JP4199360B2 - 粒子移動／固定装置 - Google Patents

Description

【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１２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。
【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１７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、Ｄ１，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。
【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２０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１５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１５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。
【００２２】
図３（ａ）は、８つの電極１７（Ｕ１〜Ｕ４，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、Ｕ１→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。
【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。
【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１３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。
【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。
【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。
【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。
【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４２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４２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〜１５０μｍ程度に設定され、その直径は１５０μｍ〜３００μｍ程度に設定されている。
【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４５，４６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。
【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１９との間の領域）に当接する位置関係にある。
【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。
【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６１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Ａ２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。
【００３３】
各コンタクト６１，６２の外端は治具４３，４４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。
【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。
【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。
【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４２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。
【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）。
【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。
【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。
【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６１ａ，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１８、電極１７）とが導通する。ゆえに、各コンタクト６１，６２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。
【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。
【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４１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。
【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４２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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１５０μｍ〜３００μｍに設定されていること。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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，Ｄ３，Ｄ４）…電極。

Claims (4)

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。
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。
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。
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。

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