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JP2009216571A - Pin support mechanism of biochip, and biochip - Google Patents

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JP2009216571A
JP2009216571A JP2008061115A JP2008061115A JP2009216571A JP 2009216571 A JP2009216571 A JP 2009216571A JP 2008061115 A JP2008061115 A JP 2008061115A JP 2008061115 A JP2008061115 A JP 2008061115A JP 2009216571 A JP2009216571 A JP 2009216571A
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biochip
microtool
micro
tool
pin support
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JP2008061115A
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Fumito Arai
史人 新井
Yoko Yamanishi
陽子 山西
Shinya Sakuma
臣耶 佐久間
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Tohoku University NUC
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Tohoku University NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem wherein, concerning a micro-tool used in a biochip, the micro-tool is difficult to be driven stably with excellent reproducibility hitherto, because of an unstable support method of the micro-tool in a micro-space. <P>SOLUTION: In order to drive a micro-tool stably, a ring-shaped micro-tool is formed, and a pillar is provided in the biochip, and the micro-tool is assembled thereon, to thereby stabilize driving of the micro-tool. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本研究は、医療分野、品種改良といったバイオ系産業分野におけるバイオチップ内で駆動されるマイクロツールにおいてピン支持することによりマイクロツールを安定駆動させる技術である。   This research is a technology to stably drive a micro tool by supporting a pin in a micro tool driven in a biochip in a bio-based industry field such as a medical field or breed improvement.

従来、バイオチップ内での卵子、細胞、菌などのバイオ操作は顕微鏡から得られる画像情報に基づいて行われることがほとんどであったが、人的にバイオチップを操作することによる外乱の影響を防ぐために、チップ内で非接触での操作手法が必要となり、近年、マイクロ流路内で非接触操作方法が着目されている。その中でもマイクロツールを媒体としてバイオチップ内の非接触操作を行う技術は、多自由度に制御できることから広く使用されている.しかしながら、マイクロツールをバイオチップ内に支持または固定する場合,マイクロ空間内操作による組み付けミスなどが発生しやすく,マイクロツールの安定駆動を損なうという欠点があった。本発明は、マイクロツールの支持方法に関するもので、磁気マイクロツールを非接触に駆動することで安定駆動するマイクロツールが、バイオチップ内の閉じた空間で卵子、細胞、菌などの微小物体を1個ずつ安定に制御することを可能とする。また、従来、マイクロツールを支持・固定する手法は、紫外線硬化樹脂などに限られており,バイオチップとマイクロツールの形状を変化させてマイクロツール自身を安定に支持する手法は見当たらない。本発明は、マイクロツールの形状次第で多様な機能が生まれるといった利点があり、応用範囲が広い。   Conventionally, bio manipulations such as eggs, cells, and fungi in biochips were mostly performed based on image information obtained from a microscope. In order to prevent this, a non-contact operation method is required in the chip, and in recent years, a non-contact operation method has attracted attention in the microchannel. Among them, the technology to perform non-contact operation in a biochip using a micro tool as a medium is widely used because it can be controlled with multiple degrees of freedom. However, when the microtool is supported or fixed in the biochip, there is a drawback that assembly errors due to operation in the microspace are likely to occur, and the stable drive of the microtool is impaired. The present invention relates to a method for supporting a micro tool, and a micro tool that stably drives a magnetic micro tool in a non-contact manner, and microscopic objects such as eggs, cells, and fungi in a closed space within a biochip. It enables stable control one by one. Conventionally, the method for supporting and fixing the microtool is limited to ultraviolet curable resin, and there is no method for stably supporting the microtool itself by changing the shape of the biochip and the microtool. The present invention has an advantage that various functions are generated depending on the shape of the microtool, and has a wide range of applications.

従来、バイオチップ内で使用されるマイクロツールは,そのマイクロ空間での微小物体の支持方法の不安定さによりマイクロツールを再現よく安定駆動させることが困難であった。   Conventionally, a microtool used in a biochip has been difficult to reproduce and stably drive the microtool in a reproducible manner due to the instability of a method for supporting a minute object in the microspace.

バイオチップ壁面上にピラー(円柱の突起部)を設け,さらにマイクロツールにもリング状の形状を設けることで,効果的に組み付けることが出来,マイクロツールの安定駆動に貢献する。   Providing pillars (cylindrical protrusions) on the wall of the biochip, and also providing a ring shape on the microtool enables effective assembly and contributes to stable driving of the microtool.

バイオチップ内の閉空間において,微小なマイクロツールをピン支持により安定に保持させることで,マイクロツールの安定駆動を実現できた。   In a closed space inside the biochip, the micro-tool can be stably driven by holding the micro-tool stably by pin support.

以下、本発明のマイクロツールのピン支持機構の好ましい実施形態について、実施例に基づき添付の図面に基づいて詳細に説明する。各図の説明において同一の符号には同じものを示す。なお、マイクロツールが処理する対象物として細胞として卵子(卵細胞)を例にとって以下に説明するが、本発明はこれに限られるものではなく、本発明のピン支持機構は、体細胞等の任意の動物細胞、植物細胞、ES細胞、微生物、菌、DNA分子、ナノチューブ、ナノ材料等の微小物体のマイクロ空間内操作に対しても応用可能である。以下実施例に基づき、本発明の利用例を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, a preferred embodiment of a pin support mechanism of a microtool according to the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings based on the examples. In the description of each drawing, the same reference numerals denote the same parts. Note that, as an example of an object to be processed by the microtool, an egg (egg cell) will be described below as an example of the cell, but the present invention is not limited to this, and the pin support mechanism of the present invention is an arbitrary cell such as a somatic cell. It can also be applied to micro-space manipulation of minute objects such as animal cells, plant cells, ES cells, microorganisms, fungi, DNA molecules, nanotubes, and nanomaterials. Examples of use of the present invention are specifically described below based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

図1は、本発明を実施するためのピン支持機構の構成図である。マイクロツール1は、シリコンゴムの一種であるポリジメチルシロキサン(PDMS)と酸化鉄(マグネタイト)の混合物により作成されている。   FIG. 1 is a configuration diagram of a pin support mechanism for carrying out the present invention. The microtool 1 is made of a mixture of polydimethylsiloxane (PDMS), which is a kind of silicon rubber, and iron oxide (magnetite).

マイクロツール1は、片端部にリング形状部2が設けられており、もう一端の先端部5には矢印形状等が設けられている。安定なピン支持機構を得るために,バイオチップ壁面3の上にピラー4(円柱の突起部)を形成する。ピラー4の直径は、マイクロツール1のリング形状部2がゆるく嵌合するように設計されている。マイクロツール1は、ピンセット操作で、バイオチップ壁面3の上に形成されたピラー4に、リングの穴を通して容易かつ確実に装着することができる。   The microtool 1 is provided with a ring-shaped portion 2 at one end, and an arrow shape or the like is provided at the tip 5 at the other end. In order to obtain a stable pin support mechanism, pillars 4 (cylindrical protrusions) are formed on the biochip wall surface 3. The diameter of the pillar 4 is designed so that the ring-shaped part 2 of the microtool 1 fits loosely. The microtool 1 can be easily and reliably attached to the pillar 4 formed on the biochip wall surface 3 through the hole of the ring by tweezers operation.

外部の非接触駆動力(たとえば、磁界)等により、装着されたマイクロツール1をピラー4の軸を中心として回転させ、先端部5を移動させることができる。本発明では、マイクロツール1のリング形状部2がピラー4にゆるく嵌合している為、少ない駆動力でマイクロツール1の先端部を安定に駆動することができる。   The mounted microtool 1 can be rotated around the axis of the pillar 4 and the tip 5 can be moved by an external non-contact driving force (for example, a magnetic field) or the like. In the present invention, since the ring-shaped portion 2 of the microtool 1 is loosely fitted to the pillar 4, the tip portion of the microtool 1 can be stably driven with a small driving force.

図2は、バイオチップ内のソーティング機能を有する部位に本発明を実施した例を示す。矢印形状の先端部5とリング形状部2を有するマイクロツール1は、マイクロ流路6の分岐部7に設けられたピラー4に保持される。マイクロツール1は磁性体で磁化されているため、マイクロツール1の先端部5は、外部の非接触駆動部(例えば永久磁石等)により、安定に駆動することができる。   FIG. 2 shows an example in which the present invention is applied to a part having a sorting function in a biochip. The microtool 1 having the arrow-shaped tip portion 5 and the ring-shaped portion 2 is held by a pillar 4 provided at the branch portion 7 of the microchannel 6. Since the microtool 1 is magnetized with a magnetic material, the tip portion 5 of the microtool 1 can be stably driven by an external non-contact driving unit (for example, a permanent magnet).

マイクロ流路6を移動する微粒子8(卵子や細胞等)は、前もって粒径を顕微鏡等により検出することにより、左側のマイクロ流路9に導くか、または、右側のマイクロ流路10に導くかが判定される。判定された微粒子8が、分岐部7に到達した時にマイクロツール1の先端部5を外部の非接触駆動力(ここでは図示せず)で移動させ、一方の流路を塞ぐ。流路が塞がれることにより、微粒子8は開かれた流路に導かれてソーティングが実行される。   Whether the microparticles 8 (egg or cell) moving through the microchannel 6 are guided to the left microchannel 9 or the right microchannel 10 by detecting the particle diameter with a microscope or the like in advance. Is determined. When the determined fine particles 8 reach the branching portion 7, the tip portion 5 of the microtool 1 is moved by an external non-contact driving force (not shown here) to block one flow path. When the flow path is blocked, the fine particles 8 are guided to the opened flow path and sorting is performed.

本実施例では、ピラー4とマイクロツール1のリング形状部2がゆるく嵌合されている為、比較的少ない駆動力でマイクロツール1の先端部を安定に駆動できる。   In the present embodiment, since the pillar 4 and the ring-shaped portion 2 of the microtool 1 are loosely fitted, the tip portion of the microtool 1 can be stably driven with a relatively small driving force.

図3は、バイオチップ内のバルブ機能を有する部位に本発明を実施した一例を示す。両端にリング形状のピン支持機構を持つマイクロツール12をマイクロ流路6に設置したマイクロバルブ機構13内の両端のピラー部11に保持させる。   FIG. 3 shows an example in which the present invention is applied to a part having a valve function in a biochip. The microtool 12 having ring-shaped pin support mechanisms at both ends is held by the pillar portions 11 at both ends in the microvalve mechanism 13 installed in the microchannel 6.

マイクロツール12は、外部の非接触駆動力により、流路を開閉するように駆動させることが出来る。マイクロ流路6内で微粒子8を通過させる場合は、マイクロツール12を開く方向に移動させ、微粒子8を遮断する場合は、マイクロツール12を閉める方向に移動させる。すなわち、マイクロツール12を外部の非接触駆動力により開閉方向に駆動することにより、マイクロ流路内にバルブ機能を持たせることができる。   The microtool 12 can be driven to open and close the flow path by an external non-contact driving force. When the microparticles 8 are allowed to pass through the microchannel 6, the microtool 12 is moved in the opening direction, and when the microparticles 8 are blocked, the microtool 12 is moved in the closing direction. That is, by driving the microtool 12 in the opening / closing direction by an external non-contact driving force, a valve function can be provided in the microchannel.

本実施例では、2個のピラー4にゆるく嵌合するリング形状を有するピン支持機構を設けることで、少ない駆動力でマイクロツール12を安定に移動させて、マイクロ流路を開閉することが出来る。   In this embodiment, by providing a pin support mechanism having a ring shape that fits loosely into the two pillars 4, the microtool 12 can be moved stably with a small driving force, and the microchannel can be opened and closed. .

バイオチップの表面に円柱のピラーを作成し,そこにリング形状を持つマイクロツールを取り付ける図である。A cylindrical pillar is created on the surface of a biochip, and a ring-shaped microtool is attached to it. ソーティング機能をもったバイオチップにおいて、マイクロツールが1個のピン支持機構を用いて,左右に安定駆動している図である.In a biochip with a sorting function, the microtool is driven stably from side to side using a single pin support mechanism. バルブ機能をもったバイオチップにおいて、ピン支持機構を2個用いて,上下に安定駆動している図である。In the biochip having a valve function, it is a diagram that uses two pin support mechanisms to stably drive up and down.

符号の説明Explanation of symbols

1 マイクロツール
2 マイクロツールのリング形状支持部。
3 バイオチップの壁面。
4 円柱形状ピラー部。
5 マイクロツールの先端部。
6 マイクロ流路
7 分岐部
8 微粒子
9 左側マイクロ流路
10 右側マイクロ流路
11 両端のピラー部
12 両端にリング形状を有するマイクロツール
13 マイクロバルブ機構
1 Micro tool
2 Ring-shaped support for micro tools.
3 Biochip wall.
4 Cylindrical pillar part.
5 The tip of the microtool.
6 Micro flow path
7 Branch
8 Fine particles
9 Left microchannel
10 Right microchannel
11 Pillars at both ends
12 Micro tool with ring shape at both ends
13 Micro valve mechanism

Claims (3)

バイオチップ内の閉空間に設置されるマイクロツールを支持および駆動させる機構において、バイオチップ内にピラーを設置し、該ピラーにリング形状を持つマイクロツールを組み付けることで、マイクロツールを安定に支持および駆動させることを特徴とするバイオチップのピン支持機構。   In a mechanism for supporting and driving a microtool installed in a closed space in a biochip, a microtool having a ring shape is installed in the biochip, and the microtool is stably supported and mounted. A biochip pin support mechanism that is driven. 微小物体をソーティングする機能を有するバイオチップにおいて、流路内のマイクロツールが請求項1のピン支持機構で支持されていることを特徴とする請求項1に記載のバイオチップ。   2. The biochip according to claim 1, wherein the microtool in the flow path is supported by the pin support mechanism of claim 1 in a biochip having a function of sorting minute objects. 流路内にバルブ機能を有するバイオチップにおいて、流路内のマイクロツールが、請求項1のピン支持機構で支持されていることを特徴とする請求項1に記載のバイオチップ。   The biochip according to claim 1, wherein the microtool in the flow path is supported by the pin support mechanism of claim 1 in the biochip having a valve function in the flow path.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003285298A (en) * 2002-03-26 2003-10-07 Seiko Instruments Inc Micro-channel device and method of manufacturing the same
WO2007011052A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 National University Corporation Yokohama National University Fluid control device

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