JP2007151489A - マイクロインジェクション装置および接触検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】針と基底面の接触を効率よく検出することができるマイクロインジェクション装置および接触検出方法を提供すること。
【解決手段】針１２２と基底面の角度を一定の角度に保ちながら、針１２２を一定の距離ずつ一定方向に下降させ、この下降にともなって針１２２の先端が基底面と水平方向に移動する移動量の変化を観測する。この移動量が、所定の閾値よりも大きく増大した場合、針１２２と基底面が接触したものと判断でき、また、増大した差分に基づいて針１２２と基底面の正確な接触位置を求めることもできる。
【選択図】 図１−３

Description

この発明は、基底面上の細胞に微細な針を突き刺して目的物を注入するマイクロインジェクション装置および該装置における針と基底面の接触検出方法に関し、特に、針と基底面の接触を効率よく検出することができるマイクロインジェクション装置および接触検出方法に関する。

細胞内に遺伝子を注入することにより細胞の遺伝情報を改変させる研究は、遺伝子の役目を明らかにするとともに、個人の遺伝的特性に合わせた遺伝子治療を行うテーラメード医療を可能にする。かかる研究により、従来は治療ができなかった遺伝的な原因による病気の治療も可能となってきている。

遺伝子を細胞に注入する方式には、電気的な方式（エレクトロポレーション）、化学的な方式（リポフェクション）、生物的な方式（ベクター法）、機械的な方式（マイクロインジェクション）などがある。

上記の方式のうち、電気的な方式は、大電流を流し細胞膜を破るため、細胞に与えるダメージが大きい。化学的な方式は、導入できる遺伝子に制限があり、導入効率が悪い。生物的な方式は、導入できる材料の種類が限られ、安全性が確認できない等の欠点がある。

そこで、現在では、機械的な方式が、最も安全で効率が高い方法として採用されることが多くなっている。特許文献１には、細胞を規則正しく配列させ、マイクロインジェクションを自動的に実行するマイクロインジェクション装置に関する技術が開示されている。

特許第２６２４７１９号公報

ところで、マイクロインジェクションは、キャピラリと呼ばれる微細なガラス管からなる針を高速で下降させて細胞に突き刺し、細胞の外皮を破って遺伝子等を注入する方式であるが、シャーレ底面等の基底面上に存在する細胞に遺伝子等を注入するには、針の先端を基底面から数μｍの距離まで近付けなければならない。

このため、マイクロインジェクションを行うに当たっては、針をどこまで下降させれば先端が基底面に接触するのかを事前に確認し、その結果に応じて、マイクロインジェクション実行時に針をどこまで下降させるかを調整しなければならない。かかる調整作業は、特許文献１において開示されている技術においても自動化されていないため、現在も人手で行われており、作業の効率化を図る上で大きな障害となっている。

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、針と基底面の接触を効率よく検出することができるマイクロインジェクション装置および接触検出方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、基底面上の細胞に微細な針を突き刺して目的物を注入するマイクロインジェクション装置であって、前記針を所定の方向に所定の距離下降させる針駆動制御手段と、前記針駆動制御手段による下降によって前記針の先端が前記基底面と水平方向に移動する移動量を測定する先端移動量測定手段と、前記先端移動量測定手段により得られる移動量と、前記針を所定の方向に所定の距離下降させた場合の標準的な移動量との差分を求め、この差分が所定の閾値よりも大きい場合に、前記針と前記基底面とが接触していると判定する接触検出手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、基底面上の細胞に微細な針を突き刺して目的物を注入するマイクロインジェクション装置において前記基底面と前記針の接触を検出する接触検出方法であって、前記針を所定の方向に所定の距離下降させる針駆動制御工程と、前記針駆動制御工程による下降によって前記針の先端が前記基底面と水平方向に移動する移動量を測定する先端移動量測定工程と、前記先端移動量測定工程により得られる移動量と、前記針を所定の方向に所定の距離下降させた場合の標準的な移動量との差分を求め、この差分が所定の閾値よりも大きい場合に、前記針と前記基底面とが接触していると判定する接触検出工程とを含んだことを特徴とする。

この発明によれば、針を一定距離ずつ下降させた場合における先端の移動量を測定し、その測定結果の変化に基づいて針と基底面の接触を判定するように構成したので、接触の検出を自動化し、効率よく実行することができる。

また、本発明は、上記の発明において、前記差分に基づいて、前記針が前記基底面に接触する位置を算定する接触位置算定手段をさらに備えたことを特徴とする。

この発明によれば、先端の移動量を測定結果の変動量に基づいて針と基底面の接触位置を算出するように構成したので、接触位置を正確に求めることができる。

また、本発明は、上記の発明において、前記針駆動制御手段による前記針の下降と連動して、前記基底面を支持するステージを前記針が下降する方向へ水平移動させるステージ駆動制御手段をさらに備えたことを特徴とする。

この発明によれば、針の下降と連動してステージを水平移動させることにより、針にストレスがかかることがないように構成したので、針の欠損を防止できる。また、これにより、針を下降させる速度を高速化することが可能になるので、針と基底面の接触検出を迅速におこなうことができる。

また、本発明は、上記の発明において、前記接触位置算定手段により得られた前記基底面上の３点以上における前記針の先端と前記基底面との接触位置情報基づいて、前記基底面の傾斜を算定する傾斜算定手段をさらに備えたことを特徴とする。

この発明によれば、基底面の傾きを正確に算定することができるので、基底面に傾きがある場合であってもインジェクションを行う位置に応じて針を下降させる量を適切に調整することができる。

本発明によれば、針を一定距離ずつ下降させた場合における先端の移動量を測定し、その測定結果の変化に基づいて針と基底面の接触を判定するように構成したので、接触の検出を自動化し、効率よく実行することができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、先端の移動量を測定結果の変動量に基づいて針と基底面の接触位置を算出するように構成したので、接触位置を正確に求めることができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、針の下降と連動してステージを水平移動させることにより、針にストレスがかかることがないように構成したので、針の欠損を防止できるという効果を奏する。また、これにより、針を下降させる速度を高速化することが可能になるので、針と基底面の接触検出を迅速におこなうことができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、基底面の傾きを正確に算定することができるので、基底面に傾きがある場合であってもインジェクションを行う位置に応じて針を下降させる量を適切に調整することができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、本発明に係るマイクロインジェクション装置および接触検出方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

まず、マイクロインジェクションの概要と従来の接触検出方式について説明する。図８は、付着細胞へのマイクロインジェクションを説明するための説明図である。

同図に示すように、マイクロインジェクションを行う場合、培養液等の液体を満たしたシャーレ２００の底面に付着細胞等の細胞が配置される。そして、シャーレ２００の下方に配した対物レンズ１３２によって得られる拡大画像に基づいて針１２２が細胞へ誘導され、インジェクションが実行される。拡大画像を明瞭にするため、シャーレ２００の上方からは照明光源１３１によって光が照射される。

なお、マイクロインジェクションを行う場合、シャーレの底面上に微細な孔を有するプレートを設け、この微細な孔に細胞を補足した上でインジェクションをおこなう場合もある。以下の説明では、プレートを用いない場合におけるシャーレの底面と、プレートを用いる場合におけるプレートの上面とを共に基底面と称することとする。

付着細胞は、シャーレ２００の底面上では、自重によって押しつぶされたような形状となり、数μｍ程度の厚さしかもたない。このため、付着細胞に針１２２の先端を突き刺して遺伝子等を注入するには、針１２２の先端を基底面から１μｍ程度の距離まで高速に下降させなければならない。

もしも針１２２の先端と基底面の距離がこれよりも大きいと、針１２２の先端が付着細胞の外皮を突き破ることができない。逆に、針１２２の先端が底面に近づきすぎて基底面に接触すると、接触による衝撃によって、図９に示すように針１２２の先端が欠損してしまう。

そこで、マイクロインジェクションを行うに当たっては、針１２２をどれだけ下降させれば先端が基底面に接触するかを事前に確認し、その結果に基づいて、針１２２の下降量を調整することが必要になる。

図１０−１は、従来の接触検出方式を説明するための説明図である。同図に示すように、従来は、基底面と接触しても先端が欠損しない程度のゆっくりした速度で針１２２を下降させつつ、シャーレ２００を水平方向に振動させ、針１２２の先端の動きを対物レンズ１３２を用いて観察することにより針１２２基底面の接触を検出していた。

図１０−２に示すように、針１２２の先端は、基底面と接触する前は直線的な動きを示すが、接触後は基底面の振動の影響を受けて曲がったり揺れたりといった動きを示す。この動きの変化を観察することで、どの時点で針１２２の先端が基底面に接触したのかを判定することができる。

しかしながら、この従来の接触検出方式は、欠損防止のために針１２２をゆっくりと下降させる必要があり、さらに、目視による観察に基づいて判定をおこなうため、非常に手間と時間がかかるものであった。また、針１２２の先端と基底面の距離を正確に測定することができないという問題もあった。

次に、本実施例に係る接触検出方式の原理について説明する。図１−１〜１−３は、本実施例に係る接触検出方式の原理を説明するための説明図である。

図１−１に示すように、本実施例に係る接触検出方式では、針１２２の軸と基底面の角度を一定の角度θに保ちながら、針１２２を一定の距離ずつ下降させる。なお、ここでは、針１２２を軸方向に下降させる例を示しているが、下降させる方法は、例えば、基底面に対して直交方向であってもよい。

ここで、針１２２を軸方向に一定距離Ｄだけ下降させた場合において針１２２の先端が基底面と水平方向に移動する量を移動量Ｄ_Xとすると、移動量Ｄ_Xは、Ｄ×cosθで求められる一定値であり、Ｄ_X＜Ｄという大小関係が成り立つ。

針１２２を下降させ続けると、やがて、図１−２に示すように、針１２２の先端が基底面に接触することになる。ここで、さらに針１２２を一定距離Ｄだけ軸方向に下降させたとすると、針１２２の先端部は折り曲がり、先端は基底面と水平方向に移動することになる。この場合、移動量Ｄ_Xは、距離Ｄとほぼ等しい大きさとなり、接触前よりも値が大きくなる。

図１−２の例は、針１２２の先端が基底面に接触する時点から針１２２を一定距離Ｄだけ軸方向に下降させた場合を示しているが、針１２２を一定距離Ｄだけ軸方向に下降させる途中で先端が基底面に接触した場合であっても、接触後の針の下降量に応じて、移動量Ｄ_Xは、接触前の値よりも大きくなる。

このように、針１２２と基底面の角度を一定の角度に保ちながら、針１２２を一定の距離ずつ一定方向に下降させ、この下降にともなって針１２２の先端が基底面と水平方向に移動する移動量の変化を観測することにより、針１２２と基底面の接触を検出することができる。

この方式を用いれば、図１−３に示すように、針１２２の先端と基底面の距離を正確に求めることもできる。同図に示すように、基底面を貫通したとみなした場合における針１２２の先端と基底面との距離ｄは、針の湾曲部分を無視すると、下記の数式１で求めることができる。

ここで、ΔＸは、針１２２の先端が基底面と水平方向に移動する移動量が、
針１２２と基底面の接触によって増大した差分である。

こうして求めた距離ｄだけ針１２２を上方に移動させた位置が、針１２２の先端が基底面に接触する位置であり、その位置を基準として針１２２の下降量を調整することで、目的とする対象に応じたインジェクションをおこなうことが可能になる。

なお、上記の説明では、針１２２を軸方向に下降させる場合を例にして説明したが、基底面に対して直行方向に下降させた場合、針１２２の先端が基底面と水平方向に移動する移動量は、接触前はほぼ０となり、接触後は針の下降量と同じだけ増大するようになる。

図２−１は、針の先端の移動量の測定方式を説明するための説明図である。同図に示すように、本実施例では、情報処理技術による画像処理を用いて、針１２２の先端が基底面と水平方向に移動した移動量を測定する。

具体的には、以下の手法によって移動量の測定をおこなう。まず、移動前の針１２２の先端の画像をシャーレの下部より撮影しておき、これをテンプレート画像する。そして、針１２２を一定距離下降させるたびに、針１２２の画像をシャーレの下部より撮影し、撮影した画像とテンプレート画像のマッチングを行い、最も一致する座標を求める。こうして求めた座標と、前回針１２２を一定距離移動させた際に同様に求めた座標との距離が針１２２の先端の移動量となる。

現在の技術では、０．３μｍ／ｐｉｘｅｌ程度の高精細な画像を撮影によって得ることができるため、かかる手法によれば、非常に精密に針の先端の移動量を測定することが可能となり、針１２２と基底面の距離を正確に算出することができる。また、目視によってではなく、情報処理技術を用いて移動量を測定するため、針１２２と基底面の接触の検出および距離の測定を自動化することができる。

ここで、この手法を用いて針の先端の移動量を測定した結果の一例を示す。図２−２は、針の先端の移動量の変化の一例を示す図である。同図は、針１２２を０．２μｍずつ下降させ、針１２２の先端が基底面に接触して折れ曲がるまでの針１２２の先端の移動量を測定する実験を１０回行い、その結果を折れ線グラフで表したものである。

同図では、針１２２の下降量を横軸にとり、針１２２の先端の移動量の標準値との差分を縦軸にとっている。同図を見れば明らかなように、針１２２の先端の移動量の差分は、針１２２がある位置まで下降する地点を境にして急激に増大し、この時点で基底面との接触が生じたことが分かる。

針１２２の先端の移動量の標準値との差分は、針１２２の先端が基底面に接触するまで±０．２〜０．３μｍ程度の範囲内で推移しており、この範囲の３倍の変動量を閾値とすると、０．８μｍ程度の移動量の変動によって基底面との接触を検出することができることとなる。

このように、早期に針１２２と基底面の接触が検出できると、針１２２の先端の折れ曲がりが小さい段階で接触の検出が可能となるため、針１２２の先端が欠損する可能性を小さくすることができる。

ところで、０．１μｍ程度の精度で見ると、シャーレ２００の底面等の基底面は必ずしも平坦ではなく、凹凸が存在する。このため、図３−１に示すように、針１２２を下降させた際に、先端がこの凹凸によって固定されてしまい、先端部がストレスを受けて欠損する場合がある。

このような事故を防止するため、本実施例に係る接触検出方式においては、針１２２を下降させるのと同時に、シャーレ２００を搭載するステージ１１０を水平に移動させる。図３−２に示すように、針１２２の下降速度Ｖの水平方向成分をＶ_Xとし、ステージ１１０を針１２２の下降方向に向けて水平に移動させる速度をＶ_Sとした場合、Ｖ_SをＶ_Xの２倍以上とすることで針１２２の先端の欠損が生じなくなることが実験により確認された。

このように、針１２２の下降に合わせてステージ１１０を水平に移動させることにより、針１２２を比較的高速に下降させても先端の欠損が生じなくなる効果も得られ、接触検出作業を迅速化することも可能になる。

次に、本実施例に係るマイクロインジェクション装置の構成について説明する。図４は、本実施例に係るマイクロインジェクション装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、マイクロインジェクション装置１００は、ステージ１１０と、インジェクタ１２１と、針１２２と、照明光源１３１と、対物レンズ１３２と、反射鏡１３３と、結像レンズ１３４と、ＣＣＤカメラ（Charge Coupled Devices）１３５、ユーザインターフェース部１４０、制御部１５０、設定記憶部１６０とを有する。

ステージ１１０は、水平方向に移動可能なＸＹステージであり、シャーレ２００を搭載する台となる。インジェクタ１２１は、制御部１５０の制御に基づいて、針１２２の上昇／下降や、針１２２内に充填された遺伝子等の射出を行う装置である。針１２２は、先端を微細化した中空のガラス針である。

照明光源１３１は、インジェクション対象を上方から照らすための光源であり、対物レンズ１３２は、インジェクション対象の拡大画像をシャーレ２００の下方から得るためのレンズである。反射鏡１３３は、対物レンズ１３２により得られた画像を結像レンズ１３４へ向けて反射するための鏡であり、結像レンズ１３４は、画像をＣＣＤカメラ１３５の映像素子上に結像させるためのレンズである。

ＣＣＤカメラ１３５は、映像素子を用いて光学的な画像を電子的な画像データに変換する装置であり、変換後の電子的な画像を制御部１５０に送信する。ユーザインターフェース部１４０は、ユーザから指示等の入力を受け付け、各種情報を表示する装置であり、キーボードやディスプレイ等からなる。

制御部１５０は、マイクロインジェクション装置１００を全体制御する制御部であり、針１２２と基底面の接触検出の処理やインジェクションの自動実行処理等を行う。設定記憶部１６０は、制御部１５０が各種処理を行うために必要な設定情報を記憶する記憶である。

続いて、制御部１５０の詳細について説明する。図５は、図４に示した制御部１５０の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、制御部１５０は、針駆動制御部１５１と、ステージ駆動制御部１５２と、インジェクション実行部１５３と、接触検出部１５４と、先端移動量測定部１５５と、警告部１５６と、接触位置算定部１５７と、設定変更部１５８とを有する。

針駆動制御部１５１は、インジェクタ１２１による針１２２の上昇／下降等を制御する処理部であり、ステージ駆動制御部１５２は、ステージ１１０の移動を制御する処理部である。インジェクション実行部１５３は、ＣＣＤカメラ１３５より送信される画像データを観測しながら、設定記憶部１６０に記憶されている設定に基づいて針駆動制御部１５１およびステージ駆動制御部１５２を制御して、インジェクション処理を自動実行する処理部である。

接触検出部１５４は、針１２２と基底面との接触検出処理を行う処理部である。具体的には、針１２２を所定の速度で所定の距離下降させるように針駆動制御部１５１に指示し、同時に、針１２２の欠損を防止するため、ステージ１１０を所定の速度で移動させるようにステージ駆動制御部１５２に指示する。これらの速度や距離は、設定記憶部１６０に記憶されている設定に基づいて決定される。

そして、針１２２を下降させた結果として先端が基底面と水平方向に移動した移動量を先端移動量測定部１５５より取得し、これを標準的な移動量と比較して、両者の差が所定の閾値よりも大きければ、針１２２の先端が基底面に接触したと判定する。両者の差が所定の閾値よりも小さい場合は、再び、針１２２とステージ１１０の移動を指示し、先端の移動量の比較を行う。

標準的な移動量と所定の閾値は、設定記憶部１６０に記憶されている設定に基づいて決定される。なお、標準的な移動量は、接触検出処理を行う前に、実際に測定をおこなって決定するように構成してもよいし、接触検出処理を行いながら動的に決定するように構成してもよい。

先端移動量測定部１５５は、上述した画像処理を行って、針１２２の先端が基底面と水平方向に移動した移動量を測定する処理部である。

警告部１５６は、先端移動量測定部１５５によって測定された移動量に基づいて針１２２の異常を検出し、警告する処理部である。具体的には、移動量が所定の閾値（接触検出のための閾値とは別の値）よりも小さい場合には、針１２２の先端が基底面に固定されてストレスを受けた状態であると判断し、欠損防止のため、針１２２の下降を中止するように接触検出部１５４に指示し、ユーザインターフェース部１４０に警告を表示させる。

また、警告部１５６は、先端移動量測定部１５５から画像処理において針１２２の先端の形状が太く変化したことを検出した旨の通知を受け取った場合は、針１２２の先端が欠損したものと判断し、針１２２の下降を中止するように接触検出部１５４に指示し、ユーザインターフェース部１４０に欠損警告を表示させる。

接触位置算定部１５７は、接触検出部１５４が針１２２と基底面との接触を検出した場合に、先端移動量測定部１５５より取得された移動量と標準的な移動量の差分に基づいて、針１２２が基底面を貫通した場合における針１２２の先端と基底面の距離を算定する処理部である。この距離の算定には、上記の数式１が用いられる。

そして、接触位置算定部１５７は、この算定結果に基づいて、針１２２をどれだけ下降させたら先端が基底面と接触するのかをさらに算出し、その算出結果を設定記憶部１６０に記憶させる。これらの情報は、インジェクション実行部１５３によるインジェクション処理において針１２２の下降量を調整するために利用される。

設定変更部１５８は、ユーザインターフェース部１４０を通じて行われたユーザの指示に従って、設定記憶部１６０の設定を変更する処理部である。接触検出処理を行うに際しては、基底面の素材の種類等に応じて、針１２２を下降させる距離や速度を変更する必要があり、設定記憶部１６０には、予め基底面の素材の種類等に応じた適切な設定値が複数パターン登録されている。設定変更部１５８は、このパターンのいずれを有効とするのかを切り替える処理も行う。

次に、制御部１５０の処理手順について説明する。図６は、図４に示した制御部１５０の処理手順を示すフローチャートである。同図は、制御部１５０が接触検出処理をおこなう場合の処理手順を示している。

接触検出部１５４の指示に基づいて、針駆動制御部１５１は、針１２２を一定距離下降させる（ステップＳ１０１）。これと同時に、接触検出部１５４の指示に基づいて、ステージ駆動制御部１５２は、ステージ１１０を所定の速度で移動させる（ステップＳ１０２）。

そして、先端移動量測定部１５５が、針１２２の先端の移動量を測定し（ステップＳ１０３）、接触検出部１５４が、この移動量と標準的な移動量の差分を閾値と比較する。ここで、差分が閾値よりも大きければ（ステップＳ１０４肯定）、接触位置算定部１５７が、針１２２の先端と基底面の距離と接触位置を算出し（ステップＳ１０８）、算定結果を設定記憶部１６０に記憶させ（ステップＳ１０９）、処理が完了する。

移動量の差分が閾値よりも小さければ（ステップＳ１０４否定）、警告部１５６が、移動量が所定の値よりも小さいかどうかと、針１２２の先端の形状が太く変化しているかどうかを確認し、いずれか一方でも該当する場合は（ステップＳ１０５肯定もしくはステップＳ１０６肯定）、警告表示をおこなって処理を中止させる（ステップＳ１０７）。いずれにも該当しない場合は（ステップＳ１０５否定かつステップＳ１０６否定）、ステップＳ１０１に復帰する。

ところで、シャーレ２００の底面等の基底面に微小な傾きがある場合がある。このような傾きがあると、針１２２を同じ距離だけ下降させても、基底面の位置によって針１２２と基底面の距離が異なってしまい、インジェクションを適切に行うことができない。

本実施例に係る接触検出方式を応用すれば、基底面の傾斜を算定することができ、この算定結果に基づいて針１２２の下降量を基底面の位置によって調整することが可能になる。

図７は、基底面の傾斜を算定する機能を追加した場合の制御部の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、制御部１７０は、制御部１５０に傾斜算定部１７１を追加した構成となっている。

傾斜算定部１７１は、基底面の傾斜を算定する処理部である。基底面の傾斜を算定するに当たっては、図６に示した処理手順により、基底面上の異なる３点以上において接触検出処理が行われ、各点における針１２２の先端と基底面の接触位置の情報が、各点の座標情報と共に設定記憶部１６０に記憶されていることが前提となり、傾斜算定部１７１は、これらの情報に基づいて基底面の傾斜を算定する。

上述してきたように、本実施例では、針を一定距離ずつ下降させた場合における先端の移動量を測定し、その測定結果の変化に基づいて針と基底面の接触を判定するように構成したので、接触の検出を自動化し、効率よく実行することができる。

（付記１）基底面上の細胞に微細な針を突き刺して目的物を注入するマイクロインジェクション装置であって、
前記針を所定の方向に所定の距離下降させる針駆動制御手段と、
前記針駆動制御手段による下降によって前記針の先端が前記基底面と水平方向に移動する移動量を測定する先端移動量測定手段と、
前記先端移動量測定手段により得られる移動量と、前記針を所定の方向に所定の距離下降させた場合の標準的な移動量との差分を求め、この差分が所定の閾値よりも大きい場合に、前記針と前記基底面とが接触していると判定する接触検出手段と
を備えたことを特徴とするマイクロインジェクション装置。

（付記２）前記差分に基づいて、前記針が前記基底面に接触する位置を算定する接触位置算定手段をさらに備えたことを特徴とする付記１に記載のマイクロインジェクション装置。

（付記３）前記針駆動制御手段による前記針の下降と連動して、前記基底面を支持するステージを前記針が下降する方向へ水平移動させるステージ駆動制御手段をさらに備えたことを特徴とする付記１または２に記載のマイクロインジェクション装置。

（付記４）前記ステージ駆動制御手段は、針駆動制御手段により前記針が下降される速度の水平方向成分の２倍以上の速度で前記ステージを水平移動させることを特徴とする付記３に記載のマイクロインジェクション装置。

（付記５）前記針駆動制御手段は、前記基底面の素材ごとに予め定義された情報を記憶手段より取得して、前記針を下降させる速度を決定することを特徴とする付記１〜４のいずれかひとつに記載のマイクロインジェクション装置。

（付記６）前記針駆動制御手段は、前記基底面の素材ごとに予め定義された情報を記憶手段より取得して、前記針を下降させる距離を決定することを特徴とする付記１〜４のいずれかひとつに記載のマイクロインジェクション装置。

（付記７）前記先端移動量測定手段により得られる移動量が所定の閾値より小さい場合に警告表示を行う警告手段をさらに備えたことを特徴とする付記１〜６のいずれかひとつに記載のマイクロインジェクション装置。

（付記８）前記警告手段は、前記針駆動制御手段による前記針の下降にともなって前記針の先端の形状が太く変化したことが検出された場合に警告表示を行うことを特徴とする付記７に記載のマイクロインジェクション装置。

（付記９）前記接触位置算定手段により得られた前記基底面上の３点以上における前記針の先端と前記基底面との接触位置情報基づいて、前記基底面の傾斜を算定する傾斜算定手段をさらに備えたことを特徴とする付記２〜８のいずれかひとつに記載のマイクロインジェクション装置。

（付記１０）基底面上の細胞に微細な針を突き刺して目的物を注入するマイクロインジェクション装置において前記基底面と前記針の接触を検出する接触検出方法であって、
前記針を所定の方向に所定の距離下降させる針駆動制御工程と、
前記針駆動制御工程による下降によって前記針の先端が前記基底面と水平方向に移動する移動量を測定する先端移動量測定工程と、
前記先端移動量測定工程により得られる移動量と、前記針を所定の方向に所定の距離下降させた場合の標準的な移動量との差分を求め、この差分が所定の閾値よりも大きい場合に、前記針と前記基底面とが接触していると判定する接触検出工程と
を含んだことを特徴とする接触検出方法。

以上のように、本発明に係るマイクロインジェクション装置および接触検出方法は、針と基底面の接触の検出に有用であり、特に、針と基底面の接触を効率よく検出することが必要な場合に適している。

本実施例に係る接触検出方式の原理を説明するための説明図である。 本実施例に係る接触検出方式の原理を説明するための説明図である。 本実施例に係る接触検出方式の原理を説明するための説明図である。 針の先端の移動量の測定方式を説明するための説明図である。 針の先端の移動量の差分の変化の一例を示す図である。 ストレスを受けて曲がった針を示す図である。 ステージの移動によるストレス解消を説明するための説明図である。 本実施例に係るマイクロインジェクション装置の構成を示す機能ブロック図である。 図４に示した制御部の構成を示す機能ブロック図である。 図４に示した制御部の処理手順を示すフローチャートである。 基底面の傾斜を算定する機能を追加した場合の制御部の構成を示す機能ブロック図である。 付着細胞へのマイクロインジェクションを説明するための説明図である。 接触による針の先端の欠損の一例を示す図である。 従来の接触検出方式を説明するための説明図である。 従来の接触検出方式を説明するための説明図である。

符号の説明

１００ マイクロインジェクション装置
１１０ ステージ
１２１ インジェクタ
１２２ 針
１３１ 照明光源
１３２ 対物レンズ
１３３ 反射鏡
１３４ 結像レンズ
１３５ ＣＣＤカメラ
１４０ ユーザインターフェース部
１５０ 制御部
１５１ 針駆動制御部
１５２ ステージ駆動制御部
１５３ インジェクション実行部
１５４ 接触検出部
１５５ 先端移動量測定部
１５６ 警告部
１５７ 接触位置算定部
１５８ 設定変更部
１６０ 設定記憶部
１７０ 制御部
１７１ 傾斜算定部
２００ シャーレ

Claims (5)

1. 基底面上の細胞に微細な針を突き刺して目的物を注入するマイクロインジェクション装置であって、
   前記針を所定の方向に所定の距離下降させる針駆動制御手段と、
   前記針駆動制御手段による下降によって前記針の先端が前記基底面と水平方向に移動する移動量を測定する先端移動量測定手段と、
   前記先端移動量測定手段により得られる移動量と、前記針を所定の方向に所定の距離下降させた場合の標準的な移動量との差分を求め、この差分が所定の閾値よりも大きい場合に、前記針と前記基底面とが接触していると判定する接触検出手段と
   を備えたことを特徴とするマイクロインジェクション装置。
2. 前記差分に基づいて、前記針が前記基底面に接触する位置を算定する接触位置算定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロインジェクション装置。
3. 前記針駆動制御手段による前記針の下降と連動して、前記基底面を支持するステージを前記針が下降する方向へ水平移動させるステージ駆動制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロインジェクション装置。
4. 前記接触位置算定手段により得られた前記基底面上の３点以上における前記針の先端と前記基底面との接触位置情報基づいて、前記基底面の傾斜を算定する傾斜算定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２または３に記載のマイクロインジェクション装置。
5. 基底面上の細胞に微細な針を突き刺して目的物を注入するマイクロインジェクション装置において前記基底面と前記針の接触を検出する接触検出方法であって、
   前記針を所定の方向に所定の距離下降させる針駆動制御工程と、
   前記針駆動制御工程による下降によって前記針の先端が前記基底面と水平方向に移動する移動量を測定する先端移動量測定工程と、
   前記先端移動量測定工程により得られる移動量と、前記針を所定の方向に所定の距離下降させた場合の標準的な移動量との差分を求め、この差分が所定の閾値よりも大きい場合に、前記針と前記基底面とが接触していると判定する接触検出工程と
   を含んだことを特徴とする接触検出方法。

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