JP7346087B2 - Cell transfer system - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、細胞移送システムに関する。 Embodiments of the invention relate to cell transfer systems.
iPS細胞等の多能性幹細胞を用いた再生医療が既に臨床利用され始めている。iPS細胞は、リプログラミング誘導因子を分化の進んだ体細胞に与えることで樹立される。iPS細胞の樹立培養過程では、識別に長けた研究者が細胞を1個ずつ観察し、良好な状態の細胞を次の培養過程へ進める。このとき、良好な状態のiPS細胞を細胞単位で次の培養過程へ移送することができれば、研究者の負担が軽減されることになる。 Regenerative medicine using pluripotent stem cells such as iPS cells has already begun to be used clinically. iPS cells are established by providing reprogramming-inducing factors to highly differentiated somatic cells. During the process of establishing and culturing iPS cells, researchers who are skilled at identifying cells observe each cell one by one, and select cells that are in good condition to proceed to the next culture process. At this time, if iPS cells in good condition can be transferred cell by cell to the next culture process, the burden on researchers will be reduced.
発明が解決しようとする課題は、iPS細胞を細胞単位で移送することである。 The problem to be solved by the invention is to transfer iPS cells on a cell-by-cell basis.
実施形態によれば、細胞移送システムは、ウェルプレート、移送機構、及び移送制御部を備える。ウェルプレートは、iPS細胞を収容可能なウェルが複数設けられる。移送機構は、前記ウェルに収容されるiPS細胞を電場を利用して培養系ウェルへ選択的に移送させる。移送制御部は、前記移送機構を制御し、前記ウェルに収容されるiPS細胞の少なくともいずれかを前記培養系ウェルへ移送させる。 According to embodiments, a cell transfer system includes a well plate, a transfer mechanism, and a transfer control. The well plate is provided with a plurality of wells that can accommodate iPS cells. The transfer mechanism selectively transfers the iPS cells accommodated in the well to the culture system well using an electric field. The transfer control unit controls the transfer mechanism to transfer at least one of the iPS cells accommodated in the well to the culture system well.
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る細胞移送システムの構成の例を示す図である。図1に示される細胞移送システムは、アレイ装置10、及び制御装置20を備える。図1では、アレイ装置10の断面の模式図と、制御装置20のブロック図とが表されている。アレイ装置10と制御装置20とは、例えば、有線により接続されている。また、制御装置20は、電源30及び交流電源40、並びに、これらの接続を開閉するスイッチと接続されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a cell transfer system according to the first embodiment. The cell transfer system shown in FIG. 1 includes an array device 10 and a control device 20. FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the array device 10 and a block diagram of the control device 20. The array device 10 and the control device 20 are connected, for example, by wire. Further, the control device 20 is connected to a power source 30, an AC power source 40, and a switch that opens and closes these connections.
アレイ装置10は、iPS細胞を収容し、収容しているiPS細胞を後段の細胞培養系ウェルへ移送可能な装置である。アレイ装置10は、iPS細胞を収容するためのウェルプレート11、ウェルプレート11を密閉するように覆う蓋部12、及びiPS細胞を移送させるための培養系ウェルプレート13を有する。 The array device 10 is a device that accommodates iPS cells and can transfer the accommodated iPS cells to subsequent cell culture system wells. The array device 10 includes a well plate 11 for accommodating iPS cells, a lid part 12 that seals the well plate 11, and a culture system well plate 13 for transferring the iPS cells.
図2は、第1の実施形態に係るウェルプレート11の上面図の例を表す。なお、図1で示される断面図は、図2で示される1点鎖線におけるウェルプレート11のA-A断面を表す。ウェルプレート11は、上面にウェルと称される複数の凹部(孔)が、例えば、格子状に形成されている。このことは、ウェルプレート11にウェルアレイが形成されていると換言可能である。ウェルの開口部は、略円形となるように形成されている。ウェルの開口部の直径は、15μmから20μm程度であり、iPS細胞の直径よりも大径となっている。 FIG. 2 shows an example of a top view of the well plate 11 according to the first embodiment. Note that the cross-sectional view shown in FIG. 1 represents the AA cross-section of the well plate 11 taken along the dashed line shown in FIG. The well plate 11 has a plurality of recesses (holes) called wells formed in the upper surface thereof, for example, in a grid shape. This can be said to mean that a well array is formed in the well plate 11. The opening of the well is formed to be approximately circular. The diameter of the opening of the well is about 15 μm to 20 μm, which is larger than the diameter of the iPS cells.
ウェルプレート11は、例えば、PDMS(ポリジメチルシロキサン)、又はSiを用いて作成される。ウェルプレート11の内部には、ウェルにiPS細胞をトラップするトラップ機構、及びウェル内にトラップしたiPS細胞を、電場を利用して選択的に移送させる移送機構が形成されている。トラップ機構、及び移送機構は、例えば、ウェルプレート11の内部に形成される、第1電極111、第2電極112、及び第3電極113により実現される。 The well plate 11 is made of, for example, PDMS (polydimethylsiloxane) or Si. Inside the well plate 11, a trap mechanism for trapping iPS cells in the wells and a transport mechanism for selectively transporting the iPS cells trapped in the wells using an electric field are formed. The trap mechanism and the transfer mechanism are realized by, for example, a first electrode 111, a second electrode 112, and a third electrode 113 formed inside the well plate 11.
具体的には、ウェルプレート11内部において、第1電極111、第2電極112、及び第3電極113は、それぞれが予め設定された方向に形成されている。例えば、図2に示される例では、第1電極111は、破線により表され、y軸方向に沿い、ウェルの一方の側面の近傍に形成されている。第2電極112、及び第3電極113は、1点鎖線により表され、x軸方向に沿い、ウェルを挟むように形成されている。ウェルを挟んで形成される第2電極112と第3電極113との間の距離は、ウェルの直径よりも短い。 Specifically, inside the well plate 11, the first electrode 111, the second electrode 112, and the third electrode 113 are each formed in a preset direction. For example, in the example shown in FIG. 2, the first electrode 111 is represented by a broken line and is formed near one side of the well along the y-axis direction. The second electrode 112 and the third electrode 113 are represented by dashed lines and are formed along the x-axis direction so as to sandwich the well. The distance between the second electrode 112 and the third electrode 113, which are formed across the well, is shorter than the diameter of the well.
第1電極111と第2電極112とは、第1電極111と第2電極112との間に電位差を発生可能なように、それぞれスイッチ31及びスイッチ32を介して電源30と接続されている。また、第2電極112と第3電極113とは、第2電極112と第3電極113との間に電位差を発生可能なように、それぞれスイッチ41及びスイッチ42を介して交流電源40と接続されている。 The first electrode 111 and the second electrode 112 are connected to the power source 30 via a switch 31 and a switch 32, respectively, so that a potential difference can be generated between the first electrode 111 and the second electrode 112. Further, the second electrode 112 and the third electrode 113 are connected to the AC power source 40 via a switch 41 and a switch 42, respectively, so that a potential difference can be generated between the second electrode 112 and the third electrode 113. ing.
図3は、図2に示されるウェルプレート11のウェル近傍の構成を拡大して表した図である。また、図4は、図3に示されるウェルプレート11のA-Aにおける断面図の例を表す。また、図5は、図3に示されるウェルプレート11のB-Bにおける断面図の例を表す。 FIG. 3 is an enlarged view of the structure near the wells of the well plate 11 shown in FIG. 2. As shown in FIG. Further, FIG. 4 shows an example of a cross-sectional view taken along line AA of the well plate 11 shown in FIG. Further, FIG. 5 shows an example of a cross-sectional view taken along line BB of the well plate 11 shown in FIG.
第1電極111は、第2電極112、及び第3電極113の上層に配設されている。第1電極111は、第2電極112、及び第3電極113により挟まれた領域と交差する位置に、駆動電極部1111を有する。駆動電極部1111は、ウェルプレート11内に設けられる空間に、例えば、一部が露出されている。駆動電極部1111のうち内部空間に露出されている部分は、例えば、三角柱部1112,1113である。三角柱部1112,1113は、断面が三角形の柱状の形状をしている。三角柱部1112,1113は、y軸方向に沿ってそれぞれ平行に形成される。駆動電極部1111が三角柱部1112,1113を有することで、効果的に静電力を働かせることが可能となる。なお、駆動電極部1111が必ずしも三角柱部1112,1113を有さなくても構わない。 The first electrode 111 is disposed above the second electrode 112 and the third electrode 113. The first electrode 111 has a drive electrode portion 1111 at a position intersecting a region sandwiched between the second electrode 112 and the third electrode 113. For example, a portion of the drive electrode portion 1111 is exposed to a space provided within the well plate 11. The portions of the drive electrode portion 1111 that are exposed to the internal space are, for example, triangular prism portions 1112 and 1113. The triangular prism portions 1112 and 1113 have a columnar shape with a triangular cross section. The triangular prism portions 1112 and 1113 are formed parallel to each other along the y-axis direction. Since the drive electrode portion 1111 has the triangular prism portions 1112 and 1113, it is possible to effectively apply electrostatic force. Note that the drive electrode section 1111 does not necessarily have to have the triangular prism sections 1112 and 1113.
第2電極112は、可動電極板1121、ねじり棒1122、及び固定部1123を有する。可動電極板1121は、ウェル内における仕切板となるように、ウェル毎に形成されている。可動電極板1121は、各ウェルの底部として機能する。可動電極板1121は、導電性のねじり棒1122を介して固定部1123と接続している。ウェルプレート11内の可動電極板1121の周囲には、可動電極板1121がねじり棒1122を軸にして回転可能なように、空間が形成されている。可動電極板1121、ねじり棒1122、及び固定部1123により、移送機構としての静電型回転アクチュエータがウェル毎に形成される。 The second electrode 112 includes a movable electrode plate 1121, a torsion rod 1122, and a fixed part 1123. The movable electrode plate 1121 is formed for each well so as to serve as a partition plate within the well. A movable electrode plate 1121 functions as the bottom of each well. The movable electrode plate 1121 is connected to a fixed part 1123 via a conductive torsion rod 1122. A space is formed around the movable electrode plate 1121 in the well plate 11 so that the movable electrode plate 1121 can rotate around the torsion rod 1122. The movable electrode plate 1121, the torsion rod 1122, and the fixed part 1123 form an electrostatic rotary actuator as a transfer mechanism for each well.
なお、可動電極板1121の断面は、例えば、図6に示されるような形状をしていてもよい。すなわち、可動電極板1121の先端が鉛直方向上に斜面を有するように面取りされていてもよい。可動電極板1121の形状を工夫することで、より効率的にiPS細胞を移送することが可能となる。 Note that the cross section of the movable electrode plate 1121 may have a shape as shown in FIG. 6, for example. That is, the tip of the movable electrode plate 1121 may be chamfered to have a slope in the vertical direction. By devising the shape of the movable electrode plate 1121, it becomes possible to transfer iPS cells more efficiently.
また、三角柱部1113の内部空間側の表面には、絶縁層が設けられていてもよい。絶縁層が設けられることにより、可動電極板1121が回転した場合であっても第1電極111と第2電極とが導通することを防ぐことが可能となる。 Furthermore, an insulating layer may be provided on the surface of the triangular prism portion 1113 on the inner space side. By providing the insulating layer, it is possible to prevent conduction between the first electrode 111 and the second electrode even when the movable electrode plate 1121 rotates.
ウェルを挟んで形成される第2電極112と第3電極113との間の距離はウェルの直径よりも短く、第2電極112及び第3電極113の一部は、ウェル内に露出されている。アレイ装置10内を緩衝液で満たした状態で、第2電極112と第3電極113との間に電圧を印加すると、図5に示されるようにウェルの内部へ向かう方向に誘電泳動力が発生する。第2電極112及び第3電極113により、トラップ機構が実現される。 The distance between the second electrode 112 and the third electrode 113 that are formed across the well is shorter than the diameter of the well, and parts of the second electrode 112 and the third electrode 113 are exposed inside the well. . When a voltage is applied between the second electrode 112 and the third electrode 113 while the array device 10 is filled with a buffer solution, a dielectrophoretic force is generated in the direction toward the inside of the well, as shown in FIG. do. A trap mechanism is realized by the second electrode 112 and the third electrode 113.
図1に示される蓋部12は、例えば、PDMS、又はSiを用いて作成される。蓋部12は、側壁部121を有している。側壁部121の下端部はウェルプレート11に接合される。ウェルプレート11の下面から、蓋部12の上面までの高さは、例えば、2mm程度である。 The lid portion 12 shown in FIG. 1 is made using, for example, PDMS or Si. The lid part 12 has a side wall part 121. A lower end portion of the side wall portion 121 is joined to the well plate 11. The height from the bottom surface of the well plate 11 to the top surface of the lid part 12 is, for example, about 2 mm.
蓋部12の、例えば、一端の上面には、第1孔122が設けられている。また、蓋部12の他端の上面には、第2孔123が設けられている。第1孔122は、例えば、アレイ装置10内へ緩衝液等の溶液を流入させる流入口として用いられる。また、第2孔123は、例えば、アレイ装置10から緩衝液等の溶液を排出させる排出口として用いられる。緩衝液としては、例えば、PBS(Phosphate Buffered Salts:リン酸緩衝生理食塩水)が用いられる。第1孔122、及び第2孔123の直径は、例えば、iPS細胞の直径よりも大径である。 A first hole 122 is provided in the upper surface of one end of the lid portion 12, for example. Further, a second hole 123 is provided on the upper surface of the other end of the lid portion 12 . The first hole 122 is used, for example, as an inflow port through which a solution such as a buffer solution flows into the array device 10. Further, the second hole 123 is used, for example, as an outlet for discharging a solution such as a buffer solution from the array device 10. As the buffer solution, for example, PBS (Phosphate Buffered Salts) is used. The diameters of the first hole 122 and the second hole 123 are, for example, larger than the diameter of the iPS cell.
培養系ウェルプレート13は、上面に複数の培養系ウェルが、例えば、格子状に形成されている。培養系ウェルは、例えば、略円形の皿状に形成されている。培養系ウェルの直径は、例えば、ウェルプレート11に設けられるウェルの直径よりも大径である。なお、培養系ウェルの直径は、ウェルプレート11に設けられるウェルと同程度であっても構わない。培養系ウェルプレート13は、例えば、ウェルプレート11の鉛直方向下方に配置される。 The culture well plate 13 has a plurality of culture wells formed on its upper surface, for example, in a grid pattern. The culture system well is formed, for example, in the shape of a substantially circular dish. The diameter of the culture system well is, for example, larger than the diameter of a well provided in the well plate 11. Note that the diameter of the culture system well may be approximately the same as that of the well provided in the well plate 11. The culture well plate 13 is arranged, for example, below the well plate 11 in the vertical direction.
駆動機構131は、培養系ウェルプレート13を、水平方向に移動自在に支持する。駆動機構131は、例えば、レール等により実現される。駆動機構131は、制御装置20からの指示に従い、培養系ウェルプレート13を移動させる。 The drive mechanism 131 supports the culture well plate 13 so as to be movable in the horizontal direction. The drive mechanism 131 is realized by, for example, a rail or the like. The drive mechanism 131 moves the culture well plate 13 according to instructions from the control device 20.
図1に示される制御装置20は、ウェルプレート11に収容されるiPS細胞のうち少なくともいずれかを、培養系ウェルプレート13へ移送するための制御を実施する装置である。制御装置20は、処理回路21、メモリ22、入力インタフェース23、ディスプレイ24、及び接続インタフェース25を有する。処理回路21、メモリ22、入力インタフェース23、ディスプレイ24、及び接続インタフェース25は、例えば、バスを介して互いに通信可能に接続されている。 The control device 20 shown in FIG. 1 is a device that performs control for transferring at least one of the iPS cells accommodated in the well plate 11 to the culture well plate 13. The control device 20 has a processing circuit 21 , a memory 22 , an input interface 23 , a display 24 , and a connection interface 25 . The processing circuit 21, memory 22, input interface 23, display 24, and connection interface 25 are communicably connected to each other via a bus, for example.
処理回路21は、制御装置20の中枢として機能するプロセッサである。処理回路21は、メモリ22等に記憶されているプログラムを実行することにより、当該プログラムに対応する機能を実現する。 The processing circuit 21 is a processor that functions as the core of the control device 20. The processing circuit 21 executes a program stored in the memory 22 or the like to realize a function corresponding to the program.
メモリ22は、種々の情報を記憶するROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、及び集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、メモリ22は、CD-ROMドライブ、DVDドライブ、及びフラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であってもよい。なお、メモリ22は、必ずしも単一の記憶装置により実現される必要は無い。例えば、メモリ22は、複数の記憶装置により実現されても構わない。また、メモリ22は、制御装置20にネットワークを介して接続された他のコンピュータ内にあってもよい。 The memory 22 is a storage device such as a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), and an integrated circuit storage device that stores various information. Furthermore, the memory 22 may be a drive device that reads and writes various information to and from a portable storage medium such as a CD-ROM drive, a DVD drive, and a flash memory. Note that the memory 22 does not necessarily need to be realized by a single storage device. For example, the memory 22 may be realized by a plurality of storage devices. Furthermore, the memory 22 may be located in another computer connected to the control device 20 via a network.
メモリ22は、本実施形態に係る移送プログラム等を記憶している。なお、これらのプログラムは、例えば、メモリ22に予め記憶されていてもよい。また、例えば、非一過性の記憶媒体に記憶されて配布され、非一過性の記憶媒体から読み出されてメモリ22にインストールされてもよい。 The memory 22 stores a transfer program and the like according to this embodiment. Note that these programs may be stored in the memory 22 in advance, for example. Further, for example, the information may be stored and distributed in a non-transitory storage medium, read from the non-transitory storage medium, and installed in the memory 22.
入力インタフェース23は、ユーザから各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路21へ出力する。入力インタフェース23は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド、及び操作面へ触れることで指示が入力されるタッチパネル等の入力機器に接続されている。また、入力インタフェース23に接続される入力機器は、ネットワーク等を介して接続された他のコンピュータに設けられた入力機器でもよい。 The input interface 23 receives various input operations from the user, converts the received input operations into electrical signals, and outputs the electrical signals to the processing circuit 21 . The input interface 23 is connected to input devices such as a mouse, a keyboard, a trackball, a switch, a button, a joystick, a touch pad, and a touch panel through which instructions are input by touching the operation surface. Furthermore, the input device connected to the input interface 23 may be an input device provided in another computer connected via a network or the like.
ディスプレイ24は、処理回路21からの指示に従って種々の情報を表示する。ディスプレイは、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、LEDディスプレイ、プラズマディスプレイ、及びCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ等、任意のディスプレイが適宜利用可能である。 The display 24 displays various information according to instructions from the processing circuit 21. Any display can be appropriately used as the display, such as a liquid crystal display, an organic EL display, an LED display, a plasma display, and a CRT (Cathode Ray Tube) display.
接続インタフェース25は、制御装置20とその他の機器との間のインタフェースである。具体的には、接続インタフェース25は、例えば、駆動機構131、電源30、電源30についてのスイッチ31,32、交流電源40、交流電源40についてのスイッチ41,42、及び図示しないポンプ等と接続する。接続インタフェース25は、例えば、処理回路21で生成される制御信号を、駆動機構131、電源30、電源30についてのスイッチ31,32、交流電源40、交流電源40についてのスイッチ41,42、又はポンプへ出力する。 The connection interface 25 is an interface between the control device 20 and other devices. Specifically, the connection interface 25 connects with, for example, the drive mechanism 131, the power supply 30, switches 31 and 32 for the power supply 30, the AC power supply 40, the switches 41 and 42 for the AC power supply 40, and a pump (not shown). . For example, the connection interface 25 connects the control signal generated by the processing circuit 21 to the drive mechanism 131, the power supply 30, switches 31 and 32 for the power supply 30, the AC power supply 40, the switches 41 and 42 for the AC power supply 40, or the pump. Output to.
処理回路21は、メモリ22に記憶されている移送プログラム等を実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。例えば、処理回路21は、移送プログラムを実行することで、トラップ制御機能211、移送制御機能212、及び位置制御機能213を有する。なお、本実施形態では、単一のプロセッサによってトラップ制御機能211、移送制御機能212、及び位置制御機能213が実現される場合を説明するが、これに限定されない。例えば、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することによりトラップ制御機能211、移送制御機能212、及び位置制御機能213を実現しても構わない。 The processing circuit 21 executes a transfer program or the like stored in the memory 22 to realize a function corresponding to the program. For example, the processing circuit 21 has a trap control function 211, a transfer control function 212, and a position control function 213 by executing a transfer program. In this embodiment, a case will be described in which the trap control function 211, transfer control function 212, and position control function 213 are realized by a single processor, but the present invention is not limited to this. For example, a processing circuit may be configured by combining a plurality of independent processors, and each processor may execute a program to realize the trap control function 211, the transfer control function 212, and the position control function 213.
トラップ制御機能211は、ウェルプレート11によるiPS細胞のトラップを制御する機能である。例えば、トラップ制御機能211において処理回路21は、ウェルプレート11の第2電極112及び第3電極113への交流電圧の印加を制御することで、ウェル毎に設けられたトラップ機構を駆動し、ウェルにiPS細胞をトラップする。 The trap control function 211 is a function to control trapping of iPS cells by the well plate 11. For example, in the trap control function 211, the processing circuit 21 controls the application of an AC voltage to the second electrode 112 and the third electrode 113 of the well plate 11 to drive a trap mechanism provided for each well, and Trap iPS cells.
移送制御機能212は、ウェルプレート11に収容されるiPS細胞の移送を制御する機能である。例えば、移送制御機能212において処理回路21は、ウェルプレート11の第1電極111及び第2電極112への直流電圧の印加を制御することで、ウェル毎に設けられた移送機構を駆動し、ウェルに収容されるiPS細胞を培養系ウェルプレート13へ移送する。 The transfer control function 212 is a function that controls the transfer of iPS cells accommodated in the well plate 11. For example, in the transfer control function 212, the processing circuit 21 drives the transfer mechanism provided for each well by controlling the application of DC voltage to the first electrode 111 and the second electrode 112 of the well plate 11. The iPS cells accommodated in the cell are transferred to the culture well plate 13.
位置制御機能213は、培養系ウェルプレート13の位置を制御する機能である。例えば、位置制御機能213において処理回路21は、駆動機構131を制御することで、ウェルプレート11の所定のウェルの下方に、培養系ウェルプレート13のいずれかのウェルが位置するように、培養系ウェルプレート13を移動させる。 The position control function 213 is a function to control the position of the culture well plate 13. For example, in the position control function 213, the processing circuit 21 controls the drive mechanism 131 to control the culture system so that any well of the culture system well plate 13 is located below a predetermined well of the well plate 11. Move the well plate 13.
次に、以上のように構成されたアレイ装置10によるiPS細胞の移送処理を詳細に説明する。
まず、例えば、分離されたiPS細胞は、緩衝液に含有され、緩衝液と共に第1孔122からアレイ装置10内へ導入される。
Next, the iPS cell transfer process by the array device 10 configured as above will be described in detail.
First, for example, separated iPS cells are contained in a buffer solution and introduced into the array device 10 through the first hole 122 together with the buffer solution.
アレイ装置10へiPS細胞が導入されると、例えば、操作者からiPS細胞をトラップする旨の指示が入力される。iPS細胞をトラップする旨の指示が入力されると処理回路21は、トラップ制御機能211を実行する。トラップ制御機能211において処理回路21は、スイッチ31,32,41,42の開閉を制御し、交流電源40を駆動させることで、ウェルプレート11の第2電極112及び第3電極113に交流電圧を印加する。 When iPS cells are introduced into the array device 10, for example, an instruction to trap the iPS cells is input from an operator. When an instruction to trap iPS cells is input, the processing circuit 21 executes the trap control function 211. In the trap control function 211 , the processing circuit 21 controls the opening and closing of the switches 31 , 32 , 41 , and 42 and drives the AC power supply 40 to apply an AC voltage to the second electrode 112 and the third electrode 113 of the well plate 11 . Apply.
図7は、iPS細胞をウェルプレート11のウェルでトラップする際のスイッチ31,32,41,42の接続例を表す図である。第2電極112と第3電極113との間に交流電圧を印加するため、処理回路21は、スイッチ31,32を開放し、スイッチ41,42を閉じる。 FIG. 7 is a diagram showing a connection example of the switches 31, 32, 41, and 42 when iPS cells are trapped in the wells of the well plate 11. In order to apply an AC voltage between the second electrode 112 and the third electrode 113, the processing circuit 21 opens the switches 31 and 32 and closes the switches 41 and 42.
iPS細胞を含有する緩衝液は、蓋部12の第1孔122から導入され、アレイ装置10内のウェルプレート11と、蓋部12との間を通過した後、第2孔123から排出される。緩衝液に含有されるiPS細胞は、緩衝液がウェル上を流れる際、図8で示されるように、第2電極112及び第3電極113により発生される誘電泳動力を受ける。これにより、iPS細胞は、ウェルにトラップされる。iPS細胞のトラップが終了すると、処理回路21は、スイッチ41,42を開き、交流電源40を停止する。 The buffer containing iPS cells is introduced through the first hole 122 of the lid 12, passes between the well plate 11 in the array device 10 and the lid 12, and then is discharged from the second hole 123. . The iPS cells contained in the buffer solution are subjected to dielectrophoretic force generated by the second electrode 112 and the third electrode 113, as shown in FIG. 8, as the buffer solution flows over the wells. This traps the iPS cells in the well. When the iPS cell trapping is completed, the processing circuit 21 opens the switches 41 and 42 and stops the AC power supply 40.
ウェルプレート11のウェルにiPS細胞がトラップされた後、例えば、操作者から、移送するべきiPS細胞を収容しているウェルが指定される。ウェルが指定されると処理回路21は、位置制御機能213を実行する。位置制御機能213において処理回路21は、駆動機構131を制御し、培養系ウェルプレート13を移動させる。 After the iPS cells are trapped in the wells of the well plate 11, for example, the operator specifies the well containing the iPS cells to be transferred. Once a well is designated, processing circuit 21 executes position control function 213. In the position control function 213, the processing circuit 21 controls the drive mechanism 131 to move the culture well plate 13.
具体的には、例えば、移送するべきiPS細胞を収容しているウェルが指定されると処理回路21は、指定されたウェルに対して設定されている培養系ウェルを培養系ウェルプレート13から特定する。指定されたウェルに対して設定されている培養系ウェルは、予め設定されていても構わないし、操作者により指定されても構わない。処理回路21は、指定されたウェルの鉛直方向下方に、特定した培養系ウェルが位置するように、駆動機構131を制御する。 Specifically, for example, when a well containing iPS cells to be transferred is designated, the processing circuit 21 identifies the culture well set for the designated well from the culture well plate 13. do. The culture system well set for the designated well may be set in advance or may be designated by the operator. The processing circuit 21 controls the drive mechanism 131 so that the specified culture well is located vertically below the specified well.
培養系ウェルプレート13が移動された後、例えば、操作者からiPS細胞を移送する旨の指示が入力される。移送する旨の指示が入力されると処理回路21は、移送制御機能212を実行する。移送制御機能212において処理回路21は、スイッチ31,32,41,42の開閉を制御し、電源30を駆動させることで、ウェルプレート11の第1電極111及び第2電極112に直流電圧を印加する。 After the culture well plate 13 is moved, for example, an instruction to transfer iPS cells is input from an operator. When the instruction to transfer is input, the processing circuit 21 executes the transfer control function 212. In the transfer control function 212, the processing circuit 21 controls the opening and closing of the switches 31, 32, 41, and 42, and drives the power supply 30 to apply a DC voltage to the first electrode 111 and the second electrode 112 of the well plate 11. do.
図9は、ウェルでトラップされているiPS細胞を移送する際のスイッチ31,32,41,42の接続例を表す図である。図9では、操作者により、ウェルw11が指定される場合を例に示している。処理回路21は、ウェルw11の下方にウェルw11と対応する培養系ウェルが移動され、移送の指示が入力されると、スイッチ31-1,32-1を閉じ、スイッチ31-2~31-6,32-2~32-6,41,42を開放し、電源30を駆動させる。これにより、第1電極111-1と第2電極112-1との間に直流電圧が印加される。 FIG. 9 is a diagram showing an example of connections of the switches 31, 32, 41, and 42 when transferring iPS cells trapped in a well. FIG. 9 shows an example in which the well w11 is specified by the operator. When the culture system well corresponding to the well w11 is moved below the well w11 and a transfer instruction is input, the processing circuit 21 closes the switches 31-1 and 32-1 and closes the switches 31-2 to 31-6. , 32-2 to 32-6, 41, and 42 are opened, and the power supply 30 is driven. As a result, a DC voltage is applied between the first electrode 111-1 and the second electrode 112-1.
図10は、第1電極111-1と第2電極112-1との間に直流電圧が印加された際の可動電極板1121の動作の例を表す模式図である。第1電極111-1と第2電極112-1との間に直流電圧が印加されると、第1電極111-1に形成される駆動電極部1111と、第2電極112-1に形成される可動電極板1121との間に静電引力が発生し、可動電極板1121がねじり棒1122を軸として回転する。可動電極板1121が回転することで、ウェルw11の底部として機能している部分が鉛直下方向へ傾けられる。これにより、可動電極板1121に載置されているiPS細胞が鉛直下方向へ落下する。 FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of the operation of the movable electrode plate 1121 when a DC voltage is applied between the first electrode 111-1 and the second electrode 112-1. When a DC voltage is applied between the first electrode 111-1 and the second electrode 112-1, the drive electrode portion 1111 formed on the first electrode 111-1 and the drive electrode portion 1111 formed on the second electrode 112-1 are Electrostatic attraction is generated between the movable electrode plate 1121 and the movable electrode plate 1121, and the movable electrode plate 1121 rotates around the torsion rod 1122. As the movable electrode plate 1121 rotates, the portion functioning as the bottom of the well w11 is tilted vertically downward. As a result, the iPS cells placed on the movable electrode plate 1121 fall vertically downward.
なお、ウェルプレート11上で満たされている緩衝液と、培養系ウェルプレート13上で満たされている緩衝液とが異なる場合がある。このような場合、ウェルプレート11の下部では異なる緩衝液間の界面で表面張力が発生するため、可動電極を回転させただけではiPS細胞が落下しない可能性がある。このため、可動電極を回転させるタイミングでウェルプレート11上で多量の緩衝液を流し、ウェルプレート11の上部側の密閉空間の内圧を上げることでiPS細胞の鉛直下方向への落下を促してもよい。また、可動電極を回転させるタイミングで、重力方向に加えて誘電泳動力が働くようにすることでiPS細胞の鉛直下方向への落下を促してもよい。 Note that the buffer solution filled on the well plate 11 and the buffer solution filled on the culture system well plate 13 may be different. In such a case, surface tension is generated at the interface between different buffer solutions at the bottom of the well plate 11, so there is a possibility that the iPS cells will not fall just by rotating the movable electrode. Therefore, by flowing a large amount of buffer solution on the well plate 11 at the timing of rotating the movable electrode and increasing the internal pressure in the closed space on the upper side of the well plate 11, it is possible to encourage iPS cells to fall vertically downward. good. Further, at the timing of rotating the movable electrode, a dielectrophoretic force may be applied in addition to the gravitational force to encourage the iPS cells to fall vertically downward.
ウェルプレート11と培養系ウェルプレート13との間は緩衝液で満たされている。図10に示されるようにウェルプレート11のウェルw11から落下したiPS細胞は、重力に従って緩衝液中を下方へ落ちていき、ウェルw11の下方に移動された培養系ウェルに着地する。これにより、iPS細胞の移送が完了する。 The space between the well plate 11 and the culture system well plate 13 is filled with a buffer solution. As shown in FIG. 10, the iPS cells that have fallen from the well w11 of the well plate 11 fall downward in the buffer solution according to gravity, and land in the culture system well that has been moved below the well w11. This completes the iPS cell transfer.
移送するべきiPS細胞が複数存在する場合、操作者は、例えば、次の対象となるiPS細胞を収容しているウェルを指定する。操作者により次のウェルが指定されると処理回路21は、例えば、指定されたウェルに対して設定されている培養系ウェルを特定する。このとき、特定される培養系ウェルは、先に特定された培養系ウェルであってもよいし、異なる培養系ウェルであっても構わない。処理回路21は、指定されたウェルの鉛直方向下方に、特定した培養系ウェルを移動させる。続いて操作者は、指定したウェルに収容されているiPS細胞を移送する旨の指示を入力する。処理回路21は、スイッチ31,32,41,42、及び電源30を制御し、指定されたウェルに収容されているiPS細胞を、培養系ウェルへ落下させる。処理回路21は、例えば、移送するべきiPS細胞の数だけ、上記処理を繰り返す。 If there are multiple iPS cells to be transferred, the operator specifies, for example, the well containing the next target iPS cell. When the next well is designated by the operator, the processing circuit 21 identifies, for example, the culture system well set for the designated well. At this time, the identified culture well may be the previously identified culture well, or may be a different culture well. The processing circuit 21 moves the specified culture system well vertically below the specified well. Next, the operator inputs an instruction to transfer the iPS cells housed in the designated well. The processing circuit 21 controls the switches 31, 32, 41, and 42 and the power supply 30, and causes the iPS cells accommodated in the designated well to fall into the culture system well. For example, the processing circuit 21 repeats the above process as many times as the number of iPS cells to be transferred.
以上のように、第1の実施形態では、細胞移送システムは、iPS細胞を収容可能なウェルが複数設けられるウェルプレート11と、ウェルに収容されるiPS細胞を、電場を利用して選択的に移送可能な移送機構111,112と、制御装置20を備える。制御装置20は、移送機構111,112を電場を利用して駆動させることで、ウェルに収容されるiPS細胞を培養系ウェルプレート13へ移送するようにしている。これにより、iPS細胞の作成時、及び分化段階において、iPS細胞を人の手を介さずに次のステージへ移行することが可能となる。 As described above, in the first embodiment, the cell transfer system uses the well plate 11 provided with a plurality of wells capable of accommodating iPS cells and selectively transfers the iPS cells accommodated in the wells using an electric field. It includes transport mechanisms 111 and 112 that can be transported, and a control device 20. The control device 20 transfers the iPS cells accommodated in the wells to the culture well plate 13 by driving the transfer mechanisms 111 and 112 using an electric field. This makes it possible to move the iPS cells to the next stage without human intervention during iPS cell creation and differentiation stage.
(その他の実施例)
第1の実施形態で実装される静電型アクチュエータは、図3乃至図5で示されるものに限定されない。静電型アクチュエータは、例えば、図11乃至図13に示される構成をしていても構わない。このとき、静電型アクチュエータへは、例えば、電源30-1,30-2、及び交流電源40が図14で示されるように接続されている。電源30-1は、一端がスイッチ31に接続され、他端が接地されている。電源30-2は、一端がスイッチ32に接続され、他端が接地されている。電源30-1,30-2は、陽極及び陰極を任意に切り替え可能である。
(Other examples)
The electrostatic actuator implemented in the first embodiment is not limited to those shown in FIGS. 3 to 5. The electrostatic actuator may have the configuration shown in FIGS. 11 to 13, for example. At this time, power supplies 30-1 and 30-2 and an AC power supply 40 are connected to the electrostatic actuator as shown in FIG. 14, for example. The power supply 30-1 has one end connected to the switch 31 and the other end grounded. The power supply 30-2 has one end connected to the switch 32 and the other end grounded. The power supplies 30-1 and 30-2 can be arbitrarily switched between an anode and a cathode.
図11は、図14に示されるウェルプレート11aのウェル近傍の構成を拡大して表した図である。また、図12は、図11に示されるウェルプレート11aのA-Aにおける断面図の例を表す。また、図13は、図11に示されるウェルプレート11aのB-Bにおける断面図の例を表す。 FIG. 11 is an enlarged view of the structure of the well plate 11a shown in FIG. 14 near the wells. Further, FIG. 12 shows an example of a cross-sectional view taken along line AA of the well plate 11a shown in FIG. Further, FIG. 13 shows an example of a cross-sectional view taken along the line BB of the well plate 11a shown in FIG.
図11において、第1電極111aは、破線により表され、y軸方向に沿い、ウェルの一方の側面の近傍に形成されている。第2電極112a、及び第3電極113は、1点鎖線により表され、x軸方向に沿い、ウェルを挟むように形成されている。第1電極111aは、第2電極112a、及び第3電極113の上層に配設されている。第1電極111aは、第2電極112a、及び第3電極113により挟まれた領域と交差する位置に、駆動電極部1111aを有する。駆動電極部1111aは、ウェルプレート11内に設けられる空間に、例えば、一部が突出している。駆動電極部1111aのうち内部空間へ突出している部分は、例えば、断面が四角形の柱状の形状をしている。駆動電極部1111aの、側面部11212a側の側面には、絶縁層11111aが設けられている。駆動電極部1111の一部を突出させることで、効果的に静電力を働かせることが可能となる。 In FIG. 11, the first electrode 111a is represented by a broken line and is formed near one side of the well along the y-axis direction. The second electrode 112a and the third electrode 113 are represented by dashed lines and are formed along the x-axis direction so as to sandwich the well. The first electrode 111a is disposed above the second electrode 112a and the third electrode 113. The first electrode 111a has a drive electrode portion 1111a at a position intersecting a region sandwiched between the second electrode 112a and the third electrode 113. For example, a portion of the drive electrode portion 1111a protrudes into a space provided within the well plate 11. The portion of the drive electrode portion 1111a that protrudes into the internal space has, for example, a columnar shape with a quadrangular cross section. An insulating layer 11111a is provided on the side surface of the drive electrode portion 1111a on the side surface portion 11212a side. By protruding a portion of the drive electrode portion 1111, it becomes possible to effectively apply electrostatic force.
第2電極112aは、可動電極板1121a、支持棒1124a-1,1124a-2、及び接触部1125aを有する。可動電極板1121aは、平面部11211a及び側面部11212aを有する。平面部11211aは、xy平面と略平行に、ウェル内における筒構造の仕切板となるように、ウェル毎に形成されている。側面部11212aは、平面部11211aに対して略垂直に形成されている。 The second electrode 112a has a movable electrode plate 1121a, support rods 1124a-1, 1124a-2, and a contact portion 1125a. The movable electrode plate 1121a has a flat part 11211a and a side part 11212a. The plane portion 11211a is formed for each well substantially parallel to the xy plane so as to serve as a cylindrical partition plate within the well. The side surface portion 11212a is formed substantially perpendicular to the plane portion 11211a.
可動電極板1121aは、導電性の支持棒1124a-1,1124a-2を介して接触部1125aと接触している。第1電極111aと第2電極112aとの間に直流電圧が印加されると、側面部11212aは、駆動電極部1111aとの間に発生する静電引力により駆動電極部1111aに引き付けられる。側面部11212aが駆動電極部1111aに引き付けられ、絶縁層11111aの表面と接触している状態において、平面部11211aは、各ウェルの底部として機能する。ウェルプレート11a内の可動電極板1121aの周囲には、可動電極板1121aが支持棒1124a-1,1124a-2により並進移動可能なように、空間が形成されている。可動電極板1121a、支持棒1124a-1,1124a-2、及び接触部1125aにより、移送機構としての静電型移動アクチュエータがウェル毎に形成される。 The movable electrode plate 1121a is in contact with the contact portion 1125a via conductive support rods 1124a-1 and 1124a-2. When a DC voltage is applied between the first electrode 111a and the second electrode 112a, the side surface portion 11212a is attracted to the drive electrode portion 1111a due to electrostatic attraction generated between the side surface portion 11212a and the drive electrode portion 1111a. In a state where the side surface portion 11212a is attracted to the drive electrode portion 1111a and is in contact with the surface of the insulating layer 11111a, the flat portion 11211a functions as the bottom of each well. A space is formed around the movable electrode plate 1121a in the well plate 11a so that the movable electrode plate 1121a can be translated in translation by the support rods 1124a-1 and 1124a-2. The movable electrode plate 1121a, the support rods 1124a-1, 1124a-2, and the contact portion 1125a form an electrostatic movement actuator as a transfer mechanism for each well.
ウェルを挟んで形成される第2電極112aと第3電極113との間の距離はウェルの直径よりも短く、第2電極112a及び第3電極113の一部は、ウェル内に露出されている。アレイ装置10a内を緩衝液で満たした状態で、第2電極112aと第3電極113との間に電圧を印加すると、図13に示されるようにウェルの内部へ向かう方向に誘電泳動力が発生する。第2電極112a及び第3電極113により、トラップ機構が実現される。 The distance between the second electrode 112a and the third electrode 113, which are formed across the well, is shorter than the diameter of the well, and parts of the second electrode 112a and the third electrode 113 are exposed inside the well. . When a voltage is applied between the second electrode 112a and the third electrode 113 while the array device 10a is filled with a buffer solution, a dielectrophoretic force is generated in the direction toward the inside of the well, as shown in FIG. do. A trap mechanism is realized by the second electrode 112a and the third electrode 113.
次に、以上のように構成されたウェルプレート11aによるiPS細胞の移送処理を詳細に説明する。
まず、例えば、処理回路21は、移送制御機能212を実行する。移送制御機能212において処理回路21は、スイッチ31,32を閉じ、スイッチ41,42を開く。そして、処理回路21は、電源30-1,30-2を制御し、第1電極111aと、第2電極112aとに異なる極性の電圧を印加する。これにより、側面部11212aと、駆動電極部1111aとの間に静電引力が発生し、側面部11212aが駆動電極部1111aに引き付けられる。側面部11212aが駆動電極部1111aに引き付けられた状態において、平面部11211aは、ウェルの底部として機能する。
Next, the transfer process of iPS cells using the well plate 11a configured as above will be explained in detail.
First, for example, the processing circuit 21 executes the transfer control function 212. In the transfer control function 212, the processing circuit 21 closes the switches 31, 32 and opens the switches 41, 42. Then, the processing circuit 21 controls the power supplies 30-1 and 30-2, and applies voltages of different polarities to the first electrode 111a and the second electrode 112a. As a result, electrostatic attraction is generated between the side surface portion 11212a and the drive electrode portion 1111a, and the side surface portion 11212a is attracted to the drive electrode portion 1111a. In a state where the side surface portion 11212a is attracted to the drive electrode portion 1111a, the flat portion 11211a functions as the bottom of the well.
続いて、操作者からiPS細胞をトラップする旨の指示が入力される。iPS細胞をトラップする旨の指示が入力されると処理回路21は、トラップ制御機能211を実行する。トラップ制御機能211において処理回路21は、スイッチ31,32を開き、スイッチ41,42を閉じる。処理回路21は、交流電源40を駆動させることで、ウェルプレート11aの第2電極112a及び第3電極113に交流電圧を印加する。 Next, an instruction to trap iPS cells is input from the operator. When an instruction to trap iPS cells is input, the processing circuit 21 executes the trap control function 211. In the trap control function 211, the processing circuit 21 opens the switches 31 and 32 and closes the switches 41 and 42. The processing circuit 21 applies an AC voltage to the second electrode 112a and the third electrode 113 of the well plate 11a by driving the AC power supply 40.
iPS細胞を含有する緩衝液は、蓋部12の第1孔122から導入され、アレイ装置10a内のウェルプレート11aと、蓋部12との間を通過した後、第2孔123から排出される。緩衝液に含有されるiPS細胞は、緩衝液がウェル上を流れる際、第2電極112a及び第3電極113間で発生される誘電泳動力を受ける。これにより、iPS細胞は、ウェルにトラップされる。iPS細胞のトラップが終了すると、処理回路21は、スイッチ41,42を開き、交流電源40を停止する。 The buffer containing iPS cells is introduced through the first hole 122 of the lid 12, passes between the well plate 11a in the array device 10a and the lid 12, and then is discharged from the second hole 123. . The iPS cells contained in the buffer are subjected to dielectrophoretic force generated between the second electrode 112a and the third electrode 113 when the buffer flows over the well. This traps the iPS cells in the well. When the iPS cell trapping is completed, the processing circuit 21 opens the switches 41 and 42 and stops the AC power supply 40.
ウェルプレート11aのウェルにiPS細胞がトラップされた後、例えば、操作者から、移送するべきiPS細胞を収容しているウェルが指定される。ウェルが指定されると処理回路21は、位置制御機能213を実行する。位置制御機能213において処理回路21は、駆動機構131を制御し、培養系ウェルプレート13を移動させる。 After the iPS cells are trapped in the wells of the well plate 11a, for example, the operator specifies the well containing the iPS cells to be transferred. Once a well is designated, processing circuit 21 executes position control function 213. In the position control function 213, the processing circuit 21 controls the drive mechanism 131 to move the culture well plate 13.
培養系ウェルプレート13が移動された後、例えば、操作者からiPS細胞を移送する旨の指示が入力される。移送する旨の指示が入力されると処理回路21は、移送制御機能212を実行する。移送制御機能212において処理回路21は、スイッチ31,32を閉じ、第1電極111aと、第2電極112aとに同じ極性の電圧を印加する。これにより、側面部11212aと、駆動電極部1111aとの間に静電斥力が発生し、側面部11212aが駆動電極部1111aから引き離される。側面部11212aが駆動電極部1111aから離れると、ウェルの底部として機能していた平面部11211aに載置されていたiPS細胞が、図15で示されるように、鉛直下方向へ落下する。なお、処理回路21は、閉じるスイッチ31,32を選択することで、任意のウェルに設けられている底部を制御可能である。 After the culture well plate 13 is moved, for example, an instruction to transfer iPS cells is input from an operator. When the instruction to transfer is input, the processing circuit 21 executes the transfer control function 212. In the transfer control function 212, the processing circuit 21 closes the switches 31 and 32 and applies voltages of the same polarity to the first electrode 111a and the second electrode 112a. As a result, electrostatic repulsion is generated between the side surface portion 11212a and the drive electrode portion 1111a, and the side surface portion 11212a is separated from the drive electrode portion 1111a. When the side surface portion 11212a separates from the drive electrode portion 1111a, the iPS cells placed on the flat surface portion 11211a functioning as the bottom of the well fall vertically downward, as shown in FIG. 15. Note that the processing circuit 21 can control the bottom of any well by selecting the switches 31 and 32 to close.
なお、ウェルプレート11a上で満たされている緩衝液と、培養系ウェルプレート13上で満たされている緩衝液とが異なる場合がある。このような場合、ウェルプレート11aの下部では異なる緩衝液間の界面で表面張力が発生するため、可動電極をシフトさせただけではiPS細胞が落下しない可能性がある。このため、可動電極をシフトさせるタイミングでウェルプレート11a上で多量の緩衝液を流し、ウェルプレート11aの上部側の密閉空間の内圧を上げることでiPS細胞の鉛直下方向への落下を促してもよい。また、可動電極をシフトさせるタイミングで、重力方向に加えて誘電泳動力が働くようにすることでiPS細胞の鉛直下方向への落下を促してもよい。 Note that the buffer solution filled on the well plate 11a and the buffer solution filled on the culture system well plate 13 may be different. In such a case, since surface tension is generated at the interface between different buffer solutions in the lower part of the well plate 11a, there is a possibility that the iPS cells will not fall just by shifting the movable electrode. Therefore, by flowing a large amount of buffer solution over the well plate 11a at the timing of shifting the movable electrode and increasing the internal pressure in the closed space on the upper side of the well plate 11a, it is possible to encourage iPS cells to fall vertically downward. good. Furthermore, at the timing of shifting the movable electrode, dielectrophoretic force may be applied in addition to the gravitational force to encourage the iPS cells to fall vertically downward.
また、静電型移動アクチュエータの構造は、例えば、図11乃至図13に示される構造に限定されない。静電型移動アクチュエータは、例えば、図16及び図17に示されるように構成されていても構わない。すなわち、駆動電極部1111aを、側面部11212aに対して内部空間の側壁側に設ける。平面部11211aをウェルの底部として機能させる場合には、駆動電極部1111aと、側面部11212aとの間に静電斥力を発生させ、駆動電極部1111aと、側面部11212aとを離した状態にしておく。そして、平面部11211aに載置されるiPS細胞を下方へ落下させる場合には、駆動電極部1111aと、側面部11212aとに静電引力を発生させて駆動電極部1111aに側面部11212aを引き付ける。 Furthermore, the structure of the electrostatic movement actuator is not limited to the structures shown in FIGS. 11 to 13, for example. The electrostatic movement actuator may be configured as shown in FIGS. 16 and 17, for example. That is, the drive electrode portion 1111a is provided on the side wall side of the internal space with respect to the side surface portion 11212a. When the plane part 11211a functions as the bottom of the well, electrostatic repulsion is generated between the drive electrode part 1111a and the side part 11212a, and the drive electrode part 1111a and the side part 11212a are separated. put. When the iPS cells placed on the flat part 11211a are dropped downward, electrostatic attraction is generated between the drive electrode part 1111a and the side part 11212a to attract the side part 11212a to the drive electrode part 1111a.
(第2の実施形態)
図18は、第2の実施形態に係る細胞移送システムの構成の例を示す図である。図18に示される細胞移送システムは、アレイ装置10b、及び制御装置20bを備える。図18では、アレイ装置10bの断面の模式図と、制御装置20bのブロック図とが表されている。制御装置20bは、電源30、交流電源40、これらの接続を開閉するスイッチ31,32,41,42、及びポンプ50と接続されている。
(Second embodiment)
FIG. 18 is a diagram showing an example of the configuration of a cell transfer system according to the second embodiment. The cell transfer system shown in FIG. 18 includes an array device 10b and a control device 20b. FIG. 18 shows a schematic cross-sectional view of the array device 10b and a block diagram of the control device 20b. The control device 20b is connected to a power source 30, an AC power source 40, switches 31, 32, 41, and 42 that open and close these connections, and a pump 50.
アレイ装置10bは、iPS細胞を収容し、収容しているiPS細胞を後段の細胞培養系ウェルへ移送可能な装置である。アレイ装置10bは、iPS細胞を収容するためのウェルプレート11b、及びウェルプレート11bを密閉するように覆う蓋部12を有する。 The array device 10b is a device that accommodates iPS cells and can transfer the accommodated iPS cells to subsequent cell culture system wells. The array device 10b has a well plate 11b for accommodating iPS cells, and a lid part 12 that tightly covers the well plate 11b.
ウェルプレート11bは、上面にウェルと称される複数の凹部が、例えば、格子状に形成されている。このことは、ウェルプレート11bにウェルアレイが形成されていると換言可能である。ウェルの開口部は、略円形となるように形成されている。ウェルの開口部の直径は、15μmから20μm程度であり、iPS細胞の直径よりも大径となっている。 The well plate 11b has a plurality of recesses called wells formed in the upper surface thereof, for example, in a grid shape. This can be said to mean that a well array is formed in the well plate 11b. The opening of the well is formed to be approximately circular. The diameter of the opening of the well is about 15 μm to 20 μm, which is larger than the diameter of the iPS cells.
ウェルプレート11bは、例えば、PDMS、又はSiを用いて作成される。ウェルプレート11bの内部には、ウェルにiPS細胞をトラップするトラップ機構、及びウェル内にトラップしたiPS細胞を、電場を利用して選択的に移送させる第1移送機構が形成されている。トラップ機構、及び第1移送機構は、例えば、ウェルプレート11bの内部に形成される、第1電極111、第2電極112b、及び第3電極113により実現される。 The well plate 11b is made of, for example, PDMS or Si. Inside the well plate 11b, a trap mechanism for trapping iPS cells in the wells and a first transport mechanism for selectively transporting the iPS cells trapped in the wells using an electric field are formed. The trap mechanism and the first transfer mechanism are realized by, for example, a first electrode 111, a second electrode 112b, and a third electrode 113 formed inside the well plate 11b.
図19は、図18に示されるウェルプレート11bのウェルの構造を拡大して表した上面図である。また、図20は、図19に示されるウェルプレート11bのA-Aにおける断面図の例を表す。また、図21は、図19に示されるウェルプレート11bのB-Bにおける断面図の例を表す。 FIG. 19 is an enlarged top view of the well structure of the well plate 11b shown in FIG. 18. Further, FIG. 20 shows an example of a cross-sectional view taken along line AA of the well plate 11b shown in FIG. Further, FIG. 21 shows an example of a cross-sectional view taken along line BB of the well plate 11b shown in FIG.
図19において、第1電極111は、破線により表され、y軸方向に沿い、ウェルの一方の側面の近傍に形成されている。第2電極112b、及び第3電極113は、1点鎖線により表され、x軸方向に沿い、ウェルを挟むように形成されている。第1電極111は、第2電極112b、及び第3電極113の上層に配設されている。第1電極111は、第1の実施形態で示されるウェルプレート11と同様に、駆動電極部1111を有する。駆動電極部1111は、ウェルプレート11b内に設けられる空間に露出されている、三角柱部1112,1113を有する。 In FIG. 19, the first electrode 111 is represented by a broken line and is formed near one side of the well along the y-axis direction. The second electrode 112b and the third electrode 113 are represented by dashed lines and are formed along the x-axis direction so as to sandwich the well. The first electrode 111 is disposed above the second electrode 112b and the third electrode 113. The first electrode 111 has a drive electrode portion 1111 similarly to the well plate 11 shown in the first embodiment. The drive electrode section 1111 has triangular prism sections 1112 and 1113 exposed to a space provided within the well plate 11b.
第2電極112bは、可動電極板1121b、ねじり棒1122b、及び固定部1123を有する。ウェルプレート11内の可動電極板1121bの周囲には、可動電極板1121bがねじり棒1122bを軸にして回転可能なように、内部空間が形成されている。可動電極板1121bは、ウェル側に位置する第1平面部11211bと、内部空間の側面側に位置する第2平面部11212bとを有する。第1平面部11211bと第2平面部11212bとの間の角度は、例えば、図20で示されるように可動電極板1121bの断面が略くの字となるように、所定の角度となっている。 The second electrode 112b includes a movable electrode plate 1121b, a torsion rod 1122b, and a fixed part 1123. An internal space is formed around the movable electrode plate 1121b in the well plate 11 so that the movable electrode plate 1121b can rotate around the torsion rod 1122b. The movable electrode plate 1121b has a first plane part 11211b located on the well side and a second plane part 11212b located on the side surface of the internal space. The angle between the first plane part 11211b and the second plane part 11212b is, for example, a predetermined angle so that the cross section of the movable electrode plate 1121b has a substantially dogleg shape as shown in FIG. .
第1平面部11211bは、幅が第2平面部11212bの幅よりも狭く、厚さが第2平面部11212bの厚さよりも厚くなるように形成されている。このように形成されることで、第1平面部11211bは、第2平面部11212bよりも重くなる。そのため、第1電極111と第2電極112bとに電圧が印加されていない状態においては、第1平面部11211bがウェル内に落ち込み、第1平面部11211bがウェルの底部として機能することになる。 The first plane part 11211b is formed so that its width is narrower than the width of the second plane part 11212b, and its thickness is thicker than the thickness of the second plane part 11212b. By forming in this way, the first plane part 11211b becomes heavier than the second plane part 11212b. Therefore, when no voltage is applied to the first electrode 111 and the second electrode 112b, the first flat part 11211b falls into the well, and the first flat part 11211b functions as the bottom of the well.
ねじり棒1122bは、導電性の部材から成る。ねじり棒1122bは、可動電極板1121bが折れ曲がっている領域の近傍に設けられている。可動電極板1121bは、ねじり棒1122bを介して固定部1123と接続している。可動電極板1121b、ねじり棒1122b、及び固定部1123により、第1移送機構としての静電型回転アクチュエータがウェル毎に形成される。 The torsion rod 1122b is made of a conductive member. The torsion rod 1122b is provided near the region where the movable electrode plate 1121b is bent. The movable electrode plate 1121b is connected to the fixed part 1123 via a torsion rod 1122b. The movable electrode plate 1121b, the torsion rod 1122b, and the fixed part 1123 form an electrostatic rotary actuator as a first transfer mechanism for each well.
ウェルプレート11bには、培養系ウェル114が形成されている。培養系ウェル114は、ウェルプレート11bの下流側に設けられたウェルであり、緩衝液により流されたiPS細胞を回収する。 Culture system wells 114 are formed in the well plate 11b. The culture system well 114 is a well provided on the downstream side of the well plate 11b, and collects iPS cells flushed with the buffer solution.
図18に示される制御装置20bは、ウェルプレート11bのウェルに収容されるiPS細胞のうち少なくともいずれかを、ウェルプレート11bの培養系ウェル114へ移送するための制御を実施する装置である。制御装置20bは、処理回路21b、メモリ22、入力インタフェース23、ディスプレイ24、及び接続インタフェース25を有する。処理回路21b、メモリ22、入力インタフェース23、ディスプレイ24、及び接続インタフェース25は、例えば、バスを介して互いに通信可能に接続されている。 The control device 20b shown in FIG. 18 is a device that performs control for transferring at least one of the iPS cells accommodated in the wells of the well plate 11b to the culture system well 114 of the well plate 11b. The control device 20b includes a processing circuit 21b, a memory 22, an input interface 23, a display 24, and a connection interface 25. The processing circuit 21b, memory 22, input interface 23, display 24, and connection interface 25 are communicably connected to each other via a bus, for example.
処理回路21bは、制御装置20bの中枢として機能するプロセッサである。処理回路21bは、メモリ22等に記憶されている移送プログラム等を実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。例えば、処理回路21bは、移送プログラムを実行することで、トラップ制御機能211、及び移送制御機能212bを有する。なお、本実施形態では、単一のプロセッサによってトラップ制御機能211、及び移送制御機能212bが実現される場合を説明するが、これに限定されない。例えば、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することによりトラップ制御機能211、及び移送制御機能212bを実現しても構わない。 The processing circuit 21b is a processor that functions as the core of the control device 20b. The processing circuit 21b implements a function corresponding to the program by executing a transfer program or the like stored in the memory 22 or the like. For example, the processing circuit 21b has a trap control function 211 and a transfer control function 212b by executing a transfer program. In this embodiment, a case will be described in which the trap control function 211 and the transfer control function 212b are realized by a single processor, but the present invention is not limited to this. For example, a processing circuit may be configured by combining a plurality of independent processors, and each processor may execute a program to realize the trap control function 211 and the transfer control function 212b.
移送制御機能212bは、ウェルプレート11bに収容されるiPS細胞の移送を制御する機能である。例えば、移送制御機能212bにおいて処理回路21bは、第1移送機構及び第2移送機構を駆動し、ウェルプレート11bのウェルに収容されるiPS細胞を培養系ウェル114へ移送する。より具体的には、処理回路21bは、例えば、可動電極板1121b、ねじり棒1122b、及び固定部1123により形成される第1移送機構としての静電型回転アクチュエータと、緩衝液等の溶液をアレイ装置10bへ供給する第2移送機構としてのポンプ50とを駆動する。処理回路21bは、ウェルプレート11bの第1電極111及び第2電極112bへの直流電圧の印加を制御し、ポンプ50を制御することで、ウェルに収容されるiPS細胞を培養系ウェル114へ移送する。 The transfer control function 212b is a function that controls the transfer of iPS cells accommodated in the well plate 11b. For example, in the transfer control function 212b, the processing circuit 21b drives the first transfer mechanism and the second transfer mechanism to transfer the iPS cells accommodated in the wells of the well plate 11b to the culture system wells 114. More specifically, the processing circuit 21b includes, for example, an electrostatic rotary actuator as a first transfer mechanism formed by a movable electrode plate 1121b, a torsion rod 1122b, and a fixed part 1123, and an array of solutions such as buffer solutions. A pump 50 as a second transfer mechanism that supplies the device 10b is driven. The processing circuit 21b controls the application of a DC voltage to the first electrode 111 and the second electrode 112b of the well plate 11b, and controls the pump 50 to transfer the iPS cells accommodated in the well to the culture system well 114. do.
次に、以上のように構成された細胞移送システムによるiPS細胞の移送処理を詳細に説明する。なお、本説明において、ウェルプレート11bの内部に形成される、第1電極111、第2電極112b、及び第3電極113へは、例えば、電源30-1,30-2、及び交流電源40が図22で示されるように接続されている。 Next, the iPS cell transfer process using the cell transfer system configured as above will be described in detail. In addition, in this description, for example, the power supplies 30-1, 30-2 and the AC power supply 40 are connected to the first electrode 111, the second electrode 112b, and the third electrode 113 formed inside the well plate 11b. They are connected as shown in FIG.
まず、第1電極111と第2電極112bとに電圧が印加されていない初期状態において、第1平面部11211bは自重によりウェル内に落ち込み、ウェルの底部として機能する。 First, in an initial state in which no voltage is applied to the first electrode 111 and the second electrode 112b, the first flat portion 11211b falls into the well due to its own weight and functions as the bottom of the well.
続いて、操作者からiPS細胞をトラップする旨の指示が入力される。iPS細胞をトラップする旨の指示が入力されると処理回路21bは、トラップ制御機能211を実行し、緩衝液に含有されるiPS細胞を、第2電極112b及び第3電極113間で発生される誘電泳動力により、ウェルにトラップする。 Next, an instruction to trap iPS cells is input from the operator. When an instruction to trap iPS cells is input, the processing circuit 21b executes the trap control function 211 to generate iPS cells contained in the buffer between the second electrode 112b and the third electrode 113. It is trapped in the well by dielectrophoretic force.
ウェルプレート11bのウェルにiPS細胞がトラップされた後、例えば、操作者から、移送するべきiPS細胞を収容しているウェルが指定される。ウェルが指定されると処理回路21bは、移送制御機能212bを実行する。移送制御機能212bにおいて処理回路21bは、指定されたウェルにおける第1電極111と、第2電極112bとに同じ極性の電圧を印加するように、スイッチ31,32を閉じる。これにより、指定されたウェルにおける第2平面部11212bと、駆動電極部1111との間に静電斥力が発生し、第2平面部11212bが駆動電極部1111から引き離される。第2平面部11212bが駆動電極部1111から離れると、指定されたウェルの底部として機能していた第1平面部11211bに載置されていたiPS細胞が、図23及び図24で示されるように、上方へ持ち上げられる。第1平面部11211bにより持ち上げられることで、iPS細胞は、ウェル内からウェルプレート11bの表面に晒されることになる。このとき、指定されたウェルの第2電極112bと、第3電極113とに誘電泳動力が上向きに掛かるように、加える交流電源の周波数を変えて、交流電圧を印加してもよい。 After the iPS cells are trapped in the wells of the well plate 11b, for example, the operator specifies the well containing the iPS cells to be transferred. When a well is specified, the processing circuit 21b executes the transfer control function 212b. In the transfer control function 212b, the processing circuit 21b closes the switches 31 and 32 so as to apply voltages of the same polarity to the first electrode 111 and the second electrode 112b in the designated well. As a result, electrostatic repulsion is generated between the second plane part 11212b in the designated well and the drive electrode part 1111, and the second plane part 11212b is separated from the drive electrode part 1111. When the second plane part 11212b separates from the drive electrode part 1111, the iPS cells placed on the first plane part 11211b, which was functioning as the bottom of the designated well, are removed as shown in FIGS. 23 and 24. , lifted upwards. By being lifted by the first flat portion 11211b, the iPS cells are exposed from within the well to the surface of the well plate 11b. At this time, the AC voltage may be applied by changing the frequency of the applied AC power so that dielectrophoretic force is applied upward to the second electrode 112b and the third electrode 113 of the designated well.
可動電極板1121bが回転し、iPS細胞が持ち上げられている状態において、例えば、操作者からiPS細胞を移送する旨の指示が入力される。移送する旨の指示が入力されると処理回路21bは、移送制御機能212bを実行し、ポンプ50を駆動させる。ポンプ50が駆動されることで、アレイ装置10b内へ緩衝液等の溶液が供給され、ウェルプレート11bの表面に晒されているiPS細胞が溶液により押し流される。押し流されたiPS細胞は、培養系ウェル114で回収される。 While the movable electrode plate 1121b is rotating and the iPS cells are being lifted, for example, an instruction to transfer the iPS cells is input from the operator. When the instruction to transfer is input, the processing circuit 21b executes the transfer control function 212b and drives the pump 50. By driving the pump 50, a solution such as a buffer solution is supplied into the array device 10b, and the iPS cells exposed on the surface of the well plate 11b are washed away by the solution. The flushed iPS cells are collected in the culture system well 114.
以上のように、第2の実施形態では、細胞移送システムは、アレイ装置10b及び制御装置20bを備える。アレイ装置10bは、iPS細胞を収容可能なウェルが複数設けられるウェルプレート11b、及びウェルに収容されるiPS細胞を、電場を利用して選択的に移送可能な第1移送機構111,112b及び第2移送機構50を備える。アレイ装置10bは、第1移送機構111,112及び第2移送機構50を駆動させることで、ウェルに収容されるiPS細胞を培養系ウェル114へ移送するようにしている。これにより、iPS細胞の作成時、及び分化段階において、iPS細胞を人の手を介さずに次のステージへ移行することが可能となる。 As described above, in the second embodiment, the cell transfer system includes the array device 10b and the control device 20b. The array device 10b includes a well plate 11b provided with a plurality of wells that can accommodate iPS cells, and first transfer mechanisms 111 and 112b that can selectively transfer iPS cells accommodated in the wells using an electric field. 2 transfer mechanism 50 is provided. The array device 10b drives the first transfer mechanisms 111, 112 and the second transfer mechanism 50 to transfer the iPS cells accommodated in the wells to the culture wells 114. This makes it possible to move the iPS cells to the next stage without human intervention during iPS cell creation and differentiation stage.
なお、iPS細胞を培養系ウェル114へ移送する際の処理回路21bの処理は上記に限定されない。処理回路21bは、例えば、ポンプ50によりアレイ装置10b内へ溶液を供給する際、トラップ制御機能211を実行しても構わない。具体的には、トラップ制御機能211において処理回路21bは、操作者により指定されていないウェルの第2電極112bと第3電極113との間に誘電泳動力を発生させる。こうすることで、培養系ウェル114への移送が望まれていないiPS細胞が誤って押し流されることを抑えることが可能となる。 Note that the processing performed by the processing circuit 21b when transferring iPS cells to the culture well 114 is not limited to the above. For example, the processing circuit 21b may execute the trap control function 211 when the pump 50 supplies the solution into the array device 10b. Specifically, in the trap control function 211, the processing circuit 21b generates a dielectrophoretic force between the second electrode 112b and the third electrode 113 of the well not designated by the operator. By doing so, it is possible to prevent iPS cells that are not desired to be transferred to the culture well 114 from being erroneously swept away.
また、静電型回転アクチュエータの構造は、例えば、図19乃至図21に示される構造に限定されない。静電型回転アクチュエータは、例えば、図25に示されるように構成されていても構わない。すなわち、可動電極板1121bが回転した際に第2平面部11212bが接触する内部空間の底面に、駆動電極部1111を設ける。このとき、アクチュエータへは、例えば、電源30、及び交流電源40が図2で示されるように接続されている。 Furthermore, the structure of the electrostatic rotary actuator is not limited to, for example, the structures shown in FIGS. 19 to 21. The electrostatic rotary actuator may be configured as shown in FIG. 25, for example. That is, the drive electrode part 1111 is provided on the bottom surface of the internal space that the second plane part 11212b comes into contact with when the movable electrode plate 1121b rotates. At this time, for example, a power source 30 and an AC power source 40 are connected to the actuator as shown in FIG. 2.
第1平面部11211bをウェルの底部として機能させる場合には、第1電極111と第2電極112bとに電圧は印加せず、第1平面部11211bを自重によりウェル内へ落ち込ませる。そして、第1平面部11211bに載置されるiPS細胞を上方へ持ち上げる場合に、駆動電極部1111と、第2平面部11212bとに静電引力を発生させて駆動電極部1111に第2平面部11212bを引き付ける。 When the first plane part 11211b is to function as the bottom of the well, no voltage is applied to the first electrode 111 and the second electrode 112b, and the first plane part 11211b is allowed to fall into the well by its own weight. When lifting the iPS cells placed on the first plane part 11211b upward, electrostatic attraction is generated between the drive electrode part 1111 and the second plane part 11212b, and the drive electrode part 1111 is moved to the second plane part. Attracts 11212b.
(その他の実施例)
第2の実施形態では、ウェルプレート11bのウェルに収容されたiPS細胞が可動電極板1121bにより持ち上げられ、持ち上げられたiPS細胞が押し流されて培養系ウェル114で回収される場合を例に説明した。しかしながら、持ち上げられたiPS細胞を移送する手段はこれに限定されない。持ち上げられたiPS細胞は、例えば、上方トラップウェルプレートでトラップされ、培養系ウェルに移送されてもよい。
(Other examples)
In the second embodiment, the iPS cells accommodated in the wells of the well plate 11b are lifted by the movable electrode plate 1121b, and the lifted iPS cells are swept away and recovered in the culture system well 114. . However, the means for transferring lifted iPS cells is not limited to this. The lifted iPS cells may, for example, be trapped in an upper trap well plate and transferred to a culture well.
図26は、第2の実施形態に係る細胞移送システムの構成のその他の例を示す図である。図26に示される細胞移送システムは、アレイ装置としてのウェルプレート11c、制御装置20c、及び上方トラップウェルプレート60を備える。図26では、ウェルプレート11c及び上方トラップウェルプレート60の断面の模式図と、制御装置20cのブロック図とが表されている。制御装置20cは、電源30、交流電源40、これらの接続を開閉するスイッチ31,32,41,42、及び上方トラップウェルプレート60を上下方向に駆動するための駆動機構70と接続されている。 FIG. 26 is a diagram showing another example of the configuration of the cell transfer system according to the second embodiment. The cell transfer system shown in FIG. 26 includes a well plate 11c as an array device, a control device 20c, and an upper trap well plate 60. FIG. 26 shows a schematic cross-sectional view of the well plate 11c and the upper trap well plate 60, and a block diagram of the control device 20c. The control device 20c is connected to a power source 30, an AC power source 40, switches 31, 32, 41, and 42 for opening and closing these connections, and a drive mechanism 70 for driving the upper trap well plate 60 in the vertical direction.
ウェルプレート11cは、上面にウェルと称される複数の凹部が、例えば、格子状に形成されている。このことは、ウェルプレート11cにウェルアレイが形成されていると換言可能である。ウェルの開口部は、略円形となるように形成されている。ウェルの開口部の直径は、15μmから20μm程度であり、iPS細胞の直径よりも大径となっている。ウェルプレート11cの各ウェルには、例えば、図19乃至図21、又は図25で示される構造のアクチュエータが設けられている。 The well plate 11c has a plurality of recesses called wells formed in the upper surface thereof, for example, in a grid pattern. This can be said to mean that a well array is formed in the well plate 11c. The opening of the well is formed to be approximately circular. The diameter of the opening of the well is about 15 μm to 20 μm, which is larger than the diameter of the iPS cells. Each well of the well plate 11c is provided with an actuator having the structure shown in FIGS. 19 to 21 or 25, for example.
制御装置20cは、ウェルプレート11cのウェルに収容されるiPS細胞のうち少なくともいずれかを、ウェルプレート11cと替えて配置される培養系ウェルプレート80へ移送するための制御を実施する装置である。制御装置20cは、処理回路21c、メモリ22、入力インタフェース23、ディスプレイ24、及び接続インタフェース25を有する。処理回路21c、メモリ22、入力インタフェース23、ディスプレイ24、及び接続インタフェース25は、例えば、バスを介して互いに通信可能に接続されている。 The control device 20c is a device that performs control for transferring at least one of the iPS cells accommodated in the wells of the well plate 11c to a culture well plate 80 placed in place of the well plate 11c. The control device 20c includes a processing circuit 21c, a memory 22, an input interface 23, a display 24, and a connection interface 25. The processing circuit 21c, the memory 22, the input interface 23, the display 24, and the connection interface 25 are communicably connected to each other via a bus, for example.
処理回路21cは、制御装置20cの中枢として機能するプロセッサである。処理回路21cは、メモリ22等に記憶されている移送プログラム等を実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。例えば、処理回路21cは、移送プログラムを実行することで、トラップ制御機能211、及び移送制御機能212cを有する。なお、本実施形態では、単一のプロセッサによってトラップ制御機能211、及び移送制御機能212cが実現される場合を説明するが、これに限定されない。例えば、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することによりトラップ制御機能211、及び移送制御機能212cを実現しても構わない。 The processing circuit 21c is a processor that functions as the core of the control device 20c. The processing circuit 21c executes a transfer program or the like stored in the memory 22 or the like to realize a function corresponding to the program. For example, the processing circuit 21c has a trap control function 211 and a transfer control function 212c by executing a transfer program. In this embodiment, a case will be described in which the trap control function 211 and the transfer control function 212c are realized by a single processor, but the present invention is not limited to this. For example, a processing circuit may be configured by combining a plurality of independent processors, and each processor may execute a program to realize the trap control function 211 and the transfer control function 212c.
移送制御機能212cは、ウェルプレート11cに収容されるiPS細胞の移送を制御する機能である。例えば、移送制御機能212cにおいて処理回路21cは、第1移送機構及び第2移送機構を駆動し、ウェルプレート11cのウェルに収容されるiPS細胞を培養系ウェルプレート80へ移送する。より具体的には、処理回路21cは、例えば、可動電極板1121b、ねじり棒1122b、及び固定部1123により形成される第1移送機構としての静電型回転アクチュエータと、上方トラップウェルプレート60、及び上方トラップウェルプレート60を駆動させる駆動機構70を有する第2移送機構とを駆動する。処理回路21cは、ウェルプレート11cの第1電極111及び第2電極112bへの直流電圧の印加を制御し、駆動機構70を制御することで、ウェルに収容されるiPS細胞を培養系ウェルプレート80へ移送する。 The transfer control function 212c is a function to control the transfer of iPS cells accommodated in the well plate 11c. For example, in the transfer control function 212c, the processing circuit 21c drives the first transfer mechanism and the second transfer mechanism to transfer the iPS cells accommodated in the wells of the well plate 11c to the culture well plate 80. More specifically, the processing circuit 21c includes, for example, an electrostatic rotary actuator as a first transfer mechanism formed by a movable electrode plate 1121b, a torsion rod 1122b, and a fixed part 1123, an upper trap well plate 60, and a second transfer mechanism having a drive mechanism 70 that drives the upper trap well plate 60; The processing circuit 21c controls the application of a DC voltage to the first electrode 111 and the second electrode 112b of the well plate 11c, and controls the drive mechanism 70 to transfer iPS cells accommodated in the wells to the culture well plate 80. Transfer to.
上方トラップウェルプレート60は、下面に複数のトラップウェルが、例えば、格子状に形成されている。トラップウェルには、例えば、ウェルプレート11cに設けられるウェルの直径よりもわずかに大径の液滴が表面張力により保持されている。トラップウェルは、例えば、ウェルプレート11cに設けられるウェルと同数存在し、ウェルプレート11cにおけるウェルと同じ配列で上方トラップウェルプレート60に設けられている。上方トラップウェルプレート60は、例えば、ウェルプレート11cの鉛直方向上方に配置される。 The upper trap well plate 60 has a plurality of trap wells formed on the lower surface, for example, in a grid pattern. For example, a droplet having a diameter slightly larger than the diameter of a well provided in the well plate 11c is held in the trap well by surface tension. For example, the trap wells exist in the same number as the wells provided in the well plate 11c, and are provided in the upper trap well plate 60 in the same arrangement as the wells in the well plate 11c. The upper trap well plate 60 is arranged, for example, above the well plate 11c in the vertical direction.
駆動機構70は、上方トラップウェルプレート60を、鉛直方向に移動自在に支持する。駆動機構70は、例えば、ステッピングモータ等を用いて実現される。駆動機構70は、制御装置20cからの指示に従い、上方トラップウェルプレート60を鉛直方向に移動させる。 The drive mechanism 70 supports the upper trap well plate 60 so as to be movable in the vertical direction. The drive mechanism 70 is realized using, for example, a stepping motor. The drive mechanism 70 moves the upper trap well plate 60 in the vertical direction according to instructions from the control device 20c.
次に、以上のように構成された細胞移送システムによるiPS細胞の移送処理を詳細に説明する。
まず、第1電極111と第2電極112bとに電圧が印加されていない初期状態において、第1平面部11211bは自重によりウェル内に落ち込み、ウェルの底部として機能する。
Next, the iPS cell transfer process using the cell transfer system configured as above will be described in detail.
First, in an initial state in which no voltage is applied to the first electrode 111 and the second electrode 112b, the first flat portion 11211b falls into the well due to its own weight and functions as the bottom of the well.
続いて、iPS細胞をトラップする旨の指示が操作者から制御装置20cに入力され、iPS細胞を含有する溶液がウェルプレート11cに供給される。iPS細胞をトラップする旨の指示が入力されると処理回路21cは、トラップ制御機能211を実行し、緩衝液に含有されるiPS細胞を、第2電極112b及び第3電極113間で発生される誘電泳動力により、ウェルにトラップする。 Subsequently, an instruction to trap iPS cells is input by the operator to the control device 20c, and a solution containing iPS cells is supplied to the well plate 11c. When an instruction to trap iPS cells is input, the processing circuit 21c executes the trap control function 211 to generate iPS cells contained in the buffer between the second electrode 112b and the third electrode 113. It is trapped in the well by dielectrophoretic force.
ウェルプレート11cのウェルにiPS細胞がトラップされた後、例えば、操作者から、移送するべきiPS細胞を収容しているウェルが指定される。ウェルが指定されると処理回路21cは、移送制御機能212cを実行する。移送制御機能212cにおいて処理回路21cは、指定されたウェルにおいて、第2平面部11212bと、駆動電極部1111との間に静電斥力を発生させ、第2平面部11212bと駆動電極部1111とを引き離す。第2平面部11212bが駆動電極部1111から離れると、指定されたウェルの底部として機能していた第1平面部11211bに載置されていたiPS細胞が、上方へ持ち上げられる。 After the iPS cells are trapped in the wells of the well plate 11c, for example, the operator specifies the well containing the iPS cells to be transferred. When a well is designated, the processing circuit 21c executes the transfer control function 212c. In the transfer control function 212c, the processing circuit 21c generates electrostatic repulsion between the second plane part 11212b and the drive electrode part 1111 in the designated well, and causes the second plane part 11212b and the drive electrode part 1111 to Pull apart. When the second plane part 11212b separates from the drive electrode part 1111, the iPS cells placed on the first plane part 11211b, which was functioning as the bottom of the designated well, are lifted upward.
可動電極板1121bが回転し、iPS細胞が持ち上げられている状態において、例えば、操作者からiPS細胞を回収する旨の指示が入力される。回収する旨の指示が入力されると処理回路21cは、移送制御機能212cを実行し、駆動機構70を駆動させる。駆動機構70は、処理回路21cからの制御に従い、上方トラップウェルプレート60を予め設定された位置まで下降させる。 While the movable electrode plate 1121b is rotating and the iPS cells are being lifted, an instruction to collect the iPS cells is input from the operator, for example. When an instruction to collect is input, the processing circuit 21c executes the transfer control function 212c and drives the drive mechanism 70. The drive mechanism 70 lowers the upper trap well plate 60 to a preset position under control from the processing circuit 21c.
上方トラップウェルプレート60が予め設定された位置まで下降すると、例えば、図27及び図28で示されるように、可動電極板1121bにより持ち上げられているiPS細胞に、トラップウェルに保持されている液滴が接触する。iPS細胞は液滴に接触すると、液滴の表面張力により液滴内に取り込まれる。処理回路21cは、上方トラップウェルプレート60を下降させた後、一旦停止させると、上方トラップウェルプレート60を予め設定した位置まで上昇させる。 When the upper trap well plate 60 is lowered to a preset position, for example, as shown in FIGS. 27 and 28, the droplets held in the trap wells are applied to the iPS cells lifted by the movable electrode plate 1121b. comes into contact. When the iPS cells come into contact with the droplet, they are taken into the droplet by the surface tension of the droplet. The processing circuit 21c lowers the upper trap well plate 60 and once stops the upper trap well plate 60, then raises the upper trap well plate 60 to a preset position.
上方トラップウェルプレート60を下降させる際、処理回路21cは、例えば、トラップ制御機能211を実行しても構わない。具体的には、トラップ制御機能211において処理回路21cは、操作者により指定されていないウェルの第2電極112bと第3電極113との間に誘電泳動力を発生させる。こうすることで、上方トラップウェルプレート60への移送が望まれていないiPS細胞が誤って上方トラップウェルプレート60の液滴内に取り込まれることを防ぐことが可能となる。 When lowering the upper trap well plate 60, the processing circuit 21c may perform the trap control function 211, for example. Specifically, in the trap control function 211, the processing circuit 21c generates a dielectrophoretic force between the second electrode 112b and the third electrode 113 of the well not designated by the operator. By doing so, it is possible to prevent iPS cells that are not desired to be transferred to the upper trap well plate 60 from being erroneously taken into the droplets of the upper trap well plate 60.
上方トラップウェルプレート60が所定の位置まで上昇されると、細胞移送システムのステージにおいて、ウェルプレート11cが培養系ウェルプレート80に交換される。 When the upper trap well plate 60 is raised to a predetermined position, the well plate 11c is replaced with a culture system well plate 80 at the stage of the cell transfer system.
培養系ウェルプレート80は、上面に複数の培養系ウェルが、例えば、格子状に形成されている。培養系ウェルは、例えば、略円形の皿状に形成されている。培養系ウェルの直径は、例えば、上方トラップウェルプレート60に設けられるトラップウェルの直径よりも大径である。培養系ウェルには、例えば、トラップウェルで保持される液滴よりも大量の溶液が保持されている。なお、培養系ウェルの直径は、トラップウェルと同程度であっても構わない。 The culture well plate 80 has a plurality of culture wells formed on its upper surface, for example, in a grid pattern. The culture system well is formed, for example, in the shape of a substantially circular dish. The diameter of the culture system well is, for example, larger than the diameter of the trap well provided in the upper trap well plate 60. For example, the culture well holds a larger amount of solution than the droplets held in the trap well. Note that the diameter of the culture system well may be approximately the same as that of the trap well.
培養系ウェルプレート80が設置された後、例えば、操作者から、iPS細胞を開放する旨の指示が入力される。開放する旨の指示が入力されると処理回路21cは、移送制御機能212cを実行し、駆動機構70を駆動させる。駆動機構70は、処理回路21cからの制御に従い、上方トラップウェルプレート60を予め設定された位置まで下降させる。 After the culture well plate 80 is installed, for example, an operator inputs an instruction to release the iPS cells. When the instruction to open is input, the processing circuit 21c executes the transfer control function 212c and drives the drive mechanism 70. The drive mechanism 70 lowers the upper trap well plate 60 to a preset position under control from the processing circuit 21c.
上方トラップウェルプレート60が予め設定された位置まで下降すると、例えば、図29で示されるように、上方トラップウェルプレート60のトラップウェルに保持される液滴と、培養系ウェルプレート80の培養系ウェルで保持される溶液とが接触し、2液混合状態となる。2液混合状態となると、表面張力が失効する。これにより、トラップウェルの液滴に取り込まれていたiPS細胞が、接触する溶液へ重力により移動する。したがって、iPS細胞の作成時、及び分化段階において、iPS細胞を人の手を介さずに次のステージへ移行することが可能となる。 When the upper trap well plate 60 is lowered to a preset position, for example, as shown in FIG. The two liquids come into contact with the solution held in the liquid, resulting in a two-liquid mixed state. When the two liquids are in a mixed state, the surface tension is lost. As a result, the iPS cells taken into the droplet of the trap well move by gravity to the solution they come in contact with. Therefore, it is possible to move the iPS cells to the next stage without human intervention when creating the iPS cells and at the differentiation stage.
なお、可動電極板1121bで持ち上げられたiPS細胞を上方でトラップするのは、上方トラップウェルプレート60に限定されない。iPS細胞は、上方トラップウェルローラーでトラップされてもよい。 Note that the upper trap well plate 60 is not limited to trapping the iPS cells lifted by the movable electrode plate 1121b above. iPS cells may be trapped with an upper trap well roller.
図30は、第2の実施形態に係る細胞移送システムの構成のその他の例を示す図である。図30に示される細胞移送システムは、ウェルプレート11c、制御装置20d、及び上方トラップウェルローラー60dを備える。図30では、ウェルプレート11c及び上方トラップウェルローラー60dの断面の模式図と、制御装置20dのブロック図とが表されている。制御装置20dは、電源30、交流電源40、これらの接続を開閉するスイッチ31,32,41,42、及び上方トラップウェルローラー60dを駆動するための駆動機構70dと接続されている。 FIG. 30 is a diagram showing another example of the configuration of the cell transfer system according to the second embodiment. The cell transfer system shown in FIG. 30 includes a well plate 11c, a controller 20d, and an upper trap well roller 60d. FIG. 30 shows a schematic cross-sectional view of the well plate 11c and the upper trap well roller 60d, and a block diagram of the control device 20d. The control device 20d is connected to a power source 30, an AC power source 40, switches 31, 32, 41, 42 for opening and closing these connections, and a drive mechanism 70d for driving the upper trap well roller 60d.
制御装置20dは、ウェルプレート11cのウェルに収容されるiPS細胞のうち少なくともいずれかを、ウェルプレート11cと替えて配置される培養系ウェルプレート80へ移送するための制御を実施する装置である。制御装置20dは、処理回路21d、メモリ22、入力インタフェース23、ディスプレイ24、及び接続インタフェース25を有する。処理回路21d、メモリ22、入力インタフェース23、ディスプレイ24、及び接続インタフェース25は、例えば、バスを介して互いに通信可能に接続されている。 The control device 20d is a device that performs control for transferring at least one of the iPS cells accommodated in the wells of the well plate 11c to a culture well plate 80 placed in place of the well plate 11c. The control device 20d includes a processing circuit 21d, a memory 22, an input interface 23, a display 24, and a connection interface 25. The processing circuit 21d, the memory 22, the input interface 23, the display 24, and the connection interface 25 are communicably connected to each other via a bus, for example.
処理回路21dは、制御装置20dの中枢として機能するプロセッサである。処理回路21dは、メモリ22等に記憶されている移送プログラム等を実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。例えば、処理回路21dは、移送プログラムを実行することで、トラップ制御機能211、及び移送制御機能212dを有する。 The processing circuit 21d is a processor that functions as the core of the control device 20d. The processing circuit 21d implements a function corresponding to the program by executing a transfer program or the like stored in the memory 22 or the like. For example, the processing circuit 21d has a trap control function 211 and a transfer control function 212d by executing a transfer program.
移送制御機能212dは、ウェルプレート11cに収容されるiPS細胞の移送を制御する機能である。例えば、移送制御機能212dにおいて処理回路21dは、第1移送機構及び第2移送機構を駆動し、ウェルプレート11cのウェルに収容されるiPS細胞を培養系ウェルプレート80へ移送する。より具体的には、処理回路21dは、例えば、可動電極板1121b、ねじり棒1122b、及び固定部1123により形成される第1移送機構としての静電型回転アクチュエータと、上方トラップウェルローラー60d、及び上方トラップウェルローラー60dを駆動させる駆動機構70dを有する第2移送機構とを駆動する。処理回路21dは、ウェルプレート11cの第1電極111及び第2電極112bへの直流電圧の印加を制御し、駆動機構70dを制御することで、ウェルに収容されるiPS細胞を培養系ウェルプレート80へ移送する。 The transfer control function 212d is a function to control the transfer of iPS cells accommodated in the well plate 11c. For example, in the transfer control function 212d, the processing circuit 21d drives the first transfer mechanism and the second transfer mechanism to transfer the iPS cells accommodated in the wells of the well plate 11c to the culture well plate 80. More specifically, the processing circuit 21d includes, for example, an electrostatic rotary actuator as a first transfer mechanism formed by a movable electrode plate 1121b, a torsion rod 1122b, and a fixed part 1123, an upper trap well roller 60d, and and a second transfer mechanism having a drive mechanism 70d that drives the upper trapwell roller 60d. The processing circuit 21d controls the application of a DC voltage to the first electrode 111 and the second electrode 112b of the well plate 11c, and controls the drive mechanism 70d to transfer iPS cells accommodated in the wells to the culture well plate 80. Transfer to.
上方トラップウェルローラー60dは、軸を中心に回転する円柱状のローラーである。上方トラップウェルローラー60dの円周表面には、複数のトラップウェルが、例えば、格子状に形成されている。トラップウェルには、例えば、ウェルプレート11cに設けられるウェルの直径よりもわずかに大径の液滴が表面張力により保持されている。トラップウェルは、例えば、ウェルプレート11cに設けられるウェルと同数存在し、ウェルプレート11cにおけるウェルと同じ配列で上方トラップウェルローラー60dに設けられている。上方トラップウェルローラー60dは、例えば、ウェルプレート11cの鉛直方向上方に配置される。 The upper trap well roller 60d is a cylindrical roller that rotates around an axis. A plurality of trap wells are formed, for example, in a grid pattern on the circumferential surface of the upper trap well roller 60d. For example, a droplet having a diameter slightly larger than the diameter of a well provided in the well plate 11c is held in the trap well by surface tension. For example, there are the same number of trap wells as the wells provided in the well plate 11c, and the trap wells are provided in the upper trap well roller 60d in the same arrangement as the wells in the well plate 11c. The upper trap well roller 60d is arranged, for example, above the well plate 11c in the vertical direction.
駆動機構70dは、上方トラップウェルローラー60dを移動自在に支持する。駆動機構70dは、制御装置20cからの指示に従い、上方トラップウェルローラー60dを鉛直方向に移動させる。また、駆動機構70dは、制御装置20cからの指示に従い、上方トラップウェルローラー60dを、軸を中心に回転させながら、平面方向へ移動させる。このとき、平面方向への移動速度は、上方トラップウェルローラー60dの回転速度と対応している。 The drive mechanism 70d movably supports the upper trap well roller 60d. The drive mechanism 70d moves the upper trap well roller 60d in the vertical direction according to instructions from the control device 20c. Further, the drive mechanism 70d moves the upper trap well roller 60d in the planar direction while rotating the upper trap well roller 60d around the axis according to instructions from the control device 20c. At this time, the moving speed in the plane direction corresponds to the rotational speed of the upper trap well roller 60d.
次に、以上のように構成された細胞移送システムによるiPS細胞の移送処理を詳細に説明する。
まず、処理回路21dは、移送制御機能212dにより、指定されたウェルに設けられている可動電極板1121bを回転させ、このウェルに収容されているiPS細胞を持ち上げる。そして、iPS細胞が持ち上げられている状態において、例えば、操作者からiPS細胞を回収する旨の指示が入力される。回収する旨の指示が入力されると処理回路21dは、移送制御機能212dにより、駆動機構70dを駆動させる。駆動機構70dは、処理回路21dからの制御に従い、上方トラップウェルローラー60dを予め設定された位置まで下降させる。
Next, the iPS cell transfer process using the cell transfer system configured as above will be described in detail.
First, the processing circuit 21d uses the transfer control function 212d to rotate the movable electrode plate 1121b provided in a designated well and lift up the iPS cells accommodated in this well. Then, while the iPS cells are being lifted, for example, an instruction to collect the iPS cells is input from the operator. When an instruction to collect is input, the processing circuit 21d drives the drive mechanism 70d using the transfer control function 212d. The drive mechanism 70d lowers the upper trap well roller 60d to a preset position under control from the processing circuit 21d.
上方トラップウェルローラー60dが予め設定された位置まで下降すると、上方トラップウェルローラー60dの表面に軸心方向に形成される所定のトラップウェル列に保持されている液滴が、ウェルプレート11cの対応するウェル列で可動電極板1121bにより持ち上げられているiPS細胞に接触する。iPS細胞は液滴に接触すると、液滴の表面張力により液滴内に取り込まれる。 When the upper trap well roller 60d descends to a preset position, the droplets held in a predetermined trap well row formed in the axial direction on the surface of the upper trap well roller 60d are moved to the corresponding one on the well plate 11c. The iPS cells held up by the movable electrode plate 1121b in the well row are contacted. When the iPS cells come into contact with the droplet, they are taken into the droplet by the surface tension of the droplet.
処理回路21dは、上方トラップウェルローラー60dを下降させた後、一旦停止させると、上方トラップウェルローラー60dを所定の回転速度で回転させながら、この回転速度と対応する速度で平面方向へ移動させる。処理回路21dは、上方トラップウェルローラー60dの最後のトラップウェル列が、ウェルプレート11cの最後のウェル列に到達すると、上方トラップウェルローラー60dを予め設定した位置まで上昇させる。 After lowering and once stopping the upper trap well roller 60d, the processing circuit 21d rotates the upper trap well roller 60d at a predetermined rotational speed and moves it in the plane direction at a speed corresponding to this rotational speed. When the last trap well row of the upper trap well roller 60d reaches the last well row of the well plate 11c, the processing circuit 21d raises the upper trap well roller 60d to a preset position.
上方トラップウェルローラー60dを下降させ、ウェルプレート11c上を平面移動させる際、処理回路21dは、例えば、トラップ制御機能211を実行しても構わない。具体的には、トラップ制御機能211において処理回路21dは、操作者により指定されていないウェルの第2電極112bと第3電極113との間に誘電泳動力を発生させる。こうすることで、上方トラップウェルローラー60dへの移送が望まれていないiPS細胞が誤って上方トラップウェルローラー60dの液滴内に取り込まれることを防ぐことが可能となる。 When the upper trap well roller 60d is lowered and moved in a plane over the well plate 11c, the processing circuit 21d may execute the trap control function 211, for example. Specifically, in the trap control function 211, the processing circuit 21d generates a dielectrophoretic force between the second electrode 112b and the third electrode 113 of the well not specified by the operator. By doing so, it is possible to prevent iPS cells that are not desired to be transferred to the upper trap well roller 60d from being erroneously taken into the droplets of the upper trap well roller 60d.
上方トラップウェルローラー60dが所定の位置まで上昇されると、細胞移送システムのステージにおいて、ウェルプレート11cが培養系ウェルプレート80に交換される。培養系ウェルプレート80が設置された後、例えば、操作者から、iPS細胞を開放する旨の指示が入力される。開放する旨の指示が入力されると処理回路21dは、移送制御機能212dを実行し、駆動機構70dを駆動させる。駆動機構70dは、処理回路21dからの制御に従い、上方トラップウェルローラー60dを予め設定された位置まで下降させる。 When the upper trap well roller 60d is raised to a predetermined position, the well plate 11c is replaced with a culture system well plate 80 at the stage of the cell transfer system. After the culture well plate 80 is installed, for example, an operator inputs an instruction to release the iPS cells. When the instruction to open is input, the processing circuit 21d executes the transfer control function 212d and drives the drive mechanism 70d. The drive mechanism 70d lowers the upper trap well roller 60d to a preset position under control from the processing circuit 21d.
上方トラップウェルローラー60dが予め設定された位置まで下降すると、上方トラップウェルローラー60dの表面に形成される所定のトラップウェル列に保持されている液滴と、培養系ウェルプレート80の培養系ウェルで保持される溶液とが接触し、2液混合状態となる。これにより、表面張力が失効し、トラップウェルの液滴に取り込まれていたiPS細胞が、接触する溶液へ重力により移動する。 When the upper trap well roller 60d descends to a preset position, the droplets held in the predetermined trap well row formed on the surface of the upper trap well roller 60d and the culture wells of the culture well plate 80 are separated. The retained solution comes into contact with the liquid, resulting in a two-liquid mixed state. This causes the surface tension to lapse, and the iPS cells that have been taken up in the droplet in the trap well move by gravity to the solution they come in contact with.
処理回路21dは、上方トラップウェルローラー60dを下降させた後、一旦停止させると、上方トラップウェルローラー60dを所定の回転速度で回転させながら、この回転速度と対応する速度で平面方向へ移動させる。上方トラップウェルローラー60dの回転移動により、例えば、図31に示されるように、上方トラップウェルローラー60dのトラップウェルに保持されている液滴と、培養系ウェルプレート80の培養系ウェルで保持される溶液とが列ごとに順次接触する。これにより、トラップウェルの液滴に取り込まれていたiPS細胞が、接触する溶液へ重力により移動する。したがって、iPS細胞の作成時、及び分化段階において、iPS細胞を人の手を介さずに次のステージへ移行することが可能となる。 After lowering and once stopping the upper trap well roller 60d, the processing circuit 21d rotates the upper trap well roller 60d at a predetermined rotational speed and moves it in the plane direction at a speed corresponding to this rotational speed. Due to the rotational movement of the upper trap well roller 60d, for example, as shown in FIG. Each column is contacted with the solution sequentially. As a result, the iPS cells taken into the droplet of the trap well move by gravity to the solution they come into contact with. Therefore, it is possible to move the iPS cells to the next stage without human intervention when creating the iPS cells and at the differentiation stage.
第2の実施形態におけるその他の実施例では、ウェルプレート11cのウェルに収容されたiPS細胞が、上方トラップウェルプレート60、及び上方トラップウェルローラー60dのトラップウェルで保持される液滴に、表面張力を利用して取り込まれる場合を例に説明した。しかしながら、トラップウェルの液滴にiPS細胞を取り込む力は、表面張力に限定されない。上方トラップウェルプレート60、及び上方トラップウェルローラー60dの内部に電極層を設け、電極間に誘電泳動力を発生させるようにしてもよい。 In another example of the second embodiment, the iPS cells housed in the wells of the well plate 11c are held in the trap wells of the upper trap well plate 60 and the upper trap well roller 60d due to surface tension. The following example explains the case where the data is imported using . However, the force that entraps iPS cells into the trap well droplet is not limited to surface tension. An electrode layer may be provided inside the upper trap well plate 60 and the upper trap well roller 60d to generate dielectrophoretic force between the electrodes.
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、細胞移送システムは、iPS細胞を細胞単位で移送することができる。 According to at least one embodiment described above, the cell transfer system can transfer iPS cells in units of cells.
実施形態の説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(central processing unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC))、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、上記各実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、上記各実施形態における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 The term "processor" used in the description of the embodiments refers to, for example, a CPU (central processing unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an application specific integrated circuit (ASIC), or a programmable logic device. (For example, it refers to circuits such as Simple Programmable Logic Device (SPLD), Complex Programmable Logic Device (CPLD), and Field Programmable Gate Array (FPGA)). A processor realizes its functions by reading and executing a program stored in a memory circuit. Note that instead of storing the program in the memory circuit, the program may be directly incorporated into the processor circuit. In this case, the processor realizes its functions by reading and executing a program built into the circuit. Note that each processor in each of the above embodiments is not limited to being configured as a single circuit for each processor, but may be configured as a single processor by combining multiple independent circuits to realize its functions. Good too. Furthermore, a plurality of components in each of the above embodiments may be integrated into one processor to realize its functions.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
10,10a,10b…アレイ装置
11,11a~11c…ウェルプレート
111,111-1,111a…第1電極
1111,1111a…駆動電極部
11111a…絶縁層
1112,1113…三角柱部
112,112-1,112a,112b…第2電極
1121,1121a,1121b…可動電極板
1122,1122b…ねじり棒
1123…固定部
1124a-1,1124a-2…支持棒
1125a…接触部
11211a…平面部
11211b…第1平面部
11212a…側面部
11212b…第2平面部
113…第3電極
114…培養系ウェル
12…蓋部
121…側壁部
122…第1孔
123…第2孔
13…培養系ウェルプレート
131…駆動機構
20,20b~20d…制御装置
21,21b~21d…処理回路
211…トラップ制御機能
212,212b~212d…移送制御機能
213…位置制御機能
22…メモリ
23…入力インタフェース
24…ディスプレイ
25…接続インタフェース
30,30-1,30-2…電源
31,31-1~31-6,32,32-1~32-6…スイッチ
40…交流電源
41,42…スイッチ
50…ポンプ
60…上方トラップウェルプレート
60d…上方トラップウェルローラー
70,70d…駆動機構
80…培養系ウェルプレート
10, 10a, 10b...Array device 11, 11a to 11c...Well plate 111, 111-1, 111a...First electrode 1111, 1111a...Drive electrode part 11111a...Insulating layer 1112, 1113...Triangular prism part 112, 112-1, 112a, 112b...Second electrode 1121, 1121a, 1121b...Movable electrode plate 1122, 1122b...Torsion rod 1123...Fixed part 1124a-1, 1124a-2...Support rod 1125a...Contact part 11211a...Plane part 11211b...First plane part 11212a... Side part 11212b... Second plane part 113... Third electrode 114... Culture system well 12... Lid part 121... Side wall part 122... First hole 123... Second hole 13... Culture system well plate 131... Drive mechanism 20, 20b to 20d...Control device 21, 21b to 21d...Processing circuit 211...Trap control function 212, 212b to 212d...Transfer control function 213...Position control function 22...Memory 23...Input interface 24...Display 25...Connection interface 30, 30 -1, 30-2...Power supply 31, 31-1 to 31-6, 32, 32-1 to 32-6...Switch 40...AC power supply 41, 42...Switch 50...Pump 60...Upper trap well plate 60d...Upper Trap well rollers 70, 70d...drive mechanism 80...culture system well plate
Claims (9)
前記各ウェルに設けられ、印加された電圧に応じて、前記各ウェルの底部として機能し、又は、前記底部が抜けた状態を形成する静電型アクチュエータと、
前記静電型アクチュエータに印加される電圧を制御することで、前記静電型アクチュエータに載置されたiPS細胞を、培養系ウェルへ落下させる移送制御部と、
を具備する細胞移送システム。 a well plate provided with each well capable of accommodating iPS cells;
an electrostatic actuator that is provided in each well and functions as a bottom of each well or forms a state where the bottom is removed depending on the applied voltage;
a transfer control unit that causes the iPS cells placed on the electrostatic actuator to fall into a culture well by controlling a voltage applied to the electrostatic actuator;
A cell transfer system comprising:
請求項1記載の細胞移送システム。 The electrostatic actuator is an electrostatic rotary actuator .
The cell transfer system according to claim 1 .
請求項1記載の細胞移送システム。 The electrostatic actuator is an electrostatic movement actuator ,
The cell transfer system according to claim 1 .
前記各ウェルに設けられ、前記各ウェルの底部として機能し、印加された電圧に応じて前記底部が上昇する静電型アクチュエータと、an electrostatic actuator provided in each of the wells, which functions as a bottom of each well, and whose bottom rises in response to an applied voltage;
前記上昇した底部に載置されたiPS細胞を、培養系ウェルへ移送する移送機構と、a transfer mechanism that transfers the iPS cells placed on the raised bottom to a culture system well;
前記静電型アクチュエータに印加される電圧を制御することで、前記静電型アクチュエータに載置されたiPS細胞を持ち上げ、前記移送機構を制御することで、前記持ち上げられたiPS細胞を前記培養系ウェルへ移送する移送制御部と、By controlling the voltage applied to the electrostatic actuator, the iPS cells placed on the electrostatic actuator are lifted, and by controlling the transfer mechanism, the lifted iPS cells are transferred to the culture system. a transfer control unit for transferring to the well;
を具備する細胞移送システム。A cell transfer system comprising:
前記移送制御部は、前記ポンプを制御して前記溶液を供給させることで、前記持ち上げられたiPS細胞を前記培養系ウェルへ押し流す、
請求項4記載の細胞移送システム。 The transfer mechanism has a pump that supplies the solution,
The transfer control unit controls the pump to supply the solution, thereby pushing the lifted iPS cells into the culture well .
The cell transfer system according to claim 4 .
前記移送制御部は、前記持ち上げられたiPS細胞を、前記トラップウェルの液滴に接触させて前記液滴に取り込み、前記iPS細胞を取り込んだ液滴を前記培養系ウェルの溶液に接触させることで、前記液滴に取り込まれたiPS細胞を前記培養系ウェルへ移送させる、
請求項4記載の細胞移送システム。 The transfer mechanism has a trap well that captures the lifted iPS cells using a droplet,
The transfer control unit brings the lifted iPS cells into contact with a droplet in the trap well and takes them into the droplet, and brings the droplet containing the iPS cells into contact with a solution in the culture well. , transferring the iPS cells taken into the droplet to the culture system well ;
The cell transfer system according to claim 4 .
請求項6記載の細胞移送システム。 A plurality of trap wells are provided in a trap well plate ,
The cell transfer system according to claim 6 .
請求項6記載の細胞移送システム。 A plurality of the trap wells are provided on the circumferential surface of the trap well roller .
The cell transfer system according to claim 6 .
請求項1から8のいずれかに記載の細胞移送システム。 Each well of the well plate is provided with a trap mechanism for attracting the iPS cells ;
The cell transfer system according to any one of claims 1 to 8 .
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静電気学会誌,2017年,Vol.41, No.1,pp.39-44 |
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