WO2008114458A1 - Cell sorter chip and cell sorter - Google Patents

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WO2008114458A1
WO2008114458A1 PCT/JP2007/056121 JP2007056121W WO2008114458A1 WO 2008114458 A1 WO2008114458 A1 WO 2008114458A1 JP 2007056121 W JP2007056121 W JP 2007056121W WO 2008114458 A1 WO2008114458 A1 WO 2008114458A1
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Kenji Yasuda
Akihiro Hattori
Kazuhiro Okano
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Japan Science And Technology Agency
On-Chip Biotechnologies Co., Ltd.
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1468Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers with spatial resolution of the texture or inner structure of the particle
    • G01N15/147Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers with spatial resolution of the texture or inner structure of the particle the analysis being performed on a sample stream
    • G01N15/149

Abstract

A cell sorter chip and cell sorter that realize separation and analysis of each individual cell and realize separation and recovery of cells by every individual cell. Accordingly, comparative measurement can be performed on the metabolic conditions of cells, difference in response by imparting drug stimulation to cells, etc. Further, by performing cell separation on the basis of comparative measurement, there can be attained precision purification of cells according to the phenotype thereof. Further, comparative measurement on the metabolic conditions of cells, difference in response by imparting stimulation to cells, etc. can be accomplished by taking snap images of cells flowing through a flow channel at least twice at a given time interval and by measuring the amount of change in cells (for example, metabolic rate) occurring during twice-made snap shots. Still further, on the basis of comparative measurement results, there is carried out cell separation.

Description

明細書 セノレソーターチップおよびセノレソーター  Description Senoresorter chip and Senoresorter
技術分野 Technical field
本発明は、 個別の細胞を分離解析し、 細胞を一細胞毎に分離回収する セルソーターチップぉょぴセルソーターに関する。 背景技術  The present invention relates to a cell sorter chip hop cell sorter that separates and analyzes individual cells and separates and collects the cells one by one. Background art
2 0世紀の初頭に細胞を観察しょうとすると、 顕微鏡以外に手立ては 無かった。 1 9 4 8年に W a l l a c c e C o u l t e rがセノレソー タ一の検出部の原型と言える "コールターカウンター" (Coulter, W. Means for counting particles suspended in a fluid. US2, 656, 508 (1949)) を開発し、 はじめて個々の細胞の特性を調べることが可能にな つた。 コーノレターの技術に J e t一 I n— A i r型のシースフロー技術 ( Crosland-Taylor, P. J. A device for counting small particles suspended in a fluid through a tube. Nature 171, 37 - 38(1956)) と 静電的な細胞分離技術 (Fluwer, M. J. Electronic separation of biological cells by volume. Science 150, 910-911 (1965) ) 力 S組み合 わさり、 それまで困難であった細胞を 1個毎に分離して性質を調べるこ とが可能であるとともに、 実際に細胞を分離回収する近代的なフローサ ィ トメーターあるいはセルソーターが実現した。 これらは細胞解析や分 離の自動機器として改良され、ライフサイエンス分野での細胞解析技術、 細胞分離技術の核となっている。  When I tried to observe cells at the beginning of the 20th century, there was no other way besides a microscope. 1 9 4 8 In 2008, W allacce Coulter developed the "Coulter Counter" (Coulter, W. Means for counting particles suspended in a fluid. US2, 656, 508 (1949)). For the first time, it became possible to investigate the characteristics of individual cells. Cone letter technology is based on J et I In-A ir type sheath flow technology (Cross-Taylor, PJ A device for counting small particles suspended in a fluid through a tube. Nature 171, 37-38 (1956)) Fluwer, MJ Electronic separation of biological cells by volume. Science 150, 910-911 (1965)) Combines force S and separates cells that were previously difficult to separate. A modern flow cytometer or cell sorter that actually separates and collects cells has been realized. These have been improved as automated equipment for cell analysis and separation, and have become the core of cell analysis technology and cell separation technology in the life science field.
セルソーターとしてはべックマンコーノレター社や、 ベタ トンデッキン ソン社から全自動の装置が発売されている。 これらの装置は、 最高 3万 細胞ノ秒の細胞処理が可能である。 そのほか、 臨床検査装置で実績のあ る D a k oグループの D a k o C y t o m a t i o n社は 1 0万細胞 Z 秒の処理ができる高速セルソーター M o F l oを実用化している。 日本 国内では 1 9 9 5〜2 0 0 0年にN E D Oプロジェク トとして 6億 6 8 0 0万円を投じた 「微量情報検出システム」 の研究開発 (N E D O 「微 量細胞情報検出システム」 事後評価報告書、 コード 0 6 0 0 0 1 5 3 8 ( 2 0 0 2 ) ) が行われている。 開発されたセルソーターでは、 光学検 出部からチューニング部分をなくすことで、 ソーティング条件設定を容 易にしている。 N E DO成果を基に、 B e y b i o s c i e n c e社 がデスク トップセルソータ J S AN (処理能力 : 4 5 0 0 0細胞 Z秒) を開発し、 販売している。 As cell sorters, Beckman Cono Letter and Betaton Dickinson have released fully automatic devices. These devices can handle up to 30,000 cell seconds. In addition, Dako Cytomation, a company in the Dako Group, which has a proven track record in clinical testing equipment, has commercialized a high-speed cell sorter MoFlo that can process 100,000 cells for Z seconds. Japan In Japan, research and development of a “trace information detection system” invested 660,800,000 yen as a NEDO project in 1980-200 (NEDO “Small Cell Information Detection System” ex-post evaluation report Code 0 6 0 0 0 1 5 3 8 (2 0 0 2)). The developed cell sorter makes it easy to set sorting conditions by eliminating the tuning part from the optical detector. Based on NE DO results, Beybioscience has developed and sells a desktop cell sorter JS AN (processing capacity: 4500 cells Z seconds).
これらの装置では、 細胞の検出は一般的にはシースフローセル内で行 われる。 シースフローの登場する以前のコールター型のセルソーターで は、 細孔の開いた仕切りの外側と内側に電極を置き、 外側の溶液から細 孔を通して細胞を吸い上げたときに電極間に流れる電流の低下を測定す る原理 (.Coulter, W. Means for counting particles suspended in a fluid US2, 656, 508 (1949)) に基づいている。 シースフローを用いる系では光 学的な検出が用いられる [Hulett, H. R., Bonner, W. A., Barrett, J. and Herzenberg, L. A. Ceil sorting: automated separation of mammal ι an cells as a function of intracellular i luorescence. Science 166, 747-9 (1969); Kamaensky, L. A. , Melamed, M. R., and Derman, H. Spectorphotometer ' New instrument for u丄 trarapid cell analysis. Science 150, 630-631 (1965)] 。 シースフローセノレにレーザーを照射し、 細胞がレーザー光を横切った時に散乱する光を検出する方法と、 予め細 胞を蛍光標識しておき、 レーザーを横切ったときに発生する蛍光を検出 する方法がある。散乱光を測定する系では、細胞が数/ mであるときに、 大きさにしたがって入射光の進行方向に対して散乱する前方散乱と、 よ り小さな粒子、 すなわち細胞内の顆粒により散乱する側方散乱を検出す る方法がある。 現状の J e t — I n— A i r型のセルソーターでは前方 散乱と側方散乱と蛍光のいずれも測定できるようになっている。 蛍光に 関しては 6色蛍光を分離検出する装置が一般的になっている。 散乱光や 蛍光はレーザーパワーを大きくすれば短時間で計測を終えることができ る。 このため現在最も処理能力の高いセルソーターでは 1 0万イベントIn these devices, cell detection is typically performed in a sheath flow cell. Prior to the introduction of sheath flow, the Coulter-type cell sorter placed electrodes on the outside and inside of the open partition, and reduced the current flowing between the electrodes when cells were sucked up from the outside solution through the pores. Based on the principle of measurement (.Coulter, W. Means for counting particles suspended in a fluid US2, 656, 508 (1949)). Optical detection is used in systems using sheath flow [Hulett, HR, Bonner, WA, Barrett, J. and Herzenberg, LA Ceil sorting: automated separation of mammals ι an cells as a function of intracellular i luorescence. Science 166, 747-9 (1969); Kamaensky, LA, Melamed, MR, and Derman, H. Spectorphotometer 'New instrument for u trarapid cell analysis. Science 150, 630-631 (1965)]. There is a method of irradiating a sheath flow senor with a laser and detecting light scattered when the cell crosses the laser beam, and a method of detecting fluorescence generated when the cell is crossed and fluorescently labeled in advance. is there. In a system that measures scattered light, when the number of cells is several / m, forward scattering that scatters in the traveling direction of incident light according to the size and the side that is scattered by smaller particles, that is, granules inside the cell. There is a method for detecting side scatter. The current J et — I n — A ir type cell sorter can measure forward scatter, side scatter, and fluorescence. With regard to fluorescence, devices that separate and detect six-color fluorescence have become common. Scattered light and fluorescence can be measured in a short time by increasing the laser power. The For this reason, the cell sorter with the highest processing capacity currently has 10 million events.
(測定液滴数) Z秒の処理能力が得られている。 セルにレーザーを照射 して細胞を計測する部分では 2 5 0 μ ιη径で、 セルの先端部のノズル部 分は 1 0 0 μ m程径となっている。 レーザー照射を行なうために正方形 の断面を持つ流路のセルを用いることもある。 (Measurement number of droplets) A processing capacity of Z seconds is obtained. The part that measures the cells by irradiating the laser with the laser has a diameter of 2500 μιη, and the nozzle at the tip of the cell has a diameter of about 100 μm. A channel cell with a square cross section may be used for laser irradiation.
一般的なフローサイ トメーターゃセルソーターは高価であること、 装 置が大型であること、 試料が多量に必要であること、 液滴を作成する段 階で細胞に損傷を与える可能性があること、 直接、 試料を観察できない ことなどの問題がある。 これらの問題を解決するため、 近年、 マイクロ 加工技術を用いて微細な流路を作成し、 流路内の層流中を流れる細胞を 直接顕微鏡観察しながら分離するセルソーターが開発されている(Micro Total Analysis, 98, pp.77 - 80 (Kluwer Academic Publishers, 1998) jAnalytical Chemistry, 70, pp.1909-1915 (1998)) 。 し力 し、 こ のマイク口加工技術を用いて作成するセルソーターでは観察手段に対す る試料分離の応答速度が遅く、 実用化するためには、 より応答の速い処 理方法が必要である。  A typical flow cytometer is a cell sorter that is expensive, has a large apparatus, requires a large amount of sample, and can damage cells at the stage of droplet formation. There are problems such as inability to observe the sample. In order to solve these problems, a cell sorter has been developed in recent years that uses microfabrication technology to create fine channels and separates cells flowing in the laminar flow in the channels while directly observing them under a microscope (Micro Total Analysis, 98, pp.77-80 (Kluwer Academic Publishers, 1998) jAnalytical Chemistry, 70, pp.1909-1915 (1998)). However, the cell sorter created using this microphone mouth processing technology has a slow sample separation response speed to the observation means, and a processing method with a faster response is necessary for practical use.
また、 細胞を精製するためには、 細胞を分離する方法以外にも、 不用 な細胞のみの機能を失活させることで、 細胞を分離することと同様の成 果を得ることができる。 細胞の機能を失活させる技術としては、 集束光 を細胞に照射して細胞の機能を失活させる技術があり、 たとえば、 培養 皿上で培養している白血球細胞に波長 5 2 3 n mの集束光レーザーを照 射し、 細胞内に取り込ませた吸収ピーク波長 5 04 nmの色素に吸収さ せることで 1 0— 6秒の照射で細胞を加熱し失活させることができたこ と力 S報告されてレヽる [Koller, M. R., Hanania, E.G. , Stevens, J. , Eisfeld, T. M. , Sasaki, G. C. , Fieck, A. , Palsson, B. High-throughput laser-mediated in situ cell purification with high purity and yield. Cytometry Part A 61A: 153 - 161 (2004)] 。 し力 し、 この手法では、 静 止している細胞の位置を 1細胞単位で同定して、 その細胞位置に集束点 を持ってゆくものであり、 幅広い流路中をランダムに高速に流れてくる 細胞の位置を同定し、 その細胞のみに選択的に集束光を照射することは 困難であった。 Moreover, in order to purify cells, in addition to the method of separating cells, the same effect as that of separating cells can be obtained by inactivating the function of only unnecessary cells. As a technology for deactivating cell functions, there is a technology for irradiating cells with focused light to deactivate cell functions. For example, focusing on white blood cells cultured on a culture dish with a wavelength of 5 2 3 nm The ability to heat and inactivate cells by irradiation for 10 to 6 seconds by irradiating with a light laser and absorbing the dye with a absorption peak wavelength of 504 nm incorporated into the cells S Report [Koller, MR, Hanania, EG, Stevens, J., Eisfeld, TM, Sasaki, GC, Fieck, A., Palsson, B. High-throughput laser-mediated in situ cell purification with high purity and yield Cytometry Part A 61A: 153-161 (2004)]. In this method, however, the position of a stationary cell is identified in units of one cell, and a focusing point is brought to that cell position. come It was difficult to identify the position of a cell and selectively irradiate focused light only to that cell.
本願の発明者らは、 このような問題点を解消するため、 マイクロ加工 技術を活用して、 試料の微細構造と試料中の蛍光分布に基づいて試料を 分画し、 回収する試料に損傷を与えることなく、 簡便に細胞試料を分析 分離することのできる細胞分析分離装置を提案している (特開 2 0 0 3 - 1 0 7 0 9 9号公報、 特開 2 0 0 4— 8 5 3 2 3号公報、 国際公開第 2 0 0 4 / 1 0 1 7 3 1 号ノ ンフ レ ッ ト) 。 また、 Journal of Nanobiotechnology Vol.2: 5 ( オ ン ラ イ ン シ ヤ ー ナ ル http: //www. jnanobiotecnnology. com/ content/pdf/ 1477-3155-2-5. pdf ) ) にも、 類似の技術が開示されている。 発明の開示  In order to eliminate such problems, the inventors of the present application utilize microfabrication technology to fractionate the sample based on the microstructure of the sample and the fluorescence distribution in the sample, and damage the collected sample. There has been proposed a cell analysis / separation apparatus that can easily analyze and separate cell samples without giving them (Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 3-1 0 7 0 9 9, Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 8-8 5 No. 3 2 3 and International Publication No. 2 0 0 4/1 0 1 7 3 1 (Non-Flett). Also similar to Journal of Nanobiotechnology Vol.2: 5 (Online Sinar http: // www. Jnanobiotecnnology. Com / content / pdf / 1477-3155-2-5.pdf)) The technology is disclosed. Disclosure of the invention
上記 J e t - I n— A i r型のセルソーター、 上記文献ならびに本願 の発明者らの提案する特願 2 0 04 - 3 7 9 3 2 7号記載およぴ特願 2 0 04 - 2 9 7 1 8 4号記載のセルソーターでは、 流路中を流れる細胞 の一瞬のスナップ写真に基づいて、 細胞のそのときの状態を 1回だけ解 析し、 これに基づいて細胞の種類を識別、 分離するものである。 この技 術では、 細胞の表面に発現しているタンパク質などの識別は出来るが、 代謝状態などの、 同一細胞の時間的変化を比較計測して初めて分かる細 胞状態を計測することは出来ない。 強いてやろうとすると、 分離した細 胞をー且、 回収し、 所定時間インキュベーションした後に再度フローサ ィ トメ一ターゃセルソーターで分析することになる。  The above J et-In-A ir type cell sorter, the above-mentioned document and the Japanese Patent Application No. 2 0 04-3 7 9 3 2 7 proposed by the inventors of the present application and the Japanese Patent Application No. 2 0 04-2 9 7 1 8 With the cell sorter described in No. 4, we analyze the current state of the cell only once based on an instantaneous snapshot of the cell flowing in the flow path, and identify and separate the cell type based on this analysis. Is. Although this technology can identify proteins expressed on the surface of cells, it cannot measure cell states that can only be determined by comparatively measuring temporal changes in the same cells, such as metabolic states. If it is forced to do so, the separated cells are collected, collected, incubated for a predetermined period of time, and then analyzed again using a flow cytometer or cell sorter.
しかし、 J e t - I n - A i r型のセルソーター等の従来のセルソー ターでは、 繰り返し解析をするにしても、 特定の細胞を繰り返し解析す る構成にはなっておらず、 セルソーターで分離した細胞群を再度セルソ 一ターで分離回収することしかできない。したがって、細胞の代謝状態、 あるいは細胞に薬物刺激を与えたことによる各種細胞間での応答の違い を比較計測する方法、 さらに、 そのような比較計測に基づいて細胞分離 を行なうことで、 細胞をその表現型に応じて精密に精製する方法が求め られている。 However, conventional cell sorters such as the Jet-In-Air type cell sorter are not configured to repeatedly analyze specific cells even if they are repeatedly analyzed. The group can only be separated and collected again with a cell sorter. Therefore, a method for comparatively measuring the metabolic state of cells, or the difference in response between various cells due to drug stimulation on the cells, and cell separation based on such comparative measurements Thus, there is a need for a method for purifying cells precisely according to their phenotype.
上記課題を解決するために、 本発明では、 流路中を流れる細胞のスナ ップ像を少なく とも 2回、 所定の時間間隔で撮影し、 この 2回の撮影の 間に細胞で変化した量 (例えば、 代謝量) を計測することで、 細胞の代 謝状態、 あるいは細胞に刺激を与えたことによる応答の違いを比較計測 する。 さらに、 比較計測結果に基づいて細胞分離を行なう。  In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, a snap image of a cell flowing in a flow path is photographed at a predetermined time interval at least twice, and the amount of change in the cell between the two photographings By measuring the amount of metabolism (eg, metabolic rate), the cell's metabolic status or the difference in response due to stimulation of the cell is comparatively measured. Furthermore, cell separation is performed based on the comparative measurement result.
また、 細胞を選別するために、 本発明では、 分岐を持つ微細流路中で 細胞を各分岐に分離する方法を用いる。 あるいは、 流路中を流れる細胞 に、 細胞を破壌あるいは細胞に細胞死 (アポトーシス) を誘導する手段 を用いて、 必要でない細胞を破壊するかまたはその細胞死を誘導して目 的の細胞のみを生存したまま流路を通過させる細胞精製を行なう。  In order to sort cells, the present invention uses a method of separating cells into branches in a microchannel having branches. Alternatively, the cells flowing through the flow channel can be used to destroy cells or induce the cell death by using means to induce cell death or cell death (apoptosis). Purify the cells by passing them through the channel while remaining alive.
すなわち、 本発明は、 以下のセルソーターチップ、 およびセルソータ 一を提供する。  That is, the present invention provides the following cell sorter chip and cell sorter.
( 1 ) 基板に形成された細胞を搬送する流路を備え、 該流路の上流端に 細胞を注入する手段と、 上記流路内の細胞を画像信号として検出する第 1の細胞識別領域と、 該第 1の細胞識別領域の下流に形成された時間調 整器と、 該時間調整器の下流に形成された上記流路内の細胞を画像信号 として検出する第 2の細胞識別領域と、 該第 2の細胞識別領域の下流に 形成された上記流路内の細胞を二つの流路に選択的に排出する流路と、 を含むセノレソーターチップ。  (1) A flow path for transporting cells formed on the substrate, a means for injecting cells into the upstream end of the flow path, a first cell identification region for detecting cells in the flow path as an image signal, A time adjuster formed downstream of the first cell identification region; a second cell identification region that detects cells in the flow path formed downstream of the time adjuster as image signals; A flow path for selectively discharging cells in the flow path formed downstream of the second cell identification region into two flow paths;
( 2 ) 上記第 1の細胞識別領域と、 上記時間調整器との間の流路に細胞 を刺激する機構が付加された上記 ( 1 ) 記載のセルソーターチップ。 (2) The cell sorter chip according to (1), wherein a mechanism for stimulating cells is added to a flow path between the first cell identification region and the time adjuster.
( 3 ) 基板に形成された細胞を搬送する流路を備え、 該流路の上流端に 細胞を注入する手段と、 該細胞を注入する手段の下流に形成された流路 内の細胞を検出する領域と、 該細胞を検出する領域の下流に形成された 上記検出された細胞を特定するためのインデックス流体を注入する領域 と、 該ィンデッタス流体を注入する領域の下流に形成された上記ィンデ ックス流体を検出する第 1のィンデックス検出領域と、 該ィンデックス 検出領域の下流に形成された上記流路内の細胞を画像信号として検出す る第 1の細胞識別領域と、 該第 1の細胞識別領域の下流に形成された時 間調整器と、 該時間調整器の下流に形成された上記ィンデックス流体を 検出する第 2のィンデッタス検出領域と、 該ィンデッタス検出領域の下 流に形成された上記流路内の細胞を画像信号として検出する第 2の細胞 識別領域と、 該第 2の細胞識別領域の下流に形成された上記流路内の細 胞を二つの流路に選択的に排出する流路と、を含むセルソーターチップ。 (3) A flow path for transporting cells formed on the substrate is provided, and a cell in the flow path formed downstream of the means for injecting cells into the upstream end of the flow path and the means for injecting the cells is detected. An area for injecting an index fluid for identifying the detected cells formed downstream of the area for detecting the cells, and the index for the downstream of the area for injecting the indentus fluid. A first index detection region for detecting fluid; and the index A first cell identification region for detecting, as an image signal, a cell in the flow path formed downstream of the detection region; a time adjuster formed downstream of the first cell identification region; and the time A second indentus detection area for detecting the index fluid formed downstream of the regulator; and a second cell identification for detecting, as an image signal, cells in the flow path formed downstream of the indentus detection area. A cell sorter chip comprising: a region; and a channel for selectively discharging cells in the channel formed downstream of the second cell identification region into two channels.
( 4 ) 上記第 1の細胞識別領域と、 上記時間調整器との間の流路に細胞 を刺激する機構が付加された上記 (3 ) 記載のセルソーターチップ。 ( 5 ) 上記時間調整器が上記流路に連結されたァガロースゲル膜に形成 される上記 ( 1 ) ないし (4 ) のいずれかに記載のセルソーターチップ。 (4) The cell sorter chip according to (3) above, wherein a mechanism for stimulating cells is added to the flow path between the first cell identification region and the time adjuster. (5) The cell sorter chip according to any one of (1) to (4), wherein the time adjuster is formed on an agarose gel membrane connected to the flow path.
( 6 ) 上記時間調整器が、 上記基板に形成された複数の長さの異なる流 路と、 上記複数の長さの異なる流路の両端に連結されたァガロースゲル 膜と、 該ァガロースゲル膜に連結された上記第 1の細胞識別領域に連通 した流路と上記第 2のインデックス検出領域に連通した流路と、 を含む 上記 ( 1 ) ないし (4 ) のいずれかに記載のセルソ一ターチップ。 (6) The time adjuster is connected to the plurality of flow paths having different lengths formed on the substrate, the agarose gel films connected to both ends of the plurality of flow paths having different lengths, and connected to the vagarose gel films. The cell sorter chip according to any one of (1) to (4), further comprising: a flow channel communicating with the first cell identification region; and a flow channel communicating with the second index detection region.
( 7 ) 上記時間調整器が、 上記第 1の細胞識別領域に連通した流路と上 記第 2のィンデッタス検出領域に連通した流路のそれぞれを延伸して配 列された流路と、 上記流路をバイパスする並列に配列された流路と、 該 並列に配列された流路に設けられた止め弁と、 を含む上記 ( 1 ) ないし ( 4 ) のいずれかに記載のセノレソ一ターチップ。  (7) The time adjuster includes: a flow path arranged by extending each of a flow path communicating with the first cell identification area and a flow path communicating with the second indentus detection area; and The senoresorter chip according to any one of (1) to (4), comprising: a flow path arranged in parallel that bypasses the flow path; and a stop valve provided in the flow path arranged in parallel.
( 8 ) 基板に形成された細胞を搬送する流路と、 該流路の上流端に細胞 を注入する手段と、 上記流路内の細胞を画像信号として検出する第 1の 細胞識別領域で上記流路を流下する細胞を撮像する手段と、 該第 1の細 胞識別領域の下流に形成された時間調整器と、 該時間調整器の下流に形 成された上記流路内の細胞を画像信号として検出する第 2の細胞識別領 域で上記流路を流下する細胞を撮像する手段と、 上記流路を流下する細 胞を分類する手段と、 上記第 1の細胞識別領域で上記流路を流下する細 胞を撮像する手段が与える画像信号と上記第 2の細胞識別領域で上記流 路を流下する細胞を撮像する手段が与える画像信号とを比較して上記細 胞を分類する手段に選択の指示を与えるパソコンと、 を含むセルソータ (8) The flow path for transporting cells formed on the substrate, means for injecting cells into the upstream end of the flow path, and the first cell identification region for detecting cells in the flow path as image signals. Means for imaging cells flowing down the flow path, a time adjuster formed downstream of the first cell identification region, and images of the cells in the flow path formed downstream of the time adjuster Means for imaging the cells flowing down the flow path in the second cell identification area to be detected as a signal; means for classifying cells flowing down the flow path; and the flow path in the first cell identification area The image signal provided by the means for imaging the cells flowing down and the flow in the second cell identification area. A cell sorter comprising: a personal computer that compares the image signal provided by the means for imaging the cells flowing down the road and gives a selection instruction to the means for classifying the cells.
( 9 ) 上記第 1の細胞識別領域と、 上記時間調整器との間の流路に細胞 を刺激する機構が付加された上記 (8 ) 記載のセルソーター。 (9) The cell sorter according to (8) above, wherein a mechanism for stimulating cells is added to the flow path between the first cell identification region and the time adjuster.
( 1 0 ) 基板に形成された細胞を搬送する流路と、 該流路の上流端に細 胞を注入する手段と、 該細胞を注入する手段の下流に形成された流路内 の細胞を検出する領域で上記流路を流下する細胞の有無を検出する光学 装置と、 該細胞を検出する領域の下流に形成された上記検出された細胞 を特定するためのィンデッタス流体を注入する領域にィンデッタス流体 を注入する手段と、 該ィンデッタス流体を注入する領域の下流に形成さ れた上記ィンデックス流体を検出する第 1のィンデックス検出領域で上 (10) A channel for transporting cells formed on the substrate, means for injecting cells into the upstream end of the channel, and cells in the channel formed downstream of the means for injecting the cells. An optical device for detecting the presence or absence of cells flowing down the flow path in the detection region, and an indentation in the region where the indented fluid for identifying the detected cells formed downstream of the cell detection region is injected A fluid injection means; and a first index detection area for detecting the index fluid formed downstream of the area where the index fluid is injected.
'記流路を流下するィンデッタス流体の構成を検知する光学装置と、 該ィ ンデッタス検出領域の下流に形成された上記流路内の細胞を画像信号と して検出する第 1 の細胞識別領域で上記流路を流下する細胞を撮像する 手段と、 該第 1の細胞識別領域の下流に形成された時間調整器と、 該時 間調整器の下流に形成された上記ィンデックス流体を検出する第 2のィ ンデッタス検出領域で上記流路を流下するインデックス流体の構成を検 知する光学装置と、 該ィンデッタス検出領域の下流に形成された上記流 路内の細胞を画像信号として検出する第 2の細胞識別領域で上記流路を 流下する細胞を撮像する手段と、 該第 2の細胞識別領域の下流に形成さ れた上記流路内の細胞を二つの流路に選択的に排出する流路と、 上記光 学装置から得られる信号を基礎に各種手段を制御し、 かつ、 上記第 1 の 細胞識別領域で上記流路を流下する細胞を撮像する手段が与える画像信 号と上記第 2の細胞識別領域で上記流路を流下する細胞を撮像する手段 が与える画像信号とを比較して上記細胞を分類する手段に選択の指示を 与えるパソコンと、 を含むセルソ一ター。 'In the optical device for detecting the composition of the indentus fluid flowing down the flow path, and the first cell identification area for detecting the cells in the flow path formed downstream of the indentus detection area as an image signal. Means for imaging cells flowing down the flow path; a time adjuster formed downstream of the first cell identification region; and a second detector for detecting the index fluid formed downstream of the time adjuster. An optical device that detects the configuration of the index fluid that flows down the flow path in the indentus detection region, and a second cell that detects a cell in the flow path formed downstream of the indeterth detection region as an image signal. Means for imaging the cells flowing down the flow path in the identification area; and a flow path for selectively discharging cells in the flow path formed downstream of the second cell identification area into two flow paths. Obtained from the above optical equipment Based on the signal, various means are controlled, and the image signal provided by the means for imaging the cells flowing down the flow path in the first cell identification area and the flow path down the flow path in the second cell identification area. A cell sorter comprising: a personal computer that compares the image signal provided by the means for imaging the cell to be given and gives a selection instruction to the means for classifying the cell.
( 1 1 ) 上記第 1の細胞識別領域と、 上記時間調整器との間の流路に細 胞を刺激する機構が付加された上記 ( 1 0 ) 記載のセルソーター。 ( 1 2) 上記時間調整器が上記流路に連結されたァガロースゲル膜に形 成される上記 (8) ないし ( 1 1 ) のいずれかに記載のセルソーター。 (11) The cell sorter as described in (10) above, wherein a mechanism for stimulating cells is added to the flow path between the first cell identification region and the time adjuster. (12) The cell sorter according to any one of the above (8) to (11), wherein the time adjuster is formed on an agarose gel membrane connected to the flow path.
( 1 3) 上記時間調整器が、 上記基板に形成された複数の長さの異なる 流路と、 上記複数の長さの異なる流路の両端に連結されたァガロースゲ ル膜と、 該ァガロースゲル膜に連結された上記第 1の細胞識別領域に連 通した流路と上記第 2のィンデックス検出領域に連通した流路と、 を含 む上記 (8) ないし ( 1 1 ) のいずれかに記載のセルソーター。  (1 3) The time adjuster includes a plurality of channels having different lengths formed on the substrate, a garose gel film connected to both ends of the plurality of channels having different lengths, and the garose gel membrane. The cell sorter according to any one of (8) to (11), further comprising: a flow channel communicating with the connected first cell identification region and a flow channel communicating with the second index detection region. .
( 1 4) 上記時間調整器が、 上記第 1の細胞識別領域に連通した流路と 上記第 2のィンデックス検出領域に連通した流路のそれぞれを延伸した 平行に配列された流路と、 該平行に配列された流路をパイパスする並列 に配列された流路と、 該並列に配列された流路に設けられた止め弁と、 を含む上記 (8) ないし ( 1 1 ) のいずれかに記載のセルソーター。 (14) The time adjuster includes: a flow path arranged in parallel and extending each of a flow path communicating with the first cell identification area and a flow path communicating with the second index detection area; Any one of the above (8) to (11), which includes: a parallel-arranged flow path bypassing the parallel-arranged flow paths; and a stop valve provided in the parallel-arranged flow path. The cell sorter described.
( 1 5) 上記インデックス流体が複数の流体を断続的に配列したもので ある上記 (8) ないし ( 1 1 ) のいずれかに記載のセルソーター。 (15) The cell sorter according to any one of (8) to (11), wherein the index fluid is a plurality of fluids intermittently arranged.
( 1 6 ) 基板に形成された細胞を搬送する流路と、 該流路の上流端に細 胞を注入する手段と、 該細胞を注入する手段の下流に形成された流路内 の細胞を検出する領域で上記流路を流下する細胞の有無を検出する光学 装置と、 該細胞を検出する領域の下流に形成された上記検出された細胞 を特定するためのィンデックス流体を注入する領域に磁性ィンデックス 流体を注入する手段と、 該ィンデックス流体を注入する領域の下流に形 成された上記磁性ィンデッタス流体を検出する第 1のィンデッタス検出 領域で上記流路を流下する磁性ィンデッタス流体の構成を検知する装置 と、 該ィンデックス検出領域の下流に形成された上記流路内の細胞を画 像信号として検出する第 1の細胞識別領域で上記流路を流下する細胞を 撮像する手段と、 該第 1の細胞識別領域の下流に形成された時間調整器 と、 該時間調整器の下流に形成された上記磁性インデックス流体を検出 する第 2のインデックス検出領域と、 該インデックス検出領域の下流に 形成された上記流路内の細胞を画像信号として検出する第 2の細胞識別 領域で上記流路を流下する細胞を撮像する手段と、 該第 2の細胞識別領 域の下流に形成された上記流路内の細胞を二つの流路に選択的に排出す る流路と、 上記第 2の細胞識別領域の下流の流路を上記第 1のインデッ クス検出領域の上流の流路に選択的に接続する流路と、 上記選択的に接 続する流路に沿って上記磁性ィンデックス流体に移動磁界を付与する手 段と、上記光学装置から得られる信号を基礎に各種手段を制御し、かつ、 上記第 1 の細胞識別領域で上記流路を流下する細胞を撮像する手段が与 える画像信号と上記第 2の細胞識別領域で上記流路を流下する細胞を撮 像する手段が与える画像信号とを比較して上記細胞を分類する手段に選 択の指示を与えるパソコンと、 を含むセルソーター。 (16) A flow path for transporting cells formed on the substrate, means for injecting cells into the upstream end of the flow path, and cells in the flow path formed downstream of the means for injecting the cells. An optical device for detecting the presence or absence of cells flowing down the flow path in the detection region, and a magnetic region in the region where the index fluid for identifying the detected cells formed downstream of the cell detection region is injected A means for injecting an index fluid, and a first indentus detection area for detecting the magnetic indentus fluid formed downstream of the index fluid injecting area, and detecting the configuration of the magnetic indentus fluid flowing down the channel. An apparatus, means for imaging a cell flowing down the flow path in a first cell identification area that detects a cell in the flow path formed downstream of the index detection area as an image signal, and the first A time adjuster formed downstream of the cell identification region, a second index detection region for detecting the magnetic index fluid formed downstream of the time adjuster, and a downstream of the index detection region. Means for imaging the cells flowing down the flow path in a second cell identification area for detecting cells in the flow path as image signals, and the second cell identification area. A channel for selectively discharging cells in the channel formed downstream of the region into two channels, and a channel downstream of the second cell identification region as the first index detection region. Based on the signal obtained from the optical device, the channel selectively connected to the upstream channel, the means for applying a moving magnetic field to the magnetic index fluid along the selectively connected channel, and the optical device. The image signal provided by the means for imaging the cells flowing down the flow path in the first cell identification area and the cells flowing down the flow path in the second cell identification area are controlled by various means. A cell sorter comprising: a personal computer that compares the image signal provided by the imaging means and gives a selection instruction to the means for classifying the cells.
( 1 7 ) 基板に形成された細胞を搬送する流路を備え、 該流路の上流端 に細胞を注入する手段と、 上記流路内の細胞の形状あるいは状態を画像 信号として検出する細胞識別領域および検出手段と、 該細胞識別領域の 下流に形成された上記流路内の細胞に、前期細胞識別の結果に基づいて、 不要な細胞のみに細胞を破壊あるいはアポトーシスを誘導する集束光を 選択的に照射する光源および光学系を含むセルソーター。  (17) A cell identification system comprising a channel for transporting cells formed on the substrate, injecting cells into the upstream end of the channel, and detecting the shape or state of the cells in the channel as an image signal Select focused light that destroys cells or induces apoptosis only in unnecessary cells based on the results of the previous cell identification for the cells in the flow channel formed downstream of the cell identification region and the detection means Cell sorter including a light source and an optical system for irradiating automatically.
( 1 8 ) 上記光源の波長として、 水の吸収がある近赤外光を用いた上記 ( 1 7 ) 記載のセルソーター。  (18) The cell sorter as described in (17) above, wherein near infrared light having water absorption is used as the wavelength of the light source.
( 1 9 ) 上記光源の波長として、 細胞を変性させ破壌する機能がある近 紫外光を用いた上記 ( 1 7 ) 記載のセルソーター。  (19) The cell sorter as described in (17) above, which uses near-ultraviolet light having a function to denature and break down cells as the wavelength of the light source.
( 2 0 ) 上記光源の光の集束手段として、 シリンダー型のレンズを用い て、 流路に垂直な方向に直線状に流路全体にまたがるように集束線領域 を有する上記 (1 7 ) 記載のセルソーター。  (20) The light source according to (17), wherein a cylindrical lens is used as the light focusing means of the light source, and has a focusing line region extending linearly in a direction perpendicular to the flow path and extending over the entire flow path. Cell sorter.
この時間比較型セルソーター技術により、 表現型のそろった細胞の精 製が可能となる。 これにより、 たとえば基板上に細胞を任意に配置する 細胞チップ (臓器モデルチップ) を作成する上で、 品質のそろった細胞 チップを構成することができる様になる。 同時に、 単独で成立する分析 技術として、浮遊状態で流れる細胞の代謝の違いや薬物に対する応答を、 1回目のスナップ写真と 2回目のスナップ写真の比較で直接計測するス クリーニング系として独立に利用することが可能となる。 このとき、 代 謝系に特徴を持つ細胞であれば、 薬剤に対する代謝などの応答特性を調 ベることが可能となる。 This time comparison type cell sorter technology makes it possible to refine cells with uniform phenotypes. As a result, for example, when a cell chip (organ model chip) in which cells are arbitrarily arranged on a substrate is created, a cell chip with uniform quality can be configured. At the same time, as an independent analysis technique, it is used independently as a screening system that directly measures the difference in metabolism of cells flowing in a floating state and the response to drugs by comparing the first and second snapshots. It becomes possible. At this time If the cells are characterized by an apologetic system, response characteristics such as metabolism to drugs can be investigated.
また、 細胞を選別するために分岐流路を用いた細胞分離手段を用いる ことで、 分離したい細胞種類の数だけの分岐によって、 複数の種類の細 胞を 1回の分離操作で分離精製することができる。 さらに、 一直線の分 岐を持たない流路を流れる細胞のうち、 必要でない細胞を破壊あるいは アポトーシスを誘導する手段を組み込むことで、 上記流路の分岐を用い た分離手段と異なり、 細胞に外力を加えて細胞の移動方向を制御する手 法が必要なくなり、 光学的照射手段のみによって細胞を精製することが 可能となる。 図面の簡単な説明  In addition, by using cell separation means that uses a branch channel to sort cells, multiple types of cells can be separated and purified by a single separation operation by branching as many as the number of cell types to be separated. Can do. Furthermore, by incorporating a means for destroying unnecessary cells or inducing apoptosis among cells flowing through a flow path that does not have a straight branch, unlike the separation means using the branch of the flow path, external force is applied to the cells. In addition, there is no need for a method for controlling the direction of cell movement, and it becomes possible to purify cells only by optical irradiation means. Brief Description of Drawings
図 1は、 本発明の最も基本的な処理工程を表す図である。  FIG. 1 is a diagram showing the most basic processing steps of the present invention.
図 2は、 図 1に示した基本的な処理工程と比べ、 細胞を刺激する工程 が加わった処理工程を示す図である。  FIG. 2 is a diagram showing a processing process in which a process for stimulating cells is added to the basic processing process shown in FIG.
図 3は、 識別の対象となる細胞の同定を確実に行なうための工夫を盛 り込んだ細胞変化を識別する工程を示す図である。  FIG. 3 is a diagram showing a process of identifying a cell change that incorporates a device for reliably identifying a cell to be identified.
図 4は、 本発明のセルソーターチップと、 このチップを利用したセル ソーターの実施例 1の概要を示す平面図である。  FIG. 4 is a plan view showing an outline of Example 1 of the cell sorter chip of the present invention and a cell sorter using the chip.
図 5は、 (A ) , (B ) に細胞添加口ハウジングの部分の断面を示す。 図 6は、 オイル添加口ハウジングの部分の断面を示す図である。  In FIG. 5, (A) and (B) show a cross section of the cell addition port housing. FIG. 6 is a view showing a cross section of a portion of the oil addition port housing.
図 7は、セルソーターチップの細胞検出領域、ィンデッタス検出領域、 細胞識別領域とそれぞれの領域の光学系の関係の概略を示す図である。 図 8は、 パソコンによる操作の処理に関するフローチヤ一トの概要を 示す図である。 、  FIG. 7 is a diagram showing an outline of the relationship between the cell detection area, indentus detection area, and cell identification area of the cell sorter chip and the optical system of each area. Fig. 8 is a diagram showing an overview of the flowchart related to the processing of operations by a personal computer. ,
図 9は、 流路に配置された細胞刺激領域に電極を設けた例を示す平面 図である。  FIG. 9 is a plan view showing an example in which an electrode is provided in the cell stimulation region arranged in the flow path.
図 1 0は、 光照射で細胞を刺激する場合の照射光学系と細胞刺激領域 の構成を示す断面図である。 図 1 1は、 図 4の細胞検出領域の下流の流路に連結されているインデ ックス用のオイルが供給される流路に対応する部分を示す図である。 図 1 2は、 実施例 4のセルソーターチップと、 このチップを利用した セルソーターの概要を示す平面図である。 FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of an irradiation optical system and a cell stimulation region when cells are stimulated by light irradiation. FIG. 11 is a diagram showing a portion corresponding to the flow path to which the index oil connected to the flow path downstream of the cell detection region in FIG. 4 is supplied. FIG. 12 is a plan view showing an outline of a cell sorter chip of Example 4 and a cell sorter using this chip.
図 1 3は、 実施例 4の動作を実現する処理フローを示す図である。 図 1 4は、 (A) は、 実施例 5のセルソーターチップの時間調整器の 部分に着目した平面図、 (B) は、 図 1 4 (A) の A— A位置で矢印方 向に見た断面図、 (C) は、 図 1 4 (A) の B— B位置で矢印方向に見 た断面図である。  FIG. 13 is a diagram illustrating a processing flow for realizing the operation of the fourth embodiment. Fig. 14 (A) is a plan view focusing on the time adjuster part of the cell sorter chip of Example 5, and (B) is a view at the A—A position in Fig. 14 (A) in the direction of the arrow. Sectional view (C) is a sectional view as seen in the direction of the arrow at the BB position in FIG. 14 (A).
図 1 5は、 レーザー集束光照射装置を用いて、 時間調整器の領域のァ ガロースゲル膜にレーザー集束光を照射する方法を説明する概念図であ る。  Fig. 15 is a conceptual diagram for explaining a method of irradiating a focused gel film in a region of the time adjuster with a laser focused light using a laser focused light irradiation device.
図 1 6は、 (A) は時間調整器の領域のァガロースゲル膜にレーザー 照射して流路を作成している様子を模式的に佘す平面図、 (B) は断面 図である。  Fig. 16 (A) is a plan view schematically showing how the flow path is created by irradiating the agarose gel membrane in the time adjuster region with laser, and (B) is a cross-sectional view.
図 1 7は、 時間調整器の領域のァガロースゲル膜に流路を完成させた ときの一例を示す平面図である。  FIG. 17 is a plan view showing an example when the flow path is completed in the agarose gel membrane in the region of the time adjuster.
図 1 8は、時間調整器の流路の長さ調整の他の例を示す平面図である。 図 1 9は、 時間調整器 6 0の流路の長さ調整のさらに他の例を示す平 面図である。  FIG. 18 is a plan view showing another example of adjusting the length of the flow path of the time adjuster. FIG. 19 is a plan view showing still another example of adjusting the channel length of the time adjuster 60.
図 2 0は、 (A) 、 (B) は止め弁の構造を示す図であり、 (A) は 開。 (B) は閉の状態を示す図である。  Fig. 20 (A) and (B) are diagrams showing the structure of the stop valve, and (A) is open. (B) is a diagram showing a closed state.
図 2 1は、 1つの直線状の流路を持つチップ中の流路を流れる細胞を 光学的に認識し、 不要な細胞を集束光によって不活性化あるいは破壌す る細胞精製装置の構成の一例を示す図である。  Figure 21 shows the configuration of a cell purification device that optically recognizes cells flowing through a channel in a chip with a single linear channel and inactivates or destroys unnecessary cells with focused light. It is a figure which shows an example.
図 2 2は、 1つの直線状の流路を持つチップ中の流路を流れる細胞を 光学的に認識し、 不要な細胞を集束光によって不活性化あるいは破壊す る手順を説明する図である。 ( 1 )は判定領域に細胞が到達する前、 (2) は細胞が判定領域に到達したとき、 (3) は細胞の種類、 状態の判別、 ( 4 a ) 、 (4 b ) は判断の結果、 (5 a ) は必要な細胞と判断された 場合の細胞の通過、 (5 b ) は不要な細胞と判断された場合の細胞の破 壊を示す 発明を実施するための最良の形態 Fig. 22 is a diagram illustrating a procedure for optically recognizing cells flowing through a channel in a chip having one linear channel and inactivating or destroying unnecessary cells with focused light. . (1) before the cell reaches the judgment area, (2) when the cell reaches the judgment area, (3) (4a) and (4b) are the results of the judgment, (5a) is the passage of cells when judged to be necessary cells, and (5b) is the destruction of cells when judged as unnecessary cells. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
本発明は、 流路中を流れる細胞のスナップ像を少なく とも 2回、 所定 の時間間隔で撮影し、この 2回の撮影の間に細胞で変化した量(例えば、 代謝量) を計測することで、 細胞の代謝状態、 あるいは細胞に刺激を与 えたことによる各種細胞間での応答の違いを比較計測し、 比較計測結果 に基づいて細胞分離を行なうものであるから、 もっと単純な構成として は、 流路中を流れる細胞を所定の時間を置いて 2回撮影して比較するこ とでよい。  The present invention takes a snap image of a cell flowing in a flow path at least twice at a predetermined time interval, and measures the amount (for example, metabolic rate) changed in the cell between the two times. Therefore, a simpler configuration is to measure the metabolic state of the cells or the difference in response between various cells due to the stimulation of the cells, and to perform cell separation based on the comparison measurement results. The cells flowing in the flow channel may be taken and compared twice after a predetermined time.
図 1は、 本発明の最も基本的な処理工程を表す図である。 細胞は流路 の中を最上流から 1方向に移動する。 1は試料細胞 (以下、 細胞という) を含む懸濁液をセルソータ一の流路の最上流に添加する工程である。 流 路の最上流に添加された細胞は流路中を下流の方向に流れる。 2は流下 の過程で第 1の細胞識別処理により細胞の種類と状態を指定したパラメ ータにより 1個ずつ識別する第 1の識別工程である。 3は細胞を流路下 流の方向に流下させる時間調整工程である。 4は時間調整工程 3の時間 が経過した後、 第 1の細胞識別処理で識別したのと同じ細胞を第 2の細 胞識別処理により再度細胞の種類と状態を指定したパラメータにより 1 個ずつ識別する第 2の識別工程である。 第 2の識別工程でも細胞の種類 と状態を指定したパラメータにより 1個ずつ識別する。 第 1の細胞識別 処理と第 2の細胞識別処理による識別工程の間の時間は、 時間調整工程 3の流路長を設定することで任意の経過時間で識別することができる。 5は第 1の識別工程 2で得られる情報と第 2の識別工程 4で得られる情 報を比較する比較解析工程である。 6は細胞分別器による細胞分別工程 であり、 比較解析工程 5でパラメータの変化量が所定の閾値を超えてい ると判定された細胞については、 細胞回収容器 7に回収し、 所定の閾値 を超えていないと判定された細胞については、 その他の細胞回収容器 8 に回収する。 FIG. 1 is a diagram showing the most basic processing steps of the present invention. The cell moves in one direction in the channel from the uppermost stream. 1 is a step of adding a suspension containing sample cells (hereinafter referred to as cells) to the uppermost stream of the cell sorter. Cells added to the uppermost stream of the flow path flow in the downstream direction in the flow path. Reference numeral 2 denotes a first identification step in which the cells are identified one by one by the parameters that specify the cell type and state by the first cell identification process during the flow process. 3 is a time adjustment step for causing cells to flow down in the direction of the flow down the channel. 4 is the same cell identified in the first cell identification process after the time of time adjustment step 3 has passed, and is identified one by one by the parameters that specify the cell type and state again in the second cell identification process. This is a second identification step. In the second identification process, cells are identified one by one using the specified parameters. The time between the identification process by the first cell identification process and the second cell identification process can be identified at an arbitrary elapsed time by setting the channel length in the time adjustment process 3. 5 is a comparative analysis process in which the information obtained in the first identification process 2 and the information obtained in the second identification process 4 are compared. 6 is a cell sorting process using a cell sorter. Cells that are determined to have a parameter change amount exceeding a predetermined threshold value in the comparative analysis step 5 are collected in the cell collection container 7 and the predetermined threshold value is set. If the cells are determined not to exceed, collect them in another cell collection container 8.
ここで、 細胞を含む懸濁液は流路の断面積と懸濁液の粘度により、 予 め予想される流速で第 1の細胞識別工程 2と第 2の細胞識別工程 3と細 胞分別工程 6を通過する。 第 1の細胞識別工程 2を通過した細胞が第 2 の細胞識別工程 3を通過するまでは時間的な差があり、 この間に細胞の 代謝に変化があるものは第 1の細胞識別工程 2と第 2の細胞識別工程 3 での測定結果の差が生じる。 実質的に状態に変化の無い細胞では両識別 工程で差が出ない。 このため、 細胞の状態変化を指標に細胞を分離する ことができる。  Here, the cell-containing suspension is based on the cross-sectional area of the flow path and the viscosity of the suspension, and the first cell identification step 2, the second cell identification step 3, and the cell sorting step are performed at a predicted flow rate. Go through 6. There is a temporal difference between the cells that have passed the first cell identification step 2 and the second cell identification step 3, and those that have a change in cell metabolism during this period are different from those in the first cell identification step 2. A difference in measurement results in the second cell identification step 3 occurs. For cells with virtually no change in state, there is no difference between the two identification steps. For this reason, it is possible to separate cells using the change in the state of the cells as an indicator.
図 2は、 図 1に示した基本的な処理工程と比べ、 細胞を刺激する工程 が加わった処理工程を示す図である。 図 1 と図 2とを対比して明らかな ように、 図 2では、 第 1の細胞識別工程 2と第 2の細胞識別工程 3 との 間に、 細胞を刺激する工程 2 3が設けられる点において、 図 1に示す基 本的な処理工程と異なる。細胞を刺激する工程 2 3が加わったことから、 細胞刺激により、 同じ時間でも、 より効果的な細胞の変異の発生が期待 でき、 細胞刺激により細胞がどのような変化を示すか効率よく検証でき る。  FIG. 2 is a diagram showing a processing process in which a process for stimulating cells is added to the basic processing process shown in FIG. As is clear from the comparison between FIG. 1 and FIG. 2, in FIG. 2, a step 23 for stimulating cells is provided between the first cell identification step 2 and the second cell identification step 3. However, the basic processing steps shown in FIG. With the addition of cell-stimulating steps 2 and 3, cell stimulation can be expected to generate more effective cell mutations even at the same time, and it is possible to efficiently verify how cells change due to cell stimulation. The
細胞刺激工程 2 3では、薬剤を流路に注入し細胞を化学的に刺激する。 あるいは、 流路内または流路を挟むように、 電極を儲け、 通過する細胞 を電界により刺激する。 または、 流路を流れる細胞に特定波長の光ゃ電 磁波を照射して刺激し、 あるいは、 熱で刺激する。 熱による刺激 (温度 ス ト レス) では、 流路内の一定部分に光吸収体を設けて、 この部分に集 束光を照射して加熱したり、 ペルチェ素子を流路の特定領域に接触させ て、 特定細胞が流路中を流れてきたときのみ温度を上げたり下げたりで きる構造とすることで達成できる。  In the cell stimulation step 23, the drug is injected into the flow channel to chemically stimulate the cells. Alternatively, the electrodes are placed so as to sandwich the flow path or between the flow paths, and the passing cells are stimulated with an electric field. Alternatively, the cells flowing through the channel are stimulated by irradiating them with electromagnetic waves of a specific wavelength, or stimulated with heat. In the case of thermal stimulation (temperature stress), a light absorber is provided in a certain part of the flow path, and this part is irradiated with concentrated light and heated, or the Peltier element is brought into contact with a specific area of the flow path. This can be achieved by adopting a structure in which the temperature can be raised or lowered only when a specific cell flows through the flow path.
図 1、 図 2では、 同一の細胞を所定の時間間隔で、 種類と状態に着目 して細胞変化を識別する工程を示しているが、 識別の対象となる細胞を 同定することについては説明していない。 図 3は、 識別の対象となる細 胞の同定を確実に行なうための工夫を盛り込んだ細胞変化を識別するェ 程を示す図である。 3 0は細胞を含む懸濁液をセルソーターの流路の最 上流に添加する工程である。 3 1は細胞を 1個だけ含むように懸濁液に スぺーサーを挿入するスぺーサー揷入工程である。 すなわち、 細胞を含 む懸濁液の細胞ごとにスぺーサーを揷入する。 工程 3 0と工程 3 1は、 順序を逆にしても良い。 工程 3 1を先に実施する場合は、 細胞を 1個ず つに区切るスぺーサーを作成するためのオイルや気相を流路内に挿入す る工程でできたオイルや気相によるスぺーサ一で区切られた個々の領域 に細胞を 1個だけ含む溶液を揷入することになる。 スぺーサ一はィンデ ックスとして使用する。 すなわち、 スぺーサーを構成しているオイルや 気相の長さ、 あるいは、 オイルや気相の挿入のパターンを、 このスぺー サ一に続いて流下して来る細胞の I Dとして利用するのである。 3 9は 細胞の配列情報としてのスぺーサーィンデックスを検出する工程である。 3 2はスぺーサ一で区切られた細胞の種類や状態を識別する工程である。 工程 3 2を通過した細胞は工程 3 3— 1に移動する。 工程 3 3— 1は細 胞に刺激を与える工程である。 刺激を受けた細胞は工程 3 6 _ 1に移動 する。 工程 3 6— 1は時間調整工程であるとともに、 ここで所定時間ィ ンキュベーシヨンする工程である。 工程 3 6— 1は、 例えば、 所定の温 度に維持された所定の長さの流路をスぺーサ一で挟まれた細胞を含む懸 濁液が通過する構成で実現される。 工程 3 6— 1でインキュベーション された細胞は、 再び、 スぺーサーインデックス検出工程 3 9、 細胞識別 工程 3 2に戻り、 ここで、 再度、 スぺーサーインデックスの検出、 細胞 の状態をチェックする。 工程 3 8は細胞分別器で細胞を分別する工程で ある。 スぺーサ一^ f ンデッタス検出工程 3 9、 細胞識別工程 3 2で得ら れる細胞情報を比較解析工程 4 2で処理し、 所定のパラメータが所定の 範囲にある細胞の情報が細胞分離工程 3 8に与えられている。 比較解析 工程 4 2から与えられる情報が所定の条件を満足しているものは容器 4 0 - 1に回収される。 所定の条件を満足していない細胞は容器 4 0 - 2 に回収される。 図 3に示す工程は、 識別の対象となる細胞がィンデッタスであるスぺ ーサ一と対になって扱われるから、 細胞に刺激を与える工程 3 3— 1 と 所定時間ィンキュベーションする工程 3 6 - 1を経過した細胞と、 この 工程に入る前の細胞との比較は、 スぺーサ一によつて同定されるから、 異なった細胞の比較を行なうことは確実に防止できる。 Figures 1 and 2 show the process of identifying cell changes by focusing on the type and state of the same cells at predetermined time intervals. However, the identification of the cells to be identified will be described. Not. Figure 3 shows the details to be identified. It is a figure which shows the process which identifies the cell change incorporating the device for performing the identification of a cell reliably. 30 is a step of adding a suspension containing cells to the upstream of the flow path of the cell sorter. 3 1 is a spacer insertion process in which a spacer is inserted into the suspension so that it contains only one cell. That is, a spacer is inserted for each cell in the suspension containing the cells. Step 30 and step 31 may be reversed in order. If step 31 is performed first, the oil or gas phase spacer created in the step of inserting the oil or gas phase into the flow path to create a spacer that separates cells into individual cells. A solution containing only one cell is inserted into each area separated by a cell. The spacer is used as an index. In other words, the length of the oil and gas phase that make up the spacer, or the pattern of insertion of the oil and gas phase, is used as the ID of the cells that flow down following this spacer. . 39 is a process for detecting a spacer index as cell sequence information. 3 2 is a process for identifying the type and state of cells separated by a spacer. The cells that have passed through step 3 2 move to step 3 3-1. Step 3 3-1 is the step of stimulating the cells. The stimulated cell moves to step 3 6 _ 1. Step 3 6-1 is a time adjustment step and is a step of incubation for a predetermined time. Step 3 6-1 is realized, for example, by a configuration in which a suspension liquid containing cells sandwiched between spacers passes through a flow path having a predetermined length maintained at a predetermined temperature. The cells incubated in step 3 6—1 are returned to the spacer index detection step 39 and the cell identification step 3 2 again, where the spacer index detection and the cell status are checked again. Step 3 8 is a step of sorting cells with a cell sorter. Spacer ^ f Ndettas detection process 3 9, Cell identification process 3 2 The cell information obtained in the comparison analysis process 4 2 is processed, and the information on cells whose parameters are within the specified range is processed in the cell separation process 3 Is given to 8. Comparative analysis If the information given from step 4 2 satisfies the predetermined condition, it is collected in the container 4 0-1. Cells that do not satisfy the prescribed conditions are collected in containers 40-2. The process shown in Fig. 3 is a process in which cells to be identified are paired with a spacer that is indented. Comparisons between cells that have passed 3 6-1 and cells before entering this step are identified by the spacer, so it is definitely possible to prevent comparison of different cells.
なお、 比較解析工程 4 2から与えられる情報が所定の条件を満足して いない細胞に対しては、 破線で示すように、 細胞に刺激を与える工程 3 3一 2および時間調整工程と所定時間ィンキュベーションする工程 3 6 一 2を経て、 細胞識別工程 3 2に戻して、 先に得られている情報と新た に得られた情報を工程 4 2で比較処理し、工程 4 2の指令により、再度、 細胞分別工程 3 8で分別することにしても良い。 ここで所定の条件を満 足している場合は容器 4 0— 1に回収され、 そうでないものは 4 0— 2 に回収される。 この処理が可能になるのは、 識別の対象となる細胞がィ ンデッタスであるスぺーサ一と対になって扱われるからである。 すなわ ち、 どういうルートでどのように极われても、 スぺーサ一の持っている 細胞を特定するための情報が細胞と対として一緒に検出できるからであ る。 なお、 この場合、 再評価のために独立したスぺーサーインデックス 検出工程 3 9、細胞識別工程 3 2が備えられていないときは、工程 3 0, 3 1による新たな細胞の流下は停止することが必要である。 また、 工程 3 0, 3 1による新たな細胞の流下を停止すれば、 細胞に刺激を与える 工程 3 3— 1および時間調整工程と所定時間ィンキュベーシヨンするェ 程 3 6 _ 1を繰り返し実行し、 その繰り返しの都度、 細胞の状態を評価 した後、 繰り返し実行の評価結果を工程 4 2で比較解析して細胞分別ェ 程 3 8で分別することにしても良い。 実施例  For cells whose information given by the comparative analysis step 42 does not satisfy the predetermined condition, as shown by the broken line, the step 3 3 for giving stimulation to the cell and the time adjustment step and the predetermined time Incubate the process 3 6 1 2 and return to the cell identification process 3 2 to compare the previously obtained information with the newly obtained information in the process 4 2 and follow the instructions in the process 4 2 Again, it may be sorted in the cell sorting step 38. If the prescribed conditions are satisfied, the container 40-1 is collected, and the other one is collected 4020-2. This processing is possible because the cells to be identified are paired with the spacer that is the index. In other words, the information for specifying the cell that the spacer has can be detected together as a pair with the cell, regardless of the route and method. In this case, if the independent spacer index detection step 3 9 and cell identification step 3 2 are not provided for re-evaluation, the flow of new cells through steps 30 and 31 should be stopped. is required. In addition, if the flow of new cells in steps 30 and 31 is stopped, step 3 3-1 for stimulating cells and the time adjustment step and incubation step 3 6 _ 1 are repeated. After each execution, after evaluating the cell state, the evaluation result of the repeated execution may be compared and analyzed in step 42 and sorted in cell sorting step 38. Example
(実施例 1 )  (Example 1)
図 4は本発明のセルソーターチップと、 このチップを利用したセルソ 一ターの実施例 iの概要を示す平面図である。 実施例 1は図 3で説明し た処理工程に基づく実施例 (ただし、 破線で示す処理は含まないものと した)である。細胞を流路に添加した後に細胞間にスぺーサーを導入し、 細胞を 1個ずつ区切る機構と、 個々の細胞に刺激を与える機構と、 刺激 を与える前後で細胞の状態を測定する、 すなわち細胞スぺーサ一による インデックスで特定し、 細胞状態を 2回測定する機構を有するセルソー ターである。 FIG. 4 is a plan view showing an outline of the cell sorter chip of the present invention and Example i of the cell sorter using this chip. Example 1 is illustrated in Figure 3. This is an example based on the processing steps (however, the processing indicated by the broken line is not included). After adding cells to the flow path, introduce a spacer between the cells and measure the state of the cells before and after applying the mechanism that separates the cells one by one, the mechanism that stimulates each individual cell, It is a cell sorter that has a mechanism for measuring cell state twice, as specified by an index by a cell spacer.
6 1はセルソーターチップ基板であり、 ポリメタタリル樹脂あるいは シクロォレフィン系樹脂を、 金型に対して、 射出成型あるいはホッ トェ ンボス法で作成する。 一般的には、 射出成型で作成するほうが微細な構 造を作成する上で良い結果が得られる。 基板 6 1 の底面には流路パター ンが射出成型で形成され、 全面をプラスチックシートで覆って流路 6 4 が形成される。 流路 6 4に細胞を添加し、 あるいは、 スぺーサー用のォ ィル、 細胞刺激用の薬剤を添加するためには、 流路 6 4の適当な位置に 基板表面まで貫通する開口を有する添加口を形成する。 また、 流路から 細胞を排出するためには流路 6 4の適当な位置に基板表面まで貫通する 開口を有する外部コネクターを形成する。  61 1 is a cell sorter chip substrate, which is made of polymetathalyl resin or cyclohexylene-based resin by injection molding or hot bossing method. In general, it is better to create a fine structure by injection molding. A flow path pattern is formed by injection molding on the bottom surface of the substrate 6 1, and the flow path 6 4 is formed by covering the entire surface with a plastic sheet. In order to add cells to the channel 64, or to add a spacer or cell stimulating agent, an opening that penetrates to the substrate surface is provided at an appropriate position in the channel 64. An addition port is formed. In order to discharge cells from the channel, an external connector having an opening penetrating to the substrate surface is formed at an appropriate position in the channel 64.
6 3 - 1は細胞添加口ハウジングであり、 流路 6 4の最上流部に設け られる。 6 2 _ 1は流路 6 4から基板 6 1の表面まで連通している開口 である。 1 6 1はシリンジポンプ 1 6 3の-一ドルであり、 細胞添加口 ハウジング 6 3 - 1の上面を貫通して開口 6 2— 1に対して垂直方向か ら細胞を含む懸濁液を連続して添加する。 1 6 4はシリンジポンプ 1 6 3の駆動装置であり、 後述するバソコン 3 0 0の与える信号により操作 される。 6 7— 1はシース液供給路であり、 開口 6 2— 1にポンプ 1 6 5 - 1から送り込まれるシース液を供給する。 1 6 6はシース液溜めであ る。ポンプ 1 6 5 - 1は後述するパソコン 3 0 0の与える信号により操作 される。 図 5 ( A ) , ( B ) に細胞添加口ハウジング 6 3— 1の部分の 断面を示す。 (A ) は流路 6 4に沿った面で断面にしてシース液供給路 6 7 _ 1 の方向に見た断面図、 (B ) はシース液供給路 6 7— 1に沿つ た面で断面にして流路 6 4の方向に見た断面図である。 6 1は基板であ り、 底面に流路 6 4が形成される。 6 8はプラスチックシートであり、 基板 6 1の裏面に形成される流路 6 4のパターンを覆って流路 6 4を完 成する。 開口 6 2— 1が基板 6 1の裏面に形成される流路 6 4から基板 6 1の表面まで延びている。 シース液供給路 6 7— 1は基板 6 1の表面 で開口 6 2— 1 と結合する。 6 3-1 is a cell addition port housing, which is provided in the uppermost stream part of the channel 64. 6 2 _ 1 is an opening communicating from the flow path 6 4 to the surface of the substrate 6 1. 1 6 1 is syringe pump 1 6 3-1 dollar, cell addition port housing 6 3-1 through the top surface of the opening 6 2-1 Continuing the suspension containing cells from the vertical direction And add. Reference numeral 16 4 denotes a drive device for the syringe pump 16 3, which is operated by a signal given by a personal computer 300 described later. 6 7-1 is a sheath liquid supply passage, and supplies the sheath liquid fed from the pump 1 6 5-1 to the opening 6 2-1. 1 6 6 is a sheath liquid reservoir. Pump 1 6 5-1 is operated by a signal given by personal computer 3 0 0 described later. Figures 5 (A) and (B) show the cross section of the cell addition housing 63-1. (A) is a cross-sectional view taken along the surface along the flow path 6 4 and viewed in the direction of the sheath liquid supply path 6 7 _1. (B) is a surface along the sheath liquid supply path 6 7-1. 6 is a cross-sectional view taken in the direction of the flow path 64 in cross section. 6 1 is the substrate Thus, a channel 64 is formed on the bottom surface. 6 8 is a plastic sheet that covers the pattern of the channel 6 4 formed on the back surface of the substrate 61 and completes the channel 64. An opening 6 2-1 extends from a flow path 6 4 formed on the back surface of the substrate 61 to the surface of the substrate 61. The sheath liquid supply path 6 7-1 is coupled to the opening 6 2-1 on the surface of the substrate 6 1.
ユードル 1 6 1は細胞添加口ハウジング 6 3 - 1の上部を貫通して、 開口 6 2— 1の中心部に突き出る構造とされ、 シース液供給路 6 7 - 1 から供給されるシース液は-一ドル 1 6 1の周りを流れる構造となって いるので、 ニードル 1 6 1より添加される細胞を含む懸濁液の周囲には 流路 6 7— 1より供給されるシース液の相が形成される。 ニードル 1 6 1より添加された細胞 4 1はシース液により流路 6 4の中央部に 1列に 整列され、 かつ、 細胞間隔はシース液により引き伸ばされる。 各部のサ ィズを見ると、 基板 6 1の厚さは:!〜 2 mm, 流路 6 4は 2 0〜 5 0 / m (高さ) X 2 0〜 5 0 / m (幅) 、 プラスチックシート 6 8の厚さは 5 0〜 1 7 0 m、 開口 6 2— 1は 5 0 0〜 6 0 0 μ πι φ、 ニー ドノレ 1 6 1は 2 0 0 μ πι φ、ニードル 1 6 1の開口は細胞より大きければよレヽ、 といった程度である。  The Udle 1 6 1 has a structure that penetrates the upper part of the cell addition housing 6 3-1 and protrudes to the center of the opening 6 2-1. The sheath fluid supplied from the sheath fluid supply path 6 7-1 is- Since it has a structure that flows around the dollar 1 6 1, a phase of the sheath liquid supplied from the channel 6 7-1 is formed around the suspension containing the cells added from the needle 1 6 1. Is done. The cells 41 added from the needle 16 1 are aligned in a row at the center of the flow path 64 by the sheath liquid, and the cell interval is extended by the sheath liquid. Looking at the size of each part, the thickness of the substrate 61 is: ~ 2 mm, channel 6 4 is 20 ~ 50 / m (height) X 20 ~ 50 / m (width), plastic sheet 6 8 is 5 0 ~ 1 70 m, opening 6 2-1 is 5 0 to 6 0 0 μπιφ, Needle 1 6 1 is 2 0 0 μππφ, and the opening of the needle 1 6 1 should be larger than the cell.
図 4に戻り説明する。 5 6は細胞検出領域で、 細胞添加口ハウジング Returning to FIG. 5 6 is the cell detection area, cell addition port housing
6 3 - 1の下流の流路 6 4に設けられる。 細胞 4 1が流路 6 4を流れて くるとき、 この領域で細胞を検出する。 細胞検出領域 5 6で細胞を検出 するのは、 細胞で光の透過が阻止される時間を検出することで容易に検 出できる。 細胞検出領域 5 6で細胞が検出されたことは後述するパソコ ン 3 0 0に入力する。 細胞検出領域 5 6の下流の流路 6 4にはィンデッ タス用のオイルが供給される流路 6 4— 2が連結されている。 流路 6 4 - 2の端部には、 オイル添加コネクタ一 6 3 - 2が設けられる。 6 2 - 2は流路 6 4 - 2の端部から基板 6 1の表面まで連通しており、 配管 6It is provided in the flow path 6 4 downstream of 6 3-1. When cells 41 flow through channel 64, they are detected in this area. The detection of cells in the cell detection region 56 can be easily detected by detecting the time during which light transmission is blocked by the cells. The fact that cells have been detected in the cell detection area 56 is input to a personal computer 300 described later. A flow path 6 4-2 to which oil for oil is supplied is connected to the flow path 6 4 downstream of the cell detection region 56. An oil addition connector 6 3-2 is provided at the end of the flow path 6 4-2. 6 2-2 communicates from the end of the flow path 6 4-2 to the surface of the substrate 6 1 and piping 6
7— 2が結合している。 6 7— 2はオイル供給路であり、 コネクター 6 2— 2を介した流路 6 4— 2にポンプ 1 6 5 - 2から送り込まれるオイ ルを供給する。 1 6 7はオイル溜めである。 ポンプ 1 6 5-2は後述する パソコン 3 0 0の与える信号により操作される。 図 6はオイル添加コネ クタ一 6 3— 2の部分の断面を示す図である。 流路 6 4— 2に沿った面 で見た断面図である。 6 1は基板であり、 底面に流路 6 4— 2が形成さ れる。 6 8はプラスチックシートである。 開口 6 2— 2が基板 6 1の裏 面に形成される流路 6 4— 2から基板 6 1 の表面まで延びている。 オイ ル供給路 6 7 - 2は基板 6 1 の表面で開口 6 2— 2と結合する。 7—2 is connected. 6 7-2 is an oil supply path, and supplies the oil sent from the pump 1 6 5-2 to the flow path 6 4-2 through the connector 6 2-2. 1 6 7 is an oil sump. Pump 1 6 5-2 will be described later It is operated by the signal given by PC 300. FIG. 6 is a cross-sectional view of the oil adding connector 6 3-2. FIG. 6 is a cross-sectional view seen along a plane along the flow path 64-2. 61 is a substrate, and a flow path 64-2 is formed on the bottom surface. 6 8 is a plastic sheet. An opening 6 2-2 extends from the flow path 6 4-2 formed on the back surface of the substrate 6 1 to the surface of the substrate 6 1. The oil supply path 6 7-2 is connected to the opening 6 2-2 on the surface of the substrate 6 1.
図 4に戻り説明する。 流路 6 4の流路 6 4— 2より下流部には流路 6 4一 2より注入されたィンデッタス用のオイルを検出するィンデックス 検出領域 5 7 — 1が設けられるとともに、 これに続けて、 細胞識別領域 5 8 — 1が設けられる。 インデックス検出領域 5 7 — 1でオイルを検出 するのは、 オイルで光の透過が阻止される (あるいは低減される) 時間 を検出することで容易に検出できる。 さらに、 オイルに色素を混入させ ることで、 より検出を容易にすることができる。 検出領域 5 7— 1でォ ィルが検出されたことは後述するバソコン 3 0 0に入力する。 細胞識別 領域 5 8— 1では、 後述するパソコン 3 0 0により与えられる撮像タイ ミング信号により、 流路 6 4を流下している細胞を撮像する。  Returning to FIG. An index detection area 5 7 — 1 is provided downstream of the channel 6 4—2 of the channel 6 4 to detect the oil for indettas injected from the channel 6 4 1-2. A cell identification area 5 8 — 1 is provided. The detection of oil in the index detection area 5 7-1 can be easily detected by detecting the time during which light transmission is blocked (or reduced) by the oil. Furthermore, detection can be facilitated by mixing a dye into the oil. The fact that a fault has been detected in the detection area 57-1 is input to a personal computer 300 described later. In the cell identification area 58-1, the cells flowing down the flow path 64 are imaged by an imaging timing signal given by the personal computer 30 to be described later.
流路 6 4の細胞識別領域 5 8 — 1の下流に細胞刺激領域 5 9が設けら れる。 細胞刺激領域 5 9では細胞刺激用の刺激物質溶液が供給される流 路 6 4— 3が流路 6 4に連結されている。 流路 6 4— 3の端部には、 刺 激物質溶液添加口ハウジング 6 3— 3が設けられる。 6 2— 3は流路 6 4 - 3の端部から基板 6 1 の表面まで連通している開口である。 6 7— 3は刺激物質溶液供給路であり、開口 6 2 - 3にポンプ 1 6 5 - 3力 >ら送 り込まれるオイルを供給する。 1 6 8は刺激物質溶液溜めである。 ボン プ 1 6 5 - 3は後述するパソコン 3 0 0の与える信号により操作される。 刺激物質溶液添加口ハウジング 6 3— 3の構成は、 図 6で説明したオイ ル添加コネクター 6 3— 2と同じであるから、 断面図による説明は省略 する。  A cell stimulation region 59 is provided downstream of the cell identification region 5 8 — 1 in the channel 6 4. In the cell stimulation region 59, the flow path 6 4-3 to which the stimulating substance solution for cell stimulation is supplied is connected to the flow path 6 4. The stimulating substance solution addition port housing 6 3-3 is provided at the end of the flow path 6 4-3. 6 2− 3 is an opening communicating from the end of the flow path 6 4-3 to the surface of the substrate 6 1. 6 7-3 is an irritant solution supply path, which supplies oil to pump 6 2-3 with pump 1 6 5-3 force>. 1 6 8 is a stimulant solution reservoir. The pump 1 6 5-3 is operated by a signal given by a personal computer 3 0 0 described later. The configuration of the stimulant solution addition port housing 6 3-3 is the same as that of the oil addition connector 6 3-2 described with reference to FIG.
流路 6 4の細胞刺激領域 5 9の下流に時間調整器 6 0が設けられる。 時間調整器 6 0には、 流路 6 4に連結された流路 6 0 - 1が備えられ、 流路 6 4を流下する細胞に必要な時間ィンキュベーションを行なう。 流 路 6 0— 1は流路 6 4と同じ断面積の流路でよい。 この領域は、 必要に より温度制御を施すものとするのがよい。 A time adjuster 60 is provided downstream of the cell stimulation region 59 in the channel 64. The time adjuster 60 includes a flow path 6 0-1 connected to the flow path 6 4. Incubate the cells flowing down channel 6 4 for the required time. The flow path 60-1 may be a flow path having the same cross-sectional area as the flow path 64. This area should be temperature controlled if necessary.
流路 6 4の時間調整器 6 0の下流にィンデッタス用のオイルを検出す るインデックス検出領域 5 7— 2が設けられるとともに、これに続けて、 細胞識別領域 5 8— 2が設けられる。 インデックス検出領域 5 7— 2は ィンデッタス検出領域 5 7— 1 と同様に、 オイルで光の透過が阻止され る (あるいは低減される) 時間を検出することで容易にオイルを検出で きる。 検出領域 5 7— 2でオイルが検出されたことは後述するバソコン 3 0 0に入力する。 細胞識別領域 5 8 一 2では、 細胞識別領域 5 8— 1 と同様、 後述するバソコン 3 0 0により与えられる撮像タイミング信号 により、 流路 6 4を流下している細胞を撮像する。  An index detection area 5 7-2 for detecting indetta oil is provided downstream of the time adjuster 60 in the flow path 64, and a cell identification area 5 8-2 is provided following this. In the index detection area 5 7-2, as with the indetas detection area 5 7-1, oil can be easily detected by detecting the time during which light transmission is blocked (or reduced) by oil. The fact that oil has been detected in the detection area 5 7-2 is input to a personal computer 300 described later. In the cell identification area 5 8, 1, as in the cell identification area 5 8-1, the cells flowing down the flow path 64 are imaged by an imaging timing signal given by a bath computer 300 described later.
流路 6 4の細胞識別領域 5 8— 2の下流に回収用流路 6 4— 5、 6 4 - 6を接続し、 それぞれに止め弁 6 5— 1 , 6 5 - 2を設け、 外部コネ クタ一 6 6— 1または 6 6— 2からそれぞれの回収用流路を流下してく る細胞を回収する。 止め弁 6 5— 1, 6 5— 2の操作は後述するバソコ ン 3 0 0により制御される。 止め弁 6 5の構造を図 2 0 ( A ) に示す。 基板 6 1の止め弁部には穴 9 9 9が開いており、 シリコンラバーの構造 体 1 0 0 0が装着さている。 シリコンラバー構造体は外部からのピン 1 0 0 1による押し付けで、 図 2 0 ( B ) のように流路 6 4をふさぐこと ができる。 ピン 1 0 0 1の圧力を除く と図 2 0 ( A ) のようにシリ コン ラバーの弾性で基に戻り、 流路 6 4が貫通する。  Connect the recovery channels 6 4-5 and 6 4-6 downstream of the cell identification area 5 8-2 of the channel 6 4 and provide stop valves 6 5-1 and 6 5-2 respectively. Collect the cells that have flowed down from the collector 6 6-1 or 6 6-2. The operation of stop valves 6 5-1 and 6 5-2 is controlled by a bath computer 3 0 0 described later. The structure of the stop valve 65 is shown in Fig. 20 (A). A hole 9 9 9 is opened in the stop valve portion of the substrate 61, and a silicon rubber structure 1 0 0 0 is attached. The silicon rubber structure can close the flow path 64 as shown in FIG. 20 (B) by pressing with the pins 1001 from the outside. When the pressure of the pins 1 0 0 1 is removed, as shown in FIG. 2 0 (A), it returns to the base due to the elasticity of the silicon rubber, and the flow path 6 4 penetrates.
図 7は、 セルソーターチップの細胞検出領域 5 6、 インデックス検出 領域 5 7— 1 , 5 7 - 2 , 細胞識別領域 5 8— 1、 5 8— 2と、 それぞ れの領域の光学系の関係の概略を示す図であり、 図 8は、 パソコンによ る操作の処理に関するフローチヤ一トの概要を示す図である。 図 7にお いて、 セルソータ一チップの基板 6 1は細胞添加口ハウジング 6 3 - 1 が端部に設けられた流路 6 4に沿った断面とされているが、 ィンデック ス検出領域 5 7 _ 2、 細胞識別領域 5 8— 2は、 便宜上、 この流路 6 4 に存在するものとして表示した。 Fig. 7 shows the cell detection area of the cell sorter chip 5 6, the index detection area 5 7-1, 5 7-2, the cell identification area 5 8-1, 5 8-2, and the relationship between the optical systems in each area FIG. 8 is a diagram showing an overview of a flowchart relating to processing of operations by a personal computer. In FIG. 7, the cell sorter chip substrate 61 has a cross section along the flow path 6 4 in which the cell addition port housing 6 3-1 is provided at the end, but the index detection region 5 7 _ 2. Cell identification area 5 8— Displayed as existing.
流路 6 4の最上流には、 細胞添加口ハウジング 6 3 - 1が設けられ、 細胞検出領域 5 6、 インデックス検出領域 5 7— 1、 細胞識別領域 5 8 一 1、 ィンデッタス検出領域 5 7— 2、 細胞識別領域 5 8 - 2が流路に 沿って設けられる。細胞検出領域 5 6、ィンデッタス検出領域 5 7— 1 , 5 7— 2では、 光の有無、 あるいは強弱を検出できればよいから、 光源 1 1 とフォ トダイオード 1 2からなる簡易な光学系が設けられる。 細胞 識別領域 5 8— 1、 5 8— 2では、 領域を通過する細胞の像を撮る必要 があるから、 いわゆる顕微鏡の機能を持つ光源 1 3 と撮像装置 1 4から なる光学系が設けられる。 細胞検出領域 5 6、 インデックス検出領域 5 7 - 1 , 5 7— 2のフォ トダイォ一ド 1 2— 1, 1 2 - 2 , 1 2— 3の オン、オフ信号はパソコン 3 0 0に入力される。細胞識別領域 5 8— 1、 5 8 - 2の映像は、 パソコン 3 0 0の指示により撮像装置 1 4— 1 , 1 4 - 2によって撮影され、この画像信号はパソコン 3 0 0に入力される。 ノ ソコン 3 0 0には、 これらの計測データのほかに、 使用者が与える各 種の設定値等のデータ (操作入力) が入力される。  The cell addition port housing 6 3-1 is provided in the uppermost stream of the flow path 6 4, and the cell detection area 5 6, the index detection area 5 7— 1, the cell identification area 5 8 1 1, and the indentus detection area 5 7 — 2. Cell identification area 5 8-2 is provided along the flow path. In the cell detection area 5 6 and the indettas detection area 5 7-1, 5 7-2, it is only necessary to detect the presence or absence or intensity of light, so a simple optical system consisting of the light source 1 1 and the photodiode 12 is provided. . In the cell identification areas 5 8-1 and 5 8-2, it is necessary to take an image of cells passing through the area, and therefore an optical system including a light source 1 3 having a so-called microscope function and an imaging device 14 is provided. Cell detection area 5 6 and index detection area 5 7-1, 5 7-2 Photo diode 1 2-1, 1 2-2, 1 2-3 ON / OFF signal is input to PC 3 0 0 The The images of the cell identification areas 5 8-1 and 5 8-2 are taken by the imaging devices 14 1-1 and 1 4-2 according to the instruction of the personal computer 3 0 0, and this image signal is input to the personal computer 3 0 0 . In addition to these measurement data, data (operation inputs) such as various setting values given by the user are input to the computer 300.
パソコン 3 0 0では、 これらの入力に応じて、 あらかじめ与えられて いるプログラムに従って所定の操作を行なう。 この処理に関するフロー チヤ一トの概要を図 8に示す。 S TARTは使用者が分別したい細胞を 含む懸濁液をシリンジポンプ 1 6 3に入れて、 ニードル 1 6 1を細胞添 加口ハウジング 6 3 - 1に装着した後、 パソコン 3 0 0にスター ト指示 を入力したことを意味する。 この段階で、 パソコン 3 0 0はセルソ一タ 一チップの初期化を実行する。 例えば、 ポンプ 1 6 5-1, 1 6 5- 2お ょぴ 1 6 5-3を短時間運転する指示をだす。 その結果、流路 6 4は全領 域がシース液で満たされ、 流路 6 4— 2は全領域がオイルで満たされ、 流路 6 4 - 3は全領域が細胞刺激用の刺激物質溶液で満たされる。 この ことは、 以後の処理に対して、 パソコン 3 0 0の指示に遅滞無く応答で きるようになることを意味する。  In response to these inputs, the personal computer 300 performs a predetermined operation according to a program given in advance. Figure 8 shows an overview of the flowchart for this process. S TART puts the suspension containing the cells that the user wants to sort into the syringe pump 1 63 and attaches the needle 1 6 1 to the cell inlet housing 6 3-1 and then starts it on the PC 3 0 0 Means that the instruction has been entered. At this stage, the personal computer 300 performs initialization of the cell sorter chip. For example, give instructions to run pumps 1 6 5-1, 1 6 5-2 op 1 6 5-3 for a short time. As a result, the entire area of the channel 6 4 is filled with the sheath liquid, the entire area of the channel 6 4-2 is filled with oil, and the entire area of the channel 6 4-3 is the stimulating substance solution for cell stimulation. Filled with. This means that it will be possible to respond to instructions from the PC 300 without delay for the subsequent processing.
ステップ 3 0 1はポンプ 1 6 5-1の運転指示である。ステップ 3 0 2 は駆動装置 1 6 4の運転指示である。 ステップ 3 0 3は細胞検出領域 5 6で細胞が検出されたか否かをチェックする。 すなわち、 ステップ 3 0 3で細胞が検出されたと判定されるまで、 シース液を供給しながら、 細 胞を含む懸濁液を流路 6 4に供給する。 ステップ 3 0 3で細胞が検出さ れたと判定されると、 ステップ 3 0 4でポンプ 1 6 5— 1の運転停止を 指示し、 さらに、 ステップ 3 0 5で駆動装置 1 6 4の運転停止を指示す ることにより、 細胞を流路 6 4の細胞検出領域 5 6近傍に保持する。 一 方、且つ、ステップ 3 0 6でポンプ 1 6 5 - 2の運転を指示し、次いで、 ステップ 3 0 マで、 細胞の検出ごとに決まるポンプ 1 6 5— 2の所定の 運転時間が経過したか否かをチェックする。 すなわち、 ステップ 3 0 7 でポンプ 1 6 5— 2の運転時間が細胞の検出ごとに決められている所定 時間に達したと判定されるまで、 検出された細胞が流路 6 4を流下する のを停止し、 ィンデックス用のオイルを流路 6 4— 2から流路 6 4に供 給する。 すなわち、 細胞の検出の順番に応じた長さのインデックス用の オイルを流路 6 4に注入することになる。 ステップ 3 0 7で所定時間に 達したと判定されると、 ステップ 3 0 8でポンプ 1 6 5 - 2の運転停止 を指示するとともに、 ステップ 3 0 1に戻り、 流路 6 4に細胞を含む懸 濁液とシース液を注入する。 Step 3 0 1 is the operation instruction of pump 1 6 5-1. Step 3 0 2 Is an operation instruction of the drive unit 1 6 4. In step 303, it is checked whether or not a cell is detected in the cell detection area 56. That is, the suspension containing the cells is supplied to the flow path 64 while supplying the sheath liquid until it is determined in step 303 that cells have been detected. If it is determined in step 3 0 3 that cells have been detected, in step 3 0 4 the pump 1 6 5—1 is instructed to shut down, and in step 3 0 5 the drive unit 1 6 4 is shut down. By pointing, the cell is held in the vicinity of the cell detection region 56 in the channel 64. On the other hand, the operation of pump 1 6 5-2 is instructed in step 3 06, and then in step 30 0, the predetermined operation time of pump 1 6 5-2 determined for each cell detection has elapsed. Check whether or not. That is, the detected cells flow down the flow path 64 until it is determined in step 3 07 that the operation time of the pump 1 6 5-2 has reached a predetermined time determined for each cell detection. And supply indexing oil from channel 6 4-2 to channel 6 4. That is, the index oil having a length corresponding to the detection order of the cells is injected into the channel 64. If it is determined in step 3 07 that the predetermined time has been reached, in step 3 0 8, the pump 1 6 5-2 is instructed to stop operation, and the process returns to step 3 0 1 to contain cells in the flow path 6 4. Inject suspension and sheath fluid.
この結果、 再び、 ステップ 3 0 3で細胞が検出されたと判定されるま で、 インデックス用のオイルに続いて最初に検出された細胞を流路 6 4 に流下させることができる。 再ぴ、 ステップ 3 0 3で細胞が検出された と判定されると、 細胞の流下を停止して、 長さの異なるインデックス用 のオイルを流路 6 4に揷入した後、 ステップ 3 0 1に戻り、 流路 6 4に 細胞を含む懸濁液とシース液を注入する処理を繰り返す。  As a result, the cells detected first after the indexing oil can flow down to the flow path 64 until it is determined that the cells are detected again in Step 303. If it is determined that the cells are detected in Step 3 0 3, the flow of the cells is stopped, and the index oils having different lengths are inserted into the flow paths 6 4, and then Step 3 0 1 Return to step 6 and repeat the process of injecting the cell suspension and sheath fluid into channel 64.
流路 6 4には、 したがって、 インデックス用のオイルと細胞の対が、 次々に流下することになる。 ステップ 3 0 9で、 インデックス検出領域 5 7 - 1 の信号を検出し、 ノ ソコン 3 0 0に送る。 ステップ 3 1 0で、 パソコン 3 0 0はィンデッタス検出領域 5 7— 1の信号の検出に応じて 撮像装置 1 4一 1に細胞識別領域 5 8 - 1の映像の取得指示を与える。 これにより撮像装置 1 4一 1によって細胞識別領域 5 8— 1の映像が撮 影され、 この画像信号がパソコン 3 0 0に入力される。 ステップ 3 1 1 で、 ィンデックス検出領域 5 7— 1の信号の検出から所定時間が経過し たか判定する。 すなわち、 分別されるべき細胞が流路 6 4の細胞識別領 域 5 8— 1の下流の細胞刺激領域 5 9に到達したか否かが判定される。 ステップ 3 1 1で所定時間が経過したと判定されると、 ステップ 3 1 2 でポンプ 1 6 5— 3の運転を指示する。ポンプ 1 6 5— 3の運転により、 細胞刺激領域 5 9の流路 6 4に細胞刺激用の刺激物質溶液が供給される。 ステップ 3 1 3でポンプ 1 6 5— 3の運転時間が所定時間を経過したか 否か判定される。 所定時間を経過したと判定されるとステップ 3 1 4で ポンプ 1 6 5— 3の運転停止が指示される。 この所定時間内に細胞刺激 領域 5 9で流路 6 4に供給される刺激物質溶液の量がィンデックス用の オイルで区切られた領域にある懸濁液およびシース液量の 2 0 %程度ま でなら、微量であるので、駆動装置 1 6 4および他のポンプ 1 6 5— 1, 1 6 5 _ 2を停止する必要は無い。 Therefore, the oil / cell pairs for the index flow down one after another in the channel 64. In step 3 0 9, the signal in the index detection area 5 7-1 is detected and sent to the computer 3 0 0. In step 3 10, the personal computer 3 0 0 gives an image acquisition instruction for the cell identification area 5 8-1 to the imaging device 1 4-1 in response to the detection of the signal in the indentus detection area 5 7-1. As a result, the image of the cell identification region 58-1 is captured by the imaging device 14-11, and this image signal is input to the personal computer 300. In step 3 1 1, it is determined whether a predetermined time has elapsed since the detection of the index detection area 5 7-1 signal. That is, it is determined whether or not the cells to be sorted have reached the cell stimulation region 59 in the downstream of the cell identification region 58-1 in the channel 64. If it is determined in step 3 1 1 that the predetermined time has elapsed, in step 3 1 2, operation of pump 1 6 5-3 is instructed. By the operation of the pump 1 6 5-3, the stimulating substance solution for cell stimulation is supplied to the flow path 6 4 of the cell stimulation area 59. In step 3 1 3, it is determined whether or not the operating time of pump 1 6 5-3 has passed the predetermined time. If it is determined that the predetermined time has passed, the pump 1 6 5-3 is instructed to stop operating in step 3 1 4. The amount of stimulating substance solution supplied to the flow path 64 in the cell stimulation area 59 within this predetermined time is about 20% of the suspension and sheath liquid volume in the area separated by the index oil. Then, since it is very small, it is not necessary to stop the driving device 1 6 4 and the other pumps 1 6 5-1 and 1 6 5 _ 2.
ステップ 3 1 5で、 ィンデックス検出領域 5 7 - 2の信号を検出し、 パソコン 3 0 0に送る。 ステップ 3 1 6で、 パソコン 3 0 0はインデッ タス検出領域 5 7 - 2の信号の検出に応じて撮像装置 1 4一 2に細胞識 別領域 5 8— 2の映像の取得指示を与える。 これにより撮像装置 1 4一 2によって細胞識別領域 5 8— 2の映像が撮影され、 この画像信号がパ ソコン 3 0 0に入力される。 ステップ 3 1 マで、 ィンデッタス検出領域 5 7 - 1 , 5 7 - 2の信号が同じレベルにあるィンデッタスに続いて現 れる細胞の映像比較を行なう。 ステップ 3 1 8で、 同じレベルにあるィ ンデッタスの細胞の差が所定値を越えているときは止め弁 6 5—1, 6 5— 2を操作し、 止め弁 6 5— 1を閉、 6 5— 2を開として流路 6 4を 回収用流路 6 4 - 6に接続し、 外部コネクター 6 6— 2から細胞を回収 し、 所定値内にあれば、 、 止め弁 6 5— 1を開、 6 5— 2を閉として流 路 6 4を回収用流路 6 4— 5に接続し、 外部コネクター 6 6— 1から細 胞を回収する。 このように、 実施例 1では、 細胞刺激用の刺激物質溶液で刺激を受け る前後の細胞の映像がパソコンで比較されるに際し、 ィンデックスオイ ルで同一のコードが与えられた細胞について行われるから、 異なった細 胞のデータを比較するということは無い。 In step 3 1 5, the signal of index detection area 5 7-2 is detected and sent to personal computer 3 0 0. In step 3 16, the personal computer 300 gives an instruction to acquire the image of the cell identification area 5 8-2 to the imaging device 14 1-2 in response to the detection of the signal in the index detection area 5 7-2. As a result, an image of the cell identification region 5 8-2 is taken by the imaging device 14 1 2, and this image signal is input to the personal computer 300. In step 3 1, the image of the cells that appear after the indetus in which the signals in the indetus detection areas 5 7-1 and 5 7-2 are at the same level are compared. In step 3 1 8, if the difference between the indentas cells at the same level exceeds the specified value, operate stop valves 6 5-1, 1 and 5-2 to close stop valve 6 5-1, Open channel 5—2 and connect channel 6 4 to channel 6 4-6 for recovery. Collect cells from external connector 6 6—2 and, if within the specified value, set stop valve 6 5—1. Open, close 6 5-2, connect flow path 6 4 to recovery flow path 6 4-5, and recover cells from external connector 6 6-1. As described above, in Example 1, when images of cells before and after being stimulated with a stimulating substance solution for cell stimulation are compared on a personal computer, it is performed on cells to which the same code is given by index oil. Therefore, there is no way to compare data from different cells.
ここで、 オイル区切によるインデックスの具体例についてみると、 流 路 6 4が幅 2 0 β mで深さ 2 5 mの場合、 オイル長さが 4 0 μ m以上 1 0 0 0 μ m程度までの範囲で作成するのが実用的に有効である。 オイ ル長の差はオイル長さが から m程度までは 2 0 μ mの 差で作成すれば容易に区別できる。 すなわち、 4 0 μ πι、 6 0 /x m、 8 0 μ m , 1 0 0 mなどは長さの区別がきる。 2 0 0 μ ηιより長いオイ ル区切りを区別するには長さそのものの誤差があるのでオイル長の 2 0 %の差をつけることでお互いに長さの違うオイル区切りを区別できる。 なお、 実施例 1に示す基板 6 1には、 図 7からも明らかなように、 細 胞検出領域 5 6、 ィンデックス検出領域 5 7— 1, 5 7 — 2および細胞 識別領域 5 8— 1 , 5 8 — 2に、 それぞれの細胞検出器、 インデックス 検出器、 細胞識別器が実装されるわけではない。 これらの装置は、 光の 遮蔽で物質が認識できる程度の光学系、 あるいは、 細胞を識別できるレ ベルの顕微鏡の機能を持った光学系で構成されるので、 本発明によるセ ルソーターをこの光学系に装着して細胞分離を行なうことになる。 この ことは、 ポンプによる液体の注入についても同様であり、 各ポンプに連 結された供給路を各添加口ハウジングに、 適当な連絡具、 例えば、 キヤ ビラリ一チューブで連結するものとされる。 Here, specific examples of the index by oil separation are as follows. When the flow path 6 4 has a width of 20 β m and a depth of 25 m, the oil length is 40 μm or more to about 100 μm. It is practically effective to create within the range. The difference in oil length can be easily distinguished by making a difference of 20 μm from the oil length to about m. That, 4 0 μ πι, such as 6 0 / xm, 8 0 μ m, 1 0 0 m wear distinction in length. There is an error in the length itself to distinguish between oil breaks that are longer than 2 0 0 μ ηι, so it is possible to distinguish between oil breaks of different lengths by adding a difference of 20% of the oil length. As is clear from FIG. 7, the substrate 61 shown in Example 1 includes a cell detection region 5 6, an index detection region 5 7-1, 5 7-2 and a cell identification region 5 8-1, 5 8 — 2 does not implement each cell detector, index detector, and cell identifier. Since these devices are composed of an optical system that can recognize a substance by shielding light, or an optical system that has a function of a microscope that can identify a cell, the cell sorter according to the present invention is connected to this optical system. Cell separation will be performed by attaching to the cell. The same applies to the liquid injection by the pump, and the supply path connected to each pump is connected to each addition port housing by an appropriate communication device such as a capillary tube.
(実施例 2 ) (Example 2)
実施例 2では、 細胞刺激領域 5 9が物理的な刺激を与える構成である 場合の例を説明する。 セルソーターの構成としては、 図 4に示す細胞刺 激領域 5 9が変更される他は、 実施例 1 と同じ構成である。 物理的な刺 激の第 1例では通過する細胞を電気的に刺激する方法である。 この場合 には、 図 4に示した流路 6 4— 3から刺激物質溶液溜め 1 6 8の構成は 不要となり、 代わりに流路 6 4に電極を設けることが必要となる。 図 9 は流路 6 4に配置された細胞刺激領域 5 9に電極 5 9— 2と 5 9 — 3を 設けた例を示す平面図である。 電極 5 9 — 2と 5 9 — 3にはそれぞれ外 部から電気的な入力を与えるためのリ一ド部分 5 9 — 4と 5 9— 5が接 続されている。 いずれも薄膜であり、 基板 6 1を成形した段階で流路 6 4の細胞刺激領域 5 9の領域に作成される。 電極 5 9— 2と 5 9— 3は 基板上にクロムを蒸着した後に白金を蒸着して作成する。 電気刺激とし ては、 細胞が通過するときに電極 5 9— 2と 5 9— 3間に数 k H zから 数十 MH zの高周波、 直流矩形波など必要に応じて使用する。 In Example 2, an example in which the cell stimulation region 59 is configured to give physical stimulation will be described. The configuration of the cell sorter is the same as that of Example 1 except that the cell stimulation region 59 shown in FIG. 4 is changed. The first example of physical stimulation is a method of electrically stimulating passing cells. In this case, the configuration of the stimulant solution reservoir 1 6 8 from the flow path 6 4-3 shown in FIG. It becomes unnecessary, and it is necessary to provide an electrode in the channel 64 instead. FIG. 9 is a plan view showing an example in which the electrodes 5 9-2 and 5 9-3 are provided in the cell stimulation region 5 9 arranged in the flow path 64. FIG. Lead portions 5 9 — 4 and 5 9 — 5 are connected to the electrodes 5 9 — 2 and 5 9 — 3 to provide electrical input from outside. Both are thin films and are formed in the region of the cell stimulation region 59 of the flow path 64 at the stage where the substrate 61 is formed. Electrodes 5 9-2 and 5 9-3 are formed by depositing chromium on the substrate and then depositing platinum. For electrical stimulation, when the cell passes, a high frequency of several kilohertz to several tens of megahertz between the electrodes 59-2 and 59-3 is used as necessary, such as a DC rectangular wave.
一例として、 5 k H z の高周波 (サイン波) を外部に接続したパルス ジエネレーターで発生させ、 電極 5 9— 2と 5 9— 3の間に常に印加す る。 両電極の流路方向の長さは 2 5 μ mで、 間隔は 2 5 μ πιである。 電 極部位の流路 6 4の流路断面は 2 5 X 2 5 μ mの矩形である。 細胞は 1 0 0 μ mZ sで流れてくるように調整してある。 両電極は同一平面上に 作成しているので、 電気力線のかかり方は実質電極 5 9 — 2と電極 5 9 - 3の間の 2 5 /z m領域程度となる。 したがって高周波にさらされるの は約 2 5 0 m s とレ、うことになる。 電圧は l k Vとする。 ヒ ト白血球の 混合物を流路 6 4に流し、 細胞識別領域 5 8— 1通過後に図 9の電極構 造を用いて上記条件の高周波刺激を与える。 時間調整器 6 0の流路 6 0 一 1の流路長を 6 0 mmとすると、 他の流路を通過する時間も含めて細 胞識別領域 5 8 - 2を同じ細胞が通過する間隔はおおよそ 1 4分かかる。 この間に、 細胞の形状が球形から変化するものが約 1 2 %存在する。 細 胞形状を細胞識別領域 5 8— 1, 5 8 - 2から得られる画像信号をパソ コン 3 0 0で逐次処理し比較する。 同一細胞の 2枚の画像の比較結果か ら自動的にパソコン 3 0 0が判断してバルブ 6 5に指令を出し、 形状の 変化が見られる細胞を外部コネクター 6 6— 2のほうへ振り分ける。 形 状に変化の見られないと判断される細胞は外部コネクター 6 6— 1のほ うに振り分ける。  As an example, a 5 kHz high frequency (sine wave) is generated by an externally connected pulse generator and is always applied between electrodes 5 9-2 and 5 9-3. The length of both electrodes in the flow path direction is 25 μm and the interval is 25 μππι. The cross section of the flow path 64 of the electrode part is a rectangle of 25 X 25 μm. The cells are adjusted to flow at 100 μmZ s. Since both electrodes are made on the same plane, the method of applying the electric lines of force is about the 25 / z m region between the electrodes 59-2 and 59-3. Therefore, exposure to high frequencies is about 2550 ms. The voltage is l k V. A mixture of human leukocytes is flowed into the channel 64, and after passing through the cell identification region 58-1, high-frequency stimulation under the above conditions is applied using the electrode structure of FIG. If the length of the flow path of the time adjuster 60 is 60 mm, the interval through which the same cell passes through the cell identification area 5 8-2 including the time for passing through the other flow paths is It takes about 14 minutes. During this period, there are about 12% of cells whose shape changes from spherical. The image signals obtained from the cell identification areas 5 8–1 and 5 8 – 2 are processed sequentially by the PC 300 and compared. The personal computer 300 automatically determines from the comparison result of two images of the same cell, issues a command to the valve 65, and distributes the cells whose shape changes to the external connector 66-2. Cells that are judged to have no change in shape are sorted as external connectors 6 6-1.
物理的な刺激の他の例としては、 流路を流れる細胞に特定波長の光や 電磁波を照射して刺激する方法である。 図 1 0は光照射で細胞を刺激す る場合の照射光学系と細胞刺激領域 5 9の構成を示す断面図である。 特 定波長の光を発生する光源 5 9— 6の光をレンズで絞って集束光 5 9— 7として、 プラスチックシート 6 8、 基板 6 1を通して、 流路 6 4を流 れる細胞 4 1に照射する。 細胞がシロイヌナズナの細胞、 集束光 5 9— 7の波長を 5 1 4 n mで、 0 . 3 mW、 時間調整器 6 0の流路 6 0— 1 の流路長を 6 O m mとして集束光被爆前と被爆後の細胞を細胞識別領域 5 8 - 1 , 5 8— 2で観察し、 画像をパソコンに取り込んで比較する。 この場合、 シロイヌナズナの細胞は集束光被爆前に比較し、 集束光被爆 後では細胞質の葉緑体が配向し、 見かけ上面積が少なくなったような状 態の細胞が検出される。 この変化に着目して、 細胞を分離できる。 U V 光や X線も外部から細胞刺激領域 5 9に照射することが可能である。 光の照射に代えて、 細胞刺激領域 5 9で細胞を磁場にさらすことも可 能である。 この場合はコーン状に絞ったサマリ ゥム Zコバルト系ゃネオ ジゥム系のような強力な希土類磁石を用いる。 磁石先端から細胞までの 距離は 1 0 0 m程度で数 Tの磁場に曝露する前後の細胞状態比較から 特定の細胞群を分離することを試みることができる。 細胞内のスピンラ ジカル反応は強磁場の影響を受ける可能性があるので、 磁場感受性の細 胞を検出分離することができる可能性がある。 Other examples of physical stimulation include light of a specific wavelength on the cells flowing through the channel. It is a method of stimulating by irradiating electromagnetic waves. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the irradiation optical system and the cell stimulation region 59 when cells are stimulated by light irradiation. A light source that generates light of a specific wavelength 5 9-6 is focused with a lens and focused as light 5 9-7, through a plastic sheet 6 8 and a substrate 61, to a cell 4 1 that flows through a channel 6 4 To do. The cell is an Arabidopsis cell, the wavelength of the focused light 5 9-7 is 5 14 nm, 0.3 mW, the flow path of the time adjuster 60, the length of the flow path 60-1 is 6 O mm, and the focused light exposure Observe the cells before and after exposure in the cell identification area 5 8-1, 5 8-2, and compare the images by transferring them to a personal computer. In this case, Arabidopsis cells are detected in a state where the cytoplasmic chloroplasts are oriented and apparently less in area after the focused light exposure than in the focused light exposure. Focusing on this change, cells can be separated. It is possible to irradiate the cell stimulation area 59 from the outside with UV light or X-rays. Instead of irradiating with light, the cells can be exposed to a magnetic field in the cell stimulation region 59. In this case, a strong rare earth magnet such as a samarium Z-cobalt-based neodymium-based magnet is used. The distance from the tip of the magnet to the cell is about 100 m, and it is possible to try to separate a specific cell group from a comparison of cell states before and after exposure to a magnetic field of several T. Intracellular spin-radical reactions can be affected by strong magnetic fields, so it is possible to detect and separate magnetic field sensitive cells.
細胞刺激領域 5 9で、 細胞を熱による刺激 (温度ス ト レス) にさらす ことができる。 細胞刺激領域 5 9の流路 6 4のプラスチックシート 6 8 の外面に光吸収体を固着させ、 これに集束光を照射して加熱することが できる。 あるいは、 光吸収体に代えて、 ペルチヱ素子を固着させ、 細胞 が流路 6 4を流下してきたときのみ温度を上げたり下げたりできる構造 とすることで達成できる。  In the cell stimulation area 59, cells can be exposed to heat stimulation (temperature stress). A light absorber can be fixed to the outer surface of the plastic sheet 6 8 in the flow path 6 4 of the cell stimulation region 59, and it can be heated by being irradiated with focused light. Alternatively, it can be achieved by fixing a Peltier element instead of the light absorber and having a structure in which the temperature can be raised or lowered only when cells flow down the flow path 64.
(実施例 3 ) (Example 3)
実施例 3では、他のィンデッタス用オイルのパターンの作成例を示す。 実施例 1では、 ィンデッタス用オイルの長さを細胞に対応させるものと して説明したが、 実施例 3では " 1 " 、 "0" でコード化されたパター ンとする例について、 図 1 1を参照して説明する。 図 1 1は、 図 4の細 胞検出領域 5 6の下流の流路 6 4に連結されているィンデックス用のォ ィルが供給される流路 6 4— 2に対応する部分を示す図である。 流路 6 4— 2の流路 6 4 とオイル添加口ハウジング 6 3— 2との間に流路 6 4 一 4を連結し、 流路 6 4 - 4の端部には水添加口ハウジング 6 3— 4を 設ける。 6 2— 4は流路 6 4— 4の端部から基板 6 1の表面まで連通し ている開口である。 水添加口ハウジング 6 3— 4の開口 6 2 - 4に水供 給路 6 7— 4を介して、開口 6 2— 4にポンプ 1 6 5- 4力、ら送り込まれ る液を供給する。 1 6 9は水溜めである。 ポンプ 1 6 5- 4はポンプ 1 6Example 3 shows another example of creating an indetta oil pattern. In Example 1, the length of the indettas oil is adapted to the cells. However, in the third embodiment, an example in which the pattern is encoded with “1” and “0” will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram showing a portion corresponding to the flow path 64-2 that is supplied with the index oil connected to the flow path 64 downstream of the cell detection region 56 in FIG. is there. Connect channel 6 4 to 1 4 between channel 6 4—2 channel 6 4 and oil addition housing 6 3—2, and the end of channel 6 4-4 is water addition port housing 6 Set 3-4. 6 2-4 is an opening communicating from the end of the flow path 6 4-4 to the surface of the substrate 61. Water to be added to the opening 6 2-4 is supplied to the opening 6 2-4 via the water supply path 6 7-4. 1 6 9 is a water reservoir. Pump 1 6 5-4 is pump 1 6
5 - 2 と同様にバソコン 3 0 0の与える信号により操作される。 Like 5-2, it is operated by the signal given by BASCON 300.
実施例 1では、 細胞検出領域 5 6で細胞が検出されたときは、 ポンプ In Example 1, when cells were detected in the cell detection area 56, the pump
1 6 5— 1の運転が停止、 駆動装置 1 6 4の運転が停止され、 細胞検出 領域 5 6近傍に細胞を保持する (ステップ 3 0 3— 3 0 5 ) とともにポ ンプ 1 6 5— 2が運転される。 実施例 1では、 ポンプ 1 6 5— 2の運転 時間を制御して細胞のィンデックス用オイルの長さを細胞に対応させる ものとした (ステップ 3 0 6— 3 0 7 ) 。 実施例 3では、 このステップ 3 0 6— 3 0 7に対応する制御をポンプ 1 6 5— 2、 ポンプ 1 6 5— 4 に対してパソコン 3 0 0から行なう ことにより、 オイルと水とを利用し たコードとして構成する。 1 6 5—1 operation stopped, drive unit 1 6 4 operation stopped, holding cells in the vicinity of cell detection region 5 6 (step 3 0 3—3 0 5) and pump 1 6 5—2 Is driven. In Example 1, the length of the cell index oil was made to correspond to the cells by controlling the operation time of the pump 1 6 5-2 (steps 3 06 3 0 7). In Example 3, oil and water are used by performing control corresponding to step 3 0 6-3 0 7 from PC 3 0 0 to pump 1 6 5-2 and pump 1 6 5-4 Configure as a coded code.
ポンプ 1 6 5— 2が運転されるときは流路 6 4 - 2にあるオイルまた は水が流路 6 4に注入され、 ポンプ 1 6 5— 4が運転されるときは流路 When pump 1 6 5-2 is operated, oil or water in channel 6 4-2 is injected into channel 6 4 and when pump 1 6 5-4 is operated
6 4 - 2に水が注入される。 したがって、 ポンプ 1 6 5— 2, 1 6 5 - 4をパソコンの指示によって適当に運転すれば、 オイルまたは水の混在 とそれぞれの長さを制御されたコードを流路 6 4に挿入することができ る。 図 1 1では、細胞 4 4一 1に対して " 1 0 1 0 1 0 1 "のコードを、 細胞 4 4一 2に対して " 1 1 0 1 0 1 1 " のコードを付与し、 細胞 44 一 3に対して " 1 0 1 0 1 1 0 " のコードを付与しよう としているとこ ろを示す。 ここで、 オイルと水によるインデックスの具体例についてみると、 流 路 6 4が幅 2 0 μ mで深さ 2 5 μ mの場合、 オイル長さの単位長が 4 0 ■IX m、水の長さの単位長が 4 0 μ πιとなるようにして、 " 1 "または " 0 " をこの単位長とするのが好ましい。ィンデッタス検出領域 5 7— 1では、 フォ トダイオード 1 2— 1はオイルの部分と水の部分に対して、 異なつ た信号 (例えば、 検出光強度の大きさ) をパソコン 3 0 0に送ることに なる。 実施例 3では、 パソコン 3 0 0は細胞の検出に対応して所定のコ ードを与えるようにプログラムされているとともに、 これに応じて、 ポ ンプ 1 6 5— 2 , 1 6 5— 4を運転する。 ステップ 3 0 7は、 したがつ て、 「ポンプ 1 6 5— 2 , 1 6 5— 4の トータルの運転時間は所定時間 を経過したか」 、 あるいは、 「ポンプ 1 6 5— 2 , 1 6 5— 4は所定の 運転パターンの運転を完了したか」 と読み替えたものとなる。 6 4-2 water is injected. Therefore, if the pumps 1 6 5— 2 and 1 6 5-4 are operated appropriately according to the instructions of the personal computer, it is possible to insert oil or water mixed and a cord whose length is controlled into the flow path 6 4. it can. In Fig. 1 1, the cell 4 4 1 1 is given the code "1 0 1 0 1 0 1" and the cell 4 4 1 2 is given the code "1 1 0 1 0 1 1" 44 Indicates that the code “1 0 1 0 1 1 0” is to be assigned to 1-3. Here, specific examples of the index by oil and water are as follows. When the channel 6 4 is 20 μm wide and 25 μm deep, the unit length of the oil length is 4 0 IX m, water The unit length is preferably 40 μππι, and “1” or “0” is preferably the unit length. Indetertas detection area 5 7—1, photodiode 1 2— 1 sends different signals (eg, intensity of detected light) to PC 3 0 0 for oil and water. become. In the third embodiment, the personal computer 300 is programmed to give a predetermined code corresponding to the detection of the cells, and the pumps 1 6 5-2 and 1 6 5 4 To drive. Therefore, step 3 07 can be done by checking whether the total operating time of pumps 1 65 5-2 and 1 65 5-4 has exceeded a predetermined time, or "pumps 1 6 5-2 and 1 6 “5-4 is the operation of the predetermined operation pattern completed?”.
(実施例 4 ) (Example 4)
実施例 4は、 1回の細胞刺激と流路 6 0— 1を細胞が通過する時間に よるィンキュベーション時間では、 十分な細胞の変化が期待できないと き、 η。回の細胞刺激と η。回の流路 6 0— 1を細胞が通過する時間によ るィンキュベーションを実行するセノレソーターの例を示す。  In Example 4, η is obtained when sufficient cell change cannot be expected in one cell stimulation and incubation time depending on the time required for the cells to pass through the flow path 60-1. Times cell stimulation and η. An example of a senoresorter that performs incubation according to the time required for cells to pass through the flow path 60-1 of the round is shown.
図 1 2は、 実施例 4のセルソーターチップと、 このチップを利用した セルソーターの概要を示す平面図である。 図 1 2と図 4とを対比して容 易に分かるように、 セルソーターチップ自体は以下の点で異なるに過ぎ ない。 すなわち、 流路 6 4の細胞識別領域 5 8— 2の下流部と流路 6 4 のィンデックス検出領域 5 7— 1 の上流部とを結ぶバイパス流路 6 4— 7が設けられ、この流路 6 4— 7に止め弁 6 5— 3が設けられる。また、 バイパス流路 6 4— 7に沿って、 細胞識別領域 5 8— 2の下流部と流路 6 4のインデックス検出領域 5 7— 1の上流部の方向に向かう リニアポ ンプ 1 6 5— 5用の移動磁界発生コイルが備えられる。 また、 図には表 れないが、 ィンデッタス用にオイル溜め 1 6 7に保持されるオイルが磁 性オイルとされる。 ここで、 磁性オイルとはオイルにナノ磁性体を分散 させたものである。 もっとも、 インデックス用に利用できる流体であれ ば、 オイルである必要は無く、 磁性流体であれば良い。 この点に関して は、 他の実施例でもオイルに代えて、 インデックス用に利用できる流体 が利用できる。 また、 この例では、 水溜め 1 6 9は、 色違いのオイル溜 め 1 6 9としてオイルにナノ磁性体を分散させたものを利用するのが良 い。こうすれば、オイルの色の違いで光学的な明るさの違いが検出でき、 ィンデッタスとして利用できるとともに、 リニァポンプ 1 6 5— 5の動 作に有利である。 FIG. 12 is a plan view showing an outline of a cell sorter chip of Example 4 and a cell sorter using this chip. As can be easily seen by comparing Figs. 12 and 4, the cell sorter chip itself differs only in the following points. That is, a bypass channel 6 4-7 connecting the downstream part of the cell identification region 5 8-2 of the channel 6 4 and the upstream part of the index detection region 5 7-1 of the channel 6 4 is provided. 6 4-7 is provided with a stop valve 6 5-3. In addition, along the bypass flow path 6 4-7, the linear pump 1 6 5-5 that faces the downstream part of the cell identification area 5 8-2 and the upstream of the index detection area 5 7-1 of the flow path 6 4 A moving magnetic field generating coil is provided. In addition, although not shown in the figure, the oil retained in the oil sump 1 67 for indettas is regarded as magnetic oil. Here, magnetic oil is a nano-magnetic material dispersed in oil. It has been made. However, if it is a fluid that can be used for indexing, it does not have to be oil, and any magnetic fluid can be used. In this regard, fluids that can be used for indexing can be used instead of oil in other embodiments. In this example, the water reservoir 16 9 may be a different oil reservoir 16 9 which is made by dispersing nanomagnetic materials in oil. In this way, the difference in the optical brightness can be detected by the difference in the color of the oil, and it can be used as an indeter and it is advantageous for the operation of the linear pump 1 6 5-5.
図 1 2に示す構成においては、 細胞識別領域 5 8— 2に最初の細胞が 到達した時点には、細胞検出領域 5 6以下の流路 6 4の範囲は、すべて、 ィンデックス用オイルと対になつた細胞とが入っているということを意 味する。 したがって、 この両端をバイパス用の流路 6 4— 7で短絡した 閉ループとして、 ィンデックス用オイルと対になった細胞とを移動磁界 発生コイルと磁性オイルとの関係で実現されるリエアポンプ 1 6 5 - 5 により循環させるとともに、 この循環のたびに細胞を刺激し、 細胞の映 像を撮ることにする。 これにより、 細胞に十分な刺激を与え、 且つ、 刺 激に応じた映像を得ることができる。  In the configuration shown in Fig. 12, when the first cell arrives at the cell identification area 5 8-2, the entire area of the flow path 6 4 below the cell detection area 56 is paired with the index oil. It means that there is a cell that contains natu. Therefore, as a closed loop in which both ends are short-circuited by the bypass flow path 6 4-7, the reair pump is realized by the relationship between the index oil and the cell paired with the moving magnetic field generating coil and the magnetic oil. -Cycle through 5 and stimulate the cells at each cycle to take a picture of the cells. As a result, it is possible to give a sufficient stimulation to the cells and obtain an image corresponding to the stimulation.
図 1 3は、 実施例 4の動作を実現する処理フローを示す図である。 図 1 3と図 8 とを対比して容易に分かるように、 ステップ 3 0 1からステ ップ 3 1 6までの処理は実施例 1 と同一である。 図 1 3では、 ステップ 3 1 6で細胞識別領域 5 8— 2の映像取得をした後、ステップ 3 2 1で、 これが所定の映像取得に該当するか否かチェックする。 最初の映像取得 であれば、 当然、 該当しないからステップ 3 2 2に進みカウンターを 1 だけ進ませた後、 ステップ 3 2 3で止め弁 6 5 - 3開、 ポンプ 1 6 5— 1, 1 6 5 — 2および駆動装置 1 6 4の運転停止をパソコン 3 0 0は指 令する。 続けて、 ステップ 3 2 3でリニァポンプ 1 6 5— 5の運転を指 令する。 その後、 ステップ 3 0 9に進む。 これにより、 細胞検出領域 5 6から細胞識別領域 5 8— 2の範囲の流路 6 4はバイパス用の流路 6 4 一 7で短絡された閉ループとなり、 この閉ループにある細胞および磁性 流体がリニアポンプ 1 6 5— 5で循環されながら、 細胞刺激領域 5 9に ポンプ 1 6 5— 3により供給される刺激物質溶液により繰り返し刺激さ れるとともに、 時間調整器 6 0の流路 6 0— 1の前後の細胞の映像を繰 り返し得ることができる。 この例では、 繰り返し刺激を与え、 それによ り応答する細胞を分離する形になっているが、 工程 3 1 2、 3 1 3、 3 1 4に係る刺激物質添加用のポンプ駆動をスキップすることで、 最初の 刺激からの細胞応答の時間経過を追跡し、 所定の状態になった細胞を分 離することもできる。 FIG. 13 is a diagram illustrating a processing flow for realizing the operation of the fourth embodiment. As can be easily understood by comparing FIG. 13 and FIG. 8, the processing from step 3 0 1 to step 3 1 6 is the same as that of the first embodiment. In FIG. 13, after acquiring the image of the cell identification region 5 8-2 in step 3 1 6, it is checked in step 3 2 1 whether this corresponds to the predetermined image acquisition. If this is the first video acquisition, of course, it is not applicable, so go to step 3 2 2 and advance the counter by 1. Then, in step 3 2 3, stop valve 6 5-3 is opened, pump 1 6 5— 1, 1 6 5 — 2 and drive unit 1 6 4 commands PC 3 0 0 to stop operation. Next, in step 3 2 3, command the operation of linear pump 1 6 5-5. Then go to step 3 09. As a result, the flow path 6 4 in the range from the cell detection area 5 6 to the cell identification area 5 8− 2 becomes a closed loop short-circuited by the bypass flow path 6 4 1 7. While the fluid is circulated by the linear pump 1 6 5-5, it is repeatedly stimulated by the stimulating substance solution supplied by the pump 1 6 5-3 to the cell stimulation region 5 9 and the flow path 6 0 of the time adjuster 6 0 — You can repeatedly get images of cells before and after 1. In this example, repeated stimulation is applied, and the responding cells are thereby separated, but skipping the pump drive for stimulating substance addition in steps 3 1 2, 3 1 3, and 3 1 4 is skipped. By tracking the time course of the cellular response from the first stimulus, it is possible to isolate cells that have reached a predetermined state.
ステップ 3 2 1で、 これが所定の映像取得に該当すると判定されたと きは、 ノ ソコン 3 0 0は止め弁 6 5 - 3を閉と し、 ポンプ 1 6 5— 1の 運転を指令する。 すなわち、 細胞検出領域 5 6から細胞識別領域 5 8— ■ 2の範囲の流路 6 4はバイパス用の流路 6 4— 7で短絡された閉ループ を解消するとともに、 流路 6 4内にあるインデックス用オイルと対にな つた細胞を外部コネクタ一 6 6— 1または 6 6 - 2の方に排出して細胞 を回収する。 そのため、 ステップ 3 1 7, 3 1 8に進んで、 得られた細 胞の映像から選択をすることになる。 実施例 4では、 繰り返し細胞を撮 像しているから、 実施例 1よりも豊富な情報がパソコン 3 0 0に蓄積さ れている。 したがって、 図 1 3のステップ 3 1 7 , 3 1 8に表示されて いるよりも多様な評価ができる。 本発明を用いると、 刺激を与えて細胞 の変化が起きる場合、 刺激応答が速く、 2回目の測定で細胞に変化をき たしたものと、 応答が遅く、 より長時間インキュベーションしないと細 胞の変化が見られないものとを分離することができる。  If it is determined in step 3 2 1 that this corresponds to the predetermined video acquisition, the nosecon 3 0 0 closes the stop valve 6 5-3 and commands the operation of the pump 1 6 5-1. That is, the flow path 6 4 in the range from the cell detection area 5 6 to the cell identification area 5 8— ■ 2 eliminates the closed loop short-circuited by the bypass flow path 6 4-7 and is in the flow path 6 4 Drain the cells paired with the index oil to the external connector 6 6-1 or 6 6-2 to collect the cells. Therefore, proceed to steps 3 1 7 and 3 1 8 to select from the obtained video of the cell. In Example 4, since cells are repeatedly photographed, abundant information is accumulated in the personal computer 300 in comparison with Example 1. Therefore, a wider variety of evaluations can be made than those displayed in steps 3 1 7 and 3 1 8 in Fig. 1 3. With the present invention, when a change occurs in a cell when a stimulus is applied, the stimulus response is fast, the cell changes in the second measurement, and the response is slow. It can be separated from those that do not change.
(実施例 5 ) (Example 5)
上述の実施例では、 時間調整器 6 0の流路 6 0— 1の長さが固定され ていた。 このため、 インキュベーション時間は、 流路 6 0— 1を細胞が 通過する時間で、 常に一定となり、 使用者の都合で変えることができな い。 細胞の種類や刺激物質によってこのィンキュベーション時間を変え たい場合も多い。 基板 1の成形時に、 これに対応するためには、 流路 6 0— 1の長さを変えた多種類の金型を用意する必要がある。 一方、 基板 1上でィンキュベーション時間を可変にできるようになれば、 色々な長 さの流路 6 0— 1を持つチップを予め用意しておく必要が無いので、 製 造者にとって好都合であるとともに、 使用者にとっても、 特異なケース の注文により高価なものを購入する必要がなくなり、 ユーザーにとって も利点がある。 実施例 5ではセルソーターチップの時間調整器 6 0の流 路 6 0— 1の長さを可変として、 任意の時間でィンキュベ一ションを行 なえるようにする 1例に関する。 In the above-described embodiment, the length of the channel 60-1 of the time adjuster 60 is fixed. For this reason, the incubation time is the time during which cells pass through the channel 60-1 and is always constant and cannot be changed for the convenience of the user. In many cases, you may want to change this incubation time depending on the cell type and stimulating substance. In order to cope with this when molding the substrate 1, the flow path 6 It is necessary to prepare a variety of molds with different lengths of 0—1. On the other hand, if the incubation time can be varied on the substrate 1, it is not necessary to prepare chips with various lengths of the channels 60-1 in advance, which is convenient for the manufacturer. At the same time, there is no need for the user to purchase an expensive item by ordering a special case, and there is also an advantage for the user. The fifth embodiment relates to an example in which the length of the flow path 60-1 of the cell sorter chip time adjuster 60 is variable, and the incubation can be performed at an arbitrary time.
図 1 4 (A) は、 実施例 5のセルソーターチップの時間調整器 6 0の 部分に着目した平面図、 (B) は、 図 1 4 (A) の A— A位置で矢印方 向に見た断面図、 (C) は、 図 1 4 (A) の B _B位置で矢印方向に見 た断面図である。 6 1は基板、 6 4は流路、 6 0は時間調整器の領域、 6 8はプラスチックシートである。 実施例 5では、 時間調整器の領域 6 0は、 流路 6 4と同じ高さのァガロースゲル膜が組み込まれている。 6 0— 2 , 6 0— 3はァガロースゲルを注入するための開口である。 ァガ ロースゲルの注入について説明すると以下のようである。 終濃度が重量 /容量0 /0で 1. 5 %のァガロース粉末を懸濁した 0. 1 5Mの N a C 1 、 5 0 mMリン酸緩衝液 (p H 7. 4) を沸騰させてァガロースを溶解さ せる。 ァガロース溶解液を 6 5°C前後まで冷却し、 直ちにァガロース注 入口 6 0— 2から注入する。このときチップそのもの熱容量があるので、 チップも 6 5 °Cに加熱しておくのがよい。 過剰なァガロース溶解液は排 出口 6 0— 3からオーバーフローさせる。 3 0分間室温に放置するとァ ガロースがゲル状に凝固する。 実施例 5のセルソーターチップはァガロ ースゲル膜を組み込んだだけで製造者から使用者に提供されて、 使用者 が自由に流路 6 0-1を設定しても良いし、使用者の注文に応じて製造者 が流路 6 0-1を設定して、 提供することにしても良い。 Fig. 14 (A) is a plan view focusing on the time adjuster 60 of the cell sorter chip of Example 5, and (B) is seen in the direction of the arrow at the A—A position in Fig. 14 (A). Sectional view (C) is a sectional view as seen in the direction of the arrow at position B_B in FIG. 14 (A). 6 1 is a substrate, 6 4 is a flow path, 60 is a time adjuster region, and 6 8 is a plastic sheet. In Example 5, the time adjuster region 60 incorporates an agarose gel membrane having the same height as the channel 64. 6 0-2 and 6 0-3 are openings for injecting the agarose gel. The injection of agarose gel is described as follows. Final concentration boiled N a C 1, 5 0 mM phosphate buffer 0. 1 5M suspended 1. 5% Agarosu powder weight / volume 0/0 (p H 7. 4) Agarosu Dissolve. Cool the agarose solution to around 65 ° C and immediately pour through the agarose inlet 60-2. At this time, the chip itself has heat capacity, so it is better to heat the chip to 65 ° C. Excess agarose solution is allowed to overflow from outlet 60-3. When left at room temperature for 30 minutes, the agarose solidifies into a gel. The cell sorter chip of Example 5 is provided to the user by the manufacturer just by incorporating the agarose gel membrane, and the user can freely set the flow path 60-1, depending on the order of the user. The manufacturer may set and provide the flow path 60-1.
図 1 5はレーザー集束光照射装置を用いて、 時間調整器 6 0の領域の ァガロースゲル膜にレーザー集束光を照射する方法を説明する概念図で ある。 セルソーターチップの基板 6 1をステージ 4 0 1にのせて加工す る。ステージ 4 0 1は X Y駆動機構 4 0 2で自在に動かすことができる。 レーザー光源 4 0 3から発せられるレーザー光はダイク ロイ ツクミラー 4 0 4を通過し、 レンズ 4 0 5でセルソーターチップ 6 1の時間調整器 6 0の領域のァガロースゲル膜にフォーカスする。 レーザーとしては水 に吸収のある 1 4 8 0 n mの波長を用いることができる。 X Y駆動機構 4 0 2を動かすことで流路を作成することができる。 流路作成の進行は 光源 4 0 6からの白色光でチップ基板 6 1を照明し、 得られる像をレン ズ 4 0 5から可視光を透過するダイクロイツクミラー 4 0 4を介して C C Dカメラ 4 0 7で検出する。 4 0 8は制御用のコンビュ一ターで、 画 像から加工された線幅を算出し、移動速度を X Y駆動機構 4 0 2に伝え、 一定の線幅で加工ができるようになつている。 また、 コンピューター 4 0 8は、 予め記憶した経路に従い加工を行なうよう X Y駆動機構 4 0 2 の移動と、 レーザー 4 0 3の出力をコン トロールする。 FIG. 15 is a conceptual diagram for explaining a method of irradiating a laser-focused light to the agarose gel film in the region of the time adjuster 60 using a laser-focused light irradiation device. Cell sorter chip substrate 6 1 is placed on stage 4 0 1 and processed The The stage 4 0 1 can be freely moved by the XY drive mechanism 4 0 2. The laser light emitted from the laser light source 40 3 passes through the dichroic mirror 40 4, and is focused on the agarose gel film in the region of the time adjuster 60 of the cell sorter chip 61 by the lens 4 0 5. As the laser, a wavelength of 1480 nm that absorbs in water can be used. The flow path can be created by moving the XY drive mechanism 4 0 2. The flow path is created by illuminating the chip substrate 6 1 with white light from the light source 40 6, and the image obtained through the dichroic mirror 4 0 4 that transmits visible light from the lens 4 0 5 through the CCD camera 4 0 Detect at 7. 4 0 8 is a control computer that calculates the processed line width from the image and transmits the movement speed to the XY drive mechanism 4 0 2 so that processing can be performed with a constant line width. The computer 4 8 8 controls the movement of the XY drive mechanism 4 0 2 and the output of the laser 4 0 3 so as to perform processing according to a path stored in advance.
図 1 6 ( A ) は時間調整器 6 0の領域のァガロースゲル膜にレーザー 照射して流路 6 0— 1を作成している様子を模式的に示す平面図、 (B ) は断面図である。 レーザーに照射された部分が極所加熱されァガロース ゲルを溶融除去する。 1 0 0は時間調整器 6 0の領域のァガロースゲル 膜にフォーカスし、 移動しながら流路 6 0— 1を作成しているレーザー 光を示す。 フォーカスしたレーザー光により溶解したァガロースは周辺 のァガロースゲル膜の隙間に拡散してしまうので、 流路 6 0— 1は半恒 久的に残る。 図 1 6では基板 6 1に形成された流路 6 4から時間調整器 6 0の領域のァガロースゲル膜に流路 6 0 - 1を作成している過程を示 す。  Fig. 16 (A) is a plan view schematically showing that the flow path 60-1 is created by irradiating the agarose gel film in the region of the time adjuster 60 with laser, and (B) is a sectional view. . The part irradiated with the laser is heated at the extreme places to melt and remove the agarose gel. 1 0 0 indicates a laser beam that focuses on the agarose gel film in the region of the time adjuster 60 and creates the flow path 6 0-1 while moving. Since the agarose dissolved by the focused laser beam diffuses into the gaps in the surrounding agarose gel film, the channel 60-1 remains semi-permanently. FIG. 16 shows a process in which the channel 6 0-1 is created from the channel 6 4 formed on the substrate 61 to the agarose gel film in the region of the time adjuster 60.
図 1 7は、 時間調整器 6 0の領域のァガロースゲル膜に流路 6 0— 1 を完成させたときの一例を示す平面図である。 流路 6 0— 1は、 両端で 流路 6 4と連結している。 図 1 7の流路 6 0— 1の長さと、 図 4の流路 6 0 - 1の長さとを比較して明らかなように、 図 1 7の流路 6 0— 1の 長さは短い。 このよ うに、 ァガロースゲル膜をレーザーで加熱して流路 を作成すれば、 時間調整器 6 0の流路 6 0— 1の長さは、 任意の長さに 作成できるので、 使用目的に合わせた最適なィンキュベーション時間に 調整できる。 FIG. 17 is a plan view showing an example when the flow path 60-1 is completed on the agarose gel membrane in the region of the time adjuster 60. FIG. The channel 6 0-1 is connected to the channel 6 4 at both ends. As shown in the comparison between the length of the flow path 6 0-1 in Fig. 1 7 and the length of the flow path 6 0-1 in Fig. 4, the length of the flow path 6 0-1 in Fig. 1 7 is short. . Thus, if the flow path is created by heating the agarose gel membrane with a laser, the length of the flow path 60-1 of the time adjuster 60 is set to an arbitrary length. Since it can be created, it can be adjusted to the optimal incubation time according to the purpose of use.
図 1 8は、 時間調整器 6 0の流路の長さ調整の他の例を示す平面図で ある。 図 1 7から分かるように、 流路の全長をァガロースゲル膜に使用 者が作成するのは、流路が長くなるほど負担が大きくなる。図 1 8では、 このため、 時間調整器 6 0の領域にあらかじめ、 いくつかの長さの異な る流路を基板 1の成形時に形成しておき、 使用者は、 いずれの流路を使 用するかの選択に応じたパスだけを形成すれば良いように工夫したもの である。 6 0 aはァガロースゲル膜の領域であり、これに接するように、 長さを異にする流路 6 0— 3, 6 0 - 4 , 6 0 - 5 , 6 0— 6および 6 0 - 7が設けられている。 これらの流路は基板 6 1にあらかじめ形成さ れている。 また、 流路 6 4もァガロースゲル膜の領域 6 0 aまで延伸さ れている。 したがって、 使用者は、 長い流路を使用したければ、 ァガロ ースゲル膜の領域 6 0 aに 6 0— l a, 6 0— l bのように、 選択した 流路と流路 6 4とをつなぐ流路のみを形成すればよい。  FIG. 18 is a plan view showing another example of adjusting the channel length of the time adjuster 60. As can be seen from Fig. 17, the user creates the full length of the flow path on the agarose gel membrane as the length of the flow path increases. In Fig. 18, for this reason, several channels with different lengths are formed in advance in the area of the time adjuster 60 when the substrate 1 is formed, and the user uses which channel. It is devised so that only the path corresponding to the selection of whether or not to form may be formed. 6 0 a is a region of the agarose gel membrane, and the channels 6 0—3, 6 0 − 4, 6 0 − 5, 6 0— 6 and 6 0 −7 have different lengths so as to be in contact therewith. Is provided. These flow paths are formed in advance on the substrate 61. The channel 64 is also extended to the region 60 a of the agarose gel membrane. Therefore, if the user wants to use a long flow path, the flow connecting the selected flow path and the flow path 6 4 to the area 6 0 a of the agarose gel membrane, such as 6 0—la, 6 0—lb. It is only necessary to form a path.
図 1 9は、 時間調整器 6 0の流路の長さ調整のさらに他の例を示す平 面図である。 この例では、 時間調整器 6 0の領域に流路 6 4を平行に延 伸し、 これの間を平行したパス 6 0 -8 , 6 0-9, 6 0— 1 0および 6 0 _ 1 1 で結ぶとともに、 各パスに止め弁 6 5— 4, 6 5 - 5 , 6 5— 6 および 6 5— 6を設けたものである。 したがって、 使用者は、 これらの 止め弁の一つのみを残して他のすべてを閉とすれば、 開のまま残された 止め弁に対応する長さの流路長が得られる。  FIG. 19 is a plan view showing still another example of adjusting the channel length of the time adjuster 60. In this example, the flow path 6 4 is extended in parallel to the region of the time adjuster 60, and the parallel paths 6 0 -8, 6 0-9, 6 0—1 0 and 6 0 _ 1 In addition to connecting with 1, stop valves 6 5-4, 6 5-5, 6 5-6 and 6 5-6 are provided in each path. Therefore, if the user leaves only one of these stop valves and closes all others, the user can obtain a channel length corresponding to the stop valve left open.
図 2 1は、 1つの直線状の流路を持つチップ中の流路を流れる細胞を 光学的に認識し、 不要な細胞を集束光によって不活性化あるいは破壊す る細胞精製装置の構成の一例を示す図である。 細胞を流す流路が内部に 構成されているチップに、 チップ内の状態を観察するための透過光光源 となる透過照明 2 1 0 1、 チップに流れる液を供給する、 溶液貯め 2 1 0 4、 ポンプ 2 1 0 3が接合され、 この供給路にサンプルインジユエク タ 2 1 0 2が配置されることで、 サンプル細胞がチップ中で流れるよう に構成されている。 透過照明 2 1 0 1によって照明されたチップ 2 1 0 5中の直線状の流路の一部に流れる細胞を観察する観察 ·判定領域 2 1 0 7の像が、 対物レンズ 2 1 0 7を通過して、 ミラー 2 1 0 8および、 観察したい波長の光を選択するフィルター 2 1 1 0を通過して、 高速力 メラ 2 1 1 1の受光素子面に結像する。 また、 同様に、 ミラー 2 1 0 8 および、観察したい波長の光を選択するフィルター 2 1 1 0を通過して、 フオ トン ' カウンター 2 1 1 2の光電素子面に結像する構成となってい る。 他方、 細胞の蛍光像を観察するために、 特定の冷機波長の蛍光を供 給する蛍光光源 2 1 1 3がミラー 2 1 0 8を経由して光路上に配置され ており、 これによつて観察 '判定領域 2 1 0 6を通過する細胞の計構造 を観察するための蛍光励起光を供給できる校正となっている。 、 また、 さらにミラー 2 1 0 9を経由して、光路上に細胞破壊あるいは細胞死(ァ ポトーシス) を誘導するレーザー集束光を照射するためのレーザー光源 2 1 1 4が配置されており、 高速カメラ 2 1 1 1あるいはフオ トン - 力 ゥンターから得られた細胞情報に基づいて、 不要な細胞には集束レーザ 一光を照射することができる。 このとき、 レーザー光源としては、 細胞 破壊を行なう場合は、 3 5 0 n mより短波長の紫外光、 細胞死を起こす 場合は、 細胞を加熱することが可能な、 水の吸収がある波長の赤外光、. たとえば 1 4 8 0 n mの近赤外光を用いることが望ましい。 また、 レー ザ一光源 2 1 1 4の集束光については、 装置の出光口にレンズを配置す ることで、 チップ上での集束位置、 集束光の直径を制御することができ る。また、円形レンズに替わって、シリンダ一型レンズを用いることで、 チップ中の流路の流れに直行する方向に楕円型の形状に集束して、 流路 全体に効率的に集束光を照射することができる。 また、 本実施例では、 本細胞精製手段を説明するために、 細胞識別については、 従来の 1回の 観察のみのものを用いたが、 上記、 別実施例において記載した、 2回以 上の観察の結果を比較して、 その結果に基づいて細胞にレーザー光を照 射することができる。 Figure 21 shows an example of the configuration of a cell purification device that optically recognizes cells flowing through a channel in a chip with a single linear channel and inactivates or destroys unnecessary cells with focused light. FIG. Transmitted illumination 2 1 0 1 that serves as a transmitted light source for observing the state inside the chip, and a solution reservoir 2 1 0 4 that supplies liquid flowing to the chip The pump 2 1 0 3 is joined and the sample injector 2 1 0 2 is placed in this supply path so that the sample cells flow in the chip. It is configured. Observation for observing cells flowing in a part of the linear channel in chip 2 1 0 5 illuminated by transmitted illumination 2 1 0 1 · Image of judgment area 2 1 0 7 shows objective lens 2 1 0 7 Passes through the mirror 2 1 0 8 and the filter 2 1 1 0 for selecting light of the wavelength to be observed, and forms an image on the light receiving element surface of the high-speed force camera 2 1 1 1. Similarly, it passes through the mirror 2 1 0 8 and the filter 2 1 1 0 for selecting light of the wavelength to be observed, and forms an image on the photoelectric element surface of the photo counter 2 1 1 2. The On the other hand, in order to observe the fluorescence image of the cells, a fluorescent light source 2 1 1 3 that supplies fluorescence of a specific cold machine wavelength is arranged on the optical path via the mirror 2 1 0 8, Observation 'Calibration that can supply fluorescence excitation light for observing the total structure of cells passing through the judgment area 2 10 6. In addition, a laser light source 2 1 1 4 for irradiating laser focused light that induces cell destruction or cell death (apoptosis) on the optical path via the mirror 2 1 0 9 is arranged. Unnecessary cells can be irradiated with a focused laser beam based on cell information obtained from the camera 2 1 1 1 or photon force monitor. At this time, as a laser light source, when cell destruction is performed, ultraviolet light having a wavelength shorter than 3500 nm is used, and when cell death occurs, the cell can be heated and red having a wavelength with water absorption. It is desirable to use external light, for example near infrared light of 1480 nm. For the focused light from the laser light source 2 1 1 4, the focusing position on the chip and the diameter of the focused light can be controlled by placing a lens at the light exit of the device. In addition, by using a cylinder-type lens instead of a circular lens, it converges into an elliptical shape in a direction orthogonal to the flow of the flow path in the chip, and efficiently irradiates the entire flow path with focused light. be able to. Also, in this example, in order to explain the cell purification means, the conventional cell identification was performed using only one observation, but more than two times as described in the other examples above. The results of observation can be compared, and laser light can be irradiated to cells based on the results.
図 2 2は、 1つの直線状の流路を持つチップ中の流路を流れる細胞を 光学的に認識し、 不要な細胞を集束光によって不活性化あるいは破壊す る手順を説明する図である。 ( 1 )は判定領域に細胞が到達する前、 ( 2 ) は細胞が判定領域に到達したとき、 (3 ) は細胞の種類、 状態の判別、 ( 4 a ) 、 (4 b ) は判断の結果、 (5 a ) は必要な細胞と判断された 場合の細胞の通過、 ( 5 b ) は不要な細胞と判断された場合の細胞の破 壊を示す。 Figure 22 shows cells flowing through a channel in a chip with a single linear channel. FIG. 6 is a diagram for explaining a procedure for optically recognizing and inactivating or destroying unnecessary cells with focused light. (1) is before the cells reach the judgment area, (2) is when the cells reach the judgment area, (3) is the cell type and state discrimination, (4a), (4b) is the judgment As a result, (5a) shows the passage of cells when judged to be necessary cells, and (5b) shows the destruction of cells when judged as unnecessary cells.
以上、 本発明の例示的実施形態を説明したが、 種々の変更、 改変、 お よび改良が当業者に容易に想起される。 上記は、 本発明の原理を例示的 に示したものに過ぎず、 当業者であれば、 本発明の範囲および精神から 逸脱することなく、 様々な改変を為し得る。 産業上の利用可能性  While exemplary embodiments of the present invention have been described above, various changes, modifications, and improvements will readily occur to those skilled in the art. The above is merely illustrative of the principles of the present invention, and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the present invention. Industrial applicability
本発明によれば、 細胞の代謝状態、 あるいは細胞に薬物刺激を与えた ことによる各種細胞間での応答の違い等を比較計測することができる。 さらに、 そのような比較計測に基づいて細胞分離を行なうことで、 細胞 をその表現型に応じて精密に精製することができる。 本発明は、 個別の 細胞を分離解析し、 細胞を一細胞毎に分離回収するセルソ一ターチップ およびセルソ一タ一等として有用である。  According to the present invention, it is possible to comparatively measure the metabolic state of a cell or the difference in response between various cells caused by applying drug stimulation to the cell. Furthermore, by performing cell separation based on such comparative measurements, cells can be precisely purified according to their phenotype. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a cell sorter chip and a cell sorter that separate and analyze individual cells and separate and collect cells one by one.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1 . 基板に形成された細胞を搬送する流路を備え、 該流路の上流端に細 胞を注入する手段と、 前記流路内の細胞を画像信号として検出する第 1 の細胞識別領域と、 該第 1の細胞識別領域の下流に形成された時間調整 器と、 該時間調整器の下流に形成された前記流路內の細胞を画像信号と して検出する第 2の細胞識別領域と、 該第 2の細胞識別領域の下流に形 成された前記流路内の細胞を二つの流路に選択的に排出する流路と、 を 含むセノレソーターチップ。 1. a flow path for transporting cells formed on the substrate; a means for injecting cells into the upstream end of the flow path; a first cell identification region for detecting cells in the flow path as an image signal; A time adjuster formed downstream of the first cell identification region; a second cell identification region for detecting, as an image signal, the cells in the channel formed downstream of the time adjuster; And a flow path for selectively discharging cells in the flow path formed downstream of the second cell identification region into two flow paths.
2 . 前記第 1の細胞識別領域と、 前記時間調整器との間の流路に細胞を 刺激する機構が付加された請求項 1記載のセルソ一ターチップ。  2. The cell sorter chip according to claim 1, wherein a mechanism for stimulating cells is added to a flow path between the first cell identification region and the time adjuster.
3 . 基板に形成された細胞を搬送する流路を備え、 該流路の上流端に細 胞を注入する手段と、 該細胞を注入する手段の下流に形成された流路内 の細胞を検出する領域と、 該細胞を検出する領域の下流に形成された前 記検出された細胞を特定するためのィンデックス流体を注入する領域と、 該ィンデックス流体を注入する領域の下流に形成された前記ィンデック ス流体を検出する第 1のィンデックス検出領域と、 該ィンデッタス検出 領域の下流に形成された前記流路内の細胞を画像信号として検出する第 1の細胞識別領域と、 該第 1の細胞識別領域の下流に形成された時間調 整器と、 該時間調整器の下流に形成された前記インデックス流体を検出 する第 2のィンデッタス検出領域と、 該ィンデッタス検出領域の下流に 形成された前記流路内の細胞を画像信号として検出する第 2の細胞識別 領域と、 該第 2の細胞識別領域の下流に形成された前記流路內の細胞を 二つの流路に選択的に排出する流路と、 を含むセルソータ一チップ。  3. It has a flow path for conveying cells formed on the substrate, and detects cells in the flow path formed downstream of the means for injecting cells into the upstream end of the flow path and the means for injecting the cells. An area for injecting an index fluid for identifying the detected cells formed downstream of the area for detecting the cells, and the index for the index fluid formed downstream of the area for injecting the index fluid. A first index detection area for detecting a fluid, a first cell identification area for detecting a cell in the flow path formed downstream of the indentus detection area as an image signal, and the first cell identification area A time adjuster formed downstream of the time adjuster, a second indentus detection region for detecting the index fluid formed downstream of the time adjuster, and the flow path formed downstream of the indeterth detection region A second cell identification region for detecting cells in the cell as an image signal, and a channel for selectively discharging the cells in the channel formed downstream of the second cell identification region into two channels. , Including cell sorter chip.
4 . 前記第 1の細胞識別領域と、 前記時間調整器との間の流路に細胞を 刺激する機構が付加された請求項 3記載のセルソーターチップ。 4. The cell sorter chip according to claim 3, wherein a mechanism for stimulating cells is added to a flow path between the first cell identification region and the time adjuster.
5 . 前記時間調整器が前記流路に連結されたァガロースゲル膜に形成さ れる請求項 1ないし 4のいずれかに記載のセルソーターチップ。  5. The cell sorter chip according to any one of claims 1 to 4, wherein the time adjuster is formed on an agarose gel film connected to the flow path.
6 . 前記時間調整器が、 前記基板に形成された複数の長さの異なる流路 と、 前記複数の長さの異なる流路の両端に連結されたァガロースゲル膜 と、 該ァガロースゲル膜に連結された前記第 1 の細胞識別領域に連通し た流路と前記第 2のインデックス検出領域に連通した流路と、 を含む請 求項 1ないし 4のいずれかに記載のセルソーターチップ。 6. The time adjuster includes a plurality of channels having different lengths formed on the substrate. An agarose gel membrane connected to both ends of the plurality of channels having different lengths, a channel connected to the first cell identification region connected to the agarose gel membrane, and the second index detection region. The cell sorter chip according to any one of claims 1 to 4, comprising: a communicating flow path;
7 . 前記時間調整器が、 前記第 1 の細胞識別領域に連通した流路と前記 第 2のィンデックス検出領域に連通した流路のそれぞれを延伸して配列 された流路と、 前記流路をバイパスする並列に配列された流路と、 該並 列に配列された流路に設けられた止め弁と、 を含む請求項 1ないし 4の いずれかに記載のセルソーターチップ。 7. The time adjuster includes: a flow path that is arranged by extending each of a flow path that communicates with the first cell identification region and a flow path that communicates with the second index detection region; and The cell sorter chip according to any one of claims 1 to 4, comprising: flow paths arranged in parallel to bypass; and stop valves provided in the flow paths arranged in parallel.
8 . 基板に形成された細胞を搬送する流路と、 該流路の上流端に細胞を 注入する手段と、 前記流路内の細胞を画像信号として検出する第 1の細 胞識別領域で前記流路を流下する細胞を撮像する手段と、 該第 1 の細胞 識別領域の下流に形成された時間調整器と、 該時間調整器の下流に形成 された前記流路内の細胞を画像信号として検出する第 2の細胞識別領域 で前記流路を流下する細胞を撮像する手段と、 前記流路を流下する細胞 を分類する手段と、 前記第 1 の細胞識別領域で前記流路を流下する細胞 を撮像する手段が与える画像信号と前記第 2の細胞識別領域で前記流路 を流下する細胞を撮像する手段が与える画像信号とを比較して前記細胞 を分類する手段に選択の指示を与えるバソコンと、を含むセルソーター。 9 . 前記第 1の細胞識別領域と、 前記時間調整器との間の流路に細胞を 刺激する機構が付加された請求項 8記載のセルソーター。 8. The flow path for transporting cells formed on the substrate, means for injecting cells into the upstream end of the flow path, and the first cell identification region for detecting cells in the flow path as image signals. Means for imaging cells flowing down the flow path; a time adjuster formed downstream of the first cell identification region; and a cell in the flow path formed downstream of the time adjuster as an image signal Means for imaging cells flowing down the flow path in the second cell identification area to be detected; means for classifying cells flowing down the flow path; and cells flowing down the flow path in the first cell identification area The image signal provided by the means for imaging the image is compared with the image signal provided by the means for imaging the cells flowing down the flow path in the second cell identification region, and a selection instruction is given to the means for classifying the cells. And a cell sorter including. 9. The cell sorter according to claim 8, wherein a mechanism for stimulating cells is added to a flow path between the first cell identification region and the time adjuster.
1 0 . 基板に形成された細胞を搬送する流路と、 該流路の上流端に細胞 を注入する手段と、 該細胞を注入する手段の下流に形成された流路内の 細胞を検出する領域で前記流路を流下する細胞の有無を検出する光学装 置と、 該細胞を検出する領域の下流に形成された前記検出された細胞を 特定するためのィンデックス流体を注入する領域にィンデックス流体を 注入する手段と、 該ィンデッタス流体を注入する領域の下流に形成され た前記ィンデックス流体を検出する第 1のィンデッタス検出領域で前記 流路を流下するインデックス流体の構成を検知する光学装置と、 該ィン デッタス検出領域の下流に形成された前記流路内の細胞を画像信号とし て検出する第 1の細胞識別領域で前記流路を流下する細胞を撮像する手 段と、 該第 1の細胞識別領域の下流に形成された時間調整器と、 該時間 調整器の下流に形成された前記ィンデッタス流体を検出する第 2のィン デックス検出領域で前記流路を流下するインデックス流体の構成を検知 する光学装置と、 該ィンデックス検出領域の下流に形成された前記流路 内の細胞を画像信号として検出する第 2の細胞識別領域で前記流路を流 下する細胞を撮像する手段と、 該第 2の細胞識別領域の下流に形成され た前記流路内の細胞を二つの流路に選択的に排出する流路と、 前記光学 装置から得られる信号を基礎に各種手段を制御し、 かつ、 前記第 1の細 胞識別領域で前記流路を流下する細胞を撮像する手段が与える画像信号 と前記第 2の細胞識別領域で前記流路を流下する細胞を撮像する手段が 与える画像信号とを比較して前記細胞を分類する手段に選択の指示を与 えるパソコンと、 を含むセルソーター。 1 0. A channel for transporting cells formed on a substrate, means for injecting cells into the upstream end of the channel, and detecting cells in the channel formed downstream of the means for injecting the cells An optical device for detecting the presence or absence of cells flowing down the flow path in the region, and an index fluid in the region where the index fluid for identifying the detected cells formed downstream of the region for detecting the cells is injected An optical device for detecting the configuration of the index fluid flowing down the flow path in a first indentus detection region for detecting the index fluid formed downstream of the region in which the indentus fluid is injected, and In Means for imaging a cell flowing down the flow path in a first cell identification area for detecting, as an image signal, cells in the flow path formed downstream of a defect detection area; and the first cell identification area A time adjuster formed downstream of the time adjuster, and an optical for detecting a configuration of the index fluid flowing down the flow path in a second index detection region for detecting the indeterth fluid formed downstream of the time adjuster An apparatus; and means for imaging a cell flowing down the flow path in a second cell identification area that detects a cell in the flow path formed downstream of the index detection area as an image signal; and the second A flow path for selectively discharging cells in the flow path formed downstream of the cell identification region into two flow paths, and various means based on a signal obtained from the optical device; and 1 in the cell identification region. The image signal provided by the means for imaging the cells flowing down the cell and the image signal provided by the means for imaging the cells flowing down the flow path in the second cell identification region are selected as means for classifying the cells. A personal computer that gives instructions, and a cell sorter that includes.
1 1 . 前記第 1の細胞識別領域と、 前記時間調整器との間の流路に細胞 を刺激する機構が付加された請求項 1 0記載のセルソーター。 11. The cell sorter according to claim 10, wherein a mechanism for stimulating cells is added to a flow path between the first cell identification region and the time adjuster.
1 2 . 前記時間調整器が前記流路に連結されたァガロースゲル膜に形成 される請求項 8ないし 1 1のいずれかに記載のセルソーター。  12. The cell sorter according to any one of claims 8 to 11, wherein the time adjuster is formed on an agarose gel membrane connected to the flow path.
1 3 . 前記時間調整器が、 前記基板に形成された複数の長さの異なる流 路と、 前記複数の長さの異なる流路の両端に連結されたァガロースゲル 膜と、 該ァガロースゲル膜に連結された前記第 1 の細胞識別領域に連通 した流路と前記第 2のインデックス検出領域に連通した流路と、 を含む 請求項 8ないし 1 1のいずれかに記載のセルソーター。  13. The time adjuster is connected to a plurality of flow paths having different lengths formed on the substrate, agarose gel film connected to both ends of the plurality of flow paths having different lengths, and connected to the agarose gel film. The cell sorter according to any one of claims 8 to 11, further comprising: a channel communicating with the first cell identification region and a channel communicating with the second index detection region.
1 4 . 前記時間調整器が、 前記第 1の細胞識別領域に連通した流路と前 記第 2のィンデッタス検出領域に連通した流路のそれぞれを延伸した平 行に配列された流路と、 該平行に配列された流路をバイパスする並列に 配列された流路と、 該並列に配列された流路に設けられた止め弁と、 を 含む請求項 8ないし 1 1のいずれかに記載のセルソ一ター。  14. The time adjuster includes: a flow path arranged in parallel extending from each of a flow path communicating with the first cell identification area and a flow path communicating with the second indentus detection area; The flow path arranged in parallel that bypasses the flow paths arranged in parallel, and a stop valve provided in the flow path arranged in parallel, The method according to any one of claims 8 to 11, Cell sorter.
1 5 . 前記インデックス流体が複数の流体を断続的に配列したものであ る請求項 8ないし 1 1のいずれかに記載のセルソーター。 1 5. The index fluid is an intermittent arrangement of a plurality of fluids. The cell sorter according to any one of claims 8 to 11.
1 6 . 基板に形成された細胞を搬送する流路と、 該流路の上流端に細胞 を注入する手段と、 該細胞を注入する手段の下流に形成された流路内の 細胞を検出する領域で前記流路を流下する細胞の有無を検出する光学装 置と、 該細胞を検出する領域の下流に形成された前記検出された細胞を 特定するためのィンデックス流体を注入する領域に磁性ィンデッタス流 体を注入する手段と、 該ィンデッタス流体を注入する領域の下流に形成 された前記磁性ィンデッタス流体を検出する第 1のィンデッタス検出領 域で前記流路を流下する磁性ィンデックス流体の構成を検知する装置と、 該ィンデックス検出領域の下流に形成された前記流路内の細胞を画像信 号として検出する第 1 の細胞識別領域で前記流路を流下する細胞を撮像 する手段と、 該第 1の細胞識別領域の下流に形成された時間調整器と、 該時間調整器の下流に形成された前記磁性ィンデックス流体を検出する 第 2のィンデックス検出領域と、 該ィンデックス検出領域の下流に形成 された前記流路内の細胞を画像信号として検出する第 2の細胞識別領域 で前記流路を流下する細胞を撮像する手段と、 該第 2の細胞識別領域の 下流に形成された前記流路内の細胞を二つの流路に選択的に排出する流 路と、 前記第 2の細胞識別領域の下流の流路を前記第 1のィンデックス 検出領域の上流の流路に選択的に接続する流路と、 前記選択的に接続す る流路に沿って前記磁性ィンデッタス流体に移動磁界を付与する手段と、 前記光学装置から得られる信号を基礎に各種手段を制御し、 かつ、 前記 第 1の細胞識別領域で前記流路を流下する細胞を撮像する手段が与える 画像信号と前記第 2の細胞識別領域で前記流路を流下する細胞を撮像す る手段が与える画像信号とを比較して前記細胞を分類する手段に選択の 指示を与えるパソコンと、 を含むセルソーター。  1 6. Detecting cells in a channel formed downstream of the channel for conveying cells formed on the substrate, means for injecting cells into the upstream end of the channel, and means for injecting the cells An optical device for detecting the presence or absence of cells flowing down the flow path in the region, and a magnetic indentation in the region where the index fluid for identifying the detected cells formed downstream of the cell detection region is injected. Means for injecting a fluid, and a configuration of the magnetic index fluid flowing down the flow path in the first indentus detection region for detecting the magnetic indentus fluid formed downstream of the indented fluid injection region. An apparatus; and means for imaging a cell flowing down the flow path in a first cell identification area that detects a cell in the flow path formed downstream of the index detection area as an image signal; A time adjuster formed downstream of the cell identification region, a second index detection region for detecting the magnetic index fluid formed downstream of the time adjuster, and a downstream of the index detection region. Means for imaging a cell flowing down the flow path in a second cell identification area for detecting cells in the flow path as an image signal; and in the flow path formed downstream of the second cell identification area A flow path for selectively discharging cells into two flow paths; a flow path for selectively connecting a flow path downstream of the second cell identification region to a flow path upstream of the first index detection region; A means for applying a moving magnetic field to the magnetic indentus fluid along the selectively connected flow path; and various means based on a signal obtained from the optical device; and the first cell identification Down the flow path in the area A selection instruction is given to the means for classifying the cells by comparing the image signal provided by the means for imaging the cells and the image signal provided by the means for imaging the cells flowing down the flow path in the second cell identification region. A cell sorter including
1 7 . 基板に形成された細胞を搬送する流路を備え、 該流路の上流端に 細胞を注入する手段と、 前記流路内の細胞の形状あるいは状態を画像信 号として検出する細胞識別領域および検出手段と、 該細胞識別領域の下 流に形成された前記流路内の細胞に、 前期細胞識別の結果に基づいて、 不要な細胞のみに細胞を破壊あるいはアポトーシスを誘導する集束光を 選択的に照射する光源および光学系を含むセルソータ一。 1 7. A cell identification unit comprising a channel for conveying cells formed on the substrate, injecting cells into the upstream end of the channel, and detecting the shape or state of the cells in the channel as an image signal An area and detection means, and cells in the flow path formed downstream of the cell identification area, based on the results of the previous cell identification, A cell sorter that includes a light source and an optical system that selectively irradiates focused light that only destroys unwanted cells or induces apoptosis.
1 8 . 前記光源の波長として、 水の吸収がある近赤外光を用いた請求項 1 7記載のセルソーター。  18. The cell sorter according to claim 17, wherein near infrared light having water absorption is used as the wavelength of the light source.
1 9 . 前記光源の波長として、 細胞を変性させ破壊する機能がある近紫 外光を用いた請求項 1 7記載のセルソーター。 19. The cell sorter according to claim 17, wherein near-ultraviolet light having a function to denature and destroy cells is used as the wavelength of the light source.
2 0 .前記光源の光の集束手段として、シリンダー型のレンズを用いて、 流路に垂直な方向に直線状に流路全体にまたがるように集束線領域を有 する請求項 1 7記載のセルソーター。  20. The cell sorter according to claim 17, wherein a cylindrical lens is used as the light converging means of the light source, and a converging line region is provided so as to extend across the entire flow path in a direction perpendicular to the flow path. .
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015212709A (en) * 2012-03-30 2015-11-26 ソニー株式会社 Microparticle sorting device, and position controlling method in the microparticle sorting device
JP2017504037A (en) * 2013-10-30 2017-02-02 プレミアム ジェネティクス (ユーケー) リミテッド Microfluidic system and method having a focused energy device
JP2019179033A (en) * 2019-05-08 2019-10-17 エービーエス グローバル インコーポレイテッド Micro fluid chip system, and method of making clear a plurality of components in fluid mixture
US11187224B2 (en) 2013-07-16 2021-11-30 Abs Global, Inc. Microfluidic chip
US11193879B2 (en) 2010-11-16 2021-12-07 1087 Systems, Inc. Use of vibrational spectroscopy for microfluidic liquid measurement
US11243494B2 (en) 2002-07-31 2022-02-08 Abs Global, Inc. Multiple laminar flow-based particle and cellular separation with laser steering
US11331670B2 (en) 2018-05-23 2022-05-17 Abs Global, Inc. Systems and methods for particle focusing in microchannels
US11415503B2 (en) 2013-10-30 2022-08-16 Abs Global, Inc. Microfluidic system and method with focused energy apparatus
US11628439B2 (en) 2020-01-13 2023-04-18 Abs Global, Inc. Single-sheath microfluidic chip
US11889830B2 (en) 2019-04-18 2024-02-06 Abs Global, Inc. System and process for continuous addition of cryoprotectant

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006220423A (en) * 2005-02-08 2006-08-24 Japan Science & Technology Agency Cell sorter tip with gel electrode
JP2007104929A (en) * 2005-10-12 2007-04-26 Japan Science & Technology Agency Cell sorter chip and cell sorter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006220423A (en) * 2005-02-08 2006-08-24 Japan Science & Technology Agency Cell sorter tip with gel electrode
JP2007104929A (en) * 2005-10-12 2007-04-26 Japan Science & Technology Agency Cell sorter chip and cell sorter

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11243494B2 (en) 2002-07-31 2022-02-08 Abs Global, Inc. Multiple laminar flow-based particle and cellular separation with laser steering
US11422504B2 (en) 2002-07-31 2022-08-23 Abs Global, Inc. Multiple laminar flow-based particle and cellular separation with laser steering
US11415936B2 (en) 2002-07-31 2022-08-16 Abs Global, Inc. Multiple laminar flow-based particle and cellular separation with laser steering
US11965816B2 (en) 2010-11-16 2024-04-23 1087 Systems, Inc. Use of vibrational spectroscopy for microfluidic liquid measurement
US11193879B2 (en) 2010-11-16 2021-12-07 1087 Systems, Inc. Use of vibrational spectroscopy for microfluidic liquid measurement
JP2015212709A (en) * 2012-03-30 2015-11-26 ソニー株式会社 Microparticle sorting device, and position controlling method in the microparticle sorting device
US11187224B2 (en) 2013-07-16 2021-11-30 Abs Global, Inc. Microfluidic chip
US11512691B2 (en) 2013-07-16 2022-11-29 Abs Global, Inc. Microfluidic chip
US10928298B2 (en) 2013-10-30 2021-02-23 Abs Global, Inc. Microfluidic system and method with focused energy apparatus
US11415503B2 (en) 2013-10-30 2022-08-16 Abs Global, Inc. Microfluidic system and method with focused energy apparatus
US11639888B2 (en) 2013-10-30 2023-05-02 Abs Global, Inc. Microfluidic system and method with focused energy apparatus
US11796449B2 (en) 2013-10-30 2023-10-24 Abs Global, Inc. Microfluidic system and method with focused energy apparatus
JP2017504037A (en) * 2013-10-30 2017-02-02 プレミアム ジェネティクス (ユーケー) リミテッド Microfluidic system and method having a focused energy device
US11331670B2 (en) 2018-05-23 2022-05-17 Abs Global, Inc. Systems and methods for particle focusing in microchannels
US11889830B2 (en) 2019-04-18 2024-02-06 Abs Global, Inc. System and process for continuous addition of cryoprotectant
JP2019179033A (en) * 2019-05-08 2019-10-17 エービーエス グローバル インコーポレイテッド Micro fluid chip system, and method of making clear a plurality of components in fluid mixture
US11628439B2 (en) 2020-01-13 2023-04-18 Abs Global, Inc. Single-sheath microfluidic chip

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