JPH10244170A - 微小物分割用基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切断時に細胞が移動することなく、所望の位
置でその切断が容易に行える微小物分割用基板を提供す
る。 【解決手段】 ガラス板からなる微小物分割用基板１０
には、細胞２０の大きさに応じた凹部１２Ａと該凹部１
２Ａに連通する案内溝１２Ｂ，１２Ｂが形成され、これ
らが微小物収納部１２を構成している。案内溝１２Ｂ，
１２Ｂはマニピュレータ用のカッタ３の刃先の移動方向
と一致するよう直線Ｌ１に沿って形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小物分割用基板
に関し、特にマニピュレータを用いて微小物を切断する
際に用いられる微小物分割用基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】医療、バイオテクノロジー等の分野にお
いては、切断加工具が取り付けられたマニピュレータを
用いて細胞等の微小物を切断することが一般に行われて
いる。マニピュレータを用いた微小物の切断作業では、
図９、図１０に示すように、透明又は半透明の微小物分
割用基板１上に切断対象の細胞（微小物）２を乗せ、そ
の上方からマニピュレータ（図示省略）に連結されたカ
ッタ３を押当てて、これを切断するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、マニピュレ
ータを用いた切断作業においては、その作業状況を微小
物分割用基板１の下方（図９の矢印側）から顕微鏡で監
視するために微小物分割用基板１の表面が平滑となって
いる。従って、この平滑な微小物分割用基板１上で細胞
２を所望の位置で切断しようとする場合に、仮に、カッ
タ３が押し当てられる位置が、細胞２の中心からずれる
と、カッタ３を押し当てたときに細胞２が、例えば図１
０中矢印で示す方向にずれて所望の位置で切断すること
ができなかったり、細胞２がカッタ３の刃先から外れて
切断できなくなることもある。

【０００４】又、細胞２の切断作業では、カッタ３を押
し当てたときに細胞２が変形するため、刃先を正確に細
胞の中心に合わせなければ、その変形によって細胞２を
正確に切断（例えば２分割）できなくなる。本発明は、
かかる事情に鑑みてなされたもので、切断時に細胞が移
動することなく、所望の位置でその切断が容易に行える
微小物分割用基板を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、透明又は半透明の基板
に、微小物の大きさに応じた凹部と該凹部に連通する案
内溝とからなる微小物収納部を形成したものである。
又、請求項２に記載の発明は、前記案内溝を、前記微小
物を分割する際に用いられる切断加工具の刃先の移動方
向に沿って形成したものである。

【０００６】又、請求項３に記載の発明は、前記切断加
工具を、細胞の切断に用いられるマニピュレータ用のカ
ッタとしたものである。又、請求項４に記載の発明は、
前記案内溝を、前記凹部を通過する直線に沿って形成し
たものである。又、請求項５に記載の発明は、前記案内
溝を、互いに直交するように２本形成したものである。

【０００７】又、請求項６に記載の発明は、前記凹部の
大きさ又は形状が互い異なる微小物収納部を、少なくと
も２以上同一の基板に形成したものである。又、請求項
７に記載の発明は、フォトエッチァブルガラスを、前記
凹部の平面形状及び前記案内溝の平面形状が描画された
マスクを用いて露光し、その後、その露光部分を除去し
て、請求項１から請求項６に記載の微小物収納部を、形
成したものである。

【０００８】（作用）上記請求項１の発明によれば、微
小物分割用基板に形成された凹部に微小物を収納し、案
内溝に応じて切断加工具を移動させることで、当該微小
物を所望の位置で切断することができる。又、請求項２
の発明によれば、案内溝が、予め切断加工具の刃先の移
動方向に沿って形成されるので、切断作業が容易にな
る。

【０００９】又、請求項３の発明によれば、切断加工具
を操作するためのマニピュレータの動作特性に合わせ
て、微小物の切断を行うことができる。又、請求項４の
発明によれば、案内溝に沿って切断加工具の刃先を移動
させることで微小物の２分割を容易に行うことができ
る。又、請求項５の発明によれば、２本の案内溝に沿っ
て切断加工具の刃先を逐次移動させることで微小物の４
分割を容易に行うことができる。

【００１０】又、請求項６の発明によれば、互いに異な
る大きさの微小物の分割を１つの微小物分割用基板にて
行うことができる。又、請求項７の発明によれば、微小
物分割用基板に微細な微小物収納部を簡易に形成するこ
とができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下、本発明の第１の実施形態につ
いて、添付図面を参照して説明する。尚、この第１の実
施形態は、請求項１から請求項４、及び請求項７に対応
する。

【００１２】図１は、本発明の微小物分割用基板１０を
用いて細胞（微小物）２０を切断する微小物切断装置１
００の全体構成図である。この図に示すように、微小物
切断装置１００は、リンク機構１１１の手先に細胞２０
を切断するカッタ１１２が装着されたマニピュレータ１
１０と、該マニピュレータ１１０を人為的に操作するた
めのジョイスティク１２１と、操作者が該ジョイスティ
ク１２１を用いて指示した動作を前記マニピュレータ１
１０に行わせる制御装置１２２と、ステージ（図示省
略）上の透明又は半透明のシャーレ３０をその裏面より
観察するための顕微鏡１２３と、該顕微鏡１２３により
得られた画像をモニタ１２４に写し出す画像処理装置１
２５とによって構成されている。

【００１３】このように構成された微小物切断装置１０
０を用いて細胞の切断を行うに当っては、先ず、シャー
レ３０の底部に微小物分割用基板１０が配置され、この
状態で、切断対象の細胞２０が混入された溶液２０Ａが
注入される。

【００１４】そして、詳細は後述するように、微小物分
割用基板１０に形成された微小物収納部１２内に細胞２
０が納められ、その状態でカッタ１１２による切断が行
われる。この場合、マニピュレータ１１０は、リンク機
構１１１を用いてカッタ１１２を３次元（ＸＹＺ方向）
に移動させることが可能であり、細胞２０の切断を行う
場合には、カッタ１１２の刃先を１つの方向（例えばＸ
方向）に一致させてそのセッテイングを行い、作業者が
該カッタ１１２をＸ方向に移動させてその切断作業を行
う。

【００１５】この切断作業の様子は、顕微鏡１２３及び
画像処理装置１２５によってモニタ１２４に写し出さ
れ、作業者は、このモニタ１２４の映像を見ながらジョ
イスティック１２１を操作して、カッタ１１２の刃先の
移動を行う。次に、上記した微小物分割用基板１０の具
体的な構造について説明する。微小物分割用基板１０は
透明又は半透明のガラス板からなり、図２，図３に示す
ように、その表面に切断対象の細胞２０の大きさ（例え
ば直径１００μｍ程度）の円柱状の凹部１２Ａと、該凹
部１２Ａに連通する案内溝１２Ｂ，１２Ｂとが形成され
て、これら凹部１２Ａと案内溝１２Ｂ，１２Ｂとで微小
物収納部１２が構成されている。この場合、案内溝１２
Ｂ，１２Ｂは、前記凹部１２Ａの中心を通過する直線Ｌ
１（図２中一点鎖線で示す）に沿って形成されている。

【００１６】このように微小物収納部１２が形成された
微小物分割用基板１０をシャーレ３０に配置する際に
は、直線状に形成された案内溝１２Ｂ，１２Ｂを、カッ
タ１１２の刃先の移動方向（上記したＸ方向）に合わせ
てその位置合わせが行われる。尚、前記凹部１２Ａ及び
案内溝１２Ｂ，１２Ｂは、例えば、細胞２０の高さ（直
径）の半分以下の深さに形成されており、これによって
切断作業時にカッタ１１２を押し当てても細胞２０が微
小物収納部１２内に固定されて、切断位置がずれること
がなくなる。

【００１７】又、微小物収納部１２の凹部１２Ａが、切
断対象たる細胞２０の大きさ及び形状（円形）に応じて
形成されているので、カッタ１１２が押し当てられたと
きの該細胞２０の変形を抑制することができるようにな
り、所望の位置で精度の高い切断作業が可能になる。
又、本実施形態では、凹部１２Ａと案内溝１２Ｂ，１２
Ｂはその深さとが同一となっているため、カッタ１１２
の刃先を、案内溝１２Ｂの底部、凹部１２Ａの底部、案
内溝１２Ｂの底部に沿って円滑に移動させることで、当
該細胞２０の切断を容易に行うことができる。

【００１８】尚、溶液２０Ａ中の細胞２０の前記微小物
収納部１２への収納は、カッタ１１２の刃先を細胞２０
に軽く押し当ててその刃先を移動させることによって行
われる。次に、微小物分割用基板１０の製造方法につい
て、図４を用いて説明する。この微小物分割用基板１０
は、図４（ａ）に示すフォトエッチァブルガラス４１
（断面を示す）と、微小物収納部１２の表面形状（図
２）が描かれた石英からなるマスク（図４（ｂ）に平面
を示す）４２とを用いて製造される。この場合、フォト
エッチャブルガラス４１としては、例えば「ＳＣＨＯＴ
Ｔ」社製の「ＦＯＴＵＲＡＮ・Ｇｌａｓｓ」が用いられ
る。

【００１９】先ず、微小物収納部１２の表面形状が描か
れたマスク４２がフォトエッチャブルガラス４１に重ね
合わされ、この状態で、紫外線が照射される（図４
（ｃ））。このときの紫外線の照射量又は照射時間は、
フォトエッチャブルガラス４１の性質に応じて適宜設定
される。次に、マスク４２を取り外し、上記紫外線が照
射されたフォトエッチャブルガラス４１に対して数百度
の熱処理を行って、紫外線が照射された部分を結晶化さ
せる（図４（ｄ））。

【００２０】上記熱処理が施されたフォトエッチャブル
ガラス４１を、エッチング液を用いてエッチングし、該
フォトエッチャブルガラス４１の表面に、円柱状の凹部
１２Ａと案内溝１２Ｂ，１２Ｂを形成し（図４
（ｅ））、図２に示す微小物分割用基板１０を得る。
尚、上記エッチング液としては、濃度が５〜１０％程度
のフッ酸溶液が用いられる。

【００２１】このエッチングの時間等を適宜設定するこ
とによって、微小物収納部１２の深さが決定される。図
５は、第１の実施形態の変形例に係る微小物分割用基板
５０を示す平面図であり、図６は図５のVI−VI線に沿っ
た断面図である。この変形例は、請求項１から請求項
４、請求項６及び請求項７に対応する。

【００２２】これらの図に示すように、微小物分割用基
板５０には、互いに大きさの異なる微小物収納部５２，
…，５３，…，５４，…が多数整列して形成されてい
る。このように１つの微小物分割用基板５０に互いに大
きさの異なる微小物収納部５２，…，５３，…，５４，
…を多数設けることによって、１つの微小物分割用基板
５０で、大きさの互いに異なる他種類の細胞の切断を行
うことができるようになり、その作業効率が向上する。
尚、図５，図６中、５２Ａ，５３Ａ，５４Ａは凹部を、
５２Ｂ，５３Ｂ，５４Ｂは案内溝を各々示す。

【００２３】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について、図７，図８を用いて説明する。尚、
この第２の実施形態の微小物分割用基板６０も、その切
断作業時に前述した微小物切断装置１００のシャーレ３
０（図１）の底部に配置される。尚、この第２の実施形
態は、請求項１から請求項５、及び請求項７に対応す
る。

【００２４】この第２の実施形態の微小物分割用基板６
０も第１の実施形態の微小物分割用基板１０と同様に、
透明又は半透明のガラス板からなる。そして、その表面
には、図７，図８に示すように、細胞２０の大きさ（直
径）に応じた円柱状（直径１００μｍ程度）の凹部６２
Ａと、該凹部６２Ａに連通する案内溝６２Ｂ，６２Ｂ，
６２Ｃ，６２Ｃとからなる微小物収納部６２が形成され
ている。

【００２５】この場合、案内溝６２Ｂ，６２Ｂは前記凹
部６２Ａの中心を通過する直線Ｌ１１に沿って形成さ
れ、案内溝６２Ｃ，６２Ｃは前記凹部６２Ａの中心を通
過し、且つ、案内溝６２Ｂ，６２Ｂに対して直交する直
線Ｌ１２に沿って形成されている。このように案内溝６
２Ｂ，６２Ｂ、案内溝６２Ｃ，６２Ｃを、各々、一直線
上に形成し、且つ、これらを互いに直交させることによ
って、当該微小物分割用基板６０に載せられた細胞２０
を容易に４分割することができる。

【００２６】この細胞２０の４分割は、実際には、一方
の案内溝（例えば６２Ｂ，６２Ｂ）に沿ってカッタ１１
２を移動させて２分割した後、シャーレ３０が搭載され
たステージ（図示省略）を９０度回転させて、他方の案
内溝（６２Ｃ，６２Ｃ）を当該カッタ１１２の刃先の方
向に合わせ、その後、カッタ１１２を刃先方向に移動さ
せることにより行われる。

【００２７】尚、この第２の実施形態の凹部６２Ａ及び
案内溝６２Ｂ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｃの深さも、細胞
２０の直径の半分以下に形成される（図８）。又、凹部
６２Ａと案内溝６２Ｂ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｃは深さ
が同一となっている。この第２の実施形態の微小物分割
用基板６０の製造方法は、そのマスクに描かれたパター
ンが、第１の実施形態の微小物分割用基板１０の製造に
用いられるマスク４２と異なること以外は同様の手順で
製造される。従って、その製造方法の詳細な説明は省略
する。

【００２８】尚、上記した第１及び第２の実施形態で
は、微小物収納部（１２，５２，５３，５４，６２）の
凹部（１２Ａ，５２Ａ，５３Ａ，５４Ａ，６２Ａ）と案
内溝（１２Ｂ，１２Ｂ，５２Ｂ，５２Ｂ，５３Ｂ，５３
Ｂ，５４Ｂ，５４Ｂ，６２Ｂ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２
Ｃ）との深さを同一としたが、案内溝（１２Ｂ，１２
Ｂ，５２Ｂ，５２Ｂ，５３Ｂ，５３Ｂ，５４Ｂ，５４
Ｂ，６２Ｂ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｃ）の深さを凹部
（１２Ａ，５２Ａ，５３Ａ，５４Ａ，６２Ａ）より深く
形成してもよい。

【００２９】又、上記した第１及び第２の実施形態では
凹部（１２Ａ，５２Ａ，５３Ａ，５４Ａ，６２Ａ）を円
柱状に形成する例を示したが、切断対象の細胞の形状に
合わせて、例えば、半球状等他の形状に凹部（１２Ａ，
５２Ａ，５３Ａ，５４Ａ，６２Ａ）を形成してもよい。
又、上記した第１及び第２の実施形態では、微小物分割
用基板１０，５０，６０をフォトエッチャブルガラスを
用いた場合について説明したが、微細な凹部をその表面
に加工できるものであれば、他の材料を用いて形成でき
るのは勿論である。

【００３０】又、上記した第２の実施形態では凹部６２
Ａを横切る２本の直線に沿って案内溝６２Ｂ，６２Ｂ，
６２Ｃ，６２Ｃを形成する例をあげて説明したが、３以
上の直線に沿って、更に多くの案内溝を形成してもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１から請求
項４に記載の発明によれば、切断加工具が押し当てられ
たときに、切断対象の微小物が動かないようにすること
ができるので、精度の高い切断作業が可能になる。特に
細胞等の変形しやすいものを切断する場合、切断加工具
が押し当てられたときに凹部が微小物の変形を規制する
ので、変形量が小さくなり、精度の高い切断作業を行う
ことができる。

【００３２】又、請求項５に記載の発明によれば、互い
に直交する案内溝に沿って、切断加工具を移動させるだ
けで、当該微小物を精度よく４分割することができるよ
うになる。又、請求項６に記載の発明によれば、１の微
小物分割用基板で、大きさの異なる多種の微小物を、適
宜、精度よく切断することができる。又、請求項７に記
載の発明によれば、簡易な手法で、所望の形状の微細な
微小物収納部を形成することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の微小物分割用基板が適用される微小物
切断装置１００の全体構成図である。

【図２】第１の実施形態の微小物分割用基板１０の平面
図である。

【図３】図２のIII−III線に沿った微小物分割用基板１
０の平面図である。

【図４】微小物分割用基板１０の製造方法を説明するた
めの断面図である。

【図５】第１の実施形態の変形例に係る微小物分割用基
板５０の平面図である。

【図６】図５のVI−VI線に沿った微小物分割用基板５０
の平面図である。

【図７】第２の実施形態の微小物分割用基板６０の平面
図である。

【図８】図７のVIII−VIII線に沿った微小物分割用基板
６０の平面図である。

【図９】従来の細胞の切断作業の様子を示す側面図であ
る。

【図１０】従来の細胞の切断作業の様子を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

１０，５０，６０ 微小物分割用基板 １２，５２，５３，５４，６２ 微小物収納部 １２Ａ，５２Ａ，５３Ａ，５４Ａ，６２Ａ 凹部 １２Ｂ，５２Ｂ，５３Ｂ，５４Ｂ，６２Ｂ，６２Ｃ 案
内溝 ２０ 細胞 ４１ フォトエッチァブルガラス ４２ マスク １００ 微小物切断装置 １１２ カッタ １１０ マニピュレータ １２３ 顕微鏡

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明又は半透明の基板に、 微小物の大きさに応じた凹部と該凹部に連通する案内溝
   とからなる微小物収納部が形成されていることを特徴と
   する微小物分割用基板。
2. 【請求項２】 前記案内溝は、前記微小物を分割する際
   に用いられる切断加工具の刃先の移動方向に沿って形成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の微小物分
   割用基板。
3. 【請求項３】 前記切断加工具は、細胞の切断に用いら
   れるマニピュレータ用のカッタであることを特徴とする
   請求項２に記載の微小物分割用基板。
4. 【請求項４】 前記案内溝は、前記凹部を通過する直線
   に沿って形成されていることを特徴とする請求項１から
   請求項３の何れかに記載の微小物分割用基板。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の案内溝が、互いに直交
   するように２本形成されていることを特徴とする微小物
   分割用基板。
6. 【請求項６】 前記凹部の大きさ又は形状が互い異なる
   微小物収納部が、 少なくとも２以上同一の基板に形成されていることを特
   徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の微小物
   分割用基板。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項６に記載の微小物収
   納部を形成するに当たり、 フォトエッチァブルガラスを、前記凹部の平面形状及び
   前記案内溝の平面形状が描画されたマスクを用いて露光
   し、 露光部分を除去することを特徴とする微小物分割用基板
   の製造方法。