JP5081854B2

JP5081854B2 - 細胞分離装置、細胞分離システムおよび細胞分離方法

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Publication number: JP5081854B2
Application number: JP2009052061A
Authority: JP
Inventors: 弘能林
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2029-03-05
Also published as: JP2010200714A

Description

本発明は、複数の細胞を含む懸濁液から特定の対象細胞を分離する細胞分離装置、細胞分離システム、および細胞分離装置を用いて行う細胞分離方法に関する。

複数の細胞を含む懸濁液の中から特定の細胞を識別して、他の細胞から分離抽出することが望まれている。例えば、生体を構成する細胞の生理的な増殖・分化等の過程において、自己増殖能と特定の機能を持つ細胞に分化する能力を備えた幹細胞を分離抽出することが望まれている。

このような細胞の分離抽出方法として、フローサイトメータを用いた細胞の分離回収システムが提案されている。
例えば、下記非特許文献１には、このようなセルソータの一例について記載されている。図８は、下記非特許文献１に記載のセルソータ１００について説明する概略構成図である。セルソータ１００では、大量の細胞サンプル１０２を含んだ懸濁液を、ノズル１０３からジェット流１０４として出射する。これら大量の細胞サンプル１０２には、わずかながら特定の対象細胞が含まれており、大量の細胞サンプル１０２には、このような対象細胞を特徴づけるための蛍光ラベリングが施されている。

セルソータ１００は、このジェット流１０４に測定用のレーザ光１０６を照射して、大量の細胞サンプル１０２に対して順次レーザ光１０６を照射する。そして、光電子増倍管１０８および光電子増倍管１１０を有する図示しない評価手段によって、個々の細胞サンプル１０２から発せられる各種散乱光や蛍光の情報を取得する。そして、図示しない評価ユニットにおいて、レーザ光１０６を照射した細胞サンプルが、特定の対象細胞であるか否かを判定する（なお、下記非特許文献１では、対象細胞を多く含んだサンプル細胞の集団部分を特定している）。ここまでは、一般的なフローサイトメータの構成であるが、セルソータ１００では、特定した対象細胞を分離（ソーティング）する機能を有している。セルソータ１００では、例えば図示しない圧電素子等によってノズル１０３を高周波で振動させ、ジェット流１０４を強制的に液滴１１２とする。この液滴１１２を形成する際、対象細胞が液滴に入った瞬間に、この特定液滴に対して、プラス（＋）またはマイナス（−）（図示例ではプラス）の電荷をかける（チャージする）。

液滴１１２は、２枚の電場形成電極板１１４および１１６によって形成された水平方向の電場１１８の間を順次通過する。この際、チャージされた液滴１１２のみが、この水平方向の電場によって落下方向を変えて（偏向して）落下し、所望の試験管１２０に回収される。このようにして、特定の対象細胞１０２のみが、試験管１２０に回収される。チャージされなかったその他の細胞１０２は、鉛直に落下して、廃液受け１２２に回収される。

しかし、上記非特許文献1のように、特定の対象細胞を含む懸濁液をジェット流にするためには、ノズルの出口部分の直径を例えば２５(μｍ)と著しく小さくする必要がある。上記非特許文献1の例では、直径が数(μｍ)〜２０(μｍ)程度の細胞が、この狭い出口部分を通過する際に物理的剪弾力を受けるので、回収を必要とする対象細胞までもが損傷を受けてしまう可能性が高かった。また、強制的に液滴とする際の高周波振動によっても、損傷を受けてしまう可能性があった。また、対象細胞が含まれる液滴をチャージして、しかも高電場をかけた場合、必要な対象細胞にまで電気的な衝撃が加わり、対象細胞まで損傷を受けてしまうといった問題もあった。このため、細胞に損傷を与えることができないような慎重を要する研究分野では、依然としてこのような高速セルソータを用いることができなかった。

"超高速セルソータMoFloTMによる幹細胞の新しい分析・分離方法"、[online]、[平成１９年２月１９日検索]、インターネット<URL:http://www.takara-bio.co.jp/goods/bioview/pdfs/42/42_15-16.pdf>

そこで、本発明は、特定の対象細胞を含む懸濁液から特定の対象細胞を分離するとき、機械的および電気的な衝撃を与えることなく、対象細胞を分離することのできる細胞分離装置、細胞分離システムおよび細胞分離方法を提供することを目的とする。

上記目的は、複数の細胞を含む懸濁液から特定の対象細胞を取り出す以下の細胞分離装置により達成することができる。すなわち、細胞分離装置は、
（Ａ）碗状の凹部が一方の側の表面に複数設けられた板部材であって、この凹部の底部から前記板部材の他方の側の裏面に向かって前記板部材を貫通する、前記碗状の凹部の径に比べて径の小さな貫通孔を備えた細胞回収基板と、
（Ｂ）前記細胞回収基板内の、前記貫通孔の前記裏面の開口近傍に、前記貫通孔毎に設けられたヒータ素子と、
（Ｃ）前記ヒータ素子のそれぞれを独立して駆動させるヒータ制御部と、を有する。
（Ｄ）その際、前記細胞回収基板の前記表面の、前記碗状の凹部の周囲の少なくとも一部分には、疎水処理面が形成されている。

その際、前記凹部および前記貫通孔の内表面には親水処理面が形成されていることが好ましい。
また、前記碗状の凹部は、前記表面に一定の間隔で規則的に２次元状に設けられており、隣接する凹部との間を結ぶ前記表面の第１の領域は、水溶液の通路を形成する親水処理面が設けられ、前記第１の領域に囲まれる第２の領域には撥水処理面が形成されていることが好ましい。

また、上記目的は、複数の細胞を含む懸濁液から特定の対象細胞を取り出す、上述の細胞分離装置と、フローサイトメータとを備えた細胞分離システムにより達成することができる。
そのとき、前記フローサイトメータは、
（Ｅ）複数の細胞が一列に離間して内部を流れるフローセルと、
（Ｆ）前記フローセル内の測定位置を通過する細胞に測定光を照射する測定光照射部と、
（Ｇ）前記測定光の照射を受けて前記細胞が発する散乱光および蛍光の少なくともいずれか一方の光情報それぞれを取得する受光部と、
（Ｈ）前記受光部によって取得された光情報に基づき、光情報に対応する細胞が特定の対象細胞か否かを判定する判定部と、を有する。
一方、前記細胞分離装置は、前記細胞回収基板と、前記ヒータ素子と、前記ヒータ制御部の他に、
（Ｉ）前記細胞回収基板を載置する載置面を有し、前記フローセルから排出される細胞が前記細胞回収基板の前記凹部に、前記凹部の配列順に順次捕獲されるように、前記載置面に載った細胞回収基板を２次元的に移動させる２次元移動機構を有する。
（Ｊ）このとき、前記ヒータ制御部は、捕捉された細胞が特定の対象細胞であると前記判定部により判定されたとき、この判定情報を受けて前記フローセルから対象細胞が排出されるタイミングの情報を定め、対象細胞が前記フローセルから排出されるときに捕獲する凹部の位置を、前記２次元移動機構から供給される移動情報と前記タイミングの情報とに基づいて特定し、特定した凹部の位置を記録する記録部を有する。
（Ｋ）そして、前記ヒータ制御部は、前記記録部に記録された凹部の位置に対応するヒータ素子を駆動する。

さらに、上記目的は、複数の細胞を含む懸濁液から特定の対象細胞を、上述の細胞分離装置を用いて取り出す細胞分離方法により達成することができる。すなわち、細胞分離方法は、
（Ｌ）対象細胞を含む懸濁液を、前記細胞回収基板上に滴下することにより前記凹部に１つの細胞を捕獲させるステップと、
（Ｍ）前記凹部に捕獲された細胞が対象細胞であるとき、この対象細胞を捕獲した凹部の前記貫通孔に対応したヒータ素子を特定して駆動させ、これにより、前記貫通孔にある気体または液体を加熱することにより、前記凹部に捕獲された対象細胞を開放させるステップと、を有する。

上述の細胞分離装置、細胞分離システムの細胞回収基板は、碗状の凹部の底部に貫通孔の開口を備えるので、貫通孔に液体が入り込む毛細管現象を利用して細胞を凹部に容易に捕捉することができる。また、貫通孔の近傍にはヒータ素子が設けられるので、ヒータ素子の加熱により、捕獲された細胞を容易に開放することができる。したがって、特定の対象細胞を他の細胞と分離して容易に回収することができる。

（ａ）および（ｂ）は、本発明の細胞分離装置の第１実施形態である細胞分離装置の概略構成図である。図１（ａ）に用いる細胞回収基板の親水処理面および撥水処理面を説明する図である。図１（ａ）に用いる細胞回収基板のヒータ素子の構成を説明する図である。図１（ａ）に用いる細胞回収基板の凹部が細胞を捕捉した状態を示す図である。本発明の細胞分離方法の一例のフローを示すフローチャートである。本発明の細胞分離装置の第２実施形態である細胞分離装置の概略構成図である。図６に用いる細胞回収基板の親水処理面および撥水処理面を説明する図である。従来のセルソータを説明する図である。

以下、本発明の細胞分離装置、細胞分離システムおよび細胞分離方法について詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１（ａ）および（ｂ）は、本発明の細胞分離装置の第１実施形態である細胞分離装置１０の概略構成図である。
細胞分離装置１０は、複数の細胞を含む懸濁液から特定の対象細胞を取り出す装置である。具体的には、細胞分離装置１０は、主に、細胞回収基板１２と、ヒータ素子１４と、ヒータ制御部１６を有する。

細胞回収基板１２は、透明なガラス基板等が用いられた板状の部材であり、この部材の一方の側の表面１８には、碗状の凹部２０が、一定の間隔で規則的に、かつ２次元状に複数設けられている。この凹部２０のそれぞれの底部には、図１（ｂ）に示すように、この底部から裏面２２に向かって細胞回収基板１２を貫通する貫通孔２４が設けられている。この貫通孔２４は、碗状の凹部２０の径（直径）Ｄ₁に比べて小さい径Ｄ₂を有している。なお、碗状の凹部２０の径Ｄ₁は、懸濁液に含まれる細胞の概略の径よりも若干大きく、凹部２０に２つ以上の細胞が入らないように定められている。すなわち、細胞回収基板１２は、適用する細胞のサイズに合わせて、凹部２０の径（直径）Ｄ₁が定められている。さらに、貫通孔２４の径Ｄ₂は、細胞の概略の径よりも狭くなっている。例えば、細胞の径が２０μｍとすると、凹部２０の径Ｄ₁は、細胞の径の１．５〜２倍の３０〜４０μｍで、貫通孔２４の径Ｄ₂は、細胞の径の０．１〜０．７倍の２〜１４μｍである。

細胞回収基板１２の凹部２０の表面および貫通孔２４の内表面は親水処理面となっている。したがって、この凹部２０の表面および貫通孔２４の内表面は、複数の細胞を含む水溶液からなる懸濁液にとって流れ易い構成となっている。
また、細胞回収基板１２の表面１８において、凹部２０と隣接する凹部２０との間を結ぶ、図２に示す第１の領域Ａ₁（白色領域）は、水溶液の通路を形成する親水処理面となっている。また、第１の領域Ａ₁に囲まれる第２の領域Ａ₂（灰色領域）は、撥水処理面となっている。したがって、水溶液からなる懸濁液が細胞回収基板１２上に滴下されたとき、第１の領域Ａ₁上を流れ、凹部２０に捕獲される可能性が高くなる。この場合、細胞回収基板１２は図示されない揺動装置に載せられて揺動されることにより、凹部２０に確実に捕獲される。また、細胞が凹部２０に捕獲される易くするために、第１の領域Ａ₁（白色領域）や第２の領域Ａ₂（灰色領域）は、凹部２０に向かって表面レベルが下がった傾斜面となっていてもよい。

細胞回収基板１２の材質が疎水性である場合、親水性コーティングを施すことにより、凹部２０の表面、貫通孔２４の内表面および第１の領域Ａ₁が親水性処理面を形成するとよい。また、細胞回収基板１２の材質が親水性である場合、撥水性コーティングを施して第２の領域Ａ₂を撥水処理面を形成するとよい。親水性コーティングあるいは撥水性コーティングの方法は、細胞を損傷しない限り、公知の処理方法を用いることができる。

なお、細胞回収基板１２の凹部２０は、一定の間隔で規則的に設けられているが、必ずしも一定の間隔で規則的に設けられる必要はなく、ランダムに設けられてもよい。

ヒータ素子１４は、図１（ｂ）に示すように、細胞回収基板１２内の貫通孔２４の裏面２２の開口２６の位置近傍に設けられている。ヒータ素子１４は、貫通孔２４のそれぞれに対応して裏面２２側に設けられ、貫通孔２４を取り囲む形状をなした環状の発熱抵抗体により構成されている。ヒータ素子１４は、通電加熱により、貫通孔２４内の気体あるいは液体を外気温度に対して数度〜数十度加熱して気体あるいは液体を膨張させるように作用する。ヒータ素子１４は、必ずしも、貫通孔２４を取り囲む形状をなした環状である必要はない。ヒータ素子１４は、貫通孔２４の近傍に設けられ、貫通孔２４内の気体あるいは液体を膨張させる形状であればよい。

図３は、ヒータ素子１４の配列状態を説明する図である。貫通孔２４を取り巻くように設けられたヒータ素子１４は、直交する２方向に延びる制御線２８ａ，２８ｂ，３０ａ，３０ｂ，・・・の制御信号を用いて駆動が制御される。具体的には、２方向に延びる制御線の交点には、スイッチング素子３２がそれぞれ設けられる。２方向の制御線の制御信号がいずれも駆動信号であるとき、ヒータ素子１４は、所定の電力で駆動し、貫通孔２４内の気体あるいは液体を加熱するように構成される。

ヒータ制御部１６は、ヒータ素子１４のそれぞれを独立して駆動させる。駆動させるべき特定のヒータ素子１４の位置は、オペレータによる入力情報により特定される。あるいは、ヒータ制御部１６は、図示されない加熱位置特定部を有し、この加熱位置特定部で生成された情報に基づいて、駆動させるべき特定のヒータ素子１４の位置が決定される。あるいは、後述するように、加熱位置を記録した記録部１６ａを設けることもできる。
特定のヒータ素子１４とは、貫通孔２４内の気体や液体を加熱することによって、凹部２０に捕獲された細胞を開放し、細胞を回収可能状態とする素子をいう。

図４は、細胞Ｃが凹部２０に捕獲され、カバーガラス３４，３６によって細胞回収基板１２が挟まれて、細胞Ｃを検査するための細胞チップを構成した状態を示している。
細胞Ｃを含む懸濁液は、カバーガラス３４，３６のない状態の細胞回収基板１２に滴下されると、懸濁液を構成する水溶液は、図２に示す白色領域の親水処理面に沿って流れ、さらに、水溶液の表面張力等の作用により、貫通孔２４内に流入する（毛細管現象）。この水溶液の流れに従って細胞Ｃも凹部２０に流入する。しかし、細胞Ｃの径は、貫通孔２４の径Ｄ₂に比べて大きいので、貫通孔２４の入り口をふさぎ、水溶液の表面張力に起因した吸引力で、細胞Ｃは凹部２０内の貫通孔２４の開口に吸着され凹部２０に捕捉される。図４は、細胞Ｃを凹部２０に補足した細胞回収基板１２の両面を、カバーガラス３４，３６で挟んで細胞チップを形成した状態を示している。この細胞チップは、捕獲した細胞Ｃが回収すべき特定の対象細胞か否かを判定するために、顕微鏡や蛍光顕微鏡等による検査に供される。

ヒータ制御部１６には、細胞チップを用いた顕微鏡や蛍光顕微鏡等による検査結果に応じて、どのヒータ素子を駆動するか、情報が入力される。ヒータ制御部１６は、入力された情報に応じて、特定のヒータ素子１４のみを駆動するように制御信号を生成する。これにより、特定のヒータ素子１４が囲む貫通孔２４内の気体あるいは液体が加熱され、熱膨張により、細胞Ｃは捕捉状態から開放される。開放された細胞はピペット等の器具を用いて、あるいは、水溶液を流すことにより、回収される。
本実施形態では、対象細胞を、捕獲した凹部２０から開放して分離し回収するが、対象細胞以外の細胞を捕獲した凹部２０から開放して洗浄して洗い流すことで、捕獲状態の対象細胞を分離回収するようにしてもよい。

図５は、このような細胞分離装置１０を用いた細胞分離方法の一例の流れを示すフローチャートである。

まず、複数の細胞を含む懸濁液を用意し、この懸濁液を細胞回収基板１２に滴下させる（ステップＳ１０）。懸濁液の滴下は、例えばピペット等の器具を用いて行われる。あるいは、細胞回収基板１２は、図示されない器具から一定間隔で落下する懸濁液の液滴を受ける。これによって、懸濁液は、細胞回収基板１２の表面１８の親水処理面上をスムーズに流れ、凹部２０内に細胞が入る。このとき、細胞が凹部２０内に入りやすいように、細胞回収基板１２を、揺動装置を用いて上下左右前後に揺動させてもよい。

このとき、懸濁液を構成する水溶液は貫通孔２４内に毛細管現象により吸収され、貫通孔２４へ向かう流れを作る。この流れに従って凹部２０内に流入した細胞は、貫通孔２４の開口を閉塞し、水溶液の表面張力と釣り合った状態で、凹部２０の底部に吸引されて捕捉される（ステップＳ１２）。凹部２０内に入らず捕獲されない残余の細胞と懸濁液は回収される。

その後、細胞を捕獲した細胞回収基板１２の表面１８および裏面２２にカバーガラス３４，３６を配し、細胞回収基板１２を両面から挟み、細胞チップを形成する。この細胞チップを用いて捕獲した細胞が回収しようとする特定の対象細胞か否かが判定される（ステップＳ１４）。判定は、顕微鏡や蛍光顕微鏡による観察や測定によって行われる。判定結果に基づいて、対象細胞を捕獲した凹部２０の位置情報がヒータ制御部１６にマニュアル入力される。凹部２０の位置情報とは、例えば、凹部２０を識別する識別番号である。この識別番号は、２次元的に配列した凹部２０の位置に応じて順番に定められている。この識別番号がヒータ制御部１６にマニュアル入力されて、対象細胞を捕獲した凹部２０の位置情報が設定される。マニュアル入力の替わりに、凹部２０の識別番号は、他の装置等から入力されて設定されてもよい。

次に、細胞回収基板１２の表面１８に設けられたカバーガラス３４が除去された後、裏面２２のカバーガラス３６を残した状態で、位置情報が設定された凹部２０に対応するヒータ素子１４のみがヒータ制御部１６からの制御信号により駆動される（ステップＳ１６）。この駆動により、対応する貫通孔２４内の気体あるいは液体は加熱されて膨張する。裏面２２にはカバーガラス３６が設けられているので、貫通孔２４内の気体あるいは液体は表面１８側に膨張し、貫通孔２４の開口で捕捉された対象細胞が開放される。このとき、水溶液を用いて開放された対象細胞を流して集めることにより、対象細胞は、凹部２０内に捕捉されたままの不要な細胞と分離され回収される（ステップＳ１８）。

このように、貫通孔２４の毛細管現象を用いて細胞を捕捉し、必要とする特定の対象細胞のみを、貫通孔２４内の気体や液体の膨張を利用して捕捉から開放することにより、不要な細胞と分離して回収することができる。この方法は、不要とする細胞を特定の細胞として開放して除去し、回収が必要な細胞を捕獲した状態に維持することで、回収が必要な細胞のみを分離して回収することもできる。

（第２実施形態）
図６は、本発明の細胞分離装置を用いた第２実施形態を説明する図である。第２実施形態は、フローサイトメータ５０と、細胞分離装置１０と、ＸＹステージ３８と、ＸＹステージ制御部４０と、を組み合わせた細胞分離システムである。
細胞分離システムに用いるフローサイトメータ５０は、レーザ光を細胞に照射し、そのとき発する蛍光あるいは反射光を受光し、このときの受光信号から、回収を必要とする特定の対象細胞か否かを判定する装置である。
フローサイトメータ５０は、レーザ光照射部５２と、受光部５４，５６と、分析ユニット６０とを主に有する。

レーザ光照射部５２は、フローセル８０を流れるサンプル液流に向けて特定波長のレーザ光を出射するレーザ光照射部６２と、レーザ光照射部６２から出射された測定用レーザ光を整形してフローセル８０内のサンプル液流に導く、レンズなどからなるレーザ光整形・調整部６４とを備えている。レーザ光照射部５２は、図示されないレーザ電源に接続されており、図示されない制御装置の制御の下、フローセル８０内を流れるサンプル液流に向けて、測定用レーザ光を連続的に出射する。サンプル液流は、細胞が離間して一列に並んだ流れである。レーザ光照射部５２から出射される測定用レーザ光は、細胞に付着された(特に不要な細胞内に取り込まれて付着している)蛍光色素を励起させて特定波長範囲の蛍光を発生させる、特定波長を持つ。レーザ光照射部５２としては、固体レーザや半導体レーザなどの、周知のレーザ装置を用いればよい。

受光部５４は、フローセル８０を挟んでレーザ光照射部５２と対向するように配置されており、フローセル８０を通過する細胞によるレーザ光の前方散乱光を連続して受光し、受光した前方散乱光の強度に応じたアナログ電気信号を出力する。一方、受光部５６は、レーザ光照射部５２から出射されるレーザ光の出射方向に対して垂直方向であって、かつ、細胞の流れ方向に対して垂直方向に配置されており、レーザ光を受けて細胞から発せられた蛍光を受光して、受光した蛍光の強度に応じたアナログ電気信号を出力する。受光部５４および受光部５６における光検出およびアナログ電気信号の出力のために、例えばＰＭＴ(Photo Multiplier Tube)が用いられる。

分析ユニット６０は、データ取得部６６と、データ処理・判定部６８とを有する。データ取得部６６は、受光部５４および受光部５６から出力されたアナログ信号を受け取り、このアナログ信号をＡＤ変換してデジタル信号として出力する。データ処理・判定部６８は、データ取得部６６から出力されたデジタル情報を処理して、例えば、各細胞の染色具合(細胞中の蛍光色素量の程度)を示す情報(染色量情報)を導出する。データ処理・判定部６８は、さらに、この染色量情報に基づいて、染色量情報に対応する細胞が、回収を不要とする細胞または回収を必要とする特定の対象細胞のいずれであるか判定する。本実施形態では、上述のように、不要な細胞に比べて、特定の対象細胞は染色具合(生細胞中の蛍光色素量の程度)が低いので、比較的染色具合が低いことを表す染色量情報(例えば、染色量の表す値が所定の閾値以下など)に対応する細胞を、特定の対象細胞であると判定する。
データ処理・判定部６８は、判定結果をヒータ制御部１６に供給する。判定結果は、後述するヒータ制御部１６において、フローセル８０から判定された対象細胞が排出されるタイミングの情報を定めるために用いられる。

細胞分離装置１０は、第１実施形態と同様の構成の細胞回収基板１２とヒータ制御部１６とを有する。細胞回収基板１２の表面１８は、図７に示すように、図２に示す表面１８の親水処理面が隣接する凹部２０と連続する構成ではなく、撥水処理面（図中の灰色領域）が凹部２０を囲む親水処理面（図中の白色領域）を取り囲むような構成となっている。この構成を採用しても、フローセル８０から排出される細胞を含んだ液体を凹部２０で確実に受けることができる。

ＸＹステージ３８は、細胞回収基板１２を載置し、回路回収基板１２の表面１８に平行に移動する載置面を有する。
ＸＹステージ制御部４０は、ＸＹステージ３８の移動を制御する。具体的には、フローセル８０から排出される細胞が細胞回収基板１２の凹部２０に、凹部２０の配列順に順次捕獲されるように、細胞回収基板１２が２次元的に移動するように制御する。ＸＹステージ３８とＸＹステージ制御部４０は、２次元移動機構を構成する。
なお、フローセル８０内を流れる細胞の流速Ｖ（ｍ／秒）は略一定であり、既知である。また、測定レーザ光の照射位置Ａからフローセル８０の出口までの距離Ｌは既知である。したがって、照射位置Ａを通過した細胞がフローセル８０から排出されるタイミングを知ることができ、このタイミングを用いて、細胞が細胞回収基板１２の凹部２０内に入るように、細胞回収基板１２を移動することができる。
ＸＹステージ制御部４０は、ＸＹステージ３８の移動経路および移動タイミングを含んだ移動情報をヒータ制御部１６に供給する。

ヒータ制御部１６は、データ処理・判定部６８の判定結果の情報の提供を受けると、フローセル８０から細胞が排出されるタイミングの情報を定め、細胞がフローセルから排出されるときに捕獲する凹部２０の位置を、ＸＹステージ制御部４０から供給される移動情報に基づいて特定するように動作する。ヒータ制御部１６は、対象細胞を捕捉した凹部の位置を、判定結果とともに記録する記録部１６ａを有する。
細胞回収板１２の凹部２０すべてに細胞が捕捉された後、記録部１６ａに判定結果として記録された、回収が必要な特定の対象細胞を捕獲した凹部２０の位置に基づいて、この位置に対応するヒータ素子を駆動するよう制御する。このとき、裏面２２には、カバーガラス３６が装着された状態でヒータ素子への加熱駆動が行われる。

以上のように、フローサイトメータ５０を用いて、回収を必要とする特定の対象細胞を判定し、フローセルから細胞が排出されるタイミングと、ＸＹステージ制御部４０から供給される移動情報とを用いて、細胞回収基板１２の凹部２０の位置を特定することができるので、回収を必要とする特定の対象細胞を捕獲した凹部２０の位置を知ることができ、この位置に対応したヒータ素子１４を駆動させることにより、特定の対象細胞を効率よく回収することができる。

以上、本発明の細胞分離装置、細胞分離システムおよび細胞分離方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０細胞分離装置１２細胞回収基板
１４ヒータ素子１６ヒータ制御部
１８表面２０凹部
２２裏面２４貫通孔
２６開口２８ａ，２８ｂ，３０ａ，３０ｂ制御線
３２スイッチング素子３４，３６カバーガラス
３８ＸＹステージ４０ＸＹステージ制御部
５０フローサイトメータ５２レーザ光照射部
５４，５６受光部６０分析ユニット
６２測定レーザ光照射部６４レーザ光整形・調整部
６６データ取得部６８データ処理・判定部
１００セルソータ１０２細胞サンプル
１０３ノズル１０４ジェット流
１０６レーザ光１０８光電子増倍管
１１０光電子増倍管１１２液滴
１１４，１１６電場形成電極板１１８電場
１２０試験管

Claims

複数の細胞を含む懸濁液から特定の対象細胞を分離する細胞分離装置であって、
碗状の凹部が一方の側の表面に複数設けられた板部材であって、この凹部の底部から前記板部材の他方の側の裏面に向かって前記板部材を貫通する、前記碗状の凹部の径に比べて径の小さな貫通孔を備えた細胞回収基板と、
前記細胞回収基板内の、前記貫通孔の前記裏面の開口近傍に、前記貫通孔毎に設けられたヒータ素子と、
前記ヒータ素子のそれぞれを独立して駆動させるヒータ制御部と、を有し、
前記細胞回収基板の前記表面の、前記碗状の凹部の周囲の少なくとも一部分には、疎水処理面が形成されていることを特徴とする細胞分離装置。
前記凹部および前記貫通孔の内表面に、親水処理面が形成されている、請求項１に記載の細胞分離装置。
前記碗状の凹部は、前記表面に一定の間隔で規則的に２次元状に設けられており、隣接する凹部との間を結ぶ前記表面の第１の領域は、水溶液の通路を形成する親水処理面が設けられ、前記第１の領域に囲まれる第２の領域には撥水処理面が形成されている、請求項１または２に記載の細胞分離装置。
複数の細胞を含む懸濁液から特定の対象細胞を分離する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の細胞分離装置と、フローサイトメータとを備えた細胞分離システムであって
前記フローサイトメータは、
複数の細胞が一列に離間して内部を流れるフローセルと、
前記フローセル内の測定位置を通過する細胞に測定光を照射する測定光照射部と、
前記測定光の照射を受けて前記細胞が発する散乱光および蛍光の少なくともいずれか一方の光情報それぞれを取得する受光部と、
前記受光部によって取得された光情報に基づき、光情報に対応する細胞が特定の対象細胞か否かを判定する判定部と、を有し、
前記細胞分離装置は、前記細胞回収基板と、前記ヒータ素子と、前記ヒータ制御部の他に、前記細胞回収基板を載置する載置面を有し、前記フローセルから排出される細胞が前記細胞回収基板の前記凹部に、前記凹部の配列順に順次捕獲されるように、前記載置面に載った細胞回収基板を２次元的に移動させる２次元移動機構を有し、
前記ヒータ制御部は、捕捉された細胞が特定の対象細胞であると前記判定部により判定されたとき、この判定情報を受けて前記フローセルから対象細胞が排出されるタイミングの情報を定め、前記２次元移動機構から供給される移動情報と前記タイミングの情報とに基づいて、対象細胞が前記フローセルから排出されるときに捕獲する凹部の位置を特定し、特定した凹部の位置を記録する記録部を有し、
前記ヒータ制御部は、前記特定の対象細胞の捕獲後、前記記録部に記録された凹部の位置に対応するヒータ素子を駆動することを特徴とする細胞分離システム。
複数の細胞を含む懸濁液から特定の対象細胞を、請求項１〜３のいずれか１項に記載の細胞分離装置を用いて分離する細胞分離方法であって、
対象細胞を含む懸濁液を、前記細胞回収基板上に滴下することにより前記凹部に１つの細胞を捕獲させるステップと、
前記凹部に捕獲された細胞が対象細胞であるとき、この対象細胞を捕獲した凹部の前記貫通孔に対応したヒータ素子を特定して駆動させ、これにより、前記貫通孔にある気体または液体を加熱することにより、前記凹部に捕獲された対象細胞を開放させるステップと、を有することを特徴とする細胞分離方法。