JP5812469B2 - Cell separation chip - Google Patents

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雄輝 柳瀬
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Description

本発明は、測定対象の細胞を他の細胞から分離する細胞分離チップに関する。   The present invention relates to a cell separation chip that separates cells to be measured from other cells.

近年、食物アレルギー等の即時型アレルギーが社会問題化している。即時型アレルギーは、社会生活を妨げたり、場合によっては命に関わるものとなる。そこで、即時型アレルギーの診断の簡略化や、信頼性の向上が望まれている。   In recent years, immediate allergies such as food allergies have become a social problem. Immediate allergies can interfere with social life or in some cases can be life-threatening. Therefore, simplification of immediate allergy diagnosis and improvement of reliability are desired.

当初、即時型アレルギー診断では、原因食物の摂取等により、症状の誘発を確認する負荷試験や、患者の血液や皮膚を用いた検査が行われるのが一般的であった。しかしながら、これらの方法は、被験者への負担が大きかったり、多くの血液が必要となったり、偽陽性、偽陰性の割合が高いなどの不都合があった。   Initially, in the immediate type allergy diagnosis, a load test for confirming the induction of symptoms by ingestion of causal food or the like, and a test using blood or skin of a patient were generally performed. However, these methods have disadvantages such as a heavy burden on the subject, a lot of blood required, and a high ratio of false positives and false negatives.

最近では、細胞レベルでの分析により、即時型アレルギー診断が行われるようになってきている。細胞レベルでの即時型アレルギー診断では、遠心分離やフィルタ分離などによって、血液サンプルの中から、測定対象となる細胞を抽出する必要がある。そこで、血液サンプル中における測定に不必要な細胞(例えば、測定対象をI型アレルギーの原因細胞である好塩基球細胞とするならば、好塩基球細胞以外の細胞)を磁気修飾し、磁気ビーズ法を用いて除去する装置等が開示されている(例えば、特許文献1参照)。磁気ビーズは、測定対象の細胞又はそれ以外の細胞に特異的な抗体に結合させ、細胞を磁気標識するものである。   Recently, an immediate allergy diagnosis has been performed by analysis at the cellular level. In immediate allergy diagnosis at the cell level, it is necessary to extract cells to be measured from a blood sample by centrifugation or filter separation. Therefore, cells that are unnecessary for measurement in a blood sample (for example, cells other than basophil cells if the measurement target is basophil cells that cause type I allergy) are magnetically modified, and magnetic beads An apparatus or the like for removal using a method is disclosed (for example, see Patent Document 1). A magnetic bead binds to an antibody specific for a cell to be measured or other cells and magnetically labels the cell.

また、カラムの中に、直径約500μmの磁性粒子を敷き詰め、そのカラム内に血液を流すことにより、磁気修飾細胞を除去する装置も開示されている。このような装置で分離された好塩基球細胞は、抗原で刺激され、細胞から分泌されるヒスタミンの測定等に用いられる。   An apparatus for removing magnetically modified cells by spreading magnetic particles having a diameter of about 500 μm in a column and flowing blood through the column is also disclosed. Basophil cells separated by such an apparatus are stimulated with an antigen and used for measurement of histamine secreted from the cells.

特開2006−006166号公報JP 2006-006166 A

上述した装置で血液から細胞を取り出すには、多くの血液サンプル、例えば1検査に数ml(例えば2〜3ml以上)程度の血液サンプルが必要となるため、検査回数が増えると患者の負担も大きくなる。また、上述した装置は、何度も使用されるので、コンタミネーションにより診断の信頼性が低下するおそれがある。   In order to extract cells from blood with the above-described apparatus, a lot of blood samples, for example, a blood sample of about several ml (for example, 2 to 3 ml or more) is required for one test. Become. Moreover, since the apparatus mentioned above is used many times, there exists a possibility that the reliability of a diagnosis may fall by contamination.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、サンプル量を少なくしつつ、信頼性の高い診断が可能となる細胞分離チップを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a cell separation chip that enables highly reliable diagnosis while reducing the amount of sample.

上記目的を達成するために、本発明の第1の観点に係る細胞分離チップは、
基板に部材を貼りあわせることによって形成される細胞分離チップであって、
前記基板と前記部材との間に設けられたマイクロリッターオーダの容積を有する空隙として、
測定対象の細胞とそれ以外の磁気修飾細胞とを含む溶液の投入口が前記部材上に設けられた溶液投入部と、
前記溶液投入部から延び複数本に分岐する微細流路と、
前記溶液投入部に投入され前記微細流路を流れる前記溶液が出力される溶液出力部と、
が設けられ、
外部磁場の磁場勾配を大きくするために前記部材内に含有された磁性粒子であり、前記磁気修飾細胞の流れを妨げる磁場勾配を前記微細流路内に発生させる磁場勾配発生手段を備え
前記部材では、
前記微細流路の周囲に前記磁性粒子が密集配置されている
In order to achieve the above object, a cell separation chip according to the first aspect of the present invention comprises:
A cell separation chip formed by attaching a member to a substrate,
As a void having a volume of microliter order provided between the substrate and the member,
A solution loading portion provided on the member with a loading port of a solution containing cells to be measured and other magnetically modified cells; and
A fine flow path extending from the solution charging portion and branching into a plurality of lines ,
A solution output unit that outputs the solution that is input to the solution input unit and flows through the fine channel;
Is provided,
Magnetic particles contained in the member for increasing the magnetic field gradient of an external magnetic field, and comprising a magnetic field gradient generating means for generating a magnetic field gradient in the fine channel that prevents the flow of the magnetically modified cells ,
In the member,
The magnetic particles are densely arranged around the fine channel .

前記溶液出力部は、
前記部材上に形成された大気開放部を有し、
前記微細流路は、毛細管力により前記溶液を前記溶液出力部側に送液するように形成されている、
こととしてもよい。
The solution output part is
Having an air opening formed on the member;
The fine channel is formed so as to send the solution to the solution output unit side by capillary force.
It is good as well.

前記溶液出力部には、
前記測定対象の細胞を刺激する物質を投入する投入口が設けられている、
こととしてもよい。
In the solution output part,
An inlet for introducing a substance that stimulates the cell to be measured is provided,
It is good as well.

前記磁場勾配発生手段は、
前記部材内に配線された電流回路である、
こととしてもよい。
The magnetic field gradient generating means includes
A current circuit wired in the member;
It is good as well.

前記磁場勾配発生手段は、
前記部材内に埋め込まれた小型磁石である、
こととしてもよい。
The magnetic field gradient generating means includes
A small magnet embedded in the member,
It is good as well.

前記溶液出力部には、
前記測定対象の細胞がスポッティングされる金属薄膜が、前記基板上に設けられている、
こととしてもよい。
In the solution output part,
A metal thin film on which the cells to be measured are spotted is provided on the substrate;
It is good as well.

前記金属薄膜が形成された前記基板の反対側の面から、全反射条件を満たす入射角でP偏光を前記金属薄膜に入射させる入射手段と、
前記金属薄膜に入射した前記P偏光の反射光の強度に関する情報を検出する検出手段と、
をさらに備える、
こととしてもよい。
Incident means for causing P-polarized light to be incident on the metal thin film at an incident angle satisfying a total reflection condition from the opposite surface of the substrate on which the metal thin film is formed;
Detecting means for detecting information on the intensity of the reflected light of the P-polarized light incident on the metal thin film;
Further comprising
It is good as well.

前記検出手段は、
前記金属薄膜に入射した前記P偏光の反射光の2次元強度分布に相当する強度像を撮像する、
こととしてもよい。
The detection means includes
Capturing an intensity image corresponding to a two-dimensional intensity distribution of the P-polarized reflected light incident on the metal thin film;
It is good as well.

付着した前記測定対象の細胞の変化に伴って変化する前記金属薄膜のインピーダンスの変化を検出する検出手段をさらに備える、
こととしてもよい。
It further comprises a detecting means for detecting a change in impedance of the metal thin film that changes in accordance with a change in the attached cell to be measured.
It is good as well.

前記金属薄膜への入射光と反射光との偏光状態の変化を検出する検出手段をさらに備える、
こととしてもよい。
It further comprises detection means for detecting a change in polarization state between incident light and reflected light on the metal thin film,
It is good as well.

前記溶液出力部が複数設けられている、
こととしてもよい。
A plurality of the solution output units are provided,
It is good as well.

前記溶液出力部として、
第1の溶液出力部と、第2の溶液出力部とが設けられ、
前記磁場勾配発生手段は、
前記第1の溶液出力部に連通する前記微細流路内だけに前記磁気修飾細胞の流れを妨げる磁場勾配を発生させる、
こととしてもよい。
As the solution output part,
A first solution output unit and a second solution output unit are provided;
The magnetic field gradient generating means includes
Generating a magnetic field gradient that hinders the flow of the magnetically modified cells only in the fine flow path communicating with the first solution output section;
It is good as well.

本発明に係る細胞分離チップは、マイクロリッターオーダの容積を有する空隙の一部である微細流路を、細胞を含む溶液が送液される間に、測定対象となる細胞を他の磁気修飾細胞から分離抽出することができるので、小量の溶液から測定対象の細胞を抽出することができる。また、本発明に係る細胞分離チップは、使い捨てとすることができるので、コンタミネーションを防止して、信頼性の高い診断を行うことができる。   In the cell separation chip according to the present invention, a cell to be measured is transferred to another magnetically modified cell while a solution containing cells is fed through a fine channel which is a part of a void having a volume of microliter order. Therefore, cells to be measured can be extracted from a small amount of solution. In addition, since the cell separation chip according to the present invention can be disposable, contamination can be prevented and highly reliable diagnosis can be performed.

図1(A)は、本発明の実施の形態1に係る細胞分離測定チップの斜視図である。図1(B)は、その細胞分離測定チップの側面図である。FIG. 1A is a perspective view of a cell separation measurement chip according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1B is a side view of the cell separation measurement chip. 微細流路に生じる磁界を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the magnetic field produced in a fine flow path. 図1(B)の光学測定部の詳細な構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the detailed structure of the optical measurement part of FIG. 1 (B). 反射光の強度の入射角度依存性の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the incident angle dependence of the intensity | strength of reflected light. 図5(A)乃至図5(C)は、生細胞を刺激しない場合の反射強度像の画像の時間変化の一例である。FIGS. 5A to 5C are examples of temporal changes in the image of the reflection intensity image when the living cells are not stimulated. 図6(A)乃至図6(C)は、生細胞を刺激した場合の反射強度像の画像の時間変化の一例である。FIGS. 6A to 6C are examples of temporal changes in the image of the reflection intensity image when a living cell is stimulated. 図1(A)の細胞分離測定装チップを用いた細胞測定動作のフローチャートである。It is a flowchart of the cell measurement operation | movement using the cell separation measuring device chip | tip of FIG. 1 (A). 本発明の実施の形態2に係る細胞分離測定チップの斜視図である。It is a perspective view of the cell separation measuring chip concerning Embodiment 2 of the present invention.

この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
まず、この発明の実施の形態1について説明する。
(Embodiment 1)
First, a first embodiment of the present invention will be described.

図1(A)には、本実施形態に係る細胞分離チップとしての細胞分離測定チップ100の斜視図が示され、図1(B)には、細胞分離測定チップ100の側面図が示されている。   FIG. 1A shows a perspective view of a cell separation measurement chip 100 as a cell separation chip according to this embodiment, and FIG. 1B shows a side view of the cell separation measurement chip 100. Yes.

図1(A)、図1(B)に示すように、細胞分離測定チップ100は、基板1と、部材2とを貼りあわせることによって形成されている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the cell separation measurement chip 100 is formed by bonding a substrate 1 and a member 2 together.

基板1は、ガラス基板である。このガラス基板としては、例えば、S−LAL−10ガラスが採用される。このガラスの屈折率は1.72である。   The substrate 1 is a glass substrate. As this glass substrate, for example, S-LAL-10 glass is employed. The refractive index of this glass is 1.72.

部材2は、例えば、PDMS(ポリジメチルシロキサン)で形成されている。基板1と部材2との間には、空隙が設けられている。この空隙は全体でも、マイクロリッターオーダの容積を有している。   The member 2 is made of, for example, PDMS (polydimethylsiloxane). A gap is provided between the substrate 1 and the member 2. This void as a whole has a volume of microliter order.

この空隙は、溶液投入部3と、溶液出力部としての測定部4A、4Bと、微細流路5とに分けることができる。   This void can be divided into a solution charging unit 3, measurement units 4 </ b> A and 4 </ b> B as solution output units, and a fine flow path 5.

溶液投入部3は、測定対象の細胞とそれ以外の磁気修飾細胞とを含む溶液の投入口が部材2上に設けられている。溶液投入部3は、部材2の上面から下面を貫通している。溶液投入部3の最下部は、チャンバー構造となっており、そこに液溜りが形成されている。   The solution inlet 3 is provided with an inlet of a solution containing cells to be measured and other magnetically modified cells on the member 2. The solution charging part 3 penetrates the lower surface from the upper surface of the member 2. The lowermost part of the solution charging part 3 has a chamber structure in which a liquid pool is formed.

測定部4A、4Bは、溶液投入部3と、微細流路5を介して連通している。測定部4A、4Bでは、測定対象の細胞がスポッティングされる金属薄膜6が、基板1上に設けられている。金属薄膜6については、後述する。   The measurement units 4A and 4B communicate with the solution input unit 3 through the fine flow path 5. In the measurement units 4A and 4B, a metal thin film 6 on which cells to be measured are spotted is provided on the substrate 1. The metal thin film 6 will be described later.

測定部4A、4Bでは、微細流路5に連通する大気開放部が部材2上に形成されている。この大気開放部は、測定対象の細胞に対する刺激物質を投入する投入口である。大気開放部から投入された刺激物質は、そのまま金属薄膜6に付着した測定対象の細胞を刺激する。   In the measurement units 4 </ b> A and 4 </ b> B, an air release portion communicating with the fine flow path 5 is formed on the member 2. This atmosphere opening part is an inlet for introducing a stimulating substance for the cell to be measured. The stimulating substance put in from the atmosphere opening part stimulates the cell to be measured attached to the metal thin film 6 as it is.

微細流路5は、溶液投入部3と測定部4A、4Bとを連通する。微細流路5は、測定対象の細胞と磁気修飾細胞とを分離する機能性流路である。この細胞分離測定チップ100では、微細流路5が複数本設けられている。各微細流路5は、毛細管力により溶液を測定部4A、4Bに送液するように形成されている。すなわち、溶液投入部3に溶液が投入されると、その溶液は、微細流路5の毛細管力により、微細流路5内を測定部4A、4Bまで送液される。なお、各微細流路5の長さは同一である。このようにすれば、一方の測定部に早めに溶液が到達して、他方の測定部に溶液が送液されなくなるのを防ぐことができる。   The fine channel 5 communicates the solution charging unit 3 with the measuring units 4A and 4B. The fine channel 5 is a functional channel that separates cells to be measured and magnetically modified cells. In this cell separation measurement chip 100, a plurality of fine flow paths 5 are provided. Each fine channel 5 is formed so as to send the solution to the measurement units 4A and 4B by capillary force. That is, when a solution is introduced into the solution introduction unit 3, the solution is sent to the measurement units 4 </ b> A and 4 </ b> B through the microchannel 5 by the capillary force of the microchannel 5. In addition, the length of each fine channel 5 is the same. In this way, it is possible to prevent the solution from reaching one measurement unit early and the solution from being delivered to the other measurement unit.

部材2は、砂鉄やフェライト等の磁性粒子7を複数包含する。磁性粒子7の直径は、例えば500μm程度である。磁性粒子7は、微細流路5の近傍に配置されている。   The member 2 includes a plurality of magnetic particles 7 such as iron sand and ferrite. The diameter of the magnetic particle 7 is, for example, about 500 μm. The magnetic particles 7 are arranged in the vicinity of the fine flow path 5.

ここで、細胞分離測定チップ100が、図2に示すように、微細流路5の流路方向に垂直な方向の磁界の中に置かれた場合について考える。この状態で、微細流路5内を直径2〜3μmの磁気ビーズで修飾された磁気修飾細胞が流れると、その磁気修飾細胞は、その磁界の影響を受けて、流れを妨げられ、微細流路5内の内壁等に付着する。   Here, consider a case where the cell separation measurement chip 100 is placed in a magnetic field in a direction perpendicular to the flow path direction of the fine flow path 5, as shown in FIG. In this state, when a magnetically modified cell modified with a magnetic bead having a diameter of 2 to 3 μm flows in the microchannel 5, the magnetically modified cell is affected by the magnetic field and is prevented from flowing. It adheres to the inner wall of 5.

この磁気修飾細胞が磁界より受ける力Fは、次式のようになる。

部材2内に包含される磁性粒子7は、上記式(1)のうち、次式で示される磁場勾配の部分を大きくする。

これにより、磁気修飾細胞が磁界から受ける力は大きくなる。
The force F received by the magnetically modified cell from the magnetic field is as follows.

The magnetic particle 7 included in the member 2 enlarges the magnetic field gradient portion represented by the following expression in the above expression (1).

Thereby, the force which a magnetic modification cell receives from a magnetic field becomes large.

なお、磁性粒子7が含有された部材2(PDMS製)を形成するには、二種の液体を混合してPDMS原液を生成した後に、液体の状態のPDMS原液を鋳型に流し、80度でベークして焼き固めるのが通常である。この際、鋳型に磁性粒子7を配置させ、PDMS原液を流し込み形成することで、部材2を作製する。   In order to form the member 2 (made of PDMS) containing the magnetic particles 7, two liquids are mixed to form a PDMS stock solution, and then the liquid PDMS stock solution is poured into a mold at 80 degrees. Usually, it is baked and hardened. At this time, the member 2 is produced by arranging the magnetic particles 7 in the mold and pouring and forming a PDMS stock solution.

PDMSに磁性粒子7を含有させると内部に気泡が発生しやすくなる。そのため、PDMS原液を鋳型に流し込んだ後に真空脱気処理を行うのが望ましい。   When the magnetic particles 7 are contained in PDMS, bubbles are easily generated inside. Therefore, it is desirable to perform vacuum deaeration after pouring the PDMS stock solution into the mold.

また、磁性粒子7を含有するPDMSは焼き固めた際に反りかえる性質がある。これを避けるために、
(1)鋳型底面に配置する磁性粒子7の密度を調整する
(2)焼き固める上面に重しを載せておく
などの工夫が施されている。
Further, PDMS containing magnetic particles 7 has a property of warping when baked and hardened. To avoid this,
(1) The density of the magnetic particles 7 arranged on the bottom surface of the mold is adjusted. (2) A weight is placed on the top surface to be baked and hardened.

(1)の場合、部材2の微細流路5の近傍に磁性粒子7が配置されるように、鋳型にPDMS原液を注ぎこむ前に、鋳型内の微細流路5の近傍に相当する場所に、磁性粒子7を密集させて配置するにしてもよい。また、鋳型の微細流路5の近傍に相当する場所に、電気回路を配線しておき、電気回路に電流を流して周辺に磁界を発生させ、その磁界により磁性粒子7を引き寄せた状態で、PDMS原液を鋳型に流しこむようにしてもよい。   In the case of (1), before pouring the PDMS stock solution into the mold so that the magnetic particles 7 are arranged in the vicinity of the fine flow path 5 of the member 2, in a place corresponding to the vicinity of the fine flow path 5 in the mold. The magnetic particles 7 may be densely arranged. In addition, an electric circuit is wired in a location corresponding to the vicinity of the fine flow path 5 of the mold, a current is passed through the electric circuit to generate a magnetic field around it, and the magnetic particles 7 are attracted by the magnetic field, The PDMS stock solution may be poured into a mold.

完成した部材2では、微細流路5の近傍に磁性粒子7が配置され、流れるサンプルに磁場勾配の影響が生じやすくなっている。   In the completed member 2, the magnetic particles 7 are disposed in the vicinity of the fine flow path 5, and the flowing sample is easily affected by a magnetic field gradient.

磁性粒子7のサイズは、現在450μmを用いているが、異なるサイズであっても機能を十分に発揮することが予想される。磁性粒子7のサイズは、微細流路5の断面積や長さなどに応じて適宜調整することができる。   The size of the magnetic particle 7 is currently 450 μm, but it is expected that the function is sufficiently exhibited even with different sizes. The size of the magnetic particle 7 can be appropriately adjusted according to the cross-sectional area and length of the fine channel 5.

図1(B)に示すように、この細胞分離測定チップ100は、光学測定部10をさらに備える。光学測定部10は、光源11と、偏光板12と、プリズム13と、対物レンズ14と、撮像部15と、を備える。   As shown in FIG. 1B, the cell separation measurement chip 100 further includes an optical measurement unit 10. The optical measurement unit 10 includes a light source 11, a polarizing plate 12, a prism 13, an objective lens 14, and an imaging unit 15.

この光学測定部10は、表面プラズモン共鳴(SPR)現象を利用したセンサである。SPR現象は、金属薄膜6に全反射条件で光を入射すると、ある角度(共鳴角)でその光が金属表面のプラズモンと共鳴現象を起こし、反射光の減衰が起きる現象をいう。共鳴角は、金属薄膜6上の物質の屈折率に非常に敏感であり、共鳴角の変化を検出することで、金属薄膜6上の屈折率の変化を知ることが可能となる。   The optical measurement unit 10 is a sensor that utilizes a surface plasmon resonance (SPR) phenomenon. The SPR phenomenon is a phenomenon in which when light is incident on the metal thin film 6 under a total reflection condition, the light causes a resonance phenomenon with a plasmon on the metal surface at a certain angle (resonance angle), and the reflected light is attenuated. The resonance angle is very sensitive to the refractive index of the substance on the metal thin film 6, and the change in the refractive index on the metal thin film 6 can be known by detecting the change in the resonance angle.

図3には、光学測定部10の詳細な構成が示されている。   FIG. 3 shows a detailed configuration of the optical measurement unit 10.

光源11は、例えば半導体レーザである。この半導体レーザは、例えば波長が630nmのレーザ光を発振出力する。光源11から出力されたレーザ光は、不図示のコリメータレンズ等により平行光束に変換されて、偏光板12に入射する。なお、光源11として、赤色、白色LED(Light Emitting Diode)等を用いてもよい。   The light source 11 is a semiconductor laser, for example. This semiconductor laser oscillates and outputs laser light having a wavelength of, for example, 630 nm. The laser light output from the light source 11 is converted into a parallel light beam by a collimator lens (not shown) or the like and enters the polarizing plate 12. As the light source 11, a red or white LED (Light Emitting Diode) or the like may be used.

偏光板12は、入射したレーザ光を直線偏光の平行光束に変換して出射する。この直線偏光は、後述する基板1と金属薄膜6との間の界面Fに対してP偏光となる。この光源11と偏光板12とが、入射手段に対応する。   The polarizing plate 12 converts the incident laser light into a linearly polarized parallel light beam and emits it. This linearly polarized light becomes P polarized light with respect to an interface F between the substrate 1 and the metal thin film 6 described later. The light source 11 and the polarizing plate 12 correspond to the incident means.

プリズム13は、偏光板2によりP偏光となった平行光束を入射する。プリズム13としては、基板1と同様に、例えばS−LAL−10ガラスが採用される。すなわち、基板1とプリズム13とは、屈折率が同じである。基板1とプリズム13は、当接しているため、プリズム13に入射したレーザ光(P偏光)は、基板1に入射し、そのまま直進する。   The prism 13 receives the parallel light flux that has been changed to P-polarized light by the polarizing plate 2. As the prism 13, for example, S-LAL-10 glass is employed in the same manner as the substrate 1. That is, the substrate 1 and the prism 13 have the same refractive index. Since the substrate 1 and the prism 13 are in contact with each other, the laser light (P-polarized light) incident on the prism 13 enters the substrate 1 and travels straight.

金属薄膜6は、例えば金膜である。この他、Ag、Cu、Zn、Al、Kなどの薄膜も、金属薄膜6として用いることができる。金属薄膜6の厚みは、例えば50nmであり、センシングサイズは、例えば約1mm角である。金属薄膜6は、基板1上に例えば蒸着により成膜されている。基板1に入射したレーザ光は、基板1と金属薄膜6との間の界面Fに、例えば、全反射条件を満たし表面プラズモン共鳴現象を発生させる入射角θ=56°で入射する。仮に金属薄膜6が設置されていない状態であれば、このレーザ光は、界面Fで全反射する。   The metal thin film 6 is, for example, a gold film. In addition, thin films such as Ag, Cu, Zn, Al, and K can also be used as the metal thin film 6. The thickness of the metal thin film 6 is, for example, 50 nm, and the sensing size is, for example, about 1 mm square. The metal thin film 6 is formed on the substrate 1 by vapor deposition, for example. The laser light incident on the substrate 1 is incident on the interface F between the substrate 1 and the metal thin film 6 at an incident angle θ = 56 ° that satisfies the total reflection condition and causes the surface plasmon resonance phenomenon, for example. If the metal thin film 6 is not installed, the laser light is totally reflected at the interface F.

界面Fで反射したレーザ光は、基板1及びプリズム13から出射して、対物レンズ14に入射する。対物レンズ14は、レーザ光を屈折させて出射する。対物レンズ14では、前側焦点距離よりも後側焦点距離の方が長いものが使用されている。したがって、この対物レンズ14は、物体像を所定の倍率で拡大して像面上に結像させる。対物レンズ14から出射されたレーザ光は、撮像部15の撮像面に到達する。   The laser light reflected by the interface F is emitted from the substrate 1 and the prism 13 and enters the objective lens 14. The objective lens 14 refracts and emits laser light. For the objective lens 14, a lens having a longer rear focal length than a front focal length is used. Therefore, the objective lens 14 enlarges the object image at a predetermined magnification and forms an image on the image plane. The laser light emitted from the objective lens 14 reaches the imaging surface of the imaging unit 15.

撮像部15は、例えばCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサである。撮像部15は、界面Fで反射されたレーザ光を受光する。撮像部15の撮像面と界面Fとは共役の関係にある。したがって、撮像部15の撮像面に、プリズム13の界面Fに入射した平行光束の反射光の2次元強度分布に相当する強度像、すなわち反射強度像が結像する。   The imaging unit 15 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor. The imaging unit 15 receives the laser light reflected by the interface F. The imaging surface of the imaging unit 15 and the interface F are in a conjugate relationship. Therefore, an intensity image corresponding to the two-dimensional intensity distribution of the reflected light of the parallel light beam incident on the interface F of the prism 13, that is, a reflection intensity image is formed on the imaging surface of the imaging unit 15.

この反射強度像は、対物レンズ14により、例えば、2倍乃至40倍に拡大されている。撮像部15は、その反射強度像を撮像する。撮像部15は、その反射強度像に相当する画像信号を出力する。   This reflected intensity image is magnified by, for example, 2 to 40 times by the objective lens 14. The imaging unit 15 captures the reflection intensity image. The imaging unit 15 outputs an image signal corresponding to the reflected intensity image.

撮像部15から出力された画像信号は、コンピュータ(不図示)に入力される。コンピュータは、画像信号を表示し、又は画像信号に基づいて細胞の解析を行う。   The image signal output from the imaging unit 15 is input to a computer (not shown). The computer displays an image signal or analyzes a cell based on the image signal.

光学測定部10は、屈折率の異なる物質ごとの共鳴角の違いを利用して、金属薄膜6上の屈折率の相対的な強度分布を可視化する。金属薄膜6上で生細胞C1、C2を培養すると、生細胞C1、C2が接着している部分としていない部分とでは、屈折率が異なる。   The optical measurement unit 10 visualizes the relative intensity distribution of the refractive index on the metal thin film 6 by using the difference in the resonance angle for each substance having a different refractive index. When the living cells C1 and C2 are cultured on the metal thin film 6, the refractive index is different from the portion where the living cells C1 and C2 are not attached.

図4のグラフには、撮像部15で受光される反射光の強度の入射角依存性の一例が示されている。このグラフでは、横軸が界面Fへの平行光束の入射角θを示しており、縦軸が、その入射角θにおける反射光の強度を示している。図4には、3本の特性曲線(a)乃至(c)が示されている。   The graph of FIG. 4 shows an example of the incident angle dependence of the intensity of the reflected light received by the imaging unit 15. In this graph, the horizontal axis indicates the incident angle θ of the parallel light flux to the interface F, and the vertical axis indicates the intensity of the reflected light at the incident angle θ. FIG. 4 shows three characteristic curves (a) to (c).

特性曲線(a)は、金属薄膜6に何も置かれていない状態(生細胞C1、C2がない状態)での反射光の強度の入射角依存性を示す曲線である。これによれば、表面プラズモン共鳴現象により、入射角56°において反射光の強度が最も減衰している。この入射角56°を、共鳴角という。本実施形態では、生細胞C1、C2が接していない場合の反射光の強度が最も暗くなるように、界面Fへのレーザ光の入射角度を56°に設定している。   The characteristic curve (a) is a curve showing the incident angle dependence of the intensity of the reflected light in a state where nothing is placed on the metal thin film 6 (a state where there are no living cells C1 and C2). According to this, the intensity of reflected light is most attenuated at an incident angle of 56 ° due to the surface plasmon resonance phenomenon. This incident angle of 56 ° is called a resonance angle. In the present embodiment, the incident angle of the laser beam to the interface F is set to 56 ° so that the intensity of the reflected light when the living cells C1 and C2 are not in contact is the darkest.

特性曲線(b)は、生細胞C1、C2が金属薄膜6にセットされ、生細胞C1、C2がまだ刺激されていない状態での反射光強度の入射角依存性を示す曲線である。生細胞C1、C2は、誘電体であるため、生細胞C1、C2が当接する金属薄膜6の周辺では、誘電率(屈折率)が変化し、反射光強度の入射角依存性が特性曲線(a)から特性曲線(b)へシフトし、共鳴角も56°からθ1へシフトする。   The characteristic curve (b) is a curve showing the incident angle dependence of the reflected light intensity when the living cells C1 and C2 are set on the metal thin film 6 and the living cells C1 and C2 are not yet stimulated. Since the living cells C1 and C2 are dielectrics, the dielectric constant (refractive index) changes around the metal thin film 6 with which the living cells C1 and C2 abut, and the incident angle dependence of the reflected light intensity is a characteristic curve ( The characteristic curve (b) is shifted from a), and the resonance angle is also shifted from 56 ° to θ1.

特性曲線(c)は、生細胞C1、C2が、金属薄膜6にセットされ、測定部4A、4Bに到達した液体に含まれる抗原等により、生細胞C1、C2が刺激され、その刺激に反応した状態での反射光強度の入射角依存性を示す曲線である。生細胞C1、C2が刺激され、その刺激に反応すると、生細胞C1、C2の誘電率(屈折率)はさらに変化するため、反射光の強度の入射角依存性が特性曲線(b)から特性曲線(c)へシフトし、共鳴角もθ1からθ2へシフトする。   The characteristic curve (c) shows that the living cells C1 and C2 are set on the metal thin film 6, and the living cells C1 and C2 are stimulated by the antigen contained in the liquid that has reached the measurement units 4A and 4B, and respond to the stimulation. It is a curve which shows the incident angle dependence of the reflected light intensity in the state which carried out. When the living cells C1 and C2 are stimulated and respond to the stimulation, the dielectric constant (refractive index) of the living cells C1 and C2 further changes, and the incident angle dependence of the intensity of the reflected light is characteristic from the characteristic curve (b). The curve (c) is shifted and the resonance angle is also shifted from θ1 to θ2.

本実施形態では、平行光束の界面Fへの入射角が56°に固定されている。そこで、入射角56°に着目すると、金属薄膜6に生細胞C1、C2が接していない状態では、反射光の強度はI1となり最も暗くなっている。また、生細胞C1、C2が金属薄膜6に付着すると反射光の強度はI2となり、I1よりもΔI1だけ強くなっている。さらに、金属薄膜6に付着した生細胞C1、C2が抗原等により刺激され、その刺激に反応すると、反射光の強度はI2からΔI2だけ増えてI3となり、さらに強くなる。   In this embodiment, the incident angle of the parallel light flux on the interface F is fixed at 56 °. Therefore, focusing on the incident angle of 56 °, the intensity of the reflected light is I1 and is the darkest when the living cells C1 and C2 are not in contact with the metal thin film 6. Further, when the living cells C1 and C2 adhere to the metal thin film 6, the intensity of the reflected light becomes I2, which is higher than I1 by ΔI1. Furthermore, when the living cells C1 and C2 attached to the metal thin film 6 are stimulated by an antigen or the like and respond to the stimulation, the intensity of the reflected light increases from I2 by ΔI2 to I3, and becomes stronger.

このように、撮像部15によって撮像される反射強度像の画像では、生細胞C1、C2が存在していない場所は暗くなり、細胞が存在している場所は明るくなり、生細胞C1、C2が活性化している場所は、さらに明るくなる。   As described above, in the image of the reflection intensity image captured by the imaging unit 15, the place where the living cells C1 and C2 do not exist becomes dark, the place where the cells exist becomes bright, and the living cells C1 and C2 become bright. The activated area becomes brighter.

なお、生細胞C1、C2が存在している箇所と生細胞C1、C2が存在していない箇所とのコントラストが最も大きいのは、入射角θ=56°となる。このことは、図4において、生細胞C1、C2が存在していないときの共鳴角が56°で、反射光が最も減衰していることからも明らかである。すなわち、入射角を共鳴角と同じθ=56°とすると、Δl1を最大とすることができるので、画像のコントラストが増すのである。   In addition, the angle of incidence θ = 56 ° has the greatest contrast between the location where the live cells C1 and C2 exist and the location where the live cells C1 and C2 do not exist. This is apparent from the fact that in FIG. 4, the resonance angle is 56 ° when the living cells C1 and C2 are not present, and the reflected light is most attenuated. That is, if the incident angle is the same as the resonance angle θ = 56 °, Δl1 can be maximized, and the contrast of the image is increased.

図5(A)乃至図5(C)には、生細胞C1、C2を抗原で刺激していない状態における0分後、10分後、20分後の反射強度像の画像の変化が示されている。また、図6(A)乃至図6(C)には、生細胞C1、C2を抗原で刺激した後における0分後、10分後、20分後の反射強度像の画像の変化が示されている。図5(A)乃至図5(C)と図6(A)乃至図6(C)を比較すると明らかなように、外部刺激に対して生細胞C1、C2が反応すると、生細胞C1、C2に相当する箇所の輝度が変化しているのがわかる。   5 (A) to 5 (C) show changes in the image of the reflection intensity image after 0 minutes, 10 minutes, and 20 minutes in a state where the living cells C1 and C2 are not stimulated with the antigen. ing. 6 (A) to 6 (C) show changes in reflection intensity images after 0 minutes, 10 minutes, and 20 minutes after stimulation of living cells C1 and C2 with antigen. ing. As is clear from a comparison between FIGS. 5A to 5C and FIGS. 6A to 6C, when the living cells C1 and C2 react to an external stimulus, the living cells C1 and C2 It can be seen that the luminance of the portion corresponding to is changing.

この光学測定部10を用いれば、細胞1つ1つの刺激応答(屈折率変化)を観察することができる。   By using this optical measuring unit 10, it is possible to observe the stimulation response (refractive index change) for each cell.

なお、光学測定部10は、測定部4A、4Bにそれぞれ対応して、2つ設けられていることとしてもよい。   Two optical measuring units 10 may be provided corresponding to the measuring units 4A and 4B, respectively.

次に、本実施形態に係る細胞分離測定チップ100の動作について説明する。ここでは、好塩基球細胞を測定対象の細胞とする場合の動作について説明する。好塩基球細胞は、ヒト白血球に、0.5%前後含まれている。その直径は10μm程度である。   Next, the operation of the cell separation measurement chip 100 according to this embodiment will be described. Here, the operation in the case of using basophil cells as cells to be measured will be described. Basophil cells are contained in human leukocytes at around 0.5%. Its diameter is about 10 μm.

図7には、この細胞分離測定チップ100を用いた細胞測定動作のフローチャートが示されている。   FIG. 7 shows a flowchart of a cell measurement operation using the cell separation measurement chip 100.

まず、血液サンプルに対する前処理を行う(ステップS1)。より具体的には、血液サンプルから赤血球を分離除去した後、血液サンプル中の好塩基球細胞以外の白血球細胞を磁気ビーズで修飾する(ステップS1)。ここでは、好塩基球細胞になく、血液中の他の細胞に存在する表面抗原に結びつく磁気ビーズが用いられる。   First, pretreatment is performed on a blood sample (step S1). More specifically, after separating and removing red blood cells from the blood sample, white blood cells other than basophil cells in the blood sample are modified with magnetic beads (step S1). Here, magnetic beads are used that bind to surface antigens present in other cells in the blood rather than basophil cells.

続いて、細胞分離測定チップ100を所定の位置に設置する(ステップS2)。これにより、図2に示すように、微細流路5内には、下向きの磁界が発生するようになり、光学測定部10が、図1(B)に示すような位置に設定される。磁性粒子7により、微細流路5内の磁場勾配はより大きくなっている。   Subsequently, the cell separation measurement chip 100 is installed at a predetermined position (step S2). As a result, as shown in FIG. 2, a downward magnetic field is generated in the fine flow path 5, and the optical measurement unit 10 is set to a position as shown in FIG. Due to the magnetic particles 7, the magnetic field gradient in the fine flow path 5 becomes larger.

この状態で、溶液投入部3の投入口から、ステップS1で磁気修飾された血液サンプルをピペット等を用いて投入する(ステップS3)。溶液投入部3へ投入された血液サンプルは、溶液投入部3の液溜りを経て微細流路5に進入し、微細流路5に生じる毛細管力により、微細流路5を進む。   In this state, the blood sample magnetically modified in step S1 is input from the input port of the solution input unit 3 using a pipette or the like (step S3). The blood sample input into the solution input unit 3 enters the fine flow channel 5 through the liquid reservoir of the solution input unit 3, and advances through the fine flow channel 5 by the capillary force generated in the fine flow channel 5.

微細流路5を進む間、血液サンプルは、図2に示す磁場を受ける。これにより、好塩基球細胞以外の磁気修飾細胞は、上向きの力を受け、微細流路5上面の磁性粒子7の下に留まるようになり、好塩基球細胞だけが、測定部4A、4Bに到達する。測定部4A、4Bに到達した好塩基球細胞は毛細管力から開放されて沈下し、金属薄膜6上に付着する。この結果、金属薄膜6に固定される細胞の大部分(望ましくは80%以上)は、好塩基球細胞となる。   While traveling through the microchannel 5, the blood sample receives the magnetic field shown in FIG. As a result, the magnetically modified cells other than basophil cells receive an upward force and stay under the magnetic particles 7 on the upper surface of the fine channel 5, and only the basophil cells are present in the measurement units 4A and 4B. To reach. The basophil cells that have reached the measurement parts 4A, 4B are released from the capillary force and settle down, and adhere to the metal thin film 6. As a result, most of cells (preferably 80% or more) fixed to the metal thin film 6 are basophil cells.

続いて、測定部4A、4Bの大気開放部から、刺激物質、すなわち抗原を投入する(ステップS4)。これにより、投入された抗原は、金属薄膜6に付着した好塩基球細胞の表面抗体と結びついて、抗原抗体反応を起こす。   Subsequently, a stimulating substance, that is, an antigen is introduced from the atmosphere opening parts of the measurement parts 4A and 4B (step S4). Thereby, the input antigen is combined with the surface antibody of basophil cells attached to the metal thin film 6 to cause an antigen-antibody reaction.

続いて、光学測定部10を用いて、測定を行う(ステップS5)。測定は、ステップS4で抗原を投入する前から開始するようにしてもよい。光源11からレーザ光の照射が開始され、撮像部15で、界面Fでの反射光に基づく金属薄膜6に付着した生細胞の2次元画像が撮像される。この2次元画像は、不図示のコンピュータで表示され、あるいは、解析され、その解析結果に基づいて、好塩基球細胞の特性を解析することが可能となる。   Subsequently, measurement is performed using the optical measurement unit 10 (step S5). The measurement may be started before the antigen is introduced in step S4. Laser light irradiation is started from the light source 11, and the imaging unit 15 captures a two-dimensional image of living cells attached to the metal thin film 6 based on the reflected light at the interface F. This two-dimensional image is displayed or analyzed by a computer (not shown), and the characteristics of basophil cells can be analyzed based on the analysis result.

以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る細胞分離測定チップ100を用いれば、血液サンプルが微細流路5を送液される間に、測定対象となる好塩基球細胞を他の磁気修飾細胞から分離抽出することができるので、小量の血液サンプルから測定対象の細胞を抽出することができる。本発明者は、5μlの血液中に含まれる好塩基球細胞を使っても十分に診断可能であることを確認している。   As described above in detail, when the cell separation measurement chip 100 according to the present embodiment is used, the basophil cell to be measured is transferred to another magnetic field while the blood sample is fed through the fine channel 5. Since the cells can be separated and extracted from the modified cells, the cells to be measured can be extracted from a small amount of blood sample. The present inventor has confirmed that sufficient diagnosis is possible using basophil cells contained in 5 μl of blood.

また、この細胞分離測定チップ100を用いれば、細胞の分離→固定→測定までを同一のチップ内で行うことができるので、その間のコンタミネーションを防止して、信頼性の高い計測を行うことができる。また、細胞分離測定チップ100自体を使い捨てとすることができるので、コンタミネーションを防止して、信頼性の高い診断を行うことができる。   Further, if this cell separation measurement chip 100 is used, cell separation → fixation → measurement can be performed in the same chip, so that contamination can be prevented and highly reliable measurement can be performed. it can. In addition, since the cell separation measuring chip 100 itself can be made disposable, contamination can be prevented and a highly reliable diagnosis can be performed.

また、本実施の形態によれば、測定部4A、4Bには、微細流路5に連通する大気開放部が部材2上に形成されている。また、微細流路5は、毛細管力により血液サンプルを測定部4A、4Bに送液するように形成されている。このようにすれば、細胞を分離抽出してスポッティングするための外部ポンプが不要となるので、短時間な測定が可能となるうえ、アレルギー診断などに要するコストを低減することができるようになる。   In addition, according to the present embodiment, the measurement unit 4A, 4B is formed with the atmosphere opening portion communicating with the fine flow path 5 on the member 2. The fine channel 5 is formed so as to send a blood sample to the measurement units 4A and 4B by capillary force. This eliminates the need for an external pump for separating and spotting cells and spotting them, thereby enabling a short-time measurement and reducing the cost required for allergy diagnosis and the like.

また、本実施の形態によれば、2次元SPR測定装置を用いて測定を行うので、信頼性が高く、かつ、迅速な診断が可能となる。   Further, according to the present embodiment, since the measurement is performed using the two-dimensional SPR measurement device, the diagnosis is highly reliable and quick.

このような細胞分離測定チップ100は、小型であるうえ、血液サンプルを滴下するだけで、細胞の分離から測定まで行えるので、簡便で使いやすくなるため、臨床現場での実用が容易になる。   Such a cell separation measurement chip 100 is small in size, and can perform from cell separation to measurement by simply dropping a blood sample. Therefore, the cell separation measurement chip 100 is simple and easy to use, so that it can be practically used in a clinical field.

また、本実施の形態によれば、磁場勾配発生手段として、部材2内に含有され外部磁場の磁場勾配を大きくする磁性粒子7が用いられる。磁性粒子7として、例えば、砂鉄やフェライト等を用いることができるので、細胞分離測定チップ100の製造コストを低減することができる。   Moreover, according to this Embodiment, the magnetic particle 7 contained in the member 2 and which enlarges the magnetic field gradient of an external magnetic field is used as a magnetic field gradient generation means. For example, iron sand or ferrite can be used as the magnetic particles 7, so that the manufacturing cost of the cell separation measurement chip 100 can be reduced.

また、本実施の形態によれば、同一の長さを有する微細流路5が複数設けられている。また、1つの溶液投入部3と、各微細流路5を介して連通する測定部4A、4Bが複数設けられている。このようにすれば、同一の測定対象の細胞に対して、異なる刺激を同時に与えることができるようになるので、診断に要する時間を短くすることができる。   Further, according to the present embodiment, a plurality of fine channels 5 having the same length are provided. In addition, a plurality of measurement units 4A and 4B communicating with one solution charging unit 3 through each fine channel 5 are provided. In this way, different stimuli can be simultaneously applied to the same measurement target cell, so that the time required for diagnosis can be shortened.

測定部の数は、3個以上であってもよい。測定部の数は、多ければ多いほどよい。このように、微細加工技術を用いることで、測定部を複数設けるなど、マルチチャンネル化が容易となる。   The number of measurement units may be three or more. The larger the number of measurement units, the better. In this way, by using the microfabrication technique, it becomes easy to make a multichannel such as providing a plurality of measurement units.

(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図8には、この実施の形態2に係る細胞分離測定チップ100の構成が示されている。図8に示すように、この細胞分離測定チップ100では、測定部4Bに連通する微細流路5の近傍には、磁性粒子7が配置されているが、測定部4Aに連通する微細流路5の近傍には、磁性粒子7が配置されていない点が、上記実施の形態1に係る細胞分離測定チップ100と異なる。   FIG. 8 shows the configuration of the cell separation measurement chip 100 according to the second embodiment. As shown in FIG. 8, in this cell separation measurement chip 100, the magnetic particles 7 are arranged in the vicinity of the fine channel 5 communicating with the measurement unit 4B, but the fine channel 5 communicating with the measurement unit 4A. Is different from the cell separation measurement chip 100 according to the first embodiment in that the magnetic particles 7 are not disposed in the vicinity of the cell.

このようにすれば、結果的に、測定部4Bには、好塩基球細胞だけが送られ、金属薄膜6に付着するが、測定部4Aには、血液サンプル内のすべての細胞が送られ、金属薄膜6に付着する。このようにすれば、同一の刺激物質を測定部4A、4Bに投入して、好塩基球以外の細胞があるときとないときでの、好塩基球における抗原反応の違いを観察することが可能となる。   As a result, only basophil cells are sent to the measurement unit 4B and adhere to the metal thin film 6, but all cells in the blood sample are sent to the measurement unit 4A. It adheres to the metal thin film 6. In this way, it is possible to observe the difference in antigen reaction in basophils with and without cells other than basophils by introducing the same stimulating substance into the measurement units 4A and 4B. It becomes.

なお、上記各実施の形態では、磁場勾配発生手段を、部材2内に含有され外部磁場の磁場勾配を大きくする磁性粒子7としたが、本発明はこれには限られない。例えば、磁場勾配発生手段を、部材2内に配線された電流回路としてもよい。この電流回路を導通し、図2に示すような磁界を、微細流路5内に発生させればよい。この場合には、図2に示すような外部磁場は不要となる。また、磁場勾配発生手段として、部材2内に小型磁石を埋め込むようにしてもよい。この場合にも、図2に示すような外部磁場は不要となる。   In each of the above embodiments, the magnetic field gradient generating means is the magnetic particle 7 contained in the member 2 and increasing the magnetic field gradient of the external magnetic field, but the present invention is not limited to this. For example, the magnetic field gradient generating means may be a current circuit wired in the member 2. The current circuit may be conducted to generate a magnetic field as shown in FIG. In this case, an external magnetic field as shown in FIG. 2 is not necessary. Moreover, you may make it embed a small magnet in the member 2 as a magnetic field gradient generation means. Also in this case, an external magnetic field as shown in FIG. 2 is not necessary.

なお、上記各実施の形態では、部材2がPDMSで形成されているものとしたが、本発明はこれには限られない。例えば、アクリル樹脂等の樹脂やガラスで部材2を形成するようにしてもよい。要は、磁性粒子7等を含有できることができる物質であればよい。   In the above embodiments, the member 2 is formed of PDMS. However, the present invention is not limited to this. For example, the member 2 may be formed of a resin such as an acrylic resin or glass. In short, any substance that can contain the magnetic particles 7 and the like may be used.

また、上記各実施の形態では、光学測定部10が、細胞の2次元画像を撮像したが、本発明はこれには限られない。例えば、界面Fへの反射光の強度を検出するだけでもよい。   Moreover, in each said embodiment, although the optical measurement part 10 imaged the two-dimensional image of the cell, this invention is not limited to this. For example, it is sufficient to detect the intensity of reflected light to the interface F.

また、上記各実施の形態では、SPR(表面プラズモン共鳴)現象を利用して、測定対象の細胞の特性を検出したが、本発明はこれには限られない。例えば、細胞の変化に伴って変化する金属薄膜6のインピーダンスの変化を検出するようにしてもよいし、細胞の変化に伴って変化する金属薄膜6の屈折率を、金属薄膜6への入射光と反射光との偏光状態の変化を検出するエリプソメトリを用いて測定するようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the characteristics of the measurement target cell are detected using the SPR (surface plasmon resonance) phenomenon. However, the present invention is not limited to this. For example, a change in impedance of the metal thin film 6 that changes with changes in cells may be detected, or the refractive index of the metal thin film 6 that changes with changes in cells changes the incident light to the metal thin film 6. Alternatively, measurement may be performed using ellipsometry that detects a change in the polarization state between the reflected light and the reflected light.

また、測定対象の細胞も、好塩基球細胞に限られない。例えば、単球、リンパ球、好中球、好酸球など、血液中の他の細胞であってもよいし、血液以外に存在する細胞であってもよい。   In addition, the cells to be measured are not limited to basophil cells. For example, it may be other cells in the blood such as monocytes, lymphocytes, neutrophils, eosinophils, or may be cells other than blood.

また、溶液投入部3の数も、複数設けることができる。このように、微細加工技術より、1つのチップに、溶液投入部や測定部を複数設けることができるので、マルチチャンネル化が容易となり、複数検体の同時検査も可能となる。通常、人体の主たるアレルギーは10種類程度であり、10個の測定部を設ければ、10種類のアレルギーを一度に調べることが可能となり、診断時間が著しく短縮される。   Also, a plurality of solution charging portions 3 can be provided. As described above, since a plurality of solution input parts and measurement parts can be provided on one chip by the microfabrication technique, multichanneling is facilitated, and a plurality of samples can be simultaneously examined. Usually, there are about 10 types of main allergies in the human body, and if 10 measuring units are provided, 10 types of allergies can be examined at once, and the diagnosis time is significantly shortened.

また、上記各実施の形態では、微細流路5が、毛細管力により溶液を測定部4A、4Bに送液したが、本発明はこれには限られない。溶液投入部3に外部ポンプを接続して、外部ポンプを動作させて、溶液を測定部4A、4Bに送液するようにしてもよい。   Moreover, in each said embodiment, although the microchannel 5 sent the solution to measurement part 4A, 4B with capillary force, this invention is not limited to this. An external pump may be connected to the solution charging unit 3 and the external pump may be operated to send the solution to the measurement units 4A and 4B.

なお、本明細書において使用される「細胞」とは、当該分野において用いられる最も広義の意味と同様に定義され、どのような種類・動物の細胞でも構わない。また、天然に存在する細胞であっても、人工的に改変された細胞(例えば、融合細胞または遺伝子改変細胞)であってもよい。「生細胞」とは、このうち生きた細胞を示す。最も好ましくは、ヒト(Homo sapience)由来の生細胞を示す。   The “cell” used in the present specification is defined in the same way as the broadest meaning used in the field, and may be any kind of cell of an animal. Moreover, it may be a naturally occurring cell or an artificially modified cell (for example, a fused cell or a genetically modified cell). “Live cell” refers to a living cell. Most preferably, it represents a living cell derived from a human (Homo sapience).

また、「刺激」とは、細胞表面の受容体に対するリガンドの結合、温度もしくはpH等の環境変化、機械的刺激または電気的刺激等を意味し、細胞の活性(例えば、細胞内の情報伝達系の賦活等)に対して作用する全ての刺激を包含している。   “Stimulation” means binding of a ligand to a cell surface receptor, environmental change such as temperature or pH, mechanical stimulation, electrical stimulation, etc., and cell activity (for example, intracellular signal transduction system) All stimuli that act on the activation of

要は、本発明は、即時型アレルギー診断だけでなく、広く細胞の解析に有用である。   In short, the present invention is useful not only for immediate allergy diagnosis but also for cell analysis widely.

また、「磁性粒子」とは、磁場中に置く事で磁化され磁石の性質を持つ鉄や砂鉄のような物質を指す。   “Magnetic particles” refer to substances such as iron and sand iron that are magnetized by being placed in a magnetic field and have the properties of a magnet.

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。   Various embodiments and modifications can be made to the present invention without departing from the broad spirit and scope of the present invention. The above-described embodiments are for explaining the present invention and do not limit the scope of the present invention. In other words, the scope of the present invention is shown not by the embodiments but by the claims. Various modifications within the scope of the claims and within the scope of the equivalent invention are considered to be within the scope of the present invention.

本発明は、即時型アレルギー診断に好適である。   The present invention is suitable for immediate allergy diagnosis.

1 基板
2 部材
3 溶液投入部
4A、4B 測定部
5 微細流路
6 金属薄膜
7 磁性粒子
10 光学測定部
11 光源
12 偏光板
13 プリズム
14 対物レンズ
15 撮像部
100 細胞分離測定チップ
C1、C2 生細胞
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Member 3 Solution injection | throwing-in part 4A, 4B Measurement part 5 Fine flow path 6 Metal thin film 7 Magnetic particle 10 Optical measurement part 11 Light source 12 Polarizing plate 13 Prism 14 Objective lens 15 Imaging part 100 Cell separation measurement chip C1, C2 Living cell

Claims (12)

基板に部材を貼りあわせることによって形成される細胞分離チップであって、
前記基板と前記部材との間に設けられたマイクロリッターオーダの容積を有する空隙として、
測定対象の細胞とそれ以外の磁気修飾細胞とを含む溶液の投入口が前記部材上に設けられた溶液投入部と、
前記溶液投入部から延び複数本に分岐する微細流路と、
前記溶液投入部に投入され前記微細流路を流れる前記溶液が出力される溶液出力部と、
が設けられ、
外部磁場の磁場勾配を大きくするために前記部材内に含有された磁性粒子であり、前記磁気修飾細胞の流れを妨げる磁場勾配を前記微細流路内に発生させる磁場勾配発生手段を備え
前記部材では、
前記微細流路の周囲に前記磁性粒子が密集配置されている、
胞分離チップ。
A cell separation chip formed by attaching a member to a substrate,
As a void having a volume of microliter order provided between the substrate and the member,
A solution loading portion provided on the member with a loading port of a solution containing cells to be measured and other magnetically modified cells; and
A fine flow path extending from the solution charging portion and branching into a plurality of lines ,
A solution output unit that outputs the solution that is input to the solution input unit and flows through the fine channel;
Is provided,
Magnetic particles contained in the member for increasing the magnetic field gradient of an external magnetic field, and comprising a magnetic field gradient generating means for generating a magnetic field gradient in the fine channel that prevents the flow of the magnetically modified cells ,
In the member,
The magnetic particles are densely arranged around the fine channel,
Cells separation chip.
前記溶液出力部は、
前記部材上に形成された大気開放部を有し、
前記微細流路は、毛細管力により前記溶液を前記溶液出力部側に送液するように形成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の細胞分離チップ。
The solution output part is
Having an air opening formed on the member;
The fine channel is formed so as to send the solution to the solution output unit side by capillary force.
The cell separation chip according to claim 1.
前記溶液出力部には、
前記測定対象の細胞を刺激する物質を投入する投入口が設けられている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の細胞分離チップ。
In the solution output part,
An inlet for introducing a substance that stimulates the cell to be measured is provided,
The cell separation chip according to claim 1 or 2, wherein
前記磁場勾配発生手段は、
前記部材内に配線された電流回路である、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の細胞分離チップ。
The magnetic field gradient generating means includes
A current circuit wired in the member;
The cell separation chip according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記磁場勾配発生手段は、
前記部材内に埋め込まれた小型磁石である、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の細胞分離チップ。
The magnetic field gradient generating means includes
A small magnet embedded in the member,
The cell separation chip according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記溶液出力部には、
前記測定対象の細胞がスポッティングされる金属薄膜が、前記基板上に設けられている、
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の細胞分離チップ。
In the solution output part,
A metal thin film on which the cells to be measured are spotted is provided on the substrate;
The cell separation chip according to any one of claims 1 to 5 , wherein:
前記金属薄膜が形成された前記基板の反対側の面から、全反射条件を満たす入射角でP偏光を前記金属薄膜に入射させる入射手段と、
前記金属薄膜に入射した前記P偏光の反射光の強度に関する情報を検出する検出手段と、
をさらに備える、
ことを特徴とする請求項に記載の細胞分離チップ。
Incident means for causing P-polarized light to be incident on the metal thin film at an incident angle satisfying a total reflection condition from the opposite surface of the substrate on which the metal thin film is formed;
Detecting means for detecting information on the intensity of the reflected light of the P-polarized light incident on the metal thin film;
Further comprising
The cell separation chip according to claim 6 .
前記検出手段は、
前記金属薄膜に入射した前記P偏光の反射光の2次元強度分布に相当する強度像を撮像する、
ことを特徴とする請求項に記載の細胞分離チップ。
The detection means includes
Capturing an intensity image corresponding to a two-dimensional intensity distribution of the P-polarized reflected light incident on the metal thin film;
The cell separation chip according to claim 7 .
付着した前記測定対象の細胞の変化に伴って変化する前記金属薄膜のインピーダンスの変化を検出する検出手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項に記載の細胞分離チップ。
It further comprises a detecting means for detecting a change in impedance of the metal thin film that changes in accordance with a change in the attached cell to be measured.
The cell separation chip according to claim 6 .
前記金属薄膜への入射光と反射光との偏光状態の変化を検出する検出手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項に記載の細胞分離チップ。
It further comprises detection means for detecting a change in polarization state between incident light and reflected light on the metal thin film,
The cell separation chip according to claim 6 .
前記溶液出力部が複数設けられている、
ことを特徴とする請求項1乃至1のいずれか一項に記載の細胞分離チップ。
A plurality of the solution output units are provided,
Cell separation chip according to any one of claims 1 to 1 0, characterized in that.
前記溶液出力部として、
第1の溶液出力部と、第2の溶液出力部とが設けられ、
前記磁場勾配発生手段は、
前記第1の溶液出力部に連通する前記微細流路内だけに前記磁気修飾細胞の流れを妨げる磁場勾配を発生させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の細胞分離チップ。
As the solution output part,
A first solution output unit and a second solution output unit are provided;
The magnetic field gradient generating means includes
Generating a magnetic field gradient that hinders the flow of the magnetically modified cells only in the fine flow path communicating with the first solution output section;
Cell separation chip according to claim 1 1, wherein the.
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