JP2005027626A - 試料注入装置及び試料注入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
卵中の核を傷つけることなく、卵へ試料を確実に注入することができる試料注入装置及び試料注入方法を提供すること。
【解決手段】
注入針２０４は、トレイ２０３の表面に対して傾斜した角度で、卵６０１の黒面側に刺入される。注入針２０４の深度は、注入針２０４が卵の直径の１／３から１／２程度、すなわち同図で示すＬの範囲分だけ刺入されるような深度が好ましい。より好ましくは、卵６０１の黒面側でかつ卵６０１中の核６０２の直下付近のスポット８０１に注入針２０４の先端が位置するように刺入される。その際、切り欠き部４０３ａにより卵６０１の露出された部分をＣＣＤカメラ１０４によって撮像する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、カエル等の両生類や魚類等の卵に試料を注入する試料注入装置及びその注入方法に関する。

従来、遺伝子機能の解析、たんぱく質の生産及び解析等の目的で、カエル等の卵へ遺伝子、たんぱく質、薬物等の試料を自動的に注入する装置としては、卵をトレイに並べ、試料を充填したピペット様の針を駆動部に装着し、当該駆動部の駆動により針を卵に刺入するとともに、油圧または空気圧等で試料を吐出する、というものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−６５２４０公報

しかしながら、上記技術においては、トレイの表面に対してほぼ垂直方向から卵へ針を刺入するため、針を刺入する角度や深度によっては、卵中の核を傷つけてしまうことがあり、試料を注入してもその後の卵の発生率が低くなってしまうという課題があった。

本発明は、そのような課題に鑑みてなされるもので、卵中の核を傷つけることなく、卵へ試料を確実に注入することができる試料注入装置及び試料注入方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る試料注入装置は、卵が載置される凹部が表面に形成された保持部と、前記表面に対して傾斜し、かつ、前記凹部に載置された卵のほぼ中心に向けて進退自在に設けられた注入針を有し、当該注入針を介して前記凹部に載置された卵に試料を注入するための注入部と、前記注入針を進退駆動させる駆動部とを具備することを特徴とする。

この構成により、注入針が保持部の表面に対して傾斜しているため、駆動部によって当該注入針が卵へ刺入される際、保持部の表面に対して垂直方向から刺入されるのに比べて注入針の深度を厳密に調整する等の必要もなく、卵中の核に傷が付くのを極力避けつつ、容易にかつ確実に卵に試料を注入することができる。

ところで、卵に試料を注入する際には、注入針の卵への深度によっては、正常発生が妨げられたり、受精率が低下したりすることがある。そのため、深度の調整は重要な要素となる。また、試料を注入する領域は、特に、精子核（精核）や精子核と遺伝子の混合物を注入する場合には、できる限り核に近い方が受精率や遺伝子導入率も高くなる。

そこで、本発明の試料注入装置は、前記注入針は、前記卵の直径の１／３〜１／２の深度で前記卵に刺入されることを特徴としている。

これにより、核を傷付けずに済むとともに、核に近い部分へ刺入することができ、当該部分へ試料を吐出することにより、受精率、発生率および遺伝子導入効率を高めることができる。

また、本発明の試料注入装置は、前記凹部に設けられ、前記載置された卵の一部を一側に露出するための切り欠き部と、露出された前記卵の一部を前記一側から撮像する撮像部とを更に具備することを特徴としている。

これにより、上記切り欠き部により露出した卵の一部を撮像部によって撮像することにより、注入針の刺入時の卵の位置、向き等を確認することができるため、より確実に卵に試料を注入することができる。

また、本発明の試料注入装置は、前記保持部は、前記凹部を環状に複数有し、前記保持部を、前記駆動部による進退駆動と同期させて回転させる回転機構を更に具備することを特徴としている。

これにより、保持部が凹部を環状に有し、駆動部の進退駆動と、保持部の回転機構による回転が同期しているため、保持部の占有面積が小さいながらも、複数の卵に一定の時間間隔で連続してかつ効率よく試料を注入することができる。

また、本発明の試料注入装置は、前記撮像部による撮像結果に基づいて、前記駆動部による進退駆動及び前記回転機構による回転動作の少なくとも一方の動作を制御する制御手段を更に具備することを特徴としている。

これにより、撮像部の撮像結果に基づき、適宜卵の位置、向き、及び注入針の刺入角度等を制御することが可能となるため、より確実に卵へ試料を注入することができる。

また、本発明の試料注入装置は、前記制御手段は、前記卵が前記凹部に所定の状態で載置されていない場合に、前記駆動部による進退駆動及び前記回転機構による回転動作を停止させることを特徴としている。

これにより、卵の位置、向きがずれている場合等、卵が凹部に所定の状態で載置されていない場合に、駆動部による進退駆動及び回転機構による回転動作を停止することができるため、卵の所定外の部分への試料の注入や注入の失敗を未然に防ぐことができ、卵への試料注入の精度を高めることができる。

また、本発明の試料注入装置は、前記制御手段は、前記卵が前記凹部に所定の状態で載置されていない場合に、前記注入針に、所定の状態に載置されている卵のみに試料を注入させるように前記駆動部を制御することを特徴としている。

これにより、所定の状態に載置されていない卵が存在した場合に、当該卵への注入を止めることによって当該卵への注入の失敗を未然に防ぐことができると同時に、当該卵以外の所定の載置状態にある卵への試料の注入を続行するため、全ての動作を停止する場合に比べて、注入作業の効率化を図ることができる。

本発明の他の観点に係る試料注入装置は、卵が載置される凹部が表面に形成された保持部と、前記凹部に載置された卵のほぼ中心に向けて進退自在に設けられた注入針を有し、当該注入針を介して前記凹部に載置された卵に試料を注入するための注入部と、前記凹部に設けられ、前記載置された卵の一部を一側に露出するための切り欠き部と、前記試料注入時の前記卵を撮像する撮像部とを具備することを特徴としている。

これにより、注入針の刺入時の卵の様子を、切り欠き部から露出した卵の一側を撮像部により撮像することによって確認することができるため、注入の失敗を未然に防ぐことができ、より確実に卵へ試料を注入することができる。

本発明の試料注入方法は、凹部が表面に形成された保持部の該凹部へ卵を載置する工程と、前記表面に対して傾斜し、かつ、前記凹部に載置された卵のほぼ中心に向けて設けられた注入針を介して、前記凹部に載置された卵に試料を注入する工程とを具備することを特徴としている。

この構成により、保持部の表面に対して傾斜した角度で卵へ向けられた注入針を介して卵へ試料を注入することとしたため、保持部の表面に対して垂直方向から注入するのに比べて、注入針の深度を綿密に調整する等の必要もなく、卵中の核に傷が付くのを極力避けつつ、容易にかつ高い精度で卵に試料を注入することができる。

本発明によれば、卵中の核を傷つけることなく、卵へ試料を確実に注入することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る試料注入装置の構成を示す図であり、図２は図１の本体装置をより詳細に示した図である。

図１に示すように、本発明の試料注入装置は、本体装置１０１、照明装置１０２、インジェクションポンプ装置１０３、ＣＣＤ（charge coupled device）カメラ１０４、モニタ１０５、ＰＣ（Personal Computer）１０６から構成される。本体装置１０１には、照明装置１０２、インジェクションポンプ装置１０３、ＣＣＤカメラ１０４、モニタ１０５、ＰＣ１０６のそれぞれが接続されている。

図２に示すように、本体装置１０１の水平に設けられた上面２０１にはトレイ設置部２０２が設けられ、トレイ設置部２０２には卵を載置するためのトレイ２０３が設置されている。トレイ設置部２０２の上方には、トレイ２０３に載置された卵へ向けて試料を注入する注入針２０４を駆動させるための駆動部２０５が設けられている。駆動部２０５には、モータ部２０６と、このモータ部２０６によってトレイ２０３に載置された卵に対して進退駆動する可動部２０７とが設けられている。モータ部２０６は、図示しない支持部材によって本体装置１０１に固定されている。駆動部２０５としては、例えば、ボールネジ駆動、シリンダー駆動、リニアモータ駆動等を用いることができるが、これらに限られるものではない。

上記インジェクションポンプ装置１０３は、図示しないチューブを介して注入針２０４と接続され、インジェクションポンプ装置１０３に充填された試料が、注入針２０４を介して卵中へ吐出されるようになっている。

なお、卵に注入される試料としては、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ｍＲＮＡ、プラスミド、オリゴヌクレオチド等の遺伝子が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、色素、たんぱく質、薬物等であってもよい。また、顕微受精をするために、精子核を試料としたり、トランスジェニック個体を作出するために、精子核とDNAの混合物を試料としたりすることもできる。

図３は、トレイ２０３の設置状態を示す図である。

同図に示すように、トレイ２０３は、トレイ設置部２０２に設けられたターンテーブル３０１に対して着脱自在に設けられている。例えば、トレイ２０３には、案内溝２０３ａ及び開口部２０３ｂが形成され、ターンテーブル３０１の案内ピン３０３に案内溝２０３ａが、突起部３０２に開口部２０３ｂが係合してトレイ２０３がターンテーブル３０１に装着される。ターンテーブル３０１の下方には、図示しないモータが設けられており、卵へ試料を注入する際には、ターンテーブル３０１は当該モータにより上記突起部３０２を中心に回転する。なお、ターンテーブルの位置は、図２に示すＸ、Ｙ軸調整つまみ２０８によって微調整することができる。

図４は、トレイ２０３の斜視図の一部を示す図であり、図５は、トレイ２０３の平面図の一部を示した図である。

図４及び図５に示すように、トレイ２０３は、例えば円筒皿状でなり、トレイ２０３の壁部４０１で囲まれた表面４０２は、卵を載置するための複数の凹部４０３が形成された上段面４０２ａと、上段面４０２ａより低い位置に形成された下段面４０２ｂを有する。上段面４０２ａと下段面４０２ｂとの間の段部の面４０４には、複数の凹部４０３をそれぞれ切り欠くように切り欠き部４０３ａが形成されている。上段面４０２ａはトレイ２０３の円周に沿って環状に設けられ、凹部４０３は当該環状の上段面４０２ａ上に沿って配列されている。凹部４０３は、例えば５０個設けられている。

図６は、図５のＡ−Ａ線断面図である。

同図に示すように、注入針２０４は、トレイ２０３の表面４０２に対して傾斜し、かつ、凹部４０３に載置された卵のほぼ中心に向けて進退自在に設けられている。これにより、注入針が卵６０１へ傾斜した角度で刺入される。注入針２０４が刺入する際の、注入針２０４と表面４０２との角度θは、約２０°〜約７０°が好ましい。２０°以上としたのは、本実施形態においては、トレイ２０３に載置する卵６０１の数をできるだけ多くし、注入効率を高めるために卵６０１同士の間隔が狭い状態で載置されることとしているため、刺入角度が２０°より小さい場合には、刺入対象の隣の卵６０１へ注入針２０４が接触してしまうおそれがあるからである。また、７０°以下としたのは、７０°より大きい場合には、核６０２を傷つけてしまう恐れがあるためである。より好ましくは、約３０°で刺入される。

一般に、アフリカツメガエル等の両生類の卵は、白面である植物極と黒面である動物極に約半分ずつ分かれており、一般に植物極の方が動物極よりも重量が大きい。凹部４０３と卵との間には緩衝液を浸しているため、卵６０１を凹部４０３に載置した場合には、白面が黒面よりも下に位置することになる。凹部４０３の深さは、卵６０１のほぼ半分となるように設計されているため、卵６０１を凹部に載置した場合には、卵６０１の黒面と白面との境界が上段面４０２ａにほぼ一致するようになる。

また、卵６０１中の動物極側であってかつ境界近傍には核６０２が存在しており、凹部４０３には境界線及び核６０２が露出するように切り欠き部４０３ａが設けられている。

図７は図６のＢ−Ｂ線断面図である。

同図に示すように、トレイ２０３の上方には、ＣＣＤカメラ１０４が、上記切り欠き部４０３ａと対向するように設けられており、当該ＣＣＤカメラ１０４によって、凹部４０３に載置された卵６０１の、切り欠き部４０３ａから露出した部分が撮像される。当該撮像された映像は、ＣＣＤカメラ１０４に接続された上記モニタ１０５（図１参照。）上に映し出されるようになっている。

ＰＣ１０６は、インジェクションポンプ装置１０３の動作、駆動部２０５の駆動、トレイ２０３の回転等を制御する。また、注入針２０４に注入角度調整機構を設けて、ＰＣ１０６により、その角度を調整できるようにしてもよい。

図１及び図２で示す照明装置１０２は、例えばトレイ２０３の上方に設けられており、試料注入時に卵を照らすことにより、卵の様子を見やすくすることができる。

次に、以上のように構成された試料注入装置の動作について説明する。

まず、トレイ２０３をトレイ設置部２０２から取り外し、トレイ２０３の凹部４０３に卵６０１を載置する。次に、駆動部２０５の駆動により注入針２０４が卵６０１へ向かって移動し、卵６０１に刺入される。

その際、図８に示すように、注入針２０４は、トレイ２０３の表面に対して傾斜した角度で、卵６０１の黒面側に刺入される。注入針２０４の深度は、注入針２０４が卵の直径の１／３から１／２程度、すなわち同図で示すＬの範囲分だけ刺入されるような深度が好ましい。より好ましくは、卵６０１の黒面側でかつ卵６０１中の核６０２の直下付近のスポット８０１に注入針２０４の先端が位置するように刺入される。その際、切り欠き部４０３ａにより卵６０１の露出された部分をＣＣＤカメラ１０４によって撮像することができるため、注入針２０４が所定の位置に刺入されているか否かを確認することができる。卵６０１の黒面と白面の境界がトレイ２０３の表面と一致していない場合等、卵６０１が所定の位置に載置されていない場合には、作業員が注入針２０４の角度、卵６０１の載置位置等を調整することにより、所定の位置に刺入させるようにすることもできる。あるいは、ＰＣ１０６で駆動部２０５の駆動を停止させたり、本体装置１０１の電源を切って強制的に作業を中止させたりするようにしてもよい。

注入針２０４が卵６０１に刺入された後、インジェクションポンプ装置１０３が作動し、注入針２０４の先端から試料が吐出されることにより、一の卵への試料注入作業が終了する。

以上により、注入針２０４がトレイ２０３の表面に傾斜した角度から卵６０１へ刺入されるため、卵６０１中の核６０２に傷が付くのを極力避けつつ、容易にかつ確実に卵に試料を注入することができる。また、注入針２０４の深度を卵６０１の直径の１／３から１／２程度とすることにより、卵６０１へ深い深度でかつ核６０２に近い部分に刺入することができ、当該部分へ試料を吐出することにより、卵の発現率を高めることができる。

更に、切り欠き部４０３ａにより露出した卵６０１の一部をＣＣＤカメラ１０４によって撮像することにより、注入針２０４の刺入時の卵６０１の位置、向き等を確認して調整することができるため、より確実に卵６０１に試料を注入することができる。

上述の動作により一の卵６０１への試料の注入が終了すると、ターンテーブル３０１上に設けられたトレイ２０３が、駆動部２０５の進退駆動と同期して、トレイ２０３上の複数の凹部４０３相互のピッチ分だけ時計回り又は反時計回りに回転する。すなわち、注入針２０４が、直前に試料を注入した卵６０１から退くと同時に、トレイ２０３は、その隣の卵６０１が注入針２０４を刺入できるような所定の位置に来るように回転する。そしてトレイ２０３の回転が止まると、駆動部２０５の駆動により注入針２０４が当該卵６０１へ刺入される。この後は、上述の注入動作が、トレイ２０３上に環状に配置された複数の卵６０１の数の分だけ繰り返されることにより、試料注入装置の動作が終了する。

これにより、トレイ２０３上に環状に配置された複数の卵６０１へ、一定の間隔で連続して試料を注入することができるため、注入作業の効率化を図ることができる。

本発明は以上説明した実施形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上述した実施形態においては、卵６０１が上述した所定の位置に載置されていない場合や、注入針２０４が所定の角度に向いていない場合には、作業員が卵６０１の載置位置、注入針２０４の角度等を調整することにより、上述した所定の位置に刺入させたり、ＰＣ１０６を用いて手動で駆動部２０５の駆動を停止させたりする等していたが、以下のように制御することもできる。

すなわち、ＰＣ１０６が、注入針２０４が卵６０１に刺入する前に、上述のようにしてＣＣＤカメラ１０４が撮像した卵６０１の画像情報を自動的に解析する。そして、その解析結果により、卵６０１が上述した所定の位置に載置されていないと判断した場合や、注入針２０４が所定の角度に向いていないと判断した場合に、駆動部２０５の駆動及びトレイ２０３の回転を停止させるように自動制御することもできる。これにより、卵６０１が凹部４０３に所定の状態で載置されていない場合に、駆動部２０５の進退駆動及びトレイ２０３の回転を停止することができるため、卵６０１の所定外の部分への試料の注入や注入の失敗を未然に防ぐことができ、卵６０１への試料注入の精度を高めることができる。

また、トレイ２０３の回転は停止することなく、所定の位置に載置されていないと判断された卵６０１が見つかった場合にのみ駆動部２０５の駆動を停止し、当該卵６０１はとばして、所定の位置に載置された卵６０１にのみ試料を注入するように自動制御してもよい。

これにより、所定の状態に載置されていない卵への注入の失敗を未然に防ぐことができると同時に、当該卵以外の所定の載置状態にある卵への試料の注入を続行するため、全ての動作を停止する場合に比べて、注入作業の効率化を図ることができる。

更に、以上では駆動部２０５の駆動やトレイ２０３の回転はＰＣ１０６によって制御していたが、注入装置本体自体が制御部を内蔵し、装置自体が駆動や回転を制御するような形態であってもよい。また、インジェクションポンプ装置１０３等の装置も同様に本体装置が内蔵する形態であってもよい。

本発明の一実施形態に係る試料注入装置の構成を示す図である。 図１の本体装置をより詳細に示した図である。 本発明の一実施形態におけるトレイ２０３の設置状態を示す図である。 本発明の一実施形態におけるトレイ２０３の斜視図の一部を示す図である。 本発明の一実施形態におけるトレイ２０３の平面図の一部を示した図である。 図５のＡ−Ａ線断面図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の一実施形態において卵６０１に注入針２０４が刺入される様子を示した図である。

符号の説明

１０１…本体装置
１０３…インジェクションポンプ装置
１０４…ＣＣＤカメラ
１０６…ＰＣ
２０３…トレイ
２０４…注入針
２０５…駆動部
４０２…表面
４０３…凹部
４０３ａ…切り欠き部
６０１…卵

Claims (11)

1. 卵が載置される凹部が表面に形成された保持部と、
   前記表面に対して傾斜し、かつ、前記凹部に載置された卵のほぼ中心に向けて進退自在に設けられた注入針を有し、当該注入針を介して前記凹部に載置された卵に試料を注入するための注入部と、
   前記注入針を進退駆動させる駆動部と
   を具備することを特徴とする試料注入装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   前記注入針は、前記卵の直径の１／３〜１／２の深度で前記卵に刺入されることを特徴とする試料注入装置。
3. 請求項１に記載の装置において、
   前記凹部に設けられ、前記載置された卵の一部を一側に露出するための切り欠き部と、
   露出された前記卵の一部を前記一側から撮像する撮像部と
   を更に具備することを特徴とする試料注入装置。
4. 請求項３に記載の装置において、
   前記保持部は、前記凹部を環状に複数有し、
   前記保持部を、前記駆動部による進退駆動と同期させて回転させる回転機構を更に具備することを特徴とする試料注入装置。
5. 請求項４に記載の装置において、
   前記撮像部による撮像結果に基づいて、前記駆動部による進退駆動及び前記回転機構による回転動作の少なくとも一方の動作を制御する制御手段を更に具備することを特徴とする試料注入装置。
6. 請求項５に記載の装置において、
   前記制御手段は、前記卵が前記凹部に所定の状態で載置されていない場合に、前記駆動部による進退駆動及び前記回転機構による回転動作を停止させることを特徴とする試料注入装置。
7. 請求項５に記載の装置において、
   前記制御手段は、前記卵が前記凹部に所定の状態で載置されていない場合に、前記注入針に、所定の状態に載置されている卵のみに試料を注入させるように前記駆動部を制御することを特徴とする試料注入装置。
8. 卵が載置される凹部が表面に形成された保持部と、
   前記凹部に載置された卵のほぼ中心に向けて進退自在に設けられた注入針を有し、当該注入針を介して前記凹部に載置された卵に試料を注入するための注入部と、
   前記凹部に設けられ、前記載置された卵の一部を一側に露出するための切り欠き部と、
   前記試料注入時の前記卵を撮像する撮像部と
   を具備することを特徴とする試料注入装置。
9. 凹部が表面に形成された保持部の該凹部へ卵を載置する工程と、
   前記表面に対して傾斜し、かつ、前記凹部に載置された卵のほぼ中心に向けて設けられた注入針を介して、前記凹部に載置された卵に試料を注入する工程と
   を具備することを特徴とする試料注入方法。
10. 請求項９に記載の方法において、
    前記注入針は、前記卵の直径の１／３〜１／２の深度で前記卵に刺入されることを特徴とする試料注入方法。
11. 請求項９に記載の方法において、
    前記凹部に設けられた切り欠き部により一側に露出された前記卵の一部を撮像する工程を更に具備することを特徴とする試料注入方法。

Images