JP6195992B2 - 対象物の保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば細胞凝集塊のような対象物の保持を行う装置に関する。

ある対象物を、液体を貯留する容器中において保持する装置が必要とされる場合がある。例えば、前記対象物が細胞凝集塊である場合、当該細胞凝集塊の選別、観察及び培養などのために、多数の細胞保持部を備えたプレートを容器内に貯留された細胞培養液中に配置し、前記保持部に細胞凝集塊を保持させることがある。特許文献１には、前記細胞凝集塊保持部としての複数の貫通孔が形成されたプレートに、細胞や生体試験用のビーズを保持させるようにした保持装置が開示されている。

上記の保持装置では、一般に、一つの保持部には一つの細胞凝集塊が保持されることが望ましい。しかし、このような細胞凝集塊の望ましい保持状態を形成することは難しい。すなわち、前記保持部に細胞凝集塊を保持させるに際しては、多数の細胞凝集塊を含む細胞懸濁液を分注チップから前記容器内の細胞培養液内に吐出させる。細胞凝集塊のプレート上の保持部への配置は、専ら前記吐出後の自然沈降に依存する。このため、複数の細胞凝集塊が密集した状態でプレート上に担持されたり、全く細胞凝集塊を保持していない保持部が多く存在したりすることが多々ある。

この問題を解消する一つの手段として、細胞懸濁液の吐出後にプレートを振動させる手段がある。プレートに振動を与えることで、沈降した細胞凝集塊を分散させることが期待できる。しかし、振動手段を備えた保持装置は構造が複雑化してしまう。また、保持部が凹部の形状を有している場合、一旦細胞凝集塊が凹部に嵌り込むと、少々振動を与えてもその凹部から細胞凝集塊が抜け出せず、期待した程度の細胞凝集塊の分散効果が得られないことがある。

特表２００９−５０４１６１号公報

本発明の目的は、対象物を担持する複数の保持部を備えたプレートに、対象物を良好に分散させた状態で保持させることができる保持装置を提供することにある。

本発明の一局面に係る対象物の保持装置は、液体を貯留し、貯留した液体中に対象物を投入させるための上部開口と、底壁とを備える容器と、上面と下面とを有し、前記下面が前記容器の前記底壁に対して間隔を置いた状態で前記液体中に浸漬され、前記上面側に配置され前記対象物を担持する１又は複数の保持部と、前記保持部の配置位置に形成され前記上面から前記下面に貫通する貫通孔とを備えるプレートと、前記貫通孔に、前記下面の側から前記上面の側に向けて流れ、前記保持部に担持された前記対象物を上昇させる液流を形成する分散機構とを備える。

本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

図１は、本発明の実施形態に係る対象物の保持装置を概略的に示す側断面図である。 図２は、前記保持装置に用いられる容器の斜視図である。 図３は、前記保持装置に用いられるプレートの上面図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図５は、細胞凝集塊（対象物）の前記プレートによる担持状況を示す模式図である。 図６は、細胞凝集塊が密集した状態でプレート上に担持されている状態を示す、プレートの上面図である。 図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 図８は、プレート上の細胞凝集塊が、液流により分散されている状態を示す図である。 図９Ａは、分散後の細胞凝集塊がプレート上に担持されている状態を示す、プレートの上面図である。 図９Ｂは、図９ＡのＩＸＢ−ＩＸＢ線断面図である。 図１０は、夾雑物を液流により除去する例を示す模式図である。 図１１は、第１実施形態に係る対象物の保持装置を概略的に示すブロック図である。 図１２Ａは、第１実施形態の保持装置において、容器に細胞凝集塊が投入された状態を示す図である。 図１２Ｂは、圧力印加によって液流が発生し、細胞凝集塊が舞い上がっている状態を示す図である。 図１２Ｃは、負圧にアシストされて、細胞凝集塊がプレート上に沈降する状態を示す図である。 図１３は、保持部に担持された細胞凝集塊の姿勢を、液流によって変更させる例を示す図である。 図１４Ａは、コントローラによる保持装置の制御フローの一例を示すフローチャートである。 図１４Ｂは、コントローラによる保持装置の制御フローの他の一例を示すフローチャートである。 図１５は、第２実施形態に係る対象物の保持装置を概略的に示すブロック図である。 図１６Ａは、第２実施形態の保持装置において、容器に細胞凝集塊が投入された状態を示す図である。 図１６Ｂは、圧力印加によって液流が発生し、細胞凝集塊が舞い上がっている状態を示す図である。 図１７は、第３実施形態に係る対象物の保持装置を概略的に示すブロック図である。 図１８Ａは、第３実施形態の保持装置に用いられる容器の上面図である。 図１８Ｂは、容器の上部開口に嵌め込まれる蓋体の斜視図である。 図１９は、第３実施形態の変形実施形態に係る保持装置に用いられる容器の上面図である。 図２０Ａは、第３実施形態の保持装置において、容器に細胞凝集塊が投入された状態を示す図である。 図２０Ｂは、圧力印加によって１つの区画に液流が発生し、細胞凝集塊が舞い上がっている状態を示す図である。 図２０Ｃは、負圧にアシストされて、前記１の区画において細胞凝集塊がプレート上に沈降する状態を示す図である。 図２１は、容器に対する配管の一例を示す図である。 図２２は、容器に対する配管の他の例を示す図である。 図２３は、容器に対する圧力印加の他の例を示す図である。

以下、本発明に係る対象物の保持装置の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。この実施形態においては、対象物が生体由来の細胞、特に細胞凝集塊である場合について説明する。生体由来の細胞凝集塊（スフェロイド；ｓｐｈｅｒｏｉｄ）は、細胞が数個〜数十万個凝集して形成されている。そのため、細胞凝集塊の大きさは様々である。生きた細胞が形成する細胞凝集塊は略球形であるが、細胞凝集塊を構成する細胞の一部が変質したり、死細胞となっていたりすると、細胞凝集塊の形状は歪になる、あるいは密度が不均一となる場合がある。バイオ関連技術や医薬の分野における試験において、種々の形状を呈する複数の細胞凝集塊を本実施形態の保持装置にて保持させ、試験に適した形状の細胞凝集塊のみを選別する作業を行うことは、本発明の好適な用途である。なお、対象物は細胞凝集塊に限られるものではなく、小型の電子部品や機械部品、有機又は無機の破砕片や粒子、ペレット等であっても良い。

図１は、本発明の実施形態に係る対象物の保持装置Ｄを概略的に示す側断面図である。保持装置Ｄは、液体Ｌを貯留する容器１と、対象物（細胞凝集塊）を液体Ｌ中において保持するプレート２と、プレート２上の細胞凝集塊を分散させることが可能な分散機構３とを備えている。図２は、容器１の斜視図、図３は、プレート２の上面図、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

容器１は、円柱形の形状を備え、その上面側に矩形の上部開口１Ｈを備えている。この上部開口１Ｈは、細胞凝集塊の投入、並びに、選別された細胞凝集塊をピックアップするための開口である。上部開口１Ｈの形状には特に限定はなく、例えば円形の上部開口１Ｈとしても良い。プレート２は、上部開口１Ｈの下方に配置されている。細胞凝集塊の投入の際、図１に示す通り、細胞凝集塊を含む細胞懸濁液を吸引し保持している分注チップ４が、上部開口１Ｈに対向して配置される。そして、分注チップ４から前記細胞懸濁液が、容器１に貯留された細胞凝集塊を含まない液体Ｌ中に吐出される。

容器１に貯留される液体Ｌは、細胞凝集塊の性状を劣化させないものであれば特に限定されず、細胞凝集塊の種類により適宜選定することができる。液体Ｌとしては、たとえば基本培地、合成培地、イーグル培地、ＲＰＭＩ培地、フィッシャー培地、ハム培地、ＭＣＤＢ培地、血清などの培地（細胞培養液）のほか、冷凍保存前に添加するグリセロール、セルバンカー（十慈フィールド（株）製）等の細胞凍結液、ホルマリン、蛍光染色のための試薬、抗体、精製水、生理食塩水などを挙げることができる。たとえば、細胞凝集塊として生体由来の細胞であるＢｘＰＣ−３（ヒト膵臓腺癌細胞）を用いる場合には、液体ＬとしてはＲＰＭＩ−１６４０培地に牛胎児血清ＦＢＳ（Ｆｅｔａｌ Ｂｏｖｉｎｅ Ｓｅｒｕｍ）を１０％混ぜたものに、必要に応じて抗生物質、ピルビン酸ナトリウムなどのサプリメントを添加したものを用いることができる。

容器１の形状は特に限定されないが、ここでは操作性や安定性等の観点から、高さが横幅（直径）に比べて比較的広い扁平な円柱形状のものを容器１として例示している。容器１は、透光性の樹脂材料やガラスで作製されていることが望ましい。これにより、容器１の下方に配置されたカメラ等により、プレート２に保持された細胞凝集塊を観察することができる。

容器１は、底壁１１、外周壁１２、内周壁１３及び天壁１４を備える。底壁１１は、容器１の底部を区画する平坦な円板部材である。外周壁１２は、底壁１１上に立設された円筒状の部材である。内周壁１３は、外周壁１２の内部に配置された角筒状の部材である。天壁１４は、容器１の上面側において、上部開口１Ｈ以外の領域を覆う板部材である。

外周壁１２は、天壁１４の外周縁に連設される上縁部１２１と、底壁１１の外周縁に連設される下縁部１２２とを備える。内周壁１３は、上部開口１Ｈから底壁１１に向けて開口面積が徐々に縮小するように傾斜している。内周壁１３の上端部１３１は、上部開口１Ｈを画定するものであって、天壁１４の内周縁に連設されている。つまり、内周壁１３の上端部１３１は、天壁１４を介して外周壁１２の上縁部１２１に連設されており、内周壁１３は外周壁１２によって支持されている。内周壁１３の下端部１３２は、プレート２の外周縁を保持している。天壁１４には、上下方向への貫通孔からなる作業孔１４１が穿孔されている。この作業孔１４１を通して、容器１のキャビティへの液体Ｌの注液、薬品類の注液、若しくは液体Ｌの吸液などの作業が行われる。さらに本実施形態では、作業孔１４１は、前記キャビティ内の気圧調整を行うための配管の接続口としても利用される。

プレート２は、上面２Ｕと下面２Ｂとを有する矩形の板状部材である。プレート２は、下面２Ｂが容器１の底壁１１に対して間隔を置いた状態で、内周壁１３の下端部１３２にて保持されている。プレート２は、容器１内の液体Ｌ中に浸漬されている。つまり、プレート２の上面２Ｕが液体Ｌの液面ＬＴよりも下方に位置するよう、容器１に液体Ｌが注液される。

プレート２は、上面２Ｕ側に配置され細胞凝集塊を担持する複数の保持部２１と、各保持部２１の配置位置に形成され上面２Ｕから下面２Ｂに直線状に貫通する貫通孔２２とを備えている。本実施形態では、上面視で四角形の保持部２１がマトリクス状に配列されている例を示している。これは一例であり、保持部２１の上面視形状は、丸形、三角形、五角形、六角形等であってもよく、これらがハニカム状、直線状、ランダムに配置されていても良い。或いは、一つの保持部２１だけが備えられているプレート２としても良い。なお、容器１と同様にプレート２も、担持された細胞凝集塊の下面２Ｂ側からの撮像を可能とするために、透明な部材で形成されることが望ましい。

図４に示すように、保持部２１の縦断面の形状は、上方に開口した凹曲面２１１（凹部）である。貫通孔２２の上面２Ｕ側の開口は、保持部２１の凹曲面２１１の底面（もっとも深い位置）に配置されている。１の保持部２１とこれに隣接する保持部２１（凹曲面２１１）の上縁部２１２は、互いに近接している。図３では、各保持部２１の形状を際立たせるため、上縁部２１２が比較的広幅を有するように描いているが、実際は図４に示すように上縁部２１２同士は隣接している。このため、隣接する凹曲面２１１の上縁部２１２同士が接することにより形成される稜線部分は、鋭利な凸状の部分となっている。保持部２１の変形実施形態では、凹曲面２１１に代えて、保持部２１の開口面積が上方から下方に向けて小さくなるような直線状の傾斜壁面、階段状の壁面とされる。或いは、開口面積が上方から下方に向けて一定の、円筒型、角筒型の凹部からなる保持部２１としたり、上方部分が開口面積一定の前記円筒型又は角筒型の壁面であって下方部分が凹曲面、傾斜壁面又は階段状の壁面の凹部からなる保持部２１としたりすることもできる。

保持部２１には、一般は１個の細胞凝集塊が収容されることが企図されている。但し、１の保持部２１に、指定個数の細胞凝集塊を収容させたり、指定量（総体積又は総面積）の細胞凝集塊を収容させたりする場合もある。貫通孔２２のサイズは、所望のサイズの細胞凝集塊は通過できず、所望のサイズ以外の小さな細胞凝集塊や夾雑物を通過させるサイズに選ばれている。プレート２６１の下面２Ｂと容器１の底壁１１との間の距離は、前記夾雑物等を底壁１１上に堆積させるのに十分な高さが選ばれる。

容器１内には、当該容器１の底壁１１、外周壁１２、内周壁１３、天壁１４及びプレート２によって囲まれる、閉鎖領域ＣＡが形成されている。この閉鎖領域ＣＡと外部とは、上述の作業孔１４１及び貫通孔２２によって連通している。液体Ｌの液面ＬＴがプレート２よりも上方に位置するように容器１が液体Ｌを貯留した状態（図１はこの状態を示す）であって、作業孔１４１が封止された状態においては、プレート２上に滞留する液体Ｌにて貫通孔２２が塞がれることによって、閉鎖領域ＣＡが密閉された領域となる。

分散機構３は、貫通孔２２に、下面２Ｂの側から上面２Ｕの側に向けて流れ、保持部２１に担持された細胞凝集塊を上昇させる液流ＬＣを形成するための機構である。このような液流ＬＣを発生させる手段には限定は無く、例えば空気圧、水圧（液圧）、波動を利用することができる。上述の通り、容器１が液体Ｌを所定高さまで貯留した状態では、閉鎖領域ＣＡが密閉領域となる。従って、閉鎖領域ＣＡ内において空気層の体積を増加させたり、液体Ｌに液面ＬＴが上昇する方向の力を加えたりする加圧力を発生させると、これらのパワーの逃げ場は貫通孔２２しかなく、液流ＬＣが発生する。分散機構３の具体例については、後記で例示する。

図５は、細胞凝集塊がプレート２に担持される状況を説明するための模式図である。ここでの細胞凝集塊の担持作業は、種々の細胞凝集塊や夾雑物の中から所望の細胞凝集塊を選別する作業でもある。この細胞選別動作が行われる際、細胞凝集塊を含まない液体Ｌ（細胞培養液）が作業孔１４１を通して容器１内に注液される。勿論、容器１の上部開口１Ｈから液体Ｌを注液しても良い。液体Ｌの液面ＬＴの高さは、プレート２が液体Ｌ中に完全に浸漬される高さとされる。その後、容器１の上部開口１Ｈを通してプレート２上の液面ＬＴに向けて、選別対象となる細胞凝集塊Ｃと不可避的に混在する夾雑物Ｃｘとを含む細胞懸濁液が、分注チップ４から注入される。

注入された前記細胞懸濁液に含まれる細胞凝集塊Ｃ及び夾雑物Ｃｘは、液面ＬＴから下方に向けて自重により液体Ｌ内を沈降する。図５では、２つの細胞凝集塊Ｃ１、Ｃ２と３つの夾雑物Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｘ３を模式的に示している。プレート２が備える多数の保持部２１は、半球状のキャビティ（凹曲面２１１）が密に配列されており、保持部２１同士を区切る稜線（上縁部２１２）は鋭利である。従って、沈降する細胞凝集塊Ｃ１、Ｃ２及び夾雑物Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｘ３は、上縁部２１２付近に滞留することなく、いずれかの保持部２１の凹曲面２１１内に導かれる。

所定のサイズを備える細胞凝集塊Ｃ１、Ｃ２は、貫通孔２２を通過することができない。従って、これら細胞凝集塊Ｃ１、Ｃ２は、導入された保持部２１上で担持されることになる。一方、夾雑物Ｃｘは、一般に細胞凝集塊Ｃよりは相当小さいサイズであり、貫通孔２２を通過し得る。このため、凹曲面２１１内に導かれた夾雑物Ｃｘは、貫通孔２２を通過して、容器１の底壁１１上に落下する。図５では、夾雑物Ｃｘ１が貫通孔２２を通過しつつあり、夾雑物Ｃｘ２、Ｃｘ３が底壁１１上に落下した状態を示している。このように、選別対象の細胞凝集塊Ｃ１、Ｃ２はプレート２の保持部２１にトラップされ、無用な夾雑物Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｘ３は、容器１の底壁１１に回収される。以上のような細胞選別動作は、１回のみ実行される場合、或いは必要に応じて複数回繰り返される場合がある。

一つの代表的な保持装置Ｄの使用例では、上記の細胞選別動作の後、容器１の下方に配置されたカメラにより、細胞凝集塊Ｃを担持したプレート２の画像が撮像される。取得された画像が解析され、図３のようにｎ列ｍ行にマトリクス配置された保持部２１群のうち、どの保持部２１に細胞凝集塊Ｃが担持されているかが座標情報で特定される。ここで把握される細胞凝集塊Ｃの担持状況に基づいて、再度の細胞懸濁液の容器１への注液を行うか否かが判断される。並行して、が装着され、ＸＹＺ方向に移動可能なヘッドが準備される。前記ヘッドが上部開口１Ｈ上に配置され、前記座標情報に基づきターゲットとする保持部２１にシリンダチップがアプローチするよう、ヘッドの動作が制御される。そして、シリンダチップにより、当該保持部２１に担持されている細胞凝集塊Ｃが吸引される。吸引された細胞凝集塊Ｃは、前記ヘッドにより他のシャーレやウェルプレートまで搬送され、これらに吐出される。

上記の細胞選別動作において、１つの保持部２１に複数個の細胞凝集塊Ｃが収容されてしまう場合がある。一般に、一つの保持部２１には一つの細胞凝集塊Ｃが保持されることが、細胞凝集塊Ｃの画像観察や前記シリンダチップによる個別吸引が容易であるという観点から望ましい。しかし、このような細胞凝集塊Ｃの望ましい保持状態を、分注チップ４を用いた通常の細胞懸濁液の注液動作だけで形成することは難しい。すなわち、細胞懸濁液を分注チップ４から吐出させた後、自然沈降に依存してプレート２に担持される。このため、複数の細胞凝集塊Ｃが密集した状態でプレート２上に担持されたり、全く細胞凝集塊Ｃを保持していない保持部２１が多く存在したりすることが多々ある。つまり、細胞凝集塊Ｃが概ね均等にプレート２上にばら撒かれた状態を形成することは難しい。この問題を解消するのが、分散機構３が形成する液流ＬＣである。

図６は、細胞凝集塊Ｃが密集した状態でプレート上に担持されている状態を示す、プレートの上面図、図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。図６及び図７では、ＶＩＩ−ＶＩＩ線上に隣接して並ぶ３つの保持部２１にのみ細胞凝集塊Ｃが担持されている状態を示している。しかも、１つの保持部２１に２個又は３個の細胞凝集塊Ｃが担持されてしまっている。このような担持状態であると、１つの細胞凝集塊Ｃだけをシリンダチップで吸引することは難しい。また、１の細胞凝集塊Ｃと他の細胞凝集塊Ｃとが上下方向でみて重なっているので、容器１の下方からカメラで撮像しても、当該細胞凝集塊Ｃの全体画像を取得することができない。

本実施形態ではこのような場合に、分散機構３に液流ＬＣを発生させて、細胞凝集塊Ｃの重なった担持状態を解消させる。図８は、プレート２上の細胞凝集塊Ｃが、液流ＬＣにより分散されている状態を示す図である。液流ＬＣは、貫通孔２２を、プレート２の下面２Ｂの側から上面２Ｕの側に向けて流れる。このような液流ＬＣが発生すると、保持部２１に重なり合うように担持されている細胞凝集塊Ｃは、上方に舞い上がる（上昇する）。保持部２１の半球状のキャビティ内に深く入り込み、プレート２への振動の付与や液面ＬＴ側からの波動の付与では保持部２１から容易に抜け出ない細胞凝集塊Ｃが存在する。このような細胞凝集塊Ｃも、保持部２１の底面に配置された貫通孔２２から吹き上げる液流ＬＣによって、保持部２１から抜け出させることができる。

各々の細胞凝集塊Ｃが受ける液流ＬＣの押し上げ力の方向は、細胞凝集塊Ｃの形状や収容位置によりまちまちであるので、密集状態にある細胞凝集塊Ｃは、図８に示すように四散して上方に舞い上がる。液流ＬＣを発生させる期間、液流ＬＣの速度及び量等は、細胞凝集塊Ｃの性質に応じて適宜定められる。要するに、液流ＬＣは、細胞凝集塊Ｃを一時的にプレート２上の液体Ｌ内へ舞い上がらせることができれば、その期間や速度等に制限はない。なお、期間が長すぎる液流ＬＣ、又は速度が速すぎる液流ＬＣは、細胞凝集塊Ｃにダメージを与え得るので好ましくない。液流ＬＣにより舞い上がった細胞凝集塊Ｃは、液体Ｌ内で分散され、液流ＬＣの停止により自重で沈降し始める。この沈降を促進するために、貫通孔２２に逆方向の液流、すなわち上面２Ｕの側から下面２Ｂの側に向けて流れる液流を発生させても良い。

図９Ａは、分散後の細胞凝集塊Ｃがプレート２上に担持されている状態を示す、プレートの上面図、図９Ｂは、図９ＡのＩＸＢ−ＩＸＢ線断面図である。図６と図９Ａとを比較すると明らかなように、密集状態にあった細胞凝集塊Ｃは分散され、１つの保持部２１に１つの細胞凝集塊Ｃが担持されている。

このように、本実施形態の保持装置Ｄによれば、一旦保持部２１に担持された細胞凝集塊Ｃを、液流ＬＣによって舞い上がらせることができる。このため、一つの保持部２１に複数個の細胞凝集塊Ｃが担持されていても、これらの一部又は全部を液流ＬＣによって舞い上がらせ、他の保持部２１へ移動させることができる。従って、容器１に投入された多数の細胞凝集塊Ｃを、プレート２の保持部２１の各々へ良好に分散担持させることができる。これにより、細胞凝集塊Ｃのシリンダチップによる吸引性、観察性を良好にすることができる。しかも、本体的には細胞凝集塊Ｃと夾雑物Ｃｘとを篩い分けるために設けられている貫通孔２２を利用して液流ＬＣを発生させるので、細胞凝集塊Ｃの分散のためにプレート２に特別な形状的工夫を施す必要も無い。

さらに、上述の液流ＬＣによって、保持部２１に残存する夾雑物Ｃｘを取り除くことも可能である。この点を図１０に基づき説明する。図１０では、上方部分が開口面積一定の筒状部２１３であり、下方部分が貫通孔２２に向けて開口面積が小さくなる傾斜部２１４とされた凹部からなる保持部２１Ａを例示している。夾雑物Ｃｘは、本来貫通孔２２から下方に落下する。しかし、夾雑物Ｃｘの落下より先に細胞凝集塊Ｃが貫通孔２２を塞ぐ形で保持部２１Ａに収容されたり、細胞凝集塊Ｃが夾雑物Ｃｘを上に載せた状態で沈降したりすると、夾雑物Ｃｘが保持部２１Ａに滞留することがある。図１０の状態（Ａ）は、その状態の一例を示している。細胞凝集塊Ｃが貫通孔２２を塞いだ状態で傾斜部２１４上に保持され、夾雑物Ｃｘがその横に残存している。

このような場合に、微小な液流ＬＣを貫通孔２２に発生させることで、夾雑物Ｃｘを保持部２１Ａから除去することが可能である。図１０の状態（Ｂ）は、状態（Ａ）から貫通孔２２に微小な液流ＬＣを発生させた状態を示している。液流ＬＣとしては、傾斜部２１４に接地している細胞凝集塊Ｃを舞い上がらせるが保持部２１Ａから放出されない程度の強さの液流が選ばれる。当該液流ＬＣによって、細胞凝集塊Ｃ及び夾雑物Ｃｘが吹き上げられ、貫通孔２２が開放される。従って、図１０の状態（Ｃ）で示すように、夾雑物Ｃｘを貫通孔２２から落下させ、細胞凝集塊Ｃだけが保持部２１Ａに保持された状態を形成することが可能となる。

＜第１実施形態＞
以下、分散機構３の具体例を伴った、保持装置Ｄのいくつかの実施形態を例示する。図１１は、第１実施形態に係る対象物の保持装置Ｄ１を概略的に示すブロック図である。保持装置Ｄ１は、空気圧を利用して、容器１内の閉鎖領域ＣＡ内に加圧力を発生させ、貫通孔２２に液流ＬＣを発生させる。保持装置Ｄ１は、既述の容器１及びプレート２に加え、ポンプ３１及びそのコントローラ３２からなる分散機構３Ａ（圧力調整装置）を含む。容器１の下方には、プレート２の画像を撮像するカメラ５が配置されている。コントローラ３は、分注チップ４による細胞懸濁液の吐出動作、並びにカメラ５の撮像動作も制御する。

容器１は、先に図１及び図２に基づき説明したものと同じである。容器１は、予め作業孔１４１（図２）を通して、液体Ｌ（細胞凝集塊Ｃを含まない細胞培養液）が注液される点、その液面ＬＴがプレート２を完全に浸漬する高さであって、天壁１４よりも低い高さ（内周壁１３の上下方向の中間付近の高さ）である点も同様である。このような液面ＬＴの高さであると、容器１の底壁１１、外周壁１２、内周壁１３、天壁１４及びプレート２によって囲まれる閉鎖領域ＣＡ内には空気が滞留する（閉じ込められる）空間Ａが形成される。つまり、外周壁１２及び内周壁１３の上方部分と、天壁１４と、液面ＬＴとで囲まれる空間Ａが形成される。

天壁１４の作業孔１４１には、配管アダプタ１４２が取り付けられている。この配管アダプタ１４２には、エア配管３１１の端末が取り付けられている。ポンプ３１は、エア配管３１１の途中に組み入れられ、エアの吸引モード及び吐出モードの双方の運転を行うことが可能なポンプである。ポンプ３１が吸引モードで運転されると、空間Ａの空気が吸引される（負圧）。一方、ポンプ３１が吐出モードで運転されると、空間Ａに空気が送り込まれる（加圧）。コントローラ３２は、吸引モード及び吐出モードの切り替え、及び各モードにおけるエア吸引／吐出量を制御する。

分注チップ４は、図１１では簡略的に示しているが、細胞懸濁液を吸引して貯留することが可能なシリンジと、該シリンジ内において上下動するピストンロッドと、このピストンロッドを駆動する駆動モータとを備えている。前記ピストンロッドの上昇により先端開口４１から細胞懸濁液がシリンジ内に吸引され、下降により先端開口４１から細胞懸濁液が吐出される。コントローラ３２は、前記駆動モータの動作を制御することで、細胞懸濁液の先端開口４１からの前記吸引及び吐出を制御する。

カメラ５は、プレート２及び該プレート２に担持されている細胞凝集塊Ｃを撮像するために配置されている。本実施形態において、容器１及びプレート２は透明な部材で形成されている。コントローラ３２は、カメラ５の撮像動作を制御する機能を備えると共に、カメラ５が撮像した画像を解析する機能を備える。すなわち、コントローラ３２は、前記画像に基づいて、マトリクス配置された複数の保持部２１（図３）の、どの保持部２１に細胞凝集塊Ｃが担持されているかを特定し、その座標情報を求める処理を行う。

続いて、保持装置Ｄ１による細胞凝集塊Ｃの分散動作を説明する。図１２Ａは、保持装置Ｄ１において、分注チップ４によって上部開口１Ｈから容器１に細胞凝集塊Ｃが投入された状態を示す図である。ここでは、エア配管３１１及びポンプ３１に記載が省かれている。細胞凝集塊Ｃの投入の際には、空間Ａは大気開放される。つまり、空間Ａには加圧力及び吸引力のいずれも作用しない。このため、液面ＬＴの高さは、閉鎖領域ＣＡにおいて表面張力の作用によって上昇することはなく、閉鎖領域ＣＡ及び上部開口１Ｈにおいて一定である。この図１２Ａの状態では、先に図６及び図７に基づき説明した場合と同様に、細胞凝集塊Ｃがプレート２上の狭い領域に密集して担持されている。

図１２Ｂは、空間Ａへの圧力印加によって液流ＬＣが発生し、細胞凝集塊Ｃがプレート２上に舞い上がっている状態を示す図である。この状態は、コントローラ３２がポンプ３１を吐出モードで運転し、配管アダプタ１４２を通して空間Ａに所定量の空気が送り込まれた直後の状態である。この空気の送り込みにより空間Ａ内は加圧される。閉鎖領域ＣＡの液面（空間Ａに面する液面）ＬＴには、矢印Ｐ１で示すように圧力が加わり、当該液面ＬＴのレベルは押し下げられ、下位レベルＬＴ１になる。閉鎖領域ＣＡの液面ＬＴにおいて矢印Ｐ１の圧力を受けた液体Ｌの当該圧力の解放先は、プレート２の貫通孔２２となる。このため、矢印Ｐ１の圧力の印加によって、貫通孔２２を下から上へ流れる液流ＬＣが発生する。

液流ＬＣの発生に伴い、液体Ｌの一部がプレート２の上面側に流れ込む。これにより、矢印Ｐ２で示すように上部開口１Ｈの領域の液面ＬＴは上昇し、上位レベルＬＴ２になる。また、液流ＬＣによって、プレート２に担持されていた細胞凝集塊Ｃは、上位レベルＬＴ２となったプレート２上の液体Ｌ内において上方に舞い上がる。従って、密集状態であった細胞凝集塊Ｃは分散される。

その後、コントローラ３２は、ポンプ３１を停止させると共に図略の弁装置を制御することで、空間Ａ内が加圧された状態を解除する。これにより、空間Ａは徐々に外気圧に戻る。上位レベルＬＴ２の上部開口１Ｈの領域の液面ＬＴは下降し、また、下位レベルＬＴ１の閉鎖領域ＣＡの液面ＬＴは上昇し、やがて図１２Ａの状態ように、容器１全体に亘って一定な液面ＬＴとなる。そして、舞い上がった細胞凝集塊Ｃは自重で沈降し、やがてプレート２（保持部２１）に担持される。分散後の沈降を細胞凝集塊Ｃの自然沈降に委ねる場合は、これで分散動作は終わりである。

沈降後、コントローラ３２は、カメラ５を動作させ、細胞凝集塊Ｃを担持しているプレート２の画像を撮像する。さらに、コントローラ３２は、カメラ５が撮像した画像を解析して、細胞凝集塊Ｃのプレート２上における担持位置を特定する情報（座標情報）を導出する。なお、画像解析の結果、細胞凝集塊Ｃの分散が不十分である場合、つまり、重なり合った細胞凝集塊Ｃが多く存在することが前記画像において確認された場合、コントローラ３２は、上記の分散動作を再度実行させる。

細胞凝集塊Ｃの自然沈降速度が遅い場合は、空間Ａを負圧にすることで、沈降を促進することが望ましい。本実施形態の分散機構３Ａは、上述の空間Ａの加圧を実行した後、空間Ａを減圧する機能をさらに備える。図１２Ｃは、負圧にアシストされて、細胞凝集塊Ｃがプレート２上に沈降する状態を示す図である。この状態は、コントローラ３２がポンプ３１を吸引モードで運転し、配管アダプタ１４２を通して空間Ａの空気を吸引し、空間Ａが減圧された状態である。

空間Ａが負圧とされることで、矢印Ｐ３で示すように閉鎖領域ＣＡの液面ＬＴは上昇する。これにより、貫通孔２２には、液流ＬＨ（図１２Ｂ）とは逆方向の液流が発生し、矢印Ｐ４で示すように上部開口１Ｈの領域の液面ＬＴは下降する。そして、前記逆方向の液流によって、細胞凝集塊Ｃは貫通孔２２に吸引されるようになり、プレート２上への沈降が促進される。沈降の後、コントローラ３２は、ポンプ３１を停止させると共に図略の弁装置を制御することで、空間Ａ内が負圧とされた状態を徐々に解除する。やがて液面ＬＴは、容器１全体に亘って一定な状態に戻る。このような負圧による沈降アシストを実行するか否かは、選別対象とする細胞凝集塊Ｃの特性に応じて予め定められる。

以上は、細胞凝集塊Ｃをプレート２上に大きく舞い上がらせて分散させる例を示したが、微小な液流ＬＣを発生させて、保持部２１に担持されている細胞凝集塊Ｃの姿勢を変更させるようにしても良い。本実施形態では、保持部２１に担持された細胞凝集塊Ｃを、容器１の下方に配置されたカメラ５にて撮像することができる。しかし、下方からのアングルで撮像できるのは細胞凝集塊Ｃの一側面だけであり、当該細胞凝集塊Ｃの全体像を認識するには不十分な画像である。担持された細胞凝集塊Ｃを姿勢変更させることができれば、細胞凝集塊Ｃの異なる側面を撮像することができる。

図１３は、保持部２１に担持された細胞凝集塊Ｃの姿勢を、液流ＬＣによって変更させる例を示す図である。図１３の（Ａ）図は、一つの保持部２１に一つの細胞凝集塊Ｃが、ある姿勢で担持されている状態を示す側断面図、（Ｂ）図は、（Ａ）図の担持状態をプレート２の下方側（カメラ５の撮像アングル）から見た平面図である。ここで例示している細胞凝集塊Ｃの３Ｄ形状は、略Ｕ字形に湾曲した円柱体である。しかし、（Ａ）図のように当該細胞凝集塊Ｃが立っている状態で保持部２１に担持されていると、プレート２の下方側から観察した２Ｄ形状は、（Ｂ）図の通り略楕円形となる。つまり、当該細胞凝集塊Ｃの本来の形状を捉えることができていない。

そこで、図１３の（Ｃ）図に示すように、貫通孔２２に微小な液流ＬＣを発生させて、細胞凝集塊Ｃを保持部２１から僅かに浮き上がらせ、当該細胞凝集塊Ｃの姿勢を変更させる。この場合、コントローラ３２は、ポンプ３１を吐出モードで微小時間だけ駆動し、弱い衝撃波のような圧力を、閉鎖領域ＣＡの液面ＬＴに加えさせる。そうすると、衝撃波的な圧力に応じた微小時間の弱い液流ＬＣが貫通孔２２に発生する。

図１３の（Ｄ）図は、姿勢変更後の細胞凝集塊Ｃが、保持部２１に担持されている状態を示す側断面図、（Ｅ）図は、（Ｄ）図の担持状態をプレート２の下方側から見た平面図である。（Ｅ）図の２Ｄ形状によれば、当該細胞凝集塊Ｃの形状的特徴を相当程度に把握することができる。また、（Ｂ）図及び（Ｅ）図の２Ｄ形状から、当該細胞凝集塊Ｃの３Ｄ形状をある程度推定することができる。

続いて、コントローラ３２の制御シーケンスを説明する。図１４Ａは、コントローラ３２による保持装置Ｄ１の制御フローの一例を示すフローチャートである。コントローラ３２は、予め細胞懸濁液を吸引している分注チップ４を動作させ、液体Ｌが予め注液されている容器１へ、上部開口１Ｈを通して前記細胞懸濁液を吐出させる（ステップＳ１）。ステップＳ１の分注動作後、細胞凝集塊Ｃの沈降に要する時間の経過を待って、コントローラ３２は、カメラ５を動作させ、細胞凝集塊Ｃを担持しているプレート２の画像を撮像させる（ステップＳ２）。

その後、コントローラ３２は、カメラ５が撮像した画像を解析して、細胞凝集塊Ｃの分散動作が必要であるか否かを判定する（ステップＳ３）。この判定は、例えば画像上のエッジ検出により細胞凝集塊Ｃの個体を特定し、該個体の分布度合を求めるアルゴリズムを適用することができる。他の実施形態では、カメラ５が撮像した画像をモニターに表示させ、ユーザーがモニター上で分散動作の要否を判定し、コントローラ３２は分散動作の要否指示を受け付ける態様とされる。或いは、分散動作の要否判定を行わず、分注動作後には必ず分散動作を実行させる態様とすることもできる。

分散動作が要と判定された場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、コントローラ３２はポンプ３１を吐出モードで運転し、容器１の空間Ａを加圧する（ステップＳ４）。この加圧動作により、貫通孔２２を下から上へ流れる液流ＬＣが発生し、密集状態でプレート２に担持されていた細胞凝集塊Ｃは上方に舞い上がる。前記加圧動作の時間は、例えば０．５秒〜５秒程度である。その後、コントローラ３２は、ポンプ３１を停止させると共に図略の弁装置を制御することで、空間Ａ内が加圧された状態を解除する（ステップＳ５）。

続いてコントローラ３２は、上述の加圧動作の後に空間Ａの減圧を実行する設定が為されているか否かを確認する（ステップＳ６）。既述の通り、自然沈降速度が遅い細胞凝集塊Ｃの場合に、減圧が実行される。減圧の実行が設定されている場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、コントローラ３２はポンプ３１を吸引モードで運転し、空間Ａを減圧する（ステップＳ７）。所定時間経過後、コントローラ３２はポンプ３１を停止させ、空間Ａの減圧状態を解除する（ステップＳ８）。その後、処理はステップＳ２に戻り、再度のプレート２の撮像が行われ、処理が繰り返される。減圧の実行が設定されていない場合（ステップＳ６でＮＯ）も同様である。

一方、分散動作が不要と判定された場合（ステップＳ３でＮＯ）、すなわち、細胞凝集塊Ｃがプレート２上において良好に分散した状態で担持されていることが確認された場合、細胞選別処理が実行される（ステップＳ９）。この細胞選別処理は、プレート２に担持された細胞凝集塊Ｃのうち、予め定められた基準を満たす細胞凝集塊Ｃを特定する処理である。細胞凝集塊Ｃの中には、十分な大きさを有していない、又は形状が歪であるというような、その後の培養や試験等に適さないものが混在している。このステップＳ９では、コントローラ３２は、ステップＳ２で取得された画像を解析することで合格検体を特定する。或いは、ユーザーがモニター上で合格検体を目視で特定し、コントローラ３２はその特定指示を受け付ける態様としても良い。

その後、コントローラ３２は、合格検体として特定された細胞凝集塊Ｃの、プレート２上における担持位置（保持部２１の位置）を特定する座標情報を導出する（ステップＳ１０）。そして、細胞凝集塊Ｃを吸引することが可能なシリンダチップを複数備えたヘッド（図示せず）が上部開口１Ｈ上に配置される。前記座標情報に基づいて前記シリンダチップの細胞凝集塊Ｃに対する位置合わせが行われ、当該細胞凝集塊Ｃが個々のシリンダチップにより個別に吸引（ピックアップ）される（ステップＳ１１）。前記ピックアップを終えたら、前記ヘッドは、細胞凝集塊Ｃの吐出先となる他のシャーレやウェルプレートに向けて移動される。

図１４Ｂは、コントローラ３２による保持装置Ｄ１の制御フローの他の一例を示すフローチャートである。ここでは、分注動作後にピックアップ可能な細胞凝集塊Ｃを先ずプレート２からピックアップするものとし、その後に分散動作が実行されるシーケンスを例示する。コントローラ３２は、分注チップ４を動作させ、容器１へ前記細胞懸濁液を吐出させる（ステップＳ２１）。細胞凝集塊Ｃの沈降後、コントローラ３２は、カメラ５を動作させ、細胞凝集塊Ｃを担持しているプレート２の画像を撮像させる（ステップＳ２２）。

コントローラ３２は、取得された画像に基づいて、ピックアップ可能な細胞凝集塊Ｃを特定する。つまり、合格検体の条件を満たす細胞凝集塊Ｃが１つだけ担持されている保持部２１を特定する。そして、特定された保持部２１の座標情報が導出される（ステップＳ２３）。この座標情報に基づき、合格検体の細胞凝集塊Ｃが前記シリンダチップによりプレート２上からピックアップされる（ステップＳ２４）。

続いて、コントローラ３２は、ステップＳ２２で取得された画像、若しくはステップＳ２４の実行後に新たに撮像された画像を解析して、細胞凝集塊Ｃの分散動作が必要であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。仮にステップＳ２１の分注動作が良好に行われ、細胞凝集塊Ｃの分散状態が良好で、ステップＳ２４で細胞凝集塊Ｃのピックアップが必要な数だけ行えたならば、分散動作は不要と判定される。分散動作が要と判定された場合（ステップＳ２５でＹＥＳ）、つまり、細胞凝集塊Ｃが重なり合って担持されているような場合、コントローラ３２はポンプ３１を吐出モードで運転し、容器１の空間Ａを加圧する（ステップＳ２６）。この加圧動作により、貫通孔２２を下から上へ流れる液流ＬＣが発生し、細胞凝集塊Ｃは分散される。所定時間の経過後、コントローラ３２は、空間Ａ内が加圧された状態を解除する（ステップＳ２７）。

続いてコントローラ３２は、上述の加圧動作の後に空間Ａの減圧を実行する設定が為されているか否かを確認する（ステップＳ２８）。減圧の実行が設定されている場合（ステップＳ２８でＹＥＳ）、コントローラ３２はポンプ３１を吸引モードで運転し、空間Ａを減圧する（ステップＳ２９）。所定時間経過後、コントローラ３２はポンプ３１を停止させ、空間Ａの減圧状態を解除する（ステップＳ３０）。その後、処理はステップＳ２２に戻り、再度のプレート２の撮像が行われ、処理が繰り返される。減圧の実行が設定されていない場合（ステップＳ２８でＮＯ）も同様である。これにより、分散動作によりピックアップ可能となった細胞凝集塊Ｃが、ステップＳ２４でピックアップされることになる。

一方、分散動作が不要と判定された場合（ステップＳ２５でＮＯ）、追加で分注動作を行うか否かが判定される（ステップＳ３１）。ここでの「分散動作不要」には、複数回の上記分散動作を行っても、もはやピックアップすべき細胞凝集塊Ｃが存在しない場合も含む。例えば、合格検体として特定された細胞凝集塊Ｃが規定値よりも少ない場合には追加分注が要と判定され（ステップＳ３１でＹＥＳ）、ステップＳ２１に戻って追加の分注動作が実行される。これに対し、追加分注が不要と判定された場合（ステップＳ３１でＹＥＳ）、コントローラ３２は処理を終える。

＜第２実施形態＞
図１５は、第２実施形態に係る対象物の保持装置Ｄ２を概略的に示すブロック図である。保持装置Ｄ２は、ダイアフラム型の分散機構３Ｂにより液体Ｌに圧力を加えることで、貫通孔２２に液流ＬＣを発生させる。分散機構３Ｂは、作動棒３３１を備えた駆動機構３３と、そのコントローラ３４とを含む。容器１の底壁１１の一部は弾性変形が可能なダイアフラム１５（膨出部材）で形成されている。作動棒３３１は、このダイアフラム１５に接する状態で配置されている。この第２実施形態では、分散時には作業孔１４１は使用しないため、図１５ではその記載を省いている。その他の構成は、第１実施形態と同じである。

駆動機構３３は、作動棒３３１を出没させることが可能なものであれば良く、例えば油圧機構、空気圧機構、ソレノイドアクチュエータ、或いは駆動モータを用いた電動アクチュエータなどを採用することができる。ダイアフラム１５は、ゴムや樹脂で形成された弾性薄膜からなり、容器１の底壁１１に設けられた開口を塞ぐ形で、底壁１１に取り付けられている。ダイアフラム１５は、作動棒３３１に押圧されて容器１内の閉鎖領域ＣＡに存在する液体Ｌ内に膨出する膨出状態と、作動棒３３１による押圧が解除されて前記膨出が解消された退避状態との間で状態変更が可能である。

図１６Ａは、保持装置Ｄ２において、分注チップ４によって上部開口１Ｈから容器１に細胞凝集塊Ｃが投入された状態を示す図である。細胞凝集塊Ｃの投入の際には、コントローラ３４は駆動機構３３を動作させない。つまり、作動棒３３１を突出させず、ダイアフラム１５を前記退避状態とする。この図１６Ａの状態では、細胞凝集塊Ｃがプレート２上の狭い領域に密集して担持されている。

図１６Ｂは、ダイアフラム１５からの圧力印加によって液流ＬＣが発生し、細胞凝集塊Ｃがプレート２上に舞い上がっている状態を示す図である。この状態は、コントローラ３４が駆動機構３３を動作させ、作動棒３３１を突出させた状態である。作動棒３３１の突出によりダイアフラム１５は上方に押し上げられる。これにより、閉鎖領域ＣＡ内の液体Ｌには圧力が加えられる。この圧力によって、プレート２の貫通孔２２には液流ＬＣが発生する。

液流ＬＣの発生に伴い、液体Ｌの一部がプレート２の上面側に流れ込む。これにより、上部開口１Ｈの領域の液面ＬＴは上昇し、上位レベルＬＴ２になる。一方、閉鎖領域ＣＡの液面ＬＴは下降し、下位レベルＬＴ１になる。また、液流ＬＣによって、プレート２に担持されていた細胞凝集塊Ｃは、上位レベルＬＴ２となったプレート２上の液体Ｌ内において上方に舞い上がる。従って、密集状態であった細胞凝集塊Ｃは分散される。

その後、コントローラ３４は、作動棒３３１を駆動機構３３内へ没入させ、ダイアフラム１５を前記退避状態に復帰させる。これにより、液体Ｌが加圧された状態が解除される。上位レベルＬＴ２の上部開口１Ｈの領域の液面ＬＴは下降し、また、下位レベルＬＴ１の閉鎖領域ＣＡの液面ＬＴは上昇し、やがて図１６Ａの状態ように、容器１全体に亘って一定な液面ＬＴとなる。そして、舞い上がった細胞凝集塊Ｃは、自重で沈降し、やがてプレート２（保持部２１）に担持される。

＜第３実施形態＞
図１７は、第３実施形態に係る対象物の保持装置Ｄ３を概略的に示すブロック図、図１８Ａは、保持装置Ｄ３に用いられる容器の上面図である。保持装置Ｄ３は、第１実施形態の保持装置Ｄ１の変形実施形態であって、プレート２に担持された細胞凝集塊Ｃを部分的に分散させることが可能な構造を備えた保持装置である。

保持装置Ｄ３の容器１Ａは、容器１Ａ内の閉鎖領域ＣＡを４つに区画する仕切り壁１６を備えている。仕切り壁１６は、２枚の矩形平板を直交状態で組み付けたもので、上面視（図１８Ａ）で十字型の形状を備える。仕切り壁１６の高さは、容器１Ａの底壁１１とプレート２との間隔に等しい。このような仕切り壁１６が存在することで、閉鎖領域ＣＡは、第１区画ＲＡ、第２区画ＲＢ、第３区画ＲＣ及び第４区画ＲＤに区画され、各々の区画に存在する液体Ｌは他の区画へ直接流入することはない。但し、各区画は、上部開口１Ｈに対応する領域においてプレート２上に存在する上部液体層ＬＳと、プレート２の貫通孔２２とを通して互いに間接的に連通している。

なお、上部液体層ＬＳにおいても、仕切り壁１６による区画に合わせた仕切りを設けるようにしても良い。図１８Ｂは、容器１Ａの上部開口１Ｈに嵌め込まれる蓋体１７の斜視図である。蓋体１７は、プレート２と上面視でほぼ同じ大きさを有する下面開口の箱状部材である。蓋体１７の内部には、十字型の仕切り板１７１が備えられている。仕切り板１７１の下端縁はプレート２の上面２Ｕ（上縁部２１２）に接し、上端縁は上部液体層ＬＳの液面よりも高い。仕切り板１７１は、仕切り壁１６の区画に倣う十字型の形状を備え、仕切り壁１６の真上に配置される。このような蓋体１７を上部開口１Ｈに嵌め込むことにより、第１、第２、第３、第４区画ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤを、それぞれ他の区画に対して完全に独立させることができる。蓋体１７は、例えば分注後に、各区画に成分の異なる薬品や濃度の異なる薬品を添加する場合などに有用である。

第１、第２、第３、第４区画ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤの位置に各々対応する天壁１４には作業孔がそれぞれ設けられ、これら作業孔には配管アダプタ１４２Ａ、１４２Ｂ、１４２Ｃ、１４２Ｄが取り付けられている。各配管アダプタにはエア配管の端末がそれぞれ取り付けられる。図１７において、第１、第２区画ＲＡ、ＲＢの配管アダプタ１４２Ａ、１４２Ｂに取り付けられる第１、第２エア配管３１１Ａ、３１１Ｂを図示している。

保持装置Ｄ３は、上述の容器１Ａ及びプレート２に加え、第１、第２、第３、第４区画ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ毎に分散機構３Ｃを備えている。図１７では、第１、第２区画ＲＡ、ＲＢの分散機構３Ｃを示している。第１区画ＲＡに対する分散機構３Ｃは、第１エア配管３１１Ａに取り付けられた第１ポンプ３５Ａ及び第１弁装置３６Ａを含む。第２区画ＲＢに対する分散機構３Ｃは、第２エア配管３１１Ｂに取り付けられた第２ポンプ３５Ｂ及び第２弁装置３６Ｂを含む。これらポンプ３５Ａ、３５Ｂ及び弁装置３６Ａ、３６Ｂは、共通のコントローラ３７により制御される。第３、第４区画ＲＣ、ＲＤの分散機構３Ｃも同様である。

第１、第２ポンプ３５Ａ、３５Ｂは、エアの吸引モード及び吐出モードの双方の運転を行うことが可能なポンプである。第１、第２弁装置３６Ａ、３６Ｂは、配管アダプタ１４２Ａ、１４２Ｂの直近に設けられ、それぞれ第１、第２エア配管３１１Ａ、３１１Ｂを開閉する弁である。コントローラ３７は、第１、第２ポンプ３５Ａ、３５Ｂの吸引モード及び吐出モードの切り替え、及び各モードにおけるエア吸引／吐出量を制御する。また、コントローラ３７は、第１、第２弁装置３６Ａ、３６Ｂを必要に応じて独立的に開閉制御する。

なお、第１、第２、第３、第４区画ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤを、必要に応じてさらに細分区画しても良い。図１９は、第４区画ＲＤが細分区画された例を示している。第４区画ＲＤ内には細分仕切り壁１６１、１６２が配置され、第４１区画ＲＤ１、第４２区画ＲＤ２及び第４３区画ＲＤ３の３つの細分区画が独立的に形成されている。各細分区画の位置に各々対応する天壁１４には作業孔がそれぞれ設けられ、これら作業孔には、それぞれ配管アダプタ１４２Ｄ１、１４２Ｄ２、１４２Ｄ３が取り付けられている。第４１区画ＲＤ１、第４２区画ＲＤ２及び第４３区画ＲＤ３ごとに、分散機構３Ｃが付設される。第４区画ＲＤ以外の他の区画も、同様に細分区画するようにしても良い。

以上の構成を備える保持装置Ｄ３によれば、細胞凝集塊Ｃの分散動作を第１、第２、第３、第４区画ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ毎に行わせることが可能である。このような部分的な分散動作の例を図２０Ａ〜図２０Ｃに基づいて説明する。図２０Ａは、保持装置Ｄ３において、分注チップ（図略）によって上部開口１Ｈから容器１Ａに細胞凝集塊Ｃが投入された状態を示す図である。細胞凝集塊Ｃの投入の際には、コントローラ３７は第１、第２ポンプ３５Ａ、３５Ｂを動作させない。従って、閉鎖領域ＣＡにおける第１区画ＲＡの空間ＡＡ及び第２区画ＲＢの空間ＡＢには加圧力及び吸引力のいずれも作用しない。

ここで、図２０Ａでは、細胞凝集塊Ｃのプレート２上における分散状態が、第１区画ＲＡでは良好ではなく、第２区画ＲＢでは良好である状態を例示している。例えば、第３、第４区画ＲＣ、ＲＤにおける細胞凝集塊Ｃの分散状態も良好である場合、コントローラ３７は第１区画ＲＡについてのみ分散動作が必要であると判定する。判定後、コントローラ３７は、第１弁装置３６Ａを「開」とする一方、第２弁装置３６Ｂを「閉」（第３、第４区画ＲＣ、ＲＤの弁装置も同様）とする。つまり、第１区画ＲＡの空間ＡＡを加圧又は減圧可能とする一方で、第２区画ＲＢの空間ＡＢを外気から遮断する。

図２０Ｂは、第１区画ＲＡの空間ＡＡに圧力が印加された状態を示す図である。この圧力を印加するため、コントローラ３７は第１ポンプ３５Ａを吐出モードで運転し、配管アダプタ１４２Ａを通して空間ＡＡに所定量の空気を送り込む。この空気の送り込みにより空間ＡＡ内は加圧され、第１区画ＲＡにおける閉鎖領域ＣＡの液面ＬＴのレベルは押し下げられ、下位レベルＬＴ１になる。圧力を受けた液体Ｌの当該圧力の解放先は、第１区画ＲＡに属するプレート２の貫通孔２２となる。このため、第１区画ＲＡの貫通孔２２には、下から上へ流れる液流ＬＣが発生する。

液流ＬＣの発生に伴い、第１区画ＲＡの液体Ｌの一部がプレート２の上面側に流れ込む。これにより、プレート２上の上部液体層ＬＳの液面ＬＴは上昇し、上位レベルＬＴ２になる。また、液流ＬＣによって、プレート２の第１区画ＲＡに属する領域に担持されていた細胞凝集塊Ｃは、上位レベルＬＴ２となった上部液体層ＬＳ内において上方に舞い上がる。従って、密集状態であった細胞凝集塊Ｃは分散される。

一方、第２区画ＲＢにおいては、液流ＬＣは発生しない。また、上部液体層ＬＳの液面が上昇に伴い圧力が増加しても、第２区画ＲＢの配管アダプタ１４２Ｂは閉じられているので、空間ＡＢの容積は変化しない。つまり、第２区画ＲＢにおける閉鎖領域ＣＡの液面ＬＴのレベルは不変である。従って、プレート２の第２区画ＲＡに属する領域に担持されている細胞凝集塊Ｃは、不動である。

その後、コントローラ３７は、第１ポンプ３５Ａを停止させ、空間ＡＡ内が加圧された状態を解除する。これにより、空間ＡＡは徐々に外気圧に戻る。上位レベルＬＴ２の上部液体層ＬＳの液面ＬＴは下降し、また、下位レベルＬＴ１である第１区画ＲＡの液面ＬＴは上昇し、やがて図２０Ａの状態ように、容器１全体に亘って一定な液面ＬＴとなる。そして、第１区画ＲＡにおいて舞い上がった細胞凝集塊Ｃは、自重で沈降し、やがてプレート２（保持部２１）に担持される。

なお、細胞凝集塊Ｃの自然沈降速度が遅い場合は、図１２Ｃに基づき先に説明した通り、空間ＡＡを負圧にすることが望ましい。図２０Ｃは、負圧にアシストされて、第１区画ＲＡにおいて細胞凝集塊Ｃがプレート２上への沈降が促進されている状態を示している。この状態は、コントローラ３７がポンプ３５Ａを吸引モードで運転し、配管アダプタ１４２Ａを通して空間ＡＡの空気を吸引し、空間ＡＡが減圧された状態である。これにより、細胞凝集塊Ｃの沈降を促進することができる。

以上は、第１区画ＲＡのみ細胞凝集塊Ｃの分散が必要である場合を例示した。第１、第２、第３、第４区画ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤの全てについて細胞凝集塊Ｃの分散が必要である場合、全ての区画の配管アダプタに繋がっている弁装置を「開」とし、上記で説明した第１区画ＲＡの分散動作を全区画について実行させれば良い。

＜配管例の説明＞
以下、容器１に対する配管の好ましい例を図２１〜図２３に基づいて説明する。ここで挙げるのは、第１実施形態で例示した、空気圧を利用する実施形態におけるエア配管３１１に代替される配管態様である。図２１では、エルボ管１４３とワンタッチジョイント１４４とを備える配管例を示している。エルボ管１４３の一端は容器１の配管アダプタ１４２に接続され、他端にワンタッチジョイント１４４が取り付けられている。容器１はテーブルＢの上に載置されている。

テーブルＢには、図１１で示したポンプ３１付きのエア配管３１１と同様なエアの吸引／吐出配管系統が備えられている。テーブルＢの上面には、前記吸引／吐出配管系統の終端部であって、ワンタッチジョイント１４４を受け入れるレセプタクル１４４Ａが設けられている。この配管例によれば、容器１をテーブルＢに載置すると共に、ワンタッチジョイント１４４をレセプタクル１４４Ａに接続するだけで、空間Ａに対するエアの吸引／吐出の経路が確保できる利点がある。

図２２の配管例は、ワンタッチジョイント１４４と、容器１内に配置される内部管１４５とを備えている。内部管１４５は、容器１に貯留される液体の液面高さよりも長い長さを有する直線管である。内部管１４５の上端は空間Ａ内に開口し、下端にはワンタッチジョイント１４４が取り付けられている。ワンタッチジョイント１４４のジョイント部分は、容器１の底壁から下方に突出している。テーブルＢには、図２１の配管例と同様なレセプタクル１４４Ａが具備されている。この配管例によれば、ワンタッチジョイント１４４をレセプタクル１４４Ａに位置合わせした状態で、容器１をテーブルＢに載置するだけで、空間Ａに対するエアの吸引／吐出経路を確保できる。

図２３の配管例は、配管アダプタ１４２にピペットチップ１４６の先端を嵌め入れる配管例である。配管アダプタ１４２の内周面には、密閉性を確保するためのシールリング１４６Ｃが取り付けられる。ピペットチップ１４６は、先端開口を通して空気の吸引／吐出を行うことができる。ピペットチップ１４６は、ピストン部材の機械的動作により前記吸引／吐出を行うものや、手動で前記吸引／吐出を行うものを用いることができる。あるいは、吸液していない分注チップ４を、ピペットチップ１４６に代替して用いることもできる。ピペットチップ１４６の動作により、空間Ａに対する空気の吐出及び吸引を行うことができる。

以上説明した通りの本実施形態の対象物の保持装置によれば、対象物（細胞凝集塊Ｃ）を担持する複数の保持部２１を備えたプレート２に、対象物を良好に分散させた状態で保持させることができる。従って、プレート２上における対象物の観察、プレート２からの対象物のピックアップ作業等を良好に行うことができる。

なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。

本発明の一局面に係る対象物の保持装置は、液体を貯留し、貯留した液体中に対象物を投入させるための上部開口と、底壁とを備える容器と、上面と下面とを有し、前記下面が前記容器の前記底壁に対して間隔を置いた状態で前記液体中に浸漬され、前記上面側に配置され前記対象物を担持する１又は複数の保持部と、前記保持部の配置位置に形成され前記上面から前記下面に貫通する貫通孔とを備えるプレートと、前記貫通孔に、前記下面の側から前記上面の側に向けて流れ、前記保持部に担持された前記対象物を上昇させる液流を形成する分散機構とを備える。

この保持装置によれば、各々の保持部には貫通孔が備えられている。分散機構は、前記貫通孔に、前記下面の側から前記上面の側に向けて流れる液流を発生させる。この液流は、前記保持部に担持された前記対象物を上昇させる。このため、一旦保持部に担持された対象物を、前記液流によって舞い上がらせることができる。例えば、一つの保持部に複数個の対象物が担持されていても、これらの一部又は全部を前記液流によって舞い上がらせ、他の保持部へ移動させることができる。従って、容器に投入された多数の対象物を、プレート上面の保持部の各々へ良好に分散担持させることが可能となる。或いは、保持部に担持された対象物の向きを前記液流によって変更させ、当該対象物の観察性を良好にすることができる。

上記の対象物の保持装置において、前記保持部は、上方に開口した凹部であり、前記貫通孔の前記上面の側の開口は、前記凹部の底面に配置されていることが望ましい。

この保持装置によれば、保持部が凹部からなるので、対象物を凹部の側壁面で拘束した状態で良好に保持することができる。一方、貫通孔の開口が凹部の底面に配置されているので、凹部に入り込んでいる対象物を前記液流によって容易に舞い上がらせ、分散させることができる。

上記の対象物の保持装置において、前記容器は、前記上部開口を画定する上端部と、前記プレートの周縁を保持する下端部とを備える筒状の内周壁と、前記内周壁に連設される上縁部と、前記底壁に連設される下縁部とを備える筒状の外周壁と、を備え、前記内周壁、前記外周壁、前記底壁及び前記プレートによって閉鎖領域が形成され、前記液体の液面が前記プレートよりも上方に位置するように当該容器が前記液体を貯留した状態においては、前記プレート上に滞留する液体にて前記貫通孔が塞がれることによって前記閉鎖領域が密閉された領域となり、前記分散機構は、前記閉鎖領域内において加圧力を発生させることにより前記液流を形成することが望ましい。

この保持装置によれば、容器及びプレートの形状的な特徴によって閉鎖領域が形成される。前記液流は、前記閉鎖領域内において加圧力を発生させることにより形成される。従って、前記液流をシンプルな機構で発生させることができる。

この場合、対象物の保持装置は、前記閉鎖領域内には空気が滞留する空間が形成され、前記分散機構は、前記空間を加圧する圧力調整装置を含むことが望ましい。この保持装置によれば、空気圧を利用して前記液流を発生させることができる。

また、前記圧力調整装置は、前記空間を減圧する機能をさらに備え、前記加圧の後、前記減圧を行うことが望ましい。

この保持装置によれば、前記液流によって対象物を舞い上がらせた後、当該対象物の液体中においてプレートに向けて沈降する速度を、前記減圧によって加速させることができる。従って、対象物の分散のための作業時間を短縮することができる。

上記の対象物の保持装置において、前記分散機構は、前記閉鎖領域に存在する液体内に膨出する膨出状態と前記膨出が解消された退避状態との間で状態変更が可能な膨出部材を含むことが望ましい。この保持装置によれば、液体内における膨出部材の膨出動作に基づいて、前記液流を発生させることができる。

上記の対象物の保持装置において、前記閉鎖領域を複数に区画する仕切り壁をさらに備え、前記分散機構は、前記閉鎖領域の区画毎に設けられていることが望ましい。

この保持装置によれば、仕切り壁で区画された領域毎に、対象物の保持部への担持及び液流による分散を行わせることができる。これにより、例えば、対象物の分散状態が良好でない領域について分散動作を行わせ、良好な領域については分散動作を行わないようにするといった運用が可能となる。

上記の対象物の保持装置において、前記対象物が、生体由来の細胞であること、とくに細胞凝集塊であることが望ましい。

以上説明した本発明に係る対象物の保持装置によれば、対象物を担持する複数の保持部を備えたプレートに、対象物を良好に分散させた状態で保持させることができる。従って、対象物の選別、観察及び培養などの実行に好適な保持装置を提供することができる。

Claims (7)

1. 液体を貯留し、貯留した液体中に対象物を投入させるための上部開口と、底壁とを備える容器と、
   上面と下面とを有し、前記下面が前記容器の前記底壁に対して間隔を置いた状態で前記液体中に浸漬され、前記上面側に配置され前記対象物を担持する１又は複数の保持部と、前記保持部の配置位置に形成され前記上面から前記下面に貫通する貫通孔とを備えるプレートと、
   前記貫通孔に、前記下面の側から前記上面の側に向けて流れ、前記保持部に担持された前記対象物を上昇させる液流を形成する分散機構と、を備え、
   前記容器は、
   前記上部開口を画定する上端部と、前記プレートの周縁を保持する下端部とを備える筒状の内周壁と、
   前記内周壁に連設される上縁部と、前記底壁に連設される下縁部とを備える筒状の外周壁と、を備え、
   前記内周壁、前記外周壁、前記底壁及び前記プレートによって閉鎖領域が形成され、前記液体の液面が前記プレートよりも上方に位置するように当該容器が前記液体を貯留した状態においては、前記プレート上に滞留する液体にて前記貫通孔が塞がれることによって前記閉鎖領域が密閉された領域となり、
   前記分散機構は、前記閉鎖領域内の前記液面に対して加圧力を発生させることにより前記液流を形成する、対象物の保持装置。
2. 請求項１に記載の対象物の保持装置において、
   前記保持部は、上方に開口した凹部であり、
   前記貫通孔の前記上面の側の開口は、前記凹部の底面に配置されている、対象物の保持装置。
3. 請求項１に記載の対象物の保持装置において、
   前記閉鎖領域内には空気が滞留する空間が形成され、
   前記分散機構は、前記空間を加圧する圧力調整装置を含む、対象物の保持装置。
4. 請求項３に記載の対象物の保持装置において、
   前記圧力調整装置は、前記空間を減圧する機能をさらに備え、前記加圧の後、前記減圧を行う、対象物の保持装置。
5. 請求項１に記載の対象物の保持装置において、
   前記分散機構は、前記閉鎖領域に存在する液体内に膨出する膨出状態と前記膨出が解消された退避状態との間で状態変更が可能な膨出部材を含む、対象物の保持装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の対象物の保持装置において、
   前記閉鎖領域を複数に区画する仕切り壁をさらに備え、
   前記分散機構は、前記閉鎖領域の区画毎に設けられている、対象物の保持装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の対象物の保持装置において、
   前記対象物が、生体由来の細胞である、対象物の保持装置。

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