JPWO2019245005A1 - 検査デバイス、この検査デバイスの製造方法、この検査デバイスを用いた細胞検出方法、この検査デバイス用セル、この検査デバイス用セルの製造方法、及び検査方法 - Google Patents

Abstract

本実施形態によれば、体外での培養が困難な検体細胞を高い生着率で培養し、生細胞の活性をリアルタイムで可視化する検査デバイスと、これを用いた細胞検出方法、この検査デバイス用セル、およびこの検査デバイス用セルの製造方法を提供する。また、検出部と、この検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるケース、およびこのケースの中に配置されるシート部材、を有するセルと、を有する検査デバイスである。

Description

本発明の実施形態は、例えば検査デバイス、この検査デバイスの製造方法、この検査デバイスを用いた細胞検出方法、及びこの検査デバイス用セル、この検査デバイス用セルの製造方法、及び検査方法に関する。

がんの個別化医療や分子標的医療が広がり、細胞の特性をより詳細に知るための病理検査の重要性が増している。特に、病理検査は確定診断と位置付けられることが多いことから、治療方針策定の精度向上のためにも正診率の向上が求められている。

従来の病理診断は、患者から取り出した検体細胞を固定し（死細胞）、色素染色性や抗体反応性による細胞の特性と核型や細胞形態による視覚的な検査により行うが、個人の手技や経験に基づく傾向が高いことが指摘されている。

また、近年は補助的な手段として、ＦＡＣＳやＦＩＳＨ、ＰＣＲなどの分子病理検査的な手法も開発されているが、検体に含まれる対象細胞の含有率は不定であることから、見逃しや境界症例による判断の転換などが一定割合でみられることがあった。

国際公開第２０１７／１９９６５１号公報

本実施形態は、体外での培養が困難な検体細胞を高い生着率で培養し、生細胞の活性をリアルタイムで可視化する検査デバイスと、この検査デバイスの製造方法、この検査デバイスを用いた細胞検出方法、この検査デバイス用セル、この検査デバイス用セルの製造方法、および検査方法を提供する。

前記課題を解決するための本実施形態に係る検査デバイスは、検出部と、前記検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるセルと、前記セルの中に配置されるシート部材と、を有する。

実施形態では、前述の検査デバイスの製造方法が提供される。製造方法では、シート部材は、エレクトロスピニング法により、セル内に直接形成される。

実施形態では、前述の検査デバイスを用いた細胞検出方法が提供される。細胞検出方法では、セルの中で被検細胞群を培養し、被検細胞群の特性を光学的特性として可視化しうる試薬を被検細胞群と接触させる。細胞検出方法では、光学的特性を検出部にて取得し、光学的特性に基づいて、被検細胞群に含まれる被検対象細胞を判別する。

実施形態では、前述の検査デバイスに用いられる検査デバイス用セルが提供される。

実施形態では、前述の検査デバイス用セルの製造方法が提供される。製造方法では、シート部材は、エレクトロスピニング法によりセル内に直接形成される。

実施形態の検査デバイスは、試薬、シート及び検出部を備える。試薬は、反応場において測定対象との反応により発光を生じさせる。シートは、試薬を吸着し、吸着した試薬を徐放することが可能である。検出部は、測定対象と試薬との反応による発光の光学特性を検出する。

実施形態の検査方法では、試薬を吸着可能及び徐放可能なシートが配置された反応場において、試薬と測定対象との反応により、反応場において発光を生じさせる。この検査方法では、反応場の近傍に配置される検出部において反応場で発光した光を受光し、反応場で発光した光の光学特性を検出する。

図１は、本実施形態に係る検査デバイスを示す概略図である。 図２は、本実施形態に係る検査デバイス用セルの製造方法を示す模式図である。 図３は、本実施形態に係る検査デバイスの製造方法及び細胞検出方法を示す図である。 図４は、本実施形態に係る検査デバイスを用いた検出の一例を示す概略図である。 図５は、本実施形態に係る検査デバイスを用いた検出の図４とは別の一例を示す概略図である。 図６Ａは、本実施形態に係る検査デバイスの反応場での発光反応の一例を示し、物質（内包物質）及びキャリアが細胞に取込まれる前の状態を示す概略図である。 図６Ｂは、図６Ａの状態から、物質（内包物質）およびキャリアが細胞に取込まれた状態を示す概略図である。 図６Ｃは、図６Ｂの状態から、細胞内においてキャリアから物質が（内包物質）が放出され、レポーター分子が生成された状態を示す概略図である。 図６Ｄは、図６Ｃの状態から、レポーター分子と基質とが反応し、発光が生じた状態を示す概略図である。 図７Ａは、図６Ａ乃至図６Ｄの一例のように反応場で発光が起こる場合のシート部材の作用を説明するとともに、基質の一部がシート部材に吸着することを説明する概略図である。 図７Ｂは、図７Ａの状態から、シート部材に吸着した基質が反応場に徐放されることを説明する概略図である。 図８は、図６Ａ乃至図６Ｄの一例のように反応場で発光が起こる場合の、検出部によって検出される発光強度の経時的な変化の一例を示す概略図である。 図９Ａは、本実施形態に係る検査デバイスの反応場を透過した光を検出する一例を示し、複数種の物質（内包物質）及びキャリアが細胞に取込まれる前の状態を示す概略図である。 図９Ｂは、図９Ａの状態から、複数種の物質（内包物質）およびキャリアが細胞に取込まれた状態を示す概略図である。 図９Ｃは、図９Ｂの状態から、細胞内においてキャリアから物質（内包物質）複数種の分子が生成された状態を示す概略図である。 図１０は、本実施形態のある変形例に係る検査デバイスを示す概略図である。 図１１は、本実施形態に係る検査デバイスを用いた細胞生着率の結果を示すグラフである。 図１２Ａは、本実施形態に係る細胞検出方法を適用した観察において、細胞の明視野像を示す図である。 図１２Ｂは、本実施形態に係る細胞検出方法を適用した観察において、特定遺伝子が発現している細胞が発光する画像を示す図である。 図１３Ａは、本実施形態に係る検査デバイスを用いて行った発光反応において、条件Ｘ１で反応場に滴下した溶液を示す概略図である。 図１３Ｂは、本実施形態に係る検査デバイスを用いて行った発光反応において、条件Ｘ２で反応場に滴下した溶液を示す概略図である。 図１３Ｃは、本実施形態に係る検査デバイスを用いて行った発光反応において、条件Ｘ３で反応場に滴下した溶液を示す概略図である。 図１４は、本実施形態に係る検査デバイスを用いて行った発光反応において、検出した発光強度の経時的な変化を示す概略図である。

（実施形態）
〔検査デバイス〕
図１に示す本実施形態の検査デバイス１１は、検出部１と、この検出部１の上方に配置されたセル２とを有する。
〔セル〕
セル２はケース２ａと、このケース２ａの中に収容されたシート部材２ｂを有する。シート部材２ｂは細胞が培養される足場として機能する。検出部１とシート部材２ｂはケース２ａの一部を介して対向する。
（ケース）
ケース２ａはシート部材２ｂを収容する。ケース２ａは収容されたシート部材２ｂの上および／または内部で細胞３を培養し、培養された細胞３を検出するための容器である。このため、シート部材２ｂ、細胞３、および細胞３を培養するための培養液４、細胞を検出する時に添加する試薬５等と相互に影響を与えない材質が好ましい。また、細胞を検出するために必要な波長の光を透過する材質であることが好ましい。具体的にはガラス、石英ガラス、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリテトラフルオロエチレン、４フッ化系フッ素樹脂、PTFE樹脂、PFA、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエーテルサルフォン、パーマノックス等を例示することができる。図示は省略するが、ケース２ａは外気や光などケース２ａの外部の環境の影響を遮断できるように蓋が装着できる構成となっていてもよい。
（シート部材）
シート部材２ｂには細胞３を培養可能な材料が選択される。具体的には、ナノインプリントで表面に凹凸が形成された樹脂、繊維がシート状に形成された樹脂、等を用いることができる。特に平均１０μｍ以下の径を有する繊維をシート状に形成したシート部材２ｂが好ましい。この場合、シート部材２ｂを形成する繊維は互いにランダムに配向していることが好ましい。理由は定かではないが、ランダムに配向することで細胞が接着しやすい凹凸のある表面構造を提供するとともに、細胞が特定の方向に規定されることなく成長することができるため、多くの細胞に対応できるためと推定される。シート部材２ｂは既知の方法で製造することができるが、特にエレクトロスピニング法により形成することが好ましい。エレクトロスピニング法で作製したシート部材２ｂは綿状の多孔質体である。エレクトロスピニング法によるシートの製造方法は次の通りである。

シート部材２ｂの面形状は、正方形、長方形、ひし形、円形、六角形などとすることができる。特に、微量の検体に含まれる少量の細胞３を効率よく培養し、検出するため、ケース２ａに収容されるシート部材の面積は小さいほど好ましい。具体的には、シート部材２ｂの幅は９０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｍｍ以下、さらに好ましくは５ｍｍ以下である。３０ｍｍ以下とすることで、培養環境を適切に保ちながら、受光部の上部で十分な細胞数を培養できる。シート部材の幅は、例えば株式会社キーエンスのデジタルマイクロスコープを用いてシート部材を厚み方向から観察し、３次元画像を得たのちに、画像解析により、図形の端から端までの距離を平行線で測定した場合の最小値で求める。シート部材全体を観察できるレンズと観察倍率を選択し、必要に応じてＸＹステージを利用した画像連結機能を用いることができる。デジタルマイクロスコープとしては、例えば、株式会社キーエンス製ＶＨＸ−６０００を用いることができる。

また、細胞３を検出するためのシート部材２ｂの高さ（厚み）としては、小さい（薄い）ほど好ましい。具体的には、シート部材２ｂの厚みは１５０μｍ以下が好ましい。より好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下である。１００μｍ以下とすることで、例えば、受光部のセンサ感度が著しく低い、細胞３の発光量が乏しい場合などにも明瞭に観察することが適う。シート部材２ｂの厚みは、例えば非接触レーザ変位計、接触式膜厚計デジマチックインジケータ、３次元形状測定機デジタルマイクロスコープ、樹脂包埋後のイオンミリング加工断面の走査型電子顕微鏡観察など、シート部材の材質、形状に応じて選択される測定方法によって求められる。
〔エレクトロスピニング法によるシートの製造方法〕
図２にエレクトロスピニング法を用いてシート部材２ｂを製造する時の電界紡糸装置２１の模式図を示す。図２に示すように、電界紡糸装置２１は、複数のノズル２２、原料液供給部２３、電源２４、収集部２５、および制御部２６を有する。
（ノズル）
各ノズル２２は、針状を呈している。ノズル２２の内部には、原料液を排出するための孔が設けられている。ノズル２２は、導電性材料から形成されている。ノズル２２の材料は、導電性と原料液に対する耐性を有するものとすることが好ましい。ノズル２２は、例えば、ステンレスなどから形成することができる。
（原料供給部）
原料液供給部２３は、収納部２３１、供給部２３２、原料液制御部２３３、および配管２３４を有する。
（収納部）
収納部２３１は、原料液を収納する。収納部２３１は、原料液に対する耐性を有する材料から形成されている。収納部２３１は、例えば、ステンレスなどから形成することができる。

原料液は、繊維６となる高分子物質を溶媒に溶解したものである。高分子物質は、例えば、工業材料や生体由来材料から選ばれる生体親和性材料などとすることができる。工業材料は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ナイロン、アラミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルホン、ポリウレタンなどとすることができる。生体由来材料は、例えば、コラーゲン、プロテオグリカン、コンドロイチン硫酸プロテオグリカン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン、ケラタン硫酸プロテオグリカン、デルマタン硫酸プロテオグリカン、ヒアルロン酸、グリコサミノグリカン、フィブロネクチン、ラミニン、テネイシン、エンタクチン、エラスチン、フィブリン 、ゼラチンなどとすることができる。中でもコラーゲンは生体親和性が高く、細胞３の培養に良好な性質を示すからである。加えて、親水性が高く、培養液４と接触したシート部材２ｂと水との屈折率差が小さくなり、高い透明性を得られるからである。なお、高分子物質は、上記に例示をしたものに限定されるわけではない。

溶媒は、高分子物質を溶解することができるものであればよい。溶媒は、溶解させる高分子物質に応じて適宜変更することができる。溶媒は、例えば、水、酢酸、塩酸、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n-ブタノール、トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロ−２−プロパノール、トリフルオロ酢酸、アセトン、ベンゼン、トルエン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、ジエチルエーテル、酢酸エチル、シクロヘキサノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、などとすることができる。なお、高分子物質および溶媒は、例示をしたものに限定されるわけではない。
（供給部）
供給部２３２は、収納部２３１に収納されている原料液をノズル２２に供給する。供給部２３２は、例えば、原料液に対する耐性を有するポンプなどとすることができる。
（原料液制御部）
原料液制御部２３３は、ノズル２２に供給される原料液の流量、圧力などを制御して、新しい原料液がノズル２２の内部に供給された際に、ノズル２２の内部にある原料液がノズルの排出口から押し出されないようにする。なお、原料液制御部２３３に対する制御量は、排出口の寸法や原料液の粘度などにより適宜変更することができる。原料液制御部２３３に対する制御量は、実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。また、原料液制御部２３３は、原料液の供給の開始と、供給の停止を切り替えるものとすることもできる。原料液制御部２３３は後述する制御部２６の一部として含めることができる。
（配管）
配管２３４は、収納部２３１と供給部２３２との間、供給部２３２とノズル２２との間に設けられている。配管２３４は、原料液の流路となる。配管２３４は、原料液に対する耐性を有する材料から形成されている。
（第１電源）
第１電源２４は、ノズル２２および収集部２５の間に相対的な電位差を形成するため、電圧を印加する。ノズル２２に印加する電圧（駆動電圧）の極性は、プラスとすることもできるし、マイナスとすることもできる。ただし、ノズル２２にマイナスの電圧を印加するとノズル２２の先端から電子が放出されるので異常放電が発生しやすくなる。そのため、ノズル２２に印加する電圧の極性はプラスとすることが好ましい。

ノズル２２に印加する電圧は、原料液に含まれる高分子物質の種類、ノズル２２と収集部２５との間の距離などに応じて適宜変更することができる。例えば、第１電源２４は、ノズル２２と収集体２５との間の電位差が１０ｋＶ以上となるように、ノズル２２に電圧を印加するものとすることができる。この場合、板状のノズルとすれば、ノズルに印加する電圧は７０ｋＶ程度となる。一方、本実施の形態に係る針状のノズル２２とすれば、ノズル２２に印加する電圧を５０ｋＶ以下にすることができる。そのため、駆動電圧の低減を図ることができる。

第１電源２４は、例えば、直流高圧電源とすることができる。第１電源２４は、例えば、１０ｋＶ以上１００ｋＶ以下の直流電圧を出力するものとすることができる。
（収集部）
収集部２５は、収集体２５１、堆積調整部２５２、および第２電源２７を有する。
（収集体）
収集体２５１は、複数のノズル２２に対向して、原料液が排出される側に設けられている。本実施形態において収集体２５１は前述のケース２ａを用いることができる。ケース２ａに直接繊維６を堆積することで、細胞に影響を与える可能性がある異物の混入を減らすことができる。本実施形態において収集体２５１はステージ２８の上に載置される。

また、これとは別にシート部材２ｂを形成し、それをケース２ａの形状に合わせるように型抜き加工する方法もある。ケース部材２ａの大きさや形状が多種多様に亘る場合、生産性が向上するために好ましい。

ケース２ａに直接繊維６を堆積するか、シート部材２ｂを形成した後にケース２ａに合わせて型抜きするか、は用途や目的に応じて、適宜選択することができる。
（堆積調整部）
堆積調整部２５２は、収集体２５１を介してノズル２２と対向している。堆積調整部２５２は、導電性材料から形成されている。堆積調整部２５２は、例えば、ステンレスなどの金属から形成することができる。堆積調整部２５２の収集体２５１側の端部は尖っている。堆積調整部２５２の収集体２５１側の端部が尖っていれば、電界集中が生じ易くなる。そのため、ノズル２２と堆積調整部２５２の間に電界を形成するのが容易となる。
（第２電源）
第２電源２７は、堆積調整部２５２に電圧を印加する。第２電源２７は、ノズル２２に印加される電圧と逆極性の電圧を堆積調整部２５２に印加する。第２電源２７は、例えば、直流高圧電源とすることができる。第２電源２７は、例えば、１０ｋＶ以上１００ｋＶ以下の直流電圧を出力するものとすることができる。

ノズル２２に印加する電圧と逆極性の電圧が堆積調整部２５２に印加されると、ノズル２２と堆積調整部２５２の間にも電界が形成される。ノズル２２と収集体２５の間に形成された電界は、ノズル２２と堆積調整部２５２の間に形成された電界の影響を受けて変化する。ノズル２２の排出口の近傍にある原料液は、電気力線に沿って作用する静電力によって引き出される。そのため、ノズル２２と収集体２５１の間に形成される電界を変化させれば、繊維６を堆積させる領域を変化させることができる。すなわち、堆積調整部２５２は、ノズル２２と収集体２５１の間に形成される電界を変化させて、繊維６を堆積させる領域を変化させる。

堆積調整部２５２および第２電源２７を設ける様にすれば、堆積させたい領域に繊維６を堆積させることが容易となる。また、堆積調整部２５２および第２電源２７を設ける様にすれば、シート部材２ｂの厚みの均一化、繊維６の局所的な堆積、シート部材２ｂに形成されたピンホール等の開口部分の補修、繊維６の配向性の制御などを行うことができる。

また、堆積調整部２５２に印加される電圧を制御することで、ノズル２２と堆積調整部２５２の間に形成される電界、ひいては、ノズル２２と収集体２５１の間に形成される電界を制御することができる。

また、堆積調整部２５２を移動させる駆動装置を設けることができる。堆積調整部２５２を移動させる様にすれば、電界の制御がより容易となる。なお第１電源２４、第２電源２７は１つの電源で共用することもできる。

なお、繊維６の堆積が終わった後、電源がアースにつながっているので、このアースを通じて堆積調整部２５２に電子が供給されることになり、自然放電も併せて除電される。帯電量が大きい場合は導電体に接触させ帯電を逃がす方法を併用しても良い。
（制御部）
制御部２６は、供給部２３２、原料液制御部２３３、第１電源２４、電源２７の動作を制御する。制御部２６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを備えたコンピュータとすることができる。
〔電界紡糸装置の作用〕
次に、電界紡糸装置２１の作用について説明する。原料液は、表面張力によりノズル２２の排出口の近傍に留まっている。

電源２４は、ノズル２２に電圧を印加する。すると、ノズル２２の排出口の近傍にある原料液が所定の極性に帯電する。

ノズル２２と収集体２５１の間に電界が形成される。そして、電気力線に沿って作用する静電力が液体の表面張力より相対的に大きくなると、ノズル２２の排出口の近傍にある原料液が静電力により収集体２５１に向けて引き出される。引き出された原料液は、引き伸ばされ、原料液に含まれる溶媒が揮発することで繊維６が形成される。繊維６が収集体２５１の上に堆積することで、シート部材２ｂが形成される（図２のＳ２）。また、堆積調整部２５２に印加する電圧、および堆積調整部２５２の収集体２５１に対する相対的な位置関係の少なくともいずれかを制御することで、繊維６を堆積させる領域を変化させることができる。
（シート部材）
ノズル２２に印加する電圧、ノズル２２への原料液の供給速度、原料液に含まれる高分子の種類と濃度、溶媒の種類、ノズル２２と収集体２５１との距離の少なくともいずれかを制御することで、シート部材２ｂを構成する繊維６の平均直径は、０．０５μｍ以上、１０μｍ以下とすることができる。シート部材２ｂに含まれる繊維６の平均直径は、例えば、シート部材２ｂの表面の電子顕微鏡写真を撮影し、電子顕微鏡写真により確認されたランダムに１００本の繊維６の直径寸法を平均することで求めることができる。

さらに、ノズル２２から引き出された原料液に含まれる溶媒の揮発を抑えることで、シート部材２ｂに、太い繊維６を含ませることができる。これによって繊維６同士の溶着を促し、繊維同士の密着性を高めることができる。繊維同士の密着性を高めれば、例えばシート部材が培養液を含んだ場合の厚み増加を抑制することができる。これにより、例えば、受光部のセンサ感度が著しく低い、細胞の発光量が乏しい場合などにも明瞭に観察することが適う。また、太い繊維の形状を、平たいリボン状、ヒダ状、枝分かれ状、ビーズ状などにすることができる。これによって、シート部材に含まれる繊維同士の平面方向の溶着効果を効率的に得たり、シート部材の過度な厚み増大を抑制したり、シート部材に適度な空隙構造を付与することができる。太い繊維６の幅（繊維径であり得る）は、例えば６μｍ以上２０μｍ以下とすることができる。シート部材２ｂに含まれる太い繊維６の存在比率は、例えば、シート部材２ｂの表面の電子顕微鏡写真（例えば走査型電子顕微鏡写真）を撮影し、電子顕微鏡写真により確認されたランダムに１００本の繊維６の幅（直径寸法であり得る）のうち、６μｍ以上の繊維６の本数を全体の繊維の本数で除することで求めることができる。太い繊維６の比率は、１％以上７０％未満とすることが望ましい。さらに望ましくは５％以上６０％以下がよい。１％未満では、繊維６同士の密着効果を充分に得られない。７０％以上では、シート部材に充分な空隙を与えられない。シート部材に充分な空隙を与えるため、６μｍ以上２０μｍ以下の繊維の比率が、１％以上７０％未満とすることがより望ましい。当該比率のさらに望ましい範囲は５％以上６０％以下である。なお、原料液から溶媒が揮発するのを抑制するのは、例えば、溶媒の種類、原料液中の高分子の濃度により調整可能である。

ここで、繊維の幅の測定方法の詳細を以下に記載する。例えば株式会社キーエンスのデジタルマイクロスコープを用いてシート部材の表面を観察し、３次元画像を得る。次いで、画像解析により、繊維１本ずつについて、繊維の長さ方向を決定する。繊維の長さ方向に垂直な、繊維の端から端までの距離を平行線で測定した場合の平均値を求め、この値を繊維の長さ方向に垂直な幅とする。繊維１本全体を観察できるレンズと観察倍率を選択し、必要に応じてＸＹステージを利用した画像連結機能を用いることができる。デジタルマイクロスコープとしては、例えば、株式会社キーエンス製ＶＨＸ−６０００を用いることができる。

ノズル２２に印加する電圧、ノズル２２への原料液の供給速度、原料液に含まれる高分子の種類と濃度、溶媒の種類、ノズル２２と収集体２５１との距離の少なくともいずれかを制御することで、シート部材２ｂの表面粗さを、算術平均高さ０．１μｍ≦Ｓａ≦５μｍ、最大高さ１μｍ≦Ｓｚ≦９０μｍとすることができる。ここで、算術平均高さＳａは、表面の平均面に対して、各点の高さの差の絶対値の平均を表す。最大高さＳｚは、表面の最も高い点から最も低い点までの距離を表す。シート部材２ｂがこのようなミクロンオーダの表面粗さを有することで、細胞が接着しやすい凹凸のある表面構造を提供できる。シート部材２ｂの表面粗さは、例えばキーエンスのデジタルマイクロスコープを用いて観察し、無作為に選択した５箇所の３次元画像を得る。測定倍率は、１０００倍とし、１箇所の観察範囲は、０．０８４ｍｍ²とする。この３次元画像について画像解析を行うことにより、算術平均高さＳａおよび最大高さＳｚを求められる。デジタルマイクロスコープとしては、例えば、株式会社キーエンス製ＶＨＸ−６０００を用いることができる。

ノズル２２から引き出された原料液に含まれる溶媒の揮発を抑えることで、検出部１とシート部材２ｂに含まれる繊維６の一部を結着させることができる。結着部位を設けることで、検出部１からのシート部材２ｂの剥離を防止することができる。結着部位の確認方法としては、例えば粘着テープでシート部材２ｂを剥離した後の検出部１の表面を電子顕微鏡で観察することで確認できる。粘着テープとしては、例えば、アクリル系粘着剤の紙粘着テープを使用できる。
〔検出部〕
上記のように作製したセル２の中のシート部材２ｂに細胞３を載置し（図３のＳ３）、これを培養液に浸して所定の温度や時間などの条件下で細胞３を培養することにより作製される（図３のＳ４）。こうして細胞が培養されたセルを直接そのまま検出部１の上に載置することで、セル２のケース２ａの底面を通して直接細胞の状態を検出することが可能である。

検出部はレンズ群と受光部とを有する。レンズ群はセルを透過した光を受光部に導く役割をする。レンズ群は焦点式のレンズでも非焦点式のレンズでも良く、目的に応じて使い分けることができる。レンズ群としてはマイクロレンズアレイが例示される。

受光部は、レンズ群を透過した光を受光できるセンサである。受光部として、例えばＣＭＯＳセンサが例示される。
〔細胞検出方法〕
上記のように細胞３を培養したセル２を検出部１の上に載置して検査対象となる細胞３を観察することもできるが、よりよく観察するために、培養した細胞３と特定の反応を示す試薬５を滴下して観察しても良い（図３のＳ５）。こうすることにより目的に応じた観察をより正確に行うことが可能となる。例えば、培養後の細胞３に生細胞と死細胞を判定する試薬を滴下する、特定遺伝子の発現を可視化するためのルシフェラーゼ等の発光酵素遺伝子をレポーターとして含むレポーターベクターＤＮＡを導入し発光基質を滴下することで特定の性質をもつ細胞の判別性能を向上させることができる（図２のＳ６）。

例えば、生細胞を観察する場合には試薬としてカルセインを添加し、４９０ｎｍの波長で励起することで、５１５ｎｍの波長の光を観察することが可能となり、細胞の判別をより向上させることができる。
［試薬の一例］
ある一例では、試薬５は、細胞の活性に応じて信号を産生する物質を含む。細胞の活性に応じて信号を産生する物質は、キャリアによって外套され得る内包物質であり得る。ある一例では、細胞の活性に応じて信号を産生する物質によって、細胞において測定対象を含む成分が生成される。細胞の活性に応じて信号を産生する物質（内包物質）は、生体分子を認識する分子、タンパク質、抗体、酵素、核酸、ベクターＤＮＡ、プラスミド、タンパク質染色剤及びＤＮＡ染色剤の少なくとも一つを含み得る。また、キャリアは、生体由来性分子、生体適合性分子、生体分解性分子、脂質分子及びポリマーの少なくとも１つを含み得るとともに、キャリアの具体例として、リポソームが挙げられる。また、試薬５には、細胞において生成された測定対象を含む成分と反応することにより発光を生じさせる基質（発光基質）が含まれ得る。
［検出の具体例］
以下、前述の検査デバイスを用いた検出の具体例について説明する。図４は、検出の一例を示す。図４の一例では、セル２のケース２ａ内に反応場２ｃが形成され、反応場２ｃにおいてケース２ａの底面上にシート部材（シート）２ｂが配置される。そして、シート部材２ｂ上に、細胞３が載置され、反応場２ｃにおいて細胞３は培養液４に浸される。そして、反応場２ｃに試薬５を滴下するにより、細胞３の活性に応じて信号を産生する物質によって、細胞３において測定対象となる成分が生成され、生成された成分と試薬５に含まれる成分との反応等によって、反応場２ｃにおいて発光反応が生じる。そして、検出部１は、反応場２ｃで発光した光を受光する（矢印Ａ１）。すなわち、反応場２ｃにおいて発光した光は、シート部材２ｂを透過し、検出部１に導光される。ある一例では、検出部１は、プレートリーダー等の分光光度計を備え、所定の時間の間に受光した光子量を検出する。これより、検出部１は、反応場２ｃでの発光強度（発光量）を検出する。

図４の一例のケース２ａでは、少なくとも反応場２ｃと検出部１の間に配置される部位は、光透過性を有する材料から形成される。また、図４の一例では、検査デバイスに、プロセッサ及び記憶媒体等を備える処理装置７が設けられる。処理装置７のプロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を含む。図４の一例では、処理装置７は、検出部１での検出結果を取得する。そして、処理装置７は、取得した検出結果に基づいて反応場２ｃでの発光強度について判断したり、取得した検出結果を検査者等に画像表示等によって告知したりする。

また、ある一例では、検出部１は、ＣＭＯＳセンサまたはカメラ等を備え、前述のように発光している状態での反応場２ｃの画像を取得する。すなわち、反応場２ｃの画像が、光学特性として、検出部１によって検出される。この場合、処理装置７は、検出部１が取得した反応場２ｃの画像に基づいて判断処理を行ったり、検出部１が取得した画像を画面表示等したりする。

図５は、検出の図４の一例とは別の一例を示す。図５の一例でも、シート部材２ｂ上に、細胞３が載置され、反応場２ｃにおいて細胞３は培養液４に浸される。そして、反応場２ｃに試薬５を滴下するにより、細胞３において測定対象となる成分が生成される。ただし、図５の一例では、光源８が設けられ、光源８から反応場２ｃに向かって照射される。そして、反応場２ｃに照射された光は、反応場２ｃ（シート部材２ｂ）を透過し、反応場２ｃを透過した光は、検出部１によって受光される（矢印Ａ２）。図５の一例のケース２ａでは、少なくとも反応場２ｃと光源８との間に配置される部位、及び、反応場２ｃと検出部１の間に配置される部位は、光透過性を有する材料から形成される。

ある一例では、光源８から照射された光の波長スペクトルが、生成された成分（発現した成分）によって、反応場２ｃにおいて変化する。そして、検出部１は、反応場２ｃにおいて波長スペクトルが変化した光を、受光する。そして、検出部１及び処理装置７での処理により、反応場２ｃを透過する際の光の波長の変化量が、検出される。別のある一例では、光源８から照射された光が、生成された成分によって、反応場２ｃにおいて減衰する。そして、検出部１は、反応場２ｃにおいて減衰した光を、受光する。そして、検出部１及び処理装置７での処理により、反応場２ｃを透過する際の光の減衰量が、検出される。すなわち、反応場２ｃを透過する際の光の強度の変化量が、検出される。なお、図５の一例では、検出部１は、光学特性に関するパラメータを検知する光学センサ、及び、反応場の画像を取得するＣＭＯＳセンサ等の画像センサのいずれかを備える。
［反応場での発光を検出する具体例］
図６Ａ乃至図６Ｄは、反応場２ｃでの発光反応の一例を示す。図６Ａ乃至図６Ｄの一例では、反応場２ｃに滴下される試薬５は、前述した細胞の活性に応じて信号を産生する物質（内包物質）５１を含み、物質５１はキャリア５２によって外套される。図６Ａに示すように、反応場２ｃに物質５１及びキャリア５２が投入されると、図６Ｂに示すように、細胞３に物質５１及びキャリア５２が取込まれる。キャリア５２は、細胞３に取込まれた後、分解する。なお、図６Ａは、物質５１及びキャリア５２が細胞３に取込まれる前の状態を示す。また、図６Ｂに示す状態では、細胞３は、反応場２ｃにおいてシート部材２ｂ上に配置され、かつ、培養液４に浸された状態で、培養される。

細胞３に物質５１が取込まれることにより、図６Ｃに示すように、細胞３の活性に応じて、細胞３においてレポーター分子５３が生成される。ある一例では、レポーター分子５３として、例えば、ルシフェラーゼが発現される。また、試薬５は、前述の基質（発光基質）５５を含む。図６Ｄに示すように、反応場２ｃに投入された基質５５は、細胞３において生成されたレポーター分子５３と反応する（矢印Ｂ１）。反応場２ｃでは、レポーター分子５３と基質５５との反応によって、発光が起こる。そして、検出部１は、レポーター分子５３と基質５５との反応によって発光した光を検出する。
図７Ａ及び図７Ｂは、図６Ａ乃至図６Ｄの一例のように反応場２ｃで発光が起こる場合のシート部材２ｂの作用を説明する。図７Ａに示すように、レポーター分子５３が生成された反応場２ｃに基質５５が投入されると、投入された基質５５の一部は、レポーター分子５３と反応する（矢印Ｂ２）。そして、レポーター分子５３と基質５５との反応によって、発光が起こる。一方、投入された基質５５の別の一部は、シート部材２ｂに吸着する（矢印Ｂ３）。前述のように繊維から形成されるシート部材２ｂの内部には、基質５５は、侵入可能であるが、細胞３及びレポーター分子５３は、侵入不可能である。このため、シート部材２ｂに吸着した基質５５は、レポーター分子５３と反応しない。すなわち、シート部材２ｂによって、シート部材２ｂに吸着した基質５５とレポーター分子５３との反応が、抑制される。

シート部材２ｂに吸着した基質５５は、図７Ｂに示すように、反応場２ｃに徐放される（矢印Ｂ４）。すなわち、シート部材２ｂに吸着した基質５５は、長時間を掛けて徐々に反応場２ｃに開放される。そして、反応場２ｃに開放された基質５５は、レポーター分子５３と反応する（矢印Ｂ５）。これにより、反応場２ｃにおいて発光が起こる。

図８は、図６Ａ乃至図６Ｄの一例のように反応場２ｃで発光が起こる場合の、検出部１によって検出される発光強度の経時的な変化の一例を示す。図８では、横軸に時間を示し、縦軸に発光強度を示す。また、図８では、反応場２ｃにシート部材２ｂが配置されていない場合の発光強度の経時的な変化を破線で示し、図７Ａ及び図７Ｂの一例のように反応場２ｃにシート部材２ｂが配置されている場合の発光強度の経時的な変化を実線で示す。

反応場２ｃにシート部材２ｂが配置されていない場合は、反応場２ｃに基質５５が投入されると、即時に、投入された基質５５の大部分が、レポーター分子５３と反応し、発光が起こる。そして、基質５５の投入直後の発光反応が終了すると、反応場２ｃにおいて、基質５５とレポーター分子５３の反応がほとんど発生しなくなり、発光がほとんど発生しなくなる。したがって、図８に示すように、シート部材２ｂが反応場２ｃに配置されない場合は、基質５５の投入直後に、発光強度が最大になり、発光強度がピーク値になる。そして、発光強度がピーク値になった後は、急激に発光強度が減少する。

一方、反応場２ｃにシート部材２ｂが配置される場合は、前述のように、投入された基質５５の一部がシート部材２ｂに吸着し、シート部材２ｂに吸着した基質５５のレポーター分子５３との反応が抑制される。このため、シート部材２ｂが配置される場合は、シート部材２ｂが配置されない場合に比べ、基質５５の投入直後の発光強度は、低くなる。そして、シート部材２ｂが配置される場合は、シート部材２ｂが配置されない場合に比べ、発光強度のピーク値（最大値）は、低くなる。

ただし、シート部材２ｂが配置される場合は、シート部材２ｂに吸着した基質５５は、反応場２ｃに徐放され、反応場２ｃに開放された基質５５は、レポーター分子５３と反応する。このため、シート部材２ｂが配置される場合は、シート部材２ｂが配置されない場合に比べ、発光が長時間継続する。そして、シート部材２ｂが配置される場合は、発光強度がピーク値になった後も、発光強度が緩やかに減少する。

また、シート部材２ｂが配置される場合は、前述のように基質５５の一部がシート部材２ｂに吸着する。このため、シート部材２ｂが配置される場合は、シート部材２ｂが配置されない場合に比べて、発光が起こっている状態における反応場２ｃでの基質５５の濃度が、低くなる。反応場２ｃでの基質５５の濃度が低くなることにより、シート部材２ｂが配置される場合は、シート部材２ｂが配置されない場合に比べて、基質５５に対する発光量子収率が高くなる。すなわち、シート部材２ｂが配置される場合は、シート部材２ｂが配置されない場合に比べて、１つの基質５５当たりの発光確率が高くなる。基質５５に対する発光量子収率が高くなることにより、シート部材２ｂが配置される場合は、シート部材２ｂが配置されない場合に比べて、発光開始から発光終了までの正味の発光量が、大きくなる。

前述のように、シート部材２ｂは、基質５５を吸着可能及び徐放可能である。そして、基質５５の一部のシート部材２ｂへの吸着、及び、シート部材２ｂに吸着した基質５５の徐放によって、発光が長時間継続するとともに、正味の発光量が大きくなる。したがって、反応場２ｃにシート部材２ｂを配置することにより、反応場２ｃで発光した光を検出部１で長時間受光することが可能になり、検出部１等を用いて光学特性に関する検出を長時間行うことが可能になる。そして、発光した光を検出部１が受光する時間（露光時間）を長くすることにより、検出部１での正味の受光量が大きくなるため、検出部１において光学特性が高感度で検出される。検出部１において高感度で検出が行われることにより、検査デバイスを用いた検査精度が向上する。

ある一例では、検出部１及びは処理装置７によって、所定の積算時間の間における反応場２ｃでの発光強度の積算値が、検出される。この場合、検出部１及び処理装置７は、所定の積算時間の間に検出部１が受光した光子量を、発光強度の積算値として検出してもよい。また、検出部１及び処理装置７は、所定の積算時間の間において、所定の間隔ごと（例えば１秒ごと）に検出部１が受光した光子量を検出してもよい。この場合、検出部１及び処理装置７は、所定の間隔ごとに検出した光子量の合計値を、発光強度の積算値として算出する。なお、ある一例では、所定の積算時間は、３秒以上６０分以下のいずれかの時間である。

前述のように、シート部材２ｂが反応場２ｃに配置される場合、発光が長時間継続するとともに、正味の発光量が大きくなる。このため、発光強度の積算値を光学特性に関するパラメータとして検出部１等を用いて検出することにより、さらに高感度での検出が行われる。
［反応場を透過した光を検出する具体例］
図９Ａ乃至図９Ｃは、反応場２ｃを透過した光を検出する一例を示す。図９Ａ乃至図９Ｃの一例では、反応場２ｃに滴下される試薬５は、前述した細胞の活性に応じて信号を産生する物質（内包物質）５１Ａ，５１Ｂを複数種含み、複数種の物質５１Ａ，５１Ｂは、キャリア５２によって外套される。図９Ａに示すように、反応場２ｃに物質５１Ａ，５１Ｂ及びキャリア５２が投入されると、図９Ｂに示すように、細胞３に物質５１Ａ，５１Ｂ及びキャリア５２が取込まれる。キャリア５２は、図６Ａ乃至図６Ｄの一例と同様に、細胞３に取込まれた後、分解する。なお、図９Ａは、物質５１Ａ，５１Ｂ及びキャリア５２が細胞３に取込まれる前の状態を示す。

細胞３に物質５１Ａが取込まれることにより、図９Ｃに示すように、細胞３においてレポーター分子５３Ａが生成される。また、細胞３に物質５１Ｂが取込まれることにより、細胞３においてレポーター分子５３Ａとは種類の異なるレポーター分子５３Ｂが生成される。したがって、図９Ａ乃至図９Ｃの一例では、複数種のレポーター分子５３Ａ，５３Ｂが生成される。ある一例では、レポーター分子５３Ａ，５３Ｂとして、互いに対して種類の異なる蛍光タンパク質が発現する。

図９Ａ乃至図９Ｃの一例では、光源８等から反応場２ｃに励起光が照射される（矢印Ｃ１）。細胞３において生成されたレポーター分子５３Ａに励起光が照射されることにより、反応場２ｃにおいて蛍光が生じる。また、細胞３において生成されたレポーター分子５３Ｂに励起光が照射されることにより、反応場２ｃにおいてレポーター分子５３Ａとは別の色（別の波長）の蛍光が生じる。ある一例では、レポーター分子５３Ａは、励起光によって緑色の蛍光を生じさせる蛍光タンパク質であり、レポーター分子５３Ｂは、励起光によって赤色の蛍光を生じさせる蛍光タンパク質である。検出部１は、レポーター分子５３Ａ，５３Ｂによって生じた蛍光を受光する（矢印Ｃ２）。

前述のように、レポーター分子５３Ａ，５３Ｂのそれぞれは、励起光を吸収することにより、蛍光を生じさせる。そして、反応場２ｃに照射される励起光に対して、検出部１が受光する蛍光は、波長が変化する。すなわち、反応場２ｃに照射された光は、反応場２ｃを透過する際に、波長スペクトルが変化する。検出部１は、蛍光を受光することにより、反応場２ｃを透過する際の光の波長スペクトルの変化量を検出する。そして、検出部１及び処理装置７等は、波長スペクトルの変化量の検出結果等に基づいて、レポーター分子５３Ａ，５３Ｂのそれぞれによる蛍光の強度を検出し、細胞３における複数種のレポーター分子５３Ａ，５３Ｂのそれぞれの発現度合い、及び、細胞３における複数種のレポーター分子５３Ａ，５３Ｂの比率等を分析する。
（実施形態の変形例）
上記実施形態においては、セル２と検出部が別々の形態を示したが、これに限られるものではない。具体的には、ケース２ａの底面に検出部１が最初から一体化されていて、これにシート部材２ｂを形成する形態も考えられる。これらは検出対象の態様や検出に必要な解像度等に応じて適宜使い分ければよい。

また、前述の実施形態等では、ケース２ａの底面等の検出部１上にシート部材２ｂが敷かれる（配置される）が、これに限るものではない。図１０に示すある変形例では、ケース２ａの底面上にシート部材２ｂは敷かれず、ケース２ａの底面上に直接的に細胞３が載置される。本変形例でも、反応場２ｃにおいて、細胞３は、培養液４に浸される。本変形例では、シート部材２ｂの代わりに、シート部材２ｂを微小に分割することにより形成される多数のシート片２ｂ１が用いられる。そして、本変形例では、基質５５等が溶解された試薬５の溶液に、多数のシート片２ｂ１が分散される（撹拌される）。そして、多数のシート片２ｂ１が分散された試薬５の溶液が、反応場２ｃに滴下される。

本変形例でも、図６Ａ乃至図６Ｄ等の一例と同様に、細胞３において発現したレポーター分子５３と試薬５に含まれる基質５５との反応によって、反応場２ｃにおいて発光が起こる。また、本変形例では、シート片２ｂ１は、前述の実施形態等のシート部材２ｂと同様に、反応場２ｃに投入された基質５５の一部を吸着する。そして、シート片２ｂ１は、吸着した基質５５を徐放する。このため、本変形例でも、図７Ａ及び図７Ｂ等の一例と同様に、反応場２ｃでの発光が長時間継続するとともに、発光開始から発光終了までの正味の発光量が大きくなる。
また、前述の実施形態等では、シート部材２ｂ等のシートに基質５５が吸着するが、これに限るものではない。ある変形例では、細胞の活性に応じて信号を産生する物質（内包物質）５１、キャリア５２及びレポーター分子５３のいずれかが、基質５５の代わりに、又は、基質５５に加えて、シートに吸着してもよい。この場合、シートに吸着した物質５１、キャリア５２及びレポーター分子５３等のいずれかは、徐放される。

また、前述の実施形態等では、細胞３において生成された物質との反応による発光量、細胞３において生成された物質による光の波長スペクトルの変化量、及び、細胞３において生成された物質による光の減衰量等のいずれかを、検出部１が検出するとともに、細胞３において生成された物質を測定対象として検査が行われるが、これに限るものではない。すなわち、細胞において生成された物質以外の物質を測定対象として、前述の検査デバイスと同様の検査デバイスが用いられてもよい。

ある変形例では、ＡＴＰ（アデノシン三リン酸）を測定対象として検査を行い、サンプルに含まれるＡＴＰを定量分析する。ＡＴＰは、エネルギーを要する生物体の反応素過程で使用される物質であり、食品等の微生物検査の指標となる。本変形例では、光透過性を有する材料から形成される基板上に反応場２ｃが形成され、反応場２ｃでは、基板上にシート部材２ｂが配置される。そして、基板に対して、反応場２ｃとは反対側に、検出部１が配置される。

検査においては、基質（発光基質）５５であるルシフェリン、及び、ＡＴＰが含まれるサンプルを、反応場２ｃに滴下する。そして、ルシフェラーゼを反応場２ｃに滴下する。これにより、ルシフェラーゼを酵素（触媒）としてルシフェリンとＡＴＰとが反応し、反応場２ｃにおいて発光が起きる。そして、検出部１は、反応場２ｃで発光した光を受光する。

本変形例では、シート部材２ｂは、反応場２ｃに投入されたルシフェリン（基質５５）の一部を吸着する。そして、シート部材２ｂは、吸着したルシフェリンを徐放する。このため、本変形例でも、図７Ａ及び図７Ｂ等の一例と同様に、反応場２ｃでの発光が長時間継続するとともに、発光開始から発光終了までの正味の発光量が大きくなる。

また、別のある変形例では、ＡＴＰの定量分析の変形例と同様の反応場２ｃ及び検出部１を用いて、サンプルに含まれる酸化補助剤を測定対象として検査を行い、酸化補助剤を定量分析する。ある一例では、サンプルは血液であり、測定対象となる酸化補助剤は、金属イオン及び抗酸化性有機分子等のいずれかである。

検査においては、基質５５であるルミノールを、反応場２ｃに滴下する。そして、過酸化水素等の活性酸素種、及び、サンプルを反応場２ｃに滴下する。これにより、サンプルに含まれる酸化補助剤を触媒としてルミノールと活性酸素種とが反応し、反応場２ｃにおいて発光が起きる。そして、検出部１は、反応場２ｃで発光した光を受光する。

本変形例では、シート部材２ｂは、反応場２ｃに投入されたルミノール（基質５５）の一部を吸着する。そして、シート部材２ｂは、吸着したルミノールを徐放する。このため、本変形例でも、図７Ａ及び図７Ｂ等の一例と同様に、反応場２ｃでの発光が長時間継続するとともに、発光開始から発光終了までの正味の発光量が大きくなる。
〔実施例〕
（実施例１）
シート部材をナノインプリンティングの樹脂、ポリウレタン、コラーゲンとしたシート部材２ｂを作製し、細胞の生着率を観察した。ポリウレタンおよびコラーゲンは前述のエレクトロスピニング法を用いて、ガラス基板をステージとして作製した。その特徴を表１に、細胞生着率の結果を図１１に示す。シート部材の幅は全て１８ｍｍとした。

（実施例２）
特定遺伝子を発現する細胞の判別を目的として、上記実施例１で用いたシート部材Ｎｏ２を配置したセルにＭＣＦ７を播種し、サイトメガロウイルスプロモーターにＮａｎｏＬｕｃ遺伝子を連結したレポーターベクターＤＮＡ（Ｐｒｏｍｅｇａ）を細胞に導入して２４時間培養した後、同セルを検査デバイスにて観察した。その結果を図１２Ａ及び図１２Ｂに示す。図１２Ａのように明視野像ではすべての細胞が同様に観察できるが、遺伝子発現を可視化したことにより、特定遺伝子が発現している細胞が発光する画像が得られ（図１２Ｂ）特定の性質をもつ細胞の区別がつきやすくなることが判明した。
（実施例３）
材料をコラーゲンとしたシート部材２ｂを作製し、細胞の生着と発光細胞の判別性能を評価した。シート部材２ｂは前述のエレクトロスピニング法を用いて作製した。幅６μｍ以上２０μｍ以下の太い繊維の存在比率を求めた。シート部材Ｎｏ．５〜２３を配置したセルにＭＣＦ７を播種し、サイトメガロウイルスプロモーターにＮａｎｏＬｕｃ遺伝子を連結したレポーターベクターＤＮＡ（Ｐｒｏｍｅｇａ）を細胞に導入して２４時間培養した後、同セルを検査デバイスにて観察した。細胞の生着は、培養前後で細胞数を比較し、×（０〜９％）、△（１０〜７９％）、〇（８０〜１１９％）、◎（１２０％〜）の４段階で評価した。発光細胞の判別は、明視野で観察される細胞数に対して暗視野で観察される発光細胞の比率で、×（不可：０〜１％）、△（可：２〜２９％）、〇（３０〜５９％）、◎（６０％〜）の４段階で評価した。結着部位の有無は、アクリル系粘着剤の紙粘着テープでシート部材を剥離した後のステージの表面を電子顕微鏡で観察し、ステージの表面にシート部材の一部が残留していた場合に「有」と判定した。シート部材Ｎｏ．５〜２３の特徴と評価結果を表２に示す。

シリコーンケースに固定されたシート部材Ｎｏ．２を、接触式膜厚計（ミツトヨ製デジマチックインジケータＩＤ−Ｈ、フラット端子Φ１０）を用いてシート部材の厚みを測定した結果、６μｍであった。シート部材Ｎｏ．１４とＮｏ．１５の端部を、株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープＶＨＸ５０００によって２５０倍で観察し、３次元画像を取得し、ＣＭＯＳセンサとシート部材平坦部の段差を測定した結果、シート部材の厚みは２７μｍと２０μｍであった。シート部材Ｎｏ２１とＮｏ．２２の表面を、株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープＶＨＸ５０００によって１０００倍で観察し、３次元画像を取得し、株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープＶＨＸ６０００によってＣＭＯＳセンサからの最大高さＳｚを求めることでシート部材の厚みを測定した結果、９μｍと５μｍであった。

表２の結果から、シート部材において、（ａ）幅を９０ｍｍ以下、高さを１５０μｍ以下にするか、（ｂ）シート部材を構成する繊維の平均直径を０．０５μｍ以上１０μｍ以下にするか、（ｃ）幅６μｍ以上の繊維の比率を１％以上７０％未満にするか、（ｄ）算術平均高さ０．１μｍ≦Ｓａ≦５μｍ、最大高さ１μｍ≦Ｓｚ≦９０μｍとなる表面粗さを有するか、（ａ）〜（ｄ）の少なくともいずれかを満たすことにより、細胞の生着が８０％以上で、かつ発光細胞の判別が可能になると言える。また、Ｎｏ５，６，８〜１０，１４，１５とＮｏ７，１１〜１３，１６〜２３との比較により、シート部材に幅６μｍ以上の繊維を含ませることでシート部材と検出部表面の結着が促されることがわかる。
（実施例４）
前述のシート部材２ｂ及びシート片２ｂ１等のシートが、基質（発光基質）を吸着することについて、検証した。検証では、検出部として、プレートリーダー（ルミノメーター）を用い、プレートリーダー上に形成されるケース内に反応場を形成した。そして、細胞としてはＭＣＦ７を用い、リポソームで外套された発光検出用のプラスミドを細胞に投与した。そして、プラスミドを細胞に投与してから１時間後に、細胞をケース内の反応場に載置した。ここで、反応場では、ケースの底面上にシート部材は敷かれず、細胞は、ケースの底面上に直接的に、すなわち、プレートリーダー上に直接的に載置した。また、反応場では、載置された細胞を培養液に浸し、細胞を培養した。前述のようにして、検証では、プラスミドを細胞に投与してから１時間後に、細胞を反応場に播種した。そして、細胞を播種後、２４時間反応場において細胞を培養した。

検証では、反応場で２４時間細胞を培養した後、条件Ｘ１〜Ｘ３のそれぞれで、基質（発光基質）が溶解した溶液を反応場に滴下し（添加し）、反応場において発光を生じさせた。基質としては、一過性発光基質を用いた。そして、プレートリーダーにおいて、発光した光を受光し、発光した光の光学特性を検出した。検証では、基質が溶解した溶液を滴下した時点から６０秒間の間においてプレートリーダーが受光した光子量を、発光強度として検出した。したがって、１回の検出においてプレートリーダーが受光する時間（露光時間）は、６０秒とした。

図１３Ａは、条件Ｘ１において反応場に滴下した溶液を示し、図１３Ｂは、条件Ｘ２において反応場に滴下した溶液を示し、図１３Ｃは、条件Ｘ３において反応場に滴下した溶液を示す。図１３Ａに示すように、条件Ｘ１では、基質５５が溶解した溶液にシート片２ｂ１等のシートを投入しなかった。そして、溶液の一部を汲取るとともに、汲取った溶液を反応場に滴下した。このため、条件Ｘ１では、反応場にシートが投入されなかった。

また、条件Ｘ２では、基質５５が溶解した溶液に、多数のシート片２ｂ１を投入した。シート片２ｂ１は、図１０の一例でも前述したように、シート部材２ｂを微小に分割することにより、形成した。また、シート片２ｂ１は、繊維の平均直径が３μｍの単膜に形成した。そして、多数のシート片２ｂ１を溶液に投入してから、溶液においてシート片２ｂ１がある程度分散されるまで（撹拌するまで）待機した後、溶液の一部を汲取った。そして、汲取った溶液を、反応場に滴下した。前述のようにして反応場に溶液が滴下されたため、条件Ｘ２では、反応場に滴下された溶液において多数のシート片２ｂ１が分散され、反応場に基質（発光基質）と一緒に多数のシート片２ｂ１（シート）が投入された。

また、条件Ｘ３では、基質５５が溶解した溶液に、シート片２ｂ２を１片投入した。シート片２ｂ２は、条件Ｘ２のシート片２ｂ１のそれぞれに比べて、大きく形成した。また、シート片２ｂ２は、シート片２ｂ１と同様に、繊維の平均直径が３μｍの単膜に形成した。そして、１片のシート片２ｂ２を溶液に投入してから、ある程度の時間が経過するまで待機した後、溶液においてシート片２ｂ２が含まれない上澄み液を汲取った。そして、汲取った上澄み液を、反応場に滴下した。前述のようにして反応場に上澄み液（溶液）が滴下されたため、条件Ｘ３では、反応場にシート片２ｂ２等のシートは、投入されなかった。

検証では、条件Ｘ１，Ｘ２で互いに対してほぼ同時に、基質５５が溶解した溶液を反応場に滴下し、条件Ｘ１，Ｘ２のそれぞれについて、溶液を滴下した時点から６０秒間の間においてプレートリーダーが受光した光子量を発光強度として検出した。この結果、条件Ｘ２での発光強度は、条件Ｘ１での発光強度に対して、７１．２％となった。したがって、条件Ｘ２では、溶液において、基質５５の一部がシート片２ｂ１に吸着し、シート片２ｂ１に吸着した基質５５と細胞において発現したルシフェラーゼとの反応が抑制されることが、実証された。

また、検証では、条件Ｘ１，Ｘ３で互いに対してほぼ同時に、基質５５が溶解した溶液を反応場に滴下し、条件Ｘ１，Ｘ３のそれぞれについて、溶液を滴下した時点から６０秒間の間においてプレートリーダーが受光した光子量を発光強度として検出した。この結果、条件Ｘ３での発光強度は、条件Ｘ１での発光強度に対して、６９．５％となった。したがって、条件Ｘ３では、基質５５が溶解した溶液にシート片２ｂ２を投入してから上澄み液を反応場に滴下するまでの間に、シート片２ｂ２によって基質５５の一部が吸着されることが実証された。
（実施例５）
前述のシート部材２ｂ及びシート片２ｂ１等のシートが、吸着した基質（発光基質）を徐放することについて、検証した。検証では、実施例４の検証と同様に、プレートリーダー上に反応場を形成した。そして、実施例４での検証と同様に、細胞としてＭＣＦ７を用い、リポソームで外套された発光検出用のプラスミドを細胞に投与した。そして、実施例４での検証と同様に、プラスミドを細胞に投与してから１時間後に、細胞を反応場に播種し、播種した細胞を反応場において２４時間播種した。そして、反応場で２４時間細胞を培養した後、実施例４の検証で前述した条件Ｘ１，Ｘ２のそれぞれで、基質（発光基質）が溶解した溶液を反応場に滴下し（添加し）、反応場において発光を生じさせた。基質としては、実施例４の検証と同様に、一過性発光基質を用いた。そして、プレートリーダーにおいて、発光した光を受光し、発光した光の光学特性を検出した。

本検証では、条件Ｘ１，Ｘ２のそれぞれについて、基質が溶解した溶液を滴下した時点から３０分経過するまでの間の１０箇所の時点で、検出を行った。これにより、溶液を反応場に滴下した時点から３０分経過するまで、継続して反応場での発光に関して観察した。溶液を滴下した時点から３０分経過するまでの間の１０箇所の時点のそれぞれの検出では、６０秒間の間においてプレートリーダーが受光した光子量を、発光強度として検出した。したがって、１０箇所の時点のそれぞれの１回の検出では、プレートリーダーが受光する時間（露光時間）は、６０秒とした。

図１４は、検証における条件Ｘ１，Ｘ２のそれぞれでの発光強度の経時的な変化を示す。図１４では、横軸に、溶液を反応場に滴下した時点からの経過時間を示し、縦軸に、発光強度を示す。また、図１４では、条件Ｘ１，Ｘ２のそれぞれについて、検出を行った１０箇所の時点での検出値をデータ点で示すとともに、条件Ｘ１，Ｘ２のそれぞれについて、１０個のデータ点又はそれら近傍を通過する近似線を示す。図１４に示すように、条件Ｘ１では、溶液を滴下した直後は発光強度が高いが、溶液を滴下した時点から５分程度経過すると、発光強度が急激に減少した。そして、溶液を滴下した時点から１５分程度経過すると、反応場において発光がほとんど発生しなくなった。

一方、条件Ｘ２では、溶液を滴下した直後は、条件Ｘ１に比べて、発光強度が低くなった。ただし、条件Ｘ２では、溶液を滴下した時点から３０分経過するまで、発光強度が緩やかに減少した。このため、条件Ｘ２では、溶液を滴下した時点から３０分近く経過した時点でも、反応場において発光が発生し、発光強度がある程度高く維持された。

以上より、条件Ｘ２では、溶液において基質の一部がシート片２ｂ１に吸着し、シート片２ｂ１に吸着した基質が反応場に徐放されることが、実証された。すなわち、シート片２ｂ１に吸着した基質は、長時間を掛けて徐々に反応場に開放されることが、実証された。

これらの少なくとも一つの実施形態又は実施例の検査デバイスは、検出部と、検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるセルと、セルの中に配置されるシート部材と、を有する。これにより、体外での培養が困難な検体細胞を高い生着率で培養し、生細胞の活性をリアルタイムで可視化する検査デバイスを提供することができる。

これらの少なくとも一つの実施形態又は実施例の検査デバイスでは、試薬は、測定対象との反応により発光を生じさせる。また、シートは、試薬を吸着し、吸着した試薬を徐放することが可能である。これにより、検出部において光学特性が高感度で検出される検査デバイスを提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、明細書中で説明した元素の一部は元素記号で記載したものもある。

Claims (25)

1. 検出部と、
   前記検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるケース、および前記ケースの中に配置されるシート部材、を有するセルと、
   を有する検査デバイス。
2. 前記検出部は
   光を集光するレンズ群と、前記レンズ群により集光される前記光を受光する受光部と、を含む画素が所定の間隔で複数個配列された固体撮像素子である
   請求項１に記載の検査デバイス。
3. 前記シート部材は生体親和性高分子の繊維を含み、前記シート部材は幅９０ｍｍ以下、高さ１５０μｍ以下である請求項１または２に記載の検査デバイス。
4. 前記シート部材は生体親和性高分子の繊維を含み、前記繊維の平均直径は、０．０５μｍ以上、１０μｍ以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査デバイス。
5. 前記シート部材は生体親和性高分子の繊維を含み、前記検出部の表面と繊維の一部が結着している請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検査デバイス。
6. 前記シート部材は生体親和性高分子の繊維を含み、前記生体親和性高分子の繊維同士の一部が溶着し合い、幅６μｍ以上の前記生体親和性高分子の繊維を１％以上、７０％未満含む請求項１乃至５のいずれか１項に記載の検査デバイス。
7. 前記生体親和性高分子はコラーゲン、プロテオグリカン、コンドロイチン硫酸プロテオグリカン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン、ケラタン硫酸プロテオグリカン、デルマタン硫酸プロテオグリカン、ヒアルロン酸、グリコサミノグリカン、フィブロネクチン、ラミニン、テネイシン、エンタクチン、エラスチン、フィブリン、ゼラチンのいずれかを含む請求項３乃至６のいずれか１項に記載の検査デバイス。
8. 前記シート部材は、算術平均高さ０．１μｍ≦Ｓａ≦５μｍ、最大高さ１μｍ≦Ｓｚ≦９０μｍとなる表面粗さをもつ請求項１乃至７のいずれか１項に記載の検査デバイス。
9. 検出部と、前記検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるケース、および前記ケースの中に配置されるシート部材、を有するセルと、を有する検査デバイスの製造方法であって、
   前記シート部材はエレクトロスピニング法により前記セル内に直接形成される工程を有する検査デバイスの製造方法。
10. 検出部と、前記検出部の上方に配置され光透過性の材料で構成されるケース、および前記ケースの中に配置されるシート部材、を有するセルと、を有する検査デバイスを用いる細胞検出方法であって、
    前記ケースの中で被検細胞群を培養する工程と、
    前記被検細胞群の特性を光学的特性として可視化しうる試薬を前記被検細胞群と接触させる工程と、
    前記光学的特性を前記検出部にて取得する工程と、
    前記光学的特性に基づいて前記被検細胞群に含まれる被検対象細胞を判別する工程と、を有する細胞検出方法。
11. 蛍光または可視光が前記被検細胞群を透過する際の受光量の変化量、または波長の変化量を前記光学的特性とする請求項１０に記載の細胞検出方法。
12. 外部からの光が照射しない状態で、前記被検細胞群から発生する受光量の変化量を前記光学的特性とする請求項１１に記載の細胞検出方法。
13. 前記試薬は生体分子を認識する分子、タンパク質、抗体、酵素、核酸、ベクターＤＮＡ、タンパク質染色剤、ＤＮＡ染色剤の少なくとも一つを含む請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の細胞検出方法。
14. 前記試薬が生体由来分子、生体適合性分子、生分解性分子のいずれかで外套されている請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の細胞検出方法。
15. 前記外套が、脂質分子またはポリマーを含む請求項１４に記載の細胞検出方法。
16. 光透過性の材料で構成される前記ケース、前記ケースの中に配置される前記シート部材と、を有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の検査デバイスに用いられる検査デバイス用セル。
17. 光透過性の材料で構成される前記ケースと、前記ケースの中に配置される前記シート部材と、を有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の検査デバイス用セルの製造方法であって、前記シート部材はエレクトロスピニング法により前記セル内に直接形成される工程を有する検査デバイス用セルの製造方法。
18. 測定対象との反応により発光を生じさせる試薬と、
    前記試薬を吸着し、吸着した前記試薬を徐放することが可能なシートと、
    前記測定対象と前記試薬との前記反応による前記発光の光学特性を検出する検出部と、
    を具備する検査デバイス。
19. 前記シートは、前記検出部上に敷かれるシート部材を備える、請求項１８に記載の検査デバイス。
20. 前記シートは、前記試薬が溶解された溶液に分散される複数のシート片を備える、請求項１８に記載の検査デバイス。
21. 前記検出部は、前記反応による前記発光の発光強度の所定の積算時間における積算値を検出する、請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の検査デバイス。
22. 前記検出部は、前記所定の積算時間を３秒以上６０分以下のいずれかの時間として、前記発光強度の前記積算値を検出する、請求項２１に記載の検査デバイス。
23. 前記試薬は、前記検出部の近傍に形成される反応場において、前記測定対象と反応し、前記発光を生じさせる、請求項１８乃至２２のいずれか１項の検査デバイス。
24. 前記シートは、生体親和性高分子の繊維を含み、
    前記繊維の平均直径は、０．０５μｍ以上１０μｍ以下である、
    請求項１８乃至２３のいずれか１項に記載の検査デバイス。
25. 試薬を吸着可能及び徐放可能なシートが配置された反応場において、前記試薬と測定対象との反応により、前記反応場において発光を生じさせることと、
    前記反応場の近傍に配置される検出部において前記反応場で発光した光を受光し、前記反応場で発光した前記光の光学特性を検出することと、
    を具備する検査方法。

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