JP2022058439A - 検査デバイス、この検査デバイスの製造方法、この検査デバイスを用いた細胞検出方法、この検査デバイスの検査デバイス用セル、及びこの検査デバイス用セルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】体外での培養が困難な検体細胞を高い生着率で培養し、生細胞の活性をリアルタイムで可視化する検査デバイスを提供すること。【解決手段】本実施形態に係る検査デバイスは、検出部と、前記検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるセルと、前記セルの中に配置されるシート部材と、を有する。シート部材は、生体親和性高分子の繊維を含み、繊維の平均直径は、0.05μm以上、10μm以下である。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、例えば検査デバイス、この検査デバイスの製造方法、この検査デバイスを用いた細胞検出方法、この検査デバイスの検査デバイス用セル、及びこの検査デバイス用セルの製造方法に関する。
がんの個別化医療や分子標的医療が広がり、細胞の特性をより詳細に知るための病理検査の重要性が増している。特に、病理検査は確定診断と位置付けられることが多いことから、治療方針策定の精度向上のためにも正診率の向上が求められている。
従来の病理診断は、患者から取り出した検体細胞を固定し(死細胞)、色素染色性や抗体反応性による細胞の特性と核型や細胞形態による視覚的な検査により行うが、個人の手技や経験に基づく傾向が高いことが指摘されている。
また、近年は補助的な手段として、FACSやFISH、PCRなどの分子病理検査的な手法も開発されているが、検体に含まれる対象細胞の含有率は不定であることから、見逃しや境界症例による判断の転換などが一定割合でみられることがあった。
本実施形態は、体外での培養が困難な検体細胞を高い生着率で培養し、生細胞の活性をリアルタイムで可視化する検査デバイスと、この検査デバイスの製造方法、この検査デバイスを用いた細胞検出方法、この検査デバイスの検査デバイス用セル、およびこの検査デバイス用セルの製造方法を提供する。
前記課題を解決するための本実施形態に係る検査デバイスは、検出部と、前記検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるセルと、前記セルの中に配置されるシート部材と、を有する。シート部材は、生体親和性高分子の繊維を含み、繊維の平均直径は、0.05μm以上、10μm以下である。
実施形態では、前述の検査デバイスの製造方法が提供される。製造方法では、シート部材は、エレクトロスピニング法により、セル内に直接形成される。シート部材は、生体親和性高分子の繊維から形成され、繊維の平均直径は、0.05μm以上、10μm以下に形成される。
実施形態では、前述の検査デバイスを用いた細胞検出方法が提供される。細胞検出方法では、セルの中で被検細胞群を培養し、被検細胞群の特性を光学的特性として可視化しうる試薬を被検細胞群と接触させる。細胞検出方法では、光学的特性を検出部にて取得し、光学的特性に基づいて、被検細胞群に含まれる被検対象細胞を判別する。
実施形態では、前述の検査デバイスに用いられる検査デバイス用セルが提供される。
実施形態では、前述の検査デバイス用セルの製造方法が提供される。製造方法では、シート部材は、エレクトロスピニング法によりセル内に直接形成される。
(実施形態)
〔検査デバイス〕
図1に示す本実施形態の検査デバイス11は、検出部1と、この検出部1の上方に配置されたセル2とを有する。
〔セル〕
セル2はケース2aと、このケース2aの中に収容されたシート部材2bを有する。シート部材2bは細胞が培養される足場として機能する。検出部1とシート部材2bはケース2aの一部を介して対向する。
(ケース)
ケース2aはシート部材2bを収容する。ケース2aは収容されたシート部材2bの上および/または内部で細胞3を培養し、培養された細胞3を検出するための容器である。このため、シート部材2b、細胞3、および細胞3を培養するための培養液4、細胞を検出する時に添加する試薬5等と相互に影響を与えない材質が好ましい。また、細胞を検出するために必要な波長の光を透過する材質であることが好ましい。具体的にはガラス、石英ガラス、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリテトラフルオロエチレン、4フッ化系フッ素樹脂、PTFE樹脂、PFA、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエーテルサルフォン、パーマノックス等を例示することができる。図示は省略するが、ケース2aは外気や光などケース2aの外部の環境の影響を遮断できるように蓋が装着できる構成となっていてもよい。
(シート部材)
シート部材2bには細胞3を培養可能な材料が選択される。具体的には、ナノインプリントで表面に凹凸が形成された樹脂、繊維がシート状に形成された樹脂、等を用いることができる。特に平均10μm以下の径を有する繊維をシート状に形成したシート部材2bが好ましい。この場合、シート部材2bを形成する繊維は互いにランダムに配向していることが好ましい。理由は定かではないが、ランダムに配向することで細胞が接着しやすい凹凸のある表面構造を提供するとともに、細胞が特定の方向に規定されることなく成長することができるため、多くの細胞に対応できるためと推定される。シート部材2bは既知の方法で製造することができるが、特にエレクトロスピニング法により形成することが好ましい。エレクトロスピニング法で作製したシート部材2bは綿状の多孔質体である。エレクトロスピニング法によるシートの製造方法は次の通りである。
〔検査デバイス〕
図1に示す本実施形態の検査デバイス11は、検出部1と、この検出部1の上方に配置されたセル2とを有する。
〔セル〕
セル2はケース2aと、このケース2aの中に収容されたシート部材2bを有する。シート部材2bは細胞が培養される足場として機能する。検出部1とシート部材2bはケース2aの一部を介して対向する。
(ケース)
ケース2aはシート部材2bを収容する。ケース2aは収容されたシート部材2bの上および/または内部で細胞3を培養し、培養された細胞3を検出するための容器である。このため、シート部材2b、細胞3、および細胞3を培養するための培養液4、細胞を検出する時に添加する試薬5等と相互に影響を与えない材質が好ましい。また、細胞を検出するために必要な波長の光を透過する材質であることが好ましい。具体的にはガラス、石英ガラス、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリテトラフルオロエチレン、4フッ化系フッ素樹脂、PTFE樹脂、PFA、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエーテルサルフォン、パーマノックス等を例示することができる。図示は省略するが、ケース2aは外気や光などケース2aの外部の環境の影響を遮断できるように蓋が装着できる構成となっていてもよい。
(シート部材)
シート部材2bには細胞3を培養可能な材料が選択される。具体的には、ナノインプリントで表面に凹凸が形成された樹脂、繊維がシート状に形成された樹脂、等を用いることができる。特に平均10μm以下の径を有する繊維をシート状に形成したシート部材2bが好ましい。この場合、シート部材2bを形成する繊維は互いにランダムに配向していることが好ましい。理由は定かではないが、ランダムに配向することで細胞が接着しやすい凹凸のある表面構造を提供するとともに、細胞が特定の方向に規定されることなく成長することができるため、多くの細胞に対応できるためと推定される。シート部材2bは既知の方法で製造することができるが、特にエレクトロスピニング法により形成することが好ましい。エレクトロスピニング法で作製したシート部材2bは綿状の多孔質体である。エレクトロスピニング法によるシートの製造方法は次の通りである。
シート部材2bの面形状は、正方形、長方形、ひし形、円形、六角形などとすることができる。特に、微量の検体に含まれる少量の細胞3を効率よく培養し、検出するため、ケース2aに収容されるシート部材の面積は小さいほど好ましい。具体的には、シート部材2bの幅は90mm以下が好ましく、より好ましくは30mm以下、さらに好ましくは5mm以下である。30mm以下とすることで、培養環境を適切に保ちながら、受光部の上部で十分な細胞数を培養できる。シート部材の幅は、例えば株式会社キーエンスのデジタルマイクロスコープを用いてシート部材を厚み方向から観察し、3次元画像を得たのちに、画像解析により、図形の端から端までの距離を平行線で測定した場合の最小値で求める。シート部材全体を観察できるレンズと観察倍率を選択し、必要に応じてXYステージを利用した画像連結機能を用いることができる。デジタルマイクロスコープとしては、例えば、株式会社キーエンス製VHX-6000を用いることができる。
また、細胞3を検出するためのシート部材2bの高さ(厚み)としては、小さい(薄い)ほど好ましい。具体的には、シート部材2bの厚みは150μm以下が好ましい。より好ましくは100μm以下、さらに好ましくは30μm以下である。100μm以下とすることで、例えば、受光部のセンサ感度が著しく低い、細胞3の発光量が乏しい場合などにも明瞭に観察することが適う。シート部材2bの厚みは、例えば非接触レーザ変位計、接触式膜厚計デジマチックインジケータ、3次元形状測定機デジタルマイクロスコープ、樹脂包埋後のイオンミリング加工断面の走査型電子顕微鏡観察など、シート部材の材質、形状に応じて選択される測定方法によって求められる。
〔エレクトロスピニング法によるシートの製造方法〕
図2にエレクトロスピニング法を用いてシート部材2bを製造する時の電界紡糸装置21の模式図を示す。図2に示すように、電界紡糸装置21は、複数のノズル22、原料液供給部23、電源24、収集部25、および制御部26を有する。
(ノズル)
各ノズル22は、針状を呈している。ノズル22の内部には、原料液を排出するための孔が設けられている。ノズル22は、導電性材料から形成されている。ノズル22の材料は、導電性と原料液に対する耐性を有するものとすることが好ましい。ノズル22は、例えば、ステンレスなどから形成することができる。
(原料供給部)
原料液供給部23は、収納部231、供給部232、原料液制御部233、および配管234を有する。
(収納部)
収納部231は、原料液を収納する。収納部231は、原料液に対する耐性を有する材料から形成されている。収納部231は、例えば、ステンレスなどから形成することができる。
〔エレクトロスピニング法によるシートの製造方法〕
図2にエレクトロスピニング法を用いてシート部材2bを製造する時の電界紡糸装置21の模式図を示す。図2に示すように、電界紡糸装置21は、複数のノズル22、原料液供給部23、電源24、収集部25、および制御部26を有する。
(ノズル)
各ノズル22は、針状を呈している。ノズル22の内部には、原料液を排出するための孔が設けられている。ノズル22は、導電性材料から形成されている。ノズル22の材料は、導電性と原料液に対する耐性を有するものとすることが好ましい。ノズル22は、例えば、ステンレスなどから形成することができる。
(原料供給部)
原料液供給部23は、収納部231、供給部232、原料液制御部233、および配管234を有する。
(収納部)
収納部231は、原料液を収納する。収納部231は、原料液に対する耐性を有する材料から形成されている。収納部231は、例えば、ステンレスなどから形成することができる。
原料液は、繊維6となる高分子物質を溶媒に溶解したものである。高分子物質は、例えば、工業材料や生体由来材料から選ばれる生体親和性材料などとすることができる。工業材料は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ナイロン、アラミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルホン、ポリウレタンなどとすることができる。生体由来材料は、例えば、コラーゲン、プロテオグリカン、コンドロイチン硫酸プロテオグリカン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン、ケラタン硫酸プロテオグリカン、デルマタン硫酸プロテオグリカン、ヒアルロン酸、グリコサミノグリカン、フィブロネクチン、ラミニン、テネイシン、エンタクチン、エラスチン、フィブリン 、ゼラチンなどとすることができる。中でもコラーゲンは生体親和性が高く、細胞3の培養に良好な性質を示すからである。加えて、親水性が高く、培養液4と接触したシート部材2bと水との屈折率差が小さくなり、高い透明性を得られるからである。なお、高分子物質は、上記に例示をしたものに限定されるわけではない。
溶媒は、高分子物質を溶解することができるものであればよい。溶媒は、溶解させる高分子物質に応じて適宜変更することができる。溶媒は、例えば、水、酢酸、塩酸、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n-ブタノール、トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロ-2-プロパノール、トリフルオロ酢酸、アセトン、ベンゼン、トルエン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、ジエチルエーテル、酢酸エチル、シクロヘキサノン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルスルホキシド、などとすることができる。なお、高分子物質および溶媒は、例示をしたものに限定されるわけではない。
(供給部)
供給部232は、収納部231に収納されている原料液をノズル22に供給する。供給部232は、例えば、原料液に対する耐性を有するポンプなどとすることができる。
(原料液制御部)
原料液制御部233は、ノズル22に供給される原料液の流量、圧力などを制御して、新しい原料液がノズル22の内部に供給された際に、ノズル22の内部にある原料液がノズルの排出口から押し出されないようにする。なお、原料液制御部233に対する制御量は、排出口の寸法や原料液の粘度などにより適宜変更することができる。原料液制御部233に対する制御量は、実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。また、原料液制御部233は、原料液の供給の開始と、供給の停止を切り替えるものとすることもできる。原料液制御部233は後述する制御部26の一部として含めることができる。
(配管)
配管234は、収納部231と供給部232との間、供給部232とノズル22との間に設けられている。配管234は、原料液の流路となる。配管234は、原料液に対する耐性を有する材料から形成されている。
(第1電源)
第1電源24は、ノズル22および収集部25の間に相対的な電位差を形成するため、電圧を印加する。ノズル22に印加する電圧(駆動電圧)の極性は、プラスとすることもできるし、マイナスとすることもできる。ただし、ノズル22にマイナスの電圧を印加するとノズル22の先端から電子が放出されるので異常放電が発生しやすくなる。そのため、ノズル22に印加する電圧の極性はプラスとすることが好ましい。
(供給部)
供給部232は、収納部231に収納されている原料液をノズル22に供給する。供給部232は、例えば、原料液に対する耐性を有するポンプなどとすることができる。
(原料液制御部)
原料液制御部233は、ノズル22に供給される原料液の流量、圧力などを制御して、新しい原料液がノズル22の内部に供給された際に、ノズル22の内部にある原料液がノズルの排出口から押し出されないようにする。なお、原料液制御部233に対する制御量は、排出口の寸法や原料液の粘度などにより適宜変更することができる。原料液制御部233に対する制御量は、実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。また、原料液制御部233は、原料液の供給の開始と、供給の停止を切り替えるものとすることもできる。原料液制御部233は後述する制御部26の一部として含めることができる。
(配管)
配管234は、収納部231と供給部232との間、供給部232とノズル22との間に設けられている。配管234は、原料液の流路となる。配管234は、原料液に対する耐性を有する材料から形成されている。
(第1電源)
第1電源24は、ノズル22および収集部25の間に相対的な電位差を形成するため、電圧を印加する。ノズル22に印加する電圧(駆動電圧)の極性は、プラスとすることもできるし、マイナスとすることもできる。ただし、ノズル22にマイナスの電圧を印加するとノズル22の先端から電子が放出されるので異常放電が発生しやすくなる。そのため、ノズル22に印加する電圧の極性はプラスとすることが好ましい。
ノズル22に印加する電圧は、原料液に含まれる高分子物質の種類、ノズル22と収集部25との間の距離などに応じて適宜変更することができる。例えば、第1電源24は、ノズル22と収集体25との間の電位差が10kV以上となるように、ノズル22に電圧を印加するものとすることができる。この場合、板状のノズルとすれば、ノズルに印加する電圧は70kV程度となる。一方、本実施の形態に係る針状のノズル22とすれば、ノズル22に印加する電圧を50kV以下にすることができる。そのため、駆動電圧の低減を図ることができる。
第1電源24は、例えば、直流高圧電源とすることができる。第1電源24は、例えば、10kV以上100kV以下の直流電圧を出力するものとすることができる。
(収集部)
収集部25は、収集体251、堆積調整部252、および第2電源27を有する。
(収集体)
収集体251は、複数のノズル22に対向して、原料液が排出される側に設けられている。本実施形態において収集体251は前述のケース2aを用いることができる。ケース2aに直接繊維6を堆積することで、細胞に影響を与える可能性がある異物の混入を減らすことができる。本実施形態において収集体251はステージ28の上に載置される。
(収集部)
収集部25は、収集体251、堆積調整部252、および第2電源27を有する。
(収集体)
収集体251は、複数のノズル22に対向して、原料液が排出される側に設けられている。本実施形態において収集体251は前述のケース2aを用いることができる。ケース2aに直接繊維6を堆積することで、細胞に影響を与える可能性がある異物の混入を減らすことができる。本実施形態において収集体251はステージ28の上に載置される。
また、これとは別にシート部材2bを形成し、それをケース2aの形状に合わせるように型抜き加工する方法もある。ケース部材2aの大きさや形状が多種多様に亘る場合、生産性が向上するために好ましい。
ケース2aに直接繊維6を堆積するか、シート部材2bを形成した後にケース2aに合わせて型抜きするか、は用途や目的に応じて、適宜選択することができる。
(堆積調整部)
堆積調整部252は、収集体251を介してノズル22と対向している。堆積調整部252は、導電性材料から形成されている。堆積調整部252は、例えば、ステンレスなどの金属から形成することができる。堆積調整部252の収集体251側の端部は尖っている。堆積調整部252の収集体251側の端部が尖っていれば、電界集中が生じ易くなる。そのため、ノズル22と堆積調整部252の間に電界を形成するのが容易となる。
(第2電源)
第2電源27は、堆積調整部252に電圧を印加する。第2電源27は、ノズル22に印加される電圧と逆極性の電圧を堆積調整部252に印加する。第2電源27は、例えば、直流高圧電源とすることができる。第2電源27は、例えば、10kV以上100kV以下の直流電圧を出力するものとすることができる。
(堆積調整部)
堆積調整部252は、収集体251を介してノズル22と対向している。堆積調整部252は、導電性材料から形成されている。堆積調整部252は、例えば、ステンレスなどの金属から形成することができる。堆積調整部252の収集体251側の端部は尖っている。堆積調整部252の収集体251側の端部が尖っていれば、電界集中が生じ易くなる。そのため、ノズル22と堆積調整部252の間に電界を形成するのが容易となる。
(第2電源)
第2電源27は、堆積調整部252に電圧を印加する。第2電源27は、ノズル22に印加される電圧と逆極性の電圧を堆積調整部252に印加する。第2電源27は、例えば、直流高圧電源とすることができる。第2電源27は、例えば、10kV以上100kV以下の直流電圧を出力するものとすることができる。
ノズル22に印加する電圧と逆極性の電圧が堆積調整部252に印加されると、ノズル22と堆積調整部252の間にも電界が形成される。ノズル22と収集体25の間に形成された電界は、ノズル22と堆積調整部252の間に形成された電界の影響を受けて変化する。ノズル22の排出口の近傍にある原料液は、電気力線に沿って作用する静電力によって引き出される。そのため、ノズル22と収集体251の間に形成される電界を変化させれば、繊維6を堆積させる領域を変化させることができる。すなわち、堆積調整部252は、ノズル22と収集体251の間に形成される電界を変化させて、繊維6を堆積させる領域を変化させる。
堆積調整部252および第2電源27を設ける様にすれば、堆積させたい領域に繊維6を堆積させることが容易となる。また、堆積調整部252および第2電源27を設ける様にすれば、シート部材2bの厚みの均一化、繊維6の局所的な堆積、シート部材2bに形成されたピンホール等の開口部分の補修、繊維6の配向性の制御などを行うことができる。
また、堆積調整部252に印加される電圧を制御することで、ノズル22と堆積調整部252の間に形成される電界、ひいては、ノズル22と収集体251の間に形成される電界を制御することができる。
また、堆積調整部252を移動させる駆動装置を設けることができる。堆積調整部252を移動させる様にすれば、電界の制御がより容易となる。なお第1電源24、第2電源27は1つの電源で共用することもできる。
なお、繊維6の堆積が終わった後、電源がアースにつながっているので、このアースを通じて堆積調整部252に電子が供給されることになり、自然放電も併せて除電される。帯電量が大きい場合は導電体に接触させ帯電を逃がす方法を併用しても良い。
(制御部)
制御部26は、供給部232、原料液制御部233、第1電源24、電源27の動作を制御する。制御部26は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やメモリなどを備えたコンピュータとすることができる。
〔電界紡糸装置の作用〕
次に、電界紡糸装置21の作用について説明する。原料液は、表面張力によりノズル22の排出口の近傍に留まっている。
(制御部)
制御部26は、供給部232、原料液制御部233、第1電源24、電源27の動作を制御する。制御部26は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やメモリなどを備えたコンピュータとすることができる。
〔電界紡糸装置の作用〕
次に、電界紡糸装置21の作用について説明する。原料液は、表面張力によりノズル22の排出口の近傍に留まっている。
電源24は、ノズル22に電圧を印加する。すると、ノズル22の排出口の近傍にある原料液が所定の極性に帯電する。
ノズル22と収集体251の間に電界が形成される。そして、電気力線に沿って作用する静電力が液体の表面張力より相対的に大きくなると、ノズル22の排出口の近傍にある原料液が静電力により収集体251に向けて引き出される。引き出された原料液は、引き伸ばされ、原料液に含まれる溶媒が揮発することで繊維6が形成される。繊維6が収集体251の上に堆積することで、シート部材2bが形成される(図2のS2)。また、堆積調整部252に印加する電圧、および堆積調整部252の収集体251に対する相対的な位置関係の少なくともいずれかを制御することで、繊維6を堆積させる領域を変化させることができる。
(シート部材)
ノズル22に印加する電圧、ノズル22への原料液の供給速度、原料液に含まれる高分子の種類と濃度、溶媒の種類、ノズル22と収集体251との距離の少なくともいずれかを制御することで、シート部材2bを構成する繊維6の平均直径は、0.05μm以上、10μm以下とすることができる。シート部材2bに含まれる繊維6の平均直径は、例えば、シート部材2bの表面の電子顕微鏡写真を撮影し、電子顕微鏡写真により確認されたランダムに100本の繊維6の直径寸法を平均することで求めることができる。
(シート部材)
ノズル22に印加する電圧、ノズル22への原料液の供給速度、原料液に含まれる高分子の種類と濃度、溶媒の種類、ノズル22と収集体251との距離の少なくともいずれかを制御することで、シート部材2bを構成する繊維6の平均直径は、0.05μm以上、10μm以下とすることができる。シート部材2bに含まれる繊維6の平均直径は、例えば、シート部材2bの表面の電子顕微鏡写真を撮影し、電子顕微鏡写真により確認されたランダムに100本の繊維6の直径寸法を平均することで求めることができる。
さらに、ノズル22から引き出された原料液に含まれる溶媒の揮発を抑えることで、シート部材2bに、太い繊維6を含ませることができる。これによって繊維6同士の溶着を促し、繊維同士の密着性を高めることができる。繊維同士の密着性を高めれば、例えばシート部材が培養液を含んだ場合の厚み増加を抑制することができる。これにより、例えば、受光部のセンサ感度が著しく低い、細胞の発光量が乏しい場合などにも明瞭に観察することが適う。また、太い繊維の形状を、平たいリボン状、ヒダ状、枝分かれ状、ビーズ状などにすることができる。これによって、シート部材に含まれる繊維同士の平面方向の溶着効果を効率的に得たり、シート部材の過度な厚み増大を抑制したり、シート部材に適度な空隙構造を付与することができる。太い繊維6の幅(繊維径であり得る)は、例えば6μm以上20μm以下とすることができる。シート部材2bに含まれる太い繊維6の存在比率は、例えば、シート部材2bの表面の電子顕微鏡写真(例えば走査型電子顕微鏡写真)を撮影し、電子顕微鏡写真により確認されたランダムに100本の繊維6の幅(直径寸法であり得る)のうち、6μm以上の繊維6の本数を全体の繊維の本数で除することで求めることができる。太い繊維6の比率は、1%以上70%未満とすることが望ましい。さらに望ましくは5%以上60%以下がよい。1%未満では、繊維6同士の密着効果を充分に得られない。70%以上では、シート部材に充分な空隙を与えられない。シート部材に充分な空隙を与えるため、6μm以上20μm以下の繊維の比率が、1%以上70%未満とすることがより望ましい。当該比率のさらに望ましい範囲は5%以上60%以下である。なお、原料液から溶媒が揮発するのを抑制するのは、例えば、溶媒の種類、原料液中の高分子の濃度により調整可能である。
ここで、繊維の幅の測定方法の詳細を以下に記載する。例えば株式会社キーエンスのデジタルマイクロスコープを用いてシート部材の表面を観察し、3次元画像を得る。次いで、画像解析により、繊維1本ずつについて、繊維の長さ方向を決定する。繊維の長さ方向に垂直な、繊維の端から端までの距離を平行線で測定した場合の平均値を求め、この値を繊維の長さ方向に垂直な幅とする。繊維1本全体を観察できるレンズと観察倍率を選択し、必要に応じてXYステージを利用した画像連結機能を用いることができる。デジタルマイクロスコープとしては、例えば、株式会社キーエンス製VHX-6000を用いることができる。
ノズル22に印加する電圧、ノズル22への原料液の供給速度、原料液に含まれる高分子の種類と濃度、溶媒の種類、ノズル22と収集体251との距離の少なくともいずれかを制御することで、シート部材2bの表面粗さを、算術平均高さ0.1μm≦Sa≦5μm、最大高さ1μm≦Sz≦90μmとすることができる。ここで、算術平均高さSaは、表面の平均面に対して、各点の高さの差の絶対値の平均を表す。最大高さSzは、表面の最も高い点から最も低い点までの距離を表す。シート部材2bがこのようなミクロンオーダの表面粗さを有することで、細胞が接着しやすい凹凸のある表面構造を提供できる。シート部材2bの表面粗さは、例えばキーエンスのデジタルマイクロスコープを用いて観察し、無作為に選択した5箇所の3次元画像を得る。測定倍率は、1000倍とし、1箇所の観察範囲は、0.084mm2とする。この3次元画像について画像解析を行うことにより、算術平均高さSaおよび最大高さSzを求められる。デジタルマイクロスコープとしては、例えば、株式会社キーエンス製VHX-6000を用いることができる。
ノズル22から引き出された原料液に含まれる溶媒の揮発を抑えることで、検出部1とシート部材2bに含まれる繊維6の一部を結着させることができる。結着部位を設けることで、検出部1からのシート部材2bの剥離を防止することができる。結着部位の確認方法としては、例えば粘着テープでシート部材2bを剥離した後の検出部1の表面を電子顕微鏡で観察することで確認できる。粘着テープとしては、例えば、アクリル系粘着剤の紙粘着テープを使用できる。
〔検出部〕
上記のように作製したセル2の中のシート部材2bに細胞3を載置し(図3のS3)、これを培養液に浸して所定の温度や時間などの条件下で細胞3を培養することにより作製される(図3のS4)。こうして細胞が培養されたセルを直接そのまま検出部1の上に載置することで、セル2のケース2aの底面を通して直接細胞の状態を検出することが可能である。
〔検出部〕
上記のように作製したセル2の中のシート部材2bに細胞3を載置し(図3のS3)、これを培養液に浸して所定の温度や時間などの条件下で細胞3を培養することにより作製される(図3のS4)。こうして細胞が培養されたセルを直接そのまま検出部1の上に載置することで、セル2のケース2aの底面を通して直接細胞の状態を検出することが可能である。
検出部はレンズ群と受光部とを有する。レンズ群はセルを透過した光を受光部に導く役割をする。レンズ群は焦点式のレンズでも非焦点式のレンズでも良く、目的に応じて使い分けることができる。レンズ群としてはマイクロレンズアレイが例示される。
受光部は、レンズ群を透過した光を受光できるセンサである。受光部として、例えばCMOSセンサが例示される。
〔細胞検出方法〕
上記のように細胞3を培養したセル2を検出部1の上に載置して検査対象となる細胞3を観察することもできるが、よりよく観察するために、培養した細胞3と特定の反応を示す試薬5を滴下して観察しても良い(図3のS5)。こうすることにより目的に応じた観察をより正確に行うことが可能となる。例えば、培養後の細胞3に生細胞と死細胞を判定する試薬を滴下する、特定遺伝子の発現を可視化するためのルシフェラーゼ等の発光酵素遺伝子をレポーターとして含むレポーターベクターDNAを導入し発光基質を滴下することで特定の性質をもつ細胞の判別性能を向上させることができる(図2のS6)。
〔細胞検出方法〕
上記のように細胞3を培養したセル2を検出部1の上に載置して検査対象となる細胞3を観察することもできるが、よりよく観察するために、培養した細胞3と特定の反応を示す試薬5を滴下して観察しても良い(図3のS5)。こうすることにより目的に応じた観察をより正確に行うことが可能となる。例えば、培養後の細胞3に生細胞と死細胞を判定する試薬を滴下する、特定遺伝子の発現を可視化するためのルシフェラーゼ等の発光酵素遺伝子をレポーターとして含むレポーターベクターDNAを導入し発光基質を滴下することで特定の性質をもつ細胞の判別性能を向上させることができる(図2のS6)。
例えば、生細胞を観察する場合には試薬としてカルセインを添加し、490nmの波長で励起することで、515nmの波長の光を観察することが可能となり、細胞の判別をより向上させることができる。
[試薬の一例]
ある一例では、試薬5は、細胞の活性に応じて信号を産生する物質を含む。細胞の活性に応じて信号を産生する物質は、キャリアによって外套され得る内包物質であり得る。ある一例では、細胞の活性に応じて信号を産生する物質によって、細胞において測定対象を含む成分が生成される。細胞の活性に応じて信号を産生する物質(内包物質)は、生体分子を認識する分子、タンパク質、抗体、酵素、核酸、ベクターDNA、プラスミド、タンパク質染色剤及びDNA染色剤の少なくとも一つを含み得る。また、キャリアは、生体由来性分子、生体適合性分子、生体分解性分子、脂質分子及びポリマーの少なくとも1つを含み得るとともに、キャリアの具体例として、リポソームが挙げられる。また、試薬5には、細胞において生成された測定対象を含む成分と反応することにより発光を生じさせる基質(発光基質)が含まれ得る。
[検出の具体例]
以下、前述の検査デバイスを用いた検出の具体例について説明する。図4は、検出の一例を示す。図4の一例では、セル2のケース2a内に反応場2cが形成され、反応場2cにおいてケース2aの底面上にシート部材(シート)2bが配置される。そして、シート部材2b上に、細胞3が載置され、反応場2cにおいて細胞3は培養液4に浸される。そして、反応場2cに試薬5を滴下するにより、細胞3の活性に応じて信号を産生する物質によって、細胞3において測定対象となる成分が生成され、生成された成分と試薬5に含まれる成分との反応等によって、反応場2cにおいて発光反応が生じる。そして、検出部1は、反応場2cで発光した光を受光する(矢印A1)。すなわち、反応場2cにおいて発光した光は、シート部材2bを透過し、検出部1に導光される。ある一例では、検出部1は、プレートリーダー等の分光光度計を備え、所定の時間の間に受光した光子量を検出する。これより、検出部1は、反応場2cでの発光強度(発光量)を検出する。
[試薬の一例]
ある一例では、試薬5は、細胞の活性に応じて信号を産生する物質を含む。細胞の活性に応じて信号を産生する物質は、キャリアによって外套され得る内包物質であり得る。ある一例では、細胞の活性に応じて信号を産生する物質によって、細胞において測定対象を含む成分が生成される。細胞の活性に応じて信号を産生する物質(内包物質)は、生体分子を認識する分子、タンパク質、抗体、酵素、核酸、ベクターDNA、プラスミド、タンパク質染色剤及びDNA染色剤の少なくとも一つを含み得る。また、キャリアは、生体由来性分子、生体適合性分子、生体分解性分子、脂質分子及びポリマーの少なくとも1つを含み得るとともに、キャリアの具体例として、リポソームが挙げられる。また、試薬5には、細胞において生成された測定対象を含む成分と反応することにより発光を生じさせる基質(発光基質)が含まれ得る。
[検出の具体例]
以下、前述の検査デバイスを用いた検出の具体例について説明する。図4は、検出の一例を示す。図4の一例では、セル2のケース2a内に反応場2cが形成され、反応場2cにおいてケース2aの底面上にシート部材(シート)2bが配置される。そして、シート部材2b上に、細胞3が載置され、反応場2cにおいて細胞3は培養液4に浸される。そして、反応場2cに試薬5を滴下するにより、細胞3の活性に応じて信号を産生する物質によって、細胞3において測定対象となる成分が生成され、生成された成分と試薬5に含まれる成分との反応等によって、反応場2cにおいて発光反応が生じる。そして、検出部1は、反応場2cで発光した光を受光する(矢印A1)。すなわち、反応場2cにおいて発光した光は、シート部材2bを透過し、検出部1に導光される。ある一例では、検出部1は、プレートリーダー等の分光光度計を備え、所定の時間の間に受光した光子量を検出する。これより、検出部1は、反応場2cでの発光強度(発光量)を検出する。
図4の一例のケース2aでは、少なくとも反応場2cと検出部1の間に配置される部位は、光透過性を有する材料から形成される。また、図4の一例では、検査デバイスに、プロセッサ及び記憶媒体等を備える処理装置7が設けられる。処理装置7のプロセッサは、CPU(Central Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)またはFPGA(Field Programmable Gate Array)等を含む。図4の一例では、処理装置7は、検出部1での検出結果を取得する。そして、処理装置7は、取得した検出結果に基づいて反応場2cでの発光強度について判断したり、取得した検出結果を検査者等に画像表示等によって告知したりする。
また、ある一例では、検出部1は、CMOSセンサまたはカメラ等を備え、前述のように発光している状態での反応場2cの画像を取得する。すなわち、反応場2cの画像が、光学特性として、検出部1によって検出される。この場合、処理装置7は、検出部1が取得した反応場2cの画像に基づいて判断処理を行ったり、検出部1が取得した画像を画面表示等したりする。
図5は、検出の図4の一例とは別の一例を示す。図5の一例でも、シート部材2b上に、細胞3が載置され、反応場2cにおいて細胞3は培養液4に浸される。そして、反応場2cに試薬5を滴下するにより、細胞3において測定対象となる成分が生成される。ただし、図5の一例では、光源8が設けられ、光源8から反応場2cに向かって照射される。そして、反応場2cに照射された光は、反応場2c(シート部材2b)を透過し、反応場2cを透過した光は、検出部1によって受光される(矢印A2)。図5の一例のケース2aでは、少なくとも反応場2cと光源8との間に配置される部位、及び、反応場2cと検出部1の間に配置される部位は、光透過性を有する材料から形成される。
ある一例では、光源8から照射された光の波長スペクトルが、生成された成分(発現した成分)によって、反応場2cにおいて変化する。そして、検出部1は、反応場2cにおいて波長スペクトルが変化した光を、受光する。そして、検出部1及び処理装置7での処理により、反応場2cを透過する際の光の波長の変化量が、検出される。別のある一例では、光源8から照射された光が、生成された成分によって、反応場2cにおいて減衰する。そして、検出部1は、反応場2cにおいて減衰した光を、受光する。そして、検出部1及び処理装置7での処理により、反応場2cを透過する際の光の減衰量が、検出される。すなわち、反応場2cを透過する際の光の強度の変化量が、検出される。なお、図5の一例では、検出部1は、光学特性に関するパラメータを検知する光学センサ、及び、反応場の画像を取得するCMOSセンサ等の画像センサのいずれかを備える。
[反応場での発光を検出する具体例]
図6A乃至図6Dは、反応場2cでの発光反応の一例を示す。図6A乃至図6Dの一例では、反応場2cに滴下される試薬5は、前述した細胞の活性に応じて信号を産生する物質(内包物質)51を含み、物質51はキャリア52によって外套される。図6Aに示すように、反応場2cに物質51及びキャリア52が投入されると、図6Bに示すように、細胞3に物質51及びキャリア52が取込まれる。キャリア52は、細胞3に取込まれた後、分解する。なお、図6Aは、物質51及びキャリア52が細胞3に取込まれる前の状態を示す。また、図6Bに示す状態では、細胞3は、反応場2cにおいてシート部材2b上に配置され、かつ、培養液4に浸された状態で、培養される。
[反応場での発光を検出する具体例]
図6A乃至図6Dは、反応場2cでの発光反応の一例を示す。図6A乃至図6Dの一例では、反応場2cに滴下される試薬5は、前述した細胞の活性に応じて信号を産生する物質(内包物質)51を含み、物質51はキャリア52によって外套される。図6Aに示すように、反応場2cに物質51及びキャリア52が投入されると、図6Bに示すように、細胞3に物質51及びキャリア52が取込まれる。キャリア52は、細胞3に取込まれた後、分解する。なお、図6Aは、物質51及びキャリア52が細胞3に取込まれる前の状態を示す。また、図6Bに示す状態では、細胞3は、反応場2cにおいてシート部材2b上に配置され、かつ、培養液4に浸された状態で、培養される。
細胞3に物質51が取込まれることにより、図6Cに示すように、細胞3の活性に応じて、細胞3においてレポーター分子53が生成される。ある一例では、レポーター分子53として、例えば、ルシフェラーゼが発現される。また、試薬5は、前述の基質(発光基質)55を含む。図6Dに示すように、反応場2cに投入された基質55は、細胞3において生成されたレポーター分子53と反応する(矢印B1)。反応場2cでは、レポーター分子53と基質55との反応によって、発光が起こる。そして、検出部1は、レポーター分子53と基質55との反応によって発光した光を検出する。
図7A及び図7Bは、図6A乃至図6Dの一例のように反応場2cで発光が起こる場合のシート部材2bの作用を説明する。図7Aに示すように、レポーター分子53が生成された反応場2cに基質55が投入されると、投入された基質55の一部は、レポーター分子53と反応する(矢印B2)。そして、レポーター分子53と基質55との反応によって、発光が起こる。一方、投入された基質55の別の一部は、シート部材2bに吸着する(矢印B3)。前述のように繊維から形成されるシート部材2bの内部には、基質55は、侵入可能であるが、細胞3及びレポーター分子53は、侵入不可能である。このため、シート部材2bに吸着した基質55は、レポーター分子53と反応しない。すなわち、シート部材2bによって、シート部材2bに吸着した基質55とレポーター分子53との反応が、抑制される。
図7A及び図7Bは、図6A乃至図6Dの一例のように反応場2cで発光が起こる場合のシート部材2bの作用を説明する。図7Aに示すように、レポーター分子53が生成された反応場2cに基質55が投入されると、投入された基質55の一部は、レポーター分子53と反応する(矢印B2)。そして、レポーター分子53と基質55との反応によって、発光が起こる。一方、投入された基質55の別の一部は、シート部材2bに吸着する(矢印B3)。前述のように繊維から形成されるシート部材2bの内部には、基質55は、侵入可能であるが、細胞3及びレポーター分子53は、侵入不可能である。このため、シート部材2bに吸着した基質55は、レポーター分子53と反応しない。すなわち、シート部材2bによって、シート部材2bに吸着した基質55とレポーター分子53との反応が、抑制される。
シート部材2bに吸着した基質55は、図7Bに示すように、反応場2cに徐放される(矢印B4)。すなわち、シート部材2bに吸着した基質55は、長時間を掛けて徐々に反応場2cに開放される。そして、反応場2cに開放された基質55は、レポーター分子53と反応する(矢印B5)。これにより、反応場2cにおいて発光が起こる。
図8は、図6A乃至図6Dの一例のように反応場2cで発光が起こる場合の、検出部1によって検出される発光強度の経時的な変化の一例を示す。図8では、横軸に時間を示し、縦軸に発光強度を示す。また、図8では、反応場2cにシート部材2bが配置されていない場合の発光強度の経時的な変化を破線で示し、図7A及び図7Bの一例のように反応場2cにシート部材2bが配置されている場合の発光強度の経時的な変化を実線で示す。
反応場2cにシート部材2bが配置されていない場合は、反応場2cに基質55が投入されると、即時に、投入された基質55の大部分が、レポーター分子53と反応し、発光が起こる。そして、基質55の投入直後の発光反応が終了すると、反応場2cにおいて、基質55とレポーター分子53の反応がほとんど発生しなくなり、発光がほとんど発生しなくなる。したがって、図8に示すように、シート部材2bが反応場2cに配置されない場合は、基質55の投入直後に、発光強度が最大になり、発光強度がピーク値になる。そして、発光強度がピーク値になった後は、急激に発光強度が減少する。
一方、反応場2cにシート部材2bが配置される場合は、前述のように、投入された基質55の一部がシート部材2bに吸着し、シート部材2bに吸着した基質55のレポーター分子53との反応が抑制される。このため、シート部材2bが配置される場合は、シート部材2bが配置されない場合に比べ、基質55の投入直後の発光強度は、低くなる。そして、シート部材2bが配置される場合は、シート部材2bが配置されない場合に比べ、発光強度のピーク値(最大値)は、低くなる。
ただし、シート部材2bが配置される場合は、シート部材2bに吸着した基質55は、反応場2cに徐放され、反応場2cに開放された基質55は、レポーター分子53と反応する。このため、シート部材2bが配置される場合は、シート部材2bが配置されない場合に比べ、発光が長時間継続する。そして、シート部材2bが配置される場合は、発光強度がピーク値になった後も、発光強度が緩やかに減少する。
また、シート部材2bが配置される場合は、前述のように基質55の一部がシート部材2bに吸着する。このため、シート部材2bが配置される場合は、シート部材2bが配置されない場合に比べて、発光が起こっている状態における反応場2cでの基質55の濃度が、低くなる。反応場2cでの基質55の濃度が低くなることにより、シート部材2bが配置される場合は、シート部材2bが配置されない場合に比べて、基質55に対する発光量子収率が高くなる。すなわち、シート部材2bが配置される場合は、シート部材2bが配置されない場合に比べて、1つの基質55当たりの発光確率が高くなる。基質55に対する発光量子収率が高くなることにより、シート部材2bが配置される場合は、シート部材2bが配置されない場合に比べて、発光開始から発光終了までの正味の発光量が、大きくなる。
前述のように、シート部材2bは、基質55を吸着可能及び徐放可能である。そして、基質55の一部のシート部材2bへの吸着、及び、シート部材2bに吸着した基質55の徐放によって、発光が長時間継続するとともに、正味の発光量が大きくなる。したがって、反応場2cにシート部材2bを配置することにより、反応場2cで発光した光を検出部1で長時間受光することが可能になり、検出部1等を用いて光学特性に関する検出を長時間行うことが可能になる。そして、発光した光を検出部1が受光する時間(露光時間)を長くすることにより、検出部1での正味の受光量が大きくなるため、検出部1において光学特性が高感度で検出される。検出部1において高感度で検出が行われることにより、検査デバイスを用いた検査精度が向上する。
ある一例では、検出部1及びは処理装置7によって、所定の積算時間の間における反応場2cでの発光強度の積算値が、検出される。この場合、検出部1及び処理装置7は、所定の積算時間の間に検出部1が受光した光子量を、発光強度の積算値として検出してもよい。また、検出部1及び処理装置7は、所定の積算時間の間において、所定の間隔ごと(例えば1秒ごと)に検出部1が受光した光子量を検出してもよい。この場合、検出部1及び処理装置7は、所定の間隔ごとに検出した光子量の合計値を、発光強度の積算値として算出する。なお、ある一例では、所定の積算時間は、3秒以上60分以下のいずれかの時間である。
前述のように、シート部材2bが反応場2cに配置される場合、発光が長時間継続するとともに、正味の発光量が大きくなる。このため、発光強度の積算値を光学特性に関するパラメータとして検出部1等を用いて検出することにより、さらに高感度での検出が行われる。
[反応場を透過した光を検出する具体例]
図9A乃至図9Cは、反応場2cを透過した光を検出する一例を示す。図9A乃至図9Cの一例では、反応場2cに滴下される試薬5は、前述した細胞の活性に応じて信号を産生する物質(内包物質)51A,51Bを複数種含み、複数種の物質51A,51Bは、キャリア52によって外套される。図9Aに示すように、反応場2cに物質51A,51B及びキャリア52が投入されると、図9Bに示すように、細胞3に物質51A,51B及びキャリア52が取込まれる。キャリア52は、図6A乃至図6Dの一例と同様に、細胞3に取込まれた後、分解する。なお、図9Aは、物質51A,51B及びキャリア52が細胞3に取込まれる前の状態を示す。
[反応場を透過した光を検出する具体例]
図9A乃至図9Cは、反応場2cを透過した光を検出する一例を示す。図9A乃至図9Cの一例では、反応場2cに滴下される試薬5は、前述した細胞の活性に応じて信号を産生する物質(内包物質)51A,51Bを複数種含み、複数種の物質51A,51Bは、キャリア52によって外套される。図9Aに示すように、反応場2cに物質51A,51B及びキャリア52が投入されると、図9Bに示すように、細胞3に物質51A,51B及びキャリア52が取込まれる。キャリア52は、図6A乃至図6Dの一例と同様に、細胞3に取込まれた後、分解する。なお、図9Aは、物質51A,51B及びキャリア52が細胞3に取込まれる前の状態を示す。
細胞3に物質51Aが取込まれることにより、図9Cに示すように、細胞3においてレポーター分子53Aが生成される。また、細胞3に物質51Bが取込まれることにより、細胞3においてレポーター分子53Aとは種類の異なるレポーター分子53Bが生成される。したがって、図9A乃至図9Cの一例では、複数種のレポーター分子53A,53Bが生成される。ある一例では、レポーター分子53A,53Bとして、互いに対して種類の異なる蛍光タンパク質が発現する。
図9A乃至図9Cの一例では、光源8等から反応場2cに励起光が照射される(矢印C1)。細胞3において生成されたレポーター分子53Aに励起光が照射されることにより、反応場2cにおいて蛍光が生じる。また、細胞3において生成されたレポーター分子53Bに励起光が照射されることにより、反応場2cにおいてレポーター分子53Aとは別の色(別の波長)の蛍光が生じる。ある一例では、レポーター分子53Aは、励起光によって緑色の蛍光を生じさせる蛍光タンパク質であり、レポーター分子53Bは、励起光によって赤色の蛍光を生じさせる蛍光タンパク質である。検出部1は、レポーター分子53A,53Bによって生じた蛍光を受光する(矢印C2)。
前述のように、レポーター分子53A,53Bのそれぞれは、励起光を吸収することにより、蛍光を生じさせる。そして、反応場2cに照射される励起光に対して、検出部1が受光する蛍光は、波長が変化する。すなわち、反応場2cに照射された光は、反応場2cを透過する際に、波長スペクトルが変化する。検出部1は、蛍光を受光することにより、反応場2cを透過する際の光の波長スペクトルの変化量を検出する。そして、検出部1及び処理装置7等は、波長スペクトルの変化量の検出結果等に基づいて、レポーター分子53A,53Bのそれぞれによる蛍光の強度を検出し、細胞3における複数種のレポーター分子53A,53Bのそれぞれの発現度合い、及び、細胞3における複数種のレポーター分子53A,53Bの比率等を分析する。
(実施形態の変形例)
上記実施形態においては、セル2と検出部が別々の形態を示したが、これに限られるものではない。具体的には、ケース2aの底面に検出部1が最初から一体化されていて、これにシート部材2bを形成する形態も考えられる。これらは検出対象の態様や検出に必要な解像度等に応じて適宜使い分ければよい。
(実施形態の変形例)
上記実施形態においては、セル2と検出部が別々の形態を示したが、これに限られるものではない。具体的には、ケース2aの底面に検出部1が最初から一体化されていて、これにシート部材2bを形成する形態も考えられる。これらは検出対象の態様や検出に必要な解像度等に応じて適宜使い分ければよい。
また、前述の実施形態等では、ケース2aの底面等の検出部1上にシート部材2bが敷かれる(配置される)が、これに限るものではない。図10に示すある変形例では、ケース2aの底面上にシート部材2bは敷かれず、ケース2aの底面上に直接的に細胞3が載置される。本変形例でも、反応場2cにおいて、細胞3は、培養液4に浸される。本変形例では、シート部材2bの代わりに、シート部材2bを微小に分割することにより形成される多数のシート片2b1が用いられる。そして、本変形例では、基質55等が溶解された試薬5の溶液に、多数のシート片2b1が分散される(撹拌される)。そして、多数のシート片2b1が分散された試薬5の溶液が、反応場2cに滴下される。
本変形例でも、図6A乃至図6D等の一例と同様に、細胞3において発現したレポーター分子53と試薬5に含まれる基質55との反応によって、反応場2cにおいて発光が起こる。また、本変形例では、シート片2b1は、前述の実施形態等のシート部材2bと同様に、反応場2cに投入された基質55の一部を吸着する。そして、シート片2b1は、吸着した基質55を徐放する。このため、本変形例でも、図7A及び図7B等の一例と同様に、反応場2cでの発光が長時間継続するとともに、発光開始から発光終了までの正味の発光量が大きくなる。
また、前述の実施形態等では、シート部材2b等のシートに基質55が吸着するが、これに限るものではない。ある変形例では、細胞の活性に応じて信号を産生する物質(内包物質)51、キャリア52及びレポーター分子53のいずれかが、基質55の代わりに、又は、基質55に加えて、シートに吸着してもよい。この場合、シートに吸着した物質51、キャリア52及びレポーター分子53等のいずれかは、徐放される。
また、前述の実施形態等では、シート部材2b等のシートに基質55が吸着するが、これに限るものではない。ある変形例では、細胞の活性に応じて信号を産生する物質(内包物質)51、キャリア52及びレポーター分子53のいずれかが、基質55の代わりに、又は、基質55に加えて、シートに吸着してもよい。この場合、シートに吸着した物質51、キャリア52及びレポーター分子53等のいずれかは、徐放される。
また、前述の実施形態等では、細胞3において生成された物質との反応による発光量、細胞3において生成された物質による光の波長スペクトルの変化量、及び、細胞3において生成された物質による光の減衰量等のいずれかを、検出部1が検出するとともに、細胞3において生成された物質を測定対象として検査が行われるが、これに限るものではない。すなわち、細胞において生成された物質以外の物質を測定対象として、前述の検査デバイスと同様の検査デバイスが用いられてもよい。
ある変形例では、ATP(アデノシン三リン酸)を測定対象として検査を行い、サンプルに含まれるATPを定量分析する。ATPは、エネルギーを要する生物体の反応素過程で使用される物質であり、食品等の微生物検査の指標となる。本変形例では、光透過性を有する材料から形成される基板上に反応場2cが形成され、反応場2cでは、基板上にシート部材2bが配置される。そして、基板に対して、反応場2cとは反対側に、検出部1が配置される。
検査においては、基質(発光基質)55であるルシフェリン、及び、ATPが含まれるサンプルを、反応場2cに滴下する。そして、ルシフェラーゼを反応場2cに滴下する。これにより、ルシフェラーゼを酵素(触媒)としてルシフェリンとATPとが反応し、反応場2cにおいて発光が起きる。そして、検出部1は、反応場2cで発光した光を受光する。
本変形例では、シート部材2bは、反応場2cに投入されたルシフェリン(基質55)の一部を吸着する。そして、シート部材2bは、吸着したルシフェリンを徐放する。このため、本変形例でも、図7A及び図7B等の一例と同様に、反応場2cでの発光が長時間継続するとともに、発光開始から発光終了までの正味の発光量が大きくなる。
また、別のある変形例では、ATPの定量分析の変形例と同様の反応場2c及び検出部1を用いて、サンプルに含まれる酸化補助剤を測定対象として検査を行い、酸化補助剤を定量分析する。ある一例では、サンプルは血液であり、測定対象となる酸化補助剤は、金属イオン及び抗酸化性有機分子等のいずれかである。
検査においては、基質55であるルミノールを、反応場2cに滴下する。そして、過酸化水素等の活性酸素種、及び、サンプルを反応場2cに滴下する。これにより、サンプルに含まれる酸化補助剤を触媒としてルミノールと活性酸素種とが反応し、反応場2cにおいて発光が起きる。そして、検出部1は、反応場2cで発光した光を受光する。
本変形例では、シート部材2bは、反応場2cに投入されたルミノール(基質55)の一部を吸着する。そして、シート部材2bは、吸着したルミノールを徐放する。このため、本変形例でも、図7A及び図7B等の一例と同様に、反応場2cでの発光が長時間継続するとともに、発光開始から発光終了までの正味の発光量が大きくなる。
〔実施例〕
(実施例1)
シート部材をナノインプリンティングの樹脂、ポリウレタン、コラーゲンとしたシート部材2bを作製し、細胞の生着率を観察した。ポリウレタンおよびコラーゲンは前述のエレクトロスピニング法を用いて、ガラス基板をステージとして作製した。その特徴を表1に、細胞生着率の結果を図11に示す。シート部材の幅は全て18mmとした。
〔実施例〕
(実施例1)
シート部材をナノインプリンティングの樹脂、ポリウレタン、コラーゲンとしたシート部材2bを作製し、細胞の生着率を観察した。ポリウレタンおよびコラーゲンは前述のエレクトロスピニング法を用いて、ガラス基板をステージとして作製した。その特徴を表1に、細胞生着率の結果を図11に示す。シート部材の幅は全て18mmとした。
(実施例2)
特定遺伝子を発現する細胞の判別を目的として、上記実施例1で用いたシート部材No2を配置したセルにMCF7を播種し、サイトメガロウイルスプロモーターにNanoLuc遺伝子を連結したレポーターベクターDNA(Promega)を細胞に導入して24時間培養した後、同セルを検査デバイスにて観察した。その結果を図12A及び図12Bに示す。図12Aのように明視野像ではすべての細胞が同様に観察できるが、遺伝子発現を可視化したことにより、特定遺伝子が発現している細胞が発光する画像が得られ(図12B)特定の性質をもつ細胞の区別がつきやすくなることが判明した。
(実施例3)
材料をコラーゲンとしたシート部材2bを作製し、細胞の生着と発光細胞の判別性能を評価した。シート部材2bは前述のエレクトロスピニング法を用いて作製した。幅6μm以上20μm以下の太い繊維の存在比率を求めた。シート部材No.5~23を配置したセルにMCF7を播種し、サイトメガロウイルスプロモーターにNanoLuc遺伝子を連結したレポーターベクターDNA(Promega)を細胞に導入して24時間培養した後、同セルを検査デバイスにて観察した。細胞の生着は、培養前後で細胞数を比較し、×(0~9%)、△(10~79%)、〇(80~119%)、◎(120%~)の4段階で評価した。発光細胞の判別は、明視野で観察される細胞数に対して暗視野で観察される発光細胞の比率で、×(不可:0~1%)、△(可:2~29%)、〇(30~59%)、◎(60%~)の4段階で評価した。結着部位の有無は、アクリル系粘着剤の紙粘着テープでシート部材を剥離した後のステージの表面を電子顕微鏡で観察し、ステージの表面にシート部材の一部が残留していた場合に「有」と判定した。シート部材No.5~23の特徴と評価結果を表2に示す。
特定遺伝子を発現する細胞の判別を目的として、上記実施例1で用いたシート部材No2を配置したセルにMCF7を播種し、サイトメガロウイルスプロモーターにNanoLuc遺伝子を連結したレポーターベクターDNA(Promega)を細胞に導入して24時間培養した後、同セルを検査デバイスにて観察した。その結果を図12A及び図12Bに示す。図12Aのように明視野像ではすべての細胞が同様に観察できるが、遺伝子発現を可視化したことにより、特定遺伝子が発現している細胞が発光する画像が得られ(図12B)特定の性質をもつ細胞の区別がつきやすくなることが判明した。
(実施例3)
材料をコラーゲンとしたシート部材2bを作製し、細胞の生着と発光細胞の判別性能を評価した。シート部材2bは前述のエレクトロスピニング法を用いて作製した。幅6μm以上20μm以下の太い繊維の存在比率を求めた。シート部材No.5~23を配置したセルにMCF7を播種し、サイトメガロウイルスプロモーターにNanoLuc遺伝子を連結したレポーターベクターDNA(Promega)を細胞に導入して24時間培養した後、同セルを検査デバイスにて観察した。細胞の生着は、培養前後で細胞数を比較し、×(0~9%)、△(10~79%)、〇(80~119%)、◎(120%~)の4段階で評価した。発光細胞の判別は、明視野で観察される細胞数に対して暗視野で観察される発光細胞の比率で、×(不可:0~1%)、△(可:2~29%)、〇(30~59%)、◎(60%~)の4段階で評価した。結着部位の有無は、アクリル系粘着剤の紙粘着テープでシート部材を剥離した後のステージの表面を電子顕微鏡で観察し、ステージの表面にシート部材の一部が残留していた場合に「有」と判定した。シート部材No.5~23の特徴と評価結果を表2に示す。
シリコーンケースに固定されたシート部材No.2を、接触式膜厚計(ミツトヨ製デジマチックインジケータID-H、フラット端子Φ10)を用いてシート部材の厚みを測定した結果、6μmであった。シート部材No.14とNo.15の端部を、株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープVHX5000によって250倍で観察し、3次元画像を取得し、CMOSセンサとシート部材平坦部の段差を測定した結果、シート部材の厚みは27μmと20μmであった。シート部材No21とNo.22の表面を、株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープVHX5000によって1000倍で観察し、3次元画像を取得し、株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープVHX6000によってCMOSセンサからの最大高さSzを求めることでシート部材の厚みを測定した結果、9μmと5μmであった。
表2の結果から、シート部材において、(a)幅を90mm以下、高さを150μm以下にするか、(b)シート部材を構成する繊維の平均直径を0.05μm以上10μm以下にするか、(c)幅6μm以上の繊維の比率を1%以上70%未満にするか、(d)算術平均高さ0.1μm≦Sa≦5μm、最大高さ1μm≦Sz≦90μmとなる表面粗さを有するか、(a)~(d)の少なくともいずれかを満たすことにより、細胞の生着が80%以上で、かつ発光細胞の判別が可能になると言える。また、No5,6,8~10,14,15とNo7,11~13,16~23との比較により、シート部材に幅6μm以上の繊維を含ませることでシート部材と検出部表面の結着が促されることがわかる。
(実施例4)
前述のシート部材2b及びシート片2b1等のシートが、基質(発光基質)を吸着することについて、検証した。検証では、検出部として、プレートリーダー(ルミノメーター)を用い、プレートリーダー上に形成されるケース内に反応場を形成した。そして、細胞としてはMCF7を用い、リポソームで外套された発光検出用のプラスミドを細胞に投与した。そして、プラスミドを細胞に投与してから1時間後に、細胞をケース内の反応場に載置した。ここで、反応場では、ケースの底面上にシート部材は敷かれず、細胞は、ケースの底面上に直接的に、すなわち、プレートリーダー上に直接的に載置した。また、反応場では、載置された細胞を培養液に浸し、細胞を培養した。前述のようにして、検証では、プラスミドを細胞に投与してから1時間後に、細胞を反応場に播種した。そして、細胞を播種後、24時間反応場において細胞を培養した。
(実施例4)
前述のシート部材2b及びシート片2b1等のシートが、基質(発光基質)を吸着することについて、検証した。検証では、検出部として、プレートリーダー(ルミノメーター)を用い、プレートリーダー上に形成されるケース内に反応場を形成した。そして、細胞としてはMCF7を用い、リポソームで外套された発光検出用のプラスミドを細胞に投与した。そして、プラスミドを細胞に投与してから1時間後に、細胞をケース内の反応場に載置した。ここで、反応場では、ケースの底面上にシート部材は敷かれず、細胞は、ケースの底面上に直接的に、すなわち、プレートリーダー上に直接的に載置した。また、反応場では、載置された細胞を培養液に浸し、細胞を培養した。前述のようにして、検証では、プラスミドを細胞に投与してから1時間後に、細胞を反応場に播種した。そして、細胞を播種後、24時間反応場において細胞を培養した。
検証では、反応場で24時間細胞を培養した後、条件X1~X3のそれぞれで、基質(発光基質)が溶解した溶液を反応場に滴下し(添加し)、反応場において発光を生じさせた。基質としては、一過性発光基質を用いた。そして、プレートリーダーにおいて、発光した光を受光し、発光した光の光学特性を検出した。検証では、基質が溶解した溶液を滴下した時点から60秒間の間においてプレートリーダーが受光した光子量を、発光強度として検出した。したがって、1回の検出においてプレートリーダーが受光する時間(露光時間)は、60秒とした。
図13Aは、条件X1において反応場に滴下した溶液を示し、図13Bは、条件X2において反応場に滴下した溶液を示し、図13Cは、条件X3において反応場に滴下した溶液を示す。図13Aに示すように、条件X1では、基質55が溶解した溶液にシート片2b1等のシートを投入しなかった。そして、溶液の一部を汲取るとともに、汲取った溶液を反応場に滴下した。このため、条件X1では、反応場にシートが投入されなかった。
また、条件X2では、基質55が溶解した溶液に、多数のシート片2b1を投入した。シート片2b1は、図10の一例でも前述したように、シート部材2bを微小に分割することにより、形成した。また、シート片2b1は、繊維の平均直径が3μmの単膜に形成した。そして、多数のシート片2b1を溶液に投入してから、溶液においてシート片2b1がある程度分散されるまで(撹拌するまで)待機した後、溶液の一部を汲取った。そして、汲取った溶液を、反応場に滴下した。前述のようにして反応場に溶液が滴下されたため、条件X2では、反応場に滴下された溶液において多数のシート片2b1が分散され、反応場に基質(発光基質)と一緒に多数のシート片2b1(シート)が投入された。
また、条件X3では、基質55が溶解した溶液に、シート片2b2を1片投入した。シート片2b2は、条件X2のシート片2b1のそれぞれに比べて、大きく形成した。また、シート片2b2は、シート片2b1と同様に、繊維の平均直径が3μmの単膜に形成した。そして、1片のシート片2b2を溶液に投入してから、ある程度の時間が経過するまで待機した後、溶液においてシート片2b2が含まれない上澄み液を汲取った。そして、汲取った上澄み液を、反応場に滴下した。前述のようにして反応場に上澄み液(溶液)が滴下されたため、条件X3では、反応場にシート片2b2等のシートは、投入されなかった。
検証では、条件X1,X2で互いに対してほぼ同時に、基質55が溶解した溶液を反応場に滴下し、条件X1,X2のそれぞれについて、溶液を滴下した時点から60秒間の間においてプレートリーダーが受光した光子量を発光強度として検出した。この結果、条件X2での発光強度は、条件X1での発光強度に対して、71.2%となった。したがって、条件X2では、溶液において、基質55の一部がシート片2b1に吸着し、シート片2b1に吸着した基質55と細胞において発現したルシフェラーゼとの反応が抑制されることが、実証された。
また、検証では、条件X1,X3で互いに対してほぼ同時に、基質55が溶解した溶液を反応場に滴下し、条件X1,X3のそれぞれについて、溶液を滴下した時点から60秒間の間においてプレートリーダーが受光した光子量を発光強度として検出した。この結果、条件X3での発光強度は、条件X1での発光強度に対して、69.5%となった。したがって、条件X3では、基質55が溶解した溶液にシート片2b2を投入してから上澄み液を反応場に滴下するまでの間に、シート片2b2によって基質55の一部が吸着されることが実証された。
(実施例5)
前述のシート部材2b及びシート片2b1等のシートが、吸着した基質(発光基質)を徐放することについて、検証した。検証では、実施例4の検証と同様に、プレートリーダー上に反応場を形成した。そして、実施例4での検証と同様に、細胞としてMCF7を用い、リポソームで外套された発光検出用のプラスミドを細胞に投与した。そして、実施例4での検証と同様に、プラスミドを細胞に投与してから1時間後に、細胞を反応場に播種し、播種した細胞を反応場において24時間播種した。そして、反応場で24時間細胞を培養した後、実施例4の検証で前述した条件X1,X2のそれぞれで、基質(発光基質)が溶解した溶液を反応場に滴下し(添加し)、反応場において発光を生じさせた。基質としては、実施例4の検証と同様に、一過性発光基質を用いた。そして、プレートリーダーにおいて、発光した光を受光し、発光した光の光学特性を検出した。
(実施例5)
前述のシート部材2b及びシート片2b1等のシートが、吸着した基質(発光基質)を徐放することについて、検証した。検証では、実施例4の検証と同様に、プレートリーダー上に反応場を形成した。そして、実施例4での検証と同様に、細胞としてMCF7を用い、リポソームで外套された発光検出用のプラスミドを細胞に投与した。そして、実施例4での検証と同様に、プラスミドを細胞に投与してから1時間後に、細胞を反応場に播種し、播種した細胞を反応場において24時間播種した。そして、反応場で24時間細胞を培養した後、実施例4の検証で前述した条件X1,X2のそれぞれで、基質(発光基質)が溶解した溶液を反応場に滴下し(添加し)、反応場において発光を生じさせた。基質としては、実施例4の検証と同様に、一過性発光基質を用いた。そして、プレートリーダーにおいて、発光した光を受光し、発光した光の光学特性を検出した。
本検証では、条件X1,X2のそれぞれについて、基質が溶解した溶液を滴下した時点から30分経過するまでの間の10箇所の時点で、検出を行った。これにより、溶液を反応場に滴下した時点から30分経過するまで、継続して反応場での発光に関して観察した。溶液を滴下した時点から30分経過するまでの間の10箇所の時点のそれぞれの検出では、60秒間の間においてプレートリーダーが受光した光子量を、発光強度として検出した。したがって、10箇所の時点のそれぞれの1回の検出では、プレートリーダーが受光する時間(露光時間)は、60秒とした。
図14は、検証における条件X1,X2のそれぞれでの発光強度の経時的な変化を示す。図14では、横軸に、溶液を反応場に滴下した時点からの経過時間を示し、縦軸に、発光強度を示す。また、図14では、条件X1,X2のそれぞれについて、検出を行った10箇所の時点での検出値をデータ点で示すとともに、条件X1,X2のそれぞれについて、10個のデータ点又はそれら近傍を通過する近似線を示す。図14に示すように、条件X1では、溶液を滴下した直後は発光強度が高いが、溶液を滴下した時点から5分程度経過すると、発光強度が急激に減少した。そして、溶液を滴下した時点から15分程度経過すると、反応場において発光がほとんど発生しなくなった。
一方、条件X2では、溶液を滴下した直後は、条件X1に比べて、発光強度が低くなった。ただし、条件X2では、溶液を滴下した時点から30分経過するまで、発光強度が緩やかに減少した。このため、条件X2では、溶液を滴下した時点から30分近く経過した時点でも、反応場において発光が発生し、発光強度がある程度高く維持された。
以上より、条件X2では、溶液において基質の一部がシート片2b1に吸着し、シート片2b1に吸着した基質が反応場に徐放されることが、実証された。すなわち、シート片2b1に吸着した基質は、長時間を掛けて徐々に反応場に開放されることが、実証された。
これらの少なくとも一つの実施形態又は実施例の検査デバイスは、検出部と、検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるセルと、セルの中に配置されるシート部材と、を有する。これにより、体外での培養が困難な検体細胞を高い生着率で培養し、生細胞の活性をリアルタイムで可視化する検査デバイスを提供することができる。
これらの少なくとも一つの実施形態又は実施例の検査デバイスでは、試薬は、測定対象との反応により発光を生じさせる。また、シートは、試薬を吸着し、吸着した試薬を徐放することが可能である。これにより、検出部において光学特性が高感度で検出される検査デバイスを提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、明細書中で説明した元素の一部は元素記号で記載したものもある。
以下に、本願の原出願の当初の特許請求の範囲に記載された事項を付記する。
[1]検出部と、
前記検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるケース、および前記ケースの中に配置されるシート部材、を有するセルと、
を有する検査デバイス。
[2]前記検出部は
光を集光するレンズ群と、前記レンズ群により集光される前記光を受光する受光部と、を含む画素が所定の間隔で複数個配列された固体撮像素子である
[1]に記載の検査デバイス。
[3]前記シート部材は生体親和性高分子の繊維を含み、前記シート部材は幅90mm以下、高さ150μm以下である[1]または[2]に記載の検査デバイス。
[4]前記シート部材は生体親和性高分子の繊維を含み、前記繊維の平均直径は、0.05μm以上、10μm以下である[1]乃至[3]のいずれか1項に記載の検査デバイス。
[5]前記シート部材は生体親和性高分子の繊維を含み、前記検出部の表面と繊維の一部が結着している[1]乃至[4]のいずれか1項に記載の検査デバイス。
[6]前記シート部材は生体親和性高分子の繊維を含み、前記生体親和性高分子の繊維同士の一部が溶着し合い、幅6μm以上の前記生体親和性高分子の繊維を1%以上、70%未満含む[1]乃至[5]のいずれか1項に記載の検査デバイス。
[7]前記生体親和性高分子はコラーゲン、プロテオグリカン、コンドロイチン硫酸プロテオグリカン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン、ケラタン硫酸プロテオグリカン、デルマタン硫酸プロテオグリカン、ヒアルロン酸、グリコサミノグリカン、フィブロネクチン、ラミニン、テネイシン、エンタクチン、エラスチン、フィブリン、ゼラチンのいずれかを含む[3]乃至[6]のいずれか1項に記載の検査デバイス。
[8]前記シート部材は、算術平均高さ0.1μm≦Sa≦5μm、最大高さ1μm≦Sz≦90μmとなる表面粗さをもつ[1]乃至[7]のいずれか1項に記載の検査デバイス。
[9]検出部と、前記検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるケース、および前記ケースの中に配置されるシート部材、を有するセルと、を有する検査デバイスの製造方法であって、
前記シート部材はエレクトロスピニング法により前記セル内に直接形成される工程を有する検査デバイスの製造方法。
[10]検出部と、前記検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるケース、および前記ケースの中に配置されるシート部材、を有するセルと、を有する検査デバイスを用いる細胞検出方法であって、
前記ケースの中で被検細胞群を培養する工程と、
前記被検細胞群の特性を光学的特性として可視化しうる試薬を前記被検細胞群と接触させる工程と、
前記光学的特性を前記検出部にて取得する工程と、
前記光学的特性に基づいて前記被検細胞群に含まれる被検対象細胞を判別する工程と、を有する細胞検出方法。
[11]蛍光または可視光が前記被検細胞群を透過する際の受光量の変化量、または波長の変化量を前記光学的特性とする[10]に記載の細胞検出方法。
[12]外部からの光が照射しない状態で、前記被検細胞群から発生する受光量の変化量を前記光学的特性とする[11]に記載の細胞検出方法。
[13]前記試薬は生体分子を認識する分子、タンパク質、抗体、酵素、核酸、ベクターDNA、タンパク質染色剤、DNA染色剤の少なくとも一つを含む[10]乃至[12]のいずれか1項に記載の細胞検出方法。
[14]前記試薬が生体由来分子、生体適合性分子、生分解性分子のいずれかで外套されている[10]乃至[13]のいずれか1項に記載の細胞検出方法。
[15]前記外套が、脂質分子またはポリマーを含む[14]に記載の細胞検出方法。
[16]光透過性の材料で構成される前記ケース、前記ケースの中に配置される前記シート部材と、を有する、[1]乃至[8]のいずれか1項に記載の検査デバイスに用いられる検査デバイス用セル。
[17]光透過性の材料で構成される前記ケースと、前記ケースの中に配置される前記シート部材と、を有する、[1]乃至[8]のいずれか1項に記載の検査デバイス用セルの製造方法であって、前記シート部材はエレクトロスピニング法により前記セル内に直接形成される工程を有する検査デバイス用セルの製造方法。
[18]測定対象との反応により発光を生じさせる試薬と、
前記試薬を吸着し、吸着した前記試薬を徐放することが可能なシートと、
前記測定対象と前記試薬との前記反応による前記発光の光学特性を検出する検出部と、
を具備する検査デバイス。
[19]前記シートは、前記検出部上に敷かれるシート部材を備える、[18]に記載の検査デバイス。
[20]前記シートは、前記試薬が溶解された溶液に分散される複数のシート片を備える、[18]に記載の検査デバイス。
[21]前記検出部は、前記反応による前記発光の発光強度の所定の積算時間における積算値を検出する、[18]乃至[20]のいずれか1項に記載の検査デバイス。
[22]前記検出部は、前記所定の積算時間を3秒以上60分以下のいずれかの時間として、前記発光強度の前記積算値を検出する、[21]に記載の検査デバイス。
[23]前記試薬は、前記検出部の近傍に形成される反応場において、前記測定対象と反応し、前記発光を生じさせる、[18]乃至[22]のいずれか1項の検査デバイス。
[24]前記シートは、生体親和性高分子の繊維を含み、
前記繊維の平均直径は、0.05μm以上10μm以下である、
[18]乃至[23]のいずれか1項に記載の検査デバイス。
[25]試薬を吸着可能及び徐放可能なシートが配置された反応場において、前記試薬と測定対象との反応により、前記反応場において発光を生じさせることと、
前記反応場の近傍に配置される検出部において前記反応場で発光した光を受光し、前記反応場で発光した前記光の光学特性を検出することと、
を具備する検査方法。
以下に、本願の原出願の当初の特許請求の範囲に記載された事項を付記する。
[1]検出部と、
前記検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるケース、および前記ケースの中に配置されるシート部材、を有するセルと、
を有する検査デバイス。
[2]前記検出部は
光を集光するレンズ群と、前記レンズ群により集光される前記光を受光する受光部と、を含む画素が所定の間隔で複数個配列された固体撮像素子である
[1]に記載の検査デバイス。
[3]前記シート部材は生体親和性高分子の繊維を含み、前記シート部材は幅90mm以下、高さ150μm以下である[1]または[2]に記載の検査デバイス。
[4]前記シート部材は生体親和性高分子の繊維を含み、前記繊維の平均直径は、0.05μm以上、10μm以下である[1]乃至[3]のいずれか1項に記載の検査デバイス。
[5]前記シート部材は生体親和性高分子の繊維を含み、前記検出部の表面と繊維の一部が結着している[1]乃至[4]のいずれか1項に記載の検査デバイス。
[6]前記シート部材は生体親和性高分子の繊維を含み、前記生体親和性高分子の繊維同士の一部が溶着し合い、幅6μm以上の前記生体親和性高分子の繊維を1%以上、70%未満含む[1]乃至[5]のいずれか1項に記載の検査デバイス。
[7]前記生体親和性高分子はコラーゲン、プロテオグリカン、コンドロイチン硫酸プロテオグリカン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン、ケラタン硫酸プロテオグリカン、デルマタン硫酸プロテオグリカン、ヒアルロン酸、グリコサミノグリカン、フィブロネクチン、ラミニン、テネイシン、エンタクチン、エラスチン、フィブリン、ゼラチンのいずれかを含む[3]乃至[6]のいずれか1項に記載の検査デバイス。
[8]前記シート部材は、算術平均高さ0.1μm≦Sa≦5μm、最大高さ1μm≦Sz≦90μmとなる表面粗さをもつ[1]乃至[7]のいずれか1項に記載の検査デバイス。
[9]検出部と、前記検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるケース、および前記ケースの中に配置されるシート部材、を有するセルと、を有する検査デバイスの製造方法であって、
前記シート部材はエレクトロスピニング法により前記セル内に直接形成される工程を有する検査デバイスの製造方法。
[10]検出部と、前記検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるケース、および前記ケースの中に配置されるシート部材、を有するセルと、を有する検査デバイスを用いる細胞検出方法であって、
前記ケースの中で被検細胞群を培養する工程と、
前記被検細胞群の特性を光学的特性として可視化しうる試薬を前記被検細胞群と接触させる工程と、
前記光学的特性を前記検出部にて取得する工程と、
前記光学的特性に基づいて前記被検細胞群に含まれる被検対象細胞を判別する工程と、を有する細胞検出方法。
[11]蛍光または可視光が前記被検細胞群を透過する際の受光量の変化量、または波長の変化量を前記光学的特性とする[10]に記載の細胞検出方法。
[12]外部からの光が照射しない状態で、前記被検細胞群から発生する受光量の変化量を前記光学的特性とする[11]に記載の細胞検出方法。
[13]前記試薬は生体分子を認識する分子、タンパク質、抗体、酵素、核酸、ベクターDNA、タンパク質染色剤、DNA染色剤の少なくとも一つを含む[10]乃至[12]のいずれか1項に記載の細胞検出方法。
[14]前記試薬が生体由来分子、生体適合性分子、生分解性分子のいずれかで外套されている[10]乃至[13]のいずれか1項に記載の細胞検出方法。
[15]前記外套が、脂質分子またはポリマーを含む[14]に記載の細胞検出方法。
[16]光透過性の材料で構成される前記ケース、前記ケースの中に配置される前記シート部材と、を有する、[1]乃至[8]のいずれか1項に記載の検査デバイスに用いられる検査デバイス用セル。
[17]光透過性の材料で構成される前記ケースと、前記ケースの中に配置される前記シート部材と、を有する、[1]乃至[8]のいずれか1項に記載の検査デバイス用セルの製造方法であって、前記シート部材はエレクトロスピニング法により前記セル内に直接形成される工程を有する検査デバイス用セルの製造方法。
[18]測定対象との反応により発光を生じさせる試薬と、
前記試薬を吸着し、吸着した前記試薬を徐放することが可能なシートと、
前記測定対象と前記試薬との前記反応による前記発光の光学特性を検出する検出部と、
を具備する検査デバイス。
[19]前記シートは、前記検出部上に敷かれるシート部材を備える、[18]に記載の検査デバイス。
[20]前記シートは、前記試薬が溶解された溶液に分散される複数のシート片を備える、[18]に記載の検査デバイス。
[21]前記検出部は、前記反応による前記発光の発光強度の所定の積算時間における積算値を検出する、[18]乃至[20]のいずれか1項に記載の検査デバイス。
[22]前記検出部は、前記所定の積算時間を3秒以上60分以下のいずれかの時間として、前記発光強度の前記積算値を検出する、[21]に記載の検査デバイス。
[23]前記試薬は、前記検出部の近傍に形成される反応場において、前記測定対象と反応し、前記発光を生じさせる、[18]乃至[22]のいずれか1項の検査デバイス。
[24]前記シートは、生体親和性高分子の繊維を含み、
前記繊維の平均直径は、0.05μm以上10μm以下である、
[18]乃至[23]のいずれか1項に記載の検査デバイス。
[25]試薬を吸着可能及び徐放可能なシートが配置された反応場において、前記試薬と測定対象との反応により、前記反応場において発光を生じさせることと、
前記反応場の近傍に配置される検出部において前記反応場で発光した光を受光し、前記反応場で発光した前記光の光学特性を検出することと、
を具備する検査方法。
Claims (16)
- 検出部と、
前記検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるケース、および前記ケースの中に配置されるシート部材、を有するセルと、
を有し、
前記シート部材は生体親和性高分子の繊維を含み、前記繊維の平均直径は、0.05μm以上、10μm以下である、
検査デバイス。 - 前記検出部は
光を集光するレンズ群と、前記レンズ群により集光される前記光を受光する受光部と、を含む画素が所定の間隔で複数個配列された固体撮像素子である
請求項1に記載の検査デバイス。 - 前記シート部材は幅90mm以下、高さ150μm以下である請求項1または2に記載の検査デバイス。
- 前記検出部の表面と前記シート部材の前記繊維の一部が結着している請求項1乃至3のいずれか1項に記載の検査デバイス。
- 前記シート部材において、前記生体親和性高分子の繊維同士の一部が溶着し合い、幅6μm以上の前記生体親和性高分子の繊維を1%以上、70%未満含む請求項1乃至4のいずれか1項に記載の検査デバイス。
- 前記生体親和性高分子はコラーゲン、プロテオグリカン、コンドロイチン硫酸プロテオグリカン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン、ケラタン硫酸プロテオグリカン、デルマタン硫酸プロテオグリカン、ヒアルロン酸、グリコサミノグリカン、フィブロネクチン、ラミニン、テネイシン、エンタクチン、エラスチン、フィブリン、ゼラチンのいずれかを含む請求項1乃至5のいずれか1項に記載の検査デバイス。
- 前記シート部材は、算術平均高さ0.1μm≦Sa≦5μm、最大高さ1μm≦Sz≦90μmとなる表面粗さをもつ請求項1乃至6のいずれか1項に記載の検査デバイス。
- 検出部と、前記検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるケース、および前記ケースの中に配置されるシート部材、を有するセルと、を有する検査デバイスの製造方法であって、
前記シート部材はエレクトロスピニング法により前記セル内に直接形成される工程を有し、
前記シート部材は生体親和性高分子の繊維から形成され、前記繊維の平均直径は、0.05μm以上、10μm以下に形成される、
検査デバイスの製造方法。 - 検出部と、前記検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるケース、および前記ケースの中に配置されるシート部材、を有するセルと、を有し、前記シート部材は生体親和性高分子の繊維を含み、前記繊維の平均直径は、0.05μm以上、10μm以下である検査デバイスを用いる細胞検出方法であって、
前記ケースの中で被検細胞群を培養する工程と、
前記被検細胞群の特性を光学的特性として可視化しうる試薬を前記被検細胞群と接触させる工程と、
前記光学的特性を前記検出部にて取得する工程と、
前記光学的特性に基づいて前記被検細胞群に含まれる被検対象細胞を判別する工程と、を有する細胞検出方法。 - 蛍光または可視光が前記被検細胞群を透過する際の受光量の変化量、または波長の変化量を前記光学的特性とする請求項9に記載の細胞検出方法。
- 外部からの光が照射しない状態で、前記被検細胞群から発生する受光量の変化量を前記光学的特性とする請求項10に記載の細胞検出方法。
- 前記試薬は生体分子を認識する分子、タンパク質、抗体、酵素、核酸、ベクターDNA、タンパク質染色剤、DNA染色剤の少なくとも一つを含む請求項9乃至11のいずれか1項に記載の細胞検出方法。
- 前記試薬が生体由来分子、生体適合性分子、生分解性分子のいずれかで外套されている請求項9乃至12のいずれか1項に記載の細胞検出方法。
- 前記外套が、脂質分子またはポリマーを含む請求項13に記載の細胞検出方法。
- 光透過性の材料で構成される前記ケース、前記ケースの中に配置される前記シート部材と、を有する、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の検査デバイスに用いられる検査デバイス用セル。
- 光透過性の材料で構成される前記ケースと、前記ケースの中に配置される前記シート部材と、を有する、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の検査デバイスに用いられる検査デバイス用セルの製造方法であって、前記シート部材はエレクトロスピニング法により前記セル内に直接形成される工程を有する検査デバイス用セルの製造方法。
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