(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞へ導入する物質の溶液をキャピラリに充填する溶液充填装置において、  前記キャピラリを保持するキャピラリ保持手段と、  前記キャピラリ内に挿入される挿入管を保持する挿入管保持手段と、  前記キャピラリに挿入した挿入管から前記溶液を当該キャピラリ内に放出する溶液放出手段と、 前記キャピラリ内への前記挿入管の挿入をガイドするガイド手段と、 前記キャピラリ保持手段を前記キャピラリの長手方向の中心軸に対して直交する方向に移動させるキャピラリ移動手段と、 前記挿入管保持手段により保持された挿入管を該挿入管の長手方向の中心軸に対して平行な方向に移動させる挿入管移動手段と  を備え、 前記キャピラリ移動手段は、前記挿入管保持手段により保持された挿入管の長手方向の中心軸と、前記キャピラリ保持手段により保持されたキャピラリの長手方向の中心軸とが一致するまで前記キャピラリ保持手段を移動させ、  前記挿入管移動手段は、前記キャピラリ移動手段による前記移動の後に、前記ガイド手段を介して、前記挿入管保持手段により保持された挿入管を、前記キャピラリ保持手段により保持されたキャピラリの内部に挿入されるように移動させ、  前記溶液放出手段は、前記挿入管移動手段による前記移動の後に、前記挿入管保持手段により保持された挿入管から、前記キャピラリ保持手段により保持されたキャピラリの内部へ、前記溶液を放出することを特徴とする溶液充填装置。
【請求項２】
前記溶液放出手段によって前記挿入管から前記キャピラリ内に溶液を放出中に、前記キャピラリ保持手段を前記キャピラリの前記中心軸に対して直交する方向で振動させるようにする振動手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の溶液充填装置。
【請求項３】
前記振動手段は、前記溶液放出手段によって前記挿入管から前記キャピラリ内に溶液を放出中に、前記キャピラリ保持手段を前記キャピラリの前記中心軸に対して直交する方向で振動させるとともに、前記挿入管保持手段を前記キャピラリの前記中心軸に対して平行な方向に振動させるようにすることを特徴とする請求項２に記載の溶液充填装置。
【請求項４】
前記振動手段は、前記溶液放出手段によって前記挿入管から前記キャピラリ内に溶液を放出した後に、前記キャピラリ保持手段を前記キャピラリの前記中心軸に対して直交する方向で振動させるようにすることを特徴とする請求項２または３に記載の溶液充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、細胞へ導入する物質の溶液をキャピラリ内部に充填させる溶液充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、マイクロインジェクション法という技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このマイクロインジェクション法では、ガラス管から作製された微細針であるキャピラリに所定の物質（例えば、ＤＮＡや化合物、薬剤等）の溶液を作業者が手動で充填するのが一般的である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４４０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の技術は、以下に説明するように、大量のサンプルに対してマイクロインジェクション法を実施するには、スループットが著しく低いという問題点があった。すなわち、再生医療および新薬開発等の分野においてキャピラリ充填本数の大量確保が必要とされるが、手動では、作業者のスキルによるばらつきが懸念されるだけでなく、溶液が充填されたキャピラリを大量に生成するのも困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、溶液が充填されたキャピラリを大量に生成することが可能な溶液充填装置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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、細胞へ導入する物質の溶液をキャピラリに充填する溶液充填装置おいて、前記キャピラリを保持するキャピラリ保持手段と、前記キャピラリ内に挿入される挿入管を保持する挿入管保持手段と、前記キャピラリに挿入した挿入管から前記溶液を当該キャピラリ内に放出する溶液放出手段と、前記キャピラリ内への前記挿入管の挿入をガイドするガイド手段と、前記キャピラリ保持手段を前記キャピラリの長手方向の中心軸に対して直交する方向に移動させるキャピラリ移動手段と、前記挿入管保持手段により保持された挿入管を該挿入管の長手方向の中心軸に対して平行な方向に移動させる挿入管移動手段とを備え、前記キャピラリ移動手段は、前記挿入管保持手段により保持された挿入管の長手方向の中心軸と、前記キャピラリ保持手段により保持されたキャピラリの長手方向の中心軸とが一致するまで前記キャピラリ保持手段を移動させ、前記挿入管移動手段は、前記キャピラリ移動手段による前記移動の後に、前記ガイド手段を介して、前記挿入管保持手段により保持された挿入管を、前記キャピラリ保持手段により保持されたキャピラリの内部に挿入されるように移動させ、前記溶液放出手段は、前記挿入管移動手段による前記移動の後に、前記挿入管保持手段により保持された挿入管から、前記キャピラリ保持手段により保持されたキャピラリの内部へ、前記溶液を放出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、この溶液充填装置は、キャピラリに挿入された挿入管から溶液（例えば、ＤＮＡや化合物、薬剤等）をキャピラリ内に放出するので、キャピラリに自動で溶液を充填させることができ、手動で行うのに比較して、溶液が充填されたキャピラリを大量に生成することが可能となる。
【００１２】
また、本発明によれば、この溶液充填装置は、キャピラリ内への挿入管の挿入をガイドするので、挿入管をキャピラリ内部に容易に挿入せしめることで、挿入管のキャピラリへの挿入を迅速化することができ、溶液が充填されたキャピラリを大量に生成することが可能となる。
【００１３】
また、本発明によれば、この溶液充填装置は、挿入管からキャピラリ内に溶液を放出中に、キャピラリ保持部をキャピラリの軸に対して直交する方向で振動させるようにする（すなわち、挿入管およびキャピラリ内壁面に相対的な移動を与え続けることで、挿入管先端の液滴とキャピラリの内壁面の接触確率を向上させる）ので、キャピラリの先端付近まで溶液を十分に充填させることができ、手動で行うのに比較して、先端付近まで溶液が十分に充填されたキャピラリを大量に生成することが可能となる。
【００１４】
また、本発明によれば、この溶液充填装置は、挿入管からキャピラリ内に溶液を放出中に、キャピラリ保持部または挿入管保持部をキャピラリの軸に対して平行な方向で振動させるようにするので、キャピラリの先端付近まで溶液を十分に充填させることができ、手動で行うのに比較して、先端付近まで溶液が十分に充填されたキャピラリを大量に生成することが可能となる。
【００１５】
また、本発明によれば、この溶液充填装置は、挿入管からキャピラリ内に溶液を放出した後に、キャピラリ保持部をキャピラリに軸に対して直交する方向で振動させるようにするので、キャピラリの先端付近に発生する気泡が除去され、キャピラリの先端付近まで溶液を十分に充填させることができ、手動で行うのに比較して、先端付近まで溶液が十分に充填されたキャピラリを大量に生成することが可能となる。また、キャピラリの先端付近に発生する気泡を除去することで、キャピラリから溶液を放出する際に気泡が圧縮されることにより溶液に対して放出圧力が伝播せず、キャピラリから溶液がうまく放出されない事態を防止することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、以下に添付図面を参照して、この発明における溶液充填装置および溶液充填方法の実施例を詳細に説明した後に、本発明に含まれる他の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
以下の実施例１では、実施例１に係る溶液充填装置について詳細に説明し、最後に実施例１による効果を説明する。
【００１８】
［溶液充填装置（実施例１）］
実施例１に係る溶液充填装置は、細胞に導入する物質の溶液をキャピラリに充填するものであるが、溶液が充填されたキャピラリを大量に生成する点に主たる特徴がある。
【００１９】
具体的には、図１に例示するように、実施例１に係る溶液充填装置は、保持部移動機構７上にキャピラリ保持部２を配置するほか、このキャピラリ保持部２の上方に挿入管案内機構８および挿入管上下機構５を備える。このキャピラリ保持部２には、キャピラリ１を装填するマガジン、挿入管３を装填するマガジンおよびキャピラリ内に充填する溶液が充填される溶液充填容器４を装填するマガジンと、挿入管取外し部１０とが配置されている。また、挿入管上下機構５には、液体制御ポンプ６が接続され、この液体制御ポンプ６には挿入管接続部９が備えられている。
【００２０】
ここで、保持部移動機構７は、キャピラリ保持部２の左右方向（つまり、キャピラリ１の軸に対して直交する方向）の移動を制御するものであり、挿入管接続部９を介して接続された挿入管３の位置まで、キャピラリ１、溶液充填容器４および挿入管取外し部１０を左右方向に移動させる。また、挿入管上下機構５は、液体制御用ポンプ６および挿入管接続部９に接続された挿入管３の上下方向（すなわち、キャピラリ１の軸に対して並行な方向）の移動を制御するものであり、挿入管３をキャピラリ１および溶液充填装置４の所定の位置まで移動させる。
【００２１】
なお、図１においては、キャピラリ１、挿入管３および溶液充填容器４がキャピラリ保持部２に配置される場合を示しているが、これに限定されるものではなく、各々が別個に配置されるようにしてもよい。また、図１において、キャピラリ１、挿入管３および溶液充填容器４が配置される順序もこれに限定されるものではない。また、キャピラリ１、挿入管３および溶液充填容器４は各々市販のものを用いることができるが、これに限定されるものではなく、マイクロインジェクション装置の特性に応じた専用のものを用いるようにしてもよい。但し、挿入管３の全長は、キャピラリ１の全長よりも長いことが必須となる。
【００２２】
また、保持部移動機構７にはボールねじなど直動機構を用いることができるが、これに限定されるものではなく、キャピラリ１、挿入管３および溶液充填容器４の各マガジンと挿入管取外し部１０とを円形に配置した回転テーブルを用いるようにしてもよい。液体制御用ポンプ６には既存のものを用いることができ、挿入管上下機構５にはボールねじなど直動機構を用いることができる。
【００２３】
続いて、実施例１に係る溶液充填装置の動作について具体的に説明すると、まず、キャピラリ１と、挿入管３と、キャピラリ内に充填する溶液が充填された溶液充填容器４とが、キャピラリ保持部２上に設けられたテーブル上のマガジンに各々搭載される。なお、キャピラリ１、挿入管３および溶液充填容器４に充填される溶液は使用の段階に至るまで箱詰めの状態で保持され、汚染を防止するとともに無菌性が保持されている。
【００２４】
次に、図２に例示するように、この溶液充填装置は、挿入管３の中心と液体制御ポンプ６に備えられた挿入管接続部９の中心とを一致させるようにキャピラリ保持部２を保持部移動機構７により移動させて停止させる。そして、溶液充填装置は、挿入管接続部９を下方に移動させ、挿入管３と液体制御ポンプ６とを接続する。
【００２５】
続いて、図３に例示するように、この溶液充填装置は、溶液充填容器４の中心線と挿入管３の中心線とを一致させるようにキャピラリ保持部２を保持部移動機構７により移動させて停止させる。そして、この溶液充填装置は、挿入管３の先端が容器４の内部の液面以下になるまで、挿入管３を挿入管上下機構５により下方に移動させる。その後、溶液充填装置は、液体制御ポンプ６により容器４から所定量の溶液を吸引する。
【００２６】
所定量の溶液を吸引した後、この溶液充填装置は、図４に例示するように、挿入管３の下端が挿入管案内機構８よりも上部にくるまで挿入管３を挿入管上下機構５により上方に移動させ、さらに、キャピラリ１の中心線と挿入管３の中心線とを一致させるようにキャピラリ保持部２を保持部移動機構７により移動させる。なお、この挿入管案内機構８は、挿入管３の先端がキャピラリ１の外部に外れるのを防ぐためのものであり、一部品あるいは複数部品のいずれから構成されるものであってもよく、また固定された構造あるいは挿入管上下機構５に連動する構造であってもよい。
【００２７】
キャピラリ１の中心線と挿入管３の中心線とを一致させるようにキャピラリ保持部２を保持部移動機構７により移動させた後、この溶液充填装置は、挿入管３の先端がキャピラリ１の先端付近に到達するまで、挿入管３を挿入管上下機構５によりキャピラリ１の内部へ挿入する。そして、挿入管３の先端がキャピラリ１の先端付近に到達すると、この溶液充填装置は、液体制御ポンプ６から吸引した溶液をキャピラリ１の内部に放出する。これと同時に、この溶液充填装置は、図５に例示するように、保持部移動機構７と挿入管上下機構５とを往復運動させる。すなわち、挿入管３およびキャピラリ１の内部の壁面に相対的な移動を与え続けることで、挿入管３の先端の液滴１１とキャピラリの内壁面に存在するファイバ１２の接触確率を向上させ、安定した充填動作を促す趣旨である。そして、例えば、この往復運動は、保持部移動機構７を振幅０．１〜１ｍｍ、振動数１〜１０Ｈｚ程度、挿入管上下機構５を振幅１〜２ｍｍ、振動数０．５〜１Ｈｚ程度で行われる。
【００２８】
所定の時間（例えば、５〜１０秒程度）待ち動作を行った後、この溶液充填装置は、挿入管３を挿入管上下機構５によりキャピラリ１の上部まで引き上げる。そして、この溶液充填装置は、再度保持部移動機構７を振動させる。すなわち、キャピラリ内部の気泡を除去して溶液の十分な充填を促す趣旨である。
【００２９】
上記に説明した動作終了の後、この溶液充填装置は、挿入管取外し部１０の空間部分の中心線と挿入管３の中心線とを一致させるように、キャピラリ保持部２を保持部移動機構７により移動させる。移動後、この溶液充填装置は、挿入管３が挿入管取外し部１０に設けられた爪の下方にくるまで、挿入管３を挿入管上下機構５により移動させる。そして、この溶液充填装置は、図７に例示するように、液体制御ポンプ６に備えられた挿入管接続部９が挿入管取外し部１０の空間部分に到達するまで、再度キャピラリ保持部２を保持部移動機構７により移動させ（同図の［ａ］参照）、その後、挿入管上下機構５により挿入管３を上方に移動させることで挿入管３に爪を引っ掛ける（同図の［ｂ］参照）。その状態で、この溶液充填装置は、挿入管３を上方に移動させる力を挿入管上下機構５によりかけ続けることで、挿入管３は液体制御ポンプ６に備えられた挿入管接続部９から切り離され、挿入管取外し部１０に残される（図１参照）。
【００３０】
このようにして、実施例１に係る溶液充填装置は、1本のキャピラリに液体を充填する動作を終了するが、必要に応じてキャピラリ１および挿入管３を再装着して溶液充填動作を再開してもよい。
【００３１】
［実施例１の効果］
上述してきたように、実施例１によれば、この溶液充填装置は、キャピラリ１に挿入された挿入管３から溶液（例えば、ＤＮＡや化合物、薬剤等）をキャピラリ１の内部に放出するので、キャピラリ１に自動で溶液を充填させることができ、手動で行うのに比較して、溶液が充填されたキャピラリ１を大量に生成することが可能となる。
【００３２】
また、実施例１によれば、この溶液充填装置は、キャピラリ１内への挿入管３の挿入をガイドするので、挿入管３をキャピラリ１の内部に容易に挿入せしめることで、挿入管３のキャピラリ１への挿入を迅速化することができ、溶液が充填されたキャピラリ１を大量に生成することが可能となる。
【００３３】
また、実施例１によれば、この溶液充填装置は、挿入管３からキャピラリ１の内部へ溶液を放出中に、キャピラリ保持部２をキャピラリ１の軸に対して直交する方向で振動させるようにする（すなわち、挿入管３およびキャピラリ１の内壁面に相対的な移動を与え続けることで、挿入管３の先端の液滴とキャピラリ１の内壁面の接触確率を向上させる）ので、キャピラリ１の先端付近まで溶液を十分に充填させることができ、手動で行うのに比較して、先端付近まで溶液が十分に充填されたキャピラリ１を大量に生成することが可能となる。
【００３４】
また、実施例１によれば、この溶液充填装置は、挿入管３からキャピラリ１の内部へ溶液を放出中に、キャピラリ保持部２または挿入管接続部９をキャピラリ１の軸に対して平行な方向で振動させるようにするので、キャピラリ１の先端付近まで溶液を十分に充填させることができ、手動で行うのに比較して、先端付近まで溶液が十分に充填されたキャピラリ１を大量に生成することが可能となる。
【００３５】
また、実施例１によれば、この溶液充填装置は、挿入管３からキャピラリ１の内部へ溶液を放出した後に、キャピラリ保持部２をキャピラリ１の軸に対して直交する方向で振動させるようにするので、キャピラリ１の先端に発生する気泡が除去され、キャピラリ１の先端付近まで溶液を十分に充填させることができ、手動で行うのに比較して、先端付近まで溶液が十分に充填されたキャピラリ１を大量に生成することが可能となる。また、キャピラリ１の先端付近に発生する気泡を除去することで、キャピラリ１から溶液を放出する際に気泡が圧縮されることにより溶液に対して放出圧力が伝播せず、キャピラリ１から溶液がうまく放出されない事態を防止することも可能となる。
【００３６】
また、実施例１によれば、この溶液充填装置は、挿入管の上部を引っ掛けておいて挿入管保持部を上方へ移動させることにより挿入管を取り外すので、挿入管の取り外しを簡便に行うことができ、溶液が充填されたキャピラリを大量に生成することが可能となる。
【実施例２】
【００３７】
さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、実施例２として、本発明に含まれる他の実施例を説明する。
【００３８】
（１）溶液放出速度
また、上記の実施例１において、溶液放出開始時の放出速度を減速することなく溶液を放出するようにしてもよい。これにより、溶液放出開始時の放出速度を減速することなく溶液を放出するので、一旦挿入管からキャピラリ内に流れ始めた溶液を効率よく充填させることができ、手動で行うのに比較して、キャピラリを大量に生成することが可能となる。
【００３９】
（付記１）細胞へ導入する物質の溶液をキャピラリに充填する溶液充填装置おいて、
前記キャピラリを保持するキャピラリ保持手段と、
前記キャピラリ内に挿入される挿入管を保持する挿入管保持手段と、
前記キャピラリに挿入した挿入管から前記溶液を当該キャピラリ内に放出する溶液放出手段と、
を備えたことを特徴とする溶液充填装置。
【００４０】
（付記２）前記キャピラリ内への前記挿入管の挿入をガイドするガイド手段をさらに備えたことを特徴とする付記１に記載の溶液充填装置。
【００４１】
（付記３）前記溶液放出手段によって前記挿入管から前記キャピラリ内に溶液を放出中に、前記キャピラリ保持手段を前記キャピラリの軸に対して直交する方向で振動させるようにする振動手段をさらに備えたことを特徴とする付記１または２に記載の溶液充填装置。
【００４２】
（付記４）前記振動手段は、前記溶液放出手段によって前記挿入管から前記キャピラリ内に溶液を放出中に、前記キャピラリ保持手段または挿入管保持手段を前記キャピラリ軸に対して平行な方向に振動させるようにすることを特徴とする付記１〜３のいずれか一つまたは複数に記載の溶液充填装置。
【００４３】
（付記５）前記振動手段は、前記溶液放出手段によって前記挿入管から前記キャピラリ内に溶液を放出した後に、前記キャピラリ保持手段を前記キャピラリの軸に対して直交する方向で振動させるようにすることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つまたは複数に記載の溶液充填装置。
【００４４】
（付記６）前記溶液放出手段は、前記溶液の放出開始時の放出速度を減速することなく当該溶液を放出することを特徴とする付記１に記載の溶液充填装置。
【００４５】
（付記７）前記挿入管の上部に引っ掛けられ、前記挿入管保持手段が上方へ移動されることにより、当該挿入管を当該挿入管保持手段から取り外す取外し手段をさらに備えたことを特徴とする付記１に記載の溶液充填装置。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明に係る溶液充填装置は、細胞へ導入する物質の溶液をキャピラリに充填する場合に有用であり、特に、溶液を充填させたキャピラリを大量に生成することに適する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施例１に係る溶液充填装置の全体構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る溶液充填装置の動作を説明するための図（１）である。
【図３】実施例１に係る溶液充填装置の動作を説明するための図（２）である。
【図４】実施例１に係る溶液充填装置の動作を説明するための図（３）である。
【図５】実施例１に係る溶液充填装置の動作を説明するための図（４）である。
【図６】実施例１に係る溶液充填装置の動作を説明するための図（５）である。
【図７】実施例１に係る溶液充填装置の動作を説明するための図（６）である。
【図８】キャピラリ内の気泡残留とその影響を示す図である。
【図９】溶液充填中の気泡発生を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  キャピラリ
２  キャピラリ保持部
３  挿入管
４  溶液充填容器
５  挿入管上下機構
６  液体制御ポンプ
７  保持部移動機構
８  挿入管案内機構
９  挿入管接続部
１０  挿入管取り外し部
１１  挿入管先端の液滴
１２  キャピラリ内部のファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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