JP4692959B2 - Observation substrate and droplet supply device - Google Patents
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Description
本発明は、ライフサイエンス分野、再生医療分野やバイオ関連分野等に関連する分野において、細胞を液中観察する際に使用する観察用基板及び該観察用基板を有する液滴供給装置に関するものである。 The present invention relates to an observation substrate used when observing cells in a liquid in fields related to the life science field, regenerative medicine field, bio-related field, and the like, and a droplet supply device having the observation substrate. .
近年、バイオ関連研究において、培養液等の溶液中にある細胞を液中観察して、細胞と溶液との界面に存在するタンパク質を経過観察することが行われており、特に、溶液を瞬時に交換したり、溶液を混ぜ合わせる等して液中の環境を瞬間的に変化させたときの、タンパク質の変化を観察することが重要な研究課題の1つとされている。
この溶液の環境を変化させる方法としては、様々な方法が知られているが、一般的な方法の1つとして、溶液内に化学物質等を混入することで、液中の環境を変化させる方法が知られている。具体的には、溶液が満たされた容器内に細胞が保持されており、該容器に溶液供給管を介して溶液供給ポンプが接続されている。そして、溶液供給管の途中から、例えば、シリンジ等により化学物質等を混入させることで液中の環境を変化させている。
In recent years, in bio-related research, cells in a solution such as a culture solution are observed in the solution to observe the protein present at the interface between the cells and the solution. One of the important research subjects is to observe changes in proteins when the environment in the liquid is changed instantaneously by exchanging or mixing solutions.
Various methods are known as a method for changing the environment of the solution. As one of the general methods, a method of changing the environment in the liquid by mixing a chemical substance or the like into the solution. It has been known. Specifically, cells are held in a container filled with a solution, and a solution supply pump is connected to the container via a solution supply pipe. And the environment in a liquid is changed by mixing a chemical substance etc. with the syringe etc. from the middle of the solution supply pipe | tube.
また、別の方法の1つとして、溶液内に保持されている細胞の近傍にシリンジ等を位置させ、該シリンジによって他の溶液を注入することで、細胞周囲の環境を変化させる方法も知られている。
また、基板上に保持された細胞に、シリンジを利用して液滴状の溶液を滴下することで、細胞を液中観察する方法も知られており、この場合には、シリンジから適時溶液を滴下することで環境を変化させている。
そして、上述した方法等により、細胞周囲の環境変化を行い、この際のタンパク質の変化を、例えば、光学顕微鏡や、微小な探針で走査して画像や情報等を取得する走査型プローブ顕微鏡(SPM)等で観察を行う。
As another method, a method is also known in which a syringe or the like is positioned in the vicinity of a cell held in a solution, and the environment around the cell is changed by injecting another solution with the syringe. ing.
In addition, there is also known a method of observing cells in liquid by dropping a droplet-like solution onto cells held on a substrate using a syringe. The environment is changed by dripping.
Then, the environment surrounding the cell is changed by the above-described method, and the change of the protein at this time is scanned with, for example, an optical microscope or a microprobe to obtain an image, information, etc. ( (SPM) and so on.
ここで、現在、液滴状の溶液をパターニングされた電極上に沿って移動させる液体の誘電泳動という技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。これは、所定間隔(ギャップ)を空けた状態で平行配置された一対の電極パターンに、所定の高周波電圧を印加すると、誘電泳動現象によって、電極パターン上に配された液滴状の溶液がギャップを流路とした状態で電極パターンに沿って移動するものである。
今後、この技術を利用して液滴状の溶液を被供給対象物に供給したり、液滴状の溶液同士を容易に混ぜ合わせたりする等して、各種分野の装置に応用することが考えられている。例えば、上述した細胞周囲の溶液を瞬時に変化させることへの応用が考えられている。
In the future, this technology will be used to supply droplet-like solutions to objects to be supplied, or to easily mix droplet-like solutions together, and apply them to devices in various fields. It has been. For example, application to changing the solution around the cells described above instantaneously is considered.
ところで、上記従来の方法では以下の課題が残されていた。
即ち、上述した化学物質を注入する方法、シリンジにより溶液を注入する方法では、溶液が拡散等してしまい、細胞周囲の溶液の環境を瞬時に変化させることは困難なものであった。また、シリンジを利用した方法では、注入又は滴下のいずれを行うにしても、シリンジ自身を観察領域である細胞の近傍に位置させる必要があるので、観察視野を遮ってしまい観察に影響を与えるものであった。また、シリンジを細胞近傍に正確に位置させる必要があるが、この位置合わせが難しく、手間のかかるものであった。そのため、効率良く観察を行うことができなかった。更には、シリンジで溶液を注入する場合には、注入した時点で拡散してしまうので、溶液を必要以上の量だけ注入する必要があり、コスト高を招いていた。
By the way, the following problems remain in the conventional method.
That is, in the method of injecting the chemical substance and the method of injecting the solution with a syringe, the solution diffuses and it is difficult to instantaneously change the environment of the solution around the cell. In addition, in the method using a syringe, it is necessary to position the syringe itself in the vicinity of the cell that is the observation region regardless of whether injection or dripping is performed. Met. In addition, it is necessary to accurately position the syringe in the vicinity of the cell, but this alignment is difficult and time-consuming. Therefore, it was not possible to perform observation efficiently. Furthermore, in the case of injecting the solution with a syringe, the solution diffuses at the time of injection, so that it is necessary to inject the solution in an amount more than necessary, resulting in high costs.
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、観察視野に影響を与えずに、細胞周囲の液中環境を瞬時に変化させることができる観察用基板及び該観察用基板を備えた液滴供給装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an observation substrate capable of instantaneously changing a liquid environment around a cell without affecting the observation visual field and the observation. It is providing the droplet supply apparatus provided with the substrate for operation.
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の観察用基板は、細胞を保持可能な保持領域を上面の所定位置に有する基板本体と、前記保持領域内に一端側が位置した状態で前記基板本体の上面に沿ってレール状に設けられ、液滴状の溶液を移動可能に支持する電極パターンと、該電極パターンに電気的接続され、外部と電気接続可能な電気接続部とを備え、前記電極パターンが、所定間隔を空けた状態で平行配置された第1の電極と第2の電極とを有し、前記電気接続部を介して外部から第1の電極と第2の電極との間に所定周波数の交流電圧が印加されたときに、誘電泳動力により両電極に沿って前記液滴状の溶液を任意の方向に移動させ、前記電極パターンは、他端側に前記液滴状の溶液を一時的に保持する保持部を有し、前記両電極は、それぞれ他端側が半円形状に形成されており、前記保持部は、前記両電極それぞれの他端側が組み合わされてなる円形状の領域であることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The observation substrate of the present invention is provided in a rail shape along the upper surface of the substrate body, with the substrate body having a holding region capable of holding cells at a predetermined position on the upper surface, and one end side positioned in the holding region. An electrode pattern that movably supports the droplet-like solution, and an electrical connection portion that is electrically connected to the electrode pattern and is electrically connectable to the outside. When an AC voltage having a predetermined frequency is applied between the first electrode and the second electrode from the outside via the electrical connection portion, the first electrode and the second electrode arranged in parallel. In addition, the droplet-like solution is moved in any direction along both electrodes by the dielectrophoretic force , and the electrode pattern has a holding portion for temporarily holding the droplet-like solution on the other end side. The two electrodes are each formed in a semicircular shape at the other end. And which, the holder is characterized in that the circular shaped area which the other end of each of the electrodes is combined.
この発明に係る観察用基板においては、細胞を保持する保持領域内に、液滴状の溶液を支持するレール状の電極パターンの一端側、即ち、第1の電極及び第2の電極の一端側が位置している。ここで、電気接続部を介して外部から第1の電極と第2の電極との間に、所定周波数の交流電圧を印加させると、液滴状の溶液は誘電泳動力により両電極間のギャップ部分に引き込まれ、両電極に沿って移動する。これにより、保持領域に保持されている細胞に液滴状の溶液を適時供給することができる。この結果、細胞は保持領域で液滴状の溶液に包まれ、液中に存在している状態になる。そして、この状態を観察することで、細胞を液中観察することができる。つまり、保持領域が観察領域の状態になっている。 In the observation substrate according to the present invention, one end side of the rail-like electrode pattern that supports the droplet-like solution, that is, one end side of the first electrode and the second electrode is held in the holding region for holding the cells. positioned. Here, when an alternating voltage of a predetermined frequency is applied between the first electrode and the second electrode from the outside via the electrical connection portion, the liquid droplet solution causes a gap between the two electrodes due to the dielectrophoretic force. It is drawn into the part and moves along both electrodes. Thereby, a droplet-like solution can be supplied to the cells held in the holding area in a timely manner. As a result, the cells are encased in the droplet-like solution in the holding region and are in the liquid. By observing this state, the cells can be observed in the liquid. That is, the holding area is in an observation area state.
このように、電極パターンによって液滴状の溶液を適時細胞に供給できるので、細胞周囲の環境を瞬間的に変化(例えば、種類の異なる溶液を供給して混ぜ合わせることで環境を変化)させることができる。よって、この環境変化によるタンパク質の経時的な変化を明確に観察することができる。この際、溶液は液滴状であるので、従来のように拡散することなく、直接的に細胞に作用(影響)する。
また、電極パターンは基板本体の上面に沿ってレール状に配されているので、細胞が保持されている保持領域の上方側は障害物が存在しない状態となっている。即ち、外部からアクセス可能な状態に開放されている状態となっている。よって、保持領域の細胞を、例えば、光学顕微鏡やSPMの探針等で観察する際に、従来のようにシリンジが干渉する等の影響を受けることはない。従って、タンパク質の経時的な変化を見逃すことなく確実に観察することができる。
In this way, a droplet-like solution can be supplied to cells in a timely manner depending on the electrode pattern, so that the environment around the cell can be instantaneously changed (for example, the environment can be changed by supplying different types of solutions and mixing them). Can do. Therefore, it is possible to clearly observe the change with time of the protein due to this environmental change. At this time, since the solution is in the form of droplets, it directly acts on (influences on) the cells without diffusing as in the prior art.
Further, since the electrode pattern is arranged in a rail shape along the upper surface of the substrate body, there is no obstacle on the upper side of the holding region where the cells are held. That is, it is in a state where it is open to an externally accessible state. Therefore, when the cells in the holding region are observed with, for example, an optical microscope or an SPM probe, there is no influence such as interference with a syringe as in the conventional case. Therefore, it is possible to reliably observe without overlooking changes in the protein over time.
また、液滴状の溶液を供給するので、該溶液を無駄にすることがなく、必要最小限の量で済み、低コスト化を図ることができる。
なお、同じ種類の溶液を適時供給することで、細胞の乾燥を防止しながら長期的な観察も行うことができる。また、この際、バッファ溶液を用いることで、濃度を一定にした状態で長期的な観察を行うことも可能である。また、電極パターンは、常に印加されるのではなく、溶液を移動させるときにのみ印加されるので、温度上昇を極力防止することができる。よって、溶液や細胞に対して熱の影響を与え難い。
さらに、電極パターンの他端側に保持部が設けられているので、電極パターンに交流電圧を印加しない状態でも確実に溶液を液滴状のまま保持することができる。よって、交流電圧の印加時に速やかに液滴状の溶液を細胞に向けて移動させることができる。
Further, since the solution in the form of droplets is supplied, the solution is not wasted, and a necessary minimum amount can be used, and the cost can be reduced.
In addition, long-term observation can be performed while preventing the cells from drying by supplying the same kind of solution in a timely manner. At this time, long-term observation can be performed with the concentration kept constant by using a buffer solution. In addition, the electrode pattern is not always applied, but is applied only when the solution is moved, so that an increase in temperature can be prevented as much as possible. Therefore, it is difficult to affect the solution and cells with heat.
Furthermore, since the holding part is provided on the other end side of the electrode pattern, the solution can be reliably held in the form of droplets even when no AC voltage is applied to the electrode pattern. Therefore, when the alternating voltage is applied, the droplet-like solution can be quickly moved toward the cells.
また、本発明の観察用基板は、上記本発明の観察用基板において、前記電極パターンが、前記保持領域を中心として放射状に複数設けられていることを特徴とするものである。 The observation substrate of the present invention is characterized in that, in the observation substrate of the present invention, a plurality of the electrode patterns are provided radially around the holding region.
この発明に係る観察用基板においては、電極パターンが放射状に複数設けられているので、各種の溶液を細胞に瞬時に効率良く混入させることができ、様々な組み合わせのもとで多角的な観察を行うことができる。
また、電極パターンが複数設けられているので、新たな溶液を供給する前に、細胞を包んでいる溶液を先に移動させ、その後、新たな溶液を供給することも可能である。即ち、溶液の交換を瞬時に行うことができる。これにより、細胞周囲の環境をより変化させることができ、タンパク質の経時的な変化を明確に観察することができる。
In the observation substrate according to the present invention, since a plurality of electrode patterns are provided in a radial pattern, various solutions can be instantaneously and efficiently mixed into cells, and various observations can be made under various combinations. It can be carried out.
In addition, since a plurality of electrode patterns are provided, it is possible to first move the solution enclosing the cells before supplying a new solution, and then supply a new solution. That is, the solution can be exchanged instantaneously. As a result, the environment around the cell can be further changed, and the change with time of the protein can be clearly observed.
また、本発明の観察用基板は、上記本発明の観察用基板において、前記電極パターンが、前記一端側から他端側に向かう途中で複数に分岐していることを特徴とするものである。 The observation substrate of the present invention is characterized in that, in the observation substrate of the present invention, the electrode pattern is branched into a plurality on the way from the one end side to the other end side.
この発明に係る観察用基板においては、電極パターンが途中で複数に分岐されているので、例えば、種類の異なる溶液を分岐点で一旦反応(混ぜ合わせ)させた後、この反応溶液を細胞に供給することができる。よって、より多角的な観察を行うことができる。 In the observation substrate according to the present invention, since the electrode pattern is branched into a plurality of parts on the way, for example, after different types of solutions are reacted (mixed) once at the branch points, this reaction solution is supplied to the cells. can do. Therefore, more diversified observation can be performed.
また、本発明の観察用基板は、上記本発明のいずれかに記載の観察用基板において、前記基板本体の上面には、前記保持領域の周囲を囲むように前記液滴状の溶液を弾く疎水性膜が形成されていることを特徴とするものである。 Further, the observation substrate according to the present invention is the observation substrate according to any one of the above-described present invention, wherein the upper surface of the substrate main body is hydrophobic to repel the droplet-like solution so as to surround the holding region. A characteristic film is formed.
この発明に係る観察用基板においては、保持領域の周囲を囲むように疎水性膜が形成されているので、溶液が細胞に供給される際、仮に溶液の一部が周囲に飛沫したしても、疎水性膜に弾かれて保持領域内に戻る。よって、確実に所定量の溶液を細胞に供給することができる。 In the observation substrate according to the present invention, since the hydrophobic film is formed so as to surround the periphery of the holding region, even if a part of the solution splashes around when the solution is supplied to the cells. , Bounced off the hydrophobic membrane and returned to the holding region. Therefore, a predetermined amount of solution can be reliably supplied to the cells.
また、本発明の観察用基板は、上記本発明の観察用基板において、前記疎水性膜が、前記電極パターンの周囲を囲むように形成されていることを特徴とするものである。 The observation substrate according to the present invention is characterized in that, in the observation substrate according to the present invention, the hydrophobic film is formed so as to surround the electrode pattern.
この発明に係る観察用基板においては、電極パターンの周囲を囲むように疎水性膜が形成されているので、溶液が電極パターン上を移動している際、仮に溶液の一部が電極パターン外に飛沫したとしても、疎水性膜に弾かれる。よって、確実に所定量の溶液を細胞に供給することができる。 In the observation substrate according to the present invention, since the hydrophobic film is formed so as to surround the periphery of the electrode pattern, when the solution moves on the electrode pattern, a part of the solution is temporarily out of the electrode pattern. Even if splashed, it is repelled by the hydrophobic membrane. Therefore, a predetermined amount of solution can be reliably supplied to the cells.
また、本発明の観察用基板は、上記本発明のいずれかに記載の観察用基板において、前記電極パターンが、薄膜状の保護膜で被膜されていることを特徴とするものである。 An observation substrate according to the present invention is the observation substrate according to any one of the present invention described above, wherein the electrode pattern is coated with a thin protective film.
この発明に係る観察用基板においては、電極パターンが保護膜で被膜(コーティング)されているので、外部との直接的な接触を防ぐことができる。よって、電極パターンが保護され、耐久性、信頼性を向上することができる。 In the observation substrate according to the present invention, since the electrode pattern is coated (coated) with a protective film, direct contact with the outside can be prevented. Therefore, the electrode pattern is protected, and durability and reliability can be improved.
また、本発明の液滴供給装置は、上記本発明のいずれかに記載の観察用基板と、前記電気接続部に電気的接続され、前記電極パターンに所定周波数の交流電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段の作動を制御する制御手段とを備えていることを特徴とするものである。 In addition, a droplet supply device of the present invention is a voltage application unit that is electrically connected to the observation substrate according to any one of the present invention and the electrical connection portion, and applies an alternating voltage of a predetermined frequency to the electrode pattern. And control means for controlling the operation of the voltage application means.
この発明に係る液滴供給装置においては、制御手段により電圧印加手段を作動させて電極パターンに所定周波数の交流電圧を印加させることで、溶液を細胞に向かう方向又は細胞から離間する方向に移動させることができ、溶液の供給や交換等を行って瞬間的に環境を変化させることができる。なお、溶液は、例えば、手動で電極パターン上に滴下すれば良い。 In the droplet supply device according to the present invention, the control means operates the voltage application means to apply an alternating voltage of a predetermined frequency to the electrode pattern, thereby moving the solution in a direction toward the cell or away from the cell. The environment can be changed instantaneously by supplying or exchanging the solution. The solution may be manually dropped on the electrode pattern, for example.
また、本発明の液滴供給装置は、上記本発明の液滴供給装置において、前記液滴状の溶液を前記電極パターン上に滴下すると共に、前記制御手段により作動が制御される溶液供給手段を備えていることを特徴とするものである。 Further, the droplet supply device of the present invention is the above-described droplet supply device of the present invention, wherein the droplet supply solution is dropped on the electrode pattern, and the solution supply means whose operation is controlled by the control means is provided. It is characterized by having.
この発明に係る液滴供給装置においては、溶液供給手段を備えているので、人手をかけることなく、必要時に溶液を電極パターン上に滴下することができ、制御手段により溶液の滴下と溶液の移動とを自動的に制御できるので、使い易く利便性に優れている。 In the droplet supply device according to the present invention, since the solution supply means is provided, the solution can be dropped on the electrode pattern when necessary without manpower, and the control means drops the solution and moves the solution. It is easy to use and is very convenient.
本発明に係る観察用基板によれば、電極パターンにより液滴状の溶液を適時細胞に供給できるので、細胞周囲の環境を瞬間的に変化させることができる。よって、タンパク質の経時的な変化を明確に観察することができる。また、保持領域の周囲は障害物が存在しない状態となっているので、保持領域の細胞を光学顕微鏡やSPMの探針等で何の影響も受けることなく確実に観察することができる。よって、タンパク質の経時的な変化を見逃すことなく確実に観察することができる。
また、液滴状の溶液を供給するので、該溶液を無駄にすることがなく必要最小限の量で済み、低コスト化を図ることができる。
According to the observation substrate according to the present invention, since the droplet-like solution can be supplied to the cells in a timely manner by the electrode pattern, the environment around the cells can be instantaneously changed. Therefore, it is possible to clearly observe changes in the protein over time. In addition, since there are no obstacles around the holding area, the cells in the holding area can be reliably observed without any influence by an optical microscope, an SPM probe, or the like. Therefore, it is possible to reliably observe without overlooking changes in protein over time.
Further, since the solution in the form of droplets is supplied, the required amount can be reduced without wasting the solution, and the cost can be reduced.
また、本発明に係る液滴供給装置によれば、溶液を細胞に向かう方向又は細胞から離間する方向に移動させることができ、溶液の供給や交換等を行って瞬間的に細胞周囲の環境を変化させることができる。 Further, according to the droplet supply device of the present invention, the solution can be moved in a direction toward the cell or in a direction away from the cell, and the environment around the cell can be instantaneously changed by supplying or exchanging the solution. Can be changed.
以下、本発明に係る観察用基板及び液滴供給装置の一実施形態について、図1から図18を参照して説明する。
本実施形態の液滴供給装置1は、図1に示すように、細胞Aを載置する観察用基板2と、該観察用基板2の後述する電気接続部12に電気的接続され、後述する電極パターン11に所定周波数の交流電圧(例えば、周波数300kHz、交流電圧500Vrms)を印加する駆動用電源(電圧印加手段)3と、該駆動用電源3の作動を制御するコントローラ(制御手段)4とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of an observation substrate and a droplet supply device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the droplet supply device 1 of the present embodiment is electrically connected to an
また、本実施形態の観察用基板2は、光学顕微鏡5のステージ6上に載置されている。この光学顕微鏡5は、ステージ6の上方に配された対物レンズ7と、該対物レンズ7を介して観察用基板2に載置された細胞Aを液中観察する接眼レンズ8と、ステージ6の下方から照明光を観察用基板2に向けて照射する照明系9とを備えた正立型顕微鏡である。
In addition, the
上記観察用基板2は、図2から図4に示すように、細胞Aを保持可能な保持領域Sを上面の所定位置に有するガラス基板(基板本体)10と、保持領域S内に一端側が位置した状態でガラス基板10の上面に沿ってレール状に設けられ、液滴状の溶液Wを移動可能に支持する電極パターン11と、該電極パターン11に電気的接続され、外部と電気接続可能な電気接続部12とを備えている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
上記電極パターン11は、保持領域Sを中心として放射状に4本(複数)設けられている。即ち、電極パターン11は、保持領域Sを中心として角度90度毎に、ガラス基板10の各辺に直交するよう直線状に形成されている。つまり、ガラス基板10を上方から見たときに、4つの電極パターン11が組み合わさって十字型になるように設けられている。
また、本実施形態においては、電極パターン11の他端側に、液滴状の溶液Wを一時的に保持する液貯まり(保持部)11aが形成されている。
また、各電極パターン11は、所定間隔を空けた状態で平行配置された第1の電極20と第2の電極21とを有し、電気接続部12を介して駆動用電源3から所定周波数の交流電圧が印加されたときに、誘電泳動力により両電極20、21に沿って液滴状の溶液Wを任意の方向に移動できるようになっている。
この両電極20、21は、それぞれ他端側が半円形状に形成されており、これらが組み合わさることで円形状の液滴形成領域となっている。即ち、この領域が上記液貯まり11aとなっており、表面張力を利用して溶液Wを液滴状のまま保持できるようになっている。
また、電極パターン11は、薄膜状の保護膜(例えば、SiO2の絶縁膜)13で被膜されており、外部に露出しないようになっている。
Four (plural) of the
In the present embodiment, a liquid reservoir (holding portion) 11 a that temporarily holds the droplet-like solution W is formed on the other end side of the
Each
The
The
次に、上記観察用基板2の製造方法について、以下に説明する。
まず、図5に示すように、ガラス基板10の上面全体に電極パターン11となる金属材料を、例えば、蒸着法やスパッタ法等によりメタルコートして金属層15を成膜する。次いで、図6に示すように、金属層15の上面に、図2に示す電極パターン11となるようにフォトレジスト膜16をリソグラフィー技術によってパターニングする。
次いで、図7に示すように、フォトレジスト膜16をマスクとして、金属層15をエッチング加工して電極パターン11を作製する。エッチング加工後、図8に示すように、マスクとしていたフォトレジスト膜16を除去することで、ガラス基板10の上面にフォトレジスト膜16のパターニング通りの電極パターン11を形成することができる。なお、フォトレジスト膜16は、ポジ型でもネガ型でも構わない。
最後に、図9に示すように、ガラス基板10の上面全体に、例えば、スパッタ法やCVD(化学気相成長法)等により保護膜13を薄膜状に成膜する。これにより、電極パターン11が保護膜13で被膜された観察用基板2を製造することができる。
Next, a method for manufacturing the
First, as shown in FIG. 5, a
Next, as shown in FIG. 7, the
Finally, as shown in FIG. 9, a
このように構成された観察用基板2及び液滴供給装置1を利用して、光学顕微鏡5により細胞Aの経時的な変化を観察する場合について、以下に説明する。
まず、観察用基板2の保持領域Sに細胞Aを保持させると共に、所望の溶液Wを、例えば、シリンジ等で液貯まり11aに滴下する。この際、液貯まり11aは、円形状であるので、滴下された溶液Wは自身の表面張力で液滴状態で確実に保持される。
次いで、この観察用基板2を光学顕微鏡5のステージ6上に載置すると共に、保持領域Sが対物レンズ7の観察領域内に入るようにステージ6の位置調整を行う。
The case where the time-dependent change of the cell A is observed with the optical microscope 5 using the
First, the cells A are held in the holding region S of the
Next, the
次いで、コントローラ4により駆動用電源3を作動させて、溶液Wが載置された電極パターン11の第1の電極20と第2の電極21との間に、所定周波数の交流電圧を印加する。この電圧印加により、液貯まり11aに保持された溶液Wは、誘電泳動力により第1の電極20と第2の電極21との間のギャップに引き込まれ、図10に示すように、電極パターン11上を細胞Aに向けて移動する。そして、電極パターン11の一端側まで移動した溶液Wは、図11に示すように、保持領域Sに保持されている細胞Aと接触すると共に、表面張力により細胞A側に引き込まれる。その結果、図12に示すように、細胞Aを包み込んだ状態で安定する。つまり、細胞Aは、液中に存在する状態で保持領域Sに保持された状態となる。従って、対物レンズ7を介して細胞Aを液中観察することができる。
Next, the driving
ここで、上記溶液Wに、他の種類の溶液W’(例えば、濃度、イオン、温度が異なる溶液)を混ぜ合わせて、細胞Aの周囲の環境を変化させたときの経時的変化の観察を行う。
まず、いずれかの電極パターン11の液貯まり11a上に他の種類の溶液W’を、例えば、シリンジ17等で滴下する。そして、コントローラ4により駆動用電源3を作動させて、溶液W’が載置された電極パターン11に、所定周波数の交流電圧を印加する。この電圧印加により、上述した説明と同じように、他の溶液W’が電極パターン11上を移動して、細胞Aに供給される。
この供給により、種類の異なる溶液W、W’を混ぜ合わせることができ、細胞Aの周囲の環境を瞬時に変化させることができる。よって、観察者は、対物レンズ7及び接眼レンズ8を介して環境変化による細胞Aの周囲のタンパク質の経時的な変化を観察することができる。また、この際、溶液W、W’は液滴状であるので、従来のように拡散することなく、直接的に細胞Aに作用(影響)する。
Here, observation of changes over time when the environment surrounding the cell A is changed by mixing the solution W with another type of solution W ′ (for example, solutions having different concentrations, ions, and temperatures). Do.
First, another type of solution W ′ is dropped on the
By this supply, different types of solutions W and W ′ can be mixed, and the environment around the cell A can be instantaneously changed. Therefore, the observer can observe the change with time of the protein around the cell A due to the environmental change through the objective lens 7 and the eyepiece lens 8. At this time, since the solutions W and W ′ are in the form of droplets, they directly act (influence) on the cells A without diffusing as in the prior art.
また、電極パターン11は、ガラス基板10の上面に沿ってレール状に設けられているので、細胞Aが保持されている保持領域Sの周囲(上方側)は障害物が存在しない状態となっている。即ち、外部からアクセス可能な状態に開放されている状態となっている。よって、従来のようにシリンジが干渉する等の影響を受けることはなく、保持領域Sの細胞Aの近傍に対物レンズ7を位置させることができ、観察する視界が妨げられることはない。従って、タンパク質の経時的な変化を見逃すことなく確実に観察することができる。
また、液滴状の溶液W、W’を供給するので、該溶液W、W’を無駄にすることなく必要最小限の量で済み、低コスト化を図ることができる。
In addition, since the
Further, since the droplet-like solutions W and W ′ are supplied, the solution W and W ′ can be used in the minimum amount without being wasted, and the cost can be reduced.
また、同じ種類の溶液Wを適時供給することで、細胞Aの乾燥を防止しながら長期的な観察も行うことができる。この際、バッファ溶液を用いることで、濃度を一定にした状態で長期的な観察を行うことも可能である。また、電極パターン11は、常に印加されるのではなく、溶液Wを移動させるときにのみ印加されるので、溶液Wの温度上昇を極力防止することができる。よって、細胞Aに熱の影響を与え難い。
また、電極パターン11には、液貯まり11aが設けられているので、交流電圧を印加したときに、速やかに液滴状の溶液Wを細胞Aに対して供給することができ、観察を円滑に行うことができる。
また、電極パターン11は、保護膜13で被膜(コーティング)されているので、外部との直接的な接触を防ぐことができる。よって、電極パターン11が保護され、耐久性、信頼性を向上することができる。
Further, by supplying the same type of solution W in a timely manner, long-term observation can be performed while preventing the cells A from drying. At this time, long-term observation can be performed with the concentration kept constant by using a buffer solution. In addition, the
In addition, since the
Further, since the
更に、本実施形態の観察用基板2は、電極パターン11が複数設けられているので、溶液交換も行うことが可能である。
即ち、新たな溶液W’を細胞Aに供給する前に、細胞Aを包んでいる既存の溶液Wを新たな溶液W’が載置されている電極パターン11以外の電極パターン11に移動させ、その後、新たな溶液W’を細胞Aに供給することが可能である。
この溶液交換について、図13から図18を参照して以下に具体的に説明する。
Furthermore, since the
That is, before supplying the new solution W ′ to the cell A, the existing solution W enclosing the cell A is moved to the
This solution exchange will be specifically described below with reference to FIGS.
まず、図13に示すように、溶液Wに包まれた状態で保持領域Sに保持されている細胞Aに向けて、例えば、同じ種類の溶液Wを誘電泳動力を利用して移動させる。なお、この状態は、細胞Aを包んでいる溶液Wが電極パターン11に接触していない状態である。
次いで、電極パターン11の他端側に移動した溶液Wは、図14に示すように、細胞Aを包んでいる溶液Wに接触すると共に表面張力により引き込まれる。その結果、図15に示すように、細胞Aを包んでいる溶液Wの液量が増え、該溶液Wが複数の電極パターン11の一端側に接触した状態となる。
First, as shown in FIG. 13, for example, the same type of solution W is moved using the dielectrophoretic force toward the cells A held in the holding region S in a state of being wrapped in the solution W. This state is a state in which the solution W enclosing the cell A is not in contact with the
Next, as shown in FIG. 14, the solution W that has moved to the other end side of the
この状態で、溶液Wを移動させたものとは別の電極パターン11に所定周波数の交流電圧を印加する。これにより、図16に示すように、液量が増えた溶液Wは、誘電泳動力により交流電圧が印加された電極パターン11に引き込まれ、図17に示すように、該電極パターン11上を液滴状に移動する。これにより、細胞Aの周囲に溶液Wが存在しない状態となる。
In this state, an alternating voltage of a predetermined frequency is applied to an
また、上述した溶液Wの離脱を行っている際、図17に示すように、同時に電極パターン11に所定周波数の交流電圧を印加して、新たな溶液W’を誘電泳動力を利用して細胞Aに向けて移動させておく。その結果、図18に示すように、新たな溶液W’を細胞Aに供給して、該細胞Aを新たな溶液W’で包み込むことができる。
上述した各手順を経ることで、溶液交換を瞬時に行うことができる。よって、細胞Aの周囲の環境をより変化させることができ、タンパク質の経時的な変化をより明確に観察することができる。
In addition, when the above-described solution W is detached, as shown in FIG. 17, an alternating voltage having a predetermined frequency is simultaneously applied to the
By passing through each procedure mentioned above, solution exchange can be performed instantly. Therefore, the environment around the cell A can be changed more, and the change with time of the protein can be observed more clearly.
なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施形態では、ステージ6の上方に対物レンズ7、ステージ6の下方に照明系9を配した正立型の光学顕微鏡5を利用して細胞Aを液中観察したが、ステージ6の上方に照明系9、ステージ6の下方に対物レンズ7を配した倒立型の光学顕微鏡により観察を行っても構わない。
また、光学顕微鏡5に限られず、例えば、カンチレバーの先端に探針を有する原子間力顕微鏡等の走査型プローブ顕微鏡を利用して観察を行っても構わない。この場合においても、保持領域Sの周囲が開放されている状態であるので、何の障害もなく探針を細胞Aの近傍に位置させることができ、タンパク質の経時的な変化を見逃すことなく確実に観察することができる。
For example, in the above embodiment, the cell A is observed in the liquid using the upright optical microscope 5 in which the objective lens 7 is disposed above the
Further, the observation is not limited to the optical microscope 5, and for example, observation may be performed using a scanning probe microscope such as an atomic force microscope having a probe at the tip of a cantilever. Even in this case, since the periphery of the holding region S is open, the probe can be positioned in the vicinity of the cell A without any obstacle, and the change over time of the protein can be reliably detected. Can be observed.
また、上記実施形態では、電極パターン11を4つ設けた構成にしたが、4つに限られず、1つでも構わないし、2つ以上の複数個設けても構わない。また、電極パターン11を、保持領域S内に位置している一端側から他端側に向かう途中で複数に分岐するように設けても構わない。
こうすることで、種類の異なる溶液を分岐点で一旦反応(混ぜ合わせ)させた後、この反応した溶液を細胞Aに供給することができる。よって、より多角的な観察を行うことができる。
Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which provided the four
By carrying out like this, after reacting (mixing) a different kind of solution once at a branch point, this reacted solution can be supplied to the cell A. Therefore, more diversified observation can be performed.
また、ガラス基板10の上面に、保持領域Sの周囲を囲むように溶液Wを弾く疎水性膜を形成しても構わない。こうすることで、溶液Wを細胞Aに供給させる際、仮に溶液Wの一部が周囲に飛沫したとしても、疎水性膜に弾かれて保持領域S内に戻る。よって、確実に所定量の溶液Wを細胞Aに供給することができる。
また、この疎水性膜を、電極パターン11の周囲を囲むように形成しても構わない。こうすることで、溶液Wが電極パターン11上を移動している際、仮に溶液Wの一部が電極パターン11外に飛沫したとしても、疎水性膜に弾かれる。よって、より確実に所定量の溶液Wを細胞Aに供給することができる。
Further, a hydrophobic film that repels the solution W may be formed on the upper surface of the
Further, this hydrophobic film may be formed so as to surround the
また、上記実施形態の液滴供給装置1に、液滴状の溶液Wを電極パターン11上に滴下する溶液供給手段を加え、コントローラ4が溶液供給手段の作動を制御するように構成しても構わない。
このようにすることで、人手をかけることなく、必要時に溶液Wを電極パターン11上に滴下することができる。よって、コントローラ4により溶液Wの滴下と溶液Wの移動とを自動的に制御でき、使い易く利便性に優れたものを実現することができる。
Further, a solution supply means for dropping the droplet-like solution W onto the
By doing in this way, the solution W can be dripped on the
A 細胞
S 保持領域
1 液滴供給装置
2 観察用基板
3 駆動用電源(電圧印加手段)
4 コントローラ(制御手段)
10 ガラス基板(基板本体)
11 電極パターン
11a 液貯まり(保持部)
12 電気接続部
13 保護膜
20 第1の電極
21 第2の電極
A cell S holding area 1
4 Controller (control means)
10 Glass substrate (substrate body)
11
12
Claims (8)
前記保持領域内に一端側が位置した状態で前記基板本体の上面に沿ってレール状に設けられ、液滴状の溶液を移動可能に支持する電極パターンと、
該電極パターンに電気的接続され、外部と電気接続可能な電気接続部とを備え、
前記電極パターンは、所定間隔を空けた状態で平行配置された第1の電極と第2の電極とを有し、前記電気接続部を介して外部から第1の電極と第2の電極との間に所定周波数の交流電圧が印加されたときに、誘電泳動力により両電極に沿って前記液滴状の溶液を任意の方向に移動させ、
前記電極パターンは、他端側に前記液滴状の溶液を一時的に保持する保持部を有し、
前記両電極は、それぞれ他端側が半円形状に形成されており、
前記保持部は、前記両電極それぞれの他端側が組み合わされてなる円形状の領域であることを特徴とする観察用基板。 A substrate body having a holding region capable of holding cells at a predetermined position on the upper surface;
An electrode pattern that is provided in a rail shape along the upper surface of the substrate body with one end side located in the holding region, and supports the liquid solution in a movable manner,
An electrical connection portion electrically connected to the electrode pattern and electrically connectable to the outside;
The electrode pattern includes a first electrode and a second electrode arranged in parallel with a predetermined interval therebetween, and the first electrode and the second electrode are externally connected via the electrical connection portion. When an alternating voltage of a predetermined frequency is applied between them, the droplet-like solution is moved in any direction along both electrodes by dielectrophoretic force ,
The electrode pattern has a holding part for temporarily holding the liquid droplet solution on the other end side,
Each of the electrodes has a semicircular shape at the other end,
The observation substrate according to claim 1, wherein the holding portion is a circular region formed by combining the other end sides of the electrodes .
前記電極パターンは、前記保持領域を中心として放射状に複数設けられていることを特徴とする観察用基板。 The observation substrate according to claim 1,
An observation substrate, wherein a plurality of the electrode patterns are provided radially around the holding region.
前記電極パターンは、前記一端側から他端側に向かう途中で複数に分岐していることを特徴とする観察用基板。 The observation substrate according to claim 1 or 2,
The observation substrate according to claim 1, wherein the electrode pattern is branched into a plurality on the way from the one end side to the other end side.
前記基板本体の上面には、前記保持領域の周囲を囲むように前記溶液を弾く疎水性膜が形成されていることを特徴とする観察用基板。 In the observation substrate according to any one of claims 1 to 3 ,
An observation substrate, wherein a hydrophobic film that repels the solution is formed on an upper surface of the substrate body so as to surround the periphery of the holding region.
前記疎水性膜は、前記電極パターンの周囲を囲むように形成されていることを特徴とする観察用基板。 The observation substrate according to claim 4 ,
The substrate for observation, wherein the hydrophobic film is formed so as to surround the electrode pattern.
前記電極パターンは、薄膜状の保護膜で被膜されていることを特徴とする観察用基板。 In the observation substrate according to any one of claims 1 to 5 ,
An observation substrate, wherein the electrode pattern is coated with a thin protective film.
前記電気接続部に電気的接続され、前記電極パターンに所定周波数の交流電圧を印加する電圧印加手段と、
該電圧印加手段の作動を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする液滴供給装置。 The observation substrate according to any one of claims 1 to 6 ,
A voltage applying means that is electrically connected to the electrical connecting portion and applies an alternating voltage of a predetermined frequency to the electrode pattern;
And a control means for controlling the operation of the voltage application means.
前記液滴状の溶液を前記電極パターン上に滴下すると共に、前記制御手段により作動が制御される溶液供給手段を備えていることを特徴とする液滴供給装置。 The droplet supply device according to claim 7 , wherein
A droplet supply device comprising a solution supply unit that drops the droplet-like solution onto the electrode pattern and whose operation is controlled by the control unit.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6370165A (en) * | 1986-09-12 | 1988-03-30 | Advance Co Ltd | Fluid integrated element |
JP2005030985A (en) * | 2003-07-09 | 2005-02-03 | Olympus Corp | Liquid feed treatment method and liquid feed treatment means |
JP2005513455A (en) * | 2001-12-20 | 2005-05-12 | ボード・オブ・リージエンツ,ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システム | Dielectric gate for injecting and controlling fluids |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6370165A (en) * | 1986-09-12 | 1988-03-30 | Advance Co Ltd | Fluid integrated element |
JP2005513455A (en) * | 2001-12-20 | 2005-05-12 | ボード・オブ・リージエンツ,ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システム | Dielectric gate for injecting and controlling fluids |
JP2005030985A (en) * | 2003-07-09 | 2005-02-03 | Olympus Corp | Liquid feed treatment method and liquid feed treatment means |
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