JP4967554B2

JP4967554B2 - 細胞捕捉装置および細胞捕捉装置の温度制御方法

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Publication number: JP4967554B2
Application number: JP2006248006A
Authority: JP
Inventors: 大輔内田; 康浩遠藤; 伸一若菜; 昭夫伊藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-09-13
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: JP2008067622A

Description

本発明は、細胞近傍の温度を正確に測定し低消費電力で制御する細胞捕捉装置と細胞捕捉装置の温度制御方法に関する。

近年、細胞内に遺伝子などを注入して細胞の性質改良を行い、遺伝的な原因による病気を治療する方法等が注目され研究が進んでいる。この結果、遺伝子の役目を解明することができるとともに、個人の遺伝子特性に合わせた投薬や治療を行うテーラーメード医療が可能になってきている。

細胞内に遺伝子を注入する方法として、高圧パルスを利用する電気的な方法（エレクトロポレーション法）、エンドサイトーシスや膜融合を利用する化学的な方法（リポフェクション法）、微細針を使用する機械的な方法（マイクロインジェクション法）などが知られている。しかしながら、電気的な方法は細胞に与えるダメージが大きく、化学的な方法は遺伝子の注入効率が悪い。これらの理由により、現在では機械的な方法が、最も安全で注入効率が高い方法と考えられている。

前記の機械的な遺伝子注入を行う為には、細胞を機械的に捕捉する必要がある。

図１に、従来の機械的な方法によりシリコン（以下Ｓｉ）の材料を用いた細胞捕捉を行う微小半導体基板（以下細胞捕捉チップ）の例を示し、図１の（ａ）は表面図、（ｂ）は断面図を示す。

図１において、１０１は細胞捕捉チップ、１０２は表面Ｓｉ層、１０３は細胞捕捉孔、１０４は細胞、１０５は絶縁層、１０６はＳｉ基板、１０７は保護膜をそれぞれ示す。

細胞捕捉チップ１０１は、細胞１０４の直径よりも小さな複数の細胞捕捉孔１０３を備え、細胞１０４を含む培養液（図示せず）を細胞捕捉孔１０３の下部から吸引することにより、細胞捕捉孔１０３の入り口の部分に細胞１０４が吸着して固定される。

他の、細胞を固定させる手段としては、電極間に高周波を印加し、細胞に働く電場の力を利用して細胞捕捉チップ上の微小電極に細胞を固定させるものや、細胞に親和性の無い細胞捕捉チップ上に細胞親和性物質を配置し、その細胞親和性物質上に細胞を固定させるものなどがある。これらの手段によって固定された細胞のそれぞれに微細注入針（キャピラリー）を差し込んで物質を順次注入することにより、細胞への注入処理が大量に行える。

前記細胞捕捉および注入処理において、細胞近傍の温度制御は重要な条件である。

従来の細胞を培養する容器の温度制御として、容器の上下に発熱の平板（以下プレート）を備え、プレートに温度センサを貼り付け、温度制御する方法がある（特許文献１参照）。
特開平１０−２８５７６号公報

図１において、細胞捕捉チップ１０１を温度制御しないで室温にさらした場合、細胞１０４を細胞捕捉チップ１０１上に培養液に混合して注入してから細胞捕捉孔１０３に捕捉し、注入針により物質を細胞１０４に注入し終えるまでに、細胞１０４周辺および細胞１０４が室温まで変化してしまい、細胞に適した温度環境を一定に保つことができない。

また、細胞に物質を注入するのに最適な温度や、注入された細胞の温度に対する反応を観察する場合、温度の制御ができない。

温度制御するため、前記に説明したプレートによる温度制御を用いた場合、培養容器全体を一定の温度にするため、非常に大きな熱容量が必要となる。さらに培養容器の位置を制御する台や、細胞を照らす照射光など多くの熱源が存在するので、低消費電力の温度制御が困難となる。

また、前記プレートによる温度制御は細胞から離れた位置の温度測定に基づくので、細胞近傍は異なった温度となる可能性があり、細胞への物質注入時の細胞近傍温度がどのような効果を及ぼすのかを正確に知ることができなかった。

すなわち、前記に説明したプレートによる細胞近傍の温度制御方法は、培養容器全体の平均的温度制御は出来るが、細胞捕捉および注入処理における温度制御に対しては問題がある。

従って本発明の目的の１つは、捕捉された細胞近傍の温度を正確に測定し制御する細胞捕捉装置および細胞捕捉装置の温度制御方法を提供することである。

尚、上記目的に限らず後述する発明を実施するための最良の形態に示す各構成により導かれる結果であって、従来の技術によっては得られない効果も本発明の他の目的の１つとして位置付けることが出来る。

（１）本発明では、細胞を含む培養液を吸引して前記細胞を吸引孔に捕捉する細胞捕捉基板と、前記基板表面に配置され制御電圧により前記培養液を加熱するヒータ部と、前記基板表面に配置され前記培養液の温度を検出する温度センサ部と、前記検出された温度と前記培養液の目標温度に基づいて前記制御電圧を制御する制御部とを備えたことを特徴とする細胞捕捉装置を用いる。
（２）また、前記ヒータ部と前記温度センサ部は、前記培養液が満たされた側の前記基板の表面に複数組配置され、それぞれ異なった目標温度に基づき温度制御されることを特徴とする請求項１記載の細胞捕捉装置を用いる。
（３）また、前記ヒータ部と前記温度センサ部は、前記基板の裏面であって前記培養液を吸引する側の培養液に接して複数組配置され、それぞれ異なった目標温度に基づき温度制御されることを特徴とする請求項１記載の細胞捕捉装置を用いる。
（４）また、前記ヒータ部と前記温度センサ部は、絶縁物による保護膜で覆われたことを特徴とする請求項１記載の細胞捕捉装置を用いる。
（５）本発明では、細胞を含む培養液を吸引して前記細胞を細胞捕捉基板の吸引孔に捕捉するステップと、前記基板の表面に配置されたヒータ部に制御電圧を加え前記培養液を加熱するステップと、前記基板の表面に配置された温度センサ部により前記培養液の温度を検出するステップと、前記検出された温度と前記培養液の目標温度に基づいて前記制御電圧を制御するステップとを含む細胞捕捉装置の温度制御方法を用いる。

本発明により、細胞近傍の温度を正確に測定し低消費電力で制御する細胞捕捉装置と細胞捕捉装置の温度制御方法を提供することが出来る。

以下、図面を参照することにより本発明の実施の形態について説明する。
（実施例１）
実施例１では、細胞捕捉チップの表面側にヒータと温度センサを配置し、細胞近傍の温度制御を行う。

実施例１における細胞捕捉装置全体の構成を図２に示す。

図２において、２００は細胞捕捉装置、２０１は細胞捕捉チップ、２０２は温度センサ線、２０３はヒータ線、２０４は制御部、２０５は支持台、２０６は注入チューブ、２０７は吸引チューブ、２０８はシャーレ、２０９は細胞を含む培養液、２１０は培養液、２１１はステージ、２１２は微細注入針、２１３は光源、２１４は顕微鏡をそれぞれ示す。

細胞捕捉チップ２０１を用いた細胞捕捉装置２００の動作を説明する。

細胞捕捉チップ２０１は図２に示すように、シャーレ２０８内に支持台２０５上にマウントされ、支持台２０５の上部に注入された細胞を含む培養液２０９を、支持台２０５の下部に満たされた培養液２１０を吸引チューブ２０７で吸引する構造となっている。

細胞捕捉チップ２０１は上下に貫通した微細な細胞補足孔を有する構造となっており、培養液２１０の吸引により上部の培養液２０９が含む細胞が細胞補足孔の入り口に捕捉される。捕捉された細胞は、吸引チューブ２０７による連続的な吸引により細胞捕捉孔に保持される。

光源２１３からの照射により顕微鏡２１４を観察しながら、ステージ２１１を前後左右に移動させ、ステージ２１１上のシャーレ２０８位置を調整して細胞３１１の位置を設定し、微細注入針２１２により所定の物質が注入される。

図３に実施例１における細胞捕捉チップ２０１の構造を示し、図３の（ａ）に表面図、（ｂ）に断面図を示す。

細胞捕捉チップ２０１はＳｉを材料としたＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いた構造である。

図３において、細胞捕捉チップ２０１は図２と同じ番号を付してあり、３０２は表面Ｓｉ層、３０３はヒータ（白金：Ｐｔ）、３０４はヒータ（白金：Ｐｔ）、３０５は温度センサ（白金：Ｐｔ）、３０６は温度センサ（白金：Ｐｔ）、３０７は細胞捕捉孔、３０８は保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）、３０９は絶縁層（酸化シリコン：ＳｉＯ_２）、３１０はＳｉ基板、３１１は細胞をそれぞれ示す。

ヒータ３０３、３０４および温度センサ３０５、３０６の形状は、図３の形状に限定されるものでなく、またヒータ３０３、３０４および温度センサ３０５、３０６の配置の順序も図３に限定されるものではなく、細胞捕捉孔３０７の近傍であれば本発明の目的は達成できる。

また図４に、細胞捕捉チップの温度プロフィールを示し、図４の（ａ）は温度プロフィール、（ｂ）は対応する細胞捕捉チップの断面図を示す。

図４において、図３と同じものは同一の番号を付してあり、Ｔ_１は高温（例えば＋４０℃）、Ｔ_２は低温（例えば＋３０℃）をそれぞれ示す。

図２、図３および図４を参照して、細胞捕捉チップ２０１の動作を説明する。

注入チューブ２０６により細胞捕捉チップ２０１の表面Ｓｉ層３０２上に、細胞３１１を含む培養液２０９が注入される。吸引チューブ２０７により、細胞捕捉孔３０７下部の培養液２１０を吸引され、細胞３１１は細胞捕捉孔３０７の入り口に捕捉される。

細胞３１１を含む培養液２０９の温度制御を説明する。

制御部２０４は、温度センサ３０５により目標温度Ｔ_１以上を計測すると、ヒータ３０３の加熱を止めるようフィードバック制御を行い、目標温度Ｔ_１以下を計測するとヒータ３０３の加熱を行うようフィードバック制御を行い、温度センサ３０５近傍が温度Ｔ_１になるようにオン／オフによる温度制御を行う。

また、フィードバック制御による高精度の連続的な温度制御は、例えば以下のように行う。

温度センサ３０５の白金Ｐｔの抵抗値は温度に対し増加する。制御部２０４は内部に所定温度に保たれた安定な抵抗Ｒｓを温度センサ３０５と直列に接続し、抵抗Ｒｓと温度センサ３０５の両端に安定な一定電圧Ｖ_０を加える。

温度センサ３０５は、付近の温度変化により抵抗値が変化し一定電圧Ｖ_０の分圧比が変わるから、白金Ｐｔの両端の電圧変化が検出できる。

即ち、温度センサ３０５の温度Ｔ_ｍに対応して、温度センサ３０５の端子間電圧が測定電圧Ｖ_ｍとして得られる。制御部２０４は、目標温度Ｔ_１に対応して予め設定された基準電圧Ｖ_１と、上記測定された電圧Ｖ_ｍとの電圧差ｅ_ｘ＝（Ｖ_１−Ｖ_ｍ）を得る。ｅ_ｘ＞０の時は温度センサ３０５の温度Ｔ_ｍが目標温度より低いので、制御部２０４は前記電圧差ｅ_ｘを適当な増幅度で増幅し、温度差に対応した加熱用電圧としてヒータ３０３に供給する。ｅ_ｘ≦０の時は温度センサ３０５の温度Ｔ_ｍが目標温度以上であるから、ヒータ３０３への加熱電圧を０にする。これにより温度センサ３０５の温度Ｔ_ｍは精度良く目標温度Ｔ_１になるように制御される。

また、制御部２０４は温度センサ３０６により目標温度Ｔ_２以上を計測すると、ヒータ３０４の加熱を止めるようフィードバック制御を行い、目標温度Ｔ_２以下を計測するとヒータ３０４の加熱を行うようフィードバック制御を行い、温度センサ３０６近傍が温度Ｔ_２になるように温度制御される。

また、温度Ｔ_２の制御に対しても、前記と同様にしてフィードバック制御による高精度の連続的な温度制御を行うことが出来る。

前記動作により、細胞を含む培養液２０９の温度は図４に示す様に、温度センサ３０５近傍では温度Ｔ_１（例えば＋４０℃）に保たれ、温度センサ３０６近傍では温度Ｔ_２（例えば＋３０℃）に保たれる。

温度センサ３０５はヒータ３０３に近接して配置され、温度センサ３０６はヒータ３０４に近接して配置されるので、前記の温度制御により図４のヒータ３０３近傍の培養液２０９とヒータ３０４近傍の培養液２０９の間で温度勾配が発生し、細胞捕捉孔３０７に捕捉された細胞はそれぞれの位置における培養液温度にて物質の導入を行うことが可能となる。

ヒータ３０３、３０４および温度センサ３０５、３０６が細胞捕捉孔３０７近傍に設けられていることにより、捕捉された細胞３１１近傍の培養液２０９の温度が極めて正確に制御できる。

これにより、物質注入処理中の細胞の温度が一定に保たれるので、温度変化による反応の変化を防ぎ、一定環境での物質注入と観測が可能になる。さらに、細胞３１１を含む培養液２０９に温度勾配をつけることが出来るので、一回の処理で異なる温度を細胞群に与えることが可能となる。

次に、本実施例１における細胞捕捉チップ２０１の作製プロセスについて、図５を参照して説明する。

図５において、図３と同じものは同じ番号を付してあり、５００はＳＯＩ基板、５０１はフォトレジスト、５０２は保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）、５０３は保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）をそれぞれ示し、プロセス（ａ）は細胞捕捉孔３０７を形成するプロセス、プロセス（ｂ）はエッチングで残す部分に保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）５０２を形成するプロセス、プロセス（ｃ）はヒータ３０３、３０４と温度センサ３０５、３０６を形成するプロセス、プロセス（ｄ）はＳｉ基板３１０の細胞捕捉孔部３０７の裏面側を除去するプロセス、プロセス（ｅ）は保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）５０２の不要部分および５０３を除去するプロセスをそれぞれ示す。

図５を参照して、実施例１における細胞捕捉チップ２０１の構造を作製するプロセスを詳細に説明する。

図５のプロセス（ａ）では、ＳＯＩ基板５００の表面Ｓｉ層３０２に複数の細胞捕捉孔３０７を形成するため、先ずＳＯＩ基板５００を洗浄した後、表面Ｓｉ層３０２の表面全体にフォトレジスト５０１を塗布する。フォトレジスト５０１の材質や厚みは特に限定されるものではない。

フォトマスクとマスクアライナを用いてフォトレジスト５０１を露光し、現像により露光した部分のレジストを除去することにより細胞捕捉孔部３０７が除去されたレジスト５０１のパタンを作製する。前記レジスト５０１のパタンをエッチングマスクとして、ドライエッチング装置を使用して貫通孔３０７を作製する。

プロセス（ｂ）では、表面Ｓｉ層３０２の表面に、ヒータ３０３、３０４と温度センサ３０５、３０６を形成するため、および後のプロセスにおいてＳｉ基板３１０の選択的エッチングを行うため保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）５０２、５０３を被覆する。保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）５０２、５０３は酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜でもよく、細胞捕捉孔３０７の中の側面を保護するため、ＣＶＤ(ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)法によって成膜するのが望ましい。

Ｓｉ基板３１０の裏面には、後のプロセスにおいてＳｉ基板３１０の選択的エッチングを行うためのマスクとして、フォトレジストと露光およびエッチングにより保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）５０３のパタンを作製する。

プロセス（ｃ）では、表面Ｓｉ層３０２の表面に、ヒータ３０３、３０４と温度センサ３０５、３０６の材料として白金（以下Ｐｔ）を成膜する。保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）５０２との密着性を向上させるため、白金を成膜する前にチタン（以下Ｔｉ）を成膜する（図示せず）。成膜方法は蒸着法やスパッタリング方法を用いて行う。

ヒータ３０３、３０４および温度センサ３０５、３０６の膜形成方法として、まず表面Ｓｉ層３０２上のＴｉ膜の表面全体にＰｔ膜を形成し、その後にフォトレジストと露光およびエッチングによりヒータ３０３、３０４と温度センサ３０５、３０６のパタン膜を形成する方法と、まず表面Ｓｉ層３０２上のＴｉ膜の表面全体にレジストを形成し、電子線で描画してレジストを除去し、除去部にＰｔ膜を形成するリフトオフ法のどちらを用いてもよい。

なお、ヒータおよび温度センサの材料はＰｔとしたが、特に限定されるものではない。

プロセス（ｄ）では、Ｓｉ基板３１０のエッチングを行う。

表面Ｓｉ層３０２の表面を保護し、裏面からＳｉ基板３１０をアルカリ系水溶液などで異方性エッチングすることで図５（ｄ）に示す形状が作製される。なお、Ｓｉ基板３１０のシリコンエッチングはドライエッチングを用いてもよい。

プロセス（ｅ）では、表面Ｓｉ層３０２の表面の保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）５０２の不要部分および、Ｓｉ基板３１０の裏面の保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）５０３と、表面Ｓｉ層３０２の裏面の細胞捕捉孔３０７付近の絶縁層３０９を除去して、図５（ｅ）に示す形状が作製される。
（実施例２）
実施例２では、細胞捕捉チップの裏面側にヒータと温度センサを配置し、細胞近傍の温度制御を行う。

実施例１ではヒータ３０３、３０４、温度センサ３０５、３０６が、細胞３１１を含む培養液２０９に直接触れるため、電気的刺激や熱的な刺激が直接細胞に伝わり影響を与える可能性がある。

これらの刺激を緩和するため実施例２では、細胞３１１を含む培養液２０９を吸引する側である細胞捕捉チップ２０１の裏面側にヒータと温度センサを配置する。

図６に実施例２による細胞捕捉チップの構造を示す。

図６の（ａ）に裏面図、（ｂ）に断面図を示す。

実施例２においては、実施例１と同様に細胞捕捉チップはＳｉを材料としたＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いた構造である。

図６において、図３と同じものは同一の番号を付してあり、６０１は細胞捕捉チップ、６０２は保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）、６０３はヒータ（白金：Ｐｔ）、６０４はヒータ（白金：Ｐｔ）、６０５は温度センサ（白金：Ｐｔ）、６０６は温度センサ（白金：Ｐｔ）をそれぞれ示す。

ヒータ６０３、６０４および温度センサ６０５、６０６の形状は、図３の形状に限定されるものでなく、またヒータ６０３、６０４および温度センサ６０５、６０６の配置の順序も図６に限定されるものではなく、細胞捕捉孔３０７の近傍であれば本発明の目的は達成できる。

実施例２において細胞捕捉チップ６０１が細胞３１１を捕捉する動作および温度制御の動作は、実施例１における細胞捕捉チップ２０１の動作と同じある。

実施例２における細胞捕捉装置全体の構成は、図２における細胞捕捉チップ２０１が実施例２の細胞捕捉チップ６０１に置き換わるだけで、動作は同じであるから説明は省略する。

また、実施例２における細胞捕捉チップ６０１の温度プロフィールは、図４と同様である。

また、細胞捕捉チップ６０１の作製プロセスに関しても、実施例１における細胞捕捉チップ２０１の作製プロセスを示す図５と同様なプロセスを用いて作製することができる。

実施例２が実施例１と異なるのは、ヒータ６０３、６０４および、温度センサ６０５、６０６が細胞３１１を含む培養液２０９に直接触れないので、ヒータや温度センサによる電気的および熱的な直接的刺激を受けないことである。

また、細胞捕捉チップの裏面にヒータと温度センサを配置する別の例を図７に示す。

図７の（ａ）は細胞捕捉チップの裏面図、（ｂ）は細胞捕捉チップの断面図を示す。

図７において、図６と同じものは同一の番号を付してあり、７０１は細胞捕捉チップ、７０３はヒータ（白金：Ｐｔ）、７０４はヒータ（白金：Ｐｔ）、７０５は温度センサ（白金：Ｐｔ）、７０６は温度センサ（白金：Ｐｔ）をそれぞれ示す。

図７に示す実施例２の細胞捕捉と温度制御の動作は、図６における動作と同じである。図７における細胞捕捉チップ７０１が図６の細胞補足チップ６０１と異なるのは、図７におけるセンサ７０５、７０６およびヒータ７０３、７０４が表面Ｓｉ層３０２の裏面に配置されているので図６に比べ、捕捉された細胞３１１の近くで温度計測と加熱ができるので、より正確で応答が速い温度制御が可能となる。

図７における構造においても、ヒータ７０３、７０４および、温度センサ７０５、７０６が細胞３１１を含む培養液２０９に直接触れないので、ヒータや温度センサによる電気的および熱的な直接的刺激を受けない特徴がある。
（実施例３）
実施例３では、細胞捕捉チップの方面側に配置したヒータと温度センサを保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）で覆い、細胞近傍の温度制御を行う。

実施例１ではヒータ３０３、３０４、温度センサ３０５、３０６が、細胞３１１を含む培養液２０９に直接触れるため、電気的刺激や熱的な刺激が直接細胞３１１に伝わり影響を与える可能性がある。

これらの刺激を緩和するため実施例３では、ヒータと温度センサを保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）で覆うことにより、細胞がヒータをとセンサに直接触れないようにする。

図８に実施例３による細胞捕捉チップの構造を示す。

図８の（ａ）に表面図、（ｂ）に断面図を示す。

実施例３においては、実施例１と同様に細胞捕捉チップ８０１はＳｉを材料としたＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いた構造である。

図８において、図３と同じものは同一の番号を付してあり、８０１は細胞捕捉チップ、８０２は保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）、８０３はヒータ（白金：Ｐｔ）、８０３ａはヒータパッド、８０３ｂはヒータパッド、８０４はヒータ（白金：Ｐｔ）、８０４ａはヒータパッド、８０４ｂはヒータパッド、８０５は温度センサ（白金：Ｐｔ）、８０５ａは温度センサパッド、８０５ｂは温度センサパッド、８０６は温度センサ（白金：Ｐｔ）、８０６ａは温度センサパッド、８０６ｂは温度センサパッドをそれぞれ示す。

ヒータ８０３、８０４および温度センサ８０５、８０６の形状は、図８の形状に限定されるものでなく、またヒータ８０３、８０４および温度センサ８０５、８０６の配置の順序も図８に限定されるものではなく、細胞捕捉孔３０７の近傍であれば本発明の目的は達成できる。

実施例３において細胞捕捉チップ８０１が細胞３１１を捕捉する動作および温度制御の動作は、実施例１における細胞捕捉チップ２０１の動作と同じある。

実施例３における細胞捕捉装置全体の構成は、図２における細胞捕捉チップ２０１が実施例３の細胞捕捉チップ８０１に置き換わるだけで、動作は同じであるから説明は省略する。

また、細胞捕捉チップ８０１の作製プロセスに関しては、実施例１における細胞捕捉チップ２０１の作製プロセスを示す図５と同様なプロセスを用いて作製することができる。

ただし、細胞捕捉チップ８０１の表面側に配置されたヒータ８０３、８０４および、温度センサ８０５、８０６には保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）８０２を被覆し、ヒータパッド（外部への接続電極）８０３ａ、８０３ｂ、８０４ａ、８０４ｂ、および温度センサパッド８０５ａ、８０５ｂ、８０６ａ、８０６ｂには保護膜を被覆しないプロセスが入る。

実施例３が実施例１と異なる特徴は、ヒータ８０３、８０４および、温度センサ８０５、８０６が細胞３１１を含む培養液２０９に直接触れないので、ヒータや温度センサによる電気的および熱的な直接的刺激を受けないことである。

細胞捕捉チップ（従来例）を示す図である。細胞捕捉装置構成（実施例１）を示す図である。細胞捕捉チップの構造（実施例１）を示す図である。細胞捕捉チップの温度プロフィール（実施例１）を示す図である。細胞捕捉チップの作製プロセス（実施例１）を示す図である。細胞捕捉チップの構造（実施例２）を示す図である。細胞捕捉チップの構造（実施例２の別例）を示す図である。細胞捕捉チップの構造（実施例３）を示す図である。

符号の説明

１０１細胞捕捉チップ
１０２表面Ｓｉ層
１０３細胞捕捉孔
１０４細胞
１０５絶縁層
１０６Ｓｉ基板
１０７保護膜
２００細胞捕捉装置
２０１細胞捕捉チップ
２０２温度センサ線
２０３ヒータ線
２０４制御部
２０５支持台
２０６注入チューブ
２０７吸引チューブ
２０８シャーレ
２０９細胞を含む培養液
２１０培養液
２１１ステージ
２１２微細注入針
２１３光源
２１４顕微鏡
３０２表面Ｓｉ層
３０３ヒータ（白金：Ｐｔ）
３０４ヒータ（白金：Ｐｔ）
３０５温度センサ（白金：Ｐｔ）
３０６温度センサ（白金：Ｐｔ）
３０７細胞捕捉孔
３０８保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）
３０９絶縁層（酸化シリコン：ＳｉＯ_２）
３１０Ｓｉ基板
３１１細胞
５０１フォトレジスト
５０２保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）
５０３保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）
６０１細胞捕捉チップ
６０２保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）
６０３ヒータ（白金：Ｐｔ）
６０４ヒータ（白金：Ｐｔ）
６０５温度センサ（白金：Ｐｔ）
６０６温度センサ（白金：Ｐｔ）
７０１細胞捕捉チップ
７０３ヒータ（白金：Ｐｔ）
７０４ヒータ（白金：Ｐｔ）
７０５温度センサ（白金：Ｐｔ）
７０６温度センサ（白金：Ｐｔ）
８０１細胞捕捉チップ
８０２保護膜（窒化珪素：Ｓｉ_３Ｎ_４）
８０３ヒータ（白金：Ｐｔ）
８０３ａヒータパッド
８０３ｂヒータパッド
８０４ヒータ（白金：Ｐｔ）
８０４ａヒータパッド
８０４ｂヒータパッド
８０５温度センサ（白金：Ｐｔ）
８０５ａ温度センサパッド
８０５ｂ温度センサパッド
８０６温度センサ（白金：Ｐｔ）
８０６ａ温度センサパッド
８０６ｂ温度センサパッド

Claims

上下に貫通する複数の細胞捕捉孔を有する細胞捕捉基板と、
前記細胞捕捉基板の表面、かつ前記複数の細胞捕捉孔を有する領域の両端に配置され、異なる制御電圧が印加されることにより培養液をそれぞれ異なる温度に加熱する２列のヒータ部と、
前記細胞捕捉基板の表面、かつ前記２列のヒータ部それぞれに近接して１対状態に２個配置され前記培養液の温度差を検出する温度センサ部と、
前記検出された温度差と前記培養液の目標温度に基づいて前記制御電圧の各々を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする細胞捕捉装置。
前記ヒータ部と前記温度センサ部は、前記培養液が満たされた側の前記細胞捕捉基板の表面に２列配置され、それぞれ異なった前記目標温度に基づき温度制御されることを特徴とする請求項１記載の細胞捕捉装置。
前記ヒータ部と前記温度センサ部は、前記細胞捕捉基板の裏面であって前記培養液に接して２列配置され、それぞれ異なった前記目標温度に基づき温度制御されることを特徴とする請求項１記載の細胞捕捉装置。
前記ヒータ部と前記温度センサ部は、絶縁物による保護膜で覆われたことを特徴とする請求項１記載の細胞捕捉装置。
細胞捕捉基板の上下に貫通する複数の細胞捕捉孔に細胞を捕捉するステップと、
前記細胞捕捉基板の表面、かつ前記複数の細胞捕捉孔を有する領域の両端に配置された２列のヒータ部の各々に異なる制御電圧が印加されることにより前記培養液をそれぞれ異なる温度に加熱するステップと、
前記細胞捕捉基板の表面、かつ前記２列のヒータ部それぞれに近接して１対状態に２個配置された温度センサ部により前記培養液の温度差を検出するステップと、
前記検出された温度差と前記培養液の目標温度に基づいて前記制御電圧の各々を制御するステップと、
を含む細胞捕捉装置の温度制御方法。