JP5170599B2 - Mems技術を用いて製造した渦巻状微小流体チャネルおよび同心電極を有する誘電泳動細胞クロマトグラフィ装置 - Google Patents
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Description
この開示装置は、複数の平行な分離チャネルによって、同一の分離を同時に行うことができ、分析結果の信頼性および再現性が向上する。
本発明に係る、MEMS技術を用いて製造した同心電極および渦巻状微小流体チャネルを有する誘電泳動微小細胞クロマトグラフィ装置の開発においては、以下のような装置を目標としている。
・高分解能を示す
・高速性
・安価に製造可能
・低使用コスト
・低サンプル消費
・並列、同時、かつ同一条件での分離が可能
・高い再現性で製造可能
・小型かつ持ち運び可能
・使い捨て型
・複雑かつ高価な機器を追加せずに動作可能
・細胞分離によって判定可能な癌や貧血症等の疾患の診断・治療プロセスに利用可能
・電圧や印加電位の周波数スペクトルを変更することによって多目的使用が可能
・本発明を用いて開発した製品は、同心電極に設けられた渦巻状微小流体チャネルを用いることによって高い分解能を示し、細胞パラメータの変化を対数表示の分離時間に変換する。
・この高い分解能によって、パラメータが正常細胞と酷似する癌細胞の分離に使用可能である。
・また、この高い分解能によって、特定疾患の診断時間の短縮も可能であり、早期診断の実現および成功の可能性が高まる。
・高速動作が可能なため、既存の治療法(化学療法等)の有効性を判定するツールとして利用可能であり、治療プロセスの高速化にも寄与する。既存の高価かつ限定的な診断・分析法では、医師が治療期間中にこれらの制御を頻繁に行うことができない。
・この装置は、非常に低コストで製造可能であるため、多くの個人や病院が利用可能になる。また、運用コストも低いため、診断の固定費や運用コストも低く抑えられる。
・この装置は、結果を得るのに要するサンプル消費量が非常に少なくて済むため、外科手術を最低限に抑えることができる。
・同時かつ同一条件での分離が可能であることから、環境条件(サンプル量、熱、液体導電率等)の変化によって生じる誤差は抑制され、信頼性の高い結果が得られる。
・高い再現性での製造が可能であるため、製造後の校正および品質管理に要する時間やコストが削減できる。
・この装置は、小型、持ち運び可能、使い捨て型、高価かつ複雑な外部機器を用いずに動作可能といった特徴により、遠隔医療センターまたは軍隊での一体的な使用が容易である。
本発明に係る、MEMS技術を用いて製造した同心電極および渦巻状微小チャネルを有する誘電泳動微小細胞クロマトグラフィ装置を詳細に説明するために作図・添付した図面は以下の通りである。
図1は、MEMS技術に従って製造した同心電極および渦巻状微小チャネルを有する誘電泳動微小細胞クロマトグラフィ装置の平面図である。
図2は、電界効果電極の裏面斜視図である。
図3は、MEMS技術に従って製造した同心電極および渦巻状微小チャネルを有する誘電泳動微小細胞クロマトグラフィ装置の断面図である。
本発明による改良として、MEMS技術を用いて製造した同心電極および渦巻状微小チャネルを有する誘電泳動微小細胞クロマトグラフィ装置を詳細に説明するために作成した図面中の構成要素には、個別に番号を付与している。各番号の説明は、以下の通りである。また、図解はカラー付きで行い、これらの部分についても番号を付与している。番号を付与した各構成要素の説明についても、以下の通りである。さらに、理解が困難と思われる部分については、図面上で個別に図示したものもある。
1.外側上部電極
2.3次元形状の内側副電極
3.上部入口電極
4.副入口電極
5.渦巻状領域
6.中央間隙
7.絶縁ウェハー
本発明による改良として、MEMS技術に従って製造した同心電極および渦巻状微小流体チャネルを有する誘電泳動微小細胞クロマトグラフィ装置の主要な部分は、以下の4つのグループに分けられる。
・電界効果電極
・入口電極
・渦巻状領域
・中央間隙
この装置は、入口電極(3、4)を介して非作動の電位源に接続する。次に、毛細管力を印加して、中央間隙(6)から微小流体チャネルに等張細胞溶液を充填する。その後、細胞培養で製造またはヘパリン化した血液サンプルを中央間隙(6)に滴下する。そして、用途に応じて交流または直流の電位源を起動する。
2.3次元形状の内側副電極
3.上部入口電極
4.副入口電極
5.渦巻状領域
6.中央間隙
7.絶縁ウェハー
Claims (6)
- 誘電泳動法による細胞分離に使用する、MEMS技術を用いて製造した同心電極、および、2つの同心電極間に設けられた渦巻状微小流体チャネルを有する装置であって、
1−電界効果電極、
2−入口電極、
3−渦巻状領域(5)、および
4−中央間隙(6)、
の4つのグループを有することを特徴とする装置。 - 誘電泳動法による細胞分離に使用する、MEMS技術を用いて製造した同心電極、および、2つの同心電極間に設けられた渦巻状微小流体チャネルを有する請求項1に記載の装置であって、
細胞に所望の電界を印加するために内側渦巻状領域(5)および前記電界効果電極を有することを特徴とする装置。 - 誘電泳動法による細胞分離に使用する、MEMS技術を用いて製造した同心電極、および、2つの同心電極間に設けられた渦巻状微小流体チャネルを有する請求項2に記載の装置であって、
それぞれ絶縁ウェハー(7)の上と下に配置された外側上部電極(1)および3次元形状の内側副電極(2)で構成された前記電界効果電極を有することを特徴とする装置。 - 誘電泳動法による細胞分離に使用する、MEMS技術を用いて製造した同心電極、および、2つの同心電極間に設けられた渦巻状微小流体チャネルを有する請求項3に記載の装置であって、
前記外側上部電極(1)は平面リング状であり、3次元形状の前記内側副電極(2)は放物線構造を有するとともに前記絶縁ウェハー(7)の裏面で前記間隙に向かって配置されており、前記電界効果電極は同心状の配置となるように形成されていることを特徴とする装置。 - 誘電泳動法による細胞分離に使用する、MEMS技術を用いて製造した同心電極、および、2つの同心電極間に設けられた渦巻状微小流体チャネルを有する請求項3または4のいずれかに記載の装置であって、
ポリマー壁で分離された微小流体チャネルを備え、前記外側上部電極(1)と3次元形状の前記内側副電極(2)との間で、前記絶縁ウェハー(7)の上側に配置された前記渦巻状領域を有することを特徴とする装置。 - 誘電泳動法による細胞分離に使用する、MEMS技術を用いて製造した同心電極、および、2つの同心電極間に設けられた渦巻状微小流体チャネルを有する、請求項3〜5のいずれか1項に記載の装置であって、
前記外側上部電極(1)と3次元形状の前記内側副電極(2)との間で、前記渦巻状領域の中心に配置され、上部が微小流体チャネルで構成されるとともに、毛細管力によるサンプル細胞の遷移手順において、前記チャネル内に液体を充填する際に使用する前記中央間隙(6)を有することを特徴とする装置。
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