JP2002136287A - 物質検出方法及びその装置 - Google Patents

物質検出方法及びその装置

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JP2002136287A
JP2002136287A JP2000336303A JP2000336303A JP2002136287A JP 2002136287 A JP2002136287 A JP 2002136287A JP 2000336303 A JP2000336303 A JP 2000336303A JP 2000336303 A JP2000336303 A JP 2000336303A JP 2002136287 A JP2002136287 A JP 2002136287A
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substance
groove
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liquid phase
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Takashi Inaga
伊永隆史
Shinichiro Fujii
藤井紳一郎
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の方法では対象物質検出には大型機器を
要し、高価で検出操作も容易でなく、対象物質への汚
染、歩留まりの低下があった。 【解決手段】 物質検出方法及びその装置であって、平
板状の基板部(10)の一方の面に形成した溝へ低流速
ポンプを用いて物質含有溶液を導入することにより、当
該物質の基本単位毎に整列せしめ、上記溝に直交ないし
交差する溝へ同じく低流速ポンプからの液輸送により物
質を分離できる。基板部(10)上面には蓋状部(2
0)を貼り合わせ、閉鎖系での物質処理を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液相中に含まれる特
定の物質を検出せしめるための方法及びその装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば任意の一細胞を分離検出する場
合、従来はガラスキャピラリーを用いて熟練した手作業
による分離を行った後に細胞増殖を行い細胞情報を検出
するか、ハイブリドーマ法を用いた淘汰型細胞選択法に
よる純粋細胞培養を数ヶ月間に渡って行うか、フローサ
イトメトリー装置を用いて一細胞分離を行った後に細胞
増殖を行い細胞情報を検出する方法を用いることにより
細胞検出を行うことができていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような方法では、
手作業による外的汚染に起因して得られる細胞情報の歩
留まりが悪く、熟練した作業員を養成する必要がある、
純粋細胞培養を行うために数ヶ月間という長期間を要
し、その間に培養に必要なランニングコストが高い、高
価で大型なフローサイトメトリー装置が必要で、消費電
力等ランニングコストも高く、利用するための高度な技
術を要し、フローサイトメトリー装置は高速送液を特徴
とするため細胞分離能低下が顕著となるといった課題が
あった。
【0004】従って本発明は上述した課題を解決するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は任意の環境中に
存在する分子・イオン・粒子等の物質を検出するための
方法及び装置であって、その基本方法は請求項1に示す
ように、物質を、気液相変換、固液相変換、液液相変換
などの手段により、所定の液相中に存在せしめ、低流量
の輸送により物質含有溶液を輸送し、一物質毎に整列せ
しめた後、初期物質輸送方向とは直角ないし交差する方
向へ低流量で輸送を行うことにより、当該物質を連続的
に検出分別し、その基本構造は請求項2に示すように、
平板状の基板部の一方の面に、当該物質含有溶液が流れ
る一流路及び/又は複数流路の連続した溝を形成し、さ
らにその溝と直角方向ないし交差する物質移動用溝を形
成し、その溝を閉封するように上面に蓋状板を接合する
ことを特徴とする。
【0006】
【作用】上記溝に当該物質含有溶液及び/又は液相変換
用溶媒を低流量・定常流ポンプを用いて流入せしめ、微
小空間を特徴とする基板の溝構造により導入溶液は層流
となり、線流速の速い溝中心部分へ向けて当該物質の基
本単位毎に整列される。又、基板自体の立体構造性及び
/又は基板構造上に塗布又は充填した分離機能を有する
高分子材料により特定物質の基本単位毎に整列される。
【0007】その分離された当該物質は、初期導入分離
用溝と直角方向へ交差した溝に低流量で輸送を行うこと
により検出分別を含む物質処理用の溝及び/又はプール
へ移送される。物質を検出プールへ移送する際には初期
導入溝方向は輸送を中止する及び/又は検出プール方向
へ減圧する方法を用いることにより、逆方向への流入を
阻止することが可能となる。初期溶液の希釈及び/又は
試薬導入による化学反応は請求項2及び/又は6に示す
ような初期導入溝下流域における別な溝による希釈及び
/又は試薬混合により可能となる。
【0008】また、物質整列及び/又は物質由来情報の
増幅は請求項8に示すようにそれらの操作を定常的に行
うために、上記基板部及び蓋状部及び/又は物質処理用
プールの周囲全体に温度調節手段を設けている。請求項
2及び/又は6に示したように核酸合成酵素含有溶液を
添加及び/又は混合するために別の溝を形成すること
で、細胞由来遺伝子情報を検索するための酵素含有溶液
添加が可能となり、上記温度調節手段を利用すること
で、その酵素反応を進行することが可能となる。
【0009】
【本発明の実施の形態1】図1は、本発明の実施形態に
おける1例を示した物質検出方法及びその装置1の分解
斜視図である。この物質検出方法及びその装置1は一細
胞分離を目的とした装置で、石英製の基板部10と、基
板部10の上面に貼り付けられる石英製の蓋状部20、
細胞分離を行った後の物質由来遺伝子情報増幅処理用プ
ール基板部30とその蓋上部40からなる。
【0010】基板部10の大きさは例えば縦20mm、
横40mmで高さは1mmである。その基板部10の上
面には、上述した溝として例えば深さ100μmで幅2
0μmの底面が平坦な凹型の形状をなす液相移動溝11
が形成される。蓋状部20の大きさは基板部と同じく例
えば縦20mm、横40mmで高さは1mmである。プ
ール基板部30の大きさは例えば縦20mm、横20m
mで高さは1mmである。プール基板部30の上面に接
する面にも基板部と同様に蓋状部40が張り付けられ、
その大きさはプール基板部30と同じく例えば縦20m
m、横20mmで高さは1mmである。
【0011】基板部10の上面で縦方向中央に長辺方向
へ貫く溝11aが形成され、その溝に交差する方向で横
方向中央に単辺方向へ貫く溝11bが形成されている。
これらの溝11a、11bの基板端面部をそれぞれ液相
注入口12、移送用溶液注入口13、物質取り出し口1
4、液相取り出し口15と呼ぶ。プール基板部30上面
には分離物質導入溝30aが形成され、その溝30aの
プール基板端面部を分離物質導入口31と呼ぶ。
【0012】液相移動溝11の一端は、物質取り出し口
14から分離物質導入口31を経て物質由来遺伝子情報
増幅処理用プール30へ繋がり、移送用溶液と共にプー
ル内部へ物質を移動させる。
【0013】図2は実施の形態1の輸送状態の模式図を
示しており、細管内輸送では図2上図に示すとおり細管
中心部の流速が最も速くなるため、図2下図に示すとお
り溝内部でも同様の中心部への集約が認められる。
【0014】
【発明の実施の形態2】図3は本発明の実施形態におけ
る1例を示したT細胞(直径約10μm)の検出方法及
びその装置2の斜視図および構成図である。この物質検
出方法及びその装置2はT細胞の一細胞分離を目的とし
た装置で、石英製の基板部10と、基板部10の上面に
貼り付けられる石英製の蓋状部20、細胞分離を行った
後のT細胞由来遺伝子情報増幅処理用プール基板部30
とその蓋上部40からなる。
【0015】基板部10の大きさは例えば縦20mm、
横40mmで高さは1mmである。その基板部10の上
面には、上述した溝として例えば深さ100μmで幅2
0μmの底面が平坦な凹型の形状をなす液相移動溝11
が形成される。蓋状部20の大きさは基板部と同じく例
えば縦20mm、横40mmで高さは1mmである。プ
ール基板部30の大きさは例えば縦20mm、横20m
mで高さは1mmである。プール基板部30の上面に接
する面にも基板部と同様に蓋状部40が張り付けられ、
その大きさはプール基板部30と同じく例えば縦20m
m、横20mmで高さは1mmである。
【0016】基板部10の上面で縦方向中央に長辺方向
へ貫く溝11aが形成され、その溝に交差する方向で横
方向中央に単辺方向へ貫く溝11bが形成されている。
これらの溝11a、11bの基板端面部をそれぞれ液相
注入口12、移送用溶液注入口13、物質取り出し口1
4、液相取り出し口15と呼ぶ。プール基板部30上面
には分離物質導入溝30aが形成され、その溝30aの
プール基板端面部を分離物質導入口31と呼ぶ。
【0017】T細胞含有溶液保管槽50から輸送用低流
速ポンプ60を用いて輸送されたT細胞含有溶液は、液
相注入口12へ導かれ請求項1に従って整列される。整
列されたT細胞は移送用溶液保管槽70から移送溶液輸
送用低流速ポンプ80を用いて輸送された移送用溶液は
整列されたT細胞を物質取り出し口14方向へ吐出し、
T細胞はT細胞由来遺伝子情報増幅処理用プール基板部
30へ送られ、請求項8に従って遺伝子情報増幅が行わ
れる。
【0018】
【発明の実施の形態3】図4は、DNA分子を蛍光染色
せしめたもの(長辺約10μm)を幅20μmの上記溝
へ低流速ポンプを用いて流入せしめ、蛍光顕微鏡を用い
て観察したもので、90がDNA分子である。初期導入
条件では均一に懸濁し、溝幅全体に存在せしめたが、請
求項1に従い、低流速で輸送することにより一列に整列
せしめた。
【発明の実施の形態4】図5は、精子を蛍光染色せしめ
たもの(全長約50μm、染色部長さ約15μm)を幅
100μmの上記溝へ低流速ポンプを用いて流入せし
め、蛍光顕微鏡を用いて観察したもので、100が精子
である。初期導入条件では均一に懸濁し、溝幅全体に存
在せしめたが、請求項1に従い、低流速で輸送すること
により一列に整列せしめた。
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、平板状
の基板部の一方の面に、一流路及び/又は複数流路の連
続した溝を形成し、さらにその溝と直角方向ないし交差
する物質移動用溝を形成し、その溝を閉封するように上
面に蓋状板を接合することを特徴とする物質検出方法及
びその装置であり、シンプルな構造のために小型、安価
で、測定対象の試料は極少量で済む。又、閉鎖系、滅菌
系で行うため、分離物質への汚染を防ぐことができ、分
離歩留まりが向上する。当該物質の処理及び/又は当該
物質由来遺伝子情報の検索及び/又は操作及び/又は検
出及び/又は分別するための核酸合成酵素含有溶液を添
加及び/又は化学物質を混合せしめるために異なる溝を
形成することができ、簡易な操作で物質処理を行うこと
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の物質検出方法及びその装置の分解斜
視図
【図2】 図1の物質検出方法及びその装置の輸送状態
の模式図
【図3】 本発明の物質検出方法及びその装置の別の実
施形態を示した図
【図4】 本発明の物質検出方法及びその装置の別の実
施形態を示した図
【図5】 本発明の物質検出方法及びその装置の別の実
施形態を示した図
【符号の説明】
1 物質検出方法及びその装置 10,30 基板部 11,11a,11b,30a 溝 12,13,31 注入口 14,15 取り出し口 20,40 蓋状部 50,70 保管槽 60,80 ポンプ 90 DNA分子 100 精子
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 21/64 G01N 21/64 E 4B029 27/06 Z 4B063 27/06 27/26 Z 27/26 33/53 M 33/53 35/08 Z 35/08 37/00 101 37/00 101 C12M 1/34 Z // C12M 1/34 C12N 15/00 F A Fターム(参考) 2G043 AA03 BA16 CA03 DA02 EA01 FA02 GA07 GB21 LA01 2G057 AA04 AC01 BA01 BB02 CB03 2G058 AA01 AA02 BA01 BB02 BB08 BB09 DA07 DA09 EA05 EB00 FA07 GA02 GA11 GA20 HA01 2G060 AA06 AD06 AE20 AE40 AF08 EB01 GA04 HB06 HC07 HD01 KA10 4B024 AA11 CA09 HA12 4B029 AA07 AA08 BB11 BB16 FA12 GB10 4B063 QA01 QQ03 QQ08 QQ42 QR08 QR32 QR56 QS12 QS24 QS34 QX02 QX04

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 任意の環境中に存在する分子、イオン、
    粒子等の物質を、気液相変換、固液相変換、液液相変換
    などの手段により、所定の液相中に存在せしめ、低流速
    の液輸送により物質含有溶液を流動せしめ、一物質毎に
    整列せしめた後、当該物質を連続的に検出分別すること
    を特徴とする物質検出方法及びその装置。
  2. 【請求項2】 上記の手法を用い液相中に含まれる特定
    の物質を検出するための装置であって、平板状の基板部
    の一方の面に、当該物質含有溶液が流れる一流路及び/
    又は複数流路の連続した溝を形成し、さらにその溝と直
    角方向ないし交差する物質移動用溝を形成し、その溝を
    閉封するように上面に蓋状板を接合することを特徴とす
    る物質検出方法及びその装置。
  3. 【請求項3】 上記の手法を用い液相中に含まれる特定
    の物質を検出するための装置であって、迅速な物質拡散
    と高感度な物質検出分別を可能とするために、微小空間
    及び/又は短距離に設定した溝に低流量で微量の当該物
    質を導入することを特徴とする物質検出方法及びその装
    置。
  4. 【請求項4】 上記物質検出方法及びその装置であっ
    て、密着した基板部及び蓋状部を有することにより、装
    置内部が外部環境に対して閉鎖環境及び/又は無菌環境
    となることを特徴とする物質検出方法及びその装置。
  5. 【請求項5】 一物質毎に整列せしむるために、所定の
    微小空間の任意区間を低流速で流動せしめ、基板部に構
    築された溝及び/又はその溝と直交ないし交差する物質
    移動用溝への物質流入せしめ、液輸送に低流速・定常流
    ポンプを用いることを特徴とする請求項1から3のいず
    れかに記載の物質検出方法及びその装置。
  6. 【請求項6】 上記物質の含有溶液を希釈及び/又は化
    学反応せしむるために、初期溶液導入溝の下流域に試薬
    導入溝を形成することを特徴とする請求項1から3のい
    ずれかに記載の物質検出方法及びその装置
  7. 【請求項7】 当該物質の移動用溝を通過した物質を処
    理及び/又は操作及び/又は検出及び/又は分別及び/
    又は物質の処理をせしめるために上記物質移動用溝の途
    中及び/又は末端にプールを形成することを特徴とする
    請求項1から3のいずれかに記載の物質検出方法及びそ
    の装置。
  8. 【請求項8】 上記プールに移送された当該物質につい
    て、核酸合成酵素含有溶液添加及びその酵素反応と精密
    な温度管理により、当該物質由来遺伝子情報を検索する
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の物
    質検出方法及びその装置。
  9. 【請求項9】 当該物質の整列及び/又は検出及び/又
    は分別を定常的にせしめるために、上記基板部及び/又
    は蓋状部の周囲ないし全体に温度調節手段を設けること
    を特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の物質検
    出方法及びその装置。
  10. 【請求項10】 当該物質由来遺伝子情報の検索及び/
    又は当該物質の処理及び/又は操作及び/又は検出及び
    /又は分別するための核酸合成酵素含有溶液を添加及び
    /又は化学物質を混合せしめるために異なる溝を形成す
    ることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の
    物質検出方法及びその装置。
  11. 【請求項11】 当該物質含有溶液及び/又は別に導入
    する化学物質を希釈せしめるために溝の途中及び/又は
    末端にプールを設けることを特徴とする請求項1から3
    のいずれかに記載の物質検出方法及びその装置。
  12. 【請求項12】 当該物質の検出方法として蛍光検出及
    び/又は吸光検出及び/又は電気化学検出及び/又は電
    導度検出及び/又は光熱変換検出を用いることを特徴と
    する請求項1から3のいずれかに記載の物質検出方法及
    びその装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004018614A1 (ja) * 2002-08-23 2004-03-04 Jsr Corporation 細胞反応検査用装置および細胞反応検査方法
JP2010517001A (ja) * 2007-01-17 2010-05-20 アジレント・テクノロジーズ・インク 流体導入用の側面開口部を有するマイクロ流体チップ

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WO2004018614A1 (ja) * 2002-08-23 2004-03-04 Jsr Corporation 細胞反応検査用装置および細胞反応検査方法
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