物質導入装置および物質導入方法
【課題】細胞への物質導入を効率よくおこなうこと。
【解決手段】物質導入装置における細胞送液機構の動作を間欠的におこなうことにより、瞬間的に圧力の高い状態、かつ、流路中央部から周辺部までの流速が均一に近い状態をつくるとともに、かかる状態がすぐに失われることを防止するために、配管と流路との接続を直接おこなうこととし、バッファとなる空間を小さくする構造とする。また、間欠的送液現象を利用し、細胞の流速が遅いときに合わせて細胞捕捉機構を動作させる同期動作をおこなうこととする。さらに、開口部以降の流路を開口部以前よりも短くし、かつ、流路終端部において、細胞懸濁液が集積する柱体型の構造を設けることとする。
【解決手段】物質導入装置における細胞送液機構の動作を間欠的におこなうことにより、瞬間的に圧力の高い状態、かつ、流路中央部から周辺部までの流速が均一に近い状態をつくるとともに、かかる状態がすぐに失われることを防止するために、配管と流路との接続を直接おこなうこととし、バッファとなる空間を小さくする構造とする。また、間欠的送液現象を利用し、細胞の流速が遅いときに合わせて細胞捕捉機構を動作させる同期動作をおこなうこととする。さらに、開口部以降の流路を開口部以前よりも短くし、かつ、流路終端部において、細胞懸濁液が集積する柱体型の構造を設けることとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物質導入用の針が通過するための開口部を有する微細流路と、細胞送液機構と、細胞捕捉機構と、物質導入機構とを少なくとも備え、前記細胞送液機構により前記微細流路内を液体とともに運搬される細胞を前記細胞捕捉機構により捕捉し、前記物質導入機構が有する前記針を介して該細胞に所定の物質を導入する物質導入装置および物質導入方法に関し、特に、微細流路および各機構との接続部における細胞の滞留を抑制し、細胞捕捉の確度を向上し、細胞懸濁液の漏出を防止することができる物質導入装置および物質導入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ライフサイエンス分野、特に再生医療および新薬開発の分野においては、物質を導入した粒子を利用する機会が増加している。これまでにも多くの物質導入技術が用いられているが、今後展開する新しい研究分野に適用するためには、微量の粒子および導入物質を用いて、多くのパターンの実験をおこなうことが要求される。このような背景から、単一の粒子を相手に、定まった量の導入物質を、確実かつ大量の個数に入れる技術が要求されている。
【０００３】
従来、物質導入の方法として多くの技術が知られているが、導入量を精密に制御できる手法としては、針を介して液体を直接細胞に導入するインジェクション方法が最も適切と考えられている。この、インジェクション法（特許文献１および２参照）は、導入成功率の高さが特色である。導入は顕微鏡下で行われ、熟練した作業者または分解能の高い制御装置を用いることにより、粒子へのダメージを最低限に抑える針先制御が行われる。多くの場合において、粒子の直径は１０μｍから１００μｍ程度、針の先端外径は１μｍ、内径は０．５μｍ程度のものが用いられる。
【０００４】
インジェクション法の欠点はスループットが低いことである。手動による導入では、１時間あたり数百個の生産能力が限界と考えられている。この欠点を補うために、いくつかの自動化に関する特許が公開されている（特許文献３および４参照）。
【０００５】
また、特許文献５では、これまでのインジェクション自動化技術で十分に考慮されてこなかった細胞の供給および取り出しを考慮した構成になっている。インジェクションをおこなう部分を流路型の構成とし、流路の前段に細胞送出機構、流路の後段に細胞分注機構を有する。流路型の構成とすることにより、導入対象の粒子の流れが一定となるため、流れ作業に有利に働くことが期待される。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１９２１７１号公報
【特許文献２】特開平６−３４３４７８号公報
【特許文献３】特開２０００−２３６５７号公報
【特許文献４】特開２００２−２７９６９号公報
【特許文献５】特開２００４−１６６６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献５に開示されている技術では、微細流路全体の体積が小さく（μＬオーダ）送液量がこれと同程度に小さくなるため、送出用シリンジ内部、配管部および配管と流路の接続部など、微細流路に対して幅が広くなる部位において、粒子流速が遅くなる現象が見られる。このため、粒子が壁面に付着・滞留し、期待する送液が得られない問題が起きている。
【０００８】
また、細胞は培地などの等張液に懸濁した状態で流路を通過させ、流路上の微細穴にて液体を吸引することにより細胞を捕捉する構造となっているため、細胞流速が速い条件下では、液体吸引速度が細胞の速度に間に合わず、微細穴上を細胞が通過する現象が見られる。このため、細胞捕捉の確度が十分ではないという問題が起きている。
【０００９】
さらに、針の通過場所を確保するため、特許文献５に係る物質導入装置における流路はその一側面に開口部を有している。これにより、開口部以降の流路における流路抵抗が大きいと、細胞懸濁液が流路の出口まで流れず、開口部から漏出する問題も起きている。
【００１０】
これらのことから、多数の粒子に、インジェクション方式により物質を導入する装置において、従来手法より細胞の供給、捕捉方法および回収方法について確実性を上げたいというニーズが大きい。具体的には、流路内外における細胞の滞留を抑制し、流路内を通過する細胞を確実に微細穴にて捕捉し、流路上の開口部からの細胞懸濁液の漏出を防止して細胞を確実に回収することができる物質導入装置が求められている。
【００１１】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、流路内外における細胞の滞留を抑制し、流路内を通過する細胞を確実に微細穴にて捕捉し、流路上の開口部からの細胞懸濁液の漏出を防止して細胞を確実に回収することができる物質導入装置および物質導入方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、物質導入用の針が通過するための開口部を有する微細流路と、細胞送液機構と、細胞捕捉機構と、物質導入機構とを少なくとも備え、前記細胞送液機構により前記微細流路内を液体とともに運搬される細胞を前記細胞捕捉機構により捕捉し、前記物質導入機構が有する前記針を介して該細胞に所定の物質を導入する物質導入装置において、前記細胞送液機構は、送液動作が間欠送液となるよう制御する送液制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記細胞送液機構と前記微細流路とを接続する配管および該微細流路は、直接連結されるよう接続されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記細胞送液機構が送液する液体とともに運搬される前記細胞の速度が弱まった際に、前記細胞捕捉機構を動作させて該細胞を捕捉することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記細胞を前記微細流路の一部または最終端で集積する柱体型の集積部をさらに備え、該集積部において該細胞の観察または培養をおこなうことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記微細流路は、前記開口部から前記最終端までの長さが、最始端から該開口部までの長さよりも短いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、細胞送液機構は、送液動作が間欠送液となるよう制御処理をおこなうよう構成したので、細胞を運搬する流路内に瞬間的に圧力の高い状態、かつ、流路中央部から周辺部までの流速が均一に近い状態をつくることにより、流路内外における細胞の滞留を効果的に抑制することができるという効果を奏する。
【００１８】
また、本発明によれば、細胞送液機構と微細流路とを接続する配管および微細流路は、直接連結されるよう接続されるよう構成したので、バッファとなる空間を小さくして流路中央部から周辺部までの流速が均一に近い状態がすぐに失われることを防止することにより、流路内外における細胞の滞留を効果的に抑制することができるという効果を奏する。
【００１９】
また、本発明によれば、細胞送液機構が送液する液体とともに運搬される細胞の速度が弱まった際に、細胞捕捉機構を動作させて細胞を捕捉するよう構成したので、間欠的送液現象を利用することにより、高い細胞捕捉確率を実現させることができるという効果を奏する。
【００２０】
また、本発明によれば、細胞を微細流路の一部または最終端で集積する柱体型の集積部をさらに備え、この集積部において細胞の観察または培養をおこなうよう構成したので、流路上の開口部からの細胞懸濁液の漏出を防止して物質導入後の細胞を確実に回収することができるとともに、細胞の観察または培養を容易におこなうことができるという効果を奏する。
【００２１】
また、本発明によれば、微細流路は、開口部から最終端までの長さが、最始端から開口部までの長さよりも短いよう構成したので、開口部以降の流路抵抗により間欠的送液現象の効果が低下することを防止するとともに、流路上の開口部からの細胞懸濁液の漏出を防止して物質導入後の細胞を確実に回収することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る物質導入装置および物質導入方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、本実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００２３】
まず、本実施例に係る物質導入装置の概要について図１を用いて説明する。図１は、本実施例に係る物質導入装置の構成を示す図である。
【００２４】
図１に示すように、基材上に少なくともひとつの細胞流入口８と、少なくともひとつの細胞流出口９と、針挿入穴１１と、細胞流入口８より始まり、針挿入穴を経て細胞流出口９に至る流路１０を形成したものをチャネルシート１と称する。このチャネルシート１は、観察の都合上、観察光に対して透過性のある材質が望ましい。
【００２５】
かかるチャネルシート１は、好ましくは、金型に対してシリコーンゴムまたはポリカーボネートを流し込んで成形する。流す粒子として白血球細胞(Ｋ５６２等、直径１０〜１５μｍ程度)を用いる場合、流路の幅および高さはともに５０〜１００μｍ程度が適当である。
【００２６】
基材上に少なくともひとつの細胞捕捉用微細穴１２を形成したものをホールシート２と称する。このホールシート２は、好ましくは、ポリカーボネート基材に対してエキシマレーザを照射して形成するが、基材をシリコンウエハまたはガラスとし、エッチングによって形成することとしてもよい。
【００２７】
前述のチャネルシート１およびホールシート２は、適当な接合手段によって接合し、流路１０からの液体漏出が無いようにする。接合手段は、シリコーンゴムと硬質材質による自己圧着であっても良いし、また硬質材質同士によるレーザ溶着であっても良い。以後、チャネルシート１とホールシート２とを接合したものをチャネルユニット１３と称する。
【００２８】
細胞送液機構３は、パルスモータによって駆動する直動機構とシリンジより構成され、パルスモータの発する間欠的駆動により、直動機構上に接続されたピストンがシリンジの吐出方向に移動する。これにより、シリンジ内部の液体が押し出されて間欠送液を実現する。好ましくは、パルス発生間隔は１〜５秒に１回、１パルスにおけるピストンの移動量は１〜５μｍ、シリンジの直径は１〜２ｍｍ、シリンジの容量は０．１〜０．２ｍＬである。
【００２９】
ここで、かかる間欠送液について図２を用いて説明しておく。図２は、送液圧と時間との関係を示す図である。同図に示す５１ｂが間欠送液における送液圧と時間との関係をあらわしたグラフである。「間欠送液」とは、同図の５１ｂに示したように、同一流量の送液において、同図の５１ａに示した一様送液に比して高い出力を駆動部に与え、駆動時間以外を無駆動とするものである。駆動時間と無駆動時間の比率を調整することにより、一様送液と同一の流量を維持することが可能である。
【００３０】
この間欠送液の特色は、図２の５１ａに示した一様送液のように成熟した流線が完成しないことにある。この点について図３を用いてさらに詳細に説明する。図３は、一様送液時と間欠送液時との流速分布の差異を示す図である。
【００３１】
一様送液においては、流れ始めの過渡期を脱すると、図３の５２ａに示すように中央部で速く、周縁部で遅い流線が完成される。安定した流線は、流速の時間変化が無いという点で安定という意味であるが、細胞捕捉用の微細穴が設置される流路中央部で流速が速く、細胞と壁面の付着が起こる周縁部で流速が遅いために、物質導入装置に期待される動作を阻害する。
【００３２】
一方、間欠送液は、流速の時間変化は常時過渡状態であるものの、図３の５２ｂに示すように、中央部から周縁部にかけてほぼ一定の流速が得られる点で、物質導入装置１００の動作にとって好ましい。また、常時流路抵抗が働いている環境において、一時的に強い圧力が流路中の液体にかけられるため、一様送液時のように弱い推進力が常時かけられている状態よりも細胞への推進力が得やすいという特徴をもつ。
【００３３】
図１の説明に戻り、細胞送液機構３とチャネルユニット１３との接続について説明する。細胞送液機構３とチャネルユニット１３とは、配管５を介して接続される。この際、前述した間欠送液の効果を失わせないため、チャネルユニット１３上に配管５が直接接続できる開口部を設け、この部位に配管を挿入して接続を実現する。
【００３４】
この接続手法について図４を用いて説明する。図４は、細胞流入口８の継手レス化を示す図である。図４の６１に示すように、従来の継手構造では、継手２３を介して配管２２をチャネルユニット２１に接続していた。継手２３を介して接続をおこなうこの接続手法は、着脱が容易であるものの、その構造から継手部付近の配管部２４の幅が大きくなり、配管体積が増えるという問題がある。
【００３５】
そこで、本実施例に係る物質導入装置１００では、これを直接接続にすることにより、図４の６２に示すように、配管体積を小さくすることとした。このようにすることで、間欠送液によって液内に生じる推進力を散逸することなく、流路２５の内部にも伝達することが可能となる。なお、配管２２の接続は、配管外径と同程度の内径を持つ開口部に配管２２を嵌合することによっておこなう。
【００３６】
このとき、接合部からの液体の漏洩を防ぐために、適当な充填材によって接合部を埋めることとしてもよい。また、配管の曲げモーメントがかかることによるチャネルシート１とホールシート２との剥離を防止するために、配管部の周囲のチャネルシート１をばね等で押さえることとしてもよい。
【００３７】
図１の説明に戻って、細胞捕捉機構４について説明する。この細胞捕捉機構４は、パルスモータによって駆動する直動機構とシリンジより構成され、パルスモータの発する間欠的駆動により、直動機構上に接続されたピストンがシリンジの吸引方向に移動する。これにより、シリンジに接続された配管６内の液体が引き戻される。
【００３８】
ここで、この細胞捕捉機構４と流路３３との接合手法について図５〜図６を用いて説明する。図５は、細胞捕捉用微細穴周辺の継手レス化を示す図であり、図６は、細胞捕捉用微細穴周辺の継手レス化の変形例を示す図である。図５に示すように、チャネルユニット３１は、配管３２を介して細胞捕捉機構４に接続される。
【００３９】
この際、前述した間欠送液の効果を失わせないため、チャネルユニット３１の下部に配管外径と同程度の内径を持つ開口部を設け、この部位に配管３２を挿入して接続を実現する。なお、同図の３４は、細胞捕捉用微細穴をあらわす。
【００４０】
または、図６に示すように、チャネルユニット３１の上部から配管３２を引き出すために、チャネルユニット３１の内部に細胞捕捉専用の管路３５を形成し、チャネルユニット３１の上面に開口部を設けて、該開口部に配管３２を接続する構造であっても良い。なお、同図の３３および３４は、それぞれ、流路および細胞捕捉用微細穴をあらわす。
【００４１】
次に、細胞捕捉機構３４および図示しない物質導入機構との位置関係について図７を用いて説明する。図７は、細胞捕捉用微細穴と物質導入機構との位置関係を示す図である。同図に示すように、細胞捕捉機構４の動作によって、流路３３内の液体が流路底面にある細胞捕捉用微細穴３４を経て、図５〜図６に示した配管３２に吸い出される。
【００４２】
流路内の液体に懸濁している細胞３７は、配管３２に吸い出されようとするときに、細胞捕捉用微細穴３４に嵌め合う形となって捕捉される。この動作を実現させるために、細胞捕捉用微細穴３４の直径は、使用細胞の直径より小さい必要がある。流す粒子として白血球細胞(Ｋ５６２等、直径１０〜１５μｍ程度)を用いる場合、穴の直径は２〜５μｍ程度が適当である。
【００４３】
図示しない物質導入機構は、中空ガラス針３６およびその駆動機構、およびガラス針内部の圧力制御機構より構成される。中空ガラス針３６は、図７に示したように、その針先方向の延長線が、細胞捕捉機構４によって捕捉された細胞の中心を通る位置に設置する。
【００４４】
ガラス針内部の圧力は、ガラス針の先端が細胞３７の内部に挿入されてから、細胞３７の外部に抜去されるまでの間に、細胞３７にとって適当な液量が注入されるように調整される。好ましくは、白血球細胞(Ｋ５６２等、直径１０〜１５μｍ程度)を用いる場合、ガラス管の先端外径１．０μｍ、内径０．５μｍ程度、吐出時の圧力は５０ｈＰａ、吐出時間０．１ｓｅｃ程度である。
【００４５】
上述したように、間欠送液は、流速の時間変化が常に過渡状態になる特徴をもつが、この特徴を利用して、従来よりも確実性の高い細胞捕捉機構４を形成することができる。すなわち、細胞送液機構３の動作と細胞捕捉機構４の動作とを、図示しない同一の制御装置のもとに同期させる。
【００４６】
かかる同期制御について図８を用いて説明する。図８は、間欠送液と捕捉機構動作との同期を示す図である。なお、同図の７１が、細胞送液機構３の動作により変動する送液圧７１ａおよび流速７１ｂの時間変化をあらわすグラフであり、同図の７２が、細胞捕捉機構４を動作させるタイミングをあらわすグラフである。
【００４７】
図８に示すように、細胞送液機構３が動作していない時間帯に細胞捕捉機構４を動作させ、図示しない物質導入機構により細胞に物質を導入することにより、細胞懸濁液の速度が低下している時間帯に細胞の捕捉をおこなうことができ、捕捉効率および導入効率の向上が実現する。
【００４８】
ところで、物質導入後の細胞懸濁液は、流路１０に沿って移動し、図１に示した細胞流出口９に至る。次に、この細胞流出口９の形状について図９を用いて説明する。図９は、ウェル型構造とした流出口を示す図である。なお、同図の８１が、従来の流出口であり、同図の８２が本実施例に係るウェル型流出口をあらわしている。
【００４９】
従来のように、細胞流出口９の形状を、図９の８１のように継手４３を介して配管４２により外部に細胞を取り出す方式とすると、前述のように間欠送液の効果が薄れるほか、送液抵抗の増加によりガラス針通過部および流路接合面からの液体流出が起こりやすくなる。
【００５０】
これを防ぐために、配管４２による出力とせずに、図９の８２のように細胞流出口４４の底面が平面となるような開口部を設け、ここに物質導入後の細胞を貯蔵する構造とする。これにより、送液抵抗の低減が見込まれるほか、物質導入後の細胞をチャネルユニット４１から取り出さずに倒立顕微鏡による観察に掛けることができる利点を生ずる。
【００５１】
また、流路１０は、開口部から最終端までの長さが、最始端から開口部までの長さよりも短く形成することとする。これにより、開口部以降の流路抵抗により間欠的送液現象の効果が低下することを防止するとともに、流路上の開口部からの細胞懸濁液の漏出を防止して物質導入後の細胞を確実に回収することができる利点を生ずる。
【００５２】
なお、チャネルユニット４１のまま培養装置に入れることも可能である。観察および培養時に起こるコンタミネーションを回避するために、細胞流出口の蓋４６およびフランジ４７をつけることとしてもよい。
【００５３】
また、図９に関する上記の記述は、細胞流出口９に関するものであるが、細胞流入口８に関しても同様の構造をとることができる。この場合は、送るべき細胞はすべて細胞流入口の貯蔵口に入れられ、空気が漏れないように密封する蓋を併設する。細胞送液機構３におけるシリンジ内部には、細胞懸濁液の代わりに空気を入れ、シリンジ内部を加圧することで送液を実現する。
【００５４】
上述してきたように、本実施例では、物質導入装置における細胞送液機構の動作を間欠的におこなうことにより、瞬間的に圧力の高い状態、かつ、流路中央部から周辺部までの流速が均一に近い状態をつくるとともに、かかる状態がすぐに失われることを防止するために、配管と流路との接続を直接おこなうこととし、バッファとなる空間を小さくする構造としたので、流路内外における細胞の滞留を抑制することができる。また、間欠的送液現象を利用し、細胞の流速が遅いときに合わせて細胞捕捉機構を動作させる同期動作をおこなうこととしたので、高い細胞捕捉確率を実現させることができる。さらに、開口部以降の流路を開口部以前よりも短くし、かつ、流路終端部において、細胞懸濁液が集積する柱体型の構造を設けることとしたので、流路上の開口部からの細胞懸濁液の漏出を防止して物質導入後の細胞を確実に回収することができる。
【００５５】
（付記１）物質導入用の針が通過するための開口部を有する微細流路と、細胞送液機構と、細胞捕捉機構と、物質導入機構とを少なくとも備え、前記細胞送液機構により前記微細流路内を液体とともに運搬される細胞を前記細胞捕捉機構により捕捉し、前記物質導入機構が有する前記針を介して該細胞に所定の物質を導入する物質導入装置において、
前記細胞送液機構は、
送液動作が間欠送液となるよう制御する送液制御手段
を備えたことを特徴とする物質導入装置。
【００５６】
（付記２）前記細胞送液機構と前記微細流路とを接続する配管および該微細流路は、直接連結されるよう接続されることを特徴とする付記１に記載の物質導入装置。
【００５７】
（付記３）前記細胞送液機構が送液する液体とともに運搬される前記細胞の速度が弱まった際に、前記細胞捕捉機構を動作させて該細胞を捕捉することを特徴とする付記１または２に記載の物質導入装置。
【００５８】
（付記４）前記細胞を前記微細流路の一部または最終端で集積する柱体型の集積部をさらに備え、該集積部において該細胞の観察または培養をおこなうことを特徴とする付記１、２または３に記載の物質導入装置。
【００５９】
（付記５）前記微細流路は、前記開口部から前記最終端までの長さが、最始端から該開口部までの長さよりも短いことを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の物質導入装置。
【００６０】
（付記６）物質導入用の針が通過するための開口部を有する微細流路と、細胞送液機構と、細胞捕捉機構と、物質導入機構とを少なくとも備え、前記細胞送液機構により前記微細流路内を液体とともに運搬される細胞を前記細胞捕捉機構により捕捉し、前記物質導入機構が有する前記針を介して該細胞に所定の物質を導入する物質導入方法において、
前記細胞送液機構は、
送液動作が間欠送液となるよう制御する送液制御工程
を含んだことを特徴とする物質導入方法。
【００６１】
（付記７）前記細胞送液機構と前記微細流路とを接続する配管および該微細流路は、直接連結されるよう接続されることを特徴とする付記６に記載の物質導入方法。
【００６２】
（付記８）前記細胞送液機構が送液する液体とともに運搬される前記細胞の速度が弱まった際に、前記細胞捕捉機構を動作させて該細胞を捕捉することを特徴とする付記６または７に記載の物質導入方法。
【００６３】
（付記９）前記細胞を前記微細流路の一部または最終端で集積する柱体型の集積部をさらに備え、該集積部において該細胞の観察または培養をおこなうことを特徴とする付記６、７または８に記載の物質導入方法。
【００６４】
（付記１０）前記微細流路は、前記開口部から前記最終端までの長さが、最始端から該開口部までの長さよりも短いことを特徴とする付記６〜９のいずれか一つに記載の物質導入方法。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明に係る物質導入装置および物質導入方法は、ライフサイエンス分野、特に、再生医療および新薬開発分野における物質導入に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】物質導入装置の構成を示す図である。
【図２】送液圧と時間との関係を示す図である。
【図３】一様送液時と間欠送液時との流速分布の差異を示す図である。
【図４】細胞流入口の継手レス化を示す図である。
【図５】細胞捕捉用微細穴周辺の継手レス化を示す図である。
【図６】細胞捕捉用微細穴周辺の継手レス化の変形例を示す図である。
【図７】細胞捕捉用微細穴と物質導入機構との位置関係を示す図である。
【図８】間欠送液と捕捉機構動作との同期を示す図である。
【図９】ウェル型構造とした流出口を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ チャネルシート
２ ホールシート
３ 細胞送液機構
４ 細胞捕捉機構
５ 配管（送液機構用）
６ 配管（捕捉機構用）
７ ガラス針
８ 細胞流入口
９ 細胞流出口
１０ 流路
１１ ガラス針通過穴
１２ 細胞捕捉用微細穴
１３ チャネルユニット
２１ チャネルユニット
２２ 配管（送液機構用）
２３ 継手
２４ 継手付近の配管部
２５ 流路
３１ チャネルユニット
３２ 配管（捕捉機構用）
３３ 流路
３４ 細胞捕捉用微細穴
３５ ユニット内管路
３６ ガラス針
４１ チャネルユニット
４２ 配管
４３ 継手
４４ 継手部付近の配管部
４５ 流路
４６ 細胞流出口蓋
４７ 細胞流出口フランジ
１００ 物質導入装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物質導入用の針が通過するための開口部を有する微細流路と、細胞送液機構と、細胞捕捉機構と、物質導入機構とを少なくとも備え、前記細胞送液機構により前記微細流路内を液体とともに運搬される細胞を前記細胞捕捉機構により捕捉し、前記物質導入機構が有する前記針を介して該細胞に所定の物質を導入する物質導入装置および物質導入方法に関し、特に、微細流路および各機構との接続部における細胞の滞留を抑制し、細胞捕捉の確度を向上し、細胞懸濁液の漏出を防止することができる物質導入装置および物質導入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ライフサイエンス分野、特に再生医療および新薬開発の分野においては、物質を導入した粒子を利用する機会が増加している。これまでにも多くの物質導入技術が用いられているが、今後展開する新しい研究分野に適用するためには、微量の粒子および導入物質を用いて、多くのパターンの実験をおこなうことが要求される。このような背景から、単一の粒子を相手に、定まった量の導入物質を、確実かつ大量の個数に入れる技術が要求されている。
【０００３】
従来、物質導入の方法として多くの技術が知られているが、導入量を精密に制御できる手法としては、針を介して液体を直接細胞に導入するインジェクション方法が最も適切と考えられている。この、インジェクション法（特許文献１および２参照）は、導入成功率の高さが特色である。導入は顕微鏡下で行われ、熟練した作業者または分解能の高い制御装置を用いることにより、粒子へのダメージを最低限に抑える針先制御が行われる。多くの場合において、粒子の直径は１０μｍから１００μｍ程度、針の先端外径は１μｍ、内径は０．５μｍ程度のものが用いられる。
【０００４】
インジェクション法の欠点はスループットが低いことである。手動による導入では、１時間あたり数百個の生産能力が限界と考えられている。この欠点を補うために、いくつかの自動化に関する特許が公開されている（特許文献３および４参照）。
【０００５】
また、特許文献５では、これまでのインジェクション自動化技術で十分に考慮されてこなかった細胞の供給および取り出しを考慮した構成になっている。インジェクションをおこなう部分を流路型の構成とし、流路の前段に細胞送出機構、流路の後段に細胞分注機構を有する。流路型の構成とすることにより、導入対象の粒子の流れが一定となるため、流れ作業に有利に働くことが期待される。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１９２１７１号公報
【特許文献２】特開平６−３４３４７８号公報
【特許文献３】特開２０００−２３６５７号公報
【特許文献４】特開２００２−２７９６９号公報
【特許文献５】特開２００４−１６６６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献５に開示されている技術では、微細流路全体の体積が小さく（μＬオーダ）送液量がこれと同程度に小さくなるため、送出用シリンジ内部、配管部および配管と流路の接続部など、微細流路に対して幅が広くなる部位において、粒子流速が遅くなる現象が見られる。このため、粒子が壁面に付着・滞留し、期待する送液が得られない問題が起きている。
【０００８】
また、細胞は培地などの等張液に懸濁した状態で流路を通過させ、流路上の微細穴にて液体を吸引することにより細胞を捕捉する構造となっているため、細胞流速が速い条件下では、液体吸引速度が細胞の速度に間に合わず、微細穴上を細胞が通過する現象が見られる。このため、細胞捕捉の確度が十分ではないという問題が起きている。
【０００９】
さらに、針の通過場所を確保するため、特許文献５に係る物質導入装置における流路はその一側面に開口部を有している。これにより、開口部以降の流路における流路抵抗が大きいと、細胞懸濁液が流路の出口まで流れず、開口部から漏出する問題も起きている。
【００１０】
これらのことから、多数の粒子に、インジェクション方式により物質を導入する装置において、従来手法より細胞の供給、捕捉方法および回収方法について確実性を上げたいというニーズが大きい。具体的には、流路内外における細胞の滞留を抑制し、流路内を通過する細胞を確実に微細穴にて捕捉し、流路上の開口部からの細胞懸濁液の漏出を防止して細胞を確実に回収することができる物質導入装置が求められている。
【００１１】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、流路内外における細胞の滞留を抑制し、流路内を通過する細胞を確実に微細穴にて捕捉し、流路上の開口部からの細胞懸濁液の漏出を防止して細胞を確実に回収することができる物質導入装置および物質導入方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、物質導入用の針が通過するための開口部を有する微細流路と、細胞送液機構と、細胞捕捉機構と、物質導入機構とを少なくとも備え、前記細胞送液機構により前記微細流路内を液体とともに運搬される細胞を前記細胞捕捉機構により捕捉し、前記物質導入機構が有する前記針を介して該細胞に所定の物質を導入する物質導入装置において、前記細胞送液機構は、送液動作が間欠送液となるよう制御する送液制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記細胞送液機構と前記微細流路とを接続する配管および該微細流路は、直接連結されるよう接続されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記細胞送液機構が送液する液体とともに運搬される前記細胞の速度が弱まった際に、前記細胞捕捉機構を動作させて該細胞を捕捉することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記細胞を前記微細流路の一部または最終端で集積する柱体型の集積部をさらに備え、該集積部において該細胞の観察または培養をおこなうことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記微細流路は、前記開口部から前記最終端までの長さが、最始端から該開口部までの長さよりも短いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、細胞送液機構は、送液動作が間欠送液となるよう制御処理をおこなうよう構成したので、細胞を運搬する流路内に瞬間的に圧力の高い状態、かつ、流路中央部から周辺部までの流速が均一に近い状態をつくることにより、流路内外における細胞の滞留を効果的に抑制することができるという効果を奏する。
【００１８】
また、本発明によれば、細胞送液機構と微細流路とを接続する配管および微細流路は、直接連結されるよう接続されるよう構成したので、バッファとなる空間を小さくして流路中央部から周辺部までの流速が均一に近い状態がすぐに失われることを防止することにより、流路内外における細胞の滞留を効果的に抑制することができるという効果を奏する。
【００１９】
また、本発明によれば、細胞送液機構が送液する液体とともに運搬される細胞の速度が弱まった際に、細胞捕捉機構を動作させて細胞を捕捉するよう構成したので、間欠的送液現象を利用することにより、高い細胞捕捉確率を実現させることができるという効果を奏する。
【００２０】
また、本発明によれば、細胞を微細流路の一部または最終端で集積する柱体型の集積部をさらに備え、この集積部において細胞の観察または培養をおこなうよう構成したので、流路上の開口部からの細胞懸濁液の漏出を防止して物質導入後の細胞を確実に回収することができるとともに、細胞の観察または培養を容易におこなうことができるという効果を奏する。
【００２１】
また、本発明によれば、微細流路は、開口部から最終端までの長さが、最始端から開口部までの長さよりも短いよう構成したので、開口部以降の流路抵抗により間欠的送液現象の効果が低下することを防止するとともに、流路上の開口部からの細胞懸濁液の漏出を防止して物質導入後の細胞を確実に回収することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る物質導入装置および物質導入方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、本実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００２３】
まず、本実施例に係る物質導入装置の概要について図１を用いて説明する。図１は、本実施例に係る物質導入装置の構成を示す図である。
【００２４】
図１に示すように、基材上に少なくともひとつの細胞流入口８と、少なくともひとつの細胞流出口９と、針挿入穴１１と、細胞流入口８より始まり、針挿入穴を経て細胞流出口９に至る流路１０を形成したものをチャネルシート１と称する。このチャネルシート１は、観察の都合上、観察光に対して透過性のある材質が望ましい。
【００２５】
かかるチャネルシート１は、好ましくは、金型に対してシリコーンゴムまたはポリカーボネートを流し込んで成形する。流す粒子として白血球細胞(Ｋ５６２等、直径１０〜１５μｍ程度)を用いる場合、流路の幅および高さはともに５０〜１００μｍ程度が適当である。
【００２６】
基材上に少なくともひとつの細胞捕捉用微細穴１２を形成したものをホールシート２と称する。このホールシート２は、好ましくは、ポリカーボネート基材に対してエキシマレーザを照射して形成するが、基材をシリコンウエハまたはガラスとし、エッチングによって形成することとしてもよい。
【００２７】
前述のチャネルシート１およびホールシート２は、適当な接合手段によって接合し、流路１０からの液体漏出が無いようにする。接合手段は、シリコーンゴムと硬質材質による自己圧着であっても良いし、また硬質材質同士によるレーザ溶着であっても良い。以後、チャネルシート１とホールシート２とを接合したものをチャネルユニット１３と称する。
【００２８】
細胞送液機構３は、パルスモータによって駆動する直動機構とシリンジより構成され、パルスモータの発する間欠的駆動により、直動機構上に接続されたピストンがシリンジの吐出方向に移動する。これにより、シリンジ内部の液体が押し出されて間欠送液を実現する。好ましくは、パルス発生間隔は１〜５秒に１回、１パルスにおけるピストンの移動量は１〜５μｍ、シリンジの直径は１〜２ｍｍ、シリンジの容量は０．１〜０．２ｍＬである。
【００２９】
ここで、かかる間欠送液について図２を用いて説明しておく。図２は、送液圧と時間との関係を示す図である。同図に示す５１ｂが間欠送液における送液圧と時間との関係をあらわしたグラフである。「間欠送液」とは、同図の５１ｂに示したように、同一流量の送液において、同図の５１ａに示した一様送液に比して高い出力を駆動部に与え、駆動時間以外を無駆動とするものである。駆動時間と無駆動時間の比率を調整することにより、一様送液と同一の流量を維持することが可能である。
【００３０】
この間欠送液の特色は、図２の５１ａに示した一様送液のように成熟した流線が完成しないことにある。この点について図３を用いてさらに詳細に説明する。図３は、一様送液時と間欠送液時との流速分布の差異を示す図である。
【００３１】
一様送液においては、流れ始めの過渡期を脱すると、図３の５２ａに示すように中央部で速く、周縁部で遅い流線が完成される。安定した流線は、流速の時間変化が無いという点で安定という意味であるが、細胞捕捉用の微細穴が設置される流路中央部で流速が速く、細胞と壁面の付着が起こる周縁部で流速が遅いために、物質導入装置に期待される動作を阻害する。
【００３２】
一方、間欠送液は、流速の時間変化は常時過渡状態であるものの、図３の５２ｂに示すように、中央部から周縁部にかけてほぼ一定の流速が得られる点で、物質導入装置１００の動作にとって好ましい。また、常時流路抵抗が働いている環境において、一時的に強い圧力が流路中の液体にかけられるため、一様送液時のように弱い推進力が常時かけられている状態よりも細胞への推進力が得やすいという特徴をもつ。
【００３３】
図１の説明に戻り、細胞送液機構３とチャネルユニット１３との接続について説明する。細胞送液機構３とチャネルユニット１３とは、配管５を介して接続される。この際、前述した間欠送液の効果を失わせないため、チャネルユニット１３上に配管５が直接接続できる開口部を設け、この部位に配管を挿入して接続を実現する。
【００３４】
この接続手法について図４を用いて説明する。図４は、細胞流入口８の継手レス化を示す図である。図４の６１に示すように、従来の継手構造では、継手２３を介して配管２２をチャネルユニット２１に接続していた。継手２３を介して接続をおこなうこの接続手法は、着脱が容易であるものの、その構造から継手部付近の配管部２４の幅が大きくなり、配管体積が増えるという問題がある。
【００３５】
そこで、本実施例に係る物質導入装置１００では、これを直接接続にすることにより、図４の６２に示すように、配管体積を小さくすることとした。このようにすることで、間欠送液によって液内に生じる推進力を散逸することなく、流路２５の内部にも伝達することが可能となる。なお、配管２２の接続は、配管外径と同程度の内径を持つ開口部に配管２２を嵌合することによっておこなう。
【００３６】
このとき、接合部からの液体の漏洩を防ぐために、適当な充填材によって接合部を埋めることとしてもよい。また、配管の曲げモーメントがかかることによるチャネルシート１とホールシート２との剥離を防止するために、配管部の周囲のチャネルシート１をばね等で押さえることとしてもよい。
【００３７】
図１の説明に戻って、細胞捕捉機構４について説明する。この細胞捕捉機構４は、パルスモータによって駆動する直動機構とシリンジより構成され、パルスモータの発する間欠的駆動により、直動機構上に接続されたピストンがシリンジの吸引方向に移動する。これにより、シリンジに接続された配管６内の液体が引き戻される。
【００３８】
ここで、この細胞捕捉機構４と流路３３との接合手法について図５〜図６を用いて説明する。図５は、細胞捕捉用微細穴周辺の継手レス化を示す図であり、図６は、細胞捕捉用微細穴周辺の継手レス化の変形例を示す図である。図５に示すように、チャネルユニット３１は、配管３２を介して細胞捕捉機構４に接続される。
【００３９】
この際、前述した間欠送液の効果を失わせないため、チャネルユニット３１の下部に配管外径と同程度の内径を持つ開口部を設け、この部位に配管３２を挿入して接続を実現する。なお、同図の３４は、細胞捕捉用微細穴をあらわす。
【００４０】
または、図６に示すように、チャネルユニット３１の上部から配管３２を引き出すために、チャネルユニット３１の内部に細胞捕捉専用の管路３５を形成し、チャネルユニット３１の上面に開口部を設けて、該開口部に配管３２を接続する構造であっても良い。なお、同図の３３および３４は、それぞれ、流路および細胞捕捉用微細穴をあらわす。
【００４１】
次に、細胞捕捉機構３４および図示しない物質導入機構との位置関係について図７を用いて説明する。図７は、細胞捕捉用微細穴と物質導入機構との位置関係を示す図である。同図に示すように、細胞捕捉機構４の動作によって、流路３３内の液体が流路底面にある細胞捕捉用微細穴３４を経て、図５〜図６に示した配管３２に吸い出される。
【００４２】
流路内の液体に懸濁している細胞３７は、配管３２に吸い出されようとするときに、細胞捕捉用微細穴３４に嵌め合う形となって捕捉される。この動作を実現させるために、細胞捕捉用微細穴３４の直径は、使用細胞の直径より小さい必要がある。流す粒子として白血球細胞(Ｋ５６２等、直径１０〜１５μｍ程度)を用いる場合、穴の直径は２〜５μｍ程度が適当である。
【００４３】
図示しない物質導入機構は、中空ガラス針３６およびその駆動機構、およびガラス針内部の圧力制御機構より構成される。中空ガラス針３６は、図７に示したように、その針先方向の延長線が、細胞捕捉機構４によって捕捉された細胞の中心を通る位置に設置する。
【００４４】
ガラス針内部の圧力は、ガラス針の先端が細胞３７の内部に挿入されてから、細胞３７の外部に抜去されるまでの間に、細胞３７にとって適当な液量が注入されるように調整される。好ましくは、白血球細胞(Ｋ５６２等、直径１０〜１５μｍ程度)を用いる場合、ガラス管の先端外径１．０μｍ、内径０．５μｍ程度、吐出時の圧力は５０ｈＰａ、吐出時間０．１ｓｅｃ程度である。
【００４５】
上述したように、間欠送液は、流速の時間変化が常に過渡状態になる特徴をもつが、この特徴を利用して、従来よりも確実性の高い細胞捕捉機構４を形成することができる。すなわち、細胞送液機構３の動作と細胞捕捉機構４の動作とを、図示しない同一の制御装置のもとに同期させる。
【００４６】
かかる同期制御について図８を用いて説明する。図８は、間欠送液と捕捉機構動作との同期を示す図である。なお、同図の７１が、細胞送液機構３の動作により変動する送液圧７１ａおよび流速７１ｂの時間変化をあらわすグラフであり、同図の７２が、細胞捕捉機構４を動作させるタイミングをあらわすグラフである。
【００４７】
図８に示すように、細胞送液機構３が動作していない時間帯に細胞捕捉機構４を動作させ、図示しない物質導入機構により細胞に物質を導入することにより、細胞懸濁液の速度が低下している時間帯に細胞の捕捉をおこなうことができ、捕捉効率および導入効率の向上が実現する。
【００４８】
ところで、物質導入後の細胞懸濁液は、流路１０に沿って移動し、図１に示した細胞流出口９に至る。次に、この細胞流出口９の形状について図９を用いて説明する。図９は、ウェル型構造とした流出口を示す図である。なお、同図の８１が、従来の流出口であり、同図の８２が本実施例に係るウェル型流出口をあらわしている。
【００４９】
従来のように、細胞流出口９の形状を、図９の８１のように継手４３を介して配管４２により外部に細胞を取り出す方式とすると、前述のように間欠送液の効果が薄れるほか、送液抵抗の増加によりガラス針通過部および流路接合面からの液体流出が起こりやすくなる。
【００５０】
これを防ぐために、配管４２による出力とせずに、図９の８２のように細胞流出口４４の底面が平面となるような開口部を設け、ここに物質導入後の細胞を貯蔵する構造とする。これにより、送液抵抗の低減が見込まれるほか、物質導入後の細胞をチャネルユニット４１から取り出さずに倒立顕微鏡による観察に掛けることができる利点を生ずる。
【００５１】
また、流路１０は、開口部から最終端までの長さが、最始端から開口部までの長さよりも短く形成することとする。これにより、開口部以降の流路抵抗により間欠的送液現象の効果が低下することを防止するとともに、流路上の開口部からの細胞懸濁液の漏出を防止して物質導入後の細胞を確実に回収することができる利点を生ずる。
【００５２】
なお、チャネルユニット４１のまま培養装置に入れることも可能である。観察および培養時に起こるコンタミネーションを回避するために、細胞流出口の蓋４６およびフランジ４７をつけることとしてもよい。
【００５３】
また、図９に関する上記の記述は、細胞流出口９に関するものであるが、細胞流入口８に関しても同様の構造をとることができる。この場合は、送るべき細胞はすべて細胞流入口の貯蔵口に入れられ、空気が漏れないように密封する蓋を併設する。細胞送液機構３におけるシリンジ内部には、細胞懸濁液の代わりに空気を入れ、シリンジ内部を加圧することで送液を実現する。
【００５４】
上述してきたように、本実施例では、物質導入装置における細胞送液機構の動作を間欠的におこなうことにより、瞬間的に圧力の高い状態、かつ、流路中央部から周辺部までの流速が均一に近い状態をつくるとともに、かかる状態がすぐに失われることを防止するために、配管と流路との接続を直接おこなうこととし、バッファとなる空間を小さくする構造としたので、流路内外における細胞の滞留を抑制することができる。また、間欠的送液現象を利用し、細胞の流速が遅いときに合わせて細胞捕捉機構を動作させる同期動作をおこなうこととしたので、高い細胞捕捉確率を実現させることができる。さらに、開口部以降の流路を開口部以前よりも短くし、かつ、流路終端部において、細胞懸濁液が集積する柱体型の構造を設けることとしたので、流路上の開口部からの細胞懸濁液の漏出を防止して物質導入後の細胞を確実に回収することができる。
【００５５】
（付記１）物質導入用の針が通過するための開口部を有する微細流路と、細胞送液機構と、細胞捕捉機構と、物質導入機構とを少なくとも備え、前記細胞送液機構により前記微細流路内を液体とともに運搬される細胞を前記細胞捕捉機構により捕捉し、前記物質導入機構が有する前記針を介して該細胞に所定の物質を導入する物質導入装置において、
前記細胞送液機構は、
送液動作が間欠送液となるよう制御する送液制御手段
を備えたことを特徴とする物質導入装置。
【００５６】
（付記２）前記細胞送液機構と前記微細流路とを接続する配管および該微細流路は、直接連結されるよう接続されることを特徴とする付記１に記載の物質導入装置。
【００５７】
（付記３）前記細胞送液機構が送液する液体とともに運搬される前記細胞の速度が弱まった際に、前記細胞捕捉機構を動作させて該細胞を捕捉することを特徴とする付記１または２に記載の物質導入装置。
【００５８】
（付記４）前記細胞を前記微細流路の一部または最終端で集積する柱体型の集積部をさらに備え、該集積部において該細胞の観察または培養をおこなうことを特徴とする付記１、２または３に記載の物質導入装置。
【００５９】
（付記５）前記微細流路は、前記開口部から前記最終端までの長さが、最始端から該開口部までの長さよりも短いことを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の物質導入装置。
【００６０】
（付記６）物質導入用の針が通過するための開口部を有する微細流路と、細胞送液機構と、細胞捕捉機構と、物質導入機構とを少なくとも備え、前記細胞送液機構により前記微細流路内を液体とともに運搬される細胞を前記細胞捕捉機構により捕捉し、前記物質導入機構が有する前記針を介して該細胞に所定の物質を導入する物質導入方法において、
前記細胞送液機構は、
送液動作が間欠送液となるよう制御する送液制御工程
を含んだことを特徴とする物質導入方法。
【００６１】
（付記７）前記細胞送液機構と前記微細流路とを接続する配管および該微細流路は、直接連結されるよう接続されることを特徴とする付記６に記載の物質導入方法。
【００６２】
（付記８）前記細胞送液機構が送液する液体とともに運搬される前記細胞の速度が弱まった際に、前記細胞捕捉機構を動作させて該細胞を捕捉することを特徴とする付記６または７に記載の物質導入方法。
【００６３】
（付記９）前記細胞を前記微細流路の一部または最終端で集積する柱体型の集積部をさらに備え、該集積部において該細胞の観察または培養をおこなうことを特徴とする付記６、７または８に記載の物質導入方法。
【００６４】
（付記１０）前記微細流路は、前記開口部から前記最終端までの長さが、最始端から該開口部までの長さよりも短いことを特徴とする付記６〜９のいずれか一つに記載の物質導入方法。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明に係る物質導入装置および物質導入方法は、ライフサイエンス分野、特に、再生医療および新薬開発分野における物質導入に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】物質導入装置の構成を示す図である。
【図２】送液圧と時間との関係を示す図である。
【図３】一様送液時と間欠送液時との流速分布の差異を示す図である。
【図４】細胞流入口の継手レス化を示す図である。
【図５】細胞捕捉用微細穴周辺の継手レス化を示す図である。
【図６】細胞捕捉用微細穴周辺の継手レス化の変形例を示す図である。
【図７】細胞捕捉用微細穴と物質導入機構との位置関係を示す図である。
【図８】間欠送液と捕捉機構動作との同期を示す図である。
【図９】ウェル型構造とした流出口を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ チャネルシート
２ ホールシート
３ 細胞送液機構
４ 細胞捕捉機構
５ 配管（送液機構用）
６ 配管（捕捉機構用）
７ ガラス針
８ 細胞流入口
９ 細胞流出口
１０ 流路
１１ ガラス針通過穴
１２ 細胞捕捉用微細穴
１３ チャネルユニット
２１ チャネルユニット
２２ 配管（送液機構用）
２３ 継手
２４ 継手付近の配管部
２５ 流路
３１ チャネルユニット
３２ 配管（捕捉機構用）
３３ 流路
３４ 細胞捕捉用微細穴
３５ ユニット内管路
３６ ガラス針
４１ チャネルユニット
４２ 配管
４３ 継手
４４ 継手部付近の配管部
４５ 流路
４６ 細胞流出口蓋
４７ 細胞流出口フランジ
１００ 物質導入装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質導入用の針が通過するための開口部を有する微細流路と、細胞送液機構と、細胞捕捉機構と、物質導入機構とを少なくとも備え、前記細胞送液機構により前記微細流路内を液体とともに運搬される細胞を前記細胞捕捉機構により捕捉し、前記物質導入機構が有する前記針を介して該細胞に所定の物質を導入する物質導入装置において、
前記細胞送液機構は、
送液動作が間欠送液となるよう制御する送液制御手段
を備えたことを特徴とする物質導入装置。
【請求項２】
前記細胞送液機構と前記微細流路とを接続する配管および該微細流路は、直接連結されるよう接続されることを特徴とする請求項１に記載の物質導入装置。
【請求項３】
前記細胞送液機構が送液する液体とともに運搬される前記細胞の速度が弱まった際に、前記細胞捕捉機構を動作させて該細胞を捕捉することを特徴とする請求項１または２に記載の物質導入装置。
【請求項４】
前記細胞を前記微細流路の一部または最終端で集積する柱体型の集積部をさらに備え、該集積部において該細胞の観察または培養をおこなうことを特徴とする請求項１、２または３に記載の物質導入装置。
【請求項５】
前記微細流路は、前記開口部から前記最終端までの長さが、最始端から該開口部までの長さよりも短いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の物質導入装置。
【請求項１】
物質導入用の針が通過するための開口部を有する微細流路と、細胞送液機構と、細胞捕捉機構と、物質導入機構とを少なくとも備え、前記細胞送液機構により前記微細流路内を液体とともに運搬される細胞を前記細胞捕捉機構により捕捉し、前記物質導入機構が有する前記針を介して該細胞に所定の物質を導入する物質導入装置において、
前記細胞送液機構は、
送液動作が間欠送液となるよう制御する送液制御手段
を備えたことを特徴とする物質導入装置。
【請求項２】
前記細胞送液機構と前記微細流路とを接続する配管および該微細流路は、直接連結されるよう接続されることを特徴とする請求項１に記載の物質導入装置。
【請求項３】
前記細胞送液機構が送液する液体とともに運搬される前記細胞の速度が弱まった際に、前記細胞捕捉機構を動作させて該細胞を捕捉することを特徴とする請求項１または２に記載の物質導入装置。
【請求項４】
前記細胞を前記微細流路の一部または最終端で集積する柱体型の集積部をさらに備え、該集積部において該細胞の観察または培養をおこなうことを特徴とする請求項１、２または３に記載の物質導入装置。
【請求項５】
前記微細流路は、前記開口部から前記最終端までの長さが、最始端から該開口部までの長さよりも短いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の物質導入装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−１９１８７７（Ｐ２００６−１９１８７７Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８０３４（Ｐ２００５−８０３４）
【出願日】平成１７年１月１４日（２００５．１．１４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１４日（２００５．１．１４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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