DE112021004140T5

DE112021004140T5 - Expositionseinheit, Beobachtungsvorrichtung und Expositionsverfahren

Info

Publication number: DE112021004140T5
Application number: DE112021004140.1T
Authority: DE
Inventors: Yuji Kimura
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2021-05-28
Publication date: 2023-05-17
Also published as: JP2022029150A; CN116096850A; WO2022030084A1; US20230272319A1; JP7569176B2

Abstract

Eine Expositionseinheit wird verwendet, um eine Zelle in einer Pufferlösung einer Gasphasensubstanz auszusetzen. Die Expositionseinheit umfasst einen Basiskörper. Der Basiskörper weist eine Nut auf, die in dem Basiskörper so ausgebildet ist, dass sie nach außen hin freiliegt und die Zelle zusammen mit der Pufferlösung darin hält, sowie einen ersten Aufbewahrungsabschnitt, der mit einem Ende der Nut verbunden ist und die Pufferlösung lagert, die der Nut zugeführt werden soll.

Description

Technisches Gebiet
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Expositionseinheit, eine Beobachtungsvorrichtung und ein Expositionsverfahren.
Stand der Technik
In der Patentliteratur 1 wird ein Gas-Flüssigkeits-Grenzflächen-Zellkulturverfahren beschrieben. Bei dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Gas-Flüssigkeits-Grenzflächen-Zellkulturverfahren werden Zellen auf einem Träger kultiviert, während eine Kulturlösung über den Träger von der Rückseite des Trägers zugeführt wird. Die Zellen auf dem Träger sind mit einer dünnen Schicht der Kulturlösung bedeckt. Diese Flüssigkeitsschicht ist extrem dünn, so dass eine gasförmige Substanz über die Flüssigkeitsschicht mit den Zellen in Kontakt gebracht werden kann. Mit einem solchen Verfahren kann die Wirkung einer gasförmigen Substanz auf die Zellen beurteilt werden.
Zitationsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002- 101 897
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wird eine gasförmige Substanz mit Hilfe des zuvor beschriebenen Verfahrens in einer Pufferlösung mit Zellen in Kontakt gebracht, muss die Flüssigkeitsschicht, die die Zellen bedeckt, dünn gehalten werden, damit die Substanz über die Pufferlösung in zufriedenstellendem Maße mit den Zellen in Kontakt gebracht werden kann. Um ein Austrocknen der Zellen zu verhindern, müssen die Zellen zuverlässiger mit der Pufferlösung bedeckt sein. Wenn die Gasphasensubstanz den Zellen in der Pufferlösung ausgesetzt wird, muss mit anderen Worten die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung, die die Zellen bedeckt, in einer geeigneten Dicke gehalten werden.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Expositionseinheit, eine Beobachtungsvorrichtung und ein Expositionsverfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, die flüssige Schicht einer Pufferlösung, die die Zellen bedeckt, in einer geeigneten Dicke zu halten, wenn eine gasförmige Substanz den Zellen in der Pufferlösung ausgesetzt wird.
Problemlösung
Eine Expositionseinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird verwendet, um eine Zelle in einer Pufferlösung einer Gasphasensubstanz auszusetzen. Die Expositionseinheit umfasst einen Basiskörper. Der Basiskörper umfasst eine Nut, die in dem Basiskörper so ausgebildet ist, dass sie nach außen hin freiliegt und die Zelle zusammen mit der Pufferlösung hält; und einen ersten Aufbewahrungsabschnitt, der mit einem Ende der Nut verbunden ist und die Pufferlösung lagert, die der Nut zugeführt werden soll.
Wenn in dieser Expositionseinheit eine Suspension aus den Zellen und der Pufferlösung in der Nut angeordnet ist, wird die Zelle zusammen mit der Pufferlösung in der Nut zurückgehalten, und die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung, die die Zelle bedeckt, gebildet. Die Dicke dieser Flüssigkeitsschicht ist eine konstante Dicke in Abhängigkeit von der Konfiguration (z. B. Abmessungen, Hydrophilie) der Nut. Dementsprechend kann die Flüssigkeitsschicht in der Expositionseinheit dünn gehalten werden. Darüber hinaus verfügt der Basiskörper über einen ersten Aufbewahrungsabschnitt, der mit dem einen Ende der Nut verbunden ist und die Pufferlösung lagert, die der Nut zugeführt werden soll. Dadurch kann die Pufferlösung aus dem ersten Aufbewahrungsabschnitt der Nut zugeführt und ein Austrocknen der Zelle verhindert werden. Wenn die Zelle in der Pufferlösung der Gasphasensubstanz ausgesetzt wird, kann die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung, die die Zelle bedeckt, gemäß der Expositionseinheit in einer geeigneten Dicke gehalten werden.
Der Basiskörper kann ein erstes Element mit einer Oberfläche, in der die Nut ausgebildet ist, und ein zweites Element, das auf der Oberfläche angeordnet ist, umfassen, wobei eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung in dem zweiten Element ausgebildet sein können und die Nut über die erste Öffnung nach außen freigelegt werden kann und mindestens ein Teil des ersten Aufbewahrungsabschnitts durch die zweite Öffnung gebildet werden kann. In diesem Fall ist die Nut über die erste Öffnung nach außen hin offen, so dass die Suspension aus den Zellen und der Pufferlösung leicht in der Nut angeordnet werden können. Da zumindest ein Teil des ersten Aufbewahrungsabschnitts durch die zweite Öffnung gebildet wird, kann außerdem eine große Speichermenge der Pufferlösung im ersten Aufbewahrungsabschnitt gewährleistet werden.
Eine Vielzahl der ersten Öffnungen kann in dem zweiten Element ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Expositionsfläche der Nut vergrößert und die Expositionsflussrate erhöht werden. Darüber hinaus kann sich die Zelle, die sich in dem Teil der Nut befindet, der einer der ersten Öffnungen entspricht, von der Zelle unterscheiden, die sich in dem Teil der Nut befindet, der einer anderen ersten Öffnung entspricht, und es können mehrere Arten von Zellen gleichzeitig exponiert werden.
Ein Teil des Basiskörpers, in dem die Nut ausgebildet ist, kann so ausgebildet sein, dass er für das Licht der Zelle, die sich in der Nut befindet, transparent ist. In diesem Fall kann das Licht von der Zelle über den Basiskörper beobachtet werden.
Der Basiskörper kann ferner einen zweiten Aufbewahrungsabschnitt aufweisen, der mit dem anderen Ende der Nut verbunden ist und die aus der Nut abgeführte Pufferlösung lagert. In diesem Fall kann die aus der Nut abgeführte Pufferlösung in dem zweiten Aufbewahrungsabschnitt gelagert werden.
Die Hydrophilie einer Innenfläche der Nut kann höher sein als die Hydrophilie eines Teils des Basiskörpers, der an die Nut angrenzt. In diesem Fall kann die Zelle leicht in der Nut festgehalten werden.
Die Nut kann einen mäanderförmig verlaufenden Abschnitt enthalten. In diesem Fall kann die Fläche der Nut vergrößert und die Expositionsflussrate erhöht werden.
Der erste Aufbewahrungsabschnitt kann durch eine im Basiskörper ausgebildete Vertiefung gebildet werden. In diesem Fall kann die Konfiguration vereinfacht werden.
Eine Beobachtungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: die Expositionseinheit; ein optisches System, durch das Licht von der in der Nut gehaltenen Zelle hindurchtritt; und einen Fotodetektor, der das Licht, das durch das optische System hindurchgetreten ist, erfasst. Gemäß dieser Beobachtungsvorrichtung kann aus den zuvor beschriebenen Gründen, wenn die Zelle in der Pufferlösung der Gasphasensubstanz ausgesetzt ist, die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung, die die Zelle bedeckt, in einer geeigneten Dicke gehalten werden. Infolgedessen kann die Beobachtung in zufriedenstellender Weise durchgeführt werden.
Eine Expositionseinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird verwendet, um eine Zelle in einer Pufferlösung einer Gasphasensubstanz auszusetzen. Die Expositionseinheit umfasst einen Basiskörper. Eine Oberfläche des Basiskörpers umfasst einen hydrophilen Bereich und einen hydrophoben Bereich, der weniger hydrophil ist als der hydrophile Bereich. Durch Unterteilung der Oberfläche des Basiskörpers in den hydrophilen Bereich und den hydrophoben Bereich umfasst der hydrophile Bereich einen Zellenhalteabschnitt, in dem die Zelle zusammen mit der Pufferlösung gehalten wird, und einen Aufbewahrungsabschnitt, der mit dem Zellenhalteabschnitt verbunden ist und die Pufferlösung lagert, die dem Zellenhalteabschnitt zugeführt wird.
Wenn in dieser Expositionseinheit eine Suspension aus den Zellen und der Pufferlösung in dem Zellenhalteabschnitt angeordnet ist, wird die Zelle zusammen mit der Pufferlösung in dem Zellenhalteabschnitt zurückgehalten und die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung, die die Zelle bedeckt, wird gebildet. Die Dicke dieser Flüssigkeitsschicht ist eine konstante Dicke in Übereinstimmung mit der Konfiguration (z. B. Abmessungen, Hydrophilie) des Zellenhalteabschnitts. Dementsprechend kann die Flüssigkeitsschicht in der Expositionseinheit dünn gehalten werden. Darüber hinaus verfügt der hydrophile Bereich über einen Speicherbereich, der mit dem Zellhaltebereich verbunden ist und die Pufferlösung lagert, die dem Zellhaltebereich zugeführt werden soll. Dadurch kann die Pufferlösung aus dem Aufbewahrungsabschnitt dem Zellenhalteabschnitt zugeführt und ein Austrocknen der Zelle verhindert werden. Wenn die Zelle in der Pufferlösung der Gasphasensubstanz ausgesetzt wird, kann die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung, die die Zelle bedeckt, gemäß der Expositionseinheit in einer geeigneten Dicke gehalten werden.
Ein Expositionsverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung dient dazu, die in der Nut gehaltenen Zelle der Gasphasensubstanz auszusetzen, wobei die zuvor beschriebene Expositionseinheit in einem Zustand verwendet wird, in dem die Zelle zusammen mit der Pufferlösung in der Nut gehalten wird und die der Nut zuzuführende Pufferlösung in dem ersten Aufbewahrungsabschnitt gelagert wird. Gemäß diesem Expositionsverfahren kann aus den zuvor beschriebenen Gründen, wenn die Zelle in der Pufferlösung der Gasphasensubstanz ausgesetzt wird, die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung, die die Zelle bedeckt, in einer geeigneten Dicke gehalten werden.
Ein Expositionsverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung dient dazu, die Zelle, die in dem Zellenhalteabschnitt gehalten wird, der Gasphasensubstanz auszusetzen, wobei die zuvor beschriebene Expositionseinheit in einem Zustand verwendet wird, in dem die Zelle in dem Zellenhalteabschnitt zusammen mit der Pufferlösung gehalten wird und die Pufferlösung, die dem Zellenhalteabschnitt zugeführt werden soll, in dem Aufbewahrungsabschnitt gelagert wird. Gemäß diesem Expositionsverfahren kann aus den zuvor beschriebenen Gründen, wenn die Zelle in der Pufferlösung der Gasphasensubstanz ausgesetzt wird, die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung, die die Zelle bedeckt, in einer geeigneten Dicke gehalten werden.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Expositionseinheit, eine Beobachtungsvorrichtung und ein Expositionsverfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, die Flüssigkeitsschicht einer Pufferlösung, die die Zellen bedeckt, auf einer geeigneten Dicke zu halten, wenn die Zellen in der Pufferlösung einer gasförmigen Substanz ausgesetzt werden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Expositionseinheit gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Expositionseinheit.
3(a) ist eine Draufsicht auf ein Glassubstrat, und 3(b) ist eine Querschnittsansicht entlang der in 3(a) dargestellten Linie B-B.
4(a) ist eine perspektivische Ansicht, die zeigt, wie eine Pufferlösung durchgepumpt wird, und 4(b) ist eine Querschnittsansicht entlang der in 4(a) dargestellten Linie B-B.
5(a) bis 5(c) sind Querschnittsansichten, die zeigen, wie die Zellen ausgesät werden.
6 ist eine Querschnittsansicht, die zeigt, wie die Pufferlösung zugeführt wird.
7(a) und 7(b) sind Diagramme, die einen Zustand zeigen, in dem eine Gasprobenkammer auf der Expositionseinheit angeordnet ist.
8 ist ein Diagramm, das einen Zustand während der Fluoreszenzbeobachtung zeigt.
9 ist eine Querschnittsansicht, die zeigt, wie Geruchsmoleküle mit den Zellen in Kontakt kommen.
10 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Expositionseinheit eines ersten Modifikationsbeispiels.
11(a) ist eine Draufsicht auf ein Glassubstrat des ersten Modifikationsbeispiels, und 11(b) ist eine Draufsicht auf eine Gummiplatte des ersten Modifikationsbeispiels.
12(a) ist eine Draufsicht auf ein Glassubstrat eines zweiten Modifikationsbeispiels, 12(b) ist eine Querschnittsansicht entlang der in 12(a) dargestellten Linie B-B, und 12(c) ist eine Querschnittsansicht entlang der in 12(a) dargestellten Linie C-C.
13(a) bis 13(c) sind Querschnittsansichten, die zeigen, wie die Zellen im zweiten Modifikationsbeispiel ausgesät werden.
14(a) und 14(b) sind Querschnittsansichten, die zeigen, wie eine Pufferlösung im zweiten Modifikationsbeispiel zugeführt wird.
15(a) und 15(b) sind Diagramme, die einen Zustand zeigen, in dem eine Expositionseinheit des zweiten Modifikationsbeispiels in einer Gasprobenkammer angeordnet ist.
16(a) ist eine Draufsicht auf eine Expositionseinheit einer zweiten Ausführungsform, und 16(b) ist eine Querschnittsansicht entlang der in 16(a) dargestellten Linie B-B.
17(a) bis (c) sind Querschnittsansichten, die zeigen, wie die Zellen in der zweiten Ausführungsform ausgesät werden.
18(a) und 18(b) sind Querschnittsansichten, die zeigen, wie eine Pufferlösung bei der zweiten Ausführungsform zugeführt wird.
19 ist ein Diagramm, das einen Zustand während der Fluoreszenzbeobachtung unter Verwendung der Expositionseinheit der zweiten Ausführungsform zeigt.
20 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 19 dargestellten Linie XX-XX.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen oder sich entsprechende Elemente verwendet, wobei auf redundante Beschreibungen verzichtet wird.
[Erste Ausführungsform]
Eine in den 1 bis 3 dargestellte Expositionseinheit 1 wird verwendet, um Gasphasensubstanzen 5 mit Zellen 7 in einer Pufferlösung 6 zu exponieren (4 bis 9). Wie die Expositionseinheit 1 verwendet wird, wird später beschrieben. Die Expositionseinheit 1 stellt einen Teil einer Beobachtungsvorrichtung 50 dar, die später beschrieben wird. Zunächst wird im Folgenden der Aufbau der Expositionseinheit 1 beschrieben.
[Expositionseinheit]
Wie in den 1 bis 3 dargestellt, umfasst die Expositionseinheit 1 einen Basiskörper 2. Der Basiskörper 2 hat ein Glassubstrat (erstes Element) 10 und eine Gummiplatte (zweites Element) 20. Das Glassubstrat 10 ist z. B. aus Glas in Form einer rechteckigen Platte gebildet und lichtdurchlässig. Das Glassubstrat 10 hat eine ebene Oberfläche 10a.
Die Oberfläche 10a des Glassubstrats 10 weist eine Vielzahl von Nuten 11 auf. Jede Nut 11 erstreckt sich linear entlang einer ersten Richtung D1. Die Vielzahl der Nuten 11 sind in regelmäßigen Abständen in einer zweiten Richtung D2 orthogonal zur ersten Richtung D1 angeordnet. Die Vielzahl der Nuten 11 hat die gleiche Form. Die Länge der Nut 11 in der Erstreckungsrichtung (erste Richtung D1) beträgt beispielsweise 20 mm.
Die Nut 11 hat im Querschnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung eine rechteckige Form (in diesem Beispiel eine quadratische Form). Die Breite und Tiefe der Nut 11 beträgt z. B. jeweils 20 m. Die Breite und Tiefe der Nut 11 sind so gewählt, dass die Zellen 7 in den Nuten 11 ausreichend aufgenommen werden können und bei Aufnahme der Zellen 7 in den Nuten 11 die Zellen 7 ausreichend mit der Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung 6 bedeckt sind. Die Breite der Nut 11 wird z. B. auf 10 µm bis 200 µm eingestellt. Die Tiefe der Nut 11 wird z. B. auf 10 µm bis 100 µm festgelegt. Die Nut 11 wird z. B. durch ein Mikrobearbeitungsverfahren wie Ätzen hergestellt.
Der Teil der Oberfläche 10a des Glassubstrats 10, der an die Nuten 11 angrenzt, wird hydrophob behandelt. In diesem Beispiel wird die Innenseite eines in 3(a) dargestellten Bereichs R hydrophobiert. Der Bereich R ist so angeordnet, dass er die Vielzahl der Nuten 11 umgibt. In diesem Beispiel wird ein geschichtetes hydrophobes Muster 12 aus einer hydrophoben Beschichtung auf der Oberfläche 10a im Bereich R gebildet. Das hydrophobe Muster 12 wird nicht auf den Innenflächen 11a der Nuten 11 gebildet. Infolgedessen ist die Hydrophilie der Innenflächen 11a der Nuten 11 höher als die Hydrophilie des an die Nuten 11 angrenzenden Teils des Glassubstrats 10 (hydrophob behandelter Teil). Mit anderen Worten ist die Hydrophobie (Wasserabweisung) des an die Nuten 11 angrenzenden Teils des Glassubstrats 10 höher als die Hydrophobie (Wasserabweisung) der Innenfläche 11a der Nuten 11.
Die Gummiplatte 20 ist beispielsweise aus Silikonkautschuk in Form einer rechteckigen Platte geformt. Die Gummiplatte 20 ist z. B. aus Polydimethylsiloxan (PDMS) gebildet. Die Gummiplatte 20 ist auf der Oberfläche 10a des Glassubstrats 10 angeordnet und steht in engem Kontakt mit der Oberfläche 10a.
Eine erste Öffnung 21, eine zweite Öffnung 22 und eine dritte Öffnung 23 sind in der Gummiplatte 20 ausgebildet. Jede der Öffnungen 21, 22 und 23 durchdringt die Gummiplatte 20 entlang der Dickenrichtung. Die erste Öffnung 21 hat eine rechteckige Form und befindet sich im mittleren Teil der Gummiplatte 20. Die zweite Öffnung 22 und die dritte Öffnung 23 haben die gleiche rechteckige Form und sind auf beiden Seiten der ersten Öffnung 21 in der ersten Richtung D1 angeordnet. Jede der Längen der zweiten Öffnung 22 und der dritten Öffnung 23 entlang der ersten Richtung D1 ist kürzer als die Länge der ersten Öffnung 21 entlang der ersten Richtung D1. Jede der Längen der zweiten Öffnung 22 und der dritten Öffnung 23 entlang der zweiten Richtung D2 ist gleich der Länge der ersten Öffnung 21 entlang der zweiten Richtung D2.
Die Gummiplatte 20 ist so auf dem Glassubstrat 10 angeordnet, dass die erste Öffnung 21 den mittleren Teil jeder Nut 11 überlappt. Infolgedessen ist der mittlere Teil jeder Nut 11 über die erste Öffnung 21 nach außen hin offen ausgebildet. Zudem überlappt in einem Zustand, in dem die Gummiplatte 20 auf dem Glassubstrat 10 angeordnet ist, die zweite Öffnung 22 ein Ende 11bjeder Nut 11 und die dritte Öffnung 23 das andere Ende 11c jeder Nut 11.
Die zweite Öffnung 22 bildet einen ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 zur Lagerung der Pufferlösung 6, die der Nut 11 zugeführt wird. Der erste Aufbewahrungsabschnitt 31 wird durch den Raum in der zweiten Öffnung 22 gebildet, der durch die Innenfläche der zweiten Öffnung 22 und einen Teil der Oberfläche 10a des Glassubstrats 10 definiert ist. Der erste Aufbewahrungsabschnitt 31 ist mit dem einen Ende 11b jeder Nut 11 verbunden. Die dritte Öffnung 23 bildet einen zweiten Aufbewahrungsabschnitt 32 zur Lagerung der aus der Nut 11 austretenden Pufferlösung 6. Der zweite Aufbewahrungsabschnitt 32 wird durch den Raum in der dritten Öffnung 23 gebildet, der durch die Innenfläche der dritten Öffnung 23 und einen Teil der Oberfläche 10a des Glassubstrats 10 definiert ist. Der zweite Aufbewahrungsabschnitt 32 ist mit dem anderen Ende 11c jeder Nut 11 verbunden.
[Beobachtungsvorrichtung]
Wie zuvor beschrieben, stellt die Expositionseinheit 1 einen Teil der Beobachtungsvorrichtung 50 dar (8). In diesem Beispiel ist die Beobachtungsvorrichtung 50 eine Fluoreszenzbeobachtungsvorrichtung zur Beobachtung der von den Zellen 7 emittierten Fluoreszenz, während die Gasphasensubstanzen 5 den Zellen 7 in der Pufferlösung 6 ausgesetzt werden. Die Pufferlösung 6 ist eine wässrige Lösung, in der die Zellen 7 aufgelöst sind. Um mit der Zelle 7 arbeiten zu können, muss die Zelle 7 in einer wässrigen Lösung aufgelöst werden.
Die Zelle 7 ist z. B. eine Geruchserkennungszelle, deren Fluoreszenzintensität durch Einwirkung einer Geruchssubstanz zunimmt. In diesem Fall ist die Substanz 5 eine Geruchssubstanz. Die Geruchserkennungszelle ist eine kultivierte Insektenzelle, die einen Insektengeruchsrezeptor auf der Zellmembran (Zelloberfläche) und das grün fluoreszierende Protein GCaMP6s im Zytoplasma (intrazellulär) exprimiert. Wenn eine bestimmte niedermolekulare Verbindung wie Geosmin, eine muffig riechende Substanz, an den Insektengeruchsrezeptor bindet, strömen Kalziumionen von außerhalb der Zelle durch den Insektengeruchsrezeptor in die Zelle. Wenn die Kalziumionen nach dem Einströmen an GCaMP6s binden, steigt die Fluoreszenzintensität von GCaMP6s. Dementsprechend kann Geosmin (Geruchsstoff) durch Überwachung der Intensität der von der Geruchserkennungszelle emittierten Fluoreszenz nachgewiesen werden. Auf diese Weise kann die Beobachtungsvorrichtung 50 als Gerät zum Nachweis chemischer Spuren verwendet werden.
Wie in 4 dargestellt, umfasst die Beobachtungsvorrichtung 50 neben der Expositionseinheit 1 eine Zufuhreinheit 51, die die Pufferlösung 6 in den ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 einspeist, und eine Auslasseinheit 55, die die Pufferlösung 6 aus dem zweiten Aufbewahrungsabschnitt 32 abgibt. Die Zufuhreinheit 51 weist einen Behälter 52, ein Strömungswegelement 53 und eine Pumpe 54 auf. Der Behälter 52 bewahrt die Pufferlösung 6 auf. Das Strömungswegelement 53 ist ein Element, durch das die Pufferlösung 6 fließt und das z. B. aus einem Schlauch besteht. Die Pumpe 54 fördert die Pufferlösung 6 unter Druck aus dem Behälter 52 über das Strömungswegelement 53 in den ersten Aufbewahrungsabschnitt 31.
Die Auslasseinheit 55 hat einen Behälter 56, ein Strömungswegelement 57 und eine Pumpe 58. Der Behälter 56 lagert die Pufferlösung 6, die aus dem zweiten Aufbewahrungsabschnitt 32 abgelassen wird. Das Strömungswegelement 57 ist ein Element, durch das die Pufferlösung 6 fließt und das z. B. aus einem Schlauch besteht. Die Pumpe 58 fördert die Pufferlösung 6 mit Druck aus dem zweiten Aufbewahrungsabschnitt 32 über das Strömungswegelement 57 in den Behälter 56. Die Pufferlösung 6 wird durch die Zufuhreinheit 51 und die Auslasseinheit 55 der Nut 11 zugeführt und aus dieser abgeführt.
Wie in 8 dargestellt, umfasst die Beobachtungsvorrichtung 50 ferner ein optisches System 60, durch das Licht L von der Zelle 7 fällt. In diesem Beispiel ist das Licht L Fluoreszenz, die von der Zelle 7 emittiert wird. Das optische System 60 ist so konfiguriert, dass es eine Objektivlinse 61 enthält. Die Objektivlinse 61 ist so angeordnet, dass sie der auf einem Mikroskoptisch 62 angeordneten Expositionseinheit 1 zugewandt ist. Darüber hinaus umfasst die Beobachtungsvorrichtung 50 einen Fotodetektor (nicht dargestellt), der das Licht L, das das optische System 60 durchlaufen hat, erfasst.
[Beobachtungsverfahren]
Unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 wird ein Beispiel für ein Verfahren beschrieben, bei dem die Zelle 7 in der Pufferlösung 6 der Gasphasensubstanz 5 ausgesetzt wird und das Licht L von der Zelle 7 unter Verwendung der Beobachtungsvorrichtung 50 beobachtet wird. In diesem Beispiel ist die Zelle 7 eine Sf21-Zelle, die einen Geruchsrezeptor und GCaMP6s exprimiert. Die Pufferlösung 6 ist eine Ringerlösung (140 mM NaCl, 5,6 mM KCI, 4,5 mM CaCL₂, 11,26 mM MgCl₂, 10 mM HEPES und 9,4 mM D-Glucose, pH 7,2).
Zunächst wird, wie in 5(a) dargestellt, eine Suspension aus der Pufferlösung 6 und den Zellen 7 mit einer Pipette P in die erste Öffnung 21 getropft. Anschließend wird, wie in 5(b) dargestellt, die getropfte Suspension mit der Pipette P abgesaugt und entfernt. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt aufgrund der Oberflächenspannung ein Teil der Suspension in den Nuten 11, wie in 5(c) dargestellt. Die Zellen 7 setzen sich in den jeweiligen Nuten 11 ab und werden an den Positionen, die der ersten Öffnung 21 in den jeweiligen Nuten 11 entsprechen, ausgesät. Die abgesetzten Zellen 7 werden mit der Pufferlösung 6 bedeckt. Mit anderen Worten, die Zellen 7 werden zusammen mit der Pufferlösung 6 in den Nuten 11 gehalten, und es bildet sich eine Flüssigkeitsschicht aus der Pufferlösung 6, die die Zellen 7 bedeckt. Es sei darauf hingewiesen, dass anstelle des Absaugens der Suspension nur die Pufferlösung 6 abgesaugt werden kann, nachdem das Absetzen der Zellen 7 abgewartet wurde.
Anschließend wird die Pufferlösung 6 in den ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 getropft, wie in 6 dargestellt. Da der erste Aufbewahrungsabschnitt 31 mit den Nuten 11 verbunden ist, bewegt sich die Pufferlösung 6 entlang der Nuten 11 vom ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 und wird den Zellen 7 zugeführt, die sich an den Positionen befinden, die der ersten Öffnung 21 in den jeweiligen Nuten 11 entsprechen. Ein Teil der Pufferlösung 6 kann sich entlang der Nuten 11 bewegen und den zweiten Aufbewahrungsabschnitt 32 erreichen.
Anschließend wird eine Gasprobenkammer 70 an der Expositionseinheit 1 angeordnet, wie in den 7(a) und 7(b) dargestellt. In der Bodenfläche der Gasprobenkammer 70 ist eine Öffnung 70a ausgebildet. Die Gasprobenkammer 70 wird in engen Kontakt mit der Expositionseinheit 1 gebracht, so dass die Öffnung 70a mit der ersten Öffnung 21 verbunden ist. Eine Zuflussleitung 71 für den Gaszufluss ist mit einer Seitenfläche der Gasprobenkammer 70 verbunden, und eine Abflussleitung 72 für den Gasabfluss ist mit der anderen Seitenfläche der Gasprobenkammer 70 verbunden. Die Zuflussleitung 71 und die Abflussleitung 72 sind z. B. als Rohre ausgebildet. Die obere Fläche der Gasprobenkammer 70 (Fläche auf der der Bodenfläche gegenüberliegenden Seite) ist so ausgebildet, dass sie transparent ist, und ferner in der Lage, Beleuchtungslicht durchzulassen.
Anschließend wird, wie in den 8 und 9 dargestellt, die Expositionseinheit 1 auf dem Mikroskoptisch 62 montiert und die Beobachtung gestartet. In 9 ist der in 8 dargestellte Teil A vergrößert dargestellt. Wenn die Beobachtung gestartet wird, werden die Pumpe 54 der Zufuhreinheit 51 und die Pumpe 58 der Auslasseinheit 55 angetrieben, um die Zufuhr der Pufferlösung 6 aus dem ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 in die Nut 11 und die Abfuhr der Pufferlösung 6 aus der Nut 11 in den zweiten Aufbewahrungsabschnitt 32 zu starten. Die Erfassung des von der Zelle 7 emittierten Lichts L wird gestartet, und die Intensität des Lichts L zum Zeitpunkt des Beobachtungsbeginns wird als Basislinie gemessen. Das Licht L aus der Zelle 7 wird von dem oben genannten Fotodetektor über das Objektiv 61 erfasst. Das Licht L der in der Nut 11 gehaltenen Zelle 7 wird durch das Glassubstrat 10 übertragen und tritt in die Objektivlinse 61 ein. Mit anderen Worten, in der Beobachtungsvorrichtung 50 besteht das Glassubstrat 10 aus Glas und ist so konfiguriert, dass sie das Licht durchlässt und das Licht L über das Glassubstrat 10 beobachtet werden kann.
Anschließend wird ein Gas, das die Substanz 5, bei der es sich um eine Geruchssubstanz handelt, enthält, über die Zuflussleitung 71 in den Gasprobenraum 70 geleitet. Das Gas, das die Substanz 5 enthält, wird über die Abflussleitung 72 aus der Gasprobenkammer 70 abgeleitet. Wenn das Gas, das die Substanz 5 enthält, die erste Öffnung 21 erreicht, kommt die Substanz 5 über die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung 6 in jeder Nut 11 mit der Zelle 7 in Kontakt und die Substanz 5 wird der Zelle 7 ausgesetzt. Infolgedessen nimmt die Fluoreszenzintensität der Zelle 7 zu. Durch den Vergleich der ermittelten Fluoreszenzintensität mit der als Basislinie gemessenen Intensität kann der Grad des Anstiegs der Fluoreszenzintensität der Zelle 7 erfasst werden.
Auf diese Weise wird bei dem Beobachtungsverfahren (Expositionsverfahren) unter Verwendung der Beobachtungsvorrichtung 50 die in der Nut 11 zurückgehaltenen Zelle 7 der Gasphasensubstanz 5 in einem Zustand ausgesetzt, in dem die Zelle 7 zusammen mit der Pufferlösung 6 in der Nut 11 gehalten wird und die der Nut 11 zuzuführende Pufferlösung 6 in dem ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 aufbewahrt wird. Obwohl die Menge der Pufferlösung 6, die in den Nuten 11 gehalten wird, klein ist und daher die Zellen 7 wahrscheinlich austrocknen, werden die Zellen 7 durch kontinuierliche Zufuhr der Pufferlösung 6 aus dem ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 am Austrocknen gehindert und die Reaktion der Zellen 7 auf die Substanzen 5 kann fortlaufend beobachtet werden, während die Aktivität der Zellen 7 erhalten bleibt.
Es sollte beachtet werden, dass die Pufferlösung 6 durch den Druck, der dem Höhenunterschied zwischen dem ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 und dem zweiten Aufbewahrungsabschnitt 32 zuzuschreiben ist, durchströmt werden kann, anstatt die Pufferlösung 6 in Bezug auf die Nut 11 mit der Zufuhreinheit 51 und der Auslasseinheit 55 zu durchströmen (zuzuführen und abzuführen). Alternativ kann die Pufferlösung 6 durch die Anordnung der Expositionseinheit 1 so durchströmt werden, dass sie in Bezug auf die horizontale Richtung gekippt wird, so dass die Pufferlösung 6 vom ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 zum zweiten Aufbewahrungsabschnitt 32 fließt. Die Pufferlösung 6 kann durch Anbringen eines Absorbers, wie z. B. eines Schwamms, im auslassseitigen Endabschnitt der Nut 11 (dem anderen Ende 11c) durchströmt werden. In diesen Fällen können die Zufuhreinheit 51 und die Auslasseinheit 55 entfallen. In einem Fall, in dem die Beobachtung für eine begrenzte Zeit durchgeführt wird, wird die Pufferlösung 6, die der getrockneten Menge entspricht, aus dem ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 zugeführt, und somit wird die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung 6, die die Zellen 7 bedeckt, auch ohne die Zufuhreinheit 51, die die Pufferlösung 6 dem ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 zuführt, aufrechterhalten. Das Gleiche gilt für Modifikationsbeispiele und eine zweite Ausführungsform, die später beschrieben wird.
[Funktionsweise und Wirkung]
Wie zuvor beschrieben, werden in der Expositionseinheit 1, wenn die Suspension aus den Zellen 7 und der Pufferlösung 6 in den Nuten 11 angeordnet ist, die Zellen 7 zusammen mit der Pufferlösung 6 in den Nuten 11 zurückgehalten und es wird die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung 6, die die Zellen 7 bedeckt, gebildet. Die Dicke dieser Flüssigkeitsschicht ist eine konstante Dicke in Abhängigkeit von der Konfiguration (z. B. Abmessungen, Hydrophilie) der Nuten 11. Dementsprechend kann die Flüssigkeitsschicht in der Expositionseinheit 1 dünn gehalten werden. Mit anderen Worten, in der Expositionseinheit 1 werden die Abmessungen (Breite, Tiefe) und die Hydrophilie (Hydrophilie der Oberfläche 10a, Hydrophilie der Innenfläche 11a der Nut 11) der Nut 11 so eingestellt, dass die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung 6, die die Zelle 7 bedeckt, eine gewünschte Dicke aufweist, wenn die Suspension aus den Zellen 7 und der Pufferlösung 6 in der Nut 11 angeordnet ist. Die Dicke der Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung 6, die die Zelle 7 bedeckt, ist z. B. auf etwa 5 µm bis 300 µm eingestellt. Darüber hinaus weist der Basiskörper 2 einen ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 auf, der mit dem einen Ende 11 b der Nut 11 verbunden ist und die der Nut 11 zuzuführende Pufferlösung 6 lagert. Dadurch kann die Pufferlösung 6 aus dem ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 in die Nut 11 eingespeist und ein Austrocknen der Zellen 7 verhindert werden. Wenn die Zelle 7 in der Pufferlösung 6 der Gasphasensubstanz 5 ausgesetzt wird, kann die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung 6, die die Zelle 7 bedeckt, gemäß der Expositionseinheit 1 auf einer geeigneten Dicke gehalten werden. Darüber hinaus kann mit Hilfe der Expositionseinheit 1 die Exposition der Substanz 5 gegenüber der Zelle 7 erleichtert werden. Das heißt, obwohl das In-Kontakt-Bringen einer wässrigen Lösung, in der die Substanz 5 gelöst ist, mit der Zelle 7 als Verfahren, bei dem die Zelle 7 der Substanz 5 ausgesetzt wird, denkbar ist, ist es zeit- und arbeitsaufwendig, die Substanz 5 in der wässrigen Lösung zu lösen. Durch das Expositionsverfahren mit der Expositionseinheit 1 kann dieser Aufwand entfallen und die Exposition der Zelle 7 mit der Substanz 5 erleichtert werden. Bei einigen bestehenden Verfahren ohne geeignete Verhinderung der Zelltrocknung ist die Exposition nur für eine kurze Zeit möglich, um eine Zelltrocknung zu vermeiden. Mit der Expositionseinheit 1 wird das Austrocknen der Zellen 7 in geeigneter Weise verhindert, wie zuvor beschrieben, und somit kann eine solche Situation verhindert werden.
Gemäß der Expositionseinheit 1 ist die Nut 11 über die erste Öffnung 21 nach außen hin offen, so dass die Suspension aus den Zellen 7 und der Pufferlösung 6 leicht in die Nut 11 eingebracht werden können. Da der erste Aufbewahrungsabschnitt 31 die zweite Öffnung 22 aufweist, kann außerdem eine große Speichermenge der Pufferlösung 6 im ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 gewährleistet werden.
Das Glassubstrat 10 ist so ausgebildet, dass es für das Licht L aus der in der Nut 11 gehaltenen Zelle 7 transparent ist. Folglich kann das Licht L über das Glassubstrat 10 beobachtet werden.
Der Basiskörper 2 hat einen zweiten Aufbewahrungsabschnitt 32, der mit dem anderen Ende 11c der Nut 11 verbunden ist und die aus der Nut 11 abgeführte Pufferlösung 6 lagert. Infolgedessen kann die aus der Nut 11 abgeführte Pufferlösung 6 im zweiten Aufbewahrungsabschnitt 32 gelagert werden.
Die Hydrophilie der Innenfläche 11a der Nut 11 ist höher als die Hydrophilie des an die Nut 11 angrenzenden Teils des Glassubstrats 10. Infolgedessen können die Zellen 7 leicht in den Nuten 11 gehalten werden. Mit anderen Worten, die Pufferlösung 6 kann durch das hydrophobe Muster 12 eingedämmt werden.
[Modifikationsbeispiele]
Gemäß einer Expositionseinheit 1A eines ersten Modifikationsbeispiels, das in den 10 und 11 dargestellt ist, weist die Oberfläche 10a des Glassubstrats 10 ein Paar von Nuten 11 auf. Jede Nut 11 umfasst eine Vielzahl von mäanderförmigen Abschnitten 11d (zwei in diesem Beispiel) und eine Vielzahl von linearen Abschnitten 11e (drei in diesem Beispiel). Jeder mäanderförmige Abschnitt 11d erstreckt sich mäanderförmig. In jeder Nut 11 sind die beiden mäandernden Abschnitte 11d durch eines der linearen Abschnitte 11e verbunden. Die beiden anderen linearen Abschnitte 11e bilden das eine Ende 11b bzw. das andere Ende 11c der Nut 11.
In der Gummiplatte 20 sind mehrere erste Öffnungen 21 (in diesem Beispiel vier) ausgebildet. Die mehreren ersten Öffnungen 21 sind in derselben rechteckigen Form ausgebildet und überlappen jeweils die mäanderförmigen Abschnitte 11d. Die ersten Öffnungen 21 sind durch die Gummiplatte 20 voneinander getrennt.
Gemäß dem ersten Modifikationsbeispiel sowie der ersten Ausführungsform kann die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung 6, die die Zellen 7 bedeckt, in einer geeigneten Dicke gehalten werden, wenn die Gasphasen-Substanzen 5 den Zellen 7 in der Pufferlösung 6 ausgesetzt sind. Darüber hinaus sind in der Gummiplatte 20 mehrere erste Öffnungen 21 ausgebildet. Dadurch kann die Expositionsfläche der Nut 11 vergrößert und die Expositionsflussrate erhöht werden. Darüber hinaus kann sich die Zelle 7, die an einem mäanderförmigen Abschnitt 11d angeordnet ist, von der Zelle 7 unterscheiden, die an dem anderen mäanderförmigen Abschnitt 11d angeordnet ist, und es können eine Vielzahl von Zelltypen 7 kann gleichzeitig exponiert werden. Da die Nut 11 außerdem den sich mäanderförmig erstreckenden mäanderförmigen Abschnitt 11d enthält, kann die Fläche der Nut 11 vergrößert und die Expositionsflussrate erhöht werden.
Gemäß einer Expositionseinheit 1B eines zweiten Modifikationsbeispiels, das in 12 dargestellt ist, weist der Basiskörper 2 nur das Glassubstrat 10 und keine Gummiplatte 20 auf. Die Oberfläche 10a des Glassubstrats 10 weist zusätzlich zu der Vielzahl von Nuten 11 eine erste Vertiefung 13 und eine zweite Vertiefung 14 auf.
In der Draufsicht (in der Richtung senkrecht zur Oberfläche 10a) hat jede der ersten Vertiefung 13 und der zweiten Vertiefung 14 beispielsweise eine elliptische Form mit einer Längsachse entlang der zweiten Richtung D2. Die erste Vertiefung 13 und die zweite Vertiefung 14 haben zum Beispiel die gleiche Tiefe wie die Nut 11. Die erste Vertiefung 13 und die zweite Vertiefung 14 sind jeweils mit den Nuten 11 verbunden.
Im zweiten Modifikationsbeispiel bildet die erste Vertiefung 13 den ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 und die zweite Vertiefung 14 den zweiten Aufbewahrungsabschnitt 32. Das hydrophobe Muster 12 ist auf der gesamten Oberfläche 10a des Glassubstrats 10 ausgebildet. Infolgedessen ist die Hydrophilie der Innenfläche 11a der Nut 11 höher als die Hydrophilie des an die Nut 11 angrenzenden Teils des Glassubstrats 10.
Bei einem Beobachtungsverfahren mit der Expositionseinheit 1B wird, wie in 13(a) dargestellt, eine Suspension der Pufferlösung 6 und der Zellen 7 mit der Pipette P um die Nuten 11 herumgetropft. Anschließend wird, wie in 13(b) dargestellt, die eingetropfte Suspension mit der Pipette P abgesaugt und entfernt. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt aufgrund der Oberflächenspannung ein Teil der Suspension in den Nuten 11, wie in 13(c) dargestellt. Die Zellen 7 setzen sich in den jeweiligen Nuten 11 ab und werden in den jeweiligen Nuten 11 ausgesät. Die abgesetzten Zellen 7 werden mit der Pufferlösung 6 bedeckt. Mit anderen Worten, die Zellen 7 werden zusammen mit der Pufferlösung 6 in den Nuten 11 zurückgehalten, und es bildet sich eine Flüssigkeitsschicht aus der Pufferlösung 6, die die Zellen 7 bedeckt.
Anschließend wird die Pufferlösung 6 in den ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 (erste Vertiefung 13) getropft, wie in 14(a) und 14(b) dargestellt. Da der erste Aufbewahrungsabschnitt 31 mit den Nuten 11 verbunden ist, bewegt sich die Pufferlösung 6 vom ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 entlang der Nuten 11 und wird den Zellen 7 zugeführt, die sich in den jeweiligen Nuten 11 befinden. Ein Teil der Pufferlösung 6 kann sich entlang der Nuten 11 bewegen und den zweiten Aufbewahrungsabschnitt 32 (zweite Vertiefung 14) erreichen.
Anschließend wird die Expositionseinheit 1B in einer Gasprobenkammer 70B angeordnet, wie in 15(a) und 15(b) dargestellt. In der Bodenfläche der Gasprobenkammer 70B ist eine Öffnung 70Ba ausgebildet. Die Expositionseinheit 1 ist in der Gasprobenkammer 70B so angeordnet, dass sie die Öffnung 70Ba verschließt. Die Öffnung 70Ba muss nicht in der Gasprobenkammer 70B ausgebildet sein. In diesem Fall kann der Teil, der der Öffnung 70Ba entspricht, transparent ausgebildet sein. Anschließend wird die Beobachtung auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform gestartet.
Gemäß dem zweiten Modifikationsbeispiel sowie der ersten Ausführungsform kann die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung 6, die die Zellen 7 bedeckt, in einer geeigneten Dicke gehalten werden, wenn die Gasphasen-Substanzen 5 den Zellen 7 in der Pufferlösung 6 ausgesetzt sind. Da der Basiskörper 2 nur durch das Glassubstrat 10 gebildet wird, kann der Aufbau zudem vereinfacht werden. Darüber hinaus kann die Konfiguration auch dadurch vereinfacht werden, dass der erste Aufbewahrungsabschnitt 31 mit der im Basiskörper 2 ausgebildeten ersten Vertiefung 13 ausgebildet wird.
[Zweite Ausführungsform]
Gemäß einer Expositionseinheit 1C einer zweiten Ausführungsform, die in 16 dargestellt ist, weist der Basiskörper 2 nur das Glassubstrat 10 und keine Gummiplatte 20 auf. Die Oberfläche 10a des Glassubstrats 10 weist keine Nuten 11 auf. Die Oberfläche 10a des Glassubstrats 10 hat einen hydrophilen Bereich 81 und einen hydrophoben Bereich 82, der weniger hydrophil ist als der hydrophile Bereich 81. In diesem Beispiel werden der hydrophile Bereich 81 und der hydrophobe Bereich 82 durch die hydrophobische Behandlung eines Teils der Oberfläche 10a gebildet. Mit anderen Worten, der hydrophobe Bereich 82 ist ein hydrophob behandelter Bereich und der hydrophile Bereich 81 ist ein Bereich ohne hydrophobe Behandlung. Beispielsweise wird in dem hydrophoben Bereich 82 ein aus Schichten gebildetes hydrophobes Muster aus einer hydrophoben Beschichtung als hydrophobe Behandlung gebildet.
Die Form des hydrophilen Bereichs 81 in der Draufsicht ist beispielsweise die gleiche wie die Form der Nut 11, der ersten Vertiefung 13 und der zweiten Vertiefung 14 in der Draufsicht des zuvor beschriebenen zweiten Modifikationsbeispiels. Der hydrophile Bereich 81 hat eine Vielzahl von linearen Abschnitten 83, einen ersten elliptischen Abschnitt 84 und einen zweiten elliptischen Abschnitt 85. Jeder lineare Abschnitt 83 erstreckt sich linear entlang der ersten Richtung D1. Die Vielzahl der linearen Abschnitt 83 sind in regelmäßigen Abständen in der zweiten Richtung D2 orthogonal zur ersten Richtung D1 angeordnet. Die Vielzahl der linearen Abschnitte 83 hat die gleiche Form.
In der Draufsicht hat jeder der ersten elliptischen Abschnitte 84 und der zweiten elliptischen Abschnitte 85 zum Beispiel eine elliptische Form mit einer Längsachse entlang der zweiten Richtung D2. Jeder der ersten elliptischen Abschnitte 84 und der zweiten elliptischen Abschnitte 85 ist mit jedem linearen Abschnitt 83 verbunden.
Dadurch, dass die Oberfläche 10a des Glassubstrats 10 in den hydrophilen Bereich 81 und den hydrophoben Bereich 82 unterteilt ist, hat der hydrophile Bereich 81 einen Zellenhalteabschnitt 86, in dem die Zellen 7 zusammen mit der Pufferlösung 6 gehalten werden, den ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 zum Lagern der Pufferlösung 6, die dem Zellenhalteabschnitt 86 zugeführt werden soll, und den zweiten Aufbewahrungsabschnitt 32 zum Lagern der Pufferlösung 6, die aus dem Zellenhalteabschnitt 86 abgelassen wird. In der zweiten Ausführungsform ist der Zellenhalteabschnitt 86 durch die Vielzahl von linearen Abschnitten 83 gebildet. Der erste elliptische Abschnitt 84 bildet den ersten Aufbewahrungsabschnitt 31, und der zweite elliptische Abschnitt 85 bildet den zweiten Aufbewahrungsabschnitt 32.
Bei einem Beobachtungsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform wird, wie in 17(a) dargestellt, eine Suspension der Pufferlösung 6 und der Zellen 7 mit der Pipette P um den Zellenhalteabschnitt 86 herumgetropft. Anschließend wird, wie in 17(b) dargestellt, die eingetropfte Suspension mit der Pipette P abgesaugt und entfernt. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt aufgrund der Oberflächenspannung ein Teil der Suspension auf dem Zellenhalteabschnitt 86, wie in 17(c) dargestellt. Infolgedessen werden die Zellen 7 in den Zellenhalteabschnitt 86 (jeder lineare Abschnitt 83) ausgesät. Die Zellen 7 auf dem Zellenhalteabschnitt 86 sind mit der Pufferlösung 6 bedeckt. Mit anderen Worten, die Zellen 7 werden zusammen mit der Pufferlösung 6 im Zellenhalteabschnitt 86 gehalten, und es bildet sich eine Flüssigkeitsschicht aus der Pufferlösung 6, die die Zellen 7 bedeckt.
Anschließend wird die Pufferlösung 6 in den ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 (erster elliptischer Abschnitt 84) getropft, wie in 18(a) und 18(b) dargestellt. Da der erste Aufbewahrungsabschnitt 31 mit dem Zellenhalteabschnitt 86 verbunden ist, bewegt sich die Pufferlösung 6 entlang der Nuten 11 vom ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 und wird den Zellen 7 zugeführt, die sich im Zellenhalteabschnitt 86 befinden. Ein Teil der Pufferlösung 6 kann sich entlang des Zellenhalteabschnitts 86 bewegen und den zweiten Aufbewahrungsabschnitt 32 (zweiter elliptischer Abschnitt 85) erreichen.
Anschließend wird die Expositionseinheit 1C in einer Gasprobenkammer 70C angeordnet, wie in 19 und 20 dargestellt. Eine Einlassöffnung 73 für den Gaseinlass ist in einer Seitenfläche der Gasprobenkammer 70C ausgebildet, und eine Auslassöffnung 74 für den Gasauslass ist in der anderen Seitenfläche der Gasprobenkammer 70C ausgebildet. Ein optisches Filter 75, das das Licht L durchlässt, ist an der Bodenfläche der Gasprobenkammer 70C angeordnet. Das optische Filter 75 ist beispielsweise ein fluoreszenzdurchlässiges Fluoreszenzfilter.
Eine Beobachtungsvorrichtung 50C der zweiten Ausführungsform umfasst ein optisches Anregungssystem 90, das auf der Seite der oberen Fläche der Gasprobenkammer 70C angeordnet ist. Das optische Anregungssystem 90 hat eine Lichtquelle 91, ein Linsenpaar 92 und ein Anregungsfilter 93. Die Lichtquelle 91 gibt Anregungslicht zur Anregung der Zelle 7 ab. Das von der Lichtquelle 91 abgegebene Anregungslicht durchläuft eine der Linsen 92, das Anregungsfilter 93 und die andere Linse 92 in dieser Reihenfolge, wird durch die obere Fläche der Gasprobenkammer 70C übertragen und tritt in die Expositionseinheit 1C ein. Die Gasprobenkammer 70C und das optische Anregungssystem 90 sind lichtgeschützt, so dass kein Licht von außen eindringen kann.
Die Beobachtungsvorrichtung 50C gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst ein Erfassungsterminal 95, das auf der Seite der unteren Fläche der Gasprobenkammer 70C angeordnet ist. Das Erfassungsterminal 95 ist zum Beispiel ein tragbares Endgerät wie ein Smartphone. Das Erfassungsterminal 95 umfasst eine Lichterfassungseinheit 96 und eine Anzeigeeinheit 97. Die Lichterfassungseinheit 96 weist eine Kameralinse 96a auf und erfasst das Licht L von der Zelle 7. Die Anzeigeeinheit 97 zeigt z.B. ein Messergebnis an. Das Erfassungsterminal 95 ist so angeordnet, dass die Kameralinse 96a dem optischen Filter 75 zugewandt ist. Anschließend wird die Beobachtung auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform gestartet. Während der Beobachtung strömt ein Gas, das die Substanz 5 enthält, in die Gasprobenkammer 70C. Das Gas kann durch Diffusion oder durch einen an der Auslassöffnung 74 angebrachten Ventilator einströmen. Auf diese Weise wird bei dem Beobachtungsverfahren (Expositionsverfahren) unter Verwendung der Beobachtungsvorrichtung 50C die Zelle 7 der Gasphasensubstanz 5 ausgesetzt, die in dem Zellenhalteabschnitt 86 in einem Zustand gehalten wird, in dem die Zelle 7 in dem Zellenhalteabschnitt 86 zusammen mit der Pufferlösung 6 gehalten wird und die Pufferlösung 6, die dem Zellenhalteabschnitt 86 zugeführt werden soll, in dem ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 gelagert wird.
Auch gemäß der Expositionseinheit 1C der zweiten Ausführungsform kann die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung 6, die die Zellen 7 bedeckt, auf einer geeigneten Dicke gehalten werden, wenn die Gasphasensubstanzen 5 den Zellen 7 in der Pufferlösung 6 ausgesetzt werden. Das heißt, dass in der Expositionseinheit 1C, wenn die Suspension aus den Zellen 7 und der Pufferlösung 6 in dem Zellenhalteabschnitt 86 (linearer Abschnitt 83) angeordnet ist, die Zellen 7 in dem Zellenhalteabschnitt 86 zusammen mit der Pufferlösung 6 zurückgehalten werden und eine Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung 6, die die Zellen 7 bedeckt, gebildet wird. Die Dicke dieser Flüssigkeitsschicht ist eine konstante Dicke in Abhängigkeit von der Konfiguration (z. B. Abmessungen, Hydrophilie) des Zellenhalteabschnitts 86. Dementsprechend kann die Flüssigkeitsschicht in der Expositionseinheit 1C dünn gehalten werden. Darüber hinaus weist der hydrophile Bereich 81 den ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 (erster elliptischer Abschnitt 84) auf, der mit dem Zellenhalteabschnitt 86 verbunden ist und die Pufferlösung 6 lagert, die dem Zellenhalteabschnitt 86 zugeführt wird. Dadurch kann die Pufferlösung 6 aus dem ersten Aufbewahrungsabschnitt 31 in den Zellenhalteabschnitt 86 zugeführt werden, und ein Austrocknen der Zellen 7 kann verhindert werden. Als Ergebnis kann gemäß der Expositionseinheit 1C, wenn die Gasphasensubstanz 5 der Zelle 7 in der Pufferlösung 6 ausgesetzt wird, die Flüssigkeitsschicht der Pufferlösung 6, die die Zelle 7 bedeckt, auf einer geeigneten Dicke gehalten werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationsbeispiele beschränkt. Zum Beispiel sind das Material und die Form jeder Konfiguration nicht auf die zuvor beschriebenen beschränkt, und es können verschiedene Materialien und Formen angenommen werden. Das erste Element ist nicht auf das Glassubstrat 10 beschränkt und kann aus einem anderen transparenten oder lichtabschirmenden Material hergestellt werden. Das zweite Element ist nicht auf die Gummiplatte 20 beschränkt und kann aus einem anderen Material gebildet sein.
Obwohl das gesamte Glassubstrat 10 (erstes Element) gemäß der ersten Ausführungsform so konfiguriert ist, dass es in Bezug auf das Licht L transparent ist, reicht es aus, dass der Abschnitt des ersten Elements, in dem die Nut 11 ausgebildet ist, so konfiguriert ist, dass er für das Licht L durchlässig ist, und der Abschnitt, in dem die Nut 11 nicht ausgebildet ist, eine lichtabschirmende Eigenschaft gegenüber dem Licht L aufweisen kann. Das gesamte erste Element kann aus einem lichtabschirmenden Material gebildet sein.
Gemäß der ersten Ausführungsform kann das hydrophobe Muster 12 weggelassen werden. In jedem zuvor beschriebenen Beispiel kann der zweite Aufbewahrungsabschnitt 32 weggelassen werden. Obwohl der erste Aufbewahrungsabschnitt 31 in der ersten Ausführungsform nur durch die zweite Öffnung 22 gebildet wird, kann der erste Aufbewahrungsabschnitt 31 durch die zweite Öffnung 22 und eine in der Oberfläche 10a des Glassubstrats 10 gebildete Vertiefung gebildet werden. Ebenso kann der zweite Aufbewahrungsabschnitt 32 durch die dritte Öffnung 23 und eine in der Oberfläche 10a ausgebildete Vertiefung gebildet werden. Die zuvor beschriebenen Expositionseinheiten 1, 1A, 1B und 1C können sowohl in einem Fall verwendet werden, in dem z.B. eine Zelle einem atmosphärischen Schadstoff ausgesetzt wird, als auch in einem Fall, in dem eine Geruchserkennungszelle einem Geruchsstoff ausgesetzt wird.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B, 1C: Expositionseinheit,
2: Basiskörper,
5: Substanz,
6: Pufferlösung,
7: Zelle,
10: Glassubstrat (erstes Element),
10a: Oberfläche,
11: Nut,
11a: Innenfläche,
11b: ein Ende,
11c: das andere Ende,
13: erste Vertiefung,
20: Gummifolie (zweites Element),
21: erste Öff- nung,
22: zweite Öffnung,
31: erster Aufbewahrungsabschnitt,
32: zweiter Aufbewahrungsabschnitt,
50, 50C: Beobachtungsvorrichtung,
60: optisches System,
81: hydrophiler Bereich,
82: hydrophober Bereich,
86: Zellenhalteabschnitt,
L: Licht von der Zelle.

Claims

Expositionseinheit, die verwendet wird, um eine Zelle in einer Pufferlösung einer Gasphasensubstanz auszusetzen, wobei die Expositionseinheit einen Basiskörper umfasst, wobei der Basiskörper umfasst: eine Nut, die in dem Basiskörper so ausgebildet ist, dass sie nach außen hin offen liegt und die Zelle zusammen mit der Pufferlösung darin hält; und einen ersten Aufbewahrungsabschnitt, der mit einem Ende der Nut verbunden ist und die Pufferlösung lagert, die der Nut zugeführt werden soll.
Expositionseinheit nach Anspruch 1, wobei der Basiskörper ein erstes Element mit einer Oberfläche, in der die Nut ausgebildet ist, und ein zweites Element, das auf der Oberfläche angeordnet ist, umfasst, eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung in dem zweiten Element ausgebildet sind, und die Nut durch die erste Öffnung nach außen hin offen ausgebildet ist und mindestens ein Teil des ersten Aufbewahrungsabschnitts durch die zweite Öffnung gebildet ist.
Expositionseinheit nach Anspruch 2, wobei eine Vielzahl der ersten Öffnungen in dem zweiten Element ausgebildet ist.
Expositionseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Teil des Basiskörpers, in dem die Nut ausgebildet ist, so konfiguriert ist, dass erfür das Licht der in der Nut gehaltenen Zelle durchlässig ist.
Expositionseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Basiskörper ferner einen zweiten Aufbewahrungsabschnitt aufweist, der mit dem anderen Ende der Nut verbunden ist und die aus der Nut abgegebene Pufferlösung lagert.
Expositionseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Hydrophilie einer Innenfläche der Nut höher ist als die Hydrophilie eines Teils des Basiskörpers, der an die Nut angrenzt.
Expositionseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Nut einen mäanderförmig verlaufenden Abschnitt aufweist.
Expositionseinheit nach Anspruch 1, wobei der erste Aufbewahrungsabschnitt durch eine in dem Basiskörper ausgebildete Vertiefung gebildet ist.
Beobachtungsvorrichtung, umfassend: die Expositionseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8; ein optisches System, durch das Licht von der in der Nut befindlichen Zelle fällt; und einen Fotodetektor, der das Licht, das das optische System durchlaufen hat, erfasst.
Expositionseinheit, die verwendet wird, um eine Zelle in einer Pufferlösung einer Gasphasensubstanz auszusetzen, wobei die Expositionseinheit einen Basiskörper und eine Oberfläche des Basiskörpers umfasst, die einen hydrophilen Bereich und einen hydrophoben Bereich, der weniger hydrophil als der hydrophile Bereich ist, aufweist, wobei durch Unterteilung der Oberfläche des Basiskörpers in den hydrophilen Bereich und den hydrophoben Bereich der hydrophile Bereich einen Zellenhalteabschnitt, in dem die Zelle zusammen mit der Pufferlösung gehalten wird, und einen Aufbewahrungsabschnitt, der mit dem Zellenhalteabschnitt verbunden ist und die dem Zellenhalteabschnitt zuzuführende Pufferlösung lagert, umfasst.
Expositionsverfahren zur Exposition der in der Nut zurückgehaltenen Zelle mit der Gasphasensubstanz unter Verwendung der Expositionseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in einem Zustand, in dem die Zelle zusammen mit der Pufferlösung in der Nut gehalten wird und die der Nut zuzuführende Pufferlösung in dem ersten Aufbewahrungsabschnitt gelagert wird.
Expositionsverfahren zur Exposition der in dem Zellenhalteabschnitt zurückgehaltenen Zelle mit der Gasphasensubstanz unter Verwendung der Expositionseinheit gemäß Anspruch 10 in einem Zustand, in dem die Zelle in dem Zellenhalteabschnitt zusammen mit der Pufferlösung gehalten wird und die dem Zellenhalteabschnitt zuzuführende Pufferlösung in dem Aufbewahrungsabschnitt gelagert wird.