JP4893794B2

JP4893794B2 - 細胞分離装置

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Publication number: JP4893794B2
Application number: JP2009211500A
Authority: JP
Inventors: 佐登美吉岡
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Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2012-03-07
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Also published as: JP2011055796A

Description

本発明は、がん細胞を他の細胞と分離することができるがん細胞分離装置に関する。

世界各国において、がんはヒトの主要な死因の一つである。がんによる死亡理由のほとんどは、がんの転移による再発によるものである。原発巣からのがんの転移は、がん細胞が血管やリンパ管を経由して別の組織の血管壁に定着した後、浸潤して微小転移巣を形成することによって成立する。

現在、がんの転移を防ぐ方法として化学療法や放射線療法が広く行われているが（特開２００８−３１０７８６号公報）、効果が不充分な場合もある。

特開２００８−３１０７８６号公報

本発明は、がん細胞と分離された他の細胞および成分を回収することができるがん細胞分離装置を提供する。

本発明の一態様に係るがん細胞分離装置は、
細胞懸濁液が導入される主流路と、
前記主流路に設けられた第１の分岐部から分岐し、該主流路の該第１の分岐部から所定距離の位置に設けられた第１の合流部で前記主流路に合流する第１の副流路と、
を含み、
前記主流路の内壁面のうち前記第１の副流路側および該第１の副流路の内壁面のうち前記主流路から離れた側に、がん細胞と特異的に結合する抗体が固定化された抗体固定化領域が設けられている。

上記がん細胞分離装置において、
第２…第ｎ−２の副流路（ここで、ｎは２以上の整数を示す。）をさらに含み、
第ｋの副流路（ここで、ｋは２〜ｎの整数である。）は、前記第ｋ−１の副流路に設けられた第ｋの分岐部から分岐し、前記主流路の該第ｋ−１の合流部から所定距離の位置に設けられた第ｋの合流部で該主流路に合流し、
前記第ｋの副流路の内壁面のうち前記主流路から離れた側に、がん細胞と特異的に結合する抗体が固定化された抗体固定化領域が設けられていることができる。

上記がん細胞分離装置は、
第１の電極対と、
前記第１の電極対よりも下流に設けられた第２の電極対と、
前記第２の電極対よりも下流に設けられた誘電泳動電極対とをさらに含み、
前記がん細胞が前記第１の電極対から前記第２の電極対までを通過するのに要する第１時間、および前記がん細胞とは異なる他の細胞が前記第１の電極対から前記第２の電極対までを通過するのに要する第２時間を検出し、前記第１および第２時間に基づいて、前記誘電泳動電極対を制御することができる。

上記がん細胞分離装置によれば、主流路に設けられた第１の分岐部から分岐し、主流路の第１の分岐部から所定距離の位置に設けられた第１の合流部で主流路に合流する第１の副流路を含むことにより、がん細胞と分離された他の細胞および成分を回収することができる。

また、上記がん細胞分離装置によれば、主流路の内壁面のうち第１の副流路側ならびに第１の副流路の内壁面のうち主流路から離れた側に抗体固定化領域が設けられていることにより、細胞自体に加わるダメージが少ない状態で、がん細胞を高精度でかつ選択的に除去することができる。

さらに、上記がん細胞分離装置によれば、流路の内壁面に固定化させる抗体の種類を適宜選択することにより、幅広い種類のがん細胞の除去に対応することができる。

本発明の第１実施形態に係るがん細胞分離装置を模式的に示す断面図。図１に示されるがん細胞分離装置によるがん細胞分離方法を説明する図。本発明の第２実施形態に係るがん細胞分離装置を模式的に示す断面図。本発明の第３実施形態に係るがん細胞分離装置を模式的に示す断面図。本発明の第４実施形態に係るがん細胞分離装置を模式的に示す断面図。

以下に、本発明の一実施形態にかかるがん細胞分離装置について具体的に説明する。

１．第１実施形態
１．１．がん細胞分離装置の構成
図１は、本発明の一実施形態に係るがん細胞分離装置１００を模式的に示す断面図であり、図２は、図１に示されるがん細胞分離装置１００の領域Ａの拡大断面図であって、がん細胞分離装置１００によるがん細胞分離方法を説明する図である。

本実施形態に係るがん細胞分離装置１００は図１および図２に示されるように、細胞懸濁液２６中からがん細胞２０を他の細胞（がん細胞以外の細胞）２４と選択的に分離する機能を有する。なお、本明細書において「がん細胞」とは、悪性の腫瘍細胞を意味する。細胞懸濁液２６は少なくとも細胞を含む液であって、がん細胞を含む可能性がある液であり、例えばがん細胞および他の細胞を含む液である。細胞懸濁液２６としては、例えば血液、リンパ液、唾液、尿、涙液等の体液が挙げられる。

本実施形態に係るがん細胞分離装置１００は、細胞懸濁液２６が導入される主流路１１０と、第１の副流路１１１とを含む。細胞懸濁液２６は、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００の流路中を図１の矢印の方向に移動する。

主流路１１０は、がん細胞２０と特異的に結合する抗体１３が固定化された抗体固定化領域１２を有する。より具体的には、主流路１１０の内壁面（細胞懸濁液２６と接触する側の壁面、以下同じ）のうち第１の副流路１１１側に抗体固定化領域１２が設けられている。また、主流路１１０中を移動する細胞懸濁液２６は、がん細胞２０が除去された後、回収されるかまたは体内に戻される。すなわち、主流路１１０は、細胞懸濁液２６を回収する機構または体内に戻すための機構（図示せず）に接続されている。

第１の副流路１１１は図１に示されるように、主流路１１０に設けられた第１の分岐部１２１から分岐し、主流路１１０の第１の分岐部１２１から所定距離の位置（第１の分岐部１２１から矢印の方向（細胞懸濁液２６の移動方向）に進んだ位置）に設けられた第１の合流部１３１で主流路１１０に合流する。

また、第１の副流路１１１の内壁面のうち主流路１１０から離れた側には、抗体固定化領域１２が設けられている。より具体的には、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００では、第１の副流路１１１の内壁面のうち主流路１１０から離れた側において、第１の分岐部１２１と第２の分岐部１２２との間に抗体固定化領域１２が設けられている。さらに、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００では、第１の副流路１１１の内壁面のうち主流路１１０に近い側に、抗体１３が固定化されていない抗体固定化禁止領域１４が設けられている。

本実施形態に係るがん細胞分離装置１００はさらに、第２の副流路１１２を含むことができる。第２の副流路１１２は図１に示されるように、第１の副流路１１１に設けられた第２の分岐部１２２から分岐し、主流路１１０の第１の合流部１３１から所定距離の位置（第１の合流部１３１から細胞懸濁液２６の移動方向に進んだ位置）に設けられた第２の合流部１３２で主流路１１０に合流する。

また、第２の副流路１１２の内壁面のうち主流路１１０から離れた側には、抗体固定化領域１２が設けられている。より具体的には、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００では、第２の副流路１１２の内壁面のうち主流路１１０から離れた側において、第２の分岐部１２２と第３の分岐部１２３との間に抗体固定化領域１２が設けられており、第２の副流路１１２の内壁面のうち主流路１１０に近い側に、抗体固定化禁止領域１４が設けられている。なお、抗体固定化領域１２および抗体固定化禁止領域１４は例えば、流路の半分より主流路側または副流路側にて半円状に設けられていてもよい。

本実施形態に係るがん細胞分離装置１００ではさらに、第２の副流路１１２の第３の分岐部１２３から分岐する第３の副流路１１３が設けられている。第３の副流路１１３は例えば、分離されたがん細胞２０を含む液を回収する機構（図示せず）に接続されていてもよい。あるいは、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００において、第３の副流路１１３が第２の副流路１１２と同様に、合流部（図示せず）にて主流路１１１に接続する構造を有していてもよい。この場合、第３の副流路１１３は、第２の副流路１１２に設けられた第３の分岐部１２３から分岐し、主流路１１０の第２の合流部１３２から所定距離の位置に設けられた第３の合流部（図示せず）で主流路１１０に合流することができる。なお、第３の副流路１１３の内壁面のうち主流路１１０から離れた側に、抗体固定化領域１２を設けることができる。

このように、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００に２個以上の副流路を設けることができる。換言すると、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００は例えば、第２…第ｎの副流路（ここで、ｎは２以上の整数を示す。）をさらに含むことができる。ここで、第ｋの副流路（ここで、ｋは２〜ｎの整数である。）は、第ｋ−１の副流路に設けられた第ｋの分岐部から分岐し、主流路１１０の第ｋ−１の合流部から所定距離の位置に設けられた第ｋの合流部で主流路１１０に合流し、第ｋの副流路の内壁面のうち主流路１１０から離れた側に抗体固定化領域１２が設けられている（規定１）。

例えば、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００が第３の副流路１１３を含む場合、第３の副流路は上記第ｋの副流路がｋ＝３の場合であって、第３（ｋ）の副流路１１３は、第２（ｋ−１）の副流路１１２に設けられた第３（ｋ）の分岐部１２３から分岐し、主流路１１０の第２（ｋ−１）の合流部１３２から所定距離の位置に設けられた第３（ｋ）の合流部１３３で主流路１１０に合流し、第３（ｋ）の副流路１１３の内壁面のうち主流路１１０から離れた側に抗体固定化領域１２を設けることができる。なお、ここではｋ＝３の場合を示したが、ｋ＝３である場合に限定されず、上記規定１は、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００に２個以上の副流路が設けられる場合の各副流路についても同様に適用可能である。

１．２．抗体固定化領域１２
抗体固定化領域１２において、がん細胞２０と特異的に結合する抗体１３としては、例えば、がん細胞２０の表面抗原２２に対する抗体が挙げられる。本実施形態に係るがん細胞分離装置１００では、がん細胞２０と特異的に結合する抗体１３として、がん細胞２０の表面抗原２２に対する抗体１３を用いる場合について説明する。この場合、がん細胞２０の表面抗原２２に対する抗体１３は、分離対象のがん細胞２０の種類に応じて選択することができる。例えば、上皮がんに共通の表面抗原に対する抗体としては、Ｅｐ−ＣＡＭ抗体、Ｎ−カドヘリン抗体等が挙げられ、乳がん特有の表面抗原に対する抗体としては、ＨＥＲ２抗体等が挙げられ、大腸がん特有の表面抗原に対する抗体としては、ＮＳ１９−９抗体等が挙げられ、前立腺がん特有の表面抗原に対する抗体としては、ＣＤ４９、ＣＤ５４，ＣＤ５９抗体等が挙げられる。上記に例示されたこれらの抗体を抗体１３として用いることができる。

抗体固定化領域１２における抗体１３の固定化は、物理吸着による方法または化学結合による方法を用いることができる。化学結合による方法は、確実な固定化を達成できる点で有用である。例えば、内壁面が水酸基を含む材質からなる場合、抗体中のカルボキシル基を活性エステル化した後、水酸基と該活性エステル基とを反応させることにより、化学結合によって該内壁面に抗体を固定化させることができる。

１．３．分離対象
分離対象となるがん細胞２０としては、例えば循環がん細胞（ＣＴＣ）が挙げられる。このうち、細胞懸濁液２６が血液またはリンパ液である場合、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００を用いて、患者から採取した血液またはリンパ液からＣＴＣを除去した後、該血液またはリンパ液を再び患者の体内に戻すことによって、患者のがんの転移を確実に抑えることができる。例えば、血液中からＣＴＣを選択的に分離することにより、ＣＴＣとその他の成分（例えば、赤血球、白血球、血小板等の正常細胞、塩類、アルブミン等の血漿タンパク質、免疫グロブリン等の抗体、血液凝固因子等）とを分離することができるうえ、他の正常な細胞および成分に及ぼすダメージを最小限にすることができる。なお、体液は希釈されたものであってもよい。

また、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００を用いたがん細胞（ＣＴＣの除去）を、放射線療法および／または化学療法と併用してもよいし、あるいは、放射線療法または化学療法の代替として用いることもできる。すなわち、本発明の一実施形態に係るがんの治療および／または予防方法は、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００を用いて患者から摂取した体液からがん細胞を除去した後、該体液を患者の体内に戻す工程を含む。この場合、該体液を患者の体内に戻す工程は例えば、血液透析と同様の手法を用いることができる。

なお、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００を、がん細胞以外の細胞、ウイルス、細菌、タンパク質、低分子〜高分子化合物、粒子、コロイド、例えば花粉等のアレルギー物質、毒物、有害物質、環境汚染物質を液体中から分離するための装置として使用してもよい。また、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００を例えば、血液透析、血液浄化、細胞分化誘導、遺伝子導入のための装置、病原菌の除去装置（水浄化フィルター）として使用してもよい。

１．４．がん細胞分離装置を用いたがん細胞分離方法
本実施形態に係るがん細胞分離装置１００は、主流路１１０に導入された細胞懸濁液２６中におけるがん細胞２０と他の細胞２４との移動速度の差を利用して、がん細胞２０を他の細胞２４と分離する。なお、上記移動速度の差は、物理的手法（例えば、伝導度、インピーダンス、光センシング）で検出することができる。

より具体的には、図２に示されるように、がん細胞２０の表面抗原２２は抗体１３と特異的に結合し、流路（図２では主流路１１０）の内壁面を転がるように移動するため、流路内での移動速度が遅い。これに対して、他の細胞２４は抗体１３と結合しないため、がん細胞２０と比較して大きな速度にて流路内を移動する。これにより、がん細胞２０と他の細胞２４との間に移動速度の差が生じる。

本実施形態に係るがん細胞分離装置１００によれば、細胞懸濁液２６が導入される主流路１１０および第１の副流路１１１とを含み、主流路１１０の内壁面のうち第１の副流路１１１側および第１の副流路１１１の内壁面のうち主流路１１０から離れた側に抗体固定化領域１２が設けられている。これにより、第１の副流路１１１において、仮に主流路１１０で除去されなかったがん細胞２０が存在する場合、このがん細胞２０は、第１の副流路１１１の内壁面のうち主流路１１０から離れた側に設けられた抗体固定化領域１２の抗体１３と結合しながら第１の副流路１１１内を移動する。このため、第１の副流路１１１から第２の分岐部１２２を経て第２の副流路１１２へとがん細胞２０を導くことができるため、がん細胞２０と他の細胞２４とを確実に分離することができる。また、他の細胞２４に加わるダメージが小さいうえに、がん細胞２０を高精度でかつ選択的に除去することができる。さらに、抗体固定化領域１２にて固定化させる抗体１３の種類を適宜選択することにより、幅広い種類のがん細胞２０の除去に対応することができる。

また、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００によれば、図１に示されるように、第１の副流路１１１の内壁面のうち主流路１１０に近い側に、抗体１３が固定化されていない抗体固定化禁止領域１４が設けられている。これにより、第１の副流路１１１において、がん細胞２０は抗体１３と結合しながら第１の副流路１１１の抗体固定化領域１２近傍を移動するのに対して、他の細胞２４が第１の副流路１１１に侵入した場合、他の細胞２４は、抗体１３と結合せずに第１の副流路１１１の抗体固定化禁止領域１４近傍を移動する。これにより、第１の副流路１１１から第１の合流部１３１を経て主流路１１０へと他の細胞２４を導くことができる。これにより、がん細胞２０と他の細胞２４とをより確実に分離することができる。

さらに、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００によれば、第１の副流路１１１が、主流路１１０に設けられた第１の分岐部１２１から分岐し、第１の合流部１３１で主流路１１０に合流することにより、がん細胞２０を分離した後の細胞懸濁液２６中の他の細胞２４および成分を主流路１１０に導くことができる。これにより、細胞懸濁液２６中の他の細胞２４および成分を回収することができるため、がん細胞２０以外の細胞懸濁液２６の構成成分の損失を防止することができる。このため、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００によってがん細胞２０が除去された後の細胞懸濁液２６を、例えばヒトまたはヒト以外の動物の体内に戻して利用する場合、この細胞懸濁液２６はがん細胞２０以外の細胞懸濁液２６の構成成分の損失が抑えられているため、体内で有効に機能することができる。

加えて、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００によれば、第２の副流路１１２の内壁面のうち主流路１１０から離れた側に抗体固定化領域１２が設けられている。これにより、仮に第１の副流路１１１にて除去されなかったがん細胞２０が存在する場合、かかるがん細胞２０は、第２の副流路１１２の内壁面のうち主流路１１０から離れた側に設けられた抗体固定化領域１２の抗体１３と結合しながら第２の副流路１１２内を移動する。これにより、第２の副流路１１２から第３の分岐部１２３を経て第３の副流路１１３へとがん細胞２０を導くことができる。これにより、がん細胞２０と他の細胞２４とをより確実に分離することができる。

そのうえ、本実施形態に係るがん細胞分離装置１００によれば、図１に示されるように、第２の副流路１１２の内壁面のうち主流路１１０に近い側に、抗体１３が固定化されていない抗体固定化禁止領域１４が設けられている。これにより、第２の副流路１１２において、がん細胞２０は抗体１３と結合しながら第２の副流路１１２の抗体固定化領域１２近傍を移動するのに対して、他の細胞２４が第２の副流路１１２に侵入した場合、他の細胞２４は、抗体１３と結合せずに第２の副流路１１２の抗体固定化禁止領域１４近傍を移動する。これにより、第２の副流路１１２から第２の合流部１３２を経て主流路１１０へと他の細胞２４を導くことができる。これにより、がん細胞２０と他の細胞２４とをより確実に分離することができる。

図１に示される本実施形態に係るがん細胞分離装置１００では、第１〜第３の副流路１１１〜１１３が設けられている場合を示したが、副流路は４個以上設けられていてもよく、この場合、各副流路は、第２の副流路１１２と同様の構造を有することができる。本実施形態に係るがん細胞分離装置１００に設けられる副流路の数が多いほど、がん細胞２０の除去をより多く行うことができるため、より効果的ながん細胞の分離を達成することができる。

以下に記載する第２実施形態ないし第４実施形態の説明では、第１実施形態と同様の構成部分については、同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

２．第２実施形態
２．１．がん細胞分離装置の構成および使用方法
図３は、本発明の別の一実施形態に係るがん細胞分離装置２００の一断面を模式的に示す図である。

本実施形態に係るがん細胞分離装置２００は、主流路１１０に第１〜第３の流路２１１〜２１３がさらに設けられている点で、第１実施形態に係るがん細胞分離装置１００と異なる構成を有する。すなわち、本実施形態に係るがん細胞分離装置２００は図３に示されるように、第１〜第３の流路１１１〜１１３および第１〜第３の流路２１１〜２１３が主流路１１０を挟むように設けられている。

本実施形態に係るがん細胞分離装置２００は、上述の第１実施形態に係るがん細胞分離装置１００と同様に、主流路１１０に導入された細胞懸濁液２６中におけるがん細胞２０と他の細胞２４との移動速度の差を利用して、がん細胞２０を他の細胞２４と分離する。

図３に示されるように、第１〜第３の流路２１１〜２１３、第１〜第３の分岐部２２１〜２２３、ならびに第１および第２の合流部２３１，２３２はそれぞれ、上述の第１実施形態に係るがん細胞分離装置１００の第１〜第３の流路１１１〜１１３、第１〜第３の分岐部１２１〜１２３、ならびに第１および第２の合流部１３１，１３２と同様の構造を有する。

本実施形態に係るがん細胞分離装置２００は、上述の第１実施形態に係るがん細胞分離装置１００と同様の作用効果を有する。本実施形態に係るがん細胞分離装置２００は、上述の第１実施形態に係るがん細胞分離装置１００と比較して、設けられている副流路の数が多いことにより、がん細胞２０の除去をより多く行うことができるため、より効果的ながん細胞の分離を達成することができる。

３．第３実施形態
３．１．がん細胞分離装置の構成および使用方法
図４は、本発明の別の一実施形態に係るがん細胞分離装置３００の一断面を模式的に示す図である。

本実施形態に係るがん細胞分離装置３００は、第１および第２の副流路１１１，１１２をそれぞれ挟むように、第１の電極対３２ａ，３２ｂ、第２の電極対３４ａ，３４ｂ、および誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂが設けられている点で、第１実施形態に係るがん細胞分離装置１００と異なる構成を有する。より具体的には、本実施形態に係るがん細胞分離装置３００では、第２の電極対３４ａ，３４ｂが第１の電極対３２ａ，３２ｂよりも下流に設けられており、誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂが第２の電極対３４ａ，３４ｂよりも下流に設けられている。ここで、「下流」とは、１の副流路において、合流部までの距離がより小さい位置をいう。より具体的には、例えば、「第１の副流路１１１において、第２の電極対３４ａ，３４ｂが第１の電極対３２ａ，３２ｂよりも下流に設けられている」とは、第１の副流路１１１において、第２の電極対３４ａ，３４ｂが第１の電極対３２ａ，３２ｂよりも第１の合流部１３１に近い位置に設けられていることを意味し、「第１の副流路１１１において、誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂが第２の電極対３４ａ，３４ｂよりも下流に設けられている」とは、第１の副流路１１１において、誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂが第２の電極対３４ａ，３４ｂよりも第１の合流部１３１に近い位置に設けられていることを意味する。

本実施形態に係るがん細胞分離装置３００は、上述の第１実施形態に係るがん細胞分離装置１００と同様に、主流路１１０に導入された細胞懸濁液２６中におけるがん細胞２０と他の細胞２４との移動速度の差を利用して、がん細胞２０を他の細胞２４と分離する。

また、本実施形態に係るがん細胞分離装置３００は、がん細胞２０および他の細胞２４がそれぞれ、第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂまでを通過するのに要する時間を検出することができる。なお、本実施形態に係るがん細胞分離装置３００においては、第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂを通過する細胞が、がん細胞２０か他の細胞２４かを判定できるように、第１および第２の副流路１１１，１１２内における細胞懸濁液２６の流速は、１つの細胞が第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂを通過するのを検出できる程度に設定することが好ましい。

本実施形態に係るがん細胞分離装置３００では、後述するように、がん細胞２０が第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂまでを通過するのに要する第１時間、およびがん細胞２０とは異なる他の細胞２４が第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂまでを通過するのに要する第２時間を検出し、前記第１および第２時間に基づいて、誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂを制御することができる。

より具体的には、図２に示されるように、がん細胞２０の表面抗原２２は抗体１３と特異的に結合し、流路の内壁面を転がるように移動するため、流路内での移動速度が遅い。これに対して、他の細胞２４は抗体１３と結合しないため、がん細胞２０と比較して大きな速度にて流路内を移動する。これにより、がん細胞２０と他の細胞２４との間に移動速度の差が生じる。したがって、がん細胞２０が第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂまでを通過するのに要する第１時間（Δｔ_ｃ）は、他の細胞２４が、第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂまでを通過するのに要する第２時間（Δｔ_ｎ）より長い。

よって、本実施形態に係るがん細胞分離装置３００では、１の細胞が、第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂまでを通過するのに要する時間を検出し、かかる移動時間に基づいて、がん細胞２０および他の細胞２４のどちらかであるかを判定する。より具体的には、リファレンス細胞が、第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂまでを通過するのに要する時間をΔｔ_ｒｅｆとし、１の細胞が第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂまでを通過するのに要する時間がΔｔ_ｒｅｆより短い場合、他の細胞２４であると判定する（Δｔ_ｎ＜Δｔ_ｒｅｆ）。一方、１の細胞が第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂまでを通過するのに要する時間がΔｔ_ｒｅｆ以上である場合、がん細胞２０であると判定する（Δｔ_ｃ≧Δｔ_ｒｅｆ）。Δｔ_ｒｅｆはがん細胞２０の種類および流路内での細胞懸濁液２６の流速等の条件に応じて、実測値に基づいて適宜決定することができる。

また、本実施形態に係るがん細胞分離装置３００によれば、誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂが、第２の電極対３４ａ，３４ｂと第１の副流路１１１（第２の副流路１１２）の第２の分岐部１２２（第３の分岐部１２３）との間に設けられていることにより、各細胞が第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂを移動するのに要した時間に基づいて、印加する電圧を制御することによって、各細胞を第２の副流路１１２（第３の副流路１１３）へ移動するかまたは第１の副流路１１１（第２の副流路１１２）中をそのまま移動するかを制御することができる。

例えば、１の細胞ががん細胞２０の場合、第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂを移動するのに要する時間が、他の細胞よりも長い（≧Δｔ_ｒｅｆ）。よって、１の細胞が第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂを移動するのに要する時間がΔｔ_ｒｅｆ以上である場合、該１の細胞はがん細胞２０であると判定し、該１の細胞（がん細胞２０）が誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂの間を通過する際に誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂに所定の電圧を印加することにより、該１の細胞（がん細胞２０）を第２の副流路１１２（第３の副流路１１３）へと移動させる。

一方、１の細胞が他の細胞２４の場合、第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂを移動するのに要する時間が、がん細胞２０よりも短い（＜Δｔ_ｒｅｆ）。よって、１の細胞が第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂを移動するのに要する時間がΔｔ_ｒｅｆより小さい場合、該１の細胞は他の細胞２４であると判定し、該１の細胞（他の細胞２４）が誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂの間を通過する際に誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂに所定の電圧を印加することにより、該１の細胞（他の細胞２４）を第１の副流路１１１（第２の副流路１１２）中をそのまま移動させる。

なお、第１の電極対３２ａ，３２ｂ、第２の電極対３４ａ，３４ｂ、および誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂはいずれもデータ処理部（図示せず）に電気的にまたは光学的に接続されており、第１の電極対３２ａ，３２ｂおよび第２の電極対３４ａ，３４ｂからデータ処理部に送信された情報に基づいて、１の細胞が第１の電極対３２ａ，３２ｂから第２の電極対３４ａ，３４ｂを移動するのに要する時間がデータ処理部で算出され、かかる時間に基づいて、１の細胞ががん細胞２０または他の細胞２４のどちらかであるかがデータ処理部で判定される。次いで、この判定結果に基づいて、がん細胞の種類に応じて所定の電圧が誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂに印加される。

上記の例では、第１の電極対３２ａ，３２ｂおよび第２の電極対３４ａ，３４ｂによって、がん細胞２０と他の細胞２４とを判定して、１つ１つの細胞に対して誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂを制御する例を示したが、別の方法によって誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂの制御を行っても良い。

例えば、第１の電極対３２ａ，３２ｂおよび第２の電極対３４ａ，３４ｂによって、がん細胞２０が通過したことを検知してから一定期間、細胞を第２の副流路１１２（第３の副流路１１３）に移動させるように誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂを制御してもよい。一定期間としては、例えば、第２の電極対３４ａ，３４ｂから誘電泳動電極対３６ａ，３６ｂまでの距離を標準的ながん細胞２０が移動する時間が挙げられる。

４．第４実施形態
４．１．がん細胞分離装置の構成および使用方法
図５は、本発明の他の一実施形態に係るがん細胞分離装置４００の一断面を模式的に示す図である。

本実施形態に係るがん細胞分離装置４００は、第１〜第３の流路２１１〜２１３を含む点で第２実施形態に係るがん細胞分離装置２００と同様の構成を有し、かつ、第１および第２の流路１１１，１１２と同様に第１および第２の流路２１１，２１２にそれぞれ、第１の電極対３２ａ，３２ｂ、第２の電極対３４ａ，３４ｂおよび誘導電極対３２ａ，３２ｂが設けられている点で、第３実施形態に係るがん細胞分離装置３００と同様の構成を有する。よって、本実施形態に係るがん細胞分離装置４００は、第２および第３実施形態に係るがん細胞分離装置２００，３００と同様の作用効果を有する。また、本実施形態に係るがん細胞分離装置４００の使用方法も、第２および第３実施形態に係るがん細胞分離装置２００，３００と同様である。

本発明に係る実施の形態の説明は以上である。本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１２…抗体固定化領域、１３…抗体、１４…抗体固定化禁止領域、２０…がん細胞、２２…表面抗原、２４…他の細胞、２６…細胞懸濁液、３２ａ，３２ｂ…第１の電極対、３４ａ，３４ｂ…第２の電極対、３６ａ，３６ｂ…誘電泳動電極対、１００，２００，３００，４００…がん細胞分離装置、１１０…主流路，１１１，２１１…第１の副流路、１１２，２１２…第２の副流路、１２１，２２１…第１の分岐部、１３１，２３１…第１の合流部、１２２，２２２…第２の分岐部、１３２，２３２…第２の合流部、１２３，２２３…第３の分岐部

Claims

細胞懸濁液が導入される主流路と、
前記主流路に設けられた第１の分岐部から分岐し、該主流路の該第１の分岐部から所定距離の位置に設けられた第１の合流部で前記主流路に合流し、前記細胞懸濁液の流れる方向に直交する断面の面積が前記主流路の前記細胞懸濁液の流れる方向に直交する断面の面積よりも小さい第１の副流路と、
前記第１の副流路に設けられた第２の分岐部から分岐し、前記主流路の前記第１の合流部から所定距離の位置に設けられた第２の合流部で前記主流路に合流し、前記細胞懸濁液の流れる方向に直交する断面の面積が前記主流路の前記細胞懸濁液の流れる方向に直交する断面の面積よりも小さい、第２の副流路と、
を含み、
前記主流路の内壁面のうち、前記第１の分岐部よりも前記細胞懸濁液の流れる方向における上流側であって前記第１の副流路側、前記第１の副流路の内壁面のうち、前記第１の分岐部から前記第２の分岐部までの間であって前記主流路から離れた側、および、前記第２の副流路の内壁面のうち、前記第２の分岐部から前記第２の合流部までの間であって、前記主流路から離れた側に、がん細胞と特異的に結合する抗体が、化学結合によって固定化された抗体固定化領域が設けられている、がん細胞分離装置。