[發明專利]細胞分選裝置、細胞分選芯片和細胞分選方法

無效

• 申請號: 201110324742.6
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN102465094A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 勝本洋一;佐藤一雅;赫洛瑟·科克肯波特
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: C12M1/42
• 分類號: C12M1/42;C12N5/00;C12N13/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及用于對目標細胞(target?cell)進行分選的細胞分選裝置、實現該裝置的細胞分選芯片以及用于該裝置的細胞分選方法。

背景技術

作為用于對細胞進行分選的裝置，熒光流式細胞儀(fluorescent?flowcytometer)和細胞分選儀是眾所周知的。在這些用于對細胞進行分選的裝置中，處于適當的振動條件下的周圍流體將細胞維持在噴口(spout)處的氣液交界面上，該振動條件通常包括幾m/s的出口流速和幾十kHz的振動頻率。與此同時，還給予細胞電荷。施加了靜電場的每個細胞根據給其的電荷的量在一個方向上像液滴那樣在空中飛行。最后，在設置在流路(flowchannel)外部的細胞分選容器中對細胞進行分選。

對于諸如上文所提到的相對高的流速，這種技術是有用的。然而，在具有相對低的流速的流式細胞儀或介電細胞儀(dielectric?cytometer)中，難以滿足液滴轉換條件和放出條件。因此，期望提供這樣的結構，即，對包括分支流路的流路中的細胞進行分選操作，并且在后期階段，獲取細胞。

作為流路中的細胞分選機制，已經提出了一種方法，根據該方法，例如，利用壓電設備等來改變流體的流動方向以間接地驅動包含在流體中的細胞。然而，這種機械設備的響應值約幾毫秒量級。因此，如果考慮流路中壓力波的響應，則這種細胞分選機制提供了有限的細胞分選速度。

作為用來直接驅動細胞的方法，另一方面，已經提出了介電泳力(dielectrophoretic-force)方法。諸如JP-T-2003-507739(參照其中的圖1和圖2)(以下簡稱專利文獻1)的典型文獻披露了介電泳力方法，根據該方法，利用流經設置有嵌入電極的流路的細胞之間的介電泳力的差異和細胞之間的下沉速度的差異將細胞分選為細胞類型彼此不同的多個細胞組。

發明內容

然而，與施加至細胞的介電泳力相比，細胞類型之間的介電泳力的差異極小。此外，在細胞類型相同的細胞中，細胞之間的細胞直徑、細胞周長等各不相同。如果考慮到細胞之間的介電泳力很小的差異以及細胞直徑、細胞周長等的變化，可以預料這樣的細胞分選方法實際上并不能很好地執行。

因此，期望提供一種甚至在低流速的條件下仍能夠以高的響應性和絕對的可靠性分選細胞的細胞分選裝置。此外，還期望提供用于構成細胞分選裝置的細胞分選芯片以及細胞分選裝置所采用的細胞分選方法。

根據發明實施方式的細胞分選裝置具有流路、電場施加部和分流部。流路是包括細胞的流體流過其中的通路。

電場施加部能夠根據請求對細胞進行分選操作的細胞分選信號在流路上的第一位置處施加在不同于流體的流動方向的方向上具有梯度的電場。

分流部是用于在流路上的第一位置的下游側上的第二位置處將流動方向由于施加電場所產生的介電泳力而改變的細胞進行分流的部分。

本發明關注這樣的事實，即，與其他方法中依賴于經受介電泳力的每個細胞的細胞類型之間的介電泳力的差異的細胞分選方法相比，電場的梯度非常大。此外，根據通過采用一些技術由從測量部到測量值分析部的多個部分預先地產生的細胞分選信號，電場施加部導通和斷開電場或調制電場的幅度，并選擇性地將電場施加至細胞以對每個細胞給出介電泳力。因此，甚至在細胞直徑和細胞物理性各不相同的細胞組情況下，例如，通過僅對被用作分選對象的每個細胞施加足夠大的介電泳力，甚至在低流速的條件下仍能夠以高響應性和絕對可靠性對細胞進行分選。

此外，本發明的實施方式也可以提供如下結構，即，其中，電場施加部具有用于產生電場的多個電極對，并且對每個電極對或通過將電極對進行分組而獲得的每個電極對組單獨執行電場控制。

在本發明的實施方式中，用來形成產生介電泳力的電場的各電極對通常設置在流路上，電極對被劃分為上述的多個電極對組。然后，對每個電極對或每個電極對組單獨執行電場的控制。因此，通過執行對電場的控制，即使多個細胞存于包括電極對的細胞分選區域中，仍可以以絕對的可靠性選擇性地分選各細胞。

此外，本發明的實施方式還提供了如下結構，即，其中，電場施加部具有用于產生電場的多個電極對，并且電極對以如下方式設置，即，由電極對產生最大介電泳力的位置沿著細胞的平均軌跡排列，所述細胞的流動方向通過介電泳力改變。

根據上描述的本發明的實施方式，通過提供電極對，可以有效地利用介電泳力的位置依賴性。因此，可以減少電極對的數量，從而降低成本。