JP5720129B2 - Particle fixing structure, particle analysis apparatus, and analysis method - Google Patents

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本発明は、被検体粒子を固定するための粒子固定用構造体、並びに、被検体粒子の解析装置及び解析方法に関する。   The present invention relates to a particle fixing structure for fixing analyte particles, and an analyzer and an analysis method for analyte particles.

近年、生体試料(例えば細胞)などの微粒子を基板上に個別に規則正しく配列することにより、各粒子の性質や構造を個々に解析したり観察したりすることを可能とする技術が提案され、創薬、治療、検査、分析など様々な分野での応用が期待されている。特許文献1では、アレイ状に配置された微細孔(マイクロウエル)を備える基板の上に細胞懸濁液を添加してウエル内に細胞が沈むのを待った後、ウエルの外に残った細胞を洗い流す、という工程を繰り返し行うことで、各ウエルに細胞を1つずつ固定する方法が開示されている。また特許文献2には、上部電極と、多数の貫通孔が形成された絶縁体層を有する下部電極との間の空間に、微粒子を含む懸濁液を導入し、両電極間に交流電圧を印加することで、誘電泳動力により微粒子を貫通孔内に導入し固定する方法が開示されている。特許文献1,2のような方法により多数の微粒子が個別に固定された基板を作製することができれば、例えば、励起光照射による蛍光を観察することで個々の微粒子の解析を容易に且つ一括して行うことができるようになる。一例として、特許文献1では、蛍光標識したリンパ球を1つずつウエル内に固定し、抗原による刺激を加える前と後で蛍光強度の変化を観察することで、集団の中に極めて低い頻度で存在する抗原特異的リンパ球を同定する方法が提案されている。   In recent years, a technique has been proposed and created that enables individual analysis and observation of the properties and structure of each particle by regularly and regularly arranging fine particles such as biological samples (eg, cells) on a substrate. Applications in various fields such as medicine, treatment, testing and analysis are expected. In Patent Document 1, a cell suspension is added onto a substrate having micropores (microwells) arranged in an array, and after waiting for the cells to settle in the well, the cells remaining outside the well are removed. A method of fixing cells one by one in each well by repeatedly performing a process of washing away is disclosed. In Patent Document 2, a suspension containing fine particles is introduced into a space between an upper electrode and a lower electrode having an insulator layer in which a large number of through-holes are formed, and an AC voltage is applied between both electrodes. A method of introducing and fixing fine particles into a through-hole by dielectrophoretic force when applied is disclosed. If a substrate on which a large number of fine particles are individually fixed can be produced by a method as described in Patent Documents 1 and 2, for example, the analysis of individual fine particles can be easily and collectively performed by observing fluorescence caused by excitation light irradiation. Can be done. As an example, Patent Document 1 fixes fluorescently labeled lymphocytes one by one in a well and observes changes in fluorescence intensity before and after stimulation with an antigen at a very low frequency in a population. Methods for identifying existing antigen-specific lymphocytes have been proposed.

また、特許文献3には、表面に水酸基を導入可能な基体と、基体に達する複数のウエルが設けられた金属系膜と、金属系膜上に配置された架橋性の高分子膜とを備えるバイオチップ用基板が開示されている。ただし、特許文献3の基板は核酸を固定するためのものであり、細胞等の微粒子を固定するためのものではない。   Patent Document 3 includes a substrate capable of introducing a hydroxyl group on the surface thereof, a metal-based film provided with a plurality of wells reaching the substrate, and a crosslinkable polymer film disposed on the metal-based film. A biochip substrate is disclosed. However, the substrate of Patent Document 3 is for immobilizing nucleic acids and not for immobilizing fine particles such as cells.

特許第3723882号公報Japanese Patent No. 3723882 特開2007−296510号公報JP 2007-296510 A 特開2007−78631号公報JP 2007-78631 A

特許文献1、2のように基板上に配列された多数の微粒子の蛍光検出を一括して行う場合には、次のような問題が生ずる。第一に、励起光照射により発生する蛍光の中には、蛍光標識された微粒子から発生する蛍光(蛍光シグナル)以外に、基板自体から発生する自家蛍光も含まれる。これがバックグラウンドノイズとして影響し、蛍光シグナルの強度の検出精度を低下させる。また、測定装置の構成や測定条件によっては、蛍光以外にも、室内光などの外部からの光も同様にバックグラウンド光として検出される。第二に、微粒子同士の間隔が狭い場合には、隣の微粒子からの漏れ光(クロストークノイズ)による検出精度の低下も問題となる。第三に、長時間の励起光照射による蛍光退色防止のため、蛍光標識された生体試料から発生する蛍光強度の検出時間を短縮することも要求されている。   When performing fluorescence detection of a large number of fine particles arranged on a substrate as in Patent Documents 1 and 2, the following problems arise. First, the fluorescence generated by the excitation light irradiation includes autofluorescence generated from the substrate itself, in addition to fluorescence (fluorescence signal) generated from the fluorescently labeled fine particles. This affects as background noise and reduces the detection accuracy of the intensity of the fluorescent signal. Further, depending on the configuration of the measurement apparatus and measurement conditions, in addition to fluorescence, light from the outside such as room light is also detected as background light. Second, in the case where the distance between the fine particles is narrow, a decrease in detection accuracy due to leakage light (crosstalk noise) from adjacent fine particles is also a problem. Thirdly, in order to prevent fluorescence fading due to long-time excitation light irradiation, it is also required to shorten the detection time of fluorescence intensity generated from a fluorescently labeled biological sample.

そこで、本発明は、かかる従来の実状に鑑みて提案されたものであり、その目的は、バックグラウンドノイズやクロストークノイズなどを低減し、多数の微粒子の光学的な観察を高感度且つ高精度に行うことを可能にする技術を提供することにある。   Therefore, the present invention has been proposed in view of the conventional situation, and its purpose is to reduce background noise, crosstalk noise, etc., and to perform optical observation of a large number of fine particles with high sensitivity and high accuracy. It is to provide a technology that makes it possible to perform.

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、本発明に係る粒子固定用構造体(以下単に「構造体」ともよぶ)は、被検体粒子を構成する成分の存在を示す物質により発せられる光を検出するために該被検体粒子をそれぞれ保持する複数の保持孔を有する粒子固定用構造体であって、平板状の基板と、前記基板上に配置され、前記複数の保持孔が形成された保持部と、を備え、前記保持部は、少なくとも該保持部の上表面側に設けられた遮光膜と、該遮光膜と前記基板との間に設けられた絶縁体膜とを有し、前記保持孔は、前記保持部の上表面側に位置する前記遮光膜に開口し、前記絶縁体膜を経て前記基板まで延在する(到達する)、という構成を備える。   In order to achieve the above object, the present invention adopts the following configuration. That is, the particle-fixing structure according to the present invention (hereinafter also simply referred to as “structure”) uses each of the analyte particles in order to detect light emitted by a substance indicating the presence of a component constituting the analyte particles. A structure for fixing particles having a plurality of holding holes for holding, comprising: a flat substrate; and a holding portion disposed on the substrate and formed with the plurality of holding holes, wherein the holding portion is A light shielding film provided on at least the upper surface side of the holding part, and an insulator film provided between the light shielding film and the substrate, wherein the holding hole is provided on the upper surface side of the holding part. The light-shielding film is located at a position where the light-shielding film is opened, and the insulating film is extended to the substrate.

この構成によれば、保持部に遮光膜を設けたことにより、例えば絶縁体膜自体の自家蛍光に起因するバックグラウンドノイズや隣接する保持孔からの漏れ光に起因するクロストークノイズなどの光ノイズを低減することができ、各保持孔内の観察対象物質により発せられる光のみを高感度かつ高精度に検出することが可能となる。そして、高感度かつ高精度の検出が可能であることから、検出時間の短縮を図る効果も期待できる。特に、本発明に係る粒子固定用構造体では、保持部の上表面側に遮光膜が設けられることから、その下方に位置する絶縁体膜の自家蛍光が構造体の上方に漏れることを遮断しやすくなる。また、同構造により、構造体の上方外部から該構造体に入射してくる外部からの光を遮断することができるため、被検体粒子の検出における外部光の影響を軽減できる。また、遮光膜の下方に絶縁体膜が少なくとも1つ存在することから、遮光膜の材質や膜厚次第ではその絶縁体膜の自家蛍光を更に抑制する効果が高まる。   According to this configuration, by providing the light shielding film in the holding portion, for example, background noise due to autofluorescence of the insulator film itself or cross noise due to leakage light from the adjacent holding hole, etc. Therefore, it is possible to detect only the light emitted by the observation target substance in each holding hole with high sensitivity and high accuracy. And since it can detect with high sensitivity and high accuracy, the effect of shortening the detection time can be expected. In particular, in the structure for fixing particles according to the present invention, since the light shielding film is provided on the upper surface side of the holding part, the autofluorescence of the insulator film positioned below the light blocking film is prevented from leaking above the structure. It becomes easy. In addition, this structure can block light from the outside that is incident on the structure from above and outside the structure, so that the influence of external light in detecting the analyte particles can be reduced. In addition, since at least one insulator film exists below the light shielding film, the effect of further suppressing the autofluorescence of the insulator film is enhanced depending on the material and film thickness of the light shielding film.

ここで、本発明の構造体が、前記保持部の上に前記被検体粒子を含む懸濁液を収容する収容部を更に備えており、前記保持孔が前記収容部と連通するように設けられていることが好ましい。これにより、各保持孔内への被検体粒子の導入を容易に行うことができる。なお、保持孔内へ被検体粒子を導入する方法としては、自然沈降(重力)を利用してもよいし、誘電泳動力を利用することもできるが、数秒程度の極めて短い時間で多数の保持孔に対し被検体粒子を導入できることから、誘電泳動力を利用する方法がより好適である。   Here, the structure of the present invention further includes a storage unit that stores the suspension containing the analyte particles on the holding unit, and the holding hole is provided so as to communicate with the storage unit. It is preferable. As a result, the analyte particles can be easily introduced into the holding holes. As a method for introducing the analyte particles into the holding hole, natural sedimentation (gravity) or dielectrophoretic force can be used, but a large number of holdings can be performed in a very short time of about several seconds. Since analyte particles can be introduced into the pores, a method utilizing dielectrophoretic force is more preferable.

誘電泳動力を被検体粒子に作用させるには、収容部及び保持孔を懸濁液で満たした状態で、保持孔の部分に電気力線が集中するような交流電界をかければよい。かかる交流電界を印加するための構成として、例えば、前記基板の前記保持部側の表面に、互いに異なる保持孔に対応する位置にそれぞれ配置される一対の電極が設けられ、前記保持孔は、前記保持部の上表面から前記基板上の電極まで延在する、という構成を採用することができる。また、前記基板の前記保持部側の表面に、前記保持孔に対応する位置に配置される第1の電極が設けられるとともに、前記保持孔は、前記保持部の上表面から前記基板上の第1の電極まで延在し、前記保持部および前記収容部を挟んで前記第1の電極とは反対の側に第2の電極が設けられる、という構成を採用することもできる。いずれの構成の場合も、2つの電極の間に所定の波形を有する交流電圧を印加することで、懸濁液中の被検体粒子を保持孔内へと導入することが可能である。   In order to cause the dielectrophoretic force to act on the analyte particles, an alternating electric field that concentrates the electric lines of force on the holding hole may be applied in a state in which the container and the holding hole are filled with the suspension. As a configuration for applying such an alternating electric field, for example, a pair of electrodes respectively disposed at positions corresponding to different holding holes are provided on the surface of the substrate on the holding unit side, The structure of extending from the upper surface of the holding portion to the electrode on the substrate can be employed. In addition, a first electrode disposed at a position corresponding to the holding hole is provided on a surface of the substrate on the holding unit side, and the holding hole is formed on the substrate from the upper surface of the holding unit. It is also possible to adopt a configuration in which the second electrode is provided on the side opposite to the first electrode with the holding portion and the accommodating portion interposed therebetween. In either case, it is possible to introduce the analyte particles in the suspension into the holding hole by applying an AC voltage having a predetermined waveform between the two electrodes.

ここで、前記遮光膜は、前記保持部の上表面のうち前記複数の保持孔以外の部分全体に設けられていてもよく、もしくは、前記保持部の上表面のうち前記保持孔の開口部分の周囲に設けられていてもよい。前者の場合、上述した遮光膜による遮光性能を好適に発揮させることができる。また、後者の場合でも、保持部の上表面が遮光膜で覆われている部分と、絶縁体膜が露出している部分に区分けられることになり、遮光膜と絶縁体膜の親水性の違いを利用して、被検体粒子に関連する光の検出を好適に行うことが可能となる。たとえば、遮光膜が親水性を有し絶縁体膜が疎水性を有している場合には、水溶性液体を保持孔に導入した後に非水溶性液体により保持孔を封止することで、各保持孔の周辺にのみ水
溶液を保持することが可能となる。その結果、たとえば、保持孔に固定して複数の被検体粒子に対する反応性をそれぞれに調べることが可能となる。
Here, the light shielding film may be provided on the entire upper portion of the holding portion other than the plurality of holding holes, or the opening portion of the holding hole on the upper surface of the holding portion. It may be provided around. In the former case, the light shielding performance by the above-described light shielding film can be suitably exhibited. Even in the latter case, the upper surface of the holding part is divided into a part covered with a light shielding film and a part where the insulator film is exposed, and the difference in hydrophilicity between the light shielding film and the insulator film Using this, it is possible to suitably detect light related to the subject particle. For example, when the light-shielding film has hydrophilicity and the insulator film has hydrophobicity, after introducing the water-soluble liquid into the holding holes, the holding holes are sealed with the water-insoluble liquid, It is possible to hold the aqueous solution only around the holding hole. As a result, for example, the reactivity with respect to a plurality of analyte particles can be examined by fixing to the holding hole.

前記基板は透光性材料からなり、前記基板の前記保持部側の表面に設けられた電極はITOであることが好ましい。これにより、保持孔から発せられる光を基板の下側から基板を通して観察することが可能となる。また、遮光膜は、遮光性を有していればあらゆる材料が採用できるが、一例としては金属系膜であってもよい。   The substrate is preferably made of a translucent material, and the electrode provided on the surface of the substrate on the holding part side is preferably ITO. Thereby, the light emitted from the holding hole can be observed through the substrate from the lower side of the substrate. Any material can be used for the light-shielding film as long as it has a light-shielding property, but a metal film may be used as an example.

また本発明に係る粒子解析装置は、上述した粒子固定用構造体と、前記電極に誘電泳動力を発生させるための交流電圧を印加する電源と、前記電源からの電圧印加後に、前記粒子固定用構造体の保持孔に保持された前記被検体粒子を構成する成分の存在を示す物質により発せられる光を検出する検出部と、を備えることを特徴とする。   The particle analyzing apparatus according to the present invention includes the above-described structure for fixing particles, a power source for applying an alternating voltage for generating a dielectrophoretic force on the electrode, and after fixing a voltage from the power source, And a detector for detecting light emitted by a substance indicating the presence of a component constituting the analyte particle held in the holding hole of the structure.

また本発明に係る被検体粒子の解析方法は、上述した粒子固定用構造体上の保持孔に被検体粒子を固定し、固定された被検体粒子を構成する成分の存在を示す物質により発せられる光を検出することを特徴とする。ここで、前記被検体粒子を構成する成分の存在を示す物質は、後述する標識物質である。   The analyte particle analysis method according to the present invention is issued by a substance that fixes the analyte particle in the holding hole on the particle fixing structure described above and indicates the presence of a component constituting the immobilized analyte particle. It is characterized by detecting light. Here, the substance indicating the presence of the component constituting the analyte particle is a labeling substance described later.

本発明によれば、バックグラウンドノイズやクロストークノイズなどを低減し、多数の微粒子の光学的な観察を高感度且つ高精度に行うことが可能となる。   According to the present invention, it is possible to reduce background noise, crosstalk noise, and the like, and to optically observe a large number of fine particles with high sensitivity and high accuracy.

本発明の第1実施形態に係る構造体を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1の構造体の断面図である。It is sectional drawing of the structure of FIG. 本発明の第2実施形態に係る構造体及び粒子固定装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure and particle | grain fixing apparatus which concern on 2nd Embodiment of this invention. 図3の構造体の断面図である。It is sectional drawing of the structure of FIG. 本発明の第3実施形態に係る構造体及び粒子固定装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure and particle | grain fixing apparatus which concern on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る構造体及び粒子固定装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure and particle | grain fixing apparatus which concern on 4th Embodiment of this invention. 図6の構造体の断面図である。It is sectional drawing of the structure of FIG. 誘電泳動による粒子の固定方法を説明するための第一の図である。It is a 1st figure for demonstrating the fixing method of the particle | grains by dielectrophoresis. 誘電泳動による粒子の固定方法を説明するための第二の図である。It is a 2nd figure for demonstrating the fixing method of the particle | grains by dielectrophoresis. 粒子の解析方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the analysis method of particle | grains. 本発明の装置を異常細胞の検出装置に適用した例を示す図である。It is a figure which shows the example which applied the apparatus of this invention to the detection apparatus of the abnormal cell. 実施例1の構造体の製造方法を説明するための第一の図である。FIG. 6 is a first diagram for explaining a method for manufacturing the structure according to the first embodiment. 実施例1の構造体の製造方法を説明するための第二の図である。FIG. 10 is a second diagram for illustrating the method for manufacturing the structure according to the first embodiment. 実施例2の構造体の製造方法を説明するための第一の図である。FIG. 10 is a first diagram for explaining a method for manufacturing the structure according to the second embodiment. 実施例2の構造体の製造方法を説明するための第二の図である。FIG. 10 is a second diagram for explaining the structure manufacturing method according to the second embodiment. 実施例2の構造体の製造方法を説明するための第三の図である。FIG. 10 is a third diagram for explaining the structure manufacturing method according to the second embodiment.

以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態及び対応する図面に記載する部材の形状、寸法、材料などは本発明の目的を達成するための一具体例にすぎず、本発明の範囲をそれらの構成のみに限定する趣旨のものではない。   Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the shapes, dimensions, materials, and the like of members described in the following embodiments and corresponding drawings are only specific examples for achieving the object of the present invention, and the scope of the present invention is limited to only those configurations. It is not intended.

<粒子固定用構造体の基本構造>
まず、本発明に係る粒子固定用構造体(以下単に「構造体」ともよぶ)の基本構造について説明する。
<Basic structure of particle fixing structure>
First, the basic structure of a particle fixing structure according to the present invention (hereinafter also simply referred to as “structure”) will be described.

粒子固定用構造体とは、検査対象となる多数の被検体粒子を個別に規則正しく配列し保持(固定)することにより、多数の被検体粒子の操作、観察、解析などを容易化するための部材である。本発明の構造体により固定可能な被検体粒子としては、生体試料系微粒子、無機材料系微粒子(シリカ、ジルコニア、酸化ニッケルなど)、有機材料系微粒子(ポリスチレンなど)を例示できる。中でも、本発明は細胞やウイルス粒子に代表される生体試料系微粒子の固定に好ましく適用することができるため、以下の実施形態では主に生体試料系微粒子(以下、「生体試料」と記載することがある。)を例に挙げて説明を行う。   A structure for fixing particles is a member that facilitates manipulation, observation, analysis, etc. of a large number of sample particles by individually arranging and holding (fixing) a large number of sample particles to be examined. It is. Examples of the analyte particles that can be fixed by the structure of the present invention include biological sample fine particles, inorganic material fine particles (silica, zirconia, nickel oxide, etc.), and organic material fine particles (polystyrene, etc.). Among them, the present invention can be preferably applied to fixation of biological sample-based fine particles represented by cells and virus particles. Therefore, in the following embodiments, biological sample-based fine particles (hereinafter referred to as “biological sample”) are mainly described. Is described as an example.

(第1実施形態)
図1および図2に、第1実施形態に係る構造体を模式的に示す。図1(a)は構造体の平面図であり、図1(b)は構造体の層構造を説明するための分解斜視図である。また図2(a)は図1(a)のA−A断面図であり、図2(b)は構造体に生体試料(例えば細胞)が固定された状態を示している。
(First embodiment)
1 and 2 schematically show the structure according to the first embodiment. FIG. 1A is a plan view of a structure, and FIG. 1B is an exploded perspective view for explaining a layer structure of the structure. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1A, and FIG. 2B shows a state in which a biological sample (for example, a cell) is fixed to the structure.

図1および図2に示すように、構造体14は、平板状の基板15と、基板15の上に配置される保持部20と、保持部20の上に生体試料を含む懸濁液が導入される空間(収容部ともよぶ)45を形成するためのスペーサー16とから構成されている。保持部20は、絶縁体膜18と遮光膜19の積層体から成り、遮光膜19が絶縁体膜18の上方に配置される。そして、保持部20は、絶縁体膜18および遮光膜19を経て基板15まで延在(到達)するように形成された複数の保持孔(貫通孔)9を有している。ここで、保持孔9は、基板15を底面とする有底筒状の孔であり、基板15の上面から保持部20(絶縁体膜18と遮光膜19の積層体)の膜厚方向に延びて、収容部45に対して開口するように形成されている。なお、説明及び図示の便宜から、図面にはいくつかの保持孔9しか記載されていないが、実際の構造体では数千から数百万あるいは数千万個の保持孔9が設けられている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the structure 14 includes a flat substrate 15, a holding unit 20 disposed on the substrate 15, and a suspension containing a biological sample introduced onto the holding unit 20. And a spacer 16 for forming a space 45 (also referred to as an accommodating portion). The holding unit 20 includes a stacked body of the insulator film 18 and the light shielding film 19, and the light shielding film 19 is disposed above the insulator film 18. The holding unit 20 has a plurality of holding holes (through holes) 9 formed so as to extend (arrive) to the substrate 15 through the insulator film 18 and the light shielding film 19. Here, the holding hole 9 is a bottomed cylindrical hole having the substrate 15 as a bottom surface, and extends from the upper surface of the substrate 15 in the film thickness direction of the holding portion 20 (a laminated body of the insulator film 18 and the light shielding film 19). Thus, it is formed so as to open to the accommodating portion 45. For convenience of explanation and illustration, only a few holding holes 9 are shown in the drawing, but in an actual structure, thousands to millions or tens of millions of holding holes 9 are provided. .

上記の構成によれば、例えば、スペーサー16に設けられた導入口24から生体試料を含む懸濁液を収容部45内に導入し、重力によって生体試料を保持孔9内に沈降させることで、図2(b)に示すように各々の保持孔9に対し生体試料2を固定することができる。そして、各保持孔9に生体試料2が固定された構造体14に対し、標識等の必要な操作を行った後、例えば、図2(b)の上側(収容部側)から励起光6を照射し、同様に上側から基板15を通して蛍光7を観察すると、絶縁体膜18の自家蛍光や隣接する保持孔9からの漏れ光が遮光膜19によって遮られる。したがって、バックグラウンドノイズやクロストークノイズなどの光ノイズを低減することができる。これにより、生体試料2に特異的に結合した標識物質(後述する)により発せられる微弱な光シグナルを高感度かつ高精度に検出することが可能となる。また、蛍光7の観察を図2(b)の下側から行う場合でも、隣接する保持孔9からの漏れ光は遮光膜19によって幾らか遮られるため、高感度かつ高精度に検出することが可能となる。   According to the above configuration, for example, by introducing a suspension containing a biological sample from the introduction port 24 provided in the spacer 16 into the accommodating portion 45 and allowing the biological sample to settle in the holding hole 9 by gravity, The biological sample 2 can be fixed to each holding hole 9 as shown in FIG. And after performing required operation, such as a label | marker, with respect to the structure 14 to which the biological sample 2 was fixed to each holding hole 9, for example, the excitation light 6 is sent from the upper side (container side) of FIG. Similarly, when the fluorescent light 7 is observed through the substrate 15 from above, the light-shielding film 19 blocks the autofluorescence of the insulator film 18 and the leaked light from the adjacent holding hole 9. Accordingly, optical noise such as background noise and crosstalk noise can be reduced. This makes it possible to detect a weak light signal emitted by a labeling substance (described later) specifically bound to the biological sample 2 with high sensitivity and high accuracy. Further, even when the fluorescence 7 is observed from the lower side of FIG. 2B, the leaked light from the adjacent holding hole 9 is somewhat blocked by the light shielding film 19, so that it can be detected with high sensitivity and high accuracy. It becomes possible.

次に、粒子固定用構造体の他の実施形態について説明する。第1実施形態の構造体は重力の作用により微粒子を保持孔内に導入したのに対し、以下に述べる第2〜第4実施形態の構造体は誘電泳動力を主に利用して微粒子の保持孔内への導入を行う構成を採用している。   Next, another embodiment of the particle fixing structure will be described. The structure according to the first embodiment introduces fine particles into the holding hole by the action of gravity, whereas the structures according to the second to fourth embodiments described below mainly hold the fine particles using the dielectrophoretic force. A configuration for introducing into the hole is adopted.

(第2実施形態)
図3および図4は、第2実施形態に係る構造体及び粒子固定装置の構成を模式的に示している。図3は構造体の層構造を説明するための分解斜視図であり、図4は構造体の断面
図である。なお、図4は、図1(a)のA−A線と同じ部分の断面を示している(以下の断面図も同様)。第2実施形態の構造体14は、基板15の保持部側の面に一対の電極22、23からなる櫛状電極21を有している。それぞれの電極22、23は、保持孔9の配列方向に沿って平行に配置される複数の帯状電極を有しており、一方の電極22の帯状電極と他方の電極23の帯状電極とが互い違いになるように配置されている。図4に示すように、それぞれの帯状電極は保持孔9に対応する位置に設けられ、各保持孔9の底部に電極が露出している。各電極22、23は導電線3を介して交流電源4に接続されている。この構成において、収容部45内を生体試料を含む懸濁液で満たし、交流電源4から電極22、23の間に交流電圧を印加することにより、生体試料に誘電泳動力を作用させ、生体試料を電気力線の集中する保持孔9内へと導入し固定することができる。なお誘電泳動の詳細については後述する。
(Second Embodiment)
3 and 4 schematically show the structures of the structure and the particle fixing device according to the second embodiment. FIG. 3 is an exploded perspective view for explaining the layer structure of the structure, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the structure. FIG. 4 shows a cross section of the same portion as the AA line in FIG. 1A (the same applies to the following cross-sectional views). The structure 14 according to the second embodiment includes a comb-like electrode 21 including a pair of electrodes 22 and 23 on the surface of the substrate 15 on the holding unit side. Each of the electrodes 22 and 23 has a plurality of strip electrodes arranged in parallel along the arrangement direction of the holding holes 9, and the strip electrode of one electrode 22 and the strip electrode of the other electrode 23 are staggered. It is arranged to be. As shown in FIG. 4, each strip electrode is provided at a position corresponding to the holding hole 9, and the electrode is exposed at the bottom of each holding hole 9. The electrodes 22 and 23 are connected to the AC power source 4 through the conductive wires 3. In this configuration, the accommodating portion 45 is filled with a suspension containing a biological sample, and an AC voltage is applied between the AC power source 4 and the electrodes 22 and 23 to cause a dielectrophoretic force to act on the biological sample. Can be introduced and fixed into the holding hole 9 where the lines of electric force are concentrated. Details of dielectrophoresis will be described later.

(第3実施形態)
図5は、第3実施形態に係る構造体及び粒子固定装置を示している。図4に示した第2実施形態の構造体との違いは、スペーサー16の上に収容部45を覆う上蓋17を設けた点である。上蓋17を設けることにより、収容部45内に導入した生体試料を含む懸濁液の水分が蒸発することを防止したり、生体試料を含む懸濁液を導入口24から安定して収容部45内に供給できるという利点がある。懸濁液の供給が安定する理由は、上蓋17とスペーサー16の収容部45との間を流れる流体の流線が基板平面と平行に層流になりやすいからと考えられる。なお、第1実施形態の構造体においても、同様の効果を得るために上蓋を設けてもよい。一方で、第1実施形態や第2実施形態のように上蓋の無い構成も、部材点数削減による製造の簡易化ならびにコスト低減の効果が得られるとともに、保持孔9内に固定した生体試料のうちの任意のものをマイクロピペット等で採取するなどの操作を容易にできるという利点がある。従って、用途や目的に応じて上蓋を設けるか否かを選択すればよい。なお、上蓋を設けない実施形態や、上蓋を脱着可能に設ける実施形態では、スペーサー16に導入口24等を設けることなく、生体試料を含む懸濁液を収容部45内の上方向から直接導入し又は排出することができる。
(Third embodiment)
FIG. 5 shows a structure and a particle fixing device according to the third embodiment. The difference from the structure of the second embodiment shown in FIG. 4 is that an upper lid 17 that covers the accommodating portion 45 is provided on the spacer 16. By providing the upper lid 17, the moisture of the suspension containing the biological sample introduced into the storage unit 45 is prevented from evaporating, or the suspension containing the biological sample is stably supplied from the introduction port 24. There is an advantage that it can be supplied within. The reason why the supply of the suspension is stabilized is considered to be because the streamline of the fluid flowing between the upper lid 17 and the accommodating portion 45 of the spacer 16 tends to be laminar parallel to the substrate plane. In the structure of the first embodiment, an upper lid may be provided to obtain the same effect. On the other hand, the configuration without the upper lid as in the first embodiment and the second embodiment can provide the effects of simplification of manufacturing and cost reduction by reducing the number of members, and among the biological samples fixed in the holding holes 9 There is an advantage that an operation such as collecting any of the above by means of a micropipette or the like can be facilitated. Therefore, it is only necessary to select whether or not to provide an upper lid according to the application and purpose. In the embodiment in which the upper lid is not provided or in the embodiment in which the upper lid is detachable, the suspension containing the biological sample is directly introduced from above in the housing portion 45 without providing the introduction port 24 or the like in the spacer 16. Or can be discharged.

(第4実施形態)
図6および図7は、第4実施形態に係る構造体及び粒子固定装置を示している。図6は構造体の層構造を説明するための分解斜視図であり、図7は構造体の断面図である。第4実施形態の構造体14は、保持部20の下側と上側にそれぞれ下部電極基板36と上部電極基板35が配置された構造である。下部電極基板36は、上記実施形態で述べた基板15の保持部側の面(すなわち、基板15と絶縁体膜18の間)に電極層を配置した構成であり、基板15は図6および図7から省略して描いている。この電極層は保持孔9の底部に露出するように形成されていればその形状は問わないが、図6のように基板の全面に電極層を設ける構成は製造プロセスの容易化の観点から好ましい形態である。一方、上部電極基板35については、下部電極基板36と同じように基板上に電極層を設けた構成でもよいし、導電性材料からなる板状部材を上部電極基板35として用いることもできる。なおこの実施形態では、上部電極基板35が、収容部45を覆う上蓋を兼ねている。この構成において、収容部45内を生体試料を含む懸濁液で満たし、電源4から上部電極基板35と下部電極基板36の間に交流電圧を印加することにより、生体試料に誘電泳動力を作用させ、生体試料を電気力線の集中する保持孔9内へと導入し固定することができる。
(Fourth embodiment)
6 and 7 show a structure and a particle fixing device according to the fourth embodiment. FIG. 6 is an exploded perspective view for explaining the layer structure of the structure, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the structure. The structure 14 according to the fourth embodiment has a structure in which a lower electrode substrate 36 and an upper electrode substrate 35 are disposed on the lower side and the upper side of the holding unit 20, respectively. The lower electrode substrate 36 has a configuration in which an electrode layer is disposed on the surface on the holding portion side of the substrate 15 described in the above embodiment (that is, between the substrate 15 and the insulator film 18). The illustration is omitted from 7. The shape of the electrode layer is not limited as long as it is formed so as to be exposed at the bottom of the holding hole 9, but the configuration in which the electrode layer is provided on the entire surface of the substrate as shown in FIG. 6 is preferable from the viewpoint of facilitating the manufacturing process. It is a form. On the other hand, the upper electrode substrate 35 may have a configuration in which an electrode layer is provided on the substrate in the same manner as the lower electrode substrate 36, or a plate-like member made of a conductive material may be used as the upper electrode substrate 35. In this embodiment, the upper electrode substrate 35 also serves as an upper lid that covers the accommodating portion 45. In this configuration, the accommodating portion 45 is filled with a suspension containing a biological sample, and an AC voltage is applied between the upper electrode substrate 35 and the lower electrode substrate 36 from the power source 4, thereby applying a dielectrophoretic force to the biological sample. Thus, the biological sample can be introduced and fixed into the holding hole 9 where the lines of electric force are concentrated.

上述した第2から第4実施形態に係る構造体においても、保持部20の上表面、すなわち絶縁体膜18を覆うように遮光膜19を設けたことにより、第1実施形態で述べたときと同様、生体試料を光学的に観察する際に、バックグラウンドノイズやクロストークノイズなどの光ノイズを低減することができ、生体試料から発する微弱な光シグナルを高感度かつ高精度に検出することが可能となる。また、上述までの実施形態においては、絶縁体膜18の表面全体を遮光膜19で覆うように保持部20が形成されているが、遮光膜19
が、保持孔9の開口部の周囲を覆う限りにおいて絶縁体膜18の一部を覆う構成を採用してもよい。すなわち、一つの保持孔9から出される蛍光が他の保持孔からの蛍光や絶縁体膜18の自家蛍光に邪魔されないように、遮光膜19の配置は適宜調整可能である。
Also in the structures according to the second to fourth embodiments described above, the light shielding film 19 is provided so as to cover the upper surface of the holding portion 20, that is, the insulator film 18. Similarly, when optically observing a biological sample, optical noise such as background noise and crosstalk noise can be reduced, and weak light signals emitted from the biological sample can be detected with high sensitivity and high accuracy. It becomes possible. In the embodiments described above, the holding portion 20 is formed so as to cover the entire surface of the insulator film 18 with the light shielding film 19.
However, as long as the periphery of the opening of the holding hole 9 is covered, a configuration in which a part of the insulator film 18 is covered may be employed. That is, the arrangement of the light shielding film 19 can be adjusted as appropriate so that the fluorescence emitted from one holding hole 9 is not disturbed by the fluorescence from other holding holes or the autofluorescence of the insulator film 18.

なお、収容部45を密閉可能な箱状の形態とし、かつ、生体試料を含有する懸濁液の比重を生体試料の比重以上として生体試料がその懸濁液中で上方向に浮上するようにする(生体試料の比重が大きい場合であっても、懸濁液の比重をそれ以上とすることは容易である。)場合、収容部45の上方に下向きに開口する保持孔9を有する保持部20を設ける構成とすることができる。これは、第3又は第4実施形態の構造体を上下逆転した構成の構造体である。ただし、生体試料の操作に重力をも利用することができること、固定化後の生体試料の分別回収や抽出により生体試料から溶出した遺伝子の分別回収を考えると、当該操作を上部からの吸引等、極めて単純な操作で実施可能とするために、保持部20を収容部45の下側に配置することが好ましく、さらに収容部45の上蓋17や上部電極基板35はスペーサー16から取り外し可能な構成にしておくことが好ましい。   In addition, the container 45 has a box shape that can be sealed, and the specific gravity of the suspension containing the biological sample is equal to or higher than the specific gravity of the biological sample so that the biological sample floats upward in the suspension. (Even if the specific gravity of the biological sample is large, it is easy to make the specific gravity of the suspension higher than that). The holding part having the holding hole 9 that opens downward above the containing part 45 20 may be provided. This is a structure having a configuration in which the structure of the third or fourth embodiment is turned upside down. However, considering the fact that gravity can also be used for the manipulation of biological samples, and the fractional collection of biological samples after immobilization and the fractional collection of genes eluted from biological samples by extraction, such operations can be performed by aspiration from the top, etc. In order to be able to be implemented by a very simple operation, it is preferable that the holding portion 20 is disposed below the housing portion 45, and the upper lid 17 and the upper electrode substrate 35 of the housing portion 45 are configured to be removable from the spacer 16. It is preferable to keep it.

<構成部材の説明>
次に、上述した粒子固定用構造体14の各構成部材について、詳しく説明する。
<Description of components>
Next, each constituent member of the above-described particle fixing structure 14 will be described in detail.

(基板および電極)
基板15の材料としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、酸化ケイ素を主成分とした合成石英(SiO)、セラミックス、金属系材料などが利用可能である。特に酸化ケイ素と酸化ホウ素を主成分とし、良好な加工性と低い熱膨張率を兼ね備えた、パイレックスガラス(登録商標)が好ましい部材として例示できる。また、基板15以外の部材(例えばスペーサー16など)により構造体に必要な剛性が確保される場合には、撥水加工した紙やたんぱく質シートなどを基板15の材料に用いることもできる。
(Substrate and electrode)
As a material of the substrate 15, acrylic resin, epoxy resin, synthetic quartz (SiO 2 ) mainly composed of silicon oxide, ceramics, metal-based material, or the like can be used. Pyrex glass (registered trademark) having silicon oxide and boron oxide as main components and having good workability and a low thermal expansion coefficient can be exemplified as a preferable member. In addition, when a member other than the substrate 15 (for example, the spacer 16) secures the necessary rigidity for the structure, a water-repellent paper, a protein sheet, or the like can be used as the material of the substrate 15.

また、基板表面に設けられる電極の材質は、導電性を有しており且つ化学的に安定な材料であればとくに制限はない。例えば、白金、金、銅などの金属やステンレスなどの合金、ZnO(酸化亜鉛)、SnO(酸化スズ)および、ITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウムスズ)等の透明導電材料等を使用することができる。保持孔9内の標識物質により発せられる光を電極基板を通して観察する場合には、ガラス等の透光性の基板の上に透明導電材料からなる電極を設けるとよい。中でも、ITO電極は、その透明性や成膜性等の面で特に好ましい電極材料である。   The material of the electrode provided on the substrate surface is not particularly limited as long as it has conductivity and is chemically stable. For example, metals such as platinum, gold, copper, and alloys such as stainless steel, transparent conductive materials such as ZnO (zinc oxide), SnO (tin oxide), and ITO (Indium Tin Oxide) are used. it can. When the light emitted from the labeling substance in the holding hole 9 is observed through the electrode substrate, an electrode made of a transparent conductive material is preferably provided on a light-transmitting substrate such as glass. Among these, the ITO electrode is a particularly preferable electrode material in terms of its transparency and film formability.

保持孔9内の標識物質を光学的に観察する方法には、「透過型」と「反射型」の2種類がある。透過型とは、保持孔9の底部と開口のうちの一方の側から光を照射し、その反対側から光を観察(検出)する方法であり、反射型とは、保持孔9の底部と開口のうちの一方の側から光を照射し、同じ側から光を観察(検出)する方法である。ここではいずれの方法も利用可能であるが、反射型の場合は、光照射手段と光検出手段の両方を構造体14に対して同じ側に設置しなければならないため、透過型に比較して装置構成の制約が生じる。それゆえ、装置構成の簡易化の観点からは、透過型のほうが有利である。また、上記実施形態では、保持部20の上表面に遮光膜19を配置しているため、保持部20の下側から観察するよりも上側から、すなわち反射型として蛍光を観察するほうが、遮光膜19による光ノイズの低減効果が大きい。したがって、上記実施形態の構造体14では、基板15及び電極については、透光性の材料であっても被透光性の材料であっても構わない。なお、上述の通り、透過型として蛍光を観察してもクロストークノイズ等を遮ることができることから、この場合には、基板15及び電極は透光性の材料から構成するのが好ましい。なお、保持孔の数に等しい数の光検出手段を設けてもよいが、装置構成を簡略化してメンテナンスや操作性を向上するために、保持孔の数よりも少ない数の光検出手段を設け、これを適当なアクチュエータで駆動して各保持孔をスキャンニングする構成とすること
が好ましい。あるいは、イメージスキャナのような光検出手段により、複数の保持孔の光を一括で検出することも好ましい。
There are two methods for optically observing the labeling substance in the holding hole 9, “transmission type” and “reflection type”. The transmission type is a method of irradiating light from one side of the bottom of the holding hole 9 and the opening and observing (detecting) the light from the opposite side. This is a method of irradiating light from one side of the opening and observing (detecting) the light from the same side. Any method can be used here, but in the case of the reflection type, both the light irradiation means and the light detection means have to be installed on the same side with respect to the structure body 14, and therefore, compared with the transmission type. There are restrictions on the device configuration. Therefore, the transmission type is more advantageous from the viewpoint of simplifying the device configuration. Further, in the above embodiment, since the light shielding film 19 is disposed on the upper surface of the holding unit 20, it is more preferable to observe the fluorescence from the upper side, that is, the reflection type than the observation from the lower side of the holding unit 20. The effect of reducing optical noise by 19 is great. Therefore, in the structure 14 of the above embodiment, the substrate 15 and the electrode may be a light-transmitting material or a light-transmitting material. Note that, as described above, since the crosstalk noise and the like can be blocked even when the fluorescence is observed as the transmission type, in this case, the substrate 15 and the electrode are preferably made of a translucent material. Although the number of photodetecting means equal to the number of holding holes may be provided, in order to simplify the apparatus configuration and improve maintenance and operability, the number of photodetecting means smaller than the number of holding holes is provided. It is preferable that each holding hole is scanned by driving it with an appropriate actuator. Alternatively, it is also preferable to detect the light of the plurality of holding holes at once by a light detection means such as an image scanner.

(遮光膜)
遮光膜19は、保持部20の上表面のうち保持孔9以外の部分に設けられる。このように配置することで、保持孔内から発せられる光が遮光膜によって遮られることがないため、標識物質により発せられる光の検出強度の低下を避けることができる。また、保持孔9の開口側からだけでなく、保持孔9の底面側から基板15を通して光を観察することも可能になる。好ましくは、図2、図4、図5、図7等に示したように、遮光膜19を、保持部20の上表面のうち保持孔9を除いた部分全体に設けるとよい。これにより、保持孔以外の部分から生じる光ノイズを可及的に除去することが可能となる。
(Light shielding film)
The light shielding film 19 is provided on a portion other than the holding hole 9 on the upper surface of the holding unit 20. By arranging in this way, the light emitted from the holding hole is not blocked by the light shielding film, so that it is possible to avoid a decrease in the detection intensity of the light emitted from the labeling substance. It is also possible to observe light through the substrate 15 not only from the opening side of the holding hole 9 but also from the bottom surface side of the holding hole 9. Preferably, as shown in FIGS. 2, 4, 5, 7, etc., the light shielding film 19 may be provided on the entire upper surface of the holding portion 20 except for the holding holes 9. Thereby, it is possible to remove as much as possible the optical noise generated from the part other than the holding hole.

遮光膜19の材料としては、標識物質により発せられる波長の光(例えば可視光であれば、波長380nmから780nmの光)に対して十分な遮光性を有する材料であればよく、金属系材料、炭素系材料、セラミック、樹脂などを利用することができる。中でも、クロム(Cr)、チタン(Ti)、白金(Pt)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、金(Au)等の金属、又は金属酸化物などの金属系材料が好適であり、特に遮光性が高く、基板15および絶縁体膜18との密着性が高いクロム(C
r)が好ましい。遮光膜の厚さは、材料によって適宜設定することができるが、クロム等
の金属系膜の場合、その膜厚は、50nmから10μmの範囲が好ましく、十分な遮光性が得られる100nm以上の膜厚が特に好ましい。他の金属系膜でも同様である。金属系膜の場合、一般的なフォトリソグラフィー及びエッチングにより、成膜及び孔の形成を行うことができる。セラミックの場合は、例えば、スプレーや貼り付け等で加工することが考えられる。また機械加工にて予め孔を形成した樹脂やフィルムを基板に貼り付けてもよい。なお、絶縁体膜18が遮光性の部材か、又は遮光処理された部材であれば、絶縁体膜18が遮光膜を兼ねることができる。
The material of the light shielding film 19 may be any material that has sufficient light shielding properties with respect to light having a wavelength emitted by the labeling substance (for example, light having a wavelength of 380 nm to 780 nm if visible light). Carbon materials, ceramics, resins, etc. can be used. Among them, metals such as chromium (Cr), titanium (Ti), platinum (Pt), niobium (Nb), tantalum (Ta), tungsten (W), aluminum (Al), gold (Au), or metal oxides, etc. This metal material is preferably chromium, which has particularly high light shielding properties and high adhesion to the substrate 15 and the insulator film 18 (C
r) is preferred. The thickness of the light-shielding film can be appropriately set depending on the material, but in the case of a metal film such as chromium, the film thickness is preferably in the range of 50 nm to 10 μm, and a film of 100 nm or more that provides sufficient light-shielding properties. Thickness is particularly preferred. The same applies to other metal films. In the case of a metal film, film formation and hole formation can be performed by general photolithography and etching. In the case of ceramic, for example, processing by spraying or pasting is considered. Moreover, you may affix the resin and film which formed the hole previously by machining to a board | substrate. In addition, if the insulator film 18 is a light-shielding member or a light-shielded member, the insulator film 18 can also serve as a light-shielding film.

(絶縁体膜)
保持部20の一部を絶縁体の材料で構成するとともに、保持孔9の底部に電極を露出させるのは、電極に交流電圧を印加した際に、保持孔9に対して電気力線を集中させ、生体試料を当該保持孔に移動させて固定するためである。なお、前述したように、保持孔内へ被検体粒子を導入するのに自然沈降(重力)のみを利用する場合は、電極を設ける必要がないため、絶縁体膜も不要である。
(Insulator film)
A part of the holding part 20 is made of an insulating material and the electrode is exposed at the bottom of the holding hole 9 because the electric lines of force are concentrated on the holding hole 9 when an AC voltage is applied to the electrode. This is because the biological sample is moved and fixed in the holding hole. As described above, when only the natural sedimentation (gravity) is used to introduce the analyte particles into the holding hole, an electrode is not required, and therefore an insulator film is not necessary.

絶縁体膜18の材料としては、絶縁性を有する材料、例えば、シリコーンゴム、レジスト、樹脂等の架橋性の高分子、セラミック、ガラス、撥水加工した紙などを利用することができる。以下、架橋性の高分子からなる絶縁体膜を高分子膜と記載することがある。絶縁体膜は、被検体粒子を絶縁体膜18に設けた保持孔9に引き寄せて固定することから、被検体粒子と親和性のある絶縁性の材料であることが好ましい。被検体粒子と親和性のある絶縁体膜とは、被検粒子が親水性である場合には親水性の高分子膜が、被検体粒子が疎水性である場合には疎水性の絶縁体膜が好ましい。親和性の目安としては、一般的には、絶縁体膜の表面に前記被検体粒子に近い親和性を有する液体を滴下したときに形成される液滴と絶縁体膜の表面との接触角で示される(接触角が小さいほど液体と絶縁体膜の表面との親和性が高く、接触角が大きいほど液体と絶縁体膜の表面との親和性が低い)。親水性の比較的高い高分子膜としては、ポリエチレングリコール系の高分子等、あるいはガラスや酸化チタンがあり、疎水性の比較的高い高分子膜としては、エポキシ樹脂、ポリスチレン、ポリイミド、テフロン(登録商標)等の樹脂が例示できる。特に紫外線に対して感光性を付与したエポキシ樹脂が好ましく、更には高いアスペクト比で構造体を作製することが可能なSU-8 3000シリーズ(化薬マイクロケム社)が好ましい。   As a material of the insulator film 18, an insulating material, for example, a crosslinkable polymer such as silicone rubber, resist, resin, ceramic, glass, water-repellent paper, or the like can be used. Hereinafter, an insulator film made of a crosslinkable polymer may be referred to as a polymer film. The insulator film is preferably an insulating material having affinity with the analyte particles because the analyte particles are attracted and fixed to the holding holes 9 provided in the insulator film 18. An insulator film having an affinity for analyte particles is a hydrophilic polymer film when the analyte particles are hydrophilic, or a hydrophobic insulator film when the analyte particles are hydrophobic. Is preferred. As a measure of affinity, generally, the contact angle between the droplet formed when a liquid having affinity close to the analyte particles is dropped on the surface of the insulator film and the surface of the insulator film. (The smaller the contact angle, the higher the affinity between the liquid and the surface of the insulator film, and the larger the contact angle, the lower the affinity between the liquid and the surface of the insulator film). Highly hydrophilic polymer films include polyethylene glycol polymers, etc., or glass and titanium oxide, and relatively hydrophobic polymer films include epoxy resin, polystyrene, polyimide, Teflon (registered) Trademark) etc. can be illustrated. In particular, an epoxy resin imparting photosensitivity to ultraviolet rays is preferable, and the SU-8 3000 series (Kayaku Microchem Corporation) capable of producing a structure with a high aspect ratio is more preferable.

なお、被検体粒子との親和性が低い絶縁体膜を用いざるを得ない場合であっても、絶縁体膜の表面を改質することによって絶縁体膜と被検体粒子との親和性を高めることができる。樹脂等の疎水性の高分子膜を親水化する方法としては、既知の方法である、プラズマ処理、タンパク質の物理吸着などによる修飾、或いはこれらの方法を任意に組み合わせた方法などを用いればよい。ここで、高分子膜表面のプラズマ処理とは、電子・イオン・ラジカルなどの活性種が存在する電気的に中性な電離気体(プラズマ)を高分子膜の表面に照射することにより、高分子膜の表面における有機汚染物の除去や化学結合状態を変化させ、高分子膜の表面を親水化する処理である。また、ここで、タンパク質の物理吸着などによる修飾であれば、例えばBSA(ウシ血清アルブミン)などのタンパク質含有溶液に高分子膜を数分から数時間浸漬することで、タンパク質を物理吸着させ、高分子膜の表面を親水化することができる。またポリエチレングリコールジアクリレート重合体などの親水性の高分子膜を疎水化する方法としては、シランカップリング剤を親水性の高分子表面に結合させる化学修飾による方法などを用いればよい。シランカップリング剤は有機物とケイ素から構成される化合物であり、分子中に親水性を示す反応基(水酸基、カルボキシル基、アミノ基、スルホン基など)と疎水性を示す反応基(ビニル基、メチル基、エチル基、プロピル基など)の2種以上の異なった反応基を有している。このため、シランカップリング剤の希薄溶液に親水性の高分子膜を浸漬すれば、シランカップリング剤の親水性を示す反応基が親水性の材料の表面に化学的に結合し、疎水性を示す反応基が表面を覆うため、容易に疎水性の材料の表面を均一に疎水化することが可能である。   Even when it is unavoidable to use an insulator film having a low affinity for the analyte particles, the affinity between the insulator film and the analyte particles is improved by modifying the surface of the insulator film. be able to. As a method for hydrophilizing a hydrophobic polymer film such as a resin, a known method such as plasma treatment, modification by physical adsorption of protein, or any combination of these methods may be used. Here, the plasma treatment of the polymer film surface means that the polymer film surface is irradiated with an electrically neutral ionized gas (plasma) in which active species such as electrons, ions, and radicals are present. This is a treatment for hydrophilizing the surface of the polymer film by removing organic contaminants on the film surface and changing the chemical bonding state. Here, in the case of modification by physical adsorption of protein, for example, the polymer film is physically adsorbed by immersing the polymer membrane in a protein-containing solution such as BSA (bovine serum albumin) for several minutes to several hours. The membrane surface can be hydrophilized. In addition, as a method for hydrophobizing a hydrophilic polymer film such as a polyethylene glycol diacrylate polymer, a method by chemical modification in which a silane coupling agent is bonded to the hydrophilic polymer surface may be used. A silane coupling agent is a compound composed of an organic substance and silicon. In the molecule, hydrophilic reactive groups (hydroxyl group, carboxyl group, amino group, sulfone group, etc.) and hydrophobic reactive groups (vinyl group, methyl group) Group, ethyl group, propyl group, etc.) having two or more different reactive groups. For this reason, when a hydrophilic polymer film is immersed in a dilute solution of a silane coupling agent, the reactive group showing the hydrophilicity of the silane coupling agent is chemically bonded to the surface of the hydrophilic material, thereby improving the hydrophobicity. Since the reactive group shown covers the surface, the surface of the hydrophobic material can be easily hydrophobicized uniformly.

なお、親水性又は疎水性の評価方法としては、以下の一般的な手法を用いることができる。すなわち、高分子膜表面に純水を滴下し、そのときに高分子膜の表面に形成される液滴と高分子膜の表面との接触角を測定することによって高分子膜の表面の親水性および疎水性を評価するのである。親水性および疎水性の厳密な定義は存在しないため、本発明においては、親水性を前記接触角が50°以下、好ましくは40°以下であると定義し、疎水性を前記接触角が50°より大きく、好ましくは60°より大きいと定義する。さらに、接触角の測定は、基板上に滴下した液滴の左右端点と頂点を結ぶ直線の、固体表面に対する角度から接触角を算出するθ/2法を用いる。   In addition, as a hydrophilicity or hydrophobicity evaluation method, the following general methods can be used. That is, by adding pure water to the surface of the polymer film and measuring the contact angle between the droplet formed on the surface of the polymer film and the surface of the polymer film, the hydrophilicity of the surface of the polymer film And the hydrophobicity is evaluated. Since there is no strict definition of hydrophilicity and hydrophobicity, in the present invention, hydrophilicity is defined as the contact angle of 50 ° or less, preferably 40 ° or less, and hydrophobicity is defined as 50 ° or less. It is defined as greater than, preferably greater than 60 °. Furthermore, the measurement of the contact angle uses the θ / 2 method for calculating the contact angle from the angle of the straight line connecting the left and right end points and the vertex of the droplet dropped on the substrate with respect to the solid surface.

(保持孔)
保持部20に保持孔(貫通孔)9を形成するためには、絶縁体膜18及び遮光膜19の種類に応じた種々の方法を採用することができる。例えば、保持孔9を形成するためにはレーザーを照射する方法や、保持孔9を形成するためのピンを有する金型を用いて保持部20を成形する方法などの既知の方法を用いることができる。また光硬化性樹脂などを用いる場合は、保持孔9に相当するパターンを描画した露光用フォトマスクを用いて一般的なフォトリソグラフィー(露光)とエッチング(現像)により保持孔9を形成することができる。金属系材料からなる遮光膜19へ保持孔を形成する場合、一部が選択的に除去された絶縁体膜をエッチングマスクとして用いて、遮光膜の一部を等方性のウェットエッチングにより選択的に除去する方法を採用できる。
(Holding hole)
In order to form the holding hole (through-hole) 9 in the holding unit 20, various methods can be employed depending on the types of the insulator film 18 and the light shielding film 19. For example, in order to form the holding hole 9, a known method such as a method of irradiating a laser or a method of forming the holding part 20 using a mold having a pin for forming the holding hole 9 may be used. it can. In the case of using a photocurable resin or the like, the holding hole 9 may be formed by general photolithography (exposure) and etching (development) using an exposure photomask on which a pattern corresponding to the holding hole 9 is drawn. it can. When forming a holding hole in the light shielding film 19 made of a metal-based material, an insulating film from which a part is selectively removed is used as an etching mask, and a part of the light shielding film is selectively etched by isotropic wet etching. The removal method can be adopted.

上記実施形態では、円筒形状の保持孔9を例示したが、保持孔9の形状はこれに限られない。例えば、保持孔9の平面(開口)形状としては、楕円形や多角形(角が丸みを帯びている多角形を含む)などでもよい。また、保持孔9の径(幅)が底部から開口部に向かって段階的または連続的に大きくなる形状も好ましい。   In the said embodiment, although the cylindrical holding hole 9 was illustrated, the shape of the holding hole 9 is not restricted to this. For example, the plane (opening) shape of the holding hole 9 may be an ellipse or a polygon (including a polygon with rounded corners). A shape in which the diameter (width) of the holding hole 9 increases stepwise or continuously from the bottom toward the opening is also preferable.

複数の保持孔9は、保持部20の面内に規則正しく配置する構成が好適であり、具体的には複数の保持孔9をアレイ状に配列することが好ましい。ここでアレイ状とは、厳密には保持孔が行と列の2次元的に等間隔に配置されていることを意味するが、本発明では保持孔が行方向(横方向)のみ、あるいは列方向(縦方向)のみに、1次元的に等間隔に配置されている構成もアレイ状と表現する。このように保持孔をアレイ状に配置することで
、電極間に印加した電圧によって生じる電界がすべての保持孔にほぼ均等に生じることになり、すべての保持孔に対して同じように生体試料を誘導し固定することが可能となる。また生体試料がアレイ状に規則正しく配列されていると、各々の標識物質の光シグナルを個別に検出したり解析することが容易となるし、さらには、固定した全ての試料の中から特定の性質をもつ試料の数や割合などを定量的に評価したり、特異な光シグナルが検出された試料の基板上の位置(アドレス)を容易に特定したりすることも可能となるなどの利点もある。なお、光学的な検出を行った後に、基板上の特定のアドレスの試料を操作することを容易にするため、各保持孔から検出された光シグナルの情報と位置情報とを対応付けて記憶する記憶手段を設けることが好ましい。
A configuration in which the plurality of holding holes 9 are regularly arranged in the plane of the holding unit 20 is suitable, and specifically, the plurality of holding holes 9 are preferably arranged in an array. Strictly speaking, the array shape means that the holding holes are two-dimensionally arranged in rows and columns, but in the present invention, the holding holes are only in the row direction (lateral direction) or in the columns. A configuration arranged one-dimensionally at equal intervals only in the direction (longitudinal direction) is also expressed as an array. By arranging the holding holes in an array like this, the electric field generated by the voltage applied between the electrodes is generated almost uniformly in all the holding holes, and the biological sample is similarly applied to all the holding holes. It can be guided and fixed. In addition, when biological samples are regularly arranged in an array, it becomes easy to individually detect and analyze the light signals of each labeling substance, and furthermore, it has a specific property among all the fixed samples. There are also advantages such as the ability to quantitatively evaluate the number and ratio of samples with, and easily identify the position (address) on the substrate of the sample where a specific optical signal was detected. . In addition, after optical detection, in order to make it easy to operate a sample at a specific address on the substrate, the information of the optical signal detected from each holding hole and the position information are stored in association with each other. It is preferable to provide storage means.

(スペーサー)
収容部45を構成するスペーサー16は、生体試料の懸濁液を保持するスペースを確保するためのものである。スペーサー16は、例えばガラス、セラミック、樹脂等の絶縁体を材料として構成しても良いし、上部電極基板35と下部電極基板36を電気的に導通しない構成であれば金属等の導電体を材料として構成しても良い。例えば、保持部20上に配置したスペーサーの型枠の中に急速硬化タイプの接着剤を流し込み硬化させることで、スペーサー16の成形と貼り合せを同時に行うことが可能である。また、別体で成形したスペーサー16を、接着剤で保持部20に接着したり、熱及び圧力を加えて保持部20に融着させることもできる。あるいは、PDMS(poly−dimethylsiloxane)やシリコンシートのような表面粘着性のある樹脂を用いてスペーサー16を作製し、これを圧着により保持部20と貼り合わせることもできる。収容部45は、スペーサーによって構成されるが、その形状は、第1乃至第4実施形態に示したような四角形である必要はなく、円形、楕円形、菱形等の種々の形状を採用し得る。またスペーサーには、懸濁液を導入し、排出するための導入口と排出口(24、25)を設けることができるが、収容部45の上方から直接懸濁液を導入する場合には導入口や排出口は不要である。また導入口と排出口は、第1乃至第4実施形態に示したように対向する位置に直線状に設ける必要はない。なお、例えばそれ自体絶縁性の箱を用意して、その内側底面に構造体を配置することにより、スペーサーを用いることなく収容部45を構成することができる。またこの形態では、例えば前記箱の内側底面に一対の電極のうちの一方を備えた構造体を配置するとともに、内側上面に対をなす他方の電極を配置し、又は、前記箱の上面自体を他方の電極とすることもできる。
(spacer)
The spacers 16 constituting the housing part 45 are for securing a space for holding the suspension of the biological sample. The spacer 16 may be made of, for example, an insulator such as glass, ceramic, or resin, or a conductive material such as metal as long as the upper electrode substrate 35 and the lower electrode substrate 36 are not electrically connected. You may comprise as. For example, the spacer 16 can be molded and bonded at the same time by pouring and curing a rapid-curing type adhesive into a spacer mold disposed on the holding unit 20. Alternatively, the spacer 16 molded separately can be bonded to the holding unit 20 with an adhesive, or can be fused to the holding unit 20 by applying heat and pressure. Alternatively, the spacer 16 can be produced by using a surface adhesive resin such as PDMS (poly-dimethylsiloxane) or a silicon sheet, and this can be bonded to the holding portion 20 by pressure bonding. Although the accommodating part 45 is comprised by the spacer, the shape does not need to be a square as shown in the 1st thru | or 4th embodiment, and various shapes, such as circular, an ellipse, and a rhombus, can be employ | adopted for it. . In addition, the spacer can be provided with inlets and outlets (24, 25) for introducing and discharging the suspension. However, when the suspension is introduced directly from above the housing portion 45, the spacer is introduced. No mouth or outlet is required. Further, the introduction port and the discharge port do not need to be provided in a straight line at positions facing each other as shown in the first to fourth embodiments. In addition, for example, by preparing an insulating box itself and arranging a structure on the inner bottom surface thereof, the accommodating portion 45 can be configured without using a spacer. In this embodiment, for example, a structure including one of a pair of electrodes is disposed on the inner bottom surface of the box, and the other electrode paired on the inner top surface is disposed, or the top surface of the box itself is disposed. The other electrode can also be used.

上記実施形態では、スペーサー16に導入流路及び該流路に連通する導入口24と、懸濁液を排出する排出流路及び該流路に連通する排出口25を設け、装置に供する生体試料懸濁液の供給と排出を迅速に実施可能としている。スペーサー16の寸法、形状およびスペーサーの内側の空間と厚みは、収容部に収容する懸濁液の量との関係で決定すれば良く、特に制限はないが、通常は生体試料懸濁液を数μLから数mL程度入れる容量があればよく、例えば、スペーサーのサイズが縦40mm×横40mm程度の場合、スペーサーの内側の空間は、縦20mm×横20mm程度であればよく、スペーサーの厚みは0.5から2.0mm程度であればよい。   In the above embodiment, the biological sample to be provided to the apparatus is provided with the introduction channel provided in the spacer 16 and the introduction port 24 communicating with the channel, the discharge channel discharging the suspension, and the discharge port 25 communicating with the channel. Suspension can be supplied and discharged quickly. The size and shape of the spacer 16 and the space and thickness inside the spacer may be determined in relation to the amount of suspension to be accommodated in the accommodating portion, and are not particularly limited. For example, when the size of the spacer is about 40 mm long × about 40 mm wide, the space inside the spacer may be about 20 mm long × 20 mm wide, and the thickness of the spacer is 0 It may be about 5 to 2.0 mm.

(交流電源)
第2から第4実施形態に示した粒子固定装置において、構造体14の一対の電極には、導電線3を介して交流電源4が接続される。交流電源4は、保持孔9に生体試料を移動させ、固定する電界を発生させるのに十分な電圧を電極間に印加できればよい。具体的には、ピーク電圧が1Vから20V程度で、周波数100kHzから3MHz程度の正弦波、矩形波、三角波、台形波等の波形の交流電圧を印加できる電源が例示できるが、中でも、生体試料を移動させ、1つの保持孔に1個の生体試料のみを固定し得る波形の交流電圧を電極間に印加することが特に好ましい。かかる波形の交流電圧としては、矩形波を使用することが好ましい。矩形波は、波形が正弦波、三角波、台形波である場合に比べて、瞬時
に設定したピーク電圧に到達するため、生体試料を保持孔に向けて速やかに移動させることが可能となり、2個以上の生体試料が重なるように保持孔に入る確率を低くできる(1つの保持孔に1個の生体試料のみを固定し得る確率が高くなる)。生体試料は電気的にコンデンサーと見なすことができるが、矩形波のピーク電圧が変化しない間は、保持孔に捕捉された生体試料には電流が流れ難くなって電気力線が生じ難くなり、この結果、生体試料を固定した保持孔には誘電泳動力が発生し難くなる。従って、一度保持孔に生体試料が固定されると、別の生体試料が同一の保持孔に固定される確率は低くなり、代わりに電気力線が生じ誘電泳動力が発生している他の保持孔(生体試料が固定されていない、空の保持孔)に、順次、生体試料が固定される。
(AC source)
In the particle fixing device shown in the second to fourth embodiments, an AC power supply 4 is connected to the pair of electrodes of the structure 14 via the conductive wire 3. The AC power supply 4 only needs to be able to apply a voltage sufficient to move the biological sample to the holding hole 9 and generate an electric field to be fixed between the electrodes. Specifically, a power source capable of applying an alternating voltage having a peak voltage of about 1 V to 20 V and a waveform of a sine wave, a rectangular wave, a triangular wave, a trapezoidal wave or the like having a frequency of about 100 kHz to 3 MHz can be exemplified. It is particularly preferable that an alternating voltage having a waveform that can be moved and fix only one biological sample in one holding hole is applied between the electrodes. A rectangular wave is preferably used as the AC voltage having such a waveform. Compared to the case where the waveform is a sine wave, a triangular wave, or a trapezoidal wave, the rectangular wave reaches a peak voltage that is set instantaneously, so that it is possible to quickly move the biological sample toward the holding hole. The probability of entering the holding hole so that the above biological samples overlap can be reduced (the probability that only one biological sample can be fixed to one holding hole is increased). A biological sample can be regarded as a capacitor electrically. However, while the peak voltage of the rectangular wave does not change, it is difficult for current to flow through the biological sample captured in the holding hole, and it is difficult to generate electric lines of force. As a result, the dielectrophoretic force is hardly generated in the holding hole to which the biological sample is fixed. Therefore, once a biological sample is fixed in the holding hole, the probability that another biological sample is fixed in the same holding hole is reduced, and instead, another holding in which electric lines of force are generated and dielectrophoretic force is generated. The biological sample is sequentially fixed in the holes (empty holding holes where the biological sample is not fixed).

なお、本発明の装置では、直流成分を有しない交流電圧を発生する電源を採用することが好ましい。直流成分を有する交流電圧を印加すると、直流成分により発生した静電気力(電気泳動力)により生体試料が特定の方向に偏った力を受けて移動し、誘電泳動力によって保持孔に固定し難くなるからである。また直流成分を有する交流電圧を印加すると、生体試料を含有する懸濁液に含まれるイオンが電極表面で電気反応を生じて発熱し、それによって生体試料が熱運動を起こすため誘電泳動力によって動きを制御できなくなり、保持孔に移動させて固定することが困難になる。なお、直流成分を有する交流電圧とは、周波数デューティ比が50%でない電圧、オフセットを有する電圧、周期が極端に長い(例えば1秒以上)電圧などをいう。   In addition, in the apparatus of this invention, it is preferable to employ | adopt the power supply which generate | occur | produces the alternating voltage which does not have a direct-current component. When an alternating voltage having a direct current component is applied, the biological sample moves by receiving a force biased in a specific direction due to the electrostatic force (electrophoretic force) generated by the direct current component, and is difficult to fix to the holding hole by the dielectrophoretic force. Because. In addition, when an AC voltage having a DC component is applied, ions contained in the suspension containing the biological sample generate an electric reaction on the electrode surface and generate heat, thereby causing the biological sample to move due to the dielectrophoretic force. Cannot be controlled, and it is difficult to move and fix the holding hole. The AC voltage having a DC component refers to a voltage whose frequency duty ratio is not 50%, a voltage having an offset, a voltage having an extremely long period (for example, 1 second or more), and the like.

(保持孔の間隔及び寸法)
本発明の装置では、印加する交流電圧の波形を好ましくは矩形とすることにより、1つの保持孔に1個の生体試料のみを固定し得るようにするものであるが、かかる目的を達成するために、更に、保持孔の配置、寸法、形状を、1つの保持孔に1個の生体試料のみを固定し得るのに適した配置、寸法、形状とすることが好ましい。例えば配置に関しては、保持部の面上に保持孔をアレイ状に配置することが好ましいが、隣接する保持孔同士の間隔が狭すぎると1つの保持孔に複数の生体試料が固定されてしまう確率が高くなる、また両隣の保持孔内の生体試料懸濁液が混合したりクロストークノイズが発生したりするため、生体試料の解析に良い影響を与えない。逆に、隣接する保持孔同士の間隔が広い場合は隣接する保持孔の間(図9における54)に生体試料が残されてしまい、生体試料を固定できない保持孔が発生する確率が高くなる。そこで、保持孔の間隔及び寸法(直径、深さ)を固定しようとする生体試料の粒径に応じて設定するとよい。具体的には、隣接する保持孔同士の間隔を、固定しようとする生体試料の粒径の0.5倍以上20倍以下の範囲とすることが好ましい。また保持孔の直径及び深さは、いずれも生体試料の直径の1倍以上5倍以下の範囲にすることが好ましい。このようにすることで、保持孔の底面の電極面と生体試料に静電気力が発生し、生体試料は保持孔に確実に固定されるとともに、良好な観察を行うことができる。
(Retention hole spacing and dimensions)
In the apparatus of the present invention, the waveform of the applied AC voltage is preferably rectangular, so that only one biological sample can be fixed to one holding hole. In addition, it is preferable that the arrangement, size, and shape of the holding holes be an arrangement, size, and shape suitable for fixing only one biological sample to one holding hole. For example, with respect to the arrangement, it is preferable to arrange the holding holes in an array on the surface of the holding unit, but the probability that a plurality of biological samples will be fixed to one holding hole if the interval between adjacent holding holes is too narrow. In addition, since the biological sample suspension in the holding holes on both sides is mixed or crosstalk noise is generated, it does not affect the analysis of the biological sample. Conversely, when the interval between the adjacent holding holes is wide, the biological sample is left between the adjacent holding holes (54 in FIG. 9), and the probability that a holding hole that cannot fix the biological sample is increased. Therefore, the interval and dimensions (diameter and depth) of the holding holes may be set according to the particle size of the biological sample to be fixed. Specifically, the interval between adjacent holding holes is preferably in the range of 0.5 to 20 times the particle size of the biological sample to be fixed. The diameter and depth of the holding hole are preferably in the range of 1 to 5 times the diameter of the biological sample. By doing so, electrostatic force is generated on the electrode surface on the bottom surface of the holding hole and the biological sample, and the biological sample is securely fixed to the holding hole and good observation can be performed.

(生体試料)
好ましい被検体粒子は、細胞、ウイルス粒子、DNA、タンパク質等の生体試料である。
細胞は、誘電泳動により捕集することができる誘電体からなるものであれば特に制限はない。例えば、血液、リンパ液、髄液、喀痰、尿、便中の細胞(生細胞)や体内あるいは環境中に存在する微生物、原虫、また培養細胞など、その表面や内部に標識可能な物質(特定物質)を有するものが好ましい生体試料として例示できる。より具体的には、血液、リンパ液を通じて遠隔転移するがん細胞、例えば胃がん、大腸がん、食道がん、肝臓がん、肺がん、すい臓がん、膀胱がん、子宮がん(上皮性腫瘍)由来の細胞、及び、リンパ球、白血球などの血液細胞(リンパ腫、白血病)が挙げられる。また、がん細胞としては、細胞の表面にコラゲナーゼの様な特異的なタンパク質があり、該タンパク質ががん細胞周辺のコラーゲン(細胞外マトリックス)を溶解することにより浸潤して転移をするようながん細胞が例示できる。
(Biological sample)
Preferred analyte particles are biological samples such as cells, virus particles, DNA, proteins and the like.
The cell is not particularly limited as long as it is made of a dielectric that can be collected by dielectrophoresis. For example, substances that can be labeled on the surface or inside (specific substances) such as blood, lymph, cerebrospinal fluid, sputum, urine, stool cells (live cells), microorganisms or protozoa present in the body or environment, or cultured cells ) Can be exemplified as a preferable biological sample. More specifically, cancer cells that metastasize remotely through blood or lymph, such as stomach cancer, colon cancer, esophageal cancer, liver cancer, lung cancer, pancreatic cancer, bladder cancer, uterine cancer (epithelial tumor). Examples thereof include cells derived from blood cells such as lymphocytes and leukocytes (lymphoma, leukemia). In addition, cancer cells have a specific protein such as collagenase on the cell surface, and the protein infiltrates and metastasizes by dissolving collagen (extracellular matrix) around the cancer cell. A cancer cell can be illustrated.

ウイルスとしては、ヘルペスウイルス、肝炎ウイルス、HIVウイルス(ヒト免疫不全ウイルス)、ATLウイルス(成人T細胞白血病ウイルス)等のウイルスが挙げられる。DNA、タンパク質としては、それぞれ長さ又は分子量が40kbp以上、10万Da以上、好ましくは100kbp
以上、50万Da以上であることが好ましい。また、生体試料としては、タンパク質、ペプチド、DNA、RNA、多糖類、脂質、ウイルス等を、これらの物質を捕捉できるように修飾された担体粒子に捕捉させた微粒子が挙げられる。担体粒子としては、誘電体からなるものであれば、特に制限されない。溶液中に多種のタンパク等が混在した状態で検出するよりも、微粒子上にタンパク質等を濃縮することができるため、検出感度の向上が期待される。また、タンパク質等ごとに特異的な微粒子を複数種用意すると、多検体検出が可能となる。タンパク質としては、各種腫瘍マーカー、例えばCEA(癌胎児性抗原、carcinoembryonic antigen。食道、胃、直腸等の消化器系の腫瘍マーカー)、CA19-9(carbohydrate antigen19-9。膵臓・胆道癌等の消化器系の腫瘍マーカー)、PSA(prostate specific antigen。前立腺特異的マーカー)等が挙げられる。
Examples of the virus include viruses such as herpes virus, hepatitis virus, HIV virus (human immunodeficiency virus), and ATL virus (adult T cell leukemia virus). As DNA and protein, each has a length or molecular weight of 40 kbp or more, 100,000 Da or more, preferably 100 kbp
As mentioned above, it is preferable that it is 500,000 Da or more. Examples of the biological sample include fine particles obtained by capturing proteins, peptides, DNA, RNA, polysaccharides, lipids, viruses, and the like on carrier particles modified so that these substances can be captured. The carrier particles are not particularly limited as long as they are made of a dielectric. The detection sensitivity is expected to be improved because the protein can be concentrated on the fine particles rather than the detection in a state where various proteins are mixed in the solution. In addition, when a plurality of types of specific fine particles are prepared for each protein or the like, multi-analyte detection is possible. Proteins include various tumor markers such as CEA (carcinoembryonic antigen, digestive system tumor marker such as esophagus, stomach, rectum), CA19-9 (carbohydrate antigen 19-9, digestion of pancreatic / biliary tract cancer, etc.) Tumor markers), PSA (prostate specific antigen), and the like.

また装置に供する生体試料懸濁液は、上記のような生体試料が誘電泳動で移動できる懸濁液であれば良い。例えば、マンニトールやグルコース、スクロース等の糖類の水溶液およびその水溶液に塩化カルシウムや塩化マグネシウムなどの電解質やBSA(ウシ血清アルブミン)等のタンパク質を含有した水溶液に解析する試料を含有させた懸濁液が好ましい生体試料懸濁液として例示できる。   The biological sample suspension used for the apparatus may be any suspension that can move the biological sample as described above by dielectrophoresis. For example, an aqueous solution of saccharides such as mannitol, glucose and sucrose and a suspension containing a sample to be analyzed into an aqueous solution containing an electrolyte such as calcium chloride or magnesium chloride or a protein such as BSA (bovine serum albumin) in the aqueous solution. It can be illustrated as a preferred biological sample suspension.

<誘電泳動及び粒子の解析>
次に、誘電泳動を利用した粒子の固定方法、並びに、固定した粒子の解析方法について、図8から図10を用いて説明する。なおここでは、第4実施形態(図7)の構造体及び固定装置を例に挙げて説明を行うが、他の実施形態の構造体及び固定装置の場合も同様の方法により粒子の固定及び解析を行うことができる。
<Dielectrophoresis and particle analysis>
Next, a method for fixing particles using dielectrophoresis and a method for analyzing the fixed particles will be described with reference to FIGS. Here, the structure and the fixing device of the fourth embodiment (FIG. 7) will be described as an example. However, in the case of the structure and the fixing device of other embodiments, the particle fixing and analysis are performed in the same manner. It can be performed.

まず、図8に示すように、生体試料を含む懸濁液をスペーサー16の導入口24から注入し、収容部45及び保持孔9内を懸濁液で満たす。そして、交流電源4から前述した波形を有する交流電圧を印加すると、保持孔9に電気力線12が集中し、生体試料28に誘電泳動力26が作用する。これにより、生体試料28が電気力線12に沿って保持孔9に向かって移動し、1つの保持孔9に対して生体試料1つを導入し固定することができる。図8を用いて誘電泳動力の原理を説明する。交流電圧すなわち交流電界中に置かれた溶液の中の生体試料28すなわち細胞等の誘電体粒子には分極が生じ、正負の電荷が誘導される。ここで図8に示すように、下部電極基板36上の絶縁体膜18に設けられた保持孔9に、一様でない不均一な電界(図8に示す電気力線12)が与えられると、生体試料28は電界の集中する方向(電気力線12が密な方向)、すなわち保持孔9の方向へと引き寄せられる。これが誘電泳動力26である。一般に誘電泳動力は、粒子の体積、粒子と溶液の誘電率の差、不均一な電界の大きさの2乗に比例する。例えば、直径が5から10μm程度の粒子に対し、電界として周波数100kHzから3MHz、1×10から5×10V/mの交流電界を与えると、誘電泳動力が作用して粒子が電界の集中する方向に引き寄せられる。この場合、生体試料28は主に誘電泳動力、重力、電極からの静電気力によって保持孔9に誘導される。なお、収容部に供給される懸濁液中の生体試料の数に特に制限はないが、生体試料を有効に使用することを考慮すると、構造体の保持部に設けられた保持孔の数とおおむね同数とすることが好ましい。 First, as shown in FIG. 8, a suspension containing a biological sample is injected from the introduction port 24 of the spacer 16, and the inside of the accommodating portion 45 and the holding hole 9 is filled with the suspension. When the AC voltage having the waveform described above is applied from the AC power supply 4, the electric force lines 12 are concentrated in the holding hole 9, and the dielectrophoretic force 26 acts on the biological sample 28. Thereby, the biological sample 28 moves toward the holding hole 9 along the electric lines of force 12, and one biological sample can be introduced and fixed to one holding hole 9. The principle of dielectrophoretic force will be described with reference to FIG. Polarization occurs in the biological sample 28 in a solution placed in an alternating voltage, that is, an alternating electric field, that is, dielectric particles such as cells, and positive and negative charges are induced. Here, as shown in FIG. 8, when a non-uniform electric field (electric field lines 12 shown in FIG. 8) is applied to the holding holes 9 provided in the insulator film 18 on the lower electrode substrate 36, The biological sample 28 is drawn in the direction in which the electric field concentrates (the direction in which the electric lines of force 12 are dense), that is, in the direction of the holding hole 9. This is the dielectrophoretic force 26. In general, the dielectrophoretic force is proportional to the square of the volume of the particle, the difference between the dielectric constant of the particle and the solution, and the magnitude of the non-uniform electric field. For example, when an AC electric field having a frequency of 100 kHz to 3 MHz and 1 × 10 5 to 5 × 10 5 V / m is applied to a particle having a diameter of about 5 to 10 μm, the dielectrophoretic force acts to cause the particle to It is drawn in the direction of concentration. In this case, the biological sample 28 is guided to the holding hole 9 mainly by dielectrophoretic force, gravity, and electrostatic force from the electrode. The number of biological samples in the suspension supplied to the storage unit is not particularly limited, but considering the effective use of the biological sample, the number of holding holes provided in the holding unit of the structure It is preferable that the number is approximately the same.

次に図9に示すように交流電圧を印加したまま、生体試料と結合する物質27で修飾された保持孔9の内側と生体試料28を結合する。生体試料と結合する物質27は、生体試料28と結合すれば特に制限はない。例えば、生体試料表面の特有の物質を認識する物質、細胞の脂質二重膜に結合する脂質オレイル基を有するBiocompatible A
nchor for Membrane(BAM)、生体試料と静電気的に結合する物質が例示できる。生体試料表面の特有の物質と、それに結合する分子の組合わせとしては、レセプター−リガンド、糖鎖−レクチン、抗原−抗体等が挙げられる。比較的短時間に生体試料と結合させることを考慮すると、生体試料表面と静電気的に結合する物質が好ましい生体試料と結合する物質として例示できる。このような物質としては、ポリ−L−リジン等のポリカチオン剤が挙げられる。
Next, as shown in FIG. 9, while the alternating voltage is applied, the inside of the holding hole 9 modified with the substance 27 that binds to the biological sample and the biological sample 28 are bonded. If the substance 27 couple | bonded with a biological sample couple | bonds with the biological sample 28, there will be no restriction | limiting in particular. For example, a substance that recognizes a specific substance on the surface of a biological sample, Biocompatible A having a lipid oleyl group that binds to a lipid bilayer of a cell
Examples include nfor for membrane (BAM) and substances that electrostatically bind to biological samples. Examples of the combination of a specific substance on the surface of a biological sample and a molecule that binds to the substance include a receptor-ligand, a sugar chain-lectin, and an antigen-antibody. In consideration of binding to a biological sample in a relatively short time, a substance that electrostatically binds to the surface of the biological sample can be exemplified as a preferable substance that binds to the biological sample. Such substances include polycationic agents such as poly-L-lysine.

また、生体試料と結合する物質として、各種がん細胞に汎用性のある(共通の、又はがん細胞間で特異的ではない)マーカー、例えばEpCAM(CD326、上皮特異抗原(ESA)、又は
ヒト上皮抗原(HEA)とも呼ばれる)と結合する物質を用いると、血液中等のがん細胞のみ
が固定され、がん細胞以外の細胞(血球細胞等)は固定されないため、洗浄を行うこと等によってよりがん細胞以外の細胞を保持孔から脱離させて、確実にがん細胞のみを固定し検出することができる。なお、後述するが、特定のがん細胞の検出のためには当該特定のがん細胞にのみ存在する特定物質を、標識物質を使用して検出することが好ましい。しかし、例えば種々の広範ながん細胞を標的試料とし、生体試料中に標的試料が存在するか否かを知ることを目的としている場合、それらに汎用性のあるマーカーと結合する物質で保持孔の内側を修飾しておき、洗浄の後、細胞の有無を検出できれば良い。かかる場合には、例えば、保持孔の上方向から光を照射し、保持孔の下方向に照射した光が到達するか否か、つまり固定された細胞の影を検出するのみでも良い。
In addition, as a substance that binds to a biological sample, a marker that is versatile in various cancer cells (common or not specific among cancer cells), such as EpCAM (CD326, epithelial specific antigen (ESA), or human If a substance that binds to epithelial antigen (HEA) is used, only cancer cells in the blood are fixed and cells other than cancer cells (blood cells, etc.) are not fixed. Cells other than cancer cells can be detached from the holding holes, and only cancer cells can be reliably fixed and detected. As will be described later, in order to detect a specific cancer cell, it is preferable to detect a specific substance present only in the specific cancer cell using a labeling substance. However, for example, when a wide variety of cancer cells are used as a target sample and the purpose is to know whether or not the target sample is present in a biological sample, a holding hole is formed with a substance that binds to a versatile marker. It is only necessary to modify the inside and to detect the presence or absence of cells after washing. In such a case, for example, light may be irradiated from above the holding hole and only whether or not the light irradiated downward from the holding hole arrives, that is, the shadow of the fixed cell may be detected.

さらに、保持孔以外の遮光膜上(例えば図9における54)に保持孔に固定したくない細胞等を特異的に認識する物質(例えば当該細胞等に対する抗体)を配置すると、かかる細胞等が保持孔に入ることを阻止する、つまり、目的の細胞(保持孔に入った細胞)と、目的ではない細胞等(保持孔の外側の遮光膜上に固定された細胞)を選別することができる。   Furthermore, if a substance that specifically recognizes a cell or the like that is not desired to be fixed to the holding hole (for example, an antibody against the cell) is disposed on a light shielding film other than the holding hole (for example, 54 in FIG. 9) It is possible to prevent entry into the hole, that is, target cells (cells that have entered the holding hole) and non-target cells (cells fixed on the light-shielding film outside the holding hole).

また、保持孔にがん細胞に汎用性のある(共通の)マーカー(例えば抗原)と結合する物質(例えば、当該共通の抗原に特異的に結合する抗体)を配置しておき、誘電泳動力によってがん細胞を保持孔に固定した後、さらにがん細胞のうち、例えば、乳がん、肺がんなどに特異的に発現しているHER2(抗原)と結合する物質(HER2に対する抗体(抗HER2抗体))によって標識することで、固定されたがん細胞の種類を推定することができる。   In addition, a substance (for example, an antibody that specifically binds to the common antigen) that binds to a cancer cell's versatile (common) marker (for example, an antigen) is placed in the holding hole, and the dielectrophoretic force After fixing the cancer cells to the retention holes by using, a substance that binds to HER2 (antigen) specifically expressed in breast cancer, lung cancer, etc. among the cancer cells (antibody against HER2 (anti-HER2 antibody)) ) Can be used to estimate the type of fixed cancer cells.

生体試料と結合する物質27による保持孔9の修飾方法は、保持孔9の内側と生体試料28が結合できれば特に制限はない。例えば、自己組織化単分子膜(Self-Assembled Monolayer, SAM膜)を利用し、保持孔底面の金属酸化膜等からなる電極にアミノ基などを持つ生体試料と結合する物質27を反応させることで保持孔内を特異的に修飾することができる。また生体試料28を保持孔9に捕捉後、生体試料と保持孔9の内側の両方に結合する物質27を含む溶液を収容部へ注入することで保持孔9の内側と生体試料28を結合することが可能である。なお、生体試料と結合する物質27を含む溶液の注入によって結合する場合は、結合反応後に生体試料28を懸濁する溶液、例えばマンニトールやグルコース、スクロース等の糖類の水溶液およびその水溶液に塩化カルシウムや塩化マグネシウムなどの電解質やBSA(ウシ血清アルブミン)等のタンパク質を含有した水溶液にて収容部の生体試料と結合する物質27を洗浄、除去することが好ましい。このように生体試料と結合する物質27によって保持孔9に捕捉された生体試料28は、交流電圧を印加しなくても保持孔9から脱離することはなくなる。   The method for modifying the holding hole 9 with the substance 27 that binds to the biological sample is not particularly limited as long as the inside of the holding hole 9 and the biological sample 28 can be bonded. For example, by using a self-assembled monolayer (Self-Assembled Monolayer, SAM film) and reacting a substance 27 that binds to a biological sample having an amino group or the like on an electrode made of a metal oxide film or the like on the bottom surface of the holding hole. The inside of the holding hole can be specifically modified. In addition, after capturing the biological sample 28 in the holding hole 9, the inside of the holding hole 9 and the biological sample 28 are coupled by injecting a solution containing a substance 27 that binds to both the biological sample and the inside of the holding hole 9 into the storage unit. It is possible. When binding is performed by injecting a solution containing the substance 27 that binds to the biological sample, a solution in which the biological sample 28 is suspended after the binding reaction, for example, an aqueous solution of saccharides such as mannitol, glucose, sucrose, and the like, calcium chloride or The substance 27 that binds to the biological sample in the container is preferably washed and removed with an aqueous solution containing an electrolyte such as magnesium chloride or a protein such as BSA (bovine serum albumin). Thus, the biological sample 28 captured in the holding hole 9 by the substance 27 that binds to the biological sample is not detached from the holding hole 9 even if an AC voltage is not applied.

続いて図10に示すように生体試料等の被検体粒子の解析に必要な試薬溶液を収容部へ注入する。被検体粒子の解析に用いる試薬は被検体粒子の表面または内部に存在する物質を光学的に検出することができれば特に制限はない。   Subsequently, as shown in FIG. 10, a reagent solution necessary for analysis of analyte particles such as a biological sample is injected into the container. The reagent used for the analysis of the analyte particles is not particularly limited as long as a substance present on the surface or inside of the analyte particles can be optically detected.

生体試料等の被検体粒子を構成する成分、例えば被検体粒子の表面又は内部に存在する物質(以下、「特定物質」と記載することがある。)は、被検体粒子のうち、特定の性質を有する粒子(以下、「標的試料」ということがある。)の表面又は内部に特異的に存在する物質である。標的試料に特異的に存在するとは、標的試料には存在し、かつ、標的試料以外の粒子には存在しないか、あるいは、標的試料以外の粒子よりも標的試料に多く存在することをいう。   A component constituting an analyte particle such as a biological sample, for example, a substance existing on the surface or inside of the analyte particle (hereinafter sometimes referred to as “specific substance”) has a specific property among the analyte particles. It is a substance that exists specifically on the surface or inside of a particle (hereinafter, also referred to as “target sample”) having s. “Specifically present in the target sample” means that it exists in the target sample and does not exist in particles other than the target sample, or exists more in the target sample than particles other than the target sample.

被検体粒子が細胞の場合は、特定物質としては抗原、レセプター、糖鎖、核酸等が挙げられる。抗原としては、腫瘍細胞上の抗原、主要組織適合抗原(MHC、ヒトの場合はHLA)等が挙げられる。腫瘍細胞上の抗原としては、EpCAM等が挙げられる。レセプターとして
は、ホルモンレセプター、Fcレセプター、ウイルスレセプター等が挙げられる。核酸としては、DNA及びRNAが挙げられる。腫瘍マーカーのようなタンパク質は、そのまま生体試料としてもよく、前記したように担体粒子に担持させてもよい。より具体的に、例えば標的試料が種々のがん細胞であるならば、各種がん細胞に汎用性のある(共通の)マーカーが特定物質たり得る。また標的試料が乳がんや肺がんであるならば、これらのがんに特異的に発現しているHER2(抗原)が特定物質たり得る。
When the analyte particles are cells, specific substances include antigens, receptors, sugar chains, nucleic acids and the like. Examples of the antigen include antigens on tumor cells, major histocompatibility antigens (MHC, HLA in the case of humans), and the like. Examples of antigens on tumor cells include EpCAM. Examples of the receptor include hormone receptor, Fc receptor, virus receptor and the like. Examples of the nucleic acid include DNA and RNA. A protein such as a tumor marker may be used directly as a biological sample, or may be supported on carrier particles as described above. More specifically, for example, if the target sample is various cancer cells, a marker common to various cancer cells may be a specific substance. If the target sample is breast cancer or lung cancer, HER2 (antigen) that is specifically expressed in these cancers may be a specific substance.

前記のような特定物質は、特定物質の存在を示す物質、例えば特定物質に特異的に結合する物質を用いて標識することにより観察(検出)することができる。例えば、抗原には該抗原に対する抗体、レセプターにはそれに結合するリガンド、糖鎖にはレクチンが結合する。そこで、これらのような特定物質に特異的に結合する物質と光学的に検出可能なシグナルを発する物質とを結合して標識物質とする。もっとも、例えば特定物質が任意の物質とのみ結合又は反応し、その結果光学的に検出可能なシグナルが発せられるような場合は、当該任意の物質そのものを標識物質として使用することができる。   The specific substance as described above can be observed (detected) by labeling with a substance indicating the presence of the specific substance, for example, a substance that specifically binds to the specific substance. For example, an antigen is bound to an antibody against the antigen, a ligand is bound to the receptor, and a lectin is bound to a sugar chain. Therefore, a substance that specifically binds to a specific substance such as these and a substance that emits an optically detectable signal are combined to form a labeling substance. However, for example, when a specific substance binds or reacts only with an arbitrary substance and, as a result, an optically detectable signal is emitted, the arbitrary substance itself can be used as a labeling substance.

本発明の特定物質を検出する標識物質31は、標的試料が検出できれば特に制限はない。標識物質は、被検体粒子を構成する成分の存在を示すことのできるあらゆる物質をさす。有用な検出可能な標識物質の代表的なものとして、蛍光、リン光、もしくは発光の性質に基づいて検出可能な物質を前記した抗体、リガンド、レクチン等の特定物質と特異的に結合可能な物質とを結合したものが例示できる。   The labeling substance 31 for detecting the specific substance of the present invention is not particularly limited as long as the target sample can be detected. The labeling substance refers to any substance that can indicate the presence of a component constituting the analyte particle. Representative examples of useful detectable labeling substances are substances that can specifically bind to a specific substance such as an antibody, ligand, or lectin as described above based on the properties of fluorescence, phosphorescence, or luminescence. Can be exemplified.

標識物質としては、標識物質自体、例えば蛍光、もしくはリン光を発するか、又は発光する物質、例えば蛍光色素等を特定物質と特異的に結合可能なものに結合したものが挙げられる。また、標識物質は、光を発する反応、例えば蛍光、もしくはリン光を発する物質を生成する反応、又は発光反応を触媒する物質を特定物質と特異的に結合可能なものに結合したものであってもよい。例えば蛍光色素としては、FITC(フルオレセインイソシアネート)、PE(フィコエリスリン)、ローダミン等が挙げられる。また、前記反応を触媒する物質としては、パーオキシダーゼ、β−ガラクトシダーゼ、アルカリフォスファターゼ、ルシフェラーゼ等が挙げられる。なお、例えば特定物質が任意の物質とのみ反応し、その反応の結果光学的に検出可能なシグナルが発せられるような場合は、当該任意の物質そのものを標識物質としても良い。   Examples of the labeling substance include a labeling substance itself, for example, a substance that emits fluorescence or phosphorescence, or a substance that emits light, such as a fluorescent dye, bound to a substance that can specifically bind to a specific substance. In addition, the labeling substance is a reaction that emits light, for example, a reaction that generates a substance that emits fluorescence or phosphorescence, or a substance that catalyzes a luminescence reaction bound to a substance that can specifically bind to a specific substance. Also good. For example, examples of fluorescent dyes include FITC (fluorescein isocyanate), PE (phycoerythrin), rhodamine and the like. Examples of substances that catalyze the reaction include peroxidase, β-galactosidase, alkaline phosphatase, and luciferase. For example, when a specific substance reacts only with an arbitrary substance and, as a result of the reaction, an optically detectable signal is emitted, the arbitrary substance itself may be used as a labeling substance.

また、蛍光、リン光、又は発光を阻害するクエンチャーと特定物質に特異的に結合する物質とを結合した標識物質の使用を例示することができる。この場合は、生体試料を、蛍光、リン光又は発光する物質で染色しておき、当該標識物質を更に反応させると、特定物質を有する生体試料が固定された保持孔からの蛍光、リン光又は発光がクエンチャーによって減少するため、この減少を検出すれば良い。なお、生体試料中の全細胞に汎用性の(共通の)マーカーに結合する物質と、蛍光、リン光又は発光する物質とを結合したものと前記標識物質を組み合わせて使用することが例示できる。   In addition, the use of a labeling substance in which a quencher that inhibits fluorescence, phosphorescence, or luminescence is combined with a substance that specifically binds to a specific substance can be exemplified. In this case, if the biological sample is stained with a fluorescent, phosphorescent or luminescent substance and further reacted with the labeling substance, the fluorescent, phosphorescent or phosphorous from the holding hole to which the biological sample having the specific substance is fixed. Since the emission is decreased by the quencher, this decrease may be detected. In addition, it can be exemplified that the labeling substance is used in combination with a substance that binds a versatile (common) marker to a whole cell in a biological sample and a substance that fluoresces, phosphorescents, or emits light.

標識物質は、前記した通り、それ自体が特定物質と結合又は反応するものであっても、特定物質に特異的に結合する物質と光学的に検出可能なシグナルを発する物質とを結合したものであっても良い。光学的に検出可能なシグナルを発する物質を特定物質と特異的に結合する物質と結合する場合は、両者を公知の化学的な方法等によって直接結合しても良いし、特定物質と特異的に結合する物質に対して結合する物質を介して間接的に結合しても良い。例えば、特定物質と特異的に結合する物質が抗体である場合は、抗体の調製に用いた動物のイムノグロブリンに対する抗体、又はプロテインAもしくはプロテインGとシグナルを発生する物質を結合することが挙げられる。また、特定物質に特異的に結合する物質とビオチンを結合しておき、シグナルを発生する物質をアビジン又はストレプトアビジンと結合しておくことも例示できる。この場合、シグナルを発生する物質と結合したアビジン又はストレプトアビジンは、特定物質に特異的に結合した物質と結合されたビオチンと結合し、結果的に(特定物質)−(特定物質に特異的に結合する物質)−(ビオチン)−(アビジン又はストレプトアビジン)−(シグナルを発生する物質)という複合体を形成することにより、特定物質は間接的に標識される。このような間接的な場合もまた、本発明にいう、特定物質に包含される。   As described above, the labeling substance is a substance in which a substance that specifically binds to the specific substance and a substance that emits an optically detectable signal are bound to each other, even if the labeling substance itself binds or reacts with the specific substance. There may be. When a substance that emits an optically detectable signal is bound to a substance that specifically binds to a specific substance, the both may be directly bound by a known chemical method or the like. You may couple | bond indirectly via the substance couple | bonded with respect to the substance to couple | bond. For example, when the substance that specifically binds to a specific substance is an antibody, the antibody against the animal immunoglobulin used for the preparation of the antibody or the substance that generates a signal with protein A or protein G may be bound. . Further, for example, a substance that specifically binds to a specific substance and biotin are bound, and a substance that generates a signal is bound to avidin or streptavidin. In this case, avidin or streptavidin bound to a substance that generates a signal binds to biotin bound to a substance specifically bound to the specific substance, and as a result, (specific substance)-(specific to the specific substance). The specific substance is indirectly labeled by forming a complex of (substance to be bound)-(biotin)-(avidin or streptavidin)-(substance that generates a signal). Such indirect cases are also included in the specific substance referred to in the present invention.

特定物質が核酸である場合は、シグナルを発生する物質と直接又は間接的に結合した(又は結合し得る)、かつ、該核酸に結合するプローブを用いたハイブリダイゼーション、又は、シグナルを発生する物質と直接又は間接的に結合した(又は結合し得る)プライマーを用いた該核酸の増幅によって、該核酸を検出することができる。核酸の増幅は、それ自体公知の手法であるPCR法、LAMP法、RT−PCR法、NASBA法、TMA法又はTRC法等を利用することができる。TaqMan法は、5´末端を蛍光物質で修飾し、3´末端をクエンチャー物質で修飾したオリゴヌクレオチドをプローブとして利用する。このプローブは、蛍光物質とともに、クエンチャー物質が近傍にあるので、蛍光の発生は抑制されている。PCRの伸長反応のステップのときに、TaqDNAポリメラーゼのもつ5’→3’エキソヌクレアーゼ活性により、標的核酸にハイブリダイズしたTaqManプローブが分解されると、蛍光色素がプローブから遊離し、クエンチャーによる抑制が解除されて蛍光が発生する。核酸としては、DNA又はRNAが挙げられる。RNAを増幅する場合は、RNAを鋳型に逆転写反応を行い、生成したcDNAをPCR法により増幅すればよい(RT−PCR)。また、シグナルを発生する物質は、前記と同様、蛍光、リン光、又は発光を阻害するクエンチャーを組み合わせたものであってもよい。   In the case where the specific substance is a nucleic acid, a substance that binds directly or indirectly to (or can bind to) a substance that generates a signal and that uses a probe that binds to the nucleic acid or generates a signal The nucleic acid can be detected by amplification of the nucleic acid using a primer that is directly or indirectly bound to (or capable of binding to). For amplification of nucleic acid, a PCR method, a LAMP method, an RT-PCR method, a NASBA method, a TMA method, or a TRC method, which are known per se, can be used. The TaqMan method uses an oligonucleotide having a 5 ′ end modified with a fluorescent substance and a 3 ′ end modified with a quencher substance as a probe. Since this probe has a quencher substance nearby together with a fluorescent substance, the generation of fluorescence is suppressed. When the TaqMan probe hybridized to the target nucleic acid is degraded by the 5 ′ → 3 ′ exonuclease activity of Taq DNA polymerase during the PCR extension step, the fluorescent dye is released from the probe and suppressed by the quencher. Is released and fluorescence is generated. Examples of the nucleic acid include DNA or RNA. When amplifying RNA, a reverse transcription reaction may be performed using RNA as a template, and the generated cDNA may be amplified by a PCR method (RT-PCR). Further, the substance that generates a signal may be a combination of quenchers that inhibit fluorescence, phosphorescence, or luminescence, as described above.

上記のように、増幅反応により生じた核酸に結合するプライマーも、本発明にいう、特定物質に特異的に結合する物質に包含される。   As described above, a primer that binds to a nucleic acid generated by an amplification reaction is also included in the substance that specifically binds to a specific substance in the present invention.

標的試料である細胞をPCRにより検出する場合、PCR反応における加熱及び冷却は、サーマルサイクラーのヒートブロック上に粒子固定用構造体を載置して行ってもよく、本発明の生体試料解析装置にヒートブロックを設け、該ヒートブロック上で行ってもよい。   When detecting cells as target samples by PCR, heating and cooling in the PCR reaction may be performed by placing a particle fixing structure on a heat block of a thermal cycler. A heat block may be provided and performed on the heat block.

標識物質により発せられる光、すなわち、標識物質から発せられる光、又は標識物質により触媒される反応によって発せられる光は、被検体粒子を構成する成分、すなわち特定物質の存在を示す。   The light emitted by the labeling substance, that is, the light emitted from the labeling substance or the light emitted by the reaction catalyzed by the labeling substance indicates the presence of the component constituting the analyte particle, that is, the specific substance.

図11は、本発明の生体試料解析装置の応用例を示すものである。例えば癌などの異常細胞32の存在が疑われる懸濁液を生体試料解析装置に供し、細胞を保持孔に捕捉する。一方で当該検出の目的となる異常細胞32の表面または内部の特定物質を検出する標識物質を導入し、異常細胞を検出する。さらに、蛍光顕微鏡33にて検出された癌などの異常細胞を生体試料採取手段34としてマイクロピペットで採取し、詳細な生体試料の解析が可能である。   FIG. 11 shows an application example of the biological sample analyzer of the present invention. For example, a suspension in which the presence of abnormal cells 32 such as cancer is suspected is applied to a biological sample analyzer, and the cells are captured in the holding holes. On the other hand, an abnormal cell is detected by introducing a labeling substance for detecting a specific substance on the surface or inside the abnormal cell 32 that is the object of the detection. Furthermore, abnormal cells such as cancer detected by the fluorescence microscope 33 are collected with a micropipette as the biological sample collecting means 34, and a detailed biological sample can be analyzed.

上記では生体試料採取手段としてマイクロピペットを説明したが、生体試料採取手段は生体試料を採取することができれば特に制限はなく、マイクロピペット以外にも、電気浸透流を利用して精密に生体試料を採取可能な生体試料採取手段を用いることができる。   In the above description, the micropipette has been described as the biological sample collection means. However, the biological sample collection means is not particularly limited as long as the biological sample can be collected. In addition to the micropipette, the biological sample can be precisely collected using electroosmotic flow. Biological sample collecting means that can be collected can be used.

本発明の生体試料解析装置の他の応用例として、生体試料を破砕するための破砕手段を備えていてもよい。破砕手段は、生体試料を破砕して生体試料に含まれる核酸を生体試料外部に溶出することができれば特に制限はない。例えば、一対の電極と該電極に直流電圧又は1ヘルツ程度の低い周波数の交流電圧を印加するための電源からなり、保持部の保持孔に固定された生体試料に電圧を印加する手段を例示することができる。生体試料が細胞壁を有さない細胞であれば、細胞膜に1ボルト程度の電圧を印加することにより、当該細胞を破砕することが可能である。なお当該手段における一対の電極としては、生体試料に誘電泳動力を作用させて保持部に移動させるための電極を兼用することができる。また例えば、前記保持部の保持孔に固定された生体試料を加熱する加熱手段を例示することができる。数分程度、90℃の温度条件下におくことにより、生体試料を破砕することが可能である。また例えば、保持部の保持孔に固定された生体試料を振動する超音波発生手段を例示することができる。100から200ワットの出力で、20から40キロヘルツの振動を連続的に又は間欠的に与えることにより、生体試料を破砕することが可能である。例示した電圧を印加する手段、加熱手段そして超音波発生手段は択一的にしか利用できないものではく、例えば、加熱手段と超音波発生手段の両方を利用する、ということも可能である。   As another application example of the biological sample analyzer of the present invention, a crushing means for crushing the biological sample may be provided. The crushing means is not particularly limited as long as it can crush the biological sample and elute the nucleic acid contained in the biological sample to the outside of the biological sample. For example, a means for applying a voltage to a biological sample, which includes a pair of electrodes and a power source for applying a DC voltage or an AC voltage having a low frequency of about 1 Hertz to the electrodes, is fixed to the holding hole of the holding unit. be able to. If the biological sample is a cell that does not have a cell wall, the cell can be disrupted by applying a voltage of about 1 volt to the cell membrane. In addition, as a pair of electrode in the said means, the electrode for making a biological sample act on a dielectrophoretic force and making it move to a holding | maintenance part can be combined. Moreover, for example, a heating means for heating the biological sample fixed in the holding hole of the holding unit can be exemplified. A biological sample can be crushed by placing it at a temperature of 90 ° C. for several minutes. Moreover, for example, an ultrasonic wave generation unit that vibrates a biological sample fixed in the holding hole of the holding unit can be exemplified. A biological sample can be crushed by applying a vibration of 20 to 40 kilohertz continuously or intermittently with an output of 100 to 200 watts. The illustrated means for applying a voltage, heating means, and ultrasonic wave generation means can be used only alternatively. For example, both the heating means and the ultrasonic wave generation means can be used.

破砕された生体試料から溶出した核酸をPCR法で増幅した後に検出する場合、まず、生体試料を保持部の保持孔に固定した後、例えば収容部にPCR反応を生じさせるためのプライマー、酵素、酵素基質等を含む反応液を供し、収容部に連通する保持孔に存在する溶液(生体細胞を懸濁するために使用した液)を反応液に置換する。PCR反応では保持孔に固定した生体試料から溶出した遺伝子を90℃程度にまで昇温するが、その時保持孔の内部で熱対流が起こり、保持孔内の生体試料由来の遺伝子が保持孔外へ拡散し、隣接する保持孔内の生体試料懸濁液を汚染する可能性があるため、溶液置換が完了した段階で保持孔にシリコンオイル等を滴下するとともに、PCR反応液の中に温度応答性高分子を添加してかかる熱対流を抑制することが好ましい。なお、生体試料をPCR反応のための反応液に懸濁して誘電泳動により保持孔に移動しようとすると、PCR反応のための反応液中に含まれる各種電解質のために電圧を印加すると過電流となり、発熱による熱対流が発生して生体試料を保持部分に移動して固定することが困難になるため、かかる溶液置換を行うことが好ましい。封止を行った後、前述した破砕を行って核酸の検出を行う。   When detecting the nucleic acid eluted from the crushed biological sample after amplification by PCR method, first, after fixing the biological sample in the holding hole of the holding unit, for example, a primer, an enzyme, A reaction solution containing an enzyme substrate or the like is provided, and a solution (a solution used for suspending biological cells) present in a holding hole communicating with the housing portion is replaced with the reaction solution. In the PCR reaction, the temperature of the gene eluted from the biological sample fixed in the holding hole is raised to about 90 ° C. At that time, heat convection occurs inside the holding hole, and the gene derived from the biological sample in the holding hole moves outside the holding hole. Since it may diffuse and contaminate the biological sample suspension in the adjacent holding hole, silicon oil or the like is dropped into the holding hole when the solution replacement is completed, and the temperature response in the PCR reaction solution It is preferable to suppress the thermal convection by adding a polymer. If a biological sample is suspended in a reaction solution for PCR reaction and moved to a holding hole by dielectrophoresis, an overcurrent will occur if voltage is applied for various electrolytes contained in the reaction solution for PCR reaction. Since the heat convection due to heat generation occurs and it is difficult to move and fix the biological sample to the holding portion, it is preferable to perform such solution replacement. After sealing, nucleic acid is detected by crushing as described above.

また、図11に示す構成では、遮光膜19が絶縁体膜18の表面全体を覆っているが、それに代えて遮光膜19が、保持孔9の開口部の周囲を覆う限りにおいて絶縁体膜18の一部を覆う構成を採用してもよい。このような構成では、保持部20の上表面が遮光膜で覆われている部分と、絶縁体膜が露出している部分に区分けられることになる。そこで、遮光膜19と絶縁体膜18の親水性の違いを利用して、生体試料に関連する蛍光の検出を好適に行うことが可能となる。たとえば、遮光膜19が金属系膜であって親水性を有し絶縁体膜18が高分子膜であって疎水性を有している場合には、水溶性液体を保持孔9に導入した後に非水溶性液体により保持孔9を封止することで、各保持孔の周辺にのみ水溶液を保持することが可能となる。その結果、保持孔9に固定して複数の生体試料に対する反応性をそれぞれに調べることが可能となる。   In the configuration shown in FIG. 11, the light shielding film 19 covers the entire surface of the insulator film 18, but instead the insulator film 18 as long as the light shielding film 19 covers the periphery of the opening of the holding hole 9. You may employ | adopt the structure which covers a part of. In such a configuration, the upper surface of the holding portion 20 is divided into a portion covered with a light shielding film and a portion where the insulator film is exposed. Therefore, it is possible to suitably detect fluorescence related to the biological sample by utilizing the difference in hydrophilicity between the light shielding film 19 and the insulator film 18. For example, when the light shielding film 19 is a metal film and has hydrophilicity, and the insulator film 18 is a polymer film and has hydrophobicity, after introducing a water-soluble liquid into the holding hole 9 By sealing the holding holes 9 with a water-insoluble liquid, the aqueous solution can be held only around each holding hole. As a result, it is possible to examine the reactivity with respect to a plurality of biological samples by fixing to the holding hole 9.

<効果>
上述した本発明の実施形態に係る構造体、並びにそれを用いた固定装置及び解析装置は、以下の効果を奏するものである。
<Effect>
The structure according to the above-described embodiment of the present invention, and the fixing device and the analysis device using the structure have the following effects.

本実施形態の構造体及びそれを用いた固定装置は、保持部に設けた各保持孔に対して1つの粒子を速やかに固定することができる。また、複数の保持孔がアレイ状に配置されているため、複数の粒子を1つずつ分離してアレイ状に固定することができ、個々の粒子の解析を一括して行うことが容易となる。さらに、保持部に遮光膜を設けたことにより、バックグラウンドノイズやクロストークノイズなどの光ノイズを低減することができ、保持孔内の観察対象物質により発せられる光のみを高感度かつ高精度に検出することができる。そして高感度かつ高精度の光検出が可能であることから、検出時間の短縮を図ることも可能となる。   The structure of the present embodiment and the fixing device using the structure can quickly fix one particle to each holding hole provided in the holding unit. In addition, since the plurality of holding holes are arranged in an array, a plurality of particles can be separated one by one and fixed in an array, which makes it easy to analyze individual particles collectively. . Furthermore, by providing a light-shielding film on the holding part, it is possible to reduce light noise such as background noise and crosstalk noise, and only light emitted by the observation target substance in the holding hole is highly sensitive and accurate. Can be detected. And since it is possible to detect light with high sensitivity and high accuracy, it is possible to shorten the detection time.

<実施例>
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<Example>
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
実施例1においては、図7に示す構造体及び固定装置を使用する。
Example 1
In Example 1, the structure and fixing device shown in FIG. 7 are used.

下部電極基板36を構成する基板には、縦78mm×横56mm×厚さ1mmのガラス基板を用いる。スペーサー16は、保持部上に縦20mm×横20mm×厚さ1.5mm
の収容部を形成するように、シリコンシートによって作製する。また、スペーサー16には、生体試料を含む懸濁液を導入、排出するための導入口24と排出口25を設ける。
As the substrate constituting the lower electrode substrate 36, a glass substrate having a length of 78 mm, a width of 56 mm, and a thickness of 1 mm is used. The spacer 16 is 20 mm long × 20 mm wide × 1.5 mm thick on the holding part.
It is made of a silicon sheet so as to form a housing portion. In addition, the spacer 16 is provided with an inlet 24 and an outlet 25 for introducing and discharging a suspension containing a biological sample.

複数の保持孔9を有する保持部は、図12A、図12Bに示すフォトリソグラフィーとエッチングによる方法により下部電極基板上に一体的に形成する。ITO37を成膜したガラス基板30のITO成膜面にスピンコーターを用いて5μmの膜厚になるようレジスト40を塗布し、1分自然乾燥後、ホットプレートを用いてプリベーク(95℃、3分)を行う。レジスト40にはエポキシ系のネガ型レジストを用いる。続いて、縦30mm×横30mmのエリアに、保持孔と保持孔の縦と横の間隔が50μmで、縦600個×横600個のアレイ状に並べた直径φ8.5μmの微細孔パターンを描いた露光用フォトマスク41を用いて、UV露光機にてレジスト40を露光42し、現像液43で現像する。露光時間と現像時間は、保持孔の深さがレジスト40の膜厚と等しい5μmになるように調整する。その後、ホットプレートを用いてポストベーク(180℃、30分)を行い、レジスト構造を固める。   The holding portion having a plurality of holding holes 9 is integrally formed on the lower electrode substrate by the photolithography and etching methods shown in FIGS. 12A and 12B. The resist 40 is applied to the ITO film-forming surface of the glass substrate 30 on which the ITO 37 is formed using a spin coater so as to have a film thickness of 5 μm, naturally dried for 1 minute, and then pre-baked (95 ° C., 3 minutes) using a hot plate. )I do. An epoxy negative resist is used for the resist 40. Subsequently, a fine hole pattern having a diameter of 8.5 μm arranged in an array of 600 × 600 horizontal is drawn in an area of 30 mm × 30 mm, with the holding hole and the holding hole having a vertical and horizontal interval of 50 μm. The resist 40 is exposed 42 with a UV exposure machine using the exposure photomask 41 and developed with a developer 43. The exposure time and the development time are adjusted so that the depth of the holding hole is 5 μm, which is equal to the film thickness of the resist 40. Thereafter, post-baking (180 ° C., 30 minutes) is performed using a hot plate to harden the resist structure.

次に複数の保持孔を有したレジスト40構造上にスパッタにより膜厚100nmのCr膜38を成膜する。続いて、成膜したCr膜38の上にスピンコーターを用いて下層のレジスト膜表面から1μmの膜厚になるようレジスト46を塗布し、1分自然乾燥後、ホットプレートを用いてプリベーク(95℃、3分)を行う。レジスト46にはポジ型のものを用いる。以上が、図12Aに示した工程の説明であり、その続きが図12Bに示されている。   Next, a Cr film 38 having a film thickness of 100 nm is formed on the resist 40 structure having a plurality of holding holes by sputtering. Subsequently, a resist 46 is applied on the formed Cr film 38 to a thickness of 1 μm from the surface of the lower resist film by using a spin coater, naturally dried for 1 minute, and then pre-baked (95 3 minutes). A positive type resist 46 is used. The above is the description of the process shown in FIG. 12A, and the continuation is shown in FIG. 12B.

その後、図12Bに示すように、縦30mm×横30mmのエリアに、保持孔と保持孔の縦と横の間隔が50μmで、縦600個×横600個のアレイ状に並べた直径φ8.5μmの微細孔パターンを描いた露光用フォトマスク55を用い、下層の保持孔に前記微細孔パターンを重ね合わせ、UV露光機にてレジスト46を露光42し、現像液47で現像する。露光時間と現像時間は、保持孔の深さが下層と上層のレジストの膜厚の合計と等しい6μmになるように調整する。そして、現像後、30%硝酸二アンモニウムセリウム液49により露出したCr膜を剥離し、保持孔の底面にITO37が露出するようにする。最後に、レジスト46をリムーバー56により剥離し、金属系膜であるCr膜38を露出するようにする。その後、ホットプレートを用いてポストベーク(180℃、30分)を
行い、レジストを固め、保持孔を形成した高分子膜上に金属系膜が配置された遮光性高分子膜と一体型となった下部電極基板36を製作する。
After that, as shown in FIG. 12B, the diameter φ8.5 μm arranged in an array of 600 × 600 horizontal in an area of 30 mm × 30 mm in the vertical and horizontal intervals between the holding holes and the holding holes of 50 μm. Using the exposure photomask 55 on which the fine hole pattern is drawn, the fine hole pattern is superimposed on the lower holding hole, the resist 46 is exposed 42 with a UV exposure machine, and developed with a developer 47. The exposure time and the development time are adjusted so that the depth of the holding hole is 6 μm, which is equal to the total thickness of the lower and upper resist layers. After the development, the exposed Cr film is peeled off with a 30% diammonium cerium nitrate solution 49 so that the ITO 37 is exposed on the bottom surface of the holding hole. Finally, the resist 46 is peeled off by the remover 56 so that the Cr film 38 which is a metal film is exposed. Thereafter, post baking (180 ° C., 30 minutes) is performed using a hot plate, the resist is solidified, and a light-shielding polymer film in which a metal film is disposed on the polymer film in which the holding holes are formed is integrated. The lower electrode substrate 36 is manufactured.

次に遮光性高分子膜と一体型となった下部電極基板36上にスペーサー16を図6、図7のように積層し圧着する。シリコンシートの表面は粘着性があり、圧着することで各部品は密着し、生体試料を含有した懸濁液を漏れなくスペーサーの中に入れることができる。スペーサーをくりぬいた面積が縦20mm×横20mmであることから、この収容部内に存在する保持孔の数は約16万個である。スペーサー16の上にスペーサー16の上に上部電極基板35を配置し、上部電極基板35と下部電極基板36のそれぞれに導電線3を介して電源(信号発生器)4を接続する。   Next, the spacer 16 is laminated and pressure-bonded on the lower electrode substrate 36 integrated with the light-shielding polymer film as shown in FIGS. The surface of the silicon sheet is sticky, and the parts are brought into close contact with each other by pressure bonding, and the suspension containing the biological sample can be put into the spacer without leakage. Since the area formed by hollowing out the spacer is 20 mm long × 20 mm wide, the number of holding holes existing in the accommodating portion is about 160,000. An upper electrode substrate 35 is disposed on the spacer 16 on the spacer 16, and a power source (signal generator) 4 is connected to each of the upper electrode substrate 35 and the lower electrode substrate 36 through the conductive wire 3.

生体試料には、マウス脾臓細胞(粒径約6μm)を用い、300mMの濃度のマンニトール水溶液に懸濁させ、2.7×105個/mLの密度になるように細胞懸濁液を調製す
る。
As a biological sample, mouse spleen cells (particle size: about 6 μm) are suspended in a 300 mM mannitol aqueous solution, and a cell suspension is prepared to a density of 2.7 × 10 5 cells / mL. .

続いて上記細胞懸濁液600μLをスペーサー16の導入口24よりシリンジを用いて注入し(導入細胞数:約16万個)、信号発生器により電圧20Vpp、周波数3MHzの矩形波交流電圧を電極間に印加する。これにより、2から3秒程度の極めて短い時間で、アレイ状に形成した複数の保持孔のそれぞれに1つずつ細胞を固定することができる。なお、「固定する」とは、保持孔に細胞が入ったことを意味し、以下の比較例でも同じ定義とする。このときの、1つの保持孔に概ね1つの細胞が入る生体試料固定率は約90%である。なお生体試料固定率とは、顕微鏡の視野に縦15個×横15個の225個の保持孔が見えるようにし、生体試料を導入して固定したときの、1個の生体試料が入った保持孔の数を225で割った値で定義する。生体試料固定率の算出方法は以下の実施例と比較例でも同じである。   Subsequently, 600 μL of the cell suspension is injected from the introduction port 24 of the spacer 16 using a syringe (number of introduced cells: about 160,000), and a rectangular wave AC voltage having a voltage of 20 Vpp and a frequency of 3 MHz is applied between the electrodes by a signal generator. Apply to. Thus, one cell can be fixed to each of the plurality of holding holes formed in an array in an extremely short time of about 2 to 3 seconds. “Fix” means that a cell has entered the holding hole, and the same definition applies in the following comparative examples. At this time, the biological sample fixation rate in which approximately one cell enters one holding hole is approximately 90%. The biological sample fixation rate means that 225 holding holes (15 vertical x 15 horizontal) can be seen in the field of view of the microscope, and one biological sample is contained when the biological sample is introduced and fixed. It is defined as the number of holes divided by 225. The calculation method of the biological sample fixation rate is the same in the following examples and comparative examples.

次に収容部へ2.5×10-4%濃度のポリ−L−リジンを600μL注入し、3分静
置後、電圧の印加を停止する。次に、リン酸緩衝液(pH7.2)を注入して収容部内のポリ−L−リジンを洗浄することで、保持孔内へ細胞を静電気的に結合することができる。
Next, 600 μL of 2.5 × 10 −4 % poly-L-lysine is injected into the container, and after standing for 3 minutes, voltage application is stopped. Next, by injecting a phosphate buffer solution (pH 7.2) to wash the poly-L-lysine in the housing part, cells can be electrostatically bound into the holding hole.

続いてマウス脾臓細胞集団中のB細胞を検出する。B細胞を検出するための標的となる特定物質はB細胞表面に存在するCD19分子とする。CD19分子は、B細胞表面レセプターであり、幹細胞の段階から最終的には形質細胞に分化するB系統細胞の分化全体を通して細胞において見出され、そのB系統細胞としては、プレB細胞、B細胞(ナイーブB細胞、抗原刺激性B細胞、メモリーB細胞、プラズマ細胞、およびBリンパ球を含む)および濾胞性樹状細胞が挙げられる。   Subsequently, B cells in the mouse spleen cell population are detected. A specific substance that is a target for detecting B cells is a CD19 molecule present on the surface of the B cells. The CD19 molecule is a B cell surface receptor and is found in cells throughout the differentiation of B lineage cells that differentiate from stem cell stages to eventually plasma cells, which include pre-B cells, B cells (Including naive B cells, antigen-stimulated B cells, memory B cells, plasma cells, and B lymphocytes) and follicular dendritic cells.

次に標識物質であるPE標識−CD19抗体(Miltenyi Biotec, Bergisch Gladbach, Germany)を600μL収容部へ送液し、抗原抗体反応によるB細胞の標識を行った後(4℃、10分)、リン酸緩衝液にて洗浄し、B細胞検出を実施する。標識されたB細胞は、蛍光顕微鏡(U−RFL−T/IX71、オ
リンパス、日本)を通じてCCDカメラにより観察する。これにより、標識を行う前の細胞の蛍光顕微鏡像と比較して、標識を行った後はB細胞表面の蛍光強度のみが増加し、B細胞を検出することができる。
Next, a PE-labeled CD19 antibody (Miltenyi Biotec, Bergisch Gladbach, Germany), which is a labeling substance, is fed to a 600 μL container, and B cells are labeled by antigen-antibody reaction (4 ° C., 10 minutes). Wash with acid buffer and perform B cell detection. The labeled B cells are observed with a CCD camera through a fluorescence microscope (U-RFL-T / IX71, Olympus, Japan). Thereby, compared with the fluorescence microscope image of the cell before labeling, after labeling, only the fluorescence intensity on the surface of the B cell is increased, and the B cell can be detected.

(実施例2)
実施例2においては、図4に示す構造体及び固定装置を使用する。
(Example 2)
In Example 2, the structure and the fixing device shown in FIG. 4 are used.

基板には、縦70mm×横40mm×厚さ1mmのガラス基板30を用いる。スペーサ
ー16は、縦40mm×横40mm×厚さ1.5mmのシリコンシートの中央を縦20mm×横20mmにくりぬいた形状にして用いる。また、図3に示すように、生体試料が含有した懸濁液を導入、排出するための導入口24と排出口25を設ける。
As the substrate, a glass substrate 30 of 70 mm length × 40 mm width × 1 mm thickness is used. The spacer 16 is used by hollowing out the center of a silicon sheet having a length of 40 mm, a width of 40 mm, and a thickness of 1.5 mm into a length of 20 mm and a width of 20 mm. Moreover, as shown in FIG. 3, the inlet 24 and the outlet 25 for introducing and discharging the suspension contained in the biological sample are provided.

複数の貫通孔9を有する保持部と櫛状電極21は、図13A〜図13Cに示すフォトリソグラフィーとエッチングによる方法により部材上に一体的に形成する。図13Aに示すように、ガラス基板30の片面に、スパッタにより膜厚100nmのITO37を成膜する。次に、成膜したITO37の上にスピンコーターを用いて1μmの膜厚になるようレジスト46を塗布し、1分自然乾燥後、ホットプレートを用いてプリベーク(105℃、15分)を行う。レジスト46にはポジ型のものを用いる。   The holding part having the plurality of through holes 9 and the comb-like electrode 21 are integrally formed on the member by the photolithography and etching methods shown in FIGS. 13A to 13C. As shown in FIG. 13A, an ITO 37 film having a thickness of 100 nm is formed on one surface of the glass substrate 30 by sputtering. Next, a resist 46 is applied on the formed ITO 37 to a film thickness of 1 μm using a spin coater, naturally dried for 1 minute, and then pre-baked (105 ° C., 15 minutes) using a hot plate. A positive type resist 46 is used.

次に、縦30mm×横30mmのエリアに、幅10μmの電極aと幅10μmの電極bを50μm間隔で形成した櫛状電極パターンを描いた露光用フォトマスク39を用いて、UV露光機にてレジスト46を露光42し、現像液47で現像する。露光時間と現像時間は、現像により剥離する膜厚がレジストの膜厚と等しい1μmになるように調整し、貫通孔の底面にITOが露出するようにする。現像後、ITOエッチング液(ITO−Etchant,和光純薬工業)48により露出したITO膜を剥離する。最後に、レジストをリムーバー56により剥離し、櫛状電極21を形成する。   Next, using an exposure photomask 39 in which a comb-like electrode pattern in which an electrode a having a width of 10 μm and an electrode b having a width of 10 μm are formed at an interval of 50 μm in an area of 30 mm in length × 30 mm in width is used with a UV exposure machine. The resist 46 is exposed 42 and developed with a developer 47. The exposure time and development time are adjusted so that the film thickness peeled off by development is 1 μm, which is equal to the film thickness of the resist, so that the ITO is exposed on the bottom surface of the through hole. After the development, the exposed ITO film is peeled off by an ITO etching solution (ITO-Etchant, Wako Pure Chemical Industries) 48. Finally, the resist is peeled off by the remover 56 to form the comb-like electrode 21.

次に図13Bに基づいて工程を説明を行う。上記のようにして作製される櫛状電極21が配置された基板上に、スピンコーターを用いて5μmの膜厚になるようレジスト40を塗布し、1分自然乾燥後、ホットプレートを用いてプリベーク(95℃、3分)を行う。レジスト40にはエポキシ系のネガ型レジストを用いる。続いて、縦30mm×横30mmのエリアに、貫通孔と貫通孔の縦と横の間隔が50μmで、縦600個×横600個のアレイ状に並べた直径φ8.5μmの微細孔パターンを描いた露光用フォトマスク41を用いて、櫛状電極上に前記微細孔パターンを重ね合わせ、UV露光機にてレジスト40を露光42し、現像液43で現像する。露光時間と現像時間は、貫通孔の深さがレジスト40の膜厚と等しい5μmになるように調整する。その後、ホットプレートを用いてポストベーク(180℃、30分)を行い、レジスト構造を固める。   Next, a process is demonstrated based on FIG. 13B. A resist 40 is applied on the substrate on which the comb-like electrode 21 manufactured as described above is disposed using a spin coater so as to have a film thickness of 5 μm. After naturally drying for 1 minute, prebaking is performed using a hot plate. (95 ° C., 3 minutes). An epoxy negative resist is used for the resist 40. Subsequently, in the area of 30 mm in length × 30 mm in width, a fine hole pattern with a diameter of 8.5 μm arranged in an array of 600 in length and 600 in width with the vertical and horizontal intervals between the through holes being 50 μm is drawn. Using the exposure photomask 41, the fine hole pattern is superimposed on the comb-shaped electrode, the resist 40 is exposed 42 with a UV exposure machine, and developed with a developer 43. The exposure time and the development time are adjusted so that the depth of the through hole is 5 μm, which is equal to the film thickness of the resist 40. Thereafter, post-baking (180 ° C., 30 minutes) is performed using a hot plate to harden the resist structure.

次に複数の貫通孔を有したレジスト構造上にスパッタにより膜厚100nmのCr膜38を成膜する。続いて、成膜したCr膜38の上にスピンコーターを用いて下層のレジスト膜表面から1μmの膜厚になるようレジスト46を塗布し、1分自然乾燥後、ホットプレートを用いてプリベーク(95℃、3分)を行う。以降、図13Cに基づいて工程を説明する。その後、縦30mm×横30mmのエリアに、貫通孔と貫通孔の縦と横の間隔が50μmで、縦600個×横600個のアレイ状に並べた直径φ8.5μmの微細孔パターンを描いた露光用フォトマスク55を用い、下層の貫通孔に前記微細孔パターンを重ね合わせ、UV露光機にてレジスト46を露光42し、現像液47で現像する。露光時間と現像時間は、貫通孔の深さが下層と上層のレジストの膜厚の合計と等しい10μmになるように調整し、現像後、30%硝酸二アンモニウムセリウム液49により露出したCr膜を剥離し、貫通孔の底面にITO37が露出するようにする。最後に、レジスト46をリムーバー56により剥離し、金属系膜であるCr膜38を露出するようにする。その後、ホットプレートを用いてポストベーク(180℃、30分)を行い、レジストを固め、貫通孔を形成した高分子膜上に金属系膜が配置された遮光性高分子膜と一体型となった櫛状下部電極基板21を製作する。   Next, a Cr film 38 having a thickness of 100 nm is formed on the resist structure having a plurality of through holes by sputtering. Subsequently, a resist 46 is applied on the formed Cr film 38 to a thickness of 1 μm from the surface of the lower resist film by using a spin coater, naturally dried for 1 minute, and then pre-baked (95 3 minutes). Hereinafter, the process will be described with reference to FIG. 13C. After that, in the area of 30 mm in length and 30 mm in width, a fine hole pattern having a diameter of 8.5 μm arranged in an array of 600 vertical by 600 horizontal, with the vertical and horizontal intervals between the through holes being 50 μm, was drawn. Using the photomask 55 for exposure, the fine hole pattern is superimposed on the lower through hole, the resist 46 is exposed 42 with a UV exposure machine, and developed with a developer 47. The exposure time and the development time are adjusted so that the depth of the through-hole is 10 μm, which is equal to the total thickness of the lower layer and upper layer resists, and after development, the Cr film exposed by 30% diammonium cerium nitrate solution 49 is used. The ITO 37 is peeled off so that the ITO 37 is exposed on the bottom surface of the through hole. Finally, the resist 46 is peeled off by the remover 56 so that the Cr film 38 which is a metal film is exposed. Thereafter, post baking (180 ° C., 30 minutes) is performed using a hot plate, the resist is solidified, and a light-shielding polymer film in which a metal film is disposed on a polymer film in which a through hole is formed is integrated. The comb-shaped lower electrode substrate 21 is manufactured.

このようにして作製される櫛状下部電極基板21上にスペーサー16を図3のように積層し圧着する。シリコンシートの表面は粘着性があり、圧着することで各部品は密着し、生体試料を含有した懸濁液を漏れなくスペーサー16の中に入れることができる。スペーサーをくりぬいた面積が縦20mm×横20mmであることから、収容部内に存在する貫
通孔の数は約16万個である。また、電極間に電圧を印加する電源(信号発生器)4をリード線で接続する。
The spacers 16 are stacked on the comb-like lower electrode substrate 21 thus manufactured as shown in FIG. The surface of the silicon sheet is sticky, and the parts are brought into close contact with each other by pressure bonding, and the suspension containing the biological sample can be put into the spacer 16 without leakage. Since the area in which the spacer is hollowed is 20 mm long × 20 mm wide, the number of through holes existing in the accommodating portion is about 160,000. A power source (signal generator) 4 for applying a voltage between the electrodes is connected by a lead wire.

生体試料には、マウス脾臓細胞(粒径約6μm)を用い、300mMの濃度のマンニトール水溶液に懸濁させ、2.7×105個/mLの密度になるように細胞懸濁液を調製す
る。
As a biological sample, mouse spleen cells (particle size: about 6 μm) are suspended in a 300 mM mannitol aqueous solution, and a cell suspension is prepared to a density of 2.7 × 10 5 cells / mL. .

続いて上記細胞懸濁液600μLをスペーサー16の導入口24よりシリンジを用いて注入し(導入細胞数:約16万個)、信号発生器により電圧20Vpp、周波数3MHzの矩形波交流電圧を電極間に印加する。これにより、2から3秒程度の極めて短い時間で、アレイ状に形成した複数の保持孔のそれぞれに1つずつ細胞を固定することができる。次に、収容部へ2.5×10-4%濃度のポリ−L−リジンを600μL注入し、3分静
置後、電圧の印加を停止する。次に、リン酸緩衝液(pH7.2)を注入して収容部内のポリ−L−リジンを洗浄することで、保持孔内へ細胞を静電気的に結合することができる。
Subsequently, 600 μL of the cell suspension is injected from the introduction port 24 of the spacer 16 using a syringe (number of introduced cells: about 160,000), and a rectangular wave AC voltage having a voltage of 20 Vpp and a frequency of 3 MHz is applied between the electrodes by a signal generator. Apply to. Thus, one cell can be fixed to each of the plurality of holding holes formed in an array in an extremely short time of about 2 to 3 seconds. Next, 600 μL of 2.5 × 10 −4 % concentration of poly-L-lysine is injected into the container, and after standing for 3 minutes, voltage application is stopped. Next, by injecting a phosphate buffer solution (pH 7.2) to wash the poly-L-lysine in the housing part, cells can be electrostatically bound into the holding hole.

続いてマウス脾臓細胞集団中のB細胞を検出する。B細胞を検出するための標的となる特定物質はB細胞表面に存在するCD19分子とする。CD19分子は、B細胞表面レセプターであり、幹細胞の段階から最終的には形質細胞に分化するB系統細胞の分化全体を通して細胞において見出され、そのB系統細胞としては、プレB細胞、B細胞(ナイーブB細胞、抗原刺激性B細胞、メモリーB細胞、プラズマ細胞、およびBリンパ球を含む)および濾胞性樹状細胞が挙げられる。   Subsequently, B cells in the mouse spleen cell population are detected. A specific substance that is a target for detecting B cells is a CD19 molecule present on the surface of the B cells. The CD19 molecule is a B cell surface receptor and is found in cells throughout the differentiation of B lineage cells that differentiate from stem cell stages to eventually plasma cells, which include pre-B cells, B cells (Including naive B cells, antigen-stimulated B cells, memory B cells, plasma cells, and B lymphocytes) and follicular dendritic cells.

次に標識物質であるPE標識−CD19抗体(Miltenyi Biotec, Bergisch Gladbach, Germany)を600μL収容部へ送液し、抗原抗体反応によるB細胞の標識を行った後(4℃、10分)、リン酸緩衝液にて洗浄、B細胞検出を実施する。標識されたB細胞は、蛍光顕微鏡(U−RFL−T/IX71、オリ
ンパス、日本)を通じてCCDカメラにより観察する。これにより、標識を行う前の細胞の蛍光顕微鏡像と比較して、標識を行った後はB細胞表面の蛍光強度のみが増加し、B細胞を検出することができる。
Next, a PE-labeled CD19 antibody (Miltenyi Biotec, Bergisch Gladbach, Germany), which is a labeling substance, is fed to a 600 μL container, and B cells are labeled by antigen-antibody reaction (4 ° C., 10 minutes). Wash with acid buffer and detect B cells. The labeled B cells are observed with a CCD camera through a fluorescence microscope (U-RFL-T / IX71, Olympus, Japan). Thereby, compared with the fluorescence microscope image of the cell before labeling, after labeling, only the fluorescence intensity on the surface of the B cell is increased, and the B cell can be detected.

上記固定装置に、生体試料採取手段を設置する。生体試料採取手段には、電気浸透流を利用して精密に生体試料を採取可能なピペットを用いる。これにより、顕微鏡で観察しながら、蛍光標識抗体にて検出したB細胞を採取する事ができる。   Biological sample collecting means is installed in the fixing device. As the biological sample collecting means, a pipette capable of accurately collecting a biological sample using an electroosmotic flow is used. Thereby, the B cell detected with the fluorescence labeled antibody can be collected while observing with a microscope.

(実施例3)
実施例1と同様の構造体及び固定装置を用いて、保持孔1つに固定された1つの標識細胞の検出精度を以下の通り確認することができる。
(Example 3)
Using the same structure and fixing device as in Example 1, the detection accuracy of one labeled cell fixed to one holding hole can be confirmed as follows.

まずマウス脾臓細胞の一部をCellTracker Green CMFDA(Invitrogen)により染色する。検出する試料は、前記CellTracker Gr
een CMFDAにより染色した細胞と非染色のマウス脾臓細胞(粒径約6μm)を3
:7で混合した試料を用い、2.7×105個/mLの密度になるように細胞懸濁液を調
製する。
First, a part of mouse spleen cells is stained with CellTracker Green CMFDA (Invitrogen). The sample to be detected is the CellTracker Gr.
3 cells stained with een CMFDA and unstained mouse spleen cells (particle size of about 6 μm)
: Using the sample mixed in 7, prepare a cell suspension to a density of 2.7 × 10 5 cells / mL.

続いて上記細胞懸濁液600μLをスペーサー16の導入口24よりシリンジを用いて注入し(導入細胞数:約16万個)、信号発生器により電圧20Vpp、周波数3MHzの矩形波交流電圧を電極間に印加し、複数の保持孔のそれぞれに1つずつ細胞を固定する。次に収容部へ2.5×10-4%濃度のポリ−L−リジンを600μL注入し、3分静
置後、電圧の印加を停止する。次に、リン酸緩衝液(pH7.2)を注入して収容部内の
ポリ−L−リジンを洗浄することで、保持孔内へ細胞を静電気的に結合する。
Subsequently, 600 μL of the cell suspension is injected from the introduction port 24 of the spacer 16 using a syringe (number of introduced cells: about 160,000), and a rectangular wave AC voltage having a voltage of 20 Vpp and a frequency of 3 MHz is applied between the electrodes by a signal generator. And one cell is fixed to each of the plurality of holding holes. Next, 600 μL of 2.5 × 10 −4 % poly-L-lysine is injected into the container, and after standing for 3 minutes, voltage application is stopped. Next, a phosphate buffer solution (pH 7.2) is injected to wash the poly-L-lysine in the container, thereby electrostatically binding the cells into the holding holes.

CellTracker Green CMFDAにより染色した細胞は、蛍光顕微鏡(U−RFL−T/IX71、オリンパス、日本)を通じてCCDカメラにより観察する。
これにより、保持孔に固定された複数の脾臓細胞の中から、標識された細胞の蛍光を検出することができる。
Cells stained with CellTracker Green CMFDA are observed with a CCD camera through a fluorescence microscope (U-RFL-T / IX71, Olympus, Japan).
Thereby, the fluorescence of the labeled cell can be detected from the plurality of spleen cells fixed in the holding hole.

(比較例)
比較のため、遮光膜を設けていない構造体を用い、下記操作を行った。はじめに上記脾臓細胞懸濁液600μL(細胞数:約16万個)をスペーサーの導入口よりシリンジを用いて注入し、信号発生器により電圧20Vpp、周波数3MHzの矩形波交流電圧を電極間に印加したところ、2から3秒程度の極めて短い時間で、複数の保持孔のそれぞれに1つずつ細胞を固定することができた。
(Comparative example)
For comparison, the following operation was performed using a structure without a light-shielding film. First, 600 μL of the spleen cell suspension (number of cells: about 160,000) was injected from the introduction port of the spacer using a syringe, and a rectangular wave AC voltage having a voltage of 20 Vpp and a frequency of 3 MHz was applied between the electrodes by a signal generator. However, one cell could be fixed to each of the plurality of holding holes in an extremely short time of about 2 to 3 seconds.

次に収容部へ2.5×10-4%濃度のポリ−L−リジンを600μL注入し、3分静
置後、電圧の印加を停止した。次に、リン酸緩衝液(pH7.2)を注入して収容部内のポリ−L−リジンを洗浄することで、貫通孔内へ細胞を静電気的に結合することができた。
Next, 600 μL of 2.5 × 10 −4 % concentration of poly-L-lysine was injected into the container, and after standing for 3 minutes, voltage application was stopped. Next, by injecting a phosphate buffer solution (pH 7.2) and washing the poly-L-lysine in the container, cells could be electrostatically bound into the through-hole.

続いてマウス脾臓細胞集団中のB細胞を検出した。実施例1と同様にB細胞を検出するための標的となる特定物質をB細胞表面に存在するCD19分子とし、標識物質であるPE標識−CD19抗体(Miltenyi Biotec, Bergisch Gladbach, Germany)によるB細胞の標識を行った(4℃、10分)。標識されたB細胞は、蛍光顕微鏡(U−RFL−T/IX71、オリンパス、日本)を通じてCCD
カメラにより観察した。その結果、保持孔周辺の絶縁体膜(高分子膜)からの蛍光散乱による光ノイズが大きく、保持孔内に固定されたB細胞表面の蛍光を精度良く検出することができなかった。
Subsequently, B cells in the mouse spleen cell population were detected. As in Example 1, a specific substance as a target for detecting B cells is a CD19 molecule present on the surface of the B cell, and a B cell by PE label-CD19 antibody (Miltenyi Biotec, Bergisch Gladbach, Germany) as a labeling substance (4 ° C., 10 minutes). Labeled B cells were transferred to the CCD through a fluorescence microscope (U-RFL-T / IX71, Olympus, Japan).
Observed with a camera. As a result, optical noise due to fluorescence scattering from the insulator film (polymer film) around the holding hole was large, and the fluorescence on the surface of the B cell fixed in the holding hole could not be detected with high accuracy.

2:生体試料
3:導電線
4:交流電源
9:保持孔
12:電気力線
14:粒子固定用構造体
15:基板
16:スペーサー
17:上蓋
18:絶縁体膜
19:遮光膜
20:保持部
21:櫛状電極
22:電極
23:電極
24:導入口
25:排出口
26:誘電泳動力
27:生体試料と結合する物質
28:生体試料
30:ガラス基板
31:標識物質
32:異常細胞
33:蛍光顕微鏡
34:生体試料採取手段
35:上部電極基板
36:下部電極基板
37:ITO
38:Cr膜
39:露光用フォトマスク(櫛状パターン)
40:レジスト(ネガ型)
41:露光用フォトマスク(微細孔パターン:ネガレジスト用)
42:露光
43:現像液(ネガ型)
44:遮光性高分子膜と一体型となった下部電極基板
45:収容部(空間)
46:レジスト(ポジ型)
47:現像液(ポジ型)
48:ITOエッチング液
49:硝酸アンモニウムセリウム液
54:保持孔の間(遮光膜)
55:露光用フォトマスク(微細孔パターン:ポジレジスト用)
56:リムーバー
2: Biological sample 3: Conductive wire 4: AC power supply 9: Holding hole 12: Line of electric force 14: Particle fixing structure 15: Substrate 16: Spacer 17: Top lid 18: Insulator film 19: Light shielding film 20: Holding part 21: Comb electrode 22: Electrode 23: Electrode 24: Inlet 25: Discharge 26: Dielectrophoretic force 27: Substance binding to biological sample 28: Biological sample 30: Glass substrate 31: Labeling substance 32: Abnormal cell 33: Fluorescence microscope 34: Biological sample collecting means 35: Upper electrode substrate 36: Lower electrode substrate 37: ITO
38: Cr film 39: Photomask for exposure (comb pattern)
40: Resist (negative type)
41: Photomask for exposure (fine hole pattern: for negative resist)
42: Exposure 43: Developer (negative type)
44: Lower electrode substrate integrated with light-shielding polymer film 45: Accommodating portion (space)
46: Resist (positive type)
47: Developer (positive type)
48: ITO etching solution 49: Ammonium cerium nitrate solution 54: Between holding holes (light-shielding film)
55: Photomask for exposure (fine hole pattern: for positive resist)
56: Remover

Claims (9)

被検体粒子を構成する成分の存在を示す物質により発せられる光を検出するために該被検体粒子をそれぞれ保持する複数の保持孔を有する粒子固定用構造体であって、
平板状の基板と、
前記基板上に配置され、前記複数の保持孔が形成された保持部と、を備え、
前記保持部は、少なくとも該保持部の上表面側に設けられた遮光膜と、該遮光膜と前記基板との間に設けられた絶縁体膜とを有し、前記保持孔は、前記保持部の上表面側に位置する前記遮光膜に開口し、前記絶縁体膜を経て前記基板まで延在し、
前記遮光膜は親水性材料からなり、前記絶縁体膜は疎水性材料からなり、
前記遮光膜は、前記保持部の上表面のうち前記保持孔の開口部分の周囲に設けられている、
粒子固定用構造体。
A structure for fixing particles, having a plurality of holding holes for holding the analyte particles in order to detect light emitted by a substance indicating the presence of a component constituting the analyte particles,
A flat substrate;
A holding portion disposed on the substrate and formed with the plurality of holding holes,
The holding part includes at least a light shielding film provided on an upper surface side of the holding part, and an insulator film provided between the light shielding film and the substrate, and the holding hole includes the holding part. the opening in the light shielding film, and extend to the substrate via the insulating film located on the surface side up,
The light shielding film is made of a hydrophilic material, the insulator film is made of a hydrophobic material,
The light shielding film is provided around the opening portion of the holding hole in the upper surface of the holding portion.
Particle fixing structure.
前記保持部の上に配置され、前記被検体粒子を含む懸濁液を収容する収容部を、更に備え、
前記保持孔は、前記収容部と連通する、
請求項1に記載の粒子固定用構造体。
A storage unit disposed on the holding unit and storing a suspension containing the analyte particles;
The holding hole communicates with the accommodating portion;
The particle fixing structure according to claim 1 .
前記基板の前記保持部側の表面に、互いに異なる保持孔に対応する位置にそれぞれ配置される一対の電極が設けられ、
前記保持孔は、前記保持部の上表面から前記基板上の電極まで延在する、
請求項1又は請求項2に記載の粒子固定用構造体。
A pair of electrodes disposed at positions corresponding to different holding holes are provided on the surface of the substrate on the holding portion side,
The holding hole extends from the upper surface of the holding part to the electrode on the substrate.
The structure for particle | grain fixation of Claim 1 or Claim 2 .
前記基板の前記保持部側の表面に、前記保持孔に対応する位置に配置される第1の電極が設けられるとともに、前記保持孔は、前記保持部の上表面から前記基板上の第1の電極まで延在し、
前記保持部および前記収容部を挟んで前記第1の電極とは反対の側に第2の電極が設けられる、
請求項に記載の粒子固定用構造体。
A first electrode disposed at a position corresponding to the holding hole is provided on the surface of the substrate on the holding unit side, and the holding hole is formed on the substrate from the upper surface of the holding unit. Extending to the electrode,
A second electrode is provided on a side opposite to the first electrode across the holding portion and the accommodating portion;
The structure for fixing particles according to claim 2 .
前記基板は透光性材料からなり、前記基板の前記保持部側の表面に設けられた電極はI
TOである、
請求項又は請求項に記載の粒子固定用構造体。
The substrate is made of a translucent material, and the electrode provided on the surface of the substrate on the holding portion side is I
Is TO,
The structure for particle | grain fixation of Claim 3 or Claim 4 .
前記遮光膜は、金属系膜である、
請求項1から請求項の何れか一項に記載の粒子固定用構造体。
The light shielding film is a metal film,
The structure for particle | grain fixation as described in any one of Claims 1-5 .
請求項又は請求項に記載の粒子固定用構造体と、
前記電極に誘電泳動力を発生させるための交流電圧を印加する電源と、
前記電源からの電圧印加後に、前記粒子固定用構造体の保持孔に保持された前記被検体粒子を構成する成分の存在を示す物質により発せられる光を検出する検出部と、
を備える、粒子解析装置。
The structure for fixing particles according to claim 3 or 4 ,
A power source for applying an alternating voltage for generating a dielectrophoretic force on the electrode;
A detection unit for detecting light emitted by a substance indicating the presence of a component constituting the analyte particle held in the holding hole of the particle fixing structure after voltage application from the power source;
A particle analyzer.
請求項1から請求項の何れか一項に記載の粒子固定用構造体、又は請求項に記載の粒子解析装置の粒子固定用構造体上の保持孔に被検体粒子を固定し、固定された被検体粒子を構成する成分の存在を示す物質により発せられる光を検出することを特徴とする、被検体粒子の解析方法。 A specimen particle is fixed and fixed to a holding hole on the particle fixing structure according to any one of claims 1 to 6 or the particle fixing structure of the particle analyzer according to claim 7. A method for analyzing analyte particles, comprising: detecting light emitted by a substance indicating the presence of a component constituting the analyte particles. 前記被検体粒子を構成する成分の存在を示す物質は、該成分に特異的に結合する標識物質である、請求項に記載の解析方法。 The analysis method according to claim 8 , wherein the substance indicating the presence of a component constituting the analyte particle is a labeling substance that specifically binds to the component.
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