JP2012000065A - Cell arrangement system and cell arrangement method - Google Patents

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幸司 宮崎
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英隆 二宮
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell arrangement system capable of arranging a large quantity of cells without being aggregated.SOLUTION: The cell arrangement system includes a main channel in which a cell suspension containing cells in blood flows; a subordinate channel whose one end is connected to a side surface of the main channel; a first filter disposed between the main channel and the subordinate channel and having a filter surface with openings smaller than the diameter of cells to be arranged; a first feed pump for feeding a liquid in a forward direction of the main channel; and a second feed pump for feeding the liquid in the opposite direction from the forward direction of the main channel. The cell suspension is fed in the forward direction of the main channel by the first feed pump to permeate over the first filter, and the permeated cell suspension is fed in the opposite direction of the main channel by the second feed pump to permeate over the first filter again, so that the cells to be arranged are arranged in the first filter in the cell arrangement system.

Description

本願は、血液中における細胞、特に循環腫瘍細胞(CTC:Circulating tumor cell)を検出するために、細胞を配列する細胞配列システム及び細胞配列方法に関する。   The present application relates to a cell arrangement system and a cell arrangement method for arranging cells in order to detect cells in blood, particularly circulating tumor cells (CTC).

癌患者の血液中においては腫瘍細胞が存在する。循環する血液中の腫瘍細胞の有無を検出することにより、癌に罹っているか否かあるいは、癌患者に対する治療の効果を判断することができる。   Tumor cells are present in the blood of cancer patients. By detecting the presence or absence of tumor cells in the circulating blood, it is possible to determine whether or not the patient is afflicted with cancer or the effect of treatment on a cancer patient.

腫瘍細胞の濃度は非常に低く、107〜108個の細胞中にわずか数個の低濃度で存在する。例えば血液10mlのサンプルに対して含まれる腫瘍細胞は数個程度である。   The concentration of tumor cells is very low and exists in only a few low concentrations in 107-108 cells. For example, there are about several tumor cells contained in a 10 ml sample of blood.

特許文献1に開示されている方法では循環腫瘍細胞等の稀な細胞(rare cell)と特異的に反応する生物学的に特異的なリガンドにカップリングされた磁性粒子を用いることにより、稀な細胞を血液中から分離し、分離した稀な細胞を標識させ、標識した稀な細胞を観察することにより、稀な細胞の存在及び個数を検出している。   In the method disclosed in Patent Document 1, rare particles such as circulating tumor cells are rarely used by using magnetic particles coupled to biologically specific ligands that react specifically with rare cells. The presence and number of rare cells are detected by separating the cells from the blood, labeling the separated rare cells, and observing the labeled rare cells.

特許文献2では、メンブレンフィルタに循環腫瘍細胞が含まれる血液を通して、細胞を単離させる方法が記載されている。   Patent Document 2 describes a method of isolating cells through blood containing circulating tumor cells in a membrane filter.

特許文献3、特許文献4では、多数の細胞から1細胞レベルで分離、捕捉するためにマイクロ流路の一部に、複数の円筒形状又はすり鉢状の微細貫通孔を有するマイクロメッシュを配置し、微細流路に細胞を含む試料を注入し、マイクロメッシュの下方を所定の吸引圧で吸引する方法が開示されている。   In Patent Document 3 and Patent Document 4, a micromesh having a plurality of cylindrical or mortar-shaped fine through-holes is disposed in a part of the microchannel in order to separate and capture from a large number of cells at one cell level, A method is disclosed in which a sample containing cells is injected into a fine channel and the lower part of the micromesh is sucked with a predetermined suction pressure.

特表2002−503814号公報JP-T-2002-503814 特表2008−538509号公報Special table 2008-538509 gazette 特開2007−89566号公報JP 2007-89566 A 国際公開第2009/016842号International Publication No. 2009/016842

特許文献1では観察対象である稀少細胞を抽出あるいは稀少細胞に限定する過程で、稀少細胞の取りこぼしが発生し、その結果、検出感度が低下するおそれがある。   In Patent Document 1, in the process of extracting or limiting rare cells to be observed to rare cells, the rare cells may be missed, and as a result, the detection sensitivity may decrease.

取りこぼしが生じないようにするには、観察対象である稀少細胞及び白血球の細胞をすべて観察すればよく、その場合には、観察領域に細胞同士が重ならないように展開しなくてはならないが、ただ単純に広げただけでは、非常に広い観察領域を必要とし、この場合検出機器のサイズが大きくなり現実的ではない。   In order to prevent missing, all the rare cells and white blood cells to be observed should be observed. In that case, the cells must be expanded so that they do not overlap each other. However, simply expanding it requires a very wide observation area, and in this case, the size of the detection device increases, which is not practical.

また特許文献2から4では、フィルタにより濾過して細胞を保持させているが、細胞は凝集しやすいために、凝集した多量の細胞を展開し整列させて光学的に観察することは構造的に難しい。   Further, in Patent Documents 2 to 4, cells are retained by filtration through a filter. However, since cells tend to aggregate, it is structurally possible to develop a large number of aggregated cells, align them, and optically observe them. difficult.

本願発明はこのような問題に鑑み、多量の細胞を凝集させずに配列させることが可能な細胞配列システム及び細胞配列方法を提供することを目的とする。   In view of such problems, the present invention has an object to provide a cell arrangement system and a cell arrangement method capable of arranging a large amount of cells without aggregating them.

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。   The above object is achieved by the invention described below.

1.血液中の細胞を配列する細胞配列システムであって、
血液中の細胞が含まれる細胞懸濁液を流す主流路と、
一端が前記主流路の側面と接続する副流路と、
前記主流路と前記副流路との間に設けられ、配列対象である細胞の径よりも小さい開孔を有するフィルタ面が形成された第1フィルタと、
前記主流路の順方向及び逆方向への送液を行う送液機構と、
を有し、
前記送液機構によって、細胞懸濁液を前記主流路の順方向に送液して前記第1フィルタ上を通過させ、その後細胞懸濁液を前記主流路の逆方向に送液して前記第1フィルタ上を再び通過させることにより、前記第1フィルタに前記配列対象である細胞を配列させることを特徴とする細胞配列システム。
1. A cell arrangement system for arranging cells in blood,
A main channel for flowing a cell suspension containing cells in the blood;
A sub-flow path having one end connected to a side surface of the main flow path;
A first filter provided between the main flow path and the sub flow path and having a filter surface having an opening smaller than the diameter of cells to be arranged;
A liquid feeding mechanism for feeding liquid in the forward direction and the reverse direction of the main flow path;
Have
By the liquid feeding mechanism, the cell suspension is fed in the forward direction of the main channel and passed over the first filter, and then the cell suspension is fed in the reverse direction of the main channel and the first channel is sent. The cell arrangement system, wherein the cells to be arranged are arranged on the first filter by passing the filter again over one filter.

2.前記送液機構により前記主流路の順方向への送液及び前記主流路の逆方向への送液を繰り返すことにより、前記細胞懸濁液を前記第1フィルタ上を複数回往復させることを特徴とする前記1に記載の細胞配列システム。   2. The cell suspension is reciprocated a plurality of times on the first filter by repeating liquid feeding in the forward direction of the main flow path and liquid feeding in the reverse direction of the main flow path by the liquid feeding mechanism. 2. The cell array system according to 1 above.

3.前記送液機構は、前記主流路の順方向へ送液する第1送液ポンプと、前記主流路の逆方向へ送液する第2送液ポンプを有し、
細胞懸濁液を前記第1送液ポンプにより前記主流路の順方向に送液して前記第1フィルタ上を通過させ、通過させた細胞懸濁液を前記第2送液ポンプにより前記主流路の逆方向に送液して前記第1フィルタ上を再び通過させることにより前記第1フィルタに前記配列対象である細胞を配列させることを特徴とする前記1又は2に記載の細胞配列システム。
3. The liquid feeding mechanism has a first liquid feeding pump for feeding in the forward direction of the main flow path and a second liquid feeding pump for feeding in the reverse direction of the main flow path,
A cell suspension is fed in the forward direction of the main flow path by the first liquid feed pump and passed over the first filter, and the passed cell suspension is passed through the main flow path by the second liquid feed pump. The cell arrangement system according to 1 or 2, wherein the cells to be arranged are arranged on the first filter by sending the solution in the opposite direction and passing the first filter again.

4.前記送液機構は、第1送液ポンプと、前記第1送液ポンプによる送液経路を第1の経路と第2の経路とに切り換える経路切換手段とを有し、
送液経路を前記経路切換手段により第1の経路とした前記第1送液ポンプにより細胞懸濁液を前記主流路の順方向に送液して前記第1フィルタ上を通過させ、
通過させた細胞懸濁液を、送液経路を前記経路切換手段により第2の経路とした前記第1送液ポンプにより前記主流路の逆方向に送液して前記第1フィルタ上を再び通過させることにより前記第1フィルタに前記配列対象である細胞を配列させることを特徴とする前記1又は2に記載の細胞配列システム。
4). The liquid feeding mechanism includes a first liquid feeding pump, and a path switching unit that switches a liquid feeding path by the first liquid feeding pump to a first path and a second path,
The cell suspension is fed in the forward direction of the main flow path by the first liquid feed pump having the liquid feed path as the first path by the path switching means, and passed over the first filter,
The passed cell suspension is fed in the direction opposite to the main flow path by the first liquid feed pump whose second path is the second path by the path switching means, and again passes over the first filter. 3. The cell arrangement system according to 1 or 2, wherein the cells to be arranged are arranged on the first filter.

5.前記送液機構は、前記副流路の下流側に接続された第3送液ポンプを有し、
該第3送液ポンプにより前記副流路内を負圧にすることを特徴とする前記1から4のいずれか一項に記載の細胞配列システム。
5). The liquid feeding mechanism has a third liquid feeding pump connected to the downstream side of the sub-flow path,
5. The cell array system according to any one of 1 to 4, wherein the third flow pump is used to create a negative pressure in the subchannel.

6.前記送液機構は、送液方向を前記主流路の順方向と前記主流路の逆方向へ切換可能な第1送液ポンプと、前記副流路の下流側に接続された第3送液ポンプを有し、
前記第3送液ポンプによる前記副流路内を負圧にした状態で、
細胞懸濁液を前記第1送液ポンプにより前記主流路の順方向に送液して前記第1フィルタ上を通過させ、通過させた細胞懸濁液を前記第1送液ポンプにより前記主流路の逆方向に送液して前記第1フィルタ上を再び通過させることにより前記第1フィルタに前記配列対象である細胞を配列させることを特徴とする前記1又は2に記載の細胞配列システム。
6). The liquid feeding mechanism includes a first liquid feeding pump capable of switching a liquid feeding direction between a forward direction of the main flow path and a reverse direction of the main flow path, and a third liquid feed pump connected to the downstream side of the sub flow path. Have
In a state in which the inside of the auxiliary flow path by the third liquid feeding pump is set to a negative pressure,
A cell suspension is fed in the forward direction of the main flow path by the first liquid feed pump and passed over the first filter, and the passed cell suspension is passed through the main flow path by the first liquid feed pump. The cell arrangement system according to 1 or 2, wherein the cells to be arranged are arranged on the first filter by sending the solution in the opposite direction and passing the first filter again.

7.前記主流路であって前記主流路の順方向における前記第1フィルタよりも下流側に配置され、前記流路軸方向と交差する方向にフィルタ面が形成され、配列対象である細胞の径よりも小さい開孔を有する第2フィルタを有することを特徴とする前記1から6の何れか一項に記載の細胞配列システム。   7). The main channel, which is disposed downstream of the first filter in the forward direction of the main channel, has a filter surface formed in a direction intersecting the channel axis direction, and is smaller than the diameter of the cells to be arranged The cell arrangement system according to any one of 1 to 6, further comprising a second filter having a small aperture.

8.前記副流路の前記一端とは異なる他端が前記主流路に接続されており、
第3送液ポンプにより、前記副流路内に送液された細胞懸濁液を前記他端から前記主流路に送液させることを特徴とする前記5から7の何れか一項に記載の細胞配列システム。
8). The other end different from the one end of the sub flow path is connected to the main flow path,
8. The cell suspension sent into the sub-flow path by a third liquid feed pump is sent from the other end to the main flow path, as described in any one of 5 to 7 above. Cell array system.

9.前記第3送液ポンプにより前記副流路内を正圧、負圧にし、これを交互に繰り返すことにより、前記第1フィルタに振動を付与させることを特徴とする前記5から7の何れか一項に記載の細胞配列システム。   9. Any one of 5 to 7 above, wherein the third flow pump is used to make the inside of the sub-flow path positive and negative, and by alternately repeating this, vibration is applied to the first filter. The cell arrangement system according to Item.

10.主流路と、一端が前記主流路の側面と接続する副流路と、前記主流路と前記副流路との間に設けられ配列対象である細胞の径よりも小さい開孔を有するフィルタ面が形成された第1フィルタと、を有するチップ構造体の前記第1フィルタに細胞を配列させる細胞配列方法であって、
前記主流路の順方向に血液中の細胞が含まれる細胞懸濁液を送液することにより、該細胞懸濁液を前記第1フィルタ上を通過させる第1工程と、
前記主流路の逆方向に送液することにより、前記第1フィルタ上を再び通過させる第2工程と、を有することを特徴とする細胞配列方法。
10. A filter surface having a main channel, a sub channel whose one end is connected to a side surface of the main channel, and an opening smaller than the diameter of the cell to be arranged, which is provided between the main channel and the sub channel. A cell arrangement method for arranging cells on the first filter of a chip structure having a formed first filter,
A first step of passing the cell suspension over the first filter by feeding a cell suspension containing cells in blood in the forward direction of the main flow path;
And a second step of allowing the liquid to flow again in the reverse direction of the main flow path so as to pass through the first filter again.

11.前記第1工程と前記第2工程とを繰り返すことを特徴とする前記10に記載の細胞配列方法。   11. 11. The cell arrangement method according to 10 above, wherein the first step and the second step are repeated.

12.前記副流路の内部の圧力を可変にするポンプが接続されており、
前記ポンプにより前記副流路の内部の圧力を正圧、負圧にし、これを交互に繰り返すことにより、前記第1フィルタに振動を付与させる振動工程を有することを特徴とする前記10又は11に記載の細胞配列方法。
12 A pump for changing the pressure inside the sub-flow path is connected;
In the above 10 or 11, characterized by having a vibration step of applying vibration to the first filter by making the pressure inside the sub-flow path positive and negative by the pump and alternately repeating this. The cell array method described.

本願発明によれば、フィルタの上で細胞懸濁液を往復させて送液することにより、多量の細胞を凝集させずに配列することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to arrange a large amount of cells without aggregating them by reciprocating the cell suspension on the filter.

第1の実施形態に係る細胞配列システムの概略の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the outline of the cell arrangement | sequence system which concerns on 1st Embodiment. 図2(a)はチップ構造体10の側面方向の断面図、図2(b)は上方向の断面図である。2A is a cross-sectional view of the chip structure 10 in the side surface direction, and FIG. 2B is a cross-sectional view in the upward direction. 図3(a)は第1フィルタ101の断面図である、図3(b)は上面図である。3A is a cross-sectional view of the first filter 101, and FIG. 3B is a top view. 白血球細胞cが孔hにトラップされている状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the white blood cell c is trapped by the hole h. チップ構造体10での配列方法を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement method in the chip structure 10. 第2の実施形態に係る細胞配列システムの概略の構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the cell arrangement | sequence system which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る細胞配列システムの概略の構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the cell arrangement | sequence system which concerns on 3rd Embodiment. 図8(a)は第4の実施形態に係るチップ構造体10の側面方向の断面図、図8(b)は上方向の断面図である。FIG. 8A is a cross-sectional view in the side surface direction of the chip structure 10 according to the fourth embodiment, and FIG. 8B is a cross-sectional view in the upward direction. 第4の実施形態に係るチップ構造体10での配列方法を説明する図である。It is a figure explaining the arrangement | sequence method in the chip structure 10 which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施形態に係る細胞配列システムの概略の構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the cell arrangement | sequence system which concerns on 5th Embodiment. 図11(a)はチップ構造体10の側面方向の断面図、図11(b)は上方向の断面図である。11A is a cross-sectional view of the chip structure 10 in the side surface direction, and FIG. 11B is a cross-sectional view in the upward direction. 変形例にかかる細胞配列システムでの各ポンプの動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of each pump in the cell arrangement | sequence system concerning a modification.

本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。   Although the present invention will be described based on an embodiment, the present invention is not limited to the embodiment.

図1は、第1の実施形態に係る細胞配列システム1A及びこれを備えた細胞検出システムの概略の構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a cell arrangement system 1A according to the first embodiment and a cell detection system including the same.

同図に示す細胞検出システムは、撮影部25、画像解析部20、細胞配列システム1Aから構成される。そして細胞配列システム1Aは、第1送液ポンプp1、第2送液ポンプp2、第3送液ポンプp3、チップ構造体10、制御部15、供給槽16、バルブb1、及び排出槽17を備える。制御部15により各ポンプ及びバルブb1の制御を行う。第1の実施形態における送液機構は、正の圧力を付与する第1送液ポンプp1、正の圧力を付与する第2送液ポンプp2を少なくとも備えており、更に第3送液ポンプp3を備えていてもよい。   The cell detection system shown in the figure includes an imaging unit 25, an image analysis unit 20, and a cell arrangement system 1A. The cell array system 1A includes a first liquid pump p1, a second liquid pump p2, a third liquid pump p3, a chip structure 10, a control unit 15, a supply tank 16, a valve b1, and a discharge tank 17. . The control unit 15 controls each pump and the valve b1. The liquid feeding mechanism in the first embodiment includes at least a first liquid feeding pump p1 that applies positive pressure, a second liquid feeding pump p2 that applies positive pressure, and further includes a third liquid feeding pump p3. You may have.

供給槽16に供給された血液その他の細胞懸濁液は、第1送液ポンプp1により流路r1を介してチップ構造体10に供給される。チップ構造体10の内部には第1フィルタ101が設けられており、第1フィルタ101には細胞懸濁液に含まれる血球その他の細胞を配列する。配列方法については後述する。   The blood and other cell suspensions supplied to the supply tank 16 are supplied to the chip structure 10 via the flow path r1 by the first liquid feeding pump p1. A first filter 101 is provided inside the chip structure 10, and blood cells and other cells contained in the cell suspension are arranged on the first filter 101. The arrangement method will be described later.

第1フィルタ101に配列された細胞の撮影を撮影部25により行い、得られた画像データは画像解析部20により画像解析される。ここでいう配列とは、理想的には全ての細胞が単層かつ高密度で配置されていることであり、各細胞が重ならずに高密度で配置させることにより撮影により全て細胞の形状を確認することができる。画像解析としては例えば、血液中の含まれる稀少細胞の選別を目的とするものであれば、第1フィルタ101に配列された個々の細胞の抽出を行う。そして抽出した細胞の中からその形状に基づき、白血球細胞及び腫瘍細胞その他の稀少細胞(rare cell)の選別を行って、稀少細胞の有無もしくは個数の検出を行う。   The cells arranged in the first filter 101 are imaged by the imaging unit 25, and the obtained image data is subjected to image analysis by the image analysis unit 20. The term “arrangement” here means that all cells are ideally arranged in a single layer and in a high density. By arranging each cell in a high density without overlapping each other, the shape of all the cells is photographed. Can be confirmed. For image analysis, for example, if the purpose is to select rare cells contained in blood, the individual cells arranged in the first filter 101 are extracted. Based on the shape of the extracted cells, white blood cells, tumor cells and other rare cells are selected to detect the presence or number of rare cells.

図2は、チップ構造体10の拡大断面図である。図2(a)は側面の断面図、図2(b)は上方向の断面図である。チップ構造体10は主流路102、副流路103、第1フィルタ101を備える。主流路102は一方の端部が流路r1を介して第1送液ポンプp1に、他方の端部が流路r2を介して第2送液ポンプp2に接続されている。副流路103はその一端が主流路102の側面に接続されており他端は流路r3に接続されている。図示矢印に示すように第1送液ポンプp1による送り方向は順方向fdであり、第2送液ポンプp2による送り方向はその反対の逆方向rdである。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the chip structure 10. 2A is a side sectional view, and FIG. 2B is an upward sectional view. The chip structure 10 includes a main channel 102, a sub channel 103, and a first filter 101. One end of the main flow path 102 is connected to the first liquid feed pump p1 via the flow path r1, and the other end is connected to the second liquid feed pump p2 via the flow path r2. One end of the sub channel 103 is connected to the side surface of the main channel 102, and the other end is connected to the channel r3. As shown by the arrows in the figure, the feeding direction by the first liquid feeding pump p1 is the forward direction fd, and the feeding direction by the second liquid feeding pump p2 is the opposite reverse direction rd.

第1フィルタ101の大きさとしては例えば100mm□の0.01mであり、主流路102の流路断面積は10mm(幅100mm、高さ0.1mm)。送液する細胞懸濁液bsの液量は、2000μlで、各方向への流量は1〜1000μl/minであり、より好ましくは10〜100μl/minである。 The size of the first filter 101 is, for example, 0.01 mm 2 of 100 mm □, and the channel cross-sectional area of the main channel 102 is 10 mm 2 (width 100 mm, height 0.1 mm). The amount of the cell suspension bs to be sent is 2000 μl, and the flow rate in each direction is 1-1000 μl / min, more preferably 10-100 μl / min.

第1フィルタ101は、主流路102の側面に設けられており、そのフィルタ面は主流路102の流路軸方向と平行な方向であって、かつ、副流路103の流線及び流路軸方向とは直交する方向に広がっている。また図2に示すチップ構造体10の第1フィルタ101の真上には撮影部25が配置されている。チップ構造体10の筐体は、撮影部25による光学的な撮影を行うために少なくとも第1フィルタ101の上方の部位は光透過性の材料(例えばアルカリガラス、石英ガラス、透明プラスチック類)を用い光が透過するようにしている。   The first filter 101 is provided on the side surface of the main channel 102, the filter surface is parallel to the channel axis direction of the main channel 102, and the streamline and channel axis of the sub-channel 103. It spreads in a direction orthogonal to the direction. In addition, the imaging unit 25 is disposed immediately above the first filter 101 of the chip structure 10 shown in FIG. The housing of the chip structure 10 uses a light-transmitting material (for example, alkali glass, quartz glass, transparent plastics) at least above the first filter 101 in order to perform optical imaging by the imaging unit 25. Light is transmitted.

図3は、第1フィルタ101の構造を説明する模式図である。図3(a)は第1フィルタ101の断面図である、図3(b)は上面図である。図4は、図3(a)に対応する図であり、第1フィルタ101により白血球細胞cが孔hにトラップされている状態を示す図である。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the structure of the first filter 101. 3A is a cross-sectional view of the first filter 101, and FIG. 3B is a top view. FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 3A, and shows a state in which the white blood cells c are trapped in the holes h by the first filter 101.

これらの図に示す、第1フィルタ101では、多数の孔hが、所定の孔密度で例えば0.01m2の面積に渡って配置されている。孔密度としては例えば、1×1011/m〜6×1012/mである。それぞれの孔hは貫通孔であり、孔hの直径は、白血球細胞c及び稀少細胞の直径よりも小さく、例えば0.5μmである。なお図3に示す実施形態においてはフィルタの貫通孔を平面方向で均等配置としているが特にこれに限定されず、ランダムな配置であってもよい。例えば、焼結金属メッシュフィルタ(富士フィルター工業(株))、ニュークリポア(Nuclepore)メンブレン(GEヘルスケア・ジャパン(株)販売元)である。 In the first filter 101 shown in these drawings, a large number of holes h are arranged over an area of, for example, 0.01 m 2 with a predetermined hole density. The pore density for example, 1 × 10 11 / m 2 ~6 × 10 12 / m 2. Each hole h is a through hole, and the diameter of the hole h is smaller than the diameters of the white blood cell c and the rare cell, for example, 0.5 μm. In the embodiment shown in FIG. 3, the through holes of the filter are equally arranged in the plane direction, but the present invention is not particularly limited thereto, and may be randomly arranged. For example, sintered metal mesh filters (Fuji Filter Industry Co., Ltd.), Nuclepore membrane (sales company of GE Healthcare Japan Co., Ltd.).

図5は、本実施形態におけるチップ構造体10での配列方法を説明する図であり、図5(a)から図5(e)まで時系列的に表示したものである。   FIG. 5 is a diagram for explaining the arrangement method in the chip structure 10 according to the present embodiment, which is displayed in time series from FIG. 5A to FIG. 5E.

図5(a)から図5(c)は第1工程を示す図である。第1工程では、細胞懸濁液bsを順方向fd(図5(a)参照)に送液して第1フィルタ101を通過させる。   FIG. 5A to FIG. 5C are diagrams showing the first step. In the first step, the cell suspension bs is fed in the forward direction fd (see FIG. 5A) and passed through the first filter 101.

図5(a)では、供給槽16から供給された細胞懸濁液bsを第1送液ポンプp1により、流路r1を経由してチップ構造体10の主流路102に送液した状態を示している。   FIG. 5A shows a state in which the cell suspension bs supplied from the supply tank 16 is supplied to the main channel 102 of the chip structure 10 via the channel r1 by the first solution pump p1. ing.

なお各図においては細胞懸濁液bsの前後には空気或いは不活性ガス等の気体が存在しており、気体を間に介して各ポンプから細胞懸濁液bsに送液圧力が付与される。また、ここで用いる細胞懸濁液としては被験者から採取した血液に前処理を行ったものを用いている。前処理としては血液に対して、安定化剤を入れたり、所定の濃度に希釈したり、赤血球と血小板等を除いたりする。例えば採取した血液を安定化剤と混ぜ合わせて、その後に1500rpmで5分間遠心後に、上澄みを取り除いて、残った沈澱物を用いる。なお細胞懸濁液bsには少なくとも白血球細胞c(場合によっては白血球細胞及び稀少細胞)が含まれている。   In each figure, there is a gas such as air or an inert gas before and after the cell suspension bs, and a liquid feeding pressure is applied from each pump to the cell suspension bs via the gas. . In addition, the cell suspension used here is a pre-treated blood sample collected from a subject. As pretreatment, a stabilizer is added to the blood, diluted to a predetermined concentration, or red blood cells and platelets are removed. For example, the collected blood is mixed with a stabilizer, and then centrifuged at 1500 rpm for 5 minutes, and then the supernatant is removed and the remaining precipitate is used. The cell suspension bs contains at least white blood cells c (in some cases, white blood cells and rare cells).

図5(b)では、第1フィルタ101上を細胞懸濁液bsが通過している状態を示している。副流路103は主流路102の下方に設けられているので、重力を受けて細胞懸濁液bsの一部が分岐して副流路103に流れる。この際、第1フィルタ101の孔hの径は白血球細胞cの径よりも小さいので、白血球細胞cは第1フィルタ101でトラップ(捕捉)されることになる。   FIG. 5B shows a state where the cell suspension bs passes through the first filter 101. Since the sub flow channel 103 is provided below the main flow channel 102, a part of the cell suspension bs is branched by gravity and flows into the sub flow channel 103. At this time, since the diameter of the hole h of the first filter 101 is smaller than the diameter of the white blood cell c, the white blood cell c is trapped (captured) by the first filter 101.

図5(c)では、上流側から送液された細胞懸濁液bsは第1フィルタ101よりも下流側で主流路102と副流路103に分岐して送液された状態を示している。   FIG. 5C shows a state in which the cell suspension bs fed from the upstream side is branched and sent to the main channel 102 and the sub channel 103 on the downstream side of the first filter 101. .

図5(c)に示す状態において細胞懸濁液bsの主流路102を流れる液量M2に対する副流路103を流れる液量M3の割合R(R=M3/M2)は、2%〜50%に設定している。割合Rは細胞懸濁液bsの流動性や第1フィルタ101の抵抗により異なる値となる。   In the state shown in FIG. 5C, the ratio R (R = M3 / M2) of the liquid amount M3 flowing through the sub-flow channel 103 to the liquid amount M2 flowing through the main flow channel 102 of the cell suspension bs is 2% to 50%. Is set. The ratio R varies depending on the fluidity of the cell suspension bs and the resistance of the first filter 101.

第3送液ポンプp3は必ずしも必要ではないが、割合Rを増加させたい場合あるいはコントロールしたい場合には有用である。本実施形態では、第3送液ポンプp3により、副流路103の内部を主流路102に対して負圧にすることにより割合Rを所定の範囲内に設定している。   The third liquid feed pump p3 is not always necessary, but is useful when the ratio R is to be increased or controlled. In the present embodiment, the ratio R is set within a predetermined range by setting the inside of the sub flow path 103 to a negative pressure with respect to the main flow path 102 by the third liquid feeding pump p3.

図5(d)、図5(e)は、第2工程を示す図である。第2工程では、図5(c)に示す状態で第1フィルタ101を通り過ぎて主流路102にある細胞懸濁液bsを、第2送液ポンプp2により逆方向rdに送液する。図5(c)では、第1工程で第1フィルタ101を通過した細胞懸濁液bsが第2送液ポンプp2により逆方向に送液されて、再び第1フィルタ101上を通過している状態を示している。細胞を配列するためには、第1フィルタ101の孔hにそれぞれ1個の白血球細胞cがトラップされていることが、望ましい。このように整列されている状態では白血球細胞c同士は重ならずに比較的高密度で配置させることができるからである。   FIG.5 (d) and FIG.5 (e) are figures which show a 2nd process. In the second step, the cell suspension bs in the main channel 102 that passes through the first filter 101 in the state shown in FIG. 5C is fed in the reverse direction rd by the second liquid feeding pump p2. In FIG.5 (c), the cell suspension bs which passed the 1st filter 101 at the 1st process is sent to the reverse direction by the 2nd liquid feeding pump p2, and is passing over the 1st filter 101 again. Indicates the state. In order to arrange the cells, it is desirable that one white blood cell c is trapped in each hole h of the first filter 101. This is because the white blood cells c can be arranged at a relatively high density without overlapping each other in such an aligned state.

しかし、第1工程でトラップされた第1フィルタ101上の白血球細胞cは、孔hにトラップされている白血球細胞cだけでなく、これらの孔hの間に存在したりトラップされている白血球細胞cに重なって凝集したりしている白血球細胞cも存在する。図5(d)から図5(e)のように再び細胞懸濁液bsを通過させることにより、これらのトラップされている白血球細胞c以外の白血球細胞cの状態を変化させることができ、第1フィルタ101でのトラップ率を向上させることができる。なお第1工程で既にトラップされている白血球細胞cは、孔hに引っ掛かっているので比較的移動されにくく、そのためトラップ状態が維持されることになる。このように第1工程に引き続いて、第2工程を行うことによりトラップ率を向上させることができるので、細胞懸濁液に含まれる細胞を配列させることが可能となる。   However, the white blood cell c on the first filter 101 trapped in the first step is not only the white blood cell c trapped in the hole h, but also the white blood cell present or trapped between these holes h. There are also white blood cells c that overlap and c aggregate. By passing the cell suspension bs again as shown in FIG. 5D to FIG. 5E, the state of the white blood cells c other than these trapped white blood cells c can be changed. The trap rate of one filter 101 can be improved. The white blood cell c already trapped in the first step is relatively difficult to move because it is caught in the hole h, so that the trapped state is maintained. As described above, since the trap rate can be improved by performing the second step following the first step, it is possible to arrange the cells contained in the cell suspension.

なお、第2工程に引き続いて、再び第1工程、第2工程を繰り返して細胞懸濁液bsの第1フィルタ101上の往復運動を複数回行うようにしてもよい。往復運動の回数は、前述の割合Rの値や供給した細胞懸濁液bsの液量に応じて適宜選択することができる。複数回往復運動させることによりトラップ率をより向上させることができ、多くの細胞を重ならずに高密度で配置させることができるので高いレベルの配列を行うことができる。   In addition, following the second step, the first step and the second step may be repeated again to perform the reciprocating motion of the cell suspension bs on the first filter 101 a plurality of times. The number of reciprocating motions can be appropriately selected according to the value of the ratio R and the amount of the supplied cell suspension bs. By reciprocating a plurality of times, the trap rate can be further improved, and many cells can be arranged at high density without overlapping, so that a high level arrangement can be performed.

更に以下に説明する細胞の固定と染色を行うことにより、より正確に細胞を観察することができる。細胞の固定と染色などの液交換における操作も本発明のチップ構造体を使用して行うと、反応後の細胞を配列し、かつ往復送液により細胞と反応液中の物質との接触回数が増えるため、反応効率を上げることが可能である。   Further, the cells can be more accurately observed by fixing and staining the cells as described below. When the chip structure of the present invention is used for liquid exchange operations such as cell fixation and staining, the cells after the reaction are arranged, and the number of times of contact between the cells and the substance in the reaction solution is reduced by the reciprocating solution. Since it increases, it is possible to increase the reaction efficiency.

細胞の固定方法としては、例えばホルマリン法、メタノール法などが行われる。細胞の染色方法としては、例えば核内のDNAを染色するDAPI染色やヘキスト染色、細胞種に特異的な抗体を用いる免疫染色が行われる。免疫染色としては、例えば白血球共通抗原CD45、腫瘍マーカーCK(サイトケラチン)が行われる。液交換の対象となる液体としては、細胞を固定するPFAなどの液体、検体を希釈するための溶解液または希釈液、特定の細胞を検出するための各種反応試薬および洗浄試薬、抗体に蛍光色素等を固定化するための各種試薬(例えば、水溶性カルボジイミド(EDC等)、N−ヒドロキシコハク酸イミド〔NHS〕等)などがある。   As a cell fixing method, for example, formalin method, methanol method or the like is performed. As a cell staining method, for example, DAPI staining or Hoechst staining for staining DNA in the nucleus, or immunostaining using an antibody specific to the cell type is performed. As immunostaining, for example, leukocyte common antigen CD45 and tumor marker CK (cytokeratin) are performed. Liquids that are subject to liquid exchange include liquids such as PFA that immobilize cells, lysates or dilutions for diluting specimens, various reaction reagents and washing reagents for detecting specific cells, and fluorescent dyes for antibodies And the like (for example, water-soluble carbodiimide (EDC and the like), N-hydroxysuccinimide [NHS] and the like) and the like.

第1フィルタ101に配列された細胞の撮影を撮影部25により行い、得られた画像データを解析することにより稀少細胞の検出を行う。なお、撮影の際には第1フィルタ101の上には細部懸濁液bsが残らないように、主流路102の順方向下流側や、副流路103に送液してから観察することが好ましい。   Imaging of the cells arranged in the first filter 101 is performed by the imaging unit 25, and rare cells are detected by analyzing the obtained image data. It should be noted that, when photographing, observation may be performed after the liquid is fed to the downstream side in the forward direction of the main channel 102 or the sub channel 103 so that the fine suspension bs does not remain on the first filter 101. preferable.

[第2、第3の実施形態]
次に第2、第3の実施形態について説明する。以降において第1の実施形態と異なるものとして記載された実施態様においては、同一構成部分には同一符号を付し、説明に換える。なお図6、図7においては、制御部15及び、撮影部25、画像解析部20の記載は省略している。
[Second and third embodiments]
Next, second and third embodiments will be described. In the embodiments described below as different from the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description will be replaced. In FIGS. 6 and 7, descriptions of the control unit 15, the imaging unit 25, and the image analysis unit 20 are omitted.

図6は、第2の実施形態における細胞配列システム1Bの概略構成を示す図である。第2の実施形態においては、第1送液ポンプp1bは、正の圧力を付与することにより接続している管の内部を正圧にして液体あるいは空気を送り出す突出方向の送液とこれとは逆に負の圧力を付与することにより管の内部を負圧にする吸引方向への送液とを切り換えて行うことが可能である。第2の実施形態における送液機構は、正及び負の圧力を付与する第1送液ポンプp1b、及び負の圧力を付与する第3送液ポンプp3を少なくとも備えている。   FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a cell arrangement system 1B in the second embodiment. In the second embodiment, the first liquid feeding pump p1b is configured to feed a liquid or air in a protruding direction by applying a positive pressure to the inside of a connected pipe to a positive pressure. Conversely, by applying a negative pressure, it is possible to switch the liquid feeding in the suction direction to make the inside of the tube a negative pressure. The liquid feeding mechanism in the second embodiment includes at least a first liquid feeding pump p1b that applies positive and negative pressures and a third liquid feeding pump p3 that applies negative pressure.

第2の実施形態においても、図5に示すと同様の配列方法を実行する。その際に同図における順方向fdと逆方向rdへの細胞懸濁液bsの送液を、第1送液ポンプp1bにより行う。具体的には第1工程での順方向fdへの送りは第1送液ポンプp1bにより正の圧力を付与することにより行い、第2工程での逆方向rdへの送りは同ポンプにより負の圧力を付与することにより行う。なお、その際に第3送液ポンプp3は第2工程の間、若しくは第1工程及び第2工程の間に駆動させておき、副流路103内部の圧力を主流路102に対して負圧にしておくことが好ましい。   Also in the second embodiment, the same arrangement method as shown in FIG. 5 is executed. At this time, the cell suspension bs is fed in the forward direction fd and the reverse direction rd in the same figure by the first liquid feed pump p1b. Specifically, the feed in the forward direction fd in the first step is performed by applying a positive pressure by the first liquid pump p1b, and the feed in the reverse direction rd in the second step is negative by the pump. This is done by applying pressure. At this time, the third liquid feeding pump p3 is driven during the second step, or between the first step and the second step, and the pressure inside the sub-flow channel 103 is negative with respect to the main flow channel 102. It is preferable to keep it.

図7は、第3の実施形態における細胞配列システム1Cの概略構成を示す図である。同図に示す例では、第1送液ポンプp1cとチップ構造体10との間の流路は、第1の経路である流路r1と第2の経路である流路r2に分岐しており、分岐部分には三方弁b10が設けられている。三方弁b10は、経路切換手段として機能し、第1送液ポンプp1cによる送液経路を流路r1、r2の何れかの方向に切り換え可能である。第3の実施形態における送液機構は、正の圧力を付与する第1送液ポンプp1c、三方弁その他の経路切換手段を少なくとも備えており、更に第3送液ポンプp3を備えていてもよい。   FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a cell arrangement system 1C in the third embodiment. In the example shown in the figure, the flow path between the first liquid delivery pump p1c and the chip structure 10 is branched into a flow path r1 that is a first path and a flow path r2 that is a second path. The three-way valve b10 is provided at the branch portion. The three-way valve b10 functions as a path switching unit and can switch the liquid feeding path by the first liquid feeding pump p1c in either the flow path r1 or r2. The liquid feeding mechanism in the third embodiment includes at least a first liquid feeding pump p1c that applies positive pressure, a three-way valve, and other path switching means, and may further include a third liquid feeding pump p3. .

第3の実施形態においても図5に示すと同様の配列方法を実行する。その際に同図における細胞懸濁液bsの順方向fdと逆方向rdへの送液は、制御部15が三方弁b10を制御することにより第1送液ポンプp1cによる送液方向を切り換えることにより行う。具体的には第1工程での順方向fdへの送りは、三方弁b10を制御することにより細胞懸濁液bcへの第1送液ポンプp1cによる正の圧力の付与が流路r1側から行われるようにし、第2工程での逆方向rdへの送りは正の圧力の付与が流路r2側から行われるようにする。   Also in the third embodiment, the same arrangement method as shown in FIG. 5 is executed. At that time, the liquid feeding in the forward direction fd and the reverse direction rd of the cell suspension bs in the same figure is switched by the control unit 15 by controlling the three-way valve b10 to switch the liquid feeding direction by the first liquid feeding pump p1c. To do. Specifically, in the forward direction fd in the first step, the positive pressure applied by the first liquid pump p1c to the cell suspension bc is controlled from the flow path r1 side by controlling the three-way valve b10. In the second step, feeding in the reverse direction rd is performed so that a positive pressure is applied from the flow path r2.

図7に示す例では流路r3の下流側は、開放された状態を示しているが、図6と同様に第3送液ポンプp3を接続し、これにより第1、第2工程の間、副流路103の内部を負圧にするようにしてもよい。   In the example shown in FIG. 7, the downstream side of the flow path r <b> 3 shows an open state, but the third liquid feeding pump p <b> 3 is connected in the same manner as in FIG. 6, and thereby, during the first and second steps, You may make it the inside of the subchannel 103 become a negative pressure.

第2、第3の実施形態の構成においても、第1の実施形態と同様に、第1工程、第2工程を行うことによりトラップ率を向上させることができるので、細胞懸濁液に含まれる細胞を配列させることが可能となる。また第1工程、第2工程を複数回繰り返すようにしてもよい。これにより更なるトラップ率の向上を図ることが可能となる。   Also in the configuration of the second and third embodiments, the trap rate can be improved by performing the first step and the second step, as in the first embodiment, so that it is included in the cell suspension. Cells can be arranged. Moreover, you may make it repeat a 1st process and a 2nd process in multiple times. This makes it possible to further improve the trap rate.

[第4の実施形態]
図8は第4の実施形態におけるチップ構造体10の構造を説明する図であり、図8(a)は側面方向の断面図、図8(b)は上方向の断面図である。第4の実施形態に係る細胞配列システムの構成は、第1〜第3の実施形態の細胞配列システムに適用可能である。
[Fourth Embodiment]
8A and 8B are views for explaining the structure of the chip structure 10 according to the fourth embodiment. FIG. 8A is a side sectional view, and FIG. 8B is an upper sectional view. The configuration of the cell arrangement system according to the fourth embodiment can be applied to the cell arrangement systems of the first to third embodiments.

同図に示すように第4の実施形態におけるチップ構造体10では、第2フィルタ106が設けられている。第2フィルタ106は、主流路102の内部で、順方向fdにおける第1フィルタ101よりも下流側に配置されており、そのフィルタ面は主流路102の流路軸方向と交差する方向に形成されている。同図においては、主流路102の流路軸方向と直交する方向にフィルタ面を形成した例を示している。   As shown in the figure, in the chip structure 10 in the fourth embodiment, a second filter 106 is provided. The second filter 106 is disposed downstream of the first filter 101 in the forward direction fd inside the main flow path 102, and its filter surface is formed in a direction intersecting the flow path axial direction of the main flow path 102. ing. In the figure, an example is shown in which the filter surface is formed in a direction orthogonal to the channel axial direction of the main channel 102.

第2フィルタ106の構成は、第1フィルタ101と同様であり説明は省略する。第2フィルタ106でも細胞の径よりも小さい径の孔が多数設けられているので、白血球細胞cをトラップすることができる。   The configuration of the second filter 106 is the same as that of the first filter 101, and a description thereof is omitted. Since the second filter 106 is also provided with many holes having a diameter smaller than the cell diameter, the white blood cells c can be trapped.

なお、同図においては主流路102は直線状であり、主流路102の流路軸方向に平行な第1フィルタ101と流路軸方向に直交するな第2フィルタ106とは互いに直交する配置関係となっているが、これに限られず、主流路102を第1フィルタ101の順方向fdの下流側で折り曲げる構成として、第1フィルタ101と第2フィルタ106とが平行となるようにしてもよい。図8において主流路102が下流側で下方向に曲がる構成であれば、第2フィルタ106の重力方向で上側に白血球細胞cがトラップされることになるので、第2フィルタ106を撮影部25により撮影することにより第1フィルタ101と同様に第2フィルタ106も観察領域として用いることができる。   In the figure, the main channel 102 is linear, and the first filter 101 parallel to the channel axis direction of the main channel 102 and the second filter 106 perpendicular to the channel axis direction are orthogonal to each other. However, the present invention is not limited to this, and the first filter 101 and the second filter 106 may be parallel to each other as a configuration in which the main channel 102 is bent downstream in the forward direction fd of the first filter 101. . In the configuration in which the main channel 102 bends downward on the downstream side in FIG. 8, white blood cells c are trapped on the upper side in the gravity direction of the second filter 106. Similar to the first filter 101, the second filter 106 can be used as an observation region by photographing.

図9は、第4の実施形態に係るチップ構造体10での配列方法を説明する図である。同図の図9(a)から図9(d)は、図5(a)から図5(d)に対応している。   FIG. 9 is a diagram illustrating an arrangement method in the chip structure 10 according to the fourth embodiment. 9 (a) to 9 (d) in the figure correspond to FIGS. 5 (a) to 5 (d).

第4の実施形態においては第2フィルタ106が設けられているので、図9(a)から図9(c)に示す第1工程において順方向fdに細胞懸濁液bsを送液した際に、白血球細胞cは第2フィルタ106でトラップされることになる(図9(c)参照)。第2フィルタ106にトラップされていた白血球細胞cは図9(d)に示す第2工程においては、逆方向rdへの送液により送液開始時に一度にトラップ状態から開放されるので、細胞懸濁液bsの流れの先頭では、開放された多くの白血球細胞cが細胞懸濁液bsに含まれていることになり、より高密度に第1フィルタ101に白血球細胞cを配列させることができる。   Since the second filter 106 is provided in the fourth embodiment, when the cell suspension bs is fed in the forward direction fd in the first step shown in FIG. 9A to FIG. 9C. The white blood cell c is trapped by the second filter 106 (see FIG. 9C). In the second step shown in FIG. 9 (d), the white blood cells c trapped in the second filter 106 are released from the trapped state at a time at the start of liquid feeding by liquid feeding in the reverse direction rd. At the beginning of the flow of the turbid liquid bs, many open white blood cells c are contained in the cell suspension bs, and the white blood cells c can be arranged on the first filter 101 with higher density. .

またこのようなことから、図9(d)に示すように第2工程で逆方向rdへ送液した細胞懸濁液bsの前方ではこれに含まれる白血球細胞cの割合が高く、後方では低くなり場合によってはほとんど含まれないことになる。このことから図9(e)に示すように、全ての細胞懸濁液bsが通過する前に、可動させているポンプを第1送液ポンプp1に切り換えて送り方向を逆方向にすることができるので、より短時間で第1フィルタ101上への白血球細胞cの配列を行うことが可能となる。   Further, as shown in FIG. 9 (d), the proportion of white blood cells c contained therein is high in the front of the cell suspension bs fed in the reverse direction rd in the second step and low in the rear as shown in FIG. 9 (d). In some cases, it will hardly be included. Therefore, as shown in FIG. 9 (e), before all the cell suspension bs passes, the pump to be moved can be switched to the first liquid feeding pump p1 to reverse the feeding direction. Therefore, it is possible to arrange the white blood cells c on the first filter 101 in a shorter time.

[第5の実施形態]
図10、図11は、第5の実施形態に係る細胞配列システム1Eの概略の構成を示す図である。同図においては図1から図9に示す実施形態と同一の構成部材については同一符号を付すことにより説明に換える。同図に示す実施形態においては、副流路103bはその一端が主流路102に接続されており、他端はバルブb2及び流路r1を介して主流路102に接続されている。
[Fifth Embodiment]
10 and 11 are diagrams showing a schematic configuration of a cell arrangement system 1E according to the fifth embodiment. In the figure, the same components as those in the embodiment shown in FIGS. In the embodiment shown in the figure, one end of the sub flow path 103b is connected to the main flow path 102, and the other end is connected to the main flow path 102 via the valve b2 and the flow path r1.

副流路103に送られた細胞懸濁液bsは、副流路103の他端側から主流路102に環流させる。このようにすることにより副流路103に送液した細胞懸濁液を再利用できるので、往復回数により徐々に主流路102の内部を流れる細胞懸濁液が減少するということがなく、常に同じ状態で往復運動させるという効果がある。特に細胞懸濁液bsの主流路102を流れる液量M2に対する副流路を流れる液量M3の割合Rを高くした場合に有効である。   The cell suspension bs sent to the sub flow channel 103 is circulated from the other end side of the sub flow channel 103 to the main flow channel 102. By doing so, the cell suspension sent to the sub-flow channel 103 can be reused, so that the cell suspension flowing in the main flow channel 102 does not gradually decrease depending on the number of reciprocations, and is always the same. There is an effect of reciprocating in the state. This is particularly effective when the ratio R of the liquid amount M3 flowing through the sub-flow channel to the liquid amount M2 flowing through the main flow channel 102 of the cell suspension bs is increased.

[変形例]
図12は、本実施形態の変形例にかかる細胞配列システムでの各ポンプの動作を示すタイムチャートである。変形例においては、第1工程、第2工程を行って細胞懸濁液の送液を行った後に、振動工程を行うものである。同図に示すタイムチャートでは、第1工程、第2工程をそれぞれ一回ずつ行ってから振動工程を実行しているが、第1工程、第2工程を複数回行ってから振動工程を行うようにしてもよく、また振動工程の後に第1工程、第2工程を行うようにしてもよい。更に振動工程を行うタイミングは、図5(b)、図5(d)のように細胞懸濁液bsが、第1フィルタ101上を通過している途中で、第1送液ポンプp1あるいは第2送液ポンプp2による送液を中断して、振動工程を実行するようにしてもよい。
[Modification]
FIG. 12 is a time chart showing the operation of each pump in the cell arrangement system according to the modification of the present embodiment. In the modification, the vibration step is performed after the first step and the second step are performed and the cell suspension is fed. In the time chart shown in the figure, the vibration process is performed after the first process and the second process are performed once, but the vibration process is performed after the first process and the second process are performed a plurality of times. Alternatively, the first step and the second step may be performed after the vibration step. Further, the timing of performing the vibration process is as follows. The cell suspension bs is passing through the first filter 101 as shown in FIG. 5B and FIG. The vibration feeding process may be executed by interrupting the liquid feeding by the two liquid feeding pump p2.

振動工程においては、第3送液ポンプp3による圧力付与方向を図5に示すような順方向からこれと反対方向の逆方向に順次切り換えることにより、副流路103の内部の圧力を正圧、負圧にして、第1フィルタ101上に存在する白血球細胞cあるいはこれが含まれる細胞懸濁液bsに振動を与える。第3送液ポンプp3の圧力付与方向を変える周波数としては適宜選択することができる。   In the vibration step, the internal pressure of the sub-flow channel 103 is changed to a positive pressure by sequentially switching the pressure application direction by the third liquid feeding pump p3 from the forward direction as shown in FIG. A negative pressure is applied to vibrate the white blood cell c existing on the first filter 101 or the cell suspension bs containing the white blood cell c. The frequency for changing the pressure application direction of the third liquid feeding pump p3 can be appropriately selected.

白血球細胞cあるいはこれが含まれる細胞懸濁液bsに振動を与えることにより、第1フィルタ101上で孔hにトラップされている白血球細胞cに重なって凝集したりしている白血球細胞cを引き離す効果が期待できる。これにより白血球細胞c同士を重ならないように配列させることが可能となる。   The effect of separating the leukocyte cells c that overlap and aggregate with the leukocyte cells c trapped in the holes h on the first filter 101 by applying vibration to the leukocyte cells c or the cell suspension bs containing the leukocyte cells c. Can be expected. As a result, the white blood cells c can be arranged so as not to overlap each other.

1A、1B、1C、1E 細胞配列システム
15 制御部
16 供給槽
17 排出槽
20 画像解析部
25 撮影部
p1、p1b、p1c 第1送液ポンプ
p2 第2送液ポンプ
p3 第3送液ポンプ
b1、b2 バルブ
r1、r2、r3 流路
10 チップ構造体
101 第1フィルタ
102 主流路
103、103b 副流路
106 第2フィルタ
h 孔
bs 細胞懸濁液
c 白血球細胞(腫瘍細胞)
1A, 1B, 1C, 1E Cell array system 15 Control unit 16 Supply tank 17 Discharge tank 20 Image analysis unit 25 Imaging unit p1, p1b, p1c First liquid pump p2 Second liquid pump p3 Third liquid pump b1, b2 valve r1, r2, r3 flow path 10 chip structure 101 first filter 102 main flow path 103, 103b sub flow path 106 second filter h hole bs cell suspension c white blood cell (tumor cell)

Claims (12)

血液中の細胞を配列する細胞配列システムであって、
血液中の細胞が含まれる細胞懸濁液を流す主流路と、
一端が前記主流路の側面と接続する副流路と、
前記主流路と前記副流路との間に設けられ、配列対象である細胞の径よりも小さい開孔を有するフィルタ面が形成された第1フィルタと、
前記主流路の順方向及び逆方向への送液を行う送液機構と、
を有し、
前記送液機構によって、細胞懸濁液を前記主流路の順方向に送液して前記第1フィルタ上を通過させ、その後細胞懸濁液を前記主流路の逆方向に送液して前記第1フィルタ上を再び通過させることにより、前記第1フィルタに前記配列対象である細胞を配列させることを特徴とする細胞配列システム。
A cell arrangement system for arranging cells in blood,
A main channel for flowing a cell suspension containing cells in the blood;
A sub-flow path having one end connected to a side surface of the main flow path;
A first filter provided between the main flow path and the sub flow path and having a filter surface having an opening smaller than the diameter of cells to be arranged;
A liquid feeding mechanism for feeding liquid in the forward direction and the reverse direction of the main flow path;
Have
By the liquid feeding mechanism, the cell suspension is fed in the forward direction of the main channel and passed over the first filter, and then the cell suspension is fed in the reverse direction of the main channel and the first channel is sent. The cell arrangement system, wherein the cells to be arranged are arranged on the first filter by passing the filter again over one filter.
前記送液機構により前記主流路の順方向への送液及び前記主流路の逆方向への送液を繰り返すことにより、前記細胞懸濁液を前記第1フィルタ上を複数回往復させることを特徴とする請求項1に記載の細胞配列システム。   The cell suspension is reciprocated a plurality of times on the first filter by repeating liquid feeding in the forward direction of the main flow path and liquid feeding in the reverse direction of the main flow path by the liquid feeding mechanism. The cell array system according to claim 1. 前記送液機構は、前記主流路の順方向へ送液する第1送液ポンプと、前記主流路の逆方向へ送液する第2送液ポンプを有し、
細胞懸濁液を前記第1送液ポンプにより前記主流路の順方向に送液して前記第1フィルタ上を通過させ、通過させた細胞懸濁液を前記第2送液ポンプにより前記主流路の逆方向に送液して前記第1フィルタ上を再び通過させることにより前記第1フィルタに前記配列対象である細胞を配列させることを特徴とする請求項1又は2に記載の細胞配列システム。
The liquid feeding mechanism has a first liquid feeding pump for feeding in the forward direction of the main flow path and a second liquid feeding pump for feeding in the reverse direction of the main flow path,
A cell suspension is fed in the forward direction of the main flow path by the first liquid feed pump and passed over the first filter, and the passed cell suspension is passed through the main flow path by the second liquid feed pump. The cell arrangement system according to claim 1, wherein the cells to be arranged are arranged on the first filter by sending the solution in the opposite direction and passing the first filter again.
前記送液機構は、第1送液ポンプと、前記第1送液ポンプによる送液経路を第1の経路と第2の経路とに切り換える経路切換手段とを有し、
送液経路を前記経路切換手段により第1の経路とした前記第1送液ポンプにより細胞懸濁液を前記主流路の順方向に送液して前記第1フィルタ上を通過させ、
通過させた細胞懸濁液を、送液経路を前記経路切換手段により第2の経路とした前記第1送液ポンプにより前記主流路の逆方向に送液して前記第1フィルタ上を再び通過させることにより前記第1フィルタに前記配列対象である細胞を配列させることを特徴とする請求項1又は2に記載の細胞配列システム。
The liquid feeding mechanism includes a first liquid feeding pump, and a path switching unit that switches a liquid feeding path by the first liquid feeding pump to a first path and a second path,
The cell suspension is fed in the forward direction of the main flow path by the first liquid feed pump having the liquid feed path as the first path by the path switching means, and passed over the first filter,
The passed cell suspension is fed in the direction opposite to the main flow path by the first liquid feed pump whose second path is the second path by the path switching means, and again passes over the first filter. The cell array system according to claim 1 or 2, wherein the cells to be arrayed are arrayed on the first filter.
前記送液機構は、前記副流路の下流側に接続された第3送液ポンプを有し、
該第3送液ポンプにより前記副流路内を負圧にすることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の細胞配列システム。
The liquid feeding mechanism has a third liquid feeding pump connected to the downstream side of the sub-flow path,
The cell arrangement system according to any one of claims 1 to 4, wherein the inside of the auxiliary flow path is set to a negative pressure by the third liquid feeding pump.
前記送液機構は、送液方向を前記主流路の順方向と前記主流路の逆方向へ切換可能な第1送液ポンプと、前記副流路の下流側に接続された第3送液ポンプを有し、
前記第3送液ポンプによる前記副流路内を負圧にした状態で、
細胞懸濁液を前記第1送液ポンプにより前記主流路の順方向に送液して前記第1フィルタ上を通過させ、通過させた細胞懸濁液を前記第1送液ポンプにより前記主流路の逆方向に送液して前記第1フィルタ上を再び通過させることにより前記第1フィルタに前記配列対象である細胞を配列させることを特徴とする請求項1又は2に記載の細胞配列システム。
The liquid feeding mechanism includes a first liquid feeding pump capable of switching a liquid feeding direction between a forward direction of the main flow path and a reverse direction of the main flow path, and a third liquid feed pump connected to the downstream side of the sub flow path. Have
In a state in which the inside of the auxiliary flow path by the third liquid feeding pump is set to a negative pressure,
A cell suspension is fed in the forward direction of the main flow path by the first liquid feed pump and passed over the first filter, and the passed cell suspension is passed through the main flow path by the first liquid feed pump. The cell arrangement system according to claim 1, wherein the cells to be arranged are arranged on the first filter by sending the solution in the opposite direction and passing the first filter again.
前記主流路であって前記主流路の順方向における前記第1フィルタよりも下流側に配置され、前記流路軸方向と交差する方向にフィルタ面が形成され、配列対象である細胞の径よりも小さい開孔を有する第2フィルタを有することを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の細胞配列システム。   The main channel, which is disposed downstream of the first filter in the forward direction of the main channel, has a filter surface formed in a direction intersecting the channel axis direction, and is smaller than the diameter of the cells to be arranged The cell arrangement system according to any one of claims 1 to 6, further comprising a second filter having a small aperture. 前記副流路の前記一端とは異なる他端が前記主流路に接続されており、
第3送液ポンプにより、前記副流路内に送液された細胞懸濁液を前記他端から前記主流路に送液させることを特徴とする請求項5から7の何れか一項に記載の細胞配列システム。
The other end different from the one end of the sub flow path is connected to the main flow path,
8. The cell suspension sent into the sub-flow path is sent from the other end to the main flow path by a third liquid feed pump. 8. Cell array system.
前記第3送液ポンプにより前記副流路内を正圧、負圧にし、これを交互に繰り返すことにより、前記第1フィルタに振動を付与させることを特徴とする請求項5から7の何れか一項に記載の細胞配列システム。   8. The vibration according to claim 5, wherein the first liquid is pumped by positive pressure and negative pressure by the third liquid feeding pump, and vibration is applied to the first filter by alternately repeating this. The cell arrangement system according to one item. 主流路と、一端が前記主流路の側面と接続する副流路と、前記主流路と前記副流路との間に設けられ配列対象である細胞の径よりも小さい開孔を有するフィルタ面が形成された第1フィルタと、を有するチップ構造体の前記第1フィルタに細胞を配列させる細胞配列方法であって、
前記主流路の順方向に血液中の細胞が含まれる細胞懸濁液を送液することにより、該細胞懸濁液を前記第1フィルタ上を通過させる第1工程と、
前記主流路の逆方向に送液することにより、前記第1フィルタ上を再び通過させる第2工程と、を有することを特徴とする細胞配列方法。
A filter surface having a main channel, a sub channel whose one end is connected to a side surface of the main channel, and an opening smaller than the diameter of the cell to be arranged, which is provided between the main channel and the sub channel. A cell arrangement method for arranging cells on the first filter of a chip structure having a formed first filter,
A first step of passing the cell suspension over the first filter by feeding a cell suspension containing cells in blood in the forward direction of the main flow path;
And a second step of allowing the liquid to flow again in the reverse direction of the main flow path so as to pass through the first filter again.
前記第1工程と前記第2工程とを繰り返すことを特徴とする請求項10に記載の細胞配列方法。   The cell arranging method according to claim 10, wherein the first step and the second step are repeated. 前記副流路の内部の圧力を可変にするポンプが接続されており、
前記ポンプにより前記副流路の内部の圧力を正圧、負圧にし、これを交互に繰り返すことにより、前記第1フィルタに振動を付与させる振動工程を有することを特徴とする請求項10又は11に記載の細胞配列方法。
A pump for changing the pressure inside the sub-flow path is connected;
12. The method according to claim 10, further comprising a vibration step of applying vibration to the first filter by making the pressure inside the sub-flow path positive and negative by the pump and repeating this alternately. The cell array method described in 1.
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