JP2022131352A - 細胞塊の採取装置及び細胞塊の採取方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好に細胞塊の所定の採取部位を採取することができる細胞塊の採取装置及び細胞塊の採取方法を提供する。【解決手段】細胞塊の採取装置は、細胞塊を保持するための第１ピペットを備える第１マニピュレータと、第１ピペットに保持された細胞塊を操作するための第２ピペットを備える第２マニピュレータと、細胞塊を撮像する撮像部と、第１ピペット、第２ピペット及び撮像部を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、撮像部からの画像データに基づいて、細胞塊の採取部位を検出し、第２ピペットの延在方向に沿って第２ピペットを移動させ、第２ピペットの先端を、延在方向と直交する方向での細胞塊の外周に接触させる。【選択図】図５

Description

本発明は、細胞塊の採取装置及び細胞塊の採取方法に関する。

再生医療製品の研究開発や創薬スクリーニングの分野において、多数の細胞を１つの塊とした細胞塊を形成し、所定の機能を持たせた細胞塊の開発が進められている。特許文献１には、細胞塊を含むサンプルにおいて、細胞の回収や培地交換、継続的な培養を容易に行う方法について記載されている。

特開２０１９－１０６９６２号公報

このような細胞塊を培養した後で、細胞塊の所定の部位を他の部分から切り出して採取する必要がある。ナイフなどのツールを用いて手作業で採取する場合には、採取部位の位置ずれや、操作ミスによる細胞塊の損傷等が発生する可能性がある。また、特許文献１には、細胞塊の必要な採取部位を採取する方法について記載されていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、良好に細胞塊の所定の採取部位を採取することができる細胞塊の採取装置及び細胞塊の採取方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る細胞塊の採取装置は、細胞塊を保持するための第１ピペットを備える第１マニピュレータと、前記第１ピペットに保持された前記細胞塊を操作するための第２ピペットを備える第２マニピュレータと、前記細胞塊を撮像する撮像部と、前記第１ピペット、前記第２ピペット及び前記撮像部を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記撮像部からの画像データに基づいて、前記細胞塊の採取部位を検出し、前記第２ピペットの延在方向に沿って前記第２ピペットを移動させ、前記第２ピペットの先端を、前記延在方向と直交する方向での前記細胞塊の外周に接触させる。

これによれば、細胞塊の採取装置において、細胞塊の採取部位の位置ずれが生じ、細胞塊の採取部位が第２ピペットの先端と向かい合う位置（以下、採取可能位置と表す場合がある）にない場合であっても、第２ピペットを操作し、細胞塊の外周に接触させることで、細胞塊の回転操作が可能である。これにより、細胞塊の採取装置は、細胞塊の採取部位の位置を調整して、良好に細胞塊の所定の採取部位を採取することができる。

本発明の一態様に係る細胞塊の採取装置において、前記制御装置は、前記第２ピペットの先端を、前記細胞塊の中心に対して前記採取部位の反対側に位置する外周に接触させる。これによれば、細胞塊の採取装置は、第２ピペットの延在方向に沿って第２ピペットを移動させ、細胞塊の外周を押し込むように回転操作することで、採取部位の位置が採取可能位置に近づく向きに細胞塊を回転操作することができる。

本発明の一態様に係る細胞塊の採取装置において、前記第２ピペットに振動を与える圧電素子と、前記第２ピペットの開口から吸引を行う吸引ポンプと、を備え、前記制御装置は、前記圧電素子の駆動により振動する前記第２ピペットを、前記細胞塊の、前記採取部位よりも外側の部分に接触させて、前記採取部位の外周に凹部を形成する。これによれば、細胞塊の採取部位の外周に凹部を形成することで、採取部位を周囲の部分から突出して形成することができる。したがって、細胞塊が弾性（柔軟性）を有する場合であっても、採取部位を容易に採取することができる。

本発明の一態様に係る細胞塊の採取装置において、前記第２ピペットは、前記細胞塊の、前記採取部位の周囲を移動し、前記採取部位を囲む環状に前記凹部を形成する。これによれば、細胞塊の採取部位は、周囲の部分から島状に独立して形成される。

本発明の一態様に係る細胞塊の採取装置において、前記制御装置は、前記圧電素子を停止した状態で、前記第２ピペットを前記採取部位に接触させ、前記吸引ポンプにより前記採取部位を吸引する。これによれば、第２ピペットとの接触による細胞塊の採取部位の損傷を抑制しつつ、吸引ポンプにより吸引することで、採取部位を細胞塊から引き離して採取することができる。

本発明の一態様に係る細胞塊の採取方法は、細胞塊を保持するための第１ピペットを備える第１マニピュレータと、前記第１ピペットに保持された前記細胞塊を操作するための第２ピペットを備える第２マニピュレータと、前記細胞塊を撮像する撮像部と、前記第１ピペット、前記第２ピペット及び前記撮像部を制御する制御装置と、を備える細胞塊の採取方法であって、前記制御装置が、前記撮像部からの画像データに基づいて、前記細胞塊の採取部位を検出するステップと、前記制御装置が、前記第２ピペットの延在方向に沿って前記第２ピペットを移動させ、前記第２ピペットの先端を、前記延在方向と直交する方向での前記細胞塊の外周に接触させるステップと、を含む。

これによれば、細胞塊の採取方法において、細胞塊の採取部位の位置ずれが生じ、細胞塊の採取部位が第２ピペットの先端と向かい合う位置にない場合であっても、第２ピペットを操作し、細胞塊の外周に接触させることで、細胞塊の回転操作が可能である。これにより、細胞塊の採取装置は、細胞塊の採取部位の位置を調整して、良好に細胞塊の所定の採取部位を採取することができる。

本発明によれば、良好に細胞塊の所定の採取部位を採取することができる細胞塊の採取装置及び細胞塊の採取方法を提供することができる。

図１は、実施形態に係る細胞塊の採取装置の構成を模式的に示す図である。 図２は、微動機構の一例を示す断面図である。 図３は、細胞塊の採取装置の制御ブロック図である。 図４は、実施形態の細胞塊の採取方法を示すフローチャート図である。 図５は、実施形態の細胞塊の回転操作を説明するための説明図である。 図６は、実施形態の細胞塊の、採取部位の周囲の切削方法を説明するための説明図である。 図７は、実施形態の細胞塊の、採取部位の採取方法を説明するための説明図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態）
図１は、実施形態に係る採取装置１０の構成を模式的に示す図である。採取装置１０は、顕微鏡観察下で細胞塊１００（図５参照）の所定の採取部位１００Ｓを他の部分から切り出して採取するための装置である。本実施形態の採取装置１０の操作対象である細胞塊１００は、多数の細胞を１つの塊にまとめて作製されたものであり、例えば、オルガノイド、スフェロイド等である。採取された細胞塊１００は、再生医療製品の分野において、例えば創薬スクリーニング、細胞治療、人工臓器の材料として活用される。

採取装置１０は、少なくとも１つの電動マニピュレータを含む電動マニピュレーションシステムをベースとして構成される。具体的には、図１に示すように、採取装置１０は、顕微鏡ユニット１２と、第１マニピュレータ１４と、第２マニピュレータ１６と、採取装置１０を制御するコントローラ４３（制御装置）とを備えている。顕微鏡ユニット１２の両側に第１マニピュレータ１４と第２マニピュレータ１６とが分かれて配置されている。

撮像部としての顕微鏡ユニット１２は、撮像素子を含むカメラ１８と、顕微鏡２０と、試料ステージ２２とを備えている。試料ステージ２２は、シャーレ等の試料保持部材１１を支持可能であり、試料保持部材１１の直上に顕微鏡２０が配置される。顕微鏡ユニット１２は、顕微鏡２０とカメラ１８とが一体構造となっており、試料保持部材１１に向けて光を照射する光源（図示は省略している）を備えている。なお、カメラ１８は、顕微鏡２０と別体に設けてもよい。

試料保持部材１１には、細胞塊１００を含む溶液が収容される。試料保持部材１１の細胞塊１００に光が照射され、試料保持部材１１の細胞塊１００で反射した光が顕微鏡２０に入射する。細胞塊１００に関する光学像は、顕微鏡２０で拡大された後、カメラ１８で撮像される。カメラ１８で撮像された画像を基に細胞塊１００の観察が可能となっている。

第１マニピュレータ１４は、第１ピペット保持部材２４と、Ｘ－Ｙ軸テーブル２６と、Ｚ軸テーブル２８と、Ｘ－Ｙ軸テーブル２６を駆動する駆動装置３０と、Ｚ軸テーブル２８を駆動する駆動装置３２とを備える。第１マニピュレータ１４は、Ｘ軸－Ｙ軸－Ｚ軸の３軸構成のマニピュレータである。

なお、本実施形態において、水平面内の一方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と交差する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと交差する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。試料ステージ２２の表面は、ＸＹ平面と平行であり、Ｚ軸方向と直交する。Ｚ軸方向は、顕微鏡２０の焦点合わせ方向である。

Ｘ－Ｙ軸テーブル２６は、駆動装置３０の駆動により、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に移動可能となっている。Ｚ軸テーブル２８は、Ｘ－Ｙ軸テーブル２６上に上下移動可能に配置され、駆動装置３２の駆動によりＺ軸方向に移動可能になっている。駆動装置３０、３２は、コントローラ４３に接続されている。

第１ピペット保持部材２４は、Ｚ軸テーブル２８に連結され、先端に毛細管チップである第１ピペット２５が取り付けられている。第１ピペット保持部材２４は、Ｘ－Ｙ軸テーブル２６とＺ軸テーブル２８の移動に従って３次元空間を移動領域として移動し、試料保持部材１１に収容された細胞塊１００を、第１ピペット２５を介して保持することができる。

すなわち、第１マニピュレータ１４は、細胞塊１００の保持に用いられる保持用マニピュレータであり、第１ピペット２５は、微小試料の保持手段として用いられるホールディングピペットである。細胞塊１００は、例えば、第１ピペット２５と連通されているシリンジポンプ２９（図３参照）によって、第１ピペット２５の先端にて吸引保持される。第１ピペット２５の内部圧力は、シリンジポンプ２９から供給される圧力の制御値により制御される。

第２マニピュレータ１６は、第２ピペット保持部材３４と、Ｘ－Ｙ軸テーブル３６と、Ｚ軸テーブル３８と、Ｘ－Ｙ軸テーブル３６を駆動する駆動装置４０と、Ｚ軸テーブル３８を駆動する駆動装置４２とを備える。第２マニピュレータ１６は、Ｘ軸－Ｙ軸－Ｚ軸の３軸構成のマニピュレータである。

Ｘ－Ｙ軸テーブル３６は、駆動装置４０の駆動により、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に移動可能となっている。Ｚ軸テーブル３８は、Ｘ－Ｙ軸テーブル３６上に上下移動可能に配置され、駆動装置４２の駆動によりＺ軸方向に移動可能になっている。駆動装置４０、４２は、コントローラ４３に接続されている。

第２ピペット保持部材３４は、Ｚ軸テーブル３８に連結され、先端に第２ピペット３５が取り付けられている。第２ピペット保持部材３４は、Ｘ－Ｙ軸テーブル３６とＺ軸テーブル３８の移動に従って３次元空間を移動領域として移動し、試料保持部材１１に収容された細胞塊１００の回転操作及び採取部位１００Ｓの採取が可能である。

すなわち、第２マニピュレータ１６は、細胞塊１００の採取部位１００Ｓの採取に用いられる採取用マニピュレータである。第２ピペット３５は、細胞塊１００の回転操作を行う操作手段と、細胞塊１００の採取部位１００Ｓを切り出して採取を行う採取手段とを兼用する。細胞塊１００の採取部位１００Ｓは、例えば、第２ピペット３５と連通されているシリンジポンプ３９（図３参照）によって、第２ピペット３５の先端にて吸引される。そして、採取部位１００Ｓは、第２ピペット３５の移動に伴って細胞塊１００から引き離されて採取される。第２ピペット３５の内部圧力は、シリンジポンプ３９から供給される圧力の制御値により制御される。

Ｘ－Ｙ軸テーブル３６とＺ軸テーブル３８は、第２ピペット保持部材３４を、試料保持部材１１に収容された細胞塊１００等の操作位置まで粗動駆動する粗動機構（３次元移動テーブル）として構成されている。また、Ｚ軸テーブル３８と第２ピペット保持部材３４との連結部には、ナノポジショナとして微動機構４４が備えられている。微動機構４４は、第２ピペット保持部材３４をその長手方向（軸方向）に移動可能に支持するとともに、第２ピペット保持部材３４をその長手方向（軸方向）に沿って微動駆動するように構成される。

図２は、微動機構４４の一例を示す断面図である。図２に示すように微動機構４４は、第２ピペット保持部材３４を駆動対象とする圧電アクチュエータ４４ａを備える。圧電アクチュエータ４４ａは、筒状のハウジング８７と、ハウジング８７の内部に設けられた転がり軸受８０、８２と、圧電素子９２とを含む。ハウジング８７の軸方向に第２ピペット保持部材３４が挿通される。転がり軸受８０、８２は、第２ピペット保持部材３４を回転可能に支持する。圧電素子９２は、印加される電圧に応じて第２ピペット保持部材３４の長手方向に沿って伸縮する。第２ピペット保持部材３４の先端側（図２左側）には第２ピペット３５（図１参照）が取り付けられ固定される。

第２ピペット保持部材３４は、転がり軸受８０、８２を介してハウジング８７に支持される。転がり軸受８０は、内輪８０ａと、外輪８０ｂと、内輪８０ａと外輪８０ｂとの間に設けられたボール８０ｃとを備える。転がり軸受８２は、内輪８２ａと、外輪８２ｂと、内輪８２ａと外輪８２ｂとの間に設けられたボール８２ｃとを備える。各外輪８０ｂ、８２ｂがハウジング８７の内周面に固定され、各内輪８０ａ、８２ａが中空部材８４を介して第２ピペット保持部材３４の外周面に固定される。このように、転がり軸受８０、８２は、第２ピペット保持部材３４を回転自在に支持するようになっている。

中空部材８４の軸方向の略中央部には、径方向外方に突出するフランジ部８４ａが設けられている。転がり軸受８０は、フランジ部８４ａに対して第２ピペット保持部材３４の軸方向の先端側に配置され、転がり軸受８２はフランジ部８４ａに対して後端側に配置される。内輪間座としてのフランジ部８４ａを挟んで転がり軸受８０の内輪８０ａと、転がり軸受８２の内輪８２ａとが配置される。第２ピペット保持部材３４の外周面にねじ加工が施されており、内輪８０ａの先端側及び内輪８２ａの後端側からロックナット８６及びロックナット８６が第２ピペット保持部材３４に螺合される。これにより、転がり軸受８０、８２の軸方向の位置が固定される。

円環状のスペーサ９０は、転がり軸受８０、８２と同軸に外輪８２ｂの軸方向後端側に配置される。スペーサ９０の軸方向後端側には、円環状の圧電素子９２がスペーサ９０と略同軸に配置され、さらにその軸方向後端側にはハウジング８７の蓋８８が配置される。蓋８８は、圧電素子９２を軸方向に固定するためのもので、第２ピペット保持部材３４が挿通する孔部を有する。蓋８８は、例えば、ハウジング８７の側面に不図示のボルトにより締結されていてもよい。なお、圧電素子９２は、棒状又は角柱状としてスペーサ９０の周方向に略等配となるように並べても良く、第２ピペット保持部材３４を挿通する孔部を有した角筒としても良い。

圧電素子９２はスペーサ９０を介して転がり軸受８２と接している。圧電素子９２は、リード線（図示せず）を介して駆動回路９３（図３参照）に接続されている。圧電素子９２は、駆動回路９３から供給される駆動電圧に応答して第２ピペット保持部材３４の軸方向に沿って伸縮する。これにより、圧電素子９２は、第２ピペット保持部材３４をその軸方向に沿って所定の周波数で振動させるようになっている。

第２ピペット保持部材３４が軸方向に沿って振動すると、この振動が第２ピペット３５（図１参照）に伝達され、第２ピペット３５が所定の周波数で振動する。細胞塊１００の採取部位１００Ｓの採取の際には、微動機構４４の圧電素子９２により第２ピペット３５を振動させ、第２ピペット３５を細胞塊１００に接触させることで、採取部位１００Ｓの周囲の切削加工を行うことができる（図４、図６参照）。

なお、上述の微動機構４４は、細胞塊１００の採取用の第２マニピュレータ１６に設けられるとしているが、図１に示すように細胞塊１００の固定用の第１マニピュレータ１４に微動機構４４と同様の微動機構５４を設けてもよい。

次に、コントローラ４３による採取装置１０の制御について図３を参照して説明する。図３は、細胞塊の採取装置の制御ブロック図である。

コントローラ４３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のマイクロプロセッサを有する演算処理装置を含む演算部４６Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有する記憶装置を含む記憶部４６Ｂ、及び入出力インターフェース装置等のハードウェア資源を備える。コントローラ４３の機能は、記憶部４６Ｂに格納された所定のプログラムを演算部４６Ａが実行することで実現される。コントローラ４３は、演算部４６Ａによる演算結果に従って、各構成要素に各種機能を実行させる制御信号を出力する。

コントローラ４３は、顕微鏡ユニット１２の焦点合わせ機構８１、第１マニピュレータ１４の駆動装置３０、駆動装置３２、シリンジポンプ２９、第２マニピュレータ１６の駆動装置４０、駆動装置４２、圧電素子９２を制御し必要に応じて設けられたドライバやアンプ等を介してそれぞれに制御信号を出力する。コントローラ４３は、駆動装置３０、３２、４０、４２にそれぞれ駆動信号Ｖ_ＸＹ、Ｖ_Ｚ（図１参照）を供給する。駆動装置３０、３２、４０、４２は、駆動信号Ｖ_ＸＹ、Ｖ_Ｚに基づいてＸ－Ｙ－Ｚ軸方向に駆動する。コントローラ４３は、微動機構４４にナノポジショナ制御信号Ｖ_Ｎ（図１参照）を供給して、微動機構４４の制御を行ってもよい。

コントローラ４３は、情報入力手段としてジョイスティック４７と、キーボード、マウス又はタッチパネル等の入力部４９とが接続されている。ジョイスティック４７は公知のものを用いることができる。ジョイスティック４７は、基台と、基台から直立するハンドル部とを備えており、ハンドル部を傾斜させるように操作することで駆動装置３０、４０のＸ－Ｙ駆動を行うことができ、ハンドル部をねじることで駆動装置３２、４２のＺ駆動を行うことができる。

ジョイスティック４７は、シリンジポンプ２９、圧電素子９２の各駆動を操作するためのボタン４７Ａを備えていてもよい。また、コントローラ４３は、液晶パネル等の表示部４５が接続される。表示部４５にはカメラ１８で取得した顕微鏡画像や各種制御用画面が表示されるようになっている。なお、入力部４９としてタッチパネルが用いられる場合には、表示部４５の表示画面にタッチパネルを重ねて用い、操作者が表示部４５の表示画像を確認しつつ入力操作を行うようにしてもよい。

図３に示すように、コントローラ４３は、さらに画像入力部４３Ａ、画像処理部４３Ｂ、画像出力部４３Ｃ及び位置検出部４３Ｄを備えている。顕微鏡２０を通してカメラ１８で撮像した画像信号Ｖ_ＰＩＸ（図１参照）が画像入力部４３Ａに入力される。画像処理部４３Ｂは、画像入力部４３Ａから画像信号を受け取って、画像処理を行う。画像処理部４３Ｂは、画像入力部４３Ａから受け取った画像信号をグレースケール化して、グレースケール画像に基づいてエッジ抽出処理やパターンマッチングを行う。画像出力部４３Ｃは、画像処理部４３Ｂで画像処理された画像情報を表示部４５へ出力する。

位置検出部４３Ｄは、カメラ１８で撮像された細胞塊１００の位置や、細胞塊１００に対して操作を行う第１ピペット２５及び第２ピペット３５等の治具の位置を、画像処理後の画像情報に基づいて検出することができる。位置検出部４３Ｄは、画像情報に基づいてカメラ１８の撮像領域内における細胞塊１００及び治具等の有無を検出することができる。画像入力部４３Ａ、画像処理部４３Ｂ、画像出力部４３Ｃ及び位置検出部４３Ｄは、演算部４６Ａにより制御される。

コントローラ４３は、位置検出部４３Ｄからの細胞塊１００及び治具等の有無の情報及び位置情報に基づいて、第１マニピュレータ１４及び第２マニピュレータ１６を制御する。本実施形態において、コントローラ４３は、第１マニピュレータ１４及び第２マニピュレータ１６を所定のシーケンスで自動的に駆動する。かかるシーケンス駆動は、記憶部４６Ｂにあらかじめ保存された所定のプログラムによる演算部４６Ａの演算結果に基づいて、コントローラ４３が順次それぞれに駆動信号を出力することで行われる。

次に採取装置１０による細胞塊１００の採取方法について説明する。図４は、実施形態の細胞塊の採取方法を示すフローチャート図である。図５は、実施形態の細胞塊の回転操作を説明するための説明図である。図５各図は、試料ステージ２２の表面から垂直な方向（＋Ｚ軸方向）から見たときの、第１ピペット２５、第２ピペット３５及び細胞塊１００の配置関係を模式的に示している。

本実施形態の採取装置１０は、試料保持部材１１に載置された複数の細胞塊１００に対して、１つの細胞塊１００ごとに操作を行い、複数の細胞塊１００について操作を繰り返し実行することができる。コントローラ４３は、複数の細胞塊１００に対する操作を自動で実行する。以下の説明では、１つの細胞塊１００に対する採取方法を説明する。

まず、操作者は、シャーレ等の試料保持部材１１を用意し、測定対象の細胞塊１００を試料保持部材１１の所定の位置に載置する。図５のステップＳＴ１４－１に示すように、第１ピペット２５と第２ピペット３５とは、間隔を有して対向して配置されている。細胞塊１００は、第１ピペット２５及び第２ピペット３５の近傍に配置される。なお、第１ピペット２５及び第２ピペット３５は、中心軸ＡＸ２がＸ軸方向に平行な姿勢に維持されるものとする。平行とは、予め設定された許容範囲内の傾きを有するものを含む。図５では、第２ピペット３５は、中空の筒状の部材であり、細胞塊１００の所定の操作に用いられるキャリラリ（又はピペット）を用いることができる。

なお、以下の説明では、Ｘ軸方向の一方を＋Ｘ軸方向と表し、Ｘ軸方向の他方を－Ｘ軸方向と表す場合がある。Ｙ軸方向の一方を＋Ｙ軸方向と表し、Ｙ軸方向の他方を－Ｙ軸方向と表す場合がある。Ｚ軸方向の一方を＋Ｚ軸方向と表し、Ｚ軸方向の他方を－Ｚ軸方向と表す場合がある。

コントローラ４３は、シリンジポンプ２９（図３参照）を駆動させ、第１ピペット２５の吸引を実行させる。これにより、第１ピペット２５の内部が陰圧となり、第１ピペット２５の開口２５ａに向かって試料保持部材１１の培養液の流れが発生する。細胞塊１００は、培養液とともに吸引されて、第１ピペット２５の開口２５ａに保持される。

コントローラ４３は、第１ピペット２５に保持された細胞塊１００をカメラ１８の撮像領域に移動させる。そして、コントローラ４３は、顕微鏡ユニット１２によって細胞塊１００を撮像し、細胞塊１００の画像データを取得する（ステップＳＴ１１）。

コントローラ４３は、画像処理部４３Ｂの動作により、細胞塊１００の画像データをグレースケール化して、グレースケール画像に基づいてエッジ抽出処理やパターンマッチングを行う。これにより、コントローラ４３は、採取部位１００Ｓ（図５、図６参照）を検出する（ステップＳＴ１２）。

演算部４６Ａは、位置検出部４３Ｄから採取部位１００Ｓの位置の情報を受け取り、採取部位１００Ｓの位置が採取可能位置にあるかどうかを判断する（ステップＳＴ１３）。なお、採取可能位置とは、細胞塊１００の採取部位１００Ｓが、第１ピペット２５の開口２５ａの反対側であって、第２ピペット３５の開口３５ａと向かい合う位置を示す。採取部位１００Ｓが採取可能位置にない場合、例えば採取部位１００Ｓが第１ピペット２５側に向けられている場合や、採取部位１００Ｓが検出されない場合（ステップＳＴ１３、Ｎｏ）、コントローラ４３は、第２ピペット３５により細胞塊１００の回転操作を行う（ステップＳＴ１４）。より具体的には、コントローラ４３は、第１マニピュレータ１４及び第２マニピュレータ１６を制御することで、細胞塊１００の回転動作や位置の調整等を適宜行う。

図５では、採取部位１００Ｓが、第１ピペット２５の中心軸ＡＸ１に対して－Ｙ軸方向に位置する場合について説明する。

コントローラ４３は、第２マニピュレータ１６を制御することで、第２ピペット３５を初期位置に移動させる（ステップＳＴ１４－１）。第２ピペット３５の初期位置は、第２ピペット３５の開口３５ａが、細胞塊１００を挟んで第１ピペット２５の開口２５ａと向かい合う位置である。より好ましくは、第２ピペット３５の中心軸ＡＸ２と、第１ピペット２５の中心軸ＡＸ１とが一直線上に延在するように、第１ピペット２５及び第２ピペット３５が配置される。ただし、図５は、説明を分かりやすくするために模式的に記載したものであり、第２ピペット３５の中心軸ＡＸ２は、第１ピペット２５の中心軸ＡＸ１と所定の角度を有して配置されていてもよい。

コントローラ４３は、第２マニピュレータ１６を制御することで、第２ピペット３５を＋Ｙ軸方向に移動させる（ステップＳＴ１４－２）。演算部４６Ａは、ステップＳＴ１１、ＳＴ１２において、細胞塊１００の画像データに基づいて、細胞塊１００の外周の位置を演算する。コントローラ４３は、第２ピペット３５の中心軸ＡＸ２が、＋Ｙ軸方向での細胞塊１００の外周に重なるように、すなわち、細胞塊１００の中心に対して採取部位１００Ｓの反対側の外周に重なるように、第２ピペット３５を移動させる。

次に、コントローラ４３は、第２マニピュレータ１６を制御することで、第２ピペット３５を－Ｘ軸方向に移動させる（ステップＳＴ１４－３）。第２ピペット３５の先端は、第２ピペット３５の延在方向に直交する方向（＋Ｙ軸方向）での細胞塊１００の外周、すなわち。細胞塊１００の中心に対して採取部位１００Ｓの反対側の外周に接する。この際、コントローラ４３は、シリンジポンプ２９の駆動を停止し、あるいはシリンジポンプ２９による吸引を弱める。これにより、第１ピペット２５の吸引が弱められ、細胞塊１００は、第１ピペット２５の開口２５ａからわずかに離れるように移動する。

さらに、コントローラ４３は、第２マニピュレータ１６を制御することで、第２ピペット３５を－Ｘ軸方向に移動させる（ステップＳＴ１４－４）。第２ピペット３５を細胞塊１００の外周に接触した状態から、さらに矢印２００に示す方向に押し込むことにより、細胞塊１００は、矢印２０１に示す方向に回転する。これにより、細胞塊１００は、略９０°回転操作され、細胞塊１００の採取部位１００Ｓは、＋Ｘ軸方向、すなわち、採取可能位置に向けられる。

コントローラ４３は、細胞塊１００の回転操作を行った後、シリンジポンプ２９の吸引を再開する。これにより、第１ピペット２５の開口２５ａに細胞塊１００が固定される。そして、コントローラ４３は、第２マニピュレータ１６を制御することで、第２ピペット３５を初期位置に移動させる（ステップＳＴ１４－５）。以上のような細胞塊１００の回転操作により、細胞塊１００の採取部位１００Ｓは、第２ピペット３５の開口３５ａと向かい合って配置される。

なお、図５では、採取部位１００Ｓが第１ピペット２５の中心軸ＡＸ１に対して－Ｙ軸方向に位置する場合について説明したが、これに限定されない。コントローラ４３は、採取部位１００Ｓの位置に応じて、第２ピペット３５を細胞塊１００の採取部位１００Ｓと反対側の外周に接触させて回転操作を行うことができる。また、第２ピペット３５の操作により、細胞塊１００が略９０°回転する場合について説明したが、細胞塊１００の回転角度は９０°以下であってもよく、９０°以上であってもよい。細胞塊１００の回転角度は、第２ピペット３５の移動量の調整や、繰り返し第２ピペット３５の移動を行うことで、適切に変更できる。

また、採取部位１００Ｓが検出された場合に限定されず、採取部位１００Ｓが検出されない場合に回転操作を実行してもよい。採取部位１００Ｓが検出されない場合には、演算部４６Ａは、採取部位１００Ｓが試料ステージ２２側（－Ｚ軸方向）に向けられていると推定する。そして、コントローラ４３は、第２ピペット３５を細胞塊１００の＋Ｚ軸方向の外周に接触させて回転操作を行うことができる。

図４に戻って、採取部位１００Ｓの位置が採取可能位置にある場合（ステップＳＴ１３、Ｙｅｓ）、コントローラ４３は、細胞塊１００の採取部位１００Ｓの採取操作を実行する。

コントローラ４３は、駆動回路９３（図３参照）に制御信号を出力し、圧電素子９２を駆動し、圧電素子９２の振動を第２ピペット３５に伝達させて第２ピペット３５を振動させる（ステップＳＴ１５）。コントローラ４３は、第２ピペット３５と細胞塊１００とが非接触の状態で、圧電素子９２の振動を開始する。第２ピペット３５は、圧電素子９２の振動により、第２ピペット３５の延在方向に沿った方向（Ｘ軸方向）に振動する。

次に、コントローラ４３は、第２ピペット３５の操作により、細胞塊１００の採取部位１００Ｓの周囲を切削する（ステップＳＴ１６）。図６は、実施形態の細胞塊の、採取部位の周囲の切削方法を説明するための説明図である。図６は、＋Ｘ軸方向から見た場合の、細胞塊１００及び第２ピペット３５の位置関係を模式的に示している。図６に示すように、＋Ｘ軸方向から見た場合に、採取部位１００Ｓは、細胞塊１００の中央部に位置する。コントローラ４３は、圧電素子９２の駆動により振動する第２ピペット３５を、細胞塊１００の、採取部位１００Ｓよりも外側の部分に接触させる（ステップＳＴ１６－１）。図６に示す例では、第２ピペット３５は、採取部位１００ＳのＺ軸方向（－Ｚ軸方向）に隣接する部分に接触する。この際、コントローラ４３は、シリンジポンプ３９（図３参照）を駆動させ、第２ピペット３５の吸引を実行させる。

第２ピペット３５の振動により、細胞塊１００の外周の、第２ピペット３５の先端が接する部分が破壊され、第２ピペット３５に吸引される。これにより、採取部位１００Ｓの外周に凹部１００Ｔが形成される（ステップＳＴ１６－２）。そして、コントローラ４３は、採取部位１００Ｓよりも外側の部分であって、凹部１００Ｔと隣接する位置に第２ピペット３５を移動させる。

これにより、採取部位１００Ｓの外周に複数の凹部１００Ｔが連続して形成される（ステップＳＴ１６－３）。コントローラ４３は、この切削操作を採取部位１００Ｓの外周に沿って繰り返し行う。すなわち、コントローラ４３は、第２ピペット３５を、細胞塊１００の、採取部位１００Ｓの周囲を移動させる。これにより、凹部１００Ｔは、採取部位１００Ｓを囲む環状に形成される（ステップＳＴ１６－４）。言い換えると、採取部位１００Ｓは、複数の凹部１００Ｔの底部から突出して島状に形成される。

次に、図４に戻って、コントローラ４３は、駆動回路９３（図３参照）に制御信号を出力し、圧電素子９２の駆動を停止させる（ステップＳＴ１７）。圧電素子９２が停止することで、第２ピペット３５も振動が停止する。コントローラ４３は、シリンジポンプ３９（図３参照）を引き続き駆動させ、第２ピペット３５の吸引を継続させる。

次にコントローラ４３は、第２ピペット３５により、細胞塊１００の採取部位１００Ｓを吸引する（ステップＳＴ１８）。図７は、実施形態の細胞塊の、採取部位の採取方法を説明するための説明図である。図７各図は、試料ステージ２２の表面から垂直な方向（＋Ｚ軸方向）から見たときの、第１ピペット２５、第２ピペット３５及び細胞塊１００の配置関係を模式的に示している。

図７に示すように、コントローラ４３は、第２マニピュレータ１６を制御することで、圧電素子９２を停止した状態で、第２ピペット３５を－Ｘ軸方向に移動させ、第２ピペット３５の開口３５ａを採取部位１００Ｓに接触させる（ステップＳＴ１８－１）。これにより、第２ピペット３５の先端に採取部位１００Ｓが吸引される。

コントローラ４３は、第２マニピュレータ１６を制御することで、第２ピペット３５を＋Ｘ軸方向に移動させる。第２ピペット３５の移動とともに、第２ピペット３５の先端に吸引された採取部位１００Ｓは、細胞塊１００から引き離される（ステップＳＴ１８－２）。これにより、第２ピペット３５の先端に採取部位１００Ｓが採取され、採取部位１００Ｓを任意のシャーレ等の保管場所に移動することができる。

このように、採取装置１０は、採取部位１００Ｓの周囲に凹部１００Ｔを形成した後に、採取部位１００Ｓを第２ピペット３５で吸引しつつ細胞塊１００から引き離して採取することができる。本実施形態では、採取部位１００Ｓが島状に形成され、採取部位１００Ｓの周囲（側部）を保持する部分が除去されている。このため、凹部１００Ｔが形成されない場合に比べて、容易に採取部位１００Ｓを引き離すことができる。よって、細胞塊１００が弾性を有する柔らかい材料であっても良好に採取部位１００Ｓを採取することができる。また、共通の第２ピペット３５で、細胞塊１００の回転操作、凹部１００Ｔの切削加工及び採取部位１００Ｓの採取を行うことができる。このため、工程ごとに加工治具を取り換える場合に比べて、容易に採取部位１００Ｓの採取を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態の採取装置１０は、細胞塊１００を保持するための第１ピペット２５を備える第１マニピュレータ１４と、第１ピペット２５に保持された細胞塊１００を操作するための第２ピペット３５を備える第２マニピュレータ１６と、前記細胞塊を撮像する撮像部（顕微鏡ユニット１２）と、第１ピペット２５、第２ピペット３５及び撮像部を制御する制御装置（コントローラ４３）と、を備える。制御装置は、撮像部からの画像データに基づいて、細胞塊１００の採取部位１００Ｓを検出し、第２ピペット３５の延在方向（－Ｘ軸方向）に沿って第２ピペット３５を移動させ、第２ピペット３５の先端を、延在方向と直交する方向（＋Ｙ軸方向）での細胞塊１００の外周に接触させる。

また、本実施形態の細胞塊１００の採取方法は、細胞塊１００を保持するための第１ピペット２５を備える第１マニピュレータ１４と、第１ピペット２５に保持された細胞塊１００を操作するための第２ピペット３５を備える第２マニピュレータ１６と、細胞塊１００を撮像する撮像部（顕微鏡ユニット１２）と、第１ピペット２５、第２ピペット３５及び撮像部を制御する制御装置（コントローラ４３）と、を備える細胞塊１００の採取方法であって、制御装置が、撮像部からの画像データに基づいて、細胞塊１００の採取部位１００Ｓを検出するステップ（ステップＳＴ１２）と、制御装置が、第２ピペット３５の延在方向（－Ｘ軸方向）に沿って第２ピペット３５を移動させ、第２ピペット３５の先端を、延在方向と直交する方向（＋Ｙ軸方向）での細胞塊１００の外周に接触させるステップ（ステップＳＴ１４）と、を含む。

これによれば、細胞塊１００の採取装置１０及び細胞塊１００の採取方法において、細胞塊１００の採取部位１００Ｓの位置ずれが生じ、細胞塊１００の採取部位１００Ｓが第２ピペット３５の先端と向かい合う位置（採取可能位置）にない場合であっても、第２ピペット３５を操作し、細胞塊１００の外周に接触させることで、細胞塊１００の回転操作が可能である。これにより、細胞塊１００の採取装置１０は、細胞塊１００の採取部位１００Ｓの位置を調整して、良好に細胞塊１００の所定の採取部位１００Ｓを採取することができる。

また、本実施形態の採取装置１０において、制御装置は、第２ピペット３５の先端を、細胞塊１００の中心に対して採取部位１００Ｓの反対側に位置する外周に接触させる。これによれば、細胞塊１００の採取装置１０は、第２ピペット３５の延在方向に沿って第２ピペット３５を移動させ、細胞塊１００の外周を押し込むように回転操作することで、採取部位１００Ｓの位置が採取可能位置に近づく向きに細胞塊１００を回転操作することができる。

また、本実施形態の採取装置１０において、第２ピペット３５に振動を与える圧電素子９２と、第２ピペット３５の開口３５ａから吸引を行う吸引ポンプ（シリンジポンプ３９）と、を備える。制御装置は、圧電素子９２の駆動により振動する第２ピペット３５を、細胞塊１００の、採取部位１００Ｓよりも外側の部分に接触させて、採取部位１００Ｓの外周に凹部１００Ｔを形成する。これによれば、細胞塊１００の採取部位１００Ｓの外周に凹部１００Ｔを形成することで、採取部位１００Ｓを周囲の部分から突出して形成することができる。したがって、細胞塊１００が弾性（柔軟性）を有する場合であっても、採取部位１００Ｓを容易に採取することができる。

制御装置は、第２ピペット３５を、細胞塊１００の、採取部位１００Ｓの周囲を移動させて、採取部位１００Ｓを囲む環状に凹部１００Ｔを形成する。これによれば、細胞塊１００の採取部位１００Ｓは、周囲の部分から島状に独立して形成される。

制御装置は、圧電素子９２を停止した状態で、第２ピペット３５を採取部位１００Ｓに接触させ、吸引ポンプにより採取部位１００Ｓを吸引する。これによれば、第２ピペット３５との接触による細胞塊１００の採取部位１００Ｓの損傷を抑制しつつ、吸引ポンプにより吸引することで、採取部位１００Ｓを細胞塊１００から引き離して採取することができる。

１０ 採取装置
１２ 顕微鏡ユニット（撮像部）
１４ 第１マニピュレータ
１６ 第２マニピュレータ
１８ カメラ
２０ 顕微鏡
２２ 試料ステージ
２４ 第１ピペット保持部材
２５ 第１ピペット
２９、３９ シリンジポンプ（吸引ポンプ）
３４ 第２ピペット保持部材
３５ 第２ピペット
４３ コントローラ（制御装置）
４４ 微動機構
４６Ａ 演算部
４６Ｂ 記憶部
９２ 圧電素子
９３ 駆動回路
１００ 細胞塊
１００Ｓ 採取部位
１００Ｔ 凹部

Claims (6)

1. 細胞塊を保持するための第１ピペットを備える第１マニピュレータと、
   前記第１ピペットに保持された前記細胞塊を操作するための第２ピペットを備える第２マニピュレータと、
   前記細胞塊を撮像する撮像部と、
   前記第１ピペット、前記第２ピペット及び前記撮像部を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記撮像部からの画像データに基づいて、前記細胞塊の採取部位を検出し、
   前記第２ピペットの延在方向に沿って前記第２ピペットを移動させ、前記第２ピペットの先端を、前記延在方向と直交する方向での前記細胞塊の外周に接触させる
   細胞塊の採取装置。
2. 前記制御装置は、前記第２ピペットの先端を、前記細胞塊の中心に対して前記採取部位の反対側に位置する外周に接触させる
   請求項１に記載の細胞塊の採取装置。
3. 前記第２ピペットに振動を与える圧電素子と、
   前記第２ピペットの開口から吸引を行う吸引ポンプと、を備え、
   前記制御装置は、前記圧電素子の駆動により振動する前記第２ピペットを、前記細胞塊の、前記採取部位よりも外側の部分に接触させて、前記採取部位の外周に凹部を形成する
   請求項１又は請求項２に記載の細胞塊の採取装置。
4. 前記制御装置は、前記第２ピペットを、前記細胞塊の、前記採取部位の周囲を移動させて、前記採取部位を囲む環状に前記凹部を形成する
   請求項３に記載の細胞塊の採取装置。
5. 前記制御装置は、前記圧電素子を停止した状態で、前記第２ピペットを前記採取部位に接触させ、前記吸引ポンプにより前記採取部位を吸引する
   請求項３又は請求項４に記載の細胞塊の採取装置。
6. 細胞塊を保持するための第１ピペットを備える第１マニピュレータと、
   前記第１ピペットに保持された前記細胞塊を操作するための第２ピペットを備える第２マニピュレータと、
   前記細胞塊を撮像する撮像部と、
   前記第１ピペット、前記第２ピペット及び前記撮像部を制御する制御装置と、を備える細胞塊の採取方法であって、
   前記制御装置が、前記撮像部からの画像データに基づいて、前記細胞塊の採取部位を検出するステップと、
   前記制御装置が、前記第２ピペットの延在方向に沿って前記第２ピペットを移動させ、前記第２ピペットの先端を、前記延在方向と直交する方向での前記細胞塊の外周に接触させるステップと、を含む
   細胞塊の採取方法。

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