JP2017023059A

JP2017023059A - 細胞立体構造物製造装置

Info

Publication number: JP2017023059A
Application number: JP2015145520A
Authority: JP
Inventors: 太田　正人; Masato Ota; 正人太田; 健二米田; Kenji Yoneda; 匡弘坂本; Masahiro Sakamoto
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2035-07-23
Also published as: JP6663555B2

Abstract

【課題】効率的に細胞の立体構造物を作成することができる細胞立体構造物製造装置の提供。【解決手段】細胞塊を収容する収容容器（収容プレート５）と、上記細胞塊を突き刺して貫通する針状体を複数本備えた支持体７と、上記細胞塊を吸着保持する吸引ノズル９と、吸引ノズル９を移動させるノズル移動手段１０とを備えており吸引ノズル９及び支持体７をそれぞれ複数備えるとともに、各支持体７を移動させる複数の支持体移動手段１２と、複数の支持体７の所要の針状体の先端位置を認識する針先認識手段（上方カメラ４１）とを備えており、制御手段３Ａは、針先認識手段４１が認識した所要の針状体の先端位置に基づいて各支持体７移動手段を作動させ、当該所要の針状体の先端位置を補正するように支持体７を移動させてから、吸着保持された細胞塊を所要の針状体に突き剌すようになっている細胞立体構造物製造装置３。【選択図】図１

Description

本発明は細胞立体構造物製造装置に関し、詳しくは吸引ノズルが吸着保持した細胞塊を支持体の針状体に突き刺して細胞の立体構造物を製造する細胞立体構造物製造装置に関する。

従来、臓器などの組織の再生を目的とする医療用の細胞移植や、その他試験等に用いることを目的として、吸引ノズルが吸着保持した細胞塊（スフェロイド）を支持体に設けられた針状体に突き刺して、細胞の立体構造物を製造することが公知となっている（特許文献１）。
このような作業を行う細胞立体構造物製造装置は、細胞塊を収容する収容容器と、上記細胞塊を突き刺して貫通する針状体を複数本配置した支持体と、上記細胞塊を吸着保持する吸引ノズルと、上記吸引ノズルを移動させるノズル移動手段と、上記吸引ノズルの吸引動作および上記ノズル移動手段の作動を制御する制御手段とを備えている。
そして上記ノズル移動手段が吸引ノズルを移動させて、吸着保持された細胞塊を上記支持体の針状体の先端位置に位置させ、その後吸引ノズルを下降させることにより、上記針状体に細胞塊を突き刺すようになっている。

特開２０１３−５７５１号公報

上記特許文献１の細胞立体構造物製造装置は、上記吸引ノズルおよび支持体を一つずつしか備えておらず、一回の作業において一つの細胞の立体構造物しか作成できないことから、非効率的であるという問題があった。
このような問題に鑑み、本発明は効率的に細胞の立体構造物を作成することが可能な細胞立体構造物製造装置を提供するものである。

すなわち請求項１の発明にかかる細胞立体構造物製造装置は、細胞塊を収容する収容容器と、上記細胞塊を突き刺して貫通する針状体を複数本配置した支持体と、上記細胞塊を吸着保持する吸引ノズルと、上記吸引ノズルを移動させるノズル移動手段と、上記吸引ノズルの吸引動作および上記ノズル移動手段の作動を制御する制御手段とを備え、
上記吸引ノズルが吸着保持した細胞塊を、上記支持体の針状体に突き剌して細胞の立体構造物を製造する細胞立体構造物製造装置において、
上記吸引ノズルおよび支持体をそれぞれ複数備えるとともに、各支持体を支持し移動させる複数の支持体移動手段と、上記複数の支持体における所要の針状体の先端位置を認識する針先認識手段とを設け、
上記制御手段は、上記ノズル移動手段を作動させて、細胞塊を吸着保持した各吸引ノズルをそれぞれ異なる支持体の所要の針状体の上方に位置させ、
また上記針先認識手段が認識した所要の針状体の先端位置に基づいて、上記各支持体移動手段を作動させて、当該所要の針状体の先端位置を補正するように上記支持体を移動させ、
さらに上記ノズル移動手段を作動させて各吸引ノズルを所定量下降させて、それぞれ吸着保持した細胞塊を所要の針状体に突き剌すことを特徴としている。

上記請求項１の発明によれば、複数の吸引ノズルおよび複数の支持体を備え、さらに各支持体をそれぞれ上記支持体移動手段によって移動させることから、同時に複数の細胞の立体構造物を精確かつ効率的に製造することができる。

本実施例にかかる細胞立体構造物製造装置の斜視図細胞立体構造物製造装置の要部平面図図２の側面図収容プレートについての拡大断面図（ａ）は支持体についての平面図および断面図を示し、（ｂ）は針状体に細胞塊が突き刺された状態を示すノズル移動手段の構成を説明する斜視図細胞立体構造物製造装置の動作を説明する図

以下図示実施例について説明すると、図１は複数の細胞塊１（スフェロイド：図４参照）を立体的に組み合わせて細胞の立体構造物２（図５（ｂ）参照）を製造する細胞立体構造物製造装置３の斜視図を示し、図２は要部の平面図を、図３はその側面図をそれぞれ示している。なお以下の説明において、図２における図示左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向、図３における図示左右方向をＸ方向、上下方向をＺ方向とする。
細胞立体構造物製造装置３は、内部が無菌状態に維持されたアイソレータ４と、上記細胞塊１を収容する収容容器としての収容プレート５を支持するプレート支持部６と、上記細胞の立体構造物２の作成される支持体７を支持する支持体支持部８と、上記細胞塊１を吸着保持する吸引ノズル９と、当該吸引ノズル９を移動かつ昇降させるノズル移動手段１０とを備え、これらは細胞立体構造物製造装置３に内蔵された制御手段３Ａによって制御されるようになっている。
上記構成を有する細胞立体構造物製造装置３によれば、吸引ノズル９が収容プレート５より細胞塊１を吸着保持すると、上記ノズル移動手段１０が吸引ノズル９を支持体支持部８へと移動させ、その後図５（ｂ）に示すように上記吸引ノズル９を下降させて細胞塊１を支持体７の針状体７ａに突き刺すことで、細胞の立体構造物２を製造するものとなっている。
また本実施例の細胞立体構造物製造装置３は４つの吸引ノズル９を所定の配置（本実施例では縦横に２列ずつ）で備えるとともに、上記支持体支持部８は４つの支持体７を上記吸引ノズル９の配置に対応した同様の配置で支持しており、４つの支持体７において４つの細胞の立体構造物２を同時に作成するようになっている。なお、吸引ノズル９と支持体７の数は４つに限らず、それぞれ同数ずつ備えていればよい。

上記アイソレータ４は内部が無菌環境に維持された作業室４ａと、当該作業室４ａの床面４ｂの下方に形成されて上記無菌環境から隔離された機械室４ｃとから構成されている。
上記作業室４ａは図示しない開閉扉によって開閉可能となっており、作業者による上記プレート支持部６への収容プレート５の配置や、上記支持体支持部８への支持体７の配置を行うことが可能となっている。
また上記作業室４ａの上部には無菌エアを供給する図示しない無菌エア供給手段が設けられ、上記開閉扉が閉鎖された状態において、作業室４ａの内部に上方から下方へと向かう無菌エアによる一方向流が形成されるようになっている。

図２に示すように、上記収容プレート５は縦横に複数の収容凹部５ａを備え、各収容凹部５ａの内部には培養液とともに略球状の細胞塊１が１つずつ収容されている。
上記プレート支持部６は、縦横に２列ずつ、すなわち吸引ノズル９と同様の配置で同数の４枚の収容プレート５を支持可能となっており、これらの収容プレート５は位置決め部材６ａによって所定の間隔に位置決めされるようになっている。
すべての収容プレート５はその向きが同じとなるように配置され、上記４つの吸引ノズル９の間隔に合わせて、各収容プレート５において同じ位置に収容凹部５ａが設定されている。
これにより、上記４つの吸引ノズル９がノズル移動手段１０によって下降すると、４つの収容プレート５における同じ位置の収容凹部５ａの細胞塊１が吸着保持されるようになっている。

上記支持体７は、図５（ａ）に示すように有底で上部が開口した支持容器１１に収容されており、上記針状体７ａは平面視で略正方形の板状部材７ｂの表面に複数整列した状態で立設されており、支持体７はいわゆる剣山のように構成されている。
上記支持容器１１には予め培養液等の液体が収容されており、上記支持体７が収容されると上記板状部材７ｂが嵌合して位置決めされるようになっている。
上記針状体７ａは金属製で、それぞれに複数個の細胞塊１を突き刺すことが可能な長さを有している。
本実施例において、上記針状体７ａは上記板状部材７ｂの表面に縦方向に５本、横方向に５本の計２５本設けられているが、針状体７ａの本数はこれに限るものではない。
そして図５（ｂ）に示すように、各針状体７ａにそれぞれ複数個の細胞塊１を突き刺して基部側から先端側へと積み重ねることで、細胞の立体構造物２が得られるようになっている。

上記支持体支持部８は、上記支持体７のそれぞれを個別に支持して移動させる４つの支持体移動手段１２を有しており、当該支持体移動手段１２は、それぞれ図３に示すように上記支持体７を支持する支持テーブル１３と、上記支持テーブル１３を移動させる駆動手段１５とを備えている。
各支持体移動手段１２の各支持テーブル１３は上記アイソレータ４の作業室４ａによって構成された無菌環境内に配置され、これに対し各駆動手段１５は上記無菌環境から隔離された空間を形成するケーシング１４の内部に設けられており、これら上記支持テーブル１３と駆動手段１５との間には、上記無菌環境とケーシング１４の内部空間とをシールするためのシール手段１６が設けられている。
上記支持テーブル１３はその上面に上記支持体７を収容した支持容器１１が載置されるようになっており、また支持テーブル１３の上面には支持容器１１を位置決めするための位置決め部材１３ａが設けられている。
上記ケーシング１４は図１に示すようにアイソレータ４の作業室４ａに設けられており、当該ケーシング１４の内部空間は上記作業室４ａの無菌環境から区画されている。
上記駆動手段１５は、上記支持テーブル１３をＸ方向に移動させるＸ方向移動手段１５ａと、当該Ｘ方向移動手段１５ａと支持テーブル１３とを一体的にＹ方向に移動させるＹ方向移動手段１５ｂによって構成されている。
これらＸ方向移動手段１５ａおよびＹ方向移動手段１５ｂは、上記支持テーブル１３を高精度に水平移動させることが可能となっており、上記吸引ノズル９を移動させるノズル移動手段１０よりも精密な移動を行うことが可能となっている。
そして上記駆動手段１５と上記支持テーブル１３とは連結部材１３ｂによって連結され、上記連結部材１３ｂは上記ケーシング１４の天面に形成された貫通孔１４ａを通過するとともに、上記駆動手段１５によって当該貫通孔１４ａの範囲内で移動するようになっている。
上記シール手段１６は上記支持テーブル１３の底面と、上記ケーシング１４の天面との間に設けられた筒状の可撓性部材からなり、上記ケーシング１４の貫通孔１４ａを囲繞するように設けられている。
このような構成により、上記シール手段１６によって上記駆動手段１５による支持テーブル１３の移動を許容しながら、ケーシング１４の内部空間とアイソレータ４の作業室４ａとが区画され、上記駆動手段１５の作動に伴って発生する粉じん等が上記作業室４ａの無菌環境に流入しないようになっている。

上記４つの吸引ノズル９は上記ノズル移動手段１０に固定されたプレート状のノズル保持部材１０ａに所定の間隔で固定されており、上述したように上記プレート支持部６に支持された４つの収容プレート５における同じ位置の収容凹部５ａと同じ間隔で設けられている。
各吸引ノズル９は、図４に示すように図示しない負圧発生手段に接続された本体部９ａと、当該本体部９ａの下端部に交換可能に設けられた管状の吸着部９ｂとを備えている。
上記吸着部９ｂの内径は上記細胞塊１より小径で、かつ上記支持体７の針状体７ａの外径よりも大径となっており、吸着部９ｂの先端に細胞塊１を吸着保持しても、細胞塊１が当該吸着部９ｂの内部に吸い込まれないようになっている。
また図５（ｂ）に示すように、上記細胞塊１を吸着保持した吸引ノズル９が支持体７の上方に位置した状態から下降すると、細胞塊１は針状体７ａによって貫通されて針状体７ａに押し込まれ、針状体７ａが吸着部９ｂの内部に挿入されるようになっている。

上記ノズル移動手段１０は、図６に示すように、上記ノズル保持部材１０ａの連結されたスライド部材２１と、スライド部材２１をＸ−Ｙ方向に移動させる水平移動手段２２と、スライド部材２１をＺ方向に昇降させる昇降手段２３とから構成されている。
上記水平移動手段２２は、アイソレータ４の作業室４ａに設けられた板状部材２４と、上記板状部材２４に連結された第１、第２アーム２５、２６と、機械室４ｃに設けられて上記第１、第２アーム２５、２６を回動させる第１、第２駆動手段２７、２８とから構成されている。
上記板状部材２４の上面には上記スライド部材２１のＺ方向への移動を許容するＺ方向レール２９が立設されており、上記板状部材２４が第１、第２アーム２５、２６の回転に伴って移動すると、スライド部材２１がＺ方向レール２９と一体的に水平方向に移動するようになっている。
上記第１、第２アーム２５、２６は上記アイソレータ４の床面４ｂに回転可能に設けられ、上記アイソレータ４の作業室４ａおよび機械室４ｃのそれぞれにおいて同じ方向を向いた腕状部材を備えている。
上記第１アーム２５における作業室４ａ側の端部は上記板状部材２４にＸ方向にスライド可能かつ回動自在に連結され、これと同様、上記第２アーム２６における作業室４ａ側の端部も上記板状部材２４にＹ方向にスライド可能かつ回動可能に連結されている。
上記第１アーム２５における機械室４ｃ側の端部には、第１駆動手段２７を構成するスライド部材２７ａがＸ方向へスライド可能かつ回動自在に連結され、当該スライド部材２７ａは駆動機構２７ｂによってＹ方向に移動するようになっており、上記スライド部材２７ａがＹ方向に移動することで第１アーム２５が旋回するようになっている。
これと同様、第２アーム２６における機械室４ｃ側の端部には、第２駆動手段２８を構成するスライド部材２８ａがＹ方向へスライド可能かつ回動自在に連結され、当該スライド部材２８ａは駆動機構２８ｂによってＸ方向に移動するようになっており、上記スライド部材２８ａがＸ方向に移動することで第２アーム２６が旋回するようになっている。
そして、上記第１、第２駆動手段２７、２８が協働して上記第１、第２アーム２５、２６をそれぞれ所定角度旋回すると、これらの動作が複合されることにより上記板状部材２４が水平方向に移動し、上記スライド部材２１に固定された吸引ノズル９を保持したノズル保持部材１０ａをＸ−Ｙ方向の所定位置に移動させることができる。

上記昇降手段２３は、上記スライド部材２１のＹ方向への移動を許容するＹ方向レール３０と、当該Ｙ方向レール３０とスライド部材２１との一体的なＸ方向への移動を許容するＸ方向レール３１と、上記Ｘ方向レール３１ごと上記スライド部材２１を昇降させる第３駆動手段３２とによって構成されている。
上記スライド部材２１は、上記水平移動手段２２によって板状部材２４がＸ−Ｙ方向に移動すると、これに伴って上記Ｙ方向レール３０およびＸ方向レール３１に沿ってＹ方向およびＸ方向に移動するようになっている。
上記Ｘ方向レール３１の両端には上記アイソレータ４の床面４ｂを貫通する円柱部材３１ａが設けられ、アイソレータ４の床面４ｂに固定された円筒状のスリーブ３１ｂによって上下に摺動可能に支持されている。
上記円柱部材３１ａにおける機械室４ｃに突出した部分にはステー３１ｃを介して上記第３駆動手段３２が設けられ、当該上記第３駆動手段３２は上記Ｘ方向レール３１をＺ方向に昇降させて、Ｘ方向レール３１上のＹ方向レール３０およびスライド部材２１を昇降させる。これにより、スライド部材２１は上記板状部材２４に設けられたＺ方向レール２９に沿って昇降するようになっている。

上記針状体７ａの先端位置を認識する針先認識手段として、本実施例は上記支持体７の針状体７ａを上方から撮影する撮影手段としての４つの上方カメラ４１を備えている。
これら４つの上方カメラ４１はノズル保持部材１０ａに対してＸ方向に隣接して設けたカメラ保持部材１０ｂを介して上記ノズル移動手段１０のスライド部材２１に固定され、上記ノズル移動手段１０によって上記吸引ノズル９と一体的に移動するようになっている。
また４つの上方カメラ４１は上記４つの吸引ノズル９と同じ間隔で同様に配置されており、また図２に示すように、上記４つの吸引ノズル９が上記プレート支持部６の収容プレート５の上方に位置した際に、上記支持体支持部８に支持された４つの支持体７の上方に位置するようになっている。
そして各上方カメラ４１は、上記ノズル移動手段１０によって所定の撮影位置として各支持体７の中心位置の上方に位置した際に、各支持体７の全ての針状体７ａを撮影可能な撮影範囲を有している。
上記４つの上方カメラ４１が撮影した画像は上記制御手段３Ａによって画像処理され、制御手段３Ａは予め設定された上記細胞の立体構造物２の作成順序に応じて、次に細胞塊１を突き刺す針状体７ａを認識し、当該当該針状体７ａの先端位置を認識する。
さらに制御手段３Ａは、画像内に設定した基準位置と比較することで、認識した針状体７ａの先端位置が位置すべき正常な位置との差を求め、当該針状体７ａの基部の位置に対してどれだけずれているかを認識する。
なお針先認識手段としては、支持体支持部８の上方に一つのカメラを固定して、当該カメラの撮影範囲内に４つの支持体７が入るようにしてもよい。

次に、上記吸引ノズル９における吸着部９ｂの先端位置を認識するノズル認識手段として、本実施例では上記プレート支持部６に設けた下方カメラ４２を備えている。
上記下方カメラ４２は、図２に示すように上記プレート支持部６の４つの収容プレート５の略中央に設けられており、また図３に示すようにプレート支持部６に穿設された貫通孔の下方に設けられている。
このような構成により、上記ノズル移動手段１０が上記４つの吸引ノズル９を順次上記下方カメラ４２の上方に移動させると、下方カメラ４２が吸引ノズル９を順次撮影する。
制御手段３Ａは、下方カメラ４２が撮影した吸引ノズル９の画像から、本体部９ａに対する吸着部９ｂの取り付け誤差に起因して生じる、視野中心に設定された基準位置に対する吸着部９ｂの先端位置の差を認識する。なお本実施例では、本体部９ａに対して吸着部９ｂを交換可能に構成しているが、一体的に構成した吸引ノズル９全体を交換するよう構成してもよい。
このようにして、針先認識手段は吸着部９ｂの取り付け誤差や吸引ノズル９のノズル保持部材１０ａに対する取り付け誤差に起因する、吸引ノズル９の先端位置のずれ量を求めることで、正常な取付状態との差を認識することができる。

そしてノズル移動手段１０の移動誤差を認識する移動誤差検出手段は、上記支持体支持部８に設けた第１合いマーク４３と、上記ノズル移動手段１０によって移動する第２合いマーク４４と、上記支持体支持部８に設けた第３合いマーク４５と、上記第２合いマーク４４を撮影する上記下方カメラ４２と、上記第１合いマーク４３および第３合いマーク４５を撮影する上記上方カメラ４１とから構成されている。
上記第１合いマーク４３は上記支持体支持部８の中央に設けられており、所要の吸引ノズル９が上記下方カメラ４２の上方に位置すると、図３において破線で示すように、当該吸引ノズル９と対応する位置に設けられた上方カメラ４１も支持体支持部８の中央に位置するようになっている。
上記第２合いマーク４４は、図２に示すように上記４つの吸引ノズル９の中央、かつ上記ノズル保持部材１０ａの下面に設けられ、上記４つの上方カメラ４１がそれぞれ各支持体７の中心位置の上方に位置した際に、上記下方カメラ４２によって下方から撮影可能な位置に設けられている。
また上記第３合いマーク４５は、図２に示すように上記支持体支持部８におけるプレート支持部６とは反対側のＸ方向に突出して設けられており、４つの吸引ノズル９が上記支持体支持部８に支持された４つの支持体７の各針状体７ａの上方にそれぞれ位置した際に、図３の想像線で示すように、第３合いマーク４５の上方にマーク認識用上方カメラ４１ａ（図２では図示右上の上方カメラ４１で吸引ノズル９に近い装置奥側の上方カメラ４１）が位置し、このマーク認識用上方カメラ４１ａの視野に第３合いマーク４５が入るようになっている。

このような構成を有する移動誤差検出手段によれば、上記上方カメラ４１および吸引ノズル９を移動させた際における、上記ノズル移動手段１０による移動誤差量を認識するようになっている。
すなわち、上記ノズル認識手段により吸引ノズル９の先端位置のずれ量を求める際、上記ノズル移動手段１０によって上記４つの吸引ノズル９が順次上記下方カメラ４２の上方に移動すると、これと同時に対応する位置の上方カメラ４１が順次第１合いマーク４３の上方に位置し、各上方カメラ４１が第１合いマーク４３を順次撮影する。
制御手段３Ａは予め画像内に設定された基準位置に対する第１合いマーク４３のずれ量を認識し、これを吸引ノズル９を下方カメラ４２の上方に位置させた際における、上記ノズル移動手段１０による移動誤差量として認識する。
また、上記ノズル移動手段１０が各上方カメラ４１をそれぞれ対応する支持体７の所要の針状体７ａの上方の所定撮影位置、すなわち支持体７に支持された全ての針状体７ａの先端部が視野に入る支持テーブル１３の中心位置の上方に位置させると、ノズル保持部材１０ａの中心位置に設けた第２合いマーク４４が下方カメラ４２の上方に位置し、この状態で下方カメラ４２で第２合いマーク４４を撮影する。
制御手段３Ａは予め画像内に設定された基準位置に対する第２合いマーク４４のずれ量を認識し、これを各上方カメラ４１を各支持体７上方の所定撮影位置に移動させた際における、上記ノズル移動手段１０による移動誤差量として認識する。
さらに、上記ノズル移動手段１０が各吸引ノズル９をそれぞれ対応する支持体７の所要の針状体７ａの上方に位置させると、上記上方カメラ４１のうち、上記マーク認識用上方カメラ４１ａが第３合いマーク４５の上方に位置することとなる。
上記マーク認識用上方カメラ４１ａによって第３合いマーク４５を撮影すると、制御手段３Ａは予め画像内に設定された基準位置に対する第３合いマーク４５のずれ量を認識し、これを各吸引ノズル９をそれぞれ対象とする支持体７の上方に移動させた際における、上記ノズル移動手段１０による移動誤差量として認識する。

以下、上記構成を有する細胞立体構造物製造装置３の動作を、図７（ａ）〜（ｅ）の各図を用いて説明する。
まず、細胞立体構造物製造装置３を作動させる前に、作業者が上記アイソレータ４の作業室４ａにおいて、細胞塊１を収容した収容プレート５をプレート支持部６に載置し、また支持体７を支持体支持部８に載置し、上記吸引ノズル９の先端に吸着部９ｂを装着する。

この状態から細胞立体構造物製造装置３を作動させると、最初に、図７（ａ）に示す上記ノズル認識手段によって吸引ノズル９の吸着部９ａの先端位置を認識する作業を行う。
具体的には、上記ノズル移動手段１０は上記４つの吸引ノズル９を４つの収容プレート５の中央に位置する上記下方カメラ４２の上方に順次移動させ、下方カメラ４２が吸引ノズル９を撮影する。
これと同時に、下方カメラ４２の上方に位置する吸引ノズル９と対応する位置に設けられた移動誤差検出手段としての各上方カメラ４１が、支持体支持部８に設けられた第１合いマーク４３を撮影する。
なお図７（ａ）では、図示右下に位置する吸引ノズル９が下方カメラ４２の上方に位置し、図示右下に位置する上方カメラ４１が第１合いマーク４３を撮影している。
そして制御手段３Ａは、下方カメラ４２が撮影した各吸引ノズル９の画像から、各吸引ノズル９における吸着部９ｂの先端位置の正常な位置に対する差を認識し、また各上方カメラ４１が撮影した第１合いマーク４３の画像から、各吸引ノズル９の移動誤差量を認識する。
制御手段３Ａは、上記吸着部９ｂの先端位置の正常な位置に対する差に、上記移動誤差検出手段が認識した上記ノズル移動手段１０による移動誤差量を加味して、これを上記吸引ノズル９と針状体７ａを位置合わせするための補正値Ａとする。
なおこの図７（ａ）にかかる吸引ノズル９の吸着部９ｂの先端位置を認識する作業については、細胞立体構造物製造装置３の動作開始時など吸引ノズル９を取付けた際に行えばよい。

次に図７（ｂ）は、上記針先認識手段として各上方カメラ４１を各支持体７上方の所定撮影位置に移動させて、針状体７ａの先端位置を認識し、この際に上記移動誤差検出手段としての下方カメラ４２によりノズル移動手段１０の移動誤差量を認識する作業を示している。
具体的に説明すると、上記図７（ａ）の状態から、制御手段３Ａは予め設定されたプログラム動作に基づいて上記ノズル移動手段１０を作動させ、各上方カメラ４１を各支持体７上方の所定撮影位置に移動させる。
この状態で各上方カメラ４１は各支持体７における全ての針状体７ａを撮影し、制御手段３Ａは撮影された画像から、その中から次に細胞塊１を突き刺す対象となる針状体７ａの先端位置を認識し、この先端位置の正常な位置となる当該針状体７ａの取り付け位置とのずれ量を認識する。
一方、ノズル保持部材１０ａの中心に配置された第２合いマーク４４が下方カメラ４２の上方に位置するため、下方カメラ４２が第２合いマーク４４を撮影する。
制御手段３Ａは所定基準位置に対する第２合いマーク４４のずれ量を認識し、当該ずれ量を上記ノズル移動手段１０により各上方カメラ４１を各支持体７上方の所定撮影位置に移動させた際における移動誤差量として認識する。
そして制御手段３Ａは、認識した針状体７ａの先端位置のずれ量に、ノズル移動手段１０による移動誤差量を加味して、吸引ノズル９と針状体７ａを位置合わせするための補正値Ｂを算出する。

そして図７（ｃ）は、上記吸引ノズル９が収容プレート５の収容凹部５ａに収容された細胞塊１を吸着保持する作業を示している。
ノズル移動手段１０は、予め設定されたプログラム動作により、上記収容プレート５における所要の位置の収容凹部５ａの上方に吸引ノズル９を移動させ、その状態から吸引ノズル９を所定量下降させて、細胞塊１を吸着保持する。
すなわち、吸引ノズル９の吸着部９ｂは収容要部の略中央に位置した細胞塊１に上方から接近し、その後吸引ノズル９に負圧が供給されることで、吸着部９ｂの先端に細胞塊１が吸着保持されるようになっている。

図７（ｄ）は、細胞塊１を吸着保持した各吸引ノズル９を支持体支持部８の上方に移動させ、移動誤差検出手段としての上記マーク認識用上方カメラ４１ａによりノズル移動手段１０による移動誤差量を認識する作業を示している。
ノズル移動手段１０が吸引ノズル９を支持体７の所要の針状体７ａの上方に移動させると、上記マーク認識用上方カメラ４１ａが第３合いマーク４５の上方に位置するため、当該マーク認識用上方カメラ４１ａによって第３合いマーク４５を撮影する。
制御手段３Ａは、マーク認識用上方カメラ４１ａが撮影した画像から、所定の基準位置に対する第３合いマーク４５のずれ量を認識し、これをノズル移動手段１０が各吸引ノズル９をそれぞれ対象とする針状体７ａの上方に移動させた際の移動誤差量として認識するとともに、吸引ノズル９と針状体７ａを位置合わせする際の補正値Ｃとする。

図７（ｅ）は、上記支持体７の所要の針状体７ａの上方に位置した各吸引ノズル９に対して、上記支持体移動手段１２がそれぞれ支持体７を移動させて、対象とする針状体７ａの先端位置を、上記吸引ノズル９の先端位置に一致させる補正作業を示している。
ここで上記制御手段３Ａには、上記ノズル保持部材１０ａの各吸引ノズル９の取り付け位置と、各支持体７における針状体７ａの固定位置とが登録されており、制御手段３Ａはノズル移動手段１０を作動させて、各吸引ノズル９を今回細胞塊１を突き刺す対象の針状体７ａの上方に位置させるようになっている。
しかしながら、各針状体７ａの先端位置は正常な位置としての上記固定位置に対して微妙にずれが存在し、また、細胞塊１を突き刺す動作を行うことで、図５（ａ）にＡとして示した針状体７ａのように先端位置が大きくずれることがある。
そこで、各吸引ノズル９を下降させて細胞塊１を突き刺す前に、上記針先認識手段により針状体７ａの先端位置を認識し、その認識した先端位置に基づいて各支持体移動手段１２の駆動手段１５を作動させて、今回細胞塊１を突き刺す所要の針状体７ａの先端位置を補正するようになっている。
その際、針先認識手段を構成する各上方カメラ４１を各針状体７ａの上方に移動させた際のノズル移動手段１０の移動誤差量を加味した上記補正値Ｂにより補正することで、より精確に細胞塊１と針状体７ａとの先端位置を合わせることができる。
また同時に、その他の作業工程において認識した吸引ノズル１０の先端位置やノズル移動手段１０の移動誤差量に基づいて得た上記補正値Ａや補正値Ｃを加味することで、さらに精確に細胞塊１と針状体７ａとの先端位置を合わせることができる。
その後、ノズル移動手段１０を移動させて予め設定された量だけ各吸引ノズル９を下降させて、対象の針状体７ａに細胞塊１を突き刺し、そして各吸引ノズル９の吸引を停止した後、細胞塊１を残して吸引ノズル９を針状体７ａから上昇させる。

そしてこの図７（ｅ）にかかる動作が終了すると、制御手段３Ａは上記ノズル移動手段１０により上方カメラ４１を各支持体７の上方の所定撮影位置に移動させ、図７（ｂ）に示す針状体７ａの先端位置を認識する作業を改めて行う。これは、先に述べたように針状体７ａが細胞塊１を突き刺すことで位置ずれを起こす可能性があるため行うものであり、以降図７（ｂ）〜（ｅ）の作業を繰り返す。
そして、上記作業を繰り返して所定の形状を有する細胞の立体構造物２が作製されると、作業者が上記支持体７を支持容器１１ごとアイソレータ４より取り出し、その後作製された細胞の立体構造物２は所定時間培養された後、上記支持体７から取り出される。

なお、精確に吸引ノズル９および上方カメラ４１を移動させることが可能なノズル移動手段１０を使用する場合には、上記移動誤差検出手段による移動誤差量の認識を省略することができ、それにより上記支持体移動手段１２を移動させて細胞塊１と針状体７ａとの先端位置を合わせる際に、上記移動誤差量を加味する必要がなくなる。

１細胞塊２細胞の立体構造物
３細胞立体構造物製造装置５収容プレート（収容容器）
７支持体７ａ針状体
９吸引ノズル９ｂ吸着部
１０ノズル移動手段１２支持体移動手段
４１上方カメラ４２下方カメラ
４３第１合いマーク４４第２合いマーク
４５第３合いマーク

Claims

細胞塊を収容する収容容器と、上記細胞塊を突き刺して貫通する針状体を複数本配置した支持体と、上記細胞塊を吸着保持する吸引ノズルと、上記吸引ノズルを移動させるノズル移動手段と、上記吸引ノズルの吸引動作および上記ノズル移動手段の作動を制御する制御手段とを備え、
上記吸引ノズルが吸着保持した細胞塊を、上記支持体の針状体に突き剌して細胞の立体構造物を製造する細胞立体構造物製造装置において、
上記吸引ノズルおよび支持体をそれぞれ複数備えるとともに、各支持体を支持し移動させる複数の支持体移動手段と、上記複数の支持体における所要の針状体の先端位置を認識する針先認識手段とを設け、
上記制御手段は、上記ノズル移動手段を作動させて、細胞塊を吸着保持した各吸引ノズルをそれぞれ異なる支持体の所要の針状体の上方に位置させ、
また上記針先認識手段が認識した所要の針状体の先端位置に基づいて、上記各支持体移動手段を作動させて、当該所要の針状体の先端位置を補正するように上記支持体を移動させ、
さらに上記ノズル移動手段を作動させて各吸引ノズルを所定量下降させて、それぞれ吸着保持した細胞塊を所要の針状体に突き剌すことを特徴とする細胞立体構造物製造装置。
上記複数の吸引ノズルを所定の配置で設けるとともに上記ノズル移動手段によって一体的に移動するよう構成し、さらに上記複数の支持体移動手段に支持された支持体を上記吸引ノズルの配置に対応して配置したことを特徴とする請求項１に記載の細胞立体構造物製造装置。
上記吸引ノズルの取り付け状態を認識するノズル認識手段を備え、
上記制御手段は、上記ノズル認識手段が認識した吸引ノズルの取り付け状態と、正常な取り付け状態との差を、上記支持体移動手段により針状体の先端位置を補正する際に加味することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の細胞立体構造物製造装置。
上記ノズル移動手段が吸引ノズルを所要の針状体の上方に移動させた際における、当該吸引ノズルの停止位置の誤差を検出する移動誤差検出手段を備え、
上記制御手段は、上記停止位置の誤差を、上記支持体移動手段により針状体の先端位置を補正する際に加味することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の細胞立体構造物製造装置。
上記各支持体移動手段は、上記支持体を支持する支持テーブルと、上記支持テーブルを移動させる駆動手段とを備え、
上記複数の支持体移動手段の各支持テーブルを無菌環境内に配置し、各駆動手段を上記無菌環境から隔離された空間を形成するケーシングの内部に設け、さらに上記各支持テーブルと各駆動手段との間に上記無菌環境とケーシングの内部空間とをシールするシール手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の細胞立体構造物製造装置。