JPWO2018207454A1 - 対象物操作装置、及び対象物操作方法 - Google Patents
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Abstract
対象物操作装置は、液体と対象物とを収容するチャンバと、チャンバ内に収容される対象物をチャンバ内で移動させる対象移動部と、チャンバ内の液体が流れたときに、液体の流れによらず対象物を保持するための保持機構とを備える。
Description
本発明は、対象物操作装置、及び対象物操作方法に関するものである。
本願は、2017年5月12日に出願された米国仮出願第62/505,141号に基づく優先権を主張し、それらをここに援用する。
粒子または細胞などの対象物の操作を実行する装置である対象物操作装置が知られている。ここで粒子または細胞とは、例えば、100マイクロメートル程度以下の直径を有する粒子または細胞である。対象物の操作を実行する装置の方式には、電極アレイを用いた方式(例えば、特許文献1参照)や、パターン光を照射し照射箇所で電場が発生する方式(例えば、特許文献2参照)がある。
対象物操作装置において、操作を実行する対象である対象物を観察することができる装置がある。対象物を観察することができる対象物操作装置では、対象物が観察された画像である観察画像を観察することにより対象物を区別することができるため、観察画像から選別対象の対象物を選択することが可能である。例えば、細胞を観察することができる対象物操作装置では、顕微鏡イメージングによる観察画像から選別対象の細胞を選択することが可能である。
本発明の第1の態様によると、液体と対象物とを収容するチャンバと、チャンバ内に収容される対象物をチャンバ内で移動させる対象移動部と、チャンバ内の液体が流れたときに、液体の流れによらず対象物を保持するための保持機構とを備える、対象物操作装置である。
本発明の第2の態様によると、液体と対象物とを収容するチャンバ内に収容される対象物をチャンバ内で移動させることと、
チャンバ内の液体が流れたときに、液体の流れによらず移動させることにおいて移動させられた対象物を保持することとを有する、対象物操作方法である。
チャンバ内の液体が流れたときに、液体の流れによらず移動させることにおいて移動させられた対象物を保持することとを有する、対象物操作方法である。
本発明の第3の態様によると、液体と対象物とを収容するチャンバ内に収容される対象物を選択することと、
チャンバ内の液体が流れたときに、液体の流れによらず選択することにおいて選択された対象物を保持することとを有する、対象物操作方法である。
チャンバ内の液体が流れたときに、液体の流れによらず選択することにおいて選択された対象物を保持することとを有する、対象物操作方法である。
[第1実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態による対象物操作装置1の構成の一例を示す斜視図である。また、図2は、本実施形態による対象物操作装置1の構成の一例を示す断面図である。対象物操作装置1は、対象物を操作する装置である。
以下の説明では、対象物が細胞である場合について説明するが、対象物は粒子であってもよい。
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態による対象物操作装置1の構成の一例を示す斜視図である。また、図2は、本実施形態による対象物操作装置1の構成の一例を示す断面図である。対象物操作装置1は、対象物を操作する装置である。
以下の説明では、対象物が細胞である場合について説明するが、対象物は粒子であってもよい。
対象物操作装置1は、細胞・水投入口2と、チャンバ3と、細胞・水回収口4と、制御部5と、細胞操作部6と、隔離部7と、カメラ8と、光照射部9とを備える。
細胞・水投入口2は、チャンバ3に接続される。細胞・水投入口2は、液体Wをチャンバ3に供給する供給部である。つまり、チャンバ3は、液体Wをチャンバ3に供給する供給部を有する。液体Wとは、例えば、水や緩衝液である。本実施形態では、液体Wは、一例として、緩衝液である。この緩衝液の電気伝導率は、例えば、10mS/mである。
また、細胞・水投入口2は、細胞をチャンバ3に供給する。
細胞・水投入口2は、チャンバ3に接続される。細胞・水投入口2は、液体Wをチャンバ3に供給する供給部である。つまり、チャンバ3は、液体Wをチャンバ3に供給する供給部を有する。液体Wとは、例えば、水や緩衝液である。本実施形態では、液体Wは、一例として、緩衝液である。この緩衝液の電気伝導率は、例えば、10mS/mである。
また、細胞・水投入口2は、細胞をチャンバ3に供給する。
チャンバ3は、細胞・水投入口2から供給された液体Wが満たされている。チャンバ3では、満たされた液体W内に細胞が配置されている。つまり、チャンバ3は、液体と対象物とを収容する。図1に示す例では、液体W内に細胞C1及び細胞C2が配置されている。ここで細胞C1は、選別対象の細胞の一例であり、細胞C2は、選別対象でない細胞の一例である。
なお、本実施形態では、選別対象の細胞と、選別対象でない細胞とがそれぞれ1個である場合について説明するが、チャンバ3に配置される細胞の数はこれに限らない。チャンバ3に配置される細胞の数は2個以上であってよく、対象物操作装置1は、チャンバ3に配置される細胞のうち複数の細胞を同時に選別対象として操作することができる。
なお、本実施形態では、選別対象の細胞と、選別対象でない細胞とがそれぞれ1個である場合について説明するが、チャンバ3に配置される細胞の数はこれに限らない。チャンバ3に配置される細胞の数は2個以上であってよく、対象物操作装置1は、チャンバ3に配置される細胞のうち複数の細胞を同時に選別対象として操作することができる。
細胞・水回収口4は、チャンバ3に接続される。細胞・水回収口4は、チャンバ3で発生する液体Wの流れによりチャンバ3内から排出される液体Wを回収することができる。細胞・水回収口4は、チャンバ内3で発生する液体Wの流れにより、チャンバ内3の隔離部7に隔離される細胞を除く細胞を排出することができる。細胞・水回収口4は、チャンバ内3で発生する液体Wの流れにより液圧が変化する場合に、細胞・水回収口4は、隔離部7に隔離される細胞を除く細胞をチャンバ3内の液圧の変化により排出する排出部である。ここでチャンバ3内の液体Wの流れは、例えば、細胞・水投入口2から液体Wが供給されることによって生じる。
制御部5は、対象物操作装置1を制御する。制御部5は、細胞操作部6、細胞・水投入口2、細胞・水回収口4の制御により、対象物操作装置1を制御する。
制御部5は、対象物操作装置1を制御する。制御部5は、細胞操作部6、細胞・水投入口2、細胞・水回収口4の制御により、対象物操作装置1を制御する。
細胞操作部6は、チャンバ3内に収容される細胞を移動させる。細胞操作部6とは、チャンバ3内に収容される対象物を移動させる対象移動部の一例である。ここで細胞操作部6は、チャンバ3内に収容される細胞の周囲への光の照射により発生する電場によって、チャンバ3内に収容される細胞を移動させる。つまり、細胞操作部6は、チャンバ3内に収容される対象物をチャンバ3内で移動させる。細胞操作部6は、チャンバ3内に収容される対象物の周囲への光の照射により発生する電場によって、チャンバ3内に収容される対象物を移動させる。つまり、細胞操作部6は、対象物の周囲に発生させられる電場Eにより、対象物を移動させる。
細胞操作部6は、第1電極60と、第2電極61と、AC電圧源62とを備える。AC電圧源62は、第1電極60と第2電極61との間に設けられ、第1電極60と第2電極61との間に交流電圧を印加する。つまり、細胞操作部6は、電圧が印加される第1電極と第2電極とを備える。
隔離部7は、チャンバ3内に配置され、細胞操作部6により移動された細胞を隔離する。隔離部7は、細胞操作部6により移動された対象物を隔離する。隔離部7は、チャンバ3内に発生する液体Wの流れから対象物を隔離することができる。隔離部7に細胞が配置されると、配置される細胞の少なくとも一部を後述する壁により囲うことが可能である。隔離部7は、隔離部7−1〜隔離部7−5を備える。隔離部7−1〜隔離部7−5の形状は、一例として三角柱である。
隔離部7−4と隔離部7−5との間には、隔離部7−4の第1壁70と、隔離部7−5の第2壁71とにより入口72が形成される。ここで第1壁70は、三角柱の形状である隔離部7−4の側面の1つであり、第2壁71は、三角柱の形状である隔離部7−5の側面の1つである。第1壁70の壁面と第2壁71の壁面とは非平行であり、第1壁70の壁面と第2壁71の壁面との間の距離は、X軸方向に沿って広がるように形成される。細胞操作部6により移動される細胞C1は、入口72から隔離部7に侵入する。
このように、対象物操作装置1では、対象物を囲う壁には第1壁70と第2壁71とを有し、第1壁70と第2壁71は入口72を形成し、対象移動部(細胞操作部6)により移動させられる対象物は、入口72を通って第1壁70と第2壁71とに囲まれる。ここで隔離部7の第1壁70の壁面と第2壁71の壁面とは非平行である。ここで第1壁70の壁面と第2壁71の壁面とは向かい合っている。
このように、対象物操作装置1では、対象物を囲う壁には第1壁70と第2壁71とを有し、第1壁70と第2壁71は入口72を形成し、対象移動部(細胞操作部6)により移動させられる対象物は、入口72を通って第1壁70と第2壁71とに囲まれる。ここで隔離部7の第1壁70の壁面と第2壁71の壁面とは非平行である。ここで第1壁70の壁面と第2壁71の壁面とは向かい合っている。
カメラ8は、チャンバ3内の細胞C1を観察する。カメラ8による観察により選別対象の細胞C1のチャンバ3内の位置が特定され、上述したように光ELの照射位置が決定される。
光照射部9は、細胞操作部6による操作のための電場Eを発生するための光ELを細胞操作部6に照射する。
光照射部9は、細胞操作部6による操作のための電場Eを発生するための光ELを細胞操作部6に照射する。
ここで図3を参照し、細胞操作部6がチャンバ3内の細胞C1を移動させる方法について説明する。
図3は、本実施形態の細胞操作部6が細胞C1を移動させる方法の一例を示す図である。
細胞操作部6は、光電子ピンセット(OET:Optoelectronic tweezer)を用いて細胞を移動させる。ここでOETは、光ビームを用いて第1電極60の第2電極61に対する電位を変化させ、この電位の変化により発生した不均一な電場による誘電泳動(DEP:Dielectrophoresis)により、細胞を移動させる技術である。DEPは、細胞生物学及びコロイド科学の分野において細胞を操作するための技術として知られる。DEPでは、細胞を不均一な電場にさらすことにより、細胞の動きを制御する。
以下では、第1電極60と第2電極61との間に発生する電場の発生の方式について説明する。
図3は、本実施形態の細胞操作部6が細胞C1を移動させる方法の一例を示す図である。
細胞操作部6は、光電子ピンセット(OET:Optoelectronic tweezer)を用いて細胞を移動させる。ここでOETは、光ビームを用いて第1電極60の第2電極61に対する電位を変化させ、この電位の変化により発生した不均一な電場による誘電泳動(DEP:Dielectrophoresis)により、細胞を移動させる技術である。DEPは、細胞生物学及びコロイド科学の分野において細胞を操作するための技術として知られる。DEPでは、細胞を不均一な電場にさらすことにより、細胞の動きを制御する。
以下では、第1電極60と第2電極61との間に発生する電場の発生の方式について説明する。
第1電極60は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)ガラス600及び光電性層601を備える。第1電極60は、光電性層601を上部層の表面に備える。ここで光電性層601は、例えば、非晶質シリコンである。
第2電極61は、透明電極である。ここで透明電極とは、例えば、ITOガラスである。
第2電極61は、透明電極である。ここで透明電極とは、例えば、ITOガラスである。
上記OETには、単一のAC電圧源62によってバイアスがかけられている。光ELの照明がない場合、上記電圧のほとんどは、そのインピーダンスが液体Wよりもかなり高いため、第1電極60の光電性層601に亘って降下する。
光照射部9は、光ELを第2電極61の側から第1電極60の表面にに照射する。ここで第2電極61を通過した光ELが第1電極60の表面に照射される。光ELが照射された第1電極60の表面の領域である光照射領域VEと、第2電極61との間に不均一な電場Eが発生する。つまり、光照射部9により照射された光照射領域VEと第2電極61との間に電場Eが発生する。したがって、対象物操作装置1では、対象物の周囲に光照射することで、電場Eを発生させる。ここで光照明の下では、光電性層601の伝導率は、上記照明が桁違いの大きさで当たる光照射領域VE内で増加し、電圧降下を液体Wへシフトする。光電性層601の光ELが照射された領域である光照射領域VEは、光ELが照射される場合に電極として機能する。つまり、光照射領域VEは仮想電極である。
このように第2電極61は透明電極であり、透明電極を通過した光ELが光照射領域VEに照射される。
このように第2電極61は透明電極であり、透明電極を通過した光ELが光照射領域VEに照射される。
その結果生じるDEP力は、選別対象である細胞C1を移動させる。上記DEP力は、印加されるAC信号の周波数によって制御され、正または負とすることができる。負のDEP力は、高電場領域から細胞を反発させる。一方、正のDEP力は、複数の細胞を引き付ける傾向がある。
本実施形態では、AC電圧源62は、一例として、100kHzの周波数で約10Vppのピークピーク電圧のAC電圧を、第1電極60及び第2電極61に印加する。
本実施形態では、AC電圧源62は、一例として、100kHzの周波数で約10Vppのピークピーク電圧のAC電圧を、第1電極60及び第2電極61に印加する。
細胞操作部6は、細胞C1を囲むように光ELを照射し、この照射位置を移動させることにより細胞C1を移動させることができる。ここで第1電極60と第2電極61との間には液体Wが満たされており、満たされた液体W内に細胞C1が配置されている。満たされた液体Wは、光ELの照射により発生する電場を第1電極60と第2電極61との間に配置することが可能である。
図3に示す例では、細胞C1が正のDEP力により光の壁に引きつけられている。
図3に示す例では、細胞C1が正のDEP力により光の壁に引きつけられている。
なお、本実施形態では、細胞操作部6が複数の粒子を引き付ける正のDEP力を用いる一例について説明するが、これに限らない。細胞操作部6は、負のDEP力を用いてもよい。
ここで図4を参照し、細胞操作部6が負のDEP力を用いる場合の一例について説明する。
ここで図4を参照し、細胞操作部6が負のDEP力を用いる場合の一例について説明する。
図4は、本実施形態の細胞操作部6が細胞C1を移動させる方法の一例を示す図である。細胞Ca1〜細胞Ca3は、負のDEP力により高電場領域から反発している。負のDEP力は、単一の細胞を捕獲するためのケージに好ましく、上記ケージは、細胞の周囲の光の壁によって容易に形成することができる。
なお、図4に示す例と、図3に示す例とでは、Z軸方向において光ELを照射する向きが異なっている。図3に示す例では、光ELは第2電極61の側から照射され、第2電極61を通過した光ELが第1電極60の表面に照射される。一方、図4に示す例では、光ELは第1電極60の側から照射され、第1電極60を通過した光ELが第1電極60の表面に照射される。光ELを第1電極60の側から照射するか、第2電極61の側から照射するかは、第1電極60、第2電極61、及び液体Wの透過率、電気伝導率などに応じて変更されてよい。
細胞操作部6が用いるOETでは、光ビームを用いて、第1電極60の光伝導性面上でDEP力を扱う。OETは、第1電極60の光伝導性面上に仮想電極パターンを光学的に形成する。第1電極60の光伝導性面上に仮想電極パターンは、第1電極60の光伝導性面上に光照射領域VEの形状である。仮想電極のサイズは、光スポットサイズにより、カメラ8の対物レンズの回折限界まで連続的に変化させることができる。
第1電極60の光伝導性面の光電子ゲインのため、OETに必要とされる光パワー密度は、従来の光ピンセットの所要光パワーよりも5桁低い。このため、細胞操作部6は、細胞を操作するために、インコヒーレント光源を用いたデジタル光投影を用いることができる。細胞操作部6は、複数の微小粒子(細胞)を複数の仮想微小流体チャネル内に閉じ込める、 “光の壁(light walls)”を用いる。
非晶質シリコンは、約0.01μS/m〜1μS/mの暗伝導度を有する。従って、暗い状況で、非晶質シリコンは、10mS/mの伝導率を有する液体Wよりもかなり低い伝導率を有し、光電性層601に亘って印加する電圧の大部分の降下をもたらす。光電性層601上に集束された入射光は、電圧の大部分がチャンバ3内の液体Wに亘って降下するため、電気伝導率を実質的に増加させ、光照射領域VEを囲む電場Eを形成する。このようにして、細胞操作部6に入射する光は、誘電泳動のための仮想電極をパターン化することができる。
ここで図5を参照し、光ELの照射位置の決め方について説明する。
図5は、本実施形態のマイクロビジョンをベースとする自動光操作システムSの一例を示す図である。自動光操作システムSでは、マイクロビジョンをベースとするパターン認識と、微細粒子を処理するOET装置D4とが一体化されている。自動光操作システムSは、ランダムに分散した細胞の位置及びサイズを自動的に認識し、選択対象の細胞C1を捕捉して輸送するための直接イメージパターンを生成して、細胞C1の移動経路を計算する。自動光操作システムSでは、多数の細胞を並行して捕捉し、輸送し、かつ集合させるというクローズループ制御が可能である。
図5は、本実施形態のマイクロビジョンをベースとする自動光操作システムSの一例を示す図である。自動光操作システムSでは、マイクロビジョンをベースとするパターン認識と、微細粒子を処理するOET装置D4とが一体化されている。自動光操作システムSは、ランダムに分散した細胞の位置及びサイズを自動的に認識し、選択対象の細胞C1を捕捉して輸送するための直接イメージパターンを生成して、細胞C1の移動経路を計算する。自動光操作システムSでは、多数の細胞を並行して捕捉し、輸送し、かつ集合させるというクローズループ制御が可能である。
自動光操作システムSでは、OET装置D4とプログラム可能なデジタルマイクロミラーデバイスディスプレイ(DMD:Digital Mirror Device)マイクロディスプレイD1とを一体化することにより、1.3mm×1mmの有効領域上に、80万画素の仮想電極を生成することができる。各仮想電極は、多数の細胞の並行操作に対して、個別に制御可能である。この自動マイクロビジョン分析技術と強力な光学マニピュレータとを結合することにより、自動光操作システムSでは、機能性が著しく向上され、かつ細胞の操作のための処理時間が低減される。
自動光操作システムSは、顕微鏡イメージング手段と、細胞の特性及び位置を記録するメカニズムとを含むOET装置D4によって構成されている。
細胞の動きは、光源D2から生成されてDMDマイクロディスプレイD1から反射された光ELを、対物レンズD3を介してOET装置D4上に投影することにより制御される。上記光学パターンは、イメージ分析とパターン認識アルゴリズムとを組み合わせた顕微鏡イメージング手段によって記録された細胞の位置及び特性に応じて生成される。上記イメージは、レンズD5を通してCCDイメージャD6に集められ、上記データは、生成される光のパターンを制御するように処理される。上記顕微鏡イメージは、イメージ分析回路および/またはルーチンS1内において分析される。次いで、上記イメージデータは、パターン認識回路および/またはルーチンS2を用いて処理される。実際のパターンの認識は、その用途の所望の目的に関して実行され、そこから後のパターンが、パターン生成回路および/またはルーチンS3によって生成される。上記パターンは、プログラム可能なDMDマイクロディスプレイD1の動作を制御するように、DMD回路および/またはルーチンS4によって変換される。
細胞の動きは、光源D2から生成されてDMDマイクロディスプレイD1から反射された光ELを、対物レンズD3を介してOET装置D4上に投影することにより制御される。上記光学パターンは、イメージ分析とパターン認識アルゴリズムとを組み合わせた顕微鏡イメージング手段によって記録された細胞の位置及び特性に応じて生成される。上記イメージは、レンズD5を通してCCDイメージャD6に集められ、上記データは、生成される光のパターンを制御するように処理される。上記顕微鏡イメージは、イメージ分析回路および/またはルーチンS1内において分析される。次いで、上記イメージデータは、パターン認識回路および/またはルーチンS2を用いて処理される。実際のパターンの認識は、その用途の所望の目的に関して実行され、そこから後のパターンが、パターン生成回路および/またはルーチンS3によって生成される。上記パターンは、プログラム可能なDMDマイクロディスプレイD1の動作を制御するように、DMD回路および/またはルーチンS4によって変換される。
OET装置D4は、図1及び図2の細胞操作部6に対応する。
上述のイメージ分析回路および/またはルーチンS1、パターン認識回路および/またはルーチンS2、パターン生成回路および/またはルーチンS3、及びDMD回路および/またはルーチンS4は、図1及び図2における制御部5が備える構成または機能として実現される。
また、DMDマイクロディスプレイD1と、光源D2と、対物レンズD3とは、対象物操作装置1の光照射部9として機能する。光源D2は、一例としてハロゲンランプであり、プログラム可能なDMDマイクロディスプレイD1をを照明する。
レンズD5及びCCDイメージャD6には、例えば倒立顕微鏡を用いる。
上述のイメージ分析回路および/またはルーチンS1、パターン認識回路および/またはルーチンS2、パターン生成回路および/またはルーチンS3、及びDMD回路および/またはルーチンS4は、図1及び図2における制御部5が備える構成または機能として実現される。
また、DMDマイクロディスプレイD1と、光源D2と、対物レンズD3とは、対象物操作装置1の光照射部9として機能する。光源D2は、一例としてハロゲンランプであり、プログラム可能なDMDマイクロディスプレイD1をを照明する。
レンズD5及びCCDイメージャD6には、例えば倒立顕微鏡を用いる。
制御部5のソフトウェアは、リアルタイムビデオフレームを分析して、細胞C1を捕捉して移動させる、対応する光学パターンを生成する。そして、それらのパターンは、DMDマイクロディスプレイD1へ転送され、個々の画素の直接制御を可能にする。OET装置D4上の、投影された光イメージの分解能は、DMDマイクロディスプレイD1の画素サイズ(13μm)により規定される1.3μmである。OET装置D4上の有効光学操作領域は、1.3mm×1mmである。DMDマイクロディスプレイD1とOET装置D4とを組み合わせることにより、光電性層601は、100万画素の光学マニピュレータに変わる。
次に図6を参照し、対象物操作装置1が細胞操作の処理の流れについて説明する。
図6は、本実施形態の細胞操作の処理の流れの一例を示す図である。
図6は、本実施形態の細胞操作の処理の流れの一例を示す図である。
対象物操作装置1は、細胞・水投入口2から細胞C1及び細胞C2を、チャンバ3に投入する(ステップS100)。チャンバ3は、投入された細胞C1及び細胞C2を収容する。細胞C1及び細胞C2はチャンバ3に収容されることにより、細胞操作部6に導入される。ここで細胞が細胞操作部6に導入されるとは、第1電極60と第2電極61との間に満たされた液体W内に細胞が配置されることである。
細胞操作部6は、選択対象の細胞毎に、細胞を隔離部7に配置する処理を繰り返す(ステップS101)。
対象物操作装置1は、細胞操作部6に導入された細胞を、カメラ8により観察する(ステップS102)。
対象物操作装置1は、細胞操作部6に導入された細胞を、カメラ8により観察する(ステップS102)。
対象物操作装置1は、カメラ8による観察画像を用いて、細胞操作部6に導入された細胞の中から所望の細胞を選択する(ステップS103)。つまり、対象物操作装置1は、液体と対象物とを収容するチャンバ3内に収容される対象物を選択する。
選択対象となる細胞に、細胞操作部6への導入の前に予めマーキングをしてもよい。ここで細胞へのマーキングは、例えば、細胞に蛍光物質を組み込み、細胞から特定の波長が発せられるようにすることにより行われてよい。
また、細胞の選択には、画像分析が用いられてもよい。例えば、画像分析を用いた細胞の選択には、選択対象となる細胞の所定の特徴量に基づいて、カメラ8による観察画像から選択対象となる細胞が選択されてもよい。
また、選択対象となる細胞は、対象物操作装置1の使用者によってカメラ8による観察画像が観察されて選択されてもよい。この場合、制御部5は対象物操作装置1の使用者による細胞を選択する操作を受け付ける。
なお、複数の種類の細胞のなかから、特定の種類の細胞が選択されてもよい。
選択対象となる細胞に、細胞操作部6への導入の前に予めマーキングをしてもよい。ここで細胞へのマーキングは、例えば、細胞に蛍光物質を組み込み、細胞から特定の波長が発せられるようにすることにより行われてよい。
また、細胞の選択には、画像分析が用いられてもよい。例えば、画像分析を用いた細胞の選択には、選択対象となる細胞の所定の特徴量に基づいて、カメラ8による観察画像から選択対象となる細胞が選択されてもよい。
また、選択対象となる細胞は、対象物操作装置1の使用者によってカメラ8による観察画像が観察されて選択されてもよい。この場合、制御部5は対象物操作装置1の使用者による細胞を選択する操作を受け付ける。
なお、複数の種類の細胞のなかから、特定の種類の細胞が選択されてもよい。
細胞操作部6は、選択した細胞の細胞操作部6における座標を、カメラ8による観察画像から算出する(ステップS104)。
細胞操作部6は、選択した細胞の細胞操作部6における座標により示される位置の周囲に光ELを照射し、光ELが照射された位置の周囲に電場Eを発生させる(ステップS105)。
細胞操作部6は、発生させた電場Eを移動させることにより、電場Eに囲まれた細胞C1を移動させる(S106)。つまり、細胞操作部6は、液体と対象物とを収容するチャンバ3内に収容される対象物をチャンバ3内で移動させる。
細胞操作部6は、選択した細胞の細胞操作部6における座標により示される位置の周囲に光ELを照射し、光ELが照射された位置の周囲に電場Eを発生させる(ステップS105)。
細胞操作部6は、発生させた電場Eを移動させることにより、電場Eに囲まれた細胞C1を移動させる(S106)。つまり、細胞操作部6は、液体と対象物とを収容するチャンバ3内に収容される対象物をチャンバ3内で移動させる。
ここで図7を参照し、細胞操作部6が電場Eに囲まれた細胞C1を移動させる処理の一例について説明する。
図7は、本実施形態の細胞操作部6が電場Eに囲まれた細胞C1を移動させる処理の一例を示す図である。細胞操作部6は、選択した細胞の細胞操作部6における座標により示される位置の周囲に光ELを照射し、光ELが照射された位置の周囲に電場Eを発生させる。ここで細胞操作部6における座標とは、図7のX座標とY座標とによって示される第1電極60上あるいは第2電極61上における座標である。
選択対象である細胞C1は、細胞操作部6が発生させた電場Eにより囲まれている。細胞操作部6は、電場Eを移動させることにより細胞C1を移動させる。
図7は、本実施形態の細胞操作部6が電場Eに囲まれた細胞C1を移動させる処理の一例を示す図である。細胞操作部6は、選択した細胞の細胞操作部6における座標により示される位置の周囲に光ELを照射し、光ELが照射された位置の周囲に電場Eを発生させる。ここで細胞操作部6における座標とは、図7のX座標とY座標とによって示される第1電極60上あるいは第2電極61上における座標である。
選択対象である細胞C1は、細胞操作部6が発生させた電場Eにより囲まれている。細胞操作部6は、電場Eを移動させることにより細胞C1を移動させる。
図6に戻って、細胞操作の処理の流れの説明を続ける。
細胞操作部6は、細胞C1を隔離部7に配置させる(ステップS107)。
対象物操作装置1は、選択対象の細胞毎に細胞を隔離部7に配置する処理を終了する(ステップS108)。
細胞操作部6は、細胞C1を隔離部7に配置させる(ステップS107)。
対象物操作装置1は、選択対象の細胞毎に細胞を隔離部7に配置する処理を終了する(ステップS108)。
細胞操作部6は、細胞C1が配置された隔離部7に光ELを照射し、電場ECを発生させ細胞を隔離部7に保持する(ステップS109)。
対象物操作装置1は、細胞・水投入口2からチャンバ3に液体Wを流入させ隔離部7に格納されなかった細胞C2を、細胞・水回収口4から排出する(ステップS110)。
対象物操作装置1は、細胞・水投入口2からチャンバ3に液体Wを流入させ隔離部7に格納されなかった細胞C2を、細胞・水回収口4から排出する(ステップS110)。
ここで図8を参照し、細胞操作部6が細胞C1を隔離部7に保持する機構の一例について説明する。
図8は、本実施形態の細胞の保持機構の一例を示す図である。図8に示す例では、細胞C1が隔離部7−2の第1壁70−2と隔離部7−3の第2壁71−3との間の空間に隔離されている。ここで隔離部7−2と隔離部7−3とに光ELが照射されることにより、電場ECが発生している。電場ECは、第1壁70−2と第2壁71−3とともに、細胞C1を囲う。つまり、対象物操作装置1では、保持機構に保持される対象物の少なくとも一部を壁で囲った状態で、保持機構により対象物を保持する。
図8は、本実施形態の細胞の保持機構の一例を示す図である。図8に示す例では、細胞C1が隔離部7−2の第1壁70−2と隔離部7−3の第2壁71−3との間の空間に隔離されている。ここで隔離部7−2と隔離部7−3とに光ELが照射されることにより、電場ECが発生している。電場ECは、第1壁70−2と第2壁71−3とともに、細胞C1を囲う。つまり、対象物操作装置1では、保持機構に保持される対象物の少なくとも一部を壁で囲った状態で、保持機構により対象物を保持する。
対象物操作装置1は、細胞・水投入口2からの液体Wの投入量を増やし、細胞・水回収口4から回収される液体Wの量を増やす。細胞操作部6の上部において液圧が上昇し、上昇した液圧により、隔離部7に格納されなかった細胞C2が細胞・水回収口4から排出される。
このように、チャンバ3に接続された細胞・水回収口4は、隔離部7に格納されなかった細胞C2をチャンバ3内の液圧の変化により排出する排出部として機能する。つまり、チャンバ3は、チャンバ3内の液体Wを排出する排出部を有する。
このように、チャンバ3に接続された細胞・水回収口4は、隔離部7に格納されなかった細胞C2をチャンバ3内の液圧の変化により排出する排出部として機能する。つまり、チャンバ3は、チャンバ3内の液体Wを排出する排出部を有する。
隔離部7に格納された細胞C1は、電場ECによる負のDEP力により、電場ECから反発することにより、隔離部7に保持される。隔離部7に格納された細胞C1には電場Eが生じているために、液体Wの液圧の変化に伴い細胞C1が細胞・水回収口4に回収されることを抑制することができる。
ここで電場ECは、チャンバ3内に収容される細胞C1の周囲への光ELの照射により発生する。つまり、対象移動部(細胞操作部6)による操作のための電場Eの発生方法と、対象物操作装置1の保持機構による保持のための電場ECの発生方法とは同じである。したがって、保持機構の電場の発生方法と、前記対象移動部の電場の発生方法とは同じである。
ここで電場ECは、チャンバ3内に収容される細胞C1の周囲への光ELの照射により発生する。つまり、対象移動部(細胞操作部6)による操作のための電場Eの発生方法と、対象物操作装置1の保持機構による保持のための電場ECの発生方法とは同じである。したがって、保持機構の電場の発生方法と、前記対象移動部の電場の発生方法とは同じである。
電場ECを発生するための光ELは、図5に示した光源D2から生成されてDMDマイクロディスプレイD1から反射された光ELが、対物レンズD3を介してOET装置D4上に投影されることにより、第1電極60に照射される。つまり、DMDマイクロディスプレイD1と、光源D2と、対物レンズD3とは、保持機構による保持のための電場ECを発生するための光ELを照射する光照射部9である。このように、対象物操作装置1は、対象移動部(細胞操作部6)による操作のための電場Eと、保持機構による保持のための電場ECとを発生するための光ELを照射する光照射部9を備える。つまり、対象物操作装置1は、対象物の周囲に光ELを照射する光照射部9を備える。
上記のように、対象物操作装置1は、チャンバ3内の液体が流れたときに、液体の流れによらず隔離部7に隔離される対象物を保持するための保持機構を備える。この保持機構は、隔離部7に配置される対象物の周囲への光ELの照射により発生する電場ECによって、隔離部7に配置される対象物を保持する。つまり、保持機構は、対象物の周囲に発生させられる電場Eにより、対象物を保持する。
図6に戻って、細胞操作の処理の流れの説明を続ける。
制御部5は、カメラ8による観察画像を用いて、隔離部7に格納された細胞C1が所望の細胞であるか否かを判定する(ステップS111)。
隔離部7に格納された細胞C1が所望の細胞であるか否かの判定は、対象物操作装置1の使用者によってカメラ8による観察画像が観察されて、隔離部7に格納された細胞C1が所望の細胞であることを確認する操作に基づいて行われてよい。
隔離部7に格納された細胞C1が所望の細胞であるか否かの判定は、画像分析に基づいて行われてよい。例えば、カメラ8による撮像された観察画像に含まれる細胞C1の細胞画像が分析されることにより、隔離部7に格納された細胞C1が所望の細胞であるか否かの判定が行われてよい。
制御部5は、カメラ8による観察画像を用いて、隔離部7に格納された細胞C1が所望の細胞であるか否かを判定する(ステップS111)。
隔離部7に格納された細胞C1が所望の細胞であるか否かの判定は、対象物操作装置1の使用者によってカメラ8による観察画像が観察されて、隔離部7に格納された細胞C1が所望の細胞であることを確認する操作に基づいて行われてよい。
隔離部7に格納された細胞C1が所望の細胞であるか否かの判定は、画像分析に基づいて行われてよい。例えば、カメラ8による撮像された観察画像に含まれる細胞C1の細胞画像が分析されることにより、隔離部7に格納された細胞C1が所望の細胞であるか否かの判定が行われてよい。
制御部5は、隔離部7に格納された細胞C1が所望の細胞であると判定する場合(ステップS111:YES)、細胞操作の処理を終了する。
一方、制御部5は、隔離部7に格納された細胞C1が所望の細胞でないと判定する場合(ステップS111:NO)、所望の細胞でない細胞C1の格納を解除する(ステップS112)。ここで所望の細胞でない細胞C1の格納を解除するとは、細胞C1が配置された隔離部7への光ELの照射を中止し、第1壁70−2と第2壁71−3とともに細胞C1を囲っていた電場ECを消去することである。
一方、制御部5は、隔離部7に格納された細胞C1が所望の細胞でないと判定する場合(ステップS111:NO)、所望の細胞でない細胞C1の格納を解除する(ステップS112)。ここで所望の細胞でない細胞C1の格納を解除するとは、細胞C1が配置された隔離部7への光ELの照射を中止し、第1壁70−2と第2壁71−3とともに細胞C1を囲っていた電場ECを消去することである。
制御部5が所望の細胞でない細胞C1の格納を解除すると、対象物操作装置1は、ステップS110の処理を繰り返す。つまり、対象物操作装置1は、細胞・水投入口2から液体Wを再度チャンバ3に投入し、格納が解除された細胞C1を液体Wにより細胞・水回収口4から排出する。つまり、対象物操作装置1では、隔離部7への光ELの照射をしない状態において、液体Wの導入と液体Wの回収を行うことにより、所望の細胞でない細胞C1を細胞・水回収口4に排出することができる。
なお、細胞操作の処理の流れにおいて、ステップS111及びステップS112の処理は省略されてもよい。つまり、対象物操作装置1は、隔離部7に格納された細胞が所望の細胞であるか否かを判定しなくてもよい。
以上、説明したように本実施形態の対象物操作装置1は、チャンバ3と、対象移動部(細胞操作部6)と、保持機構とを備える。チャンバ3は、液体Wと対象物とを収容する。対象移動部(細胞操作部6)は、チャンバ3内に収容される対象物を移動させる。保持機構は、チャンバ3内の液体Wが流れたときに、液体Wの流れによらず対象物を保持する。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、チャンバ内の液圧の変化によらず選別対象の対象物を保持できるため、選別対象の対象物を選別することができる。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、チャンバ内の液圧の変化によらず選別対象の対象物を保持できるため、選別対象の対象物を選別することができる。
また、本実施形態の対象物操作装置1では、保持機構は、対象物の周囲に発生させられる電場ECによって、チャンバ3内に収容される対象物を保持する。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、隔離部7に対象物を保持するための部材を予め備える必要がないため、隔離部7に対象物を保持するための部材を予め備える場合に比べて広い空間を確保することができるため、対象物の隔離部7への格納、及び対象物の隔離部7からの取り出しが、隔離部7に対象物を保持するための部材を予め備える場合に比べて容易である。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、隔離部7に対象物を保持するための部材を予め備える必要がないため、隔離部7に対象物を保持するための部材を予め備える場合に比べて広い空間を確保することができるため、対象物の隔離部7への格納、及び対象物の隔離部7からの取り出しが、隔離部7に対象物を保持するための部材を予め備える場合に比べて容易である。
また、本実施形態の対象物操作装置1では、対象移動部(細胞操作部6)は、チャンバ3内に収容される対象物の周囲への光ELの照射により発生させられる電場Eによって、チャンバ3内に収容される対象物を移動させる。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、仮想電極パターンを光学的に形成し電場Eを発生させることができるため、固定された電極が発生させる電場を用いる場合などに比べて精密に対象物を移動させることができる。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、仮想電極パターンを光学的に形成し電場Eを発生させることができるため、固定された電極が発生させる電場を用いる場合などに比べて精密に対象物を移動させることができる。
また、本実施形態の対象物操作装置1では、保持機構による保持のための電場ECの発生方法と、対象移動部(細胞操作部6)の電場Eの発生方法とは同じである。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、保持機構による保持のための電場ECの発生させるために、対象移動部(細胞操作部6)による操作のための電場Eの発生方法を用いることができるため、保持機構による保持のための電場ECを別途発生させる必要がない。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、保持機構による保持のための電場ECの発生させるために、対象移動部(細胞操作部6)による操作のための電場Eの発生方法を用いることができるため、保持機構による保持のための電場ECを別途発生させる必要がない。
また、本実施形態の対象物操作装置1は、対象物の周囲に光照射することで、電場(電場E、及び電場EC)を発生させる。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、電場(電場E、及び電場EC)を発生させるために光ELを用いることができるため、簡便に電場(電場E、及び電場EC)を発生させることができる。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、電場(電場E、及び電場EC)を発生させるために光ELを用いることができるため、簡便に電場(電場E、及び電場EC)を発生させることができる。
また、本実施形態の対象物操作装置1は、対象物の周囲に光ELを照射する光照射部9を備える。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、対象物の周囲に光ELを照射することができるため、対象物の周囲に光ELを照射する装置を別途設ける必要がない。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、対象物の周囲に光ELを照射することができるため、対象物の周囲に光ELを照射する装置を別途設ける必要がない。
また、本実施形態の対象物操作装置1では、対象移動部(細胞操作部6)は電圧が印加される第1電極60と第2電極61とを備え、光照射部9により照射された光照射領域VEと第2電極61との間に電場Eが発生する。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、仮想電極パターンを光学的に形成し光照射領域VEと第2電極61との間に電場Eを発生させることができるため、第1電極60と第2電極61との間に配置された対象物を、固定された電極が発生させる電場を用いる場合などに比べて精密に対象物を移動させることができる。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、仮想電極パターンを光学的に形成し光照射領域VEと第2電極61との間に電場Eを発生させることができるため、第1電極60と第2電極61との間に配置された対象物を、固定された電極が発生させる電場を用いる場合などに比べて精密に対象物を移動させることができる。
また、本実施形態の対象物操作装置1では、第1電極60は透明電極であり、透明電極を通過した光ELが光照射領域VEに照射される。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、第1電極60の外側から光ELを光照射領域VEに照射することができるため、光ELを照射する光照射部9の位置の選択の幅が広がる。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、第1電極60の外側から光ELを光照射領域VEに照射することができるため、光ELを照射する光照射部9の位置の選択の幅が広がる。
また、本実施形態の対象物操作装置1では、保持機構に保持される対象物の少なくとも一部を壁で囲った状態で、保持機構により対象物を保持する。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、保持機構に保持される対象物の少なくとも一部を囲う壁を用いて対象物を保持することができるため、電場ECのみを用いて対象物を保持する場合に比べて、より安定して対象物を保持することができる。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、保持機構に保持される対象物の少なくとも一部を囲う壁を用いて対象物を保持することができるため、電場ECのみを用いて対象物を保持する場合に比べて、より安定して対象物を保持することができる。
また、本実施形態の対象物操作装置1では、対象物を囲う壁には第1壁70と第2壁71とを有し、第1壁70と第2壁71は入口72を形成し、対象移動部(細胞操作部6)により移動させられる対象物は入口72を通って第1壁70と第2壁71とに囲まれる。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、第1壁70と第2壁71とにより形成される入口から対象物を第1壁70と第2壁71とにより囲まれる領域に進入させることができるため、進入した対象物を第1壁70と第2壁71とにより収容することができる。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、第1壁70と第2壁71とにより形成される入口から対象物を第1壁70と第2壁71とにより囲まれる領域に進入させることができるため、進入した対象物を第1壁70と第2壁71とにより収容することができる。
また、本実施形態の対象物操作装置1では、第1壁70の壁面と第2壁71の壁面とが非平行である。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、保持機構により保持された対象物は、第1壁70の壁面と第2壁71の壁面とが平行である場合に比べてチャンバ3内の液圧の変化の影響を受けにくいため、対象物を第1壁70の壁面と第2壁71の壁面とが平行である場合に比べてより安定に保持することができる。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、保持機構により保持された対象物は、第1壁70の壁面と第2壁71の壁面とが平行である場合に比べてチャンバ3内の液圧の変化の影響を受けにくいため、対象物を第1壁70の壁面と第2壁71の壁面とが平行である場合に比べてより安定に保持することができる。
また、本実施形態の対象物操作装置1では、チャンバ3は、チャンバ3内の液体Wを排出する排出部(細胞・水回収口4)を有する。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、保持機構が保持する対象物を除く対象物をチャンバ3の外へ液圧の変化により排出することができるため、選択対象の対象物をチャンバ3内に残すことができる。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、保持機構が保持する対象物を除く対象物をチャンバ3の外へ液圧の変化により排出することができるため、選択対象の対象物をチャンバ3内に残すことができる。
また、本実施形態の対象物操作装置1では、チャンバ3は、液体Wをチャンバ3に供給する供給部(細胞・水投入口2)を有する。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、液体Wをチャンバ3に供給することができるため、チャンバ3内の液圧を変化させることができる。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、液体Wをチャンバ3に供給することができるため、チャンバ3内の液圧を変化させることができる。
また、本実施形態の対象物操作装置1では、対象物とは、細胞である。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、細胞を操作対象とすることができるため、所望の細胞を選択することができる。
この構成により、本実施形態の対象物操作装置1では、細胞を操作対象とすることができるため、所望の細胞を選択することができる。
[第1変形例]
上記の実施形態では、チャンバ内の液体の液圧の変化が発生する部分に、隔離部の入口が面している場合の一例について説明した。本変形例では、チャンバ内の液体の液圧の変化が発生する部分に、隔離部の入口が面していない場合の一例について説明する。
本変形例の対象物操作装置を対象物操作装置1aという。
上記の実施形態では、チャンバ内の液体の液圧の変化が発生する部分に、隔離部の入口が面している場合の一例について説明した。本変形例では、チャンバ内の液体の液圧の変化が発生する部分に、隔離部の入口が面していない場合の一例について説明する。
本変形例の対象物操作装置を対象物操作装置1aという。
図9は、本実施形態の第1変形例の対象物操作装置1aの構成の一例を示す断面図である。チャンバ3内の液体Wの液圧の変化は、チャンバ3a内の細胞・水投入口2と細胞・水回収口4との間に挟まれる部分である液圧変化部分Rにおいて主に発生する。対象物操作装置1aでは、液圧変化部分Rに、隔離部7aの入口72a−1〜入口72a−4、入口72a−5〜入口72a−8、及び入口72a−9〜入口72a−12は面していない。
このように、対象物操作装置1aでは、図9のように隔離部7aと、液体Wの投入口である細胞・水投入口2と、液体Wの回収口である細胞・水回収口4とが配置され、液圧が発生する方向に隔離部7aで格納する部分が面していない。
このように、対象物操作装置1aでは、図9のように隔離部7aと、液体Wの投入口である細胞・水投入口2と、液体Wの回収口である細胞・水回収口4とが配置され、液圧が発生する方向に隔離部7aで格納する部分が面していない。
チャンバ3a内において、間隔L2は、間隔L1よりも広い。間隔L3は、間隔L1よりも狭い。間隔L4は、間隔L1よりも広い。間隔L5は、間隔L1よりも狭い。
図9では、細胞C1が、隔離部7a−1の第1壁70a―1と隔離部7a−2の第2壁71a―2との間に挟まれ、電場ECにより保持されている。なお、間隔L2位置に発生する電場ECにより、隔離部7aに隔離された細胞C1を保持してもよい。間隔L2位置に発生する電場ECにより、隔離部7aに隔離された細胞C1を保持する場合、細胞C1は、隔離部7a−1〜隔離部7a−5とにより形成される壁と、隔離部7a−6〜隔離部7a−10とにより形成される壁との間に挟まれる。
同様に、間隔L3位置に発生する電場ECにより、隔離部7aに隔離された細胞C1を保持してもよい。間隔L3位置に発生する電場ECにより、隔離部7aに隔離された細胞C1を保持する場合、細胞C1は、隔離部7a−6〜隔離部7a−10とにより形成される壁と、隔離部7a−11〜隔離部7a−15とにより形成される壁との間に挟まれる。
同様に、間隔L3位置に発生する電場ECにより、隔離部7aに隔離された細胞C1を保持してもよい。間隔L3位置に発生する電場ECにより、隔離部7aに隔離された細胞C1を保持する場合、細胞C1は、隔離部7a−6〜隔離部7a−10とにより形成される壁と、隔離部7a−11〜隔離部7a−15とにより形成される壁との間に挟まれる。
[第2変形例]
上記の実施形態では、図1及び図2では、隔離部にに配置された細胞では、細胞・水投入口から投入され細胞・水回収口4から回収される液体に伴う液圧の影響を抑制するため、Y軸に沿って隔離部が設けられ、隔離部の壁がY軸に沿って配置されていた。さらに、隔離部の壁同士の距離はX軸方向に沿って広がるように形成されていた。つまり、XY平面では、隔離部の壁同士はV字形状であった。
隔離部の壁同士の形状は上記のV字形状に限らない。隔離部の壁同士の形状は、細胞への液圧の影響を抑制できる形状であれば変更することが可能である。本実施形態の第2変形例では、図10〜図12を参照し、隔離部の壁同士の形状が上記のV字形状から変更される場合について説明する。
上記の実施形態では、図1及び図2では、隔離部にに配置された細胞では、細胞・水投入口から投入され細胞・水回収口4から回収される液体に伴う液圧の影響を抑制するため、Y軸に沿って隔離部が設けられ、隔離部の壁がY軸に沿って配置されていた。さらに、隔離部の壁同士の距離はX軸方向に沿って広がるように形成されていた。つまり、XY平面では、隔離部の壁同士はV字形状であった。
隔離部の壁同士の形状は上記のV字形状に限らない。隔離部の壁同士の形状は、細胞への液圧の影響を抑制できる形状であれば変更することが可能である。本実施形態の第2変形例では、図10〜図12を参照し、隔離部の壁同士の形状が上記のV字形状から変更される場合について説明する。
図10は、本変形例の隔離部7bの壁同士の形状の断面図の一例を示す図である。隔離部7bは、隔離部7b−i(iは自然数)を備える。
隔離部7b−iの第1壁70bと隔離部7b−i+1の第2壁71bとの距離はX軸方向に沿って広がるように形成される。ここで第1壁70bはX軸に平行ではなく、第2壁71bはX軸に平行である。また、第1壁70bと第2壁71bとは交差する点を有する。つまり、隔離部7bの壁同士の形状は鋸歯状である。入口72bは、第1壁70bと第2壁71bとにより形成される。
隔離部7b−iの第1壁70bと隔離部7b−i+1の第2壁71bとの距離はX軸方向に沿って広がるように形成される。ここで第1壁70bはX軸に平行ではなく、第2壁71bはX軸に平行である。また、第1壁70bと第2壁71bとは交差する点を有する。つまり、隔離部7bの壁同士の形状は鋸歯状である。入口72bは、第1壁70bと第2壁71bとにより形成される。
[第3変形例]
図11は、本変形例の隔離部7cの壁同士の形状の断面図の一例を示す図である。隔離部7cは、隔離部7c−i(iは自然数)を備える。
隔離部7c−iの第1壁70cと隔離部7c−i+1の第2壁71cとの距離はX軸方向に沿って広がるように形成される。ここで第1壁70c及び第2壁71cはX軸に平行ではない。第1壁70cと第2壁71cとは交差する点を有さない。入口72cは、第1壁70cと第2壁71cとにより形成される。
図11は、本変形例の隔離部7cの壁同士の形状の断面図の一例を示す図である。隔離部7cは、隔離部7c−i(iは自然数)を備える。
隔離部7c−iの第1壁70cと隔離部7c−i+1の第2壁71cとの距離はX軸方向に沿って広がるように形成される。ここで第1壁70c及び第2壁71cはX軸に平行ではない。第1壁70cと第2壁71cとは交差する点を有さない。入口72cは、第1壁70cと第2壁71cとにより形成される。
[第4変形例]
図12は、本変形例の隔離部7dの壁同士の形状の断面図の一例を示す図である。隔離部7dは、隔離部7d−i(iは自然数)を備える。
隔離部7d−iの第1壁70dと隔離部7d−i+1の第2壁71dとの距離はX軸方向に沿って変わらないように形成される。つまり、第1壁70dと第2壁71dとは平行である。第1壁70dと第2壁71dとは交差する点を有さない。入口72dは、第1壁70dと第2壁71dとにより形成される。
図12は、本変形例の隔離部7dの壁同士の形状の断面図の一例を示す図である。隔離部7dは、隔離部7d−i(iは自然数)を備える。
隔離部7d−iの第1壁70dと隔離部7d−i+1の第2壁71dとの距離はX軸方向に沿って変わらないように形成される。つまり、第1壁70dと第2壁71dとは平行である。第1壁70dと第2壁71dとは交差する点を有さない。入口72dは、第1壁70dと第2壁71dとにより形成される。
[第5変形例]
図13は、本変形例の隔離部7eの壁同士の形状の断面図の一例を示す図である。隔離部7eは、隔離部7e−i(iは自然数)を備える。
隔離部7e−iの第1壁70e−iは、Y軸と平行である。隔離部7e−iは、入口72−iに加え、さらに出口73e−iを有する。細胞C1は、入口72e−iから隔離部7e−iに進入し、隔離部7e−iに格納される。隔離部7e−iに光ELが照射されることにより発生する電場Eは、入口72−i及び出口73e−iを塞ぎ、隔離部7e−iに格納された細胞C1を囲う。細胞C1を隔離部7e−iから取り出す場合、細胞C1は出口73e−iから隔離部7e−iの外へ移動する。
なお、入口72−iが出口として機能し、出口73e−iが入口として機能してもよい。また、入口72−iは出口を兼ねてもよく、出口73e−iは入口を兼ねてもよい。
図13は、本変形例の隔離部7eの壁同士の形状の断面図の一例を示す図である。隔離部7eは、隔離部7e−i(iは自然数)を備える。
隔離部7e−iの第1壁70e−iは、Y軸と平行である。隔離部7e−iは、入口72−iに加え、さらに出口73e−iを有する。細胞C1は、入口72e−iから隔離部7e−iに進入し、隔離部7e−iに格納される。隔離部7e−iに光ELが照射されることにより発生する電場Eは、入口72−i及び出口73e−iを塞ぎ、隔離部7e−iに格納された細胞C1を囲う。細胞C1を隔離部7e−iから取り出す場合、細胞C1は出口73e−iから隔離部7e−iの外へ移動する。
なお、入口72−iが出口として機能し、出口73e−iが入口として機能してもよい。また、入口72−iは出口を兼ねてもよく、出口73e−iは入口を兼ねてもよい。
[第2実施形態]
第2実施形態では、隔離部の壁同士の形状について、第1実施形態及び第2変形例において説明した以外の例について説明する。
図14は、本実施形態の隔離部7fの壁同士の形状の断面図の一例を示す図である。隔離部7fは、隔離部7f−i(iは自然数)を備える。
隔離部7f−iの第1壁70fと隔離部7f−i+1の第2壁71fとの距離はX軸方向に沿って広がるように形成される。ここで第1壁70fと第2壁71fとは、湾曲した凹面を形成し、隔離部7fの壁同士の形状はU字形状である。入口72fは、第1壁70fと第2壁71fとにより形成される。
第2実施形態では、隔離部の壁同士の形状について、第1実施形態及び第2変形例において説明した以外の例について説明する。
図14は、本実施形態の隔離部7fの壁同士の形状の断面図の一例を示す図である。隔離部7fは、隔離部7f−i(iは自然数)を備える。
隔離部7f−iの第1壁70fと隔離部7f−i+1の第2壁71fとの距離はX軸方向に沿って広がるように形成される。ここで第1壁70fと第2壁71fとは、湾曲した凹面を形成し、隔離部7fの壁同士の形状はU字形状である。入口72fは、第1壁70fと第2壁71fとにより形成される。
[第3実施形態]
第3実施形態では、第1実施形態の第1変形例において説明したチャンバ内の液体の液圧の変化が発生する部分に、隔離部の入口が面していない場合の他の例について説明する。
本実施形態の対象物操作装置を対象物操作装置1gという。
第3実施形態では、第1実施形態の第1変形例において説明したチャンバ内の液体の液圧の変化が発生する部分に、隔離部の入口が面していない場合の他の例について説明する。
本実施形態の対象物操作装置を対象物操作装置1gという。
図15は、本実施形態の対象物操作装置1gの構成の一例を示す断面図である。
対象物操作装置1gは、図9の対象物操作装置1aが備えていた隔離部7aを備えていない。対象物操作装置1gでは、チャンバ3gの一部の内壁である第1壁70g及び第2壁71gが、細胞C1を隔離する隔離部として機能する。
対象物操作装置1gは、図9の対象物操作装置1aが備えていた隔離部7aを備えていない。対象物操作装置1gでは、チャンバ3gの一部の内壁である第1壁70g及び第2壁71gが、細胞C1を隔離する隔離部として機能する。
対象物操作装置1gでは、隔離部分R1へ細胞C1が移動させられる。ここで隔離部分R1は、チャンバ3g内において、細胞・水投入口2と細胞・水回収口4との間に挟まれる部分である液圧変化部分Rよりも、X軸の負の側の部分である。細胞C1は、入口72gから隔離部分R1へと進入し、隔離部分R1に格納される。ここで入口72gは、チャンバ3g内において、液圧変化部分RよりもX軸の負の側のY軸と平行な断面により形成される。
対象物操作装置1gでは、入口72gの付近に電場ECgを発生させることにより、隔離部分R1に格納された細胞C1を保持する。
対象物操作装置1gでは、入口72gの付近に電場ECgを発生させることにより、隔離部分R1に格納された細胞C1を保持する。
上述の各実施形態では、対象移動部の対象物の操作には、対象物の周囲への光の照射により発生する電場を用いたが、これに限らない。対象移動部の対象物の操作には、電極アレイを用いてもよい。電極アレイは、電気信号によりアレイのそれぞれを個別にオンまたはオフにすることができる。対象移動部の対象物の操作に電極アレイを用いる場合、隔離部に配置された対象物の周辺の電極をオンにすることにより電場を発生し、対象物を移動させ隔離部に格納してよい。
対象移動部の対象物の操作には、対象物の周囲への光の照射により発生する電場と、電極アレイが発生させる電場とを組み合わせて用いてもよい。
対象移動部の対象物の操作には、対象物の周囲への光の照射により発生する電場と、電極アレイが発生させる電場とを組み合わせて用いてもよい。
上述の各実施形態では、隔離部に隔離される対象物を保持するための保持機構には、隔離部に配置される対象物の周囲への光の照射により発生する電場によって、対象物を保持する方法を用いたが、これに限らない。隔離部に隔離される対象物を保持するための保持機構には、電極アレイが発生させる電場を用いてもよい。また、隔離部に隔離される対象物を保持するための保持機構には、電場に限らず、機械式のシャッターを用いてもよい。
上述の各実施形態では、対象移動部がAC電圧源を備える場合について説明したが、これに限らない。対象移動部は、AC電圧源の代わりにDC電圧源を備えてもよい。
上述の実施形態では、保持機構は、隔離部に格納された対象物を電場によって保持する場合について説明したが、これに限らない。チャンバ内において、対象物は隔離部に格納されずに、電場によって保持されてもよい。つまり、保持機構は、対象物が隔離部に格納されずに、チャンバ3内の液体が流れたときに、液体の流れによらずチャンバ3内に収容される対象物を保持してもよい。対象物が隔離部に格納されない場合に用いられる電場の強さは、チャンバ内の液圧の変化の大きさに応じて調整されてよい。
なお、本発明の実施形態における対象物操作装置1の制御部5の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、上述した種々の処理を行ってもよい。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。上述の各実施形態の構成要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要件を用いない場合もある。
また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
1、1a、1g…対象物操作装置、2…細胞・水投入口、3、3a、3g…チャンバ3、4…細胞・水回収口、5…制御部、6…細胞操作部、7、7a、7b、7c、7d、7e、7f…隔離部、60…第1電極、601…光電性層、600、602…ITOガラス、61…第2電極61、62…AC電圧源、8…カメラ、9…光照射部、C1、C2、Ca1、Ca2、Ca3…細胞、70、70a、70b、70c、70d、70f、70g…第1壁、71、71a、71b、71c、71d、71f、71g…第2壁、72、72a、72b、72c、72d、72f、72g…入口、73d…出口、W…液体、VE…光照射領域VE、E、EC、ECg…電場、EL…光EL
Claims (16)
- 液体と対象物とを収容するチャンバと、
前記チャンバ内に収容される対象物を前記チャンバ内で移動させる対象移動部と、
前記チャンバ内の液体が流れたときに、前記液体の流れによらず前記対象物を保持するための保持機構とを備える、対象物操作装置。 - 前記保持機構は、前記対象物の周囲に発生させられる電場により、前記対象物を保持する、請求項1に記載の対象物操作装置。
- 前記対象移動部は、前記対象物の周囲に発生させられる電場により、前記対象物を移動させる、請求項1または2に記載の対象物操作装置。
- 前記保持機構の電場の発生方法と、前記対象移動部の電場の発生方法とは同じである、請求項2または3に記載の対象物操作装置。
- 前記対象物の周囲に光照射することで、電場を発生させる、請求項2から4のいずれか一項に記載の対象物操作装置。
- 前記対象物の周囲に光を照射する光照射部を備える請求項5に記載の対象物操作装置。
- 前記対象移動部は電圧が印加される第1電極と第2電極とを備え、
前記光照射部により照射された光照射領域と第2電極との間に電場が発生する、請求項6に記載の対象物操作装置。 - 前記第1電極は透明電極であり、前記透明電極を通過した光が前記光照射領域に照射される、請求項7に記載の対象物操作装置。
- 前記保持機構に保持される前記対象物の少なくとも一部を壁で囲った状態で、前記保持機構により前記対象物を保持する、請求項1から8のいずれか一項に記載の対象物操作装置。
- 前記対象物を囲う壁には第1壁と第2壁とを有し、前記第1壁と前記第2壁は入口を形成し、前記対象移動部により移動させられる前記対象物は、前記入口を通って前記第1壁と前記第2壁とに囲まれる、請求項9に記載の対象物操作装置。
- 前記第1壁の壁面と前記第2壁の壁面とが非平行である請求項10に記載の対象物操作装置。
- 前記チャンバは、前記チャンバ内の液体を排出する排出部を有する請求項1〜11のいずれか一項に記載の対象物操作装置。
- 前記チャンバは、液体を前記チャンバに供給する供給部を有する請求項1〜12のいずれか一項に記載の対象物操作装置。
- 前記対象物とは、細胞である請求項1〜13のいずれか一項に記載の対象物操作装置。
- 液体と対象物とを収容するチャンバ内に収容される対象物を前記チャンバ内で移動させることと、
前記チャンバ内の液体が流れたときに、前記液体の流れによらず前記移動させることにおいて移動させられた前記対象物を保持することとを有する、対象物操作方法。 - 液体と対象物とを収容するチャンバ内に収容される対象物を選択することと、
前記チャンバ内の液体が流れたときに、前記液体の流れによらず前記選択することにおいて選択された前記対象物を保持することとを有する、対象物操作方法。
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