JP2007296510A - 微粒子操作装置及び微粒子操作方法 - Google Patents
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Abstract
複数の微粒子を1つずつ速やかに、簡単にアレイ状などの位置に配置させる微粒子操作装置及び操作方法を提供する。
【解決の手段】
微粒子操作領域内に対向して配置される導電部材からなる一対の電極と、前記一対の電極間に平板状のスペーサーを介して配置され、かつ前記対向して配置された電極の方向に貫通した複数の微細孔を有した平板状の絶縁体からなる微粒子操作容器と、前記一対の電極に交流電圧を印加する電源と、を備えた微粒子操作装置とそれを用いた微粒子操作方法を用いる。
【選択図】図5
Description
(1)本発明の微粒子操作装置は、絶縁体上にアレイ状に形成した複数の微細孔において、1つの微細孔につき1つの微粒子を速やかに固定することができ、複数の微粒子を1つずつ速やかにアレイ状に配置させることが可能となる。
(2)本発明の微粒子操作装置は、絶縁体上にアレイ状に形成した複数の微細孔において、1つの微細孔につき1つの微粒子を固定できる確率を上げることが可能となる。
図5に実施例に用いた微粒子操作装置の概念図を示す。微粒子操作装置は大きく分けて、微粒子操作容器(13)と電源(4)から構成される。微粒子操作容器は、図5に示すように上部電極(14)と下部電極(15)の間に、スペーサー(16)を配置し、複数の微細孔をアレイ状に形成した絶縁体(8)をスペーサーと下部電極で挟んだ構造を有する。なお、本実施例では、後述するように一般的なフォトリソグラフィーとエッチングにより、下部電極(15)と複数の微細孔をアレイ状に形成した絶縁体を一体形成した微細孔付き絶縁体一体型下部電極(28)を用いた。
実施例1に用いた微粒子操作装置の微細孔付絶縁体一体型下部電極の絶縁体の親水化処理を行なわずに、実施例1と同じ実験を行った。この場合、本実施例2の絶縁体は疎水性であり、すなわちマウスミエローマ細胞(親水性を有する)と、本実施例2の絶縁体との親和性は比較的低い。
実施例1と同じ微粒子操作装置を用いて、実施例1と同じ細胞懸濁液600μLをスペーサーの導入口よりシリンジを用いて注入し、信号発生器により電圧10Vpp、周波数3MHzの正弦波交流電圧を電極間に印加したところ、図24に示すように細胞が複数個数珠状に集まる微細孔と細胞が全く固定されない微細孔が生じ、細胞をアレイ状に配置させることができなかった。
実施例1と同じ微粒子操作装置を用いて、実施例1と同じ細胞懸濁液600μLをスペーサーの導入口よりシリンジを用いて注入し、信号発生器により電圧10Vの直流電圧を電極間に印加したところ、細胞はランダムに動き回り、細胞をアレイ状に配置させることができなかった。
実施例1に用いた微細孔付き絶縁体一体型下部電極を、微細孔の大きさが直径φ20μm、絶縁体の膜厚が20μmのものに変更した微粒子操作装置を用いて、実施例1と同じ細胞懸濁液600μLをスペーサーの導入口よりシリンジを用いて注入し、信号発生器により電圧10Vpp、周波数3MHzの矩形波交流電圧を電極間に印加したところ、細胞が複数個数珠状に集まる微細孔と、細胞が全く固定されない微細孔が生じ、細胞をアレイ状に配置させることができなかった。
実施例1と同じ微粒子操作装置を用い、微粒子にはポリスチレン微粒子(φ10μm、ポリスチレン微粒子濃度2.5%、フナコシ製)を用い、トルエンに懸濁させて0.8×106個/mLの密度になるようにポリスチレン微粒子懸濁液を調整した。ただし、実施例1と異なり、微細孔付絶縁体一体型下部電極の絶縁体の親水化処理は行わなかった。この場合、本実施例3の絶縁体は疎水性であり、すなわちポリスチレン微粒子(疎水性を有する)と、本実施例3の絶縁体は親和性は比較的高い。
実施例3に用いた微粒子操作装置の微細孔付絶縁体一体型下部電極の絶縁体の親水化処理を、実施例1と同様に行った上で実施例3と同じ実験を行った。この場合、本実施例4の絶縁体は親水性であり、すなわちポリスチレン微粒子(疎水性を有する)と、本実施例4の絶縁体との親和性は比較的低い。
実施例3と同じ微粒子操作装置を用いて、実施例3と同じポリスチレン微粒子懸濁液500μLをスペーサーの導入口よりシリンジを用いて注入し、信号発生器により電圧15Vpp、周波数500Hzの正弦波交流電圧を電極間に印加したところ、ポリスチレン微粒子が複数個数珠状に集まる微細孔とポリスチレン微粒子が全く固定されない微細孔が生じ、ポリスチレン微粒子をアレイ状に配置させることができなかった。
実施例3と同じ微粒子操作装置を用いて、実施例3と同じポリスチレン微粒子懸濁液500μLをスペーサーの導入口よりシリンジを用いて注入し、信号発生器により電圧15Vの直流電圧を電極間に印加したところ、ポリスチレン微粒子はランダムに動き回り、ポリスチレン微粒子をアレイ状に配置させることができなかった。
実施例3に用いた微細孔付き絶縁体一体型下部電極を、微細孔の大きさが直径φ20μm、絶縁体の膜厚が20μmのものに変更した微粒子操作装置を用いて、実施例3と同じポリスチレン微粒子懸濁液500μLをスペーサーの導入口よりシリンジを用いて注入し、信号発生器により電圧15Vpp、周波数500Hzの矩形波交流電圧を電極間に印加したところポリスチレン微粒子が複数個数珠状に集まる微細孔と、ポリスチレン微粒子が全く固定されない微細孔が生じ、ポリスチレン微粒子をアレイ状に配置させることができなかった。
図27に実施例5に用いた微粒子操作装置を示した。絶縁体に形成した微細孔の形状が、一辺が10μmの正方形の微細孔形状であること意外は、実施例1に用い微粒子操作装置と同じである。微粒子には、マウスミエローマ細胞(φ10μm)を用い、300mMの濃度のマンニトール水溶液に懸濁させ、0.7×106個/mLの密度になるように細胞懸濁液を調整した。
2:電極
3:導電線
4:電源
5:交流電源
6:直流パルス電源
7:スイッチ
8:絶縁体
9:微細孔
10:細胞A
11:細胞B
12:電気力線
13:微粒子操作容器
14:上部電極
15:下部電極
16:スペーサー
17:微細孔A
18:微粒子A
19:導入口
20:排出口
21:微細孔B
22:微粒子B
23:ITO
24:パイレックス(登録商標)ガラス
25:レジスト
26:露光用フォトマスク
27:露光
28:微細孔付き絶縁体一体型下部電極
29:コンデンサーA
30:コンデンサーB
31:抵抗
32:融合細胞
33:現像液
34:微粒子操作領域
Claims (18)
- 微粒子操作領域内に対向して配置される導電部材からなる一対の電極と、前記一対の電極間に平板状のスペーサーを介して配置され、かつ前記対向して配置された電極の方向に貫通した複数の微細孔を有した平板状の絶縁体からなる微粒子操作容器と、前記一対の電極に交流電圧を印加する電源と、を備えた微粒子操作装置。
- 絶縁体に形成される微細孔が、1つの微細孔につき1つの微粒子を固定できる形状であることを特徴とする請求項1に記載の微粒子操作装置。
- 電源により、1つの微細孔につき1つの微粒子を微細孔に固定する波形を有する交流電圧が前記電極間に印加されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の微粒子操作装置。
- 電源により、前記微粒子の充電と放電を周期的に繰り返す波形を有する交流電圧が前記電極間に印加されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の微粒子操作装置。
- 前記交流電圧の波形が、0以外の値を有する電圧が一定時間変化しない時間を半周期内に1以上有する波形であることを特徴とする請求項4記載の微粒子操作装置。
- 前記交流電圧の波形が、矩形波、台形波、またはこれらを組み合わせた波形であることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の微粒子操作装置。
- 前記交流電圧の波形の0以外の値を有する電圧が一定時間変化しない時間が、微粒子の静電容量と微粒子を含有する懸濁液の抵抗の積からなる時定数以上であることを特徴とする請求項5または請求項6に記載いずれかにの微粒子操作装置。
- 前記微細孔の平面形状に内接する最大円の直径が、前記微細孔に固定する微粒子の直径未満であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の微粒子操作装置。
- 前記微細孔の平面形状に内接する最大円の直径が、前記微細孔に固定する微粒子の直径の1倍以上2倍未満の範囲であり、かつ前記微細孔の深さが前記微粒子の直径の2倍未満であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の微粒子操作装置。
- 絶縁体に形成される複数の微細孔が、絶縁体の面において、いずれの微細孔からも隣合う微細孔の位置が同じ位置に形成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の微粒子操作装置。
- 絶縁体に形成される複数の微細孔が、絶縁体の面においてアレイ状に形成されていることを特徴とする請求項10記載の微粒子操作装置。
- 前記微細孔の隣り合う間隔が、固定する微粒子の直径の0.5倍以上6倍以下の範囲であることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の微粒子操作装置。
- スペーサーが、微粒子操作領域を形成する貫通孔を有することを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の微粒子操作装置。
- スペーサーが、微粒子を導入する導入流路および排出する排出流路を有することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の微粒子操作装置。
- 前記絶縁体が微粒子と親和性を有することを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の微粒子操作装置。
- 前記微細孔の平面形状が、1以上の角を有する形状であることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の微粒子操作装置
- 前記微細孔の平面形状が、四辺形であることを特徴とする請求項16に記載の微粒子操作装置。
- 請求項1〜17のいずれかに記載の微粒子操作装置を用いた微粒子操作方法。
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- 2007-01-19 JP JP2007010811A patent/JP2007296510A/ja active Pending
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