JP3166144B2 - マイクロ・ラボラトリー・システム - Google Patents
マイクロ・ラボラトリー・システムInfo
- Publication number
- JP3166144B2 JP3166144B2 JP16162095A JP16162095A JP3166144B2 JP 3166144 B2 JP3166144 B2 JP 3166144B2 JP 16162095 A JP16162095 A JP 16162095A JP 16162095 A JP16162095 A JP 16162095A JP 3166144 B2 JP3166144 B2 JP 3166144B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- micro
- laboratory system
- closed space
- automatic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
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
- C12M37/00—Means for sterilizing, maintaining sterile conditions or avoiding chemical or biological contamination
-
- 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
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/46—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of cellular or enzymatic activity or functionality, e.g. cell viability
-
- 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
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/48—Automatic or computerized control
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、血液検査から人工的な
遺伝子の操作を行う遺伝子工学・細胞工学までの広い範
囲にわたって、血液検査や遺伝子組み換え操作などを直
接人間の手を介さずに外界と遮断された空間内で統合的
に処理することのできるマイクロ・ラボラトリー・シス
テムに関するものである。
遺伝子の操作を行う遺伝子工学・細胞工学までの広い範
囲にわたって、血液検査や遺伝子組み換え操作などを直
接人間の手を介さずに外界と遮断された空間内で統合的
に処理することのできるマイクロ・ラボラトリー・シス
テムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば血液検査を行う場合、従来は、ピ
ペットやシャーレを用いて直接人間の手によって血液サ
ンプルを取り扱っていた。また遺伝子工学や細胞工学で
は、酵素を使ってＤＮＡを切ったりつないだりして遺伝
子のつなぎかえあるいは挿入を行う場合（人工的ＤＮＡ
組み換え）や、ある細胞の核を取り生殖細胞の核と入れ
換えたりする場合、一連の操作は人間の手に依存してい
た。
ペットやシャーレを用いて直接人間の手によって血液サ
ンプルを取り扱っていた。また遺伝子工学や細胞工学で
は、酵素を使ってＤＮＡを切ったりつないだりして遺伝
子のつなぎかえあるいは挿入を行う場合（人工的ＤＮＡ
組み換え）や、ある細胞の核を取り生殖細胞の核と入れ
換えたりする場合、一連の操作は人間の手に依存してい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような一連の操作
は顕微鏡を覗きながらの手作業であり大変難しく熟練を
要するという問題があった。また、これらの操作の対象
は通常微生物であり、予期せぬ有害生物が作り出される
可能性があるため外界と遮断された閉空間内で処理する
必要があるが、いままでは一連の操作をそのような外界
と遮断された閉空間内で処理することは困難であった。
は顕微鏡を覗きながらの手作業であり大変難しく熟練を
要するという問題があった。また、これらの操作の対象
は通常微生物であり、予期せぬ有害生物が作り出される
可能性があるため外界と遮断された閉空間内で処理する
必要があるが、いままでは一連の操作をそのような外界
と遮断された閉空間内で処理することは困難であった。
【０００４】本発明の目的は、このような点に鑑み、人
工的遺伝子組み換えをはじめとする一連の操作を外界と
遮断された空間内の例えばシリコンウエハ上で取り行う
ことによって、極めて安全でしかも作業効率の向上した
マイクロ・ラボラトリー・システムを提供することにあ
る。
工的遺伝子組み換えをはじめとする一連の操作を外界と
遮断された空間内の例えばシリコンウエハ上で取り行う
ことによって、極めて安全でしかも作業効率の向上した
マイクロ・ラボラトリー・システムを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、生物工学的実験設備を微細加工技
術により集約し、その平面上で所定の処理が行われ得る
ように形成されたウエハを、外界と遮断された閉空間内
に配置し、閉空間外からの操作手段による操作により前
記ウエハ上で血液検査あるいは遺伝子工学または細胞工
学に係る一連の作業を行うことができるように構成した
ことを特徴とする。
るために本発明では、生物工学的実験設備を微細加工技
術により集約し、その平面上で所定の処理が行われ得る
ように形成されたウエハを、外界と遮断された閉空間内
に配置し、閉空間外からの操作手段による操作により前
記ウエハ上で血液検査あるいは遺伝子工学または細胞工
学に係る一連の作業を行うことができるように構成した
ことを特徴とする。
【０００６】
【作用】外界と遮断された閉空間内に生物工学的実験設
備の集約された一枚のウエハを配置する。この一枚のウ
エハ上で血液検査をはじめとする遺伝子工学や細胞工学
などに関する一連の作業を行う。作業は閉空間外の操作
手段から遠隔操作により行う。これにより、一連の作業
例えば遺伝子組み換え等の作業を閉空間内の一枚のウエ
ハ上で執り行うことができ、安全で作業効率の良い操作
を行うことができる。
備の集約された一枚のウエハを配置する。この一枚のウ
エハ上で血液検査をはじめとする遺伝子工学や細胞工学
などに関する一連の作業を行う。作業は閉空間外の操作
手段から遠隔操作により行う。これにより、一連の作業
例えば遺伝子組み換え等の作業を閉空間内の一枚のウエ
ハ上で執り行うことができ、安全で作業効率の良い操作
を行うことができる。
【０００７】
【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明に係るマイクロ・ラボラトリー・システム
の一実施例を示す構成図である。
図１は本発明に係るマイクロ・ラボラトリー・システム
の一実施例を示す構成図である。
【０００８】図において、１は外界とは閉ざされた閉空
間（例えば、室あるいは箱）であり、この閉空間内で試
料を含めて各種の操作が行われるようになっている。２
はウエハ自動搬送装置で、試験（あるいは実験）内容に
合わせた所望のシリコンウエハ２０をストッカー２１よ
り取り出してウエハステージ２２へ搬送するものであ
る。ウエハステージ２２には例えば真空チャック（図示
せず）が用意されていてシリコンウエハ２０を容易に固
定することができるように構成されている。シリコンウ
エハ２０は試験内容に合わせて複数種類用意することが
でき、それらはストッカー２１にストックされ、例えば
ウエハ番号などの指定により適宜選択し取り出せるよう
になっている。
間（例えば、室あるいは箱）であり、この閉空間内で試
料を含めて各種の操作が行われるようになっている。２
はウエハ自動搬送装置で、試験（あるいは実験）内容に
合わせた所望のシリコンウエハ２０をストッカー２１よ
り取り出してウエハステージ２２へ搬送するものであ
る。ウエハステージ２２には例えば真空チャック（図示
せず）が用意されていてシリコンウエハ２０を容易に固
定することができるように構成されている。シリコンウ
エハ２０は試験内容に合わせて複数種類用意することが
でき、それらはストッカー２１にストックされ、例えば
ウエハ番号などの指定により適宜選択し取り出せるよう
になっている。
【０００９】３は試料を自動滴下する自動滴下手段であ
る。自動滴下手段は例えば自動滴下ノズル３１，３２を
有し、試料すなわちサンプルＡ、サンプルＢをそれぞれ
吸い上げてシリコンウエハ２０上面の所定の位置に滴下
することができるようになっている。４はマイクログリ
ッパーあるいは試料吸着用のキャピラリピペットで、ウ
エハ２０上で試料を移動させるのに使用される。５は撮
影手段例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device ）カメラ
であり、ステージ２２に載置されたシリコンウエハ２０
の表面を撮影するためのものである。
る。自動滴下手段は例えば自動滴下ノズル３１，３２を
有し、試料すなわちサンプルＡ、サンプルＢをそれぞれ
吸い上げてシリコンウエハ２０上面の所定の位置に滴下
することができるようになっている。４はマイクログリ
ッパーあるいは試料吸着用のキャピラリピペットで、ウ
エハ２０上で試料を移動させるのに使用される。５は撮
影手段例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device ）カメラ
であり、ステージ２２に載置されたシリコンウエハ２０
の表面を撮影するためのものである。
【００１０】６は閉空間１の外部に設置された操作手段
であり、表示装置（例えばＣＲＴ表示装置）６１やキー
ボード６２を備えたマイクロコンピュータが用いられ、
キーボード６２から入力する情報に基づき閉空間１のウ
エハ自動搬送装置２や自動滴下手段３、マイクログリッ
パー４、ＣＣＤカメラの遠隔操作を行うと共に、ＣＣＤ
カメラ５で撮影したウエハ表面の影像をＣＲＴ画面に表
示するなどの各種の制御を行う。
であり、表示装置（例えばＣＲＴ表示装置）６１やキー
ボード６２を備えたマイクロコンピュータが用いられ、
キーボード６２から入力する情報に基づき閉空間１のウ
エハ自動搬送装置２や自動滴下手段３、マイクログリッ
パー４、ＣＣＤカメラの遠隔操作を行うと共に、ＣＣＤ
カメラ５で撮影したウエハ表面の影像をＣＲＴ画面に表
示するなどの各種の制御を行う。
【００１１】図２はシリコンウエハ２０の詳細を示す構
成図である。シリコンウエハ２０には、適宜の生物工学
的実験設備が微細加工技術により集約され、その平面上
で各種の処理がすべて行えるように形成されている。そ
してこのシリコンウエハ２０には、以下のように目的に
応じた複数のエリアが設けられている。２０１および２
０２はサンプルＡおよびサンプルＢがそれぞれ自動滴下
されるサンプルストッカーＡおよびサンプルストッカー
Ｂである。２０３は抵抗体パターンが形成され、電流を
通して発熱させることのできる加熱エリアであり、いわ
ゆるマイクロホットプレートである。
成図である。シリコンウエハ２０には、適宜の生物工学
的実験設備が微細加工技術により集約され、その平面上
で各種の処理がすべて行えるように形成されている。そ
してこのシリコンウエハ２０には、以下のように目的に
応じた複数のエリアが設けられている。２０１および２
０２はサンプルＡおよびサンプルＢがそれぞれ自動滴下
されるサンプルストッカーＡおよびサンプルストッカー
Ｂである。２０３は抵抗体パターンが形成され、電流を
通して発熱させることのできる加熱エリアであり、いわ
ゆるマイクロホットプレートである。
【００１２】２０４は遺伝子操作エリアであり、ＤＮＡ
の切断などを行うエリアである。２０５は制限酵素をス
トックしておくための制限酵素ストッカーである。２０
６は細胞融合を促進する融合促進剤、例えばポリエチレ
ングリコール、をストックしておくためのポリエチレン
グリコールストッカーである。２０７電気泳動を施すこ
とのできる電気泳動槽であり、シリコンウエハ２０上に
正負の電極が微細加工技術を利用して形成されている。
の切断などを行うエリアである。２０５は制限酵素をス
トックしておくための制限酵素ストッカーである。２０
６は細胞融合を促進する融合促進剤、例えばポリエチレ
ングリコール、をストックしておくためのポリエチレン
グリコールストッカーである。２０７電気泳動を施すこ
とのできる電気泳動槽であり、シリコンウエハ２０上に
正負の電極が微細加工技術を利用して形成されている。
【００１３】２０８はクーリングプレート、２０９はマ
イクロスターラーである。マイクロスターラー２０９は
液体を攪拌させるもので、例えば円板上にフィンを取り
付け、円板を回転させることにより液体を攪拌すること
ができるように構成されている。２１０はマイクロマシ
ニング技術により形成された減圧マイクロチャックであ
り、細胞核の吸着などに使用される。２１１はマイクロ
マシニング技術により形成されたマイクロキャピラリー
であり、マイクロ歯車（図示せず）を利用してキャピラ
リー（あるいはチャック）先端の微調整が行えるように
構成されている。２１２はラジオアイソトープ照射部で
あり、ＤＮＡマーカーの形成などの際に利用される。
イクロスターラーである。マイクロスターラー２０９は
液体を攪拌させるもので、例えば円板上にフィンを取り
付け、円板を回転させることにより液体を攪拌すること
ができるように構成されている。２１０はマイクロマシ
ニング技術により形成された減圧マイクロチャックであ
り、細胞核の吸着などに使用される。２１１はマイクロ
マシニング技術により形成されたマイクロキャピラリー
であり、マイクロ歯車（図示せず）を利用してキャピラ
リー（あるいはチャック）先端の微調整が行えるように
構成されている。２１２はラジオアイソトープ照射部で
あり、ＤＮＡマーカーの形成などの際に利用される。
【００１４】２２０はマイクロアクチュエータ制御用お
よび各エリアへの電力供給用のプローバ電極であり、シ
リコンウエハ２０上に複数の電極が配列されている。プ
ローブ電極は図示しないプローブを介して操作手段６と
接続されている。マイクロアクチュエータはシリコンウ
エハ２０上の所定の領域にマトリクス状に配置され、サ
ンプルを任意の場所へ（例えばサンプルストッカーから
電気泳動槽へ）移動させることができるものである。
よび各エリアへの電力供給用のプローバ電極であり、シ
リコンウエハ２０上に複数の電極が配列されている。プ
ローブ電極は図示しないプローブを介して操作手段６と
接続されている。マイクロアクチュエータはシリコンウ
エハ２０上の所定の領域にマトリクス状に配置され、サ
ンプルを任意の場所へ（例えばサンプルストッカーから
電気泳動槽へ）移動させることができるものである。
【００１５】図３はマイクロアクチュエータの構成図で
ある。同図(a) はマイクロアクチュエータの１単位の電
極構造を示すもので、四角状の領域を対角線で４区分し
各三角状の領域に縦または横に配列されたくし形電極２
２１から形成されている。４組の電極群はそれぞれプロ
ーバ電極に接続されており、各組の電極には同図(b)に
示すように１２０゜位相の異なる正弦波信号を隣り合わ
せで３種類印加され、３つの波の重ね合わせにより進行
波が形成されるように接続されている。電極の上にはパ
ッシベーション膜２２２が被せてあり、その上に分極性
をもつサンプルがあればクーロン力によりサンプルを進
行波方向に移動させることができる。
ある。同図(a) はマイクロアクチュエータの１単位の電
極構造を示すもので、四角状の領域を対角線で４区分し
各三角状の領域に縦または横に配列されたくし形電極２
２１から形成されている。４組の電極群はそれぞれプロ
ーバ電極に接続されており、各組の電極には同図(b)に
示すように１２０゜位相の異なる正弦波信号を隣り合わ
せで３種類印加され、３つの波の重ね合わせにより進行
波が形成されるように接続されている。電極の上にはパ
ッシベーション膜２２２が被せてあり、その上に分極性
をもつサンプルがあればクーロン力によりサンプルを進
行波方向に移動させることができる。
【００１６】このマイクロアクチュエータの１単位を液
滴より小さなサイズとし、それをマトリックス状に複数
並べることにより、サンプルをシリコンウエハ２０上で
自由自在に移動させることができる。マイクロアクチュ
エータはプローバ電極に接触させたプローブ（図示せ
ず）を介して操作手段（マイクロコンピュータ）６から
制御できる。
滴より小さなサイズとし、それをマトリックス状に複数
並べることにより、サンプルをシリコンウエハ２０上で
自由自在に移動させることができる。マイクロアクチュ
エータはプローバ電極に接触させたプローブ（図示せ
ず）を介して操作手段（マイクロコンピュータ）６から
制御できる。
【００１７】このような構成における操作の一例を説明
する。まず試験内容に合ったシリコンウエハ２０をウエ
ハ自動搬送装置２のストッカー２１から取り出しウエハ
ステージ２２へ搬送する。シリコンウエハ２０がステー
ジ２２より外れないように真空チャック（図示せず）で
吸引固定する。
する。まず試験内容に合ったシリコンウエハ２０をウエ
ハ自動搬送装置２のストッカー２１から取り出しウエハ
ステージ２２へ搬送する。シリコンウエハ２０がステー
ジ２２より外れないように真空チャック（図示せず）で
吸引固定する。
【００１８】次に、自動滴下手段３を使ってサンプルを
所定のストック領域に滴下する。続いて、マイクロアク
チュエータを使ってサンプル（例えばＤＮＡ）を例えば
加熱エリア２０３へ運び、加熱し、二重鎖ＤＮＡを単鎖
にする。なお、サンプルはマイクログリッパー４を使っ
て移動させてもよい。
所定のストック領域に滴下する。続いて、マイクロアク
チュエータを使ってサンプル（例えばＤＮＡ）を例えば
加熱エリア２０３へ運び、加熱し、二重鎖ＤＮＡを単鎖
にする。なお、サンプルはマイクログリッパー４を使っ
て移動させてもよい。
【００１９】次に、マイクロアクチュエータを使って遺
伝子操作エリア２０４に移動させ、そこへ制限酵素スト
ッカー２０５から制限酵素（例えばＥCOＲＩ）を混入さ
せ、ＤＮＡを切断する。続いて、その切断されたＤＮＡ
を電気泳動槽２０７に移し、所望のＤＮＡ片を得る。
伝子操作エリア２０４に移動させ、そこへ制限酵素スト
ッカー２０５から制限酵素（例えばＥCOＲＩ）を混入さ
せ、ＤＮＡを切断する。続いて、その切断されたＤＮＡ
を電気泳動槽２０７に移し、所望のＤＮＡ片を得る。
【００２０】他のサンプル、例えばバクテリオファージ
ＤＮＡについても上記と同様にして自動滴下手段３によ
りサンプルストッカー２０２に滴下し、加熱エリア３０
２→遺伝子操作エリア２０４へと移し、制限酵素を加え
てＤＮＡを切断し、操作エリア２０４において前のＤＮ
Ａ片と混合する。このようにしてバクテリオファージに
よる遺伝子の増殖を行うことができる。
ＤＮＡについても上記と同様にして自動滴下手段３によ
りサンプルストッカー２０２に滴下し、加熱エリア３０
２→遺伝子操作エリア２０４へと移し、制限酵素を加え
てＤＮＡを切断し、操作エリア２０４において前のＤＮ
Ａ片と混合する。このようにしてバクテリオファージに
よる遺伝子の増殖を行うことができる。
【００２１】ＤＮＡを核内に注入する場合にはマイクロ
キャピラリー２１１を使って遺伝子を注入することがで
きる。
キャピラリー２１１を使って遺伝子を注入することがで
きる。
【００２２】以上の操作は、表示装置６１に映されたＣ
ＣＤカメラ５による影像を必要に応じてモニタしながら
行うオペレータのキーボード操作により取り行なわれ
る。なお、ルーチン化した操作であれば、あらかじめシ
ーケンスプログラムを入力しておくことにより、キーボ
ードのキー１つの操作で全自動で取り行うことも可能で
ある。このようなマイクロ・ラボラトリー・システムに
よれば、試料を含めて関連する操作はすべて外界とは閉
ざされた閉空間内で行われると共に、細かい操作も容易
となっている。
ＣＤカメラ５による影像を必要に応じてモニタしながら
行うオペレータのキーボード操作により取り行なわれ
る。なお、ルーチン化した操作であれば、あらかじめシ
ーケンスプログラムを入力しておくことにより、キーボ
ードのキー１つの操作で全自動で取り行うことも可能で
ある。このようなマイクロ・ラボラトリー・システムに
よれば、試料を含めて関連する操作はすべて外界とは閉
ざされた閉空間内で行われると共に、細かい操作も容易
となっている。
【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、マイクロアクチュエータの電極パ
ターンは図４に示すように短冊状の電極を縦横に重ねた
構造のものでもよい。また、洗浄および消毒機構を備
え、試験終了後に使い終わったシリコンウエハは洗浄・
消毒工程を経てウエハストッカー２１に収納するように
構成してもよい。また、実施例では微細加工に優れたシ
リコンをベース板として用いているが、用途によっては
セラミックス等も適用可能である。また、キャピラリー
２１１の先端微調整用にマイクロ歯車を利用したが、圧
電ピエゾを利用してもよい。また減圧マイクロチャック
としては、ウエハステージ２２用の真空チャックを流用
することも可能であるが、圧電ピエゾを用いたマイクロ
ダイアフラムを利用することもできる。
のではない。例えば、マイクロアクチュエータの電極パ
ターンは図４に示すように短冊状の電極を縦横に重ねた
構造のものでもよい。また、洗浄および消毒機構を備
え、試験終了後に使い終わったシリコンウエハは洗浄・
消毒工程を経てウエハストッカー２１に収納するように
構成してもよい。また、実施例では微細加工に優れたシ
リコンをベース板として用いているが、用途によっては
セラミックス等も適用可能である。また、キャピラリー
２１１の先端微調整用にマイクロ歯車を利用したが、圧
電ピエゾを利用してもよい。また減圧マイクロチャック
としては、ウエハステージ２２用の真空チャックを流用
することも可能であるが、圧電ピエゾを用いたマイクロ
ダイアフラムを利用することもできる。
【００２４】また、本発明の適用範囲は多岐にわたり、
これまで顕微鏡と人の手により熟練によって為し遂げら
れていたものに適用可能である。例えば、神経細胞に電
極を刺す場合、神経回路網が複雑であるため従来所望の
箇所に電極を刺し込むのが極めて困難であったが、本発
明のシステムを用いれば、マイクロアクチュエータ（キ
ャピラリーも含む）を駆使することにより微調整が可能
となり、立体的な神経回路網中の所望の神経細胞を選ぶ
ことが可能となる。
これまで顕微鏡と人の手により熟練によって為し遂げら
れていたものに適用可能である。例えば、神経細胞に電
極を刺す場合、神経回路網が複雑であるため従来所望の
箇所に電極を刺し込むのが極めて困難であったが、本発
明のシステムを用いれば、マイクロアクチュエータ（キ
ャピラリーも含む）を駆使することにより微調整が可能
となり、立体的な神経回路網中の所望の神経細胞を選ぶ
ことが可能となる。
【００２５】また、神経細胞のペアリング実験（少し離
れて結合している２つの神経細胞のうち一方の神経細胞
に刺激を加え、他方の神経細胞にどのような信号が伝わ
るかを調べる実験）では、シリコンウエハ２０上に図５
(a) に示すように突起状の電極４１を設け、この突起を
神経細胞に突き刺して調べることができる。なお、この
突起部は同図(b) に示すように圧電効果を有する圧電素
子４２の上面に取り付けられ、素子に電圧を印加すると
その圧電素子４２がたわみ突起（針）が突出して神経細
胞に突き刺ささるようになっている。シリコンウエハ２
０上にこのような電極を多数配置しておけば、同時に多
数個の神経細胞の結合の相関関係を調べることができ
る。
れて結合している２つの神経細胞のうち一方の神経細胞
に刺激を加え、他方の神経細胞にどのような信号が伝わ
るかを調べる実験）では、シリコンウエハ２０上に図５
(a) に示すように突起状の電極４１を設け、この突起を
神経細胞に突き刺して調べることができる。なお、この
突起部は同図(b) に示すように圧電効果を有する圧電素
子４２の上面に取り付けられ、素子に電圧を印加すると
その圧電素子４２がたわみ突起（針）が突出して神経細
胞に突き刺ささるようになっている。シリコンウエハ２
０上にこのような電極を多数配置しておけば、同時に多
数個の神経細胞の結合の相関関係を調べることができ
る。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば次の
ような効果がある。 (1) 例えば遺伝子組み換え操作などを１枚のシリコンウ
エハ上で、かつ外界とは遮断された閉空間内で取り行う
ことができ、オペレータは試料から離れた安全な場所で
ＣＲＴ表示画像を見ながらのキーボード操作により実験
（あるいは試験）を行うことができる。そのため、遺伝
子組み換え実験で問題となる有害生物の外界への漏洩を
防ぐための物理的封じ込めも十分である。実験室内に閉
じ込めておくという目的のＰ４レベルの実験室も必要な
く、マイクロ・ラボラトリー・システムの試料操作空間
を完全に閉じた空間として厳しく管理しておくだけで十
分である。このように安全管理上でも大きな利点があ
る。 (2) また、オペレータ自身が直接手でサンプルを扱う必
要はなく、より安全性が向上すると共に、心理的にも落
ち着いて作業を進めることができるという利点もある。 (3) 更にまた、ルーチン的操作であれば、あらかじめシ
ーケンスプログラムを入力しておけば、キーボードのワ
ンタッチ操作で全工程を自動で行うことができ、作業効
率の向上および省力化を図ることができる。 (4) 従来のＤＮＡの核内注入法ではオペレータの熟練を
要したが、本発明のように微調整可能なマイクロアクチ
ュエータ、マイクロキャピラリー、マイクロチャックを
用いれば従来のような熟練は不要である。
ような効果がある。 (1) 例えば遺伝子組み換え操作などを１枚のシリコンウ
エハ上で、かつ外界とは遮断された閉空間内で取り行う
ことができ、オペレータは試料から離れた安全な場所で
ＣＲＴ表示画像を見ながらのキーボード操作により実験
（あるいは試験）を行うことができる。そのため、遺伝
子組み換え実験で問題となる有害生物の外界への漏洩を
防ぐための物理的封じ込めも十分である。実験室内に閉
じ込めておくという目的のＰ４レベルの実験室も必要な
く、マイクロ・ラボラトリー・システムの試料操作空間
を完全に閉じた空間として厳しく管理しておくだけで十
分である。このように安全管理上でも大きな利点があ
る。 (2) また、オペレータ自身が直接手でサンプルを扱う必
要はなく、より安全性が向上すると共に、心理的にも落
ち着いて作業を進めることができるという利点もある。 (3) 更にまた、ルーチン的操作であれば、あらかじめシ
ーケンスプログラムを入力しておけば、キーボードのワ
ンタッチ操作で全工程を自動で行うことができ、作業効
率の向上および省力化を図ることができる。 (4) 従来のＤＮＡの核内注入法ではオペレータの熟練を
要したが、本発明のように微調整可能なマイクロアクチ
ュエータ、マイクロキャピラリー、マイクロチャックを
用いれば従来のような熟練は不要である。
【図１】本発明に係るマイクロ・ラボラトリー・システ
ムの一実施例を示す構成図
ムの一実施例を示す構成図
【図２】シリコンウエハの一例を示す構成図
【図３】マイクロアクチュエータの構成を示す図
【図４】マイクロアクチュエータの電極パターンの一例
を示す図
を示す図
【図５】突起状電極の構成を示す図である。
１ 閉空間 ２ ウエハ自動搬送装置 ３ 自動滴下手段 ４ マイクログリッパー ５ ＣＣＤカメラ ６ 操作手段 ２０ シリコンウエハ ２１ ウエハストッカー ２２ ウエハステージ ６１ ＣＲＴ表示装置 ６２ キーボード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−259075（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−317030（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−152881（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−152885（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−131569（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 35/00 - 35/10 C12M 1/00
Claims (6)
- 【請求項１】生物工学的実験設備を微細加工技術により
集約し、その平面上で所定の処理が行われ得るように形
成されたウエハを、外界と遮断された閉空間内に配置
し、閉空間外からの操作手段による操作により前記ウエ
ハ上で血液検査あるいは遺伝子工学または細胞工学に係
る一連の作業を行うことができるように構成したことを
特徴とするマイクロ・ラボラトリー・システム。 - 【請求項２】前記閉空間内には、ウエハストッカーから
前記ウエハを取り出しウエハステージ上に載置させるウ
エハ自動搬送装置と、前記ウエハステージ上に載置され
たウエハの所定の位置にサンプルを自動滴下する自動滴
下手段と、ウエハ表面を撮影する撮影手段が備えられ、 前記閉空間外部には、操作情報を入力するキーボード
と、前記撮影手段の映像を映す表示画面とを有し、前記
ウエハ自動搬送装置、前記自動滴下手段、前記撮影手段
を制御する操作手段が備えられたことを特徴とする請求
項１記載のマイクロ・ラボラトリー・システム。 - 【請求項３】前記ウエハ自動搬送装置は、複数のウエハ
をストッカーにストックし、前記操作手段から指定され
たウエハを取り出しウエハステージ上に載置させること
ができるように構成されたことを特徴とする請求項２記
載のマイクロ・ラボラトリー・システム。 - 【請求項４】前記ウエハには、縦横に配列された電極に
１２０゜位相の異なる正弦波を隣り合わせで３種類印加
することにより３つの波の重ね合わせにより進行波が形
成され分極性を持つサンプルを進行波方向に移動させる
ことのできるマイクロアクチュエータがマトリックス状
に配置されたことを特徴とする請求項２記載のマイクロ
・ラボラトリー・システム。 - 【請求項５】前記ウエハには、マイクロキャピラリーが
形成されたことを特徴とする請求項２または請求項３ま
たは請求項４記載のマイクロ・ラボラトリー・システ
ム。 - 【請求項６】前記ウエハには、電気泳動槽が形成された
ことを特徴とする請求項２または請求項３または請求項
４または請求項５記載のマイクロ・ラボラトリー・シス
テム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16162095A JP3166144B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | マイクロ・ラボラトリー・システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16162095A JP3166144B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | マイクロ・ラボラトリー・システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0915122A JPH0915122A (ja) | 1997-01-17 |
| JP3166144B2 true JP3166144B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=15738646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16162095A Expired - Fee Related JP3166144B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | マイクロ・ラボラトリー・システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3166144B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7824614B2 (en) | 2005-07-15 | 2010-11-02 | Yokogawa Electric Corporation | Cartridge for chemical reaction and chemical reaction processing system |
| US7854897B2 (en) | 2003-05-12 | 2010-12-21 | Yokogawa Electric Corporation | Chemical reaction cartridge, its fabrication method, and a chemical reaction cartridge drive system |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BR9808653A (pt) * | 1997-02-28 | 2001-07-31 | Burstein Lab Inc | Laboratório em um disco |
| JP3847053B2 (ja) * | 2000-03-15 | 2006-11-15 | 純 菊地 | 血液分析装置 |
| KR100404606B1 (ko) * | 2001-08-06 | 2003-11-05 | 주식회사 토이랩 | 디엔에이 절단 장치 및 그 프로그래밍 방법 |
| US7198754B2 (en) | 2001-08-31 | 2007-04-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Biological material detection element, biological material detection method and apparatus, charged material moving apparatus |
| JP4106977B2 (ja) * | 2002-06-21 | 2008-06-25 | 株式会社日立製作所 | 分析チップ及び分析装置 |
| JP4375031B2 (ja) | 2004-01-28 | 2009-12-02 | 株式会社島津製作所 | マイクロチップ処理方法及び装置 |
-
1995
- 1995-06-28 JP JP16162095A patent/JP3166144B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7854897B2 (en) | 2003-05-12 | 2010-12-21 | Yokogawa Electric Corporation | Chemical reaction cartridge, its fabrication method, and a chemical reaction cartridge drive system |
| US9061280B2 (en) | 2003-05-12 | 2015-06-23 | Yokogawa Electric Corporation | Chemical reaction cartridge, its fabrication method, and a chemical reaction cartridge drive system |
| US7824614B2 (en) | 2005-07-15 | 2010-11-02 | Yokogawa Electric Corporation | Cartridge for chemical reaction and chemical reaction processing system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0915122A (ja) | 1997-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU743074B2 (en) | Channel-less separation of bioparticles on a bioelectronic chip by dielectrophoresis | |
| Valley et al. | Parallel single-cell light-induced electroporation and dielectrophoretic manipulation | |
| US6358749B1 (en) | Automated system for chromosome microdissection and method of using same | |
| Khine et al. | Single-cell electroporation arrays with real-time monitoring and feedback control | |
| US6984297B2 (en) | Device for taking measurements of cells which are contained in a liquid environment | |
| JP3166144B2 (ja) | マイクロ・ラボラトリー・システム | |
| WO2008075275A1 (en) | Cell lysis or electroporation device comprising at least one pyroelectric material | |
| CA2236451A1 (en) | Assay system and method for conducting assays | |
| CN118891106A (zh) | 机械微流体操纵 | |
| DE102023002147A1 (de) | Modulare automatisierte vorrichtung zur durchführung chemischer und/oder biologischer experimente | |
| US6517779B1 (en) | Device for separating micro objects | |
| US6695236B2 (en) | Process and device for the extraction of DNA, RNA and proteins from biological samples | |
| CN114854577A (zh) | 一种单细胞转录组测序文库构建平台及其使用方法 | |
| Yu et al. | Smart droplet microfluidic system for single-cell selective lysis and real-time sorting based on microinjection and image recognition | |
| Shakoor et al. | A high-precision robot-aided single-cell biopsy system | |
| CN210176871U (zh) | 电穿孔芯片及电穿孔系统 | |
| EP2550352B1 (de) | Substrat, kultivierungseinrichtung und kultivierungsverfahren für biologische zellen | |
| KR100475098B1 (ko) | 단일 셀 조작을 위한 바이오 자동 조작 장치 | |
| EP1732692A1 (de) | Temperierverfahren und-vorrichtung für die temperaturbehandlung kleiner flüssigkeitsmengen | |
| JP3547899B2 (ja) | マイクロマニピュレータ及びこれに用いるセル | |
| EP1270712A1 (en) | Apparatus for controlling movement of specimen, method for controlling movement of specimen, and method for processing specimen | |
| JP2015031549A (ja) | 細胞空間分画装置および微細構造刃 | |
| KR102365228B1 (ko) | 약물처리 및 세포배양 모니터링 시스템 | |
| Chow et al. | Development of a high throughput robot-aided cell injection system for human cells | |
| US20230036493A1 (en) | Apparatus and methods for increased transformation efficiency for electroporation of microorganisms |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090309 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090309 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100309 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100309 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120309 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |