JP2010148454A - Microinjection system and method for measuring anti-backflow pressure - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、マイクロインジェクション装置及び逆流防止圧計測方法に関し、特に、キャピラリ針内への目的物の逆流を防止し、かつ、キャピラリ針からの目的物の漏れを抑制することのできる適正な逆流防止圧を高精度に計測することができるマイクロインジェクション装置及び逆流防止圧計測方法に関する。 The present invention relates to a microinjection apparatus and a backflow prevention pressure measuring method, and more particularly to an appropriate backflow prevention capable of preventing backflow of an object into the capillary needle and suppressing leakage of the object from the capillary needle. The present invention relates to a microinjection apparatus and a backflow prevention pressure measuring method capable of measuring pressure with high accuracy.
近年、細胞内に薬液等の目的物を注入することにより、細胞の遺伝情報の改変を観察する研究が盛んに行われており、その際、遺伝子や薬液等の目的物を細胞内に注入する手法の一つとして、マイクロインジェクション法が広く用いられている。 In recent years, research has been actively conducted to observe the alteration of genetic information of cells by injecting a target such as a drug into the cell. At that time, the target such as a gene or drug is injected into the cell. As one of the methods, the microinjection method is widely used.
マイクロインジェクション法では、遺伝子や薬液等の目的物が充填された中空針(キャピラリ針)を、シャーレ内の緩衝液中に浸漬された細胞に突き刺し、このキャピラリ針中の目的物を細胞内に吐出することで、細胞内に目的物を注入する。目的物の注入を終えると、キャピラリ針を細胞から引き抜き、その先端をシャーレ内の緩衝液に浸漬しておく。 In the microinjection method, a hollow needle (capillary needle) filled with a target substance such as a gene or drug solution is pierced into a cell immersed in a buffer solution in a petri dish, and the target object in the capillary needle is discharged into the cell. Then, the target is injected into the cell. When the injection of the target is finished, the capillary needle is pulled out of the cell, and the tip is immersed in a buffer solution in the petri dish.
ところで、シャーレ内の緩衝液にキャピラリ針を浸漬しておくと、毛細管現象によってキャピラリ針の内部へ目的物が逆流する恐れがある。このため、一般に、マイクロインジェクション法では、目的物の逆流を防止するための所定の圧力(以下、「逆流防止圧」と言う。)がキャピラリ針に対して加えられる。 By the way, if the capillary needle is immersed in the buffer solution in the petri dish, the target object may flow back into the capillary needle due to a capillary phenomenon. Therefore, in general, in the microinjection method, a predetermined pressure (hereinafter referred to as “backflow prevention pressure”) for preventing the backflow of the object is applied to the capillary needle.
ただし、キャピラリ針に対して過剰な逆流防止圧が加えられると、図14の左側に示すように、キャピラリ針中の目的物が漏れ出してしまい、例えば、水銀ランプなどの蛍光励起光照明を細胞に照射する蛍光観察を行う場合には、目的物に蛍光物質を混ぜているため、図14の右側に示すように、漏れ出た目的物によって細胞等の観察が阻害される。 However, if an excessive backflow prevention pressure is applied to the capillary needle, as shown on the left side of FIG. 14, the target object in the capillary needle leaks out, and for example, fluorescent excitation light illumination such as a mercury lamp is applied to the cell. In the case of performing the fluorescence observation to irradiate, since the fluorescent substance is mixed with the target object, as shown on the right side of FIG.
そこで、マイクロインジェクション法においては、キャピラリ針内への目的物の逆流を防止し、かつ、キャピラリ針からの目的物の漏れを抑制することのできる適正な逆流防止圧を計測し、これをキャピラリ針に対して加えることが重要である。 Therefore, in the microinjection method, an appropriate backflow prevention pressure capable of preventing the backflow of the target object into the capillary needle and suppressing the leakage of the target object from the capillary needle is measured, and this is measured. It is important to add to
かかる逆流防止圧を計測する技術としては、パルス的(断続的)な圧力(パルス吐出圧)に対する目的物の吐出量の関係を近似直線として求め、この近似直線からの外挿により逆流防止圧を計測するものがある。すなわち、図11に示すように、互いに値の異なる複数のパルス吐出圧をキャピラリ針に加えて、キャピラリ針の先端から目的物を吐出させ、蛍光観察により目的物の画像を撮像する。また、蛍光観察による目的物の画像から各パルス吐出圧に対する目的物の吐出量を求める。さらに、各パルス吐出圧に対する目的物の吐出量の近似直線を生成し、この近似直線上で吐出量がゼロとなる圧力を逆流防止圧として決定する。 As a technique for measuring the backflow prevention pressure, the relationship between the discharge amount of the target object with respect to the pulsed (intermittent) pressure (pulse discharge pressure) is obtained as an approximate line, and the backflow prevention pressure is extrapolated from this approximate line. There is something to measure. That is, as shown in FIG. 11, a plurality of pulse discharge pressures having different values are applied to the capillary needle, the target object is discharged from the tip of the capillary needle, and an image of the target object is captured by fluorescence observation. Further, the discharge amount of the target object for each pulse discharge pressure is obtained from the image of the target object by fluorescence observation. Furthermore, an approximate straight line of the discharge amount of the object for each pulse discharge pressure is generated, and a pressure at which the discharge amount becomes zero on the approximate straight line is determined as a backflow prevention pressure.
しかしながら、上述した近似直線からの外挿により逆流防止圧を計測する従来の技術は、逆流防止圧の計測精度が悪いという問題があった。すなわち、図12に示すように、各パルス吐出圧に対する目的物の吐出量の値に測定バラツキがあった場合、各パルス吐出圧に対する目的物の吐出量の近似直線と真の吐出量の値とが互いにかけ離れるため、近似直線から外挿により得られた逆流防止圧も真の値からずれてしまう恐れがある。 However, the conventional technique for measuring the backflow prevention pressure by extrapolation from the approximate straight line described above has a problem that the measurement accuracy of the backflow prevention pressure is poor. That is, as shown in FIG. 12, when there is a measurement variation in the value of the discharge amount of the object with respect to each pulse discharge pressure, the approximate straight line of the discharge amount of the object with respect to each pulse discharge pressure and the value of the true discharge amount Since they are far from each other, the backflow prevention pressure obtained by extrapolation from the approximate straight line may also deviate from the true value.
また、図13に示すように、パルス吐出圧と目的物の吐出量との関係は、実際には完全な線形関係ではなく、微小吐出量の領域における両者の関係は、非線形関係となっているため、近似直線から外挿により得られた逆流防止圧は真の値からずれている恐れがある。 Further, as shown in FIG. 13, the relationship between the pulse discharge pressure and the discharge amount of the object is not actually a complete linear relationship, and the relationship between the two in the region of the minute discharge amount is a non-linear relationship. Therefore, the backflow prevention pressure obtained by extrapolation from the approximate straight line may be deviated from the true value.
開示の技術は、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、キャピラリ針内への目的物の逆流を防止し、かつ、キャピラリ針からの目的物の漏れを抑制することのできる適正な逆流防止圧を高精度に計測することができるマイクロインジェクション装置及び逆流防止圧計測方法を提供することを目的とする。 The disclosed technology has been made to solve the above-described problems caused by the conventional technology, and prevents the backflow of the object into the capillary needle and suppresses the leakage of the object from the capillary needle. It is an object of the present invention to provide a microinjection apparatus and a backflow prevention pressure measuring method capable of measuring an appropriate backflow prevention pressure with high accuracy.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本願の開示するマイクロインジェクション装置は、一つの態様において、細胞内に注入する目的物を内部に充填したキャピラリ針に対して、逆流防止圧を加えるマイクロインジェクション装置であって、前記キャピラリ針に対して圧力を加えて、当該キャピラリ針の先端から前記目的物を吐出させる吐出部と、前記吐出部によって吐出された前記目的物の単位時間あたりの吐出量である吐出レートを算出する吐出レート算出部と、前記吐出レート算出部によって算出された前記吐出レートが、所定の閾値以下となるまで、前記吐出部によって前記キャピラリ針に対して加えられる圧力を減少させる減圧部と、前記吐出レート算出部によって算出された前記吐出レートが、前記所定の閾値以下となったときの前記圧力を、前記逆流防止圧として決定する逆流防止圧決定部とを備える。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a microinjection device disclosed in the present application, in one aspect, applies a backflow prevention pressure to a capillary needle filled with an object to be injected into a cell. A microinjection device, wherein a pressure is applied to the capillary needle to discharge the target from the tip of the capillary needle, and a discharge per unit time of the target discharged by the discharge unit A discharge rate calculation unit that calculates a discharge rate that is a quantity, and a pressure that is applied to the capillary needle by the discharge unit until the discharge rate calculated by the discharge rate calculation unit is equal to or less than a predetermined threshold value. The pressure reducing part to be reduced and the discharge rate calculated by the discharge rate calculating part are below the predetermined threshold value. The pressure at the time was, and a reverse flow preventing pressure determination unit for determining as the reverse flow preventing pressure.
この態様によれば、キャピラリ針内への目的物の逆流を防止し、かつ、キャピラリ針からの目的物の漏れを抑制することのできる適正な逆流防止圧を高精度に計測することができる。 According to this aspect, it is possible to accurately measure an appropriate backflow prevention pressure capable of preventing the backflow of the target object into the capillary needle and suppressing the leakage of the target object from the capillary needle.
なお、本願の開示するマイクロインジェクション装置の構成要素、表現または構成要素の任意の組合せを、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、記録媒体、データ構造などに適用したものも上述した課題を解決するために有効である。 In addition, in order to solve the above-described problem, a component, expression, or any combination of components of the microinjection device disclosed in the present application is applied to a method, a device, a system, a computer program, a recording medium, a data structure, and the like. It is effective for.
本願の開示するマイクロインジェクション装置の一つの態様によれば、キャピラリ針内への目的物の逆流を防止し、かつ、キャピラリ針からの目的物の漏れを抑制することのできる適正な逆流防止圧を高精度に計測することができるという効果を奏する。 According to one aspect of the microinjection apparatus disclosed in the present application, an appropriate backflow prevention pressure that prevents backflow of the target object into the capillary needle and suppresses leakage of the target object from the capillary needle is provided. There is an effect that measurement can be performed with high accuracy.
以下に添付図面を参照して、本願の開示するマイクロインジェクション装置及び逆流防止圧計測方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a microinjection apparatus and a backflow prevention pressure measuring method disclosed in the present application will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
まず、本実施例に係る逆流防止圧計測方法の概略を説明する。本実施例に係る逆流防止圧計測方法は、細胞内に注入する薬液等の目的物を内部に充填したキャピラリ針に対して、当該キャピラリ針の内部への目的物の逆流を防止する圧力である逆流防止圧を加えるマイクロインジェクション装置に適用される。 First, the outline of the backflow prevention pressure measuring method according to the present embodiment will be described. The backflow prevention pressure measuring method according to the present embodiment is a pressure for preventing backflow of the target object into the capillary needle with respect to the capillary needle filled with the target object such as a chemical solution to be injected into the cell. It is applied to a microinjection device that applies backflow prevention pressure.
図1は、本実施例に係る逆流防止圧計測方法の概略を説明するための図である。図1に示すように、本実施例に係る逆流防止圧計測方法では、まず、キャピラリ針に対して圧力を加えて、キャピラリ針の先端から、蛍光物質を含む薬液等の目的物を吐出させる。続いて、吐出された目的物を対物レンズで拡大しつつカメラにより所定の時間間隔で撮像し、この目的物の画像を用いて、キャピラリ針の先端から吐出された目的物の単位時間あたりの吐出量である吐出レートを算出する。 FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the backflow prevention pressure measuring method according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, in the backflow prevention pressure measuring method according to the present embodiment, first, pressure is applied to the capillary needle, and a target object such as a chemical solution containing a fluorescent substance is discharged from the tip of the capillary needle. Subsequently, the ejected target object is imaged at a predetermined time interval with a camera while being magnified by the objective lens, and the target object ejected from the tip of the capillary needle is ejected per unit time using the image of the object. A discharge rate that is a quantity is calculated.
続いて、算出した吐出レートが、所定の閾値以下となるまで、キャピラリ針に対して加える圧力を減少させる。この場合、キャピラリ針に対して加える圧力を減少するたびに、その減少後の圧力で吐出された目的物の吐出レートを、上記と同様に目的物の画像を用いて算出する。そして、算出された吐出レートが所定の閾値以下となったときの、キャピラリ針に対して加えられた圧力を逆流防止圧として決定する。 Subsequently, the pressure applied to the capillary needle is decreased until the calculated discharge rate is equal to or lower than a predetermined threshold value. In this case, each time the pressure applied to the capillary needle is decreased, the discharge rate of the target object discharged at the reduced pressure is calculated using the target object image in the same manner as described above. Then, the pressure applied to the capillary needle when the calculated discharge rate becomes equal to or less than a predetermined threshold is determined as the backflow prevention pressure.
このように、本実施例に係る逆流防止圧計測方法では、従来のように近似直線からの外挿により逆流防止圧を計測するのではなく、キャピラリ針に対して加えられる圧力を繰り返し減少させるたびに、キャピラリ針から吐出された目的物の吐出レートを算出し、吐出レートを閾値判定することで、逆流防止圧を直接計測している。このため、キャピラリ針内への目的物の逆流を防止し、かつ、キャピラリ針からの目的物の漏れを抑制することのできる適正な逆流防止圧を高精度に計測することが可能となる。 As described above, in the backflow prevention pressure measuring method according to the present embodiment, the backflow prevention pressure is not measured by extrapolation from the approximate straight line as in the past, but each time the pressure applied to the capillary needle is repeatedly reduced. In addition, the backflow prevention pressure is directly measured by calculating the discharge rate of the object discharged from the capillary needle and determining the discharge rate as a threshold value. For this reason, it is possible to accurately measure an appropriate backflow prevention pressure that can prevent backflow of the target object into the capillary needle and can suppress leakage of the target object from the capillary needle.
次に、本実施例に係る逆流防止圧計測方法を適用した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2は、本実施例に係るマイクロインジェクション装置の概略構成を示す図である。図2に示すように、マイクロインジェクション装置100は、キャピラリ針110と、シャーレ120と、ステージ130と、カメラモジュール140と、吐出装置150と、キャピラリ針駆動装置160と、ステージ駆動装置170と、対物レンズ駆動装置180と、システム制御装置190とを有する。
Next, the configuration of the microinjection apparatus to which the backflow prevention pressure measuring method according to the present embodiment is applied will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the microinjection apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the microinjection apparatus 100 includes a
キャピラリ針110は、先端を微細化した中空のガラス針であり、シャーレ120上の細胞内に注入する薬液等の目的物を内部に充填している。また、キャピラリ針110は、吐出装置150に接続されており、吐出装置150から加えられる圧力により、内部に充填した目的物を連続的に吐出する。また、キャピラリ針110は、キャピラリ針駆動装置160に取り付けられており、水平面上を移動するとともに、長手方向に進退自在に構成されている。
The
シャーレ120は、平皿形状の透明な容器であり、細胞の生存可能な緩衝液で内部を満たされている。また、シャーレ120は、ステージ130上に載置されており、ステージ130とともに水平面上を移動する。
The
ステージ130は、ステージ駆動装置170に取り付けられ、ステージ駆動装置170の制御によって水平方向に移動可能なXYステージである。また、ステージ130は、シャーレ120を上面に搭載可能に構成されており、カメラモジュール140がシャーレ120の内部を撮影することができるように、透明な材料で製造されているか、又は、一部に撮影用の穴が設けられている。
The
カメラモジュール140は、対物レンズ141と、励起光源142と、励起フィルタ143と、反射鏡144と、蛍光フィルタ145と、カメラ146とを有する。対物レンズ141は、シャーレ120上の一部分、例えば、キャピラリ針110の先端付近を拡大した画像を得るためのレンズである。励起光源142は、蛍光物質を含む薬液等の目的物がキャピラリ針110の先端から吐出された際に、この目的物に対して蛍光励起光を照射するための光源である。励起フィルタ143は、励起光源142から照射される蛍光励起光を所定の波長に絞り、反射鏡144へと送り出すフィルタである。
The
反射鏡144は、対物レンズ141により得られた画像を蛍光フィルタ145に向けて反射し、また、励起光源142から照射される蛍光励起光をシャーレ120に向けて反射するための鏡である。蛍光フィルタ145は、対物レンズ141により得られた画像から蛍光波長以外の波長の光を除去し、この画像をカメラ146の映像素子上に結像させるフィルタである。
The reflecting
カメラ146は、反射鏡144により反射された画像を撮像する装置であり、撮像した画像をシステム制御装置190へ出力する。カメラ146は、例えば、対物レンズ141により得られたキャピラリ針110の先端付近の拡大画像、すなわち、キャピラリ針110の先端から吐出された目的物の画像を撮像し、システム制御装置190へ出力する。
The camera 146 is a device that captures an image reflected by the reflecting
吐出装置150は、システム制御装置190の指示に従って、キャピラリ針110に対して圧力を加えて、キャピラリ針110の先端から目的物を吐出させる装置である。キャピラリ針駆動装置160は、システム制御装置190の指示に従って、キャピラリ針110を駆動する装置である。例えば、キャピラリ針駆動装置160は、逆流防止圧の計測時に、キャピラリ針110の先端が対物レンズ141の鉛直上方に位置するように、キャピラリ針110を水平移動させる。
The
ステージ駆動装置170は、システム制御装置190の指示に従って、ステージ130を制御する装置である。例えば、ステージ駆動装置170は、逆流防止圧の計測時に、キャピラリ針110の先端から吐出された目的物が対物レンズ141の鉛直上方に位置するように、ステージ130を水平移動させる。
The
対物レンズ駆動装置180は、システム制御装置190の指示に従って、対物レンズ141を駆動する装置である。例えば、対物レンズ駆動装置180は、対物レンズ141がキャピラリ針110の鉛直下方に位置するように、対物レンズ141を水平移動させる。
The objective
システム制御装置190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装置であり、カメラ146や、吐出装置150、キャピラリ針駆動装置160、ステージ駆動装置170、対物レンズ駆動装置180の動作を制御する。
The
このような構成の下、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100では、逆流防止圧の計測を行う場合、システム制御装置190の指示に従って、キャピラリ針駆動装置160がキャピラリ針110を移動させ、ステージ駆動装置170がステージ130を移動させ、対物レンズ駆動装置180が対物レンズを移動させ、吐出装置150がキャピラリ針110に対して圧力を加えて、キャピラリ針110の先端から目的物をシャーレ120内の緩衝液中に吐出する。
Under such a configuration, in the microinjection device 100 according to the first embodiment, when measuring the backflow prevention pressure, the capillary
このとき、マイクロインジェクション装置100では、カメラ146が、キャピラリ針110から吐出された目的物を所定の時間間隔で撮像し、この目的物の画像を用いて、システム制御装置190が、キャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートを算出する。
At this time, in the microinjection apparatus 100, the camera 146 images the target object discharged from the
続いて、マイクロインジェクション装置100では、吐出レートが、所定の閾値以下となるまで、システム制御装置190が、吐出装置150に指示してキャピラリ針110に対して加える圧力を減少させる。この場合、吐出装置150がキャピラリ針110に対して加える圧力を減少するたびに、システム制御装置190が、その減少後の圧力でキャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートを算出する。そして、システム制御装置190が、吐出レートが所定の閾値以下となったときの、吐出装置150によってキャピラリ針110に対して加えられた圧力を、逆流防止圧として決定する。
Subsequently, in the microinjection device 100, the
このように、本実施例に係るマイクロインジェクション装置100では、従来例のように近似直線からの外挿により逆流防止圧を計測するのではなく、キャピラリ針110に対して加えられる圧力を減少させるたびに、キャピラリ針110から吐出された目的物の吐出レートを算出し、その吐出レートを閾値判定することで、逆流防止圧を直接計測する。このため、キャピラリ針内への目的物の逆流を防止し、かつ、キャピラリ針からの目的物の漏れを抑制することのできる適正な逆流防止圧を従来に比べて高精度に計測することができる。
Thus, in the microinjection apparatus 100 according to the present embodiment, the backflow prevention pressure is not measured by extrapolation from the approximate straight line as in the conventional example, but each time the pressure applied to the
次に、図2に示すシステム制御装置190の構成について具体的に説明する。図3は、図2に示すシステム制御装置190の構成を示すブロック図である。図3に示すように、システム制御装置190は、吐出装置150と、キャピラリ針駆動装置160と、ステージ駆動装置170と、対物レンズ駆動装置180と、カメラ146とバス等を介して接続されている。
Next, the configuration of the
また、システム制御装置190は、吐出装置制御部191と、駆動装置制御部192と、撮像部193と、画像記憶部194と、吐出レート算出条件記憶部195と、吐出レート算出部196と、吐出レート判定部197と、減圧部198と、逆流防止圧決定部199とを有する。
Further, the
吐出装置制御部191は、吐出装置150を制御して、キャピラリ針110に対して圧力を加え、キャピラリ針110の先端から目的物を吐出させる処理部である。また、吐出装置制御部191は、減圧部198によって減少された減少後の圧力をキャピラリ針110に対して加えて、この減少後の圧力でキャピラリ針110の先端から目的物を吐出させるように吐出装置150に対して指示する。なお、キャピラリ針110に対して加えられる圧力は、パルス的(断続的)な圧力ではなく、連続的な圧力であるものとする。
The discharge
駆動装置制御部192は、キャピラリ針駆動装置160、ステージ駆動装置170及び対物レンズ駆動装置180を制御して、キャピラリ針110、ステージ130、対物レンズ141をそれぞれ移動させる処理部である。
The drive
具体的には、駆動装置制御部192は、逆流防止圧の計測開始時に、キャピラリ針駆動装置160を制御して、キャピラリ針110の先端が対物レンズ141の鉛直上方に位置するように、キャピラリ針110を水平移動させる。また、駆動装置制御部192は、逆流防止圧の計測開始時に、ステージ駆動装置170を制御して、キャピラリ針110の先端から吐出された目的物が対物レンズ141の鉛直上方に位置するように、ステージ130を水平移動させる。また、駆動装置制御部192は、逆流防止圧の計測開始時に、対物レンズ駆動装置180を制御して、対物レンズ141がキャピラリ針110の鉛直下方に位置するように、対物レンズ141を水平移動させる。
Specifically, the
また、駆動装置制御部192は、減圧部198からキャピラリ針110に対して加える圧力を減少した旨の通知を受け取ったときに、キャピラリ針110及び対物レンズ141、あるいは、ステージ130を現在の位置と異なる位置に水平移動させる。言い換えると、駆動装置制御部192は、減圧部198による減圧前の圧力でキャピラリ針110の先端から既に吐出された目的物の位置と、減圧部198による減圧後の圧力でキャピラリ針110の先端からこれから吐出される目的物の位置とがずれるように、キャピラリ針110等を水平移動させる。これにより、減圧部198による減少前の圧力でキャピラリ針110の先端から吐出された目的物と、減圧部198による減少後の圧力でキャピラリ針110の先端から吐出される目的物とがシャーレ120内の緩衝液中の同じ位置で重畳し、対物レンズ141により得られる画像の画質が低下することを防ぐことができる。その結果、カメラ146により撮像された目的物の画像の画質が低下することを防ぐことができる。
Further, when the drive
撮像部193は、マイクロインジェクションの実行時に、シャーレ120上の細胞等をカメラ146に撮像させ、その撮像画像を画像記憶部194に記憶させる処理部である。また、撮像部193は、逆流防止圧の計測時に、キャピラリ針110の先端から吐出された目的物の画像を所定の時間間隔でカメラ146に撮像させ、その撮像画像を画像記憶部194に記憶させる処理部である。具体的には、撮像部193は、後述の吐出レート算出部196によって吐出レート算出処理が実行されるたびに、キャピラリ針110の先端から目的物が吐出された直後の目的物の画像と、キャピラリ針110の先端から目的物が吐出された直後から上記所定の時間間隔を経過した後の目的物の画像とをカメラ146に撮像させる。なお、以下では、カメラ146により目的物の画像を撮像する所定の時間間隔を「撮像間隔時間」と呼ぶこととする。
The
画像記憶部194は、カメラ146により撮像された画像を記憶する記憶部である。この画像記憶部194に記憶された画像は、後述する吐出レート算出部196による吐出レートの算出に用いられる。
The
吐出レート算出条件記憶部195は、吐出レート算出条件を記憶する記憶部である。具体的には、吐出レート算出条件記憶部195は、カメラ146の露光時間、キャピラリ針110の内部に充填された目的物中の蛍光物質の濃度、予め計測した蛍光物質の輝度総和とその吐出量との換算係数などを吐出レート算出条件として記憶する。
The discharge rate calculation
吐出レート算出部196は、画像記憶部194に記憶された画像及び吐出レート算出条件記憶部195に記憶された吐出レート算出条件を用いて、キャピラリ針110の先端から吐出された目的物の単位時間あたりの吐出量である吐出レートを算出する処理部である。また、吐出レート算出部196は、キャピラリ針110に対して加える圧力を減少した旨の通知を減圧部198から受けたるたびに、減圧部198による減圧後の圧力でキャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートを繰り返し算出する。ここで、図6を用いて、吐出レート算出部196による吐出レート算出処理について具体的に説明する。図6は、吐出レート算出処理を説明するための図である。
The discharge
図6に示すように、まず、吐出レート算出部196は、キャピラリ針110の先端から目的物が吐出された直後にカメラ146によって撮像された目的物の画像(以下、「吐出直後の目的物の画像」という。)Aと、当該目的物が吐出された直後から撮像間隔時間を経過した後にカメラ146によって撮像された目的物の画像(以下、「撮像間隔時間経過後の目的物の画像」という。)Bとを画像記憶部194から読み出す。なお、吐出レート算出部196は、吐出レート算出処理を実行するたびに、撮像部193に指示して、吐出直後の目的物の画像A及び撮像間隔時間経過後の目的物の画像Bをカメラ146に新たに撮像させ、これらの撮像画像を画像記憶部194に記憶させる。
As shown in FIG. 6, first, the discharge
続いて、吐出レート算出部196は、吐出直後の目的物の画像Aと、撮像間隔時間経過後の目的物の画像Bとの差分画像Cの輝度総和を算出する。
Subsequently, the discharge
以下に、吐出直後の目的物の画像Aと、撮像間隔時間経過後の目的物の画像Bとの差分画像Cの輝度総和を算出する手法について説明する。すなわち、カメラ146によって撮像された画像における横方向のピクセル位置をx、同画像における縦方向のピクセル位置をyとし、吐出直後の目的物の画像Aのピクセル位置(x,y)における輝度をFL1(x,y)、撮像間隔時間経過後の目的物の画像Bのピクセル位置(x,y)における輝度をFL2(x,y)とすると、差分画像Cの輝度総和Iは、以下の式で表される。
I=Σ(FL2(x,y)−FL1(x,y)) ・・・(1)
Hereinafter, a method for calculating the luminance sum of the difference image C between the image A of the object immediately after ejection and the image B of the object after the imaging interval time has elapsed will be described. That is, the horizontal pixel position in the image captured by the camera 146 is x, the vertical pixel position in the image is y, and the luminance at the pixel position (x, y) of the target image A immediately after ejection is FL1. If the luminance at the pixel position (x, y) of the target image B after the lapse of the imaging interval time is FL2 (x, y), the total luminance I of the difference image C is expressed by the following equation. expressed.
I = Σ (FL2 (x, y) −FL1 (x, y)) (1)
続いて、吐出レート算出部196は、上記のようにして算出した差分画像Cの輝度総和Iに基づいて、目的物の吐出量を算出する。具体的には、吐出レート算出部196は、差分画像Cの輝度総和及び吐出レート算出条件記憶部195に記憶された吐出レート算出条件を用いて、目的物の吐出量を算出する。すなわち、吐出レート算出条件に含まれるカメラ146の露光時間をTe、キャピラリ針110の内部に充填された目的物の蛍光物質の濃度をρ、予め計測した蛍光物質の輝度総和とその吐出量との換算係数をαとすると、目的物の吐出量Vは、以下の式で表される。
V=α・I/(ρ・Te) ・・・(2)
Subsequently, the discharge
V = α · I / (ρ · Te) (2)
最後に、吐出レート算出部196は、上記のようにして算出した目的物の吐出量を、撮像間隔時間で除算することにより、キャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートを算出する。なお、吐出レート算出部196は、このようにして算出した吐出レートを吐出レート判定部197へ通知する。
Finally, the discharge
図3の説明に戻って、吐出レート判定部197は、キャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートの通知を吐出レート算出部196から受けた場合に、この吐出レートが、所定の閾値以下であるか否かを判定する処理部である。吐出レート判定部197は、キャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートが、所定の閾値よりも大きい場合に、その旨を減圧部198へ通知する一方、キャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートが、所定の閾値以下である場合に、その旨を逆流防止圧決定部199へ通知する。
Returning to the explanation of FIG. 3, when the discharge
ここで、上記所定の閾値は、0.01〜1pl/secであることが好ましい。これは、吐出レートが0.01pl未満である場合には、キャピラリ針110の内部への目的物の逆流が発生する恐れがある一方、吐出レートが1pl/secよりも大きい場合には、キャピラリ針110の先端から目的物の過剰な漏れが発生する恐れがあるからである。
Here, the predetermined threshold is preferably 0.01 to 1 pl / sec. This is because if the discharge rate is less than 0.01 pl, there is a risk that the target will flow backward into the
減圧部198は、吐出レート算出部196によって算出された吐出レートが、所定の閾値以下となるまで、キャピラリ針110に対して加えられる圧力を減少させる処理部である。すなわち、キャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートが、所定の閾値よりも大きいと吐出レート判定部197によって判定された場合に、減圧部198は、キャピラリ針110に対して加えられる圧力を減少させる。なお、減圧部198は、キャピラリ針110に対して加えられる圧力を減少するたびに、その減少後の圧力を、所定の記憶部(図示せず)に記憶する。
The
また、減圧部198は、キャピラリ針110に加えられる圧力を減少すると、その減少後の圧力を吐出装置制御部191に通知して、その減少後の圧力をキャピラリ針110に対して加えるように吐出装置制御部191に指示する。また、減圧部198は、キャピラリ針110に対して加える圧力を減少した旨を吐出レート算出部196にも通知して、その減少後の圧力でキャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートを算出させる。また、減圧部198は、キャピラリ針110に対して加える圧力を減少した旨を駆動装置制御部192へ通知して、駆動装置制御部192を制御することでキャピラリ針110、ステージ130、対物レンズ141を所定の位置へ移動させる。
Further, when the pressure applied to the
逆流防止圧決定部199は、吐出レート算出部196によって算出された吐出レートが、所定の閾値以下となったときの、キャピラリ針110に対して加えられた圧力を逆流防止圧として決定する処理部である。すなわち、キャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートが、所定の閾値以下である旨の通知を吐出レート判定部197から受けた場合に、逆流防止圧決定部199は、減圧部198によって所定の記憶部に記憶された減少後の圧力を、逆流防止圧として決定する。
The backflow prevention
次に、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100による逆流防止圧計測処理の処理手順について説明する。図4は、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100による逆流防止圧計測処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、逆流防止圧計測処理の開始時に、駆動装置制御部192は、キャピラリ針駆動装置160、ステージ駆動装置170を制御して、シャーレ120内に満たされた緩衝液内にキャピラリ針110の先端が浸漬されるように、キャピラリ針110、ステージ130をそれぞれ水平移動しているものとする。また、駆動装置制御部192は、逆流防止圧の計測開始時に、対物レンズ駆動装置180を制御して、対物レンズ141がキャピラリ針110の鉛直下方に位置するように、対物レンズ141を水平移動しているものとする。
Next, a processing procedure of backflow prevention pressure measurement processing by the microinjection apparatus 100 according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart illustrating a processing procedure of backflow prevention pressure measurement processing by the microinjection apparatus 100 according to the first embodiment. At the start of the backflow prevention pressure measurement process, the drive
図4に示すように、マイクロインジェクション装置100の吐出装置制御部191は、吐出装置150を制御して、キャピラリ針110に対して初期圧力を加え、キャピラリ針110の先端から目的物を吐出する(ステップS101)。
As shown in FIG. 4, the
続いて、駆動装置制御部192は、ステージ駆動装置170を制御して、ステージ130を現在の位置と異なる位置に水平移動させる(ステップS102)。なお、この処理において、駆動装置制御部192は、キャピラリ針駆動装置160及び対物レンズ駆動装置180を制御して、キャピラリ針110及び対物レンズ141を現在の位置と異なる位置に水平移動させてもよい。
Subsequently, the driving
続いて、吐出レート算出部196は、吐出レート算出処理を開始する(ステップS103)。すなわち、吐出レート算出部196は、画像記憶部194に記憶された画像及び吐出レート算出条件記憶部195に記憶された吐出レート算出条件を用いて、キャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートを算出し、算出した吐出レートを吐出レート判定部197へ通知する。なお、吐出レート算出部196によって実行される吐出レート算出処理については、図5を参照して後に詳細に説明する。
Subsequently, the discharge
続いて、吐出レート判定部197は、吐出レートが、所定の閾値以下であるか否かを判定する(ステップS104)。吐出レート判定部197によって、吐出レートが所定の閾値よりも大きいと判定された場合(ステップS104:No)、減圧部198は、キャピラリ針110に対して加えられる圧力を一定量ずつ減少させ、その減少後の圧力を所定の記憶部に記憶し(ステップS105)、処理をステップS102へ戻す。ステップS105の処理で、減圧部198は、減少後の圧力を吐出装置制御部191に通知して、その減少後の圧力をキャピラリ針110に対して加えるように吐出装置制御部191に指示する。吐出装置制御部191は、減圧部198からの指示に従って、吐出装置150を制御して、減圧部198による減少後の圧力をキャピラリ針110に対して加えて、この減少後の圧力でキャピラリ針110の先端から目的物を吐出させる。
Subsequently, the discharge
このようにして、本実施例では、キャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートが所定の閾値以下となるまで、キャピラリ針110に対して加えられる圧力の減少及び吐出レートの算出が繰り返される(ステップS102〜ステップS105参照)。
In this manner, in this embodiment, the pressure applied to the
一方、吐出レート判定部197によって、吐出レートが所定の閾値以下であると判定された場合(ステップS104:Yes)、逆流防止圧決定部199は、ステップS105にて減圧部198によって所定の記憶部に記憶された減少後の圧力を、逆流防止圧として決定し(ステップS106)、逆流防止圧計測処理を終了する。
On the other hand, when the discharge
次に、図5を参照して、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100による吐出レート算出処理(ステップS103)の処理手順について説明する。図5は、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100による吐出レート算出処理の処理手順を示すフローチャートである。 Next, with reference to FIG. 5, the processing procedure of the discharge rate calculation process (step S103) by the microinjection apparatus 100 according to the first embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart illustrating a processing procedure of a discharge rate calculation process performed by the microinjection apparatus 100 according to the first embodiment.
図5に示すように、マイクロインジェクション装置100の撮像部193は、吐出直後の目的物の画像をカメラ146に撮像させる(ステップS201)。続いて、撮像部193は、撮像画像を画像記憶部194に記憶させる(ステップS202)。
As illustrated in FIG. 5, the
続いて、撮像部193は、キャピラリ針110の先端から目的物が吐出された直後から撮像間隔時間が経過したか否かを判定する(ステップS203)。キャピラリ針110の先端から目的物が吐出された直後から撮像間隔時間が経過したと判定すると(ステップS203:Yes)、撮像部193は、撮像時間経過後の目的物の画像をカメラ146に撮像させる(ステップS204)。続いて、撮像部193は、撮像画像を画像記憶部194に記憶させる(ステップS205)。
Subsequently, the
続いて、吐出レート算出部196は、吐出直後の目的物の画像と、撮像間隔時間経過後の目的物の画像とを画像記憶部194から読み出す(ステップS206)。続いて、吐出レート算出部は、吐出直後の目的物の画像と、撮像間隔時間経過後の目的物の画像との差分画像の輝度総和を算出する(ステップS207)。
Subsequently, the discharge
続いて、吐出レート算出部196は、算出した差分画像の輝度総和に基づいて、目的物の吐出量を算出する(ステップS208)。具体的には、吐出レート算出部196は、差分画像Cの輝度総和及び吐出レート算出条件記憶部195に記憶された吐出レート算出条件を用いて、目的物の吐出量を算出する。
Subsequently, the discharge
続いて、吐出レート算出部196は、算出した目的物の吐出量を、撮像間隔時間で除算することにより、キャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートを算出し(ステップS209)、吐出レート算出処理を終了する。
Subsequently, the discharge
上述してきたように、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100は、キャピラリ針110に対して加えられる圧力を減少させるたびに、キャピラリ針110から吐出された目的物の吐出レートを算出し、その算出した吐出レートを閾値判定することで、逆流防止圧を直接計測する。このため、近似直線からの外挿によって逆流防止圧を計測する従来の方式に比べて、キャピラリ針内への目的物の逆流を防止し、かつ、キャピラリ針からの目的物の漏れを抑制することのできる適正な逆流防止圧を高精度に計測することができる。
As described above, the microinjection apparatus 100 according to the first embodiment calculates the discharge rate of the target object discharged from the
また、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100では、減圧部198は、キャピラリ針110に対して加える圧力を一定量ずつ減少させるので、圧力の減少量を計算するための処理部を別途設ける必要がなくなり、装置構成を簡略化することができる。
Further, in the microinjection apparatus 100 according to the first embodiment, the
上記実施例1では、減圧部198が、キャピラリ針110に対して加えられる圧力を一定量ずつ減少する例について説明したが、キャピラリ針110に対して加えられる圧力の減少量を変更するように構成してもよい。そこで、実施例2では、キャピラリ針110に対して加えられる圧力の減少量を変更するように構成したマイクロインジェクション装置について説明する。
In the first embodiment, the example in which the
まず、実施例2に係るマイクロインジェクション装置が有するシステム制御装置の構成について説明する。図7は、実施例2に係るマイクロインジェクション装置が有するシステム制御装置の構成を示すブロック図である。なお、以下では、図3に示した構成部位と同様の機能を有する部位には同一符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。また、実施例2に係るマイクロインジェクション装置の概略構成は、図2に示した概略構成と同様であるため、ここでは、その説明を省略する。 First, the configuration of the system control device included in the microinjection apparatus according to the second embodiment will be described. FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a system control apparatus included in the microinjection apparatus according to the second embodiment. In the following description, parts having the same functions as the constituent parts shown in FIG. The schematic configuration of the microinjection apparatus according to the second embodiment is the same as the schematic configuration shown in FIG.
図7に示すように、システム制御装置290は、図3に示したシステム制御装置190が有する減圧部198の代わりに、減圧部298と、減圧後圧力記憶部291と、近似直線生成部292と、ゼロ圧力算出部293と、平均値算出部294とを新たに有する。
As illustrated in FIG. 7, the
減圧部298は、図3に示した減圧部198と同様に、吐出レート算出部196によって算出された吐出レートが、所定の閾値以下となるまで、キャピラリ針110に対して加えられる圧力を減少させる処理部である。加えて、実施例2に係る減圧部298は、吐出レート算出部196によって算出された吐出レートが、所定の閾値以下となるまで、吐出レート算出部196による吐出レートの算出回数を取得し、この取得した吐出レートの算出回数に応じて、キャピラリ針110に対して加えられる圧力の減少量を変更する。
The
すなわち、吐出レート算出部196による吐出レートの算出回数が1回である場合、減圧部298は、キャピラリ針110に対して加えられる圧力を一定量だけ減少させる。一方、吐出レート算出部196による吐出レートの算出回数が2回以上である場合、減圧部298は、平均値算出部294によって算出された後述の圧力平均値を、キャピラリ針110に対して次回加えるべき圧力に設定すると共に、キャピラリ針110に対して今回加えられた圧力を圧力平均値まで減少させる。なお、このような減圧部298による減圧処理については、後に詳細に説明する。
In other words, when the number of times the discharge
また、減圧部298は、キャピラリ針110に対して加えられる圧力を減少するたびに、その減少後の圧力と、その減少後の圧力でキャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートとを対応付けて減圧後圧力記憶部291に記憶する。
Further, each time the pressure applied to the
減圧後圧力記憶部291は、減圧部298による減少後の圧力と、その減少後の圧力でキャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートを対応付けて記憶する記憶部である。すなわち、減圧後圧力記憶部291は、キャピラリ針110に対して今回までに加えられた各圧力と、その各圧力に対する吐出レートとを対応付けて記憶している。
The post-depressurization
近似直線生成部292は、キャピラリ針110に対して今回までに加えられた各圧力及びその各圧力に対する吐出レートを減圧後圧力記憶部291から取得し、キャピラリ針110に対して今回までに加えられた各圧力に対する吐出レートの近似直線を生成する。ゼロ圧力算出部293は、近似直線生成部292によって生成された近似直線上で、吐出レートがゼロとなる圧力であるゼロ圧力を算出する。
The approximate straight
平均値算出部294は、キャピラリ針110に対して今回加えられた圧力を減圧後圧力記憶部291から取得し、この取得した圧力と、ゼロ圧力算出部293によって算出されたゼロ圧力との平均値(以下、「圧力平均値」という。)を算出する。なお、平均値算出部294は、算出した圧力平均値を減圧部298に通知する。
The average
ここで、図10を参照して、減圧部298による減圧処理について具体的に説明する。図10は、減圧処理を説明するための図である。なお、図10に示す例では、吐出レート算出部196による吐出レートの算出回数が4回目である場合に、吐出レートが所定の閾値以下となったものとする。
Here, with reference to FIG. 10, the decompression process by the
図10に示すように、吐出レート算出部196による吐出レートの算出回数が1回である場合、減圧部298は、キャピラリ針110に対して加えられる圧力を一定量だけ減少させる。なお、減圧部298によって一定量だけ減少された後の圧力、すなわち、吐出レート算出部196による吐出レートの算出回数が2回目である場合にキャピラリ針110に対して加えられる圧力をP2とする。
As shown in FIG. 10, when the discharge
また、吐出レート算出部196による吐出レートの算出回数が2回である場合、減圧部298は、キャピラリ針110に対して今回(2回目に)加えられた圧力P2を圧力平均値AV1まで減少させる。
In addition, when the number of times the discharge rate is calculated by the discharge
具体的には、吐出レート算出部196による吐出レートの算出回数が2回である場合、まず、近似直線生成部292が、キャピラリ針110に対して2回目までに加えられた各圧力に対する吐出レートの近似直線L1を生成する。次いで、ゼロ圧力算出部293が、近似直線L1上で、吐出レートがゼロとなる圧力であるゼロ圧力PL1を算出する。次いで、平均値算出部294が、キャピラリ針110に対して今回(2回目に)加えられた圧力P2と、ゼロ圧力算出部293によって算出されたゼロ圧力PL1との圧力平均値AV1(=(P2+PL1)/2)を算出する。最後に、減圧部298は、平均値算出部294によって算出された圧力平均値AV1を、キャピラリ針110に対して次回(3回目に)加えるべき圧力P3に設定すると共に、キャピラリ針110に対して今回(2回目に)加えられた圧力P2を圧力平均値AV1(=P3)まで減少させる。
Specifically, when the number of times of calculation of the discharge rate by the discharge
さらに、吐出レート算出部196による吐出レートの算出回数が3回である場合、減圧部298は、キャピラリ針110に対して今回(3回目に)加えられた圧力P3を圧力平均値AV2まで減少させる。
Further, when the number of times of calculation of the discharge rate by the discharge
具体的には、吐出レート算出部196による吐出レートの算出回数が3回である場合、まず、近似直線生成部292が、キャピラリ針110に対して3回目までに加えられた各圧力に対する吐出レートの近似直線L2を生成する。次いで、ゼロ圧力算出部293が、近似直線L2上で、吐出レートがゼロとなる圧力であるゼロ圧力PL2を算出する。次いで、平均値算出部294が、キャピラリ針110に対して今回(3回目に)加えられた圧力P3と、ゼロ圧力算出部293によって算出されたゼロ圧力PL2との圧力平均値AV2(=(P3+PL2)/2)を算出する。最後に、減圧部298は、平均値算出部294によって算出された圧力平均値AV2を、キャピラリ針110に対して次回(4回目に)加えるべき圧力P4に設定すると共に、キャピラリ針110に対して今回(3回目に)加えられた圧力P3を圧力平均値AV2(=P4)まで減少させる。
Specifically, when the number of times of calculation of the discharge rate by the discharge
次に、実施例2に係るマイクロインジェクション装置200による逆流防止圧計測処理の処理手順について説明する。図8は、実施例2に係るマイクロインジェクション装置200による逆流防止圧計測処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、図4に示した処理手順と同様の処理手順(ステップS301〜ステップS304、ステップS306)については、説明を省略する。 Next, a processing procedure of backflow prevention pressure measurement processing by the microinjection apparatus 200 according to the second embodiment will be described. FIG. 8 is a flowchart illustrating a processing procedure of backflow prevention pressure measurement processing by the microinjection apparatus 200 according to the second embodiment. Here, the description of the same processing procedure (step S301 to step S304, step S306) as the processing procedure shown in FIG. 4 is omitted.
図8に示すように、吐出レート判定部197によって、吐出レートが所定の閾値よりも大きいと判定された場合(ステップS304:No)、減圧部298は、減圧処理を開始する(ステップS305)。減圧処理を終了すると、減圧部298は、処理をステップS302へ戻す。
As shown in FIG. 8, when the discharge
次に、図9を参照して、実施例2に係るマイクロインジェクション装置200による減圧処理の処理手順について説明する。図9は、実施例2に係るマイクロインジェクション装置200による減圧処理の処理手順を示すフローチャートである。 Next, with reference to FIG. 9, the processing procedure of the decompression process by the microinjection apparatus 200 according to the second embodiment will be described. FIG. 9 is a flowchart illustrating a processing procedure of a decompression process performed by the microinjection apparatus 200 according to the second embodiment.
図9に示すように、マイクロインジェクション装置200の減圧部298は、吐出レート算出部196による吐出レートの算出回数を取得する(ステップS401)。続いて、減圧部298は、吐出レート算出部196による吐出レートの算出回数が2回以上であるか否かを判定する(ステップS402)。
As shown in FIG. 9, the
吐出レート算出部196による吐出レートの算出回数が1回であると判定すると(ステップS402:No)、減圧部298は、キャピラリ針110に対して加えられる圧力を一定量だけ減少させる(ステップS403)。その後、減圧部298は、その減少後の圧力と、その減少後の圧力でキャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートとを関連付けて減圧後圧力記憶部291に記憶し(ステップS408)、減圧処理を終了する。
If it is determined that the number of discharge rate calculations by the discharge
一方、吐出レート算出部196による吐出レートの算出回数が2回以上であると判定すると(ステップS402:Yes)、減圧部298は処理をステップS404へ移行する。
On the other hand, if it is determined that the number of discharge rate calculations by the discharge
ステップS404において、近似直線生成部292は、キャピラリ針110に対して今回までに加えられた各圧力に対する吐出レートの近似直線を生成する(ステップS404)。具体的には、近似直線生成部292は、キャピラリ針110に対して今回までに加えられた各圧力及びその各圧力に対する吐出レートを減圧後圧力記憶部291から取得し、キャピラリ針110に対して今回までに加えられた各圧力に対する吐出レートの近似直線を生成する。
In step S404, the approximate straight
続いて、ゼロ圧力算出部293は、近似直線生成部292によって生成された近似直線上で、ゼロ圧力を算出する(ステップS405)。続いて、平均値算出部294は、キャピラリ針110に対して今回加えられた圧力と、ゼロ圧力算出部293によって算出されたゼロ圧力との平均値である圧力平均値を算出する(ステップS406)。具体的には、平均値算出部294は、キャピラリ針110に対して今回加えられた圧力を減圧後圧力記憶部291から取得し、この取得した圧力と、ゼロ圧力算出部293によって算出されたゼロ圧力との平均値を算出する。
Subsequently, the zero
続いて、減圧部298は、平均値算出部294によって算出された圧力平均値を、キャピラリ針110に対して次回加えるべき圧力に設定すると共に、キャピラリ針110に対して今回加えられた圧力を圧力平均値まで減少させる(ステップS407)。その後、減圧部298は、その減少後の圧力と、その減少後の圧力でキャピラリ針110の先端から吐出された目的物の吐出レートとを関連付けて減圧後圧力記憶部291に記憶し(ステップS408)、減圧処理を終了する。
Subsequently, the
上述してきたように、実施例2に係るマイクロインジェクション装置200は、実施例1と同様に、近似直線からの外挿によって逆流防止圧を計測する従来の方式に比べて、キャピラリ針内への目的物の逆流を防止し、かつ、キャピラリ針からの目的物の漏れを抑制することのできる適正な逆流防止圧を高精度に計測することができる。しかも、実施例2に係るマイクロインジェクション装置200では、吐出レートの算出回数が2回以上である場合、キャピラリ針110に対して今回加えられた圧力を、圧力平均値まで減少させることとしたので、キャピラリ針110に対して加えられる圧力を一定量ずつ減少するよりも、逆流防止圧の計測時間を短縮化することができる。
As described above, the microinjection apparatus 200 according to the second embodiment is similar to the first embodiment in that the objective in the capillary needle is compared to the conventional method of measuring the backflow prevention pressure by extrapolation from the approximate straight line. An appropriate backflow prevention pressure capable of preventing the backflow of the object and suppressing the leakage of the object from the capillary needle can be measured with high accuracy. Moreover, in the microinjection apparatus 200 according to the second embodiment, when the number of times of calculation of the discharge rate is two times or more, the pressure applied this time to the
100 マイクロインジェクション装置
110 キャピラリ針
120 シャーレ
130 ステージ
140 カメラモジュール
141 対物レンズ
142 励起光源
143 励起フィルタ
144 反射鏡
145 蛍光フィルタ
146 カメラ
150 吐出装置
160 キャピラリ針駆動装置
170 ステージ駆動装置
180 対物レンズ駆動装置
190 システム制御装置
191 吐出装置制御部
192 駆動装置制御部
193 撮像部
194 画像記憶部
195 吐出レート算出条件記憶部
196 吐出レート算出部
197 吐出レート判定部
198 減圧部
199 逆流防止圧決定部
200 マイクロインジェクション装置
290 システム制御装置
291 減圧後圧力記憶部
292 近似直線生成部
293 ゼロ圧力算出部
294 平均値算出部
298 減圧部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100
Claims (5)
前記キャピラリ針に対して圧力を加えて、当該キャピラリ針の先端から前記目的物を吐出させる吐出部と、
前記吐出部によって吐出された前記目的物の単位時間あたりの吐出量である吐出レートを算出する吐出レート算出部と、
前記吐出レート算出部によって算出された前記吐出レートが、所定の閾値以下となるまで、前記吐出部によって前記キャピラリ針に対して加えられる圧力を減少させる減圧部と、
前記吐出レート算出部によって算出された前記吐出レートが、前記所定の閾値以下となったときの前記圧力を、前記逆流防止圧として決定する逆流防止圧決定部と
を備えることを特徴とするマイクロインジェクション装置。 A microinjection device that applies a backflow prevention pressure to a capillary needle filled with an object to be injected into a cell,
A discharge unit that applies pressure to the capillary needle to discharge the object from the tip of the capillary needle;
A discharge rate calculation unit that calculates a discharge rate that is a discharge amount per unit time of the target object discharged by the discharge unit;
A decompression unit that reduces the pressure applied to the capillary needle by the ejection unit until the ejection rate calculated by the ejection rate calculation unit is equal to or lower than a predetermined threshold;
A microinjection comprising: a backflow prevention pressure determining unit that determines, as the backflow prevention pressure, the pressure when the discharge rate calculated by the discharge rate calculation unit is equal to or less than the predetermined threshold value. apparatus.
前記吐出レート算出部は、
前記吐出部によって前記目的物が吐出された直後に前記撮像装置によって撮像された前記目的物の画像と、前記吐出部によって前記目的物が吐出された直後から前記所定の間隔時間を経過した後に前記撮像装置によって撮像された前記目的物の画像との差分画像の輝度総和に基づいて、前記目的物の吐出量を算出し、この算出した前記目的物の吐出量を、前記所定の間隔時間で除算することにより、前記吐出レートを算出する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。 An imaging device that captures an image of the object ejected by the ejection unit at a predetermined interval time;
The discharge rate calculation unit
The image of the object imaged by the imaging device immediately after the object is discharged by the discharge unit, and after the predetermined interval time has elapsed from immediately after the object is discharged by the discharge unit. The discharge amount of the target object is calculated based on the luminance sum of the difference image from the image of the target object captured by the imaging device, and the calculated discharge amount of the target object is divided by the predetermined interval time. The microinjection apparatus according to claim 1, wherein the ejection rate is calculated by doing so.
前記吐出部によって前記キャピラリ針に対して加えられる圧力を一定量ずつ減少させることを特徴とする請求項1又は2に記載のマイクロインジェクション装置。 The decompression unit is
The microinjection device according to claim 1, wherein the pressure applied to the capillary needle by the discharge unit is decreased by a certain amount.
前記近似直線生成部によって生成された前記近似直線上で、吐出レートがゼロとなる圧力であるゼロ圧力を算出するゼロ圧力算出部と、
前記吐出部によって前記キャピラリ針に対して今回加えられた圧力と、前記ゼロ圧力算出部によって算出された前記ゼロ圧力との平均値を算出する平均値算出部とをさらに備え、
前記減圧部は、
前記平均値算出部によって算出された前記平均値を、前記吐出部によって前記キャピラリ針に対して次回加えるべき圧力に設定すると共に、前記吐出部によって前記キャピラリ針に対して今回加えられた圧力を前記平均値まで減少させることを特徴とする請求項1又は2に記載のマイクロインジェクション装置。 An approximate straight line generating unit that generates an approximate straight line of the discharge rate for each pressure applied to the capillary needle by the discharge unit so far;
A zero pressure calculation unit that calculates a zero pressure that is a pressure at which the discharge rate becomes zero on the approximate line generated by the approximate line generation unit;
An average value calculating unit that calculates an average value of the pressure applied this time to the capillary needle by the discharge unit and the zero pressure calculated by the zero pressure calculating unit;
The decompression unit is
The average value calculated by the average value calculation unit is set to a pressure to be applied to the capillary needle next time by the discharge unit, and the pressure applied to the capillary needle by the discharge unit this time is set to the pressure The microinjection apparatus according to claim 1, wherein the microinjection apparatus is reduced to an average value.
前記キャピラリ針に対して圧力を加えて、前記キャピラリ針の先端から前記目的物を吐出させる吐出ステップと、
前記吐出ステップによって吐出された前記目的物の単位時間あたりの吐出量である吐出レートを算出する吐出レート算出ステップと、
前記吐出レート算出ステップによって算出された前記吐出レートが、所定の閾値以下となるまで、前記吐出ステップによって前記キャピラリ針に対して加える圧力を減少させる圧力減少ステップと、
前記吐出レート算出ステップによって算出された前記吐出レートが、前記所定の閾値以下となったときの前記圧力を、前記逆流防止圧として決定する逆流防止圧決定ステップと
を含むことを特徴とする逆流防止圧計測方法。 A backflow prevention pressure measurement method for measuring the backflow prevention pressure in a microinjection device that applies backflow prevention pressure to a capillary needle filled with a target to be injected into a cell,
A discharge step of applying pressure to the capillary needle to discharge the object from the tip of the capillary needle;
A discharge rate calculating step of calculating a discharge rate that is a discharge amount per unit time of the object discharged by the discharge step;
A pressure reduction step of reducing the pressure applied to the capillary needle by the discharge step until the discharge rate calculated by the discharge rate calculation step is equal to or lower than a predetermined threshold;
A backflow prevention pressure determining step for determining, as the backflow prevention pressure, the pressure when the discharge rate calculated by the discharge rate calculation step is equal to or less than the predetermined threshold value. Pressure measurement method.
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