JP6455916B2 - 粒子の分離方法 - Google Patents
粒子の分離方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6455916B2 JP6455916B2 JP2014192208A JP2014192208A JP6455916B2 JP 6455916 B2 JP6455916 B2 JP 6455916B2 JP 2014192208 A JP2014192208 A JP 2014192208A JP 2014192208 A JP2014192208 A JP 2014192208A JP 6455916 B2 JP6455916 B2 JP 6455916B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particles
- electrode
- frequency
- dielectrophoresis
- captured
- 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.)
- Active
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Electrostatic Separation (AREA)
Description
また、特許文献1記載の4極の電極や櫛形の電極はそれぞれ特殊な形状となっているため、より簡単な構造の電極を用いて粒子を分離することが望まれる。
溶液中に含まれる複数種類の粒子を誘電泳動により分離する方法であって、
所定の中心位置の周りに配設される少なくとも4極の電極に第1の周波数の交流電圧を印加することにより、前記複数種類の粒子のうち少なくとも1つの種類の粒子を前記中心位置に捕捉させ、他の少なくとも1つの種類の粒子を前記電極に捕捉させる分離工程を含むものである。
溶液中に含まれる複数種類の粒子を誘電泳動によって分離する方法であって、
所定の周波数の交流電圧を電極に印加することにより、前記溶液に含まれるプロトプラストを前記電極に捕捉させるか又は前記電極と非接触の状態で捕捉させ、その他の粒子を、前記電極と非接触の状態で浮遊若しくは捕捉させるか、又は前記電極に捕捉させる分離工程を含むものである。
溶液中に含まれる複数種類の粒子を誘電泳動により分離する方法であって、
所定の周波数の交流電圧を電極に印加することにより、前記溶液に含まれるプロトプラストを前記電極に捕捉させ、その他の粒子を前記電極と非接触の状態で浮遊又は捕捉させる分離工程を含むものである。
粒子を含む溶液を収容するための収容部と、
前記収容部内に配置され、所定の中心位置の周りに間隔をあけて配設される少なくとも4極の電極と、
前記電極に交流電圧を印加することによって隣接する電極間に電界を生じさせる電源部とを備え、
前記電源部は、誘電泳動により、複数種類の粒子のうち少なくとも1つの種類の粒子を前記中心位置に捕捉させ、他の少なくとも1つの種類の粒子を前記電極に捕捉させる周波数の交流電圧を印加するものである。
所定の周波数の交流電圧を電極に印加することによって、誘電泳動により、溶液中に含まれるプロトプラストを前記電極に捕捉させるか、又は前記電極と非接触の状態で捕捉させるものである。
最初に本発明の実施形態の要旨を列記して説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
(1)本発明の実施形態に係る粒子の分離方法は、
溶液中に含まれる複数種類の粒子を誘電泳動によって分離する方法であって、
所定の中心位置の周りに配設される少なくとも4極の電極に第1の周波数の交流電圧を印加することにより、前記複数種類の粒子のうち少なくとも1つの種類の粒子を前記中心位置に捕捉させ、他の少なくとも1つの種類の粒子を前記電極に捕捉させる分離工程を含むものである。
この構成によれば、複数種類の粒子を分離する前に一旦複数種類の粒子を前記中心位置に集め、その後、少なくとも1つの種類の粒子を電極に捕捉させることになる。したがって、電極間の中心位置の周辺で粒子を分離することが可能となり、分離後の粒子の取り扱いを容易にすることができる。
この構成によれば、電極に捕捉された粒子のみの処理を行いやすくすることができる。
粒子が電極に捕捉される場合と前記中心位置に捕捉される場合とでは、捕捉力に差があり、前者の方が後者よりも捕捉力が強くなる。したがって、後者の捕捉力よりも強い力で流体を流すことによって、電極に捕捉された粒子を残したまま、前記中心位置に捕捉された粒子を取り除くことが可能となる。
このような構成によって、電極に捕捉させた粒子を、電極とは非接触の状態で集めることができる。そのため、当該粒子の一部を抽出したりする処理を容易に行うことができる。なお、第3の周波数と、前述の第2の周波数とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
このような構成によって、プロトプロストとその他の細胞とを好適に分離することができる。したがって、プロトプロストのみを用いて融合等の処理を確実に行うことができる。
このような構成によって、生細胞と死細胞とを好適に分離することができる。
溶液中に含まれる複数種類の粒子を誘電泳動によって分離する方法であって、
所定の周波数の交流電圧を電極に印加することにより、前記溶液に含まれるプロトプラストを前記電極に捕捉させるか又は前記電極と非接触の状態で捕捉させ、その他の粒子を、前記電極と非接触の状態で浮遊若しくは捕捉させるか又は前記電極に捕捉させる分離工程を含むものである。
このような構成によって、プロトプロストとその他の粒子とを好適に分離することができる。したがって、プロトプロストのみを用いて融合等の処理を確実に行うことができる。
溶液中に含まれる複数種類の粒子を誘電泳動によって分離する方法であって、
第1の周波数の交流電圧を電極に印加することにより、前記溶液に含まれるプロトプラストを前記電極に捕捉させ、その他の粒子を前記電極と非接触の状態で浮遊又は捕捉させる分離工程を含むものである。
このような構成によって、プロトプロストとその他の粒子とを好適に分離することができる。したがって、プロトプロストのみを用いて融合等の処理を確実に行うことができる。
粒子を含む溶液を収容するための収容部と、
前記収容部内に配置され、所定の中心位置の周りに間隔をあけて配設される少なくとも4極の電極と、
前記電極に交流電圧を印加することによって隣接する電極間に電界を生じさせる電源部とを備え、
前記電源部は、誘電泳動により、複数種類の粒子のうち少なくとも1つの種類の粒子を前記中心位置に捕捉させ、他の少なくとも1つの種類の粒子を前記電極に捕捉させる周波数の交流電圧を印加するものである。
このような構成によって、電極を簡単な構造にすることができる。また、4極の電極の中心位置に粒子を捕捉した後、周波数を変えた交流電圧を印加することによって当該粒子を電極に捕捉させる場合に、前記中心位置に集中して配置された各電極の角部付近に粒子を集めて捕捉することができる。
このような構成によって、電極を簡単に作製することができる。
このような構成によって、電極をより簡単に作製することができる。
所定の周波数の交流電圧を電極に印加することによって、誘電泳動により、溶液中に含まれるプロトプラストを前記電極に捕捉させるか、又は前記電極と非接触の状態で捕捉させるものである。
このような構成によって、プロトプラストの処理等のため、所定の場所にプロトプラストを捕捉することができる。
以下、粒子の分離装置についてのより詳細な実施形態を説明する。
<第1実施形態>
図1に示すように、粒子の分離装置10は、分離チップ(分離部)11と、供給部12と、排出部13と、電源部14と、撮像部15と、操作部16とを備えている。
分離チップ11は、誘電泳動によって複数種類の粒子を種類に応じて分離するためのものであり、図2及び図3に示すように、基板21と、基板21上に設けられた電極22とを備えている。また、基板21には、電極22のほか流路23、供給ポート(インレットポート)24、及び排出ポート(アウトレットポート)25も設けられている。
また、図2及び図3に示すように、流路23の長さ方向の他端部には排出ポート25が設けられ、排出ポート25には、流路23に連通する排出孔25aが形成されている。排出ポート25は、図1に示すように、排出管28を介して排出部13に接続されている。
一方、排出部13は、分離チップ11において分離等の処理が行われた後の溶液を排出管28を介して排出するものである。この排出部13にも、シリンジポンプを用いることができる。
本実施形態の電極22は以下のように作製することができる。
まず、図7(a)に示すように、ガラス製の基板21上に、開口42を有するマスク41を施す。マスク41にはビニールテープ等の粘着テープを用い、粘着テープをガラス基板21上に貼り付ける。マスク41として金属製等の板材を用いてもよい。
図8は、第2実施形態に係る分離装置10を示す。この分離装置10は、第1実施形態のような供給部12及び排出部13を備えず、光ピンセット部17を新たに備えている。この光ピンセット部17は、集光したレーザー光により粒子をその焦点位置の近傍に捕捉し、移動させることができるものである。光ピンセット部17は、レーザー発振器51と、ピンセット本体52と、操作部53とを備える。レーザー発振器51によって発生したレーザー光は、ピンセット本体52から発射され、ピンセット本体52の先端部で粒子を捕捉する。操作部53は、所謂マニピュレータであり、ピンセット本体52を前後、左右、及び上下等に移動させることができる。
以上のような分離装置10における作用及び効果を実証するため、特定の粒子を用いた実施例について説明する。
(実施例1)
実施例1は、上述の方法により作製した電極22の有効性を確認するために、粒子として、ハイプレシカ球(UF N2N、N3N 宇部日東化成株式会社製)と出芽酵母菌(Saccharomyces cerevisiae、BY4741)との2つの試料を用い、それぞれを純水で数十倍に希釈した溶液を分離装置の分離チップに充填し、交流電圧を印加した。ハイプレシカ球は円形で直径10μm、酵母菌は楕円形で5〜8μmである。そして、交流電圧を印加しているときとしていないとき、又は交流電圧の周波数を変化させたときの粒子の挙動を撮像部によって撮像した。その結果を図10〜図12に示す。
上記の実施例1において、負の誘電泳動によって酵母菌をトラップしている状態で、流路23内に流量を変化させながら溶液を流した。印加する交流電圧の周波数は、10kHz,50kHz,100kHz,150kHzとした。これにより、負の誘電泳動によるトラップ力を定量的に評価した。その結果を図13に示す。
図9に示す分離チップ11を用い、負の誘電泳動によって4極の電極22の中心位置にトラップされた酵母菌をそのまま培養させた。図14に、時間の経過に伴う酵母菌の培養の様子を示す。観察対象とする酵母菌を白丸で囲って示す。溶液は、培養液(YPD)と水とを1対1で混合し、液温を24℃とした。そして、500kHz、1Vp−pの交流電圧を電極に印加した。隣接する電極22の隙間は約25μmである(図16,図19の電極22も同様)。前述した実施例1においては溶液が純水の場合に誘電泳動の正負が切り替わる周波数が300kHzであった。培養液と水との混合溶液の場合、1500kHz前後で誘電泳動の正負が切り替わった。
なお、図14には、培養の対象となる酵母菌以外にも、負の誘電泳動により4極の電極22の中心位置にトラップされた他の酵母菌が示されている。このように他の酵母菌がトラップされるのをできるだけ抑制するため、実施例3では、1Vp−pに下げた交流電圧を印加した。交流電圧が小さい程トラップ力が小さくなるからである。
実施例1において、酵母菌の生細胞は約300kHzで誘電泳動の正負が切り替わることがわかったが、死細胞は、水中下において10kHz〜15000kHzの周波数で終始負の誘電泳動の挙動を行う。実施例4では、このような生死細胞の周波数特性を利用して、生細胞と死細胞とを分離できるかを検証した。
その後、交流電圧の周波数を1000kHzにまで徐々に上げると、図16(b)に示すように、染色された死細胞P2は、4極の電極22の中心位置にトラップされたまま残り、生細胞P1は、その周囲の電極22の角部付近に貼り付くことによってトラップされた。これにより、生細胞P1と死細胞P2とを好適に分離することができた。
前述の実施例4により、生細胞と死細胞とを分離可能であることが実証された。実施例5では、生細胞と死細胞とを分離するだけでなく、分離した死細胞を除去し、生細胞のみを分離チップ11に残す操作を行った。死細胞を除去するには溶液を流す力を利用した。
一方、生細胞に対して同様の実験を行ったところ、例えば周波数500kHzでは流速10000μL/minであっても生細胞はトラップされたままであった。したがって、正の誘電泳動と負の誘電泳動とでは、約10倍のトラップ力の差があることがわかった。
図19(a)は、電源部14によって周波数100kHz、4Vp−pの交流電圧を印加した状態を示す。この場合、生細胞も死細胞も、負の誘電泳動によって4極の電極22の中心にトラップされた。
図19(c)は、分離チップ11の流路23に溶液を流した状態を示す。溶液の流速は、正の誘電泳動によるトラップ力を超えず、負の誘電泳動によるトラップ力を超える流速である。これにより死細胞は流されて排出され、電極22には生細胞がトラップされたまま残った。
以上の手順により、メチレンブルー等の試薬を用いることなく生細胞のみを識別し、分離・取得を行うことができるので、生細胞を培養したり融合させたりする処理を好適に行うことができる。また、第2実施形態で示した光ピンセット部17を用いて特定の生細胞のみを抽出し、培養や融合させる操作も容易に行うことができる。
実施例6では、誘電泳動によるプロトプラストの挙動について検証した。細胞から細胞壁を取り除いたプロトプラストをソルビトール液中に分散させた溶液を、分離チップに供給し、電極に交流電圧を印加した。その結果を図20に示す。図20において隣接する電極22の隙間は約50μmである。
その後、周波数120kHz、4Vp−pの交流電圧を電極22に印加すると、図20(b)に示すように、プロトプラストは、正の誘電泳動によって各電極22の角部近傍に貼り付くことによって捕捉された。
(2)その後、シリンジポンプ等を用いて溶液を流し、プロトプラスト以外の他の細胞を排出する。
(3)電極22に印加する交流電圧を10kHzに変更することでプロトプラストのみを電極22間の中心位置に捕捉する。
上記実施形態では、4極の電極を用いたが、それ以上の多極の電極を用いることが可能である。また、プロトプラストと他の細胞とを分離する方法及び装置には、2極の電極を用いてもよい。
11 :分離チップ(分離部)
14 :電源部
22 :電極
54 :収容部
O1 :中心位置
Claims (6)
- 溶液中に含まれる複数種類の粒子を誘電泳動により分離する方法であって、
所定の中心位置の周りに配設される少なくとも4極の電極に第1の周波数の交流電圧を印加することにより、前記複数種類の粒子のうち少なくとも1つの種類の粒子を前記中心位置に捕捉させ、他の少なくとも1つの種類の粒子を前記電極に捕捉させる分離工程と、
前記分離工程後に、前記中心位置に捕捉させた粒子を取り除く除去工程と、
前記除去工程後に、前記第1の周波数とは異なる第3の周波数の交流電圧を前記電極に印加することによって、前記電極に捕捉させていた粒子を、前記中心位置に捕捉させる工程と、
を含む、粒子の分離方法。 - 前記分離工程の前に、前記第1の周波数とは異なる第2の周波数の交流電圧を前記電極に印加することによって、複数種類の粒子を前記中心位置に捕捉させる工程を含む、請求項1に記載の粒子の分離方法。
- 前記除去工程は、流体の流れによって前記中心位置に捕捉させた粒子を取り除く、請求項1又は2に記載の粒子の分離方法。
- 前記複数種類の粒子が、プロトプラストと、その他の細胞とを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の粒子の分離方法。
- 前記複数種類の粒子が、生細胞と死細胞とを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の粒子の分離方法。
- 溶液中に含まれる複数種類の粒子を誘電泳動によって分離する方法であって、
所定の周波数の交流電圧を電極に印加することにより、前記溶液に含まれるプロトプラストを前記電極に捕捉させ、その他の粒子を前記電極と非接触の状態で浮遊又は捕捉させる分離工程と、
前記分離工程後に、前記その他の粒子を取り除く除去工程と、
前記除去工程後に、前記所定の周波数とは異なる周波数の交流電圧を前記電極に印加することによって、前記電極に捕捉させていた前記プロトプラストを、前記電極と非接触の状態で捕捉させる工程と、
を含む、粒子の分離方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014192208A JP6455916B2 (ja) | 2014-09-22 | 2014-09-22 | 粒子の分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014192208A JP6455916B2 (ja) | 2014-09-22 | 2014-09-22 | 粒子の分離方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016059906A JP2016059906A (ja) | 2016-04-25 |
JP6455916B2 true JP6455916B2 (ja) | 2019-01-23 |
Family
ID=55796543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014192208A Active JP6455916B2 (ja) | 2014-09-22 | 2014-09-22 | 粒子の分離方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6455916B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107058075B (zh) * | 2017-06-20 | 2023-10-20 | 商丘师范学院 | 一种植物细胞原生质体纯化仪及纯化方法 |
CN115461607A (zh) * | 2020-04-28 | 2022-12-09 | 松下知识产权经营株式会社 | 计数方法以及计数装置 |
JPWO2022113677A1 (ja) * | 2020-11-25 | 2022-06-02 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1325909C (zh) * | 2000-09-27 | 2007-07-11 | 清华大学 | 用于微粒操纵与微粒导向的装置及其使用方法 |
FR2831084B1 (fr) * | 2001-10-22 | 2004-08-27 | Centre Nat Rech Scient | Procede et systeme pour manipuler par dielectrophorese des particules dielectriques, en particulier des cellules biologiques |
US20100193361A1 (en) * | 2007-06-01 | 2010-08-05 | Takaharu Enjoji | Apparatus for concentrating dielectric microparticles |
JP2011025128A (ja) * | 2009-07-23 | 2011-02-10 | Toshiba Corp | 微小物質分離装置および微小物質分離方法 |
JP2012071256A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Sharp Corp | 微小物体捕集装置、微小物体量測定装置、微小物体捕集方法および微小物体量測定方法。 |
-
2014
- 2014-09-22 JP JP2014192208A patent/JP6455916B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016059906A (ja) | 2016-04-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6455916B2 (ja) | 粒子の分離方法 | |
Zhang et al. | Real-time control of inertial focusing in microfluidics using dielectrophoresis (DEP) | |
KR100813254B1 (ko) | 유전 영동을 통하여 분극성 분석물을 분리하기 위한 장치및 그를 이용하여 시료 중의 분극성 물질을 분리하는 방법 | |
CN105659069B (zh) | 颗粒分取设备、颗粒分取方法与程序 | |
Huang et al. | Continuous nucleus extraction by optically-induced cell lysis on a batch-type microfluidic platform | |
Schnelle et al. | Trapping of viruses in high-frequency electric field cages | |
CN106399091B (zh) | 基于旋转电场诱导的感应电荷电渗的细胞捕捉芯片 | |
CN113773958B (zh) | 细胞分析器件及使用了该细胞分析器件的细胞分析方法 | |
CN106824318B (zh) | 一种基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片及其制备方法与应用 | |
KR101511569B1 (ko) | 입자 분리 장치 | |
Natu et al. | Automated “pick and transfer” of targeted cells using dielectrophoresis | |
US11426728B2 (en) | Apparatus for high throughput continuous droplet electroporation for delivery of a material, and a method for droplet electroporation using the same | |
CN104974997B (zh) | 一种采用平行电场式光电芯片的细胞分离新方法 | |
US11774445B2 (en) | Particle trapping device and particle trapping method | |
Burham et al. | Electrochemically etched nanoporous silicon membrane for separation of biological molecules in mixture | |
JP2008116211A (ja) | セルセパレータ及びそれを用いた細胞分離方法 | |
CN109706053B (zh) | 一种拉曼激活液滴分选系统和方法 | |
KR20170062041A (ko) | 용액의 이온농도 조절을 이용한 미세유체칩 여과 방법 및 장치 | |
Bertani et al. | Bosch etching for the creation of a 3D nanoelectroporation system for high throughput gene delivery | |
TW200919129A (en) | Particles-lifting device and optical tweezers using the same | |
JP7202639B2 (ja) | 細胞の分離回収装置及び方法 | |
Punjiya et al. | A Flow-Through Device for Simultaneous Dielectrophoretic Trapping and AC Electroporation | |
JP2007057290A (ja) | 分画マイクロチップ及び分画装置 | |
JP2001242136A (ja) | キャピラリー誘電泳動法 | |
Mizuta et al. | Cell fusion and distinction between viable cell and non-viable cell using dielectrophoresis and optical tweezers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170828 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20180126 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180619 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180807 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181120 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181214 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6455916 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |