JP2008301805A - 細胞精製チップおよび装置および細胞・微粒子分離チップおよび装置 - Google Patents

細胞精製チップおよび装置および細胞・微粒子分離チップおよび装置 Download PDF

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賢二 安田
Akihiro Hattori
明弘 服部
Mamoru Fukushima
守 福島
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Abstract

【課題】基板上に形成する流路を用いて細胞を精製する細胞精製チップおよび装置および細胞・微粒子分離チップおよび装置を提供すること。
【解決手段】層流を形成し、その中心を一列に一定の間隔で細胞が流れる機能を有する流路と、流路中の細胞を観察し識別する手段と、上記流路の脇に形成された３つ以上の小さな窪みと、その各窪みの底面部分に導入されたゲル電極（導電性アガロース層）と、この各アガロース層に細胞の種類の違いに応じて選択的に電位を与えて、細胞を１個単位でこの窪みに導入する。窪みに導入された細胞は各アガロース層に選択的に導入時と逆電位を与えて流路中に出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、細胞精製チップ、細胞精製装置（セルソーター）および細胞・微粒子分離チップおよび装置に関する。
多細胞生物における生体組織は種々細胞が役割を分担して全体として調和の取れた機能を維持している。したがって、医療分野、細胞生理研究用、あるいは、工業的な細胞利用の上で細胞を所定の基準で分類することは重要なことである。
この技術の一つに、例えば、セルソーターがある。セルソーターは、蛍光染色処理後の細胞を電荷を持たせた液滴中に１細胞単位で単離して滴下し、この液滴中の細胞の蛍光の有無、光散乱量の大小を基に、液滴が落下する過程で、落下方向に対して法平面方向に高電界を任意の方向に印加することで、液滴の落下方向を制御して、下部に置かれた複数の容器に分画して回収する技術である（非特許文献１：Kamarck,M.E., Methods Enzymol. Vol.151, p150-165 (1987)）。
しかし、この技術は高価であること、装置が大型であること、数千ボルトという高電界が必要であること、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、発明者らが提案する基板上に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電界を利用して分離するセルソーターがある（特許文献１：特開２００６−１８０８１０号公報）。
一方、基板上に作成した微細な流路に沿ってｎ個の細胞回収部を配置し、流路に流れる細胞を識別するとともに、細胞が所定の細胞回収部まで流下したとき、当該細胞を光圧によって、細胞回収部に取り込むことが提案されている（特許文献２：特開２００６−１６７４７９号公報）。
Kamarck,M.E., Methods Enzymol. Vol.151, p150-165 (1987) 特開２００６−１８０８１０号公報 特開２００６−１６７４７９号公報
上述の特許文献１に限らず、基板上に形成する流路を用いた構成とし、電界を利用して分離する細胞精製チップおよび細胞精製装置は操作性もよく有用な技術であるが、２種の細胞を分離あるいは精製することができるに過ぎないものであった。したがって、たとえば、５種の細胞が混在している試料から５種の細胞に分離、精製するとなれば、少なくとも４回の分離精製操作を行うことが必要であった。一方、特許文献２では、流路に沿ってｎ個の細胞回収部を配置し、これに細胞を取り込むものであるので、１回の操作でできる。
しかしながら、特許文献２では細胞を光圧によって、細胞回収部に取り込むこと自体については説明されているが、そのためには複雑な光学系を必要とするが具体的には説明されていない。さらに、分離、精製の処理中は流路に緩衝液が常時流れていることに対して、細胞回収部に取り込んだ細胞を分離、精製の処理の間、安定に保持すること、また、一旦、細胞回収部に取り込んだ細胞を回収することについては開示されていない。
本発明は、基板上に形成する流路を用いた構成とするとともに、電界利用によって、簡単な構成で多数の細胞を１回の処理で分離、精製することを可能にする。さらに、流路に緩衝液が常時流れていても細胞回収部に取り込んだ細胞を安定に保持し、また、一旦、細胞回収部に取り込んだ細胞を簡単に回収することのできる細胞精製チップおよび細胞精製装置を提供することが本発明の目的である。さらに、細胞とは異なる微粒子が混在する試料に対して、細胞精製に併せて、微粒子の分類収集を可能とする細胞・微粒子分離チップ及び装置を提供することが本発明の他の目的である。
さらに、多数の細胞の分離、精製のスループットをより向上させることを可能にすることが本発明の他の目的である。
したがって、本発明は、以下の細胞精製チップ、細胞精製装置、細胞・微粒子分離チップ、および細胞・微粒子分離装置を提供する。
（１）細胞を緩衝液とともに供給する手段、
上記細胞を上記緩衝液の層流として流下させる手段、
上記緩衝液の層流の上記細胞を個々に光学的に検出する領域、
上記緩衝液の層流の上記細胞を光学的に検出する領域より下流側に、上記緩衝液の層流に沿って流下方向に所定の間隔で配置された複数の細胞貯留部、
上記複数の細胞貯留部のそれぞれを上記緩衝液の層流に対して連通させるとともに上記細胞１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
上記複数の細胞貯留部の上記開口部と反対側の位置に、上記複数の細胞貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、
上記複数の第１の電極のそれぞれを上記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
上記緩衝液の層流に対して、上記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、
上記第２の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、および
上記緩衝液の層流の最下流の位置で流下してきた上記緩衝液を貯留する手段、
を基板上に備えることを特徴とする細胞精製チップ。
（２）基板、該基板上に構成される細胞を含む緩衝液を流下させるための第１の流路、該第１の流路を挟み該第１の流路の両側から細胞を含まない緩衝液を流下させる第２及び第３の流路、上記第１の流路の緩衝液と第２および第３の流路の緩衝液が合流して１本の流路となって緩衝液を流下させる第４の流路、上記第４の流路に設けられ上記緩衝液とともに流下する細胞を検出する細胞検出領域、該細胞検出領域の下流で上記第４の流路に沿って細胞１個の通過を許容する開口を介して設けられた複数の細胞貯留部、該複数の細胞貯留部に対応して独立に設けられた電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、該複数の第１の電極のそれぞれを上記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、上記第４の流路に沿って上記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、ならびに上記第２の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、を備えるとともに、上記第１の流路から第４の流路を流下する緩衝液が共通の液面位置を有するリザーバから供給され、上記第４の流路の最下流の位置に流下した緩衝液を貯留するためのリザーバを備えることを特徴とする細胞精製チップ。
（３）上記第１の電極、および上記第２の電極の電解質を含むゲルが導電性アガロース層である上記（１）または（２）記載の細胞精製チップ。
（４）細胞を緩衝液とともに供給する手段、
上記細胞を上記緩衝液の層流として流下させる手段、
上記緩衝液の層流の上記細胞を光学的に検出する領域、
上記緩衝液の層流の上記細胞を光学的に検出する領域より下流側に、上記緩衝液の層流に沿って所定の間隔で配置された複数の細胞貯留部、
上記複数の細胞貯留部のそれぞれを上記緩衝液の層流に対して連通させるとともに上記細胞１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
上記複数の細胞貯留部の上記開口部と反対側の位置に、上記複数の細胞貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、
上記複数の第１の電極のそれぞれを上記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
上記緩衝液の層流に対して、上記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、
上記第２の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、および
上記緩衝液の層流の最下流の位置で流下してきた上記緩衝液を貯留する手段、
を基板上に備えたチップを設置するための手段、ならびに
上記緩衝液の層流の細胞を光学的に検出し、上記緩衝液の層流として流下する上記細胞を個々に所定の基準で分類する、光学的検出／分類手段、
上記光学的検出／分類手段により分類された細胞が、細胞の分類が対応する上記細胞貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記第１の電極の電位を上記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、および
上記細胞貯留部に貯留された細胞を上記緩衝液の層流に放出するとき、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記複数の第１の電極の一つの電極の電位を上記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
を備えることを特徴とする細胞精製装置。
（５）基板、該基板上に構成される細胞を含む緩衝液を流下させるための第１の流路、該第１の流路を挟み該第１の流路の両側から細胞を含まない緩衝液を流下させる第２及び第３の流路、上記第１の流路の緩衝液と第２および第３の流路の緩衝液が合流して１本の流路となって緩衝液を流下させる第４の流路、上記第４の流路に設けられ上記緩衝液とともに流下する細胞を検出する細胞検出領域、該細胞検出領域の下流で上記第４の流路に沿って細胞１個の通過を許容する開口を介して設けられた複数の細胞貯留部、該複数の細胞貯留部に対応して独立に設けられた電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、該複数の第１の電極のそれぞれを上記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、上記第４の流路に沿って上記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、ならびに上記第２の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、を備えるとともに、上記第１の流路から第４の流路を流下する緩衝液が共通の液面位置を有するリザーバから供給され、上記第４の流路の最下流の位置に流下した緩衝液を貯留するためのリザーバを備えたチップを設置する手段を備えるとともに、
上記細胞検出領域において細胞を検出し、分類する手段、
上記分類された細胞が、細胞の分類が対応する上記細胞貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記複数の第１の電極の一つの電極の電位を上記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、および
上記細胞貯留部に貯留された細胞を上記第４の流路に放出するとき、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記第１の電極の電位を上記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
を備えることを特徴とする細胞精製装置。
（６）上記第１の電極、および上記第２の電極の電解質を含むゲルが導電性アガロース層である上記（４）または（５）記載の細胞精製装置。
（７）上記緩衝液が接地電位とされ、上記第１の電極は上記細胞貯留部に細胞を取り込む時は高い正電位、上記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い正電位とされ、上記第２の電極は上記細胞貯留部に細胞を取り込む時および上記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い負電位とされ、上記第１の電極は上記細胞貯留部に貯留された細胞を上記第４の流路に放出するときは高い負電位とされ、上記第２の電極は上記細胞貯留部に貯留された細胞を上記第４の流路に放出するときは低い正電位とされた上記（４）または（５）記載の細胞精製装置。
（８）細胞および微粒子を緩衝液とともに供給する手段、
上記細胞および上記微粒子を上記緩衝液の層流として流下させる手段、
上記緩衝液の層流の上記細胞および上記微粒子を個々に光学的に検出する領域、
上記緩衝液の層流の上記細胞および上記微粒子を光学的に検出する領域より下流側に、上記緩衝液の層流に沿って流下方向に所定の間隔で配置された複数の細胞貯留部および複数の微粒子貯留部、
上記複数の細胞貯留部のそれぞれを上記緩衝液の層流に対して連通させるとともに上記細胞１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
上記複数の微粒子貯留部のそれぞれを上記緩衝液の層流に対して連通させるとともに上記微粒子１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
上記細胞貯留部の上記開口部と反対側の位置に、上記複数の細胞貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、
上記複数の第１の電極のそれぞれを上記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
上記緩衝液の層流に対して、上記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、
上記第２の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、
上記微粒子貯留部の上記開口部と反対側の位置に、上記複数の微粒子貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第３の電極、
上記複数の第３の電極のそれぞれを上記複数の微粒子貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
上記緩衝液の層流に対して、上記微粒子貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第４の電極、
上記第４の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、ならびに
上記緩衝液の層流の最下流の位置で流下してきた上記緩衝液を貯留する手段、
を基板上に備えることを特徴とする細胞・微粒子分離チップ。
（９）基板、該基板上に構成される細胞・微粒子を含む緩衝液を流下させるための第１の流路、該第１の流路を挟み該第１の流路の両側から細胞・微粒子を含まない緩衝液を流下させる第２及び第３の流路、上記第１の流路の緩衝液と第２および第３の流路の緩衝液が合流して１本の流路となって緩衝液を流下させる第４の流路、上記第４の流路に設けられ上記緩衝液とともに流下する細胞・微粒子を検出する細胞・微粒子検出領域、該細胞・微粒子検出領域の下流で上記第４の流路に沿って細胞１個の通過を許容する開口を介して設けられた複数の細胞貯留部、該複数の細胞貯留部に対応して独立に設けられた電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、該複数の第１の電極のそれぞれを上記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、上記第４の流路に沿って上記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、上記第２の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、上記複数の細胞貯留部下流で上記第４の流路に沿って微粒子１個の通過を許容する開口を介して設けられた複数の微粒子貯留部、該複数の微粒子貯留部に対応して独立に設けられた電解質を含むゲルよりなる複数の第３の電極、該複数の第３の電極のそれぞれを上記複数の微粒子貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、上記第４の流路に沿って上記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第４の電極、ならびに上記第４の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口を備えるとともに、上記第１の流路から第４の流路を流下する緩衝液が共通の液面位置を有するリザーバから供給され、上記第４の流路の最下流の位置に流下した緩衝液を貯留するためのリザーバを備えることを特徴とする細胞・微粒子精製チップ。
（１０）上記第１の電極から上記第４の電極の電解質を含むゲルが導電性アガロース層である上記（９）記載の細胞・微粒子精製チップ。
（１１）細胞および微粒子を緩衝液とともに供給する手段、
上記細胞および上記微粒子を上記緩衝液の層流として流下させる手段、
上記緩衝液の層流の上記細胞および上記微粒子を光学的に検出する領域、
上記緩衝液の層流の上記細胞および上記微粒子を光学的に検出する領域より下流側に、上記緩衝液の層流に沿って所定の間隔で配置された複数の細胞貯留部、
上記複数の細胞貯留部のそれぞれを上記緩衝液の層流に対して連通させるとともに上記細胞１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
上記緩衝液の層流の上記細胞および上記微粒子を光学的に検出する位置より下流側に、上記緩衝液の層流に沿って所定の間隔で配置された複数の微粒子貯留部、
上記複数の微粒子貯留部のそれぞれを上記緩衝液の層流に対して連通させるとともに上記微粒子１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
上記複数の細胞貯留部の上記開口部と反対側の位置に、上記複数の細胞貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、
上記複数の第１の電極のそれぞれを上記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
上記緩衝液の層流に対して、上記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、
上記第２の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、
上記複数の微粒子貯留部の上記開口部と反対側の位置に、上記複数の微粒子貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第３の電極、
上記複数の第３の電極のそれぞれを上記複数の微粒子貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
上記緩衝液の層流に対して、上記微粒子貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第４の電極、
上記第４の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、ならびに
上記緩衝液の層流の最下流の位置で流下してきた上記緩衝液を貯留する手段、
を基板上に備えたチップを設置する手段を備えるとともに、
上記緩衝液の層流の上記細胞および上記微粒子を光学的に検出し、上記緩衝液の層流として流下する上記細胞および上記微粒子を個々に所定の基準で分類する、光学的検出／分類手段、
上記光学的検出／分類手段により分類された細胞が、細胞の分類が対応する上記細胞貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記第１の電極の電位を上記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
上記細胞貯留部に貯留された細胞を上記緩衝液の層流に放出するとき、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記複数の第１の電極の一つの電極の電位を上記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
上記光学的に検出する手段により分類された微粒子が、微粒子の分類が対応する上記微粒子貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記第３の電極の電位を上記第４の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、ならびに
上記微粒子貯留部に貯留された微粒子を上記緩衝液の層流に放出するとき、該微粒子貯留部に対応して独立に形成された上記複数の第３の電極の一つの電極の電位を上記第４の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
を備えることを特徴とする細胞・微粒子精製装置。
（１２）基板、該基板上に構成される細胞・微粒子を含む緩衝液を流下させるための第１の流路、該第１の流路を挟み該第１の流路の両側から細胞・微粒子を含まない緩衝液を流下させる第２及び第３の流路、上記第１の流路の緩衝液と第２および第３の流路の緩衝液が合流して１本の流路となって緩衝液を流下させる第４の流路、上記第４の流路に設けられ上記緩衝液とともに流下する細胞・微粒子を検出する細胞・微粒子検出領域、該細胞・微粒子検出領域の下流で上記第４の流路に沿って細胞１個の通過を許容する開口を介して設けられた複数の細胞貯留部、該複数の細胞貯留部に対応して独立に設けられた電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、該複数の第１の電極のそれぞれを上記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、上記第４の流路に沿って上記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、上記第２の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、上記複数の細胞貯留部の下流で上記第４の流路に沿って微粒子１個の通過を許容する開口を介して設けられた複数の微粒子貯留部、該複数の微粒子貯留部に対応して独立に設けられた電解質を含むゲルよりなる複数の第３の電極、該複数の第３の電極のそれぞれを上記複数の微粒子貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、ならびに上記第４の流路に沿って上記微粒子貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第４の電極、上記第４の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口を備えるとともに、上記第１の流路から第４の流路を流下する緩衝液が共通の液面位置を有するリザーバから供給され、上記第４の流路の最下流の位置に流下した緩衝液を貯留するためのリザーバを備えたチップを設置する手段を備えるとともに、
上記細胞・微粒子検出領域において細胞を検出し、分類する手段、
上記分類された細胞が、細胞の分類が対応する上記細胞貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記複数の第１の電極の一つの電極の電位を上記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
上記細胞貯留部に貯留された細胞を上記第４の流路に放出するとき、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記第１の電極の電位を上記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
上記細胞・微粒子検出領域において微粒子を検出し、分類する手段、
上記分類された微粒子が、微粒子の分類が対応する上記微粒子貯留部の開口部を通過する時、該微粒子貯留部に対応して独立に形成された上記複数の第３の電極の一つの電極の電位を上記第４の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、および
上記微粒子貯留部に貯留された微粒子を上記第４の流路に放出するとき、該微粒子貯留部に対応して独立に形成された上記第３の電極の電位を上記第４の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
を備えることを特徴とする細胞・微粒子精製装置。
（１３）上記第１の電極から上記第４の電極の電解質を含むゲルが導電性アガロース層である上記（１２）記載の細胞・微粒子精製装置。
（１４）上記緩衝液が上記複数の細胞貯留部の最上流部、上記複数の細胞貯留部と上記複数の微粒子貯留部との結合部および上記複数の微粒子貯留部の最下流部のそれぞれで接地電位とされ、上記第１の電極は上記細胞貯留部に細胞を取り込む時は高い正電位、上記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い正電位とされ、上記第２の電極は上記細胞貯留部に細胞を取り込む時および上記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い負電位とされ、上記第１の電極は上記細胞貯留部に貯留された細胞を上記第４の流路に放出するときは高い負電位とされ、上記第２の電極は上記細胞貯留部に貯留された細胞を上記第４の流路に放出するときは低い正電位とされ、上記第３の電極は上記微粒子貯留部に細胞を取り込む時は高い負電位、上記取り込まれた微粒子貯留部に微粒子を保持しているときは低い負電位とされ、上記第２の電極は上記微粒子貯留部に微粒子を取り込む時および上記取り込まれた微粒子貯留部に微粒子を保持しているときは低い正電位とされ、上記第１の電極は上記微粒子貯留部に貯留された微粒子を上記第４の流路に放出するときは高い正電位とされ、上記第２の電極は上記微粒子貯留部に貯留された微粒子を上記第４の流路に放出するときは低い負電位とされた上記（１１）または（１２）記載の細胞・微粒子精製装置。
（１５）細胞を緩衝液とともに供給する手段、
上記細胞を上記緩衝液の層流として流下させる手段、
上記緩衝液の層流の上記細胞の複数個を同時に光学的に検出する領域、
上記緩衝液の層流の上記細胞を光学的に検出する領域より下流側に、上記緩衝液の層流に沿って所定の間隔で配置された複数の細胞貯留部、
上記複数の細胞貯留部のそれぞれを上記緩衝液の層流に対して連通させるとともに上記細胞１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
上記複数の細胞貯留部の上記開口部と反対側の位置に、上記複数の細胞貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、
上記複数の第１の電極のそれぞれを上記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
上記緩衝液の層流に対して、上記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、
上記第２の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、および
上記緩衝液の層流の最下流の位置で流下してきた上記緩衝液を貯留する手段、
を基板上に備えたチップを設置するための手段、ならびに
上記緩衝液の層流の前記細胞の複数個を同時に光学的に検出し、上記緩衝液の層流として流下する上記複数個の細胞を個々に所定の基準で分類する、光学的検出／分類手段、
上記光学的検出／分類手段により分類された複数個の個々の細胞が、細胞の分類が対応する上記細胞貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記第１の電極の電位を上記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、および
上記細胞貯留部に貯留された細胞を上記緩衝液の層流に放出するとき、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記複数の第１の電極の一つの電極の電位を上記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
を備えることを特徴とする細胞精製装置。
（１６）基板、該基板上に構成される細胞を含む緩衝液を流下させるための第１の流路、該第１の流路を挟み該第１の流路の両側から細胞を含まない緩衝液を流下させる第２及び第３の流路、上記第１の流路の緩衝液と第２および第３の流路の緩衝液が合流して１本の流路となって緩衝液を流下させる第４の流路、上記第４の流路に設けられ上記緩衝液とともに流下する複数個の細胞を同時に検出する細胞検出領域、該細胞検出領域の下流で上記第４の流路に沿って細胞１個の通過を許容する開口を介して設けられた複数の細胞貯留部、該複数の細胞貯留部に対応して独立に設けられた電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、該複数の第１の電極のそれぞれを上記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、上記第４の流路に沿って上記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、ならびに上記第２の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、を備えるとともに、上記第１の流路から第４の流路を流下する緩衝液が共通の液面位置を有するリザーバから供給され、上記第４の流路の最下流の位置に流下した緩衝液を貯留するためのリザーバを備えたチップを設置する手段を備えるとともに、
上記細胞検出領域において複数個の細胞を同時に検出し、該複数個の細胞のそれぞれを分類する手段、
上記分類された複数個の細胞のそれぞれが、細胞の分類が対応する上記細胞貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記複数の第１の電極の一つの電極の電位を上記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、および
上記細胞貯留部に貯留された細胞を上記第４の流路に放出するとき、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記第１の電極の電位を上記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
を備えることを特徴とする細胞精製装置。
（１７）上記第１の電極、および上記第２の電極の電解質を含むゲルが導電性アガロース層である上記（１５）または（１６）記載の細胞精製装置。
（１８）上記緩衝液が接地電位とされ、上記第１の電極は上記細胞貯留部に細胞を取り込む時は高い正電位、上記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い正電位とされ、上記第２の電極は上記細胞貯留部に細胞を取り込む時および上記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い負電位とされ、上記第１の電極は上記細胞貯留部に貯留された細胞を上記第４の流路に放出するときは高い負電位とされ、上記第２の電極は上記細胞貯留部に貯留された細胞を上記第４の流路に放出するときは低い正電位とされた上記（１５）または（１６）記載の細胞精製装置。
（１９）細胞および微粒子を緩衝液とともに供給する手段、
上記細胞および上記微粒子を上記緩衝液の層流として流下させる手段、
上記緩衝液の層流の上記細胞および上記微粒子の複数個を同時に光学的に検出する領域、
上記緩衝液の層流の上記細胞および上記微粒子の複数個を同時に光学的に検出する領域より下流側に、上記緩衝液の層流に沿って所定の間隔で配置された複数の細胞貯留部、
上記複数の細胞貯留部のそれぞれを上記緩衝液の層流に対して連通させるとともに上記細胞１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
上記緩衝液の層流の上記細胞および上記微粒子を光学的に検出する位置より下流側に、上記緩衝液の層流に沿って所定の間隔で配置された複数の微粒子貯留部、
上記複数の微粒子貯留部のそれぞれを上記緩衝液の層流に対して連通させるとともに上記微粒子１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
上記複数の細胞貯留部の上記開口部と反対側の位置に、上記複数の細胞貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、
上記複数の第１の電極のそれぞれを上記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
上記緩衝液の層流に対して、上記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、
上記第２の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、
上記複数の微粒子貯留部の上記開口部と反対側の位置に、上記複数の微粒子貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第３の電極、
上記複数の第３の電極のそれぞれを上記複数の微粒子貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
上記緩衝液の層流に対して、上記微粒子貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第４の電極、
上記第４の電極を上記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、ならびに
上記緩衝液の層流の最下流の位置で流下してきた上記緩衝液を貯留する手段、
を基板上に備えたチップを設置する手段を備えるとともに、
上記緩衝液の層流の上記細胞および上記微粒子の複数個を同時に光学的に検出し、上記緩衝液の層流として流下する上記細胞および上記微粒子の複数個を個々に所定の基準で分類する、光学的検出／分類手段、
上記光学的検出／分類手段により分類された複数個の個々の細胞が、細胞の分類が対応する上記細胞貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記第１の電極の電位を上記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
上記細胞貯留部に貯留された細胞を上記緩衝液の層流に放出するとき、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記複数の第１の電極の一つの電極の電位を上記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
上記光学的に検出する手段により分類された複数個の個々の微粒子が、微粒子の分類が対応する上記微粒子貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された上記第３の電極の電位を上記第４の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、ならびに
上記微粒子貯留部に貯留された微粒子を上記緩衝液の層流に放出するとき、該微粒子貯留部に対応して独立に形成された上記複数の第３の電極の一つの電極の電位を上記第４の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
を備えることを特徴とする細胞・微粒子精製装置。
（２０）上記第１の電極から上記第４の電極の電解質を含むゲルが導電性アガロース層である上記（１９）記載の細胞・微粒子精製装置。
（２１）上記緩衝液が上記複数の細胞貯留部の最上流部、上記複数の細胞貯留部と上記複数の微粒子貯留部との結合部および上記複数の微粒子貯留部の最下流部のそれぞれで接地電位とされ、上記第１の電極は上記細胞貯留部に細胞を取り込む時は高い正電位、上記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い正電位とされ、上記第２の電極は上記細胞貯留部に細胞を取り込む時および上記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い負電位とされ、上記第１の電極は上記細胞貯留部に貯留された細胞を上記第４の流路に放出するときは高い負電位とされ、上記第２の電極は上記細胞貯留部に貯留された細胞を上記第４の流路に放出するときは低い正電位とされ、上記第３の電極は上記微粒子貯留部に細胞を取り込む時は高い負電位、上記取り込まれた微粒子貯留部に微粒子を保持しているときは低い負電位とされ、上記第２の電極は上記微粒子貯留部に微粒子を取り込む時および上記取り込まれた微粒子貯留部に微粒子を保持しているときは低い正電位とされ、上記第１の電極は上記微粒子貯留部に貯留された微粒子を上記第４の流路に放出するときは高い正電位とされ、上記第２の電極は上記微粒子貯留部に貯留された微粒子を上記第４の流路に放出するときは低い負電位とされた上記（１９）記載の細胞・微粒子精製装置。
本発明では、緩衝液の層流に細胞を含む層流が挟まれて流下する流路に沿って、流下する細胞を検出する細胞検出領域を設け、この下流に、流路に対して開口を備える、細胞を受け入れる複数の細胞貯留部を形成する。細胞の流下に応じて、細胞検出領域で検出され分類された各細胞が受け入れられる所定の細胞貯留部の開口位置を通過するとき、該細胞に電界を作用させて、この細胞をその細胞貯留部に取り込む。各細胞貯留部の流路に対する開口の大きさは、通常、高々細胞１個が通過するのが許容される大きさとする。各細胞貯留部の開口の反対側（底部）に各細胞貯留部に個々に対応する共通の電解質を含むゲル（導電性アガロース層）で満たされている電極を形成する。一方、各細胞貯留部の流路をはさんだ反対側にも、流路に対して並行した全細胞貯留部に共通の電解質を含むゲル（導電性アガロース層）で満たされている電極を形成する。電極のゲルと細胞貯留部の中にある緩衝液とを電気的に接触させるため電極と細胞貯留部の底部との間に狭い幅の開口を複数個形成する。流路に対して並行した共通の電極と流下する緩衝液とを電気的に接触させるため、共通の電極の一面と流路の一面との間にも狭い幅の開口を複数個形成する。
細胞の検出、分類の前に、流路および細胞貯留部を緩衝液で満たす。この際、流路を流下する緩衝液の流速を測定するとよい。
次いで、細胞を流路に流し、細胞を検出し、細胞貯留部に細胞を取り込む処理は以下のように行われる。細胞検出領域を流下する細胞を光学的に監視して細胞検出を行なうとともに、検出された細胞を分類する。さらに、細胞の流下速度（緩衝液の流速）を検出する。検出された細胞の分類に応じて、この細胞がその分類の細胞を貯留している細胞貯留部の開口位置に流下する時間を緩衝液の流速を基礎に予測して、その時間後に、当該細胞貯留部に対応する電極に所定の高い正電位を印加し、共通の電極に所定の低い負電位を印加して細胞貯留部に細胞を取り込む。この正電位が印加される時を除き、細胞貯留部に対応する全ての電極は細胞貯留部に取り込まれた細胞を安定に保持するための所定の低い正電位を印加される。細胞を検出し、細胞貯留部に細胞を取り込む処理をする期間は、流路に対して並行した共通の電極は所定の低い負電位を印加される。この制御は操作者の細胞の取り込み指示信号と細胞検出領域を光学的に監視する装置の信号を受けるパソコンにより行う。
流路を流下する細胞のすべてがそれぞれの細胞貯留部に取り込まれた後、細胞貯留部に取り込まれた細胞を細胞貯留部から排出して回収する処理は以下のように行われる。一旦、十分な緩衝液を流路に流して流路を洗浄する。次いで、流路に緩衝液を流しながら、細胞貯留部の一つに対応する電極に所定の高い負電位を印加する。この負電位により、細胞貯留部の中に取り込まれた細胞は開口を介して流路に排出される。これを流路の末端で取り出せば、一つの細胞貯留部に取り込まれた細胞のみを得ることができる。細胞貯留部から取り込まれた細胞を排出する処理をする期間は、流路に対して並行した共通の電極は所定の低い正電位を印加される。この制御は操作者の細胞の排出指示信号を受けるパソコンにより行う。その後、流路を洗浄するか、あるいは、流路にしばらく緩衝液を流した後、他の細胞貯留部の一つに対応する電極を所定の高い負電位とする。この負電位により、他の細胞貯留部の一つの中に取り込まれた細胞は開口を介して流路に排出される。これを流路の末端で取り出せば、他の一つの細胞貯留部に取り込まれた細胞のみを得る。細胞貯留部の中に取り込まれた細胞を排出する処理をする期間は、流路に対して並行した共通の電極は所定の低い正電位を印加される。この制御は細胞排出を指示する操作者の信号を受けるパソコンにより行う。
細胞とは異なる微粒子が混在する試料に対しては、流路に沿った一連の細胞貯留部の配置に続けて、細胞とは異なる微粒子を取り込むための一連の粒子貯留部を流路に沿って設ける。これらの粒子貯留部に対しても細胞と同様に、粒子検出と取り込み、排出の電位制御を行う。
さらに、細胞検出領域を流下する複数の細胞を同時に光学的に検出を行なうとともに、検出された細胞を個々に分類する。さらに、細胞の流下速度（緩衝液の流速）を検出する。検出された複数の細胞の個々の分類に応じて、複数の細胞の個々の細胞がその分類の細胞を貯留している細胞貯留部の開口位置に流下する時間を緩衝液の流速を基礎に予測して、その時間後に、当該細胞貯留部に対応する電極に所定の高い正電位を印加し、共通の電極に所定の低い負電位を印加して細胞貯留部に細胞を取り込む。
本発明により、基板上に形成する流路を用いて構成する細胞精製チップにより、一度の分離操作により３つ以上の細胞を分離できる。さらに、細胞検出領域を流下する複数の細胞を同時に光学的に検出を行なうとともに、検出された細胞を個々に分類し、細胞貯留部に細胞を取り込む制御を行えば、スループットを向上できる。
図１は、本発明の実施例の一つである細胞精製装置（セルソーター）のシステム構成の一例を模式的に示す平面図である。図２（ａ）は図１のＡ−Ａ位置で矢印方向に見た断面図、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ位置で矢印方向に見た断面図、図２（ｃ）は図１のＣ−Ｃ位置で矢印方向に見た断面図である。
セルソーター１００は基板１により構成されている。基板１の下面に流路、細胞貯留部、電極を、上面にこの流路に連通する開口、電極に連通する開口を設ける。流路に連通する開口を試料や必要な緩衝液の供給口とする。また、十分な緩衝液の供給と各流路での流量の調整のためにリザーバを設ける。流路、細胞貯留部、電極の作成はＰＭＭＡなどのプラスチックを金型に流し込むいわゆる射出成型で作成することができる。チップ基板１全体のサイズは、たとえば、２０×４０×１ｍｍ（ｔ）である。チップ基板１の下面に刻まれた溝や貫通穴を流路やウェルの形状とするために、溝が刻まれた下面側に、たとえば、０．１ｍｍ厚のラミネートフィルムを熱圧着する。開口数１．４、倍率１００倍の対物レンズを用いて、０．１ｍｍのラミネートフィルムを通して流路内を流れる細胞を観察できる。もちろんこれより低倍率のレンズでは問題なく観察することができる。チップ基板１の上面には、マイクロ流路に細胞を含む試料緩衝液を導入する穴２１、細胞を含まない緩衝液を導入する穴２２および２３が設けられるとともに、これらを包括するリザーバ２４が設けられる。したがって、最初に、リザーバ２４に十分な緩衝液を供給すると穴２１，２２および２３は緩衝液でつながる。これにより、穴２１に連なる流路２１'と穴２２および２３に連なるマイクロ流路２２'およびマイクロ流路２３'には同じ液面高さの緩衝液が供給される。したがって、両流路の流路幅、あるいは、断面積、さらに両流路の流路長を実質等しくすれば、両流路の流量を実質同量にすることができる。試料を含む緩衝液を導入する穴２１の周辺には、必要なら、細胞を含む試料緩衝液の拡散を防ぐために拡散防止壁を設けてもよい。この場合、拡散防止壁の高さは、リザーバ２４の壁よりも低く、緩衝液は拡散防止壁より高い位置まで満たされている。
図２（ａ）は図１のＡ−Ａ位置、すなわち、リザーバ２４の中央位置で矢印方向に見た断面図であり、穴２１，２２および２３とこれらに連なる流路２１'、流路２２'および２３'には同じ液面高さの緩衝液が供給される状態を示している。また、穴２１には細胞が導入されている状態が示される。
穴２１に導入された細胞を含む緩衝液は、マイクロ流路２１'（たとえば、幅２０μｍ、深さ１５μｍ）を通過して、マイクロ流路２２'および２３'（たとえば、幅２０μｍ、深さ１５μｍ）から流入するシース流により、細胞を含む緩衝液の流れを挟んだ層流としてマイクロ流路２５（たとえば、幅２０μｍ、深さ１５μｍ）を流下する。マイクロ流路２５では、細胞を含む緩衝液はマイクロ流路２２'および２３'から流入するシース流に挟まれた層流となり、細胞は1列に並んで所定の間隔で流下するようになる。ここでは、各種の細胞を丸印、三角印、星印等の４種で表示した。マイクロ流路２５の最上流部には、細胞検出領域２６が設けられる。細胞検出領域２６の下流にはマイクロ流路２５の側面に開口３１'によりマイクロ流路２５と連通した細胞貯留部３１が備えられる。同様に、この下流には、それぞれ開口３２'、３３'、３４'、および３５'によりマイクロ流路２５と連通した細胞貯留部３２、３３、３４、および３５が設けられる。これらの開口は、高々細胞１個が通過するのが許容される大きさ（たとえば、幅１５μｍ、深さ１５μｍ）とされ、細胞貯留部は、たとえば、マイクロ流路２５に沿った長さが１５０μｍ、奥行き８０μｍ、深さ１５μｍのマイクロ流路２５に沿った細長い貯留部とされ、たとえば、１０μｍ間隔で配列される。マイクロ流路２５の最下流には細胞回収用の穴となる穴６１が設けられ、これを囲うリザーバ６２が設けられる。穴６１の構造は、穴２２と同様にすればよい。
４１，４２，４３，４４，４５は、それぞれ、独立したゲル電極、すなわち、電解質を含むゲル（導電性アガロース層）で満たされている電極（たとえば、１５μｍ×１５０μｍ、深さ１５μｍ）であり、細胞貯留部３１，３２，３３，３４，３５の開口３１'，３２'，３３'，３４'，３５'の反対側（細胞貯留部の底部）に設けられる。４０はゲル電極、すなわち、電解質を含むゲル（導電性アガロース層）で満たされている電極（たとえば、１５μｍ×７９０μｍ、深さ１５μｍ）であり、細胞貯留部３１，３２，３３，３４，３５の開口３１'，３２'，３３'，３４'，３５'の反対側にマイクロ流路２５に沿って設けられる。５１はゲル電極の一端部に設けられた基板１の上面に連通する開口であり、ゲル注入穴である。５２はゲル電極の他端部に設けられた基板１の上面に連通する開口であり、電極へのゲル注入時の空気抜きの穴である。この空気抜きの穴５２は必ずしも必要ではないが、電極へのゲル注入が十分に行われたことを確認する意味ではあったほうがよい。すなわち、ゲル注入が十分であれば、この空気抜きの穴５２からゲルが溢れ出すようになる。尚、ゲル電極４２〜４５については、図面が煩雑になるので、参照符号５１，５２は省略した。ゲル注入穴５１および空気抜きの穴５２は図面を分かりやすくするため、白抜きとし、ゲル電極４０〜４５は薄いドットで塗りつぶした表示とした。
図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ位置で矢印方向に見た断面図であり、ゲル電極４１〜４５のそれぞれと細胞貯留部３１，３２，３３，３４，３５の底部のそれぞれが離れている状態を、ゲル電極４１と細胞貯留部３１について示す。また、ゲル電極４０と流路２５の一面とが離れている状態を示す。図２（ｃ）は図１のＣ−Ｃ位置で矢印方向に見た断面図であり、ゲル電極４１〜４５のそれぞれと細胞貯留部３１，３２，３３，３４，３５の底部のそれぞれが狭い幅の開口（たとえば、１５μｍ×深さ１５μｍ）を介して接続されている状態、すなわち、ゲル電極４１〜４５のそれぞれと細胞貯留部３１，３２，３３，３４，３５のそれぞれの緩衝液が接触している状態を、ゲル電極４１と細胞貯留部３１について示す。また、ゲル電極４０と流路２５の一面とが狭い幅の開口（たとえば、１５μｍ×深さ１５μｍ）を介して接続されている状態、すなわち、ゲル電極４０と流路２５を流下する緩衝液が接触している状態を示す。それぞれのゲル電極にゲルが注入される際、上記狭い幅の開口（たとえば、１５μｍ×深さ１５μｍ）ではゲルの表面張力により、この開口を通してゲルが細胞貯留部３１，３２，３３，３４，３５あるいは流路２５に流出することはない。
ゲル電極４０，４１〜４５は、それぞれ、ゲル注入穴５１に挿入された接続線を介して電圧切り替え制御装置に接続される。各ゲル電極４０，４１〜４５の電位の制御については、後述する。緩衝液は接地電位に接続される。
７１は細胞検出装置であり、細胞検出領域２６を通過する細胞を検出する。細胞検出は、たとえば、ＣＣＤカメラによって細胞の実像を検出するものでも良く、細胞が蛍光標識されていれば、蛍光検出としてもよい。さらには、ミュー散乱、レイリー散乱等の散乱光を利用するものとしてもよい。細胞検出装置７１の信号はパソコン７２に送られ、細胞検出装置７１の検出した細胞を分類する。パソコン７２は分類結果にしたがって、検出された細胞を細胞貯留部３１〜３５のいずれの細胞貯留部に取り込むか判断する。併せて、細胞（緩衝液）の流下速度を基礎として、当該細胞がその細胞貯留部の開口の位置を流下するとき、細胞貯留部の底部の電極に所定の電位を加えるように電圧切り替え制御装置７５に細胞貯留部の底部の電極の位置信号と電圧信号を含む制御信号７４を送る。
ここで、注意しなければならないのは、細胞検出領域２６で検出された細胞が細胞貯留部に取り込まれるタイミングである。すなわち、図１において、細胞貯留部３４の開口３４'の位置にある星印の細胞９１は、細胞検出領域２６で検出された後マイクロ流路２５を流下して、３つの細胞貯留部３１，３２および３４を通り過ぎた後の４つ目の細胞貯留部３４に達したときに細胞貯留部３４に取り込まれることになる。一方、星印の細胞９２が細胞検出領域２６で検出された後、マイクロ流路２５を流下しているとき、丸印の細胞９３が細胞検出領域２６で検出されると、星印の細胞９２が細胞貯留部３４に達するよりも早く丸印の細胞９３が細胞貯留部３１に達するから、丸印の細胞９３が細胞貯留部３１に達した時点で細胞貯留部３１に丸印の細胞９３を取り込むことが必要である。さらには、細胞（緩衝液）の流下速度によっては、全く同じ時点で二つ以上の細胞貯留部に細胞を取り込むことになる可能性もある。パソコン７２はこれらのことも考慮して電圧切り替え制御装置７５に制御信号７４を送るものとする。
穴２１に入れられた細胞が緩衝液とともに流下して、穴２１に入れられた細胞がなくなったら、すなわち、細胞検出領域２６で細胞が検出されなくなったら、操作者は細胞貯留部に取り込まれた細胞を排出する段階になったことを操作信号７０としてパソコン７２に与える。その後、リザーバ２４に十分な緩衝液を追加して、マイクロ流路２１'、２５に細胞が残らないように洗浄する。パソコン７２は電圧切り替え制御装置７９に信号７３を送り、細胞貯留部の一つ、たとえば、細胞貯留部３４の底部の電極４４に所定の電位を加え、細胞貯留部３４に貯留されている星印の細胞を開口３４'を介してマイクロ流路２５に排出してマイクロ流路２５を介して回収用の穴６１から星印の細胞を回収する。このとき、他の細胞貯留部３１〜３３の底部に対応する電極４１〜４３に所定の電位を加え、これら細胞貯留部３１〜３３に貯留されている細胞を安定して細胞貯留部内に保持する。この後、しばらく、マイクロ流路２５に緩衝液を流して、マイクロ流路２５を洗浄する、この後、他の細胞貯留部３３の底部の電極４３に所定の電位を加え、細胞貯留部３３に貯留されている菱形印の細胞を開口３３'を介してマイクロ流路２５に排出してマイクロ流路２５を介して回収用の穴６１から菱形印の細胞を回収する。以下、順次、細胞貯留部に貯留されている細胞を回収用の穴６１から回収する。
電極４１〜４５および電極４０に加える電圧について説明する。操作者は細胞を分類して細胞貯留部に細胞を取り込む段階であるか、細胞貯留部に取り込まれた細胞を排出する段階であるかを操作信号７０としてパソコンに与える。操作者は細胞精製装置の使用に必要なその他の情報も操作信号７０としてパソコン７２に与える。
電圧切り替え制御装置７５には電極４１〜４５のゲル注入穴に挿入された接続線が設けられるとともに、電圧源７６，７７および７８が接続される。細胞の電位は細胞表面の糖鎖によるものと考えられているため、弱い負電位を持っているので、電圧源７６は細胞を細胞貯留部に取り込むための高い正電位の電圧（＋Ｖ1、たとえば＋５Ｖ）を供給する。電圧源７７は細胞を細胞貯留部に取り込む段階で細胞貯留部に取り込まれた細胞を安定に細胞貯留部に保持しておくための低い正電位の電圧（＋Ｖ2、たとえば＋０．５Ｖ）を供給する。電圧源７８は細胞貯留部に取り込まれた細胞を細胞貯留部から排出する段階で細胞貯留部から細胞を排出するための高い負電位の電圧（−Ｖ3、たとえば−１０Ｖ）を供給する。また、細胞貯留部に取り込まれた細胞を細胞貯留部から排出する段階でも、一つの細胞貯留部から細胞を排出しているときには、他の細胞貯留部では細胞を安定に保持しておくための低い正電位の電圧（＋Ｖ2、たとえば＋０．５Ｖ）を電圧源７７から供給する。これら電圧（＋Ｖ1）、電圧（＋Ｖ2）および電圧（−Ｖ3）の相対的な関係を電圧源
７６〜７８、電圧切り替え制御装置７５の下部に折れ線で示す。ここで、細胞の取り込み段階では、タイミングに応じて、電圧（＋Ｖ1）、電圧（＋Ｖ2）が選択的に採用される。すなわち、制御信号７４は電極４１〜４５に加える電圧の大きさのみならず電圧印加のタイミングをも含むものである。
電圧切り替え制御装置７９には電極４０のゲル注入穴に挿入された接続線が設けられるとともに、電圧源８０および電圧源８１が接続される。電圧源８１は細胞を細胞貯留部に取り込む段階の間、連続的に負電位の電圧（−Ｖ4、たとえば−５Ｖ）を供給する。電圧源８０は細胞貯留部に取り込まれた細胞を細胞貯留部から排出する段階の間、連続的に正電位の電圧（＋Ｖ1）を供給する。これら電圧（＋Ｖ1）および電圧（−Ｖ4）の相対的な関係を電圧源８０および８１、電圧切り替え制御装置７９の下部に折れ線で示す。すなわち、制御信号７３は電極４０に加える電圧を、細胞の取り込み段階か細胞貯留部から排出する段階かで電圧を切り替える信号である。
図１では、作図の便宜上、電極４１〜４５の電圧切り替え制御装置７５と電極４０の電圧切り替え制御装置７９を別のものとして示したが、これは一体のものとしてよい。その場合、電圧源７７と電圧源８０とは一つにしてよい。
図３は、本発明の他の実施例の一つとして、上流部を細胞精製装置（セルソーター）とし、その下流部を細胞・微粒子分離装置としたシステム構成の一例を模式的に示す平面図である。図１と対比して容易に分かるように、細胞貯留部３１，３２，３３，３４，３５および電極４１〜４５および電極４０の部分の構成は図１の構成と同じである。マイクロ流路２５がこの下流にまで延伸され、その両側に細胞貯留部３１，３２，３３，３４，３５および電極４１〜４５および電極４０に対応するとともに、同じ構造の微粒子貯留部１６，１７，１８，１９，２０および電極５１〜５５および電極１０が設けられる。これら微粒子貯留部１６，１７，１８，１９，２０および電極５１〜５５および電極１０の構成は細胞貯留部３１，３２，３３，３４，３５および電極４１〜４５および電極４０と同様であり、マイクロ流路２５をはさんで対称に構成されている。なお、マイクロ流路２５の最上流部、最下流部および中間位置で緩衝液が接地される。これにより、細胞精製装置の部分と細胞・微粒子分離装置の部分が電気的に干渉することが防止できる。
図３では、細胞と微粒子とが混合された試料がマイクロ流路２５を流下するのを分離することになる。便宜上、細胞は黒で塗りつぶした表示とし、微粒子は白抜きで表示するものとした。上流部で細胞を細胞貯留部３１，３２，３３，３４，３５に取り込み、下流部で弱い正電位を持つ微粒子を分離する。ここでは、細胞検出装置７１は細胞検出領域２６を通過する細胞のみならず微粒子をも検出する。細胞検出装置７１の信号はパソコン７２に送られ、細胞検出装置７１の検出した細胞、微粒子を分類する。パソコン７２は分類結果にしたがって、検出された細胞を細胞貯留部３１〜３５、微粒子貯留部１６〜２０のいずれに取り込むか判断する。この判断結果と取り込みのタイミングに応じた信号を、細胞については信号７３，７４として電圧切り替え制御装置７５，７９に送り、微粒子については信号８３，８４として電圧切り替え制御装置８５，８６に送る。
細胞の取り込み、排出については、図１で説明したとおりであるので、ここの説明は省略するが、微粒子は正電位を持つものとしているので、電極に印加する電位の極性が逆となる。すなわち、電圧源７６'は微粒子を微粒子貯留部に取り込むための高い負電位の電圧（−Ｖ1、たとえば−５Ｖ）を供給する。電圧源７７'は微粒子を微粒子貯留部に取り込む段階で微粒子貯留部に取り込まれた微粒子を安定に微粒子貯留部に保持しておくための低い正電位の電圧（＋Ｖ2、たとえば＋０．５Ｖ）を供給する。電圧源７８'は微粒子貯留部に取り込まれた微粒子を微粒子貯留部から排出する段階で微粒子貯留部から微粒子を排出するための高い正電位の電圧（＋Ｖ3、たとえば＋１０Ｖ）を供給する。また、微粒子貯留部に取り込まれた微粒子を微粒子貯留部から排出する段階でも、一つの微粒子貯留部から微粒子を排出しているときには、他の微粒子貯留部では微粒子を安定に保持しておくための低い負電位の電圧（−Ｖ2、たとえば−０．５Ｖ）を電圧源７７'から供給する。これら電圧（−Ｖ1）、電圧（−Ｖ2）および電圧（＋Ｖ3）の相対的な関係を電圧源７６'〜７８'、電圧切り替え制御装置７５の下部に折れ線で示す。ここで、微粒子の取り込み段階では、タイミングに応じて、電圧（−Ｖ1）、電圧（−Ｖ2）が選択的に採用される。すなわち、制御信号８３は電極４１〜４５に加える電圧の大きさのみならず電圧印加のタイミングをも含むものである。
電圧切り替え制御装置８６には電極４０のゲル注入穴に挿入された接続線が設けられるとともに、電圧源８０'および電圧源８１'が接続される。電圧源８１'は微粒子を微粒子貯留部に取り込む段階の間、連続的に正電位の電圧（＋Ｖ4、たとえば＋５Ｖ）を供給する。電圧源８０'は微粒子貯留部に取り込まれた微粒子を微粒子貯留部から排出する段階の間、連続的に負電位の電圧（−Ｖ1）を供給する。これら電圧（−Ｖ1）および電圧（＋Ｖ4）の相対的な関係を電圧源８０'および８１'、電圧切り替え制御装置８６の下部に折れ線で示す。すなわち、制御信号８４は電極４０に加える電圧を、微粒子の取り込み段階か微粒子貯留部から排出する段階かで電圧を切り替える信号である。
なお、図３の実施例において、細胞貯留部３１〜３５、微粒子貯留部１６〜２０を配列する位置をマイクロ流路２５に対して互いに反対側としたのは以下の理由であるが、これは、同じ側としても、本質的には支障はない。細胞および微粒子の取り込み段階では、電極４０は負電位とされているので、負電位を持つ細胞はマイクロ流路２２'から供給される緩衝液によるシース流側に沿って流れ、正電位を持つ微粒子はマイクロ流路２３'から供給される緩衝液によるシース流側に沿って流れる。したがって、細胞貯留部３１〜３５をマイクロ流路２２'から供給される緩衝液によるシース流側に設け、微粒子貯留部１６〜２０をマイクロ流路２３'から供給される緩衝液によるシース流側に設けるのが細胞および微粒子の取り込みに有利である。
図３の例においても、それぞれの貯留部に貯留された細胞、微粒子を排出する段階では、図１の例で説明したと同様に、他の貯留部から排出された細胞、微粒子による汚染を受けないように、緩衝液で洗浄しながら、段階的に排出することが重要である。
図４は、本発明の他の実施例の一つである細胞精製装置（セルソーター）のシステム構成の一例を模式的に示す平面図である。図１に示した実施例と本質的に同じ構造であり、同じ構成要素には同じ参照符号を付した。図４と図１とを対比して容易に分かるように、図４に示す実施例では、マイクロ流路２５を流下する細胞の密度が、図１に示す実施例のそれよりも高い。その結果、マイクロ流路２５の最上流部の細胞検出領域２６には、一時に、複数（図４の例では三つであるがこれに限定されない。）の細胞が存在している。ここで、図４に示す実施例の構造は、図１に示す実施例のそれと本質的に同じである。しかし、図４に示す実施例のマイクロ流路２２'およびマイクロ流路２３'の幅のみが、図１に示す実施例のマイクロ流路２２'およびマイクロ流路２３'の幅に比較して狭いものとされている。他の構造は同じである。
マイクロ流路２２'およびマイクロ流路２３'から供給される緩衝液は、マイクロ流路２１'を緩衝液とともに流下する細胞をマイクロ流路２５で、シース流に挟まれた層流として、細胞がその層流を１列に並んで所定の間隔で流下するようにさせるものである。したがって、マイクロ流路２５を緩衝液とともに流下する細胞の密度は、マイクロ流路２１'を流下する緩衝液の量とマイクロ流路２２'および２３'から流入する緩衝液の量の比により変化する。
図５（ａ）、（ｂ）はこのことを模式的に説明する図である。図５（ａ）は一つの細胞とともにマイクロ流路２１'を流下する緩衝液の量１０１が３Ｖ0であり、マイクロ流路２２'および２３'から流入する緩衝液の量１０２および１０３がそれぞれ実質的に同じ３Ｖ0である場合を説明する図である。図５（ｂ）は一つの細胞とともにマイクロ流路２１'を流下する緩衝液の量１０１に対してマイクロ流路２２'および２３'のそれぞれから流入する緩衝液の量１０２’および１０３’が１／３の場合を説明する図である。図５（ａ）では、一つの細胞が緩衝液の量９Ｖ0（＝３Ｖ0×３）とともにマイクロ流路２５に流入するのに対して、図５（ｂ）では、一つの細胞が緩衝液の量５Ｖ0（＝３Ｖ0＋Ｖ0＋Ｖ0）とともにマイクロ流路２５に流入する。
すなわち、図５（ａ）に示す例では、図５（ｂ）に示す例とくらべて、マイクロ流路２２'およびマイクロ流路２３'から供給される緩衝液は１／３であるため、マイクロ流路２５を流下する細胞の密度は、９／５に増加するのである。ここで、マイクロ流路２２'およびマイクロ流路２３'から供給される緩衝液はマイクロ流路２１’から流入する細胞をマイクロ流路２５内の層流に整列させて流下させる目的もあるから、それぞれのマイクロ流路の幅は、このことも考慮した設計とすることが必要である。
図６は細胞検出領域と該領域内に存在する細胞画像の識別を説明する図である。図６には、細胞検出領域２６に三つの細胞９３1，９３2，９３3が存在する。１１１，１１２および１１３は、それぞれの細胞の細胞画像の識別領域である。細胞検出領域２６は細胞の実像を検出するＣＣＤカメラを備える細胞検出装置７１により、細胞が３個通過するごとにＣＣＤカメラにより撮像される。細胞検出装置７１の信号はパソコン７２に送られる。パソコン７２は細胞検出装置７１の検出した細胞画像の信号を識別領域１１１，１１２および１１３のそれぞれについて識別領域内の画像を、あらかじめ準備されている細胞画像と対比して細胞を分類する。パソコン７２は分類結果にしたがって、検出された細胞を細胞貯留部３１〜３５のいずれの細胞貯留部に取り込むか判断し、この結果と細胞の流下速度に応じて細胞貯留部に対応する電極の電位を制御する。なお、図６に示す長さＬは、細胞貯留部３１〜３５の開口３１'，３２'，３３'，３４'，３５'の入り口幅の長さを示す。すなわち、細胞の流下の密度を上げる場合、隣接する細胞間の距離が、ほぼ入り口幅の長さ程度とより大きくなるようにして、異なった分類の細胞が一つの細胞貯留部に取り込まれないようにすることが必要である。
図４に示す実施例では、複数の細胞を単位として細胞検出領域２６でワンショットで取り込んでパソコン７２で処理して細胞貯留部３１〜３５に取り込むものである。したがって、細胞検出領域２６内の細胞の撮像を１／２，０００［Ｓ］の高速で行い、ワンショットで取り込む細胞検出領域２６内の細胞の数を１０とすれば、結果として、１秒間に２０，０００個の細胞の処理が出来ることになる。ワンショットで細胞検出装置７１に取り込まれた１０個の細胞画像は、パソコン７２により細胞ごとに、細胞の情報解析を行うが、これには画像のみならず、細胞の重心位置の評価も行うものとする。細胞の重心位置の情報に基づいて各細胞の重心間距離を評価するとともに細胞の判定をすることにより、より高精度に細胞の判定が出来る。
上述の実施例では、図１と図４との対比の形で細胞の流下密度を大きくした場合の工夫として説明したが、例えば、図１の実施例において、マイクロ流路２５を流下する緩衝液の流下速度が大きい場合に、マイクロ流路２５の長さ方向に細胞検出領域２６を大きくとり、この領域に複数の細胞が存在する状態で撮像してスループットを向上させるようにすることも出来る。
本発明の細胞精製装置（セルソーター）のシステム構成の１例を模式的に示す平面図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ位置で矢印方向に見た断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ位置で矢印方向に見た断面図（ｃ）は図１のＣ−Ｃ位置で矢印方向に見た断面図である。 本発明の他の実施例の一つとして、上流部を細胞精製装置（セルソーター）とし、その下流部を細胞・微粒子分離装置としたシステム構成の一例を模式的に示す平面図である。 本発明の他の実施例の一つである細胞精製装置（セルソーター）のシステム構成の一例を模式的に示す平面図である。 （ａ）、（ｂ）はマイクロ流路２５を緩衝液とともに流下する細胞の密度が、マイクロ流路２１'を流下する緩衝液の量とマイクロ流路２２'および２３'から流入する緩衝液の量の比により変化することを模式的に説明する図である。 細胞検出領域と該領域内に存在する細胞画像の識別を説明する図である。
符号の説明
１００…セルソーター、１…基板、２…ラミネートフィルム、１０，１１，１２，１３，１４，１５…ゲル電極、２１，２２，２３，６１…穴、２１'，２２'，２３'，２５…流路、２４，６２…リザーバ、１６，１７，１８，１９，２０…微粒子貯留部、１６'，１７'，１８'，１９'，２０'…微粒子貯留部の開口、３１，３２，３３，３４，３５…細胞貯留部、３１'，３２'，３３'，３４'，３５'…細胞貯留部の開口、４０，４１，４２，４３，４４，４５…ゲル電極、５１…ゲル注入穴、５２…空気抜きの穴、７１…細胞検出装置、７２…パソコン、７３，７４，８３，８４…制御信号、７５，７９，８５，８６…電圧切り替え制御装置、９１，９２，９３，９３1，９３2，９３3，９４…細胞、１０１，１０２，１０３，１０２’，１０３’…緩衝液の量、１１１，１１２，１１３…それぞれの細胞の細胞画像の識別領域。

Claims (21)

  1. 細胞を緩衝液とともに供給する手段、
    前記細胞を前記緩衝液の層流として流下させる手段、
    前記緩衝液の層流の前記細胞を個々に光学的に検出する領域、
    前記緩衝液の層流の前記細胞を光学的に検出する領域より下流側に、前記緩衝液の層流に沿って流下方向に所定の間隔で配置された複数の細胞貯留部、
    前記複数の細胞貯留部のそれぞれを前記緩衝液の層流に対して連通させるとともに前記細胞１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
    前記複数の細胞貯留部の前記開口部と反対側の位置に、前記複数の細胞貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、
    前記複数の第１の電極のそれぞれを前記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
    前記緩衝液の層流に対して、前記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、
    前記第２の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、および
    前記緩衝液の層流の最下流の位置で流下してきた前記緩衝液を貯留する手段、
    を基板上に備えることを特徴とする細胞精製チップ。
  2. 基板、該基板上に構成される細胞を含む緩衝液を流下させるための第１の流路、該第１の流路を挟み該第１の流路の両側から細胞を含まない緩衝液を流下させる第２及び第３の流路、前記第１の流路の緩衝液と第２および第３の流路の緩衝液が合流して１本の流路となって緩衝液を流下させる第４の流路、前記第４の流路に設けられ前記緩衝液とともに流下する細胞を検出する細胞検出領域、該細胞検出領域の下流で前記第４の流路に沿って細胞１個の通過を許容する開口を介して設けられた複数の細胞貯留部、該複数の細胞貯留部に対応して独立に設けられた電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、該複数の第１の電極のそれぞれを前記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、前記第４の流路に沿って前記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、ならびに前記第２の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、を備えるとともに、前記第１の流路から第４の流路を流下する緩衝液が共通の液面位置を有するリザーバから供給され、前記第４の流路の最下流の位置に流下した緩衝液を貯留するためのリザーバを備えることを特徴とする細胞精製チップ。
  3. 前記第１の電極、および前記第２の電極の電解質を含むゲルが導電性アガロース層である請求項１または２記載の細胞精製チップ。
  4. 細胞を緩衝液とともに供給する手段、
    前記細胞を前記緩衝液の層流として流下させる手段、
    前記緩衝液の層流の前記細胞を光学的に検出する領域、
    前記緩衝液の層流の前記細胞を光学的に検出する領域より下流側に、前記緩衝液の層流に沿って所定の間隔で配置された複数の細胞貯留部、
    前記複数の細胞貯留部のそれぞれを前記緩衝液の層流に対して連通させるとともに前記細胞１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
    前記複数の細胞貯留部の前記開口部と反対側の位置に、前記複数の細胞貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、
    前記複数の第１の電極のそれぞれを前記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
    前記緩衝液の層流に対して、前記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、
    前記第２の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、および
    前記緩衝液の層流の最下流の位置で流下してきた前記緩衝液を貯留する手段、を基板上に備えたチップを設置するための手段、ならびに
    前記緩衝液の層流の細胞を光学的に検出し、前記緩衝液の層流として流下する前記細胞を個々に所定の基準で分類する、光学的検出／分類手段、
    前記光学的検出／分類手段により分類された細胞が、細胞の分類が対応する前記細胞貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、および
    前記細胞貯留部に貯留された細胞を前記緩衝液の層流に放出するとき、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記複数の第１の電極の一つの電極の電位を前記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
    を備えることを特徴とする細胞精製装置。
  5. 基板、該基板上に構成される細胞を含む緩衝液を流下させるための第１の流路、該第１の流路を挟み該第１の流路の両側から細胞を含まない緩衝液を流下させる第２及び第３の流路、前記第１の流路の緩衝液と第２および第３の流路の緩衝液が合流して１本の流路となって緩衝液を流下させる第４の流路、前記第４の流路に設けられ前記緩衝液とともに流下する細胞を検出する細胞検出領域、該細胞検出領域の下流で前記第４の流路に沿って細胞１個の通過を許容する開口を介して設けられた複数の細胞貯留部、該複数の細胞貯留部に対応して独立に設けられた電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、該複数の第１の電極のそれぞれを前記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、前記第４の流路に沿って前記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、ならびに前記第２の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、を備えるとともに、前記第１の流路から第４の流路を流下する緩衝液が共通の液面位置を有するリザーバから供給され、前記第４の流路の最下流の位置に流下した緩衝液を貯留するためのリザーバを備えたチップを設置する手段を備えるとともに、
    前記細胞検出領域において細胞を検出し、分類する手段、
    前記分類された細胞が、細胞の分類が対応する前記細胞貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記複数の第１の電極の一つの電極の電位を前記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、および
    前記細胞貯留部に貯留された細胞を前記第４の流路に放出するとき、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
    を備えることを特徴とする細胞精製装置。
  6. 前記第１の電極、および前記第２の電極の電解質を含むゲルが導電性アガロース層である請求項４または５記載の細胞精製装置。
  7. 前記緩衝液が接地電位とされ、前記第１の電極は前記細胞貯留部に細胞を取り込む時は高い正電位、前記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い正電位とされ、前記第２の電極は前記細胞貯留部に細胞を取り込む時および前記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い負電位とされ、前記第１の電極は前記細胞貯留部に貯留された細胞を前記第４の流路に放出するときは高い負電位とされ、前記第２の電極は前記細胞貯留部に貯留された細胞を前記第４の流路に放出するときは低い正電位とされた請求項４または５記載の細胞精製装置。
  8. 細胞および微粒子を緩衝液とともに供給する手段、
    前記細胞および前記微粒子を前記緩衝液の層流として流下させる手段、
    前記緩衝液の層流の前記細胞および前記微粒子を個々に光学的に検出する領域、
    前記緩衝液の層流の前記細胞および前記微粒子を光学的に検出する領域より下流側に、前記緩衝液の層流に沿って流下方向に所定の間隔で配置された複数の細胞貯留部および複数の微粒子貯留部、
    前記複数の細胞貯留部のそれぞれを前記緩衝液の層流に対して連通させるとともに前記細胞１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
    前記複数の微粒子貯留部のそれぞれを前記緩衝液の層流に対して連通させるとともに前記微粒子１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
    前記細胞貯留部の前記開口部と反対側の位置に、前記複数の細胞貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、
    前記複数の第１の電極のそれぞれを前記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
    前記緩衝液の層流に対して、前記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、
    前記第２の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、
    前記微粒子貯留部の前記開口部と反対側の位置に、前記複数の微粒子貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第３の電極、
    前記複数の第３の電極のそれぞれを前記複数の微粒子貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
    前記緩衝液の層流に対して、前記微粒子貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第４の電極、
    前記第４の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、ならびに
    前記緩衝液の層流の最下流の位置で流下してきた前記緩衝液を貯留する手段、
    を基板上に備えることを特徴とする細胞・微粒子分離チップ。
  9. 基板、該基板上に構成される細胞・微粒子を含む緩衝液を流下させるための第１の流路、該第１の流路を挟み該第１の流路の両側から細胞・微粒子を含まない緩衝液を流下させる第２及び第３の流路、前記第１の流路の緩衝液と第２および第３の流路の緩衝液が合流して１本の流路となって緩衝液を流下させる第４の流路、前記第４の流路に設けられ前記緩衝液とともに流下する細胞・微粒子を検出する細胞・微粒子検出領域、該細胞・微粒子検出領域の下流で前記第４の流路に沿って細胞１個の通過を許容する開口を介して設けられた複数の細胞貯留部、該複数の細胞貯留部に対応して独立に設けられた電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、該複数の第１の電極のそれぞれを前記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、前記第４の流路に沿って前記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、前記第２の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、前記複数の細胞貯留部下流で前記第４の流路に沿って微粒子１個の通過を許容する開口を介して設けられた複数の微粒子貯留部、該複数の微粒子貯留部に対応して独立に設けられた電解質を含むゲルよりなる複数の第３の電極、該複数の第３の電極のそれぞれを前記複数の微粒子貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、前記第４の流路に沿って前記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第４の電極、ならびに前記第４の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口
    を備えるとともに、前記第１の流路から第４の流路を流下する緩衝液が共通の液面位置を有するリザーバから供給され、前記第４の流路の最下流の位置に流下した緩衝液を貯留するためのリザーバを備えることを特徴とする細胞・微粒子精製チップ。
  10. 前記第１の電極から前記第４の電極の電解質を含むゲルが導電性アガロース層である請求項９記載の細胞・微粒子精製チップ。
  11. 細胞および微粒子を緩衝液とともに供給する手段、
    前記細胞および前記微粒子を前記緩衝液の層流として流下させる手段、
    前記緩衝液の層流の前記細胞および前記微粒子を光学的に検出する領域、
    前記緩衝液の層流の前記細胞および前記微粒子を光学的に検出する領域より下流側に、前記緩衝液の層流に沿って所定の間隔で配置された複数の細胞貯留部、
    前記複数の細胞貯留部のそれぞれを前記緩衝液の層流に対して連通させるとともに前記細胞１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
    前記緩衝液の層流の前記細胞および前記微粒子を光学的に検出する位置より下流側に、前記緩衝液の層流に沿って所定の間隔で配置された複数の微粒子貯留部、
    前記複数の微粒子貯留部のそれぞれを前記緩衝液の層流に対して連通させるとともに前記微粒子１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
    前記複数の細胞貯留部の前記開口部と反対側の位置に、前記複数の細胞貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、
    前記複数の第１の電極のそれぞれを前記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
    前記緩衝液の層流に対して、前記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、
    前記第２の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、
    前記複数の微粒子貯留部の前記開口部と反対側の位置に、前記複数の微粒子貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第３の電極、
    前記複数の第３の電極のそれぞれを前記複数の微粒子貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
    前記緩衝液の層流に対して、前記微粒子貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第４の電極、
    前記第４の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、ならびに
    前記緩衝液の層流の最下流の位置で流下してきた前記緩衝液を貯留する手段、
    を基板上に備えたチップを設置する手段を備えるとともに、
    前記緩衝液の層流の前記細胞および前記微粒子を光学的に検出し、前記緩衝液の層流として流下する前記細胞および前記微粒子を個々に所定の基準で分類する、光学的検出／分類手段、
    前記光学的検出／分類手段により分類された細胞が、細胞の分類が対応する前記細胞貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
    前記細胞貯留部に貯留された細胞を前記緩衝液の層流に放出するとき、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記複数の第１の電極の一つの電極の電位を前記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
    前記光学的に検出する手段により分類された微粒子が、微粒子の分類が対応する前記微粒子貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記第３の電極の電位を前記第４の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、ならびに
    前記微粒子貯留部に貯留された微粒子を前記緩衝液の層流に放出するとき、該微粒子貯留部に対応して独立に形成された前記複数の第３の電極の一つの電極の電位を前記第４の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
    を備えることを特徴とする細胞・微粒子精製装置。
  12. 基板、該基板上に構成される細胞・微粒子を含む緩衝液を流下させるための第１の流路、該第１の流路を挟み該第１の流路の両側から細胞・微粒子を含まない緩衝液を流下させる第２及び第３の流路、前記第１の流路の緩衝液と第２および第３の流路の緩衝液が合流して１本の流路となって緩衝液を流下させる第４の流路、前記第４の流路に設けられ前記緩衝液とともに流下する細胞・微粒子を検出する細胞・微粒子検出領域、該細胞・微粒子検出領域の下流で前記第４の流路に沿って細胞１個の通過を許容する開口を介して設けられた複数の細胞貯留部、該複数の細胞貯留部に対応して独立に設けられた電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、該複数の第１の電極のそれぞれを前記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、前記第４の流路に沿って前記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、前記第２の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、前記複数の細胞貯留部の下流で前記第４の流路に沿って微粒子１個の通過を許容する開口を介して設けられた複数の微粒子貯留部、該複数の微粒子貯留部に対応して独立に設けられた電解質を含むゲルよりなる複数の第３の電極、該複数の第３の電極のそれぞれを前記複数の微粒子貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、ならびに前記第４の流路に沿って前記微粒子貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第４の電極、前記第４の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口を備えるとともに、前記第１の流路から第４の流路を流下する緩衝液が共通の液面位置を有するリザーバから供給され、前記第４の流路の最下流の位置に流下した緩衝液を貯留するためのリザーバを備えたチップを設置する手段を備えるとともに、
    前記細胞・微粒子検出領域において細胞を検出し、分類する手段、
    前記分類された細胞が、細胞の分類が対応する前記細胞貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記複数の第１の電極の一つの電極の電位を前記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
    前記細胞貯留部に貯留された細胞を前記第４の流路に放出するとき、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
    前記細胞・微粒子検出領域において微粒子を検出し、分類する手段、
    前記分類された微粒子が、微粒子の分類が対応する前記微粒子貯留部の開口部を通過する時、該微粒子貯留部に対応して独立に形成された前記複数の第３の電極の一つの電極の電位を前記第４の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、および
    前記微粒子貯留部に貯留された微粒子を前記第４の流路に放出するとき、該微粒子貯留部に対応して独立に形成された前記第３の電極の電位を前記第４の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
    を備えることを特徴とする細胞・微粒子精製装置。
  13. 前記第１の電極から前記第４の電極の電解質を含むゲルが導電性アガロース層である請求項１２記載の細胞・微粒子精製装置。
  14. 前記緩衝液が前記複数の細胞貯留部の最上流部、前記複数の細胞貯留部と前記複数の微粒子貯留部との結合部および前記複数の微粒子貯留部の最下流部のそれぞれで接地電位とされ、前記第１の電極は前記細胞貯留部に細胞を取り込む時は高い正電位、前記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い正電位とされ、前記第２の電極は前記細胞貯留部に細胞を取り込む時および前記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い負電位とされ、前記第１の電極は前記細胞貯留部に貯留された細胞を前記第４の流路に放出するときは高い負電位とされ、前記第２の電極は前記細胞貯留部に貯留された細胞を前記第４の流路に放出するときは低い正電位とされ、前記第３の電極は前記微粒子貯留部に細胞を取り込む時は高い負電位、前記取り込まれた微粒子貯留部に微粒子を保持しているときは低い負電位とされ、前記第２の電極は前記微粒子貯留部に微粒子を取り込む時および前記取り込まれた微粒子貯留部に微粒子を保持しているときは低い正電位とされ、前記第１の電極は前記微粒子貯留部に貯留された微粒子を前記第４の流路に放出するときは高い正電位とされ、前記第２の電極は前記微粒子貯留部に貯留された微粒子を前記第４の流路に放出するときは低い負電位とされた請求項１１または１２記載の細胞・微粒子精製装置。
  15. 細胞を緩衝液とともに供給する手段、
    前記細胞を前記緩衝液の層流として流下させる手段、
    前記緩衝液の層流の前記細胞の複数個を同時に光学的に検出する領域、
    前記緩衝液の層流の前記細胞の複数個を同時に光学的に検出する領域より下流側に、前記緩衝液の層流に沿って所定の間隔で配置された複数の細胞貯留部、
    前記複数の細胞貯留部のそれぞれを前記緩衝液の層流に対して連通させるとともに前記細胞１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
    前記複数の細胞貯留部の前記開口部と反対側の位置に、前記複数の細胞貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、
    前記複数の第１の電極のそれぞれを前記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
    前記緩衝液の層流に対して、前記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、
    前記第２の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、および
    前記緩衝液の層流の最下流の位置で流下してきた前記緩衝液を貯留する手段、
    を基板上に備えたチップを設置するための手段、ならびに
    前記緩衝液の層流の前記細胞の複数個を同時に光学的に検出し、前記緩衝液の層流として流下する前記複数個の細胞を個々に所定の基準で分類する、光学的検出／分類手段、
    前記光学的検出／分類手段により分類された複数個の個々の細胞が、細胞の分類が対応する前記細胞貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、および
    前記細胞貯留部に貯留された細胞を前記緩衝液の層流に放出するとき、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記複数の第１の電極の一つの電極の電位を前記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
    を備えることを特徴とする細胞精製装置。
  16. 基板、該基板上に構成される細胞を含む緩衝液を流下させるための第１の流路、該第１の流路を挟み該第１の流路の両側から細胞を含まない緩衝液を流下させる第２及び第３の流路、前記第１の流路の緩衝液と第２および第３の流路の緩衝液が合流して１本の流路となって緩衝液を流下させる第４の流路、前記第４の流路に設けられ前記緩衝液とともに流下する複数個の細胞を同時に検出する細胞検出領域、該細胞検出領域の下流で前記第４の流路に沿って細胞１個の通過を許容する開口を介して設けられた複数の細胞貯留部、該複数の細胞貯留部に対応して独立に設けられた電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、該複数の第１の電極のそれぞれを前記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、前記第４の流路に沿って前記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、ならびに前記第２の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、を備えるとともに、前記第１の流路から第４の流路を流下する緩衝液が共通の液面位置を有するリザーバから供給され、前記第４の流路の最下流の位置に流下した緩衝液を貯留するためのリザーバを備えたチップを設置する手段を備えるとともに、
    前記細胞検出領域において複数個の細胞を同時に検出し、該複数個の細胞のそれぞれを分類する手段、
    前記分類された複数個の細胞のそれぞれが、細胞の分類が対応する前記細胞貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記複数の第１の電極の一つの電極の電位を前記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、および
    前記細胞貯留部に貯留された細胞を前記第４の流路に放出するとき、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
    を備えることを特徴とする細胞精製装置。
  17. 前記第１の電極、および前記第２の電極の電解質を含むゲルが導電性アガロース層である請求項１５または１６記載の細胞精製装置。
  18. 前記緩衝液が接地電位とされ、前記第１の電極は前記細胞貯留部に細胞を取り込む時は高い正電位、前記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い正電位とされ、前記第２の電極は前記細胞貯留部に細胞を取り込む時および前記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い負電位とされ、前記第１の電極は前記細胞貯留部に貯留された細胞を前記第４の流路に放出するときは高い負電位とされ、前記第２の電極は前記細胞貯留部に貯留された細胞を前記第４の流路に放出するときは低い正電位とされた請求項１５または１６記載の細胞精製装置。
  19. 細胞および微粒子を緩衝液とともに供給する手段、
    前記細胞および前記微粒子を前記緩衝液の層流として流下させる手段、
    前記緩衝液の層流の前記細胞および前記微粒子の複数個を同時に光学的に検出する領域、
    前記緩衝液の層流の前記細胞および前記微粒子の複数個を同時に光学的に検出する領域より下流側に、前記緩衝液の層流に沿って所定の間隔で配置された複数の細胞貯留部、
    前記複数の細胞貯留部のそれぞれを前記緩衝液の層流に対して連通させるとともに前記細胞１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
    前記緩衝液の層流の前記細胞および前記微粒子を光学的に検出する位置より下流側に、前記緩衝液の層流に沿って所定の間隔で配置された複数の微粒子貯留部、
    前記複数の微粒子貯留部のそれぞれを前記緩衝液の層流に対して連通させるとともに前記微粒子１個相当の通過を許す大きさの複数の開口部、
    前記複数の細胞貯留部の前記開口部と反対側の位置に、前記複数の細胞貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第１の電極、
    前記複数の第１の電極のそれぞれを前記複数の細胞貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
    前記緩衝液の層流に対して、前記細胞貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第２の電極、
    前記第２の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、
    前記複数の微粒子貯留部の前記開口部と反対側の位置に、前記複数の微粒子貯留部に対応して独立に形成された電解質を含むゲルよりなる複数の第３の電極、
    前記複数の第３の電極のそれぞれを前記複数の微粒子貯留部内の緩衝液とそれぞれ接触させる複数の微細な開口、
    前記緩衝液の層流に対して、前記微粒子貯留部と反対側の位置に形成された電解質を含むゲルよりなる第４の電極、
    前記第４の電極を前記緩衝液の層流と接触させる複数の微細な開口、ならびに
    前記緩衝液の層流の最下流の位置で流下してきた前記緩衝液を貯留する手段、
    を基板上に備えたチップを設置する手段を備えるとともに、
    前記緩衝液の層流の前記細胞および前記微粒子の複数個を同時に光学的に検出し、前記緩衝液の層流として流下する前記細胞および前記微粒子の複数個を個々に所定の基準で分類する、光学的検出／分類手段、
    前記光学的検出／分類手段により分類された複数個の個々の細胞が、細胞の分類が対応する前記細胞貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
    前記細胞貯留部に貯留された細胞を前記緩衝液の層流に放出するとき、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記複数の第１の電極の一つの電極の電位を前記第２の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
    前記光学的に検出する手段により分類された複数個の個々の微粒子が、微粒子の分類が対応する前記微粒子貯留部の開口部を通過する時、該細胞貯留部に対応して独立に形成された前記第３の電極の電位を前記第４の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、ならびに
    前記微粒子貯留部に貯留された微粒子を前記緩衝液の層流に放出するとき、該微粒子貯留部に対応して独立に形成された前記複数の第３の電極の一つの電極の電位を前記第４の電極の電位に対して所定の極性に制御する手段、
    を備えることを特徴とする細胞・微粒子精製装置。
  20. 前記第１の電極から前記第４の電極の電解質を含むゲルが導電性アガロース層である請求項１９記載の細胞・微粒子精製装置。
  21. 前記緩衝液が前記複数の細胞貯留部の最上流部、前記複数の細胞貯留部と前記複数の微粒子貯留部との結合部および前記複数の微粒子貯留部の最下流部のそれぞれで接地電位とされ、前記第１の電極は前記細胞貯留部に細胞を取り込む時は高い正電位、前記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い正電位とされ、前記第２の電極は前記細胞貯留部に細胞を取り込む時および前記取り込まれた細胞貯留部に細胞を保持しているときは低い負電位とされ、前記第１の電極は前記細胞貯留部に貯留された細胞を前記第４の流路に放出するときは高い負電位とされ、前記第２の電極は前記細胞貯留部に貯留された細胞を前記第４の流路に放出するときは低い正電位とされ、前記第３の電極は前記微粒子貯留部に細胞を取り込む時は高い負電位、前記取り込まれた微粒子貯留部に微粒子を保持しているときは低い負電位とされ、前記第２の電極は前記微粒子貯留部に微粒子を取り込む時および前記取り込まれた微粒子貯留部に微粒子を保持しているときは低い正電位とされ、前記第１の電極は前記微粒子貯留部に貯留された微粒子を前記第４の流路に放出するときは高い正電位とされ、前記第２の電極は前記微粒子貯留部に貯留された微粒子を前記第４の流路に放出するときは低い負電位とされた請求項１９記載の細胞・微粒子精製装置。
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