JP2669192B2 - 光圧力式セルソータ - Google Patents
光圧力式セルソータInfo
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- cells
- cell
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
- C12M47/04—Cell isolation or sorting
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N15/149—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry specially adapted for sorting particles, e.g. by their size or optical properties
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はバイオテクノロジーの分
野において目的とする細胞を選別するのに用いられるセ
ルソータに関するものである。
野において目的とする細胞を選別するのに用いられるセ
ルソータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】セルソータとしてはシースフローと電界
分離とを組み合わせたセルソータと、マイクロマニピュ
レータによるピックアップ方式のセルソータとがある。
前者のセルソータは、図２に示されるように構成されて
フローサイトメータ又はセルソータの名称で実用化され
ている（「代謝」誌，ＶＯＬ．２１，臨時増刊号「免疫
８４」第１８９〜１９８頁（中山書店、１９８４年）参
照）。
分離とを組み合わせたセルソータと、マイクロマニピュ
レータによるピックアップ方式のセルソータとがある。
前者のセルソータは、図２に示されるように構成されて
フローサイトメータ又はセルソータの名称で実用化され
ている（「代謝」誌，ＶＯＬ．２１，臨時増刊号「免疫
８４」第１８９〜１９８頁（中山書店、１９８４年）参
照）。
【０００３】図２で、細胞懸濁液４はノズル２の中央に
位置決めされ、細胞懸濁液４の外側に水流鞘６を流すこ
とによって細胞がノズル２の中心を正確に通過するよう
にしている。ピエゾ電気結晶８でノズル２を振動させる
ことによって、ノズル２の先端からの細胞流３が水滴３
ａとなる位置を一様にする。レーザ装置１０からのレー
ザビームはレンズ１２によって細胞流３に集光される。
レーザビーム照射によって細胞から発した蛍光光はレン
ズ１４によってレーザビームと直交する方向に集めら
れ、ダイクロイックミラー１６により蛍光の波長によっ
て分岐される。分岐された一方の蛍光光は第１の光電子
増倍管１８で検出され、他方の蛍光光は第２の光電子増
倍管２０で検出される。
位置決めされ、細胞懸濁液４の外側に水流鞘６を流すこ
とによって細胞がノズル２の中心を正確に通過するよう
にしている。ピエゾ電気結晶８でノズル２を振動させる
ことによって、ノズル２の先端からの細胞流３が水滴３
ａとなる位置を一様にする。レーザ装置１０からのレー
ザビームはレンズ１２によって細胞流３に集光される。
レーザビーム照射によって細胞から発した蛍光光はレン
ズ１４によってレーザビームと直交する方向に集めら
れ、ダイクロイックミラー１６により蛍光の波長によっ
て分岐される。分岐された一方の蛍光光は第１の光電子
増倍管１８で検出され、他方の蛍光光は第２の光電子増
倍管２０で検出される。
【０００４】一方、細胞によるレーザビームの散乱光は
前方散乱光として光スキャナ検知管２２によって検出さ
れ、細胞の大きさに対応した信号として出力される。光
電子増倍管１８，２０の検出信号Ｆ１，Ｆ２と光スキャ
ナ検知管２２の信号Ｓによって細胞流３中の細胞が識別
される。これらの信号Ｆ１，Ｆ２，Ｓに基づいて水流鞘
６に＋１００Ｖもしくは−１００Ｖの電圧を印加する
か、又は電圧を印加しないかが決められる。水流鞘６に
電圧が印加された場合には、水滴３ａが帯電する。ノズ
ル２の先端の下方の位置には偏向板２４が設けられ、数
１０００Ｖの電圧が印加されている。ノズル２の先端か
ら適下する細胞を含んだ水滴３ａは、帯電の有無及びそ
の正負によって偏向板２４で適下方向が変えられて分取
される。
前方散乱光として光スキャナ検知管２２によって検出さ
れ、細胞の大きさに対応した信号として出力される。光
電子増倍管１８，２０の検出信号Ｆ１，Ｆ２と光スキャ
ナ検知管２２の信号Ｓによって細胞流３中の細胞が識別
される。これらの信号Ｆ１，Ｆ２，Ｓに基づいて水流鞘
６に＋１００Ｖもしくは−１００Ｖの電圧を印加する
か、又は電圧を印加しないかが決められる。水流鞘６に
電圧が印加された場合には、水滴３ａが帯電する。ノズ
ル２の先端の下方の位置には偏向板２４が設けられ、数
１０００Ｖの電圧が印加されている。ノズル２の先端か
ら適下する細胞を含んだ水滴３ａは、帯電の有無及びそ
の正負によって偏向板２４で適下方向が変えられて分取
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図２のセルソータでは
細胞搬送時に高圧力を加えているため、ノズルから細胞
を大気中に射出する際にプロトプラストなどの機械的シ
ョックに弱い細胞は破壊されてしまう。また、細胞直径
が２０〜１００μｍの範囲以外の、例えば受精卵などの
大きな細胞や微生物などの小さい細胞では分離ができな
い。図２のセルソータは装置が複雑であり、大型化し、
高価になる。また、蛍光で染色することが必修の条件と
なっている。マイクロマニピュレータ法は熟練を要する
とともに、単位時間当たりの選抜速度が遅いという欠点
がある。本発明は簡単な構成で、細胞を破壊することな
く、目的とする細胞を選別できるセルソータを提供する
ことを目的とするものである。
細胞搬送時に高圧力を加えているため、ノズルから細胞
を大気中に射出する際にプロトプラストなどの機械的シ
ョックに弱い細胞は破壊されてしまう。また、細胞直径
が２０〜１００μｍの範囲以外の、例えば受精卵などの
大きな細胞や微生物などの小さい細胞では分離ができな
い。図２のセルソータは装置が複雑であり、大型化し、
高価になる。また、蛍光で染色することが必修の条件と
なっている。マイクロマニピュレータ法は熟練を要する
とともに、単位時間当たりの選抜速度が遅いという欠点
がある。本発明は簡単な構成で、細胞を破壊することな
く、目的とする細胞を選別できるセルソータを提供する
ことを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のセルソータは、
隔壁で２部屋に分割され、一方の部屋の底面と側面には
レーザービームを大きく減衰させることなく通過させる
ビーム照射窓が設けられており、かつ前記隔壁はその上
部を前記側面のビーム照射窓から入射した水平方向のレ
ーザビームが通過できる高さに設定されている細胞収納
容器と、前記底面のビーム照射窓から垂直方向に第１の
レーザビームを入射させる第１のレーザ照射装置と、前
記側面のビーム照射窓から水平方向に第１のレーザビー
ムより強度の大きい第２のレーザビームを入射させる第
２のレーザ照射装置と、前記各レーザビームを水平面内
で移動させるそれぞれのＸＹステージと、前記２台のＸ
Ｙステージの前記側面のビーム照射窓に平行な方向の座
標を同一に保ってそれら２台のＸＹステージを制御する
位置決め制御機構とを備えた光圧力式セルソータであ
る。
隔壁で２部屋に分割され、一方の部屋の底面と側面には
レーザービームを大きく減衰させることなく通過させる
ビーム照射窓が設けられており、かつ前記隔壁はその上
部を前記側面のビーム照射窓から入射した水平方向のレ
ーザビームが通過できる高さに設定されている細胞収納
容器と、前記底面のビーム照射窓から垂直方向に第１の
レーザビームを入射させる第１のレーザ照射装置と、前
記側面のビーム照射窓から水平方向に第１のレーザビー
ムより強度の大きい第２のレーザビームを入射させる第
２のレーザ照射装置と、前記各レーザビームを水平面内
で移動させるそれぞれのＸＹステージと、前記２台のＸ
Ｙステージの前記側面のビーム照射窓に平行な方向の座
標を同一に保ってそれら２台のＸＹステージを制御する
位置決め制御機構とを備えた光圧力式セルソータであ
る。
【０００７】
【作用】細胞収納容器で隔壁より高い位置までバッファ
液を入れ、必要な細胞と不要な細胞とを含んだ細胞はビ
ーム照射窓が設けられている一方の部屋に入れる。目的
細胞に第１のレーザビームを照射してその細胞を上方に
移動させた後、第２のレーザビームにより水平方向に移
動させて隔壁を経て第２の部屋へ移動させ、第２のレー
ザビームの発光を停止させるか、第２のレーザビームを
移動させることによりその細胞を他方の部屋へ自然落下
させる。細胞がレーザビームの光圧力によって移動する
ことは、例えば「静電気学会誌」１３巻５号（１９８９
年）の４１７〜４２２頁に記載されている。
液を入れ、必要な細胞と不要な細胞とを含んだ細胞はビ
ーム照射窓が設けられている一方の部屋に入れる。目的
細胞に第１のレーザビームを照射してその細胞を上方に
移動させた後、第２のレーザビームにより水平方向に移
動させて隔壁を経て第２の部屋へ移動させ、第２のレー
ザビームの発光を停止させるか、第２のレーザビームを
移動させることによりその細胞を他方の部屋へ自然落下
させる。細胞がレーザビームの光圧力によって移動する
ことは、例えば「静電気学会誌」１３巻５号（１９８９
年）の４１７〜４２２頁に記載されている。
【０００８】
【実施例】図１は一実施例を概略的に表わしたものであ
る。３０は細胞収納容器であり、中央部の隔壁３２によ
って２つの部屋３４ａと３４ｂに分割されている。隔壁
３２は低く、第２のレーザビーム５０がその隔壁３２上
を通過できる高さに設定されている。一方の部屋３４ａ
の底面３６は第１のレーザビーム４６をＺ軸方向（垂直
方向）に入射させるビーム照射窓となっており、一方の
側壁３８は水平方向の第２のレーザビーム５０を入射さ
せるビーム照射窓となっている。第１の部屋３４ａの下
方にはＺ軸方向にレーザビームを照射する第１のレーザ
照射口４０が設けられており、第１のレーザ発振器４２
からのレーザビームが光ファイバケーブルによりレーザ
照射口４０へ導かれている。４４はＺ軸方向のレーザビ
ーム４６を収束させる絞りレンズである。レーザ照射口
４０と絞りレンズ４４は第１のＸＹステージ４８に取り
つけられており、ＸＹ方向（水平面内）に移動すること
ができる。第１のレーザビーム４６はビーム照射窓３６
からＺ軸方向に第１の部屋３４ａに入射する。側面のビ
ーム照射窓３８から水平方向のレーザビーム５０を入射
させるために、レーザ照射口５２とレーザビームを収束
させる絞りレンズ５４が第２のＸＹステージ５６に取り
つけられている。レーザ照射口５２へはレーザ発振器５
８から光ファイバケーブルによってレーザビームが導か
れる。
る。３０は細胞収納容器であり、中央部の隔壁３２によ
って２つの部屋３４ａと３４ｂに分割されている。隔壁
３２は低く、第２のレーザビーム５０がその隔壁３２上
を通過できる高さに設定されている。一方の部屋３４ａ
の底面３６は第１のレーザビーム４６をＺ軸方向（垂直
方向）に入射させるビーム照射窓となっており、一方の
側壁３８は水平方向の第２のレーザビーム５０を入射さ
せるビーム照射窓となっている。第１の部屋３４ａの下
方にはＺ軸方向にレーザビームを照射する第１のレーザ
照射口４０が設けられており、第１のレーザ発振器４２
からのレーザビームが光ファイバケーブルによりレーザ
照射口４０へ導かれている。４４はＺ軸方向のレーザビ
ーム４６を収束させる絞りレンズである。レーザ照射口
４０と絞りレンズ４４は第１のＸＹステージ４８に取り
つけられており、ＸＹ方向（水平面内）に移動すること
ができる。第１のレーザビーム４６はビーム照射窓３６
からＺ軸方向に第１の部屋３４ａに入射する。側面のビ
ーム照射窓３８から水平方向のレーザビーム５０を入射
させるために、レーザ照射口５２とレーザビームを収束
させる絞りレンズ５４が第２のＸＹステージ５６に取り
つけられている。レーザ照射口５２へはレーザ発振器５
８から光ファイバケーブルによってレーザビームが導か
れる。
【０００９】ＸＹステージ４８と５６はコンピュータ６
０により制御される。レーザビーム４６と５０が第１の
部屋３４ａで交差するように、ＸＹステージ４８と５６
はＹ座標を同一座標に保ちながら制御される。細胞収納
容器３０で第２の部屋３４ｂの側壁６２は水平方向のレ
ーザビーム５０により移動させられてきた細胞が当たる
停止板である。細胞収納容器３０には細胞を入れるバッ
ファ液６３が隔壁３２よりも高い位置まで入れられる。
水平方向のレーザビーム５０は隔壁３２よりも高い位置
で、バッファ液６３内を通過する位置に定められてい
る。レーザビーム５０はレーザビーム４６よりも強度が
大きく設定されている。
０により制御される。レーザビーム４６と５０が第１の
部屋３４ａで交差するように、ＸＹステージ４８と５６
はＹ座標を同一座標に保ちながら制御される。細胞収納
容器３０で第２の部屋３４ｂの側壁６２は水平方向のレ
ーザビーム５０により移動させられてきた細胞が当たる
停止板である。細胞収納容器３０には細胞を入れるバッ
ファ液６３が隔壁３２よりも高い位置まで入れられる。
水平方向のレーザビーム５０は隔壁３２よりも高い位置
で、バッファ液６３内を通過する位置に定められてい
る。レーザビーム５０はレーザビーム４６よりも強度が
大きく設定されている。
【００１１】次に、本実施例の動作について説明する。
必要な細胞と不要な細胞の混合液を一方の部屋３４ａに
入れる。黒丸で示される細胞６４は必要な細胞とし、白
丸で示される細胞６６は不要な細胞とする。ＸＹステー
ジ４８，５６を操作してＺ軸方向のレーザビーム４６の
光軸を目的とする細胞の直下に移動させ、その目的細胞
に下部からレーザビーム４６を照射する。レーザビーム
４６の照射により、その細胞６４ａはＺ軸方向（上方
向）に持ち上げられる。細胞６４ａが２つのレーザビー
ム４６，５０の交差点Ｐまで持ち上げられると、水平方
向のレーザビーム５０の方が出力が大きいので、細胞６
４ａはその点（搬送方向変位点）Ｐでレーザビーム５０
に補足され、レーザビーム５０に沿って停止板６２の方
向に移動する。細胞が隔壁３２上を超えて第２の部屋３
４ｂに入った後にレーザビーム５０の発光を停止する
と、その細胞は自然落下して第２の部屋３４ｂに入る。
他の必要な細胞も同様にして第１の部屋３４ａから第２
の部屋３４ｂに移動させる。
必要な細胞と不要な細胞の混合液を一方の部屋３４ａに
入れる。黒丸で示される細胞６４は必要な細胞とし、白
丸で示される細胞６６は不要な細胞とする。ＸＹステー
ジ４８，５６を操作してＺ軸方向のレーザビーム４６の
光軸を目的とする細胞の直下に移動させ、その目的細胞
に下部からレーザビーム４６を照射する。レーザビーム
４６の照射により、その細胞６４ａはＺ軸方向（上方
向）に持ち上げられる。細胞６４ａが２つのレーザビー
ム４６，５０の交差点Ｐまで持ち上げられると、水平方
向のレーザビーム５０の方が出力が大きいので、細胞６
４ａはその点（搬送方向変位点）Ｐでレーザビーム５０
に補足され、レーザビーム５０に沿って停止板６２の方
向に移動する。細胞が隔壁３２上を超えて第２の部屋３
４ｂに入った後にレーザビーム５０の発光を停止する
と、その細胞は自然落下して第２の部屋３４ｂに入る。
他の必要な細胞も同様にして第１の部屋３４ａから第２
の部屋３４ｂに移動させる。
【００１２】レーザビーム４６，５０の直径は移動させ
ようとする細胞の直径に近い大きさに絞り込んでおくの
が好ましい。扱う細胞は０．５〜２００μｍの範囲が一
般的である。選別する目的細胞はその形態や着色の有無
で区別される。着色には蛍光体もしくは蛍光体でない生
体染色剤を使用する。
ようとする細胞の直径に近い大きさに絞り込んでおくの
が好ましい。扱う細胞は０．５〜２００μｍの範囲が一
般的である。選別する目的細胞はその形態や着色の有無
で区別される。着色には蛍光体もしくは蛍光体でない生
体染色剤を使用する。
【００１３】目的とする細胞にレーザビーム４６を当て
る操作を作用者がマニュアルで行なう場合には、細胞の
位置を顕微鏡で確認し、レーザビーム４６をＸＹステー
ジを操作して移動させる。本発明ではまた、細胞の位置
を検出するのに顕微鏡画像処理システムを組み合わせる
ことができる。画像処理システムと組み合わせると色や
形態の判定結果をレーザビームの動きに連動させて自動
的に連続選抜を行なう自動化装置とすることができる。
る操作を作用者がマニュアルで行なう場合には、細胞の
位置を顕微鏡で確認し、レーザビーム４６をＸＹステー
ジを操作して移動させる。本発明ではまた、細胞の位置
を検出するのに顕微鏡画像処理システムを組み合わせる
ことができる。画像処理システムと組み合わせると色や
形態の判定結果をレーザビームの動きに連動させて自動
的に連続選抜を行なう自動化装置とすることができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明では細胞の選抜は同一液体中で行
なわれ、機械的な衝撃を加えることなく行なわれるの
で、細胞への損傷がない。レーザビームの直径を絞り機
構によって変えることにより、種々のサイズの細胞にも
適用することができる。人間の判断や画像処理技術によ
って特殊な形態を有する細胞のみを選抜することもでき
る。煩雑な作業を要する蛍光染色を必ずしも必要としな
い。そして、装置が簡単である。
なわれ、機械的な衝撃を加えることなく行なわれるの
で、細胞への損傷がない。レーザビームの直径を絞り機
構によって変えることにより、種々のサイズの細胞にも
適用することができる。人間の判断や画像処理技術によ
って特殊な形態を有する細胞のみを選抜することもでき
る。煩雑な作業を要する蛍光染色を必ずしも必要としな
い。そして、装置が簡単である。
【図１】一実施例を示す概略斜視図である。
【図２】従来のセルソータを示す概略図である。
３０ 細胞収納容器 ３２ 隔壁 ３４ａ 第１の部屋 ３４ｂ 第２の部屋 ３６，３８ ビーム照射窓 ４０，５２ レーザ照射口 ４２，５８ レーザ発振器 ４４，５４ 絞りレンズ ４６，５０ レーザビーム ４８，５６ ＸＹステージ ６０ コンピュータ
Claims (1)
- 【請求項１】 隔壁で２部屋に分割され、一方の部屋の
底面と側面にはレーザービームを大きく減衰させること
なく通過させるビーム照射窓が設けられており、かつ前
記隔壁はその上部を前記側面のビーム照射窓から入射し
た水平方向のレーザビームが通過できる高さに設定され
ている細胞収納容器と、前記底面のビーム照射窓から垂
直方向に第１のレーザビームを入射させる第１のレーザ
照射装置と、前記側面のビーム照射窓から水平方向に第
１のレーザビームより強度の大きい第２のレーザビーム
を入射させる第２のレーザ照射装置と、前記各レーザビ
ームを水平面内で移動させるそれぞれのＸＹステージ
と、前記２台のＸＹステージの前記側面のビーム照射窓
に平行な方向の座標を同一に保ってそれら２台のＸＹス
テージを制御する位置決め制御機構とを備えた光圧力式
セルソータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3157564A JP2669192B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 光圧力式セルソータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3157564A JP2669192B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 光圧力式セルソータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04356183A JPH04356183A (ja) | 1992-12-09 |
| JP2669192B2 true JP2669192B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=15652442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3157564A Expired - Lifetime JP2669192B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 光圧力式セルソータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2669192B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6541160B2 (ja) | 2017-02-13 | 2019-07-10 | 株式会社片岡製作所 | 細胞処理装置および対象物の処理方法 |
| JP6532063B2 (ja) * | 2017-02-13 | 2019-06-19 | 株式会社片岡製作所 | 細胞処理装置 |
| JP6574028B1 (ja) | 2018-06-29 | 2019-09-11 | 株式会社片岡製作所 | 細胞処理装置および細胞のレーザ処理方法 |
-
1991
- 1991-05-31 JP JP3157564A patent/JP2669192B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04356183A (ja) | 1992-12-09 |
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