JPS60251874A - 微粒子取扱い装置 - Google Patents

微粒子取扱い装置

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JPS60251874A
JPS60251874A JP10835884A JP10835884A JPS60251874A JP S60251874 A JPS60251874 A JP S60251874A JP 10835884 A JP10835884 A JP 10835884A JP 10835884 A JP10835884 A JP 10835884A JP S60251874 A JPS60251874 A JP S60251874A
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JP
Japan
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electrode
cells
cell
electrodes
surface area
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Pending
Application number
JP10835884A
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English (en)
Inventor
Hisashi Tsuruoka
鶴岡 久
Mitsuyoshi Yuasa
湯浅 光義
Masaki Takatsuji
高辻 正基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Biomedical Technology (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (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%式% 〔発明の背景〕 従来、細胞の如き微粒子を一個二個個別にマニビュレー
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、植物細胞育檜における細胞融合、細胞選抜
時の操作がこれであり、細胞を1個ずつ取出したり、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。
上述の如き状況を、細胞融合操作の場合を例に挙げて、
以下、詳細に説明する。植物の細胞融合では遺伝的性質
の異なったA、、82種類の細胞から雑種細胞ABを能
率的に作り出す必要がある。
融合剤としてポリエチレングリコール(pgG)が細胞
阻害の少ないものとして良く用いられる。
ところで、この場合、雑種細胞としてABのみを作り出
すだけではなく、同種細胞同士の融合AA、BBも生成
する。このため各種細胞の遺伝子マーカや、色素等の特
性を利用した選抜が行われている。しかし、これらの方
法は対象細胞が限定されヤいたシ成功例が限られていた
りして、−膜性がなく、また、前記雑種細胞の選抜はす
べて検鏡下での手作業で行うものであり、能率が非常に
悪いという問題がある。
これに対して、最近、雑種細胞のみを選抜的に生成する
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、U、 ZfrrfnermalHeJ
 al、 ”EIeclric Field−Medi
ated Ce1lFusion”、 J、 Biol
、 f)bys、 voLlo、 1982に詳述され
ているが、第1図に示す如く、電極1,2間の電界中に
・、まずAの細胞を入れ両極に2分した後、Bの細胞を
注入してAの細胞の先端に付着させ、眠気融合によりA
B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という別の
問題がある。
またこれとは別に、第2図に示す如<、A、 Bの細胞
を別々に金属板3.4の孔にセットし、両金属板を接触
させた状態で融合剤を流す方法も提案されているが、細
胞−を上記金属板の孔3,4にセットするのは顕微鏡下
での手作業であり、煩わしい作業である点では同じ問題
がある。
〔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、従来の微粒子取扱い装置における上述の
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うことが可能な微粒子取扱い
装置を提供するとと(ある。
〔発明の概要〕
本発明の要点は、対象となる微粒子が誘導体であること
を利用し、電極を平面上に配列した平板上に微粒子を置
き、上記電極の極板面積を制御して電界の勾配を作シ、
微粒子を泳動させるようにした点にある。
以下、本発明の詳細な説明した後、実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。
細胞は通常電解質イオンを含む水分が90%以上を占め
る誘導体で、相対誘電率はI KHz前後で約60〜8
0である。したがって電界Xの下で細胞には分極Pが誘
起される。細胞に働く力FはF = / (P、 V)
 XdV −・・・・・(1)で表わされる。dVは細
胞の体積要素である。Xを細胞を構成する物質の電気感
受率とするとP=XX ・旧・・(2) となり、(t)、 (2)から となる。これらの結果は、たとえば青水、永井編:電気
泳動法、広用書店、昭和53年4月に記載されている。
(3)式よシXが2乗の形で入るため交流を使った細胞
の泳動が可能となる。平板上の細胞を移動させるにはX
!のラプラシアンつまシ、×1の場所的勾配が必要にな
る。従って平面上に存在する細胞を移動するには、移動
方向に向って電界の勾配をつければよい。
第3図にこれを実現するための原理を述べる。
細胞31を左から右へ移動させる場合で説明する。
電極32.33を平面上に図のように配置し、左側の電
極32を右側の電極33よシも面積を大きくする。2つ
の電極間に交流電圧をかけると、右側の電極面積が小さ
いことから、左から右へ向って電界の勾配が発生できる
。これが細胞を左から右へ移動させる駆動力になる。同
様に右から左へ移動させるときは、右側の電極の面積を
大きく左側の電極の面積を小さくする。
以上説明したように細胞の移動制御は電極を平面上にア
レイ状に並べて、電極の面積と印加する交流電圧を制御
することによって行える。電極の面積を細胞の移動中に
行うことはできないので、1個の電極を複数の微小電極
の集合で構成しておき、微小電極の結線を変えることに
よシ実効的に電極面積を変化させる。
〔発明の実施例〕
第4図に本発明の実施例を示す。はじめA1にあった細
胞41が電極A1からA2を経て、A3に至らしめるも
のとする。電極AI (1=:l、2゜3)は2個の微
小電極の集合で構成されている。
交流電圧は図4に示すようにAl−A2.A2−A3の
間にかけることができるが、電極面積を制御するための
スイッチ81〜S6が存在する。これらのスイッチを図
5のタイムチャートに示すように制御する。
まず時間区間T1でスイッチ81,82.83を閉じる
ことによってA1の電極面積をA2の電極面積の2倍に
して、AI、A2の間に交流電圧をかけ細胞をA1から
A2へ移動させる。次に時間区間T2でスイッチ83,
84.85を閉じることによってA2の電極面積をA3
の電極面積を2倍にし、A2.A3の間に交流電圧をか
けA2からA3へ細胞を移動させる。こうして細胞を、
A1からA3まで移動することができる。
電極の配列と電極面積の制御を適当に選ぶことにより、
2次元子面上の複数の細胞を自由に移動停止できること
が明らかである。駆動電力に交流を使用していることか
ら、細胞の緩衝液が電界質であっても電極反応や気体発
生がない。
上述の如く構成される細胞取扱い装置を、雑種細胞だけ
を生成する細胞融合装置に応用する例を次に示す。第6
図は第4図、第5図において説明した電極を一次元的に
配列した細胞融合装置の斜視図であり、A、Bはそれぞ
れ細胞A、細胞Bを示している。また61.64はそれ
ぞれ細胞A。
細胞Bのストッカ、62.65は電極を一次元的に配列
した細胞A、細胞Bの配列ライン、63は該配列ライン
を構成する電極の電圧パターンを発生する電圧パターン
発生機能と、融合剤噴射器66による融合剤付与機能と
を制御する制御部を示している。
まず、上記制御部63の電極面積制御機能及び交流電圧
発生機能によってライン62に沿って一次元的に配列さ
れた電極によシ、ストッカ61に貯蔵されている細胞A
の集合を取出してライン62上に整列させる。次に細胞
Bの集合をストッカ64から取出し、ライン65に沿っ
て細胞Aに対向させて整列させる。細胞Aおよび細胞B
が対向して整列した後、上記制御部63の融合剤付与機
能によって融合剤噴射器66を図の左方向へ移動させ、
細胞A、細胞Bの接触点に融合剤を滴下する。滴下位置
は細胞A、細胞Bがトラップされている位置であり、予
め定めである位置であるので、上記滴下は自動的に行う
ことができる。
第7図は本発明の他の実施例を示す図であり、第4図、
第5図に示した細胞取扱い装置を細胞選抜装置に応用し
た例を示すものである。細胞選抜装置は細胞を種々の特
性に従って分類することを目的とする装置である。図に
おいて、71は細胞の集合を貯蔵するストッカ、72は
細胞の形、大きさ、色等の特性を測定する細胞特性測定
器、73は電極の面積制御および交流電圧発生機構、7
4は細胞仕分はライン、75は細胞の仕分は先ストッカ
を示している。なお図の太い矢印は細胞の移動を示し、
細い矢印は制御信号の流れを示している。
本実施例においては、まずストッカ71から細胞を抽出
し細胞特性測定器72にかける。この測定結果を電極面
積制御機能及び交流電圧発生機構73に送る。電極面積
制御機能及び交流電圧発生機構は上記測定結果に対応し
た細胞の仕分は先ストッカと、細胞を該ストッカに移動
させるための細胞仕分はラインとを選択し、ラインの電
極面積と駆動交流電圧を制御する。これにより各細胞が
それぞれ対応する仕分は先ストッカ75の中の特定のス
トッカに移送される。
〔発明の効果〕
以上述べた如く、本発明によれば、対象となる微粒子が
誘電体であることを利用して、電極を平面に配列した平
板上に微粒子を置き、上記電極の実効面積を変化させる
ことにより微粒子を泳動させ、交流を使用しているので
緩衝液の特性にかかわらず電極反応や気体発生がなく、
微粒子の位置の移動、停止等の精密操作を高速かつ自動
的に行うことが可能であるという顕著な効果を奏するも
のである。
また、上記微粒子取扱い装置を応用して、細胞選抜装置
、細胞融合装置を作成するに好適である。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は従来の細胞取扱い装置の例を示す断面
図、第3図、第4図は本発明の原理を示す断面図、第5
図は本発明における制御手順を説明するタイムチャート
、第6図は本発明の一実施例である細胞融合装置を示す
斜視図、第7図は本発明の他の実施例である細胞選抜装
置を示すブロック図である。 31・・・細胞、32.33・・・電極、81〜S6・
・・ス¥−51ロ VJ z 図 vJ 3 図 第 5 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、誘電体の微粒子の位置の移動、停止等の操作を行う
    微粒子取扱い装置において、複数の微小型5極の集合で
    構成される心、極を平面上に複数個配列し、微小電極の
    相互結合を制御して電極面積を変化する手段を設け、電
    極間に交流電圧を加えることによって前記平面上に置い
    た誘電体微粒子の位置の移動、停止等の操作を行うこと
    を特徴とする微粒子取扱い装置。
JP10835884A 1984-05-30 1984-05-30 微粒子取扱い装置 Pending JPS60251874A (ja)

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