WO2016056512A1 - 細胞捕捉デバイス - Google Patents

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WO2016056512A1
WO2016056512A1 PCT/JP2015/078211 JP2015078211W WO2016056512A1 WO 2016056512 A1 WO2016056512 A1 WO 2016056512A1 JP 2015078211 W JP2015078211 W JP 2015078211W WO 2016056512 A1 WO2016056512 A1 WO 2016056512A1
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flow path
introduction
cell
filter
liquid
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古田土　明夫
得仁 菊原
大平 小田切
正文 金友
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日立化成株式会社
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    • G01N2800/7028—Cancer

Definitions

  • the present invention relates to a cell trapping device for trapping specific cells that have entered a test solution with a filter.
  • cancers called “malignant tumors” cause serious problems in maintaining the life of living organisms when they progress.
  • various treatment methods have been studied.
  • Metastasis is caused by cancer cells invading into blood vessels or lymphatic vessels, spreading through the body via these cells, and cancer cells moving to other organs. Therefore, the measurement of the presence and amount of cancer cells in the blood is important information for predicting cancer metastasis.
  • Cancer cells circulating in a human body through such blood vessels or lymphatic vessels are called circulating tumor cells (CTC).
  • Patent Document 1 discloses a manufacturing method using a filter semiconductor technology, the shape of a cell unit housing a filter, and the structure of a flow channel for flowing blood and processing liquid. Specifically, a configuration is shown in which cancer cells are captured by flowing blood containing cancer cells into a cell unit containing a filter, and cells existing on the filter are identified as cancer cells by staining. Yes.
  • Patent Documents 2 and 3 a cell dispersion containing at least one of cancer cells and immune cells is allowed to pass through, and at least one of the cancer cells and the immune cells is subjected to physical action, chemical action and A body fluid treatment system including a cell treatment cartridge capable of imparting at least one kind of physiologically active action is disclosed.
  • Patent Document 4 discloses a microfluidic device including a polydimethylsiloxane (PDMS) upper member having a sample supply port above and below a nickel substrate having a fine through hole in a nickel substrate, and a lower member having a sample discharge port. Is disclosed.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • Patent Documents 1 to 4 when the devices described in Patent Documents 1 to 4 are used, there is a concern that the efficiency of sample processing is significantly reduced and the measurement accuracy is lowered when air is mixed into the flow path of the device. In addition, there is a concern that foreign substances in the treatment liquid accumulate on the filter and hinder cell capture.
  • the present invention has been made in view of the above, and in particular, it is possible to suppress the entry of air into the vicinity of a filter that captures cells and remove foreign substances in the liquid, and to perform processing related to cell capture with high reproducibility. It is an object to provide a possible cell trapping device.
  • a cell trapping device includes one or more introductions for introducing a test solution containing cells or a treatment solution for processing cells in the test solution into the inside.
  • a cell capturing device comprising: a housing portion that houses at least one
  • the apparatus further comprises a pretreatment section that is provided on the introduction flow path at a position separated from the connection portion with the introduction area, and is formed by a space area having a diameter larger than the diameter of the introduction flow path.
  • the pretreatment section By providing the pretreatment section in the introduction flow path, bubbles mixed in the treatment liquid flowing through the introduction flow path or the test liquid are separated and stored in the space area of the pretreatment section.
  • the specific gravity of the bubbles is smaller than that of the liquid, the separated bubbles move to the upper part of the liquid and are stored. Therefore, it is possible to suppress the supply of the processing liquid or the test liquid in which bubbles are mixed toward the vicinity of the filter disposed downstream of the pretreatment unit, and to perform the processing related to the cell capture with high reproducibility.
  • the pretreatment unit includes a second filter in which a plurality of through holes are formed in the thickness direction and the treatment liquid or the test liquid is disposed so as to pass through the through holes. be able to.
  • the pretreatment unit includes the second filter, foreign matters in the liquid can be removed, so that it is possible to perform processing related to cell capture in the filter with high reproducibility.
  • the second filter in the pretreatment unit, the effect of removing bubbles is improved, and the accuracy of the processing related to cell capture is also improved.
  • the flow path between the space region and the introduction region may be configured to pass through the outside of the housing part.
  • the structure inside the housing portion can be prevented from becoming complicated, and thus the manufacturing cost can be reduced. It becomes.
  • the end of the introduction region can be curved. By making the end of the introduction region curved, it is possible to further prevent bubbles from being stored in the introduction region 51.
  • a cell capture device capable of performing a process related to cell capture with high reproducibility.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a cell trapping apparatus including a cell trapping device according to the first embodiment.
  • the cell capture device is a device that captures cells contained in blood by filtering blood, which is a test solution, with a filter.
  • the cells captured by the filter are stained using a treatment liquid such as a staining liquid, thereby identifying the cells and counting the number of individual cells.
  • a treatment liquid such as a staining liquid
  • the test solution includes blood, lymph, and the like, and specific cells to be captured include rare cells such as CTC, circulating endothelial cells (CEC), and vascular endothelial precursor cells. (Circulating endogenous producer cells: CEP) and the like.
  • a cell capture device 100 includes a cell capture device 1 in which a filter for capturing cells is provided, and a soft tube for supplying a treatment liquid (reagent) to the cell capture device 1. And a test liquid flow path 4 made of a soft tube for supplying blood to the cell trapping device 1 is provided.
  • a plurality of processing liquid storage containers 5 in which different processing liquids (reagents) are placed are provided on the upstream side of the processing liquid flow path 3.
  • the treatment liquid to be put into the treatment liquid storage container 5 includes a staining liquid for staining cells, a washing liquid for washing cells captured by a filter, and the like for protecting cells from degeneration, alteration, decay, etc. Examples thereof include a permeation solution for allowing a fixing solution and a staining solution to permeate cells.
  • the plurality of treatment liquid storage containers 5 shown in FIG. 1 are sealed by a sealing member 5A, but this configuration is not particularly limited.
  • a hard tube 6A connected to the soft tube 6 is inserted to form individual flow paths (processing liquid flow paths). These flow paths are connected to the selection valve 8, and the processing liquid to be connected to the processing liquid flow path 3 is selected by rotating the selection valve 8, and the selected processing liquid is accommodated.
  • the hard tube 6A and the soft tube 6 inserted into the treated liquid storage container 5 and the treated liquid flow path 3 are connected.
  • the structure of 6 A of hard tubes and the soft tube 6 can be changed suitably.
  • a blood storage container 10 test solution storage container
  • the cell capture device 1 is configured to supply either one of the treatment liquid and the blood instead of supplying the treatment liquid and the blood simultaneously. Control of which of the treatment liquid and blood is supplied is switched by valves 21 and 22 attached to the treatment liquid flow path 3 and the test liquid flow path 4, respectively. For example, when supplying blood to the cell capture device 1, the valve 21 is closed and the valve 22 is opened. As the valves 21 and 22, pinch valves that pressurize and deform the soft tube to block the flow can be used.
  • the pump 24 has a structure capable of changing the flow rate of the liquid in the flow path by changing the rotation speed.
  • a peristaltic pump (peristaltic pump) that sequentially moves a peristaltic point due to pressurization on a soft tube can be used.
  • a liquid such as a processing liquid or blood flows in the direction toward the cell capturing device 1 through the processing liquid flow path 3 or the test liquid flow path 4 and is supplied to the cell capturing device 1.
  • the liquid that has passed through the cell trapping device 1 flows into the waste liquid container 16 through the discharge channel 9.
  • the cell trapping device 1 is provided with at least one pretreatment unit that performs pretreatment of the treatment solution or the test solution. Specifically, a first pretreatment unit that performs pretreatment of the treatment liquid is provided on the flow path connected to the treatment liquid flow path 3 that supplies the treatment liquid to the cell capture device 1, and blood is supplied to the cell capture device 1. A second pretreatment unit for pretreating the test liquid is provided on the flow path connected to the test liquid flow path 4 for supplying the test liquid. Details of the cell trapping device 1 will be described later.
  • control unit 30 selection means
  • the selection valve 8, the valves 21, 22, 23 and the pump 24 are driven according to instructions from the control unit 30.
  • the control unit 30 is provided with a program input function for inputting a program that enables control such as driving and stopping for each of the above-described units.
  • a drive mechanism that operates in order is added.
  • the control unit 30 selection unit selects a line through which the liquid flows, and based on the selection result, the control unit 30 gives instructions to the respective units to open and close the valve and drive the pump (liquid supply unit). Is called.
  • FIGS. 2 is an external perspective view of the cell trapping device
  • FIG. 3 is a configuration diagram from the front of the cell trapping device
  • FIG. 4 is a block diagram from the top of the cell trapping device
  • 6 is an exploded perspective view of the cell trapping device.
  • the cell trapping device 1 is configured such that a frame member 13 including a filter 11 having a plurality of through holes 12 is sandwiched between a lid member 50 and a storage member 60.
  • the lid member 50 and the storage member 60 function as a housing part.
  • the filter 11 is disposed in a space formed inside the lid member 50 and the storage member 60 when they are combined.
  • the filter 11 is made of, for example, metal, and has a plurality of through holes 12 formed in the thickness direction.
  • the size of the cell trapping device 1 is preferably such that the length of one side of the lid member 50 in a top view is 10 mm to 100 mm, more preferably 15 mm to 70 mm, and more preferably 20 mm to More preferably, it is 30 mm.
  • the thickness is preferably 2 mm to 20 mm, more preferably 3 mm to 15 mm, and even more preferably 5 to 10 mm from the viewpoint of the movable range in the height direction of the observation instrument. Note that when the cell trapping device 1 is reinforced by being sandwiched by clips or the like, the thickness does not include the thickness of the clip.
  • Examples of the material of the metal used for the filter 11 include, but are not limited to, gold, silver, copper, aluminum, tungsten, nickel, chromium, and alloys of these metals.
  • the metal may be used alone, or may be used as an alloy with another metal or a metal oxide in order to impart functionality. From the viewpoint of price or availability, it is preferable to use nickel, copper, gold, and a metal containing these as a main component, and it is particularly preferable to use a metal containing nickel as a main component.
  • the filter 57 is formed of a material mainly composed of nickel, it is preferable that the surface of nickel be plated with gold.
  • the gold plating can prevent oxidation of the filter surface, the adhesion to specific cells to be captured (for example, CTC) becomes uniform, and the reproducibility of data can be improved.
  • a non-metallic filter may be employed if the conditions are met.
  • the thickness of the filter 11 is preferably 3 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the size of the region where the through hole 12 is provided in the filter 11 (which corresponds to the region through which the test solution or the processing solution can pass) is preferably 25 mm 2 to 1000 mm 2 . More preferably 25mm 2 ⁇ 400mm 2, more preferably 25mm 2 ⁇ 250mm 2.
  • the size of the region where the through hole 12 is provided in the filter 11 exceeds 1000 mm 2 , the dead space increases. Further, if the size of the region where the through hole 12 is provided in the filter 11 is less than 25 mm 2 , the processing time becomes long, and problems such as filter blockage may occur.
  • Examples of the opening shape of the through hole of the filter 11 include an ellipse, a circle, a rectangle, a square, a rounded rectangle, and a polygon, but are not limited thereto.
  • a rounded rectangle refers to a rectangle with rounded corners. As an example of a rounded rectangle, it has two long sides of equal length and two semicircles, and a semicircular shape centered on the midpoint of the short side of the rectangle is provided outside the two short sides of the rectangle. Shape. Since the size varies depending on the type of cells to be captured, the diameter of the through hole of the filter 57 can be appropriately selected according to the type of cells to be captured.
  • the frame member 13 provided around the filter 11 is not particularly limited as long as it is a member that can maintain hermeticity when sandwiched between the lid member 50 and the storage member 60.
  • silicone rubber or the like is applied. can do.
  • a caulking agent or the like may be applied as the frame member 13 from the viewpoint of maintaining sealing performance.
  • the cell capture device 1 includes a treatment liquid side introduction flow path 31 connected to the treatment liquid flow path 3 formed of a soft tube, a test liquid side introduction flow path 41 connected to the test liquid flow path 4, and the like. Is formed. Further, the lid member 50 of the cell trapping device 1 communicates with the treatment liquid side introduction flow path 31 and the test liquid side introduction flow path 41 and is formed above the filter 11 so that the liquid is passed through the through hole 12 of the filter 11. An introduction region 51 is provided as a space for guiding. That is, in this embodiment, the “introduction channel” refers to the treatment liquid side introduction channel 31 and the test solution side introduction channel 41 provided in the cell trapping device 1 among the channels. The “treatment liquid channel” and the “blood channel” are the treatment solution channels connected to the upstream side of the treatment solution side introduction channel 31 and the test solution side introduction channel 41 of the cell trapping device 1, respectively. 3 indicates the test fluid flow path 4.
  • a first pretreatment unit 70 for pretreatment of the treatment liquid is provided on the treatment liquid side introduction channel 31 for introducing the treatment liquid.
  • a second pretreatment unit 80 for pretreatment of the test liquid is provided on the test liquid side introduction flow channel 41 for introducing the test liquid.
  • the introduction flow path upstream of the first pretreatment section 70 is referred to as a treatment liquid side introduction flow path 31A
  • the introduction flow path subsequent to the first pretreatment section 70 is referred to as a treatment liquid side introduction flow path 31B.
  • the introduction flow path upstream of the second pretreatment section 80 is a test liquid side introduction flow path 41A
  • the introduction flow path downstream of the second pretreatment section 80 is a test liquid side introduction flow path 41B.
  • the storage member 60 is formed below the filter 11 and has a central portion deeper than the peripheral portion, and discharges the liquid that has passed through the through hole 12 of the filter 11 to the outside.
  • a discharge area 61 serving as a space is provided.
  • the storage member 60 is provided with a discharge channel 91 that communicates with the discharge region 61 and is connected to the discharge channel 9 and discharges the liquid in the discharge region 61 to the outside.
  • the through-hole 12 provided in the filter 11 sandwiched between the lid member 50 and the storage member 60 has a size that prevents cells to be captured from passing through.
  • the attachment positions of the treatment liquid flow path 3, the test liquid flow path 4 and the discharge flow path 9 with respect to the cell trapping device 1 are not limited to the positions shown in FIGS. That is, the treatment liquid flow path 3 and the test liquid flow path 4 do not need to be arranged to face each other.
  • the treatment liquid flow path 3 and the test liquid flow path 3 on one of the four side surfaces constituting the cell trapping device 1 It is good also as a structure to which the to-be-tested liquid flow path 4 is connected. Moreover, it can also be set as the structure by which the process liquid flow path 3 and the test liquid flow path 4 are connected to an upper surface.
  • the attachment position of the discharge channel 9 can be changed as appropriate.
  • the mounting positions of the treatment liquid flow path 3, the test liquid flow path 4 and the discharge flow path 9 depend on the treatment liquid side introduction flow path 31, the test liquid side introduction flow path 41 and the discharge flow path 91 of the cell capture device 1. Therefore, the arrangement of the treatment liquid side introduction flow path 31, the test liquid side introduction flow path 41, and the discharge flow path 91 of the cell capture device 1 can be changed as appropriate. Further, the number of flow paths can be changed as appropriate.
  • the pretreatment unit provided in the cell trapping device 1 will be further described.
  • the pretreatment unit is provided to remove bubbles in the liquid flowing through the flow path.
  • the test solution to be measured by the cell capturing device 1 is blood or the like, it is required to accurately measure with a smaller amount of the test solution. Further, when bubbles are mixed in the test solution or the processing solution, the accuracy of the volume introduced into the device is lowered. In addition, when bubbles remain on the filter, the introduction region 51 on the filter cannot be fully utilized, and it may be difficult to appropriately capture cells in the filter 11.
  • a pretreatment unit is provided on each of the treatment liquid side introduction flow path 31 and the test liquid side introduction flow path 41, and bubbles are formed in a stage before the introduction region where the filter 11 is provided. It was set as the structure which removes. Note that the preprocessing unit is provided upstream of the introduction region where the filter 11 is provided, and is provided apart from the introduction region. That is, the pretreatment section and the introduction area are connected by a flow path having a smaller diameter than these areas. It is necessary to replace the filter and the pretreatment unit for each measurement of one test liquid.
  • the filter 11 for capturing cells inside the cell capturing device 1 by including the filter 11 for capturing cells inside the cell capturing device 1 and the pretreatment unit for pretreating the test solution or the treatment solution, the measurement of a plurality of test solutions is continuously performed. It is possible to dramatically improve the efficiency of work when performing. Further, the cell trapping device can be made more compact.
  • the first pretreatment unit 70 is formed as a spatial region formed by the lid member 50 and the storage member 60.
  • the first pretreatment unit 70 is characterized in that its diameter is larger than that of the treatment liquid side introduction flow path 31.
  • the first pretreatment unit 70 is larger than the flow path diameter of the larger flow path. The diameter is set to be large.
  • the first pretreatment unit 70 is changed according to the volume so that the bubbles can stay in the first pretreatment unit 70, and the volume of the first pretreatment unit 70 is one.
  • the volume is preferably 2 times or more of the volume of bubbles, and more preferably 5 times or more.
  • the diameter of the treatment liquid side introduction flow path 31A is 1 mm
  • the length of bubbles in the flow path may be about 1 mm to 3 mm.
  • the volume of the first pretreatment unit 70 is preferably 10 mm 3 or more.
  • the first pretreatment unit 70 it is preferable that a space region for storing bubbles is formed above the treatment liquid side introduction flow path 31B that is an outlet of the treatment liquid.
  • an upstream processing liquid side introduction flow path 31 ⁇ / b> A is provided above the first pretreatment section 70, and the processing liquid is introduced into the first pretreatment section 70 from the processing liquid side introduction flow path 31 ⁇ / b> A.
  • a processing liquid side introduction flow path 31 ⁇ / b> B is provided below the first pretreatment unit 70. That is, the processing liquid moves from the upper side to the lower side in the first pretreatment unit 70.
  • the first pretreatment unit 70 is provided at a position above the inlet to the treatment liquid side introduction flow channel 31B, the treatment liquid remains from the first pretreatment unit 70 while containing bubbles. Inflow to the side introduction flow path 31B is suppressed.
  • the inlet to the introduction region 51 of the treatment liquid side introduction flow path 31B (the outlet of the treatment liquid side introduction flow path 31B) and the first pretreatment unit 70 of the treatment liquid side introduction flow path 31A.
  • the introduction port (exit of the treatment liquid side introduction flow path 31A) has substantially the same height. Accordingly, the outlet provided in the lid member 50 side of the processing liquid side introduction flow path 31B subsequent to the first pretreatment unit 70 is higher than the inlet provided in the storage member 60 side. Therefore, the treatment liquid side introduction flow path 31B is formed by an opening that allows the storage member 60, the frame member 13, and the lid member 50 to communicate with each other (see FIG. 3).
  • the formation method of the process liquid side introduction flow path 31B is not specifically limited, For example, it manufactures by providing the structure corresponding to a flow path in the metal mold
  • the flow path may be formed by closing a part of the through hole with a plug after providing the through hole.
  • the second preprocessing unit 80 is also provided in the same manner as the first preprocessing unit 70. That is, the second pretreatment unit 80 is formed as a space region formed by the lid member 50 and the storage member 60. In addition, an outlet of the upstream test liquid side introduction channel 41A (introduction port to the second pretreatment unit) is provided above the second pretreatment unit 80, and the second from the test solution side introduction channel 41A. A treatment liquid is introduced into the pretreatment unit 80. Further, a test solution side introduction flow channel 41B is provided below the second pretreatment unit 80.
  • test solution side introduction flow path 41B An inlet to the introduction region 51 of the test solution side introduction flow channel 41B (an outlet of the test solution side introduction flow channel 41B) and an introduction port to the second pretreatment unit 80 of the test solution side introduction flow channel 41A ( The outlet of the test solution side introduction flow path 41A is substantially the same height. Therefore, in the test solution side introduction flow channel 41 ⁇ / b> B subsequent to the second pretreatment unit 80, the outlet provided on the lid member 50 side is higher than the inlet provided on the storage member 60 side. Therefore, the test solution side introduction flow path 41B is formed by an opening that allows the storage member 60, the frame member 13, and the lid member 50 to communicate with each other (see FIG. 3).
  • the arrangement and shape of the treatment liquid side introduction flow paths 31A and 31B and the test liquid side introduction flow paths 41A and 41B are the same as the arrangement of the introduction region 51 that becomes a space for guiding the liquid to the through hole 12 of the filter 11. Since it is determined by the arrangement of the first preprocessing unit 70 and the second preprocessing unit 80, it can be changed as appropriate.
  • the cell trapping device 1 is configured by overlapping the lid member 50 and the storage member 60 with the frame member 13 including the filter 11 interposed therebetween. At this time, after aligning each member, it is good also as a structure which fixes these from the outer peripheral side with a clip etc., It is good also as a structure fixed by thermocompression bonding etc. Then, the treatment liquid flow path 3, the test liquid flow path 4, and the discharge flow path 9 are connected to the treatment liquid side introduction flow path 31, the test liquid side introduction flow path 41, and the discharge flow path 91, respectively. Is attached to the cell capturing device 100.
  • the processing liquid supplied from the processing liquid storage container 5 is supplied to the introduction region 51 of the filter 11 through the first pretreatment unit 70 of the cell trapping device 1.
  • the bubbles in the processing liquid stay above the first pretreatment unit 70, the bubbles are removed from the processing liquid.
  • the treatment liquid from which the bubbles are removed passes through the treatment liquid side introduction flow path 31B in the cell trapping device 1, passes through the introduction region 51, the filter 11, and the discharge region 61, and is discharged out of the cell capture device 1 from the discharge flow passage 91.
  • the blood supplied from the blood storage container 10 is supplied to the introduction region 51 of the filter 11 through the second pretreatment unit 80 of the cell trapping device 1.
  • the bubbles in the processing liquid stay above the second pretreatment unit 80, the bubbles are removed from the processing liquid.
  • the treatment liquid from which the bubbles have been removed passes through the test solution side introduction flow channel 41B in the cell capture device 1 and passes through the introduction region 51, the filter 11 and the discharge region 61, and is discharged from the discharge flow channel 91 to the outside of the cell capture device 1. Is done.
  • the inside of each of these apparatuses and the flow path provided for connecting them are preliminarily filled with a washing solution, physiological saline, pure water, or the like. It is preferable to use it.
  • the first pretreatment unit 70 is provided on the treatment liquid side introduction flow path 31, and the second pretreatment unit 80 is provided on the test liquid side introduction flow path 41.
  • the process liquid or test liquid side which flows through the process liquid side introduction flow path 31 by the internal pressure of a process liquid or a test liquid falling temporarily.
  • Bubbles mixed in the test liquid flowing through the introduction channel 41 are separated and stored in the space region of the pretreatment unit.
  • the specific gravity of the bubbles is smaller than that of the liquid, the separated bubbles move to the upper part of the liquid and are stored.
  • the first pretreatment unit 70 and the second pretreatment unit 80 are separated from the connection portion with the introduction region where the filter 11 is provided, so that the separated bubbles Is suppressed from flowing to the introduction region 51 side, it is possible to perform the processing related to cell capture with high reproducibility.
  • the introduction region 51 and the discharge region 61 where the filter 11 is provided, the first pretreatment unit 70, and the second pretreatment unit 80 are the same casing (the lid member 50 and the housing). It is the structure accommodated in the member 60). In this case, the lengths of the treatment liquid side introduction flow path 31 and the test liquid side introduction flow path 41 can be further shortened.
  • the flow path is configured to be long, it is conceivable that the amount of liquid necessary for measurement increases as a result.
  • the pretreatment unit in which the pretreatment unit is integrated, it is possible to prevent the flow path from becoming long due to the provision of the pretreatment unit. Moreover, since the increase in the number of parts by providing a pre-processing part can be prevented, handling property also improves. Furthermore, compared with the case where the pre-processing unit is a separate configuration, the cost for providing the pre-processing unit can also be suppressed.
  • the end portion (the boundary portion between the side surfaces and the boundary portion between the side surface and the top surface) in the introduction region 51 above the filter is curved. preferable. If there are corners at these parts, bubbles may remain. Therefore, it is possible to further prevent bubbles from being stored in the introduction region 51 by making the end portion on the upper side of the introduction region 51 curved.
  • FIGS. 7 is an external perspective view of the cell trapping device
  • FIG. 8 is a configuration diagram from the front of the cell trapping device
  • FIG. 9 is a block diagram from the top of the cell trapping device.
  • 11 is an exploded perspective view of the cell trapping device.
  • the cell capture device 1A according to the second embodiment is different from the cell capture device according to the first embodiment in the following points. That is, the processing liquid side introduction flow path 31B between the first pretreatment section 70 and the introduction area 51 and the test liquid side introduction flow path 41B between the second pretreatment section 80 and the introduction area 51 are provided.
  • a foreign matter removal filter (second filter) is provided in the first pretreatment unit 70 and the second pretreatment unit 80 in that the body member is protruded outward from the lid member 50 and the storage member 60. This is different from the cell capturing device 1 according to the first embodiment.
  • the cell trapping device according to the first embodiment can realize a more compact shape because the flow path is provided inside the casing.
  • the internal flow path configuration may be complicated, the manufacturing cost may increase.
  • the cell capturing device according to the second embodiment has a configuration in which the processing liquid side introduction channel 31B and the test solution side introduction channel 41B pass through the outside of the casing unit, thereby reducing the manufacturing cost of the casing unit. Reduction is being achieved.
  • the treatment liquid side introduction flow path 31B and the test liquid side introduction flow path 41B are configured to be removable by passing through the outside, the operability is improved.
  • the treatment liquid side introduction flow path 31B and the test liquid side introduction flow path 41B protrude outward from the lid member 50 and the storage member 60.
  • the attachment positions of the treatment liquid side introduction flow path 31B and the test liquid side introduction flow path 41B (connection positions with respect to the first pretreatment section 70, the second pretreatment section 80, and the introduction area 51) are the same as those of the cell trapping device 1. is there.
  • the treatment liquid side introduction flow path 31B and the test liquid side introduction flow path 41B may be constituted by, for example, a silicone tube or the like, or may be constituted by a metal tube or the like.
  • the treatment liquid side introduction flow path 31B and the test liquid side introduction flow path 41B are made of a flexible material such as a silicone tube, for example, the treatment liquid side introduction flow path 31B and the test liquid side introduction flow path It can also be set as the structure which provides the valve mechanism etc. which press 41B from the outside. Further, the treatment liquid side introduction flow path 31 ⁇ / b> B and the test liquid side introduction flow path 41 ⁇ / b> B projecting to the outside can be configured to be removable from the casing portion constituted by the lid member 50 and the storage member 60. In this case, a configuration is adopted in which only the housing portion including the filter 11 is removed from the measuring apparatus, and the processing liquid side introduction flow path 31B and the test liquid side introduction flow path 41B are attached to the apparatus side. Is also possible.
  • the treatment liquid side introduction channel 31B can be provided outside the cell capture device 1.
  • a fluid circuit equivalent to the treatment liquid side introduction flow path 31B can be provided on the apparatus side where the cell trapping device 1 is attached.
  • the first pretreatment unit 70 and the second pretreatment unit 80 are provided with foreign matter removal filters 75 and 85, respectively.
  • the plurality of through holes that are formed in the thickness direction of the foreign matter removal filter 85 and are arranged so that the test liquid can pass are sufficiently larger than the hole diameter of the filter 11 and do not capture the cells to be captured. It is preferable that In this case, it is possible to suitably remove only the foreign matter in the test solution, and it is possible to prevent erroneous capture of the cells to be captured.
  • the foreign matter removal filter 75 arranged so that the treatment liquid passes through the plurality of through holes is not particularly limited in the hole diameter and the like, as long as the foreign matter in the treatment liquid can be removed. It is preferable that foreign matters having such a size as to interfere are removed in advance. That is, it is preferably equal to or smaller than the pore size of the filter that captures cells.
  • the metal material used for the foreign matter removing filters 75 and 85 include, but are not limited to, gold, silver, copper, aluminum, tungsten, nickel, chrome, and alloys of these metals.
  • the metal may be used alone, or may be used as an alloy with another metal or a metal oxide in order to impart functionality. From the viewpoint of price or availability, it is preferable to use nickel, copper, gold, and a metal containing these as a main component, and it is particularly preferable to use a metal containing nickel as a main component. Further, when the foreign matter removing filters 75 and 85 are formed of a material containing nickel as a main component, it is preferable that the nickel surface is gold-plated.
  • the oxidation of the filter surface can be prevented by the gold plating, the foreign matter removal performance can be maintained high. It is also preferable to coat the surface of the filter with a polymer that is harmless to cells. However, in this case, adhesion to cells is not required.
  • the first pretreatment unit 70 and the second pretreatment unit 80 can remove foreign matters. 11 can be performed with high reproducibility. Further, by providing the foreign matter removal filters 75 and 85 in the first pretreatment unit 70 and the second pretreatment unit 80, the effect of removing bubbles in the first pretreatment unit 70 and the second pretreatment unit 80 is also improved. This is considered that separation of bubbles is promoted by the foreign matter removal filters 75 and 85 when the processing liquid or the test solution passes through the foreign matter removal filters 75 and 85. Therefore, when the foreign matter removal filters 75 and 85 are provided, the effect of removing bubbles is improved, and the accuracy of processing related to cell capture is also improved.
  • the filter 11 and the foreign matter removal filters 75 and 85 are constituted by a single sheet 11A, and the frame member 13 is provided on the outer periphery of the sheet 11A (FIG. 10).
  • the filter 11 and the foreign matter removal filters 75 and 85 are configured can be changed as appropriate.
  • the sheet 11A is configured as described above, the first pretreatment unit 70, the second pretreatment unit 80, the introduction region 51, and the discharge region 61 are connected on the upper surface side or the lower surface side of the sheet 11A. It is good also as a structure which arrange
  • FIG. 12 is a view showing a modified example of the configuration of the filter portion in the cell trapping device 1.
  • a filter 11B having through-holes 12 and foreign matter removing filters 75A and 85A are provided for a frame member 13A provided with three openings for filters.
  • FIGS. 13 is a configuration diagram from the front of the cell trapping device
  • FIG. 14 is a configuration diagram from the top of the cell trapping device
  • FIGS. 15 and 16 are exploded perspective views of the cell trapping device.
  • the cell capture device 1B according to the third embodiment is different from the cell capture device according to the first embodiment in the following points. That is, it is different from the cell capturing device 1 according to the first embodiment in that the second pretreatment unit 80 is not provided.
  • the test solution side introduction flow channel 41 is directly connected to the introduction region 51 without passing through the second pretreatment unit. For this reason, the test liquid is introduced from the test liquid flow path 4 to the introduction region 51 without passing through the second pretreatment unit or the like.
  • the pretreatment is not necessary for the test solution because air bubbles are sufficiently removed.
  • the second pretreatment unit is not provided as in the cell trapping device 1B, the flow path can be further shortened, and the amount of the test solution used can be reduced.
  • a pretreatment unit may be provided only on a part of the introduction channels. Even in such a case, since the bubbles from the liquid that has passed through the pretreatment unit can be removed, reproducibility can be improved with respect to cell capture.
  • the cell capture device which concerns on this invention is not limited to the above, A various change can be performed.
  • the case where the cell capturing device 1 is configured by the lid member 50 and the storage member 60 has been described.
  • the shape of the casing unit configured by the lid member 50 and the storage member 60 is appropriately changed. can do.
  • the number of introduction flow paths should just be one or more, and is not specifically limited.
  • a valve or the like may be further provided on the treatment liquid side introduction flow path, the test liquid side introduction flow path, and the discharge flow path of the cell trapping device 1 to control the liquid flow in the device.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cell capture device 5 ... Processing liquid storage container, 10 ... Blood storage container (test liquid storage container), 11 ... Filter, 31 ... Processing liquid side introduction flow path, 41 ... Test liquid side introduction flow path, 50 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Lid member 51 ... Introduction
  • acquisition apparatus 5 ... Processing liquid storage container, 10 ... Blood storage container (test liquid storage container), 11 ... Filter, 31 ... Processing liquid side introduction flow path, 41 ... Test liquid side introduction flow path, 50 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Lid member 51 ... Introduction
  • acquisition apparatus 5

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Abstract

　細胞を含む被検液又は被検液中の細胞を処理するための処理液を内部に導入するための１以上の導入流路と、被検液又は処理液を外部に排出するための排出流路と、複数の貫通孔が厚み方向に形成されて、導入流路と排出流路との間の流路上に被検液又は処理液が該貫通孔を通過するように配置されたフィルタと、導入流路と排出流路との間の流路上にあってフィルタと導入流路の間に形成される導入領域と、フィルタと排出流路との間に形成される排出領域と、導入流路の少なくとも一部と、導入領域と、排出領域とを内部に収容する筐体部と、を備える細胞捕捉デバイスであって、少なくとも１つの導入流路上であって導入領域との接続部分とは離間した位置に設けられ、導入流路の径よりもその径が大きな空間領域により形成された前処理部を更に備える。

Description

細胞捕捉デバイス
　本発明は、被検液中に侵入した特定の細胞をフィルタにより捕捉するための細胞捕捉デバイスに関する。
　「悪性腫瘍」とも呼ばれるがんは進行した場合生体の生命維持に重大な支障をきたすため、治療方法について種々検討されている。がん患者の治療方針を決める際の目安になるものとして、がんの転移の有無がある。転移はがん細胞が血管又はリンパ管の内部に侵入し、これらを経由して体中に広がって他の臓器にがん細胞が移り住むことによる。したがって、血中のがん細胞の有無及びその量の測定は、がんの転移予測をするに際して重要な情報となる。このような血管又はリンパ管を通じて人の体内を循環するがん細胞は、血中循環がん細胞（Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ　Ｔｕｍｏｒ　Ｃｅｌｌ：ＣＴＣ）と呼ばれている。
　転移がんの検査又は抗がんの評価のためにＣＴＣを捕える従来技術としては、例えば、特許文献１に示すように、ＣＴＣをフィルタで捕獲する方法が知られている。特許文献１では、フィルタの半導体技術を用いた製造方法、フィルタを収納したセルユニットの形状、並びに、血液及び処理液を流す流路の構造が示されている。具体的には、フィルタを収納したセルユニットにがん細胞を含んだ血液を流すことでがん細胞を捕獲し、フィルタ上に存在する細胞を染色によりがん細胞と同定する構成が示されている。また、特許文献２、３には、がん細胞及び免疫細胞の少なくとも一方を含む細胞分散液を通過させて、前記がん細胞及び前記免疫細胞の少なくとも一方に、物理的作用、化学的作用及び生理活性作用の少なくとも一種を付与することができる細胞処理カートリッジを備える体液処理システムが開示されている。また、特許文献４には、ニッケル基板に微細貫通孔を有するニッケル基板の上下に試料供給口を備えるポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）製上部部材と試料排出口とを備える下部部材とを備えるマイクロ流体デバイスが開示されている。
米国特許出願公開第２０１１／００５３１５２号明細書 特開２０１０－２２７０１１号公報 特開２０１０－７５１９１号公報 特開２０１１－１６３８３０号公報
　しかしながら、特許文献１～４記載の装置を用いた場合、装置の流路内に空気が混入した場合には検体の処理の効率を著しく低下させ、さらに測定精度が低下するという懸念がある。また、処理液中の異物がフィルタ上に蓄積して細胞捕捉の障害になる懸念もある。
　本発明は上記を鑑みてなされたものであり、特に細胞を捕捉するフィルタ付近への空気の混入を抑制すると共に液中の異物を除去し、細胞の捕捉に係る処理を再現性よく行うことが可能な細胞捕捉デバイスを提供することを課題とする。
　上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る細胞捕捉デバイスは、細胞を含む被検液又は被検液中の細胞を処理するための処理液を内部に導入するための１以上の導入流路と、前記被検液又は前記処理液を外部に排出するための排出流路と、複数の貫通孔が厚み方向に形成されて、前記導入流路と前記排出流路との間の流路上に前記被検液又は前記処理液が該貫通孔を通過するように配置されたフィルタと、前記導入流路と前記排出流路との間の流路上にあって前記フィルタと前記導入流路の間に形成される導入領域と、前記フィルタと前記排出流路との間に形成される排出領域と、前記導入流路の少なくとも一部と、前記導入領域と、前記排出領域とを内部に収容する筐体部と、を備える細胞捕捉デバイスであって、少なくとも１つの前記導入流路上であって前記導入領域との接続部分とは離間した位置に設けられ、前記導入流路の径よりもその径が大きな空間領域により形成された前処理部を更に備えることを特徴とする。
　前処理部が導入流路に設けられることで、導入流路を流れる処理液又は被検液に混在する気泡が分離して前処理部の空間領域に貯留される。ここで、気泡の比重が液のそれよりも小さいので、分離した気泡は液の上部に移動して貯留される。したがって、前処理部よりも後段に配置されるフィルタ近傍へ向けて気泡が混在した処理液又は被検液の供給を抑制し、細胞の捕捉に係る処理を再現性よく行うことが可能となる。
　ここで、前記前処理部は、複数の貫通孔が厚み方向に形成されて、前記処理液又は前記被検液が該貫通孔を通過するように配置された第２のフィルタを備える態様とすることができる。
　前処理部が第２のフィルタを備えることにより、液体中の異物を除去できるため、フィルタにおける細胞の捕捉に係る処理を再現性よく行うことが可能となる。また、第２のフィルタを前処理部に設けることにより、気泡の除去効果が向上し、細胞の捕捉に係る処理の精度も向上する。
　また、前記空間領域と前記導入領域との間の流路が前記筐体部の外方を経由している態様とすることができる。
　この場合、空間領域と導入領域との間の流路を筐体部に設ける構成と比較して、筐体部内部の構造が複雑化することを防ぐことができるため、製造コストの低減が可能となる。
　また、前記導入領域の端部が湾曲している態様とすることができる。導入領域の端部を湾曲した形状とすることにより、導入領域５１に気泡が貯留することを更に防ぐことができる。
　本発明によれば、細胞の捕捉に係る処理を再現性よく行うことが可能な細胞捕捉デバイスが提供される。
第１実施形態に係る細胞捕捉デバイスを含む細胞捕捉装置について説明する図である。 第１実施形態に係る細胞捕捉デバイスの斜視図である。 第１実施形態に係る細胞捕捉デバイスの正面図である。 第１実施形態に係る細胞捕捉デバイスの上面図である。 第１実施形態に係る細胞捕捉デバイスの分解斜視図である。 第１実施形態に係る細胞捕捉デバイスの分解斜視図である。 第２実施形態に係る細胞捕捉デバイスの斜視図である。 第２実施形態に係る細胞捕捉デバイスの正面図である。 第２実施形態に係る細胞捕捉デバイスの上面図である。 第２実施形態に係る細胞捕捉デバイスの分解斜視図である。 第２実施形態に係る細胞捕捉デバイスの分解斜視図である。 第２実施形態の変形例に係る細胞捕捉デバイスの分解斜視図である。 第３実施形態に係る細胞捕捉デバイスの正面図である。 第３実施形態に係る細胞捕捉デバイスの上面図である。 第３実施形態に係る細胞捕捉デバイスの分解斜視図である。 第３実施形態に係る細胞捕捉デバイスの分解斜視図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、本明細書において「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
（細胞捕捉装置）
　図１は第１実施形態に係る細胞捕捉デバイスを含む細胞捕捉装置の構成を説明する図である。細胞捕捉装置は、被検液である血液をフィルタによってろ過することで血液中に含まれる細胞を捕捉する装置である。また、フィルタにより捕捉された細胞について、染色液等の処理液を用いて染色することで、細胞の特定及び細胞の個体数のカウント等が行われる。以下の実施形態では、被検液が血液であり、捕捉対象となる細胞が血中循環がん細胞（Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ　Ｔｕｍｏｒ　Ｃｅｌｌ：ＣＴＣ）である場合について説明するが、この点については限定されない。例えば、被検液としては、血液、リンパ液等が挙げられ、捕捉対象となる特定の細胞としては、ＣＴＣを始めとする希少細胞、循環内皮細胞（Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ　ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ　ｃｅｌｌｓ：ＣＥＣ）、血管循環内皮前駆細胞（Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ　ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ　ｐｒｏｇｅｎｉｔｏｒ　ｃｅｌｌｓ：ＣＥＰ）等が挙げられる。
　図１に示すように、細胞捕捉装置１００は、細胞を捕捉するためのフィルタが内部に設けられた細胞捕捉デバイス１、細胞捕捉デバイス１に対して処理液（試薬）を供給するための軟質チューブからなる処理液流路３、細胞捕捉デバイス１に対して血液を供給するための軟質チューブからなる被検液流路４が設けられている。処理液流路３の上流側には、互いに異なる処理液（試薬）が入れられている複数の処理液収納容器５が設けられる。処理液収納容器５に投入される処理液としては、細胞を染色するための染色液、フィルタに捕捉された細胞等を洗浄するための洗浄液、細胞を変性・変質・腐敗等から保護するための固定液、染色液が細胞内部に浸透できるようにするための透過液等が挙げられる。図１に示す複数の処理液収納容器５は、封止部材５Ａによって封止されているが、この構成は特に限定されない。
　複数の処理液収納容器５に対してはそれぞれ軟質チューブ６に接続された硬質チューブ６Ａが挿入されて個別の流路（処理液流路）を形成している。そして、これらの流路が選択バルブ８に対して接続されており、選択バルブ８を回転させることにより処理液流路３に対して接続する処理液が選択され、選択された処理液が収容された処理液収納容器５に対して挿入された硬質チューブ６Ａ及び軟質チューブ６と処理液流路３とが接続される。なお、硬質チューブ６Ａ及び軟質チューブ６の構成は適宜変更することができる。
　細胞捕捉デバイス１に対して接続する被検液流路４には、内部に被検液として特定の細胞を含んだ血液が納められた血液収納容器１０（被検液収納容器）が接続されている。細胞捕捉デバイス１に対しては、処理液及び血液を同時に供給するのではなく、いずれか一方を供給する構成となっている。処理液及び血液のいずれの液体を供給するかの制御は処理液流路３及び被検液流路４のそれぞれに対して取り付けられたバルブ２１、２２によって切り替える。例えば、血液を細胞捕捉デバイス１に対して供給する場合は、バルブ２１を閉とし、バルブ２２を開とする。バルブ２１、２２としては、軟質チューブを加圧変形させてその流れを遮断するピンチバルブを用いることができる。
　また、細胞捕捉デバイス１に対して処理液及び血液のうちのいずれかの液体を供給する場合、細胞捕捉デバイス１の下流側の軟質チューブからなる排出流路９上に設けられたポンプ２４の駆動によって目的の液体を吸引することで液体の供給が行われる。ポンプ２４は回転数変化により流路中の液体の流速を変えることが可能な構造となっている。ポンプ２４としては、例えば軟質チューブに対する加圧による蠕動点を順次移動させる蠕動ポンプ（ペリスタルティックポンプ）を用いることができる。ポンプ１４の駆動により、処理液、血液等の液体は処理液流路３又は被検液流路４の内部を細胞捕捉デバイス１に向かう方向に流れ、細胞捕捉デバイス１に供給される。そして、細胞捕捉デバイス１を通過した液体は、排出流路９を経て廃液容器１６に流れ込む構造となっている。これらの構造により、血液中の細胞が細胞捕捉デバイス１内の流路上に設けられたフィルタによって捕捉されると共に、染色液により細胞が染色される。
　細胞捕捉デバイス１には、処理液又は被検液の前処理を行う前処理部が少なくとも１つ設けられる。具体的には、細胞捕捉デバイス１へ処理液を供給する処理液流路３に接続される流路上に処理液の前処理を行う第１前処理部が設けられると共に、細胞捕捉デバイス１へ血液を供給する被検液流路４に接続される流路上に、被検液の前処理を行う第２前処理部が設けられる。細胞捕捉デバイス１の詳細については後述する。
　上記の各部の制御は、制御部３０（選択手段）による制御により行われる。具体的には、選択バルブ８、バルブ２１、２２、２３及びポンプ２４の駆動は、制御部３０からの指示によって行われる。制御部３０には、上記の各部についての駆動、停止等の制御を可能とするプログラムを入力するためのプログラム入力機能が備えられていて、これにより入力されたプログラムによって上記したように各機器を順に動作させる駆動機構が付加されている。制御部３０（選択手段）によって液体を流すラインが選択され、その選択結果に基づいて、制御部３０から上記のバルブの開閉及びポンプの駆動（送液手段）に係る指示が各部に対して行われる。
（細胞捕捉デバイス）
　次に、第１実施形態に係る細胞捕捉デバイス１について、図２～図６を用いて説明する。図２は、細胞捕捉デバイスの外観斜視図であり、図３は、細胞捕捉デバイスの正面からの構成図であり、図４は、細胞捕捉デバイスの上面からの構成図であり、図５及び図６は、細胞捕捉デバイスの分解斜視図である。
　細胞捕捉デバイス１は、複数の貫通孔１２を有するフィルタ１１を含む枠材１３を蓋部材５０と収納部材６０とで挟み込んだ構成とされている。蓋部材５０及び収納部材６０が、筐体部として機能する。フィルタ１１は、蓋部材５０及び収納部材６０を組み合わせた際にその内部に形成された空間に配置されている。フィルタ１１は、例えば金属からなり、その厚み方向に複数の貫通孔１２が形成されたものである。
　細胞捕捉デバイス１の寸法は、作業性及び観察性の観点から、上面視における蓋部材５０の一辺の長さが１０ｍｍ～１００ｍｍであることが好ましく、１５ｍｍ～７０ｍｍであることがより好ましく、２０ｍｍ～３０ｍｍであることがさらに好ましい。また、厚みに関しては観察機器の高さ方向の可動範囲の観点から、２ｍｍ～２０ｍｍであることが好ましく、３ｍｍ～１５ｍｍであることがより好ましく、５～１０ｍｍであることがさらに好ましい。なお、細胞捕捉デバイス１をクリップ等により挟んで補強する場合、上記の厚みにはクリップの厚みは含まれない。
　フィルタ１１に用いられる金属の材質は、金、銀、銅、アルミニウム、タングステン、ニッケル、クロム及びこれらの金属の合金が例示できるが、これらに限定するものではない。また、金属は単体で用いてもよく、機能性を付与するために他の金属との合金又は金属の酸化物として用いてもよい。価格又は入手の容易さの観点から、ニッケル、銅、金及びこれらを主成分とする金属を用いることが好ましく、特にニッケルを主成分とする金属が用いられることが好ましい。また、フィルタ５７がニッケルを主成分とする材料から形成される場合、ニッケルの表面に金めっきがされていることが好ましい。金めっきによって、フィルタ表面の酸化を防止できるため、捕捉対象の特定の細胞（例えばＣＴＣ等）に対する付着性が一様となり、データの再現性を高めることができる。なお、条件が合えば、非金属のフィルタを採用してもよい。
　フィルタ１１の厚みは、３μｍ～１００μｍであることが好ましい。フィルタ１１の膜厚を上記の範囲とした場合、フィルタの取り扱いが容易であり、精密加工にも適している。また、フィルタ１１において貫通孔１２が設けられる領域（これは被検液又は処理液が通過可能な領域に相当する）の大きさは２５ｍｍ２～１０００ｍｍ２が好ましい。２５ｍｍ２～４００ｍｍ２がより好ましく、２５ｍｍ２～２５０ｍｍ２が更に好ましい。フィルタ１１において貫通孔１２が設けられる領域の大きさが１０００ｍｍ２を超えると、デッドスペースが多くなる。また、フィルタ１１において貫通孔１２が設けられる領域の大きさが２５ｍｍ２未満だと処理時間が長くなり、フィルタ閉塞等の問題も発生する可能性がある。
　フィルタ１１の貫通孔の開口形状は、楕円、円、長方形、正方形、角丸長方形及び多角形が例示できるが、これらに限定するものではない。角丸長方形とは、端部の角が丸められている長方形のことをいう。角丸長方形の一例として、２つの等しい長さの長辺と２つの半円形からなり、長方形の２つの短辺の外側に長方形の短辺の中点を中心とする半円形状が設けられた形状が挙げられる。なお、捕捉する細胞の種類によって大きさが異なるため、フィルタ５７の貫通孔の孔径は、捕捉する細胞の種類に応じて適宜選択することができる。
　フィルタ１１の周囲に設けられる枠材１３は、蓋部材５０と収納部材６０とによって挟み込まれたときに、密封性を保つことができる部材であれば特に限定されず、例えば、シリコーンゴム等を適用することができる。また、密封性を保つという観点において、コーキング剤等を枠材１３として適用してもよい。
　細胞捕捉デバイス１には、軟質チューブで形成された処理液流路３に接続される処理液側導入流路３１と、被検液流路４に接続される被検液側導入流路４１とが形成される。また、細胞捕捉デバイス１の蓋部材５０には、処理液側導入流路３１及び被検液側導入流路４１と連通してフィルタ１１の上方に形成されて液体をフィルタ１１の貫通孔１２に対して誘導するための空間となる導入領域５１とが設けられる。すなわち、本実施形態において「導入流路」とは、流路のうち細胞捕捉デバイス１の内部に設けられた処理液側導入流路３１及び被検液側導入流路４１を指す。また、「処理液流路」、「血液流路」とは、細胞捕捉デバイス１の処理液側導入流路３１及び被検液側導入流路４１の上流側にそれぞれ接続される処理液流路３、被検液流路４を指す。
　細胞捕捉デバイス１において、処理液を導入する処理液側導入流路３１上には、処理液の前処理を行うための第１前処理部７０が設けられる。また、被検液を導入する被検液側導入流路４１上には、被検液の前処理を行うための第２前処理部８０が設けられる。以下の説明では、第１前処理部７０よりも前段の導入流路を処理液側導入流路３１Ａとし、第１前処理部７０よりも後段の導入流路を処理液側導入流路３１Ｂとすることがある。また、第２前処理部８０よりも前段の導入流路を被検液側導入流路４１Ａとし、第２前処理部８０よりも後段の導入流路を被検液側導入流路４１Ｂとすることがある。
　細胞捕捉デバイス１のうち、収納部材６０には、フィルタ１１の下方に形成されて中央部の深さが周縁部よりも深く形成され、フィルタ１１の貫通孔１２を通過した液体を外部に排出するための空間となる排出領域６１が設けられる。更に、収納部材６０には、排出領域６１に対して連通すると共に排出流路９に対して接続され、排出領域６１の液体を外部に排出するための排出流路９１が設けられる。蓋部材５０と収納部材６０とにより挟み込まれるフィルタ１１に設けられた貫通孔１２は、捕捉対象となる細胞が通過できない程度の大きさとされる。
　細胞捕捉デバイス１に対する処理液流路３、被検液流路４及び排出流路９の取付け位置は、図２～図６に示す位置に制限されない。すなわち、処理液流路３及び被検液流路４は互いに対向して配置される必要はなく、例えば、細胞捕捉デバイス１を構成する４つの側面のうちの１つにおいて処理液流路３及び被検液流路４が接続される構成としてもよい。また、上面に処理液流路３及び被検液流路４が接続される構成とすることもできる。同様に、排出流路９についてもその取付け位置は適宜変更することができる。処理液流路３、被検液流路４及び排出流路９の取付け位置は、細胞捕捉デバイス１の処理液側導入流路３１、被検液側導入流路４１及び排出流路９１に応じて変更されるので、細胞捕捉デバイス１の処理液側導入流路３１、被検液側導入流路４１及び排出流路９１の配置についても適宜変更することができる。また、流路の数についても適宜変更することができる。
　細胞捕捉デバイス１に設けられる前処理部について、さらに説明する。前処理部は、流路を流れる液体中の気泡の除去を行うために設けられる。上述したように、細胞捕捉デバイス１による測定の被検液は血液等であることから、より少量の被検液で精度よく測定することが求められる。また、被検液又は処理液中に気泡が混入した場合、デバイスに導入する体積の精度が低下する。また、気泡がフィルタ上に滞留した場合には、フィルタ上の導入領域５１を十分に活用することができず、フィルタ１１において細胞を好適に捕捉することが困難となる可能性がある。そこで、本実施形態における細胞捕捉デバイスでは、処理液側導入流路３１上及び被検液側導入流路４１上のそれぞれに前処理部を設け、フィルタ１１が設けられる導入領域よりも前段で気泡を除去する構成とした。なお、前処理部は、フィルタ１１が設けられる導入領域よりも前段であり、且つ、導入領域とは離間して設けられる。すなわち、前処理部と導入領域との間はこれらの領域よりも径が小さい流路によって接続されている。フィルタ及び前処理部は１つの被検液の測定毎に交換する必要がある。このように細胞捕捉デバイス１の内部に細胞を捕捉するためのフィルタ１１と被検液又は処理液の前処理を行う前処理部とを備えることによって、複数の被検液の測定を連続的に行う際の作業の効率を飛躍的に高めることができる。また、細胞捕捉装置をよりコンパクトな構成にすることができる。
　図３、図５、及び図６等によって示されるように、細胞捕捉デバイス１において、第１前処理部７０は、蓋部材５０及び収納部材６０によって形成される空間領域として形成される。第１前処理部７０は、その径が処理液側導入流路３１よりも大きいことを特徴とする。前段の処理液側導入流路３１Ａと、後段の処理液側導入流路３１Ｂとの間でその径が異なる場合、そのうちの径が大きい方の流路の流路径よりも第１前処理部７０の径が大きくなるように設定される。また、流路に気泡が混入する際に第１前処理部７０において気泡が滞留できるように、第１前処理部７０の容積に応じて変更され、第１前処理部７０の容積が１つの気泡の体積の２倍以上とすることが好ましく、５倍以上であることが更に好ましい。具体的には、処理液側導入流路３１Ａの径が１ｍｍである場合、流路内での気泡の長さが１ｍｍ～３ｍｍ程度となる場合がある。したがって、第１前処理部７０の容積は、１０ｍｍ３以上であることが好ましい。
　第１前処理部７０は、処理液の出口である処理液側導入流路３１Ｂに対して、上方に気泡を貯留する空間領域が形成されていることが好ましい。細胞捕捉デバイス１では、第１前処理部７０の上方に上流側の処理液側導入流路３１Ａが設けられ、処理液側導入流路３１Ａから第１前処理部７０内に処理液が導入される。また、第１前処理部７０の下方に処理液側導入流路３１Ｂが設けられる。すなわち、第１前処理部７０内において処理液は上方から下方へと移動する。このときに、第１前処理部７０は、処理液側導入流路３１Ｂへの入口よりも上方となる位置に設けられるため、処理液が気泡を含んだまま第１前処理部７０から処理液側導入流路３１Ｂへ流入することを抑制している。
　図３等に示すように、処理液側導入流路３１Ｂの導入領域５１への導入口（処理液側導入流路３１Ｂの出口）と、処理液側導入流路３１Ａの第１前処理部７０への導入口（処理液側導入流路３１Ａの出口）とは、略同一の高さとされている。したがって、第１前処理部７０よりも後段の処理液側導入流路３１Ｂは、収納部材６０側に設けられている入口よりも蓋部材５０側に設けられている出口が高くなっている。したがって、処理液側導入流路３１Ｂは、収納部材６０、枠材１３及び蓋部材５０を連通するような開口によって形成される（図３参照）。なお、処理液側導入流路３１Ｂの形成方法は特に限定されず、例えば、蓋部材５０、枠材１３及び収納部材６０を形成する際の金型に流路に対応する構造を設けることで製造してもよいし、貫通孔を設けた後に貫通孔の一部を栓等で塞ぐことで流路を形成してもよい。
　なお、第２前処理部８０も第１前処理部７０と同様に設けられる。すなわち、第２前処理部８０は、蓋部材５０及び収納部材６０によって形成される空間領域として形成される。また、第２前処理部８０の上方に上流側の被検液側導入流路４１Ａの出口（第２前処理部への導入口）が設けられ、被検液側導入流路４１Ａから第２前処理部８０内に処理液が導入される。また、第２前処理部８０の下方に被検液側導入流路４１Ｂが設けられる。被検液側導入流路４１Ｂの導入領域５１への導入口（被検液側導入流路４１Ｂの出口）と、被検液側導入流路４１Ａの第２前処理部８０への導入口（被検液側導入流路４１Ａの出口）とは、略同一の高さとされている。したがって、第２前処理部８０よりも後段の被検液側導入流路４１Ｂは、収納部材６０側に設けられている入口よりも蓋部材５０側に設けられている出口が高くなっている。したがって、被検液側導入流路４１Ｂは、収納部材６０、枠材１３及び蓋部材５０を連通するような開口によって形成される（図３参照）。
　処理液側導入流路３１Ａ、３１Ｂ及び被検液側導入流路４１Ａ、４１Ｂの配置及び形状は、液体をフィルタ１１の貫通孔１２に対して誘導するための空間となる導入領域５１の配置と、第１前処理部７０及び第２前処理部８０の配置と、によって決定されることから、適宜変更することができる。
　この細胞捕捉デバイス１は、フィルタ１１を含む枠材１３を挟んだ状態で、蓋部材５０と収納部材６０とを重ね合わせることで構成される。このとき、各部材の位置合わせを行った上で、クリップ等で外周側からこれらを固定する構成としてもよいし、これらを熱圧着等により固定する構成としてもよい。そして、処理液側導入流路３１、被検液側導入流路４１、及び排出流路９１に対して、それぞれ処理液流路３、被検液流路４及び排出流路９を接続することで細胞捕捉装置１００に対して取り付けられる。
　細胞捕捉デバイス１を含む細胞捕捉装置１００では、処理液収納容器５から供給される処理液は、細胞捕捉デバイス１の第１前処理部７０を経てフィルタ１１の導入領域５１へ供給される。このとき、処理液中の気泡は第１前処理部７０の上方へ滞留するため、処理液内から気泡が除去される。気泡が除去された処理液は、細胞捕捉デバイス１内の処理液側導入流路３１Ｂを経て導入領域５１、フィルタ１１及び排出領域６１を経て、排出流路９１から細胞捕捉デバイス１外へ排出される。
　また、血液収納容器１０から供給される血液は、細胞捕捉デバイス１の第２前処理部８０を経てフィルタ１１の導入領域５１へ供給される。このとき、処理液中の気泡は第２前処理部８０の上方へ滞留するため、処理液内から気泡が除去される。気泡が除去された処理液は、細胞捕捉デバイス１内の被検液側導入流路４１Ｂを経て導入領域５１、フィルタ１１及び排出領域６１を経て、排出流路９１から細胞捕捉デバイス１外へ排出される。
　なお、本発明の実施形態に係る細胞捕捉デバイスは、これらの各装置内及びこれらを接続するために設けられた流路内を、予め洗浄液、生理食塩水、又は純水等で充填した状態で用いることが好ましい。
　ここで、本実施形態に係る細胞捕捉デバイス１では、処理液側導入流路３１上に第１前処理部７０を備えると共に、被検液側導入流路４１上に第２前処理部８０を備える。これにより、第１前処理部７０又は第２前処理部８０において、処理液又は被検液の内圧が一時的に下がることで、処理液側導入流路３１を流れる処理液又は被検液側導入流路４１を流れる被検液に混在する気泡が分離して前処理部の空間領域に貯留される。ここで、気泡の比重が液のそれよりも小さいので、分離した気泡は液の上部に移動して貯留される。したがって、第１前処理部７０又は第２前処理部８０よりも後段に配置されるフィルタ１１近傍へ向けて気泡が混在した処理液又は被検液の供給を抑制し、細胞の捕捉に係る処理を再現性よく行うことが可能となる。
　また、細胞捕捉デバイス１では、第１前処理部７０及び第２前処理部８０が、フィルタ１１が設けられる導入領域との接続部分とは離間して設けられていることで、分離された気泡が導入領域５１側へ流れることを抑制していることから、細胞の捕捉に係る処理を再現性よく行うことが可能となる。
　また、細胞捕捉デバイス１では、フィルタ１１が設けられる導入領域５１及び排出領域６１と、第１前処理部７０と、第２前処理部８０と、が同一の筐体部（蓋部材５０及び収納部材６０）に収容されている構成である。この場合、処理液側導入流路３１及び被検液側導入流路４１の長さをより短くすることができる。この細胞捕捉デバイス１を用いて細胞の捕捉に係る処理を行う場合、気泡の除去の観点からも流路内を全て被検液又は処理液で満たした上で処理を行うことが必要である。したがって、流路が長い構成とすると、結果として測定に必要な液量が増加することが考えられる。これに対して、前処理部を一体化した細胞捕捉デバイス１では、前処理部を設けることによる流路の長大化を防ぐことができる。また、前処理部を設けることによる部品点数の増加を防ぐことができるため、取り扱い性も向上する。さらに、前処理部を別体の構成とした場合と比較して、前処理部を設けるためのコストも抑制することができる。
　なお、フィルタ１１上面における気泡の除去をさらに確実に行う場合には、フィルタ上方の導入領域５１における端部（側面同士の境界部及び側面と天面との境界部）が湾曲していることが好ましい。これらの部位に角部があると気泡が残留する可能性がある。したがって、導入領域５１上方側の端部を湾曲した形状とすることにより、導入領域５１に気泡が貯留することを更に防ぐことができる。
（第２実施形態）
　次に、第２実施形態に係る細胞捕捉デバイスについて、図７～図１１を参照しながら説明する。図７は、細胞捕捉デバイスの外観斜視図であり、図８は、細胞捕捉デバイスの正面からの構成図であり、図９は、細胞捕捉デバイスの上面からの構成図であり、図１０及び図１１は、細胞捕捉デバイスの分解斜視図である。
　第２実施形態に係る細胞捕捉デバイス１Ａが第１実施形態に係る細胞捕捉デバイスと異なる点は以下の点である。すなわち、第１前処理部７０と導入領域５１との間の処理液側導入流路３１Ｂ、及び、第２前処理部８０と導入領域５１との間の被検液側導入流路４１Ｂが筐体部としての蓋部材５０及び収納部材６０から外方に突出して取り付けられている点と、第１前処理部７０及び第２前処理部８０に異物除去フィルタ（第２のフィルタ）が設けられている点と、が第１実施形態に係る細胞捕捉デバイス１と相違する。
　第１実施形態に係る細胞捕捉デバイスは、筐体部の内部に流路が設けられるため、よりコンパクトな形状を実現することができる。一方で、内部の流路構成が複雑となる可能性があるため、製造コストが上昇することが考えられる。第２実施形態に係る細胞捕捉デバイスは、処理液側導入流路３１Ｂ及び被検液側導入流路４１Ｂについて筐体部の外方を経由する構成とすることで、筐体部の製造コストの低減が図られている。また、処理液側導入流路３１Ｂ及び被検液側導入流路４１Ｂは、外方を経由する構成とすることで取り外し可能な構成となるため、操作性の向上が図られる。
　図７～図１１に示すように、細胞捕捉デバイス１Ａでは、処理液側導入流路３１Ｂ及び被検液側導入流路４１Ｂが蓋部材５０及び収納部材６０から外方に突出している。処理液側導入流路３１Ｂ及び被検液側導入流路４１Ｂの取り付け位置（第１前処理部７０、第２前処理部８０及び導入領域５１に対する接続位置）は、細胞捕捉デバイス１と同じである。この場合、処理液側導入流路３１Ｂ及び被検液側導入流路４１Ｂは、例えば、シリコーンチューブ等によって構成されていてもよいし、金属管等によって構成されていてもよい。このように、処理液側導入流路３１Ｂ及び被検液側導入流路４１Ｂが外方に突出して取り付けられている場合であっても、第１前処理部７０又は第２前処理部８０よりも後段に配置されるフィルタ１１近傍へ向けて気泡が混在した処理液又は被検液の供給を抑制することができ、細胞の捕捉に係る処理を再現性よく行うことが可能となる。
　処理液側導入流路３１Ｂ及び被検液側導入流路４１Ｂがシリコーンチューブ等の柔軟性のある材料によって構成されている場合、例えば、処理液側導入流路３１Ｂ及び被検液側導入流路４１Ｂを外部から押圧するバルブ機構等を設ける構成とすることもできる。また、外部に突出している処理液側導入流路３１Ｂ及び被検液側導入流路４１Ｂを蓋部材５０及び収納部材６０により構成される筐体部から取り外し可能な構成とすることもできる。この場合、フィルタ１１を備える筐体部のみを測定装置から取り外して、処理液側導入流路３１Ｂ及び被検液側導入流路４１Ｂは装置側に取り付けた状態とする等の構成を採用することも可能となる。
　なお、処理液側導入流路３１Ｂ及び被検液側導入流路４１Ｂのいずれか一方のみが外方に突出した構成であってもよい。この点に関しては適宜変更することができる。例えば、処理液側導入流路３１Ｂを細胞捕捉デバイス１外に設けることも可能である。すなわち、細胞捕捉デバイス１を取付ける装置側に処理液側導入流路３１Ｂと同等の流体回路を設ける構成とすることができる。この方式を採用することにより細胞捕捉デバイス１の形状を単純化することが可能となる。さらに必要な場合にはこの流路の制御をすることも可能となる。
　なお、細胞捕捉デバイス１Ａでは、第１前処理部７０及び第２前処理部８０にそれぞれ異物除去フィルタ７５、８５が設けられている。異物除去フィルタ８５の厚み方向に形成されて、被検液が通過するように配置された複数の貫通孔について、その孔径は、フィルタ１１の孔径よりも十分大きく且つ捕捉対象の細胞が捕捉されない大きさとされることが好ましい。この場合、被検液中の異物のみを好適に除去することができると共に、捕捉対象の細胞を誤って捕捉することを防止できる。また、処理液が複数の貫通孔を通過するように配置される異物除去フィルタ７５については、孔径等に特に制限はなく、処理液中の異物除去が可能であればよいが、細胞の捕捉の妨げとなるような大きさの異物は予め除去されることが好ましい。すなわち、細胞を捕捉するフィルタの孔径と同等又はそれ以下であることが好ましい。
　異物除去フィルタ７５、８５に用いられる金属の材質は、金、銀、銅、アルミニウム、タングステン、ニッケル、クロム及びこれらの金属の合金が例示できるが、これらに限定するものではない。また、金属は単体で用いてもよく、機能性を付与するために他の金属との合金又は金属の酸化物として用いてもよい。価格又は入手の容易さの観点から、ニッケル、銅、金及びこれらを主成分とする金属を用いることが好ましく、特にニッケルを主成分とする金属が用いられることが好ましい。また、異物除去フィルタ７５、８５がニッケルを主成分とする材料から形成される場合、ニッケルの表面に金めっきがされていることが好ましい。金めっきによって、フィルタ表面の酸化を防止できるため、異物除去性能を高く維持することができる。また、細胞に対して無害なポリマでフィルタの表面を被覆することが好ましい。ただし、この場合細胞に対する接着性は求められない。
　第１前処理部７０及び第２前処理部８０に、それぞれ異物除去フィルタ７５、８５が設けられている場合、第１前処理部７０及び第２前処理部８０において異物を除去できるため、フィルタ１１における細胞の捕捉に係る処理を再現性よく行うことが可能となる。また、異物除去フィルタ７５、８５を第１前処理部７０及び第２前処理部８０に設けることにより、第１前処理部７０及び第２前処理部８０における気泡の除去効果も向上する。これは、処理液又は被検液が異物除去フィルタ７５、８５を通過することで、異物除去フィルタ７５、８５によって気泡の分離が促進されるものと考えられる。したがって、異物除去フィルタ７５、８５を備える場合、気泡の除去効果が向上し、細胞の捕捉に係る処理の精度も向上する。
　なお、第２実施形態における細胞捕捉デバイス１では、フィルタ１１と異物除去フィルタ７５、８５とが１枚のシート１１Ａによって構成されていて、シート１１Ａの外周に枠材１３が設けられている（図１０参照）。このように、フィルタ１１、異物除去フィルタ７５、８５をどのように構成するかは、適宜変更することができる。なお、このように、１枚のシート１１Ａにより構成する場合、シート１１Ａの上面側又は下面側で第１前処理部７０、第２前処理部８０、導入領域５１、及び排出領域６１が接続することのないように、弾性部材等を更に配置する構成としてもよい。また、第１前処理部７０及び第２前処理部８０のいずれか一方のみに異物除去フィルタを配置する構成としてもよい。
　図１２は、細胞捕捉デバイス１においてフィルタ部分の構成の変形例を示す図である。図１２では、フィルタ用の開口が３カ所に設けられた枠材１３Ａに対して、それぞれ貫通孔１２を有するフィルタ１１Ｂ、異物除去フィルタ７５Ａ、８５Ａが設けられたものである。このように、フィルタ、異物除去フィルタの構成については種々の変更をすることができる。
（第３実施形態）
　次に、第３実施形態に係る細胞捕捉デバイスについて、図１３～図１６を参照しながら説明する。図１３は、細胞捕捉デバイスの正面からの構成図であり、図１４は、細胞捕捉デバイスの上面からの構成図であり、図１５及び図１６は、細胞捕捉デバイスの分解斜視図である。
　第３実施形態に係る細胞捕捉デバイス１Ｂが第１実施形態に係る細胞捕捉デバイスと異なる点は以下の点である。すなわち、第２前処理部８０を備えない点が第１実施形態に係る細胞捕捉デバイス１と相違する。
　細胞捕捉デバイス１Ｂは、被検液側導入流路４１が第２前処理部を経由することなく直接導入領域５１に接続されている。このため、被検液は、第２前処理部等を経由することなく、被検液流路４から導入領域５１に導入される。
　例えば、被検液に関しては気泡が十分に除去されている等の理由から前処理が不要である場合が考えられる。この場合、細胞捕捉デバイス１Ｂのように、第２前処理部を設けない構成を採用することで、流路をより短くすることができ、被検液の使用量を減らすことができる。このように、複数の導入流路を有する細胞捕捉デバイスにおいて、一部の導入流路上においてのみ前処理部を設ける構成としてもよい。その場合であっても、前処理部を通過した液体からの気泡を除去することができるため、細胞の捕捉に関して再現性を向上させることができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明に係る細胞捕捉デバイスは上記に限定されず、種々の変更を行うことができる。
　例えば、上記実施形態では、細胞捕捉デバイス１が蓋部材５０と収納部材６０とにより構成されている場合について説明したが、蓋部材５０及び収納部材６０により構成された筐体部の形状は適宜変更することができる。また、導入流路の数は１以上であればよく、特に限定されない。
　また、細胞捕捉デバイス１の処理液側導入流路、被検液側導入流路、及び排出流路上にバルブ等をさらに設けて、デバイス内の液の流れを制御する構成としてもよい。
　１…細胞捕捉デバイス、５…処理液収納容器、１０…血液収納容器（被検液収納容器）、１１…フィルタ、３１…処理液側導入流路、４１…被検液側導入流路、５０…蓋部材、５１…導入領域、６０…収納部材、６１…排出領域、７０…第１前処理部、８０…第２前処理部、１００…細胞捕捉装置。

Claims (4)

  1. 　細胞を含む被検液又は被検液中の細胞を処理するための処理液を内部に導入するための１以上の導入流路と、
    　前記被検液又は前記処理液を外部に排出するための排出流路と、
    　複数の貫通孔が厚み方向に形成されて、前記導入流路と前記排出流路との間の流路上に前記被検液又は前記処理液が該貫通孔を通過するように配置されたフィルタと、
    　前記導入流路と前記排出流路との間の流路上にあって前記フィルタと前記導入流路の間に形成される導入領域と、
    　前記フィルタと前記排出流路との間に形成される排出領域と、
    　前記導入流路の少なくとも一部と、前記導入領域と、前記排出領域とを内部に収容する筐体部と、を備える細胞捕捉デバイスであって、
    　少なくとも１つの前記導入流路上であって前記導入領域との接続部分とは離間した位置に設けられ、前記導入流路の径よりもその径が大きな空間領域により形成された前処理部を更に備える細胞捕捉デバイス。
  2. 　前記前処理部は、複数の貫通孔が厚み方向に形成されて、前記処理液又は前記被検液が該貫通孔を通過するように配置された第２のフィルタを備える請求項１に記載の細胞捕捉デバイス。
  3. 　前記空間領域と前記導入領域との間の流路が前記筐体部の外方を経由していることを特徴とする請求項１又は２に記載の細胞捕捉デバイス。
  4. 　前記導入領域の端部が湾曲していることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の細胞捕捉デバイス。
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