JP2000241714A - Particle moving/fixing device - Google Patents

Particle moving/fixing device

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JP2000241714A
JP2000241714A JP11046198A JP4619899A JP2000241714A JP 2000241714 A JP2000241714 A JP 2000241714A JP 11046198 A JP11046198 A JP 11046198A JP 4619899 A JP4619899 A JP 4619899A JP 2000241714 A JP2000241714 A JP 2000241714A
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fixing device
moving
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貢一 糸魚川
Hitoshi Iwata
仁 岩田
Fumito Arai
史人 新井
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Tokai Rika Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a particle moving/fixing device capable of efficiently executing the moving and fixing of particles without contact. SOLUTION: This device 2 is provided with a particle housing section 42 at the prescribed point of a base material 15 exposed to a medium 13. Electrodes 17 are arranged adjacently to this particle housing section 42. The dielectric migration force rendered by the electric field generated at the time of voltage impression to the electrodes 17 moves or fixes the particles 12 in the medium 13 in the particle housing section 42. The base material 15 consists of a light transparent material. The particle housing section 42 is a non-penetrating recessed part opening only on one flank of the base material 15.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、細胞等のような粒
子を媒質中にて移動または固定させるための粒子移動/
固定装置に関するものである。
The present invention relates to a method for moving or fixing particles such as cells in a medium.
It relates to a fixing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、粒子状の微小な対象物を操作する
マイクロマニピュレーション技術の一種として、マイク
ロインジェクションという技術が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, a technique called microinjection has been known as a kind of micromanipulation technique for manipulating a minute particle-shaped object.

【0003】マイクロインジェクションとは、例えばガ
ラス管を加工してなるマイクロピペットと呼ばれる注射
針を用い、細胞内にDNA、RNA、オルガネラ、各種
蛋白質、各種薬液等を注入する手法のことを指す。この
ような技術は、特定遺伝子などを細胞内に選択的に導入
しうる有効な手法として近年特に注目を浴びている。か
かる手法は、類似の手法であるレーザーインジェクショ
ン等に比べて導入効率が高くてしかも安価といった利点
を有している。
[0003] Microinjection refers to a technique of injecting DNA, RNA, organelles, various proteins, various chemicals, and the like into cells using, for example, an injection needle called a micropipette formed by processing a glass tube. Such a technique has attracted particular attention in recent years as an effective technique for selectively introducing a specific gene or the like into cells. Such a method has the advantage that the introduction efficiency is higher and the cost is lower than that of a similar method such as laser injection.

【0004】上記技術においては、媒質中に浮遊してい
る細胞に対してマイクロピペットを突き刺した状態で細
胞内に液体を注入するため、突き刺し時には細胞を何ら
かの手段により固定しておく必要がある。また、細胞に
おける特定の部位に遺伝子等を導入したい場合には、ピ
ペットを突き刺しやすい所定の方向に当該部位を向けた
状態で細胞を固定する必要がある。そして、従来では突
き刺し用のマイクロピペットとは別の固定用ピペットを
用い、その先端に細胞を吸い付けることにより、細胞の
固定を図っていた。
In the above technique, a liquid is injected into a cell suspended in a medium while the micropipette is piercing the cell, and it is necessary to fix the cell by some means at the time of piercing. In addition, when it is desired to introduce a gene or the like into a specific site in a cell, it is necessary to fix the cell in a state where the site is oriented in a predetermined direction in which the pipette is easily pierced. Conventionally, cells are fixed by using a fixing pipette different from the piercing micropipette and sucking the cells to the tip.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、細胞を吸い付
けて固定するという従来方法は、固定用ピペットの操作
が面倒であることに加え、操作自体に時間がかかる。こ
のため、生産性の向上を期待することが難しかった。ま
た、従来方法では硬いピペットの先端が柔らかい細胞に
対して直かに接触することから、細胞膜を傷付けやす
く、細胞にダメージを与えやすかった。よって、細胞の
移動や固定をできるだけ非接触的に行ないたいというニ
ーズがあった。
However, in the conventional method of sucking and fixing cells, the operation of the fixing pipette is troublesome and the operation itself takes time. For this reason, it was difficult to expect improvement in productivity. Further, in the conventional method, the tip of a hard pipette comes into direct contact with a soft cell, so that the cell membrane is easily damaged and the cell is easily damaged. Therefore, there was a need to move and fix cells as non-contact as possible.

【0006】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、粒子の移動・固定を非接触的にか
つ効率よく行なうことができる粒子移動/固定装置を提
供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a particle moving / fixing device capable of moving and fixing particles in a non-contact and efficient manner. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1に記載の発明では、媒質に晒される基材
と、その基材の所定箇所に設けられるとともに前記媒質
中の粒子を収容可能な粒子収容部と、誘電泳動力をもた
らす電界を発生させるため前記粒子収容部に隣接して配
置された電極とを備えたことを特徴とする粒子移動/固
定装置をその要旨とする。
In order to solve the above problems, according to the present invention, a base material exposed to a medium and particles provided in a predetermined portion of the base material and contained in the medium are provided. The gist of the present invention is a particle moving / fixing device, comprising: a particle container capable of accommodating the particles; and an electrode arranged adjacent to the particle container for generating an electric field for generating a dielectrophoretic force. .

【0008】請求項2に記載の発明は、請求項1におい
て、前記基材は光透過性材料からなるものであり、前記
粒子収容部はその基材の片側面のみにて開口する非貫通
の凹部であるとした。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the base material is made of a light transmissive material, and the particle container is a non-penetrating member that is opened only on one side of the base material. It was determined to be a recess.

【0009】請求項3に記載の発明は、請求項2におい
て、前記凹部の内側面は前記基材の厚さ方向に対して所
定の角度をなし、かつ同凹部の底面は前記基材の面方向
に対して略平行であるとした。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the inner surface of the recess forms a predetermined angle with respect to the thickness direction of the base material, and the bottom surface of the recess forms the surface of the base material. It is assumed to be substantially parallel to the direction.

【0010】請求項4に記載の発明は、請求項2または
3において、前記基材はほう珪酸ガラス製であり、前記
凹部は等方性エッチングにより形成されたエッチング凹
部であるとした。
According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, the substrate is made of borosilicate glass, and the concave portion is an etching concave portion formed by isotropic etching.

【0011】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項1に記載の発明によると、電極に電圧を印加
することにより、粒子収容部に電界が発生し、この電界
のもたらす誘電泳動力が粒子に作用する。その結果、固
定用器具を粒子に対して何ら接触させることなく、粒子
を粒子収容部にて移動または固定させることができる。
よって、粒子にダメージを与えることなく操作を行なう
ことができる。また、面倒な固定用器具の操作を伴わな
いため、生産性の向上も期待できる。
Hereinafter, the "action" of the present invention will be described. According to the first aspect of the invention, by applying a voltage to the electrode, an electric field is generated in the particle container, and the dielectrophoretic force provided by the electric field acts on the particles. As a result, the particles can be moved or fixed in the particle container without bringing the fixing device into contact with the particles at all.
Therefore, the operation can be performed without damaging the particles. In addition, productivity is expected to be improved because complicated fixing device operation is not required.

【0012】請求項2に記載の発明によると、このよう
な材料からなる基材であれば、光を透過させることがで
きるので、操作時に粒子を観察しやすくなる。また、非
貫通の凹部は貫通孔に比べて形成しやすいため、これを
粒子収容部とした装置は製造が容易なものとなる。さら
に、非貫通の凹部からなる粒子収容部であれば、基材の
両側面を媒質に晒す必要がなくなるという利点がある。
According to the second aspect of the present invention, if a substrate made of such a material can transmit light, particles can be easily observed during operation. Further, since the non-penetrating concave portion is easier to form than the through-hole, the device using this as the particle container becomes easy to manufacture. Furthermore, the particle storage portion having the non-penetrating concave portion has an advantage that it is not necessary to expose both side surfaces of the base material to the medium.

【0013】請求項3に記載の発明によると、凹部の内
側面が基材の厚さ方向に対して所定の角度をなしている
ので、電圧印加によって電界の強さにアンバランスが生
じる結果、粒子収容部内にて好適な誘電泳動力が発生す
る。従って、静電分極した粒子が電界の強いほうへと引
き寄せられる。また、凹部の底面が基材の面方向に対し
て略平行であれば、底面側へ光が通過するときでも不自
然に屈曲するようなこともなく、基材の下面側からの観
察に支障を来しにくい。
According to the third aspect of the present invention, since the inner surface of the recess forms a predetermined angle with respect to the thickness direction of the base material, imbalance occurs in the strength of the electric field due to the application of the voltage. A suitable dielectrophoretic force is generated in the particle container. Therefore, the electrostatically polarized particles are attracted to the stronger electric field. In addition, if the bottom surface of the concave portion is substantially parallel to the surface direction of the base material, the light does not bend unnaturally even when light passes through the base surface, and obstructs observation from the lower surface side of the base material. Difficult to come.

【0014】請求項4に記載の発明によると、ほう珪酸
ガラス製の基材は高い光透過性を有するので観察性に優
れるばかりでなく、高い強度も有するので肉薄に形成す
ることが可能である。また、等方性エッチングにより形
成されたエッチング凹部の場合、凹部の内側面が基材の
厚さ方向に対して所定の角度をなし、かつ凹部の底面が
基材の面方向に対して略平行、という好適な形状になり
やすいという利点がある。
According to the fourth aspect of the invention, the substrate made of borosilicate glass has high light transmittance and thus not only has excellent observability, but also has high strength and can be formed thin. . In the case of an etched recess formed by isotropic etching, the inner surface of the recess forms a predetermined angle with respect to the thickness direction of the substrate, and the bottom surface of the recess is substantially parallel to the surface direction of the substrate. This is advantageous in that it is easy to obtain a suitable shape.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】[第1の実施形態]以下、本発明
の粒子移動/固定装置を具体化した一実施形態のセルマ
ニピュレーションシステム1を図1〜図3に基づき詳細
に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] A cell manipulation system 1 according to one embodiment of the present invention, which embodies a particle moving / fixing device, will be described in detail with reference to FIGS.

【0016】このセルマニピュレーションシステム1
は、細胞移動/固定装置2、取り付け用ホルダ3、下部
観察手段としての対物レンズ4、顕微鏡ステージ5、マ
イクロピペット6、マニピュレータ(図示略)、光源(図
示略)等を含んで構成されている。また、細胞移動/固
定装置2及び取り付け用ホルダ3によって、1つの細胞
移動/固定ユニットUN1が構成されている。
This cell manipulation system 1
Comprises a cell moving / fixing device 2, a mounting holder 3, an objective lens 4 as a lower observation means, a microscope stage 5, a micropipette 6, a manipulator (not shown), a light source (not shown), and the like. . Further, one cell moving / fixing unit UN1 is constituted by the cell moving / fixing device 2 and the mounting holder 3.

【0017】図1に示されるように、顕微鏡ステージ5
の中央部には透孔11が設けられている。この透孔11
の下方には対物レンズ4が上向き状態で配設されてい
る。対物レンズ4は、図示しない操作手段を操作するこ
とにより垂直方向に移動することができる。光源は透孔
11の上方に離間して配置されている。マイクロピペッ
ト6は、顕微鏡ステージ5の上側に配置されている。マ
イクロピペット6は、加熱溶融したガラス管を細く引き
延ばすことによって製造される。マイクロピペット6の
先端部は、直径数十μm〜数百μm程度の植物細胞12
を突き刺すことができるように尖った形状に形成されて
いる。なお、マイクロピペット6はマニピュレータを操
作することにより三次元的に駆動される。マニピュレー
タの駆動方式としては、例えば油圧式、エア式、機械式
などがある。マイクロピペット6の基端部は、図示しな
いシリンジ等の加圧器に接続されている。加圧器からは
例えばDNAを含む溶液等が圧送されてくる。
As shown in FIG. 1, the microscope stage 5
Is provided with a through hole 11 at the center. This through hole 11
The object lens 4 is disposed below the object in an upward state. The objective lens 4 can be moved in the vertical direction by operating an operation means (not shown). The light source is located above the through hole 11 and is spaced apart therefrom. The micropipette 6 is arranged above the microscope stage 5. The micropipette 6 is manufactured by thinly stretching a glass tube heated and melted. The tip of the micropipette 6 is a plant cell 12 having a diameter of about several tens μm to several hundred μm.
Is formed in a pointed shape so that it can be pierced. The micropipette 6 is driven three-dimensionally by operating the manipulator. As a driving method of the manipulator, for example, there are a hydraulic type, a pneumatic type, a mechanical type, and the like. The base end of the micropipette 6 is connected to a pressure device such as a syringe (not shown). From the pressurizer, for example, a solution containing DNA is sent under pressure.

【0018】図1に示されるように、取り付け用ホルダ
3は、観察ステージ5の上面中央部に対して図示しない
ボルト等の締結により取り付けられている。ホルダ3の
取り付け時には、透孔11の上部開口は塞がれた状態と
なる。ホルダ3は断面円形状をした有底状の部材であっ
て、透明なガラスを材料として形成されている。なお、
このホルダ3は、媒質である培養液13を満たすための
容器を兼ねている。ホルダ3の内底面における複数箇所
には支持突起14が設けられている。これらの支持突起
14の上面に対しては、細胞移動/固定装置2の外周部
下面側が接着剤を介して接合されている。その結果、ホ
ルダ3内において装置2が水平に支持される。
As shown in FIG. 1, the mounting holder 3 is mounted to the center of the upper surface of the observation stage 5 by fastening bolts or the like (not shown). When the holder 3 is attached, the upper opening of the through hole 11 is closed. The holder 3 is a bottomed member having a circular cross section, and is formed using transparent glass as a material. In addition,
The holder 3 also serves as a container for filling the culture solution 13 as a medium. Support projections 14 are provided at a plurality of locations on the inner bottom surface of the holder 3. The lower surface of the outer peripheral portion of the cell moving / fixing device 2 is joined to the upper surfaces of these support protrusions 14 via an adhesive. As a result, the device 2 is horizontally supported in the holder 3.

【0019】細胞移動/固定装置2を構成する円盤状の
基材15の中央部には、粒子状対象物である植物細胞1
2を1つ1つ収容するための細胞チャンバ16が設けら
れている。粒子収容部である細胞チャンバ16は、基材
15に複数個設けられていてもよい。本実施形態におけ
る細胞チャンバ16は、基材15の両側面にて開口する
断面円形状の貫通孔となっている。この貫通孔の断面
は、下部開口にいくほど細いテーパ状をなしている。即
ち、細胞チャンバ16の内側面は、基材15の厚さ方向
に対して10°〜40°程度の角度をなしている。
At the center of the disk-shaped substrate 15 constituting the cell moving / fixing device 2, there is a plant cell 1 as a particulate object.
A cell chamber 16 is provided for accommodating each one of them. A plurality of cell chambers 16 serving as particle storage units may be provided on the base material 15. The cell chamber 16 in the present embodiment is a through hole having a circular cross section that opens on both side surfaces of the base material 15. The cross section of the through hole has a tapered shape as it goes to the lower opening. That is, the inner surface of the cell chamber 16 forms an angle of about 10 ° to 40 ° with respect to the thickness direction of the base material 15.

【0020】図1,図2に示されるように、基材15に
おいて細胞チャンバ16の付近には、複数個の電極17
が隣接して配置されている。本実施形態では、基材15
の上面側及び下面側にそれぞれ4個ずつ電極17が形成
されている。各電極17の位置関係を説明する便宜上、
図3(b)では基材15の上面側における4つの電極1
7にU1,U2,U3,U4が付されている。同図で
は、基材15の下面側における4つの電極17に、D
1,D2,D3,D4が付されている。これによると、
電極U1−D1、U2−D2、U3−D3、U4−D4
がそれぞれ対応する位置関係にあることがわかる。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a plurality of electrodes 17
Are arranged adjacent to each other. In the present embodiment, the base material 15
Four electrodes 17 are formed on the upper surface side and the lower surface side, respectively. For convenience of describing the positional relationship between the electrodes 17,
In FIG. 3B, four electrodes 1 on the upper surface side of the base material 15 are shown.
Reference numeral 7 denotes U1, U2, U3, and U4. In the figure, four electrodes 17 on the lower surface side of the substrate 15
1, D2, D3, and D4 are attached. according to this,
Electrodes U1-D1, U2-D2, U3-D3, U4-D4
Are in a corresponding positional relationship.

【0021】基材15の両面外周部にはパッド19が形
成されている。各電極17は、これらのパッド19に対
し配線パターン18を介して電気的に接続されている。
パッド19以外の導体部分は、ポリイミド等のような絶
縁性材料からなる絶縁層21によって保護されている。
各パッド19には導電性接着剤22を用いてリード線2
0が接合されている。培養液13との電気的な絶縁を図
るために、導電性接着剤22はさらに樹脂層23によっ
て全体的に被覆されている。本実施形態の場合、基材1
5の上面側に接合された4本のリード線20は、上部開
口を介してホルダ3の外部に引き出されている。基材1
5の下面側に接合された4本のリード線20は、ホルダ
3の底面に設けられたリード線挿通孔24を介してホル
ダ3の外部に引き出されている。引き出されたリード線
20は、数10kHz〜数MHzの高周波交流電圧を発
生する装置に対して電気的に接続されている。
Pads 19 are formed on the outer peripheral portions of both sides of the base material 15. Each electrode 17 is electrically connected to these pads 19 via a wiring pattern 18.
The conductor other than the pad 19 is protected by an insulating layer 21 made of an insulating material such as polyimide.
Each pad 19 is made of a lead wire 2 using a conductive adhesive 22.
0 is joined. In order to achieve electrical insulation from the culture solution 13, the conductive adhesive 22 is further entirely covered with a resin layer 23. In the case of the present embodiment, the substrate 1
The four lead wires 20 joined to the upper surface side of 5 are drawn out of the holder 3 through the upper opening. Substrate 1
The four lead wires 20 joined to the lower surface side of 5 are drawn out of the holder 3 through lead wire insertion holes 24 provided on the bottom surface of the holder 3. The lead wire 20 is electrically connected to a device that generates a high-frequency AC voltage of several tens kHz to several MHz.

【0022】図3(a)は、8つの電極17(U1〜U
4,D1〜D4)に対する通電の仕方を説明するための
表である。植物細胞12を右回転させたい場合には、U
1→U2→U3→U4というように、特定の1つの電極
17のみに対してプラス電圧を印加することを、右回り
で順に行なえばよい。これをU4→U3→U2→U1と
いうように反対回りで順に行なえば、植物細胞12を左
回転させることができる。植物細胞12を上昇させたい
場合には、U1及びU2にプラスの電圧を印加し、U3
及びU4にマイナスの電圧を印加すればよい。植物細胞
12を下降させたい場合には、U1〜U4にプラスの電
圧を印加すればよい。また、植物細胞12を動かさずに
固定したい場合には、U1〜U4,D1〜D4に対して
印加する電圧値を固定すればよい。
FIG. 3A shows eight electrodes 17 (U1 to U).
4, D1 to D4) are tables for explaining how to energize. To rotate the plant cell 12 clockwise, U
Applying a positive voltage to only one specific electrode 17 in the order of 1 → U2 → U3 → U4 may be performed in a clockwise order. If this operation is performed in the opposite direction such as U4 → U3 → U2 → U1, the plant cell 12 can be rotated to the left. To raise the plant cells 12, a positive voltage is applied to U1 and U2, and U3
And a negative voltage may be applied to U4. If it is desired to lower the plant cells 12, a positive voltage may be applied to U1 to U4. When the plant cells 12 are to be fixed without moving, the voltage values applied to U1 to U4 and D1 to D4 may be fixed.

【0023】以上のような動作制御が可能なのは、リー
ド線20を介して電極17へ高周波電圧を印加すると、
細胞チャンバ16内に電界が発生し、その電界が植物細
胞12に対して好適な誘電泳動力をもたらすからであ
る。この場合、粒子状対象物である植物細胞12の誘電
率は、一般的に媒質である培養液13の誘電率と異なる
ため、電界が働くことで植物細胞12が静電分極を起こ
す。上記のごとく細胞チャンバ16の内側面は基材15
の厚さ方向に対して所定の角度をなしているので、電圧
を印加すると、電界の強さにアンバランスが生じる。そ
の結果、細胞チャンバ16内にて好適な誘電泳動力が発
生し、静電分極した植物細胞12が電界の強いほうへと
引き寄せられる。
The above operation can be controlled by applying a high-frequency voltage to the electrode 17 through the lead wire 20.
This is because an electric field is generated in the cell chamber 16 and the electric field provides a suitable dielectrophoretic force to the plant cells 12. In this case, since the dielectric constant of the plant cells 12 as the particulate object is generally different from the dielectric constant of the culture solution 13 as the medium, the electric field acts on the plant cells 12 to cause electrostatic polarization. As described above, the inner surface of the cell chamber 16 is
Is formed at a predetermined angle with respect to the thickness direction, and when a voltage is applied, an imbalance occurs in the strength of the electric field. As a result, a suitable dielectrophoretic force is generated in the cell chamber 16, and the electrostatically polarized plant cells 12 are attracted to the stronger electric field.

【0024】次に、このように構成されたシステム1の
具体的な使用方法の一例を述べておく。顕微鏡ステージ
5上にホルダ3をセットし、かつそのホルダ3の内底面
に細胞移動/固定装置2を固定しておく。この状態でホ
ルダ3内を滅菌した培養液13で満たしておく。その結
果、基材15の上側面及び下側面がともに培養液13の
ある環境となり、細胞チャンバ16内が確実に培養液1
3で満たされた状態となる。よって、乾燥に弱い植物細
胞12の死滅が未然に回避される。植物細胞12は、プ
ロトプラストや花粉等のような単細胞であってもよいほ
か、胚珠などの特定器官やカルス等のような細胞群(即
ち多細胞)であってもよい。
Next, an example of a specific method of using the system 1 configured as described above will be described. The holder 3 is set on the microscope stage 5, and the cell moving / fixing device 2 is fixed on the inner bottom surface of the holder 3. In this state, the inside of the holder 3 is filled with the sterilized culture solution 13. As a result, both the upper surface and the lower surface of the base material 15 have an environment in which the culture solution 13 is present, and the inside of the cell chamber 16 is surely in
3 is satisfied. Thus, the death of the plant cells 12 that are vulnerable to drying can be avoided. The plant cells 12 may be single cells such as protoplasts or pollen, or may be specific organs such as ovules or cell groups such as callus (ie, multicells).

【0025】オペレータは図示しない別のマイクロピペ
ットにより細胞チャンバ16内に1つの植物細胞12を
移し入れる。次いで、オペレータは顕微鏡観察を行ない
ながら電極17に高周波電圧を印加し、植物細胞12の
位置修正を行なう。この場合、特定遺伝子を導入したい
部位が例えば胚であれば、胚の部分をマイクロピペット
6の先端部に向けるように調整する。
The operator transfers one plant cell 12 into the cell chamber 16 by another micropipette (not shown). Next, the operator applies a high-frequency voltage to the electrode 17 while performing microscopic observation to correct the position of the plant cell 12. In this case, if the site into which the specific gene is to be introduced is, for example, an embryo, the embryo is adjusted so as to face the tip of the micropipette 6.

【0026】次いでオペレータは、顕微鏡を観察しなが
らマイクロピペット6を駆動操作して、その先端部をタ
ーゲットである植物細胞12に向けてゆっくりと前進さ
せる。マイクロピペット6の先端部が植物細胞12の胚
に突き刺さったことを顕微鏡により確認した後、オペレ
ータはシリンジの頭部を静かに押圧し、外部にDNAの
入った液体を押し出すようにする。すると、マイクロピ
ペット6を経由してその先端部から当該液体が吐出され
る。従って、植物細胞12の胚にDNAを注入すること
ができる。上記のような導入処理が終了した後、オペレ
ータはマイクロピペット6を後退させて、その先端部を
植物細胞12から抜き去る必要がある。以上の結果、特
定遺伝子を植物細胞12内に選択的にかつ効率よく導入
することができる。この後、遺伝子導入がなされた植物
細胞12は、再び別のマイクロピペットによって細胞チ
ャンバ16から静かに吸い出される。
Next, the operator drives the micropipette 6 while observing the microscope, and slowly advances the tip of the micropipette 6 toward the target plant cell 12. After confirming with a microscope that the tip of the micropipette 6 has pierced the embryo of the plant cell 12, the operator gently presses the head of the syringe to push out the liquid containing DNA to the outside. Then, the liquid is discharged from the tip portion via the micropipette 6. Therefore, DNA can be injected into the embryo of the plant cell 12. After the above-described introduction processing is completed, the operator needs to retract the micropipette 6 and remove the tip from the plant cell 12. As a result, the specific gene can be selectively and efficiently introduced into the plant cell 12. Thereafter, the plant cells 12 into which the gene has been introduced are gently sucked out of the cell chamber 16 again by another micropipette.

【0027】従って、本実施形態によれば以下のような
効果を得ることができる。 (1)本実施形態のセルマニピュレーションシステム1
によると、電極17に電圧を印加することにより、好適
な誘電泳動力が植物細胞12に作用する。その結果、固
定用マイクロピペット等の器具を植物細胞12に対して
何ら接触させることなく、その植物細胞12を細胞チャ
ンバ16内にて移動または固定させることができる。よ
って、粒子状対象物を吸い付けて固定するという従来方
法とは異なり、柔らかい植物細胞12にダメージを与え
ることなく各種の操作を行なうことができる。また、こ
のシステム1によれば、面倒な固定用マイクロピペット
の操作を伴わないため、生産性の向上も期待できる。 [第2の実施形態]次に、本発明を具体化した実施形態
2のセルマイクロマニピュレーションシステム41を図
4〜図6に基づいて説明する。ここでは実施形態1と相
違する点を主に述べ、共通する点については同一部材番
号を付すのみとしてその説明を省略する。
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained. (1) The cell manipulation system 1 of the present embodiment
According to the above, by applying a voltage to the electrode 17, a suitable dielectrophoretic force acts on the plant cell 12. As a result, the plant cells 12 can be moved or fixed in the cell chamber 16 without bringing a device such as a fixing micropipette into contact with the plant cells 12 at all. Therefore, different from the conventional method of sucking and fixing the particulate object, various operations can be performed without damaging the soft plant cells 12. In addition, according to this system 1, since no troublesome operation of the fixing micropipette is involved, an improvement in productivity can be expected. Second Embodiment Next, a cell micromanipulation system 41 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the differences from the first embodiment will be mainly described, and the common points will be denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0028】このシステム41に用いられる細胞移動/
固定装置2を構成する基材15は、円盤状をなしてい
る。本実施形態では、透過性材料の一種であるガラス
(具体的にはほう珪酸ガラス)製の基材15が用いられ
ている。ほう珪酸ガラス製基材15の厚さは0.2mm
〜1mm程度に設定されている。この基材15の中央部
には、実施形態1のときと形状の異なる細胞チャンバ4
2が形成されている。図5(b)等に示されるように、
本実施形態における細胞チャンバ42は、基材15の上
側面のみにて開口する非貫通の凹部になっている。この
凹部は等方性エッチングにより断面円形状に形成されて
いる。エッチング凹部の内側面下部は、基材15の厚さ
方向に対して0°〜90°の角度をなすアール面となっ
ている。また、エッチング凹部の底面は、基材15の面
方向に対して略平行になっている。この細胞チャンバ4
2はいわば略椀状をなしている。また、エッチング凹部
からなる細胞チャンバ42の深さは50μm〜150μ
m程度に設定され、その直径は150μm〜300μm
程度に設定されている。
The cell migration /
The base material 15 constituting the fixing device 2 has a disk shape. In the present embodiment, a base material 15 made of glass (specifically, borosilicate glass), which is a kind of transparent material, is used. The thickness of the borosilicate glass substrate 15 is 0.2 mm
It is set to about 1 mm. A cell chamber 4 having a different shape from that of the first embodiment
2 are formed. As shown in FIG.
The cell chamber 42 in the present embodiment is a non-penetrating concave portion that is opened only on the upper surface of the base material 15. This recess is formed in a circular cross section by isotropic etching. The lower portion of the inner side surface of the etching concave portion is a round surface forming an angle of 0 ° to 90 ° with respect to the thickness direction of the base material 15. The bottom surface of the etching recess is substantially parallel to the surface direction of the base material 15. This cell chamber 4
2 is almost bowl-shaped. Further, the depth of the cell chamber 42 composed of the etching concave portion is 50 μm to 150 μm.
m and its diameter is 150 μm to 300 μm
Set to about.

【0029】また、このシステム41に用いられる取り
付け用ホルダ3Aは、以下の点で実施形態1のものと構
造が相違している。即ち、このホルダ3Aは、基材15
を両面側から挟み込むことで基材15を着脱可能に保持
する一対の治具43,44を主要な構成要素としてい
る。下治具43及び上治具44はともに環状をなしてい
る。下治具43は顕微鏡ステージ5上に水平に固定され
た状態で使用される。顕微鏡ステージ5上かつ透孔11
の周囲には、下治具43を位置決めした状態で固定する
ための嵌合凹部5aが形成されている。下治具43はこ
の嵌合凹部5aに嵌脱可能な寸法となるように形成され
ている。上治具44は下治具43の上端面側に対して嵌
合された状態で使用される。下治具43の内周縁上側に
は、その全周にわたって基材挟持部45が設けられてい
る。上治具44の内周縁下側には、その全周にわたって
基材挟持部46が設けられている。基材挟持部45,4
6同士はちょうど対向する位置関係にある。基板挟持部
45,46の外周側には、それぞれ環状溝47,48が
形成されている。
The structure of the mounting holder 3A used in the system 41 is different from that of the first embodiment in the following points. That is, the holder 3A is
A pair of jigs 43 and 44 for detachably holding the base material 15 by sandwiching them from both sides are main components. The lower jig 43 and the upper jig 44 are both annular. The lower jig 43 is used while being fixed horizontally on the microscope stage 5. Microscope stage 5 and through hole 11
A fitting recess 5a for fixing the lower jig 43 in a positioned state is formed in the periphery of the fitting jig 5a. The lower jig 43 is formed so as to have a dimension capable of being fitted into and removed from the fitting concave portion 5a. The upper jig 44 is used in a state of being fitted to the upper end surface side of the lower jig 43. Above the inner peripheral edge of the lower jig 43, a base material holding portion 45 is provided over the entire periphery. Under the inner peripheral edge of the upper jig 44, a base material holding portion 46 is provided over the entire periphery thereof. Base material holding parts 45, 4
6 are in a positional relationship just opposite to each other. Annular grooves 47 and 48 are formed on the outer peripheral side of the substrate holding portions 45 and 46, respectively.

【0030】基材挟持部45において基材15と接触す
る部位(ここでは下端縁)には、全周にわたって環状凹
部49が形成されている。その環状凹部49内には、シ
ール部材としてのOリング50が装着されている。Oリ
ング50は無端状かつ断面楕円形状であって、ゴム等の
弾性体からなる。図5(a)にて二点鎖線で示されるよ
うに、Oリング50は、基材15において配線パターン
18の形成領域(言い換えると各電極17と各パッド1
9との間の領域)に当接する位置関係にある。
An annular concave portion 49 is formed over the entire periphery of the portion (here, the lower edge) of the base material holding portion 45 that comes into contact with the base material 15. An O-ring 50 as a sealing member is mounted in the annular concave portion 49. The O-ring 50 has an endless shape and an elliptical cross section, and is made of an elastic material such as rubber. As shown by the two-dot chain line in FIG. 5A, the O-ring 50 is formed on the base 15 in the area where the wiring pattern 18 is formed (in other words, each electrode 17 and each pad 1).
9).

【0031】上治具44の外周部における複数箇所に
は、ねじ挿通孔51が透設されている。下治具43の外
周部において前記各ねじ挿通孔51に対応する箇所に
は、めすねじ穴52が設けられている。締結手段である
ねじ53は、各ねじ挿通孔51に挿通された状態で各め
すねじ穴52に螺着される。従って、上治具44を下治
具43に嵌合した状態で各ねじ53を締め付けることに
より、両治具43,44の固定が図られる。下治具43
の上面側には、基材15の外形寸法にほぼ等しい内径を
有する嵌合凹部54が形成されている。従って、粒子移
動/固定装置2は嵌合凹部54に嵌合することが可能で
ある。粒子移動/固定装置2の嵌合時において、同装置
2は基材挟持部45上に水平に支持されるとともに、位
置決めされた状態で下治具43に固定される。
Screw insertion holes 51 are provided at a plurality of locations on the outer peripheral portion of the upper jig 44. A female screw hole 52 is provided at a position corresponding to each of the screw insertion holes 51 on the outer peripheral portion of the lower jig 43. A screw 53 serving as a fastening means is screwed into each female screw hole 52 while being inserted through each screw insertion hole 51. Therefore, by fastening each screw 53 in a state where the upper jig 44 is fitted to the lower jig 43, the two jigs 43 and 44 are fixed. Lower jig 43
A fitting recess 54 having an inner diameter substantially equal to the outer dimensions of the base material 15 is formed on the upper surface side of the base material 15. Therefore, the particle moving / fixing device 2 can be fitted into the fitting recess 54. When the particle moving / fixing device 2 is fitted, the device 2 is horizontally supported on the base material holding portion 45 and is fixed to the lower jig 43 in a positioned state.

【0032】図4に示されるように、一対の治具43,
44はコンタクト61,62を複数本ずつ備えている。
コンタクト61,62は、導電性を有するばね材料を用
いて形成されている。下治具43の有するコンタクト6
1は略直線状であり、内端側に略C字状の屈曲部61a
を持つ。上治具44の有するコンタクト62は2箇所を
直角に屈曲させた形状であり、内端側に略C字状の屈曲
部62aを持つ。各屈曲部61a,62aにおける凸面
はパッド19側を向いている。コンタクト61,62
は、両治具43,44による挟み込み動作に伴い、各パ
ッド19に対して圧接される。コンタクト61,62の
屈曲部61a,62aは、ホルダ3Aに装置2を保持さ
せて培養液13を満たした場合、培養液13の満たされ
ている領域A1からOリング50を介して隔離される領
域A2に配設されている。具体的にいうと、領域A1と
はOリング50よりも内周側となる領域をいい、領域A
2とはOリング50よりも外周側となる領域をいう。な
お、本実施形態のホルダ3Aを構成する治具43,44
は、絶縁性の樹脂成形材料内にコンタクト61,62を
インサートしてなるインサート成形品である。
As shown in FIG. 4, a pair of jigs 43,
Reference numeral 44 includes a plurality of contacts 61 and 62.
The contacts 61 and 62 are formed using a conductive spring material. Contact 6 of lower jig 43
Reference numeral 1 denotes a substantially linear shape, and a substantially C-shaped bent portion 61a is provided on the inner end side.
have. The contact 62 of the upper jig 44 has a shape in which two portions are bent at right angles, and has a substantially C-shaped bent portion 62a on the inner end side. The convex surface of each of the bent portions 61a and 62a faces the pad 19 side. Contact 61, 62
Is pressed against each pad 19 with the sandwiching operation by the jigs 43 and 44. The bent portions 61a and 62a of the contacts 61 and 62 are regions isolated from the region A1 filled with the culture solution 13 via the O-ring 50 when the holder 2A holds the device 2 and the culture solution 13 is filled. A2. Specifically, the area A1 refers to an area on the inner peripheral side of the O-ring 50, and the area A1
Reference numeral 2 denotes a region on the outer peripheral side of the O-ring 50. Note that jigs 43 and 44 constituting the holder 3A of the present embodiment.
Is an insert molded product in which the contacts 61 and 62 are inserted into an insulating resin molding material.

【0033】各コンタクト61,62の外端は治具4
3,44の外周面から突出していて、そこにはリード線
20の先端に設けられためす型ソケット63が着脱可能
になっている。そして、ソケット63の装着時には、各
リード線20を介して各コンタクトに高周波電圧を印加
できるようになっている。
The outer ends of the contacts 61 and 62 are connected to the jig 4
The sockets 63 protrude from the outer peripheral surfaces of the base wires 3 and 44, and a female socket 63 provided at the end of the lead wire 20 is detachable. When the socket 63 is mounted, a high-frequency voltage can be applied to each contact via each lead wire 20.

【0034】次に、図6に基づいて本実施形態の細胞移
動/固定装置2を製造する方法を述べる。まず、ほう珪
酸ガラスからなる基材15を準備するとともに、この基
材15に対して従来公知の手法によりパターニングを行
ない、電極17、配線パターン18及びパッド19等の
導体部分をそれぞれ形成する(図6(a)参照)。パター
ニングの手法としては、一般的なめっき法のほか、焼成
印刷法、スパッタリング、CVD等がある。導体部分の
形成に用いられる導電性金属材料としては、例えば銅、
スズ、ニッケル、鉛、鉄、クロム、チタン、金、白金等
がある。ガラスに対する等方性エッチングを行なう場
合、前記金属材料はエッチャントであるふっ酸に耐性の
ものであることが望ましい。このことに鑑み、本実施形
態では、金及びクロムの2種からなる金/クロム層(即
ちクロム層を下地とする金層)を採用している。
Next, a method for manufacturing the cell moving / fixing device 2 of the present embodiment will be described with reference to FIG. First, a base material 15 made of borosilicate glass is prepared, and the base material 15 is patterned by a conventionally known method to form conductor portions such as an electrode 17, a wiring pattern 18, and a pad 19 (FIG. 6 (a)). As a patterning method, there are a baking printing method, a sputtering method, a CVD method, and the like, in addition to a general plating method. As the conductive metal material used for forming the conductor portion, for example, copper,
There are tin, nickel, lead, iron, chromium, titanium, gold, platinum and the like. When performing isotropic etching on glass, it is desirable that the metal material be resistant to hydrofluoric acid as an etchant. In view of this, the present embodiment employs a gold / chromium layer composed of two kinds of gold and chromium (that is, a gold layer having a chromium layer as a base).

【0035】パターニングを行なった後、基材15の両
面のほぼ全域に感光性ポリイミド樹脂を均一に塗布しか
つ乾燥させる。この状態でフォトマスクを配置して露光
・現像を行ない、電極17及び配線パターン18を保護
するための絶縁層21を形成する(図6(b)参照)。基
材15の中央部や各パッド19は、絶縁層21で被覆さ
れておらず、外部に露出している。
After performing the patterning, the photosensitive polyimide resin is uniformly applied to almost the entire area on both surfaces of the base material 15 and dried. In this state, a photomask is arranged, exposure and development are performed, and an insulating layer 21 for protecting the electrodes 17 and the wiring patterns 18 is formed (see FIG. 6B). The central portion of the base material 15 and the pads 19 are not covered with the insulating layer 21 and are exposed to the outside.

【0036】絶縁層形成工程を行なった後、基材15上
にエッチングマスク65を設ける(図6(c)参照)。
このエッチングマスク65は、基材15の上面側中央
部、即ち細胞チャンバ42が形成されるべき箇所に開口
部66を備えている。開口部66の径は細胞チャンバ4
2の内径よりも小さく(数十μm程度に)設定される。
なお、エッチングマスク65の形成材料としては、エッ
チャントであるふっ酸に耐えうるものであることが望ま
しい。
After performing the insulating layer forming step, an etching mask 65 is provided on the base material 15 (see FIG. 6C).
The etching mask 65 has an opening 66 at a central portion on the upper surface side of the base material 15, that is, at a location where the cell chamber 42 is to be formed. The diameter of the opening 66 is the cell chamber 4
2 (several tens of μm).
Note that a material for forming the etching mask 65 is preferably a material that can withstand hydrofluoric acid as an etchant.

【0037】そして、マスク配設状態でふっ酸を用いた
等方性エッチングを行なうことにより、基材15の上面
側に細胞チャンバ42となる非貫通のエッチング凹部を
形成する(図6(d)参照)。その後、不要となったエッ
チングマスク65を除去すれば、所望の細胞移動/固定
装置2が完成する(図6(e)参照)。
Then, by performing isotropic etching using hydrofluoric acid in a state where the mask is provided, a non-penetrating etching concave portion serving as the cell chamber 42 is formed on the upper surface side of the base material 15 (FIG. 6D). reference). Thereafter, by removing the unnecessary etching mask 65, the desired cell moving / fixing device 2 is completed (see FIG. 6 (e)).

【0038】続いて、細胞移動/固定ユニットUN1の
組み付け手順を説明する。まず、下治具43の嵌合凹部
54に対して、細胞移動/固定装置2を嵌合させる。装
置2はこのとき基材挟持部45上に水平に支持される。
次に、各ねじ挿通孔51とめすねじ穴52とを位置合わ
せして、上治具44を下治具43の上端面側に嵌合す
る。この状態で各ねじ53を締め付けることにより、両
治具43,44を固定する。その際、対向する位置関係
にある基材挟持部45,46によって基材15が上下両
面側から挟み込まれる結果、装置2がホルダ3に確実に
保持される。
Next, a procedure for assembling the cell moving / fixing unit UN1 will be described. First, the cell moving / fixing device 2 is fitted into the fitting recess 54 of the lower jig 43. At this time, the device 2 is horizontally supported on the substrate holding portion 45.
Next, the respective screw insertion holes 51 and the female screw holes 52 are aligned, and the upper jig 44 is fitted to the upper end surface of the lower jig 43. By tightening each screw 53 in this state, the jigs 43 and 44 are fixed. At this time, as a result of the base material 15 being sandwiched from both upper and lower sides by the base material holding portions 45 and 46 having the opposed positional relationship, the apparatus 2 is securely held by the holder 3.

【0039】この場合、ねじ53の締め付け力が作用す
ることにより、Oリング50が自身の軸線方向へ圧縮さ
れる。その結果、Oリング50が弾性変形した状態で装
置2の上面に密着する。この密着により、領域A1と領
域A2との間に高いシール性が得られる。つまり、パッ
ド19やコンタクト61,62の屈曲部61a,62a
等のある領域A2に、領域A1の培養液13が浸入して
こなくなる。また、Oリング50の圧接により、両治具
43,44のセッティング時における応力も緩和される
ため、装置2の傾き等を防止することができる。
In this case, the O-ring 50 is compressed in its own axial direction by the action of the tightening force of the screw 53. As a result, the O-ring 50 comes into close contact with the upper surface of the device 2 while being elastically deformed. Due to this close contact, a high sealing property is obtained between the region A1 and the region A2. That is, the bent portions 61a, 62a of the pads 19 and the contacts 61, 62
The culture solution 13 in the area A1 does not enter the area A2 having the same. In addition, since the stress at the time of setting the two jigs 43 and 44 is also reduced by the press-contact of the O-ring 50, the inclination and the like of the device 2 can be prevented.

【0040】また、ねじ53の締め付け力が作用するこ
とにより、対応するパッド19に対して各屈曲部61
a,62aが圧接した状態となる。この圧接により、ホ
ルダ3A側の導電部分(即ちコンタクト61,62)
と、装置2側の導電部分(パッド19、配線パターン1
8、電極17)とが導通する。ゆえに、各コンタクト6
1,62の外端にソケット63を装着して通電を行なえ
ば、各電極17に対して高周波電圧を印加することが可
能となる。
Further, when the tightening force of the screw 53 acts, each bent portion 61
a and 62a are brought into pressure contact with each other. By this pressure contact, the conductive portion on the holder 3A side (that is, the contacts 61 and 62)
And a conductive portion (pad 19, wiring pattern 1) on the device 2 side.
8, the electrode 17) conducts. Therefore, each contact 6
If the socket 63 is mounted on the outer end of each of the first and second 62 and energization is performed, a high-frequency voltage can be applied to each of the electrodes 17.

【0041】なお、組み付けられた細胞移動/固定ユニ
ットUN1は、特にボルトや接着剤等を用いることな
く、嵌合凹部5aに対して簡単にかつ位置ずれ不能に固
定されることができる。
The assembled cell moving / fixing unit UN1 can be easily and non-displaceably fixed to the fitting recess 5a without using a bolt or an adhesive.

【0042】従って、本実施形態によれば、前記第1の
実施形態における上記(1)に記載の効果に加えて、以
下のような効果を得ることができる。 (2)このセルマイクロマニピュレーションシステム4
1では、光透過性材料であるガラスからなる基材15が
使用されているため、オペレータが操作をする際に植物
細胞12を観察しやすくなっている。
Therefore, according to the present embodiment, the following effect can be obtained in addition to the effect described in the above (1) in the first embodiment. (2) This cell micromanipulation system 4
In No. 1, since the base material 15 made of glass, which is a light-transmitting material, is used, the plant cells 12 can be easily observed when the operator operates.

【0043】(3)同システム41では、基材15の上
側面のみにて開口する非貫通の凹部を、細胞チャンバ4
2として形成している。従って、ガラス製基材15に小
径かつテーパ状の貫通孔を形成する実施形態1のときほ
ど、細胞チャンバ42の形成にあたって困難さを伴わな
い。ゆえに、比較的容易に製造可能な細胞移動/固定装
置2とすることができる。
(3) In the system 41, a non-penetrating concave portion opened only on the upper surface of the base material 15 is formed in the cell chamber 4
2 is formed. Therefore, the formation of the cell chamber 42 is not as difficult as in the first embodiment in which the small-diameter and tapered through-holes are formed in the glass base material 15. Therefore, the cell moving / fixing device 2 can be manufactured relatively easily.

【0044】(4)非貫通の凹部からなる細胞チャンバ
42を採用した同システム41では、基材15の上側面
のみを培養液13に晒せば足り、下面側をあえて晒す必
要がないという利点がある。従って、基材15の下側面
と対物レンズ4との間に、培養液13やホルダ3A等の
ような障害物が全く介在しなくなる。ゆえに、対物レン
ズ4を基材15の下側面に対して接近させることができ
る。このように基材15から対物レンズ4までの距離を
短くすることができる結果、高倍率・高解像度を実現す
ることができる。
(4) In the system 41 employing the cell chamber 42 having a non-penetrating recess, only the upper surface of the base material 15 needs to be exposed to the culture solution 13, and there is no need to dare expose the lower surface. is there. Therefore, no obstacle such as the culture solution 13 or the holder 3A is interposed between the lower surface of the substrate 15 and the objective lens 4 at all. Therefore, the objective lens 4 can be made to approach the lower surface of the base 15. As described above, the distance from the base material 15 to the objective lens 4 can be reduced, so that high magnification and high resolution can be realized.

【0045】(5)同システム41では、細胞チャンバ
42の内側面下部が基材15の厚さ方向に対して所定の
角度をなしている。従って、電圧印加によって電界の強
さにアンバランスが生じやすく、電界チャンバ42内に
好適な誘電泳動力を発生させることができる。また、細
胞チャンバ42の底面が基材15の面方向に対して略平
行になっている。従って、細胞チャンバ42の底面側へ
通過しようとする光が、通過の際に不自然に屈曲するよ
うなこともない。よって、基材15の下面側からの観察
に支障を来しにくく、観察性の向上を図ることができる
という利点がある。
(5) In the system 41, the lower portion of the inner side surface of the cell chamber 42 forms a predetermined angle with respect to the thickness direction of the base material 15. Accordingly, imbalance in the strength of the electric field is easily generated by the application of the voltage, and a suitable dielectrophoretic force can be generated in the electric field chamber 42. The bottom surface of the cell chamber 42 is substantially parallel to the surface direction of the substrate 15. Therefore, the light that is going to pass to the bottom surface side of the cell chamber 42 does not bend unnaturally when passing. Therefore, there is an advantage that observation from the lower surface side of the base material 15 is not easily hindered, and the observability can be improved.

【0046】(6)同システム41では、ほう珪酸ガラ
ス製の基材15を用いて装置2を構成している。ほう珪
酸ガラス製の基材15は高い光透過性を有するので、観
察性に優れた装置2とすることができる。そればかりで
なく前記基材15は高い強度も有するので、それ自体を
肉薄に形成することが可能である。また、等方性エッチ
ングにより形成されたエッチング凹部の場合、上記の好
適な形状(つまり略椀状)を得やすくなるという利点が
ある。さらに、エッチャントを用いたケミカルエッチン
グによれば、機械的に穴あけをするような手法に比べ、
任意形状かつ小径の凹部を比較的容易に形成できる点で
有利である。
(6) In the system 41, the apparatus 2 is constituted by using the base material 15 made of borosilicate glass. Since the base material 15 made of borosilicate glass has high light transmittance, the device 2 having excellent observability can be obtained. In addition, since the base material 15 has high strength, the base material 15 itself can be formed thin. In addition, in the case of an etching concave portion formed by isotropic etching, there is an advantage that the above-described preferable shape (that is, a substantially bowl shape) is easily obtained. Furthermore, according to chemical etching using an etchant, compared to a method of mechanically drilling,
This is advantageous in that a concave portion having an arbitrary shape and a small diameter can be formed relatively easily.

【0047】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ・ 非貫通の凹部からなる細胞チャンバ42は、実施形
態2にて示した略椀状のもの(図7(a)参照)のみに限
定されない。例えば、図7(b)の別例の細胞チャンバ
42Aは断面略台形状であって、凹部の内側面全体が基
材15の厚さ方向に対して約45°の角度をなしてい
る。図7(c)の別例の細胞チャンバ42Bは略半球状
であって、凹部の底面全体がラウンドしている。図7
(d)の別例の細胞チャンバ42Cは略円錐状であっ
て、凹部の底面に平坦部がないものとなっている。
The embodiment of the present invention may be modified as follows. The cell chamber 42 having the non-penetrating concave portion is not limited to the substantially bowl-shaped one shown in the second embodiment (see FIG. 7A). For example, the cell chamber 42A of another example shown in FIG. 7B has a substantially trapezoidal cross section, and the entire inner side surface of the recess forms an angle of about 45 ° with the thickness direction of the base material 15. The cell chamber 42B of another example in FIG. 7C is substantially hemispherical, and the entire bottom surface of the concave portion is rounded. FIG.
The cell chamber 42C of another example of (d) has a substantially conical shape and has no flat portion on the bottom surface of the concave portion.

【0048】・ 細胞チャンバ42は、ふっ酸以外のエ
ッチャントを用いた等方性エッチングにより形成された
ものでもよく、さらにはケミカルエッチング以外の手法
により形成されたものでもよい。
The cell chamber 42 may be formed by isotropic etching using an etchant other than hydrofluoric acid, or may be formed by a method other than chemical etching.

【0049】・ 基材15の形成材料として、ほう珪酸
ガラス以外のもの、例えばシリカガラス等を用いてもよ
い。なお、ガラスに限定されることはなく、ジルコニア
等に代表されるような透明のセラミック材料を基材15
の形成材料として選択してもよい。
A material other than borosilicate glass, such as silica glass, may be used as a material for forming the base material 15. The substrate 15 is not limited to glass, and may be made of a transparent ceramic material such as zirconia.
May be selected as a forming material.

【0050】・ 電極17の数、形状、配置方法等は変
更可能である。例えば、電極17を基材15の上側面の
みに設けたり、下側面のみに設けた構成を採用すること
も許容される。
The number, shape, arrangement method and the like of the electrodes 17 can be changed. For example, it is permissible to adopt a configuration in which the electrode 17 is provided only on the upper surface of the base material 15 or only on the lower surface.

【0051】・ 実施形態1,2にて示した植物用の培
養液13を媒質として用いるのみならず、養分を殆ど含
まない単なる蒸留水等を媒質として用いても構わない。
勿論、媒質は粒子の種類に応じて適宜変更することが可
能である。
In addition to using the culture solution 13 for plants described in the first and second embodiments as a medium, simple medium such as distilled water containing almost no nutrients may be used as a medium.
Of course, the medium can be appropriately changed according to the type of the particles.

【0052】・ 本発明のシステム1,41は、実施形
態1,2において述べたような植物細胞12へのDNA
そのものの導入のみに使用されるに止まらず、様々な用
途に用いられることができる。例えば、粒子状対象物を
動物の卵細胞とした場合には、顕微受精技術の1つであ
る卵子細胞質への精子のインジェクション(卵細胞質精
子注入法)等に利用することができる。勿論、本発明の
システム1,41は、細胞12等のような生物を対象物
とした操作のみならず、非生物を対象物とした操作にも
利用されることができる。
The systems 1 and 41 of the present invention are used for DNA to the plant cells 12 as described in the first and second embodiments.
It can be used not only for introducing itself but also for various uses. For example, when the particulate object is an animal egg cell, it can be used for sperm injection into an oocyte cytoplasm (eg, oocyte cytosperm injection method), which is one of the microinsemination techniques. Of course, the systems 1 and 41 of the present invention can be used not only for operations targeting living things such as the cells 12 and the like, but also for operations targeting non-living objects.

【0053】次に、特許請求の範囲に記載された技術的
思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技
術的思想をその効果とともに以下に列挙する。 (1) 請求項4において、前記凹部は、ふっ酸をエッ
チャントとして用いた等方性エッチングにより形成され
たエッチング凹部であること。
Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the above-described embodiments will be listed below together with their effects. (1) In claim 4, the recess is an etching recess formed by isotropic etching using hydrofluoric acid as an etchant.

【0054】(2) 請求項1乃至4、技術的思想1の
いずれか1つにおいて、前記電極は複数個であること。
従って、この技術的思想2に記載の発明によれば、通電
の組み合わせ変更によって、粒子の移動操作を多様化す
ることができる。
(2) In any one of claims 1 to 4, and the technical idea 1, the number of the electrodes is plural.
Therefore, according to the invention described in the technical concept 2, the movement operation of the particles can be diversified by changing the combination of the energization.

【0055】(3) 請求項1乃至4、技術的思想1の
いずれか1つにおいて、前記電極は複数個かつ基材の両
面に存在すること。従って、この技術的思想3に記載の
発明によれば、通電の組み合わせ変更によって、粒子の
移動操作をより多様化することができる。
(3) In any one of claims 1 to 4, and the technical idea 1, a plurality of the electrodes are present on both surfaces of the base material. Therefore, according to the invention described in the technical idea 3, the movement operation of the particles can be further diversified by changing the combination of the energization.

【0056】(4) 技術的思想1乃至3のいずれか1
つにおいて、前記各電極は配線パターンを介して各パッ
ドに電気的に接続されていること。 (5) 技術的思想1乃至4のいずれか1つにおいて、
前記基材に形成された前記電極等の導体部分は、耐ふっ
酸性を有する金属材料からなること。従って、この技術
的思想5に記載の発明によれば、ふっ酸の影響を受けに
くくなるので、寸法精度に優れた導体部分が得られ、装
置の信頼性も向上する。
(4) Any one of the technical ideas 1 to 3
In one embodiment, each of the electrodes is electrically connected to each pad via a wiring pattern. (5) In any one of the technical ideas 1 to 4,
The conductor portion such as the electrode formed on the base material is made of a metal material having resistance to hydrofluoric acid. Therefore, according to the invention described in the technical idea 5, since it is hardly affected by hydrofluoric acid, a conductor portion having excellent dimensional accuracy can be obtained, and the reliability of the device is improved.

【0057】(6) 請求項1乃至4、技術的思想1乃
至5のいずれか1つにおいて、前記粒子収容部の深さは
50μm〜150μmに設定され、その直径は150μ
m〜300μmに設定されていること。
(6) In any one of claims 1 to 4, and technical ideas 1 to 5, the depth of the particle storage portion is set to 50 μm to 150 μm, and the diameter thereof is set to 150 μm.
m to 300 μm.

【0058】(7) ガラス製の基材に電極をパターニ
ングした後、前記基材上にマスクを設けた状態でふっ酸
をエッチャントとして用いた等方性エッチングを行なう
ことにより、粒子収容部となる非貫通のエッチング凹部
を形成することを特徴とする請求項4に記載の粒子移動
/固定装置の製造方法。従って、この技術的思想7に記
載の発明によれば、粒子の移動・固定を非接触的にかつ
効率よく行なえる優れた粒子移動/固定装置を確実に得
ることができる。
(7) After patterning the electrodes on the glass base material, isotropic etching using hydrofluoric acid as an etchant in a state where a mask is provided on the base material becomes a particle accommodating portion. The method for manufacturing a particle moving / fixing device according to claim 4, wherein a non-penetrated etching concave portion is formed. Therefore, according to the invention described in the technical idea 7, it is possible to reliably obtain an excellent particle moving / fixing device capable of efficiently moving and fixing particles in a non-contact manner.

【0059】(8) ステージ及びレンズを有する顕微
鏡ユニットと、請求項1乃至4のいずれか1つに記載さ
れた粒子移動/固定装置、及びその装置を前記ステージ
に取り付ける際に用いられるとともに、前記媒質を満た
しておくための容器を兼ねるホルダを有する粒子移動/
固定ユニットと、細胞操作用のマイクロピペットとを備
えたセルマニピュレーションシステム。
(8) A microscope unit having a stage and a lens, the particle moving / fixing device according to any one of claims 1 to 4, and a device used when attaching the device to the stage. Particle transfer with a holder also serving as a container for filling the medium /
A cell manipulation system including a fixed unit and a micropipette for cell manipulation.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1〜4に記
載の発明によれば、粒子の移動・固定を非接触的にかつ
効率よく行なうことができる粒子移動/固定装置を提供
することができる。
As described in detail above, according to the first to fourth aspects of the present invention, there is provided a particle moving / fixing apparatus capable of moving and fixing particles in a non-contact and efficient manner. be able to.

【0061】請求項2に記載の発明によれば,製造が容
易でありかつ基材の両側面を媒質に晒す必要のない粒子
移動/固定装置とすることができる。請求項3に記載の
発明によれば、好適な誘電泳動力を発生させることがで
きるとともに、観察性の向上を図ることができる。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to provide a particle moving / fixing apparatus which is easy to manufacture and does not need to expose both sides of the substrate to the medium. According to the third aspect of the present invention, a suitable dielectrophoretic force can be generated, and the observability can be improved.

【0062】請求項4に記載の発明によれば、観察性の
向上及び装置の肉薄化を達成することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the observability can be improved and the thickness of the apparatus can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を具体化した第1実施形態の細胞移動/
固定装置を備えるユニットを利用したセルマニピュレー
ションシステムを示す概略断面図。
FIG. 1 shows cell migration / cell migration according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cell manipulation system using a unit including a fixing device.

【図2】(a)は実施形態1の細胞移動/固定装置の平
面図、(b)は同装置の断面図。
FIG. 2A is a plan view of a cell migration / fixation device according to the first embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view of the device.

【図3】(a)は各電極に対する通電の仕方を説明する
ための表、(b)は各電極の位置関係を説明するための
概略図。
FIG. 3A is a table for explaining a method of energizing each electrode, and FIG. 3B is a schematic diagram for explaining a positional relationship of each electrode.

【図4】第2実施形態の細胞移動/固定装置を備えるユ
ニットを利用したセルマニピュレーションシステムを示
す概略断面図。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a cell manipulation system using a unit including a cell migration / fixation device according to a second embodiment.

【図5】(a)は実施形態の細胞移動/固定装置の平面
図、(b)は同装置の断面図。
5A is a plan view of a cell migration / fixation device according to an embodiment, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the device.

【図6】(a)〜(e)は実施形態の細胞移動/固定装
置を製造する手順を説明するための断面図。
FIGS. 6A to 6E are cross-sectional views illustrating a procedure for manufacturing the cell migration / fixation device according to the embodiment.

【図7】(a)〜(d)は凹部のバリエーションを示す
部分拡大断面図。
FIGS. 7A to 7D are partially enlarged cross-sectional views showing variations of a concave portion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…粒子移動/固定装置としての細胞移動/固定装置、
12…粒子としての植物細胞、13…媒質としての培養
液、15…基材、16…粒子収容部としての細胞チャン
バ、17(U1,U2,U3,U4,D1,D2,D
3,D4)…電極。
2. Cell migration / fixation device as particle migration / fixation device
12: plant cells as particles, 13: culture solution as a medium, 15: substrate, 16: cell chamber as a particle container, 17 (U1, U2, U3, U4, D1, D2, D
3, D4) ... electrodes.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 仁 愛知県丹羽郡大口町豊田三丁目260番地 株式会社東海理化電機製作所内 (72)発明者 新井 史人 名古屋市千種区青柳町6丁目5番地の1 メイツ千種青柳501 Fターム(参考) 2H052 AF19 4B029 AA25 BB01 BB11 BB12 CC03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hitoshi Iwata 3-260 Toyota, Oguchi-machi, Niwa-gun, Aichi Prefecture Inside Tokai Rika Electric Works, Ltd. (72) Inventor Fumito Arai 6-5 Aoyagicho, Chigusa-ku, Nagoya-shi 1 Mates Chikusa Aoyagi 501 F-term (reference) 2H052 AF19 4B029 AA25 BB01 BB11 BB12 CC03

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】媒質に晒される基材と、その基材の所定箇
所に設けられるとともに前記媒質中の粒子を収容可能な
粒子収容部と、誘電泳動力をもたらす電界を発生させる
ため前記粒子収容部に隣接して配置された電極とを備え
たことを特徴とする粒子移動/固定装置。
1. A base material exposed to a medium, a particle storage part provided at a predetermined position of the base material and capable of storing particles in the medium, and the particle storage part for generating an electric field for generating a dielectrophoretic force. And an electrode disposed adjacent to the part.
【請求項2】前記基材は光透過性材料からなるものであ
り、前記粒子収容部はその基材の片側面のみにて開口す
る非貫通の凹部であることを特徴とする請求項1に記載
の粒子移動/固定装置。
2. The method according to claim 1, wherein the base material is made of a light-transmitting material, and the particle container is a non-penetrating concave portion opened only on one side of the base material. A particle transfer / fixation device as described.
【請求項3】前記凹部の内側面は前記基材の厚さ方向に
対して所定の角度をなし、かつ同凹部の底面は前記基材
の面方向に対して略平行であることを特徴とする請求項
2に記載の粒子移動/固定装置。
3. An inner surface of the recess forms a predetermined angle with respect to a thickness direction of the base material, and a bottom surface of the recess is substantially parallel to a surface direction of the base material. The particle moving / fixing device according to claim 2.
【請求項4】前記基材はほう珪酸ガラス製であり、前記
凹部は等方性エッチングにより形成されたエッチング凹
部であることを特徴とする請求項2または3に記載の粒
子移動/固定装置。
4. The particle moving / fixing device according to claim 2, wherein said substrate is made of borosilicate glass, and said concave portion is an etching concave portion formed by isotropic etching.
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