JPS6039551A - 培養液中に存在している粒子或いは微細片を識別するための方法および装置 - Google Patents

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】 本発明は、培養液内に存在していて、電気的な回転磁場
の回転軸線に対して平行な回転軸線を中心にして回転す
る少くとも二つの粒子群或いは微細片群に所属する粒子
もしくは微細片、特に細胞、を識別するための方法に関
する。

雑誌「Ｚ、ＮａｔｖｒｆｏｒｓｃｈＪ　３７０．　９０
８〜９１５頁（１９８２）年所載のＷ、　Ｍ、　Ａｒｎ
０１ｄ　およびＵ、　Ｚ１ｍｍｅｒｍａｎｎ著の論文「
Ｒｏｔａｔｌｎｇ−Ｆ’１ｅ１ｄ−工ｎａｕｃｅａＲｏ
ｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｖｅｍｏｎｔ　ｏｆ
　ｔｈｓ　ＡｖａｎａＳａｔｌｖａ　（回転磁場によっ
て誘導される回転およびアベナ　スタテイバの測定）」
から、個々の細胞、ここでは細胞体を例えばそれぞれ９
０゜だけ位置ずれして設けられた四つの電極から発する
電気的な回転磁場内で回転させることが可能であること
が知られている。更に、成る細胞の種類の個々の細胞が
回転磁場の一定の周波数（いわゆる特性のある周波数）
にあって最大の回転速度におかれることが知られている
。

公知方法を適用した際、細胞−これに関して異なる特性
も有する回転周波数がその都度の最大回転速度にとって
識別基準となる−を、回転磁場の周波数を細胞群にとっ
て特性の周波数に調節することによって識別することが
可能である。その際異なる細胞はその異なる回転速度で
相互に識別可能である。

しかし、との方法にあっては、個々の場合異なる回転速
度を基として識別することは極めて困難である。したが
って習熟した目による観察によってしか違いを認め得な
い。

本発明の課題は、粒子の識別がその回転挙動に基いて上
記の識別方法に比して作業員にとって軽減され、かつ非
生物学的種類の粒子にも適用できるような冒頭に記載し
た様式の方法およびこの方法を実施するだめの装置を造
ることである。

上記の課題は本発明によル、粒子を変更可能な回転周波
数を持つ電気的な回転磁場の作用下におくこと、および
回転磁場の周波数を識別すべき粒子が異なる回転方向で
回転する周波数に調節することによって解決される。

本発明による方法は、粒子もしくは微細片および細胞が
電気的な回転磁場内で電気的な回転磁場と同じ回転方向
でのみならずその回転挙動を決定する特異な性質に応じ
て場合によっては電気的な回転磁場の回転方向とは反対
方向に指向している回転方向で回転することが可能であ
ると云うｉ認を基礎としている。

明らかなように、回転磁場の広範囲な周波数領域で、し
かも全周波数領域において回転磁場と同じ回転方向では
回転しない多数の粒子、例えばサツカロミセスセレビイ
シアエ（ｍａ９３）が存在している。この回転挙動、即
ち異なる回転方向を持つ領域の位置が粒子の特異な性質
に依存しているので、簡単な方法で例えば上記の様式の
異る回転挙動を持つ二つの群の粒子もしくは微細片相互
を識別することが可能である。

この目的のためには、回転磁場の回転周波数を識別すべ
き粒子がそれぞれ相反する回転方向で回転するように変
えさえすればよい。

不発１男による方法は技術分野において広く適用できる
。例えば粉末の粒子を識別することを主題としている分
野、および光学的方法、例えば顕微鏡下での識別では不
十分な分野に適用できる。例えば、ＢａＴ１０３−粒子
をＢａＴ１０１を造る方法上同様に存在しているＴＩＯ
，−粒子から識別し、供給量におけるＴ　１０！−粒子
のチによる割合を評価するような作業妃とって重要であ
る。このこと、ＢａＴｉＯ３−粒子が電気的な磁場の作
用下忙広い周波数領域でＴＩＯ，−粒子とは異なる回転
方向で回転することから、容易に行うことが可能である
。

生物学上、薬学上および医学上の分野にあっては、細胞
相互を識別することは重要である。

例えば、植物細胞、酵母細胞およびバクテリヤのように
細胞が細胞壁を有している場合、また細胞が同じ大きさ
にあって細胞は通常の違りがあることは明瞭でも顕微鏡
下での識別は不可能でちる。即ち、例えば細胞壁を有し
ている同種類の細胞は、その膜が検出薬、例えば重金属
のような環境汚染物等によって阻害されている場合でも
顕微鏡下での識別は不可能である。細胞が膜内で少々か
らず損傷されている場合、損傷された細胞は一一定の周
波数の領域内で一損傷されていない細胞の回転方向とは
反対の回転方向での回転によシ異なる。したがって損傷
をとおむつだ細胞はその異なる回転挙動によシ損傷をこ
おむっていない細胞から識別できる。

また例えば同種類の生きている細胞を死んでいる細胞か
らそれらの回転挙動によシ識別することも可能である。

粒子の回転挙動は、成る種類の細胞にあって認められる
ように、他のパラメータ、即ち粒子の環境条件、この粒
子が存在している培養液の導電性および培養液の温度に
依存しはするが、識別測定にとっては同じ環境条件にお
ける識別すべき粒子の異なる回転挙動がのみが重要であ
るに過ぎない。

培養液の導電率−適当なのは５〜５００μｓ／α、特に
５〜５０μＢ／ｃｍの領域にあるーは、しだがって粒子
自体の識別にとって二の次の意味しか持たない。識別す
べき細胞にあって、培養液の温度は先ず第一に、細胞機
能が損傷を受けることがなく、また細胞が損傷されるこ
とがないと云う基準に従って調節される。

本発明による方法を実施するには以下に述べる装置が適
している。即ち、自己の間に細胞を有している室（Ｋ）
或いは容器のための中間空間を形成しているか或いは細
胞を収容するだめの室内に突出している少くとも三つの
電極が、室空間もしくは室容器空間が電極から出発する
電気的な回転磁場の作用下にあるように設けられている
こと、および変更し得る回転周波数と持った回転磁場を
形成するだめの電極に接続可能な装置を備えていること
を特徴とする装置が適している。

この場合、回転磁場の強度も変更可能であるのが有利で
ある。この強度は、室内において約１〜１０００　Ｖ　
／　ｔｓの電気的な界磁力が達せられるような領域内に
存在していなければならない。周波数領域はＩ　ＭＥ　
と１ＧＨｚ間の領域に存在していなければならない。し
かし、多くの適用例からして、Ｉ　Ｈｇ５〜５００　ｋ
Ｈ２の領域で十分である。

本発明による方法を実施する際、処理すべき細胞のため
の電気的な破壊電圧以下にある強度が選択される。

更に回転磁場を形成する電気的な電圧が正弦形であるの
が有利である。しかし、回転磁場を方形の電圧によって
、或いはパルス状に与えられる電圧で、或いは他の形状
の電圧によって発生させることも容易に可能である。

以下に添付図に図示した実施形につき本発明を詳説する
。

第１図に図示した装置には四つの電極が設けられている
。これらの四つの電極は非導電性の材料から成る図示し
ていない基板上に、これらの電極が細胞を収容するため
に設けられた室にの側壁を形成するように設けられてい
る。これらの電極は室の角隅においては互いに、基板に
あっては電気絶縁された貼付は手段で貼合されている。

電極の長さ、したがって室の側壁の長さは１ｍ１電極の
高さは０２咽である。正方形の上方が開いている室には
したがって１ｍの側面寸法と０．２　ａｍの高さを有し
ている。白金箔から成る電極は第２図から見られる順序
で、ジェネレータＧの増幅器Ｖと結合されている。増幅
器から出た電圧は一同様に第１図から見られるように−
それぞれ９０°相ずれしており、これによシ室内に電気
的な回転磁場が生じる。

例１ 非生物学的粒子の訣別 Ｂ　ａＴ　１０ＨとＴ　ｉ　Ｏｇから成る粒子混合物（
粒子の平均粒径は２μｍ）を蒸溜した水で５度洗い、次
いで痕跡量のＮａＣ！ｔに４電率２．６μＳ　７ｃｍ　
、温度２０℃）を含む水に入れた。

この粒子混合物を含む溶液の約１０μｔ　を回転室内に
装入した。

粒子は５〜１５０　ｋＨｚの周波数領域内でその回転方
向が異ることによシ識別できた。Ｂ　ａ　Ｔ　１０３−
粒子は電気的な回転磁場と共に回転するが、Ｔ　Ｉ’ｏ
、−粒子は電気的な磁場の回転方向に対して反対方向で
回転する。

ＢａＴ　Ｉ　ＯＢは２０００の誘電定数を、これに反し
てＴＩＯ，は約１００の誘電定数を持つことが認められ
た。

例、２ 非生物学的粒子の識別 例１に相応してＢａＴ　Ｉ　ＯＨ−粒子とＴ１０．−粒
子の混合物を検査した。

この混合物を含んでいる溶液の導電率はａ２μＢ　７ｃ
ｍであった。

粒子は１０〜３００　ｋＨｚの周波数領域でそれぞれ相
反する回転方向で回転する。

例３ 生きた酵母細胞と死んだ酵母細胞との識別サツカロミセ
ス　セレビイシアエ（菌株９１の細胞を培養液から蒸溜
した水に入れた。酵母細胞の一部を５分間８５℃に加熱
した。引続きこれを遠心分離し、洗った。

加熱された酵母細胞のフラクションを未処理の酵母細胞
と混合した。顕微鏡下では相違を識別できなかった。

混合物を導電率２μＢ　７ｃｍ　、温度２０℃の容液内
に入れた。

細胞混合物を含む溶液約１０１１１　を回転室内に装入
した。

細胞は広い周波数領域で、即ち約１００　ｋＨｉにあっ
ても異った回転方向で回転した。この場合、生きている
細胞は電気的な回転磁場の回転方向とは反対方向に、死
んでいる細胞は電気的な回転磁場の回転方向と同一方向
に回転した。

例４ 検査薬で損傷された細胞の損傷されていない細胞からの
識別 蒸溜した水から成る出発溶液中にサツカロミセス　セレ
ビイシアエ（菌株９３）の細胞を入れた。この溶液の一
部分を一時間に、０．９％ＨＤＴＡＢ　（ヘキサデシル
トリメチルアンモニウムプロミド）を含む溶液中に入れ
た。其後細胞を遠心分離し、回度蒸溜水で洗った。

処理した細胞と未処理の細胞から成る混合物（溶液の導
電率は２μＳ　７ｃｍ　、温度は２０℃である）を造っ
た。細胞は顕微鏡下では識別できなかった。

回転室内での試験で両細胞群の回転挙動が異ることが解
った。

２０　Ｈｚ　でもう細胞は識別できた。と云うのは損傷
されていない細胞は回転磁場と同方向で、損傷された細
胞は反対方向に回転しているからである。

４０　Ｈｚ　にあっては、細胞は異った回転方向で回転
１７、この場合損傷された細胞は回転磁場と同一方向で
、損傷されていない細胞は回転磁場と異る方向で回転す
る。

例５ 環境汚染物で損傷された細胞の損傷されていない細胞か
らの識別 例４に記載した出発溶液から細胞の一部分を１００　ｐ
ｐｍ　Ｈｆ（３１，を含んでいる溶液中に入れた。

細胞を遠心分離し、回度洗った後、再び処理した細胞と
処理しない細胞との混合物を造った。

この混合物を含んでいる溶液の導電率は２μＳ／倒、温
度は２０℃であった。

混合物中に存在している細胞は顕微鏡下で識別できなか
った。

回転室内での試験の結果、両細胞群の回転挙動が異るこ
とが解った。

２０　Ｈｇ　でもう細胞は識別された。なぜなら、損傷
されていない細胞は回転磁場と一緒に回転し、損傷した
細胞は回転しないからである。

５０　ｋＨｚでは、細胞は異った回転方向で回転し、こ
の場合損傷された細胞は回転磁場と等しい方向で、損傷
されない細胞は回転磁場と反対方向に転回した。

例６ 異った種類の二つの酵母細胞の識別 サツカロミセス　セレビシアエ（菌株９５）とハンゼニ
ュラ■（未知の種）の混合物を造った。顕微鏡下では両
細胞群相互の判別は困難であった。

細胞混合物を蒸溜水（導電率２μＳ　／ｌｓ　、温度２
０℃）に入れた。

細胞はその回転挙動によって相互に識別できた。３０　
ｋｅｙｓでサツカロミセス　セレビイシアエ（菌株９３
）の細胞は電気的な回転磁場の回転方向と反対方向に回
転し、これに対してハンゼニュラ■細胞はゆっくりと電
気的な回転磁場の回転方向で回転した。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による方法を実施するための回転磁場の
図、 第２図は本発明による装置の回転磁場のためのジェネレ
ータと増幅器の接続図。 図中符号は Ｋ・・・室 代理人　江　崎　光　好 代理人　江　崎　光　史 ２１５１図　第２高 第１頁の続き ＠発明者　ウルリツヒ・ツイムメ　ドイツ連邦プルマン
　ガイベルク、 旬和国、ヒュルトゲンウアルトーガイ、イム−１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、培養液内に存在して−て、電気的な回転磁場の回転
   軸線に対して平行な回転軸線を中心にして回転する少く
   とも二つの粒子群或いは微細片群に所属する粒子もしく
   は微細片、特に細胞、を識別するための方法において、
   粒子を変更可能々回転周波数を持つ電気的な回転磁場の
   作用下におくこと、および回転磁場の周波数を識別すべ
   き粒子が異なる回転方向で回転する周波数に調節するこ
   とを特徴とする上記方法。 ２、培養液内に存在していて、電気的な回転磁場の回転
   軸線に対して平行な回転軸線を中心にして回転する少く
   とも二つの粒子群或いは微細片群に所属する粒子もしく
   は微細片、特に細胞、を識別するだめの方法を実施する
   装置において、自己の間に細胞を有している室（Ｋ）或
   いは容器のための中空空間を形成しているか或いは細胞
   を収容するための室内に突出している少くとも三つの電
   極が、室空間もしくは室容器空間が電極から出発する電
   気的な回転磁場の作用下にあるように設けられているこ
   と、および変更し得る回転周波数と持った回転磁場を形
   成するための電極に接続可能な装置を備えていることを
   特徴とする、上記装置。 ３、回転磁場の強度が変更可能である、前記特許請求の
   範囲第２項に記載の装置。 ４、回転磁場を形成する電圧が正弦形である、前記特許
   請求の範囲第１項或いは第２項に記載の装置。