引 して ゥエル 2 A内の細胞 の位置を調整す る 。 その後、 液面調節 ピぺ 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 1 0 の液面 を I の位置 に 戻す。 そ の後 、 液面調節 ピ ぺ ッ ト は更に上昇 し、 作動 を停止す る か、 後続のュ ュ ッ ト 上に移動する 。

次に、 検体供給 ピぺ 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 3 B を通 して ゥエル 2 B 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 ぺ 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、 後続のュニ ッ ト 部 U に検体を供給す る た めに移動す る 。

か く して細胞懸濁液及び検体が供給 さ れたュュ ッ ト 部 U は図 2 7 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 < ュ ニ ッ ト 部 U の移動に よ り 、 次のュニ ッ ト 部 U の列が ピ ぺ 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 、 次のュニ 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。

細胞貯蔵部 C は、 ュュ ッ ト 部 U に供給 さ れ る 細胞 をー 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 2 9 は、 細胞 貯蔵部 C の形体の一例を示す も の で、 ュエ ツ ト 部 U にお け る 各ュュ ッ ト の配置及び複数の細胞供給 ピぺ ッ ト に対 応 して複数の細胞貯蔵容器 2 5 が配置 さ れてい る。 図 2 9 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 2 6 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 2 7 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 ピぺ ッ ト に吸引 さ れる た め に、 細 胞貯蔵容器 2 5 の底部 を絞 る こ と が好ま しレヽ。 図 2 9 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。

検体貯蔵部 S は、 ュニ 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 ュニ ッ ト 部 U に供給 さ れる 場合は、 各検体をマイ ク ロ ピ ぺ 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 3 0 に例示する よ う に、 容器の 口径 よ り も大き な径を有する ピぺ ッ ト 先端部の導入 口 2 9 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 3 0 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 3 0 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 3 0 ( 2 ) に は、 マ ニ ュ アル操作に よ り 検体を注入する 際に、 ピぺ ッ ト の先 端部 3 4 力 S ピぺ ッ ト 先端部の導入 口 2 9 か ら容器 2 8 の 内 部に ま で挿入 さ れてい る 状態を示 して あ る 。 図 3 1 には 複数個の検体貯蔵容器が、 検体供給 ピぺ ッ ト の動線 X —

X ， ： 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 をュ 二 ッ ト 部 U にお け る ユニ ッ ト の間隔に合わせ る こ と がで さ る 。 なお、 検体貯蔵容器は角型であ っ て も よ く 、 その 例を 図 3 2 に示 し、 図 3 3 に は複数個の検体貯蔵容器が 検体供給 ピ ぺ ッ ト の動線 X — X 'に沿 つ て配列 さ れた場 合を示す。

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 ' 出 を コ ン ピュ ータ ーで制御で き る も の で、 図 3 4 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。 ピぺ ッ ト の -一 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 3 4 において （ 1 ) は上面図、. ( 2 ) は横面 図で あ る。

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 ォ力 メ ラ の組合せ等であ る 。 対物 レ ンズに C C D カ メ ラ を取 り 付けた構造を採用す る こ と も でき る 。 集積ユエ ッ ト の検出 において は、 対物 レ ン ズが各ュ - 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。 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 ュ 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 の集積ュニ ッ ト に対応す る こ と が可能 と な る 。

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 。 産業上の利用可能性

本発明 の構造に よ れ ば、 ゥ エルに液体試料 を 注入す る 際 に試料が他の ゥ 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 ゥ エル内 に お け る 位置 を調整 し、 或い は、 次 の ゥ エルに試料を制 御 し な が ら移動 さ せ る こ と が で き る 。

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 。

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。

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、 ゥ エル と ゥェ 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 ゥ エ ル細胞懸濁液を入れ、 他 方の ゥ 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。

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、 5 0 分の 1 乃至 1 0 0 0 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 、 カゝ 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 · 1 μ 1 の血液で よ く 、 好酸球、 単球又 は好塩基球では 1 μ 1 程度の血液で測定可能で あ る 。

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 力 S あ る 。

本発 明 に 関 わ る 装置の 単位ュ 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 。

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 。

Claims

an 求 の 囲

( 1 ) 複数の ゥエルが流体に対 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 ゥ 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 めの管を備えてレヽ 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

( 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 イ ノレ 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。

( 3 ) ゥ 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 ゥエル 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。

( 4 ) 流路を介 して互い に連通 してい る ゥ 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。

( 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 集積ュニ ッ ト 、 又は複数の集積ュニ ッ ト よ り な る ュ - ッ ト 部及び該ュニ 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 ぺ 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。

( 6 ) 液面調節 ピぺ ッ ト が、 ュニ ッ ト 部の各ュ - 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 ゥ エル内 にお け る 試料の位置を.調整 し、 或い は、 次の ゥ 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。

( 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 ピぺ ッ ト と 検体供給 ピぺ 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。

( 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。

( 9 ) 流体に対 して抵抗を有す る 流路を介 して複数の ゥ エ ルが 互い に連通 し て レ、 る こ と 、 各 ゥ 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 ゥエルは管が設け 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

( 1 0 ) 細胞 を収納す る た め の ゥ 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 ゥ 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。

(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。

(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。

(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 ,

(14) 流路 に お い て 、 相 対す る ウ エノレに 向 力 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。

(15) 流路 に お い て 、 相 対す る ゥ エルに 向 力 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。

(16) 流路 において 、 相対す る ゥ エルに 向 力 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 記載の細胞走化性検出及び走化 細胞分離装置。

(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 記載の細胞走化性検出及 ぴ走化細胞分離装置。

(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 12 記載の細胞走化 性検出又は走化細胞分離装置。

(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 18 記載の細胞走化性検出又は 走化細胞分離装置。

(20) 流路 を介 して互い に連通 して い る ゥ 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。

(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 単位ュニ ッ ト の 1 つ、 同一又は複 数種のュ ニ ッ ト を複数個集積 さ せてな る集積ュニ 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 ピぺ ッ ト 、 細胞供給 ピペ ッ ト 、 検体供給 ピペ ッ ト を備 え、 且つ ュ 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 ュ ニ ッ ト 部 と 一体化 し て設 け る か、 ま た は、 複数の ュ ニ ッ ト 部 に対応可能な様 に設 け 、 液面調節 ピぺ ッ ト 、 細胞供給 ピぺ ッ ト 及び検体供給 ピ ぺ ッ ト の 移動 を 制 御す る 機構及 び、 必 要 に応 じ 、 ュ ニ ッ ト 部 を検出部 に移動 さ せ る と 共に次 の ュ 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。

( 2 2 ) ピペ ッ ト 洗浄部 を備 え 、 ピペ ッ ト 力 S 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 2 1 記載の細胞走化性検出 又 は走 化細胞分離装置。

( 2 3 ) 細胞供給 ピぺ 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 ュ ニ ッ ト 部 に供給 し、 次い で、 液面調節 ピペ ッ ト が ュ - ッ ト 部 の各ュ - 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 ゥ エル 内 の細胞 の位置 を調整 し 、 次い で液面調節 ピぺ 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 ピぺ 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 ぺ ッ ト 洗浄部 に移動 し、 洗浄液の 吸排を反復繰 り 返 して ピぺ ッ ト を洗浄す る よ う 、 各 ピぺ ッ ト の作動が制御 さ れ る こ と を 特徴 と す る 請求項 2 2 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。