JPS60248163A - 微粒子取扱い装置及び細胞融合装置 - Google Patents

微粒子取扱い装置及び細胞融合装置

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JPS60248163A
JPS60248163A JP10455484A JP10455484A JPS60248163A JP S60248163 A JPS60248163 A JP S60248163A JP 10455484 A JP10455484 A JP 10455484A JP 10455484 A JP10455484 A JP 10455484A JP S60248163 A JPS60248163 A JP S60248163A
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JP
Japan
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electrode
cells
cell
electrodes
fine particles
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JP10455484A
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English (en)
Inventor
Hisashi Tsuruoka
鶴岡 久
Mitsuyoshi Yuasa
湯浅 光義
Masaki Takatsuji
高辻 正基
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M35/00Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
    • C12M35/02Electrical or electromagnetic means, e.g. for electroporation or for cell fusion

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  • Biochemistry (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の利用分野〕 本発明は、細胞や血球等の微粒子の高精度の位置決め、
移動停止制御の自動化に好適な微粒子取扱い方式に関す
るものである。
〔発明の背景〕
従来、細胞や血球の如き微粒子を一個一個個別にマニピ
ュ1ノートするのは顕微鏡下でのマイクロピペットに頼
っていた。たとえば、医療検査における赤血球、白血球
等の各種検査の操作がこれであり、細胞や血球を1個ず
つ取り出したり、移すときはマイクロピペットによる操
作に頼らなければならなかった。植物細胞をマニピュレ
ートする代表的な従来法は山田原2、「京大生物細胞生
産制御実駒センター」組織培養9 (11) 、 42
5−427、1983に記載されている。
このような手作業は能率が非常に悪く、初心者は細胞や
血球を傷つける可能性を有していた。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の微粒子取扱方式における上述の如
き問題を解消し、微粒子の位置の移動、停止等の精密操
作を高速かつ自動的に行なうことが可能な微粒子取扱装
置を提供することにある。
また本発明の別の目的は、異種の細胞の移動。
停止をそれぞれ自動的に行ない、雑種細胞を決められた
量だけ大量に形成できる細胞融合装置を提供することに
ある。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、対象となる微粒子が帯電、もしくは誘
電体であることを利用し、微粒子導路の対向する壁面に
複数個の電極を交互に配列し、これらの電極への電圧印
加により上記微粒子を対向する壁面間でジクザク状に泳
動せしめることに特徴がある。
また本発明の別の特徴は、上記した導路を2本設けて、
その一端を合流するように形成し、異種細胞をそれぞれ
の導路にそって泳動せしめ、合流点にて接触させて細胞
融合せしめる細胞融合装置にある。すなわち、従来の細
胞融合は、培養液中に遺伝的性質の異なったA、82種
の細胞を混合し、ポリエチレーグリコール等の融合剤を
添加して行なうものであったが、この方式では所望の雑
種細胞ABの他に同種細胞同士の融合AA、BBも生成
され、後の選抜処理に手作業を要する等の欠点を有して
いる。
これに対して、最近、雑種細胞のみを選択的に生成する
方法として、誘電電気泳動法(DEP)が提案されてい
る。この方法は、J、 Vienken etal、”
ll!1ectric Field−Induced 
Fusion : Electr。
−Hydrauric Procedure for 
Production ofHeterokaryon
 Ce1ls in High Yield”、Pla
nta。
Vol、 137. No、 1. pH〜13. J
anuary、 1982にあり、その原理を第1図に
て説明する。
電極1,2間の電界中に、まずBの細胞を入れ両極に2
分した後、Aの細胞を注入してBの細胞の先端に付着さ
せ、電気融合によりABの雑種細胞を生成する方法であ
る。この方法では雑種細胞は作れるが、細胞の注入時期
や、電気パルスの印加時期は顕微鏡下で熟練者の判断を
必要とする。
一方、上記した発明の構成によれば、2つの導路から異
性の細胞をそれぞれ自動的に順次合流点に送出すること
ができ、異種細胞を1対1に確実に接触させることがで
きるので、雑種細胞を所望の量だけ自動的に生成するこ
とができるのである。
(Jl!明の実施例〕 以下、本発明の詳細な説明した後、実施例を何面に基づ
いて詳細に説明する。
細胞は細胞膜の分子構造によって、通常、負に帯電して
いる。例えば、赤血球は一14mV、リンパ球は一11
mVに帯電している。従って電極間に上記帯電した細胞
を置き直流電圧をかけると。
細胞は正の電極に向かって移動する。これが細胞電気泳
動の原理であり1本発明はこの原理を応用したものであ
る。
第1図は細胞が負に帯電していることを利用した本発明
の一実施例である細胞取扱装置の要部を示す側断面図で
ある。図において11は取扱対象の細胞、12は緩衝液
、13は電極を示している。
細胞11ははじめllaの位置にあったとして、13b
の電極電位を13aより高くとることによって細胞は電
極13t+の方に移動し、llbの位置に至る。次に電
WA13 cの電位を電極13bよりも高くとることに
よって細胞は電極13cの方に移動する。以下型@13
d、13eの順に電位をあげていることにより細胞はl
lb→llc→lidと移動する。電4I 13 a 
t 13 c t 13 eと電極13b、13dは相
互に少しずれているので、細胞は移動過程で全体として
左から右へ移動したことになる。また電極の電位を制御
することによって特定の電極に対応した位置でトラップ
することもできる。
第2図では細胞が電極に接触しつつ移動しているが、電
極の電圧タイミングを適切にとれば、電極に接触せずに
左から右へ移動させることは可能である。この実施例で
は左がら右へ移動させると電極に与える電位は最後には
異常に高くなってしまうことが懸念されるが、細胞の移
動には慣性があるので十分短時間のうちに1!極電位を
シフトすればよい。
以上のように第2図では左から右へ細胞が移る例を説明
したが右から左へ移動する場合も同様に電極の電位を制
御すれば可能である。
次に微粒子が誘電体であることを利用した移動停止方式
を説明する。細胞は誘電率60〜80の誘電体であるか
ら、非イオン化した緩衝液の中では誘電体域とみなすこ
とができる。第3図にこの原理を説明する。電極21.
22の間に細胞23があり、緩衝液24の中で浮遊して
いる。電極21の面積は電極22の面積よりも大きくし
ている。今これらの電極間に交流電圧を印加すると、電
極面積の小さい電極22へ向って電界の強さの2乗値が
大きくなる。このため細胞23へは電極22へ向う誘電
泳動力が発生し、電極22に移動する。
第3図で説明した誘電泳動力を使って、誘電体粒子を第
2図と同じように移動させる方法を第4図で説明する。
細I!131は緩衝液32の中で位置として、はじめ3
1aにあったとする。スイッチ34S1,3482,3
483を閉じ、電極33al、33a2と電極33b1
の間に交流電圧をかけると電極面積の違いによって誘電
泳動力が発生し、ra胞は31bの位置に移動する1次
にスイッチ3433,3434,34S5を閉じ、33
al、33a2を開くことによって33bの位置から3
1. cの位置へ移動することができる。
同様に34S5,34S6,3387,33S8等のス
イッチを制御することにより細胞を31c→31d→3
3o 1へと移動させることができる。
以上の経過をタイムチャートで示すと第4図のようにな
る。斜線部は対応する横軸に示したスイッチを閉じるこ
とを意味し、ブランクはスイッチを開くことを意味する
。細胞位置は到達目標位置を示す。
以上第2図、第4図を使って帯電粒子、もしくは誘電体
粒子の一次元方向の移動方法について説明した。このよ
うな移動要素を利用すれば、第6図に示すように細胞5
1を電極を2次元状に配列した平板52の間で泳動せし
めることにより、細胞の2次元平面上の位置ぎめ、移動
停止制御が可能となる。
、また第2図、第4図に示した原理によって第7図に示
した構造を構成すれば、仕分は部分の電極61の電位、
もしくは電極面積を制御することにより、微粒子を任意
の方向に仕分けすることができる。このような仕分は要
素を使えば第8図に示したような細胞選抜装置、微粒子
選抜装置を構成することができる。71は細胞、微粒子
の特性測定装置であり、この結果により仕分はライン7
2に存在する電極の電位、もしくは電極面積を制御する
ことにより、希望する位置のストッカ73へ輸送するこ
とができる。
以上述べた如く、本発明によれば、対象となる微粒子が
正または負に帯電していること、もしくは微粒子が誘電
体であることを利用して、2枚の対向する平板上に複数
個の電極を配列し、相対する電極をずらすことによって
2枚の平板の間をジグザグ運動を行なわしめ、平面上に
存在する微粒子の位置の移動、停止等の精密操作を高速
かつ自動的に行なうことが可能な微粒子取扱い方式を実
現できるという顕著な効果を奏するものである。
次に第2図にて説明した原理を用いた細胞融合装置の実
施例につき第9図、第10図を用いて説明する。
第9図は本発明の一実施例である細胞融合装置の要部を
示す平面図である。導路91は矩形状の断面を有したパ
イプであり、その側面に電極92゜93.94,95が
交互に配列している。96に示す細胞Aは左方の入口よ
り入るが、まず電極92の電位が高くなっているので、
電極92へ吸着される。次に電極93の電位を32より
高くすることによって細胞番よ電極93へ移る。こうし
て電極94.95へと細胞を移すことができる。最後に
細胞Aは電極97へ吸着させておく。
導路98は導路91と電極97の付近で合流する。99
に示す細胞Bが導路38の左方より導入され、同様な電
極配置によって合流点の方へ移動する。
第10図は細胞A、Bが電極97,101へ付着してい
る状態を示す。細胞Bは細胞Aと接触状態にあると共に
電極101に吸着している。この状態で電極97,10
1の間で高電圧を印加するか、接触点にレーザ光を印加
すれば、細胞融合が起る。融合はいずれの場合も数m5
ec〜数m secの印加で十分であるから、細胞の流
れを遮断することなく、融合細胞は右方へ送り出すこと
ができる。
融合した細胞の径はもとの2種類の細胞の径の和よりも
小さくなるから1合流したあとの導路への移動に障害は
ない。
こうして導路91,98へ2種の細胞を連続的に送り込
み、電気泳動力によって融合電極37゜41へ移動する
ことにより、細胞融合を連続的に発生することができる
本実施例によれば、細胞融合による雑種細胞の生成を一
連の流れの中で大量かつ自動的に実施できる。しかも生
成する融合細胞の数は、送入したもとの細胞に等しいか
ら、あらかじめ欲しい数量の融合細胞を確実に入手する
ことができる。
〔発明の効果〕 以上述べた通り7本発明によれば、顕微鏡下でマイクロ
ピペットを操作するなどの手作業を行なうことなく、微
粒子の移動、停止などの精密操作を高速に行なうことが
できる。また、これを利用して異性細胞の融合の操作を
所望の数だけ確実に行なうことができ、とくに遺伝子工
学の分野にてその効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の細胞融合装置の例を示す図、第2図、第
3図、第4図は本発明の原理である細胞を電極間で移動
させている状態を示す断面図、第5図は第4図のスイッ
チの開閉制御を説明するタイムチャート、第6図、第7
図は本発明の一実施例を示す斜視図、第8図は他の実施
例である細胞選抜装置を示すブロック図、第9図、第1
0図は本発明の他の実施例である細胞融合装置の主要部
を示す図である。 11・・・細胞、12・・・緩衝液、13・・・電極、
34・・・スイッチ。 芽2 図 舅 3 図 −一一士千一一一一 第 4 図 第 5 目 第4 (2) 第 7 図 第2 図 2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、内部が液体で満たされ、帯電した微粒子もしくは誘
    電体を移動、停止させる導路を有し、該導路の相対向す
    る壁面に交互に複数の電極を備え、該電極への電圧印加
    により前記微粒子の移動、停止を制御することを特徴と
    する微粒子取扱い装置。 2、内部が液体で満たされ、互いに一端にて合流するよ
    うに形成されて2つの導路を備え、該導路にはそれぞれ
    相対向する壁面に交互に複数の電極を備え、該2つの導
    路の電極へ印加する電圧により生ずる電気泳動力によっ
    て2種の細胞を移動させて合流箇所にて接触せしめ、細
    胞融合を行なわしめることを特徴とする細胞融合装置。
JP10455484A 1984-05-25 1984-05-25 微粒子取扱い装置及び細胞融合装置 Pending JPS60248163A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6370165A (ja) * 1986-09-12 1988-03-30 Advance Co Ltd 流体集積素子
JPH01285184A (ja) * 1988-05-10 1989-11-16 Advance Co Ltd 微粒子取扱い装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6370165A (ja) * 1986-09-12 1988-03-30 Advance Co Ltd 流体集積素子
JPH01285184A (ja) * 1988-05-10 1989-11-16 Advance Co Ltd 微粒子取扱い装置
JP2756677B2 (ja) * 1988-05-10 1998-05-25 株式会社アドバンス 微粒子取扱い装置

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